FR2518282A1 - METHOD FOR CONTROLLING THE TEMPERATURE OF AN APPARATUS AND APPARATUSES EMPLOYING SUCH A METHOD - Google Patents

METHOD FOR CONTROLLING THE TEMPERATURE OF AN APPARATUS AND APPARATUSES EMPLOYING SUCH A METHOD Download PDF

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Abstract

A surface of a thermoelectric module, whose other surface is provided with heat-dissipating vanes, is attached to the outer surface of a body. The remainder of the outer surface of the body is provided with an insulating layer, and the heat-dissipating vanes are ventilated. The body is part of a device for processing materials, during the processing of which by the device heat is produced. The thermoelectric module cools the body, and thus the materials, effectively.

Description

Procédé pour contrôler la température d'un appareil et appareils mettant en oeuvre un tel procédé.Method for controlling the temperature of an apparatus and apparatuses implementing such a method.

La présente invention concerne le contrôle de la température d'appareils à corps thermiquement conducteur. The present invention relates to the temperature control of thermally conductive body devices.

Il est nécessaire ou avantageux de pouvoir contre ler la température d'appareils dont le fonctionnement dégage ou absorbe des calories. C'est notamment le cas pour les mélang appareils à compression, sectionnement,moulage, broyage, mélang et analogues, couramment utilisés dans l'industrie alimentaire ou pharmaceutique, et notamment les hachoirs à viande
Des problèmes analogues sont également à résoudre dans les apparéils où le dégagement ou lssabsorbtion de calories sont dts, non pas au fonctionnement de l'appareil lui-meme, mais aux réactions qui se produisent au sein de la masse de substance à traIter contenue dans l'appareil C'est notamment le cas des mélangeurs ou réacteurs utilisés dans l'industria chimique.Le problème se pose plus particulièrement pour les appareils de laboratoire pour lesquels on ne dispose généralement pas de dispositif d'absorption de calories peu encombrant, peu onéreux et cependant efficace.It is necessary or advantageous to be able to counter the temperature of apparatuses whose operation releases or absorbs calories. This is particularly the case for mixing apparatuses for compression, sectioning, molding, grinding, mixing and the like, commonly used in the food or pharmaceutical industry, and in particular meat grinders.
Similar problems are also to be solved in devices where the release or absorption of calories is due, not to the functioning of the apparatus itself, but to the reactions which occur within the mass of substance to be treated contained in it. This device is particularly the case of mixers or reactors used in the chemical industry. The problem arises more particularly for laboratory devices for which there is generally no space-saving, inexpensive and inexpensive caloric absorption device. however effective.

L'invention a pour objet un procédé pour contrôler la température d'un appareil à corps thermiquement conducteur caractérisé en ce qu'il consiste à ménager sur ce corps au moins une surface de forme complémentaire de celle d'une face d'un module thermoélectrique, à appliquer la face du module contre la surface complémentaire du corps en bonne conduction thermique, à isoler thermiquement de l'extérieur au moins une partie du reste du corps, et à soumettre l'autre face du modale à l'action d un fluide caloporteur. The subject of the invention is a method for controlling the temperature of an apparatus with a thermally conductive body, characterized in that it consists in providing on this body at least one surface of shape complementary to that of one face of a thermoelectric module. , to apply the face of the module against the complementary surface of the body in good thermal conduction, to thermally isolate from the outside at least a part of the rest of the body, and to subject the other face of the modal to the action of a fluid coolant.

Afin d faciliter l'échange de température, il est généralemenW avantageux d' appliquer, en bonne conduction thermique, un éle.aent radiant contre l'autre face du module. In order to facilitate the exchange of temperature, it is generally advantageous to apply, in good thermal conduction, a radiant element against the other face of the module.

