Brevet FR2894019A1 — publié le 20070601

Dispositif de réfrigération et procédé d'assemblage du dispositif L'invention concerne un dispositif de réfrigération et un procédé d'assemblage du dispositif. L'invention est avantageusement mise en oeuvre dans le domaine du froid commercial et plus particulièrement pour le refroidissement de boissons conditionnées en bouteilles et en canettes disposées à l'intérieur d'une enceinte thermiquement isolée ayant, par exemple, la forme d'une armoire. Il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée au refroidissement de boissons ni au domaine du froid commercial. Néanmoins, afin de faciliter la compréhension de l'invention, celle-ci sera décrite en rapport à une armoire de conditionnement de boisson. Ce type io d'armoire est disposé principalement dans des lieux publics tels que des aéroports, hôtels, centres commerciaux et est destiné à la vente des boissons. L'armoire comporte un caisson rigide fermé par une porte, généralement vitrée, permettant l'accès aux produits disposés dans l'armoire. Un dispositif de réfrigération, disposé dans l'armoire, rend celle-ci 15 autonome. Plus précisément, pour assurer son fonctionnement, l'armoire n'a besoin que d'une alimentation électrique extérieure. De façon connue, le dispositif de réfrigération d'armoires frigorifiques est constitué d'un tiroir situé en partie basse de l'armoire. Cette disposition présente l'avantage de permettre une extraction facile du 20 dispositif de réfrigération pour des opérations de maintenance. Une telle réalisation est par exemple décrite dans la demande de brevet française FR 2 855 871 déposé au nom de la demanderesse. Le tiroir décrit dans cette demande de brevet comporte un grand nombre de pièces mécaniques formant la structure du tiroir. Cette constitution ne permet pas l'accès rapide 25 aux différents composants du circuit frigorifique du dispositif. Il est en effet nécessaire de démonter plusieurs pièces mécaniques avant d'accéder à certains composants tels que par exemple un ventilateur de l'étage de condensation. L'invention vise à pallier ce problème en proposant un dispositif de 3o réfrigération où l'accès à tous les composants du circuit de réfrigération est facilité. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de réfrigération comportant un étage de condensation, un étage d'évaporation dans lesquels circule un fluide frigorigène confiné dans un circuit, le dispositif étant destiné 2 à réfrigérer l'intérieur d'une armoire thermiquement isolée, le dispositif comportant un isolant thermique séparant les étages d'évaporation et de condensation, caractérisé en ce que l'isolant thermique est monobloc et forme une structure porteuse de l'étage d'évaporation et en ce qu'il comporte des moyens pour permettre le test du circuit avant la mise en place de l'isolant thermique. L'invention a également pour objet un procédé d'assemblage d'un dispositif selon l'invention, caractérisé en ce qu'il consiste à enchaîner les opérations suivantes : • remplir le circuit de fluide, • sceller le circuit, • tester le circuit, • mettre en place l'isolant thermique. Outre la facilité d'accès aux différents composants, un dispositif conforme à l'invention permet également de réduire son coût de réalisation grâce à une diminution du nombre de pièces mécanique le formant. Le coût d'achat des pièces et le temps de montage du dispositif sont réduits. Par rapport au dispositif connu constitué de nombreuses pièces mécaniques, un dispositif conforme à l'invention est plus léger, ce qui facilite sa manutention. De plus, les nombreuses pièces mécaniques du dispositif connu, généralement réalisées à partir de tôles métalliques, ont tendance à vibrer à cause du fonctionnement du compresseur. Le fait de remplacer la plupart de ces tôles par l'isolant thermique limite les vibrations et permet même d"atténuer les vibrations basses fréquence d'où une diminution du niveau sonore de l'armoire. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation 30 donné à titre d'exemple, description illustrée par le dessin joint dans lequel : - la figure 1 représente une armoire comportant un dispositif de réfrigération conforme à l'invention, - la figure 2 représente schématiquement le fonctionnement d'un dispositif de réfrigération, 3 - la figure 3 représente en perspective la position définitive des différents éléments fonctionnels décrits sur la figure 2, - les figures 4 et 5 représentent en perspective un isolant thermique séparant les étages de condensation et d'évaporation, la figure 6 représente les différents éléments du circuit frigorifique avant montage de l'isolant, - les figures 7 et 8 représentent la mise en place de l'isolant, - la figure 9 représente le dispositif de réfrigération complètement assemblé. Par souci de clarté, les mêmes éléments porteront les mêmes repères dans les différentes figures. La figure 1 représente une armoire 1 formant une enceinte thermiquement isolée contenant dans un compartiment utile 2 des produits 3, ici des boissons, à refroidir ou à maintenir à une température inférieure à la température ambiante. L'armoire 1 comporte une porte 4 permettant d'accéder aux produits 3. L'armoire 1 comporte, en outre, un emplacement 5 où peut s'enficher un dispositif de réfrigération 6 comprenant un étage d'évaporation 7 et un étage de condensation 8. Le fonctionnement des deux étages 7 et 8 sera expliqué en détail à l'aide de la figure 2. Le dispositif de réfrigération 6 est destiné à refroidir l'intérieur de l'armoire 1, et plus précisément de son compartiment utile 2, au moyen d'une circulation d'air refroidie dans l'étage d'évaporation 7. La circulation d'air dans l'armoire 1 est matérialisée sur la figure 1 par des flèches 9. Un orifice de sortie 10 de l'étage d'évaporation 7 permet à l'air de sortir de l'étage d'évaporation 7 pour circuler dans le compartiment utile 2. Un orifice d'entrée 11 de l'étage d'évaporation 7 permet à l'air provenant du compartiment utile 2 de pénétrer dans l'étage d'évaporation 7 pour y être refroidi. Préférentiellement, l'orifice de sortie 10 est situé au voisinage du fond du compartiment utile 2. L'orifice d'entrée 11 est situé au voisinage de la porte 4. On définit le fond du compartiment utile 2 comme la zone la plus éloignée de la porte 4. Ainsi, la circulation de l'air dans le compartiment utile 2 se fait essentiellement du fond vers la porte 4. Avantageusement, les parois du compartiment utile 2 4 comportent une casquette 27 empêchant le flux d'air issu de l'orifice de sortie 10 de se mélanger dans le compartiment utile 2 avec le flux d'air entrant dans l'orifice d'entrée 11. Par ailleurs, une seconde circulation d'air, représentée sur la figure 1 par les flèches 12, traverse l'étage de condensation. La seconde circulation d'air pénètre le dispositif de réfrigération 6 par une grille 13 fermant l'emplacement 5. La grille 13 est située sous la porte 4. La seconde circulation d'air sort du dispositif de réfrigération par une grille 14 fermant un orifice 15 de l'emplacement 5, orifice 15 situé sur le fond de l'armoire 1. Le dispositif de réfrigération 6 comporte un châssis 16 portant les deux étages 7 et 8. Autrement dit, le châssis 16 sert de support aux différents composants constituant chacun des deux étages 7 et 8. Le châssis 16 est enfichable dans l'armoire 1 et, plus précisément, dans l'emplacement 5. Avantageusement, le montage du châssis 16, dans l'emplacement 5, se fait par translation dans une direction sensiblement perpendiculaire à la porte 4 lorsque celle-ci est fermée. Le sens de la translation est matérialisé sur la figure 1 par la flèche 17. Ainsi, on peut monter ou démonter le dispositif de refroidissement 6 dans l'armoire 1 même lorsqu'au moins une face latérale de l'armoire 1 (face perpendiculaire à la porte 4) n'est pas accessible car positionnée contre une autre armoire ou contre un mur. Le montage et le démontage du dispositif de réfrigération 6 se fait après dépose de la grille 13 par l'avant de l'armoire 1, c'est à dire par la face de l'armoire 1 