Brevet FR2442405A1 — publié le 19800620

La présente invention se rapporte aux fours à hyperfré- quences, et concerne plus particulièrement un four combiné à chauffage par hyperfréquences et par convection. I1 existe des fours à hyperfréquences à l'intérieur desquels sont positionnées des résistances électriques pour aider à cuire et/ou à rissoler, et qui reçoivent de l'air chauffez électriquement ou de l'air utilisé pour refroidir des éléments électriques tels que des magnétrons, des sources d'alimentation ou encore des magnétrons dirigés dans le four pour faciliter le contrôle des vapeurs produites par les produits alimentaires. Mais les tentatives faites pour utiliser les produits de combustion dans des régions de cuisson excites par de l'énergie en hyperfréquences n'ont généralement pas donné satisfaction. Entre autre chose, des flammes de gaz à l'air libre dans le four peuvent se comporter comme des sources d'ionisation pouvant absorber de grandes parties de lténergie en hyperfréquences. L'invention concerne donc un four qui peut être chauffé par des produits de combustion soufflés dans enceinte par une soufflerie qui aspire des vapeurs chauffées comprenant les produits de combustion d'un brûleur, et qui commande l'aspiration d'air par ce brûleur. Plus perticuliérement, la soufflerie refoule dans le four le mélange de vapeurs aspirées dans ce four et des vapeurs contenant les produits de combustion du brûleur, avec de l'air secondaire, une petite partie de ce mélange étant refoulée vers un conduit d'évacuation pour créer une légère dépression dans la chambre du brûleur, afin qu'une quantité prédéterminée d'air pénètre dans le brûleur. Selon l'invention également, la température des vapeurs soufflées dans le four peut être fixée par un commutateur ffErmostatique qui commande le cycle d'allumage et d'extinction du brûleur. Selon l'invention également, le mélange refoulé par la soufflerie de circulation pénètre dans le four par sa paroi arrière, au voisinage de sa surface supérieure. I1 apparatt que cette orientation des vapeurs chauffées dans le four améliore substantiellement l'uniformité de la distri- bution du chauffage et aide à dorer les surfaces extérieures de produits alimentaires tels que des pâtisseries ou de la viande par l'énergie en hyperfréquences tout en consommant moins d'énergie pour la soufflerie de circulation que d'autres fours à convection. Selon l'invention, le brûleur chauffe une région d'une chambre de combustion pendant qu'il fonctionne, et la soufflerie de circulation aspire de l'air par ce brûleur et des vapeurs dans le four pour les chauffer, et faire circuler ensuite les vapeurs chaudes dans le four. Mais lorsque le brdleur est arrêt4, par exemple pendant la période où le thermostat détecte que la température intérieure a atteint une valeur correspondant à celle qui a été réglée manuellement comme température de cuisson, la soufflerie de circulation continue à aspirer de l'air par la chambre de combustion dans laquelle il est chauffé par la région chaude de cette chambre. Selon l'invention, il est apparu qu'une cuisson très rapide d'un produit alimentaire peut être faite, meme si le four vient d'être allumé et que les parois sont encore froides. Il semble que l'uniformité de la distribution de la cuisson résulte de la vitesse de l'air dirigé en haut du four et provenant de deux souffleries tournant en sens inverse, à une certaine distance derrière la paroi du four dont la conduite d'entrée reçoit une distribution d'air uniforme sortant de toutes ces parties. Selon l'invention également, chaque moteur entratnant une soufflerie de recirculation dans le four est séparé de cette soufflerie par une seconde soufflerie montée sur le même arbre. La seconde soufflerie évite que les fuites d'énergie calorifique par conduction le long de l'arbre du moteur n'échauffent ce dernier. La seconde soufflerie aspire de l'air passant sur le moteur pour le refroidir et délivre cet air à un conduit d'évacuation dans lequel il est mélangé avec la partie des vapeurs provenant de la soufflerie de circulation, afin de la refroidir avant son émission. L'invention convient particulièrement à un four à hyperfréquences dans lequel le brûleur se trouve à ltextérieur de l'enceinte du four et les vapeurs aspirées de cette enceinte y sont refoulées par une région de paroi comportant des ouvertures multiples dont les dimensions maximales sont inférieures à une demi-longueur d'onde dans l'espace de