Brevet FR2476308A1 — publié le 19810821

La présente invention concerne une plaque en vitre céramique comprenant un dispositif de contrôle de la température employé dans ure insti2tonde cuisson. Les plaques en vitre céramique deviennent de plus en plus populaires au lieu des plaques comprenant la plaque chaude métallique plus traditionnelle ou élément du type à "anneau à rayonnement" dans des installations de cuisson /chauffage électriques.Les plaques en vitre céramique comprennent généralement une feuille de vitre céramique montée sensiblement horizontalement et constituant la surface supérieure (la surface de travail) de l'installation et dissimulant un ou plusieurs éléments de chauffage montés sous et écartés de la plaque en vitre céramique. Chaque élément chauffe à rayonnement une région en-dessous de la vitre céramique et par conséquent tout ustensile disposé au-dessus en contact avec la surface supérieure de la vitre céramique. La vitre céramique est conçue pour avoir une conductivité céramique élevée dans une direction sensiblement perpendiculaire a sa surface mais une faible conductivité dans d'autres directions et en particulier dans les directions paralleles à ou ayant un composant sensiblement parallèle à sa surface, de sorte qu'une surface localisée de la surface supérieure de la vitre céramique et par conséquent tout ustensile dispos immédiatement au-dessus de celle-ci anErapidement chauffés par une combinaison de rayonnement direct au travers de la vitre céramique et de conduciion thermique provenant de la vitre céramique. Pour des raisons pratiques cette surface sera désignée ci-après dans la description comme la "surface chaude de la plaque". Chaque elément de chauffage consiste généralement en une longueur d'une résistance en fil relativement mince qui est enroulé en hélice et partiellement encastre dans une matière isolante convenable se trouvant dans une plaque à collet. Typiquement, 1'héliceestanangée dans la matière isolante selon un modèle, par exemple un modèle en spirale, convenable pour permettre de rayonner une concentration élevée de chaleur sur la surface inférieure de cette zone de la vitre céramique constituant la surface chaude de la plaque. Dans le but de conserwrFs bu caracté- ristiquessentiellg de la vitre céramique, il est nécessaire de limiter la température maximum où le temps passé à des températures supérieures à une température donnée par le fabriquant de la vitre céramique.Il est également nécessaire de prévoir un contrôle thermostatique aux températures plus basses. Dans le but de limiter la température de sécurité maximum de la surface chaude de la plaque et de prévoir un contrôle thermostatique , il est de pratique habituelle de monter un tube réalisé en une matière réfractaire ayant un coefficient de dilatation thermique relativement faible, tel que le quartz ou de la silice fondue, diagonalement au travers d'orifices formés dans le collet de la plaque à collet de telle façon que le tube soit disposé entre l'élément et la surface inférieure de la vitre céramique , mais en contact avec aucun de ceux-ci, dans une extrémité du tube étant fixée une tige ou ruban réalisé en une matière ayant un coefficient de dilatation thermique relativement élevé de sorte que la dilatation thermique différentielle entre le tube et la tige ou ruban à l'autre extrémité du tube est arrange pour rompre un circuit électrique c'est-àdire, directement ou indirectement l'énergie amenée à l'élément, en réponse à des variations de la chaleur rayonnée par l'élément et donc à la température de la surface chaude de la plaque.Ceci constitue un moyen relativement grossier et inefficace de contrôle étant donné qu'implicitement il y a d'un dispositif à 1 'autre un écart de température, parfois aussi élevé que 700C ou davantage pour tout thermostat donné pendant lequel le circuit électrique est rompu , et également de tels thermostats électromécaniques présentent une hytérésis entre l'plumage et l'interruption de l'ordre de 400C. Pour des raisons de sécurité, il est par conséquent nécessaire de calibrer chaque dispositif pour rompre le circuit à une température plus basse plutôt qu'à une température plus Flevee.Ceci signifie qu'en pratique certaines surfaces chaudes de la plaque ne seront pas capables d'atteindre une température approchant la température de fonctionnement de sécurité maximum théorique, laquelle température théorique dépend de la température maximum de fonctionnement de la vitre céramique. En outre de tels dispositifs sont sensibles aux vibrations et le calibrage subit une variationen vieillissant. Il est par conséquent un but