Brevet FR2919048A1 — publié le 20090123

DISPOSITIF DE DETECTION PERMETTANT DE MESURER LA QUANTITE D'EAU CHAUDE RESTANTE DANS UN BALLON DE STOCKAGE La présente invention est relative à un dispositif de détection permettant de mesurer la quantité d'eau chaude restante dans un ballon de stockage et plus particulièrement dans un ballon d'eau chaude sanitaire. On connaît d'après les brevets d'invention FR 2 828 279 et EP 1 281 940 un dispositif de détection de ce genre comportant un tube capillaire pourvu de moyens d'amplification constitués de serpentins ou de renflements bulbaires contenant un fluide susceptible de se dilater en fonction de la quantité d'eau chaude contenue dans le chauffe eau, et des moyens de transformation de la variation volumique en un signal visuel indiquant la quantité d'eau chaude présente dans le chauffe eau. Les moyens de transformation de la variation volumique en un signal visuel sont constitués d'un réservoir obturé par une membrane qui se déplace sous l'effet des variations volumiques afin de faire pivoter une bielle entraînant dans un déplacement rectiligne une crémaillère sur laquelle s'engrène un pignon solidaire d'une aiguille se positionnant devant une échelle graduée. On note que les dispositifs de détection existants à ce jour ne permettent d'effectuer qu'une estimation de la quantité d'eau chaude restante dans un chauffe eau. Ces dispositifs sont principalement basés sur le principe de capteurs placés à intervalles réguliers à l'intérieur de la cuve du chauffe eau. On entend par capteurs soit des thermistances pour les dispositifs électroniques, soit des bulbes ou serpentins remplis d'un fluide caloporteur et reliés entre eux par un tube capillaire en ce qui concerne les dispositifs électromécaniques. Cependant, ces dispositifs de détection ne fournissent qu'une information discrète sur la quantité d'eau chaude restante soit , '/z, de cuve pleine lorsque ledit dispositif comporte quatre capteurs placés à l'intérieur de la cuve du chauffe eau. Le dispositif de détection suivant la présente invention a pour objet de fournir une information continue de la quantité d'eau chaude restante dans la cuve du chauffe eau. D'autre part, le dispositif de détection suivant la présente invention fonctionne aussi bien placé à l'intérieur qu'à l'extérieur de la cuve du chauffe eau, plaqué contre la paroi métallique. Le dispositif de détection pour mesurer la quantité d'eau chaude restante à l'intérieur d'un ballon de stockage et plus particulièrement à l'intérieur d'une cuve d'un chauffe eau comporte un tube capillaire, contenant un fluide caloporteur qui est placé soit à l'intérieur, soit à l'extérieur de la cuve du chauffe eau, et un dispositif indicateur raccordé au dit tube capillaire, ledit dispositif indicateur comportant un dispositif d'amplification permettant de transmettre sous l'effet de la dilation du fluide contenu dans le tube capillaire soit un mouvement à un organe, soit une variation de résistance à une carte électronique de mesure, de manière à indiquer en continu la quantité d'eau chaude disponible restant dans la cuve du chauffe eau. Le dispositif de détection suivant la présente invention comporte un tube capillaire qui est prévu pour faire sensiblement la hauteur de la cuve du chauffe eau. Le dispositif de détection suivant la présente invention comporte un tube capillaire qui est placé à l'intérieur de la cuve du chauffe eau et traverse, par l'intermédiaire d'un presse étoupe, l'épaisseur du fond de ladite cuve afin de permettre son raccordement avec le dispositif indicateur. Le dispositif de détection suivant la présente invention comporte un tube capillaire qui est placé à l'extérieur de la cuve du chauffe eau, plaqué sous la couche de l'isolant thermique et collé contre et sur toute la hauteur de la face externe verticale de ladite cuve afin de permettre son raccordement avec le dispositif indicateur. Le dispositif de détection suivant la présente invention comporte un dispositif indicateur pourvu d'un dispositif d'amplification permettant de transmettre un mouvement à un organe se déplaçant le long d'une