Brevet FR2895066A1 — publié le 20070622

B.07612 DISPOSITIF DE CHAUFFAGE D'EAU POUR UN APPAREIL ELECTROMENAGER Domaine technique L'invention se rapporte au domaine de I'electromenager et plus precisement des dispositifs de chauffage d'eau pouvant alter jusqu'a I'etat de vapeur, dans des applications de type cafetiere, fours de cuisson,... Elie vise plus particulierement des fours comportant un dispositif d'injection de vapeur d'eau dans ('enceinte du four. Art anterieur De fapon simple, on connait des dispositifs de generation de vapeur dans les appareils electromenagers de type fours, comportant une pulverisation d'eau sur une plaque metallique chauffee, telle la sole du four, comme decrit dans le document DE 3441767. II est egalement connu du document EP 0244538, une projection d'eau sur une turbine de circulation d'air dans le four, la centrifugation et ('ambiance du four provoquant la vaporisation de ('eau. Si, certes, de tels dispositifs permettent de creer une ambiance de vapeur dans ('enceinte d'un four, afin d'ameliorer Ies echanges thermiques tout en apportant plus de moelleux aux aliments, le debit de vapeur est difficile a controler et est fortement dependant des conditions d'entartrage des differents tubes et canaux d'amenee de ('eau. On connait egalement, par le document FR 2593587, un dispositif de creation de vapeur dans un four en formant une vapeur surchauffee par contact de la vapeur avec une resistance chauffante, ce qui permet de reduire davantage les temps de cuisson par ('augmentation de la temperature de la vapeur. Cette surchauffe de la vapeur peut titre obtenue en fixant, par exemple par soudage, a une resistance electrique, un tube ou circule la vapeur, ce tube debouchant dans ('enceinte de cuisson. La realisation de vapeur et I'amenee d'eau sont obtenues a ('aide d'un reservoir d'eau dont certaines parois realisent un espace 1 capillaire de quelques dixiemes de mm, proches des resistantes chauffantes du four. De ce fait, les risques de bouchage par entartrage sont assez eleves. II est egalement connu, par le document DE 3424469, un dispositif de chauffage d'eau en continu comportant un element chauffant tubulaire electrique ainsi qu'un conduit de circulation d'eau, dispose a distance de ('element chauffant et relie audit element chauffant par un pont thermique constitue par une extension de ('element chauffant. Avantageusement le conduit, le pont et ('element chauffant constituent une unique piece. Toutefois, un tel dispositif reste sujet a un entartrage rapide. Le but de ('invention est de pallier les problemes principaux enonces en reduisant notamment ('entartrage de tels dispositifs de chauffage d'eau et de generation de vapeur. Expose de !'invention La presente invention est atteinte a ('aide d'un dispositif de chauffage d'eau comportant un element chauffant de type blinde compose d'une enveloppe metallique en un materiau bon conducteur thermique, tel ('aluminium ou le cuivre, a I'interieur de laquelle est loge un fil resistif entoure d'isolant, ledit fil pouvant etre alimente en courant electrique, ainsi qu'un conduit de circulation d'eau relie a I'enveloppe metallique par un pont de matiere en un materiau bon conducteur thermique, caracterise en ce que la section du conduit de circulation d'eau comporte une partie plane en contact avec le pont de matiere. La realisation d'une partie plane dans le conduit de circulation d'eau presente un double avantage. D'une part elle permet d'ameliorer I'echange thermique entre ('element chauffant et le tube de circulation d'eau, et d'autre part elle permet de reduire les zones d'accroche du tartre qui se localise de preference sur les zones courbes, les recoins, ...DTD: De preference, la section du conduit de circulation d'eau presente une forme demi ovale, favorisant ainsi la largeur de la zone plane, qui avantageusement, est superieure a 15 mm. Cette forme presente egalement un autre avantage dans le cas de depot de tartre dans les zones courbes du tube. En effet, dans ce cas de figure, lorsque le tartre se decroche, soit naturellement, soit par action mecanique ou chimique, la forme demi ovale du tube permet un ecoulement facile du tartre. On peut alors prevoir un dispositif specifique de recuperation de ce tartre, a la sortie du tube. De ce fait, it pourra titre prevu que les rayons de courbure de la paroi interne du conduit de circulation d'eau soient superieurs a 4 mm, pour reduire la formation de tartre a ces endroits. Selon une mise en