Brevet FR2744116A1 — publié le 19970801

SUBSTRAT DESTINE A EQUIPER UN DISPOSITIF DE CUISSON ET/OU DE MAINTIEN EN TEMPERATURE L'invention concerne des dispositifs de cuisson et/ou de maintien en température constitué d'au moins une plaque vitrocéramique. L'invention sera plus particulièrement décrite en référence à des plaques de cuisson, comportant par exemple plusieurs foyers, destinées à recevoir des ustensiles tels que casseroles ou poêles. Toutefois, celle-ci ne se limite pas à de telles applications mais concerne également d'autres applications telles que des plaques destinées à équiper des fours ou tout type d'appareils électroménagers dont la fonction est la cuisson, le chauffage ou le maintien en température ; il s'agit par exemple de grille-pain de chauffe-plats... Les tables de cuisson telles qu'elles sont habituellement réalisées se composent d'une plaque vitrocéramique couvrant un bâti métallique dans lequel sont fixés des éléments chauffants. Les éléments chauffants peuvent par exemple être des éléments radiants ou bien halogènes. Les plaques de cuisson ainsi réalisées présentent une épaisseur non négligeable. Cet inconvénient lié à l'épaisseur peut être au moins partiellement résolu lorsque la plaque doit être encastrée dans un plan de travail ; dans un tel cas, il est en effet possible de prévoir une épaisseur de plan de travail présentant une épaisseur équivalente à celle de la plaque de cuisson. Par contre, lorsque la plaque équipe un dispositif portable concu pour être déposé sur le plan de travail, I'épaisseur relativement importante de la table de cuisson ne peut être dissimulée et conduit inévitablement à un dispositif encombrant de par son épaisseur. Par ailleurs, les éléments chauffants sont disposés sur le fond du bâti métallique et sont donc placés à distance de la plaque vitrocéramique sur laquelle seront placés les éléments à cuire ou chauffer. Du fait de cette distance séparant les éléments chauffants de la plaque, la puissance dissipée par les éléments chauffants est atténuée par dissipation dans le volume d'air que le rayonnement traverse. L'invention a ainsi notamment pour but de réaliser des plaques de cuisson présentant un encombrement réduit et peu de pertes énergétiques. Ce but est atteint selon l'invention par un substrat destiné à équiper un dispositif de cuisson et/ou de maintien en température constitué d'une plaque vitrocéramique, ladite plaque étant recouverte au moins partiellement sur l'une de ses faces d'une couche conductrice associée à des amenées de courant électrique. II s'avère qu'un tel substrat peut permettre d'atteindre des températures suffisantes en surface supérieure de la plaque vitrocéramique, c'est-à-dire sur la surface pouvant venir au contact des éléments chauffants, notamment pour chauffer et/ou maintenir en température des appareils tels que des casseroles. Selon une réalisation préférée de l'invention, la couche conductrice couvre la face inférieure de la plaque vitrocéramique, c'est-à-dire la face qui n'est pas destinée à être en contact avec des éléments à cuire, chauffer et/ou maintenir en température. Une telle réalisation permet tout d'abord de prévenir tout risque de dégradation de la couche conductrice pouvant intervenir lors du nettoyage de la plaque ou bien par exemple lors du frottement d'une casserole dont le fond présente des aspérités. Par ailleurs, une telle couche conductrice est avantageusement alimentée par une tension de l'ordre de 230 volts ; sa réalisation sur la face qui ne peut être atteinte par l'utilisateur est préférable pour prévenir tout risque d'électrocution. Dans le cas d'une plaque vitrocéramique comportant une face picot, c'est-à-dire une face comportant des picots qui assurent notamment un renforcement des propriétés mécaniques telles que résistances aux chocs, aux frottements, ..., la couche conductrice est avantageusement réalisée sur cette face. Le substrat ainsi décrit selon l'invention permet de limiter les pertes énergétiques puisque la couche conductrice est directement au contact de la plaque vitrocéramique ; il ne se produit en effet que peu de perte énergétique lors du transfert de chaleur de l'élément chauffant, que constitue la couche conductrice, à la plaque vitrocéramique. Toutefois, pour limiter encore ces pertes, I'invention prévoit avantageusement le dépôt d'une couche basse émissive. II s'agit par exemple d'une couche du type ITO (Indium Tin oxyde) ou du type oxyde d'étain dopé fluor (SnO2:F). II peut également s'agir de couches métalliques telles que des couches d'aluminium, de cuivre, de tungstène, de molybdène. De même, I'invention prévoit avantageusement de recouvrir la couche conductrice d'un isolant thermique et/ou un réflecteur, toujours pour diminuer les déperditions énergétiques, et également pour éviter notamment une élévation trop importante de la température du mobilier d'encastrement. De façon à satisfaire à certaines normes de sécurité pouvant être exigées pour certaines applications, I'invention prévoit avantageusement la présence d'une couche isolante électrique entre la couche conductrice et la plaque vitrocéramique. Une telle couche est par exemple une couche carbone diamant qui peut être réalisée sur la plaque vitrocéramique par dépôt chimique en phase vapeur ; il peut également s'agir d'une couche de zircone