Brevet FR2586289A1 — publié le 19870220

Stuve réfrigérée à température stabilisée. Dans certaines applications industrielles ou de laboratoire, on a besoin de disposer d'un froid à température parfaite- ment stabilisée, c'est-à-dire qui ne varie pratiquement pas dans le temps. Or tous les dispositifs de production du froid connus jusqu a présent, s'ils permettent de fournir un froid relativement constant convenant à la plupart des applications, telles que la conservation de produits alimentaires, sont incapables de produire un froid à température stable dans le temps, adapté à ces applications particulières, Ces dispositifs connus sont de deux types : les dispositifs de type réfrigérateur et les étuves réfrigérées. Les dispositifs du premier type comprennent un caisson à bonne isolation thermique qui constitue le volume a réfrigé rer, et les éléments habituels formant le groupe froids c: ests a-dire un compresseur, un condenseur, un détendeur, un évapora teur, et un organe de mesure de la température intérieure du caisson0 Cet organe qui est du type thermostat fonctionne par tout ou rien, c' est-a-dire qu'il enclenche la mise en marche du compresseur lorsque la température dans le caisson devient supérieure à celle affichée sur le thermostat et qu'il arrête le fonctionnement du compresseur des que la température du caisson est devenue inférieure à celle affichée.Un tel dispositif allie la simplicité de la mise en oeuvre et du fonctionnement à un faible coût du système de régulation, mais il présente le grave inconvénient, pour les applications parti- culieres signalées ci-dessus, d'avoir une hystérésis du thermos tat et un temps de réponse du circuit frigorifique relativement important.Ainsi, avant que le circuit frigorifique ait pu fournir les frigories nécessaires au caisson, la température à l'intérieur de ce dernier peut avoir eu le temps de devenir supérieure à la température affichée sur le thermostatX Les étuves réfrigérées classiques ont des performances améliorées gracie à l'adjonction d'éléments chauffants à l'intérieur du caisson, qui sont actionnés pour contrebalancer les dépassements négatifs de la température. Cependant, dans ces étuves, l'homogénéité de la température n'est pas améliorée et le temps de rtponse du circuit frigorifique reste toujours aussi long que dans le cas des dispositifs de type réfrigérateur.De plus, ces étuves ont un mauvais rendement énergétique et elles ne permettent pas de descendreen température autant que dans les dispositifs de réfrigération dépourvus d'éléments chauffants. La présente invention vise à remédier aux inconvénients des dispositifs de réfrigération connus et concerne à cet effet une étuve réfrigérée à température stabilisée, du type comprenant une enceinte isolée à réfrigérer, un groupe froid et un système de régulation classique par tout ou rien commandant l'arr8t et la mise en marche du groupe froid, assurant ainsi une régulation grossière de la température du caisson auxiliaire, ladite étuve étant caractérisée en ce que l'évaporateur du groupe froid est monté dans un caisson auxiliaire situé à l'ex- térieur de l'enceinte à réfrigérer, et qui est relié à cette dernière par deux conduits, l'un pour amener l'air froid au caisson à réfrigérer et l'autre pour recycler au moins partiellement l'air relativement chaud dans le caisson auxiliaire, et en ce qu'il comprend en outre - un circulateur d'air permettant d'entratner l'air en mouvement cyclique du caisson auxiliaire à l'enceinte à réfrigérer, et - un second système de régulation destiné à régler le débit d'air froid fourni par le circulateur à l'enceinte à réfrigérer. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le circulateur est constitué par une turbine à vitesse variable, entratnée par un moteur qui est piloté par ledit second système de régulation. Le second système de régulation peut être constitué par un régulateur du type proportionnel. I1 en résulte que le débit d'air froid fourni par la turbine à l'enceinte à réfrigérer est proportionnel à l'écart entre la température effective dans ledit caisson et une température de consigne. Dès que cet écart s'annule, la turbine s'arrete de tourner. Le circulateur peut également etre constitué par un ventilateur monté dans le conduit d'arrivée d'air froid Ainsi, le caisson auxiliaire se comporte comme un réservoir de froid duquel le circulateur, sous le contrdle du second système de régulation, prélève la stricte quantité de froid qui est nécessaire pour maintenir l'enceinte à réfrigérer à