EP3068188A1 - Procédé d'assemblage d'élément chauffant de type plaque et articles chauffants s'y rapportant - Google Patents

Procédé d'assemblage d'élément chauffant de type plaque et articles chauffants s'y rapportant Download PDF

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EP3068188A1
EP3068188A1 EP16000537.7A EP16000537A EP3068188A1 EP 3068188 A1 EP3068188 A1 EP 3068188A1 EP 16000537 A EP16000537 A EP 16000537A EP 3068188 A1 EP3068188 A1 EP 3068188A1
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EP
European Patent Office
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heating
substrate
electro
plate
assembly
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP16000537.7A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Hubert Delelis Fanien
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication of EP3068188A1 publication Critical patent/EP3068188A1/fr
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible
    • H05B3/26—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base
    • H05B3/265—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base the insulating base being an inorganic material, e.g. ceramic
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/017—Manufacturing methods or apparatus for heaters

Definitions

  • the present invention relates to the field of electric heating assemblies in general and applies more particularly to electric heating assemblies comprising at least one diffusing plate and at least one fixed heating element against said plate.
  • the subject of this invention is a high-performance heating plate with a thin-film type heating element as well as the method of manufacturing and integrating this heating plate into a cooking article having a flat heating surface and / or appliances.
  • appliances using a hotplate obtained by the aforementioned method, such as: heating bowl, heating support for bowl, hot plate (waffle type), pancake pan, pan, pan, iron soleplate, heating jar for blender, hotplate , breadmaker, electric pressure cooker, wok, fryers, meat grill, and in general any device comprising a plate-type heating element crimped or overmolded.
  • the invention also relates to heating articles having a planar heating surface obtained by the method object of this invention.
  • the heating plate is constituted by a metal substrate (4) (aluminum, aluminum alloy or others), an electro-heating film (3) (thin, thickness of about 10 th of a millimeter, typically and as an indication only 0.08 to 0.1 millimeter) and a counter-plate (1) for positioning / fixing metal (stainless steel or others).
  • the method of manufacturing this plate is based on the use of a press (cold stamping) to ensure the cohesion of the substrate assembly (4) -film (3) -compatplate (1).
  • the heating plate thus formed allows the construction of household appliance.
  • the heating plate makes it possible to transmit the thermal energy generated by the heating element from therein in order to obtain optimal heating characteristics.
  • the heating plate is constituted by at least one metal substrate (4) (aluminum, aluminum alloy or other), at least one electro-heating film (3) (thin, thickness of about 10 th of a millimeter, at indicative 0.08 to 0.1 millimeter) and at least one against-plate (1) positioning / fixing metal (stainless steel or other).
  • the method of manufacturing this plate is based on the use of a press (cold stamping) to ensure the cohesion of the substrate assembly (4) - film (3) - plywood (1) by the matting rivets (5). ) integrated in the substrate (4) and aligned with the perforations (8) of the counterplate (1).
  • the electro-heating film (3) of thin thickness may have a geometry and an adjustable shape and defined in adequacy with the geometry of the surface to be heated and depending on the intended use by the ensemble.
  • This aspect increases the thermal efficiency of the heating system by optimizing the location and the total surface subjected to heat input and generating a maximum contact area and minimal energy losses between the electro-heating film (3) and the surface to be heated and thus avoids areas of local overheating unfavorable to the function.
  • the present invention uses an electro-heating film (3) whose thermal inertia is low, which optimizes the maintenance and the increase in the amount of useful heat during the use of the heating system (during start-up or when cold foods / materials are positioned on the hotplate).
  • the present invention proposes a method that allows the positioning of the heating system on the upper face of a heating plate (useful surface during use) and thus decreases on the one hand the thermal inertia and on the other hand the electrical power consumed to reach the temperature of use (both by the reduction of the thickness between the heating system and the surface to be heated because receiving the containers and / or food / materials to be heated / cook).
  • the present invention proposes a method which reduces the thickness of the plates necessary to maintain the thermal inertia by reducing the response time of the heating plate to the temperature rise and the reduction of temperature fluctuations (the necessary thermal inertia in the state of the prior art being obtained by a large thickness of the substrates and thus the resulting heating assemblies).
  • the present invention proposes a method which allows the intimate and durable cohesion of the constituent elements (by a cold stamping of the constituent elements and the matting of rivets (5) integrated in the substrate (4) and aligned with the perforations (8) of the counterplate (1)) and thus optimizes the heat transfer between the electro-heating film (3), the substrate (4) and the counterplate (1) and therefore the surface to be heated, and also cancels the risks of overheating electro-heating film as well as the risks of deterioration of the cohesion during use.
  • a variant of the invention includes heat shielding and diffusion films (2) which are placed between the heating element (3) and the substrate (4) and between the heating element (3) and the heating element (3). plywood (1). These films optimize both the thermal efficiency and the reduction in power consumption.
  • the present invention proposes a simple assembly method (cold stamping) and with few components, using tools and equipment common to the industry and does not require additional investment for a professional of this type of industry. The cost of production is therefore reduced compared to current technologies.
