Brevet FR2315249A1 — publié le 19770121

La présente invention concerne un appareil électrique de remise en température de mets cuisinés. On sait que les cuisines de collectivités, par souci d'une meilleure organisation du travail et d'un meilleur service rendu au consommateur, sont amenées de plus en plus à dissocier dans le temps et dans espace, la phase de préparation des mets cuisinés et la phase de distribution de ces mets. Si les techniques de la cudsuie matrisent assez bien les procédés de préparation des mets cuisinés, il nten est pas encore de meame en ce qui concerne leur distribution. En effet, cuisiner aujourdthui et distribuer plus tard signifie que les mets cuisinés doivent d'abord être conservés un certain temps, ce qui ne peut guère se faire quten faisant appel, soit à la réfrigération (à une température ne dépassant pas environ + 3.C), soit à la surgélation (à une température de dépassant pas environ - 18.C). Ces mets doivent, lors de leur distribution, être remis à température de consommation dans des appareils spécialement étudiés à cet effet, et cela aux meilleures conditions possibles de maintien de leur qualité, de réduction des délais, d'économie des courts et aussi de souplesse si l'on tient compte de la variété des types de mets et de leurs conditionnements. (Conteneurs par exemple en porcelaine à grande capacité calorifique ou emballages perdus par exemple en carton ou en aluminium mince). On connaît, comme appareils de la sorte, des appareils à microondes qui permettent sans doute des délais de remise en température relativement très courts, mais dont les volumes réduits ne permettent pas de traiter de grosses quantités émets et qui ne staccomodent pas des conteneurs métalliques de ces mets. On connais aussi des appareils électriques qui utilisent principalement un des trois modes de transmission de la chaleur, conduction, convection forcée et rayonnement infra-rouge, mais la durée de remise en température des mets qui leur sont confiés est généralement trop longue, notalament lorsque les produits à traiter sont surgelés, même dans le cas des fours à rayonnement qui donnent le plus souvent les délais les plus courts. La présente invention part d'un appareil électrique de remise en température de mets cuisinés qui ont été conservés par le froid, et comportant en dehors d'une source chaude une enceinte calorifugée avec porte et cavité d'admission de conteneurs de mets cuisinés, faisant partie d'un circuit fermé, siège d'un courant d'air cré par un électro-ventilateur. L'invention a pour but de concevoir un appareil de ce type qui permette d'écourter sensiblement la durée de chaque opération de remise en température des mets et apporte en même temps divers avantages par rapport aux appareils connus. A cette fin, un appareil du type qui vient d'être défini, se caractérise suivant l'invention en ce que, pour que de la chaleur soit transmise aux mets à la fois par rayonnement et par convection, ladite source chaude est disposée de façon d'une part à être refroidie par ledit courant d'air, d'autre part à rayonner directement sur les mets, et elle est alimentée en énergie électrique de façon que le rayonnement correspondant à la température qu'elle prend se situe au moins principalement dans l'infra-rouge. Les dispositions proposées par l'invention conduisent à pouvoir faire débiter par les éléments chauffants, sans risque de destruction ou dégradation de ceux-ci, une puissance thermique plus élevée que celle permise par les appareils de l'art antérieur. Cette augmentation de puissance s'accompagne d'une augmentation notable de la surface de la source chaude, ce qui a pour conséquence la production d'une grande puissance thermique à température relativement basse, fait particulièrement intéressant permettant d'éviter l'existence de "points chauds". La réduction de la durée de chaque opération de remise en température étant plus importante que l'augmentation de la puissance consommée, le four suivant l'invention permet de gagner à la fois du temps et de l'énergie. L'association des deux modes de transmission thermique permet aussi de rendre plus homogène la distribution des températures dans les différentes régions de la cavité d'admission des mets. Enfin, la cavité d'admission