Brevet FR2676115A1 — publié le 19921106

i Dans les systèmes de réfrigération tels que ceux utilisés pour refroidir des casiers pour denrées alimentaires dans des magasins, il est nécessaire de maintenir une température constante au niveau des casiers afin d'assurer la qualité de leurs contenus Les modes de vente, les articles en vente, le nettoyage et le stockage des casiers, tout contribue à faire varier la charge réfrigérante des évaporateurs qui refroidissent les casiers respectifs Afin de créer une commande à capacité variable et de maintenir une tolérance stricte au niveau de la pression d'aspiration ou de la température de l'espace réfrigéré, il est classique de commander la capacité en cyclant ou en déchargeant des compresseurs Les deux procédés font que la pression d'aspiration fluctue et que par conséquent, la température de l'espace réfrigéré varie L'utilisation d'une commande par inverseur est efficace mais très coûteuse En outre, des compresseurs combinés de façon interne à deux étages (compresseurs de refroidissement combinés) ne peuvent pas facilement être mis en oeuvre lorsqu'ils sont à déchargement de cylindre Lorsqu'un économiseur est utilisé, la vanne d'expansion thermique (VET) est commandée par une température inter-étage et/ou de décharge. Seules la pression d'aspiration et la température de l'espace réfrigéré constituent une indication des conditions réelles qui règnent dans l'espace réfrigéré La température prévue de l'espace réfrigéré peut être maintenue selon une tolérance précise au moyen de la variation de la température du liquide (c'est-à-dire la variation de l'effet de réfrigération) sur la base de la pression d'aspiration ou de la température de l'espace réfrigéré L'utilisation d'une vanne d'expansion électronique supplémentaire (VEE) de par exemple 1200 C pour maintenir une température de décharge maximale assure une désurchauffe inter-étage satisfaisante. Un objet de la présente invention consiste à proposer un procédé et un appareil prévus pour une commande à capacité variable jointe à un contrôle très serré de la température de l'espace réfrigéré. Un autre objet de la présente invention consiste à contrôler la température du réfrigérant liquide appliqué à l'évaporateur sur la base de la pression d'aspiration ou de la température qui règne dans l'espace réfrigéré Ces objets ainsi que d'autres apparaîtront ci-après et sont atteints au moyen de la présente invention. Fondamentalement, selon l'invention, dans un système à deux étages, une première vanne d'expansion électronique sensible à la pression d'aspiration dérive une partie du flux qui provient du condenseur et le dirige dans l'économiseur o il est soumis à un échange thermique avec le flux restant avant d'être injecté au niveau d'un point inter-étage Une seconde vanne d'expansion électronique sensible à la température de décharge du compresseur dérive une partie du flux en provenance de l'économiseur vers l'évaporateur et combine le flux à celui dérivé par la première vanne d'expansion électronique pour une injection au niveau d'un point inter- étage Dans un système à étage unique pourvu d'un sous- refroidisseur distinct, la vanne d'expansion électronique contenue dans le circuit du sous-refroidisseur est commandée en réponse à la pression d'aspiration qui règne dans le circuit principal. Plus pré&cisément, l'invention concerne un circuit de réfrigération destiné à assurer la commande d'un économiseur, comprenant une voie de fluide continue qui inclut en série un compresseur, une ligne de décharge, un condenseur, une ligne de liquide qui traverse un économiseur, un moyen d'expansion, un évaporateur et une ligne d'aspiration qui contient un capteur de pression. Selon une caractéristique de l'invention, ce circuit comprend un moyen pour acheminer du réfrigérant jusqu'audit économiseur de façon à réaliser un transfert thermique avec ladite ligne de liquide qui traverse ledit économiseur; et un moyen pour commander ledit moyen pour acheminer du réfrigérant jusqu'audit économiseur en réponse audit capteur de pression, d'o il résulte que la température du réfrigérant contenu dans ladite ligne de liquide est commandée. L'invention concerne aussi un procédé destiné à fournir une commande d'économiseur dans un circuit de réfrigération comprenant une voie de fluide continue qui inclut en série un compresseur, une ligne de décharge, un condenseur, une ligne de liquide qui traverse un économiseur, un moyen d'expansion, un évaporateur et une ligne d'aspiration. Selon une autre caractéristique de l'invention, ce procédé comprend les étapes de: acheminement d'un réfrigérant jusqu'audit économiseur de manière à ce qu'il effectue un transfert thermique avec ladite ligne de liquide qui traverse