Brevet FR2721380A1 — publié le 19951222

FOUR ELECTRIQUE DE CUISSON L'invention se rapporte aux fours électriques de cuisson comprenant, dans une enveloppe, une enceinte de chauffage dont la voûte présente une ouverture de visée derrière laquelle est monté un dispositif de mesure du rayonnement infrarouge destiné à déterminer la température d'un corps introduit dans l'enceinte et comprenant un capteur infrarouge monté sur un support et possédant un boîtier renfermant un élément sensible au rayonnement infrarouge situé en regard d'une fenêtre de captage. Dans de tels fours, le capteur de rayonnement infrarouge permet de mesurer sans contact la température du corps, aliment ou autre, qui est introduit dans l'enceinte. Or il s'avère que le dispositif de mesure du rayonnement infrarouge est perturbé notamment par la dérive thermique due aux variations importantes de la température ambiante de l'enceinte et de celle régnant entre l'enveloppe et l'enceinte, mais aussi par le rayonnement infrarouge parasite dû à l'échauffement des diverses pièces avoisinantes constituant le four et en particulier par l'échauffement du dispositif de mesure lui-même. Pour tenir compte de cette dérive thermique, on a recours à des circuits électroniques qui comportent un capteur de température destiné à mesurer par contact la température du boîtier du capteur de rayonnement afin de délivrer un signal de correction proportionnel à la dérive thermique du capteur de rayonnement. Dans le cas où le fabricant utilise un capteur à infrarouge du type thermopile à compensation, le capteur de température est enfermé dans le boîtier du capteur infrarouge et est apte à délivrer un signal de correction qui sera analysé par un circuit de traitement externe. Malheureusement, ces capteurs de température supplémentaires n'effectuent qu'une mesure ponctuelle qui n'est pas identique en tout point du boîtier, le boîtier créant lui-même une ombre au rayonnement calorifique parasite. L'invention a donc pour but de palier cet inconvénient. Selon l'invention, ledit dispositif de mesure du rayonnement infrarouge comporte des moyens d'homogénéisation de la température du boîtier du capteur et du support. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, les moyens d'homogénéisation sont formés par une pièce thermique solidaire du support et entourant le boîtier en ménageant la fenêtre de captage. Ainsi, la pièce thermique prend en compte notamment la température du support et uniformise la température du boîtier, ce qui permet d'obtenir à tout moment une température identique, en tout point. Grâce à ces moyens d'homogénéisation, la compensation de la dérive thermique est obtenue d'une façon globale et tient compte des constituants principaux du dispositif de mesure du rayonnement infrarouge. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le support et le capteur sont déportés latéralement par rapport à l'ouverture de visée et le support comporte un cadre de réception d'un miroir de réflexion du rayonnement infrarouge sortant de l'enceinte vers le capteur. Ainsi, le support permet de positionner le capteur de manière précise par rapport au miroir à distance de l'ouverture de visée, donc en un emplacement non directement soumis à l'air chaud et aux salissures qui passent par l'ouverture de visée. En outre, le cadre solidaire du support contribue également à l'homogénéisation de la température au niveau du boîtier, car il prend en compte la température du miroir soumis au rayonnement infrarouge. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une coupe verticale schématique d'un four comportant un dispositif de mesure du rayonnement infrarouge selon un premier mode de réalisation de l'invention et également illustré en coupe - la figure 2 est une vue analogue à la figure 1 mais illustrant un deuxième mode de réalisation du dispositif de mesure selon l'invention - la figure 3 est une vue en coupe agrandie du dispositif de mesure illustré à la figure 2. Comme représenté aux figures 1 et 2, le four électrique de cuisson comprend une enveloppe 1 entourant une enceinte de chauffage 2 chauffée par exemple par une résistance électrique blindée R disposée sur la voûte 3 de l'enceinte. L'enceinte peut également être chauffée par micro-ondes et comporter, comme il est connu en soi, un magnétron M illustré en traits interrompus sur ces mêmes figures 1 et 2. Ce four électrique est équipé d'un dispositif 5 de mesure du rayonnement infrarouge en vue de déterminer la température d'un corps 6 introduit dans l'enceinte, ce corps pouvant être un aliment ou un liquide tel qu'une soupe. Afin de permettre cette mesure du rayonnement, la voûte 3 de l'enceinte présente une ouverture de visée 4 derrière laquelle est monté le dispositif 5 et notamment un capteur infrarouge 7 monté sur un support 8 et agencé entre ladite enveloppe 1 et ladite enceinte 2. L'ouverture de visée 4 est préférentiellement agencée dans la région centrale de la voûte 3 et autorise ainsi une mesure précise du corps 6 qui s'étend généralement au centre de l'enceinte. Ceci est d'autant plus vrai dans un four à micro-ondes où le corps 6 est généralement posé sur un plateau rotatif P agencé dans la région centrale de l'enceinte. A titre d'illustration, on a schématisé sur les figures 1 et 2 le rayonnement infrarouge par une enveloppe conique s'élevant du corps 6 vers le capteur 7. Le capteur à infrarouge 7 est du type, par exemple, thermopile et comporte de façon connue en soi un boîtier 9 renfermant un élément sensible (non représenté) qui est situé en regard d'une fenêtre de captage 11 pratiquée dans le boîtier 9 et qui est relié à la paroi interne du boîtier par une série de liaisons (non représentées) présentant des soudures dites chaudes (solidaires de l'élément sensible) et des soudures dites froides (solidaires de la paroi interne du boîtier) . Ce type de capteur fournit un signal de sortie proportionnel à l'intensité du rayonnement et donc proportionnel à la différence de température entre les soudures chaudes et froides.Pour palier la dérive thermique, ce type de capteur comporte en outre dans le boîtier 9 un ou plusieurs capteurs de température (diode C.T.N. ou autre) (non représentée) qui sont destinés à mesurer la température par contact du boîtier. On trouve actuellement dans le commerce de tels capteurs vendus sous la dénomination "Thermopile à compensation" et fabriqués par exemple par la société H.L. PLANAR TECHNIK sous la référence TP 80601. Selon l'invention, le dispositif 5 de mesure du rayonnement infrarouge comporte des moyens d'homogénéisation de la température du boîtier 9 du capteur 7 et du support 8. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, les moyens d'homogénéisation sont formés par une pièce thermique 13 solidaire du support 8 et entourant le boîtier 9 en ménageant la fenêtre de captage 11. Comme représenté sur les figures où l'on a gardé les mêmes références pour désigner les pièces semblables, cette pièce thermique 13 peut avantageusement être formée d'une seule pièce avec le support 8 et être réalisée en un matériau dont l'émissivité et la résistance thermique sont très faibles. Un tel matériau peut être par exemple : l'aluminium, poli ou anodisé ; l'or ; l'argent ; le fer, poli ou oxydé ; l'acier ; le bronze. Dans un premier mode de réalisation tel qu'illustré à la figure 1, la pièce thermique 13 est venue de moulage avec le support 8 et forme une chambre dont la paroi inférieure 8' est couplée thermiquement à la voûte 3 et présente une ouverture 12 coaxiale à l'ouverture 4, et dont la paroi supérieure contient le boîtier 9 du capteur 7 situé au droit de l'ouverture de visée 4. Comme on le voit bien sur la figure 3, le boîtier 9 du capteur 7 illustré sur les figures présente la forme générale d'un chapeau possédant un bord 9', et la face opposée à la fenêtre 11 comporte des pattes 14 de connexion électrique sur lesquelles on vient prélever le signal de sortie du capteur. Ainsi, la pièce thermique 13 présente un logement tubulaire 15 de réception du boîtier 9 dont les ouvertures d'extrémités 16 et 17 sont