la température stabilisée choisie, contrairement aux installations connues dans lesquelles la totalité de la quantité de froid produite dans le bloc est introduite dans l'enceinte à réfrigérer. Le temps de réponse du circuit frigorifique est très faible puisque les frigories stockées dans le caisson auxiliaire sont immédiatêmênt- disponibles.On peut donc entretenir à l'intérieur de l'enceinte une température pratiquement stabilisée. Un mode de réalisation de l'invention sera décrit à présent en regardes dessins annexés dans lesquels t La figure 1 est une vue en coupe schématique de l'étuve réfrigéréeselon l'invention, sans les systèmes de régulationt et La figure 2 montre le schéma de fonctionnement du dispositif. Les éléments homologues des figures 1 et 2, mamie s'ils ne sont pas représentés avec la m & e configuration sur ces deux figures, seront afèctés avec les mêmes références numériques. L'étuve représentée sur les figures 1 et 2, comprend une enceinte 10 thermiquement isolée. L'enceinte est représentée sur la figure 1 avec une forme parallélépipédique, mais il va de soi qu'elle peut avoir toute autre forme appropriée. Elle comporte une paroi supérieure 14, une paroi inférieure 16, une paroi arrière 18, deux parois latérales 20 et une porte 22 à fermeture hermétique. Toutes ces parois sont calorifugées afin de réduire au maximum les pertes thermiques. Comme le montre la figure 1, sous l'enceinte 10 est fixé un carter 24 renfermant un groupe du froid 26 de type classique. Celui-ci comprend un compresseur 28, un condenseur 30, un détendeur 32 et un évaporateur 34 reliés en série par des conduits de liaison 36, 38, 40 et 42. Le condenseur est refroidi par l'air ambiant qui est aspiré par un aspirateur 44 a' travers un filtre d'entrée d'air 46. De façon connue en soi, une électro-vanne de dégivrage 48, normalement fermée, relie, par l'intermédiaire d'un conduit 50 de dégivrage, le conduit 40 de sortie du détendeur au conduit 36 d'entrée au condenseur. Conformément à l'invention, l'évaporateur 34 est logé dans un caisson auxiliaire 52 séparé de l'enceinte réfrigérée. Le caisson 52 est situé par exemple derrière la paroi arrière 18 de 1' enceinte et communique avec cette dernière à travers deux conduits ou passages 54, 56 percés respectivement a' la partie supérieure et à la partie inférieure de la paroi arrière 18. Dans l'enceinte réfrigérée est fixé, à un niveau inférieur à celui du passage inférieur 54, un faux-plafond 55 pourvu de perforations 57 judicieusement réparties sur sa surface. A la partie supérieure du caisson auxiliaire ou en tout autre endroit approprié est monté un ventilateur de circulation 58, ou une turbine, destiné à transférer l'air froid du caisson auxiliaire 52 vers l'enceinte réfrigérée 10. Le ventilateur (ou la turbine) est entratné par un moteur 59 commandé comme on 1' expliquera par la suite. Comme le montre la figure 2, la température intérieure du caisson 52 est régulée parunpremier régulateur 60 de type classique qui fonctionne par tout ou rien, et par un second régulateur 62 qui assure une régulation plus fine de la température de l'enceinte 10. Des signaux électriques traduisant respectivement les variations des températures #eva et e eva e de l'évaporateur 34 et de l'enceinte régulée 10 sont appliqués aux entrées du régulateur 60, lequel fournit un signal de sortie proportionnel à la différence eeva - e e Ce signal commande la mise en marche ou l'arrêt du moteur (non représenté) du groupe froid. Le régulateur 60 assure donc la production de froid de manière strictement nécessaire à l'entretien de la réserve de frigories. Le second régulateur reçoit à ses deux entrées des signaux respectivement proportionnels à une température de consigne e c et à la température e de l'enceinte régulée 10. Sn signal e de sortie, qui est proportionnel à la différence #c - #e, c e alimente le moteur 59 du ventilateur 58. On décrira à présent le fonctionnement de l'étuve réfrigérée selon l'invention. La température de consigne #c étant réglée à la valeur choisie, et l'électro-vanne de dégivrage 48 étant fermée, on met en marche le moteur (non représenté) du groupe froid 26. De façon connue en soi, le fluide frigorigène en se vaporisant dans lévaporateur 34 absorbe de la chaleur qu'il prélève dans le caisson auxi- liaire 52. La température eeva diminue alors progressivement et le froid s'accumule dans le caisson auxiliaire jusqu'S la limite fixéepar le régulateur 60. La température e de lXent e ceinte 10 étant initialement relativement