EP0843797A1 - Dispositif de chauffage electrique - Google Patents

Dispositif de chauffage electrique

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EP0843797A1
EP0843797A1 EP96928489A EP96928489A EP0843797A1 EP 0843797 A1 EP0843797 A1 EP 0843797A1 EP 96928489 A EP96928489 A EP 96928489A EP 96928489 A EP96928489 A EP 96928489A EP 0843797 A1 EP0843797 A1 EP 0843797A1
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EP
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heating
electric heating
heating device
heating body
electric
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EP96928489A
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German (de)
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Inventor
Marcel Lantz
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Oliger France
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Oliger France
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H3/00—Air heaters
    • F24H3/002—Air heaters using electric energy supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
    • F24C7/00—Stoves or ranges heated by electric energy
    • F24C7/04—Stoves or ranges heated by electric energy with heat radiated directly from the heating element
    • F24C7/043—Stoves

Definitions

  • the invention relates to an electric heating device comprising a heating body made of a refractory material and incorporating at least one electric heating resistor.
  • the present invention will find its application in the field of electric heating devices.
  • a first inventive step in the context of the present invention consisted in seeking to combine, at the same time, performance and aesthetics which would correspond, in a way, to an approach going against the point of view usual of the skilled person in the technical field considered.
  • the former have the principle of heating a room essentially by convection and, in this case, there is an electrical resistance extending in a substantially horizontal plane inside a covering, allowing vertical ventilation. .
  • the devices operating according to this convection principle have no inertia during start-up and allow instant heating of a room. Likewise, they have almost no inertia on cooling, preventing continuous temperature maintenance, which results in frequent variations in ambient heat.
  • armored resistors are generally used delivering a relatively high power, of the order of 4 to 5 W per cm 2 , the transfer of heat being favored by the presence of fins extending radially , around these resistances. In this regard, these fins, during temperature variations and under the effect of their expansion, produce a typical noise which is particularly annoying when such a device is placed in a bedroom.
  • heating devices which have just been described and which operate almost exclusively by convection
  • electric heating devices whose operating principle is based on conduction and / or radiation.
  • Some of these heating devices combine the electrical heating resistance with a refractory material in order to raise the latter, in temperature allowing it to restore the calories accumulated by conduction and / or by radiation.
  • heating devices unlike the heating devices described above, these have a very high inertia both during start-up and when the power supply is cut off. Indeed, the refractory material accumulates, initially, a certain quantity of calories which it restores, then, to the part through its exchange surface. If it is possible, through this, to keep a room at a constant temperature, this inertia represents a drawback when it comes to heating rooms quickly.
  • Such heating devices are also very often accompanied by an unflattering aesthetic. Thus, they often take a parallelepiped shape, similar to conventional radiators, while their volume is strictly proportional to their heat storage capacity. In any case, these heating devices are, from the point of view of their appearance, very different from traditional heating bodies of the tiled stove type.
  • Document FR-A-512,283 also discloses an electric heating device comprising, first of all, a rectangular sheet metal envelope, partially open on its front face. Inside this metal casing extend, vertically, porcelain tubular elements inside which are arranged, concentrically, porcelain candles around which an electrical resistance is wound.
  • the porcelain tubular elements have openings through which fresh air penetrates to heat up in contact with the heating resistors. This heated air is then evacuated through the orifices of a perforated cap surmounting said tubular elements. Finally, the heated air regains the volume of the room by passing through openings in the upper part of the front face of the sheet metal envelope.
  • the present invention proposes to remedy the aforementioned drawbacks, through a heating device using, as heating means, an electrical resistance and which combines the advantages of a heating device operating by convection with those of a device whose operation is based on the principle of conduction and / or radiation.
  • the technical solution according to the invention also makes it possible to solve the problem of the aesthetics of these heating devices.
  • the present invention further proposes to remedy the problem of the resistance of electrical resistances over time, but also that of noise or the functioning of this type of heating device.
  • the invention relates to an electric heating device comprising a heating body made of a refractory material and incorporating at least one electric heating resistance, characterized in that:
  • the heating body defines a heating enclosure closed in its upper and lower part and containing the electrical resistance (s);
  • heating body comprises, at its peripheral wall, openings for transverse ventilation of the heating chamber.
  • the heating body is made of ceramic material, in particular earthenware.
  • FIG. 1 is a schematic representation in section of an electric heating device according to the invention.
  • FIG. 2 is a schematic representation of an electrical resistance arranged in the enclosure delimited by the heating body
  • FIG. 3 is a schematic representation of an embodiment of a heating device according to the invention.
  • the present invention relates to an electric heating device 1 which is distinguished by a heating body 2, preferably made of a refractory material and, very particularly, of ceramic material, such as earthenware.
  • this heating body 2 delimits a heating enclosure 3 and therefore includes a peripheral wall 4 of cylindrical or parallelepiped shape.
  • This heating body 2 also includes a lower plate 5 and an upper plate 6. These advantageously close this heating chamber 3 in its upper part and in its lower part, thus avoiding vertical ventilation which would lead to heating exclusively by convection.
  • this heating chamber 3 is arranged at least one electric heating resistor 7 which is, in reality, an armored resistance extending, preferably, along a vertical axis 8 inside the heating body 2.
  • This or these electric resistors 7 are, in this case, devoid of heat exchange fins which are the source of an unpleasant operating noise from conventional electric heating devices.
  • the vertical strands 7a, 7b described by the armored resistor adopt a regular distribution around the axis of vertical symmetry of the enclosure. heater 3.
  • the present invention is not in any way limited to a shielded resistor 7 as it appears in FIGS. 1 and 2.
  • it can adopt any other configuration, very particularly, for the purpose define more vertical strands 7a, 7b and thus increase the exchange surface.
  • the applicable safety standards recommend a surface temperature not exceeding about 85 ° C to 90 ° C if one wishes to avoid any additional protective device.
  • this or these electric heating resistors 7 can be associated with regulation means capable of cutting their operation, or even reducing their power in the event that this surface temperature, detected by an appropriate sensor should exceed a threshold value.
  • this or these electric heating resistors 7 extend above a connection box 9 made integral with the lower plate 5.
  • the latter advantageously comprises an opening 10 for the passage of an electrical connection cable.
  • the convection heating obtained through such a device according to the invention results from transverse ventilation 11 of the heating chamber 3. More particularly, the peripheral wall 4 of the heating body 2 comprises openings 12, 12A arranged, substantially opposite, allowing transverse scanning of the heating resistor 7.
  • the importance of this transverse scanning and, consequently, the total section of the openings 12, 12A formed in the peripheral wall 4 of the heating body 2 is determined in such a way that the calories dispensed by the resistance (s) heating elements 7 are, substantially half, accumulated by the refractory material constituting the heating body 2 for heating by .conduction and / or radiation, while the other half of these calories occurs in the context of convection heating.
  • the heating body 2 is of parallelepipedic section, two of its vertical sides 13, 14, being located, substantially, opposite, have such openings 12, 12A.
  • FIG. 3 a heating device is illustrated, the heating body of which is of substantially square section, has, on each of its sides, openings 12, 12A.
  • these openings 12, 12A are preferably arranged diametrically opposite.
  • the present invention responds, in an advantageous manner, to an obvious request from the users of the electric heating devices and therefore represents clear progress in the technical field under consideration.

