EP0811132A1 - Appareil de cuisson avec bruleur catalytique - Google Patents

Appareil de cuisson avec bruleur catalytique

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EP0811132A1
EP0811132A1 EP96935258A EP96935258A EP0811132A1 EP 0811132 A1 EP0811132 A1 EP 0811132A1 EP 96935258 A EP96935258 A EP 96935258A EP 96935258 A EP96935258 A EP 96935258A EP 0811132 A1 EP0811132 A1 EP 0811132A1
Authority
EP
European Patent Office
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flow
catalytic
combustion
control
mixture
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP96935258A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Bruno Cursoux
Franck Mandica
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Application des Gaz SA
Original Assignee
Application des Gaz SA
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Publication date
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Publication of EP0811132A1 publication Critical patent/EP0811132A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/12—Radiant burners
    • F23D14/18—Radiant burners using catalysis for flameless combustion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N1/00—Regulating fuel supply
    • F23N1/02—Regulating fuel supply conjointly with air supply
    • F23N1/025—Regulating fuel supply conjointly with air supply using electrical or electromechanical means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
    • F24C3/00—Stoves or ranges for gaseous fuels
    • F24C3/04—Stoves or ranges for gaseous fuels with heat produced wholly or partly by a radiant body, e.g. by a perforated plate
    • F24C3/06—Stoves or ranges for gaseous fuels with heat produced wholly or partly by a radiant body, e.g. by a perforated plate without any visible flame
    • F24C3/067—Ranges
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2241/00—Applications
    • F23N2241/08—Household apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/02—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
    • F23N5/10—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using thermocouples

Definitions

  • the present invention relates to a cooking appliance with a catalytic burner.
  • a heating appliance has been described, generally comprising: a catalytic burner constituted by at least one member for mixing or admixing primary air which oxidizes with a flow of combustible gas , to obtain a mixture to be burned; the flow of combustible gas being controlled by a valve or other equivalent control means, and the primary air being driven by the flow of combustible gas; at least one distribution chamber for the mixture to be burned, and a catalytic combustion structure through which the mixture passes, from its upstream face in relation to the distribution chamber, to its downstream face discharging the combustion fumes; a thermal receiver placed at a distance from the catalytic combustion structure, extending from the interior side opposite one of the faces of this structure, in this case facing its upstream face, along practically the entire surface of said structure, and arranged and constructed to dissipate on the external side at least part of the thermal energy received by radiation mainly, and incidentally by convection, from the cata
  • a heating device with catalytic burner of the same type as that defined above has been described and proposed, but nevertheless being distinguished from the latter by the following main technical characteristics: - primary air oxidizer is drawn by a fan, and mixes with the combustible gas, to obtain the mixture to be burned; - The thermal receiver extends from the inner side facing the downstream face of the catalytic combustion structure, through which the combustion fumes are evacuated;
  • heating appliance is meant, generally, any portable appliance or not, integrating or connected to a source of combustible gas, for example town gas under low pressure or expanded pressure, and using the heat of combustion produced by the catalytic burner for cooking purposes.
  • a source of combustible gas for example town gas under low pressure or expanded pressure
  • different cooking devices for domestic or professional use for example a hob.
  • Such a cooking appliance optionally includes other elements or members allowing its use in the chosen function or destination, for example means of integration into a cooking surface if the cooking appliance considered is a cooking stove of domestic type.
  • catalytic structure or “catalytic combustion structure” is meant any structure permeable to the mixture to be burned, generating a pressure drop during the passage of this mixture, from the upstream face to the downstream face of the structure considered.
  • This structure extends on the surface, transversely or perpendicular to the direction of passage of the mixture to be burned.
  • This structure includes an inert support vis-à-vis the mixture to be burned, combustible gas, and combustion gases, and mechanically or chemically resistant to the high temperatures generated by catalytic combustion.
  • This support is coated, at least on its internal surface or surfaces, directly or indirectly, with a catalytic material proper, such as platinum or platinum salts, catalyzing combustion.
  • catalytic structures consisting of a wafer or a core of a refractory material such as ceramic or metal, crossed by a plurality of adjacent transverse channels, spring from the preceding definition.
  • honeycomb consisting of a wafer or a core of a refractory material such as ceramic or metal, crossed by a plurality of adjacent transverse channels, spring from the preceding definition.
  • refractory material such as ceramic or metal
  • the present invention relates to means allowing the user to fine-tune or adjust the heating power of the cooking appliance, continuously in a relatively large range or range of values, without interrupting the operation of the burner. catalytic, and maintaining the performance of catalytic combustion at an optimum level.
  • the manual control member of the flow of combustible gas for example the valve, is arranged to allow a continuous and autonomous variation of said flow;
  • the device comprises a member for controlling the aeration rate of the mixture to be burned, arranged so as not to act in normal operation on the flow of combustible gas, that is to say not to control the control member for said flow, but arranged to act at least on the flow of combustion air drawn by the fan, as a function of the flow of combustible gas controlled independently by the user with the manual command, ; in normal operation, the control mode increases the flow of combustion air when the flow of combustible gas increases, and conversely decreases said flow of combustion air when the flow of combustible gas decreases.
  • a cooking appliance which has both great flexibility and good precision of the calorific power available for cooking, simply by manually adjusting the flow rate of the combustible gas. This allows all kinds of cooking, from “simmering" to full cooking, on the one hand, while being able to adjust relatively relatively the power of the catalytic burner in each cooking range, including in simmering, on the other go.
  • the present invention also aims to improve the operation of a cooking appliance as defined above, by maintaining the performance of catalytic combustion at an optimum level, regardless of the calorific power of the appliance, adjusted elsewhere. by the user.
  • a cooking appliance comprising a fan drawing the primary oxidizing air, furthermore comprises a member for controlling the aeration rate of the mixture to be burned, as a function of the flow of combustible gas controlled by the tap, and acting on the flow of combustion air drawn by the fan, in order to increase the latter during normal operation when the flow of combustible gas increases, and conversely decrease it when the flow of combustible gas decreases.
