Installation frigorifique mécanique. Cette invention est relative aux appareils frigorifiques de ménage dans lesquels une réfrigération mécanique est utilisée pour main tenir le compartiment à aliments à la tem pérature désirée et aussi, dans certains cas, pour produire de la glace. Plus particulière ment, elle est relative à un ensemble complet en soi comprenant un compartiment à, aliments, une machine frigorifique à air et son moteur de commande, ainsi que des moyens automa tiques pour régler la température.
Le but et l'utilité de l'invention seront rendus plus évidents à l'aide du résumé donné ci-après des conditions qui doivent être satisfaites dans un appareil de ce genre.
Les désidérata d'une machine frigorifique destinée à être utilisée pour des usages do mestiques sont absolument différents de ceux d'une machine frigorifique destinée à des applications industrielles; étant donné que la première doit pouvoir travailler sans sur veillance ou entretien mécanique, même ordinaire. . Les appareils frigorifiques pour usages domestiques sont essentiellement de faible capacité et l'on a constaté qu'il est difficile d'adapter à cette application un appareil frigorifique mécanique basé sur l'emploi d'un gaz condensable.
Pendant le fonctionnement d'un compresseur utilisant un gaz de ce genre, il se développe une quantité plus ou moins grande de gaz vicié qui doit, de temps à autre, être éliminée de l'installa tion dans le but de maintenir l'efficacité de travail. En outre, la plupart des installations employant des gaz condensables doivent travailler à une pression élevée et les gaz utilisés sont soit nocifs, soit inflammables, ce qui rend leur emploi dangereux. Il est en outre impossible d'empêcher d'une manière absolue les fuites du gaz employé, de sorte qu'au bout d'un certain temps l'installation s'épuise dans une mesure telle qu'elle cesse de produire efficacement la quantité de froid désirée.
On rencontre un grand nombre de difficultés mécaniques dans la construction des petits compresseurs à pressions élevées et, parmi ces difficultés, on citera la fabri cation de soupapes et pistons étanches. Dans les machines frigorifiques employant de l'eau comme agent réfrigérant, on ne dispose pas toujours d'une quantité d'eau suffisante et l'eau est sujette à se congeler, ce qui peut entraîner des détériorations à la machine. En outre, les matières et impu retés sédimentaires usuellement contenues dans l'eau d'alimentation tendent à s'accu muler sur les surfaces réfrigérantes, ce qui nuit à (trie transmission de chaleur efficace et exige un nettoyage périodique.
L'emploi de saumure comme agent de circulation pour refroidir l'espace . réfrigéré nécessite un appareil additionnel qui occupe de la place dans le compartiment à refroidir. La saumure est soumise -à, des pertes résul tant de fuites et est un agent corrosif, ce qui fait que son emploi présente des inconvénients, étant donné que les fuites obligent à refaire le plein de la provision de saumure, tandis que la corrosion diminue la durée de l'ins tallation.
La présente invention a pour objet un appareil frigorifique domestique du type mé canique n'exigeant pas de gaz et de liquides condensables pour soir fonctionnement, dont le prix de revient est faible, dont le fonc tionnement est économique, qui n'exige que le minimum de surveillance et d'entretien, qui maintient automatiquement la température désirée, qui est absolument sûr et qui est silencieux.
L'installation frigorifique mécanique sui vant l'invention comporte titi compartiment refrigérant et des moyens pour comprimer et détendre alternativement une masse d'air enfermée, une paroi conductrice transmettant directement par une circulation naturelle de l'air coi.tenu dans ledit compartiment la cha leur du compartiment à la masse d'air en fermée à l'état détendu, une seconde paroi conductrice entourée d'une capacité servant à emprisonner l'air à l'état comprimé, une ma chine étant prévue pour introduire l'air atmosphérique dans ladite capacité et le res tituer à l'atmosphère.
Pour mieux faire comprendre l'invention et la fnçon de la mettre en pratique, on la décrira ci-après en se référant au dessin annexé qui représente, à titre d'exemple, une fourre d'exécution de l'installation suivant l'invention.
La fig. 1 cri est une coupe verticale lon gitudinale, cette figure montrant la machine frigorifique à air et son moteur de commande en élévation; La fig. 2 est une vue - en bout de l'ins tallation, en regardant depuis l'extrémité où se trouve la machine, certaines parties de la machine étant arrachées; La fig. 3 est titi schéma des connexions électriques du moteur de commande et montre le réglage à thermostat.
