Brevet FR2614681A1 — publié le 19881104

ARMOIRE FRIGORIFIQUE A TROIS COMPARTIMENTS A TEMPERATURES DIFFERENTES. L'invention concerne une armoire frigorifique possédant au moins trois compartiments à températures différentes refroidis par un circuit frigorifique unique alimenté par un seul motocompresseur. Elle s'applique tout particulièrement aux armoires frigorifiques possédant un compartiment de congélation ou de conservation à température très basse (de l'ordre de -18 C), un compartiment de réfrigération à température plus élevée (de l'ordre de +5 C) et un compartiment à température intermédiaire (de l'ordre de O C). D'une façon plus générale, elle s'applique à toutes les armoires frigorifiques nécessitant des températures différentes dans leurs différents compartiments. Parmi les types les plus répandus d'armoires frigorifiques multicompartiments, se trouvent des ensembles combinés réfrigérateurcongélateur, dont les évaporateurs sont reliés à un circuit frigorifique unique -alimenté par un seul compresseur. Parfois, le compartiment de réfrigération est en liaison thermique avec un compartiment à température supérieure appelé compartiment de cave, et le froid est transféré par convection thermique de l'un à l'autre, grâce à des ouvertures pouvant dans certains cas être obstruées plus ou moins partiellement par des volets. Normalement, le fluide frigorigène après compression passe dans un condenseur, avant d'être détendu et d'être dirigé vers l'évaporateur du compartiment de réfrigération, puis vers l'évaporateur du compartiment de congélation, en ayant subi ou non une détente complémentaire entre les deux évaporateurs, avant de revenir au compresseur.- Dans ce cas, l'injection du fluide est dite normale, et à double ou simple détente. Dans d'autres cas, le fluide traverse d'abord l'évaporateur du compartiment de congélation avant celui du compartiment de réfrigération. L'injection est alors dite inversée. Dans ce cas la mise au point du circuit frigorifique en vue d'un bon rendement est plus difficile à réaliser. On connaît, depuis peu, des armoires frigorifiques comportant un compartiment de taille réduite à température intermédiaire, qui dans les applications connues est de l'ordre de 0 C. Cette température permet une conservation plus longue des aliments. On obtient cette température, dans les armoires connues, de diverses manières qui présentent chacune des inconvénients. Dans un premier type d'armoire, le compartiment à température intermédiaire est en échange thermique par l'intermédiaire d'un canal de liaison avec le compartiment à température plus basse, c'est-à-dire le compartiment de congélation ou de conservation, de sorte qu'un transfert de froid peut avoir lieu de l'un à l'autre par convection. Dans ce but, le compartiment à température intermédiaire est normalement situé sous le compartiment à température plus basse, et l'apport de froid se fait par une turbine ou un ventilateur, commandé par un thermostat situé dans le compartiment à température intermédiaire, et générant un flux d'air pulsé dans ledit compartiment. De l'air froid est aspiré dans le compartiment à température plus basse et réinjecté dans l'autre. L'air pulsé a l'avantage d'éviter la formation de givre, mais présente l'inconvénient d'entraîner une dessication des aliments et un mélange d'odeurs qui impose un emballage préalable des denrées. De plus, la réalisation du canal complique quelque peu la réalisation de la cuve de l'armoire, de sorte que le prix de revient est notablement augmenté. Enfin, l'échange thermique existant entre ces deux compartiments peut être préjudiciable au bon rendement frigorifique dans le compartiment à température plus basse. Dans un second type d'armoire, le froid s'obtient dans le compartiment à température Intermédiaire, à l'aide d'un évaporateur placé dans ce compartiment et relié à un circuit *261468 1 frigorifique. Ledit évaporateur peut être un élément du même circuit frigorifique que celui des évaporateurs des autres compartiments, l'armoire comportant alors un circuit frigorifique unique alimenté par un seul motocompresseur, ou bien encore ledit évaporateur peut être en série avec un seul des évaporateurs, par exemple celui relié au compartiment de congélation, cette série étant alimentée par un premier motocompresseur, et l'évaporateur du compartiment de réfrigération appartient dans ce cas à un autre circuit frigorifique alimenté par un second motocompresseur. La solution du circuit frigorifique unique avec un seul compresseur alimentant trois évaporateurs est difficile à mettre en oeuvre, car elle pose de gros problèmes de régulation, et impose de réaliser une détente supplémentaire du fluide à proximité de l'évaporateur du compartiment intermédiaire. La solution mettant en oeuvre deux circuits alimentés chacun par un motocompresseur est coûteuse. L'invention a