Brevet FR2494822A1 — publié le 19820528

La présente invention concerne un procédé de dégivrage de l'évaporateur d'une machine de réfrigération par compression, comprenant un compresseur, un condenseur, un détendeur et un évaporateur, et dans laquelle le dégivrage est assuré avec un gaz chaud, le fluide de refroidissement étant transmis à l'état surchauffé dans un évaporateur. Elle concerne aussi un appareil destiné à la mise en oeuvre de ce procédé. En particulier, le procédé et l'appareil sont destinés à être utilisés pour un dégivrage par un gaz chaud, au cours duquel le givre et la glace accumulés dans l'évaporateur de la machine de congélation sont fondus périodiquement. Selon la technique connue, les procédés les plus couramment utilisés sont soit le dégivrage électrique soit le dégivrage par des vapeurs du fluide de refroidissement à chaud, lors du dégivrage de l'évaporateur d'une chambre froide. Dans les appareils connus de dégivrage électrique, le dispositif de fusion est une résistance électrique séparée de la machine de réfrigération et dont les éléments de chauffage sont placés entre les tubes de l'évaporateur. La rdsis- tance dégage une quantité connue de chaleur destinée à fondre la glace accumulée dans l'évaporateur. Un appareil de dégivra de ce type présente l'inconvénient de nécessiter un long temps de dégivrage et une quantité considérable d'énergie électrique puisque les éléments de chauffage sont placés entre les tubes de l'évaporateur. En outre, dans ce cas, l'espace réfrigéré s'échauffe pendant le dégivrage puisu'tlnt partie de l'énergie thermique produite par la résistance électrique est transmise à l'espace précité. L'invention concerne un procédé qui se rapproche plus du groupe des procédés de dégivrage par un gaz chaud. Le plus couramment utilisé de ces procédés est le système réversible dans lequel, pendant le dégivrage, le courant de fluide de refroidissement s'effectue en sens opposé au sens de circulation pendant la réfrigération. Ainsi, l'évaporateur joue le rôle d'un condenseur pendant le dégivrage et, de manière correspondante, le condenseur joue le rôle d'un évaporateur pendant ce temps. Un système mettant en oeuvre ce type de dégivrage par gaz chaud est lui-même rapide et puissant. L'inconvénient du système réversible repose cependant sur les changements de construction qui doivent être apportés à l'appareil qui alimente i'évaporateur et le condenseur, si bien que les évaporateurs et condenseurs de construction fixe ne peuvent pas être utilisés de façon convenable. En outre, les robinets spéciaux qui sont nécessaires son coûteux et sujets à des pannes. Au cours des procédés connus de dégivrage par un gaz chaud dans lequels la chaleur de surchauffe et la chaleur latente d'évaporation du gaz chaud sont utilisées pour le dégivrage, la matière partiellement liquéfiée qui circule et provient de l'évaporateur doit être évaporée avant de parvenir au compresseur. Il est possible d'assurer cette nouvelle évaporation de nombreuses manières, par exemple à l'aide d'un échangeur de chaleur, électriquement ou par utilisation de la surface de l'autre évaporateur de refroidissement ou de la chaleur d'une réserve séparée de chaleur, le liquide se trouvant dans cette réserve étant échauffé pendant la circulation de réfrigération. L'inconvénient de ces procédés d'évaporation est que les éléments nécessaires au dégivrage augmentent le coût et l'espace occupé. On connatt en outre un procédé de dégivrage par gaz chaud dans lequel ce dégivrage est réalisé à l'aide de la chaleur de surchauffe du gaz chaud seul, sans condensation de la vapeur elle-même. L'inconvénient de ce procédé est le coût du robinet de réglage de débit nécessaire afin que la condensation soit évitée. L'invention concerne un procédé et un appareil de dégivrage de l'évaporateur d'une machine deréfrigdration à compresseur, ne présentant pas les inconvénients des procédés connus ou les réduisant au moins. Selon l'invention, le fluide de refroidissement est surchauffé pendant toute la durée du dégivrage, si bien que seule la chaleur de sur chauffe du gaz est utilisée. Plus précisément, l'invention concerne un procédé du type décrit précédemment dans lequel -un fluide de refroidissement, qui est surchauffé d'une manière considérable dans le compresseur, est transmis directement, de manière connue et sous cette forme, du compresseur à l'évaporateur, - le réfrigérant qui a donné sa chaleur de surchauffe à l'évaporateur est retiré de celui-ci à un état surchauffé proche de la courbe limite de saturation de vapeu de sorte que le fluide de refroidissement ne se condense pas dans l'évaporateur, - la tension de vapeur du fluide de refroidissemen dans la région surchauffée est convenablement réduite au niveau du compresseur de manière que des gouttes liquéfiées de fluide de'refroidissement qui pourraient se former dans le gaz chaud soient vaporisées