Brevet FR2950683A1 — publié le 20110401

Installation de refroidissement de produits comprenant un tunnel au travers duquel les produits sont amenés à défiler, un rideau d'air froid étant généré en entrée du tunnel. L'invention concerne le domaine du froid industriel. Plus précisément, l'invention concerne les installations de refroidissement de produits, en particulier alimentaires, du type de ceux dans lesquels les produits défilent dans un tunnel de refroidissement avant conditionnement. Dans l'industrie agroalimentaire, les exigences réglementaires en matière de chaîne du froid sont de plus en plus strictes. Suivant la nature du produit alimentaire et la durée de conservation que l'on envisage pour celui-ci, différentes techniques de refroidissement peuvent être utilisées. Parmi celles-ci, on connaît notamment les tunnels de refroidissement, selon lesquels les produits alimentaires défilent dans une enceinte intégrant des moyens de génération d'air froid, appelés également batterie d'air froid. Le défilement des produits dans le tunnel est assuré par un film déroulant ou un tapis sans fin sur lesquels les produits reposent. Classiquement, le film déroulant ou le tapis sans fin cheminent à l'intérieur de l'enceinte en glissant sur une sole refroidie. Traditionnellement, les moyens de génération d'air froid intégrés dans l'enceinte de ces tunnels comprennent un ventilateur, formant moyen de soufflage. On connaît notamment une technique selon laquelle la batterie d'air froid est constituée par un échangeur à ailettes placé entre le ventilateur d'air froid et les produits à refroidir. On connaît également une autre technique selon laquelle la ou les batteries d'air froid intégrées au tunnel comprennent chacune un caisson dans lequel l'air froid est soufflé, ce caisson étant pourvu de fentes de façon à générer un flux d'air froid lamellaire dirigé vers les produits. Avec les installations existantes, on constate plusieurs inconvénients parmi lesquels : 2950683 '2 - de l'air à température ambiante (considéré comme de l'air chaud par rapport à la température de l'air régnant dans le tunnel) peut pénétrer à l'intérieur du tunnel, par l'ouverture d'entrée ou par l'ouverture de sortie du tunnel, ce qui est 5 bien sûr préjudiciable à la capacité de refroidissement du tunnel ; - certains produits sont amenés à l'intérieur du tunnel tandis qu'ils sont encore chauds, ce qui en soit tend à augmenter la durée d'amenée des produits à la température souhaitée, et 10 ce qui, de plus, tend à introduire une fraction humide à l'intérieur du tunnel, ce qui provoque la formation de givre sur les parois des échangeurs de chaleur et qui, à terme, réduit leur capacité de refroidissement. Par ailleurs, les batteries d'air froid comprennent un système d'échangeur 15 de chaleur qui coopère avec des moyens d'acheminement d'un fluide frigorifique qui refroidit les surfaces de contact de l'échangeur de chaleur sur lesquelles l'air est soufflé par un ventilateur. Plusieurs fluides frigorifiques peuvent être mis en oeuvre à cet effet, tel que le fréon, l'ammoniac, le CO2, l'azote ... Dans le cas de l'azote, celui-ci est amené en phase liquide au contact des 20 échangeurs de chaleur, au niveau desquels il se réchauffe et tend à se transformer en phase gazeuse. Les rejets de cette phase gazeuse d'azote sont normalement maîtrisés par des hottes aspirantes présentes en entrée et en sortie du tunnel de refroidissement, permettant d'acheminer l'azote gazeux à distance (généralement expulsé par le toit du bâtiment incluant l'installation) des personnes susceptibles 25 d'être en présence ou à proximité de l'installation. Toutefois, il peut dans certains cas être déploré un mauvais réglage des hottes qui conduit à des rejets d'azote gazeux en entrée et/ou en sortie du tunnel, ce qui peut conduire à des situations extrêmes d'asphyxie des personnes évoluant dans l'environnement de l'installation. L'invention a notamment pour objectif de pallier ces inconvénients de l'art antérieur. Plus précisément, l'invention a pour objectif de proposer une installation de refroidissement de produits mettant en oeuvre un tunnel de refroidissement qui présente un