EP1565690B1 - Echangeur de chaleur et dispositif de production d eau chaud e sanitaire - Google Patents

Echangeur de chaleur et dispositif de production d eau chaud e sanitaire Download PDF

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EP1565690B1
EP1565690B1 EP03786013A EP03786013A EP1565690B1 EP 1565690 B1 EP1565690 B1 EP 1565690B1 EP 03786013 A EP03786013 A EP 03786013A EP 03786013 A EP03786013 A EP 03786013A EP 1565690 B1 EP1565690 B1 EP 1565690B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coil
enclosure
primary fluid
turns
hot water
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP03786013A
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German (de)
English (en)
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EP1565690A1 (fr
Inventor
Joseph Le Mer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Giannoni France
Original Assignee
Giannoni France
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Filing date
Publication date
Application filed by Giannoni France filed Critical Giannoni France
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Publication of EP1565690B1 publication Critical patent/EP1565690B1/fr
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/02—Tubular elements of cross-section which is non-circular
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00—Details
    • F24D19/10—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24D19/1006—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
    • F24D19/1009—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for central heating
    • F24D19/1015—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for central heating using a valve or valves
    • F24D19/1021—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for central heating using a valve or valves a by pass valve
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00—Details
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    • F24D19/1006—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
    • F24D19/1066—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for the combination of central heating and domestic hot water
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D3/00—Hot-water central heating systems
    • F24D3/08—Hot-water central heating systems in combination with systems for domestic hot-water supply
    • F24D3/087—Tap water heat exchangers specially adapted therefore
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/02—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled
    • F28D7/024—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled the conduits of only one medium being helically coiled tubes, the coils having a cylindrical configuration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2240/00—Spacing means

Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger and a device for domestic production of hot water, equipped with such an exchanger.
  • a first solution is to produce hot water with a balloon whose volume can vary from a few tens to a few hundred liters.
  • the reservoir of water accumulated in this flask is heated by an electrical resistance or by a coil through which the fluid of the primary circuit of a heat exchanger of a boiler or fuel oil or gas.
  • the main advantage of such a balloon is that it allows to have a large flow of hot water as it is not empty, so it is possible to open at the same time several taps in the dwelling.
  • a second technical solution is the so-called "instant" production of domestic hot water, that is to say as and when required.
  • FIGS. 1 and 2 attached to this patent application are diagrams which illustrate a domestic installation according to the state of the art, allowing such instantaneous production of hot water.
  • This comprises a primary central heating circuit I and a secondary sanitary drawing circuit II , which interfere with one another at a device D for producing hot water.
  • the latter comprises a small volume balloon B containing a coil S, of circular section, at which heat exchange occurs.
  • the primary circuit I comprises a heating source 1 of the water of this circuit; it is for example a boiler provided with a gas burner.
  • a suitable pump 15 ensures the circulation of water in this circuit I.
  • the return pipework comprises two pipes 12, 13 separated by a three-way valve V ; the pipe 13 is connected to the boiler 1 after passing through the pump 15 via a pipe 14.
  • the central heating water constitutes the primary fluid;
  • the hot water production device D is connected in parallel with the radiators 100, the bypass being upstream of these radiators via the " R " connection "T" and, downstream, by the three-way valve V.
  • references a and b designate the inlet and outlet orifices for the primary fluid inside the hot water production device D.
  • the "T" connector R is connected to the inlet port a by a pipe 16; the outlet orifice b is connected to the three-way valve V via a pipe 17.
  • reference EF has been designated a source of cold water production; it may be for example a tap connected to the drinking water network provided in the dwelling receiving this installation.
  • EC has designated a device for using hot water; it is for example a faucet or a shower head for supplying hot water to the user.
  • references c and d denote the inlet and, respectively, outlet mouths of the secondary fluid, here the water of the sanitary circuit.
  • the source EF is connected to the mouth c by a cold water supply pipe 19, while the outlet mouth d is connected to the hot water utilization device EC by a water distribution pipe hot 18.
  • the three-way valve V is in a position such that the lines 12 and 13 are placed in communication, the pipe 17 being on the other hand insulated.
  • the figure 2 illustrates the situation in which a draw of domestic water is required, for example by the opening of a valve provided in the EC use device.
  • This drawing automatically switches, via a suitable control system known per se, the three-way valve V , so as to close the outlet of the pipe 12, while providing the communication of the pipe 17 with the pipe 13.
  • the hot water does not pass through the radiators 100 since the outlet of the pipe 12 is closed, but only inside the tank B and returns to the boiler 1, via the lines 13 and 14 and the pump 15.
  • the water of the secondary circuit II travels the coil S of the entry c to the exit d , as symbolized by the arrows H , that is to say against -current of the water of the primary circuit circulating in the balloon B.
  • the heat exchange takes place between the hot water of the primary circuit present inside the balloon B and the cold water penetrating inside the coil S ; it is therefore hot water that reaches the use device EC .
  • the water leaves the boiler 1 at a temperature of about 80 ° C and returns to a temperature between 40 and 60 ° C depending on the setting of the radiators 100.
  • the cold water entering inside the coil S is at a temperature of the order of 15 ° C and the hot water obtained inside the utilization device EC is at a temperature of the order of 45 ° C.
  • the three-way valve V switches back to its initial position, which makes it possible to supply the radiators 100.
  • the instantaneous flow rate of hot water that can be obtained continuously with such an installation depends on the thermal exchange performance of the device D. But these are not optimal because the coil S is circular right section. As a result, it is impossible to obtain hot water from several taps at the same time.
  • the coil S tends to scale up quickly.
  • the axial size of a coil of round section is important, so that the dimensions of the balloon B containing it are also.
  • the three-way valve V also has a large footprint.
  • a heat exchanger comprising a tube of thermally good conducting material wound helically to form a coil, in which a so-called "secondary” fluid is intended to circulate, this coil being held between two cylindrical, coaxial, so-called “internal” rings “and” outer “, assembled together at each of their two ends, said coil having a flattened cross section, whose major axis is substantially perpendicular to the axis of the helix, each turn of the coil having radial faces which are spaced from the radial faces of the adjacent turn of a gap of constant width, a so-called “primary” fluid being intended to circulate between each turn of said coil, against the flow of said secondary fluid flow.
  • Such a device is of a large size and is also poorly adapted to withstand the overpressures likely to appear in the fluid circulation circuit.
  • the present invention aims to solve the aforementioned drawbacks of the state of the art.
  • It aims in particular to provide a heat exchanger with a large exchange surface, and a hot water production device instantly ensuring a large flow of hot water.
  • Another object of the invention is to integrate within the enclosure of the hot water production device a three-way valve system of very simple structure, so as to significantly reduce the overall cost of production. this device, and to significantly reduce the overall size.
  • Another objective of the invention is to provide a device with a high resistance to the sanitary pressure which can sometimes reach 25 bars (25.10 5 Pa), these pressure peaks may be the result of "water hammer” or pressure valves. defective security, for example.
  • the invention relates to a heat exchanger comprising a tube of thermally good conductive material, helically wound to form a coil, wherein a fluid, called “secondary”, is intended to circulate, this coil being maintained between two cylindrical, coaxial, so-called “internal” and “external” ferrules, assembled together at each of their two ends, said coil having a flattened and substantially oval cross-section, whose major axis is substantially perpendicular to the axis of the helix each coil coil having radial faces which are spaced apart from the radial faces of the adjacent turn of a gap of constant width, a so-called “primary” fluid being intended to circulate between each turn of said coil, against the current of the circulation said secondary fluid.
  • a fluid called “secondary”
  • This exchanger is remarkable in that the gap between two adjacent coils of the coil is calibrated by means of at least one helical protruding element, as well as the coil and arranged between the radial faces facing each other of the turns, and in that the inner ferrule and the outer ferrule are assembled together at each of their two ends by a helical flange whose space between the ends of the coil allows the passage of said primary fluid and its circulation between the turns of said coil of part and of another of said projecting element, between said ferrules.
  • the invention also relates to a domestic hot water production device which is characterized in that it comprises an enclosure inside which is installed the aforementioned heat exchanger, the sanitary water to be heated constituting the fluid secondary coil circulating inside the coil, each end of this coil passing through the wall of said enclosure at a mouth formed for this purpose, the inlet and the outlet of the primary fluid inside the enclosure is making respectively an inlet port and an outlet port.
  • the invention also concerns a mixed domestic hot water distribution installation comprising a primary central heating circuit and a secondary sanitary drawing circuit, this installation being equipped with a hot water production device such as the one mentioned above. above, connected in parallel to the radiators of the central heating circuit, the central heating water, supplied by a boiler, constituting said primary fluid and the sanitary draw water constituting said secondary fluid.
  • the heat exchanger 6 will now be described with reference more specifically to the figures 3 , 4 and 5 .
  • It consists of a tube 69 of flattened cross section and substantially oval, helically wound so as to form a coil, so that the major axis of its cross section is substantially perpendicular to the axis X-X ' of the helix.
  • the secondary fluid circulates inside this tube 69 and the primary fluid around it and against the current.
  • This tube 69 is made of a thermally good conductive material, preferably metal, for example stainless steel. It consists of a number of turns 62, whose large faces called “radial faces" referenced 620, 621 are spaced from the faces 621, 620 of the adjacent turn 62, a gap of constant width L.
  • each spiral turn 62 is respectively referenced 624 for the inner side and 625 for the outer side of the coil 69.
  • the rectilinear end portions 63, 63 'of this tube extend tangentially outwardly of the helix and terminate in cylindrical ends forming respectively the inlet mouths 60 and the outlet mouth 61 of the secondary fluid circulating therein. .
  • the transition between the flattened portions 63, 63 'and the cylindrical ends 61, 60 is progressively.
