Brevet FR2528953A1 — publié le 19831223

L'invention est relative à une chaudière de chauffage L- lectrique. Elle trouvera notamment son application pour la réalisation d'une chaudière, à usage domestique, raccordée à une installation de chauffage central comportant des radiateurs. Une chaudière de chauffage électrique comporte généralement un corps de chauffe ayant une entrée et une sortie, entre lesquelles circule un fluide caloporteur, dans lequel sont placées des résistances de chauffage qui communiquent leur chaleur au fluide caloporteur. Ce fluide circule dans l'installation qui comprend les radiateurs. Le corps de chauffe est constitué par un récipient dont le volume est notablement supérieur au volume des résistances de chauffage, et la circulation du fluide dans le corps de chauffe, entre l'en- trée et la sortie, s'effectue selon le parcours qui offre le moins de résistance à l'écoulement. Notamment, le fluide n'est pas astreint à se déplacer le long des résistances de chauffage, et il en résulte que les échanges thermiques entre les résistances de chauffage et le fluide ont un mauvais rendement et, en particulier la vitesse des echanges-thermiques est insuffisante. Le but principal de la presente invention est de proposer une chaudière de chauffage électrique dans laquelle les échanges de chaleur entre les résistances de chauffage et le fluide caloporteur s'effectuent avec un rendement optimum.Le gain de rendement thermique obtenu avec la chaudière selon l'invention est de l'ordre de 4%, ledit rendement passant de 92 à 96%. Un autre but de la présente invention est de proposer une chaudière de chauffage électrique telle que le contact entre les résistances de chauffage et le fluide caloporteur soit plus intime A cet effet, le corps de chauffe d'une chaudière selon l'invention est compartimente en plusieurs zones secondaires comportant chacune une résistance de chauffage. Le rapport entre le volume du fluide caloporteur compris dans une zone secondaire et le volume de la résistance compris dans ladite zone diminue notablement. De plus, le flui-de caloporteur est astreint à s'écouler successivement le long de chaque résistance. Cette disposition implique que les échanges thermiques entre les résistances de chauffage et le fluide s'effectuent plus rapidement, et la montée en température du fluide est donc plus rapide. Un autre but de la présente invention est de proposer une chaudière dont la construction du corps de chauffe est simple. D'autres buts et avantages de la présente invention, apparaîtront au cours de la description qui va suivre, qui n'est donnée qu'à titre indicatif et qui n'a pas pour but de la limiter. La chaudière de chauffage électrique, comportant un corps de chauffe ayant une entrée et une sortie, entre lesquelles circule un fluide caloporteur, et plusieurs résistances électriques, est caractérisée par le fait- qu'elle presente des moyens pour compartimenter le corps de chauffe en zones secondaires dans lesquelles est disposée chaque résistance, une communication entre les zones secondaires, et des moyens pour faire s'écouler le fluide successivement le long de chaque résistance.- ''invention sera mieux comprise si l'on se refère à la description ci-dessous ainsi qu'aux dessins en annexe qui en font partie in tégrante. La figure 1 schématise le corps de chauffe d'une chaudire selon l'invention. La figure 2 illustre un mode préférentiel de réalisation du corps de chauffe d'une chaudière selon l'invention. La figure 3 schématise les résistances en épingle d'une chaudière selon la figure 2. La figure 4 illustre une coupe transversale du corps de chauffe selon la figure 2. La figure 5 illustre le montage des résistances de chauffage dans un corps de chauffe selon la figure 2. La figure 1 schématise en coupe le corps de chauffe d'une chaudière selon l'invention. Ce corps de chauffe 1 est constitué par un récipient fermé -2, comportant de préférence à sa partie inférieure une entrée 3 et à sa partie supérieure une sortie 4, entre lesquelles circule le fluide caloporteur. Dans le récipient 2 sont placées- plusieurs résis- tances de chauffage 5, 5a, 5b, 5c et 5d, avantageusement constituées par des thermo-plongeurs. Le nombre de résistances d'une chaudiere de chauffage selon l'invention n'est en aucun cas limité à une valeur déterminée et les corps de chauffe illustrés aux figures 1 et 2 ne constituent que des exemples de réalisation d'une chaudière selon l'invention. La chaudière selon l'invention présente des moyens pour compartimenter le corps de chauffe l en zones secondaires 6 (6 à 6d) dans lesquelles est disposée chaque résistance 5 (5 à 5d). Ces moyens sont avantageusement constitues par des parois 7 (7 à 7c) qui separent entreelles les différentes résistance-s 5 (5 à 5d). Ces parois 7 (7 à 7c) pré- sentent une ouverture ô (8 à oC) qui permet la communication du fluide caloporteur entre deux zones secondaires voisines.Par exemple, I'ouverture 8 autorise le passage du fluide entre les compartiments 6 et 6a. De plus, la chaudière présente des moyens pour faire s'écouler le fluide successivement dans chaque compartiment et le long de- daque résistance. Ces moyens pour faire s'écouler le fluide dans le corps de chauffe 1 entre l'entrée et la sortie, sont connus de l'Homme de l'Art et seront avantageusement constitués par une pompe placée dans le circuit du fluide caloporteur en dehors du corps de chauffe. Pour que le fluide puisse s'écouler le long de chaque résistance, toute zone secondaire est telle que ladite résistance soit située entre l'entrée et la sortie du fluide de ladite zone secondaire. Ainsi, le fluide est astreint 'à se deplacer à proximité de chaque résistance et -les échanges thermiques entre le fluide caloporteur et les resistances de chauffage s'effectuent avec un rendement optimum. En outre, le volume des zones secondaires correspondra avantageusement au volume utile pour contenir une résistance et ainsi le fluide ne pourra s'écouler qu'à proximité de ladite résistance. Dans le mode de réalisation illustré à l'a. figure 1, la ré sistance 5,placée dans la zone secondaire 6,est située entre l'entrée 3 dans le corps de chauffe et l'ouverture 8, qui autorise la communication du fluide entre les zones 6 et 6a, et la paroi 7 est placée à proximité de l'enveloppe extérieure de la résistance 5. D'une manière analogue, les résistances 5a, 5b, 5c et 5d, sont respectivement placées entre les ouvertures 8, 8a, 8b et 8c et les ouvertures 8a, Sb, Sc et 4 du corps de chauffe.Le fluide caloporteur qui pénètre dans le corps de chauffe l est donc astreint à traverser chaque zone secondaire et a s'écouler le long de chaque résistance avant de pouvoir quitter le corps de chauffe par la sortie 4. Dans un mode préférentiel de rèalisation, les résistances de chauffage, de forme allongée, sont disposées sensiblement parallèlement entre-elles, et les zones secondaires sont sensiblement parallèles à la disposition des résistances. Cette disposition est illustrée sur la figure 1, les résistances 5a à 5d sont disposées verticalement et parallèlement entre-elles, et les bornes de raccordement 9 et 10 (9a, 9d, 10a, 10d) sont disposees alternativement sur la paroi supérieure et la paroi inférieure du récipient 2.Les parois 7 à 7c sont disposées paral- lèlement aux résistances et elles déterminent avec les parois du reci- pient 2 des zones secondaires 6 à 6d parallèles à la direction générale des résistances 5 à 5d. Dans le cas dé la zone secondaire 6, l'arrivée du fluide caloporteur s'effectue par l'entrée 3 située à la base de la zone G, la sortie du fluide s'effectue par l'ouverture 8 située a la partie supérieure de la zone 6, la résistance 5 étant disposée entre l'en- trée 3 et la sortie 8.D'une manière analogue, dans la zone secondaire 6a, le fluide caloportéur arrive par l'-ouverture 8, située à la partie supérieure de la zone 6a, et la sortie du fluide s'effectue par l'ouverture 8a situee à la partie inférieure de la zone 6a. On retrouve une disposition semblable pour les zones suivantes. Dans ce mode de réalisation, le fluide caloporteur circule en sens inverse d'une zone secondaire à une autre. En effet, dans la zone secondaire 6, le fluide caloporteur se déplace dans la direction 11 et dans la zone secondaire 6a il se déplace dans la direction12, opposée à la direction 11. La figure 2 illustre un mode préférentiel de réalisation du corps de chauffe d'une chaudière selon l'invention. Le corps de chauffe 13 est constitué par un récipient cylindrique, d'axe longitudinal horizontal 14,-dans lequel sont disposées les résistances de chauffage 15, parallèlement à la direction longitudinale 14. Le récipient cylindrique est constitué par une surface latérale 16, un fond 17, et une ouverture 18 masquée par un couvercle 19. La surface latérale 16 comporte une entrée 20 située à sa partie inferieure, et une sortie 21 située à sa partie su périeure, entre lesquelles circule le fluide caloporteur. Le corps de chauffe comporte dans le mode de réalisation illustré à la figure 2, trois résistances de chauffage 15, 15a et 1-5b, ce nombre n'étant pas limitatif, disposées en triangle, sensiblement horizontalement depuis la.. face interne du couvercle 19. Ces résistances dites- en épingle 15 sont constituées d'un élément résistant filiforme qui décrit une- boucle allongée 22, et dont les deux extrémités 23 et 24 sont situées à proximité l'une de l'autre, sur la face avant du couvercle 19. Comme il est illustré à la figure 3, les résistances en épingle 15, iSa et 15b sont disposees en triangle à proximité les unes des autres, et les moyens 25 pour compartimenter le corps de chauffe sont inserrés