élevée, la différence Iec - eei est également élevée.Le signal fourni par le second régulateur 62, qui est proportionnel à cette différence, entratne le ventilateur 58 à grande vitesse, de sorte qu'un grand débit d'air froid est soufflé, à travers le passage supérieur 54 et les trous 57 du faux-plafond 59, dans l'enceinte régulée 10, en memAe temps que l'air rela- tivement chaud se trouvant à la partie inférieure de l'enceinte est recyclé dans le caisson auxiliaire par l'intermédiaire du passage inférieur 56. La température & de l'enceinte diminue donc progressivement, de sorte que la différence |#c - eet s'amenuise. Quant à la différence eeva - e elle reste à peu e près constante puisque lorsque e diminue le groupe froid con- e tinue de faire baisser eeva. Dès que |e - eei devient inférieure à une valeur de seuil prédéterminée, le groupe froid 26 s'arrête de fonctionner. Les faibles fluctuations de la température e e de l'enceinte par rapport à la température de consigne e sont alors compensées par le ventilateur 58 qui prélève sur le réservoir de froid que constitue le caisson auxiliaire la quantité de froid nécessaire pour rendre la différence 8 Iec - 8 nulle. Lorsque l'évaporateur doit être dégivré , un détecteur de givre commande l'ouverture de l'électro- vanne 48. Le fluide frigorigène passe alors du compresseur 28 à l'évaporateur 34 par l'intermédiaire du conduit 50, et donc sans passer par le condenseur 30. Dans le même temps on impose l'arrêt du ventilateur. On notera que l'on peut effectuer un recyclage total ou partiel de l'air de l'enceinte régulée vers le caisson auxiliaire. A cet effet, dans le passage 56 peut être branchée une conduite 66 débouchant à l'atmosphère et qui est munied'une vanne 68. Lorsque cette dernière est fermée, le recyclage de l'air de l'enceinte est total, et lorsqu'elle est plus ou moins ouverte, le recyclage est partiel, un débit d'air frais extérieur plus ou moins grand étant refoulé versle caisson auxiliaire. En conclusion, le régulateur 60 de commande du groupe froid assure la production du froid dans le caisson auxiliaire, tandis que le régulateur 62 effectue une régulation plus fine de la température de l'enceinte régulée en contrôlant le débit du caisson auxiliaire vers l'enceinte régulée. Les frigories qui sont stockées en grande quantité dans le caisson auxiliaire étant immédiatement disponibles, le temps de réponse de l'étuve réfrigérée selon l'invention est extrêmement rapide et le rendement est améliorée D8autre part, l'homogénéité de la température de l'enceinte n'est plus perturbée par les points froids que constituait l'évaporateur intégré dans l'enceinte. REVENDICATIONS 1.- Etuve réfrigérée à température stabilisée, du type eomprenant une enceinte isolée à réfrigérer (10), un groupe froid (26) et un premier système de régulation classique (60) par tout ou rien commandant 1'arrêt et la mise en marche du groupe froid, assurant ainsi une ré régulation grossière de la température de l'enceinte, un évaporateur (34) monté dans un caisson auxiliaire (52) situé à l'extérieur de l'enceinte à réfrigérer (10) et qui est relié à cette derniere par deux conduits, l'un (54) pour amener l'air froid à 11enceinte à réfrigérer et l'autre (56) pour recycler au moins partiellement l'air relativement chaud dans le caisson auxiliaire, caractérisée en ce quelle comprend en outre - un circulateur d'air constitué par une turbine à vitesse variable (58), entraînée par un moteur (59) qui est piloté par ledit second système de régulation (62), ledit circulateur permettant d'entratner l'air en mouvement cyclique du caisson auxiliaire (52) à l'enceinte à réfrigérer (10), - un second système de régulation (62) destiné à régler le débit d'air froid fourni par le circulateur à l'enceinte à réfrigérer, et - une vanne réglable (68) montée dans le conduit (56) de recyclage de l'air vers l'évaporateur, de maniere à admettre dans ledit conduit un débit réglable d'air frais ambiant. 2.- Etuve réfrigérée selon la revendication 1 caractérisée en ce que le second système de régulation est constitué par un régulateur de type proportionnel. 3.- Etuve réfrigérée selon la revendication 1, caractérisée en ce que le premier système de régulation (60) reçoit à ses entrées deux signaux respectivement proportionnels aux températures de l'évaporateur (eev ) eva et de l'enceinte (e0), et en ce que le second système de régulation (62) reçoit à ses entrées des signaux proportionnels à une température de consigne (e0) et à la température de l'enceinte (ee).