Brevet FR3042090A1 — publié le 20170407

Domaine technique et état de l'art La présente invention se rapporte au domaine des appareils de cuisson alimentaires et concerne, en particulier, un dispositif de chauffage d'un tel appareil de cuisson. L'invention concerne plus particulièrement les dispositifs de chauffage qui intègrent un élément de chauffage comprenant un circuit électrique fixé sur un substrat métallique par procédé plasma. Un mode de cuisson des aliments consiste à chauffer une enceinte de cuisson à l'aide d'une plaque chauffante. Le contrôle de la montée en température et de l'obtention d'une chaleur homogène dans l'enceinte de cuisson est bien souvent difficile à réaliser de la sorte. Des systèmes connus proposent un dispositif intégrant une plaque chauffante fixée directement sur le fond de l'enceinte à chauffer. L'inconvénient majeur imputé à de tels systèmes est leur faible tenue dans le temps, parce qu'ils sont sujets à de fortes déperditions thermiques et doivent être maintenus à des hautes températures qui occasionnent des dommages irréversibles. Le brevet FR 2 938 416 décrit un élément chauffant fixé directement en contact avec le fond d'une casserole réalisé dans un matériau multicouche. L'élément chauffant comporte une couche d'élément chauffant contenant une pluralité de résistances chauffantes fabriquées par un procédé d'impression, une couche de mica et une plaque de pression. L'élément chauffant ne doit pas comprendre de couche d'égalisation, telle qu'une plaque de graphite, entre la couche d'élément chauffant et le fond de la casserole. L'absence d'une telle couche d'égalisation est préjudiciable à un transfert thermique optimal, et, n'est pas compatible avec la fabrication de résistances chauffantes obtenues par procédé plasma avec déposition de plusieurs couches pour lesquels il est nécessaire de corriger les irrégularités de surfaces. Description de l'invention Le but de la présente invention est de pallier, en tout ou partie, ces inconvénients et de proposer un dispositif de chauffage pour appareil de cuisson, en particulier pour un appareil de cuisson culinaire, comprenant une platine résistive contenant un substrat métallique et trois couches obtenues par procédé plasma qui recouvrent ledit substrat, une feuille d'égalisation en contact avec ledit 3042090 2 substrat métallique, et un élément isolant en contact avec lesdites trois couches obtenues par procédé plasma. Ainsi, la partie du dispositif qui remplit la fonction de résistance chauffante 5 intègre au moins trois couches obtenues par procédé plasma. Chacune de ces trois couches joue un rôle spécifique : la couche directement déposée sur le substrat isole électriquement la deuxième couche qui la recouvre. Cette deuxième couche a un rôle de montée en température par effet joule, et elle supporte la troisième couche qui la recouvre intégralement et dont le rôle est d'assurer une 10 isolation électrique. Le terme « procédé plasma » au sens de la présente invention est un procédé réalisé à partir de projections thermiques de différentes poudres (en anglais « thermal spray ») sur un substrat. Le procédé plasma utilisé dans le cadre de la 15 présente invention est plus particulièrement le procédé plasma d'arc soufflé, lequel met en oeuvre l'utilisation d'air sous pression atmosphérique comme milieu de projection, et qui est qualifié d'APS (de l'anglais « Atmosphérique Plasma Spraying »). Un tel procédé permet d'obtenir des couches résistives destinées à recevoir un courant électrique pour générer de la chaleur en provoquant une 20 élévation rapide de température d'une surface de chauffe alimentaire. Dans la suite de la description, les couches obtenues par procédé plasma seront qualifiées de « couches plasma ». Une telle platine résistive obtenue par procédé plasma est avantageusement de 25 faible épaisseur, ce qui garantie une faible inertie thermique et correspond bien aux exigences de régulation de température pour la cuisson des aliments. L'association de la platine résistive et de la feuille d'égalisation, permet d'optimiser le transfert thermique. Cette feuille d'égalisation a un fort pouvoir 30 caloporteur ce qui permet à la résistance d'échanger au mieux avec le fond du récipient à chauffer, et de part sa capacité d'écrasement, de combler les imperfections de planéité et de rugosité des deux parties entrant en contact. Grâce à l'élément isolant la chaleur générée par la platine résistive est redirigée vers le fond du récipient à chauffer et les déperditions thermiques sont évitées. 3042090 3 La feuille d'égalisation est avantageusement en graphite, et a une épaisseur préférée de 0.1 à 2 mm. Ce matériau est une forme stable du carbone qui est capable de garder ses propriétés de matériau caloporteur à des températures proche de 400°C et de ne pas se détériorer dans le temps malgré des variations 5 thermiques importantes. Le graphite est un matériau souple avec une faible dureté shore (définie par la norme ISO 868) et absorbe bien les imperfections du substrat. Le graphite est inerte répondant ainsi parfaitement aux contraintes de dissipation thermique, et sa couleur noire lui procure une émissivité accrue. L'intérêt d'appliquer le graphite sous forme d'une feuille est qu'il est d'une découpe aisée à 10 réaliser et facile à positionner. Pour canaliser la source de chaleur vers le fond du récipient à chauffer, l'élément isolant est une feuille isolante en mica. Cette matière isolante résiste à de fortes températures grâce à son pouvoir calorifique. 