  • the gap L between two adjacent turns 62 of the coil 69 is calibrated by means of a projecting element.
  • this projecting element is a round, rigid helical wire 64, likewise not the coil 69 and mounted so that each of its turns 640 is interposed between two adjacent turns 62 of the coil 69.
  • the wire 64 is made of any type of rigid material, for example plastic or metal such as steel.
  • the helical wire 64 is interposed between the turns of the coil 69 by screwing.
  • the tube or coil 69 and the rigid wire 64 wound helically, are held assembled between two cylindrical coaxial shells, called “internal” and “external” and referenced respectively 65 and 66.
  • each inner and outer shroud 65 and 65 is made from a flat, thin plate wound on itself to form a cylinder of axis of revolution X-X ' .
  • This split structure provides some elasticity to the ferrules 65, 66 which behave like springs, the inner ferrule 65 having a natural tendency to deviate and the outer ferrule 66 to close on itself.
  • the outer ferrule 66 is opened slightly while the inner ferrule 65 is wound tighter on itself. After assembly, the two rings 65 and 66 are released and their own elasticity brings them back to their original position represented on the figure 6 .
  • the two longitudinal ends 650, 660 respectively of each sheet overlap along a generatrix of the cylinder and have a recess located outside the outer shell 66 (respectively inside the inner shell 65) to maintain a constant spacing e between the two ferrules.
  • the inner ferrule 65 and the outer ferrule 66 take up the tensile forces of the wire 64 and the coil 69 with two flanges or crowns.
  • each flange 67, 67 ' has a helical general shape at a turn, so that the two ends 674, 675, (respectively 674', 675 ') of the turn are not in the same plane and are slightly offset 1 relative to each other of a space 676, respectively 676 '.
  • the shape of the ends of the rings 65, 66 is adapted accordingly, see figure 3 that is to say, it has a small recess 650, respectively 660.
  • the flange 67 has in cross section the shape of a "U" at right angles whose straight central portion 670 is pressed against the radial face 621 of the last turn 62 of the winding 69 and whose two wings 672 are welded respectively to the outer surface of the inner ferrule 65 and to the inner surface of the outer ferrule 66.
  • the flange 67 ' located on the right on the figure 5 , has a similar structure.
  • the primary fluid enters the heat exchanger 6 tangential to the coil 69, at the space 676, between the first and second turns of the coil 69, flows on either side of the wire 64 and between the ferrules 65. , 66 and spring at the space 676 ', (arrow K , figure 22 ).
  • a circular bottom 68 seals the end of the inner shell 65 located in the vicinity of the inlet mouth 60 of the coil 69.
  • this bottom 68 is concave and its concavity is oriented towards the inside of the shell 65 so as to define a chamber 680.
  • the projecting element calibrating the gap L consists of two protrusions 623, 623 'semi-cylindrical, the projection 623 being stamped in the radial face 621 of the turn 62 and the projection 623' being stamped in the opposite radial face 620 .
  • Each projection 623 of the radial face 621 comes into contact with the projection 623 'of the radial face 620.
  • the projecting element calibrating the gap L consists of two pairs of semi-cylindrical projections 628, 629 and 628 ', 629', the pair of projections 628, 629 being stamped in the radial face 621 of the turn 62 and the pair of projections 628 ', 629' being embossed in the opposite radial face 620.
  • Each projection 628 of the radial face 621 comes to contact of the projection 628 'of the radial face 620 and likewise for the projections 629 and 629'.
  • This variant embodiment is particularly suitable in the case where the radial faces 620, 621 of the coil are a large width LA and / or when there is a high fluid pressure in the coil.
  • the two points of contact between two neighboring turns prevent deformation of the coil.
  • the primary fluid flows on the one hand into the space between the inner ring 65 and the projections 628, 628 'and on the other hand in the space between the outer ring 66 and the projections 629. , 629 'next to each other.
  • the projecting element is pressed only on one of the radial faces (here the face 621) of the turns 62 and comes into contact with the radial face 620 of the adjacent turn 62 located opposite.
  • This salient element has the reference 622.
  • Each solder 626 and 627 has the shape of a helical band extending along the corresponding ferrule.
  • the brazing can be carried out by introducing copper powder on the two walls facing inner and outer shrouds 65 65 and then placing the coil 69 and placing the assembly in a vacuum oven.
  • connection between the coil 69 and the two inner and outer rings 65 and 65 increases the exchange surface which is in contact with the primary fluid and the secondary fluid and thus substantially increases the overall efficiency of the exchanger while also improving its resistance. at high health pressures.
  • the rings 65 and 66 behave as a finned surface integral with the coil 69.
  • solders 626 and 627 in the variant where the projecting element calibrating the gap L between two turns 62 is the wire 64. In this case, however, the latter must be made of metal to support the passage vacuum oven.
  • the invention also relates to a device 4 for producing domestic hot water water comprising an enclosure 5 inside which is installed the heat exchanger 6 which has just been described, the domestic water to be heated constituting the secondary fluid circulating inside the coil 69 of this exchanger.
  • the enclosure 5 has the general shape of a cylinder whose axis of revolution coincides with the axis X-X ' and whose two rounded ends 53, 54 are portions of the sphere.
  • upstream end The end 53 of the enclosure through which the primary fluid is introduced is called “upstream end” and its opposite end 54, “downstream end”.
  • This enclosure 5 is made of composite material, such as a plastic material loaded for example with fibers or glass flakes, so as to give it low mechanical strength and thermal insulation properties.
  • the heat exchanger 6 previously described is placed inside the lower half-shell 51 provided with two mouths 510, 511 suitable for receiving respectively the cylindrical ends 60 and 61 of the coil 69, (see FIG. figure 7 ).
  • tips 60 and 61 are respectively crimped on these mouthpieces 510 and 511, an O-ring 601, respectively 611, sealing between the stainless steel coil 69 and the plastic material of the enclosure 5.
  • the upper half-shell 52 is then assembled to form the enclosure 5.
  • Sealing is ensured by the hot melting of the edges of the two half-shells 51 and 52, and then by pressure or ultrasonic assembly using a suitable equipment known per se.
  • the plane along which the two half-shells 51 and 52 are welded is represented by the line Y-Y ' .
  • the X-X ' axis is located in this plane.
  • the outer shell 66 is positioned inside the enclosure 5 by an annular spacer 500 advantageously made of foam.
  • This spacer 500 makes it possible to prevent a flow of parasitic water between the outer shell 66 and the wall of the enclosure 5
  • the wall 520 of the upper half-shell 52 has a recess 521 extending along the upper generatrix of the cylinder constituting the enclosure 5, parallel to the axis X-X ' .
  • An element 55 of composite material cooperates with this recess 521 to define a channel 50 whose role will be detailed later.
  • This element has the shape of an elongated slightly curved lamella and extends in the cylindrical portion of the enclosure 5, between the upstream end 53 at the downstream end 54 (see FIG. figures 3 and 4 ).
  • this element 55 acting as an intermediate partition is curved so as to lie in the extension of the curvature of the hemi-cylindrical half-shell 52.
  • This partition 55 is welded or glued to the wall 520.
  • the three channels of the pipe 2 are constituted by a mouth 23, called “upstream, formed in the wall of the upper half-shell 52, by a mouth 24, called” downstream “, formed in the wall of the half-shell lower 51 and through an orifice 20 pierced in a vertical intermediate partition 220, each semi-circular half of which is integral with the corresponding half-shell 51 or 52.
  • This three-way pipe 2 is formed in the upstream end 55 of the enclosure 5.
  • the two mouths 23 and 24 are coaxial axis Z-Z ' perpendicular to the plane YY' and intersecting the axis X-X ' .
  • the circular inlet 20 is provided with a filter 25 preventing the passage inside the chamber 5 of suspended particles (in particular limestone), present inside the primary water circuit.
  • the inlet orifice 20 extends inside the enclosure 5 by a tube 26 for introducing the primary fluid, of cylindrical shape and coaxial with the axis X-X ' of the inner shell 65.
  • This tube 26 extends from the inlet opening 20 to a short distance from the concave bottom 68, so that the flow of primary liquid entering inside this tube is deflected by the bottom 68 and brought back into position. direction of the upstream end 53 of the enclosure (see arrow J ).
  • the pipe 10 is fitted and then held in the upstream mouth 23 with a not shown clip, the seal being provided by a seal 101, the pipe 11 is fitted and then held likewise in the mouth 24, sealing being provided by a seal 110.
  • the pipes 10 and 11 could also be made integral with these upstream mouths 23 and downstream 24 by any other appropriate means ensuring the seal, (threaded connection etc .).
  • the three-way manifold 2 is further provided with a baffle lip 27 extending inwardly toward the orifice 20 locally reducing the inside diameter of said conduit. Its function is to direct the jet of primary fluid against the surface of the filter 25, so as to eliminate in heating mode radiators any impurities that would accumulate during the sanitary heating mode.
  • the three-way valve 7 will now be described with reference to figures 4 , 5 , 8 , 9 , 10 and 11 .
  • a complementary piece 700 made of plastic, the shape of which appears better on the figure 10 is introduced inside the downstream end 54 of the upper half-shell 52. It has an orifice 70 and an orifice 720 defining the seats of a valve 75.
  • the orifice 70 is the orifice through which the fluid primary comes out of the enclosure 5.
  • This complementary piece 700 is arranged so that the orifice 70 extends in a vertical plane and the orifice 720 is located in the extension of a conduit 72, integrally molded with the lower half-shell 51 and extending therein along a longitudinal axis T-T ' perpendicular to the Y-Y' plane and intersecting the X-X ' axis.
  • the conduit 72 opens out of the enclosure 5 at an upstream mouth 73 inside which is fitted and then crimped the pipe 12, the seal being provided by a seal 120.
