Brevet FR2718516A1 — publié le 19951013

La présente invention concerne un appareil de distribution d'eau chaude, et de manière plus particu- lière un distributeur d'eau bouillante capable de mainte- nir et de distribuer de grandes quantités d'eau a la tem- pérature d'ébullition. Il est souvent souhaitable pour un restaurant et dans d'autres applications de services alimentaires institutionnels d'avoir une source d'eau chaude pour divers buts de cuisson, tels que la préparation de pâtes, pommes de terre, sauces, soupes et plats similaires. Une source d'eau chauffée constamment disponible, disponible sur demande au niveau de températures proches de l'ébul- lition est aussi utile à des fins de nettoyage. Une grande variété d'appareils de chauffage et de distribu- tion d'eau ont été conçus pour satisfaire ces applica- tions. Un distributeur typique d'eau chaude comporte un réservoir dans lequel l'eau est chauffée par un dispo- sitif de chauffage. Un système de commande détecte et maintient l'eau située dans le réservoir à une tempéra- ture voulue. Des systèmes de commande comportent de ma- nière typique une sonde détectant la température pour gé- rer la température de l'eau située dans le réservoir et une sonde de détection de niveau pour gérer le volume d'eau retenu dans le réservoir. Des exemples de distribu- teurs d'eau chauffée peuvent être trouvés dans le brevet US No. 5 019 690 au nom de Knepler et dans le brevet US No. 5 038 752 au nom de Anson. Le dispositif du brevet US 5 019 690 au nom de Knepler comporte un ensemble de détection de vapeur qui détecte la température de la vapeur qui émane du réser- voir d'eau chauffée. L'ensemble de détection de vapeur est positionné pour recevoir la vapeur provenant d'un tube de décharge de vapeur qui est en communication avec le réservoir. La vapeur passe depuis le réservoir à tra- vers le tube et sort du tube au niveau de l'ensemble de détection de vapeur. Un détecteur de vapeur de l'ensemble de détection de vapeur est relié à un système de commande pour activer et désactiver les éléments de chauffage en réponse à la vapeur sortant du tube. Le détecteur de va- peur, relié à l'ensemble de commande, maintient l'eau re- tenue dans le réservoir dans une plage de températures voulue. Le brevet US 5 038 752 au nom de Anson repré- sente une nouvelle structure de montage de détecteur de vapeur qui facilite le positionnement d'un détecteur de vapeur de manière à ce qu'il soit sensible à la présence et à l'absence de vapeur mise à l'atmosphère à partir du réservoir de l'appareil de distribution d'eau chauffée. La structure de montage de détecteur isole thermiquement le détecteur du réservoir d'eau et permet l'accès libre de l'air ambiant vers le détecteur en L4absence de mise à l'air libre de vapeur. Les enseignements du brevet US 5 019 690 au nom de Knepler sont très bénéfiques lorsqu'ils agissent avec une capacité de réservoir d'approximativement 23 x 103 cm3 (5 gallons). Lorsque la structure du brevet US 5 019 690 au nom de Knepler est utilisée avec un appareil de distribution d'eau chauffée ayant un capacité de 46 x 103 cm (10 gallons) ou plus, certains paramètres de fonc- tionnement ne peuvent pas être satisfaits. Un premier problème qui peut apparaître avec un volume d'eau plus important est que l'élément de chauffage peut être désac- tivé de manière prématurée. L'élément de chauffage peut tendre à être désactivé lorsque l'eau située dans le ré- servoir est approximativement à 93 C (200 F). Après une période de temps, l'élément chauffant est une fois encore activé pour chauffer plus l'eau vers une température pou- vant être acceptée. Après des études et des recherches considéra- bles relatives à ce problème, il a été trouvé que lorsque l'eau froide est chauffée, l'air qui est par ailleurs dissous dans l'eau, sort de la solution et s'élève VERS la surface supérieure o il s'échappe vers l'atmosphère ambiant. L'évolution du gaz provenant de la solution de- vient plus rapide lorsque la température de l'eau aug- mente vers le point d'ébullition. L'air s'échappant de la solution est chauffé bien qu'il ne soit pas encore chauf- fé à la température d'ébullition et ne soit pas formé de vapeur. Puisque