Brevet FR2752456A1 — publié le 19980220

Dispositif pour le transfert régulé de frigories entre une réserve et une enceinte de conservation. L'invention conceme le transfert de frigories entre une réserve contenant un agent frigorigène et une enceinte de conservation contenant des produits devant être conservés à température constante, et par exemple, entre un bac réfrigérant et le compartiment de stockage d'un conteneur isotherme. L'agent frigorigène est en général composé d'un fluide eutectique ou de neige carbonique, dont la température est bien inférieure à la température de conservation et dont la quantité détermine la durée de conservation à la température constante. Dans les installations actuelles, la réserve est disposée dans la partie supérieure de l'enceinte de conservation et, pour réduire au minimum le volume affecté à la conservation des produits, le volume de la masse frigorigène est réduit en utilisant comme moyen frigorigène un fluide ou de la neige carbonique portée à très basse température pouvant aller jusqu'à - 80"C. De ce fait, pour éviter la détérioration des produits disposés à proximité de la réserve par l'action radiative de celle-ci, mais aussi pour réguler les échanges, il est nécessaire d'interposer entre cette réserve et le compartiment de conservation, des moyens régulant le transfert des frigories. Dans FR-A-95 12126 au nom du déposant, le transfert est effectué entre un réseau tubulaire de collecte ou caloduc, disposé dans la réserve, au contact de la masse frigorigène, et une plaque d'échange et de régulation disposée dans le compartiment de conservation et sous la réserve. La plaque d'échange et de régulation est constituée par un réseau tubulaire ou caloduc et est articulée autour d'un axe horizontal de manière à osciller entre une position d'échange et une position de repos, sous la commande de moyens réagissant à la température dans le compartiment de conservation. II est ici rappelé qu'un caloduc est composé d'un réseau de canaux contenant, sous une pression inférieure à la pression atmosphérique, un fluide en phase gazeuse et en phase liquide et que, lorsque ce réseau est incliné d'au moins 3 par rapport à l'horizontale, tout refroidissement de l'extrémité supérieure du réseau provoque, par condensation, le passage d'une partie de la phase gazeuse en phase liquide, le déplacement vers le bas de ce condensât et, par transfert des frigories à l'extrémité inférieure, la retransformation en phase gazeuse du condensât et la remontée de celle-ci à l'extrémité supérieure. Le dispositif d'échange décrit ci-dessus assure la régulation par le pivotement de la plaque d'échange. cela implique un mécanisme thermostatique fiable, réglable selon les applications pour adapter la température de conservation au type de produits, par exemple frais ou surgelés, mais aussi une possibilité de mouvement de la plaque. Or ce mouvement peut être perturbé par un remplissage trop important du compartiment de conservation ou voire même par les chocs dus aux déplacements de la structure contenant l'enceinte de conservation. La présente invention a pour objet de remédier à ces mouvements en fournissant un dispositif pour le transfert régulier de frigories fonctionnant de manière statique en supprimant donc tout mouvement de régulation par oscillation de la plaque d'échange. A cet effet, dans le dispositif selon l'invention, la liaison thermique entre le caloduc de collecte, disposé dans la réserve de frigories et le caloduc d'échange, disposé sous cette réserve et dans le compartiment de conservation, est assurée par une embase comprenant une chambre étanche communiquant au moins avec le réseau tubulaire du caloduc de collecte, et, dans cette chambre, des moyens d'obturation du réseau tubulaire du caloduc de collecte, actionnables par une commande extérieure à l'embase, tandis que le caloduc de transfert et d'échange est aussi en forme de pyramide à 4 panneaux mais de manière inversée par rapport au caloduc de collecte. Dans d'autres formes de réalisation, ce caloduc de transfert peut aussi ne comporter que deux panneaux en forme de V renversé dont les branches convergent vers le haut. Dans les deux cas, le cône ou la pointe passe sous l'embase. Grâce à cet agencement, le transfert des frigories entre le caloduc de collecte et le caloduc d'échange peut être arrêté par actionnement des moyens d'obturation du réseau tubulaire débouchant dans