adaptées à laisser passer respectivement la région de captage 11 et les pattes 14. De manière à obtenir une bonne homogénéisation de la température du boîtier 9, l'ouverture 17 est fermée par un couvercle 18 présentant des trous de passage 19 pour les pattes 14 et réalisé en un matériau identique à la pièce thermique 13. Par conséquent, le capteur 7 est enfermé dans le logement 15 et son boîtier est mis à une température uniforme. Selon encore une autre caractéristique avantageuse de l'invention, appliquée notamment dans le cas d'un four à micro-ondes combiné ou non avec la résistance R et de façon, d'une part, à soustraire le plus possible le capteur 7 à la chaleur de l'enceinte 2, et, d'autre part à amortir la propagation des ondes hautes fréquences, le support 8 comporte un guide tubulaire 20 qui pénètre dans l'enceinte de chauffage 2. Ce guide porte en son extrémité saillante 21 un filtre 22 transparent au rayonnement infrarouge par exemple réalisé en silicium ou en germanium. Le filtre 22 possède une large bande spectrale qui s'étend dans une plage de 5 ssm à 14 ssm (microns). Grâce au filtre 22, le capteur 7 et notamment la fenêtre de captage 11 sont protégés contre les projections alimentaires qui peuvent se présenter sous forme gazeuse, liquide ou solide. Une autre fonction remplie par le filtre 22 est l'isolation thermique du capteur 7 contre l'air chaud de l'enceinte. En effet, ce filtre fermant de façon étanche le guide 20, la chambre formée par le support 8 est par conséquent également rendue étanche, ce qui procure une atmosphère calme et isothermique propre à favoriser la mesure du rayonnement infrarouge. Selon une variante illustrée aux figures 2 et 3, l'invention prévoit, de manière à éviter le dépôt de gouttelettes de condensation dans la région de visée à travers le filtre 22, de monter ce filtre selon un plan incliné sur l'axe du guide 20 constituant ainsi une pente et une zone basse vers laquelle s'écoule les gouttelettes de condensation. Comme représenté aux figures 2 et 3, et selon un mode de réalisation préféré, le capteur 7 est déporté latéralement par rapport à l'ouverture de visée 4, laissant libre la région centrale de la voûte 3, et le support 8 comporte un cadre 24 de réception d'un miroir 25 de réflexion du rayonnement infrarouge provenant de l'ouverture 4 par le guide 20. Le miroir 25 est de préférence de forme parabolique dont le foyer se trouve sensiblement au niveau de l'élément sensible contenu dans le boîtier 9 du capteur 7. Pour les mêmes raisons expliquées ci-dessus pour le matériau de la pièce thermique, le miroir 25 est constitué d'un métal très poli, aluminium, acier inoxydable qui présente un très fort coefficient de réflexion et un faible coefficient d'émissivité. Grâce à ce miroir, on comprendra que le rayonnement est focalisé sur le capteur 7, ce qui permet d'obtenir une mesure plus précise de la température de l'aliment introduit dans l'enceinte de chauffage 2. La réalisation spéciale du support 8 en un corps unique formant la pièce thermique 13, le guide tubulaire 20 et le cadre 24, permet d'obtenir une homogénéisation parfaite de la température au niveau du boîtier 9 du capteur 7 car ce corps unique prend également en compte la température du miroir 25 et du filtre 22 qui lui sont étroitement associés. En effet, le miroir 25 constituant une des parois de la boîte étanche ainsi formée transmet par conduction sa température au support 8. En outre, la fabrication d'un tel dispositif de mesure est particulièrement simple et économique puisque le corps peut être réalisé par moulage, et le miroir 25, le filtre 22 et le capteur 7 sont montés ultérieurement de manière à ne pas les endommager. Ainsi, grâce à l'invention, on réalise un dispositif de mesure de rayonnement infrarouge qui peut s'adapter à tous les fours qu'ils soient à résistance électrique, à micro-ondes ou à chauffage combiné, puisque ce dispositif se présente sous la forme d'une boîte étanche qu'il suffit de fixer à une paroi en un endroit approprié pour prendre la mesure de