Brevet FR2735323A1 — publié le 19961213

i DISPOSITIF DE CHAUFFAGE PERFECTIONNÉ POUR UN PETIT APPAREIL La présente invention concerne d'une manière générale un système de chauffage électrique et plus parti- culièrement des dispositifs de chauffage alimentés électri- quement. On utilise, de façon répandue, des dispositifs et appareils alimentés électriquement en raison de leur faci- lité et commodité de fonctionnement. Il suffit de faire l'inventaire d'un magasin d'équipements commerciaux de res- tauration ou de la section "petits appareils" d'un grand magasin moderne pour trouver de nombreux exemples d'arti- cles alimentés électriquement pour une utilisation ménagère et commerciale. Certains de ces appareils comportent des moteurs électriques; d'autres comportent des dispositifs de chauf- fage électrique pour cuire de la nourriture, préparer des boissons et analogues. Un exemple d'un appareil du type indiqué en dernier lieu est une fontaine ou un percolateur électrique pour préparer des boissons infusées, par exemple du café, du thé, des boissons épicées chaudes ou analogues. De telles fontaines ou percolateurs sont disponibles dans une grande variété de tailles, des percolateurs pour 55 et tasses de café étant tout à fait usuels. Dans des appareils électriques "du type à infu- sion", on utilise habituellement deux éléments chauffants, à savoir un élément de puissance supérieure pour faire infuser ou "faire" la boisson et un élément de puissance inférieure pour réaliser un réchauffage après infusion. Ce dernier élément maintient la boisson chaude pendant une durée prolongée pendant le service. Des exemples d'appareils de l'art antérieur comportant deux éléments chauffants sont indiqués dans la littérature des brevets. Des exemples sont indiqués dans les brevets US N'3 392 662 (Schwartz, Jr. ), 3 836 713 (Halvorson, Sr.) et 4 147 925 (Belinkoff). Le brevet Schwartz Jr. décrit un percolateur, dont la bobine primaire ou bobine de chauffage pour l'infusion est intégrée dans une pièce coulée. La bobine secondaire (pour le réchauffage après infusion) s'avère être enroulée autour d'une partie étranglée de la pièce coulée. Un tel agencement suggère qu'une opération auxi- liaire, à savoir l'enroulement de la bobine secondaire, est nécessaire pour fabriquer l'ensemble. L'agencement du dis- positif de chauffage est compatible avec une technologie connue, en ce que la bobine secondaire de chauffage est plus rapprochée du fond du récipient que ne l'est la bobine primaire. Le brevet Halvorson Sr. décrit un dispositif de chauffage pour un percolateur à café. Un tel ensemble uti- lise une bobine de chauffage "en forme de bande", qui est recouverte par un revêtement en tissu tissé souple. La bobine de chauffage souple est enroulée autour d'un élément formant corps principal cylindrique rigide du dispositif de chauffage. Un tel corps possède un certain nombre de ren- foncements destinés à loger la bobine de réchauffage et on indique que ceci conduit à un sous-ensemble unitaire. Dans le brevet Halvorson Sr., il s'avère que la facilité d'assemblage et de démontage est une considération impor- tante lors de la conception d'un petit appareil. Le brevet Belinkoff décrit un dispositif de chauffage destiné à être utilisé avec un percolateur. La bobine principale de chauffage pour l'infusion est enroulée en hélice autour d'un puits formé dans le fond du récipient à liquide, et la bobine de réchauffage (ou bobine "auxi- liaire", telle qu'elle est désignée dans ce brevet) est fixée à une plaque de distribution de chaleur située dans le fond du récipient, et est en contact intime avec cette plaque. Les bobines principale et auxiliaire sont branchées en série et les deux bobines sont utilisées pour le réchauffage après l'infusion. Un inconvénient net d'un tel dispositif de chauffage est que le temps nécessaire pour son montage sur le percolateur est relativement long et, en rapport avec l'invention, est inutile. Une caractéristique commune des appareils décrits dans les brevets de Schwartz Jr., Halvorson Sr. et Belin- koff, est que dans tous ces appareils, la bobine de réchauffage est installée plus près du fond du récipient à liquide que ne l'est la bobine de chauffage