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BE905985A - Flat, thin electric heating element - has thin metallic sheet with insulated covering of layered, mica-impregnated paper - Google Patents

Flat, thin electric heating element - has thin metallic sheet with insulated covering of layered, mica-impregnated paper Download PDF

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Publication number
BE905985A
BE905985A BE0/217558A BE217558A BE905985A BE 905985 A BE905985 A BE 905985A BE 0/217558 A BE0/217558 A BE 0/217558A BE 217558 A BE217558 A BE 217558A BE 905985 A BE905985 A BE 905985A
Authority
BE
Belgium
Prior art keywords
heating element
mica
manufacturing process
flat heating
cut
Prior art date
Application number
BE0/217558A
Other languages
French (fr)
Original Assignee
Cogebi S A
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Cogebi S A filed Critical Cogebi S A
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Publication of BE905985A publication Critical patent/BE905985A/en
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Priority to PCT/BE1987/000019 priority patent/WO1988004874A1/en

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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/22Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible
    • H05B3/28Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor embedded in insulating material
    • H05B3/286Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor embedded in insulating material the insulating material being an organic material, e.g. plastic
    • HELECTRICITY
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    • H05B3/20Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/22Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible
    • H05B3/28Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor embedded in insulating material
    • H05B3/30Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor embedded in insulating material on or between metallic plates

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  • Surface Heating Bodies (AREA)

Abstract

An electric resistance cut from a metal sheet is embedded in an insulating material which acts as electrical insulation and as mechanical support. The resistance element is cut from a metal sheet of thickness between 5 and 8=0 micrometre, using chemical or electro-chemical cutting. - The metal may be aluminium, stainless steel, or a ferronickel or nickel-chrome alloy, or any other high temperature alloy. The insulating material is made of several layers of mica impregnated paper e.g. muscovite, phlogopite or vermiculite, with a heat treated silicone resin impregnation.

Description

       

  B R E V E T D'INVENTION

ELEMENTS CHAUFFANTS PLATS 

ELEMENTS CHAUFFANTS PLATS

  
La présente invention a pour objet un élément chauffant plat, son procédé de fabrication, ainsi que les appareils chauffants comportant un tel élément. L'invention peut s'appliquer aux appareils de chauffage industriel, aux appareils de chauffage domestique ainsi qu'aux appareils ménagers comportant un dispositif de chauffage.

  
Le but de la présente invention est de pallier les inconvénients des éléments chauffants actuels, comme tubes blindés, résistances bobinés, tubes quartz, etc... en produisant un élément, plat et mince, dissipant ses calories d'une manière uniforme, sur toute sa surface. Cette bonne homogénéité de la répartition calorifique rend inutile l'emploi d'une semelle de répartition épaisse, réalisée le plus généralement en alliage léger et qui affecte le coût et le poids d'un appareil; mais permet au contraire utiliser une semelle mince, diminuant également l'inertie thermique de l'appareil chauffant. Ceci améliore notablement le confort d'utilisation ainsi que la consommation énergétique de l'appareil.

  
L'invention est caractérisée en ce qu'on enrobe, sans autre intermédiaire, une résistance électrique, découpée hors d'un feuillard métallique, dans un substrat jouant le rôle d'isolant électrique et de support mécanique.

  
Le feuillard métallique, d'une épaisseur de 5 à 80 um, est découpé, par exemple, par voie chimique, électro-chimique, mécanique ou par laser, et peut être soit de l'aluminium, soit de l'acier inoxydable, soit un alliage de type ferro-nickel ou nickel-chrome, soit tout autre alliage résistant à haute température.

  
Le substrat, résistant à la température de chauffage et pouvant adhérer à la résistance métallique, peut être un support minéral souple, par exemple du papier de mica imprégné par un liant adéquat de type minéral, par exemple un sel alcalin à base de silicate, phosphate, borate ou boraphosphate tel que le silicate de potassium ou verre soluble ou un imprégnant organique résistant à la chaleur, tel qu'une résine silicone thermodurcissable. L'ensemble polymérisé peut être de qualité souple ou rigide; le mica employé peut être de type muscovite, phlogopite ou vermiculite. 