l'énergie en hyperfréquences, en évitant ainsi que cette énergie s'échappe vers les souffleries ou le brûleur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparattront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexis, donnés uniquement à titre dtexem- ple nullement limitatif la figure 1 est une vue de côté et en coupe partielle dtun four selon l'invention, la figure 2 est une vue de face du four de la figure 1, et la figure 3 est une coupe à plus grande échelle du dispositif rayonnant des hyperfréquences, suivant la ligne 3-3 de la figure 1. La figure 1 représente donc un four combiné 10 à chauffage au gaz par convection et par hyperfréquences. Le four 10 comporte une cavité 12 fermée par une porte 14 pendant son fonctionnement. La cavité 12 comporte une région allongée 16 d'entrée de vapeurs par laquelle des vapeurs chauffées sont dirigées dans l'enceinte 12, et une région 18 de sortie de vapeurs par laquelle les vapeurs sont aspirées de l'enceinte 12, dans une chambre d'entrée de soufflerie 20. Une grille 22, par exemple en tiges d'acier, est supportée sur des bossages 24 des parois latérales de l'enceinte 12, de manière que la position de la grille 22 puisse être réglée de la manière habituelle. Au-dessous de la grille 22 se trouve un dispositif tournant 26 qui rayonne de l'énergie en hyperfréquences et la dirige par les ouvertures de la grille 22, à travers une plaque support 28 positionnée au milieu de la grille 24 et à travers un plat 30 qui contient un produit alimentaire 32, par exemple une pièce de viande. Le plat 30 ainsi que la plaque 28 sont de préférence transparents à l'énergie en hyperfréquences, de manière que la région inférieure du produit alimentaire 32 et ses parties intérieures puissent être chauffées par l'énergie en hyperfréquences. Les régions 16 et 18 comprennent de préférence des ouvertures 34 dont les dimensions maximales sont nettement inférieures à une demi-longueur d'onde dans l'espace de l'énergie en hyperfréquences qui rayonne dans la cavité 12. De préférence, les dimensions maximales des ouvertures 34 sont par exemple inférieures à un dixième de la longueur d'onde dans ltespace de l'énergie en hyperfréquences qui rayonne dans le four 12, depuis le dispositif rayonnant 26, de sorte que cette énergie dans l'enceinte 12 ne s'échappe pas par les régions 16 et 18. Le dispositif rayonnant 26 peut consister par exemple en une chambre 36 dont la surface supérieure 38 comporte plusieurs ouvertures 40 par lesquelles 1 énergie on hyper- fréquences rayonne vers le haut dans l'enceinte 12. Un conducteur central 42 d'une ligne coaxiale 44 supporte la chambre 36 en étant fixé au centre de la plaque supérieure 38. Le conducteur 42 se prolonge vers le bas dans le conducteur extérieur 46 de la ligne coaxiale 44, et traverse un guide d'onde 48 vers un dispositif d'arrêt d'hyperfréquences et un palier 50. Un prolongement du conducteur 42 est mis on rotation par un moteur 52, au-dessous du guide d'onde 48. De leénergie en hyperfréquences provenant d'un magnétron 54 passe dans le guide d'onde 48 et la ligne coaxiale 44 vers le dispositif rayonnant 26. Une soufflerie 56 souffle de l'air sur les ailettes 58 du magnétron 54 pour le refroidir, mais cet air ne passe pas dans le guide d'onde 48. Un couvercle 60 d'une matière transparente aux hyperfréquences est supporté sur le radiateur 26, sur des bossages de centrage 62 au fond du four 12, de manière à recouvrir le dispositif rayonnant 26 et empêcher que des liquides alimentaires ou autres matières ne tombent sur lui. D'autres détails et avantages de l'alimentation du four en hyperfréquences et du dispositif tournant rayonnant de l'énergie, ainsi que du joint de porte, sont décrits plus en détails dans la demande de brevet français No. 79 08 299 , déposée le 3 avril 1979 au nom de la Demanderesse. Mais d'autres dispositions d'alimentation en hyperfréquences, de rayonnement et de joint de porte peuvent convenir. Dans sa position de fermeture, la porte 14 ferme de préférence l'enceinte 12 par l'intermédiaire d'un joint aux vapeurs à haute température, avec un dispositif d'arrêt des hyperfréquences positionné entre le joint aux vapeurs et I'intrieur de l'enceinte, de manière à éviter dans une large mesure que l'énergie en hyperfréquences émise dans l'enceinte soit absorbée par le joint aux vapeurs à haute température. Cependant, ce joint aux vapeurs à haute température absorbe pratiquement toute l'énergie en hyperfréquen ces qui