Brevet FR2474658A1 — publié le 19810731

L'invention est relative à une chaudière de chauffage électri- que, à usage domestique, qui peut être raccordée à une installation de chauffage central comportant des radiateurs. Les chauffages électriques actuellement existants sont généra- lement des radiateurs individuels, à accumulation ou à bain d'huile. Par ailleurs, il existe des chaudières de chauffage électrique, qui néces- sitent une installation électrique spéciale étant donnée la puissance qu'elles mettent en oeuvre. Ceci est d'ailleurs é alement le cas des chauffages électriques à accumulation. La chaudière de chauffage électrique selon l'invention comprend des résistances de chauffage qui communiquent leur chaleur à un fluide caloporteur. Ce fluide circule dans l'installation qui comprend des ra- diateurs. Un des buts de la présente invention est de proposer une chau- dière de chauffage électrique à usage domestique dans laquelle les échan- ges de chaleur entre les résistances et le fluide caloporteur s'effectuent avec un rendement optimum, et avec un minimum de pertes. Un autre but de la présente invention est de proposer une chau- dière électrique dont la puissance ne nécessite pas de renforcement spé- cial de l'installation électrique de l'habitation dans laquelle la chau- dière est utilisée. Un autre but de la présente invention est de proposer une chau- * dière électrique qui ne nécessite qu'un minimum d'entretien, qui présente un encombrement réduit. A cet effet, la chaudière de chauffage électrique selon l'inven- tion, à usage domestique, comportant un corps de chauffe, des résistances électriques de chauffage plongées dans le fluide caloporteur, une entrée et une sortie raccordant la chaudière à une installation extérieure de chauffage, entre lesquelles circule le dit fluide caloporteur, est carac- térisée par le fait qu'elle présente des moyens placés à proximité d'au moins une des résistances qui détournent le fluide caloporteur et modi- fient son écoulement à l'intérieur de la chaudière. L'invention sera mieux comprise si l'on se réfère à la descrip- tion ci-dessous ainsi qu'aux dessins en annexe qui en font partie inté- crante. La figure 1 est une vue générale schématique de la cnaudiere électrique selon l'invention. Les figures 2 et 3 sont relatives à différents modes de mise -2- en oeuvre de la présente invention. La chaudière 1 est représetnee en figure i en perspective partiellement éclatée. A l'intérieur de la chaudière. se trouve le corps de chauffe 2, de forme sensiblement parallepipedique. Ce corps de chauffe présente une section verticale et une section horizontale allon- gees. Le corps de chauffe 2 comprend au moins une résistance élec- trique placée horizontalement, selon la direction allongée de la section horizontale. Dans le cas de la figure 1, trois résistances 3, 4 et 5, ont été représentées. Le nombre de résistances n'est pas limitatif. Dans un mode préférentiel de réalisation, ce nombre varie entre un et trois. Dans un mode préférentiel de réalisation, chacune de ces ré- sistances comprend trois résistances filiformes 6, 7 et 8, semblables à la résistance filiforme représentée en figure 4. Ces trois résistances filiformes sont disposées en triangle, sensiblement horizontalement depuis la face avant 9 vers la face arrière du corps de chauffe. Ces résistances filiformes sont composées d'un élément résis- tant filiforme qui décrit une boucle allongée 11, et dont les deux ex- trémités 12 et 13 sont situées à proximité l'une de l'autre, sur la face avant 9 du corps de chauffe 2. La longueur de chacune des résistances filiformes est sensible- ment égale à la longueur de la section horizontale du corps de chauffe parallelepipédique. Par ailleurs la largeur globale des résistances, respectivement 3, 4 et 5 est voisine de la largeur de la section hori- zontale du corps de chauffe. Le corps de chauffe comprend par ailleurs dans sa partie infé- rieure une arrivée 14 pour le fluide caloporteur en retour de l'installa- tion de chauffage. Dans sa partie supérieure, le corps de chauffe com- prend une canalisation 15 de départ vers l'installation de chauffage. Dans un mode préférentiel de réalisation, ces deux canalisa- tions 14 et 15 sont situèes sur les deux petites faces horizontales du corps