Brevet FR2725498A1 — publié le 19960412

On connaît les ensembles de cuisson présentant un plan en vitro-céramique faisant séparation entre des éléments chauffants et un espace de travail, et dont la face supérieure est sensiblement plane. Ces ensembles présentent l'avantage de la simplicité d'un plan de travail totalement dégagé associé à un certain nombre d'inconvénients, comme par exemple, un faible rendement thermique, une relativement mauvaise aptitude au nettoyage, un prix élevé, peu de variation possible du décor. Les ensembles de cuisson selon l'invention font évoluer cette technologie de plan de travail totalement dégagé en y ajoutant des améliorations en terme de bilan thermique, d'aptitude au nettoyage, d'ouverture à de nouveaux décors, et un abaissement du prix de revient par la mise en oeuvre de matériaux plus économiques. L'équilibre thermique et mécanique d'un système de plan de cuisson pose deux sortes de problèmes principaux. Le premier est d'obtenir dans ce plan, des surfaces de chauffe, ou "feux", de forme bien délimitée, par exemple circulaires, présentant peu de déperdition thermique latérale par conduction dans le plan, de façon à éviter des pertes trop importantes et des températures élevées en dehors de la zone active. Ceci conduit à rechercher la possibilité de forts gradients de température entre les "feux" et la surface limitrophe. Ces conditions thermiques sont de plus, un élément de sécurité contre les brûlures et un élément de confort. Le deuxième est de trouver un matériau, ou une combinaison de matériaux, qui permettent dans un même plan la coexistence de parties chaudes et de parties froides en résolvant les problèmes de dilatation différentielles ou de joints de dilatation dans ce même plan. La solution adoptée dans la technique classique du vitrocérame est le choix d'un matériau à coefficient de dilatation presque nul, et à relativement mauvais coefficient de conduction thermique. L'ensemble de cuisson selon l'invention résout ces deux problèmes par une mise en oeuvre, une disposition et un choix originaux de matériaux principalement métalliques. En effet, l'invention prévoit des ensembles de cuisson, intégrant un ou plusieurs feux, pour lesquels on constitue un plan de travail à l'aide d'une tôle mince réalisée en un alliage métallique à faible coefficient de dilatation thermique. L'épaisseur de cette tôle est avantageusement égale ou inférieure à 0,5 mm. L' alliage métallique peut être de préférence un alliage à forte proportion de Nickel, tel que par exemple, Fer/Nickel, Fer/Nickel/Chrome ou Fe/Ni/Co, qu'on peut trouver dans l'industrie sous les appellations "INVAR" , N-42 ou "DILVER". Ces alliages comportent une proportion de Nickel supérieure à 25 %. Cette tôle mince, de surface sensiblement plane, constitue la surface de support proprement dite des ustensiles de cuisson, ou des produits à cuire. De par sa faible épaisseur, elle ne constitue pas une structure rigide, mais une interface entre les ustensiles ou produits et des éléments chauffants. Ainsi, de façon à former un plan permettant d'assurer ce supportage, cette tôle mince doit être rigidifiée. Dans un mode de réalisation, elle est doublée et supportée par une structure rigide constituée d'une tôle plus épaisse, typiquement en acier de l'ordre de 15/10 mm d'épaisseur. La solidarisation de la tôle mince avec cette tôle de structure peut être réalisée, par exemple, par collage. Dans cette tôle de structure, on a découpé des orifices correspondants aux éléments actifs de la plaque de cuisson, ou "feux", par exemple des découpes circulaires. Au droit de ces orifices, on trouve donc une portion de la tôle mince sans supportage. Les éléments chauffants actifs, qui peuvent être des plaques chauffantes électriques ou des brûleurs à gaz, sont réalisés de façon à ce qu'ils comportent un plan supérieur de contact et d'échange thermique avec la sous face de la tôle mince.Ils sont positionnés au droit des orifices. Ils sont réglés de façon à ce que ce plan supérieur de contact soit