Brevet FR2177785A1 — publié le 19731109

La présente invention concerne un réfrigérateur à basse température avec une zone ou un compartiment de congélation particuliers fonctionnant suivant le principe de réfrigération par compression. On connait des réfrigérateurs à basse température comportant un dispositif de congélation rapide dans lesquels,après avoir introduit le produit alimentaire à congeler, le système congé la teur est mis à la main sur marche continue. Cet état de fonctionnement est indiqué par une lampe témoin. On a déjà proposé de commander le système de congélation rapide au moyen d'un interrupteur horaire qui, après que s'est écoulé un temps de congélation déterminé, ramène le système de réfrigération de sa position de marche continue à sa position de fonctionnement normal. Ce temps de congélation est à déterminer selon le produit alimentaire que l'on veut congeler, mais suivant une autre proposition, il peut être aussi réglé directement sur une échelle étalonnée en kilos de l'interrupteur horaire. Outre ce procédé de réglage en marche continue pouvant être choisie d'avance, il a été proposé aussi de permettre un fonctionnement en marche continue illimitée dans le temps en court-circuitant l'interrupteur horaire. Pour éviter une durée de marche continue inutilenent longue du système réfrigérateur,' on a également déjà proposé que le capteur de la valeur réelle du dispositif de congélation rapide soit réalisé sous la forme d'un récepteur de rayonnement pour capter les radiations thermiques émises par un produit alimentaire qui se trouve dans le compartiment de congélation. le procédé faisant appel à une commande automatique se base sur l'utilisation d'un thermostat avec deux circuits de commande travaillant indépendamment l'un de l'autre dont l'un travaille dans la gamme des température de conservation des produits déposés comprise entre-180 et-2O0C et dont l'autre est sensible à une température plus élevée lorsqu'on met dans le compartiment des produits alimentaires frais à congeler, puis provoque une marche permanente du système réfrigérateur jusqu'd une température du produit congelé par exemple égale à-250C, ensuite de quoi le circuit de commande des températures de conservation entre à nouveau en fonction. Pour éviter les mises en marche et les arrêts répétés du compresseur d'agent de réfrigération dans les meubles réfrigé ment8 basse température on a également proposé d'adapter la vitesse de rotation du compresseur d'agent de réfrigération pendant la marche continue à la puissance réfrigérante nécessaire au moyen d'une commande à début de phase sans gradins. Dans toutes les solutions proposées on apporte une attention particulière a' obtenir une indication bien visible et sans ambi gtiité de l'état de fonctionnement du moment ainsi qu'à une disposition judicieuse des lampes témoins. Tous ces dispositifs connus ont pour inconvénient général que les solutions proposées pour le réglage de réfrigérateurs à basse température et à possibilité de congélation nécessitent des circuits de réglage relativement compliqués qui entraînent en outre une dépense élevée en appareils de réglage. Le but de l'invention est, sans provoquer une augmentation de la dépense en matière de technique de réglage et d'appareillage, d'éviter la perte subie avec les réfrigérateurs à basse température fonctionnant suivant le principe de compression avec le même agent frigorifique, perte qui se produit du fait que, pour obtenir la congélation lorsque le contrôleur de température est en position fonctionnement continu, il est nécessaire de refroidir à une basse température correspondante la totalité du contenu du réfrigérateur. le problème à résoudre par l'invention qui utilise un circuit de compression frigorifique simple est d'assurer une différence de température voulue entre une zone particulière propre à la congélation ou un compartiment congélateur et le reste du compartiment de conservation des produits congelés. Ce résultat est obtenu par l'invention grâce au fait qu'au lieu d'utiliser un agent frigorifique à un seul constituant on utilise un mélange non azéotrope d'agents frigorifiques constitué de R 13 (trifluormonochlorméthane) et de R 12 (difluordichlorméthane) de R 13 B1 (trifluormonobromméthane) et de RC 318 (octafluorcyclobutane) ; de R 13 B 1 et de R 12 B 1 (difluormonobrommonochlorméthane) : de R 13 B 1 et de R 114 (tétrafluordichloréthane) ; de R 22 (difluormonochlorméthane) et de RC 318 de R 22 et de R 12 B 1 ; de R 22 et de R 114 ; de R 22 et de R 216 (hexafluordichlorpropane) ; de R 22 et de R 12 ; de R 115 (pentafluormonochloréthane) et de RC 318 ; de R 115 et de R 12 B1 de R 115 et de R 114, ou de R 115 et te R12. pour assurer une différence de température suffisante entre la zone ou le compartiment de congélation et le compartiment de conservation des produits congelés, pour obtenir des pressions d'aspiration appropriées (d'environ 1 atm abs), ainsi que des pressions de condensateur admissibles et pour permettre l'adaptation au volume de course existant du compresseur, ainsi que pour réaliser une solubilité différente des deux composantes d'agent frigorifique dars l'huile de machine frigorifique, les mélanges d'agents frigorifique non azéotropes susdits seront utilisés s dans le système