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Abstract

L'invention a trait à un dispositif de chauffage électrique comprenant un corps de chauffe (2) en un matériau réfractaire et intégrant au moins une résistance électrique chauffante (7). Ce dispositif de chauffage électrique est caractérisé en ce que: le corps de chauffe (2) délimite une enceinte de chauffe (3) fermée dans sa partie supérieure et inférieure et renfermant la ou les résistances électriques (7); ledit corps de chauffe (2) comporte, au niveau de sa paroi périphérique (4), des ouvertures (12, 12A) pour une ventilation transversale de l'enceinte de chauffe (3).

Description

DISPOSITIF DE CHAUFFAGE ELECTRIQUE
L'invention concerne un dispositif de chauffage électrique comprenant un corps de chauffe en un matériau réfractaire et intégrant au moins une résistance électrique chauffante.
La présente invention trouvera son application dans le domaine des dispositifs de chauffage électrique.
L'on connaît déjà bon nombre de dispositifs de chauffage électrique qui se veulent, à la fois, économiques et performants. Toutefois, ces dispositifs de chauffage, pour répondre à ces critères rationnels, ont, souvent, une forme et, donc, une esthétique particulièrement contestable.
Ainsi, une première démarche inventive dans le cadre de la présente invention a consisté à chercher à allier, à la fois, la performance et l'esthétique ce qui correspondrait, en quelque sorte, à une démarche allant à l'encontre du point de vue habituel de l'Homme du Métier dans le domaine technique considéré.
A ce propos, observons qu'il existe, principalement, deux types de dispositifs de chauffage électrique. Ainsi, les premiers ont pour principe de chauffer une pièce essentiellement par convection et, dans ce cas, l'on dispose d'une résistance électrique s'étendant dans un plan sensiblement horizontal à l'intérieur d'un habillage, autorisant une ventilation verticale. Les dispositifs fonctionnant selon ce principe de convection ne présentent aucune inertie lors de la mise en route et permettent le chauffage instantané d'un local. De la même manière, ils ne présentent quasiment pas d'inertie au refroidissement empêchant un maintien continu en température d'où résultent des variations fréquentes de la chaleur ambiante. A noter que l'on emploie, généralement, des résistances blindées délivrant une puissance relativement élevée, de l'ordre de 4 à 5 W au cm2, le transfert de la chaleur étant favorisé par la présence d'ailettes s'étendant, radialement, autour de ces résistances. A ce propos, ces ailettes, lors des variations de température et sous l'effet de leur dilatation, produisent un bruit typique qui est tout particulièrement gênant lorsqu'un tel dispositif est placé dans une chambre à coucher.
A l'inverse des dispositifs de chauffage qui viennent d'être décrits et fonctionnant quasiment, exclusivement, par convection, il existe des dispositifs de chauffage électrique dont le principe de fonctionnement est basé sur la conduction et/ou le rayonnement. Certains de ces dispositifs de chauffage associent, la résistance électrique chauffante à un matériau réfractaire en vue d'élever, celui-ci, en température lui permettant de restituer les calories accumulées par conduction et/ou par rayonnement.
En fait, contrairement aux dispositifs de chauffage décrits plus haut, ceux-ci présentent une très grande inertie tant lors de la mise en route comme à la coupure de l'alimentation électrique. En effet, le matériau réfractaire accumule, initialement, une certaine quantité de calories qu'il restitue, ensuite, à la pièce au travers de sa surface d'échange. S'il est possible, par ce biais, de maintenir une pièce à une température constante, cette inertie représente un inconvénient lorsqu'il s'agit de chauffer, rapidement, des locaux. De tels dispositifs de chauffage s'accompagnent, également, très fréquemment d'une esthétique peu flatteuse. Ainsi, ils empruntent, souvent, une forme parallélépipédique, similaire à des radiateurs classiques, tandis que leur volume est strictement proportionnel à leur capacité d'accumulation de chaleur. Quoi qu'il en soit, ces dispositifs de chauffage sont, du point de vue de leur apparence, très différents des corps de chauffe traditionnels du type poêle en faïence. On connaît encore par le document FR-A-512.283 un appareil de chauffage électrique comportant, tout d'abord, une enveloppe parallélépipédique en tôle, en partie ouverte sur sa face avant. A l'intérieur de cette enveloppe métallique s'étendent, verticalement, des éléments tubulaires en porcelaine à l'intérieur desquels sont disposées, concentriquement, des bougies en porcelaine autour desquelles est enroulée une résistance électrique.
