EP1571121A1 - Procédé de production d'eau réfrigérée et d'eau chaude et fontaine d'eau réfrigérée et d'eau chaude - Google Patents

Procédé de production d'eau réfrigérée et d'eau chaude et fontaine d'eau réfrigérée et d'eau chaude Download PDF

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EP1571121A1
EP1571121A1 EP05290378A EP05290378A EP1571121A1 EP 1571121 A1 EP1571121 A1 EP 1571121A1 EP 05290378 A EP05290378 A EP 05290378A EP 05290378 A EP05290378 A EP 05290378A EP 1571121 A1 EP1571121 A1 EP 1571121A1
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cell
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hot
exchanger
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EP05290378A
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François Penot
René Greff
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Aqua Pyrenees Sas Ste
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Aqua Pyrenees Sas Ste
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    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B21/00Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • F25B21/02Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effect; using Nernst-Ettinghausen effect
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67DDISPENSING, DELIVERING OR TRANSFERRING LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B67D1/08Details
    • B67D1/0857Cooling arrangements
    • B67D1/0869Cooling arrangements using solid state elements, e.g. Peltier cells
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B67DDISPENSING, DELIVERING OR TRANSFERRING LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B67D1/08Details
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    • B67D3/0029Apparatus or devices for controlling flow of liquids under gravity from storage containers for dispensing purposes provided with holders for bottles or similar containers

Definitions

  • the subject of the present invention is a method of refrigeration and heating of consumable liquids, such as water, beverages and others, and in particular the production and distribution of chilled water and hot water at will by means of a fountain, with temperate water usually delivered in bottles placed upside down on the dispenser.
  • Japanese Patent Application No. 10038431 discloses a voluminous installation of water purifier for uses domestic workers and professionals who have the means to production of fresh water and hot water using two generators each containing a Peltier cell.
  • the water purified performing its role in the broadcast and in heat absorption in the Peltier elements, returns to the purification and storage tank and fills in this circuit closed the indispensable role of coolant.
  • the present invention is particularly concerned with the realization of a fountain allowing a significant saving space while maintaining technical performance and economic progress.
  • the exchanger is preferably a piece of material having good thermal conductivity, for example in aluminum or aluminum alloy, shaped thermal bridge leading accumulated heat to the hot face of the cell's refrigerated water tank to the cold side of the cell of the hot water tank. It can be equipped with the fins of cooling.
  • Temperate water from the cylinder fills the cold water tank. At its upper part, where this water has not yet undergone the programmed cooling, opens a pipe through which the bypass water flows to the hot water tank and fills it.
  • the exchanger cooperates with a fan, whose operation is governed by a thermocouple inserted in the exchanger makes it possible to regulate the temperature obtained after exchange.
  • the temperature of hot water available in the tank is set by the voltage that is applied across the terminals of the cell.
  • the refrigerated water temperature available in the tank is controlled by means of a temperature sensor placed in contact with the outer wall of the cold water tank, feeding of the cell being slaved to the operation of said probe of temperature.
  • the invention also for the object a water fountain refrigerated and hot water with two separate tanks each of which cooperates with a Peltier cell and which is characterized in that an exchanger in the form of a bar, bridge or spacer leading heat connects a hot face of the cell from one tank to a cold side of the cell from the other tank.
  • the invention also has for the object an installation for production by the above-mentioned processes of liquids consumables, especially such as tea, coffee or other drinks that can be served at will hot, fresh or refrigerated.
  • liquids consumables especially such as tea, coffee or other drinks that can be served at will hot, fresh or refrigerated.
  • This comprises a tank 1 serving as a chilled water tank and a tank 2 of hot water. On the tank 1 is placed a cylinder 8 of about 5 liters of water and whose inverted neck enters the tank after drilling a plug not shown.
  • the capsule 13 is provided with a vent 9 for the return of air.
  • Temperate water from the cylinder fills the cold water tank 1.
  • a pipe 10 by which fresh water, that is to say water that has not yet undergone the cooling effect, flows to empty and fill the tank 2 with hot water.
  • a deflector 11 Near where the stream of fresh water flows from the bottle is placed a deflector 11 leading said current to driving 10.
  • Valves 3 and 4 dispense chilled water and hot water at will, simultaneously or individually.
  • Peltier cells 5 and 6 are placed in direct contact with the outer walls of metal tanks 1 and 2.
  • the faces of the modules 5 and 6, opposite to those in contact with the outer walls of the cells, that is to say the hot face 5b of the cell 5 and the cold face 6b of the cell 6, are interconnected by an exchanger 7 which is a solid body, for example a bar or a thermal bridge made of aluminum or aluminum alloy, having a good thermal conductivity, so as to transfer by means of the exchanger 7 the calories released by the cell 5 to the cell 6 to increase the thermal efficiency of the operation.
  • an exchanger 7 is provided with fins 7a and a fan 12.
  • a temperature probe T1inserted in the exchanger 7 allows to regulate the temperature of the exchanger to avoid its overheating, thanks to the fan whose operation is controlled at the T1 temperature probe.
  • the T1 temperature probe serves to maintain the temperature of the exchanger at a temperature optimum for the Peltier effect cell (6) of the reservoir (2) hot water run with the best efficiency heat.
  • the temperature of the hot water is regulated by the voltage electric applied to the terminals of the cell (6).
  • this cell allows, by its barrier function thermal, to raise the temperature of the water from tank 2 to the desired value.
  • the supply of the cell 5 is slaved to the probe of temperature T2 placed in contact with the wall of the tank 1 of water refrigerated.
  • the temperature thus measured can for example drive the operating time of the Peltier effect cell 5, in order to switch off the power when there is danger of crystal formation of ice.

