La présente invention concerne, de façon générale, un procédé et un dispositif de fourniture d'eau chaude de boisson.

On connaît des appareils permettant d'obtenir de l'eau très chaude en petite quantité (par opposition aux chauffe-eaux qui fournissent de grande quantité d'eau moyennement chaude) soit de un à deux litres maximum tels que les distributeurs de boissons chaudes, machines à café ou bouilloires.

Il est par exemple connu du document brevet GB 2 394 215 A, un dispositif de préparation de boisson par fourniture d'eau chaude comprenant : - un circuit de transport de liquide ; une unité de commande électronique dotée d'une source d'alimentation électrique et d'un moyen de commande du dispositif ; le circuit de transport comprenant : - un élément de chauffe du liquide comportant une résistance chauffante et disposé en série avec une pompe adaptée pour assurer la circulation de liquide dans le circuit à un débit donné, la pompe et l'élément de chauffe étant alimentés électriquement et commandés indépendamment l'un de l'autre par l'unité de commande.

Ce dispositif de l'art antérieur comporte un réservoir de stockage de liquide chauffé en permanence par l'élément de chauffe à une température comprise entre ^"" 50 ^" et 60°C. Dès que L- ^/ uti-iisa-teur--G©mma-nde--une-

quantité d'eau chaude, l'élément chauffant est alors suralimenté électriquement pour réchauffer l'eau déjà préchauffée par l'appareil jusqu'à une température supérieure pouvant aller jusqu'à ébullition puis, la pompe est actionnée pour délivrer l'eau une température supérieure à 60°.

Un tel dispositif permet de délivrer rapidement de l'eau chaude mais à pour inconvénient de consommer en permanence de l'énergie nécessaire à la préchauffe. Dans le cas des bouilloires, l'inconvénient principal est le temps durant lequel l'appareil chauffe l'eau, donnant à l'utilisateur l'impression d'inactivité de l'appareil. Un autre inconvénient est que l'utilisateur à tendance à faire chauffer plus d'eau que nécessaire, ce qui engendre une perte de temps et d'énergie.

Dans le cas des distributeurs de boissons chaudes ou des machines à café de type « expressos », une quantité d'eau ou une masse d'aluminium est maintenue continuellement en chauffe. Ce qui engendre une consommation d'énergie inutile.

De plus, le temps d'attente avant le début de la délivrance de liquide chaud est relativement important et généralement supérieur à 5 secondes, allongeant ainsi le temps pour obtenir la boisson.

Une machine à café du type précédemment énoncé, mais supprimant la nécessité de préchauffer une grande quantité d'eau est par ailleurs décrite dans le document brevet US 6 000 317. Cette machine comporte un filtre--recevant- du- café—et- situé- à -1-a- sortie- du--circuit de transport de l'eau. Pour fonctionner, de l'eau est

chauffée très rapidement (par exemple jusqu'à obtenir la température de percolation du café de 92 ⁰ C à 96°C, mais pouvant aller au-delà de 100 ⁰ C du fait de la contre-pression créée par le café) à haute pression, et 5 est acheminée jusqu'au filtre à un débit qui est fonction de la pompe et d' autant plus faible que la perte de charge dû au café situé dans le filtre est importante. Ainsi, cette machine ne permet pas de délivrer de l'eau chaude (température supérieure à 70 ⁰ C

10 mais de préférence inférieure à 90 ⁰ C) et à un débit constant élevé tel que supérieur à 0.5 centilitres par seconde.

Le problème posé est alors de pouvoir fournir de l'eau chaude selon un procédé et un dispositif

15 permettant de délivrer assez rapidement une quantité d'eau chaude mais non bouillante (70 ⁰ C minimum et de préférence inférieure à 90 ⁰ C) au moins nécessaire pour remplir un récipient tel qu'une tasse (de 12 à 40 cl) afin de pouvoir réaliser une préparation de boisson

20 telle que du thé sans préchauffe de l'appareil et/ou d'un volume d'eau et sans nécessité de très forte puissance de chauffe.

Le terme préchauffe désigne toute opération de chauffe antérieure au moment d'actionnement de

25 l'appareil par l'utilisateur et une très forte puissance est à considérer comme supérieure à 3,5 kW sans pour autant aller au-delà, ce qui poserait des difficultés de réseau électrique domestique normalement prévu pour les utilisations dans le domaine du petit

-30- électroménager.

Par délivrer assez rapidement, il est entendu d'une part commencer à délivrer le liquide chauffé au débit voulu dans un temps au moins inférieur à 5 secondes après une action de commande du dispositif par l'utilisateur, et d'autre part délivrer un volume de liquide d'au moins 12 centilitres à 70°c en moins de 25 secondes.

Il est à noter que dans toute la description de l'invention l'abréviation « cl » désigne l'unité centilitre qui correspond à 10 ^~2 décimètres cubes (dix puissance moins deux décimètres cubes) .

