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Dispositif de dégivrage de l'évaporateur d'une machine frigorifique à compression et procédé de dégivrage de cet évaporateur.
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La présente invention est relative à un dispositif de dégivrage de l'évaporateur d'une machine frigorifique à compression comprenant par exemple, un compresseur, un condenseur, un détendeur et un évaporateur, ainsi qu'à un procédé de dégivrage de cet évaporateur lorsque celui-ci est couvert d'une couche de glace ou de givre.
Dans des dispositifs et selon des procédés connus, le dégivrage est réalisé par exemple par l'apport d'une quantité déterminée de chaleur produite extérieurement à la machine frigorifique au moyen d'un dispositif électrique indépendant de celle-ci. Ces dispositifs et ces procédés ont l'incon- vénient de réchauffer le local à refroidir et de produire à la longue des dépôts de particules d'huile cokéfiées occasion- nant un mauvais fonctionnement de la machine.
La présente invention a pour objet un nouveau dispositif de dégivrage ainsi qu'un nouveau procédé qui permet d'obvier aux inconvénients précités.
En outre, lesdits dispositifs et lesdits procédés par vapeur ou par liquide ont encore le désavantage d'être moins efficaces et plus coûteux que ceux selon l'invention.
A cet effet, le nouveau dispositif de dégivrage comprend un réservoir de dégivrage dont la partie supérieure qui contient constamment du fluide frigorigène en phase
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gazeuse, est reliée à la partie supérieure de l'évaporateur par une conduite de dégivrage pourvue d'une vanne de contrôle ouverte uniquement pendant la période de dégivrage au cours de laquelle le compresseur est arrêté et est reliée constam- ment à la partie supérieure du condenseur, et dont la partie restante qui contient constamment du fluide frigorigène en phase liquide, est reliée à la partie inférieure de l'évaporateur par une conduite d'acheminement du liquide frigorigène pourvue d'un détendeur et par une conduite de retour de ce liquide pourvue d'un clapet de retenue et est reliée constamment à la partie inférieure du condenseur.
Selon une particularité de l'invention le nouveau dispositif comprend un. appareil détecteur de givre ou de glace formé .sur l'évaporateur lors de la marche normale de la machine frigorifique, cet appareil détecteur commandant la valve de contrôle susdite, Cette particularité permet de commander automatiquement le dégivrage ainsi ¯que l'arrêt du compresseur au début de la période de dégivrage et la mise en marche de celui-ci à la fin de cette période.
D'autres détails et particularités de l'invention apparaîtront au cours de la description et des dessins annexés au présent mémoire qui représentent schématiquement et à titre d'exemple seulement une forme de réalisation de l'invention.
- La figure 1 est un schéma illustrant la marche du fluide frigorigène dans la machine frigorifique en marche normale.
- La figure 2 est un schéma illustrant la marche du fluide frigorigène dans la machine frigorifique pendant la période de dégivrage.
Dans ces différentes figures des mêmes notations de référence désignent des éléments identiques.
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Dans les deux schémas, les traits pleins gras indiquent la conduite de fluide frigorigène en phase liquide; les traits en pointillés sur trait plein indiquent la conduite du fluide frigorigène en phase gazeuse saturée avec le fluide frigorigène liquide, les traits pleins minces indiquent la conduite de fluide frigorigène en phase gazeuse de la vapeur surchauffée et les traits pointillés indiquent des conducteurs électriques.
La machine frigorifique avec le dispositif de dégivra- ge selon l'invention comprend essentiellement un compresseur 1, un condenseur 2, un réservoir de dégivrage 3, un détendeur ou vanne de réglage 4 et un évaporateur 5.
Dans l'exemple choisi, le réservoir de dégivrage 3 est divisé en deux compartiments inférieur 6 et supérieur 7 séparés par une plaque de séparation 8. Les deux compartiments 6 et 7 communiquent entre eux par une conduite 9. En outre, le compartiment inférieur 6 a une capacité au moins égale à celle du compartiment 7.
Dans la marche frigorifique normale, le fluide frigorigène en phase gazeuse de la vapeur surchauffée et sous faible pression est aspiré à travers une conduite 10 par le compresseur 1. Le fluide frigorigène en phase gazeuse sortant du compresseur 1 est refoulé à travers une conduite 11 à des pression et température élevées dans le condenseur 2.