15 Avantageusement, le substrat métallique de la platine résistive est en acier inox ou en aluminium. Ces matériaux ont la rigidité adéquate pour l'utilisation recherchée, et présentent une tenue thermique suffisante pour supporter le procédé plasma. 20 Avantageusement, l'épaisseur totale des trois couches plasma de la platine résistive est inférieure à 1 mm, de préférence inférieure à 0.7 mm, voire inférieure à 0.5 mm. De telles gammes d'épaisseur garantissent une faible inertie thermique et correspondent bien aux exigences de régulation de température pour la cuisson 25 des aliments. Le dispositif de chauffage selon l'invention comporte avantageusement un raidisseur métallique indéformable. Ledit raidisseur est avantageusement un rail avec une section ayant la forme d'un « W », laquelle forme offre une grande inertie 30 mécanique et le rend indéformable. La création de lames d'air nuisibles au transfert thermique est ainsi évitée, et un plaquage uniforme sur toute la surface de pression est assuré. Le raidisseur peut être placé au contact direct de l'élément isolant et est destiné à permettre au dispositif de chauffage d'être fixé en compression sur le fond d'un récipient alimentaire. 35 3042090 4 Dans le raidisseur, au moins un alésage adapté pour le passage d'une tige filetée est avantageusement ménagé, afin d'assurer une mise en pression sur un support de manière fiable. 5 La présente invention concerne également un ensemble de chauffage d'un appareil de cuisson comprenant un dispositif de chauffage tel que décrit précédemment dans le cadre de l'invention et un fond intégré dans la base de l'enceinte dudit appareil de cuisson destinée à contenir des aliments. Le fond est mis en contact avec la feuille d'égalisation du dispositif de chauffage. 10 Le fond est avantageusement un acier inox d'une épaisseur de 5 à 15 mm. Le dispositif de chauffage selon l'invention est particulièrement adapté au transfert thermique sur les fonds monométalliques malgré une conductivité thermique réduite. L'acier inox est particulièrement avantageux pour l'application visée du fait 15 qu'il est un matériau alimentaire. Comme vu précédemment, le raidisseur comporte avantageusement des alésages adaptés pour le passage de tiges filetées. Une fixation par vissage sur le fond de l'ensemble de chauffage peut ainsi être assurée et permettre une mise en 20 compression du dispositif de chauffage sur ledit fond. Le fond comprend avantageusement des tiges filetées aptes à coopérer par vissage avec des écrous éventuellement assortis de rondelles. Le dispositif de chauffage peut donc être aisément bridé sur le fond de l'enceinte de l'appareil de 25 cuisson. Le bridage est avantageusement effectué à l'aide de huit tiges filetées solidaires du fond à chauffer. Le bridage a pour but de plaquer fortement et uniformément les différentes couches du dispositif de chauffage sur le fond. La création de lames d'air nuisibles au transfert thermique est évitée. 30 Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description détaillée qui suit, réalisée sur la base des dessins annexés. Ces exemples sont donnés à titre non limitatif. La description détaillée est à lire en relation avec les dessins annexés dans lesquels : 3042090 5 la figure 1 représente une vue en perspective d'un éclaté d'un mode de réalisation d'ensemble de chauffage selon l'invention ; la figure 2 représente une vue en coupe de la platine résistive d'un dispositif de chauffage selon l'invention ou sont représentées en particulier 5 la superposition des trois couches plasma ; la figure 3 représente la platine résistive munie de trois prises électriques pour un fonctionnement en mode triphasé ; et la figure 4 représente un détail vu en coupe du dispositif selon l'invention au niveau des raidisseurs. 10 Description de modes de réalisation de l'invention La figure 1 montre un mode de réalisation, en configuration éclatée, d'un ensemble de chauffage 1 intégrant un fond 2 d'un récipient de cuisson alimentaire et un dispositif de chauffage 3 qui doit être monté sur le fond par vissage. 