Brevet FR2028096A1 — publié le 19701009

La présente invention concerne les dispositifs piézoélectriques destinés à des allumeurs à gaz ainsi que les appareils à gaz les utilisant» Un allumeur piézo-électrique fonctionne lorsqu'on exerce 5 une contrainte mécanique sur un élément ou une combinaison d'éléments piézo-électrique s connecté électriquement à tin éclateur à amorçage par étincelles placé à proximité immédiate du "brûleur devant être allumé. La contrainte exercée sur l'élément ou les éléments piézo-électriques est habituellement obtenue manuelle-10 ment en actionnant des organes qui exercent une pression sur l'élément ou les éléments ou bien qui leur font subir un choc. Ce phénomène provoque une décharge par étincelles aux bornes de l'éclateur et allume le gaz. Il est intéressant de réunir l1élément ou les éléments piézo-électriques avec des couvercles' terminaux 15 métalliques et une électrode pour former un dispositif ou un ensemble piézo-électrique destiné à être utilisé dans l'allumeur. L'invention s'applique particulièrement aux appareils à gaz tels que les cuisinières comportant deux ou plusieurs brûleurs à gaz qui peuvent être allumés. De tels appareils peuvent comporter 20 un éclateur à amorçage par étincelles prévu à proximité immédiate de chaque brûleur correspondant. Cependant, il est alors nécessaire, soit de prévoir un allumeur différent pour chaque brûleur, soit de prévoir un allumeur comportant une seule sortie é-lectrique et un distributeur permettant d'acheminer le signal de 25 sortie provenant de l'allumeur jusqu'à l'éclateur approprié, soit encore de prévoir un allumeur comportant plus d'une sortie électrique, soit enfin de prévoir l'amorçage simultané de deux ou plusieurs éclateurs par le signal de sortie provenant d'un dispositif piézo-électrique. 50 Considérée sous son aspect le plus large, l'invention con cerne la quatrième des possibilités qui viennent d'être citées; elle est matérialisée dans tin appareil à gaz caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux brûleurs, un éclateur associé à amoB-çage par étincelles placé à proximité immédiate de chaque brûleur 55 pour l'allumer, ainsi qu'un allumeur piézo-électrique n'ayant qu'une seule sortie, la sortie de cet allumeur étant connectée en série au circuit également en série des deux téclatre-urœ, la connexion réunissant les éclateurs étant mise à la masse sur l'appareil et 1*élément ou les éléments piézo-électriques de l'allumeur 40 étant isolés par rapport à la masse. 7000536 2 2028096 En premier lieu, si l'appareil comporte plusieurs "brûleurs, chaque paire de brûleurs peut être connectée en série comme indiqué ci-avant, chacune de ces paires étant connectée à xme sortie piézo-électrique individuelle isolée par rapport à la masse. En 5 second lieu, deux ou plusieurs paires de brûleurs peuvent être allumées par le même allumeur, le dispositif d'allumage comportant un nombre approprié d'éléments piézo-électriques isolés convenablement. Selon une variante, l'allumeur peut être agencé de façon à exercer simultanément ou tour à tour une contrainte sur 10 différents dispositifs piézo-électriques <> En troisièpe lieu, différents allumeurs peuvent être utilisés pour les diverses paires d'éclateurs. Selon tin autre aspect de l'invention, on prévoit un dispositif piézo-électrique correspondant à un allumeur piézo-électri-15 que, ce dispositif comprenant deux couvercles terminaux métalliques, une ou plusieurs paires d'électrodes placées entre les couvercles terminaux, un ou plusieurs éléments piézo-électriques séparant les électrodes de chacune des paires d'électrodes, et des isolants séparant les électrodes par rapport aux couvercles ter-20 minaux ainsi que les électrodes des différentes paires, lorsqu'elles existent, l'une par rapport à l'autre. Le dispositif peut comprendre un empilage série comportant dans l'ordre un premier couvercle terminal métallique, un isolant, une première électrode, un élément piézo-électrique, une seconde 25 électrode, un second isolant et un second couvercle terminal métallique, les éléments de l'empilage étant maintenus