Au regard de la face avant de l'enveloppe en tôle, les éléments tubulaires en porcelaine comportent des ouvertures par l'intermédiaire desquelles pénètre l'air frais pour se réchauffer au contact des résistances chauffantes. Cet air réchauffé s'évacue, ensuite, par les orifices d'un capuchon perforé surmontant lesdits éléments tubulaires. Finalement, l'air chauffé regagne le volume de la pièce en passant au travers d'ouvertures ménagées dans la partie supérieure de la face avant de l'enveloppe en tôle.
En fin de compte, l'on est ici, en présence d'un dispositif de chauffage fonctionnant selon le principe de la convection d'air au contact d'un corps chaud.
En définitive, la présente invention se propose de remédier aux inconvénients précités, au travers d'un dispositif de chauffage utilisant, en tant que moyens de chauffage, une résistance électrique et qui combine les avantages d'un dispositif de chauffage fonctionnant par convection avec ceux d'un dispositif dont le fonctionnement est basé sur le principe de la conduction et/ou du rayonnement.
En fait, la solution technique, selon l'invention, permet, en outre, de résoudre le problème de l'esthétique de ces dispositifs de chauffage. La présente invention se propose, en outre, de remédier au problème de la tenue dans le temps des résistances électriques, mais également à celui du bruit ou fonctionnement de ce type de dispositif de chauffage.
A cet effet, l'invention concerne un dispositif de chauffage électrique comprenant un corps de chauffe en un matériau réfractaire et intégrant au moins une résistance électrique chauffante, caractérisé par le fait que :
- le corps de chauffe délimite une enceinte de chauffe fermée dans sa partie supérieure et inférieure et renfermant la ou les résistances électriques ;
- ledit corps de chauffe comporte, au niveau de sa paroi périphérique, des ouvertures pour une ventilation transversale de l'enceinte de chauffe.
Selon un mode de réalisation préférentiel, le corps de chauffe est réalisé en matériau céramique, notamment en faïence.
L'invention est exposée ci-après plus en détail à l'aide d'un dessin représentant seulement un mode d'exécution.
- la figure 1 est une représentation schématisée et en coupe d'un dispositif de chauffage électrique conforme à l'invention ;
- la figure 2 est une représentation schématisée d'une résistance électrique disposée dans l'enceinte délimitée par le corps de chauffe ;
- la figure 3 est une représentation schématisée d'un exemple de réalisation d'un dispositif de chauffage conforme à l'invention. Telle que représentée dans les différentes figures du dessin ci- joint, la présente invention est relative à un dispositif de chauffage électrique 1 qui se distingue par un corps de chauffe 2, préférentiellement constitué en un matériau réfractaire et, tout particulièrement, en matière céramique, telle que des faïences.
En fait, ce corps de chauffe 2 délimite une enceinte de chauffe 3 et comporte, de ce fait, une paroi périphérique 4 de forme cylindrique ou parallélépipédique. Ce corps de chauffe 2 comporte, également, un plateau inférieur 5 et un plateau supérieur 6. Ceux- ci referment, avantageusement, cette enceinte de chauffe 3 dans sa partie supérieure et dans sa partie inférieure évitant, ainsi, une ventilation verticale qui conduirait à un chauffage exclusivement par convection. Dans cette enceinte de chauffe 3 est disposée au moins une résistance électrique chauffante 7 qui est, en réalité, une résistance blindée s'étendant, préférentiellement, selon un axe vertical 8 à l'intérieur du corps de chauffe 2. Cette ou ces résistances électriques 7 sont, dans ce cas, dépourvues d'ailettes d'échange thermique qui sont à l'origine d'un bruit de fonctionnement désagréable des dispositifs de chauffage électrique habituels.