  • control member is arranged to maintain the aeration rate of the mixture to be burned in normal operation, in a range between 0.8 and 1.5.
  • FIG. 1 shows an overall diagram of a cooking stove according to the invention, supplemented by a member and various control means;
  • FIG. 2 represents an embodiment, of the electro-mechanical type, of the member and means for controlling the cooking stove shown in FIG. 1.
  • the cooking stove shown in Figure 1 is integrated or belongs to a table or hob, horizontal, shown schematically by the reference numeral 31; this hob 31 may include one or more cooking stoves as described below.
  • the or each stove is associated with a member, or valve 4 for manual control of the combustible gas 3, a solenoid valve 22 for safety, controlling the supply of combustible gas, and a member 11 for controlling the aeration rate of the mixture. 7 to be burned, all these components or means being disposed under the hob 31, in any suitable arrangement, while the control wheel 18 of the tap 4 and the axial button 32 for manual actuation of the solenoid valve 22 are mounted above the hob 31, in an accessible manner to the user or operator of the cooking stove.
  • the cooking appliance or complete cooking stove according to the invention, comprises: a catalytic burner 1 proper, embedded in the cooking table 31; a thermal receiver 10, arranged horizontally just above the cooking surface 31, the upper or outer face or side of which can thus receive or support a thermal load, for example a pan; the manual control valve 4 for the flow of combustible gas 3, and 1 • safety solenoid valve 22, mounted and integrated coaxially in the valve 4, as described below, and whose respective control members 18 and 32 manual are arranged outside and above the hob 31; the tap 4 makes it possible to continuously vary the flow rate of the combustible gas, from a zero value to a maximum value for example, under the sole action of the user or operator, independently of the control member 11 defined above.
  • control member 11 for the aeration rate of the mixture to be burned 7, comprising all appropriate control means 12, of the electrical, electronic, electro-mechanical or micro-electronic types, arranged in an appropriate manner to implement the control procedure adopted according to the invention, and defined below; in accordance with FIG. 2, the control means 12 explained are of the electro-mechanical type; the control member 11 and its various auxiliary elements described below are integrated in the hob 31, in a hidden manner for the user or operator.
  • the catalytic burner 1 is constituted by a member 2 for mixing the combustible gas 3 controlled by the tap 4 and / or the solenoid valve 22, and the primary oxidizing air 5 drawn by the fan 6, to obtain at its outlet a flow of the mixture 7 to be burned.
  • the combustible gas under low pressure for example natural gas, can be introduced into the member 2 by any suitable means, for example a simple injector.
  • a structure 9 of catalytic combustion arranged transversely or perpendicularly to the direction of circulation of the gases, crossed by the mixture to be burned from its upstream face 9a in relation to the distribution chamber 8, to its downstream face 9b discharging the combustion fumes; a chamber 33 for collecting combustion fumes, in relation to the downstream face 9b of the structure 9 of catalytic combustion, and discharging the fumes to the outside and above the hob 31, around the chamber 8 of distribution.
  • the thermal receiver 10 consisting of a circular glass-ceramic plate, is supported above the hob 31 by a thermally insulated ring 34, and closes the chamber 8 for dispensing the mixture to be burned.
  • This receiver 10 is arranged horizontally at a distance from the catalytic structure 9, and extends from the inner or lower side, facing the upstream face 9a of the structure 8, along practically the entire surface of the latter, from so as to receive the heat generated by the catalytic burner 1, mainly by radiation.
  • the thermal receiver 10 dissipates on the outside or upper side at least part of the thermal energy received by radiation and convection from the catalytic burner 1, towards any thermal load, for example a pan arranged substantially horizontally in the position of use on the receiver or vitro-ceramic plate 10, itself horizontal.
  • the valve 4 for manual control of the fuel gas flow 3, the safety solenoid valve 22, controlling the supply of fuel gas 3, and their respective control means 18 (control wheel) and 32 (push button), constitute one and the same component, traditional, in the sense that several manufacturers, for example the French company SAUTER, manufacture and sell them, for example in a hob sold under the commercial reference LINEAFLAMME in 1995, with regard to the aforementioned Company. Also, the description of this component will be limited below to its essential elements or parts for the operation or control of the cooking appliance according to the invention.
  • the tap 4 is of the plug type and comprises a body 16 with an axial bore 16a, and a rotary element or plug 17, fitted in the bore 16a, and whose relative position in rotation relative to the body 16 determines the flow of combustible gas passing through the valve 4, and whose rotation relative to the body 16 continuously varies the same flow.
  • the control wheel 18 is linked in rotation to the rotary element or plug 17.
  • the safety solenoid valve 22 is mounted coaxially in the tap 4, and more precisely coaxially with the plug 17, to control the supply of the combustible gas 3 in the open or closed position.
  • This solenoid valve includes:
  • a control pusher 32 emerging at the center of the control wheel 18 of the valve 4, movable in translation relative to the wheel 18, for manually bringing the valve 24 into the open position;
  • the main function of the control member 11 is to control the aeration rate of the mixture 7 to be burned, as a function of the flow rate of combustible gas 3, itself controlled manually and independently by means of the tap 4 by the user or operator, depending on the start-up and the calorific power desired by the latter. And to do this, the control member 11 acts on the flow of combustion air 5, drawn by the fan 6, to increase in normal operation the flow of combustion air drawn when the flow of combustible gas increases, and to decrease the flow of combustion air drawn when the flow of combustible gas decreases.
  • control member 11 is arranged to maintain, during normal operation of the cooking appliance, the aeration rate of the mixture to be burned 7, in a range between 0.8 and 1 , 5.
  • the flow of pulsed oxidizing air 5 is increased or decreased discontinuously, in particular by successive stages.
  • control body 11 communicates:
  • control line 13 With a means for controlling the speed of the fan 6, in particular the supply voltage of the electric motor driving it;
  • the sensor 19 comprises, on one side a slider 20 integral in rotation with the rotary element or plug 17, or with the control wheel 19, and on the other side a series of fixed studs 21a to 21d, of electrical contact with the slider 20 during its own rotation, said studs being electrically connected to switching means inserted in the electrical supply circuit of the electric motor of the fan 6.