ledit économiseur; captage de la pression dans ladite ligne d'aspiration; et commande de l'acheminement du réfrigérant jusqu'audit économiseur en réponse à la pression captée dans ladite ligne d'aspiration. Ces objets, caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris lors de la description détaillée d'exemples de réalisation qui va suivre, illustrée par les figures annexées parmi lesquelles: la figure 1 est une représentation schématique d'un système de compresseur à deux étages qui utilise la présente invention; et la figure 2 est une représentation schématique d'un système de compresseur à étage unique pourvu d'un sous- refroidisseur distinct. Sur la figure 1, l'index de référence 10 indique de façon générale un circuit de réfrigération Le circuit de réfrigération 10 inclut un compresseur de premier étage 12 et un compresseur de second étage 14 qui peut être un compresseur distinct ou qui peut être une partie du même compresseur Les compresseurs 12 et 14 sont reliés via une ligne interétages 13, ils compriment en série le gaz d'aspiration jusqu'à une température et une pression plus élevées et ils le alimentent via une ligne de décharge 16 un condenseur 18 Dans le condenseur 18, le gaz réfrigérant chaud communique sa chaleur à l'air du condenseur, d'o le refroidissement du gaz comprimé et le changement d'état du réfrigérant qui passe de l'état gazeux à l'état liquide Le réfrigérant liquide s'écoule du condenseur 18 via une ligne de liquide 20 au travers d'un économiseur 22 jusqu'à la vanne d'expansion thermique 24. Lorsque le réfrigérant liquide traverse l'orifice de la vanne d'expansion thermique 24, une certaine quantité du réfrigérant liquide se vaporise en gaz (gaz de détente brusque) Le mélange constitué par le réfrigérant liquide et le réfrigérant gazeux s'achemine via des tubes de distributeur 26 jusqu'à un évaporateur 28 De la chaleur est absorbée, cette chaleur provenant de l'air de l'évaporateur, par le réfrigérant du fait de l'équilibre du réfrigérant liquide, ce qui l'amène à se vaporiser dans le serpentin de l'évaporateur 28, d'o une réfrigération du casier (non représenté) dans lequel l'évaporateur 28 est placé. Le réfrigérant vaporisé s'écoule ensuite via une ligne d'aspiration 30 jusqu'au compresseur de premier étage 12 afin de boucler le circuit du fluide Un capteur 25 relié à la vanne d'expansion thermique 24 est placé sur la ligne d'aspiration 30 entre l'évaporateur 28 et le compresseur de premier étage 12 de telle sorte que la vanne d'expansion thermique 24 régule la quantité de réfrigérant délivré à l'évaporateur 28 afin d'établir une certaine surchauffe donnée au niveau de la sortie de l'évaporateur 28 Le circuit réfrigérant décrit présentement est de façon générale classique. Une ligne 20 a se branche sur la ligne de liquide 20 en amont de l'économiseur 22 et elle aboutit à l'économiseur 22 de telle sorte que le réfrigérant qui passe dans l'économiseur 22 via la ligne 20 a échange de la chaleur par transfert thermique avec le réfrigérant liquide qui passe a travers de l'économiseur 22 via la ligne de liquide 20 Le flux au travers de la ligne de branchement 20 a est commandé par la vanne d'expansion électronique 34 Le réfrigérant qui circule à l'intérieur de l'économiseur 22 via la ligne de branchement 20 a ressort de l'économiseur 22 via la ligne 36 qui l'achemine dans la ligne inter- étage 13 et de là, dans le compresseur de second étage 14 Une ligne 20 b se branche sur la ligne de liquide 20 en aval de l'économiseur 22 et elle est reliée à la ligne 36. L'écoulement dans la ligne de branchement 20 b est commandé par une vanne d'expansion électronique 38. Un microprocesseur ou contrôleur 50 est connecté de manière opérationnelle aux vanne d'expansion électronique 34 et 38 En outre, le microprocesseur 50 est connecté à un capteur de température 40 qui est disposé sur la ligne 20, au niveau de la sortie ou à proximité de la sortie de l'économiseur 22 ainsi qu'en amont de la ligne de branchement 20 b et à un capteur de température 42 qui est situé dans la ligne de décharge 16 au niveau ou à proximité de la décharge du compresseur de second étage 14 Le contrôleur 50 est également connecté à un capteur de pression ou transducteur 44 situé dans la ligne d'aspiration 30 et/ou à un capteur de température 46 situé dans le casier de denrées alimentaires et sur ou à proximité de l'évaporateur 28 Le capteur de pression 44 et le capteur de température 45 sont généralement redondants, de telle sorte que l'une d'eux peut être supprimé si on le souhaite, mais l'utilisation du capteur de pression 44 a de façon générale la préférence, en association avec le capteur de température 46 ou sans ce dernier Dans le système décrit ci-avant, les