EP0045255B1 - Dispositif de refroidissement du compresseur d'une machine thermique à compression, et machine thermique à compression comportant un tel dispositif - Google Patents

Dispositif de refroidissement du compresseur d'une machine thermique à compression, et machine thermique à compression comportant un tel dispositif Download PDF

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EP0045255B1
EP0045255B1 EP81401186A EP81401186A EP0045255B1 EP 0045255 B1 EP0045255 B1 EP 0045255B1 EP 81401186 A EP81401186 A EP 81401186A EP 81401186 A EP81401186 A EP 81401186A EP 0045255 B1 EP0045255 B1 EP 0045255B1
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compressor
tube
cooling device
compression machine
thermal compression
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EP0045255A3 (en
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Joel Crespin
Adrien Grollier-Baron
Daniel Drevet
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Lunite Hermetique SA
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M5/00—Heating, cooling, or controlling temperature of lubricant; Lubrication means facilitating engine starting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00—Liquid cooling
    • F01P3/20—Cooling circuits not specific to a single part of engine or machine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B31/00—Compressor arrangements
    • F25B31/006—Cooling of compressor or motor

Definitions

  • the present invention relates to a device for cooling the compressor of a thermal compression machine and more particularly to a means of starting this device of the thermo-siphon type.
  • a conventional compression thermal machine comprises in series a compressor, a condenser, a pressure reducer and an evaporator, connected together by tubes to form a closed circuit traversed by a fluid.
  • the fluid undergoes variations in pressure and temperature throughout this closed circuit. Compressed by the compressor, it liquifies inside the condenser, then, after passing through the regulator, it evaporates in the evaporator.
  • a compression thermal machine can operate as a refrigerator or a heat pump.
  • the fluid evaporates in the evaporator providing cold to the environment which surrounds it, and becomes liquid in the condenser by borrowing cold from the environment which surrounds it.
  • the fluid evaporates in the evaporator by borrowing heat from the medium which surrounds it and is liquidated in the condenser by restoring heat to the medium which surrounds it.
  • this cooling circuit is constituted by a thermo-siphon comprising an evaporator immersed in the oil of the compressor in thermal contact with the casing thereof, and a condenser , connected together by two tubes to form a closed circuit traversed by a fluid.
  • the fluid When the thermo-siphon is primed, the fluid, by evaporating in the evaporator, borrows heat from the oil of the compressor, which is the desired goal, and returns it to the external medium by liquefying in the condenser .
  • the present invention relates to a priming device allowing the immediate priming of the thermo-siphon as soon as the installation is put into service.
  • thermosiphon type which comprises an evaporator immersed in the oil of the compressor and a condenser connected to the evaporator by an ascending tube and a descending tube, being characterized in that a portion at less of the ascending tube is subjected to the action of an auxiliary heat source distinct from the compressor casing and allowing the instantaneous priming of the thermosiphon as soon as the compressor starts up.
  • the auxiliary heat source is at least a portion of the compressor discharge tube.
  • a portion of the rising tube of the cooling device is placed in close contact with a portion of the discharge tube of the compressor.
  • a conventional compression thermal machine comprising in series a compressor 1, a condenser 2, a regulator 3, and an evaporator 4, connected together by tubes to form a closed circuit traversed by a fluid.
  • the compressor 1 is connected to the condenser 2 by its delivery tube 5 and to the evaporator 4 by its suction tube 6.
  • This drawing also shows a compressor cooling circuit comprising an evaporator 7 immersed in the oil contained in the compressor casing (the oil being shown in dotted lines), and a condenser 8, connected together by an ascending tube. 9 and by a downward tube 10, to form a thermo-siphon also traversed by a fluid.
  • the ascending tube 9 is connected to the upper part of the condenser 8, and the descending tube 10 to its lower part. In this way the circuit of the cooling and asymmetrical fluid and the fluid tends to circulate naturally under the effect of the thermo-siphon produced by density variations due to temperature variations along its path.
  • thermo-siphon tends to initiate with a significant delay in the starting time of the compressor.
  • this compressor operates cyclically, under the control, for example, of the refrigerator thermostat, the thermo-siphon barely has time to start before the compressor stops. It then operates nominally for only a few moments and then stops in turn. As a result, the cooling it provides is irregular and poor.
  • the piping 5 in which the hot gases leaving the compressor circulate is brought into intimate contact over a certain length, with the ascending piping 9 in which the cooling fluid heated by the compressor circulates. 'it cools.
  • the pipe 5 therefore strongly heats the pipe 9 and therefore the coolant. Under this effect it tends to rise immediately and forcefully towards the top of the condenser 8 because care has been taken to place the path of the pipe 9 above the compressor 1 and with a positive slope.
  • a frank and immediate priming of the thermo-siphon is obtained. This can then properly cool the compressor as soon as it is started.

