FR2940409A1

FR2940409A1 - Boiler for use in e.g. domestic water heating system, has water-level detector connected to control unit of power supply of heating unit, so as to cut-off power supply before electric resistor does not present outer part

Info

Publication number: FR2940409A1
Application number: FR0858803A
Authority: FR
Inventors: Jean Claude Drevet; Gerard Carette
Original assignee: Muller et Cie SA
Current assignee: Muller et Cie SA
Priority date: 2008-12-18
Filing date: 2008-12-18
Publication date: 2010-06-25
Anticipated expiration: 2028-12-18
Also published as: JP2010197040A; FR2940409B1

Abstract

The boiler (1) has a body (2) defining a chamber (3). The chamber has an inlet opening (4) for entry of water into the chamber and a room, and an outlet opening (6) for extraction of the water heated in the chamber. A heating element i.e. heating resistor (8), of a heating unit heats the water in the chamber. A conductive type water-level detector (10) in the chamber is set above an upper end (15) of the resistor and connected to a control unit i.e. control box (9), of power supply of the heating unit to cut-off the power supply before an electric resistor does not present an outer part.

Description

CHAUDIERE POUR CHAUFFAGE DOMESTIQUE BOILER FOR DOMESTIC HEATING

La présente invention concerne une chaudière, notamment pour chauffage domestique, chauffage central ou chauffage de l'eau sanitaire, ladite chaudière pouvant comporter un corps à axe sensiblement vertical, qui définit au moins une chambre, ladite chambre présentant au moins une entrée pour l'introduction d'eau dans la chambre, au moins une sortie pour l'extraction de l'eau chauffée dans la chambre et un moyen de chauffage comprenant un élément chauffant à résistance électrique pour chauffer l'eau admise dans la chambre. Dans ce type de chaudière, il est important d'éviter qu'une résistance électrique chauffante ne subisse des périodes de chauffage en l'absence d'eau, sous peine d'engendrer des dégradations importantes. The present invention relates to a boiler, particularly for domestic heating, central heating or heating of domestic water, said boiler may comprise a body with a substantially vertical axis, which defines at least one chamber, said chamber having at least one inlet for the introducing water into the chamber, at least one outlet for extracting the heated water into the chamber, and heating means including an electric resistance heating element for heating the water admitted to the chamber. In this type of boiler, it is important to avoid that a heating electric resistance does not undergo periods of heating in the absence of water, under penalty of causing significant damage.

Une solution connue est d'équiper la chambre d'un détecteur de pression, qui permet de vérifier qu'un flux d'eau traverse en permanence la chambre, sous une certaine pression. Le passage de la pression en dessous d'un certain seuil entraîne l'arrêt de l'alimentation électrique de la résistance. Or, il arrive que la pression faiblisse alors que la résistance est encore totalement environnée d'eau, pouvant donc fonctionner sans danger. En conséquence, le détecteur de pression peut générer un arrêt intempestif du chauffage. De plus, il est possible qu'une poche de gaz sous pression se forme dans la partie supérieure de la chambre, en raison d'une fuite d'eau ou du dégazage de l'eau. En conséquence, les résistances chauffantes peuvent se retrouver partiellement émergées, du fait de cette poche de gaz, sans que l'indicateur de pression ne déclenche l'arrêt du chauffage. Ce fonctionnement à vide des résistances peut entraîner d'importantes dégradations, comme il a été dit plus haut. A known solution is to equip the chamber with a pressure sensor, which makes it possible to verify that a stream of water constantly passes through the chamber under a certain pressure. The passage of the pressure below a certain threshold causes the power supply of the resistor to stop. However, it happens that the pressure weakens while the resistance is still completely surrounded by water, so can work safely. As a result, the pressure sensor may generate an inadvertent shutdown of the heater. In addition, it is possible that a pressurized gas bag is formed in the upper part of the chamber, due to water leakage or outgassing of the water. As a result, the heating resistors may be partially emerged due to this gas pocket, without the pressure indicator triggering the heating stop. This empty operation of the resistors can lead to significant damage, as mentioned above.