compresseurs de premier et de second étages 12 et 14 peuvent être respectivement commandés par le contrôleur ou peuvent l'être au moyen de n'importe quel autre moyen approprié. Bien que le circuit de réfrigération 10 soit complet, il peut être modifié de façon à inclure plusieurs compresseurs à deux étages montés en parallèle Dans un tel circuit, le condenseur 18 et l'économiseur 22 sont communs, mais les compresseurs à deux étages montés en parallèle alimentent le condenseur 18 et à l'aval de la ligne de branchement 20 b, la ligne de liquide 20 se divise en une pluralité de lignes, chacune contenant une vanne d'expansion thermique correspondant à la vanne d'expansion thermique 24 et un évaporateur correspondant à la vanne d'expansion thermique 28 Les décharges s'effectuant depuis les évaporateurs sont collectées en vue d'une application aux compresseurs qui sont commandés par le contrôleur 50 de telle sorte que seulement le nombre nécessaire de compresseurs soit mis en fonctionnement Le capteur de pression 44 est placé dans une ligne d'aspiration commune. Le fonctionnement du circuit de réfrigération 10 est tel que du réfrigérant appliqué au compresseur de premier étage 12 via la ligne d'aspiration 30 soit comprimé et acheminé jusqu'au compresseur de second étage 14 via la ligne inter- étage 13, simultanément à l'acheminement d'un quelconque réfrigérant jusqu'à la ligne 36 via les vannes d'expansion électroniques 34 et 38 La sortie du compresseur de second étage 14 est acheminée jusqu'au condenseur 18 o le gaz réfrigérant chaud est condensé de manière à passer à l'état liquide et le réfrigérant liquide s'écoule au travers de l'économiseur 22 via la ligne 20 Si la vanne d'expansion électronique 34 est ouverte, une partie du réfrigérant liquide est dérivée via la ligne 20 a dans l'économiseur 22 o elle s'évapore, d'o encore le refroidissement du réfrigérant liquide contenu dans la ligne 20 lorsqu'il traverse l'économiseur 22. Le réfrigérant gazeux ressort de l'économiseur 22 via la ligne 36 et est acheminé jusqu'au compresseur de second étage 14 via la ligne inter- étage 13 Le liquide réfrigérant qui traverse l'économiseur 22 via la ligne 20 arrive jusqu'à l'évaporateur 28 via la vanne d'expansion thermique 24 et les tubes de distributeur 26 En outre, si la vanne d'expansion électronique est ouverte, le réfrigérant liquide est également dérivé via la ligne de branchement 20 b dans la ligne 36 o il provoque le refroidissement et/ou la condensation du réfrigérant gazeux qui ressort de l'économiseur 22 La vanne d'expansion thermique 24 commande le flux qui traverse l'évaporateur 28 en réponse à la température captée par le capteur 24 et elle commande donc l'enthalpie ou effet de réfrigération. Le contrôleur 50 commande la vanne d'expansion électronique 34 en réponse à la pression d'aspiration captée par le capteur de pression 44 et/ou à la température dans le cas o celle-ci est captée par le capteur de température 46. Selon une variante, la vanne d'expansion électronique 34 peut être remplacée par une vanne à pression constante à action inverse qui est commandée directement par la pression d'aspiration afin de commander le sous-refroidissement La vanne d'expansion électronique 38 est commandée par le contrôleur 50 en réponse à la température de décharge captée par le capteur de température 42 afin de limiter la température de décharge du compresseur de second étage 14 à un niveau prédéterminé tel que 1200 C en abaissant la température du gaz et/ou en provoquant l'acheminement du réfrigérant liquide jusqu'à la ligne inter-étage 13 et jusqu'au compresseur de second étage 14 La température captée par le capteur de température 40 peut être utilisée pour déterminer l'effet de réfrigération qui peut être obtenu au niveau de l'évaporateur 28 La vanne d'expansion électronique 38 peut être remplacée par une vanne d'expansion thermique mécanique commandée par la température de décharge. Si l'on se reporte maintenant à la figure 2, on peut voir que les divers composants ont été référencés au moyen des index de référence des composants correspondants de la figure 1 plus 100 Un circuit de réfrigération 110 inclut en série un compresseur à étage unique 112, une ligne de décharge 116, un condenseur 118, une ligne de liquide 120 qui traverse un économiseur 122 pour aboutir à une vanne d'expansion thermique 124 et pour revenir au compresseur 112 en passant dans des tubes de distribution 126, dans un évaporateur 128 et dans une ligne d'aspiration 130 Un circuit de sous- refroidisseur 160 inclut en série un compresseur à étage unique 162, une ligne de décharge 166, un condenseur 168, une ligne de liquide 170, une vanne d'expansion électronique 134, un sous-refroidisseur 122 qui est l'évaporateur