Brevet FR2783690A1 — publié le 20000331

-1 - CHAUDIERE POUR APPAREIL ELECTROMENAGER COMPRENANT UN DISPOSITIF REDUISANT L'ENTARTRAGE La présente invention se rapporte au domaine technique général des appareils électroménagers comprenant une chaudière prévue pour la production d'eau chaude. La présente invention concerne plus particulièrement mais non exclusivement les appareils destinés à la préparation de boissons chaudes. Les appareils électroménagers contenant de l'eau à chauffer utilisent généralement des pièces en matériau métallique, notamment pour transmettre la chaleur du moyen de chauffe à l'eau. Les chaudières généralement utilisées dans les cafetières présentent l'inconvénient de s'entartrer relativement rapidement. Le tartre forme une couche thermiquement isolante sur les parois de la chaudière qui affecte les échanges thermiques entre la chaudière et l'eau. Un premier inconvénient réside dans le fait que l'eau est chauffée moins rapidement, ce qui dans une cafetière allonge le temps de préparation de la boisson. Un deuxième inconvénient réside dans le fait que l'eau n'évacue pas suffisamment les calories apportées par la chaudière, ce qui a pour effet de faire monter la chaudière en température. Les moyens de régulation peuvent intervenir, ce qui limite les calories apportées par les moyens de chauffe et ralentit encore la chauffe de l'eau. Dans certains cas les moyens de régulation ne suffisent pas et l'intervention des moyens de protection thermique conduit à mettre hors service l'appareil. Dans le cas d'une chaudière tubulaire, telle qu'utilisée généralement dans les cafetières électriques, la couche de tartre peut aller jusqu'à boucher le tube de la chaudière, la rendant totalement inutilisable. -2- Il est connu du document DE 31 33 593 de réaliser une cafetière électrique comportant une chaudière comprenant une chambre basse de chauffage de l'eau, reliée à un tube d'arrivée d'eau froide et à un tube d'évacuation d'eau chaude, lesquels débouchent dans la partie inférieure de la chambre. La chambre basse comporte une surface chauffante inférieure en légère déclivité en direction des tubes d'arrivée et d'évacuation d'eau, et est fermée par un couvercle. Des billes de verre, de porcelaine ou de tout autre matériau de diamètre peu inférieur à la hauteur de la chambre sont disposées dans ladite chambre. Les billes sont maintenues en constamment en mouvement irréguliers lors du fonctionnement de la chaudière, et évitent dans une certaine mesure le dépôt d'une couche de tartre sur la surface chauffante et le couvercle. Compte tenu des dimensions, les mouvements des billes sont uniquement des mouvements de roulement et de glissement. Des moyens tels que des nervures discontinues sont prévus pour éviter la remontée des billes dans l'un ou l'autre des tubes. Des essais ont montré toutefois que du tartre finit par se déposer sur les billes et sur la plaque de chauffe. Ce dépôt n'est pas réparti uniformément sur toute la surface du fait du mouvement des billes. Les irrégularités du dépôt tendent à donner aux billes un axe de rotation préférentiel. Les dépôts autour des axes de rotation des billes finissent par se rejoindre. Le dispositif devient alors inopérant. L'objet de la présente invention est de proposer une chaudière pour appareil électroménager dont le transfert thermique entre la surface chauffante et l'eau à chauffer soit affecté le moins possible par un dépôt de tartre. Cet objet est atteint avec une chaudière comprenant une chambre d'ébullition associée à des moyens de chauffe, reliée à un conduit d'arrivée d'eau et à un conduit d'évacuation d'eau chaude, dans laquelle sont disposées une ou plusieurs pièces libres susceptibles d'être mises en mouvement par l'eau chauffée, dans laquelle le rapport entre la hauteur (H) de la chambre -3- d'ébullition et la hauteur (h) des pièces est supérieur à 1,2 et la densité des pièces est comprise entre 1,5 et 4. Par pièces libres susceptibles d'être mises en mouvement par l'eau, il convient d'entendre des pièces indépendantes les unes des autres et indépendantes de la chambre d'ébullition, présentant une résistance mécanique suffisante pour résister à des chocs répétés avec le fond de ladite chambre. Une chaudière basée sur une chambre d'ébullition est communément appelée de type "bouilleur ", à l'inverse des chaudières basées sur un tube coudé solidaire d'une résistance de chauffe coudée, communément appelées chaudières tubulaires. De manière surprenante il a été constaté que la présence de telles pièces dans la chambre d'ébullition contribuait à restreindre notablement la formation d'un dépôt de tartre sur le fond de la chambre d'ébullition. En effet en combinaison avec des pièces ni trop lourdes ni trop légères, la hauteur de la chambre supérieure à celle des pièces fait que la création de bulles de vapeur au sein de