l'air s'échappant est chauffé, il tend à se précipiter vers l'extérieur à travers le tube de dé- charge de vapeur et au-delà du détecteur de vapeur. Le volume d'air chauffé du système ayant une capacité plus importante est suffisant pour affecter la température dé- tectée par le détecteur de vapeur jusqu'à un point tel que le détecteur indique que l'eau est à température d'ébullition lorsqu'en fait ceci n'est pas le cas. Le réservoir de 46 x 103 cm3 (10 gallons), du fait de sa capacité accrue, a un volume intérieur plus important que le réservoir de 23 x 103 cm3 (5 gallons) et est conçu de manière typique pour être plus profond et avoir une surface superficielle supérieure plus impor- tante que le réservoir de 23 x 103 cm (5 gallons). Il résulte des différences de dimension entre le réservoir de 46 x 103 cm3 (10 gallons) et le réservoir de 23 x 103 cm (5 gallons), et du volume nettement plus grand retenu dans celui-ci, qu'une quantité suffisante d'air chauffé s'écoule à travers le détecteur de vapeur pour désactiver de manière prématurée l'élément de chauffage. Pour les raisons qui précèdent, il existe un besoin d'appareil qui a une capacité en volume d'eau chauffée nettement plus importante, qui utilise un sys- tème nouveau et non évident de commande d'eau bouillante pour maintenir la température de l'eau retenue dans le réservoir au niveau de la température d'ébullition de l'eau ou à proximité de celle-ci. Un but général de la présente invention con- siste à fournir un système de commande d'eau bouillante destiné à être utilisé avec des réservoirs d'eau chauf- fée, de capacité importante, pour maintenir la tempéra- ture de l'eau retenue dans ceux-ci au niveau de la tempé- rature d'ébullition de l'eau ou à proximité de celle-ci. Un autre but de la présente invention consiste à fournir un système de commande d'eau bouillante activé par vapeur, pour appareil de distribution d'eau chauffée de grande capacité, qui est configuré pour détecter la température de la vapeur lorsque l'eau située dans le ré- servoir atteint la température d'ébullition.15 Encore un autre but de la présente invention consiste à fournir un système de commande d'eau bouillante qui empêche la désactivation prématurée de l'élément chauffant utilisé pour chauffer l'eau retenue dans le réservoir. En bref, et conformément à ce qui précède, la présente invention fournit un système de commande d'eau bouillante destiné à être utilisé avec un appareil de distribution d'eau bouillante. L'appareil de distribution d'eau bouillante comporte un réservoir d'eau ayant un élément de chauffage d'eau retenu dans celui-ci pour chauffer l'eau. Une partie supérieure du réservoir est séparée en une première et une seconde section. Le réser- voir comporte une entrée destinée à alimenter de l'eau et une sortie destinée à distribuer l'eau. Le système de commande d'eau bouillante comporte un détecteur de vapeur qui produit un signal de commande en présence de vapeur. Un module de commande est associé à l'appareil à eau bouillante et est relié au détecteur de vapeur et à l'élément chauffant pour activer et désactiver l'élément chauffant en réponse au signal de commande produit par le détecteur de vapeur. Un évent principal pour vapeur com- munique avec la première section du réservoir pour per- mettre à la vapeur et à l'air de sortir de la première section. Un évent pour air est agencé sur l'évent princi- pal pour vapeur pour enlever l'air chauffé provenant de l'évent principal pour vapeur. La vapeur se déplace à travers l'évent principal pour vapeur vers le détecteur de vapeur pour produire une lecture de température pré- cise de l'eau retenue dans le réservoir. On va maintenant décrire la présente invention, à titre d'exemple uniquement, en référence aux dessins annexés sur lesquels des références numériques analogues indiquent des éléments analogues, et sur lesquels: - la figure 1 est une représentation schémati- que d'un distributeur d'eau bouillante de grande capacité comportant un système de commande d'eau bouillante cons- truit conformément à la présente invention, et - la figure 2 est une vue partielle en coupe, à plus grande échelle, d'un évent principal de vapeur tel que représenté