Brevet FR2570808A1 — publié le 19860328

CHAUFFE-EAU ELECTRIQUE UTILISANT L'EAU COMME MILIEU DIELECTRIQUE L'invention concerne un chauffe-eau électrique utilisant directement l'eau comme milieu diélectrique, avec un circuit de commande de sécurité associé. Ce type de chauffe-eau présente, à l'expé- rience, des rendements de puissance plus élevés que les chauffe-eaux;:.de type classique. Le chauffe-eau selon l'invention est complété par une lampe témoin destinée à indiquer le niveau d'eau, plein ou vide, par exci- tation du circuit correspondant, et si la conduction s'effectue ou non par l'eau contenue. Pour cela, la source de puissance peut être coupée par le robinet d'eau de manière à mieux préserver les caractéristiques de sécurité de l'invention. De façon classique, le chauffage par l'électricité est obtenu en faisant passer des courants dans des spires de nickel à l'endroit o l'on veut chauffer l'eau. L'invention, au contraire, utilise directement l'eau comme diélectrique de conduction, à la place des spires de nickel. On a constaté expérimentalement que l'énergie thermique produite en utilisant l'eau comme milieu de conduction, cette eau étant enfermée dans une bouteille parfaitement étanche dans laquelle la trajectoire suivie par l'eau et la section offerte par cette eau faisaient partie de la technique à mettre en oeuvre, conduisait à un niveau de puissance remarquablement plus élevé que dans les cas dans lesquels l'on utilise une bobine en nickel-chrome dans un circuit destiné à fournir des sorties thermi- ques. C'est sur la base de cette constatation que 1' auteur de l'invention a developpé le chauffe-eau électrique et les circuits de commande associés selon l'invention. Ainsi, l'invention concerne un chauffe-eau électrique utilisant l'eau comme milieu diélectrique, et un circuit de commande de sécurité associé, chauffe-eau caractérisé en ce qu'il comprend un circuit et une section de chauffage dans laquelle l'eau est utilisée comme diélectrique de conduction, cette partie de chauffage comprenant essentiellement un tube de protection de cathode, un tube de chauffage principal et un tube de conservation de température associés à l'anode, un élément d'isolation capable de résister aux températures élevées étant placé entre le tube de protection de cathode, le tube de chauffage principal et le tube de conservation de température, de telle manière que le chauffage se fasse par conduction dans le tube de chauffage principal, le tube de conservation de température et le tube de protection de cathode, et que l'eau ainsi chauffée soit ensuite maintenue à une température convenablement élevée. Selon les caractéristiques essen- tielles du chauffe-eau selon l'invention, celui-ci permet de couper le courant électrique chaque fois que la bouteille de réservoir est vide d'eau, et éga- lement de diminuer le courant proportionnellement à la diminution du niveau d'eau dans la bouteille. Les caractéristiques de sécurité sont également très importantes compte tenu du fait que des accidents pourraient se produire si l'eau contenue dans le chauffe-eau risquait d'être en contact avec un corps conducteur tel que le corps humain par exemple, ce qui pourrait avoir des conséquences fatales pour une raison quelconque. L'invention sera décrite en détail en se référant aux dessins joints dans lesquels: - la figure 1 est une vue générale en perspective du chauffeeau selon l'invention; - la figure 2 est une vue de dessus du chauffe-eau selon l'invention; - la figure 3 représente une struc- ture utilisée dans une autre forme de réalisation de l'invention; et, - la figure 4 est une vue de cÈté de la structure de la figure 3. La figure 1 est une vue générale en perspective du chauffe-eau selon l'invention, montrant que la partie de chauffage comprend essen- tiellement un tube de protection de cathode 1, un tube de chauffage principal 2, un tube de conservation de température 3, un isolateur en céramique 4 capable de résister aux températures élevées rencontrées entre le tube de protection de cathode 1, le tube de chauf- fage principal-2 et le tube de conservation de chaleur 3, et une barre diisolation 5 descendant au centre de l'ensemble de la structure. Dans cette barre d'isolation 5 est prévu un contact de guidage de surface d'eau 6 branché à une résistance 7 et à un indicateur 8 placé au-dessous, de telle manière que l'indicateur 8 soit coupé lorsque le niveau d'eau est insuffisant, l'ouverture du circuit servant d'in- dication prévenant l'utilisateur qu'il faut ajouter une quantité d'eau suffisante, et