A cette fin, le procédé suivant l'invention de préparation de boisson par fourniture d'eau chaude par un circuit de transport de liquide comprenant un élément de chauffe présentant une résistance chauffante et une pompe disposée en série avec l'élément de chauffe et adaptée pour assurer la circulation de liquide dans le circuit, est tel qu'après actionnement par un utilisateur d'un moyen de commande: - on chauffe du liquide en alimentant la résistance chauffante à une puissance électrique moyenne prédéfinie, et on mesure la température du liquide (T) chauffé ,

- on maintient la chauffe du liquide et dès que la température mesurée (T) est supérieure à un premier seuil de température prédéterminé (Tl) , on fait circuler le liquide pour la boisson dans ledit élément de chauffe, avec un débit nominal constant donné (D) inférieur à 2 cl/seconde et de préférence ^" compris entré ^"" 0.5 et 175

cl/seconde et la puissance électrique moyenne de la résistance chauffante étant telle que le ratio (R) de cette puissance exprimée en Watts divisée par le débit nominal constant exprimé en 5 centilitres par seconde soit supérieur à 2000.

De préférence, on prédéfinie ce ratio (R) entre ladite puissance électrique moyenne prédéfinie et le débit nominal constant donné, à une valeur constante et

10 prédéfinie comprise entre 2000 et 4000.

Grâce à ce procédé, il est donc possible de satisfaire le problème posé en délivrant rapidement une quantité donné de liquide chaud à plus 70 ⁰ C sans avoir à faire appel à une préchauffe continue du liquide à

15 délivrer.

Grâce au ratio ci-dessus, le procédé de chauffe de l'invention peut être mis en œuvre en alimentant le dispositif par une alimentation secteur disponible sur les réseaux publics domestiques dans le monde (par

20 exemple réseau européen en 220 V à 16 Ampères et en réseau américain en 110 V) .

Ainsi la puissance électrique moyenne de la résistance chauffante utilisée pour la mise en œuvre du procédé et du dispositif de l'invention est choisie

25 pour être inférieure à 3500 W cette valeur pouvant être mesurée lorsque la résistance est alimentée électriquement par un réseau public domestique précédemment évoqué.

Suivant l'invention, on commande la pompe et

30. L'élément, -de-- chauffe-, -indépendamment - l'un-- de—l'autre ^" , ^"' par une unité de commande électronique dotée d'une

source d'alimentation électrique et d'un moyen de commande, le procédé étant déclenché par une seule commande initiale exercée par l'utilisateur sur le moyen de commande et à réception de cette commande une

5 unité de commande électronique gère l'ensemble des actions du procédé.

Ainsi la chauffe du liquide est déclenchée uniquement après action de l'utilisateur sur le moyen de commande, puis la circulation à un débit fixe donné

10 de liquide chauffé commence uniquement après que la température du liquide ait atteint le premier seuil de température.

On peut également faire en sorte que l'on coupe l'alimentation de la résistance chauffante dès que la

15 température mesurée T est supérieure à un second seuil T2 tout en maintenant la circulation du liquide et que l'on coupe la circulation du fluide quand on a fourni à l'utilisateur la quantité de liquide souhaitée. Ceci permet de poursuivre la délivrance en continu de

20 liquide chauffé, sans que celui-ci ne passe sa température de vaporisation. Le liquide délivré est versé dans un récipient qui est préférentiellement une tasse.

L'invention prévoit également un dispositif de

25 préparation de boisson par fourniture d'eau chaude comprenant un dispositif de ch'auffe tel que précédemment défini et suivant lequel la pompe et l'élément de chauffe sont tels que le ratio électrique

(R) de la puissance électrique moyenne (P) de la

30 _. résistance-chauffante,—exprimée —en --Wattrsy ^" divisée ^{" "} par ^" le débit nominal de liquide (D) pouvant être assuré par

la pompe du circuit de transport et exprimée en cl/s est supérieure à 2000.

Ce dispositif répond également au problème posé et permet la mise en œuvre du procédé de l'invention. De plus, il peut comporter un élément de chauffe particulier permettant une chauffe rapide d'un volume de liquide grâce à une résistance chauffante sérigraphiée directement sur une face de l'élément de l'élément complémentaire. La puissance thermique produite par la résistance sérigraphiée est directement transmise au travers de l'élément complémentaire au liquide se trouvant dans l'élément de chauffe, entre le corps et l'élément complémentaire.

Avantageusement il peut être fait en sorte que dans le procédé de commande, après avoir coupé l'alimentation de la résistance chauffante tout en maintenant la circulation du liquide, on ré-alimente la résistance chauffante dès que la température mesurée passe en dessous d'un troisième seuil de température inférieur au second et supérieur au premier et on recommence suivant le cas le cycle de coupure / ré¬ alimentation de la résistance chauffante jusqu'à avoir fourni à l'utilisateur la quantité de liquide souhaitée. Cette caractéristique permet de délivrer en continu, de l'eau chaude à un débit donné, c'est à dire à un débit fixé et constant et cela tant que la quantité de liquide souhaitée n'est pas atteinte. Ce débit est préférentiellement inférieur à 2 cl/seconde et préférentiellement compris- entre 0.5- et- -1.5 cl/seconde.