  • the pipe 13 is fitted and then crimped into a downstream mouth 74 of axis T-T ' , the seal being provided by a seal 130.
  • This mouth 74 is integral with the upper half-shell 52.
  • the channel 50 opens out in the vicinity of the mouth 74 via an orifice 550.
  • the three channels of the valve 7 are therefore constituted by the outlet orifice 70, by a channel opening into the downstream mouth 74 and by a channel opening into the upstream mouth 73.
  • a disc valve 75 is mounted eccentrically on a rotary shaft 76 whose axis SS 'is tangent to the valve at a point A.
  • the S-S ' axis is parallel to the Y-Y' plane and perpendicular to the X-X ' axis.
  • the shaft 76 is rotated about the axis SS 'by a motor 77 placed outside the enclosure 5, a rotary joint 78 being formed in the wall of the enclosure 5 for the passage of this shaft .
  • the opposite end of the shaft 76 rests in a bearing 760 formed in the complementary part 700.
  • the valve 75 carries a superior disc-shaped elastic lining 750, able to bear against the edge of the outlet orifice 70, so as to close the latter in a completely sealed manner, the position shown in dashed lines in FIG. figure 4 ) and a lower discoidal resilient lining 751 able to sealingly close the orifice 720, when the shaft 76 is in the position shown in FIGS. figures 4 , 8 , 9 and 11 .
  • the flow rate of the water circulating in the heating circuit is then zero or very low.
  • the main exchanger of the boiler is poorly irrigated with water, which can cause overheating and boiling starts, harmful to its operation and its life.
  • Such a valve equipped with a calibrated spring allows the passage of a minimum flow of sufficient primary fluid to avoid boiling phenomena, when the flow rate in the installation of the radiators 100 is insufficient or zero.
  • this discharge valve 8 is integrated directly into the enclosure 5 of the hot water production device 4.
  • the valve 8 is mounted on a substantially cylindrical sleeve 56, of axis W-W ' perpendicular to the axis X-X' , integral with the wall of the recess 521.
  • the valve 8 comprises a fixed part 80, having the shape of a substantially hemispherical dome, axis W-W ' , whose opening is directed downwards.
  • the piece 80 is retained inside the sleeve 56 by a ring 83 of the circlip type, the assembly being mounted in a sealed manner, by an elastic annular seal 84, interposed between the elements 80 and 56.
  • the piece 80 rests in a sealed manner on a discoid base 57, integral with the recess 521.
  • This disc base 57 is pierced with a central circular orifice 58.
  • the discoid portion 57 is traversed by a second oblong opening 570 (see FIG. figure 15 ).
  • the valve 8 is provided with a piston 85 comprising a circular base 86, substantially discoidal, and an axial rod 87 of axis W-W ' .
  • the latter is guided in translation, along the axis W-W ' in a tubular sleeve 81 formed in the portion 80 in the form of a dome.
  • a helical compression spring 82 constantly tends to push the piston 85 downwards.
  • the base 86 of the piston carries an annular elastic seal 860, adapted to bear against the edge of the orifice 58, so as to seal it completely leaktight, when the piston 85 is in the lower position under the solicitation of the spring 13, as shown in the Figures 12 and 13 .
  • the value of the stiffness of the spring 82 is chosen according to the overpressure threshold beyond which it is desirable for the piston 85 to rise.
  • the figure 16 is a simplified embodiment of an embodiment in which the chamber 5 is significantly longer than the heat exchanger 6, the length of the tube 26 for introducing the primary fluid being adapted accordingly. This makes it possible to increase the volume of primary hot water present in the vicinity of the heat exchanger 6 and to prevent this primary water from cooling too rapidly when sanitary water is taken and the cold water begins to enter the coil 69.
  • the figure 24 illustrates an alternative embodiment of the device of the figure 16 in which the tube 26 for introducing the primary fluid is not connected to the upstream mouth 23 but is integral with a vertical partition 522, offset towards the heat exchanger 6 and integral with the enclosure 5.
  • This partition 522 defines with the left half of the enclosure 5 (with respect to the figure 24 ), an additional volume of primary water accumulated in reserve.
  • the hot water production device 4 is mounted in the mixed central heating and domestic hot water distribution system as shown in FIG. figure 17 .
  • the operation of the installation is identical to that described in conjunction with the Figures 1 and 2 and the three-way valve 7 makes it possible to select the path of the primary fluid inside the installation.
  • the deflector lip 27 locally increases the speed of this fluid, which makes it possible to eliminate the impurities accumulated on the filter 25, especially when this primary fluid is circulating towards the inside of the fluid. enclosure 5.

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Description

  • La présente invention concerne un échangeur de chaleur ainsi qu'un dispositif de production domestique d'eau chaude sanitaire, équipé d'un tel échangeur.
  • Pour satisfaire le besoin en eau chaude sanitaire à l'intérieur d'une habitation, il existe plusieurs solutions techniques qui apportent plus ou moins de confort à l'usager.
  • Une première solution consiste à produire l'eau chaude sanitaire à l'aide d'un ballon dont le volume peut varier de quelques dizaines à quelques centaines de litres. La réserve d'eau accumulée dans ce ballon est réchauffée par une résistance électrique ou par un serpentin traversé par le fluide du circuit primaire d'un échangeur de chaleur d'une chaudière ou fuel ou au gaz.
  • L'avantage principal d'un tel ballon est qu'il permet de disposer d'un grand débit d'eau chaude tant qu'il n'est pas vide, de sorte qu'il est possible d'ouvrir en même temps plusieurs robinets dans l'habitation.
  • Toutefois, il occupe un espace important dans la pièce où il est installé. En outre, il nécessite un temps de réchauffage important s'il a été entièrement vidé et son prix de revient est onéreux.
  • Une deuxième solution technique est la production, dite "instantanée" d'eau chaude sanitaire, c'est-à-dire au fur et à mesure des besoins.
  • Les figures 1 et 2 jointes à la présente demande de brevet sont des schémas qui illustrent une installation domestique conforme à l'état de la technique, permettant une telle production instantanée d'eau chaude.
  • Celle-ci comprend un circuit primaire de chauffage central I et un circuit secondaire de puisage sanitaire II, qui interfèrent l'un avec l'autre au niveau d'un dispositif D de production d'eau chaude. Ce dernier comprend un ballon de faible volume B contenant un serpentin S, de section circulaire, au niveau duquel se produit un échange de chaleur.
  • Le circuit primaire I comprend une source de chauffage 1 de l'eau de ce circuit ; il s'agit par exemple d'une chaudière pourvue d'un brûleur à gaz.
  • Une pompe appropriée 15 assure la circulation de l'eau dans ce circuit I.
  • L'eau quitte la chaudière 1 par une conduite 10, puis passe via un raccord R en forme de "T" dans une conduite 11, traverse les radiateurs du chauffage central 100, et revient à la chaudière 1 après avoir dissipé une partie de ses calories dans les radiateurs 100.
  • La tuyauterie de retour comprend deux conduites 12, 13 séparées par une vanne à trois voies V ; la conduite 13 se raccorde à la chaudière 1 après passage dans la pompe 15 via une conduite 14.
  • Dans cette application, l'eau du chauffage central constitue le fluide primaire ; le dispositif de production d'eau chaude D est branché en parallèle par rapport aux radiateurs 100, la dérivation se situant en amont de ces radiateurs par le raccord R en "T" et, en aval, par la vanne à trois voies V.
  • On a désigné par les références a et b les orifices d'entrée et, respectivement, de sortie du fluide primaire à l'intérieur du dispositif de production d'eau chaude D.
  • Le raccord en "T" R se raccorde à l'orifice d'entrée a par une conduite 16 ; l'orifice de sortie b se raccorde à la vanne à trois voies V par une conduite 17.
  • Sur le circuit secondaire II, on a désigné par la référence EF une source de production d'eau froide ; il peut s'agir par exemple d'un robinet branché sur le réseau d'eau potable prévu dans l'habitation recevant cette installation.
  • On a désigné par la référence EC un dispositif d'utilisation d'eau chaude ; il s'agit par exemple d'un robinet ou d'un pommeau de douche destiné à fournir de l'eau chaude à l'utilisateur.
  • On a désigné par les références c et d, les embouchures d'entrée et, respectivement, de sortie du fluide secondaire, ici l'eau du circuit sanitaire.
  • La source EF est branchée sur l'embouchure c par une conduite d'amenée d'eau froide 19, tandis que l'embouchure de sortie d est branchée au dispositif d'utilisation d'eau chaude EC par une conduite de distribution d'eau chaude 18.
  • Dans l'état des circuits illustré sur la figure 1, seul le circuit primaire I de chauffage central est en usage.
  • La vanne à trois voies V se trouve dans une position telle que les conduites 12 et 13 sont mises en communication, la conduite 17 étant en revanche isolée.
  • Dans cette situation, l'eau fournie par la chaudière 1 parcourt exclusivement le circuit primaire I, comme symbolisé par les flèches F, en assurant le chauffage des radiateurs 100.
  • La figure 2 illustre la situation dans laquelle un puisage d'eau sanitaire est demandé, par exemple par l'ouverture d'un robinet prévu dans le dispositif d'utilisation EC.
  • Ce puisage fait basculer automatiquement, via un système de commande approprié connu en soi, la vanne à trois voies V, de manière à fermer la sortie de la conduite 12, en assurant au contraire la communication de la conduite 17 avec la conduite 13.
  • Dans ces conditions, l'eau chaude qui circule selon la flèche G dans le circuit primaire I est aiguillée au niveau du raccord en "T" R vers le dispositif de production d'eau chaude D.
  • Elle parcourt le ballon B de son entrée a vers sa sortie b, en suivant une trajectoire sinueuse à travers les spires du serpentin S.