la chambre étanche de l'embase, c'est à dire par des moyens disposés dans une enceinte fermée et ne pouvant pas être entravés par des éléments extérieurs. Dans une forme d'exécution de l'invention, le caloduc de collecte est composé de panneaux répartis suivant les côtés d'une pyramide inversée formant cavité d'accueil de la masse frigorigène et les réseaux tubulaires des divers panneaux sont indépendants les uns des autres et communiquent chacun avec une chambre formée dans l'embase étanche et munie de ses propres moyens d'obturation. Cet aménagement augmente la surface d'échange entre le caloduc de collecte et la masse frigorigène et améliore le rendement de ce dispositif de transfert, tout en permettant d'adapter l'émission de frigories aux besoins par sélection d'un ou de plusieurs panneaux et réseaux. Avantageusement, le réseau tubulaire de chacun des (11) panneaux du caloduc de collecte communique, par la chambre de l'embase avec l'un des (16) réseaux tubulaires du caloduc de transfert. Lorsque ce dispositif est appliqué au transfert de frigories d'une masse de neige carbonique, I'un des panneaux du caloduc est traversé par un corps tubulaire dont la partie exteme, traversant la paroi isolante, entourant la réserve de frigories, est munie de moyens de raccordement à un pistolet de chargement et dont la partie interne, disposée dans la cavité d'accueil de la masse frigorigène, est traversée par des trous dont le diamètre va en croissant depuis le panneau du caloduc jusqu'à son extrémité. Cet agencement permet au dioxyde de carbone en phase liquide de se répartir sur la longueur du corps tubulaire, et de distribuer sur toute la longueur de ce corps de la neige carbonique, en évitant toute accumulation localisée. Avantageusement, le pistolet de chargement comporte une vanne motorisée avec un débitmètre mesurant la quantité de dioxyde de carbone délivrée, un potentiomètre actionnable par un curseur coopérant avec une graduation indiquant la température extérieure, un potentiomètre actionnable par un curseur coopérant avec une graduation indiquant le volume du conteneur, un potentiomètre actionnable par un curseur coopérant avec une graduation indiquant la durée de conservation et une centrale de commande raccordée électriquement aux divers potentiomètres et au débitmètre et commandant la fermeture du pistolet, lorsqu'il est délivré une quantité de dioxyde de carbone satisfaisant aux divers paramètres affichés sur les potentiomètres. Ainsi, la quantité délivrée de neige carbonique est parfaitement adaptée aux besoins envisagés sans excès générateur de surcoût inutile et sans insuffisance affectant la conservation des produits. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit en référence au dessin schématique annexé représentant plusieurs formes d'exécution de ce dispositif. Figure 1 est une vue partielle en coupe verticale de la partie supérieure d'un conteneur au moment du chargement de la réserve de frigories, Figure 2 est une vue en perspective d'une forme d'exécution du dispositif du transfert régulé de frigories, Figure 3 est une vue partielle de côté en coupe verticale de l'embase de jonction entre le caloduc de collecte et le caloduc d'échange, Figure 4 est une vue en coupe montrant une autre forme d'exécution des moyens d'obturation du réseau tubulaire du caloduc de collecte, Figure 5 est une vue en coupe longitudinale du pistolet d'injection de neige carbonique, Figure 6 est une vue partielle de côté, en coupe longitudinale, montrant l'application du dispositif selon l'invention à une réserve de frigories équipée d'un serpentin de régénération de la masse frigorigène. Aux figures 1 et 6, la référence numérique 2 désigne une enceinte isotherme séparée, intérieurement et par une paroi isolante 3, en une enceinte inférieure 4 de conservation des produits, aliments ou plateaux repas, et en une enceinte supérieure 5, formant réserve d'une masse frigorigène 6. La réserve 5 est équipée d'un caloduc 7 de collecte des frigories, tandis que l'enceinte de conservation 4 est dotée d'un caloduc 8 de transfert et d'échange des frigories. Selon l'invention, le caloduc de collecte 7 est composé, comme montré à la figure 2, de panneaux indépendants 7a, 7b, 7c et 7d répartis suivant les côtés d'une pyramide inversée et liés les uns aux autres par leurs arêtes 10, en formant une cavité étanche. Chacun des réseaux tubulaires indépendants lia, I lb, lic