Brevet FR2956309A1 — publié le 20110819

B.10081 CHAUDIERE RAPIDE ET APPAREIL ELECTROMENAGER COMPRENANT UNE TELLE CHAUDIERE 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 les appareils électroménagers de préparation de boissons comportant une telle chaudière. Il est connu du document EP1076503 de réaliser une chaudière de type bouilleur pour appareil électroménager comprenant une chambre d'ébullition munie d'un fond recevant un élément chauffant. La chambre d'ébullition comporte un tube d'admission d'eau présentant une entrée reliée à un réservoir d'eau par l'intermédiaire d'un conduit comportant un clapet antiretour. La chambre d'ébullition comporte un tube ascendant d'évacuation de l'eau chauffée comprenant une partie inférieure dont l'extrémité est disposée à proximité du fond de la chambre d'ébullition et une partie supérieure émergeant hors de la chambre. Le tube d'évacuation est vertical et présente, dans la chambre d'ébullition, une ouverture à proximité du plafond de ladite chambre. Une telle chaudière présente l'avantage d'être économique à réaliser car l'alimentation en eau de la chambre se fait par gravité depuis le réservoir et ne nécessite pas de pompe. Cependant, la surface du fond est limitée et ne permet pas d'avoir une surface d'échange importante avec l'eau pour installer un élément chauffant puissant. Ainsi, la mise en chauffe est lente faisant que le temps d'attente pour avoir un écoulement de l'eau chaude est long et la production d'eau chaude est faible. De plus, l'élément chauffant ayant une inertie thermique importante, lors de l'arrêt de la chauffe en cours de cycle, l'eau chaude continue de couler, pouvant provoquer un débordement du récipient recevant cette eau chaude. Un but de la présente invention est de remédier aux inconvénients précités et de proposer, dans un appareil électroménager, une chaudière permettant de produire rapidement et en quantité importante de l'eau chaude. Un autre but de la présente invention est de proposer, dans un appareil 5 électroménager, une chaudière pour la production d'eau chaude qui présente une conception très simple et qui soit économique à mettre en oeuvre. Un autre but de la présente invention est de proposer, dans un appareil électroménager, une chaudière pour la production d'eau chaude, fiable et qui fonctionne en toute sécurité. Un autre but de l'invention est de proposer un appareil électroménager comportant une chaudière du type précité. Ces buts sont atteints avec une chaudière pour appareil électroménager de 15 préparation de boissons comportant une chambre d'ébullition alimentée en eau par gravité à partir d'un réservoir, la chambre comportant un fond, une paroi verticale et des moyens de chauffe, la surface de la paroi verticale étant supérieure à la surface du fond de la chambre et les moyens de chauffe étant formés par une résistance électrique sérigraphiée rapportée sur la paroi 20 verticale. Dans une telle chaudière, la surface d'échange entre les moyens de chauffe et l'eau est importante et permet d'obtenir une production rapide et importante d'eau chaude. 25 La résistance électrique sérigraphiée permet d'obtenir des moyens de chauffe de faible inertie thermique et ainsi, d'avoir une mise en chauffe très rapide de la chaudière. De plus, lors de l'arrêt de l'alimentation électrique de la résistance électrique sérigraphiée en cours de cycle, la production d'eau 30 chaude s'arrête immédiatement. La dépose de la résistance électrique par sérigraphie permet de répartir uniformément la résistance sur la surface de la 10 paroi verticale en évitant ainsi les points chauds. On obtient une chambre d'ébullition verticale de forme allongée bien adaptée à produire des petites salves d'eau chaude. La production de petites salves permet de produire une succession de petites quantités d'eau chaude et ainsi d'avoir un écoulement proche d'un écoulement continu. L'alimentation