Brevet FR2130556A1 — publié le 19721103

La présente invention concerne un meuble réfrigérateur à compartiments frigorifiques de températures différentes, notamment un réfrigérateur ménager à deux températures travaillant à compression et comportant dans chaque compartiment un évaporateur. On demande à des réfrigérateurs à deux températures de pouvoir régler les températures dans leur compartiment frigorifique normal entre O et 5 C et dans leur compartiment de congélation entre -180C et plus basses pour pouvoir conserver à long ou à moyen terme des produits congelés. Afin de limiter autant que possible la dessication des produits refroidis, on exige en même temps dans le compartiment normal un degré d'humidité d'air relativement élevé. On connait des réfrigérateurs comportant un seul évaporateur qui est disposé dans le compartiment de congélation ou qui constitue lui-même ce compartiment et refroidit simultanément le compartiment normal à l'aide de volets réglables ou d'ouvertures. En outre, on connaît des réfrigérateurs comportant deux évaporateurs disposés en série où l'évaporateur du compartiment frigorifique normal travaille partiellement en surchauffe et présente, de ce fait, une température moyenne légèrement supérieure à celle de l'évaporateur du compartiment de congélation. Pour obtenir deux températures d'évaporation, il est encore connu d'utiliser deux tubes capillaires dont le premier fait d'abord détendre l'agent réfrigérant jusqu'à la pression nécessaire pour l'évaporateur du compartiment frigorifique normal et le second tube capillaire détend ensuite l'agent réfrigérant jusq'au niveau de pression plus bas nécessaire pour l'évaporateur du compartiment de congélation. De plus, il est encore connu d'utiliser des évaporateurs montés en parallèle. tes deux températures et pressions d'évaporation sont obtenues au moyen de deux tubes capillaires de longueurs différentes. La pression plus élevée régnant dans l'évaporateur du compartiment frigorifique normal est réduite au niveau de la pression dans l'évapo- rateur du compartiment de congélation par un troisième tube capillaire.En échauffant électriquement le tube capillaire avant l'évaporateur du compartiment normal, ce tube devient, à cause de la vapeur produite, temporairement imperméable et, par conséquent, une chute excessive de la température dans le compartiment frigorifique normal est exclue, On connaît également des réfrigérateurs ménagers à deux températures d'évaporation comportant deux compresseurs travaillant indépendstment l'un de l'autre. L'état de la technique qui vient a d'être décrit présente surtout l'inconvénient qu'on ne peut produire la différence de température dans les deux compartiments frigorifiques d'un réfrigérateur ménager à deux températures qu'avec des dépenses relativement iiportantes, de réglage, d'énergie et d'appareillage, que le dégivrage aùtomatique de l'évaporateur refroidissant le compartiment normal n'est pas possible ou nécessite des éléments de construction additionnels et que l'air, et par conséquent, les produits entreposés dans le compartiment frigorifique normal sont trop desséchés. Lors de l'utilisation d'une matière pure comme agent réfrigérant, la pression d'aspiration du compresseur s'établit de manière à correspondre à la température d'évaporation la plus basse. Peu importe si l'on utilise à cette basse température la totalité- de la capacité frigorifique (lors d'une seule déten- te) ou seulement la partie de l'évaporateur basse température (lors d'une détente en deat étages), il se produit dans toutes les formes de réalisation connues, à cause du rapport des pressions nécessairement élevé du compresseur, une perte thermodynamique.Lorsque le réfrigérateur n'est équipé que d'un seul évaporateur, l'air et les