FR3113360A1

FR3113360A1 - Ustensile de cuisine alimenté par plaque de cuisson à induction

Info

Publication number: FR3113360A1
Application number: FR2008439A
Authority: FR
Inventors: Patrick Herbault
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-08-11
Filing date: 2020-08-11
Publication date: 2022-02-18
Also published as: WO2022034268A1

Abstract

Ustensile de cuisine alimenté par plaque de cuisson à induction. L’invention concerne dans le domaine des ustensiles de cuisine ou des récipients pour plaque de cuisson à induction, leur alimentation électrique. L'ustensile de cuisine ou récipient (U) pour plaque de cuisson à induction selon l'invention, comporte au moins une bobine à induction (BR) de réception pour capter l'énergie d'une plaque de cuisson (PC) à induction émise par une bobine d'induction (BI) de celle-ci. Il devient alors possible d’alimenter par exemple un circuit électronique ou un moteur électrique continu qui fait tourner un axe mélangeur. Pour les modèles les plus sophistiqués, il devient également possible d’établir une communication bidirectionnelle entre l’électronique de la plaque de cuisson et l’électronique de l’ustensile de cuisine ou du récipient. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 4.

Description

Ustensile de cuisine alimenté par plaque de cuisson à induction

DOMAINE DE L'INVENTION AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION

L’invention concerne dans le domaine des ustensiles de cuisine ou des récipients pour plaque de cuisson à induction, leur alimentation électrique.

ART ANTERIEUR

Dans le cas d’un appareil de cuisson comportant une plaque ou plusieurs plaques à induction, la création de chaleur se fait par le champ magnétique qui échauffe les éléments magnétiques tel que de l’inox magnétique présent dans l’ustensile de cuisine ou le récipient.

Tel que représenté figure 1, le fond (F) de l’ustensile de cuisine ou du récipient en l’occurrence une poêle, comporte plusieurs couches. La première couche (F1) est une couche d’inox magnétique qui va créer la chaleur, la deuxième couche (F2) est une couche d’aluminium qui va diffuser la chaleur créée, la troisième couche (F3) va être en contact avec l’aliment et sera en inox non magnétique.

La bobine d’induction (BI) va générer un champ électromagnétique qui va échauffer par courant de Foucault les éléments magnétiques en l’occurrence la couche (F1).

Les ustensiles de cuisine ou récipients pour plaque de cuisson sont usuellement dépourvus d’électronique ou d’accessoire électriques.

Si c’était le cas il serait possible pour des puissances faibles de quelques watt de les alimenter par une pile et pour des puissances supérieures de les alimenter sur le secteur en courant alternatif 50 Hz 220 volts ou autre en fonction des pays.

La solution des piles présente l’inconvénient de sa dimension et de la nécessité de remplacer les piles, ainsi donc également de la nécessité d’un boitier et d’un couvercle.

La solution d’alimentation par secteur présente l’inconvénient de la présence du cordon secteur sur la table de cuisson.

BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION

L’ustensile de cuisine ou récipient pour plaque de cuisson à induction selon l’invention comporte au moins une bobine à induction.

Cette bobine à induction de réception capte l’énergie d’une plaque de cuisson (PC) à induction sur laquelle est posée l’ustensile de cuisine ou récipient pour plaque de cuisson à induction.

L’ustensile de cuisine ou récipient peut comporter une pluralité de bobines à induction de réception.

Selon un mode de réalisation, au moins une bobine à induction de réception a des spires réparties angulairement sur un secteur d’angle.

Selon un mode de réalisation, au moins une bobine d’induction de réception est intégrée dans la paroi de l’ustensile de cuisine ou récipient mais elle peut être également intégrée dans un cerclage de l’ustensile de cuisine ou du récipient.

Dans ce dernier cas, il peut être avantageux qu’au moins une bobine d’induction de réception soit réalisée sur circuit imprimé souple.

En termes d’exploitation, la bobine d’induction de réception permet d’alimenter un circuit électronique basse tension.

