Brevet FR2514115A1 — publié le 19830408

"Réfrigérateur à deux compartiments" L'invention concerne un réfrigérateur comportant un com- partiment surgélateur et un compartiment réfrigérateur et muni, d'une part, d'un système de réfrigération primaire contenant un ré- frigérant et muni d'un évaporateur primaire disposé dans le compar- timent surgélateur, et, d'autre part, d'un système de réfrigération secondaire contenant également un réfrigérant et muni d'un évapora- teur secondaire disposé dans le compartiment réfrigérateur ainsi que d'un condenseur secondaire qui est en contact d'échange de cha- leur avec l'évaporateur primaire, système de réfrigération secondai- re communiquant avec un réservoir contenant un adsorbant pour le réfrigérant. Un réfrigérateur de ce genre est connu du brevet des Etats- Unis d'Amérique N* 2 433 188 Dans ce réfrigérateur, on utilise com- me adsorbant (absorbant au fond) une huile minérale La quantité d'absorbant et la quantité de réfrigérant ont été choisies de façon que la température dans le compartiment réfrigérateur soiu constan- te en présence de températures différentes du local o est installé le réfrigérateur Ce réfrigérateur présente l'inconvénient que l'ad- sorbant est un liquide, de sorte que la position du réservoir et, par conséquent, la position du réfrigérateur ne peuvent être modi- fiées que dans des limites étroites. C'est notamment lors du transport du réfrigérateur qu'il faut opérer très précautionneusement En tout cas, il faut éviter - que l'huile ou la vapeur d'huile ne pénètre dans le système de ré- frigération, du fait que cette huile ne sortira plus du système de réfrigération, ce qui provoque la diminuation tant de la capacité d'absorption que de la capacité de transfert de chaleur Un autre inconvénient consiste en ce que la capacité de réfrigération du sys- tème de réfrigération est adaptée à la capacité de réfrigération nécessaire par l'intermédiaire de la température ambiante La vites- se de cette adaptation est faible En fait, il n'est plus question d'un réglage dans le sens propre du terme. 2514 115 L'invention vise à fournir un réfrigérateur dans lequel le réservoir est indépendant de la position et qui permet le régla- ge d'une température désirable ainsi qu'un réglage thermostatique rapide. A cet effet, le réfrigérateur conforme à l'invention est remarquable en ce que comme adsorbant, on utilise un solide pouvant être chauffé au moyen d'un élément chauffant électrique intercalé dans un circuit électrique de réglage qui comporte un élément sensi- ble aux variations de température prévu dans le compartiment réfri- gérateur et commandant l'élément chauffant pour permettre de main- tenir un niveau de température déterminé dans le compartiment réfri- gérateur. L'application d'un solide comme adsorbant présente l'avan- tage de libérer le choix de la position du réservoir De plus, l'as- sociation au circuit de réglage permet de placer le réservoir indif- féremment dans le réfrigérateur ou en dehors de celui-ci. De préférence on utilise du silicagel commne adsorbant et du CF 2 C 12 comme réfrigérant pour le système de réfrigération secon- daire. D'autres combinaisons de réfrigérants et d'adsorbants pou- vant être utilisés dans un réfrigérateur de ce genre sont: du CCIF 2 CC 1 F 2 (fréon R 114) dans de la zéolithe de type MS 13 X, du CC 1 F 2 - CF 3 (fréon R 115) dans de la zéolithe de type MS 13 X ou dans de l'a- lumine activée, du CH (CH 3)3 (isobutane) dans de la zéolithe de type MS 13 X, du NH 3 dans de la zéolite MS de type 4 A, 5 A ou 13 X. De plus, l'utilisation de la combinaison du CF 2 C 12 (fréon R 12) et du solide silicagel présente l'avantage que le pouvoir adsor- bant du silicagel est grand pour le CF 2 C 12 à une température de l'or- dre de O C et que le pouvoir désorbant est grand à une température de l'ordre de 100 C De plus, dans du silicagel, la vitesse d'adsorp- tion/désorption du CF 2 C 12 est grande dans toute la gamme de tempéra- tures Il ne se produit pas d'hystérésis pour l'adsorption/désorption. Par ailleurs, la combinaison présente une bonne stabilité chimique jusqu'à 180 C. Les autres combinaisons précités sont également chimique- ment stables et présentent un pouvoir d'adsorption/désorption suffi- sant. 254 1 1 5 Dans le cas d'un bon réglage rapide du système de réfrigé- ration, il importe d'utiliser un élément chauffant pour le chauffa- ge de l'adsorbant afin d'introduire dans le circuit une plus grande quantité de réfrigérant