  • the tap 4 and the various elements constituting it are arranged in correspondence with the control wheel 18, and the various studs of the sensor 19, so that:
  • the continued rotation of the flywheel 18 corresponds to a progressive decrease in the flow rate of the combustible gas, with passage of the cursor 20 on the pads 21b, 21c, and 21d respectively, corresponding to successive stages of decrease in the flow rate of combustion air 5 tapped.
  • the same control means 11 is also arranged to maintain the aeration rate of the mixture to be burned, in a range of between 0.8 and 0.9, during a start-up phase of the catalytic burner 1, identified or detected for example by the passage of the tap 4 from its stop position 15 to its open position, corresponding to the stud 21a.
  • control member includes a temperature sensor 25 within or close to the structure 9 of the catalytic combustion, connected by a line 36 to said member 11. And the latter is arranged to control the electro- valve 22, and more precisely the electromagnet 23, in the open position, if the operating temperature of said structure is at least equal to a set value, and in the closed position, if this same operating temperature is lower than this setpoint.
  • This same control member 11 is also arranged to control the maintenance of the solenoid valve 22, and more precisely the solenoid 23, in the open position, for a time. predetermined corresponding to the aforementioned start-up phase of the catalytic burner 1, identified as above by the passage of the valve from its stop position 15 to its open position indexed by the stud 21a.
  • a light indicator 26 connected by a line 37 to the control member 11, controlled by the latter to be switched on if the operating temperature is at least equal to the set value, and off if the operating temperature is lower than this set value.
  • the control member 11 is also arranged to maintain the flow of oxidizing air 5 drawn at a non-zero value, for example by controlling the supply voltage of the motor driving the fan 6, and this for a predetermined period during the shutdown of the catalytic burner 1, identified or detected by the return passage of the cursor 20 on the pad 21a, and during which the flow of combustible gas 3 therefore has a zero value.
  • the apparatus also comprises a generator 28 of at least one electric spark, near the downstream face 9b of the structure 9 of catalytic combustion, this generator being connected to the control member 11 by a line 38.
  • This member 11 is arranged to temporarily control the generator 28 during the start-up phase of the catalytic burner, identified as indicated above by the passage of the tap 4 from the stop position 15 to the open position starting with the stud 21a.
  • FIG. 2 the electro-mechanical embodiment 12 of the control member 11 previously described, in relation to its various auxiliary elements, is shown by the assembly diagram in FIG. 2, in which the same numerical references as those used in Figure 1 indicate the same elements, components or bodies.
  • a remote control relay 39 comprising two contacts 391 and 392, connected to the pad 21a, in relation to the control wheel 18;
  • a delayed bonding delay relay 46 the output of which communicates according to the position of its electrical contact with one or the other of two different adjustable resistors 48 and 49, arranged in parallel in the supply circuit of the electric motor fan 6;
  • a time delay relay 47 for take-off delay with two electrical contacts, controlling the supply of relay 46 and its contact;
  • a comparator 30 connected to the sensor 25 of the operating temperature, to the light indicator 26 of operation, and to the electromagnet 23 of the solenoid valve 22, and making it possible to subject the operation of the light indicator 26 and the electromagnet 23 at the operating temperature of the catalytic structure 9; - an electrical circuit powered by a battery 75, and connecting the aforementioned elements together, as well as to the fan motor 6.
  • the comparator 30 delay time can be set to the relay 47 delay time.
  • the indicator lamp 26 is on, the solenoid valve 22 in the open position, and the control tap 4 in the position maximum flow.
  • the flow rate of the combustible gas 3 is reduced, which reduces the speed of the fan 6 in correspondence and simultaneously, for example in stages, as established below:
  • the relay 40 When the cursor 20 passes over the pad 21b, the relay 40 is supplied, whereby the resistor 43 is inserted in the fan supply circuit 6, in series with the battery 75, and so on when the cursor passes on the pads 21c and 21d, to additionally insert the resistors 44 and 45 respectively;
  • the speed of the fan 6 remains fixed, but the variation in the flow rate of the combustible gas is sufficiently low so that it remains within the admissible range of the ventilation rate required for the burner catalytic.

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Abstract

Appareil de cuisson comprenant: un brûleur catalytique (1) constitué par au moins un organe (2) pour obtenir un mélange (7) à brûler, au moins une chambre (8) de distribution dudit mélange, et une structure (9) de combustion catalytique traversée par ledit mélange; un récepteur (10) thermique disposé à distance de la structure (9) de combustion catalytique, s'étendant selon pratiquement toute la surface de cette dernière, et agencé et construit pour dissiper du côté extérieur au moins une partie de l'énergie thermique reçue par rayonnement et/ou convection dudit brûleur catalytique (1); un organe (11) de contrôle du taux d'aération du mélange (7) à brûler, en fonction du débit de gaz combustible (3) commandé manuellement et indépendamment par un robinet (4), et agissant sur le débit d'air comburant (5) pulsé par un ventilateur (6), pour augmenter en marche normale ce dernier lorsque le débit de gaz combustible augmente, et inversement lorsque le débit de gaz combustible diminue.

Description

APPAREIL DE CUISSON AVEC BRULEUR CATALYTIQUE La présente invention concerne un appareil de cuisson avec brûleur catalytique.
Conformément au document EP-A-0 520 913, on a décrit un appareil de chauffage, comprenant de manière générale : un brûleur catalytique constitué par au moins un organe de mélange ou d'admixtion d'air primaire comburant avec un flux de gaz combustible, pour obtenir un mélange à brûler ; le débit de gaz combustible étant commandé par un robinet ou autre moyen de contrôle équivalent, et l'air primaire étant entraîné par le flux de gaz combustible ; au moins une chambre de distribution du mélange à brûler, et une structure de combustion catalytique traversée par le mélange, de sa face amont en relation avec la chambre de distribution, à sa face aval évacuant les fumées de combustion ; un récepteur thermique disposé à distance de la structure de combustion catalytique, s'étendant du côté intérieur en vis-à-vis de l'une des faces de cette structure, en l'occurrence en vis-à-vis de sa face amont, selon pratiquement toute la surface de ladite structure, et agencé et construit pour dissiper du côté extérieur au moins une partie de l'énergie thermique reçue par rayonnement principalement, et accessoirement par convection, du brûleur catalytique proprement dit.