De plus, afin que l'utilisateur ne soit pas surpris de ne pas avoir de délivrance de liquide après sa commande (voir ci-dessus une attente de moins 5 secondes) avant que la température de liquide T n'ait

5 atteint le premier seuil de température Tl, on fait circuler le liquide pour la boisson dans le dispositif de chauffe à faible débit minimum (Dmin) inférieur au débit nominal D.

Le dimensionnement particulier de la pompe et de la

10 résistance suivant l'invention fait que lorsque celles-ci sont alimentées, la puissance de chauffe est toujours suffisante pour permettre la chauffe du liquide circulant au débit constant, au-delà du premier seuil de température. Il n'y a donc pas de besoin

15 d' interrompre le débit pour éviter de délivrer un liquide (de l'eau) à une température inférieure à la température du premier seuil.

Ceci permet d' avoir un débit non interrompu et de toujours avoir de l'eau chaude au-dessus du second

20 seuil de température.

Ainsi, après avoir chauffé une partie de liquide au delà de la température de premier seuil, il est certain que tant que le circuit de transport est alimenté en liquide au débit donné et tant que la résistance est

25 alimentée, alors le liquide sortant du dispositif est chauffé jusqu'à atteindre au moins le second seuil de température (généralement au delà de 70 ⁰ C) .

Grâce à cette caractéristique, le dispositif de l'invention permet de distribuer rapidement un liquide

30. chauffé,- cette, distribution n'-étant -interrompue- que sur- commande de l'utilisateur par l'intermédiaire du moyen

de commande ou suivant une programmation de la quantité voulue.

Etant donné que la puissance de chauffe et le débit fixe permettent d'atteindre le ratio de 2000 prédéfini, cela permet de ne pas avoir à contrôler la résistance en mode proportionnel.

Ainsi la résistance chauffante est commandée en tout ou rien par l'unité de commande, ce qui est particulièrement économique par rapport à une solution de régulation proportionnelle.

Avantageusement, le dispositif comporte un capteur de température relié à l'unité de commande et disposé pour capter une température sur une portion de circuit située entre l'élément de chauffe et l'extrémité libre. II est à noter que « situé entre l'élément de chauffe et l'extrémité libre » signifie que le capteur peut être positionné sur l'élément de chauffe et également en aval de l'élément de chauffe, entre cet élément et l'extrémité libre. Ce capteur de température est préférentiellement une thermistances à Coefficient de Température Négatif (C.T.N.) mais peut également être une thermistance à coefficient de température Positif (C.T.P.) .

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels:

- la figure 1 représente une vue en perspective avant d'un---dispos-i-ti-f - de chauffe de - liquide---selon—-un mode de réalisation l'invention ;

- la figure 2 représente une vue en perspective arrière du dispositif de la figure 1 ; la figure 3 représente une vue éclatée en perspective de l'élément chauffant du dispositif de 5 l'invention ;

- la figure 4 représente une vue en coupe d'un exemple de clapet obturateur du dispositif de l'invention ;

- la figure 5 représente une vue schématique du 10 circuit de commande du dispositif de l'invention ;

- la figure 6 représente une vue d'un cycle de chauffe réalisé selon le procédé de l'invention et avec le dispositif de l'invention.

Comme annoncé précédemment, l'invention concerne un

15 dispositif de fourniture de liquide chaud, ce liquide étant généralement de l'eau préalablement placée à température ambiante d'environ 20 ⁰ C à 25 ⁰ C (conditions pour lesquelles le dispositif est particulièrement adapté) .

20 Le dispositif de fourniture d'un liquide 1 chaud représenté aux figures 1 et 2 comprend un circuit de transport de liquide 2 et une unité de commande électronique permettant de collecter des ordres utilisateur, des informations de fonctionnement du

25 dispositif et de commander le dispositif. Ainsi l'unité de commande gère la mise en œuvre du procédé de l' invention.

Etant donné que le dispositif de l'invention sert à préparer des boissons par fourniture d'eau chaude,

30. Les., parties du ci-rouit- -de- transport 2 qui- sont ^" en contact avec le liquide chauffé, c'est-à-dire l'eau

chaude, sont en matériau(x) alimentaire (s) tel (s) que de l'inox, du plastique (par exemple du PA chargé de verre) . L'eau chauffée et mise en circulation selon le procédé de l'invention est délivrée dans un récipient

5 tel qu'une tasse et est propre à être bue par l'utilisateur.

^• Le circuit de transport 2 possède une extrémité d' alimentation en liquide 3 reliée à un réservoir de liquide 15 par l'intermédiaire d'un clapet obturateur

10 (décrit à la figure 4), et une autre extrémité libre 4 pour délivrer du liquide chauffé à un utilisateur.

