Brevet FR2000797A1 — publié le 19690912

La présente invention est relative à une machine frigorifique à compression. Elle concerne plus particulièrement les frigos à usage domestique. La machine frigorifique à compression comprend comme élé-5 men'fcs constitutifs essentiels : un compresseur, un ôondenseur, un tube capillaire ou analogue et un évaporateur. L'évaporateur est constitué d'un refroidisseur, d'un collecteur et d'un sécheur. Ces éléments sont raccordés successivement en série pour'former un circuit frigorifique. Dans ce circuit frigorifique, un fluide 10 frigorigène est alternativement comprimé et détendu pour accomplir des cycles frigorifiques produisant chacun des frigories. Le fluide frigorigène est comprimé par le compresseur et est amené à l'entrée supérieure du condenseur. Dans ce condenseur, le fluide frigorigène est condensé. A la sortie inférieure 15 dudit condenseur, le fluide frigorigène en phase liquide est amené par le tube capillaire, à l'entrée supérieure du refroidisseur de l'évaporateur. Dans ce refroidisseur, le fluide frigorigène en phase liquide est injecté et vaporisé au moins partiellement pour produire des frigories» A la sortie du refroidisseur, la partie du 20 fluide frigorigène en phase liquide est recueillie dans le colleo-teur. La partie de ce fluide frigorigène en phase gazeuse est véhiculée à travers le collecteur et à travers le sécheur, en étant aspirée par le compresseur, pour fermer le cycle frigorifique du fluide frigorigène. 25 Généralement, les machines frigorifiques à compression dont le moteur de commande du compresseur présente un couple de démarrage élevé, sont équipées de résistances électriques disposées au voisinage de l'évaporateur et destinées à être parcourues par un courant électrique pour produire undégagement de calories, 30 capable de dégivrer les parois extérieures de cet évaporateur. De tels moyens de dégivèage de l'évaporateur augmentent sensiblement le prix de revient de la construction de la machine frigorifique et occasionnent des frais d'exploitation de celle-ci particulièrement onéreux par la dépense d'énergie électrique utilisée 35 pour le dégivrage par ailleurs relativement lent. Cette façon d'opérer par dégivrage électrique est irrationnelle puisqu'elle produit, dans le volume utile de la machine frigorifique des calories qui doivent ensuite être enlevées par l'action du compres 69 01323 2000797 seur. D'autre part, les machines frigorifiques du type frigo à usage domestique, dont le moteur de commande du compresseur présente un faible couple de démarrage, sont dépourvues de moyens 5 de dégivrage pratiques et efficaces. lia présente invention a pour objet une nouvelle machine frigorifique possédant des moyens de dégivrage à la fois simples et économiques quelles que soient sa capacité, sa puissance et son usa'ge. 10 Cette nouvelle machine frigorifique est particulièrement intéressante non seulement du point de vue dégivrage, mais aussi . du point de vue fonctionnement pendant les cycles frigorifiques. En effet, ladite machine permet l'établissement d'un équilibre des pressions du fluide frigorigène dans le circuit frigorifique 15 pendant la période de dégivrage. Conséquemment, le moteur du co*-; • • ! presseur n'est soumis à aucune surcharge au moment de son redéaar-rage à la fin de cette période de dégivrage. A cet effet, la machine frigorifique selon l'invention comprend une conduite de dégivrage et une conduite de retour. La 20 conduite de dégivrage relie l'entrée supérieure du condenseur à l'entrée supérieure du refroidisseur de l'évaporateur et est pour-i vue d'une vanne de dégivrage, fermée pendant la marche du compresseur mais ouverte à l'arrêt de ce dernier, pour admettre du fluide frigorigène en phase gazeuse dans le refroidisseur et dégivrer 25 ainsi les parois extérieures de l'évaporateur, par ailleurs, la conduite de retour relie le collecteur de 1*évaporateur à la partie inférieure du condenseur et est pourvue d'une vanne de retour fermée, comme la vanne de dégivrage, pendant la marche du compresseur mais ouverte à l'arrêt de ce dernier, pour assurer ,1'écoule-30 ment en retour