oeuvre privilegiee de ('invention, le pont de matiere est en contact avec toute la surface de la partie plane du conduit de circulation d'eau, afin de presenter une grande reactivite dans le chauffage de I'eau, ce qui reduit le temps de chauffage. Une telle reactivite sera par ailleurs amelioree en rendant le pont de matiere continu sur toute la longueur de l'element chauffant. Toutefois, afin de pouvoir presenter des zones de chauffage differentes sur la longueur du tube, un evidement interne sera avantageusement realise dans le pont de matiere. Un tel evidement peut prendre la forme d'un trou plus ou moins important et qui constitue donc un frein thermique. II peut en effet titre plus interessant, dans certains cas, de privilegier la diminution de I'entartrage par la zone plane du conduit de circulation d'eau, et de diminuer en consequence le transfert thermique de ('element chauffant vers le tube, par la realisation du frein thermique tel que mentionne. Par ailleurs, dans d'autres cas ou le dispositif de chauffage permet la realisation de vapeur dans le conduit, vapeur qui peut egalement titre surchauffee dans le conduit, on concoit alors que les echanges thermiques doivent titre differents sur la longueur du conduit. Un des moyens de modification de ces echanges thermiques est la realisation et le dimensionnement de ce frein thermique. Avantageusement, I'evidement interne debouche au niveau d'au moins ('une des extremites de ('element chauffant. Une telle configuration permet notamment de faciliter la realisation du frein thermique, mais offre egalement la possibilite de loger, dans I'ouverture realisee, un capteur de temperature pour la regulation du dispositif. Afin de rationaliser I'outil de production, I'enveloppe de ('element chauffant, le pont de matiere ainsi que le conduit de circulation d'eau sont realises avantageusement en un meme materiau. L'aluminium est un materiau privilegie pour la realisation de ce sous-ensemble. Dans ce cadre, it parait egalement plus economique de realiser en une seule piece, par exemple par moulage, I'enveloppe de I'element chauffant, le pont de matiere pourvu ou non du frein thermique, ainsi que le conduit de circulation d'eau. Avantageusement le dispositif de chauffage d'eau est complete par une pompe reliee, d'une part a Tune des extremites du conduit de circulation d'eau, et d'autre part a un reservoir d'eau, tandis que I'autre extremite du conduit est reliee a un conduit dont ('extremite libre est ouverte. Un tel dispositif trouve pleinement son application dans un four de cuisson, comportant une enceinte ainsi que des moyens de chauffage de ladite enceinte. Avantageusement, le dispositif de chauffage d'eau est separe de ('enceinte de cuisson par une paroi isolante, ('extremite libre du conduit debouchant a I'interieur de ladite enceinte. La fonction vapeur dans un four apporte de nouvelles possibilites de cuisson et la reduction de I'entartrage du dispositif de creation de vapeur limite grandement la maintenance d'un four, qui est un produit a longue duree de vie ou I'on doit donc prendre soin de la duree dans le temps des differents sous-ensembles. Description sommaire des fiqures La maniere de realiser ('invention ainsi que les avantages qui en decoulent, ressortiront bien de la description du mode de realisation qui suit, donne a titre indicatif et non limitatif, a I'appui des figures annexees dans lesquelles : La figure 1 presente une vue en perspective d'un dispositif de chauffage d'eau selon ('invention. La figure 2 est une vue de face dudit dispositif. 4 La figure 3 est une vue en perspective d'un dispositif de chauffage d'eau conforme a ('invention, equips des manchons d'entree et de sortie d'eau. Les figures 4 et 5 montrent un exemple d'utilisation du dispositif de chauffage d'eau selon I'invention dans un four electromenager. Les figures 6 et 7 illustrent la connexion du conduit de circulation d'eau, respectivement a son entree et a sa sortie, dans un four electromenager. Maniere de decrire ('invention Comme deja evoque, I'invention concerne un dispositif 1 de chauffage d'eau 10 pour des applications dans les appareils electromenagers, et notamment pour la realisation de la fonction vapeur dans un four. Tel que represents aux figures 1 a 3, le dispositif 1 de chauffage d'eau comprend une enveloppe 2, de longueur M, destinee a contenir un fil resistif 15 entoure d'isolant afin de constituer un element chauffant blinds. Tel qu'il est connu et couramment