Brevet FR2486217A1 — publié le 19820108

La présente invention concerne un dispositif de commande d'un cycle de dégivrage d'une pompe à chaleur. Une pompe à chaleur comprend un circuit fermé dans lequel circule, à l'état liquide ou gazeux, un "Fréon". Dans ce circuit sont disposés successivement un compresseur entrainé par un moteur électrique, pour comprimer; le "Fréon" à l'état gazeux, puis un condenseur dans lequel le "Fréon" passe de l'état gazeux à l'état liquide en dégageant ainsi de la chaleur, pus un détendeur pour faire chuter la pression du liquide, puis un évaporateur dans lequel le liquide à basse pression passe de nouveau à l'état gazeux pour être réintroduit dans le compresseur. La présente invention concerne un dispositif permettant de commander un cycle de dégivrage d'une telle pompe à chaleur c'est-à-dire l'arrêt du compresseur, le maintien de la grande vitesse du ventilateur de l'évaporateur et l'arrêt du ventilateur du condenseur. Le dispositif suivant l'invention permet de minimiser dans le temps le cycle de dégivrage et de rattraper la perte de rendement en découlant par une marche forcée du compresseur. A cet effet ce dispositif de commande d'un cycle de dégivrage d'une pompe à chaleur laquelle comprend,en circuit fermé parcouru par un "Fréon" à l'état liquide ou gazeux, un compresseur entrainé par un moteur électrique, un condenseur, un détendeur et un évaporateur, est caractérisé en ce qu'il comporte une sonde thermique logée dans l'évaporateur pour détecter la température de ce dernier, un circuit à seuils auquel est connectée la sonde thermique et déterminant des seuil de température inférieur et supérieur, pour déclencher un cycle de dégivrage, par arrêt du compresseur, dès que la température dans llévapora- teur tombe en-dessous du seuil inférieur, une horloge reliée au circuit à seuils pour maintenir active la sonde thermique pendant une période d'interrogation prédéterminée de manière à arrêter le cycle de dégivrage dès que la température dépasse le seuil supérieur, et pour déterminer, à la suite du cycle de dégivrage, une marche forcée du compresseur pendant une autre période de temps prédéterminée. On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention en référence au dessin annexé sur lequel La figure 1 est un schéma synoptique d'un dispositif de commande d'un cycle de dégivrage d'une pompe à chaleur suivant l'invention. Les figures- 2 et 3 sont des diagrammes illustrant le fonctionnement du dispositif suivant l'invention. Sur la figure 1 sont représentés schématiquement les éléments constitutifs essentiels d'une pompe à chaleur qui comprend un circuit fermé pour un liquide caloporteur tel que du "Fréon". Ce circuit fermé comprend un compresseur 1 entraîné par un moteur électrique 2, un condenseur 3, un détendeur 4 et un évaporateur 5. Le compresseur 1 comprime le "Fréon"qui se trouve à l'état gazeux à son entrée et le transmet au condenseur 3 dans lequel le "Fréon" passe de l'état gazeux à l'état liquide en dégageant ainsi de la chaleur. Ensuite le détendeur 3 fait chuter la pression du "Fréon" liquide qui revient à l'état gazeux dans l'évaporateur 5 et retourne ainsi au compresseur 1.Des ventilateurs 6 et 7 entraînés respectivement par des moteurs électriques 8 et 9 sont associés au condenseur 3 et à l'évaporateur 5 pour créer une circulation d'air forcé au contact de ceux-ci. Les moteurs électriques 2, 8 et 9 sont alimentés à partir d'un circuit de commande 10 qui est lui-même relié au dispositif de commande d'un cycle de dégivrage suivant l'invention désigné dans son ensemble par 11. Le dispositif de commande du cycle de dégivrage 11 reçoit une information d'entrée qui est fournie par une sonde thermique CTN étanche 12 qui est placée dans l'évaporateur 5 et qui transmet une information permanente relative à la température régnant dans cet évaporateur. La sonde thermique 12 est connectée à l'entrée d'un amplificateur 13 dont la sortie est reliée à une première entrée d'un comparateur 14. La seconde entrée de ce comparateur reçoit une tension de consigne qui est fournie à partir d'un potentiomètre réglable 15. Le comparateur 14 fonctionne comme circuit à seuils réglables dont les seuils sont ajustés au moyen d'un potentiomètre 15. Dès que la température dans l'évaporateur 5 tombe en dessous d'une valeur prescrite, par exemple - 3"C, la sortie du comparateur 14 change d'état ce qui provoque l'enclenchement d'un cycle de dégivrage. La sortie du comparateur 14 est reliée, par l'inter médiaire d'un inverseur 16,à une première entrée d'une porte OU 18 délivrant un signal de sortie appliqué au dispositif 10 de commande de l'alimentation. Dans l'exemple particulier du montage considéré la sortie du comparateur 14 est normalement à l'état 1 et elle passe à l'état zéro dès que la sonde thermique 12 détecte un abaissement de la température en dessous de - 