Brevet FR2138464A1 — publié le 19730105

La présente invention concerne les appareils de cuisson d'afin ment s du type comportant une plaque en verre ou céramique au-dessous de laquelle sont disposées des résistances électriques de chauffage et dont les caractéristiques sont telle que celle-ci est susceptible de résister aux effets de chocs thermiques. Les principaux avantages des appareils de ce genre résident dans le fait que ceu2-ci présentent un aspect très esthétique et peuvent être aisément nettoyés. En effet les dép8ts de graisse ou autres projections peuvent être facilement éliminés en passant un chiffon ou une éponge sur la plaque de chauffe à nettoyer. Par ailleurs les appareils de ce genre peuvent être indifférem ent montés à la partie supérieure d'une cuisinière ou être incorporés ou posés sur une table de travail fornée par un ou plusieurs meubles de cuisine. Cependant les appareils de ce type, qui existent actuellement, présentent un mauvais rendement thermique. Ceci est dû au fait que dans ces appareils le chauffage des ustensiles de cuisine placés sur la plaque en verre ou céramique est assuré par conductibilité de chaleur à travcrs cette plaque. A cet effet certains appareils de ce genre comportent des résistances électriques planes a plat quées étroitement contre la surface inférieure de cette plaque,afin d'obtenir une conductibilité de chaleur aussi bonne que possible. Par ailleurs, un élément d'isolation important, par exemple en laine de verre ou autre tière appropriée, est disposé au-dessous des résistances de chauffage ainsi que sous toute la face inférieure de l'e@semble,afin d'éviter au maximum les déperditions de chaleur vers le bas. Dans d'autres appareils similaires, le chauffage de la pla-ue suprieure, en verre ou céramique, est assuré au moyen d'une plaque circulaire en matière réfractaire, dont l surface supérieure comporte des gorges renfermant des résistances électriques, cette plaque étant elle-même appliquée étr@itement sontre 1 face inférieure de la plaque externe. Dans un tel cas, la partie inférieure de la plaque réfractaire présente un épaisseur import@nte @u-dessous de l'emplacement des résistances de chauffage de façon à réaliser I'isolation thermique nécessaire vers le bas. Dans un cas comme dans l'altre, I'agencement prévu est conçu de manière à assurer un chauffage de la plaque externe, en verre ou céramique, par conductibilité thermique. Toutefois en pratique, ce chauffage est obtenu à la fois par rayonnement et par conductibilité. Du reste il en est de même dans d'autres appareils similai- res comportant un tube chauffant en acier spécial, susceptible de rougir sous l'effet de la chaleur, et qui est disposé intimement contre 1-z face inférieure de la plaque externe, en verre ou céra moque, un réflecteur étant placé sous ce tube.Dans ce cas parti culier, le chauffage de la plaque externe, en verre QU céramique, est assuré à la fois par rayonnement du tube chauffant et par conduction entre la surface de contact de ce tube avec la face inférieure de la plaque externe. Pour augmenter cette surface de contact, le tube chauffant peut autre aplati sur ses parties venant en contact atec la plaque externe. Nais encore une fois, le rendement thermique obtenu dans un tel cas reste peu intéressant. Le faible rendement observé dans chacun des cas exposés cidessus réside dans le fait que les agencements prévus sont easentiellement conçus pour assurer le chauffage par conductibilité. Or la quantité de calories transmises de cette façon pour une me surface se trouve linitée par suite du faible coefficient de conductibilité d'une plaque en verre ou céramique présentant une haute résistance aux chocs thermiques. En effet, ce coefficient est de l'ordre de 0,004 calories/mètres par seconde et C. Du reste, pour obtenir un chauffage suffisant de la surface supérieure d'une telle plaque, il est nécessaire d'utiliser del résistances électriques comportant une puissance importante.Naie en dehors d'une consommation de courant importante, cette solution présente pour inconvénient le fait que la température