Brevet FR2903176A1 — publié le 20080104

La présente invention concerne un type perfectionné d'évaporateur pour appareils destinés à la réfrigération d'aliments, et les appareils qui comprennent cet évaporateur. Ci-après, dans la présente description, il est fait référence à un appareil congélateur vertical doté d'évaporateurs disposés et étendus sur plusieurs plans verticaux l'un sur l'autre, mais il est entendu que ce qui est expliqué peut également être appliqué, et est donc valable, à tout appareil de réfrigération, même de plusieurs compartiments, mais avec des évaporateurs disposés généralement sur plusieurs plans différents, même non superposés. La figure 1 illustre des appareils destinés à la réfrigération d'aliments, en particulier des congélateurs verticaux, qui utilisent dans la cellule de congélation un type d'évaporateur qui est étendu à une pluralité de rayons. Chaque rayon est formé d'une partie respective de tube métallique façonné en serpentin et qui s'étend, en particulier avec des volutes et des courbes ouvertes, sensiblement sur l'ensemble de la zone du rayon relatif ; chaque rayon est relié à un rayon adjacent en reliant simplement de façon hermétique les tubes respectifs, de façon à obtenir finalement un seul tube qui fonctionne comme un évaporateur pour chaque rayon. Généralement, ladite structure connue sous le nom de "tour d'évaporation" est accompagnée d'une pluralité d'échangeurs thermiques secondaires, constitués d'un nombre élevé de fils, métalliques ou ailettes, qui sont soudés électriquement entre les serpentins de chaque rayon, et qui augmentent donc la capacité d'échange thermique de la partie de tube placée dans un même rayon. Enfin, l'évaporateur ainsi terminé est peint, souvent par immersion, afin de protéger généralement de l'oxydation et de la corrosion les points de soudure. La solution décrite est fiable et simple à réaliser ; cependant, du point de vue de la production et des coûts, elle présente trois inconvénients : un premier inconvénient concerne le travail requis pour souder entre elles les diverses parties de tube qui constituent les rayons respectifs ; ce travail génère des frais de production évidents et provoque une première interruption du flux des matériaux, et donc le besoin d'une réserve relative des matériaux employés ; 2903176 2 le second inconvénient est lié au fait qu'il est nécessaire de réaliser, produire et souder lesdites ailettes (échangeurs secondaires), avec des coûts évidents et conséquents tant de matériau que de travail ; le troisième inconvénient est dû à la nécessité de peindre, ou en tout cas de 5 protéger par un revêtement approprié, l'ensemble de la tour ainsi réalisée, et même ce travail entraîne des coûts évidents, et des complications productives étant donné l'encombrement important des évaporateurs à tour. Tous ces frais de production sont de moins en moins acceptés dans un environnement de production caractérisé par des volumes de production très élevés, et 10 par une recherche importante et continue destinée à réaliser des produits toujours plus compétitifs. Il serait donc souhaitable, est c'est l'objet principal de la présente invention, de réaliser un évaporateur à tour qui élimine de façon radicale les inconvénients évoqués ci-dessus et qui puisse être réalisé de façon fiable, simple et rapide, en utilisant les 15 technologies existantes. Cet objet, ainsi que d'autres mentionnés ci-après, sont obtenus en réalisant un évaporateur destiné à des opération de réfrigération, en particulier pour des congélateurs domestiques, comprenant une pluralité de rayons formés de parties respectives de tube d'évaporation incurvé qui se caractérise, selon l'invention, en ce 20 que la partie de tube comprise dans un même rayon est façonnée en serpentin doté d'une pluralité de courbures disposées en alternance sur deux côtés parallèles dans lequel les parties terminales d'une quelconque courbure intermédiaire sont disposées en contact ou à proximité, avec les parties terminales des courbures adjacentes sur le même côté. 25 Selon un mode de réalisation, la partie de tube comprise dans un même rayon est façonnée en serpentin doté d'une pluralité de courbures disposées en alternance sur deux côtés parallèles, dans lequel la partie de serpentin qui relie deux courbures opposées successives est sensiblement une partie rectiligne angulaire par rapport à la partie de serpentin qui relie l'une desdites courbures avec la courbure successive et 30 opposée respective. 2903176 3 Selon un autre mode de réalisation, la partie de tube comprise dans un même rayon est façonnée en serpentin doté d'une pluralité de courbures disposées en alternance sur deux côtés parallèles, dans lequel les deux parties de serpentin qui relient deux courbures contiguës sur un même côté avec la courbure opposée commune, 5 sont sensiblement des parties curvilignes mais parallèles entre elles. Quel que soit le mode de réalisation, une partie dudit tube unique compris dans l'un desdits rayons est sensiblement rectiligne et est disposée parallèlement à l'un desdits côtés du serpentin correspondant, de préférence le long d'une ligne qui croise les courbures disposées sur ledit côté. 10 L'évaporateur comprend aussi une pluralité de couples d'éléments de support, dans lequel un premier élément est capable de contenir les courbures dudit serpentin, disposé sur le même côté, et un second élément capable de contenir les courbures opposées dudit serpentin, situé sur l'autre côté, avec ladite partie de tube sensiblement rectiligne. 