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Description

  • La présente invention concerne un dispositif de refroidissement du compresseur d'une machine thermique à compression et plus particulièrement un moyen d'amorçage de ce dispositif du type thermo-siphon.
  • Une machine thermique à compression classique comporte en série un compresseur, un condenseur, un détendeur et un évaporateur, reliés entre eux par des tubes pour former un circuit fermé parcouru par un fluide.
  • Le fluide subit tout au long de ce circuit fermé des variations de pression et de température. Comprimé par le compresseur, il se liquifie à l'intérieur du condenseur, puis, après son passage à travers le détendeur, il s'évapore dans l'évaporateur.
  • Suivant les conditions d'utilisation, une machine thermique à compression peut fonctionner en réfrigérateur ou en pompe à chaleur.
  • Lorsque la machine thermique fonctionne en réfrigérateur, le fluide s'évapore dans l'évaporateur en fournissant du froid au milieu qui l'entoure, et se liquifie dans le condenseur en empruntant du froid au milieu qui l'entoure.
  • Lorsque la machine thermique fonctionne en pompe à chaleur, le fluide s'évapore dans l'évaporateur en empruntant de la chaleur au milieu qui l'entoure et se liquifie dans le condenseur en restituant de la chaleur au milieu qui l'entoure.
  • Afin d'éviter un échauffement trop important du compresseur, on est conduit à équiper ce compresseur d'un circuit de refroidissement. Selon un mode de réalisation décrit dans le US-A-2300005, ce circuit de refroidissement est constitué par un thermo-siphon comportant un évaporateur immergé dans l'huile du compresseur en contact thermique avec l'enveloppe de celui-ci, et un condenseur, reliés entre eux par deux tubes pour former un circuit fermé parcouru par un fluide.
  • Lorsque le thermo-siphon est amorcé, le fluide, en s'évaporant dans l'évaporateur, emprunte de la chaleur à l'huile du compresseur, ce qui est le but recherché, et la restitue au milieu extérieur en se liquifiant dans le condenseur.
  • Lors de la mise en marche du compresseur, il se produit une période transitoire au cours de laquelle l'évaporation du fluide contenu dans le thermo-siphon n'est pas encore à son maximum, l'évaporation n'atteignant son maximum que lorsque le compresseur atteint son régime permanent, la température de l'huile étant alors sensiblement égale à celle du compresseur.
  • Par conséquent, lors de la mise en marche du compresseur, le refroidissement du compresseur n'est assuré que progressivement.
  • Or, pour maintenir le compresseur, et par suite l'ensemble de l'installation, dans de bonnes conditions de fonctionnement, on a intérêt à ce que, dès la mise en marche du compresseur, celui-ci soit refroidi dans des conditions optimales.
  • De plus, le fonctionnement cyclique de la machine à compression est préjudiciable à un maintien du thermo-siphon dans des conditions de fonctionnement optimales.
  • La présente invention a pour objet un dispositif d'amorçage permettant l'amorçage immédiat du thermo-siphon dès la mise en service de l'installation.
  • Suivant l'invention, un dispositif de refroidissement du compresseur d'une machine thermique à compression, le compresseur, placé dans un bain d'huile contenu dans une enveloppe hermétique, étant muni d'un tube de refoulement et d'un tube d'aspiration, ce dispositif de refroidissement, du type thermo- siphon, qui comporte un évaporateur immergé dans l'huile du compresseur et un condenseur relié à l'évaporateur par un tube ascendant et un tube descendant, étant caractérisé en ce qu'une portion au moins du tube ascendant est soumis à l'action d'une source de chaleur auxiliare distincte de l'enveloppe du compresseur et permettant l'amorçage instanté du thermo- siphon dès la mise en fonctionnement du compresseur.
  • Egalement suivant l'invention, la source de chaleur auxiliaire est une portion au moins du tube de refoulement du compresseur.