si bien que le passage du liquide froid vers la soupape d'aspiration du compresseur est supprimé, et - le dégivrage est interrompu lorsque la glace formée sur la surface de l'évaporateur a fondu, cette interruption du dégivrage étant assurée par exemple sous la commande d'une impulsion donnée par une augmentation de la température et/ou de la pression du fluide de refroidissement. L'invention concerne aussi un appareil destiné à la mise en oeuvre de ce procédé et comprenant une tuyauterie de dérivation transmettant le fluide surchauffé de refroidissement au-deld du condenseur et du détendeur, directement dans l'évaporateurs et une tuyauterie de dérivatio par laquelle la vapeur du fluide de refroidissement est transmise de l'évaporateur au compresseur, la canalisation principale d'aspiration étant fermée par exemple par une soupape et un appareil éventuel de commande qui interrompt la période de dégivrage juste après que la glace formée sur la surface de l'évaporateur a fondu. Le procédé et l'appareil selon l'invention permette la réalisation d'un dégivrage puissant et rapide, pour des coûts de construction qui sont peu élevés et sans appareillage complexe et coûteux de commande. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant au dessin annexé sur lequel la figure 1 est un schéma d'une machine de réfrigération destinée à la mise en oeuvre du procédé de dégivrage selon l'invention et comprenant l'appareil selon l'invention ; et la figure 2 représente la circulation qui provoque la fusion, sur un diagramme p-h du fluide de refroidissement. Le schéma de la figure 1 représente les quatre parties d'une machine de refroidissement par compression, ces parties étant le compresseur 1, le condenseur 2, le détendeur 3 et, dans l'espace froid, l'évaporateur 4 dans lequel la circulation du fluide froid de refroidissement s'effectue suivant la flèche J. Le dégivrage périodique de l'évaporateur de la machine est assuré par une circulation de dégivrage (repé- rée par la flèche S) associée à la circulation J. La circulation de dégivrage s'effectue sous forme d'une vapeur fortement surchauffée (changement d'état du fluide de refroidissement entre les points 9 et 10 de la figure 2), ce gaz circulant dans la tuyauterie 8 de dérivation audelà du condenseur 2 et du détendeur 3, directement dans l'évaporateur 4. La canalisation de fluide de refroidissement est fermée par la soupape 17 afin que le fluide de refroidissement parvienne dans la canalisation de dégivrage par l'intermédiaire de la soupape 18 qui est ouverte simultanément au début du dégivrage. La vapeur surchauffée qui circule dans les tubes de l'évaporateur fournit sa chaleur de surchauffe qui provoque la fusion de la glace accumulée sur les tubes sous forme de couches, d'une manière puissante et rapide car toute la chaleur est transmise de l'intérieur de chaque tube à la couche de givre et de glace qui se trouve à l'extérieur. La charge thermique imposée à l'espace froid reste faible puisque la chaleur de dégivrage est utilisée presqutentièrement pour la fusion de la glace et du givre. En conséquence, les produits réfrigérés ne subissent pas une augmentation perturbatrice de température. Le changement d'état du fluide de refroidissement dans l'évaporateur est représenté sur la figure 2 par la courbe 10-11 qui indique que l'état final du fluide de re froidissement, après l'évaporateur, se trouve dans la région de surchauffe, près de la courbe limite 15 de la vapeur saturée. La canalisation principale d'aspiration, entre l'évaporateur 4 et le compresseur 1, est munie d'une canalisation 5 de dérivation qui est reliée à l'aspiration du compresseur 1. La canalisation principale d'aspiration est fermée par la soupape 6 pendant le dégivrage si bien que le fluide de refroidissement qui a donné sa chaleur de surchauffe est transmis de l'évaporateur 4 au compresseur 1 par la canalisation 5 de dérivation. La partie principale de la canalisation de dérivation est formée par le tube capillaire 7 de fusion dont le rôle est d'évaporer une partie du courant de fluide de refroidissement qui a pu se liquéfier et de réduire la pression du courant à une valeur qui convient au côté d'aspiration du compresseur. Le changement. d'état du fluide de refroidissement s'effectue dans la canalisation 5 de dérivation et le tube capillaire 7 est reprd- senté sur la figure 2 par la courbe 11-12. Comme l'indique la figure 2, le fluide de refroidissement se trouve au point 12 ou du côté d'aspiration du compresseur nettement à 11 état surchauffé si bien qu'un courant de liquide froid ne peut pas circuler vers la soupape d'admission du compresseur. Dans ce mode de réalisation, l'élément 7 de commande formé dans la canalisation 5 de dérivation est un tube capillaire, mais il peut s'agir de tout autre élément de commande ou réglage capable d'assurer le changement d'état et ayant des dimensions convenables compte