15 Cet évaporateur peut recevoir un traitement de protection, même galvanique, avant le pliage et le formage des divers rayons. Préférentiellement, les tubes d'évaporation, qui constituent chaque rayon individuel, sont réalisés par le formage d'un seul tube métallique continu. Cet évaporateur trouve sa principale application dans les appareils frigorifiques 20 ou congélateurs dotés d'un évaporateur à l'intérieur de la cellule de conservation des aliments. Les avantages, obtenus grâce à cette invention, consistent principalement en ce qu'elle permet de relier, de façon simple et logique les courbures à la partie rectiligne du tube unique, consolidant ainsi la structure du rayon et permettant également de 25 contenir avec un seul support les courbures disposées du même côté, ainsi que ladite partie rectiligne et de les fixer contre une paroi verticale du compartiment de l'appareil de réfrigération ; un second support, étant rendu capable de contenir les courbures disposées sur l'autre côté du même rayon et de les fixer, de façon analogue, sur la paroi verticale opposée du même compartiment, réalisant ainsi un appui stable et aisé pour 30 l'ensemble du rayon. 2903176 4 En outre, l'opération de soudure étant éliminée tant pour les ailettes des tubes que pour les tubes entre eux, il est également avantageusement possible d'éliminer l'opération du traitement de protection successif des diverses parties du tube, avec un avantage économique supplémentaire. En effet, un traitement de protection de 5 l'ensemble du tube, dans tous les cas toujours désirables, peut être réalisé sur le tube même avant les opérations de pliage et de formage, étant donné qu'il est bien connu qu'un traitement de protection sur un tube pas encore usiné et formé sous forme de produit fini, est beaucoup plus simple et économique que le fait de réaliser ledit traitement sur le produit fini correspondant. 10 D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va suivre d'un évaporateur à tour équipant un appareil de réfrigération de type ménager donné à titre d'exemple non limitatif au regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente une vue en perspective d'un évaporateur à plusieurs rayons selon la technique connue, 15 - la figure 2 représente une vue en perspective équivalente d'un évaporateur selon la présente invention ; - la figure 3 représente une vue en plan de dessus et détaillée d'un rayon de l'évaporateur de la figure 2 ; - les figures 4 et 5 représentent respectivement une vue en plan du 20 développement d'un rayon d'un évaporateur selon la technique connue, et un développement correspondant selon l'invention ; - la figure 6 représente une vue de dessus et en plan d'un mode de réalisation différent du rayon de l'évaporateur présenté sur la figure 3 ; - les figures 7 et 7A représentent respectivement une vue en perspective et une 25 vue en plan frontale verticale d'un rayon selon la figure 3, doté d'organes de support et d'engagement à l'intérieur de la cellule de l'appareil frigorifique ; -la figure 8 représente une vue de l'intérieur du compartiment d'un appareil frigorifique doté d'un évaporateur à rayons parallèles et superposés selon l'invention. En référence à la figure 1, l'évaporateur à tour selon la technique connue est 30 réalisé en formant au début, par quelques opérations appropriées de pliage de tubes respectifs qui constituent les évaporateurs respectifs, une pluralité de rayons distincts, 2903176 5 qui sont ensuite reliés par des opérations de raccordement hermétique entre les extrémités desdits tubes, de façon à obtenir un seul conduit d'évaporation réparti sur lesdits rayons. Au contraire, en référence à la figure 2, un évaporateur selon l'invention est 5 réalisé en réalisant un seul tube continu d'évaporation, par une succession appropriée d'opérations individuelles de pliage, de façon à réaliser ensuite les évaporateurs individuels des rayons la, lb, lc, correspondants ; en substance, après avoir réalisé chaque rayon d'évaporation individuel, le même tube est étendu sur une longueur telle qu'il atteint la position d'un rayon successif, puis il est de nouveau formé pour réaliser 10 la partie d'évaporateur dudit rayon successif. En substance, l'ensemble de l'évaporateur est obtenu en travaillant une seule partie de tube 2, sans aucune autre opération de raccordement de plusieurs tubes ; les modalités et les moyens de pliage de façon prédéfinie, même complexe et dans les trois dimensions, d'une partie même longue de tube métallique, sont bien connus dans la 15 technique et ne sont donc pas décrits. Après le formage de l'évaporateur, il est directement