Brevet FR2545586A1 — publié le 19841109

La présente invention concerne des fours auto- nettoyants utilisant un procédé pyrolytique dans un domaine de températures élevées supérieures aux températures nor- males de cuisson, entre environ 300 WC et environ 5100 C du type décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n O 3 121 158 Dans ces opérations de nettoyage à haute température de fours, il est mieux de maintenir partout la température de la paroi du four à des valeurs grandement uniformes afin d'éviter des points chauds qui peuvent en- dommager la chemise du four, et aussi des points froids qui entraîneraient le maintien de dépôts de souillures ou de sous-produits alimentaires ou leur décomposition incomplète. En ce qui concerne les points froids, on doit noter que de la chaleur tend à être dissipée par et autour de la porte du four à une vitesse plus élevée qu'à d'autres endroits du four Une des causes de dissipation de chaleur est que dans certaines conceptions de four à nettoyage thermique l'air pour la décomposition des sous-produits alimentaires, comme dans la cuisson classique, est autorisé à pénétrer dans la cavité du four par la zone du joint de la porte et, plus particulièrement, entre le bord inférieur de laporte et la cavité du four Il a été de pratique courante dans les fours auto-nettoyants du type décrit dans le brevet des EtatsUnis d'Amérique N O 3 121 158 d'incorporer un élément chauffant vertical pour fournir de la chaleur supplémentaire près de l'avant de la chemise du four pour 2 2545586 compenser cette chaleur perdue Bien que cette source de chaleur supplémentaire se soit avérée efficace pour empê- cher des points froids et assurer un nettoyage uniforme des parois du four, l'emploi de l'élément chauffant supplé- mentaire ajoute considérablement au coût des fours Ceci est reflété non seulement par le coût de l'élément chauffant supplémentaire utilisé mais aussi dans le coût plus élevé de fabrication des éléments supplémentaires et de leur montage D'autres procédés pour empêcher la perte de cha- leur au refroidissement de la chemise du four près de l'ouverture du four sont décrits dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique N O 3 066 212 et 3 038 426 o la che- mise du four est thermiquement isolée du coffre qui l'en- toure. On réalise selon l'invention un four à nettoyage thermique dans lequel les sous-produits alimentaires sont pyrolytiquement décomposés dans une cavité de four compor- tant des parois latérales verticales, des parois supérieure et inférieure et une paroi arrière verticale, et une ouver- ture frontale pour accéder au four Une porte est montée au moyen d'un pivot près de la partie inférieure du four pour se déplacer entre une position fermée et une position ouverte par rapport à l'ouverture frontale Le four est chauffé par un élément de cuisson au gril ou élément de chauffage supérieur et/ou un élément de cuisson au four ou élément chauffant inférieur pour établir l'opération de cuisson, ainsi que l'opération de nettoyage à haute tempé- rature La commande de la température du four est capable de fonctionner dans le domaine des températures de cuisson pour commander l'alimentation des éléments chauffants pour effectuer l'opération de cuisson, et également dans le domaine de nettoyage thermique pour commander l'élément chauffant pour effectuer l'opération de nettoyage à haute température en alimentant initialement l'unité de cuisson au gril jusqu'à ce que la température de la cavité du four soit dans le domaine des températures de nettoyage compris entre 3-99 WC et 5101 C environ et pour ensuite maintenir le four à la température de nettoyage en arrêtant l'alimen- tation de l'unité de cuisson-au gril et alimentant l'unité de cuisson au four La température des parois du four, et plus particulièrement de la paroi inférieure, pendant le reste de l'opération de nettoyage thermique est mainte- nue par l'alimentation de l'élément chauffant de cuisson au four. La présente invention a, par conséquent, pour objet de fournir un four auto-nettoyant dans lequel on règle la répartition de chaleur d'une manière qui main- tient la température des parois du four a des valeurs grandement uniformes pendant le procédé de nettoyage ther- mique. L'invention a aussi pour objet de commander le fonctionnement des éléments chauffants de cuisson au gril et de cuisson au four d'une manière qui assure que la température de la paroi inférieure, généralement la plus difficile à nettoyer, est maintenue à une valeur suffi- sante pour assurer la décomposition des sous-produits -alimentaires. La présente invention a encore pour but de fournir un passage d'air dans une zone du four moins sensible a l'effet de refroidissement de l'air entrant et ayant pour résultat un mauvais nettoyage. La suite de la description