  • the present invention proposes an assembly method which ensures the protection of the heating element (3) [because it is embedded between the substrate (4) and the counterplate (1) by the matting of rivets (5) integrated into the substrate ( 4)] allowing a secure cleaning of the heating plate resulting from the assembly and allowing the implementation of posterior surface treatment (for example laying a non-stick coating on the face or faces of the heating plate).
  • the present invention proposes a very compact heating system (use of a very thin electro-heating film (3) integrated into the heating plate) which considerably improves the aesthetics of the heating articles, their size and therefore their cost. (transport, storage, packaging, ..) as well as their weight.
  • the present invention proposes a heating system (electro-heating film (3) embedded between a substrate (4) and a counter-plate (1)) and a method (machining or injecting the substrate (4), machining or forming or stamping the counter -Plate (1), molding and cutting electro-heating film (3)) adapted to all forms of containers and heating article requiring an unrestricted flat heating surface on the container and heating plate compatibilities and whose shape and geometry may vary with a very wide range of possibilities depending on the intended use of the whole.
  • the present invention proposes a technical solution that allows the catching of parallelism defects between the heating plates and cooking vessels by the integration of the heating plate within the same structure of the container.
  • the invention consists of a substrate (4), an electro-heating film (3), 2 protective and / or diffusion films (2) and a counter-positioning / fixing plate (1).
  • the shape and dimensions of the electro-heating film (3), the substrate (4) and the backplate (1) can be adapted in accordance with the design principles that ensure cohesion. of the heating assembly.
  • the substrate (4) is made of metal (aluminum, aluminum alloy or others), it has a cavity for positioning the films (3 and 2) and the plywood (1) and a series of rivets (5) ( at least one rivet) integrated in its structure which will serve to hold the plate against (1) in position to ensure the cohesion and intimacy of the assembly of the electro-heating film (3) with the substrate (4) and the counterplate (1).
  • the substrate (4) thus defined can be obtained by casting, machining or injection, and generally by any common and known process applicable to metals and metal alloys based on aluminum, copper or steel.
  • the shape of the cavity depends on the geometry decided for the final article: square, round, parallelepiped, ...
  • the dimensions of the cavity also depend on the dimensions of the counter plate (1) (including its thickness).
  • the final assembly must have a flat and even surface allowing the use of this surface as a useful surface (surface to be heated) for the heating article concerned.
  • the positioning and the number of rivets (5) integrated also depend on the geometry used for the substrate (4).
  • the spacing between each rivet (5) must respect a maximum distance calculated according to the materials, dimensions and thicknesses of the substrate (4) and the plywood (1).
  • the rivets (5) mentioned above can be included in the mass of the substrate (4) or reported mechanically (solder, insert, weld, ).
  • the electro-heating film (3) is a thin film of thickness typically of the order of 10 th of a millimeter (from 0.08 to 0.1 millimeter). This film has the characteristic of integrating a conductive circuit and being supported by an insulating support and being produced by molding. This authorizes the handling of the film and the possibility of defining its plane geometry upstream (by producing the electro-heating film production mold with the desired geometry) in order to best adapt to the geometry of the substrate (4) and the heating system concerned.
  • the electro-heating film (3) comprises an appendix (7) which will serve as a connection for supplying electricity to the film (3). Its geometry corresponds to that of the cavity of the substrate (4).
  • the characteristics of the electro-heating film (3) (conductor density, ...) define the power consumed by the final heating system.
  • protective films and / or diffusion (2) are positioned above and below the electro-heating film (3) to protect it and to optimize heat transfer to the substrate (4) and the backplate (1).
  • the geometry of the protective films (2) is identical to that of the electro-heating film (3).
  • the counter plate (1) made of metal (stainless steel or other) is perforated at the locations (8) corresponding to the positioning of the rivets (5) integrated in the substrate (4).
  • the elements are positioned on a mold: substrate (4) / protection and / or diffusion film (2) / electro-heating film (3) / protection and / or diffusion film (2) / counterplate (1) .
  • a press is used to position the counterplate (1), to press this counterplate (1) to the substrate and to stiffen the rivets (5) of the substrate (4), thus ensuring the cohesion of the assembly: flatness of the surface resulting air evacuation between the substrate (4) and the plywood (1) and intimate contact of the constituent elements.
  • the power of the press is calculated according to the materials, dimensions and thicknesses used for the substrate (4) and against the plate (1).
  • the tongue (7) is connected to the power supply thus ensuring the tensioning of the heating element and the operation of the heating assembly. If necessary the addition of a temperature sensor and a voltage regulation system is positioned to allow adjustment of the temperature of the heater assembly.
  • the elements and components of connectors, measurements and temperature controls are standard elements common to the industry, the choice of which depends on the characteristics and final qualities desired for the heating element.
  • This intimate assembly thus formed and equipped is one of the objects of the invention and constitutes a heating plate.
  • This intimate assembly which constitutes the heating plate (9) can be covered with a non-stick surface treatment on one or the other of its faces.
  • the operation of the hotplate requires the use of a thermostat or a temperature sensor to control the achievement of the temperature of use.
