Brevet FR2340513A1 — publié le 19770902

La présente invention concerne une plaque de cuisson perfec tionnée à usage culinaire, utilisable soit seule, soit associée à un four, et fonctionnant par chauffage par induction. Ce genre d'utilisation du chauffage par induction est maintenant bien connu-en soi ; ses divers caractéristiques et avantaaes ne seront pas à nouveau étudies ici. I1 suffit de savoir que les éléments produisant de la chaleur dans des ustensiles conducteurs de l'électricité sont des inducteurs électriques alimentés par une énergie haute fréquence. Ces inducteurs sont par exemple recouverts d'une plaque isolante sur laquelle seront posés les ustensiles à chauffer. Lorsqu'ils sont alimentés en énergie haute fréquence ils créent un champ magnétique alternatif qui, lorsque l'ustensile est placé sur l'inducteur, y produisent des courants échauffant ledit ustensile par effet Joule. La présente invention vise a' résoudre un certain nombre de problèmes posés par les plaques de cuisson utilisant de tels inducteurs ; ces problèmes concernent essentiellement 7'isolement thermique et électrique des différentes parties de la plaque : inducteurs, circuits de puissance les alimentant et circuits de commande et de contrôle de l'ensemble, isolements qui doivent être convenablement réalisés malgré les contraintes de dimensions réduites imposées par la normalisation des éléments de cuisine. En effet il est clair que ces isolements ne poseraient guère de problème si les différentes parties à isoler pouvaient etre disposées dans un espace aussi grand que l'on voudrait, ce qui n'est pas le cas. Une technique connue de l'art antérieur consiste à disposer les circuits de puissance -circuits à thyristor produisant des quantites assez impôrtantes de chaleur- et les circuits de controle et de commande -circuits électroniçues développant peu de chaleur mais étant très sensibles à des élévations de température- sous la plaque de cuisson elle-meme. Un premier inconvénient de cette solution est que les champs magnétiques développés par les inducteurs servant à chauffer les ustensiles culinaires se referment non seulement dans ces ustensiles, ce qui est le but recherché, mais encore autour des circuits qu'ils viennent perturber de façon rédhibitoire. I1 est alors nécessaire de prévoir entre les inducteurs et les circuits un blindage électrique constitué d'une plaque métallique.Ce blindage réalise bien un isolement électrique pour les circuits situes sous la plaque ; mais il présente l'inconvénient important de chauffer puisque le champ magnétique s'y referme comme dans les ustensiles culinaires, ce qui provoque d'une part une baisse de rendement important et d'autre part un échauffement important des circuits,préjudiciable à leur bon fonctionnement. Un deuxième inconvénient de cette solution est que l'isolement thermique des différents éléments de la plaque : inducteurs, circuits de puissance e-t circuits de controle, est diìicile à réaliser. Si l'on-prévoit par exemple une circulation d'air visant à refroidir ces différents éléments, c'est de l'air déjà rechauffé par les circuits qui montera vers les inducteurs et donc les refroidira peu efficacement. La présente invention concerne une plaque de cuisson utilisant le chauffage par induction dans laquelle les circuits de puissance et les circuits de contrôle sont disposés de manière à être isolés électriquement et thermiquement des inducteurs, sans pour autant augmenter sensiblement les dimensions de ladite table, ni dans le plan de sa surface, ni en profondeur, ce qui permet de tenir les contraintes de dimensions imposées par les normes courantes tout en disposant d'une grande surface utile de cuisson, et ce qui permet par exemple d'associer une telle plaque sans problème au-dessus d'un four, pour réaliser une cuisinière. I1 faut noter que la profondeur importante des plaques de l'art antérieur décrites ci-dessus rendait difficile leur combinaison à un four situé en dessous d'elle ou bien ne permettait que des fours de dimensions réduites. Une plaque de cuisson selon l'invention comportant des inducteurs fixés sur un chassis