sur la figure 1, représentant le trajet d'écoulement de l'air chauffé et de la vapeur à travers l'évent principal de vapeur. Bien que la présente invention soit susceptible d'être réalisée selon différentes formes, on a représenté sur les dessins un mode de réalisation qui va être décrit en détails par la suite, étant entendu que la présente description doit être considérée comme un exemple des principes de la présente invention et non pas comme limi- tant la présente invention à ce qui est représenté et dé- crit ici. La représentation schématique générale de la figure 1 représente un appareil 20 de distribution d'eau bouillante comportant un corps 21 recevant un réservoir d'eau 22 ayant une entrée 24 communiquant avec celui-ci pour introduire de l'eau 25 à l'intérieur du réservoir 22 6 et une sortie 26 pour distribuer l'eau à partir de celui- ci. Le réservoir 22 comporte des parois latérales 28, un fond 30 et une partie supérieure 32. L'espace existant entre les parois latérales 28, le fond 30 et la partie5 supérieure 32 définit une cavité 34 de réservoir. Un dé- flecteur 36 est fixé sur la partie supérieure 32 et s'étend vers le bas à l'intérieur d'une partie supérieure 38 du réservoir 22, en séparant le volume et la surface 37 de la partie supérieure 38 en une première section 40 et une seconde section 42. L'eau retenue dans le réservoir 22 du distribu- teur d'eau bouillante 20 est chauffée par les moyens de chauffage ou l'élément de chauffage 44 qui est de manière générale situé dans la partie inférieure 46 du réservoir 22. Des moyens de commande ou un module de commande 48 sont reliés à l'élément de chauffage 44 pour réguler l'activation et la désactivation de l'élément de chauf- fage 44. Un détecteur de niveau 50 est positionné dans la partie supérieure 38 pour détecter un niveau voulu prédé- terminé dans le réservoir 22 et pour maintenir un espace d'air 52 entre la surface 37 de l'eau retenue dans le ré- servoir et la surface intérieure 56 de la partie supé- rieure 32. Le détecteur de niveau 50 est relié au module de commande 48. Le distributeur d'eau bouillante 20 comme représenté dans la vue schématique générale de la figure 1 comporte une vanne d'entrée 58 pouvant être commandée, qui est reliée à une ligne d'alimentation 60 d'entrée d'eau. La vanne 58 pouvant être commandée est reliée au module de commande 48. Le distributeur d'eau bouillante 20 comporte en outre des moyens pour détecter la vapeur ou un ensemble 62 de détection de vapeur qui est sensible à la présence d'eau bouillante dans le réservoir 22. L'ensemble 62 de détection de vapeur comporte un détecteur de vapeur 64 et un détecteur de niveau 66 retenu dans un conteneur de re- cueil 68. Un évent principal pour vapeur 70 communique avec la première section 40 du réservoir d'eau 22 et fourni un conduit à travers lequel se déplace la vapeur. Une extrémité distale 72 de l'évent principal pour vapeur5 70 est positionnée à proximité du détecteur de vapeur 64. Un évent secondaire pour vapeur 74 communique avec la se- conde section 42 pour permettre à la vapeur développée dans la seconde section 42 de sortir du réservoir 22 jus- qu'à l'intérieur du conteneur de recueil 68. Une extrémi-10 té d'échappement 76 de l'évent secondaire 74 est éloignée du détecteur de vapeur 64 pour empêcher que la vapeur sortant à travers celle-ci n'altère la température de va- peur détectée par le détecteur de vapeur 64. Le détecteur de niveau 66 est agencé dans le conteneur de recueil 68 pour détecter le niveau d'eau existant dans le conteneur 68, et produit un signal dé- tecté par le module de commande 48. Le module de commande 48 désactive le distributeur 20 si le signal tombe à l'extérieur de paramètres de fonctionnement pouvant être acceptés. Par exemple, si le réservoir 22 déborde à tra- vers les évents pour vapeur principal et/ou secondaire , 74 ou si la vapeur se condense et s'accumule dans le conteneur 68 jusqu'à un niveau non voulu, le signal du détecteur de niveau 66 tombe à l'extérieur de paramètres25 pouvant être acceptés et, en réponse, le module de com- mande 48 désactive les moyens de chauffage 44 pour empê- cher une accumulation supplémentaire d'eau dans le conte- neur de