en eau par gravité de la chambre permet d'éviter l'utilisation de composants onéreux du type pompe et d'avoir une conception simple et économique. L'absence de composants électriques du type pompe ou électrovanne comportant des pièces en mouvement permet d'obtenir une chaudière très fiable. Avantageusement, la chaudière comporte un clapet anti-retour sur l'alimentation en eau et la chambre d'ébullition comporte un plafond traversé par un tube ascendant d'évacuation de l'eau chauffée dont l'extrémité inférieure est disposée à proximité du fond de la chambre d'ébullition, le tube ascendant présentant une ouverture dans la chambre d'ébullition, à proximité du plafond de ladite chambre. Cette disposition permet d'obtenir une chaudière alimentée par gravité en eau très économique. De plus, l'agencement de la résistance électrique sérigraphiée rapportée sur la paroi verticale de la chambre permet lors du début de l'ébullition de produire de la vapeur sur la face interne de la paroi. La vapeur générée va alors pousser l'eau chaude vers le centre de la chambre, facilitant ainsi son expulsion par le tube ascendant. Avantageusement, le tube ascendant est disposé au centre de la chambre. De préférence, la chambre comporte une sortie d'évacuation de l'eau chauffée munie d'au moins un clapet anti retour. Après l'expulsion de l'eau chauffée contenue dans la chambre par le tube ascendant, une dépression se crée dans la chambre. Le clapet anti retour sur la sortie de la chambre se ferme et le remplissage se fait de manière très rapide uniquement par le clapet anti retour de l'alimentation en eau. Ainsi, on peut enchaîner les cycles de production d'eau chaude sans couper l'alimentation des éléments chauffants lors du remplissage de la chaudière. Cette disposition permet d'éviter les problèmes normatifs liés aux cycles alimentation-coupure successifs. Avantageusement, la résistance électrique sérigraphiée s'étend sur la paroi verticale entre un premier point bas et un deuxième point haut et la chambre comporte des moyens de limitation d'au moins dix pour-cent du volume contenu à l'intérieur de la paroi verticale entre un premier plan horizontal passant par le premier point bas et un deuxième plan horizontal passant par le deuxième point haut. Cette disposition permet de diminuer le volume d'eau à chauffer en conservant une surface d'échange entre les moyens de chauffe et l'eau identique. Ainsi, la chaudière produit des petites salves d'eau qui s'enchaînent très rapidement et l'écoulement de l'eau chaude se rapproche d'un écoulement continu. De préférence, la chambre comporte un bouchon inférieur et un bouchon supérieur, au moins un des bouchons étant muni d'une excroissance qui s'étend vers l'intérieur de la chambre. L'excroissance forme les moyens de limitation du volume. Cette disposition permet de réaliser de manière très économique les moyens de limitation du volume. 4 Avantageusement, la résistance électrique sérigraphiée s'étend sur la paroi verticale entre un premier point bas et un deuxième point haut et la chambre comporte des moyens d'augmentation d'au moins dix pour-cent du volume défini par la paroi verticale entre un premier plan horizontal passant par le premier point bas et un deuxième plan horizontal passant par le deuxième point haut. Cette disposition permet d'optimiser la quantité de matière mise en oeuvre pour la résistance électrique sérigraphiée et la paroi verticale, telle qu'un matériau métallique inoxydable, en regard des moyens de chauffe. De préférence, la chambre comporte un bouchon inférieur et un bouchon supérieur, au moins un des dits bouchons étant muni d'une excroissance qui s'étend vers l'extérieur de la chambre, ladite excroissance formant les moyens d'augmentation du volume. Cette disposition permet de réaliser de manière très économique les moyens d'augmentation du volume de la chambre. Avantageusement, la sortie est