Brevet FR2829009A1 — publié le 20030307

APPAREIL ELECTROMENAGER A DISPOSITIF DE CHAUFFAGE ET PROCEDE DE REALISATION D'UN TEL DISPOSITIF La présente invention concerne un appareil électroménager présentant un dispositif de chauffage. La présente invention concerne également un procédé de réalisation d'un dispositif de chauffage présent dans un appareil électroménager. On connaît d'après le EP 0.636. 332 un appareil électroménager, par exemple de type bouilloire électrique, qui présente un dispositif de chauffage comportant un réservoir d'eau. Ce dispositif de chauffage permet de porter la température de l'eau d'une température supérieure à la température ambiante jusqu'à une température inférieure à l'ébullition. Le dispositif de chauffage comprend trois éléments, un fond métallique chauffant formant le fond du réservoir, un diffuseur thermique et une résistance électrique chauffante. Le diffuseur thermique est une plaque métallique montée par brasage, d'une part à la face inférieure du fond métallique et d'autre part, à la résistance électrique chauffante. La liaison des différents éléments est réalisée dans un premier temps par le dépôt d'une pâte, de feuilles, ou de fils, à base d'un mélange d'un alliage métallique d'aluminium et de silicium (AI-Si) et d'un décapant sur les deux faces de la plaque métallique du diffuseur thermique. Dans un deuxième temps on réalise un assemblage et un brasage au four des trois éléments qui permet de les solidariser. Le premier inconvénient de cette technique d'assemblage est la précision nécessaire pour déposer la pâte, les feuilles ou les fils sur le ou les éléments. Le deuxième inconvénient est qu'elle génère des pollutions sous la forme de sels de brasage obtenus en quantité importante. Le troisième inconvénient reste le coût élevé de cette technique. Un premier but est de concevoir un dispositif de chauffage pour un appareil électroménager permettant d'éviter les inconvénients mentionnés ci- dessus concernant l'assemblage des différents éléments, tout en gardant une qualité de brasage équivalente. Un autre but encore de l'invention est de proposer un procédé de fabrication d'un dispositif de chauffage devant être par la suite intégré à un appareil électroménager, à l'aide d'étapes simplifiées de mise en oeuvre et de matériaux à coût plus réduit. Un appareil électroménager présente un dispositif de chauffage comprenant un fond métallique chauffant pour un réservoir, un diffuseur thermique et une résistance électrique chauffante, le diffuseur thermique étant solidaire d'une part de la face inférieure du fond métallique et d'autre part de la résistance électrique chauffante. Conformément à l'invention, l'appareil électroménager est caractérisé en ce que le diffuseur thermique est une plaque comprenant sur au moins l'une de ses faces de contact une couche métallique supplémentaire d'un alliage AI-Si. De préférence, cette couche métallique supplémentaire est préalablement colaminée au diffuseur thermique permettant ainsi de réaliser cette opération en temps masqué, simplifiant par là même les étapes d'assemblage du dispositif de chauffage. De plus le coût d'une telle opération est beaucoup moins élevé comparativement au coût d'une plaque de diffuseur sans couche supplémentaire et de la pâte de brasure. De manière favorable, la teneur en silicium (Si) de l'alliage AI-Si varie de 2 % à 20 %, et de préférence varie de 5 % à 13 %. Très préférentiellement, la plaque du diffuseur thermique comprend deux couches métalliques supplémentaires en un alliage AI-Si. Ces deux couches métalliques supplémentaires peuvent être disposées chacune sur ses deux faces opposées de la plaque. Dans un mode de réalisation particulier, la plaque du diffuseur thermique comprend une seule couche métallique supplémentaire en un alliage AI-Si. Cette unique couche métallique supplémentaire peut être disposée sur une seule face qui se trouve par la suite solidarisée à la face inférieure du fond métallique. La plaque du diffuseur thermique comprend de préférence un ou plusieurs trous ménagés au niveau de la résistance électrique chauffante. Ces trous