Brevet FR2098401A1 — publié le 19720310

-1- 2098401 La présente invention a pour objet des armoires et easiers frigorifiques avec accumulateurs de froid. On sait que l'on peut disposer dans une armoire frigorifique un accumulateur d'xfè l'on retire en cours de fonction-5 nement la chaleur de cristallisation, de telle sorte que l'on peut maintenir par exemple en cas de défaillance du courant, une température suffisamment "basse pendant une durée relativement longue même si la machine frigorifique ne fonctionne pas. On peut utiliser comme masse accumulatrice des 10 cryohydrates eutectiques qui sont liquides à la température normale et qui cristallisent sous l'effet du fonctionnement du compresseur. Ces masses sont contenues dans des récipients que traversent d'autre part les tubes échangeurs de chaleur de l'évaporateur du fluide de refroidissement. 15 Cependant, les avantages à attendre de tels dispositifs sont tHiParctie compensés par de sérieux inconvénients qui empêchent les accumulateurs de froid de s'imposer sur le marché qui leur serait autrement ouvert. On a constaté, en effet, que tous les cryohydrates, c'est-à-dire, les systèmes 20 eutectiques constitués par des combinaisons ionogènes et de l'eau subissent en cristallisant de grandes modifications de densité, de telle sorte que les parois des récipients sont soumises à des efforts mécaniques importants en sens opposés. On a constaté, de plus, que les produits qui cristallisent 25 sous l'effet du froid n'assurant souvent plus leur travail déjà après quelques mois de fonctionnement dans la gamme de températures préirue. Ceci doit s'expliquer par le fait que les germes cristallinsajoutés à la masse accumula Arice pour empêcher toute surfusion et les constituants 1. la# . ; 30 plus lourds de l'eutectique se rassemblent au fond du récipient, de telle sorte que les germes cristallins distribués uniformément dans la masse accumulatrice n'empêchent plus la surfusion qui ne pouvant se produire au cours d'un fonctionnement normal abaisse la température de cristallisation 35 à des valeurs inférieures, ou bien encore les modifications des proportions en poids des constituants de l'eutectique ne permettent plus d'atteindre la température eutectique, ce qui modifie la température de cristallisation qui prend des valeurs supérieures. 40 ïïn autre inconvénient des solutions connues consiste COPY 71 26027 -2- 20984Ô1 en ee que les tubes évaporateurs sont entourés par la masse accumulatrice. Ainsi, la transmission de chaleur entre les tubes évaporateurs et la paroi du récipient contenant le produit à refroidir se trouve notablement détériorée, de telle sorte qu'il faut compter sur une durée beaucoup plus longue pour assurer le refroidissement d'une charge nouvelle de produit. L'invention couvre des masses accumulatrices ne présentant pas ces inconvénients. La masse accumulatrice conforme à l'invention est eonstituée par des feuilles de matière plastique susceptibles d'être déformées au moins jusqu'au point permettant une compensation suffisante des modifications de densité, ses feuilles formant par soudure le long de lignes déterminées à l'avance et, le «as échéant •, par points, des récipients creux élastiques enfermant la masse accumu-latriee. La feuille formant paroi double est avantageusement disposée au eontaot de toute la surface du réoipient contenant le produit à refroidir,de telle sorte que l'épaisseur nécessaire de la couche de masse amortlsscuse n'est que de quelques millimètres en moyenne. Une telle disposition n'empêche pas un excellent centaot thermique entre les tubes évaporateurs et le réelpient.