Brevet FR2661735A1 — publié le 19911108

L'invention concerne de façon générale un appareil de refroidissement et/ou de climatisation (dit ci-après "appareil de climatisation") pour une armoire électrique de distribution ou de commande (dite ci-après "armoire électrique"). Plus particulièrement, l'invention concerne l'optimisation de la régulation et de la sécurité de fonctionnement de cet appareil de climatisation. Dans le cas de 11 appareil de climatisation associé à une armoire électrique, l'air est extrait par aspiration, à l'aide d'un ventilateur d'évaporateur, de 11 armoire électrique, il est acheminé sur un évaporateur et, refroidi ou réchauffé, il est renvoyé dans l'armoire électrique. De l'air extérieur est aspiré, à l'aide d'un ventilateur pour condenseur, dans le boîtier de l'appareil de climatisation, cet air est acheminé de façon qu'il passe par le condenseur et il est de nouveau renvoyé à l'atmosphère. L'évaporateur est relié à l'aide d'un compresseur au condenseur de liquéfaction et le condenseur est relié à l'aide d'une soupape régulable de détente à l'évaporateur.La température de 1 air aspiré dans 1 armoire électrique est surveillée à l'aide d'un premier détecteur ou capteur de température et sert à la régulation de la puissance de refroidissement, et l'état de fermeture ou d'ouverture de la porte du coffret ou du châssis de l'armoire électrique est surveillé à l'aide d'un contact d'un circuit de commutation et de commande, lequel émet un signal de dérangement si la porte de l'armoire est ouverte. On connaît un appareil de refroidissement ou de climatisation de ce genre grâce à l'imprimé commercial Schaltschrank-Kühlung und Schaltschrank-Heizung 88" [ Refroidissement et chauffage d'une armoire électrique, 88 ] , pages 5 à 8 et 15 de la Société Seifert electronic, GmbH, 5828 Ennepetal (Allemagne) du 24 juin 1988. Cette surveillance simple de la température de l'air extrait par aspiration de l'armoire électrique ne suffit pas à garantir une sécurité optimale à l'encontre d'une surcharge thermique des composants et groupes de composants électroniques sensibles et fragiles montés dans l'armoire de commande. L'ensemble du système de refroidissement manifeste une inertie notable de sorte que, lors de l'interrogation pour le déclenchement d'une surveillance de la température, une température excessive risque de régner pendant un temps assez long déjà dans l'armoire électrique et risque aussi de provoquer des pannes, défaillances ou endommagements des composants ou groupes de composants. L'invention a pour but de fournir un appareil de refroidissement et/ou de climatisation du genre indiqué au début du présent exposé et qui comporte, en plus d'une surveillance de la température, une surveillance supplémentaire utilisant une diminution ou un arrêt ou panne de la capacité de refroidissement de l'appareil de climatisation pour émettre un signal précoce de dérangement, destiné à éviter sûrement une surcharge thermique dans l'armoire électrique. Selon l'invention, on atteint ce but et l'on résout le problème ainsi posé du fait que, lorsque la porte de l'armoire est fermée, le ventilateur de l'évaporateur est enclenché en permanence cependant que le ventilateur de du condenseur et le compresseur peuvent être mis en circuit et hors circuit selon la température de l'air extrait par aspiration du châssis de l'armoire électrique et/ou selon la température régnant dans le boîtier ou le coffret de l'appareil de climatisation ; du fait que les valeurs nominales des courants alimentant le ventilateur de l'évaporateur, le ventilateur du condenseur et le compresseur sont surveillés par des détecteurs de courant et qu'un signal de dérangement peut être émis lorsque les détecteurs de courant établissent l'existence d'un écart par rapport au courant nominal ou de consigne admissible. La surveillance de l'état de fermeture (ou d'ouverture) de la porte de l'armoire électrique permet d'éviter une élévation de la quantité de refroidissement nécessaire et une surcharge de l'appareil de climatisation. La surveillance du ventilateur de l'évaporateur, du venti lateur du condenseur et du compresseur englobe tous les groupes de composants de l'appareil de climatisation dont la panne risque d'être liée à une panne de climatisation ou à une diminution de la capacité de refroidissement et/ou de climatisation. Dès le début de la diminution ou de l'arrêt du refroidissement ou de la