Brevet FR2573519A1 — publié le 19860523

La présente invention concerne généralement les appareils de production d'eau chaude et a essentiellement pour objet un dispositif de production d'eau chaude, notamment du type ménager à usage domestique, tel que chauffe-eau, distributeur ou chauffe-bain pour la fourni- ture d'eau chaude sanitaire. Dans les appareils de production d'eau chaude, déjà connus, il existe des dispositifs dits à ballon réchauffeur, par exemple fermé sous pression avec ou sans accumulation, comprenant soit une cuve calorifugée, soit un réservoir non ou peu isolé thermiquement et un corps de chauffe dans lequel une énergie notamment chimique ou électrique est transformée en chaleur transmise au liquide à chauffer. Le réservoir, habituellement en forme de coque cylindro-sphérique, est généralement en acier et comprend une virole cylindrique en tôle roulée, rejointe soudée, et assemblée par soudage par ses extrémités respectivement à deux fonds bombés en tôle emboutie ou repoussée auxquels sont soudés des piquages de tuyauterie. D'autre part, dans les chauffe-eau notamment électriques, le générateur de chaleur ou élément chauffant est généra- lement constitué par des résistances électriques formant soit thermoplongeur, c'est-à-dire immergées dans l'eau du réservoir de façon à être en contact physique direct permanent avec celle-ci, soit élément à barillet monté dans une gaine thermoconductrice rapportée, faisant saillie à l'intérieur du réservoir. Par ailleurs, des instruments de contrôle thermique teis que thermomètre, thermostat ou analogues plongent aussi soit directement dans l'eau par leur partie thermo-sensible formant sonde, soit dans une gaine thermoconductrice rapportée faisant saillie à l'intérieur du réservoir. Cependant de tels dispositifs de production d'eau chaude connus présentent divers inconvénients. D'abord, la fabrication du réservoir est relativement lente et coûteuse. De plus, il y a risque de corrosion des soudures en particulier en raison le défauts d'homogénéité. D'autre part, la présence de rugosités sur la surface de paroi interne entraîne un risque d'accrochage et de retention des particules minérales et organiques prove- nant de l'eau sanitaire. Par ailleurs, entre les parties métalliques de nature différente présentes dans le réservoir se produisent des phénomènes néfastes de corrosion électrolytique. Enfin, il existe un risque de corrosion acide ou de colmatage par entartrage de l'élément chauffant entraînant un danger de rupture de celui-ci. La présente invention a pour but d'éliminer les incon- vénients précités en fournissant un dispositif de produc- tion d'eau chaude simple de construction et de structure, d'une fabrication rapide et économique ainsi que d'entretien réduit et facile. La solution proposée par la présente invention con- siste en un dispositif de production d'eau chaude du type comportant un réservoir à corps creux comportant des tubu- lures de raccordement de tuyau et un corps de chauffe, caractérisé en ce que ledit corps creux est réalisé au moins partiellement en une matière notamment métallique apte à être moulée, de préférence en coquille ou sous pression avec ses traversées de paroi et reste éventuel- lement brut à l'état fini. Ainsi, la fabrication d'un tel corps creux est rela- tivement aisée, et moins coûteuse que dans le cas des réservoirs connus du fait qu'elle ne nécessite aucun travail complémentaire de formage, de soudure, ou de formation des traversées de paroi et éventuellement d'usinage. De plus, l'absence de soudure supprime le risque corrélatif de corrosion. Avantageusement, la matière apte à être moulée préci- tée présente de bonnes propriétés thermo-conductrices, et est de préférence succeptible d'être oxydée superficiel- lement en cours de moulage pour former une peau protec- trice. Une telle matière est par exemple un alliage d'aluminium de fonderie. Selon une autre caractéristique de l'invention le corps de chauffe est constitué par un bloc réalisé en une matière thermoconductrice de préférence semblable ou identique à celle du corps creux précité dans lequel est noyé l'élément chauffant tel que résistance électrique et qui est rapporté amoviblement et fixé en contact thermo- conducteur direct à la paroi externe dudit corps creux. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'élément chauffant est logé de préférence amoviblement dans une cavité borgne de la paroi du réservoir faisant saillie vers l'intérieur de celui-ci. Ainsi, grâce à la bonne conductibilité thermique de la matière du réservoir, l'eau est chauffée indirectement par conduction et/ou convection à travers la paroi du réservoir et le fait, que l'élément chauffant soit complètement isolé ou séparé de tout contact physique direct avec l'eau, permet la suppression des phénomènes de corrosion et de colmatage, donc de tout risque de défaillance pour ces causes. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'élément chauffant est moulé dans la masse du réservoir, soit de façon concentrée en un emplacement local, soit de façon répartie en plusieurs points de la paroi du réservoir. On permet ainsi des relances de chauffe par palier particu- lièrement utiles en cas de besoin d'utilisation d'une fraction seulement de la capacité en eau du réservoir. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, dans chaque traversée de paroi précitée est montée par exemple amoviblement une tubulure réalisée en une matière diélectrique et qui est fixée à ladite traversée de paroi par des éléments en matière diélectrique. On évite ainsi tout risque de corrosion électrolytique entre les différentes parties présentes dans le réservoir. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description explicative qui suivre, faite en référence aux dessins schématiques annexes donnés uniquement à titre d'exemple non limitatifs illustrant plusieurs modes de réalisation actuellement préférés de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe transversale d'un premier mode de réalisation du dispositif de production d'eau chaude selon l'invention; la figure 2 est une vue semblable à la figure 1 d'un second mode de réalisation de la présente invention; - la figure 3 est une vue partielle en coupe trans- versale d'une variante d'exécution du premier mode de réalisation, montrant une fixation du corps de chauffe au réservoir; - la figure 3B est une vue de dessus de la figure 3A; - la figure 4 est une vue semblable à la figure 3A d'une autre variante d'exécution du premier mode de réalisation; - les figures 5A - 5C sont des vues partielles en coupe transversale de divers variantes d'exécution d'un troisième mode de réalisation de l'invention. En référence aux figures annexées, le dispositif de production d'eau chaude selon la présente invention comporte un réservoir à corps creux 1 et un corps de chauffe 7. Le réservoir est un corps creux de forme quelconque appropriée, notamment de révolution,entièrement moulé avec ses tubulures ou traversées de paroi 4, 4' destinées au raccordement des conduites. Dans le mode de réalisation actuellement préféré, le réservoir est réalisé en un alliage d'aluminium notamment de fonderie, par exemple au silicium-magnésium tel que celui dont la désignation chimique conventionnelle normalisée est représentée par le symbole AS1OG. Le réservoir 1 peut être de capacité quelconque variant par exemple entre 1 et 300 litres. Par ailleurs, le réservoir 1 est moulé soit en deux parties 2, 3 à assembler ultérieurement de façon étanche, soit en une seule pièce monobloc si cela est possible, et il reste éventuellement brut de moulage, en raison de l'excellent état de surface unie ou lisse ainsi obtenu. Les deux parties 2, 3 constituent respectivement deux fractions de réservoir égales ou inégales et chacune d'elles est, dans l'exemple représenté, bordée, au niveau du plan de jonction ou de séparation, par une bride annu- laire 13 radialement saillante vers l'extérieur. Dans ce cas, l'assemblage des parties 2 et 3 est réalisé soit par boulonnage ou par un dispositif de fixation rapide sur brides avec interposition éventuelle d'une garniture de joint d'étanchéité, soit par soudage des deux brides. On peut envisager également un assemblage par sertissage ou par vissage étanche d'une fraction ou partie de réservoir extérieurement filetée dans l'autre fraction ou partie intérieurement filetée. Le réservoir 1 estpouxvu d'au moins deux traversées de paroi 4' et 4 venues de matière, respectivement d'entrée d'eau froide 14' et de sortie d'eau chaude 14, réalisées de préférence dans ses fonds bombés. Chaque traversée de paroi 4, 4' est destinée à recevoir, montée amoviblement, une tubulure 5, 5' réalisée de préférence en une matière synthétique telle que notamment le polychlorure de vinyle. Les tubulures 5, 5' sont avantageusement fixées aux tra- versées de paroi 4, 4' au moyen d'éléments 6, 6' tels que boulons,écrous, vis ou organes de fixation analogues, constitués de préférence en la même matière diélectrique. Le corps de chauffe 7 est avantageusement indépendant du réservoir et rapporté amoviblement sur celui-ci. Cette disposition permet, contrairement aux dispositifs connus, une interchangeabilité du corps de chauffe, facilitant la réparation ou le remplacement de celui-ci. Dans un premier mode de réalisation (figure 1), le corps de chauffe 7 est constitué par un bloc 8 métallique, en alliage d'aluminium dans l'exemple représenté. Toutefois, d'une