Brevet FR2384969A1 — publié le 19781020

La présente invention se réfère aux machines thermiques destinées à assurer le transfert de la chaleur entre deux sources à tem pératures différentes moyennant consommation d'une énergie mécanique dont on retrouve d'ailleurs l'équivalent à la source chaude. Dans la pratique les machines en question sont appelées soit machines frigorifiques, si llon profite de la source à température inférieure pour produire du froid, soit pompes à chaleur quand au contraire on tire parti des calories de la source à température supérieure pour des applications de chauffage. On sait que les machines du genre en question comprennent un compresseur qui, aspirant la vapeur d'un corps approprié (en géné- ral un fréon), la refoule dans un condenseur ou elle se liquifie sous pression en dégageant de la chaleur, le liquide résultant étant envoyé à travers un détendeur vers un évaporateur où il se vaporise à nouveau sous pression réduite en absorbant de la chaleur, pour revenir vers le compresseur Le condensateur et l'évaporateur sont des appareils statlquesqui, s'ils ont été correctement établis, ne donnent lieu à aucun incident de marche.Le détendeur comporte bien des pièces mobiles, mais dont l'amplitude de déplacement est très faible, de sorte que les risques de défaillance sont pratiquement régligeables. nar contre le compresseur renferme notamment des enset- bles mécaniques en rotation et en mouvement alternatif, des paliers, des surfaces frottantes, ainsi que des soupapes ou clapets avec leurs sièges et leurs ressorts, c'est-à-dire qu'il constitue un menanisme délicat qui, en dépit du soin apporté à sa fabrication et à son montage, ne comporte pas une fiabilité absolue, meme si on le surdimensionne volontairement en vue de réduire la fatigue de ses éléments. L'on pourrait évidemment songer à prévoir dans la machine un compresseur supplémentaire propre à entrer en action en cas de défaillance de celui en service, mais pareille solution exige une sur vaillance non négligeable ainsi que l'entretien systématique du compresseur de réserve afin qu'on soit assuré qu'il soit en mesure de fonctionner instantanément de façon parfaite en cas de besoin. Conformément à l'invention l'on évite les inconvénients qui précèdent en utilisant deux compresseurs en combinaison avec des moyens qui les font fonctionner alternativement sous la dépendance d'un relais de commutation recevant sur son entrée l'impulsion du thermostat associé à la machine pour la commander en fonction de la température dans l'enceinte refroidie (cas d'une machine frigori fique) ou chauffée (cas d'une pompe à chaleur). Le dessin annexe, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention les caractéristiques qu'elle présents et les avantages qu'elle est susceptible de procurer Fig. 1 représente schématiquement une machine suivant l'invention. Fig. 2 montre le schéma des circuits électriques assurant le fonctionnement de celle-ci en fonction de la température. Fig. 3 représente les courbes de fonctionnement. La machine schématiquement indiquée en fig. 1, et qu'on peut supposer etre une pompe à chaleur pour fixer les idées, comprend deux compresseurs lA, 1B dont les canalisations d'aspiration 2A, 2B partent dlune meme vanne commutatrice à trois voies 3, celles de refoulement 4A, 4B aboutissant de leur coté à une autre vanne semblable 5. La sortie de la vanne 5 est reliée par une canalisation 7 à un condenseur 8 qui, s'agissant d'une pompe à chaleur, constitue l'élément de chauffage utile, des moyens non représentés étant prévus pour lui permettre de répartir dans les - locaux intéressés la chaleur engendrée à son intérieur par la condensation du fluide utilisé (fréon, par exemple).Du condenseur 7 part une canalisation P qui traverse un détendeur 9 pour aboutir à un évaporateur 10 dans lequel/fluide liquéfié s'évapore sous pression réduite en absorbant pua chaleur qui lui est amenée à partir de l'atmosphère extérieure, 'une nappe d'eau, etc... suivant les cas. L'évaporateur 10 est relié à la vanne commutatrice 3 par une canalisation Il qui traverse un séparateur 12 propre à retenir les gouttelettes êentuelle- ment entrainées. On a indiqué en 13 un détecteur de température (ou i pression) propre actionner le détendeur 9 par voie électrique ou autre. On comprend que suivant la position des vannes commutatrices 3 et 5, la pompe de chaleur de fig. I peut fonctionner avec l'un ou l'autre des compresseurs 1A, lB, celui non utilisé restant au repos. Pour permettre ce fonctionnement sélectif, on peut supposer que chaque compresseur comporte son moteur électrique