ensemble dans un boîtier constitué par une matière isolante. De préférence, le boîtier est constitué par une matière thèrmoplastique qui se contracte en se solidifiant et chacun des 30 couvercles terminaux comporte une partie de sa surface faisant saillie à l'opposé de l'empilage et sur laquelle la matière thermoplastique prend appui pour maintenir ensemble les éléments de l'empilage. D'une façon convenable, la surface peut être la paroi d1une gorge entourant le couvercle terminalo La matière thermo-35 plastique est de préférence tin "Nylon" du type dénommé "610" ou du type dénommé H12M, bien qu'elle puisse être un "Ijbn" du type dénommé "66". Selon un mode de réalisation de l'invention convenant particulièrement bien pour l'allumage des quatre brûleurs à gaz d'u-40 ne cuisinière à quatre feux, le dispositif piézo-électrique 7000536 3 2028096 comprend un empilage comportant dans l'ordre tan premier couvercle terminal métallique, un premier isolant, une première électrode, un premier élément piézo-électrique, une seconde électrode, un second isolant, une troisième électrode, un second élément piézo-5 électrique, une quatrième électrode, un troisième isolant et un second couvercle terminal métallique, l'empilage étant maintenu dans un boîtier isolant. Dans un tel montage, les première et seconde électrodes fournissent une première sortie isolée qui est connectée à la 10 combinaison série de deux éclateurs, et les troisième et quatrième électrodes fournissent une seconde sortie isolée qui est connectée à la combinaison série de deux autres éclateurs prévus dans l'appareil à quatre brûleurs cité ci-avant. Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, le dis-15 positif comporte une paire d'électrodes supplémentaire et un élément piézo-électrique associé de sorte que deux éclateurs supplémentaires peuvent être excités simultanément, par exemple des é-clateurs correspondant à des brûleurs destinés au grilloir et au four d'une cuisinière à gaz. 20 La description qui va suivre faite en regard des dessins annexés donnés à titre non limitatif permettra de mieux comprendre l'invention. La fig. 1 est une représentation schématique d'un appareil à gaz ne correspondant pas à l'invention. 25 La fig. 2 est tin circuit équivalent du montage visible sur la fig» 1. La fig. 3 est une représentation schématique d'un appareil à gaz selon l'invention. La fig. 4- est un circuit équivalent du montage visible sur 30 la fig. 3. La fig. 5 est une représentation en coupe schématique d'un allumeur pouvant être utilisé dans le montage visible sur les fig. 3 ©"fc 4-. Les fig. 6 à 9 représentent respectivement différents dis-35 positifs piézo-électriques selon l'invention. Les fig.» 10 et 11 sont des représentations schématiques montrant l'action des mécanismes d'allumage piézo-électrique sur les dispositifs visibles sur les fig. 6 à 9. Les fig. 12 et 13 sont des représentations schématiques 40 correspondant à des appareils à gaz selon l'invention. 7000536 2028096 Si l'on se réfère aux fig. 1 et 2, celles-ci représentent un allumeur piézo-électrique T qui produit une tension lorsqu'il est soumis à une contrainte mécanique » Le circuit est conçu de façon à appliquer cette tension de sortie aux bornes d'une 5 combinaison série de deux éclateurs 2 et 3 placés chacun à proximité d'un brûleur à gaz correspondant (non représenté). Le but est d'amorcer un arc aux bornes des deux éclateurs à l'aide d'une seule manoeuvre de l'allumeur. On a représenté sur la fig. 2 des résistances de fuite, désignées par R, qui existent à travers les 10 isolants prévus. Ces résistances varient avec l'hpiriidité et sont affectées par les poussières déposées sur les isolants. Cependant^ pour simplifier la représentation, les résistances de fuite par rapport à la masse peuvent être considérées comme ayant toutes uœ valeur égale à R. Ainsi, on se rend compte que l'éclateur 3 est 15 effectivement shunté par une résistance égale à R/2 alors que l'éclateur 2 est shunté par une résistance égale à 3E/2. Cela signifie que l'éclateur 2 s'amorce habituellement avant l'éclateur 3, ce qui réduit encore