se réfère aux figures annexées qui représentent, respectivement: Figure 1, une vue de côté schématique partielle d'une cuisinière électrique auto-nettoyante incorporant la présente invention; Figure 2, une vue de côté partielle, agrandie, en coupe montrant les détails de la présente invention en liaison avec un four et une porte de cuisinière; Figure 3, une vue en coupe partielle faite sui- 4 ' 2545586 vant la ligne 3-3 de la figure 2; et Figure 4, un diagramme schématique de câblage du circuit de commande pour commander le fonctionnement des éléments chauffants du four. En se référant aux dessins et plus particulière- ment à la figure 1, on a représenté à titre d'illustration une cuisinière électrique 10 Bien qu'on ait-représenté un type de cuisinière, on doit comprendre que l'invention peut s'appliquer à tout four à nettoyage thermique La cuisinière 10 comprend généralement un coffre extérieur 11 qui comporte un plan de cuisson 12 ayant plusieurs plaques chauffantes 14 A l'intérieur du coffre 11 se trouve une cavité de four-16 formée par une chemise de four en forme de boite 18 ayant des parois latérales ver- ticales 15, une paroi supérieure 17, une paroi inférieure 19, une paroiarrière 21 et une porte basculant vers le bas 20 pour l'ouverture frontale La cavité 16 du four est alimentée avec les sources usuelles d'énergie thermi- que; à savoir, deux éléments chauffants à résistance électrique sous la forme d'un élément inférieur de cuisson au four 22 placé à proximité étroite de la paroi inférieu- re 19 dans un plan parallèle à celle-ci, et un élément supérieur de cuisson au gril 24 placé dans la partie supé- rieure de la cavité M 6. D'autres éléments illustrés sur les dessins mais qui ne font pas partie de la présente invention seront brièvement décrits pour faciliter la compréhension de l'environnement de la présente invention A ce sujet, une poignée de verrouillage de porte 26, utilisée pour ver- rouiller la porte 20 du four, est commodément située pour se placer dans un mode de nettoyage thermique ou de ver- rouillage pendant l'opération de nettoyage thermique à haute température La cavité 16 du four est pourvue d'un système d'évacuation comportant une conduite d'évacuation 28 montée sur la paroi supérieure 17 de la chemise de la 2545536 cavité du four de sorte que les produits de dégradation gazeux durant le cycle de nettoyage pyrolytique puissent être évacués à l'extérieur du four Le système d'évacua- tion aide aussi à la répartition de température et à éviter l'accumulation de l'humidité engendrée par le pro- cessus de cuisson normal Une unité d'oxydation 30 est interposée dans ce canal d'évacuation 28 et sert à la fois comme dispositif d'élimination de la fumée et des odeurs Il existe une conduite d'évacuation 32 partant de l'unité 30 qui se décharge en dessous d'une des plaques de chauffage. Un système de commande thermostatique classique 38 du four comprend un capteur de température tel qu'une sonde 39 qui est montée de façon à saillir dans la cavité 16 du four La sonde 39 est reliée à un dispositif électri- que de réponse (non représenté) qui peut être agencé comme représenté dans le tablier arrière de la cuisinière Dans la présente réalisation, le thermostat 38 commande la température du four dans le domaine normal de cuisson entre 65,50 C et 2600 C en alimentant cycliquement l'(les) unité(s) de chauffage d'une manière qui assure que la température choisie ne soit pas dépassée, et commande également la température du four dans le domaine de net- toyage thermique entre environ 3990 C et 510 WC pour assurer que la température maximale de nettoyage thermique ne soit pas dépassée. En se référant maintenant à la figure 2, on voit que l'ouverture du four est délimitée par un châssis de porte 45 qui est formé de manière à au moins partiellement recevoir la porte 20 Le bord frontal de la chemise 18 du four est formée pour fournir un rebord ou lèvre annulaire orienté vers l'extérieur 46 qui peut être formé comme représenté en recourbant l'extrémité frontale éloignée de la chemise du four Le châssis 45 comporte une partie annulaire saillant vers l'arrière 47 qui est parallèle à la paroi inférieure 19 de la chemise 18 La chemise 18 est disposée espacée de la partie 47 par un rebord d'ajus- tement saillant vers l'intérieur 48 faisant partie du châssis 45 afin de fournir un espacement 49 entre la paroi 19 et la partie 47. Un élément 50 à faible facteur K, tel qu'un joint en tissu de fibres de verre, classique dans la technique, fournit à la fois un joint d'étanchéité à l'air entre la porte 20 et l'ouverture frontale et une bande d'inter- ruption entre la chemise du four et le châssis. Dans la présente réalisation comme mentionné ci- dessus, on a combiné une bande d'interruption et un joint de porte en un élément annulaire 50 L'élément