produits à refroidir sont trop desséchés étant donné la basse température d'évaporation dans le compartiment frigorifique normal et une forte formation de glace se produit sur l'évaporateur. Lors d'un refroidissement par convection libre, un dégivrage automatique est impossible pour des raisons de l'emplacement de l'évaporateur à l'intérieur de l'espace frigorifique, de la basse température d'évaporation et des produits à refroidir entreposés. En utilisant deux évaporateurs montés en série, le dégivrage de l'évaporateur du compartiment frigorifique normal dans la phase de repos du compresseur est le plus- sbuven-t obtenu au moyen d'un chauffage électrique de dégivrage, et l'humidité relative de l'air dans le compartiment normal en est augmentée. Les montages à deux températures d'évaporation améliorent les conditions de dégivrage et de l'humidité d'air dans le compartiment normal, cependant ils compliquent le groupe frigorifique et entrainent des problèmes de réglage additionnels. L'invention se propose de réduire pour les réfrigérateurs ménagers à deux températures la perte thermodynamique mentionnée, sans pour autant augmenter les dépenses de réglage et d'énergie, et d'adapter mieux les températures d'évaporation aux températures exigées dans les compartiments frigorifiques. L'invention est basée sur le problème d'assurer la différence entre les deux températures d'évaporation moyennes du compartiment de congélation et du compartiment frigorifique normal en ntutilisant qu'un seul organe d'étranglement (tube capillaire). Conformément à l'invention, ce problème est résolu par le fait que l'on utilise comme agent réfrigérant, au lieu d'une matière pure, un mélange non-azéotrope de R 13 B (trifluoro- monobromométhane) et de R 114 (tétrafluorodichloro-éthane), de R 13 B 1 et R 12 B 1 (difluoromonobromomonochlorométhane), de R 12 (difluorodichlorométhane) et R 113 Çtrifluorotrichloro- éthane), de R 22 (difluoromonochlorométhane)et R 113, de R 12 et R 114 B 2 (tétrafluorodibromo-éthane), de R 22 et R 114 B 2, de R 115 (pentafluoromonochloro-éthane) et R 113, de R 115 et R 114 B 2, de R i 3 ( 13 (trifluoromonochlorométhane) et R 12, de R 13 et RC 318 (perfluorocyclobutane), de R 13 et R 12 B 1, de R 13 et R 114, de R 13 B 1 et RC- 318, de R 22 et RC 318, de R 22 et R 12 B4, de R 22 et R 114, de R 22 etR 216 thexa- fluorodichloropropane), de R 115 et RC 318, de R 115 et R 12 B 1, de R 115 et R 114, de R 115 et R 216ou de R 12 et R 216. Pour mettre les températures d'évaporation moyennes convenablement en rapport avec les températures désirées dans les compartiments frigorifiques et pour obtenir ainsi des pressions d'aspiration appropriées (approximativement de 1 at abs.) et des pressions de liquéfaction admissibles, il faut introduire les mélanges réfrigérants non-azéotropes mentionnés dans le groupe frigorifique des réfrigérateurs à deux températures sous des concentrations suivantes (x signifie la proportion en quantité de la composante du mélange nommée en premier lieu et à point d'ébullition plus bas). R 13 B 1/R 114 x = 0,2 à 0,5 kg/kg R 13 ss 1/R 12 B 1 x = 0,2 à 0,4 kg/kg R 12/R 113 x = 0,65 à 0,9 kg/kg R 22/R 113 x = 0,7 à 0,9 kg/kg R 12/R 114 B 2 x = 0,7 à 0,9 kg/kg R 22/R 114 B 2 x = 0,7 à 0,9 kg/kg R 115/R 113 x = 0,7 å 0,9 kg/kg R 115/R 114 B 2 x = 0,7 à 0,9 kg/kg R 13/R 12 x = 0,05 à 0,1 kg/kg R 13/RC 318 x = 0,05 à 0,15 kg/kg R 13/R 12 B 1 x = 0,05 à 0,15 kg/kg R 13/R 114 x - 0,05 à 0,15 kg/kg R 13 B A/RC 318 x - 0,15 à 0,35 kg/kg R 22/RC 318 x = 0,3 à 0,6 kg/kg R 22/R 12 B 1 x = 0,3 à 0,6 kg/kg R 22/R 114 x r 0,3 à 0,6 kg/kg R 22/R 216 x = 0,5 à 0,8 kg/kg R 115/RC 318 x = 0,5 à 0,7 kg/kg R 115/R 12 B 1 x = 0,5 à 0,8 kg/kg R 115/R 114 x = 0,55 à 0,8 kg/kg R 115/R 216 x = 0,7 à 0,9 kg/kg R 12/R 216 x = 0,8 à 0,95 