et i id des panneaux du caloduc de collecte 7 est fixé par son extrémité inférieure, comme montré à la figure 3, dans une embase massive 12, en matériau résistant. Cette embase comporte des canaux 14a, 14c, .. prolongeant les réseaux et débouchant dans une chambre 13a, 13c,... propre à chaque réseau. Chaque chambre 13a, 13c,... communique également par des canaux 15a, ou 15c,... avec l'un des réseaux tubulaires 16a, 16c,... ménagés dans les panneaux 17a, 17c,... du caloduc d'échange 8. La figure 2 montre que les panneaux 17a, 17b, 17c, 17d, de ce caloduc 8 forment une pyramide dont les panneaux, inclinés d'au moins 3 par rapport à l'horizontale, convergent vers le haut et dont la pointe passe sous l'embase 12. La figure 3 montre que l'embase 12 est solidaire d'une bride inférieure 18 par laquelle elle est fixée au moyen de vis 19 sur les panneaux 17a, 17c du caloduc de d'échange 8. Les réseaux tubulaires 11 et 16 des caloducs 7 et 8, et les chambres 13a à 13d de l'embase 12 sont, bien entendu, mis à une pression inférieure à la pression atmosphérique et contiennent un fluide en phase gazeuse et en phase liquide tel que tout gaz réfrigérant comme le "fréon" ou tout autre liquide caloporteur, "ammoniaque, alcool etc.". Suivant une autre caractéristique de l'invention, chacune des chambres 13a à 13d comporte des moyens aptes à l'isoler du réseau tubulaire lui correspondant et provenant du caloduc de collecte 7. Dans la forme d'exécution représentée à la figure 3, ces moyens sont constitués par le tournant 20a à 20d d'un robinet qui est disposé dans un alésage sécantant le canal correspondant et par exemple ceux 14a et 14c. Chaque toumant est solidaire d'une commande extérieure qui peut être une poignée à actionnement manuel ou un mécanisme réagissant à un bilame disposé dans le compartiment de Conservation 4, ou un électro aimant ou autre moyen électrique sous le contrôle d'un capteur de température disposé dans le compartiment 4. A la figure 3, le tournant 20a est en position de fermeture et empêche donc toute communication entre les deux caloducs 7 et 8, donc tout transfert de frigories. Il est aussi possible en actionnant sélectivement un, plusieurs ou tous les robinets, d'adapter aux besoins l'émission de frigories dans le compartiment de conservation, cela en fonction de la température extérieure et des degrés de conservation demandés. Dans la variante de figure 4, les moyens d'obturation sont constitués par les tiroirs 22a (à 22d) distributeurs. Chaque tiroir est monté coulissant dans un alésage sécantant les canaux aller et retour d'un réseau tubulaire, et par exemple ceux 14a communiquant avec la chambre 13a. Le tiroir est maintenu dans une position, par exemple de communication, par un ressort 24 et est amené en position d'obturation par la commande extérieure, et par exemple par le noyau 25a d'un électro aimant 25. Une membrane étanche 26 est interposée entre le noyau 25a et le tiroir correspondant. L'actionnement de l'électro aimant est réalisé soit par un contacteur 25b, soit par un boîtier réagissant à un capteur thermique disposé dans l'enceinte. Dans une autre forme d'exécution du dispositif, non représentée, les chambres 13a à 13d ne communiquant pas avec les réseaux du caloduc d'échange 8 et l'embase 12 est plaquée avec interposition d'une graisse conductrice de la chaleur, telle qu'une graisse de silicone, sur la face supérieure dièdrique du caloduc d'échange 8. Dans ces conditions, l'embase est en métal conducteur de la chaleur et sa face inférieure est usinée aux formes du caloduc de manière que la surface de contact soit la plus grande possible pour favoriser le transfert thermique par conduction. Quelle que soit sa structure de transfert de frigories, I'ensemble formé par le caloduc de collecte 7, le caloduc d'échange 8 et l'embase 12 est monolithique et peut très aisément être inséré dans une rainure longitudinale borgne ménagée dans la paroi intermédiaire 3 et débouchant dans la face avant de celle-ci. Après mise en place de l'embase, la partie avant de cette rainure borgne est obturée par un panneau isolant, pour éviter les transferts thermiques entre l'enceinte supérieure 5 et l'enceinte 4 de conservation. Ainsi mis en place, ce dispositif constitue, dans sa partie supérieure, une cavité d'accueil de la masse frigorigène et, dans sa partie inférieure, organe de transfert des frigories en direction de l'enceinte. A la figure 