Brevet FR2785371A3 — publié le 20000505

FR 2785371 A3 20000505 FR 9913260 A 19991025 L'invention concerne un dispositif et un procédé pour la commande d'une machine pour la production de glace. Comme on le sait, actuellement, les machines de production de glace, en particulier en petits cubes, compor- tent un groupe frigorifique dans lequel circule un fluide frigorigène. Au moyen d'une pompe, l'eau est prélevée dans une cuvette de stockage de celle-ci et est pulvérisée au moyen de pulvérisateurs, par exemple contre les alvéoles, en con- tact avec l'évaporateur du groupe frigorifique. De cette manière, l'eau glacée se trouvant dans des alvéoles forme les petits cubes de glace. En inversant le cycle frigorifique, on effectue le détachement des petits cubes depuis les alvéoles, en les dirigeant dans un récipient collecteur de ceux-ci, o l'uti- lisateur peut les prélever. Ces machines pour la production de glace en pe- tits cubes peuvent, en outre, être équipées de nombreux ac- cessoires, susceptibles d'augmenter les possibilités de la machine et de la rendre appropriée aux diverses exigences d'utilisation émises par la clientèle. Cependant, comme on peut facilement le compren- dre, pour chaque client et en fonction des différentes de- mandes, il est nécessaire de préparer de manière appropriée une machine présentant des caractéristiques déterminées. Cette situation est la cause de nombreux frais de gestion, de stockage, rechange, assistance et réalisation de la machine qui ne sont pas possibles dans le cadre d'une production de celle-ci, sauf si l'on a affaire à de petits lots de machines. En outre, une fois la machine réalisée selon des caractéristiques prédéterminées, il n'est plus possible de satisfaire des demandes ultérieures émises par le client, en ce qu'il est impossible d'ajouter à la machine de base des accessoires ou des caractéristiques fonctionnelles ulté- rieur(e)s. En d'autres termes, la structure des machines ac- tuelles est extrêmement peu flexible, ne pouvant être adaptée ultérieurement aux différentes exigences du marché et de la clientèle. Les machines actuelles, en outre, prévoient pour la production de petits cubes de glace et pour l'inversion du cycle frigorifique, pour le détachement de ces derniers des alvéoles dans lesquelles ils sont formés, divers systè- mes, tous dépendants, cependant, de deux paramètres qui sont la température de l'évaporateur et le temps de programmation de l'opération de formation des petits cubes et/ou de déta- chement de ceux-ci. Ces systèmes, bien qu'ils soient valables, pré- sentent en outre des temps morts dans la production de la glace de la part de la machine, ce qui, après une période de temps de fonctionnement plutôt longue, influe notablement sur le rendement de celle-ci. Il se présente également, dans les typologies connues de machines pour la formation des petits cubes de glace, de nombreux facteurs externes qui influent sur leur bon fonctionnement. Par exemple, dans le cas de variation de la tem- pérature entre l'été et l'hiver et vice-versa, il devient nécessaire d'assurer la remise en ordre de régulation de la machine qui, en cas contraire, aurait un rendement inférieur à celui du projet. On comprendra, de ce qui a été exposé ci-dessus, comment divers facteurs jouent divers rôles dans la produc- tion de glace en petits cubes qui, par conséquent, peuvent présenter entre eux une grandeur différente, impliquant une régulation de la machine pour obtenir la grandeur optimale du petit cube que l'on veut obtenir. Dans cette situation, le problème technique situé à la base de la présente invention est de remédier aux in- convénients exposés ci-dessus, de la technique connue. Dans le champ de ce problème technique, un but important de la présente invention est de réaliser un dispo- sitif et un procédé qui permettent de rendre extrêmement flexible une machine de production de glace en petits cubes, en pouvant l'adapter à toutes les éventuelles exigences de fonctionnement requises, même si elle est déjà installée, en ayant des modalités de fonctionnement différentes. Un autre but de l'invention est de réaliser un dispositif et un procédé de commande d'une machine pour la production de glace, qui permettent la commande et la ges- tion simultanées de plusieurs machines de cette typologie. Un autre but de l'invention est de réaliser un dispositif et un procédé de commande d'une machine pour la production de glace, qui exécutent de telles fonctions en relation avec la consommation de l'eau contenue dans la cu- vette de la machine. Encore un but de l'invention est de réaliser un dispositif et un procédé de commande d'une machine pour la production de glace, danslaquelle il soit