Brevet FR2027121A1 — publié le 19700925

' Certaines activités, telles que l'usinage de petites pièces métalliques pour des ajustages à tolérances extrêmement serrées, ont jusqu'ici été gênées par la présence de poussières et d'autres contaminants de l'air dans les ateliers à 5 ambiance contrôlée dans lesquels sont effectuées ces activités. Il est apparu de plus en plus qu'il était nécessaire que ces ateliers soient extrêmement propres» Mais, ila jusqu'ici été difficile de maintenir dans un local à ambiance contrôlée la température à l'intérieur de limites très serrées, 10 et ceci pour plusieurs raisons. l'une des raisons est qu'il y a très peu de chaleur engendrée dans un tel local, et une autre raison est que le local à ambiance contrôlée est habituellement situé à l'intérieur d*un atelier plus grand. En outre, il ne passe à travers les parois du local à ambiance contrôlée que peu 15 ou pas de chaleur, ce qui rend difficile de maintenir la température et l'humidité dans un tel local à ambiance contrôlée à l'intérieur des tolérances serrées habituellement recherchées* Cependant, pour certaines opérations, il est essentiel que la température à l'intérieur d'un tel local à ambiance contrôlée 20 soit maintenue avec une précision de l'ordre de 1/10 de degré au-dessus ou au-dessous d'une température prédéterminée* les systèmes de régulation de température actuellement connus n'ont pas donné satisfaction lorsqu'il s'agit de maintenir la température d'un local à ambiance contrôlée à 25 l'intérieur des limites prescrites. le système de régulation de température suivant la présente invention maintient effectivement la température d'un local à ambiance contrôlée à l'intérieur d'une très petite plage de température prédéterminée ; il est caractérisé 50 en ce que le système de réfrigération comporte un premier dispositif pour amener à un réservoir une partie du réfrigérant gazeux chaud pressurisé, et un deuxième dispositif pour amener le réfrigérant gazeux chaud à un dispositif de chauffage de l'air refroidi par le système de réfrigération» 35 Pour mieux comprendre la présente invention, ses avantages et ses caractéristiques, on se reportera à la description suivante, et au dessin joint, d'un exemple préféré de réalisation de l'invention, le dessin montre schématiquement un système amélioré de régulation de température selon l'invention 40 destiné à un local à ambiance contrôlée» 69 44074 ? ■ 2 2027121 ' Sur le dessin schématique,il est montré un système 11 pour régler la température à l'intérieur d'un local à ambiance contrôlée, chauffé ou refroidi au moyen d'un courant d'air arrivant dans ce local (non représenté),tel qu'un local propre on 5 tout autre volume habitable, dans la direction des flèches A* Un compresseur 15» du type employé dans les systèmes de réfrigération, comprime un réfrigérant gazeux approprié qui lui est amené par la canalisation d'aspiration 13 du réfrigérant. Le compresseur 15 comprime le réfrigérant gazeux, qui 10 peut être du fréon-22 ou l'analogue,à une pression prédéterminée et le gaz réfrigérant ehaud sous pression circule dite ompro soeur 15, à travers la canalisation 17, jusqu'à un condenseur conven— tionnel 19, qui est équipé d'un ventilateur 21 fonctionnant sons le contrôle d'un détecteur de température 23 et d'un interrup-15 teur ÏS-1. Sous le contrôle du détecteur de température 23» l'interrupteur SS-1 fait souffler de l'air sur les serpentins de refroidissement du condenseur 19, lorsque la température dm réfrigérant dans la canalisation 25 est supérieure à une température prédéterminée* Le réfrigérant gazeux se condense en li— 20 quide dans le condenseur 19* Le réfrigérant liquide sous pressien circule alors dans la canalisation 25 , en traversant une valve automatique de contrôle de pression ÏCY-3 » qui règle le courant de réfrigérant à l'intérieur d'une plage de pression prédé-25 terminée. Le réfrigérant liquide circule alors jusqu'à un récepteur classique 27. Du récepteur de réfrigérant liquide 27, le réfrigérant circule dans une canalisation 29* en traversant une valve classique d'expansion thermique 31» pour arriver dans un 30 distributeur de réfrigérant liquide 33 qui amèno ee réfrigérant à un serpentin de refroidissement à expansion directe 35* Un détecteur de canalisation d'aspiration 37 est en communication fluide avec la valve d'expansion thermique 31, pour la régler et la commander. Par ailleurs, un interrupteur de pression 35 PS—2 est monté dans la canalisation 29,pour y régler la pression Le réfrigérant liquide qui pénètre dans le serpentin de refroidissement à expansion directe 35 est à une pression considérable, mais, dans ce serpentin 35, le réfrigérant liquide, à pression et température réduites, s'évapore en 40 absorbant de la chaleur et devient un réfrigérant gazeux* 69 44074 3 5027121 ' Le réfrigérant gazeux quitte le serpentin de refroidissement 35 par la canalisation 13, et retourne au compresseur 15, où. le réfrigérant gazeux est comprimé et le cyele recommence» L'air, qui cireule dans la direction des flè-5 ches B, en passant sur le serpentin de refroidissement à expansion directe 35 contenant le réfrigérant gazeux, abandonne de la chaleur. Cet air est refroidi à une température d'environ 7°» et il est ainsi beaucoup trop froid pour être introduit directement dans le local propre ou le volume habitable analogue 10 mentionné précédemment.x Cet air froid à une température d'environ 20°, et il est habituellement souhaitable et nécessaire de maintenir cet air à une température ne s'éeartant que de plus ou moins 1/10 de degré de la température recherchée de 20°, ou de toute autre température déterminée. 