Brevet FR2554220A1 — publié le 19850503

APPAREIL POUR INSTALLATION FRIGORIFIQUE OU THERMODYNAMIQUE La présente invention a pour objet un appareil pour installation frigorifique ou thermodynamique (pompe à chaleur par exemple). Une telle installation est représentée à la figure l et comporte essentiellement un compresseur (2), un condenseur (3), un organe de détente (4), un évaporateur (5) et éventuellement un réservoir (6). Ces organes essentiels de l'installation sont reliés entre eux par un circuit (1) dans lequel circule le fluide frigorigène, tour à tour sous forme gazeuse ou liquide. Ce circuit (1) comporte en outre des éléments secondaires destinés à assurer le bon écoulement du fluide, sans perte de charge exagérée, ainsi que le bon fonctionnement de l'installation.Ces éléments doivent notam ment - filtrer le fluide frigorigène, c'est-à-dire retenir les particules solides pouvant provenir du compresseur (2) (sable de fonderie, copeaux d'usinage, oxydes de cuivre...) ou de l'installation ellemême; - le déshydrater, et le débarrasser des acides formés par la présence d'humidité - éviter notamment au moment des inversions de cycle ou au démarrage de l'installation, le retour au compresseur (2) du fluide frigorigène non vaporisé ; - séparer du fluide frigorigène l'huile entraînée par celui-ci, lors de son passage dans le compresseur (2), et la restituer au compresseur. Actuellement ces différentes fonctions sont assurées par des éléments indépendants placés à différents endroits du circuit (l), à savoir - un filtre déshydrateur (7) pour la filtration et la déshydratation du fluide, placé à la sortie (3b) du condenseur (3); - un voyant hygroscopique (8) pour surveiller le degré d'humidité du fluide et placé entre la sortie (7b) du filtre déshydrateur (7) et l'entrée (4a) du détendeur (4); - une bouteille d'aspiration ou anti-coup de liquide (9) pour séparer le liquide du fluide vaporisé et placée entre la sortie (5b) de l'évaporateur (5) et l'entrée (2a) du compresseur (2); - et un separateur d'huile (10), placé entre la sortie (2b) du compresseur (2) et l'entrée (3a) du condenseur (3) et assurant le retour au compresseur de l'huile contenue dans le fluide frigorigène. L'installation est donc très encombrante, d'une part à cause du nombre élevé d'éléments secondaires qu'elle comprend et, d'autre part, à cause des canalisations nécessaires pour relier entre eux tous ces éléments et pour les relier aux différents organes, ces canalisations étant bien évidemment multipliées avec le nombre d'éléments. Il en résulte des coûts élevés en matériaux (écrous, joints, canalisations), en main d'oeuvre (pour le montage notamment), en stockage et également des pertes de charge plus élevées puisque celles-ci dépendent notamment de la longueur du circuit. Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients et notamment de prévoir un appareil remplissant plusieurs fonctions à la fois, et permettant de réduire l'encombre- ment et le coût de l'installation et d'en améliorer le fonctionnement et le rendement. A cet effet, l'appareil selon l'invention, comprend en combinaison une bouteille anti-coup de liquide et un filtre déshydrateur, le filtre déshydrateur étant placé à l'intérieur de l'enceinte de la bouteille anti-coup de liquide. Cet appareil apporte non seulement un gain de place et en matériaux appréciable (lié au regroupement des deux éléments), mais la combinaison des deux éléments le constituant contribue à améliorer le fonctionnement de ceux-ci. En effet, la chaleur dégagée par le filtre déshydrateur, lors de son fonctionnement, contribue à vaporiser le fluide frigorigène en phase liquide contenu dans la bouteille anti-coup de liquide, et est donc absorbée par cette bouteille, ce qui "refroidit1' le filtre déshydrateur et améliore son fontionnement. La combinaison du filtre déshydrateur et de la bouteille anti-coup de liquide permet donc d'améliorer le rendement de ces deux éléments en évitant notamment toute perte d'énergie, puisque l'énergie thermique cédée par l'un est récupérée par l'autre. Avantageusement, l'appareil comprend également un déten deur placé à l'intérieur de l'enceinte de la bouteille anti-coup de liquide. Ce détendeur provoque la détente du fluide frigorigène à l'état liquéfié en provenance du condenseur, cette détente s'accompagnant de production de froid. En plaçant le détendeur à I'intérieur de l'enceinte de l'appareil, le fonctionnement et les performances de ce dernier sont encore améliorées, du fait de l'ambiance froide générée par ce détendeur. Avantageusement aussi, selon une forme particulièrement intéressante de la présente invention, des moyens sont prévus à l'intérieur de la bouteille anti-coup de