possible de régu- ler la dimension des petits cubes, d'une manière extrêmement rapide et facile en fonction des exigences et des requêtes. Encore un but de l'invention, et non pas le moin- dre, est de réaliser un dispositif et un procédé de commande d'une machine pour la production de glace, qui permettent de déterminer la durée des inversions de cycle pour le détache- ment des petits cubes au moyen du relevé de la température ambiante, en bénéficiant des mêmes composants que ceux pré- existant sur la machine, sans avoir à procéder à des addi- tions ultérieures d'éléments. Ce but, ainsi que d'autres buts, sont atteints par un dispositif de commande d'une machine pour la produc- tion de glace, caractérisé en ce de comprendre une carte électronique primaire, pour la commande des opérations de base pour la production de glace dans la machine, présentant des moyens de connexion avec un ou plusieurs accessoires pour la mesure et la gestion d'au moins une fonction addi- tive de la machine et des moyens de mesure de la production de la glace dans la machine, au moyen de la commande du ni- veau de l'eau contenue dans la cuvette de rétention de celle-ci. L'objet du présent brevet d'invention est égale- ment un procédé de commande d'une machine pour la production de glace, caractérisé par le fait de constituer le charge- ment de l'eau dans une cuvette appropriée, pendant une durée prédéterminée, détecter au moyen d'un capteur le niveau de remplissage dans la cuvette avec la quantité d'eau requise, transformer une partie prédéterminée de l'eau en glace, vé- rifier ainsi la formation de la glace en se basant sur la consommation de l'eau, et inverser le cycle frigorifique, pendant une durée prédéterminée en relation avec la tempéra- ture ambiante. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention résultent principalement de la description d'une forme de réalisation, préférée mais non exclusive, d'un dis- positif et d'un procédé de commande d'une machine pour la production de glace selon l'invention, illustrée à titre d'exemple indicatif et non limitatif dans les dessins an- nexés, dans lesquels: * la figure 1 représente schématiquement les diverses con- nexions entre la carte primaire et les accessoires, de ma- nière à expliciter les fonctions additives de la machine et la connexion entre deux machines ou d'autres machines, ou un PC pour un contrôle diagnostique, et * la figure 2 représente la façon selon laquelle est réalisé le capteur de niveau de l'eau présent dans la cuvette de la machine selon l'invention. En se référant aux figures décrites ci-dessus, le dispositif de commande d'une machine pour la production de glace comprend une carte électronique primaire 2 qui con- tient un minimum d'éléments permettant la commande de la production de glace dans une machine de production de glace en petits cubes. La carte électronique primaire 2 présente en ou- tre des moyens de connexion 3 à un ou plusieurs accessoires 4, 5, 6, 7, 8, pour appréhender au moins une fonction addi- tive de la machine, désignée globalement par 1. La machine prévoit en outre des moyens de mesure 10 de la production de glace en petits cubes dans la machine 1, au moyen de la commande de niveau d'eau 11 contenue dans une cuvette 12 de rétention de celle-ci et placée à l'inté- rieur de la machine. A titre d'exemple, ces accessoires peu- vent prévoir un organe d'allumage et d'extinction de la ma- chine selon des horaires préfixés durant le cours d'une journée ou de la semaine ou d'un mois, un visuel d'affichage permettant de visualiser d'éventuelles anomalies de fonc- tionnement de la machine, ou de donner d'éventuelles infor- mations à l'utilisateur, un nécessaire de commande pour l'auto-nettoyage de la machine, pouvant prévoir par exemple un réservoir de liquide détergent et un système automatique d'activation du système autonettoyant après un certain nom- bre prédéterminé de cycles de travail, un enregistreur des modalités de fonctionnement de la machine de manière à pou- voir fournir, soit à l'utilisateur soit au constructeur, d'éventuelles données qui démontrent un écart de fonctionne- ment de la machine par rapport aux paramètres nominaux du projet, un système de communication pour le contrôle diag- nostique, au moyen d'un PC 13, en fonction des requêtes émi- ses par la clientèle. Toutes les fonctions additives ou accessoires ul- térieures aux fonctions de base pour la production de glace en petits cubes de la machine sont ainsi ajoutées par emploi d'accessoires qui, étant reliés à la carte électronique pri- maire, permettent de donner à la machine la possibilité de satisfaire aux requêtes émises par la clientèle. De cette manière, on peut avoir beaucoup