vers le condenseur, du fluide frigorigène en phase liquide, se trouvant dans le collecteur. Afin de simplifier davantage la réalisation des moyens de dégivrage de la machine frigorifique selon l'invention, la conduite de dégivrage et la conduite de retour de cette machine ont une 35 partie commune qui présente une plus grande section intérieure que leurs parties restantes et qui est pourvue d'une vanne unique servant à la fois de vanne de dégivrage et de vanne de retour. ' «AD ORIGINAL 69 01323 2000797 ; i ... - .... \ Cette vanne unique permet l.1 écoulement simultané, dans des sens différents, du fluide frigorigène en phase liquide et du fluide frigorigène en phase gazeuse. La vanne de dégivrage et la vanne de retour, respective-5 ment la vanne unique de dégivrage et de retour, peuvent être actionnées manuellement ou mécaniquement de même que l'organe de commande du compresseur. Dans ce dernier cas,ces vannes et cet organe-sont actionnés de préférence simultanément. En outre, dans ce même cas, l'actionnement- desdites vannes et la commande du 10 compresseur peuvent être contrôlés par un contacteur manuel ou par lin dispositif sensible à l'épaisseur de la glace formée sur les parois extérieures de 1'évaporateur, tel que thermostat, près-sostat, testeur d'épaisseur. D'autres détails et particularités de l'invention apparaî-,15 tront au cours de la description des dessins annexés au présent mémoire qui représentent schématiquement et à titre d'exemple seulement, deux formes de réalisation de l'invention. La figure 1 est un schéma d'une première forme de réalisation d'une machine frigorifique selon l'invention. 20 La figure 2 est un schéma analogue d'une deuxième forme de réalisation d'une telle machine. Dans ces deux figures, des mêmes notations de référence désignent des éléments identiques. Les machines frigçrifiques représentées sont du type à 25 compression et conviennent particulièrement pour des usages domestiques. Chaque machine frigorifique comprend des éléments constitutifs essentiels qui sont raccordés en série pour former un circuit frigorifique dans lequel un fluide frigorigène, tel que du 30 fréon 12 {C CLgFg)» es^ alternativement comprimé et détendu suivant des cycles frigorifiques. au cours desquels sont respectivement produites des quantités déterminées de frigories. Dans le circuit frigorifique dé chaque machine frigorifique considérée, le fréon en phase gazeuse est comprimé par un 35 compresseur 1 jusqu'à une pression qui est normalement de 5,8 Kg/cm^. Ce fréon en phase gazeuse sous pression est amené à l'en-très supérieure d'un condenseur 2 et est forcé à pénétrer et à |ÇAD ORlëlN; 69 01323 2000797 circuler dans ce dernier» Le fréon en phase gazeuse est condensé dans le condenseur 2. Le fréon en phase liquide produit dans le condenseur 2, est amené de la sortie inférieure de ce dernier, à l'entrée supé-5 rieure d'un refroidisseur 3 d'un évaporateur à travers un filtra de séchage 4. Le transport du fréon en phase.liquide entre le filtre de séchage 4 et le refroidisseur 3 est assuré par un tube capillaire 5 ou par un tube analogue à faible section intérieure. Avantageusement, la section intérieure et la longueur du tube ca-10 pillaire 5 sont calculées et réalisées pour obtenir une chute de pression désirée et pour y faire passer une quantité àe fréon en phase liquide proportionnelle à la capacité du compresseur * A l'entrée supérieure du refroidisseur 3 de 1'évaporateur#j le fréon en phase liquide est injecté sous une pression de 1,5 kg/-15 cm qui correspond à la température de saturation de -20°G et qui î est plus basse que la pression de saturation de 3>0 kg/cm^ «©rresj* pondant à la température de 0°0 environ régnant dans le-volume uti|-le de la machine, frigorifique. De ce fait, il se produit une transmission de .chaleur entre le contenu de ce volume utile et le fréoii 20 en phase liquide dans le refroidisseur 3 de 1*évaporateur, ce fréon se transfirmant ainsi en phase gazeuse. | Ainsi, dans le refroidisseur 3» la plus gfande partie du fréon en phase liquide qui y est amené, passe en phase gàseuse. 