permettent ensuite la diffusion de l'unique couche métallique supplémentaire en direction de la résistance électrique chauffante, assurant sa fixation. Favorablement, la ou les couches métalliques supplémentaires présentent chacune une épaisseur correspondant à 3 % jusqu'à 20 %, de préférence 5 % de l'épaisseur totale de la plaque du diffuseur thermique, ce qui correspond sensiblement au volume de la pâte de brasure utilisée dans l'art antérieur. La plaque du diffuseur thermique peut être en aluminium (AI). Conformément à un deuxième aspect de l'invention, un procédé de fabrication d'un dispositif de chauffage pour un appareil électroménager tel que décrit ci-dessus, est caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à dégraisser le diffuseur thermique, à déposer sur toute la surface du diffuseur thermique une couche uniforme d'un mélange de fluoroaluminates de potassium, et à assembler puis braser le fond métallique chauffant destiné au réservoir, le diffuseur thermique et la résistance électrique chauffante. L'étape consistant à déposer sur toute la surface du diffuseur thermique la couche uniforme d'un mélange de fluoroaluminates de potassium est de préférence réalisée par un trempage du diffuseur thermique dans une suspension aqueuse du mélange de fluoroaluminates de potassium, suivi par un séchage du diffuseur thermique. Avantageusement en pratique, préalablement au dégraissage, le diffuseur thermique est percé d'au moins un trou situé à l'emplacement de la résistance chauffante. De la sorte, on favorise la diffusion de la couche de brasage d'une face vers l'autre. L'invention sera bien comprise et ses divers avantages et différentes caractéristiques ressortiront mieux lors de la description suivante, de l'exemple non limitatif de réalisation, en référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels : - la figure 1 représente une vue en coupe transversale longitudinale partielle d'un dispositif de chauffage installé au fond d'un réservoir selon un premier mode de réalisation ; - la figure 2 représente une vue agrandie en coupe transversale du diffuseur présenté figure 1 ; - la figure 3 représente une vue du dessous du dispositif de chauffage de la figure 1 ; - la figure 4 représente une vue en coupe transversale longitudinale partielle d'un dispositif de chauffage installé au fond d'un réservoir selon un deuxième mode de réalisation ; - la figure 5 représente une vue agrandie en coupe transversale du diffuseur de la figure 4 ; et - la figure 6 représente une vue du dessous du dispositif de chauffage de la figure 4. Un appareil électroménager, notamment une bouilloire électrique (non représentée en détail), comprend un réservoir 1 limité extérieurement par une enveloppe formant les parois 2 et destiné à servir de moyen de stockage de l'eau, pour la bouilloire. La bouilloire électrique comprend ainsi un dispositif de chauffage 3 incluant au moins une résistance électrique 4 associée à une plaque métallique de chauffage 5. La plaque métallique de chauffage 5 est montée au fond du réservoir 1 et en délimite le fond. La plaque métallique de chauffage 5 est destinée à être en contact direct par sa face supérieure 5a avec le liquide à chauffer contenu dans le réservoir 1. La plaque métallique du fond 5 présente une forme sensiblement circulaire montée au niveau des parois 2 par l'intermédiaire de la zone périphérique 6 formant une excroissance par rapport à la paroi 2. Le dispositif de chauffage 3 comporte une résistance électrique 4, par exemple de type blindé, de forte puissance (1000 à 3000 W) capable de transmettre à la plaque métallique de chauffage 5 une énergie thermique suffisante pour que cette dernière puisse porter rapidement jusqu'à ébullition la masse d'eau contenue dans le réservoir 1. Pour cela, la résistance électrique 4 devra permettre à la plaque métallique 5 d'émettre entre 20 W/cm2 et 40 W/cm2, et de préférence 30 W/cm2. Le dispositif de chauffage 3 comporte en outre une deuxième plaque formant diffuseur thermique 10, interposée entre la résistance électrique 4 et la plaque métallique de chauffage 5. La plaque de diffusion thermique 