FR2669404A1 - Hot-plate and utensil equipped with respective means selectively controlling their heat exchanges - Google Patents
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Abstract
Description
DESCRIPTION "TABLE CHAUFFANTE ET USTENSILE MUNIS DE MOYENS RESPECTIFS
CONTROLANT SELECTIVEMENT LEURS ECHANGES THERMIQUES".DESCRIPTION "HEATING AND UTILITY TABLE PROVIDED WITH RESPECTIVE MEANS
SELECTIVELY CONTROLLING THEIR HEAT EXCHANGES ".
L'invention concerne une table chauffante comprenant au moins un foyer pour lequel une grande partie au moins du chauffage s'opère par rayonnement à travers une plaque, au moins partiellement transparente audit rayonnement, sur laquelle peuvent être posés des ustensiles. The invention relates to a heating table comprising at least one hearth for which at least a large part of the heating takes place by radiation through a plate, at least partially transparent to said radiation, on which utensils can be placed.
L'invention concerne également un ustensile destiné à être chauffé au moins en grande partie par rayonnement à travers une plaque sur laquelle il est posé. The invention also relates to a utensil intended to be heated at least in large part by radiation through a plate on which it is placed.
Les tables chauffantes et les ustensiles concernés ci-après sont préférentiellement mais non exclusivement à usage domestique. Les tables chauffantes sont constituées de plusieurs postes de cuisson localisés destinés à recevoir des ustensiles de cuisine en vue de chauffer leur contenu. Parmi les moyens de chauffage , les éléments de chauffage à halogène sont très répandus. Ils sont disposés sous une plaque, généralement vitrocéramique, afin que leur rayonnement traverse la plaque pour chauffer l'ustensile placé au-dessus de la plaque. The heating tables and utensils concerned below are preferably but not exclusively for domestic use. The heating tables consist of several localized cooking stations intended to receive kitchen utensils in order to heat their contents. Among the heating means, halogen heating elements are very common. They are arranged under a plate, generally a ceramic glass, so that their radiation passes through the plate to heat the utensil placed above the plate.
D'autre part, il est également connu que le chauffage par des moyens de nature électrique ne possède pas la souplesse d'utilisation que présente le chauffage au gaz. Le chauffage par des éléments à halogène pour lequel une partie s'opère par rayonnement présente le même inconvénient. En particulier lorsqu'on arrête un élément de chauffage au gaz son action de chauffage s'arrête pratiquement instantanément. Par contre lorsqu'on arrête un élément de chauffage de nature électrique son action dure encore un certain temps, à cause de la chaleur emmagasinée dans la plaque. Des débordements ou des surchauffes ou des surcuissons peuvent donc se produire malgré l'action de l'utilisateur si celui-ci ne retire pas aussitôt l'ustensile -du foyer. On the other hand, it is also known that heating by means of an electrical nature does not have the flexibility of use presented by gas heating. Heating with halogen elements, part of which operates by radiation, has the same drawback. Particularly when a gas heating element is stopped, its heating action stops almost instantaneously. On the other hand, when an electric heating element is stopped, its action lasts a certain time, because of the heat stored in the plate. Overflows or overheating or overcooking can therefore occur despite the action of the user if the latter does not immediately remove the utensil -from the fireplace.
Le problème posé est donc de donner un peu plus de souplesse d'utilisation au chauffage qui opère au moins en grande partie par rayonnement en permettant que l'interruption du chauffage soit plus franche lors de la mise à l'arrêt de l'alimentation électrique afin de réduire les débordements ou les surchauffes. The problem posed is therefore to give a little more flexibility of use to the heating which operates at least largely by radiation by allowing the interruption of the heating to be more frank when the power supply is stopped. to reduce overflows or overheating.
La solution consiste en ce que la plaque placée au-dessus des éléments chauffants est munie de bossettes qui réduisent les échanges thermiques par conduction entre ladite plaque et les ustensiles supportés. The solution consists in that the plate placed above the heating elements is provided with bosses which reduce the heat exchanges by conduction between said plate and the supported utensils.
