Brevet FR2112468A1 — publié le 19720616

La présente invention concerne des thermostats électroniques pour des appareils réfrigérateurs et de congélateurs comportant de préférence plusieurs zones de refroidissement, notamment pour des réfrigérateurs à deux régimes de température. Dans des nombreux couplages électroniques connus ces derniers temps et destinés à surveiller et à régler les températures dans des appareils frigorifiques et de congélation, les opérations de commutation nécessaires sont exécutées au moyen de transistors et d'éléments de commutation à corps solide. Pour autant qu'il s'agisse de montages de réglage pour réfrigérateurs, ces montages ne sont prévus en général que pour le réglage de la température dans un seul compartiment ou pour le réglage du processus de dégivrage.Dans les réfrigérants avec plusieurs zones de température, notamment dans les réfrigérateurs à deux régimes de température, le réglage est le plus souvent limité au compartiment frigorifique normal, tandis que la réalisation du com partirent de congélation est calculée à ne pas dépasser la limite supérieure de la température de consigne prévue pour ce compartiment. Dans d'autres dispositifs de réglage connus, la tem pérature du compartiment de congélation est contrôlée et, si besoin, un chauffage est mis en action pour empêcher un trop grand refroidissement du compartiment frigorifique normal. Les dispositifs de réglage pour les deux compartiments pré- sentent dans ce cas toujours un rapport mutuel (brevet français No 1 577 193). Un dispositif de réglage semblable pour réfrigérateurs à eux régimes de température (brevet U3 3 483 919) comporte en effet un rcglage indépendant pour chacun des deux compartiments à régimes de température différents, l'efficacité des palpeurs de température dépend toutefois de la position d'::in commutateur à commande manuelle dont une position de computation est prévue pour régler la température dans le compartiment fri gorifique normal et pour provoquer périodiquement, au moyen d'un interrupteur temporisé, un dégivrage automatique dans le compartiment de conltio7, tandis aue dans l'autre position du commutateur celui-ci surveille I température du compartiment de congélation et dans le compartiment frigorifique normal n'est surveillée que la tempt'-r.ture limite inférieure de façon que lorsque celle-ci est atteinte, un chauffage soit mis en action. Le réfrigérateur fonfitiozne donc à deux régimes tout à fait dif férents, selon la position du commutateur. Le chauffage qui empêche un trop grand refroidissement du compartiment.frigorifi- que normal représente un consommateur d'énergie additionnel et rend l'exploitation du réfrigérateur plus cher Un autre inconvénient des dispositifs de réglage connus réside en ce que durant la période de dégivrage, lorsque dans un des compartiments un refroidissement devient nécessaire, le motocompresseur est remis en circuit indépendamment du fait si oui ou non le processus de dégivrage est terminé.En outre, la plupart des dispositif de réglage électronique de la température connus présentent des dépenses élevées en éléments de construction électroniques lesquelles ont pour conséquence que l'utilisation pratique de tels dispositifs de réglage, notamment lorsqu'on demande un réglage de la température pour des compartiments dont les régimes de température doivent être différents et en même temps un réglage automatique du dégivrage, se montre peu économique. L'invention est basée sur le problème de créer un dispositif servant à régler, à l'aide de moyens électroniques, la température et le processus de dégivrage dans des appareils frigorifiques et de congélation, notamment dans des réfrigérateurs à deux régimes de température, ne nécessitant que des dépenses peu élevées et satisfaisant davantage aux exigences d'un service régulier d'un tel réfrigérateur que les dispositffifs de ce type connus. A cet effet, l'invention a pour base un dispositif de réglage à deux positions constitué par un couplage en pont comportant des résistances variables en fonction de la température utilisées comme palpeurs de température et par un amplificateur de commutation commandé à travers le couplage en pont et résout le problème posé du fait qu'il est prévu au moins deux palpeurs séparés intercalés chaque fois dans leur propre branche de pont, le couplage étant réalisé de façon que ces palpeurs établissent alternativement, suivant l'état fonctionnel de l'amplificateur de commutation, chaque fois ensemble avec l'autre moitié du pont constituée par des résistances fixes, une comparaison entre la valeur de consigne et la valeur réelle et qu'ils soient en même temps réglés de manière que la température dans les compartiments à refroidir ne soit surveillée que durant la marche du motocom presseur tandis que durant l'arrêt de celuieci ne soit effectif que le palpeur de température surveillant le processus de dégivrage. Par ce fonctionnement du dispositif de réglage, on empêche que, par une réponse d'un autre thermostat le motocompresseur ne soit Incité, peu auprès