Grâce à son réservoir, le dispositif de l'invention peut fonctionner sans avoir à être relié à un réseau externe d'alimentation en eau.

15 Une tasse est représentée en dessous de l'extrémité libre 4 du circuit de transport 2 pour recevoir le liquide chauffé et délivré.

Le circuit comprend également un élément de chauffe du liquide 8 disposé en série avec une pompe 14

20 et en aval de cette dernière.

Cette pompe 14 est adaptée pour assurer la circulation de liquide dans le circuit 2 à un débit fixe donné D, c'est à dire un débit constant. Le positionnement de la pompe 14 entre le réservoir 15 et

25 l'élément de chauffe 8 permet d'alimenter la pompe en eau tempérée ce qui accroît sa durée de vie. D'autre part, grâce à cette position le liquide se trouvant dans l'élément de chauffe est toujours en légère surpression puisque placé en aval de la pompe. Cette

30. légère -surpression -permet -d'-avoi-r momentanément ^" une température de chauffe proche de la température

d'ébullition sans risquer la formation massive de vapeur dans le circuit.

L'unité de commande est alimentée électriquement par un câble d' alimentation non représenté et relié au secteur. Comme cela est visible sur la figure 5, cette unité comporte un circuit électronique relié à un capteur de température C disposé sur l'élément de chauffe, à proximité de la sortie de liquide chauffé

(c'est à dire en aval de la résistance chauffante 12 de l'élément de chauffe 8) .

L'élément de chauffe 8 qui est représenté sur la figure 3 comporte un corps principal 9, associé à un élément complémentaire 10 recouvrant une face du corps principal 9 pour définir un volume de circulation du liquide, ledit élément complémentaire 10 présentant une résistance chauffante 12 sérigraphiée sur sa face opposée 13 à celle en regard du corps principal 9.

Le corps principal 9 présente une inertie thermique inférieure à celle de l'aluminium et l'élément complémentaire présente une résistance chauffante sérigraphiée sur sa face opposée 13 à celle en regard du corps principal.

Par inertie thermique (Ith) , on entend la capacité d'un corps à emmagasiner plus ou moins de chaleur, ce qui peut s'exprimer par le produit de la valeur de sa densité massique (p) par la valeur de sa capacité thermique spécifique (cp) . Ith = p x cp

Selon l'invention, le corps principal est une sorte -'d'isolant-- thermique" en- ce -que,- -lors -d-'une--phase- -de chauffe, il prend beaucoup moins de calories que le

liquide en circulation et cela à cause de sa faible inertie thermique.

Pour cela, ce corps principal 9 est réalisé en plastique. Avantageusement, l'élément complémentaire présente un fort coefficient de conduction thermique transversal, par exemple supérieur à 40. Par coefficient de conduction thermique transversal (Cth) , on entend le rapport de la valeur du coefficient de conductibilité thermique (λ) du matériau de l'élément complémentaire de chauffe que divise la valeur de son épaisseur (e ) exprimée en millimètre. Cth = λ / e En d'autres termes, l'élément complémentaire transmet très rapidement par conduction l'énergie calorifique de la résistance chauffante au liquide, car soit l'épaisseur de l'élément complémentaire est réduite, de l'ordre de 3mm pour un matériau comme l'aluminium à fort coefficient de conductibilité, soit l'épaisseur est très réduite, de l'ordre du millimètre, pour un matériau de moindre coefficient de conductibilité comme l'inox.

Incidemment, le fait que la résistance chauffante soit de type sérigraphié et ceci en combinaison avec le bon coefficient de conduction thermique transversal fait que l'élément complémentaire de chauffe présente également une faible inertie thermique, diminuant les pertes énergétiques. Or, ce type d'élément de chauffe 8 ayant une résistance chauffante 12 sérigraphiée permet de réaliser- une chauffe uniforme- sur -une- grande -surface en regard du liquide, ce qui augmente son efficacité de

conductibilité thermique générale.

Autrement dit, l'élément de chauffe 8 comporte un corps principal 9 qui est relativement isolant thermiquement, et qui est recouvert par un élément complémentaire 10 chauffant rapidement. Cet élément complémentaire 10 transmet donc une énergie calorifique au liquide circulant dans l'espace qui le sépare du corps principal 9. Du fait du fort coefficient de transfert thermique par conduction de l'élément complémentaire, l'essentiel de l'énergie dissipée par la résistance sérigraphiée se transmet au liquide en circulation, plutôt que de s'accumuler dans l'élément complémentaire chauffant 10. De même, le corps principal de chauffe 9 possède une faible inertie thermique, de sorte qu'il emmagasine qu'une faible quantité d'énergie en provenance de l'élément complémentaire chauffant 10.

