Brevet FR2356886A1 — publié le 19780127

L'invention est relative aux chauffe-eau destines au puisage d'eau chaude comportant d'une part un ballon propre à recevoir un volume V d'eau compris entre 1 et 20 litres connecte à une canalisation d'alimentation en eau froide et à une canalisation de distribution d'eau chaude elle-même contrôlée par un robinet de puisage et d'autre part des moyens électriques pour chauffer à une température T l'eau contenue dans ce ballon. Dans les modes de réalisation connus de chauffe-eau du type indiqué, le volume d'eau chaude évacué hors du ballon par la canalisation de distribution est compensé instantanément et automatiquement par un apport équivalent d'eau froide dans ce ballon, de sorte que l'eau puisée se refroidit rapidement : au cours des puisages on parvient rapidement à l'instant où la température de l'eau puisée ne répond plus aux désirs de l'usager alors même que le volume global qui aurait été requis par lui aurait pu, très généralement, demeurer inférieur à la capacité du ballon. Pour remédier à cet inconvénient, on est obligé de prévoir pour le ballon un volume supérieur aux besoins relus, ce qui se traduit par une augmentation de la puissance calorifique nécessaire, de l'encombrement du chauffe-eau, ainsi que de ses prix de revient et de fonctionnement. De plus, dans les modes de réalisation connus de chauffeeau du type indiqué ci-dessus, la température maximum de l'eau chaude est généralement de l'ordre de 60 à 80"C, cette tempéra ture ne dépassant pratiquement jamais 85"C. L'invention a pour but, surtout, d'agencer les chauffeeau du type indiqué ci-dessus de façon telle qu'ils rendent possible à tout instant le puisage d'eau à la température maximum T désirée pour son chauffage, et ce quel que soit le degré de remplissage du ballon, ladite température T étant de préférence su périeure à 90"C de sorte que l'eau distribuée est voisine de ltebullition A cet effet les chauffe-eau du type ci-dessus perfectionnés selon l'invention comprennent des moyens pour limiter le débit d'admission de l'eau froide dans le ballon à unevS1eur D susceptble d'être chauffée en totalise par les moyens électriques de l'appareil depuis la température ambiante à la température T désirée au fur et à mesure de son admission dans le ballon. Les moyens limitateurs de débit en question sont de pré fronce constitue par un orifice calibre. De préférence en outre, l'admission d'eau froide en question est effectuée à travers un régulateur de débit agencé de façon à laisser passer automatiquement un débit d'eau d'autant plus faible que sa pression d'alimentation amont est plus élevée et inversement. L'invention comprend, mises à part ces dispositions principales, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement question ci-après. Dans ce qui suit, l'on va décrire un mode de réalisation préféré de l'invention en se référant au dessin ci-annexC d'une manière bien entendu non limitative. La figure unique, de ce dessin, montre schématiquement un chauffe-eau électrique établi selon l'invention. D'une façon connue en soi, ce chauffe-eau comprend - un ballon accumulateur 1 à parois calorifugées alimenté en eau froide par une conduite 2 et raccordé à une conduite de distribution d'eau chaude 3 elle-même terminée par un bec distributeur 4, éventuellement pivotant, contrôlé par un robinet 5, - et des moyens électriques pour chauffer à une température T l'eau contenue dans le ballon 1, moyens comprenant des résistances électriques ou autres éléments chauffants 6 propres à être excités en courant électrique à partir du réseau à travers une prise de courant 7, un circuit électrique 8 et un interrupteur 9 commandé par un thermostat 10 sensible à la température de l'eau contenue dans le ballon. Ce ballon est dimensionné de façon à contenir un volume d'eau V généralement compris entre 1 et 20 litres, de préférence entre 5 et 10 litres. On prévoit encore - une ouverture ou un clapet 11 dans le sommet du ballon 1 en vue de faire communiquer la partie haute intérieure de ce ballon avec l'atmosphère, - un dispositif pour obturer de façon réglable l'extrémité aval de la conduite d'alimentation 2 du ballon 1 en eau froide3 dispositif comprenant un bouchon 12, un flotteur 13 et un levier 14 reliant ce bouchon à ce flotteur et monté de façon pivotante autour d'un axe fixe 15 lié au ballon 1, l'ensemble étant agencé de façon à obturer automatiquement la conduite 2 par le bouchon 12 quand la surface libre de l'eau contenue dans ce ballon atteint un niveau N proche du sommet du ballon, - une conduite de trop-plein 16 permettant de rejeter automatiquement vers le bec 4 tous les volumes d'eau excédentaires dépassant le niveau N, - et un capot 17 enveloppant le tout, capot hors duquel font saillie en tout et pour tout l'extrémité amont de la conduite d'alimentation 2, le bec distributèur 4, le bouton de commande du robinet 5 et la portion du circuit électrique 8 terminée par la prise de courant 7. En outre, conformément à l'invention, on limite le débit de l'eau admise dans le ballon 1 à une valeur D qui est fonction de la puissance électrique de chauffe des éléments 6, de façon telle que la totalité de ce débit soit chauffée, au fur et à mesure de son admission dans le ballon, de la température ambiante à la température T, de valeur de préférence supérieure à 90"C et notamment de l'-ordre de 950C. Ce résultat est obtenu avantageusement en admettant liteau froide dans le ballon à travers un orifice calibré 18 lui même monté ou percé dans une chambre 19 dans laquelle se trouve l'embouchure de la conduite 2 ainsi que le bouchon 12, ladite chambre jouant en outre le rôle de brise-jet. Dans les modes de réalisation préférés pour lesquel la puissance