FR2689748A1 - Temp. limitation of induction heated body esp. cooking vessel - by using ferromagnetic alloy with selected Curie point - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un procédé pour limiter la température d'un corps chauffé au moyen d'un foyer à induction. The present invention relates to a method for limiting the temperature of a body heated by means of an induction hearth.
L'invention vise également les corps et notamment les récipients culinaires dont les caractéristiques mettent en oeuvre ce procédé. The invention also relates to the bodies and in particular the culinary containers whose characteristics implement this process.
Pour chauffer certains corps, en particulier certains récipients et leur contenu, on sait qu'il est possible d'utiliser un fover à induction. Dans ce cas, le corps ou le récipient doit être constitué au moins partiellement d'un métal ou d'un alliage ayant des propriétés ferromagnétiques. Pour ces récipients, on utilise soit un récipient entièrement réalisé en alliage ferromagnétique, soit un récipient réalisé dans une matière non ferromagnétique disposant au moins dans une partie de sa paroi ou à la surface de celle-ci d'une trame, d'une grille ou d'une plaque découpée ou perforée, ou encore d'un revêtement en alliage ferromagnétique. To heat certain bodies, in particular certain containers and their contents, it is known that it is possible to use an induction fover. In this case, the body or the container must consist at least partially of a metal or an alloy having ferromagnetic properties. For these receptacles, use is made either of a receptacle made entirely of ferromagnetic alloy, or of a receptacle made of a non-ferromagnetic material having at least in part of its wall or on the surface thereof a frame, a grid or a cut or perforated plate, or a coating of ferromagnetic alloy.
Cette trame, cette grille ou cette plaque peut être encastrée à froid ou à chaud ou par laminage, sans préparation de surface sur un disque de métal mou (en aluminium par exemple) qui constituera le fond du récipient suivant le procédé décrit dans la demande de brevet nO 91 03 695 du 27 mars 1991 au nom de la demanderesse.This frame, this grid or this plate can be embedded cold or hot or by rolling, without surface preparation on a soft metal disc (aluminum for example) which will constitute the bottom of the container according to the process described in the request for Patent No. 91 03 695 of March 27, 1991 in the name of the plaintiff.
Un des principaux intérêts du chauffage par induction réside dans la montée en température très rapide du corps à chauffer. Ainsi, dans le cas de récipients culinaires, ce procédé permet une montée en température et une cuisson des aliments plus rapides qu'avec d'autres moyens de chauffage (plaques électriques par exemple). One of the main advantages of induction heating is the very rapid rise in temperature of the body to be heated. Thus, in the case of culinary containers, this process allows a rise in temperature and cooking of food faster than with other heating means (electric plates for example).
Cependant, le chauffage par induction présente l'inconvénient suivant : si la montée en température du corps chauffé n'est pas surveillée, celui-ci atteint rapidement une température maximum qui excède 3500C. Cet inconvénient se traduit notamment par
- le risque de détériorer le corps chauffé en le portant à une température trop élevée
- dans le cas d'un récipient recouvert sur sa face intérieure d'un revêtement anti-adhésif par exemple en polytétrafluoroéthvlène (PTFE), le risque de détériorer ce revêtement soumis à une température trop forte
- un danger accru de brûlure pour l'utilisateur lors de la manipulation du corps ou du récipient chauffé.However, induction heating has the following drawback: if the rise in temperature of the heated body is not monitored, it quickly reaches a maximum temperature which exceeds 3500C. This drawback is reflected in particular by
- the risk of damaging the heated body by bringing it to a too high temperature
- in the case of a container covered on its inner face with a non-stick coating, for example made of polytetrafluoroethylene (PTFE), the risk of damaging this coating subjected to too high a temperature
- increased danger of burns for the user when handling the body or the heated container.
Pour remédier à ces inconvénients, on peut tenter de surveiller la montée en température du corps chauffé. Cependant, dans bien des cas, cette surveillance s'avère techniquement trop difficile ou matériellement trop laborieuse pour être mise en oeuvre. To remedy these drawbacks, one can try to monitor the rise in temperature of the heated body. However, in many cases, this monitoring proves to be technically too difficult or materially too laborious to be implemented.
Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients de l'état de la technique ci-dessus en proposant un procédé pour limiter la température d'un corps chauffé au moyen d'un foyer à induction, ledit corps étant constitué au moins partiellement d'un alliage ferromagnétique. The object of the present invention is to remedy the drawbacks of the above state of the art by proposing a method for limiting the temperature of a body heated by means of an induction stove, said body being formed at least partially. of a ferromagnetic alloy.
Suivant l'invention, ce procédé est caractérisé en ce qu'on utilise pour ledit alliage, un alliage dont le point du Curie correspond à la température limite recherchée pour ce corps,
Pour tout alliage ferromagnétique, il existe une température donnée, appelée point de Curie, caractéristique de l'alliage telle que lorsque la température de l'alliage dépasse cette température, l'alliage perd ses propriétés ferromagnétiques. Le chauffage par induction devient alors inopérant sur l'alliage et le corps n'est plus chauffé. Sa température ne dépasse donc jamais la température de Curie.According to the invention, this method is characterized in that an alloy is used for said alloy, the point of the Curie of which corresponds to the limit temperature sought for this body,
For any ferromagnetic alloy, there is a given temperature, called the Curie point, characteristic of the alloy such that when the temperature of the alloy exceeds this temperature, the alloy loses its ferromagnetic properties. Induction heating then becomes ineffective on the alloy and the body is no longer heated. Its temperature therefore never exceeds the Curie temperature.
Cette température est invariable pour un alliage donné et dépend seulement de sa composition, c'est-à-dire de la nature et des proportions respectives des éléments qui le composent. This temperature is invariable for a given alloy and depends only on its composition, that is to say on the nature and the respective proportions of the elements which compose it.
Le procédé selon l'invention consiste donc à choisir pour l'alliage qui constitue au moins partiellement le corps ou le récipient à chauffer un alliage dont le point de Curie correspond à la température que ce corps ou ce récipient ne doit pas dépasser. The method according to the invention therefore consists in choosing for the alloy which at least partially constitutes the body or the container to be heated, an alloy whose Curie point corresponds to the temperature that this body or this container must not exceed.
L'invention concerne également les corps et les récipients, notamment culinaires, employés pour la mise en oeuvre de ce procédé, à savoir les corps ou les récipients constitués au moins partiellement d'un alliage ferromagnétique choisi à dessein comme ayant un point de
Curie correspondant à la température limite à ne pas dépasser.The invention also relates to the bodies and the containers, in particular culinary, used for the implementation of this process, namely the bodies or the containers made up at least partially of a ferromagnetic alloy chosen purposely as having a point of
Curie corresponding to the limit temperature not to be exceeded.
Selon une version préférée de l'invention, l'alliage est choisi parmi les trois alliages avec les compositions suivantes : (36 % Ni, 64 % Fe), (9% Co, 18 %
Ni, 5 9Ó o, 68 o Fe) et (80 i, Ni, 5 % Mo, 15 % Fe).According to a preferred version of the invention, the alloy is chosen from the three alloys with the following compositions: (36% Ni, 64% Fe), (9% Co, 18%
Ni, 5 9Ó o, 68 o Fe) and (80 i, Ni, 5% Mo, 15% Fe).
Dans le cadre de l'utilisation du procédé pour le chauffage par induction de récipients culinaires disposant d'un revêtement intérieur anti-adhésif (PTFE, ...), il est particulièrement intéressant de choisir pour l'alliage un alliage dont le point de Curie correspond à une température située entre 2300 et 3500C. In the context of the use of the process for the induction heating of culinary containers having a non-stick interior coating (PTFE, ...), it is particularly advantageous to choose for the alloy an alloy whose point of Curie corresponds to a temperature between 2300 and 3500C.
En effet, cette plage de température permet de chauffer efficacement les aliments sans toutefois atteindre des températures où le revêtement intérieur risque d'être détorioré par échauffement excessif.In fact, this temperature range makes it possible to efficiently heat the food without however reaching temperatures where the interior coating risks being damaged by excessive heating.
