Brevet FR2595137A1 — publié le 19870904

Chauffe-eau électriques muni d'un svstème d'obtention raPide d'eau chaude. La présente invention se rapporte à des chauffe-eau électriques à usage domestique, en l'occur- rence à ceux équipant les appartements ou aux appareils montés sur les toits et faisant partie de systèmes d'obtention d'eau chaude par capteurs solaires. I1 a déjà été proposé d'améliorer l'efficacité des chauffe-eau électriques à usage domestique en aménageant l'élément chauffe-liquide à immersion ou thermoplongeur à l'intérieur d'un tube en forme de cheminée ou d'une gaine s'étendant en position verticale à l'intérieur du réservoir du chauffe-eau depuis le bas jusqu'au sommet de celui-ci. A son sommet, la gaine est ouverte et communique avec l'eau qui l'entoure par une ouverture prévue sur sa section la plus basse. I1 est ainsi produit une circulation par thermosiphon grâce à laquelle l'eau à l'intérieur de la gaine est chauffée intensivement et s'élève dans la zone supérieure du réservoir à partir de laquelle elle est directement consommée. L'eau froide de remplacement pénètre dans la gaine à travers l'ouverture pour maintenir la circulation. On a toutefois trouvé que les installations du type dont il est fait référence continuent à présenter de graves inconvénients, principalement à l'égard des aspects suivants : premièrement, aucune solution n'est apportée à l'éternel problème de l'accumulation de tartre et de sédiments à l'intérieur de la gaine et/ou sur l'élément électrique lui-même ; deuxièmement, la quantité et la température de l'eau chauffée produite dépendent uniquement - et se trouve limitées par - le débit de circulation par thermosiphon naturel ; et troisièmement, le remplacement d'éléments défectueux nécessite toujours de vider la totalité du réservoir, ce qui entraine des pertes importantes d'eau (des millions de litres par an à l'échelle nationale). L'objet général de la présente invention consiste par conséquent à pallier aux inconvénients énumérés ci-dessus des systèmes classiques. Un autre objet supplémentaire de l'invention consiste à supprimer la nécessité de vidanger la totalité du réservoir lorsqu'il faut remplacer l'élément électrique. Un autre objet supplémentaire de l'invention consiste à fournir des moyens permettant de réguler le débit de la circulation par thermosiphon. Un autre objet supplémentaire de l'invention consiste à fournir des moyens facilement accessibles pour le rinçage du système afin d'éviter la formation et le dépôt de sédiments à l'intérieur de la gaine. Selon l'invention, le chauffe-eau électrique, notamment à usage domestique, comporte un réservoir muni d'une entrée d'eau froide et d'une sortie d'eau chauffée, d'un élément électrique du type à immersion ou thermoplongeur situé à l'intérieur d'une gaine tubulaire verticale ouverte sur le sommet, s'étendant depuis le fond jusqu'au sommet du réservoir pour le chauffage intensif de l'eau admise dans la partie inférieure de celle-ci et pour diriger l'eau afin qu'elle s'accumule au sommet du réservoir, à partir duquel celle-ci est consommée à travers la sortie, et d'une bride supportant la gaine montée de façon amovible dans la partie inférieure du réservoir, et il est caractérisé en ce que l'eau est admise avec un débit réglable à l'intérieur de la gaine par l'intermédiaire d'une vanne d'étranglement installée dans une conduite faisant communiquer la partie inférieure du réservoir avec l'intérieur de la gaine à travers la bride. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, la conduite passe à l'extérieur du réservoir et elle est munie d'une vanne à commande manuelle, thermostatique ou à distance. De plus, il est avantageux de munir la conduite d'une dérivation de vidange ouvrable sélectivement et raccordée entre la vanne et la gaine. L'élément électrique peut être monté sur une deuxième bride, laquelle est fixée de façon amovible sur la première bride mentionnée plus haut La gaine elle-même est de préférence calorifugée par une couche ou une chemise d'un matérieu d'isolation thermique. Ces caractéristiques ainsi que d'autres caractéristiques de construction et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante donnée, à titre d'exemple seulement, en référence au dessin ci-annexé dans lequel la figure 1 est une vue schématique partielle du chauffe-eau conçu selon un mode de réalisation