EP0312467B1

EP0312467B1 - Coffret de régulation pour surgélateur-conservateur

Info

Publication number: EP0312467B1
Application number: EP88420313A
Authority: EP
Inventors: Pierre Pont
Original assignee: SERETH
Current assignee: SERETH
Priority date: 1987-09-15
Filing date: 1988-09-14
Publication date: 1992-12-02
Anticipated expiration: 2008-09-14
Also published as: EP0312467A1; FR2620525B1; FR2620525A1; ES2035942T3; ATE83064T1; DE3876372D1

Description

La présente invention se rapporte à un coffret de régulation pour appareil de surgélation et de conservation du type comprenant une enceinte unique.
La technique du froid est de plus en plus souvent appliquée aux produits alimentaires tels que pâtisserie et plats cuisinés, permettant la réalisation des produits de manière massive ou dans les meilleures conditions, puis leur conservation sans aucune dégradation jusqu'à la période de leur vente et de leur consommation.
Pour que les produits se conservent dans les meilleures conditions, sans modification de leur texture, de leur aspect initial, et sans dessèchement, il est avantageux de procéder en deux temps, à savoir : une surgélation suivie d'une conservation.
La surgélation consiste en une opération très rapide de congélation à coeur du produit. Cette opération doit être réalisée dans un appareil appelé surgélateur dont la puissance frigorifique est importante, à une température basse de l'ordre de - 40°C. En fin de surgélation, qui n'excède pas quelques heures, il est procédé au transfert des produits dans un conservateur à l'intérieur duquel règne une température de l'ordre de - 25°C.
Il existe actuellement un appareil de surgélation et de conservation comportant une enceinte unique. Un appareil de ce type, appelé surgélateur-conservateur, est par exemple décrit dans le document FR-A-2.468.314. Cet appareil comprend une enceinte unique contenant :

l'évaporateur, ou batterie, d'une installation frigorifique sur lequel passe l'air contenu dans l'enceinte sous l'action d'un ventilateur,
un compartiment de surgélation, en communication permanente avec le compartiment contenant l'évaporateur et placé généralement sous celui-ci, et,
au moins un compartiment de conservation susceptible d'être mis en communication et isolé avec le compartiment de congélation.