  • L'eau chaude ne passe pas dans les radiateurs 100 puisque la sortie de la conduite 12 est fermée, mais exclusivement à l'intérieur du ballon B et revient à la chaudière 1, via les conduites 13 et 14 et la pompe 15.
  • Simultanément, du fait de l'appel d'eau sanitaire, l'eau du circuit secondaire II parcourt le serpentin S de l'entrée c vers la sortie d, comme symbolisé par les flèches H, c'est-à-dire à contre-courant de l'eau du circuit primaire circulant dans le ballon B.
  • L'échange thermique s'effectue entre l'eau chaude du circuit primaire présente à l'intérieur du ballon B et l'eau froide pénétrant à l'intérieur du serpentin S ; c'est donc de l'eau chaude qui parvient au dispositif d'utilisation EC.
  • A titre indicatif, l'eau quitte la chaudière 1 a une température voisine de 80° C et y revient à une température comprise entre 40 et 60° C selon le réglage des radiateurs 100.
  • Dans le circuit secondaire II, l'eau froide pénétrant à l'intérieur du serpentin S est à une température de l'ordre de 15° C et l'eau chaude obtenue à l'intérieur du dispositif d'utilisation EC est à une température de l'ordre de 45° C.
  • Lorsque le puisage est terminé, la vanne à trois voies V bascule de nouveau dans sa position initiale, ce qui permet d'alimenter les radiateurs 100.
  • Le débit instantané d'eau chaude susceptible d'être obtenu en continu avec une telle installation dépend des performances d'échanges thermiques du dispositif D. Or celles-ci ne sont pas optimales du fait que le serpentin S est de section droite circulaire. De ce fait, il est impossible d'obtenir de l'eau chaude à plusieurs robinets en même temps.
  • Par ailleurs, le serpentin S à tendance à s'entartrer rapidement.
  • En outre, l'encombrement axial d'un serpentin de section ronde est important, de sorte que les dimensions du ballon B le contenant le sont également.
  • De plus, la vanne à trois voies V présente également un encombrement important.
  • Enfin, le prix d'une telle vanne et de ses raccords et tubes de liaison au dispositif D de production d'eau chaude intervient de manière importante dans le coût total de l'installation.
  • On connaît déjà d'après le document FR-A-2 337 314 , un échangeur de chaleur comprenant un tube en matériau thermiquement bon conducteur, enroulé en hélice pour former un serpentin, dans lequel un fluide, dit "secondaire", est destiné à circuler, ce serpentin étant maintenu entre deux viroles cylindriques, coaxiales dites "interne" et "externe", assemblées entre elles à chacune de leurs deux extrémités, ledit serpentin possédant une section droite aplatie, dont le grand axe est sensiblement perpendiculaire à l'axe de l'hélice, chaque spire du serpentin possédant des faces radiales qui sont écartées des faces radiales de la spire adjacente d'un interstice de largeur constante, un fluide dit "primaire" étant destiné à circuler entre chaque spire dudit serpentin, à contre-courant de la circulation dudit fluide secondaire.
  • Un tel dispositif est d'un encombrement important et est également mal adapté pour supporter les surpressions susceptibles d'apparaître dans le circuit de circulation de fluide.
  • La présente invention a pour but de résoudre les inconvénients précités de l'état de la technique.
  • Elle a notamment pour objectif de proposer un échangeur de chaleur présentant une importante surface d'échange, ainsi qu'un dispositif de production d'eau chaude assurant instantanément un grand débit d'eau chaude.
  • Un autre objectif de l'invention est d'intégrer à l'intérieur de l'enceinte du dispositif de production d'eau chaude un système de vanne à trois voies de structure très simple, de façon à réduire sensiblement le prix de revient global de ce dispositif, et à en diminuer notablement l'encombrement total.
  • Un autre objectif encore de l'invention est de fournir un dispositif présentant une forte résistance à la pression sanitaire qui peut parfois atteindre 25 bars (25.105 Pa), ces pics de pression pouvant notamment résulter de "coups de bélier" ou de soupapes de sécurité défectueuses, par exemple.
  • A cet effet, l'invention concerne un échangeur de chaleur comprenant un tube en matériau thermiquement bon conducteur, enroulé en hélice pour forme un serpentin, dans lequel un fluide, dit "secondaire", est destiné à circuler, ce serpentin étant maintenu entre deux viroles cylindriques, coaxiales, dites "interne" et "externe", assemblées entre elles à chacune de leurs deux extrémités, ledit serpentin possédant une section droite aplatie et sensiblement ovale, dont le grand axe est sensiblement perpendiculaire à l'axe de l'hélice, chaque spire du serpentin possédant des faces radiales qui sont écartées des faces radiales de la spire adjacente d'un interstice de largeur constante, un fluide dit"primaire" étant destiné à circuler entre chaque spire dudit serpentin, à contre-courant de la circulation dudit fluide secondaire.
  • Cet échangeur est remarquable en ce que l'interstice entre deux spires voisines du serpentin est calibré au moyen d'au moins un élément saillant hélicoïdal, de même pas que le serpentin et disposé entre les faces radiales en regard les unes des autres des spires, et en ce que la virole interne et la virole externe sont assemblées entre elles à chacune de leurs deux extrémités par une bride hélicoïdale dont l'espace entre les extrémités de la spire autorise le passage dudit fluide primaire et sa circulation entre les spires dudit serpentin de part et d'autre dudit élément saillant, entre lesdites viroles.
  • Selon d'autres caractéristiques non limitatives de l'invention :
    • ledit élément saillant est embouti dans l'une des faces radiales des spires du serpentin et vient au contact de la face radiale de la spire voisine située en regard ;
      • au moins un élément saillant est embouti dans l'une des faces radiales des spires et un nombre identique d'éléments saillants est embouti dans l'autre face radiale de la spire, chaque élément saillant de l'une des faces radiales venant au contact d'un autre élément saillant de la face radiale située en regard ;
      • une première paire de saillies semi-cylindriques est emboutie dans l'une des faces radiales des spires et une seconde paire de saillies semi-cylindriques est emboutie dans l'autre face radiale desdites spires, chaque saillie de l'une des faces radiales venant au contact d'une autre saillie de la face radiale située en regard ;
      • ledit élément saillant est un fil rigide, hélicoïdal, monté de façon que chacune de ses spires soit intercalée entre deux spires voisines du serpentin,
      • les petits côtés opposés de chaque spire du serpentin sont brasés avec la virole interne et la virole externe au niveau de leurs points de contact respectifs avec celles-ci.
  • L'invention concerne également un dispositif de production domestique d'eau chaude sanitaire qui se caractérise en ce qu'il comprend une enceinte à l'intérieur de laquelle est installé l'échangeur de chaleur précité, l'eau sanitaire à chauffer constituant le fluide secondaire qui circule à l'intérieur du serpentin, chaque extrémité de ce serpentin traversant la paroi de ladite enceinte au niveau d'une embouchure ménagée à cet effet, l'entrée et la sortie du fluide primaire à l'intérieur de l'enceinte se faisant respectivement par un orifice d'entrée et un orifice de sortie.