aligné avec l'interface entre la tôle mince et la structure rigide, soit, dans ce mode de réalisation, la face supérieure d'une tôle épaisse d'acier. Ils sont fixés mécaniquement de façon à constituer un support rigide à la tôle mince, et sont isolés thermiquement de la structure rigide. Une disposition avantageuse prévoit un espace libre de l'ordre de 30 mm entre la plaque chauffante et la découpe de la tôle épaisse. La tôle mince est de rigidité suffisante pour assurer le pontage mécanique au droit de cet intervalle. On a ainsi constitué à l'aide de la tôle mince un plan lisse en partie supérieure, et un plan rigide de supportage à l'aide de deux structures alignées, l'une passive constituée par exemple d'une tôle épaisse, l'autre active constituée des éléments chauffants, ces deux structures étant espacées d'une certaine distance. Elles sont elles-mêmes solidarisées mécaniquement et isolées l'une de l'autre par un système classique en partie inférieure de l'ensemble, par exemple un bridage comportant des éléments isolants. La tôle mince, formée d'un alliage à faible dilatation, aura un comportement stable lors des montées et descentes en température. Les alliages considérés ont un coefficient de transmission thermique modéré, donc la transmission thermique par conduction dans le plan de cette tôle mince sera faible. La dilatation des éléments chauffants est autorisée par l'espacement avec la structure passive, et la coupure thermique entre ces éléments et cette structure est assurée par ce même espacement et éventuellement un système complémentaire pour éviter les transferts thermiques, par exemple un traitement de surface à faible émissivité. Le transfert thermique recherché entre les éléments chauffants et les ustensiles ou produits est assuré grâce à la faible épaisseur de la tôle mince. Le système selon l'invention permet donc un apport calorifique localisé sans déperditions thermiques latérales importantes, en disposant d'une surface de travail continue et plane. Dans une forme de réalisation, la tôle mince est émaillée au moins sur sa face supérieure de façon à constituer une surface facilement nettoyable et à constituer un décor. Dans une forme de réalisation, une isolation électrique complémentaire est intercalée entre l'élément chauffant et la sous-face de la tôle mince, il peut s'agir par exemple d'un émaillage de cette sous-face. Dans une forme de réalisation, les éléments chauffants sont des plaques ou plaquettes dont au moins une face constitue un isolant électrique sur laquelle a été déposé sous vide une résistance pelliculaire. Ces plaquettes peuvent être soit des éléments en verre spécial ou vitrocéramique, soit des éléments en tôle émaillée. Dans une autre forme de réalisation, les éléments chauffants sont des brûleurs à gaz comportant un plan de chauffe en partie supérieure. La figure 1 représente une coupe de principe sur un ensemble de cuisson selon l'invention. La figure 2 représente une coupe de détail sur un ensemble de cuisson selon l'invention. Dans un mode de réalisation, une structure passive constituée d'une tôle d'acier de l'ordre de 15/10 mm d'épaisseur (1) est emboutie pour former une surface sensiblement plane (2) d'appui, et comporte des bords abattus (3) et des orifices découpés (4). Une tôle (5) d'alliage Fe-Ni d'épaisseur 0,3 mm est emboutie de façon à venir coiffer la tôle (1). Cette tôle mince est émaillée après emboutissage, sur une ou deux faces. Les deux tôle (1) et (5) sont assemblées par collage. Une plaque chauffante active (6) constituée d'une pièce en vitrocéramique sur laquelle on a déposé sous vide une résistance pelliculaire (7) est bridée mécaniquement à l'aide de supports (8) comportant un isolant thermique (9), son plan supérieur est aligné avec la surface plane (2). Un intervalle de l'ordre de 30 mm (10) sépare la plaque chauffante (6) de la tôle épaisse (1). Une métallisation (11) du chant de la plaque (6) faite à l'aide d'un métal peu émissif tel qu'un alliage Ni-Cr minimise les pertes thermiques par rayonnement