WO2002095312A1 - Procede de traitement de produits par de l'air, dispositif de traitement de produits et produits ainsi traites - Google Patents

Procede de traitement de produits par de l'air, dispositif de traitement de produits et produits ainsi traites Download PDF

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WO2002095312A1
WO2002095312A1 PCT/FR2002/001667 FR0201667W WO02095312A1 WO 2002095312 A1 WO2002095312 A1 WO 2002095312A1 FR 0201667 W FR0201667 W FR 0201667W WO 02095312 A1 WO02095312 A1 WO 02095312A1
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WO
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air
treated
treatment
machine
products
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Application number
PCT/FR2002/001667
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English (en)
Inventor
Maurice Perret
Original Assignee
Oddeis S.A.
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B21/00—Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects
    • F26B21/06—Controlling, e.g. regulating, parameters of gas supply
    • F26B21/08—Humidity
    • F26B21/086—Humidity by condensing the moisture in the drying medium, which may be recycled, e.g. using a heat pump cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B21/00—Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects
    • F26B21/06—Controlling, e.g. regulating, parameters of gas supply

Definitions

  • the present invention relates to a process for treating products with air in order to allow in particular their preservation, storage and use. It also relates to a device for treating such products and the products obtained by the treatment process.
  • thermodynamic treatment machine which consists of:
  • thermodynamic treatment machine defined by a set of predetermined values of operating parameters comprising:
  • Qthéo mass a mass of Qthéo water to be extracted per unit of time, said Qthéo mass being determined by: + the nature of the products to be treated;
  • the invention also relates to a product processing device implementing the method of the invention.
  • the invention also relates to products treated by the device of the invention.
  • FIG. 1 a block diagram of an essential part of the device of the invention
  • FIG. 2 a block diagram of an embodiment of a processing device implementing the method of the invention
  • FIG. 3 a diagram representative of the succession of thermodynamic states of a device operating according to the method of the invention
  • FIG. 1 represents a block diagram of an essential part of the device of the invention in one embodiment.
  • This essential part includes a thermodynamic treatment machine the air.
  • This comprises, in a sealed cabinet 1, a plurality of compartments 2-5 in which air to be treated circulates between two access doors 6 and 12.
  • the air treatment machine of the device of the invention works with air flows which can go: - from door 6 to door 12; from door 12 to door 6; and back and forth between doors 6 and 12.
  • the sealed cabinet 1 also includes a succession of registers 13-16 which allow using shutter diaphragms, for example each register being mobilized by an actuator (not shown) controllable from a central controller (not shown in FIG. 1). ), regulate the introduction or expulsion of outside or ambient air, or even air coming from a receptacle containing products to be treated, such as agricultural products, such as grain or fodder. Registers 13-16 are also used to adjust the air flows and pressures in the treatment machine.
  • the two extreme compartments 2 and 5 respectively comprise an evapocondensing device 7 and an evapocondensing device 1 1.
  • the battery 8 of the evaporator 7 has been mounted in the partition separating the compartment 7 in which the evaporator 7 has been placed, and the other interior compartment (here referenced 3).
  • the battery 10 of the evapocondenser 12 was mounted in the partition separating the compartment 5 in which was arranged the evapocondenser 1 1, and the other interior compartment (here referenced 4).
  • Each evapocondenser cooperates with a motorized fan composed of a centrifugal fan and a electric motor whose operation is controlled by a central automaton (not shown in Figure 1).
  • the evaporator also includes a heat exchange battery with the air being treated.
  • Each battery therefore consists of a coil in which a heat transfer fluid circulates and over which the air being treated circulates.
  • the battery is either hotter than the air being processed or cooler than the air being processed.
  • these two batteries composed with a heat exchanger are connected to each other and to other components by a fluid circuit traversed by a heat transfer fluid so that the flow of air passing through each of the exchangers exchanges thermal energy with the fluid circuit.
  • the cabinet 1 also includes a partition separating the two central compartments 3 and 4.
  • the partition separating these two central compartments is provided with a register, called register C, comprising a shutter diaphragm , tele-operable by an actuator (not shown in Figure 1) and which is operated under the control of the aforementioned central controller (not shown in Figure 1).
  • the central compartments are provided with at least one register 14 and preferably with two registers 14 and 15, each comprising a TV shutter diagram operable by an actuator (not shown in FIG. 1) and which is operated under the control of the aforementioned central controller (not shown in Figure 1).
  • each register of the processing device of the invention is designated by:
  • B register 14 on the compartment 3 supporting the battery of the first evaporator 8;
  • C register 9 between the two central compartments 3 and 4;
  • FIG. 2 To control the operation of the device of Figure 1, there is shown in Figure 2, the entire device for implementing the method of the invention.
  • a receptacle or treatment volume 20 is loaded into a low zone P by an amount predetermined agricultural products to be processed.
  • An upper part A is formed in the closed treatment volume 20 in which a mixture of air from the thermodynamic treatment machine 21 and air from the mass of the agricultural products to be treated circulates P.
  • Such a closed volume 20 processing can be a crop dryer.
  • the atmosphere of the closed volume 20 is communicated to the thermodynamic treatment machine by two pipes of air to be treated 23 and treatment air 24.
  • one or the other of the two pipes 23 and 24 is connected: to door 6 and door 12; at gate 12 or gate 6; or back and forth at doors 6 and 12.
  • the recycling pipe 23 is eliminated and the door 6 of the sealed cabinet 1 is directly supplied with outside air.
  • the treatment machine 1 blows treatment air from the door 12 through the pipe 24 and outside air is sucked in through the door 6.
  • thermodynamic air treatment machine 21 and its registers A, B, D and E can also be connected to the outside air by a duct 29 which, in the embodiment, of FIG. 2, makes it possible to supply each of the four registers.
  • a duct 29 which, in the embodiment, of FIG. 2, makes it possible to supply each of the four registers.
  • only some of the registers are connected to the pipe 29.
  • some of the registers are connected independently to the outside air by its own pipe 29.
  • thermodynamic air treatment machine 21 and its registers A, B, D and E can also be connected to the enclosed volume 20 by a pipe 29 'which, in the embodiment of FIG. 2, allows each of the four registers to exchange air flows with the closed volume.
  • a pipe 29 ' which, in the embodiment of FIG. 2, allows each of the four registers to exchange air flows with the closed volume.
  • only some of the registers are connected to the line 29 '.
  • some of the registers are independently connected to the closed volume 20 by its own pipe 29 '.
  • a damper A, B, D or E When a damper A, B, D or E is connected both to a pipe 29 to the outside air and to a pipe 29 'with the closed volume 20, it can comprise two separate shutter diaphragms with their own actuator controlled from independently by the central controller 22 which is a commercial programmable controller.
  • the connection of the main pipes 23 and 24 and of registers 29 ′ to the closed volume can be done according to at least two modes.
  • a first mode the treatment air flows from the treatment machine 21 pass through the thickness of the products to be treated.
  • the supply air supply line connections and the supply air supply line connections are arranged on either side of the product P to be treated, each at one or more points depending on the circumstances of treatment.
  • a second mode the product to be treated P is bathed by its own atmosphere in the closed volume 20 and the treatment of the invention is applied to this atmosphere.
  • the connections of the main pipes 23 and 24, and 29 'of registers are then placed in opposition in the atmosphere which bathes the product to be treated.
  • a pipe 29 'connected to a determined register A, B, D or E can be connected, not to the closed volume 20 but to an energy recovery module.
  • the device of the invention also comprises two or three sensors for determining the quantity of water vapor in the air which passes through the thermodynamic machine. These sensors respectively measure: Q1: the quantity of water vapor contained in the air coming from at least one closed volume 20 in which the agricultural products P to be treated are found; Q2: the quantity of water vapor contained in the outside air both at the closed volume 20 in which the agricultural products P are to be treated and at the thermodynamic machine 21 in which the air treatment compartments are arranged described using Figure 1; Q3: the quantity of water vapor contained in the air coming from the treatment outlet through door 6 or 12 depending on the direction of operation of the thermodynamic machine 21.
  • the three sensors for the quantities of water in the air Q1 to Q3 have output terminals on which electrical signals are established, the voltage of which is representative of the instantaneous measurement of the amount of water in the air at which they relate. These signals are transmitted by suitable means to input terminals of signals for measuring the quantities of water in the air in order to regulate the operation of the device of the invention, terminals which are arranged on the abovementioned control automaton 22
  • the control machine 22 includes a processing module
  • the processor 27 activates according to the method of the invention a set 28 of modules which produce control signals which are respectively: an actuator control module associated with each register A to E and which configures a control parameter of the '' open or closed state, proportional or all or nothing depending on the circumstances; - a motor fan control module 7, 1 1 associated with each evaporator and which configures a control parameter of the operating state of the motor, proportional or, preferably, all or nothing according to the circumstances; a control module associated with each teleoperable component of the fluid circuit which constitutes the thermodynamic air treatment machine which connects the batteries 8 and 10, one of which works as an evaporator and the other as a condenser and which will be described later .
  • the assembly 28 of the control modules of the programmable controller 22 is electrically connected to an electrical supply cabinet 25 so that the management of the electrical consumption can be processed directly by the program executed by the processor 27.
  • the criteria for management of electricity consumption take into account the source of electricity supply, in particular tariff classes according to the time or more generally of the date so that according to the expected economic yield from the processing of agricultural products, operating parameters for controlling the air treatment machine are determined to achieve the treatment objectives determined as a function of predetermined values of the quantities Q1 to Q3 of water in the air during the fixed treatment time.
  • control automaton 22 also comprises a remote monitoring means T1, T2 which mainly comprises:
  • T1 module near the PLC which includes a circuit for detecting values of machine operating parameters and in particular measurements Q1 to Q3 of the masses of water in the air, the operating state of the fans and compressors of the thermodynamic machine, the state of opening of the registers, the power consumption, etc., a circuit for detecting the alarm values of the values detected on the operating parameters, at least one alarm value is reached , a circuit for transmitting a set of instantaneous values and / or a history of this set over a predetermined period, a circuit for receiving values of control parameters and set values updated so that the operation of the device is changed ;
  • T2 module located remotely and which includes a circuit for receiving the data from the T1 module and in particular an alarm signal, and a history of the values and operating parameters of the machine, a circuit for determining as a function of the values received machine operating parameters, new setpoints and / or control values for machine operating parameters,
  • control automaton 22 also includes means for detecting a situation of frost formation on a cold battery of one of the two evapocondensers of the thermodynamic machine.
  • the battery capable of seeing the formation of frost obtained by accumulation of water in solid form extracted from the air during treatment includes a temperature sensor which detects that the cold battery reaches a temperature close to the formation temperature of the frost is 0 to 4 degrees Celsius.
  • the automaton 22 detecting this set temperature, produces a control signal intended for the thermodynamic machine to reverse the operation of the thermodynamic machine so as to cause it to pass into a mode of heating of its heat-transfer fluid for a predetermined period or until 'that the temperature of the cold coil rises to a predetermined value ensuring the disappearance of the frost, as will be described later with the aid of FIG. 4.
  • a pressure sensor is arranged in the access pipe to each battery of the evapocondensers on the side by which the heat-transfer fluid will be in the gaseous state when the evapocondenser considered risks undergoing the formation of frost.
  • the central controller 22 is connected to each pressure sensor and includes an icing situation estimator which performs the calculation of a frost situation by calculating a function dependent on the air flow rate and the value representative of the fluid pressure. coolant.
  • the output values produced by the icing situation estimator preferably "0" if there is no risk of frost and "1" if there is Icing conditions are recorded in a table of icing values and the output value is transmitted as a control signal to the thermodynamic machine to reverse the operation of the thermodynamic machine, as seen above.
  • thermodynamic machine for treating the air exchanged with the closed volume of agricultural products can work according to several operating modes and in particular: - in a drying mode in which the air coming from the upper part of the closed volume is brought mainly by the door 6 to the evapocondenser 7 and is extracted from the treatment machine by the door 12 so that the air is dried by extraction of the water vapor contained in the sampled air in the closed volume 20 by cooling; - In a heating mode in which the air taken from the closed volume is heated by the evaporator 10-1 1 so that the temperature of the air blown into the closed volume 20 is heated; in a cooling or air conditioning mode.
