Brevet FR2496247A1 — publié le 19820618

L'invention concerne un procédé et un dispositif de dégivrage pour pompe à chaleur prélevant des calories dans l'air, notamment pour pompe à chaleur utilisée pour le chauffage de lo caux par exemple, prélevant des calories au milieu extérieur ambiant pour les restituer dans les locaux à chauffer. Les pompes à chaleur, qui prélèvent des calories dans l'air extérieur, ont comme principal défaut de voir leur évaporateur recouvert de givre lorsque l'air extérieur est humide et froid. Le givrage de l'évaporateur réduit considérablement l'é- change thermique avec l'air ambiant, au point d'empêcher le prélèvement de calories à l'extérieur. Il est alors nécessaire de procéder à un dégivrage de l'évaporateurs par exemple en inversant le cycle de la pompe à chaleur, ltévaporateur fonctionnant alors en condenseur. Avec cette manière de procéder, on arrete la production de chaleur à l'intérieur et on réchauffe l'extérieur en prélevant des calories à l'intérieur. Il en résulte une perte importante de puissance et une réduction considérable du rendement énergéti que global. Un autre procédé de dégivrage consiste à faire fondre le givre sur l'évaporateur à l'aide de résistances électriques chauffantes qui consomment du courant électrique et réduisent également le rendement. Le problème du givrage est particulièrement aigu lorsque la température extérieure est comprise entre 0 et 8 , surtout si l'air extérieur est chargé d'humidité, en cas de brouillard ou de pluie notamment. En outre, les opérations de dégivrage compliquent considérablement les circuits frigorifiques ou électriques, ce qui entrain une augmentation du risque de panne. L'invention a pour but d'éviter les inconvénients précédents en prévoyant un dispositif do dégivrage purement mécanique, particulièrement simple et économique, ne nécessitant pas de modification du fonctionnement de la pompe à chaleur, ni même d'interruption de son fonctionnement. L'invention a également pour but la réalisation d'un évaporateur de pompe à chaleur, de forme particulière permettant le dégivrage par des moyens purement mécaniques. La présente invention a pour objet un procédé de dégivrage en continu pour évaporateur de pompe à chaleur prélevant des calories dans l'air, caractérisé en ce que l'évaporateur est soumis à un grattage par des moyens purement mécaniques. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'ova- porateur est constitué sous forme cylindrique et le grattage est assuré au moyen d'un écrou-filière animé par rapport à l'évaporateur cylindrique d'un mouvement hélcoi"dal. L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procéd précité caractérisé en ce qu'il comporte un écrou-filière susceptible de se déplacer sur un filetage pratiqué sur lte-raporateur cylindrique, sous l'action d'un moteur électrique et par laintermédiaire d'un moyen d'entrainement à chaîne ou engrenages, ou Vis sans fin. Selon une autre caractéristique de l'invention, le moteur, le moyen d'entraînement et l'écrou-filière sont disposés dans un carter qui se déplace le long de l'évaporateur cylindrique en étant guidé par au moins une tige parallèle à lsaxe de l'évaporateur. L'invention a enfin pour cbjet une pompe à chaleur destinée à etre dégivrée selon le procédé précité au moyen du dispositif précédent, caractérisée en ce que son évaporateur est constitué sous forme cylindrique et présente un filetages sur sa surface latérale. D'autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description faite en relation au dessin sur lequel on peut voir une -sue schématique d'une pompe à chaleur selon l'invention. Sur la figure unique du dessin est symbolisée une pompe à chaleur empruntant des calories à l'air extérieur pour les restituer dans un local. La cloison 10 sépare l'intérieur du local, à droite, de l'extérieur, à gauche. La pompe à chaleur comprend essentiellement à l'intérieur du local un compresseur 11 et un condenseur 12. Une soufflante 13 assure la ventilation du condenseur et la répartition des calories dans le local à chauffer. A l'extérieur du local est disposé l'évaporateur de la pompe à chaleur. Pour la clarté du dessin, l'échelle n'est pas la même de part et d'autre de la cloison. En se reportant au dessin, on voit que l'évaporateur d'une pompe à chaleur est constitué sous forme d'un cylindre 1 dont la surface latérale est munie d'un filetage 2 à pas relativement faible. Sur cette surface extérieure, tourne un écrou-filière 3, c'est-à-dire un écrou susceptible de créer un filetage sur une surface cylindrique. Cet écrou-filière 3 est entrainé, par l'intermédiaire de tout moyen approprié, par un petit moteur électrique 4 solidaire d'un carter 5 guidé dans ses déplacements par une ou deux tiges 6 parallèles à l'axe de l'éva- porateur 1. Le moteur électrique 4 est alimenté au moyen de fils souples 7 reliés à une source de courant appropriée. Comme moyen d'entrainement de l'écrou-filière 3, on peut prévoir une chatnet ou un train d'engrenages par exemple. La tige 6 (ou les tiges 