de chauffe. l'urnae étant située à proximite de la face avant 9. l'autre à proximité de la face arrière 'C. Egalement dans un mode préférentiel de reaiisation, une nuage déflectrice, non représentée dans la figure 1 est sitee à proxmit: s l'embouchure de la canalisation d'arrivee 14 dans le corps de cnauffe, de manière à ce que le fluide caloporteur en retour de i'install-aion:Je - 3 - chauffage se répartisse dans l'ensemble de la partie inférieure du corps de chauffe. Un vase d'expansion 16 et une pompe de circulation 17 sont pla- cées à l'intérieur de la chaudière, respectivement raccordées sur les canalisations d'arrivée et de départ 14 et 15. Le fluide caloporteur, qui en générale est de l'eau. pénètre donc à l'intérieur du corps de chauffe par la canalisation d'arrivée 14, située sur sa face verticale inférieure, rencontre éventuellement la plaque déflectrice dont le but est de répartir le fluide caloporteur dans la partie inférieure du corps de chauffe. Le fluide caloporteur cir- cule ensuite à l'intérieur du corps de chauffe, est réchauffé au contact des résistances puis sort du corps de chauffe par la canalisation 15 et est entraîné vers l'installation de chauffage éventuellement par la pnmpt de circulation 17. Le réchauffage du liquide au contact des résistances est facilité par les dimensions avantageuses des résistances dont la lon- gueur et la largeur globale sont voisines de la longueur et de la largeur de la section horizontale du corps de chauffe. Afin d'améliorer les échanges de chaleur entre les résistances et le fluide caloporteur, et d'améliorer ainsi le rendement de la chau- dière.. le corps de chauffe comprend des moyens qui détournent le fluide caloporteur et modifient son écoulement à l'intérieur duscorps de chauffe Ces moyens vont être plus particulièrement décrits en référence aux fi- figures 2 et 3 qui les illustrent d'une manière non limitative. Dans ces deux figures, pour des raisons de clarté, la partie des résistances si- tuées à l'intérieur du corps de chauffe n'a pas été représentée. Les moyens ont pour but de détourner le fluide caloporteur de son écoulement normal, qui serait un écoulement vertical ascendant, et de créer des zones de freinage et d'accélération, afin de faire passer le maximum de volume du fluide caloporteur à proximité immédiate des résistances de chauffage. La création de zones de freinage et d'accélération a pour effet de diviser les volumes de fluide caloporteur à l'intérieur du corps de chauffe. Ces moyens peuvent être réalisés selon plusieurs modes de mise en oeuvre. Ils sont situés à proximité d'au moins une résistance et peu- vent être placés ou bien au-dessus ou bien au-dessous de celle-ci. La figure 2 les illustre sous forme de chicanes. Dans cette figures, trois chicanes différentes ont été représentées, 18, 19 et 20, respectivement sous les résistances 3, 4 et 5. L'emplacement des chicanes 2474658. -4- en figure 2 n'est pas limitatif. La chicane 18 est constituée de trois plaques, 21, 22 et 23, sensiblement horizontales, et de largeur inférieure à la largeur inté- rieure du corps de chauffe. Leur rongeur est égale à la longueur du corps de chauffe. Les plaques 21 et 23 sont fixées par l'un-de leur grand côté, à des niveaux différents et voisins, sur l'une des grandes faces verti- cales du corps de chauffe, par exemple la face 29. La plaque intermédiaire 22, située à un niveau compris entre les deux plaques 21 et 23 est fixée sur l'autre grande face verticale du corps de chauffe, c'est- à-dire la face 28. Les trois plaques ont une largeur comprise entre la moitié et une fois la largeur du corps de chauffe. Ainsi, la plaque intermédiaire 22 se trouve partiellement engagée entre les deux plaques 21 et 23. Le fluide qui circulera entre ces plaques décrira des méandres et se trou- vera donc détourné de son écoulement normal qui serait rectiligne. Sous la chicane, le fluide caloporteur se trouve freiné du fait. que son écoulement est modifié par la présence même de cette der- nière. Par ailleurs, en sortie de la chicane le fluide est accéléré, en particulier à cause du mouvement de circulation engendré par la pompe 17. L'écoulement du liquide est donc modifié par la présence des chicanes, et un volume maximum de fluide passera à proximité immédiate des