Brevet FR2710736A1 — publié le 19950407

L'invention concerne un appareil congélateur, doté d'un dispositif perfectionné, pour effectuer la congélation rapide d'aliments, dispositif disposé à l'intérieur de la cellule de congélation. L'invention concerne particulièrement tous les types d'appareils frigorifiques, en particulier domestiques, dotés d'au moins une cellule de congélation pour aliments; ladite cellule pouvant être refroidie, soit par un jet forcé d'air froid soufflé à l'intérieur de ladite cellule (de type no-frost), soit de manière traditionnelle, c'est-à-dire au moins avec un évaporateur contenu dans la cellule et qui en refroidit l'air, sous l'effet de la convection naturelle. Par souci de simplicité, la présente description concerne un appareil congélateur n'ayant qu'une seule cellule, réalisée selon l'invention, et concerne le procédé de congélation d'une tranche de viande, choisie à titre d'exemple, tant pour la grande délicatesse et la valeur de ce type d'aliment, que pour sa forme, qui favorise son dépôt sur une surface plane, minimisant ainsi la surface de contact, mais restant entendu que l'invention peut être librement étendue également à d'autres types d'aliments et d'autres types d'appareils frigorifiques et/ou congélateurs composés de plusieurs cellules de congélation. Il est à noter que les résultats d'un procédé de congélation d'aliments frais dépendent fortement de la technique de congélation utilisée, outre la nature de l'aliment; ces aspects des techniques de congélation ont été étudiés de façon approfondie et analysés dans tous leurs aspects et sont parfaitement connus à l'homme de l'art et, de ce fait, ne seront pas rappelés. Tous les efforts de la technique de congélation, destinée à un usage domestique, sont ainsi orientés pour réaliser, de la manière la plus facile, sûre et économique, des procédés de congélation qui visent à s'approcher encore plus du procédé idéal, mais qui soient également applicables à des appareils à usage domestique. Le facteur fondamental qui détermine la qualité d'un procédé de congélation est la vitesse du changement d'état de l'élément à congeler, c'est-à-dire du passage de l'eau contenue dans l'aliment de l'état liquide à l'état solide. En effet, il est connu que plus est rapide le changement d'état de l'aliment, meilleure sera la conservation subséquente, puisque plus rapide sera le passage de l'état pour lequel moindre sera l'endommagement des cellules de l'aliment, endommagement causé par la formation de cristaux de glace qui peuvent rompre ces cellules. L'un des procédés pour accélérer le passage de l'état des aliments est, comme on le sait, l'utilisation d'un espace vide, ayant été précédemment conditionné à une température très basse et dans lequel est introduit avec précaution l'aliment à congeler. Dans ce cas, le refroidissement de l'aliment va dépendre, outre naturellement de la différence de température entre l'espace vide et l'aliment, également de la capacité d'échange de chaleur et inversement de froid, entre l'atmosphère ambiante et l'aliment à congeler. Du fait que ladite capacité de transfert de chaleur entre l'atmosphère et un aliment générique est assez basse, on a cherché à augmenter la vitesse de refroidissement en augmentant la différence de température entre l'aliment et l'espace vide et c'est pour ce faire que les armoires de congélation peuvent atteindre, comme on le sait, des températures très basses allant jusqu'à -30 OC; cependant, cette technique présente des limites inhérentes, dans le fait que la température à l'intérieur de l'espace vide ne peut être abaissée au-dessous d'une certaine limite, suite à la difficulté technique et aux coûts économiques. Il est donc recherché d'améliorer la capacité de transfert de chaleur entre les deux éléments, en utilisant au moins en partie, non pas l'atmosphère environnante à basse température, mais une surface solide, de préférence métallique, en mesure ainsi d'augmenter notablement l'échange thermique entre ses faces. Ceci est obtenu avec l'utilisation de plaques contenant des masses eutectiques, sur lesquelles est posée la tranche de viande à congeler. L'utilisation de masses eutectiques, comme éléments intermédiaires de refroidissement, est chose connue dans l'état de l'art