Brevet FR2596503A1 — publié le 19871002

Dispositif de cuisson d'aliments par énergie solaire L'invention concerne le domaine des auto-cuiseurs solaires. Elle se rapporte à un dispositif de cuisson d'aliments par énergie solaire comportant un conteneur recevant les aliments à cuire, ledit conteneur étant çontenu dans un corps muni d'une surface d'ouverture sur sa partie supérieure et étant surmonté sur toute la surface d'ouverture par au mo;ns deux plaques de verre. L'énergie solaire, non polluante et inépuisable s'avère être la solutlon aux problèmes de crise énergétique en particulier dans les pays chauds car elle y est très abondante. On connaît actuellement différents types d'auto-cuiseurs solaires. Un premier type regroupe de simples caissons piats, munis ou non d'un réflecteur. II consiste en un ensemble de deux caissons emboîtés l'un dans l'autre, sur lequel sont placés deux plaques de verre appartenant à un couvercle. L'espace libre entre les deux caissons est comblé de materiau isolant. La température atteinte est de 1200. Un second type concerne les auto-cuiseurs solaires à multiréfecteurs : quatre réflecteurs au moins , de forme rectangulaire circulaire ou carrée sont montés sur le corps du four. Ils reflètent alors les radiations dans ia zone de cuisson dans laquelle sont placés les conteneurs de nourriture. La température atteinte est de 2000. Un troisième type concerne les auto-cuiseurs paraboliques: un réflecteur parabolique monté sur. un support concentre les radiations au foyer de la parabole ou la température de 450 C peut être atteinte. Ces différents types d'auto-cuiseurs ont 1'7nconvén i majeur de nécessiter un temps de cuisson important pour des aliments placés à 'intérieur de ces dispositifs, ainsi que d'être peu pratique au vu de leur encombrement à une manutention et à un lavage après utilisation. L'invention vise donc à pallier ces inconvénients en réalisant un auto-culseur qui par sa conceptlon nécessite un minimum de temps de cuisson , ainsi qu'un encombrement reduit pour une manutention facile et un nettoyage rapide car cet objet est destiné à être utilisé plusieurs fois par jour. Ces améliorations ont été réalisées par une optimisation des formes et des matériaux qui ont entrainés une limitation dec coûts de fabrication, notamment en matière premlre de surface de verre et d'encombrement de l'auto culseur Ainsi l'inveniion a pour obJet un dispositif de cuisson d'alImen, par énergie solaire comportant un conteneur recevant les aliments à cuire, ledit conteneur étant contenu dans un corps muni d'une surface d'ouverture sur sa partie supérieure et étant surmonté sur toute ia surface d'ouverture par au moins deux plaques de verre caractérisé en ce que le conteneur est de forme pratiquement hémisphérique et en ce que les plaques de verre sont cirç.titaires et sont montées sur une couronne de support qui repose sur toute la partie supérieure du corps de manière hermétique. La forme du conteneur est donc telle qu'elle permet à un maximum d'aliments en surface d'être concernés par le rayonnement solaire permettant ainsi une cuisson rapide. Dans un mode de réalisation préféré du dispositif, le conteneur est séparable du corps par des moyens de préhension situés à la périphérie du conteneur Cette caractéristique de l'invention permet d'utiliser la partie conteneur d'aliments comme plat de service. Selon une caractéristique secondaire de l'invention des moyens isolants thermiques sont placés entre le conteneur et le corps, lesdits moyens isolants étant d'une épaisseur limitant les pertes de chaleur à pratiquement 4. Selon une autre caractéristique de l'invention, les plaques de verre sont d'une épaisseur minimale de 3mm, séparées par de l'air, distantes l'une de l'autre d'au moins 8 mm et présentant sur leur circonférence une bande d'isolation en "Néoprène" . On décrira maintenant plus en détails une forme de réa lisation particulière de l'invention qui en fera mieux comprendre les caractéristiques essentielles et les avantages, étant entendu toutefois que cette forme de réalisation est choisie à titre d'exemple et qu'elle n'est nullement limitative;La description est illustrée par les dessins annexés, dans lesquels: - La figure 1 représente en coupe transversale le dispositif de cuisson d'aliments. - La figure 2 repreOsentf- un second mode de réalisation du corps du dispositif de cuisson. - ta figure 3 représente un troisième mode de réalisation du corps du dispositif de cuisson. - La figure 4 représente un quatrième mode de réalisation du corps du disDositif de cuisson. Conformément à la figure 1, un dispositif selon l'invention