Brevet FR2474803A1 — publié le 19810731

La présente invention concerne de manière générale !n appareil de chauffage par induction et plus particulièrement un appareil de chauffage par induction formant un élément d'une cuisi- nière, par exemple, qui possade un aimant pour déceler si un réci- pient de chauffage, une casserole par exemple, est en matériau magnêtisable ou non et qui régule également la température du réci- pient donc aussi celle de son contenu à une valeur optimale à l'aide d'une thermistance. Ordinairement, l'emploi d'un récipient de chauffage en matdriau non magnétisable sur un appareil de chauffage par induc- tion tel qu'une cuisinière a tendance à provoquer plusieurs anomalies: l'oscillation anormale du redresseur si l'appareil en comporte un, la circulation d'un courant de très forte intensité dans l'enroule- ment ou bobine de chauffage par induction, le défaut de commutation d'organes de commande et ainsi de suite. Ces anomalies sont la consé- qut-ace de variations rapides de l'impédance dle la bobi:ne de chauf- fage. Pour les éviter, on a équipé les cuisinières, ou d'autres appareils de chauffage par Induction, d'un aimant dont l'action est telle que la cuisinière ou, plus préciscment, une plaque chauffante de la cuisinière, ne peut être mise en marche que si le récipient place sur la plaque est en matériau magnétisable. Une thermistance est en outre prévue pour détecter les températures anormalement élevées, comme celles pouvant se produire lorsqu'un récipient vide est posé sur la plaque, notamment afin d'éviter la détérioration de l'isolation de la bobine, et aussi pour commander l'alimentation de la bobine de telle manière que l'aliment à cuire par exemple, soit maintenu à la température de cuisson optimale. La figure 1 montre schématiquement la construction d'un élément d'une cuisinière électrique conventionnelle à chauf- fage par induction. Une thermistance Tnim est fixée au centre du dessous d'une plaque chauffante P pour capter avec précision la température d'un récipient V et un aimant M est disposé verticale- ment mobile dans un tube guide Ms. Ce dernier est entouré d'une bobine de chauffage par induction C supportée par un porte-bobine Cs. Un microrupteur SW est monté par une équerre de fixation L sur une plaque de fond B de la cuisinière, sous l'aimant, pour être commuté par la chute de l'aimant M sur lui et par la levée de l'aimant lorsque celui-ci est attiré au moment o un récipient V en matériau magnêtisable est posé sur la plaque P. L'aimant M est enfermé dans un recouvrement ou boîtier MC qui le maintient à une distance déter- minée de la thermistance Tm par un rebord prévu en haut du boîtier. Ce rebord s'applique contre le dessous de la plaque P lorsque l'ai- mant est attiré et empêche l'aimant de venir en contact avec la thermistance. Ce dispositif conventionnel a plusieurs inconvénients le montage de la thermistance Tm à l'assemblage de la cuisinière pose des problèmes du fait qu'elle doit être fixée sous la plaque P et que son raccordement demande l'application de pâte collectrice de courant ou un produit analogue sur la plaque en- raison de la mobilité de l'aimant M; le boîtier Mc risque de se casser au moment o il heurte le dessous de la plaque P à l'attraction de l'aimant M vers le récipient V, ce qui détruit égalcL;ient la thermistance Tm. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, l'aimant prévu dans un appareil de chauffage par enduction comme indiqué au début possède un trou et la thermistance est fixée sur une plaque chauffante de l'appareil en une position qui correspond à l'emplacement du trou de l'aimant, ce qui élimine les inconvénients des dispositifs conventionnels, et le point de Curie de l'aimant est ajusté à une valeur prédéterminée en vue d'accroître la sécurité. Selon une autre caractéristique importante de 1' in- vention, l'aimant est disposé dans un réceptacle ou boîtier qui fixe ou restreint la hauteur de soulèvement de l'aimant par son attraction vers le récipient et la thermistance est placée dans un creux de ce bottier et est pressée contre la plaque chauffante d'une manière qui la protège contre les risques de rupture et qui facilite en outre l'assemblage dans le processus de fabrication de l'appareil. L'appareil de chauffage par induction selon l'inven- tion est de construction simple et de fonctionnement sûr et il peut être fabriqué économiquement en grandes séries. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, un appareil de chauffage par induction comprend une bobine de chauf- fage par induction disposée sous une plaque chauffante prévue en haut de l'appareil et destinée à supporter un récipient en matériau magné- tisable, une thermistance placée sur le dessous de la plaque et destinée à commander l'alimentation électrique de la bobine, un aimant disposé mobile sous la plaque, de manière à être soulevé par son attraction vers le récipient, ainsi qu'un interrupteur monté sous l'aimant pour l'établissement et la coupure de l'alimentation de la bobine en fonction du mouvement de l'aimant. L'aimant possède un trou dont l'emplacement correspond à la position de la thermistance et qui peut recevoir la thermistance à la levée de l'aimant, afin d'éviter que l'aimant heurte la thermistance. L'invention apporte ainsi un dispositif de chauffage par induction perfectionné, qui ne présente pas de risque de rupture de la thermistance, dont la construction est simple et qui élimine pratiquement tous les inconvénients des appareils conventionnels de ce type. D'aut:es caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de plu- sieurs exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que des dessins annexes, sur lesquels: - la figure 1 est une représentation schématique, en élévation latérale et en coupe, d'un appareil. de chauffage par in- duction conventionnel (déjà décrit); - la figure 2 est une vue analogue d'un appareil de chauffage par induction perfectionné selon un mode de réalisation préféré de l'invention; - la figure 3 est une vue semblable à celle de la fi- gure 2 mais montrant une variante de réalisation; - la figure 4 est le schéma ê1ectrique synoptique des appareils de chauffage des figures 2 et 3; et - les figures 5 et 6 sont des vues analogues a celle de la figure 2 et montra.t encore deux autres variantes de réalisa- tion. La figure 2 représente la partie principale d'un appareil de chauffage par induction perfectionné HA selon un mode de réalisation préféré de l'invention. L'appareil possède en haut une plaque chauffante 1 qui occupe un emplacement adéquat, dans -4 une cuisinière par exemple, pour qu'un récipient V puisse être posé sur elle. L'appareil comprend en outre un capteur de température sous forme d'une thermistance 2 qui. est attachée au centre du dessous de la plaque 1, un tube guide 4 disposé eutre la partie centrale du dessous de la plaque 1 et une plaque de fond 6 de l'appareil, un aimant 3, de forme cylindrique par exemple, qui présente un trou traversant 3a et est disposé mobile dans le sens vertical dans le tube guide 4, et un microrupteur 5 placé dans le tube guide 4, sous l'aimant 3, à une hauteur prédéterminée de la plaque de fond 6. Le microrupteur est fixé à la plaque de fond 6 par une équerre 5i. et peut être fermé ou ouvert par l'aimant.3, par suite des mouvements verticaux de ce dernier. L'appareil comprend enfin une bobine d'in- duction ou bobine de chauffage 8 qui est supportée par un porte- bobine 7 et qui. entoure le tube guide 4 à proximité de la plaque 1. La thermistance 2 est supportée par et pressée contre le dessous de la plaque 1 par l'extrémité supérieure d'une tige support R qui tra- verse le trou 3a de l'aimant et dont l'extrémité inférieure est fixée sur la plique de fond 6. La thermistance 2 est située dans le trou3i de l'aimant lorsque celui-ci se trouve en haut et elle ''est pas affec- tée par les mouvements verticaux de l'aimant. Le point de Curie de l'ai- mant3 est ajusté à une valeur inférieure à la température qu'a le dessous de la plaque 1 lorsque la température de la bobine de chauf- fage par induction 8 a atteint sa température limite admissible. La figure 3 représente un appareil de chauffage par induction HB qui est une variante de l'appareil HA de la figure 2. La tige support R de la thermiscance 2 est remplacée dans ce cas par une tige support RB dont l'extrémité supérieure supporte la thermis- tance 2 et dont l'extrémité inférieure est disposée mobile dans l'alésage 9a d'un tube support 9 fixé sur la plaque de fond 6, avec interpcsiLion d'un ressort de compression Sp enfilé sur la tige RB entre l'extrémité supérieure de celle-ci