Brevet FR2404985A1 — publié le 19790427

L'invention concerne un dispositif de chauffage pour un chauffe-eau instantané comportant un dispositif automatique de débranchement, qui réduit la puissance calorifique pendant une certaine durée à une valeur prédéterminée lorsque la temr pérature désirée est atteinte, notamment lors de ltévaporation totale du liquide. Des appareils, qui chauffent le liquide selon le principe de l'écoulement libre ou continu sont nécessaires en particulier pour de petits appareils ménagers dont les puissances thermiques sont comprises entre 300 à 1000 watts pour le chauffage et/ou l'évaporation d'eau. Un exemple particulièrement typique est celui de la cafetière électrique du type déjà largement répandu. Un problème important existant dans les appareils mpna- gers est celui d'assurer la sécurité contre le feu dans le cas où de tels appareils tombent en panne. Les appareils comportant des enroulements de chauffage comportent par conséquent des dispositifs supplémentaires de protection contre un échauffement excessif, tel que par exemple des thermorupteurs réalisant un contact galvanique et soumis à l'action de la température. Au moins,lorsque ces rupteurs ne possèdent pas une qualité relati veneit élevée, ils Mbragst use partie d u eppleel da tjpe toit plus haut, qui est sensible et qui peut raccourcir la durée de vie. La présente invention a pour but d'indiquer un dispositif de chauffage qui assure, avec une sécurité suffisante, une protection contre un échauffement excessif et sans utilisation d'éléments de commutation chargés thermiquement. Ce problème est résolu conformément à l'invention dans un dispositif de chauffage du type indiqué plus haut grace au fait qu'il est prévu une subdivision du réservoir du chauffe-eau instantané en deux éléments identiques, possédant chacun une surface de chauffage et qu'entre les surfaces de chauffage, tournées l'une vers l'autre, se trouve disposé en tant qu'organe de chauffage un disque constitué en un matériau formant conducteur à froid et qui réalise une dissipation de chaleur de même valeur sur ses deux surfaces dégageant de la chaleur. Selon la présente invention on met en oeuvre l'utilisation, connue déjà depuis longtemps d'après l'état de la technique, comme par exemple d 'après la demande de brevet atiemand publiée sous le No. 1 286 242, d'un disque constitué en un matériau qui est désigné sous le nom de conducteur à froid.En ce qui concerne un matériau formant conducteur à froid et produissat une chaleur électrique, il s'agit d'un matériau céramique ferroélectrique, par exemple à base de titanate de haryus, qui possède une résistance électrique spécifique relativeemt0 faible jusqu'à une température de Curie déterminée spécifique au maté- riau, et présente, au voisinage de cette température de Curie, un fort accroissement de cette résistance spécifique.Un corps, qui est constitué par un matériau formant conducteur à froid et dans lequel on fait passer au moyen d'électrodes un courant électrique, présente la propriété consistant en ce que, lorsque 14é- nergie électrique envoyée est suffisante pour chauffer le corps respectif constitué par ce matériau formant conducteur à froid jusqu'à une température de Curie telle qu'indiqué ci-dessus, il apparait une limitation relativement précise de la saleur maximale atteinte de la température du matériau du corps . Le chauffage avec un conducteur à froid inclut donc, comme cela est connu, une autostabilisation.Mais manifestement jusqu'alors il s'est présenté des difficultés du point de vue d'une réalisation utilisable, au moins pour des zones extérieures de puissance avec 2 un dégagement thermique de par exemple 50 watts par cm de sec- tion transversale d'un disque formé d'un conducteur à froid. I1 faut indiquer qu'aucun appareil ménager, café avec un conducteur à froid et présentant au total une puissance thermique de par exemple 300 à 1000 watts, n'existe sur le marché. En particulier il n'existe aucun exemple de réalisation présentant un effet, utilisé de façon optimale, de stabilisation de la température d'un conducteur à froid. Il a été établi que cette circonstance indiquée précédemment repose sur le fait que des points de vue décisifl;au au sujet de la construction n'ont pas été pris en compte. La présente invention permet d'obtenir une utilisation optimale de l'effet de stabilisation