  • the location and method of attachment of this component depends on the type of component and the geometry of the hotplate. This component does not affect the intrinsic performance of the heating plate thus formed.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Baking, Grill, Roasting (AREA)
  • Cookers (AREA)

Abstract

L'objet de cette invention est une plaque chauffante de haute performance avec élément chauffant de type film fin ainsi que le procédé de fabrication et d'intégration de cette plaque chauffante au sein d'article de cuisson présentant une surface chauffante plane. L'ensemble chauffant électrique type plaque (plaque chauffante) est caractérisé par au moins un substrat diffusant (4) et au moins un film fin électro-chauffant (3) disposé contre le substrat (4) dont la cohésion intime entre les éléments substrat (4) et système chauffant de type film fin électro-chauffant (3) est réalisée par la fixation d'une contre-plaque métallique diffusante (1) contre le substrat diffusant (4).

Description

    DOMAINE TECHNIQUE
  • La présente invention concerne le domaine des ensembles chauffants électriques en général et s'applique plus particulièrement aux ensembles chauffants électriques comprenant au moins une plaque diffusante et au moins un élément chauffant fixe contre ladite plaque.
  • L'objet de cette invention est une plaque chauffante de haute performance avec élément chauffant de type film fin ainsi que le procédé de fabrication et d'intégration de cette plaque chauffante au sein d'article de cuisson présentant une surface chauffante plane et/ou appareils électroménagers utilisant une plaque chauffante, obtenus selon le procédé précité, tels que : bol chauffant, support chauffant pour bol, plateau chauffant (type gaufrier), crêpière, poêle, casserole, semelle de fer à repasser, jar chauffante pour blender, plaque de cuisson, machine à pain, autocuiseur électrique, wok, friteuses, grille a viande, et de manière générale tout dispositif comprenant un élément chauffant de type plaque serti ou surmoule.
  • L'invention vise également les articles chauffants présentant une surface chauffante plane obtenue par le procédé objet de cette invention.
  • La plaque chauffante est constituée par un substrat métallique (4) (aluminium, alliage d'aluminium ou autres), un film électro-chauffant (3) (mince, épaisseur de l'ordre du 10eme de millimètre, typiquement et à titre indicatif de 0.08 à 0.1 millimètre) et une contre-plaque (1) de positionnement/fixation métallique (acier inoxydable ou autres).
  • Le procédé de fabrication de cette plaque repose sur l'utilisation d'une presse (frappe à froid) pour assurer la cohésion de l'ensemble substrat (4)-film (3)-contreplaque (1).
  • La plaque chauffante ainsi constituée permet la construction d'appareil électroménager.
    • TECHNIQUE ANTERIEURE
  • Il existe déjà de nombreux systèmes chauffants électrique de type plaque utilisant des éléments chauffants de type résistance tubulaires, à induction ou par film électro-chauffant.
  • Les systèmes chauffants de type plaque a résistance tubulaires sont le plus souvent réalisés :
    • En noyant un élément chauffant tubulaire (tube métallique renfermant de la magnésie compactée qui entoure et isole électriquement une résistance électrique) au sein d'un substrat en aluminium moulé.
    • En fixant l'élément chauffant tubulaire sur le substrat par des technologies mécaniques de soudure, sertissage, collage ou au moyen de fixations rivetées, vissées, soudées, etc.
    • En insérant et fixant l'élément chauffant tubulaire par frappe à chaud dans une gorge préformée.
    • En créant un logement plus ou moins profond et reprenant la géométrie de l'élément chauffant tubulaire.
    • En moulant l'élément chauffant au sein du substrat.
  • Brevet référence : WO96/24233 , EP 0323348 A1 , EP2198759 A1 .
  • Ces systèmes chauffants présentent de nombreux inconvénients :
    • o L'utilisation d'un élément tubulaire ayant une surface de contact limite avec le substrat, le rendement thermique est limite et induit une forte disparité dans la répartition de la chaleur au sein du substrat.
    • o L'encombrement des éléments tubulaires est conséquents et rends ces systèmes lourds et volumineux.
    • o L'utilisation d'un élément tubulaire doit se faire sur la face postérieure de la plaque chauffante (qui n'est pas au contact des éléments auxquels la plaque doit transmettre la chaleur : aliments ou autres matériel de cuisson tel que poêle, bol, ...) et donc il existe une forte disparité entre les deux faces des plaques chauffantes, la face non utile étant la plus chauffée.
    • o L'utilisation d'un élément tubulaire génère une inertie thermique importante due à la structure même de l'élément tubulaire, les temps de montée en température sont long et dépendent fortement de la puissance électrique utilisée et génère des zones de surchauffes locales défavorables au fonctionnement de l'article chauffant.
    • o Les procédés d'assemblage des éléments tubulaires sont compliqués et couteux car nécessitant des outillages lourds, des temps de mise en oeuvre long et de nombreuses pièces.
    • o Les procédés d'assemblage des éléments tubulaires présentent certaines faiblesses au niveau de la cohésion entre les éléments constitutif du système (résistance tubulaire, substrat, gorge,...) pouvant affecter considérablement la durabilité et l'aspect esthétique des éléments joints.