de la face inférieure de la plaque externe se trouve portée à une valeur inu- tilement élevée, qui peut provoquer une transformation préjudicia- ble du verre à l'endroit de la surface de contact. C'est pourquoi la présente invention a pour objet un appareil de cuisson du même type général, mais dans lequel le chauffage des aliments ou ustensiles de cuisine, placés sur la plaque externe en verre ou céramique, est assuré d'une façon complètement différente, afin d'obtenir un bon rendement thermique. A cet effet, les éléments de chauffage prévus au-dessous de la plaque externe du présent appareil consistent en un ou plusieurs éléments producteurs de rayons infra-rouges, constitués chacun par un tube de quartz de silice dans lequel est enfermée une résistan- ce électrique de rayonnement en contact avec la paroi intérieure du tube de quarts correspondant, ce ou ces éléments étant légèement écartés de la surface inférieure de la plaque en verre o'i c6- cramique, cependant qu'un réflecteur ou un élément réflecteur est disposé au-dessous du ou des éléments producteurs de rayons infrarouges. Dans ces conditions, le chauffage désiré est assuré par le seul effet des rayons infra-rouges. Cependant le chauffage des aliments ou des ustensiles de cuisine placés sur 19 plaque externe du pré- sent appareil résulte à la fois de I'échauffement de cette plaque du fait de l'absoption de rayons infra-rouges par celle-ci et de l'action directe de ces mêmes rayons sur les objets à chauffer et ce, apès traversée de la plaque en verre ou céramique. En ce qui concerne l'échauffement de la plaque externe, il faut observer que celui-ci a essentiellement pour effet d 'assurer un chauffage des objets correspondants par conductibilité.Cependant, en raison de cet échauffement, la plaque externe produit elle-même des rayans infra-rouges qui agissent sur les objets à chauffer. Du fait de la combinaison de ces divers phénomènes, on obtient donc un excellent rendement thermique. A ce sujet, il convient de noter que, dans les appareils ant6- rieurs rappelés précédemment, il se produisait également une transmission de chaleur par rayonnement infra-rouge. Toutefois, il s'a- gissait alors d'un facteur négligeable, car le pourcentage de rayonement infra-rouge était très faible et en tout cas nettement Inférieur au rayonnement théorique du corps noir. Dtl reste, dans les appareils antérieurs, la conception prévue avait essentiellement pour but d'assurer un chauffage par le seul effet de la con ductibilité thermique. Par contre, dans le présent appareil, le chauffage est essen tellement assuré par rayonnement infra-rouge et les caractéristiquee des éléments générateurs de rayons sont telles que l'on se rapproche le plus possible des propriétés de rayonnement infrarouge du corps noir dont la constante relative de rayonnement est de 1. De plus, les caractéristiques des éléments utilisés sont telles que les rayons émis aient une longueur d'onde bien définie comprise entre 2 /U et 2,5 . Or pour une telle longueur d'onde, le coefficient d'absorption de la plaque externe en verre ou cé- cramique est maximum, ce qui permet d'obtenir un excellent rendement thermique. Quelques exemples de réalisation d'appareils de cuisson selon l'invention sont décrits ci-dessous. Cette description est donnée en référence au dessin annexé à simple titre indicatif, et sur lequel : La figure 1 est en vue en plan de dessus d d'un appareil de cuisson selon l'invention; La figure 2 est une vue en coupe verticale de cet appareil suivant la ligne II-II de la fig.t ; Les figs. 3 à 7 sont des vues en coupe similaires représentant d'autres formes de réalisation de l'appareil de cuis son selon l'invention. Ainsi qu'il a déjà été indiqué, celui-ci comporte une plaque 1 en verre ou céramique, dont les caractéristiques sonttelles qu'elle puisse résister à des chocs thermiques. Cette plaque, qui est destinée à constituer en quelque sorte une table chauffante, est fixée par ses bords sur un carter 2. L'ensemble est conçu de façon à pouvoir être rapporté sur le des- sus d'une cuisinière de cuisson ou à titre