25 La petite partie du fréon qui reste en phase liquide dans ; le refroidisseur 3 est collectée dans un collecteur 6 Se l'év»- ; porateur; ce collecteur 6 se tïouve en dessous du refroidisseur 3 dans les exemples choisis. La grande partie du fréon en phase gazeuse dans le refroidisseur . 30 3 est aspirée par le compresseur 1, à travers le collecteur 6, ua: sécheur 7 de l'évaporateur et un tube de liaison 8. Le sécheur 7 ■ a de préférence la forme d'un serpentin. Des fines particules de fréon en phase liquide sont entraînées dans le fréon en phase gazeuse à travers le collecteur 6 35 et à travers le sécheur 7 dans lequel elles sont complètement vaporisées par l'apport de calories provenant du contenu du volume , utile de la machine frigorifique. Oonséquemment, le compresseur j• aspire uniquement du fréon surchauffé en phase gazeuse. 'gAD orsqimal; 69 01323 5 2000797 ■i i Le fréon en phase gazeuse aspiré par le compresseur 1 est -ainsi recyclé. Le tube de liaison 8 est placé contre le tube capillaire 5 en sorte d'être en contact avec celui-ci pratiquement sur toute sa longueur. 33e la sorte, on obtient un échange de chaleur 5 entre ces tubes, tendant à égaliser dans ceux-ci la température du fréon. Au cours du cycle frigorifique, de la vapeur d'eau se condense sur les parois extérieures de l'évaporateur et l'eau se soli difie sur ces parois pour y former une couche de glace qui doit ê- 10 tre enlevée lorsqu'elle présente une épaisseur s'opposant" à la \ bonne transmission des frigories entre l'évaporateur èt le volume utile de la machine frigorifique. Il est donc ainsi nécessaire de dégivrer périodiquement l'évaporateur. L'idée inventive est relative à de nouveaux moyens de dé-15 givrage particulièrement simples, rapides et efficaces. Cette idée inventive est essentiellement basée sur le fait que l'on admet dans le refroidisseur 3 de l'évaporateur, et de préférence à son entrée supérieure, du fréon en phase gazeuse provenant du condenseur 2 tandis que l'on extrait du collecteur 6 de 20 cet évaporateur, du fréon en phase liquide que l'on ramène dans le condenseur 2, et de préférence à une entrée inférieure de celui-ci prévue à cet effet. L'admission du fréon en phase gazeuse dans le refroidisseur 3 de l'évaporateur et l'extraction simultanée de ce fréon en pha-25 se liquide, hors du collecteur 6 de cet évaporateur produisent àans celui-ci, un transfert de chaleur qui assure son dégivrage. Il est à noter que le compresseur 1 est arrêté pendant la période de dégivrage de 1'évaporateur. Dans la première forme de réalisation représentée, les 30 moyens de dégivrage susdits comprennent essentiellement une conduite de dégivrage 9 et une conduite de retour 10. La conduite de dégivrage 9 relie l'entrée supérieure du condenseur 2 à l'entrée supérieure du refroidisseur 3 de l'évaporateur. Cette conduite de dégivrage 9 est pourvue d'une vanne 35 de dégivrage 11 qui permet, lorsqu'elle est ouverte, le passage de fréon en phase gazeuse du condenseur 2 au refroidisseur 3« La conduite de retour 10 relie à son tour le collecteur "6- au condenseur 2. Cette conduite de retour 10 est pourvue 69 01323 6 2000797 I \ d'une vanne de retour 12 qui, lorsqu'elle est ouverte, assure le transfert par gravité du fréon en phase liquide, du collecteur 6 au condenseur 20 En donnant sa chaleur latente à la glace formée sur les 5 parois extérieures de l'évaporateur, le fréon en phase gazeuse est condensé en phase liquide, s'écoul® par gravité dans le collecteur 6 et passe dans la partie inférieure du condenseur 2 à travers le tube de retour 10 et la vanne de retour 12 alors ouverte. 10 Comme la pression qui règne dans le condenseur 2 est plus faible que la pression de saturation correspondant à la température de l'air ambiant voisin de ce condenseur 2, il se produit une tzaasmission de chaleur de cet air ambiant au fréon en phase liquide se trouvant dans ledit condenseur 2 et ainsi ce fréon se 15 retransforme en phase gazeuse. le fréon ainsi formé en phase gazeuse continue son trajet à travers la partie supérieure du condenseur 2 où il est surchauffé et, ensuite, à travers le tube de dégivrage 9 et la vanne de dégivrage 11 jusque dans le refrodisseur 3 de 1*évaporateur. 