et le bord supérieur du tube support 9, de sorte que la tige RB est normalement poussée vers le haut dans la représentation de la figure 3 afin que la thermis- tance 2 reste bien appliquée contre le dessous de la plaque 1. Etant donné que le reste de la construction et le fonctionnement de l'appareil HB de la figure 3 correspondent de manière générale à ceux de l'appareil de la figure 2, il ne seront pas décrits en détail. Le schéma électrique synoptique visible sur la fi- gure 4 d'un appareil de chauffage par induction selon l'invention comprend un premier circuit de redressement et de filtrage 12 qui est relié avec l'enroulement primaire d'un transformateur 13 aux bornes d'une source E de courant alternatif. La bobine de chauffage par induction 8 et l'émetteur et le collecteur d'un transistor de sortie 16 sont connectés en série entre les bornes positive et néga- tive du premier circuit de redressement et de filtrage 12. Une diode protectrice 17 est branchée en sens inverse entre le collecteur et l'émetteur du transistor de sortie 16 et un condensateur 18 est connecté en parallèle à la diode protectrice 17. L'enroulement secondaire du 1ransfoelateur 13 alimente un second circuit de redres- semaent et de fiitrage 14, dont la borne de sortie positive est reliée a la borne positive d'un muitivibrateur monostable 19 avec inter- position du microrupteur 5 et dont la borne négative est reliée aux bornes de masse du iuli:ivibrateur imonostable 19 et d'un multivibra- teur astable 20 qui est couplé au multivibrateur 19, la borne de sortie de ce dernier étant connectée à la base du transistor de sortie 16. La thermistance 2 est couplée à un circuit de détection de température 21 en vue de la commande, par exemple, du signal d'entrée appliqué à la base du transistor de sortie 16, donc aussi du signal de sortie de ce transistor, par le signal de sortie du circuit de détection de température 21. Le début du chauffage est déclenché dans un appareil comme celui des figures 2 et 3 par la rotation à la position "marche" d'un commutateur (non représenté), après qu'un récipient V a été posé sur la plaque chauffante 1. Si le récipient V est en matériau magnétisable, l'ai- mant 3 est soulevé par son attraction vers le récipient V, ce qui provoque la fermeture du microrupteur 5, lequel est normalement maintenu ouvert par l'aimant 3 reposant sur lui. La fermeture du microrupteur 5 provoque l'application d'une tension positive à la borne positive du multivibrat:eur monostable 19. De ce fait, le multivibrateur monostable 19 produit des impulsions d'une durée prédéterminée, lesquelles sont déclenchées par une impulsion produite périodiquement par le multivibrateur astable 20. L'impulsion de sortie du multivibrateur monostable 19 rend le transistor 16 conducteur, avec la conséquence que la bobine de chauffage par induction 8 est alimentée. A mesure que la température du récipient V et de son contenu s'élève, la résistance de la thermistance 2 diminue et, au moment o la température du récipient V a atteint une valeur prédéterminée et la résistance de la thermistance 2 a été ramenée à une valeur prédéterminée, le circuit de détection de température 21 coupe le signal d'entrée donc aussi le signal de sortie du transis- tor de sortie 16. Par conséquent, s'il s'agit d'une cuisinière, non seulement l'aliment à cuire dans la casserole V est maintenu à la température de cuisson optirmale, le chauffage anormal de la casse- role V peut être évité de façon sûre. De plus, en cas de défail- lance de la thermistance 2 ou du circuit de détection de tempéra- ture 21, la température n'est pas maintenue à la valeur optimale mais le chauffage est néanmoins coupé si la température de la cas- serole V monte excessivement, Cela provient de ce que la température atteint à un moment donné le point de Curie o l'aimant 3 perd son magnétisme et retombe sur le microrupteur 5, ce qui ouvre celui-ci, arrête la production d'impulsions par le multivibrateur monostable 19 et interrompt par conséquent l'alimentation de la bobine de chauf- fage 8. L'invention augmente donc également la sécurité de l'appa- reil. Par contre, si le récipient V est en matériau non magnétisable, l'aimant 3 n'est pas soulevé lorsque le récipient est posé sur la plaque chauffante, de sorte que le microrupteur 5 reste