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Procédé et appareil pour refroidir ou conserver des produits par le froid.
La présente invention concerne un procédé et un appareil pour refroidir ou conserver des produits par le froid, au moyen de substances réfrigérantes solides, à température relativement très basse, comme l'acide carboni- que solide par exemple.
Il est bien connu que, pour éviter la détérioration des produits à conserver, ainsi qu'une dépense inutile de substance réfrigérante, il est important d'empêcher toute surcongélation. Lorsqu'on enferme une quantité de matière
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dont la température est inférieure à la température atmos- phérique dans un récipient calorifugé, et qu'on désire main- tenir cette matière à cette température réduite, il suffit de prévoir des moyens d'extraire du voisinage immédiat de la matière emmagasinée la chaleur qui s'infiltre à travers l'i- solation.
Suivant la présente invention, on extrait la chaleur systématiquement et on obtient un réglage exact de la tempé- rature dans le frigorifère ou espace réfrigéré, en interpo- sant entre la substance réfrigérante et le frigorifère une résistance thermique d'importante convenable. Par "résistance thermique" on entend ici tout trajet de transmission de cha- leur relativement mauvais conducteur. Dans sa forme la plus simple, cette résistance thermique consiste en une ou plu- sieurs couches de matière calorifuge, imperméable à l'humi- dité, disposées entre la substance réfrigérante et le frigo- rifère et constituées, de préférence, de fibre de bois com- primée ou de caoutchouc poreux. On peut accroître la valeur de la résistance thermique en augmentant le nombre et/ou l'épaisseur des couches de matière isolante.
La quantité de chaleur qui traverse la résistance thermique pour gagner la substance réfrigérante est propor- tionnée à la conductibilité du trajet de transmission, ainsi / qu'à la différence de température existant entre cette substan- ce et le frigorifère. Par exemple, si on place dans le fri- gorifère une matière à la température ordinaire, la fuite de chaleur à travers la résistance thermique sera relativement grande, et plus importante que la quantité de chaleur pas- sant de l'atmosphère dans le frigorifère. La température ré- gnant dans celui-ci s'abaisse donc jusqu'à ce que l'équilibre
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soit rétabli, l'importance de la résistance thermique dé- terminant la température finale.
On peut maintenir dans le frigorifère toute température voulue (dans certaines limites qu'impose la nature de la substance réfrigérante) en modi- fiant la résistance thermique.
La résistance thermique peut consister en une ré- sistance variable, disposée en parallèle avec une résistance fixe. En donnant à ces deux résistances des valeurs relatives convenables, on peut modifier la température du frigorifère dans des limites voulues (subordonnées à l'importance de la résistance variable),à partir d'une température supérieure déterminée par.l'importance de la résistance fixe. D'autre part, on peut placer en série les résistances fixeetvariable.
En pratique, la résistance fixe peut être constituée par le calorifuge entourant la substance réfrigérante et placé en contact avec le frigorifère.
Suivant un mode de réalisation préféré de l'inven- tion, afin de faciliter le maintien d'une température uniforme dans toute l'étendue du frigorifère, on place un bon conduc- teur thermique en contact direct avec le frigorifère et avec la résistance thermique. Ce conducteur peut consister en une doublure ou paroi métallique du frigorifère, et dans ce cas il faut que le métal soit d'une conductibilité et d'une épaisseur telles qu'il s'établisse sur toute sa surface une température sensiblement uniforme. Dans le cas d'une doublure en aluminium, ayant une superficie de 1.11 m2, une épaisseur de 3 mm. à 4,5 mm. serait adéquate. Un frigorifère de ce genre convient particulièrement pour la conservation de crè- mes glacées et produits analogues.
Si le volume du frigori- fère est tellement grand que pour y maintenir une température uniforme il faille lui donner une doublure de trop grande
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épaisseur, on peut utiliser plusieurs résistances thermiques.
