Brevet FR2609533A1 — publié le 19880715

PLAN DE CUISSON ELECTRIQUE A CHAUFFAGE A INDUCTION. La présente invention concerne un perfectionnement apporté aux foyers de cuisson à -hauffaqe électrique par induction. Elle a trait plus partic;. lièrement à une nouveau type de plan de cuisson comportant un seul inducteur plat, de qrandes dimensions, permettant aussi bien de réaliser le chauffage d'une pluralité d'ustensiles de cuisine simultanément, éventuellement avec une cuisson de chauffe différente pour chacun desdits ustensiles, que des ustensiles de grandes dimensions, de forme cir- culaire, ovale ou rectangulaire. J5 Les foyers de cuisson à chauffaqe par induction sont connus depuis fort longtemps et se composent, ainsi que cela ressort de la figure annexée d'un convertisseur (ou qgénérateur (1)) alimenté par le secteur 220 volts, 2t) 50 Hz ou 60 Hz et donnant dans une self (2) (ou induc- teur) un courant à la fréquence de 25 à 30 kHz. L'in- ducteur (2) est, en général constitué par un bobinane en spirale plane d'une "tresse" à base de brins de cuivre isolés,les sorties (3,4) étant reliées au générateur (1). De tels foyers permettent une chauffe rapide d'us- tensiles métalliques (5) disposés sur une plaque (6) in- tercalée entre l'inducteur (2)'et le fond desdits usten- siles (5). Le champ électromagnétique créé par le passa- qe du courant haute fréquence produit par le convertis- seur (1) génère des courants de Foucault dans le fond métallique des ustensiles permettant la chauffe. En qé- néral, lorsque le plan de cuisson comoorte plusieurs zo- nes de cuisson, plusieurs inducteurs sont utilises, -2- chaque inducteur déterminant un feu ou foyer. Ce type de plan de cuisson comportant des induc- teurs circulair es est bien adapté pour chauffer un ustensile de cuisine (Doêle, casserole) à fond circulai- re, mais est ina apté pour chauffer des plats ovales ou rectangulaires. Par ailleurs, cette forme d'inducteur circulaire est mal adaptée pour assurer la chauffe de plusieurs ustensiles simultanément. Ainsi, lorsque l'on doit chauffer deux préparations différentes en même temps, il est indispensable actuellement de disposer de deux foyers séparés Par ailleurs, à ce jour, la plaque (6) qui sert de support aux ustensiles doit être réalisée dans un maté- riau non métallique, la vitro-céramique étant en qenéral utilisée pour réaliser de telles plaques SUnOrtS. Si un tel matériau présente de très. bonnes caractéristiques pour une telle application (Derméabilité au rayonnement de 25 à 30 kHz, résistance à l'abrasion, résistance aux chocs thermiques...), en revanche, de telles plaques (6) sont non transparentes (noires ou blanches), néces- sitent de signaler la position de l'inducteur rond nar sérigraphie sur la face supérieure de ladite plaque. Un tel marquage arrive à s'effacer par abrasion lors du nettoyage de la face suDérieure. Or on a trouvé, et c'est ce qui fait l'objet de la présente invention, un nouveau type de plan de cuisson électrique à chauffage à induction qui permet de r.sou- dre l'ensemble de ces problèmes. D'une manière générale, l'invention concerne donc un plan de cuisson électrique à chauffaqe induction, constitué d'une plaque servant de support aux ustensi- -3- les, plaque en matériau non métallique (vitro-céramique) en-dessous de laquelle est disposé un inducteur (self) relié à un convertisseur racco-ié au secteur 220 volts, Hz ou 60 Hz et qui délivre dans ladite self un cou- rant à la fréquence de 25 à 30 kHz, ledit inducteur étant constitué par un bobinage à spirales planes d'une tresse à base de brins de cuivre isolés et dont les sor- ties sont reliées au générateur et il se caractérise par le fait que ledit bobinage est réalisé à spires non jointives et ce, de telle sorte que la spirale plane ob- tenue ait une forme rectangulaire (ou carrée) dont la surface correspond sensiblement à la surface totale de l'appareil et permettant ainsi de chauffer soit simulta- nément une pluralité d'ustensiles à fond rond que de grands ustensiles de forme ovale ou rectanqulaire (plat à poisson, plaque à grillade en fonte..). Grâce à un tel type d'inducteur, il est possible d'obtenir une puissance de chauffe plus importante dans la zone centrale qu'à la périphérie. Par ailleurs, il est possible, en changeant l'espa- cement entre les spires de modifier la puissance dans certaines zones, par exemple de renforcer la puissance au centre en diminuant l'écartement entre les spires dans la zone centrale et en l'augmentant à la périphé- rie. Le maintien des spires entre elles est