Brevet FR2881215A1 — publié le 20060728

B11565 1'R SYSTEME DE DEGIVRAGE ALTERNE D'AEROFRIGORIFERES DE MEUBLES FRIGORIFIQUES DE VENTE L'invention est relative à un système de dégivrage par résistances électriques souples insérées à l'intérieur des tubes de circulation du fluide frigorigène ou du frigoporteur de batteries à ailettes intégrées dans les meubles frigorifiques de vente. Contexte de l'invention Dans les aires de vente alimentaires de moyennes et de grandes surfaces, de nombreux meubles frigorifiques de vente sont ouverts, seuls des rideaux d'air intégrés dans le meuble frigorifique de vente séparent l'atmosphère intérieure du meuble de celle de l'aire de vente. Une des conséquences d'une telle conception est la formation rapide du givre sur les batteries à ailettes où circule soit un fluide frigorigène mis en circulation par un compresseur, soit un fluide frigoporteur mis en circulation par une pompe. Cette formation de givre est d'autant plus importante que le niveau de température de conservation du produit est bas. De telles formations de givre existent aussi bien dans les meubles où sont disposés les produits frais, dont la température de conservation se situe entre 0 et 5 C, mais plus encore les produits surgelés, température de conservation entre -- 20 et - 18 C. Le givre obstrue le passage d'air sur les ailettes, ce qui nécessite d'effectuer des dégivrages à intervalles réguliers. Le nombre de dégivrages varie entre 3 et 6 par 24 heures. Chacun de ces dégivrages dure entre 20 et 45 minutes selon le niveau de température et la quantité de glace à dégivrer. Ces dégivrages amènent à une élévation du niveau de température de l'air circulant sur les produits, température qui monte jusqu'à 10 C, ce qui entraîne deux phénomènes indésirables, une remontée en température très significative des produits de plusieurs degrés Celsius et un transfert brutal d'humidité dans le meuble via l'air chaud qui entraîne des recondensations et des prises en givre non seulement sur certaines parties du meuble mais aussi sur les produits. Etat de l'art Le dégivrage efficace des meubles frigorifiques de vente a fait l'objet de nombreux brevets. La présente invention se distingue de l'état de l'art en résolvant des problèmes mal résolus. Il existe par exemple des systèmes où des résistances électriques souples sont incluses dans des tubes où ne circule pas le fluide frigorigène et où de plus ces tubes ne sont pas mis en contact de manière intime avec les ailettes. Ce système présente plusieurs inconvénients, en particulier une faible efficacité de dégivrage à la fois du fait du nombre restreint de tubes chauffants et par un mauvais contact des tubes et des ailettes. Solution selon l'invention La présente invention concerne un système de dégivrage de meubles frigorifiques de vente caractérisé en ce qu'il comporte des résistances électriques souples insérées dans des tubes brasés à l'intérieur de tubes de circulation d'un fluide frigorigène ou d'un fluide frigoporteur d'un aérofrigorifère. De préférence, le système est caractérisé en ce que l'aérofrigorifère est composé de deux batteries ailetées indépendantes séparées par une cloison isolante, deux volets motorisés, un volet inférieur et un volet supérieur, assurant le passage alterné de l'air à refroidir sur une première batterie pendant qu'une seconde batterie est en mode de dégivrage. De préférence, le système est caractérisé en ce que le volet inférieur recueille et évacue l'eau de dégivrage via une charnière en forme de tube ajouré. De préférence, le système est caractérisé en ce que la première batterie et la seconde batterie en mode de dégivrage ou en mode arrêté sont pilotées par un automate programmable utilisant: - pour le déclenchement du mode de dégivrage, l'écart de température entre l'air à la sortie de l'aérofrigorigère et une température mesurée au point le plus froid de la première batterie, et - pour l'arrêt du mode de dégivrage, le passage à une température supérieure à 7 C d'une sonde mise en contact avec la seconde batterie en mode de dégivrage. Le système proposé vise d'une part à dégivrer la batterie frigorifique sans faire remonter la température de l'air circulant dans le meuble et celle des produits et à réaliser