installé sur le plan de travail formé par des meubles de cuisine Dans l'exemple représenté, la présente table chauffante comporte deux surfaces distinctes de chauffe. Au-dessous de chacune d' l- les, il est prévu un ou plusieurs éléments générateurs de rayons infra-rouges, de nature telle que l'on se rapproche le plus possible des caractéristiques de rayonnement infra-rouge du corps noir. De plus, ainsi qu'il a déjà été indiqué, ces caractéristiques sont telles que la longueur d'onde des rayons émis soit comprise entre 2 /U et 2,5 . Cependant cette longueur d'onde peut varier entre 1 et 5 /U suivant la structure de la plaque supérieure (verre, céramique, ou autre matière) afin que cette longueur d'onde reste comprise dans la zone d'absorption de cette plaque. A cet effet, chacun des éléments générateurs de rayons consiste en un tube étanche en quartz de silice pure fondue dans lequel est enfermée une résistance électrique en fil d'acier spécial. De préférence celui-ci est boudiné sur un diamètre tel que ses spires soient en contact avec la paroi intérieure du tube de quartz.L'ex- trémité de ce tube est fermée hermétiquement par une pièce isolante réfractaire, qui est traversée par les extrémités de la réside tance électrique de façon à assurer les raccordements nécessaires. Par ailleurs, les caractéristiques du circuit d'alimentation des éléments rayonnants sont telles que dans chacun d'eux, la ré résistance électrique correspondante se trouve portée à une température de I 0000 C. Ainsi les caractéristiques des générateurs de rayons infra-rouges sont rendues très proches des caractéristiques théoriques du corps noir dans la zone de son maximum d'énergie rayonnante. Suivant les besoins, il peut autre prévu un nombre plus ou loins important d'éléments rayonnants au-dessous de chaque surface de chauffe. Ainsi dans l'exemple représenté aux figures 1 et 2, il est prévu deux tubes rayonnants annulaires 3a disposés concentri quement au dessous de la surface de chauffe de gauche, et trois tubes similaires 3b au dessous de la surface de chauffe de droite. il faut observer que des différents éléments rayonnants sont placés à quelque distance au-dessous de la surface inférieure de la plaque externe 1. Cette distance peut etre par exemple de l'or- dre de quelques millimètres jusqu'à 15 ou 20 mm environ. Conformément à une caractéristique essentielle, il est prévu un réflecteur ou un élément réfléchissant au-dessous de chaque élément producteur de rayons infra-rouges. Ainsi dans l'exemple représenté à la fig. 2, chaque élément rayonant porte sur sa surf ce infé- rivure un revêtement réfléchissant 5. Celui-ci peut autre constitué par une couche d'or ou d'émail, ou de tout autre matériau réflecteur. Dans ces conditions, les rayons produits par les éléments chauf- fants 3a et 3b se trouvent intégralement dirigés en direction de la plaque externe 1. Comme il a déjà été mentionné, ceci permet d'oo- tenir à la fois a/- un échauffement de cette plaque du fti de l'absorption de rayons infra-rouges par celle-ci, de sorte qu'elle assure un chauffage des objets voulus par conductibilité thermi que et qu'elle émet à son tour des rayons infra-rouges ayant également pour effet de contribuer au chauffage de ces mêmes objets; une une action directe ds rayons infra-rouges émis par les tubes a t 3b et ce, sur les objets à chauffer, ce qui assure aussi le chauffage de ceux-ci. La combinaison de cs divers LJhénomènes permet d'obtenir un excellent rendement thermique. A ce sujet il convient de noter que le mode d'échauffement de la plaque externe 1 permet d'obtenir une montée très rapide de la température selon une courbe à peu près analogue à celle relevée dans le cas d'une plaque chauffante ej fonte renfermant des résistances électriques. Or, la montée en température est beaucoup plus lente dans les appareils de cuisson actuels comportant des résistances de chauffage placées au contact direct de la plaque externe en verre ou céramique. De préférence, il est prévu une isolation dans le fond du carter 2. Cette isolation peut autre assurée grâce à une paroi inter