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ciaprès. Other features and advantages of the invention will become apparent in the description below.
Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs
- la figure 1 présente l'allure de l'évolution au cours du temps de la température d'un corps chauffé par induction, conformément au procédé selon l'invention
- la figure 2 est une vue en coupe d'un récipient culinaire tel que poêle, casserole, moule à gâteau réalisé à partir d'une feuille d'aluminium d'épaisseur comprise entre 1 et 5 mm sur le fond duquel on a complètement encastré une grille en alliage présentant un point de Curie conforme à l'usage auquel ce récipient est destiné ; et
- la figure 3 est une vue à plus grande échelle du détail A de la figure 2.In the accompanying drawings, given by way of nonlimiting examples
- Figure 1 shows the shape of the evolution over time of the temperature of a body heated by induction, according to the method according to the invention
- Figure 2 is a sectional view of a culinary container such as pan, saucepan, cake pan made from an aluminum sheet of thickness between 1 and 5 mm on the bottom of which we have completely embedded an alloy grid having a Curie point in accordance with the use for which this container is intended; and
FIG. 3 is an enlarged view of detail A in FIG. 2.
Le procédé pour limiter la température d'un corps chauffé au moyen d'un foyer à induction, ce corps étant au moins partiellement constitué d'un alliage ferromagnétique, consiste à choisir ledit alliage pour qu'il présente un point de Curie correspondant à la température que ce corps ne doit pas dépasser. The method for limiting the temperature of a body heated by means of an induction fireplace, this body being at least partially made of a ferromagnetic alloy, consists in choosing said alloy so that it has a Curie point corresponding to the temperature that this body must not exceed.
Considérons un corps constitué au moins partiellement d'un alliage ferromagnétique, alliage choisi à dessein parce qu'ayant un point de Curie (on notera la température correspondant à ce point Tcurie) correspondant à la température limite souhaitée pour ce corps ; et envisageons à l'aide de la figure 1 la phase de chauffe par induction de ce corps initialement à température ambiante,
Une fois le foyer mis en marche, la température du corps s'élève grâce aux propriétés ferromagnétiques de l'alliage. Cette montée en température se poursuit normalement jusqu'à atteindre la température Tcurie. A l'instant où l'alliage et donc le corps atteignent la température Tcurie, les propriétés ferromagnétiques de l'alliage cessent et la montée en température du corps s'arrête. A cet instant, le procédé de chauffage n'a plus aucun effet sur le corps placé dans le foyer à induction.Let us consider a body made up at least partially of a ferromagnetic alloy, alloy chosen on purpose because having a point of Curie (one will note the temperature corresponding to this point Tcurie) corresponding to the limit temperature desired for this body; and consider using FIG. 1 the phase of induction heating of this body initially at room temperature,
Once the fireplace is started, the body temperature rises thanks to the ferromagnetic properties of the alloy. This rise in temperature continues normally until reaching the temperature Tcurie. At the instant when the alloy and therefore the body reach the temperature Tcurie, the ferromagnetic properties of the alloy cease and the rise in temperature of the body stops. At this time, the heating process has no effect on the body placed in the induction fireplace.
Par inertie thermique, le corps demeure un moment à la température de Curie. Dès que l'alliage commence à se refroidir légèrement par dissipation de la chaleur, sa température redescend au-dessous de la température
Tcurie. Aussitôt, les propriétés ferromagnétiques de l'alliage réapparaissent, entraînant une nouvelle montée en température du corps1 qui s'arrêtera dès que cette température atteindra Tcurie. La température du corps suit alors des variations cycliques régulières. Le processus cesse finalement à l'instant tf quand le foyer à induction est mis en position d'arrêt ou quand le corps est placé hors du fover. By thermal inertia, the body remains for a moment at the Curie temperature. As soon as the alloy begins to cool slightly by dissipation of heat, its temperature drops below the temperature
Tcurie. Immediately, the ferromagnetic properties of the alloy reappear, causing a new rise in body temperature1 which will stop as soon as this temperature reaches Tcurie. Body temperature then follows regular cyclical variations. The process finally stops at time tf when the induction stove is put in the stop position or when the body is placed outside the fover.