appliqué dans la cellule du congélateur, éventuellement avec l'aide d'éléments de support décrits ci-dessous, et l'opération d'association desdits échangeurs secondaires (ailettes) au serpentin du tube qui constitue les divers rayons est totalement éliminée, offrant un avantage 20 économique important, tant du point de vue du matériau que de l'usinage. En référence à la figure 3, l'invention est fortement valorisée si le tube 2 unique, qui compose les divers rayons, est façonné comme suit : les serpentins ne sont pas réalisés comme une succession de parties de tube parallèles, reliées aux extrémités respectives par des courbures appropriées, ainsi que cela est illustré sur la figure 1 qui 25 présente de façon schématique la technique connue, mais les parties individuelles de tube qui s'étendent d'un côté H à l'autre K du serpentin, côtés sur lesquels les courbures respectives sont disposées, sont orientées de telle sorte que les courbures successives sur un même côté sont en contact entre elles, ou sont très proches. En substance, les parties de serpentin entre une courbure et l'autre ne sont pas 30 parallèles, mais elles sont de quelque sorte inclinées de façon à constituer un 2903176 6 agencement de serpentins beaucoup plus étroit, ainsi que cela ressort clairement de la comparaison entre la figure 4 et la figure 5. Afin de réaliser un agencement le plus étroit possible, c'est à dire d'occuper avec le tube formé la majeure partie de la surface du rayon, il est donc nécessaire que 5 les courbures soient le plus étroites possible, étant donné que chaque courbure offre de fait une autre partie de serpentin transversal. Il est évident que la limite maximale de compression entre un serpentin et l'autre, et donc de densité des serpentins à parité de surface du rayon, est déterminée uniquement par le rayon maximal de courbure r selon lequel il est possible de plier le 10 tube 2. Par conséquent, il est possible d'imposer avantageusement le rayon minimal de pliage au dit tube 2, dans le but d'obtenir la densité maximale et désirée de serpentins, et donc la surface maximale de l'échangeur de chaleur. Considérons maintenant les figures 4 et 5 ; la figure 4 illustre un rayon d'un 15 évaporateur selon la technique connue ; r étant le rayon de la courbure, a la largeur totale de l'évaporateur et n le nombre de courbures (dans le cas présent, n = 10), la longueur totale du développement du tube d'évaporation est de : L1= n.a + 2.n.ic r/2 + a où le dernier terme "a" fait référence à la partie de tube déterminée en 5, à 20 laquelle aucune courbure ne correspond. Donc : L1 = (n + 1).a + nitr Sur la figure 5, qui représente un rayon d'évaporateur correspondant selon l'invention, la longueur du tube devient naturellement : L2 = L1 + n. 27t r/2 + n.a/2 25 où le terme n. 2n r/2 correspond à la longueur des n/2 demi circonférences des courbures qui s'ajoutent entre les courbures existantes dans la technique connue. En réalité, aucune nouvelle courbure n'est ajoutée, mais les existantes sont seulement rapprochées en accordéon et laissent donc de la place pour d'autres courbures qui s'ajoutent naturellement dans la surface physique qui reste constante du 30 rayon. 2903176 7 Toutefois, l'effet final est celui qui est décrit, et du point de vue de la longueur du tube d'évaporation, c'est comme si de nouvelles courbures avaient été ajoutées. Le terme n.a/2 considère donc les nouvelles parties rectilignes ; avec des considérations totalement équivalentes, il est observé que ces nouvelles parties sont 5 moitié moins nombreuses que les courbures n, et étant donné que leur longueur a reste constante, (en effet elle ne reste pas constante étant donné que l'hypothénuse d'un triangle rectangle est toujours supérieure à chaque côté, mais dans ce cas, cette différence est tellement minime qu'elle peut être négligée) ; 10 la longueur des parties diagonales est donc assimilée à la longueur des parties qu'elles intercalent. En définitive, si un rayon d'évaporateur est réalisé selon la présente invention, on obtient une extension du tube d'évaporation dont la longueur est incrémentée, en pourcentage par rapport au tube d'origine à parité de surface de rayon couverte, de : 15 100. (L2 ù L1) / L1 En considérant qu'un rayon typique pour un appareil domestique présente les caractéristiques suivantes : a = 400 m/m r = 20 m/m 20 n = 20 en résolvant le rapport donné avec ces valeurs numériques, on obtient une augmentation en pourcentage de la longueur du tube d'évaporation de : (2000 + 628) / 5028 = 52 %. Dans le cas précédent correspondant à la figure 3, un mode de réalisation 25 typique et général de l'invention est décrit, dans lequel les parties de serpentin comprises entre deux courbures successives sont des parties rectilignes, de telle sorte que deux parties successives 10 et 11 intercalées par une courbure commune 3B et délimitées respectivement par deux autres courbures 3A et 3C constituent sensiblement un angle a. 30 L'invention décrite peut également assumer d'autres modes de réalisation différents ; dans le cas le plus général, présenté