Brevet FR2014071A1 — publié le 19700410

L'invention concerne un groupe vaporisateur d'eau comprenant un compartiment de vaporisation qui constitue un réchauf-feur électrique pour vaporiser l'eau, un orifice d'échappement pour la vapeur et un tube étroit de jonction qui relie le 5 compartiment de vaporisation à un réservoir d'eau séparé de ce compartiment par une double paroi. Dans les modèles connus de vaporisateursd1eau qui présentent un compartiment de vaporisation de ce genre, l'orifice d'échappement est très large et, par suite, la pression dans 10 le compartiment de vaporisation au cours du fonctionnement correspond pratiquement à la pression atmosphérique0 En conséquence, il n'est pas refoulé d'eau bouillante entre le compartiment de vaporisation et le réservoir et, étant donné que la double paroi fournit une isolation thermique assez bonne, 15 il est possible de parvenir à un rendement relativement élevé avec ces dispositifs connus. Mais il est souvent souhaitable que la vapeur quitte le dispositif sous la forme d'un jet bien délimité orienté dans une direction donnée. On y parvient en donnant un diamètre 20 relativement petit à l'orifice d'échappement, auquel cas il s'établit une pression supérieure à la pression atmosphérique dans le compartiment de vaporisacion. Dans les vaporisateurs d'eau de ce dernier type, la vaporisation se produit généralement de façon pulsatoire : en effet, il se produit d'abord une 25 évaporation intense, de sorte que la pression dans le compartiment de vaporisation s'élève et que de l'eau, accompagnée éventuellement de vapeur, est refoulée vers le réservoir d'eau par l'orifice de communication, lequel est constitué par un trou dans une paroi entre le compartiment de vaporisation et .pression, 30 le reservoir. A la suite de quox, 1'evaporatxon et, par suite, la/ dans le compartiment de vaporisation diminuent, ce qui a pour effet que l'eau s'écoule de nouveau vers le compartiment de vaporisation par l'orifice de communication. Ces vaporisateurs connus ont un rendement relativement 35 faible, ce qui provient dans une cerxaine mesure du fait que l'eau contenue dans le réservoir est progressivement réchauffée à une température élevée en conséquence du fonctionnement pulsatoire de l'appareil. O'est pourquoi aucune isolation thermique n'est prévue dans les dispositifs connus de ce genre0 40 l'invention a pour but de fournir un groupe vaporisateur 69 26156 2 2014071 dans lequel Ta vapeur est émise en un jet directionnel "bien défini et qui présente néanmoins un rendement élevé. Afin d'atteindre ce but, le groupe vaporisateur selon l'invention est caractérisé par le fait que le tube de jonc-5 tion- a une longueur nettement supérieure à celle qui est nécessaire pour établir une communication entre le compartiment de vaporisation et le réservoir d'eau, et par le fait que le calibre de l'orifice d'échappement de la vapeur est choisi en fonction du diamètre et de la longueur du tube de 10 jonction de telle sorte qu'en service normal du groupe vaporisateur, il ne s'écoule pas d'eau entre le compartiment de vaporisation et le réservoir d'eau, l'intervalle à l'intérieur de la double paroi étant hermétiquement clos. Le tube de jonction, long et étroit, sert de frein au mode pulsatoire de 15 formation de Ta vapeur. Lorsque 1'évaporation commence et que la pression s'élève dans le compartiment de vaporisation, il est vrai qu'il peut se produire un écoulement d'eau entre ce compartiment et le réservoir, et qu'un écoulement d'eau vers Te compartiment de vaporisation se produira également au moment 20 où l'eau est transformée en vapeur et quitte ce compartiment. Toutefois, il s'établira bientôt un équilibre, le niveau d'eau dans le compartiment de vaporisation se fixant à une courte distance au-dessous du niveau d'eau dans le réservoir, en fonction de la surpression dans le compartiment de vapori-25 sation. Si une pulsation a tendance à se produire, il ne sera refoulé qu'une faible quantité d'eau entre le tube de jonction et le réservoir et cette eau n'aura pas encore atteint la température d'ébullition. Par conséquent, il ne sera transféré au réservoir qu'une très petite quantité de chaleur0 30 toutefois, le tube de jonction, long et étroit, ne suffi rait pas par lui-même pour produire une élévation notable du rendement si la chaleur pouvait être encore transférée directement au réservoir d'eau à travers la paroi du compartiment de vaporisation, comme tel est le cas dans les dispositifs 35 connus qui engendrent un jet dé vapeur bien délimité. Par conséquent, la disposition consistant à donner une grande longueur ' et -un faible diamètre au tube doit être combinée à une bonne isolation thermique de la paroi du compartiment de vaporisation, obtenue grâce à la fermeture étanche de l'intervalle 40 compris dans la double paroi. 