Brevet FR3025412A1 — publié le 20160311

-1- CAFETIERE A FILTRE A INTERRUPTEUR BILAME Domaine de l'invention La présente invention concerne le domaine des 5 cafetières-filtre. Ce type de cafetière est constitué d'un réservoir d'eau froide, un récipient dans lequel s'écoule le café ou l'infusion et entre les deux, un cône de filtration recevant un filtre contenant le café en poudre. Un conduit relie le 10 fond du réservoir d'eau à une buse placée au-dessus du filtre. Un élément chauffant le conduit porte l'eau à ébullition. Des bulles créées par la vapeur d'eau sont alors formées dans le conduit adjacent à l'élément chauffant. Ces bulles ont une masse volumique inférieure à celle de l'eau et, grâce à la 15 poussée d'Archimède, elles sont entraînées vers le haut. La pression causée par la colonne d'eau contenue dans le réservoir d'eau froide force les bulles à emprunter la direction opposée et à se diriger vers le cône de filtration. Grâce à la force gravitationnelle, l'eau tombe dans le cône de 20 filtration et trouve son chemin vers le récipient en absorbant au passage la saveur et l'arôme de la poudre de café moulus. Au bout d'un certain temps, le niveau d'eau du réservoir d'eau froide atteint un seuil où la pression générée par sa colonne d'eau sera égale à celle générée par la colonne 25 d'eau du circuit de l'eau chaude. À partir de ce moment, les bulles commencent à emprunter la direction du réservoir d'eau froide. Un clapet anti-retour, entrainé par la poussée exercée par les bulles, bloque la voie et empêche celles-ci de remonter dans le réservoir. À l'opposé, le vide causé par la 30 circulation de l'eau et des bulles vers le cône de filtration entraîne le reste de l'eau, emprisonnée par les bulles, en direction du cône de filtration, seule voie de sortie possible. 3025412 -2 Etat de la technique L'état de la technique est constitué par les 5 cafetières-filtre dont le brevet européen EP0324446 décrit un exemple. Cette cafetière de l'art antérieur comprend un filtre qui est arrosé par une goulotte présentant un orifice principal destiné à arroser la région centrale du filtre, ainsi qu'une série de trous répartis autour dudit orifice et 10 destinés à arroser la zone périphérique de ce filtre. Selon l'invention, la goulotte est équipée d'un clapet qui est commandé par un dispositif de temporisation qui autorise l'écoulement de l'eau chaude par l'orifice uniquement après une durée dite de "mouillage" au cours de laquelle l'eau 15 chaude ne s'écoule que par les trous. Ce dispositif de temporisation peut occuper, soit une position d'obturation de l'orifice principal pour laquelle l'écoulement de l'eau chaude s'effectue uniquement par la série de trous et en laquelle il est maintenu pendant une durée déterminée, dite de 20 "mouillage", fixée par le dispositif de temporisation, soit une position d'ouverture, pour laquelle l'écoulement de l'eau chaude s'effectue alors par l'orifice principal et en laquelle il est maintenu pendant toute une durée dite "d'infusion" qui suit ladite durée de "mouillage". 25 On connaît aussi du brevet DE-C-2932053 une machine à café électrique du type machine à café filtre, comportant un réservoir, des moyens de chauffe de l'eau et une chambre de distribution située au-dessus du porte-filtre, ladite chambre de distribution étant pourvue d'un clapet de commande de 30 l'ouverture ou de la fermeture d'un orifice de distribution ménagé dans ladite chambre au-dessus du porte-filtre. La machine décrite comprend un système de recyclage de l'eau n'ayant pas atteint la température désirée. Le système de recyclage consiste en une conduite de recyclage reliant la 3025412 - 3 - chambre de distribution au réservoir. Le clapet de commande est constitué d'un élément bimétallique en contact avec l'eau présente dans la chambre de distribution et libérant par déformation l'orifice de distribution lorsque la température de l'eau a atteint une valeur suffisante. En cours de fonctionnement de la machine à café, l'eau arrivant dans la chambre de distribution est recyclée continuellement par la conduite de recyclage dans le réservoir tant que la température de consigne n'est pas atteinte. Le brevet français FR2807930 décrit un autre exemple de cafetière de l'art antérieur, ayant un réservoir d'eau froide, une pompe, un bloc de chauffe équipé d'un premier et d'un deuxième thermostat et un filtre. Le deuxième thermostat, dont la consigne est plus élevée, est mis en service en même temps que la pompe pour produire l'eau chaude