reliée à des moyens de séparation de l'eau 20 contenue initialement avant ébullition dans le tube ascendant et de l'eau contenue dans la chambre. En fonctionnement, l'eau contenue dans le tube ascendant chauffe moins vite que l'eau contenue entre la paroi verticale de la chambre et l'extérieur du tube 25 ascendant. Ainsi, lors de l'expulsion, l'eau contenue dans le tube ascendant n'a pas atteint l'ébullition. En séparant ce volume d'eau du reste du volume d'eau porté à ébullition contenu dans la chambre, cette disposition permet donc de produire de l'eau chaude proche de la température d'ébullition. 30 De préférence, les moyens de séparation comportent un conduit sensiblement vertical raccordé à la sortie pour évacuer l'eau contenue dans la chambre et un conduit incliné reliant la sortie au réservoir pour évacuer l'eau contenue dans 15 le tube ascendant. Lors de l'expulsion de l'eau chaude de chambre, la pression générée par le début de l'ébullition pousse lentement l'eau contenue dans le tube ascendant qui s'écoule ensuite par gravité dans le conduit incliné vers le réservoir. Lorsque l'ébullition est atteinte, la pression dans la chambre est telle que l'eau est propulsée dans le tube ascendant à une vitesse suffisante pour passer dans le conduit d'évacuation vertical vers la sortie d'eau chaude. Ainsi, cette disposition permet de réaliser des moyens de séparation de l'eau contenue dans le tube ascendant, de l'eau contenue dans la chambre très simples et très économiques à mettre en oeuvre. Avantageusement, la sortie est raccordée à une chambre de séparation de l'eau et de la vapeur. Cette disposition permet d'obtenir un écoulement calme à la sortie de l'eau chaude en limitant les projections et permet d'obtenir une confirmation visuelle pour l'utilisateur par l'échappement de la vapeur par un conduit que l'eau a bien été portée à ébullition. Avantageusement, la sortie d'eau chaude est dimensionnée pour limiter le débit de l'écoulement de l'eau chaude, la chambre de séparation faisant également office de réservoir tampon. 25 Cette disposition permet d'obtenir un écoulement continu. L'invention concerne également un appareil électroménager comportant une chaudière telle que précédemment décrite. 30 De préférence, l'appareil est un appareil de distribution d'eau chaude. 6 20 Cette disposition permet d'obtenir un appareil du type fontaine à eau chaude produisant rapidement et en grande quantité de l'eau chaude. L'invention sera mieux comprise à l'étude des modes de réalisation pris à titre nullement limitatif et illustrés dans les figures annexées dans lesquelles : La figure 1 illustre une vue en perspective d'une chaudière selon un mode particulier de réalisation de l'invention. La figure 2 illustre une vue en coupe de la chaudière illustrée sur la figure 1. La figure 3 illustre une vue en développé à plat des moyens de chauffe de la chaudière illustrée sur la figure 1. La figure 4 illustre une vue en coupe de la chambre de la chaudière illustrée sur la figure 1 selon une variante de réalisation. Dans l'exemple de réalisation représenté aux figures 1 et 2, une chaudière 2 comporte un corps 3 cylindrique formant une paroi verticale. Le corps 3 définit une chambre 4 d'ébullition et qui présente, à son extrémité inférieure, un bouchon inférieur 10 dans lequel deux entrées 11, 12 sont pratiquées pour l'introduction d'eau dans la chambre 4. Le corps 3 comporte des moyens de chauffe 30 comprenant une résistance électrique sérigraphiée 31 pour chauffer l'eau admise dans la chambre 4. Le corps 3 cylindrique présente, à son extrémité supérieure, un bouchon supérieur 20 dans lequel une sortie 21 est pratiquée pour l'extraction de l'eau chaude formée dans la chambre 4. Par la sortie 21 s'échappe également de la vapeur qui fait office de propulseur de l'eau chaude. La chambre 4 comporte un tube ascendant 5 d'évacuation de l'eau chauffée dont l'extrémité