Pour assurer une borné liaison thermique, il est avantageux d'appliquer la face du module contre la surface de forme complémentaire du bSti,ainsi que l'autre face du module contre un élément radiant, à l'aide de moyens de compression, tels qu'une frette ou un étrier. On peut également assurer cette liaison par soudage ou collage. To ensure a bounded thermal connection, it is advantageous to apply the face of the module against the surface of complementary shape of the bSti, as well as the other face of the module against a radiant element, using compression means, such as 'a fret or a stirrup. This connection can also be provided by welding or gluing.

Il est facile de régler la température des modules thermo-électriques en variant leur tension d'alimentation, ce que l'on peut effectuer sous contrôle d'au moins une sonde thermique. It is easy to adjust the temperature of the thermoelectric modules by varying their supply voltage, which can be done under the control of at least one thermal probe.

Ainsi, dans le procédé qui fait l'objet de l'invention, on assure le refroidissement ou le chauffage de l'appareil grace à la conductibilité thermique de son corps que l'on isole thermiquement de l'extérieur, afin d'éviter les déperditions ou les gains de calories. Thus, in the process which is the subject of the invention, the device is cooled or heated thanks to the thermal conductivity of its body which is thermally isolated from the outside, in order to avoid losses or calorie gains.

Au contraire, dans tous les procédés classiques jusqu'ici préconisés, on enferme le corps de l'appareil dans une enceinte à l'inténeur de laquelle on apporte ou enlève des calories, ce qui augmente l'encombrement des appareils et nécessite, notamment, des groupes frigori fiques indépendants à compression ou absorbtion.  On the contrary, in all of the conventional methods hitherto recommended, the body of the device is enclosed in an enclosure inside which calories are added or removed, which increases the size of the devices and requires, in particular, independent refrigeration units with compression or absorption.

L'utilisation de l'effet Peltier, sous forme de modules thermo-électriques, permet la réalisation d'appareils compacts, bon marché, robustes et d'encombrement réduit. Il est facile de régler l'efficacité de tels modules et d'invetser leur fonctionnement par simple inversion de leur courant d'alimentation. The use of the Peltier effect, in the form of thermo-electric modules, allows the production of compact, inexpensive, robust and compact devices. It is easy to adjust the efficiency of such modules and invest their operation by simply reversing their supply current.

L'expérience montre que l'application de chaleur ou de froid,en un ou plusieurs points localisés du corps thermiquement conducteur d'un appareil, assure le refroidissement ou le chauffage dans de bonnes conditions de la substance à traiter contenue dans l'appareil. Experience shows that the application of heat or cold, at one or more localized points on the thermally conductive body of an apparatus, ensures the cooling or heating under good conditions of the substance to be treated contained in the apparatus.

L'invention a également pour objet un appareil à température contrôlée, mettant en oeuvre le procédé précité, caractérisé en ce qu'il comprend un corps thermiquement conducteur dont une partie de la surface extérieure est liée thermiquement avec une face d'au moins un module thermo-électrique, une partie au moins du reste de la surface extérieure du corps étant recouverte d'une couche d'isolant thermique, une alimentation-en courant continu du module, des moyens de contrôle de cette alimentation, et des moyens d'aération d'au moins l'autre face du module.  The subject of the invention is also a temperature-controlled device, implementing the above-mentioned method, characterized in that it comprises a thermally conductive body of which a part of the external surface is thermally bonded with a face of at least one module thermoelectric, at least part of the rest of the external surface of the body being covered with a layer of thermal insulator, a direct current supply of the module, means for controlling this supply, and ventilation means at least the other side of the module.

Un bon échange thermique avec l'atmosphère peut etre aisément oralisé en assurant une bonne liaison thermique de l'autre face du module avec des radiateurs
Suivant Uln mode de réalisation particulièrement avantageux, on réalise l'isolant thermique du corps de l'appareil par moulage in situ d'une couche de matériau isolant, notamment de polyuréthane rigide à cellules fermées.A good heat exchange with the atmosphere can be easily established by ensuring a good thermal connection on the other side of the module with radiators
According to a particularly advantageous embodiment, the thermal insulation of the body of the device is produced by in situ molding of a layer of insulating material, in particular rigid polyurethane with closed cells.