Dans ces figures, l'appareil frigorifique 1 comprend titi compartiment à aliments 2 et un compartiment à machine 3. Le comparti ment à aliments 2 est isolé des parties en vironnantes par une matière isolante 4, par exemple en liège comprimé. Une machine frigorifique à air 5 est montée dans le com- partinrent 3 sur des cornières 6. La machine 5 peut fonctionner comme une machine du même type, déjà connu, et est représentée comme comportant deux cylindres.
Dans les machines de ce genre, une masse emprisonnée d'air constituant l'agent frigorifère est transférée alternativement d'une chambre de compression à une chambre d'expansion et inversement et y est alternativement comprimée et détendue. Près de la chambre de compression, on pré voit un échangeur de chaleur 7 servant à absorber la chaleur clé l'air comprimé et à la transférer à un fluide réfrigérant qui rejette la chaleur hors de l'installation. L'échangeur de chaleur 7 et les éléments de la machine situés au-dessous de cet échangeur constituent l'extrémité chaude.
Près de la chambre d'ex pansion, on prévoit un échangeur de chaleur 8 servant à emprunter de la chaleur, par exemple à l'aide de lames 10, au fluide à réfrigérer et à délivrer la chaleur à l'air de la machine. L'échangeur de chaleur 8 et les éléments contigus constituent l'extrémité froide. Entre les cieux échangeurs de chaleur est dispoeeé titi régénérateur 9 servant à maintenir une différence de température entre eux.
Il n'est pas nécessaire, et il n'est non plus désirable, d'avoir une pression élevée dans les machines frigorifiques à air de ce genre, une différence de. 0,7 kg par centimètre carré entre la pres sion maximum et la pression minimum qui règnent pendant le cycle étant suffisante pour produire la réfrigération requise. Il s'ensuit que l'éclatement de la machine n'est guère possible.
Une cloison calorifuge 11 est disposée en travers de la partie supérieure du comparti ment à machine 3, de la paroi 12 à la paroi 13, et enveloppe étroitement le régénérateur 9. Une seconde cloison 14, en matière calo rifuge, s'étend à travers des extrémités supé rieures des lames 10, de la paroi 13 à une cloison 15, qui s'étend elle-même d'une paroi à l'autre en travers de l'appareil de façon à laisser un conduit étroit 16 entre elle et la paroi 12, ainsi qu'une ouverture 17 à son extrémité supérieure et une ouverture 18 à son extrémité inférieure. Une ouverture 19 est prévue dans la cloison 14 pour chaque cylindre de la machine frigorifique à air. On obtient ainsi un circuit pour la circulation naturelle de l'air que contient l'appareil.
Lorsque la machine fonctionne, les laines 10 sont froides et abaissent la température de l'air qui les entoure. Par conséquent, l'air descend dans le conduit 16, traverse Pouver- ture 18 et pénètre dans le compartiment à aliments 2. En même temps, l'air plus chaud que renferme le, compartiment 2 passe par l'ouverture 17 et descend à travers l'ouver ture 19 en passant sur les lames 10. La circulation naturelle continue jusqu'au moment où la température régnant dans le comparti ment à aliments 2 est suffisamment basse pour influencer le thermostat 20 de telle sorte qu'il arrête la machine frigorifique à air 5 comme il sera décrit plus loin.
Dans certains cas, il peut être désirable de fabriquer de la glace pour la table ou pour d'autres buts. A cet effet, on prévoit des récipients 21 qui peuvent être remplis d'eau. Ces récipients sont placés dans un compartiment auxiliaire 22 installé à la partie inférieure du compartiment à aliments 2 et construit en matière calorifuge. Le conduit 16 se termine à son extrémité inférieure par une plaque 23 et une barre 24. Le compartiment 22 est établi de façon à laisser une ouver ture étroite 25 à l'un des bords inférieurs, et une autre ouverture 26 au bord supérieur diagonalement opposé.
Un obturateur réglable 27 est monté sur le compartiment 22 de façon que toute fraction désirée de l'air froid passant par le conduit 16 puisse être dirigée par le conduit formé entre la lame 24 et le compartiment 22, par l'ouverture 25, sur les récipients 21 et à travers l'ouverture 26, pour pénétrer finalement dans le compartiment à aliments 2. L'obturateur 27 peut être réglé en position une fois pour toutes.
On remar quera que le compartiment 22 reçoit l'air directement de la machine frigorifique et que l'air est par conséquent à sa température la plus basse, cette température étant suffisam ment basse pour congeler l'eau; et qu'en outre, lorsque l'air cesse de circuler dans le conduit 16 en raison du fait que la machine ne fonctionne pas, le compartiment 22 forme une poche à air froid, de sorte que la glace se conserve pendant une période de temps considérable, même si le compartiment à aliments est au-dessus du point de congéla tion.