    • o Les systèmes existants à résistance tubulaire sont incompatibles avec les méthodes de nettoyage actuel car les éléments électriques sont apparents et exposés à l'eau.
  • Les systèmes chauffant de type plaque à induction sont réalisés selon une technologie particulière. Ces systèmes chauffants présentent de nombreux inconvénients :
    • o Les systèmes à induction ne peuvent être en contact avec les aliments a chauffer/cuire, ces systèmes nécessitent un élément intermédiaire (poêle de caisson, bol) et implique une structure spécifique de ces récipients/éléments intermédiaires pour pouvoir générer le chauffage dudit récipient et des aliments/matériaux à chauffer.
    • o Les systèmes à induction sont couteux et volumineux du fait de leur structure complexe.
    • o Les systèmes à induction ne peuvent être utilises qu'avec des éléments intermédiaires spécifiques.
  • Les systèmes chauffant de type film électro-chauffant sont le plus souvent réalisés :
    • Par l'application d'une peinture conductrice sur le substrat même et incluant des couches isolantes,
    • Par la vaporisation de poudre métallique sur le substrat afin de créer une couche électro résistante générant de la chaleur,
    • Par l'utilisation de circuit électro résistant fixé au moyen de résine ou élément diélectrique,
    • Par l'utilisation de ruban contenant des câblages internes générant la résistance et donc la chaleur (les fils pouvant être de diamètre très faible).
    • Par un procédé connu tel que transfert de peinture par membrane semi-perméable : silk-screen.
  • Ces systèmes chauffants présentent de nombreux inconvénients :
    • o Les procédés de peinture ou de vaporisation de ces couches minces sont couteux et nécessitent un outillage et un environnement spécifiques pour être mis en oeuvre correctement, ce qui renforce le cout de production,
    • o La fixation par résine ou diélectrique n'assure pas une cohésion intime de l'élément chauffant ce qui réduit le rendement thermique,
    • o La fixation par résine ou diélectrique peut être affecté par la température d'utilisation et ainsi endommager le système et entrainer des risques pour le bon fonctionnement de l'article chauffant et/ou de la sécurité de l'utilisateur,
    • o Une fois fixe au substrat de tels systèmes empêchent toute intervention sur le substrat (manipulation mécanique, traitement de surface ultérieur) car cela risquerait d'endommager le système chauffant,
    • o Les procédés actuels utilisés pour assurer la cohésion de systèmes a bande/ruban électro-chauffant n'assurent pas la cohésion intime des films avec le substrat et par conséquence conduisent à la destruction des films par surchauffe du film électro-chauffant là où le contact intime n'est pas assuré.
  • De manière générale, l'ensemble des systèmes chauffants actuels nécessitent une forte puissance électrique afin d'atteindre les températures de cuisson nécessaires car placés sur les faces postérieures des plaques chauffantes, ces plaques ayant une inertie thermique importante due à leur épaisseur (la montée en température rapide après mise en place des aliments à cuisiner requière une forte puissance électrique pour vaincre l'inertie thermique).
    • EXPOSE DE L'INVENTION
  • L'invention a pour but de remédier aux inconvénients et limitations précitées et propose un procédé qui permet de réaliser un système de plaque chauffante qui peut, selon l'utilisation prévue de l'ensemble / article chauffant :
    • Soit être intégrée aux récipients chauffants contenant les aliments/matériaux à cuisiner/chauffer (moule, plaque de grill, ...),
    • Soit être intégrée à la structure d'un article chauffant recevant des récipients de cuisson contenant les aliments/matériaux à cuisiner/chauffer.
  • Ainsi, selon l'utilisation prévue de l'ensemble thermique chauffant, la plaque chauffante peut servir :
    • Soit de support sur lequel on dépose un objet destiné à être chauffé, comme par exemple un récipient de cuisson, ou également la plaque chauffante peut être un fond de récipient, le contour de la plaque pouvant être conformé de façon à servir de parois pour le récipient.
    • Soit la plaque peut être juxtaposée à un autre élément, servant lui-même de fond d'un récipient.
  • Dans tous ces exemples, la plaque chauffante permet de transmettre l'énergie thermique générée par l'élément chauffant depuis celui-ci dans le but d'obtenir des caractéristiques de chauffe optimales.
  • La plaque chauffante est constituée par au moins un substrat métallique (4) (aluminium, alliage d'aluminium ou autres), au moins un film électro-chauffant (3) (mince, épaisseur de l'ordre du 10eme de millimètre, à titre indicatif de 0.08 à 0.1 millimètre) et au moins une contre-plaque (1) de positionnement/fixation métallique (acier inoxydable ou autres).
    Le procédé de fabrication de cette plaque repose sur l'utilisation d'une presse (frappe à froid) pour assurer la cohésion de l'ensemble substrat (4) - film (3) - contreplaque (1) par le matage de rivets (5) intégrés au substrat (4) et alignés avec les perforations (8) de la contreplaque (1).