15 Les systèmes de dérivation de gaz chauds ac tuellement connus et disponibles ne règlent la pression e± la température du réfrigérant qu'au serpentin de refroidissement à expansion directe 35. L'arrivée du réfrigérant gazeux chaud au serpentin de refroidissement 35 s'effectue à travers la canali-20 sation 39» en passant par le régulateur de dérivation S0L-1. De là, le réfrigérant chaud circule à travers la canalisation 41» pour arriver à la valve de pression PCY-2 et, à travers les canalisations 43, 13 et 45, qui communiquent directement avec le gaz chaud, dans la partie de conduit 47 de la valve d'expansion 25 thermique 31» Les régulateurs de dérivâtion de gaz chaud disponibles dans le commerce,tels que S0L-1, ont une plage de variation de pression de 1 à 3 kg, qui est trop large pour permettre un contrôle très précis de température dans un local à 30 ambiance contrôlée, tel que une salle d'étalons ou le local propre mentionné précédemment. Afin de compenser ces variations de température, une valve piézométrique automatique de dérivation PCT-1 est installée dans une canalisation 49 communiquant avec la ca-35 nalisation 39 et avec un réservoir de stockage de réfrigérant gazeux chaud 51» Un dispositif de régulation de pression PC 1 est associé au réservoir de stockage du réfrigérant gazeux chaud 51 et communique avec PCV-1 et le réservoir 51, pour 69 44074 5 2027121 le serpentin de réchauffage 59 sert de stabilisateur de température, du fait de l'inertie du serpentin qui ne permet pas de variations soudaines ou rapides^de la température- de l'air le quittant. 5 Dans une installation particulière, dans la- \ quelle une régulation très serrée de température est nécessaire et souhaitable, et dans laquelle on emploie un deuxième serpentin de réchauffage, ce serpentin de réchauffage final peut être chauffé, soit à la vapeur, soit à l'eau chaude, soit à l'électri-10 oité, en fonction de la précision de la régulation de température exigée dans le local à ambiance contrôlée. Sans certains cas, une valve ÏX2 empêchant la surchauffe peut également être incorporée dans la canalisation d'aspiration si on le désire, et elle ne sert qu'à protéger le 15 compresseur 15 des températures élevées dans la canalisation d'aspiration de réfrigérant, qui pourraient survenir si la val- ! re SOI 1 tombait en panne en position ouverte# i De ce qui précède, on peut noter que les prin- j cipaux avantages et les principales caractéristiques de l'in-20 vention sont les suivantes : j une partie du réfrigérant gazeux chaud sous pression va dans un puits thermique et un égalisateur. de pression du réfrigérant, de-telle sorte que le serpentin de refroidissement classique fonctionne à une pression et à une tempéra-25 ture quasi parfaites et ne variant pas, ce qui est vital pour le rendement d'un atelier à température et humidité étroitement contrôlées ; l'utilisation de la chaleur dans le réfrigérant gazeux chaud sous pression réchauffe l'air froid de façon 30 importante, réduisant les dépenses d'énergie pour les.systèmes classiques de réchauffage final, qu'ils soient chauffés par la vapeur, l'eau chaude ou 1'électricitéj la capacité totale de réfrigération du condenseur qui était autrefois dépensée dans le serpentin de ré-35 frigération,est réduite de façon importante ; et selon l'invention,lorsque l'on n'a pas besoin de la capacité totale de refroidissement,du fait que le local à ambiance contrôlée n'est pas en service,la capacité excédentaire du-compresseur est dérivée pour réduire l'action réfrigérante' du serpentin, rendant ainsi le système moins codteux et ëxtrê-40 mement efficace. / ■ COPY 69 44074 + 2027121 maintenir la pression dans ce réservoir en équilibre à tout moment# Sans certains cas, si on le préfère, les valves SOI 1 et PCY 1 peuvent être des valves actionnées par pres-5 sion à fonctionnement direct ou asservi, pour pouvoir être modulées de 0 à 100 i> de leur capacité# Les valves SOL 1 et PCV 1 peuvent également être actionnées pneumatiquement ou électriquement, pourvu que le détecteur utilisé paisse être capable d'une modulation de O'.