EP0393061B1 - Enceinte refrigeree mobile pour denrees alimentaires - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne la génération d'un débit de gaz réfrigéré à partir d'une masse de matière frigorigène à l'état solide ou liquide en sublimant ou vaporisant dans une enceinte de vaporisation étanche (4) ladite matière frigorigène (7) et on utilise le débit gazeux sous pression ainsi produit comme flux d'entraînement (9) d'un débit du gaz à réfrigérer à travers un éjecteur à gaz (9) du type Venturi. L'installation selon l'invention est caractérisée en ce que la sortie de l'éjecteur (9) est branchée sur une gaine (10) dont la longueur est développée dans l'enceinte réfrigérée, cette gaine comportant sur sa longueur des orifices de sortie constitués par des buses (11) pour répartir le débit de gaz réfrigéré dans le volume de ladite enceinte réfrigérée et assurer le brassage de l'air de cette dernière par les jets de gaz sortant desdites buses. L'invention est applicable notamment aux chariots réfrigérés pour les repas embarqués à bord des avions.
Description
- La présente invention concerne la génération d'un débit de gaz réfrigéré, et notamment d'air froid, à partir d'une masse d'une substance frigorigène à l'état solide sublimable ou liquide vaporisable à une température inférieure à la température recherchée pour le gaz réfrigéré. Elle concerne plus spécialement l'application du procédé pour le maintien et l'homogénéïsation des températures dans les enceintes réfrigérées mobiles contenant des denrées alimentaires ou autres à partir d'une masse de bioxyde de carbone sous forme solide, dite neige carbonique, et notamment la réfrigération des chariots embarqués à bord des avions, des trains ou analogues ou des conteneurs du même type destinés à renfermer des denrées alimentaires, en particulier les plats préparés destinés à être servis au cours du voyage ou après une certaine durée de conservation.
- A l'heure actuelle, soit les chariots sont maintenus dans des réserves climatisées et raccordés individuellement à une installation frigorifique dont ils doivent être déconnectés pour la distribution, soit ils comportent un compartiment destiné à recevoir une charge de matière frigorigène, blocs de glace ou de bioxyde de carbone solide, compartiment en contact d'échange thermique avec lequel l'air de l'enceinte réfrigérée circule par convection naturelle.
- La première solution présente l'inconvénient de nécessiter une installation frigorifique et de climatisation et de comporter de nombreux branchements qui doivent être déconnectés avant de pouvoir déplacer les chariots. La deuxième solution ne présente pas ces inconvénients mais la répartition des puissances frigorifiques par la seule convection naturelle qui donne naissance à des courants gazeux descendants de faible intensité, conduit à des inégalités très fortes des températures régnant dans les différentes parties de l'enceinte réfrigérée avec des températures négatives au voisinage du compartiment à substance frigorigène, notamment lorsque cette dernière est du bioxyde de carbone solide qui, à la pression atmosphérique, se vaporise par sublimation à une température d'environ -79°C. Une circulation forcée par ventilateur nécessiterait un raccordement électrique du chariot ou conteneur avec les inconvénients indiqués plus haut.
- On a également proposé (US-A-3.163.022) d'utiliser la vaporisation ou la sublimation d'un corps, par exemple de la glace sèche, pour créer un flux gazeux moteur d'entraînement de l'atmosphère d'une enceinte à réfrigérer, avec accélération à travers un Venturi. Le dispositif décrit comprend un large conduit d'alimentation du mélange gazeux réfrigérant qui amène un écoulement gazeux sous forme de flux, ce flux s'écartant lorsque la pression augmente. Les températures obtenues dans l'enceinte ne sont pas homogènes.
- Un dispositif semblable (DE-A-3.008.355) a été proposé pour un chariot embarqué à bord d'avions mais n'a pas reçu d'applications pratiques du fait de la mauvaise homogénéité des températures obtenues. Il en est de même d'autres dispositifs connus (US-A-3.447.334, US-A-4.576.010).
