Brevet FR2793400A1 — publié le 20001117

METHODE DE DETECTION DE L'ENTARTRAGE D'UNE CAFETIERE La présente invention concerne le domaine technique général des machines à boissons chaudes domestiques comportant une chaudière tubulaire. La présente invention concerne plus particulièrement mais non exclusivement les cafetières électriques. Les chaudières tubulaires utilisées avec de l'eau non adoucie sont sujettes à l'entartrage. L'utilisateur doit procéder de manière répétée au détartrage de son appareil, à intervalles plus ou moins rapprochés selon la dureté de l'eau utilisée, s'il veut éviter la dégradation des performances de son appareil, l'appareil pouvant être rendu inutilisable si l'entartrage est trop prononcé. Différents dispositifs ont été proposés pour indiquer à l'utilisateur que son appareil est en train de s'entartrer. Le document GB 2 109 097 divulgue un appareil comportant une chaudière dont la température est contrôlée par un capteur. Le signal issu de ce capteur est utilisé pour la régulation mais aussi pour la détection de l'entartrage. L'appareil comporte également des moyens de comptage du temps. Après un temps donné après la mise en marche de l'appareil, le signal du capteur de température ou l'une de ses dérivées est comparé avec un niveau de référence donné. Si ce niveau est dépassé, un signal d'avertissement indique à l'utilisateur que l'appareil commence à s'entartrer. Cette méthode de détection présente l'inconvénient de ne pas fonctionner correctement si l'utilisateur introduit dans le réservoir une quantité d'eau sensiblement plus faible que la capacité dudit réservoir. L'utilisation d'eau déjà chaude pour le remplissage peut également perturber le fonctionnement. D'autres dispositifs connus dans des cafetières utilisent des méthodes de détection basées sur la mesure des temps de cycle du thermostat utilisé pour la régulation de la chaudière, après la première ouverture dudit thermostat. De telles méthodes présentent plusieurs inconvénients. Comme les thermostats généralement utilisés dans les cafetières présentent des tolérances minimales de t 5 C, la mesure ainsi réalisée ne sera pas précise. De plus, tant que la chaudière n'est pas trop entartrée, le thermostat ne s'ouvre qu'après la fin de la préparation de la boisson. Lorsque la chaudière commence à s'entartrer, l'utilisateur n'est averti qu'à la fin du cycle de préparation de la boisson. Lorsque la chaudière est entartrée de manière importante, le thermostat régule durant la préparation, ce qui permet en observant le cycle de préparation de la boisson de détecter l'entartrage de manière plus précoce. Toutefois à ce stade d'entartrage le nettoyage de la chaudière reste difficile. En effet dans une machine à boisson chaude la poursuite de la chauffe après le passage de l'eau contribue à durcir le tartre déjà déposé. Cette situation est très fréquente, car elle se rencontre lorsque l'utilisateur souhaite le maintien au chaud de la boisson préparée, ou encore lorsque l'utilisateur oublie d'éteindre l'appareil. Un objet de la présente invention est de proposer une méthode de détection de l'entartrage d'une chaudière tubulaire de machine à boisson chaudes, qui permette de détecter rapidement un début d'entartrage de la chaudière. Un objet de la présente invention est de proposer une méthode de détection de l'entartrage d'une chaudière tubulaire de machine à boisson chaudes, qui permette de faciliter le détartrage de la chaudière. Un objet de la présente invention est de proposer une méthode de détection de l'entartrage d'une chaudière tubulaire de machine à boisson chaudes, qui puisse fonctionner avec différentes quantités d'eau dans le réservoir. Un objet de la présente invention est de proposer une méthode de détection de l'entartrage d'une chaudière tubulaire de machine à boisson chaudes, qui puisse fonctionner lorsque de l'eau chaude est introduite dans le réservoir. Un autre objet de la présente invention est de proposer un dispositif pour la mise en oeuvre de ladite méthode de détection de l'entartrage d'une chaudière tubulaire de machine à boisson chaudes. Les objets assignés à l'invention sont atteints