20 De cette façon, le cycle continue sans interruption jus qu'à ce que la glace soit enlevée des parois extérieures de l'é- > vàporateur. Alors la pression du fréon dans le circuit frigorifi-? que augmente parce que sa condensation dans le refroidisseur 3». j le collecteur 6 et le sécheur 7 a lieu à une température plus éle Avantageusement, l'organe moteur du compresseur 1 est arrêté, respectivement redémarré, en même temps que la vanne de dégivrage 11 et la vanne de tetour 12 sont ouvertes, respectivement fermées. 35 Dans l'exemple choisi, une telle commande simultanée de l'organe moteur du compresseur 1, de la vanne de- dégivrage 11 et de la vanne de retour 12 est assurée par un pressostat 13, qui est branché dans la conduite de liaison 8 susdite et qui fonc- 69 01323 7 2000797 » - •> —" tionne' en fonction de l'épaisseur de la couche de glace se trouvant sur les parois extérieures de l'évaporateur. Dans la deuxième forme de réalisation représentée, les moyens de dégivrage susmentionnés comprennent aussi une conduite 5 de dégivrage 9 et une conduite de retour 10. Toutefois, dans ce cas, la conduite de" dégivrage 9 et la conduite de retour 10 ont une partie commune 14 qui présente une section de passage plus grande- que leurs parties restantes at qui permet ainsi simultanément la circulation du fréon en phase gazeuse du condenseur 2 au 10 refroidisseur 3 et l'écoulement du fréon en phase liquide" du collecteur 6 à ce condenseur 2. Dans ce deuxième exemple, il est prévu dans la partie commune 14 des conduites 9 et 10 de dégivrage et de retour, une seule vanne 15 qui sert à la fois de vanne de dégivrage et de vanne 15 àe retour. Dans ce dernier caB,l'organe moteur du compresseur 1 est aussi arrêté, respectivement redémarré, en mêiae temps que la vanne unique 15 de dégivrage et de retour est ouverte, respectivement fermée. Un tel contrôle de cet organe moteur du compresseur.1 et 20 de cette vanne unique 15 est réalisé à l'aide d'un thermostat 16 qui est branché dans la partie supérieure du refroidisseur 3 de l'évaporateur et quiJbnctionne aussi en fonction de l'épaisseur de la couche de glace formée sur les parois extérieures de l'évaporateur. 25 Dans les deux exemples choisis, la commande de l'organe mo teur du compresseur 1 et celle des vannes 11 et 12 ou de la vanne unique 15 sont faites mécaniquement sous le contrôle automatique d'un dispositif sensible à l'épaisseur de la glace formée par les parois de l'évaporateur.Dans les deux exemples considérés, ce dis-30 positif est le pressostat 15 ou le thermostat 16. Dans d'autres exemples, ledit dispositif peut être différent et comprendre notamment un testeur d1épaisseur. Dans d'autres variantes encore, la commande de l'organe moteur du compresseur 1 et celle des vannes 11 et 12 ou de la vanne unique 15 peuvent être contrôlées mé~ ' 35 caniqy.ement par un contacteur manuel. Enfin, l'ouverture et la fer jaeture des vannes 11 et 12 ou de la vanne unique 15 peuvent être exécutées manuellement, ainsi alors que l'enclenchement de l'organe moteur du compresseur 1. 69 01323 fl 2000797 ' Eu période normale de fonctionnement de la machine, il kx- iste, dans le condenseur 2, une pression relativement élevée de l'ordre de 12,0 kg/cm , tandis qu'il règne dans le refroidisseur 3 de l'évaporateur, une pression relativement basse de l'ordre de 5 1»5 kg/cm • Pendant la période de dégivrage, du fréon en phase gazeuse passe du condenseur 2 au refrcfiisseur 3• Il se produit donc progressivement une réduction de la différence des pressions entre le condenseur 2 et le refroidisseur 3* De ce fait, à la fin de période de dégivrage, il s'établit un équilibre des pressions dans 10 l'ensemble de la machiné et il y règne une pression uniforme de l'ordre de 3,5 kg/cm • Dans ces conditions, le redémarrage de 1* ; organe moteur du compresseur 1 est réalisé sans surcharge et n'of-fïe donc pas de difficultés. Il est évident que l'invention n'est pas limitée exclusi- ; 15 veâent aux deux formes de réalisation représentées, et que bien des modifications peuvent être apportées dans la forme, la dis- j position et la constitution de certains des éléments intervenant ' dans sa réalisation, à condition que ces modifications ne soient ! pas en contradiction avec l'objet de chacune des revendications 20 suivantes. 