recueil 68. La partie supérieure 38 du réservoir 22 est sé- parée par le déflecteur 36 pour fournir la première et la seconde sections 40, 42. Le déflecteur 36 peut être posi- tionné le long de la partie supérieure 32 pour aboutir à des volumes voulus ou des superficies voulues pour la surface 37 de première section et de la seconde section 40, 42. Lorsque l'eau retenue dans le réservoir 22 est chauffée par les moyens de chauffage 44, l'air dissous dans la solution se dégage et monte à la surface. Lorsque l'air chauffé 77 s'accumule dans l'espace 52 et lorsque le débit d'échappement d'air chauffé augmente, l'air chauffé 77 est chassé vers l'extérieur à travers l'évent principal 70. L'air chauffé 77 situé dans la seconde sec- tion 42 passe à travers le tube d'évent secondaire 74 et jusqu'à l'intérieur du conteneur de recueil 68. La vapeur passant à travers le tube secondaire d'évent 74 se con- dense dans le conteneur de recueil 68 et s'évapore. La vapeur 79 qui éventuellement se développe dans la pre- mière section 40 passe à travers l'évent principal pour vapeur 70 vers le conteneur de recueil 68 après quoi elle est déchargée à partir de l'extrémité distale 72 sur le détecteur de vapeur 64. Il doit être noté que le détecteur de vapeur 64 est isolé thermiquement du réservoir 22 de sorte que la chaleur rayonnée à partir du réservoir 22 n'affecte pas la lecture de température de la vapeur déchargée sur le détecteur de vapeur 64. De plus, le conteneur de recueil 68 est en contact thermique étroit avec le réservoir 22 pour faciliter l'évaporation du condensat. Initialement, pendant le processus de chauf- fage, l'air chauffé 77 sort à travers l'évent principal pour vapeur 70 (voir figure 2). Un évent pour air 78 com- munique avec l'évent principal pour vapeur 70 pour purger l'air chauffé 77, ayant une densité inférieure, de l'évent principal de vapeur 70. L'évent pour air 78 est positionné sur une partie élevée 80 de l'évent principal pour vapeur 70 pour prendre avantage de l'élévation de l'air chauffé 77 ayant une densité inférieure. En mettant l'air chauffé à l'air libre à travers l'évent pour air 78, l'air chauffé 77 n'affecte pas ni n'altère la lecture de température effectuée au niveau du détecteur de vapeur 64. Lorsque le processus de chauffage se poursuit, l'eau chauffée située dans le réservoir commence à engen- drer de la vapeur 79. La vapeur 79 s'accumule dans l'es- pace 52 et s'écoule éventuellement dans l'évent principal 70. La vapeur 79 ayant une densité plus élevée n'aura pas tendance à monter dans l'évent pour air 78 et aura une énergie cinétique suffisante pour continuer de s'écouler le long du trajet de manière générale horizontal allant vers le détecteur de vapeur 64. En enlevant l'air chauf- fé, la température détectée par le détecteur de vapeur 64 est une température plus précise pour l'eau retenue dans le réservoir. La précision est le résultat de la détec- tion de la température de la vapeur uniquement et non pas de l'air chauffé qui autrement altérerait la lecture du détecteur 64. En utilisation, l'eau 25 est retenue dans le réservoir d'eau 22 et maintenue au niveau d'une tempéra- ture chauffée. La température de l'eau est établie pour être maintenue à l'intérieur d'une plage voulue de tempé- ratures qui est gérée et commandée par le module de com- mande 48. Le détecteur de niveau 50 gère le niveau de la surface 37 de l'eau de telle sorte que lorsqu'une quanti- té suffisante d'eau a été distribuée à travers la sortie 26, le module de commande 48 active la vanne d'entrée 58 pouvant être commandée pour qu'elle envoie de l'eau à l'intérieur du réservoir 22 à travers l'entrée 24. L'eau ajoutée est chauffée par l'élément de chauffage 44 qui est activé par les moyens de commande 48 en réponse à l'addition d'eau dans le réservoir d'eau 22. Lorsque l'eau est envoyée à travers l'entrée 24, la surface 37 monte jusqu'à un point au niveau duquel le détecteur de niveau 50 détecte un état de réservoir "plein". Lorsque l'état plein est détecté par le module de commande 48, le module de commande 48 commande la vanne d'entrée 58 pour qu'elle arrête l'écoulement d'eau à travers l'entrée 24. Lorsque l'eau non chauffée est chauffée par