Brevet FR2353818A1 — publié le 19771230

La présente invention concerne une machine à glace, destinée à fournir des lots de blocs ou barreaux de glace individuels, et dans laquelle le dégivrage est automatique. L'utilisation du dégivrage automatique dans les machines à glace est bien connue et la plupart des machines classiques comportent un dispositif de dégivrage qui utilise la possibilité de conduction de l'électricité entre deux contacts métalliques immergés dans de l'eau. Un inconvénient important de ce mode de commande est qu'au bout d'un certain temps,des matières dissoutes dans l'eau se déposent sur les contacts métalliques, formant des dépôts isolants qui finissent par interdire la commande par les contacts des changements de cycle congélation/dégivrage de la machine. La présente invention a pour but de proposer une machine à glace à commande de dégivrage automatique de nature à supprimer les inconvénients précités en évitant le passage direct de courant électrique dans l'eau. L'invention a pour objet une machine à glace assurant automatiquement les changements de cycle dégivrage/congélation, comprenant un groupe à glace conçu pour recevoir un courant d'eau et une chambre destinée à recevoir à un débit contrôlé de l'eau du groupe à glace et à laisser de l'eau s'échapper à un débit contrôlé, le débit auquel de l'eau passe en service du groupe à glace dans cette chambre augmentant ou diminuant après formation dans le groupe d'une quantité prédéterminée de glace, la chambre contenant un dispositif à commande électrique, qui comprend une source lumineuse et une photocellule, destiné à commander les changements de cycle congélation/dégivrage du groupe à glace,un changement de cycle congélation/dégivrage étant provoqué du fait que le niveau d'eau atteint, en montant ou en baissant dans la chambre, un point auquel il modifie suffisamment l'intensité lumineuse reçue par la photo-cellule de la source lumineuse pour déterminer un changement d'état du dispositif établissant les cycles de congélation/dégivrage. La modification à faire subir à l'intensité lumineuse reçue par la photocellule pour passer d'un cycle à l'autre peut résulter de ce que le faisceau lumineux dirigé par la source lumineuse vers la photocellule est soit intercepté, soit démasqué. De préférence, le débit de passage d'eau du groupe à glace dans la chambre baisse après formation dans le groupe d'une quantité prédéterminée de glace, ce qui fait baisser le niveau d'eau dans la chambre. La chambre peut contenir un flotteur, reposant sur la surface de l'eau qu'elle contient qui est de préférence interposé entre la source lumineuse et la photocellule, pour intercepter le faisceau lumineux, au cours d'un cycle de congélationwet qui descend au-dessous de la source lumineuse et de la photocellule quand le niveau d'eau baisse dans la chambre, pour laisser le faisceau lumineux atteindre librement la photocellule,ce qui provoque le passage du cycle dqbongélation à un cycle de dégivrage. Le groupe à glace pour incorporation à la machine à glace selon l'invention comprend de préférence une série de compartiments à glace tubulaires espacés, en matière conductrice de la chaleur, de préférence en cuivre, présentant tous un sommet ouvert dans lequel de l'eau peut s'écouler à partir d'une réserve d'eau et un fond ouvert par lequel l'eau peut s'écouler dans un réservoir d'eau, des moyens étant prévus pour faire circuler autour de ces compartiments un fluide réfrigérant destiné à congeler l'eau qu'ils contiennent. Dans une réalisation particulièrement préférée de l'invention, l'un des compartiments à glace est situé directement au-dessus de la chambre et a une forme tronconique légèrement amenuisée vers le bas. La base du tube tronconique a de préférence le meme diamètre que tous les autres compartiments, qui sont de préférence cylindriques, de sorte que le compartiment tronconique est le dernier à se remplir de glace au cours du cycle de congélation. Grâ- ce à cet agencement, le débit auquel de l'eau traverse le compartiment tronconique et passe ainsi dans la chambre devient insignifiant quand tous les autres compartiments sont interceptés, du fait qu'ils sont pleins de glace.Ainsi, le passage àin cycle de