  
 <EMI ID=1.1> 

  
montrant la situation ayant pressage et polymérisation. Une résistance métallique (1) est enrobée par une ou plusieurs couches de papier de mica imprégné- par une résine polymérisable de type silicone (2),- disposée ou disposées de chaque-côté. Le nombre de ces couches (habituellement deux) est défini d'après l'isolation électrique et la résistance mécanique exigées. Après- l'action de la pression et de la chaleur,- donc polymérisation du liant, le stratifié est alors homogène-, la résistance métallique étant noyé dans la micanite. Cette homogénéité est primordiale pour une bonne durée de vie de l'élément chauffant.

  
Une autre version consiste à découper des feuilles de papier de mica d'épaisseur appropriée, de les placer de part et d'autre d'un circuit métallique découpé, et d'imprégner l'ensemble dans un bain de résine telle que décrite plus haut (inorganique organique). La cohésion et les autres propriétés de l'ensemble sont alors obtenues par pressage à chaud.

  
Dans une autre version de l'invention, le feuillard résistant est couché sur deux épaisseurs de papier de mica imprégné d'une résine silicone, l'ensemble étant alors polymérisé suivant un cycle de pression et. de température adéquats. Le circuit résistant est ensuite découpé par voie chimique, la micanite faisant office de support mécanique. Après cette opération, on pose sur le circuit résistant deux épaisseurs de papier de mica, imprégné de la même,résine, et on rend l'ensemble homogène par un deuxième cycle de cuisson. 

  
Une autre version consiste à coller un feuillard sur un papier de mica imprégné grâce à de la résine. Le feuillard est ensuite découpé, notamment par un moyen mécanique, chimique ou électrochimique, alors que le support reste intact.

  
On ajoute alors, de part et d'autre du feuillard, une couche de micanite que l'on colle sur le circuit à l'aide d'une colle organique ou silicone.

  
Une autre version consiste à découper le feuillard par laser,

  
après qu'il ait été collé sur une plaque de mica qui constitue également une partie du support isolant. Le feuillard ainsi découpé peut également être posé postérieurement à sa découpe sur son support isolant, et recouvert ensuite d'une autre couche d'isolation micacée.

  
Dans une autre version illustrée à la fig. II, on ajoute avant polymérisation, sur la face de l'élément chauffant opposée à la semelle de l'appareil (3), une couche de papier de vermiculite

  
(4) imprégnée d'un liant adéquat, afin qu'après polymérisation il fasse corps avec l'élément chauffant.

  
La propriété de cette couche est de s'expanser sous l'action de la chaleur; cette augmentation de volume étant de l'ordre de dix fois, elle suffit à isoler thermiquement la face arrière de l'élément chauffant et à plaquer celui-ci sur la semelle de l'appareil afin d'assurer entre les deux un bon contact thermique. 

  
Dans. d'autres versions non illustrées, l'élément chauffant peut supporter des densités de puissance faibles (de 1 à 3 W/cm2), normales (de 3 à 7 W/cm2) ou élevées (plus de 7 W/cm2).

  
La chaleur sera transmise par conduction, par convection ou par rayonnement. Cette dernière possibilité est intéressante au niveau de la sécurité électrique obtenue dans les éléments rayonnants, par exemple dans les radiateurs domestiques, les toasters, etc... Cette propriété est due au fait qu'on utilise de la micanité comme matière d'enrobage et un liant résistant à ces hautes températures. 

REVENDICATIONS

  
1) Elément chauffant plat et son procédé de fabrication caractérisé

  
en ce qu'on enrobe une résistance électrique découpée hors d'un feuillard métallique, dans un substrat jouant le rôle d'isolant électrique et de support mécanique.

  
2) Elément chauffant plat et son procédé de fabrication conformer



  PATENT

FLAT HEATING ELEMENTS

FLAT HEATING ELEMENTS

  
The present invention relates to a flat heating element, its manufacturing process, as well as the heating devices comprising such an element. The invention can be applied to industrial heating appliances, domestic heating appliances as well as household appliances comprising a heating device.