son arrêt qui provoque un processus de dégivrage, à un nouveau démarrage, ce qui pourrait se produire, par exemple, par suite de l'ouverture de la porte ou de l'introduction de nouveaux produits à refroidir et devrait provoquer une réponse fonctionnelle de la protection du moiteur, parce qu'il faudrait que le compresseur démarre contre une contre pression pas encore dissipée.On obtient en plus par cette disposition que pendant les temps de refroidissement, les différentes zones de réfrigération sont surveillées (e façon à ne pas dépasser les températures maximales prédéterminées, alors que le processus de dégivrage se déroule tout à fait indépendamment des températures régnant dans les autres zones de réfrigération. Dans la réalisation pratique de l'invention, l'amplificateur de commutation est de préférence ur amplificateur opérationnel monolithique qui est directement connecté à un relaiséXc- tronB-tIques ou à un triac servent d'organe de réglage au moteur. I1 en résulte encore l'avantage d'une grande fiabilité dans le service du au fait que les éléments de construction sont petits et que le nombre de points de connexion est petit. En meme temps, toute stabilisation de la tension d'alimentation est superflue et on peut se passer également d'une compensation de la température ambiante. On peut enfin incorporer dans le dispositif de réglage une protection de moteur, simplement de wanere à combiner avec le coupage en pont un palpeur de tempérsture qui surveille les températures des enroulements du moteur, qui présente une dépendance de température inverse pt:r rapport à la dépendance des thermostPts d'ambiance et quoi, par conséquent, lorsque les températures d'enroulements du moteur sont élevées, agit sur le dispositif de réglage s'il y avait une température de surveillance très basse, ce qui entraîne en tout cas une mise hors circuit du moteur Quelques exemples de réalisation de l'invention, dont la description va suivre, sont représentés aux dessins annexés. La fig. 1 montre un circuit de réglage pour un réfrigérateur à deux régimes de température. La fig. 2 montre un circuit légèrement modifié La fig. 3 est un exemple d'une réalisation pratique d'un couplage pour un dispositif ae réglage à deux positions comportant une résistance de pont ramifiée en résistances partielles servant au réglage à volonté des régimes de température différents. L'invention n'est pas limitée à un réglage d'un réfrigérateur à deux régimes de température décrit ci-après mais au contraire, elle peut être appliquée par analogie également à des appareils réfrigérants qui ne possèdent qu'un seul compartiment ou qui comportent plus de deux compartiments frigorifiques ou de congélation soumis à des régimes de température différents. De même, le couplage décrit peut être modifié de façon différente, tout en conservant son mode de fonctionnement. Le montage représenté à la fig. 1 présente un couplage d'entrée en pont et un amplificateur de c3i;mmutation V1 de même qu'un relais D comme organe de réglage pour le motocompresseurM; H est la résistance de chauffage pour le dégivrage qui est montée dans ce cas en série avec les enroulements du moteur et qui, lorsqu'il faut mettre le moteur en marche, est portée par le contact de commutation d du relais. Les palpeurs de température intercalés dans les branches du pont sont désignés par F1 à F4. Ils sont utilisés de la façon suivante : Fi pour l'évaporateur définitif dans le compartiment normal, F2 pour la température ambiante du même compartiment et F3 pour la température ambiante du compartiment de congélation.Ces trois palpeurs sont des résistances NTC. Le palpeur F4 sert à la protection du moteur. C'est une résistance PTC insérée dans l'enroulement du motocompresseur. L'amplificateur V1 est un amplificateur opérationnel par exemple monolithique qui possède une entrée différentielle et présente une réaction positive pour obtenir un comportement de trigger ce qui rend superflue l'utilisation du relais comme déclencheur. La réaction et, par conséquent, la dif fronce de commutation du déclencheur laquelle est réglable grâce au mode de réaction utilisé, est calculée séparément pour chaque tranche de mesure, connu on expliquera encore en détail ci-après.Le couplage d'entrée en pont est constitué par la branche de référence R1, R2 et par plusieurs branches de mesure (F1, R5), (F4, F2, R4 RH1) et (F4, F5, R3, 2) Ces branches de nesure sont connectées, à la façon d'un circuit B2, à travers les diodes nl, n2, n3, à l'entrée de l'amplificateur et découplées entre elles par les mêmes diodes. Le point de jonction E4 des résistances R, et R2 se trouve à l'autre entrée de l'amplificateur, une diode n4 étant encore intercalée en série avec R1. "e dispositif est monté de manière que le motocompresseur marche lorsque le relais D est retombé, c'est-à-dire lorsque le potentiel de sortie de l'amplificateur est élevé, ce qui est le cas où le potentiel d'entrée aux points E'1, E'2, E'3 est devenu plus positif que la tension au point B4. La branchue de mesure comportant le palpeur F1 