de systèmes de fonctionne- ment divers orientés pour satisfaire les exigences de divers clients, en utilisant peu de matériels, combinés entre eux. En outre, il est possible, en utilisant la seule carte électronique de base, d'avoir une réduction notable des coûts de production des machines qui sont requises pour les applications qui ne demandent pas de fonction spéciale. La production de machines exemptes d'applications spéciales, de même que sur ces machines dans un deuxième temps également, après qu'elles aient été déjà installées, en tout cas permet de pouvoir appliquer un ou plusieurs des accessoires demandés, grâce à la modularité du système. Ainsi, on peut satisfaire complètement les exi- gences émises par le client ou maintenir des coûts de pro- duction bas dans la mesure o il est possible de réaliser sur les lignes de production un nombre notable de machines toutes égales, qui pourront, ultérieurement, éventuellement être personnalisées selon les exigences. La liaison de divers accessoires à la carte élec- tronique primaire 2 se fait d'une façon extrêmement simple et rapide grâce à la présence sur celle-ci des moyens de connexion définis par un connecteur à enclenchement rapide 3, permettant la liaison en cascade de tous les accessoires et, au moyen d'une communication de type série RS485, per- mettant d'échanger des informations avec les accessoires pour ce qui concerne les diverses fonctions additives. La carte électronique primaire 2 est en outre prédéterminée pour pouvoir communiquer vers l'extérieur afin d'exécuter des contrôles diagnostiques sur la machine en cas de panne. Le protocole de communication, outre les contrô- les des erreurs pour éviter des dysfonctionnements, permet également d'éliminer, de l'échange des données, les acces- soires qui présenteraient des dysfonctionnements pour assu- rer la production de glace gérée comme fonction de base. Pour la liaison physique entre les divers acces- soires, on utilise, de manière appropriée, un petit câble téléphonique 15 de type standard à quatre voies et tout ac- cessoire présente une entrée et une sortie 16 pour éviter d'éventuelles opérations additives de câblage. Avantageusement, le système de production de glace en petits cubes de la machine se base sur la mesure de la consommation d'eau, faite à l'aide des moyens de mesure comprenant un capteur de niveau 10 pouvant mesurer le niveau de l'eau de manière extrêmement précise et qui est défini par deux tiges métalliques 20 et 21 qui ont une configura- tion sensiblement cylindrique et ont des arêtes vives aux extrémités afin de permettre un détachement de l'eau de leurs surfaces, lorsque le niveau de celle-ci à l'intérieur de la cuvette qui la contient diminue. En particulier, la tige 20 est une tige de réfé- rence ou de masse du capteur de niveau, tandis que la tige 21 est concernée par le passage de courant alternatif à moyenne fréquence pour éviter des phénomènes d'électrolyse comme ce qui pourrait se produire par contre dans le cas o éventuellement elle serait traversée par un courant alterna- tif à basse fréquence. Opportunément, en outre, les tiges 20 et 21 sont revêtues totalement en graphite pour éviter la formation sur celles-ci de calcaire, qui impliquerait l'isolation de la sonde et entraînerait la formation sur la tige de rugosités, qui ne favoriseraient pas le détachement de l'eau. Au moyen du graphite, au contraire on conserve la conductivité du courant alternatif sur la surface de la tige. La présence d'eau entre les tiges 20 et 21 ferme le circuit électrique, tandis que, une fois que l'eau a été consommée par la production de glace, les deux tiges restent isolées, interrompant ainsi le circuit électrique, en per- mettant ainsi au capteur d'activer les autres fonctions de la machine, telles que l'inversion du cycle pour le détache- ment des petits cubes. Le capteur de niveau 10, outre qu'il mesure le fait que les petits cubes de glace sont complètement fermés, peut également être utilisé, en le reliant à d'éventuels mi- nuteurs, pour gérer les diverses alarmes, telles que le man- que d'eau, la perte d'eau par la machine, le manque d'efficacité du circuit frigorifique, etc. Avantageusement, en outre, le capteur 10 peut être régulé en hauteur, au moyen de deux trous oblongs 23, en le levant et en l'abaissant par rapport à la plaque sup- port 22 pour pouvoir régler, de manière extrêmement simple et rapide, les dimensions des petits cubes de glace qui sont obtenus. Par exemple, en levant le capteur, on aura des cubes de glace de dimensions petites, tandis que, en abais- sant le capteur, on aura des cubes de glace de dimensions plus grandes. L'objet de la présente invention est également un