Mais il est tout à fait possible de disposer les bossettes sur l'ustensile au lieu de les disposer sur la plaque. Dans ce cas la solution consiste en ce que l'extérieur du fond de l'ustensile est muni de bossettes qui réduisent les échanges thermiques par conduction entre l'ustensile et la plaque. But it is quite possible to arrange the dimples on the utensil instead of placing them on the plate. In this case the solution consists in that the outside of the bottom of the utensil is provided with bosses which reduce the heat exchanges by conduction between the utensil and the plate.
Dans le premier cas, au moins un foyer de la plaque est muni de plusieurs bossettes sur lesquelles est placé l'ustensile à chauffer. Ces bossettes assujetties à la plaque (respectivement à l'ustensile) peuvent être moulées dans la plaque (respectivement dans l'ustensile) lors de leur fabrication ou être rapportées par collage, soudure, sérigraphie, etc. La forme des bossettes est déterminée par l'importance de l'échange thermique que l'on désire contrôler, la taille du foyer ou de l'ustensile, le poids de l'ustensile prévu, etc... Les bossettes peuvent avoir par exemple une forme arrondie, plane ou légèrement pointue... In the first case, at least one hearth of the plate is provided with several bosses on which the utensil to be heated is placed. These bosses secured to the plate (respectively to the utensil) can be molded into the plate (respectively into the utensil) during their manufacture or be attached by gluing, welding, screen printing, etc. The shape of the bosses is determined by the importance of the heat exchange which it is desired to control, the size of the hearth or of the utensil, the weight of the utensil provided, etc. The bosses can have for example a rounded, flat or slightly pointed shape ...
Ainsi avantageusement, on réduit les échanges thermiques par conduction entre le foyer et l'ustensile tout en conservant les échanges thermiques par rayonnement. Les échanges thermiques entre les éléments à chauffage dit par rayonnement et l'ustensile peuvent mettre en oeuvre à la fois le rayonnement et la conduction. Une partie du rayonnement est alors absorbée par la plaque et transmise par conduction. Thus advantageously, the heat exchange by conduction between the hearth and the utensil is reduced while retaining the heat exchange by radiation. The heat exchanges between the so-called radiation heating elements and the utensil can use both radiation and conduction. Part of the radiation is then absorbed by the plate and transmitted by conduction.
L'autre partie du rayonnement pour laquelle la plaque est transparente est directement transmise à l'ustensile.The other part of the radiation for which the plate is transparent is directly transmitted to the utensil.
En considérant globalement l'efficacité du chauffage d'un ustensile et l'efficacité de l'arrêt, à un moment donné, de la transmission de la chaleur emmagasinée par la plaque, l'invention est d'autant plus appropriée que le chauffage se fait en plus grande partie par rayonnement. Une plaque ayant une transmittance moyenne atteignant au moins environ 80% pour le spectre émis est par exemple bien adaptée. Mais même dans ce cas des échanges par conduction continuent de se produire à la coupure de l'alimentation électrique du chauffa- ge car premièrement, la plaque n'étant pas totalement transparente pour tout le spectre émis, elle en absorbera une partie et s'échauffera, et deuxièmement l'ustensile placé sur la plaque la chauffera par conduction.La plaque sera donc d'autant plus chaude que la durée du chauffage de l'ustensile sera longue (avec une limitation due au réglage du thermostat). By globally considering the efficiency of the heating of a utensil and the efficiency of stopping, at a given moment, the transmission of the heat stored by the plate, the invention is all the more appropriate as the heating is made mostly by radiation. A plate having an average transmittance reaching at least about 80% for the emitted spectrum is for example well suited. But even in this case conduction exchanges continue to occur when the electric power supply to the heating is cut off because firstly, the plate not being completely transparent for the entire emitted spectrum, it will absorb part of it and will secondly, the utensil placed on the plate will heat it by conduction. The plate will therefore be hotter the longer the heating time of the utensil (with a limitation due to the thermostat setting).
Pour éviter à chaque bossette d'être chauffée par rayonnement il est possible de la munir d'un écran adapté pour la protéger de l'action du rayonnement arrivant en voie directe. Cet écran a une taille proportionnée à la bossette pour ne pas intercepter une forte proportion du rayonnement destiné au chauffage de l'ustensile. To prevent each dimple from being heated by radiation, it is possible to provide it with a screen adapted to protect it from the action of radiation arriving directly. This screen has a size proportional to the boss so as not to intercept a large proportion of the radiation intended for heating the utensil.