dans le cas particulier du mode de réalisation décrit, comporte un conteneur 1 destiné à recevoir les aliments à cuire , qui vient en position dans un corps 2 constituant l'enveloppe de l'autocuiseur. La forme du conteneur 1 est particulièrement importante car c'est l'un des facteurs du temps de cuisson des aliments. La forme selectionnée selon l'invention pour le conteneur est hémisphérique car c'est cette forme de récipient qui présente la surface de rayonnement solaire direct maximum tout en occupant un encombrement le plus réduit.La température de cuisson à l'intérieur de l'auto-cuiseur atteignant 1200 C, le matériau utilisé ne peut être un plastique tel que le polystyrène, le polyéthylène haute densité ou le "Thermocolc". Les plastiques tels que "l'Abestos", la "Bakelite" ou le Nylon" présentant des problèmes de finition, ou de mise en oeuvre,le polycarbonate, dont le prix est élevé, sont écartés. Le conteneur peut donc être en aluminium recouvert intérieurement de "téflon" ou être éventuellement anodisé en noir. Ce conteneur 1 présente sur sa partie inférieure un méplat 7 destiné à préserver un équilibre duconteneur lorsque celui-ci est retiré de l'auto-cuiseur et sert de plat de service.ll présente également sur sa partie supérieure deux moyens de prehension cp constitués par des saillies vers l'extérieur duconteneur telles que des poignées, permettant de retirer aisément le conteneur du corps. Les poignées sont placées diamétralement sur la circonférence du bord extérieur du récipient, ce qui permet de répartir l'effort appliqué par les mains symétriquement sur la circonférence et d'éviter à l'utilisateur de se brûier avec les dégagements de vapeur chaude ( cas d'une anse centrale ). Ces poignées sont rivetées sur le bord extérieur- plutôt qu'intégrées au corps ce qui impliquerait une opération de découpage supplémentaire et une perte de métal trop importante; elies seront re ouverteq de " Bakélite. Le conteneur présente ég31eYevt sur 59 parie supérieure mais à l'lntérieur du volume de cuisen une encoche 8 sur toute ia circon- férence Interne qui permet à un couvercle en verre 12 de reposer. Le conteneur i est placé pendant le temps de cuisson dans le corps 2. Ce corps doit être choisi léger et résis+ant, et doit supporter des conditions d'utilisation rudes. Un cors en fibres de verre répond à cette attente-et permet de conserver sa couleur malgré des utilisations répetées.l'neroie reçue par le container 1 étant importante, il est nécessaire de placer entre le corps 2 et le conteneur 1 des moyens Isolants 3 pour éviter une perte trop importante d'énergle.Ces moyens isolants sont constitués par de la laine de verre qui doit limiter à 4% les pertes de chaleur à travers le corps. La forme du corps 2 est choisie de manière à être très proche de celle du conteneur 1, ce qui permet de iimiAer les dépenses en isolant et respecter un encombrement minimal. La forre du corps 2 sera donc choisie hémisphérique. Les moyens isolants 3 se trouvant entre le conteneur 1 et le corps 2 seron+ dans ce cas d'une épaisseur d'environ 25 mm et limiteront à 4 les pertes de chaleur. Le corps 2 présente sur sa partie supérieure externe une surface appelante qui permettra la fixation de moyens de fermeture de la surface d'ouverture du corps. IL pourra présenter sur sa partie inférieure un méplat 10 permettant à l'ensemble d'être stable ou encore d'être contenu dans un support (non représenté ). La fibre de verre sera choisie d'une épaisseur de 3 mm environ conférant à l'ensemble à la fois solidité et légereté. Le principe de cet auto-cuiseur est d'utiliser le phénomène de serre réalisé par le passage des rayons solaires à travers des plaques de verre. Le corps 2 est donc surmonté sur toute sa surface d'ouverture par deux plaques de verre 5,6 qui dirigent par convexion les rayons solaires vers l'ouverture duconteneuri. Les deux plaques 5,6 sont montées sur une couronne de support 4 qui repose sur toute la circonférence du corps 2. Les deux plaques de verre reposent dans deux logements intérieurs à la couronne de support 4 distants de 8 à 10 mm. Cette distance entre les deux plaques de verre de8 à 10 mm permet de gagner 700 C par convexion. Afin de limiter les pertes de chaleur a 5d dans chacun des plaques, et cependant conférer à la couronne de support une certaine robustesse, celles-ci seront d'une épaisseur de 3 mm.Un ruban de"Néoprène"le long de la circonférence de chaque plaque permet la dilatation du matériau et limitent les pertes de chaleur aux extrémités à 3%. Le materiau de la couronne de support doit pouvoir supporter une température de 1000 C pendant