sur la figure 6, lesdites parties de 2903176 8 serpentin 12 et 13 qui relient deux courbures voisines et non successives 3A et 3C disposées sur un même côté H, sont des parties encore incurvées et ne sont jamais parallèles entre elles, et leurs tangentes ne le sont pas non plus. L'invention peut être expliquée également d'une façon différente et plus 5 générale de la façon dont elle a été décrite jusqu'ici ; en effet, en référence à la figure 5, on peut dire que l'invention est caractérisée par le fait que si l'on considère une courbure générique 8B, les deux points extrêmes ou terminaux 4 et 5, sensiblement opposés entre eux tout au long de la même courbure, sont sensiblement en contact ou presque en contact avec les points d'extrémité analogues 6 et 7 des deux courbures 10 adjacentes 8A et 8C des côtés opposés de ladite courbure générique 8B, naturellement sur le même côté K du rayon. En référence à la figure 3, le tube 2 qui est plié pour former un rayon est finalement rapporté près de la position d'entrée avec une partie 20 rectiligne, et avantageusement ladite partie 20 passe parallèlement à un H desdits côtés, le long 15 d'une ligne 1 qui croise, depuis l'intérieur du rayon relatif, les courbures 3B, 3D et 3E disposées sur ledit côté. En référence aux figures 7, 7A et 8, on remarque que cette solution est avantageuse en soi, étant donné qu'elle permet de relier de façon simple et logique lesdites courbures à ladite partie 20, consolidant donc la structure du rayon, permet 20 également de contenir avec un seul support 33 les courbures disposées sur ledit côté H ainsi que ladite partie plate et rectiligne 20, et de les fixer sur une paroi verticale du compartiment de l'appareil de réfrigération ; ainsi que cela est illustré symboliquement sur les figures 7, 7A et 8, un second support 31 est rendu capable de contenir les seules courbures disposées sur l'autre côté K du même rayon, et de les appliquer de façon 25 analogue sur la paroi verticale opposée du même compartiment, réalisant ainsi un appui stable et facile pour l'ensemble du rayon. REVENDICATIONS 1. Evaporateur destiné à des opérations de réfrigération, en particulier pour des congélateurs domestiques, comprenant une pluralité de rayons (la, lb, le,) formés de parties respectives de tube d'évaporation incurvé, caractérisé en ce que la partie de tube comprise dans un même rayon est façonnée en serpentin doté d'une pluralité de courbures (3A 3E ; 8A, 8B, 8C) disposées en alternance sur deux côtés parallèles (H, K), dans lequel les parties terminales (4, 5) d'une quelconque courbure intermédiaire (3B) sont disposées en contact ou à proximité, avec les parties terminales (6, 7) des courbures adjacentes (3A, 3C) sur le même côté (K). 2. Evaporateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie de tube comprise dans un même rayon est façonnée en serpentin doté d'une pluralité de courbures disposées en alternance sur deux côtés parallèles (H, K), dans lequel la partie de serpentin qui relie deux courbures opposées successives (3A, 3B) est sensiblement une partie rectiligne angulaire (10) par rapport à la partie de serpentin (11) qui relie l'une (3B) desdites courbures avec la courbure successive et opposée (3C) respective. 3. Evaporateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie de tube comprise dans un même rayon est façonnée en serpentin doté d'une pluralité de courbures disposées en alternance sur deux côtés parallèles (II, K), dans lequel les deux parties (12 et 13) de serpentin qui relient deux courbures contigués (3A, 3C) sur un même côté avec la courbure opposée commune (3B), sont sensiblement des parties curvilignes qui ne sont jamais parallèles entre elles et leurs tangentes ne le sont pas non plus. 4. Evaporateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une partie (20) dudit tube unique compris dans l'un desdits rayons est sensiblement rectiligne et est disposée parallèlement à l'un desdits côtés (H) du serpentin correspondant, de préférence le long d'une ligne (1) qui croise les courbures disposées sur ledit côté (H). 2903176 10 5. Evaporateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de couples d'éléments de support (31, 33), dans lequel un premier élément (31) est capable de contenir les courbures dudit serpentin, disposées sur le même côté (K), et un second élément (33) est capable de 5 contenir les courbures opposées dudit serpentin disposées sur l'autre côté (H), avec ladite partie (20) de tube sensiblement rectiligne. 6. Evaporateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il subit un traitement de protection, même galvanique, avant le pliage et le formage des divers rayons. 10 7. Evaporateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdites parties de tube d'évaporation, qui constituent chaque rayon individuel, sont réalisées par le formage d'un seul tube métallique continu. 8. Application de l'évaporateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, aux appareils frigorifiques ou congélateurs dotés d'un évaporateur à 15 l'intérieur de la cellule de conservation des aliments.