Brevet FR3024829A1 — publié le 20160219

B.14773 DISPOSITIF DE DETARTRAGE D'UNE BUSE DE DISTRIBUTION D'EAU CHAUDE ET APPAREIL DE DISTRIBUTION D'EAU CHAUDE EQUIPE D'UN TEL DISPOSITIF La présente invention concerne un dispositif de détartrage d'une buse de distribution d'eau chaude. L'invention concerne également un appareil de distribution d'eau chaude équipé d'un tel dispositif de détartrage. Dans une application préférentielle, l'invention concerne un appareil de préparation de boissons à base d'eau chaude. On pourrait toutefois envisager la mise en oeuvre du dispositif de détartrage sur d'autres types d'appareils distribuant de l'eau chaude au travers d'une buse. L'invention a pour but principal de limiter l'entartrage de la buse de distribution, afin de réduire la fréquence de détartrage de l'appareil de distribution d'eau chaude. Les appareils de distribution d'eau chaude, notamment les appareils de préparation de boissons à base d'eau chaude, comprennent un système de chauffe qui produit des petites quantités d'eau bouillante et distribue cette eau bouillante par une buse munie d'un orifice de distribution. La distribution de cette eau bouillante s'effectue généralement après avoir préalablement séparé l'eau bouillante de la vapeur, dans une chambre de distribution. La buse est calibrée pour réguler l'écoulement d'une quantité d'eau bouillante en sorte que la durée d'écoulement corresponde à la durée de production de la quantité d'eau bouillante suivante par le système de chauffe, ce qui donne l'impression à l'utilisateur que la distribution d'eau chaude s'effectue en continue. Un inconvénient majeur des appareils de distribution d'eau chaude est leur entartrage régulier. Cet entartrage est dû à des particules solides de tailles variables, généralement inférieures à 5 mm de diamètre, qui sont expulsées par le système de chauffe, d'une part, et à un dépôt de précipitation de minéraux dissous dans l'eau, d'autre part. Il apparaît, en outre, que la buse s'entartre plus rapidement que les autres éléments de l'appareil en contact avec l'eau, ce qui présente pour inconvénient de réduire ou de stopper le débit d'eau chaude en 3024829 2 sortie de buse et, par conséquent, engendre une durée de production d'une quantité d'eau bouillante par le système de chauffe plus rapide que la durée d'écoulement d'une quantité d'eau correspondante, par la buse. Cela provoque des débordements par la sortie vapeur. 5 Certains appareils de distribution d'eau chaude comprennent un système de gestion électronique configuré pour détecter un seuil d'entartrage du système de chauffe et pour signaler à l'utilisateur la nécessité de procéder à un détartrage. Ce détartrage est réalisé au moyen d'une eau acidifiée, par exemple au moyen 10 de vinaigre, qui permet de dissoudre le calcaire. L'eau acidifiée est insérée dans le réservoir et circule dans tout le circuit de distribution, jusqu'à la buse où cette eau acidifiée est évacuée. Certains appareils de distribution d'eau chaude comprennent aussi une buse 15 démontable en sorte de pouvoir la détartrer manuellement, voire en la trempant dans une eau acidifiée. Les tests pratiqués ont montré que ces appareils de distribution d'eau chaude commencent à être perturbés par le tartre après avoir distribué de l'ordre de 30 à 20 100 tasses d'une contenance de 200 ml, selon les caractéristiques des appareils utilisés, et nécessitent alors un détartrage. La présente invention a pour objectif de réduire la fréquence de détartrage des appareils de distribution d'eau chaude. Elle a notamment pour objectif d'atteindre 25 une réalisation de l'ordre de 400 à 700 tasses d'une contenance de 200 ml, selon les caractéristiques des appareils utilisés, avant de nécessiter une intervention de détartrage. Ces chiffres sont valables pour une eau de dureté d'environ 28°F. Ils peuvent 30 varier beaucoup en plus ou en moins, en fonction de cette dureté. A cet effet, l'invention concerne un dispositif de détartrage d'une buse de distribution d'eau chaude, le dispositif comprenant des moyens de nettoyage 3024829 3 agencés de manière mobile entre une première position, dans laquelle les moyens de nettoyage sont dans la buse, et une seconde position, dans laquelle les moyens de nettoyage sont en dehors de la buse. En outre, ces moyens de nettoyage sont entrainés par un élément à mémoire de forme lors d'un 5 changement de température, le déplacement des moyens de nettoyage entre la première et la deuxième position permettant d'enlever le tartre présent dans la buse, en la raclant. Ainsi, le changement de position de