entre les résistances 15, 15a et 15b. Les zones secondaires obtenues 25, 26a et 26b sont de dimensions raisonnables par rapport au volume des résistances. En outre, les moyens 25 pour compartimenter le corps de chauf fe sont avanta-eusellent constitués par des plaques ?' et 2, dis?osees parallelement d l'axe 14, qui sont insert es entre les résistances 15 et immobilisées dans le corps de chauffe au moyen desdites résistances. Cans le mode préférentiel de réalisation illustré aux fisures 2, 5 et D, les zones secondaires 26, 26 a et 2Eb sont disposées parallèlement entre-elles et séparées- par les plaques 27 et 23, dont la section torve un T renversé. Le fluide caloporteur circule d'abord dans la zone 2Ea, entre l'entrez 20,située à proximité de l'ouverLure 19,et une ouverture 29, pratiquée dans la plaque 27, à proximité du fond 17. Ensuite, le fluide caloporteur s'écoule le long de la résistance 15b dans la zone 2Eb, avant de franchir l'ouverture 30 pratiquée dans la zone 28, ladite ouverture étant située à proximité du couvercle 19. Ensuite, le fluide s'écoule le long de la résistance 15, situee dans la zone secondaire 26, qui est reliée a la sortie 21 du corps de chauffe, placée proximité du fond 17. Les ouvertures 29 et 30 sont, de préférence, cons tituées par des découpes situées à l'extrémité des plaques -27 et 28. Les moyens 25 pour compartimenter le corps de chauffe sont de préférence constitués par des plaques rigides les unes par rapport aux autres, et ces moyens 25, enserrés entre les resistånces 15, sont amovibles par rapport au corps de chauffe 13, comme il est illustré à la figure 5. Les moyens 25 sont d'abord mis en place sur les résistances 15 fixées au couvercle 19, et ensuite, ltensemble est intrcduit dans le corps de chauffe 13, le couvercle 19 étant fixé sur le récipient cylindrique 16. En outre, les résistances 15 ont une longueur voisine de la longueur du corps de chauffe et des zones secondaires pour obtenir une répartition optimale du fl-uide autcurs des résistances. Le mode de réalisation qui vient d'être décrit n'est donné qu à titre indicatif et d'autres mises en oeuvre de la presente invention, à la portée de l'Homme de l'Art, pourraient être adoptées sans pour autant sortir du cadre de celle-ci. En particulier, d'autres formes du corps de chauffe et un nombre différent de resistances de chauffage auraient pu etre envisagés sans pour autant sortir du cadre de la présente invention REV-ENDiCATt()t'S 1. Chaudière de chauffage électrique, comportant un corps de chauffe (13), ayant une entrée (20) et une sortie (21), entre lesquelles circule un fluide caloporteur, et plusieurs résistances électriques t15 " caractérisée par le fait qu'elle présente des moyens (25) pour compartimenter le corps de chauffe (13) en zones secondaires (26) dans lesquelles est disposée chaque résistance 15), une communication entre les zones secondaires (26) et des moyens pour faire s 'écouler le fluide successivement le long de chaque résistance (15). 2. Chaudière selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les résistances électriques (15) sont disposees sensiblement parallèlement entre-elles, et que les zones secondaires (26) sont sensi bleuirent parallèles à la dis?osition des résistances (15). 3. Chaudière selon l'une quelconque des revendications pré cédentes, caractérisée par le fait que le fluide caloporteur circule en sens inverse d'une zone secondaire (26a) à une autre zone secondaire (26b). 4. Chaudière selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que le corps de chauffe (13) est constitué par un récipient cylindrique, et que les zones secondaires (26) sont disposées selon la direction longitudinale (14) du récipient. 5. Chaudière selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que les résistances (15) sont en épingle et que les moyens (25) pour compartimenter le corps de chauffe, sont inserrés entre les résistances (15), et immobilisés par les résistances(15). 6. Chaudière selon l'une quelconque des revendications précedentes, caractérisée par le fait que les moyens (25) pour compartimenter le corps de chauffe (13) sont constitués par des plaques (27, 28) disposées selon la direction générale du récipient cylindrique (14). 7. Chaudière selon l'une quelconque des revendications pré cédentes, caractérisée par le fait que-les moyens (25) pour compartimenter le corps de-chauffe, sont amovibles pour le corps de chauffe (13). 8. Chaudière selon l'une quelconque des revendications pré cédentes, caractérisée' par le fait que les résistances (15) ont une longueur voisine de la longueur du corps de chauffe (13). 9. Chaudière selon l'une-des revendications 4, 5, 6, 7 ou 8, caractérisée par le fait que l'entrée (20) et la sortie (21) du corDs de chauffe (13) sont situées sur la surface latérale (16) du corps de chauffe (13).