résis- tances de chauffage. Par ailleurs, la chicane retient le fluide calopor- teur dans la zone de freinage située en-dessous de celle-ci. La chicane est placée relativement près de la résistance à proximité de laquelle elle est située, de manière à réduire le volume de la zone d'accélération et d'augmenter le volume de la zone de frei- nage. Dans le cas o la chicane est placée-sous la résistance, la zone d'accélération constitue une petite zone de surchauffe relative pour le fluide caloporteur Dans un mode préférentiel de réalisation pour une chicane située sous la résistance supérieure le rapport des volumes de la zone de freinage située sous celle-ci et d'accélération située au-dessuis varie entre 1 et 5. On a obtenu de bons résultats avec un rapport égal à 2 environ. Un autre mode de mise en oeuvre de la présente invention est représenté sousla forme d'une chicane 19. qui est représentée dans la figure 2 sous la résistance 4. Cette chicane est du même type que la chi- cane 18, excepté qu'elle ne comporte que deux plaques 24 et 25 fixées 2474658, - 5 - sur chacune des deux grandes Faces verticales 28 et 29. Ces deux plaques ont une largeur comprise entre la moitié et une fois la largeur intérieu- re du corps de chauffe, et donc présentent une zone de recouvrement par- tiel. Comme dans le cas précédent, sous la chicane, le fluide caloporteur se trouve freiné par la présence de cette chicane. Par contre, en sortie de la chicane le fluide se trouve accéléré du fait de son as- piration par la pompe de circulation 17. Un troisième mode de mise en oeuvre d'une chicane est repré- senté en figure 2 par la chicane 20, situéesous la résistance 5. Cette chicane est du même type que la chicane 19, comportant également deux plaques, 26 et 27. La largeur de chacune des deux plaques est inférieure à la moitié de la largeur intérieure du corps de chauffe 2, ce qui a pour effet que les deux plaques n'ont pas de zone de recouvrement. Comme dans chacun des deux cas précédents, le fluide se trouve freiné sous la chicane, et accéléré en sortie de celle-ci. La figure 3 est relative à d'autres modes de réalisation de la présente invention, qui mettent en oeuvre des plaques perforées. Dans un mode préférentiel de réalisation, les perforations sont circulaires, et placée- en quinconce sur les différentes plaques. Un mode de réalisation mettant en oeuvre une plaque perforée est schématisée par la plaque 30 située sous la résistance 3. Cette plaque est placée horizontalement à l'intérieur du corps de chauffe, elle a des dimensions sensiblement égales aux dimensions intérieures d'une sec- tion horizontale du corps de chauffe. Les perforations 31 de cette pla- que consitutuent donc un passage forcé pour le fluide caloporteur, qui se trouve freiné avant le passage puis accéléré à la sortie des perfo- rations. L'écoulement du fluide caloporteur se trouve donc modifié de telle manière qu'un maximum de volume de ce fluide se trouvera réchauffé à proximité immédiate de la résistance de chauffage. Dans ce ca,. la plaque divise le corps de chauffe en deux zones. une zone d'accéléra- tion située au-dessus de celle-ci et une zone de Freinage située en- dessous. Le rapport volumétrique entre ces deux zones varie dans aun mode préférentiel de réalisation entre 1 et 5. On a obtenu de bons résul- tats avec un rapport égal à 2 environ. Un autre mode de réalisation de la présente invention met en oeuvre des plaques perfore-es, de largeur inférieure à la largeur inté- - 6 - rieure du corps de chauffe et peuvent être disposées de la même manière que les chicanes 18, 19 ou 20. A titre d'exemple, les deux plaques per- forées 32 et 33 dans la figure 3 sont disposées d'une manière semblable aux deux plaques 24 et 25 de la chicane 19 dans la figure 2. Les différentes plaques qui viennent d'être décrites en réfé- rence aux figures 2 et 3 ont été repérées par rapport à la résistance placée au-dessus de celles-ci. L'invention prévoit que ces plaques peu- vent être également placées au-dessus de la résistance. La chaudière selon l'invention est équipée d'au moins un en- semble de plaques semblable à un de ceux qui viennent d'être décrits placé à proximité d'une résistance. Dans le cas o la chaudière est équipée de plusieurs ensembles, ceux-ci peuvent être du même type