l'élément à mémoire de forme, lors d'une élévation de température, permet le déplacement des moyens de nettoyage de la première position vers la seconde position, et inversement 10 lors d'une baisse de température. L'action mécanique de raclage de la buse permet de conserver celle-ci opérationnelle, ce qui permet de retarder le détartrage des appareils de distribution d'eau chaude jusqu'à un seuil de tolérance correspondant à l'atteinte d'un niveau d'entartrage dans le système de chauffe et le circuit de distribution de l'eau. 15 Dans une réalisation du dispositif de détartrage selon l'invention, l'élément à mémoire de forme est à température ambiante dans la première position des moyens de nettoyage. Cet élément à mémoire de forme est soumis à une élévation de température provoquée par le passage de l'eau chaude, ce qui 20 engendre le déplacement des moyens de nettoyage dans la deuxième position. Ainsi, le changement de température s'effectue naturellement, grâce à la chaleur dégagée par l'eau chaude distribuée et éventuellement par la vapeur présente dans l'environnement de l'élément à mémoire de forme. Dans une variante de mise en oeuvre, le dispositif de détartrage peut comprendre des moyens de 25 chauffe complémentaires, par exemple un fil résistant, configurés pour modifier la température de l'élément à mémoire de forme, en sorte que celui-ci change de position et déplace les moyens de nettoyage en raclant la buse. Dans une réalisation du dispositif de détartrage selon l'invention, les moyens de 30 nettoyage sont formés par un piston mobile à coulissement. Dans la première position, le piston est engagé dans la buse et, dans la seconde position, le piston est dégagé de la buse. 3024829 4 De préférence, selon le dispositif de détartrage objet de l'invention, l'élément à mémoire de forme est un bilame dont une première extrémité est fixe sur ledit dispositif et une seconde extrémité est assujettie aux moyens de nettoyage. Ainsi, la déformation du bilame lors d'un changement de température entraîne le 5 coulissement des moyens de nettoyage dans la première position ou dans la seconde position. Le bilame peut être du type à déformation continue en fonction de la température ou du type cloqué qui change brutalement de position une fois une température 10 de basculement atteinte. Ce type de bilame cloqué présente l'intèret de créer un impact sur les particules de tartre. De préférence, selon cette réalisation du dispositif de détartrage, la seconde extrémité du bilame est montée à coulissement vis-à-vis des moyens de 15 nettoyage. Cela évite d'exercer des contraintes sur les moyens de nettoyage qui sont assujettis au bilame, durant le déplacement dudit bilame. Cette absence de contrainte assure un coulissement convenable des moyens de nettoyage vis-à-vis de la buse. 20 Dans une réalisation du dispositif de détartrage selon l'invention, l'élément à mémoire de forme est monté en précontrainte à température ambiante. Cela présente pour intérêt de permettre aux moyens de nettoyage d'exercer un effort plus important au niveau de la buse, par exemple lorsque la buse présente un dépôt de particules de tartre expulsées du système de chauffe ou lors d'un léger 25 défaut d'alignement du piston et de la buse, en sorte de garantir un retour convenable des moyens de nettoyage dans leur première position. Dans une réalisation du dispositif de détartrage selon lequel les moyens de nettoyage sont formés par un piston mobile à coulissement, ledit piston 30 comprend à son extrémité distale une tête sphérique de diamètre adapté à celui de la buse. Cela permet de guider le piston dans la buse en évitant les risques de coincement durant son introduction, tout en raclant convenablement la surface de la buse. 3024829 5 Dans une réalisation du dispositif de détartrage selon l'invention, l'élément à mémoire de forme et les moyens de nettoyage sont réalisés dans des matériaux aptes au contact alimentaire. Cela garantit une hygiène alimentaire. 5 Dans une réalisation du dispositif de détartrage selon l'invention, celui-ci comprend des moyens de butée qui sont configurés pour limiter la course des moyens de nettoyage lors de leur retour dans la première position. Cela permet un positionnement convenable de moyens de nettoyage vis-à-vis de la buse 10 dans la première position. La présente invention concerne également un appareil de distribution d'eau chaude, notamment un appareil de distribution de boissons à base d'eau chaude. L'appareil de distribution d'eau chaude comprend notamment une 15 chambre de distribution d'eau chaude munie d'une buse de distribution d'eau chaude et un dispositif de détartrage selon l'invention, présentant l'une ou l'autre des caractéristiques précitées, voire toutes autres variantes sous le couvert de la présente invention. Ce dispositif de détartrage est configuré au moins partiellement à l'intérieur de la chambre de distribution d'eau chaude. 