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Abstract

Procédé et installation pour la production d'eau réfrigérée et d'eau chaude au moyen d'une fontaine disposant de deux réservoirs 1,2 dont chacun coopère avec une cellule à effet Peltier 5,6 et qui sont munis de robinets 3,4 de débit individuel ou simultané d'eau réfrigérée et d'eau chaude. Le réservoir 1 d'eau réfrigérée est en contact avec la face froide 5a de la cellule 5 et le réservoir 2 d'eau chaude est en contact avec la face chaude 6a de la cellule 6. La chaleur produite à la face chaude 5b de la cellule 5 est transférée à la cellule 6 en contact avec le réservoir 2 d'eau chaude au moyen d'un échangeur 7, qui est un corps solide, bon conducteur de la chaleur. L'invention peut s'appliquer à des liquides consommables, tels que thé ou café, portés à une large gamme de températures. <IMAGE>

Description

La présente invention a pour l'objet un procédé de réfrigération et de chauffage de liquides consommables, tels que eau, boissons et autres, et plus particulièrement la production et la distribution d'eau réfrigérée et d'eau chaude à volonté au moyen d'une fontaine, l'eau tempérée étant généralement livrée dans des bonbonnes placées à l'envers sur le distributeur.
Une telle fontaine de capacité de l'ordre de 5 litres destinée à être placée, p.ex. dans les offices et les commerces, doit être d'un encombrement compatible sur le lieu de son installation elle doit, de ce fait, avoir des dimensions réduites.
On connaít déjà des fontaines fournissant de l'eau réfrigérée et de l'eau chaude, comme par exemple celle décrite dans le brevet russe n° RU 2 121 635. Selon ce brevet, la distribution se fait au moyen de deux réservoirs, dont celui destiné à fournir de l'eau réfrigérée est en contact avec la face froide d'une cellule à effet Peltier, tandis que l'eau destinée au réservoir d'eau chaude, est préchauffée par échange indirect de chaleur avec celle fournie par la face chaude de la cellule ci-mentionnée.
Ainsi, les calories dissipées par la cellule du bac d'eau froide ne sont disponibles que lors du processus de réfrigération s'opérant dans le bac d'eau froide. On ne peut donc obtenir de préchauffage au moyen d'une cellule unique, que lorsqu'on produit en même temps de l'eau fraíche.
En outre, le chauffage substantiel de l'eau du réservoir d'eau chaude s'effectue au moyen d'une résistance électrique plongée directement dans le réservoir d'où le danger de contamination.
La demande de brevet japonais n° 10038431 décrit une installation volumineuse de purificateur d'eau pour usages domestiques et professionnels qui dispose des moyens pour la production d'eau fraíche et d'eau chaude à l'aide de deux générateurs contenant chacun une cellule à effet Peltier. L'eau purifiée accomplissant son rôle dans l'émission et dans l'absorption calorifique dans les éléments Peltier, retourne dans le réservoir de purification et de stockage et remplit dans ce circuit fermé le rôle indispensable de caloporteur.
Un tel encombrement de l'espace accordé à la fontaine est tout à fait incompatible avec la nécessité de conserver un espace qui reste dans les limites de place attribuée à des fontaines à l'usage actuellement.
La présente invention porte tout particulièrement sur la réalisation d'une fontaine permettant une économie importante d'espace tout en conservant des performances techniques et économiques en progrès.
Elle a pour l'objet un procédé de production d'eau réfrigérée et d'eau chaude au moyen d'une fontaine à usage domestique disposant de deux réservoirs séparés, dont chacun coopère avec une cellule à effet Peltier et qui sont munis de robinets de débit individuel ou simultané d'eau réfrigérée et d'eau chaude, chaque réservoir communiquant respectivement avec une face froide ou une face chaude de sa cellule.
Elle est caractérisée en ce que la chaleur produite à la face chaude de la cellule appartenant au réservoir d'eau réfrigérée est transférée au moyen d'un échangeur de chaleur à la cellule appartenant au réservoir d'eau chaude.
L'échangeur est de préférence une pièce en matériau présentant une bonne conductivité thermique, par exemple en aluminium ou en alliage d'aluminium, en forme de pont thermique conduisant la chaleur accumulée à la face chaude de la cellule du réservoir d'eau réfrigérée vers la face froide de la cellule du réservoir d'eau chaude. Il peut être muni des ailettes de refroidissement.
L'eau tempérée en provenance de la bonbonne remplit le réservoir d'eau froide. A sa partie supérieure, à l'endroit où cette eau n'a pas encore subi le refroidissement programmé, débouche une conduite par laquelle l'eau en dérivation s'écoule vers le réservoir d'eau chaude et le remplit.