3"C. Le signal zéro qui apparaît à la sortie de l'amplificateur 14, après être passé à travers 1'inverseur 16 et la le porte OU 18,cormande dans dispositif 10, l'arrêt du moteur 2 entraînant le compresseur 1 ainsi que l'arrêt du moteur 8 entraînant le ventilateur 6 du condenseur 3. Ceci est illustré sur les diagrammes des figures 2 et 3 sur lesquel le temps est indiqué en abscisse.En oonnéesont.tidiqués, à la partie supérieure de ces diagrammes, la variation de la température, et en dessous des signaux apparaissant en différents points du circuit de la figure 1. Les lettres M et A indiquent respectivement, en ce qui concerne le fonctionnement du compresseur 2, la marche et l'arrêt. On voit sur ces diagrammes que dès que la température T s'abaisse en dessous de - 3"C, le compresseur 2 est arrêté. Le dispositif 11 de commande du cycle de dégivrage comprend un premier "timer" ou disjoncteur 22 dont l'entrée E est reliée à la sortie du comparateur 14 par l'intermédiaire d'une résistance 20. La sortie S de ce "timer" 22 est reliée à la seconde entrée de la porte OU 18. Le dispositif 11 comporte également un autre "timer" 19 dont l'entrée E est reliée à la sortie de l'inverseur 16 et la sor tie S est connectée, par l'intermédiaire d'un inverseur 23 et d'une résistance 24, à l'entrée E du premier timer 22. Le dispositif 11 comporte par ailleurs une horloge constituée par une succession de compteurs fonctionnant en diviseurs et qui est alimentée à partir du secteur. Le signal redressé à 50Hz du secteur est appliqué à une entrée d'un circuit 25 de mise en forme et d'intégration qui délivre à sa sortie un signal périodique rectangulaire appliqué à l'entrée d'un"diviseur par 128"26. La sortie S de ce diviseur est reliée à l'entrée CL & un autre diviseur 27 assurant une division par 512. La sortie OS de ce diviseur 27 est reliée à l'entrée CL d'un autre diviseur 28 assurant une division par 3. La sortie Q de O ce diviseur 28 est reliée à la troisième entrée de la porte OU 18. Le dispositif 11 comporte par ailleurs un dispositif de remise à zéro automatique 31 dont la sortie est connectée, par l'intermédiaire d'une diode 32, aux entrées de remise à zéro Rudes deux "timers" 19 et 22, à un inverseur 33 dont la sortie est connectée à l'entrée de remise à zéro R du diviseur 28. Par ailleurs la sortie Q8 du diviseur 27 est connectée, par l'intermédiaire d'un inverseur 34, à une entrée d'une porte NON-ET 35 dont l'autre entrée est reliée à la sortie Q3 du diviseur 28. La sortie de la porte NON-ET 35 est connectée, par l'intermédiaire d'une diode 36, aux deux entrées de remise à zéro R des deux "timers" 19 et 22 et à l'entrée de l'inverseur 33. Le fonctionnement du dispositif-de commande d'un cycle de dégivrage suivant l'invention ressort des diagrammes des figures 2 et 3. Le diagramme de la figure 2 illustre le cas où après s'être abaissée en dessous de - 30C la température T remonte et dépasse le seuil supérieur + 80C avant l'écoulement d'un intervalle de 11 minutes qui est déterminé par le diviseur 27. Quand la température T s'abaisse en dessous de - 30C le signal à la sortie du comparateur 14, qui est normalement à l'étatl,)passe à l'état zéro si bien que la tension à l'entrée E du premier "timer" 19 s'élève à l'état 1. L'entrée de remise à zéro R du diviseur 27 est libérée si bien qu'à partir de ce moment le diviseur 27 peut totaliser les impulsions appliquées à son entrée à raison d'une toutes les 2,56". La sortie Q8 du diviseur 27 change d'état au bout d'une période de temps de 11 minutes. te diagramme de la figure 2 illustre le cas où la température T remonte à la valeur + 80C avant l'écoulement de cette période de 11 minutes. Au moment où la température T atteint ce seuil supérieur la sonde 12 agit sur le comparateur 14 pour ramener sa sortie à l'état 1. De ce fait le compresseur 2 est remis en marche. A ce moment également tat I'état 1 l'entrée E du second "timer" 22 change d'état et passe de ltétat V/2 ttandis que sa sortie passe à l'état zéro. De ce fait, même si la température T après avoir dépassé le seuil supérieur + 8"C s'abaisse de nouveau, comme il est indiqué par la courbe en tirets sur la figure 2, le compresseur 2 est maintenu en marche pendant la première période de 11 minutes, sous la commande du second "timer" 22. Au bout de 33 minutes après la premièrepériode d'intexrogation de minutes la sortie Qgdu diviseur 27 passe à ltétat O ce qui donne un état 1 sur une entrée de la porte NON-ET 35à travers l'inverseur 34. La seconde entrée de la porte NON ET 35 étantàl'état l,le signal de sortie de la porte NON-ET 35 passe donc de l'état 1 à l'état 0, ce qui se traduit par un signal de remise à zéro appliqu à travers la diode 36 aux entrées de remise à zéro R du "timer" 19, 22 et à travers l'inverseur 33 à l'entrée de remise à zéro R du diviseur 28. A cet instant le signal apparaissant à la sortie