contenant la porte 4. La figure 2 représente schématiquement un exemple de fonctionnement du dispositif de réfrigération 6. Les deux étages 7 et 8 sont représentés chacun dans un cadre en trait interrompu. L'étage d'évaporation 7 comporte un évaporateur 20 dans lequel se refroidit l'air circulant dans l'armoire 1. L'air est entraîné par un ventilateur 21 disposé en aval de l'évaporateur 20. Le ventilateur 21 appartient à l'étage d'évaporation 7. Par ailleurs, un fluide frigorigène circule dans un organe de détente 22 puis dans l'évaporateur 20. En aval de l'évaporateur 20, le fluide frigorigène à l'état gazeux voit sa pression augmenter dans un compresseur 23 appartenant à l'étage de condensation 8. Le fluide frigorigène est ensuite refroidi dans un condenseur 24 par contact thermique avec la seconde circulation d'air forcé par un ventilateur 25 représenté en aval du condenseur 24. En sortie du condenseur 24, le fluide frigorigène se dirige vers l'organe de détente 22 situé dans l'étage d'évaporation 7. Le schéma fonctionnel du dispositif de réfrigération 6 a volontairement été simplifié. Il est, bien entendu, possible d'y adjoindre d'autres composants permettant d'améliorer son fonctionnement. La figure 3 représente en perspective la position relative des différents éléments décrits à l'aide de la figure 2. Ces éléments sont représentés dans leur position définitive dans le dispositif de réfrigération. On y retrouve, fixé au châssis 16, le compresseur 23, le condenseur 24 et le ventilateur 25. le châssis 16 a la forme d'une plaque qui une fois en place dans l'armoire 1 est posée sur un planché de l'armoire. Le guidage du châssis 16 sur le planché peut être assuré par des glissières permettant la translation du châssis 16 dans l'emplacement 5. Sur le châssis 16 on peut également fixer un boîtier 30 enfermant différents composants électriques permettent le fonctionnement des appareils électriques du dispositif de réfrigération tels que les ventilateurs 21 et 25 ainsi que le compresseur 23. On peut également fixer au châssis un bac 31 de récupération de condensats issus du compartiment utile 2 et de l'étage d'évaporation 7. Afin de permettre l'évaporation dans l'air ambiant des condensats, une canalisation chaude 32 dans laquelle circule le fluide de refroidissement peut serpenter dans le fond du bac 31. Sur la figure 3 on voit également la position définitive de l'évaporateur 20 et du ventilateur 21. Ces deux éléments sont portés par un isolant thermique 33 non représenté sur cette figure. Les figure 4 et 5 représentent en perspective l'isolant thermique 33 destiné à isoler thermiquement les étages d'évaporation 7 et de condensation 8. L'isolant thermique 33 est monobloc et forme une structure porteuse de l'étage d'évaporation 7. Avantageusement, l'isolant thermique 33 isole l'étage d'évaporation 7 dans cinq sens d'un repère orthogonal. Plus précisément, on définit un repère orthogonal Oxyz dans lequel les deux directions x et y représentent un plan horizontal de l'armoire 1 et la direction z une direction verticale de l'armoire. La seconde circulation de l'air au travers de l'étage de condensation 8 se fait suivant la direction x. Chaque direction comporte un sens positif et un sens négatif notés par exemple +x et ùx pour la direction x. l'isolant thermique 33 isole l'étage d'évaporation 7 6 dans les directions +x, ûx, +y, -y et ûz. L'isolant thermique n'est ouvert que dans le sens +z permettant à l'air circulant dans l'armoire 1 de circuler au travers des orifices 10 et 11 de l'étage d'évaporation 7. L'isolant thermique 33 est sensiblement parallélépipédique. Il présente à sa base, située dans un plan parallèle au plan défini par les directions x et y, des zones de positionnement 34 par rapport au châssis 16. Le châssis 16 est par exemple réalisé dans une tôle dont la plus grande surface forme la base du dispositif de réfrigération et sur laquelle sont fixés les éléments de l'étage de condensation 8. Le châssis comporte des plis 35 permettant de rigidifier le châssis 