  
The purpose of the present invention is to overcome the drawbacks of current heating elements, such as shielded tubes, wound resistors, quartz tubes, etc. by producing an element, flat and thin, dissipating its calories in a uniform manner, over all its surface. This good homogeneity of the heat distribution makes it unnecessary to use a thick distribution sole, generally made of light alloy and which affects the cost and weight of a device; but on the contrary allows the use of a thin soleplate, also reducing the thermal inertia of the heating appliance. This notably improves the comfort of use as well as the energy consumption of the device.

  
The invention is characterized in that an electrical resistance, cut out of a metal strip, is coated, without any other intermediary, in a substrate playing the role of electrical insulator and mechanical support.

  
The metal strip, with a thickness of 5 to 80 μm, is cut, for example, by chemical, electro-chemical, mechanical or laser means, and can be either aluminum, stainless steel or an alloy of ferro-nickel or nickel-chromium type, or any other alloy resistant to high temperature.

  
The substrate, resistant to heating temperature and capable of adhering to the metallic resistance, can be a flexible mineral support, for example mica paper impregnated with a suitable binder of mineral type, for example an alkali salt based on silicate, phosphate , borate or boraphosphate such as potassium silicate or soluble glass or an organic heat-resistant impregnator, such as a thermosetting silicone resin. The polymerized assembly can be of flexible or rigid quality; the mica used can be of muscovite, phlogopite or vermiculite type.

  
 <EMI ID = 1.1>

  
showing the situation having pressing and polymerization. A metal resistor (1) is coated with one or more layers of mica paper impregnated with a silicone-type polymerizable resin (2), - arranged or arranged on each side. The number of these layers (usually two) is defined according to the required electrical insulation and mechanical strength. After the action of pressure and heat, - thus polymerization of the binder, the laminate is then homogeneous -, the metallic resistance being embedded in the micanite. This homogeneity is essential for a good lifetime of the heating element.

  
Another version consists in cutting sheets of mica paper of appropriate thickness, placing them on either side of a cut metal circuit, and impregnating the whole in a resin bath as described above. (organic inorganic). The cohesion and the other properties of the assembly are then obtained by hot pressing.

  
In another version of the invention, the resistant strip is coated on two thicknesses of mica paper impregnated with a silicone resin, the assembly then being polymerized according to a pressure cycle and. suitable temperatures. The resistive circuit is then cut chemically, the micanite acting as a mechanical support. After this operation, two layers of mica paper, impregnated with the same, resin, are placed on the resistive circuit, and the whole is made homogeneous by a second baking cycle.

  
Another version consists in sticking a strip on a mica paper impregnated with resin. The strip is then cut, in particular by mechanical, chemical or electrochemical means, while the support remains intact.

  
A layer of micanite is then added on either side of the strip, which is bonded to the circuit using an organic or silicone adhesive.

  
Another version consists in cutting the strip by laser,

  
after it has been glued to a mica plate which also forms part of the insulating support. The strip thus cut can also be placed after its cutting on its insulating support, and then covered with another layer of micaceous insulation.

  
In another version illustrated in FIG. II, a layer of vermiculite paper is added before polymerization, on the face of the heating element opposite the sole of the appliance (3)

  
(4) impregnated with a suitable binder, so that after polymerization it becomes one with the heating element.

  
The property of this layer is to expand under the action of heat; this increase in volume being of the order of ten times, it suffices to thermally insulate the rear face of the heating element and to press it on the soleplate of the appliance in order to ensure good thermal contact between the two .

  
In. other versions not shown, the heating element can withstand low (1 to 3 W / cm2), normal (3 to 7 W / cm2) or high (more than 7 W / cm2) power densities.

  
Heat will be transmitted by conduction, convection or radiation. This latter possibility is advantageous in terms of electrical safety obtained in radiating elements, for example in domestic radiators, toasters, etc. This property is due to the fact that micanity is used as a coating material and a binder resistant to these high temperatures.

