Brevet FR2276542A1 — publié le 19760123

L'invention concerne les chauffe-eau, elle a plus particulièrement pour objet un perfectionnement apporté aux éléments de chauffage électrique de ces appareils Les chauffe-eau électriques sont généralement composés d'une enveloppe protégée par du zinc, ayant une capacité en eau à chauffer de 80 à 100 litres, d'un élément chauffant du type à résistance électrique et d'un thermostat de réglage ou contrle, calibré à une température maximale qui ne doit pas & re supérieure à celle de l'eau. Parmi les inconvénients de ces appareils, dans lesquels l'élément chauffant doit nécessairement avoir une résistance de valeur élevée, on peut mentionner 1 'importance particulière que prend une consommation excessive (à moins de recourir à l'expédient d'éteindre l'appareil pour ne le remettre en activité que quelque temps avant de prélever de l'eau chaude, ce qui est une méthode affectant les autres avantages au demeurant satisfai sants), quand elle correspond à une concentration du fonctionnement pendant des périodes particulières de la journée, ce qui revient à prélever de l'énergie électrique sur le réseau de distribution selon le mode désigné sous le nom de prélèvement pendant les heures de "pointe't. Un autre problème posé par les appareils du type précité est la durée plutSt longue qui s'écoule entre leur mise en service etle moment où il est possible de prélever de l'eau suffisamment chaude. L'invention a pour but d'éliminer substantiellement les problèmes et les inconvénients brièvement indiqués ci-dessus et, à cet effet, apporte un appareil chauffe-eau du type comprenant un réservoir constituant une enveloppe de capacité désirée, muni d'une conduite d'admission, de préférence répartie, d'eau froide, d'une conduite d'évacuation de liteau chaude, située au voisinage de l'extrémité supérieure de l'enveloppe et de moyens de chauffage du type à résistance électrique alimentés par une source d'énergie électrique, en particulier le réseau habituel de distribution, par l'intermédiaire d'un interrupteur général et d'un thermostat de contrôle de la température maximale de l'eau, cet appareil étant caractérisé parle fait que les moyens de chauffage consistent en un premier élément de chauffage rapide d'une quantité prédéterminée d'eau, moindre que la capacité totale au chauffe-eau, et, au moins, cm un second élément de maintien en régime, de puissance inférieure, destiné à maintenir la température de l'eau à une valeur prédéterminée, suppléant a-iix pertes de chaleur diverses dues aux prélèvements d'eau chaude, et/thermostats prévus pour le contrôle du fonctionnement des différents éléments de chauffage. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, on prévoit, dans un appareil chauffe-eau du type défini ci-dessus, aes moyens. de chauffage électrique consistant en un premier élément de chauffage rapide, défini comme spécifié ci-dessus, assurant le chauffage rapide d'une quantité d'eau de l'ordre de 20 à 25 litres à une température prédéterminée autour d'une valeur de 60 C, un second élement de chauffage, disposé à la partie inférieure de l'appareil destiné à effectuer le chauffage par paliers de la partie restante de l'eau jusqu'à une température prédéterminée, de l'ordre de 750C, et un troisième élément de maintien en service, destiné à suppléer aux pertes de chaleur du chauffe-eau, les pertes étant définies comme spécifié cidessus, chaque élément étant commandé par un thermostat respectif; le premier thermostat est destiné à commuter à une température prédéterminée (de préférence à 650C) l'alimentation en énergie électrique sur le second élément; le second thermostat est destiné à commuter à une température prédéterminée (de préférence à 750C) l'alimentation en énergie électrique du second élément au troisième élément, et le troisième thermostat étant destiné à interrompre, à une température prédéterminée (de préférence à 80 C) l'alimentation en énergie électrique du troisième élément. Les caractéristiques et les avantages de l'invention apparaStront plus clairement au cours de la description détaillée qui suit, en référence au dessin annexé, d'un mode de réalisation préféré de l'invention, donné en exemple sans caractère limitatif et autorisant le recours à d'autres modes de réalisation ne sortant pas du cadre ni de l'esprit de l'invention. Sur le dessin - la figure 1 est une représentation schématique d'un chauffe-eau selon l'invention, - la figure 2 est le schéma du circuit électrique du chauffe-eau de la figure 1. L'enveloppe ou réservoir 10, en métal protégé par du zinc, de l'appareil de l'invention, est alimenté par une conduite Il en eau froide venant, par exemple, d'un réseau de distribution d'eau, tandis que l'eau chaude est évacuée ou prélevée par une conduite 12, les deux conduites 11 et 12 étant munies de clapets de retenue convenables et usuels (non représentés). À l'intérieur de l'enveloppe 10, sont montés des éléments de chauffage à résistance électrique indiqués par Rî, R2 et R3. À ces derniers sont associés des thermostats de contr8le C1, ÇC2 et TO3, dont la position est indiquée sur le dessin seulement à titre d'exemple et sans aucune intention limitative. En se reportant à la figure 2, qui montre un exemple de schéma du circuit d'alimentation électrique et de contrôle ou de commande du fonctionnement du chauffe-eau, à partir d'un réseau 13, on voit un interrupteur général 14, qui, une fois fermé, provoque l'allumage d'un voyant témoin 15. À chaque élément