obtenu, par exemple, en noyant l'enroulement formé à l'intérieur d'une résine polymérisable (ou tout autre matériau simi- laire tel que ciment colle résistant à une température supérieure à 185 C). -4- L'invention et les avantages qu'elle apporte seront cependant mieux compris grâce à l'exemple de réalisation donné ci-après à titre indicatif et non limitatif et qui est illustré par les schémas annexés dans lesquels: - la figqu: e 1 illustre comme dit précédemment, de manière schématique, un plan de cuisson à chauffaqe électrique à incaction, - les figures 2 et 3 sont des vues de dessus de deux formes de réalisation d'un inducteur plan rectangu- laire (ou carré) conforme à l'invention, - les figures 4 et 5 sont respectivement des vues de côté et de dessus d'un ensemble permettant. de réali- ser un inducteur conforme à l'invention - la figure 6 est une vue en coupe transversale d'un plan de cuisson comportant un inducteur plat de section rectangulaire ou carrée conformément à l'inven- tion, - la figure 7 est une vue de dessus, schématique, de l'appareil comportant un tel plan de cuisson illus- tré à la figure 5. Si l'on se reporte aux schémas annexés, le plan de cuisson électrique à induction conforme à l'invention se différencie des solutions antérieures telles que celle schématisée à la figure 1 par le fait que l'inducteur (2) que comportent de telles installations ne se présen- te pas sous la forme d'un bobinage en spirales circulai- re plane (disque) d'un toron (ou tresse) de fils de cui- vre isolés mais sous la forme d'une spirale plane rec- tangulaire (ou carrée), dont la surface correspond sen- siblement aux dimensions de l'appareil et qui Dermet donc non seulement de chauffer des plats ovales, rectan- gulaires ou carrés aussi bien que des ustensiles à fond rond mais qui permet également de réchauffer simultané- ment plusieurs ustensiles. Conformément à l'invention, un tel inducteur rec- tangulaire ou carré désigné également par la référence générale (2) sera, par exemple dans le cas o l'on souhaite avoir une surface de chauffe de 30 cm x 30 cm par exemple, constitué par un enroulement d'un toron de fils de cuivre'émaillés (par exemple 32 fils de 0,56 mm de diamètre) enroulés en spirale de forme rectangulaire ou carrée. Ainsi que cela ressort desdites figures 2 et 3 qui illustrent deux types d'inducteurs réalisés selon l'in- vention, ladite soirale est telle que les spires ne sont pas jointives mais ecartées les unes des autres. Le maintien mécanique des spires entre elles étant, ainsi que cela sera vu dans la suite de la description, obte- nu par exemple au moyen d'une résine polymérisable ou un ciment-colle résistant à haute temDérature (au moins C). Dans l'exemple de réalisation illustré à la figure 1, et dans lequel l'inducteur a des dimensions de 30 cm x 30 cm, l'enroulement en spirale comoorte dix neuf spi- res espacées réqulièrement entre elles et permettant d'obtenir une puissance de 4000 watts lorsqu'il est couplé à un générateur fonctionnant à 30 kHz environ et alimenté par le secteur de 220 volts, 50 à 60 qz. Les spires n'étant pas jointives, il est donc pos- sible de concentrer la puissance induite à volonté dans certaines zones en diminuant l'écartement entre spires spécialement dans la zone o la puissance la plus forte est souhaitée. En pratique, il est avantageux de renforcer la puissance vers le centre de l'inducteur car dans cette zone, le champ électromagnétique y est déjà plus intense. Un tel renforcement a pour avantage de - 6 - chauffer plus rapidement une casserole à fond rond disposée seule sur le plan de cuisson au-dessus de la zone centrale d'un inducteur rectangulaire ou carré. La conséquence intéressante de ce renforcement central réside en ce due la puissance de chauffe diminue de manière progressive lorsque l'on déplace l'ustensile du centre vers les sommets du rectangle ou du carré. On a donc ainsi un moyen simple de faire varier la puissance de chauffe en déplacant simplement l'ustensile du centre vers les sommets ou vice-versa. La figure 3 illustre une variante d'un inducteur permettant un renforcement plus important du champ élec- tromagnétique en zone centrale dans laquelle les spires sont beaucoup plus rapprochées les unes des autres que dans la zone externe. Il est donc possible, lorsque plusieurs casseroles doivent être chauffées simultanément, de différencier la puissance de chauffe dans chacune d'entre elles en dis- posant vers le centre celle qui doit être chauffée rapi- dement et vers les sommets celles qui doivent être en mijotage. Si