Brevet FR2835600A1 — publié le 20030808

En étudiant l'état de l'art, le brevet US original ? 5921092 Publication US 59211092 décrit une finalité approchante mais qui concerne la surface d'échange extérieure d'un échangeur de chaleur fluide/air. Le détachement des cristaux de glace impose alors le réchauffement de toute la masse de l'échangeur (fluide et masse métallique) à un niveau de température suffisamment élevé pour assurer la fonte complète des cristaux de glace et ainsi permettre le ruissellement. Cette démarche est donc bien différente de celle de l'invention qui limite l'énergie thermique mise en jeu uniquement au droit de la surface interne d'échange de l'échangeur. Selon l'invention, le procédé de détachement de cristaux hydrique sur la surface interne d'un échangeur de chaleur fluide/fluide frigorigène associé à un générateur de cristaux hydriques se caractérise en ce que une quantité de fluide à un niveau de température choisi est injectée coté fluide dans un échangeur fluide 1 fluide frigorigène assurant le détachement des cristaux hydriques fixés sur la surface interne d'échange de l'échangeur. Classiquement le procédé s'applique à une technologie d'échangeur à plaque. Dans certaines conditions de fonctionnement du générateur de cristaux dont l'invention est brevetée par M. Barth 9906559 Fr, les cristaux se fixent et s'accumulent sur la surface d'échange durant la période de production proprement dite. Apres une période de production et dans certaines conditions il peut s'avérer nécessaire de réaliser une opération de détachement des cristaux. L'opération est répétée périodiquement quand les conditions fonctionnelles du générateur l'impose. Exemple de réalisation simplifiée : Le dispositif mis en place assure le préchauffage à une température définie grâce à un échangeur N01 d'une quantité de fluide contenu dans un réservoir ? 2 qui est mis en circulation par la pompe ? 3. Un thermostat ? 4 assure le choix du niveau de température. Une vannes trois voies ? 5 assure le fonctionnement en boucle dans le sens ? 6 durant la période de préparation du fluide. Cette vanne trois voies ? 5 assure aussi le fonctionnement en boucle dans le sens N 10 et permet l'injection du fluide après préchauffage vers l'échangeur de chaleur ? 7 dont la surface d'échange interne N'g accumule les cristaux. La pompe principale ? 9 est propre au système qui permet la production de cristaux proprement dite. Dès le début de l'injection la pompe principale ? 9 est stoppée. Apres un temps, correspondant à l'introduction d'une quantité suffisante de fluide dans l'échangeur, l'injection est stoppée par la mise en position de la vanne ? 5 et permettre le fonctionnement en boucle dans le sens ? 6. La pompe principale ? 9 est remise en fonctionnement. Une quantité de cristaux est alors détachée de la surface d'échange interne de l'échangeur. Cette quantité de cristaux vient s'ajouter à la quantité normalement produite par le générateur. Dans un second temps, la pompe principale ? 9 est à nouveau arrêtée et la vanne ? 5 assure le détachement complet de cristaux fixés sur la surface ? 8. Quand le détachement des cristaux est fini, la vanne ? 5 se positionne pour assurer le fonctionnement en boucle ? 6. Le fluide est alors en situation de refroidir le liquide à la sortie du condenseur. Le fluide est réchauffé jusqu'a obtention de la température choisie par le thermostat qui stoppe alors la pompe ? 3. Le réservoir stocke l'énergie thermique dans l'attente d'une prochaine opération de détachement des cristaux. Le cycle de production proprement dit des cristaux peut reprendre. Un autre mode de réalisation peut faire intervenir un échangeur de chaleur ? 7 supplémentaire, une pompe ? 9 supplémentaire, deux vannes trois voies ? 5 supplémentaires. Ce système permet alors une production normale de cristaux avec un échangeur durant une période de détachement de cristaux sur l'autre. Un autre mode de réalisation, permet à la pompe ? 3 d'assurer l'ensemble de l'opération sans nécessité la remise en fonctionnement de la pompe 9 comme décrit précédemment en ajoutant une vanne trois voies ? 12 à la sortie de l'échangeur ? 7 et une vanne trois voies N011 à la sortie de la pompe ? 9 permettant F alimentation de la pompe ? 3. Selon l'invention, le procédé se caractérise en ce que la quantité de chaleur nécessaire à l'opération de détachement des cristaux est prise dans sa quasi totalité au fluide frigoporteur du système dont l'effet frigorifique est exploité au point d'élever sa température à un niveau suffisant. En effet dans certaines conditions de fonctionnement un autre mode de réalisation associé ou non précédents modes de réalisation peut faire intervenir deux échangeurs du type ? 