£a paroi métallique de ce dernier ne sert pas seulement à 1'évacuation des eale-ries provenant du produit à refroidir et de l'isolant, mais elle permet également l'amenée des ealories provenant de l'enceinte à double paroi remplie de masse accumulatrice. On peut utiliser comme masse accumulatrice des mélanges homogènes, tels que : méthanol et eau. Cependant, la masse accumulatrice peut être eonstituée aussi bien à \ • la manière habituelle par des mélanges enteetlques fusibles» On ajoute alors à eette masse, conformément à l'invention, des germes cristallins uniformément distribués dans cette masse et dont l'emplacement est défini par une ossature constituée par un produit tel qu'un adjuvant susceptible d'être gélifié. L'invention prévoit de plus que la masse aeeumulatrice est disposée entre la paroi du réoipient regardant le produit à refroidir qu'il contient et la oou-che isolante élastiquement dé for niable en une matière synthétique mousse. Ainsi, la paroi métallique du récipient en bonne liaison thermique avec les tuves évapoxefcaurs peut 71 26027 -3- 2098401 servir en même temps à la répartition de la chaleur entre la zone des produits à refroidir qui ne se trouvent pas au voisinage immédiat des tubes évaporateurs et de plus, au maintien de la masse accumulatrice. la première feuille 5 collée à la paroi métallique du récipient contenant les pro duits à refroidir conserve sa position au moment de la cristallisation qui est associée à une dilatation en volume. lia modification de densité détermine un déplacement de la deuxième paroi délimitant la couche isolante. Etant donné que l'épais-10 seur de la couche accumulatrice est en moyenne de quelques millimètres seulement, le déplacement n'est que de l'ordre du millimètre lorsque la surface entière du récipient est revêtue par la masse accumulatrice comme décrit. la suspension de la masse accumulatrice se fait avantageusement par 15 collage suiT: la paroi du récipient contenant les produits à refroidir en remplissant plus particulièrement les zones correspondant aux intervalles séparant les tubes évaporateurs. Il suffit à cet effet d'un collage ou d'une fixation provisoire, étant donné que la masse accumulatrice est main-20 tenue et assujettie entre les tubes évaporateurs à la suite de la transformation de l'isolant en mousse, l'invention empêche, grâce au maintien de la masse fluide par une ossature solide, tout vieillissement et toute diminution d'efficacité de la masse accumulatrice du fait que les germes cristallins, 25 les sels et l'eau demeurent distribués d'une manière isotro pe et sont donc répartis à des distances suffisamment courtes. En même temps, on supprime les pressions hydrostatiques dans la zone inférieure des récipients, étant donné que le fluide maintenu par l'ossature se comporte comme un solide. 30 l'utilisation pour recevoir des masses accumulatrices, de feuilles en matière plastique et leur disposition entre la paroi rigide du récipient contenant les produits à refroidir et l'isolant, supprime toute déformation inadmissible des matériaux. Etant donné que toutes les masses accumulatrices 35 à envisager présentent en phase liquide une conductibilité thermique notablement plus faible qu'en phase cristalline, la masse accumulatrice protégée par son ossature contre toute transmission de chaleur par convexion agit comme isolant supplémentaire lorsque la température dépasse le point 40 de cristallisation. 1 26027 -4- 5098401 pour que les dommages subis par l'accumulation de chaleur à la suite d'une lésion des feuilles plastiques minces n'entraînent pas la perte de ses propriétés accumulatrices, on subdivise, suivant une caractéristique de l'invention, l'enceinte contenant la masse accumulatrice en plusieurs compartiments indépendants par des soudures linéaires entre les feuilles. On ne peut donc perdre en cas de dommage qu'un petit pourcentage de la capacité totale d'emmagasinage de chaleur. On a constaté qu'en utilisant les masses accumulatrices choisies définies ci-après, on peut se suffire avec des épaisseurs de couche extrêmement faibles de l'ordre de 5 à 8 mm, par exemple pour obtenir un répit de plusieurs heures. notamment en cas de défaut de courant. L'invention couvre comme champ d'application particulier l'association de la masse accumulatrice avec une machine frigorifique dont .le fonctionnement est déterminé de telle manière que la fourniture de froid nécessaire pour une journée puisse être produite pour l'essentiel