annulaire possède une partie bande d'interruption 51 interposée dans l'espace 49 entre la partie 47 et la paroi inférieure 19 de la chemise 18 Une partie joint de porte 52 de l'élément 50 est définie sur sa partie frontale par une rainure annulaire 53 de dimension appropriée pour recevoir le rebord frontal 46 de la chemise La partie joint 52 se prolonge généralement en avant du rebord 46 et du châssis pour former un joint annulaire de porte entre la porte et l'ouverture de la cavité du four ce qui effectivement rend étanche le four vis-à-vis de l'air extérieur. On doit noter qu'il est nécessaire de fournir une source d'oxygène pour la combustion des gaz d'évacuation dans l'unité d'oxydation 30 Cet oxygène est fourni en créant un balayage modéré d'air ambiant dans la cavité du four A cette fin, la paroi arrière de la cavité 18 du four est formée pour inclure une ouverture 54 pour l'admis- sion d'air frais à l'intérieur du four L'ouverture 54 est formée par une saillie en forme de canal 56 qui peut être formée sur la paroi arrière La saillie 56 supporte l'extrémité terminale de l'unité de cuisson au four 22. L'air entrant dans la cavité du four par l'ouverture 54 passe sur l'extrémité terminale relativement chaude de l'unité de cuisson au four 22 et est ainrsi préchauffé pendant à la fois les opérations de nettoyage thermique et de cuisson normale, empêchant ainsi l'entrée d'air froid L'air ambiant extérieur est dirigé vers l'ouver- ture 54 par un déflecteur 57 placé entre la chemise du four et le coffre extérieur Les fumées et sous-produits alimentaires provenant de l'intérieur du four, en parti- culier ceux produits pendant le nettoyage, sont acheminés par le déplacement de l'air entrant dans l'unité d'oxyda- tion catalytique 30 et sont ensuite acheminés par le conduit d'évacuation 32 au sommet de la cuisinière o ils sont évacués, dans la réalisation représentée, par le plan de cuisson. On a déterminé que pendant une opération de cuis- son normale d'une cuisinière, la plupart des souillures et sous-produits alimentaires restent sur la paroi infé- rieure du four, et plus particulièrement son bord frontal. Comme la majeure partie des sous-produits alimentaires sont présents sur la paroi inférieure, c'est généralement la partie du four la plus difficile à nettoyer, et on portera par conséquent attention à cette zone Comme men- tionné précédemment, dans le passé un moyen de résoudre ce problème était d'ajouter un élément chauffant auxi- liaire ou vertical. Dans la présente invention, on prévoit des moyens pour commander l'alimentation des éléments chauffants 22 et 24 pendant l'opération de nettoyage à chaud Selon la présente invention, on prévoit des moyens pour assurer que la paroi inférieure 19 du four est maintenue à une tempé- rature suffisante pour grandement enlever tous les sous- produits alimentaires A cette fin, on prévoit un commu- tateur thermosensible de nettoyage thermique 66 qui, comme on l'expliquera, assure que l'unité inférieure ou de cuisson au four soit alimentée pendant l'opération de nettoyage thermique Le commutateur 66 comporte une sonde 66 a qui est agencée pour détecter la température de la cavité du four. En référence à la figure 4, on a représenté un circuit de commande qui empêche une surchauffe de la cavité du four en commandant le fonctionnement des éléments de chauffage par gril et pour cuisson au four 24 et 22, respec- tivement, au moyen du thermostat 38 à la fois pendant le nettoyage thermique et une opération de cuisson normale. Le courant est fourni par une paire de fils Ll et L 2 à la charge électrique du four qui est constituée de V 6 êlé- ment de cuisson au four 22 et de l'élément de cuisson au gril 24 En effet, le thermostat fait marcher cycliquement l'élément chauffant de sorte que la température de cuisson choisie ne sorte pas du domaine normal de cuisson de la cuisinière compris entre 65,50 C et 2600 C, et également fait marcher cycliquement l'élément chauffant de sorte que la température de nettoyage thermique choisie ne sorte pas du domaine du nettoyage thermique compris entre 399 WC et 5100 C A cette fin, on-prévoit un commutateur de sélec- tion de fonctionnement 60 qui est classique dans la tech- nique Le commutateur de sélection 60 peut comporter, comme indiqué dans la présente réalisation, deux commutateurs 62 et 64 qui lorsque le nettoyage thermique est choisi sont disposés de sorte que lors de l'opération de cuisson normale on complète par la ligne Ll un circuit aux unités chauffantes de cuisson au four et au gril, et dans la position de nettoyage thermique on complète par le commu- tateur thermique de nettoyage thermique 66 le circuit à l'élément chauffant Le commutateur 62 est mobile entre un contact 63 pour l'opération de cuisson normale et un contact 65 pour l'opération de nettoyage