6) sert à guider le carter dans ses déplacements le long du cylindre, afin d'éviter que le moteur 4 ne tourne autour de l'écroll-filière 3 3 par exemple. Lorsque le moteur électrique 4 est en marche, l'écroufilière 3 est entraîné en rotation autour du cylindre 1. Du fait du filetage 2, l'écrou-filière se déplace le long du cylindre 1 en grattant au fur et à mesure de son déplacement, la glace qui a pu se former sur le filetage. L'écrou-filière assure ainsi l'élimination de la glace tout le long du cylindre 1. Lorsque l'écrou-filière 3 arrive au bout du cylindre 1, il faut prévoir son retour vers l'autre extrémité du cylindre. Une solution consiste à disposer un commutateur fin-de-course qui assure une inversion du sens de rotation du moteur 4. Une autre solution plus délicate consiste à prévoir deux filetages croisés sur le cylindre 1. Dans ce cas, les mâchoires intérieures de l'écrou-filière 3 sont montées sur galets-pivotants et un contact fin-de-course assure leur basculement en bout de cylindre 1. Le moteur utilisé alors est à un seul sens de marche, et l'inversion de sens des galets assure l'inversion du sens de déplacement de l'écrou-filière. Selon une variante de réalisation, le cylindre 1 est lisse, et l'écrou-filière 3 crée un filetage dans la couche de glace qui se dépose sur le cylindre. Ce filetage est suffisant pour assurer le déplacement de l'écrou-filière tout le long du cylindre . A défaut, on peut prévoir un déplacement le long du cylindre sous l'action d'un entratnement mécanique indépendant. Selon l'invention, le principe du procédé consiste à enlever la glace qui se forme sur un évaporateur cylindrique, au moyen d'un grattage mécanique assuré par un écrou-filière tournant sur l'évaporateur et se déplaçant le long de cet évaporateur c'est-à-dire animé par rapport à l'évaporateur dlun mouvement hélicotdal. Selon l'invention l'evaporateur est constitué sous forme de cylindre. En pratique, un cylindre, fileté ou non, est refroidi directement ou indirectement. Dans le premier cas, le fluide frigorigène circule directement dans des canalisations disposées à l'intérieur du cylindre, contre la surface extérieure, ou forées dans la masse du cylindre. Iwans le second cas, le cylindre est rempli d'veau glycolée par exemple, dans laquelle est plongé l'évaporateur proprement dit de la pompe à chaleur. Sur le dessin, on a représenté symboliquement une soufflante 13 pour assurer la répartition des calories dans le local à chauffer. Il doit être entendu que pour cette répartition de calories, on peut utiliser un échangeur à eau du côté du condenseur 12. L1un des avantages de la réalisation selon l'invention est que le cylindre peut être placé dans n'importe quelle position. La glace est détachée par ltécrou-tilière sous forme de fines paillettes, au fur et à mesure qu'elle se constitue sur le cylindre. La mise en marche du moteur commandant le mouvement de l'écrou-filière peut être commandée par un thermostat contralant la température du cylindre, et déclonchant la mise en parche du moteur à 0 C par exemple. En dessous de cette température, le procédé de dégivrage de l'évaporateur fonctionne en continu. Grtce au procédé et au dispositif de dégivrage selon l'invention, le rendement d'nne pompe à chaleur prélevant les calories dans ltair reste excellent même lorsque l'évaporateur est en milieu humide et froid. REVENDICATIONS 1.- Procédé de dégivrage en continu pour évaporateur de pompe à chaleur prélevant des calories dans l'air caractérisé en ce que l'évaporateur est soumis à un grattage par des moyens purement mécaniques. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'évaporateur (1) est constitué, sous forme cylindrique, et en ce que le grattage est assuré au moyen dlun écroufilière (3) animé par rapport à l'évaporateur cylindrique d'un mouvement hélicoldal. 3.- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte : un écroufilière (3) susceptible de se déplacer sur un filetage (2) pratiqué sur lsévaporateur (1) cylindrique, sous l'action d'un moteur électrique (4) et, par l'intermédiaire d'un moyen d'entraînement du type à chaîne ou engrenages, ou vis sans fin. 4.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moteur (4), le moyen d'entraînement et ltécrou- filière (3) sont disposés dans un carter (5) qui se déplace le long de l'évaporateur cylindrique (1) en étant guidé par au moins une tige (6) parallèle à l'axe de l'évaporateur. 5.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les måchoires de l'écrou-filière (3) sont montées sur galets pivotants pour assurer leur basculement en fin de course. 6.- Pompe à chaleur destinée à être dégivrée par le procédé selon les revendications 1 et 2 au moyen du dispositif selon les revendications 3 et 4, caractérisée en ce que son évaporateur (1) est constitué sous forme cylindrique et présente un filetage (2) sur sa surface latérale. 7.- Pompe à chaleur selon la revendication 6, caractérisée en ce que la surface latérale de l'évaporateur cylindrique présente deux filetages à pas inversés.