liquide pour retourner au compresseur, L'huile contenue dans le fluide entrant dans la bouteille anti-coup de liquide. Cette disposition permet - dtéliminer de façon simple le séparateur d'huile et le système de renvoi d'huile associé placés à la sortie du compresseur. De toute façon, I'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques seront mises en évidence à l'aide de la description qui suit en référence au dessin schématique annexé représentant à titre d'exemple non limitatif une forme d'exécution de l'appareil pour installation frigorifique ou thermodynamique selon l'invention: - Figure 2 en est une vue en perspective, - Figure 3 est une vue selon la flèche 3 de figure 2, l'enceinte de l'appareil étant partiellement enlevée, - Figure 4 est une vue en coupe partielle selon 4-4 de figure 3. L'appareil (11) pour installation frigorifique ou thermodynamique selon l'invention, montré à la figure 2, se présente extérieurement sous la forme d'une enceinte cylindrique (12), représentée en transparence dans cette figure pour plus de clarté, et fermée à chacune de ses extrémités supérieure et inférieure par un couvercle respectivement (13) et (14). Des tubes (15,16) et (17,18) partent des couvercles respectivement (13) et (14) et le couvercle (13) porte extérieurement un boîtier cylindrique (20) formant voyant hygroscopique. Le tube (15) sert à l'admission de la vapeur en provenance de l'évaporateur (5) dans l'appareil (11) et se raccorde par son extrémité (15a) à la sortie (5b) de l'évaporateur (5). Il débouche dans la partie supérieure de l'enceinte (12) par son extrémité (15b). Le tube (16) sert à évacuer la vapeur de l'appareil (11) c'est-à-dire à son aspiration, et se raccorde donc à l'entrée (2a) du compresseur (2) par son extrémité (16c). La partie (16a) de ce tube placée à l'intérieur de l'enceinte (12) est en forme de U et son extrémité libre (16b) se trouve dans la partie supérieure de l'enceinte (12) au même niveau que l'éxtrémité débouchante (15b) du tube (15). Ainsi lorsque le fluide frigorigène en provenance de l'évaporateur (5), arrive dans l'enceinte (12) par le tube (15) sous forme de vapeur mêlée de liquide, le liquide plus lourd se dépose dans la partie inférieure de l'enceinte (12) et le tube (16) n'aspire que la partie vaporisée du fluide par son extrémité (16b). Les deux tubes (15,16) et l'enceinte (12) constituent une bouteille d'aspiration ou anti-coup de liquide. De l'huile en provenance du compresseur (2) se trouve toujours mêlée au fluide frigorigène entrant dans l'enceinte (12) par le tube (15), cette huile, plus lourde que le fluide liquide, se dépose tout au fond de l'enceinte (12). Bien entendu, les dimensions de enceinte (12) et la vitesse de passage du fluide frigorigène dedans sont prévus de façon à rendre possible la décantation des gouttelettes de fluide liquide, et le dépôt de l'huile au fond de l'enceinte. Un orifice (20) est ménagé dans la partie inférieure du coude du tube (16) et ce coude est placé de façon que sa partie inférieure soit toujours en contact avec l'huile déposée au fond de enceinte (12). Ainsi le fluide gazeux, sortant de l'enceinte (12), entraîne de I1 huile par l'intermédiaire de l'orifice (20) à chaque passage dans le tube (16) et la retourne au compresseur (2). Cet orifice (20) associé au coude du tube (16) remplace avantageusement et de façon très simple le séparateur huile (10) placé à la sortie du compresseur (2) dans les installations classiques. Le tube (17) est raccordé de façon étanche par son extré mité (17a) à l'entrée (7a) d'un filtre déshydrateur (7) de type connu placé à l'intérieur de l'enceinte (12) de l'appareil (11), et par son autre extrémité (17b) à la sortie (3b) du condenseur (3) ou de son réservoir. Le fluide frigorigène est introduit par ce tube (17) sous forme liquide dans le filtre déshydrateur (7). L'autre extrémité (7b) du filtre (7) est raccordée également de façon étanche à un tube (19) qui débouche à l'extérieur du couvercle supérieur (13) de l'appareil, mais à l'intérieur du voyant hygroscopique (21). L'enceinte délimitée par le boîtier (21) du voyant hygroscopique et l'enceinte (12) sont totalement distinctes et séparées de façon étanche, l'une (12) contenant du fluide frigorigène sous forme gazeuse et l'autre (21) contenant du liquide frigorigène sous forme liquide. Le boîtier (21) du voyant hygroscopique montre à sa partie supérieure un lamage (22), dans lequel est placée une plaque de verre transparent (23) de dimensions correspondantes. Une étiquette (24) sur laquelle sont placés des sels dont la couleur varie avec le taux d'humidité contenue dans le fluide frigorigène, est interposée entre le lamage (22) du boîtier (21) et la plaque de