Brevet FR2473691A1 — publié le 19810717

-1 - Dispositif de dégivrage pour l'évaporateur d'une installation frigorifique. L'invention concerne un dispositif de déFivrFe, pour l'c-vaoorateur 6'une installation frigorifique, muni d'une com:mahne déclercLant le cycle de dégivrage fui comporte un capteur réagissant à la présence d'une couche de givre. Un dispositif de dégivrage connu de ce genre comporte un sysGème opticue dont un eélment photosensible servant de capteur est éclairé par une source lumineuse. Une sur- face incidente du système optique est rendue thermiquement conductible avec l'évaporateur de manière qu'elle soit re- couverte parallèlement la surface de l'évaporateur d'une couche de vivre. De ce fait la lumière tombant sur le détecteur de givre s'affaiblit. Ces circonstances sont utilisées pour le déclenchement du cycle de dégivrage. Ce dispositif de dr:ivra-e fonctionne de manièere imprécise et il est sensible aux perturbations des impuretés inévitables simulent une couche te 2ivre; la chaleur dégagée par la source lumineuse fait fondre le givre. C'est pourquoi le cycle de déeivrage n'est pas dé- clenché dans la pratique l'aide d'un capteur qui réagit a].a présence d'une couche de givre, mais sur la base de données quelconques oui laissent supposer la présence d'une couche de Fivre. Ainsi le fonctionnement des dispositifs de d ivrae dépend d'une commande séquentielle ou à pro- *ramme, du nombre des ouvertures de la porte, du nombre de démarrage du compresseur ou d'une durée de marche détermi- née du compresseur. Des déclenchements de ce Kenre sont nécessairement imprécis, d'ou amorçaFe d'un nombre ou trop important ou insuffisant de cycles de dgéFivrsae. -2- Sur un autre dispositif du type à déclenchement indi- rect la température de l'évaporateur et de l'enceinte fri- gorifique est mesurée et dans un circuit analyseur, on examine -si le résultat se 'trouve d'un côté ou de l'autre d'une ligne caractéristique déterminée. On admet la pré- sence d'une couche de givre, lorsque les points de mesure sont situés d'un côté de la ligne caractéristique. Des ther- mistances servent ici de capteurs de température. L'invention a pour but de proposer un dispositif de dégivrage du type décrit précédemment qui fonctionne d'une manière plus précise et qui est moins sensible aux pertur- bations. L'invention permet d'atteindre cet objectif par le fait que le détecteur de givre est un capteur de température qui est monté à proximité d'une surface de l'évaporateur.à une distance correspondant à l'épaisseur admissible d'une couche de givre, et que la commande comporte un organe comparateur qui déclenche le cycle de dégivrage lorsque la température du capteur est inférieure à une température de référence. Dans ce type de construction la couche de givre crolt en direction du capteur qui est balayé par l'air ambiant. De ce fait, le capteur mesure au début de chaque cycle de travail une température qui est rapprochée de la température am- biante. Cette température diminue avec la formation pro- gressive du givre, car la circulation de l'air est de plus en plus entravée dans ia zone du capteur à mesure que la couche de givre devient de plus en plus épaisse. Dans le cas extrême la couche de givre peut même toucher le capteur. C'est pourquoi, le cycle de dégivrage peut être amorcé, en fonction de la température de référence choisie, lorsque la couche de givre protège lecapteur de l'air ambiant à un degré prédéterminé ou entre en contact avec lui. La surface de l'évaporateur s'étend de manière appro- priée dans le sens vertical. Même sur les évaporateurs sans circulation d'air forcée le capteur se trouve alors dans un courant d'air permanent. Il est particulièrement avantageux de prévoir un second capteur de mesure de la température de l'évaporateur pour définir la température de référence. La température de ré- férence n'a alors pas de valeur constante, mais elle varie avec la température de l'évaporateur qui à chaque cycle de fonctionnement subit elle-même des fluctuations et prend des valeurs différentes en fonction de la température pré- réglée de l'enceinte de réfrigération. Mais en tous les cas on est assuré que l'organe comparateur réagit lorsque la couche de givrequi a approximativement la température de l'évaporateur, se rapproche du capteur de la couche de givre. Le premier et le second capteurs peuvent être montés à proximité immédiate l'un de l'autre, d'o