FR2787979A1 - Meuble frigorifique de vente equipe d'un rideau d'air dedouble a debit constant - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un meuble frigorifique à hautes performances, notamment destiné à la conservation et à la vente de denrées alimentaires.Les meubles selon l'invention sont notamment caractérisés en ce qu'ils comportent une paroi délimitant un circuit d'air principal (5a) et un circuit d'air secondaire (5b). Le circuit d'air principal (5a) est en contact thermique avec l'évaporateur (2) ce qui n'est pas le cas du circuit d'air secondaire (5b). Les meubles selon l'invention comportent également un dispositif (9) de régulation différentiel des pertes de charges et pourront recevoir un composant à effet Peltier dont les surfaces chaudes et froides sont placées de part et d'autre de la paroi.

Description

Meuble frigorifique de vente équipé d'un rideau d'air dédoublé à débit

constant. L'invention concerne un dispositif permettant d'améliorer sensiblement les performances des meubles, vitrines, bacs ou comptoirs, destinés à la présentation et à la vente de denrées alimentaires conservées à une température inférieure à la température ambiante. Cette température de conservation est généralement comprise dans deux plages de températures, à savoir la plage haute comprise entre Moins Un degré ( - 1 c) et plus cinq degrés ( + 5 c) (meubles réfrigérés) et la plage basse comprise entre moins io vingt cinq ( -250c) et moins dix huit degrés ( 18 c) (meubles surgelés). On sait que les meubles réfrigérés sont très largement utilisés dans les magasins de distribution de denrées alimentaires et représentent de ce fait un enjeu

économique de toute première importance.

L'invention concerne également les meubles, vitrines, bacs ou comptoirs réfrigérés équipés des dispositifs selon l'invention. Elle trouvera également des applications le domaine des réfrigérateurs ou congélateurs domestiques ou professionnels ainsi que dans le domaine des véhicules réfrigérés utilisés pour

le transport et la conservation des aliments.

Dans l'état actuel de la technique, les meubles vitrines ou comptoirs réfrigérés, et plus particulièrement les meubles dits ouverts présentent l'inconvénient majeur de fonctionner grâce à des rideaux d'air réfrigéré soumis à une circulation forcée le long de leur façade ouverte. La dite façade ouverte peut être horizontale ou verticale. Quelles que soient les précautions prises en matière de guidage des rideaux d'air, on constate un mélange partiel entre l'air réfrigéré et l'air du local dans lequel sont placés des dits meubles vitrines ou comptoirs réfrigérés. Ce mélange partiel a pour conséquence l'intégration d'une quantité significative de vapeur d'eau dans le flux d'air brassé par les ventilateurs et mis en contact thermique avec l'évaporateur des meubles vitrines ou comptoirs réfrigérés. Cette vapeur d'eau se trouve inévitablement 3( piegee au niveau du dit évaporateur, sur lequel elle se dépose progressivement sous forme de glace. Cette formation de glace a pour effet de constituer progressivement une gaine isolante autour de l'évaporateur et de ses ailettes, si bien que d'une part le coefficient d'échange entre cet élément et l'air en circulation diminue et d'autre part les pertes de charge augmentent, ce qui a pour effet de réduire sensiblement le debit et/ou la vitesse de circulation d'air réfrigéré. Au bout de quelques heures de fonctionnement des meubles vitrines ou comptoirs réfrigérés (durée fonction de l'hygrométrie de l'air ambiant, de la température de point de rosée et de la température d'évaporation du fluide frigorigène), on constate une baisse sensible de l'efficacité du rideau d'air et par conséquent, un réchauffement de la température intérieure du meuble vitrine ou comptoir et des denrées qu'il contient. Ce réchauffement peut être préjudiciable

à la bonne conservation de ces denrées.

io Pour lutter contre ce phénomène, on a proposé plusieurs solutions qui se sont

révélées plus ou moins satisfaisantes.

Un procédé contenu dans l'art antérieur consiste à réaliser un double ou triple rideau d'air. Seul le rideau intérieur est soumis au refroidissement, le ou les rideaux d'air externes ayant une fonction d'isolation du rideau d'air intérieur par i5 rapport à l'air ambiant. Selon ce procédé, les rideaux d'air sont très précisément délimités; ils disposent chacun d'un circuit distinct, délimité par des parois et chaque circuit d'air est mis en mouvement par au moins un ventilateur ou une batterie de ventilateurs. Un exemple de cette solution, compris dans l'état de l'art antérieur, est décrit dans le brevet N SE 92 203595 au nom de

2o AKTIEBOLAGET ELECTROLUX publié sous le N EP 0 600 845 A2.