16 et sur lesquels les zones 34 viennent prendre appui. Avantageusement, l'isolant thermique 33 est formé d'une pièce en polystyrène expansé réalisé par moulage. Ce mode de réalisation permet d'utiliser l'isolant pour remplir de nombreuses fonctions en complément de sa fonction principale qui est l'isolation thermique. L'isolant guide directement les deux circulations d'air dans le dispositif de réfrigération. A cet effet, l'isolant thermique 33 comporte un pan incliné 36 sur lequel s'appuie la première circulation d'air après son passage dans l'orifice 11. La deuxième circulation d'air (celle qui traverse l'étage de condensation 8) est quant à elle guidée par le dessus du pan incliné 36. Le pan incliné prend appui dans sa partie basse sur un fond 37 guidant la première circulation d'air en aval du pan incliné 36. La première circulation d'air est également guidée par des parois verticales 38, 39 et 40 de l'isolant thermique 33. Ces parois forment également les parois verticales du dispositif de réfrigération. On peut prévoir dans le fond 37 un orifice de guidage de condensats se formant dans l'armoire 1 vers le bac de récupération 31. L'isolant thermique 33 comporte avantageusement des moyens de positionnement de l'évaporateur 20 et du ventilateur 21. A cet effet, des rainures 41, 42 et 43 sont ménagées dans les parois verticales et dans le pan incliné 36 permettant la mise en position de l'évaporateur 20 et du ventilateur 21. L'isolant thermique 33 est avantageusement utilisé pour maintenir la partie haute du condenseur 24 par exemple sous la partie la plus haute du pan incliné 36. La partie basse du condenseur 24 est par ailleurs fixée sur le châssis 16. On peut utiliser l'isolant pour réaliser le guidage et la protection des différentes canalisations dans lesquels circule le fluide réfrigérant, du câble électrique alimentant le ventilateur 21 ainsi que d'un thermostat mesurant la température de la première circulation d'air et de la liaison du thermostat vers le boîtier 30. Pour ce faire des gorges sont réalisées dans l'isolant thermique 33. Avantageusement, la surface du polystyrène est glacée. II s'agit d'une fusion de la surface qui la rend étanche. Le glaçage autorise notamment le lavage de l'isolant thermique 33 lors d'opérations de maintenance. Le glaçage permet également le guidage des condensats directement dans le polystyrène sans la nécessité d'ajouter une canalisation prévue à cet effet. Avantageusement, l'isolant thermique 33 comporte des poignées 45 et 46 de manutention du dispositif de réfrigération pour faciliter son transport. Les poignées sont par exemple formées par des ouvertures directement réalisées dans les parois verticales 38 et 40. On peut également prévoir de chanfreiner les angles entre les ouvertures 45 et 46 et les parois verticales correspondantes, respectivement 40 et 38. Ces chanfreins facilitent la réalisation par moulage de l'isolant thermique 33 et améliorent l'ergonomie dans la prise en main par un opérateur. Avantageusement, l'isolant thermique 33 comporte une gorge 50 permettant la mise en position et le maintien d'un joint d'étanchéité entre le dispositif de réfrigération et le compartiment utile 2 de I'armoirel. Avantageusement, le dispositif de réfrigération comporte des moyens pour permettre le test du circuit de réfrigération avant la mise en place de l'isolant thermique 33. Plus précisément, une canalisation 51 reliant les étages de condensation et d `évaporation est déformable de façon à pouvoir réaliser le test du circuit sans l'isolant thermique 33. Parmi les tests à réaliser, on place à proximité du circuit un détecteur de gaz, souvent appelé renifleur, afin de déceler une éventuelle fuite de fluide frigorigène. Or le polystyrène expansé dégaze légèrement après son moulage ce qui perturberait ce test si l'isolant thermique 33 était monté avant le test. En conséquence, en mettant en oeuvre l'invention, on peut utiliser le polystyrène comme matériau isolant ce qui permet de réduire le coût de l'isolant. Pour