Brevet FR2279448A1 — publié le 19760220

La présente invention a pour objet un humidificateur. Les humidificateurs, parfois utilisés pour améliorer le confort des pièces de séjour, sont le plus souvent destinés à assurer une hygrométrie à peu près constante dans des locaux industriels, en raison d'impératifs techniques. C'est ainsi que lton trouve des humidificateurs dans les salles d'ordinateurs, dans les salles de métrologie} dans les cabines de peinture. Pour réaliser l'humidifcation de l'air dans de petits volumes, on utilise une production de vapeur par ébullition d'eau. Dans certains appareils, l'ébullition d'eau est obtenue par des éléments de chauffage. Cette solution présente de nombreux inconvénients et notamment celui d'une destruction rapide des corps de chauffe, ainsi que l'obligation de traiter l'eau et de la débarrasser de ses impuretés. D'autres appareils, plus répandus, utilisent la propriété de conductibilité de l'eau. Une eau est définie par son titre hgdro- timétrique ou dureté, c'est-à-dire par sa teneur en sels lui procurant des propriétés conductrices. C'est ainsi que plus une eau est dure, meilleure est sa conductibilité. L'écartement des électrodes étant constant et ayant été calculé pour une dureté moyenne de l'eau, il est possible d'obtenir : - soit une même production de vapeur pour des duretés d'eau différentes, - soit des débits de vapeur différents pour une mime dureté d'eau, en ajustant le niveau d'eau dans le bac, ctest-à-dire en faisant varier la surface échange. Un premier type d'humidificateur existant procure une régula tion réalisée par régulation de la pression de vapeur à l'tinté rieur de la cuve. Âvec ce type de régulation, la mise en route de l'humidificateur ne peut être faite que par un spécialiste puisqu'il faut monter une buse de dimensions adaptées et régler avec précision la vis du pointeau. Un second type d'humidificateur utilise une alimentation périodique en courant des plaques immergées dans la cuve. Cette solution n'est pas satisfaisante puisqu'elle ne tient pas compte de la diminution de puissance due à l'encrassement des plaques après un certain temps de fonctionnement. Un autre type d'humidificateur utilise une régulation du niveau d'eau. Cette solution n'est également pas parfaite puisqu' elle ne tient pas compte de la variation de puissance intervenant pour une même surface d'échange en raison du dépôt calcaire sur les plaques, de la variation de dureté et du vieillissement des plaques, après un temps relativement bref de fonctionnement. D'autres appareils sont munis d'un dispositif d'alimentation en eau par "à-coups", c'est-à-dire provoquant le remplissage de la cuve lorsque le niveau d'eau a atteint un certain niveau minimum prédéterminé ; dans ce cas, le remplissage rompt de façon sensible l'équilibre thermique à l'intérieur de la cuve, si bien que lorsque la masse d'eau est ramenée à ébullition, l'intensité passe par une valeur maximale difficilement absorbable par les appareils de protection usuels. Ceci est dû au fait que la résistance de l'eau varie avec la température, la résistance de l'eau froide étant environ le double de la résistance de l'eau à ébullition. La présente invention vise à remédier aux inconvénients des appareils précités en fournissant un humidificateur dans lequel le débit de remplissage est réglé de façon à assurer un échauffement maximum de 1' eau au fur et à mesure du remplissage de la cuve de manière à atteindre une température de la masse d'eau voisine du point d'ébullition en fin de remplissage. De même, après abaissement du niveau, la quantité d'eau introduite sous un faible débit détruira peu 1 'équilibre thermique existant dans la cuve, et l'on n1 enregistrera donc pas de pointe d'intensité due à un refroidissement conséquent de l'eau. De cette manière, le système permet d'obtenir pour une même installation, depuis la mise en service jusqu'au vieillissement maximum admissible des plaques, un débit de vapeur constant malgré les modifications physiques suivantes : - dépôt calcaire sur les plaques, - variation de la dureté de l'eau, - vieillissement des plaques, - chute de tension. La modification de ces paramètres est compensée automatiquement par une variation du niveau d'eau. L'humidificateur, objet de l'invention, est du