Le contre de l'alimentation du module peut être réalisé au moyen d'une sonde thermique actionnant un interrupteur ou,. lorsqu'on déssine un réglage plus précis,des moyens électroniques classiques de réglage de tension de l'alimentation d'un transformateur redresseur alimenté à partir du secteur électrique alternatif. Cons of the module supply can be achieved by means of a thermal probe actuating a switch or ,. when drawing a more precise adjustment, conventional electronic means for adjusting the voltage of the supply of a rectifier transformer supplied from the AC power sector.

Les moyens d'aération peuvent comprendre simplemen un carter ouvert entourant partiellement le corps et un ventilateur assurant un courant d'air extérieur entre le carter et la face extérieure du module. The ventilation means may simply comprise an open casing partially surrounding the body and a fan ensuring an outside air flow between the casing and the external face of the module.

Les modules thermo électriques utilisables pour la mise en pratique de l'invention peuvent être avantageusement du type constitué par un élément plat en céramique renfermant une pluralité dethermo-couples orientés vers les faces principales de l'élément.  The thermoelectric modules which can be used for putting the invention into practice can advantageously be of the type constituted by a flat ceramic element containing a plurality of thermo-couples oriented towards the main faces of the element.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre et à l'examen des dessins annexés qui représentent, à titre non limitatif, un mode de réalisation de l'invention. Sur ces dessins
- la figure 1 est une vue schématique de face d'un hachoir à viande suivant l'invention t
- la figure 2 est une vue schématique et partiellement en coupe suivant la ligne Il-Il, de la figure 1 -;
- la figure 3 est une vue schématique en coupe suivant la ligne III-III de la figure 2.The invention will be better understood on reading the detailed description which follows and on examining the appended drawings which represent, without limitation, an embodiment of the invention. On these drawings
- Figure 1 is a schematic front view of a meat grinder according to the invention t
- Figure 2 is a schematic view and partially in section along the line Il-Il, of Figure 1 -;
- Figure 3 is a schematic sectional view along line III-III of Figure 2.

Le hachoir à viande représenté sur ces figures comprend essentiellement un corps principal 1, thermiquement conducteur, par exemple en fonte d'aluminium. Sur la face extéricurede ce corps 1, à des emplacements prédéter minés, sont usinées des parties plates sur lesquelles on vient appliquer des modules thermo-électrique 2, 3, 4 et 5. Ces modules thermo-électriques sont maintenus appliqués contre la paroi du corps l, au moyen de plaques 6, 8, 9 et 10 respectivement, munie d'ailettes par exemple en aluminium moulé,qui sont vissées dans la paroi du corps 1. The meat grinder shown in these figures essentially comprises a main body 1, thermally conductive, for example made of cast aluminum. On the outer face of this body 1, at predetermined mined locations, flat parts are machined to which thermoelectric modules 2, 3, 4 and 5 are applied. These thermoelectric modules are kept applied against the wall of the body l, by means of plates 6, 8, 9 and 10 respectively, provided with fins, for example of cast aluminum, which are screwed into the wall of the body 1.

En dehors des emplacements des modules 2, 3, 4, 5, la surface extérieure du corps 1 est recouverte d'un isolant thermique Il que l'on réalise par exemple avec de la mouse de polyuréthane rigide, à cellules fermées, moulé sur place de façon classique à l'aide d'un coffrage léger, éventuellement réutilisable. Outside the locations of the modules 2, 3, 4, 5, the external surface of the body 1 is covered with a thermal insulator II which is produced for example with rigid polyurethane mouse, with closed cells, molded on site conventionally using a light formwork, possibly reusable.

et
LLensemble du corps 1 est maintenu en place/entouré par un carter 7 dans lesfacesavant et arrière duquel sont découpés des évents, tels que 12, 13.and
The entire body 1 is held in place / surrounded by a casing 7 in the front and rear faces from which vents are cut, such as 12, 13.