d'entraînement de manière à constituer un groupe autonome. Le schéma de fig. 2 montre comment l'on utilise cette possibilité de fonctionnement individuel des deux compresseurs. Dans ce schéma l'on retrouve les deux compresseurs 1A, 13 avec leurs moteurs individuels 14A, 143. Chacun de ces derniers est ali menté à partir d'un relais ou contacteur 15A, 15B, lequel commande également les vannes commutatrices 3 et 5, réalisées sous forme électromagnétique, pour les amener à la position correspondant au fonctionnement du groupe compresseur intéressé, savoir d'une part la-14A pour le relais 15A, d'autre part 1B-14B pour le relais 15B. Ces relais 15A et 15B sont eux-memes commandés par un même relais programmateur 16 qui reçoit sur son entrée l'information provenant du thermostat 17 associé à l'installation pour commander le fonction nement de la machine. Le programmateur 16 est-un dispositif du genre bascule qui, chaque fois qu'il reçoit lrimpulsion émise par le thermostat 17 pour déterminer le fonctionnement de la machine, l'aiguille alternativement soit vers le relais 15A, soit vers le relais 15B. En fig. 3 l'on a représenté en t -la variation de la températurne dans les locaux chauffés. Quand elle tombe à tl, le thermostat t17 ferme ses contact pour commander le fonctionnement de la pompe à chaleur ; quand elle atteint t2, il les ouvre pour arreter la machine. Donc tl-t2 représente la fourchette de réglage. X Le tracé 17 illustre ce fonctionnement du thermostat. Le relais programmateur 16 répond aux signaux successifs prove fanant duithermostat 17 pour envoyer alternativement un signal de com limande soit au relais 15A, soit au relais 15B, comme cela est indi ;!qué par le tracé 16 de fig. 3. On constate aisément que de cette manière la pompe à chaleur .de fig. 1 répond aux ordres successifs émanant du thermostat 17, mais en utilisant tantôt le groupe lA-14A, tantôt le groupe 1B-14B. Ainsi les deux groupes fonctionnent alternativement, ce qui assure qu'ils restent en parfait état de marche. L'usure est réduite et la fiabilité augmentée dans une mesure considérable. En outre, même s'il arrive un incident mettant un compresseur hors d'action, pendant le temps de remise en état la pompe à chaleur peut continuer i fonctionner de façon parfaite sur l'autre compresseur moyennant isimple blocage du relais programmateur 16 à l'une de ses deux posi initions. il I1 doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède été ete donnée qu'b titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant {les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. On i"onqoit tout d'abord que la machine décrite pourrait tout aussi bien jFtre une machine frigorifique. Les deux compresseurs pourraient être entraînés par un moteur commun à travers deux embrayages sélectifs, étant cependant noté qu'on serait alors à la merci d'une panne de ce moteur. Les relais 15A, 15B qu'on a supposés être de véritables contacteurs de commande des moteurs pourraient être à faible intensité et agir par l'intermédiaire de contacteurs séparés. Le programma -teur 16 pourrait être combiné avec le thermostat 17. Au lieu de vannes à trois voies communes aux deux compresseurs, on pourrait prévoir pour chacun d'eux une vanne individuelle d'aspiration et une autre de refoulement. Les diverses commandes pourraient s'effectuer par fluide sous pression R E V E N D I C A T I a N S 1. Machine thermique destinée à assurer le transfert de la -chaleur entre deux sources à températures différentes moyennant consommation d'énergie mécanique, du genre machine frigorifique ou pompe à chaleur, caractérisée en ce qu'elle comprend deux compresseurs en combinaison avec des moyens qui les font fonctionner alternativement sous la dépendance du thermostat associé à la machine pour la commander en fonction de la température. 2. Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un relais programmateur qui, recevant le signai du thermostat, émet à son tour un signal de commande alternativement vers l'un ou l'autre des mécanismes d'entrainement des deux compresseurs, et des vannes d'aspiration et de refoulement qui leur sont associées. 3. Machine suivant la revendication 2, caractérisée en ce que le relais programmateur agit sur les compresseurs et leurs vannes par l'intermédiaire de deux relais individuels. 4. Machine suivant l'une quelconque des revendications qui précèdent, caractérisée en ce qu'à chaque compresseur est associé un moteur individuel, a la façon en soi connue dans le cas d'un compres viseur unique, de manière que les deux groupes ainsi réalisés soient totalement indépendants l'un de l'autre.