nécessaire au café. Le brevet européen EP0655213 décrit une machine à café comportant un réservoir à eau, un socle de réception pour récipient à café, un support pour filtre, un interrupteur pour 20 allumer et éteindre l'appareil entièrement. Dans les cafetières de l'art antérieur, l'échangeur de chaleur comporte généralement un élément chauffant électrique et un circuit d'eau en relation thermique avec cet 25 élément chauffant, où l'eau ne circule que lorsque la pompe fonctionne. L'échangeur avec son élément chauffant, ses moyens de fixation et ses organes électriques de sécurité constitue le plus souvent un sous ensemble appelé ci-après thermobloc qui présente une capacité thermique non négligeable devant la 30 puissance électrique mise en jeu, et qui responsable d'un temps de chauffe préalable à l'élaboration du café. Dans les cafetières les plus simples où la commande d'extraction de café est manuelle, le thermobloc est régulé en température par un thermostat dont la consigne est fixe et 35 dont le capteur renseigne sur une zone petite devant les 3025412 -4- dimensions du thermobloc. La mise en route manuelle de l'extraction de café est autorisée au premier déclenchement du thermostat, c'est à dire lorsque la température de consigne a été atteinte la première fois. 5 En général, le capteur de thermostat est placé à un endroit du thermobloc qui s'échauffe vite, de façon à ce qu'il ait une bonne réactivité aux échauffements ultérieurs. De fait, lors d'une première utilisation de la cafetière, la 10 température du thermobloc n'est pas encore stabilisée et n'est donc pas uniforme. Le thermostat voit alors une température supérieure à la température effective l'eau. Ceci conduit à régler la température de consigne du thermostat à une valeur plus élevée que la température souhaitée pour l'eau. 15 Cependant, lors d'une utilisation ultérieure tardive, la température du thermobloc s'uniformise à la température de consigne élevée, faisant que l'énergie accumulée dans le thermobloc est importante. L'eau est alors trop chauffée pour que le café soit obtenu dans des conditions optimales. Si par contre la température de consigne n'est pas décalée vers le haut, c'est le premier café qui est trop froid. Des inconvénients similaires sont rencontrés dans la régulation des cafetières filtre. Le brevet FR 2419704 décrit une cafetière filtre avec un dispositif mettant en route le débit d'eau en retard après l'enclenchement du chauffage. Mais ce dispositif ne s'adapte pas à une cafetière expresso à commande manuelle où la demande de café peut se faire à un moment quelconque après la mise en chauffe. En outre, ceci provoque un allongement du temps de préparation de la cafetière avant utilisation. Le document FR 2698775 prévoit deux thermostats avec des températures de consigne différentes. Mais le deuxième thermostat n'est utile que pour maintien au chaud du récipient de récupération du café de la cafetière filtre. 3025412 - 5 - Le document US 5549035 décrit une cafetière filtre où l'élément chauffant est contrôlé par un microprocesseur réagissant à plusieurs niveaux de température diminuant la puissance de chauffage au départ. Ce dispositif fait varier la 5 température de consigne suivant la phase d'obtention du café et de son maintien chaud. Un microprocesseur fait varier la puissance moyenne appliquée à l'élément chauffant. Pendant une phase initiale de préchauffage, la puissance est appliquée avec des cycles de 7 secondes de chauffe et de 4 secondes 10 d'arrêt de façon à laisser à l'eau le temps de s'échauffer à 98°C. Puis la puissance est appliquée en permanence tant que le bloc chauffant n'a pas atteint la température de 132°C. Quand la température atteint 154°C, indiquant une absence d'eau, le chauffage est arrêté. Cet agencement, adapté au procédé 15 spécifique d'obtention de café filtre avec une pompe thermique, ne peut en aucune manière être transposé à une cafetière à pompe électrique. II présente l'inconvénient de ralentir le préchauffage en n'utilisant pas toute la puissance installée. 20 On connaît aussi le brevet FR 2774882 concernant les cafetières expresso. Dans ce document, la cafetière est prévue avec une régulation prenant en compte l'état thermique momentané du thermobloc et la phase de fonctionnement pour fixer la température de consigne. Pour chaque phase de 25 fonctionnement, à savoir la phase de chauffe avant démarrage de la pompe, la phase d'extraction du café, la phase de maintien en température entre plusieurs extractions, la température de consigne varie en fonction des conditions initiales de température du corps en début de la phase de 30 chauffe. Un tel dispositif ne se justifie que sur des produits automatiques haut de gamme. En outre, ce procédé nécessite une électronique particulièrement sophistiquée et chère, nécessitant une mise au point délicate. 