principale. La raison apparente de cette disposition est que, étant donné que la bobine de réchauffage produit une quantité de cha- leur nettement moins grande que la bobine de chauffage principale, on estime qu'il est nécessaire de monter une telle bobine de réchauffage relativement près du fond du récipient. Les machines de fabrication de boissons compor- tant des bobines recouvertes de tissu (comme celles décrites dans le brevet Halvorson Sr.) ne sont pas bien considérées, au moins en Europe. Si le revêtement vient en contact avec l'eau, un tel revêtement reste humide pendant une longue durée. Ceci est moins que souhaitable même si la bobine de réchauffage comporte un revêtement isolant non perforé entourant le fil de la bobine et disposé entre le fil de la bobine et le revêtement en tissu. Bien que les dispositifs de chauffage de l'art antérieur se soient avérés, d'une manière générale, être satisfaisants pour le but, pour lequel ils sont destinés, quelques-uns présentent certains inconvénients. Par exemple certaines personnes estiment que la bobine de réchauffage recouverte de tissu est indésirable, étant donné qu'une fois humide, elle reste humide pendant une période prolon- gée. Un autre inconvénient est lié à la facilité rela- tive d'assemblage. Dans un percolateur de l'art antérieur, l'unité de chauffage principal et le dispositif de réchauf- fage en forme de bande sont manipulés séparément lors de la fabrication et sont montées séparément. L'unité de réchauf- fage est fixée au percolateur au moyen de plusieurs pinces, dont chacune doit être fixée séparément par une vis ou ana- logue. La durée d'assemblage nécessaire pour le montage d'un tel dispositif de réchauffage est indésirablement longue. Un autre inconvénient de dispositifs de l'art antérieur est qu'ils ne prennent pas en compte le montage de composants auxiliaires tels que des thermostats. L'en- semble formant percolateur selon le brevet Belinkoff requiert une console séparée de montage pour le thermostat du percolateur. En outre, comme cela ressortira à l'évi- dence dans la description, donnée plus loin, de la présente invention, le dispositif de chauffage du brevet Belinkoff a une hauteur inutilement grande et accroît la hauteur de l'ensemble formant percolateur, avec lequel il est utilisé. Un dispositif de chauffage perfectionné, qui ne comporte aucun matériau absorbant l'eau, qui soit rapide à monter et facile à raccorder, qui présente une excellente caractéristique de transfert thermique et qui loge aisément un dispositif auxiliaire tel qu'un thermostat et qui éli- mine d'autres inconvénients de dispositifs de l'art anté- rieur, constituerait un progrès important. Un but de l'invention est de fournir un nouveau dispositif de chauffage qui élimine certains des problèmes et inconvénients de l'art antérieur. Un autre but de l'invention est de fournir un nouveau dispositif de chauffage, qui ne comporte aucun matériau absorbant l'eau. Un autre but de l'invention est de fournir un nouveau dispositif de chauffage qui soit rapide à monter et facile à raccorder à d'autres composants d'un circuit élec- trique. Un autre but de l'invention est de fournir un nouveau dispositif de chauffage qui présente une excellente caractéristique de transfert thermique. Un autre but de l'invention est de fournir un nouveau dispositif de chauffage qui possède une hauteur réduite. Un autre but de l'invention est de fournir un nouveau dispositif de chauffage pour un appareil tel qu'un percolateur pour la préparation de boissons chaudes. Un autre but de l'invention est de fournir un nouvel appareil qui facilite le montage de composants auxi- liaires tels qu'un ou plusieurs thermostats. L'invention a trait à un dispositif de chauffage du type utilisé dans un petit appareil, comme par exemple une machine pour la préparation du café et d'autres bois- sons chaudes. Ce dispositif comporte un élément de chauf- fage principal pour exécuter l'infusion ou "faire" la bois- son et un élément pour maintenir une telle boisson chaude une fois que l'infusion est achevée. Selon l'invention, ce dispositif comprend une pièce coulée et un élément de chauffage principal et un élément de réchauffage sont intégrés dans une