L'invention sera mieux comprise à l'aide des figures suivantes données à titre d'exemples non limitatifs qui représentent
figure 1 : une vue schématique d'une table chauffante,
figure 2 : une vue de dessus d'un foyer muni de bossettes,
figure 3 : une vue en coupe d'un foyer muni de bossettes,
figure 4 : une vue en coupe d'un ustensile muni de bossettes posé sur une plaque chauffante,
figure 5 : une vue en coupe d'un foyer muni de bossettes protégées du rayonnement direct par des écrans,
figure 6 : une courbe montrant l'influence des bossettes sur la variation de température de l'eau contenue dans l'ustensile après l'arrêt du chauffage au cours d'une expérimentation.The invention will be better understood using the following figures given by way of non-limiting examples which represent
FIG. 1: a schematic view of a heating table,
FIG. 2: a top view of a fireplace fitted with bosses,
FIG. 3: a sectional view of a hearth provided with bosses,
FIG. 4: a sectional view of a utensil provided with bosses placed on a hot plate,
FIG. 5: a sectional view of a hearth provided with bosses protected from direct radiation by screens,
Figure 6: a curve showing the influence of the bosses on the temperature variation of the water contained in the utensil after the heating was stopped during an experiment.
Les figures ne sont pas représentées à l'échelle. The figures are not shown to scale.
La figure 1 représente une table chauffante 10 comprenant des éléments chauffants rayonnants jia, iib, 12a, 12b disposés sous une plaque vitrocéramique 15 qui est supportée par un cadre métallique 14 et un berceau 16. Une extrémité de la table chauffante 10 dispose d'une zone 17 dans laquelle sont disposées des commandes de fonctionnement 9 utilisées par l'utilisateur pour faire fonctionner la table chauffante. Ces commandes de fonctionnement sont habituellement des boutons 9. Des voyants 13 permettent d'indiquer lorsqu'un élément chauffant est en fonctionnement, ou lorsque sa température résiduelle est encore supérieure à une certaine valeur critique. FIG. 1 represents a heating table 10 comprising radiant heating elements jia, iib, 12a, 12b arranged under a glass-ceramic plate 15 which is supported by a metal frame 14 and a cradle 16. One end of the heating table 10 has a zone 17 in which are arranged operating controls 9 used by the user to operate the heating table. These operating commands are usually buttons 9. Indicators 13 are used to indicate when a heating element is in operation, or when its residual temperature is still above a certain critical value.
La zone dans laquelle se fait sentir l'influence des éléments chauffants s'appelle un foyer matérialisé sur la figure 1 par des cercles par exemple 18a. The zone in which the influence of the heating elements is felt is called a hearth materialized in FIG. 1 by circles for example 18a.
La figure 2 représente la partie de la table chauffante 15 où se situe le foyer 18a. Selon l'invention on dispose à l'emplacement du foyer des bossettes, par exemple 4 bossettes 2011 202, 203, 204 sur lesquelles l'ustensile doit être placé pour être chauffé. La coupe AA de la plaque 15 passant par les deux bossettes 20G et 203 est représentée sur la figure 3. On a également représenté sur cette figure l'üsten- sile 30 posé sur les bossettes et l'élément chauffant rayonnant 11a placé en-dessous. FIG. 2 represents the part of the heating table 15 where the hearth 18a is located. According to the invention, there are at the location of the hearth bosses, for example 4 bosses 2011 202, 203, 204 on which the utensil must be placed to be heated. The section AA of the plate 15 passing through the two bosses 20G and 203 is shown in FIG. 3. Also shown in this figure is the utensil 30 placed on the bosses and the radiant heating element 11a placed below. .