évitant la nécessité de maintenir le circuit ouvert même si la prise électrique est branchée et s'il n'est demandé ni travail, ni consommation. Cette caractéristique par- ticulière distingue radicalement le chauffe-eau selon l'invention des systèmes de chauffe-eau clas- siques dans lesquels la bobine de nickelchrome incorporée risque trop souvent de brûler et d'être dé- truite dans les situations indiquées ci-dessus-. Les dessins montrent également un indicateur de niveau plein 9 et sa résistance associée , dans une position encore plus élevée se situant audessous de la barre d'isolation 11 et du contact de guidage d'eau, de telle manière que l'indicateur 9 s'allume dès que l'arrivée deau de remplissage conduit à un niveau de contact avec le point représenté par la barre d'isolation 11, cette indication signifiant que le niveau d'eau atteint est suffisant et qu'il n'est pas nécessaire de continuer le remplissage, c'est-à-dire qu'il faut stopper ce remplissage. Le tube de protection de cathode 1, le tube de chauffage principal 2, le tube de conserva- tion de chaleur 3 et la barre d'isolation 5 décrits ci-dessus, sont tous guidés et fixés par des vis conductrices en acier inoxydable 13, 14, 15, 16, et guidés par l'aimant d'isolation 30 et le capot d'isola- tion 31, de telle manière que l'aimant d'isolation et le capot d'isolation 31 soient pris en sandwich par un anneau de garniture en caoutchouc 32 pour empêcher les fuites d'eau; ces vis en acier inoxydable 13, 14, 15, 16 étant incorporées dans un circuit com- prenant essentiellement un interrupteur principal 17, une lampe d'indication d'anode 18 et un interrupteur de commande de température d'eau 21, tandis que le bouchon 22 destiné à être utilisé dans l'invention doit être un bouchon de type à phase fixe, ou encore un boucbhon standard muni d'un dispositif de fixation de phase constitué d'un circuit de fixation de phase placé derrière ce bouchon. Maintenant, lorsqu'on allume l'interrup- teur principal 17, et qu'on effectue cette opération, à condition que le bouchon 22 fonctionne dans le mode de fonctionnement décrit ci-dessus, ce qui suffit pour l'opération voulue, l'indicateur d'anode 18 s'allume immédiatement, l'eau formant conducteur, le tube de chauffage principal 2 et le tube de conservation de chaleur fonctionnent corrélativement, et l'eau atteint une température critique pour laquelle l'interrupteur de commande de température 21 s'ouvre de façon que le tube de chauffage principal 2 cesse de fonctionner, du fait que l'interrupteur de commandede température 21 est monté dans le circuit du tube de chauffage prin- cipal 2, il en résulte que le tube de conservation de température 3 continue seul de fonctionner c'est-à- dire reste allumé pour maintenir l'eau à une tempé- rature élevée qui, si elle descend à une valeur criti- que, rallume l'interrupteur de commande 21, le tube de chauffage principal 2 recommençant alors à fonc- tionner. Le robinet servant à tirer l'eau chaude à consommer, typiquement pour prendre une douche, peut être du type standard, mais ce robinet est, de préférence, monté intérieurement de manière à couper la source de puissance électrique pendant qu'on tire l'eau chaude. La figure 2 est une vue de dessus du chauffe-eau selon l'invention, montrant que l'isolateur en céramique 4 peut être placé dans le tube de protec- tion de cathode 1 ou sur le tube de chauffage principal 2 et sur le tube de conservation de température 3. Il est prévu d'alimenter le chauffe-eau selon l'invention en eau d'utilisation courante fournie par la conduite d'eau de la ville. L'utilisation avec des eaux autres que l'eau courante de la ville, comme par exemple de l'eau salée ou autres types de fluides, a inévitablement pour conséquence qu'il faut modifier le courant lorsque ces eaux contiennent des impuretés ou des produits modifiant les caracté- ristiques de l'eau de la ville. Il est alors nécessaire de modifier la distance entre le tube de protection de cathode 1 et le tube de chauffage principal 2 ainsi qu'entre le tube 1 et le tube de conservation de tempé- rature 3, pour obtenir le même chauffage de l'eau ou du fluide à consommer. Pour ces variantes ou ces modifi- cations d'utilisation, il faut également utiliser un fusible protecteur dans le circuit, à l'endroit indiqué par les spécialistes de la question. Des trous de passage sont prévus res- pectivement sur le tube de protection de cathode 1, sur le tube de chauffage principal 2 et sur la table de conservation de température 3 pour faciliter un passage régulier