Brevet FR2447174A1 — publié le 19800822

La présente invention a trait à un conteneur et à une cloche pour maintenir au chaud les aliments. On sait que la distribution de repas en restauration collective, restauration hospitalière, self service nécessite de servir des plats chauds à une certaine distance de l'endroit où ils sont cuisinés. Le maintien en température des aliments doit s'effectuer depuis la sortie de cuisson jusqu'à la dégustation. On connaît des conteneurs (bouteilles thermos) munis d'une enveloppe isolante qui permettent de retarder la déperdition calorifique des aliments mais ne maintiennent pas saune température pratiquement constante les aliments. On connalt également des dispositifs chauffants munis de moyens de chauffage et de thermostat qui maintiennent leur température au voisinage d'une température déterminée par apport d'énergie calorifique, chaque fois que la température, par exemple à l'intérieur du dispositif, baisse en-dessous d'une température voisine de la température déterminée. Le conteneur selon l'invention permet de conserver au chaud les aliments à une température sensiblement constante pendant des temps importants Le conteneur permettant de conserver au chaud les aliments selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend une première, une deuxième et troisième paroi de forme semblable, jointes ensemble à leur pourtour de façon à former un premier espace étanche entre la première et la deuxième paroi, et un second espace étanche entre la deuxième et la troisième paroi, cette troisième paroi servant d'enveloppe extérieure, la première étant la paroi intérieure, le premier espace étant rempli de matériau à chaleur latente de fusion élevée supérieure à 20 kgcal/kg et dont la température de fusion est comprise entre 6O0C et 750C, et en ce qu'il comporte une ouverture bouchée par un couvercle isolant thermiquement. Le second espace est, soit rempli d'un matériau isolant de faible conductivité calorifique, par exemple polyuréthane, soit vide d'air, également suivant les applications demandées. Selon l'invention, le matériau à chaleur latente est un accumulateur de calories qui va se maintenir à température constante pendant la durée complète du changement d'état du matériau. Ainsi les produits stockés conserveront pendant ce même temps leur température initiale, voisine de la température de fusion du matériau. Avant l'utilisation du récipient, le matériau à chaleur latente élevée est chargé en calories jusqu'à son changement complet d'état, par les moyens appropriés. Les temps de conservation à chaleur constante peuvent être de plusieurs heures selon les caractéristiques physiques et thermiques du matériau à chaleur latente. De plus les aliments maintenus au chaud conservent leurs qualités de saveur et d'aspect. De préférence si l'ouverture est assez grande par rapport au conteneur, le couvercle comprend une première, une deuxième et une troisième paroi, de forme semblable jointes ensemble à leur pourtour de façon à former un premier espace étanche entre la première et la deuxième paroi et un second espace étanche entre la deuxième et la troisième paroi, ladite troisième paroi servant de paroi externe, le premier espace étant rempli avec du matériau à chaleur latente élevée utilisée pour le récipient et le second espace étant aménagé pour être thermiquement isolant. Dans cette réalisation préférentielle de l'invention, le magasin calorifique du conteneur enveloppe complètement le contenu du conteneur. L'invention a également trait à une cloche permettant de maintenir au chaud les aliments, caractérisée en ce qu'elle comprend une première, une deuxième et une troisième coupelle de forme semblable jointes ensemble à leur pourtour de façon à former un premier espace étanche entre la première et la deuxième coupelle et un second espace étanche entre la deuxième et la troisième paroi, ladite troisième coupelle servant d'enveloppe extérieure et la première coupelle étant la paroi intérieure, le premier espace étant rempli d'un matériau à chaleur latente de fusion supérieure à 20 Kcal/Kg dont la température de fusion est comprise entre 600C et 75oc, le second espace étant aménagé pour être thermiquement isolant. Cette cloche est destinée par exemple à être disposée sur une assiette contenant les aliments. Selon une réalisation de l'inventionZtoutes les coupelles et parois sont réalisées en matériau non métallique (de préférence plastiques) ce qui permet d'appliquer un chauffage par induction avec boucle incorporée ou par micro-ondes. Selon une autre réalisation de l'inventionrseules les deuxième et troisième coupelles ou parois sont en matériau non métallique (de préférence plastiques) la première coupelle ou paroi étant en métal pour permettre un chauffage par conduction de la paraffine. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés, fera mieux comprendre comment l'invention peut être mise en oeuvre et le principe de maintien à température constante. Le figure 1 représente un conteneur selon l'invention. Le figure 2 représente l'utilisation du conteneur selon l'invention pour contenir une assiette 33. La figure 3 représente une cloche selon l'invention recouvrant une assiette. Les figures 4 A-D représentent la mise sous vide du second espace du conteneur selon l'invention ou du couvercle-associé. Les figures 5 A-C représentent l'opération de remplissage de la paraffine du premier espace du conteneur selon l'invention ou du couvercle associé. Les figures 6 A-B représentent une variante des conteneurs et de leurs couvercles permettant leur superposition. La figure 1 représente un conteneur selon l'invention. Le conteneur est constitué d'une cloche 30 et d'un couvercle 31. La cloche 30 comporte une première coupelle 1 soudée en 2 sur toute sa périphérie, de manière étanche, à une seconde coupelle 3 de forme identique. L'espace 4 situé entre les coupelles 1 et 3 est mis sous vide par l'orifice 5 scellé étanche en 6 et coupé en 7 après l'opération (voir figures 4A à 4D). La coupelle 1 comporte un rebord circulaire 8 pour son embottement sur le plat 31. Une troisième coupelle 9 est soudée hermétiquement en 10 sur la périphérie de la coupelle 3. L'espace 11 situé entre les coupelles 3 et 9 est rempli préalablement de paraffine liquide 12 portée à une température nettement supérieure à celle de son point de fusion La quantité de paraffine est très précisément dosée de telle manière qu'après contraction par abaissement jusqu'à la température de fusion, il apparaisse en 13 un espace libre pratiquement à la pression du vide et servant à la libre dilatation de la paraffine (voir figures 5A à 5C). La coupelle 9 comporte un rebord circulaire 14 pour son emboitement sur l'assiette 33. Les coupelles 20,21 et 22, du couvercle 3f sont identiques dans leur conception à celles de la cloche 30, soudées étanche sur leur périphérie en 23 et 24. L'espace 25 est vide d'air, l'espace 26 est rempli de paraffine, l'espace 27 sous vide est réservé à la dilatation. Les opérations de mise sous vide de l'espace 25 et de remplissage de paraffine 26 sont identiques à celles décrites pour la cloche. La coupelle 22 comporte un rebord circulaire 28 pour l'emboitement du bord de l'assiette 33. Les matériaux employés pour les coupelles sont compatibles avec les phénomènes physiques de pression, température, conductivité, avec les normes d'hygiène et alimentaires. Dans le cas où l'on désire utiliser un four à micro-ondes ou un chauffage par induction pour chauffer la paraffine on emploiera des matériaux plastiques pour les trois coupelles. Dans le cas où l'on désire chauffer la paraffine par induction on choisit du métal pour la première coupelle tandis que les deux autres sont en plastiques, le chauffage se faisant par induction à travers la première coupelle. Les coupelles 1 et 3 de la cloche 30 ainsi que les coupelles 20 et 21 du couvercle 31 peuvent être de couleur réfléchissante dans leur masse, ou recouvertes sur leurs faces internes ou externes d'une couche réfléchissante pour diminuer au maximum les pertes par rayonnement. Les coupelles 9 de la cloche 30 et 22 du couvercle 31 peuvent être de couleur noire dans leur masse, ou recouvertes sur leurs faces externes 32 et 33 d'une couche de couleur noire pour augmenter le rayonnement calorifique vers les mets et augmenter la transmission calorifique vers la paraffine pendant la période de mise en température. Les formes de la cloche et du couvercle ont été représentées, à titre indicatif, pour recevoir des assiettes. Elles peuvent évidemment varier en fonction des applications. Le choix selon l'invention d'un matériau à chaleur latente est déterminé par le