Par conséquent r si le corps est laissé tel quel dans le foyer en position de marche, la température de ce corps se stabilise et suit des micro-oscillations autour d'un point moyen qu'on peut situer rigoureusement dans le voisinage inférieur de la température de Curie. En pratique, sa température reste sensiblement égale à la température de Curie jusqu'à l'arrêt du chauffage par induction ou le déplacement du corps hors du foyer. Consequently r if the body is left as it is in the hearth in the running position, the temperature of this body stabilizes and follows micro-oscillations around a mean point which can be rigorously located in the lower vicinity of the temperature of Curie. In practice, its temperature remains substantially equal to the Curie temperature until the induction heating stops or the body moves out of the hearth.
L'alliage ferromagnétique dont sera au moins partiellement constitué le corps ou le récipient à chauffer peut être choisi, à titre d'exemples non limitatifs, parmi les trois alliages avec les compositions suivantes
- 36 % Ni, 64 o Fe
- 9 90 Co, 18 % Ni, 5 % Mo, 68 90 Fe
- 80 % Ni, 5 % o, 15 % Fe.The ferromagnetic alloy of which the body or the container to be heated will be at least partially made up may be chosen, by way of nonlimiting examples, from the three alloys with the following compositions
- 36% Ni, 64 o Fe
- 9 90 Co, 18% Ni, 5% Mo, 68 90 Fe
- 80% Ni, 5% o, 15% Fe.
Bien entendu, ce procédé concerne également tous les autres alliages ayant des propriétés ferromagnétiques dans le cadre du chauffage d'un corps par induction
A titre d'exemple considérons un récipient constitué d'aluminium, métal non ferromagnétique et d'un alliage ferromagnétique dont le point de Curie se situe à 3000C.Of course, this process also relates to all the other alloys having ferromagnetic properties within the framework of the heating of a body by induction
As an example, consider a container made of aluminum, a non-ferromagnetic metal and a ferromagnetic alloy whose Curie point is at 3000C.
Lorsque ce récipient est placé dans un foyer à induction7 sa température croît rapidement jusqu'à 3000C. When this container is placed in an induction stove7 its temperature increases rapidly to 3000C.
A 3000C, le corps perd toute propriété ferromagnétique et sa température n'augmente plus. Lorsque la chaleur de ce corps commence à se dissiper, sa température retombe audessous de 3000C et les propriétés ferromagnétiques réapparaissent. La température du corps remonte pour se stabiliser à nouveau à 3000C, et ainsi de suite jusqu'à intervention de l'opérateur.At 3000C, the body loses all ferromagnetic property and its temperature no longer increases. When the heat of this body begins to dissipate, its temperature drops below 3000C and the ferromagnetic properties reappear. The body temperature rises to stabilize again at 3000C, and so on until operator intervention.
Dans le cadre de l'application du procédé selon l'invention pour le chauffage de récipients culinaires disposant d'un revêtement intérieur anti-adhésif (PTFE, ...), il est particulièrement intéressant de choisir pour l'alliage un alliage dont le point de Curie correspond à une température située entre 2300C et 3500C. In the context of the application of the method according to the invention for the heating of culinary containers having an internal non-stick coating (PTFE, etc.), it is particularly advantageous to choose for the alloy an alloy whose Curie point corresponds to a temperature between 2300C and 3500C.
En effet, cette plage de température permet de chauffer efficacement les aliments sans toutefois atteindre des températures où le revêtement intérieur risque d'être détérioré par échauffement excessif.In fact, this temperature range makes it possible to efficiently heat the food without however reaching temperatures where the interior coating risks being damaged by excessive heating.