Complémentairement, on a imaginé de réchauffer périodiquement l'évaporateur, soit en arrêtant de faire circuler le fluide frigorigène à l'intérieur de ce composant, soit en le munissant de résistances électriques ou de cordons

chauffants, soit encore en réchauffant l'air..

:s On a aussi imaginé de déshumidifier l'air préalablement à son passage sur

l'évaporateur. (Fr 2679988 demande N 91/09664 par A.R.M.I.N.E.S.).

On a enfin proposé de nombreuses dispositions et combinaisons de rideaux d'air, simple, doubles ou triples, les dits rideaux d'air étant soit réchauffés soit refroidis dans le but d'éviter que la vapeur d'eau qu'ils contiennent ne se

condense sur l'évaporateur.

Aucune de ces solutions ne s'avère reellement satisfaisante, que ce soit du point de vue de la consommation énergétique des meubles vitrines ou comptoirs réfrigérés ou au niveau des performances réelles de ces appareils et de leur capacité à maintenir les denrées dans des conditions thermiques en tous points conformes a la législation en vigueur. Par ailleurs, la réalisation de rideaux d'air doubles ou triples impose l'utilisation d'un ventilateur ou d'une batterie de ventilateurs par rideau d'air ce qui génère des surcoûts importants, que ce soit au stade de la fabrication des meubles frigorifiques de vente ou à

celui de leur fonctionnement.

Sur le plan économique, on constate également que la nécessité de lutter

contre les phénomènes de givrage des évaporateurs aboutit à un sur-

dimensionnement des évaporateurs, des ventilateurs et des circuits d'air. En effet la longueur et la fréquence des cycles de dégivrage indispensables est telle, dans les appareils actuellement proposés, que ces équipements ne sont utilisés pour leur fonction que durant moins de 80 % du temps total de 1o fonctionnement. Le reste du temps, ils sont utilisés pour la fonction strictement inverse de ce pour quoi ils sont conçus, c'est à dire pour subir ou provoquer un

réchauffement qui annule partiellement et momentanément leurs effets.

L'invention propose de réaliser des meubles, vitrines, bacs ou comptoir

réfrigérés ou surgelés qui pallient à l'ensemble des inconvénients exposés ci-

1 5 dessus.

Un objectif principal de l'invention est de proposer des meubles, vitrines, bacs ou comptoirs réfrigérés permettant de conférer une température constante dans le temps et homogène dans l'espace à l'ensemble des denrées alimentaires qu'ils contiennent. L'expérience montre en effet que les meubles, vitrines, bacs ou comptoirs réfrigéres actuellement fabriqués et commercialisés sont sujet à d'importantes variations de température (typiquement plus ou moins cinq degrés autour de la température de consigne) dans le temps, et plus particulièrement entre la fin et le début de la période de dégivrage, période qui se traduit inévitablement, dans l'état actuel de la technique, par un réchauffement sensible du rideau d'air puis des denrées. L'expérience montre également que, dans l'état actuel de la technique et quelles que soient les solutions mises en ceuvre pour combattre les phénomènes de dégivrage de l'évaporateur, ces meubles, vitrines, bacs ou comptoirs réfrigérés actuellement fabriqués et commercialisés ne peuvent procurer une température homogène en tous points de leur espace intérieur: en effet, le givrage de l'évaporateur ne se réalisant pas de façon homogène en tous points de cet élément, les pertes de charge induites sont forcément irrégulières et, de ce fait, la température et le debit du rideau d'air (des rideaux d'air) sont eux-mêmes irréguliers. Cet état de fait abouti à ce que certaines parties intérieures du meuble soient à une température éloignée de la température nominale, ce qui est préjudiciable à la

bonne conservation des denrées.

Un objectif complémentaire de l'invention est de proposer des meubles, vitrines, bacs ou comptoirs réfrigérés ayant un meilleur rendement énergétique, c'est à dire consommant une quantité d'énergie moindre pour un niveau de

performance donne.

Un objectif essentiel de l'invention est de permettre de réaliser des meubles, vitrines, bacs ou comptoirs réfrigérés dont le prix de revient soit sensiblement abaissé, résultat qui est obtenu grâce à l'optimisation des éléments tels io l'évaporateur et les ventilateurs lesquels peuvent fonctionner de façon régulière sur une durée allongée entre chaque séquence de dégivrage et, de ce fait, avoir une taille inférieure à ceux actuellement utilisés dans des meubles qui viseraient des performances de même niveau que celles des meubles, vitrines,

bacs ou comptoirs réfrigérés selon l'invention.