En outre, elles comportent une puissance de chauffe qui est inférieure à 3 W au cm2 , de préférence au plus égale à 2 W au cm2. Cette caractéristique a pour avantage de garantir une parfaite longévité de cette ou ces résistances électriques chauffantes 7, tout en évitant, dans le cadre de l'objectif visé dans la présente invention, c'est-à-dire obtenir un dispositif de chauffage électrique, fonctionnant, simultanément, selon le principe d'un chauffage par convection et par conduction, une surchauffe, en surface, du matériau réfractaire constituant le corps de chauffe 2.
Des expérimentations ont su démontrer que de bons résultats sont obtenus avec une résistance blindée d'une puissance de chauffe comprise entre 1 et 1,5 W au cm2. De même des essais ont permis de définir une section optimale de cette résistance blindée comprise entre 12 et 20 mm de diamètre, soit préférentiellement de l'ordre de 16 mm.
En outre, de manière à assurer un chauffage sensiblement uniforme de la paroi périphérique 4 du corps de chauffe 2, les brins verticaux 7a, 7b décrits par la résistance blindée adoptent une répartition régulière autour de l'axe de symétrie verticale de l'enceinte de chauffe 3. Il convient de préciser que la présente invention n'est, nullement limitée à une résistance blindée 7 telle qu'elle apparaît dans les figures 1 et 2. Ainsi, elle peut adopter une tout autre configuration, tout particulièrement, dans le but de définir davantage de brins verticaux 7a, 7b et ainsi d'augmenter la surface d'échange.
A ce propos, les normes de sécurité applicables préconisent une température de surface n'excédant pas de l'ordre de 85°C à 90°C si l'on souhaite éviter tout dispositif de protection complémentaire. Ainsi, à cette ou ces résistances électriques chauffantes 7 peuvent être associés des moyens de régulation à même de couper leur fonctionnement, voire de réduire leur puissance au cas où cette température en surface, relevée par un capteur approprié devait excéder une valeur seuil.
Telle que représentée dans la figure 1, cette ou ces résistances électriques chauffantes 7 s'étendent au-dessus d'un boîtier de raccordement 9 rendu solidaire du plateau inférieur 5. Celui-ci comporte, avantageusement, une ouverture 10 pour le passage d'un câble de raccordement électrique.
Quant au chauffage par convection obtenu au travers d'un tel dispositif conforme à l'invention, il résulte d'une ventilation transversale 11 de l'enceinte de chauffe 3. Plus particulièrement, la paroi périphérique 4 du corps de chauffe 2 comporte des ouvertures 12, 12A disposées, sensiblement, en vis-à-vis, autorisant un balayage transversal de la résistance chauffante 7.
Selon l'invention, l'importance de ce balayage transversal et, par conséquent, la section totale des ouvertures 12, 12A ménagée dans la paroi périphérique 4 du corps de chauffe 2 est déterminée de telle manière que les calories dispensées par la ou les résistances chauffantes 7 sont, sensiblement pour moitié, accumulées par le matériau réfractaire constituant le corps de chauffe 2 pour un chauffage par .conduction et/ou rayonnement, tandis que l'autre moitié de ces calories intervient dans le cadre du chauffage par convection.
Préférentiellement, lorsque le corps de chauffe 2 est de section parallélépipédique, deux de ses côtés verticaux 13, 14, se situant, sensiblement, en vis-à-vis, comportent de telles ouvertures 12, 12A.
Dans la figure 3, il est illustré un dispositif de chauffage dont le corps de chauffe, de section sensiblement carrée, comporte, sur chacun de ses côtés, des ouvertures 12, 12A.
Dans le cadre d'une configuration cylindrique, ces ouvertures 12, 12A sont disposées, préférentiellement, de manière diamétralement opposée.
Au vu de la description qui précède, l'on constate qu'en dehors de ses qualités en tant que dispositif de chauffage, celui-ci est à même de répondre, également, à des critères de nature esthétique qui n'ont que trop peu préoccupé l'Homme du Métier dans ce domaine jusqu'à présent.
Par conséquent, l'on observe que la présente invention répond, de manière avantageuse, à une demande évidente des usagers des dispositifs de chauffage électrique et représente, de ce fait, un net progrès dans le domaine technique considéré.