kg/kg le choix de la concentration exacte du mélange dépend dans chaque cas d'application en outre du volume de course disponible du compresseur, de la solubilité des deux composantes de l'agent réfrigérant dans l'huile pour machines frigorifiques, du pouvoir isolant des isolations des compartiments frigorifiques et de la plage des variations de la température ambiante. le mélange réfrigérant détendu dans l'organe d'étranglement, commence à s'évaporer à l'entrée de l'évaporateur du compartiment de congélation et sous une température basse dépendant de la pression d'évaporation et de la concentration du mélange En raison de l'adduction continuelle de la chaleur et de l'évaporation permanente ainsi que par suite du changement continuel de la composition du mélange, la température de ce mélange augmente, de sorte qu'il quitte cet évaporateur avec une température plus élevée sans que tout le liquide soit vaporisé. Le mélange de vapeur humide porté à cette température entre dans l'évaporateur du compartiment frigorifique normal où la température est encore augmentée par suite de l'absorption thermique ultérieure.Le mélange réfrigérant sort de l'évapora- teur du compartiment normal complètement vaporisé et sous une température un peu inférieure à celle régnant dans ce compartiment. En négligeant l'influence exercée par l'huile pour machines frigorifiques, le mélange vaporisé présente la même concentration que le mélange liquide avant l'étranglement. Le mélange est à présent aspiré par le compresseur, comprimé et pressé dans le liquéfacteur où, au cours de la condensation, il change de température et de composition pour ensuite pénétrer à nouveau dans l'organe d'étranglement sous sa concentration initiale. Les avantages de la présente invention consistent en ce qu'on peut réaliser au moyen d'un seul circuit frigorifique un réfrigérateur ménager à deux températures qui atteint dans son compartiment de congélation une température de -180C et davantage, qui permet, pendant la phase de repos du compresseur, un dégivrage automatique de l'évaporateur du compartiment frigorifique normal sans apport d'énergie secondaire, qui présente, grâce aux conditions thermodynamiques plus favorables en ce qui concerne les différences de températures sur les évaporateurs et sur le liquéfacteur, et qui permet d'obtenir un haut degré d'humidité d'air relative tout en nécessitant une plus faible puissance. L'invention est expliquée en plus de détail ci-après au moyen d'un exemple de réalisation. le groupe frigorifique d'un réfrigérateur ménager à deux températures comportant le compresseur, le liquéfacteur, les deux évaporateurs, le tube capillaire d'étranglement et le déshydrateur filtrant doit travailler, par exemple, avec le mélange réfrigérant non-azéotrope, conforme à-l'invention, R 12/R 113 présentant une concentration de la composante à point d'ébullition plus bas R 12 de x = 0,85 kg/kg.Pour une pression d r évaporation de 1 at abs. et pour le mélange R 12/R 113, on peut dégager du diagramme température-concentration élaboré théoriquement une température au début de l'évapora- tion de -280C et à la fin de l'évaporation de 0 C. En négligeant les pertes lors de l'étranglement et en supposant encore qu'au compartiment de congélation revient 1/4 et au compartiment frigorifique normal 3/4 de la quantité de chaleur totale à enlever, le mélange réfrigérant s'évaporant quittera l'évapo- rateur du compartiment de congélation et entrara dans 1'évapo- rateur du compartiment frigorifique normal avec une température d'approximativement -21 C. Lorsqu'on part des températures désirées dans les compartiments, de -180C et de +40C, les différences de températures moyennes s'élèvent à 6,50C dans le compartiment de congélation et à 14,50C dans le compartiment