Brevet FR2421352A1 — publié le 19791026

La présente invention concerne un évaporateur utilisable dans un système de réfrigération ainsi qu'un système de réfrigération pourvu d'un tel évaporateur. On connaît des systèmes de réfrigération qui ont un évaporateur consistant en une plaque creuse fermée à. travers laquelle passe un conduit de réfrigérant, la plaque creuse contenant de 1' eau ou une substance eutectique qui, quand elle est gelée par le réfrigérant, sert à- maintenir la surface extérieure de la plaque à une basse température alors que -le réfrigérant n'est pas en fonctionnement. De tels systemes sont employés par des véhicules dans lesquels le circuit réfrigérant est hors de fonctionnement quand le compresseur du système de réfrigération est arrêté, l'eau ou la substance eutectique étant employée au cours de cette période comme seul moyen de maintien de la plaque creuse à une basse température. Un inconvénient d'un tel système est que, quand il faut chauffer la plaque pour la dégivrer, on doit chauffer l'eau ou la substance eutectique avant que le dégivrage puisse se produire. Ce dégivrage prend beaucoup de temps et nécessite une plus grande consommation d'énergie que si l'on pouvait dégivrer la plaque sans avoir a chauffer l'eau ou la substance eutectique. La présente invention propose, sous un de ses aspects, un évaporateur utilisable dans un système de réfrigération, comprenant plusieurs plaques mutuellement espacées reliées par au moins un élément creux et fermé de forme allongée, disposé perpendiculairement à travers toutes les plaques, avec de l'eau ou une substance eutectique contenue dans l'élément creux, un premier conduit s' étendant à travers l'élément creux pour transporter un réfrigérant, et des moyens s'étendant à travers toutes les plaques, en un emplacement à distance de l'élément creux, pour chauffer ces plaques quand il faut les dégivrer. L'invention propose, sous un autre aspect, un système de ré frigération comportant un évaporateur tel que défini ci-dessus. Les objets, caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront, par ailleurs, de la description que l'on va en donner ci-après, portant sur un mode de réalisation choisi à titre d'exemple et représenté sur les dessins annexés dont - la figure 1 est un schéma de circulation de système de réfrigération muni d'un évaporateur suivant l'invention ; - la figure 2 est une coupe transversale à travers l'évapora teur - la figure 3 est une coupe prise suivant la ligne 3-3 de la figure 2. Le système de réfrigération de la figure I comporte un évapo-rateur 10 ayant des ailettes li en forme de plaques, fabriquées en cuivre ou en aluminium, et entre lesquelles circule de l'air soufflé par un ventilateur 12. Des conduits 13 en forme de tubes s' étendent à travers l'évaporateur 10, une de leurs extrémités étant reliée à un distributeur 14 et l'autre à un réservoir collecteur 15. Le distributeur 14 est relié par un conduit 16 à un appareil d'expension 17 qu'un conduit 18 relie à un condenseur 19. Le condenseur 19 reçoit du réfrigérant sous pression d'un conduit 20 relié par l'intermédiaire d'une vanne 21 à deux voies à un compresseur 22, lequel est relié par un conduit 23 au réservoir collecteur 15. Aux conduits 13 sont reliés des conduits de branchement 24 qui sont raccordés à un réservoir collecteur 25.Le réservoir 25 est raccordé par un conduit 26 à la vanne à deux voies 21. Les figures 2 et 3 représentent l'évaporateur 10 de manière plus détaillée. Les ailettes Il comportent plusieurs plaques mutuellement espacées à travers lesquelles s'étendent des tubes 27 à extrémités fermées, dont chacun forme une capacité scellée contenant de l'eau ou une substance eutectique 28. Les tubes 27 passent à travers des trous ménagés dans les plaques-et ont été expansés par pression interne pour venir en contact étroit avec les plaques. De préférence, les tubes 27 sont en cuivre. Les conduits 13, qui sont des tubes de cuivre, s'étendent à travers les tubes 27 et sont fixés par brasage aux parois terminales de ceux-ci. Des éléments de support 29 servent à porter les conduits 13 à l'intérieur des tubes 27. Après être passé à travers les tubes 27, les conduits 13 traversent d'autres trous pratiqués dans les plaques et sont en contact direct avec celles-ci en des emplacements situés à distance des tubes 27. L'eau