Les éléments mobiles de la machine fri gorifique à air 5 sont actionnés, par. l'inter médiaire d'une poulie 30 et d'une courroie 31, par la poulie 36 d'un moteur 32. Le mo teur 32 est monté dans le compartiment à machine sur des supports 34 de façon qu'il puisse pivoter autour d'une barre 33 passant à travers des cornières 35 assujetties au bâti du moteur. La barre 33 est parallèle à l'arbre du moteur 32 et est située; par rapport aux arbres du moteur 32 et de la machine frigo rifique 5, de facon qu'une composante du poids du moteur ait pour effet d'assurer la tension convenable de la courroie. Des coussi nets élastiques 37 sont prévus dans les sup ports 34 autour de la barre 33 pour absorber les vibrations et assurer- le fonctionnement silencieux du moteur.
Le sens de rotation du moteur est celui indiqué par la flèche de faon que la réaction qui se produit entre les pièces rotatives et les pièces fixes du moteur ait pour effet de faire pivoter le mo teur autour de la barre 33 et d'augmenter la tension de la courroie au démarrage.
Un ventilateur 40, d'un type silencieux, est monté dans le compartiment à machine et est actionné par la courroie 31 par l'in termédiaire d'une poulie 41 qui se comporte en même temps à la façon d'une poulie de gui dage pour augmenter Mangle de contact (le la courroie 31 sur la poulie 36 du moteur 32.
L'aspirateur aspire l'air à, l'extérieur de l'appareil à travers une ouverture conrpor- tarrt des obturateurs démontables 42 disposés à la façon de lames de persiennes, à travers titi sac de poussières 43, titi conduit 44, et titi conduit 45. L'ouverture avec les obtura teurs 42 et le sac 43 peuvent être prévus à l'une des extrémités ou aux deux extrémités du conduit 44.
Le sac à pous sières 43 empêche la pénétration des effilures et poussières et petit être nettoyé périodiqucnrent en enle vaut les obturateurs 42 et retournant le sac 43), ceci s'effectuant sans interrompre le fonctionnement de la machine. En quittant le ventilateur 40, l'air passe par le conduit, 46, au distributeur 47 où il se divise pour passer sur une. série de lames 48 dont sont munis les échangeurs de chaleur 7 disposés sur l'extrémité chaude de la machine frigorifique, d'une manière analogue aux lames 10 de l'échangeur de chaleur 8.
Le distributeur 47 est muni de rebords circulaires 49 entourant étroitement les lames 48 sur une partie de leur hauteur et formant des ouvertures annulaires 50 autour des cylindres et à travers la paroi inférieure dit distribu teur 47.
De cette' façon, l'air pénétrant dans le distributeur 47 traverse les ouvertures circulaires prévues au sommet des rebords 49, descend sur les lames 48, traverse les ouvertures 50 et pénètre dans le compartiment 1r machine. Cet air sert à enlever 1a chaleur (le compression" et à la rejeter hors de l'ins tallation, et il est par conséquent à une température supérieure à celle qu'il avait en pénétrant par l'ouverture avec les obturateurs 42. Après avoir circulé dans le compartiment à, machine, l'air chaud quitte ce compartiment par un conduit 51 et est délivré dans l'at mosphère par une ouverture 52.
Le conduit 51 est prévu entre la paroi isolante 13 et la boîte en feuille métallique 53 de l'appareil frigorifique, et l'ouverture 52 est située à la partie supérieure de la paroi 53.
Dans la construction de cet appareil fri gorifique, on proportionne la machine frigori fique à air à la quantité de réfrigération requise de façon que la machine n'ait besoin de fonctionner que d'une manière périodique. Pendant les périodes de travail de la machine, l'humidité que peut renfermer l'air contenu dans le compartiment à aliments tendra à s'accumuler sur les lames froides 10 de la machine sous forme de glace lorsque la tem pérature de l'air s'abaissera.
En établissant l'appareil de telle manière que la tempéra ture moyenne du compartiment à aliments soit supérieure au point de congélation (ce qui est désirable dans titi appareil frigorifique domestique), la glace formée pendant les périodes de travail fondra pendant les pé riodes de repos, étant donné que, après que la machine a été arrêtée, les lames 10 prennent rapidement la température de l'air qui circule à leur contact. On dispose tin plateau d'égouttage 60 pour recueillir l'eau provenant de la fusion de la glace.
