Brevet FR2007714A1 — publié le 19700109

La présente invention concerne un circuit frigorifique à deux températures et à compresseur unique. Dans les applications frigorifiques domestiques et industrielles, il est fréquemment nécessaire de réfrigérer deux compartiments ayant des températures différentes; c'est ainsi, par exemple, que l'on peut avoir besoin d'un réfrigérateur domestique comportant une cellule réfrigdrante à 50C pour les denrées fratches et une cellule à -200C pour les produits surgelés; de même, on peut avoir besoin, dans une armoire pour la conservation des glaces, d'un compartiment à -150C pour les glaces à la crème et un autre compartiment à -250C pour les glaces ordinaires ou sorbets, et ainsi de suite. Dans toutes ces applications le la technique antérieure, le circuit frigorifique est alimenté par un groupe compresseur unique et par un condensateur unique tandis que la partie servant à l'évaporation est dédoublée en deux systèmes qui travaillent en série, ou en parallèle, de façon connue, et qui utilisent un thermostat unique pour l'arrêt du compresseur qui assure le réglage de l'une des deux températures.En fait, dans de tels cas, il suffit de régler avec précision une seule des deux températures, et plus précisément la température supérieure; ainsi, pour le réfrigérateur à deux températures, on doit régler avec précision la température de +50C et on laisse varier entre de larges limites la température inférieure de -20 C, qui peut descendre, sans aucun dommage pour les produits- surgelés, jusqu'à -50 C ou moins; de même, dans le ouas cas)acservation de glaces à la crème, il convient de respecter la température de -150C pour permettre une manipulation facile de'ces glaces, tandis que l'on peut descendre, sans aucun dommage, jusqu'à une température inférieure à -250C pour les glaces ordinaires ou sorbets. En raison de ce qui vient d''8tre'exposé, les constructeurs se sont orientés vers des circuits frigorifiques en série ou en parallèle, pour lesquels, toutefois, la température d'évaporation et, par suite, la pression d'aspiration doivent être prévues pour la température la plus basse et ou en conséquence, le compresseur travaille dans des conditions défavorables, avec cette conséquence que le rendement du cycle de fonctionnement est notablement réduit lorsque le compresseur travaille pour la cellule de température la plus élevée. Outre cette perte non négligeable dans le rendement, se présentent diverses difficultés de régulation que bien souvent on ne peut pas résoudre facilement, et il se présente, surtout pour la cellule à +5 0C, de grandes difficultés de dégivrage de l'évaporateur et, de plus, l'atmosphère de la cellule est trop déshydratée, ce qui provoque une déshydratation des aliments. La présente invention, en dehors du fait qu'elle supprime toutes les difficultés inhérentes aux réalisatiàns connues décrites plus haut, permet d'obtenir une amélioration notable du rendement et une meilleure humidité relative dans la cellule oontenant les aliments frais. De façon plus précise, la présente invention se caractérise par le fait que le milieu réfrigérant liquéfié par le groupe-compresseur et par condensateur est distribué alternativement dans le circuit à haute température et le circuit à basse température; ces circuits et leurs organes de régulation d' arrivéedu milieu réfrigérant liquide ayant des dimensions calculées pour que l'on obtienne la température d'évapora- tion ddsirée et la pression correspondante d'aspiration dans le corpreSseur,etqle l'on ait la possibilité de prélever de la chaleur dans les cellules, celles-ci étant réglées par des thermostats distincts, dans les meilleures conditions de rendement. Une autre caractéristique de la présente invention réside-dans le fait que, pour ltun des deux circuits frigorifiques, l'arrivée du milieu réfr'gdrant liquéfié présente un parcours préférentiel, à savoir que l'un des deux parcours est toujours plus avantageux lorsque l'intervention des thermostats exige une phase active, et cela grâce à une soupape électromagnétique à trois directions, dont deux sont toujours en communication lorsque cette-soupape n'est pas excite. L'invention se caractérise encore par le fait que les deux circuits (qui travaillent sous différentes pressions d'aspiration au cours de leur phase active et qui ont