du circuit 160 et une ligne d'aspiration 180 qui permet un retour au compresseur 162 Un microprocesseur ou contrôleur 150 est connecté à un transducteur de pression 144 prévu dans la ligne d'aspiration 130 ainsi qu'à la vanne d'expansion électronique 134 prévue dans la ligne 170, de même qu'à un capteur de température 146 qui est placé dans le casier à denrées alimentaires ainsi que sur ou à proximité de l'évaporateur 128 Comme dans le cas du circuit de réfrigération 10, une pluralité de compresseurs 112 peuvent être connectés en parallèle et peuvent également être connectés au condenseur commun 118 et à l'économiseur commun 122 Une pluralité d'évaporateurs 128 ainsi que des vannes d'expansion thermique correspondantes 124 sont alimentées par un collecteur connecté au niveau du côté d'aspiration du râteau ou regroupement de compresseurs 112 Si un râteau de compresseurs 1 12 est ut i I i sé, l e contrôleur 150 commande les compresseurs 112 En outre, le ci rcui t de sous- ref roi di sseur 1 60 peut inclure de multiples com- presseurs. Lors du fonctionnement des circuits 110 et 160 de la figure 2, le circuit de sous-refroidisseur 160 est commandé par le contrôleur 150 au travers de la vanne d'expansion électronique 134 La vanne d'expansion électronique 134 commande l'échange thermique entre les deux circuits prévus dans l'économiseur 122 et par conséquent la température du réfrigérant liquide impliqué à la ou aux vannes d'expansion thermiques 124 et de là à l'évaporateur ou aux évaporateurs 128 La vanne d'expansion électronique 134 est commandée par5 le contrôleur 150 en réponse à la pression d'aspiration captée par le capteur de pression 144. REVEN DICATIONS 1 Circuit de réfrigération destiné à assurer la commande d'un économiseur, comprenant une voie de fluide continue qui inclut en série un compresseur ( 12, 14, 112), une ligne de décharge ( 16, 116), un condenseur ( 18, 118), une ligne de liquide ( 20, 120) qui traverse un économiseur ( 22, 122), un moyen d'expansion ( 24, 124), un évaporateur ( 28, 128) et une ligne d'aspiration ( 30, 130) qui contient un capteur de pression ( 44, 144), caractérisé en ce qu'il comprend un moyen ( 20, 20 a, 34; 160) pour acheminer du réfrigérant jusqu'audit économiseur de façon à réaliser un transfert thermique avec ladite ligne de liquide qui traverse ledit économiseur; et un moyen ( 50, 150) pour commander ledit moyen pour acheminer du réfrigérant jusqu'audit économiseur en réponse audit capteur de pression, d'o il résulte que la température du réfrigérant contenu dans ladite ligne de liquide est commandée. 2 Circuit de réfrigération selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen pour acheminer du réfrigérant jusqu'audit économiseur est un circuit de réfrigération à sous-refroidisseur dans lequel ledit économiseur définit un évaporateur dans ledit circuit de réfrigération à sous-refroidisseur. 3 Circuit de réfrigération selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit compresseur inclut des premier ( 12) et un second ( 14) compresseurs reliés par une ligne inter- étage ( 13) et ledit réfrigérant acheminé jusqu'audit économiseur en réalisant un transfert thermique avec ladite ligne de liquide est ensuite acheminé jusqu'à ladite ligne inter- étage. 4 Circuit de réfrigération selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen ( 38) pour 1 1 réguler la température dudit réfrigérant qui est acheminé ensuite jusqu'à ladite ligne inter-étage. Procédé destiné à fournir une commande d'économiseur dans un circuit de réfrigération comprenant une voie de fluide continue qui inclut en série un compresseur, une ligne de décharge, un condenseur, une ligne de liquide qui traverse un économiseur, un moyen d'expansion, un évaporateur et une ligne d'aspiration, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de: acheminement d'un réfrigérant jusqu'audit économiseur de manière à ce qu'il effectue un transfert thermique avec ladite ligne de liquide qui traverse ledit économiseur; captage de la pression dans ladite ligne d'aspiration; et commande de l'acheminement du réfrigérant jusqu'audit économiseur en réponse à la pression captée dans ladite ligne d'aspiration. 6 Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'étape de commande de l'acheminement du réfrigérant inclut la commande d'un circuit de réfrigération à sous- refroidisseur. 7 Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'étape d'acheminement du réfrigérant jusqu'audit économiseur inclut l'acheminement ensuite du réfrigérant jusqu'à un inter-étage dudit compresseur. 8 Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il inclut en outre l'étape de commande de la température du réfrigérant acheminé jusqu'à l'inter-étage dudit compresseur.