telle pièce coulée. Le dispositif peut être monté et retiré d'un appa- reil sous la forme d'un ensemble unitaire. La facilité de montage et de retrait permet des économies importantes de coût pendant l'assemblage initial lors de la fabrication et dans le cas o le dispositif peut ultérieurement être rem- placé. Les éléments sont espacés verticalement les uns des autres dans la pièce coulée, et cette dernière possède une forme générale cylindrique. Selon un aspect plus spécifique, le dispositif comporte un élément de fixation monté en forme de "goulot" fileté, qui traverse une ouverture ménagée dans la plaque de fond de l'appareil, lorsque ce dernier est totalement assemblé. Lorsque le dispositif est monté et fixé par rap- port à la plaque inférieure de l'appareil, l'élément de chauffage principal est situé entre l'élément de réchauf- fage et l'élément de fixation. En d'autres termes, l'élément de réchauffage est distant de la plaque de fond de l'appareil, tandis que l'élément de chauffage principal est plus rapproché de cette plaque de fond. Dans les dispositifs de l'art antérieur, l'élément de réchauffage est soit plus rapproché de la plaque de fond que ne l'est l'élément de chauffage princi- pal, soit est en contact avec une telle plaque de fond. Il s'est avéré que la caractéristique de transfert thermique supérieur du dispositif selon l'invention permet de dispo- ser l'élément de réchauffage dans une position écartée d'une telle plaque de fond, l'élément de réchauffage main- tenant encore la boisson infusée, à la température désirée. Selon un autre aspect de l'invention, l'élément de chauffage principal et l'élément de réchauffage définis- sent des bobines de forme générale circulaire, qui possè- dent essentiellement le même diamètre. Chaque élément pos- sède des première et seconde parties de bobines, qui sont en contact réciproque, mais qui sont espacées des parties de bobines de l'autre élément. Chaque élément possède des première et seconde parties de bobines, qui sont en contact réciproque, mais sont espacées des parties de bobines de l'autre élément. Dans une forme de réalisation préférée, les pre- mière et seconde parties de bobines de chaque élément pos- sèdent chacune une surface plane, et de telles surfaces planes sont en contact réciproque. Dans une forme de réali- sation tout à fait préférée, les première et seconde par- ties de bobines des deux éléments possèdent chacune une surface plane en contact avec la surface plane d'une autre partie de bobine de cet élément. En utilisant des parties de bobines planes, on obtient une capacité complète de chauffage et de réchauffage après infusion, tout en rédui- sant encore le poids du dispositif. Dans une forme de réalisation spécifique, le dis- positif de chauffage comporte un ou plusieurs points de montage pour la fixation d'un fil de raccordement à la masse du dispositif et/ou pour le montage d'un ou de plu- sieurs thermostats. Le point de montage pour le fil de rac- cordement à la masse reçoit un dispositif de fixation élec- triquement en contact avec la pièce coulée et, lorsque le dispositif est mis en place dans l'appareil, un fil de rac- cordement à la masse est électriquement en contact avec le dispositif de fixation et par conséquent avec la pièce cou- lée. On peut utiliser d'autres points de montage pour fixer un ou plusieurs thermostats. Lorsqu'on utilise un thermostat primaire et un thermostat d'assistance, de tels thermostats peuvent être montés sur des supports séparés fixés en des points séparés de montage ou bien peuvent être "montés en tandem" sur un seul support. D'autres caractéristiques et avantages de la pré- sente invention ressortiront de la description donnée ci- après prise en référence aux dessins annexés, sur les- quels: - la figure 1 représente une vue en élévation latérale et en coupe illustrant le dispositif de chauffage selon l'invention en liaison avec une machine à café prise à titre d'exemple, c'est-à-dire un type d'appareil avec lequel un tel dispositif peut être utilisé; - la figure 2 représente une vue en élévation latérale du dispositif de chauffage selon l'invention, représenté en liaison avec un thermostat et avec une partie de la plaque de fond