pour contribuer au transfert de chaleur. Dans le cas d'utilisation d'une huile comme adsorbant, cela provo- que des difficultés, étant donné que lors du chauffage de l'huile jusqu'au delà de 150 'C environ, l'huile devient chimiquement insta- ble Cette température de 1500 C est au moins atteinte ponctuellement si l'élément chauffant est placé dans l'huile, ce qui est désirable pour un réglage adéquat rapide. Il est vrai que la demande de brevet européen No EP 0 000 217 préconise un réfrigérateur dans lequel, pour le réglage thermos- tatique de la température, on fait varier la surface de la paroi de condensation secondaire à l'aide d'un gaz de réglage adsorbé ou dé- sorbé dans un solide, à savoir la zéolithe, mais il y a lieu, au cours de la fabrication, d'imposer à ce réfrigérateur des exigences affectant le prix de revient d'un tel réfrigérateur Ainsi, il faut purifier la zéolithe de tous les corps étrangers, notamment de l'eau. Cette opération dite d'activation doit s'effectuer par évacuation à une température relativement élevée et durant un temps relativement long ( 7 10 Torr, 450 'C, au moins 4 heures) L'activation du sili- cagel se déroule beaucoup plus vite et à une température plus faible ( 7.1072 Torr, 2000 C, et 6 mn) Cela signifie que ce processus pour- rait mème se dérouler sur la chaîne de fabrication du réfrigérateur. Une autre exigence est que la charge de régriférant est soumise à des limites assez étroites Une trop grande quantité de réfrigérant provoque une pression inadmissiblement élevée dans le système lors de l'isolation du réfrigérateur, au cours de laquelle celui-ci est chauffé jusqu'à 750 C environ Une trop faible quantité de réfrigérant amène l'humectation incomplète de l'évaporateur de sorte que la capa- cité de réfrigération sera plus faible Dans le réfrigérateur confor- me à l'invention, ces limites sont plus larges, du fait qu'une plus grande quantité de réfrigérant CF 2 C 12 ne provoque pas de pressions plus élevées puisque l'adsorbant silicagel retient le réfrigérant CF 2 C 12 et maintient donc faible la tension de vapeur La charge de gaz de réglage, elle aussi, doit répondre à des tolérances étroites. 25441 15 Une trop grande quantité de gaz de réglage réduit la capacité de réfrigération, alors qu'une trop faible quantité de gaz de réglage conduit à l'impossibilité de détendre le système de réfrigération secondaire Le gaz de réglage est absent du réfrigérateur conforme à l'invention. La description suivante, en regard du dessin annexé, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, permettra de mieux com- prendre comment l'invention est réalisée. La figure 1 représente schématiquement deux svstèmes de réfrigération dans un réfrigérateur conforme à l'invention. La figure 2 représente un circuit électrique de réglage pour le réfrigérateur de la figure 1. La référence 1 indique un réfrigérateur constitué par un compartiment surgélateur 2 et un compartiment réfrigérateur 3 Le compartiment surgélateur 2 est réfrigéré au moyen d'un système de réfrigération primaire bonstitué par un compresseur 4, un conden- seur primaire 5, un capillaire 6 servant de restriction et un éva- porateur primaire 7 Le système de refrigération primaire contient un réfrigérant normal, tel que le fréon R 12 (CF 2 C 12) La tempéra- ture du compartiment surgélateur 2 est réglée par thermostat et le niveau de température peut être réglé d'une manière connue non indi- quée. Le compartiment réfrigérateur est réfrigéré au moyen d'un système de réfrigération secondaire, dont le tube condenseur secon- daire 9 est disposé dans une paroi extérieure isolée du compartiment surgélateur 2 Le tube condenseur secondaire 9 présente une paroi de condensation 10 qui a été amenée en contact de conduction de chaleur avec l'évaporateur primaire 7 De préférence, le système de réfrigé- ration secondaire contient également du fréon R 12 (CF 2 C 12) conmme réfrigérant Le tube évaporateur secondaire 8 et le tube condenseur secondaire 9 sont formés par un seul tuyau Le transfert de chaleur dans le système de réfrigération secondaire est obtenu par le fait que le réfrigérant liquide s'évapore dans le tube évaporateur 8 et se condernse ensuite sur la surface de la paroi de condensation 10. Le réfrigérant condensé retourne par pesanteur dans le tube évapora- teur secondaire 8 et refroidit ainsi le compartiment réfrigérateur 2 ? 