  • Selon les formes d'exécution de la présente invention, le film électro-chauffant (3) d'épaisseur fine peut avoir une géométrie et une forme ajustable et définie en adéquation avec la géométrie de la surface qui doit être chauffée et en fonction de l'utilisation prévue par l'ensemble. Cet aspect augmente le rendement thermique du système chauffant en optimisant la localisation et la surface totale soumise à l'apport de chaleur et en générant une surface de contact maximale et des pertes d'énergie minimales entre le film électro-chauffant (3) et la surface à chauffer et ainsi évite les zones de surchauffe locale défavorables a la fonction.
  • La présente invention utilise un film électro-chauffant (3) dont l'inertie thermique est faible, ce qui optimise le maintien et l'augmentation de la quantité de chaleur utile lors de l'utilisation du système chauffant (lors de la mise en route ou lorsque les aliments/matériaux froids sont positionnés sur la plaque chauffante).
  • La présente invention propose un procédé qui permet le positionnement du système chauffant sur la face supérieure d'une plaque chauffante (surface utile lors de l'utilisation) et diminue ainsi d'une part l'inertie thermique et d'autre part la puissance électrique consommée pour atteindre la température d'utilisation (les deux par la réduction de l'épaisseur entre le système chauffant et la surface devant être chauffée car recevant les récipients et/ou les aliments/matériaux à chauffer/cuisiner).
  • La présente invention propose un procédé qui réduit l'épaisseur des plaques nécessaires au maintien de l'inertie thermique par la réduction du temps de réponse de la plaque chauffante a la montée en température et la réduction des fluctuations de température (l'inertie thermique nécessaire en l'état de l'art antérieur étant obtenue par une forte épaisseur des substrats et donc des ensemble chauffants résultants).
  • La présente invention propose un procédé qui permet la cohésion intime et durable des éléments constitutifs (par une frappe à froid des éléments constitutifs et le matage de rivets (5) intégrés au substrat (4) et alignés avec les perforations (8) de la contreplaque (1)) et ainsi optimise les transferts de chaleur entre le film électro-chauffant (3), le substrat (4) et la contre-plaque (1) et donc la surface devant être chauffée, et par ailleurs annule les risques de surchauffe du film électro-chauffant ainsi que les risques de détérioration de la cohésion en cours d'utilisation.
  • Une variante de l'invention inclus des films de protection et de diffusion de la chaleur (2) qui sont placés entre l'élément chauffant (3) et le substrat (4) ainsi qu'entre l'élément chauffant (3) et la contreplaque (1). Ces films optimisent d'autant le rendement thermique et la diminution de la consommation électrique.
  • La présente invention propose un procédé d'assemblage simple (frappe à froid) et avec peu de composants, utilisant des outillages et du matériel commun à l'industrie et ne nécessitant pas d'investissement supplémentaires pour un professionnel de ce type d'industrie. Le cout de production est donc réduit comparativement aux technologies actuelles.
  • La présente invention propose un procédé d'assemblage qui assure la protection de l'élément chauffant (3) [car il est encastré entre le substrat (4) et la contreplaque (1) par le matage de rivets (5) intégrés au substrat (4)] autorisant un nettoyage sécurisé de la plaque chauffante résultante de l'assemblage et permettant la mise en oeuvre de traitement de surface postérieure (par exemple pose d'un revêtement antiadhésif sur la ou les faces de la plaque chauffante).
  • La présente invention propose un système chauffant de très faible encombrement (utilisation d'un film électro-chauffant (3) très mince intégré dans la plaque chauffante) qui permet d'améliorer considérablement l'esthétique des articles chauffants, leur encombrement et donc leur cout (transport, stockage, packaging, ..) ainsi que leur poids.
  • La présente invention propose un système chauffant (film électro-chauffant (3) encastré entre un substrat (4) et une contreplaque (1)) et un procédé (usinage ou injection du substrat (4), usinage ou formage ou estampage de la contre-plaque (1), moulage et découpage du film électro-chauffant (3)) pouvant s'adapter à toutes les formes de récipients et article chauffant nécessitant une surface de chauffe plane sans restriction sur les compatibilités récipient et plaque de chauffe et dont la forme et la géométrie peuvent varier selon un très vaste éventail de possibilités en fonction de l'utilisation prévue pour l'ensemble.
  • La présente invention propose une solution technique qui permet le rattrapage de défauts de parallélisme entre les plaques chauffantes et les récipients de cuisson par l'intégration de la plaque chauffante au sein de la structure même du récipient.
    • EXPOSE D'UN MODE DE REALISATION
  • L'invention est constituée par un substrat (4), un film électro-chauffant (3), 2 films de protection et/ou de diffusion (2) et une contre-plaque de positionnement/fixation (1).
  • Selon les besoins et caractéristiques dimensionnelles des articles concernés, la forme et les dimensions du film électro-chauffant (3), du substrat (4) et de la contre-plaque (1) peuvent être adaptées en respectant les principes de conception garantissant la cohésion de l'ensemble chauffant.
  • Le présent mode particulier de réalisation de l'invention est donné à titre d'exemple non limitatif.
  • Le substrat (4) est constitué de métal (aluminium, alliage d'aluminium ou autres), il présente une cavité servant à positionner les films (3 et 2) ainsi que la contreplaque (1) et une série de rivets (5) (au moins un rivet) intégrés à sa structure qui serviront à maintenir la contre-plaque (1) en position afin d'assurer la cohésion et l'intimité de l'assemblage du film électro-chauffant (3) avec le substrat (4) et la contre-plaque (1).