type de ceux comportant une cuve à l'intérieur de laquelle sont fixées des électrodes de puissance, et munie d'une électrovanne de remplissage et d'une électrovanne de vidange. Selon l'invention, il comprend un contacteur de puissance, actionné par un hygrostat, placé sur le circuit d'alimentation des électrodes, un organe de mesure de l'intensité dans une phase, dont l'image est prise en compte par un régulateur qui, muni d'un dispositif d'affichage de la puissance, agit sur l'électrovanne d'alimentation. Lorsque l'hygrostat détecte un degré hygrométrique trop faible, ce dernier commande la fermeture du contacteur de puissance et, par conséquent, l'alimentation en courant des électrodes de puissance. L'eau étant conductrice, le passage du courant va provoquer un échauffement de celle-ci. Le régulateur va comparer la puissance électrique absorbée dans la cuve à une puissance prédéterminée qui est affichée. Si la puissance électrique absorbée dans la cwe est inférieure à la valeur désirée, on augmente celle-ci en augmentant la surface d'échange entre les plaques, donc le volume d'eau contenu dans la cuve. Le régulateur provoque, par conséquent, ltouverture de l'électroaanne de remplissage. Dans une forme préférée d'exécution, l'organe de mesure de l'intensité dans une phase est constitué par un transformateur de courant chargé par une résistance dont la tension aux bornes est l'image électrique de la puissance absorbée par la cuve à électrode, donc l'image de la production de vapeur, et le régulateur est constitué par des moyens pour redresser la tension, branchés aux bornes de la résistance précitée, par un condensateur qui, branché aux bornes de sortie des moyens de redressement de la tension, joue le rôle de filtre, et par un comparateur électronique. Ce comparateur est constitué par un amplificateur dont 11 entrée est connectée, d'une part, à un potentiomètre fournissant une tension de référence et, d'autre part, aux moyens de redressement de la tension image électrique de la puissance absorbée par la cuve à électrodes, et dont la sortie est connectée à un relais agissant sur l'électrovanne de remplissage. Avantageusement, l'humidificateur objet de l'invention comprend un programmateur qui, agissant sur l'électrovanne de vidange de la cuve, permet la vidange périodique de celle-ci. Ceci est intéressant afin de conserver à l'eau une dureté à peu près constante ; 8Hh effet, si l'eau contenue dans la cuve n'est pas renouvelée fréquemment sa concentration en sels augmente. A ce programmateur est associé un relais temporisé qui, après une coupure de courant, maintient ltélectrovanne de vidange ouverte pendant un temps prédéterminé. En effet, dans le cas d'une coupure de courant, l'eau contenue dans la cuve peut atteindre une température relativement basse, inférieure à 500C, si bien que la remise sous tension produit un appel de courant important pouvant causer une disjonction.L'agencement de l'humi- dificateur selon l'invention permet de remédier à cet inconvénient puisque la vidange totale ou presque totale de la cuve est réalisée avant la mise sous tension des électrodes0 Dans une forme préférée d'exécution, l'humidificateur est muni d'un dispositif de détection du niveau d'eau qui, lorsqu'un niveau maximum prédéterminé est atteint, agit sur le régulateur pour provoquer la fermeture de l'électrovanne de remplissage0 En effet, lors du vieillissement des plaques et lorsqu'il se forme un déport calcaire sur celles-ci, on maintient la puissance constante en augmentant le volume d'eau dans la cuve0 Il est cependant souhaitable de ne pas dépasser un niveau maximum au-delà duquel l'eau s'échapperait par un trop-plein.Quand l'eau atteint ce niveau maximum et que la puissance désirée n'est toujours pas obtenue, il convient de changer les plaques. Pour éviter une dépense d'eau inutile, le dispositif de détection ferme l'électro- vanne de remplissage, lorsque le niveau maximum prédéterminé est atteint, même si la puissance désirée n'est pas atteinte. Le dispositif de détection du niveau d'eau maximum est constitué par deux électrodes, disposées à la partie supérieure de la cuve et reliées aux bornes de moyens de redressement de la tension, par un condensateur qui, branché aux bornes de sortie des moyens de redressement de