préféré de l'invention ; et la figure 2 est une vue du dessous, prise selon la ligne 2-2 de la figure 1. Le chauffe-eau 10 comprend, comme cela est connu, une chemise extérieure 12, un garnissage d'isolation thermique 14 et un réservoir d'eau 16. L'eau provenant du réseau de distribution est admise dans la partie inférieure du réservoir, via l'entrée 18 et elle est introduite contre le déflecteur 19, et l'eau chauffée est consommée à travers la sortie 20, comprenant une section de conduite 22 menant de la partie inférieure du réservoir d'eau 10, de préférence à travers le matériau isolant 14, et mis en dérivation par une section 24 atteignant la portion la plus haute du réservoir 16, au-dessus du sommet d'ouverture d'une gaine 26. L & encore, comme on peut le trouver dans différents chauffe-eau connus, il est prévu une gaine 26 située au centre, fixée, par exemple par soudage, sur une bride 28 qui est raccordée par des goujons 29 sur l'ouverture de la partie inférieure du réservoir 16. Toutefois, contrairement à certaines des conceptions connues, il convient de souligner que le diamètre de la gaine ou sa section transversale, reste identique sur toute sa longueur et ne converge pas vers son sommet pour former une sortie de diamètre plus petit, car on a trouvé que cette conception augmentait la quantité d'accumulation de sédiments et de tartre à l'intérieur de la gaine. Un élément chauffe-liquide électrique à immersion 30 ou thermoplongeur est monté centralement à l'intérieur de la gaine d'une manière qui va être décrite ci-après. Un thermostat 32 est prévu pour commander le fonctionnement de l'élément 30 de la manière classique. On peut indiquer que l'installation telle qu'elle est décrite jusqu'à présent ne diffère pas matériellement de l'art antérieur tel qu'il est représenté par les publications et/ou les systèmes commercialisés. Comme cela a été mentionné ci-dessus, l'invention vise à atteindre le triple objectif combiné, consistant : à augmenter l'efficacité du processus de chauffage avec circulation par thermosiphon ; à faciliter le remplacement d'éléments électriques endommagés ou grillés avec une perte d'eau minimale ; et à éviter la formation excessive de tartre.Selon l'invention, tous ces objectifs sont atteints en prévoyant une communication entre l'eau à chauffer du réservoir et l'intérieur de la gaine 26 de la manière suivante : une conduite de dérivation désignée de façon générale par la référence numérique 34 est prévue, laquelle comprend une première dérivation 36 en communication avec la partie inférieure du réservoir ; une deuxième dérivation 38 munie d'une vanne de régulation de débit ou vanne d'étranglement 40 ; une troisième dérivation 42 traversant la bride 28 pour pénétrer dans le fond de la gaine 26 ; et une quatrième dérivation 44 munie d'une vanne d'arrêt 46.En outre, l'élément 30 est monté sur une deuxième bride 48 séparée plus petite - au lieu d'être montée directement sur la bride 28 - laquelle est raccordée, de façon amovible, à la bride 28 par des goujons 50 avec une garniture ou joint d'étanchéité 52. élément s'étend à travers une ouverture allongée 54, formée dans ce but, dans la bride 28. Dans le fonctionnement du chauffe-eau, la vanne 40, accessible depuis l'extérieur de l'appareil, peut être commandée manuellement à distance ou thermostatiquement et réglée de façon à régler - ou en fait à étrangler - le débit à une quelconque valeur souhaitée au-dessous du débit de circulation par thermosiphon naturel, en relation directe avec l'énergie de chauffage électrique produite par l'élément 30. Grâce à ce dispositif de commande de ralentissement du débit, il est possible de faire en sorte que l'eau à l'intérieur de la gaine 26 demeure plus longtemps en contact d'échange thermique avec l'élément 30 avant d'être acheminée par le dessus et d'être mélangée à l'eau située dans la partie supérieure du réservoir 16. Lorsqu'il s'agit de remplacer un élément défectueux, la vanne d'étranglement 40 est fermée et la vanne d'arrêt 46 est ouverte, de sorte que n'est évacuée que l'eau contenue à l'intérieur de la gaine 26 et dans la partie supérieure du réservoir jusqu'au niveau 56, tandis que l'on peut laisser l'eau restante à l'intérieur du réservoir 16. En desserrant les goujons 50 de la bride auxiliaire de montage 48, on peut alors extraire l'élément 30 à travers ltouverture 