climatisation, un signal de dérangement peut déjà être émis et les mesures nécessaires peuvent déjà être déclenchées et mises en oeuvre avant que la température ne s'élève dans l'armoire électrique et que cette élévation de la température soit décelée par la surveillance de la température. Pour la surveillance du courant, on prévoit que les détecteurs de courant entrent en fonctionnement actif lorsque le courant nominal associé est trop petit ou trop grand pour pouvoir déceler l'ensemble des possibilités d'erreur ou de panne. Le mode correct de fonctionnement du condenseur est surveillé du fait que l'on surveille, à l'aide d'un appareil de surveillance de basses pressions la basse pression à l'entrée du compresseur et, à l'aide d'un appareil de surveillance de hautes pressions la haute pression à la sortie du compresseur et, également, à l'aide de détecteurs de la température simultanément aussi les températures à l'entrée et à la sortie du condenseur,pour voir si cela correspond à des valeurs prédéterminées ou à des domaines de valeurs prédéterminées et que, si les valeurs constatées se trouvent au-dessous ou au-dessus des valeurs prescrites, un signal de dérangement peut être déclenché; et aussi du fait qu'à l'aide d'un autre détecteur de températures, la température régnant à la sortie de l'évaporateur et/ou celle régnant à la sortie du condenseur est ou sont surveillées et servent à provoquer l'émission du signal de dérangement lorsque la température surveillée s'écarte d'une valeur ou d'une région de valeurs prescrites ou prédéterminées. Selon une forme de réalisation de l'invention, il est prévu qu'en cas d'entrée en fonctionnement actif du premier détecteur de la température au niveau du ventilateur de l'évaporateur, il y ait, en plus de l'émission du signal de dérangement, une mise à l'arrêt ou une déconnexion de ce ventilateur et que le ventilateur du condenseur et le compresseur puissent être déconnectés alors qu'en cas d'entrée en fonctionnement actif des second et troisième détecteurs de température, de l'appareil de surveillance de la basse pression et/ou de l'appareil de surveillance de la haute pression, le ventilateur du condenseur et le compresseur puissent être déconnectés et mis hors service. Pour pouvoir régler et ajuster la capacité de chauffage et de refroidissement de l'appareil de climatisation, un développement supplémentaire prévoit la présence d'organes établissant les valeurs de consigne pour la température intérieure de l'armoire en cas de refroidissement, la température de l'air extérieur aspiré à travers un filtre, la température des points chauds dans l'armoire électrique, la température intérieure de l'armoire en cas de chauffage et l'humidité relative. Il est ainsi prévu pour la régulation que des circuits de régulation soient associés au ventilateur de l'évaporateur, au ventilateur du condenseur et au compresseur ; que l'air renvoyé vers l'intérieur du châssis de l'armoire électrique soit acheminé de manière à passer par un dispositif de chauffage auquel un circuit de régulation est associé, et qu'un circuit de régulation soit associé à la soupape de détente. On peut optimiser la régulation en prévoyant la possibilité d'acheminer l'indication de la valeur de toutes les grandeurs ainsi surveillées à un microprocesseur qui, selon un programme déterminé, commande la mise en circuit et hors-circuit de l'appareil de climatisation ainsi que la mise en circuit et/ou hors circuit du ventilateur de l'évaporateur, du ventilateur du condenseur et du compresseur, ainsi que les circuits de régulation qui leur sont associés. Les circuits de régulation du ventilateur du compres seur, du ventilateur du condenseur, et du compresseur peuvent ainsi prendre la forme de circuits de régulation d'une vitesse de rotation. L'invention sera maintenant explicitée plus en détail en regard d'un schéma synoptique de principe d'un exemple de réalisation, présenté à titre illustratif et nullement limitatif. Dans l'exemple de réalisation ainsi représenté, le boîtier KG de l'appareil de refroidissement ou de climatisation est monté avec tous ses dispositifs sur le bâti ou châssis SG de l'armoire électrique. L'intérieur IK de cette armoire communique, par des ouvertures ménagées dans la paroi de couverture du châssis SG, avec l'intérieur du boîtier KG de l'appareil de climatisation. Le dispositif El de circuit de commutation surveille l'état de fermeture de la porte