Dans les cas où le frigorifère a un volume relative- ment grand et possède une capacité relative d'air suffisamment grande pour permettre d'y entretenir partout une température uniforme par des courants de convection, il est préférable que le conducteur soit en forme de surface de radiation, avan- tageusement munie d'ailettes, et disposée dans le plafond ou la partie supérieure du frigorifère.
En outre, il est préférable de placer un bon conduc- teur thermique en contact direct avec la substance réfrigéran- te et avec la résistance variable. Ce conducteur peut avan- tageùsement consister en un blindage métallique, destiné à entourer le produit réfrigérant, entièrement ou ,en partie.
Une partie de ce blindage, sa base par exemple, constitue un des contacts de la résistance thermique, le restant du blindage et toute partie exposée du récipient contenant la substance réfrigérante étant entourés, comme d'habitude, d'une matière calorifuge. On assure ainsi que l'extrémité froide de la résistance thermique reste toujours à une tem- pérature uniforme, tant qu'il demeure de la substance réfri- gérante dans le réservoir, et que de petits morceaux de cette substance soient aussi efficaces que l'est un gros bloc.
On peut disposer le réservoir ou récipient contenant la substance réfrigérante à l'intérieur ou à l'extérieur du frigorifère, ou en partie dans celui-ci et en partie en de- hors.
Afin de bien faire comprendre l'invention on la décri- ra maintenant avec référence aux dessins annexés, représen- tant, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs types de frigorifères conformes à cette invention.
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Sur ces dessins:
Fig. 1 est une coupe verticale d'un frigorifère convenant pour la conservation de la crème glacée.
Fig. 2 est une coupe verticale, suivant la ligne X-X de Fig. 3, d'une montre ou vitrine frigorifère.
Fig. 3 est une coupe verticale de cette même vitrine, suivant la ligne Y-Y de la fig. 2.
Fig. 4 est une coupe verticale d'un camion frigorifère.
Fig. 5 est une coupe verticale d'un frigorifère à double chambre, convenant pour la conservation de produits congelés à deux températures différentes.
Fig. 6 est une coupe verticale du sommet d'une cru- che à lait frigorifère, ou d'une bouteille à vide, doublée de métal, et
Fig. 7 est une coupe verticale d'une partie d'un fri- gorifère pour crème glacée.
Sur la fig. 1, A et B représentent respectivement les parois externe et interne d'un frigorifère, séparées par une matière possédant des propriétés calorifuges convenables, telle que le kapok ou le liège. La paroi interne B, faite en métal bon conducteur de la chaleur, tel que de l'aluminium de 3 mm. à 4,5 mm. d'épaisseur, constitue l'élément conduc- teur de chaleur destiné à stabiliser les conditions thermi- ques aux limites de la chambre froide ou frigorifère propre- ment dit, C désigne un récipient, destiné à contenir la crè- me glacée ou autre produit à conserver à basse température, et reposant sur le dispositif frigorifique consistant en une boite D, en bois de balsamier ou autre isolant convenable, qui contient l'acide carbonique solide E et dont le fond est fermé par un couvercle en métal F.
L'acide carbonique solide repose sur une plaque en métal G, séparée de F par un coussin
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isolant H, lequel peut être fait de caoutchouc poreux, ou autre matière calorifuge convenable. Le frigorifère entier est fermé par un couvercle K, dont la face inférieure comporte une plaque en métal J, en contact thermique avec la doublure métallique intérieure B.
Pour utiliser pratiquement ce frigorifère, on rem- plit la boîte D d'un bloc ou de morceaux irréguliers d'acide carbonique solide, on la ferme au moyen des plaques G et F placées de part et d'autre du coussin isolant H, et on la pose à l'envers dans le fond du frigorifère comme le montre le dessin. Les parois de la boîte D constituent la résistance thermique fixe mentionnée ci-dessus, le coussin isolant H constituant la résistance variable, qu'on peut choisir ou changer à volonté.
