Brevet FR2714149A1 — publié le 19950623

GENERATEUR DE VAPEUR COMPORTANT UN MOYEN DE CHAUFFE SIMPLIFIE La présente invention se rapporte au domaine technique général des dispositifs de chauffe de fluides et en particulier aux dispositifs destinés à porter à ébullition un liquide en vue de produire de la vapeur. La présente invention concerne un générateur de vapeur comportant un réservoir avec un fond métallique et un moyen de chauffe incluant au moins une résistance électrique associée au fond du réservoir, L'invention trouve plus particulièrement, mais non exclusivement, son application dans la réalisation et conception d'un générateur de vapeur individuel relié par un flexible à un fer àirepasser. Il est déjà connu de réaliser des générateurs de vapeur comportant un réservoir et un élément chauffant immergé, de type thermoplongeur, fixés par tout moyen approprié dans le réservoir et au voisinage du fond. Les éléments chauffants immergés sont par exemple constitués de résistances tubulaires blindées dont la couche externe, en contact avec le liquide à chauffer, est réalisée de manière non exclusive, en acier inoxydable ou en cuivre nickelé par exemple. Les éléments chauffants peuvent également à titre de variante, être surmoulés dans un bloc d'aluminium. Les générateurs de vapeur conçus selon ce principe sont largement répandus et permettent à l'utilisateur de porter rapidement le liquide à ébullition en raison de la forte puissance thermique qu'il est possible d'installer dans de tels appareils, et du bon échange thermique résultant de l'immersion de la résistance. Les générateurs de vapeur conçus selon ce principe présentent cependant l'inconvénient de mettre en oeuvre des métaux de potentiels différents tels que l'inox et 11 aluminium. Il en résulte l'apparition de phénomènes de corrosion électrolytique susceptibles de détruire partiellement et ponctuellement l'ensemble de la cuve formant le générateur de vapeur. Par ailleurs, le dépôt naturel des éléments calcaires s'effectue également directement sur le revetement extérieur de l'élément chauffant, ce qui conduit à une diminution progressive du rendement thermique de l'élément chauffant immergé. Pour résoudre les problèmes évoqués précédemment, il a déjà été proposé de remplacer les éléments chauffants immergés par des éléments chauffants disposés à l'extérieur de la cuve du générateur de vapeur. Selon une construction connue, l'élément chauffant est constitué d'un bloc d'aluminium sur lequel est surmoulée une résistance électrique de type blindée par exemple. Le bloc d'aluminium est assemblé sur la face externe du fond de la cuve par l'intermédiaire de goujons ou par tout autre moyen équivalent. Les générateurs à vapeur conçus selon ce principe s'révèrent d'un coût de fabrication élevé en raison essentiellement des coûts générés par l'opération de montage. Par ailleurs l'assemblage mécanique entre la plaque métallique de chauffe et le fond de la cuve ne permet pas un transfert thermique optimal. L'objet de l'invention vise en conséquence à remédier aux divers inconvénients énumérés précédemment, et à proposer un nouveau générateur de vapeur ne mettant pas en oeuvre d'éléments chauffants immergés tout en procurant une mise en chauffe rapide du liquide, le générateur étant de conception particulièrement simplifiée et de coût réduit. Un autre objet de l'invention est de réaliser un nouveau générateur de vapeur dont la réalisation et le montage de l'élément chauffant est particulièrement simple et aisé à réaliser. Un autre objet de l'invention est de réaliser un générateur de vapeur à l'aide d'un ensemble de pièces et de matériaux de coûts réduits. Les objets assignés à l'invention sont atteints à l'aide d'un générateur de vapeur comportant un réservoir avec un fond métallique et un moyen de chauffe incluant au moins une résistance électrique associée au fond du réservoir caractérisé en ce que le moyen de chauffe inclut en outre au moins une plaque de diffusion thermique interposée entre la face extérieure du fond et la résistance électrique, ladite plaque étant rapportée sur la face extérieure par une liaison métallurgique en phase solide s'étendant sur toute la surface de la plaque de diffusion. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront et ressortiront plus en détail à la lecture de la description faite ci-après, en référence aux dessins annexés, donnés à titres d'exemples illustratifs et non limitatifs, dans lesquels - la figure 1 montre selon une coupe transversale longitudinale, un générateur de vapeur conforme à l'invention. - La figure 2 montre selon une coupe transversale partielle, un détail de réalisation d'un fond de cuve de générateur conforme à l'invention. - La figure 3 montre selon une vue de dessous un générateur de vapeur pourvu d'un moyen de chauffe conforme à l'invention. La figure l montre selon une vue en coupe transversale longitudinale, un réservoir 1 limité extérieurement par une enveloppe formant les parois 2 d'un générateur de vapeur 3. Le réservoir 1 est destiné à servir de moyen de stockage d'un liquide ou fluide, et en particulier d'eau, en vue d'assurer la production de vapeur. Cette dernière est plus particulièrement destinée dans le cadre de l'invention à être utilisée en combinaison avec un fer à repasser relié par un flexible non représenté aux figures, au générateur de vapeur 3. Il est cependant bien évident que toute autre utilisation du générateur de vapeur conforme à l'invention entre dans le cadre de la présente invention. Le réservoir 1 est réalisé à base d'un matériau métallique constituant tout ou partie dudit réservoir. Dans tous les cas au moins le fond la du réservoir est métallique et constitué par exemple d'acier inoxydable ou d'acier revêtu d'une couche de PTFE constituant un revêtement interne, déposé sur la face interne du fond la. Selon l'invention le générateur de vapeur comporte un moyen de chauffe 3a incluant au moins une résistance électrique 4 associée au fond la par l'intermédiaire d'une plaque de diffusion thermique 10. Le moyen de chauffe 3a comporte une résistance électrique 4 conventionnelle, et par exemple de type blindée, de forte puissance (1000 à 2000 Watts) capable de transmettre au fond la et au liquide contenu dans le réservoir 1, une énergie thermique suffisante pour porter rapidement la masse de liquide à ébullition. A cette fin, la résistance électrique 4 devra être choisie pour permettre au fond la d'émettre au moins 20, et de préférence 30 Watts par centimètres carrés. Selon une version préférentielle de l'invention, le moyen de chauffe 3a comporte une seule plaque de diffusion thermique 10 interposée entre la résistance électrique 4 et la face externe du fond la. La plaque de diffusion thermique 10 est chargée du transfert et de la diffusion thermique sur le fond la, à partir de l'énergie thermique localisée émise par la résistance électrique 4 s'étendant sur la face lOa de la plaque de diffusion thermique 10, opposée à la face de contact lOb. A cette fin, la plaque de diffusion thermique 10 est solidaire directement ou indirectement par sa face lOb de la face externe du fond la, et s'étend de préférence sensiblement sur la totalité de la surface du fond la quelque soit sa forme. Selon une version particulièrement avantageuse de l'invention il est particulièrement important de choisir de manière spécifique les matériaux mis en oeuvre pour assurer un chauffage rapide du liquide par le fond la en évitant de transmettre aux parois 2 une quantité trop importante d'énergie thermique. Ainsi le fond la sera réalisé en un matériau métallique. à faible conductivité thermique tel que de l'acier inoxydable ou de l'acier revêtu de PTFE. Inversement la plaque de diffusion thermique 10 pourra être réalisée en un matériau bon conducteur de chaleur tel que de l'aluminium ou encore du cuivre. Cette dernière pourra être d'une épaisseur moyenne par exemple de l'ordre de 2,5 à 3 millimètres et devra assurer l'interface thermique entre la résistance électrique 4 et le fond la de manière à répartir rapidement l'énergie thermique. Son épaisseur devra malgré tout être suffisamment faible pour limiter l'inertie thermique du moyen de chauffe 3. Par matériau à faible conductivité thermique, il convient d'entendre au sens de l'invention tout matériau présentant, à une température comprise entre 0" et 20-, une conductivité thermique inférieure à 50 W/m.K et de préférence comprise entre 14 et 42 W/m.K. A titre d'exemple non limitatif, le fond la pourra être réalisé en acier faiblement allié revetu de PTFE (41,8 W/m.K) ou en acier inoxydable. Par matériau bon conducteur de chaleur, il convient d'entendre au sens de l'invention, tout matériau présentant, à une température comprise entre O*C et 20-C, une conductivité thermique au moins égale à 100 W/m.K et de préférence comprise entre 100 et 230 W/m.K. Ainsi à titre d'exemple non limitatif, la plaque de diffusion thermique 10 pourra être réalisée en laiton, en plomb (120 W/m.K) ou en aluminium (129 W/m.K) ou encore en alliage d'aluminium 1050 A (222 W/m:K) ou 2017A (129 W/m:K). Quel que soit le type de matériau utilisé, il s'avère que de bons résultats sont obtenus avec des matériaux dont le rapport conductivité thermique de la plaque de diffusion 10 / verticale conductivité thermique du fond la est compris entre 2 et 16, et en particulier entre 3 et 10, et de préférence entre 5 et 8. A titre d'exemple non limitatif, l'épaisseur du fond la sera inférieure à l'épaisseur de la plaque de diffusion thermique, et par exemple de l'ordre de 0,3 à 1 millimètre en vue de limiter la conductivité thermique à la périphérie du fond la. Tel que cela est montré à la figure 3, le réservoir 3 peut être de toute forme appropriée et par exemple circulaire, la résistance électrique 