supérieure est alignée avec la sortie 21 et est solidaire du bouchon supérieur 20 formant le plafond de la chambre 4. L'extrémité supérieure du tube ascendant 5 comporte une ouverture 6 établissant une communication entre l'intérieur du tube ascendant 5 et la chambre 4. L'extrémité inférieure du tube ascendant 5 est disposée à proximité du bouchon inférieur 10. La chambre 4 est alimentée en eau par gravité depuis un réservoir 7 par l'intermédiaire d'une canalisation 8. Pour ce faire, le niveau bas du réservoir 7 est situé au dessus des moyens de chauffe 30 de la chambre 4. Les entrées 11, 12 pratiquées dans le bouchon inférieur 10 comportent chacune un clapet anti-retour 13, 14 à bille destiné à empêcher un retour de l'eau chaude dans le réservoir 7. 10 La sortie 21 pratiquée dans le bouchon supérieur 20 comporte également un clapet anti retour 22 à bille pour favoriser le remplissage de la chambre 4. La sortie 21 est prolongée par un conduit 41 disposé verticalement. L'extrémité supérieure du conduit 41 se divise en un conduit incliné 42 reliant le conduit 41 15 et le réservoir 7 et un conduit d'évacuation 43 disposé verticalement dans l'axe du conduit 41. Le conduit d'évacuation 43 débouche dans une chambre de séparation 45 de l'eau chaude et de la vapeur. La chambre de séparation 45 comporte un plafond 46 de forme arrondie, une 20 paroi verticale 47 et un fond incliné 48. Le conduit d'évacuation 43 est agencé près de la paroi verticale 47 et débouche à proximité du plafond 46. Le fond incliné 48 comporte une sortie de distribution d'eau chaude 40. La chambre de séparation 45 comporte à la jonction de la paroi verticale 47 et du plafond 46 un orifice 60 reliant la partie supérieure de la chambre de séparation 45 à un 25 conduit d'évacuation de vapeur 49. L'orifice 60 est disposé horizontalement pour former une chicane et ne permettre que le passage de la vapeur. Le bouchon supérieur 20 comporte une excroissance 23 s'étendant vers l'extérieur de la chambre 4 permettant d'accroître le volume d'eau chauffée à 30 chaque cycle de chauffe. Dans une variante de réalisation illustrée à la figure 4, le bouchon supérieur ne comporte pas d'excroissance et le bouchon inférieur comporte une excroissance 50 s'étendant vers l'intérieur de la chambre et permettant de limiter le volume de la chambre. L'excroissance 50 a une forme annulaire et est agencée autour du tube ascendant. L'excroissance comporte une fente verticale 51 qui forme dans sa partie basse une ouverture 52 reliant la chambre avec l'extrémité inférieure du tube ascendant. La figure 3 représente le corps 3 cylindrique développé à plat avec les moyens de chauffe 30. La résistance électrique sérigraphiée 31 est réalisée sous la forme de deux pistes sérigraphiées qui s'étendent sur la hauteur de la paroi verticale du corps 3 cylindrique. Les pistes sérigraphiées sont disposées sur un support électriquement isolant, par exemple une couche de matériau émaillé. Les pistes sérigraphiées présentent des plots de connexion 32, 33 à des moyens de commande (non représentés sur les figures). La chaudière 2 comporte des moyens de régulation thermique du type thermostat qui coupent l'alimentation électrique lorsque la température du corps 3 dépasse une température de consigne et des moyens de sécurité thermique du type fusible qui coupent l'alimentation électrique en cas de surchauffe anormale (non représentés sur les figures). En fonctionnement, l'utilisateur remplit le réservoir 7 avec l'eau nécessaire à sa préparation. L'eau va entrer dans la chambre 4 par les entrées 11, 12 à travers les clapets anti retour 13, 14 à bille. Le niveau de l'eau monte par gravité jusqu'à l'extrémité inférieure du tube ascendant 5. Pour progresser, l'eau va chasser l'air contenu dans la chambre 4 par l'ouverture 6 puis par la sortie 21 pratiquée dans le bouchon supérieur 20 jusqu'à ce que le niveau d'eau dans le réservoir 