54, et le remplacer. Pour atteindre le dernier des trois objectifs de l'invention, à savoir réduire les détériorations provoquées par l'accumulation de tartre à l'intérieur de la gaine et autour de l'élément électrique, des recommandations sont faites à l'utilisateur pour l'inviter, de temps en temps, à ouvrir la vanne d'arrêt 46 pour vidanger et rincer à cette occasion l'intérieur de la gaine pour en enlever les sédiments susceptibles de s'y être accumulés pendant l'utilisation. De plus, il convient de noter qu'en réduisant efficacement la sédimentation de la gaine, d'une part, et en offrant des possibilités de remplacement extrêmement simples des éléments électriques défectueux d'autre part, un autre perfectionnement supplémentaire peut être apporté, en l'occurrence le fait de prévoir un revêtement de calorifugeage 60 autour de la gaine 26 (ou la formation d'une telle couche d'isolation thermique à l'aide d'une double paroi comprenant un sas d'air). Grâce à cela, on peut fabriquer la gaine à partir d'une conduite métallique simple à faible coût à la place des matériaux en caoutchouc ou en plastique plus onéreux qui étaient préconisés dans les appareils de l'art antérieur. L'homme de l'art appréciera facilement que de nombreuses variantes, modifications et variations peuvent être apportées à l'invention. Le chauffe-eau, en tant que tel peut être utilisé comme source d'eau chaude d'appoint pour installations solaires en raccordant un capteur solaire aux orifices 62 et 64 de la manière classique ; dans le cas où la vanne 40 est télécommandée ou commandée thermostatiquement, il n'est pas absolument nécessaire que les dérivations 36 et 38 soient exposées et accessibles depuis l'extérieur du chauffe-eau. Ces variantes et modifications doivent être considérées comme entrant dans la portée de l'invention telle qu'elle est définie par les revendications ci-annexées. REVENDICATIONS - 1. Chauffe-eau électrique (10), notamment à usage domestique, comportant un réservoir (16) muni d'une entrée d'eau froide (18) et d'une sortie d'eau chauffée (20), d'un élément électrique du type à immersion (30) ou thermoplongeur situé à l'intérieur d'une gaine tubulaire verticale (26) ouverte sur le sommet, s'étendant depuis le fond jusqu'au sommet du réservoir pour le chauffage intensif de l'eau admise dans sa partie inférieure et pour diriger l1eau afin qu'elle s'accumule au sommet du réservoir, & partir duquel celle-ci est consommée à travers la sortie (20), et d'une bride (28) supportant la gaine (26) montée de façon amovible dans la partie inférieure du réservoir (16), caractérisé en ce que l'eau est admise avec un débit réglable à l'intérieur de la gaine (26) par l'intermédiaire d'une vanne d'étranglement (40) installée dans une conduite faisant communiquer la partie inférieure du réservoir (16) avec l'intérieur de la gaine (26) à travers la bride (28). 2. Chauffe-eau (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la conduite passe à l'extérieur du réservoir (16). 3. Chauffe-eau (10) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la vanne d'étranglement (40) est actionnée manuellement. 4. Chauffe-eau (10) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la vanne d'étranglement (40) est commandée thermostatiquement. 5. Chauffe-eau (10) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la vanne d'étranglement (40) est télécommandée. 6. Chauffe-eau (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la conduite est munie d'une dérivation de vidange (44) commandée par vanne d'arrêt, laquelle dérivation est raccordée entre la vanne d'étranglement (40) et la gaine (26). 7. Chauffe-eau (10) selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'élément (30) est monté sur une deuxième bride auxiliaire (48) fixée de façon amovible sur la première bride (28). 8. Chauffe-eau (10) selon la revendication 7, caractérisé en ce que la gaine (26) est revêtue d'une couche de matériau d'isolation thermique (60). 9. Chauffe-eau (10) selon la revendication 8, caractérisé en ce que la sortie d'eau chaude (20) est raccordée à la partie supérieure du réservoir (16), via une conduite de sortie passant partiellement à l'extérieur du réservoir (16). 10. Chauffe-eau (10) selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend des orifices d'entrée et de sortie (62, 64) pour le raccordement à un chauffeeau à capteurs solaires.