procédé qui consiste, une fois la machine mise en service, à exécuter une opération de préchargement de l'eau sur une du- rée par exemple de 5 minutes. Le niveau de l'eau à l'intérieur de la cuvette 2 est maintenu par un tube de trop-plein relié à l'évacuation. Si, dans les limites d'une durée prédéterminée inférieure à 5 minutes, le capteur de niveau 10 ne détecte pas la présence de l'eau à l'intérieur de la cuvette, il y a activation d'une alarme qui signale le manque d'eau, et ain- si on reprend l'opération de préchargement de l'eau chaque quinze minutes à plusieurs reprises. Dans le cas par contre o la cuvette se remplit dans les cinq minutes de la durée de l'opération de préchar- gement, il y a fermeture de la soupape d'entrée de l'eau et commencement du cycle de réfrigération dans lequel on va ac- tiver le compresseur du circuit frigorifique et la pompe de pulvérisation de l'eau sur l'évaporateur. Durant ce cycle, l'évaporateur est porté à une température inférieure à 0 et la glace commence à se for- mer. En fonction du fait que le niveau de l'eau 11, intérieurement à la cuvette de la machine, diminue lorsqu'il y a formation des petits cubes de glace sur l'évaporateur, il est possible de positionner le capteur de niveau 10 à une hauteur permettant qu'il ne détecte plus l'eau lorsqu'une partie de celle-ci s'est transformée en glace sur l'évapora- teur. De cette manière, il est possible de déterminer avec une précision notable le moment auquel les petits cubes sont réalisés et achevés. De manière correspondante, en levant ou en abais- sant le capteur de niveau 10, grâce à la présence du trou oblong 23 le long de la patte 22, on réussit à diminuer ou augmenter respectivement la dimension du petit cube. Dans le cas o la machine présente des pertes d'eau, il est possible de relier un minuteur au capteur de niveau 10, pour pouvoir ainsi déterminer si la glace se forme ou s'il y a perte d'eau, empêchant sa formation. Une fois détecté que la glace s'est formée, il est nécessaire de détacher les petits cubes de l'évapora- teur. Dans ce but, on inverse le cycle frigorifique pendant un temps lié, avantageusement, à la température am- biante à laquelle fonctionne la machine et constituant l'unique grandeur qui peut modifier le temps d'inversion du cycle frigorifique. La mesure de la température ambiante peut s'ef- fectuer de façon double: directement ou indirectement afin de pouvoir calculer le temps d'inversion nécessaire pour le détachement des petits cubes pour ne pas avoir ainsi à lais- ser de temps mort durant la production des petits cubes de glace qui pourront, à la fin de la période de travail, en- traîner un abaissement du rendement de la machine. La mesure indirecte de la température ambiante est effectuée en se basant sur une table prédéterminée, qui tient compte du temps utilisé par la machine pour effectuer le cycle de formation des petits cubes et ainsi, par consé- quent, affecte un temps d'inversion correspondant nécessaire au détachement des petits cubes de l'évaporateur. Autrement, la mesure directe de la température ambiante est effectuée en tenant compte de la température du condenseur lorsque le compresseur est à l'arrêt. En particulier, la sonde de température préexis- tante qui est placée sur le condenseur du circuit frigorifi- que est utilisée avec une double fonction: durant le fonctionnement de la machine, pour la production de glace, dans le but de détecter d'éventuelles surtempératures du condenseur et, subséquemment, activer le ventilateur de re- froidissement à une vitesse prédéterminée et, après écoule- ment d'un intervalle de cycles prédéterminés, comme organe de mesure de la température ambiante. Dans ce dernier cas, on prévoit d'arrêter le com- presseur et d'activer le ventilateur de refroidissement à la vitesse maximale pour que la sonde montée dans le condenseur soit en mesure d'appréhender la température ambiante et, subséquemment, en se basant sur cela, de déterminer le temps d'inversion du cycle pour le détachement des petits cubes. En pratique, on constate que le dispositif et le procédé selon l'invention sont particulièrement avantageux pour permettre de diversifier une machine pour la production de glace de base, selon les exigences spécifiques émises par les divers clients et avec des coûts extrêmement réduits. L'invention ainsi conçue est susceptible de nom- breuses modifications et variations, rentrant toutes dans le champ du concept inventif, en outre tous les détails sont susceptibles d'être substitués par des éléments qui sont techniquement équivalents. En pratique, les matériaux utilisés ainsi que les dimensions peuvent être, selon les exigences et l'état de la technique. R E V E N D