et ne fera pas l'objet d'une explication ultérieure; il faut se rappeler seulement que la propriété de ces substances est de geler à des températures significativement inférieures à 0 OC et, par conséquent, lorsqu'elles sont refroidies à une température très basse, inférieure à la température de congélation, elles prélèvent la chaleur qui correspond à leur changement d'état à cette température qui est notablement plus basse que 0 OC. Il s'ensuit que, si un morceau de viande est placé sur une plaque dont la masse eutectique est déjà congelée, le transfert de chaleur entre la plaque et le morceau de viande ne va pas être modifié pendant toute la phase de congélation de la viande, depuis l'élévation de température que cet aliment devrait induire sur la plaque, étant donné que cette élévation devrait se produire en franchissant la température de décongélation et, ainsi, de changement d'état de la masse eutectique, et comme on le sait elle absorbe une quantité de chaleur notable pour le changement d'état; donc si la capacité thermique et la température sont choisies de façon appropriée, la masse eutectique reste à une température très basse pendant tout le temps nécessaire à la congélation du morceau de viande, ou fournit le froid nécessaire à la congélation de la viande à une température suffisamment basse, en raccourcissant ainsi, de manière correspondante, le temps de congélation de la viande, étant donné que celle-ci se congèle à une température optimale, à peine inférieure à -1 OC et, de manière idéale, située entre -1 et -5 OC. Cependant, cette solution présente un inconvénient : en effet, la congélation rapide d'une masse de viande, reposant sur une plaque eutectique à basse température, provoque la congélation rapide de la zone située au contact immédiat de la plaque, mais produit également une congélation non-homogène du reste de la masse, puisque celle-ci est refroidie en des temps beaucoup plus grands, qui sont voisins des temps de congélation obtenus sous atmosphère libre, et cette congélation non-homogène est, à son tour, cause d'une conservation subséquente incertaine. Outre ce problème, on perd également la possibilité d'avoir une congélation meilleure et plus rapide, étant donné que l'on néglige la possibilité d'utiliser la surface libre supérieure exposée à l'air de la tranche de viande pour en accélérer ultérieurement la congélation. Il serait ainsi souhaitable et, c'est le but de la présente invention, de réaliser un réfrigérateur domestique, doté d'un dispositif perfectionné, qui évite les inconvénients décrits, sans encourir les complications de construction d'une nouvelle technologie et présentant des coûts de production bas. Ce but, ainsi que d'autres, sont atteints par un appareil frigorifique avec dispositif de congélation rapide en particulier pour utilisation domestique, comprenant une ou plusieurs cellules congélatrices dotées d'au moins un élément de refroidissement et d'un dispositif auxiliaire de congélation rapide, constitué d'une masse eutectique contenue dans une première plaque ayant au moins une surface plane, caractérisé par le fait qu'à ladite première plaque est associée une deuxième plaque analogue à ladite première plaque, également remplie d'une masse eutectique et pouvant être positionnée de manière amovible sur ladite première plaque, de manière que les deux surfaces planes respectives s'ajustent. La distance entre lesdites plaques est réglable, de manière que lesdites surfaces planes placées en regard l'une de l'autre, respectives, restent sensiblement parallèles lorsque lesdites plaques sont refermées l'une sur l'autre lesdites plaques étant dotées d'un élément élastique les maintenant en position normalement fermée. Au moins une des surfaces planes placées en regard l'une de l'autre, desdistes plaques, est réalisée ou recouverte de matériau anti-adhérent. Ladite première et ladite deuxième plaque sont reliées réciproquement par une charnière fixée sur les deux bords correspondants desdites plaques. Les côtés mobiles desdites plaques sont bloqués de façon forcée en position fermée. L'une desdites première et deuxième plaques est disposée au moins partiellement en contact avec ledit élément de refroidissement. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante, faite à seul titre d'exemple non-limitatif et au regard des dessins annexés sur lesquels la figure 1 représente schématiquement la composition d'une cellule de congélation, selon l'invention, la figure 2 représente un détail de la figure 1, la figure 3 représente des diagrammes montrant l'allure de l'évolution de la température dans l'aliment pendant la congélation. La solution imaginée consiste fondamentalement dans la réalisation d'une deuxième plaque eutectique, analogue à une première plaque eutectique, déjà existante à l'intérieur de la cellule de congélation, et à positionner ladite plaque eutectique sur la tranche de viande déjà appuyée sur ladite première plaque. En se référant aux figures, on voit une masse eutectique 1, contenue dans une première plaque horizontale 2 dotée d'une surface supérieure 3 plane, une deuxième plaque 4, analogue à la première plaque, ladite deuxième plaque étant à son tour dotée d'une surface inférieure 5 plane. Lesdites plaques sont contenues dans une cellule de congélation qui contient également un élément de refroidissement 10, qui peut être un évaporateur traditionnel comme on en trouve dans un congélateur de type "no-frost", une batterie d'évaporation externe à la cellule associée à un ventilateur 10A. La plaque supérieure est mobile et, en particulier, elle est étendue sur une tranche de viande ayant été précédemment posée sur la plaque inférieure. De cette manière la tranche de viande, ou en général la portion d'aliment interposée entre lesdites plaques parallèles contenant les masses eutectiques respectives, est atteinte par le froid sur ses deux faces, ce qui réduit considérablement la durée de la congélation et pratiquement annule le défaut d'homogénéité de la congélation à l'intérieur de la masse à congeler, en particulier si ladite masse est une tranche de viande comme dans le cas idéal. On observe en effet, sur la figure 3, la courbe de descente de la température en fonction du temps, relevé à l'intérieur d'une tranche de viande dans trois cas de congélation classique, dans l'air (A), d'une congélation utilisant une seule plaque eutectique (B) sur laquelle la même masse de viande est posée, et d'une congélation de la même masse de viande interposée entre deux masses eutectiques analogues (C), toutes les autres conditions étant par ailleurs égales. Il est à noter qu'avant de commencer la congélation (au-dessus de la ligne de + 1 OC), la ligne de la descente de température (D) est égale dans les trois cas précités, étant donné que le refroidissement de la masse de viande n'a pas encore atteint la température de congélation et donc il n'y a pas eu changement d'état. Pendant la phase de changement d'état, les trois lignes ont une allure presque horizontale, étant donné que dans cette phase le transfert de chaleur se fait à température constante et, enfin, il y a un abaissement progressif subséquent de température dû au transfert progressif du froid de l'ambiance environnante (atmosphère ou masse eutectique). On voit que les temps demandés pour achever ces phases de changement d'état, ou plus brièvement de congélation, varient de la façon suivante : dans le cas d'une congélation traditionnelle dans l'air (A), le temps demandé est désigné par Ta et il est plus long; dans le cas d'une seule plaque avec une masse eutectique, on obtient un raccourcissement notable du temps de congélation, désigné par Tb. Enfin, si on utilise un dispositif selon l'invention, on obtient un raccourcissement significatif supplémentaire du temps de congélation, désigné alors par Tc. L'avantage consécutif, qui est exprimé par la réduction du temps Tb - Tc est le résultat de la présente invention. Un premier perfectionnement de l'invention consiste dans la possibilité que la distance entre les deux plaques puisse varier selon l'épaisseur de la tranche de viande, de manière à améliorer le contact entre la plaque supérieure et la surface supérieure de la tranche de viande. Ainsi ceci peut être obtenu, soit au moyen d'une charnière 6 appropriée, montée sur les bords correspondants des deux plaques, sur lesquels elles sont ainsi articulées, soit au moyen d'un dispositif, c'est-à-dire une boutonnière 12, au moyen de laquelle lesdites plaques sont reliées et qui permet un certain degré de