médiai"=e 6 prévue devant le fond de ce carter ou caisson, afin de former un intervalle isolant 7. Celui-ci peut autre laissé vide de façon à ménager une couche d'air servant d'isolant. Mais il est également possible de remplir cet intervalle avec un matériau isolant approprié. Un thermostat 8, par exemple un thermostat à bulbe, peut autre avantageusement disposé au centre de chacune des surfaces de chauffe prévues. L'élément sensible de ces thermostats est alors appliqué contre la surface inférieure de la plaque externe 1 laquelle peut avantageusement comporter une cavité à cet endroit. De plus, chaque thermostat est protégé par un capot 9. La forme de raalisation représentée à la fig.3 se différencie de celle décrite ci-dessus par le fait que les revetement8 réflecteurs 5 prévus sur les éléments rayonnants 3a 3b sont remplacés par des réflecteurs incurvés 10 enveloppant les éléments correspondants, chacun de ces réflecteurs ayant une forme annulaire. Une autre différence de cette forme de réalisation réside dans le fait que la plaque externe lp de l'appareil correspondant comporte une ouverture à l'endroit de chaque thermostat X de celuici. Dans ces conditions l'élément sensible de chaque thermostat peut autre engagé dans cette ouverture pour affleurer la surface supérieure de la plaque la . fiais bien entendu, chaque thermostat reste protégé par un capot de protection 9. La figure 4 représente une forme de réalisation dans laquelle il est prévu des tubes 3b en quartz de silice, ayant une forme rectiligne. Ces tubes espacés entre eux, permettent des surfaces de rayonnement beaucoup plus importantes, par exemple pour l'emploi d'un plat de grande surface ou d'une poissonnière. Un réflecteur parabolique 12 augmente encore le rendement des éléments producteurs de rayons infra-rouges. Un capot protecteur 12a peut titre ajouté pour diminuer l'effet de température vers le bu et dé favoriser le rendement du réflecteur. Mais de nombreuses autres formes de réalisation peuvent Stre envisagées pour les appareils de cuisson selon l'invention. A ce sujet, il faut observer que la forme des éléments produc- teurs n'est pss limitée à la forme annulaire ci-dessus, ceux-ci peuvent présenter toutes autres formes, par exemple la forme de barreaux rectilignes susceptibles autre placés selon toutes dis- positions voulues. Par ailleurs, un noibre quelconque de surfaces de chauffe dis- tinctes peuvent que prévues dans chaque appareil, les éléments producteurs de rayons infra-rouges étant disposés en conséquence. En plus de leur principal avantage portant sur l'excellent rendement thsrque obtomi, les appareils selon l'invention comportent un certain nombre d'autres avantages. L'un de ceux-ci réside dans le fait qu'une augmentation du nombre des éléments producteurs de rayons infra-rouges se traduit automatiquement par une augmentation concomitante du chauffage des aliments et ustensiles de cuisine placés sur la plaque externe, alors que dans les appareils actuels colportant une plaque chauffante en verre ou céramique* la transmission des calories se trouve limitée par la fable conductibilité de telles plaques et ce, à partir d'un certain seuil de puissance des résistances de chauffage. Un autre avantage des appareils selon l'invention consiste en ce que, lors de l'utilisation de ceux-ci, il est possible de ddter- liner immédiatement les surfaces de chauffe en cours de fonctionnement. En effet, comme les éléments producteurs de rayons infrarouges se trouvent alors portés au rouge ils forment une zone lumi- neuse sur la plaque externe 1 en verre ou céramique. bens ces con ditions, il est inutile de prévoir des voyants de contrôle permettant d'identifier lee surfaces de chauffe qui sont en service. Bien entendu, le présent appareil conserve les mimes avantages que les appareils actuels du mme genre et notamment le fait que la surface de cuisson peut être nettoyée très rapidement par simple passage dtun chiffon ou d'une éponge. Enfin, il faut observer que du fait de l'excellent rendement thermique des appareils selon l'invention, ceux-ci peuvent autre