des rôles différents au cours de la phase de repos) sont nettement séparés par une soupape à ouverture unidlrectionnelle(soupape de non-retour). De fanon précise, la caractéristique essentielle de la présente invention réside dans le fait que le compresseur est appelé à travailler sous deux pressions d'aapiration différentes, dont chacune. convient mieux à la température de la cellule que l'on veut commander, e qui n'est possible que si l'on agit de façon alternée sur les deux circuits. D'autres particularités et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée qui va. suivre et des dessins sur lesquels: - la figure 1 représente une première forme de réalisation du circuit frigorifique selon la présente invention; - les figures 2, 3 et 4 représente le circuit fri gorifique de la figure 1 à divers stades de son fonctionnement; enfin, - la figure 5 reprdsente une seconde forme de réalisation du circuit frigorifique selon l'invention. Si 1 1on considère tout d'abord les circuits représen- tés sur les figures 1 à 4 et que l'on se reporte plus spécialement à la figure 1, on distingue les éléments suivants: - le circuit frigorifique A à baise température d'évaporation, le circuit B à haute température d'évaporation, le groupe de condensation C, le compresseur 1, le condenseur 2, la soupape électromagnétique à trois directions 3, l'étranglement 4 du circuit à basse température A, l'évaporateur 5 du circuit à basse température A, la soupape à une seule direction 6, la conduite d'aspiration 7 du circuit A, la conduite 8 d'aspiration et de retour au compresseur, communie avec le circuit B, l'étranglement 9 du circuit à haute température B, l'évaporateur 10 du circuit B, la conduite d' aspiration .11 du circuit B. Dans la partie électrique, on distingue les éléments suivants: - la conduite d'alimentation 12-12', le thermostat à trois contacts 13 du circuit A, servant à commander simultanément le compresseur 1 et la soupape électromagnétique à trois direct ions 3, le. thermostat à deux contacts 14 servant à arrêter l'unique compresseur, les liaisons électriques0 Sur la figure 2, on voit le circuit B en fonctionnement avec la soupape à trois directions 3 désexcitée, et la soupape unidirectionnelle 6 fermée; en raison de la position de la soupape 3, le fluide circule uniquement dans l'évaporateur 10 du circuit B dans des conditions déterminées de haute température et de forte pression, en-xtrayant de La chaleur à la cellule ayant la teiapé- pérature la plus élevée, la soupape unidirectionnelle 6 empêchant un retour de fluide dans l'évaporateur 5 à pression et température inférieures, et évitant ainsi des influences négatives sur la température de la cellule la plus froide. Dans le cas de la figure 3, le circuit A fonctionne avec la soupape à trois directions 3 excitée et la soupape unidirectionnelle 6 ouverte; en raison de la position de la soupape 3, le fluide circule uniquement dans l'évaporateur 5 du circuit A, sous les conditions données de basse température et de basse pression, en extrayant de la chaleur de la cellule la plus froide. La soupape 6 est ouverte pour yernettre une telle circulation de fluide. Dans le cas de la figure 4, les circuits A et B sont au repos avec la soupape unidirectionnelle 6 fermée, les pressions entre les deux circuits n'étant pas équilibrées, mais propres aux circuits eux-memes; le fluide demeure uniquement dans le circuit B. Sur les figure 2, 3 et 4, les thermostats et la soupape électromagnétique sont représentés à la position d'ouverture ou de fermeture ou d'excitation propre à ohaque cycle. Les numéros de rddroncP 17 à 22 utilisés sur les figures 1 à 4 indiquent les divers états du fluide qui circule dans le circuit frigorifique. En particulier, la référence 15 indique la présence de gaz à basse pression et à température inférieure; la référence 16, la présence de gaz à basse pression et à température supérieure; la référence 17 la présence de liquide en évaporation à la température la plus basse; la référence 18 l* 6ené de liquide en évaporation à la température la plus forte; la référence 19 indique la présence de gaz sous forte pression et la référence 20 la présence de liquide sous pression élevée; la référence 21 indique la présence de gaz en phase d'équilibre de pressions à l'arret du compresseur; la référence 22 indique la