ce dégivrage par des résistances électriques souples mises en place dans des tubes qui sont brasés à l'intérieur des tubes de l'aérofrigorifère où circule le fluide frigorigène ou le fluide frigoporteur. La conception est telle que les résistances électriques souples sont facilement démontables. Pour obtenir une température quasi-constante de l'air froid soufflé sur les produits à conserver, l'aérofrigorifère est composé de deux batteries à ailettes disposées en parallèle sur le circuit d'air et fonctionnant alternativement en mode de production de froid et en mode de dégivrage. Pour permettre un tel fonctionnement, des volets sont disposés en amont et en aval de ces deux batteries à air pour permettre le passage de l'air uniquement sur la batterie en fonctionnement frigorifique et interdire la circulation d'air sur la batterie en dégivrage. Une description détaillée permet de mieux comprendre l'intérêt du système selon l'invention. La figure 1 donne une vue en coupe d'un meuble frigorifique de vente 1 comportant entre autres une série de ventilateurs 2 permettant d'assurer la circulation d'air froid à la fois sur l'aérofrigorifère 30 et dans la structure du meuble. Cet aérofrigorifère 30 comporte une première batterie 3 fonctionnant en parallèle et alternativement avec une batterie 4. L'air passe sur l'une ou l'autre des deux batteries en fonction de la position des volets 5 et 6. Lorsque la batterie 3 produit du froid, la batterie 4 est soit en l'arrêt, soit en dégivrage et inversement, lorsque la batterie 4 est en fonctionnement, les volets 5 et 6 obturent les passages d'air de la batterie 3 qui est alors soit en dégivrage, soit à l'arrêt. Ce fonctionnement alterné permet de ne pas modifier la température de l'air soufflé sur les produits installés 400, 401, 402 et suivants sur les étagères 50 et 51 et suivantes du meuble frigorifique de vente. La figure 2 montre une vue en bout et détaillée de l'aérofrigorifère 30 composé des deux batteries 3 et 4. On y reconnaît les volets motorisés 5 et 6 avec leurs moteurs d'entraînement respectifs 7 et 8. Le détail permet de voir qu'une cloison isolante 11 sépare les batteries 3 et 4 et que chacun des tubes 90, 91, 92, et suivants comportent à l'intérieur de chacun d'eux un tube brasé 100, 101, 102 et suivants recevant une résistance électrique souple. La figure 3 montre une vue d'un circuit d'une batterie comportant deux tés 131 et 132 par où entre puis sort le fluide frigorigène ou frigoporteur, le circuit formé par les tubes ailetés 90, 91, 92 et 93 et suivants où circule le fluide frigorigène ou frigoporteur,et dans lesquels sont brasés les tubes 100, 101, 102 et 103 où les résistances électriques souples 160, 161, 162 et 163 souples sont insérées. La figure 4 donne le détail d'un té d'entrée 130. Le 35 frigorigène ou le frigoporteur entre par la tuyauterie 120 rentrant par un té 130 dans le tube de circulation 90 contenant le tube 100 dont le diamètre est significativement inférieur au tube 90 et contenant la résistance 160. La figure 5 montre un détail des coudes formant les circuits en série où on voit les tube 90 et 91, les deux tubes 100 et 101 contenant les résistances souples 160 et 161, et le coude 140 dont un détail est donné figure 6 montrant comment ce coude brasé dispose de deux découpes particulières 150 et 151 permettant d'introduire les tubes 100 et 101 contenant les résistances souples 160 et 161. La figure 7 est une coupe permettant de voir le tube de circulation 90, le tube 100 intégrant la résistance, la résistance électrique 160, le tube 100 étant brasé à l'intérieur du tube 90 par le joint de brasure 170. La figure 8 montre une vue détaillée du volet inférieur 5 qui présente plusieurs particularités. Pour tenir compte du fait que la batterie 3 peut être une batterie principale plus largement dimensionnée et la batterie 4 une batterie secondaire plus petite, la batterie 3 fonctionnant plus longtemps en mode frigorifique, la batterie 4 fonctionnant essentiellement pendant le cycle de dégivrage de la batterie 3. Dans ce cas, les deux parois 18 et 19 du volet 5 sont non symétriques, la plus grande 18 permettant d'obturer la section où est insérée la batterie 3 la plus grande. Le volet bas 5 a un rôle particulier de