  • Le substrat (4) ainsi défini peut être obtenu par fonderie, usinage ou injection, et de manière générale par tout processus commun et connu s'appliquant aux métaux et alliages métalliques à base d'aluminium, de cuivre ou d'acier.
  • La forme de la cavité dépend de la géométrie décidée pour l'article final : carre, ronde, parallélépipède, ... Les dimensions de la cavité dépendent aussi des dimensions de la contre-plaque (1) (notamment son épaisseur). L'assemblage final devant présenter une surface plane et régulière permettant l'utilisation de cette surface comme surface utile (surface à chauffer) pour l'article chauffant concerné.
  • Le positionnement et le nombre de rivets (5) intégrés dépendent aussi de la géométrie utilisée pour le substrat (4). L'espacement entre chaque rivets (5) doit respecter une distance maximale calculée en fonction des matériaux, dimensions et épaisseurs du substrat (4) et de la contreplaque (1). Les rivets (5) sus mentionnés peuvent être inclus dans la masse du substrat (4) ou rapportés de manière mécanique (brasure, insert, soudure, ...).
  • Le film électro-chauffant (3) est un film mince d'épaisseur typiquement de l'ordre du 10eme de millimètre (de 0.08 jusqu'à 0.1 millimètre). Ce film a pour caractéristique d'intégrer un circuit conducteur et d'être supporté par un support isolant et d'être produit par moulage. Cela autorise la manipulation du film et la possibilité de définir en amont sa géométrie plane (par la réalisation du moule de production du film électro-chauffant a la géométrie désirée) afin de s'adapter au mieux à la géométrie du substrat (4) et du système chauffant visé.
  • Le film électro-chauffant (3) comprend un appendice (7) qui servira de connexion pour l'alimentation en électricité du film (3). Sa géométrie correspond à celle de la cavité du substrat (4).
  • Les caractéristiques du film électro-chauffant (3) (densité de conducteur, ...) définissent la puissance consommée par le système chauffant final.
  • 2 films protecteurs et/ou de diffusion (2) (plastique résistant à haute température d'épaisseur typiquement de 0.12 à 0.2 millimètre, pouvant aller jusqu'à 0.5 millimètre) sont positionnés au-dessus et au-dessous du film électro-chauffant (3) afin de protéger celui-ci et d'optimiser le transfert de chaleur vers le substrat (4) et la contre-plaque (1).
  • La géométrie des films protecteurs (2) est identique à celle du film électro-chauffant (3).
  • La contre-plaque (1) constituée de métal (acier inoxydable ou autres) est perforée aux emplacements (8) correspondant au positionnement des rivets (5) intégrés au substrat (4).
  • Les éléments sont positionnés sur un moule : substrat (4) / film de protection et/ou de diffusion (2) / film électro chauffant (3) / film de protection et/ou de diffusion (2) / contre-plaque (1). Une presse est utilisée pour mettre en position la contre-plaque (1), plaquer cette contreplaque (1) au substrat et mater les rivets (5) du substrat (4), cela assurant la cohésion de l'assemblage : planéité de la surface résultante, évacuation de l'air entre le substrat (4) et la contreplaque (1) et contact intime des éléments constitutifs.
  • La puissance de la presse est calculée en fonction des matériaux, dimensions et épaisseurs utilisés pour le substrat (4) et la contre-plaque (1).
  • La languette (7) est connectée à l'alimentation électrique assurant ainsi la mise en tension de l'élément chauffant et le fonctionnement de l'ensemble chauffant. Si nécessaire l'ajout d'un capteur de température et d'un système de régulation de la tension est positionné afin de permettre le réglage de la température de l'ensemble chauffant. Les éléments et composants de connectiques, mesures et contrôles de température sont des éléments standard et commun à l'industrie dont le choix dépend des caractéristiques et qualités finales voulues pour l'élément chauffant.
  • Cet assemblage intime ainsi constitué et équipé est l'un des objets de l'invention et constitue une plaque chauffante.
    • APPLICATION INDUSTRIELLE
  • Cet assemblage intime qui constitue la plaque chauffante peut être intégré :
    • Sur la face postérieure (opposée à celle recevant les aliments/matériaux) d'un élément chauffant au contact direct des aliments/matériaux à chauffer (bol, plateau, moule...),
    • Sur la face supérieure (celle recevant les aliments/matériaux) d'un élément chauffant au contact direct des aliments/matériaux à chauffer (bol, plateau, moule...),
    • Sur la face postérieure (opposée à celle recevant les récipients) d'une plaque chauffante externe (intégrée ou non à un article chauffant : socle de positionnement ou autres) et sur lequel vient reposer un récipient servant à recevoir les aliments/matériaux à chauffer,
    • Sur la face supérieure (celle recevant les récipients) d'une plaque chauffante externe (intégrée ou non à un article chauffant : socle de positionnement ou autres) et sur lequel vient reposer un récipient servant à recevoir les aliments/matériaux à chauffer.