ouvert et que la plaque 1 n'est pas chauffée. Il ressort de ce qui précède que le trou 3a prévu pour la réception de la thermistance 2 dans l'aimant 3 évite le contact entre l'aimant et la thermistance au moment o l'aimant est attiré vers le haut, si bien que le risque de rupture de la thermistance est complètement éliminé. De surcroît, comme le point de Curie de l'aimant est inférieur à la température du dessous de la plaque 1 au moment o la température limite admissible est atteinte, l'élévation anor- male de la température par suite du chnuffage, en particulier lorsque le récipient est vide, est évitée de façon certaine, même en cas de défaillance de la thermistance. La figure 5 représente un appareil de chauffage par induction HIC qui est une autre variante de celui de la figure 2. Le tube guide 4 et la tige R pour supporter la thermistance sont absents ici et l'aimant 3 est disposé mobile dans un réceptacle ou boîtier D qui est supporté par une plaque 5 t-l s'étendant latérale- ment du bord supérieur d'une plaque de support 51 pour le micro- rupteur 5. Le bottier D restreint le mouvement latéral et la levée de l'aimant 3 sous l'effet de l'attraction magnétique. La forme de l'intérieur du bottier D correspond à la forme extérieure de l'ai- mant 3 et forme en plus un creux Do correspondant au trou 3a de l'aimant 3 dans sa partie centrale. Dans le creux Do est disposée une pastille 2f de matériau élastique de support de thermistance, une pastille de mousse de caoutchouc silicone ou un matériau ana- logue par exemple, sur laquelle est montée la thermistance 2. Sur le dessus de cette dernière est disposée en outre une plaquette collectrice de chaleur 2h pour assurer une bonne liaison thermique entre le dessous de la plaque chauffante 1 et la thermistance 2. Comme la différence de hauteur entre le dessus du boîtier D et le dessus de la plaquette 2h est plus grande, à l'état détendu de la pastille de matériau de support, que la différence de hauteur entre le dessus du boîtier D et le dessous de la plaque 1, la pastille 2f est normalement comprimée entre le dessous de la plaque 1 et le fond du creux Dl, ce qui revient à dire que la plaquette collec- trice de chaleur 2h et la thermistance 2 sont pressées contre le dessous de la plaque chauffante 1. Le microrupteur 5 est placé sous l'aimant 3, sur la plaque 5 -, de manière à limiter la hauteur de chute de l'aimant 3. Comme dans les exemples précédents, le microrupteur est ouvert ou fermé par les mouvements de l'aimant. Dans l'exemple de la figure 5, lorsque le récipient V posé au milieu de la plaque 1 est en matériau magnétisable, l'airmant 3 est attiré par le récipient et appliqué contre la face intérieure de la partie supérieure du bottier D, tandis que la com- mut:tion des contacts du microrupteur 5 déclenche le chauffage, la therúmJta.ice commandant, comme dans les exemples précédents, l'ali- menritaion de la bobine de chauffage 8 de manière à maintenir le récipient V et son contenu h la température du chauffage optimale. Par contre, si un récipient V en matériau non magné- tisable est posé sur la plaque 1, l'aimant 3 n'est pas attire, de sorte que le microrupteur 5 reste ouvert et que la bobine de chauf- rage 8 n'est pas alimentée. Oans le dispositif qui vient d'être décrit en dernier, étant donné que le bottier 5 contenant l'aimant reste stationnaire, puisque seul l'aimant 3 effectue des mouvements verticaux dans le boîtier D, ni 1':imaht 3, ni le bottier D ne peuvent venir en contact avec la plaque 1 ou le capteur de température ou thermistance 2, ce qui non sculEamernt réduit de façon considérable les bruits d'impact mais supprime en plus tout risque de rupture de la plaque, du bottier contenant l'aimant, de la thermistance et ainsi de suite. Un autre avantage est que, au montage du capteur de température, des opérations compliquées telles que des fixations par du ciment, l'application d'une pâte conductrice électrique et ainsi de suite sont éliminées, grâce au fait-que la thermistance est sup- portée élastiquement de façon simple par la pastille de matériau élastique de support, si bien que l'assemblage est considérablement facilité et que la production est accrue d'autant. La figure 6 représente un appareil HD qui est une variante de celui de la figure 5. Le boîtier D pour l'aimant est