réalisée par pulvérisation cathodique à la surface de la plaque vitrocéramique. Une telle couche permet de garantir une isolation électrique pour des tensions de 3750 volts en tension continue. Selon une réalisation avantageuse de l'invention, les amenées de courant sont constituées d'un émail conducteur, par exemple à base de pâte d'argent. De telles amenées de courant peuvent être réalisées par toutes méthodes connues de l'homme du métier et par exemple par dépôt au travers d'un écran de soie ou plus exactement par sérigraphie. Ces amenées de courant peuvent être disposées sous la couche conductrice, c'est-à-dire au contact de la plaque vitrocéramique ou bien de la couche intermédiaire isolante électrique et bien entendu de la couche conductrice. Selon une autre variante de réalisation, les amenées de courant sont déposées sur la couche conductrice. Notamment dans le cas de la réalisation d'une plaque de cuisson, les zones chauffantes de la plaque vitrocéramique doivent être localisées de façon par exemple à correspondre aux zones sur lesquelles seront déposées les casseroles. Pour limiter la dissipation de chaleur à ces zones de chauffe, I'invention propose, de préférence, une couche conductrice qui couvre des parties de la plaque vitrocéramique constituant lesdites zones de chauffe, lesdites zones étant isolées électriquement des zones restantes de la couche déposée à la surface de la plaque vitrocéramique. Une telle réalisation permet lorsque une ou plusieurs zones de chauffe sont alimentées en courant électrique, de ne pas alimenter les autres zones de la couche conductrice et donc de ne pas chauffer les zones correspondantes de la plaque vitrocéramique. L'invention propose également un procédé de fabrication d'un substrat tel que présenté précédemment. Selon l'invention, le procédé de fabrication d'un substrat destiné à équiper un dispositif de cuisson et/ou de maintien en température, constitué d'une plaque vitrocéramique consiste à déposer une couche conductrice sur une face de ladite plaque vitrocéramique et à déposer des amenées de courant au contact de ladite couche. Différentes techniques de dépôt sont envisageables. II s'agit par exemple des techniques de pyrolyse de poudre, de dépôt chimique en phase vapeur et de pulvérisation cathodique. L'invention propose également de réaliser le dépôt sous atmosphère réduite et/ou inerte. Ces techniques de dépôt permettent de réaliser des couches conductrices présentant une épaisseur homogène. Cet aspect des couches est indispensable pour les applications envisagées qui nécessitent une puissance de chauffe homogène sur la surface. Une technique telle que celle d'un dépôt de couche par pyrolyse liquide ne pourrait satisfaire ces exigences car elle conduit à un état de surface de la couche déposée non homogène et à des inégalités d'épaisseurs. Cette inhomogénéité est notamment due au procédé qui conduit à des agglomérats de gouttelettes qui génèrent des défauts. Plus particulièrement, dans le cas du dépôt de la couche conductrice sur la face picot d'une plaque vitrocéramique, I'invention préconise un dépôt selon une technique par voie chimique en phase gazeuse communément nommée CVD (Chemical Vapor Deposition). Selon une première variante de l'invention, le dépôt est réalisé par l'intermédiaire d'un masque définissant les zones de dépôt de la couche. De cette façon, il est possible de ne déposer la couche qu'aux endroits choisis pour constituer des zones chauffantes. Un tel masque est par exemple réaliser par dépôt par sérigraphie d'oxyde de fer, tel que celui utilisé dans les techniques anciennes de fabrication verrière pour polir le verre après l'étape de doucissage. Le masque est retiré ultérieurement. Selon une autre variante de l'invention, il est proposé de déposer la couche conductrice sur des surfaces supérieures à celles choisies pour constituer les zones chauffantes puis à éliminer une partie de ladite couche de façon à isoler électriquement les zones de chauffe des autres parties de la couche conductrice. Une technique couramment utilisée pour éliminer notamment des couches d'oxyde semi-conducteur consiste à traiter la couche avec de l'hydrogène naissant. Cette technique consiste à déposer par sérigraphie de la poudre de zinc à partir d'une suspension dans un solvant sur la zone à traiter. Après séchage, on pulvérise d'acide chlorhydrique le dépôt de zinc et l'hydrogène naissant détruit la couche. On obtient ainsi une bande isolante correspondant à la zone traitée. D'autres techniques permettant de réaliser une bande isolante peuvent être utilisées ; il s'agit notamment de techniques par gravure chimique, par laser, par électro-érosion, notamment décrite dans le brevet EP-154 572 B. D'autres détails et caractéristiques avantageuses de l'invention ressortiront ci-après de la description d'essais réalisés conformément à l'invention. Lors des essais, différents types de couches ont été déposés selon le procédé de l'invention. Le tableau ci-après présente quelques exemples de couches conductrices pouvant être déposées sur une plaque vitrocéramique. Ce tableau précise également la résistivité de ces couches ainsi que l'épaisseur souhaitée pour obtenir une résistance carrée de 35 Ohms. Une telle résistance carrée correspond à une densité de puissance comparable à celle de foyers 2 électriques qui est d'environ 7,7 w/cm2. COUCHE RESISTIVITE EPAISSEUR nm SnO2:F 7.10-6 200 ITO 2.10 60 Aluminium 2,65 1 Cuivre 1,678.10 1 Tungstène 5 , 28. 