Un ventilateur 14 est fixé à l'arrière de l'appareil, au voisinage des évents 13, au moyen d'une console 15 qui supporte également une extrémité d'un axe portant une roue dentée 16, en prise avec une vis sans fin 17, actionnée par un moteur 18. L'autre extrémité 19 de l'arbre de la roue 16 tourillonne dans la paroi du corps 1, dans l'axe du logement du corps de hachoir 20 et vient en prise avec la vis 21 du hachoir. L'autre extrémité de la vis du hachoir 21 tourillonne dans un support alvéolaire 22k et une plaque perforée 23 en entraînant un couteau 24 disposé entre le support 22 et la grille 23. L'ensemble est maintenu de façon classique par un écrou 25 vissé sur un épaulement terminant le corps du hachoir. 20. Le corps du hachoir 20 est fixé de façon aisément amovible à l'intérieur du corps 1 par un dispositif classique, tel qu'un montage à baïonnette (non représenté). A fan 14 is fixed to the rear of the apparatus, in the vicinity of the vents 13, by means of a console 15 which also supports one end of an axis carrying a toothed wheel 16, engaged with a worm 17 , actuated by a motor 18. The other end 19 of the shaft of the wheel 16 pivots in the wall of the body 1, in the axis of the housing of the chopper body 20 and engages with the screw 21 of the chopper. The other end of the chopper screw 21 spins in a honeycomb support 22k and a perforated plate 23 by driving a knife 24 disposed between the support 22 and the grid 23. The assembly is conventionally held by a nut 25 screwed onto a shoulder ending the body of the chopper. 20. The body of the chopper 20 is easily detachably fixed inside the body 1 by a conventional device, such as a bayonet mount (not shown).

Une sonde thermo-électrique 26 est liée à un interrupteur 27 qui coupe le courant d'alimentation du trans- formateur-réducteur 28, alimentant les modules thermoélectriques en fonction de la température de l'air à l'intérieur du carter 7. Un potentiomètre actionné par un bouton extérieur 29 permet de régler la tension d'alimentation du transformateur-réducteur 28, et par là meme, la temp rature des modules thermo-électriques assurant le refroidissement du hachoir. A thermoelectric probe 26 is linked to a switch 27 which cuts off the supply current to the transformer-reducer 28, supplying the thermoelectric modules as a function of the temperature of the air inside the casing 7. A potentiometer actuated by an external button 29 makes it possible to adjust the supply voltage of the transformer-reducer 28, and thereby the temperature of the thermoelectric modules ensuring the cooling of the chopper.

Dans le mode de réalisation représenté, la partie du corps 1 formant manchon autour du corps du hachoir 20 est refroidie par trois modules 3, 4, 5, et le plateau sur lequel est dispose la viande à hacher est refroidi par un seul module 2. In the embodiment shown, the part of the body 1 forming a sleeve around the body of the mincer 20 is cooled by three modules 3, 4, 5, and the tray on which the meat to be minced is placed is cooled by a single module 2.

On peut varier le nombre et l'emplacement des modules suivant les utilisations envisagées ainsi que suivant les caractéristiques des modules. Ainsi, pour des boucheries ou charcuteries utilisant de façon presque continue un tel hachoir, il est avantageux de refroidir surtout le corps du hachoir, tandis que,lorsque l'utilisation du hachoir est sporadique, il peut etre avantageux de refroidir plutôt le plateau sur lequel repose la viande en attente d'etre hachée. The number and location of the modules can be varied according to the intended uses as well as according to the characteristics of the modules. Thus, for butchers or delicatessens using such a chopper almost continuously, it is advantageous to cool the body of the chopper above all, while, when the use of the chopper is sporadic, it may be advantageous to cool the plate on which it is rather rests the meat waiting to be ground.

Un couvercle transparent 30 complète l'appareil et évite des déperditions de frigories. A transparent cover 30 completes the apparatus and prevents loss of frigories.

Dans un exemple de réalisation pratique, on équipe suivant l'invention un hachoir à viande du commerce du type vendu sous la référence 82 L par la société française DRC. In a practical embodiment example, a commercial meat grinder of the type sold under the reference 82 L by the French company DRC is fitted according to the invention.