20 De préférence, le dispositif de détartrage est totalement intégré dans la chambre de distribution, ce qui permet de disposer l'élément à mémoire de forme sous l'écoulement d'eau chaude en sorte de le déformer et de déplacer les moyens de nettoyage, libérant et raclant ainsi la buse. On pourrait toutefois envisager des 25 moyens de chauffe complémentaires, par exemple un fil résistant, agissant sur l'élément à mémoire de forme, l'ensemble étant agencé à l'extérieur de la chambre de distribution pour limiter son encombrement. L'agencement du dispositif de détartrage d'une buse de distribution sur l'appareil 30 de distribution d'eau chaude permet avantageusement de détartrer l'orifice de distribution de cette buse pour conserver un débit d'écoulement constant. Ainsi, la durée d'écoulement par la buse d'une quantité d'eau chaude reste équivalente à la durée de production d'une quantité d'eau chaude, par le système de chauffe 3024829 6 dudit appareil. Cela permet donc de retarder le détartrage jusqu'à ce que le système de chauffe ou le circuit de distribution de l'appareil de distribution d'eau chaude ait atteint un seuil critique d'entartrage. 5 Dans une réalisation de l'appareil de distribution selon lequel le dispositif de détartrage comprend un piston, une liaison pivot glissante est agencée entre ledit piston et la chambre de distribution. Cette liaison est configurée pour permettre le coulissement d'une tête du piston dans la buse dans une première position et le dégagement de la tête du piston hors de la buse dans une seconde 10 position. Dans une réalisation de l'appareil de distribution selon l'invention, celui-ci comprend une grille qui est agencée dans la chambre de distribution et qui est configurée pour retenir des particules de tartre. Ainsi, les particules solides de 15 tartre sont retenues par la grille et n'encombrent pas la buse. Selon cette réalisation de l'appareil de distribution, la grille est agencée dans une position intermédiaire entre la buse et l'élément à mémoire de forme. Cela permet à l'eau chaude de venir directement en contact avec l'élément à mémoire 20 de forme, avant d'être filtrée pour retenir les particules solides de tartre. Dans une variante de réalisation de l'appareil de distribution selon l'invention, celui-ci comprend un bac qui incorpore au moins la grille et qui est agencé dans la chambre de distribution. Dans une variante de réalisation, l'appareil est en 25 outre configuré pour que le bac soit amovible, ce qui facilitera le nettoyage de la grille. De préférence, la liaison glissière ou pivot glissante est agencée directement dans la chambre de distribution, ce qui permet de centrer convenablement le 30 piston par rapport à la buse, pour assurer un coulissement convenable dudit piston. On pourrait toutefois envisager, selon la variante précitée où l'appareil de distribution comprend un bac, d'agencer la liaison glissière ou pivot glissante et l'élément à mémoire de forme directement sur le bac. 3024 82 9 7 La description suivante met en évidence les caractéristiques et avantages de la présente invention. Cette description s'appuie sur des figures, parmi lesquelles : - La figure 1 illustre une vue d'ensemble tridimensionnelle d'un appareil de 5 distribution d'eau chaude ; - La figure 2 illustre une vue dans un plan de coupe symétrique de l'appareil illustré en figure 1 ; - La figure 3 illustre une vue d'ensemble tridimensionnelle partiellement ouverte, d'un appareil de distribution d'eau chaude, mettant en évidence 10 le dispositif de détartrage de la buse de distribution dans la chambre de distribution ; - La figure 4 illustre une vue agrandie d'un dispositif de détartrage agencé dans une chambre de distribution d'un appareil de distribution d'eau chaude. 