  • thermodynamic treatment machine arranged in the compartments of the sealed cabinet 1 of FIG. 1, comprises in addition to the parts already described: an electric motor for driving a fan of the evaporator 7; an electric motor for driving a fan of the evaporator 1 1; an electric motor of a compressor (not shown) which circulates heat transfer fluid in the pipes which connect the batteries 8 associated with the evaporator 7 and 10 associated with the evaporator 1 1; a plurality of electromagnetic relays for controlling various valves which are shown in the circuit of FIG. 4.
  • the electrical supplies are supplied or controlled by suitable output terminals of the set 28 of control modules of the automaton 22 according to the execution of the program executed by the processor 27.
  • thermodynamic state diagram of the mass of air treated in the thermodynamic machine according to the method of the invention.
  • the axes 37 and 38 represent the measurement respectively of the air temperature and the mass of water contained in the air per unit of volume.
  • the two curves 30 and 31 represent the thermodynamic states at constant humidity for two different values, and in particular the curve 30 which corresponds to the saturation point.
  • the mass of water contained in the air in the receptacle 20 is for example 18 grams per kilogram of air at 35 ° C at the starting point Dep of the treatment cycle.
  • step 32 the mass of water is evaporated in the air at a given power.
  • the air undergoes cooling during step 33 by yielding a mass of water which can reach several grams of water per kilogram of air.
  • the mass of liquid water produced during cooling 33 is determined by the difference in height on the diagram between the horizontal lines 32 and 34.
  • a step of condensing the refrigerant is carried out by passing the mass of air over the condenser which operates at a determined constant power, then, continuing with a constant mass of water, a heating of the air mass is carried out. on the evaporator hot battery. Finally, the flow of treated and therefore dry air cools by recharging with water in contact with the mass of agricultural products P in the receptacle 20 to close the cycle.
  • the automaton detects the quantity of mass of water contained in the air so that the height of the cycle 32 - 36 tends to reduce height, as shown by the dashed lines and the two arrows in the drawing in Figure 3, until reaching the limit towards a limit water body Qthéo from which treatment can be stopped .
  • a zone of presence of frost ZG around the icing temperature as 0 ° C.
  • the evaporator 40 has a first pipe 48 connected in the two directions of circulation by a pipe 44 comprising a non-return valve 45 intermediate to the inlet pipe 42 of the evaporator 41.
  • Line 43 has a non-return valve 46 and a pressure reducer 47 so that the fluid can flow from the evaporator 41 to the evaporator 40.
  • the evaporator 40 has a second access pipe 49 which is connected by a pipe 51 and an electromechanical valve 52 connected to a first inlet pipe 60 of a "three-way" valve 58.
  • a second inlet pipe 59 of the "three-way" valve 58 is connected to the access pipe 61 of the evapocondenser41.
  • the second access pipe 49 of the evaporator condenser 41 is also connected by a pipe 50 via an electromechanical valve 11 to an inlet pipe 50 of the "three-way” valve 58.
  • the outlet 56 of the “three-way” valve 58 is connected to the pipe 49 of the evaporator 40. It is noted that between the second access pipes 49 respectively on the evaporator 40 and 61 on the evaporator 41, a valve has been produced reversing valve 56 - 59 using the "three-way” valve 58.
  • the fluid circuit operates in two modes, a heating mode and a cooling or air conditioning mode. In this way, as will be described below, the evaporator and the condenser exchange their functions.
  • the fluid circulates mainly through the pipe 43 of the first pipe 48, passes through a non-return valve 46 and a pressure reducer 47 and arrives on the evapocondenser 40 which then works as an evaporator through the pipe 48. Then, the fluid being evaporated through the evaporator 40, exits through the pipe 49 and 51, passes through the electromagnetic valve 52, enters the "three-way” valve 58 through the access pipe 60, comes out through the second pipe 59 to arrive via the pipe 61 on the evaporator 41 which in this case works as a condenser. The refrigerant condenses in the gaseous state via the line 61 to reach the inlet 60 of the "three-way” valve 58 via the line 50.
  • the refrigerant comes out of the 3-way valve 58 through the pipe 56 and enters the evapocondenser 40 which then operates as a condenser via the pipe 49, it crosses the evapo condenser 40, condenses to close the cycle and arrive on line 48.
  • the "three-way" valve 58 includes electrical control means for operating either with its first inlet pipe 60 open or with its second inlet pipe 59 open.
  • the control signals are produced according to the program executed by the processor 27 by means of the set of control modules 28 of the programmable controller 22 of the device represented in FIG. 2.
  • the evaporator 40 and the condenser 41 work at constant power all or nothing. It follows that the motors of the fans associated with them operate when they are supplied with power, or do not operate when to execute a regulation of the thermodynamic air treatment cycle the program executed by the programmable controller decides according to criteria operating conditions and according to predetermined criteria of electrical consumption the start or stop of the latter.
  • the codes in the columns of the table indicate respectively: “M” the condenser and / or the evaporator are on “A” the condenser and / or the evaporator are off; “O” the register A to E is open; “F” register A to E is closed; “energized” the reversing valve 58 is energized; “not supplied” the reversing valve 58 is not supplied.
  • the four operating modes which define the four lines of the table are indicated, namely the operating mode in heating for the first line, the operating mode in dehumidification for the second line, the operating mode as an air conditioner for the third line.
  • the table has been split into two parts with repetition of the mode column for better understanding.
  • the registers A to E are provided with means making it possible to proportionally control the degree of opening of the register so that the control automaton 22 regulates a plurality of states of opening of at least one of the registers A to E between the "O" open state and the "F" closed state.
  • register A (13, in Figure 1) is noted in the still closed table "F".
  • a proportional opening of the register A is carried out so that the constant pressure in the high pressure circuits of cabinet 1 ( Figure 1).
  • the outside air temperature Text and the evaporator temperature are measured on the cold coil of the evaporator 1 1, the register E (16 in FIG. 1) is controlled in proportional opening unlike (Text - Evaporator) so that the air flow through the coil 10 can be reduced.
  • the drying treatment is carried out using the following tests: if Q1 is greater than Q2 then take the air to be treated mainly in enclosed volume 20, (part A); if Q2 is greater than Q1 then take the air to be treated mainly outside the enclosed volume 20; if Q3 is greater than Qthéo then reduce the processing power. In one embodiment, the reduction of the processing power is carried out by stopping the operation or the running of the fans 7 or 11.
  • the reduction of the processing power is carried out by stopping the operation or the running of the compressor, by stopping the operation of a compressor, if several compressors are arranged in series on the fluid circuit of the thermodynamic machine of treatment, or in stopping operation of at least one compressor stage if the compressor used is of several stages.
  • the registers E and D are supplied mainly with recycled air, that is to say, with air taken from the enclosed volume 20 or at least from its aerial part A.
  • the register B is preferably but not - a register supplied with outside air only.
  • each register A, B, D and E, or some of them is connected by an air duct having a predetermined diameter to the aerial part A of the closed volume 20 so that one realizes all or part of a mixture of the air being treated in one of the compartments 2-5 of the cabinet 1 with the air to be treated.
  • the sealed cabinet 1 has air ducts on its air access doors 6 and 12 both to at least two closed volumes to be treated or to an enclosed volume to be treated and another volume to be heated by blowing hot air.
  • the device of the invention makes it possible to better adapt to the economic constraints of treatment cost since, for example in the operating mode of the dehumidification device, applied to a fodder dryer, for example, it is possible apply heating to another space such as a barn or a room to which a hot air outlet of the device is connectable.
  • thermodynamic machine of FIG. 1 In dehumidifier mode, the treated air flow passes from registers 12 and 16 to door 6.
  • the registers 13 to 16 of the watertight cabinet 1 make it possible, using shutter diaphragms, to adjust the volume of air introduced into the different housings 2, 3, 4 and 5.
  • Each register is actuated by an actuator (not shown) controllable from the PLC central (not shown in Figure 1).
  • thermodynamic treatment center can be permanently installed near the treatment volumes, or else mounted on a transportable chassis, like a trailer which can be taken with a tractor.
  • pipes 23 and 24 can either be transported or left permanently on the drying volume.
  • Compartment 2 is a main fan motor box which performs the supply of treated air.
  • Compartment 3 is an air distribution box to be treated.
  • the compartment 4 is an intermediate box 4.
  • the compartment 5 is a motorized fan rejection box which evacuates the undesirable excess energy from the cooling energy in the event of a heating or energy requirement calorific in the case of a need for cooling.
  • An air loop performs the blowing of treated air.
  • the fan motor 7 is of the centrifugal type. The power of its drive motor is adapted to the needs of the ventilation circuit considered for the supply of treated air.
  • the evaporator 8 is used as a condenser in the heat pump operating mode or in the dehumidifier operating mode.
  • the evaporator 8 is used as an evaporator in the cooling operating mode or in the defrosting operating mode by inversion of hot gases.
  • the reversing register 9 is only open in dehumidifier operating mode and it is closed in any other type of operation. Its motorization is preferably carried out using an actuator working in all or nothing, (either open or closed) under the control of the central controller 22.
  • the evaporator 10 is used as an evaporator in the heat pump operating mode or in the dehumidifier operating mode.
  • the evaporator 10 is used as a condenser in the cooling operating mode or in the defrosting operating mode.
  • the fan motor 1 1 is of the centrifugal type. Working in rejection, it evacuates the surplus energy: the fan motor operates in reversible heat pump mode. It is switched off in dehumidifier operating mode or in defrosting operating mode.
  • Register 13 works to maintain high pressures. It is used in the Heat Pump operating mode or in the dehumidifier operating mode when the outside temperature is low. This register makes it possible to divert part of the air supplying the condenser 8 and makes it possible to maintain an acceptable condensation pressure.
  • the opening or closing of the damper 13 is therefore controlled by an actuator with proportional motorization as a function of a proportional command produced by the central controller 22.
  • Register 14 makes it possible to invert the air flows in the dehumidifier operating mode. This register 14 remains open in any other operating mode. This register cooperates with an actuator with proportional motorization as a function of a proportional command produced by the central controller 22. It also makes it possible to maintain in dehumidifier operating mode a maximum dehumidification power whatever the weather conditions and whatever or the relative humidity of the treated air. This maintenance is carried out by bypassing part of the air passing over the evaporator. The admitted air flow is then adjusted in proportion to the temperature of the air leaving the cold coil so as to achieve maximum condensation.
  • Register 15 makes it possible to invert the air flows in the dehumidifier operating mode.
  • This register 14 remains open in any other operating mode.
  • This register 14 cooperates with an all-or-nothing motorized actuator under the action of a command edited by the central controller 22.
  • the register 16 makes it possible to invert the air flows in the dehumidification operating mode.
  • This register 15 remains open in dehumidifier mode and closed in any other operating mode.
  • This register 15 cooperates with an all-or-nothing motorized actuator under the action of a command edited by the central controller 22.
  • This register also makes it possible to maintain the evaporation pressure below the critical evaporation pressure when too hot air passes through the evaporator.
  • the actuator can be modified to work in proportional mode, so that the register 16 derives part of this air so as to reduce the evaporation pressure to a suitable value.
  • the main operating modes have been summarized from the point of view of the all-or-nothing states of the operating or control parameters in the preceding table.
  • the different operating modes are determined, on the one hand, from the needs of the customer depending on whether he intends to favor the drying or conservation of the agricultural product and, on the other hand, weather conditions.
  • the user wishes to keep his product, he selects, using a data input member internal to the central controller 22, such as a touch screen or a keyboard, an operating mode in refresh mode.
  • the management of the operation is managed automatically using the program, properly initialized, which the central controller 22 executes when the execution has been started. In all other cases, the operation is automatic.
  • the program of the central controller 22 selects the best type of operation as a function of the quality of the outside air and determines the value of the various operating parameters to be used.
  • the central controller 22 determines a operation in dehumidifier mode; with dry air, the central controller 22 determines an operation in heat pump mode and if there is detection of frost on the evaporator, the central controller 22 determines an operation in operating mode in defrosting mode .
  • the operation is identical to an air / air heat pump.
  • the air taken up outside or in the volume closed like a dryer enters through register 15, register 9 being closed. It crosses the cold battery 10 which then works in an evaporator.
  • the inlet air cools and it discharges its energy. It is sucked by the fan 1 1 and it is discharged to the outside via the rejection mouth 12.
  • the refrigeration circuit ensures the transfer of the energy thus recovered.
