Brevet FR2685457A1 — publié le 19930625

APPAREIL A CIRCUIT FRIGORIFIQUE COMPORTANT UN DISPOSITIF ANTI-DEBORDEMENT DE FLUIDE REFRIGERANT LIQUIDE La présente invention concerne un appareil à circuit frigorifique comportant un dispositif anti-débordement de fluide réfrigérant liquide. Un appareil frigorifique, tel qu'un congélateur ou un réfrigérateur, comprend souvent dans son circuit frigorifique un condensateur qui transforme un fluide gazeux en fluide liquide et un évaporateur qui permet à ce liquide de se détendre et se transformer en gaz et produire du froid. Le fluide réfrigérant gazeux sortant de l'évaporateur est aspiré et comprimé par un compresseur qui le refoule dans le condenseur et un nouveau cycle de production de froid recommence, et ainsi de suite, jusqu'à ce que le besoin de froid soit satisfait.Lors d'une mise en route du compresseur, au début de chaque cycle de production de froid, l'aspiration faite par ce compresseur crée dans le fluide réfrigérant liquide restant dans l'évaporateur, une évaporation quasi instantanée et un bouillonnement, qui tendent à provoquer un débordement de fluide liquide de l'évaporateur et à produire des bruits désagréables. Le liquide en débordement, qui entre dans le compresseur, risque de provoquer une détérioration prématurée de ce dernier. Pour pallier ces inconvénients, dans des circuits frigorifiques connus, relativement sophistiqués, est souvent monté un élément jouant le rôle d'un volume tampon pour assurer une régulation du flux du liquide réfrigérant. Cette solution est relativement efficace mais onéreuse. L'évaporateur des appareils frigorifiques domestiques est souvent formé par deux tôles métalliques soudées laissant, entre elles, un réseau de canalisations destiné à la détente du fluide réfrigérant liquide pour produire du froid.Dans l'évaporateur de certains appareils connus, la partie terminale de son réseau de canalisation de détente pour fluide réfrigérant est réalisée sous forme d'un bouilleur ayant la forme d'une zone unitaire à structure en nid d'abeille qui a pour but de favoriser une séparation entre le gaz et le liquide et d'empêcher un débordement du fluide réfrigérant liquide de l'évaporateur et une entrée de ce liquide dans le compresseur qui produit des dégats mécaniques et des bruits. Cependant, l'efficacité de cette zone unitaire à structure en nid d'abeille de l'évaporateur se révèle aléatoire, voire nulle, pour empêcher le débordement et l'entrée du fluide réfrigérant liquide dans le compresseur, en particulier lors de la mise en route de ce dernier au début de chaque cycle de production de froid. La présente invention ayant pour but d'éviter ces inconvénients permet de réaliser un appareil économique à circuit frigorifique comportant un dispositif antidébordement de fluide réfrigérant liquide efficace et fiable pour empêcher une entrée inopportune et dommageable du fluide réfrigérant liquide dans le compresseur et pour éviter les bruits désagréables. Selon l'invention, un appareil à circuit frigorifique comportant un compresseur de fluide réfrigérant à l'état gazeux, un condensateur destiné à transformer ce fluide réfrigérant à l'état gazeux en fluide réfrigérant à l'état liquide, un évaporateur destiné à transformer le fluide à l'état liquide qui y est amené à l'aide d'un détendeur en fluide à l'état gazeux, et un dispositif anti-débordement du fluide réfrigérant liquide reliant cet évaporateur à l'entrée du compresseur, est caractérisé en ce que le dispositif anti-débordement de liquide comprend un bouilleur à deux éléments Verticaux creux, de préférence à structure en nid d'abeille, verticalement espacés, dont le haut de l'élément supérieur vertical creux est relié à l'entrée du compresseur et le bas de l'élément inférieur vertical creux est relié à l'évaporateur, ainsi qu'une canalisation de liaison reliant le bas de l'élément supérieur vertical creux avec le haut de l'élément inférieur vertical creux. L'invention est applicable aux appareils frigorifiques sous forme de réfrigérateur, de congélateur, de combiné réfrigérateur-congélateur, d'appareils ayant un ou plusieurs compartiments à basse température. Pour mieux faire comprendre l'invention, on en décrit ci-après un exemple de réalisation illustré