L'eau recueillie par le plateau 60 coule sur une plaque 61 et pénètre dans tin tuyau 62 par lequel elle est amenée dans une gouttière 63 disposée dans le compartiment à machine. Un siphon 64 est prévu sur le tuyau 62 pour isoler le compartiment froid du compartiment à ma chine chaud. Urre mèche 65 est placée de façon qu'un de ses bords plonge dans la gouttière 63 et que la majeure partie de sa surface soit exposée à l'air chaud délivré par le ventilateur 40 dans le compartiment machine 3.
La mèche 65 distribue l'humidité recueillie dans la gouttière 63 sur sa surface par une action capillaire, et l'eau est êvaa- potée par l'air chaud passant à son contact. Par conséquent, toute l'eau qui s'accumule sur les surfaces froides de la machine frigo rifique à air est évaporée par la chaleur cédée par la machine à l'atmosphère.
Cette élimi nation automatique de la glace constitue un grand avantage dans l'application pratique de la machine, en ce sens qu'il devient ainsi inutile de prévoir des drains pour enlever l'eau de L'appareil et maintenir les surfaces .internes du compartiment à aliments à l'état sec, en même temps que pour maintenir les surfaces réfrigérantes à l'état propre â trans férer efficacement la chaleur. .
Les circuits prévus pour le réglage de la température et la commande sont extrême ment simples comme on le voit à la fig. 3. Un interrupteur 75, monté en un lieu appro prié, relie le moteur 32, par l'intermédiaire d'un thermostat 20, aux conducteurs 76, 77 du réseau. Le thermostat 20 est monté dans le compartiment à aliments de l'appareil et, comme indiqué à la fig. 3, il est de tout type bien connu qui ferme un circuit à une tem pérature supérieure prédéterminée, qui le maintient fermé jusqu'à ce que la tempéra ture ait été abaissée à une limite inférieure prédéterminée, qui l'ouvre à cette limite infé rieure, et qui le maintient ouvert jusqu'au moment où la température s'est de nouveau élevée à la limite supérieure.
Un fil métal lique 78 va de l'interrupteur 75 au contact 79 du thermostat 20. Le bras interrupteur 80 du thermostat est en contact, dans la posi tion représentée, avec le contact 79; cette position correspondant à la température supé rieure, ce qui établit un circuit comprenant un fil 81, le moteur 32, un fil 82 et l'inter rupteur -75. Par conséquent, le moteur 32 démarre et actionne la machine frigorifique 5 jusqu'au moment où la température s'est abaissée suffisamment, le thermostat coupant alors -le circuit du moteur.
On a trouvé qu'un appareil frigorifique établi suivant l'invention et comportant un compartiment à aliments de 0,44 m3 de ca pacité peut être maintenu à une température d'environ 4,4 C avec une consommation d'énergie de 2,5 IZ-W heures par jour de 24 heures pour une, température ambiante de 22 C. Dans ces conditions, la machine fri gorifique à. air fonctionne approximativement pendant le tiers du temps par périodes d'en viron deux heures chacune. On a constaté aussi que cette installation ne demande pas à être surveillée et qu'elle n'exige pas de réparations pendant une durée de fonctionne ment très longue.
On remarquera que l'appareil frigorifique à usage domestique qui vient d'être décrit d'une façon détaillée fonctionne sans bruit et d'une façon économique, tant en ce qui con cerne sa- consommation d'énergie qu'en ce qui concerne son entretien. En outre, il est par faitement sûr, étant donné qu'il n'emploie pas de produits chimiques, ni de pressions éle vées. L'air est utilisé comme agent intermé diaire et les fuites susceptibles de se produire sont compensées automatiquement par le milieu environnant qui est aussi de l'air. L'air est aussi utilisé comme fluide réfrigérant et circule au contact direct des surfaces réfrigérantes de la machine, à travers le compartiment à alimenter et au contact. des produits à réfri gérer.
L'air est aussi utilisé pour refroidir l'extrémité chaude de la -machine frigorifique et rejeter ainsi à l'atmosphère la chaleur empruntée au compartiment à aliments ainsi que celle résultant des pertes mécaniques de la machine. En outre, l'air entraîne aussi dans l'atmosphère toute l'humidité qui s'accumule sur les parties froides de la machine.
Un avantage de l'installation suivant l'in vention, qui présente une grande importance dans la pratique, réside dans l'application d'un procédé de réfrigération mécanique; dans le quel aucun liquide n'est utilisé pour effectuer une évolution tbei@mique quelconque. Bien entendu, on peut imaginer diverses formes de construction .rentrant dans lé cadre de la, présente invention.