Par conséquent, ce procédé atténue considérablement les défauts habituels du chauffage par induction mentionnés plus haut et présente les avantages suivants
- la réduction du risque de détérioration du corps chauffé en empêchant une montée excessive en température ;
- dans le cas des récipients culinaires recouverts d'un revêtement intérieur anti-adhésif (PTFE par exemple), la possibilité de choisir un alliage dont la température de Curie est suffisamment basse pour que ledit revêtement ne soit pas détérioré par des températures trop élevées. Sa durée de vie se trouve alors prolongée de façon significative
- la réduction du danger de brûlure de l'opérateur par limitation de la température des objets chauffés.Therefore, this method considerably alleviates the usual defects of induction heating mentioned above and has the following advantages
- reducing the risk of deterioration of the heated body by preventing an excessive rise in temperature;
- In the case of culinary containers covered with an internal non-stick coating (PTFE for example), the possibility of choosing an alloy whose Curie temperature is sufficiently low so that said coating is not damaged by excessively high temperatures. Its lifespan is then significantly extended
- reduction of the danger of burns to the operator by limiting the temperature of heated objects.
Un autre avantage du procédé selon l'invention est encore de décharger l'opérateur de la surveillance de la phase de montée en température du corps à chauffer puisque celui-ci ne dépassera pas la température limite, température de Curie de l'alliage qui aura été choisi à cette fin. Un opérateur occupé à de multiples tâches peut donc intervenir à l'instant tf (figure 1) qui lui convient le mieux. Another advantage of the process according to the invention is also to relieve the operator of monitoring the temperature rise phase of the body to be heated since it will not exceed the limit temperature, the Curie temperature of the alloy which will have was chosen for this purpose. An operator occupied with multiple tasks can therefore intervene at the instant tf (FIG. 1) which suits him best.
De même, le procédé selon l'invention prévient dans une certaine mesure le danger que représente l'oubli, par l'opérateur, d'un corps placé dans un foyer à induction en position de marche, puisque la température du corps ne pourra en aucun cas excéder la température de
Curie de l'alliage. La sécurité des installations de chauffage par induction se trouve donc améliorée.Likewise, the method according to the invention prevents to a certain extent the danger of the operator forgetting a body placed in an induction hearth in the on position, since the temperature of the body cannot no case exceed the temperature of
Curie of the alloy. The safety of induction heating installations is therefore improved.
il apparaît que l'utilisation de ce procédé pour des applications culinaires est particulièrement intéressante. Par conséquent, l'invention vise également un récipient culinaire destiné à être chauffé jusqu'à une température limite, au moyen d'un foyer à induction, ledit récipient culinaire étant constitué au moins partiellement d'un alliage ferromagnétique, caractérisé en ce que le point de Curie dudit alliage correspond à la température limite à ne pas dépasser pour ledit récipient. Lors de la fabrication du récipient, la fonction exacte qu'on lui prévoit suivant le type de cuisson et de type d'aliment (par exemple poêle, casserole, moule à gâteau, ...) permet de choisir la température limite et donc le type d'alliage à employer pour fabriquer ce récipient. it appears that the use of this process for culinary applications is particularly advantageous. Consequently, the invention also relates to a culinary container intended to be heated to a limit temperature, by means of an induction hearth, said culinary container consisting at least partially of a ferromagnetic alloy, characterized in that the Curie point of said alloy corresponds to the limit temperature not to be exceeded for said container. During the manufacture of the container, the exact function that is provided for it according to the type of cooking and type of food (for example pan, saucepan, cake pan, ...) makes it possible to choose the limit temperature and therefore the type of alloy to be used to make this container.
Tout ce qui a été écrit ci-dessus au sujet du procédé selon l'invention est bien-sur encore valable pour les récipients culinaires visés par l'invention, notamment ce qui concerne le déroulement du processus de chauffe, le choix de l'alliage et les avantages présentés par l'invention. A cet effet, il suffit de considérer que le corps dont il a été question depuis le début de cette description est un récipient culinaire, contenant éventuellement des aliments. All that has been written above concerning the process according to the invention is of course still valid for the culinary containers targeted by the invention, in particular as regards the progress of the heating process, the choice of the alloy and the advantages presented by the invention. To this end, it suffices to consider that the body which has been discussed since the beginning of this description is a culinary container, possibly containing food.