  • the energy thus available is used either in the form of heat for another process of thermodynamic treatment, such as heating or else recycled by a suitable machine.
  • the treated air is returned to the hot coil 8 which then works as a condenser.
  • the dry air taken up outside or in the dryer enters at the same time via the register 14. It passes through the hot battery 8, it heats up and is charged with energy. It expands and can therefore absorb a maximum of water molecules by crossing the material to be dried. It is sucked in by the fan motor 7 and it is blown towards the agricultural product to be dried via the mouth or outlet door 6.
  • the central controller 22 receives a signal for detecting the presence of frost on the evaporator.
  • the program executed on the automaton 22 triggers after a delay period which may be equal to 0, the inversion of the three-way valve and the stopping of the fan motor 1 1.
  • the hot battery 8 becomes a cold battery which then works in an evaporator and the cold battery becomes a hot battery which then works in a condenser.
  • the dry air taken up outside or in the dryer enters via the damper 14. It passes through the cold battery 8 and gives up all of its energy. It is sucked in by the fan motor 7 before being rejected by the mouth 6.
  • the refrigeration circuit transfers all this energy to the battery 10 which is not irrigated with air and which, consequently, heats up very quickly.
  • the frost melts and the recovered water is discharged outside.
  • the central controller 22 detects that there is no longer any frost, it stops the refrigeration circuit and starts the fan motor 1 1 so as to dry the battery 10. After a predetermined drying time elapsed, the program executed on the central controller 22 again reverses the three-way valve and restarts the machine in heater by heat pump mode as defined above.
  • the fan motor 1 1 is stopped.
  • the moist air taken up outside or in the dryer enters via the register 16 and the mouth 12. It passes through the cold battery 10, called in this case an evaporator. It cools and reaches a temperature called dew temperature. It condenses on the cold battery, discharges the dissolved water it was carrying and discharges all of its energy.
  • the refrigeration circuit transfers all of this recovered energy to the hot battery 8 (sensitive energy and latent energy).
  • the air emptied of its water which leaves the battery 10 passes through the register 9. It passes through the hot battery 8 it heats up to a temperature higher than the initial inlet temperature.
  • thermodynamic machine receives the restitution of the latent energy contained in the air to be dehumidified and of the energy consumed by the compressor to move the refrigerant from a low pressure level to a high pressure level.
  • the air expands so that it can absorb more water molecule and it is blown towards the material to be dried using the motor fan 7 and the blowing mouth 6.
  • the evaporating power of the air blown remains of the same quality.
  • the reversing valve is energized, the cycle is reversed, heat must be removed (excess heat energy).
  • the air taken up outside or in the dryer enters through register 14 (register 9 is closed). It crosses the cold coil 8, in this case, an evaporator. It cools and it discharges its energy. It is sucked in by the fan motor 7, and it is blown into the product to be cooled via the insufflation mouth 6.
  • the refrigeration circuit ensures the transfer of the energy thus recovered, to the hot battery 10 called in this case condenser.
  • the air taken up outside or in the dryer enters at the same time via the register 15. It passes through the hot battery 10, it heats up and is charged with energy. It is sucked in by the fan motor 1 1 and it is rejected; and at the same time rejects the excess heat energy to the outside via the mouth 12.
  • the means for optimizing the refrigerating operation of the machine comprises a module for maintaining an optimum condensing pressure. This operating mode is triggered in particular when the outside temperature is low. It can be controlled by the central controller 22 using its program executed automatically.
  • the register 13 opens with a degree of opening which is a function of the lowering of the condensing pressure. Part of the air sucked in by the fan motor 7 enters through the register 13. The hot battery 8 is less supplied with cold air, the air entering through the register 14. Its temperature rises, the power of the compressor remains constant and at the same time the condensing pressure returns to a correct value.
  • the means for optimizing the refrigerating operation of the machine comprises a module for limiting the high values of the evaporation pressure (high outside temperature).
  • the program executed on the central controller 22 commands the maintenance of a correct evaporation pressure by means of the register 16.
  • the register 16 opens proportionally as a function of the increase in the evaporation pressure. Part of the air sucked in by the fan motor 1 1 enters through the register 16; the cold battery 10 is less supplied with hot air (air entering through the register 15). Its temperature goes down, the power of the compressor being constant, and at the same time the evaporation pressure returns to a correct value.
  • the means for optimizing the refrigerating operation of the machine includes a function module for maintaining the dehumidification power.
  • a function module for maintaining the dehumidification power In the case of operation in dehumidifier mode, when the outside temperature is high, the mass of water contained in the air may be too large despite a relatively low relative humidity. For example, for a temperature of 32 ° C and a humidity of 40%, the weight contained in one kg of dry air is 12g. This mass is too high to ensure proper drying. In this case, the refrigeration capacity to be used to cool the air to its dew point (16.5 ° C) and allow significant condensation of the humidity contained in the air is very important. In order to overcome this problem, via the register 14, the program, executed on the central controller 22, controls the entry of part of the air sucked in by the fan motor 7.
  • the amount of air passing through the cold battery 10 decreases, its temperature drops.
  • the power of compressor being kept constant by the central controller 22, the temperature at the outlet of the battery drops and the dehumidification power remains optimum.
  • the centralized management of the machine constantly monitors, in this case, the temperature of the air leaving the evaporator and, if necessary, proportionally manages the opening of the bypass damper 14.
  • the method of the invention comprises a preliminary step for calculating the operating regime of the processing machine adapted to a processing objective.
  • the operating regime is defined by a set of predetermined values of operating parameters which depend on the hardware constituting the processing device of the invention.
  • certain operating parameters describe the geometrical dimensioning of the machine such as, for example, the lengths, the sections and the pressure losses of the pipes or of the treatment compartments of the thermodynamic treatment machine. These parameters are fixed and are chosen during the manufacture or installation of the machine.
  • Other operating parameters are determined once and for all at least during an operating period such as the installed electrical power, or the losses by thermal insulation and depend on the choice of construction during the installation of the treatment device.
  • other parameters can be modified or checked during the execution of a treatment or a series of treatments as described above.
  • the treatment objective depends on the nature of the treatment and the products being treated. It is determined so as to optimize the treatment result while respecting technical constraints, in particular for safeguarding the treatment device and the products under treatment, and economic constraints, taking into account both the cost of the energy consumed (in particular the power supply), but also the depreciation of the installations and the processing device.
  • the treatment results, and in particular the treatment objectives are measured by parameters specific to the products to be treated. For example, for a product such as fodder and for a drying treatment, the user can set a dry matter content which will be compared with the theoretical quantity of end of treatment threshold Qthéo which has been set out above. The user can also set a drying time and take climatic constraints into account.
  • the treatment device is connected to a receptacle for products to be treated.
  • Several receptacles can be mounted in series or in a star on the same device.
  • these receptacles do not necessarily have a perfect seal, either because it is desirable to maintain a certain level of humidity or else because such a perfect seal would be too costly to obtain.
  • the communications in treatment air with a receptacle can be arranged so that the air flows circulate through the mass of the products to be treated or not.
  • the treatment process can perform humidification of the treatment air flow.
  • a treatment can also be used by saturating the flow of air blown into the receptacle with a vapor of a treatment product which can be water or an aqueous solution of products of a chemical or biological treatment.
  • a liquid water or aqueous solution injection member is provided which works at the level of a hot battery of an evapocondenser of the treatment device, or by misting at the level of a motorized fan of the processing device.
  • the heating and cooling, dehumidification and humidification treatments of the treatment air carried out by the treatment device can serve that the air is the only element for treating the products to be dried or that it is the vector of another treatment product or effect such as cold or heat.
  • the treatment method of the invention makes it possible to regulate or control the flow rate of the treatment air by controlling the power of the motorized fans or the pressure drops in particular at the registers A to E described above. .
  • Such regulation can in itself constitute a particular treatment of the products to be treated in a receptacle as a mechanical agitation of parts of these products or to cause dust associated with these products.
  • the treatments for dehumidifying the treatment air must be controlled because the dried treatment air then behaves like a sponge which extracts the moisture from the products. to be treated in the receptacle 20.
  • the central controller 22 of the device of the invention comprises a module capable of adding a priori wetter humid air to avoid over-drying the products to be treated.
  • the device of the invention comprises a reversing valve which mainly makes it possible to reverse the operation of the thermodynamic cycle. It allows you to change the condenser or evaporator functions between the two evaporators of the machine.
  • This reversing valve has been described in Figure 4 with a "three-way” valve and several regulators and non-return valves to ensure its operation. The same result could be ensured with a "four-way” valve with a two-position slide actuated under the control of the central controller 22.
  • the central controller 22 also includes a control module for adjusting the set of predetermined values of the parameters of operation. Such a control module can be accessible to the user for entering initialization values of the operating parameters or setpoint or alarm values, as described above.
  • the central controller 22 also includes a module for regulating the processing programmed by means of the control module, in which the setpoint and alarm values are compared with the detected or estimated values of the operating parameters at each instant so as to achieve the treatment goals and outcomes as described above.
  • the modules of the central controller 22 are essentially composed using microprogrammed functions and electronic power circuits to control the operation of electric motors and actuators described above.
  • the treatment device of the invention also includes a module for exploiting the energy recovered during treatment of the treatment air by the thermodynamic machine.
  • a module may include a circuit independent of a heat transfer fluid which recovers the cooling energy of the treatment air e which circulates towards a heating radiator or towards a means of recycling energy.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de traitement de produits par de l'air afin de permettre leur conservation, leur stockage et leur utilisation. Elle concerne aussi un dispositif de traitement de tels produits et les produits obtenus par le procédé de traitement. Un volume clos (20) dans lequel des produits à traiter (P) sont chargés comme un séchoir de fourrage our d'autres produits agricoles, est connecté à une machine thermodynamique (21) commandée à l'aide d'un automate programmable (22) et est alimenté en électricité par une armoire (25). Trois capteurs (Q1, Q2 et Q3) de masse d'eau dans l'air déterminent le fonctionnement de la machine selon des objectifs de traitement tant en termes d'humidité du produit traité que de consommation électrique. Application au traitement de produits divers comme des produits agricoles.

Description

Procédé de traitement de produits par de l'air, dispositif de traitement de produits et produits ainsi traités.
La présente invention concerne un procédé de traitement de produits par de l'air afin de permettre notamment leur conservation, leur stockage et leur utilisation. Elle concerne aussi un dispositif de traitement de tels produits et les produits obtenus par le procédé de traitement.
Dans le domaine de l'alimentation du bétail, on sait depuis la nuit des temps préparer du fourrage à l'aide de diverses plantes fourragères que l'on cultivait à cette fin. Les plantes à maturité étaient récoltées lors de la fenaison et transférées dans des granges afin d'y sécher à l'air libre lors des derniers jours d'été. Convenablement séché, le fourrage se conserve pendant toute la saison au cours de laquelle les prés ne fournissent plus assez d'herbes et de graminées pour permettre d'élever du bétail. Mais les techniques de séchage utilisent une source de chaleur (soleil ou chaudière) pour le séchage du foin pour favoriser l'évaporation de l'eau qu'il contient. Or, le chauffage entraîne une perte de qualité des fourrages et plus généralement des produits traités, et le coût en énergie est assez souvent trop élevé. Avec l'industrialisation plus récente de l'agriculture en général et sous contrainte d'impératifs d'origine économique au sens le plus large, ce mode d'alimentation a été concurrencé et souvent a été complètement remplacé par l'utilisation d'aliments de remplacement comme les aliments sous forme de granulés et surtout de farines animales qui se sont révélées catastrophiques tant pour les effets sur le bétail que sur la santé publique.
Cependant, la réutilisation des techniques ancestrales de traitement des fourrages n'est plus envisageable.
Par ailleurs, de très nombreuses activités agricoles sont traitées par des industriels notamment pour le conditionnement des grains (récoltes céréalières) dans des silos notamment qui leur permettent de conserver les récoltes achetées aux agriculteurs avant de les revendre à des périodes de cours élevés. Or, cette plus-value économique n'est justifiée que par les moyens de traitement que ces industriels de l'agriculture mettent en œuvre.
Il résulte de ce qui précède qu'il existe un besoin pour traiter les récoltes de sorte qu'elles soient réutilisables plus tard dans chaque exploitation agricole ou plus généralement dans l'industrie utilisant les produits agricoles traités.