L'installation frigorifique est susceptible de plusieurs régimes de fonctionnement, à savoir : au moins un régime où elle assure le maintien d'une température de conservation de l'ordre de - 25°C et un régime où elle procure une température de surgélation de l'ordre de - 40°C. Dans la mesure où l'appareil est utilisé comme un simple conservateur, les différents compartiments qu'il comprend, à savoir le compartiment contenant la batterie du groupe frigorifique, le compartiment de surgélation et les compartiments de conservation, communiquent les uns avec les autres, la température étant la même, de l'ordre de - 25°C dans la totalité de l'appareil.
Dans la mesure où l'on doit surgeler des produits, les compartiments de conservation sont isolés, par manoeuvre de volets de fermeture, du compartiment de surgélation. Les frigories n'étant alors fournies que dans le compartiment de surgélation, la température dans celui-ci atteint alors environ - 40°C. En fin de période de surgélation, les volets sont rouverts et les différents compartiments sont remis en communication de telle sorte que, compte tenu de cette nouvelle répartition, la température moyenne de l'ensemble est de l'ordre de - 25°C.
Il est en outre souvent prévu un volet, normalement ouvert quand les volets précités sont fermés, et vice-versa, qui a pour rôle d'ouvrir, pendant la surgélation, un large passage entre la partie supérieure aval du compartiment de surgélation et la partie inférieure amont du compartiment contenant l'évaporateur de l'installation frigorifique : ce passage est ouvert pendant la surgélation, permettant à l'air de circuler massivement du compartiment de surgélation vers l'évaporateur, et il est par contre fermé pendant la conservation, la totalité de ce flux d'air traversant alors, comme il se doit, les compartiments de conservation.
Généralement, les moyens de commande des différents volets sont couplés et entraînés par un moto-réducteur unique lui-même commandé par une horloge de programmation du régime de fonctionnement de l'appareil.
Lorsque l'utilisateur désire surgeler une certaine quantité de produits, il lui suffit d'afficher le temps de surgélation sur l'horloge et de commander le début de la surgélation, ce qui met en marche un moto-réducteur provoquant le basculement des volets précités. En fin de surgélation, l'horloge commande automatiquement le retour au régime de conservation initial, ces volets rebasculant en leur position initiale.
Comme toutes les installations frigorifiques, un surgélateur-conservateur doit être dégivré à intervalles réguliers. Son dispositif de commande et régulation comprend donc nécessairement une partie chargée de commander, à des instants prédéterminés, une séquence de dégivrage. Ce dégivrage est réalisé dans ce type d'installation par arrêt de la production de froid et de la ventilation, tandis que sont mises en service des résistances de chauffage de la batterie, c'est-à-dire de l'évaporateur.
Le document US-A-3 922 874 concerne un coffret de régulation pour surgélateur-conservateur, permettant de retarder la remise en fonctionnement de la ventilation jusqu'à la fin du cycle de dégivrage, ce cycle se produisant à un instant où plus aucun organe n'est alimenté (compresseur, ventilateur et réchauffeur). Il en résulte un effet de vaporisation par égouttage des gouttes d'eau sur le réchauffeur qui est toujours à une température supérieure à celle des autres éléments, en raison de l'effet d'inertie thermique, créant une ambiance humide.
La figure 1 annexée représente, sous forme de schéma-blocs, la portion d'un régulateur classique qui est chargée de la commande des séquences-de dégivrage automatique.
Ce régulateur connu comporte, branchée aux bornes d'alimentation 1 et 2, une horloge de programmation et de commande 3. Cette horloge commande, à des instants prédéterminés, par exemple toutes les 6 heures, par une connexion 4, le basculement temporisé d'un premier interrupteur deux voies 5, et par une connexion 6 le basculement temporisé d'un second interrupteur deux voies 7.
Avant le démarrage de la séquence de dégivrage, les positions des deux commutateurs 5 et 7 sont telles que leur borne d'entrée, respectivement 8 et 9, est reliée à leur première borne de sortie, respectivement 10 et 11. La borne 10 alimente alors le dispositif de production de froid 12, qui est branché entre cette borne 10 et le second fil de ligne 2, le premier fil de ligne 1 étant lui-même connecté aux bornes 8 et 9. La borne 11 alimente à son tour le dispositif de ventilation 13 qui est branché entre cette borne et le second fil de ligne 2.
Après le basculement déclenché par l'horloge de programmation de dégivrage 3, les bornes d'entrée 8 et 9 de ces deux commutateurs 5 et 7 sont reliées chacune à leur deuxième borne de sortie, respectivement 14 et 15. Entre la borne 14 et le second fil de ligne 2 sont branchés en série les résistances de dégivrage 16, chargées de chauffer la batterie pour réaliser le dégivrage, et un thermostat de batterie 17, placé contre cette dernière et réglé pour ouvrir son contact à une température légèrement supérieure à 0°C, par exemple 8°C, ce contact ne pouvant ensuite être refermé que par la mise sous tension d'un relais incorporé, branché entre le fil 2 et, par la liaison 18, la borne 10. L'horloge 3 est réglée pour maintenir le contact entre 8 et 14 pendant une durée d₁ prédéterminée, par exemple 30 minutes. Ce délai étant écoulé, le contacteur 5 rebascule en sa position initiale 8-10.