7 s'équilibre avec le niveau de l'eau dans la chambre 4. L'utilisateur commande l'alimentation de la résistance électrique sérigraphiée 31 pour fournir une puissance de chauffe de l'ordre de 3000 W. L'eau contenue dans la chambre 4 est portée à ébullition et de la vapeur commence à être générée sur la paroi du corps 3. L'ouverture 6 est dimensionnée pour qu'uniquement une partie de la vapeur produite puisse s'échapper, l'autre partie créant une pression qui pousse l'eau chaude dans le tube ascendant 5. La pression générée par le début de l'ébullition pousse lentement l'eau contenue dans le tube ascendant 5 à travers la sortie 21, le clapet anti retour 22 puis dans le conduit 41. La vitesse de l'eau étant faible, l'eau s'écoule ensuite par gravité dans le conduit incliné 42 vers le réservoir. Lorsque l'ébullition est atteinte, la pression générée par un afflux soudain de vapeur dans la chambre 4 est telle que l'eau résiduelle dans la chambre 4 est propulsée dans le tube ascendant à une vitesse suffisante pour passer dans le conduit d'évacuation 43 vertical puis dans la chambre de séparation 45 de l'eau chaude et de la vapeur. Le diamètre du tube ascendant 5 est déterminé pour que le volume de l'eau contenu dans le tube ascendant 5 s'écoule vers le réservoir 7 au début de l'expulsion. Le jet d'eau chaude mélangée à de la vapeur, propulsé dans la chambre de séparation 45, est dirigé par le plafond 46 de forme arrondie vers le fond incliné 48. La vapeur va s'échapper par l'orifice 60 et le conduit d'évacuation de vapeur 49. Une partie de l'eau chaude va commencer à s'écouler par la sortie de distribution d'eau chaude 40 par gravité à une vitesse bien inférieure à la vitesse de l'eau expulsée par le conduit d'évacuation 43, faisant que l'autre partie de l'eau chaude s'accumule temporairement dans la partie basse de la chambre de séparation. L'ensemble de l'eau chaude expulsée par le conduit d'évacuation 43 va s'écouler par la sortie de distribution d'eau chaude 40 dans un temps légèrement inférieur au temps d'un cycle de production d'eau chaude. Après l'expulsion de l'eau chaude de la chambre 4 par le conduit d'évacuation 43, la vapeur résiduelle dans la chambre 4 se condense alors très rapidement sur les parties froides, provoquant une dépression qui ferme le clapet anti retour 22 et aspire l'eau du réservoir 7 dans la chambre 4 à travers les clapets anti retour 13, 14. Le remplissage étant très rapide, la chauffe est maintenue pendant cette phase sans risque de surchauffe de la résistance électrique sérigraphiée 31 pour démarrer ainsi un nouveau cycle de production d'eau chaude. Une fois la quantité d'eau chaude produite atteinte, l'utilisateur coupe l'alimentation électrique de la résistance électrique sérigraphiée 31. L'invention concerne également un appareil de distribution d'eau chaude du type fontaine comportant la chaudière 2. L'appareil est destiné à fournir un volume prédéterminé d'eau portée à ébullition 10 formé par la production successive de plusieurs volumes élémentaires correspondant chacun environ au volume de la chambre 4. A titre d'exemple, l'appareil délivre un volume d'eau chaude à une température supérieure à 90°C, prévu pour être contenu dans une tasse ou un bol d'environ 15 25 cl disposé sous la sortie de distribution d'eau chaude 40. La chambre 4 a un volume compris entre 7 et 10 cl, la chaudière 2 devra fournir 3 cycles de production d'eau chaude pour remplir la tasse. La résistance électrique sérigraphiée a une puissance comprise entre 2500 et 3000 W sous 240 V et le temps pour réaliser un cycle de production d'eau chaude est inférieur à 10 s. 20 Le temps total pour délivrer une tasse d'eau chaude est donc inférieur à 30 s. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemples. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers 25 éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. Dans une variante de réalisation, le bouchon inférieur pourra comporter également une excroissance vers l'extérieur de la chambre. 