dégivrage peut avoir lieu lorsqu'une quantité maximale de glace s'est formée dans les compartiments. Au cours du cycle de dégivrage,le compartiment tronconique est le dernier à être débarrassé de la glace qu'il contient, de sorte que tous les autres compartiments sont à coup sûr débarrassés de leur glace avant ré-amorçage du cycle de congélation. On va maintenant décrire une réalisation préférée de la machine à glace selon l'invention en se référant aux dessins annexés, sur lesquels Fig. I est une vue schématique de profil de la machine à glace. Fig. 2 est une vue schématique de profil avec coupe correspondant à une partie de la figure l et montrant le dispositif de commande des cycles de congélation et de dégivrage. Fig. 3 est une vue en coupe droite à plus grande échelle d'un des groupes à glace de la machine. Comme on le voit sur la figure 1, la machine à glace comprend un groupe à glace creux 1, de forme générale cylindrique et disposéhorizontalement, en matière conductrice de la chaleur, de préférence en cuivre. A intervalles le long du groupe 1, sont disposés une série de tubes verticaux courts 2, ouverts aux deux extrémités, qui traversent la paroi cylindrique du groupe 1, dont ils sont solidaires. Chaque tube 2 constitue un compartiment à glace que de l'eau traverse de haut en bas pendant la fabrication de la glace. Chaque tube 2 a une longueur verticale supérieure au diamètre du groupe 1, de sorte que chacune de ses extrémités ressort de la paroi cylindrique du groupe l sur laquelle il forme un col 3.La paroi cylindrique du groupe 1 définit des deux côtés des tubes 2 des paires de passages parallèles 4 (figure 3) à travers lesquels on peut refouler un gaz frigorigène tel que le produit connu sous la dénomination commerciale "Fréon", ce qui établit en fait autour des tubes 2 une jaquette réfrigérante. Ainsi, une partie de l'eau qui pénètre dans les tubes 2, en fonctionnement, peut etre congelée au cours du cycle de congélation de la machine, l'autre partie, non congelée, de l'eau ressortant par les bases des tubes. Le groupe 1 peut comporter, selon la grosseur de la machine à glace, tout nombre souhaité de tubes 2, et plusieurs groupes l peuvent être reliés l'un à l'autre dans une meme machine pour produire toute quantité de glace nécessaire. Comme représenté sur la figure 2, le col supérieur 3 de chaque tube 2 est hermétiquement entouré par un chapeau cylindrique 5, de préférence en matière plastique telle que "Nylon" ou polythène. Dans le dessus du chapeau est percé un trou circulaire 6, que traverse un court tronçon vertical de tube métallique cylindrique 7. Le tronçon de tube 7 est de longueur telle que sa base est espacée du haut du tube 2. Le haut de chaque tube 7 traverse la paroi d'un tube d'arrivée d'eau horizontal 8, de préférence solidaire de chaque tube 7. Chaque tube 7 est ouvert au sommet pour que de l'eau puisse le traverser vers le bas. Les tubes 7 et le tube d'arrivée 8 sont de préférence en cuivre et sont donc quasi réfractaires à la corrosion. Chaque tube 7 est hermétiquement fermé à la base et présen tetdans sa paroi cylindrique, immédiatement au-dessus de sa base, deux fentes arquées 9 diamétralement opposées. Les fentes 9, de préférence convexes vers le haut, sont conçues de façon que l'eau qui traverse vers le bas chaque tube 7 à partir du tube d'arrivée 8 soit projetée en jets, à travers les fentes, contre la face intérieure cylindrique du chapeau 5 et de la partie adjacente du tube 2. Grace à cet agencement, l'eau tend à s'écouler le long de l'intérieur de la paroi de chaque tube 2 et, du fait que cette paroi est en contact direct avec le gaz réfrigérant, une partie de cette eaugèle très rapidement. Par contre, l'eau en contact avec le chapeau 5 ne gèle pas parce que celui-ci est très médiocrement conducteur de la chaleur, de sorte que les fentes 9 ne sont jamais interceptées par de la glace pendant le cycle de congélation de la machine. L'étanchéité aux liquides entre le chapeau 5 et les tubes associés 2 et 7 est assurée par des joints toriques 10 et 11, logés dans des rainures annulaires que présente intérieurement le chapeau 5. Comme le montre la figure 2, l'un des tubes 2 est directement superposé à une chambre d'au 12 qui