Conformément au document EP-A-0 469 251, on a décrit et proposé un appareil de chauffage avec brûleur catalytique du même type que celui défini précédemment, mais se distinguant néanmoins de ce dernier par les caractéristiques techniques principales suivantes : - l'air primaire comburant est puisé par un ventilateur, et se mélange avec le gaz combustible, pour obtenir le mélange à brûler ; - le récepteur thermique s'étend du côté intérieur en vis-à-vis de la face aval de la structure de combustion catalytique, par laquelle les fumées de combustion sont évacuées ;
- par un agencement approprié isolant l'appareil de cuisson, et notamment le brûleur catalytique, de l'extérieur, il existe une chambre de collection des fumées de combustion, évacuées par tout moyen approprié.
Selon la présente invention, par "appareil de cuisson", on entend, de manière générale, tout appareil portatif ou non, intégrant ou raccordé à une source de gaz combustible, par exemple du gaz de ville sous basse pression ou pression détendue, et utilisant la chaleur de combustion produite par le brûleur catalytique à des fins de cuisson. Répondent à la définition précédente, différents dispositifs de cuisson à usage domestique ou professionnel, par exemple une table de cuisson. Un tel appareil de cuisson comporte, éventuellement, d'autres éléments ou organes permettant son usage dans la fonction ou destination retenue, par exemple des moyens d'intégration dans un plan de cuisson si l'appareil de cuisson considéré est un réchaud de cuisson de type domestique.
Dans la description ci-après, à titre d'exemple non limitatif, la présente invention sera introduite, définie, présentée et explicitée par référence à un réchaud de cuisson intégré dans une table ou plan de cuisson domestique.
Par "structure catalytique", ou "structure de combustion catalytique", on entend toute structure perméable au mélange à brûler, générant une perte de charge lors du passage de ce mélange, de la face amont à la face aval de la structure considérée. Cette structure s'étend en surface, transversalement ou perpendiculairement à la direction de passage du mélange à brûler. Cette structure comprend un support inerte vis-à-vis du mélange à brûler, du gaz combustible, et des gaz de combustion, et mécaniquement ou chimiquement résistant aux températures élevées, générées par la combustion catalytique. Ce support est revêtu, au moins sur sa ou ses surfaces internes, directement ou indirectement, par une matière catalytique proprement dite, telle que platine ou sels de platine, catalysant la combustion. Ressortent de la définition précédente, d'une part les structures catalytiques, dites en "nid-d'abeille", consistant en une tranche ou un noyau d'un matériau réfractaire tel que céramique ou métal, traversé par une pluralité de canaux transversaux adjacents, et d'autre part des structures du type tissu ou tamis catalytique.
La présente invention a pour objet des moyens permettant à l'utilisateur d'ajuster ou régler de manière fine la puissance calorifique de l'appareil de cuisson, de façon continue dans une plage ou intervalle de valeurs relativement important, sans interruption du fonctionnement du brûleur catalytique, et en maintenant les performances de la combustion catalytique à un niveau optimum.
Conformément à la présente invention, en combinaison :
- d'une part, l'organe de commande manuelle du débit de gaz combustible, par exemple le robinet, est agencé pour permettre une variation continue et autonome dudit débit ;
- et d'autre part, l'appareil comprend un organe de contrôle du taux d'aération du mélange à brûler, agencé pour ne pas agir en marche normale sur le débit de gaz combustible, c'est-à-dire ne pas piloter l'organe de commande dudit débit, mais agencé pour agir au moins sur le débit d'air comburant puisé par le ventilateur, en fonction du débit de gaz combustible commandé indépendamment par l'utilisateur avec l'organe de commande manuelle, ; en marche normale, le mode de contrôle augmente le débit d'air comburant lorsque le débit de gaz combustible augmente, et inversement diminue ledit débit d'air comburant lorsque le débit de gaz combustible diminue.
Grâce à l'invention, on obtient un appareil de cuisson présentant à la fois une grande souplesse et une bonne précision de la puissance calorifique disponible pour la cuisson, simplement en réglant manuellement le débit du gaz combustible. Ceci permet toutes sortes de cuisson, du "mijotage" jusqu'à la pleine cuisson, d'une part, tout en pouvant ajuster de façon relativement fine la puissance du brûleur catalytique dans chaque plage de cuisson, y compris en mijotage, d'autre part.
La présente invention a également pour objet d'améliorer le fonctionnement d'un appareil de cuisson tel que précédemment défini, en maintenant les performances de la combustion catalytique à un niveau optimum, quelle que soit la puissance calorifique de l'appareil, réglée par ailleurs par l'utilisateur.
Conformément à la présente invention, un appareil de cuisson comprenant un ventilateur puisant l'air primaire comburant, comprend par ailleurs un organe de contrôle du taux d'aération du mélange à brûler, en fonction du débit de gaz combustible commandé par le robinet, et agissant sur le débit d'air comburant puisé par le ventilateur, pour augmenter en marche normale ce dernier lorsque le débit de gaz combustible augmente, et inversement le diminuer lorsque le débit de gaz combustible diminue.
Préférentiellement, mais à titre d'exemple, 1'organe de contrôle est agencé pour maintenir en marche normale le taux d'aération du mélange à brûler, dans une plage comprise entre 0,8 et 1,5.
La présente invention est maintenant décrite par référence au dessin annexé, dans lequel : - la figure 1 représente un schéma d'ensemble d'un réchaud de cuisson selon l'invention, complété par un organe et différents moyens de contrôle ;
- la figure 2 représente un mode de réalisation, de type électro-mécanique, de l'organe et des moyens de contrôle du réchaud de cuisson représenté à la figure 1.