Claims

Revendications
1. Dispositif de chauffage électrique comprenant un corps de chauffe (2) en un matériau réfractaire et intégrant au moins une résistance électrique chauffante (7) , caractérisé par le fait que :
- le corps de chauffe (2) délimite une enceinte de chauffe (3) fermée dans sa partie supérieure et inférieure et renfermant la ou les résistances électriques (7) ;
- ledit corps de chauffe (2) comporte, au niveau de sa paroi périphérique (4), des ouvertures (12, 12A) pour une ventilation transversale de l'enceinte de chauffe (3) .
2. Dispositif de chauffage électrique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la ou les résistances électriques chauffantes (7) sont constituées par une résistance blindée dépourvue d'ailettes s'étendant selon un axe vertical (8) à l'intérieur de l'enceinte de chauffe (3) délimitée par le corps de chauffe (2) .
3. Dispositif de chauffage électrique selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la résistance blindée définit des brins verticaux (7a, 7b) régulièrement répartis autour de l'axe de symétrie vertical de l'enceinte de chauffe (3) .
4. Dispositif de chauffage électrique selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la ou les résistances électriques chauffantes (7) comportent une puissance de chauffe inférieure à 3 W au cm2, de préférence au plus égale à 2 W au cm2.
5. Dispositif de chauffage électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens de régulation associés à la ou les résistances électriques chauffantes (7) à même de couper leur fonctionnement ou réduire leur puissance de chauffe au cas où la température, relevée par un capteur approprié en surface du corps de chauffe (2) , devait excéder une valeur seuil.
6. Dispositif de chauffage électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que des ouvertures (12, 12A) sont disposées, sensiblement, en vis-à-vis au niveau de la paroi périphérique (4) du corps de chauffe (2) pour autoriser la ventilation transversale de l'enceinte de chauffe (3) .
7. Dispositif de chauffage électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que la section totale des ouvertures (12, 12A) ménagée dans la paroi périphérique (4) du corps de chauffe (2) est déterminée de telle manière que les calories dispensées par la ou les résistances électriques chauffantes (7) sont, sensiblement pour moitié, accumulées par le matériau réfractaire constituant le corps de chauffe (2) pour un chauffage par conduction et/ou rayonnement, tandis que l'autre moitié de ces calories intervient dans le cadre du chauffage par convection.
8. Dispositif de chauffage électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le corps de chauffe (2) , présentant une paroi périphérique (4) parallélépipédique, comporte, sur au moins deux de ses côtés verticaux (13, 14) se situant sensiblement vis-à-vis des ouvertures (12, 12A) .
9. Dispositif de chauffage électrique selon l'une quelconque des revendications l à 7, caractérisé par le fait que le corps de chauffe (2) dont la section est cylindrique comporte des ouvertures (12, 12A) disposées de manière diamétralement opposées.
10. Dispositif de chauffage électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le corps de chauffe (2) est constitué en matière céramique, notamment en faïence.
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