électrique de chauffe est de l'ordre de 2 à 3 kW et la température T de 95"C, et si l'on suppose la température ambiante égale à 15"C, ledit orifice est calibré de façon telle que le débit D soit de l'ordre de 0,5 litre par minute. Dans ces conditions le fonctionnement de l'appareil est le suivant. On suppose au départ que le régime est établi, c'est-àdire que le ballon 1 contient un volume V d'eau chauffée à la température T désirée : pour atteindre ce régime, dans les conditions numériques exposées aux paragraphes précédents, il suffit d'une dizaine de minutes si le volume V est de 5 litres. En ouvrant alors le robinet 5, on peut puiser par le bec 4 très rapidement un volume d'eau très chaude savoir à la température T, et ce jusqu'à épuisement du volume V sans aucune réduction de cette température. En effet, dès que le niveau de la surface de l'eau dans le ballon descend en raison du début du puisage, le flotteur 13 s'abaisse, ce qui dégage le bouchon 12 et admet dans le ballon un nouveau volume d'eau froide : le débit D de cette admission est limité de telle sorte que l'eau admise tend à être immédiatement chauffée à la température T lors de son admission, la totalité de la puissance électrique-de l'appareil étant développée dès le début de ladite admission par suite de la fermeture de l'interrupteur 9 due au léger refroidissement du thermostat 10 et étant affectée audit chauffage. Il est à noter qu'après vidage du ballon 1, celui-ci se remplit à nouveau progressivement d'eau à une température très voisine de la température T. On peut donc, très peu de temps après un tel vidage, procéder à nouveau à un puisage d'eau pratiquement à la température T, et ce pour un volume d'autant plus important que le temps considéré est lui-même plus important :dans les conditions numériques ci-dessus, ce volume atteint déjà le litre deux minutes seulement après un puisage intégral. il est à noter également que la reconstitution de la massez'eau chaude à la température T s'amorce dès le début d'un puisage : si donc le puisage total du volume V dure une minute, et si l'on considère les conditions numériques ci-dessus, on peut puiser en continu un volume total d'eau chaude à la température T égal au volume V de 5 litres additionné du demi-litre qui a été chauffé pendant ladite minute, ce qui correspond à un gain de 10 %. En d'autres termes, avec un ballon de volume V, l'invention permet de puiser d'une manière quasi-instantanée un volume supérieur à ce volume V d'eau portée à la température T alors que, dans les appareils connus antérieurement, un puisage d'eau à une température suffisamment voisine de la valeur T initiale n'était possible que pour une fraction réduite dudit volume V. Pour rendre le débit D tel que défini ci-dessus indépendant de la pression d'alimentation de l'eau froide dans la conduite 2, on prévoit avantageusement en outre, à l'extrémité aval de cette conduite, un régulateur de débit d'eau connu en lui-même agencé de façon telle que le débit distribué par lui soit une fonction inverse de la pression amont. En suite de quoi et quel que soit le mode de réalisation adopté, on dispose finalement d'un chauffe-eau électrique dont la constitution, le fonctionnemcnt et les avantages, notamment la possibilité de puiser instantanément un volume relativement important d'eau à température très élevée, résultent suffisamment de ce qui précède. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes, notamment cellesoù les-débutset finsdes périodes d'admission de l'eau froide dans le ballon seraient commandés par un dispositif, encore sensible au degré de remplissage de ce ballon, mais différent d'un mécanisme à flotteur : untel dispositif pourrait être par exemple un "pressostat" sensible à la pression d'une colonne d'eau liée audit degré de remplissage et propre à ouvrir automatiquement une vanne d'admission tant que cette pression demeure inférieure à un certain seuil et au contraire à fermer cette vanne dès que ladite pression atteint un tel seuil. REVENDICATIONS 1. Chauffe-eau destiné au puisage d'eau chaude, comportant d'une part un ballon propre à recevoir un volume V d'eau compris entre 1 et 20 litres connecté à une canalisation d'alimentation en eau froide et à une canalisation de distribution d'eau chaude elle-même contrôlée par un robinet de puisage, et d'autre part des moyens électriques pour. chauffer à une température T l'eau contenue dans ce ballon, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens pour limiter le débit d'admission de l'eau froide dans le ballon à une valeur D susceptible d'être chauffée en totalité par les moyens électriques de l'appareil depuis la température ambiante à la température T désirée au fur et à mesure de son admission dans le ballon. 2. Chauffe-eau selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens limitateurs de débit sont constitués par un orifice calibré (18). 3. Chauffe-eau selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la température T est supérieure à 90"C, de préférence de l'ordre de 95"C. 4. Chauffe-eau selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'admission d'eau froide est effectuée à travers un régulateur de débit agencé de façon à laisser passer automatiquement un débit d'eau d'autant plus faibleque sa pression d r alimentation amont est plus élevée et inversement. 5. Chauffe-eau selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'admission de~l'eau froide dans le ballon est commandée par un mécanisme obturateur à floteur (12-15). 6. Chauffe-eau selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'admission de l'eau froide dans le ballon est commandée par un pressostat sensible à la pression d'une colonne d'eau liée au degré de remplissage du ballon.