L'invention a essentiellement pour but de remédier à ces inconvénients et de réaliser une chaudière du type exposé ci-dessus, telle que la résistance fonctionne en continu lorsqu'elle est totalement environnée d'eau et s'arrête lorsque ce n'est plus le cas. La chaudière selon l'invention comporte une ou plusieurs résistances constituant l'élément chauffant. Au moins l'une des chambres de la chaudière, typiquement la chambre la plus haute, est équipée d'un détecteur de niveau d'eau, situé au-dessus de l'extrémité supérieure des résistances chauffantes. Ce détecteur de niveau est relié à un moyen de contrôle de l'alimentation électrique de l'élément chauffant. L'alimentation est coupée lorsque le niveau de l'eau passe au-dessous d'une limite choisie, située au-dessus de l'extrémité supérieure des résistances chauffantes. Ainsi, la ou les résistances composant l'élément chauffant ne présentent 5 pas de partie émergée en phase de chauffe. Selon une forme préférentielle de l'invention, la détection de niveau d'eau s'effectue à proximité immédiate de la paroi de la chambre. Le détecteur de niveau utilisé peut être de plusieurs types, par exemple optique, à ultrasons, à flotteur, capacitif ou conductif. 10 Selon une forme préférentielle de l'invention, le détecteur de niveau d'eau utilisé est un détecteur conductif. Il peut par exemple consister en deux électrodes, émergeant de la paroi de la chambre à proximité l'une de l'autre. Selon une forme préférentielle de l'invention, le détecteur de niveau n'est pas situé à la même hauteur que l'extrémité supérieure des résistances 15 chauffantes, mais au-dessus. Ceci permet de maintenir les résistances immergées à une certaine profondeur, pour des raisons de sécurité. L'alimentation électrique de ces résistances est coupée avant que ces dernières ne présentent de partie émergée. En cas de défaillance du détecteur ou du système de contrôle de 20 l'alimentation électrique, le niveau d'eau met un certain temps à descendre jusqu'à l'extrémité supérieure des résistances, ce qui laisse un délai à un technicien pour intervenir avant qu'elles n'aient subi de dégâts. Préférentiellement, la différence de hauteur entre le détecteur de niveau et l'extrémité supérieure des résistances est égale à au moins 1% de la hauteur 25 totale de la chambre. De manière plus préférentielle, cette différence de hauteur est égale à au moins 3% de la hauteur totale de la chambre. La position du détecteur dépend également des hauteurs respectives de la chambre et des résistances chauffantes. En cas de différence significative entre ces deux hauteurs, il est possible d'aménager un espace de dégazage dans la 30 partie supérieure de la chambre. Cet espace a pour limite supérieure le plafond de la chambre et pour limite inférieure le plan horizontal passant par le détecteur de niveau, lui-même situé au-dessus de l'extrémité supérieure des résistances. De manière préférentielle, la différence de hauteur entre le plafond de la 35 chambre et le détecteur de niveau est comprise entre 0,1% et 30% de la hauteur totale de la chambre. De manière plus préférentielle, cette différence de hauteur est comprise entre 10/0 et 5% de la hauteur totale de la chambre. The main purpose of the invention is to remedy these drawbacks and to make a boiler of the type described above, such that the resistance operates continuously when it is completely surrounded by water and stops when it is no longer the case. The boiler according to the invention comprises one or more resistors constituting the heating element. At least one of the boiler chambers, typically the uppermost chamber, is equipped with a water level sensor, located above the upper end of the heating resistors. This level detector is connected to a means for controlling the power supply of the heating element. The power is turned off when the water level drops below a chosen limit, located above the upper end of the heating resistors. Thus, the resistance element (s) composing the heating element do not have any emergent part in the heating phase. According to a preferred form of the invention, the water level detection is carried out in the immediate vicinity of the wall of the chamber. The level detector used may be of several types, for example optical, ultrasonic, float, capacitive or conductive. According to a preferred form of the invention, the water level detector used is a conductive detector. It may for example consist of two electrodes, emerging from the wall of the chamber close to each other. According to a preferred form of the invention, the level detector is not located at the same height as the upper end of the heating resistors, but above it. This makes it possible to keep the resistors immersed at a certain depth, for security reasons. The power supply of these resistors is cut off before the latter have any emerging part. In the event of failure of the detector or the power supply control system, the water level takes a certain amount of time to descend to the upper end of the resistors, which leaves a delay for a technician to intervene before they have not been damaged. Preferably, the difference in height between the level detector and the upper end of the resistors is equal to at least 1% of the total height of the chamber. More preferably, this difference in height is equal to at least 3% of the total height of the chamber. The position of the detector also depends on the respective heights of the chamber and the heating resistors. If there is a significant difference between these two heights, it is possible to arrange a degassing space in the upper part of the chamber. This space has for upper limit the ceiling of the chamber and for lower limit the horizontal plane passing through the level detector, itself located above the upper end of the resistors. Preferably, the difference in height between the ceiling of the chamber and the level detector is between 0.1% and 30% of the total height of the chamber. More preferably, this difference in height is between 10/0 and 5% of the total height of the chamber.