Il s'ensuit que le liquide reçoit très rapidement et de manière quasi intégrale l'énergie calorifique en provenance de la résistance sérigraphiée 12, de sorte que le chauffage du liquide est quasi instantané. De même, le corps principal ne participe pratiquement pas aux phénomènes de chauffage du liquide, de sorte que lorsque le dispositif ne fonctionne pas, il n'est pas nécessaire de fournir une quantité d'énergie pour qu'il reste à une température suffisante.

Autrement dit, la consommation du dispositif de chauffage en dehors des phases de chauffage proprement dites est nulle. De manière corollaire, la phase de -chauffe de l'élément- de chauffe -8 est - extrêmement rapide dès le début de l'utilisation du dispositif,

puisque le corps de chauffe n'a pas besoin de recevoir une quantité importante d'énergie pour arriver à température d'utilisation. Il n'y a donc pas de besoin d' avoir un phase de préchauffage avant que le moyen de commande 7 qui est un bouton marche arrêt ne soit actionné par l'utilisateur.

En pratique, l'élément de chauffe 8 peut avoir différentes géométries. Ainsi, dans une première forme de réalisation représentée sur la figure 3, le corps central est cylindrique, et reçoit sur sa face extérieure 11 l'élément complémentaire chauffant 10 formant un manchon annulaire.

Dans une autre forme de réalisation, le corps central peut être plat, et recevoir alors un élément chauffant plat également.

Pour augmenter l'efficacité du dispositif, on peut prévoir, comme c'est le cas sur la figure 3 que le corps principal 9 comporte une rainure permettant de définir avec l'élément complémentaire 10 un canal de circulation du liquide, augmentant ainsi le chemin parcouru par ce dernier au sein du dispositif de chauffe, et donc sa capacité à recevoir de l'énergie calorifique.

Dans le même but, la résistance sérigraphiée 12 peut être avantageusement localisée à l'aplomb du canal de circulation du liquide.

En pratique, lorsque l'élément de chauffe est de forme générale cylindrique, la rainure est hélicoïdale 21 comme sur la figure 3, tandis que lorsque le corps central de chauffe est plat, la rainure -peut ^{" ~} être ^*~ alors en forme de spirale. La rainure hélicoïdale 21 est

formée par une hélice 24 s' enroulant le long de la face 11 du corps 9.

Dans le même esprit, le corps principal de chauffe 9 est préférentiellement creux, de manière à encore limiter sa masse, donc son inertie thermique.

Le capteur de température C est agencé sur l'élément complémentaire.

Du fait que l'élément complémentaire 10 possède une forte conductibilité transversale et que le corps principal 9 et l'élément complémentaire 10 présentent une faible inertie thermique, la régulation électrique et/ou électronique est particulièrement dynamique, quasi instantanée, faisant que le liquide sort à une température plutôt stable avec une consommation énergétique minimisée.

La figure 3 illustre un mode de réalisation de l'élément de chauffe 8 dans lequel cet élément de chauffe est cylindrique.

Dans ce cas, l'élément de chauffe 8 comporte un corps principal central 9 associé à un élément complémentaire chauffant 10 sous la forme d'un manchon cylindrique. L'espace défini entre la face 11 extérieure du corps principal central 9 et la face intérieure du manchon 10, forme le volume en cylindre creux de circulation du liquide.

Dans la forme illustrée, la face extérieure du corps principal 9 comporte une rainure hélicoïdale 4 qui permet de définir avec le manchon un cheminement du liquide autour du corps principal. Toutefois, dans d'autres- - formes" de ^{~ "} réalisâtron, ^" non représentées ^" , ^{" "} la face extérieure du corps principal 9 peut être

totalement cylindrique, de manière à définir avec le manchon un volume de circulation d'épaisseur constante, s'étendant le long du cylindre. D'autres variantes peuvent être envisagées sans sortir du cadre de l'invention. En pratique, le corps principal central 9 est relié à une alimentation en eau froide, c'est à dire à la sortie d'eau de la pompe. Cette arrivée est reliée à la face extérieure (face 11 du corps principal) par un canal 19 sensiblement radial, qui débouche sur la face extérieure 11.

Le corps principal central 9 est réalisé de préférence en matière plastique, ou plus généralement dans un matériau possédant une faible inertie thermique Ith, en tout cas inférieure à celle de l'aluminium de l'ordre de 2,30, de manière à n'emmagasiner qu'une faible partie de l'énergie de chauffage. Comme matériau susceptible de bien convenir dans la réalisation du corps principale 9 selon l'invention, on peut citer le polyamide (Ith=l,9), le polyacétal (Ith=2) , le polypropylène (Ith=l,6), le poysulfone (Ith=l,4) ou le polycarbonate (Ith=l,5), ou le polyphénile sulfone PPS.

Dans la forme illustrée à la figure 3, on observe que le corps principal central 9 de chauffe présente un évidément central 20, destiné à diminuer encore plus son poids, donc son inertie thermique.