- La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en créant dans l'enceinte réfrigérée, à partir d'une réserve de matière frigorigène se vaporisant en libérant dans ladite enceinte la puissance frigorifique de changement d'état, un débit forcé d'air réfrigéré qui peut être canalisé en vue de sa répartition homogène dans les différentes parties de l'enceinte réfrigérée sans faire appel à une source motrice extérieure à l'enceinte réfrigérée pour assurer cette circulation forcée. Elle a également pour but d'assurer une autorégulation du débit et de la température de l'air réfrigéré en fonction de la température ambiante de l'enceinte réfrigérée.
- Ce but est atteint, conformément à l'invention grâce à une enceinte réfrigérée mobile pour denrées alimentaires comprenant une installation de génération d'un écoulement de gaz réfrigéré à partir d'une masse de matériau réfrigérant à l'état solide ou liquide, comprenant une chambre de vaporisation fermée agencée pour recevoir une charge de matière frigorigène à l'état liquide ou solide et capable de résister à la pression, un éjecteur du type Venturi assurant l'entraînement d'un débit gazeux plus important par un flux d'entraînement de gaz sous pression, et une canalisation reliant ladite chambre de vaporisation fermée audit éjecteur pour lui envoyer le gaz de la chambre par vaporisation ou sublimation de la matière frigorigène sous forme d'un flux d'entraînement de gaz sous pression, caractérisée en ce que la sortie de l'éjecteur est reliée à une gaine dont la longueur s'étend à travers une chambre réfrigérée, cette gaine comprenant sur sa longueur des orifices de sortie constitués par des buses pour distribuer le flux de gaz dans l'ensemble du volume de ladite chambre réfrigérée et pour assurer l'agitation de l'air dans ladite chambre par des jets de gaz provenant desdites buses, la chambre de vaporisation fermée entourant une canalisation en contact d'échange thermique avec la masse de matière frigorigène, ladite canalisation étant connectée entre l'atmosphère de la chambre réfrigérée et l'entrée de l'éjecteur d'entraînement.
- La substance frigorigène mise en oeuvre dans le procédé peut être toute substance à l'état solide ou liquide qui se sublime ou se vaporise à une température basse avec une grande capacité frigorifique massique. En pratique il est préférable d'utiliser le bioxyde de carbone déjà utilisé dans de telles applications et qui est de ce fait disponible commercialement et d'une manipulation usuelle. Le bioxyde de carbone ou neige carbonique se vaporise par sublimation à -79°C à la pression atmosphérique avec dégagement d'une puissance frigorifique de 177 Wh/kg (153 kcal/kg). On pourrait toutefois également utiliser dans le cadre de l'invention un gaz liquéfié tel que l'azote liquide ou l'air liquide.
- Selon une autre caractéristique, la canalisation reliant l'enceinte de vaporisation fermée à l'éjecteur comporte une partie formant échangeur thermique entre le gaz qui y circule et l'atmosphère de l'enceinte réfrigérée.
- Selon une autre caractéristique, l'air de l'enceinte réfrigérée est canalisé entre ladite enceinte et l'entrée d'aspiration de l'éjecteur de manière à être en contact d'échange thermique avec la paroi de l'enceinte de vaporisation.
- L'invention sera décrite plus en détail ci-après sous forme d'un exemple de réalisation illustratif avec référence au dessin ci-annexé dans lequel :
- la figure 1 est une vue en coupe schématique par I-I de figure 2 d'un chariot réfrigéré comportant une installation conforme à l'invention, la figure 2 en est une vue en coupe horizontale par II-II de figure 1 et la figure 3 est une vue schématique simplifiée en coupe longitudinale d'une variante du chariot des figures 1 et 2.