15 Le fond 2 est un support métallique en acier inoxydable (ou inox) d'épaisseur comprise entre 5 et 15 mm. L'acier inox est un matériau alimentaire compatible avec le chauffage des aliments en vue de leur consommation. L'acier inox utilisé a une conductibilité accrue et un coefficient de dilatation faible. L'acier inox utilisé est de l'acier duplex, qualificatif employé pour désigner une catégorie d'acier 20 appartenant à la famille des aciers ferrito-austénitique ou austéno-ferritique. Les aciers inox duplex sont avantageusement utilisés dans ce cadre en particulier parce qu'ils ont une grande capacité de résistance à la corrosion. Le fond 2 comporte huit tiges filetées 4 (dont quatre sont représentées sur la figure 1) répartis uniformément sur la face du fond prévue pour être plaquée sur le 25 dispositif de chauffage 3. Les huit tiges filetées 4 doivent recevoir des écrous 5 et leurs rondelles 6 par leurs extrémités, afin de comprimer le dispositif de chauffage 3 sur le fond 2. Le dispositif de chauffage 3 pour appareil de cuisson comprend une platine résistive 7 contenant un substrat métallique 8 en acier inox ou en aluminium. La 30 platine résistive 7 comprend aussi trois couches 9, 10 et 11 obtenues par procédé plasma qui recouvrent le substrat métallique 8 (voir la figure 2). Les trois couches plasma 9, 10 et 11 ont une épaisseur totale de 0.5 mm. Chacune de ces trois couches joue un rôle spécifique : la couche 9 directement déposée sur le substrat 3042090 6 isole électriquement la deuxième couche 10 qui la recouvre. Cette deuxième couche 10 a un rôle de montée en température par effet joule, et elle supporte la troisième couche 11 qui la recouvre intégralement et dont le rôle est d'assurer une isolation électrique. 5 Une feuille d'égalisation 12 en graphite, de 0.1 à 2 mm d'épaisseur, est plaquée en contact avec le substrat 8. Un élément isolant, sous la forme d'une feuille de mica 13, est appliqué en contact avec les trois couches plasma 9, 10 et 11 de la platine résistive 7. Un raidisseur métallique 14, s'intègre au dispositif de chauffage 3 pour permettre 10 un maintien par bridage ferme et une compression uniforme de l'ensemble des éléments du dispositif sur le fond. Le raidisseur 14 est avantageusement un rail dont la section a la forme d'un « W », comme on peut le voir sur la figure 4, laquelle forme offre une grande inertie mécanique et le rend indéformable. En effet, cette forme spécifique permet de plaquer efficacement les éléments sur le 15 fond de l'appareil tout en laissant une souplesse pour la dilatation des différentes couches. Grâce au raidisseur en « W », la création de lames d'air nuisibles au transfert thermique est évitée. Dans le raidisseur, au moins deux alésages 15 adaptés pour le passage de tiges filetées 4 du fond 2, sont ménagés. Le serrage complet est assuré à l'aide des 20 écrous 5, et de leur rondelles 6, en laiton afin d'éviter le grippage. Les différents cycles de chauffe auquel est soumis l'ensemble occasionnent des dilatations successives propices à engendrer du grippage, grippage qu'il est nécessaire d'éviter pour favoriser le démontage pour la maintenance de l'équipement. La figure 3 montre trois prises électriques 18 de l'ensemble de chauffage pour un 25 fonctionnement en mode triphasé. Chaque prise 18 est reliée à une couche plasma 10 intercalée entre deux autres couches plasma 9, 11. 3042090 Nomenclature (1) ensemble de chauffage (2) fond d'un récipient de cuisson 5 (3) dispositif de chauffage (4) tige filetée (5) écrou (6) rondelle (7) platine résistive 10 (8) substrat métallique (9, 10, 11) couches plasma (12) feuille d'égalisation (13) feuille de mica (14) raidisseur métallique 15 (15) alésage (18) prise électrique 7 REVENDICATIONS1 Dispositif de chauffage (3) pour appareil de cuisson comprenant une platine résistive (7) contenant un substrat métallique (8) et trois couches (9, 10, 11) obtenues par procédé plasma qui recouvrent ledit substrat (8), une feuille d'égalisation (12) en contact avec ledit substrat métallique (8) de la platine résistive (7), et un élément isolant en contact avec lesdites trois couches (9, 10, 11) obtenues par procédé plasma. 2 Dispositif de chauffage (3) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la feuille d'égalisation (12) est en graphite. 3 Dispositif de chauffage selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que l'élément isolant est une feuille de mica (13). 4 Dispositif de chauffage (3) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le substrat métallique (8) de la platine résistive (7) est en acier inox ou en aluminium. 5 Dispositif de chauffage (3) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'épaisseur totale des trois couches plasma (9, 10, 11) de la platine résistive (7) est inférieure à 1 mm, de préférence inférieure à 0.7 MM. 6 Dispositif de chauffage (3) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit dispositif comporte un raidisseur métallique (14) indéformable. 7 Dispositif de chauffage (3) selon la revendication 6, caractérisé en ce que le raidisseur métallique (14) comporte un alésage (15) adapté pour le passage d'une tige filetée (4). 8 Ensemble de chauffage (1) d'un appareil de cuisson comprenant un dispositif de chauffage (3) selon l'une des revendications 1 à 7, et un fond (2) intégré dans la base de l'enceinte dudit appareil de cuisson destinée à 3042090 9 contenir des aliments, lequel fond (2) est en contact avec la susdite feuille d'égalisation (12). 9 Ensemble de chauffage (1) selon la revendication 8, caractérisé en ce que 5 le fond (2) est un acier inox d'une épaisseur de 5 à 15 mm. 10 Ensemble de chauffage (1) selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que ledit fond (2) comprend des tiges filetées (4) aptes à coopérer par vissage avec des écrous (5).