Durant la période de chauffage, les bossettes ne perturbent pratiquement pas l'arrivée du rayonnement sur l'ustensile. Après une période de chauffage qui peut être longue la température de la plaque 15 s'accroît. Soit parce que la plaque 15 n'est pas totalement transparente au rayonnement soit lorsque la plaque est très transparente parce que la conduction bien que réduite des bossettes permet néanmoins à la plaque de s'échauffer à partir de l'ustensile. Au moment de l'arrêt de l'alimentation électrique, les bossettes limitent les échanges par conduction thermique entre la plaque 15 et l'ustensile 30 pour éviter que la chaleur accumulée dans la plaque continue à chauffer l'ustensile. Les bossettes peuvent avoir une forme arrondie ou plane ou légèrement pointue afin de réduire la surface de contact. Une forme hémisphérique moulée dans la masse est intéressante pour des questions de coûts de fabrication et de nettoyage. Ce dernier point impose en effet d'éviter les angles vifs. Mais les bossettes peuvent être rapportées par collage ou soudure ou de toute autre manière. Les dimensions et le nombre de bossettes dépendent de la taille du foyer ou de l'ustensile, de sa puissance électrique, du poids à supporter. During the heating period, the bosses practically do not disturb the arrival of the radiation on the utensil. After a heating period which can be long, the temperature of the plate 15 increases. Either because the plate 15 is not completely transparent to radiation or when the plate is very transparent because the conduction although reduced dimples nevertheless allows the plate to heat up from the utensil. When the electrical supply stops, the bosses limit the exchanges by thermal conduction between the plate 15 and the utensil 30 to prevent the heat accumulated in the plate from continuing to heat the utensil. The dimples may have a rounded or flat or slightly pointed shape in order to reduce the contact surface. A hemispherical shape molded in the mass is advantageous for reasons of manufacturing and cleaning costs. This last point indeed requires avoiding sharp angles. But the dimples can be added by gluing or welding or in any other way. The dimensions and the number of bosses depend on the size of the hearth or the utensil, its electrical power, the weight to bear.
On pourra par exemple disposer les bossettes sur la plaque en deux ou trois anneaux concentriques pour pouvoir placer des ustensiles de diamètres différents. Le nombre de bossettes par anneaux sera relativement faible, avec un minimum de trois, pour faciliter le nettoyage et réduire les échanges thermiques. Les bossettes des anneaux extérieurs peuvent être légèrement plus élevées que celles des anneaux intérieurs pour des raisons d'assise" de l'ustensile. La disposition des bossettes sera telle qu'elle ne gênera pas le nettoyage de la plaque; par exemple les bossettes de deux anneaux successifs peuvent être éloignées les unes des autres et/ou décalées angulairement. We can for example arrange the dimples on the plate in two or three concentric rings to be able to place utensils of different diameters. The number of bosses per ring will be relatively low, with a minimum of three, to facilitate cleaning and reduce heat exchange. The bosses of the outer rings may be slightly higher than those of the inner rings for reasons of seat "of the utensil. The arrangement of the bosses will be such that it will not interfere with the cleaning of the plate; for example the bosses of two successive rings can be spaced from each other and / or angularly offset.
L'homme du métier peut par de simples essais limités déterminer la taille et le nombre de bossettes en fonction de l'usage prévu. A person skilled in the art can, by simple limited tests, determine the size and the number of dimples according to the intended use.
Le matériau des bossettes est préférentiellement celui de la plaque elle-même ce qui se présente dans le cas du moulage dans la masse. Néanmoins lorsqu'ils sont rapportés, d'autres matériaux peuvent être utilisés. Leur transparence peut être inférieure ou supérieure à celle de la plaque ellemême. Ils sont choisis parmi des matériaux ayant une conductivité thermique plutôt faible. The material of the bosses is preferably that of the plate itself, which occurs in the case of molding in the mass. However, when reported, other materials may be used. Their transparency may be lower or higher than that of the plate itself. They are chosen from materials having a rather low thermal conductivity.
La figure 4 représente le cas où les bossettes sont assujetties à l'ustensile 30 (par exemple 203, 204), la plaque 15 étant alors dépourvue de bossettes. Les caractéristiques précédentes concernant les bossettes s'appliquent de la
v même manière. FIG. 4 represents the case where the bosses are subject to the utensil 30 (for example 203, 204), the plate 15 then being devoid of bosses. The above specifications for dimples apply from the
v same way.