pendant les heures à tarif réduit de nuit. Ceci présente l'avantage consistant en ce que la charge s'effectue uniquement pendant les heures fraîches de la nuit, c'est-à-dire, pendant que le rendement du cycle de Carnot est plus favorable que pendant la journée, grâce à quoi la dépense d'énergie est plus faible qu'en fonctionnement normal. En même temps, le rendement mécanique de l'installation augmente dans le cas d'une machine frigorifique plus importante, ce qui entraîne à une économie supplémentaire . L'invention couvre avantageusement unedistribution uniforme de Ha masse accumulatrice le long de toutes les parois verticales. On arrive ainsi 4 une diminution importante de l'énergie consommée avec des conditions optima pour la transmission de la chaleur, ce qui permet une congélation rapide même des grosses quantités de produits à refroidir qui se présentent notamment d'une manière brusque lors d'une récolte de fruits ou d'un abattage. On peut citer comme masses accumulatrices appropriées des mélanges d'alcool et d'eau, par exemple le méthanol mélangé à l'eau, ainsi que les cryohydrates dont le constituant agissant d'une manière thermodynamique comprend pour 37 1° du NaHQ;y pour 40 f> du (NH^ 50^, pour 23 $ du NaCl ou pour 71 26027 -5- $098401 42 i» du NO^, ces pourcentages étant en poids. Gomme produits de stabilisation, on peut utiliser des aérosils ou des hydrates de carbone fortement polymérisés, susceptibles de gonfler et en particulier les alginates. 5 l'inconvénient des enveloppes ou masses accumulatrices à grande surface consiste dans les pertes de substance possibles à la suite de la perméabilité aux vapeurs de la plupart des feuilles de matière synthétique, l'invention prévoit donc et plus particulièrement pour ^ là femillé ' non collée à la 10 paroi du récipient contenant les produits à refroidir, l'utilisation d'une feuille constituée par des feuilles multiples dont l'une est en aluminium ou autre métal. le dispositif conforme à l'invention ne convient pas seulement aux récipients pour produits à refroidir affectés 15 aux armoires frigorifiques, mais aussi pour les chambres frigorifiques et leurs compartiments. On va maintenant décrire l'invention avec pl*s de détails en se référant aux dessins ci-joints. la fig.t représente schématiquement en coup» un coffre 20 frigorifique conforme à l'invention. Autour du récipient 1 contenant les produits à refroidir, sont enroulés en hélice les tubes évaporateurs 2 qui se trouvent en bonne liaison thermique avec la paroi 3. Entre cette paroi 3 et l'isolant 4 se trouvent des éléments accumulateurs 5 disposés dans une enveloppe 25 tubulaire en feuille de matière synthétique. Cette enveloppe est reliée le long de la ligne de soudure 7 à la parei 3, par exemple par collage et elle est maintenue et assujettie en place par la formation de la mousse constituant l'isolant. A des intervalles réguliers, l'enveloppe tubulaire 6 est apla-30 tie avec soudure le long de la ligne 8. la fig. 2 représente la courbe de réchauffement 20 pour les coffres frigorifiques sans masse accumulatrice et la courbe 21 pour les coffres frigorifiques avec masse accumulatrice. la zone 23 correspond à la température de eristalli-35 sation de la masse accumulatrice . Cette température est supérieure à la température d'évaporation 24 et au-dessous de la température 25 qui ne doit pas être dépassée au risque de s'opposer aux possibilités de conservation des produits à refroidir. Ce n'est qu'après cristallisation Complète que 40 le. température monte comme indiqué en 26. 71 26027 -6- $098401 La fig. 3 représente une autre forme d'exécution de l'invention, la masse accumulatrice est enveloppée dans ce cas par un manehon en une seule pièce dont la paroi 30 regardant l'isolant s'étend en-dehors des tufces évaporateurs 2 le long de surfaces à peu près planes, tandis que la paroi 31 regardant la paroi 3, présente des évidements 32 dans lesquels sont disposés les tubes évaporateurs. 