façon générale ce bloc peut être réalisé en toute matière appropriée, de préférence à propriétés semblables à celles de la matière du corps creux 1, c'est-à-dire possédant de bonnes propriétés thermo-conductrices. Un élément chauffant, tel qu'une résistance électrique, est noyé dans le bloc 8 qui est fixé de façon démontable contre la surface de paroi en particulier externe du réservoir, en contact thermo-conducteur direct avec celle-ci. Une telle fixation du corps de chauffe sur le réservoir est réalisée par exemple par serrage central notamment par écrou sur vis insérée dans le corps 7. Les figures 3A et 3B représente une variante d'exécution de la fixation du corps de chauffe 7, qui utilise l'entrée d'eau froide 14'. Cette disposition permet l'utilisation de deux pièces 2 et 3 rigoureusement identiques, d'o une fabrication encore améliorée du réservoir. De plus le corps de chauffe 7 est conformé pour pouvoir être démonté sans démonter la tuyauterie. Pour cela, comme le montre la figure 3B, un évidement unilatéral 21 permet le dégagement du corps de chauffe, après avoir retiré l'écrou 22 par glissement normal à la tuyauterie 5'. Dans une variante d'exécution représentée sur la figure 4 des dessins, le corps de chauffe 7 vient s'ajuster dans un orifice présent dans la paroi du réservoir 1, et obtenu notam- ment lors du moulage. Le corps de chauffe 7 constitue alors une partie de la paroi intérieure du corps du réservoir 1. Un étrier 24 prenant appui sur le réservoir lest serré contre celui-ci au moyen d'un écrou 23 qui par vissage sur une tige filetée 25 solidaire du corps de chauffe 7, permet un déplacement de ce dernier en sens inverse du déplacement de l'étrier 24, fixant ainsi le corps de chauffe 7 à la paroi du réservoir en un emplacement prédéterminé. Avanta- geusement, l'orifice pratiqué dans la paroi du réservoir est de forme conique s'évasant vers l'intérieur du réservoir, de façon à coopérer de façon étanche avec le corps de chauffe 7 conformé pour constituer une partie complémentaire étanche dudit orifice. Dans une autre variante d'exécution, le corps de chauffe 7 est constitué par une enveloppe ou une enceinte fermée 15 remplie d'un liquide caloporteur tel que de l'eau, entourant au moins partiellement le réservoir et en contact thermo-conducteur avec celui-ci (voir figure 1). Ce liquide,isolé de l'eau sanitaire, est chauffé par une source de chaleur externe et transmet sa chaleur thermique au réservoir. D'autre part, les instruments de mesure et de régula- tion thermique tels que thermomètre, thermostat etc., sont montés extérieurement sur le réservoir et, tout comme les éléments chauffants,ne pénètrent pas dans le volume conte- nant l'eau de celui-ci, les prises de mesure, de détection et de captage s'effectuant indirectement. Dans un autre mode de réalisation représenté sur la figure 2, la paroi du réservoir 1 forme au moins une inva- gination en doigt de gant saillant vers l'intérieur et entourée par l'eau, en constituant ainsi une cavité ouverte vers l'extérieur 10. La cavité borgne 10 est destinée à loger de préférence amoviblement l'élément chauffant 7 par exemple en forme de barillet, qui baigne dans l'air contenu dans la cavité précitée. D'autres cavités similaires telles que 12 servent à loger les instruments précités de mesure et de régulation. Le réservoir 1 peut comporter éventuellement un revêtement interne, notamment en matière plastiquetelleque celle connue commercialement sous la dénomination de Rilsan ou de Téflon, pour parfaire éventuellement la couche d'oxyde protectrice formant peau du métal. Ce revêtement est appliqué au cours du refroidissement de la pièce moulée lorsque celle-ci a atteint la température convenant à l'application de ce revêtement. Bien entendu, le dispositif de production d'eau chaude peut comporter d'autres modifications, sans sortir du cadre de la présente invention. Ainsi, on peut utiliser, par exemple, une matière possédant de bonnes propriétés thermo-conductrices uniquement pour la réalisation de la portion du réservoir 1 comportant le corps de chauffe 7. L'utilisation d'un alliage d'aluminium notam- ment de fonderie, pour la réalisation du réservoir 1 rend celui-ci pratiquement inaltérable. En effet, l'oxy- dation superficielle, favorisée pendant le moulage, de l'alliage d'aluminium forme une peau sur le métal le protégeant contre la corrosion. L'état de surface lisse interne parfait évite tout risque de retenue de matières étrangères et de cor- rosion, notamment aux joints d'assemblage. Dans un troisième mode de réalisation, le corps de chauffe est constitué par un élément chauffant, tel qu'une ou plusieurs résistances électriques directement moulées dans la masse du réservoir 1. Les figures 