  • Par ailleurs, selon un certain nombre d'autres caractéristiques non limitatives de l'invention, prises seules ou en combinaison :
    • une chambre de répartition du fluide primaire est ménagée à l'intérieur de ladite enceinte, cette chambre étant délimitée par la paroi intérieure de la virole interne cylindrique et par un fond circulaire obturant de façon étanche l'extrémité de ladite virole interne située au voisinage de l'orifice d'entrée du fluide secondaire, dite "extrémité d'entrée" et un tube d'introduction du fluide primaire est disposé à l'intérieur de ladite virole interne, l'une de ses extrémités étant reliée à l'orifice d'entrée du fluide primaire et son extrémité opposée débouchant à faible distance dudit fond, de sorte que ce dernier forme un déflecteur qui renvoie le flux entrant de fluide primaire en direction de l'extrémité opposée de ladite chambre de répartition ;
    • le fond est concave, sa concavité étant orientée en direction du tube d'introduction du fluide primaire ;
    • le dispositif de production d'eau chaude comprend une tubulure à trois voies intégrée à ladite enceinte, dont l'une des voies est constituée par l'orifice d'entrée du fluide primaire, l'autre par une embouchure amont et la troisième par une embouchure aval, ledit orifice d'entrée étant muni d'un filtre ;
    • cette tubulure à trois voies est munie intérieurement, au voisinage de l'orifice d'entrée, d'une lèvre déflectrice permettant de diriger le flux entrant de fluide primaire, en direction dudit orifice d'entrée ;
    • le dispositif de production d'eau chaude comprend une vanne à trois voies pour la distribution du fluide primaire, intégrée à ladite enceinte, dont l'une des voies est constituée par un orifice de sortie du fluide primaire, l'autre voie débouche dans une embouchure aval et la troisième débouche dans une embouchure amont, ces deux embouchures étant ménagées dans la paroi de l'enceinte, cette vanne comportant un clapet apte à obturer sélectivement soit ledit orifice de sortie, soit la voie débouchant dans l'embouchure amont ;
    • ce clapet est monté sur un arbre entraîné en rotation par un moteur ;
    • un canal de décharge est ménagé à l'intérieur de l'enceinte de façon à mettre en communication de fluide l'entrée et la sortie de fluide primaire, ce canal de décharge étant équipé d'un clapet de décharge ;
    • le canal de décharge est ménagé entre un renfoncement de l'enceinte et une cloison intermédiaire disposée entre ledit renfoncement et la virole externe, ce canal de décharge s'étendant depuis le voisinage de l'extrémité amont de l'enceinte jusqu'à son extrémité aval où il débouche dans l'embouchure aval de la vanne à trois voies ;
    • le clapet de décharge comprend un piston sollicité par un ressort taré, apte à obturer un orifice de passage du fluide primaire ménagé dans ledit canal de décharge lorsque la pression dudit fluide primaire arrivant à l'intérieur de l'enceinte est inférieure à une valeur seuil prédéterminée et qui, au contraire, autorise ce passage lorsque la pression excède cette valeur ;
    • le clapet de décharge est monté dans un manchon solidaire du renfoncement de l'enceinte et dont l'axe est perpendiculaire au plan de ce renfoncement, le piston étant mobile en translation selon ledit axe du manchon et étant sollicité par un ressort de compression hélicoïdal qui prend appui contre une pièce en forme de dôme fixée de manière étanche audit manchon ;
    • le clapet de décharge comprend une cloison transversale fixe séparant l'espace entre ledit renfoncement de l'enceinte et la cloison intermédiaire et une embase solidaire de cette cloison fixe qui est traversée d'un côté par l'orifice susceptible d'être obturé par ledit piston et de l'autre par une ouverture qui communique en permanence avec l'intérieur de la pièce en forme de dôme ;
    • l'enceinte est réalisée en matière plastique ;
  • Enfin l'invention concerne également une installation mixte de distribution domestique d'eau chaude comprenant un circuit primaire de chauffage central et un circuit secondaire de puisage sanitaire, cette installation étant équipée d'un dispositif de production d'eau chaude sanitaire tel que celui mentionné ci-dessus, branché en parallèle sur les radiateurs du circuit de chauffage central, l'eau du chauffage central, fournie par une chaudière, constituant ledit fluide primaire et l'eau de puisage sanitaire constituant ledit fluide secondaire.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va maintenant en être faite, en référence aux dessins annexés :
    • les figures 1 et 2 sont des schémas illustrant le principe de fonctionnement d'une installation de chauffage mixte, équipé d'un dispositif de production d'eau chaude sanitaire instantanée, conforme à l'état de la technique ;
    • la figure 3 est une vue en perspective éclatée des différentes pièces constitutives du dispositif de production d'eau chaude ;
    • la figure 4 est une vue en coupe verticale longitudinale du dispositif de production d'eau chaude conforme à l'invention ;
    • la figure 5 est une vue en coupe longitudinale de ce même dispositif, prise selon le plan de coupe représenté par la ligne V-V sur la figure 4 ;
    • la figure 6 est une vue schématique représentant les deux viroles de l'échangeur de chaleur en coupe transversale ;
    • les figures 7, 8 et 9 sont des vues en coupe verticale transversale du dispositif de la figure 4, selon les plans de coupe représentées respectivement par les lignes VII-VII, VIII-VIII et IX-IX de la figure 4, la figure 7 représentant en outre les embouchures d'entrée et de sortie de serpentin vues en coupe axiale ;
    • la figure 10 est une vue en perspective de l'une des pièces de la vanne à 3 voies ;
    • la figure 11 est une vue en perspective de l'extrémité aval du dispositif de production d'eau chaude ;
    • la figure 12 est une vue en coupe agrandie du clapet de décharge du dispositif de la figure 4, prise selon le plan de coupe représenté par la ligne XII-XII sur cette figure ;
    • les figures 13 et 14 sont des vues en coupe du même clapet de décharge dans le plan de la figure 4, respectivement en positions fermée et ouverte ;
    • la figure 15 est une vue de dessus partiellement en coupe du dispositif de la figure 4 ;
    • la figure 16 est une vue en coupe verticale longitudinale d'une variante de réalisation du dispositif de production d'eau chaude ;
    • la figure 17 est un schéma d'une installation domestique équipée du dispositif de production d'eau chaude sanitaire selon l'invention, celui-ci étant représenté en coupe ;
    • la figure 18 est une vue en coupe verticale longitudinale d'une variante de réalisation du dispositif de production d'eau chaude ;
    • la figure 19 est une vue en coupe longitudinale de ce même dispositif, prise selon le plan de coupe représenté par la ligne XIX-XIX sur la figure 18;
    • la figure 20 est une vue en bout de l'échangeur de chaleur des figures 18 et 19 ;
    • la figure 21 est une vue en coupe longitudinale, partielle, représentant une variante de réalisation du serpentin ;
    • la figure 22 est une vue en perspective de l'extrémité aval du dispositif de production d'eau chaude représenté sur les figures 18 et 19 ;
    • la figure 23 est une vue en coupe longitudinale, partielle, d'une variante de réalisation du dispositif de l'échangeur de chaleur représenté sur la figure 18, ce dernier étant hors de l'enceinte du dispositif de production d'eau chaude ; et
    • la figure 24 est une vue en coupe verticale longitudinale d'une variante de réalisation du dispositif de production d'eau chaude représenté sur la figure 16 ;
    • la figure 25 est une vue en coupe longitudinale, partielle, représentant une autre variante de réalisation du serpentin.
  • L'échangeur de chaleur 6 va maintenant être décrit en faisant référence plus spécifiquement aux figures 3, 4 et 5.
  • Il est constitué d'un tube 69 de section droite aplatie et sensiblement ovale, enroulé en hélice de manière à former un serpentin, de sorte que le grand axe de sa section droite soit sensiblement perpendiculaire à l'axe X-X' de l'hélice.
  • Le fluide secondaire circule à l'intérieur de ce tube 69 et le fluide primaire autour de celui-ci et à contre-courant.
  • Ce tube 69 est réalisé dans un matériau thermiquement bon conducteur, de préférence en métal, par exemple en acier inoxydable. Il est constitué d'un certain nombre de spires 62, dont les grandes faces dites "faces radiales" référencées 620, 621 sont écartées des faces, 621, 620 de la spire 62 adjacente, d'un interstice de largeur L constante.
  • Les petits côtés de chaque spire 62 en forme d'arc de cercle sont référencés respectivement 624 pour le côté intérieur et 625 pour le côté extérieur du serpentin 69.
  • Les portions d'extrémité rectilignes 63, 63' de ce tube s'étendent tangentiellement vers l'extérieur de l'hélice et se terminent par des embouts cylindriques constituant respectivement les embouchures d'entrée 60 et de sortie 61 du fluide secondaire qui y circule. La transition entre les parties aplaties 63, 63' et les embouts cylindriques 61, 60 se fait de manière progressive.
  • L'interstice L entre deux spires voisines 62 du serpentin 69 est calibré au moyen d'un élément saillant.
  • Selon une première variante de réalisation, cet élément saillant est un fil rond, rigide 64 hélicoïdal, de même pas que le serpentin 69 et monté de sorte que chacune de ses spires 640 soit intercalée entre deux spires voisines 62 du serpentin 69.
  • Le fil 64 est réalisé en tout type de matériau rigide, par exemple en plastique ou en métal tel que de l'acier.
  • Le fil 64 hélicoïdal est intercalé entre les spires du serpentin 69 par vissage.
  • Il a pour rôle de prévenir les déformations de la paroi du tube aplati 69 pouvant résulter de variations de la pression interne. En outre, il permet de maintenir constant l'interstice L entre deux spires voisines 62, de sorte que l'épaisseur de la lame de fluide primaire passant entre ces deux spires est également constante, ce qui est essentiel pour obtenir un bon rendement d'échange thermique entre les fluides primaire et secondaire.
  • Le fait de réaliser un serpentin 69 de section aplatie et de canaliser le débit d'eau primaire entre les spires et à contre courant du débit secondaire permet d'assurer un meilleur transfert thermique entre les deux fluides. L'encombrement du serpentin à spires aplaties 69 est ainsi nettement réduit pour une meilleure performance thermique.
  • Le tube ou serpentin 69 et le fil rigide 64 enroulés en hélice, sont maintenus assemblés entre deux viroles cylindriques coaxiales, dites "interne" et "externe" et référencées respectivement 65 et 66.
  • Les efforts de dilatation des spires du tube 69 et du fil 64 sont repris par la présence de ces deux viroles 65, 66, réalisées dans un matériau résistant et de préférence thermiquement bon conducteur, par exemple du métal, notamment de l'acier.
  • La présence de ces deux viroles en acier mince permet de réduire considérablement l'épaisseur de la paroi du serpentin 69. Ainsi, pour résister sans déformation à une pression de 25 bars (25.105 Pa) à l'intérieur du serpentin 69, il suffit que la paroi de ce dernier représente une épaisseur de 0,5 mm au lieu de 1,8 à 2 mm pour la même section de spire aplatie si ces viroles n'étaient pas présentes.
  • Comme cela apparaît mieux sur la figure 6, chaque virole intérieure 65 et extérieure 66 est fabriquée à partir d'une tôle mince et plane enroulée sur elle-même de façon à former un cylindre d'axe de révolution X-X'.
  • Cette structure fendue procure une certaine élasticité aux viroles 65, 66 qui se comportent comme des ressorts, la virole intérieure 65 ayant naturellement tendance à s'écarter et la virole extérieure 66 à se refermer sur elle-même. Lors du montage du sous-ensemble serpentin 69/fil 64 à l'intérieur des viroles, la virole extérieure 66 est ouverte légèrement tandis que la virole intérieure 65 est enroulée plus serrée sur elle-même. Après l'assemblage, les deux viroles 65 et 66 sont libérées et leur élasticité propre les ramène dans leur position d'origine représentée sur la figure 6.
  • Les deux extrémités longitudinales 650, respectivement 660 de chaque tôle se chevauchent le long d'une génératrice du cylindre et présentent un décrochement situé à l'extérieur de la virole extérieure 66 (respectivement à l'intérieur de la virole intérieure 65) pour conserver un écartement e constant entre les deux viroles.
  • De plus, la virole intérieure 65 et la virole extérieure 66 reprennent les efforts de traction du fil 64 et du serpentin 69 grâce à deux brides ou couronnes métalliques (en acier par exemple) 67, 67', assemblées (de préférence par soudure) à chacune de leurs deux extrémités.