la chambre d'ébullition crée des courants ascendants suffisants pour soulever les pièces qui retombent en venant frapper le fond o se dépose le tartre. En d'autres termes le bouillonnement et l'agitation de l'eau chauffée imprime aux pièces libres non pas de simples mouvements de roulement et de glissement dans un plan, mais à l'inverse des mouvements principalement verticaux de frappe. Grâce à ces mouvements de frappe la couche de tartre est cassée et les morceaux peuvent être évacués par le conduit d'évacuation de l'eau chaude. Cette disposition permet de limiter considérablement la perte d'efficacité des moyens de chauffe due à l'isolation thermique apportée par la couche de tartre, en évitant la formation d'une couche de tartre compacte. De plus, grâce à la hauteur importante de la chambre d'ébullition, celle-ci ne peut être bouchée par -4- la couche de tartre. Avantageusement, le rapport entre la hauteur (H) de la chambre d'ébullition et la hauteur (h) des pièces est supérieur à 2 et la densité des pièces est comprise entre 2 et 3,5. Ainsi les pièces libres peuvent acquérir une plus grande énergie cinétique de frappe et procurent une meilleure efficacité, évitant la formation d'une couche épaisse de tartre. Avantageusement, les pièces sont de forme isométrique, notamment sphérique ou tétragonale à angles arrondis. De cette sorte aucune facette n'est suffisamment large pour risquer un dépôt important de tartre ou une solidarisation de la pièce contre le fond. Toutes les pièces sont actives. Avantageusement, les pièces présentent des reliefs ou une rugosité. Les reliefs agissent ainsi à la manière de pics sur le tartre. Avantageusement les pièces au repos couvrent une surface comprise entre % et 70% de la surface de la chambre d'ébullition. En deçà de ces valeurs, l'effet de détartrage reste faible, et au delà de ces valeurs le transfert thermique entre le fond et l'eau est diminué, or l'eau doit pouvoir circuler facilement dans la chambre d'ébullition et venir au contact du fond chauffant. Selon un mode de réalisation, le conduit d'évacuation d'eau chaude forme un tube comportant une extrémité ouverte sensiblement vers le bas disposée à proximité du fond de la chambre d'ébullition. Selon une première variante de réalisation préférée, la hauteur minimum des pièces est supérieure à la distance séparant l'extrémité du tube du fond de la chambre d'ébullition. Selon une deuxième variante de réalisation également préférée, la plus petite -5- dimension des pièces est supérieure au diamètre intérieur du tube. Ces dispositions constructives très simples permettent d'éviter la remontée des pièces par le tube d'évacuation d'eau. Avantageusement le tube comporte une ouverture à proximité du plafond de la chambre d'ébullition, et le conduit d'arrivée d'eau est relié à un réservoir d'eau et comporte un clapet anti-retour. Cette disposition permet d'obtenir une chaudière se réalimentant automatiquement au réservoir d'eau après l'expulsion de l'eau chauffée. Avantageusement l'ouverture est formée par une découpe longiligne vers le bas. Cette disposition permet d'éviter l'entartrage de ladite ouverture. De manière préférée la largeur de la découpe est inférieure à la plus petite dimension des pièces. Cette disposition permet également d'éviter la remontée des pièces par le tube d'évacuation d'eau. Avantageusement la chambre d'ébullition est formée par une coupelle métallique inférieure, à laquelle sont associés les moyens de chauffe, surmontée d'un couvercle en matière plastique comportant le conduit d'arrivée d'eau et le conduit d'évacuation. Une telle construction est particulièrement économique, car une partie relativement complexe peut être moulée d'un seul tenant. Avantageusement les moyens de chauffe sont formés par un élément chauffant plat. Cette disposition permet d'obtenir une chaudière particulièrement performante, et de plus de poids et d'encombrement réduit. -6- La présente invention concerne également un appareil électroménager, notamment de type machine à boisson chaude, comportant une chaudière du type précité; L'invention sera mieux comprise à l'étude du mode de réalisation pris à titre nullement limitatif et illustré dans la figure annexée dans laquelle: - la figure 1 est une vue en coupe verticale d'un exemple de réalisation d'une chaudière selon l'invention. La figure 1 montre une chaudière de type bouilleur, pour appareil électroménager. La chaudière comprend une chambre d'ébullition 1 associée à des moyens de chauffe 2. La chambre d'ébullition 1 est reliée à un conduit d'arrivée d'eau 3 et à un conduit d'évacuation d'eau chaude 6. Une ou plusieurs pièces libres 20 susceptibles d'être mises en mouvement par l'eau chauffée sont disposés dans la chambre d'ébullition 1. Selon l'invention, le rapport entre la hauteur (H) de la chambre d'ébullition et la hauteur (h) des