Dans le cas où la transparence au rayonnement des bossettes n'est pas maximale, il est possible de les protéger à l'aide d'écrans. La figure 5 représente la même situation que celle de la figure 3 mais avec des écrans (par exemple 221, 222) placés devant les bossettes (respectivement 204, 203) dans la direction d'arrivée du rayonnement issu de l'élément chauffant lia. On réduit ainsi l'échauffement local des bossettes. In the case where the transparency to radiation of the dimples is not maximum, it is possible to protect them using screens. FIG. 5 represents the same situation as that of FIG. 3 but with screens (for example 221, 222) placed in front of the bosses (respectively 204, 203) in the direction of arrival of the radiation coming from the heating element 11a. This reduces the local heating of the bosses.
A titre d'exemple la figure 6 représente une courbe montrant l'influence des bossettes sur la vitesse de refroidissement d'une quantité d'eau contenue dans un ustensile au cours d'une expérimentation. By way of example, FIG. 6 represents a curve showing the influence of the bosses on the cooling rate of a quantity of water contained in a utensil during an experiment.
Sur un foyer d'environ 12 cm de diamètre chauffé par un élément chauffant ayant une puissance de 1500 W on a fixé quatre bossettes planes ayant chacune une section de 3 mm2 environ et une hauteur de 1,2 mm environ. Une masse d'eau de 250 gr a été placée dans un ustensile (diamètre environ 9 cm) posé sur le foyer et chauffée à ébullition. A un instant donné t=O, l'alimentation électrique a été arrêtée et la température de l'eau a été mesurée pour déterminer son évolution en fonction du temps exprimé en minutes (courbe 1). On a hearth of approximately 12 cm in diameter heated by a heating element having a power of 1500 W, four flat bosses were fixed, each having a section of approximately 3 mm 2 and a height of approximately 1.2 mm. A 250 gr mass of water was placed in a utensil (diameter about 9 cm) placed on the hearth and heated to boiling point. At a given time t = 0, the electrical supply was stopped and the water temperature was measured to determine its evolution as a function of the time expressed in minutes (curve 1).
La même expérience a été menée en supprimant les bossettes (courbe 2). On observe qu'en présence de bossettes la température de l'eau décroît plus rapidement car l'ustensile n'est pas chauffé par la chaleur emmagasinée dans la plaque.The same experiment was carried out by removing the dimples (curve 2). It is observed that in the presence of dimples the temperature of the water decreases more quickly because the utensil is not heated by the heat stored in the plate.
Dans l'autre situation la température de l'eau se maintient plus longtemps à température élevée. On observe que du fait que la température décroît plus rapidement avec des bossettes, ceci réalise une coupure plus franche de la transmission de la chaleur vers l'ustensile lors de l'arrêt de l'alimentation électrique de l'élément chauffant, ce qui se traduit en définitive par une réduction des débordements.In the other situation the temperature of the water is maintained longer at high temperature. It is observed that because the temperature decreases more quickly with dimples, this achieves a more frank cut of the transmission of heat to the utensil during the stopping of the electrical supply of the heating element, which ultimately translated into a reduction in overflows.
Des observations relatives à l'existence du phénomène d'ébullition sont indiquées sur le tableau I
Les instants d'observation sont repérés par des lettres sur la figure 6.Observations relating to the existence of the boiling phenomenon are indicated in Table I
The moments of observation are identified by letters in FIG. 6.
Intensité de l'ébullition
t(min) sans bossettes avec bossettes
A O très forte très forte
B 0,5 forte assez faible
C 1 moyenne fin de l'ébullition
D 1,5 faible
E 2,0 fin de l'ébullition I
TABLEAU I
Dans cette expérimentation on observe que l'ébullition disparaît environ deux fois plus rapidement lorsqu'il y a des bossettes que lorsqu'elles n'existent pas. Les phénomènes de débordement sont ainsi beaucoup mieux maîtrisés. Boiling intensity
t (min) without dimples with dimples
AO very strong very strong
B 0.5 strong fairly weak
K 1 medium end of boiling
D 1.5 low
E 2.0 end of boiling I
TABLE I
In this experiment we observe that the boil disappears about twice as quickly when there are dimples than when they do not exist. The overflow phenomena are thus much better controlled.
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