de l'appareil, certaines parties étant représentées en vue arrachée; - la figure 3 représente une vue en coupe trans- versale du dispositif de chauffage selon l'invention, prise d'une manière générale dans le plan 3-3 sur la figure 2; - la figure 4 représente une autre vue en éléva- tion latérale du dispositif de chauffage selon l'invention, qui, d'une manière générale, est analogue à la vue de la figure 2; - la figure 5 est une vue en élévation latérale du dispositif de chauffage selon l'invention, considéré d'une manière générale suivant l'axe d'observation VAS sur la figure 2; - la figure 6 est une vue en perspective du dis- positif de chauffage selon l'invention; - la figure 7 est une vue de dessous du disposi- tif de chauffage selon l'invention, considéré d'une manière générale suivant l'angle d'observation VA7 sur la figure 5 et montrant un couple de thermostats installés et un fil de raccordement à la masse; - la figure 8 représente une autre forme de réa- lisation du dispositif de chauffage selon l'invention, considéré d'une manière générale suivant l'axe d'observa- tion VA7 de la figure 5, qui montre trois points de mon- tage, un pour un fil de raccordement à la masse et deux pour un couple de thermostats montés sur des supports sépa- rés; - la figure 9 est une vue de dessous du disposi- tif de chauffage selon l'invention, considéré d'une manière générale suivant l'axe d'observation VA7 de la figure 5 et montrant un seul thermostat installé et un fil de raccorde- ment à la masse. Avant de décrire les détails du dispositif de chauffage 10 selon l'invention, il est utile de comprendre de quelle manière un tel dispositif 10 est utilisé dans un appareil pour préparer une boisson chaude. En référence aux figures 1, 2 et 3, une machine à café 11 comporte une base 13 supportant un récipient 15, dans lequel est placé un liquide froid, par exemple de l'eau, pour l'infusion. Le récipient 15 possède une plaque de fond 17 pourvue d'une ouverture 19. Le dispositif 10 possède une partie de fixation filetée "en forme de goulot" 21, qui s'étend à travers l'ouverture 19, et un écrou 23 est vissé sur une telle partie 21 de manière à fixer le dispositif 10 par rapport à une telle plaque 17. Une garni- ture d'étanchéité 25 est intercalée entre le dispositif 10 et la plaque 17. Une telle garniture d'étanchéité 25 est de préférence réalisée en un matériau fibreux sans amiante ou un stratifié graphite-acier. (Lorque la garniture d'étanchéité 25 est formée d'un stratifié graphite-acier, il est possible de supprimer le fil 85 de raccordement à la masse, mentionné ci-dessous). Le "dôme" inférieur 29 d'un ensemble en forme de tige 27 est en contact avec une surface de support annu- laire 31 dans le dispositif 10. L'extrémité supérieure de cet ensemble traverse le tube 35 d'un panier perforé 37, dans lequel est placé du café moulu sec. Un robinet 39 est fixé sur le côté du récipient 15 et, lorsqu'il est ouvert, un liquide provenant du récipient 15 sort par le robinet 39. De même, en se référant également aux figures 4, et 6, on voit que le dispositif 10 comprend un élément de chauffage principal bobiné 41 et un élément de réchauffage bobiné 43, qui est écarté verticalement, vers le bas, par rapport à l'élément de chauffage 41. Les bornes 45, 47 de l'élément principal 41 et les bornes 49, 51 de l'élément de réchauffage 43 sont ressorties pour former des connexions externes. Les deux éléments 41, 43 sont incorporés dans une pièce coulée de forme générale cylindrique 53. De préfé- rence, la pièce coulée 53 est formée d'aluminium ou d'un autre matériau ayant une caractéristique de transfert thermquie qui est d'une manière générale similaire. Lorsque l'élément principal 41 est activé, le liquide présent dans la chambre 55 est amené à ébullition et, alors, "repousse" vers le haut l'ensemble en forme de tige 27 pour mouiller le café moulu situé dans le panier 37 et en extraire l'arôme. En considérant les figures 2 et 3, il est évident que, lorsque le dispositif 10 est installé et fixé au pan- neau de fond 17 de l'appareil, l'élément de chauffage prin- cipal 41 est situé entre l'élément de réchauffage 43 et l'élément de fixation 21. On voit également d'une manière