franchit la section d'arrêt. Quand la porte 14 est fermée, un verrou est déplacé mécaniquement pour la verrouiller en position fermée et pour permettre l'escitation du magnétron 48.Selon l'invention, une légère dépression est produite dans la chambre 20 par un ensemble de souffleries constitué par deux souffleries centrifuges 64 qui aspirent des vapeurs de la cavité 12 par les ouvertures 34, dans la chambre 20, et les refoulent dans des chambres 66 qui les entourent et vers la région 16. Les extrémités supérieures des chambres 66 sont reliées à une ouverture dans laquelle passe une petite partie du débit des souffleries 64, vers un conduit de sortie 68 pour y être mélangée avec de l'air soufflé par un second jeu de souffleries 70. Les souffleries 70 aspirent de l'air derrière le four 10 pour refroidir l'air dans le conduit 72 qui débouche par une ouverture 74 avec une grille en haut du four, au-dessus de sa table de cuisson. Comne le montrent les figures 1 et 2, chacune des régions perforées 18 délivre des vapeurs aspirées du four à une soufflerie différente 64, et chaque soufflerie 64 est entratnée avec l'une des souffleries 70 par un moteur séparé 76 supporté par la paroi arrière 78 du four. Une cloison 80 entre les deux souffleries 64 évite toute interaction tangentielle des vapeurs émises par les souffleries. Ces dernières tournent de préférence dans des sens opposés de manière que l'air entre elles se déplace vers le haut, contre la cloison 80. Il est bien évident que les deux souffleries 64 pourraient être remplacées par une seule et que les chambres 66 pourraient comporter des conduits dirigeant la vapeur par les ouvertures 16 vers l'intérieur du four.Mais il est appru que les deux souffleries tournant en sens inverse améliorent l'uniformité du chauffage par convection dans le four. Un brûleur 90 positionné en bas du four 10, dans un compartiment qui se trouve derrière et au-dessous de l'enceinte 12, comporte un tube perforé horizontal 92, sur toute la largeur du four et alimenté par une pièce tubulaire verticale 94 en un mélange d'air primaire et de gaz provenant d'une vanne 96. L'air secondaire est réglé par l'écartement entre une plaque 98 et le fond de l'entrée de la chambre de combustion. Un régulateur de pression 100 branché sur une conduite 102 d'arrivée de gaz alimente la vanne 96. Quand le four est allumé, un allumeur 108 est excité électriquement et s'échauffe à une température qui enflamme le mélange d'air et de gaz quand la vanne 98 est ouverte, de sorte que ce mélange sort des ouvertures du tube 92 en produisant une flamme dans la chambre 106.Les gaz chauds produits dans la chambre 106 sont aspirés dans la chambre 20 avec un excès d'air secondaire, par les souffleries 64, et les produits de combustion et l'air secondaire sont mélangés avec les vapeurs aspirées de 1 'enceinte 12 par les ouvertures 34. Le brdleur 90 reçoit de préférence un excès d'air secondaire qui rédùit la température des produits de combustion au-dessous de 16500c, de sorte qu'aucun produit oxydé d'azote n'est produit et que la combustion est pratiquement complète. De préférence, un excès suffisant d'air secondaire est aspiré dans la chambre 106 par la dépression dans la chambre 20, permettant d'obtenir dans la chambre 106 une température de 650 à 1100 C. Les chambres 20 et 106 sont fermées sur pratiquement toute la largeur de l'arrière de l'enceinte 12, de sorte que la température dans la chambre de combustion est pratiquement uniforme dans toute cette largeur.Ainsi, si la vitesse des souffleries est constante, la légère dépression dans la chambre de combustion 106 est pratiquement constante et règle avec précision l'aspiration d'air primaire et d'air secondaire dans cette chambre. Le gaz qui pénètre dans la chambre est également constant, gracie au régulateur de pression 100, de sorte que excès d'air est fixé avec précision. Plusieurs brûleurs à gaz supérieurs 110 sont prévus, fonctionnant de la manière habituelle comme des brûleurs de surface. Une isolation thermique 112 est disposée autour de l'enceinte 12, et autour de la chambre de combustion 106 pour réduire les pertes d'énergie calorifique par l'ensemble du four 10. Une carrosserie 114, par exemple en tôle métallique, entoure l'enceinte 12, la région des souffleries et la région du brûleur et d'alimentation en hyperfréquences. En fonctionnement, la température des vapeurs dans l'enceinte est détectée par un capteur de température 120, monté par exemple