d'armoire faisant partie du châssis SG de cette armoire électrique. Si la porte est ouverte, le dispositif El reste à l'état de non fonctionnement actif normal et il peut émettre un signal de dérangement.Si la porte de l'armoire est fermée, le dispositif El fonctionne normalement et il enclenche le fonctionnement de l'appareil de climatisation, de sorte que le ventilateur VMI de ltévapo- rateur est connecté en continu et il extrait par aspiration l'air de l'armoire électrique et fait passer cet air par l'évaporateur VD, où l'air est refroidi. Puis, après avoir traversé l'appareillage H de chauffage, l'air revient dans l'armoire électrique. La température de l'air aspiré est surveillée à l'aide d'un premier détecteur T1 de la température et la température à la sortie de l'évaporateur VD est également surveillée à l'aide d'un autre détecteur ou capteur T7 de la température.Un détecteur ou capteur T5 de température surveille l'air recyclé vers l'armoire électrique lorsque l'appareillage H de chauffage est enclenché dans l'appareil de climatisation. Un premier détecteur Il de courant surveille le ventilateur VM1 de l'évaporateur pour vérifier si le courant d'alimentation de ce ventilateur est bien le courant nominal, c'est-à-dire que le cou rant ne doit être ni trop faible ni trop fort. De même, les détecteurs I2 et I3 de courant surveillent l'alimentation en courant du ventilateur VM2 du condenseur et celle du compresseur VM3, respectivement, de façon à émettre un signal de dérangement si ces détecteurs Il, I2 et I3 décèlent un écart, et par exemple un écart préétabli, par rapport au courant nominal normal ou tolérable.Un dispositif Q peut constater également la quantité Q1 de condensat apparaissant dans l'évaporateur VD. Un circuit Ai de régulation de la vitesse de rotation est associé au ventilateur VM1 de l'évaporateur. La sortie de 1 'évaporateur VD communique, par l'intermédiaire du compresseur VM3, avec un condenseur VF dont la sortie communique, par l'intermédiaire d'une soupape V1 réglable de détente, avec l'évaporateur VD. Le ventilateur VM2 du condenseur aspire, par l'intermédiaire d'un filtre Fi, l'air extérieur qu'il introduit dans le boîtier KG de l'appareil de climatisation. Après être passé par le condenseur VF, cet air traverse le filtre F2 pour repartir à l'atmosphère et, ainsi, on peut considérer que le circuit AK de l'air extérieur est également fermé. Le détecteur T2 de température décèle la température de cet air extérieur. La température à l'intérieur de l'armoire peut être affichée sur un afficheur TA de la température. Des circuits A2 et A3 de régulation de la vitesse de rotation sont associés au ventilateur VM2 du condenseur, et au compresseur VM3, respectivement. La soupape V1 de détente est également équipée d'un circuit A4 de régulation de débit. La capacité de chauffage de l'appareillage H de chauffage peut être régulée à l'aide d'un circuit AS de régulation. Un détecteur T3 de la température surveille la température à la sortie du condenseur VF et un détecteur T4 de température peut exercer une surveillance pour déceler la présence éventuelle de points chauds dans l'armoire électrique. Enfin, un détecteur T6 de la température décèle la température à la sortie de la soupape V1 de détente. Un dispositif pi de surveillance basse pression surveille la basse pression à l'entrée du compresseur VM3 et un dispositif p2 de surveillance de haute pression surveille la haute pression à la sortie de ce compresseur VM3. Si la basse pression chute au-dessous d'une valeur nominale, cela signifie que l'évaporateur VD est givré. Si la haute pression excède une valeur nominale, cela indique que la température extérieure est trop élevée. Dans de tels cas, en plus de l'émission d'un signal de dérangement, il y a déconnexion et mise à l'arrêt du ventilateur VM2 du condenseur et aussi du compresseur VM3. Toutes les valeurs des grandeurs ainsi surveillées sont acheminées au microprocesseur IF, qui déclenche les processus et opérations nécessaires de commutation, de marche/arrêt ou de régulation. Si le ventilateur VM1 de l'évaporateur tombe en panne, le ventilateur VM1, mais aussi le ventilateur VM2 du condenseur ainsi que le compresseur VM3 sont déconnectés et mis à l'arrêt et un signal de dérangement est émis, et le microprocesseur peut alors associer à ce signal de dérangement un chiffre ou repère désignant l'erreur ou la panne. Si le ventilateur VM2 du condenseur