utilise dans le domaine de tels types d'&lements chauffants, cette enveloppe sera preferentiellement cylindrique. Le dispositif comporte egalement un tube 4 de circulation d'eau, relie a 20 ('enveloppe 2 par un pont de matiere 8 afin de favoriser les &changes thermiques. Tel qu'il est bien visible figure 2, la section du tube 4 est demi ovale, en presentant notamment une zone plane 6, de largeur L, realisant la jonction 25 entre le tube 4 et le pont thermique 8. Selon ('exemple presents, Ia largeur L de la zone plane 6 est &gale a 19 mm. Le tube 4 presente egalement une hauteur H, voisine de 10 mm. Cette structure interne du tube 4 de circulation d'eau permet, par la zone plane 30 ainsi realisee, de reduire la formation de tartre qui a tendance a se former sur les zones angulaires. Dans le meme ordre d'idee, les zones de raccordement de la partie plane 6 a Ia partie courbe de I'ovale presentent un rayon de courbure R le plus eleve possible, et de preference supsrieur a 4 mm. Ainsi, tel que le montre bien la figure 2, la section de passage de ('eau dans le conduit 4, par Ies dimensions caracteristiques L et H de la section ovale de passage, permet un debit eleve sans necessite d'une vitesse elevee. La surface d'echange thermique importante, due en grande partie a la zone plane 6 favorise par ailleurs des debits importants. La figure 3 montre le dispositif de chauffage d'eau tel que precedemment decrit, ainsi que les manchons d'entree d'eau 12 et de sortie d'eau 14 selon I'exemple propose. II est bien entendu que, selon ('usage du dispositif de chauffage, la sortie 14 peut etre une sortie d'eau chaude sous forme liquide ou sous forme vapeur. La section du manchon de sortie 14 est plus importante que la section du manchon d'entree, afin de limiter la pression du gaz en sortie. Comme it a deja ete mentionne, la zone 6, par sa largeur L, reduit I'entartrage du conduit 4. Toutefois, une telle structure peut amener une trop grande reactivite par I'echange thermique important avec ('element chauffant. Ainsi un evidement 10, interne au pont de matiere 8, est menage sous la forme d'une ouverture cylindrique, debouchant de part et d'autre du pont de matiere. Les figures 4 a 7 montrent une application du dispositif de chauffage d'eau selon ('invention dans un four de cuisson afin de creer une ambiance de vapeur d'eau, en complement ou non'd'un chauffage traditionnel. Ainsi, un four de cuisson 40 comporte notamment une enceinte 50 accessible par une porte 42. Des moyens de chauffage de I'enceinte 50 sont disposes a proximite de I'enceinte du four, soit au niveau de la sole 52, et/ou soit au niveau de la voOte 53 et/ou soit au niveau d'une ou plusieurs des parois later-ales. Selon I'exemple propose, le four comporte un bloc chauffant 46, associe a un ventilateur permettant de creer une circulation d'air chaud dans I'enceinte du four. Les differentes commandes du four sont localisees dans un panneau 44 situe sur la partie superieure du four. Selon !'invention, le four comporte un dispositif de chauffage d'eau independant des differents moyens de chauffage de I'enceinte du four, ce dispositif de 5 chauffage permettant d'amener de la vapeur d'eau dans ('enceinte. Ainsi, un reservoir d'eau 48 est dispose sur I'un des cotes du four, en etant amovible de son emplacement afin de faciliter son remplissage et son nettoyage. 10 Tel que plus apparent sur les figures 6 et 7, le manchon d'entree 12 du dispositif 1 est relie a une pompe mecanique 20 aspirant de I'eau du reservoir 48 par une tubulure 22. Le reservoir 48 possede a cet effet un element de liaison etanche avec I'extremite 24 du conduit 22, non represents, et situe au 15 fond du reservoir, tel qu'il est connu par ailleurs. L'eau circule ainsi du reservoir' 48 vers la pompe 20 puis dans le manchon 12 vers le dispositif 1 comme illustre par les fleches F. L'eau est ainsi chauffee par !'element chauffant 16 dispose dans I'enveloppe 2, 20 les connexions 18 dudit element chauffant etant reliees a une source de courant, via une ou plusieurs commandes liees au panneau 44. A la sortie du dispositif 1 de chauffage, I'eau est avantageusement sous forme vapeur. Cette vapeur chemine alors dans le conduit 26, comme I'indique la fleche G. Cette vapeur est projetee, par I'extremits 28 du conduit 26, a I'interieur de ('enceinte 25 50 du four, legerement au dessus de la sole 52. L'extremite 28 peut comporter une buse d'injection, pour une repartition specifique de la vapeur ou pour ameliorer la repartition de la vapeur selon les modeles de four. Selon differentes configurations liees a la versatilits des appareils, voire aux 30 differents modes de cuisson d'un meme appareil, la vapeur peut titre formes bien avant I'extremite du dispositif de chauffage afin de surchauffer la vapeur. Cette vapeur, legerement sous pression, sort ainsi plus efficacement du conduit. 