Entre la borne 15 du second commutateur et le fil 2 est branché un dispositif 19 de commande de fermeture forcée des volets, ceux-ci se rouvrant naturellement lorsque la borne 15 n'est plus alimentée. L'horloge 3 est réglée pour maintenir le contact entre 9 et 15 pendant une durée d₂ prédéterminée, supérieure à d₁. Par exemple, d₂ est égale à 35 minutes. Ce délai d₂ étant écoulé, le commutateur 7 rebascule en sa position initiale 9-11.
Il ressort du schéma de la figure 1 que le fonctionnement, pour le dégivrage, de ce dispositif connu est le suivant :
Au top de début de dégivrage, l'horloge 3 commande, par les connexions 4 et 6, le basculement vers la droite des interrupteurs 5 et 7. Les dispositifs de production de froid 12 et de ventilation 13, n'étant plus alimentés, s'arrêtent instantanément. Les résistances 16 sont alimentées et commencent à réchauffer la batterie, et les volets sont refermés par le dispositif 19, alimenté lui aussi.
Lorsque la batterie est passée à une température supérieure à 0°C, c'est-à-dire qu'elle est totalement dégivrée, le thermostat 17 déclenche et coupe l'alimentation électrique des résistances 16. Il s'est alors écoulé un temps d₃, inférieur à d₁ et dépendant de la charge en givre de la batterie. Par exemple, d₃ est égal à 20 minutes.
Pendant les 10 minutes restantes pour atteindre d₁, les résistances, en raison de leur inertie thermique, continuent à réchauffer le compartiment contenant la batterie. On observe alors un dégagement de vapeur d'eau qui vient se condenser sur les parties froides avoisinantes pour y déposer de la glace : il y a création de blocs de glace qui ne peuvent plus ensuite être absorbés par la batterie, ces blocs de glace pouvant à la longue prendre des proportions telles qu'ils arrivent à bloquer le ventilateur ou même le circuit d'air.
Au bout du temps d₁, l'interrupteur 5 ayant rebasculé, la production de froid est réenclenchée tandis que, la position du commutateur 7 restant inchangée pour le moment, les volets sont toujours fermés et la ventilation toujours arrêtée. Pendant cet intervalle de temps, égal à d₂ - d₁, dans notre exemple donc égal à 5 minutes, la batterie absorbe la vapeur d'eau qui l'entoure puis, à l'instant d₂, le commutateur 7 revient à sa position initiale, de sorte que la ventilation se remet en route tandis que les volets s'ouvrent à nouveau. Dans certains cas, en particulier lorsque la charge en givre est importante, la batterie n'a pas totalement absorbé, à la fin du délai d₃, toute cette vapeur d'eau, de sorte que la ventilation, en se remettant en route, provoque l'envoi, dans les compartiments de conservation, d'une bouffée d'air relativement chaud et humide, ce qui entraîne en particulier un dépôt de givre ou de glace sur le produit.
L'invention vise à remédier à ces inconvénients au moyen d'un dispositif de commande et régulation de dégivrage qui est adapté a la charge en givre effective de la batterie. Elle se rapporte à cet effet à un coffret de régulation pour surgélateur-congélateur qui comporte un dispositif de commande automatique du dégivrage de la batterie, sous contrôle d'une horloge de commande qui fournit, à un instant prédéterminé, un signal de commande de début de dégivrage, ce signal entraînant d'une part l'arrêt du dispositif de production de froid et du dispositif de ventilation, et d'autre part la mise en route d'un dispositif de chauffage de la batterie. Conformément à l'invention, ce dispositif de commande automatique est associé à un dispositif de commande thermostaté placé sur la batterie qui présente d'une part un point de commutation haut, réglé à une température légèrement supérieure à 0°C, par exemple comprise entre 5 et 10°C, et d'autre part un point de commutation bas, réglé a une température sensiblement égale à légèrement inférieure à la température de conservation, donc par exemple comprise entre - 25°C et - 30°C. Le dispositif est équipé de moyens pour que le basculement du contact du thermostat correspondant au point haut de cette commande thermostatée entraîne la remise en route du dispositif de production de froid, et pour que, la température de la batterie ayant par suite beaucoup baissé, le basculement du contact du thermostat correspondant au point bas de cette commande thermostatée entraîne à ce moment en plus la remise en route du dispositif de ventilation.
Avantageusement, s'agissant d'un dispositif pour lequel ledit signal de début de dégivrage entraîne également la fermeture de volet(s) de séparation, ce second basculement de contact de thermostat au point bas entraîne également la réouverture de ce(s) volet(s).
De toute façon, l'invention sera bien comprise, et ses avantages et autres caractéristiques ressortiront, lors de la description suivante d'un exemple non limitatif de réalisation de ce dispositif de commande régulée de dégivrage, en référence aux dessins annexés dans lesquels :