et recouverus d'une plaque isolante, est caractérisée par le fait que les circuits de puissance alimentant les inducteurs et les circuits de contrôle et de commande de 11 ensemble sont disposés dans un dosseret peu épais disposé perpendiculairement à llensemble inducteurs-plaque isolante, au dessus de cet ensemble et à une de ses extrémités, et par le fait qu'elle comporte des parois délimitant des enceintes de refroidissement séparées pour les diffé- rents éléments de la plaque : inducteurs, circuits de puissance et circuits de contrôle et commande, lesdites enceintes comportant des entrées d'air de refroidissement dans leur partie la plus basse et des sorties d'air réchauffé dans leur partie la plus haute. Ainsi dans ne telle plaque sont réalisés . l'isolement électriquc puisque les circuits ne sont pas soumis au champ perturbateur des inducteurs, et l'isolement thermique ; cet isolement thermique est réalisé d'une part au niveau des éléments eux-memes qui n'etant pas empilés les uns au-dessus des autres ne se communiquent pas leur chaleur, et d'autre part au niveau des circuits de circalation d'air, l'air réchauffé par chacun des éléments étant directement évacué et ne servant pas au refroidissement des autres éléments. D'autres objets, caractéristiques et resultats de l'invention ressortiront de la description suivante donnée à titre d'exemple non limitatif et illustre par les figures annexées qui représentent - la figure 1, une vue schématique en coupe d'un exemple de realisation de plaque de cuisson selon l'invention ; - la figure 2, une vue schématique en coupe d'une variante de réalisation de la figure 1 utilisant une structure modulaire pour les circuits du dosseret - là figure 3, une vue schématique en perspective d t un mode de disposition dans le dosseret des éléments modulaires de la réalisation de la figure 2. La vue en coupe de la figure I représente schématiquement comment sont combines les différents éléments d'une plaque de cuisson selon l'invention. La plaque proprement dite se compose, de manière connue en soi, d'inducteurs tels que 1 et 2 fixés par exemple sur des barres 3 en matériau électriquement isolant solidaires du chassis 4. Sur ces inducteurs, géneralement au nombre de quatre, est disposée une plaque 5 en matériau isolant, vitro-céramique par exemple, sur laquelle seront placés les ustensiles de cuisson. La partie électrique d'alimentation en énergie, et la partie électronique de commande et contrôle de l'ensemble sont disposées, conformément à l'invention, dans un dosseret 6 destiné à être disposé contre un mur par exemple. Le dosseret 6 comporte une face avant 7 solidaire du chassis 4 et une face arrière 8. Le haut est fermé par une surface 9 avantageusement solidaire de l'avant 7. De cette manière, la face arrière sur laquelle vont être fixés les circuits.peut être montée pivotante sur le chassis (comme représenté figure 3) ce qui facilite considerable- ment les éventuels dépannages de la plaque. Le volume du dosseret est ici divise en deux enceintes, une première enceinte El contenant par exemple les circuits de puissance alimentant les inducteurs, schématiquement représentés ici par des blocs 10, tandis que la deuxième enceinte E2 contient les circuits électroniques Il de commande et de controle de 1'ensemble : inducteurs- circuits de puissance. La paroi 12 séparant ces deux ensembles sera de préférence en un matériau thermiquement isolant. De manière générale les parois qui, conformément à l'invention, séparent les différentes enceintes sont réalisées en un matériau non conducteur dé ltélectricité pour éviter des pertes dues au champ magnétique des inducteurs, et bon isolant thermique. Les parois seront par exemple realisées en matière plastique. C'est le cas de la paroi 12. C'est également le cas de la paroi 13 qui ferme le volume contenant les inducteurs, constituant avec la plaque 5 une troisième enceinte E3. Il apparaît nettement que cette disposition, en réalisant trois enceintes indépendantes E1, E2, E3 permet un refroidissement particulièrement simple et efficace de chacune de ces trois enceintes. Une même entrée d'air