rendement en termes de refroidissement (poids de produits refroidis par heure à une température donnée) amélioré par rapport aux techniques de l'art antérieur. L'invention a également pour objectif de fournir une telle installation de refroidissement qui supprime, ou à tout le moins limite, les risques d'apparition de givre sur les surfaces de contact des échangeurs de chaleur intégrés au tunnel. L'invention a encore pour objectif de supprimer, ou à tout le moins de limiter, les risques de rejet d'une fraction gazeuse du fluide frigorifique au niveau des personnes évoluant au voisinage de l'installation, ceci en particulier dans le cas des installations utilisant de l'azote liquide. Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints grâce à l'invention qui a pour objet une installation de refroidissement de produits, comprenant un tunnel et des moyens d'entraînement desdits produits permettant de faire défiler lesdits produits d'une ouverture d'entrée dudit tunnel vers une ouverture de sortie dudit tunnel, ledit tunnel intégrant des moyens de production d'air froid à l'aide d'au moins un échangeur de chaleur associé à des moyens d'acheminement d'un fluide frigorifique, caractérisée en ce que lesdits moyens d'acheminement s'étendent jusqu'à au moins un échangeur de chaleur secondaire avec lequel ils coopèrent, ledit échangeur de chaleur secondaire étant associé à des moyens de génération d'un rideau d'air froid descendant au travers duquel lesdits produits sont destinés à passer pour pénétrer dans ledit tunnel. Ainsi, grâce à l'invention, on créé à l'entrée du tunnel un rideau d'air qui confère à l'installation de refroidissement de nombreux avantages parmi lesquels : 2950683 .4 - le rideau d'air froid exerce un premier refroidissement des produits pénétrant à l'intérieur du tunnel, facilitant leur refroidissement ultérieur à l'intérieur du tunnel ; le rideau d'air froid tend à maintenir les vapeurs éventuelles 5 émanant des produits chauds, évitant ainsi de faire pénétrer à l'intérieur du tunnel de l'humidité susceptible d'entraîner du givre sur les surfaces de contact des échangeurs de chaleur intégrés au tunnel. Il en résulte qu'une installation de refroidissement selon l'invention 10 présente un rendement amélioré par rapport aux installations de l'art antérieur. Selon un mode de réalisation préférentiel, lesdits moyens de génération comprennent au moins une fente débouchant au-dessus de ladite ouverture d'entrée et s'étendant sur une largeur supérieure ou égale à celle de ladite ouverture d'entrée. 15 De cette façon, le rideau d'air froid tend à générer une séparation entre la zone froide (à l'intérieur du tunnel) et la zone chaude (à l'extérieur du tunnel), évitant de cette façon l'entrée d'air chaud à l'intérieur du tunnel. Cela contribue également à optimiser le rendement de l'installation de refroidissement. 20 Selon une solution avantageuse, lesdits moyens d'acheminement s'étendent de façon à coopérer en premier lieu avec lesdits moyens de production d'air froid intégrés audit tunnel puis, en deuxième lieu, avec ledit échangeur de chaleur secondaire. Ainsi, on optimise l'effet du fluide frigorifique, en utilisant son froid 25 résiduel (après échange avec les batteries intégrées au tunnel), qui peut être de l'ordre de - 60°C (tandis qu'il est de l'ordre de -100° C à l'intérieur du tunnel), ce qui suffit amplement à créer un rideau d'air froid de nature à engendrer une première étape de refroidissement, à maintenir les vapeurs hors du tunnel et/ou à créer une séparation zone chaude/zone froide. 