Appareil domestique de réchauffage de mets
La présente invention concerne un dispositif domestique destiné au réchauffage de plats cuisinés cuits au préalable, et notamment de plats surgelés.
Le développement considérable de l'industrie des plats cuisinés rend particulièrement intéressants les dispositifs de réchauffage, mais ceux-ci doivent obéir à certaines conditions, faute de quoi les propriétés gustatives de ces plats se trouvent affectées de façon extrêmement défavorable. On connaît en effet le goût de réchauffé que prennent les aliments lorsque l'opération est conduite de la façon la plus élémentaire, c'està-dire par exemple lorsqu'on se contente de verser le plat cuisiné dans une casserole que l'on porte sur le feu d'une cuisinière à gaz.
Le brevet suisse No 423143 du 31 octobre 1966 a décrit un aplpareil pour le réchauffage en quantité des plats cuisinés. Cet appareil présente quelques petits inconel vénients qui, pour être sans grande importance dans les conditions normales de son emploi, pourraient devenir gênants pour les appareils domestiques. L'appareil a la forme d'une armoire chauffante sans porte, isolée thermiquement, à l'intérieur de laquelle sont montés de nombreux éléments chauffants superposés, constitués par des résistances électriques entre lesquelles vient se placer un rayonnage portant les plats à chauffer. Ce rayonnage est mobile; il est porté sur un chariot roulant et vient se placer devant l'armoire chauffante, dont il constitue alors la porte.
Il est clair que pour assurer une entrée et une sortie aisée des plats cuisinés dans l'armoire, il est nécessaire de ménager un certain espace entre les résistances chauffantes, ne serait-ce que pour laisser passer les clayettes du rayonnage proprement dit. D'autre part, pour des raisons de construction et de facilité d'entretien, il n'est pas souhaitable de disposer des résistances chauffantes le long des parois verticales internes de l'armoire; il en résulte que la paroi externe de l'enceinte enfermant les aliments voit à la fois les sources de chaleur et des parties non chauffantes de l'armoire et qu'elle renvoie le rayonnement issu des sources d'infrarouge vers les parties froides.
n en résulte qu'une partie de la puissance reçue par les récipients contenant les aliments sert uniquement à chauffer l'armoire. Le système n'est donc pas en équilibre thermique; il reçoit des sources un rayonnement qu'il cède à l'armoire. On perd donc là une partie notable de l'énergie qui, en toute rigueur, ne sert de rien et est gaspillée. Cet inconvénient peut être considéré comme mineur pour des appareils destinés aux collectivités, les dépenses inutiles d'électricité étant, en tout état de cause, pratiquement négligeables devant les frais considérables qu'entraîne l'exploitation d'un restaurant d'entreprise ou d'une cuisine d'hôpital.
Il n'en est pas de même dans le cas d'un appareil ménager. L'utilisateur est prêt à négliger, dans le décompte du prix de revient, le temps passé à une opération donnée. I1 est au contraire très sensible à la dépense d'argent qu'il est obligé de consentir; une économie, même relativement faible, sera prise en considération.
Dans l'appareil de l'invention, on n'a pas à réchauffer un nombre important de plats; au plus ceux d'un même repas, disons quatre. Il n'est plus alors nécessaire de les disposer les uns au-dessus des autres et il est tout à fait raisonnable de les mettre les uns à côté des autres. Cette remarque conduit à une réalisation tout à fait avantageuse dans laquelle la déperdition inutile d'énergie est réduite à un minimum négligeable.
Par ailleurs, dans l'appareil de l'art antérieur, le rayonnement réfléchi par la surface externe de l'enceinte dépend des qualités optiques de cette surface. Le système n'étant pas en équilibre thermique, l'échauffement de cette surface dépendra aussi de ses qualités optiques, de son état de poli, des taches, des rayures, etc. Le phénomène n'est sans doute pas très important, une partie du rayonnement réfléchi par les plats venant chauffer les autres plats contenus dans l'armoire; il existe cependant et permet d'expliquer certaines petites irrégularités, en général peu gênantes lorsque le matériel est bien entretenu, dans le chauffage des plats.