De façon privilégiée, le circuit électronique basse tension est intégré dans le moyen de préhension de l’ustensile de cuisine ou du récipient.

Selon un dernier mode de réalisation, la bobine d’induction de réception dans une taille supérieure, permet d’alimenter un moteur électrique.

Pour les modèles les plus sophistiqués, il devient possible d’établir une communication bidirectionnelle entre l’électronique de la plaque de cuisson et l’électronique de l’ustensile de cuisine ou du récipient.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés.

montre une poêle pour plaque de cuisson à induction dans une configuration classique dépourvue d’électronique ou d’accessoire électrique.

montre une poêle pour plaque de cuisson à induction comportant une bobine d’induction réceptrice de faible puissance en son centre.

montre une poêle pour plaque de cuisson à induction comportant une bobine d’induction réceptrice de faible puissance intégrée dans sa paroi.

montre une poêle pour plaque de cuisson à induction comportant une bobine d’induction réceptrice de forte puissance intégrée sous le fond de la poêle.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION

L'ustensile de cuisine ou récipient (U) pour plaque de cuisson à induction selon l'invention, comporte au moins une bobine à induction.

Cette bobine à induction est conçue pour être une bobine à induction de réception pour capter l'énergie d'une plaque de cuisson à induction émise par une bobine d'induction de celle-ci.

Selon un premier mode de réalisation illustré figure 1, la bobine à induction de réception (BR) est une bobine plate de l'ordre de 16 spires d'un fil de Litz d'environ 1 millimètre de diamètre.

La bobine à induction de réception (BR) est dans ce premier mode de réalisation placée au centre du fond (F) dans une cavité sans la présence de la couche magnétique (F1) qui s’inscrit dans un diamètre d’environ 5 centimètres.

Elle reste protégée du contact des aliments par la couche (F3) par exemple en acier inoxydable non magnétique austénitique, nuance de type 304.

Ainsi cette bobine peut être intégrée dans l’épaisseur du fond (F) mais ne va capter qu’une faible partie de la puissance de la plaque d’induction à hauteur de quelques watts.

Selon un deuxième mode de réalisation illustré figure 2, la bobine à induction de réception (BR) est une bobine plate rectangulaire de l'ordre de 16 spires d'un fil de Litz d'environ 1 millimètre de diamètre intégrée ou à proximité de la paroi (P).

Pour que cette bobine à induction de réception (BR) puisse capter de l’énergie émise par la bobine d’induction (BI) de la plaque de cuisson il faut d’une part que la paroi (P) ne soit pas en matériau magnétique, par exemple en aluminium ou en inox non magnétique et d’autre part que la couche magnétique (F1) ne couvre pas l’intégralité de la surface du fond (F).

A cette fin, la couche de matériau magnétique (F1) n’est présente qu’à l’emplacement des six rectangles représentés en pointillés sur la figure 2.

Il faut en effet suffisamment de présence de matériau magnétique (F1) pour chauffer le fond (D) de l'ustensile de cuisine ou du récipient (U) et pour qu’il soit détecté par la détection de présence d’un ustensile de cuisine de la plaque de cuisson (PC)

Dans cette configuration, l’énergie captée par la bobine d’induction de réception (BR) ne va pas être uniforme en fonction de l’orientation angulaire sur 360°.

Il est alors préférable que l’ustensile de cuisine ou récipient (U) comporte une pluralité de bobines à induction de réception (BR).

Ces bobines à induction de réception (BR) sont réparties angulairement sur 360°.

En alternative comme représenté figure 2, il est possible d’utiliser au moins une bobine dont des spires réparties angulairement sur un secteur d’angle.

Ce ou ces bobines d’induction de réception peuvent être physiquement intégrées dans l’épaisseur de la paroi (P) mais il est également possible de les intégrer dans un cerclage de l’ustensile de cuisine ou récipient (U).

Il reste possible de réaliser cette bobine ou ces bobines d’induction en réception (BR) sous forme de circuit imprimé souple tel que des supports en polyamide ou kapton.