A cette fin, l'invention concerne un procédé de traitement de produits par de l'air traité au moyen d'une machine thermodynamique de traitement qui consiste :
- à calculer le régime de fonctionnement de la machine thermodynamique de traitement défini par un ensemble de valeurs prédéterminées de paramètres de fonctionnement comprenant :
* l'état de marche de moto ventilateurs entraînant l'air à traiter par la machine de traitement ;
* l'état d'ouverture de registres d'accès de l'air à traiter par la machine de traitement ;
* l'état de marche du ou des compresseurs de la machine de traitement ; * l'état de commutation d'une vanne d'inversion inversant le fonctionnement de la machine thermodynamique de traitement ;
* la masse des produits à traiter ;
* une masse d'eau Qthéo à extraire par unité de temps, ladite masse Qthéo étant déterminée par : + la nature des produits à traiter ;
+ la durée de traitement souhaitée ; pour un objectif de traitement déterminé par une combinaison d'au moins :
* un critère de qualité de traitement mesuré sur les produits comme le taux en matière sèche ;
* une durée de traitement ;
* une consommation électrique de la machine de traitement ; * un coût économique ;
- à charger dans un réceptacle au moins partiellement clos une charge de produits à traiter ;
- à prélever au plus une fraction de l'air issu de la charge de produits et, le cas échéant, à le mélanger avec de l'air extérieur ;
- à contrôler le débit, la température et/ou le taux de vapeur saturante de l'air traité de façon à produire un flux d'air traité, de sorte que soit appliqué un traitement de déshumidification, d'humidification, de chauffage et/ou de rafraîchissement de l'air de traitement ; et
- à réinjecter au moins une partie du flux d'air traité dans la charge ; et à appliquer le traitement au moins tant que l'objectif de traitement n'est pas atteint pour au moins un ensemble de valeurs prédéterminées des paramètres de fonctionnement. L'invention concerne aussi un dispositif de traitement de produits mettant en œuvre le procédé de l'invention.
L'invention concerne aussi des produits traités par le dispositif de l'invention.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux comprises à l'aide de la description et des dessins annexées qui sont :
- la figure 1 : un schéma bloc d'une partie essentielle du dispositif de l'invention ;
- la figure 2 : un schéma bloc d'un mode de réalisation d'un dispositif de traitement mettant en œuvre le procédé de l'invention ;
- la figure 3 : un diagramme représentatif de la succession des états thermodynamiques d'un dispositif fonctionnant selon le procédé de l'invention ;
- la figure 4 : un schéma bloc d'une partie du dispositif de l'invention. La figure 1 représente un schéma bloc d'une partie essentielle du dispositif de l'invention dans un mode de réalisation. Cette partie essentielle comporte une machine thermodynamique de traitement de l'air. Celle-ci comporte, dans une armoire étanche 1 , une pluralité de compartiments 2-5 dans lequel de l'air à traiter circule entre deux portes d'accès 6 et 12. La machine de traitement de l'air du dispositif de l'invention fonctionne avec des flux d'air pouvant aller : - de la porte 6 à la porte 12 ; de la porte 12 à la porte 6 ; et dans les deux sens entre les portes 6 et 12.
L'armoire étanche 1 comporte aussi une succession de registres 13-16 qui permettent à l'aide de diaphragmes à volets, par exemple chaque registre étant mobilisé par un actionneur (non représenté) commandable depuis un automate central (non représenté à la figure 1 ), de régler l'introduction ou l'expulsion d'air extérieur ou ambiant, ou encore de l'air venant d'un réceptacle contenant des produits à traiter, comme des produits agricoles, comme du grain ou des fourrages. Les registres 13-16 permettent aussi de régler les débits d'air et les pressions dans la machine de traitement.
Les deux compartiments extrêmes 2 et 5 comportent respectivement un dispositif evapocondenseur 7 et un dispositif evapocondenseur 1 1 . Dans la cloison séparant le compartiment 7 dans lequel a été disposé l'évapocondenseur 7, et l'autre compartiment intérieur (ici référencé 3), on a monté la batterie 8 de l'évapocondenseur 7. Dans la cloison séparant le compartiment 5 dans lequel a été disposé l'évapocondenseur 1 1 , et l'autre compartiment intérieur (ici référencé 4), on a monté la batterie 10 de l'évapocondenseur 12. Chaque evapocondenseur coopère avec un moto ventilateur composé d'un ventilateur centrifuge et d'un moteur électrique dont le fonctionnement est commandé par un automate centrai (non représenté à la figure 1 ). L'évapocondenseur comporte aussi une batterie d'échange thermique avec l'air en cours de traitement. Chaque batterie est donc constituée par un serpentin dans lequel circule un fluide caloporteur et sur lequel l'air en cours de traitement circule. Selon que l'évapocondenseur travaille comme évaporateur ou comme condenseur, la batterie est ou plus chaude que l'air en cours de traitement ou plus froide que l'air en cours de traitement. Ainsi qu'on le verra à l'aide de la figure 4, ces deux batteries composées avec un échangeur de chaleur sont reliées entre elles et avec d'autres composants par un circuit fluidique parcouru par un fluide caloporteur de sorte que le flux d'air qui traverse chacun des échangeurs échange de l'énergie thermique avec le circuit fluidique.
Dans le mode de réalisation de la figure 1 , l'armoire 1 comporte aussi une cloison séparant les deux compartiments centraux 3 et 4. La cloison séparant ces deux compartiments centraux est munie d'un registre, dit registre C, comportant un diaphragme à volets, télé-opérable par un actionneur (non représenté à la figure 1 ) et qui est manœuvré sous la commande de l'automate central précité (non représenté à la figure 1 ). Dans ce mode de réalisation, les compartiments centraux sont munis d'au moins un registre 14 et préférentiellement de deux registres 14 et 15, comportant chacun un diagramme à volets télé opérable par un actionneur (non représenté à la figure 1 ) et qui est manœuvré sous la commande de l'automate central précité (non représenté à la figure 1 ). Dans ce qui suit, chaque registre du dispositif de traitement de l'invention est désigné par :
"A" registre 13 sur le compartiment 2 du moto ventilateur 7 ; "B" registre 14 sur le compartiment 3 supportant la batterie du premier evapocondenseur 8 ; "C" registre 9 entre les deux compartiments centraux 3 et 4 ;
"D" registre 14 sur le compartiment 4 supportant la batterie du second evapocondenseur 10 ;
"E" registre 15 sur le compartiment 5 du moto ventilateur 1 1 .
Pour contrôler le fonctionnement du dispositif de la figure 1 , on a représenté à la Figure 2, l'ensemble du dispositif de mise en œuvre du procédé de l'invention. A la Figure 2, un réceptacle ou volume de traitement 20 est chargé dans une zone basse P d'une quantité prédéterminée de produits agricoles à traiter. Une partie haute A est ménagée dans le volume clos de traitement 20 dans laquelle circule un mélange d'air issu de la machine thermodynamique de traitement 21 et de l'air issu de la masse des produits agricoles à traiter P. Un tel volume clos 20 de traitement peut être un séchoir de récoltes.
L'atmosphère du volume clos 20 est communiqué à la machine thermodynamique de traitement par deux canalisations d'air à traiter 23 et d'air de traitement 24. Selon le traitement appliqué d'après le procédé de l'invention qui sera décrit plus loin, l'une ou l'autre des deux canalisations 23 et 24 est connectée : à la porte 6 et à la porte 12 ; à la porte 12 ou à la porte 6 ; ou dans les deux sens aux portes 6 et 12.
Dans un mode de réalisation, la canalisation 23 de recyclage est supprimée et la porte 6 de l'armoire étanche 1 est directement alimentée en air extérieur. Dans ce cas, la machine de traitement 1 souffle de l'air de traitement issu de la porte 12 à travers la canalisation 24 et de l'air extérieur est aspiré par la porte 6.
La machine 21 thermodynamique de traitement de l'air et ses registres A, B, D et E peut aussi être connectée à l'air extérieur par une canalisation 29 qui, dans le mode de réalisation ,de la figure 2, permet d'alimenter chacun des quatre registres. Dans un autre mode de réalisation, seuls certains des registres sont connectés à la canalisation 29. Dans un autre mode de réalisation, certains des registres sont connectés de manière indépendante à l'air extérieur par sa propre canalisation 29.
La machine 21 thermodynamique de traitement de l'air et ses registres A, B, D et E peut aussi être connectée au volume clos 20 par une canalisation 29' qui, dans le mode de réalisation de la figure 2, permet à chacun des quatre registres d'échanger des flux d'air avec le volume clos. Dans un autre mode de réalisation, seuls certains des registres sont connectés à la canalisation 29'. Dans un autre mode de réalisation, certains des registres sont connectés de manière indépendante au volume clos 20 par sa propre canalisation 29'.
Quand un registre A, B, D ou E est connecté à la fois à une canalisation 29 à l'air extérieur et à une canalisation 29' avec le volume clos 20, il peut comporter deux diaphragmes à volet distincts avec leur propre actionneur commandé de manière indépendante par l'automate central 22 qui est un automate programmable du commerce.
La connexion des canalisations principales 23 et 24 et de registres 29' au volume clos peut se faire selon au moins deux modes. Dans un premier mode, les flux d'air de traitement issus de la machine de traitement 21 traversent l'épaisseur des produits à traiter. De ce fait, les connexions de canalisation de soufflage d'air de traitement et les connexions de canalisation d'aspiration d'air à traiter sont disposées de part et d'autre du produit P à traiter, chacun en un ou plusieurs points selon les circonstances de traitement. Dans un second mode, le produit à traiter P est baigné par sa propre atmosphère dans le volume clos 20 et le traitement de l'invention est appliqué sur cette atmosphère. Les connexions des canalisations principales 23 et 24, et 29' de registres sont disposées alors en opposition dans l'atmosphère qui baigne le produit à traiter.
Ainsi qu'on le verra plus loin, une canalisation 29' connectée à un registre déterminé A, B, D ou E peut être connectée, non pas au volume clos 20 mais à un module de récupération d'énergie.
Le dispositif de l'invention comporte aussi deux ou trois capteurs pour déterminer la quantité de vapeur d'eau dans l'air qui traverse la machine thermodynamique. Ces capteurs mesurent respectivement : Q1 : la quantité de vapeur d'eau contenue dans l'air issu d'au moins un volume clos 20 dans lequel se trouvent les produits agricoles P à traiter ; Q2 : la quantité de vapeur d'eau contenue dans l'air extérieur à la fois au volume clos 20 dans lequel se trouvent les produits agricoles P à traiter et à la machine thermodynamique 21 dans laquelle sont disposés les compartiments de traitement de l'air décrits à l'aide de la figure 1 ; Q3 : la quantité de vapeur d'eau contenue dans l'air issu de la sortie de traitement par la porte 6 ou 12 selon le sens de fonctionnement de la machine thermodynamique 21 .
Dans le mode de réalisation dans lequel la canalisation 23 est absente, il est inutile de disposer d'un capteur Q1 pour mesurer la teneur en eau dans l'air qui se trouve en sortie du volume clos 20.
Les trois capteurs des quantités d'eau dans l'air Q1 à Q3 disposent de bornes de sortie sur lesquelles s'établissent des signaux électriques dont la tension est représentative de la mesure instantanée de la quantité d'eau dans l'air à laquelle elles se rapportent. Ces signaux sont transmis par des moyens convenables à des bornes d'entrée de signaux de mesure des quantités d'eau dans l'air pour régler le fonctionnement du dispositif de l'invention, bornes qui sont disposées sur l'automate de commande précité 22. L'automate de commande 22 comporte un module de traitement
26 des signaux de mesure Q1 à Q3 dont les sorties sont communiquées à un processeur central 27 sur lequel s'exécute un programme de commande de sorte que soit mis en œuvre le procédé de l'invention. Le processeur 27 active en fonction du procédé de l'invention un ensemble 28 de modules qui produisent des signaux de commande qui sont respectivement : un module de commande d'actionneur associé à chaque registre A à E et qui configure un paramètre de commande de l'état d'ouverture ou de fermeture, proportionnel ou en tout ou rien selon les circonstances ; - un module de commande de moto ventilateur 7, 1 1 associé à chaque evapocondenseur et qui configure un paramètre de commande de l'état de fonctionnement du moteur, proportionnel ou, préférentiellement, en tout ou rien selon les circonstances; un module de commande associé à chaque composant télé opérable du circuit fluidique qui constitue la machine thermodynamique de traitement de l'air qui relie les batteries 8 et 10 dont l'une travaille en évaporateur et l'autre en condenseur et qui seront décrites plus loin. L'ensemble 28 des modules de commande de l'automate programmable 22 est connecté électriquement à une armoire 25 d'alimentation électrique de sorte que la gestion de la consommation électrique puisse être traitée directement par le programme exécuté par le processeur 27. Les critères de gestion de la consommation électrique tiennent compte de la source d'approvisionnement en électricité, notamment des classes de tarif en fonction de l'heure ou plus généralement de la date de sorte qu'en fonction du rendement économique attendu du traitement des produits agricoles, les paramètres de fonctionnement pour commander la machine de traitement de l'air soient déterminés pour atteindre les objectifs de traitement déterminés en fonction de valeurs prédéterminées des quantité Q1 à Q3 d'eau dans l'air au cours de la durée de traitement fixée.