Cet inconvénient est complètement supprimé dans le dispositif de l'invention. Dans celui-ci, I'intérieur du dispositif de réchauffage qui, optiquement, ne fait qu'un avec l'intérieur du plat, constitue un corps noir dans lequel l'état physique de la paroi ne joue aucun rôle et où le temps de mise en température ne dépend plus de cet état de surface.
L'appareil de réchauffage de l'invention comprend un socle creux constitué d'un matériau réfractaire limité par deux tôles métalliques dont la supérieure épouse la forme des plats ou assiettes contenant les mets à réchauffer, et incorporant une résistance chauffante de socle et une cloche formant couvercle s'adaptant sur le socle, constituée d'un matériau calorifuge limité par deux tôles métalliques, la tôle inférieure étant réfléchissante, et incorporant une résistance chauffante de couvercle.
Ainsi qu'on le montrera dans la suite la puissance fournie par la résistance de couvercle est comprise entre la moitié et le quart de la puissance fournie par la résistance de socle.
L'invention va être maintenant décrite en détail en relation avec les dessins annexés dans lesquels:
La fig. 1 est une vue en coupe transversale d'un appareil de réchauffage conforme à l'invention et conçu pour le réchauffage d'un plat.
La fig. 2 est une vue en perspective du couvercle de l'appareil de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue en perspective d'un appareil de réchauffage conforme à l'invention et conçu pour le réchauffage de quatre plats.
La fig. 4 est une vue en perspective du couvercle de l'appareil de la fig. 3, et
la fig. 5 est un diagramme pour l'explication du fonc tionnement de l'appareil.
Quand un mets à réchauffer contenu dans un plat ou dans une assiette en porcelaine est placé dans l'appareil, sa partie supérieure est chauffée principalement par rayonnement et sa partie inférieure est chauffée principalement par conduction.
La loi de transmission de la chaleur par conduction s'écrit (en supposant d'abord T' constant):
EMI2.1
où Q' est la quantité de chaleur fournie par la résistance chauffante de socle, c la conductivité thermique du matériau constituant le socle, S sa surface, ô la hauteur du matériau traversé par la chaleur, t le temps, Ts la température absolue de la résistance chauffante de socle et
T' la température absolue de la plaque de chauffage.
La valeur T'o de T' à l'instant initial varie suivant que le mets est un mets surgelé ou un mets à la température ambiante, de 2650 K à 3000 K. Si C est la capacité calorifique de la plaque chauffante du socle de l'appareil:
(2) dQ' = CdT' en combinant l'équation (1) dérivée par rapport au temps et l'équation (2), on trouve:
(3) Ts - T' = (Ts - T'o) exp(-cS/C6)t
= (Ts - T'o) exp(-t/µ)
en posant cS/C6= 1/µ.
La courbe donnant T' est la courbe A de la fig. 5.
La puissance rayonnée par le couvercle est proportionnelle à la différence entre les quatrièmes puissances de la température absolue de la face interne du couvercle T4G et de la température absolue de la partie supérieure du mets à réchauffer T"4. La température T" varie d'une valeur initiale T"0 qui est la même que celle rO de T', c'est-à-dire comprise entre 2650 K et 3000 K et la température finale de réchauffage, par exemple 3500 K. Dans toute la gamme de variation de T", on peut négliger T//4 par rapport à T46 qui, ainsi qu'on le verra, est de l'ordre de 4500 K.
I1 en résulte que la puissance Q" émise par la cloche rayonnante vers le mets est substantiellement constante (au plus très légèrement décroissante) en fonction du temps et que par suite T" est une fonction linéaire croissante en fonction du temps (courbe B de la fig. 5).
En supposant que la résistance chauffante du socle soit à une température de 900 C, la température initiale T'o est au plus de 150 C et la température finale de la plaque chauffante est, pour éviter tout brûlage du mets, de 750 C, ce qui correspond à une variation de (Ts - T') de 1000/o à 20 O/o, donc à une variation de t de 1,65.