3025412 - 6 - Inconvénients de l'art antérieur Les cafetières de l'art antérieur comprennent toutes un système de régulation de la température commandant 5 le système de chauffage. Le problème est que ce système continue à fonctionner lorsque toute l'eau du réservoir d'eau froide a été consommée et que la cafetière n'a pas été arrêtée par un interrupteur ou une minuterie. En effet, en l'absence de circulation d'eau, la température s'élève rapidement, et le 10 thermostat coupe l'alimentation, ce qui conduit au refroidissement du circuit, jusqu'à ce que le thermostat détecte une température basse et réalimente le circuit de chauffage. Il en résulte une consommation électrique intempestive. Il peut même arriver que la cafetière continue à 15 consommer pendant plusieurs jours lorsque l'utilisateur a omis de l'éteindre après l'utilisation, alors que le réservoir d'eau froide est vide. Solution apportée par l'invention 20 Afin de répondre à cet inconvénient, la présente invention concerne selon son acception la plus générale une cafetière à filtre comprenant un réservoir d'eau froide relié par un conduit à une buse de distribution d'eau chaude placé 25 au-dessus d'un support de filtre, ledit conduit présentant du coté du réservoir d'eau froide un clapet anti-retour et étant en relation thermique avec un élément chauffant caractérisé en ce qu'elle comporte en outre un interrupteur bilame relié thermiquement audit conduit, ledit interrupteur bilame étant 30 relié mécaniquement à un bouton de mise en marche enclenchant l'armement dudit interrupteur bilame, la température de déclenchement dudit interrupteur bilame étant comprise entre 95°C et 130°C. 3025412 -7 Cette solution permet d'assurer la commande automatique du chauffage de manière très fiable et peu onéreuse, en évitant l'emploi d'un minuteur pour l'extinction de la cafetière après usage. 5 Selon un mode de réalisation particulier, le système de chauffage est relié à un interrupteur mécanique. Selon un autre mode de réalisation, l'interrupteur bilame est relié mécaniquement à un bouton de désarmement. Avantageusement, la cafetière comporte au moins une 10 pièce mobile affleurant à la surface du corps de la cafetière et relié mécaniquement audit interrupteur bilame. Description détaillée d'un exemple non limitatif de réalisation de l'invention. 15 D'autres particularités et avantages de l'invention résulteront encore de la description ci-après concernant un exemple non limitatif de réalisation illustré par les dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs où : - la figure 1 est une vue schématique en coupe 20 d'une cafetière selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique en coupe d'une cafetière selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. 25 La cafetière illustrée sur la figure 1 comprend un réservoir 1 d'eau froide relié par l'intermédiaire d'un conduit d'alimentation 2 et d'un clapet anti-retour 3 à un système de chauffage 4 comprenant des résistances électriques. 30 Le réservoir 1 est installé à une hauteur suffisante pour alimenter le système de chauffage 4 par gravité. Un conduit de refoulement 5 relie le conduit d'alimentation 2 à une buse 6 distribuant l'eau chaude à la surface d'un support de filtre 7. Au-delà du support de filtre 3025412 -8- 7, un réservoir de collecte 8 recueille le café s'égouttant du support de filtre 7. Selon un mode de réalisation particulier, le support de filtre 7 constitue un filtre. Le système de chauffage 4 est disposé à l'intérieur du socle creux sur 5 lequel repose le récipient de collecte 8. Le système de chauffage 4 est relié thermiquement à un thermostat à réarmement manuel, appelé également interrupteur bilame 9. Dans le mode de réalisation illustré, 10 l'interrupteur bilame est couplé mécaniquement à un bouton dit d'armement 10. Le bouton d'armement permet de mettre en marche le système de chauffage en enclenchant l'armement dudit interrupteur bilame (9). On parlera par la suite indifféremment de bouton d'armement 10, de bouton de mise en 15 marche ou de bouton d'actionnement. L'interrupteur bilame 9 connaît deux états stables. Il est dans un état électrique « ouvert » au