10 est chargée du transfert et de la diffusion thermique sur toute la surface de la plaque métallique de chauffage 5 de l'énergie thermique localisée émise par la résistance électrique 4. La plaque de diffusion thermique 10 est solidarisée directement d'une part à la face inférieure 5b de la plaque de chauffage 5, et d'autre part à la résistance électrique 4. Pour permettre au dispositif de chauffage 3 d'assurer le chauffage rapide du liquide par la face supérieure 5a, tout en évitant à la plaque de chauffage 5 de transmettre aux parois 2 trop d'énergie thermique pour atteindre la température critique de fusion du matériau polymère, il est particulièrement important de choisir de manière spécifique les matériaux mis en oeuvre. Ainsi, la plaque de chauffage 5 sera réalisée en un matériau métallique à faible conductivité thermique, tel que l'acier inoxydable ou un acier revêtu de polytétrafluoroéthylène (PTFE). En effet, grâce à la faible conductivité thermique de l'acier inoxydable, le gradient de température de la plaque métallique de chauffage 5 peut être maintenu au niveau de la zone périphérique 6 à des valeurs compatibles avec la résistance thermique du matériau polymère. Inversement, la plaque de diffusion thermique 10 sera réalisée en un matériau bon conducteur de chaleur, tel que l'aluminium ou encore le cuivre. Ce diffuseur thermique 10 présentera une épaisseur comprise entre 0,5 mm et 2 mm. Elle devra assurer l'interface thermique entre la résistance électrique 4 et la plaque métallique de chauffage 5, et répartir rapidement l'énergie thermique, tout en étant d'une épaisseur suffisamment faible pour limiter malgré tout l'inertie thermique globale du dispositif de chauffage 3. En revanche, l'épaisseur de la plaque métallique de chauffage 5 pourra être inférieure à l'épaisseur de la plaque de diffusion thermique 10, par exemple de l'ordre de 0,3 mm à 1 mm. Pour le diffuseur thermique 10, on utilisera un matériau bon conducteur de chaleur, c'est-à-dire présentant à une température comprise entre OOC et 20 C, une conductivité thermique au moins égale à 100W/m. K, et de préférence comprise entre 120 W/m. K et 230 W/m. K. A titre d'exemple, la plaque du diffuseur 10 pourra être réalisée en laiton, ou en plomb (120 W/m. K), ou en aluminium 3003 (229 W/m. K), ou en alliage d'aluminium 1050 A (222 W/m. K), ou 2019 A (129 W/m. K). Conformément à l'invention, la plaque de diffusion thermique 10 comprend la couche centrale 11 formant une âme, ainsi réalisée en matériau bon conducteur de chaleur, de préférence en aluminium 3003, et deux plaquages supérieur 12 et inférieur 13, respectivement disposés sur la face supérieure 14 du diffuseur thermique 10 et sur la face inférieure 15 du diffuseur thermique 10. La face supérieure 14 du diffuseur thermique 10 est destinée à être brasée contre la face inférieure 5b de la plaque de chauffage 5. La résistance 4 vient se fixer par brasage au niveau de la face inférieure 15 de la plaque du diffuseur thermique 10. La couche supérieure 12 et la couche inférieure 13 de la plaque du diffuseur thermique 10 sont en un alliage AI-Si. La teneur en Si de l'alliage AI-Si varie de 2 % à 20 %, de préférence de 5 % à 13 %. On utilise pour ceci des alliages AI-Si 4045,4043, ou 4047, présentant respectivement une teneur en Si de 7,5 %, 10 %, 12 %. De préférence, on utilisera de l'alliage AI-Si 4045. L'épaisseur e1 de la couche supérieure d'alliage 12 représente de 3 % jusqu'à 20 %, de préférence 5 % de l'épaisseur totale e de la plaque du diffuseur thermique 10. L'épaisseur e2 de la couche inférieure 13 d'alliage représente de 3 % jusqu'à 20 %, de préférence 5 % de l'épaisseur totale e de la plaque du diffuseur thermique 10. Avec une épaisseur totale e sensiblement égale à 1,5 mm, les épaisseurs e1 et e2 respectivement des couches supérieure 12 et inférieure 13 en alliage AI-Si ne pourront être inférieures à 75 j. lm. Avec l'utilisation d'une plaque de diffuseur thermique avec deux couches d'alliage AI-Si, l'utilisation traditionnelle d'un apport d'alliage de type pâte, feuille, fils, n'est donc plus nécessaire pour le brasage. La plaque