Dans le cas d'un frigorifère destiné à contenir de - 10à 25 litres,l'épaisseur des parois de la boîte D peut varier entre 13 mm. et 25mm, ces parois maintenant alors dans le frigorifère une température de l'ordre de -10 C, pour une température atmosphérique de l'ordre de 25 C. On peut obtenir une variation supplémentaire de la température du frigorifère, comprise dans les limites de 5 C en plus ou en moins en aug- mentant ou en diminuant, de 1,5 mm à 4,5 mm, l'épaisseur du coussin isolant H. Lorsque l'isolement général du frigorifère est assuré par une couche de kapok de 10 cm. environ, la consommation d'acide carbonique solide est d'environ 50 gram- mes en 24 heures, par litre de capacité, dans les conditions décrites ci-dessus.
Sur les figs. 2 et 3, A, B désignent les parois externe et interne de la montre ou vitrine (séparées par une couche convenable de matière isolante telle que le kapok ou
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le liège), lesquelles peuvent ou non être faites en métal.
C désigne un récipient métallique dans lequel on place de l'acide carbonique solide, soit à l'état de bloc massif ou en morceaux de forme irrégulière. Le récipient C est fermé par un couvercle isolant D, lequel peut être de niveau avec l'isolement général de la vitrine et en faire partie. E est une plaque en métal bon conducteur (ailette de radiation) située dans la partie supérieure de la vitrine et séparée du récipient C par des plaques F en matière calorifuge, les- quelles peuvent être annulaires, si le récipient C est cy- lindrique. Le récipient C est également séparé de la plaque en métal E, par un coussin isolant G.
Pour utiliser la vitrine, on remplit le récipient C d'acide carbonique solide et on le met en place, sur un cous- sin isolant convenable G. L'isolant F constitue la résistance thermique fixe mentionnée ci-dessus, et détermine l'ordre de la température régnant dans la vitrine. Le coussin isolant G constitue la résistance variable, et permet de modifier la température dans des limites appropriées en choisissant con- venablement ses dimensions et la matière dont il est fait.
Dans le cas d'une vitrine de 105 cm. de longueur, 60 cm. de largeur, et 50 cm. de profondeur, ayant des parois isolantes F en bois de balsamier de 13 mm. à 25 mm. d'épais- seur, on a obtenu une température générale de l'ordre de -10 C, pour une température atmosphérique de l'ordre de 25 C. On a obtenu une variation supplémentaire de température dans des limites de 5 C en plus ou en moins en modifiant entre 3 mm. et 6 mm. l'épaisseur du coussin de résistance G, fait de caoutchouc poreux. Lorsque l'isolation générale est assurée par une couche de kapok de 5 cm. environ, la consom-
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mation d'acide carbonique solide est approximativement de
5,5 kg. par 24 heures, dans les conditions précitées.
La fig. 4 représente l'application de l'invention dans le cas d'un camion de transport, dont les parois exter- ne et interne A, B sont séparées par une masse isolante con- venable, C étant le récipient destiné à contenir l'acide car- bonique solide, et D le couvercle de ce récipient. E est la plaque en métal bon conducteur (ailette de radiation) séparée du récipient à acide carbonique solide, par des résistances fixes F et une résistance variable G.
Le fonctionnement de ce frigorifère est identique à celui de la vitrine décrite ci- dessus, mais comme il est important que l'isolement soit aussi parfait que possible il est préférable, dans ce but, de pré- voir des conduits H,susceptibles d'évacuer dans la masse de kapok ou autre isolant l'acide carbonique sec qui se dégage de la chambre frigorifique, ce qui a pour effet d'accroître les propriétés isolantes du kapok et d'empêcher que de l'air humide n'y pénètre.