température de l'aliment chauffé. Dans le cas plus particulier de l'application d'un tel dispositif à un four à microondes, l'invention prévoit en outre que la boîte étanche est elle-même enfermée dans un carter 26 étanche au rayonnement micro-ondes, le guide tubulaire 20 et un tube 27 de passage des fils de connexions électriques avec les pattes 14 du capteur 7 présentant des dimensions appropriées Q formant piège à ondes. REVENDICATIONS 1. Four électrique de cuisson comprenant, dans une enveloppe (1), une enceinte de chauffage (2) dont la voûte (3) présente une ouverture de visée (4) derrière laquelle est monté un dispositif (5) de mesure du rayonnement infrarouge destiné à déterminer la température d'un corps (6) introduit dans l'enceinte et comprenant un capteur infrarouge (7) monté sur un support (8) et possédant un boîtier (9) renfermant un élément sensible au rayonnement infrarouge situé en regard d'une fenêtre de captage (11), caractérisé en ce que ledit dispositif (5) de mesure du rayonnement infrarouge comporte des moyens (13) d'homogénéisation de la température du boîtier (9) du capteur (7) et du support (8). 2. Four électrique de cuisson selon la revendication 1, caractérisé ce que les moyens d'homogénéisation sont formés par une pièce thermique (13) solidaire du support (8) et entourant le boîtier (9) en ménageant la fenêtre de captage (11). 3. Four électrique de cuisson selon la revendication 2, caractérisé en ce que le boîtier (9) présentant des pattes (14) de connexion électrique opposées à la fenêtre de captage (11), la pièce thermique (13) présente un logement tubulaire (15) de réception du boîtier (9) dont les ouvertures d'extrémités (16 et 17) sont adaptées à laisser passer respectivement la région de captage et les pattes (14). 4. Four électrique de cuisson selon la revendication 3, caractérise en ce que l'ouverture (17) est fermée par un couvercle (18) présentant des trous de passages (19) pour les pattes (14). 5. Four électrique de cuisson selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérise en ce que le support (8) comporte un guide tubulaire (20) qui pénètre dans l'enceinte de chauffage (2) et qui porte en son extrémité saillante (21) un filtre (22) transparent au rayonnement infrarouge. 6. Four électrique de cuisson selon la revendication 5, caracterisé en ce que le filtre (22) possède une large bande spectrale qui s'étend dans une plage de 5 ssm à 14 bm. 7. Four électrique de cuisson selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que le filtre (22) est monté selon un plan incliné sur l'axe du guide (20) de manière à présenter une zone basse. 8. Four électrique de cuisson selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le capteur (7) étant déporté latéralement par rapport à l'ouverture de visée (4), ledit support (8) comporte un cadre (24) de réception d'un miroir (25) de réflexion du rayonnement infrarouge sortant de l'enceinte (2) vers le capteur (7). 9. Four électrique de cuisson selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que le support (8), la pièce thermique (13) et le guide tubulaire (20) sont formés en un corps unique réalisé en un matériau dont l'émissivité et la résistance thermique sont très faibles et constituent en semble avec le filtre (22) une boîte étanche. 10. Four électrique de cuisson selon les revendications 8 et 9, caractérisé en ce que le support (8) présentant le cadre (24), le miroir (25) constitue une des parois de la boîte étanche. 11. Four électrique de cuisson selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que ledit four étant du type à chauffage par micro-ondes, la boîte étanche est elle-même enfermée dans un carter (26) étanche au rayonnement micro-ondes, ledit guide tubulaire (20) et un tube (27) de passage de fils de connexions électriques avec les pattes (14) du capteur (7) présentant des dimensions appropriées formant piège à ondes. 12. Four électrique de cuisson selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le capteur infrarouge (7) est constitué par une thermopile.