CLAIMS

  
1) Flat heating element and its manufacturing process characterized

  
in that an electrical resistance is cut out of a metal strip, in a substrate playing the role of electrical insulator and mechanical support.

  
2) Flat heating element and its manufacturing process conform


    

Claims (1)

à la revendication 1, caractérisé en ce que le feuillard métallique, d'une épaisseur de 5 à 80 um, est découpé par voie chimique ou électro-chimique et peut être soit de l'aluminium, soit de l'acier inoxydable, soit un alliage de type ferro-nickel ou nickel-chrome, soit tout autre alliage résistant à haute température. to claim 1, characterized in that the metal strip, of a thickness of 5 to 80 µm, is cut chemically or electro-chemically and can be either aluminum, stainless steel or a Ferro-nickel or nickel-chrome type alloy, or any other alloy resistant to high temperature. 3) Elément chauffant plat et son procédé de fabrication conformes aux revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le substrat est un support minéral souple, constitué notamment d'une ou plusieurs couches de papier de mica imprégné de type muscovite, phlogopite ou vermiculite. 3) flat heating element and its manufacturing process according to claims 1 and 2, characterized in that the substrate is a flexible mineral support, consisting in particular of one or more layers of impregnated mica paper of muscovite, phlogopite or vermiculite type. 4) Elément chauffant plat et son procédé de fabrication conformes 4) Flat heating element and its conforming manufacturing process aux revendications 1, 2 et 3 caractérisé en ce que le papier de mica est imprégné par un liant de type minéral ou de type organique, tel qu'une résine silicone thermodurcissable. to claims 1, 2 and 3 characterized in that the mica paper is impregnated with a binder of mineral type or of organic type, such as a thermosetting silicone resin. 5) Elément chauffant plat et son procédé de fabrication conformes 5) Flat heating element and its conforming manufacturing process aux revendications 1, 2, 3 et 4, caractérisé en ce que l'ensemble est rendu homogène et cohérent par la polymérisation sous l'action de la pression et de la chaleur lors d'un cycle de cuisson adéquat. to claims 1, 2, 3 and 4, characterized in that the assembly is made homogeneous and coherent by the polymerization under the action of pressure and heat during an adequate cooking cycle. 6) Elément chauffant plat et son procédé de fabrication conformes 6) Flat heating element and its conforming manufacturing process aux revendications 1, 2, 3, 4 et 5, caractérisé en ce qu'on découpe le produit obtenu par estampage et qu'on en garnit. des appareils chauffants. to claims 1, 2, 3, 4 and 5, characterized in that the product obtained by stamping is cut and garnished. heaters. 7) Elément chauffant suivant une des revendications 3, 4, 5 7) Heating element according to one of claims 3, 4, 5 ou 6 caractérisé en ce que le feuillard métallique est porté au rouge de manière à dissiper la chaleur par rayonnement. RESUME or 6 characterized in that the metal strip is brought to red so as to dissipate the heat by radiation. ABSTRACT La présente invention a pour objet The subject of the present invention is un élément chauffant plat, caractérisé a flat heating element, characterized en ce qu'on enrobe une résistance électrique, découpée hors d'un feuillard in that it coats an electrical resistance, cut out of a strip métallique d'une épaisseur de 5 à 80 metal with a thickness of 5 to 80 um, dans un substrat jouant le rôle um, in a substrate playing the role d'isolant électrique et de support electrical insulation and support mécanique, et composé d'un papier de mechanical, and composed of a paper mica imprégné par un liant ou une résine mica impregnated with a binder or resin thermodurcissable. thermosetting.
BE0/217558A 1986-12-19 1986-12-19 Flat, thin electric heating element - has thin metallic sheet with insulated covering of layered, mica-impregnated paper BE905985A (en)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE1000397A4 (en) * 1987-03-20 1988-11-22 Asturienne Mines Comp Royale Flat electric heating element mfr., e.g. for toaster - forming element on porous sheet covered with insulating layers prior to hardening of binder or polymerisation of impregnating resin
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