peut réaliser ce triple refroidissement sans qu'un air déjà réchauffé dans une première enceinte passe dans une autre. Le capot inferieur 14 de la plaque est pour cela muni d'une grille 15 d'entrée d'air ; les flèches schématisent la circulation de cet air 16 dans les différentes enceintes. Une première partie de cet air 16 est aspiré dans le conduit réalisé entre les deux parois 13 et 14 et se divise dans le dosseret entre les deux enceintes E1 et E2 dont les extrémités inférieures comportent chacune une entrée d'air 17 et 18. Ces enceintes font "cheminée'' et l'air est naturellement conduit vers leurs parties supérieures qui comportent chacune une sortie d'air 19 et 20. L'air qui arrive en 17 et 18 est de l'air frais qui vient refroidir d'une part les circuits électroniques de l'enceinte E2 et d'autre part les circuits de puissance de l'enceinte E3.Il faut noter que les circuits électroniques de l'enceinte E2 chauffent peu par eux-mêmes mais sont très sensibles à des élévations de température qui ne doit jamais dépasser la limite supérieure de 700C. I1 est donc particulièrement important de ne pas les faire baigner dans un air préalablement réchauffé par les autres éléments de la plaque qui chauffent fortement, et notamment par les circuits de puissance ;- c'est ce que permet l'invention. Quant aux circuits de puissance de l'enceinte E1, s'ils sont beaucoup moins sensibles a' des élévations de température (leur limite supérieure est d'environ 120 C ils produisent beaucoup de chaleur ; il est donc assez important aussi que l'air qui leur parvient soit de l'air frais. La deuxième partie de l'air 16 circule dans l'enceinte 3 réserve aux inducteur s ; elle entre en 21 et sort en 22 à la partie supérieure de l'ensemble E3. Ici encore, grâce à l'indépendance des enceintes, c'est de l'air frais qui baigne les inducteurs. Les inducteurs, s'ils sont les éléments de la plaque les moins sensibles à une élévation de température (leur limite supérieure est d'environ 4000C), sont ceux qui chauffent le plus et donc qui créent les pertes les plus importantes. I1 est par conséquent utile, du point de vue du rendement qu'ils soient convenablement refroidis, et indispensable que l'air qui les a refroidi soit directement évacué. La circulation d'air décrite ici est une circulation naturelle utilisant les phénomènes de cheminée. On peut, sans sortir du cadre de l'invention, réaliser les memes circuits de refroidissement avec une circulation forcée ; il suffit par exemple de disposer un ventilateur (comme schématisé figure 2) sur l'entrée générale d'air. On peut encore noter que l'invention, si elle permet d'avoir trois enceintes de refroidissement indépendantes malgré une entrée d'air commune permet également de munir chaque enceinte de sa propre entrée d'air. En aucun cas, et ce quel que soit le mode d'alimentation en air, l'air chaud d'une enceinte ne pénétrera dans une autre La figure 2 représente schématiquement une variante de réalisation des enceintes E1 et E2 du dosseret de l'invention dans le cas d'une structure modulaire des circuits. La figure 3 est une vue en perspective de ce même dosseret ouvert, son fond 8 pivotant comme dit plus haut. autour d'une charnière 30. Dans cette version les circuits de puissance 10 de chacun des quatre inducteurs de la plaque sont quatre mcdules indépendants comportant chacun un étage de puissance proprement dit lOa (thyristors ou transistors sur radiateurs) et un circuit lOb d'alimentation et de commande de ces étapes (non décrit ici car classique en lui-même). Les connexions électriques des différents éléments entre eux n'ont pas été représentées car elles ne posent aucun problème particulier ici. Chacun de ces circuits de puissance lOa-lOb est fixé dans un boitier support 12 lui-même fixé sur le fond 8 du dosseret. Ce boitier 12 est l'équivalent de la paroi 12 de la figure 1. En effet les quatre boitiers 12 des quatre modules sont ouverts à leur extrémité inférieure 18 et l'air (flèches 31) entre par ces ouvertures dans les quatre boitiers qui constituent chacun une partie de l'enceinte E1 fermée à l'avant du dosseret par la plaque 