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CAFETIERE GOUTTE-A-GOUTTE COMPORTANT UN DISPOSITIF DE
TRAITEMENT D'EAU
La prêsente invention se rapporte à une cafetière
ménagère goutte-à-goutte comportant un réservoir d'eau
froide alimentant un chauffe-eau à circulation continue,
et un dispositif destiné à traiter l'eau contenue dans le
rêservoir à partir d'un agent antitartre soluble ou en
solution.
IO
Dans une cafetière connue de ce genre, le disposi-
tif de traitement de l'eau comporte une cartouche qui est
agencée dans l'embouchure de remplissage du réservoir en
étant entièrement maintenue au-dessus du niveau maximum
de remplissage du réservoir, qui comporte un couvercle et
un fond perforés, et qui contient un agent antitartre so-
luble, du type constitué habituellement par un ou plu-
sieurs cristaux de polyphosphate, dont la dissolution ne
peut intervenir que lors de l'écoulement rapide de l'eau
au remplissage du réservoir. Toutefois, avec ce type de
dispositif de traitement de l'eau à partir de cristaux de
polyphosphate, il s'avère que la quantité de phosphore
qui est ajoutée dans l'eau n'est absolument pas contrôlëe
avec précision pour retarder suffisamment dans le temps
l'entartrage du chauffe-eau de la cafetière ; en effet,
la pratique montre que dans le cas d'un usage habituel de
la cafetière (par exemple deux fois par jour), la quanti-
té de phosphore ajoutée est quasiment nulle du fait que
les cristaux n'ont pas le temps de se dissoudre suffisam-
ment entre deux cycles de fonctionnement de la cafetière,
conduisant alors à un entartrage rapide du chauffe-eau,
alors que dans le cas d'un usage intensif de la cafetière
(par exemple toutes les heures), la quantité de phosphore
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ajoutée vient à dépasser la valeur autorisée par la lé-
gislation actuellement en vigueur suivant laquelle la
concentration en phosphore dans l'eau doit être infé-
rieure à 5 mg/1 exprimée en Pz ~s-
L'invention a notamment pour but de remédier à ces
inconvénients et de réaliser une cafetière ménagère
goutte-à-goutte équipée d'un dispositif de traitement
d'eau à partir d'un agent antitartre soluble ou en solu-
lo tion dont la quantitë ajoutée dans l'eau soit parfaite-
ment contrôlée en respectant la législation en vigueur,
et ceci quelles que soient la fréquence d'utilisation de
la cafetière et la solubilité de l'agent antitartre.
Selon l'invention, le dispositif de traitement
d'eau comporte un dispositif de micro-dosage d'une quan-
tité d'agent antitartre qui est déterminêe en fonction du
volume d'eau fourni au chauffe-eau et qui est injectée
dans l'eau.
Grâce à ce dispositif de micro-dosage, la quantité
d'agent antitartre injectée dans l'eau est désormais maî-
trisée avec une grande fiabilitê et, de surcroît, par
suite de son injection à une très faible dose, prêsente
l'effet inattendu de retarder considérablement dans le
temps l'entartrage du chauffe-eau de la cafetière.
Les caractéristiques et avantages de l'invention
ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre,
à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins
annexës dans lesquels .
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- la figure 1 est une vue schématique partielle_en
coupe verticale d'une cafetière selon l'invention compor-
tant un dispositif de traitement d'eau, le réservoir de
la cafetière étant rempli d'eau ;
- la figure 2 est une vue similaire à la figure 1,
montrant le réservoir d'eau partiellement vidé ;
- la figure 3 est une vue similaire à la figure 2,
après vidage complet du réservoir ;
- la figure 4 montre, en fonction du nombre de li
tres d'eau versé dans le réservoir d'une même cafetière ,
l'évolution du temps de passage de l'eau dans la cafe
tière lorsque cette dernière ne comporte pas de disposi
tif de traitement d'eau (courbe A), lorsque la cafetière
comporte un dispositif de~ traitement d'eau maintenu au
dessus du niveau maximum de remplissage du réservoir
(courbe B), et lorsque la cafetière comporte un disposi-
tif de traitement d'eau conforme à l'invention (courbe C)
et
- les figures 5 et 6 représentent un exemple de
réalisation d'une cartouche de traitement d'eau compor-
tant un flacon d'agent antitartre sous forme liquide et
un bouchon, respectivement avant montage (figure 5) et
après montage (figure 6) du bouchon sur le flacon.