  • Comme cela apparaît sur la figure 3, chaque bride 67, 67' présente une forme générale hélicoïdale à une spire, de sorte que les deux extrémités 674, 675, (respectivement 674', 675') de la spire ne sont pas dans le même plan et sont très légèrement décalées l'une par rapport à l'autre d'un espace 676, respectivement 676'. La forme des extrémités des viroles 65, 66 est adaptée en conséquence, voir figure 3, c'est-à-dire qu'elle présente un petit décrochement 650, respectivement 660.
  • Comme on peut le voir sur la figure 5, la bride 67 présente en coupe transversale la forme d'un "U" à angles droits dont la partie centrale rectiligne 670 est plaquée contre la face radiale 621 de la dernière spire 62 de l'enroulement 69 et dont les deux ailes 672 sont soudées respectivement à la surface extérieure de la virole intérieure 65 et à la surface intérieure de la virole extérieure 66.
  • La bride 67', située à droite sur la figure 5, présente une structure similaire.
  • Le fluide primaire pénètre dans l'échangeur de chaleur 6 tangentiellement au serpentin 69, au niveau de l'espace 676, entre la première et la deuxième spire du serpentin 69, circule de part et d'autre du fil 64 et entre les viroles 65, 66 et ressort au niveau de l'espace 676', (flèche K, figure 22).
  • Enfin, un fond circulaire 68 obture de façon étanche l'extrémité de la virole interne 65 située au voisinage de l'embouchure d'entrée 60 du serpentin 69.
  • De préférence, ce fond 68 est concave et sa concavité est orientée en direction de l'intérieure de la virole 65 de façon à définir une chambre 680.
  • Selon une deuxième variante de réalisation illustrée sur les figures 18 et 19, l'élément saillant calibrant l'interstice L est constitué de deux saillies 623, 623' semi-cylindriques, la saillie 623 étant emboutie dans la face radiale 621 de la spire 62 et la saillie 623' étant emboutie dans la face radiale 620 opposée. Chaque saillie 623 de la face radiale 621 vient au contact de la saillie 623' de la face radiale 620.
  • Selon une troisième variante de réalisation illustrée sur la figure 25, l'élément saillant calibrant l'interstice L est constitué de deux paires de saillies 628, 629 et 628', 629' semi-cylindriques, la paire de saillies 628, 629 étant emboutie dans la face radiale 621 de la spire 62 et la paire de saillies 628', 629' étant emboutie dans la face radiale 620 opposée. Chaque saillie 628 de la face radiale 621 vient au contact de la saillie 628' de la face radiale 620 et de même pour les saillies 629 et 629'.
  • Cette variante de réalisation est particulièrement adaptée au cas où les faces radiales 620, 621 du serpentin sont l'une largeur LA importante et/ou lorsqu'il y a une forte pression de fluide dans le serpentin. Les deux points de contact entre deux spires voisines empêchent une déformation du serpentin. Dans ce mode de réalisation, le fluide primaire circule d'une part dans l'espace ménagé entre la virole intérieure 65 et les saillies 628, 628' et d'autre part dans l'espace ménagé entre la virole extérieure 66 et les saillies 629, 629' en regard l'une de l'autre.
  • On pourrait également envisager de réaliser plus de deux saillies sur chaque face radiale, à condition de réaliser le même nombre de saillies sur chaque face.
  • Selon une quatrième variante illustrée sur la figure 21, l'élément saillant est embouti uniquement sur l'une des faces radiales (ici la face 621) des spires 62 et vient au contact de la face radiale 620 de la spire voisine 62 située en regard. Cet élément saillant porte la référence 622.
  • Les éléments saillants 622, 623, 623', 628, 628', 629 et 629' qui viennent d'être décrits peuvent être obtenus par hydroformage. On peut se référer à cet effet au document WO-94/16272 décrivant cette technique.
  • Enfin, selon une variante de réalisation de l'invention illustrée sur la figure 23, les petits côtés intérieur 624 et extérieur 625 de chaque spire 62 du serpentin 69 sont brasés au niveau de leur point de contact respectivement avec les deux viroles intérieure 65 et extérieure 66. Les brasures portent les références respectives 626 et 627.
  • Chaque brasure 626 et 627 présente la forme d'une bande hélicoïdale s'étendant le long de la virole correspondante.
  • La brasure peut s'effectuer en introduisant de la poudre de cuivre sur les deux parois en regard des viroles intérieure 65 et extérieure 66, puis en y plaçant le serpentin 69 et en plaçant l'ensemble dans un four sous vide.
  • La liaison entre le serpentin 69 et les deux viroles intérieure 65 et extérieure 66 augmente la surface d'échange qui est en contact avec le fluide primaire et le fluide secondaire et augmente ainsi sensiblement le rendement global de l'échangeur tout en améliorant également sa résistance aux fortes pressions sanitaires.
  • Les viroles 65 et 66 se comporte comme une surface à ailettes solidaire du serpentin 69.
  • On notera que bien que cela ne soit pas représenté sur la figure 4, il serait également possible de réaliser les brasures 626 et 627 dans la variante où l'élément saillant calibrant l'interstice L entre deux spires 62 est le fil 64. Dans ce cas toutefois, ce dernier doit être réalisé en métal pour supporter le passage au four sous vide.
  • L'invention concerne également un dispositif 4 de production d'eau domestique d'eau chaude sanitaire comprenant une enceinte 5 à l'intérieur de laquelle est installé l'échangeur de chaleur 6 qui vient d'être décrit, l'eau sanitaire à chauffer constituant le fluide secondaire qui circule à l'intérieur du serpentin 69 de cet échangeur.
  • En se reportant maintenant aux figures 3, 4, 5 et 7, on peut voir que l'enceinte 5 présente la forme générale d'un cylindre dont l'axe de révolution est confondu avec l'axe X-X' et dont les deux extrémités arrondies 53, 54 sont des portions de sphère.
  • L'extrémité 53 de l'enceinte par laquelle est introduite le fluide primaire est dite "extrémité amont" et son extrémité opposée 54, "extrémité aval".
  • Cette enceinte 5 est réalisée en matériau composite, tel qu'une matière plastique chargée par exemple de fibres ou d'écailles de verre, de façon à lui conférer des propriétés de résistance mécanique et d'isolant thermique à faible coût.
  • Elle est constituée de deux demi coquilles inférieure 51 et supérieure 52, obtenues par injection à l'aide de moules de formes appropriées.
  • L'échangeur de chaleur 6 précédemment décrit est placé à l'intérieur de la demi coquille inférieure 51 munie de deux embouchures 510, 511 appropriées pour recevoir respectivement les embouts cylindriques 60 et 61 du serpentin 69, (voir figure 7).
  • Ces embouts 60 et 61 sont sertis respectivement sur ces embouchures 510 et 511, un joint torique 601, respectivement 611, assurant l'étanchéité entre l'inox du serpentin 69 et la matière plastique de l'enceinte 5.
  • La demi coquille supérieure 52 est ensuite assemblée pour constituer l'enceinte 5.
  • L'étanchéité est assurée par la fusion à chaud des bords des deux demi-coquilles 51 et 52, puis par assemblage sous-pression ou par ultrasons à l'aide d'un équipement adapté connu en soi.
  • Le plan le long duquel les deux demi-coquilles 51 et 52 sont soudées est représenté par la ligne Y-Y'. L'axe X-X' est situé dans ce plan.
  • Comme on peut le voir sur la figure 4, la virole extérieure 66 est positionnée à l'intérieur de l'enceinte 5 par une entretoise annulaire 500 avantageusement réalisée en mousse. Cette entretoise 500 permet d'empêcher une circulation d'eau parasite entre la virole extérieure 66 et la paroi de l'enceinte 5
  • En se reportant de nouveau à la figure 7, on peut voir que la paroi 520 de la demi-coquille supérieure 52 présente un renfoncement 521 s'étendant le long de la génératrice supérieure du cylindre constituant l'enceinte 5, parallèlement à l'axe X-X'.
  • Un élément 55 en matériau composite coopère avec ce renfoncement 521 pour définir un canal 50 dont le rôle sera détaillé ultérieurement.
  • Cet élément présente la forme d'une lamelle allongée légèrement incurvée et s'étend dans la partie cylindrique de l'enceinte 5, entre l'extrémité amont 53 à l'extrémité aval 54, (voir figures 3 et 4).
  • Comme cela apparaît mieux sur les figures 7 et 12, cet élément 55 jouant le rôle de cloison intermédiaire est incurvé de façon à se situer dans le prolongement de la courbure de la demi coquille 52 hémicylindrique.
  • Cette cloison 55 est soudée ou collée à la paroi 520.
  • Conformément à l'invention, plusieurs composants hydrauliques nécessaires au fonctionnement et/ou au raccordement du dispositif de production d'eau chaude 4 au reste de l'installation sont intégrés à l'enceinte 5, à savoir une tubulure à trois voies 2, une vanne à trois voies 7, ainsi qu'un clapet de décharge 8.
  • Ceci permet de diminuer le nombre de pièces supplémentaires coûteuses et de réduire l'encombrement total du dispositif 4.
  • Comme on peut le voir sur les figures 3, 4 et 5, les trois voies de la tubulure 2 sont constituées par une embouchure 23, dite "amont, ménagée dans la paroi de la demi-coquille supérieure 52, par une embouchure 24, dite "aval", ménagée dans la paroi de la demi-coquille inférieure 51 et par un orifice 20 percé dans une cloison intermédiaire verticale 220 dont chaque moitié hémicirculaire est venue de matière avec la demi-coquille 51 ou 52 correspondante. Cette tubulure à trois voies 2 est formée dans l'extrémité amont 55 de l'enceinte 5.
  • Les deux embouchures 23 et 24 sont coaxiales d'axe Z-Z' perpendiculaire au plan Y-Y' et coupant l'axe X-X'.