avec une méthode de détection de l'entartrage d'une chaudière tubulaire de machine à boisson chaudes, ladite machine comportant une chaudière tubulaire alimentée par un réservoir d'eau froide, un capteur de température disposé sur la chaudière, des moyens de mesure du temps, des moyens de comparaison du signal du capteur de température avec des valeurs prédéterminées, des moyens d'avertissement, caractérisée en ce qu'elle consiste - après mise en marche de la machine, à mesurer la température à l'aide du capteur, - à comparer la mesure avec une première valeur prédéterminée, - si ladite valeur n'est pas atteinte, à effectuer une nouvelle mesure de température, et à comparer ladite nouvelle mesure avec ladite première valeur prédéterminée, - lorsque ladite première valeur prédéterminée a été atteinte, à attendre pendant une durée prédéterminée, - lorsque ladite durée a été atteinte, à mesurer la température à l'aide du capteur et à comparer la mesure complémentaire ainsi obtenue avec une deuxième valeur prédéterminée, - si ladite mesure complémentaire est supérieure à la deuxième valeur prédéterminée, à activer les moyens d'avertissement. Le tartre déposé contre les parois de la chaudière tubulaire ralentit le transfert thermique entre l'élément chauffant et l'eau, ce qui contribue à l'élévation de la température de la chaudière. Du fait que la détection est effectuée â partir une valeur de température prédéterminée, cette détection est indépendante de la température de l'eau initialement introduite. De préférence la première valeur prédéterminée est inférieure à la deuxième valeur prédéterminée. De ce fait, la détection peut s'effectuer dès la montée en température de la chaudière. Une telle disposition permet de prévenir plus rapidement l'utilisateur. De préférence la deuxième valeur prédéterminée est inférieure à la température crête mesurée en régime stabilisé lorsque la chaudière n'est pas entartrée. De ce fait, la deuxième valeur prédéterminée est inférieure à la température crête mesurée en régime stabilisé lorsque la chaudière est entartrée, et la détection est effectuée lors de la montée en température de la chaudière. La détection est ainsi plus rapide, et aussi plus précise. Du fait que la détection est réalisée avant que la chaudière ne se stabilise en température, la détection est opérante même avec de faibles quantités d'eau. Les objets assignés à l'invention sont atteints avec une machine à boissons chaudes, en particulier cafetière, comportant un réservoir d'eau alimentant une chaudière tubulaire comprenant -un élément chauffant associé à un tube de circulation d'eau, un capteur de température disposé sur la chaudière, des moyens de mesure du temps, des moyens de comparaison du signal du capteur de température avec des valeurs prédéterminées, des moyens d'avertissement, susceptible de mettre en oeuvre la méthode précitée. Un tel appareil permet d'avertir l'utilisateur d'une situation d'entartrage à un stade relativement précoce, ce qui facilite le détartrage. Avantageusement le capteur de température est disposé en relation thermique avec le tube de circulation d'eau. Cette disposition permet une détection plus précise de la montée en température de la chaudière. Avantageusement pour faciliter les transferts thermiques le capteur de température est monté sur une bride en matériau bon conducteur de la chaleur. Avantageusement alors pour faciliter le serrage de la bride et améliorer encore les transferts thermiques le capteur de température est inséré dans une enveloppe en plastique souple. Avantageusement le capteur de température est un élément NTC. Un tel capteur peut fonctionner dans toute la plage de température rencontrée lors du fonctionnement de la chaudière, avec une grande fiabilité, une bonne précision et une bonne répétitivité des mesures. Un tel capteur peut fonctionner sous basse tension et est peu coûteux. Avantageusement les moyens de régulation sont formés par un thermostat. Ainsi le dispositif de détection de l'entartrage peut être adapté sur une chaudière existante avec un minimum de modifications. Le dispositif reste indépendant des moyens de régulation