un gain de place. Le second capteur peut notamment être un capteur de contact et les deux capteurs peuvent être montés sur un support commun constitué par un matériau calorifuge. C'est pou' ouoi, par une opération; de montage le capteur de givre peut tre installé à une distance correcte de l'évaporateur et le second capteur en contact avec la surface de l'évaporateur. Dans un mode de réalisation préférentiel de l'invention, le capteur de givre est logé dans une cavité d'une surface conductrice s'étendant à distance de la surface de l'éva- porateur. La surface conductrice forme avec la paroi de l'évaporateur un conduit pour la circulation de l'air am- biant. La section de ce conduit diminue avec l'accroissement de la couche de givre. Par conséquent la température du capteur de givre baisse non seulement parce qu'il est davan- tage refroidi par l"avance de la couche de givre, mais encore parce qu'il est d'autant moins réchauffé -4- par l'air ambiant Il en résulte une chute de tem- pérature très abrupte du capteur de givre lorsque la couche de givre s'en rapproche. On obtient une construction particulièrement simple. lorsque le support comporte une surface munie d'une cavité destinée à recevoir le deuxième capteur, cette surface ve- nant en appui sur la surface de l'évaporateur, et comprend en outre la surface conductrice qui fait suite à la surface d'appui par l'intermédiaire d'un gradin. A cet effet le gra- din doit s'étendre longitudinalement dans le sens du courant d'air, pour que la circulation de l'air ambiant le long du capteur ne soit gênée par rien d'autre que la couohe de givre. Le fait de laisser l'espace situé au-dessus et au-des- sous du capteur libre de tout élément intérieur sert égale- ment cet objectif. En outre, des évidements destines à recevoir le câblage aboutissant aux capteurs peuvent être ménagés dans le sup- port. Il en résulte un ensemble compact pouvant être monté aisément. Un succès analogue est obtenu, lorsque le câblage aboutis- sant aux capteurs est constitué par un circuit imprime. Le cablage pour les capteurs s'étend utilement proximité de l'évaporateur. En effet, le câblage est re- froidi avant d'atteindre les capteurs de température; c'est pourquoi, il ne peut agir comme conducteur de chaleur,laquelle serait amenée vers les capteurs a partir d'une zone située zone en dehors de l'enceinte de réfrigération,, se trouve par exemple l'appareillage électrique,et qui influencerait leur tem- pérature. Les capteurs sont constitués par exemple par des ther- mistances ou des thermocouples. -5 - Un circuit analyseur qui analyse les temperatures des capteurs à chisque mise en route ou arrêt du corpresseur de l'installation fri. orifique, est également avantageux. De cette manière les variations de température de l'évapora- teur apparaissant pendant un cycle de travail, ne sont pas prises en considération. Le circuit analyseur peut etre logé a cet effet dans le support, d'ou un gain de place. L'invention est commentée en détail ci-après à l'aide d'un exemple dessins, sur la figure 1 la figure 2 la figure 3 la figure 4 la figure 5 de réalisation préférentiel illustré sur les lesquels: est une représentation schématique d'une instal- lation de rIfrieération avec le dispositif de d(givrage, est un schéma des connexions très simplifié d'un circuit comparateur, est une représentation en perspective d'un premier mode de réalisation montrant le montage d'un support de capteur sur l'évaporateur, est une vue arrière d'un deuxième mode de r6ali- sation d'un support de capteur, est une coupe horizontale le long de la ligne A-A sur la figure 4, la figrure 6 la figure 7 est une vue du support de capteur à partir du cet' en appui sur l'évaporateur et est un diegramme indiquant la température du capteur de givre et du second capteur en fonction de l'épaisseur de la couche de givre. L'installation fricorifique/représentée sur la figure 1 comprend un compresseur 2 qui refoule un fluide frigorigène vers un condenseur 3 relié à un évaporateur 5 par l'inter- médiaire d'un clapet d'étranglement 4. La sortie de l'éva- porateur 5 est reliée au caté aspiration du compresseur 2. - 6 - L'évaporateur est nsta!lé dans une enceinte fri-onific.t O c.