à 10 100 V - Le réfrigérant gazeux chaud circule du réservoir de stockage 51» à travers les éanalisations 53 et 55» jusqu'à la valve de régulation de température ŒGV 1 , et ensuite à travers la canalisation 57 jusqu'à un serpentin de réchauffa-15 ge 59# Un clapet d'arrêt CKV—1 empêche le réfrigérant chaud' de ~ " revenir de la canalisation 41 dans le réservoir 51* ^e serpentin de réchauffage 59 peut également servir de serpentin de préréchauffage pour un deuxième dispositif de réchauffage (non représenté), dont la fonction est similaire à celle du serpentin 20 de réchauffage 59, mais qui sert de source de chauffage final avant que l'air conditionné soit introduit dans le local à ambiance contrôlée# Ainsi, le réfrigérant gazeux chaud traverse le serpentin de réchauffage 59, et abandonne ensuite de la cha-25 leur à l'air froid circulant sur les serpentins.. L'air sortant du serpentin de réchauffage 59» dans la direction des flèches A, est maintenant chauffé à une température de 20*# Lè.réfrigérant liquide condensé sort du serpentin de réchauffage 59 à travers la canalisation 61 pour ar-30 river dans la canalisation 25# Un détecteur de température 63 et un régulateur TC1 sont associés au serpentin de réchauffage 59 et ils règlent la température de l'air quittant le serpentin de réchauffage 59. Ce détecteur 63 et ce régulateur TC1 commandent la val-35 ve de régulation de température TCY1, de telle sorte que la tem-. pérature de l'air quittant le serpentin de réchauffage 59 est maintenue à l'intérieur de la plage de; températures très étroite -désirée, e'est-à-dire à 1/10 de degré au-dessus et au-dessous de .. la température déterminée. Bans l'exemple décrit ici," là tempé- 40 d'air prédéterminée est 20°C -, - . . ' • v COPY 69 44074 6 2027121 RE7EIDICAIIOHS 1. Système de régulation de température dans lequel un réfrigérant gazeui est comprimé et condensé à chaud en un liquide sous pression qui se dilate dans un dispo-> sitif à travers lequel passe de l'air qui abandonne de la chaleur au réfrigérant gazeux dilaté, cet air étant ainsi refroidi, caractérisé en ce qu'il comporte s un premier ensemble de canalisation poux amener une partie du réfrigérant gazeux chaud sous pression à un réservoir pour contenir ce réfrigérant ga-10 zeux chaud sous pression, et un deuxième ensemble de canalisa-^ tion pour amener ce réfrigérant gazeux chaud sous pression du réservoir à un dispositif de réchauffage de l'air froid. 2. Système de régulation de la température selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte t 15 une valve de régulation de pression dans le premier ensemble de canalisation pour régler la pression du réfrigérant gaaeox allant au réservoir, et un dispositif pour maintenir dans le réservoir la pression à une pression d'équilibre prédéterminé. 3. Système de régulation de la température 20 selon la revendication 1 caractérisé en ce gue le dispositif de réchauffage de l'air froid comporte un serpentin de réchauffage qui transporte le réfrigérant gazeux chaud et sur lequel passe l'air froid. 4* Système de régulation de la température, selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'il comporte s une valve de régulation de température dans 1er deuxième ensemble de canalisation pour régler la température du réfrigérant gazeux traversant le dispositif de réchauffage de l'air froid, et un détecteur de température en contact avec l'air quittant le 30 dispositif de réchauffage d'air, lequel détecteur règle le fonctionnement de la valve de régulation de température lorsque la température de l'air sort des limites de la plage de température prédéterminée. 5. Système de régulation de la température 35 dans lequel un réfrigérant gazeux est comprimé et eondensé à chaud en un liquide sous pression qui se dilate dans un dispositif à travers lequel passe l'air qui y abandonne de la chaleur au réfrigérant gazeux dilaté, cet air étant ainsi refroidi,4 caractérisé en ce qu'il comporte : un ensemble de canalisation 69 44074 7 2027121 conduisant une partie du réfrigérant gazeux chaud sous pression à an réservoir pour contenir ce réfrigérant gazeux chaud sous pression à une pression d'équilibre prédéterminée, une valve de régulation de pression montée dans le premier ensemble de 5 canalisation pour régler la pression du réfrigérant gazeux allant au réservoir, un dispositif pour maintenir dans le réservoir la pression à une pression d'équilibre prédéterminée, un deuxième ensemble de canalisation transportant le réfrigérant gazeux chaud sous pression à un dispositif de réchauffage de 10 l'air froid, un dispositif dans le deuxième ensemble de canalisation pour régler la température du réfrigérant y circulant, et un détecteur de température ainsi qu'un organe de commande en contact avec l'air quittant le dispositif de réchauffage de l'air froid pour actionner le dispositif de régulation de la 15 température du réfrigérant circulant dans le deuxième ensemble de canalisation. 6. Système de régulation de la température selon la revendication 5 caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif pour évacuer"le réfrigérant du dispositif de ré-20 chauffage d'air.