ou bien le compresseur VM3 tombe en panne, ils sont tous deux déconnectés et mis à l'arrêt, et un autre signal d'erreur est associé au signal de dérangement. Si la porte de l'armoire est fermée et que la température de l'air aspiré excède la valeur nominale prescrite, émise et réglée par l'émetteur R1 de valeur nominale, il y a mise en circuit et enclenchement du fonctionnement du ventilateur VM1 de l'évaporateur, du ventilateur VM2 du condenseur et aussi du compresseur VM3. Un nouveau signal d'erreur ou de panne accompagne le signal de dérangement. Si la température intérieure de l'armoire électrique tombe au-dessous d'une valeur nominale prédéterminée, il y a mise en circuit et fonctionnement à nouveau du ventilateur VM1 de l'évaporateur, du ventilateur VM2 du condensateur et aussi du compresseur VM3. Le micro processeur attribue un numéro ou un indice repère d'erreur ou de panne correspondant au signal de dérangement alors émis. Comme indiqué ci-dessus, le détecteur Q de condensat surveille la formation d'un condensat et en détermine la quantité Q1, dans la zone de l'évaporateur VD, et cette grandeur est également prise en compte dans le programme de surveillance. On peut également monter dans l'armoire électrique un détecteur RF1 d'humidité, qui envoie au microprocesseur des valeurs correspondant en vue de permettre le déclenchement d'un processus de chauffage. L'émetteur R5 de valeur de consigne indique la valeur nominale de l'humidité relative. Les émetteurs Ri et R4 fournissent les valeurs de consigne prédéterminées respectives en cas de refroidissement et en cas de chauffage pour la température régnant à l'intérieur de l'armoire électrique. L'émetteur R2 indique au détecteur T2 de la température de l'air extérieur aspiré la valeur nominale de cette température et permet ainsi la surveillance de l'encrassement du filtre F1. Si le détecteur T4 de la température est chargé de surveiller l'apparition ou la présence de points chauds dans l'armoire électrique, un émetteur R3 de valeur de consigne peut indiquer à l'avance la température maximale autorisée. Une touche ou un bouton poussoir Si permet de déclencher le déroulement d'une opération de vérification au cours de la surveillance du bon fonctionnement de l'appareil de climatisation. REVENDICATIONS 1. Appareil de climatisation, et notamment de refroidissement, d'une armoire électrique, permettant d'extraire par aspiration, à l'aide d'un ventilateur, l'air de cette armoire électrique, d'acheminer l'air sur un évaporateur et de recycler cet air, refroidi ou réchauffé, vers l'armoire électrique, cependant que l'air extérieur est aspiré à l'aide d'un ventilateur, relié à un condenseur, dans le boîtier de l'appareil de climatisation, cet air étant acheminé de manière à traverser un condenseur et étant de nouveau renvoyé à l'atmosphère ; l'évaporateur étant relié par l'intermédiaire d'un compresseur au condenseur et le condenseur étant relié, par l'intermédiaire d'une soupape réglable de détente, à l'évaporateur ; la température de l'air extrait par aspiration de l'armoire électrique étant surveillée à l'aide d'un premier détecteur de la température et cette valeur servant à la régulation de la puissance de refroidissement ; et l'état de fermeture de la porte du châssis de l'armoire électrique étant surveillé à l'aide d'un contact d'un circuit de commutation, qui émet un signal de dérangement lorsque la porte de l'armoire est ouverte, appareil climatiseur caractérisé en ce que, lorsque la porte de l'armoire est fermée, le ventilateur (VM1) associé à l'évaporateur est connecté pour marcher en continu cependant que le ventilateur (VM2) associé au condenseur et que le compresseur (VM3) peuvent être connectés et déconnectés selon la température de l'air extrait par aspiration du châssis (SG) de l'armoire électrique ou selon la température régnant à l'intérieur du boîtier (KG) de l'appareil de climatisation ou en fonction des deux températures ; en ce que les courants électriques nominaux alimentant le ventilateur (VM1) associé à l'évapo- rateur, le ventilateur (VM2) associé au condenseur et le compresseur (VM3) sont surveillés à l'aide de détecteurs (Il, I2, 13) de courant et en ce qu'un signal de dérangement peut être émis lorsque les détecteurs (I1, 12, I3) de courant décèlent un écart par rapport au courant électrique nominal admissible. 