-à-d. un réfrigreateur ou un congélateur. iDans;ette en- ceinte se trouve un thermostat 7 qui est relié Eua moyen d'un câble 8 au compresseur 2 et met ce dernier en marche en cas de depassement d'une température préréglée dans l'enceinte, et l'arrête, lorsque la temperature tombe au-dessous d'une deuxième température plus basse que la première. Un support 9 qui est relié par l'intermédiaire des de dêgigaae, cAbles 10 et 11 à un mon- age/o: est fixe sur le corpDres- seur. Le montage 12 est relié par l'intermédiaire des câbles 13 à un dispositif de dégivrage 14 situé dans l'enceinte 6. Dans cet exemple de rséalisation le dispcsitif de dégivrage est constitué par une résistance electrique de chaufa--.e. iais il peut également prendre tout autre forme a.uelconque connue, à savoir par exemple l'introduction de l'agent fri- gorigène chaud dans l'évaporateur 5-. Par ailleurs, on remarque que le câble 8 est relié au montage 12 par l'interm6diaire d'une dérivation 15. Le support 9 contient deux capteurs, a savoir un cap- teur de givre 16 et un second capteur 17 mesurant la tem- pérature de i'évaporateur, ainsi que cela sera encore ex- plicué ultérieurement. Le montage 12 reçoit par l'intermé- diaire du cgble 10 un signal correspondant à la température Tr du capteur de givre et par l'intermédiaire du cable 11 un signal correspondant à la température Te de l'évaporateur. Ces signaux sont appliques aux entrées d'un comDarateur 20 par l'intermédiaire d'une porte ET 18 ou 19. En outre, un signal est envoyé du cable 15 aux portes ET 18 et 19 car l'intermédiaire d'un circuit différenciateur2l.Ge signal a-. paraît chaque fois que le thermostat 7 envoie un signal de démarrage au compresseur 2. De ce fait une comparaison des températures est effectuée dans le comparateur 0 à chaque début d'un cycle de-travail du compresseur 2. Lors- que la température Tr du capteur de givre est inférieure une température de référence oui est fonction de la tempé- rature Te de l'évaporateur, alors le comparateur 20 excite un montage 22 qui maintient en fonctionnement le dispositif de dégivrage 14 jusqu'a ce que la température Te ait dépassée le toint de fusion de la glace. Un deuxième comparateur 25 prévu à cet effet compare le signal correspondant à la tem- pérature Te de l'évaporateur a une température To de la glace fondante et déconnecte le montage 22 en cas d'amor- çage. Une résistance de réglage 24 sert à définir une valeur de référence qui avec une valeur prédéterminée est située au-dessus de la température Te de l'évaporateur. L'évaporateur 5 représenté sur la figure 5 est un eva- porateur a plaques; le support de capteur 9 est fixé au moyen d'un boulon 32a sur sa face frontale verticale 25. La structure de ce support correspond à celle des figures 4 à 6 à l'exception du câblage sur la face arrière qui est constitué ici par un circuit imprimé 26. Un support de capteur 27 est illustré sur les figures 4 à 6. Il comporte une surface d'appui 28 et une surface conductrice 50 reliée à la précédente par l'intermédiaire d'un gradin 29, la surface 50 formant avec la surface ver- ticale 25 de l'évaporateur 5 un conduit 51. Un alésage 32 sert au-passage du boulon 32a. Le capteur 16 et le capteur 17 qui sons des capteurs de température sont respectivement logés dans une ouverture 33 et une ouverture 54. Un évide- ment 35 pour le logement des conducteurs 10 et 11 du capteur 17, est ménagé dans la surface d'appui 28. A cet endroit les conducteurs 10 et 11 sont refroidis de manière qu'au- cune chaleur ne parvienne de l'extérieur de l'enceinte 6 jusqu'au capteur 17. Au lieu de cela, il suffit souvent de placer à proximité immédiate de le surface 25 de l'évapora- teur le cable d'alimentation aboutissant au support de cap- teur. Les côtés arrière des deux ouvertures 34 et 55 sont reliés entre eux au moyen d'un évidement 36 servant à loger le câblage 10 du capteur de givre 16. La figure 7 montre la variation de la température Te de l'évaporateur et de la température Tr du capteur de givre en fonction de l'épaisseur d de la couche de givre qui se dépose sur la surface 25 à l'extérieur du support 27 et en- trave ainsi la circulation de l'air dans le conduit 31. Les mesures ont été effectuées à chaque mise en marche du compresseur 2. On constate que la différence entre ces deux températures diminue d'abord progressivement, puis plus fortement jusqu'à une épaisseur de couche de 2 mm, alors qu'elles sont égales à partir de 5 mm. Cela est valable pour une profondeur de 2 mm du conduit 31. Les températures Te' et Tr' correspondant au moment de l'arrêt du compresseur 2 sont représentées par des traits interrompus. Elles