69 26156 ? 2014071 Un thermostat peut être placé dans la cavité de la double paroi. Son rôle est de débrancher l'élément chauffant au cas où. il n'y a plus d'eau dans le compartiment de vaporisation et où. la température s'élève donc fortement. En plaçant le ther-5 mostat dans la cavité hermétiquement close de la double paroi, on obtient une réduction de l'oxydation des contacts du thermostat et, par suite, un prolongement de leur durée utile. l'élément chauffant peut être entauré par un tube, lequel peut déboucher dans la cavité de la double paroi. On 10 écrite ainsi que la vapeur d'eau ou d'autres gaz agressifs soient aspirés dans l'élément chauffant sous l'effet du réchauffement et du refroidissement de celui-ci. On peut obtenir une meilleure isolation thermique et réduire encore les risques d'oxydation des pièces métalliques 15 en établissant un vide partiel dans la cavité de la double paroi. Enfin, le gaz résiduel dans la cav$té de la double paroi peut être un gaz inerte, ce qui permet d'éliminer complètement tout risque de corrosion des surfaces intérieures de la double paroi, ainsi que des pièces métalliques qui sont 20 placées dans la cavité ou sont en rapport avec elle. le thermostat peut être agencé de façon à couper le courant appliqué à l'élément chauffant lorsque la température dépasse de quelques degrés le point d'ébullition de lfeau et à connecter de nouveau l'élément chauffant au courant d'ali-25 mentation lorsque la température s'est abaissée de quelques degrés. S'il n'y a plus d'eau dans le compartiment de vaporisation et qu'en conséquence la température s'élève brusquement et fortement au-dessus du point d'ébullition de l'eau, le thermostat débranchera l'élément chauffant, de sorte que la 30 température n'atteindra pas un niveau dangereux, lorsque la température est ensuite tombée de quelques degrés, le thermostat rétablit l'alimentation de l'élément chauffant, dont la température s'élève de nouveau jusqu'à ce que le thermostat le déconnecte encore, et ainsi de suite. En conséquence, la 35 température de l'élément chauffant et, par suite, de son environnement, c'est-à-dire des endroits où il y a de fortes chances pour qu'un dépôt calcaire se forme, présentera des oscillations croissantes et décroissantes et, pour cette raison, le tartre sera balayé. On obtient donc un détartrage 40 automatique du dispositif. Cette disposition constitue un 69 26156 ' 2014071 avantage complémentaire par rapport aux dispositifs connus où il se produit une interruption définitive du courant lorsqu'il n'y a plus d'eau dans l'appareil. Dans ces conditions, il est nécessaire qu'un organe soit "manoeuvré de l'extérieur au 5 moment où le dispositif doit être remis en marche après avoir été alimenté en eau et ce n'est qu'au prix de difficultés que cet organe peut être monté de façon étanche à travers la paroi du récipient. Un tel organe de commande n'est .pas nécessaire dans la forme d'exécution précitée du dispositif selon l'in-10 vention. En conséquence de la bonne isolation thermique, la consommation de courant est très faible lors du branchement et du débranchement du thermostat au moment où il n'y a plus d'eau dans le compartiment de vaporisation, car les périodes pendant lesquelles le courant est appliqué à l'élément ehauf— 15 fant sont beaucoup plus courtes que les périodes pendant lesquelles l'alimentation est coupée. Dans la partie suivante du présent mémoire, l'invention va être expliquée plus en détails, en référence au dessin qui représente en coupe une forme d'exécution du groupe vaporisa-20 teur selon l'invention. Le groupe vaporisateur représenté est placé dans un réservoir d'eau lcù il est supporté par des moyens qui n'ont pas été indiqués en détail. Le groupe vaporisateur est constitué par un récipient à 25 double paroi comprenant une partie externe 2 et une partie interne 3 qui entourent un compartiment de vaporisation 4, lequel est en communication avec le réservoir par un tube long et étroit 5» Les parties externe et interne du récipient sont reliées l'une à l'autre par une matière isolante résis*-30 tante à la chaleur 6, de façon à éliminer un pont de conduction thermique entre les deux parties du récipient. Dans le même but, le tube 5 peut traverser les parois du récipient de façon à être isolé thermiquement par rapport à elles. Le- récipient est fermé par un couvercle 7 muni d'un bec 8 dans lequel 35 est formé un passage étroit pour la vapeur. Le couvercle peut être rendu étanche par rapport au récipient au moyen d'une bague torique 9 et il peut servir de soupape de sûreté. Au fond du compartiment de vaporisation 4 est placé un élément chauffant électrique 10 qui est connecté respectivement, 40 par