Dans un mode de réalisation, l'automate de commande 22 comporte aussi un moyen de télésurveillance T1 , T2 qui comporte principalement :
- un module T1 à proximité de l'automate qui comporte un circuit pour détecter des valeurs de paramètres de fonctionnement de la machine et notamment les mesures Q1 à Q3 des masses d'eau dans l'air, l'état de fonctionnement des ventilateurs et des compresseurs de la machine thermodynamique, l'état d'ouverture des registres, la consommation électrique, etc., un circuit pour détecter les valeurs d'alarme des valeurs détectées sur les paramètres de fonctionnement, au moins une valeur d'alarme est atteinte, un circuit pour transmettre un ensemble des valeurs instantanées et/ou un historique de cet ensemble sur une période prédéterminée, un circuit pour recevoir des valeurs de paramètres de commandes et des valeurs de consignes remises à jour de sorte que le fonctionnement du dispositif soit changé ;
- un module T2 disposé à distance et qui comporte un circuit pour recevoir les données issues du module T1 et notamment un signal d'alarme, et un historique des valeurs et paramètres de fonctionnement de la machine, un circuit pour déterminer en fonction des valeurs reçues des paramètres de fonctionnement de la machine de nouvelles valeurs de consigne et/ou de commande des paramètres de fonctionnement de la machine,
- une liaison spécialisée entre les modules T1 , T2. Avec ce moyen de télésurveillance, il est possible que la machine puisse être ainsi adaptée en fonction de circonstances accidentelles signalées par les alarmes.
Dans un mode de réalisation, l'automate de commande 22 comporte aussi un moyen pour détecter une situation de formation de givre sur une batterie froide de l'un des deux evapocondenseurs de la machine thermodynamique. La batterie susceptible de voir la formation de givre obtenu par accumulation de l'eau sous forme solide extraite de l'air en cours de traitement, comporte un capteur de température qui détecte que la batterie froide atteint une température proche de la température de formation du givre soit de 0 à 4 degrés Celsius. L'automate 22, détectant cette température de consigne, produit un signal de commande à destination de la machine thermodynamique pour inverser fonctionnement de la machine thermodynamique de façon à la faire passer dans un mode de chauffage de son fluide caloporteur pendant une période prédéterminée ou jusqu'à ce que la température de la batterie froide remonte à une valeur prédéterminée assurant la disparition du givre, ainsi qu'il sera décrit plus loin à l'aide de la figure 4.
Dans un mode de réalisation, un capteur de pression est disposé dans la canalisation d'accès à chaque batterie des evapocondenseurs du côté par lequel le fluide caloporteur sera à l'état gazeux lorsque l'évapocondenseur considéré risque de subir la formation de givre. L'automate central 22 est connecté à chaque capteur de pression et comporte un estimateur de situation de givrage qui exécute le calcul d'une situation de givre en calculant une fonction dépendant du débit d'air et de la valeur représentative de la pression du fluide caloporteur. Les valeurs de sortie produite par l'estimateur de situation de givrage, préférentiellement "0" s'il n'y a pas de risque de givre et "1 " s'il y a situation de givrage sont enregistrées dans une table de valeurs de givrage et la valeur de sortie est transmise comme signal de commande à destination de la machine thermodynamique pour inverser fonctionnement de la machine thermodynamique, comme il a été vu ci- dessus.
On remarque de ce qui précède que la machine thermodynamique de traitement de l'air échangé avec le volume clos de produits agricoles comme un séchoir peut travailler selon plusieurs modes de fonctionnement et particulièrement : - dans un mode de séchage dans lequel l'air issu de la partie haute du volume clos est apporté principalement par la porte 6 au evapocondenseur 7 et est extrait de la machine de traitement par la porte 12 de sorte que l'air soit séché par extraction de la vapeur d'eau contenue dans l'air prélevé dans le volume clos 20 par refroidissement ; - dans un mode de chauffage dans lequel l'air prélevé dans le volume clos est chauffé par l'évapocondenseur 10-1 1 de sorte que la température de l'air soufflé dans le volume clos 20 soit réchauffé ; dans un mode de refroidissement ou de climatisation.
Ces trois modes de fonctionnement seront mieux compris à l'aide de la description qui va suivre.
Au préalable, il faut noter que la machine thermodynamique de traitement disposée dans les compartiments de l'armoire étanche 1 de la figure 1 , comporte en plus des parties déjà décrites : un moteur électrique pour entraîner un ventilateur de l'évapocondenseur 7; un moteur électrique pour entraîner un ventilateur de l'évapocondenseur 1 1 ; un moteur électrique d'un compresseur (non représenté) qui permet de faire circuler du fluide caloporteur dans les canalisations qui relient les batteries 8 associée à l'évapocondenseur 7 et 10 associée à l'évapocondenseur 1 1 ; une pluralité de relais électromagnétiques de commande de diverses vannes qui sont représentée au circuit de la figure 4.
Les alimentations électriques sont fournies ou commandées par des bornes de sortie convenables de l'ensemble 28 de modules de commande de l'automate 22 selon l'exécution du programme exécuté par le processeur 27.
A la figure 3, on a représenté un diagramme d'état thermodynamique de la masse d'air traité dans la machine thermodynamique selon le procédé de l'invention. Les axes 37 et 38 représentent la mesure respectivement de la température de l'air et de la masse d'eau contenue dans l'air par unité de volume. Les deux courbes 30 et 31 représentent les états thermodynamiques à taux d'humidité constante pour deux valeurs différentes, et particulièrement la courbe 30 qui correspond au point de saturation. La masse d'eau contenue dans l'air dans le réceptacle 20 est par exemple de 18 grammes par kilogramme d'air à 35°C au point de départ Dep du cycle de traitement. Lors de l'étape 32, on réalise une évaporation de la masse d'eau dans l'air à puissance donnée.
Puis, l'air subit un refroidissement lors de l'étape 33 en cédant une masse d'eau qui peut atteindre plusieurs grammes d'eau par kilogramme d'air. La masse d'eau liquide produite lors du refroidissement 33 est déterminée par la différence de hauteur sur le diagramme entre les droites horizontales 32 et 34.
Puis, on réalise une étape de condensation du fluide frigorigène par passage de la masse d'air sur le condenseur qui travaille à puissance constante déterminée puis, en poursuivant à masse d'eau constante, on réalise un réchauffement 35 de la masse d'air sur la batterie chaude de l'évaporateur. Enfin, le flux d'air traité et donc sec se refroidit en se rechargeant d'eau au contact de la masse de produits agricoles P dans le réceptacle 20 pour fermer le cycle.
L'automate réalise une détection de la quantité de masse d'eau contenue dans l'air de sorte que la hauteur du cycle 32 - 36 tend à se réduire de hauteur, ainsi qu'il est représenté par les traits en tirets et les deux flèches au dessin de la Figure 3, jusqu'à tendre à la limite vers une masse d'eau limite Qthéo à partir de laquelle on peut arrêter le traitement. On a représenté aussi une zone de présence de givre ZG autour de la température de givrage comme 0°C. Quand la machine thermodynamique atteint une telle zone définie par un gradient de températures de part et d'autre de la droite verticale à 0°C, un processus de dégivrage est lancé qui sera décrit plus loin. A la figure 4, on a représenté le circuit de fluide traversant les batteries froides 6 de l'évapocondenseur 7 et chaude 10 de l'évapocondenseur 1 1 de la machine de la figure 1 . Ainsi qu'il est représenté, le circuit fluidique comporte :
- des clapets anti retour 45, 46 ; - des vannes électromécaniques 52, 53 qui déterminent un sens unique de circulation (graphiquement représentées dans le sens de la pointe de leur dessin) et qui sont commandées électriquement par des modules de sortie convenables de l'automate central (22 ; Figure 2) ;
- des détendeurs 47 et 55 ; - une vanne d'inversion 58 ;
- un compresseur 55 connecté sur une entrée 60 de la vanne d'inversion 58 et dont l'état de marche est commandée électriquement par un module de sortie convenable de l'automate central (22 ; Figure
2). Selon le fonctionnement en mode de chauffage ou dégivrage en mode de déshumidification ou en mode de climatisation, le sens de circulation du fluide change ainsi qu'il va être expliqué.
L'évapocondenseur 40 comporte une première canalisation 48 connectée dans les deux sens de circulation par une canalisation 44 comportant un clapet anti retour 45 intermédiaire à la canalisation d'entrée 42 de l'évapocondenseur 41 . Une canalisation 43 comporte un clapet anti retour 46 et un détendeur 47 de sorte que le fluide puisse circuler de l'évapocondenseur 41 vers l'évapocondenseur 40.
L'évapocondenseur 40 comporte une seconde canalisation d'accès 49 qui est connectée par une canalisation 51 et une vanne électromécanique 52 reliée à une première canalisation d'entrée 60 d'une vanne "trois voies" 58.
Une seconde canalisation d'entrée 59 de la vanne "trois voies" 58 est connectée à la canalisation d'accès 61 de l'évapocondenseur41.
Enfin la seconde canalisation d'accès 49 de l'évapocondenseur 41 est aussi connectée par une canalisation 50 par l'intermédiaire d'une vanne électromécanique 1 1 une canalisation d'entrée 50 de la vanne "trois voies" 58. La sortie 56 de la vanne « trois voies » 58 est elle raccordée sur la canalisation 49 de l'évapocondenseur 40. On remarque que entre les secondes canalisations d'accès respectivement 49 sur l'évapocondenseur 40 et 61 sur l'évapocondenseur 41 , on a réalisé une vanne d'inversion 56 - 59 à l'aide de la vanne "trois voies" 58.
Grâce à la vanne d'inversion 58, le circuit fluidique fonctionne selon deux modes, un mode de chauffage et un mode de refroidissement ou de climatisation. De la sorte, ainsi qu'il sera décrit ci-après, évaporateur et condenseur échangent leurs fonctions.
Dans le mode de chauffage, le fluide circule principalement par la canalisation 43 de la première canalisation 48, traverse un clapet anti retour 46 et un détendeur 47 et arrive sur l'évapocondenseur 40 qui travaille alors en évaporateur par la canalisation 48. Puis, le fluide étant évaporé au travers de l'évaporateur 40, ressort par la canalisation 49 et 51 , traverse la vanne électromagnétique 52, entre dans la vanne "trois voies" 58 par la canalisation d'accès 60, ressort par la deuxième canalisation 59 pour arriver par l'intermédiaire de la canalisation 61 sur l'évapocondenseur 41 qui travaille dans ce cas en condenseur. Le fluide frigorigene se condense dans l'état gazeux par la canalisation 61 pour aller jusqu'à l'entrée 60 de la vanne "trois voies" 58 par l'intermédiaire de la canalisation 50. Le fluide frigorigene ressort de la vanne 3 voies 58 par la canalisation 56 et entre dans l'évapocondenseur 40 qui fonctionne alors en condenseur par l'intermédiaire de la canalisation 49, il traverse l'évapo condenseur 40, se condense pour refermer le cycle et arriver sur la canalisation 48.
La vanne "trois voies" 58 comporte des moyens de commande électrique pour fonctionner ou bien avec sa première canalisation d'entrée 60 ouverte ou bien avec sa seconde canalisation d'entrée 59 ouverte. Les signaux de commande sont produits selon le programme exécuté par le processeur 27 au moyen de l'ensemble de modules de commande 28 de l'automate programmable 22 du dispositif représenté à la figure 2.
