Brevet FR2983692A1 — publié le 20130614

DISPOSITIF DE CHAUFFAGE POUR AMENER DU LIQUIDE A L'EBULLITION ET APPAREIL DE PREPARATION DE BOISSON COMPORTANT UN TEL DISPOSITIF La présente invention se rapporte au domaine technique général des dispositifs de chauffage pour amener à l'ébullition un liquide comportant une chambre de chauffe alimentée en liquide à partir d'un réservoir par une pompe et un circuit de distribution du liquide, disposé directement en sortie de la chambre de chauffe, le circuit de distribution étant alimenté en liquide par la chambre de chauffe. Il est connu, du brevet JP 2000-060729, un appareil de préparation de boisson comportant une chambre de chauffe alimentée en liquide à partir d'un réservoir par une pompe mettant le liquide sous pression, et un circuit de distribution du liquide, disposé en sortie de la chambre de chauffe et alimenté en liquide par la chambre de chauffe par un conduit. Un tel appareil présente l'avantage de permettre la réalisation d'une boisson nécessitant un liquide proche de sa température d'ébullition. Cependant, un tel appareil présente l'inconvénient de ne pas permettre la distribution de la totalité du liquide déjà contenu dans le circuit de distribution du liquide. En effet, une partie du circuit de distribution de liquide n'est pas purgée et le liquide stagne dans le circuit de distribution et reste pour le cycle de chauffe suivant. Ainsi, le début de distribution de liquide fournit à l'utilisateur un mélange d'eau à température ambiante contenue dans l'appareil, et plus particulièrement dans le circuit de distribution, et d'eau chauffée à ébullition par la chambre de chauffe. Aussi, un but de la présente invention est de proposer un appareil de préparation de boisson remédiant à cet inconvénient et permettant notamment de récupérer la totalité de l'eau chauffée en fin de cycle, laissant l'appareil, et tout particulièrement le circuit de distribution de l'appareil, purgé de tout liquide. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de chauffage pour amener à l'ébullition un liquide comportant une chambre de chauffe alimentée en liquide à partir d'un réservoir par une pompe et un circuit de distribution du liquide disposé directement en sortie de la chambre de chauffe, le circuit de distribution étant alimenté en liquide par la chambre de chauffe caractérisé en ce que le circuit de distribution présente une forme adaptée pour que le liquide présent dans le circuit de distribution se déverse en intégralité par un orifice de sortie du circuit de distribution lors de l'arrêt de la pompe. Le circuit de distribution complètement vidangé du liquide en fin de distribution du liquide présente l'avantage de permettre la distribution d'un liquide à température plus élevée et plus particulièrement plus proche de l'ébullition. En effet, la fin de cycle est tout particulièrement favorable à la fourniture de liquide très chaud. De plus, l'extraction jusqu'à la dernière quantité du liquide chauffé, excepté le liquide contenu dans la chambre de chauffe, permet de mieux préparer le dispositif au cycle de chauffe suivant. 15 De plus, un tel circuit de distribution présente l'avantage de réduire les risques de stockage d'eau stagnante et de prévenir des risques de développement microbiologique. Par ailleurs, un tel circuit de distribution présente l'avantage d'optimiser l'utilisation de l'énergie amenée au dispositif et de diminuer les pertes 20 thermiques par de l'eau chauffée puis laissée à se refroidir par les déperditions thermiques naturelles. Selon une autre caractéristique de l'invention, le déversement est fait par gravité. Selon une autre caractéristique de l'invention, le circuit de distribution est 25 disposé au-dessus de la chambre de chauffe. Selon une autre caractéristique de l'invention, la chambre de chauffe comporte une enveloppe sur laquelle sont rapportés des moyens de chauffe. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'enveloppe est cylindrique et présente un axe longitudinal. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'enveloppe est disposée verticalement suivant son axe longitudinal. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'enveloppe externe comprend une surface interne et une surface externe et les moyens de chauffe sont rapportés sur la surface externe de l'enveloppe. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens de chauffe comportent une piste sérigraphiée. Selon une autre caractéristique de l'invention, le circuit de distribution comporte des moyens d'échappement de la vapeur produite au cours de l'ébullition du Io liquide. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens d'échappement sont disposés au-dessus de la chambre de chauffe et/ou du circuit de distribution. Selon une autre caractéristique de l'invention, le circuit de distribution comporte des moyens de retour du liquide et/ou de la vapeur, produite au cours de 15 l'ébullition du liquide, vers le réservoir. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'écoulement du liquide par les moyens de retour se fait par gravité. Selon une autre caractéristique de l'invention, le circuit de distribution comprend une cavité centrale intégrée à la chambre de chauffe. 20 Par intégrée à la chambre de chauffe, on entend disposée dans le volume de la chambre de chauffe. Une telle caractéristique présente l'avantage de limiter le refroidissement du liquide lors de son écoulement dans le circuit de distribution, ce dernier se trouvant en grande partie intégré dans la chambre de chauffe. Selon une autre caractéristique de l'invention, la cavité centrale comporte une 25 partie cylindrique et un fond dont l'axe de la partie cylindrique est sensiblement colinéaire à l'axe longitudinal. L'invention concerne également un appareil de préparation de boisson comportant un dispositif de chauffage tel que précédemment décrit. On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention, d'après la description donnée ci-après de plusieurs modes particuliers de réalisation de l'invention présentés à titre d'exemples non limitatifs, en se référant aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un appareil comportant un dispositif de chauffage de liquide à l'ébullition selon un premier mode particulier de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une vue du dispositif de chauffage à l'ébullition de liquide de l'appareil de la figure 1, - la figure 3 est une vue de dessus du dispositif de chauffage à l'ébullition de liquide de l'appareil de la figure 1, - la figure 4 est une vue en coupe du dispositif de chauffage suivant le plan de coupe IV de la figure 3, - la figure 5 est une vue du dispositif de chauffage à l'ébullition de liquide selon un second mode particulier de réalisation de l'invention, - la figure 6 est une vue de dessus du dispositif de chauffage de l'appareil de la figure 5, - la figure 7 est une vue en coupe du dispositif de chauffage suivant le plan de coupe VII de la figure 6, - la figure 8 est un agrandissement d'un détail VIII de la figure 7. Seuls les éléments nécessaires à la compréhension de l'invention ont été représentés. Pour faciliter la lecture des dessins les mêmes éléments portent les mêmes références d'une figure à l'autre. La figure 1 représente schématiquement un appareil électroménager de préparation de boisson comportant un dispositif de chauffage pour amener du liquide à l'ébullition comportant une chambre de chauffe 1 alimentée en liquide à partir d'un réservoir 2 par une pompe 3 électrique mettant le liquide sous pression et un circuit de distribution 4 du liquide, disposé directement en sortie de la chambre de chauffe 1, le circuit de distribution 4 étant alimenté en liquide 2 9836 92 5 par la chambre de chauffe 1. Classiquement, le dispositif de chauffage repose par un support 17 sur une base non représentée formant la structure de l'appareil ; l'enveloppe externe de l'appareil permet de donner une forme ergonomique à l'appareil, étant 5 principalement fixée sur cette base. De manière classique, un dispositif de commande est intégré à l'appareil comportant un dispositif d'actionnement de type bouton de commande. La mise en route et le fonctionnement sont contrôlés au moyen du bouton de commande. Le bouton de commande est typiquement disposé sur la base ou 10 bien sur l'enveloppe externe de l'appareil, pour être facilement accessible par l'utilisateur. La pompe 3 permet le pompage du liquide du réservoir 2 vers la chambre de chauffe 1. Elle est typiquement disposée dans la partie basse de l'appareil afin de permettre un amorçage facilité en liquide. Elle conduit le liquide et le 15 distribue par des connexions hydrauliques classiques 31, 32. La connexion hydraulique 31 est disposée entre le réservoir 2 et la pompe 3. La connexion hydraulique 32 est disposée entre la pompe 3 et une partie tubulaire 18 d'admission du liquide. De manière classique, la commande de la pompe par le dispositif de 20 commande permet de réguler le débit entre 0,1 L/min et 2 L/min suivant les caractéristiques hydraulique de la pompe. De manière avantageuse, une valeur de débit de 0,5 L/min est proposée par défaut par le dispositif de commande à l'utilisateur. Conformément à la figure 2, le dispositif de chauffage comporte 25 avantageusement un corps cylindrique comprenant outre la partie support 17, la partie tubulaire 18 d'admission de liquide, ainsi que la chambre de chauffe 1 disposée en sortie de la partie tubulaire 18 d'admission de liquide. La partie tubulaire 18 d'admission de liquide est reliée à la chambre de chauffe 1 par des canaux d'amenée latéraux, non visibles sur les figures, permettant de conduire 30 et répartir le liquide vers une zone de la chambre de chauffe 1 comportant classiquement une enveloppe 11 sur laquelle sont disposés des moyens de chauffe 12 dans laquelle circule le liquide mis en oeuvre par la pompe 3. Le dispositif de chauffage comporte également au sein de l'enveloppe 11 de la chambre de chauffe 1 une cavité centrale 44 délimitée par une paroi