la tension, joue le rôle de filtre, et par un relais monté aux bornes du condensateur, le relais étant alimenté lorsque le niveau d'eau est inférieur au niveau d'eau maximum, mais n'étant plus alimenté lorsque les électrodes sont immergées puisque celles-ci se comportent comme un contact électrique fermé. Afin de ne pas modifier l'équilibre thermique dans la cuve lors de l'introduction d'eau, il est prévu, sur le conduit d'amenée d'eau un détendeur, permettant d'effectuer le remplissage sous un faible débit. A cet humidificateur est associé un organe de commande extérieur pouvant eAtre soit un hygrostat par tout ou rien, soit un régulateur à seuil, soit un régulateur à action proportion nelle. Comme il ressort de ce qui précède, cet humidificateur apporte une grande amélioration à la technique existant en fournissant un appareil pouvant travailler sur une grande plage de dureté d'eau, et qui, par conséquent, est mis en route très facilement puisque le réglage automatique du niveau d'eau tient compte de la dureté de l'eau. Cet appareil présente, en outre, l'avantage de pouvoir subir une modification de la puissance en cours de fonctionnement par simple action sur le potentiomètre. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de l'humidificateur selon l'invention Figure 1 est une vue très schématique des différents éléments le constituant Figure 2 est une vue des circuits de commande Figure 3 est une vue du schéma électrique du régulateur Figure 4 est une vue du schéma électrique du dispositif de détection du niveau d'eau maximum Figure 5 est une représentation graphique d'un cycle de fonctionnement. Comme montré à la figure 1, cet humidificateur comporte une cuve 2 fermée à sa partie supérieure par un couvercle 3 traversé par un tube 4 pour l'échappement de la vapeur. La cuve 2 est équipée d'un trop-plein 5 et d'un conduit 6 qui, débouchant à sa partie inférieure, sert à son remplissage et à sa vidange. Â l'extrémité du conduit 6, il est prévu une crépine 7 retenant les dépits calcaires lors de la vidange de la cuve. Ce conduit 6 débouche, d'une part, dans un conduit d'amenée d'eau 8 et, d'autre part, dans un conduit d'évacuation d'eau 9. le conduit d'amenée d'eau est muni d'amont en aval d'une vanne de sécurité 10, une cellule filtrante 12, un détendeur 13 et une électrovanne 14.Sur le conduit d'évacuation d'eau est placée une électrovanne 15. À l'intérieur de la cuve 2 sont fixées trois électrodes 16 dont la section est représentée à la figure 3. Etant donné la forme des électrodes précitées, il n'y a qu'un très faible courant'de fuite. À l'intérieur de la cuve 2 sont également fixées deux électrodes 17 de détection du niveau d'eau maximum. Le bottier de commande de cet humidificateur comprend un contacteur de puissance 18, commandé par un hygrostat 19, et placé sur le circuit d'alimentation des électrodes 17, un organe 20 de mesure de l'intensité dans une phase, dont l'image est prise en compte par un régulateur 22 qui, muni d'un dispositif d'affichage de la puissance, agit sur l'électrovanne de remplissage 14. Ce bottier comporte, en outre, un programmateur 23, fonctionnant suivant un cycle de 30 minutes et provoquant la vidange de la cuve peu avant la fin de chaque cycle.Il est également prévu un relais temporisé 24 qui, après une coupure accidentelle de courant, provoque la vidange de la cuve 2, avant la remise sous tension de l'installation0 les électrodes de niveau d'eau maximum " sont reliées à un dispositif 25 de détection de niveau agissant sur le régulateur. Le bottier de commande contient aussi un commutateur 26, comportant une position d'arrêt, une position de fonctionnement automatique, une position de remplissage manuel et une position de vidange manuelle. Il peut également être prévu, sur la phase dont on mesure l'intensité, un ampèremètre 22. Comme montré à la figure 3, l'organe de mesure 20 de l'intensité du courant dans une phase est constitué par un transformateur de courant G intercalé sur une phase d'alimentation des électrodes 16. Ce transformateur TC est chargé par une résistance RB, dont la tension aux bornes est l'image de la puissance électrique absorbée par la cuve 2, donc l'image de la production de vapeur. La tension aux bornes de la résistance RB est redressée par l'intermédiaire