1, la cavité est destinée à recevoir de la neige carbonique, tandis qu'à la figure 6, elle contient un fluide 27 ou un mélange frigorigène pouvant être refroidi par le serpentin 28 de l'évaporateur d'un groupe frigorifique dont les conduits d'entrée et de sortie 29a, 29b traversent la paroi du conteneur isotherme 2 et l'un des panneaux, par exemple celui 7a, hors des zones comportant le réseau tubulaire lia. Ces conduits sont munis à leur extrémité de moyens 28a, 28b de raccordement à un circuit réfrigérant provenant du groupe frigorifique. Dans un autre cas de figure, l'ensemble de l'enceinte supérieure 5 peut aussi être rempli de la masse frigorigène choisie, soit, dans et autour la cavité formée par les panneaux du caloduc de collecte 7. A la figure 1, le panneau 7c du caloduc de collecte est traversé par un corps tubulaire 30 qui comporte une partie s'étendant dans la cavité de réception de la masse frigorigène, une partie traversant le panneau et la paroi du caisson isotherme 2 et enfin un embout 32 pouvant être raccordé à un pistolet de chargement 33. Pour faciliter la diffusion du dioxyde de carbone en phase liquide dans la réserve, mais aussi diffuser la neige carbonique de manière homogène dans la cavité, le corps tubulaire 30 comporte, dans cette cavité, des trous 34 dont le diamètre va en croissant depuis le panneau 7c jusqu'à son extrémité. Grâce à cela, le remplissage en neige carbonique s'effectue dans d'excellentes conditions et la neige se répartit uniformément sur chacun des panneaux composant les côtés de la cavité pyramidale. Le pistolet de chargement 33, représenté à la figure 6, est muni d'un embout 31 se connectant sur l'embout 32 du corps tubulaire 30 et communiquant avec un canal 35 traversant le pistolet. Un moyen de fermeture 36, disposé sur ce canal, est muni d'une motorisation 37 dont l'actionnement dans le sens de l'ouverture est réalisé par un interrupteur 38. Celui-ci est raccordé par un circuit 39 à une centrale de commande 40 régissant le fonctionnement du moteur électrique 37. Cette centrale est également raccordée par un circuit 42 à un débitmètre 43 et, par des circuits 44 à des potentiomètres 45, 46, 47. Le potentiomètre 45 est muni d'un curseur rotatif 45a coopérant avec une graduation 45b indiquant la température extérieure. Le curseur 46 est équipé des mêmes moyens mais avec une graduation indiquant la durée de conservation ou le temps de transport attendu, tandis que le potentiomètre 47 est équipé d'une graduation indiquant le volume de l'enceinte de conservation. Avec ce pistolet, l'opérateur règle d'abord les divers potentiomètres, puis actionne le levier 38 de manière à provoquer l'ouverture du moyen 36 et, en conséquence, le débit de dioxyde de carbone en direction de la réserve de frigories. La centrale de commande 40 détermine la quantité de gaz devant être débitée pour obtenir une masse de neige carbonique permettant d'assurer la conservation des produits dans l'enceinte de conservation en fonction de la différence de température entre ces produits et la température extérieure, du temps de conservation et de la capacité de l'enceinte et lorsque ce débit est mesuré par le débitmètre 43, il déclenche la fermeture du robinet 36. Ce dispositif permet donc de doser précisément la quantité de gaz injecté et contribue, comme le dispositif de transfert régulé des frigories, à réduire la consommation de dioxyde de carbone, donc le coût de la conservation mais aussi la pollution. L'invention ne se limite pas aux formes d'exécution décrites ci-dessus. En effet, elle englobe tous les dispositifs équivalents, quels que soient le nombre (n) de réseaux tubulaires indépendants composant le caloduc de collecte et le caloduc d'échange, et que les réseaux du caloduc de collecte soient tous équipés d'un moyen d'obturation ou comprennent des réseaux équipés d'un tel moyen et d'autres sans moyens d'obturation. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour le transfert régulé de frigories entre une réserve (5) et une enceinte de conservation (4), comprenant un caloduc (7) de collecte des frigories, composé d'un réseau tubulaire disposé dans la réserve, et d'un caloduc d'échange et de transfert (8) disposé sous cette réserve et dans l'enceinte de conservation (4), caractérisé en ce aue la liaison thermique entre le caloduc de collecte (7), disposé dans la réserve (5) de frigories et le caloduc d'échange (8), disposé sous cette réserve et dans le compartiment de conservation, est assurée par une embase (12) comprenant une chambre étanche (13) communiquant au moins avec le réseau tubulaire du caloduc de collecte (7), et, dans cette chambre (13), des moyens (20) d'obturation du réseau tubulaire du caloduc de collecte (7), actionnables par une commande extérieure à l'embase (12), tandis que le caloduc de transfert (8) est en forme de V dont les branches convergent vers le haut et dont la pointe passe sous l'embase (12). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le caloduc de collecte (7) est composé de panneaux (7a à 7d) répartis suivant les côtés d'une pyramide inversée formant cavité d'accueil de la masse frigorigène et les réseaux tubulaires (lita à Il d) des divers panneaux sont indépendants les uns des autres et communiquent chacun avec une chambre (13) formée dans l'embase étanche (12) et munie de ses propres moyens d'obturation. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce aue la face inférieure de l'embase (12) est plaquée, avec interposition d'une graisse conductrice contre la face supérieure dièdrique des panneaux (17a, 17b) du caloduc d'échange (8), pour transférer les frigories à ces panneaux par conduction thermique. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce aue le réseau tubulaire de chacun des (n) panneaux (7a à 7d) du caloduc de collecte communique, par la chambre de l'embase avec l'un des (n) réseaux tubulaires du caloduc de transfert (8). 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce pue les moyens d'obturation d'un réseau (7a à 7d) du caloduc de collecte (7) sont constitués par le toumant (20a à 20d) d'un robinet monté rotatif dans un alésage de L'embase sécantant des canaux (14a à 14d) prolongeant l'extrémité inférieure du réseau correspondant du caloduc de collecte. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce aue les moyens d'obturation d'un réseau (7a à 7d) du caloduc de collecte (7) sont constitués par le tiroir (22a à 22d) d'un distributeur monté dans un alésage de l'embase sécantant des canaux (14a à 14d) prolongeant l'extrémité inférieure du réseau correspondant du caloduc de collecte. 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce aue les moyens de commande sont constitués par une poignée à actionnement manuel. 8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce aue les moyens de commande sont reliés à des moyens d'entraînement sous la dépendance d'un capteur de température disposé dans la chambre de conservation (4). 9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce aue la cavité formée par les panneaux (7a à 7d) du caloduc de collecte (7) est étanche et contient un fluide (27) et un serpentin de refroidissement (28) dont les conduits, d'entrée (29a) et de sortie (29b), traversent, d'une part, l'un des panneaux du caloduc de collecte (7) et, d'autre part, la paroi isolante (2) entourant la réserve de frigories, ces conduits comportant des moyens de raccordement à un circuit réfrigérant. 10. Dispositif selon l'ensemble des revendications 1 et 2, caractérisé en ce pue l'un (7c) des panneaux du caloduc de collecte (7) est traversé par un corps tubulaire (30) dont la partie externe, traversant la paroi isolante entourant la réserve de frigories (5), est munie de moyens de raccordement (32) à un pistolet (33) de chargement, et dont la partie interne, disposée dans la cavité d'accueil de la masse frigorigène (6), est traversée par des trous (34), dont le diamètre va en croissant depuis le panneau caloduc (7c) jusqu'à l'extrémité de cette partie. il. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce aue le pistolet de chargement (33) comporte un moyen de fermeture motorisé (36), avec un débitmètre (43) mesurant la quantité de dioxyde de carbone délivrée, un potentiomètre (45) actionnable par un curseur (45a) coopérant avec une graduation (45b) indiquant la température extérieure, un potentiomètre (46) actionnable par un curseur coopérant avec une graduation indiquant le volume du conteneur, un potentiomètre (47) actionnable par un curseur coopérant avec une graduation indiquant la durée de conservation, et une centrale de commande (40) raccordée électriquement aux divers potentiomètres et au débitmètre et commandant la fermeture du pistolet, lorsqu'il est délivré une quantité de dioxyde de carbone satisfaisant aux divers paramètres affichés sur les potentiométres.