Dans ces deux premiers mode de réalisation, l’énergie captée est de quelques watts.

Le courant recueilli aux bornes de la troisième bobine d’induction (BI3) est un courant alternatif à la fréquence de la bobine d’induction (BI2), typiquement aux alentours de 25 kHz.

L’ensemble des deux bobines (BI, BR) se comportent comme un transformateur et la tension reçue peut être de l’ordre de quelques volts.

Le courant alternatif ainsi obtenu peut être directement exploité à titre d’exemple pour visualiser la puissance de la plaque de cuisson à destination de l’utilisateur. Cela peut prendre la forme d’une intensité d’une ampoule, du déplacement d’une aiguille, de la rotation d’un élément.

Le courant alternatif ainsi obtenu peut être également exploité pour alimenter un circuit électronique basse tension. Dans ce cas le courant alternatif doit être redressé par un pont de diodes, stocké dans une forte capacité pour absorber pour la plupart des modèles la modulation cyclique utilisée par la plaque de cuisson pour moduler la puissance de la bobine d’induction en fonction du réglage effectué par l’utilisateur.

La puissance électrique ainsi transmise est sous la forme d’une tension continue aux bornes d’une capacité permet d’alimenter alors un régulateur de tension, voire une simple diode zener pour produire la tension stabilisée nécessaire au circuit électronique.

Le circuit électronique peut par exemple afficher la température du fond de la poêle (U) mesurée par une thermistance, c’est-à-dire par une résistance à coefficient de température positif ou négatif ou par un thermocouple.

Il permettra également d’afficher la vitesse d’échauffement difficilement appréciable dans le cas d’une plaque de cuisson à induction contrairement par exemple à une gazinière où l’utilisateur visualise directement le réglage de la puissance du gaz.

De préférence l’électronique sera déportée dans le moyen de préhension de l’ustensile de cuisine ou du récipient (U) qui reste généralement à basse température, en l’occurrence comme illustré figure 3 dans le manche de la poêle (U) avec sa commande (C) et son afficheur (D).

De façon avantageuse, le moyen de préhension sera amovible et connecté au reste de l’appareil de cuisson par un connecteur comportant a minima les deux bornes de la bobine d’induction de réception (BR), et par exemple en cas de mesure de la température aux deux bornes de la thermistance.

Ainsi l’électronique sera moins exposée et n’aura pas à résister aux conditions de lavage d’un lave-vaisselle contrairement au reste de l’ustensile de cuisine ou récipient (U) qui lui peut passer au lave-vaisselle.

Dans un troisième mode de réalisation illustré figure 4, pour des besoins en énergie plus importants, la bobine d’induction de réception est analogue à la bobine d’induction (BI) de la plaque de cuisson.

Ce sera par exemple une bobine d’induction de 24 spires d’un fil de Litz d’un diamètre de l’ordre de 5 millimètres.

Cette bobine d’induction de réception (BR) ne peut s’intégrer dans l’épaisseur du fond (F) et se placera sous le fond (F) qui de ce fait va se retrouver surélevé de quelques millimètres.

Il est alors avantageux que l’ustensile de cuisine ou du récipient (U) comporte de préférence à sa base du matériau magnétique (M) capable de canaliser le flux magnétique de la bobine d’induction (BI) vers le fond (F).

Pour cela, le matériau magnétique (M) de l’ustensile de cuisine ou du récipient (U) est réparti entre une partie centrale (MC) et une partie périphérique (MP) en regard de la bobine d’induction (BI).

Ce matériau magnétique (M) peut être un matériau magnétique du type de celui de la couche (F1). Il peut par exemple être un acier inoxydable martensitique, nuance 440C.

Cette variante reste également compatible d’une mesure de température au centre du fond (F) par la plaque de cuisson (PC) du fait de la présence de la partie centrale (MC).

Il est également possible que le robot de cuisson (R) comporte un matériau magnétique doux à la place du matériau magnétique précédent. Ce matériau magnétique doux canalisera le flux magnétique sans l’échauffement lié aux courants de Foucault.

