Brevet FR2177781A1 — publié le 19731109

La présente invention concerne un procédé pour le réglage de réfrigérateurs à deux températures comportant deux évaporateurs disposés l'un après l'autre dans le circuit réfrigérateur, qui refroidissent à des températures différentes deux compartiments réfrigérants. Entre ces évaporateurs se trouve un transmetteur de chaleur qui refroidit le liquide frigorifique entre un condensateur et un organe d'étranglement. te système frigorifique à compresseur fonctionne à l'aide d'un mélange de liquides frigorifiques non azéotrope. On connatt un procédé pour régler les armoires frigorifiques à deux températures comportant deux évaporateurs disposés l'un derrière l'autre dans le circuit frigorifique, suivant lequel la température du compartiment frigorifique normal est réglée à l'aide d'un thermostat disposé dans ce compartiment ; lorsque certaines températures limites sont dépassées vers le haut ou vers le bas, le compresseur d'agent frigorifique est mis en marche ou arrêté. L'évaporateur du compartiment frigorifique normal est monté à la suite de l'évaporateur du compartiment à grande réfrigération ou à congélation et, pour la même pression d'évaporateur, il est soit entièrement approvisionné en agent frigorifique, soit mis en fonctionnement comme évaporateur additionnel.On voit donc que le réglage de la température dans le compartiment à réfrigération normale s'effectue indépendamment de la température du compartiment à grande réfrigération qui est elle-même maintenue dans 7es limites voulues en calculant de façon appropriée les surfaces de l'évaporateur et le volume du compartiment de réfrigération. Lorsqu'on garnit de façon différente les deux compartiments frigorifiques, notamment lorsqu'on garnit le compartiment à grande réfrigération, il n'est plus possible dans le cas susdit de maintenir la température à l'intérieur du compartiment à grande réfrigération dans les limites prescrites, par exemple à -180C selon les normes à trois étoiles, parce que le temps d'enclenchement du compresseur d'agent frigorifique est déterminé par la puissance frigorifique nécessaire dans le compartiment à réfrigération normale.C'est pourquoi il a dénà été proposé de chauffer électriquement le compartiment à réfrigération normale de façon à obtenir une mise en marche plies fréquente du mécanisme frigorique à compresseur et à éviter ainsi un échauffement inadmissible du compartiment de réfrigération à basse température. Lorsque la mise en marche du compresseur d'agent frigorifique s'effectue en fonction de la température du compartiment à grande réfrigération, le chauffage électrique dans le compartiment à réfrigération normale évite un refroidissement exagéré et inadmissible de ce compartiment de réfrigération. On a également proposé de commander le compresseur d'agent frigorifique au moyen de deux thermostats à partir des deux compartiments de réfrigération. En prévoyant une très faible différence de manoeuvre pour le thermostat du compartiment à grand froid, on évite un refroidissement exagéré du compartiment à réfrigération normale. I1 a également déåà été proposé d'adapter l'arrivée de l'agent frigorifique au compartiment de réfrigération ayant la température la plus élevée à la puissance réfrigérante nécessaire dans ce compartiment de réfrigération au moyen d'une conduite de dérivation pouvant être fermée par une vanne électromagnétique. On sait également disposer l'évaporateur du compartiment de réfrigération ayant la plus basse température après l'évaporateur pour la température plus élevée dans le circuit frigorifique et dans ce cas un organe d'étranglement supplémentaire est prévu entre les deux évaporateurs. Etant donné que les deux évaporateurs sont traversés par la même quantité d'agent frigorifiqueSles puissances réfrigérantes dans les deux compartiments de réfrigération ne peuvent s'adapter qu"à des charges variant d'une façon limitée. L'inconvénient de tous ces dispositifs connus est que, notamment lorsque la température ambiante est basse, on n'a pas l'assurance de pouvoir maintenir les températures nécessaires dans les compartiments de réfrigération. Lorsqu'on règle par thermostat un réfrigérateur à deux températures, par exemple à partir du compartiment à réfrigération normale, la température du compartiment à grande réfrigération peut dépasser sa valeur maximale admissible lorsque seul ce compartiment est garni. Mais ceci ne peut être admis avec les compartiments à congélation suivant la norme à trois étoiles qui sont utilisés de plus en plus couramment pour la conservation prolongée d'aliments car, si la température limite de -180C est dépassée, le temps de conservation des produits alimentaires surgelés est diminué notablement. Certes un chauffage supplérentaire dans le compartiment à réfrigération normale améliore cet état de choses, mais il en résulte une dépense supplémentaire et une augmentetion de la consor..mation en énergie ; en outre, on n'a pas la certitude d'observer les températures prescrites car le compresseur d'agent