15 Dans la suite de la description, les mêmes références seront utilisées sur les figures pour définir les mêmes caractéristiques ou leurs équivalents, selon les différentes variantes présentées. Tel qu'illustré sur les figures 1 à 4, l'appareil de distribution d'eau chaude 1 20 comprend un réservoir 2, un système de chauffe 3 et une tête de distribution 4. La tête de distribution 4 présente une chambre de distribution 5 configurée pour séparer l'eau chaude et la vapeur, l'eau chaude sortant de la tête de distribution 4 par une buse 6 et la vapeur sortant de la tête de distribution 4 par un tube de vaporisation 7. L'eau, puisée du réservoir 2, circule au moyen d'un circuit de 25 distribution 8 jusque dans le système de chauffe 3 puis, une fois chauffée, jusque dans la chambre de distribution 5. Ces caractéristiques relatives à l'appareil de distribution d'eau chaude 1 sont déjà à la disposition de l'homme du métier qui pourra s'inspirer des demandes de brevet WO 2011/098699 Al et WO 2012/076787 Al déposées par la demanderesse. Bien entendu, toutes 30 autres variantes d'appareils intégrant un système de chauffe et un circuit de distribution d'eau depuis un réservoir jusqu'à une buse de distribution, en transitant par le système de chauffe, connues de l'homme du métier ou susceptibles de présenter des innovations, pourront être envisagées sans sortir 3024829 8 du cadre de la présente invention qui concerne tout particulièrement la mise en oeuvre d'un dispositif de détartrage 9 de la buse 6 de distribution d'eau chaude sur cet appareil. 5 Dans le cas d'espèce du dispositif de distribution d'eau chaude 1, tel qu'illustré en figures 1 à 4, le dispositif de détartrage 9 est agencé entièrement dans la chambre de distribution 5. Ce dispositif de détartrage 9 comprend un piston 10 qui est monté à coulissement vis-à-vis de la chambre de distribution 5 en sorte que la tête 11 du piston 10, agencée à son extrémité distale inférieure 10a, se 10 déplace dans une première position P1, illustrée en figures 2 à 4, selon laquelle ladite tête 11 est positionnée dans un orifice de distribution 12 de la buse 6, ou dans une seconde position P2, illustrée en figure 2 à 4, selon laquelle ladite tête 11 est dégagée de l'orifice de distribution 12 de la buse 6, le déplacement de la tête 11 s'effectuant en raclant ledit orifice de distribution 12. Cette tête 11 du 15 piston 10 présente de préférence une forme sphérique permettant de constituer une sorte de rotule, ce qui évite les contraintes entre le piston 10 et la buse 6 dues à un léger désaxage éventuel entre lesdites pièces, lors du coulissement. Cette tête 11 sphérique présente un diamètre calibré avec celui de l'orifice de distribution 12 de la buse 6, pour garantir le raclage de cet orifice de distribution 20 12 lors du coulissement du piston 10 de la première position vers la seconde position, et inversement. De préférence, l'orifice de distribution 12 de la buse 6 présente un diamètre de 3.2 mm, la tête 11 sphérique étant calibrée à un diamètre de 3 mm. 25 Sur la figure 4, le montage à coulissement du piston 10 est mis en oeuvre au moyen d'une liaison pivot glissante 13 agencée directement sur une paroi interne 14 de la chambre de distribution 5. Sur les figures 2 et 3, cette liaison pivot glissante 13 est agencée sur une paroi 15 d'un bac 16 qui est rapporté dans la chambre de distribution 5. Bien entendu, on peut envisager de remplacer 30 cette liaison pivot glissante 13 par une liaison glissière, pour la mise en oeuvre du coulissement du piston 10. 3024829 9 Sur les figures 2 à 4 est illustré un élément à mémoire de forme constitué, de préférence, d'un bilame 17. Ce bilame 17 est agencé dans la chambre de distribution 5 en sorte que l'eau chaude se déverse sur ledit bilame 17, permettant sa déformation sous l'action de la chaleur. Sur la figure 4, le bilame 5 17 a sa première extrémité 17a qui est fixée sur un support 18 agencé sur la chambre de distribution 5, la fixation étant réalisée au moyen d'un système de fixation (non illustré), par exemple une vis. Sur les figures 2 et 3, ce support 18 est agencé à l'intérieur du bac 16. Sur les figures 2 à 4, la seconde extrémité 17b du bilame 17 est montée à coulissement vis-à-vis de l'extrémité supérieure 10 10b du piston 10, au moyen d'une liaison glissière 19 agencée plus ou moins selon une trajectoire perpendiculaire à l'axe longitudinal X1 du piston 10, illustré en figure 4. Cette liaison glissière 19 évite de contraindre le piston 10 lors de la déformation du bilame 17. Lorsqu'aucune eau chaude n'est distribuée par l'appareil 1, la chambre de distribution 5 se trouve à une température ambiante 15 selon laquelle le bilame 17 est au repos dans une position P'1, illustrée sur les figures 2 à 4, correspondant à la position P1 du piston 10, la tête 11 obturant l'orifice de distribution 12 de la buse 6. Au contraire, lorsque de l'eau chaude est injectée dans la chambre de distribution 5, celle-ci s'écoule sur le bilame 17 à une température proche de celle de l'ébullition, soit proche de 100°C ; le