des conducteurs 11 et 12, à l'une des parties 13 d'un 2014071 connecteur enfichable et à tua thermostat 14-. L'autre partie 15 du connecteur enfichable est raccordée par un cordon à une prise mâle 16 et peut en outre comporter une lampe-témoin 16 qui est destinée à s'allumer, soit tant que le courant est 5 appliqué à l'élément chauffant, soit lorsque l'alimentation de l'élément chauffant est coupée par le thermostat 14» La partie 13 du connecteur, qui est montée de façon étanche dans la paroi de la partie 2 du récipient, comporte un collier 18 dans lequel s'adapte une saillie 19 formée sur la partie 15 10 du connecteur. Le collier 18 et la saillie 19 peuvent être étanchéifiée-l'un par rapport à l'autre au moyen d'une bague torique. Lorsque le groupe vaporisateur est placé dans le réservoir 1, l'eau traverse le tube 5 jusqu'à ce que les niveaux soient 15 à la même hauteur à l'intérieur et à l'extérieur de ce groupe. Au moment où le courant est appliqué à l'élément chauffant 10 et où 1'évaporation commence dans le compartiment de vaporisation 4, il s'établit une pression supérieure à la pression atmosphérique, d'où il résulte que de la vapeur est éjectée 20 à travers le bec 8 et que de l'eau parcourt le tube 5 en direction du réservoir. Le niveau d'eau dans le compartiment de vaporisation 4 s'abaisse donc jusqu'à ce qu'il s'établisse un équilibre au moment où la surpression dans le compartiment 4 correspond à la différence entre les niveaux d'eau à l'inté-25 rieur et à l'extérieur du groupe vaporisateur et où la quantité de vapeur produite correspond à la quantité qui s'échappe par le bec 8. La quantité d'eau qui est transformée en vapeur est remplacée par de l'eau fraîche qui, à partir du réservoir, traverse le tube 5 vers le compartiment de vaporisation 4, 30 Si, pour une raison quelconque, une légère élévation de pression se produit dans le compartiment 4, un peu d'eau sera refoulée le long du tube 5 vers le réservoir 1, mais il s'agira d'eau qui circulait le long du tube 5 en direction du compartiment de vaporisation 4 et qui n'a donc pas encore été 35 réchauffée au point d'ébullition. Même dans ce cas particulier, il ne sera transféré qu'une très petite quantité de chaleur entre le compartiment de vaporisation 4 et le réservoir 1. Il ne sera pas non plus transféré beaucoup de chaleur entre le compartiment de vaporisation 4 et le réservoir 1 à'travers les 40 parois du récipient, car la couche d'air contenue dans la 69 26156 69 26156 2014071 double paroi assure une bonne isolation thermique. Cette propriété d'isolation thermique de la double paroi peut être encore améliorée si l'on établit un vide partiel dans la cavité de la double paroio En outre, les surfaces affrontées 5 des parties 2 et. 3 du récipient peuvent être polies, argentées, etc. pour réduire le rayonnement thermique. La cavité hermétiquement close de la double paroi constituera une protection efficace contre la corrosion des surfaces internes du récipient ainsi que des pièces qui sont disposées dans la cavité, par 10 exemple le thermostat 14. L'élément chauffant 10 comprend un tube et ,si ce tube débouche dans la cavité de la double paroi, cette protection contre la corrosion s'étendra à l'élément chauffant. En vue d'éliminer complètement les risques de corrosion, le gaz résiduel dans la cavité de la double paroi 15 peut être un gaz inerte. L'extrémité du tube 5 qui se trouve dans le groupe vaporisateur peut être entourée par un manchon 20 en une matière plastique qui s'oppose au dépôt de tartre. Au besoin, le tube 5 peut être complètement revêtu d'une telle matière. 20 Le thermostat 14 peut être agencé de façon à couper le courant appliqué à l'élément chauffant 10 lorsque la température a atteint un certain nombre de degrés au-dessus du point d'ébullition de l'eau, par exemple 110-115°C, et à rétablir l'alimentation de l'élément chauffant en courant lorsque la 25 température s'est ensuite. abaissée de quelques degrés. Ainsi, le thermostat ne fonctionne pas jusqu'au moment où il ne reste plus d'eau dans le compartiment de vaporisation 4, du fait par exemple que le niveau d'eau dans le réservoir 1 est au-dessous du tube 5. Lorsqu'il n'y a plus d'eau dans le compartiment de 30 vaporisation 4, la température oscille par exemple entre 105 et 115°C, l'élément chauffant n'étant alimenté en courant que pendant de brèves périodes avant que le thermostat ne coupe de nouveau l'alimentation. Cette température oscillante de l'élément chauffant, qui se produit à un niveau qui n'est pas 35 dangereux, a pour effet de détacher le tartre déposé sur l'élément chauffant et sur son environnement, ce tartre pouvant être ensuite extrait du récipient après avoir enlevé le couvercle 7. Dans le couvercle, fabriqué de préférence en matière