7. L'air frais pénètre donc dans cette enceinte partiellement compartimentée par les parois latérales verticales des boitiers 12 et en ressort par l'ouverture 20 (flèches F1 en traits pleins). Quant à l'enceinte E2 dans laquelle sont disposés les circuits électroniques li de controle et commande de l'ensemble, elle est constituée par les couloirs-cheminées laissés libres entre les boitiers 12 et la partie supérieure du dosseret, entre les boitiers 12 et le fond 8. L'air frais entre (flèches 31) par le bas 17 des couloirs-cheminées et monte vers les circuits Il à refroidir ; il est alors évacué par l'ouverture 19 (flèches F2 en traits interrompus). L'enceinte E3, quant à elle, est inchangée. On a encore schématiquement représente sur la figure 3 les bornes 32 qui seront connectées au secteur et les boutons de commande 33 des quatre inducteurs qui seront ici accessibles de l'avant du dosseret ; ceci n'est-qu'un-exemple de disposition donné à titre non limitatif puisqu'il ne concerne pas directement l'invention. De meme on a représenté, pour le module équipé de ces circuits, le cable 34 alimentant l'inducteur correspondant. REVENDICATIONS 1. Plaque de cuisson comportant des inducteurs fixés sur un chassis et recouverts d'une plaque isolante1 caractérisée par le fait que les circuits de puissance (10) alimentant les inducteurs (1, 2) et les circuits de contrôle et commande (Il) de l'ensemble sont disposés dans un dosseret (6) peu épais disposé perpendiculai- rement à l'ensemble inducteurs-plaque isolante, au-dessus de cet ensemble et à une de ses extrémités, et par le fait qu'elle comporte des parois (12, 13) délimitant des enceintes de refroidissement sépares (E1, ( , E3) pour-les différents éléments de la plaque inducteurs, circuits de puissance, et circuits de contrôle et comme mande, lesdites enceintes comportant des entrées flair de refroidir sarment dans leur partie la plus basse et des sorties d'air réchanffé dans leur partie la plus haute. 2. Plaque de cuisson selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les entrées d'air (18, 17, 21) des différentes enceintes de refroidissement (E1, E2, E3) sont toutes réunies à une entrée d'air commune (15). 3. Plaque de cuisson selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ladite entrée d'air commune reçoit une circulation d'air forcée par un ventilateur. 4. Plaque de cuisson selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait qu'elle comporte trois enceintes de refroidissemet, les deux premières (E1 et E2) renfermant respectivement les circuits de puissance, et les circuits de contrôle et canaaandet disposées dans le dosseret (6) et séparées l'une de l'autre par une paroi (12), et la trois (E. 3) renfermant les inducteurs et étant fermée vers le bas par une paroi (13). 5. Plaque de cuisson selon la revendication 4, caractérisée par le fait que les circuits de puissance sont réalisés sous forme modulaire, chaque inducteur étant alimenté en puissance respectivement par un module,et par le fait que la première enceinte (E1) de refroidis- sement desdits circuits de puissance est compartimentée par les boitiers desdits-modules, lesdits compartiments étant disposés verticalement côte à côte dans le dosseret et s'ouvrant à leur extrémité inférieure sur une arrivée d'air commune (18) et à leur extrémité supérieure sur une sortie d'air commune (20). 6. Plaque de cuisson selon la revendication 5, caractérisée par le fait que lesdits compartiments de ladite première enceinte (E1) laissent entre eux des couloirs-cheminées sans communication avec lesdits compartiments, lesdits couloirs-cheminées faisant partie de ladite deuxième enceinte (E2) et amenant de l'air frais aux circuits de contrôle et commande disposés dans la partie supérieure de cette deuxième enceinte 7. Plaque de cuisson selon l'une des revendications précédentes r caractérisée par le fait que la partie arrière (8) du dosseret est montée pivotante sur le chassis de manière à permettre l'ouverture dudit dosseret. 8. Cuisinière caractérisée par le fait qu'elle comporte une plaque de cuisson conforme à l'une des revendications précédentes.