Figure 2 est une représentation schématique, par schéma-blocs, de ce dispositif ;
Figure 3 est un diagramme représentant les courbes de variation de la température de la batterie en fonction du temps, relatives à deux séquences de dégivrage pour des charges en givre différentes de la batterie.

On reconnaît sur la figure 2 l'horloge de programmation et de commande 3, branchée entre les deux lignes d'alimentation 1 et 2, ainsi que les commutateurs deux voies 5 et 7 qui sont toutefois ici commandés ensemble et simultanément par une connexion commune 20 en provenance de l'horloge 3. Le dispositif de production de froid 12 est toujours branché entre la borne 10 du contacteur 5 et le fil de ligne 2, tandis que le dispositif de ventilation 13 est branché, comme pour le dispositif de la figure 1, entre la borne 11 de l'autre contacteur 7 et ce même fil de ligne 2.
Le dispositif 19 de fermeture forcée des volets est toujours branché entre la borne 15 du commutateur 7 et le fil de ligne 2, mais il l'est cette fois-ci à travers un contacteur série 21, qui est le contacteur d'ouverture "point bas" d'un thermostat 22 à deux points de basculement, dont la sonde est placée sur la batterie du dispositif de production de froid : le contact 21 s'ouvre lorsque la température de la batterie a baissé jusqu'à atteindre une valeur inférieure à la température de conservation, par exemple il s'ouvre a - 28°C. Ce contact 21 est prévu pour ne pouvoir être, une fois ouvert, refermé que par un signal en provenance de l'horloge 3, acheminé par les liaisons électriques 23 et 24.
Les résistances 16 de chauffage de la batterie sont toujours branchées entre la borne 14 du commutateur 5 et le fil de ligne 2, mais elles le sont cette fois-ci à travers un contacteur série 25, qui est le contacteur d'ouverture "point haut" du thermostat 22 précité. Le thermostat 22 est réglé pour ouvrir ce contact lorsque la température de la batterie a monté jusqu'à atteindre, après dégivrage total, une température légèrement supérieure à 0°C : par exemple, il s'ouvre à + 8°C. De même que pour l'autre contact de ce thermostat, ce contact 25, une fois ouvert, ne peut se refermer que par l'envoi du signal électrique précité, par les liaisons 23 et 26 en provenance de l'horloge 3.
Entre le fil de ligne 1 et la borne 10 (reliée au dispositif de production de froid 12) est placé un contacteur commandé 27, dont la fermeture est commandée, à travers la liaison 28, par le signal "point haut" du thermostat 22 (c'est le même signal qui commande simultanément l'ouverture de 25 et la fermeture de 27), et dont la réouverture est commandée, via la connexion 29, par l'horloge 3 : le signal de point haut du thermostat 22 entraîne donc à la fois l'arrêt de l'alimentation des résistances 16 (par ouverture du contact 25) et la remise en route de la production de froid 12 (par fermeture du contact 27).
Entre le fil de ligne 1 et la borne 11 (reliée au dispositif de ventilation 13) est placé un contacteur commandé 30, dont la fermeture est commandée, à travers la liaison 31, par le signal "point bas" du thermostat 22 (c'est le même signal qui commande simultanément l'ouverture de 21 et la fermeture de 30), et dont la réouverture est commandée, via la connexion 32, par l'horloge 3 : le signal de point bas du thermostat 22 entraîne donc à la fois l'ouverture des volets (par ouverture du contact 21) et la remise en route de la ventilation (par fermeture du contact 30).
En se référant à l'ensemble des figures 2 et 3, le fonctionnement de ce dispositif de dégivrage automatique est le suivant :
En prenant tout d'abord le cas, représenté courbe A (figure 3), d'une charge en givre de la batterie relativement faible, l'horloge 3 envoie, à l'heure prédéterminée, un signal de commande de début de dégivrage sur le fil 20 (figure 2). Les commutateurs 5 et 7 basculent alors ensemble vers la droite, en changeant les connexions 8-10 et 9-11 en 8-14 et 9-15 respectivement. A ce stade, les contacteurs 25 et 21 sont fermés et les contacteurs 27 et 30 ouverts.
Ce basculement des commutateurs 5 et 7 entraîne par suite :