Le réchaud de cuisson représenté à la figure 1, est intégré ou appartient à une table ou plan de cuisson, horizontale, représentée schématiquement par la référence numérique 31 ; cette table de cuisson 31 peut comporter un ou plusieurs réchauds de cuisson tels que décrits ci-après. Le ou chaque réchaud est associé à un organe, ou robinet 4 de commande manuelle du gaz combustible 3, une électro-vanne 22 de sécurité, commandant l'alimentation en gaz combustible, et un organe de contrôle 11 du taux d'aération du mélange 7 à brûler, tous ces composants ou moyens étant disposés sous la table de cuisson 31, selon toute disposition appropriée, tandis que le volant de commande 18 du robinet 4 et le bouton axial 32 d'actionnement manuel de l'électro-vanne 22 sont montés au-dessus de la table de cuisson 31, de manière accessible à l'utilisateur ou opérateur du réchaud de cuisson.
Comme montré par la figure 1, l'appareil de cuisson, ou réchaud de cuisson complet selon l'invention, comprend : un brûleur catalytique 1 proprement dit, encastré dans la table de cuisson 31 ; un récepteur thermique 10, disposé horizontalement juste au-dessus du plan de cuisson 31, dont la face ou côté supérieur ou extérieur peut ainsi recevoir ou supporter une charge thermique, par exemple une casserole ; le robinet de commande manuelle 4 du débit du gaz combustible 3, et 1•électro-vanne 22 de sécurité, montée et intégrée de manière coaxiale dans le robinet 4, comme décrit ci-après, et dont les organes respectifs 18 et 32 de commande manuelle sont disposés à l'extérieur et au-dessus de la table de cuisson 31 ; le robinet 4 permet de faire varier de manière continue le débit du gaz combustible, d'une valeur nulle à une valeur maximum par exemple, sous la seule action de l'utilisateur ou opérateur, indépendamment de l'organe de contrôle 11 défini ci-après ; un ventilateur 6 entraîné par un moteur électrique non représenté, puisant l'air primaire comburant 5, et disposé lui-aussi au-dessous du plan de cuisson 31 ; et l'organe de contrôle 11 du taux d'aération du mélange à brûler 7, comportant tous moyens de contrôle 12 appropriés, de types électrique, électronique, électro-mécanique, ou micro-électronique, agencés de manière appropriée pour mettre en oeuvre la procédure de contrôle retenue selon l'invention, et définie ci-après ; conformément à la figure 2, les moyens de contrôle 12 explicités sont de type électro-mécanique ; l'organe de contrôle 11 et ses différents éléments auxiliaires décrits ci-après sont intégrés dans la table de cuisson 31, de manière cachée pour l'utilisateur ou opérateur.
Le brûleur catalytique 1 est constitué par un organe 2 de mélange du gaz combustible 3 commandé par le robinet 4 et/ou 1 'électro-vanne 22, et de l'air primaire comburant 5 puisé par le ventilateur 6, pour obtenir à sa sortie un flux du mélange 7 à brûler. Le gaz combustible sous basse pression, par exemple du gaz naturel, peut être introduit dans l'organe 2 par tout moyen approprié, par exemple un simple injecteur.
Selon un agencement approprié, non décrit en détail, et par référence à la figure 1, dans le brûleur catalytique 1 proprement dit, on peut distinguer :
- une chambre 8 de distribution du mélange à brûler, dont l'entrée communique avec l'organe 2 de mélange ;
- une structure 9 de combustion catalytique, disposée transversalement ou perpendiculairement par rapport à la direction de circulation des gaz, traversée par le mélange à brûler de sa face amont 9a en relation avec la chambre 8 de distribution, à sa face aval 9b évacuant les fumées de combustion ; - une chambre 33 de collection des fumées de combustion, en relation avec la face aval 9b de la structure 9 de combustion catalytique, et évacuant les fumées vers l'extérieur et au-dessus de la table de cuisson 31, autour de la chambre 8 de distribution.
Compte tenu de la disposition précédemment décrite, en fonctionnement, le front rayonnant de combustion catalytique sans flamme s'établit à proximité de la face amont 9a de la structure 9 catalytique.
Le récepteur thermique 10, consistant en une plaque circulaire de vitro-céramique est supporté au-dessus de la table de cuisson 31 par une couronne 34 isolée thermiquement, et ferme la chambre 8 de distribution du mélange à brûler. Ce récepteur 10 est disposé horizontalement à distance de la structure 9 catalytique, et s'étend du côté intérieur ou inférieur, en vis-à-vis de la face amont 9a de la structure 8, selon pratiquement toute la surface de cette dernière, de manière à recevoir la chaleur générée par le brûleur catalytique 1, principalement par rayonnement. Le récepteur thermique 10 dissipe du côté extérieur ou supérieur au moins une partie de l'énergie thermique reçue par rayonnement et convection du brûleur catalytique 1, vers toute charge thermique, par exemple une casserole disposée sensiblement horizontalement en position d'utilisation sur le récepteur ou plaque de vitro-céramique 10, elle-même horizontale.
Le robinet 4 de commande manuelle du débit de gaz combustible 3, l'électro-vanne 22 de sécurité, commandant l'alimentation en gaz combustible 3, et leurs moyens de commande respectifs 18 (volant de commande) et 32 (bouton poussoir) , constituent un seul et même composant, traditionnel, au sens où plusieurs fabricants, par exemple la Société française SAUTER, les fabriquent et les vendent, par exemple dans une table de cuisson vendue sous la référence commerciale LINEAFLAMME en 1995, en ce qui concerne la Société précitée. Aussi, la description de ce composant sera limitée ci-après à ses éléments ou parties essentielles pour le fonctionnement ou contrôle de l'appareil de cuisson selon l'invention.
Le robinet 4 est du type à boisseau et comporte un corps 16 avec un alésage 16a axial, et un élément rotatif ou boisseau 17, monté de manière ajustée dans l'alésage 16a, et dont la position relative en rotation par rapport au corps 16 détermine le débit du gaz combustible passant au travers du robinet 4 , et dont la rotation par rapport au corps 16 fait varier de manière continue le même débit. Le volant de commande 18 est lié en rotation de l'élément rotatif ou boisseau 17.