7 8 Un tel dispositif permet d'obtenir un debit de vapeur d'environ 1,2 I/h avec un element chauffant de 1000 W. La longueur de ('element chauffant est de I'ordre de 20 cm. Le frein thermique, constitue par I'ouverture 10, presente une section de I'ordre de 30 mm2. Le profil de ce dispositif a plusieurs avantages pour reduire la frequence des detartrages : - Ia section de passage est tres importante ce qui peut permettre, pour 10 un debit donne, de reduire la vitesse d'ecoulement et donc de ralentir la formation du tartre, - la surface plane est tits importante entrainant une reduction du flux thermique surfacique, reduisant de ce fait la formation du tartre, - le rayon de courbure R eleve du profil du conduit freine la formation du 15 tartre, - Ia non circulate du profil permet un decollement plus facile par choc thermique. REVENDICATIONS 1. Dispositif (1) de chauffage d'eau comportant un element chauffant de type blinde compose d'une enveloppe metallique (2) en un materiau bon conducteur thermique, tel ('aluminium ou le cuivre, a I'interieur de laquelle est loge un fil resistif entoure d'isolant, !edit fil pouvant etre alimente en courant electrique, ainsi qu'un conduit (4) de circulation d'eau relie a I'enveloppe metallique (2) par un pont de matiere (8) en un materiau bon conducteur thermique, caracterise en ce que la section du conduit (4) de circulation d'eau comporte une partie plane (6) en contact avec le pont de matiere (8). 2. Dispositif (1) de chauffage d'eau selon la revendication precedente, caracterise en ce que la section du conduit (4) de circulation d'eau presente une forme demi ovale. 3. Dispositif (1) de chauffage d'eau selon rune des revendications 15 precedentes, caracterise en ce que la partie plane (6) du conduit (4) de circulation d'eau presente une largeur (L) d'au moins 15 mm. 4. Dispositif (1) de chauffage d'eau selon rune des revendications precedentes, caracterise en ce que les rayons de courbure (R) de la paroi interne du conduit (4) de circulation d'eau sont superieurs a 4 mm. 20 5. Dispositif (1) de chauffage d'eau selon rune des revendications precedentes, caracterise en ce que le pont de matiere (8) est en contact avec toute la surface de la partie plane (6) du conduit (4) de circulation d'eau. 6. Dispositif (1) de chauffage d'eau selon rune des revendications precedentes, caracterise en ce que le pont de matiere (8) est continu sur toute 25 la longueur (M) de ('element chauffant. 7. Dispositif (1) de chauffage d'eau selon rune des revendications precedentes, caracterise en ce que le pont de matiere (8) comporte un evidement interne (10). 9 8. Dispositif (1) de chauffage d'eau selon la revendication precedente, caracterise en ce que I'evidement interne (10) debouche au niveau d'au moins rune des extremites de I'element chauffant. 9. Dispositif (1) de chauffage d'eau selon rune des revendications precedentes, caracterise en ce que I'enveloppe (2) de ('element chauffant, le pont de matiere (8) ainsi que le conduit (4) de circulation d'eau sont realises en un meme materiau. 10. Dispositif (1) de chauffage d'eau selon la revendication precedente, caracterise en ce que I'enveloppe (2) de I'element chauffant, le pont de matiere 10 (8) ainsi que le conduit (4) de circulation d'eau sont realises en une seule piece. 11. Dispositif (1) de chauffage d'eau selon rune des revendications precedentes, caracterise en ce que rune des extremites du conduit (4) de circulation d'eau est reliee a une pompe (20) elle-meme reliee a un reservoir d'eau (48), tandis que I'autre extremite du conduit (4) est reliee a un conduit 15 (26) dont I'extremite libre (28) est ouverte. 12. Four de cuisson (40), comportant une enceinte (50), des moyens de chauffage (46) de ladite enceinte (50), ainsi qu'un dispositif (1) de chauffage d'eau selon la revendication 11. 13. Four de cuisson (40) selon la revendication precedente, caracterise 20 en ce que le dispositif (1) de chauffage d'eau est separe de ('enceinte (50) de cuisson par une paroi isolante, et en ce que ('extremite libre (28) du conduit d'eau (26) debouche a I'interieur de ladite enceinte (50).