plus l'impédance shunt aux bornes de l'intervalle 3 et rend son amorçage encore plus difficile. Il en 20 résulte que, bien que l'éclateur 2 puisse s'amorcer de façon sûre, il est difficile d'avoir la certitude que lréclateur 3 (le plus proche du potentiel de la masse) aura un amorçage correcte Si l'on se réfère maintenant aux fig. 3 et 4, celles-ci représentent un mode de réalisation de l'iivention selon lequel le 25 système n'est pas mis à la masse de façon asymétrique mais où, au contraire, la connexion entre les éclateurs est mise à la masse et le dispositif piézo-électrique 1 est isolé par rapport à celle-ci. La fig. 4 représente le circuit équivalent dans lequel on désigne à nouveau par R les résistances de fuite par rapport 30 à la masse. Dans ce cas, il est évident que l'impédance shunt aux bornes de chaque éclateur a pour valeur R. On a constaté qu'avec ce montage on obteiât un amorçage plus sûr du second éclateur. On a constaté également qu'avec ce montage les électrodes correspondant à chaque éclateur peuvent être constituées, d'une part, 35 par une électrode isolée et, d'autre part, par le corps du brûleur lui-même. Il y a moins de risque d'une diminution des performances d1 allumage qui résulterait de l'action de l'humidité ou de la poussière sur les isolants au niveau des brûleurs, du fait qu'on ne prévoit qu'un isolant pour chaque brûleur» 40 Si l'on se réfère à la fig. 5, celle-ci représente un 7000536 5 2028096 gllumeur piézo-électrique convenant à une utilisation dans le montage visible sur la fig. 3, l'allumeur comprenant tin disposiiif piézo-électrique ayant ses deux "bornes isolées par rapport à la masse. L'allumeur comporte un corps B constitué par une matière 5 isolante et dans lequel est fixée une carcasse d'acier C„ Le dispositif piézo-électrique comprend deux éléments piézo-électriques céramiques P1 et P2 constitués par exemple par du titanate-zirco-nate de plomb (TZP) et dont les pôles similaires viennent "buter contre les côtés opposés d'une "borne enlaitonï. Deux couvercles 10 terminaux 33 en acier sont fixés aux extrémités opposées du dispositif et l'ensemble est moulé dans un "boîtier N en "Nylon" qui se rétracte ou subit un retrait lors de sa solidification de façon à enserrer les couvercles terminaux et à maintenir rigidement l'empilage. L'allumeur comprend un organe d'actionnement compor-15 tant un marteau H sollicité élastiquement par tin ressort et libéré par un mécanisme à commande manuelle (non représenté) qui est isolé. La libération du marteau pour qu'il frappe le dispositif piézo-électrique produit une tension d'amorçage entre le boîtier C et la borne 0? et ces éléments constituent les bornes de sortie 20 de l'allumeur visible sur la fig. 3. Si l'on se réfère maintenant à la fig. 6, celle-ci représente une variante du dispositif piézo-électrique qui convient pour obtenir une sortie isolée pouvant être utilisée dans le montage visible sur la fig. 3. Ce dispositif comprend un empilage compor-25 tant un couvercle terminal 4 en acier, un premier isolant 5 en céramique, une première électrode 6 en laiton, un élément céramique piézo-électrique 7 du type en titanate-zirconate de plomb*, une seconde électrode 8 en laiton, un second isolant 9 en céramique et un second couvercle terminal 10 en acier. Chaque cou-30 vercle terminal possède une gorge circulaire 11 et l'ensemble de l'empilage est moulé dans un boîtier 12 constitué par un "Nylon" du type dénommé "610" ou du type dénommé "12" qui se rétracte en se solidifiant et maintient fermement lés éléments de l'empilage ensemble. Jie fait d'exercer une pression sur les cou-35 vercles terminaux ou'de leur faire subir un choc, même dans un allumeur mis à la masse, permet d'obtenir un signal de sortie au niveau des électrodes 6 et 8, qui sont isolées par rapport à la masse. La fig. 7 montre un montage de deux dispositifs piézo-élec-40 triques du type visible sur la fig. 5» ce montage étant tel qu'il 7000536 6 2028096 permette d'obtenir une sortie unique isolée par rapport à la masse, sans isolement du boîtier métallique (non représenté). Les deux dispositifs