L'électro-vanne 22 de sécurité est montée coaxialement dans le robinet 4, et plus précisément coaxialement au boisseau 17, pour commander l'alimentation du gaz combustible 3 en position ouverte ou fermée. Cette électro-vanne comporte :
- un clapet 24 coopérant avec un siège ménagé dans le corps 16 du robinet 4 ;
- un poussoir 32 de commande, émergeant au centre du volant de commande 18 du robinet 4, mobile en translation par rapport au volant 18, pour amener manuellement en position ouverte le clapet 24 ;
- un moyen de rappel ou ressort 27, monté entre un épaulement ménagé à l'intérieur du boisseau 16 et le poussoir 32, pour rappeler ce dernier à l'écart du clapet 24 ;
- un électro-aimant 23, disposé coaxialement au clapet 24, à l'opposé du poussoir 32, permettant, lorsqu'il est excité, de maintenir le clapet 24 en position ouverte.
La principale fonction de l'organe 11 de contrôle est de piloter le taux d'aération du mélange 7 à brûler, en fonction du débit de gaz combustible 3, lui-même commandé manuellement et indépendamment au moyen du robinet 4 par l'utilisateur ou opérateur, selon la mise en marche et la puissance calorifique désirée par ce dernier. Et pour ce faire, l'organe de contrôle 11 agit sur le débit d'air comburant 5, puisé par le ventilateur 6, pour augmenter en marche normale le débit d'air comburant puisé lorsque le débit de gaz combustible augmente, et pour diminuer le débit d'air comburant puisé lorsque le débit de gaz combustible diminue.
Préférentiellement, mais de manière non limitative, l'organe de contrôle 11 est agencé pour maintenir, en marche normale de l'appareil de cuisson, le taux d'aération du mélange à brûler 7, dans une plage comprise entre 0,8 et 1,5.
Préférentiellement, mais de manière non limitative, le débit d'air comburant 5 puisé est augmenté ou diminué de manière discontinue, notamment par paliers successifs.
A cette fin, l'organe de contrôle 11 communique :
- par une ligne de commande 13 avec un moyen de pilotage de la vitesse du ventilateur 6, notamment de la tension d'alimentation du moteur électrique l'entraînant ;
- et par une ligne de détection 14, avec un capteur 19 de la position relative en rotation de l'élément rotatif ou boisseau 17, par rapport au corps 16 du robinet 4 ; préférentiellement, et comme montré à la figure 1, le capteur 19 comprend, d'un côté un curseur 20 solidaire en rotation de l'élément rotatif ou boisseau 17, ou du volant de commande 19, et de l'autre côté une série de plots fixes 21a à 21d, de contact électrique avec le curseur 20 lors de sa propre rotation, lesdits plots étant reliés électriquement à des moyens de commutation insérés dans le circuit électrique d'alimentation du moteur électrique du ventilateur 6. Préférentiellement, le robinet 4 et les différents éléments le constituant sont agencés en correspondance avec le volant de commande 18, et les différents plots du capteur 19, en sorte que :
- la position 15 corresponde à l'arrêt complet du débit du gaz combustible, ou débit nul de ce dernier ;
- la position en rotation relative, correspondant au contact du curseur 20 et du premier plot 21a, corresponde au démarrage du brûleur catalytique 1 d'une part, et au plein débit du gaz combustible 3 ;
- la poursuite de la rotation du volant 18 corresponde à une décroissance progressive du débit du gaz combustible, avec passage du curseur 20 sur les plots 21b, 21c, et 21d respectivement, correspondant à des paliers successifs de décroissance du débit d'air comburant 5 puisé.
Le même moyen de contrôle 11 est agencé également pour maintenir le taux d'aération du mélange à brûler, dans une plage comprise entre 0,8 et 0,9, pendant une phase de démarrage du brûleur catalytique 1, repérée ou détectée par exemple par le passage du robinet 4 de sa position d'arrêt 15 à sa position ouverte, correspondant au plot 21a.
Par ailleurs, l'organe de contrôle il comporte un capteur 25 de la température au sein ou à proximité de la structure 9 de la combustion catalytique, relié par une ligne 36 audit organe 11. Et ce dernier est agencé pour commander l'électro-vanne 22, et plus précisément l'électro-aimant 23, en position ouverte, si la température de fonctionnement de ladite structure est au moins égale à une valeur de consigne, et en position fermée, si cette même température de fonctionnement est inférieure à cette valeur de consigne. Ce même organe de contrôle 11 est aussi agencé pour commander le maintien de l'électro-vanne 22, et plus précisément l'électro-aimant 23, en position ouverte, pendant un temps prédéterminé correspondant à la phase de démarrage précitée du brûleur catalytique 1, repérée comme précédemment par le passage du robinet de sa position d'arrêt 15 à sa position ouverte indexée par le plot 21a.
Cette commande de l'électro-vanne 22, en marche normale, permet d'améliorer la sécurité d'utilisation d'un appareil de chauffage selon l'invention, en ce que, d'une part, l'extinction de la combustion catalytique, et d'autre part, toute prise de feu en amont de la structure catalytique 9, et notamment dans la chambre de distribution 8, conduisent automatiquement à la fermeture de l'électro-vanne 22.
Les dispositions précédentes, liées à la détection de la température de fonctionnement de la structure catalytique 9, peuvent être complétées par un indicateur lumineux 26, relié par une ligne 37 à l'organe de contrôle 11, commandé par ce dernier pour être allumé si la température de fonctionnement est au moins égale à la valeur de consigne, et éteint si la température de fonctionnement est inférieure à cette valeur de consigne.