Dans un mode de réalisation, l'évaporateur 40 et le condenseur 41 travaillent à puissance constante en tout ou rien. Il en ressort que les moteurs des ventilateurs qui leur sont associés fonctionnent lorsqu'ils sont alimentés, ou ne fonctionnent pas lorsque pour exécuter une régulation du cycle thermodynamique de traitement de l'air le programme exécuté par l'automate programmable décide en fonction de critères prédéterminés de fonctionnement et en fonction de critères prédéterminés de consommation électrique la marche ou l'arrêt de ces derniers.
Dans le tableau qui suit en deux parties, on a représenté l'état de commande de chacun des organes principaux du dispositif de l'invention
Figure imgf000017_0001
Figure imgf000018_0001
Les codes dans les colonnes du tableau indiquent respectivement : "M" le condenseur et/ou l'évaporateur sont en marche "A" le condenseur et/ou l'évaporateur sont en arrêt ; "O" le registre A à E est ouvert ; "F" le registre A à E est fermé ; "alimentée" la vanne d'inversion 58 est alimentée ; "non alimentée" la vanne d'inversion 58 n'est pas alimentée. Dans la première colonne du tableau, on a indiqué les quatre modes de fonctionnement qui définissent les quatre lignes du tableau à savoir le mode de fonctionnement en chauffage pour la première ligne, le mode de fonctionnement en déshumidification pour la seconde ligne, le mode de fonctionnement en climatiseur pour la troisième ligne. Le tableau a été fractionné en deux parties avec répétition de la colonne de mode pour une meilleure compréhension.
On remarque que, dans un autre mode de réalisation, les registres A à E sont dotés de moyens permettant de contrôler de manière proportionnelle le degré d'ouverture du registre de sorte que l'automate de commande 22 règle une pluralité d'états d'ouverture d'au moins l'un des registres A à E entre l'état "O" ouvert et l'état "F" fermé.
On remarque que le registre A (13, à la figure 1 ) est noté dans le tableau toujours fermé "F". En réalité, dans un mode de réalisation de l'invention, en fonction de la détection de la valeur instantanée de la température extérieure Text, à l'air ambiant dans lequel on est amené à prélever de l'air au moins au niveau du volume clos 20, on réalise une ouverture proportionnelle du registre A de sorte qu'on maintienne la pression constante dans les circuits de haute pression de l'armoire 1 (Figure 1 ).
Dans un mode de réalisation, on réalise la mesure de la température de l'air extérieur Text et de la température Tévaporateur sur la batterie froide de l'évaporateur 1 1 , le registre E (16 à la figure 1 ) est commandé en ouverture proportionnelle à la différence (Text - Tévaporateur) de sorte qu'on puisse réduire le débit de l'air à travers la batterie 10.
Les commandes proportionnelles des registres A (13, Figure 1 ) et E (16, Figure 1 ) par l'automate programmable 21 (Figure 2) permettent de faire travailler le compresseur du circuit fluidique dans des conditions optimales quel que soit l'état de l'air établi tant à l'extérieur (atmosphère) qu'à l'intérieur du volume clos 20 dans sa partie supérieure A. Dans le procédé de l'invention, en fonction des mesures de quantité d'eau dans l'air obtenues à l'aide des capteurs Q1 à Q3 et en fonction d'une quantité théorique Qthéo prédéterminée enregistrée dans l'automate programmable, le traitement de séchage est effectué à l'aide des tests suivants : si Q1 est supérieur à Q2 alors prendre l'air à traiter principalement dans le volume clos 20, (partie A) ; si Q2 est supérieur à Q1 alors prendre l'air à traiter principalement dans l'extérieur du volume clos 20 ; si Q3 est supérieur à Qthéo alors réduire la puissance de traitement. Dans un mode de réalisation, la réduction de la puissance de traitement est effectuée en arrêtant le fonctionnement ou la marche des ventilateurs 7 ou 1 1 . Dans un mode de réalisation, la réduction de la puissance de traitement est effectuée en arrêtant le fonctionnement ou la marche du compresseur, en arrêtant le fonctionnement d'un compresseur, si plusieurs compresseurs sont disposés en série sur le circuit fluidique de la machine thermodynamique de traitement, ou en arrêtant le fonctionnement d'au moins un étage de compresseur si le compresseur utilisé est à plusieurs étages.
Dans un mode de réalisation, les registres E et D sont alimentés principalement en air recyclé, c'est-à-dire, en air prélevé dans le volume clos 20 ou du moins dans sa partie aérienne A. Le registre B est préférentiellement mais non-obligatoirement un registre alimenté seulement en air extérieur. Dans un mode de réalisation, chaque registre A, B, D et E, ou certains d'entre eux, est connecté par une canalisation d'air ayant un diamètre prédéterminé à la partie aérienne A du volume clos 20 de sorte qu'on réalise en tout ou partie un mélange de l'air en cours de traitement dans l'un des compartiments 2-5 de l'armoire 1 avec de l'air à traiter.
Dans un mode de réalisation, l'armoire étanche 1 comporte des canalisations d'air sur ses portes d'accès d'air 6 et 12 à la fois vers au moins deux volumes clos à traiter ou vers un volume clos à traiter et un autre volume à chauffer par soufflage d'air chaud. De cette façon, le dispositif de l'invention permet de mieux s'adapter aux contraintes économiques de coût de traitement puisque, par exemple dans le mode de fonctionnement du dispositif en déshumidification, appliqué à un séchoir à fourrages, par exemple, il est possible d'appliquer un chauffage à un autre espace comme une étable ou un local à laquelle une sortie d'air chaud du dispositif est connectable.
Les modes de fonctionnement de la machine thermodynamique de la figure 1 vont maintenant être décrits. En mode de déshumidificateur, du flux d'air traité passe des registres 12 et 16 vers la porte 6.
En mode pompe à chaleur réversible, on peut commander le réchauffage de l'air ou le rafraîchissement de l'air en fonction des besoins de séchage ou de conservation. Les flux d'air circulent du registre 14 vers la porte 6 et du registre 15 vers le registre 12.
Les registres 13 à 16 de l'armoire étanche 1 permettent à l'aide de diaphragmes à volets de régler le volume d'air introduit dans les différents caissons 2, 3, 4 et 5. Chaque registre est actionné par un actionneur (non représenté) commandable depuis l'automate 'central (non représenté à la figure 1 ).
Dans ce qui suit, on décrit divers modes de fonctionnement de composants du dispositif de la figure 1 .
La carrosserie 1 de la centrale de traitement thermodynamique peut être installée à demeure à proximité des volumes de traitement, ou alors montée sur un châssis transportable, comme une remorque qui peut être emmenée avec un tracteur. Dans ce cas, les canalisations 23 et 24 (voir à la Figure 2) peuvent ou bien être transportées ou bien être laissées à demeure sur le volume de séchage.
Le compartiment 2 est un caisson moto ventilateur principal qui exécute l'insufflation d'air traité. Le compartiment 3 est un caisson de répartition d'air à traiter. Le compartiment 4 est un caisson intermédiaire 4. Le compartiment 5 est un caisson moto ventilateur de rejet qui réalise l'évacuation du surplus d'énergie non désirable de l'énergie frigorifique dans les cas d'un besoin de chauffage ou de l'énergie calorifique dans les cas d'un besoin de rafraîchissement. Une boucle aéraulique exécute le soufflage d'air traité. Le moto ventilateur 7 est du type centrifuge. La puissance de son moteur d'entraînement est adaptée aux besoins du circuit aéraulique considéré pour le soufflage d'air traité.
L'évapocondenseur 8 est utilisé comme condenseur en mode de fonctionnement de Pompe à Chaleur ou en mode de fonctionnement de déshumidificateur. L'évapocondenseur 8 est utilisé comme évaporateur en mode de fonctionnement de rafraîchissement ou en mode de fonctionnement de dégivrage par inversion de gaz chauds.
Le registre d'inversion 9 n'est ouvert qu'en mode de fonctionnement de déshumidificateur et il est fermé dans tout autre type de fonctionnement. Sa motorisation est preferentiellement effectuée à l'aide d'un actionneur travaillant en tout ou rien, (soit ouvert ou fermé) sous la commande de l'automate central 22. L'évapocondenseur 10 est utilisé comme évaporateur en mode de fonctionnement en pompe à chaleur ou en mode de fonctionnement de déshumidificateur. L'évapocondenseur 10 est utilisé comme condenseur en mode de fonctionnement de rafraîchissement ou en mode de fonctionnement de dégivrage.
Le moto ventilateur 1 1 est du type centrifuge. Travaillant en rejet, il évacue le surplus énergétique : le moto ventilateur fonctionne en mode Pompe à Chaleur réversible. Il est mis en arrêt en mode de fonctionnement de déshumidificateur ou en mode de fonctionnement dégivrage.
Le registre 13 travaille en maintien des hautes pressions. Il est utilisé en mode de fonctionnement de Pompe à Chaleur ou en mode de fonctionnement de déshumidificateur quand la température extérieure est basse. Ce registre permet de dériver une partie de l'air alimentant le condenseur 8 et permet de maintenir une pression de condensation acceptable. L'ouverture ou la fermeture du registre 13 est donc commandée par un actionneur à motorisation proportionnelle en fonction d'une commande proportionnelle produite par l'automate central 22.
Le registre 14 permet de réaliser une inversion des flux d'air en mode de fonctionnement de déshumidificateur. Ce registre 14 reste ouvert dans tout autre mode de fonctionnement. Ce registre coopère avec un actionneur à motorisation proportionnelle en fonction d'une commande proportionnelle produite par l'automate central 22. Il permet en outre de maintenir en mode de fonctionnement de déshumidificateur un pouvoir de déshumidification maximum quelles que soient les conditions météorologiques et quelle que soit l'humidité relative de l'air traité. Ce maintien est réalisé par dérivation d'une partie de l'air passant sur l'évaporateur. Le débit d'air admis est alors réglé de manière proportionnelle à la température d'air en sortie de la batterie froide de façon à atteindre une condensation maximale.
Le registre 15 permet de réaliser une inversion des flux d'air en mode de fonctionnement en déshumidificateur. Ce registre 14 reste ouvert dans tout autre mode de fonctionnement. Ce registre 14 coopère avec un actionneur à motorisation en tout ou rien sous l'action d'une commande éditée par l'automate central 22.
Le registre 16 permet de réaliser une inversion des flux d'air en mode de fonctionnement de déshumidification. Ce registre 15 reste ouvert en mode déshumidificateur et fermé dans tout autre mode de fonctionnement. Ce registre 15 coopère avec un actionneur à motorisation en tout ou rien sous l'action d'une commande éditée par l'automate central 22. Ce registre permet en outre un maintien de pression d'évaporation inférieure à la pression d'évaporation critique lorsque l'évaporateur est traversé par de l'air trop chaud. A cet effet, l'actionneur peut être modifié pour travailler en mode proportionnel, de sorte que le registre 16 dérive une partie de cet air de façon à ramener la pression d'évaporation à une valeur convenable. Les modes de fonctionnement principaux ont été résumés du point de vue des états tout ou rien des paramètres de fonctionnement ou de commande dans le tableau précédent.
Les différents modes de fonctionnement sont déterminés à partir, d'une part, des besoins du client selon qu'il compte privilégier le séchage ou la conservation du produit agricole et d'autre part des conditions météorologiques.
Si l'utilisateur souhaite une conservation de son produit, il sélectionne à l'aide d'un organe d'entrée de données interne à l'automate central 22, comme un écran tactile ou un clavier, un mode de fonctionnement en rafraîchissement. La gestion du fonctionnement est gérée automatiquement à l'aide du programme, initialisé convenablement, qu'exécute l'automate central 22 lorsque l'exécution a été lancée. Dans tous les autres cas, le fonctionnement est automatique. Le programme de l'automate central 22 sélectionne le meilleur type de fonctionnement en fonction de la qualité de l'air extérieur et détermine la valeur des différents paramètres de fonctionnement à utiliser. Ainsi en détectant de l'air humide, l'automate central 22 détermine un fonctionnement en mode en déshumidificateur ; avec de l'air sec, l'automate central 22 détermine un fonctionnement en mode en Pompe à Chaleur et s'il y a détection de givre sur l'évaporateur, l'automate central 22 détermine un fonctionnement en mode en fonctionnement en mode dégivrage.