utilisés non seulement pour assurer le chauffage d'ustensiles de cuisine (dtrectement en contact avec la plaque de céramique) contenant des aliments, mais également pour cuire certaine aliments po sés dans un récipient en verre transparent résistant au choc thertique et placé à une certaine distance de la plaque. De cette manib- re, la cuisson est réalisée uniquement à partir des rayons infrarouges sans conduction thermique. Ainsi la figure 5 représente une forme particulière de réalisa- tion dans laquelle il est prévu, en combinaison avec un appareil du type décrit précédemment, un plat 13 en verre destiné à recevoir des aliments à cuire, par exemple un toast 14 ou une pièce de viande 15. Ce plat comporte des pieds t6 en matière appropriée qui viennent prendre appui sur le dessus de la plaque externe t de l'appareil de cuisson. Dans ces conditions, le chauffage des aliments placés sur le plat 13 est assuré seulement par l'action des rayons infrarouges sur ceux-ci, après traversée de ce plat qui est transparent. Cependant les rayons agissant sur les aliments sont à la fois des rayons provenant directement des tubes générateurs 3a et des rayons émis par la plaque externe 1 dont l'échauffement est assuré par absorption d'une partie des rayons provenant des tubes 3a. L'appareil de cuisson ainsi constitué peut autre éventuellement autonome comme représenté sur la figure 5, auquel cas son carter 2 présente une plage 17 au-dessus de Laquelle est prévu un bouton de commande et de réglage18. La figure 6 représente un appareil de cuisson siiilaire comportant également un plat en verre destiné à Stre posé au-dessus de la plaque externe 1. Cependant ce plat sert lui-m & e de support à un ustensile de cuisine comportant une broche 19 entraînée en rotation par un moteur 20. Cette broche peut alors recevoir des morceaux de viande 21 ou autree aliments destinés à être cuits de la mEme façon. La figure 7 représente un autre appareil similaire, dont la plaque externe 1 porte un plat en verrue 13. Celui-ci sert également de support à un ustensile de cuisine comportant une broche rotative 19a entraînée par un moteur 20a et qui est destinée à recevoir une volaille 21a ou autre pièce de viande relativement importante. Il convient de noter que dans un tel cas, les graisses résultant de la cuisson sont recueillies dans le plat 15.Cependant pour éviter que ces graisses restent dans la zone de chauffage, ce plat peut avantageusement avoir une surface supérieure et autre incliné, ce qui permet de recueillir les graisses sur une partie située en dehors de la zone de chauffage. Kais encore une fois, de nombreuses autres formes de réalisation pourraient être envisagées pour les appareils de cuisson selon I'invention. R E V E N D I C A T I O N S 1 /- Appareil de cuisson d'aliments du type comport@nt une plaque en verre ou céramique au-dessous de l@quelle sont disposées des résistances lectriques de chauffage, cet a@pareil étant caractérisé en ce que es résistances de chauffage consis- tent en un ou plusieurs éléments producteurs de rayon infra rouges, constitues chacun par un tube en quartz de silice dans lequel eet enfermée hermétiquement une résistance élec trique de rayonnement, ce ou ces éléments étant légèrement écartés de la surface inférieure de la pls que en verre ou céramique, cependant qu'un réflecteur ou un élément réflec teur est disposé au-dessous de ces éldnents. 2 /- Un appareil de cuisson selon la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur d'onde des rayons produits par les élé- ments générateurs d'infra-rouge eBt coniprise ente 1 et 5 ju suivant la structure de la plaque ( verre, cérauique, ou au tre matière), de façon que cette longueur d'onde reste dans la zone d'absorption de cette plaque. 30/ - Un appareil de cuisson selon la revendication 1 ou 2, carac térisé en ce que celui-ci comporte un plat amovible en verre muni de pieds destinés à reposer sur la plaque externe de cet appareil, ce plat étant susceptible de recevoir les ali ments à cuire, ou de servir de support à un ustensile de cuisine comportant une broche rotative.