On utilise quatre modules contenant chacun soixante etonzecouples thermo-électriques du type standard vendu par la socHRé américaine Melcor.  Four modules are used, each containing sixty-one thermoelectric couples of the standard type sold by the American company Melcor.

Ces modules fonctionnent sur courant continu de 12 volts et le matériauthermo-électrique est un alliage quaternaire' dopé de bismuth, telLure, selénium et anti
thermoconductrice. These modules operate on direct current of 12 volts and the thermo-electric material is a quaternary alloy doped with bismuth, telLure, selenium and anti
thermally conductive.

moine enfermé entre deux plaques de céramique /
Trois de ces modules sont disposés autour du corps du hachoir et un sous le plateau. Un tel ensemble permet de maintenir la température de la viande à hacher entre
O et + 50C dans une ambiance de + 15 à + 250C
Bien entendu, l'invention n'est-nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté , elle est suceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans s'écarter pour autant du cadre de l'invention. monk locked between two ceramic plates /
Three of these modules are arranged around the body of the chopper and one under the plate. Such an assembly makes it possible to maintain the temperature of the meat to be minced between
O and + 50C in an atmosphere of + 15 to + 250C
Of course, the invention is in no way limited to the embodiment described and shown, it is subject to numerous variants accessible to those skilled in the art, depending on the applications envisaged and without thereby departing from the scope of the invention.

C'est ainsi que l'invention peut etre aussi bien utilisée pour contrôler la température, généralement en la refroidissant, de substances restant à l'intérieur d'appareils de traitement pendant des périodes de non fonctionnement de ces appareils. C'ast souvent le cas des hachoirs à viande. Thus, the invention can also be used to control the temperature, generally by cooling it, of substances remaining inside treatment devices during periods of non-operation of these devices. This is often the case with meat grinders.

De meme, les faces extérieures des modules thermos électriques peuvent etre refroidies (ou réchauffées suivant le cas) par tout autre moyen connu qu'une ventilation, notamment par circulation d'un fluide, par exemple avec des radiateurs à eau.  Likewise, the outer faces of the electric thermos modules can be cooled (or heated as the case may be) by any other known means than ventilation, in particular by circulation of a fluid, for example with water radiators.

Claims (8)