latéral. Un écran thermique (13) vient renforcer l'effet de barrière au rayonnement vers la structure passive. Le fonctionnement de l'appareil selon l'invention dans ce mode de réalisation est le suivant : On alimente la résistance pelliculaire (7) par un courant électrique. La pièce active en vitrocéramique monte en température et vient échauffer la tôle mince (5) par contact thermique, qui vient elle-même échauffer l'ustensile de cuisson (12). La tôle mince (5), est constituée d'un alliage à faible coefficient de dilatation, sa portion portée à un température de l'ordre de 300 à 3500 au droit de la plaque chauffante se dilate donc modérément. La conduction thermique dans le plan de la tôle mince (5) au droit de l'intervalle (10) est réduite du fait de la faible épaisseur et de son coefficient de transmissicn relativement mauvais. Donc, peu de chaleur est transmise par l'intermédiaire de cette tôle mince à la structure passive. En effet, un calcul thermique du présent mode de réalisation fait ressortir une déperdition par conduction dans le plan de la tôle mince inférieure à 30 w. La métallisation (7) et (11) présente un faible coefficient de rayonnement, donc peu de chaleur est transmise par rayonnement à la structure passive. L'écran (13) vient encore renforcer cet isolement thermique. Le bilan thermique de l'appareil en fonctionnement présente donc une mauvaise transmission de chaleur depuis la plaque chauffante vers la structure passive, alors que la transmission vers l'ustensile de cuisson (12) est très bonne. L'émaillage de la sous face de la tôle mince (5) assure un complément d'isolation électrique envers l'éventualité d'un courant de fuite depuis l'élément chauffant actif (6). Par ailleurs, le coefficient de dilatation de l'acier de la structure passive est relativement important. On est en présence, d'un système présentant une tôle mince, constituée d'un alliage peu dilatable, qui s'échauffe fortement dans certaines zones, et d'une tôle épaisse, constituée d'un métal très dilatable, qui s'échauffe peu. L'équilibre des efforts mécaniques en dilatation peut donc être assuré. L'application industrielle de l'invention concerne le domaine élargi de la cuisson ménagère, professionnelle ou industrielle. REVENDICATIONS 1 - Ensemble de cuisson intégrant un ou plusieurs feux, présentant un plan de travail, caractérisé en ce que ce plan soit constitué à l'aide d'une tôle mince (5), réalisée en un alliage métallique à faible coefficient de dilatation thermique. 2 - Ensemble de cuisson selon la Revendication 1 caractérisé en ce que l'alliage métallique à faible coefficient de dilatation soit un alliage à forte proportion de Nickel. 3 - Ensemble de cuisson selon les Revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la proportion de Nickel soit supérieure à 25 %. 4 - Ensemble de cuisson selon la Revendication 1 caractérisé en ce que l'épaisseur de la tôle mince soit égale ou inférieure à 0,5 mm. 5 - Ensemble de cuisson selon la Revendication 1 caractérisé en ce qu'une structure rigide, constituée d'une tôle plus épaisse (l) comportant des découpes d'orifices (4), vienne doubler et supporter la tôle mince (5). 6 - Ensemble de cuisson selon la Revendication 1 caractérisé en ce que la tôle mince soit émaillée. 7 - Ensemble de cuisson selon la Revendication 1 caractérisé en ce que des éléments chauffants (6) soient réalisés de façon à ce qu'ils comportent un plan supérieur de contact et d'échange thermique avec la sous face de la tôle mince (5). 8 - Ensemble de cuisson selon les Revendications 1 et 7 caractérisé en ce que les éléments chauffants (6) sont des plaquettes dont au moins une face constitue un isolant électrique sur laquelle a été déposée sous vide une résistance pelliculaire (7). 9 - Ensemble de cuisson selon les Revendications let 7 caractérisé en ce que les éléments chauffants sont les brûleurs à gaz comportant un plan de chauffe en partie supérieure. 10 - Procédé de réalisation d'ensembles de cuisson selon l'une quel conque des Revendications 1 à 9.