De préférence, l'échangeur coopère avec un ventilateur, dont le fonctionnement asservi à un thermocouple inséré dans l'échangeur permet de réguler la température obtenue après échange.
Selon une forme préférée de réalisation, la température de l'eau chaude disponible dans le réservoir est réglée par la tension électrique que l'on applique aux bornes de la cellule.
Selon une autre forme préférentielle de réalisation, la température d'eau réfrigérée disponible dans le réservoir est pilotée au moyen d'une sonde de température placée au contact avec la paroi extérieure du réservoir d'eau froide, l'alimentation de la cellule étant asservie au fonctionnement de ladite sonde de température.
L'invention a également pour l'objet une fontaine d'eau réfrigérée et d'eau chaude disposant de deux réservoirs séparés dont chacun coopère avec une cellule à effet Peltier et qui est caractérisée en ce qu'un échangeur en forme de barre, de pont ou d'entretoise conduisant la chaleur relie une face chaude de la cellule d'un réservoir à une face froide de la cellule de l'autre réservoir.
L'invention a également pour l'objet une installation pour la production selon les procédés sus-nommés de liquides consommables, en particulier tels que du thé, du café ou autres boissons pouvant être servis à volonté chauds, frais ou réfrigérées.
D'autres caractéristiques apparaítront à la lumière de la description qui suit d'un mode de réalisation du procédé et qui est illustré par la figure décrivant l'installation et son mode de fonctionnement.
Celle-ci comprend un réservoir 1 servant de cuve d'eau réfrigérée et un réservoir 2 d'eau chaude. Sur le réservoir 1 est placée une bonbonne 8 d'environ 5 litres d'eau et dont le col inversé pénètre dans le réservoir après perçage d'un bouchon non représenté.
La capsule 13 est munie d'un évent 9 pour la rentrée d'air.
L'eau tempérée en provenance de la bonbonne remplit le réservoir d'eau froide 1. A la partie supérieure du réservoir débouche une conduite 10 par laquelle de l'eau fraíche, c'est-à-dire de l'eau n'ayant pas encore subi l'effet de refroidissement, s'écoule pour se déverser et remplir le réservoir 2 d'eau chaude. Près de l'endroit où débouche le courant d'eau fraíche de la bonbonne est placé un déflecteur 11 conduisant ledit courant vers la conduite 10.
Les robinets 3 et 4 débitent l'eau réfrigérée et l'eau chaude à volonté, simultanément ou individuellement.
   Les cellules 5 et 6 à effet Peltier sont placées au contact direct des parois extérieures de cuves métalliques 1 et 2.
Elles sont placées à effets inversés, c'est-à-dire avec la face froide 5a au contact de la cuve 1 et avec la face chaude 6a au contact de la cuve 2.
Les faces de modules 5 et 6, opposées à celles au contact de parois extérieures de cuves, c'est-à-dire la face chaude 5b de la cellule 5 et la face froide 6b de la cellule 6 sont reliées entre elles par un échangeur 7 qui est un corps solide, par exemple une barre ou un pont thermique en aluminium ou en alliage d'aluminium, présentant une bonne conductivité thermique, de façon à transférer au moyen de l'échangeur 7 les calories rejetées par la cellule 5 à la cellule 6 afin d'accroítre le rendement thermique de l'opération.
   Un tel échangeur 7 est muni d'ailettes 7a et d'un ventilateur 12.
Une sonde de température T1insérée dans l'échangeur 7 permet de réguler la température de l'échangeur pour éviter sa surchauffe, grâce au ventilateur dont le fonctionnement est asservi à la sonde de température T1. Ainsi, la sonde de température T1 sert à maintenir la température de l'échangeur à une température optimum permettant à la cellule à effet Peltier (6) du réservoir (2) d'eau chaude de fonctionner avec le meilleur rendement calorifique.
La température de l'eau chaude est régulée par la tension électrique appliquée aux bornes de la cellule (6).
Ainsi, cette cellule permet, par sa fonction de barrière thermique, d'élever la température de l'eau du réservoir 2 à la valeur désirée.
L'alimentation de la cellule 5 est asservie à la sonde de température T2 placée au contact de paroi du réservoir 1 d'eau réfrigérée. La température ainsi relevée peut par exemple piloter la durée de fonctionnement de la cellule 5 à effet Peltier, afin de couper le courant, lorsqu'il y a danger de la formation de cristaux de glace.
L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit à titre d'exemple mais elle s'applique à toutes les formes de réalisation à la portée de l'homme de l'art.
Elle garde toute son utilité, car elle permet par le caractère compact de sa forme de réaliser les distributions d'eau réfrigérée et d'eau chaude, simultanément ou individuellement, dans un lieu d'utilisation de dimensions à peine supérieures à celles servant soit de l'eau réfrigérée soit de l'eau chaude.

