Brevet FR2512934A1 — publié le 19830318

i La présente invention se rapporte à un dispositif auto- matique pour le chauffage rapide des liquides, en particulier de l'eau. Depuis environ dix ans, on connaît des dispositifs de chauffage, tels que des chauffe-eau électriques, dans lesquels l'eau est chauffée par un élément chauffant électrique agencé dans l'appareil de chauffage. Ainsi qu'il est bien connu, les chauffe-eau électriques actuellement utilisés contiennent une certaine quantité d'eau (habituellement 80 à 100 1) dont l'échauffement, pour passer de la température ambiante à une température de 50 à 600 C, demande 6 à 9 heures Ce long temps constitue un inconvénient considérable dans le cas o il est nécessaire de disposer instantanément d'eau chaude Autrement, l'appareil devrait être maintenu constamment en action, ce qui entraîne une for- te consommation d'énergie. En outre, la nécessité de chauffer une quantité d'eau qui est beaucoup plus grande que celle qui est nécessaire en- traîne une nouvelle perte d'énergie, inutile. Il convient de prendre en considération également les pertes thermiques du chauffe-eau à accumulation qui résultent de la conduction et de la convexion, pertes qui entraînent un nouvel accroissement de la consommation d'énergie et en conséquence, des coûts d'exploitation. Toutes ces pertes se traduisent par un important incon- vénient économique, en particulier dans les conditions ac- tuelles de crise de l'énergie, qui entraînent une élévation constante du prix de l'énergie électrique. On connait également des chauffe-eau instantanés qui, malheureusement, exigent une grande puissance(environ 3 k W) et débitent moins de un 1/mn d'eau à une température d'envi- ron 35 à 400 C. Le but de l'invention est donc de fournir un dispositif automatique de chauffage de l'eau qui supprime ou, du moins atténue remarquablement cet inconvénient des chauffe-eau connus. 12934 Ce but est atteint en réalisant un dispositif automati- que de chauffage rapide des liquides, en particulier de l'eau, dispositif qui comprend: au moins deux récipients équipés de conduits d'alimentation en eau froide et munis chacun d'un élément chauffant; un réservoir dans lequel de l'eau chaude est alternativement distribuée en provenance des sorties de ces récipients; des premiers moyens de commande pour action- ner alternativement lesdites sorties; des deuxièmes moyens de commande sensibles à la pression régnant à l'intérieur du ré- servoir pour connecter ou déconnecter les moyens de chauffage et des troisièmes moyens de commande sensibles à la pression régnant à l'intérieur desdits récipients pour déconnecter les- dits moyens de chauffage et lesdits premiers moyens de comman- de des sorties. Les moyens de commande des sorties des différents réci- pients sont agencés de manière à introduire alternativement dans le réservoir une quantité de liquide chaud qui corres- pond au volume d'un récipient divisé par le nombre de réci- pients, de sorte que la quantité d'eau qui est introduite dans le réservoir dans un cycle complet quelconque ne sera jamais supérieure au volume d'un seul récipient. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, qui décrit une forme de réalisation de l'invention appliquée à un chauffe-eau, étant entendu que le dispositif peut être utilisé pour débiter rapidement et économiquement un liquide chaud quelconque. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exem- ple: la Fig 1 montre en coupe verticale un chauffe-eau sui- vant l'invention équipé de trois récipients chauffants et d'un réservoir adapté pour être raccordé à ces récipients pour débiter de l'eau chaude; la Fig 2 est une vue en coupe suivant la ligne A-A de la Fig 1; la Fig 3 est une vue de dessus, en partie en coupe suivant la ligne B-B de la Fig 1; la Fig 4 est une vue en coupe d'un arbre de commande destiné à distribuer l'eau du récipient unique au réservoir en provenance d'un récipient à la fois. Ainsi qu'on le voit sur les Figures du dessin, en parti- culier sur la Fig 1 le chauffe-eau automatique suivant la Fig 1 comprend une série de récipients distincts Dans la forme de réalisation représentée à titre d'exemple illustra- tif sur les dessins, il est prévu trois récipients désignés par les références A, B et C mais il va de soi que leur nom- bre dépend des besoins d'une installation donnée qu'il s'agit d'alimenter en eau chaude En conséquence, dans une installa- tion équipée, par exemple de plusieurs bains-douches, le nom- bre des récipients sera augmenté proportionnellement. Dans chacun de ces récipients, est prévu un élément chauffant électrique 9 L'eau est introduite simultanément dans les récipients à travers un conduit d'entrée E muni d'un régulateur de débit 13. Dans la partie supérieure des récipients A, B et C, est prévu un conduit de sortie unique 