Brevet FR2637054A1 — publié le 19900330

La présente invention concerne un chauffe-eau à gaz à accumulation, hermétique, à flux équilibré et tirage naturel. Plus particulièrement, l'invention concerne un chauffe-eau du genre ci-dessus qui, tout en étant struc turellement et fonctionnellement plus simple, est également plus fiable et plus pratique, comparativement aux chauffe-eau de la même catégorie qui sont actuellement disponibles. Les chauffe-eau à gaz à accumulation, hermétiques, existant actuellement, ont leurs circuits de combustion scellés hermétiquement vis-à-vis de l'environnement dans lequel ces chauffe-eau sont euxmêmes installés, et comprennent une circulation d'air forcée réalisée au moyen d'un ventilateur électrique qui aspire l'air de l'extérieur et évacue ensuite les fumées à l'extérieur. Ce type de fonctionnement requiert d'alimenter électriquement le chauffe-eau. Il requiert en outre un ventilateur électrique, un manostat à air de sécurité qui est rendu obligatoire par la législation, et une tête de contrôle pour gérer les différents fonctionnements. Ladite tete de contrôle électronique gère en particulier l'alimentation électrique du ventilateur en réponse à une demande d'eau chaude émanant d'un thermostat, ainsi que le fonctionnement du manostat de sécurité pour permettre à l'air de circuler, l'ouverture du clapet gaz qui est habituellement de type électronique, de façon à permettre l'allumage du chauffe-eau, la détection de la flamme au moyen d'une électrode à ionisation, et la fermeture du clapet gaz si aucune flamme n'a été détectée durant un intervalle de temps prédétermine. La complexité du fonctionnement d'un chauffeeau à gaz ayant la structure précédente entraine un coût de fabrication très élevé, de sorte que si une telle structure est adaptable avantageusement à des équipements de taille déterminée tels que des chaudières à gaz murales et des convecteurs à ventilateurs, en revanche son utilisation dans une structure plus simple ou plus restreinte, telle que le présent chauffe-eau à gaz à accumulation, est moins avantageuse. L'un des problèmes les plus gênants liés à l'utilisation des chauffe-eau à gaz à accumulation précités est celui résultant de l'impossibilité de maintenir allumée la veilleuse d'allumage du fait de la présence d'un ventilateur électrique dans le circuit, de sorte que le brûleur doit être allumé chaque fois que cela est nécessaire. Par conséquent, les chauffe-eau à gaz à accumulation du type précité et actuellement disponibles dans le commerce présentent les inconvénients d'être coûteux, de nécessiter une alimentation électrique et d'être fonctionnellement très complexes, de telle sorte qu'ils sont caractérisés par une fiabilité médiocre. A la lumière des problèmes mentionnés cidessus, il a été conçu selon l'invention une solution technique consistant dans un chauffe-eau à gaz à accumulation capable de pallier tous les inconvénients ci-dessus, puisqu'il est réalisable à très faible coût et de façon à comporter une étanchéité parfaite, sans nécessiter d'être relié au réseau d'alimentation électrique. Ces résultats sont obtenus conformément à la présente invention grâce à la réalisation d'un chauffeeau à gaz à accumulation qui est complètement hermétique et dans lequel un tirage naturel est obtenu grâce à la présence de tuyaux, disposés extérieurement au ballon d'eau chaude dans l'espace compris entre le ballon et l'enveloppe extérieure, qui relient le collecteur supérieur du chauffe-eau-où parvient l'air de l'extérieur, au collecteur inférieur, dans la région correspondant au brûleur, et aussi grâce à la présence d'une cheminée de tirage qui est formée de deux tuyaux coaxiaux, le tuyau extérieur étant relié au collecteur supérieur tandis que le tuyau intérieur est relié au conduit de fumées qui traverse le ballon jusqu'au brûleur. On obtient ainsi une étanchéité totale sans nécessité d'un ventilateur pour l'alimentation en air pour a combustion et l'évacuation simultanée de fumées. Conformément à cela, la présente invention vise