dans le four sur une équerre 122, au-dessous de l'entrée de vapeurs 16 provenant des chambres 66. La position du capteur 120 est choisie de préférence de manière qu'il ne soit pas directement dans le courant des vapeurs chaudes qui pénètrent par l'entrez 16, mais plutôt qutil détecte la température de la vapeur qui circule dans l'enceinte 12. La position du capteur 120 peut être choisie de manière que les durées des cycles de chauffage du four soient raisonnables pour l'allumage et l'extinction du brûleur et que la plage de température varie largement. Quand le four est allumé, les souffleries de recirculation 64 fonctionnent en permanence et, quand le brûleur 90 est allumé, de la chaleur est délivrée sous forme de vapeurs chaudes, directement sur le produit alimentaire 32 dans l'enceinte 12, ce qui permet d'obtenir une distribution uniforme de chaleur. La quantité d'air aspiré par le brûleur 90 est en excès de 50 à 150% sur la quantité nécessaire pour une combustion complète du gaz. Le niveau de puissance de l'énergie en hyperfréquences et la dure sont réglés, par exemple au moyen d'un panneau de commande 130 qui porte une minuterie 132, un bouton de niveau de puissance 134 et des boutons 136 et 138 de marche et d'arrêt. De plus, une lampe 140 est positionnée à i'exté- rieur de l'enceinte 12 mais en éclaire l'intérieur, et une plaque de céramique transparente 142 à haute température et un écran de protection 144 contre les hyperfréquences peuvent être prévus. Le générateur d'hyperfréquences peut être alimenté par exemple à partir d'une source de courant alternatif à 220 volts, 50 Hz. Il apparat ainsi possible, selon l'invention, de dorer un produit alimentaire tel qu'une pièce de viande 32, à volonté en soufflant des vapeurs chaudes par la région d'entrée 16 tout en émettant de l'énergie en hyperfréquences à pleine puissance dans l'enceinte. Il semble que ce résultat est dû aux effets de surface de la vitesse de l'air chaud séchant l'humidité à la surface du produit alimentaire, et en raison du fait que l'énergie en hyperfréquences est plus facilement absorbée par la surface sèche pour la faire dorer, ce qui permet d'éviter d'ajouter une unité de grill. Dans un exemple de niveau de puissance permettant de rissoler un produit alimentaire, de l'énergie en hyperfréquences est appliquée sous une puissance de 500 à 800 watts, soit de l'ordre de 500 à 700 calories par heure, tandis que le brûleur à gaz délivre 1250 à 3800 calories par heure. Ces niveaux de puissance permettent de cuire et/ou de dorer un gâteau en quelques minutes. Bien entendu, de nombreuses modifications peuvent être apportées au mode da réalisation décrit et illustré à titre d'exemple nullement limitatif sans sortir du cadre ni de l'esprit de l'invention. Par exemple, le four peut être alimenté par des ouvertures situées dans des régions autres que la paroi arrière, et d'autres dispositifs peuvent convenir pour fournir de l'énergie en hyperfréquences, et d'autres types de brûleurs et de dispositifs de circulation peuvent être utilisés. C'est ainsi que le brûleur peut être un brûleur du type à ruban. REVENDICATIONS 1 - Four à hyperfréquences, caractérisé en ce qu'il comporte une enceinte conductrice qui reçoit de l'énergie en hyperfréquences et un brûleur avec un dispositif qui aspire de l'air par ledit brûleur et qui refoule des vapeurs contenant ledit air et les produits de combustion dudit brûleur dans ladite enceinte. 2 - Four selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites vapeurs sont constituées par des vapeurs aspirées dans ledit four, et combinées avec lesdits produits de combustion. 3 - Four, caractérisé en ce qu'il comporte une enceinte conductrice avec une ouverture d'accès, un dispositif de fermeture et un joint pur ledit dispositif de fermeture, et un brûleur avec un dispositif de recirculation dans ledit four de vapeurs chauffées contenant les produits de combustion dudit brûleur, tout en évacuant dudit four une partie des vapeurs qui passent par ledit dispositif de recirculation. 4 - Four selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites vapeurs contiennent lesdits produits de combustion et un excès d'air aspiré par ledit brûleur. 5 - Four selon la revendication 4, caractérisé en ce que de l'énergie en hyperfréquences est introduite à l'intérieur dudit four. 6 - Four selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'air aspiré par ledit brûleur est commandé par ledit dispositif de recirculation. 