de la cellule P2 et filtrée par le condensateur C2 branché sur les bornes de sortie de P2. Aux bornes du condensateur C2 est branché un comparateur R2. Ce comparateur R2 est constitué par un amplificateur A dont l'entrée est connectée, alune part, à un potentiomètre PT fournissant une tension de référence, et, d'autre part, aux moyens P2 de redressement de la tension image électrique de la puissance absorbée par la cuve à électrodes, et dont la sortie est connectée à un relais FR agissant sur ltelectrovanne de remplissage 14 de la cuve. Plus la valeur ohmique affichée au potentionètre PT est importante, plus la tension aux bornes du relais RR devra être importante pour enclencher ce dernier, ce qui correspond à une intensité en ligne dans le bac importante. La capacité C2 permet, en plus de son roule de filtrage de stabiliser le comparateur R2 aux points critiques d'enclenchement et de déclenchement. Comme montré à la figure 4, le dispositif de détection de niveau maximum est constituée, outre les électrodes 17, par une cellule PI pour le redressement de la tension, par un condensateur C1 qui, branché sur les bornes de sortie de la cellule PI, joue le r81e de filtre, et par un relais RI monté aux bornes du condensateur C1. Lorsque les électrodes 21 ne baignent pas dans l'eau, elles peuvent être comparées à un contact ouvert, ce qui permet l'alimentation du relais RI à travers PI et RA. le contact commandé par R2 étant fermé l'électrovanne de remplissage 14 est ouverte. Dès que le niveau d'eau atteint les électrodes 21, celles-ci se comportent comme un contact électrique fermé. le courant passe à travers la résistance RA et le relais RI ntest plus alimenté. le contact commandé par R2 étant toujours fermé, il se produit une fermeture de l'électrovanne de remplissage 14. A ce stade de vieillissement des plaques, le régulateur n'est plus efficace et le niveau est régulé uniquement par ces deux électrodes. L'auto-compensation au vieillissement n1 est plus possible, si bien que l'on assiste à une cnute de la puissance de production de la vapeur si on continue à utiliser l'appareil dans ces conditions. L'usure des plaques peut être constatée par la lecture de l1ampèremètre et avantageusement par adjonction d'un témoin lumineux invitant à l'entretien de la cuve. le fonctionnement de l'humidificateur sera mieux compris à l'aide de la description du cycle suivant - Ouverture de ltélectrovanne de remplissage 14, admission d'eau sous une pression constante voisine de 0,5 bars, grâce au détendeur 13 et remplissage de la cuve 2 à travers la crépine 2. - Simultanément, enclenchement du contacteur 18 d'alimentation des électrodes 16 et du régulateur 22. Le niveau montant dans le bac, l'eau va progressivement baigner les électrodes 16, et du fait de la conductibilité de l'eau, un courant électrique va se créer entre les électrodes, qui aura pour effet de réchauffer l'eau. Lorsque le niveau d'eau correspondant à une certaine puissance, contrée par le régulateur, est atteint, ltélectrovanne 14 est fermée. les plaques etant toujours sous tension, l'eau est portée à ébullition, provoquant un dégagement de vapeur. Le cycle se poursuit avec une succession de mises sous tension des électrodes et de manoeuvres de l'électrovanne de remplissage, lorsque le degré hygrométrique devient trop bas, pour réajuster le niveau d'eau. Environ 28 minutes après le début du cycle, se produit l'ouverture de l'électrovanne 15 pour 11 évacuation de liteau à travers la crépine 2 qui sert à retenir les agglomérats de calcaire produits par l'ébullition, le contacteur demeurant enclenché si la demande d'hygrométrie persiste, et déclenché si la demande d'hygrométrie est satisfaite. En fin de cycle1 11 ensemble reste figé dans sa position de remise à zéro, ltélectrovanne 15 de vidange étant ouverte. la figure 5 représente un cycle interrompu par une coupure de courant, dans lequel E schématise la courbe d'état des électrodes, EVV celle de l1électrovanne de vidange et EVR, celle de l'électrovanne de remplissage - Au temps to, mise sous tension de l'installation ; en raison du relais temporisé, les électrodes ne sont pas mises instantanément sous tension, l'électrovanne de vidange reste ouverte, l'électrovanne de remplissage reste fermée. - Au temps t1, mise