Brevet FR2475191A1 — publié le 19810807

La présente invention se réfère aux ensembles électriques chauffants à rayonnement du type utilisé dans les cuisinières à plaque de cuisson lisse. Elle vise plus particulièrement les ensembles du genre en question qui utilisent simultanément plusieurs éléments de chauffage. On sait qu'on appelle cuisinière à plaque de cuisson lisse un appareil comportant une telle plaque normalement en céramique vitreuse disposée audessus d'un ou plusieurs éléments chauffants électriques de forme générale circulaire supportés sur une couche de matière isolante aux points de vue thermique et électrique, chaque élément se trouvant à un certain écartement de la plaque. En service un ustensile de cuisine posé sur celle-ci au-dessus d'un élément est chauffé par transmission de la chaleur à partir de ce dernier et à travers la plaque par convexion dans l'air, conduction et rayonnement infra-rouge. De tels éléments sont appelés "éléments chauffants à radiation". La matière isolante empêche substantiellement la transmission de la chaleur à partir de l'élément sauf en direction de la plaque et comme les matériaux qu'on utilise de préférence pour celle-ci sont essentiellement non-conducteurs au point de vue thermique, seules sont chauffées les zones de cette plaque qui sont exposées à l'élément considéré. En outre pour empêcher que la chaleur ne soit transmise à des parties de la plaque non recouvertes par un ustensile posé sur elle, on prévoit normalement une paroi périphérique en matière isolante autour de l'élément. Il est courant et même obligatoire dans certains pays de faire comporter aux ensembles chauffants à rayonnement un dispositif de disjonc- teur thermique pour protéger de toute surchauffe l'élément et la plaque. Il est certes possible de prévoir un ensemble à faible densité énergétique (exprimée par exemple en watts) en vue d'éviter la nécessité d'un tel disjoncteur, mais cela conduit à une cuisson relativement lente. Il en résulte qu'un disjoncteur est désirable aussi bien du point de vue de la sécurité que de celui du fonctionnement. En outre des températures excessives peuvent entraîner des dommages ou des décolorations de la plaque d'une cuisinière du genre en question. C'est ainsi par exemple qu'une plaque en céramique vitreuse peut se décolorer si la température sur sa face découverte dépasse 600'C (soit 7000C sur la face la plus rapprochée du ou des éléments chauffants). Dans les ensembles chauffants à rayonnement qui utilisent plusieurs éléments adjacents dont l'un comporte une puissance calorifique supérieure à celle du ou des autres, la Demanderesse a découvert qu'un disjoncteur thermique peut protéger l'ensemble de façon satisfaisante à l'encontre 2 4 7 5 1 9 1 des surchauffes si sa réponse est limitée à la chaleur engendrée par cet élément plus puissant. Toutefois-il se pose un problème si le ou les autres éléments ont eux aussi une influence sur le disjoncteur ainsi prévu. Les disjoncteurs typiques se présentent sous forme allongée de façon à s'étendre en travers de l'ensemble chauffant intéressé. La présente invention prévoit précisément un tel ensemble de chauffage électrique par rayonnement qui comporte au moins deux éléments adjacents dont l'un au moins peut être alimenté indépendamment du ou des autres, un disjoncteur thermique s'étendant en travers de cet élément mais étant isolé thermiquement du ou des autres de façon à ne fonctionner qu'en réponse à la chaleur engendrée par le premier, susceptible d'être alimenté séparément comme sus-indiqué. L'isolation thermique du disjoncteur peut se réaliser d'un certain nombre de manières. La plus simple sans doute consiste en ce que sa partie qui se trouverait autrement affectée par le ou les autres éléments est entourée d'une matière thermiquement isolante se présentant typiquement sous la forme d'un bloc susceptible d'être conformé pour s'ajuster de façon correcte dans l'ensemble chauffant. Une autre manière de procéder consiste à gainer la partie intéressée du disjoncteur dans une matière thermiquement conductrice, laquelle transmet à un puits thermique ou à un point extérieur à l'ensemble considéré la chaleur qui viendrait autrement influencer ce disjoncteur. Une troisième possibilité consiste à limiter la longueur effective du disjoncteur à sa partie qui s'étend en travers de l'élément précité. Cela peut être réalisé en arrêtant la zone sensible de ce disjoncteur vers les bords ou limites dudit élément et en branchant vers cette limite l'interrupteur de ce disjoncteur, par exemple par l'intermédiaire d'un micro-contact de déclenchement, ou bien