Brevet FR2820196A1 — publié le 20020802

PROCEDE DE MAINTIEN SOUS FROID DES TROLLEYS A BORD DES AVIONS ASSURANT AUSSI LE CHAUFFAGE OU LE MAINTIEN AU CHAUD AINSI QUE L'ENSEMBLE DU DISPOSITIF CORRESPONDANT. ***** La présente invention est destinée à améliorer la qualité et la simplicité du maintien de la chaîne de froid après embarquement à bord des avions de transport de passagers et concerne un procédé de maintien sous froid des trolleys à bord des avions assurant aussi le chauffage ou un maintien au chaud ainsi que l'ensemble du dispositif correspondant. Un"trolley"dans le vocabulaire"avions"est un chariot à roulettes dont l'intérieur est muni d'étagères pouvant supporter les plateaux repas. Dans le cas de transport de repas préparés, la législation impose le respect d'une chaîne du froid. Un"galley"dans le même vocabulaire, est la cuisine dans laquelle sont assurés le réchauffage et la présentation des plateaux repas. L'invention s'applique aussi à tous lieux ou moyens de stockage embarqués à bord d'avions destinés à maintenir sous réfrigération un produit nécessitant une chaîne de froid. On sait que, le froid destiné à maintenir la qualité des repas après embarquement à bord des avions est réalisé, dans la plupart des compagnies aérienne, par la mise en place d'un produit appelé"glace sèche"qui n'est autre que de la glace carbonique. Il faut considérer qu'un kilogramme de"glace sèche"disperse dans l'habitacle plus de 500 litres de gaz carbonique pendant le vol, la charge de chaque trolley est d'au moins quatre kilogrammes. Chaque trolley transporte 20 repas. Le gaz carbonique présente des inconvénients bien connus notamment un supplément de fatigue dans le cas de transport de passagers. De plus la quantité d'énergie absorbée pendant la sublimation de la glace carbonique ne dépasse pas 80 millithermies par kilogramme alors qu'un kilogramme de zéolithe étant capable d'adsorber environ 200 grammes d'eau, absorbant ainsi 150 millithermies dans l'enceinte frigorifique et évacuant subséquemment 200 à 300 millithermies dans la partie chaude. On sait que l'énergie frigorifique nécessaire peut être aussi rëanseëa l'aide d'un groupe compresseur traditionnel comprenant les échangeurs classiques que sont un évaporateur et un condenseur. L'utilisation de ce matériel, pour des problèmes de place dans la cabine, utilise la solution de placer le compresseur en soute ou dans le plafond ce qui conditionne un très mauvais rendement du fait des pertes thermiques dues à la longueur des tuyauteries. Cette solution nécessite une surveillance importante et plusieurs dispositifs de sécurité, du fait qu'il s'agit d'un instrument mécanique. Il faut aussi alimenter ce dispositif avec une puissance électrique ce qui demande la mise en place de câble de puissance ainsi que l'embarquement du combustible nécessaire lors de chaque vol soit environ 1 kilogramme pour une production de 2 à 3 KWH d'électricité. La plupart de ces inconvénients cités ci dessus seront supprimés par l'utilisation du procédé utilisant l'accumulation possible d'énergie dans de la zéolithe déshydratée caractérisée en ce que un réservoir contenant de la zéolithe déshydratée donc ayant toute sa capacité d'adsorption préparé et régénéré extérieurement à l'avion est mis en place sur le coté de l'armoire isolée dans laquelle seront stockés les trolleys, dans un premier temps il est raccordé à une pompe à vide d'un débit faible et permettant d'obtenir une pression partielle d'incondensable inférieure à 0,5 mbar, la pression de fonctionnement et le contrôle de fuite étant réalisé automatiquement dans un deuxième temps par une mesure de la pression dans l'ensemble, ce réservoir est relié par une vanne de régulation, dont la motricité est assurée par la pression absolue d'un gaz et de la pression atmosphérique, à un évaporateur interne contenant de l'eau, la quantité d'eau nécessaire dans le réservoir est en relation directe avec la quantité de zéolithe contenue dans le ou les réservoirs, une vanne d'arrêt permet la mise en marche de la réaction d'adsorption donc de refroidissement avant le chargement des trolleys, la transmission du froid dans les trolleys s'effectuant, soit par échange naturel soit à l'aide d'une ventilation commandée par la fermeture des portes, subséquemment à l'obtention de froid dans l'armoire, le réservoir peut assurer le maintien entre 40 et 700 Centigrade température pour les biberons et plats préparés à réchauffer leur refroidissement étant assuré par une ventilation régulée par un moteur de commande de volet