se si- tuent dès lors à un. niveau légèrement inférieur et se rap- o prochent jusqu'à une différence de 2 C. Dans les deux cas il est possible, notamment dans la plage d'épaisseur de couche de 2 à 3-mm, de définir une différence entre 1e tem- pérature Te de l'évaporateur et la température Tr du capteur de givre permettant de déclencher le dispositif de dégi- vrage lorsqu'elles sont inférieures à une température de référence et dont le moment correspond à une épaisseur de couche exactement définie. Si on désire des épaisseurs de couche autres que 2 à 3 mm, il suffira-de choisir la profon- deur du conduit en conséquence. Les courbes montrent par ailleurs que la température du capteur de givre ne varie tout d'abord que d'une-manière insignifiante, car elle dépend essentiellement de l'air am- biant. Toutefois, lorsque la couche de givre fait de plus en plus écran devant le capteur et gène la circulation de l'air, la température du capteur suit à% un degré toujours plus important les variations de température de l'évapora- teur pendant les uériodes de mise en marche et d'arrêt. - 9 - 1 - Dispositif de déeivrsn7e nour l'évaporateur d'une instal- lation frigorifique muni d'une commande d'clenchant le cycle de dégivrage, qui comporte un capteur réagissant 3 la pré- senrce d'une couche de givre, caractérisé en ce oue le cap- teur (1.6) est un capteur de température disposé à une di- stance d'une surface (25) de l'évaporateur (5) correspon- dant à l'épaisseur (d) admissible d'une coucue de givre, et que la commande (12) comporte un organe comparateur qui dé- clenche le cycle de dégivrage, lorsque la température du capteur est inférieure à une température de référence. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce eue la surface (25) de l'évaporateur (5) s'étend dans le sens vertical. 3 - Disoositif selon les revendications I ou 2, caractérisé en ce qu'un deuxième capteur (17) mesurant la température (Te) de l'évaporateur est prévu pour définir la température de référence. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le capteur (16) et le second capteur (17) sont -disposés à proximite immédiate l'un de l'autre. - Dispositif selon la revendication 4, caract6risé en ce que le second capteur (17) est un capueur de contact et que les deux capteurs (16, 17) sont logés dans un support commun (9, 27) constitué par un matériau calorifuge. 6 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, carac- térisé en ce que le capteur (16) est logé dans une cavité (533) d'une surface conductrice (50) s'étendant à distance de la surface (25) de l'évaporateur (5). 7 - Dispositif selon les revendications 5 et 6, caractérisé en ce que le supoort (9; 27) comporte une surface (28) munie d'une cavité (54) destinée à recevoir le second capteur (17), cette surface (28) venant en contact avec la surface (25) de l'évaporateur (5), et comprend en outre la surface con- -10 - ductrice (30) reliée à la précédente par l'inter- iédiaire d'un gradin (29)X 8 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le gradin (29) a une extension longitudinale dans le sens de la circulation de l'air.. 9 - Dispositif selon l'une des revendications 2 à 8, carac_ térise en ce que l'espace au-dessus et au-dessous du capteur (16) est dégagé de tout élément intérieur. - Dispositif selon l'une des revendications 5 a 9, carac- térisé en ce que des évidements (35, 36) destinés à rece- voir le c9blagepour les capteurs (16, 17) sont ménagés dans le support (27). 11 - Dispositif selon l'une des revendications 5 à 9, csrac- térisé en ce que le cablaepOur les capteurs (16, 17) est constitu6 par un circuit imprimé (26). 12 - Dispositif selon l'une des revendications 5 à 11, carac- téris6 en ce que le câblage aboutissant aux capteurs (16, 17) s'étend à proximité de l'évaporateur. 13 - Dispositif selon l'une des revendications I à 12, carac- térisé en ce que les capteurs sont constitués par des the- mistances. 14 - Dispositif selon l'une des revendications I à 12, carac- térisé en ce que les capteurs sont constitués par des ther- mocouples. 15 - Dispositif selon l'une des revendications I a 14, carac- térisé par un circuit analyseur qui analyse les températures (Te, Tr) des capteurs lors de la mise en marche ou de l'arrêt du compresseur (2) de l'installation frigorifique (1). 16 - Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que le circuit analyseur est monté dans le support (9; 27) des capteurs.