15, par lequel l'eau chaude débitée par les divers récipients est envoyée à un réservoir S relié à la conduite d'eau chaude par un écoulement U qui est prévu à sa partie inférieure. le réservoir S présente dans sa partie supérieure une ouverture 18 fermée par une membrane élastique 4 Au-dessus de cette membrane sont disposés deux bras de levier 19 arti- culés à une première extrémité sur un axe 20 prévu au bord du réservoir S. Ces bras de levier 19 comportent chacun un lobe 2 qui est en appui contre ladite membrane élastique 4. L'autre extrémité de chacun des bras de levier 19 est équipée d'un contact électrique 7 auquel le courant est amené par un conducteur 3 Le contact 7 prend appui sur un organe qui conduit le courant électrique à un élément chauffant 9 du récipient A Les éléments chauffants 9 des autres réci- pients sont connectés à celui du récipient A par des conne- xions électriques 10 En un point intermédiaire compris entre les lobes 2 et les contacts 7, chaque bras de levier 19 est sollicité vers le bas, en position de contact avec les élé- ments chauffants 9 au moyen d'un ressort de rappel 5. En dehors de ce ressort de rappel 5, il est prévu une soupape thermostatique 14 destinée à soulever les bras de le- vier 19 et, de cette façon, à interrompre le contact électri- que lorsque la température de l'eau excède la température de consigne pour une raison quelconque. L'eau chaude est introduite des récipients A, B et C dans le réservoir S à travers le conduit de sortie 15 prévu dans la partie supérieure du corps du chauffe-eau Dans le conduit de sortie 15 est disposé un arbre rotatif 17, avec interposition d'une garniture d'étanchéité 16, cet arbre ayant des ouvertures 17 ' prévues en coïncidence avec les trous de sortie des différents récipients et décalés l'une par rapport à l'autre d'un angle de 600 dans le cas de trois récipients, qui est celui de la forme de réalisation repré- sentée sur le dessin. Le mouvement de rotation de l'arbre 17 est assuré par un petit moteur électrique 11 qui est alimenté en courant électrique par l'intermédiaire des conducteurs 10 qui condui- sent le courant aux éléments chauffants des récipients B et C Le fonctionnement du chauffe-eau suivant l'invention est le suivant. L'ouverture d'un robinet d'eau chaude provoque une dé- pression dans le réservoir S, dépression qui déforme la mem- brane élastique 4 sur laquelle sont appuyés les lobes, de sorte que les ressorts de rappel 5 sollicitent les bras de levier 19 vers la position de contact des contacts 7, qui dé- terminent alors l'alimentation en courant électrique des élé- ments chauffants 9 des récipients A, B et C et du moteur 15, qui entraîne en rotation l'arbre rotatif 11 et ainsi fait dé- biter successivement l'eau des réservoirs A, B et C dans le réservoir d'eau chaude S. La fermeture du robinet d'eau chaude fait croître la pression dans le réservoir S-, la membrane élastique 4 s'élève, déconnecte les contacts 7 et met l'ensemble du chauffe-eau hors d'action. En présence d'une coupure d'eau, il se forme ur dépres- sion non seulement dans le réservoir S mais également dans les récipients A, B et C Pour éviter que dans un tel cas, le courant électrique alimente à la fois les éléments chauffants 9 et le moteur 11, l'élément chauffant est monté sur un souf- flet élastique, par exemple en caoutchouc, qui descend lors- que la pression diminue dans une mesure suffisante pour dé- connecter la connexion électrique des contacts 7. Dans une forme préférée de la réalisation, les réci- pients A, B et C et le réservoir S forment un élément unique en matière plastique qui présente une grande résistance méca- nique et est capable de résister à des températures de plus de 1500 C Ce corps du chauffe-eau est contenu dans un robus- te bottier protecteur extérieur. Les dimensions hors tout de l'ensemble du chauffe-eau sont plus petites que celles des chauffe-eau classiques et elles ont l'avantage de donner une forme plate qui s'adapte mieux aux murs sur lesquels le chauffe-eau doit être monté. Bien entendu, la distance entre le conduit d'entrée E d'arrivée de l'eau froide et le conduit de sortie U qui dé- bite l'eau chaude correspond à la distance normalisée des conduits déjà existants de sorte que le montage du chauffe- eau n'exige aucune modification de ces conduits. Le chauffe-eau suivant la forme de réalisation décrite ci-dessus, qui est réalisé en matière plastique et possède un débit de 4 à 5 1/mn d'eau chaude à 50-60 C, demande une puissance totale de 1,5 à 1,8 k W et ses dimensions hors tout sont de 30 x 30 x 10 cm et son poids d'environ 6 kg. Compte tenu du coût actuel de l'énergie électrique, le coût de 1 litre d'eau chaude chauffée à la température préci- tée est extrêmement faible et, par conséquent, est remarqua- blement inférieur à celui des chauffe-eau