2. Appareil de climatisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les détecteurs (Il, I2, I3) de courant électrique émettent une indication lorsque le courant électrique nominal associé respectivement est trop faible ou trop fort. 3. Appareil de climatisation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au moyen d'un dispositif (pi) de surveillance de la basse pression, la basse pression à l'entrée du compresseur (VM3) est surveillée et, au moyen d'un dispositif (p2) de surveillance de la haute pression, la haute pression est surveillée à la sortie du compresseur (VM3) et, simultanément aussi, à l'aide de détecteurs (par exemple T3) de la température, les températures à l'entrée du condenseur (VF) ou à la sortie de ce condenseur (VF), ou bien à l'entrée et à la sortie du condenseur, sont surveillées pour constater que leurs valeurs se situent bien à des valeurs prédéterminées ou dans un domaine des valeurs prédéterminées ; et en ce qu'un signal de dérangement peut être déclenché en cas de dépassement, vers le bas ou vers le haut, des valeurs prédéterminées respectives. 4. Appareil de climatisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'un détecteur (T7) supplémentaire de température surveille la température à la sortie de l'évaporateur (VD) et sert à émettre un signal de dérangement lorsque cette température s'écarte d'une valeur prédéterminée ou d'une gamme prédéterminée de valeurs. 5. Appareil de climatisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, si le premier détecteur (I1) de courant électrique indique une anomalie du fonctionnement du ventilateur (VM1) associé à l'évaporateur, l'émission du signal de dérangement correspondant peut provoquer également la déconnexion et la mise à l'arrêt de ce ventilateur (VM1) ainsi que la déconnexion et la mise à l'arrêt du ventilateur (VM2) associé au condenseur et du compresseur (VM3). 6. Appareil de climatisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que si les second et troisième détecteurs (I2, I3) de courant électrique signalent un écart de la consommation respective de courant du ventilateur (VM2) et du compresseur (VM3) ou si le dispositif (pi) de surveillance de la basse pression ou le dispositif (p2) de surveillance de la haute pression indiquent des anomalies, ou s'il y a indication d'anomalie par des détecteurs (12 et 13) et par les dispositifs (pl et p2), le ventilateur (VM2) associé au condenseur, et le compresseur (VM3) peuvent être déconnectés et mis à l'arrêt. 7. Appareil de climatisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte des émetteurs (R1 à R5) de valeurs nominales ou de consigne pour la température à l'intérieur de l'armoire lorsque l'appareil de climatisation fonctionne en mode refroidissement, la température de l'air extérieur aspiré par l'intermédiaire du filtre (Fl), la température d'éventuels points chauds dans l'armoire électrique, la température régnant à l'intérieur de l'armoire électrique lorsque l'appareil de climatisation fonctionne en mode chauffage, et l'humidité relative de l'air. 8. Appareil de climatisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que des circuits (Al, A2, A3) de régulation sont associés au ventilateur ( VM1) correspondant à l'évaporateur, au ventilateur (VM2) correspondant au condenseur, et au compresseur (VM3). 9. Appareil de climatisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'air à réintroduire dans le châssis (SG) de l'armoire électrique passe par un appareillage (H) de chauffage, auquel est associé un circuit (A4) de régulation. 10. Appareil de climatisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'un circuit (A5) de régulation est associé à une soupape (V1) de détente. 11. Appareil de climatisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les valeurs de toutes les grandeurs surveillées peuvent être acheminées à un microprocesseur (IF) qui pilote et commande, selon un programme prédéterminé, la mise en circuit et hors-circuit des divers composants de cet appareil ainsi que du ventilateur (VM1) associé à l'évaporateur, du ventilateur (VM2) associé au condenseur, et du compresseur (VM3), et qui pilote également les circuits (Ai à A5) de régulation associés à cet appareil. 12. Appareil de climatisation selon la revendication 11, caractérisé en ce que les circuits (Ai, A2, A3) de régulation respectivement associés au ventilateur (VM1), au ventilateur (VM2) et au compresseur (VM3), ont la forme de circuits de régulation de la vitesse de rotation de ces composants.