  • L'intégration de ce système de plaque chauffante au sein d'éléments autonomes ou non d'article chauffant est aussi l'objet de cette invention et ce, quel que soit la géométrie considérée pour les éléments concernés.
  • Le schéma 5 présente une série d'exemples non limitatifs de structure et article chauffant auxquelles ce système de plaque chauffante peut être intégrés :
    • ⇒ La figure A représentant un plateau circulaire chauffant du type utilise pour des machines à tarte et/ou à pizza, la plaque chauffante (9) étant intégrée au plateau soit sur la face supérieure (celle recevant les aliments) soit postérieure du plateau.
    • ⇒ Les figure B et C représentant un bol de cuisson pour des articles chauffant du type stand mixer, autocuiseur, ... le système de plaque chauffante (9) étant intégrée au fond du bol soit sur sa face postérieure (figure B) soit sur sa face supérieure (figure C).
    • ⇒ La figure D représentant un plateau de type gaufrier (avec une géométrie en 3 dimensions sur sa face supérieure). De la même manière la plaque chauffante (9) objet de cette invention est intégrée au plateau.
    • ⇒ La figure E représentant un article de chauffe (11) (produit électroménager type robot de cuisine) comportant un socle chauffant (10) constitué par un système de plaque chauffante telle que décrite par les éléments et procédé faisant l'objet de l'invention.
    • ⇒ La figure F représentant une pelle à raclette dans laquelle l'élément plaque chauffante (9) de la présente invention est intégrée à la pelle soit sur la face supérieure (celle recevant les aliments), soit postérieure.
  • Cet assemblage intime qui constitue la plaque chauffante (9) peut être recouvert d'un traitement de surface antiadhésif sur l'une ou l'autre de ses faces.
  • Le fonctionnement de la plaque chauffante nécessite l'utilisation d'un thermostat ou d'une sonde de température afin de contrôler l'obtention de la température d'utilisation. L'emplacement et le mode de fixation de ce composant dépend du type de composant et de la géométrie de la plaque chauffante. Ce composant n'affecte pas la performance intrinsèque de la plaque chauffante ainsi constituée.
    • DESCRIPTION DES SCHEMAS
  • La description de l'invention est complétée par des schémas qui illustrent un exemple et ne peuvent en aucun cas limitée l'invention en terme de géométrie, dimensions, forme et intégration au sein d'élément chauffant nécessitant une surface chauffante plane.
    • Schéma 1 : vu en coupe des différents éléments constitutifs de la plaque chauffante.
      • 1- Contre-plaque en métal
        Par exemple : acier inoxydable d'épaisseur de l'ordre du millimètre.
      • 2- Film de protection et/ou de diffusion
        Par exemple : film plastique résistant haute température, épaisseur de l'ordre du 1/10eme de millimètre (typiquement 0.08 millimètre et jusqu'à 0.5 millimètre).
      • 3- Film électro-chauffant
        Par exemple : épaisseur de l'ordre du 1/10eme de millimètre (typiquement de 0.12 à 0.2 millimètre et jusqu'à 0.5 millimètre).
      • 4- Substrat
        Par exemple : alliage d'aluminium injecte d'épaisseur de l'ordre de 8 millimètres.
      • 5- Rivets intégrés au substrat
        Par exemple : entre-axe longitudinal de l'ordre de 10 millimètres, entraxe latérale de l'ordre de 20 millimètres, hauteur de l'ordre du millimètre, diamètre de l'ordre de 4 millimètres.
      • 8- Perforations de la contreplaque.
    • Schéma 2 : vu en coupe de la plaque chauffante assemblée.
      • 1- Contre-plaque en métal.
      • 4- Substrat.
      • 5- Rivets du substrat matés lors de l'assemblage par presse.
      • 6- Assemblage intime des films de protection et/ou de diffusion et du film électro-chauffant.
    • Schéma 3 : vu éclatée des différents éléments constitutifs de la plaque chauffante.
      • 1- Contre-plaque en métal.
      • 2- Film de protection et/ou de diffusion.
      • 3- Film électro-chauffant.
      • 4- Substrat.
      • 5- Rivets intégrés au substrat.
      • 7- Languette de connexion à la source électrique du film électro-chauffant.
      • 8- Perforations de la contreplaque.
    • Schéma 4 : vu en perspective d'une plaque chauffante assemblée.
      • 1- Contre-plaque en métal.
      • 4- Substrat.
      • 5- Rivets mates lors de l'assemblage par presse.
      • 6- Assemblage intime des films de protection et/ou de diffusion et du film électro-chauffant.
      • 7- Languette de connexion à la source électrique du film électro-chauffant.
      • 8- Perforations de la contreplaque.
    • Schéma 5 : exemples non limitatif d'intégration de la plaque chauffante à des articles chauffants.
      • Fig A = plaque chauffante ronde utilisée sur des articles type crêpière, machine à pizza, ... A noter que l'élément chauffant intégré (9) peut être place sur la face supérieure (en contact direct avec les aliments/matériaux à chauffer) ou sur la face postérieure de la plaque.