Dans cet exemple, la rainure 21 présente une profondeur de l'ordre de 3 millimètres, et une largeur d'environ 8 millimètres. Cette rainure 21, présente une géométrie hélicoïdale, d'un pas de 9 millimètres environs En -d'autres-- termes,-—La- -profondeur-- est -pl-us faible que la largeur de telle sorte à "étaler" le

liquide contre l'élément complémentaire chauffant 10 et ainsi favoriser le transfert de calories.

De préférence, le manchon ou élément complémentaire 10 est réalisé de telle sorte à présenter un fort coefficient de conduction thermique transversal et une faible inertie thermique.

L'épaisseur du manchon 10 est réduite au minimum en fonction du matériau de base pour diminuer cette inertie thermique, et pour augmenter les phénomènes de conduction. Parmi les matériaux donnant de bons résultats en termes de propriétés thermiques, on peut citer le cuivre, l'acier inoxydable, l'aluminium ou le verre. Il importe que le manchon 10 permette le dépôt d'une résistance électrique chauffante 12 sérigraphiée. Le procédé de réalisation des pistes chauffantes consiste à sérigraphier une ou plusieurs couches de matériau isolant, puis une couche de pâte conductrice selon un chemin particulier, une couche pour former des plots de contact et enfin une ou plusieurs couches de matériau isolant. La puissance disponible peut être de l'ordre de 2000W à 3000W.

Cette résistance électrique 12 forme donc un ruban qui, dans la forme illustrée, est agencé sous forme de cercles transversaux avec décalage le long d'une même ligne longitudinale : toute la surface interne du manchon forme une plaque chauffante contre laquelle les rainures forcent le liquide à couler. Si désiré, la résistance sérigraphiée peut être hélicoïdale, et se trouver à l'aplomb des canaux définis par la rainure 21 du corps - principal- de - chauffe—9. Dans ^{~ ~} ce ^~ —cas, l'efficacité du chauffage et sa rapidité sont

améliorées.

Ainsi, pour un manchon / élément complémentaire 10 en inox ayant un diamètre extérieur de l'ordre de 45 mm, l'épaisseur du manchon 10 peut être avantageusement comprise entre 0,5 et 1,5 millimètres, de préférence entre 0,8 et 1 millimètre. Son coefficient de conduction thermique transversal Cth est alors de l'ordre de 60. L'avantage de l'inox est sa résistance à la corrosion et sa tenue à haute température facilitant la réalisation d'éléments chauffants plats.

L'emploi d'un manchon / élément complémentaire 10 en aluminium est envisageable, mais avec des éléments chauffants sur support polyamide et des pâtes à plus faible température de cuisson. Par exemple, pour un manchon d'aluminium d'épaisseur de l'ordre de 3 millimètres permettant la réalisation d'éléments chauffants sérigraphiés, son coefficient de conduction thermique Cth est de l'ordre de 70.

En pratique, la circulation de l'eau dans le cheminement le long de la face externe 11 du corps principal 9 s'effectue par l'intermédiaire de la pompe, mais cette circulation pourrait également s'effectuer sans pompe, par gravité, toutefois, la pompe présente l'avantage de fournir un débit constant. Utilement, un capteur de température C, telle qu'une résistance CTN, est rapportée contre l'élément complémentaire chauffant et est branchée à l'unité de commande électronique 5 de la figure 5.

Lors d'une première mise en marche avec un dispositif de chauffage- frord, ^" la régulation commande une pré-chauffe rapide, de l'ordre de 2 à 3 secondes,

avant le début de la circulation d'eau. Cette pré¬ chauffe particulièrement rapide et quasiment non perceptible par l'utilisateur vient de la très faible inertie thermique globale du dispositif et de son efficacité de transfert thermique essentiellement vers l'eau contenue dans le circuit.

En pratique, les mesures effectuées avec ce type de dispositif de chauffe (équipé d'une résistance électrique de chauffe d'une puissance de 2 600 watts) permettent d'obtenir un chauffage d'environ 21 centilitres d'eau à une température comprise entre 70 et 80 ⁰ C en 25 secondes seulement. La phase de pré¬ chauffe, seulement optionnelle, est particulièrement réduite, puisque le début d'écoulement peut intervenir au plus tard trois secondes environ après la mise en fonctionnement du dispositif de chauffe.

Il ressort de ce qui précède que l'élément de chauffe 8 du dispositif conforme à l'invention présente de multiples avantages, et notamment celui d'avoir une inertie thermique particulièrement réduite. Il s'ensuit donc que l'eau circulant dans le dispositif, chauffe de manière quasi instantanée lors de la mise sous tension de la résistance chauffante 12.

Lors de la mise hors tension de la résistance 12, l'élément de chauffe refroidit rapidement grâce à sa faible inertie thermique, préservant ainsi de 1'échauffement l'environnement proche et facilitant également la régulation de la température de sortie.

La présence de la résistance sérigraphiée assure également - une-- ^" répartition de ^~ la- puissance—de ^" chaulrfe- sur une plus grande surface par rapport aux solutions

existantes, de manière à optimiser le transfert thermique.