assembler le dispositif de réfrigération, on enchaîne les opérations suivantes • remplir le circuit de fluide, • sceller le circuit, 8 • tester le circuit, • mettre en place l'isolant. la figure 6 représente les différents éléments du circuit frigorifique avant montage de l'isolant thermique 33 après scellement du circuit. L'évaporateur 20 est sensiblement orienté à 90 de sa position définitive autour de l'axe y. C'est dans cette position que le circuit est testé. Les figures 7 et 8 représentent la mise en place de l'isolant thermique 33 à partir du circuit testé dans la position qu'il occupe sur la figure 6. L'isolant est rapproché du circuit par le dessus du bac 31 de façon à ce que l'évaporateur 20 se positionne dans ses rainures 41 à 43. La figure 9 représente la position définitive de l'isolant et de l'évaporateur 20 dans le dispositif de réfrigération. L'échangeur 20 est placé dans sa position définitive en déformant la canalisation 51. Plus précisément, la déformation du circuit consiste en une torsion d'une section droite du circuit, la canalisation 51, autour d'un axe principal de cette section droite. Cet axe est l'axe y représenté sur la figure 5. Pour maintenir l'isolant thermique 33 dans sa position définitive, celle de la figure 9, on peut prévoir au moins une bride 55 maintenant l'isolant thermique 33 sur le châssis 16. La bride permet de contrarier l'élasticité de la canalisation 1 qui tendrait à soulever l'isolant thermique du châssis 16. La bride 55 a une forme de U dont les extrémités sont fixées au châssis 16 et dont le fond enserre l'isolant thermique 33. On peut prévoir deux brides 55, une située sous la porte de l'armoire 1 et l'autre située sous le fond de l'armoire.25 REVENDICATIONS 1. Dispositif de réfrigération comportant un étage de condensation (8), un étage d'évaporation (7) dans lesquels circule un fluide frigorigène confiné dans un circuit, le dispositif étant destiné à réfrigérer l'intérieur d'une armoire (1) thermiquement isolée, le dispositif comportant un isolant thermique (33) séparant les étages d'évaporation (7) et de condensation (8), caractérisé en ce que l'isolant thermique (33) est monobloc et forme une structure porteuse de l'étage d'évaporation (7) et en ce qu'il comporte des moyens pour permettre le test du circuit avant la mise en place de l'isolant thermique (33). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'isolant thermique (33) isole l'étage d'évaporation (7) dans cinq sens d'un repère orthogonal (Oxyz). 3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'isolant thermique (33) n'est ouvert que dans un sens (+z) permettant à l'air de circuler au travers d'orifice de communication (10, 11) entre l'intérieur de l'armoire (1) et le dispositif de réfrigération. 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'isolant thermique (33) est formé d'une pièce en polystyrène expansé réalisé par moulage. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la 25 surface du polystyrène est glacée. 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'isolant thermique (33) comporte des poignées de manutention du dispositif de réfrigération. 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un châssis (16) en forme de plaque sur lequel sont fixés les éléments de l'étage de condensation et en ce que l'isolant thermique (33) est positionné sur le châssis (16). 30 10 8. Procédé d'assemblage d'un dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste à enchaîner les opérations suivantes : • remplir le circuit de fluide, • sceller le circuit, • tester le circuit, • mettre en place l'isolant thermique (33). 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'après la mise en place de l'isolant, un échangeur (20) de l'étage d'évaporation (7) est placé dans sa position définitive en déformant une canalisation (51) du circuit. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la déformation du circuit consiste en une torsion d'une section droite (51) du circuit autour d'un axe (y) principal de la section droite.