7 montés en série. L'échangeur générateur de cristaux est placé en aval de celui qui subit une opération de détachement des cristaux. Un jeu de vannes assure l'inversion de la position hydraulique des échangeurs quand une opération de détachement de cristaux est nécessaire sur l'échangeur placé en aval. Selon l'invention, le procédé se caractérise en ce que la quantité de chaleur mise en jeu lors de l'opération de détachement des cristaux est inférieure à la quantité de chaleur nécessaire à la fonte complète des cristaux. En effet le procédé n'a pas besoin d'assurer la fonte de toute la masse des cristaux pour permettre leur détachement de la surface d'échange interne. Une partie des cristaux ainsi produits sont ajoutés à ceux normalement produits par le générateur. Selon l'invention, le procédé se caractérise en ce que la quantité de chaleur nécessaire à l'opération peut-être stockée dans un réservoir isolé thermiquement. L'intérêt majeur de ce dispositif est de limiter le niveau de température du fluide injecté, la taille du réservoir définie principalement la valeur de l'énergie stockée. La variation de température du fluide avant et après injection est faible. Selon l'invention, le procédé se caractérisé en ce que la quantité de chaleur nécessaire à l'opération de détachement des cristaux est prise dans sa quasi totalité au système frigorifique grâce au liquide frigorigène produit par le condenseur du dit système. L'échange de chaleur avec l'extérieur du système est très limité. Le liquide sortant du condenseur est utilisé en source chaude pour assurer le réchauffement du fluide entre deux périodes d'injection dans l'échangeur. Durant les périodes d'échange de chaleur entre le fluide et le liquide frigorigène la baisse de température du liquide engendre une augmentation proportionnelle de la puissance frigorifique du système (à débit masse égal). Le liquide voit son enthalpie diminuée. Globalement, sur une période de temps incluant au moins un cycle de production et un cycle de détachement des cristaux il n'y pas de gain de production frigorifique. En effet le sous-refroidissement du liquide est en fait produit par l'effet frigorifique généré de la fonte de cristaux, ceux-ci aillant été produits par l'effet frigorifique du système du système, il ne peut être évoqué de gain frigorifique à proprement parlé. Toutefois l'intérêt majeur du dispositif est de limiter le besoin d'énergie venant de l'extérieur du système frigorifique. Revendications 11 Procédé de détachement de cristaux hydrique sur la surface interne d'un échangeur de chaleur (fluide frigoporteur/fluide frigorigène) associé à un générateur de cristaux hydriques caractérisé en ce que une quantité de fluide frigoporteur de même nature à un niveau de température choisi est injectée coté fluide frigoporteur dans un échangeur (fluide frigoporteur/fluide frigorigène) assurant le détachement des cristaux hydriques fixés sur la surface interne d'échange de l'échangeur. 2/Procédé selon la revendication lcaractérisé en ce que la quantité de chaleur mise en jeu lors de l'opération de détachement des cristaux est inférieure à la quantité de chaleur nécessaire à la fonte complète des cristaux. 3/Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la quantité de cristaux détaché de la surface interne de l'échangeur coté fluide frigoporteur est pour partie ajoutée à la quantité de cristaux normalement produite par le générateur de cristaux. 4/Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la quantité de chaleur nécessaire à l'opération peut-être stockée dans un réservoir isolé thermiquement. 5/Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la température du fluide frigoporteur est déterminée avant injection pour limiter le réchauffement des masses de fluide (fluide et fluide frigorigène) ainsi que des masses métalliques (échangeur, tuyauterie). 6/Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la quantité de chaleur nécessaire à l'opération de détachement des cristaux est prise dans sa quasi totalité au fluide frigoporteur après son passage dans le circuit d'utilisation, son effet frigorifique ayant été exploité au point d'élever sa température à un niveau suffisant. 7/Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la quantité de chaleur nécessaire à l'opération de détachement des cristaux est prise dans sa quasi totalité au système frigorifique dans le fluide frigorigène liquide produit par le condenseur du dit système. L'échange de chaleur avec l'extérieur du système est très limité.