par un dessin ci-annexé qui représente schématiquement, par un rectangle en traits discontinus, un appareil frigorifique 1 dans lequel un circuit frigorifique 3, qui est partiellement et schématiquement représenté en traits discontinus et qui comporte un évaporateur 5, un compresseur 6 de fluide réfrigérant, un condenseur 7 et un détendeur sous forme d'un tube capillaire 8 (respectivement illustrés suivant des échelles différentes). Quand le circuit frigorifique 3 est en fonctionnement, le compresseur 6 aspire du fluide réfrigérant gazeux 9 venant de l'évaporateur 5, le comprime et le refoule dans le condenseur 7, où il se transforme en liquide ; le fluide réfrigérant liquide 10 sortant du condenseur 7 traverse le détendeur 8, entre dans l'évaporateur 5, où il se transforme en fluide réfrigérant gazeux 9 dans un réseau de canalisation 12 et produit du froid, avant d'être aspiré de nouveau par le compresseur 6 et de recommencer un nouveau cycle, et ainsi de suite. Pour empêcher une entrée dommageable, dans le compresseur 6, du fluide réfrigérant liquide 10 restant dans l'évaporateur 5 et une génération de bruits désagréables, l'appareil frigorifique 1 est pourvu d'un dispositif anti-débordement 15, qui relie le réseau de canalisations 12 de l'évaporation du fluide réfrigérant liquide 10 à l'entrée du compresseur 6. Selon l'invention, le dispositif anti-débordement de liquide 15 comprend deux éléments verticaux creux, à structure en nid d'abeille et verticalement espacés 17 et 18 dont la partie supérieure de l'élément supérieur vertical creux 17 est reliée à l'entrée du compresseur 6, alors que la partie inférieure de l'élément inférieur vertical creux 18 est reliée au réseau de canalisations 12 de l'évaporation du fluide réfrigérant liquide 10, et une canalisation de liaison 20 reliant la partie inférieure de l'élément supérieur vertical creux 17 et à la partie supérieure de l'élément inférieur vertical creux 18. Cette architecture en deux éléments distincts verticaux creux à structure en nid d'abeille et verticalement espacés, 17 et 18, reliés par une canalisation de liaison 20, permet une facile et meilleure séparation entre le fluide réfrigérant gazeux relativement léger, qui tend à monter vers les points les plus hauts du dispositif anti-débrodement 15 et à occuper l'élément supérieur à structure en nid d'abeille 17, et le fluide réfrigérant liquide, relativement lourd, qui tend à descendre dans les points les plus bas de ce dispositif anti-débordement 15 et à occuper l'élément inférieur à structure en nid d'abeille 18. L'efficacité de l'action du dispositif anti-débordement 15 du fluide réfrigérant liquide 10 de l'évaporateur 5 dans le compresseur 6, due à cette disposition en deux éléments distincts à structure en nid d'abeille, 17 et 18, est de préférence renforcée par la présence, à l'entrée de ce dispositif anti-débordement 15, d'un dispositif séparateur gaz-liquide 24. Selon l'invention, le dispositif séparateur gaz-liquide 24 comprend un conduit vertical principal descendant 25, reliant le réseau de canalisations 12 de l'évaporateur 5 à la partie basse de l'élément inférieur à structure en nid d'abeille 18 du dispositif anti-débordement 15 et un conduit latéral de dérivation 26 reliant le conduit vertical descendant 25 à la partie haute de l'élément supérieur à structure en nid d'abeille 18 du dispositif anti-débordement 15. Dans le dispositif séparateur gaz-liquide 24, la position verticale descendante du conduit principal 25 permet au fluide réfrigérant liquide relativement lourd 10 de suivre naturellement une trajectoire verticale, descendante et rectiligne, tracée par ce conduit principal 25, de franchir sans encombre le point de jonction de dérivation, où le conduit de dérivation 26 est relié à ce conduit principal 25, et d'atteindre directement l'entrée 27 de l'élément inférieur à structure en nid d'abeille 18.La position latérale du conduit de dérivation 26 favorise la séparation, à ce point de jonction de dérivation, entre le fluide réfrigérant gazeux 9 et le fluide réfrigérant liquide 10, l'échappement du fluide réfrigérant gazeux 9 à travers le conduit de dérivation 26 et l'entrée directe de ce fluide réfrigérant gazeux 9 dans l'élément supérieur à structure en