plus de trois heures, sans se déformer, ainsi qu'être insensible aux ultra-violets. L'aluminium pose des problèmes de mise en forme et d'épaisseur. Le plastique préserte l'avantage d'êtfplus léger et moulable par inJection. Un polypropylène avec stabilisateur d'ultra-violets correspond aux buts recherchés. Une variante de réalisation de l'auto-cuiseur consiste à remplacer le polypropylène par du contre-plaqué marine ou un matériau équivalent.L'isolation entre le corps 1 et la couronne de support 4 est assurée par une bande de"Néoprène" Cependant pour des raisons de commodité de nettoyage de l'auto-cuiseur la bande de"Néoprène" d'une épaisseur par exemple de 1,5 mm, peut être encastrée sous forme de U autour de la couronne de support. La hauteur de la couronne de support 4 est choisie de manière à permettre une fermeture hermétique de la couronne 4 sur le corps 2, c'est à dire une distance suffisante pour englober l'épaisseur du couvercle 11 posé sur l'encoche 8 du conteneur 1 Ce couvercle permet d'éviter le dépot d'impuretés sur la surface de la plaque inférieure 6 , ce qui est le cas lorsque on fait cuire du riz qui dégage de l'amidon pendant sa cuisson. il sera plus aisé en effet de nettoyer ce couvercle séparable du conteneur que la plaque de verre inférieure liée àa couronne de support.Ce couvercle 11 munid'une poignée 12 en son centre permet de gerder la chaleur à l'intérieur du conteneur lorsque on retirera le conteneur 1 du corps 2. La couronne de support 4 est reliée au corps 2 par une charnière 13 fixée d'une part sur la surface plane de 'extrémité supérieure du corps et d'autre part à la surface extérieure de la couronne de support par des rivets ou des vis. On effectue pour retirer le conteneur du corps une rotation de l'ensemble couronne/plaques de verre d'une position horizontale à une position verticale.Pour maintenir le dispositif hermétique pendant la cuisson,. on dispose au moins un système de fermeture de type à grenouillère 14 entre la couronne de support 4 et le corps 2. Ce système de fermeture de l'ensemble couronne/ plaques de verre avec le corps permet de rendre le volume interieur parfaitement étanche malgré des utilisations répétées. Dans un mode de réalisation préféré , le dispositif comprendra deux systèmes à grenouillères placés sur le pourtour du corps selon un écart angulaire d'environ 120 degrés par rapport à ia charnière. Les dimensions de l'auto-cuiseur sont choisis pour permettre une cuisson d'une quantité d'atlments Importante ( environ 0,500 Kg de riz ) pendant un durée de temps de cuisson ralsonnable (3 heures ). La forme d'un auto-cuiseur capable de cuire en moins de trols heures une quantité de riz d'environ 500 grammes est calculable à l'aide des formules suivantes: Soit Q la quantité de chaleur nécessalre à la cuisson de ce riz exprlmée en kilo-Joules (KJ) mr la masse dur ri, ici, m2 = 0,500 Kg mn la masse d'eau nécessaire à la cuisson du riz,ici m =1,5 Kg Cprîz la capacité calorifique du riz, Cpriz = 1 KJ / Kg OC la la capacité calorifique de l'eau, CPeau= 4,18 KJ / Kg. C hT la différence de température entre l'intérieur et l'extérieur de l'auto-cuiseur, T= 70 OC q la quantité d'energie absorbée pour la cuisson du riz à 100 C , q = 176 KJ / Kg 1 l'énergie solaire moyenne, i = O,( KJ / m s ## le temps de cuisson ( exprimé en secondes s) A la surface vitrée ( en m2) Sachant que : Q = i .##. A et que Q = rXcprlz T + mn.Cp .T + q.m eau r Application numérique : Q 1 562,53 KJ Calculons la surface vitrée pour que le teps de cuisson soit de trois heures : ## = 108000 s d'ou Q 2 Application numérique : A = 0, 1042 m Une surface de verre de 0, 1042 a correspond à un conteneur hémisphérique de diamètre 364 mm et de volume 12,65 lItres. La seule contralnte étant la surface vitrée, les dimensions choisis du conteneur en référence à le figure 1 sont les suivantes: Diamètre du conteneur a 330 mm Hauteur du conteneur = 100 mn Diamètre du méplat = 100 mm En effet un méplat de diamètre 100 mn permetde ramener le volume à 5,193 litres et de limiter ainsi l'encombrement tout en se rapprochant de la forme du corps ( hémisphérique avec méplat pour raison de stabilité ) L'auto-cuiseur déftni dans cette configuration de réalisation a été essayé dans les conditions d'utilisation suivantes Début de l'expérience : 11h00 Quantité de riz : 250 g Quanti'-é d'eau : 750 ml Température ambiante : 35 OC Température initiale du contenu : 26 OC Les relevés suivants ont été effectués Heure Température 11h00 26 OC 14h05 84 C L'auto-cuiseur a donc été ouvert à 14h05 et le riz était correctement cuit. La température atteinte à l'intérieur était