Sur les figures 1 à 3, on n'a représentê qu'une
partie d'une cafetière mênagère du type goutte-à-goutte
comprenant un réservoir d'eau froide l à capacité définie
par un niveau maximum de remplissage référencé par N_ et
dont la sortie 2 formant embouchure pratiquée dans la pa-
roi de fond 4 est reliée, via un clapet anti-retour 5, à
l'entrée d'un corps chauffant électrique formé par un
chauffe-eau 6 à circulation continue dont la sortie ali-
mente par un tube ascendant 7 une goulotte d'arrosage
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d'un filtre (non représentê) destiné à recevoir de-la
mouture de café et disposé au-dessus d'une verseuse col-
lectrice d'infusion (non représentée).
La cafetière illustrée aux figures 1 à 3 est en
outre équipée d'un dispositif de traitement d'eau, dési-
gné par la référence générale 9, faisant appel à un agent
antitartre soluble ou en solution, tel qu'un agent com-
plexant à base de polyphosphates, destiné à être ajouté
dans l'eau en vue de retarder l'entartrage de la cafe-
tière.
L'agent complexant à base de polyphosphates est
préférentiellement sous forme solide (cristal, granulés),
mais peut également être sous forme poudreuse ou liquide.
Selon l'invention, le dispositif de traitement
d'eau 9 comporte un dispositif de micro-dosage 10 d'une
quantité d'agent antitartre qui est déterminée en fonc-
tion du volume d'eau.fourni au chauffe-eau 6 et qui est
injectée dans l'eau.
Comme le montrent les figures 1 à 3, le dispositif
de micro-dosage 10 est préférentiellement monté amovible
à l' intérieur du réservoir 1 en étant agencé à proximité
de la sortie 2 de vidage du réservoir, et est adapté à
injecter rapidement une faible dose d'agent antitartre
dans l'eau fournie au chauffe-eau 6 (figure 2).
Selon un mode de réalisation prêféré de l'inven-
tion, le dispositif de micro-dosage 10 comporte une car-
touche 12 de volume prédéterminé, par exemple de 30 cm3,
qui contient l'agent antitartre, par exemple un seul
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cristal de polyphosphate 14 de poids prédéterminé, par
exemple de 1,66 gramme, et qui présente à sa partie supé-
rieure un orifice calibré 16 ainsi qu'un tube capillaire
18 communiquant avec l'intérieur de la cartouche 12 et
5 s'êlevant, de préférence verticalement, vers l'embouchure
19 de remplissage du réservoir 1 en ayant une ouverture
supérieure 21 qui est située au-dessus du niveau maximum
N du réservoir. Le tube capillaire 18 présente- préféren-
tiellement une forme cylindrique, de diamètre prédétermi-
né, par exemple égal à 1,5 millimètre.
En regard de la figure 1, lors du remplissage du
réservoir 1 sur une hauteur d'eau maximale H, déterminée
à partir d'un niveau de ~réfêrence dit zéro défini par
IS l'orifice 16 de la cartouche 12, et correspondant à un
nombre de tasses de café choisi par l'utilisateur et va-
riant généralement de 3 à 15 tasses, l'eau versée pénètre
dans la cartouche 12 par l'orifice 16 et vient en contact
avec le cristal de pôlyphosphate 14 qui, par dissolution,
génère une solution concentrée en phosphore, repérée en
23 sur les figures 1 à 3 ; le tube capillaire 18 se rem-
plit de cette solution concentrée en phosphore sensible-
ment au même niveau que le niveau d'eau dans le réservoir
1, voir figure 1.
Lors du fonctionnement de la cafetière, le réser-
voir 1 commence à se vider, et si l'utilisateur dëcide
d'arrêter le vidage en cours du réservoir, par exemple
après une hauteur d'eau vidée hl, comme illustré à la fi-
Bure 2, qui est égale à (H-h) où h est la hauteur d'eau
restant dans le réservoir à compter du niveau de réfé-
rence zéro et variant de 0 à H, le niveau du tube capil-
laire 18 baisse de la même hauteur hl et de la solution
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concentrée en phosphore 23 est éjectêe à une faible dose
par l'orifice calibré 16 de la cartouche pour y être mé-
langée à l'eau fournie au chauffe-eau 6, par le phéno-
mène connu de pompage du chauffe-eau.