spécifiquement un chauffe-eau à gaz à accumulation comprenant un ballon pour l'eau chaude, un conduit de fumées à l'intérieur de ce ballon; un ensemble "clapet gaz-brûleur" disposé au-dessous de ce conduit de fumées; une enveloppe extérieure comportant un collecteur supérieur dans la région correspondant à la partie supérieure du ballon, et un collecteur inférieur dans la région correspondant à l'ensemble "clapet gaz-brûleur"; un remplissage isolant entre la paroi externe du ballon et la face interne de l'enveloppe; caractérisé en ce qu'il comporte au moins un passage d'air dans le remplissage isolant entre la face interne de l'enveloppe et la paroi externe du ballon, ce passage d'air reliant le collecteur supérieur et le collecteur inférieur, et en ce qu'il comporte aussi un conduit coaxial qui est agencé au-dessus dudit collecteur supérieur et à la sortie dudit conduit de fumées, l'air de combustion passant dans le tuyau extérieur du conduit coaxial, tandis que les fumées évacuées sortent par le tuyau intérieur relié au conduit de fumées; tous les organes du chauffeeau étant réalisés de façon à obtenir une parfaite étanchéité. Le passage d'air réalisé dans la chemise entre l'enveloppe et le ballon se compose de tubes dont les dimensions et le nombre sont choisis de façon à être bien adaptés au transfert de chaleur et au rendement du brûleur. Lesdites chambres collectrices supérieure et inférieure sont de préférence rendues étanches au moyen de couvercles ou de chapeaux agencés sur l'enveloppe. Le clapet de l'ensemble clapet gaz-brûleur" est une valve du type thermostatique à expansion classique. L'invention est décrite ci-après uniquement à titre illustratif et nullement limitatif dans un mode de réalisation préféré qui est illustré par la figure annexée, laquelle est une vue en coupe schématique du chauffe-eau à gaz conforme à la présente invention. Le chauffe-eau à gaz à accumulation représenté à la figure comporte un ballon 1 dans lequel est agencé un conduit de fumées 2. Un ensemble brûleur 3 est agencé au-dessous du conduit de fumées 2. Le ballon 1 est disposé dans une couverture extérieure ou enveloppe 4 qui forme une chemise 5 contenant un remplissage de matériau isolant, et en particulier de mousse de polyuréthane. Des tubes 6, reliant un collecteur supérieur 7 à un collecteur inférieur 8 du chauffe-eau, sont noyés dans ladite mousse de polyuréthane. Les chambres collectrices 7 et 8 sont réalisées avec des couvercles de dimensions adaptées en matériaux appropriés, qui assurent l'étanchéité de l'enveloppe elle-même. Le couvercle ou chapeau 9 est accouplé à son sommet à un conduit coaxial 11, dont la partie intérieure 12 est accouplée au conduit de fumées 2. La veilleuse d'allumage est allumée comme dans les chauffe-eau à gaz habituels, et l'alimentation du brûleur 3 est directement commandée par un bulbe à dilatation de fluide. La flamme donne naissance à un tirage naturel, de telle sorte que l'air de combustion est prélevé à l'extérieur (voir les flèches 13), à travers le conduit 11, cet air parvenant à la chambre collectrice supérieure 7. A partir de là, l'air va au collecteur inférieur 8 par les tubes 6, puis au brûleur 3. Les fumées, après avoir cédé leurs calories à l'eau dans le ballon 1 à travers les parois du conduit de fumées 2, sont dirigées à l'extérieur par le tuyau 12 dans le sens indiqué par les flèches 14. Lorsque le brûleur ntest pas en service, la veilleuse d'allumage est susceptible de donner naissance à un faible tirage qui suffit pour la maintenir allumée. I1 est bien évident que les dimensions des voies de passage de l'air et plus particulièrement des tuyaux coaxiaux 11 et 12, comme celles des chambres collectrices 7 et 8 et des tubes 6 sont toutes calculées en fonction de la quantité de chaleur transmise par le brûleur et de la capacité de production d'eau chaude du chauffe-eau. Avec le chauffe-eau à gaz, hermétique et à accumulation selon l'invention, les défauts de combustion ne donnent pas naissance à des situations dangereuses pour l'utilisateur. En