rôle d'accumulation de chaleur qu'il restitue à température constante jusqu'à revenir à son état initial. La température de fusion et la chaleur de fusion seront déterminées d'après les critères d'utilisation. De plus, on choisit de préférence un matériau ayant un faible coefficient de dilatation. Dans la description qui est faite, et pour une conservation de la nourriture à une température aux environs de 650C, on choisit une paraffine de température de fusion 650C et de chaleur de fusion 40 Kcal/Kg. La masse totale de paraffine dans la cloche et le couvercle est de 0,5 Kg. Les faces extérieures de l'ensemble cloche sur plat représentent une surface de 0,13 m2 et ont un coefficient global de transmission de 0,43 Kcal par mètre carré, par heure et pour 1 0C de différence de température. L'ensemble cloche et couvercle est préchauffé à 650C et la température ambiante est de 20oC. La quantité de chaleur latente accumulée dans la paraffine est de 40 Kcal x 0,5 ri = 20 Kcal. La quantité de chaleur perdue par heure à travers les parois et pour une différence de température de 65-20 = 450C est de 0,43 Kcal x 0,13 m2 x 45 = 2,5 Kcal/h La durée de maintien à température constante à 650C est de 20 Chaleur accumulée 8 heures chaleur perdue par h 2,5 La quantité de chaleur et la température de l'assiette ou non et de la nourriture déposées à l'intérieur à 650C n'interviennent pas dans le bilan thermique. Ces valeurs potentielles ne différent pas pendant les 8 heures de dissipation de la chaleur latente accumulée dans la paraffine. Le conteneur selon l'invention constitué d'une cloche 30 et d'un couvercle 31 peut contenir une assiette 33 disposée sur le couvercle, la cloche étant disposée au-dessus (voir figure 2), soit disposée sur la cloche, le couvercle étant disposé dessus. On peut utiliser la cloche 30 seule qui est munie d'un rebord circulaire permettant un emboîtement sur l'assiette 33 (figure 3) par exemple pour des temps d'attente de courte durée et lorsque le refroidissement se fait surtout par évaporation. Les figures 6A et 6B représentent, vues de côté et de dessus, un mode d'empilage des cloches et des couvercles avec passage d'air entre chacun d'eux, ce qui permet le chauffage de la paraffine s'effectuant par brassage d'air chaud dans une enceinte spécialement aménagée. A cet effet les coupelles extérieures 1 de la cloche et 20 du couvercle comportent des butées 34 et 35 qui viennent reposer sur les rebords circulaires 14 de la coupelle 9 de la cloche et 28 de la coupelle 22 du couvercle, laissant la possibilité de l'échange maximum de chaleur vers la paraffine à travers les parois les plus conductrices 9 de la cloche et 22 du plat. Dans la description présente de l'invention, la cloche seule contient 0,3 Kg de paraffine et la surface totale d'échange intérieure et extérieure est de 0,12 m2, le couvercle contient 0,2 Kg de paraffine et la surface totale intérieure et extérieure est de 0,08 m2. Ces valeurs sont proportionnelles et égalisent de manière pratique les temps de fusion et les temps d'accumulation de chaleur latente, avant l'utilisation. Le coefficient de transmission calorifique global à travers les parois intérieures et extérieure s est égal à 0,83 Kcal par mètre carré, par heure et pour 10C de différence de température. La chaleur spécifique de la paraffine est en moyenne de 0,495 Kcal/Kg par OC. Il est certain que plus la température de l'air chaud brassé sera élevée, plus le temps de chauffe sera court. L'air chaud étant à 1000C, et la cloche prise à 200C, la quantité de chaleur à fournir pour une évaluation de 100-20= 800C est de Chaleur d'échauffement 0,495 Kcal x 0,3 Kg x 80= 11,88 Kcal Plus chaleur latente 40 Kcal x 0,3 Kg = 12 Kcal 23,88 Kcal La quantité de chaleur traversant la totalité des surfaces, - heure, et pour une différence de température de 800C est de 0,83 Kcal x 0,12 m2 x 80= 7,96 Kcal. La durée de chauffage pour une élévation de température de la cloche ou du plat de 20C à 800C est de chaleur à fournir - 23,88 = chaleur transmise - 7,96 u La cloche ou le couvercle ne pouvant être manipulés à cette température, sont refroidis dans l'enceinte par air frais pulsé jusqu'à descendre à une température située à 50C environ, au-dessus de la température de fusion, soit 700C. Dans la présente description de l'invention, on calcule que le