Le condenseur 2 est refroidi extérieurement par un agent réfrigérant à la température de l'agent réfrigérant susdit, par exemple, de l'air soufflé sur le condenseur 2 par un ventilateur non indiqué. La température élevée du fluide frigorigène en phase gazeuse est abaissée jusqu'au point de condensation, de manière à obtenir du fluide frigorigène liquide dans la partie inférieure du condenseur 2. Le fluide
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frigorigène liquide ainsi obtenu par condensation s'écoule par gravité à travers une conduite 12 dans le compartiment 7, la conduite 12 débouchant dans ce compartiement 7 à proximité de la plaque de séparation 8.
Le fluide frigori- gène liquide monte dans le compartiment 7 jusqu'à atteindre le niveau de l'ouverture supérieure de la conduite 9 et le fluide frigorigène liquide ooule par gravité à travers cette conduite dans le compartiment 6 susdit. La pression du fluide frigorigène vapeur régnant dans les compartiments 6 et 7 et dans tout le condenseur 2 est sensiblement égale parce que la partie supérieure du condenseur 2 communique avec la partie supérieure du compartiment 7 par la conduite 13.
Le fluide frigorigène liquide sous pression élevée est ensuite amené au détendeur 4 par la conduite 14. Le fluide frigorigène partiellement vaporisé par le détendeur passe ensuite dans l'évaporateur 5 où se produit une vaporisation car l'enceinte à refroidir fournit des calories à l'évaporateur 5, la température du milieu extérieur à l'évaporateur 5 étant plus élevée que la température régnant dans celui-ci. Le fluide frigorigène en phase vapeur saturée passe ainsi en phase vapeur surchauffée dans la partie supérieure de l'évaporateur 5. La pression régnant dans la partie de la machine frigori- fique entre le détendeur 4 et le compresseur 1 en passant par l'évaporateur 5 est sensiblement égale à la faible pression susdite régnant dans la conduite 10.
Dans l'exemple choisi, un appareil détecteur qui est un pressostat 15 est fixé sur la conduite 10. L'appareil détecteur peut être tout autre appareil convenant pour détecter l'épaisseur d'une couche de glace déterminée,par exemple au moyen de la température ou d'une minuterie. Apres un laps de temps déterminé, les parois extérieures de l'éva-
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porateur 5 sont recouvertes d'une couche de givre ou de glace dont l'épaisseur est détectée par le pressostat 15. Ce preasostat est relié au compresseur 1 par des conducteurs électriques 16 et à une vanne de dégivrage 17 par des conducteurs électriques 18. La vanne 17 est branchée dans une conduite 19 qui débouche dans la partie supérieure ou dôme du compartiment 7 et qui est branchée sur la conduite d'aspiration 10.
Le pressostat 15 ayant enregistré une pression déterminée correspondant à une couche de glace déterminée met le compresseur 1 à l'arrêt et assure l'ouverture de la vanne de dégivrage 17 susdite. Il s'établit ainsi une même pression stabilisée dans la machine frigorifique, le compresseur 1 étant à l'arrét. L'agent réfrigérant du con- denseur agit cett, fois comme source de chaleur pour le fluide frigorigène. Le fluide frigorigène liquide se trouvant dans le compartiment 7 en réserve passe maintenant dans le condenseur 2 qui joue le rôle d'évaporateur. Ce fluide frigorigène vaporisé passe dans le dôme du compartiment 7 par l'effet de thermo-siphon.
La réserve de fluide frigori- gène liquide dans le compartiment 7 est progressivement vaporisée, le fluide frigorigène vaporisé produit passant ensuite à travers la conduite 19 via la vanne 17,dans l'évapo- rateur 5 où il est condensé en transmettant la chaleur de vaporisation vers la couche de glace ou de givre qui fond.
Ce fluide frigorigène condensé est acheminé dans la partie inférieure de l'évaporateur 5 et est évacué par gravité à travers la conduite de retour 20, sur laquelle est branchée un clapet de retenue 21 dans le compartiment 6 du réservoir de dégivrage 3.
Lorsque le dégivrage est terminé, le pressostat 15 ferme simultanément la vanne 17 et remet le compresseur 1 en
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marche. Le niveau du fluide frigorigène liquide remonte dans le compartiment 7 et en attendant que ce niveau atteigne celui de la bouche supérieure de la conduite 9, le fluide frigorigène liquide accumulé pendant la période de dégivrage dans le compartiment 6 est utilisé pour être détendu par le détendeur 4 dans l'évaporateur 5. En outre, lors de la reprise de la marche normale, la pression élevée régnant dans le réservoir de dégivrage 3 est rétablie, ce qui produit la fermeture du clapet de retenue 21.