pour le dégivrage présente, à cause de la résistance de réaction R6, une différence de comuutation minimale, constante. Les branches de mesure comportant les palpeurs F2 et F3 peuvent présenter une différence de commutation commune, réglable à travers RH1, RH3, ou des différences de comrutation séparés au moyen du diviseur de tension additionnel RH2 R114, indiqué en traits interrompus, et pouvant être calculées, indépendamment l'une de l'autre. Le fonctionnement du circuit de réglage est le suivant Lorsque le relais D est retombé le motocompresseur se trouve sous tension et marche. En même temps, le point h présente un potentiel fortement positif qui augmente, les tensions aux points E2 et E3 tellement que les diodes n2 et n3 sont conductrices. Le potentiel au point E1 est par contre si faible que la diode nl est bloquée. "e motocompresseur n'est maintenu en marche qu'aussi longtemps qu'un des palpeurs F2 ou F3 signale encore une terpérature trop élevée. Le palpeur avec la température relativement supérieure prend suite, à la diminution de la valeur mesurée, une valeur ohmique élevée à tel point que le potentiel à E'1, E'2, E') tombe au-dessus de celui à E4. Je ce fait, le déclencheur (l'amplificateur de commutation) bascule et le relais D attire son armature. Le potentiel au point h décroît dans une forte proportion, ce qui fait abaisser les potentiels à E2 et à G3 d'une valeur telle que le déclencheur ne peut plus être basculé en arrière, à travers F2 ôu F3. Lorsque le relais D est excité, le contact d est ouvert et l'élément de chauffage H se met à dégivrer l'évaporateur dans le compartiment frigorifique normal. Ce n'est que lorsque le palpeur respectif F1 vient signaler que l'évaporateur final a atteint la température désirée signifiant que le dégivrage est terminé que par l'intermédiaire de la diode nn, le potentiel à E'1, E'2, B') peut être élevé au-dessus du potentiel à E4 et que le moteur peut être remis en circuit et maintenu en marche aussi longtemps que l'un des palpeurs F2 F3 signale la nécessité de refroidissement. Cette forme de réalisation du circuit de réglage et ce mode de fonctionnement présentent encore un avantage économique en ce qu'il n'est nécessaire d'utiliser que des palpeurs sélectrionnés pour une seule fonction Si l'on utilisant sur l'évaporteur final un seul palpeur, celui-ci devrait répondre à une gambe de température entre t 5 C et à -240C, ce qui serait très motteux. Comme il a été déjà mentionné, les différences de commuta- tion des branches de pont sont réglables. La comsaltation de la valeur de consigne ou de 18 différence de commutation s'effectue de préférence par l'intermédiaire d'une unité à touches, non représentée. Par rapport à l'utilisation usuelle de potentiomètres, cette construction outre qu'elle est moins encombrante -présente l'avantage que malgré l'atmosphère corrosive dans le réfrigérateur, on peut s'attendre à moins de diffieultés de con tact et qu'il est pratiquement possible de commlter parallèlement un nombre quelconque de branches de mesure. La fig 2 montre une autre forme de réalisation de l'invention. Le couplage du côté de l'alimentation en courant ainsi que le palpeur pour la température de l'enroulement du moteur sont supprimés pour simplifier le dessin. De la même façon comme à la fig. 1, F2 et F3 désignent les palpeurs dans. les compartiments frigorifiques à surveiller, F1 est le palpeur pour le processus de dégivrage de l'évaporateur final et-R; et R2 représentant la moitit de référence du pont. Lorsque E' est positif par rapport à: E4, la sortie de l'amplificateur V1 est bloquée, le relais 1) est donc retombé et le motocompresseur M est en marche.Aux branches de mesure comportant F2 et F3 est applique la pleine tension d'alimentation, parce que U; . Ui3 Dans cette phase de fonctionnement, le potentiel F est inférieur à celui à E4 (n1 est bloquée), parce que l'avaporsteur présente des températures très buses et, par conséquent, F présente une valeur ohmique très élevée. E' dépend également des potentiels E2 E etc.Le motocompresseur reste en circuit aussi longtemps qu'un des palpeurs de surveillance signale une température supérieure à la température maximale prédétermine par l'intermédiaire des transmetteurs de la valeur de consigne R3, R4 etc. Lorsque le point le plus chaud a atteint la valeur de consigne, le potentiel E' devient inférieur à celui à E4, la sortie de l'amplificateur devient passante, le potentiel Uh s'abaisse et, de ce fait, E2 et E3 diminuent encore plus. A cause de cette contre réaction de la sortie sur l'entrée, le couplage evient basculant le relais attire, le motocompresseur est mis hors circuit et le chauffage de dégivrage pour l'évaporateur est mis sous tension. Les potentiels E2 et m) sont tonbés à zéro parce que Uh C G. Par conséquent, la fin du processus de dégivrage est déterminée uniquement par la résistance du palpeur F1.Sit8t que la température de l'évaporteur arrive au-dessus du point de congélation de l'eau, la température prédéterminée par l'intermédiaire de R5, nj devient