pour le diffuseur thermique 10 est découpée à partir d'une plaque brute avec deux couches 12 et 13 réalisées par laminage de ladite plaque avec des plaques en alliage AI-Si. De très bons résultats ont été obtenus à partir d'une plaque en aluminium 3003 1 F revêtue de deux couches de AI-Si 4045 à 7 %. Dans un autre mode de réalisation particulier, la plaque du diffuseur thermique 10 comprend la couche principale 11 et une seule couche métallique 12 en alliage AI-Si, disposée au niveau de la surface supérieure 14 de la plaque 11 formant l'âme du diffuseur thermique 10. L'emploi d'un aluminium 3003 plaqué sur une seule face avec un alliage AI-Si 4045 peut aussi remplir la même fonction pour le brasage. En effet, en positionnant le plaquage 12 d'alliage AI-Si à l'interface entre le diffuseur thermique 10 et le fond chauffant 5, il a été observé que l'alliage AI-Si contourne le diffuseur 10 et se disperse pour également permettre le brasage de la résistance 4. Cette dispersion de l'alliage AI-Si de la face supérieure 14 jusqu'à la face inférieure 15 de la plaque 10 du diffuseur thermique peut être facilitée par une série de trous 16 (visibles en pointillés dans la Figure 6), ménagés au travers de la plaque du diffuseur thermique 10. Ces trous 16, par exemple au nombre de 13, traversent la plaque du diffuseur thermique 10 sous la résistance électrique chauffante 4. Un avantage de n'avoir qu'une seule face plaquée 14 et qu'aucune altération de la face opposée 15 ne sera obtenue après brasage. Le dispositif de chauffage 3 comporte également un limiteur thermique 18, tel qu'un thermostat et/ou un fusible de sécurité thermique. De manière avantageuse, tel que cela est montré aux Figures 3 et 6, le limiteur thermique 18 est monté sur la face inférieure 15 de la plaque du diffuseur thermique 10 et est maintenu en place par tout moyen approprié, par exemple par vissage. Conformément à un deuxième aspect de la présente invention, le dispositif de chauffage 3 est réalisé conformément au procédé décrit cidessous. En utilisant une plaque pour le diffuseur thermique 10 ayant une âme en AI standard et un co-laminé en un alliage AI-Si sur chacune des deux faces 14 et 15, on évite d'utiliser la pâte AI-Si pour le brasage incorporant en plus un décapant, également connu sous le nom de flux . Les plaques 10 sont issues de laminage d'un substrat d'aluminium (de type 3003 ou équivalent) et d'une ou de deux feuilles d'alliage AI-Si tel que précédemment mentionné, le laminage étant réalisé jusqu'à l'épaisseur souhaitée de la plaque ainsi constituée. Par la suite, ces plaques sont découpées de manière analogue à l'état de la technique. Une telle plaque 10 est ensuite débarrassée de toute trace de lubrifiant (de coupe) par dégraissage et est ainsi libérée de toute pollution éventuelle. Ensuite, on dépose de manière uniforme, sur toute la surface de la face supérieure 14 et de la face inférieure 15 du diffuseur thermique 10 une fine poudre constituée par un mélange de fluoroaluminates de potassium (K1-3AIF3). Cette étape permet de fluxer le diffuseur thermique 10. Les fluoroaluminates de potassium ont pour fonction de détruire la couche d'oxyde d'aluminium (alumine) présente sur le diffuseur thermique 10 et sur le tube de la résistance chauffante 4. Cette étape peut être réalisée par trempage de la plaque du diffuseur thermique 10 dans une suspension aqueuse. La suspension comprend un mélange de K1-3AIF3 variant de 30 % à 45 % dans de l'eau. Cette étape de trempage est suivie par un séchage complet de la plaque du diffuseur thermique 10. Ensuite, le fond de cuve 5, le diffuseur thermique 10 et la résistance 4 sont assemblés et brasés dans un four, dont la température est comprise entre 600 C et 660 C. Par rapport à l'utilisation d'une pâte de brasure, les pièces sont plus propres à l'entrée du four puisque dénuées de ladite pâte, ce qui entraîne également un apport plus précis de la quantité nécessaire de flux. Ainsi, on observe une réduction de l'encrassement du convoyeur du four par les surplus de flux, ce qui diminue les fréquences de nettoyage, voire supprime l'utilisation de certaines pièces spécifiques aptes à récolter lesdits surplus de flux. Lorsque l'on utilise une plaque co-laminée sur une seule face avec un alliage AI-Si, on prévoit une sous-étape consistant à ménager des trous traversant 16 devant être réalisée avant l'étape consistant à fluxer la plaque du diffuseur thermique 10. Le brasage se réalise de manière traditionnelle, l'alliage AI-Si passant à travers les trous 16. Afin de permettre la solidarisation de la résistance électrique 4, le surplus de brasure se répartit de manière uniforme à partir de la face supérieure 14 vers la face inférieure 15. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés. De nombreuses modifications peuvent être réalisées, sans pour autant sortir du cadre défini par la portée du jeu de revendications. Par exemple, l'appareil électroménager pourra être une bouilloire électrique, une cafetière électrique, un appareil d'épilation à chauffage de cire, une théière,... REVENDICATIONS 1. Appareil électroménager à dispositif de chauffage (3), comprenant un fond métallique chauffant (5) pour un réservoir (1), un diffuseur thermique (10) et une résistance électrique chauffante (4), le diffuseur thermique (10) étant solidaire d'une part de la face inférieure du fond métallique (5) et d'autre part de la résistance électrique chauffante (4), caractérisé en ce que le diffuseur thermique (10) est une plaque comprenant sur au moins l'une de ses faces de contact (14,15) une couche métallique supplémentaire (12,13) d'un alliage AI-Si. 2. Appareil électroménager selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche métallique supplémentaire d'alliage AI-Si est issue d'un laminage avec le substrat formant le diffuseur thermique. 3. Appareil électroménager selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la teneur en Si de l'alliage AI-Si varie de 2 % à 20 %, de préférence de 5 % à 13 %. 4. Appareil électroménager selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la plaque du diffuseur thermique (10) comprend deux couches métalliques supplémentaires (12,13) en un alliage AI-Si disposées chacune sur ses deux faces opposées (14,15). 5. Appareil électroménager selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la plaque du diffuseur thermique (10) comprend une seule couche métallique supplémentaire (12) en un alliage AI-Si disposée sur une seule face (14) solidarisée à la face inférieure (5b) du fond métallique chauffant (5). 6. Appareil électroménager selon la revendication 5, caractérisé en ce que la plaque du diffuseur thermique (10) comprend un ou plusieurs trous traversant (16) ménagés au niveau de la résistance électrique chauffante (4). 7. Appareil électroménager selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ou les couches métalliques supplémentaires (12,13) présentent chacune une épaisseur (ei, 02) correspondant à 5 % jusqu'à 20 %, de préférence 5 % de l'épaisseur totale (e) de la plaque du diffuseur thermique (10). 8. Appareil électroménager selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la plaque du diffuseur thermique (10) est en AI. 9. Procédé de fabrication d'un dispositif de chauffage (3) pour un appareil électroménager selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à : - dégraisser le diffuseur thermique (10) ; - déposer sur toute la surface du diffuseur thermique (10) une couche uniforme d'un mélange de fluoroaluminates de potassium ; et à - assembler puis braser le fond métallique chauffant (5) destiné au réservoir (1), le diffuseur thermique (10) et la résistance électrique chauffante (4). 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'étape consistant à déposer sur toute la surface du diffuseur thermique (10) la couche uniforme d'un mélange de fluoroaluminates de potassium est réalisée par un trempage du diffuseur thermique (10) dans une suspension aqueuse du mélange de fluoroaluminates de potassium, suivi par un séchage du diffuseur thermique (10). 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que préalablement au dégraissage, le diffuseur thermique est percé d'au moins un trou situé à l'emplacement de la résistance chauffante.