Brevet FR2669404A1 — publié le 19920522

DESCRIPTION "TABLE CHAUFFANTE ET USTENSILE MUNIS DE MOYENS RESPECTIFS CONTROLANT SELECTIVEMENT LEURS ECHANGES THERMIQUES". L'invention concerne une table chauffante comprenant au moins un foyer pour lequel une grande partie au moins du chauffage s'opère par rayonnement à travers une plaque, au moins partiellement transparente audit rayonnement, sur laquelle peuvent être posés des ustensiles. L'invention concerne également un ustensile destiné à être chauffé au moins en grande partie par rayonnement à travers une plaque sur laquelle il est posé. Les tables chauffantes et les ustensiles concernés ci-après sont préférentiellement mais non exclusivement à usage domestique. Les tables chauffantes sont constituées de plusieurs postes de cuisson localisés destinés à recevoir des ustensiles de cuisine en vue de chauffer leur contenu. Parmi les moyens de chauffage , les éléments de chauffage à halogène sont très répandus. Ils sont disposés sous une plaque, généralement vitrocéramique, afin que leur rayonnement traverse la plaque pour chauffer l'ustensile placé au-dessus de la plaque. D'autre part, il est également connu que le chauffage par des moyens de nature électrique ne possède pas la souplesse d'utilisation que présente le chauffage au gaz. Le chauffage par des éléments à halogène pour lequel une partie s'opère par rayonnement présente le même inconvénient. En particulier lorsqu'on arrête un élément de chauffage au gaz son action de chauffage s'arrête pratiquement instantanément. Par contre lorsqu'on arrête un élément de chauffage de nature électrique son action dure encore un certain temps, à cause de la chaleur emmagasinée dans la plaque. Des débordements ou des surchauffes ou des surcuissons peuvent donc se produire malgré l'action de l'utilisateur si celui-ci ne retire pas aussitôt l'ustensile -du foyer. Le problème posé est donc de donner un peu plus de souplesse d'utilisation au chauffage qui opère au moins en grande partie par rayonnement en permettant que l'interruption du chauffage soit plus franche lors de la mise à l'arrêt de l'alimentation électrique afin de réduire les débordements ou les surchauffes. La solution consiste en ce que la plaque placée au-dessus des éléments chauffants est munie de bossettes qui réduisent les échanges thermiques par conduction entre ladite plaque et les ustensiles supportés. Mais il est tout à fait possible de disposer les bossettes sur l'ustensile au lieu de les disposer sur la plaque. Dans ce cas la solution consiste en ce que l'extérieur du fond de l'ustensile est muni de bossettes qui réduisent les échanges thermiques par conduction entre l'ustensile et la plaque. Dans le premier cas, au moins un foyer de la plaque est muni de plusieurs bossettes sur lesquelles est placé l'ustensile à chauffer. Ces bossettes assujetties à la plaque (respectivement à l'ustensile) peuvent être moulées dans la plaque (respectivement dans l'ustensile) lors de leur fabrication ou être rapportées par collage, soudure, sérigraphie, etc. La forme des bossettes est déterminée par l'importance de l'échange thermique que l'on désire contrôler, la taille du foyer ou de l'ustensile, le poids de l'ustensile prévu, etc... Les bossettes peuvent avoir par exemple une forme arrondie, plane ou légèrement pointue... Ainsi avantageusement, on réduit les échanges thermiques par conduction entre le foyer et l'ustensile tout en conservant les échanges thermiques par rayonnement. Les échanges thermiques entre les éléments à chauffage dit par rayonnement et l'ustensile peuvent mettre en oeuvre à la fois le rayonnement et la conduction. Une partie du rayonnement est alors absorbée par la plaque et transmise par conduction. L'autre partie du rayonnement pour laquelle la plaque est transparente est directement transmise à l'ustensile. En considérant globalement l'efficacité du chauffage d'un ustensile et l'efficacité de l'arrêt, à un moment donné, de la transmission de la chaleur emmagasinée par la plaque, l'invention est d'autant plus appropriée que le chauffage se fait en plus grande partie par rayonnement. Une plaque ayant une transmittance moyenne atteignant au moins environ 80% pour le spectre émis est par exemple bien adaptée. Mais même dans ce cas des échanges par conduction continuent de se produire à la coupure de l'alimentation électrique du chauffa- ge car premièrement, la plaque n'étant pas totalement transparente pour tout le spectre émis, elle en absorbera une partie et s'échauffera, et deuxièmement l'ustensile placé sur la plaque la chauffera par conduction.La plaque sera donc d'autant plus chaude que la durée du chauffage de l'ustensile sera longue (avec une limitation due au réglage du thermostat). Pour éviter à chaque bossette d'être chauffée par rayonnement il est possible de la munir d'un écran adapté pour la protéger de l'action du rayonnement arrivant en voie directe. Cet écran a une taille proportionnée à la bossette pour ne pas intercepter une forte proportion du rayonnement destiné au chauffage de l'ustensile. L'invention