de la température du matériau du conducteur à froid. L'évacuation ou le dégagement thermique, qui se produit sur les deux faces et ce avec autant que possible une m-eme valeur pour les deux faces, à partir du matériau formant conducteur à froid permet de garantir, dans le cas d'une épaisseur relativement faible du disque en matériau formant conducteur à froid; que même dans le cas d'un dégagement thermique dans le disque, il existe dans ce dernier une répartition relativement homogène de la température. Pratiquement tous les éléments de volume du disque sont situés,(également)pendant le fonctionnement lors du chauffage,à une température dans une large mesure identique. Le chauffe-eau instantané ou à écoulement libre comportant un système de régulation de la température, notamment d'un système particulier de protection contre un échauffement excessif, possède, dans le cas de la constitution et du dimensionnement conformes à l'invention, la propriété d'avoir un taux de réglage, utilisé de façon optimale, de par exemple 8:1. Par le terme "taur de réglage" on désigne le quotient obtenu entre la valeur de la production de chaleur pendant le fonctionnement au voisinage et jusqu'à la température de chauffage de fonctionnement,et la valeur de la production thermique pour des températures supérieures à cette température. D'autres explications de l'objet de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après d'un exemple de réalisation de l'invention. A titre d'exemple on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement au dessin annexé une forme de réalisation du dispositif selon l'invention. La figure annexée entre un chauffe eau shaarff8 bBtEmtcné mai dSn conducteur à froid et qui est du type approprié pour une cafetière électrique. Sur la figure l'ensemble du dispositif de chauffage est désigné par la référence 51. Ce dispositif est constitué par deux éléments partiels 52 et 53 qui sont constitués sous la forme de réservoirs du chauffe-eau instantané, montés en parallèle et traversés relativement uniformément. De préférence le liquide devant être chauffé est de l'eau. Les références 54 et 154 désignent des conduites tubulaires d'adduction et les références 55 et 155 désignent des conduites tubulaires d'évacuation. La référence 56 désigne des nervures faisant saillie à l'intérieur des réservoirs respectifs 52 et 53 et qui servent à réaliser une évacuation thermique améliorée. Les surfaces 61 et 161 des réservoirs 55 et 155 sont des surfaces proprement dites d'absorption de la chaleur, qui doivent être chauffées. La subdivision conforme à l'invention d'un réservoir de chauffe-eau instantané ou à écoulement libre utilisé de fa çon connue conformément à l'état de la technique, en deux réservoirs individuels sert à loger, entre les deux surfaces 61 et 161 déjà mentionnées, ltorgane de chauffage qui est conformément à l'invention un disque 2 constitué par un matériau formant conducteur à froid. Par suite de la constitution identique, selon l'invention, des réservoirs 52 et 53, y compris les conduites d'adduction et d'évacuation, on est certain que le disque 2 formant conducteur à froid peut délivrer respectivement des quantités de chaleur identiques à ces réservoirs. Les deux surfaces 21 et 22, délivrant de la chaleur, du disque 2 peuvent donc être maintenues à la même température. Par suite de la faible épaisseur comprise entre 0,5 et 2 mm du disque, on peut également garantir que des zones du disque 2, situées plus à l'intérieur, - pour une conductibilité thermique prédéterminée du matériau formant conducteur à froid - sont toujours situées à une température à peu près aussi élevée que celle des surfaces 21 et 22. On notera qu'il importe d'avoir en priorité un même dégagement de chaleur - et non pas un dégagement de chaleur extrêmement bon pour seulement l'une des surfaces 21, 22. Le disque 2 constitué en un matériau formant conducteur à froid comporte sur ses deux surfaces 21 et 22, des revêtements formant électrodes et constitués par des couches minces d'un matériau utilisé habituellement en tant que matériau formant conducteur à froid, tel que par exemple le chrome ou l'aluminium. Ces revêtements formant électrodes n'ont été représentés, pour simplifier le dessin, que sous la forme d'un trait continu épaissi. Les conducteurs électriques de raccordement 211 aboutissant à ces électrodes