Pour résoudre les problèmes et atteindre les objectifs listés ci-dessus, l'invention propose de fabriquer des meubles vitrines ou comptoirs réfrigérés équipés d'un rideau d'air unique, mis en mouvement par un seul ventilateur ou par une seule batterie de ventilateurs, divisé en deux parties distinctes au niveau du passage sur l'évaporateur. Selon l'invention, les meubles frigorifiques de vente présentent une analogie avec les meubles connus dans l'état antérieur de la technique sous l'appellation de meubles à simple rideau; en particulier, l'ensemble de l'air circulant est mis en mouvement par une seule batterie de ventilateurs. Par contre, les meubles selon l'invention se distinguent des meubles dits à simple rideau par le fait qu'ils comportent une cloison étanche disposée à l'intérieur de la carrosserie du meuble, la dite cloison délimitant deux circuits d'air distincts. Parmi ces deux circuits d'air distincts, l'un se trouve en contact thermique avec l'évaporateur, tandis que l'autre, grâce à la cloison de séparation, n'est pas en contact thermique avec cet élément. Ce deuxième circuit, exempt de contact thermique avec l'évaporateur, a une fonction d'échappatoire: dés lors que la formation de givre et/ou de glace sur l'évaporateur atteint un niveau tel que les pertes de charges induites par cet élément atteignent un niveau significatif, I'air ne peut plus franchir cet obstacle et le débit du rideau d'air principal diminue puis tend vers zéro. Dans les meubles à simple rideau de l'art antérieur, cet affaissement du rideau d'air avait pour conséquence un abaissement significatif son efficacité et donc une augmentation de la température des denrées ou produits conservés à l'intérieur du meuble. La partie dedoublee du rideau d'air permet de conserver un flux d'air significatif, y compris pendant la période durant laquelle le rideau d'air principal se trouve affaibli ou arrêté. Ainsi, la conservation des denrées ou produits est optimisée. Notamment, cette solution permet, toutes choses étant égales par ailleurs de faire fonctionner l'évaporateur à une température sensiblement plus élevée que dans le cas de meubles à simple rideau non dédouble connus dans l'état de l'art antérieur: En particulier, cette température io de fonctionnement plus élevée de 1, 5 c, que les expériences non divulguées réalisées par les demandeurs ont permis de mettre en évidence, a pour conséquence de réduire les pertes thermiques dans les tuyauteries de liaison et d'augmenter le coefficient de performance des groupes réfrigérants. Ainsi, les meubles selon l'invention présentent un rendement amélioré d'environ 15 % par I, rapport à des meubles à simple rideau connus dans l'art antérieur et équipés de

composants identiques.

Complémentairement, les meubles selon l'invention comprendront avantageusement un dispositif de régulation différentiel des pertes de charges o entre chacun des deux circuits d'air. De plus, I'invention suggère de compléter les deux parties dédoublées du circuit d'air par un dispositif de dégivrage améliore, basé sur l'utilisation de composants à effet Peltier dont la partie froide sera en contact thermique avec le circuit secondaire et dont la partie chaude

sera en contact thermique avec l'évaporateur..

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture suivante d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention, donné à simple titre indicatif, et des dessins annexes dans lesquels: La FIGURE 1 représente une vue générale en coupe d'un meuble réfrigéré

vertical selon l'invention.

La FIGURE 2 représente une vue de côté d'un dispositif de régulation différentiel des pertes de charges entre les deux parties du circuit d'air dédoublé. La FIGURE 3 représente une vue d'un dispositif de dégivrage de l'évaporateur et de refroidissement du circuit d'air secondaire utilisant un composant à effet

Peltier.

On constate sur la Figure 1 que les meubles selon l'invention comportent, comme les meubles actuellement proposés, une carrosserie (1), un évaporateur (2) ou une pluralité d'évaporateurs; ces meubles sont parcourus par un flux d'air poussé (5) par au moins un ventilateur (3). On notera que les meubles selon l'invention peuvent appartenir indifféremment à la catégorie dite " à groupe logé " auquel cas il comporteront des composants complémentaires comme un compresseur et un évaporateur, ou à la catégorie dite " à groupe déporté " auquel cas les autres éléments du groupe frigorigène sont situés à l'extérieur de la carrosserie (1), I'évaporateur (2) étant relié au dit groupe par

io des tubulures permettant la circulation du fluide réfrigérant.

