Brevet FR2153144A1 — publié le 19730504

L'invention concerne un appareil réfrigérant destiné à réaliser une température constante et plus particulièrement un appareil réfrigérant pour l'eau de boissDn. Les appareils réfrigérants à compression mécanique sont bien connus dans la technique et sont utilisés lâ où l'on désire obtenir de l'eau refroidie ou un liquide pour la boisson. Les refroidisseurs à eau courants emploient un système de réfrigération directe, dans lequel l'eau qui doit être refroidie est directement en contact avec la surface de la paroi d'un tube dans lequel circule le liquide réfrigérant. Le liquide réfrigérant qui est dans le tube est évapore par la chaleur qui lui est transmise par l'eau comparativement plus chaude qui est en contact avec la paroi du tube. Ainsi le taux de refroidissement ou la capacité du refroidissement d'eau de ce modèle sera directement modifiée avec les changements de température de l'eau fournie à ce refroidisseur.Or la température de l'eau d'un service municipal des eaux est déterminée par le climat. Quand la température de l'eau est élevée comme l'après-midi en été, l'appareil réfrigérant du refroidisseur d'eau est obligé de travailler à plein de façon à enlever beaucoup de chaleur à l'eau, et cet appareil peut être soumis à une surcharge. Afin d'augmenter la quantité de chaleur enlevée, il est nécessaire de prévoir un évaporateur et un compresseur de grandes puissances. Ainsi un tel refroidisseur devient volumineux et ses dimensions augmentent, son prix est onéreux. De plus, par temps frais, comme le matin, même en été, la température de l'eau est relativement basse. Le refroidisseur d'eau courant est alors capable de réfrigérer l'eau au point qutelle sera trop froide pour être bue car le contact direct du tube évaporateur sur l'eau du robinet abaissera la température de l'eau presque à son point de congélation. Il en résulte que les refroidisseurs d'eau courants qui utilisent le système de réfrigération directe présentent un taux excessif de changements de température. L'invention a en conséquence pour but de réaliser un système indirect pour le refroidissement de l'eau de boisson, construit et disposé de façon à maintenir une température constante au robinet quels que soient les changements du climat et de la température de l'eau fournie à l'appareil. L'appareil pour le refroidissement de li quide-de boisson de l'invention est caractérisé en ce que le tube évaporateur de liquide réfrigérant passe dans une eau de refroidissement qui reste dans un réservoir et qu'un récipient destiné au liquide qui doit être refroidi est monté dans ce même réservoir d'eau de refroidissement. Le récipient de liquide de boisson peut être constitué par un tube, ou par un réservoir plus petit, ou par un tonnelet. Le liquide réfrigérant est évaporé dans le tube évaporateur par la chaleur qui lui est transférée par liteau de refroidissement du réservoir, ce qui provoque l'abais- sement de la température de l'eau de refroidissement jusqu'a ce qu'elle gèle autour du tube évaporateur pour former un bloc de glace. Ce bloc de glace grossit au point de pouvoir enfermer le récipient de liquide de boisson. Ainsi le liquide de boisson est refroidi en donnant sa chaleur latente au bloc de glace. Suivant l'invention, le bloc de glace sert à donner de la chaleur par rapport au liquide réfrigérant, et à extraire de la chaleur dans son rapport avec le liquide de boisson.La chaleur latente ou chaleur de fusion de la glace en eau quand elle fond au contact avec le liquide de boisson plus chaud est déterminée par une loi de la nature. Ainsi le refroidisseur de liquide suivant l'invention permet de fournir Liteau destinée à la boisson à une température constante Par le terme "liquide de boisson" dans la présente spécification, on entend désigner non seulement l'eau mais aussi le thé, le café, les jus de fruits et autres boissons. La description ci-après et les dessins annexés se rapportent à des exemples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels - La figure 1 est une coupe en élévation d'un refroidisseur d'eau établi suivant l'invention, - La figure 2 est une coupe en élévation d'une modification de l'invention, et - La figure 3 est une coupe en élévation d'une autre modification de l'invention. Si l'on se réfère à la figure 1, le refroidisseur de liquide suivant l'invention comporte un réservoir réfrigérateur 10, destiné à contenir dans son enceinte hermétique de l'eau de refroidissement W qui est de préférence une saumure. Le réservoir réfrigérateur est abrité par une jaquette isolante de la chaleur 11. Des tubes en serpentin 12 et 13, disposés très proches les uns des autres, sont posés dans le réservoir réfrigérateur 10. L'un des tubes ou serpentin intérieur 12 est raccordé en série avec un appareil de réfrigération comprenant un compresseur 14 et un condenseur 15 et est chargé d'un fluide réfrigérant convenable. L'autre tube ou serpentin extérieur 13 est relié à un de ses bouts au service municipal de distribution d'eau en passant par une soupape 16 et à son autre bout à une prise 17 par un robinet 18. Le fonctionnement de l'appareil de réfrigération fait circuler le liquide réfrigérant par le serpentin 12 qui agit comme évaporateur du liquide réfrigérant. Ainsi liteau de réfrigération W qui est en contact avec la surface de la paroi du tube évaporateur 12 à expansion directe sera congelée pour former de la glace qui s'accroît cylindriquement dans le réservoir 10 jusqu'à ce qu'elle embrasse en elle le serpentin extérieur 13. Après formation de ce bloc de glace, l'eau qui coule dans le serpentin extérieur 13 abandonnera sa chaleur latente au bloc de glace I, ce qui abaissera sa température en correspondance avec la chaleur de fusion de la glace I. Ainsi, en ajustant l'appareil de réfrigération de façon à maintenir à une quantité