Ainsi, le volume de solution concentrée en phos-
phore 23 qui est ajouté à l'eau fournie au chauffe-eau
lors de ce vidage, figure 2, est proportionnel à la hau-
teur d'eau vidée hl.
D'une manière plus générale, dans le cas d'un tube
capillaire 18 de forme cylindrique, de diamètre prédêter
miné D, le volume (V) de solution concentrée en phosphore
23 qui est ajouté à l'eau~ lors du vidage du réservoir 1
est donné par l'expression .
V = 3 , 14 X (H-h) X (D) Z/4
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- H est la hauteur d'eau au nombre de tasses de
café sélectionné ;
- h est la hauteur d'eau au remplissage et au vi-
dage du réservoir, et varie de 0 à H.
On notera que le niveau de référence zéro défini
par l'orifice 16 de la cartouche 12 est situé, par rap-
port à la paroi de fond 4 du réservoir 1, à une hauteur
prédéterminée h', par exemple de l'ordre de 10 millimè-
tres, de façon à prélever de la cartouche 12, lors du vi
dage du réservoir (figure 2), une solution parfaitement
3o homogène en phosphore.
Après vidage complet du réservoir 1 de la cafe-
tière, comme montré à la figure 3, la cartouche 12 reste
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pleine de solution concentrée en phosphore 23, le niveau
du tube capillaire 18 s'équilibrant au niveau de rêfé-
rence zéro.
A titre d'exemple purement illustratif, en prenant
un tube capillaire cylindrique 18 de diamètre D égal à
1,5 millimètre et en considêrant une hauteur d'eau H
égale à 131 millimètres et correspondant à un volume
d'eau dans le réservoir égal à 1,4 litre, le volume de
solution concentrée en phosphore qui est ajouté à l'eau
lors du vidage complet du réservoir pour lequel h = 0 est
égal à 0,23 millilitre, ce qui est particulièrement fai-
ble.
Ainsi, ce dispositif de micro-dosage 10 constitue
avantageusement un appareil simple, économique, précis et
particulièrement fiable. En outre, il permet de délivrer
ou diffuser dans l'eau une quantité d'agent complexant à
base de polyphosphates qui est parfaitement contrôlée, de
surcroît très faible, qui est indépendante de la solubi-
lité du cristal de polyphosphate 14, et qui est propor-
tionnelle à une hauteur d'eau du réservoir, donc avanta-
geusement indépendânte du volume d'eau dans le réservoir.
De plus, par un dimensionnement approprié de ses
constituants, à savoir essentiellement le poids du cris-
tal de polyphosphate 14, le volume de la cartouche 12
ainsi que la géométrie du tube capillaire 18, ce disposi-
tif de micro-dosage 10, par suite de l'injection dans
l'eau d'une faible quantité d'agent complexant à base de
polyphosphates, permet, d'une part, de maintenir une con-
centration ou taux en phosphore dans l'eau à une valeur
de l'ordre de 1 mg/1 exprimée en PZ 05, respectant ainsi
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pleinement la législation actuellement en vigueur suivant
laquelle la concentration en phosphore dans l'eau trai-
tée, en sortie de goulotte de la cafetière, doit être in-
fêrieure à 5 mg/1 exprimée en PZ O5, et d'autre part, de
retarder considérablement dans le temps l'entartrage du
chauffe-eau au moins jusqu'à 500 litres d'eau.
Ainsi, une très faible concentration en phosphore
dans l'eau fournie au chauffe-eau de la cafetière à
l0 l'aide de ce dispositif de micro-dosage 10 permet, de ma-
nière surprenante, de traiter avec efficacité un très
grand nombre de litres d'eau sans atteindre l'entartrage
du chauffe-eau, augmentant dès lors d'une manière très
significative la durée de trie de la cafetière.