En se référant à la fig. 5, les points O et M ont pour ordonnées respectives relatives en (T6 - T')/(TB - T'o) 100 O/o et 20 O/o et la différence de leurs abscisses est 1,6µ. La pente au point O à la courbe A, qui est proportionnelle à Q'. est 1/µ. La pente de la courbe B, qui est proportionnelle à Q", est
100 O/o - 20 oxo = 1/2* 1,6µ ll en résulte que Q' doit être le double de Q" et donc que la valeur de la résistance chauffante du socle doit être le double de la valeur de la résistance chauffante de la cloche-couvercle.
Dans ce qui précède, on n'a pu tenir compte des pertes de chaleur par rayonnement du socle. Ces pertes amènent à augmenter le rapport Q'/Q" de 2 à 4. En fait les expériences des titulaires ont montré que de bons résultats étaient obtenus quand: 2 < Q'IQ'' < 4
li est très important de remarquer que la partie supérieure du mets est toujours à une température supérieure que la partie inférieure et que, a fortiori, la cloche est toujours à une température plus élevée que le reste de l'enceinte du dispositif. I1 n'y a donc aucune possibilité de condensation de vapeur, ce qui est une condition nécessaire à un réchauffage ne modifiant pas le goût des plats cuisinés réchauffés.
ll faut noter aussi que la condition obtenue est indépendante du facteur cS/C6.
En se référant maintenant aux fig. 1 et 2, 1 désigne un socle creux formé de deux plaques d'aluminium 2 et 3 constituant une enceinte contenant un matériau réfractaire 4 tel que du sable ou du gravier. La conductivité thermique du matériau du socle est de l'ordre de 1 kcal.
par mètre X heure X degré. Dans ce matériau 4 est noyée une résistance chauffante isolée 5 qui afin de chauffer d'une façon homogène le socle, a la forme d'une spirale si le socle est rond ou d'une sinusoïde à axe parallèle à l'un des côtés du socle si le socle est carré.
Le creux du socle s'adapte exactement à la forme des plats 6 contenant les mets à réchauffer. Ces plats sont en porcelaine ou matériau similaire comme il est habituel.
Le socle est recouveru d'une cloche 7 constituée d'une enveloppe intérieure 8 sous la forme d'une tôle polie en acier inoxydable, d'une enveloppe extérieure 9 en tôle d'aluminium et d'un matériau de remplissage calorifuge 10, feuille d'amiante ou laine de verre. La conductivité thermique du matériau du couvercle est de l'ordre de 0,2 à 0,3 kcal. par mètre X heure X degré. Dans le matériau calorifuge 10 est noyée une résistance chauffante isolée 1 1 ayant une disposition semblable à la résistance 5.
La cloche 7 est pourvue d'une poignée 12 recevant le conducteur 13 d'alimentation et contenant un minuteur 14.
Les résistances 5 et 11 sont connectées en série par l'intermédiaire de broches 15 montées dans le couvercle et de douilles 16 correspondantes montées dans la base.
De cette façon le courant est automatiquement coupé quand la cloche ne repose pas sur son socle.
Les fig. 3 et 4 représentent un appareil prévu pour le réchauffage de quatre assiettes. Le socle 17 est divisé en quatre cuvettes 18, à 184 séparées les unes des autres par des cloisons 191, 192. Ces cloisons sont creuses et contiennent un matériau réfractaire comme le fond du socle. La résistance chauffante est disposée en sinusoïde dans toute la surface du socle.
La cloche 20 est divisée en quatre petites cloches par des cloisons 211 et 212 qui, quand la cloche est en place sur le socle, sont superposées et jointives avec les cloisons 191 et 192. Ces cloisons sont creuses et contiennent un matériau calorifuge comme l'intérieur de la cloche.
La tôle constituant la paroi interne des petites cloches est en acier inoxydable poli.
La valeur de la résistance du socle est comprise entre quatre fois et deux fois la valeur de la résistance de couvercle pour les raisons qui ont été développées plus haut.