encore en reliant la partie de ce disjoncteur située en travers du ou des autres éléments d'une manière qui les empêche d'avoir une influence sur la réponse émise par celui-ci. L'invention convient particulièrement aux ensembles chauffants dans lesquels l'un des éléments de chauffage entoure l'autre, tels par exemple que les ensembles circulaires à deux éléments concentriques. Toutefois elle peut également trouver son application lorsque deux éléments sont placés l'un à côté de l'autre dans le même ensemble et que la position du disjoncteur par rapport à celui-ci est pré-déterminée, sans pouvoir être commodément déplacée vers un point situé au voisinage d'un élément seulement. Les éléments chauffants de l'ensemble suivant la présente invention sont préférablement constitués Dar des fils métalliques nus enroulés en hélice (solénoïdes) et supportés dans une matière microporeuse d'isolement thermique. Une telle hélice peut être déroulée et redressée au voisinage de l'élément dont le disjoncteur doit être isolé, de façon à réduire la quantité de chaleur rayonnée par l'élément et susceptible d'influencer ce disjoncteur. Lorsque celui-ci est enfermé dans un bloc de matière isolante, cela facilite la réalisation du bloc et permet d'interposer une plus grande épaisseur de matière entre le disjoncteur lui-même et l'élément considéré. Dans certaines formes d'exécution l'élément est discontinu sur la longueur de la zone périphérique dans laquelle il est efficace. En pareils cas le disjoncteur peut traverser la discontinuité. Le disjoncteur est normalement du type à dilatation différentielle. Dans une réalisation appropriée il. comprend un tube en quartz qui renfer- me une certaine longueur d'un fil de l'alliage connu sous le nom d'Inconel, la dilatation différentielle du tube et du fil actionnant un interrupteur qui coupe tout l'ensemble. Un tel dispositif est mis sur le marché par la firme Therm-o-disc, de Mansfield, (Ohio), Etats Unis d'Amérique sous la désignation "12.T.B. Limiter". Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer: Fig. 1 est une vue en plan d'un ensemble chauffant suivant l'invention. Fig. 2 en est une coupe suivant Il-II (fig. 1). Fig. 3 est une vue de détail à plus grande échelle correspondant à la ligne de coupe 111-III (fig. 1). Fig. 4 est une vue semblable à celle de fig. 3, mais indiquant une variante des moyens grâce auxquels le disjoncteur peut être isolé thermiquement. L'ensemble chauffant représenté en fig. 1 et 2 comprend une cuvette métallique 2 renfermant une embase 4 faite en une matière isolante aux points de vue électrique et thermique. Contre le côté 6 de cette cuvette est disposée une paroi périphérique 8 formant isolement thermique. Dans des rainures prévues dans l'embase 4 sont fixés deux éléments chauffants électriques 10 et 12 réalisés sous forme d'enroulements hélicoïdaux ou solénoïdes, et qui sont séparés l'un de l'autre par une cloison 14. Au-dessus du plus grand élément 10 se trouve un disjoncteur thermique 16 agencé de manière à couper les deux éléments dans le cas d'une surchauffe. Chaque élément ou solénoïde peut être alimenté de façon indépendante 2 475191 par l'intermédiaire de bornes de connexion 18 et 20 de façon à permettre de chauffer une poêle ou autre ustensile circulaire par le seul élément , tandis que dans le cas d'une plus grande casserole, éventuellement ovale ou analogue, le chauffage peut être assuré par les deux éléments. Bien entendu un ustensile plus petit pourrait être chauffé sur le seul élément 12. A titre d'exemple typique, l'élément 10, ou élément primaire, a une puissance de 1400 watts, tandis que celle de l'élément 12, ou élément secondaire est de 800 watts. Chaque élément ou- solénoide est sans protection et il est fixé à l'embase 4 par le moyen d'agrafes (non représentées). Ces éléments sont préférablement établis à partir d'un fil résistant fait d'un alliage fer-chrome-aluminium. Le dispositif de disjoncteur thermique est du type à dilatation différentielle. Il comprend un tube de quartz 28 renfermant une certaine longueur de fil de l'alliage connu sous la marque de fabrique Inconel (ce fil n'étant pas visible en fig. 1 et 2). La différence entre les dilatations du tube et du fil lors d'une surchauffe actionne un interrupteur mécanique 22 qui débranche les deux éléments 10 et 12 de l'alimentation. La seule condition est de disposer le disjoncteur sur l'élément primaire 10, mais pour qu'il soit réellement efficace il faut l'isoler thermiquement de l'élément secondaire 12. A cet effet une partie 30 de ce disjoncteur 16 est enfermée dans un bloc 26 formant isolement thermique