La figure 4 représente un exemple de clapet obturateur 16 installé sur une portion inférieure du réservoir. Ce clapet 16 est monté coulissant dans la portion inférieure du réservoir de façon à ce que dans une position, il vienne obturer le passage de fluide 17 et que dans une autre position, il vienne occulter ce même passage. La liaison entre le réservoir et l'extrémité d'alimentation en liquide est réalisée par emboîtement de deux tubes maie femelle.

Le clapet comporte une portion conique d'étanchéité et une tige 22 venant en appui contre une portion complémentaire de l'extrémité d'alimentation lorsque le réservoir est assemblé avec l'extrémité d'alimentation.

Lors de l'assemblage du réservoir 15 avec l'extrémité d'alimentation 3, la tige 22 du clapet vient en butée contre l'extrémité d'alimentation 3 forçant ainsi le clapet à passer de sa position d'obturation à sa position d'ouverture. Inversement, lorsque l'on sépare le réservoir de l'extrémité d'alimentation 3, le clapet retourne dans sa position d'obturation, par gravité et/ou sous la pression d'un ressort agissant sur le clapet, ou encore par la pression du liquide du réservoir.

Ainsi, le clapet obturateur 16 ouvre automatiquement le passage de fluide 17 du réservoir 15 ver& La pompe 14—lorsque- ^" le ^~ réservoir ^{" "} 15 ^{" "} est ^' rel±é ^{" "} à l'extrémité d'alimentation 3 et obture automatiquement

ce passage 17 lorsque le réservoir 15 est débranché de l'extrémité d'alimentation 3.

Eventuellement un filtre 18 peut être situé à l'entrée de l'extrémité d'alimentation afin d'éviter que des particules polluantes n'entrent dans le circuit de transport de liquide 2.

La figure 5 représente un schéma de câblage du dispositif de l'invention.

L'unité de commande électronique 5 et/ou électrique comporte un moyen de commande 7 qui est un bouton de mise en route éventuellement couplé avec un moyen de présélection du volume de liquide à distribuer.

Dans le cas où le dispositif de l'invention comporte un moyen de présélection du volume de liquide à distribuer, celui-ci est préférentiellement une minuterie ajustable manuellement et gérée par l'unité de commande 5. En effet étant donné que le débit délivré par la pompe du dispositif est un débit fixe (constant) , alors le volume de liquide effectivement délivré dépend uniquement et directement du temps de fonctionnement de la pompe à débit fixe.

Par exemple en ajustant la minuterie à 7 secondes, la pompe sera alors alimentée pendant 7 secondes permettant de délivrer environ 7 centilitres d'eau chaude à débit constant.

L'unité de commande est également reliée à un capteur de température C et à deux commutateurs agissants respectivement sur l'alimentation électrique de la résistance;__chauffante_..12..et..de^la-pompe—14-

De cette manière la pompe 14 et l'élément de chauffe 8 sont alimentés électriquement et commandés indépendamment l'un de l'autre par l'unité de commande 5. Un générateur G (symbolisant l'alimentation électrique secteur) fournit l'énergie électrique à la résistance chauffante 12 et à la pompe 14 auxquels il est relié.

Le procédé de commande du dispositif est déclenché par une seule commande initiale exercée par l'utilisateur sur le moyen de commande 7 du dispositif. A réception de cette commande, l'unité de commande électronique gère l'ensemble des actions du procédé. Le fonctionnement de ce circuit et la gestion de la chauffe et du débit par l'unité de commande électronique est décrite sur la figure 6.

La figure 6 représente un cycle de chauffe réalisé selon le procédé de l'invention et avec le dispositif de l'invention. En abscisse est représentée l'échelle de temps en seconde.

L' axe des ordonnées de gauche numéroté de 0 à 120 ⁰ C correspond à la courbe de température en degrés Celsius indiquée par la CTN au cours du temps. Cette courbe est en fait une courbe représentative de la température du liquide ayant transité par l'élément de chauffe 8 en fonction du temps.

La courbe D correspond au débit instantané de liquide généré par la pompe en fonction du temps. La valeur numérique correspondante à cette courbe D est - indiquée- sur -1-'-axe-des--ordonnées de- droite numéroté de ^~ 0 à 1.2 centilitres par seconde. Dans cet exemple de

fonctionnement le débit fixe de la pompe en fonctionnement est réglé à 1 centilitres par seconde.

La troisième courbe notée P est la courbe d'alimentation électrique de la résistance chauffante 12 en fonction du temps. Pour cette courbe aucune unité de puissance électrique n'est donnée. Toutefois les points de cette courbe situés en face du 0 de l'axe des ordonnées de gauche, indiquent que la résistance n'est pas alimentée. Inversement, les points de cette courbe situés en face du 78 de l'axe des ordonnées de gauche, indiquent que la résistance est alimentée avec une puissance électrique d'environ 2600 watts.