passant, E' devient ) E4 et la sortie de l'amplificateur, avec le soutien d'une faible tension de contre réaction à travers R6, est brusquement bloquée. Le relais D retombe. . présent, le processus décrit recommence. Suivant la fig. 2 qui montre schématiquement une variante de couplage du dispositif conforme à la fig. 1, on voit comment s'effectue la connexion d'un nombre quelconque de capteurs de mesure avec l'entrée de réglage E', à savoir avec alimentation, selon la fonction désirée, à partir de la tension de service positive ou, en contre réaction positive, à partir de la sortie de l'amplificateur. Lorsqu'il faut à présent, conne dans la présente application spéciale, imprimer au dispositif (e réglage une certaine hystérésis de buse, indépendamment des palpeurs F2, F3, on peut obtenir ceci au moyen de la résistance R6 intercalée entre la sotie V et l'entrée E1. On en obtient un temps prédéterminé minimal de la marche du motocompresseur et, à condition que le palpeur F se trouve sur l'évaporateur final, un niveau de tem pérature adéquat dans le compartiment frigorifique principal. Dans ce couplage, lorsque l'amplificateur est conducteur (le relais excité), on veillera ; ce que R fonctionne comme résistance parallèle à R5 et réduise de ce fait, d'une manière appropriée, la valeur nominale de R5 On peut remédier à cette situation en intercalant une diode n5 à sens de conduction allant de la sortie d'amplificateur à l'entrée d'amplificateur de façon que la branche de réaction R6 produise son effet lorsque la sortie d'amplificateur devient positive. Dans la pratique, cette mesure a pour conséquence que le motocompresseur n' est mis hors circuit que lorsque a) la température choisie pour le compartiment de congélation et b) la température minimale sur l'évaporateur nécessaire pour le compartiment frigorifique ont été atteintes. La fig. 3 représente une réalisation pratique du couplage d'un dispositif de réglage à deux fonctions pour deux points de palpation sans les éléments de protection contre les tensions parasites, de compensation de fréquence, etc ou la résistance partielle de pont R4 est ramifiée en trois résistances individuelles échelonnées R4I, R4II et R4III pouvant être mises en circuit chaque fois par un interrupteur associé qui, comme il a été déjà mentionné présente de préférence 1 forme d'un interrupteur 4 touche. I1 est ainsi possible de régler, en plus des trois réglage de base, également des positions intermédiaires, de façon à additionner à volonté d'autres résistances. On en obtient une suite de régimes depuis la marche continue à interrupteurs ouverts jusqu'au régime "chaud" à interrupteurs fermés. REVENDTCATIONb - - Dispositif de réglage électronique à deux fonctions pour appareils réfrigérateurs et de congélateurs, notammentpour réfrigérateurs à deux régimes de température avec réglage automatique de dégivrage, constitué par un couplage en pont comportant des résistances variables en fonction de la température utilisées comme palpeurs de température et par un amplificateur de commutation commandé à travers ce couplage en pont, caractérisé en ce qu'il est prévu au moins deux palpeurs séparés, disposés chaque fois dans leur propre branche de pont, le couplage étant réalisé de fac on que ces palpeurs établissent alternativement, suivant l'état fonctionnel de l'amplificateur de commutation, chaque fois ensemble avec l'autre moitié du pont constituée par des résistances fixes, une comparaison entre la valeur de consigne et la valeur réelle et qu'ils soient en meAme temps réglés de manière que la température dans les compartiments à refroidir ne soit surveillée que durant le temps de marche du moteur tandis que durant le temps d'armet ne produise son effet que le palpeur de température surveillant le processus de dégi vrage. 2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'un amplificateur opérationnel monolithique est connecté directement à un relais électromagnétique ou à un triac servant d'organes de réglage pour le moteur. 3 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que pour former la différence de commutation, l'amplificateur opérationnel présente des couplages à contre réaction, d'intensité différente et réglables, agissant sur les palpeurs disposés dans des circuits de pont séparés. 4 - Dispositif suivant l'une des revendications I à 3, caractérisé en ce que le couplage en pont consiste en une tranche de référence et en plusieurs branches de mesure, ces dernières étant connectées, suivant un circuit ET et à travers des diodes, a l'entrée de l'amplificateur et découplées entre elles par les mêmes diodes. 5 - Dispositif suivant l'une des revendications 1s2 et 4, caractérisé en ce que la tension de sortie de l'amplificateur opérationnel est utilisee comme tension d'alimentation pour celles des branches de mesure du pont qui, durant la phase de dégivrage ne doivent exercer aucune influence sur le dispositif de réglage. 6 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la commutation des différences à régler s'effectue à l'aide d'une unité à touches.