de l'eau contenue. Les figures 3 et 4 représentent toutes deux une autre forme de réalisation de l'invention utilisant essentiellement deux plaques de cathode la- minaires 40, 50 prenant en sandwich une plaque de chauffage 60 servant d'anode, et une plaque de chauffage auxiliaire 70 servant à conserver la température d'anode, cette variante de réalisation nécessitant que les plaques de cathode 40, 50 dépassent de la plaque de chauffage principale 60 et de la plaque de chauffage auxiliaire 70 pour assurer une couverture permettant d'obtenir des débits de courant stables à tout moment. Pour résumer les avantages du dispositif selon l'invention, on remarquera que la disposition selon laquelle l'anode est entourée par la cathode venant au-dessous, permet de réduire les risques que l'eau entourant la cathode transporte des charges électriques, ce qui conduit à des conditions de fonction- nement plus fiables en régime normal. En ajoutant à celà les autres dispositifs de sécurité prévus, il ne fait pas de doute que le chauffeeau selon l'invention est réellement plus avantageux que les chauffe-eau de n'importe quelle construction connue de l'art antérieur en ce qui concerne le rendement de puissance. -8 RE V E N DI C A T I 0 N S 1.- Chauffe-eau électrique utilisant l'eau comme milieu diélectrique, et circuit de commande de sécurité associé, chauffe-eau caractérisé en ce qu'il comprend un circuit et une section de chauffage dans la- quelle l'eau est utilisée comme diélectrique de conduc- tion, cette partie de chauffage comprenant essentielle- ment un ensemble anode/cathode (1,2,3, 40, 50, 60). 2.- Chauffe-eau électrique utilisant l'eau comme milieu diélectrique, et circuit de commande de sécurité associé selon la revendication 1, chauffe- eau caractérisé en ce qu'il comprend un circuit et une section de chauffage dans laquelle l'eau est.utilisée comme diélectrique de conduction, cette partie de chauf- fage comprenant essentiellement un tube de protection de cathode (1), un tube de chauffage principal (2) et un tube de conservation de température (3) associés à l'anode, un élément d'isolation (4) capable de résister aux températures élevées étant placé entre le tube de protection de cathode (1), le tube de chauffage principal (2) et le tube de conserva- tion de température (3), de telle manière que le chauffage se fasse par conduction dans le tube de chauffage principal (2), le tube de conservation de température (3) et le tube de protection de cathode (1), et que l'eau ainsi chauffée soit ensuite maintenue à une température convenablement- élevée. 3.- Chauffe-eau électrique et circuit de commande de sécurité associé, selon la revendication 2, caractérisés en ce qu'on utilise un contact de guidage d'eau (6) au point le plus bas et au point le plus haut des moyens de commande, l'ensemble étant complété par des moyens de lampe témoin (8) indiquant l'état d'activité de l'eau conte- nue, c'est-à-dire si celle-ci est dans l'état conducteur ou non conducteur. 4.- Circuit de commande de sécurité selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un inter- 2r70808 rupteur principal (17), un indicateur d'anode (18), un bouchon de fixation de phase (22), et un inter- rupteur (21) de commande de température d'eau. - Chauffe-eau électrique selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on peut égale- ment l'utiliser avec d'autres fluides que l'eau comme milieu diélectrique, pour chauffer de la même façon un fluide à consommer, à condition de régler la distance entre le tube de protection de cathode (l)et le tube de chauffage principal (2), ainsi qu'entre le tube de protec- tion de cathode (1) et le tube de conservation de tem- pérature (8), pour s'adapter à ces variations de conditions de fonctionnement, ce réglage se faisant au moyen de l'élé- ment d'isolation mentionné plus haut. 6- Tube de protection de cathode, tube de chauffage principal et tube de conservation de température constituant le chauffe-eau selon la revendication 1, carac- térisés en ce qu'ils sont tous munis de trous d'accès per- mettant de laisser passer les débits d'eau à l'intérieur. 7- Chauffe-eau selon la revendication 2, caractérisé en ce que la cathode entoure sur tout son pour- tour l'anode prévue à l'intérieur. 8- Chauffe-eau selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'anode et la cathode se présentent toutes deux sous forme tubulaire. 9- Chauffe-eau selon la revendication 1, caractérisé en ce que son anode et sa cathode se présentent toutes deux sous forme d'une plaque ou d'une lame (40, 50, ).