sera mieux comprise à l'aide des figures suivantes données à titre d'exemples non limitatifs qui représentent figure 1 : une vue schématique d'une table chauffante, figure 2 : une vue de dessus d'un foyer muni de bossettes, figure 3 : une vue en coupe d'un foyer muni de bossettes, figure 4 : une vue en coupe d'un ustensile muni de bossettes posé sur une plaque chauffante, figure 5 : une vue en coupe d'un foyer muni de bossettes protégées du rayonnement direct par des écrans, figure 6 : une courbe montrant l'influence des bossettes sur la variation de température de l'eau contenue dans l'ustensile après l'arrêt du chauffage au cours d'une expérimentation. Les figures ne sont pas représentées à l'échelle. La figure 1 représente une table chauffante 10 comprenant des éléments chauffants rayonnants jia, iib, 12a, 12b disposés sous une plaque vitrocéramique 15 qui est supportée par un cadre métallique 14 et un berceau 16. Une extrémité de la table chauffante 10 dispose d'une zone 17 dans laquelle sont disposées des commandes de fonctionnement 9 utilisées par l'utilisateur pour faire fonctionner la table chauffante. Ces commandes de fonctionnement sont habituellement des boutons 9. Des voyants 13 permettent d'indiquer lorsqu'un élément chauffant est en fonctionnement, ou lorsque sa température résiduelle est encore supérieure à une certaine valeur critique. La zone dans laquelle se fait sentir l'influence des éléments chauffants s'appelle un foyer matérialisé sur la figure 1 par des cercles par exemple 18a. La figure 2 représente la partie de la table chauffante 15 où se situe le foyer 18a. Selon l'invention on dispose à l'emplacement du foyer des bossettes, par exemple 4 bossettes 2011 202, 203, 204 sur lesquelles l'ustensile doit être placé pour être chauffé. La coupe AA de la plaque 15 passant par les deux bossettes 20G et 203 est représentée sur la figure 3. On a également représenté sur cette figure l'üsten- sile 30 posé sur les bossettes et l'élément chauffant rayonnant 11a placé en-dessous. Durant la période de chauffage, les bossettes ne perturbent pratiquement pas l'arrivée du rayonnement sur l'ustensile. Après une période de chauffage qui peut être longue la température de la plaque 15 s'accroît. Soit parce que la plaque 15 n'est pas totalement transparente au rayonnement soit lorsque la plaque est très transparente parce que la conduction bien que réduite des bossettes permet néanmoins à la plaque de s'échauffer à partir de l'ustensile. Au moment de l'arrêt de l'alimentation électrique, les bossettes limitent les échanges par conduction thermique entre la plaque 15 et l'ustensile 30 pour éviter que la chaleur accumulée dans la plaque continue à chauffer l'ustensile. Les bossettes peuvent avoir une forme arrondie ou plane ou légèrement pointue afin de réduire la surface de contact. Une forme hémisphérique moulée dans la masse est intéressante pour des questions de coûts de fabrication et de nettoyage. Ce dernier point impose en effet d'éviter les angles vifs. Mais les bossettes peuvent être rapportées par collage ou soudure ou de toute autre manière. Les dimensions et le nombre de bossettes dépendent de la taille du foyer ou de l'ustensile, de sa puissance électrique, du poids à supporter. On pourra par exemple disposer les bossettes sur la plaque en deux ou trois anneaux concentriques pour pouvoir placer des ustensiles de diamètres différents. Le nombre de bossettes par anneaux sera relativement faible, avec un minimum de trois, pour faciliter le nettoyage et réduire les échanges thermiques. Les bossettes des anneaux extérieurs peuvent être légèrement plus élevées que celles des anneaux intérieurs pour des raisons d'assise" de l'ustensile. La disposition des bossettes sera telle qu'elle ne gênera pas le nettoyage de la plaque; par exemple les bossettes de deux anneaux successifs peuvent être éloignées les unes des autres et/ou décalées angulairement. L'homme du métier peut par de simples essais limités déterminer la taille et le nombre de bossettes en fonction de l'usage prévu. Le matériau des bossettes est préférentiellement celui de la plaque elle-même ce qui se présente dans le cas du moulage dans la masse. Néanmoins lorsqu'ils sont rapportés, d'autres matériaux peuvent être utilisés. Leur transparence peut être inférieure ou supérieure à celle de la plaque ellemême. Ils sont choisis parmi des matériaux ayant une conductivité thermique plutôt faible. La figure 4 représente le cas où les bossettes sont assujetties à l'ustensile 30 (par exemple 203, 204), la plaque 15 étant alors dépourvue de bossettes. Les caractéristiques précédentes concernant les bossettes s'appliquent de la v même manière. Dans le cas où la transparence au rayonnement des bossettes n'est pas maximale, il est possible de les protéger à l'aide d'écrans. La figure 5 représente la même situation que celle de la figure 3 mais avec des écrans (par exemple 221, 222) placés devant les bossettes (respectivement 204, 203) dans la direction d'arrivée du rayonnement issu de l'élément chauffant lia. On réduit