sont désignés par 13 et 14 et chacun comprend deux éléments céramiques piézo-électriques 15, 16 du type TZP 5 montés ensemble dos-à-dos avec une électrode 17 en laiton placée entre eux. Des couvercles d'extrémité 18 et 19 sont prévus et chaque dispositif est moulé dans un boîtier 20 en "Nylon", les deux dispositifs fournissent des signaux de sortie présentant des polarités opposées et sont montés bout à bout d'une façon 10 permettant leur compression, leurs couvercles terminaux voisins étant en contact. Les autres couvercles terminaux peuvent être mis à la masse ou non. Il est évident que, dans ce montage, un signal de sortie isolé peut être obtenu à partir des électrodes 17. 15 La fig. 8 montre Tin mode préféré de réalisation de l'inven tion dans lequel on prévoit un dispositif piézo-électrique capable de fournir deux signaux de sortie isolés par rapport à la masse et isolés également l'un par rapport à l'autre. Le dispositif comprend un empilage constitué par un premier couvercle terminal 20 21 en acier, un premier isolant 22 en céramique, une première électrode 23 en laiton, un premier élément piézo-électrique céramique 24 en TZP, une seconde électrode 25 en laiton, un second isolant 26 en céramique, une troisième électrode 27 en laiton, un second élément piézo-électrique céramique 28 en TZP, 25 une quatreième électrode 29 en laiton, un troisième isolant 30 en céramique et un second couvercle terminal 31 en acier. L'empilage est moulé dans du "Nylon" du type "610" ou du type "12" 0 Les deux signaux de sortie sont produits respectivement au niveau des électrodes 23, 25 et 27, 29. 30 La fig. 9 montre un autre dispositif piézo-électrique selon l'invention. Ce dernier est similaire à celui visible sur la fig*: 8 dans la plupart de ses aspects et les mêmes références numériques ont été utilisées pour les éléments correspondants. La différence essentielle consiste en ce que l'on prévoit un élément 35 piézo-électrique supplémentaire 45 et des électrodes associées 46 et 47. Un isolant céramique supplémentaire 48 est également prévu o La fig. 12 représente un mode opératoire préféré permettant d'exercer une contrainte sur les dispositifs visibles sur les 40 fig. 6 à 9. Le dispositif 32 est monté dans un corps d'allumage 7000536 7 2028096 33 mis à la masse sur le corps de la cuisinière. Une enclume 34 est fixée à une extrémité du corps d'allumage et un marteau 35 est prévu à l'autre extrémité de ce corps. Des organes (non représentés) sont prévus pour entraîner le marteau à 1'encontre de 5 la force exercée par un ressort 36. Ce marteau est ensuite libéré soudainement pour frapper le dispositif 32 et produire ainsi la tension d'amorçage. La fig. 10 représente une façon différente d'exercer une contrainte sur le dispositif. Dans ce dernier cas, le dispositif 10 32 est monté à rotation de façon à pouvoir osciller autour d'une extrémité 37 sur un pivot 38 mis à la masse par rapport au corps de l'allumeur. Une came 39» actionnée par un levier 40 à commande manuelle, provoque le basculement. On obtient ainsi un écrasement ou une compression du dispositifsde façon à fournir la 15 tension d'amorçage nécessaire. La fig. 11 représente schématiquement le montage du circuit correspondant au dispositif visible sur la fig. 8, dans le cas des quatre éclateurs d'une cuisinière du type à quatre brûleurs. Les quatre éclateurs sont répartis en deux paires 41, 42 et 43, 20 44. La première paire est connectée en série aux bornes des électrodes 23, 25 du dispositif piézo-électrique et la seconde paire est connectée en série aux bornes des électrodes 27, 29. Ainsi, lorsque le dispositif est actionné£ par exemple le marteau 35 selon le montage visible sur la fig. 12) des étincelles sont pro-25 duites aux bornes des quatre ajLateurs simultanément. Le gaz est allumé au niveau du brûleur par lequel il s'échappe. La fig. 13 montre le circuit destiné à être utilisé avec le dispositif visible sur la fig. 9, qui permet d'allumer les brûleurs du grilloir et du four d'une cuisinière en même temps 30 que les quatre brûleurs des plaques. Le montage est similaire à celui visible sur la fig. 12, sauf en ce que des électrodes supplémentaires 46 et 47 sont connectées en série avec l'éclateur 49 du grilloir et l'éclateur 50 du four. Des modifications peuvent être apportées aux modes de réa-35 lisation décrits, dans le domaine des équivalences techniques, sans s'écarter de l'invention. 