échelle graduée indiquant la quantité d'eau chaude disponible restant dans la cuve. Le dispositif de détection suivant la présente invention comporte un dispositif d'amplification constitué d'un tube de bourdon permettant de transmettre le mouvement à l'organe formé d'une aiguille solidaire d'un axe de manière à se déplacer le long de l'échelle graduée. Le dispositif de détection suivant la présente invention comporte un axe connecté avec l'extrémité libre du tube de bourdon par l'intermédiaire d'une encoche permettant, lors de la déformation dudit tube sous l'effet de la dilation du fluide contenu dans le tube capillaire, d'entraîner en rotation l'aiguille. Le dispositif de détection suivant la présente invention comporte un dispositif indicateur pourvu d'un dispositif d'amplification qui est constitué d'une membrane raccordée hermétiquement au tube capillaire et d'un capteur électronique relié par une connexion à un système électronique. Le dispositif de détection suivant la présente invention comporte un capteur électronique plaqué sur la surface de la membrane dont la déformation est proportionnelle à la dilatation du fluide caloporteur contenu à l'intérieur du tube capillaire de manière à transcrire en une variation de résistance exploitable par une carte électronique de mesure. Le dispositif de détection suivant la présente invention comporte une carte électronique de mesure prévue à l'intérieur d'un boîtier permettant l'affichage sous forme numérique ou sous forme visuelle tel qu'un bar graphe lumineux de la quantité d'eau chaude disponible restant dans la cuve. Le dispositif de détection suivant la présente invention comporte un dispositif d'amplification relié par une connexion à un système électronique permettant le pilotage d'au moins une résistance de relance d'un chauffe eau électro ou hydro solaire. Le dispositif de détection suivant la présente invention comporte un dispositif d'amplification relié par une connexion à un système électronique permettant le pilotage de la circulation d'un fluide caloporteur issu d'une chaudière dans un serpentin se trouvant à l'intérieur d'un chauffe eau hydro solaire. 10 Le dispositif de détection suivant la présente invention comporte un dispositif d'amplification relié par une connexion à un système électronique permettant le pilotage de la circulation d'un fluide caloporteur issu de capteurs solaires dans un serpentin se trouvant à l'intérieur d'un chauffe eau électro ou hydro solaire. Les dessins annexés, donnés à titre d'exemple, permettront de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer : 20 Figures 1 et 2 sont des vues illustrant un dispositif de détection électromécanique pour mesurer la quantité d'eau chaude restante dans un ballon de stockage suivant la présente invention. Figures 3 et 4 sont des vues représentant un dispositif de détection électronique 25 pour mesurer la quantité d'eau chaude restante dans un ballon de stockage suivant la présente invention. Figure 5 est une vue montrant un dispositif de détection électronique pour mesurer la quantité d'eau chaude restante dans un ballon de stockage d'un 30 chauffe eau électro-solaire ou hydrosolaire suivant la présente invention. On a montré en figures 1 et 2 un dispositif de détection électromécanique 1 pour mesurer la quantité d'eau chaude restante à l'intérieur d'un ballon de stockage et plus particulièrement à l'intérieur d'une cuve 2 d'un chauffe eau 3. Le chauffe eau 3 est constitué d'une enveloppe extérieure 4 à l'intérieur de laquelle est disposée la cuve 2. Le chauffe eau 3 comporte entre l'enveloppe extérieure 4 et la cuve 2 un isolant thermique 5. 40 Le chauffe eau 3 comprend une entrée d'eau froide 6 et une sortie d'eau chaude 7 permettant le remplissage et l'extraction de l'eau contenue à l'intérieur de la cuve 2. Le chauffe eau 3 comporte, à l'intérieur de la cuve 2, un doigt de gant 8 recevant 45 dans sa partie interne une résistance électrique chauffante 9. Le chauffe eau 3 comprend un dispositif de détection électromécanique 1 qui est constitué d'un tube capillaire 10 contenant un fluide caloporteur et d'un dispositif indicateur 12 raccordé au dit tube capillaire. 