déterminée le bloc de glace I dans le réservoir 10, on pourra maintenir la température dans le réservoir à environ 0 à 40C. Par suite, le refroidisseur de liquide de l'invention peut fournir l'eau de boisson à une température constante d'environ 10 C. Par exemple, quand l'appareil de réfrigération a une capacité d'extraction de la chaleur de 100 kcal/h et de formation de 1 kg d'eau congelée dans le réservoir congélateur et si cette eau congelée est fondue en une heure, la capacité du réfrigérateur sera de 180 kcal/h du fait que la chaleur de fusion de l'eau congelée est d'environ 80 kcal/h. Suivant l'invention, il n'est pas nécessaire d'utiliser un appareil de réfrigération dont la capacité soit assez grande pour répondre à la pointe de charge au maximum de température atmosphérique pendant le jour, mais une capacité de réfrigération relativement faible pourra conve nir du fait qu'une réserve de réfrigération obtenue le matin sera emmagasinée pour la formation du bloc de glace. A la pointe de charge, le bloc de glace fond graduellement et devient une source d'énergie pour augmenter la capacité de réfrigération du réservoir réfrigérateur. Ainsi, le refroidisseur suivant l'invention peut être fabriqué avec un appareil de réfrigération faible. Apparemment le refroidisseur d'eau suivant l'invention peut être construit d'une façon compacte et pour un prix relativement faible. Comme il a été dit précédemment, le réservoir réfrigérateur 10 hermétique emmagasine le liquide de refroidissement W . Il est prévu un espace au-dessus du niveau d'eau du réservoir 10. Cet espace est réservé pour l'augmentation du niveau d'eau au cours de la formation du bloc de glace dans le réservoir. Cet espace est rempli avec un gaz inerte convenable tel que N2 pour éviter la corrosion de la paroi du réservoir qui pourrait se produire sur la portion du niveau exempt d'eau dans le réservoir 10. En conséquence, il n'est pas toujours nécessaire d'utiliser un acier inoxydable coûteux pour fabriquer le réservoir réfrigérateur 10. Dans la figure 2, le liquide de boisson est refroidi en l'introduisant dans un récipient 19, immergé dans l'eau de refroidissement W qui est dans le réservoir réfrigérateur 10a. Le récipient à liquide de boisson 19 est porté par des montants 20 posés sur le fond du réservoir réfrigérateur lova. On a enroulé, autour du récipient à liquide de boisson 19, le tube évaporateur 12a par où circule le liquide réfrigérant quand l'appareil réfrigérant 21 est en marche. La figure 3 montre un autre refroidisseur modifié suivant l'invention. Ce refroidisseur comporte un réservoir à double paroi. Le liquide de boisson qui doit être refroidi est chargé dans le récipient intérieur 22. Dans l'espace qui est formé entre la surface extérieure de la paroi 22 et la surface intérieure de la paroi du réservoir extérieur 23, il est monté un serpentin évaporateur 12b et cet espace est chargé d'eau de refroidissement W. Le réservoir extérieur 23 peut être protégé par une jaquette isolante de la chaleur 24. Le haut des réservoirs 22 et 23 est fermé par un chapeau isolant de la chaleur. Il est monté sur le côté de la jaquette 24 un groupe réfrigérateur comprenant un compresseur 14b, un condenseur 15b, et une hélice 26 qui assure la circulation du liquide réfrigérant dans le serpentin évaporateur 12b. La construction de ce modèle de refroidisseur est simple et il peut être adapté pour fournir du thé, café, jus de fruits glacés, etc... Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté. On pourra au besoin recourir à d'autres modes et à d'autres formes de réalisation sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10) Appareil pour le refroidissement indirect pour boissons liquides, caractérisé en ce qu'in comprend un réservoir réfrigérateur d'eau de réfrigération, un récipient pour le liquide de boisson immergé dans cette eau de réfrigération, un serpentin tubulaire monté à proximité du récipient de liquide de boisson, un appareil réfrigérateur assurant la circulation du liquide réfrigérant dans le serpentin, ce liquide étant évaporé dans le serpentin par la chaleur transféree à ce serpentin par l'eau de réfrigération, de sorte qu'il se forme un bloc d'eau congelée sur le serpentin évaporateur, ce bloc de glace étant capable d'embrasser le récipient du liquide de boisson, extrayant ainsi la chaleur de ce liquide par fusion de la glace, de façon à fournir le liquide de boisson à une température constante convenable pour la consommation. 20) Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le bloc de glace sert à fournir de la chaleur par rapport au liquide réfrigérant et à extraire de la chaleur par rapport au liquide de boisson. 30) Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le récipient à liquide de boisson est formé par un serpentin tubulaire monté coaxialement avec le serpentin évaporateur de façon telle que ces deux serpentins sont englobés dans le bloc de glace en forme de cylindre. 4 ) Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le réservoir réfrigérateur est fermé hermétiquement laissant au-dessus du niveau de l'eau un espace déterminé destiné à être rempli d'un gaz inerte. 5 ) Appareil suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le liquide de boisson stécoule ou est contenu dans un récipient immergé dans le réservoir réfrigérateur et entouré par un serpentin tubulaire dans lequel circule le liquide réfrigérant. 60) Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le récipient de liquide de boisson est formé d'un réservoir à double paroi, et en ce que l'eau de refroidissement est chargée entre les parois du réservoir réfrigérateur où se trouve déjà installé le serpentin évaporateur. 70) Appareil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le réservoir réfrigérateur est enveloppé d'une jaquette en matière isolante de la chaleur.