Dans le procédé de dégivrage selon l'invention, on détecte l'épaisseur de la couche de givre ou de glace sur l'évaporateur par le pressostat 15. Grâce à ce pressostat 15 on arrête le compresseur 1 et on ouvre simultanément la vanne 17, le pressostat 15 étant raccordé au compresseur 1 par les conducteurs électriques 16 et à la vanne 17 par les conducteurs électriques 18, On injecte le fluide frigorigène gazeux provenant du compartiment 7 du réservoir de dégivrage 3 dans l'évaporateur 5, la partie supérieure ou dôme du compartiment 7 étant elle-même en communication avec la partie supérieure du condenseur 2 par la conduite 13.
Par ailleurs, on ramène le fluide frigorigène liquide obtenu par condensa- tion dans l'évaporateur 5 au cours du dégivrage dans le compar- tjment 6 du réservoir de dégivrage 3, le fluide frigorigène liquide passant à travers la conduite de retour 20 sur laquelle est branché le clapet de retenue 21.
L'invention est mieux explicitée à l'aide de l'exemple de réalisation suivant :
E M E M P L E.
Le fluide frigorigène est le fréon 12 ou difluoro- dichlorométhane de formule CF2 ci 2.
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Le compresseur 1 aspire le fréon 12 par la conduite 10 à une pression de 0,82 kc/cm2 et à une température de
25 C.
Le compresseur 1 refoule ensuite le fréon 12 par la conduite 11 dans lapartie supérieure du condenseur 2 à une @ 'ession de 8,63 kg/cm2 et à une température de + 40 C.
Le condenseur est réfrigéré par un agent réfrigérant par exemple , de l'air à + 25 C. Dans la partie supérieure du condenseur le fréon 12 est à + 35 C et dans la partie inférieure à + 30 C où il se condense. Le fréon 12 à 8,63 kg/cm2 est détendu par le détendeur 4 jusqu'à 0,82 kg/cm2, le fréon 12 détendu ayant une température de - 35 C dans la partie inférieure de l'évaporateur 5 où le fréon 12 est sous forme de vapeur saturée. L'enceinte à refroidir autour de l'évaporateur doit être maintenue à - 22 C.
Dans la partie supérieure de l'évaporateur le fréon 12 est sous forme de vapeur surah affée à une température de - 28 C. Cette vapeur est ensuite aspirée à travers la conduite 10 vers le compresseur 1.
Pendant la formation de la couche de givre ou de glace, la pression dans l'évaporateur 5 diminue et la température augmente. Lorsque le pressostat 15 enregistre par exemple, une pression de 0,66 kg/cm2 correspondant à une couche de glace déterminée sur les parois de l'évaporateur, le compresseur 1 est mis à l'arrêt et la vanne 17 est ouverte par l'intermé- diaire des conducteurs électriques 16 et 18.
Environ au milieu de la période de dégivrage, .la pression dans tous les éléments de la machine frigorifique est d'environ 5 kg/cm2.
Dans le condenseur 2, la température du fluide frigorigène est de + 15 C, tandis qu'il y a évaporation de celui-ci.
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Dans le réservoir de dégivrage 1 la température est de + 18 C, dans la partie inférieure de l'évaporateur de ¯ 0 C et dans la partie supérieure de l'évaporateur de + 15 C.
Au fur et à mesure que le dégivrage se produit, la pression dans le condenseur 2, dans le réservoir de dégivrage 3 et dans l'évaporateur 5, monte jusqu'à 5,78 kg/cm . Cette pression correspondant au dégivrage, lorsque la couche de glace est tombée des tuyaux de l'évaporateur 5, le pressostat 15 l'enregistre et provoque la remise en marche du compresseur 1 et simultanément la fermeture de la vanne 17.
Il est évident que l'invention n'est pas exclusivement limitée à la forme de réalisation représentée et que bien des modifications peuvent être apportées dans la forme, la dispo- sition et la constitution de certains des éléments intervenant dans sa réalisation, à condition que ces modifications ne soient pas en contradiction avec l'objet de chacune des revendica- tions suivantes.
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Device for defrosting the evaporator of a compression refrigeration machine and method for defrosting this evaporator.
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The present invention relates to a device for defrosting the evaporator of a compression refrigeration machine comprising, for example, a compressor, a condenser, an expansion valve and an evaporator, as well as a method for defrosting this evaporator when the latter - this is covered with a layer of ice or frost.
In known devices and methods, the defrosting is carried out for example by supplying a determined quantity of heat produced externally to the refrigeration machine by means of an electrical device independent of the latter. These devices and these methods have the drawback of heating the room to be cooled and over time producing deposits of coked oil particles causing malfunction of the machine.