L'organe de contrôle 11 est également agencé pour maintenir le débit d'air comburant 5 puisé à une valeur non nulle, par exemple par le pilotage de la tension d'alimentation du moteur entraînant le ventilateur 6, et ceci pendant une durée prédéterminée lors de la mise à l'arrêt du brûleur catalytique 1, repérée ou détectée par le passage en retour du curseur 20 sur le plot 21a, et pendant laquelle le débit du gaz combustible 3 a par conséquent une valeur nulle.
Pour terminer, l'appareil comprend également un générateur 28 d'au moins une étincelle électrique, à proximité de la face aval 9b de la structure 9 de combustion catalytique, ce générateur étant relié à l'organe de contrôle 11 par une ligne 38. Cet organe 11 est agencé pour commander temporairement le générateur 28 pendant la phase de démarrage du brûleur catalytique, repérée comme indiqué précédemment par le passage du robinet 4 de la position d'arrêt 15 à la position ouverte débutant par le plot 21a.
A titre d'exemple, la réalisation électro-mécanique 12 de l'organe de contrôle 11 précédemment décrit, en relation avec ses différents éléments auxiliaires, est montrée par le schéma de montage de la figure 2, dans lequel les mêmes références numériques que celles employées à la figure 1 indiquent les mêmes éléments, composants ou organes.
Cette réalisation électro-mécanique se caractérise par l'assemblage des éléments principaux suivants :
- un relais télérupteur 39, comportant deux contacts 391 et 392, relié au plot 21a, en relation avec le volant de commande 18 ;
- trois relais télérupteurs 40, 41, 42, reliés, d'un côté aux trois plots 21b à 21d respectivement, en relation avec le volant de commande 18, et de l'autre côté, par un contact unique 401, 411, 421, à trois résistances réglables 43, 44, 45 respectivement ;
- un relais temporisé de retard au collage 46, dont la sortie communique selon la position de son contact électrique avec l'une ou l'autre de deux résistances différentes réglables 48 et 49, disposées en parallèle dans le circuit d'alimentation du moteur électrique du ventilateur 6 ;
- un relais temporisé 47 de retard au décollage, à deux contacts électriques, commandant l'alimentation du relais 46 et de son contact ;
- un comparateur 30, relié au capteur 25 de la température de fonctionnement, à l'indicateur lumineux 26 de fonctionnement, et à l'électro-aimant 23 de l'électro-vanne 22, et permettant d'assujettir le fonctionnement de l'indicateur lumineux 26 et de l'électro-aimant 23 à la température de fonctionnement de la structure catalytique 9 ; - un circuit électrique alimenté par une batterie 75, et reliant les éléments précités entre eux, ainsi qu'au moteur du ventilateur 6.
Le fonctionnement séquentiel de l'appareil ou réchaud de cuisson précédemment décrit découle des explications précédemment données, et peut être établi comme suit.
En appuyant sur le bouton de commande 32, et en tournant manuellement le volant de commande 18, à partir de la position d'arrêt 15, jusqu'au plot 21a, les opérations suivantes sont enchaînées :
- ouverture manuelle complète de 1 'électro-vanne 22, avec maintien du clapet 24 en position ouverte, par excitation de l'électro-aimant 23 ;
- passage d'un débit de gaz combustible 3, d'une valeur nulle à une valeur maximum ;
- lancement d'un train d'étincelles au niveau du générateur 28 ;
- par fermeture du contact 391 du relais 39, alimentation du comparateur électronique 30 ; dès ce moment, d'une part pendant une phase de démarrage temporisée à 30 s par exemple, l'électro-vanne 22 est maintenue en position ouverte, et d'autre part, au-delà de la phase de démarrage, 1 'électro-aimant 23 de 1 'électro-vanne 22 demeure excité si la température de fonctionnement détectée par le capteur 25 est au moins égale à la valeur de consigne, ou est désexcité si la température de fonctionnement devient inférieure à cette valeur de consigne ; en parallèle à l'excitation ou désexcitation de 1 'électro-aimant 23, l'indicateur lumineux 26 est allumé ou éteint ;
- par la fermeture du contact 392 du relais 39, alimentation du relais 46, temporisée par le relais 47, moyennant quoi l'alimentation du moteur du ventilateur 6 s'établit avec interposition en série de la résistance 49, provoquant un débit puisé plus faible, puis avec interposition en série de la résistance 48, provoquant le plein débit de l'air comburant puisé 5.
La durée de temporisation du comparateur 30 peut être calée sur la durée de temporisation du relais 47.
Une fois le temps de la phase de démarrage écoulé, et en cas de fonctionnement correct du brûleur catalytique 1, la lampe-témoin 26 se trouve allumée, 1'électro-vanne 22 en position ouverte, et le robinet de commande 4 en position de débit maximum.
En tournant le volant 18 à partir de la position correspondant au plot 21a, on réduit le débit du gaz combustible 3 , ce qui réduit en correspondance et simultanément la vitesse du ventilateur 6, par exemple par paliers, comme établi ci-après :
- au passage du curseur 20 sur le plot 21b, on alimente le relais 40, moyennant quoi la résistance 43 se trouve intercalée dans le circuit d'alimentation du ventilateur 6, en série avec la batterie 75, et ainsi de suite au passage du curseur sur les plots 21c et 21d, pour insérer en plus les résistances 44 et 45 respectivement ;
- entre deux plots consécutifs, par exemple 21a et 21b, la vitesse du ventilateur 6 demeure fixe, mais la variation de débit du gaz combustible est suffisamment faible pour que l'on reste dans la plage admissible du taux d'aération requis pour le brûleur catalytique.
Finalement, en tournant le volant de commande 18, en sens inverse, les résistances 45, 44, 43 se trouvent successivement retirées du circuit d'alimentation du ventilateur 6. Lorsque le cavalier 20 repasse sur le plot 21a, le relais 39 est commuté pour faire passer les contacts 391 et 392 en position ouverte. Cependant, le relais temporisé 47 maintient la liaison avec la résistance 49, pendant quelques secondes, ce qui a pour effet de poursuivre la circulation de l'air comburant puisé, à plein régime, dans le brûleur catalytique 1, et ce qui permet de purger ce dernier, et de chasser tout gaz ou mélange combustible susceptible de se réallumer.