de ventilation fonctionnant sur le même principe que la vanne de régulation de froid ; le dispositif pourra être conforté par le fait que le réservoir pourra être multiplié par deux, trois ou plus en fonction du nombre d'heures de vol prévus. Le procédé est caractérisé par les étapes suivantes : a/mise en place d'un dispositif comprenant la totalité et/ou une partie de ce dispositif à bord d'un avion, b/une quantité déterminée de zéolithe, contenant moins de 1 % de son poids en eau, placée dans au moins un réservoir étanche dudit dispositif est raccordé par une tuyauterie, comprenant au moins une vanne d'arrêt et de régulation, à un évaporateur échangeur contenant de l'eau, c/l'ensemble ou dispositif est mis sous vide à une pression partielle d'air inférieure à 2 millibars par l'action d'une pompe à vide fixe et/ou placée définitivement à bord de l'avion, d/après obtention de la pression partielle d'air, la vanne de régulation de température est mise en fonctionnement et assure la mise en refroidissement de la partie du galley contenant les trolleys ou le lieu de stockage sous froid. e/selon un mode complémentaire de l'invention, du procédé ci-dessus décrit comprend une étape supplémentaire qui consiste en ce que dès que le réservoir de zéolithe atteint une température de 40 à 50 oC une ventilation transfère la chaleur produite pendant l'adsorption de l'eau dans la zéolithe dans ledit réservoir, à un bainmarie de sable et/ou une plaque chauffante extérieure au dispositif ; la suppression de cette étape n'entraînant pas la non conformité à cette invention. Nous restons dans le cadre du procédé caractérisé ci dessus si la totalité du matériel est placé dans un trolley de service. Seul est nécessaire le branchement électrique du trolley. L'énergie consommée est inférieure à 300 Watts par heure L'investissement sera sans doute légèrement supérieur, mais la totalité de l'entretien et de la vérification du matériel s'effectue au sol, de plus, un trolley de service de secours peut être embarqué dans la soute de l'avion. Le procédé ci dessus peut être réalisé dans différents dispositifs La figure 1 concerne un premier dispositif La figure 2 concerne un dispositif de régénération par chauffage de la zéolithe La figure 3 concerne un dispositif complet mis en place dans un trolley de service en trois vues du même système La figure 4 concerne un mode possible de mise en place du dispositif complet. Nous décrivons ci dessous deux dispositifs différents mais répondant l'un et l'autre aux principe de notre procédé. La description et l'examen des dessins et schémas joints ainsi que le mode de mise en marche et de surveillance permet de mieux comprendre le mode de fonctionnement de l'invention. Sur le schéma figure 1, l'armoire 1 est celle habimeiie Jésgalleys ordinaires. Son coefficient d'isolement actuel peut être amélioré par de nouveau matériaux. Les adsorbeurs ou réservoirs contenant de la zéolithe sont schématisés en 2 il contiennent une quantité de zéolithe telle qu'ils puissent sans difficulté être mis en place par les services au sol de chargement des trolleys. Le raccordement au circuit principal est réalisé au dessus de la ou des vannes 14 vers la canalisation de pompage des évaporateurs 3 contenant l'eau à évaporer, les autres vannes 15 sont raccordées sur la canalisation de la pompe à vide 6. Une fois se raccordement réalisé, la pompe à vide 6 est remise en fonctionnement. Une mesure de pression effectuée sur la canalisation entre les vannes 14 et la vanne 5 permet de contrôler en moins de deux minutes le bon fonctionnement de cette partie de l'installation. Quand le dispositif est partiellement monté en fixe dans l'avion, avant l'ouverture de la vanne 5, donc avant le chargement des trolleys le service au sol devra procéder aux opérations suivantes : 1/Vidange sous vide du reste de l'eau contenue dans les évaporateurs 3. Le réservoir 9 aura alors la vanne 17 assurant la liaison avec l'évaporateur ouverte. La vanne 18 assurant l'évacuation sera et est maintenue fermée pendant tout le cycle, quand la vanne en liaison avec l'évaporateur est fermé, le réservoir 9 est maintenu sous vide par ouverture séquentielle ou continue de la vanne 16 en liaison avec la pompe à vide 6. La chute de l'eau doit s'effectuer en moins de deux minutes, après fermeture de la vanne 17 et ouverture de la vanne d'entrée d'air 20 l'eau est évacuée par la vanne 18 dans la vidange générale du galley. 