15 35 Le tube capillaire 10 est prévu d'une longueur identique à la hauteur de la cuve 2, qu'il soit placé à l'intérieur ou à l'extérieur de la dite cuve. Lorsque le tube capillaire 10 est placé à l'intérieur de la cuve 2, l'étanchéité est assurée par exemple par un presse étoupe 11 traversant l'épaisseur du fond 13 de ladite cuve afin de permettre son raccordement avec le dispositif indicateur 12. Lorsque le tube capillaire10 est placé à l'extérieur de la cuve 2, ce dernier est plaqué sous la couche de l'isolant thermique 5 et collé contre et sur toute la hauteur de la face externe verticale 14 de ladite cuve. On note que, sous l'action de la chaleur contenue dans l'eau, le fluide caloporteur retenu à l'intérieur du tube capillaire se dilate. Cette dilatation du fluide caloporteur est transmise au dispositif indicateur 12 et plus particulièrement à un dispositif d'amplification 15 permettant de transmettre un mouvement à un organe 16 se déplaçant le long d'une échelle graduée 17 indiquant la quantité d'eau chaude disponible restant dans la cuve 2 du chauffe eau 3. Dans notre exemple de réalisation, le dispositif d'amplification 15 est constitué d'un tube de bourdon 18 permettant de transmettre le mouvement à l'organe 16 formé d'une aiguille 19 solidaire d'un axe 20 de manière à se déplacer le long de l'échelle graduée 17. L'axe 20 est connecté avec l'extrémité libre 18a du tube de bourdon 18 par l'intermédiaire d'une encoche 20a permettant, lors de la déformation dudit tube sous l'effet de la dilation du fluide contenu dans le tube capillaire, d'entraîner en rotation l'aiguille 19. A tout moment, l'eau étant stratifiée par température dans la cuve 2, la dilatation du fluide caloporteur et donc le mouvement le long de l'échelle graduée 17 sont proportionnels à la quantité de chaleur contenue dans l'eau. La mesure fournie est donc continue et indépendante du positionnement du tube capillaire 10 par rapport à la cuve 2. On a représenté en figures 3 et 4 un dispositif de détection électronique 21 pour mesurer la quantité d'eau chaude restante à l'intérieur d'un ballon de stockage et plus particulièrement à l'intérieur de la cuve 2 du chauffe eau 3 tel que décrit précédemment. Le dispositif de détection électronique 21 comprend un tube capillaire 10 qui est raccordé à un dispositif indicateur 12 comportant un dispositif d'amplification 15 constitué d'une membrane 22 solidaire d'un capteur électronique 23 relié par une connexion 23a à une carte électronique de mesure 24. Le tube capillaire 10 est prévu d'une longueur identique à la hauteur de la cuve 2, qu'il soit placé à l'intérieur ou à l'extérieur de la dite cuve. Lorsque le tube capillaire 10 est placé à l'intérieur de la cuve 2, l'étanchéité est assurée par exemple par un presse étoupe 11 traversant l'épaisseur du fond 13 de ladite cuve afin de permettre son raccordement avec le dispositif indicateur 12. Lorsque le tube capillaire10 est placé à l'extérieur de la cuve 2, ce dernier est plaqué sous la couche de l'isolant thermique 5 et collé contre et sur toute la hauteur de la face externe verticale 14 de ladite cuve. On note que sous l'action de la chaleur contenue dans l'eau, le fluide caloporteur 10 retenu à l'intérieur du tube capillaire 10 se dilate. Ainsi le tube capillaire 10 est raccordé hermétiquement à la membrane 22 qui se déforme sous l'effet de la dilatation du fluide caloporteur. Le capteur électronique 23 est plaqué à la surface de la membrane 22. La déformation de la membrane 22 est proportionnelle à la dilatation du fluide caloporteur contenu à l'intérieur du tube capillaire 10. Cette déformation de la membrane 22 est transcrite en une variation de résistance exploitable par une carte électronique de mesure 24 prévue par exemple à l'intérieur d'un boîtier 24a. Ainsi, la quantité d'eau chaude restante à l'intérieur de la cuve 2 peut donc être affichée par l'intermédiaire de la carte électronique de mesure 24 sous forme numérique 24b ou sous forme visuelle, tel qu'un bar graphe lumineux 25. 