En se reportant maintenant à la figure 4, on a re-
présenté différentes courbes expérimentales A, B et C il-
lustrant chacune l'évolution du temps de passage de l'eau
dans la cafetière, exprimêe par le rapport T/To où T est
le temps de passage de l'eau lorsque le rêservoir est
plein d'eau et To est également le temps de passage de
l'eau lorsque le réservoir est plein d'eau, mais mesuré
en fin d'un premier cycle de test, ce dernier se compo-
sant d'une séquence de remplissage du réservoir, suivie
d'une séquence de fonctionnement de la cafetière, puis
d'une séquence de refroidissement de la cafetière, en
fonction du nombre de litres d'eau versé dans la cafe-
tière. Par convention, on considère qu'une cafetière est
entartrée quand le rapport T/To est égal â 1, 2 correspon-
dant à une augmentation du temps de passage de l'eau de
20 %.
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Les courbes A, B et C ont ëté relevées par essais
en alimentant une même cafetiêre avec de l'eau d'une du-
reté voisine de 44 degrés TH français.
La courbe A a été relevée pour une cafetière non
équipée de dispositif de traitement d'eau et montre que
l'entartrage de la cafetière est atteint pour environ 100
litres d' eau (point E) .
lo La courbe B a été relevée, quant à elle, pour la
même cafetière, mais équipée d'un dispositif de traite-
ment d'eau selon l'art antérieur, à savoir une cartouche
perforée maintenue au-dessus du niveau maximum de rem-
plissage du réservoir et contenant un cristal de poly-
phosphate d'un poids de 1,66 gramme. Cette courbe H mon-
tre que l'entartrage de la cafetière est atteint pour en-
viron 200 litres d'eau traitée (point F}.
Quant à la courbe C, elle a été relevée touj ours
pour la même cafetière, mais équipée du dispositif de mi-
cro-dosage 10, conforme à l'invention, tel que décrit
précédemment. Pour ces essais, le volume de la cartouche
12 du dispositif de micro-dosage 10 est choisi égal à 30
cm', ladite cartouche 12 contient un seul cristal de poly-
phosphate 14 de poids êgal à 1, 66 gramme, et le tube ca-
pillaire 18 est de forme cylindrique, d'un diamètre ëgal
à 1,5 millimètre. Grâce à ce dispositif de micro-dosage
permettant de contrôler avec prëcision la quantitê de
phosphore ajoutée à l'eau fournie au chauffe-eau de la
cafetière, la courbe C montre clairement que l'entartrage
du chauffe-eau n'est pas atteint pour 500 litres d'eau
traitée.
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Les essais ainsi menés ont montré l'efficacité du
dispositif de micro-dosage conforme à l'invention, au
sein d'une cafetière goutte-à-goutte, tant sur le plan du
5 retard considérable à l'entartrage du chauffe-eau de la
cafetière (par d'entartrage à 500 litres d'eau), que sur
le plan du maintien à une faible valeur de la concentra
tion en phosphore dans l'eau (de l'ordre de 1 mg/1 expri
mée en PZ OS), et ceci en mettant en ouvre une technologie
l0 simple et fiable.
En regard des figures 5 et 6, dans lesquelles les
êléments identiques à ceux décrits précédemment portent
les mêmes références, on Va dëcrire un mode d'exécution
particulier du dispositif de micro-dosage.
La cartouche 12, figure 5, se compose d'un flacon
26 scellé hermétiquement de Iui-même à sa partie supé-
rieure 27 et rempli, sous atmosphère contrôlée, d'une so-
lution liquide 29 de polyphosphates à concentration don-
née, et d'un bouchon 30 qui vient se monter de manière
amovible, par exemple par vissage, sur le flacon 26.
Comme le montre la figure 5, le bouchon 30 est mu-
ni à sa partie supérieure de l'orifice calibré 16 et du
tube capillaire 18, et comporte intérieurement un organe
de perforation 32 destiné â percer la partie supérieure
27 du flacon 26 lors du vissage du bouchon 30, de manière
que l'orifice 16 et le tube capillaire 18 débouchent tous
les deux dans la partie perforée du flacon 26 (voir fi-
gure 6). Après vissage du bouchon 30 sur le flacon 26, la
cartouche 12 ainsi réalisée est montée à l'intérieur du
rêservoir 1 de la cafetière, comme montré à la figure 6.
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Outre le fait que la cartouche Z2 est d une réali-
sation particulièrement simple, il convient de noter que
la solution liquide 29 contenue dans le flacon scellê 26
est avantageusement homogène en phosphore et parfaitement
aseptique.