frigorifique continue à être commandé depuis le compartiment à réfrigération normale. La mesure consistant à surdimensionner l'évaporateur du compartiment à grande réfrigération à laquelle on recourt dans ie même but augmente considérablement la consommation normale en énergie et oblige à utiliser un compresseur d'agent frigorifique plus grand. La commande du compresseur d'agent frigorifique en fonction des températures des deux compartiments de réfrigération est également dans certains cas la source de difficultés qui se manifestent par un trop grand refroidissement du compartiment à réfrigération normale. Le but de l'invention vise des réfrigérateurs à deux températures dont le système frigorifique à compresseur fonctionne à l'aide d'un mélange d'agents frigorifiques non azéotrope, s'évaporant lorsque la température monte, est de régler les températures des deux compartiments de réfrigération indépendamment l'une de l'autre, sans consorsAation supplémentaire d'énergie, à l'intérieur des limites admissibles. te problème à résoudre par l'invention consiste à réaliser au moyen de l'agent de réfrigération les puissances de réfrigération différentes nécessaires dans les compartiments de réfrigération. Selon l'invention ce résultat est obtenu grâce au fait que le transmetteur de chaleur disposé entre l'évaporateur du compartiment de réfrigération ayant la température la plusbasse et l'é- vaporateur du compartiment de réfrigération ayant la température la plus élevée est court-circuité par une conduite de dérivation de façon à modifier le rendement de transmission de ce transmetteur de chaleur au moyen d'un courant réglable du liquide frigorifique. On peut ainsi adapter àux exigences du moment aussi bien la tenpérature du mélange d'agents frigorifiques en amont de l'organe d'étranglement et,par conséquent, la plus basse température d'évaporation à l'entrée de l'évaporateur disposé en premier, que la température à l'entrée de l'évaporateur suivant. En meme terps que les températures d'entrée dans les deux évaporateurs varient, les températures d'évaporation moyennes ainsi que les différences enthalpiques utilisables du rélange d'agents frikor-fiques qui s'évapore varient également et par conséquent aussi les puissances réfrigérantes disponibles dans les deux compartiments de réfrigération. La capacité frigorifique totale du réfrigérateur à deux températures restant constante, on peut ainsi faire passer à volonté dans les compartiments de réfrigération les portions nécessaires de la puissance frigorifique totale en fonction des quantités de produits alimentaires à réfrigérer déposés dans ces compartiments. La division du courant de liquide frigorifique à la sortie de l'évaporateur ayant la zone de température d'évaroration la plus basse en un courant partiel passant par le transmetteur de chaleur;et en un courant partiel allant directement à l'évaporateur qui a la zone de température d'évaporation la plus élevée, s'effectue au moyen d'une vanne trois voies fonctionnant sans gradations, commandée par thermostat, en fonction de la températu- re du compartiment de réfrigération ayant la température la plus élevée, tandis que le compresseur d'agent frigorifique est comman- dé par la température du compartiment de réfrigération à basse température. L'avantage offert par l' nsention est d'abord que le comApres- seur d'agent frigorifique est cozana par thermostat depuis le compartiment de réfrigération à basse température de sorte que toute élévation de température au-dessus de la température limite prescrite est évitée, de même que tout abaissement de température qui, sans être nuisible pour les produits alimentaires déposés dans le réfrigérateur pour y être congelés n'est pas nécessaire dans le domaine de l'économie énergétique.En outre, lorsque le compartiment à réfrigération normale subit comme seule charge celle qui lui vient du déplacement de la puissance frigorifique dans le compartiment de réfrigération normale, le temps de marche du compresseur d'agent frigorifIque et par conséquent la consomma- tion en énergie du réfrigérateur sont diminués. Les carvetér stiques et avantages de la présente invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre à titre d'exemple, en référence à la figure unique du dessin annexe représentant schématIquement le circuit d'agent frigorifique corres pondant au procédé de réglage selon l'invention pour un réfrié- rateur à deux températures. te réfrigérateur à deu températures se compose d'un compar timent à grande réfrigération 1 ou congélateur (par exemple sui--:ant la norme à trois-étoiles) et d'un compartiment à réfri é- ration anormale 2.Son groupe de réfrigération comporte entre l'évaporateur 3 du compartiment à grande réfrigération et l'évapo- rateur 4 du compartiment à réfrigération normale un transmetteur de chaleur 5 et fonctionne avec un mélange d'agents frigorifiques binaire non azéotrope qui se vaporise lorsque la température augmente et présente une chute de température dans le condensateur 6. te courant d'agent frigorifique