ou une combinaison des ensembles qui ont été décrits. Il faut remarquer que la position des ensembles de plaques, chicanes ou plaques perforées, qui leur est attribuée dans les dessins et dans la description en réfé- rence aux résistances supérieure, inférieure et médiane n'est pas limi- tative. La chaudière comprend par ailleurs des dispositifs convention- nels permettant de mesurer la température de l'eau réchauffée, et d'ali- menter électriquement une ou plusieurs résistances en fonction de la tem- pérature de ce fluide. Elle comprend par ailleurs des dispositifs permet- tant de commander les différentes résistances en fonction du jour et de l'heure, afin par exemple de mettre le chauffage en marche même en cas d'absence du propriétaire, et de profiter au maximum du tarif de nuit de l'E.D.F. Naturellement, la chaudière et ses différents modes de réali- sation qui viennent d'être décrits, ne sont donnés ici qu'à titre indi- catif, et l'on pourrait adopter d'autres modes de réalisation sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. 2474658 1 -7 - REVENDICATIONS 1. Chaudière de chauffage électrique à usage domestique, com- portant un corps de chauffe, des résistances électriques de chauffage plongées dans le fluide caloporteur, une entrée et une sortie raccordant la chaudière à une installation-extêri'eure de chauffage, entre lesquel- les circule le dit fluide caloporteur, caractérisée par le fait qu'elle présente des moyens placés à proximité d'au moins une des résistances qui détournent le fluide caloporteur et modifient son écoulement à l'in- térieur de la chaudière. 2. Chaudière selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le corps de chauffe comprend au moins une zone de freinage du fluide et une zone d'accélération du fluide, les dites zones étant séparées par les dits moyens. 3. Chaudière selon la revendication 2, caractérisée par le fait que le volume de la zone de freinage est nettement supérieur au volume de la zone d'accélération. 4. Chaudière selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisée par le fait que les dits moyens sont des chicanes. 5. Chaudière selon la revendication 4, caractérisée par le fait que les chicanes sont constituées d'au moins deux plaques horizon- tales situées à des niveaux différents et fixées alternativement sur cha- cune des deux grandes faces verticales du corps de chauffe. 6. Chaudière selon la revendication 5, caractérisée par le fait que les plaques ont une zone commune de recouvrement. 7. Chaudière selon la revendication 5, caractérisée par le fait que les plaques ont une largeur inférieure à la moitié de la largeur intérieure du corps de chauffe. 8. Chaudière selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que les dits moyens consistent en au moins une plaque comportant des perforations. 9. Chaudière selon la revendication 8, caractérisée par le fait que les perforations sont circulaires, et placées en quinconce. - 10. Chaudière selon l'une'quelconque des revendications 4 à 7. caractérisée par le fait que les plaques des chicanes sont perforées. 11. Chaudière selon la revendication 10, caractérisée par le fait que les perforations sont circulaires et placées en quinconce. 12. Chaudière selon l'une quelconque des revendications pré- cédentes, caractérisée par le fait qu'elle a une forme parallélépipédique 2474658 a - 8 - de sections verticale et horizontale allongées. 13. Chaudière selon l'une quelconque des revendications pré- cédentes, caractérisée par.le fait que les résistances sont horizontales et ont une longueur voisine de la longueur de la section horizontale du corps de chauffe et une largeur hors tout voisine de sa largeur. 14. Chaudière selon l'une quelconque des revendications pré- cédentes, caractérisée par le fait qu'elle comporte une alimentation élec- trique indépendante pour.chacune des résistances, ce qui permet une modulation de la puissance du chauffage. 15. Chaudière selon l'une quelconque des revendications pré- cédentes, caractérisée par le fait que la canalisation d'entrée est si- tuée sur sa face inférieure horizontale, et la canalisation de sortie est située sur sa face horizontale supérieure, l'une étant située à proximité de la face frontale du corps de chauffe et l'autre à proximité de sa face postérieure.