- Dans les dessins, la référence 1 désigne d'une manière générale les parois isolantes du conteneur du chariot dans lequel sont rangés en pile verticale les plateaux repas. Dans le volume de ce conteneur et à sa partie supérieure est réalisé, par une paroi séparatrice 2, un compartiment séparé 3 dans lequel est logée l'enceinte de vaporisation fermée ou bec 4 constituée par un boitier avec couvercle de fermeture 5 étanche.
- Dans l'enceinte de vaporisation fermée 4 et au-dessus de son fond est disposé un serpentin 6 dont les longueurs de tube forment une grille sur laquelle sont placés les morceaux de bioxyde de carbone solide 7. Le serpentin est branché entre une ouverture 8 débouchant dans le compartiment 3 et l'aspiration d'un éjecteur ventilateur 9 du type Venturi à effet Coanda qui refoule l'air, aspiré à travers le serpentin 6 depuis le compartiment 3, dans une gaine 10 aboutissant à des buses 11 réparties dans l'ensemble du conteneur.
- De l'enceinte de vaporisation fermée 4 part une canalisation 12 qui alimente, en passant par un serpentin 13 logé dans le compartiment 3, l'éjecteur ventilateur 9 en gaz moteur sous pression.
- La référence 14 désigne une ouie par laquelle l'atmosphère du conteneur est admise dans le compartiment 3.
- Les échanges frigorifiques se produisant dans l'enceinte réfrigérée décrite à titre d'exemple de l'invention et le fonctionnement de celle-ci, seront décrits ci-après.
- Les plateaux repas ou autres denrées à réfrigérer sont placés dans le chariot et des blocs de bioxyde de carbone solide 7 sont placés dans l'enceinte de vaporisation 4 dont le couvercle 5 est refermé de façon étanche. Les blocs 7 se subliment par emprunt de calories a l'atmosphère de l'enceinte 4 en produisant du gaz carbonique à une température de -79°C. La pression dans l'enceinte de vaporisation 4 s'établit pendant le fonctionnement à une valeur d'environ 1,5 à 2 bars (150 à 200 k Pa). Le CO₂ gazeux produit dans l'enceinte 4 s'échappe par la canalisation 12 et se réchauffe dans le serpentin 13 par emprunt de calories à l'air du conteneur admis par l'ouie 14 dans le compartiment 3. Ceci augmente le débit volumétrique du gaz sublimé sous pression, gaz qui est utilisé comme gaz moteur dans l'éjecteur-ventilateur 9, en même temps que l'air du compartiment 3 subit un premier refroidissement. L'éjecteur ventilateur 9 étant ainsi alimenté, il aspire par le serpentin 6 l'air du compartiment 3 pour le refouler dans la gaine 10 qui le répartit dans l'ensemble du conteneur par les buses 11. En circulant dans le serpentin 6, l'air aspiré dans le compartiment 3 fournit des calories aux blocs de bioxyde de carbone solide 7 dont la vitesse de sublimation, donc la libération de puissance frigorifique est de ce fait fonction de la température de l'air aspiré dans le compartiment 3 et du débit assuré par l'éjecteur-ventilateur 9, débit qui est également fonction de la vitesse de sublimation du bioxyde de carbone.
- L'air de l'extérieur du conteneur aspiré par l'ouie 14 se refroidit par échange sur le serpentin 13 puis par échange avec l'enceinte 4 en circulant dans le compartiment 3 au contact des parois de celle-ci. Il abandonne, suite à ces deux échanges, la majeure partie de son humidité sous forme d'une condensation qui se transforme en givre. L'air se refroidit encore plus en circulant dans le serpentin 6 puis se mélange avec le gaz carbonique sublimé et réchauffé dans le serpentin 13 pour donner un mélange dont le volume correspond à 6 à 12 fois le volume gazeux résultant de la sublimation des blocs 7, sous une pression de 200 Pa et à une température de seulement quelques degrés en dessous de zéro. Ce volume gazeux projeté par les buses 11 assure un entraînement complémentaire intense de l'air ambiant du conteneur, ce qui permet d'atteindre dans ce dernier une répartition absolument homogène des températures qui varient de + 1°C autour de la température moyenne.