pièces est supérieur à 1,2 et la densité des pièces est comprise entre 1,5 et 4. De préférence le rapport entre la hauteur (H) de la chambre d'ébullition et la hauteur (h) des pièces est supérieur à 2 la densité des pièces est comprise entre 2 et 3, 5. Dans l'exemple illustré à la figure 1 le rapport entre la hauteur (H) de la chambre d'ébullition et la hauteur (h) des pièces est de I'ordre de 10. Tel que montré à la figure 1, les pièces 20 sont en forme de bille. A titre de variante, d'autres formes sont envisageables, en particulier des pièces de forme isométrique, notamment de forme tétragonale à angles arrondis. Les pièces 20 sont en tout matériau présentant une résistance mécanique suffisante pour résister à des chocs répétés avec le fond de la chambre d'ébullition 1. De préférence le tartre présente une faible adhérence sur le matériau choisi. Le verre ou la porcelaine forment des matériaux intéressants. -7- Les pièces 20 peuvent être creuses ou pleines. Lorsque les pièces sont creuses, on peut envisager de les réaliser en métal, tel que l'inox, d'épaisseur et de diamètres tels que leur densité apparente soit ramenée à la plage 1,5 -4. Les pièces 20 peuvent également être revêtues. Les pièces 20 peuvent par exemple être formées de billes d'aluminium moulées recouvertes d'un revêtement évitant l'incrustation de tartre tel que de 1' " Araldite ". Les pièces 20 peuvent également présenter des reliefs ou une rugosité, en particulier sous la forme de nervures ou de pics. Les pièces 20 peuvent être de plusieurs tailles, ou de taille identique. Les pièces 20 peuvent être de plusieurs formes, ou de forme identique. De préférence les pièces 20 au repos couvrent une surface comprise entre 30% et % de la surface de la chambre d'ébullition 1. Selon le mode de réalisation montré à la figure 1, le conduit d'évacuation de l'eau chauffée 6 forme un tube 22 comportant une extrémité 21 ouverte sensiblement vers le bas disposée à proximité du fond de la chambre d'ébullition 1. Le tube 22 présente dans la chambre d'ébullition 1 une ouverture 7 à proximité du plafond de ladite chambre. L'ouverture 7 est formée dans la paroi du tube d'évacuation 22 par une découpe longiligne vers le bas. L'ouverture 7 se présente sous la forme d'une découpe longitudinale, de largeur constante. Le tube 22 ménage avec les parois latérales de la chambre d'ébullition 1 un espace suffisant afin de permettre le mouvement des pièces entre l'extrémité 21 dudit tube et lesdites parois. A titre de variante, la largeur de la découpe peut aller en augmentant vers le bas. L'ouverture 7 peut se prolonger jusqu'à l'extrémité inférieure du tube 22. L'ouverture 7 peut également présenter d'autres formes. Le conduit d'arrivée d'eau 3 présente une entrée 11 reliée à un réservoir d'eau 4 par l'intermédiaire d'un tube 5 comportant un clapet anti-retour 9 comportant une bille 18 réalisée dans une matière de densité sensiblement inférieure à -8- celle de l'eau. Le conduit d'arrivée 3 se prolonge dans la chambre I pour présenter une sortie 12 disposée à distance du plafond de ladite chambre. La sortie 12 se prolonge avantageusement plus bas que la partie supérieure de l'ouverture 7. La chambre d'ébullition 1 est formée par une coupelle métallique inférieure 14 surmontée d'un couvercle 15 réalisé en matière plastique. Les moyens de chauffe 2 sont réalisés sous forme d'élément chauffant plat et sont disposés sous le fond de la coupelle 14. A titre de variante d'autres types de moyens de chauffe, tels que notamment des éléments chauffants blindés peuvent être envisagés. La périphérie de la coupelle 14 présente une collerette 16 assemblée avec une collerette correspondante 17 formée par la partie inférieure du couvercle 15. L'assemblage des collerettes 16, 17 peut être réalisé par collage, rivetage, agrafage, ou tout moyen approprié. Le conduit d'arrivée 3 et le conduit d'évacuation 6 sont obtenus par moulage avec le couvercle 15. A titre de variante, le couvercle 15 peut être réalisé en matière métallique, le conduit d'arrivée 3 et le conduit d'évacuation 6 étant obtenus par sertissage ou soudage de tubes sur ledit couvercle. Des moyens de sécurité à la surpression, non montrés à la figure, peuvent être prévus sur la chambre d'ébullition 1. Tel que montré à la figure 1, la hauteur minimum des pièces 20 est supérieure à la distance séparant l'extrémité 21 du tube 22 du fond de la chambre d'ébullition 1. Selon un autre mode de réalisation préféré, non montré à la figure, la plus petite dimension des pièces 20 est supérieure au diamètre intérieur du tube 22. De manière préférée la largeur de la découpe 7 sur la paroi du tube 22 est inférieure à la plus petite dimension des pièces 20. L'invention concemrne également un appareil électroménager utilisant une telle chaudière. A cet effet pour obtenir une machine à boisson chaude, un