plas-40 tique, il est formé une cavité 21 dans laquelle peuvent être 69 26156 2014071 versées quelques gouttes d'un liquide épurateur d'air ou odoriférant. Le groupe vaporisateur, principalement destiné à servir d'humidificateur d'air dans les pièces d'habitation, peut. 5 être alimenté à partir d'un réservoir d'eau ou directement à partir d'une canalisation, l'alimentation étant réglée au moyen d'un mécanisme à flotteur ou d'un, autre type de régulateur de niveau. Outre l'application mentionnée ci-dessus, le groupe 10 vaporisateur selon l'invention peut être également utilisé à d'autres fins, par exemple à titre d'inhalateur, de coquetière ou de chauffe-eau. Le tube 5 peut avoir une forme quelconque en coupe transversale. Il eh va de même du récipient 2, 3 qui peut présen-15 ter par exemple une forme circulaire ou polygonale. D'autre part, le récipient peut être cylindrique, comme représenté dans le dessin, ou bien il peut être par exemple conique. L'élément chauffant 10 n'a pas besoin d'être disposé dans le compartiment de vaporisation 4 comme on l'a indiqué 20 dans le dessin. Il peut être encastré dans le fond de ce compartiment ou placé dans un double fond, ou bien il peut être monté dans la cavité de la double paroi. Le tube 5, qui doit être long et étroit, n'a pas besoin de faire autant saillie dans le compartiment de vaporisation 25 4 que le montre le dessin. Par contre, ix peut faire davantage saillie à l'extérieur du récipient. Une partie du tube peut être remplacée par un tuyau souple. En conséquence de la fermeture hermétique du récipient 2, 3» il n'y a aucun inconvénient à immerger en totalité le 30 groupe vaporisateur dans l'eau, par exemple en vue de son nettoyage. Grâce au connecteur enfichable 13, 15 étanche à l'eau, il n'en résultera aucun dommage, même si le cordon n'est pas retiré à cette occasion. Les parties 2 et 3 du récipient peuvent être en acier 35 inoxydable, mais on peut également utiliser d'autres matériaux. Il est du reste bien entendu que le mode de réalisation de l'invention qui a été décrit ci-dessus, en référence au dessin annexé, a été donné à titre purement indicatif et nullement limitatif et que de nombreuses modifications peuvent être appor-40 tées sans que l'on s'écarte pour cela du cadre de l'invention. 69 26156 2014071 BEYEmiOAI IOITS 1Groupe vaporisateur, comprenant un compartiment de vaporisation qui constitue un réchauffeur pour 1* évaporation d'eau, un orifice d'échappement pour la vapeur et un tube étroit de jonction pour raccorder le compartiment de vaporisation à un. 5 réservoir d'eau qui est séparé de ce compartiment par une double paroi, ce groupe vaporisateur étant caractérisé par le fait que le tube de jonction a une longueur qui est nettement supérieure à celle qui est nécessaire pour établir la communication entre le compartiment de vaporisation et le réservoir 10 d'eau, et par le fait que le calibre de l'orifice d'échappement de la vapeur et le diamètre et la longueur du tube de jonction sont adaptés entre eux de telle sorte qu'en service normal de l'appareil, il ne s'écoule pas d'eau entre le com— partiment de vaporisation et le réservoir d'eau, la eavité de 15 la double paroi étant hermétiquement close; 2.- Groupe vaporisateur selon la revendication 1), caractérisé par le fait qu'un thermostat est placé dans la cavité de la double paroi; 3.- Groupe vaporisateur selon la revendication 1) ou 2), 20 dans lequel l'élément chauffant est placé dans un tube, caractérisé par le fait que le tube de l'élément chauffant débouche dans la cavité de la double paroi; 4.- Groupe vaporisateur selon l'une ou plusieurs des revendications 1) à 3), caractérisé par le fait qu'un vide partiel 25 est établi dans la cavité de la double paroi; 5.- Groupe vaporisateur selon l'une ou plusieurs des revendications 1) à 4)1 caractérisé par un gaz inerte dans la cavité de la double paroi; 6.- Groupe vaporisateur selon l'une ou plusieurs des reven-30 dications 2) à 5)» caractérisé par le fait que le thermostat est agencé de telle manière qu'il interrompe le courant appliqué à l'élément chauffant lorsque la température atteint un certain nombre de degrés au-dessus du point d'ébullition de l'eau, et qu'il rétablisse l'alimentation en courant de 35 l'élément chauffant lorsque la température s'est ensuite abaissée de quelques degrés; 7•- Groupe vaporisateur selon l'une ou plusieurs des revendications précédentes, dans lequel la cavité de la double paroi est comprise entre un récipient extérieur en godet et 69 26156 2014071 un récipient intérieur de même forme, caractérisé par le fait que le récipient intérieur est supporté, à son bord supérieur, par le bord supérieur du récipient extérieur, une matière d'isolation thermique étant interposée entre ces bords»