passant par le transmetteur de chaleur 5 et par sa conduite de dérivation 7 est modifié au moyen de la vanne à trois voies 8 commandée par thermostat. Lorsque les compartiments de réfrigération sont garnis de façon uniforme par les produits alimentaires à conserver, le fluide frigorifique venant de l'évaporateur 3 du compartiment à base température passe environ par parties égales (suivant le dimensionnement) par le transmetteur de chaleur 5 et par sa conduite de dérivation 7. En fonction de la température du compartiment à grande réfri- gération 1 le thermostat 9 manoeuvre le compresseur d'agent frigo- rlfique 10 et la vanne à trois voies , par courez est manoeurée en fonction de la température du compartiment à grande réfrigéra- tion par l'intermédiaire ou hormo . 11. Si maintenant, le com- partirent à grande réfrigération 1 est garni de produits alirentaires à conserver il y a risque que, par suive d'ur. temps de fonctionnement trop long du compresseur, 1 se produise un trop grand refroidissement du compartiment a réfrlgeration normale 2. En proportion de l'abaissement de température suci par le comparti ment à réfrigération normale, ia vanne à trois voies R est manoeu- vrée par l'Intermédiaire du thermostat 11 de façon à augmenter a circulation de l'agent frigorifique par le transmetteur de chaleur 5 et à provoquer un refroidissement plus marqué du liquide frigo rlflque en avant de l'organe d'étranglemerlt 12. De ce ait, la température d'entrée cans l'évaporateur 3 du compartiment à grande réfrigération, ainsi que ia température moyenne de ce compartiment diminuent. La puissance frigorifique transmissible existant dans le compartiment à grande réfrigération 1 augmente de sorte que le temps de marche du compresseur d'agent frigorifique 10 est abrégé. En mCme temps la température d'entrée du mélange d'agents frigorifiques dans l'évaporatéur 4 du compartiment à réfrigération normale augmente du fait de l'augmentation de la capacité de transmission dans le transmetteur de chaleur 5 par suite de la diminution ou du blocage du courant d'agent frigorifique dans la conduite de dérivation 7. En raison de l'augmentation qui en résulte de la température moyenne de cet évaporateur, la puissance frigorifique transmise existant dans le compartiment à réfrigération normale 2 diminue, c'est-à-dire qu'une partie de la puissance frigorifique est déplacée de ce compartiment de réfrigération dans le compartiment à grande réfrigération 1. On évite ainsi tout refroidissement trop important du compartiment à réfrigération normale 1. Si le compartiment à réfrigération normale 1 est le seul a être garni, la vanne à trois voies 8 est manoeuvrée en sens inverse de sorte qu'une partie de la puissance frigorifique du compartiment à grande réfrigération 1 passe dans le compartiment à réfrigération normale 2. I1 ne peut y avoir de réchauffement inadmissible du compartiment à réfrigération normale par suite d'un temps de fonctionnement trop bref du compresseur de fluide frigorifique qui est commandé à partir du compartiment à grande réfrigération car la différence de température entre la température ambiante et les températures des compartiments de réfrigération, et par conséquent la chute de température à l'intérieur du réfrigérateur est sensiblement plus grande pour le compartiment à grande réfrigération que pour le compartiment à réfrigération normale. R E V E N D I C A T I O N S 1 - Procédé pour le réglage de réfrigérateurs à deux tempé- ratures qui sont équipés d'un seul groupe de réfrigération à compresseur qui fonctionne avec un mélange d'agent frigorifique non azéotrope et entre les deux évaporateurs duquel est disposé un transmetteur de valeur pour refroidir le produit de condensation, caractérisé en ce que pour court-circuiter du côté aspiration le transmetteur de chaleur, une partie de l'agent frigorifique passant dans une conduite de dérivation disposée entre les évaporateurs va directement de l'évaporateur du compartiment de réfrigération ayant la température la plus basse à l'évaporateur du compartiment de réfrigération ayant la température la plus élevée. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le compresseur d'agent de réfrigération est commandé depuis le compartiment de réfrigération ayant la plus basse température. 3 - Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la division du courant d'agent de réfrigération venant de l'évaporateur du compartiment de réfrigération ayant la plus basse température en un courant partiel aboutissant directement à l'évaporateur du compartiment de réfrigération ayant la plus haute température et en un courant partiel aboutissant au transmetteur de chaleur entre les deux évaporateurs, s'effectue à l'aise d'une vanne à trois voies fonctionnant sans gradation, commandée par thermostat. 4 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que cette vanne à trois voies, fonctionnant sans gradations, commandée par thermostat, est manoeuvréeen fonction de la température du compartiment de réfrigération ayant la plus haute température.