30 REVENDICATIONS1. Chaudière (2) pour appareil électroménager de préparation de boissons comportant une chambre (4) d'ébullition alimentée en eau par gravité à partir d'un réservoir (7), ladite chambre (4) comportant un fond, une paroi verticale et des moyens de chauffe (30), caractérisée en ce que la surface de la paroi verticale est supérieure à la surface du fond de la chambre (4) et en ce que les moyens de chauffe (30) sont formés par une résistance électrique sérigraphiée (31) rapportée sur ladite paroi verticale. 2. Chaudière (2) selon la revendication 1, caractérisée en ce que la chaudière (2) comporte un clapet anti-retour (13, 14) sur l'alimentation en eau et en ce que la chambre (4) d'ébullition comporte un plafond traversé par un tube ascendant (5) d'évacuation de l'eau chauffée dont l'extrémité inférieure est disposée à proximité du fond de la chambre (4) d'ébullition, le tube ascendant (5) présentant une ouverture (6) dans la chambre (4) d'ébullition à proximité du plafond de ladite chambre. 3. Chaudière (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisée en ce que la chambre (4) comporte une sortie (21) d'évacuation de l'eau chauffée munie d'au moins un clapet anti retour (22). 4. Chaudière (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la résistance électrique sérigraphiée (31) s'étend sur la paroi verticale entre un premier point bas (A) et un deuxième point haut (B) et en ce que la chambre (4) comporte des moyens de limitation d'au moins dix pour-cent du volume contenu à l'intérieur de la paroi verticale entre un premier plan horizontal passant par le premier point bas et un deuxième plan horizontal passant par le deuxième point haut. 5. Chaudière (2) selon la revendication 4, caractérisée en ce que la chambre (4) comporte un bouchon inférieur (10) et un bouchon supérieur (20), au moins un des dits bouchons étant muni d'une excroissance (50) qui s'étend vers l'intérieur de la chambre, ladite excroissance (50) formant les moyens de limitation du volume. 6. Chaudière (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que en la résistance électrique sérigraphiée (31) s'étend sur la paroi verticale entre un premier point bas (A) et un deuxième point haut (B) et en ce que la chambre (4) comporte des moyens d'augmentation d'au moins dix pour-cent du volume défini par la paroi verticale entre un premier plan horizontal passant par le premier point bas (A) et un deuxième plan horizontal passant par le deuxième point haut (B). 7. Chaudière (2) selon la revendication 6, caractérisée en ce que la chambre (4) comporte un bouchon inférieur (10) et un bouchon supérieur (20), au moins un des dits bouchons étant muni d'une excroissance (23) qui s'étend vers l'extérieur de la chambre, ladite excroissance formant les moyens d'augmentation du volume. 8. Chaudière (2) selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisée en ce que la sortie (21) est reliée à des moyens de séparation de l'eau contenue initialement avant ébullition dans le tube ascendant (5) et de l'eau contenue dans la chambre (4). 9. Chaudière (2) selon la revendication 8 caractérisée en ce que les moyens de séparation comportent un conduit (41, 43) sensiblement vertical raccordé à la sortie (21) pour évacuer l'eau contenue dans la chambre (4) et un conduit incliné (42) reliant la sortie (21) au réservoir (7) pour évacuer l'eau contenue dans le tube ascendant (5). 101O.Chaudière (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la sortie est raccordée à une chambre de séparation (45) de l'eau et de la vapeur. 11.Appareil électroménager comportant une chaudière (2) conforme à l'une des revendications 1 à 10. 12. Appareil électroménager selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il est un appareil de distribution d'eau chaude. 15