des mets, à la différence de certains appareils de l'art antérieur peut se-présenter comme un volume entièrement libérétd'éléments chauffants et qui, en conséquence, peut etre équipé plus facilement en fonction du type et des dimensions des conteneurs utilisés et (ou) des chariots de transport, D'autres caractéristiques et avantages du dispositif suivant l'invention ressortiront de la description qui suit de plusieurs exemples de réalisation ainsi que de l'examen des dessins annexés correspondants, dans lesquels - la Fig. 1 est une vue en coupe schenatique horizoutale d'un appareil suivant l'invention - la Fig. 2 est une vue analogue à la précédente, n'en différant quten ce que la porte creuse participe par son volume intérieur au circuit fermé de circulation d'air de convection - les Figs. 3 et 4 sont des vues en perspective montrant deux types de chariots de transport permettant le transfert en une seule fois vers l'intérieur de l'appareil et vice-versa de la totalité de leur charge. Tel qu'il est représenté à la Fig. 1, un appareil suivant l'invention comporte une cavité parallélépipédique t dans laquelle les conteneurs de mets à remettre en température peuvent être introduits, par exemple sur des clayettes 2. La cavité 1 a ses deux faces latérales verticales Il , 12, constituées par deux éléments chauffants, ici des plaques en verre revêtues d'une mince couche d'oxyde métallique jouant le ralle de résistance électrique. La cavité I est entourée d'un couloir 3 sur lequel donnent également les éléments 11, 12. Le couloir 3, qui s'étend sur toute la surface latérale de l'appareil, est le siège d'un courant bilatéral d'air (indiqué par les flèches F1, F2 > mis en mouvement par un ventilateur 4 placé sur I'arrière de l'appareil et circulant en circuit fermé, du fait d'un calorifugeage 5 complété par celui d'une porte ó, montée ici sur gonds. Eventuellement, des résistances chauffantes d'appoint 7, disposées dans ce circuit, contribuent à échauffer le courant d'air de convection, mais sans participer au rayonnement, du moins directement, du-fait qu'elles sont séparées de la cavité 1 par un écran non transparent 8. Dans un espace 9, situé ici sur la gauche de l'appareil, sont logés différents organes (non représentés) de commande, de régulation et de visualisation permettant en particulier de répartir la puissance consommée entre rayonnement et convection, en vue d'une adaptation optimale du fonctionnement de 1'appareil aux divers cas spécifiques que représentent les mets et leurs conditionnements. Selon une seconde forme de réalisation (voir Fig. 2) un appareil, suivant l'invention, ne diffère de la forme de la Figol qu'en ce que la porte 6 est creuse et pourvue de parois intérieures munies de perforations 61, 62, 63 pour que le circuit fermé de circulation d'air passe par le volume intérieur de la porte. Dans les formes de réalisation des Figs. 3 et 4, la cavité parallèlépipédique d'admission des conteneurs de mets dans l'appareil est entièrement libre, c'est-à-dire sans clayettes. Mais chaque chariot de transport T est conçu de façon que sa charge M en paniers de conteneurs de mets soit de dimensions hors tout, permettant son introduction directe instantanée dans la cavité de l'appareil. Les deux exemples des Figs. 3 et 4 diffèrent cependant l'un de l'autre en ce que - dans le cas de la Fig. 3, l'introduction de chaque charge M doitêtre suivie de la fermeture de la porte 6 de l'appareil. - dans le cas de la Fig. 4, chaque chariot T comporte un dosseret vertical D appelé à constituer la porte de l'appareil, "clippable" au moyen d'éléments (non représentés), dès que chaque charge M est introduite. Les éléments dits rayonnants peuvent être de trois types différents - cadres garnis de résistances bobinées soue enveloppes de quartz (premier cas) - cadres garnis de résistances dites blindées, constituées par des fils électriquement résistants, noyés dans un isolant et placés sous enveloppes métalliques (deuxième cas), - panneaux pleins par exemple de l'un des types suivants(troisième cas):: - toile métallique électriquement résistante prise en sand wich entre deux plaques en matériau électriquement isolant - plaque isolante par exemple en verre spcial revêtue d'un dépit de métal ou d'oxyde