7 - Four à hyperfréquences, caractérisé en ce qu'il comporte une enceinte conductrice avec un dispositif qui lui fournit de lténergie en hyperfréquences et une soufflerie qui refoule dans ladite enceinte des vapeurs contenant les produits de combustion dtun brûleur et un excès d'air du brûleur, dans la plage de 50 à 150 %. 8 - Four selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite soufflerie aspire des vapeurs provenant dudit four et des vapeurs provenant dudit brûleur et refoule des vapeurs vers ledit four et vers un dispositif d'évncuation pour commander l'air aspiré par ledit brûleur. 9 - Four à hyperfréquences, caractérisé en ce qu'il comporte une enceinte conductrice avec une ouverture d'accès et un dispositif de fermeture, un joint pour ledit dispositif de fermeture comprenant une section d'arrêt des hyperfréquences et une section de joint aux vapeurs, le four comportant également un dispositif qui dirige de l'énergie en hyperfréquences dans ladite enceinte au moyen d'un dispositif rayonnant tournant, un dispositif qui refoule les vapeurs chauffées par les produits de combustion d'un brûleur, dans ledit four, par l'intermédiaire d'un dispositif qui évite les fuites d'énergie en hyperfréquences à partir de ladite enceinte, ladite soufflerie commandant le débit d'air dans ledit brûleur. 10 - Four selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit brûleur est un brûleur à gaz positionné à l'extérieur dudit four. 11 - Four à hyperfréquences, caractérisé en ce qutil comporte une enceinte conductrice qui reçoit de l'énergie en hyperfréquences par l'intermédiaire d'un dispositif rayonnant tournant, un brûleur à gaz et un dispositif qui aspire de l'air par ledit brûleur à gaz et qui refoule une majeure partie des vapeurs contenant ledit air et les produits de combustion dudit brûleur dans ladite enceinte, tout en refoulant une partie suffisante desdites vapeurs par un dispositif d'évacuation pour commander la quantité d'air aspiré par ledit brûleur. 12 - Four selon la revendication 11, caractérisé en ce que lesdites vapeurs contiennent des vapeurs aspirées dudit four et combinées avec ledit air et des produits de combustion. 13 - Four selon la revendication 11, caractérisé en ce que ladite enceinte conductrice comporte une ouverture d'accès fermée par un dispositif de fermeture qui assure ltétanchéité avec ladite ouverture d'accès au moyen d'un joint aux hyperfréquences. 14 - Four selon la revendication 11, caractérisé en ce que la quantité d'air aspiré par ledit brûleur est en excès de 50 à 150 % sur la quantité nécessaire pour une combustion complète dudit gaz. 15 - Four selon la revendication 11, caractérisé en ce que de l'énergie en hyperfréquences est introduite à l'intérieur dudit four par l'intermédiaire d'une ligne coaxiale. 16 - Four selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit brûleur à gaz consiste en un brûleur du type à ruban. 17 - Four à hyperfréquences, caractérisé en ce qu'il comporte une enceinte conductrice avec un dispositif qui lui fournit de l'énergie en hyperfréquences, et un brûleur dont l'excès d'air, inférieur à 150 % de la quantité nécessaire pour une combustion complète, est prédéterminé par une soufflerie qui refoule des vapeurs contenant les produits de combustion dudit brûleur avec ledit excès d'air dans ladite enceinte. 18 - Four selon la revendication 17, caractérisé en ce que ladite soufflerie prédétermine ledit excès d'air en refoulant une partie desdites vapeurs dans un dispositif d'évacuation de manière à créer une légère dépression dans la chambre dudit brûleur. 19 - Four à hyperfréquences, caractérisé en ce qu'il comporte une enceinte conductrice avec une ouverture d'accès, un dispositif de fermeture de ladite ouverture, avec un joint constitué par une section d'arrêt des hyperfréquences et une section de joint aux vapeurs, un dispositif qui dirige de l'énergie en hyperfréquences dans ladite enceinte au moyen d'un dispositif rayonnant tournant, un dispositif positionné à l'extérieur de ladite enceinte et destiné à refouler des vapeurs chauffées par les produits de combustion d'un brûleur dans ledit four, par l'intermédiaire d'un dispositif qui évite les fuites d'énergie en hyperfréquences de ladite enceinte, ledit dispositif de refoulement commandant le débit d'air par ledit brûleur. 20 - Four selon la revendication 19, caractérisé en ce que ledit brûleur est un brûleur à gaz positionné à l'exté- rieur de ladite enceinte.