7000536 8 2028096 REVENDICATIONS 1„ Appareil à gaz, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux "brûleurs, -Un éclateur à amorçage par étincelles placé au niveau de chaque "brûleur pour l'allumer et un allumeur piézo-élec-5 trique n'ayant qu'une seule sortie, la sortie de cet allumeur étant connectée en série au circuit également en série des deux éclateurs, la connexion joignant les éclateurs étant mise à la masse sur l'appareil et l'élément ou les éléments piézoélectriques de l'allumeur étant isolés par rapport à la masse. 10 2. Dispositif piézo-électrique destiné à un allumeur piézo électrique, caractérisé en ce qu'il comprend deux couvercles terminaux métalliques, une ou plusieurs paires d'électrodes placées entre ces couvercles terminaux, un ou plusieurs éléments piézoélectriques sépeirant les électrodes de chacune des paires d'élec-15 trodes, et des isolants séparant les électrodes des couvercles terminaux, ainsi que les électrodes des différentes paires, si elles1 existent, l'une par rapport à l'autre. 3o Dispositif piézo-électrique suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un empilage sërie comportant, 20 dans l'ordre, un premier couvercle terminal métallique, un premier isolant, une première électrode, un premier élément piézo-électrique, une seconde électrode, un second isolant, une troisième électrode, un second élément piézo-électrique, une quatiièmae., électrode, un troisième isolant, une cinquième électrode, un troisiè-25 me élément piézo-électrique, une sixième électrode, un quatrième isolant et un second couvercle terminal métallique. 4. Dispositif piézo-électrique suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un empilage série comportant, dans l'ordre:, un premier couvercle terminal métallique, un pre-30 mier isolant, une première électrode, un premier élément piézoélectrique, une seconde électrode, un second isolant, une troisième électrode, tin second élément piézo-électrique, une quatrième électrode, un troisième isolant et un second couvercle terminal, métallique. 35 5» Dispositif piézo-électrique suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un empilage série comportant, dans l'ordre, un premier couvercle terminal métallique, un premier isolant, une première électrode, un élément piézo-électrique, une seconde électrode, un second isolant et un second cou-40 vercle terminal métallique. 7000536 9 2028096 6o Dispositif piézo-électrique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les couvercles terminaux, les isolants, les électrodes et lfélément ou les éléments piézo-électriques sont maintenus ensemble dans un 5 "boîtier constitué par une matière isolante par rapport à laquelle les électrodes font saillie. 7. Dispositif piézo-électrique suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le boîtier est constitué par une matière thermoplastique qui se contracte ou subit un retrait lors de sa 10 solidification, la matière étant moulée sur les éléments constitutifs du dispositif et cliacun des couvercles terminaux ayant une partie de sa surface faisant saillie par rapport à l'empilage, la matière thermoplastique s'appuyant sur cette partie de surface pour maintenir ensemble les éléments de l'empilage. 15 8. Dispositif piézo-électrique suivant la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que la matière thermoplastique est du "Nylon", 9. Dispositif piézo-électrique suivant l'une 25 10. Dispositif piézo-électrique suivant la revendication 9» caractérisé en ce qu'il comporte deux ou plusieurs paires d'électrodes et des éléments piézo-électriques associés, chaque paire d'électrodes supplémentaires par rapport à la première paire d'électrodes étant connectée de façon similaire à une paire d'écla-30 teurs ou bien à un seul éclateur faisant partie de l'appareil.