The present invention relates to a new defrosting device as well as a new method which makes it possible to overcome the aforementioned drawbacks.
In addition, said devices and said methods by steam or by liquid still have the disadvantage of being less efficient and more expensive than those according to the invention.
For this purpose, the new defrosting device includes a defrost tank, the upper part of which constantly contains refrigerant in phase.
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gas, is connected to the upper part of the evaporator by a defrost line provided with a control valve open only during the defrost period during which the compressor is stopped and is constantly connected to the upper part of the evaporator. condenser, and of which the remaining part, which constantly contains refrigerant in liquid phase, is connected to the lower part of the evaporator by a refrigerant delivery pipe fitted with an expansion valve and by a return pipe for this liquid provided with a check valve and is constantly connected to the lower part of the condenser.
According to a feature of the invention, the new device comprises a. Frost or ice detector device formed on the evaporator during normal operation of the refrigeration machine, this detector device controlling the aforementioned control valve, This feature makes it possible to automatically control defrosting as well as stopping the compressor on start of the defrost period and start it up at the end of this period.
Other details and features of the invention will become apparent from the description and from the drawings appended hereto which schematically and by way of example only represent one embodiment of the invention.
- Figure 1 is a diagram illustrating the operation of the refrigerant in the refrigeration machine in normal operation.
- Figure 2 is a diagram illustrating the operation of the refrigerant in the refrigeration machine during the defrost period.
In these different figures, the same reference notations designate identical elements.
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In both diagrams, the solid bold lines indicate the refrigerant line in the liquid phase; solid dotted lines indicate gas phase refrigerant line saturated with liquid refrigerant, thin solid lines indicate superheated vapor gas phase refrigerant line, and dotted lines indicate electrical conductors.
The refrigeration machine with the defrosting device according to the invention essentially comprises a compressor 1, a condenser 2, a defrost tank 3, an expansion valve or regulating valve 4 and an evaporator 5.
In the example chosen, the defrost tank 3 is divided into two lower 6 and upper 7 compartments separated by a separating plate 8. The two compartments 6 and 7 communicate with each other by a pipe 9. In addition, the lower compartment 6 has a capacity at least equal to that of compartment 7.
In normal refrigeration operation, the refrigerant in the gaseous phase of the superheated vapor under low pressure is sucked through a line 10 by the compressor 1. The refrigerant in the gaseous phase leaving the compressor 1 is discharged through a line 11 to high pressure and temperature in the condenser 2.
The condenser 2 is cooled externally by a refrigerant to the temperature of the aforementioned refrigerant, for example, air blown onto the condenser 2 by an unspecified fan. The high temperature of the refrigerant in the gaseous phase is lowered to the point of condensation, so as to obtain liquid refrigerant in the lower part of the condenser 2. The fluid
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Liquid refrigerant thus obtained by condensation flows by gravity through a pipe 12 in the compartment 7, the pipe 12 opening into this compartment 7 near the separation plate 8.
The liquid refrigerant rises in the compartment 7 until it reaches the level of the upper opening of the pipe 9 and the liquid refrigerant flows by gravity through this pipe into the aforesaid compartment 6. The pressure of the vapor refrigerant prevailing in the compartments 6 and 7 and in the entire condenser 2 is substantially equal because the upper part of the condenser 2 communicates with the upper part of the compartment 7 via the pipe 13.
The liquid refrigerant under high pressure is then brought to the expansion valve 4 through line 14. The refrigerant partially vaporized by the expansion valve then passes into the evaporator 5 where vaporization takes place because the chamber to be cooled supplies heat to the gas. evaporator 5, the temperature of the medium outside the evaporator 5 being higher than the temperature prevailing therein. The refrigerant in the saturated vapor phase thus passes into the superheated vapor phase in the upper part of the evaporator 5. The pressure prevailing in the part of the refrigeration machine between the expansion valve 4 and the compressor 1 passing through the evaporator 5 is substantially equal to the aforementioned low pressure prevailing in pipe 10.
In the example chosen, a detector device which is a pressure switch 15 is fixed to the pipe 10. The detector device can be any other device suitable for detecting the thickness of a determined layer of ice, for example by means of the temperature or timer. After a determined period of time, the outer walls of the evacuation
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porator 5 are covered with a layer of frost or ice, the thickness of which is detected by the pressure switch 15. This preasostat is connected to the compressor 1 by electrical conductors 16 and to a defrost valve 17 by electrical conductors 18. The valve 17 is connected to a pipe 19 which opens into the upper part or dome of the compartment 7 and which is connected to the suction pipe 10.