frigorifique du réfrigérateur avec les concentrations suivantes (la lettre T signifie la proportion en masses de la composante nommée en premier, celle qui a le point d'ébullition le plus bas). R 13/R 12 R 133 1/RC 318 R 13 B 1/R 12 B 1 R 13 B 1/R 114 R 22/RC 318 R 22/R 12 B1 R 22/R 114 R 22/R 216 R 22/R 12 R 115/RC 318 R 115/R 12 B 1 R 115/ R 114 R 115/R 12 entre 0,1 et 0,2 kg/kg entre 0,3 et 0,6 kg/kg entre 0,5 et 0,75 kg/kg entre 0,65 et 0,85 kg/kg entre 0,5 et 0,75 kg/kg entre 0,6 et 0,75 kg/kg entre 0,6 et 0,8 kg/kg entre 0,8 et 0,95 kg/kg entre 0,2 et 0,6 kg/kg entre 0,6 et 0,8 kg/kg entre C,8 et 0,9 kg/kg entre 0,75 et 0,9 kg/kg entre 0,3 et 0,7 kg/kg Le mélange d'agents frigorifiques qui est détendu dans l'organe d'étranglement pénètre d'abord dans la partie de l'évaporateur du réfrigérateur associée à la zone ou au compartiment de congélation ou formant le compartiment de congélation luimeme et commence dès l'entrée à s'évaporer à une basse température qui est fonction de la pression d'évaporation et de la concentration du mélange. Lors de l'arrivée de chaleur constante, la température du mélange d'agents frigorifiques qui s t évapore s'élève de façon continue par suite de la modification de la composition du mélange de sorte que la température finale d'évaporation est plus élevée que la température initiale d'évapora- tion (bande de température). Dans le condensateur se déroule un processus inverse lors de l'abaissement de la température. Si le besoin en froid dans la zone de congélation est important par suite des produits à congeler qui y ont été introduits, le quan- tité la plus grande du mélange d'agents frigorifiques en circulation s'y évapore. Au fur et à mesure que progresse le refroidissement des produits à congeler,la puissance réfrigérante nécessaire dans la zone de congélation diminue.De ce fait seule reste efficace la première partie de la bande ce température dans la partie de l'évaporateur associée à la zone de conoélation,de sorte qu'à cet endroit la température est plus basse que dans le compartiment de conservation des produits congelés. Lorsqu'on utilise des agents frigorifiques à un seul constituant cette différence de température n'est pas obtenue. Si le besoin de froid ne se présente que dans le compartiment de conservation, il ne s'évapore dans la zone de congélation que très peu de mélange d'agents frigorifiques et le refroidissement du compartiment de conservation s'effectue maintenant en raison du niveau plus bas de la température d'évaporation d'une façon plls intensive par suite du déplacement de la bande de température en direction de la deuxième partie de l'évaporateur, de sorte que la durée de marche du compresseur et par conséquent la consommation en courant sont diminuées.Le refroidissement des deux zones ou compartiments d'un réfrigérateur à basse température avec une zone de congélation particulière steffectle donc en conservant la différence de température souhaitée justement à l'endroit où le besoin en froid est plus élevé.Etant donné que la zone de congélation ou le compartiment de congélation n'occupe en général que la plus petite partie du volume total et présente un niveau de température plus bas on peut, en montant la sonde de contrôle de température dans la partie d'évaporateur du compartiment de conservation éviter d'une façon sûre une augmentation inadmissible de la temptr -ture du produit congelé lorsque le compresseur est à l'arrêt Les avantages de l'invention résident dans le fait qu'avec un groupe de réfrigérateur à compresseur normal qui fonctionne avec un mélange d'agents frigorifiques non azéotrope, et sans dépense supplémentaire en matière de technique de réglage et d'appareillage, on réalise un réfrigérateur qui présente dans une zone de congélation ou dans un compartiment congélateur une tempé rature plus basse que dans le reste du compartiment de conservation du produit congelé. Etant donné que de cette façon il règne dans une partie du réfrigérateur en général assez petite, une température plus basse que la température de conservation nécessaire, par exemple-18 C, on évite les pertes thermiques et on réalise une économie en énergie.Du fait qu'une différence de température est assurée en permanence entre la zone de congélation ou le compartiment congélateur et le reste du compartiment de conservation des produits congelés on peut se passer de la position de marche continue du contrôleur de température nécessaire pour la congélation des produits dans des réfrigérateurs utilisant un agent frigorifique à ulve seule constituante, ainsi que de son dispositif de contrôle optique. Les opératons de service manuelles sont également diminuées. De même que dans la plus grande partie des réfrigérateurs courants à basse température,il est seulement nécessaire de faire passer dans la zone de conservation du réfrigérateur les produits déjà congelés quand on regarnit la zone ou le compartiment de congélation. Si les parties de l'évaporateur dont les canaux de circulation de l'agent frigorifique dans le réfrigérateur sont disposés horizontalement sous forme de fonds d'empilage ou bien verticalement ou encore tout autour en formant la limite intérieure de l'appareil et sont parcourus par le mélange d'agents frigorifiques de telle sorte que