cylindrique 45 visible sur la figure 4. Cette cavité centrale 44 permet de contraindre la circulation du fluide dans un espace annulaire s'étendant entre la surface interne 14 de l'enveloppe 11 et la cavité centrale 44. La surface interne 14 de l'enveloppe 11 est la paroi chauffante pour le liquide. Ceci permet de réduire le volume de liquide traité par la zone de chauffe. En Io réduisant typiquement l'épaisseur du film liquide au droit de la paroi chauffante, cette géométrie permet aussi d'améliorer les échanges thermiques avec cette paroi chauffante. L'enveloppe 11 de la chambre de chauffe 1 est typiquement un tube cylindrique métallique, sur laquelle sont disposés les moyens de chauffe 12 comme des 15 pistes sérigraphiées 16 visibles sur la figure 8. De manière préférentielle, ces moyens de chauffe 12 sont disposés sur une grande partie de la hauteur de la chambre de chauffe 1, au droit du volume liquide dès l'entrée du liquide dans la chambre de chauffe 1. La diffusion de la chaleur, émise par les moyens de chauffe 12 et transmise par conductivité thermique au travers du matériau de 20 l'enveloppe 11, permet de chauffer l'ensemble du volume liquide sur toute la hauteur de l'enveloppe 11 y compris dans des zones non couvertes par les moyens de chauffe 12 et plus particulièrement par les pistes sérigraphiées 16. Le dispositif de chauffage comporte également dans sa partie haute, coiffant la chambre de chauffe 1, le circuit de distribution 4. Ce circuit de distribution 4 est 25 intégré dans une tête de distribution rapportée sur le tube cylindrique de la chambre de chauffe 1, cette tête de distribution comporte un volume 40 sur lequel différentes sorties de fluides sont disposées à savoir une conduite de retour 43 vers le réservoir 2 et une sortie de liquide comportant une canule 47 munie d'un orifice de sortie 41 en son extrémité. Ce volume 40 est créé par 30 l'espace laissé entre le prolongement de la paroi cylindrique 45 au sein de la tête de distribution et la paroi de la tête de distribution. Ce volume 40 comporte également de manière avantageuse une zone interne servant de moyens d'échappement 42 entre la zone occupée par le liquide chauffé et la conduite de retour 43 ; cette zone permet de séparer la vapeur du fluide chauffé de sa phase liquide par un phénomène de gravité. En cas de débit de liquide trop important ou de vaporisation intense créant une forte ébullition, ces moyens d'échappement 42 servent alors à conduire le trop plein de liquide amené en leur entrée afin qu'il se déverse dans le réservoir 2 par les moyens d'échappement 42 et la conduite de retour 43. A la sortie de la zone couverte par le tube cylindrique de la chambre de chauffe 1, la canule 47 présente une forme adaptée pour faire s'écouler le liquide pour la distribution du liquide directement à l'utilisateur ou pour l'usage du liquide dans une zone de préparation d'un breuvage. Cette forme adaptée de la canule 47 présente une direction ou une courbure adéquate, classiquement inclinée ou arrondie vers le bas. La longueur de cette canule 47 n'est pas une dimension critique, elle est adaptable au besoin de distribution du liquide ; cependant les dimensions, tant en longueur qu'en section débitante, sont adaptées au débit de liquide souhaité et contrôlé en entrée du dispositif en agissant sur la commande de la pompe. Classiquement, ces dimensions sont adaptées pour laisser passer, par déversement, un flot de liquide relativement laminaire afin d'obtenir une distribution de liquide qui ne présente pas de danger de projection pour l'utilisateur. A titre indicatif, pour un débit désiré de 0,5 L/min en sortie de l'orifice 41, les dimensions en entrée de la canule 47, à savoir au niveau du volume sur lequel différentes sorties de fluides sont disposées, sont de 30 mm de largeur sur 7,5 mm de hauteur. L'avantage de cette première variante de réalisation de l'invention est de permettre la distribution du liquide en haut de l'appareil. Cependant, cette capacité introduit un phénomène accru d'éclaboussures en cas de distribution directe dans le contenant présenté par l'utilisateur. Le fonctionnement de l'appareil électroménager et son procédé d'utilisation suivant ce premier mode de réalisation vont maintenant être décrits. Lorsque l'utilisateur souhaite réaliser le chauffage d'un fluide, typiquement de l'eau, il verse le fluide dans le réservoir 2. L'utilisateur actionne ensuite le bouton de commande qui permet l'actionnement de la pompe 3 par le dispositif de commande et la mise en route de l'alimentation électrique des moyens de chauffe 12. La pompe 3 ainsi actionnée fait circuler le fluide du réservoir 2 vers la chambre de chauffe 1. Le fluide circule suivant le schéma hydraulique dans le circuit, sortant par l'orifice de sortie 41 où l'utilisateur le récupère à la température souhaitée dans un contenant adapté. L'utilisateur arrête d'actionner le bouton de commande lorsqu'il a obtenu le volume de fluide désiré. En arrêtant l'actionnement du bouton de