toutes les casseroles sont en mijotaqe, la zone centrale reste libre naturellement par la mise côte à côte desdites casseroles comme cela ressort de la figure 7 annexée o quatre casseroles (5) ont été reDr4- sentées. La réalisation de tels inducteurs rectanqulaires ou carrés peut être réalisée de manière simple de la façon suivante au moyen d'un outillage simple tel qu'illus- tré par les figures 4 et 5. Un tel outillaqe est constitué essentiellement d'une plaque plane (10) (en métal, acier ou aluminium - 7- par exemple), dont la surface est supérieure à celle de l'inducteur à construire et sur laquelle sont fixés des goujons (11), perpendiculair s à ladite plaque, et disposés au sommet de chaq-e spire qui constituera l'inducteur. Le toron est disposé avec une certaine tension, du centre vers la périphérie par exemple, et entoure donc chaque goujon suivant un angle sensiblement droit. Lorsque le bobinage est réalisé, on dispose une bordure périphérique sur le tour de la plaque délimitant un périmètre légèrement supérieur à celui de l'inducteur et on coule à l'intérieur du moule ainsi formé une résine polymérisable. Lorsque la résine est coulée, une plaque supérieure servant de couvercle est disposée et boulonnée sur des filetaqes (12) que comportent les extrémités des goujons (11). Cette plaque supérieure permet de conserver la planéité du bobinaqe et évite tout débordement de la résine lors des manipulations. L'ensemble étant alors fermé, est alors placé en étuve pour réaliser la polymérisation rapidement. Après polymérisation l'ensemble est démoulé, le couvercle étant enlevé,en soulevant l'inducteur vertica- lement de la plaque inférieure (10). L'outillage peut alors être réutilisé pour la fabrication d'un nouvel inducteur. Bien entendu, il pourrait être envisagé d'utiliser des outillages perdus faisant partie intégrante de l'in- ducteur mais il est alors impératif d'utiliser à la place de plaques métalliques des plaques à base d'un matériau isolant (fribrociment, mica, résine renforcée d'une fibre de verre..). -8- A partir de tels inducteurs rectangulaires ou car- rés, on réalise ensuite le plan de cuisson proorement dit, un exemple de réalisation d'un tel plan de cuisson étant illustré par les figures 6 et 7. Dans cet exemple de réalisation illustré par les figures 6 et ?, le plan de cuisson est constitué d'une plaque de vitro-céramique transparente (12) (équivalente à la plaque (6) de la figure 1) ayant une épaisseur par exemple de 4 à 5 mm et qui est posée à Dlat sur une plaque support (13) en matériau isolant (bois contre- plaqué, fibrociment, fibrocé-ramique, matière plasti- que...) ayant les mêmes dimensions que la plaque vitro-céramique (12). Entre cette plaque support (13) et la piaque vitro-céramique est intercalée une feuille de papier mica (14) de 0,25 à 0,5 mm ainsi qu'une couche d'un tissu de verre (15), à mailles serrées, de 0,2 a 0,4 mm d'épaisseur. L'ensemble est maintenu par un joint (16) (en sili- cone par exemple), à l'intérieur d'un cadre métallique (17) (ou en matière plastique) servant à la fixation du plan de cuisson ainsi réalisé à l'intérieur d'un boitier pouvant contenir le générateur à induction (1). Even- tuellement, le cadre (17) peut comporter un rebord (18) permettant l'encastrement du plan de cuisson sur un plan de travail. Le support (13) de la plaque vitro-céramique (12) comporte un évidement (19) ayant des dimensions léqère- ment supérieures à celles de l'inducteur rectangulaire (2) (ou carré) et servant de logement à ce dernier. L'inducteur (2) est maintenu plaqué contre le papier mica (14) par l'intermédiaire de barrettes isolantes (20) fixées, par vissage par exemple, contre la face in- -9- férieure de la plaque support (13). De l'extérieur (vu de dessus), l'utilisateur ne voit donc que le tissu de verre (15) à travers la plaque vitrocéramique transparente (12). Ce tissu (15) sert d'élémrent de décoration et peut être teinté et imprimé afin de présenter un aspect at- trayant. Par ailleurs, l'emplacement de l'inducteur peut être dessiné sur la surface visible de ce tissu ce qui, par rapport aux solutions actuelles dans lesquelles l'emplacement de l'inducteur rond est siqnalé par séri- graphie sur la face supérieure de la plaque vitrocérami- que, présente de très nombreux avantages étant donné que le marquage n'est pas effaçable par abrasion lors des nettoyages de la face supérieure de la vitrocéramique. Par ailleurs, grace à une telle solution, il est possible d'obtenir une variété de décors et de couleurs qui ne s'altèrent pas en fonctionnement étant donné qu'ils fonctionnent à des temépératures plus basses n'étant pas en contact direct avec le fond des ustensiles. De plus, la présence de la plaque support (13) et des couches de recouvrement (papier mica (14) et tissu de verre (15)) améliore la sécurité dans le cas de bris éventuels de la plaque vitrocéramique, cette dernière ne pouvant mas s'effondrer. Par ailleurs, le tissu de verre (15) ayant la propriété de laisser passer la lumière, il est donc possible d'incorporer un afficheur numérique lumineux dans une découpe du supoort (13) afin, par exemple, de signaler soit une température, soit une valeur corres- pondant à la puissance absorbée...