2/L'évaporateur étant maintenu sous vide, une canne en place sous la vanne 8 sera introduite dans un récipient contenant de l'eau distillée ou bouillie ou préalablement dégazée, l'ouverture de la vanne 8 assure le remplissage des ou de l'évaporateur. Le niveau 10 assure que cette opération a été correctement réalisée. 3/Les réservoirs ou adsorbeurs à zéolithe 2 saturés d'eau pendant le voyage précédant sont retirés, et remplacés par des réservoirs dont la zéolithe a été régénérée, ces réservoirs étant maintenus sous vide.. Le raccordement au dessus des vannes 14 est réalisé ainsi que le raccordement au delà des vannes 15. 4/La pompe à vide 6 est alors mis en marche, les vannes 15 et 14, la mesure de pression vérifie la bonne réalisation des raccordements. La vanne 5 est alors ouverte et la phase évaporation, donc le refroidissement de l'évaporateur commence. Le refroidissement en dessous de + 4OC est assuré très rapidement, environ 15 minutes pour l'armoire vide, portes fermées ventilateur Il en marche. La régulation deem Ua're sera faite par la vanne de régulation 4. La conséquence du refroidissement dans l'armoire devant contenir le trolley, entraîne un réchauffement des réservoirs contenant de la zéolithe. Ce phénomène connu est du à la réaction exothermique de la zéolithe lors de l'adsorption de l'eau. Cette chaleur est utilisée dans une plaque chauffante mise en place sur le dessus de l'emplacement 12 dans lequel est mise en place les réservoirs à zéolithe. La régulation est assurée par un moteur de régulation de principe identique au moteur de régulation 4 décrit dans le brevet F. R. 89 15952, mais là, le moteur, au lieu de commander le clapet de vanne 4, commande des volets de ventilation pour maintenir soit à 50 soit à plus de soixante degrés la surface de la plaque chauffante. Pour cette forme de dispositif, la régénération des réservoirs contenant la zéolithe représenté dans la figure 2 se fait au sol, l'évaporateur, l'ensemble de régulation étant mise en place définitivement dans l'avion. Le réservoir de zéolithe est placé sur une support 32 composé d'un matériaux isolant, type mousse de verre ou brique devant supporter sans dommage une température de 250 à 350 oc. Un chauffage par radiant pouvant être chauffé par un des gaz comburants ou électriquement est positionné à distance convenable pour obtenir en surface de notre réservoir 2 une température maximum de 350 C et une température minimum au contact de l'isolant de 250Oc. Pour assurer une bonne régénération la vanne 14 est connectée à la tuyauterie issue de la pompe à anneau d'eau associée à une pompe roots ou un éjecteur dont le gaz moteur est de l'air à la pression atmosphérique. La pompe à vide est équipée normalement de vannes 34 et 35 pour son fonctionnement. Le réservoir est maintenu sous vide durant le chauffage. La vanne 14 est refermée moins de cinq minutes après l'obtention et la début de maintien des températures indiquées ci dessus. Le refroidissement est alors réalisé par une ventilation forcée d'air. Il est a remarquer que la vérification de la mise en place dans des conditions de fonctionnement normale peut être facilement intégré dans un automate simple Le bon fonctionnement et l'historique des événements dans cette armoire du galley peuvent faire l'objet d'enregistrement La figure 3 représente une autre forme de mise en place de l'ensemble du dispositif pour utiliser le procédé. Pour simplifier la compréhension de nos différentes formes de dispositifs, nous avons numéroté de la même façon que sur la figure 1. Dans la structure trolley est mis en place un évaporateur 3 dont le froid est introduit dans la chambre de maintien sous froid des trolleys contenant les plateaux repafpin ventilateur 11. L'évaporation de l'eau est maintenue par les réservoir contenant de la zéolithe 2. La vanne 5 assure la régulation de la température de l'air soufflé dans le galley. Une pompe à vide 6 entretien une pression partielle suffisamment basse inférieure à 2 millibars pour maintenir l'évaporation de l'eau à bonne température. Un isolant thermique entre l'adsorbeur 2 et l'évaporateur 3 assure l'isolement thermique. Il s'agira d'un isolant à faible densité tel que verre expansé ou matériaux analogues. Ce même type d'isolant peut être employé quelque soit la configuration adopté pour l'exploitation de l'invention. Ce dispositif représente une simplification par rapport à celui décrit figure 1 plusieurs éléments dont des vannes deviennent inutiles du fait du reconditionnement total du dispositif au sol. Une plaque chauffante 24 pourra assurer une part de la chaleur nécessaire aux différents réchauffages et