bilame 20 17 se déforme alors et se déplace vers le haut dans une position P'2, illustrée en figures 2 à 4, ce qui entraîne un déplacement vers le haut du piston 10 dans la position P2 correspondante, tout en permettant à la seconde extrémité 17b du bilame 17 de coulisser vis-à-vis de l'extrémité 10b du piston 10, au moyen de la liaison glissière 19. De préférence, le bilame 17 est précontraint au montage à 25 température ambiante dans la position P'1, alors qu'en position complètement relâchée ce bilame 17 devrait se situer dans une position P'3 illustrée en figure 4. Ce montage en précontrainte du bilame 17 dans sa position P'1 permet d'exercer une force vers le bas sur le piston 10, ce qui lui permet de reprendre sa première position P1 avec sa tête 11 disposée dans l'orifice de distribution 12 30 de la buse, même lorsque des particules de tartre obturent ladite buse 6, la tête 11 dégageant lesdites particules de tartre éventuelles. 302 4 82 9 10 Le dispositif de détartrage 9 comprend un élément de butée 20 sur lequel vient en appui, directement ou indirectement, l'extrémité supérieure 10b du piston 10 lors de son retour dans la première position Pi, ce qui permet de limiter la course dudit piston 10 vers le bas et de garantir un positionnement précis de la 5 tête 11 dans l'orifice de distribution 12 de la buse 6. Cette limitation de la course est d'autant plus essentielle lorsque le bilame 17 est précontraint au montage à température ambiante. Sur la figure 4, cet élément de butée 20 est constitué de l'extrémité supérieure 13a de la liaison pivot glissante 13 permettant le coulissement du piston 10, la liaison glissière 19 agencée à l'extrémité 10 supérieure 10b du piston 10 venant en butée sur ladite extrémité supérieure 13a de la liaison pivot glissante 13. Tel qu'illustré sur les figures 3 et 4, une grille 21 est agencée entre le bilame 17 et la buse 6, cette grille 21 comprenant des perforations qui présentent un 15 diamètre compris entre 1 mm et 3 mm, de préférence un diamètre de 2 mm. Cette grille 21 est configurée pour retenir les particules de tartre qui sont éjectées dans la chambre de distribution 5 par le système de chauffe 3, en sorte d'éviter que ces particules de tartre n'obturent la buse 6. Sur la figure 4, cette grille 21 est agencée sur la paroi interne 14 de la chambre de distribution 5. 20 Dans la variante illustrée en figures 2 et 3, la grille 21 est agencée à l'intérieur du bac 16. D'autres caractéristiques sont envisageables dans le cadre de l'invention. On peut notamment prévoir pour la variante illustrée en figures 2 et 3, une 25 configuration de l'appareil 1 permettant d'ouvrir la tête de distribution 4 et le retrait du bac 16 hors de la chambre de distribution 5, en sorte de faciliter le détartrage de la grille 21, du piston 10 et du bilame 17. On peut également envisager une variante d'appareil de distribution d'eau 30 chaude 1 selon laquelle le bilame 17 serait agencé hors de la chambre de distribution 5. Dans ce cas, il conviendrait de prévoir des moyens de chauffe complémentaires, par exemple un fil résistant, en sorte de chauffer le bilame 17 et de permettre sa déformation jusqu'à atteindre un déplacement du piston 10 3024 82 9 11 dans la seconde position P2, l'arrêt des moyens de chauffe permettant de restaurer une température ambiante permettant au bilame 17 de revenir dans sa position initiale selon laquelle le piston 10 revient dans sa première position P1 avec sa tête 11 disposée dans l'orifice de distribution 12 de la buse 6. 5 Les matériaux utilisés pour la fabrication du piston 10, du bilame 17, de la grille 21 et du bac 16 seront aptes au contact alimentaire en sorte de garantir une hygiène alimentaire. 10 Le dispositif de détartrage d'une buse de distribution selon l'invention permet avantageusement de réduire la fréquence de détartrage des appareils de distribution d'eau chaude, qui dépend essentiellement d'un seuil critique d'entartrage du système de chauffe et/ou du circuit de distribution sur lesdits appareils. La demanderesse a procédé à des tests avec une eau d'une dureté 15 de 29 degré français (29°f), soit une eau plutôt dure, et a pu distribuer entre 400 à 700 tasses d'une contenance de 200 ml avant que les appareils testés aient besoin d'un détartrage de leur système de chauffe et de leur circuit de distribution, leur buse restant détartrée grâce audit dispositif de détartrage. Alors que selon l'art antérieur, ces appareils présentaient un écoulement perturbé au 20 bout de 30 à 100 tasses de 200 ml, du fait d'un entartrage de leur buse de distribution.