5B et 5C représentent le cas de résis- tances moulées '26, 27) de façon concentrée en un emplacement local, de préférence proche de la tuyauterie d'arrivée d'eau froide 14'. Les résistances précitées sont moulées dans une portion de paroi localement plus épaisse et formant saillie soit vers l'intérieur (27) soit vers l'extérieur (26) du réservoir 1. Dans une variante d'exécution représentée sur la figure 5A, plusieurs résistances électriques 28 sont moulées dans la masse du réservoir en des points espacés de la paroi de celui-ci. Avantageusement, les résistances 28 sont disposées en vis-à-vis permettant ainsi un chauf- ffage par palier de l'eau contenue dans le réservoir. Lorsque les besoins en eau chaude sont inférieurs à la capacité du réservoir, ces résistances permettent la mise en oeuvre d'une fraction de la puissance de chauffe adaptée aux besoins. Ces résistances permettent également des relances de chauffe par palier, par chauffage de fraction ou tranche sélective de hauteur du réservoir. On peut ainsi également s'adapter aux tarifs dégressifs de l'E.D.F. Par ailleurs, en cas d'emploi d'une résistance électrique moulée, le taux d'émission calorifique (en W/cm2) des dispositifs connusest conservé. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 2, la résistance à barillet est conformée pour occuper tout l'espace de la cavité 10. La fixation de la résistance est réalisée par une barette métallique fixée d'une part à la résistance et d'autre part à-la tubulure REVENDICATIONS R E V E N D I C A T I O N S 1.- Dispositif de production d'eau chaude du type comportant un réservoir à corps creux comportant des tubulures de raccordement de tuyau, et un corps de chauffe, caractérisé en ce que ledit corps creux (1) est réalisé au o5 mins partiellemrnt en une matière notamment métallique apte à être moulée,de préférence en coquille ou sous pression avec ses traversées de paroi et reste éventuellement brut à l'état fini. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière apte à être moulée précitée est choisie parmi les matières présentant de bonnes propriétés thermo-conductrices, et est de préférence succeptible d'être oxydée superficiellement en cours de moulage pour former une peau protectrice. 3.- Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la matière précitée est un alliage d' aluminium notamment de fonderie. 4.- Dispositif selon une des revendications 1, 2 ou 3 caractérisé en ce que le réservoir à corps creux (1) précité est réalisé en deux parties (2, 3) assemblées: - soit par boulonnage ou dispositif de fixation rapide étanche sur brides avec interposition éventuelle d'une garniture de joint d'étanchéité, - soit par soudage des deux brides, soit par sertissage, - soit par vissage étanche d'une partie extérieure- ment filetée dans l'autre partie intérieurement filetée. 5.- Dispositif selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que dans chaque traversée de paroi (4, 4') est montée amoviblement une tubulure (5, 5') réalisée en une matière diélectrique telle que notamment le polychlorure de vinyle, et fixée à ladite traversée de paroi (4, 4') par des éléments (6, 6') en matière diélec- trique. 6.- Dispositif selon l'une des revendications 2 à 5 caractérisé en ce que le corps de chauffe (7) précité est 1 1 constitué par un bloc (8) de préférence réalisé en une matière de même nature que celle du corps creux (1) précité, dans lequel est noyé l'élément chauffant (9) tel que résistance électrique, et qui est rapporté amoviblement et fixé en contact thermo-conducteur direct à la paroi dudit corps creux (1). 7.- Dispositif selon l'une des revendications 2 à 5 caractérisé en ce que l'élément chauffant (9) tel que par exemple une résistance électrique est logé de préférence amoviblement dans une cavité borgne (10) de la paroi du réservoir, faisant saillie vers l'intérieur de celui-ci. 8.- Dispositif selon l'une des revendications 2, 3, 4, , 7, caractérisé en ce que les instruments de mesure et de régulation thermique (11) sont logés de préférence amoviblement dans une seconde cavité (12) de la paroi du réservoir faisant saillie vers l'intérieur de celui-ci. 9.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réservoir à corps creux (1) précité comporte un revêtement interne notamment en matière plastique telle que celle connue commercialement sous la dénomination de Rilsan ou de Teflon. 10.- Dispositif selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le corps de chauffe (7) précité est constitué par un élément chauffant (20) tel que par exemple une résistance électrique moulée dans la masse du réservoir soit de façon concentrée en un emplacement local, soit de façon répartie en plusieurs points de la paroi du réservoir.