outre, l'appareil est très fiable et pratique en raison de sa très grande simplicité de construction et de fonctionnement. De plus, on obtient ainsi un chauffe-eau à gaz hermétique, à accumulation et tirage naturel, dont les coûts de réalisation sont nettement inférieurs à ceux des chauffe-eau du même genre actuellement disponibles sur le marché, et ceci constitue un remarquable avantage du chauffe-eau conforme à la présente invention, compte tenu de la catégorie d'utilisateurs à qui il est destiné. Enfin, l'adoption de deux tuyaux coaxiaux pour réaliser le tirage naturel, abaisse de façon remarquable les pertes thermiques en régime stationnaire, comparativement aux chauffe-eau actuels, puisque le conduit coaxial occasionne des chutes de pression très réduites comparativement aux plaques empilées habituelles. Selon une variante de réalisation concrète de. ce concept, on peut réaliser un jeu d'équipements auxiliaires tels que les chambres collectrices supérieure et inférieure, le tuyau coaxial d'évacuation, les tubes pour amener l'air de combustion, pour les installer à l'extérieur de l'enveloppe du chauffe-eau, de tels équipements pouvant également être montés sur des chauffeeau traditionnels non hermétiques en vue de les rendre hermétiques. L'invention a été décrite en se référant de façon spécifique à quelques modes de réalisation préfé- rés, mais il est bien entendu que des modifications et/ou de changements peuvent lui etre apportés par des personnes compétentes dans la technique considérée, sans s'écarter de l'esprit et du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Chauffe-eau à gaz à accumulation comprenant un ballon (1) pour l'eau chaude; un conduit de fumées (2) à l'intérieur de ce ballon; un ensemble clapet gazbrûleur (3) disposé au-dessous du conduit de fumées (2); une enveloppe extérieure (4) formant une chambre collectrice supérieure (7) dans la région correspondant à la partie supérieure du ballon (1), et une chambre collectrice inférieure (8), dans la région correspondant à l'ensemble clapet gaz-brûleur (3); un remplissage isolant (5) disposé entre la paroi extérieure du ballon (1) et la face intérieure de l'enveloppe (4), caractérisé en ce qu'il comporte au moins un passage d'air (6) dans le remplissage isolant (5) entre la face interne de l'enveloppe (4) et la paroi externe du ballon (1), ce passage d'air (6) reliant la chambre collectrice supérieure (7) à la chambre collectrice inférieure (8), et en ce qu'il comporte aussi un conduit coaxial (11, 12) qui est agencé au-dessus de la chambre collectrice supérieure (7) et à la sortie du conduit de fumées (2), l'air de combustion entrant par le tuyau extérieur (11) du conduit coaxial (11, 12), tandis que les fumées évacuées sortent par le tuyau intérieur (12) qui est relié au conduit de fumées (2); tous les organes du chauffeeau étant réalisés de façon à obtenir une parfaite étanchéité. 2. Chauffe-eau à gaz conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'un faisceau de tubes (6) est agencé entre la paroi interne de l'enveloppe (4) et la paroi externe du ballon (1), au sein du remplissage isolant (5). 3. Chauffe-eau à gaz conforme à l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les chambres collectrices supérieure (7) et inferieure (8) sont rendues étanches au moyen de chapeaux ou de couvercles (9, 10) agencés sur l'enveloppe (4). 4. Chauffe-eau à gaz conforme à l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le clapet de l'ensemble clapet gaz-brûleur (3) est une valve thermostatique à expansion. 5. Chauffe-eau à gaz à accumulation, conforme à l'une des revendications précédentes, caractérisé que ce qu'il est réalisé à partir d'un chauffe-eau à gaz classique et d'équipements supplémentaires comportant un tuyau d'évacuation coaxial, des tubes pour amener l'air qui sont destinés à être installés à l'extérieur de l'enveloppe, et des chambres collectrices supérieure et inférieure, ces équipements supplémentaires conférant au chauffe-eau un caractère hermétique et un fonctionnement par tirage naturel.