thermique. Cependant que le commutateur 64 est mobile entre un con- tact 67 pour l'opération de cuisson normale au gril et un contact 69 pour l'opération de nettoyage thermique. Dans l'opération de nettoyage thermique, la tension 9 2545536 de ligne appliquée aux éléments chauffants 22, 24 traverse le commutateur thermique de nettoyage thermique 66 Le commutateur 66 comporte un organe de commutation thermo- sensible 68 mobile entre des contacts fixes 70 et 72 sous l'influence de la température détectée par la sonde 66 a. L'organe mobile 68 au début d'une opération de nettoyage thermique est dans sa position normale comme représentée avec l'organe 68 en contact avec le contact 72 Dans cette position, la tension de ligne traverse l'organe mobile 68 et le contact 72 alimentant l'élément de cuisson au gril 24 par la ligne 76, puis par la ligne 78 le thermostat 38 et ensuite termine le circuit par la ligne L 2 Lorsque la température du four atteint la température de nettoyage comprise entre 3990 C et 510 WC, l'organe thermosensible 68 du commutateur 66 se déplace pour venir au contact du contact 70 A ce moment, l'élément de cuisson au gril n'est plus alimenté et un circuit est bouclé par la ligne , l'élément de cuisson au four 22, la ligne 82, le thermostat 38 et la ligne L 2 A ce point de l'opération de nettoyage thermique, le circuit pour maintenir le four à la température de nettoyage est effectif au moyen de l'élément de cuisson au four. Bien que le moyen pour effectuer la commutation de l'élément chauffant pour la cuisson au gril à l'élément chauffant pour la cuisson au four soit un commutateur thermosensible, il est évident pour le spécialiste que le facteur clé pour la mise en oeuvre de la présente inven- tion est que cette commutation entre les éléments chauf- fants ait lieu plus tôt que la manière dont elle a lieu. Un autre moyen d'obtenir le même résultat serait d'effec- tuer la commutation de l'élément chauffant pour la cuisson au gril à l'élément chauffant pour la cuisson au four en fonction du temps Dans ce cas, on peut choisir une période de temps lorsqu'on aura déterminé que le four est dans le domaine de température du nettoyage thermique, au bout de 2545586 laquelle aura lieu la commutation à l'élément chauffant de cuisson au four On peut utiliser d'autres procédés tels que le comptage cyclique aux températures de net- toyage, après quoi la commutation s'effectue. Le maintien de la température dans le domaine de nettoyage par l'utilisation de l'unité de cuisson au four assure que la paroi inférieure 19 du four reste à la température d'auto-nettoyage Ceci est critique car, comme indiqué ci-dessus, la zone du four la plus difficile à nettoyer est généralement la paroi inférieure et, plus particulièrement, le bord avant de la paroi frontale et les extrémités inférieures avant des parois latérales adjacentes à la paroi inférieure. Pour encore assurer que ces parties du four sont maintenues aux températures d'auto-nettoyage, on configure l'unité de cuisson au four de sorte que la partie frontale avant soit placée comme représenté à la figure 2 adjacente à l'extrémité avant inférieure de la porte et à la partie frontale de la paroi inférieure Comme l'indiquent les traits interrompus des figures 2 et 3, l'unité de cuisson au four est située de sorte que la chaleur de son extrémi- té frontale rayonne vers la partie frontale inférieure du four et, en conséquence, assure le maintien des températu- res d'auto-nettoyages dans cette zone. En se référant aux figures 2 et 3, le spécialiste comprendra que la position de la partie frontale de l'unité de cuisson au four est telle par rapport au bord frontal de la paroi inférieure 19 que la chaleur rayonnée par la partie frontale de l'élément chauffant 22, comme le montrent les traits interrompus, est suffisante pour main- tenir la partie choisie de la paroi inférieure 19 et des parois latérales 15 dans le domaine des températures de nettoyage L'espace exact entre l'unité et la partie fron- tale de la paroi inférieure variera en fonction de divers paramètres tels que la puissance ou la chaleur fournie par il l'élément chauffant et le domaine de température choisi. Cependant, on doit choisir la distance pour assurer que la chaleur rayonnée est suffisante pour oter ou décomposer effectivement tous les sous-produits alimentaires de cette zone générales L'élimination de pratiquement tous les sous-produits alimentaires des surfaces des parois du four s'effectue en utilisant un élément chauffant pour la cuisson au four ayant une puissance nominale de 2500-3000 watts à 250 V avec un bord avant 88 espacé, comme indiqué par A sur la figure 2, entre 3,33 et 4,76 cm du bord frontal de la paroi inférieure 19, et, comme indiqué par C, l'élément chauffant était espacé d'environ 2,74 cm de la paroi infé- rieure 