l'arrêt de la production de froid et de la ventilation, puisque 12 et 13 ne sont plus alimentés,
la fermeture des volets et la mise en route des résistances de chauffage de la batterie, 19 et 6 étant alimentés.

Les compartiments de congélation et surgélation ne sont pas affectés de manière substantielle par la chauffe des résistances, puisque les volets sont fermés et la ventilation stoppée, et la température de la batterie monte régulièrement jusqu'à 0°C (partie a de la courbe A).
La température de la batterie reste alors à 0°C (palier b) tant que dure le dégivrage. Lorsque la batterie est dégivrée, la température croît, plus vite que précédemment (portion c), jusqu'à atteindre en d le point de déclenchement haut (8°C) du thermostat 22.
Le thermostat 22 commande alors simultanément l'ouverture de 25 et la fermeture de 27, ce qui coupe le chauffage des résistances 16 et redéclenche la production de froid 12. Le réchauffement de la batterie cesse alors rapidement et, la tendance s'inversant, on assiste à une descente rapide de sa température (portion de courbe e).
Lorsque la température de la batterie est descendue jusqu'à la température (- 28°C) qui correspond au point bas de déclenchement du double thermostat 22 (point f sur la courbe A), ce thermostat 22 commande simultanément la fermeture du contacteur 30 (ce qui entraîne la remise en route de la ventilation 13) et l'ouverture du contacteur 21 (ce qui entraîne la réouverture des volets). Il s'ensuit que le surgélateur-congélateur est alors remis en route dans sa position de travail normale, la température de la batterie se stabilisant alors à la température de - 25°C, qui était celle d'avant la mise en route du dégivrage.
Lorsqu'un certain délai prédéterminé s'est écoulé après le début de la séquence de dégivrage, ce délai étant fixé à une valeur maximale possible pour cette séquence (par exemple une heure), l'horloge 3 envoie un signal de fin d'opération de dégivrage sur les fils 20,23,29 et 32. Par suite :

les commutateurs 5 et 7 rebasculent vers la droite, rétablissant les connexions 8-10 et 9-11,
le contacteur 21 se referme,
les contacteurs 27 et 30 se rouvrent,