ou la substance eutectique 28 est placée sous forme liquide dans les tubes 27 pour remplir ceux-ci partiellement, et 1' espace au dessus du liquide dans les tubes 27 est soumis au vide, après quoi les tubes sont scellés. Ceci permet de réserver dans les tubes 27 un espace qui permet à l'eau ou à la substance 28 de se dilater quand sa température la transforme en solide, sans imposer de contrainte au tube 27. Le système de réfrigération de la figure 1 opère comme suit. Un réfrigérant, mis sous pression par le compresseur 22 est fourni au condenseur 19 par l'intermédiaire du conduit 20 et de la vanne 21. Du condenseur 19, le réfrigérant passe à travers le conduit 18 à l'appareil d'expansion 17, où il est expansé pour prendre la forme de vapeur humide à basse température et basse pression. Le réfrigérant passe alors par le conduit 16 au distributeur 14 d' où il circule à travers les conduits 13 et l'évaporateur 10 pour arriver finalement au réservoir collecteur 15. Le compresseur 22 soutire le réfrigégant du réservoir 15 par le conduit 23 Le réfrigérant qui passe à travers la partie de chaque conduit 13 en contact avec l'eau ou la substance eutectique liquide 28, abaisse la température de cette eau ou substance eutectique, pour lui faire changer d'état, c'est- -dire pour la geler, et le réfri- gérant qui passe à travers la partie de chaque conduit 13 en contact direct avec les plaques 11 réduit la température de celles-ci. Quand l'eau ou la substance eutectique 28 est à sa basse température, elle réduit elle aussi la température des plaques 11. L'air soufflé par le ventilateur 12 le long des plaques ll se refroidit ainsi. Une fois que l'eau ou la substance eutectique est solidifiée, c'est- -dire le le systeme réfrigérant peut s'arrêter et le refroidissement des plaques 11 continue avec l'eau ou la substance eutectique. Ceci est d'importance quand le système de réfrigération est monté sur un véhicule, le compresseur 22 ne fonctionnant que quand le moteur du véhicule est en marche. Un tel système permet de maintenir en service l'évaporateur 10 à l'aide de l'eau gelée ou de la substance eutectique quand le moteur du véhicule est arrêté. L' évaporateur 10 continuera d'opérer jusqu a ce que l'eau gelée ou la substance eutectique retourne à l'état liquide. Pendant le fonctionnement du système de réfrigération, si la température de l'air est inférieure au point de congélation de 1' eau, la vapeur se condensera sur les surfaces des plaques 11 et il y aura givrage. Au cours du temps, l'efficacité de l'évaporateur 10 baissera et il faudra se debarrasser des dépôts de givre. Pour dégivrer les plaques 11, on arrête le ventilateur 12 et on manipule la vanne à deux voies 21 de sorte que du gaz à haute température émanant du compresseur 22 est aiguillé vers le conduit 26 et dans le réservoir 25. Le gaz à haute température circule alors à travers les conduits de branchement 24 et pénètre dans les con duits 13. Les gaz chauds s'écoulent alors a travers la partie de chaque conduit 13 qui est en contact direct avec les plaques 11 et retournent de là au compresseur 22 par l'intermédiaire du réservoir 15 et du conduit 23. Au cours de la traversée des conduits 13 la chaleur du gaz chaud se transmet par conduction aux plaques Il qu'elle chauffe de manière à faire fondre les dépôts de givre. Au cours de cette opération les gaz pénètrent dans les parties de conduits 13 qui est en contact avec l'eau à l'état de glace ou la substance eutectique 28, mais comme la vanne 21, de par sa position, dirige le gaz vers le conduit 26, il n'y aura pas d'écoulement à travers ces parties des conduits 13, et l'eau ou l'eutectique restera solide et immédiatement disponible pour refroidir de nouveau les plaques Il quand la vanne 21 retourne à sa position initiale. On peut employer de l'eau ou une substance eutectique liquide convenable 28. Une telle substance consiste en un mélange d'eau et de sels comme le nitrate de sodium, le chlorate de sodium et le chlorure de potassium. Ainsi qu'il ressort de la figure 3 les parties de conduit 13 qui sont en contact direct avec les plaques 11 sont situées à distance des tubes 27 qui contiennent l'eau ou la substance eutectique 28. Dans une variante, non illustrée, les plaques 11 peuvent être chauffées par des barres qui traversent ces plaques et que l'on peut chauffer électriquement. Le système de réfrigération décrit ci-dessus convient un véhicule qui nécessite la réfrigération d'un compartiment de stockage de marchandises à transporter.