métallique électriquement résistant - tôle garnie de "conducteurs de chaleur" (heat pipes) cons- titués par des tubes clos renfernant un liquide vaporisable caloporteur travailJant en circuit fermé entre une extrémité de vaporisation et une extrémité de condensation (capables d'assurer une conduction thermique de l'ordre de 1000 fois celle du cuivre). Pour pouvoir discuter les mérites respectifs de ces trois types d'élments rayonnants, on appellera - dans le premier cas, S1 la surface rayonnante totale utile des cades, T1 sa température, S'1 la surface totale utile balayée par l'air de convection et T'1 la température de cette surface - dans le deuxième cas, S2, S'2 les surfaces totales utiles des cadres intéressant respectivement le rayonnement et la convection et T2 (ou T'2) la température commune de ces deux surfaces ; - dans le troisième cas, S3, S'3 les surfaces totales utiles des panneaux intéressant respectivement le rayonnement et la convexion et T3 (ou T'3) la température commune de ces deux surfaces. On peut admettre comme données typiquement plausibles de ces trois cas, les températures suivantes T1 = 9000K T'1 = 700 K T2 = T'2 = 800K T3 = T'3 = 620 K 3 ainsi que les surfaces totales suivantes des éléments rayonnants dans les deux premiers cas (douze résistances dans chaque cas) S1 = 1400 cm2 Sl1 = 4000 cm2 S2 = = 1100 cm2 S'2 = 2200 cm2 Une puissance thermique transmise par rayonnement est de la forme Pr = #-S (&alpha;T4 - ss T4o) -où S est la surface rayonnante ; T et T01 les températures de la source rayonnante et des objets soumis au rayonnement respectivement , , la constante de la loi Stefan et ss , des coefficients voisins de 1 qu'on supposera, pour plus de simplicité, tous deux de cette valeur. Dans un appareil de remise en température de mets cuisinés, la température de ceux-ci évolue normalement en cours d'opération entre 290 et 400K. Dans le premier et le deuxième cas (cadres de résistances), cette température T0 peut entre négligée devant T ; il n'en est pas de même dans le 3ème cas (panneaux pleins) où lton a sensiblement Pr #6s3 (T3/4 - T0/4) # 0,8 S3 T43 Les puissances thermiques transmises par rayonnement dans les trois cas sont donc entre elles comme S1 Tf, 4 4 et 0,8 S3 T3 2 T1, 2 T2 et 0,8 83 3 Or, les valeurs admises ci-dessus pour T1, T21 T3 conduisent aux relations suivantes T4 = 1,6 T4 = 4,5 T4 1 2 3 En prenant comme base la valeur de S1 admise ci-dessus, on voit que, pour que les puissances thermiques transmises par rayonnement soient les mêmes dans le premier et le troisième cas, il suffit de prendre 83 + 1400 x 4.5 #7800 cm2 0,8 Cette puissance est double de celle donnée dans le deuxième cas en prenant pour S2 la valeur admise ci-dessus. Une puissance thermique transmise par convection est de la forme Pc = # (v) S' (T' - Ta) où S' est la surface de la source chaude balayée par le courant d'air assurant la convection T' et T , les températures de la source chaude et de l'air la balayant respectivement et t (v) un coefficient d'échange qui est fonction de la vitesse v de la circulation de l'air. Les puissances thermiques transmises par convection, dans les trois cas, sont entre elles comme S'1 (T'1 - Ta), s'2 (T'2 - Ta) et S'3 (T'3 - Ta) Les surfaces et températures intervenant dans les échanges par convection sont rappelées comme étant dans le ler cas S; ; = 4000 cm2 T1 = 700 K 1 I dans le 2ème cas S'2 = 2200 cm2 T2 = 8000K dans le 3ème cas 83= 15000 cm2 T3 = 620'K Ces données numériques montrent que Sg (T3 - T ) est nettement 3 la plus grande des trois quantités homologues Les deux modes de transmission thermique (rayomlement et convection) étant faiblement couplés ou même tout à fait indépendants, les puissances transmises par ces deux modes s'additionnent pure ment et simplement. Les calculs précédents montrent que les éléments rayonnants les plus intéressants sont des panneaux pleins. Les essais ont montré que le rendement d'un appareil suivant l'invention était notablement supérieur à celui des appareils de l'art antérieur. A puissances égales de 2500 W., un appareil représentatif du système à seule convection forcée permet de réaliser une opération de mise en température en 21 minutes, alors que, toutes choses égales d'ailleurs, un appareil suivant l'invention