alors de 84 OC. La cuisson a duré 185 mm, ce qui correspond au temps théorique calculé. L'auto-cuiseur ainsi defini permet donc de cuire une quantité d'aliment donné (ici 250 9 de riz ) dans un temps raisonnable (ici 185mm) en utilisant exclusivement l'energle solaire. Ses qualités techniques, esthétiques et pratiques le rendent donc particulièrement intéressant à mettre en oeuvre. La figure 2 présente un autre forme possible du corps 2. Cette forme est de section carrée avec une surface de plus en plus rédulte. Le conteneur de forme .témisphérique se loge à l'intérieur de son volume interieur, mals cette forme nécessite un quantité plus importante de moyens isolants. La figure 3 présente une forme du corp de section octogonale 3 surface de plus en plus réduite La figure 4 présente une forme du corps de section circulaire avec un profil progressif. La description de l'auto-cuiseur selon l'invention couvre également les équivalents. Ainsi sont également décrits les autocuiseurs respectant les rapports de dimensions entre les élements et leur forme équivalents à ceux du produit selon l'invention. De même des équivalents pourraient consister à réaliser l'isolation %:f'alde d'une mousse plastique. De plus des équivalents à l'auto-culseur selon l'invention pourraient consister à améliorer l'efficacité du système en couvrant la partie externe fixe. De cette manière le corps en fibres de verre couvrirait totalement le conteneur en aluminium, et le couvercle en polypropylène s'y appulerait par l'intermédiaire de"Néo;Drènt"ou équivalent. Par ailleurs le conteneur pourrait, au lieu d'être anodisé de noir, ce qui présente des problèmes d'hygTène, être en verre, noirci de manière à obtenir les mêmes performances, pour une hygiène supérieure. REV END ICAT I ONS 1. Dispositif de cuisson d'alimentes par énergie solaire comportant un conteneur (1) recevant les aliments à cuire, ledit conteneur étant contenu dans un corps (2) muni d'une surface d'ouver ture sur sa partie supérieure et étant surmonté sur toute la surface d'ouverture par au mois deux plaques de verre (5,6) caractérisé en ce quelle conteneur (1) est de forme pratiquement hémisphérique et en ce que les plaques de verre sont circulaires et sont montées sur une couronne de support (4) qui repose sur la partie supérieure du corps (2) de manière hermétique. 2. Dispositif de cuisson d'aliments par énergie solaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que le conteneur (1) est séparable du corps par des moyens de préhension situés à la périphérie du conteneur (1). 3. Dispositif de cuisson d'aliments par énergie solaire selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que des moyens isolants thermiques (3) sont placés entre le conteneur (1) et le corps (2), lesdits moyens isolants étant d'une épaisseur limitant les pertes de chaleur à pratiquement 4 . 4. Dispositif de cuisson d'aliments par énergie solaire selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les deux plaques de verre (5,6) sont d'une épaisseur minimale de 3 mm, separées par de l'air, distantes l'une de l'autre d'au moins 8 mm et présentant sur leur circonférence une bande d'isolation en "Néoprène" 5. Dispositif de cuisson d'aliments par énergie solaire selon les revendlcations 1 à 4, caractérisé en ce que la couronne de support (4) des deux plaques de verre (5,6) est reliée au corps (2) par une charnlère (14) qui maintien la couronne de support (4) sur le corps (2). 6. Dispositif de cuisson d'aliments par énergie solaire selon les revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le conteneur (1) présente dans sa partie supérieure une encoche (8) intérieure au volume de cuisson sur laquelle repose un couvercle (11) en verre logé dans un volume compris entre la plaque de verre inférieure (6) et la surface d'ouverture du corps. 7. Dispositif de cuisson d'aliments par énergie solaire selon les revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le corps est de forme hémisphérique et présente à sa base un méplat (10). 8. Dispositif de cuisson d'aliments par énergie solaire selon les revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le conteneur (1) est en aluminium recouvert de "Téflon". 9. Dispositif de cuison d'aliments par énergie solaire selon les fevendications 1 à 8, caractérisé en ce que le corps (2) est en fibre de verre d'une épaisseur d'au moins 3 mm. 10. Dispositif de cuisson d'aliments par énergie solaire selon l'une quelconques des revendications l à 9,caractérisé en ce que la couronne de support (4) des plaques de verre (5,6) est en polypropylène accompagné d'un stabilisateur d'ultra-violets.