Claims

REVENDICATIONS 1/ Appareil de cuisson comprenant :
- un brûleur catalytique (1) constitué par au moins un organe (2) de mélange d'un gaz combustible (3) dont le débit est commandé par un organe (4) de commande manuelle, et d'air primaire comburant (5) puisé par un ventilateur (6) , pour obtenir un mélange (7) à brûler, au moins une chambre (8) de distribution dudit mélange, et une structure (9) de combustion catalytique traversée par ledit mélange, de sa face amont (9a) en relation avec la chambre de distribution, à sa face aval (9b) évacuant les fumées de combustion ;
- un récepteur (10) thermique disposé à distance de la structure (9) de combustion catalytique, s'étendant du côté intérieur en vis-à-vis de l'une des faces (9a) de ladite structure, selon pratiquement toute la surface de cette dernière, et agencé et construit pour dissiper du côté extérieur au moins une partie de l'énergie thermique reçue par rayonnement et/ou convection dudit brûleur catalytique (1) ; caractérisé en ce crue, d'une part l'organe (4) de commande manuelle du débit de gaz combustible est agencé pour permettre une variation continue et autonome dudit débit, et d'autre part ledit appareil comprend un organe (11) de contrôle du taux d'aération du mélange à brûler, agencé pour ne pas agir en marche normale sur le débit de gaz combustible, mais pour agir au moins sur le débit d'air comburant (5) puisé par le ventilateur (6) , en fonction du débit de gaz combustible (4) commandé indépendamment par l'utilisateur avec ledit organe (4) de commande manuelle, pour augmenter en marche normale ledit débit d'air comburant lorsque le débit de gaz combustible augmente, et inversement le diminuer lorsque le débit de gaz combustible diminue. 2/ Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de contrôle (11) est agencé pour maintenir en marche normale le taux d'aération du mélange à brûler (7) , dans une plage comprise entre 0,8 et 1,5.
3/ Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de commande (13) de la vitesse du ventilateur (6) , notamment de la tension d'alimentation du moteur électrique l'entraînant, ledit moyen étant piloté par ledit organe de contrôle (11) .
4/ Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de contrôle (11) est agencé pour maintenir le taux d'aération du mélange à brûler (7) dans une plage comprise entre 0,8 à 0,9, pendant une phase de démarrage du brûleur catalytique (1) , notamment repérée par le passage de l'organe (4) de commande manuelle, d'une position d'arrêt (15) à une position ouverte.
5/ Appareil selon la revendication 1, et dans lequel l'organe (4) de commande manuelle est par exemple du type robinet à boisseau, et comporte un corps (16) avec un alésage (16a) , et un élément rotatif (17) monté de manière ajustée dans ledit alésage, et dont la position relative en rotation par rapport audit corps, détermine de manière continue le débit du gaz combustible (3) passant au travers de l'organe (4), et un volant de commande manuelle (18) lié en rotation audit élément rotatif, caractérisé en ce que l'organe de contrôle (11) comporte un capteur (19) de ladite position relative en rotation dudit élément rotatif (17) .
6/ Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que le capteur (19) de la position relative en rotation dudit élément rotatif (17) comprend, d'un côté un curseur (20) solidaire en rotation de l'élément rotatif, et de l'autre côté, une série de plots fixes (21a à 21d) de contact électrique avec le curseur (20) lors de sa propre rotation, lesdits plots étant reliés électriquement à des moyens de commutation insérés dans le circuit électrique d'alimentation du moteur électrique du ventilateur (6) .
7/ Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le débit d'air comburant (5) puisé est augmenté ou diminué de manière discontinue, notamment par paliers successifs.
8/ Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une électro-vanne (22) de sécurité, commandant l'alimentation en gaz combustible (3), et l'organe de contrôle (11) comporte, d'une part un capteur (25) de la température de fonctionnement au sein ou à proximité de la structure (9) de combustion catalytique, et l'organe de contrôle (11) est agencé pour commander l'électro-vanne (22) en position ouverte si ladite température de fonctionnement est au moins égale à une valeur de consigne, et en position fermée si la température de fonctionnement est inférieure à la valeur de consigne.
9/ Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'organe de contrôle (11) est agencé pour commander l'électro-vanne (22) en position ouverte, pendant un temps prédéterminé correspondant à une phase de démarrage du brûleur catalytique (1) , notamment repérée par le passage de l'organe de commande manuelle (4) d'une position d'arrêt (15) à une position ouverte.
10/ Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend un indicateur lumineux (26) de fonctionnement du brûleur catalytique (1) , commandé par ledit organe de contrôle (11) , pour être allumé si ladite température de fonctionnement est au moins égale à la valeur de consigne, et éteint si la température de fonctionnement est inférieure à la valeur de consigne.
11/ Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de contrôle (11) est agencé pour maintenir le débit d'air comburant (5) puisé à une valeur non nulle, pendant une phase d'arrêt du brûleur (1) catalytique, et pendant laquelle le débit du gaz combustible (3) est commandé manuellement par l'utilisateur à une valeur nulle.
12/ Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un générateur (28) d'au moins une étincelle à proximité de la face aval (9b) de la structure (9) de combustion catalytique, et l'organe de contrôle (11) est agencé pour commander temporairement ledit générateur pendant une phase de démarrage du brûleur catalytique (1) , notamment repérée par le passage de l'organe de commande manuelle (4) d'une position d'arrêt (15) à une position ouverte.
13/ Appareil de cuisson selon la revendication 1, caractérisé en ce que, le front rayonnant de combustion sans flammes étant situé en fonctionnement à proximité de la face amont (9a) de la structure (9) de combustion catalytique, le récepteur thermique (10) s'étend du côté intérieur en vis-à-vis de ladite structure, de manière à recevoir la chaleur générée par le brûleur catalytique (1) , principalement par rayonnement.
14/ Appareil de cuisson selon la revendication 1, disposé sensiblement horizontalement en position d'utilisation, avec le récepteur thermique (10) sensiblement horizontal, pour le support du côté extérieur d'une charge thermique, par exemple d'une casserole.
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