Sur la figure 3, on a figuré par un tronçon en pointillés g la variation de température de la batterie qui était obtenue auparavant avec la même charge en givre, après le point d, avec le dispositif de la figure 1.
La courbe B montre l'évolution, avec le dispositif de la figure 2, de la température de la batterie avec une charge en givre relativement importante. Les références portées sur cette courbe : a',b',c',...,g' correspondent aux références a,b,c,...,g relatives à la courbe A.
Ces courbes montrent que la durée totale de l'opération de dégivrage (T₁ pour la courbe A, T₂ pour la courbe B) varie avec la charge en givre et est parfaitement adaptée à cette dernière. Le refroidissement de la batterie commence dès que celle-ci est dégivrée, et l'installation de conservation est remise en route dès que la température de la batterie est redescendue à son point normal de fonctionnement.
Le dispositif qui vient d'être décrit peut être sujet, comme tous les dispositifs, à avarie. Si une telle avarie se produit, il paraît nécessaire d'avoir néanmoins la possibilité de dégivrer la batterie du surgélateur-conservateur. Selon un autre aspect avantageux de l'invention, le coffret de régulation est en outre muni d'un dispositif de dégivrage "de secours", qui est dessiné en traits mixtes sur la figure 2.
Ce dispositif de secours comporte une horloge 33 de mise en route et de temporisation, qui est enclenchée par une simple pression du doigt sur un bouton-poussoir 34. Cet enclenchement entraîne l'envoi, par les connexions 35 et 36, d'un signal de fermeture de deux contacteurs 38,39, ce qui branche les résistances 16 entre les bornes d'alimentation 1 et 2, et l'envoi, par la connexion 37, d'un signal d'ouverture d'un contacteur 40 qui ouvre le circuit d'alimentation de la ventilation 13, de sorte que celle-ci s'arrête. Un thermostat de batterie 41 agit, lorsque celle-ci a dépassé sa température de dégivrage, sur un contacteur 42 qui s'ouvre et coupe alors le chauffage des résistances. Après une temporisation prédéfinie, l'horloge 33 émet un signal qui replace les quatre contacteurs 38,39,40 et 42, en leur état initial (38 et 39 ouverts, 40 et 42 fermés).
L'invention n'est, bien entendu, pas limitée à l'exemple de réalisation qui vient d'être décrit, et est bien au contraire susceptible d'être réalisée sous différentes façons équivalentes, comportant par exemple moins d'éléments, tels que des contacteurs doubles ou des contacteurs inverseurs. Les différentes phases de la séquence sont avantageusement signalées par des voyants lumineux placés sur le panneau avant du coffret. De préférence, pour éviter toute addition d'intensité, le basculement vers la droite des commutateurs 5 et 7 entraîne l'ouverture d'un contacteur qui coupe l'alimentation du compresseur frigorifique du dispositif 12, ce contacteur étant refermé ensuite par action du thermostat de batterie (point haut à 8°C).

Claims

Coffret de régulation pour surgélateur-conservateur, comportant un dispositif automatique de commande et de régulation du dégivrage de la batterie, ou condenseur , du dispositif de production de froid (12), sous contrôle d'une horloge de commande (3) et d'un dispositif de commande thermostatée (22) dont la sonde est placée sur cette batterie, l'horloge (3) fournissant, à un instant prédéterminé, un signal de commande de début de dégivrage qui entraîne d'une part l'arrêt de la production de froid (12) et de la ventilation (13), et d'autre part la mise en route d'un dispositif de chauffage (16) de la batterie, caractérisé :
- en ce que le dispositif de commande thermostatée (22) présente d'une part un point de commutation haut (d) réglé à une température légèrement supérieure à 0°C, et d'autre part un point de commutation bas (f), réglé à une température sensiblement égale à légèrement inférieure à la température de conservation,

- en ce qu'il est équipé de moyens (27,30) pour que le déclenchement du thermostat (22) correspondant à son point haut (d) entraîne la remise en route du dispositif de production de froid (12) et pour que, après que la température de la batterie ait par suite beaucoup baissé, le déclenchement du thermostat (22) correspondant à son point bas (f) entraîne en plus la remise en route du dispositif de ventilation (13).
Coffret de régulation selon la revendication 1, du type selon lequel ledit signal de commande de début de dégivrage entraîne en outre la fermeture d'un ou plusieurs volets de séparation, caractérisé en ce qu'il est équipé de moyens (21) pour que ledit déclenchement au point bas (f) du thermostat (22) entraîne également l'ouverture de ce ou de ces volets de séparation.
Coffret de régulation selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérise en ce qu'il est en outre équipé d'un dispositif de dégivrage de secours (33 à 42) qui, pendant un temps prédéterminé, coupe la ventilation (13) et met en route le dispositif de chauffage (16) de la batterie.
Coffret de régulation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est équipé de moyens pour arrêter le compresseur frigorifique du dispositif de production de froid (12) pendant l'actionnement du dispositif de chauffage (16) de la batterie.