verre (23) et permet de contrôler l'état de siccité du fluide à la sortie du filtre déshydrateur (7). Bien entendu les sels indiquant la mesure du taux d'humidité peuvent également être placés sur les parois internes du boîtier (21) ou sur la face extérieure du couvercle (13) au fond de ce boîtier, ou tout autre moyen permettant d'indiquer le taux d'humidité peut être placé à l'intérieur de ce boîtier (21). Un détendeur (25) est placé à l'intérieur de l'enceinte (12). Ce détendeur (25) peut être formé par un organe de laminage quelconque (trou, clapet, tube capillaire...), mais il est de préférence constitué par un tube capillaire (25) enroulé en spirale et placé autour du filtre déshydrateur (7), ce qui permet d'utiliser au mieux l'ambiance froide générée par le détendeur et d'améliorer de façon optimale le fonctionnement du déshydrateur (7). L'extrémité supérieure (25a) de ce tube capillaire débouche à l'intérieur du voyant hygroscopique (21), et son extrémité inférieure (25b) est raccordée de façon étanche au tube (18) débouchant à l'extérieur de l'enceinte (12) et se raccordant à l'entrée (5a) de l'évaporateur (5). Le fluide frigorigène à l'état liquifié sortant du filtre déshydrateur (7) entre donc directement dans le détendeur (25) où il subit une détente avant de sortir de l'appareil (11) et de passer dans l'évaporateur (5). Sous un volume très réduit et compact, on obtient ainsi un appareil permettant de réaliser six fonctions différentes: - séparation du fluide liquide du fluide gazeux avant l'entrée dans le compresseur, - retour de l'huile au compresseur, - filtration et déshydratation du fluide, - contrôle de l'état de siccité du fluide, - et détente du fluide. Cet appareil est donc très avantageux notamment pour de petites installations (par exemple les pompes à chaleur montées en relevage de chaudières), pour lesquelles il permet d'obtenir un gain très important sur les tuyauteries et une diminution importante des pertes de charge dans ces tuyauteries. Cet appareil (11) est en outre très pratique et facile à monter puisque les tubes (15,16) destinés à son raccordement sur la partie du circuit dans laquelle le fluide est en phase gazeuse (entre l'évaporateur (5) et le compresseur (2 et les tubes (17,18) destinés à son raccordement à la partie du circuit dans laquelle le liquide est en phase liquide (entre le condenseur (3) et l'évapo- rateur (5)) sont placés aux extrémités opposées respectivement (13,14) de l'appareil. Bien entendu ces tubes de raccordement (15,16,17,18) peuvent être placés latéralement ou de toute autre façon sur l'appareil (11), selon le montage et l'installation envisagés. Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution décrite ci-dessus à titre d'exemple non limitatif, elle en embrasse au contraire toutes les formes de réalisation mettant en oeuvre des moyens équivalents. - REVENDICATIONS 1- Appareil pour installation frigorifique ou thermodynamique, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison une bouteille anti-coup de liquide (12,15,16) et un filtre déshydrateur (7), le filtre déshydrateur (7) étant placé à l'intérieur de l'enceinte (12) de la bouteille anti-coup de liquide. 2- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un détendeur placé à l'intérieur de l'enceinte (12) de la bouteille anti-coup de liquide (12,15,16). 3- Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le détendeur (25) est formé par un tube capillaire (25) et en ce que ce tube capillaire est placé autour du filtre déshydrateur (7). 4- Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que des moyens sont prévus à l'intérieur de la bouteille anti-coup de liquide (12,15,16) pour retourner au compresseur (2), l'huile contenue dans le fluide entrant dans la bouteille anti-coup de liquide (12,15,16). 5- Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que, pour retourner au compresseur (2) L'huile contenue dans la bouteille anti-coup de liquide (12,15,16), le tube d'aspiration de vapeur (16) a la forme d'un U et est placé à l'intérieur de l'encein- te (12) de telle sorte que la partie inférieure de son coude soit toujours en contact avec l'huile déposée au fond de l'enceinte (12) et en ce qu'un orifice (20) est ménagé dans cette partie inférieure du coude. 6- Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'un boîtier formant voyant hygroscopique (21) est placé sur le couvercle supérieur (13) de l'appareil (11) à l'extérieur de celui-ci et en ce que le tube (19) de sortie du filtre déshydrateur (7) débouche à l'intérieur de ce boîtier (21). 7- Appareil selon les revendications 3 et 6, caractérisé en ce que l'entrée (25a) du détendeur (25) est placée à l'intérieur du voyant hygroscopique (21).