mouvement réciproque desdites plaques. Un perfectionnement supérieur de la présente invention consiste à doter le dispositif de liaison desdites plaques d'un élément élastique, c'est-à-dire un ressort ou une barre de torsion, qui tend à maintenir lesdites plaques fermées en permanence; l'utilité de cet élément élastique vient du fait qu'il applique une force de serrage venant s'ajouter à la force propre de la pesanteur de la plaque supérieure, améliorant ainsi le contact entre les plaques et l'aliment interposé. Du fait que, cependant, la pression des plaques sur la viande, avec l'effet de la température très basse, peut faire adhérer la viande elle-même contre ces plaques, un perfectionnement avantageux de l'invention consiste à réaliser leurs surfaces internes avec des matériaux anti-adhérents, ceci étant réalisé par l'un des multiples procédés et matériaux offerts par l'état de l'art. En outre, une autre amélioration de l'invention est obtenue par le fait que, également selon une variante à l'élément élastique de serrage entre les plaques précitées, on peut installer un élément de blocage réglable entre les deux plaques, de manière que la tranche de viande puisse être serrée par l'action sur ledit élément de blocage qui referme les côtés mobiles 8, 9 des plaques 2, 4 respectives, en fonction des dimensions de celles-ci. Cet élément de serrage, c'est-à-dire une poignée pouvant se déformer et tourner, est facilement réalisable par l'homme de l'art et, de ce fait, ne fera pas l'objet d'explication. Un ultime perfectionnement de la présente invention consiste à faire adhérer, au moins partiellement, l'une desdites plaques, illustrées ci-dessus, avec l'élément de refroidissement 10; c'est-à-dire en éliminant l'isolation constituée par l'espace ou lame d'air entre ledit élément refroidisseur 10 et la plaque eutectique, en permettant d'obtenir un transfert de froid maximal depuis ledit élément de refroidissement et, ainsi, de réduire au maximum le temps de congélation des aliments. Evidemment tout dispositif de congélation rapide, selon les indications données ci-dessus, peut être réalisé également sous une forme différente de celle qui a été représentée sans pour cela sortir du champ de protection de la présente invention. REVENDICATLQNti 1. Appareil frigorifique, en particulier pour utilisation domestique, comprenant une ou plusieurs cellules congélatrices dotées d'au moins un élément de refroidissement (10) et d'un dispositif auxiliaire de congélation rapide, constitué d'une masse eutectique (1) contenue dans une première plaque (2) ayant au moins une surface plane (3), caractérisé par le fait qu'à ladite première plaque (2) est associée une deuxième plaque (4) analogue à ladite première plaque, également remplie d'une masse eutectique et pouvant être positionnée de manière amovible sur ladite première plaque, de manière que les deux surfaces planes (3, 5) respectives s'ajustent. 2. Appareil frigorifique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la distance entre lesdites plaques est réglable, de manière que lesdites surfaces planes (3, 5) placées en regard l'une de l'autre, respectives, restent sensiblement parallèles lorsque lesdites plaques sont refermées l'une sur l'autre. 3. Appareil frigorifique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que lesdites plaques sont dotées d'un élément élastique, maintenant lesdites plaques en position normalement fermée. 4. Appareil frigorifique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'au moins une des surfaces planes (3, 5), placées en regard l'une de l'autre, desdites plaques, est réalisée ou recouverte de matériau anti-adhérent. 5. Appareil frigorifique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite première et ladite deuxième plaque sont reliées réciproquement par une charnière (6) fixée sur les deux bords correspondants desdites plaques. 6. Appareil frigorifique selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les côtés mobiles (8, 9) desdites plaques sont bloqués de façon forcée en position fermée. 7. Appareil frigorifique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'au moins l'une desdites première et deuxième plaques est disposée au moins partiellement en contact avec ledit élément de refroidissement (10).