contient un flotteur 13, une source lumineuse 14 et une photocellule 15. La source lumineuse 14 est fixée à une plaque-écran 25, superposée au flotteur 13 pour le protéger du courant d'eau émanant du tube 2, et la photocellule 15 est fixée intérieurement sur la paroi de la chambre 12 de façon que le flotteur puisse s'interposer entre elle et la source 14, quand le niveau d'eau monte dans la chambre, afin d'intercepter le faisceau lumineux. Dans le fond de la chambre 12 est percé un petit trou de purge 16 qui détermine le niveau atteint par l'eau dans la chambre. Le tube 2 placé au-dessus de la chambre 12 s'amenuise très légèrement de haut en bas, sa base ayant le même diamètre que tous les autres tubes, et il contribue à commander les cycles de congélation et de dégivrage de la machine à glace comme on va maintenant l'exposer. Au début du cycle de congélation de la machine, l'eau atteint dans la chambre 12 un niveau tel que le flotteur 13 intercepte le faisceau lumineux entre la source lumineuse 14 et la photocellule 15. De l'eau refoulée par une pompe à eau 18 (figure 1) à partir d'un réservoir 17 situé en bas de la machine à glace, monte dans un tuyau d'eau 19 et longe le tuyau d'arrivée d'eau 8. Du tuyau 8, l'eau va par les tubes 7 longer les faces intérieures des tubes 2,comme précédemment décrit. En régime de pompage d'eau, du gaz réfrigérant est aussi refoulé à travers les passages 4 (figure 3), ce qui provoque la congélation d'une partie de l'eau en contact avec les faces intérieures des tubes 2. Une grande partie de l'eau demeure non congelée et s'écoule à travers les bases ouvertes du tube 2, traverse une grille métallique 20 inclinée à angle aigu sur l'horizontale et rejoint le réservoir 17. Le niveau atteint par l'eau dans le réservoir 17 est commandé par une soupape à flotteur 21 et, pour éviter l'aspersion continue de cette soupage 21 par les courants d'eau émanant des tubes 2, on fixe intérieurement à la paroi du réservoir 17 une plaque-écran 22 qui s'étend en auvant au-dessus de la soupape 21 pour la protéger. A mesure que le cycle de congélation progresse, la couche de glace formée dans chaque tube 2 s'épaissit graduellement jusqu'à remplir presque complètement le tube. Vers la fin du cycle de congélation, le barreau de glace formé dans chaque tube 2 n'offre plus à l'eau qu'un petit passage central et c'est la réduction du débit auquel l'eau traverse le tube tronconique qui détermine le passage d'cycle de congélation à un cycle de dégivrage, ainsi qu'on va le voir. Lors de cette réduction du débit auquel l'eau traverse le tube tronconique 2,. le niveau d'eau commence à baisser dans la chambre 12, du fait que le débit d'échappement par le trou de purge 16 est alors supérieur au débit auquel de l'eau arrive dans la chambre 12 par le tube traronique 2.A mesure que le niveau d'eau baisse dans la chambre 12, le flotteur 13 descend aussi, laissant ainsi le faisceau lumineux atteindre la photocellule, ce qui provoque le passage du cycle de congélation à un cycle de dégivrage. La glace formée dans les tubes 2 fond au niveau où elle touche la paroi de chaque tube 2 et se détache ainsi de cette paroi. En partie sous l'effet de la pression d'eau engendrée par la pompe 18 et en partie sous l'effet de la pesanteur, la glace présente dans les tubes 2 tombe, à travers les bases de ces tubes, sur la grille métallique inclinée 20, à partir de laquelle elle peut etre recueillie dans un réceptacle de conservation de glace convenable, nonieprésenté,disposé à l'extrémité basse de la grille.La glace contenue dans le tube 2 tronconique est la dernière à tomber sur la grille 20; après sa chute, de l'eau passe à travers le tube 2 tronconique dans la chambre 12 et le flotteur 13 se soulève jusqu'à intercepter le faisceau lumineux entre la source lumineuse 14 et laphotocellule 15, ce qui provoque le passage du cycle de dégivrage à un nouveau cycle de congélation.De nou uvaux cycles de congélation et de dégivrage se succèdent ainsi, ce qui assure la fabrication en continu de glace aussi longtemps qu'on le souhaite.Il suffit de donner au tube 2 superposé à la chambre 12 une conicité très faible, seulement suffisante pour que la glace contenue dans ce tube fonde et tombe à