et de sécurité. Avantageusement alors le capteur de température est fixé sur la bride de fixation du thermostat. Cette disposition simplifie en effet la construction. Avantageusement les moyens de mesure du temps et les moyens de comparaison du signal du capteur de température avec des valeurs prédéterminées sont formés par un microcontrôleur. De tels circuits sont fiables et économiques. L'invention sera mieux comprise à l'étude d'exemples de réalisation pris à titre nullement limitatifs et illustrés dans les figures annexées dans lesquelles - la figure 1 est une vue d'une chaudière de machine à boissons chaudes, - la figure 2 est une vue de côté en coupe de la chaudière montrée à la figure 1, - la figure 3 est une vue détaillée d'une partie de la figure 2, - la figure 4 est une vue du circuit électrique de la machine. La figure 1 montre une chaudière tubulaire 1 en U d'une machine à boissons chaudes (non représentée aux figures) comportant un tube de circulation d'eau 2 associé à un élément chauffant 3. La chaudière 1 comporte une zone de contact 19 entre le tube de circulation d'eau 2 et l'élément chauffant 3. L'une 4 des extrémités de la chaudière est reliée à un réservoir d'eau alors que l'autre 5 des extrémités de la chaudière est reliée à un conduit de distribution de l'eau chauffée (non représentés aux figures). Un thermostat 7 et un fusible 8 sont montés sur une bride 6 fixée sur la chaudière 1. La bride 6 est réalisée de préférence en un matériau bon conducteur de chaleur, par exemple un matériau à base d'aluminium ou de cuivre. La bride 6 est disposée dans le coude du U. Tel que montré à la figure 2 , la bride 6 est fixée sur la chaudière 1 sur le tube de circulation d'eau 2. Un méplat 9 disposé sur le tube 2 en dehors de la zone de contact 19 permet de faciliter la fixation de la bride 6. Cette fixation peut être réalisée par exemple par brasage ou par soudage. Un capteur de température 10 est monté sur la chaudière 1. Tel que mieux visible à la figure 3, le capteur 10 est monté dans une enveloppe en un matériau plastique souple 11 maintenue entre la bride 6 et une languette 12. La languette 12 est fixée sur la bride 6 au moyen d'un écrou 14 vissé sur une tige filetée 16 issue du thermostat 8. Une rondelle déformable 15 est montée entre l'écrou 14 et la languette 12. Tel que montré à la figure 4, le circuit électrique de la machine comporte deux bornes 21, 22 prévues pour être reliées à l'alimentation extérieure, associées à un circuit de puissance et à un circuit de commande. Le circuit de puissance comporte, à partir de la borne 21, l'interrupteur 24 d'un relais 25, une borne 23 à laquelle est relié le thermostat 8 monté en série avec l'élément chauffant 3 et le fusible 7, le fusible 7 étant relié à la borne 22. Le circuit de commande comporte un ensemble redresseur et diviseur de tension, comprenant une résistance 27, un condensateur 28, une résistance 27' et une diode 26, montés en série entre les bornes 21 et 22. Cet ensemble alimente un microcontrôleur 20 monté en parallèle avec le condensateur 28. Un interrupteur à impulsions 33 est monté entre une borne 34 du microcontrôleur 20 et la borne d'alimentation 22. Une diode électroluminescente 35 est montée en parallèle avec l'interrupteur 33. Le capteur de température 10 est une résistance NTC montée entre deux bornes d'entrée 31, 32 du microcontrôleur 20. Une résistance additionnelle 30 est montée entre la borne 32 et la borne d'alimentation 22. Une diode électroluminescente 36 est montée entre les bornes de sortie 34 et du microcontrôleur 20. Le relais 25 est alimenté par le microcontrôleur 20. Une diode 29 est montée en parallèle avec le relais. Le microcontrôleur présente également une série de bornes 41, 42, 43, 44 prévues pour programmer le temps de fonctionnement de l'appareil lorsque l'utilisateur a appuyé sur l'interrupteur 33. Tel que représenté à la figure 4, seules les bornes 43 et 44 sont reliées à la borne d'alimentation 22. Un interrupteur 38 prévu pour la sélection de la marche à demi puissance est monté entre une borne 39 du microcontrôleur et la borne d'alimentation 22. Le fonctionnement de l'appareil