évidente de quelle manière le dispositif 10 peut être monté sur l'appareil et en être retiré sous la forme d'un ensemble unitaire. La facilité de montage et de retrait permet de réaliser des économies de coût pendant l'assemblage initial lors de la fabrication et dans le cs o le dispositif 10 doit ultérieurement être remplacé. En se référant maintenant aux figures 3 et 6, on voit que l'élément de chauffage principal 41 et l'élément de réchauffage 43 définissent respectivement des bobines de forme générale circulaire 57, 59, qui possèdent des dia- mètres essentiellement identiques. L'élément de réchauffage 43 comporte un plus grand nombre de "spires" de dispositifs de chauffage électrique tubulaires que l'élément de chauf- fage principal 41, nonobstant le fait que la consommation en watts d'un tel élément de chauffage 43, qui est par exemple d'environ 170 watts, est nettement inférieure à celle de l'élément principal 41. La consommation en watts de l'élément principal 41 est égale à environ 1500 watts à V ou d'environ 1640 watts à 220-240 V. L'élément principal 41 possède des première et seconde parties respectives de bobines, qui sont en contact réciproque, mais qui sont espacées respectivement des pre- mière et seconde parties de bobines 65, 67 de l'élément de réchauffage 43. Dans une forme de réalisation préférée, les première et seconde parties de bobines 61, 63 de l'élément de chauffage principal 41 possèdent chacune une surface plane 69, et de telles surfaces planes 69 sont en contact réciproque. Dans une autre forme de réalisation préférée, les première et seconde parties de bobines 65, 67 de l'élément de réchauffage 43 possèdent chacune une surface plane 71, qui est en contact avec une surface plane 71 d'une autre partie de bobine 65, 67 d'un tel élément 43. L'utilisation d'au moins une ou plusieurs parties de bobines planes 61, 63, 65, 67 permet de réduire la hauteur hors tout du dispositif 10, au moins d'un certain petit incrément dimensionnel. Cependant, dans une forme de réalisation tout à fait préférable, les première et seconde parties de bobines 61, 63 et 65, 67 des deux éléments 41, 43 possèdent chacune une surface plane 69 ou 71 en contact avec la surface plane 69 ou 71 d'une autre partie de bobine de cet élément 41 ou 43. Grâce à l'utilisation de parties de bobines planes 61, 63, 65, 67 à la fois dans l'élément principal 41 et dans l'élément de réchauffage 43, on obtient une capacité totale de chauffage et de réchauffage après infusion, tout en réduisant de façon supplémentaire la hauteur du dispositif 10. L'élément de chauffage principal 41 et l'élément de réchauffage 43 possèdent tous deux un fil conducteur central, qui est entouré par un matériau isolant 73. A son tour, le matériau isolant 73 est entouré par un manchon métallique extérieur en forme de tube 75, de préférence en acier laminé à froid ou en un autre matériau présentant une capacité de transfert thermique similaire. Des dispositifs de chauffage à résistance de section transversale circu- laire utilisés pour fabriquer les éléments 41, 43 et le dispositif 10 sont souvent désignés comme étant des dispo- sitifs de chauffage électrique tubulaires. En se référant également aux figures 2, 6, 7, 8 et 9, on voit que le dispositif de chauffage 10 selon l'invention est de préférence conçu de manière à éliminer des inconvénients de l'art antérieur d'unités de chauffage de l'art antérieur, pour ce qui concerne le montage de com- posants auxiliaires. Dans une forme de réalisation spéci- fique, le dispositif 10 selon l'invention comporte un ou plusieurs points de montage 77, 79, 80. Chacun de tels points de montage 77, 79 comprend un trou, formé lors de la coulée, dans la pièce coulée 53, ces trous servant à rece- voir chacun un dispositif de fixation 83. L'un de ces points peut être utilisé pour fixer un fil 85 de raccorde- ment à la masse du dispositif et/ou pour le montage d'un ou de plusieurs thermostats. Comme cela est représenté sur la figure 7, le point de montage 79 pour le fil de raccordement à la masse reçoit un dispositif de fixation 83 qui est en contact électrique avec la pièce coulée 53, dont on suppose qu'elle est réalisée en un métal. Lorsque le dispositif 10 