2950683 .5 Selon une solution avantageuse, lesdits moyens de production d'air froid comprennent au moins une batterie apte à générer un flux d'air froid lamellaire descendant. Avantageusement, l'installation comprend une sole sur laquelle lesdits 5 produits sont destinés à défiler à l'intérieur dudit tunnel, lesdits moyens d'acheminement s'étendant au contact avec ladite sole en vue de la refroidir. Selon une première variante de réalisation, lesdits moyens d'acheminement coopèrent en série avec ladite ou lesdites batteries et ladite sole. Selon une deuxième variante de réalisation, lesdits moyens 10 d'acheminement coopèrent en parallèle avec ladite ou lesdites batteries et avec ladite sole. Selon un mode de réalisation préférentiel, lesdits moyens d'acheminement s'étendent jusqu'à au moins un deuxième échangeur de chaleur secondaire avec lequel ils coopèrent, ledit deuxième échangeur de chaleur 15 secondaire étant associé à des moyens de génération d'un rideau d'air froid au travers duquel lesdits produits sont destinés à passer en sortie dudit tunnel, lesdits moyens de génération associés audit deuxième échangeur de chaleur comprenant au moins une fente apte à engendrer un rideau d'air s'étendant au moins en coïncidence avec ladite ouverture de sortie. 20 De cette façon, on créé également un rideau d'air en sortie du tunnel de refroidissement, évitant ainsi l'entrée d'air chaud à l'intérieur du tunnel, par l'ouverture de sortie du tunnel. Préférentiellement, lesdits moyens d'acheminement s'étendent de façon à coopérer en premier lieu avec lesdits moyens de production d'air froid intégrés 25 audit tunnel puis, en second lieu avec lesdits échangeurs de chaleur secondaires. De cette façon, l'effet frigorifique résiduel du fluide frigorifique (après échange de chaleur avec les échangeurs intégrés au tunnel) est récupéré pour coopérer tant avec l'échangeur de chaleur en entrée du tunnel qu'avec l'échangeur de chaleur en sortie du tunnel. 2950683 '6 Avantageusement, lesdits échangeurs de chaleur secondaires sont alimentés en air par une prise d'air ambiant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation 5 préférentiel de l'invention, donné à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique d'une installation de refroidissement du type auquel s'applique l'invention 10 - la figure 2 est une illustration schématique partielle, côté entrée du tunnel, d'une installation de refroidissement selon l'invention - la figure 3 est une illustration schématique partielle, côté sortie du tunnel, d'une installation de refroidissement selon 15 l'invention - la figure 4 est une vue schématique de face d'une installation de refroidissement selon l'invention ; - la figure 5 est une représentation schématique d'un circuit de fluide d'une installation de refroidissement selon l'invention. 20 Tel qu'indiqué précédemment, le principe de l'invention réside dans le fait de construire une installation de refroidissement de telle sorte que les moyens d'acheminement du fluide frigorifique coopérant avec les batteries intégrées au tunnel coopèrent également avec un échangeur secondaire (ou plus) situé à l'extérieur du tunnel et associé à des moyens de génération d'un rideau 25 d'air froid (ou d'une lame d'air froid) descendant au travers duquel les produits sont destinés à passer pour pénétrer dans le tunnel. En référence à la figure 1, une installation de refroidissement du type de celle de l'invention comprend de façon connue en soi, une enceinte 100 incluant une ou plusieurs batteries d'air froid 1 comprenant chacune un échangeur de chaleur 10 et un ventilateur 1 l. L'échangeur de chaleur 10 coopère avec des 2950683 .7 moyens d'acheminement 12 d'un fluide frigorifique s'étendant classiquement sous forme d'un serpentin et transférant du froid à une surface de contact de l'échangeur de chaleur, le ventilateur 11 soufflant de l'air sur la surface de contact de l'échangeur de chaleur. 5 L'air généré par les batteries 1 est soufflé à l'intérieur d'un caisson 13 pourvu de fentes 130 permettant de générer un flux d'air froid lamellaire dirigé vers les produits. Plus précisément, le caisson 13 est constitué par un ensemble de tuyères conçues et positionnées sous la batterie d'air froid de telle sorte que l'axe longitudinal des fentes 130 soit sensiblement perpendiculaire à l'axe de 10 défilement des produits. Chacune des tuyères présente, vue de face en considérant l'axe de défilement des produits, une forme d'éventail ouvert en direction des produits, tandis qu'elle présente un profil en forme d'entonnoir qui se rétrécit en direction des produits à refroidir. L'installation comprend également un support 2 sur lequel sont disposés 15 des produits à refroidir, le déplacement de ces produits à l'intérieur de l'enceinte étant assuré par le défilement d'un film déroulant 20 (ou d'un tapis sans fin selon une alternative envisageable). Préférentiellement, le support 2 est constitué par une sole refroidie par les moyens d'acheminement du fluide frigorifique. 