pour objet de remédier à ces Inconvénients de coût et de rendement. Selon l'inventlon, une armoire frigorifique comportant au moins trois compartiments à températures différentes, dont deux sont refroidis par deux évaporateurs distincts, un pour chaque compartiment, reliés Aà un circuit frigorifique unique à compresseur et condenseur, et comportant un organe de détente entre lesdits évaporateurs, est caractérisée en ce que l'organe de détente entre les deux évaporateurs est un capillaire, et en ce qu'une partie au moins dudit caplllaire est placée en échange thermique avec un troisième compartiment, et constitue l'organe de refroidissement dudit compartiment. Il est clair que le pouvoir frigorifique du capillaire est relativement faible, et c'est pourquoi, dans un mode de réalisation préféré, le capillaire est utilisé dans un compartiment à température intermédiaire à celles des compartiments refroidis par- les évaporateurs, et/ou de taille inférieure auxdits compartiments. 261468 1 Un tel agencement réduit considérablement les problèmes de rendement, par rapport à ceux mettant en oeuvre plus de deux évaporateurs en série, et est nettement moins coûteux que celui qui nécessite deux circuits frigorifiques indépendants alimentés chacun par un compresseur. Par ailleurs, le montage d'une telle armoire ne nécessite pas plus de tube qu'une armoire classique à deux compartiments refroidis par un circuit frigorifique unique à un seul compresseur, car le capillaire intermédiaire n'y est pas 0 plus long. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront avec la description cl-après, faite en regard des figures annexées sur lesquelles: - La figure 1 est un schéma de principe d'une armoire frigorifique conforme à l'invention; - La figure 2 schématise une variante perfectionnée de réalisation du troisième compartiment - Les figures 3 et 4 sont des illustrations de variantes de circuits de régulation pour la présente armoire. Sur la figure 1 est représentée une armoire frigorifique 1 à trois compartiments 11,12,13, en regard du circuit frigorifique 2 à compresseur unique 20 nécessaire à son refroidissement, conformément à la présente invention. L'exemple décrit s'applique, dans le cas o le troisième compartiment 12 est à température intermédiaire et est intercalé entre les deux autres 11, 13, à températures supérieure et inférieure. Dans l'exemple représenté, le compartiment à température supérieure 11 est situé en bas de l'armoire et le compartiment à température supérieure 13 est en haut. Leur disposition relative peut être modifiée, pour des raisons ergonomiques notamment. Le circuit frigorifique 2 représenté fonctionne en injection normale, c'est-à-dire que le compresseur 20 alimente tout d'abord l'évaporateur 21 du compartiment à température plus 26 1 4 6 8 1 haute 11, avant d'alimenter l'évaporateur 23 du compartiment à température plus basse 13. Entre la sortie du compresseur et l'évaporateur 21 du compartiment à température plus haute '11, se trouve le condenseur 25, en échange thermique avec l'extérieur, puis un organe de détente tel qu'un capillaire 24. Entre la sortie de l'évaporateur 21 du compartiment à température plus haute 11 et l'entrée de l'évaporateur 23 du compartiment à température plus basse 13, se trouve un capllaire 22 de détente qui, conformément à la présente Invention, est utilisé comme organe de refroidissement du compartiment à température intermédiaire 12. A cet effet, le capillaire 22 de détente entre les deux évaporateurs 21,23 est, au moins en partie, à l'intérieur dudit compartiment à température intermédiaire, de sorte qu'un échange thermique se crée, lors du fonctionnement, entre le capillaire et l'intérieur du compartiment. La sortie de l'évaporateur 23 du compartiment à température plus basse 13 est reliée à l'entrée du comnpresseur 20. Bien entendu, le circuit frigorifique peut comporter d'autres éléments classiques tels que bouilleur,etc. Le circuit de régulation thermique permettant le démarrage du compresseur 20 dans ce cas de figure n'est pas représenté, mals on peut envisager de placer un thermostat de démarrage du compresseur 20 dans n'importe lequel des compartiments, de façon à donner une priorité au compartiment considéré. De préférence, cependant, le thermostat est placé dans le compartiment à température plus basse ou dans celui à température plus haute, plutôt que dans celui à température intermédiaire. La figure 2 montre le schéma de principe d'une variante perfectionnée dans laquelle un ventilateur 26 ventile le capillaire 22 de refroidissement du compartiment à température intermédiaire 22. Afin d'éviter un brassage d'air dans ce compartiment 2 6 1 4 6 8 1 qui serait préjudiciable au rendement frigorifique et risquerait d'entraîner une dessicatlon, de préférence, le ventilateur 26 est dans un conduit 27, de même que la partie du capillaire 