conduit de sortie débouchant au dessus d'un réceptacle à boisson est monté à l'extrémité supérieure du conduit d'évacuation 6. Un porte filtre ou tout autre -9- dispositif approprié peut être prévu au dessus du réceptacle à boisson. Les pièces 20 sont réalisées en matériau alimentaire, ou encore revêtues d'un matériau alimentaire résistant à l'écaillage dû aux chocs avec le fond de la chambre d'ébullition 1. L'invention s'utilise et fonctionne de la manière suivante. La mise en route des moyens de chauffe 2 entraîne l'ébullition de l'eau présente dans la chambre d'ébullition 1. Les turbulences générées par la montée des bulles de vapeur créées sur ou à proximité de la coupelle 14 formant le fond de la chambre d'ébullition 1 soulèvent les pièces 20. Du fait de leur densité supérieure à celle de l'eau les pièces 20 finissent par retomber et frappent la coupelle 20. Ces chocs répétés et aléatoires favorisent l'écaillage du dépôt de tartre. Les particules ainsi obtenues peuvent être évacuées par le conduit d'évacuation de l'eau chaude 6. La présence des pièces mobiles 20 dans la chambre d'ébullition 1 permet d'éviter sensiblement la dégradation des performances de la chaudière selon l'invention, laquelle peut fonctionner de nombreux cycles avec de l'eau dure sans nécessiter l'utilisation de produits chimiques anti-tartre. De nombreuses améliorations peuvent être apportées à cette chaudière dans le cadre des revendications. En particulier, les parois de la chaudière et notamment la face intérieure de la coupelle 14 peuvent subir un traitement améliorant la résistance à l'entartrage, tel qu'un polissage, ou encore être recouvertes d'un matériau sur lequel le tartre accroche difficilement, tel que l'or. - 10- REVENDICATIONS 1. Chaudière de type bouilleur, comprenant une chambre d'ébullition (1) associée à des moyens de chauffe (2), reliée à un conduit d'arrivée d'eau (3) et à un conduit d'évacuation d'eau chaude (6), dans laquelle sont disposées une ou plusieurs pièces libres (20) susceptibles d'être mises en mouvement par l'eau chauffée, caractérisée en ce que le rapport entre la hauteur (H) de la chambre d'ébullition (1) et la hauteur (h) des pièces (20) est supérieur à 1,2 et en ce que la densité des pièces (20) est comprise entre 1,5 et 4. 2. Chaudière selon la revendication 1, caractérisée en ce que le rapport entre la hauteur (H) de la chambre d'ébullition (1) et la hauteur minimum (h) des pièces (20) est supérieur à 2 et la densité des pièces (20) est comprise entre 2 et3,5. 3. Chaudière selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les pièces (20) sont de forme isométrique, notamment sphérique ou tétragonale à angles arrondis. 4. Chaudière selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les pièces (20) présentent des reliefs ou une rugosité. 5. Chaudière selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les pièces (20) au repos couvrent une surface comprise entre 30% et 70% de la surface de la chambre d'ébullition (1). 6. Chaudière selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le conduit d'évacuation d'eau chaude (6) forme un tube (22) comportant une extrémité (21) ouverte sensiblement vers le bas disposée à proximité du fond de la chambre d'ébullition (1). - 11 - 7. Chaudière selon la revendication 6, caractérisée en ce que la hauteur minimum des pièces (20) est supérieure à la distance séparant l'extrémité (21) du tube (6) du fond de la chambre d'ébullition (1). 8. Chaudière selon la revendication 6, caractérisée en ce que la plus petite dimension des pièces (20) est supérieure au diamètre intérieur du tube (22). 9. Chaudière selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisée en ce que le tube (22) comporte urne ouverture (7) à proximité du plafond de la chambre d'ébullition (1), et que le conduit d'arrivée d'eau (3) est relié à un réservoir d'eau (4) et comporte un clapet anti-retour (9). 10. Chaudière selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'ouverture (7) est formée par une découpe longiligne vers le bas. 11. Chaudière selon la revendication 9, caractérisée en ce que la largeur de la découpe est inférieure à la plus petite dimension des pièces (20). 12. Chaudière selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que la chambre d'ébullition (1) est formée par une coupelle métallique inférieure (14), à laquelle sont associés les moyens de chauffe (2), surmontée d'un couvercle (15) comportant le conduit d'arrivée d'eau (3) et le conduit d'évacuation (6). 13. Chaudière selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que les moyens de chauffe (2) sont formés par un élément chauffant plat. 14.Appareil électroménager, comportant une chaudière selon l'une des revendications 1 à 13. 15.Appareil électroménager, selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il s'agit d'une machine à boisson chaude.