Brevet FR3016111A1 — publié le 20150703

SYSTEME DE CONTROLE POUR APPAREIL DE CUISSON La présente invention a pour objet un système de contrôle électronique pour appareil de cuisson permettant de détecter, au travers d'une 5 plaque typiquement en vitrocéramique, la température et la surchauffe du récipient chauffé. La présente invention permet notamment de résoudre un problème important des appareils de cuisson à induction, la surchauffe du 10 récipient métallique laissé vide, ou sans eau, sur l'appareil en marche. Ce problème est particulièrement présent dans le domaine de la cuisine professionnelle, puisqu'on utilise des appareils de cuisson de forte puissance et que le souci de productivité demande au professionnel de surveiller plusieurs récipients en même temps et éventuellement de les laisser en chauffe entre deux 15 services pour une utilisation rapide. L'utilisation d'une sonde de température, par exemple une thermistance, montée juste en dessous de la plaque isolante, est connue de l'homme de l'art mais n'est pas une solution satisfaisante notamment dans le cas 20 d'appareils de cuisson de forte puissance. En effet, le matériau isolant introduit un retard dans la détection de température, ce retard peut être suffisant pour engendrer une forte surchauffe et une déformation irréversible du récipient. La demande de brevet W097/16943 décrit un appareil de cuisson 25 à induction dans lequel la température du récipient est mesurée par détection électromagnétique de la variation de permittivité magnétique du fond du récipient. Ce système utilise un enroulement de mesure placé sous le récipient et présente plusieurs difficultés: Il demande de rajouter un enroulement de mesure qui devra résister à la température et au champ induit par l'enroulement de cuisson. De 30 plus, ce système mesure globalement la température du fond du récipient mais ne peut pas détecter une surchauffe ponctuelle. En outre, la mesure dépend du matériau utilisé pour le fond du récipient, ce qui peut nécessiter une calibration peu pratique à réaliser. L'objet de la présente invention, représenté en figure 1, est de proposer de doter un appareil de cuisson d'un capteur (3) sensible au rayonnement infra-rouge, capteur placé sous la plaque isolante (2) séparant l'élément chauffant (1) du récipient (4), de façon à détecter le rayonnement thermique émis par le récipient. De façon préférentielle, tel que représenté schématiquement sur la figure 2, l'élément chauffant est un enroulement inducteur (1) qui, alimenté en courant alternatif de quelques dizaines de milliers de Hertz, chauffe le fond métallique du récipient (4) par les effets connus de l'induction électromagnétique, c'est-à-dire à la fois grâce au courant induit dans le métal et grâce aux pertes du cycle d'aimantation. L'invention est applicable à d'autres types d'éléments chauffants, 15 tels que des résistances électriques placées sous une plaque isolante. Il conviendra dans ce cas de bien positionner le capteur pour qu'il ne mesure pas directement le rayonnement infra-rouge émis par l'élément chauffant. Typiquement, on utilisera la détection du rayonnement infra-rouge 20 pour arréter la chauffe lorsque le rayonnement mesuré dépasse une valeur limite. Dans un mode de réalisation avantageux, la détection du rayonnement, au moins lorsqu'elle n'atteint une valeur limite de sécurité, est utilisée pour réguler la température du récipient en empêchant sa surchauffe. Le 25 récipient reste ainsi chaud même s'il est vide, il est donc aussitôt disponible pour une cuisson rapide des aliments. De façon avantageuse, le capteur (3) sera optimisé pour la détection du rayonnement infra-rouge de longueur d'onde comprise entre 2 et 5 30 micromètres, tel que par exemple un capteur de type thermopile avec fenêtre optique en matériau adapté. Il a démontré qu'en limitant ainsi la détection à cette bande de rayonnement, on obtenait une détection extrêmement rapide d'une surchauffe intempestive, c'est-à-dire lorsque le fond du récipient passe brusquement d'une température de 100 à 200 degrés centigrade en utilisation normale, à plus de 300 degrés en cas de chauffe à vide. De plus, la détection obtenue est suffisamment indépendante du matériau utilisé pour le fond du récipient sans nécessiter de calibration spécifique à chaque type de récipient. Par ailleurs, cette gamme de longueur d'onde infra-rouge est bien transmise par les plaques vitrocéramiques optimisées pour le chauffage par élément chauffant. Dans un mode de réalisation préférentiel, représenté en figure 3, le capteur (3) est placé à quelques centimètres sous la plaque isolante (2), pour éviter qu'il soit perturbé par la température ou le champ magnétique, et est monté dans un tube (5) lui permettant de viser la surface du récipient sans capter de rayonnement parasite latéral. On choisira préférentiellement pour ce tube un matériau peu 15 transmissif pour le rayonnement infra-rouge de longueur d'onde comprise entre 2 et 5 micromètres, par exemple du verre. L'invention s'appliquera tout particulièrement au cas illustré en figure 4 où le récipient a une forme sphérique de type wok, tel qu'utilisé dans 20 plusieurs traditions culinaires asiatiques, la plaque isolante ayant alors la forme d'un bol sphérique (6). Le capteur (3) avec son éventuel tube (5) sera alors avantageusement monté de façon à viser radialement la paroi du récipient, sur la zone de chauffe maximale typiquement localisée en hauteur autour du tiers inférieur de l'élément chauffant. 