commande, le pompage et l'alimentation électrique des moyens de chauffe sont stoppés, arrêtant l'écoulement du fluide chauffé. L'appareil reste alors prêt immédiatement pour l'utilisation suivante. Les figures 5 à 7, illustrent le dispositif de chauffage selon une variante de réalisation de l'invention dans laquelle l'appareil précédemment décrit aux figures 1 à 4 comporte maintenant un circuit de distribution 104 modifié. Suivant cette réalisation, la cavité centrale 144, disposée au sein de l'enveloppe 111 de la chambre de chauffe 101, fait maintenant partie intégrante du circuit de distribution 104 et permet de collecter provisoirement le liquide et de le déverser. Conformément à ces figures, la paroi cylindrique 145 délimitant la cavité centrale 144 s'étend jusqu'à une arête supérieure 148 disposée au sein de l'enveloppe 111, au niveau de laquelle l'eau issue de l'espace annulaire de la chambre de chauffe 101 s'écoule par gravité dans la cavité centrale 144. La cavité centrale 144 comporte un fond 146 incliné en direction d'une ouverture débouchant dans une canule 147 s'étendant obliquement depuis la base de l'enveloppe 111 jusqu'à une extrémité munie d'un orifice 141, le fond incliné 146 et la canule 147 faisant préférentiellement partie intégrante du support 117 sur lequel repose le dispositif de chauffage. Selon cette variante de réalisation de l'invention, le circuit de distribution 104 est en grande partie intégré dans la chambre de chauffe 101 et comporte cependant une tête de fermeture 149 rapportée sur le tube cylindrique de la chambre de chauffe 101 sur lequel une seule sortie est disposée à savoir une conduite de retour 143 vers le réservoir 2. Le volume intérieur de la tête de fermeture 149 sert ainsi de moyens d'échappement 142. Dans cette variante de réalisation, le phénomène de séparation de la vapeur, à partir du mélange bi-phasique issu de l'échauffement du liquide, est amélioré par la présence de l'arête supérieure 148 dans le circuit de distribution 104, cette géométrie maintenant une zone singulière, dans le cheminement du fluide, favorisant la séparation des phases du fluide par un changement brutal de direction du liquide. En effet, le liquide est guidé verticalement vers le haut jusqu'au droit de l'arête 148, puis il se déverse verticalement vers le bas en 15 sortie de cette arête 148. En cas de débit de liquide trop important, le liquide doit d'abord remplir la cavité centrale 144 qui sert de volume tampon. L'effet tampon du remplissage de la cavité centrale 144 n'a pas d'effet sur la température du liquide. En effet, le liquide est maintenu dans une zone intégrée à la chambre de chauffe 111 et de 20 ce fait le liquide est maintenu au chaud. Dans le cas d'un débit encore plus important, le surplus de liquide est traité via les moyens d'échappement 142 qui servent alors à conduire le trop plein de liquide amené en leur entrée afin qu'il se déverse dans le réservoir 2 par les conduites de retour 143. L'avantage de cette variante de réalisation de l'invention est de permettre la 25 distribution du liquide en partie basse de l'appareil. Ceci réduit le phénomène d'éclaboussures en cas de distribution directe dans le contenant présenté par l'utilisateur. Cependant, cette configuration limite la vitesse de distribution du liquide qui est momentanément stocké dans la cavité centrale 144. De plus, l'utilisation de cette configuration est principalement à usage de distribution 30 directe du liquide à l'utilisateur, par la position basse de la sortie qui permet difficilement un écoulement par gravité dans une partie plus haute d'un appareil de préparation de breuvage. 2 9836 92 Le fonctionnement de l'appareil électroménager et son procédé d'utilisation suivant ce deuxième mode de réalisation vont maintenant être décrits. La mise en route de l'appareil par l'utilisateur est réalisée de manière identique au premier mode de réalisation. 5 Le fluide circule suivant le nouveau schéma hydraulique dans le circuit, sortant par l'orifice de sortie 141 où l'utilisateur le récupère à la température souhaitée dans un contenant adapté. Cependant, de part l'effet tampon de la cavité centrale 144, un délai faible est introduit entre le moment où l'utilisateur actionne le bouton de commande et le premier écoulement du liquide en sortie de l'appareil par l'orifice de sortie 141. L'utilisateur arrête d'actionner le bouton de commande lorsqu'il a obtenu le volume de fluide désiré. En arrêtant l'actionnement du bouton de commande, le pompage et l'alimentation électrique des moyens de chauffe sont stoppés, arrêtant l'écoulement du fluide chauffé. Cependant, dans ce mode de réalisation, l'écoulement du liquide se prolonge le temps de vider la quantité de liquide contenue dans la cavité centrale 144. L'appareil reste alors prêt immédiatement pour l'utilisation suivante. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. Ainsi les moyens d'échappement 42, 142 peuvent être dirigés pour un échappement direct vers le haut de l'appareil.