19 La dimension indiquée B entre l'élément chauf- fant et la partie inférieure de la paroi latérale était d'environ 2,99 à 3,68 cm. En résumé, la présente invention en alimentant d'abord l'élément chauffant de cuisson au gril a pour résultat une évaporation graduelle des parties volatiles des sous-produits alimentaires pendant la partie initiale de l'opération de nettoyage thermique et avant l'alimenta tion de l'élément chauffant de cuisson au four On doit noter que du fait de son étroite proximité de la paroi inférieure du four le rayonnement thermique élevé provoqué par l'alimentation de l'élément chauffant de cuisson au four avant cette période de séchage pourrait, suivant la quantité et la nature des sous-produits alimentaires accu- mulés, résulter en une surcharge de l'unité d'oxydation. En effet, par la présente invention, l'élément chauffant de cuisson au four est alimenté après une période de temps qui est suffisante pour provoquer l'évaporation de la partie volatile des sous-produits alimentaires. REVENDICATIONS 1 Four à nettoyage thermique dans lequel des aliments sont cuits pendant une opération de cuisson et les sous-produits alimentaires à éliminer sont pyrolyti- quement décomposés pendant une opération de nettoyage à haute température, caractérisé en ce qu'il comprend: une enceinte ( 18) délimitant une cavité de four ( 16) et comportant des parois latérales verticales ( 15), une paroi supérieure ( 17), une paroi inférieure ( 19) et une paroi arrière verticale tale pour accéder à l'intérieur du four, une porte ( 20) montée sur pivot adjacente à la partie inférieure de la cavité du four pour se déplacer entre une position fermée généralement verticale et une position ouverte généralement horizontale; un premier élément chauffant ( 24) disposé adjacent à la paroi supérieure ( 17) du four pour établir les opéra- tions de cuisson ainsi que l'opération de nettoyage ther- mique à haute température; un second élément chauffant ( 22) placé à proximité étroite de la paroi inférieure ( 19) du four pour établir les opérations decuisson ainsi que l'opération de nettoyage thermique à haute température; - un dispositif de commande de la température du four ( 38) comportant des moyens pouvant fonctionner à des domaines de températures de cuisson pour commander l'ali- mentation des éléments chauffants pendant une opération de cuisson au four et des moyens pouvant fonctionner au domaine de températures élevées du nettoyage thermique pour commander l'alimentation des éléments chauffants pendant cette opération de nettoyage thermique; un dispositif de commande ( 60, 66) des éléments- chauffants pouvant fonctionner sélectivement pour comman- der les éléments chauffants pour effectuer l'opération de nettoyage thermique à haute température en alimentant 13 2545586 le premier élément chauffant ( 24) jusqu'à ce que la température dans le four soit dans le domaine des tempé- ratures de nettoyage compris entre environ 3991 C et 5100 C et pour arrêter l'alimentation de ce premier élément chauffant lorsque le four se trouve dans ce domaine de nettoyage thermique et alimenter le second élément chauf- fant ( 22) pour assurer le maintien de ce domaine de températures de nettoyage à la paroi inférieure ( 19) du four pendant le reste de l'opération de nettoyage thermi- que. 2 Four selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de commande ( 60) comporte un commuta- teur thermosensible ( 66) mobile pour fermer un circuit pour alimenter le premier élément chauffant ( 24) jusqu'à ce que la température dans le four se trouve dans le domaine de température du nettoyage thermique compris entre environ 3991 C et 5100 C et mobile pour arrêter l'alimentation de ce premier élément chauffant lorsque le four se trouve dans le domaine de nettoyage thermique pour fermer un circuit pour alimenter le second élément chauffant ( 22). 3 Four selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second élément chauffant ( 22) est disposé par rapport à l'ouverture frontale de sorte que la chaleur rayonnée par ce second élément chauffant le long de l'ouverture frontale limitée par la paroi inférieure ( 19) et au moins une partie de cette ouverture frontale délimi- tée par la partie inférieure des parois latérales ( 15) soit suffisante pour en décomposer les sous-produits ali- mentaires. 4 Four selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un canal ( 56) pour admettre de l'air par flux de convection dans cette cavité pour fournir de l'oxygène pour favoriser la décomposition pyrolytique des sous-produits alimentaires, ce canal étant situé adjacent à la partie arrière inférieure de la cavité 14 2545536 et en communication de flux d'air avec au moins l'extré- mité terminale du second élément chauffant pour accroître la température de l'air entrant dans la cavité.