Brevet FR2064058A1 — publié le 19710716

La présente invention concerne un procédé de fonctionnement de meubles frigorifiques, notamment de réfrigérateurs ménagers à au moins deux compartiments de température différente utilisant comme fluide de travail un mélange réfrigérant non azéotropique. Il est connu d'utiliser des mélanges réfrigérants non azéotropiques dans des réfrigérateurs ménagers à deux températures pour obtenir une différence de température suffisamment grande entre les compartiments réfrigérants. Etant donné que, contrairement à un réfrigérant pur, un tel mélange ne s'évapore pas à une température constante, mais dans une certaine gamme de température,on peut obtenir un étalement suffisant de la température entre le compartiment de congélation et le compartiment de réfrigération normale tout en utilisant deux évaporateurs à circuit de réfrigération normal. Au début de l'évaporation dans le compartiment de congélation, tout d'abord et surtout le composant du mélange à point d'ébullition le plus bas bout, de sorte que la vapeur produite est enrichie de ce composant par rapport au liquide.Avec l'augmentation progressive de la formation de la vapeur, les concentrations de la phase liquide et de la phase vapeur se modifient en permanence, conformément à la loi, lors de la transformation de la phase se déroulant en équilibre, de sorte que la température d'évaporation augmente. Une fois la transformation de phase terminée, la vapeur formée présente la même composition que le liquide réfrigéré avant le début de l'évaporation. Par la loi de la transmission de chaleur, on sait que la température du réfrigérant doit présenter au maximum la température du compartiment de réfrigération correspondant à la sortie de l'évaporateur. L'évaporation progressive présente l'inconvénient que pour cette raison la température de début de l'évaporation dans le compartiment de congélation et, de ce fait, la pression d'aspiration doivent être choisies suffisamment basses pour obtenir une différence de température convenable entre la température moyenne de la gamme de la température de l'évaporation partielle et la température Clu compartiment de congélation.Une amélioration de ces conditions se produit lorsqu'on abaisse davantage la température du début de l'évaporation par un échange de chaleur entre le mélange de vapeur humide sortant de l'évaporateur du compartiment de congélation et le mélange du réfrigérant liquide avant ou pendant la détente tout en conservant la même pression d'aspiration. La présente invention consiste à laisser monter la température du mélange de réfrigérant à évaporer dans l'évaporateur à basse température avec retardement pour un transfert de chaleur uniforme afin de s'approcher ainsi dans la gamme décisive des basses températures des conditions de transfert de chaleur sous une température d'évaporation constante. L'invention dispose au moins deux compartiments à température différente avec un groupe compresseur à deux ou plusieurs évaporateurs utilisant un mélange réfrigérant avec un rapport des pressions plus faible que celui résultant de la théorie ou avec un rapport de pression inchangé et à une température moyenne plus basse du mélange dans l'évaporateur du compartiment le plus froid. Oonformément à l'invention, ce résultat est obtenu du fait que les composants du mélange réfrigérant non azéotropique sont choisis de façon que le composant du mélange de l'huile de la machine utilisé dans le circuit de réfrigération et à point d'ébullition plus élevé présente un meilleur comportement de solubilité au moins dans la gamme des basses températures que les composants du mélange à bas point d'ébullition. le comportement de solubilité différent a,dans un mélange d'huile et de réfrigérant selon l'invention,pour conséquence que, sous les conditions de la pression élevée et des températures élevées dans le condenseur, les deux composants du réfrigérant sont dissous dans l'huile à peu près-en quantités égales, de rnanière que la concentration du mélange réfrigérant en circulation se rapproche à cet endroit de la concentration (initiale) de remplissage. En raison de l'abaissement de la température, se produisant lors de la détente subséquente, la quantité du composant de mélange à point d'ébullition plus élevé augmente considérablement dans lthui- le de la machine réfrigérante