L'aménagement d'un espace de dégazage implique donc de prévoir une différence de hauteur suffisante entre la chambre et les résistances chauffantes. L'invention a également pour objet l'utilisation d'une chaudière selon l'invention dans un système de chauffage domestique, de chauffage central ou de chauffage de l'eau sanitaire. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen de la figure unique qui l'accompagne. Celle-ci n'est présentée qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. The development of a degassing space therefore involves providing a difference in height sufficient between the chamber and the heating resistors. The invention also relates to the use of a boiler according to the invention in a domestic heating system, central heating or heating of domestic water. The invention will be better understood on reading the description which follows and on examining the single figure that accompanies it. This is presented only as an indication and in no way limitative of the invention.

La figure unique représente une vue schématique en coupe d'une chaudière selon une forme de réalisation de l'invention. On distingue une chaudière 1 comportant un corps cylindrique 2 à axe vertical, qui définit une chambre 3. Le corps cylindrique 2 présente une ouverture 4 pour l'introduction d'eau dans la chambre 3 par la canalisation 5. Il présente également une ouverture 6 pour l'extraction de l'eau de la chambre 3 par la canalisation 7. Selon la variante de l'invention représentée sur la figure unique, les ouvertures 4 et 6 sont positionnées dans la partie inférieure du corps cylindrique 2. Selon d'autres variantes de l'invention, on peut également positionner l'une et/ou l'autre de ces ouvertures dans la partie médiane ou dans la partie supérieure du corps cylindrique 2. Préférentiellement, ces ouvertures sont positionnées plus bas qu'un détecteur 10 de niveau d'eau. La chambre 3 comporte au moins un élément chauffant 8 à résistance électrique. Dans l'exemple représenté sur la figure unique, elle comporte deux résistances chauffantes. Ces résistances sont reliées à un boîtier 9 qui contrôle leur alimentation électrique. La chambre 3 comporte également un détecteur 10 de niveau d'eau dans la chambre. Dans l'exemple représenté sur la figure unique, le détecteur 10 est un détecteur conductif, qui comporte une électrode 11 et une électrode de masse 12. Le détecteur 10 est relié au boîtier 9 de contrôle de l'alimentation électrique des résistances chauffantes 8. C'est la position de l'électrode 11 qui détermine la hauteur d'eau h minimale nécessaire au fonctionnement de la chaudière 1. Lorsque le niveau d'eau passe en-dessous de l'électrode 11, le détecteur 10 envoie un signal au boîtier 9, qui coupe l'alimentation électrique des résistances 8. Lorsque l'électrode 11 est à nouveau immergée, le détecteur 10 envoie un signal différent au boîtier 9, qui rétablit l'alimentation électrique des résistances 8. La hauteur du détecteur 10 délimite un espace 13 de dégazage dans la partie supérieure de la chambre 3. Cet espace a pour limite supérieure le plafond 14 de la chambre 3 et pour limite inférieure le plan horizontal passant par l'électrode 11 du détecteur 10. Préférentiellement, la différence de hauteur h1 entre le détecteur 10 de niveau et l'extrémité supérieure 15 des résistances 8 est égale à au moins 1% de la hauteur totale H de la chambre. De manière plus préférentielle, cette différence de hauteur h1 est égale à au moins 3% de la hauteur totale H de la chambre. De manière préférentielle, la hauteur h2 de l'espace de dégazage, situé entre le plafond 14 de la chambre 3 et le détecteur 10 de niveau, est comprise entre 0,1% et 10% de la hauteur totale H de la chambre. De manière plus préférentielle, cette hauteur h2 est comprise entre 10/0 et 5% de la hauteur totale H de la chambre. Pour des raisons de clarté, la hauteur h2 a été exagérée sur la figure par rapport aux valeurs préférentielles. Préférentiellement, l'espace 13 de dégazage comporte, dans sa partie supérieure, un système 16 de purge afin d'évacuer le gaz emmagasiné dans le corps 2. The single figure shows a schematic sectional view of a boiler according to one embodiment of the invention. There is a boiler 1 comprising a cylindrical body 2 with a vertical axis, which