69 01323 2000797 BEVE&DIOAIIONS. 1.- Machine frigorifique à compression, présentant un circuit frigorifique dans lequel un fluide frigorigène sous phase gazeuse est comprimé par un compresseur et est amené à 5 l'entrée supérieure d'un condenseur dans lequel ce fluide frigorigène est condensé et à la sortie inférieure duquel ledit fluide frigorigène en phase liquide est amené à travers un tube de préférence capillaire, à.l'entrée supérieure du refroidisseur d'un évaporateur dans lequel le même fluide frigorigène en phase 10 liquide est injectté et vaporisé au moins- partiellement pour produire des frigories et à la sortie duquel la partie dudit fluide frigorigène en phase liquide est recueillie dans un collecteur de l'évaporateur tandis que la partie de ce fluide frigorigène en phase gazeuse est véhiculée à travers ce collecteur 15 et à travers un sécheur de cet évaporateur en étant aspirée par le compresseur pour fermer le cycle frigorifique du fluide frigorigène, caractérisée en ce qu'elle comprend d'Une part, une conduite de dégivrage qui relie l'entrée supérieure du condenseur à l'entrée supérieure du refroidisseur de l'évaporateur et 20 qui est pourvue d'uiie vanne de dégivrage fermée pendant la marche du compresseur mais ouverte à l'arrêt de ce dernier, pour admettre du fluide frigorigène en phase gazeuse dans le refroidisseur de 1'évaporateur et dégivrer ainsi les parois extérieures de celui-ci, et d'autre part, une conduite de retour qui relie 25 le collecteur de l'évaporateur à la partie inférieure du condenseur et qui est pourvue d'une vanne de retour fermée, comme la vanne de dégivrage, pendant la marche du compresseur mais ouverte à l'arrêt de ce dernier, pour assurer l'écoulement en retour vers le condenseur, du fluide frigorigène en phase liquide, se 30 trouvant dans ce condenseur. 2.- Machine frigorifique selon la revendication 1, caractérisée en ce que la conduite de dégivrage et la conduite de retour ont une partie commune qui présente une plus grande section intérieure que leurs parties restantes et qui est pour- 35 vue d'une vanne unique servant à la fois de vanne de dégivrage et de vanne de retour et permettant l'écoulement simultané, dans 69 01323 2000797 des sens différents, du fluide frigorigène en phase liquide et du fluide frigorigène en phase gazeuse. 3.- Machine frigorifique selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la vanne de dégivrage 5 et la vanne de retour, respectivement la vanne unique de dégivrage et de retour, sont actionnées manuellement de mdme que l'organe de commande du compresseur. 4.- Machine frigorifique selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la vanne de dégivrage 10 et la vanne de retour, respectivement là vanne uni que de dégivrage et de retour, sont actionnées mécaniquement de môme que l'organe de commande du compresseur. 5.- Machine frigorifique selon la revendication 4, caractérisée en ce que la vanne d"e dégivrage et la vanne de retour, 15 respectivement la vanne unique de dégivrage et de retour d'une part, et l'organe de commande du compresseur d'autre part, sont actionnés simultanément. 6.- Machine frigorifique selon l'une ou l'autre des revendications 4 et 5j caractérisée en ce que 1'actionnement de la 20 vanne de dégivrage et de la vanne de retour, respectivement 1 *actionnement de la vanne unique de dégivrage et de retour, d'une part, et la commande du compresseur, d'autre part, sont contrôlés par un contacteur manuel. 7.- Machine frigorifique selon l'une ou l'autre des reven-25 dications 4 et 5, caractérisée en ce que 1'actionnement de la vanne de dégivrage et de la vanne de retour, respectivement 1'actionnement de la vanne unique de dégivrage et de retour, d'une part, et la commande du compresseur, d'autre part, sont contrôlés par un dispositif sensible à l'épaisseur de la glace 30 formée sur les parois extérieures de l'évaporateur, tel que thermostat, pressosta't, testeur d'épaisseur.