l'élément chauffant 44, initialement, l'eau tend à se di- later et l'air dissous dans l'eau sort de la solution et monte vers la surface supérieure 37 o il s'accumule dans l'espace d'air 52 existant dans la première section 40 et la seconde section, 42. L'air chauffé 77 s'écoule à par- tir de la première section 40 vers l'évent principal 70 o il monte jusque dans l'évent pour air 78 pour sortir à l'atmosphère ambiant. La vapeur 79 qui est recueillie dans le premier tronçon 40 passe à travers l'évent prin- cipal pour vapeur 70 et à l'intérieur du conteneur 68 à une certaine distance du détecteur de vapeur 64. La va- peur 79 qui est recueillie dans la seconde section 42 passe à travers l'évent secondaire pour vapeur 74 et jus- qu'à l'intérieur du conteneur de recueil 68. L'air chauffé 77 ayant une densité plus faible, passant à travers l'évent principal pour vapeur 70, monte à travers l'évent pour air 78, de sorte que seule la va- peur 79 sort à travers l'extrémité distale 72 de l'évent principal pour vapeur 70. La vapeur 79 envoyée vers le détecteur de vapeur 64 donne une lecture de température précise de l'eau chauffée 25 située dans le réservoir 22. Bien qu'on ait décrit et représenté un mode préféré de réalisation de la présente invention, il est considéré que l'homme du métier peut concevoir diverses modifications de la présente invention, sans sortir de l'esprit et de la portée des revendications annexées. L'invention n'est pas prévue pour être limitée par la description qui précède. REVENDICATIONS 1. Appareil (20) de distribution d'eau bouillante ayant un réservoir d'eau (22), une entrée (24) communiquant avec ledit réservoir pour admettre de l'eau 5 à l'intérieur dudit réservoir, et une sortie (26) commu- niquant avec ledit réservoir pour distribuer l'eau à par- tir dudit réservoir, un réchauffeur d'eau (44) associé de manière opérationnelle audit réservoir d'eau, un détec- teur de vapeur (62) pour détecter de la vapeur provenant dudit réservoir en réponse à la présence de vapeur et produire un signal de commande représentatif de celle-ci, ledit détecteur de vapeur étant de manière générale isolé thermiquement dudit réservoir d'eau, un dispositif de commande (48) pour commander ledit appareil de distribu- 15 tion d'eau bouillante, ledit dispositif de commande étant relié audit réchauffeur d'eau et sensible audit signal de commande pour activer et désactiver ledit réchauffeur d'eau pour maintenir l'eau dans ledit réservoir dans un état sensiblement bouillant, ledit appareil de distribution d'eau bouillante étant caractérisé en ce que: ledit réservoir comporte une partie supérieure (38) définissant une première et une seconde sections (40, 42), un évent principal (70) pour vapeur ayant une première extrémité communiquant avec ladite première sec- tion (40) dudit réservoir (22) et une seconde extrémité positionnée par rapport audit détecteur de vapeur pour envoyer la vapeur provenant de ladite première section (40) de dudit réservoir vers ledit détecteur de vapeur, et un évent pour air (78) dépendant dudit évent principal pour vapeur (70) et communiquant avec celui-ci en étant positionné entre ladite première extrémité et ladite seconde extrémité pour laisser échapper l'air chauffé provenant dudit évent principal pour vapeur. 2. Appareil de distribution d'eau bouillante selon la revendication 1, caractérisé par: un évent secondaire pour vapeur (74) communi- quant avec ladite seconde section (42) dudit réservoir (22) pour laisser échapper l'air chauffé et la vapeur provenant dudit second tronçon dudit réservoir. 3. Appareil de distribution d'eau bouillante selon la revendication 2, caractérisé en outre par: une extrémité d'échappement (76) dudit évent secondaire pour vapeur (74), écartée dudit détecteur de vapeur (62) pour empêcher la vapeur s'échappant à travers celle-ci d'affecter ledit détecteur de vapeur. 4. Appareil de distribution d'eau bouillante selon la revendication 2, caractérisé en outre par: un réceptacle (68) positionné à l'extérieur dudit réservoir (22) pour recueillir le condensat et l'eau déchargés dudit réservoir à travers au moins ledit évent principal pour vapeur (70). 