ont été simplement représentés schématique n En général les deux réservoirs 52 et 53 sont métalliques et sont par conséquent électriquement conducteurs. Par conséquent il est prévu entre les surfaces 21 et 22 d'une part et les surfaces 61 et 161 des réservoirs 52 et 53 d'autre part, respec tivement une couche en un matériau électriquement isolant. A cet effet il convient d'utiliser des matériaux tels que l'oxyde de Be, de l'oxyde de Al, de l'oxyde de Mg ou même une résine au silicone. Ces matériaux électriquement isolants sont bons conducteurs de la chaleur. Les couches constituées par ces matériaux sont désignées par les références 62 et 162. De préférence l'ensemble du dispositif de chauffage représenté sur la figure (y compris les réservoirs 52 et 53) est un ag: anc un dispositif (non représenté pour conserver la clarté du dessin) permettant d'exercer une pression. I1 est alors indiqué, compte tenu des efforts de pression et de la résistance limitée à la compression du disque 2 formant conducteur à froid, de prévoir entre les surfaces 31 et/ou 32 d'une part et l'isolant 212 et/ou 222 d'autre part une couche respective 412 ou 422 qui soit ductile. Ainsi on peut obtenir une certaine pression d'application et une certaine compensation ou équilibrage de pression entre le disque 2 formant conducteur à froid et les surfaces 61 et 161 qui sont disposées en face de ce disque.Comme matériaux possédant une ductilité suffisante, il convient d'utiliser à cet effet du plomb, du plomb-indium, de l'indium, du cadmium-indium et du cadmium-indium-plomb. Au moyen d'un ensemble constitué conformément à l'invention, il est possible d'obtenir sans difficultés une production thermique de l'ordre de 500 à 1000 watts. Pour une puissance de 500 watts, il suffit par exemple d'utiliser un disque constitué en un matériau formant conducteur à froid possédant un diamètre de 32 mm et une épaisseur de 1,5 mm. Dans le cas d'une tension de raccordement de 220 volts, on peut utiliser un matériau formant conducteur à froid possédant une résistance spécifique comprise entre 1.103 et 6.103 ohm . cm, mesurée à la température de Curie et pour 2000 volts/cm. On peut utiliser un matériau formant conducteur à froid dont la température de Curie se situe au moins à une valeur qui est supérieure de 500K à la température de chauffage prédéterminée de fonctionnement de par exemple 1000C pour l'eau dans une cafetière électrique. La limite supérieure de la température de Curie est donnée, en fonction de la construction du dispositif, par la condition requise conformément à la sécurité vis-à-vis du feu. Dans le cas de cafetières électriques, il est usuel de conserver chaud le café obtenu en faisant fonctionner de façon intermittente le dispositif de chauffage au moyen d'un réglage d'un thermorupteur. Ce réglage ne tient cependant aucun compte de la quantité de liquide qui doit être encore maintenue chaude. Cependant dans le cas de l'invention le dispositif de chauffage maintient le café à une température prédéterminée pratiquement constante, quelle que puise entre encore la tuantit*. REVENDICATIONS 1) Chauffe-eau instantané comportant un dispositif automatique de débranchement, qui réduit la puissance calorifique pendant un certain intervalle de temps à une valeur prédéterminée lorsqu'est atteinte la température désirée, notamment dans le cas d'une évaporation totale du liquide, caractérisé par le fait que le réservoir (51) du chauffe-eau instantané est subdivise en deux éléments (52, 53) comportant chacun une surface de chauffage (61, 161) et qu'entre les surfaces de chauffage (61, 161) tournées l'une vers l'autre est disposé, entant qu'organe de chauffage, un disque (2) constitué par un matériau formant conducteur à froid, qui fournit un dégagement thermique de même valeur sur ses deux surfaces dégageant de la chaleur. 2) Chauffe-eau instantané suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que pour une tension de fonctionnement de 220 volts, le disque (2) constitué en un matériau formant conducteur à froid possède une épaisseur comprise entre 0,5 et 2 mm et que le matériau formant conducteur à froid possède une résistance spécifique comprise entre 1.103 et 6.103 ohm . cm d la température de Curie etpour SXE volts/cm et possède une température de Curie qui est au moins supérieure de 500K à la température de chauffage de service.