5141 1 5 3 Le réfrigérant liquide descend le long de la paroi intérieure du tube évaporateur et la surface humectée de l'évaporateur déter- mine le degré de réfrigération. Le réglage de la température dans le compartiment réfrigé- rateur 3 s'effectue par la variation de la quantité de réfrigérant dans le système de réfrigération secondaire A cet effet, l'extré- mité supérieure 11 du tube condenseur secondaire 9 débouche dans un réservoir 12 Toutefois, le réservoir peut être placé à un endroit quelconque dans le réfrigérateur ou en dehors de celui-ci et peut être raccordé à un endroit quelconque au système de réfrigération secondaire Le réservoir contient un adsorbant poreux 13, de préfé- rence du silicagel, pouvant être chauffé au moyen d'un élément chauf- fant 14 intercalé dans un circuit électrique de réglage Le circuit- de réglage est représenté sur la figure 2 et correspond à peu près au circuit de réglage tel que décrit dans la demande de brevet euro- péen No EP O 000 217 Par contre, l'élément sensible aux variations de température RNTC, situé dans le compartiment réfrigérateur, doit être raccordé à un autre point du circuit de réglage du fait que l'élément chauffant 14 doit être enclenché lors de la baisse de la température dans le compartiment réfrigérateur 3. Le réglage de la température régnant dans le compartiment réfrigérant 3 se fait comme suit: à la suite d'une fuite thermique, la température augmente dans le compartiment réfrigérateur Cela est enregistré par l'élément sensible aux variations de température %NTC A travers le circuit électrique de réglage, l'élément chauffant 14 est alors enclenché L'adsorbant est chauffé et le réfrigérant adsor- bé par l'adsorbant est désorbé de sorte qu'une plus grande quantité de vapeur de réfrigérant entre dans le système de réfrigération se- condaire Il s'établit un nouvel équilibre de pression ou une plus grande quantité de réfrigérant est présente à l'état liquide et l'é- vaporateur 8 est humecté sur une plus grande surface Par conséquent, le compartiment réfrigérateur est réfrigéré davantage et la tempéra- ture baisse jusqu'à ce que l'élément chauffant soit mis hors circuit. L'adsorbant se refroidit, et à nouveau, le réfrigérant est adsorbé progressivement jusqu'à ce que la température régnant dans le compar- timent réfrigérateur 3 ait encore atteint un niveau de température déterminé et que l'élément chauffant soit réenclenché. 25141 15 REVENDICATIONS 1 Réfrigérateur comportant un compartiment surgélateur ( 2) et un compartiment réfrigérateur ( 3) et muni, d'une part, d'un sys- tème de réfrigération primaire contenant un réfrigérant et muni d'un évaporateur primaire ( 7) disposé dans le compartiment surgélateur ( 2), et, d'autre part, d'un système de réfrigération secondaire con- tenant également un réfrigérant et muni d'un évaporateur secondaire ( 8) disposé dans le compartiment réfrigérateur ( 3) ainsi que d'un condenseur secondaire ( 10) qui est en contact d'échange de chaleur avec l'évaporateur primaire ( 7), système de réfrigération secondaire communiquant avec un réservoir contenant un adsorbant pour le réfri- gérant, caractérisé en ce que comme adsorbant ( 13), on utilise un so- lide pouvant être chauffé au moyen d'un élément chauffant électrique ( 14) intercalé dans un circuit électrique de réglage qui comporte un élément sensible aux variations de température prévu dans le compar- timent réfrigérateur ( 3) et commandant l'élément chauffant ( 14) pour permettre de maintenir un niveau de température déterminé dans le compartiment réfrigérateur. 2 Réfrigérateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise du silicagel comme adsorbant et du CF 2 C 12 comme réfri- gérant pour le système de refroidissement secondaire. 3 Réfrigérateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise comme adsorbant de la zéolithe de type MS 13 X et, com- me réfrigérant pour le système de réfrigération secondaire, l'un des réfrigérants de la série C Cl F 2 CCîF 2, CC 1 F 2 CF 3-CH (CH 3)3, NH 3. 4 Réfrigérateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise de l'alumine activée comme adsorbant et du C Cl F 2 CF comme réfrigérant pour le système de réfrigération secondaire. Réfrigérateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise de la zéolithe de type MS 4 A comme adsorbant et du NB 3 comme réfrigérant pour le système de réfrigération secondaire. 6 Réfrigérateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise de la zéolithe de type MS 5 a comme adsorbant et du NH conmme réfrigérant pour le système de réfrigération secondaire.