defines a chamber 3. The cylindrical body 2 has an opening 4 for the introduction of water into the chamber 3 through the pipe 5. It also has an opening 6 for the extraction of water from the chamber 3 through the pipe 7. According to the variant of the invention shown in the single figure, the openings 4 and 6 are positioned in the lower part of the cylindrical body 2. According to other variants of the invention, it is also possible to position one and / or the other of these openings in the middle part or in the upper part of the cylindrical body 2. Preferably, these openings are positioned lower than a detector 10 of water level. The chamber 3 comprises at least one heating element 8 with electrical resistance. In the example shown in the single figure, it comprises two heating resistors. These resistors are connected to a housing 9 which controls their power supply. The chamber 3 also has a water level detector 10 in the chamber. In the example shown in the single figure, the detector 10 is a conductive detector, which comprises an electrode 11 and a ground electrode 12. The detector 10 is connected to the housing 9 for controlling the electrical power supply of the heating resistors 8. It is the position of the electrode 11 which determines the minimum water height h necessary for the operation of the boiler 1. When the water level passes below the electrode 11, the detector 10 sends a signal to the 9 when the electrode 11 is again immersed, the detector 10 sends a different signal to the housing 9, which restores the power supply of the resistors 8. The height of the detector 10 delimits a space 13 degassing in the upper part of the chamber 3. This space has an upper limit the ceiling 14 of the chamber 3 and lower limit the horizontal plane passing through the electrode 11 of the detriment 10. Preferably, the difference in height h1 between the level detector and the upper end of the resistors 8 is equal to at least 1% of the total height H of the chamber. More preferably, this difference in height h1 is equal to at least 3% of the total height H of the chamber. Preferably, the height h2 of the degassing space, located between the ceiling 14 of the chamber 3 and the level detector 10, is between 0.1% and 10% of the total height H of the chamber. More preferably, this height h2 is between 10/0 and 5% of the total height H of the chamber. For the sake of clarity, the height h2 has been exaggerated in the figure with respect to the preferred values. Preferably, the degassing space 13 comprises, in its upper part, a purge system 16 for evacuating the gas stored in the body 2.

Claims

CLAIMS1.- Boiler (1) for domestic heating, central heating or domestic water heating, comprising at least one body (2) with a substantially vertical axis, which defines at least one chamber (3), said chamber having at least one inlet (4) for introducing water into the chamber, at least one outlet (6) for extracting heated water in the chamber and a heating means comprising a heating element (8) with electrical resistance for heating the water admitted into the chamber, characterized in that at least one chamber (3) is equipped with a water level detector (10), located above an upper end (15) of an electrical resistance (8), connected to a control means (9) of the power supply of the heating element, so as to cut off the supply before the electrical resistance has any emerging part.

2. Boiler according to claim 1, characterized in that the water level detection is carried out in the immediate vicinity of the wall of the chamber.

3. A boiler according to claim 1 or claim 2, characterized in that the difference in height (h1) between the level detector (10) and the upper end (15) of the resistors (8) is at least 1% of the total height (H) of the chamber.

4. Boiler according to one of the preceding claims, characterized in that the detector (10) of water level is a conductivity type detector.

5. Boiler according to one of the preceding claims, characterized in that the difference in height (h2) between the ceiling (14) of the chamber and the detector (10) level is between 0.1% and 30% the total height (H) of the chamber.

6.- Use of a boiler according to one of the preceding claims, in a domestic heating system, central heating or heating of domestic water.