Les différentes mesures débutent au temps 0 secondes. Dans une première phase, allant de 0 à 4 secondes la température mesurée du liquide est de 25

⁰ C, c'est la température ambiante du liquide à réchauffer.

Au temps 4 secondes, l'utilisateur commande, par action sur le moyen de commande I ₁ - la mise en route du dispositif (cet instant est symbolise par la référence

« ON ») et ajuste un temps de minuterie « Tpmin » de 21 secondes qui correspond à 21 centilitres de liquide chauffé.

A ce temps 4 secondes, la résistance de chauffe 12 est alors alimentée à 2600 watts et la température du liquide donnée par la courbe « CTN (T) » s'élève rapidement au-delà de 25 ⁰ C.

Du temps 4 secondes au temps 7 secondes, c'est à dire en 3 secondes la température du liquide s'est élevée de 25°C à- 55--C.

Le premier seuil de température Tl étant réglé à 55 ⁰ C, l'unité de commande électronique qui reçoit les informations de température commande alors la mise en route de la pompe à son débit nominal de 1 centilitre par seconde pour une durée égale au temps de minuterie « Tpmin » sélectionné par l'utilisateur. Le liquide circule alors dans le circuit de transport pendant 21 secondes, c'est à dire du temps 7 secondes au temps 28 secondes. Il est à noter que le temps « Tpmin » intervient dans le procédé de commande de l'invention pour définir le temps de mise en fonction de la pompe à partir du passage du premier seuil Tl.

Malgré la mise en fonctionnement de la pompe, la température du liquide continue à s'accroître et arrive au second seuil T2 ajusté à 95 ⁰ C au temps 10 secondes.

Cette croissance de la température alors que la pompe est en fonctionnement est liée au fait que le ratio R de la puissance de chauffe exprimée en Watts divisée par le débit fixe donné de liquide généré par la pompe est supérieur à 2000.

Dès la détection du second seuil T2 qui est réglé à 95°C, l'unité de commande électronique 5 coupe l'alimentation de la résistance de chauffe 12. Du temps 10 secondes où intervient cette coupure au temps 11 secondes, la température continue à croître jusqu'à atteindre une pointe de 105 ⁰ C au temps 11 secondes.

Au-delà de ce temps 11 secondes, la température du liquide diminue et passe à environ 89 ⁰ C qui est le troisième -seuil— ^" T3," ^" au ^" temps ^" 13 ^" secondes: ^{" "} Ce ^~ seuir ^~~ T3 ^" est préférentiellement calculé par soustraction d'une

valeur de delta de température au second seuil T2. Ainsi, le troisième seuil T3 est toujours légèrement inférieur au second seuil T2, et dans le cas de l'exemple illustré, ce delta de température est de 1°C. Ce delta peut être compris entre 1°C et 10 ⁰ C. Le delta de température est choisi le plus faible possible car plus ce delta est réduit et plus la variation de la température de l'eau à la sortie du dispositif de chauffe sera faible. Idéalement la température de l'eau à la sortie du dispositif devrait tendre vers une constante.

A compter de T3, l'unité de commande ré-alimente alors la résistance électrique 12 comme cela est visible sur la courbe de puissance de chauffe P qui passe de 0 à 2600 watts au temps 13 secondes.

La température du liquide continue à décroître par inertie thermique puis remonte alors rapidement après avoir eu une température minimale de 62 ⁰ C jusqu'à tendre vers une température proche de 90 ⁰ C. Puis la fin du cycle de chauffe selon le procédé de l'invention s'interromps au temps 28 secondes où l'unité de commande coupe simultanément l'alimentation de la résistance de chauffe et de la pompe.

Alternativement, le cycle de chauffe aurait pu être prolongé sans arrêter la pompe juste en continuant à mesurer l'évolution de la température du liquide et en alimentant la résistance lorsque la température décroît en dessous de T3 et en coupant cette alimentation lorsque la température du liquide croît au-dessus de T2.

Une option possible du procédé de commande du dispositif peut consister en ce qu'avant que la température du liquide T n'ait atteint le premier seuil de température Tl, on fait circuler le liquide dans ledit dispositif de chauffe 1, à un débit minimum Dmin inférieur au débit nominal D.

Cette caractéristique permet de distribuer une faible quantité de liquide non encore suffisamment chaud (inférieure à Tl) dès que l'utilisateur effectue la commande, lui donnant ainsi l'impression que le dispositif est instantanément disponible. Dans tous les cas, la température du liquide sera supérieure au seuil Tl dans les 3 secondes suivant la commande de 1'utilisateur. Selon des options de l'invention, on choisit :

- le premier seuil de température Tl entre 50 ⁰ C et 70 ⁰ C et préférentiellement à 55°C ;

- le second seuil de température T2 entre 80 ⁰ C et 100 ⁰ C et préférentiellement à 90 ⁰ C ; - le troisième seuil de température T3 inférieur à T2 d'une valeur delta de température comprise entre 1 et 10 ⁰ C et préférentiellement de 1°C.