22 utilisée pour le refroidissement. De préférence, l'entrée du conduit 27 est à proximité de la partie basse d'une paroi verticale dudit compartiment, et la sortie est en regard de la paroi supérieure du compartiment, dans une zone diagonalement éloignée de l'entrée dudit conduit, de sorte que l'air froid ventilé se répartit dans tout le compartiment, comme l'indiquent les double flèches, en profitant au maximum des phénomènes de convection naturelle. Ainsi si, comme le montre la figure 2, l'entrée du conduit 27 est près de la paroi arrière du compartiment, la sortie est à proximité de la face avant de l'armoire en haut du compartiment. Le ventilateur 26 est entraîné par un moteur 28 électrique alimenté par le circuit électrique de l'armoire, non représenté sur cette figure. La régulation thermique peut être indépendante ou non des besoins frigorifiques du compartiment à température intermédiaire. La figure 3 en est une illustration. Ainsi, dans un exemple d'indépendance, le thermostat de régulation est dans le compartiment à température plus haute, et la détection d'un besoin de froid dans ce compartiment entraîne la mise en route du compresseur 20 et simultanément celle du moteur 28 du ventilateur. Dans une variante sembiable, le thermostat 30 est situé dans le compartiment à température plus basse. La régulation peut être aussi totalement dépendante du compartiment à température Intermédiaire. Dans ce cas, le thermostat 30 de démarrage du compresseur 20 et du moteur 28 de ventilateur est situé dans ledit compartiment. Dans les trois exemples qui viennent d'être évoqués, le moteur 28 du ventilateur 26 et le moteur du compresseur 20 sont en parallèle, comme le montre la figure 3, et un contact 29 2 6 1 4 6 8 1 - 7 électrique est associé au thermostat 30 qui peut être situé indifféremment dans l'un ou l'autre des compartiments. Ce contact 29 est placé entre la source d'alimentation électrique et un point commun de l'alimentation du compresseur 20 et du moteur 28 du ventilateur 26. Ce contact est fermé par le thermostat 30, dès qu'un besoin de froid se fait sentir à l'intérieur du compartiment dans lequel il se trouve. La figure 4 est une illustration d'une variante perfectionnée de régulation dans laquelle la mise en route du compresseur est liée au besoin en froid dans le compartiment à température plus haute 11 et dans laquelle le ventilateur 26 n'est mis' en route que si un besoin d'apport de froid se fait sentir dans le compartiment à température intermédiaire 12, et que simultanément le compresseur fonctionne. Pour cela, la mise en route du compresseur est obtenue par un thermostat 31 associé à un contact 32 placé dans le circuit commun d'alimentation du compresseur 20 et du moteur du ventilateur. Le thermostat 31 est à l'intérieur du compartiment à température plus haute 11. Le circuit d'alimentation du moteur 28 du ventilateur 26 est en parallèle sur les bornes du compresseur 20, et comporte un contact 33 associé à un thermostat 34 placé à l'intérieur du. compartiment à température intermédiaire '12. Le contact 33 est fermé lorsque le compartiment 12 nécessite un apport de froid, mals le ventilateur 26 ne peut démarrer que si simultanément le contact 32 de mise en route du compresseur est fermé. Cet agencement évite que le ventilateur aspire inutilement de l'air relativement chaud alors que le compresseur est à l'arrêt. Dans une variante non représentée, le thermostat 31 de mise en route du compresseur 20 est dans le compartiment à température plus basse. Il est bien entendu que la réallsation des dispositifs de régulation n'est pas limitée aux seules variantes décrites, et que d'autres variantes autorisant des fonctions identiques 2 6 1 4 6 8 1 sont possibles. La réalisation du circuit frigorifique d'une telle armoire est particulièrement aisée car elle ne nécessite pas plus de tube que les armoires classiques à deux compartiments et à un seul compresseur pour réaliser la jonction entre le compartiment à température plus haute et le compartiment à. température plus basse. En effet, dans les armoires classiques, cette jonction nécessite la sortie d'une longueur suffisante de capillaire entre les deux compartiments. Lors de la réalisation de la présente armoire, il n'est pas nécessaire de sortir plus de tube. Il suffit de faire passer le capiaihre de jonction à l'intérieur du compartiment à température intermédiaire, puis de le mettre en forme pour constituer l'organe de refroidissement du compartiment à température intermédiaire. De préférence, ladite mise en forme est réalisée en enroulant le capillaire sur un gabarit qui est retiré après, ainsi le capillaire prend la forme d'un serpentin. L'invention est donrc particulièrement avantageuse en raison de son faible coût, de sa facilité de réalisation et de son fonctionnement à température précise, notamment dans les cas o le