25 Egalement, les données fournies par le dispositif de détection électronique 21 peuvent être directement exploitées par un système de régulation 26 plus complexe. A ce titre, le dispositif de détection électronique 21 peut être utilisé pour effectuer 30 des relances de chauffe dites intelligentes pour entreprendre des économies de consommation électrique en optimisant le moment de relance de chauffe. A cet effet, dans le cas d'un chauffe eau 3 électrique classique, on peut décaler le moment de la relance pour éviter de stocker inutilement, pendant un temps trop 35 long, de l'eau chaude limitant ainsi les pertes thermiques au travers de l'isolation. On a montré en figure 5 un dispositif de détection électronique 21 pour mesurer la quantité d'eau chaude restante à l'intérieur d'un ballon de stockage et plus particulièrement à l'intérieur de la cuve 2 d'un chauffe eau électro ou hydro solaire 40 30. Le chauffe eau 30 est constitué d'une enveloppe extérieure 4 à l'intérieur de laquelle est disposée la cuve 2. Le chauffe eau 3 comporte entre l'enveloppe extérieure 4 et la cuve 2 un isolant thermique 5. Le chauffe eau 30 comprend une entrée d'eau froide 6 et une sortie d'eau chaude 7 permettant le remplissage et l'extraction de l'eau contenue à l'intérieur de la cuve 2. 15 20 45 Le chauffe eau 30 comporte un serpentin 28 permettant la circulation d'un fluide chauffé par des capteurs solaires. Dans ce type de chauffe eau électro ou hydro solaire 30 la relance de chauffe est 5 assurée par une résistance électrique 27, ou par la circulation dans un serpentin 29 d'un fluide chauffé par une chaudière. Dans ce type de chauffe eau, on peut décaler le moment de relance, par exemple, en fin de journée. Avant d'engager cette relance de chauffe, il est nécessaire au préalable de vérifier la quantité d'eau chaude disponible dans la cuve 2 avec le profil de consommation de l'utilisateur, profitant ainsi en plein de l'apport solaire. 15 Sachant que le dispositif de détection électronique 21 suivant la présente invention fournit une information exacte et continue sur la quantité d'eau chaude disponible dans la cuve 2, il est donc possible de coupler ce dernier avec un système de relance 26 permettant de déterminer avec précision et en temps réel le moment optimum de la relance de chauffe. 20 Pour cela, le dispositif de détection électronique 21 comporte un tube capillaire 10 qui est placé soit à l'intérieur, soit à l'extérieur de la cuve 2, tandis que le capteur électronique 23 plaqué contre la membrane 22 est raccordé par une connexion 23a au système électronique 26. 25 En fonction du chauffe eau, le système électronique 26 permet le pilotage de la circulation d'un fluide caloporteur issu d'une chaudière dans un serpentin 29 se trouvant à l'intérieur de la cuve 2 d'un chauffe eau hydro solaire 30 ou le pilotage de la circulation d'un fluide caloporteur issu de capteurs solaires dans un 30 serpentin 28 se trouvant à l'intérieur de la cuve 2 d'un chauffe eau électro ou hydro solaire 30. Ce système électronique 26 peut également assurer d'autres fonctions comme la circulation du fluide dans le serpentin relié au capteur solaire, la programmation 35 ou l'apprentissage du profil de consommation de l'utilisateur, le comptage d'énergie électrique et solaire. Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'a titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne 40 sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. 10 REVENDICATIONS 1. Dispositif de détection pour mesurer la quantité d'eau chaude restante à l'intérieur d'un ballon de stockage et plus particulièrement à l'intérieur d'une cuve (2) d'un chauffe eau (3, 30), caractérisé en ce qu'il comporte un tube capillaire (10) contenant un fluide caloporteur qui est placé soit à l'intérieur, soit à l'extérieur de la cuve (2) du chauffe eau (3, 30) et un dispositif indicateur (12) raccordé au dit tube capillaire, ledit dispositif indicateur (12) comportant un dispositif d'amplification (15) permettant de transmettre sous l'effet de la dilatation du fluide contenu dans le tube capillaire (10) soit un mouvement à un organe (16), soit une variation de résistance à un système électronique (24, 26) de manière à indiquer en continu la quantité d'eau chaude disponible restant dans la cuve (2) du chauffe eau (3, 30). 