tenu du reste de l'appa reillage et des conditions de fonctionnement. La quantité de chaleur nécessaire au dégivrage est obtenue principalement à partir du travail effectué par le compresseur pendant la compression. La vapeur s'échauffe au début du cycle de dégivrage, dans le canal d'admission du compresseur étant donné la chaleur dissipée dans l'enroulement du moteur (changement d'état 12-9 sur la figure 2) et le travail de compression du cylindre du compresseur augmente beaucoup la surchauffe de la vapeur. Etant donné le principe de fonctionnement du système, il n'y a aucun risque pour que des gouttes de liquide atteignent la soupape d'admission du compresseur.La disposition de l'appareillage supprime ainsi le risque de choc du liquide sur le compresseur.En plus de la simplification de l'appareillage, un autre avantage est qu'aucune source extérieure de chaleur supplémentaire n'est nécessaire au dégagement de la chaleur de dégivrage, et il n'est pas nécessaire que de la chaleur soit emmagasinée pendant la circulation de refroidissement. L'interruption automatique de la période de dégi- vrage est facilement associée b un tel système. Lorsque la glace formée sur la surface de l'évaporateur a fondu, le gaz chaud n'est plus refroidi et ainsi la pression et la température du courant de fluide de refroidissement quittant l'évaporateur augmente. Cette situation est schématiquement représentée sur la figure 2 par la courbe de changement d'état représentée en traits interrompus. L'impulsion des tinée à l'interruption de la période de dégivrage peut être prélevée soit du côté d'aspiration du compresseur soit du côté de refoulement, par un commutateur manosensible 16, ou à partir des points 13 et 14 de la figure 2. De manière correspondante, l'augmentation de température au point donnant des états correspondants du fluide de refroidissement peut être utilisée pour la formation de l'impulsion nécessaire à la commande d'un commutateur thermosensible qui interrompt la période de dégivrage. Ces différents procédés de commande peuvent outre utilisés alternativement. Bien entendu, diverses modifications peuvent autre apportées par l'homme de l'art aux dispositif et procédé qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de dégivrage des évaporateurs d'une machine de réfrigération par compression, cette machine comprenant un compresseur (1), un condenseur (2), un détendeur (3) et un évaporateur (4), le dégivrage étant assuré par mise en oeuvre d'un gaz chaud, le fluide de refroidissement étant transmis à un évaporateur (4) sous forme surchauffée, ledit procédé étant caractérisé en ce que le fluide de refroidissement, ayant subi une surchauffe considérable dans le compresseur (1) est transmis directement, de manière connue, du compresseur (1) à l'éva- porateur (4) (changement d'état 12-9-10), le fluide de refroidissement qui a donné sa chaleur de surchauffe à ltévaporatur (4) est retiré de celui-ci à l'état surchauffé proche de la courbe limite de saturation de la vapeur (changement d'état 11-12) si bien que le fluide de refroidissement ne se condense pas dans l'évaporateur, la tension de vapeur du fluide de refroidissement à l'état surchauffé est réduite convenablement au niveau du compresseur afin que des gouttes de fluide de refroidissement liquéfié qui peuvent être présentes dans le gaz chaud s'évaporent, si bien que le liquide froid ne peut pas être transmis à la soupape d'admission du compresseur, et le dégivrage est interrompu lorsque la glace formée b la surface de l'évaporateur a fondu, cette interruption du dégivrage étant assurée par exemple par une impulsion provoquée par l'augmentation de la température, de la pression ou de la température et de la pression du fluide de refroidissement. 2. Appareil destiné à la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une tuyauterie de dérivation (8) par laquelle le fluide surchauffé de refroidissement est transmis au-delà du condenseur (2) et du détendeur (3) et directement dans l'évaporateur (4), et une canalisation de dérivation (5) par laquelle la vapeur du fluide de refroidissement est transmise de l'évaporateur (4) au compresseur (1), la canalisation principale d'admission étant fermée, par exemple par une soupape (6), l'appareil comprenant en outre un équipement éventuel de commande (16) qui interrompt la période de dégivrage juste après la fusion de la glace formée à la surface de l'évaporateur. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que la canalisation de dérivation (5) comporte un capillaire de fusion (7) ou un dispositif simple correspondant de réduction de pression. 4. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le point de mesure de l'impulsion d'interruption du dégivrage, transmise à l'équipement de commande (16), est placé soit du côté d'admission du compresseur du fluide de refroidissement, soit du côté du refoulement de ce compresseur.