contrairement à la quantité du composans de mélange à plus bas point d'ébullition, en produisant ainsi une plus grande concentration du composant de mélange réfrigérant à plus bas point d'ebullition dans le mélange réfrigérant de 1 'évapo- rateur de congélation. Par le déplacement du rapport de concentration vers une plus grande quantité du réfrigérant à plus bas point d'ébullition, la gamme de température de l'évaporation se déplace par rapport à la concentration de remplissage vers des valeurs plus basses et pour une pression d'évaporation inchangée. De ce fait, la température moyenne du mélange dans l'évapora- teur à basse température prend des valeurs plus basses contrairement à une concentration de mélange inchangée par rapport à la concentration de remplissage, de sorte que pour obtenir des températures identiques dans les compartiments de réfrigération, on peut travailler avec une pression d'aspiration plus élevée diniinuant ainsi le rapport de pression. Par la continuation de l'évaporation et par suite de l'augmentation continue de la température, davantage de réfrigérant à point d'ébullition élevé est libéré de l'huile, et l'augmentation de la température est ainsi accélérée de façon correspondante. Cette augmentation rapide est souhaitable à la fin de l'évaporation afin d'obtenir un givrage aussi faible que possible de la conduite d'aspiration du groupe réfrigérant. L'avantage de cette invention réside dans le fait d'arriver à obtenir les températures moyennes désirées pour les compartiments de refroidissement d'un meuble réfrigérant~fonctionnant avec un mélange réfrigérant non azéotropique suivant l'invention au moyen d'un rapport de pression plus petit. Ce rapport de pression plus petit sert en premier-lieu à l'abaissement du niveau de la température du compresseur, ce qui se manifeste sous forme d'une plus basse température dans le bobinage et du carter des compresseurs hermétiques, utilisés presque exclusivement dans les meubles réfrigérants, et par une consommation d'énergie plus faible. On connatt depuis longtemps l'influence favorable d'un niveau de température plus bas sur la longévité d'un compresseur hernétique. L'invention est expliquée avec plus de détail dans ce qui suit pour un mélange réfrigérant connu sous la marque R22/R1 i et au moyen d'un diagramme de température par rapport à la concentration représenté au dessin annexés R11 représente dans ce dispositif le composant du mélange à ébullition supérieur et se diluant en quantité illimitée dans l'huile de la machine réfrigérante à n'importe quelle température. Le compossit du mélange R22 à point d'ébullition inférieur est moins soluble à l'huile et devient encore moins soluble lorsque la température s'abaisse. Au dessin, Y désigne la concentration de remplissage du mé- lange réfrigérant- R22/R11 non azéotropique. Par suite, la détente de la pression du condenseur à la pression d'évaporationS la proportidn de R22 à bas point d'ébullition augmente dans le mélange ge du réfrigérant, de sorte qu'on obtient f 2 comme concentration moyenne dans l'évaporateur à basse température.En conséquence, la gamme des températures d'évaporation s'abaisse sous -une pression inchangée de (t1"-t1') à (t2"-t2'). A des températures- augmen- tant avec la progression de l'évaporation, l'huile de la machine ré frigérante libère progressivemePs du Rîl et c'est pourquoi le mélange prend à la fin de l'évaporation la concentration r3 avec la gamme de température y afférente (t3" - t3,). Par la tendance des variations de concentration et les déplacements de la gamme de température de la transformation de phase ainsi provoqués, le début de l'évaporation dans l'évaporateur à basse température est retardé et on remarque à la fin de l'évaporation la montée accélérée de la température. REVENDlOA'l'ION Procédé de fonctionnement de meubles frigorifiques, de réfrigérateurs ménagers à au moins deux compartiments de température différente utilisant comme fluide de travail un mélange réfrigérant non azéotropique, caractérisé en ce que les deux composants du mélange sont choisis de façon que le composant du mélange à point d'ébullition plus élevé présente au moins dans la gamme des températures basses du circuit de réfrigération une meilleure solubilité dans l'huile de la machine réfrigérante utilisée que le composant du mélange à point d'ébullition plus bas.