En plus des éléments décrits ci dessus, éléments qui sont inclus dans l'état de la technique, les meubles, vitrines, bacs ou comptoirs réfrigérés selon l'invention sont caractérisés en ce que le flux d'air (5) brassé par le ventilateur (3) est séparé en deux circuits distincts: un circuit principal (5a) passant sur lI'évaporateur (2) et un circuit secondaire (5b) qui ne passe pas sur l'évaporateur (2). Les deux circuits (5a et 5b) sont séparés par une cloison étanche (4) placée à l'intérieur de la carrosserie (1). Cette cloison étanche (4) délimite deux circuits d'air distincts: un circuit principal (5a) qui est refroidi par contact thermique avec l'évaporateur (2) d'un groupe frigorifique et un circuit secondaire (5b) qui n'est 2o pas en contact thermique avec l'évaporateur (2). Typiquement, les surfaces d'entrées entre les deux parties du circuit d'air (5) dédoublé en amont de l'évaporateur (2) sont de 80 / 20: le circuit principal (5a) présente une surface d'entrée de 80% du total, alors que le circuit secondaire (5b) présente une surface de l'ordre de 20 % du total. Ainsi, le flux d'air (5a) refroidi par contact thermique avec l'évaporateur (2) est d'environ 80 % du total du flux d'air mis en action par les moyens de ventilation (3). Ces proportions peuvent être modifiées par action sur un volet de réglage (7) permettant de faire varier la répartition entre le flux d'air (5a) refroidi par contact thermique avec l'évaporateur (2) et de

flux d'air (5b) non soumis au contact thermique avec l'évaporateur (2).

3r0 En tout état de cause, et quelle que soit la position du volet (7) la somme des flux d'air (5a, 5b) brassés par les moyens de ventilation (3) et parcourant le

meuble frigorifique est constante.

On comprend que cette configuration permet de laisser passer l'air dans des proportions d'environ 80 % dans le circuit principal (Sa) et d'environ 20 % dans le circuit secondaire (5b) tant que l'évaporateur (2) n'est pas obstrué par la formation de givre entre ses ailettes. On comprend également que, au fur et à mesure que les pertes de charge augmentent dans le circuit principal (5a) consécutivement à la formation de givre, une quantité d'air plus importante passera par le circuit secondaire (5b) au détriment du débit dans le circuit principal (5a). A la limite, I'intégralité du débit d'air total passera dans le circuit secondaire (5b), avec une vitesse accrue, durant les phases de dégivrage de

l'évaporateur (2).

La FIGURE 2 montre le détail d'un dispositif de régulation différentiel des pertes io de charges entre les deux circuits d'air (5a, 5b). Ce dispositif placé dans un conduit vertical peut par exemple prendre la forme d'un axe horizontal (10) parallèle à une partie de la paroi (4) supportant un volet principal (11) et un volet secondaire (12) perpendiculaires entre eux. Tant que le flux d'air principal (5a) est suffisamment important, c'est à dire tant que la couche de givre sur lI'évaporateur (2) est peu importante, le volet principal (11) est plaqué contre la paroi (4) par le flux d'air (5a). Ceci a pour effet de fermer le volet secondaire (12) qui obstrue le conduit secondaire. Au fur et à mesure que le flux d'air (5a) diminue, le poids du volet (11) et I ou l'action d'un ressort ou d'un dispositif de commande a pour effet de rabattre le volet (11) qui ferme progressivement le conduit principal, et par conséquent ouvre le conduit secondaire, comme le

montre la position extrême des volets (11 et 12) représentés en traits pointillés.

La FIGURE 3 montre une vue de détail d'un dispositif de dégivrage de l'évaporateur et de refroidissement du circuit d'air secondaire utilisant un composant à effet Peltier. Ce dispositif permet de tirer partie du rideau d'air dédouble. On sait en effet que les composants à effet Peltier ont pour caractéristique de produire, lorsqu'ils sont parcourus par un courant électrique continu, par conflit électronique au niveau de soudures entre deux métaux différents et donc sans aucune pièce mobile, des frigories sur une face et des calories sur l'autre face. Au lieu de réaliser le dégivrage de l'évaporateur, comme dans les meubles inclus dans l'art antérieur, par une résistance électrique ou par un cordon chauffant, I'invention préconise de placer un composant à effet Peltier (20) ou une pluralité de composants à effet Peltier dans l'épaisseur de la paroi (4) sous ou a proximité de l'évaporateur (2). Ce composant à effet Peltier sera placé de telle façon que sa surface chaude (22) soit en contact thermique avec le flux d'air principal (5a) et que sa surface froide

(21) soit en contact thermique avec le flux d'air secondaire (5b).