travers ce tube après chute sur la grille 20 de la glace contenue dans tous les autres tubes.Une différence entre les diamètres supérieur et inférieur de l'ordre du dizième de millimètre suffit à l'obtention de ce résultat. Ainsi, le tube tronconique constitue en fait un tube de commande qui détermine les moments où la glace est à retirer du groupe à glace. Suivant une variante non illustrée, le groupe à glace est situé au-dessous d'un réservoir d'eau secondaire, alimenté par la pompe à eau à partir du réservoir d'eau principal. Le réservoir d'eau secondaire comporte un trop-plein mettant à la chambre qui contient le flotteur, la source lumineuse et la photocellule. Selon cette variante, l'eau s'écoule dans le réservoir secondaire et, quand de la glace s'est formée dans le groupe à glace à la fin du cycle de congélation, l'eau déborde par le trop-plein et pénètre dans la chambre, ce qui fait monter le flotteur. En montant, le flotteur intercepte le faisceau lumineux, provoquant le passage du cycle de congélation à un cycle de dégivrage, de sorte que la glace se détache des parois du groupe à glace.Le flotteur est relié par un tringlage à untplaque de fond, prévue à la base du groupe à glace, qui s'écarte du groupe à mesure que le flotteur monte pour permettre à la glace détachée de tomber, à travers la base du groupe, sur la grille métallique, puis dans un réceptacle de conservation. Au début du cycle de congélation, le flotteur est situé en bas de la chambre et plaque de fond recouvre la base du groupe à glace Par conséquent, pendant le cycle de congélation, le faisceau lumineux atteint la photocellule et le passage au cycle de dégivrage est provoqué par l'interception du faisceau lumineux, alors que,dans la réalisation préférée de l'invention, le pssage au cycle de dégivrage a lieu quand le faisceau lumineux est démasqué. Un net avantage de la machine à glace selon l'invention est que les changements de cycle congélation/dégivrage sont provoqués électriquement sans immersion de contacts électriques dans de l'eau, ce qui réduit le risque de pannes électriques résultant de dépôts formés sur les contacts ou de corrosion subie par ceuxci. L'agencement est tel qu'en cas de panne électrique, par exemple de la source lumineuse 14, tout le groupe de réfrigération cesse de fonctionner du fait qu'un cycle de congélation ne peut intervenirjusqu'à réparation de la panne.Cet aspect est particulièment intéressant au cas où la machine à glace fonctionne sans surveillance pendant des temps prolongés, de sorte qu'une panne électrique n'est pas immédiatement remarquée. La machine à glace peut être utilisée en tant qu'unité autonome ou être installée dans un réfrigérateur en tant que section d'un groupe de réfrigération à toutes fins : on peut la fabriquer à des dimensions diverses pour répondre à des besoins domestiques normaux ou à des fortes exigences industrielles. REVENDICATIONS 1. Machine à glace assurant automatiquement les changements de cycle de dégivrage/congélationZcaractérisée en ce qu'elle comprend un groupe à glace conçu pour recevoir un courant d'eau et une chambre destinée à recevoir à un débit contrôlé de l'eau du groupe à glace et à laisser l'eau s'échapper de cette chambre à un débit contrôlé, le débit auquel de l'eau passe en service du groupe à glace dans cette chambre augmentant ou diminuant après formation dans le groupe d'une quantité prédéterminée de glace, la chambre contenant un dispositif à commande électrique, qui comprend une source lumineuse et une photocellule, destiné à établir les cycles de congélation et de dégivrage du groupe à glace, un changement de cycles congélation/dégivrage étant provoqué du fait que le niveau d'eau atteint, en montant ou en baissant dans la chambre, un point auquel il modifie suffisamment l'intensité lumineuse reçue par la photo-cellule de la source lumineuse pour déterminer un changement d'état du dispositif établissant les cycles de congélation et de dégivrage, 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que la modification à faire subir à l'intensité lumineuse reçue par la photocellule pour passer d'un cycle à l'autre est assurée soit en interceptant le faisceau lumineux entre la source lumineuse et la photocellule, soit en laissant le faisceau lumineux tomber directement sur la photocellule. 