5. Appareil de distribution d'eau bouillante selon la revendication 4, caractérisé en outre par: un détecteur de niveau (66) situé dans ledit réceptacle (68) en étant associé de manière opération- nelle audit réservoir (22) pour détecter le niveau de l'eau et du condensat qui s'accumule dans ledit récepta- cle. 6. Appareil de distribution d'eau bouillante selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que: ledit évent pour air (78) est disposé sur une partie élevée dudit évent principal pour vapeur (70). 7. Appareil de distribution d'eau bouillante selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que: un détecteur de niveau (66) est associé de ma- nière opérationnelle audit réservoir (22) et est relié audit dispositif de commande (48) pour détecter le niveau de l'eau située dans ledit réservoir. 8. Appareil de distribution d'eau bouillante selon la revendication 1, caractérisé en outre par: une vanne (58) pouvant être commandée, associée de manière opérationnelle à ladite entrée (24) et reliée audit dispositif de commande pour admettre de manière pouvant être commandée de l'eau dans ledit réservoir. 9. Système de commande d'eau bouillante destiné à être utilisé avec un appareil de distribution d'eau bouillante (20), ledit appareil de distribution ayant un réservoir d'eau (22) définissant une surface supérieure (37) de l'eau située dans ledit réservoir, ledit réser- voir ayant une partie supérieure (38) délimitant au moins une section (40) de superficie superficielle réduite à partir du reste de ladite surface supérieure de l'eau si- tuée dans ledit réservoir, une entrée (24) pour admettre de l'eau à l'intérieur dudit réservoir, une sortie (26) pour distribuer l'eau à partir dudit réservoir et un ré- chauffeur d'eau (44) associé de manière opérationnelle audit réservoir d'eau pour chauffer l'eau retenue dans ledit réservoir, ledit système de commande d'eau bouillante étant caractérisé en ce que: un détecteur de vapeur (62) produit un signal de commande en présence de vapeur, ledit détecteur de va- peur étant de manière générale isolé thermiquement dudit réservoir, un évent (70) pour vapeur met en communication ledit au moins une section (40) de superficie superfi- cielle réduite et ledit détecteur de vapeur, et un dispo- sitif de commande (48) pour commander ledit appareil de distribution d'eau bouillante et relié audit réchauffeur d'eau (44) et est sensible audit signal de commande pour activer et désactiver ledit réchauffeur d'eau pour main- tenir l'eau située dans ledit réservoir dans un état pratiquement bouillant. 10. Système de commande d'eau bouillante selon la revendication 9, caractérisé en outre en ce que: un évent pour air (78) s'étend depuis ledit évent pour vapeur (70) pour laisser échapper l'air chauffé provenant de ladite section (40) de superficie superfi- cielle réduite dudit réservoir(22). 11. Appareil (20) de distribution d'eau bouillan- te, ledit appareil de distribution ayant un réservoir d'eau (22), ledit réservoir ayant une partie supérieure (38) définissant une première section (40) de superficie superficielle réduite, séparée d'une seconde section (42) de superficie superficielle, une entrée (24) pour admet- tre de l'eau à l'intérieur dudit réservoir, une sortie (26) pour distribuer l'eau à partir dudit réservoir, un réchauffeur d'eau (44) associé de manière opérationnelle audit réservoir d'eau pour chauffer l'eau retenue dans ledit réservoir, un détecteur de vapeur (62) produisant un signal de commande en présence de vapeur, ledit détecteur de vapeur étant de manière générale thermi- quement isolé dudit réservoir, ledit appareil de distri- bution d'eau bouillante étant caractérisé en ce qu'un premier évent pour vapeur (70) communique avec ladite première section (40) de superficie superficielle dudit réservoir, et est positionné pour envoyer la vapeur pro- venant de ladite première section de superficie superfi- cielle vers ledit détecteur de vapeur, 12. Appareil de distribution d'eau bouillante selon la revendication 11, caractérisé en outre en ce que l'évent pour air (78) s'étend depuis ledit premier évent pour vapeur (70) pour laisser échapper de l'air chauffé provenant de ladite première section (40) de superficie superficielle.