dans ce cas d'un-seul tenant avec le porte-bobine 7D, afin de sim- plifier la construction et de faciiter la fabrication, la thermis- tance 2 étant disposée comme dans l'exemple de la figure 5 dans le creux central Do. Le reste de la construction et le fonctionnement de l'appareil HD de la figure 6 étant semblables R ceux de l'appareil de la figure 5, ils ne seront pas décrits en détail. Il est à noter que, bien que l'invention ait été décrite essentiellement en relation avec son application à des cuisi- nières à chauffage par induction, elle est applicable de manière générale aux appareils de chauffage par induction et notamment aussi à ceux utilisds dans l'industrie. Il ressort de ce qui précède que les appareils HC et HD des figures 5 et 6 excluent totalement les risques de rupture de la plaque chauffante, du réceptacle pour l'aimant, du capteur de température et ainsi de suite parce que l'aimant et son bottier, notamment, ne viennent pas en contact avec la plaque. De plus, du fait que le capteur de température est pressé contre le dessous de la plaque chauffante par un matériau élastique supporté par le boîtier de l'aimant, il n'est plus nécessaire de cimenter le capteur de température à la plaque chauffante ou d'appliquer une pâte con- ductrice électrique pour son branchement, ce qui simplifie consi- dérablement le montage. L'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation dderites et l'homme de l'art pourra y apporter diverses modifica- tions, sans pour aultant sortir de son cadre. R E V E N D I C A T I O N S 1. Appareil de chauffage par induction comprenant une bobine de chauffage par induction sous une plaque chauffante prévue en haut et destinée à supporter un récipient en matériau magnéti- sable, une thermistance disposée sur le dessous de la plaque et destinée à commander l'alimentation de la bobine, un aimant dis- posé mobile sous la plaque, de manière à être soulevé par attraction entre lui et le récipient, de même qu'un interrupteur installé sous l'aimant pour établir et couper l'alimentation électrique de la bobine en fonction du mouvement de l'aimant, caractérisé en ce que l'aimant (3) est traversé d'un trou (3a) dont l'emplacement cor- respond à celui de la thermistance(2)et qui peut recevoir la ther- mistance à la levée de l'aimant afin d'éviter que l'aimant heurte la thermistance. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la thermiistance est supportée par l'extrémité supérieure d'une tige support (R) qui traverse le troti de l'aimant et dont l'extré- mité inférieure est fixée à une plaque de fond (6) de l'appareil, de telle manière que la thermistance est pressée en contact intime contre le dessous de la plaque chauffante (1). 3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la thermistance est supportée par l'extrémité supérieure d'une tige support (RB) qui traverse le trou de l'aimant et dont l'extré- mité inférieure est disposée mobile dans un tube support (93 fixé sur une plaque de fond (6) de l'appareil, un ressort (Sp) étant disposé entre l'extrémité supérieure de la tige support et l'extré- mité supérieure du tube support pour presser la thermistance en contact intime contre le dessous de la plaque chauffante (1). 4. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'aimant est disposé mobile dans un tube guide (4) s'étendant entre la plaque chauffante (1) et une plaque de fond (6) de l'appareil, l'interrupteur (5) étant installé sous l'aimant à l'in- térieur du tube guide à une hauteur prédéterminée au-dessus d'une plaque de fond (6) de l'appareil. ú474803 5. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'aimant est disposé mobile dans un boîtier (D) ou un réceptacle analogue prévu sous la plaque chauffante (1), à distance de celle-ci, ce boltier limitant le mouvement de l'aimant et présentant un creux (Do) dont la forme correspond à celle du trou de l'aimant, la thermistance étant placée sur un élément de support élastique (2f) maintenu dans le creux du boîtier et une plaquette collectrice de chaleur (2h) étant disposée sur la thermistance et étant pressée en contact intime contre le dessous de la plaque chauffante et contre le dessus de la thermistance. 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que le boîtier est d'un seul tenant avec un support (7D) pour la bobine (8).