3. Machine selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le débit de passage d'eau du groupe à glace dans la chambre diminue lorsqutune quantité prédéterminée de glace s'est formée dans le groupe, ce qui fait baisser le niveau d'eau dans la chambre. 4. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'un flotteur, reposant sur la surface de l'eau contenue dans la chambre, est agencé pour s'interposer entre la photocellule et la source lumineuse de façon à intercepter le faisceau lumineux entre la source lumineuse et la photocellule afin de provoquer le passage d'un cycle de dégivrage à un cycle de congélation. 5. Machine selon la revendication 4, caractérisée en ce que le flotteur est interposé entre la source lumineuse et la photocellule quand un cycle de congélation est en cours et descend au-dessous de la source lumineuse et de la photocellule quand le niveau d'eau baisse dans la chambre, pour laisser le faisceau lumineux atteindre directement la photocellule et provoquer ainsi le passage d'un cycle de congélation à un cycle de dégivrage. 6. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le groupe à glace comprend une série de compartiments à glace tubulaires espacées, ennatière conductrice de la chaleur, dont chacun présente un sommet ouvert dans lequel de l'eau peut passer à partir d'une réserve d'eau et une base ouverte par laquelle de l'eau peut descendre dans un réservoir d'eau, des moyens étantprévus pour faire circuler un fluide réfrigérant autour de ces compartiments afin de congeler l'eau qu'ils contiennent. 7. Machine selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'un des compartiments à glace est directement superposé à la chambre et a une forme légèrement tronconique amenuisée vers le bas, les autres compartiments étant cylindriques, de sorte que pendant le cycle de dégivrage, le compartiment tronconique est le dernier à etre débarrassé de la glace. 8. Machine selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisée en ce que les moyens de circulation de fluide réfrigérant comportent au moins un passage continu, reliant les compartiments à glace, à travers lequel est refoulé le fluide réfrigérant. 9. Machine selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisée en ce qu'un tube d'arrivée d'eau est superposé et relié au groupe à glace et comporte des moyens pour l'envoi d'eau dans chaque compartiment à glace, sous la forme d'un jet projeté contre l'intérieur de la paroi de chaque compartiment. 10. Machine selon la revendication 9, caractérisée en ce que le tube d'admission d'eau est relié au groupe à glace par un raccord en matière plastique, médiocrement conducteur de la chaleur. 11. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce qu'un réservoir d'eau est situé en bas de la machine, et en ce qu'une pompe à eau est prévue pour refouler de l'eau dans le groupe à glace, le réservoir étant situé directement au-dessous de ce groupe de sorte que l'eau sortant de ce dernier peut rejoindre le réservoir. 12. Machine selon la revendication 11, caractérisée en ce qu'une grille est disposée au-dessus du réservoir d'eau et de la chambre, directement au-dessous du groupe à glace, afin de laisser l'eau la traverser,mais de retenir la glace détachée du groupe à glace, cette grille étant inclinée sur l'horizontale afin que la glace qui y tombe glisse sur elle jusque dans un récipient de conservation de la glace. 13. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que ladite chambre présente dans son fond un trou de purge destiné à régler le débit auquel l'eau s'échappe de la chambre. 14. Machine selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le groupe à glace est muni d'un trop-plein par lequel l'excès d'eau déborde après formation de glace dans le groupe, le trop-plein menant à la chambre dans laquelle est monté le flotteur, ce flotteur étant agencé pour monter dans la chambre, quand le niveau d'eau s'élève dans celle-ci, afin de s'interposer entre la photocellule et la source lumineuse et d'intercepter le faisceau lumineux qui les relie, provoquant ainsi le passage du cycle de congélation au cycle de dégivrage.