The pressure switch 15 having recorded a determined pressure corresponding to a determined layer of ice puts the compressor 1 off and ensures the opening of the aforementioned defrost valve 17. The same stabilized pressure is thus established in the refrigeration machine, the compressor 1 being stopped. The refrigerant in the condenser acts here as a heat source for the refrigerant. The liquid refrigerant in the reserve compartment 7 now passes into the condenser 2 which acts as an evaporator. This vaporized refrigerant passes into the dome of compartment 7 by the thermo-siphon effect.
The reserve of liquid refrigerant in compartment 7 is progressively vaporized, the vaporized refrigerant produced then passing through line 19 via valve 17, into evaporator 5 where it is condensed by transmitting the heat of vaporization. towards the layer of ice or frost that is melting.
This condensed refrigerant is conveyed to the lower part of the evaporator 5 and is discharged by gravity through the return pipe 20, to which a check valve 21 is connected in the compartment 6 of the defrost tank 3.
When the defrost is finished, the pressure switch 15 simultaneously closes the valve 17 and puts the compressor 1 back on.
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market. The level of liquid refrigerant rises in compartment 7 and while waiting for this level to reach that of the upper mouth of pipe 9, the liquid refrigerant accumulated during the defrost period in compartment 6 is used to be relaxed by the expansion valve. 4 in the evaporator 5. In addition, when normal operation is resumed, the high pressure prevailing in the defrost tank 3 is reestablished, which causes the check valve 21 to close.
In the defrosting process according to the invention, the thickness of the layer of frost or ice on the evaporator is detected by the pressure switch 15. Thanks to this pressure switch 15, the compressor 1 is stopped and the valve 17 is simultaneously opened, the pressure switch 15 being connected to the compressor 1 by the electrical conductors 16 and to the valve 17 by the electrical conductors 18, the gaseous refrigerant from compartment 7 of the defrost tank 3 is injected into the evaporator 5, the upper part or dome of compartment 7 itself being in communication with the upper part of condenser 2 via line 13.
In addition, the liquid refrigerant obtained by condensing in the evaporator 5 during defrosting is returned to compartment 6 of the defrost tank 3, the liquid refrigerant passing through the return pipe 20 on which is connected the check valve 21.
The invention is better explained with the aid of the following exemplary embodiment:
E M E M P L E.
The refrigerant is freon 12 or difluorodichloromethane of formula CF2 ci 2.
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Compressor 1 sucks the freon 12 through line 10 at a pressure of 0.82 kc / cm2 and at a temperature of
25 C.
Compressor 1 then delivers the freon 12 through line 11 into the upper part of condenser 2 at a temperature of 8.63 kg / cm2 and at a temperature of + 40 C.
The condenser is refrigerated by a refrigerant, for example, air at + 25 C. In the upper part of the condenser the freon 12 is at + 35 C and in the lower part at + 30 C where it condenses. The freon 12 at 8.63 kg / cm2 is expanded by the regulator 4 to 0.82 kg / cm2, the freon 12 expanded having a temperature of - 35 C in the lower part of the evaporator 5 where the freon 12 is in the form of saturated vapor. The enclosure to be cooled around the evaporator must be kept at - 22 C.
In the upper part of the evaporator the freon 12 is in the form of surah vapor affeeed at a temperature of - 28 C. This vapor is then sucked through the pipe 10 to the compressor 1.
During the formation of the frost or ice layer, the pressure in the evaporator 5 decreases and the temperature increases. When the pressure switch 15 registers, for example, a pressure of 0.66 kg / cm2 corresponding to a layer of ice determined on the walls of the evaporator, the compressor 1 is stopped and the valve 17 is opened by the intermediate of electric conductors 16 and 18.
Approximately in the middle of the defrost period the pressure in all parts of the refrigeration machine is approximately 5 kg / cm2.
In condenser 2, the temperature of the refrigerant is + 15 C, while the latter evaporates.
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In defrost tank 1 the temperature is + 18 C, in the lower part of the evaporator ¯ 0 C and in the upper part of the evaporator + 15 C.
As the defrost occurs, the pressure in the condenser 2, in the defrost tank 3 and in the evaporator 5, rises to 5.78 kg / cm. This pressure corresponding to defrosting, when the layer of ice has fallen from the pipes of the evaporator 5, the pressure switch 15 registers it and causes the compressor 1 to restart and simultaneously the valve 17 to close.
It is obvious that the invention is not exclusively limited to the embodiment shown and that many modifications can be made in the form, the arrangement and the constitution of some of the elements involved in its realization, provided that these modifications are not in contradiction with the object of each of the following claims.