ainsi l'échauffement local des bossettes. A titre d'exemple la figure 6 représente une courbe montrant l'influence des bossettes sur la vitesse de refroidissement d'une quantité d'eau contenue dans un ustensile au cours d'une expérimentation. Sur un foyer d'environ 12 cm de diamètre chauffé par un élément chauffant ayant une puissance de 1500 W on a fixé quatre bossettes planes ayant chacune une section de 3 mm2 environ et une hauteur de 1,2 mm environ. Une masse d'eau de 250 gr a été placée dans un ustensile (diamètre environ 9 cm) posé sur le foyer et chauffée à ébullition. A un instant donné t=O, l'alimentation électrique a été arrêtée et la température de l'eau a été mesurée pour déterminer son évolution en fonction du temps exprimé en minutes (courbe 1). La même expérience a été menée en supprimant les bossettes (courbe 2). On observe qu'en présence de bossettes la température de l'eau décroît plus rapidement car l'ustensile n'est pas chauffé par la chaleur emmagasinée dans la plaque. Dans l'autre situation la température de l'eau se maintient plus longtemps à température élevée. On observe que du fait que la température décroît plus rapidement avec des bossettes, ceci réalise une coupure plus franche de la transmission de la chaleur vers l'ustensile lors de l'arrêt de l'alimentation électrique de l'élément chauffant, ce qui se traduit en définitive par une réduction des débordements. Des observations relatives à l'existence du phénomène d'ébullition sont indiquées sur le tableau I Les instants d'observation sont repérés par des lettres sur la figure 6. Intensité de l'ébullition t(min) sans bossettes avec bossettes A O très forte très forte B 0,5 forte assez faible C 1 moyenne fin de l'ébullition D 1,5 faible E 2,0 fin de l'ébullition I TABLEAU I Dans cette expérimentation on observe que l'ébullition disparaît environ deux fois plus rapidement lorsqu'il y a des bossettes que lorsqu'elles n'existent pas. Les phénomènes de débordement sont ainsi beaucoup mieux maîtrisés. REVENDICATIONS 1. Table chauffante (10) comprenant au moins un foyer (18a) pour lequel une grande partie au moins du chauffage s'opère par rayonnement à travers une plaque (15), au moins partiellement transparente audit rayonnement, sur laquelle peuvent être posés des ustensiles (30) caractérisée en ce que ladite plaque est munie de bossettes (201-204) qui réduisent les échanges thermiques par conduction entre ladite plaque et les ustensiles supportés. 2. Table chauffante selon la revendication 1 caractérisée en ce que les bossettes sont moulées dans la plaque. 3. Table chauffante selon la revendication 1 caractérisée en ce que les bossettes sont rapportées sur la plaque par collage, soudure, sérigraphie. 4. Table chauffante selon une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la surface de la partie des bossettes qui est en contact avec l'ustensile est petite par rapport à la surface du foyer. 5. Table chauffante selon une des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que les bossettes présentent, sur leur partie externe, une forme arrondie, plane, légèrement pointue. 6. Table chauffante selon une des revendications 1 à 5 caractérisée en ce que le matériau constituant les bossettes est un mauvais conducteur thermique. 7. Table chauffante selon une des revendications 1 à 6 caractérisée en ce que chaque bossette est associée à un écran (221,222) adapté pour la protéger de l'action du rayonnement arrivant en voie directe. 8. Table chauffante selon une des revendications 1 à 7 caractérisée en ce qu'un foyer possède quelques unités à quelques dizaines d'unités de bossettes. 9. Table chauffante selon une des revendications 1 à B caractérisée en ce que les bossettes d'un foyer sont réparties selon des cercles concentriques. 10. Table chauffante selon une des revendications 1 à 9 caractérisée en ce que la plaque est une plaque vitrocéramique dont la transmittance moyenne atteint au moins environ 80% pour le spectre du rayonnement. 11. Ustensile destiné à être chauffé au moins en grande partie par rayonnement à travers une plaque sur laquelle il est destiné à être posé caractérisé en ce que l'extérieur du fond de l'ustensile est muni de bossettes afin de réduire les échanges thermiques par conduction entre l'ustensile et la plaque. 12. Ustensile selon la revendication 11 caractérisé en ce que les bossettes sont moulées dans l'ustensile. 13. Ustensile selon la revendication 11 caractérisé en ce que les bossettes sont rapportées sur l'ustensile par collage, soudure, sérigraphie. 14. Ustensile selon une des revendications Il à 13 caractérisé en ce que la surface de la partie des bossettes destinée à être en contact avec la plaque est petite par rapport à la surface du fond de l'ustensile. 15. Ustensile selon une des revendications Il à 14 caractérisé en ce que les bossettes présentent, sur leur partie externe, une forme arrondie, plane ou légèrement pointue. 16. Ustensile selon une des revendications Il à 15 caractérisé en ce que le matériau constituant les bossettes est un mauvais conducteur thermique.