maintien au chaud. La figure 4 montre une des mises en place possibles dans la partie chambre frigorifique pour trolleys du galley 40 dans le cas d'un dispositif comprenant l'ensemble des éléments décrit dans la figure 1 ne nécessitant qu'un branchement électrique d'une puissance inférieure à 300 Watts mis en place dans un"trolley"de service 41. D'autres modes de mis en place sont possibles mais ne changent pas la nature de l'invention. REVENDICATIONS 1/Procédé de maintien sous froid des trolleys à bord des avions caractérisé par les étapes suivantes - mise en place d'un dispositif comprenant la totalité et/ou une partie de ce dispositif à bord de l'avion soit, - une quantité de zéolithe contenant moins de 1 % de son poids en eau placée dans au moins un réservoir étanche dudit dispositif est raccordé par une tuyauterie comprenant au moins une vanne d'arrêt et de régulation, à un évaporateur échangeur contenant de l'eau, - l'ensemble du dispositif est mis sous vide une pression partielle d'air inférieure à 2 millibars par l'action d'une pompe à vide fixe et/ou placée définitivement à bord de l'avion. - après obtention de la pression partielle d'air, la vanne de régulation est mise en fonctionnement et assure la mise en refroidissement du compartiment du galley contenant les trolleys ou le lieu de stockage sous froid. 2/Procédé de maintien sous froid à bord des avions selon la revendication 1 caractérisé en ce que dès que le réservoir de zéolithe atteint une température de 40 à 50 une ventilation transfère la chaleur produite lors de l'adsorption de l'eau dans la zéolithe, dans ledit réservoir à un bain-marie de sable et/ou une plaque chauffante extérieure au dispositif ; la suppression de cette étape n'entraînant pas a non conformité à cette invention. 3/Procédé de maintien de froid à bord des avions selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'ensemble du dispositif décrit ci après est monté lui même dans un trolley de service ne demandant qu'une alimentation électrique pour ses servitudes soit une consommation inférieure à 500 Watts par heure. 4/Procédé de maintien du froid à bord des avions selon les revendications 1 à 3 caractérisé par l'utilisation de l'accumulation possible d'énergie frigorifique obtenue par évaporation d'eau vers de la zéolithe déshydratée. 5/Dispositif de maintien de froid à bord des avions utilisant le procédé selon les revendication 1 à 3 caractérisée en ce qu'il comprend au moins un réservoir (2) contenant de la zéolithe déshydratée donc ayant toute sa capacité d'adsorption préparé et régénérée extérieurement à l'avion est mis en place sur le côté du galley isolé dans lequel sont stockés les trolleys, dans un premier temps il est raccordé à une pompe à vide (6) d'un débit faible de 0,1 à 3 mètres cube par heure et permettant d'obtenir une pression partielle d'incondensable inférieure à 2 millibars, la pression de fonctionnement et le contrôle de fuite étant réalisé par une mesure de la pression dans l'ensemble ou dispositif , ce réservoir (2) est relié par une vanne de régulation (4), dont la motricité est assurée par la pression absolue d'un gaz et de la pression atmosphérique, à un évaporateur interne contenant de l'eau, la quantité d'eau nécessaire dans le réservoir est en relation directe avec la quantité de zéolithe contenue dans le ou les réservoirs, une vanne d'arrêt (5) permet la mise en marche de la réaction d'adsorption donc de refroidissement avant le chargement des trolleys, la transmission du froid dans les trolleys s'effectuant, soit par échange naturel soit à l'aide d'une ventilation (11) commandée par la fermeture des portes, subséquemment à l'obtention de froid dans l'armoire, le réservoir placé à l'extérieur peut assurer le maintien entre 40 et 700 Centigrade température pour les biberons et plats préparés à réchauffer le transfert de la chaleur étant assuré par une ventilation régulée par un moteur de commande de volet de ventilation fonctionnant sur le même principe que la vanne de régulation de froid ; le procédé pourra être conforté par le fait que le réservoir pourra être multiplié par deux, trois ou plus en fonction du nombre d'heures de vol prévus. 6/Dispositif de maintien de froid à bord des avions selon la revendication 5 caractérisé en ce que la totalité du dispositif est mis en place dans un trolley de service (41) ne nécessitant qu'une puissance électrique inférieure à 300 watts, trolley pouvant utilisé dans le compartiment du galley destiné au maintien sous froid ou dans tout autre lieu de stockage.