Dans le mode de réalisation représenté sur la fig.5, l'invention est appliquée à un frigorifère à chambres multi- ples, convenant pour la conservation de produits refroidis à deux températures différentes. A est la paroi externe du fri- gorifère, lequel contient deux récipients B en métal, entourés d'une masse isolante convenable, telle que du kapok. Chacun de ces récipients, faits d'un métal bon conducteur de la chaleur tel, par exemple, que de l'aluminium de 4,5 à 6 mm. d'épaisseur, constitue l'élément conducteur thermique nécessaire pour stabiliser la température à la limite des chambres froides. Chaque récipient B est fermé par un cou- vercle C dont la face inférieure est doublée d'une plaque métallique, disposée en bon contact thermique avec le réci-
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pient qu'elle recouvre.
Le dispositif réfrigérant consiste en un récipient métallique D muni d'un couvercle isolant E, destiné à recevoir l'acide carbonique solide entouré de ré- sistance thermique fixes F et reposant sur une résistance thermique variable G. Afin de pouvoir maintenir dans les deux récipients B des températures différentes, on intercale une résistance thermique H supplémentaire d'un côté seulement du dispositif frigorifique et, en choisissant convenablement les caractéristiques de cette résistance, on peut obtenir toute différence prédéterminée de température entre les deux récipients.
La Fig. 6 montre l'application de ces mêmes principes à une cruche à lait refroidie ou à une bouteille "thermos" métallisée intérieurement et refroidie. Dans ce cas on peut, de préférence, réaliser le dispositif frigorifique de manière qu'il serve à obturer l'embouchure du récipient. A est la pa- roi métallique interne du récipient, entourée d'un isolant convenable, mais on peut éventuellement considérer cette pa- roi comme étant la paroi interne d'un récipient à double paroi formant chemise à vide. Le dispositif frigorifique, comportant une paroi de matière isolante B, possède un fond C en métal sur lequel on place une résistance supplémentaire, en forme de coussin D. On met l'acide carbonique solide dans le dispositif frigorifique, sur une plaque en métal E, et on l'y enferme à l'aide d'un couvercle isolant F.
De même que dans les autres applications de la présente invention, la tem- pérature générale du récipient est déterminée par l'importance des résistances B, et on peut modifier cette température en utilisant des coussins D appropriés.
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La fig. 7 représente une partie d'un frigorifère pour la crème glacée. Sur cette figure, 1 désigne un comparti- ment destiné à loger un bloc d'acide carbonique solide repo- sant sur un couvercle amovible 2. Ce couvercle et les parois du compartiment 1, en aluminium de 3 mm. à 4,5 mm. d'épais- seur,de préférence, sont surmontés par un manchon ou cylindre 3. Un tambour ou piston 4 coulisse dans ce manchon sans tou- tefois avoir un contact métallique avec lui. Eventuellement, on peut l'en séparer à l'aide d'une bague en cellulolde. Ce piston 4 est actionné par une vis 5, constituant un bon con- ducteur thermique entre le piston, d'une part, et les éléments 6,8 bons conducteurs thermiques qui entourent la chambre froide, d'autre part. Tout l'appareil est entouré d'une masse isolante 10.
Grâce à un joint fraisé 7, on peut retirer d'un ' bloc le récipient 1 et la résistance variable assemblés par des lattes de bois 11, en vue de remplir le compartiment 1 d'acide de carbonique solide. En service, on peut faire va- rier le chemin d'infiltration de la chaleur entre l'acide carbonique solide et l'élément bon conducteur thermique, en modifiant la. pénétration du tambour ou piston dans le cylindre.
Un tampon de caoutchouc spongieux 12 empêche que le dépla- cement du piston ne comprime du gaz sous celui-ci.
REVENDICATIONS ---------------------------
1.- Procédé pour refroidir ou conserver des produits par le froid, à l'aide de substances réfrigérantes solides, l'acide carbonique solide par exemple, consistant à extraire une quantité déterminée et réglable de chaleur du frigorifre ou espace réfrigéré en interposant entre la substance réfri- gérante solide et le frigorifère une résistance thermique de valeur convenable.
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