I C A T I ON S 1 ) Dispositif pour la commande d'une machine pour la pro- duction d'une glace, caractérisé en ce qu' il comprend une carte électronique primaire (2), pour le contrôle des opérations de base pour la production de glace dans la machine, présentant des moyens de connexion (3) à un ou plusieurs accessoires (4, 5, 6, 7, 8) pour la mesure et la gestion d'au moins une fonction additive (1) de la ma- chine, et des moyens de mesure (10) de la production de la glace dans la machine, au moyen de la commande de niveau d'eau (11) contenue dans la cuvette (12) de rétention de celle-ci. 2 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de connexion (3) comprennent un connecteur à en- clenchement rapide à bord de la carte électronique primaire (2), pour la liaison en cascade aux accessoires (4, 5, 6, 7, 8) et l'échange d'information avec les accessoires (4, 5, 6, 7, 8), pour faire fonctionner les fonctions additives (1) au moyen d'une communication de type série. 3 ) Dispositif selon l'une ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisé en ce que les accessoires (4, 5, 6, 7, 8) comprennent chacun une con- nexion d'entrée et une connexion de sortie (16) et sont re- liés entre eux au moyen d'un petit câble à quatre voies. 4 ) Dispositif selon l'une ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisé en ce que la communication de type série est une communication RS485. ) Dispositif selon l'une ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisé en ce que les accessoires (4, 5, 6, 7, 8) comprennent au moins un or- gane d'allumage et d'extinction, programmable depuis la ma- chine. 6 ) Dispositif selon l'une ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisé en ce que les accessoires (4, 5, 6, 7, 8) comprennent au moins un vi- suel d'affichage, pour visualiser des informations inhéren- tes au fonctionnement de la machine. 7 ) Dispositif selon l'une ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisé en ce que les accessoires (4, 5, 6, 7, 8) comprennent au moins un dis- positif de commande pour l'exécution programmée de l'auto- lavage de la machine. 8 ) Dispositif selon l'une ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisé en ce que les accessoires (4, 5, 6, 7, 8) comprennent au moins un en- registreur des modalités de fonctionnement de la machine. 9 ) Dispositif selon l'une ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisé en ce que les accessoires (4, 5, 6, 7, 8) comprennent au moins un or- gane de communication avec d'autres machines ou une commande numérique pour le contrôle diagnostique de la machine ou des machines. ) Dispositif selon l'une ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de mesure (10) comprennent un capteur de niveau de l'eau, présentant deux tiges (20, 21) métalliques ayant une configuration sensiblement cylindrique avec des arêtes vives, pour permettre un détachement net de l'eau de leurs surfaces, à l'abaissement du niveau de l'eau à l'intérieur de la cuvette (12) de rétention de celle-ci. 11 ) Dispositif selon l'une ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisé en ce que les tiges (20, 21) cylindriques sont revêtues de graphite. 12 ) Dispositif selon l'une ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisé en ce que les tiges (20, 21) métalliques sont alimentées en courant alternatif au moins de moyenne fréquence. 13 ) Procédé pour la commande d'une machine pour la produc- tion de glace, caractérisé en ce qu' on effectue le chargement de l'eau dans une cuvette (12) ap- propriée, pendant une durée prédéterminée, on saisit au moyen d'un capteur le niveau de remplissage de la cuvette (12) avec la quantité d'eau requise, on transforme une par- tie prédéterminée de l'eau en glace, on constate la forma- tion de la glace en se basant sur la consommation de l'eau et on inverse le cycle frigorifique, pendant une durée pré- déterminée en liaison avec la température ambiante. 14 ) Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que la température ambiante est appréhendée en fonction du temps utilisé par la machine pour effectuer le cycle de formation de la glace. ) Procédé selon l'une ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisé en ce que la température ambiante est appréhendée en utilisant la même sonde de température, placée sur le condenseur du circuit frigorifique et apte à relever les surtempératures du con- denseur et à activer le ventilateur de refroidissement. 16 ) Procédé selon l'une ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisé en ce que la sonde est utilisée périodiquement pour la mesure de la température ambiante, lorsque le compresseur est à l'arrêt et que le ventilateur de refroidissement est activé.