1» maefckaa repré senté 34-341» 35-35' pour être avantageusement maintenu par des anneaux 36 sur les saillies 37 et les pattes 39-39" sont assujetties l'une sur l'autre par les anneaux 38 et un cordon. BAD ORIGINAL 71 26027 -7- 2098401 BEVENDICAÎIOSS 1. Armoires et chambres frigorifiques comprenant un compresseur, un proJiier échangeur de chaleur famant condenseur, un récipient pour les produits à refroidir, un serpentin for-5 oiant évaporateur et disposé au contact thermique avec ce récipient pour assurer un échange de chaleur avec lui, une couche isolante entre la paroi extérieure et le récipient et un dispositif comportant une masse accumulatrice de chaleur, dont la température de cristallisation se trouve au-dessus de la tempe-10 rature d'évaporation et au-dessous de la température maxima admissible pour les produits à refroidir, l'invention, étant caractérisée par le fait que la masse accumulatrice est enveloppée à l'intérieur d'une paroi mince en feuille de matière plastique de forme plate disposée entre la paroi du récipient con-15 tenant les proâuiïè à refroidir et la couche isolante en se trouvant au contact de cette paroi par environ la moitié de sa surface totale et en présentant des évidements logeant les tubes évaporateurs qui se trouvent également au contact de la paroi du récipient. 20 2. Armoires et chambres frigorifiques suivant la reven dication 1, caractérisées par le fait que la machine frigorifique associée peut recevoir des dimensions asses grandes pour qu'elle puisse fournir au cours de la période de tarif réduit de nuit la quantité de froid traversant l'isolant pendant 24 25 heures. 3. Armoires et chambres frigorifiques suivant la revendication 1, caractérisées par le fait que l'enveloppe de la masse accumulatrice est constituée par un ensemble tubulaire formé de feuilles. jq 4. Armoires et chambres frigorifiques suivant les re vendications 1 et 3, caractérisées par le fait qiîe l'enveloppe tubulaire est enroulée en hélice sur le récipient contenant les produits à refroidir et a3t disposée eiître les t-xfres évaporateurs. o 5. Armoires et chambres frigorifiques -suivant la re vendication i, caractérisées par la fait rae 1''3nvaloppe de 2& masse accumulatrice h. Armoire s et chambres frigorifique s suivant la reven-il! dication 1 caractérisées par le fait que l*-9nvelcppe contenant 71 26027 -8- 2098401 la masse accumulatrice est subdivisée en plusieurs compartiments indépendants ne communiquant pas entre eux. 7. Armoires et chambres frigorifiques suivant la revendication 1, caractérisées par le fait que l'enveloppe contenant la masse accumulatrice et formée par un manchon ou des coussins, est tendue autour des parois verticales du récipient contenant les produits à refroidir. 8. Aratoires et chambres frigorifiques suivant la revendication 1, caractérisées par le fait que la masse accumulatrice est constituée par des mélanges homogènes tels qu'un mélange méthanol et eau. 9. Armoires et chambres frigorifiques suivant la revendication 1,caractérisées par le fait que la masse accumulatrice est rendue compacte. 10. Armoires et chambres frigorifiques suivant la revendication 9,caractérisées par le fait que la masse accumulatrice est constituée par des combinaisons ianogènes et de l'eau et contient des germes cristallins uniformément distribués qui ne peuvent se séparer du mélange en raison de la rigidité donnée à celui-ct. 11. Armoires et chambres frigorifiques suivant la revendication 1, caractérisées par le fait que la masse accumulatrice comprend un cryohydrate avec une teneur d'environ 42 en poids de NH+ NOj, 37$ de Na NOj, ou 40 f de (NH4)2S04 ou 23 % de HaCl. 12. Armoires et chambres frigorifiques suivant la revendication 9» caractérisée? par le fait que la compacité de la masse accumulatrice.est déterminée par des filaments cristallins d'hydrate de bioxyde silicique. 13. Armoires et chambres frigorifiques suivant la revendication 1, caractérisées par le fait que la masse accumulatrice est enveloppée dans une feuille imperméable à la vapeur d'eau, constituée par plusieurs couches dont l'une est en métal,par exemple' «nialuminium,,