10- 1,5 Molybdène 5,34.1on8 1,5 La réalisation de plaques vitrocéramiques comportant de telles couches permet d'atteindre en surface supérieure de la plaque vitrocéramique une température de l'ordre de 6000C pour une tension de courant de 230 volts. Une telle température permet donc d'utiliser la plaque obtenue comme plaque de cuisson, celle-ci présentant un faible encombrement. Cette plaque de cuisson peut bien entendu comporter différentes zones chauffantes réalisées selon les méthodes précédemment décrites, c'est-à-dire isolées électriquement les unes des autres et isolées des zones restantes de la couche couvrant la surface. Lors des essais réalisés avec les plaques selon l'invention, il s'est avéré que celles-ci présentaient d'autres avantages. Tout d'abord, la résistance électrique de ces couches évoluent en fonction de la température, il est possible à tout moment lors de l'utilisation d'une plaque de cuisson de connaître la température directement en surface de la plaque par mesure de la résistance ; ladite mesure pouvant être effectuée par un dispositif électronique réalisable par l'homme du métier et peu encombrant. une telle connaissance peut notamment autoriser une régulation plus précise de la puissance délivrée par rapport aux techniques connues qui se base sur la mesure de la température du volume d'air confiné entre l'élément chauffant et la plaque vitrocéramique. D'autre part, selon le choix du matériau constituant la couche, il est possible de réaliser soit une couche transparente, soit une couche opaque. La réalisation d'une couche opaque qui peut être visible au travers de la plaque vitrocéramique, peut notamment être utilisée pour contribuer à la réalisation de la décoration de ladite plaque. Une couche transparente peut permettre quant à elle par exemple de placer des indicateurs lumineux de température directement sous la zone de chauffe ou à proximité. Un autre avantage lié à la réalisation d'une couche transparente est de pouvoir associer celle-ci à des éléments chauffants du type foyer halogène ou foyer radiant et d'obtenir ainsi des systèmes de chauffage mixtes. La plaque vitrocéramique sur laquelle est déposée une couche conductrice associée à des amenées de courant peut donc constituer à elle seule une plaque de cuisson. Toutefois, lors de sa réalisation, il est possible de prévoir un carter du type bâti métallique qui lui est associé. Cette association permettra notamment de faciliter l'installation d'une telle plaque de cuisson. Le carter utilisé est bien entendu d'une épaisseur restreinte notamment par rapport à des carters utilisés pour contenir des éléments chauffants tels que ceux utilisés habituellement. L'utilisation d'un tel carter permet également de prévenir tout risque de contact de la couche conductrice ou des amenées de courant par l'utilisateur, notamment lorsque celles-ci sont mises sous tension. Une autre réalisation d'une telle plaque de cuisson prévoit simplement de recouvrir la couche chauffante d'une couche isolante électrique telle qu'une couche du type carbone diamant. Une telle réalisation conduit alors à un encombrement minimum. REVENDICATIONS 1. Substrat destiné à équiper un dispositif de cuisson et/ou de maintien en température constitué d'une plaque vitrocéramique, caractérisé en ce que ladite plaque vitrocéramique est recouverte au moins partiellement sur l'une de ses faces d'une couche conductrice associée à des amenées de courant électrique. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche couvre la face qui n'est pas destinée à être en contact avec des éléments à cuire, chauffer et/ou à maintenir en température. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la couche conductrice est basse émissive. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la couche conductrice est recouverte d'un isolant thermique et/ou un réflecteur. 5. Dispositif selon l'une des revendication précédentes, caractérisé en ce que la couche conductrice recouvre la plaque vitrocéramique par l'intermédiaire d'un isolant électrique. 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les amenées de courant sont des émaux. 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche conductrice couvre des parties de la plaque vitrocéramique constituant les zones de chauffe et en ce que ces zones sont isolées électriquement des zones voisines. 8. Procédé de fabrication d'un substrat destiné à équiper un dispositif de cuisson et/ou de maintien en température constitué d'une plaque vitrocéramique, caractérisé en ce qu'on dépose une couche conductrice sur une face de ladite plaque vitrocéramique et en ce qu'on dépose des amenées de courant. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la couche conductrice est déposée par une technique de dépôt chimique en phase gazeuse ou CVD (Chemical Vapor Deposition). 10. Procédé selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que le dépôt est réalisé par l'intermédiaire d'un masque définissant les zones de dépôt de la couche. 11. Procédé selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce qu'après dépôt de la couche, on élimine une partie de ladite couche de façon à isoler électriquement les zones de chauffe.