20 Le film déroulant (ou le tapis sans fin) constituent donc des moyens d'entraînement des produits permettant de faire défiler des produits d'une ouverture d'entrée 3 du tunnel vers une ouverture de sortie 4 du tunnel. On note que les moyens d'acheminement du fluide frigorifique coopèrent en série avec les batteries puis avec la sole, ou, selon une autre variante 25 envisageable, en parallèle avec les batteries et avec la sole. Selon le principe de l'invention, des moyens d'acheminement 5 du fluide frigorifique s'étendent jusqu'à un échangeur de chaleur secondaire situé à l'extérieur de l'enceinte 100 du tunnel de refroidissement, situé du côté de l'ouverture d'entrée 3 du tunnel (figures 2 et 4), une conduite 50 d'évacuation du 30 fluide permettant de collecter le fluide en sortie d'échangeur. 2950683 .g Cet échangeur de chaleur secondaire coopère avec les moyens d'acheminement du fluide frigorifique de façon connue en soi, tel que décrit précédemment en référence aux batteries 1 intégrées au tunnel. En d'autres termes, les moyens d'acheminement s'étendent au niveau de l'échangeur de 5 chaleur secondaire selon une forme en serpentin destiné à transférer le froid du fluide frigorifique à une surface de contact de l'échangeur de chaleur, un ventilateur 60 situé au-dessus de l'échangeur de chaleur secondaire 6 soufflant de l'air en direction de la surface de contact de l'échangeur de chaleur, l'air froid étant pulsé dans un caisson 61 situé en dessous de l'échangeur de chaleur 6. 10 Ce caisson 61 est conçu de façon à présenter une fente 610 au travers de laquelle l'air froid est soufflé. Ainsi, l'échangeur de chaleur est associé au caisson 61 qui constitue des moyens de génération d'un rideau d'air froid (formé par la lame d'air expulsée au travers de la fente 610 et s'étendant sur la largeur de la fente 610), ce rideau 15 d'air froid descendant en direction des produits P. Les produits P présents sur le film déroulant (ou sur le tapis sans fin) doivent donc passer au travers de ce rideau d'air froid pour pénétrer dans l'enceinte 100 du tunnel. Selon le présent mode de réalisation, la fente 610 du caisson 61 débouche au-dessus de l'ouverture d'entrée 3 et s'étend sur une largeur supérieure ou égale 20 à celle de l'ouverture d'entrée 3 . De plus, en référence à la figure 3, un système équivalent à celui monté en entrée du tunnel est monté également en sortie du tunnel. Plus précisément, un deuxième échangeur de chaleur secondaire 7 est monté à l'extérieur du tunnel au niveau de l'ouverture de sortie 4 du tunnel. Des moyens d'acheminement 5 du 25 fluide frigorifique s'étendent jusqu'à l'échangeur de chaleur 7 et coopèrent avec la surface de contact de cet échangeur de chaleur de la façon déjà décrite précédemment, de l'air étant soufflé en direction de la surface de contact de l'échangeur de chaleur 7 à l'aide d'un ventilateur 70, l'air froid étant récupéré dans un caisson 71 qui présente une fente 710. La fente 710 du caisson 71 30 constitue ainsi des moyens de génération d'un rideau d'air froid au travers 2950683 .9 duquel les produits sont destinés à passer en sortie du tunnel, la fente 710 s'étendant en largeur par rapport à l'ouverture de sortie 4 de façon à pouvoir engendrer un rideau d'air s'étendant au moins en coïncidence avec l'ouverture de sortie. 5 On note que les échangeurs de chaleur secondaires 6 et 7 sont alimentés en air par une prise d'air ambiant 600, 700. Par ailleurs, les moyens d'acheminement 5 du fluide frigorifique s'étendent de façon à coopérer en premier lieu avec les batteries 1 intégrées dans l'enceinte 100 du tunnel, puis en deuxième lieu, avec les échangeurs de chaleur 10 secondaires 6, 7. Cela est illustré par la figure 5 qui montre un exemple de circuit de circulation de fluide frigorifique d'une installation de refroidissement selon l'invention. Tel que cela apparaît sur la figure 5, le circuit de circulation de fluide 15 frigorifique selon le présent mode