2. Dispositif de détection suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le tube capillaire (10) est prévu pour faire sensiblement la hauteur de la cuve (2) du chauffe eau (3, 30). 3. Dispositif de détection suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le tube capillaire (10) est placé à l'intérieur de la cuve (2) du chauffe eau (3, 30) et traverse, par l'intermédiaire d'un presse étoupe (11), l'épaisseur du fond (13) de ladite cuve (2) afin de permettre son raccordement avec le dispositif indicateur (12). 4. Dispositif de détection suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le tube capillaire(10) est placé à l'extérieur de la cuve (2) du chauffe eau (3, 30), plaqué sous la couche de l'isolant thermique (5) et collé contre et sur toute la hauteur de la face externe verticale (14) de ladite cuve afin de permettre son raccordement avec le dispositif indicateur (12). 5. Dispositif de détection suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le dispositif indicateur (12) comporte un dispositif d'amplification (15) permettant de transmettre un mouvement à un organe (16) se déplaçant le long d'une échelle graduée (17) indiquant la quantité d'eau chaude disponible restant dans la cuve (2). 6. Dispositif de détection suivant la revendication 5 caractérisé en ce que le dispositif d'amplification (15) est constitué d'un tube de bourdon (18) permettant de transmettre le mouvement à l'organe (16) formé d'une aiguille (19) solidaire d'un axe (20) de manière à se déplacer le long de l'échelle graduée (17). 7. Dispositif de détection suivant la revendication 6 caractérisé en ce que l'axe (20) est connecté avec l'extrémité libre (18a) du tube de bourdon (18) par l'intermédiaire d'une encoche (20a) permettant, lors de la déformation dudit tube sous l'effet de la dilation du fluide contenu dans le tube capillaire (10), d'entraîner en rotation l'aiguille (19). 8. Dispositif de détection suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le dispositif indicateur (12) comporte un dispositif d'amplification (15) qui est constitué d'une membrane (22) raccordée hermétiquement au tube capillaire (10) et d'un capteur électronique (23) relié par une connexion (23a) à un système électronique (24, 26). 9. Dispositif de détection suivant les revendications 8 caractérisé en ce que le capteur électronique (23) est plaqué sur la surface de la membrane (22) dont la déformation est proportionnelle à la dilatation du fluide caloporteur contenu à l'intérieur du tube capillaire (10) de manière à transcrire en une variation de résistance exploitable par une carte électronique de mesure (24). 10. Dispositif de détection suivant la revendication 9 caractérisé en ce que la carte électronique de mesure (24) est prévue à l'intérieur d'un boîtier (24a) permettant l'affichage sous forme numérique (24b) ou sous forme visuelle tel qu'un bar graphe lumineux (25) de la quantité d'eau chaude disponible restant dans la cuve (2). 11. Dispositif de détection suivant la revendication 8 caractérisé en ce que le dispositif d'amplification (15) est relié par une connexion (23a) à un système électronique (26) permettant le pilotage d'au moins une résistance de relance (27) d'un chauffe eau électro ou hydro solaire (30). 12. Dispositif de détection suivant la revendication 8 caractérisé en ce que le dispositif d'amplification (15) est relié par une connexion (23a) à un système électronique (26) permettant le pilotage de la circulation d'un fluide caloporteur issu d'une chaudière dans un serpentin (29) se trouvant à l'intérieur d'un chauffe eau hydro solaire (30). 13. Dispositif de détection suivant la revendication 8 caractérisé en ce que le dispositif d'amplification (15) est relié par une connexion (23a) à un système électronique (26) permettant le pilotage de la circulation d'un fluide caloporteur issu de capteurs solaires dans un serpentin (28) se trouvant à l'intérieur d'un chauffe eau électro ou hydro solaire (30).