sous tension des électrodes - Au temps t2, ouverture de l'électrovanne de remplissage et fermeture de l'électrovanne de vidange - La courbe EVR présente une série de créneaux correspondant à des ouvertures et fermetures de ltélectrovanne de remplissage pour ajuster le niveau d'eau. - Au temps t3 : coupure de courant enpériode de demande d'hygrométrie. - Bu temps t4 : rétablissement du courant avec demande persistante d'hygrométrie. il se produit une vidange de la cuve pendant le temps 2 avant lequel les électrodes ne sont pas alimentées. Après quoi, la cuve s-e remplit, les électrodes sont réalimentées et le cycle se poursuit. Comme il va de soi, l'invention-ne se limite pas à la seule forme d'exécution de cet humidificateur, décrite ci-dessus à titre a'exemple ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation. - REVEWDICBTIONS 1. - Humidificateur, -dutype-deceux comportant une cuve à l'intérieur de laquelle sont fixées des électrodes de puissance, et munie d'une électrovanne de remplissage et d'une électrovanne de vidange, caractérisé en ce qu'il comprend un contacteur de puissance, actionné par un hygrostat, placé sur le circuit d'alimentation des électrodes, un organe de mesure de l'intensité dans une phase, dont l'image est prise en compte par un régulateur qui, muni d'un dispositif d'affichage de la puissance, agit sur ltéleotrovanne d'alimentation. 2. - Humidificateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que 1' organe de mesure de l'intensité dans une phase est constitué par un transformateur de courant chargé par une résistance dont la tension aux bornes est l'image électrique de la puissance absorbée par la cuve à électrodes, donc l'image de la production de vapeur. 3. - Humidificateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le régulateur est constitué par des moyens pour redresser la tension, branchés aux bornes de la résistance précitée, par un condensateur qui, branché aux bornes de sortie des moyens de redressement de la tension, joue le r81e de filtre, et par un comparateur électronique. 4. - Humidificateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le comparateur est constitué par un amplificateur, dont l'entrée est connectée, d'une part, à un potentismètre t fournissant une tension de référence et, d'autre part, aux moyens de redressement de la tension image électrique de la puissance absorbée par la cuve à électrodes, et dont la sortie est connectée à un relais agissant sur l'électrovanne de remplissage0 5. - Humidificateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend un programmateur qui, agissant sur l'électrovanne de vidange de la cuve, permet la vidange périodique de celle-ci. 6. - Humidificateur selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'au programmateur est associé un relais temporisé qui, après une coupure de courant et quel que soit I1 état du régulateur, maintient l'électrovanne de vidange en position ouverte pendant un temps prédéterminé. 7. - Humidificateur selon llune quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de détection du niveau d'eau qui, lorsqu'un niveau maximum prédéter miné est atteint, agit sur le régulateur pour provoquer la fermeture de l'électrovanne de remplissage. 8o - Humidificateur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le dispositif de détection du niveau d'eau maximum est constitué par deux électrodes, disposées à la partie supérieure de la cuve et reliées aux bornes de moyens de redressement de la tension, par un condensateur qui, branché aux bornes de sortie des moyens de redressement de la tension, joue le rôle de filtre, et par un relais monté aux bornes du condensateur, le relais étant alimenté lorsque le niveau d'eau est inférieur au niveau dteau maximum, mais n'étant plus alimenté lorsque les électrodes sont immergées puisque celles-ci se comportent comme un contact électrique fermé. 9. - Humidificateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte un détendeur sur le conduit d'amenée d'eau, afin d'effectuer le remplissage sous un faible débit. 10. - Humidificateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il peut lui être associé différents types de régulateurs procurant une régulation par tout ou rien, une régulation par seuils ou une régulation proportionnelle.