25 Avantageusement, comme illustré en figure 3, le tube (5) protégeant le capteur sera inséré entre 2 spires de l'enroulement inducteur(1). Dans un mode préférentiel de réalisation, le processus de détection 30 de surchauffe prendra en compte prioritairement, pour décider si le récipient est en situation de surchauffe, non pas la valeur elle-même de l'intensité mesurée du rayonnement infra-rouge mais la vitesse d'accroissement de cette intensité mesurée. Dans ce cas, le processus de détection de surchauffe, après avoir détecté une forte vitesse d'accroissement, pourra avantageusement se fixer un seuil statique de détection, pour toute détection ultérieure. Ce seuil sera fixé à une valeur proche de la valeur de l'intensité de rayonnement mesurée lors de la détection de forte vitesse d'accroissement. On réalise ainsi une autocalibration du système. De façon avantageuse, on placera une sonde de température classique, thermistance ou autre, directement sous la plaque isolante et le processus de détection corrigera la valeur mesurée de l'intensité de rayonnement infra-rouge pour soustraire la part de la mesure pouvant provenir du rayonnement thermique de la plaque isolante (2) elle-même. En effet, cette plaque s'échauffe durant l'usage et son rayonnement vient s'ajouter à celui du récipient à détecter. Le positionnement des divers éléments constitutifs donne à l'objet de l'invention un maximum d'effets utiles qui n'avaient pas été, à ce jour, obtenus par des dispositifs similaires. REVENDICATIONS1. Appareil de cuisson, comportant un élément chauffant (1) et une plaque isolante (2) en matériau tel que verre ou vitrocéramique, caractérisé par le fait qu'un capteur (3) sensible au rayonnement infra-rouge est placé sous ladite plaque isolante de façon à détecter le rayonnement thermique émis par le récipient (4) chauffé. 2. Appareil de cuisson suivant la revendication précédente caractérisé par le fait que l'élément chauffant est un enroulement inducteur (1) qui chauffe le fond métallique du récipient (4) par les effets de l'induction électromagnétique. 3. Appareil de cuisson suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que la détection du rayonnement, au moins lorsqu'elle n'atteint pas une valeur limite de sécurité, est utilisée pour réguler la température du récipient en empêchant sa surchauffe, le récipient restant chaud et disponible pour une cuisson rapide des aliments. 4. Appareil de cuisson suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que ledit capteur (5) est optimisé pour la détection du rayonnement infra-rouge de longueur d'onde comprise entre 2 et 5 micromètres, tel que par exemple un capteur de type thermopile avec fenêtre optique en matériau adapté. 5. Appareil de cuisson suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que ledit capteur (3) est placé à quelques centimètres sous la plaque isolante (2) et monté dans un tube (5) lui permettant de viser la surface du récipient sans capter de rayonnement parasite latéral, ledit tube étant réalisé en matériau peu transmissif pour le rayonnement infra-rouge de longueur d'onde comprise entre 2 et 5 micromètres, par exemple en verre. 6. Appareil de cuisson suivant l'une quelconque des revendications précédentes et dont la plaque isolante a une forme sphérique creuse (6) pour accueillir un récipient de type wok, caractérisé par le fait que le capteur (3) avec son éventuel tube (5) est monté de façon à viser radialement la paroi du récipient. 7. Appareil de cuisson suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que ledit tube (5) est inséré entre 2 spires de l'élément chauffant (1). 8. Appareil de cuisson suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que le processus de détection de surchauffe prend en compte prioritairement la vitesse d'accroissement de l'intensité mesurée du rayonnement infra-rouge pour décider si le récipient est en situation de surchauffe. 9. Appareil de cuisson suivant la revendication précédente caractérisé par le fait que le processus de détection de surchauffe, après avoir détecté une forte vitesse d'accroissement, fixe un seuil statique de détection, pour toute détection ultérieure, à une valeur proche de la valeur de l'intensité de rayonnement mesurée lors de la détection de ladite forte vitesse d'accroissement. 10. Appareil de cuisson suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que le processus de détection de surchauffe corrige la valeur mesurée de l'intensité de rayonnement infra-rouge pour soustraire la part de la mesure pouvant provenir du rayonnement thermique de la plaque isolante (2), grâce à une sonde de température classique placée directement sous ladite plaque isolante.