Claims (11)

  1. Procédé de réfrigération et de chauffage de liquides consommables, tels que eau, boissons et autres, au moyen de deux réservoirs séparés (1,2), dont chacun coopère avec une cellule à effet Peltier (5,6) et qui sont munis de robinets (3,4) de débit individuel ou simultané de liquide réfrigéré ou de liquide chaud, chaque réservoir communiquant respectivement avec une face froide (5a) ou une face chaude (6a) de sa cellule, caractérisé en ce que la chaleur produite à la face chaude (5b) de la cellule appartenant au réservoir (1) de liquide réfrigéré est transférée au moyen d'un échangeur de chaleur (7) à la cellule (6) appartenant au réservoir de liquide chaud.
  2. Procédé selon la revendication 1 de production d'eau réfrigérée et d'eau chaude au moyen d'une fontaine à usage domestique disposant de deux réservoirs séparés (1,2), dont chacun coopère avec une cellule à effet Peltier (5,6) et qui sont munis de robinets (3,4) de débit individuel ou simultané d'eau réfrigérée et d'eau chaude, chaque réservoir communiquant respectivement avec une face froide (5a) ou une face chaude (6a) de sa cellule, caractérisé en ce que la chaleur produite à la face chaude (5b) de la cellule appartenant au réservoir (1) d'eau réfrigérée est transférée au moyen d'un échangeur de chaleur (7) à la cellule (6) appartenant au réservoir d'eau chaude (2).
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'échangeur (7) est une pièce en matériau présentant une bonne conductivité thermique en forme de pont thermique conduisant la chaleur accumulée à la face chaude (5b) de la cellule du réservoir (1) vers la face froide (6b) de la cellule 6 du réservoir d'eau chaude (2).
  4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'échangeur est en aluminium ou en alliage d'aluminium.
  5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'échangeur est muni d'ailettes de refroidissement.
  6. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'eau tempérée en provenance de la bonbonne (8) remplit le réservoir (1), à la partie supérieure duquel débouche une conduite 10) par laquelle l'eau tempérée en provenance directe de la bonbonne s'écoule pour remplir le réservoir (2) d'eau chaude.
  7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'un déflecteur (11) dirige une partie d'eau tempérée en direction de la conduite (10).
  8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'échangeur (7) coopère avec un ventilateur (12), dont le fonctionnement, asservi à une sonde de température T1 inséré dans l'échangeur, sert à maintenir la température de l'échangeur à une température optimum permettant à la cellule à effet Peltier (6) du réservoir (2) d'eau chaude de fonctionner avec le meilleur rendement calorifique.
  9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la température de l'eau chaude disponible dans le réservoir (2) est réglée par la tension électrique que l'on applique aux bornes de la cellule (6).
  10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'alimentation de la cellule (5) du réservoir (1) d'eau froide est asservie à une sonde de température T2 en contact avec la paroi du réservoir (1) d'eau réfrigérée.
  11. Fontaine d'eau réfrigérée et d'eau chaude disposant de deux réservoirs (1,2) séparés dont chacun coopère avec une cellule (5,6) à effet Peltier, caractérisé en ce qu'un échangeur (7), en forme de barre ou de pont conduisant la chaleur, relie une face chaude (5b) de la cellule d'un réservoir à une face froide (6b) de la cellule de l'autre réservoir.
EP05290378A 2004-02-20 2005-02-21 Procédé de production d'eau réfrigérée et d'eau chaude et fontaine d'eau réfrigérée et d'eau chaude Withdrawn EP1571121A1 (fr)

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