récupération de l'eau de dégivrage. Pour ce faire, la charnière basse du volet est constituée d'un tube 20 disposant d'une série d'orifices 210, 211 et suivants par lesquels l'eau de dégivrage est à la fois récupérée, puis drainée à l'extérieur. Le tube 20 comprend un cordon chauffant pour maintenir l'eau dégivrée toujours au-dessus du point de gel. La figure 9 montre un détail de la charnière en forme de tube où on voit la succession des orifices 210, 211 et suivants. Fonctionnement du système selon l'invention L'air est aspiré par le ou les ventilateurs 2 dans un 35 circuit spécifique 60 du meuble frigorifique de vente comme indiqué figure 1. Dans l'exemple pris figure 1, l'air circule sur la batterie principale 3 où il se refroidit et dépose sous forme de givre une partie de son humidité. Lorsque l'écart de température entre la température de la surface de la batterie 3 et de la température de sortie de l'air de la batterie s'accroît, il indique que l'échange se détériore et qu'il faut lancer le cycle de dégivrage de la batterie 3. Les volets 3 et 5 vont donc basculer pour obturer le circuit d'air sur la batterie 3 et permettre la circulation d'air sur la batterie 4. Une régulation du débit de frigorigène qui sera explicitée plus loin permet d'arrêter la circulation du fluide frigorigène ou frigoporteur dans la batterie 3 et permettre au contraire la circulation de ce fluide dans la batterie 4 qui fonctionne alors en évaporateur et produit du froid. Une fois la batterie 3 isolée aérauliquement et vidée de son fluide frigorigène ou frigoporteur, les résistances électriques souples 160 et suivantes insérées dans les tubes 100 et suivants sont alors mises en fonctionnement et font monter la température du tube et suivants et donc 90 et suivants, ainsi que celle des ailettes serties sur ces tubes. Lorsque la température de paroi est supérieure à 0 C, le givre d'eau se met à fondre. La batterie est ainsi dégivrée, l'eau est recueillie par le volet 5 qui dispose d'ailleurs d'une pente adéquate pour permettre l'évacuation gravitaire de cette eau de dégivrage à travers le tube 20. Lorsque la température des ailettes est supérieure à 7 C, l'expérience montre que le givre est entièrement fondu. Un temps d'égouttage est alors prévu et le fonctionnement frigorifique de la batterie 3 peut alors reprendre soit dès que le dégivrage est terminé, soit en attendant qu'une couche critique de givre soit formée sur la batterie 4. Le système ainsi conçu permet un dégivrage rapide, typiquement de l'ordre de 7 à 10 minutes alors qu'il prend usuellement une vingtaine de minutes et comme la production frigorifique a été initiée sur la batterie 4, la température d'air n'a pas variée, résolvant ainsi les difficultés connues des dégivrages habituels. En effet, dans ce cas, l'hygrométrie de l'air soufflé reste stable ainsi que sa température, il ne se forme donc aucun dépôt d'humidité, ni de givre à l'intérieur du meuble frigorifique de vente. Système de commande du dégivrage successif des deux 5 batteries Le tableau ci après présente les temps successifs et les actions à réaliser pour gérer le système de commande du dégivrage successif des deux batteries. To T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 Electrovanne 23 1 1 0 0 0 0 1 1 Electrovanne 24 0 1 1 1 1 1 1 0 Résistances de dégivrage 160 et 0 0 0 0 1 0 0 0 suivantes Batterie en fonctionnement 3 ou 4 3 3 3 4 4 4 4 4 Le temps TO est le début de fonctionnement de la batterie 3 en mode frigorifique, l'électrovanne 23 de la figure 10 est ouverte, c'est-à-dire en position 1 au tableau 1, permettant l'arrivée du fluide frigorigène ou du frigoporteur dans cette batterie alors que l'électrovanne 24 est en position fermée, position 0, et interdit donc la circulation du fluide frigorigène ou frigoporteur sur la batterie 4. Au temps Tl, qui est distant du temps TO d'au moins deux heures, ce temps minimum est d'ailleurs contrôlé par une horloge, le cycle de dégivrage de la batterie 3 commence, les électrovannes 23 et 24 sont alors ouvertes toutes les deux, positions 1 du tableau 1, ce qui permet la mise en température de la batterie 4. Les volets 5 et 6 sont toujours dans la même position. En plus du contrôle par horloge, qui gère le temps minimum, le