classiques. Dans la forme de réalisation décrite plus haut, on a adopté pour commander alternativement les sorties de liquides chauds, un dispositif comprenant à la fois le petit moteur électrique et l'arbre rotatif servant à acheminer l'eau chau- de au réservoir Toutefois, il est à la portée des techni- ciens de remplacer ce dispositif, par exemple par des robi- nets actionnés de manière à ouvrir et fermer alternativement les ouvertures de sortie des récipients, et ces récipients peuvent évidemment être placés, non seulement suivant un a- gencement linéaire mais également dans n'importe quelle autre configuration géométrique, par exemple circulaire, rectangu- laire, triangulaire, etc Bien entendu les moyens de connexion et de déconnexion des éléments chauffants peuvent éventuellement être remplacés par d'autres dispositifs qui sont sensibles à la pression ré- gnant à l'intérieur du réservoir et de l'un des récipients. 12934 REVENIIDICATIOES 1 Dispositif automatique pour le chauffage rapide des liquides, en particulier de l'eau, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux récipients (A,B,C) munis dans leur partie inférieure de conduits ( 13) pour l'introduction de 1 ' eau froide et équipés chacun de moyens de chauffage ( 9), un réservoir (S) dans lequel l'eau chaude est introduite succes- sivement par les sorties des différents récipients (A,B,C); des moyens de commande ( 11,17) qui actionnent alternativement les sorties des récipients, des moyens ( 2,4,5,6,7,19) sensi- bles à la pression régnant dans ledit réservoir pour connec- ter ou déconnecter lesdits moyens de chauffage ( 9) et lesdits moyens de commande; et des moyens ( 8) sensibles à la dépres- sion régnant dans l'un (A) des récipients pour déconnecter lesdits moyens de chauffage et lesdits moyens de commande des sorties. 2 Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de chauffage ( 9) sont constitués par des résistances électriques. 3 Dispositif suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdits moyens sensibles à la pression intérieure du réservoir sont constitués par un bras de levier ( 19) articulé sur le réservoir par une première extrémité et portant à son autre extrémité deux contacts ( 7) connectés à une source de courant électrique et adaptés pour entrer en contact avec deux organes de contact ( 7) de la résistance chauffante ( 9) d'un récipient adjacent (A) et un lobe ( 2) qui fait saillie vers le bas sur une partie intermédiaire du bras de levier ( 19) et s'appuie sur un élément élastique ( 4) sen- sible à la pression régnant à l'intérieur du réservoir, le- dit bras ( 19) étant sollicité par un ressort de rappel ( 5) vers la position de contact électrique avec lesdits organes de contact ( 7) la résistance chauffante ( 9) du récipient (A) adjacent au réservoir (S) étant connectée électriquement à la fois aux résistances chauffantes ( 9) des récipients (B,C) sui- vants et auxdits moyens de commande ( 11) des sorties desdits récipients. 4 Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens sensibles à la pression régnant à 1 ' intérieur du réservoir (S) sont constitués par une membrane élastique ( 4) montée sur la partie supérieure du réservoir, membrane qui fléchit dans le cas de l'apparition d'une dépres- sion dans le réservoir qui résulte de l'ouverture d'un robi- net d'eau chaude, de sorte que le ressort de rappel tend à amener le contact ( 7) du bras de léviér dans la position de contact avec les organes de contacts ( 7) de la résistance 1 O'chauffante ( 9) du récipient (A) adjacent. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de commande des sorties des réci- pients (A,B,C) sont constitués par un petit moteur électrique ( 11) et par un arbre creux rotatif ( 17) actionné par ce mo- teur et monté en coincidence avec les sorties des récipients, avec interposition de garnitures d'étanchéité, cet arbre com- portant plusieurs trous dont le nombre correspond à celui desdites sorties, ces trous étant décalés l'un par rapport à l'autre d'un angle de 180 %Y, N étant le nombre des récipients (A,B,C) de telle sorte que, lorsque l'arbre creux ( 17) tour- ne, l'eau chaude est envoyée successivement au réservoir (S) à travers les trous dudit arbre. 6 Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens ( 8) sensibles à la pression régnant dans l'un (A) des récipients (A,B,C) sont constitués par un soufflet élastique ( 8) dans lequel la résistance chauffante ( 9) est agencée de sorte que, dans le cas de l'apparition d' une dépression dans ce récipient (A), le soufflet s'affaisse, en provoquant la déconnexion des résistances chauffantes. 7 Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'une soupape thermostatique est prévue pour décon- necter lesdits moyens de chauffage ( 9) lorsque le liquide est chauffé à une température excessive.