S du second "timer"l9 passe à l'état 1, ce qui entraîne le blocage du diviseur 27. Le diagramme de la figure 3 illustre le cas où pendant la première période d'interrogation de 11 minutes la température n'est pas suffisamment remontée pour atteindre et dépasser le seuil supérieur + 80C. Dans ces conditions le compresseur 2 qui est arrêté pendant la totalité de la période de 11 minutes, est remis en marche par le signal de la scdie QO du diviseur28.Le signal apparaissant à la sortie QO du diviseur est transmis par la porte OU au dispositif de commande 10 qui assure la remise en marche du compresseur. Au bout de la période de 33 minutes, le signal à la sortie Q0 du diviseur 28 repasse à l'état 1. A ce moment la température T se trouve inférieure au seuil inférieur - 30C. Le compresseur 2 est de nouveau arrêté de manière à enclencher un nouveau cycle de dégivrage. Ceci est rendu possible du fait que la sortie S du premier "timer" 19 est restée à l'état zéro et par conséquent le diviseur 27 ne se trouve pas alors bloqué. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande d'un cycle de dégivrage d'une pompe à chaleur laquelle comprend, en circuit fermé parcouru par un "Fréon" à l'état liquide ou gazeux, un compresseur entraîné par un moteur électrique, un condenseur, un détendeur et un évaporateur, caractérisé en ce qu'il comporte une sonde thermique (12) logée dans l'évaporateur pour détecter la température de ce dernier, un circuit à seuils (14) auquel est connectée la sonde thermique (12) et déterminant des seuils de température inférieur et supérieur, pour déclencheur un cycle de dégivrage, par arrêt du compresseur (1), dès que la tempé rature dans l'évaporateur (5) tombe en dessous du seuil inférieur, une horloge (25-28) reliée au circuit à seuils pour maintenir active la sonde thermique pendant une période d'interrogation prédéterminée de manière à arrêter le cycle de dégivrage dès que la température dépasse le seuil supérieur, et pour déterminer, à la suite du cycle de dégivrage, une marche forcée du compresseur pendant une autre période de temps déterminée. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la son de thermique (12) est connectée à l'entrée d'un amplificateur (13) dont la sortie est reliée à une première entrée d'un comparateur (14), la seconde entrée de ce comparateur recevant une tension de consigne fournie à partir d'un potentiomètre réglable (15), la sortie du comparateur (14) est reliée, par l'intermédiaire d'un premier inver seur (16), à une première entrée d'un circuit "OU" (18), délivrant un signal de sortie appliqué à un dispositif (10) commandant l'ali mentation du moteur (2) du compresseur (1), ainsi que celle du moteur (8) entrainantle ventilateur (6) du condensateur (3). 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'il com prend un premier "timer" ou disjoncteur (22). dont l'entrée (E) est est reliée à la sortie du comparateur (14) par l'intermédiaire d'une résistance (20) et dont la sortie (S) est reliée à la deuxième entrée du circuit "OU" (18), un second "timer" ou disjoncteur (19) dont l'entrée (E) est reliée à la sortie de l'inverseur (16) et dont la sortie (S) est connectée, par l'intermédiaire d'un deuxième inver seur (23) et d'une seconde résistance (24), à l'entrée (E) du pre mier "timer" (22). 4 Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'hor loge comporte un circuit (25) de mise en forme et d'intégration à l'entrée duquel est appliqué le signal redressé à 50Hz du secteur et qui délivre à sa sortie un signal périodique rectangulaire, un premier diviseur (26) à l'entrée duquel est appliqué le signal de sortie du circuit (25) de mise en forme et d'intégration, un deuxième diviseur (27) dont l'entrée est reliée à la sortie du premier diviseur (26) et un troisième diviseur (28) dont l'entrée est reliée à une sortie(Qg du deuxième diviseur (27) et dont une première sortie (Q0) est connectée à la troisième entrée du circuit "OU" 18, l'entrée de remise à zéro (R) du deuxième diviseur (27) étantconn tée à la sortie (S) du second timer(l9). 5. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce qu'une seconde sortie(Q3) du troisième diviseur (28) est reliée à une première entrée d'une porte NON-ET (35) dont la seconde entrée est connectée à la sortie d'un troisième inverseur (34) dont l'entrée est elle-même connectée à la sortie (Q8) du deuxième diviseur (27), la sortie de la porte NON-ET (35) est connectée, par l'intermédiaire d'unepremière diode (36) d'une part à l'entrée d'un quatrième inverseur (33) dont la sortie est reliée à une entrée de remise à zéro (R) du troisième diviseur (28) et, d'autre part, aux entrées de remise à zéro (R) des premier et second " timers " ou disjoncteurs (19, 22), ces entrées étant également connectées, par l'intermédiaire d'une deuxième diode (32), à un circuit de remise à zéro automatique (31).