l'augmentation de température pendant l'évaporation s'effectue en permanence de haut en bas, la formation de couches d'air de températures très différentes qui se produit habituellement dans le compartiment de conservation de produits congelés peut être notablement diminuée. Le niveau de température pratiquement uniforme contribue à réaliser une économie d'énergie et évite d'avoir des zones de conservation dont la température est supérieure à celle qui est prescrite. Les caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront d'ailleurs de la description ci-après d'un exemple de réalisation. le système réfrigérant d'un réfrigérateur à compartiment congélateur particulier, constitué du compresseur d'agent frigorifique hermétique, du condensateur, de plaques d'évaporateur disposées horizontalement, du capillaire d'étranglement, et du dessicateur filtrant doit fonctionner avec le mélange d'agents frigorifiques non azéotrope selon l'invention R 13/R 12 avec une concentration de 5 - 0,1 kg/kg pour la composante ayant le point d'ébullition le plus bas. les plaques d'évaporation horizontales s'étendant sur toute la section transversale intérieure du réfrigérateur sont disposées à une distance de 300 à 400 mm, la plaque du haut se trouvant immédiatement sous le plafond de l'espace intérieur. La platine de tôle relise aux tubes d'évaporateur comporte entre cestubes des ajours pour faciliter la circulation. de l'air dans l'espace intérieur. Le mélange d'agents frigorifiques R 13/R 12 passe par le capillaire et arrive dans la plaque a'évaporateur supérieure, puis franchit les plaques suivantes de haut en bas. Par suite de l'augmentation de la température d'évaporation dans le sens de circulation,l'air relativement chaud se trouvant en haut le long de la face intérieure de la porte entre en contact avec la plaque d'évaporateur la plus froide de sorte que les différences de température des couches d'air sont affaiblies par rapport au fonctionnement avec un agent frigorifique à composante unique. Si on prend soin, en montant une paroi verticale le long du bord avant des deux plaques d'évaporateurs supérieures,d'éviter ou de restreindre fortement un échange de l'air inclus entre les évaporateurs avec celui qui se trouve dans le reste de la zone à grande réfrigération, on obtient en principe une séparation de l'ensemble de la zone à basse température en un compartiment de congélation et un compartiment de conservation de produits congelés avec la différence de température décrite ci-dessus. En montant un palpeur de contrôle de température sur la troisième ou la quatrième plaque d'évaporateur considérée dans le sens de circulation,il est possible de régler dans le compartiment de conservation de produits congelés la température de conservation moyenne désirée tandis qu'on a dans le compartiment congélateur proprement dit une température plus basse. Lorsqu'on introduit des produits frais dans ce compartiment congélateur, l'évaporation de l'agent du mélange d'agents frigorifiques s'effectuera- d'abord uniquement à cet endroit de sorte que le palpeur du contrôleur de température ne provoquera le désenclenchement du compresseur d'agent frigorifique qu'après que les évaporateurs suivants auront été eux aussi à nouveau fortement refroidis. Etant donné qu'à ce moment la température dans le comparti ment congélateur est plus basse'il n'est pas nécessaire de changer le contrôleur de température réglé sur le fonctionnement normal. Il est inutile de prévoir un contrôle optique de la position de marche continue du contrôleur de température. REVE'iICTI'NS 1 - Réfrigérateur à basse température comportant une zone de congélation particulière fonctionnant suivant le principe ae réSigération par compression, caractérisé en ce qu'au lieu d'un agent frigorifique à composante unique on utilise un des mélanges d'agents frigorifiques non azéotropes énumérés ci-dessous avec la concentration indiquée pour celle de ses composantes qui a son point d'ébullition le plus bas R 13/R 12 R 13 B 1/RC 318 R 13 B 1/R 12 B 1 R 13 B1/R 114 R 22/RC 318 R 22/R 12 B 1 R 22/R 114 R 22/R 216 R 22/R 12 R 115/RC 318 R 115/R 12 B l R 115/R 114 R 115/R 12 entre 0,1 et 0,2 kg/kg entre 0,3 et 0,6 kg/kg entre 0,5 et 0,75 kg/kg entre 0,65 et 0,85 kg/kg entre 0,5 et 0,75 kg/kg entre 0,6 et 0,75 kg/kg entre G,6 et 0,8 kg/kg entre 0,8 et 0,95 kg/kg entre 0,2 et 0,6 kg/kg entre 0,6 et 0,8 kg/kg entre 0,8 et 0,9 kg/kg entre 0,75 et 0,9 kg/kg entre 0,3 et 0,7 kg/kg 2 - Réfrigérateur à basse température selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mélange d'agents frigorifiques qui s'est détendu dans l'organe d'étranglement s'évapore dans un premier temps dans la partie de l'évaporateur du réfrigérateur à basse température associée à la zone de congélation. 3 - Réfrigérateur à basse température selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le mélange d'agents frigorifiques parcourt l'évaporateur ou des parties ou secteurs élémentaires de celui-ci en suivant toujours une direction de base de haut en bas. 4 - Réfrigérateur à basse température selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le palpeur du contrôleur de température est monté à un emplacement de l'évaporateur qui est associé au compartiment de conservation des produit congelés.