4 s'étendant sous la plaque de diffusion thermique 10 en formant un circuit également sensiblement circulaire, ou en U (non représenté aux figures). L'assemblage des différents éléments constituant le moyen de chauffe 3a peut être réalisé de manière classique en raccordant la plaque de diffusion thermique sur la face extérieure du fond la par une liaison métallurgique en phase solide, la liaison métallurgique s'étendant sur toute la face lOb de la plaque de diffusion thermique 10. Ainsi la plaque de diffusion thermique 10 peut être rapportée directement sur la face extérieure du fond la par frappe à chaud avec ou sans apport de brasure, après un préchauffage par induction. Il est également possible d'assurer un brasage au four. L'assemblage de la plaque de diffusion thermique 10 peut également être obtenu par frappe à froid après préparation d'une interface d'accrochage. La résistance électrique 4 peut être assemblée mécaniquement ou par brasage directement sur la face îOa de la plaque de diffusion thermique 10, ou par tout autre moyen équivalent. Le générateur de vapeur conforme à l'invention équipé d'un moyen de chauffe 3a tel que décrit précédemment comporte, tel que cela est montré aux figures 1 à 3, un limiteur thermique 18, tel qu'un thermostat, et/ou un fusible de sécurité thermique. Le limiteur thermique 18 est monté sur la face 10a de la plaque de diffusion thermique 10 et est maintenu en place par tous moyens appropriés par exemple par vissage. Selon la variante de montage montrée à la figure 2, le limiteur thermique 18 peut être monté sur la plaque de diffusion thermique 10 à l'aide de rivets 19 solidaires de la plaque de diffusion thermique 10. D'autres types de fixation sont bien évidement envisageables sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Le générateur de vapeur conforme à l'invention permet ainsi de porter rapidement à ébullition la masse de liquide contenue dans le réservoir 1 tout en maintenant les pertes thermiques par les parois 2 à un niveau acceptable. La structure du moyen de chauffe 3 permet également d'avoir recours à une résistance électrique 4 fournissant une forte puissance thermique localisée répartie rapidement et efficacement sur toute la surface du fond la. Les matériaux utilisés ainsi qûe les moyens mis en oeuvre sont particulièrement simples, d'un coût unitaire réduite et d'un montage simplifié. L'invention concerne également un fer à repasser associé par un flexible à un générateur de vapeur conforme à l'invention. REVENDICATIONS 1. Générateur de vapeur (3) comportant un réservoir (1) avec un fond (la) métallique et un moyen de chauffe (3a) incluant au moins une résistance électrique (4) associée au fond (la) du réservoir (1) caractérisé en ce que le moyen de chauffe (3a) inclut en outre au moins une plaque de diffusion thermique (10) interposée entre la face extérieure du fond (la) et la résistance électrique (4), ladite plaque (10) étant rapportée sur la face extérieure par une liaison métallurgique en phase solide s'étendant sur toute la surface de la plaque de diffusion thermique (10). 2. Générateur de vapeur (3) selon la revendication 1 caractérisé en ce que la plaque de diffusion thermique (10) est rapportée directement sur la face extérieure par frappe à chaud avec ou sans apport de brasure. 3. Générateur de vapeur (3) selon la revendication 1 caractérisé en ce que la plaque de diffusion thermique (10) est rapportée directement sur la face extérieure par frappe à froid. 4. Générateur de vapeur (3) selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le réservoir (1) est réalisé en un matériau métallique à faible conductivité thermique alors que la plaque de diffusion thermique (10) est réalisée en un matériau bon conducteur de chaleur. 5. Générateur de vapeur (3) selon la revendication 4 caractérisé en ce que le rapport conductivité thermique de la plaque de diffusion thermique (10) / conductivité du réservoir (1) est compris entre 2 et 16, en particulier entre 3 et 10. 6. Générateur de vapeur (3) selon la revendication 1 ou 5 caractérisé en ce que le réservoir (1) est en acier inoxydable ou en acier revêtu de PTFE, et la plaque de diffusion thermique (10) en aluminium, en alliage d'aluminium ou en cuivre. 7. Générateur de vapeur (3) selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce qu'il comporte un limiteur thermique (18) monté sur le moyen de chauffe (3a). 8. Générateur de vapeur (3) selon la revendication 7 caractérisé en ce que le limiteur thermique (18) est monté solidaire de la plaque de diffusion thermique (10). 9. Générateur de vapeur (3) selon la revendication 8 caractérisé en ce que le limiteur thermique (18) est solidaire de la face inférieure (lOa) de la plaque de diffusion thermique (10) et fixé par rivetage ou vissage sur ladite plaque. 10. Fer à repasser associé à un générateur de vapeur conforme à l'une des revendications 1 à 9.