- Quand le système est monté à bord d'un véhicule, le compresseur 22 peut être mené par le moteur du véhicule. Quand ce moteur s'arrête le compresseur 22 est hors service et l'eau gelée ou la substance eutectique 28 sert à maintenir les plaques ll à basse température comme décrit auparavant. Comparé à l'évaporateur connu à plaques creuses l'évaporateur 10 que propose l'invention peut être dégivré rapidement quand ce dégivrage est nécessaire, et il n'y a pas lieu de chauffer l'eau ou la substance eutectique comme dans le cas de l'évaporateur connu. En mettant le conduit de transport de réfrigérant en contact direct avec les plaques, on obtient un évaporateur qui peut se remettre en service rapidement quand on remet en marche le compresseur du système de réfrigération. La quantité d'eau ou de substance eutectique à prévoir est notablement inférieure à celle requise par l'évaporateur à plaques connu et l'on obtient ainsi une notable réduction de poids par rapport aux systèmes de réfrigération connus pour véhicules. REVENDICATIONS 1. Evaporateur pour système de réfrigération caractérisé par le fait de comprendre plusieurs plaques mutuellement espacées interconnectées par au moins un élément creux fermé de forme allongée s'étendant perpendiculairement à travers toutes lesdites plaques, de l'eau ou une substance eutectique contenue dans l'élément creux, un premier conduit s'étendant à travers l'élément creux pour faire circuler un réfrigérant, et des moyens s'étendant à travers toutes lesdites plaques en un emplacement situé à distance de l'élément creux pour chauffer toutes lesdites plaques quand il faut les dé- givrer. 2. Evaporateur suivant la revendication 1, dans lequel un dit élément creux est un élément tubulaire. à extrémités fermées. 3. Evaporateur suivant la revendication 1 ou 2, comportant dans ledit élément creux des moyens de support dudit premier conduit. 4. Evaporateur suivant la revendication 1, 2 ou 3, dont les moyens de chauffage des plaques comportent un second conduit dans lequel on peut faire circuler un gaz chaud. 5. Evaporateur suivant la revendication 4, dans lequel ledit second conduit de mise en circulation de gaz chaud est une continuation dudit premier conduit de mise en circulation de réfrigérant de sorte que ledit réfrigérant peut aussi circuler à travers ledit second conduit quand celui-ci ne sert pas à faire circuler de gaz chauds. 6. Evaporateur suivant une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les moyens de chauffage des plaques comportent une barre chauffée électriquement. 7. Evaporateur suivant une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel on relie l'élément creux aux plaques en l'insérant à travers des trous alignés desdites plaques et en le dilatant à 1' aide d'une pression interne pour le mettre en contact avec cellesci. 8. Evaporateur suivant une quelconque des revendications pré cédentes dans lequel les plaques sont en cuivre ou en aluminium, l'élément creux étant en cuivre. 9. Evaporateur suivant une quelconque des revendications pré cédentes comportant plusieurs dits éléments creux et plusieurs dits moyens de chauffage des plaques. 10. Evaporateur suivant une quelconque des revendications pré cédentes comportant un premier réservoir collecteur vers lequel on transporte le réfrigérant qui a traversé le premier conduit. 11. Evaporateur suivant la revendication 4 ou 5 ou toute revendication en dépendant, comportant un second réservoir collecteur relié au second conduit à travers lequel peut circuler un gaz chaud. 12. Système de réfrigération comportant un évaporateur tel que défini par une quelconque des revendications précédentes. 13. Système de réfrigération suivant la revendication 12 comportant une vanne à deux voies située en aval d'un compresseur pour diriger du gaz chaud sortant du compresseur, soit vers un condenseur et un appareil d'expansion qui communique avec le premier conduit de l'évaporateur, soit vers les moyens de chauffage des plaques de l'évaporateur. 14. Véhicule comportant un système de réfrigération tel que défini par la revendication 12 ou 13 , et dont le compresseur est aménagé pour être mené par le moteur du véhicule.