chauffant R1, R2' , est associé un voyant témoin correspondant Si, 82 et 83. Dans le circuit d'alimentation de R1, est inséré un interrupteur 16, à deux positions (indiquées sur la figure respectivement par une ligne en trait plein et une ligne en trait interrompu), placé sous le contrôle du thermostat Toi. De manière analogue, l'alimentation de R2 et de R3 est commandée respectivement par des interrupteurs 17 et 3 18, placés sous le contrôle des thermostats respectifs T02 et EC3 Le fonctionnement de l'appareil chauffe-eau de l'inven- tion est le suivant En admettant que le réservoir 10 soit plein d'eau à une température ambiante (d'environ 20-25 C), quand on ferme l'interrupteur général 14, dans 11 état visible sur la figure 2, on provoQue en premier lieu l'alimentation de la résistance R1 qui chauffe rapidement une quantité prédéterminée réduite d'eau (par exemple à 600C). À la température de 650C, le thermostat TO1 quicommute l'interrupteur 16 à la position-indiquée par la ligne en trait interrompu, intervient en déterminant automatiquement l'alimentation de l'élément B2; celui-ci chauffe finalement toute l'eau jusqu'à une température prédéterminée (par exemple 75 C), suivie de l'intervention du thermostat TO2 qui provoque l'ouverture de l'interrupteur 17, en mettant ainsi en service l'élément chauffant R3. L'élément cité en dernier lieu a pour fonction de maintenir la température de l'eau à la valeur de régime atteinte à l'aide de l'élément chauffant R2. Son fonctionnement a lieu à une consommation minimale et constante, éliminant les gaspillages consécutifs à des mises en service et à l'arr8t répétés de l'élément chauffant R2 qui absorbe une puissance de très loin la plus forte. Le thermostat gC3 a pour tache de mettre au repos à une température prédéterminée (normalement la température limite de fonctionnement du chauffe-eau, c'est-à-dire environ 800C) l'élément R3 aussi, et en meme temps de mettre en marche et à l'arrêt cet élément R3 d'une manière à laquelle correspondent des pertes de chaleur minimes. Chaque thermostat peut entre constitué par une résistance type H9C commandant, par l'intermédiaire d'un circuit convenable, des diodes de contrsle de commutation de l'élément chauffant correspondant. Dans une variante particulière de réalisation de l'appareil de l'invention, à ce dernier est associé un programmeur qui permet un choix entre les phases du cycle suivant 1) un fonctionnement normal ou à un seul palier (unique élément actif : 2) un fonctionnement rapide et par paliers (éléments actifs R1 et R2); 3) un fonctionnement rapide, par paliers et à maintien en régime (tous les éléments sont actifs). Naturellement, les éléments chauffants doivent & re d'un type convenable, en particulier composés de résistances de type blindé. A titre d'exemple, on indique ci-après une série de valeurs de ces résistances, adaptées au mode de réalisation préféré de l'invention décrit ci-dessus R1 1200 W; longueur 300 mm. R2 : 1200 W; longueur 300 mm. R3 : 200 W; longueur 150 mm. RE7[hNDIGATIONS 1. Appareil chauffe-eau du type comprenant un réservoir servant d'enveloppe, ayant la capacité désirée, muni d'une conduite d'admission d'eau froide, d'une conduite d'évacuation de l'eau chaude disposée au voisinage de l'extrémité supérieure de l'enveloppe, et de moyens de chauffage à résistance électrique alimentés par une source d'énergie électrique, par l'intermédiaire d'un interrupteur général et d'un thermostat de contrôle de la température maximale de l'eau, caractérisé en ce que les moyens de chauffage consistent en un premier élément de chauffage rapide d'une quantité prédéterminée d'eau, moindre que la capacité totale du chauffe-eau, et au moins en un second élémeut de chauffage à disposition usuelle, ayant une puissance inférieure à celle du premier élément, destiné à maintenir la température de l'eau autour d'une valeur de régime prédéterminée, suppléant aux pertes de chaleur diverses qui surviennent lors du prélèvement de 1 'eau chaude et de l'alimentation correspondante en eau froide, les différents éléments de chauffage étant associés à des moyens constitués par des thermostats pour le contre de leur fonctionnement. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de chauffage, en dehors du premier élément de chauffage rapide et de ltélément de maintien en régime, comprennent un autre élément chauffant, disposé à la partie inférieure de l'appareil, pour réaliser un chauffage par paliers. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément de chauffage rapide est prévu pour le chauffage à une température d'environ 6000 d'une quantité d'eau égale environ à une fraction de 1/3 à 1/5 de la capacité totale du chauffe-eau, cet élément étant contrôlé par un thermostat qui, à la température de 650C, coupe son alimentation en énergie électrique pour commuter cette énergie aux éléments de chauffage placés successivement dans le circuit électrique. 4. Appareil selon l'une quelconque des revendications 2, 3, caractérisé en ce que l'élément de chauffage par paliers est prévu pour porter l'eau présente dans ltenveloppe à une tempé- rature d'environ 750c, cet élément étant controlé par un thernostat calibré à 750c pour commuter l'alimentation en énergie électrique à l'élément chauffant de maintien en régime. 5. appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'élément de chauffage de maintien en régime est contrôlé par un thermostat calibré à la température maximale admissible pour l'eau présente dans le chauffe-eau.