De façon préférentielle, pour éviter la transmission de chaleur, le matériau magnétique doux est espacé du fond (F) par un entrefer.

Ces matériaux magnétiques doux sont ceux utilisés dans les transformateurs.

De façon avantageuse, le matériau magnétique doux comporte de la ferrite. Il peut s’agir de ferrite moulée qui peut être fragile ou de ferrite intégrée dans un matériau plastique tel que du plasto-ferrite.

L’ensemble des deux bobines (BI, BR) se comportent comme un transformateur et la tension reçue peut être de l’ordre de la tension d’alimentation de la bobine si le nombre de spires est analogue. Le courant ainsi alternatif ainsi obtenu peut être redressé par un pont de diodes puis stocké dans une forte capacité pour absorber pour la plupart des modèles la modulation cyclique utilisée par la plaque de cuisson pour moduler la puissance de la bobine d’induction en fonction du réglage effectué par l’utilisateur. La puissance électrique ainsi transmise est sous la forme d’une tension continue aux bornes d’une forte capacité.

Il devient alors possible d’alimenter par exemple un moteur électrique continu qui fait tourner un axe mélangeur avec des pales pour mélanger les aliments, ou les pâles d’un ventilateur, de chauffer localement ou de refroidir par effet Peltier, ou de recharger une batterie rechargeable.

Pour les versions les plus sophistiquées, il devient également possible que s’installe un communication bidirectionnelle entre l’électronique de la plaque de cuisson (PC) et l’électronique de l’ustensile de cuisine ou récipient (U) qui permette une identification réciproque, un pilotage du processus de cuisson et un pilotage du transfert d’énergie par le couplage des deux bobines d’induction émettrice (BI) et réceptrice (BR).

En termes d’application industrielle, l’invention s’applique à l’alimention électrique des ustensiles de cuisine ou des récipients pour plaque de cuisson à induction.

La présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés mais l'homme du métier saura y apporter toute variante conforme à son esprit pour une gamme de produits dans différents domaines.

Claims

Ustensile de cuisine ou récipient (U) pour plaque de cuisson à induction caractérisé en qu’il comporte au moins une bobine à induction (BR).
Ustensile de cuisine ou récipient (U) selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu’au moins une bobine à induction (BR) de réception capte l’énergie d’une plaque de cuisson (PC) à induction.
Ustensile de cuisine ou récipient (U) selon l’une quelconque des revendications 1 à 2 caractérisé par le fait qu’il comporte une pluralité de bobines à induction de réception (BR).
Ustensile de cuisine ou récipient (U) selon l’une quelconque des revendications 1 à 2 caractérisé par le fait qu’au moins une bobine à induction de réception (BR) a des spires réparties angulairement sur un secteur d’angle.
Ustensile de cuisine ou récipient (U) selon le l’une quelconque des revendications 1 à 2 caractérisé par le fait qu’au moins une bobine d’induction de réception (BR) soit intégrée dans un cerclage de l’ustensile de cuisine ou du récipient (U).
Ustensile de cuisine ou récipient (U) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé par le fait qu’au moins une bobine d’induction (BR) de réception est réalisée sur circuit imprimé souple.
Ustensile de cuisine ou récipient (U) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que la bobine d’induction de réception (BR) alimente un circuit électronique basse tension.
Ustensile de cuisine ou récipient (U) selon la revendication 7 caractérisé par le fait le circuit électronique basse tension est intégré dans le moyen de préhension de l’ustensile de cuisine ou du récipient (U).
Ustensile de cuisine ou récipient (U) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que la bobine d’induction de réception (BR) alimente un moteur électrique.
Ustensile de cuisine ou récipient (U) selon l’une quelconque des revendications 7 à 9 caractérisé par le fait qu’il existe une communication bidirectionnelle entre l’électronique de la plaque de cuisson (PC) et l’électronique de l’ustensile de cuisine ou du récipient (U).