frigorifique normal. Si par contre on n'introduisait que l'agent réfrigérant pur R 12, celui-ci devrait s'évaporer, pour obtenir les mêmes températures du compartiment de congélation, à -24,50C, ce qui ferait augmenter la différence de température moyenne dans le compartiment frigorifique normal, en négligeant une certaine surchauffe, à 28,5 C. Des conditions analogues s'établissent dans le liquéfacteur. La diminution des différences de températures moyennes lors de l'utilisation du mélange réfrigérant nonazéotrope R 12/R 113 par rapport à l'agent réfrigérant pur R 12 laisse clairement apparaître l'avantage thermodynamique mentionné ci-dessus. Il devient alors évident que la réduction de la différence entre la température ambiante et la température d'évaporation dans le compartiment frigorifique normal garantit mieux le dégivrage, durant la phase de repos du compresseur, et que l'air dans le compartiment et, par conséquent, les denrées se dessèchent moins. REVENlCAT TONS 1. Meuble réfrigérateur à compartiments frigorifiques de températures différentes, notamment réfrigérateur ménager à deux températures, travaillant à compression avec un mélange réfrigérant non-azéotrope, ne possédant qu'un seul organe d'étranglement et presentant dans chaque compartiment frigorifique un évaporateur, caractérisé en ce qu'on utilise comme agent réfrigérant, au lieu d'une matière pure, un mélange nonazéotrope de R 13 B 1 (trifluoromonobromométhane) et de R 114 (tétrafluorodichloro-éthane), de R 13 B 1 et R 12 B 1 (difluoromonobromomonochlorométhane), de R 12 (difluorodichlorométhane) et R 1 i 3 ( 113 (trifluorotrichloro-éthane), de R 22 (difluoromono chlorométhane) et R 113, de R 12 et R 114 B 2 (tétrafluorodibromo-éthane), de R 22 et R 114 B 2, de R 115 (pentafluoromonochloro-éthane) et R 113, de R 115 et R 114 B 2, de R 13 (trifluoromonochlorométhane) et R 12, de R 13 et RC 318 (perfluorocyclobutane), de R 13 et R 12 B 1, de R 13 et R 114, de R 13 B 1 et RC 318, de R 22 et RC 318, de R 22 et R 12 B 1, de R 22 et R 114, de R 22 et R 216 (hexafluorodichloropropane), de R 115 et RC 318, de R 115 et R 12 B 1, de R 115 et R 114, de R 115 et R 216 ou de R 12 et R 216. 2. Meuble réfrigérateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'afin d'adapter les températures d'évaporation moyennes convenablement aux températures désirées dans les compartiments frigorifiques, le mélange au volume de course disponible du compresseur, à la solubilité différente des deux composantes réfrigérantes dans l'huile, au pouvoir isolant des isolations des compartiments frigorifiques et à l'intervalle de la température ambiante, on choisit la proportion en quantité dans le mélange de la composante à point d'ébullition plus bas de la manière suivante (la désignation de la composante à point d'ébullition plus bas étant donnée chaque fois en premier lieu. Pour R 13 B 1/R 114 entre 0,2 et 0,5 kg/kg pour R 13 B 1/R 12 B 1 entre 0,2 et 0,4 kg/kg pour R 12/R 113 entre 0,65 et 0,9 kg/kg pour R 22/R 113 entre 0,7 et 0,9 kg/kg pour R 12/R 114 B 2 entre 0,7 et 0,9 kg/kg pour R 22/R 114 B 2 entre 0,7 et 0,9 kg/kg pour R 115/R Il 3 entre 0,7 et 0,9 kg/kg pour R 115/R 114 B 2 entre 0,7 et 0,9 kg/kg pour R 13/R 12 entre 0,05 et 0,1 kg/kg pour R 13/RC 318 entre 0,05 et 0,15 kg/kg pour R 13/R 12 B 1 entre 0,05 et 0,15 kg/kg pour R 13/R 114 entre 0,05 et 0,15 kg/kg pour R 13 B 1/RC 318 entre 0,15 et 0,35 kg/kg pour R 22/RC 318 entre 0,3 et 0,6 kg/kg pour R 22/R 12 B 1 entre 0,3 et 0,6 kg/kg pour R 22/R 114 entre 0,3 et 0,6 kg/kg pour R 22/R 216 entre 0,5 et 0,8 kg/kg pour R 115/RC 318 entre Qj5 et 0,7 kg/kg pour R '115/il 12 B 1 entre 0,5 et 0,8 kg/kg pour R 115/R 114 entre 0,55 et 0,8 kg/kg pour R 115/R 216 entre 0,7 et 0,9 kg/kg pour R 12/R 216 entre 0,8 et 0,95 kg/kg