  • L'orifice d'entrée circulaire 20 est muni d'un filtre 25 empêchant le passage à l'intérieur de l'enceinte 5, de particules en suspension (notamment de calcaire), présentes à l'intérieur du circuit d'eau primaire.
  • L'orifice d'entrée 20 se prolonge à l'intérieur de l'enceinte 5 par un tube 26 d'introduction du fluide primaire, de forme cylindrique et coaxial à l'axe X-X' de la virole intérieure 65.
  • Ce tube 26 s'étend depuis l'ouverture d'entrée 20 jusqu'à une faible distance du fond 68 concave, de sorte que le flux de liquide primaire entrant à l'intérieur de ce tube est dévié par le fond 68 et ramené en direction de l'extrémité amont 53 de l'enceinte (voir flèche J).
  • La conduite 10 est emmanchée puis maintenue dans l'embouchure amont 23 à l'aide d'un clips non représenté, l'étanchéité étant assurée par un joint 101, la conduite 11 est emmanchée puis maintenue de même dans l'embouchure 24, l'étanchéité étant assurée par un joint 110.
  • Les conduites 10 et 11 pourraient également être rendues solidaires de ces embouchures amont 23 et aval 24 par tout autre moyen approprié assurant l'étanchéité, (raccord fileté etc....).
  • La tubulure à trois voies 2 est en outre munie d'une lèvre déflectrice 27 s'étendant intérieurement en direction de l'orifice 20 en réduisant localement le diamètre intérieur dudit conduit. Elle a pour fonction de diriger le jet de fluide primaire contre la surface du filtre 25, de façon à y éliminer en mode chauffage des radiateurs les éventuelles impuretés qui s'y seraient accumulées pendant le mode chauffage sanitaire.
  • La vanne à trois voies 7 va maintenant être décrite en faisant référence aux figures 4, 5, 8, 9, 10 et 11.
  • Une pièce complémentaire 700 en matière plastique, dont la forme apparaît mieux sur la figure 10 est introduite à l'intérieur de l'extrémité aval 54 de la demi-coquille supérieure 52. Elle présente un orifice 70 et un orifice 720 définissant les sièges d'un clapet 75. L'orifice 70 est l'orifice par lequel le fluide primaire sort de l'enceinte 5.
  • Cette pièce complémentaire 700 est disposée de façon que l'orifice 70 s'étende dans un plan vertical et que l'orifice 720 soit situé dans le prolongement d'un conduit 72, venu de moulage avec la demi-coquille inférieure 51 et s'étendant à l'intérieur de celle-ci selon un axe longitudinal T-T' perpendiculaire au plan Y-Y' et coupant l'axe X-X'.
  • Le conduit 72 débouche hors de l'enceinte 5 au niveau d'une embouchure amont 73 à l'intérieur de laquelle est emmanchée puis sertie la conduite 12, l'étanchéité étant assurée par un joint 120.
  • La conduite 13 est emmanchée puis sertie dans une embouchure aval 74 d'axe T-T', l'étanchéité étant assurée par un joint 130. Cette embouchure 74 est venue de matière avec la demi-coquille supérieure 52.
  • On notera que le canal 50 débouche au voisinage de l'embouchure 74 par un orifice 550.
  • Les trois voies de la vanne 7 sont donc constituées par l'orifice de sortie 70, par une voie débouchant dans l'embouchure aval 74 et par une voie débouchant dans l'embouchure amont 73.
  • Comme cela apparaît mieux sur les figures 4, 5, 8, 9 et 11, un clapet discoïde 75 est monté excentré sur un arbre rotatif 76 dont l'axe S-S' est tangent à ce clapet en un point A.
  • L'axe S-S' est parallèle au plan Y-Y' et perpendiculaire à l'axe X-X'.
  • L'arbre 76 est entraîné en rotation autour de l'axe S-S' par un moteur 77 placé à l'extérieur de l'enceinte 5, un joint tournant 78 étant ménagé dans la paroi de l'enceinte 5 pour le passage de cet arbre. L'extrémité opposée de l'arbre 76 repose dans un palier 760 formé dans la pièce complémentaire 700.
  • Le clapet 75 porte une garniture élastique discoïde supérieure 750, apte à venir porter contre le bord de l'orifice de sortie 70, de manière à obturer celui-ci de façon totalement étanche, position représentée en pointillés en figure 4) et une garniture élastique discoïde inférieure 751 apte à venir obturer de façon étanche l'orifice 720, lorsque l'arbre 76 est dans la position représentée sur les figures 4, 8, 9 et 11.
  • Le clapet de décharge 8 et son rôle vont maintenant être décrits plus en détail en faisant référence aux figures 4 et 12 à 14.
  • Il peut arriver à certains moments du fonctionnement du dispositif que tous les robinets alimentant les radiateurs soient partiellement ou entièrement fermés, notamment lorsqu'ils sont équipés de robinets thermostatiques.
  • Le débit de l'eau circulant dans le circuit de chauffage est alors nul ou très faible.
  • Dans ce cas, l'échangeur principal de la chaudière est mal irrigué en eau, ce qui peut provoquer des surchauffes et des débuts d'ébullition, néfastes à son fonctionnement et à sa durée de vie.
  • Pour éviter ces problèmes, il est connu de monter un clapet de décharge ou "bipasse", entre la conduite 10 de départ de la chaudière et les conduites 13 et 14 de retour à la chaudière.
  • Un tel clapet équipé d'un ressort taré, autorise le passage d'un débit minimal suffisant de fluide primaire pour éviter les phénomènes d'ébullition, lorsque le débit dans l'installation des radiateurs 100 est insuffisant ou nul.
  • Conformément à l'invention, ce clapet de décharge 8 est intégré directement à l'enceinte 5 du dispositif de production d'eau chaude 4.
  • Le clapet 8 est monté sur un manchon sensiblement cylindrique 56, d'axe W-W' perpendiculaire à l'axe X-X', venu de matière avec la paroi du renfoncement 521.
  • Le clapet 8 comprend une pièce fixe 80, ayant la forme d'un dôme sensiblement hémisphérique, d'axe W-W', dont l'ouverture est dirigée vers le bas.
  • La pièce 80 est retenue à l'intérieur du manchon 56 par une bague 83, du genre circlips, l'ensemble étant monté de manière étanche, par un joint annulaire élastique 84, intercalé entre les éléments 80 et 56.
  • A sa base, la pièce 80 repose de manière étanche sur une embase discoïde 57, venue de matière avec le renfoncement 521.
  • Cette embase discoïde 57 est percée d'un orifice circulaire central 58.
  • Comme cela apparaît mieux sur la figure 13, à proximité de l'orifice 58 est prévue une cloison verticale 59. Elle est sensiblement tangente à l'ouverture 58.
  • De l'autre côté de la cloison verticale 59, par rapport à l'orifice 58, la partie discoïde 57 est traversée par une seconde ouverture 570 oblongue (voir figure 15).
  • Le clapet 8 est pourvu d'un piston 85 comportant une embase circulaire 86, sensiblement discoïde, et une tige axiale 87 d'axe W-W'.
  • Cette dernière est guidée en translation, suivant l'axe W-W' dans un manchon tubulaire 81 formé dans la partie 80 en forme de dôme.
  • Un ressort de compression hélicoïdal 82 tend constamment à repousser le piston 85 vers le bas.
  • L'embase 86 du piston porte une garniture élastique annulaire 860, apte à venir porter contre le bord de l'orifice 58, de manière à obturer celui-ci de façon totalement étanche, lorsque le piston 85 se trouve en position basse sous la sollicitation du ressort 13, comme représenté sur les figures 12 et 13.
  • En l'absence de puisage d'eau sanitaire, dans le cas où les radiateurs sont fermés ou partiellement fermés, il se développe une surpression importante dans le canal 50, dit "de décharge", ce qui va provoquer le soulèvement du piston 85 à l'encontre de la poussée du ressort 82. Ceci a pour effet de libérer l'orifice 58.
  • Dans cette position illustrée sur la figure 14, l'eau franchit l'orifice 58, pénètre à l'intérieur du dôme 80, ressort de cet espace vers le bas à travers l'ouverture 570 et se retrouve de l'autre côté de la cloison 59, de sorte qu'elle peut s'écouler dans le canal de décharge 50, traverser l'orifice 550 et l'embouchure 74 pour retourner à la chaudière 1.
  • La valeur de la raideur du ressort 82 est choisie en fonction du seuil de surpression au-delà duquel il est souhaitable que le piston 85 se soulève.
  • Il est également possible de ménager directement sur l'enceinte 5, un robinet de remplissage relié à l'orifice d'entrée d'eau froide sanitaire, de même de prévoir des raccords recevant des sondes de mesure de température des différents fluides de chauffage central et d'eau chaude sanitaire (non représentés).
  • La figure 16 représente de façon simplifiée une variante de réalisation dans laquelle l'enceinte 5 est nettement plus longue que l'échangeur de chaleur 6, la longueur du tube 26 d'introduction du fluide primaire étant adaptée en conséquence. Ceci permet d'augmenter le volume d'eau chaude primaire présent au voisinage de l'échangeur de chaleur 6 et d'éviter que cette eau primaire ne se refroidisse trop rapidement lorsqu'on prélève de l'eau sanitaire et que l'eau froide commence à pénétrer dans le serpentin 69.
  • La figure 24 illustre une variante de réalisation du dispositif de la figure 16 dans laquelle le tube 26 d'introduction du fluide primaire n'est pas relié à l'embouchure amont 23 mais est solidaire d'une cloison 522 verticale, déportée en direction de l'échangeur de chaleur 6 et solidaire de l'enceinte 5. Cette cloison 522 définit avec la moitié gauche de l'enceinte 5 (par rapport à la figure 24), un volume d'eau primaire supplémentaire accumulée en réserve.