est ins- tallé dans l'appareil, un fil de raccordement à la masse 85 est en contact électrique avec le dispositif de fixation 83 et par conséquent avec la pièce coulée 53. D'autres points de montage peuvent être utilisés pour fixer un ou plusieurs thermostats. Comme représenté sur la figure 8, lorsqu'on utilise un thermostat primaire 87 et un thermostat secondaire 89, de tels thermostats 87, 89 peuvent être montés sur des supports séparés 91, 93 fixés respectivement en des points séparés de montage 77, 79. Sinon, comme cela est représenté sur la figure 7, de tels thermostats 87, 89 peuvent être "montés en tandem" sur un seul support 91. Le dispositif de chauffage 10 selon l'invention représente une amélioration remarquable du point de vue rendement. Par exemple pour un percolateur contenant 100 tasses remplies d'eau, le temps d'infusion a été réduit d'envion 75-80 mn à environ 55-65 mn même si la consomma- tion en watts des éléments de chauffage principaux respec- tifs est approximativement la même. Bien que l'on ait représenté et décrit les prin- cipes de l'invention en référence à des formes de réalisa- tion préférées, on comprendra à l'évidence que de telles formes de réalisation sont indiquées à titre d'exemple et n'ont aucun caractère limitatif. REVENDICATIONS 1. Dispositif de chauffage (10) comportant un élément de chauffage principal (41) et un élément de réchauffage (43), caractérisé en ce que le dispositif comprend une pièce coulée (53), et - l'élément de chauffage principal (41) et l'élément de réchauffage (43) sont enrobés dans la pièce coulée, ce qui permet de monter le dispositif (10) sur un appareil et de l'en retirer, sous la forme d'un ensemble unitaire. 2. Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'il comporte en outre une partie de fixation (21) et que l'élément de chauffage principal (41) est dis- posé entre l'élément de réchauffage (40) et la partie de fixation (21). 3. Dispositif selon la revendication 2, caracté- risé en ce que - l'élément de chauffage principal (41) et l'élément de réchauffage (43) comprennent des bobines (57,59) de forme générale circulaire; et - les bobines (57,59) possèdent essentiellement le même diamètre. 4. Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que l'élément de chauffage principal (41) pos- sède des première et seconde parties de bobines (61,63), qui sont en contact réciproque. 5. Dispositif selon la revendication 4, caracté- risé en ce que - les première et seconde parties de bobines (61,63) possè- dent chacune une surface plane (71); et - les surfaces planes des première et seconde parties de bobines (61,63) sont en contact réciproque. 6. Dispositif selon la revendication 1, calacté- risé en ce que l'élément de réchauffage (41) possède des première et seconde parties de bobines (65,67) en contact réciproque. 7. Dispositif selon la revendication 6, caracté- risé - les première et seconde parties de bobines (65,67) possè- dent chacun une surface plane (69); et - les surfaces planes (69) des première et seconde parties de bobines (65,67) sont en contact réciproque. 8. Dispositif selon la revendication 6, caracté- risé en ce que l'élément de chauffage principal (43) pos- sède des première et seconde parties de bobines (61,63) en contact réciproque. 9. Dispositif selon la revendication 8, caracté- risé en ce que: - les première et seconde parties de bobines (65,67) de l'élément de réchauffage (41) possèdent chacun une sur- face plane; - les surfaces planes (69) des première et seconde parties de bobines de l'élément de réchauffage (41) sont en contact réciproque; - les première et secc-nde parties de bobines (61,63) de l'élément de chauffage principal possèdent chacun une surface plane (71); - les surfaces planes (71) des première et seconde parties de bobines de l'élément de chauffage principal (43) sont en contact réciproque; 10. Dispositif de chauffage (10) selon la reven- dication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre: - un point de montage (77,79,80) permettant de recevoir un dispositif de fixation (83) en contact électrique avec la pièce coulée; et - un fil (85) de raccordement à la masse, qui est en contact électrique avec le dispositif de fixation (83).