de réalisation comprend : - un circuit primaire 12 d'alimentation en fluide à l'état initial, destiné à alimenter les batteries du tunnel et éventuellement la sole; - un circuit secondaire 120 dans lequel circule le fluide déjà 20 partiellement utilisé et récupéré en sortie des batteries du tunnel et éventuellement de la sole ; - un circuit de collecte du fluide 121, en communication avec le circuit secondaire 120 ; - des moyens d'acheminement 5 de fluide (ayant un pouvoir 25 frigorifique résiduel) à chaque extrémité du circuit de collecte 121, prévus pour alimenter les échangeurs de chaleurs secondaires externes au tunnel et destinés à générer un rideau d'air froid en entrée et en sortie de tunnel. On note que le circuit de collecte 121 et le circuit primaire 12 sont 30 couplés mécaniquement mais ne communiquent pas directement entre eux. REVENDICATIONS1. Installation de refroidissement de produits, comprenant un tunnel et des moyens d'entraînement desdits produits permettant de faire défiler lesdits produits d'une ouverture d'entrée dudit tunnel vers une ouverture de sortie dudit tunnel, ledit tunnel intégrant des moyens de production d'air froid à l'aide d'au moins un échangeur de chaleur associé à des moyens d'acheminement d'un fluide frigorifique, caractérisée en ce que lesdits moyens d'acheminement s'étendent jusqu'à au moins un échangeur de chaleur secondaire avec lequel ils coopèrent, ledit échangeur de chaleur secondaire étant associé à des moyens de génération d'un rideau d'air froid descendant au travers duquel lesdits produits sont destinés à passer pour pénétrer dans ledit tunnel. 2. Installation de refroidissement selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits moyens de génération comprennent au moins une fente débouchant au-dessus de ladite ouverture d'entrée et s'étendant sur une largeur supérieure ou égale à celle de ladite ouverture d'entrée. 3. Installation de refroidissement selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que lesdits moyens d'acheminement s'étendent de façon à coopérer en premier lieu avec lesdits moyens de production d'air froid intégrés audit tunnel puis, en deuxième lieu avec ledit échangeur de chaleur secondaire. 4. Installation de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que lesdits moyens de production d'air froid 25 comprennent au moins une batterie apte à générer un flux d'air froid lamellaire descendant. 5. Installation de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comprend une sole sur laquelle lesdits produits sont destinés à défiler à l'intérieur dudit tunnel, lesdits moyens 30 d'acheminement s'étendant en contact avec ladite sole en vue de la 2950683 •1 1 refroidir. 6. Installation de refroidissement selon les revendications 4 et 5, caractérisée en ce que lesdits moyens d'acheminement coopèrent en série avec ladite ou lesdites batteries et ladite sole. 5 7. Installation de refroidissement selon les revendications 4 et 5, caractérisée en ce que lesdits moyens d'acheminement coopèrent en parallèle avec ladite ou lesdites batteries et avec ladite sole. 8. Installation de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que lesdits moyens d'acheminement s'étendent 10 jusqu'à au moins un deuxième échangeur de chaleur secondaire avec lequel ils coopèrent, ledit deuxième échangeur de chaleur secondaire étant associé à des moyens de génération d'un rideau d'air froid au travers duquel lesdits produits sont destinés à passer en sortie dudit tunnel, lesdits moyens de génération associés audit deuxième échangeur de chaleur 15 comprenant au moins une fente apte à engendrer un rideau d'air s'étendant au moins en coïncidence avec ladite ouverture de sortie. 9. Installation de refroidissement selon les revendications 3 et 8, caractérisée en ce que lesdits moyens d'acheminement s'étendent de façon à coopérer en premier lieu avec lesdits moyens de production d'air froid intégrés audit 20 tunnel puis, en deuxième lieu avec lesdits échangeurs de chaleur secondaires. 10. Installation de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que lesdits échangeurs de chaleur secondaires sont alimentés en air par une prise d'air ambiant.25