On va maintenant décrire les circuits aérauliques en fonction des différents type de fonctionnement. Dans la fonction de séchage, le fonctionnement est identique à une pompe à chaleur air /air. L'air repris à l'extérieur ou dans le volume clos comme un séchoir, entre par le registre 15, le registre 9 étant fermé. Il traverse la batterie froide 10 qui travaille alors en évaporateur. L'air d'entrée se refroidit et il se décharge de son énergie. Il est aspiré par le ventilateur 1 1 et il est rejeté à l'extérieur par l'intermédiaire de la bouche de rejet 12. Le circuit frigorifique assure le transfert de l'énergie ainsi récupérée. Dans un mode de réalisation, l'énergie ainsi disponible est exploitée ou bien sous forme de chaleur pour un autre procédé de traitement thermodynamique, comme du chauffage ou bien recyclé par une machine convenable.
L'air traité est renvoyé vers la batterie chaude 8 qui travaille alors en condenseur. L'air sec repris à l'extérieur ou dans le séchoir, entre dans le même temps par l'intermédiaire du registre 14. Il traverse la batterie chaude 8, il se réchauffe et se charge en énergie. Il se dilate et pourra donc absorber un maximum de molécules d'eau en traversant la matière à sécher. Il est aspiré par le moto ventilateur 7 et il est insufflé vers le produit agricole à sécher par l'intermédiaire de la bouche ou porte de sortie 6.
On va maintenant décrire le fonctionnement en mode de dégivrage. L'automate central 22 reçoit un signal de détection de présence de givre sur l'évaporateur. Le programme exécuté sur l'automate 22 déclenche après une période de retard qui peut être égal à 0, l'inversion de la vanne trois voies et l'arrêt du moto ventilateur 1 1 . La batterie chaude 8 devient une batterie froide qui travaille alors en évaporateur et la batterie froide devient une batterie chaude qui travaille alors en condenseur.
L'air sec repris à l'extérieur ou dans le séchoir, entre par l'intermédiaire du registre 14. Il traverse la batterie froide 8 et cède toute son énergie. Il est aspiré par le moto ventilateur 7 avant d'être rejeté par la bouche 6. Le circuit frigorifique transfère toute cette énergie sur la batterie 10 qui n'est pas irriguée en air et qui, par conséquent, s'échauffe très rapidement. Le givre fond et l'eau récupérée est évacuée à l'extérieur. Dès que l'automate central 22 détecte qu'il n'y a plus de givre, il arrête le circuit frigorifique et démarre le moto ventilateur 1 1 de façon à sécher la batterie 10. Après une durée de séchage écoulée prédéterminée, le programme exécuté sur l'automate central 22 inverse à nouveau la vanne trois voies et redémarre la machine en mode réchauffeur par pompe à chaleur tel que défini précédemment.
On va maintenant décrire le fonctionnement en Mode "déshumidificateur d'air humide".
Le moto ventilateur 1 1 est arrêté. L'air humide repris à l'extérieur ou dans le séchoir, entre par l'intermédiaire du registre 16 et de la bouche 12. Il traverse la batterie froide 10, appelée dans ce cas évaporateur. Il se refroidit et atteint une température dite température de rosée. Il se condense sur la batterie froide, se décharge de l'eau dissoute qu'il transportait et se décharge de toute son énergie. Le circuit frigorifique transfère l'intégralité de cette énergie récupérée vers la batterie chaude 8 (énergie sensible et énergie latente). L'air vidé de son eau qui sort de la batterie 10, traverse le registre 9. Il traverse la batterie chaude 8 il se réchauffe à une température supérieure à la température initiale d'entrée. La machine thermodynamique reçoit la restitution de l'énergie latente contenue dans l'air à déshumidifier et de l'énergie consommée par le compresseur pour faire passer le liquide frigorifique d'un niveau de basse pression à un niveau de haute pression. L'air se dilate de façon à pouvoir absorber davantage de molécule d'eau et il est insufflé vers la matière à sécher à l'aide du moto ventilateur 7 et de la bouche d'insufflation 6. Quelque soit l'humidité initiale de l'air à traiter, le pouvoir évaporant de l'air insufflé reste de même qualité. On va maintenant décrire le fonctionnement en mode de rafraîchissement ou de climatisation.
La vanne d'inversion est sous tension le cycle est inversé, il faut évacuer de la chaleur (énergie calorifique excédentaire ). L'air repris à l'extérieur ou dans le séchoir, entre par le registre 14, (le registre 9 est fermé). Il traverse la batterie froide 8, dans ce cas, évaporateur. Il se refroidit et il se décharge de son énergie. Il est aspiré par le moto ventilateur 7, et il est insufflé dans le produit à refroidir par l'intermédiaire de la bouche d'insufflation 6. Le circuit frigorifique assure le transfert de l'énergie ainsi récupérée, vers la batterie chaude 10 appelée dans ce cas condenseur. L'air repris à l'extérieur ou dans le séchoir, entre dans le même temps par l'intermédiaire du registre 15. Il traverse la batterie chaude 10, il se réchauffe et se charge en énergie. Il est aspiré par le moto ventilateur 1 1 et il est rejeté ; et par la même rejette l'énergie calorifique excédentaire à l'extérieur par l'intermédiaire de la bouche 12.
On va maintenant décrire un moyen pour optimiser le fonctionnement frigorifique de la machine. Le moyen pour optimiser le fonctionnement frigorifique de la machine comporte un module de maintien d'une pression de condensation optimum. Ce mode de fonctionnement est déclenché notamment lorsque la température extérieure est basse. Il peut être commandé par l'automate central 22 à l'aide de son programme exécuté en automatique.
Dans le cas d'un fonctionnement en basse température, le registre 13 s'ouvre d'un degré d'ouverture fonction de l'abaissement de la pression de condensation. Une partie de l'air aspiré par le moto ventilateur 7 entre par le registre 13. La batterie 8 chaude est moins alimentée en air froid, l'air entrant par le registre 14. Sa température remonte, la puissance du compresseur reste constante et dans le même temps la pression de condensation revient à une valeur correcte.
Le moyen pour optimiser le fonctionnement frigorifique de la machine comporte un module de limitation des valeurs hautes de la pression d'évaporation (température extérieure haute).
Dans le cas d'un fonctionnement sous température extérieure élevée, en fonctionnement réchauffeur en Pompe à chaleur, le programme exécuté sur l'automate central 22 commande le maintien d'une pression d'évaporation correcte par l'intermédiaire du registre 16. Dans le cas d'un fonctionnement sous température extérieure élevée, le registre 16 s'ouvre proportionnellement en fonction de l'augmentation de la pression d'évaporation. Une partie de l'air aspiré par le moto ventilateur 1 1 entre par le registre 16 ; la batterie 10 froide est moins alimentée en air chaud (air entrant par le registre 15). Sa température redescend, la puissance du compresseur étant constante, et dans le même temps la pression d'évaporation revient à une valeur correcte.
Le moyen pour optimiser le fonctionnement frigorifique de la machine compte un module de fonction de maintien du pouvoir de déshumidifi cation. Dans le cas d'un fonctionnement en mode déshumidificateur, lorsque la température extérieure est élevée, la masse d'eau contenue dans l'air peut être trop importante malgré une humidité relative assez faible. Par exemple, pour une température de 32°C et une humidité de 40%, le poids contenu dans un Kg d'air sec est de 12g. Cette masse est trop élevée pour assurer un séchage correct. Dans ce cas, la puissance frigorifique à mettre en œuvre pour refroidir l'air jusqu'à son point de rosée (16,5°C) et permettre une condensation importante de l'humidité contenue dans l'air est très importante. Afin de pallier ce problème, par l'intermédiaire du registre 14, le programme, exécuté sur l'automate central 22, commande l'entrée d'une partie de l'air aspiré par le moto ventilateur 7. La quantité d'air traversant la batterie froide 10 diminue, sa température baisse. La puissance du compresseur étant maintenue constante par l'automate central 22, la température à la sortie de la batterie baisse et le pouvoir de déshumidification reste optimum. La gestion centralisée de la machine contrôle en permanence, dans ce cas, la température de l'air en sortie de l'évaporateur et, si besoin est, gère proportionnellement l'ouverture du registre de dérivation 14.
Le procédé de l'invention comporte une étape préalable pour calculer le régime de fonctionnement de la machine de traitement adapté à un objectif de traitement. Le régime de fonctionnement est défini par un ensemble de valeurs prédéterminées de paramètres de fonctionnement qui dépendent du matériel constituant le dispositif de traitement de l'invention. En particulier, Certains paramètres de fonctionnement décrivent le dimensionnement géométrique de la machine comme par exemple les longueurs, les sections et les pertes de charge des canalisations ou des compartiments de traitement de la machine thermodynamique de traitement. Ces paramètres sont fixes et sont choisis lors de la fabrication ou de l'installation de la machine. D'autres paramètres de fonctionnement sont déterminés une fois pour toutes au moins pendant une période d'exploitation comme la puissance électrique installée, ou les pertes par isolement thermique et dépendent de choix de construction lors de l'installation du dispositif de traitement. Enfin d'autres paramètres peuvent être modifiés ou contrôlés lors de l'exécution d'un traitement ou d'une série de traitements ainsi qu'il a été décrit ci-dessus. L'objectif de traitement dépend de la nature du traitement et des produits en traitement. Il est déterminé de façon à optimiser le résultat de traitement en respectant des contraintes techniques, notamment de sauvegarde du dispositif de traitement et des produits en traitement, et des contraintes économiques en tenant compte à la fois du coût de l'énergie consommée (notamment l'énergie d'alimentation en électricité), mais aussi l'amortissement des installations et du dispositif de traitement. Les résultats de traitement, et particulièrement les objectifs de traitement, sont mesurés par des paramètres propres aux produits à traiter. Par exemple, pour un produit comme du fourrage et pour un traitement de séchage, l'utilisateur peut fixer un taux en matières sèches qui sera comparé à la quantité théorique de seuil de fin de traitement Qthéo qui a été exposé ci-dessus. L'utilisateur peut fixer aussi un temps de séchage et tenir compte à ce propos de contraintes climatiques.
On notera que parmi les paramètres de fonctionnement, certains d'entre eux sont contrôlables comme les états de fonctionnement des éléments actionnables du dispositif de traitement, ainsi qu'il a été décrit. Les valeurs de ces paramètres sont donc modifiées lors de l'exécution d'un traitement.
Le dispositif de traitement est connecté à un réceptacle de produits à traiter. Plusieurs réceptacles peuvent être montés en série ou en étoile sur le même dispositif. De plus, ces réceptacles n'ont pas nécessairement une étanchéité parfaite ou bien parce qu'il est souhaitable de conserver un certain taux d'humidité ou bien parce qu'une telle étanchéité parfaite serait trop coûteuse à obtenir.
Il en résulte que les communications en air de traitement avec un réceptacle peuvent être disposées de sorte que les flux d'air circulent à travers la masse des produits à traiter ou non. Il s'agit de circonstances de fait qui dépendent des produits et de leur réceptacle.
On a aussi décrit que le procédé de traitement pouvait exécuter une humidification du flux d'air de traitement. En particulier, un tel traitement peut aussi être utilisé en saturant le flux d'air soufflé dans le réceptacle avec une vapeur d'un produit de traitement qui peut être de l'eau ou une solution aqueuse de produits d'un traitement chimique ou biologique. Dans ce cas, un organe d'injection d'eau liquide ou d'une solution aqueuse est prévu qui travaille au niveau d'une batterie chaude d'un evapocondenseur du dispositif de traitement, ou par brumisation au niveau d'un moto ventilateur du dispositif de traitement. En particulier, les traitements de chauffage et de refroidissement, de déshumidification et d'humidification de l'air de traitement opérés par le dispositif de traitement peuvent servir que l'air soit seul élément de traitement des produits à sécher ou qu'il soit le vecteur d'un autre produit ou effet de traitement comme le froid ou le chaud.