présence de liquide en évaporation, en phase d'équilibre de pressions à l'arrêt du compresseur. Le circuit représenté sur la figure 5 est absolument analogue à celui de la figure 1 ( et pour cette raison, on utilise les mêmes numéros et mêmes lettres de référence pour indiquer les éléments correspondants des deux circuits), à cette seule différence près qu'il est prévu une conduite d'étranglement 23 entre l'étranglement 4 du circuit A et-l'entrée de l'évaporateur 10 du circuit B.Cette conduite d'étranglement 23 a pour rôle de faire dévier vers le circuit B une partie ( par exemple 25%) du fluide frigorifique qui s'introduit dans le circuit A lorsque la soupape distributrice 3 est commandée par le thermostat 13, pour s'ouvrir du côté du circuit A luimeAme. De la sorte, le circuit B n'est jamais dépourvu de fluide frigorifique, et la température de la cellule correspondante n'augmente jamais de façon excessive, meme en cas d'alimentation prolongée du circuit A.Cela a pour rôle d'-éviter surtout que, soit parce que l'on a laissez ouverte la porte de la cellule du circuit A , soit en raison d'unedispsYsioncalofZique à travers les cloisons, le circuit A ne continue à absorber du fluide frigorifique pendant une longue durée, ce qui aurait pour conséquance une montée excessive de la température dans la cellule du circuit B. Toutefois, la conduite 23 ne doit pas avoir des dimensions telles que cette dérivation ait une influence excessive sur la température d'évaporation du fluide frigorifique dans l'évapo- rateur du circuit A. On évite tous inconvénients par un choix convenable des dimensions de la conduite 23. Il va de soi que la description de la présente invention n'est nullement limitative et que de nombreuses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. Le dispositir-selon la présente invention pourrait s'appliquer à toute installation frigorifique pourvue de cellules à températures dirférentes à compresseur commun. REVENDICATIONS 1. Circuit frigorifique à deux températures, áractérisé par le fait que le moyen réfrigérant liquéfié par le compresseur et par l'ensemble de condensation est distribué alternativement dans le circuit à haute température et le circuit à basse température, oes circuits et leurs organes de réglage de l'arrivée du moyen réfrigérant liquide ayant des dimensions convenablement calculées pour que l'on obtienne la température d'évaporation voulue et la pression correspondante d'aspiration dans le compresseur, et qu'il soit possible de prélever de la chaleur dans ces cellules avec le meilleur rendement possible du compresseur. 2. Circuit frigorifique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ces cellules sont réglées par deux thermostats distincts, qui agissent de manière à assurer une commande complète et précise des températures des deux cellules. 3. Circuit frigorifique selon la revendication 2, caractérisé par le fait que pour l'un des deux circuits frigori fiques, l'arrivée du moyen réfrigérant liquéfié présente un parcours préférentiel, à savoir que l'un des deux circuits frigorifiques est toujours préféré, si l'intervention simultanée des thermostats exige une phase active pour les deux. 4. Circuit frigorifique selon la revendication 3, caractérise par le rait que l'arrivée de fluide dans les deux circuits frigorifiques est régîeeau moyen d'une soupape électromagnétique à trois voies, dont deux sont toujours en communication lorsque la soupape n' est pas excitée, la commande de cette soupape étant déclenchée par l'un de ces -thermostats. 5. Circuit frigorifique selon les revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les deux circuits qui travaillent sous des pressions différentes d'aspiration au cours de la phase active et qui ont des rôles différents au cours de la phase de repos, sont nettement séparés d'une soupape unidirectionnelle. 6. Circuit frigorifique selon les revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le compresseur est amené à travailler sous deux températures d'aspiration différentes, dont chacune est la mieux adaptée à la température de la cellule que l'on veut commander. 7. Circuit frigorifique selon les revendicationsl à 6, caractérisé par le fait que les entrées des deux circuits frigo rifi ues à haute et basse températures d'évaporation, sont reliées par be conduite 'd'êang1eient.