nid d'abeille 17 du dispositif anti-débordement 15. Cette double séparation réalisée entre le fluide gazeux 9 et le fluide liquide 10, respectivement, par le dispositif séparateur gaz-liquide 24 et par les deux éléments distincts à structure en nid d'abeille 17 et 18 du dispositif antidébordement, contribue efficacement à empêcher un débordement de fluide liquide 10 de I'évaporateur 5 et une entrée de ce liquide dans le compresseur 6 et d'y produire des dégats mécaniques et des bruits désagréables. Dans l'exemple illustré, les deux éléments distincts à structure en nid d'abeille 17 et 18 ainsi que le dispositif séparateur gaz-liquide 24, forment la partie terminale du réseau de canalisation 12 de l'évaporateur 5 et font partie intégrante de cet évaporateur 5. Ce dernier est, de préférence, constitué par deux tôles métalliques soudées entre lesquelles est formé le réseau de canalisations 12 qui est destiné à l'évaporation du réfrigérant liquide 10 venant du condenseur 7, à travers le détendeur capillaire 8. La partie terminale de ce réseau de canalisations 12 est réalisée dans l'évaporateur 5, suivant une structure en nid d'abeille au moyen par exemple d'une multitude de points de soudure espacés 16. Dans une variante de réalisation (non représentée), les deux éléments distincts à structure en nid d'abeille 17 et 18, du dispositif anti-débordement 15 et/ou le dispositif séparateur gaz-liquide 24 forment un ensemble indépendant de l'évaporateur 5 et sont montés entre la sortie de cet évaporateur 5 et l'entrée du compresseur 6. Dans cette variante de réalisation, l'évaporateur 5 peut être constitué soit par deux tôles soudées, entre lesquelles est formé un réseau de canalisations 12 comme dans l'exemple illustré, soit par un serpentin qui remplace ce réseau de canalisation 12 pour l'évaporation du fluide réfrigérant liquide, ce serpentin étant soudé à une tôle métallique qui sert de radiateur de froid. REVENDICATIONS 1. Appareil à circuit frigorifique, comportant un compresseur (6) de fluide réfrigérantà l'état gazeux (9), un condenseur (7) destiné à transformer ce fluide réfrigérant à l'état gazeux (9) en fluide réfrigérant à ltétat liquide (10), un évaporateur (5) destiné à transformer le fluide à l'état liquide (10), qui y est amené à l'aide d'un détendeur (8), en fluide à l'état gazeux (9), et un dispositif antidébordement du fluide réfrigérant liquide (15) reliant cet évaporateur à l'entrée du compresseur, caractérisé en ce que le dispositif anti-débordement de liquide (15) comprend deux éléments verticaux creux, de préférence à structure en nid d'abeille, verticalement espacés (17, 18), dont le haut de l'élément supérieur vertical creux (17) est relié à l'entrée du compresseur (6) et le bas de l'élément inférieur vertical creux (18) est relié à l'évaporateur (5), ainsi qu'une canalisation de liaison ( 20) reliant le bas de l'élément supérieur vertical creux (17) avec le haut de l'élément inférieur vertical creux (18). 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif antidébordement de liquide (15) comprend en plus des deux éléments verticaux creux (17, 18) un dispositif séparateur gaz-liquide (24) ayant un conduit vertical principal descendant (25) reliant l'évaporateur (5) à une partie basse de l'élément inférieur vertical creux (18), et un conduit latéral de dérivation (26) reliant le conduit vertical descendant (25) à une partie haute de l'élément supérieur vertical creux (17). 3. Appareil selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le dispositif anti-débordement de liquide (15) constitue une partie terminale d'un réseau de canalisations (12) de détente de fluide réfrigérant liquide de l'évaporateur (5) et fait partie intégrante de cet évaporateur (5). 4. Appareil selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le dispositif anti-débordement de liquide (15) est un dispositif indépendant de l'évaporateur (5). 5. Appareil selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'évaporateur (5) est constitué par deux tôles métalliques soudées entre lesquelles est formé un réseau de canalisations (12) de détente de fluide réfrigérant liquide, un dispositif anti-débordement (15) de fluide réfrigérant liquide, et un dispositif séparateur gaz-liquide (24).