      • Fig B = bol chauffant utilisé sur des articles chauffants (type autocuiseur, stand mixer, ...) avec système chauffant (9) localisé sur la face postérieure du fond du bol.
      • Fig C = bol chauffant utilisé sur des articles chauffants (type autocuiseur, stand mixer, ...) avec système chauffant (9) localisé sur la face intérieure du fond du bol.
      • Fig D = plaque chauffante type gaufrier.
        A noter que l'élément chauffant intégré (9) peut être place sur la face supérieure (en contact direct avec les aliments/matériaux à chauffer) ou sur la face postérieure de la plaque.
      • Fig E = plaque chauffante (10) intégré a un article chauffant (11) et utilisé comme un socle chauffant.
      • Fig F = pelle à raclette intégrant l'élément chauffant (9).
        A noter que l'élément chauffant intégré (9) peut être place sur la face supérieure (en contact direct avec les aliments/matériaux à chauffer) ou sur la face postérieure de la pelle.

Claims (18)

  1. Procédé d'assemblage d'un ensemble chauffant électrique caractérisé par au moins un substrat diffusant (4) et au moins un film fin électro-chauffant (3) (typiquement et de manière indicative entre 0.08 et 0.1 millimètre) disposé contre le substrat (4) dont la cohésion intime entre les éléments substrat (4) et système chauffant de type film fin électro-chauffant (3) est réalisée par la fixation d'une contre-plaque métallique diffusante (1) contre le substrat diffusant (4) au moyen de rivets (5) intégrés au substrat (4) alignes sur les perforations (8) de la contre-plaque (1) et matés par une frappe à froid.
  2. Procédé d'assemblage d'un ensemble chauffant électrique selon la revendication 1 caractérisé par les étapes préliminaires suivantes :
    - Réalisation de rivets intégrés ou rapportés (5) sur au moins une portion du substrat (4) (auxquels seront associés les perforations (8) de la contre-plaque (1)).
    - Positionnement (figé par collage, ou tout autre moyens, ou non) d'au moins un film électro-chauffant (3) incluant ou non des films protecteurs et/ou dissipateurs (2) contre le substrat (4) et entre les rivets (5).
  3. Procédé d'assemblage d'un ensemble chauffant électrique selon la revendication 1, ledit ensemble comprenant au moins une contre-plaque (1), caractérisé par les étapes suivantes :
    - La contre-plaque diffusante (1) est positionnée en alignant ses perforations (8) avec les rivets du substrat (4) et recouvre l'élément chauffant (3) incluant ou non des films protecteurs et/ou dissipateurs (2).
    - La contre-plaque (1) est assemblée au substrat (4) par frappe à froid et matage des rivets (5) du substrat (4), cet assemblage assure la cohésion intime des éléments constitutifs : substrat (4) / film protecteur et/ou dissipateur (2) / film électro-chauffant (3) / film protecteur et/ou dissipateur (2) / contre-plaque (1).
  4. Procédé d'assemblage d'un ensemble chauffant électrique selon les revendications 1, 2 et 3 caractérisé par une frappe à froid réalisée avec une pression minimale se situant entre 800T et jusqu'à 2000T.
  5. Ensemble chauffant électrique, obtenu par le procédé selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé par au moins un substrat (4) diffusant en matériau métallique et au moins un élément chauffant type film fin électro-chauffant (3) maintenu sur ledit substrat (4) par une contreplaque (1) métallique.
  6. Ensemble chauffant électrique, obtenu par le procédé selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé par au moins un rivet (5) intégré au substrat et destiné à maintenir une contreplaque assurant le maintien d'un élément chauffant type film fin électro-chauffant.
  7. Ensemble chauffant électrique selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé par un substrat (4) en alliage à base d'aluminium.
  8. Ensemble chauffant électrique selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé par un substrat (4) en alliage à base de cuivre.
  9. Ensemble chauffant électrique selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé par une contre-plaque (1) en acier.
  10. Ensemble chauffant électrique selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé par une contre-plaque (1) en alliage à base d'aluminium.
  11. Ensemble chauffant électrique selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé par une contre-plaque (1) en alliage à base de cuivre.
  12. Ensemble chauffant électrique selon l'une des revendications 5 à 11, caractérisé par la pose d'au moins un capteur de température au sein de l'ensemble.
  13. Ensemble chauffant électrique selon l'une des revendications 5 à 12, caractérisé par l'existence d'un système de connexion entre le film mince électro-chauffant (3) et une source électrique (externe ou interne à l'ensemble chauffant ainsi défini) par l'intermédiaire d'une languette (7) ou tout autre système de connectique.
  14. Appareil électroménager caractérisé par la présence d'un ensemble chauffant selon l'une des revendications 5 à 13.
  15. Appareil électroménager selon la revendication 14, caractérisé par un dispositif destiné à effectuer la cuisson.
  16. Appareil électroménager selon la revendication 14, caractérisé par un dispositif destiné à chauffer un fluide, notamment de l'eau.
  17. Appareil électroménager selon la revendication 14, caractérisé par un panneau radiant de chauffage.
  18. Appareil électroménager selon la revendication 14, caractérisé par un dispositif de repassage, notamment une semelle de fer à repasser.
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