repos et ne laisse pas passer le courant. Lorsqu'il est armé, il vient dans un état « fermé » dans lequel il est conducteur et 20 alimente le système de chauffage. Il reste dans l'état « fermé » jusqu'à ce que la température dépasse une valeur seuil, d'environ 110°C. Au dessus de cette température, il rebascule dans l'état de repos « ouvert ». Dans le mode de réalisation illustré, le bouton 25 d'actionnement est relié mécaniquement à une pièce mobile 13 agencée affleurante à la surface du corps de la cafetière. Le système de chauffage 4 est relié en outre à un interrupteur mécanique 12. Ainsi, au repos le système de chauffage n'est pas 30 alimenté. Lorsque l'utilisateur exerce une pression sur le bouton d'actionnement 10 par l'intermédiaire de la pièce mobile 13, il fait basculer l'interrupteur bilame 9 dans l'état fermé, et le circuit de chauffage se met en marche. Tant que l'eau circule dans les conduits 2 et 5, la température ne dépasse pas la température d'ébullition. 3025412 -9 Lorsque toute l'eau du réservoir 1 s'est écoulée, le système de chauffage n'est plus limité par la température d'ébullition, et sa température s'élève significativement, ce qui provoque le basculement de l'interrupteur bilame 9 dans 5 l'état initial « ouvert » dès lors que la température de l'interrupteur bilame dépasse la valeur-seuil de la température. L'arrêt du système de chauffage pourra toutefois être également arrêté en actionnant l'interrupteur mécanique 4. 10 Selon une autre variante de réalisation illustrée sur la figure 2, l'interrupteur bilame 9 comporte deux boutons : - un bouton d'actionnement 10 qui permet de passer 15 de l'état initial de l'interrupteur bilame « ouvert » à l'état « fermé » dans laquelle le circuit de chauffage 4 est alimenté, tant que la température ne dépasse pas une valeur-seuil supérieure à la température d'ébullition - un bouton de désarmement 11 qui permet, avant 20 l'atteinte de la température-seuil de l'interrupteur bilame 9, de faire basculer ledit interrupteur de son état « fermé » à son état « ouvert » pour couper l'alimentation manuellement. Comme précédemment, l'actionnement du bouton d'actionnement 10 et celui du bouton de désarmement 11 est 25 réalisé respectivement par l'intermédiaire d'une pièce mobile 13, 14, chacune des pièces étant reliée mécaniquement à l'un desdits boutons. Comme précédemment, les pièces mobiles 13, 14 sont agencées affleurantes à la surface du corps de la cafetière 30 Dans tous les cas, l'interrupteur bilame est bistable, et présente deux positions de repos : - une position « ouverte » dans laquelle il empêche le passage du courant d'alimentation - une position « fermée » dans laquelle il assure ; 35 l'alimentation du circuit de chauffage 4. 3025412 - 10 - Le basculement de la position « fermée » vers la position « ouverte » se fait par la dilatation différentielle des deux lames adjacentes, provoquant un basculement de la position de repos « fermée » vers la position de 5 repos « ouvert », et éventuellement par une action mécanique exercée sur le deuxième bouton 11. Le basculement de la position « ouverte» vers la position « fermée» se fait quant à lui uniquement par l'action mécanique sur le bouton 10 forçant la déformation élastique du bilame. 10 REVENDICATIONS1 - Cafetière à filtre comprenant un réservoir d'eau froide (1) relié par un conduit à une buse de 5 distribution (6) d'eau chaude placé au-dessus d'un support de filtre (7), ledit conduit présentant du coté du réservoir d'eau froide un clapet anti-retour (3) et étant en relation thermique avec un système de chauffage (4), caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un interrupteur bilame (9) relié 10 thermiquement audit conduit, ledit interrupteur bilame (9) étant relié mécaniquement à un bouton de mise en marche (10) enclenchant l'armement dudit interrupteur bilame (9), la température de déclenchement dudit interrupteur bilame (9) étant comprise entre 95°C et 130°C. 15 2 - Cafetière à filtre selon la revendication 1, caractérisée en ce que le système de chauffage (4) est relié à un interrupteur mécanique (12). 20 3 - Cafetière à filtre selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'interrupteur bilame est relié mécaniquement à un bouton de désarmement (11). 4 - Cafetière à filtre selon l'une quelconque des 25 revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comporte au une pièce mobile (13, 14) affleurant à la surface du corps de la cafetière et relié mécaniquement audit interrupteur bilame 9. 30