On notera aussi que le procédé de traitement de l'invention permet de réguler ou de contrôler le débit de l'air de traitement en commandant la puissance des moto ventilateurs ou les pertes de charge au niveau notamment des registres A à E décrits ci-dessus. Une telle régulation peut constituer en soi un traitement particulier des produits à traiter dans un réceptacle comme une agitation mécanique de parties de ces produits ou pour entraîner des poussières associées à ces produits.
Parmi les traitements envisageables grâce au dispositif de l'invention, on note que les traitements de déshumidification de l'air de traitement doivent être contrôlés parce que l'air de traitement séché se comporte alors comme une éponge qui vient extraire l'humidité des produits à traiter dans le réceptacle 20. Il en résulte que l'automate central 22 du dispositif de l'invention comporte un module susceptible de rajouter de l'air extérieur a priori plus humide pour éviter de sursécher les produits à traiter.
Le dispositif de l'invention, plus particulièrement la machine thermodynamique, comporte une vanne d'inversion qui permet principalement de retourner le fonctionnement du cycle thermodynamique. Il permet ainsi de changer les fonctions de condenseur ou d'évaporateur entre les deux evapocondenseurs de la machine. Cette vanne d'inversion a été décrite à la figure 4 avec une vanne "trois voies" et plusieurs détendeurs et clapets anti-retour pour assurer son fonctionnement. Un même résultat pourrait être assuré avec une vanne "quatre voies" avec un tiroir à deux positions actionné sous la commande de l'automate central 22.
L'automate central 22 comporte aussi un module de commande pour régler l'ensemble de valeurs prédéterminées des paramètres de fonctionnement. Un tel module de commande peut être accessible à l'utilisateur pour entrer des valeurs d'initialisation des paramètres de fonctionnement ou des valeurs de consigne ou d'alarme, ainsi qu'il a été décrit ci-dessus. L'automate central 22 comporte aussi un module de régulation du traitement programmé par l'intermédiaire du module de commande, dans lequel les valeurs de consigne et d'alarme sont comparées aux valeurs détectées ou estimées des paramètres de fonctionnement à chaque instant de façon à atteindre les objectifs et résultats de traitement ainsi qu'il a été décrit ci-dessus.
On comprendra que les modules de l'automate central 22 sont essentiellement composés à l'aide de fonctions microprogrammées et de circuits électroniques de puissance pour commander le fonctionnement de moteurs électriques et d'actionneurs décrits ci-dessus. Dans un mode de réalisation, le dispositif de traitement de l'invention comporte aussi un module d'exploitation de l'énergie récupérée lors d'un traitement de l'air de traitement par la machine thermodynamique. Un tel module peut comporter un circuit indépendant d'un fluide caloporteur qui vient récupérer l'énergie de refroidissement de l'air de traitement e qui circule vers un radiateur de chauffage ou vers un moyen de recyclage de l'énergie.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Procédé de traitement de produits (P) par de l'air traité au moyen d'une machine thermodynamique de traitement qui consiste :
- à calculer le régime de fonctionnement de la machine thermodynamique de traitement défini par un ensemble de valeurs prédéterminées de paramètres de fonctionnement comprenant :
* l'état de marche de moto ventilateurs (7, 1 1 ) entraînant l'air à traiter par la machine de traitement ;
* l'état d'ouverture de registres (13 - 16 ; 9) d'accès de l'air à traiter par la machine de traitement ;
* l'état de marche du ou des compresseurs de la machine de traitement ;
* l'état de commutation d'une vanne d'inversion inversant le fonctionnement de la machine thermodynamique de traitement ; * la masse des produits (P) à traiter ;
* une masse d'eau (Qthéo) à extraire par unité de temps, ladite masse (Qthéo) étant déterminée par :
+ la nature des produits (P) à traiter ; + la durée de traitement souhaitée ; pour un objectif de traitement déterminé par une combinaison d'au moins :
* un critère de qualité de traitement mesuré sur les produits (P) comme le taux en matière sèche ;
* une durée de traitement ; * une consommation électrique de la machine de traitement ;
* un coût économique ;
- à charger dans un réceptacle au moins partiellement clos (20) une charge de produits (P) à traiter ;
- à prélever au plus une fraction de l'air issu de la charge de produits (P) et, le cas échéant, à le mélanger avec de l'air extérieur ; - à contrôler le débit, la température et/ou le taux de vapeur saturante de l'air traité de façon à produire un flux d'air traité, de sorte que soit appliqué un traitement de déshumidification, d'humidification, de chauffage et/ou de rafraîchissement de l'air de traitement ; et
- à réinjecter au moins une partie du flux d'air traité dans la charge
(P) ; et à appliquer le traitement au moins tant que l'objectif de traitement n'est pas atteint pour au moins un ensemble de valeurs prédéterminées des paramètres de fonctionnement.
2 - Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il consiste à mesurer les quantités d'eau contenues dans l'air :
- (Q2) ou bien dans l'air extérieur à la machine de traitement ou bien dans le réceptacle (20), contenant des produits à traiter ; - (Q3) dans le flux d'air traité issu de la machine de traitement (1 ) ; et si (Q2) est mesuré sur l'air extérieur, à mesurer la quantité d'eau (Q 1 ) dans au moins le réceptacle (20) au moins dans la partie aérienne (A) de celui-ci, contenant des produits (P) à traiter.
3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il consiste à appliquer une déshumidification ou une humidification de l'air traité et à réinjecter au moins une fraction traitée au moins dans le réceptacle (20), si la quantité mesurée (Q2) est plus grande que la quantité théorique prédéterminée (Qthéo).
4 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il consiste à appliquer un chauffage de l'air traité et à réinjecter au moins une fraction d'air traité au moins dans le réceptacle (20), si la quantité mesurée (Q2) est plus petite que la quantité théorique prédéterminée (Qthéo).
5 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il consiste à appliquer un rafraîchissement de l'air traité et à réinjecter une fraction traitée au moins dans le volume clos (20), notamment pour exécuter de la conservation des produits traités (P) 6 - Procédé selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'il consiste à appliquer un mélange d'une fraction prédéterminée d'air extérieur à une partie de l'air en cours de traitement, notamment de façon à éviter de sursécher les produits à traiter. 7 - Procédé selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce qu'il consiste à effectuer un mélange d'une fraction prédéterminée d'air à traiter à une partie de l'air en cours de traitement.
8 - Procédé selon l'une des revendication 2 à 7, caractérisé en ce qu'il consiste, si la quantité mesurée (Q1 ) est supérieure à la quantité mesurée (Q2), à prendre l'air à traiter principalement dans le réceptacle (20 ; partie A), si la quantité mesurée (Q2) est supérieure à la quantité mesurée (Q1 ), à prendre l'air à traiter principalement dans l'extérieur du réceptacle (20), si la quantité mesurée (Q3) est supérieure à la quantité théorique (Qthéo), à réduire la puissance de traitement, par détermination de l'état de marche ( A ) des ventilateurs et/ou du compresseur ou d'un étage de celui-ci.
9 - Dispositif de traitement mettant en œuvre le procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte : au moins un réceptacle (20) contenant des produits à traiter (P) et une partie aérienne (A) dans lequel se trouve de l'air à traiter ; une armoire étanche (1 ; 21 ) comportant une file de compartiments de traitement (2 - 5) et une machine thermodynamique (40 - 61 ) ainsi qu'une porte d'accès (6, 12) sur chacun des compartiments extrêmes connectée à une canalisation (23, 24) de communication d'air avec au moins un réceptacle (20), la canalisation (23) de recyclage pouvant ne pas être installée ; un automate programmable (22) connecté à une pluralité de capteurs de paramètres de fonctionnement (Q1 - Q3, Text, Tévaporateur) ; - une source d'alimentation électrique (25) ; l'automate (22) comportant un module pour exécuter un programme (27) mettant en œuvre le procédé de l'invention, de sorte qu'une pluralité de paramètres de fonctionnement comprenant les états d'ouverture de registres d'accès aux compartiments de l'armoire étanche (21 ), la commande d'une vanne d'inversion, la commande de moto ventilateurs de deux evapocondenseurs et d'un compresseur, la machine thermodynamique étant composée d'un circuit caloporteur comportant les deux evapocondenseurs, la vanne d'inversion et le compresseur, soit déterminée pour atteindre l'objectif de traitement saisi en début de traitement et enregistré dans le module (27) pour exécuter un programme. 10 - Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'au moins un compartiment de traitement (2 - 5) comporte un registre (13 - 16 ; 9) dont l'état d'ouverture ("O", "F") est déterminé par l'automate (22), le registre étant connecté à l'air du réceptacle (20) ou à l'air extérieur, ou aux deux. 1 1 - Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte un registre (9) disposé entre deux compartiments centraux (3, 4) et séparant les batteries des evapocondenseurs (8, 10), dont l'état d'ouverture ("O", "F") est déterminé par l'automate (22), preferentiellement ouvert en mode de déshumification de l'air. 12 - Dispositif selon l'une des revendications 9 à 11 , caractérisé en ce que la machine thermodynamique (40 - 61 ) comporte une vanne d'inversion (52, 53, 58) commandée par l'automate programmable (22) de sorte que la machine thermodynamique produise au moins un mode de fonctionnement pris parmi les modes de fonctionnement en refroidissement ou en chauffage.
13 - Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'automate programmable comporte des moyens de commande pour régler ledit ensemble de valeurs prédéterminées de paramètres de fonctionnement de sorte que le dispositif travaille selon un mode de fonctionnement pris parmi quatre modes de fonctionnement en chauffage, en déshumidification, en humidification ou en refroidissement. 14 - Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que les moto ventilateurs des evapocondenseurs (7, 1 1 ) et au moins un compresseur ou un étage de compresseur de la machine thermodynamique fonctionnent en tout ou rien. 15 - Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comporte un module de régulation du traitement par mélange avec de l'air extérieur et/ou avec de l'air à traiter dont des moyens de sortie commandent l'état d'ouverture d'au moins l'un des registres (A - E) qui sont connectés par des canalisations à de l'air extérieur et/ou à de l'air issu de la partie aérienne (A) d'au moins un réceptacle (20).
16 - Dispositif selon l'une des revendications 9 à 15, caractérisé en ce qu'il comporte aussi au moins un module d'exploitation de l'énergie récupérée lors du traitement de l'air issu d'au moins un réceptacle (20) contenant des produits à traiter. 17 - Dispositif selon l'une des revendications 9 à 16, caractérisé en ce qu'il comporte un capteur de détection de givre sur au moins l'une des batteries des evapocondenseurs et un module de commande pour faire passer le circuit caloporteur en mode de chauffage au moins tant que la détection de givre est détectée par le capteur de détection de givre ou pendant une durée prédéterminée.
18 - Dispositif selon l'une des revendications 9 à 17 caractérisé en ce qu'il comporte un module de télémaintenance comportant :
- un module (T1 ) à proximité de l'automate (22) qui comporte un circuit pour détecter des valeurs de paramètres de fonctionnement de la machine et notamment les mesures (Q1 à Q3) des masses d'eau dans l'air, l'état de fonctionnement des ventilateurs et des compresseurs de la machine thermodynamique, l'état d'ouverture des registres, la consommation électrique, etc. , un circuit pour détecter les valeurs d'alarme des valeurs détectées sur les paramètres de fonctionnement, au moins une valeur d'alarme est atteinte, un circuit pour transmettre un ensemble des valeurs instantanées et/ou un historique de cet ensemble sur une période prédéterminée, un circuit pour recevoir des valeurs de paramètres de commandes et des valeurs de consignes remises à jour de sorte que le fonctionnement du dispositif soit changé ;
- un module (T2) disposé à distance et qui comporte un circuit pour recevoir les données issues du module (T1 ) et notamment un signal d'alarme, et un historique des valeurs et paramètres de fonctionnement de la machine, un circuit pour déterminer en fonction des valeurs reçues des paramètres de fonctionnement de la machine de nouvelles valeurs de consigne et/ou de commande des paramètres de fonctionnement de la machine, - une liaison spécialisée entre les modules (T1 , T2) ; de sorte que ledit ensemble de valeurs prédéterminées de paramètres de fonctionnement du dispositif soit adapté en fonction de circonstances accidentelles signalées par les alarmes.
19 - Produits traités au moyen d'un dispositif mettant en œuvre le procédé de traitement selon l'une des revendications précédentes, caractérisés en ce qu'ils ont subi une succession de traitements de déshumidification, d'humidification, de chauffage et/ou de rafraîchissement.
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