Dans le cas où ce récipient contient des aliments, ceux-ci suivent de façon passive la phase de montée en température. If this container contains food, it passively follows the temperature rise phase.
Le récipient visé par l'invention peut être entièrement réalisé en alliage ferromagnétique. il peut aussi être partiellement réalisé en alliage ferromagnétique, le reste du récipient étant constitué d'une matière non-ferromagnétique (par exemple un métal tel que l'aluminium). The container contemplated by the invention can be entirely made of ferromagnetic alloy. it can also be partially made of a ferromagnetic alloy, the rest of the container being made of a non-ferromagnetic material (for example a metal such as aluminum).
La partie en alliage ferromagnétique d'un récipient partiellement constitué d'un alliage ferromagnétique peut se présenter sous de nombreuses formes. A titre d'exemples non limitatifs
- sous la forme d'une plaque fixée à la paroi du récipient (par exemple à l'extérieur sur le fond du récipient)
- sous la forme d'une trame qui peut être une grille ou une plaque découpée ou perforée, encastrée (par frappe à froid ou à chaud ou par laminage) sur le fond du récipient conformément par exemple au procédé décrit dans la demande de brevet nO 91 030 695 du 27 mars 1991 au nom de la Demanderesse.The ferromagnetic alloy part of a container partially made of a ferromagnetic alloy can take many forms. By way of nonlimiting examples
- in the form of a plate fixed to the wall of the container (for example outside on the bottom of the container)
- In the form of a frame which can be a grid or a cut or perforated plate, embedded (by cold or hot stamping or by rolling) on the bottom of the container in accordance for example with the process described in patent application NO 91 030 695 of March 27, 1991 in the name of the Claimant.
La figure 2 représente un récipient culinaire (1) tel que poele, casserole, moule à gâteau réalisé à partir d'une feuille d'aluminium d'épaisseur comprise entre 1 et 5 mm. Sur la face extérieure du fond (2) du récipient a été encastrée par matriçage une grille (3) en alliage présentant le point de Curie convenant à l'usage auquel ce récipient est destiné, cette grille étant entièrement enfoncée dans le métal comme l'indique la figure 3. FIG. 2 represents a culinary container (1) such as a frying pan, a saucepan, a cake pan made from an aluminum sheet of thickness between 1 and 5 mm. On the external face of the bottom (2) of the container, a matrix (3) of alloy has been fitted by die-casting, having the Curie point suitable for the use for which this container is intended, this grid being fully embedded in the metal like the indicates figure 3.
- sous la forme d'un dépôt réalisé par torche plasma, sur toute ou partie de la paroi extérieure du récipient. L'avantage de ce moyen est que le dépôt par torche plasma permet un dosage relatif des composants en poudre constituant le mélange de l'alliage, afin d'obtenir un point de Curie précis. - In the form of a deposit made by plasma torch, on all or part of the outer wall of the container. The advantage of this means is that the deposition by plasma torch allows a relative dosage of the powder components constituting the mixture of the alloy, in order to obtain a precise Curie point.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation que l'on vient de décrire et on peut apporter à ceux-ci de nombreuses modifications sans sortir du cadre de l'invention. Of course, the invention is not limited to the embodiments which have just been described and many modifications can be made to them without departing from the scope of the invention.
En particulier, on pourra mettre en oeuvre le procédé selon l'invention, seul ou en combinaison avec d'autres procédés, pour le chauffage par induction de matériaux aussi bien à des fins domestiques qu'à des fins industrielles. In particular, the method according to the invention may be implemented, alone or in combination with other methods, for the induction heating of materials both for domestic and for industrial purposes.
Claims (9)
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Applications Claiming Priority (1)
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| FR9204422A FR2689748B1 (en) | 1992-04-10 | 1992-04-10 | METHOD FOR LIMITING THE TEMPERATURE OF A HEATED BODY BY MEANS OF AN INDUCTION FIREPLACE; BODY AND PARTICULARLY CULINARY CONTAINERS RELATING THERETO. |
Publications (2)
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