Avantageusement, les surfaces chaudes (22) et froides (21) du ou des composants à effet Peltier (20) seront munies de radiateursde dissipation thermique. Ainsi, lorsque l'on détectera un phénomène de givrage trop important, on procédera à la mise sous tension du ou des composants à effet Peltier, ce qui aura pour effet d'une part de réchauffer et donc de dégivrer rapidement l'évaporateur et d'autre part et simultanément de refroidir la partie du circuit d'air (5b) qui restera soumise, durant cette période de dégivrage, à une importante circulation d'air: le composant à effet Peltier (20) placé dans un orifice traversant la paroi (4) a donc pour fonction de maintenir un apport de io frigories significatif durant les périodes de dégivrage de l'évaporateur principal (2). Cette disposition contribue à augmenter les performances des meubles frigorifiques selon l'invention, notamment en réduisant la durée des phases de dégivrage et en maintenant un apport de frigories en toutes circonstances. En tant que de besoin, d'autres composants à effet Peltier pourront être placés en d'autres endroits des circuits d'air (5), de la carrosserie (1) ou des étagères (6) de façon à compenser ponctuellement d'éventuelles zones insuffisamment refroidies, en prenant bien sûr la précaution d'évacuer les calories produites par les surfaces chaudes de ces composants soit vers l'évaporateur (2) aux fins de

dégivrage de ce dernier soit vers l'extérieur de la carrosserie (1).

Bien entendu, la description ci-dessus est donnée à simple titre indicatif et l'on

pourra choisir d'autres modes de réalisation des meubles frigorifiques selon l'invention, et notamment différents modes de réalisation des circuits primaires et secondaires, des dispositif de régulation différentiel des pertes de charge et/ou des composants à effet Peltier sans pour autant sortir du cadre de la

présente invention.

Claims (7)

REVENDICATIONS
1. -1- Meuble, vitrine ou comptoir réfrigéré du type comportant une façade ouverte soumis à une circulation d'air forcé par l'action de moyens de ventilation (3), caractérisé en ce qu'il comporte une cloison étanche (4) disposée à l'intérieur de la carrosserie (1) de telles façon que la dite cloison étanche (4) délimite deux circuits d'airs distincts (5a, 5b), I'un des deux circuits io (5a) étant refroidi par contact thermique avec l'évaporateur (2) d'un groupe frigorifique et l'autre circuit (5b) n'étant pas en contact thermique avec

   l'évaporateur (2).
2. -2- Meuble, vitrine ou comptoir réfrigéré selon revendication 1, caractérisé en ce que la proportion entre le flux d'air (5a) refroidi par contact is thermique avec l'évaporateur (2) est d'environ 80% du total du flux d'air mis en

   mouvement par l'action des moyens de ventilation (3).
3. -3- Meuble, vitrine ou comptoir réfrigéré selon revendications 1 et 2,

   caractérisé en ce qu'il comporte un volet (7) permettant de faire varier la répartition entre le flux d'air (5a) refroidi par contact thermique avec l'évaporateur (2) et le flux d'air (5b) non soumis au contact thermique avec

   l'évaporateur (2).
4. -4- Meuble, comptoir ou vitrine réfrigéré selon la revendication 1, caractérisé en ce que la somme des flux d'air (5a, 5b) brassés par les moyens

   de ventilation (3) est constante.
5. -5- Meuble, comptoir ou vitrine réfrigéré selon revendications 1 et 4,

   caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (9) de régulation différentiel des

   pertes de charges entre les deux circuits d'air circuit d'air (5a,5b).
6. -6- Meuble, comptoir ou vitrine réfrigéré selon revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif (9) de régulation différentiel des pertes de charge entre les circuits (5a,5b) comporte un axe horizontal (10) parallèle à une partie de la paroi (4) supportant un volet principal (11) et un volet secondaire

   (12) perpendiculaires entre eux.
7. -7- Meuble, comptoir ou vitrine réfrigéré selon l'une quelconque des

   revendications précédantes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un

   composant à effet Peltier (20) ou une pluralité de composants à effet Peltier placés dans l'épaisseur de la paroi (4) sous ou à proximité de l'évaporateur (2), la surface chaude (22) du dit composant à effet Peltier (20) étant en contact thermique avec le flux d'air principal (5a) et la surface froide (21) de ce

   composant (20) étant en contact thermique avec le flux d'air secondaire (5b).