de la présente invention de réaliser un moyen plus sensible et plus réproductible de réglage de la température de la plaque chaude, permettant ainsi de fixer la température maximum plus Drès de la température de fonctionnement de sécurité maximum de la vitre céramique. Un des principaux avantages des plaques à vitre céramique est la surface lisse et ininterrompue lorsqu'elle est intégrée dans les meubles modernes de cuisine et par conséquent leur facilité de nettoyage. Ce point attrayant serait gâché si aucun moyen d'avertissement n'était prévu pour alerter l'utilisateur que la région de la plaque chaude est toujours chaude après l'interruption , même si des modèles décoratifs sont utilisés pour indiquer les zones de chauffage individuelles. La température élevée n'est pas évidente après que le courant vers les éléments a été coupé et par conséquent la vitre céramique reste potentiellement dangereuse pendant une certaine période de temps considérable par la suite. Ce problème a été surmonté jusqu'à présent en prévoyant à un endroit convenable une ampoule, de diode au néon ou émettant de la lumière qui est raccordée électriquement pour briller lorsqu'une surface de plaque chaude est chauffée ou maintenue à une température contrôlée thermostatiquement et qui est en outre raccordée à un circuit à action lente de sorte qu'elle continue à briller pendant une période de temps suffisante pour permettre à la surface de la plaque chaude de refroidir jusqu'à une température de sécurité après que l'énergie fournie à l'élément ait été interrompue. Egalement, cependant un tel arrangement est assez grossier et par conséquent il est un autre but de l'invention de prévoir un dispositif pour indiquer avec précision si une plaque chaude est plus chaude qu' une température prédéterminée ou non. Selon la présente invention, une plaque en vitre céramique comprend , comme dispositif de mesure de la température , un détecteur de température à résistance électrique désignée ci-après pour des raisons pratiques DTR. Le DTR de préférence comprend un passage conducteur de l'électricité comprenant des particules métalliques imprimées ou appliquées autrement sur la surface d'un substrat non conducteur de l'électricité. Dans la présente invention, le DTR ou une pluralité de DTR peut être en contact avec la vitre céramique , dans lequel cas la température de la vitre céramique est surveillée et contrôlée directement, où le DTR peut se trouve en dessous et écarté de la vitre céramique de sorte que la chaleur incidente sur celui-ci est constituée essentiellement par de la chaleur rayonnée provenant de la surface inférieure de la vitre céramique. Lorsque le DTR est en contact avec la vitre céramique, il peut être fixé ou incorporer dans la vitre céramique, oû le substrat non-conducteur peut faire partie de la vitre céramique. Lorsqu'une pluralité de DTR (disons par exemple dix ou vingt) sont utilisés en contact avec la vitre céramique, leuls sortiesindividuelles sont réalisées pour obtenir un signal indicatif de la température moyenne de la surface chaude dz la plaque, des moyens d'interruption du courant électrique étant incorporés, si un ou plusieurs DTR indiquent une température anormalement élevée de la vitre céramique, par précaution contre une surchauffe locale et une dégradation conséquente. On préfère cependant disposer le DTR en-dessous et écarté , par exemple de 2,5 cm, de la vitre céramique ot il peut être réalisé pour donner un signal de sortie indiquant avec assez de précision une température moyenne de la surface de la plaque chaude. Dans ce dernier mode de réalisation, on a trouvé que la disposition du détecteur de température à rés i- stance électrique ou DTR est critique pour permettre de contrôler etroitement la température de la surface de la plaque chaude. On peut faire disposer le DTR dans un creux dans la matière isolante de sorte que la source principale d'énergie thermique incidente sur le DTR soit le rayonnement provenant de la surface inférieure de la feuille de vitre céramique et un rayonnement direct provenant des éléments de chauffage vers le DTR peut être sensiblement évité.Inversément, pour certaines applications,il est a souhaitable de permettre/plus ou moins de rayonnement direct provenant de l'élément de chauffage d'influencer le contrôle de la température via le DTR, dans lequel cas le DTR peut être monté au-dessus de la surface de l'élément isolant , ou bien entendu peut-être partiellement enfoncé dans l'isolant. Selon une autre possibilité, l'élément de chauffage peut être disposé dans un creux dans la matière isolante et le DTR peut être sur ou sensiblement sur la surface de la matière isolante ou l'élément de chauffage et de DTR wuvetêtre chacun partiellement encastrés dans la matière isolante. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, une plaque en vitre céramique comprend une plaque à collet contenant une matière isolante réfractaire dans laquelle est partiellement encastrée un élément de chauffage, l'ensemble étant recouvert d'une feuille de vitre céramique écartée de l'élément, un DTR étant disposé par rapport à la matière isolante de telle façon qu 'au moins une partie du parcours de la résistance du DTR peut recevoir le rayonnement directement de la surface inférieure de la vitre et au moins une proportion du ar un la (---cran parcours de la résistance dans le DTR est protégée- nour ne pas recevoir le rayonnement directement de l'élément de chauffage, des connexions électriques convenables étant prévues au travers de la plaque à collet pour fournir du courant électrique à l'élément de chauffage et au DTR. La variation de la résistance du DTR est transformée via un circuit en pont et un amplificateur en un signal utilisé pour contrôler l'énergie fournie à l'élément de chauffage. Des détecteurs de température à résistance électrique convenable (DTR.) sont decrits dans ie brevet du Royaume-Uni No. 1 415 644 et dans le brevet US No. 4 222 025 et comprennent un substrat réalisé en une matiè- re non-conductrice de l'électricité et portant un parcours en spirak conducteur de l'électricité consistant essentiellement en matière vitreuse fondue chargée de particules conductrices de l'électricité réalsees en un ou plusieurs métaux choisis dans le groupe comprenant l'or , 'larguent, le platine, le rhodium, le ruthénium, 1' iridium r le palladium, le fer, le njce, le cobalt, et le cuivre. Selon une autre possibilité, le parcours conducteur de l'é- lectricité peut être essentiellersnt libre de toute matière sart3zalee vitreuse et peut comprendre des/cr'nructrices de l'électricité fondues ensemble par chauffage à une température inférieure à leur température de fusion (voir par exemple la publication de la demande de brevet du Royaume-Uni No. 2 002175R). Les DTR tels que ceux décrits ci-dessus peuvent comprendre un revêtement externe conducteur réalisé à partir d'une toile et peuvent comprendre soit un substrat plat soit un substrat cylindrique. L'élément de chauffage,de préférence,comprend une longueur d'une résistance en fil relativement mince enroulé pour former une hélice et disposé sur ou au moins partiellement dans une matière isolante selon un modèle spiralé , par exemple une spirale où un enroulement série. Un autre mode de réalisation peut comprendre un système de chauffage à base d'un bruleur à gaz à surface". Le par un écran DTR est de préférence disposé , convenablement protégé,/dans la région centrale du modèle décrit par l'élément de chauffage. On a trouve qu'un DTR cylindrique de 200 ohms (résistance nominale à 0 OC) et ayant une longueur de 29 mm et un diamètre de 3 min est satisfaisant pour la présente invention. De tels détecteurs ont un coefficient de température de résistance élevée et reproductible et peuvent par conséquent être utilisés pour contrôler les plaques de vitre céramique avec précision à des températures proches de la température de fonctionnement avec sécurité maximum de la vitre céramique. En outre, une sortie secondaire du circuit en pont peut être utilisée pouralwnr une lampe d'avertissement ou autre dispositif par exemple de telle façon que la lumière brille pendant toute la période où la température de la plaque dépasse une valeur de sécurité prédéterminée. On a trouvé que la mise en place du DTR de/maniè- reindiquée où il reçoit la chaleur sensiblement depuis la surface inferieure de la vitre céramique donne un excel lent moyen pour contrôler la température de la surface supérieure de la vitre et que , alors que les méthodes pré cédentes du côntrôle du procédé de cuisson dans de telles applications sont basées sur le principe de la régulation de l'énergie de l'élément de chauffage, l'utilisation de DTRpermet,par l'incorporation dans le circuit de contrôle, d'utiliser un contrôle de température qui permet un contrôle plus précis de la température de la vitre céramique, et également le moyen pour chauffer la vitre céramique à des températures inférieures à la température maximum en une période de temps plus courte qu'il n'est normalement nossible avec le moyen de régulation d'énergie existant à base de système électromécanique. Par conséquent, l'invention comprend également un procédé pour contrôler la température d'une plaque de vitre céramique qui consiste à disposer par rapport à la vitre céramique un détecteur de température à résistance électrique comprenant des particules métalliques imprimées ou appliquées autrement sur la surface d'un substrat non-conducteur de l'électricité, fournir un courant électrique au détecteur et transformer la résistance perdue du détecteur en un signal pour contrôler l'énergie fournie au dispositif de chauffage de la plaque. Par "par rapport" on entend l'incorporation du détecteur en contact avec la vitre céramique et également écar\bSta vitre céramique , ces deux modes de réalisation étant décrits dans la description. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux articles qui viennent d'être decrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. Revendications: 1. Plaque en vitre céramique comprenant un dispositif de mesure de la température , caractérisée en ce que ce dispositif est un détecteur e température a résistance électrique. 2. Plaque selon la revendicacicn J caractérisé en ce que le détecteur comprend un parcours conducteur de l'électricité constitué de particules métalliques appliquées non conducteur sur la surface d'un substrat metallique/de l'électricité. Plaque selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un ou plusieurs détecteurs sont en contact avec la vitre céramique. 4. Plaque selon la revendication 3, caractérisée en ce que le substrat non-conducteur fait partie de la vitre céramique. 5. Plaque selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'une pluralité de dévecteu-;-s sont utilises , leur sortie individuelle étant conclue pour fournir un signal indicatif de la température moyenne de a surface de la plaque chaude. 6. Plaque selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comprend un interrupteur d'énergie associé au détecteur inc11viduel. 7. Plaque eelon la revendication 2, caractérisée en ce que le détecteur se trouve en-dessous et écarté de la vitre céraz..ique. 8. Plaque selon la revendication 7, caractérisée en ce que le détecteur est disposé de telle façon que la source principale d'énergie calorifique incidente sur celuici est le rayonnement provenant de la surface inférieure de la vitre céramique, au moins une partie du détecteur étant munie d'un écran pour recevoir le rayonnement directement de l'élément de chauffage de la plaque. 9. Plaque selon la revendication 8, caractérisée en ce que le détecteur est disposé dans uncreuxdans la matière isolante sur laquelle ou au moins partiellement dans laquelle se trouve l'élément de chauffage. 10. Plaque selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que l'élément de chauffage comprend une longueur de résistance en fil enroulé en hélice et disposé sur ou au moins partiellement dans la matière isolante selon un modèle ens?irale. 11. Plaque selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce qu'elle est chauffée par un bruleur à gaz. 12. Plaque selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend une plaque à collet comprenant une matiere isolante réfractaire dans laquelle est partiellement encastrée un élément de chauffage , l'ensemble étant recouvert d'une feuille de vitre céramique écartée de l'élément, un détecteur de température à résistance électrique étant disposé par rapport à la matière isolante de telle façon qu'au moins une partie du parcours de résistance du détecteur peut recevoir le rayonnement directement de la surface inférieure ou de la vitre et au moins une partie du parcours de la résistance du détecteur comprend un écran pour recevoir le rayonnement directement de l'élément de chauffage. 13. Plaque selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractériséeen ce qu'elle comprend en outre un dispositif d'avertissement activé par la sortie du détecteur pour indiquer lorsque la température d'une vitre céramique est supérieure à une température prédéterminée. 14. Procédé pour contrôler la température d'une plaque à vitre céramique caractérisé en ce qu'il consiste à monter par rapport à la vitre céramique un détecteur de température à résistance électrique comprenant des particules métalliques appliqucessur la surface d'un substrat non-conducteur de l'électricité, fournir du courant électrique au détecteur et transformer la résistance du détecteur en un signe pour contrôler l'énergie fournie au dispositif de chauffa- ge de la plaque. 15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé à ce que ce dispositif de chauffage de la plaque comprend un élément de chauffage électrique. 16. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que ce dispositif de chauffage de la plaque comprend un brûleur à gaz.