présenté aux figures 1 à 4 est le suivant. L'utilisateur verse de l'eau dans le réservoir et met en route l'appareil en appuyant sur l'interrupteur 33. Le microcontrôleur 20 envoie un signal au relais 25 pour fermer l'interrupteur 24. L'élément chauffant 3 est alors alimenté. Le microcontrôleur 20 ouvre l'interrupteur 24 à l'aide du relais 25 lorsqu'un temps prédéterminé s'est écoulé depuis l'actionnement de l'interrupteur à impulsions 33. Le circuit d'alimentation de l'appareil est alors ouvert et seule une nouvelle impulsion sur l'interrupteur 33 permet de réactiver l'appareil. La configuration des bornes 41, 42, 43, 44 reliées ou non à la borne d'alimentation 22 permet par exemple de sélectionner une durée de fonctionnement de 2 heures pour une cafetière équipée d'une verseuse verre, afin d'utiliser la chaudière 1 pour le maintien au chaud, et de 15 minutes pour une cafetière équipée d'une verseuse isotherme, cette dernière durée étant suffisante pour garantir la chauffe de toute l'eau initialement présente dans le réservoir, lorsque la chaudière n'est pas entartrée, ou est peu entartrée. En outre, plus particulièrement selon l'invention, le microcontrôleur 20 mesure de manière régulière, par exemple toutes les secondes, la température donnée par le capteur 10, et la compare avec une première valeur prédéterminée, par exemple 50 C. Cette température correspond à la phase de montée en température de la chaudière. Tant que la valeur prédéterminée n'est pas atteinte, le microcontrôleur recommence la mesure. Lorsque la première valeur prédéterminée a été atteinte, le microcontrôleur attend une durée prédéterminée avant d'effectuer une nouvelle mesure. Cette durée est choisie de préférence de manière à rester dans la phase de montée en température de la chaudière lorsque ladite durée est écoulée. Cette durée est par exemple de 30 secondes. Le microcontrôleur effectue alors une nouvelle mesure et la compare à une deuxième valeur prédéterminée, choisie de manière être supérieure à la température obtenue avec une chaudière non entartrée. Cette deuxième valeur prédéterminée est de préférence inférieure à la température crête mesurée en régime stabilisé lorsque la chaudière n'est pas entartrée. Cette deuxième valeur prédéterminée est par exemple de l'ordre de 85 C. Si la dernière mesure est supérieure à la deuxième valeur prédéterminée, le microcontrôleur alimente la diode électroluminescente formant les moyens d'avertissement. Grâce à cette disposition, l'utilisateur est averti dès la montée en température que sa machine est en train de s'entartrer. II peut alors préparer un produit détartrant pour faire un cycle de détartrage après la préparation de sa boisson. Dans une chaudière tubulaire, il a été observé que le dépôt de tartre commence à se former en priorité au niveau de la zone de contact 19 entre le tube de circulation d'eau 2 et l'élément chauffant 3. Les échanges thermiques entre l'élément chauffant 3 et le tube 2 restent cependant convenables, le reste de la surface intérieure du tube étant peu affecté par ce dépôt de tartre. Dans un deuxième temps, un dépôt de tartre friable se forme sur le reste de la surface intérieure du tube 2. Ce dépôt périphérique contribue à réduire la section du tube 2 disponible pour le passage de l'eau. De plus, ce dépôt périphérique limite les échanges thermiques entre le tube 2 et l'eau circulant dans le tube. Lorsque toute l'eau est passée dans la chaudière, la température de la chaudière s'élève, ce qui contribue à durcir le dépôt de tartre périphérique. Un tel dépôt devient difficile à enlever lorsque l'utilisateur ne procède pas au détartrage de manière suffisamment précoce. Le montage du capteur 10 sur la bride 6 en contact avec la zone périphérique du tube de circulation d'eau 2 permet de détecter l'élévation de la température de la chaudière 1 due au dépôt de tartre périphérique. Grâce à la méthode de détection selon l'invention, la détection de l'entartrage intervient dès la montée en température de la chaudière. L'utilisateur peut ainsi intervenir de manière plus précoce et plus efficace. De plus l'interrupteur à impulsion 33 associé au dispositif