rg ELDIcA s 1. Procédé pour contrôler la temperature d'un appareil à corps thermiquement conducteur, caractérisé en ce qu'il consiste consiste ménager sur ce corps au moins une sur ce de forme complémentaire de celle dQune face dgun module thermoélectrique, à appliquer la face du module contre la surface complémentaire du corps en tonne conduction thermi que, à isoler tbermi?iement d 1 'extérieur au moins une partie du reste du corps et à soumettre l'autre face du module à l'action d'un fluide caloporteur.rg ELDIcA s 1. Process for controlling the temperature of an apparatus with a thermally conductive body, characterized in that it consists in providing on this body at least one on this of a shape complementary to that of a face of a thermoelectric module, to apply the face of the module against the complementary surface of the body in tonnes of thermal conduction, to isolate at least from the outside at least part of the rest of the body and to subject the other face of the module to the action of a heat-transfer fluid . 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en 2. Method according to claim 1, characterized in ce qu 'on applique e bonne conduction thermique un élément what we apply e good thermal conduction an element radiant contre l'autre face du module. radiant against the other side of the module. 3. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé 3. Method according to claim 1 or 2, characterized en ce qu'on assemble par collage la face du module contre in that the face of the module is assembled by gluing against la surface de forme complémentaire du bSti et/ou l'autre the surface of complementary shape of the bSti and / or the other face du module contre l'élément radiant. face of the module against the radiant element. 4. Procédé suivant liune des revendications 1 à 3 4. Method according to one of Claims 1 to 3 caractérisé en ce qu'on règle la température du module en characterized in that the temperature of the module is adjusted in variant la tension d'alimentation du-module  varying the module supply voltage 5. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en 5. Method according to claim 4, characterized in ce qu'on règle la tension d'alimentation sous contrôle what we set the supply voltage under control d'au moins une sonde thermique. at least one thermal probe. 6. Appareil de température contrôlée suivant le 6. Temperature controlled device according to procédé de l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en process from one of claims 1 to 5, characterized in ce qu'il comprend un corps 1 thermiquement conducteur, dont what it includes a thermally conductive body 1, of which une partie de la surface extérieure est liée thermiquement part of the outer surface is thermally bonded avec une face d'au moins un module thermoélectrique 2, 3, 4, with one face of at least one thermoelectric module 2, 3, 4, 5, une partie au moins du reste de la surface extérieure 5, at least part of the rest of the outer surface du corps étant recouverte d'une couche d'isolant thermique ll d'une alimentation en courant continu 28 du module, des of the body being covered with a layer of thermal insulator ll of a DC power supply 28 of the module, moyens de contrôle 26, 27 de cette alimentation, et des control means 26, 27 of this supply, and of moyens d'aération 14 d'au moins l'autre face du module.  ventilation means 14 for at least the other face of the module. . -u pareil suivant la revendication 6, caractérisé en ce que l'autre face du module est liée thermiquement à des ailettes de radiateur 6, 8, 9, lO.  . -u similar according to claim 6, characterized in that the other face of the module is thermally bonded to radiator fins 6, 8, 9, lO. 8. Appareil suivant l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que l'isolant thermique du corps 1 est constitué par une couche moulée in situ de matériau isolant 11. 8. Apparatus according to one of claims 6 or 7, characterized in that the thermal insulator of the body 1 is constituted by a layer molded in situ of insulating material 11. 9. Appareil suivant la revendication 8, caractérisé en ce que l'isolant thermique est constitué par du polyuréthane rigide à cellules fermées. 9. Apparatus according to claim 8, characterized in that the thermal insulator consists of rigid polyurethane with closed cells. lO. Appareil suivant l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que les moyens de contrôle de l'alimentation du module comprennent au moins une sonde thermoélectrique 26 actionnant un interrupteur 27. lO. Apparatus according to one of Claims 6 to 9, characterized in that the means for controlling the supply of the module comprise at least one thermoelectric probe 26 actuating a switch 27. ll. Appareil suivant l'une des revendications 6 à lo, caractérisé en ce que les moyens d'aération comprennent un carter ouvert 7 entourant partiellement le corps 1 et un ventilateur 14 assurant un courant d'air extérieur au moins entre le carter et la face extérieure du module 2, 3, 4, 5. ll. Apparatus according to one of claims 6 to lo, characterized in that the ventilation means comprise an open casing 7 partially surrounding the body 1 and a fan 14 ensuring a flow of outside air at least between the casing and the outside face from module 2, 3, 4, 5. 12. Appareil suivant l'une des revendications 6 à li caractérisé en ce que le module thermoélectrique est constitué par un élément plat en céramique renfermant une pluralité de thermocouples orientés vers les faces principales de l'élément. 12. Apparatus according to one of claims 6 to li characterized in that the thermoelectric module is constituted by a flat ceramic element containing a plurality of thermocouples oriented towards the main faces of the element. 13. Appareil suivant l'une des revendications 6 à 12, caractérisé en ce qu'il est constitué par un hache-viande dont au moins les faces extérieures d'un manchon entourent le corps du hachoir 20, et lesplateaux portent chacun au moins un module thermo-électrique 2,3,4,5 et sont recouverts extérieurement d'isolant thermique ll au moins sur une partie de leurs faces extérieures en dehors des parties portant les modules.  13. Apparatus according to one of claims 6 to 12, characterized in that it is constituted by a meat grinder of which at least the outer faces of a sleeve surround the body of the chopper 20, and the plates each carry at least one thermoelectric module 2,3,4,5 and are covered externally with thermal insulation ll at least on a part of their external faces apart from the parts carrying the modules.
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