et qui s'étend au-dessus de l'élément secondaire 12, entre la paroi périphérique 9 et la cloison séparatrice 14. Par ailleurs le disjoncteur 16 s'arrête dans la cloison 14 de l'autre côté de l'élément primaire 10. On comprend que l'idée d'utiliser dans un ensemble chauffant à rayonnement du genre décrit, deux éléments hélicoïdaux ou solénoïdes séparés et alimentés de façon indépendante peut être étendue à toutes les autres formes d'appareils similaires. La configuration circulaire illustrée au dessin annexé correspond à un ensemble qui comporte deux zones de chauffage différentes, elles aussi circulaires, mais les mêmes dispositions peuvent être appliquées à des ensembles carrés ou rectangulaires. Toutefois dans le cas d'une cuisinière à plaque de cuisson lisse, dans laquelle cette dernière est substantiellement non- conductrice au point de vue thermique, il est avantageux de prévoir une cloison séparatrice en matière thermiquement isolante, telle que celle 14 de fig. 1, pour définir des zones de chauffage distinctes et séparées. Cette cloison 14 est circulaire et elle divise la zone générale délimitée par la paroi périphérique 8 en une zone centrale et en une zone annulaire. En l'absence d'une telle cloison la chaleur rayonnerait à partir de chaque élément ou solénoide au-delà de la partie superficielle de la plaque située immédiate ment au-dessus de l'élément considéré, en entraînant ainsi un gaspillage d'énergie thermique. Comme montré en fig. 1 à 3, le bloc 26 de matière isolante est conformé de façon à reposer sur l'élément secondaire 12 et à recevoir le tube de quartz 28 du disjoncteur 16. Sa hauteur est telle qu'il atteigne substantiellement le même niveau que la paroi périphérique 8 et la cloison séparatrice 14 afin que les trois organes puissent venir au contact de la face inférieure de la plaque de cuisson lisse lorsque l'ensemble est installé dans une cuisinière. La face inférieure du bloc 26 peut être creusée de canaux 34 (comme montré en fig. 2) pour permettre le passage de l'élément 12; en variante l'enroulement constitutif de cet élément peut être déroulé et redressé sur une certaine longueur (comme montré en fig. 3), pour passer directement au-dessous de l'ensemble du bloc. Cette seconde disposition comporte l'avantage de réduire la chaleur engendrée par l'élément 12 au voisinage du disjoncteur 16 et de minimiser le gaspillage d'énergie. Dans une autre forme d'exécution le disjoncteur peut être disposé de façon à s'étendre au-dessus de l'espace 36 ménagé entre les points de repliage en vis-à-vis du solénoïde constitutif de l'élément 12, ce qui supprime toute nécessité de dériver en quelque sorte cet élément par rapport au disjoncteur 16. Le bloc 26 peut, si on le désire, envelopper totalement le tube de quartz 28, mais il a été noté que cela n'était pas absolument nécessaire pour obtenir des résultats satisfaisants. La matière constitutive de ce bloc 26 peut être constituée par une pellicule céramique ou par un matériau isolant microporeux, un exemple préféré de ce matériau étant celui vendu par la Demanderesse sous la marque de fabrique MICROTHERM. Fig. 4 montre une variante de moyens grâce auxquels la partie 30 du disjoncteur 16 peut être isolée thermiquement. Dans cette figure le tube de quartz 28 est enfermé dans un tube 32 d'une matière thermiquement conductrice, préférablement constituée par un métal tel que le cuivre. Le tube 32 peut s'étendre à travers la paroi périphérique 8 pour se raccorder à la cuvette 2 à laquelle il transmet la chaleur qui se dissipe ensuite autour du corps de l'ensemble. La conformation du tube 32 n'est pas critique; ce qui importe c'est son pouvoir d'évacuer la chaleur à partir de la zone intéressée de l'élément secondaire. Là encore, et pour les raisons exposées plus haut, le solénoïde constitutif de cet élément 12 peut être déroulé et redressé pour passer sous le tube 32, ou bien le disjoncteur 16 peut être monté sur l'espace intermédiaire 36 pour minimiser l'influence de l'élément 12 et par conséquent l'énergie gaspillée. Une autre façon (non illustrée) grâce à laquelle le disjoncteur peut être isolé thermiquement de l'élément secondaire 12, consiste à arrêter le tube 28 au niveau de la cloison séparatrice 14 vers ses deux extrémités. A l'une de celles-ci l'on peut accoupler au dispositif fil-tube un microcontact d'actionnement relié séparément à l'interrupteur de coupure 22. L'ensemble chauffant représenté aux dessins annexés comporte un décrochement 24 entre le fond et le côté de la cuvette 2, cela en vue de faciliter son montage dans une cuisinière. Le rebord horizontal peut être percé de trous de vis en vue d'assurer la fixation de cet ensemble. Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécu- tion décrits par tous autres équivalents. 2 475 19 1 R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Ensemble électrique chauffant à rayonnement comportant au moins deux éléments adjacents dont au moins l'un peut être mis sous tension indépendamment de l'autre, caractérisé en ce qu'il comprend un disjoncteur thermique qui s'étend en travers d'un élément, mais est thermiquement isolé de l'autre de façon à ne fonctionner qu'en réponse à la chaleur engendrée par le premier qui, comme sus-indiqué, est susceptible d'être alimenté de façon indépendante. 2. Ensemble chauffant suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le disjoncteur comprend une partie qui s'étend en travers de l'autre élément, mais qui est entourée par un matériau isolant au point de vue thermique. 3. Ensemble chauffant suivant la revendication 2, caractérisé en ce que ledit autre élément se présente sous la forme d'un enroulement hélicoïdal ou soléno!de non protégé, dont une certaine longueur est déroulée et redressée pour passer sous la matière d'isolement thermique et la partie correspondante du disjoncteur. 4. Ensemble chauffant suivant l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la partie considérée du disjoncteur est enfermée dans un bloc de matériau isolant microporeux. 5. Ensemble chauffant suivant l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la partie considérée du disjoncteur est enfermée dans un bloc d'un matériau céramique isolant au point de vue thermique. 6. Ensemble chauffant suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le disjoncteur comprend une partie qui s'étend en travers de l'autre élément et qui est enfermée à l'intérieur d'un matériau conducteur au point de vue thermique, relié à un puits de chaleur. 7. Ensemble chauffant suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le puits de chaleur est constitué par une cuvette métallique dans laquelle les éléments chauffants sont supportés. 8. Ensemble chauffant suivant l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que la partie considérée du disjoncteur est enfermée dans une gaine métallique. 9. Ensemble chauffant suivant la revendication 8, caractérisé en ce que la gaine métallique est faite en cuivre. 10. Ensemble chauffant suivant l'une quelconque des revendications qui précèdent, caractérisé en ce que le second élément y définit une zone de chauffage périphérique, mais comporte une discontinuité dans une certaine partie de la longueur de cette zone, et en ce que le disjoncteur traverse cette partie de ladite zone. 11. Ensemble chauffant suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur effective du disjoncteur s'arrête à la limite du premier élément.- 12. Elément chauffant suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, comprenant un élément chauffant primaire qui définit une zone substantiellement centrale et un élément chauffant secondaire qui entoure le précédent en définissant une zone périphérique, caractérisé en ce que le disjoncteur s'étend sur la totalité de la zone centrale, mais ne traverse qu'une fois la zone périphérique, la partie correspondante de ce disjoncteur étant thermiquement isolée de l'élément secondaire. 13. Ensemble chauffant suivant la revendication 12, caractérisé en ce que les deux éléments primaire et secondaire sont circulaires. 14. Elément chauffant suivant l'une quelconque des revendications qui précèdent, caractérisé en ce qu'il comprend une cloison séparatrice en matière thermiquement isolante, située entre les éléments chauffants adjacents. 15. Ensemble chauffant suivant l'une quelconque des revendications qui précèdent, caractérisé en ce que le disjoncteur s'étend à travers la paroi périphérique en matière thermiquement isolante qui entoure tous les éléments de l'ensemble pour aboutir à un dispositif d'interrupteur monté extérieurement à cet ensemble. 16. Ensemble suivant l'une quelconque des revendications 14 et 15, caractérisé en ce que la cloison séparatrice et la paroi périphérique ont substantiellement la même hauteur, le disjoncteur traversant l'une et l'autre. 17. Elément chauffant suivant l'une quelconque des revendications qui précèdent, caractérisé en ce que le disjoncteur est du type à dilatation différentielle. 18. Elément chauffant suivant la revendication 14, caractérisé en ce que le disjoncteur comprend un tube de quartz renfermant une certaine longueur d'un fil métallique relié à un interrupteur, ce fil étant fait en l'alliage connu sous la dénomination Inconel.