déclenchement du dégivrage est effectué lorsque l'écart de température entre la sonde 72, placée dans l'air sortant de l'aérofrigorifère 30, et la sonde 70, placée au point le plus froid de la batterie 3, est supérieur à 5 K. Lorsque le dégivrage s'effectue sur la batterie 4, l'écart de température est mesuré entre la sonde 72 et la sonde 71 elle aussi placée au point le plus froid de la batterie 4, c'est- à-dire sur une ailette proche de l'entrée du fluide frigorigène ou frigoporteur, comme l'est d'ailleurs la sonde 70 sur la batterie froide. Au temps T2, l'électrovanne 23 est fermée, position 0 du tableau 1, interrompant l'alimentation en fluide frigorigène ou frigoporteur de la batterie 3, ce qui permet à cette batterie de se vider. La durée de vidage, fixée expérimentalement, est de 1 à 2 minutes. Au temps T3, les volets 5 et 6 changent de position et 10 obstruent le passage d'air sur la batterie 3 et permettent le passage de l'air sur la batterie 4. Au temps T4, la batterie 3 est isolée du circuit d'air et les résistances souples rentrent en fonctionnement, position 1 des résistances souples 160 et suivantes. La durée de dégivrage est contrôlée par le capteur de température 70 qui vérifie que la température de l'ailette la plus froide n'est pas supérieure à 7 C. Lorsque cette température est atteinte, l'alimentation des résistances électriques souples est coupée, position 0 du tableau 1. Le temps de dégivrage est court, inférieur à 10 minutes. Pour la batterie 4 c'est la sonde de température 71 qui contrôle le niveau supérieur de température de l'ailette la plus froide. Au temps T5, les résistances souples 160 et suivantes sont arrêtées et un temps d'égouttage d'environ 10 minutes est laissé, le cordon chauffant de la canalisation d'évacuation d'eau 20 est mis en fonctionnement. Au temps T6, l'électrovanne 23 est ouverte, le fluide frigorigène ou frigoporteur est remis en circulation sur la 30 batterie 3. Au temps T7, les volets 5 et 6 basculent dans la position initiale et le cycle peut recommencer. L'ensemble de ces actions successives ouverture et fermeture des électrovannes 23 et 24, changement de position des volets 5 et 6, mise en marche et arrêt des résistances souples électriques de dégivrage sont des actions programmées dans une unité de contrôle qui utilise comme données d'entrée, pour le déclenchement du dégivrage, l'écart de température entre la sonde 72 et soit la sonde 70 pour la batterie 3, soit la sonde 71 pour la batterie 4 et, pour l'arrêt du dégivrage, les sondes 70 et 71 dès que la température mesurée par ces sondes est supérieure à 7 C. Une minuterie intègre les différentes séquences temporelles de vidage de la batterie de son fluide et d'égouttage ainsi que du temps minimum entre deux dégivrages. REVENDICATIONS 1. Système de dégivrage de meubles frigorifiques de vente (1) caractérisé en ce qu'il comporte des résistances électriques souples (160, 161, 162, 163) insérées dans des tubes brasés (100, 101, 102, 103) à l'intérieur de tubes de circulation (90, 91, 92, 93) d'un fluide frigorigène ou d'un fluide frigoporteur d'un aérofrigorifère (30). 2. Système selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'aérofrigorifère (30) comporte deux batteries (3, 4) ailetées indépendantes séparées par une cloison isolante (11), deux volets motorisés, un volet inférieur (5) et un volet supérieur (6), assurant le passage alterné de l'air à refroidir sur une première batterie (3) pendant qu'une seconde batterie (4) est en mode de dégivrage. 3. Système selon la revendication 2 caractérisé en ce que le volet inférieur (5) recueille et évacue l'eau de dégivrage via une charnière en forme de tube ajouré (20). 4. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la première batterie (3) et la seconde batterie (4) en mode de dégivrage ou en mode arrêté sont pilotées par un automate programmable utilisant: - pour le déclenchement du mode de dégivrage, l'écart de température entre l'air à la sortie de l'aérofrigorifère (30) et une température mesurée au point le plus froid de la première batterie (3), et - pour l'arrêt du mode de dégivrage, le passage à une température supérieure à 7 C d'une sonde mise en contact avec la seconde batterie (4) en mode de dégivrage.