(voir figure 7), ces éléments restant parfaitement invisibles lorsque l'affi- cheur est éteint. - 10 - Enfin, la transparence de la vitrocéramique permet également de lui faire jouer le rôle de bandeau de com- mande (évitant l'adjonction d'un bandeau sèpara) à l'em- placement non occupé par l'inducteur. Dans un tel cas, il est avantageux d'utiliser des techniques du type "touch-control", ce qui évite de percer la vitrocérami- que pour laisser passer un axe de commande. De cette fa- çon, le plan de cuisson reste parfaitement net, sans au- cune partie en saillie, et garde une étanchéit6 parfaite en cas de débordement. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit précédemment mais elle en couvre toutes les variantes réalisées dans le même esprit. - 11 - REVENDICATIONS 1/ Plan de cuisson électrique à chauffage à induc- tion constitué d'une plaque (Z2) servant de support aux ustensiles, plaque en matériau non métallique (vitrocé- ramique) en dessous de laquelle est disposé un inducteur (2) relié à un convertisseur raccordé au secteur 220 volts 50 Hz ou 60 Hz et qui délivre dans ladite self (2) un courant à la fréquence de 25 à 30 kHz, ledit inducteur (2) étant constitué par un bobinage à spirales planes d'une tresse à base de brins de cuivre isolés et dont les sorties sont reliées au générateur, caractérisé par le fait que ledit bobinage (2) est réalisé à spires non jointives et ce, de telle sorte que la spirale plane obtenue ait une forme rectangulaire (ou carrée) dont la surface correspond sensiblement à la surface totale de l'appareil et permettant ainsi de chauffer soit simulta- nément une pluralité d'ustensiles à fond rond soit de grands ustensiles de forme ovale ou rectangulaire (plat à poisson, plaque à grillade en fonte). 2/ Plan de cuisson selon la revendication 1, carac- térisé par le fait que l'inducteur rectangulaire ou carré (2) présente une zone centrale de chauffe à puissance plus forte qu'à la périphérie. 3/ Plan de cuisson selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'espacement entre chacune des spires de l'inducteur (2) est constant. 4/ Plan de cuisson selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'espacement entre les spires de l'inducteur (2) est plus faible dans la partie centrale qu'à la périphérie permettant ainsi de renforcer la puissance au centre. - 12- / Plan de cuisson selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le maintien des spires de l'inducteur (2) est obtenu en noyant l'enroulement formé à l'intéri:ur d'une résine polymérisable. 6/ Plan de cuisson selon l'une des revendications 1 à 5, caracté isé par le fait que l'inducteur (2) est disposé dans un logement (19) d'une plaque support. (13) en matériau isolant. 7/ Plan de cuisson selon la revendication 6, carac- térisé par le fait que la plaque support (13) est recou- verte d'une feuille de papier mica (14), d'une couche d'un tissu de verre (15) recouvert lui-même par unp 1.5 plaque (12) à base d'une vitrocéramique transparente. 8/ Plan de cuisson selon la revendication 7, carac- térisé par le fait que le tissu de verre (15) sert d'élément de décors et comporte un marquaqe délimitant l'emplacement de l'inducteur. 9/ Plan de cuisson selon la revendication 8, carac- térisé par le fait que le tissu de verre (15) a une maille telle que la lumière produite côté intérieur soit visible de l'extérieur à travers la-plaque en vitrocéra- mique transparente (12) permettant ainsi un affichaqe signalant la température ou une puissance absorbée... / Plan de cuisson selon 'la revendication 7, ca- ractérisé par le fait que l'ensemble constitué par la plaque support (13), la feuille de mica (14), le tissu de verre (15) et la plaque en vitrocéramique (12) est disposé à l'intérieur d'un cadre métallique (17) (ou plastique) et est maintenu dans ce dernier par l'inter- médiaire d'un joint périphérique (16).