temps nécessaire à ce refroidissement est d'environ 45 minutes et que le temps disponible jusqu'au début de la perte sur l'accumulation de chaleur latente est de 10 minutes environ. Cette autonomie est mise à profit pour les manipulations de distribution et de conditionnement de la nourriture dans les ensembles cloche et couvercle. Les résultats donnés ne tiennent pas compte deys transmissions calorifiques annexes en gain ou perte par les bords extérieurs des cloches et des couvercles, celles-ci n'influant que très peu sur les résultats acquis par l'emploi d'un matériau à chaleur latente, non plus que des pertes par rayonnement qui peuvent être très réduites. Dans la description présente de l'invention, on peut envisager d'autres durées ou d'autres températures constantes en choisissant des poids et une chaleur de fusion différents pour le matériau à chaleur latente. Tous autres moyens de chauffage peuvent être envisagés, résistance électrique incorporée, par vapeur, chauffage par induction avec boucle incorporée, chauffage par tunnel à micro-ondes avec éventuellement dépôt d'oxydes métalliques incorporés, et tous autres moyens connus compatibles avec les matériaux employés. REVENDICATIONS 1/ Conteneur permettant de maintenir au chaud les aliments, caractérisé en ce qu'il comprend une première, une deuxième et une troisième paroi de forme semblable jointes ensemble à leur pourtour de façon à former un premier espace étanche entre la première et la deuxième paroi et un second espace étanche entre la deuxième et la troisième paroi, ladite troisième paroi servant d'enveloppe extérieure et la première paroi étant la paroi intérieure, le premier espace étant rempli d'un matériau à chaleur latente de fusion supérieure à 20 Kcal/Kg et dont la température de fusion est comprise entre 600C et 750C et en ce qu'il comporte une ouverture bouchée par un couvercle thermiquement isolant, le second espace étant aménagé pour être thermiquement isolant. 2/ Conteneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le vide a été fait dans le second espace. 3/ Conteneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second espace est rempli de matériau thermique isolant. 4/ Récipient selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le matériau à chaleur latente élevée utilisée est de la paraffine dont le point de fusion est voisin de 650C. 5/Conteneur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le couvercle comprend une première, une deuxième et une troisième paroi de forme semblable jointes ensemble à leur pourtour de façon à former un premier espace étanche entre la première et la deuxième paroi et un second espace étanche entre la deuxième et la troisième paroi, ladite troisième paroi servant de paroi externe, le premier espace étant rempli avec du matériau à chaleur latente élevée utilisée pour le récipient et le second espace étant aménagé pour être thermiquement isolant. 6/ Conteneur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les parois sont en matériau non métallique. 7/ Conteneur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les deuxième et troisième parois sont en matériau non métallique et la première paroi en matériau métallique. 8/ Cloche permettant de maintenir au chaud les aliments, caractérisée en ce qu'elle comprend une première, une deuxième et une troisième coupelle de forme semblable jointes ensemble à leur pourtour de façon à former un premier espace étanche entre la première et la deuxième coupelle et un second espace étanche entre la deuxième et la troisième coupelle, ladite troisième coupelle servant de paroi externe, le premier espace étant rempli avec du matériau à chaleur latente de fusion supérieure à 20 Kcal/Kg et dont la température de fusion est comprise entre 60 C et 750C, et le second espace étant aménagé pour être thermiquement isolant. 9/ Cloche selon la revendication 8, caractérisée en ce que le matériau à chaleur latente élevée est de la paraffine dont le point de fusion est voisin de 650C. 10/ Cloche selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisée en ce que les trois coupelles sont en matériau non-métallique. 11/ Cloche selon l'une ,des revendications 8 ou 9, caractérisée en ce que la deuxième et la troisième coupelle sont en matériau non-métallique et la première coupelle en matériau métallique.