d'arrêt de l'alimentation après une durée déterminée contribue à limiter la chauffe de la chaudière en l'absence d'eau, et par là même à limiter le durcissement du tartre par cuisson, ce qui favorise la limitation de l'entartrage. De nombreuses améliorations peuvent être apportées à cet appareil dans le cadre des revendications. Notamment le dispositif peut être monté sur une chaudière tubulaire ne présentant pas une configuration en U. Le capteur de température peut être monté de manière indépendante du thermostat, par exemple sur une bride disposée du côté de la sortie d'eau chaude de la chaudière, cette zone présentant l'entartrage le plus rapide. Les moyens d'avertissement lumineux formés par la diode électroluminescente 36 pourraient être remplacés par d'autres moyens d'avertissement, par exemple des moyens d'avertissement sonores. REVENDICATIONS 1. Méthode de détection de l'entartrage d'une chaudière tubulaire (1) de machine à boisson chaudes, ladite machine comportant une chaudière tubulaire alimentée par un réservoir d'eau froide, un capteur de température (10) disposé sur la chaudière, des moyens de mesure du temps, des moyens de comparaison du signal du capteur de température avec des valeurs prédéterminées, des moyens d'avertissement, caractérisée en ce qu'elle consiste : _ - après mise en marche de la machine, à mesurer la température à l'aide du capteur, - à comparer la mesure avec une première valeur prédéterminée, - si ladite valeur n'est pas atteinte, à effectuer une nouvelle mesure de température et à comparer ladite nouvelle mesure avec ladite première valeur prédéterminée, - lorsque ladite première valeur prédéterminée a été atteinte, à attendre pendant une durée prédéterminée, - lorsque ladite durée a été atteinte, à mesurer la température à l'aide du capteur et à comparer la mesure complémentaire ainsi obtenue avec une deuxième valeur prédéterminée, - si ladite mesure complémentaire est supérieure à la deuxième valeur prédéterminée, à activer les moyens d'avertissement. 2. Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que la première valeur prédéterminée est inférieure à la deuxième valeur prédéterminée. 3. Méthode selon la revendication 2, caractérisée en ce que la deuxième valeur prédéterminée est inférieure à la température crête mesurée en régime stabilisé lorsque la chaudière n'est pas entartrée. 4. Machine à boissons chaudes, en particulier cafetière, comportant un réservoir d'eau alimentant une chaudière tubulaire (1) comprenant un élément chauffant (3) associé à un tube de circulation d'eau (2), un capteur de température (10) disposé sur la chaudière, des moyens de mesure du temps (20), des moyens de comparaison du signal du capteur de température avec des valeurs prédéterminées (20), des moyens d'avertissement (36), caractérisée en ce qu'elle est prévue pour mettre en oeuvre la méthode selon l'une des revendications 1 à 3. 5. Machine à boissons chaudes selon la revendication 4 caractérisée en ce que le capteur de température (10) est disposé en relation thermique avec le tube de circulation d'eau (2>. 6. Machine à boissons chaudes selon l'une des revendications 4 ou 5 caractérisée en ce que le capteur de température (10) est monté sur une bride (6) en matériau bon conducteur de la chaleur. 7. Machine à boissons chaudes selon la revendication 6 caractérisée en ce que le capteur de température (10) est inséré dans une enveloppe en plastique souple (11). 8. Machine à boissons chaudes selon l'une des revendications 4 à 7 caractérisée en ce que le capteur est un élément NTC. 9. Machine à boissons chaudes selon l'une des revendications 4 à 8 caractérisée en ce que les moyens de régulation sont formés par un thermostat (8). 10. Machine à boissons chaudes selon l'une des revendications 6 et 9 caractérisée en ce que le capteur de température (10) est fixé sur la bride (6) de fixation du thermostat (8). 11. Machine à boissons chaudes selon l'une des revendications 4 à 10 caractérisée en ce que les moyens de mesure du temps et les moyens de comparaison du signal du capteur de température avec des valeurs prédéterminées sont formés par un microcontrôleur (20).