- Pour régler automatiquement la température moyenne, on peut prévoir sur l'enceinte 4 une soupape tarée, non représentée, qui assure dans cette enceinte une pression constante donc un débit constant du débit-moteur alimentant l'éjecteur-ventilateur 9 et par conséquent du débit entraîné ou une soupape thermostatique sensible à la température qui permet l'échappement direct des gaz de sublimation dans l'enceinte du conteneur lorsque la température moyenne tombe au-dessous de la valeur de réglage, échappement direct qui, à nouveau, réduit le débit de l'éjecteur-ventilateur 9 donc le débit d'air dans le serpentin 6 et la vitesse de sublimation des blocs 7.
- On se réfère maintenant à la figure 3.
- On peut prévoir de munir l'entrée de l'ouie 14 d'un clapet thermostatique 15 sensible à la température de l'enceinte réfrigérée 1 de manière à s'ouvrir lorsqu'une température minimale est atteinte dans cette enceinte 1. Avantageusement, un second clapet thermostatique 16, monté à l'inverse du clapet 15, met le bac 4 en court-circuit pour amener l'air à réfrigérer directement à l'entrée de l'éjecteur à gaz 9, de manière à éviter une baisse de température trop importante du débit soufflé qui risque d'amener une congélation des produits alimentaires contenus dans l'enceinte réfrigérée, en particulier lorsque le chariot se trouve dans une ambiance plus froide que normalement. Dans la variante de la figure 3, le bac 4 est muni d'ailettes d'échange thermique disposées sur sa face extérieure de manière à augmenter son volume utile.
Claims (3)
- Une enceinte réfrigérée mobile pour denrées alimentaires comprenant une installation de génération d'un écoulement de gaz réfrigéré à partir d'une masse de matériau réfrigérant à l'état solide ou liquide, comprenant une chambre de vaporisation fermée (4) agencée pour recevoir une charge (7) de matière frigorigène à l'état liquide ou solide et capable de résister à la pression, un éjecteur (9) du type Venturi assurant l'entraînement d'un débit gazeux plus important par un flux d'entraînement de gaz sous pression, et une canalisation (12) reliant ladite chambre de vaporisation fermée (4) audit éjecteur (9) pour lui envoyer le gaz de la chambre par vaporisation ou sublimation de la matière frigorigène sous forme d'un flux d'entraînement de gaz sous pression,
caractérisée en ce que la sortie de l'éjecteur (9) est reliée à une gaine (10) dont la longueur s'étend à travers une chambre réfrigérée, cette gaine comprenant sur sa longueur des orifices de sortie constitués par des buses (11) pour distribuer le flux de gaz dans l'ensemble du volume de ladite chambre réfrigérée et pour assurer l'agitation de l'air dans ladite chambre par des jets de gaz provenant desdites buses (11), la chambre de vaporisation fermée (4) entourant une canalisation (6) en contact d'échange thermique avec la masse (7) de matière frigorigène, ladite canalisation (6) étant connectée entre l'atmosphère de la chambre réfrigérée et l'entrée de l'éjecteur d'entraînement. - Une enceinte réfrigérée selon la revendication 1,
caractérisée en ce que la canalisation (12) reliant l'enceinte de vaporisation fermée (4) à l'éjecteur (9) comporte une partie (13) formant échangeur thermique entre le gaz qui y circule et l'atmosphère de l'enceinte réfrigérée. - Une enceinte réfrigérée selon l'une quelconque des revendications 1 et 2,
caractérisée en ce que l'air de l'enceinte réfrigérée (14) est canalisé entre ladite enceinte et l'entrée d'aspiration (8) de l'éjecteur (9) de manière à être en contact d'échange thermique avec la paroi de l'enceinte de vaporisation (4).
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