  • Le dispositif de production d'eau chaude 4 est monté dans l'installation mixte de chauffage central et de distribution d'eau chaude domestique comme représenté sur la figure 17.
  • Le fonctionnement de l'installation est identique à ce qui a été décrit conjointement avec les figures 1 et 2 et la vanne à trois voies 7 permet de sélectionner le trajet du fluide primaire à l'intérieur de l'installation. Lorsque le fluide primaire circule en direction des radiateurs 100, la lèvre déflectrice 27 augmente localement la vitesse de ce fluide ce qui permet d'éliminer les impuretés accumulées sur le filtre 25, notamment lorsque ce fluide primaire circule en direction de l'intérieur de l'enceinte 5.

Claims (20)

  1. Echangeur de chaleur (6) comprenant un tube (69) en matériau thermiquement bon conducteur, enroulé en hélice pour former un serpentin, dans lequel un fluide, dit "secondaire", est destiné à circuler, ce serpentin (69) étant maintenu entre deux viroles cylindriques, coaxiales, dites "interne" (65) et "externe" (66), assemblées entre elles à chacune de leurs deux extrémités, ledit serpentin (69) possédant une section droite aplatie et sensiblement ovale, dont le grand axe est sensiblement perpendiculaire à l'axe (X-X') de l'hélice, chaque spire (62) du serpentin (69) possédant des faces radiales (620, 621) qui sont écartées des faces radiales (621, 620) de la spire (62) adjacente d'un interstice (L) de largeur constante, un fluide dit "primaire" étant destiné à circuler entre chaque spire (62) dudit serpentin (69), à contre-courant de la circulation dudit fluide secondaire, caractérisé par le fait que l'interstice (L) entre deux spires voisines (62) du serpentin (69) est calibré au moyen d'au moins un élément saillant hélicoïdal (622, 623, 623', 628, 628', 629, 629', 64), de même pas que le serpentin (69) et disposé entre les faces radiales (620, 621) en regard les unes des autres des spires (62), et en ce que la virole interne (65) et la virole externe (66) sont assemblées entre elles à chacune de leurs deux extrémités par une bride hélicoïdale (67, 67'), dont l'espace (676, 676') entre les extrémités (674, 675 ; 674', 675') de la spire autorise le passage dudit fluide primaire et sa circulation entre les spires (62) dudit serpentin (69) de part et d'autre dudit élément saillant (622, 623, 623', 628, 628', 629, 629', 64') entre lesdites viroles (65, 66).
  2. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément saillant (622) est embouti dans l'une des faces radiales (621) des spires (62) du serpentin (69) et vient en contact de la face radiale (620) de la spire voisine (62) située en regard.
  3. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins un élément saillant (623, 628, 629) est embouti dans l'une (621) des faces radiales des spires (62) et en ce qu'un nombre identique d'éléments saillants (623', 628', 629') est embouti dans l'autre face radiale (620) de la spire, chaque élément saillant (623, 628, 629) de l'une (621) des faces radiales venant au contact d'un autre élément saillant (623', 628', 629') de la face radiale (620) située en regard.
  4. Echangeur de chaleur selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'une première paire de saillies semi-cylindriques (628, 629) est emboutie dans l'une (621) des faces radiales des spires (62) et en ce qu'une seconde paire de saillies semi-cylindriques (628', 629') est emboutie dans l'autre face radiale (620) desdites spires, chaque saillie (628, 629) de l'une (621) des faces radiales venant au contact d'une autre saillie (628', 629') de la face radiale (620) située en regard.
  5. Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément saillant est un fil (64) rigide, hélicoïdal, monté de façon que chacune de ses spires (640) soit intercalée entre deux spires voisines (62) du serpentin (69).
  6. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les petits côtés opposés (624, 625) de chaque spire (62) du serpentin (69) sont brasés avec la virole interne (65) et la virole externe (66) au niveau de leurs points de contact respectifs (626, 627) avec celles-ci.
  7. Dispositif de production domestique d'eau chaude sanitaire (4) caractérisé en ce qu'il comprend une enceinte (5) à l'intérieur de laquelle est installé l'échangeur de chaleur (6) selon l'une quelconque des revendications 1. à 6, l'eau sanitaire à chauffer constituant le fluide secondaire qui circule à l'intérieur du serpentin(69), chaque extrémité (60, 61) de ce serpentin (69) traversant la paroi de ladite enceinte (5) au niveau d'une embouchure (510, 511) ménagée à cet effet, l'entrée et la sortie du fluide primaire à l'intérieur de l'enceinte (5) se faisant respectivement par un orifice d'entrée (20) et un orifice de sortie (70).
  8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'une chambre (680) de répartition du fluide primaire est ménagée à l'intérieur de ladite enceinte (5), cette chambre (680) étant délimitée par la paroi intérieure de la virole interne (65) cylindrique et par un fond (68) circulaire obturant de façon étanche l'extrémité de ladite virole interne (65) située au voisinage de l'orifice d'entrée (60) du fluide secondaire, dite "extrémité d'entrée" et en ce qu'un tube (26) d'introduction du fluide primaire est disposé à l'intérieur de ladite virole interne (65), l'une de ses extrémités étant reliée à l'orifice d'entrée (20) du fluide primaire et son extrémité opposée débouchant à faible distance dudit fond (68), de sorte que ce dernier forme un déflecteur qui renvoie le flux entrant de fluide primaire en direction de l'extrémité opposée de ladite chambre de répartition (680).
  9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit fond (68) est concave, sa concavité étant orientée en direction du tube d'introduction (26) du fluide primaire.
  10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend une tubulure à trois voies (2) intégrée à ladite enceinte (5), dont l'une des voies est constituée par l'orifice d'entrée (20) du fluide primaire, l'autre par une embouchure amont (23) et la troisième par une embouchure aval (24), ledit orifice d'entrée (20) étant muni d'un filtre.
  11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite tubulure à trois voies (2) est munie intérieurement, au voisinage de l'orifice d'entrée (20), d'une lèvre déflectrice (27) permettant de diriger le flux entrant de fluide primaire, en direction dudit orifice d'entrée (20).
  12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 11, caractérisé en ce qu'il comprend une vanne à trois voies (7) pour la distribution du fluide primaire, intégrée à ladite enceinte (5), dont l'une des voies est constituée par un orifice de sortie (70) du fluide primaire, l'autre voie débouche dans une embouchure aval (74) et la troisième débouche dans une embouchure amont (73), ces deux embouchures (73, 74) étant ménagées dans la paroi de l'enceinte (5), cette vanne (7) comportant un clapet (75) apte à obturer sélectivement soit ledit orifice de sortie (70), soit la voie débouchant dans l'embouchure amont (73).
  13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que ledit clapet (75) est monté sur un arbre (76) entraîné en rotation par un moteur (77).
  14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 13, caractérisé en ce qu'un canal de décharge (50) est ménagé à l'intérieur de l'enceinte (5) de façon à mettre en communication de fluide l'entrée (20) et la sortie (70) du fluide primaire, ce canal de décharge (50) étant équipé d'un clapet de décharge (8).
  15. Dispositif selon les revendications 12 et 14, caractérisé en ce que le canal de décharge (50) est ménagé entre un renfoncement (521) de l'enceinte (5) et une cloison intermédiaire (55) disposée entre ledit renfoncement (521) et la virole externe (66), ce canal de décharge (50) s'étendant depuis le voisinage de l'extrémité amont (53) de l'enceinte jusqu'à son extrémité aval (54) où il débouche dans l'embouchure aval (74) de la vanne à trois voies (7).
  16. Dispositif selon la revendication 14 ou 15, caractérisé en ce que ledit clapet de décharge (8) comprend un piston (85) sollicité par un ressort taré (82), apte à obturer un orifice de passage (58) du fluide primaire ménagé dans ledit canal de décharge (50), lorsque la pression dudit fluide primaire arrivant à l'intérieur de l'enceinte (5) est inférieure à une valeur seuil prédéterminée et qui, au contraire, autorise ce passage lorsque la pression excède cette valeur.
  17. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que ledit clapet de décharge (8) est monté dans un manchon (56) solidaire du renfoncement (521) de l'enceinte (5) et dont l'axe (W-W') est perpendiculaire au plan de ce renfoncement, le piston (85) étant mobile en translation selon ledit axe (W-W') du manchon (56) et étant sollicité par un ressort de compression hélicoïdal (82) qui prend appui contre une pièce en forme de dôme (80) fixée de manière étanche audit manchon (56).
  18. Dispositif selon les revendications 14, 15, 16 et 17, caractérisé en ce que ledit clapet de décharge (8) comprend une cloison transversale (59) fixe séparant l'espace entre ledit renfoncement (521) de l'enceinte (5) et la cloison intermédiaire (55) et une embase (57) solidaire de cette cloison fixe (59) qui est traversée d'un côté par l'orifice (58) susceptible d'être obturé par ledit piston (85) et de l'autre par une ouverture (570) qui communique en permanence avec l'intérieur de la pièce en forme de dôme (80).
  19. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 18, caractérisé en ce que l'enceinte (5) est réalisée en matière plastique.
  20. Installation mixte de distribution domestique d'eau chaude sanitaire, comprenant un circuit primaire (I) de chauffage central et un circuit secondaire (II) de puisage sanitaire, caractérisée en ce qu'elle est équipée d'un dispositif de production d'eau chaude sanitaire (4) conforme à l'une des revendications 7 à 19, branché en parallèle sur les radiateurs (100) du circuit de chauffage central, l'eau du chauffage central, fournie par une chaudière (1), constituant ledit fluide primaire et l'eau de puisage sanitaire constituant ledit fluide secondaire.
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