réalise la même opération en 16 minutes, temps qui a pu encore etre réduit à 11 minutes, lorsque lton augmente la puissance consommée par les panneaux chauffants jusqu'à 450O K. Cette augmentation de puissance qui ne stest accompagnée d'aucune dégradation des panneaux chauffants, montre bien qu'il y a amélioration du rendement thermique : les calories au lieu d'échauffer démesurément la source de chaleur elle-m9me, sont évacuées efficacement vers les plats et ce, grâce à la conjugaison du rayonnement et de la convection. L'expérience montre que l'on gagne aussi sur lthomogénéité de distribution des températures à l'intérieur de l'appareil, des écarts de température entre plats ne dépassant pas 5'C dans le cas d'un appareil suivant l'invention, alors qu'ils atteignent 12C dans un appareil du type à seule convection force. REVENDICATIONS 1 - Four électrique de mise à température de consommation de rations cuisinées qui ont été conservés par le froid et comportant une enveloppe calorifuge avec porte enfermant une cavité d'admission de conteneurs de rations, un circuit fermé de circulation d'air incorporant ladite cavité ainsi qu'un électro-vertilateur, des transducteurs d'énergie électrique en chaleur disposés de façon à être électriquement chauffés tout en étant refroidis par le courant d'air et à diriger directement sur les conteneurs un rayonnement calorifique se situant principalement dans l'infra-rouge du fait de la température d'équilibre qu'ils atteignents enfin des-moyens de supporter lesdits conteneurs à plusieurs niveaux dans ladite cavité par des clayettes ajourées, caractérisé en ce que ladite cavité est de forme générale au moins approximativement parallélépipédique, en ce que lesdits transducteurs sont constitués par des éléments au moins approximativement plans constituant en tout ou partie certaines des six faces de ladite cavité dont au moins les deux faces latérales et en ce que lesdits transducteurs sont espacés de ladite enveloppe et desdits moyens de supporter les conteneurs dans la mesure nécessaire pour que ledit circuit fermé de circulation d'air longe successivement lueur grande face tournée vers ltextérieur et leur grande face tournée vers l'intérieur du four. 2 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits éléments chauffants sont de l'un au moins des types de l'ensemble comprenant : cadres garnis de résistances bobinées sous quartz, cadres garnis de résistances blindées, panneaux pleins. 3 - Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits panneaux pleins sont de l'un au moins des types de l'ensemble comprenant : toile métallique électriquement résistante entre plaques électriquement isolantes, plaque isolante munie d'un revête- ment de métal ou d'oxyde électriquement résistant, tale garnie de conduct-lurs de chaleur (heat pipes) renfermant un liqilide vaporisa- ble caloport:ur travaillant en circuit fermé. 4 - Anpareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractsrisé en ce qu'il comporte en outre des résistances électriques d'appoint disposées dans ledit circuit fermé, mais ne rayonnant pas directement sur les conteneurs. 5 - Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite cavité d'admission des conteneurs est garnie de clayettes horizontales sur lesquelles sont posés les conteneurs et qui sont supportées par un chassies indépendant des éléments chauffants. 6 - Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, carectérisé en ce que ladite cavité d'admission des conteneurs cons titueun espace entièrement vide, dans lequel on peut introduire d'un seul coup l'ensemble gerbé des panier de conteneurs d'un chariot de transport. 7 - Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite porte de l'appareil est séparée de lui et constituée par le dosseret vertical d'un quelconque chariot de transport. 8 - Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est muni d'un équipement de commande et de régulation des différents paramètres de chauffage, en particulier de la répartition de la puissance électrique consommée entre rayonnement et convection, en vue d'une adaptation optimale du fonctionnement de 11 appareil aux divers cas spécifiques que repre- sentent la nature et le volume des mets d'une part, des conteneurs d'autre part.