démarrage du compresseur est déterminé par la température de l'un des compartiments à température supérieure ou inférieure, et dans lesquels un ventilateur répartit le froid, si nécessaire, dans le compartiment à température intermédiaire. Dans un mode de réalisation, le compartiment à température inférieure est un compartiment de congélation à -18 C environ, le compartiment à température supérieure est un compartiment de réfrigération à +5 C environ et le compartiment à température intermédiaire est un compartiment maintenu dans des températures proches de 0 C. REVENDICATIONS 1. Armoire frigorifique comportant au moins trois compartimhnents (11,12, 13) A températures différentes, dont deux (11,13) sont refroidis par deux évaporateurs (21,23) distincts, un pour chaque compartiment, reliés à un circuit frigorifique unique A compresseur (20) et condenseur (25), et comportant un organe de détente (22) entre les deux évaporateurs, caractérisée en ce que l'organe de détente (22) est un capillaire dont une partie au moins est en échange thermique avec un troisième compartiment (12) et constitue l'organe de refroidissement dudit troisième compartlment. 2. Armoire frigorifique selon la revendication 1, caractérlsée en ce que le troisième compartiment (12) est à une température intermédiaire aux deux autres (11,1.3). 3 Armoire frigorifique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le troisième compartiment (12) possède un volume inférieur à chacun des deux autres. 4. Armoire frigorifique selon l'une quelconque des revendications 1 A 3 précédentes, caractérisée en ce que le capillaire (22) de refroidissement du troisième compartiment (12) possède la forme d'un serpentin. 5. Armoire frigorifique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comporte un unique thermostat de démarrage du compresseur placé dans l'un quelconque de ses compartimnents (11,12 ou 13). 6. Armnoire frlgorifique selon l'une des revendications 1 à 4 précédentes, caractérlsée en ce que le capillaire (22) est' dans un conduit (27) ménagé dans le troisième compartiment (12), et possédant une entrée et une sortie d'air A l'intérieur dudit compartiment, et en ce qu'un ventilateur (26) est intercalé entre l'entrée et le capillaire (22). 7. Armoire frigorifique selon la revendication 6, 261 468 1' caractérisée en ce que l'entrée du conduit (27) est à proximité d'une paroi verticale dudit troisième compartiment (12), et en ce que la sortie du conduit est à proximité de la paroi supérieure, dans une zone diagonalement opposée à ladite entrée. 8. Armoire frigorifique selon la revendication 6, caractérisée en ce que le ventilateur (26) est entrainé par un moteur électrique (28) dont le circuit d'alimentation électrique est en parallèle sur les bornes du moteur du compresseur (20), et en ce qu'elle comporte des moyens pour permettre le i0 démarrage du moteur (28) du ventilateur (26) exclusivement lorsque le moteur du compresseur (20) fonctionneL. 9. Armoire frigorifique selon la revendication 8, caractérisée en ce que lesdits moyens pour permettre le démarrage du moteur du ventilateur lorsque le moteur du compresseur fonctionne sont constitués par un premier contact (29,32) électrique, qui est placé entre la source d'alimentation électrique et le point cormmnun aux circuits électriques du moteur (28) du ventilateur (26) et du moteur du compresseur, et qui est associé à un premier thermostat (30,31) placé dans l'un des trois compartiments et qui ferme ledit contact lorsqu'un apport de froid est nécessaire. 10. Armoire frigorifique selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle comporte un seul thermostat (30) placé dans l'un quelconque des compartiments, et en ce que ledit thermostat (30) est associé à au moins un contact (29) situé entre la source d'alimentatioh et les circuits des moteurs du ventilateur et du compresseur. 11. Armoire frigorifique selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit premier thermostat (31) est placé dans l'un des compartiments (11, 13) refroidis par un évaporateur (21,23) et en ce que le circuit électrique du moteur (28) du ventilateur comporte un second contact (33) associé à un second thermostat (34), placé dans le troisième compartiment (12) comprenant le ventilateur (26) et le capillaire (22), et en ce que ledit second contact (33) est fermé par le second therrpostat (34) lorsqu'un apport de froid est nécessaire dans le troisième compartiment (12). 12. Armoire frigorifique selon l'tune. quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que les premier et second compartiments (11,13) sont un compartiment de réfrigération maintenu à une température de l'ordre de +5 C et un compartiment de congélation maintenu à une température de l'ordre de -I8 C, et en ce que le troisième compartiment (12) est un compartiment de conservation maintenu A une température proche de 0 C.