  • Egalement suivant l'invention, une portion du tube ascendant du dispositif de refroidissement est placé en contact étroit avec une portion du tube de refoulement du compresseur.
  • La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée d'un mode de réalisation pris comme exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé.
  • Sur ce dessin est représentée schématiquement une machine thermique à compression classique comportant en série un compresseur 1, un condenseur 2, un détendeur 3, et un évaporateur 4, reliés entre eux par des tubes pour former un circuit fermé parcouru par un fluide. Le compresseur 1 est rellé au condenseur 2 par son tube de refoulement 5 et à l'évaporateur 4 par son tube d'aspiration 6.
  • Sur ce dessin est également représenté un circuit de refroidissement du compresseur comportant un évaporateur 7 immergé dans l'huile contenue dans le carter du compresseur (l'huile étant représentée en traits pointillés), et un condenseur 8, reliés entre eux par un tube ascendant 9 et par un tube descendant 10, pour former un thermo-siphon parcouru également par un fluide.
  • Le tube ascendant 9 est connecté à la partie supérieure du condenseur 8, et le tube descendant 10 à sa partie inférieure. De cette manière le circuit du fluide de refroidissement et dissymétrique et le fluide tend à circuler naturellement sous l'effet du thermo-siphon produit par les variations de densité dues aux variations de température le long de son trajet.
  • Dans les dispositifs, connus, de refroidissement de ce type, le thermo-siphon tend à s'amorcer avec un retard important sur le moment de mise en route du compresseur. En effet, comme ce compresseur fonctionne de manière cyclique, sous la commande par exemple du thermostat du réfrigérateur, le thermo-siphon a à peine le temps de s'amorcer avant que le compresseur ne s'arrête. Il fonctionne alors de manière nominale pendant seulement quelques instants puis s'arrête à son tour. De ce fait, le refroidissement qu'il procure est irrégulier et médiocre.
  • Afin de pallier cet inconvénient, dans le dispositif suivant, on met en contact intime, sur une certaine longueur, la tuyauterie 5 où circulent les gaz chauds sortant du compresseur, avec la tuyauterie ascendante 9 où circule le fluide de refroidissement réchauffé par le compresseur qu'il refroidit. La tuyauterie 5 réchauffe donc fortement la tuyauterie 9 et donc de fluide de refroidissement. Sous cet effet celui-çi tend à monter immédiatement et avec force vers le sommet du condenseur 8 car on a pris soin de placer le trajet du tuyau 9 au-dessus du compresseur 1 et avec une pente positive. On obtient ainsi dès la mise en marche du compresseur un amorçage franc et immédiat du thermo-siphon. Celui-çi peut alors refroidir correctement le compresseur dès la mise en route de celui-çi.
  • On remarque que ce transfert de chaleur à cet endroit ne nuit pas au fonctionnement du circuit principal de machine thermique. En effet, les gas chauds provenant du compresseur doivent être refroidis pour se liquifier dans le condenseur 2 et le refroidissement préalable au niveau du contact avec le tube 9 ne fait qu'augmenter cet effet. De même l'apport supplémentaire de chaleur dans le circuit de refroidissement ne perturbe pas celui-çi compte-tenu des ordres de grandeur des organes utilisés.
  • Un bon moyen pour assurer le contact intime entre les tuyaux 5 et 9 consiste à les souder entre eux. Pour les réfrigérateurs domestiques, une soudure sur une longueur d'environ 10 cm s'est montrée optimale.

Claims (6)

1. Dispositif de refroidissement d'un compresseur d'une machine thermique à compression, ce compresseur (1), placé dans un bain d'huile contenu dans une enveloppe hermétique, étant muni d'un tube d'aspiration (6) et d'un tube de refoulement (5), ce dispositif de refroidissement, du type thermo- siphon, comportant un évaporateur (7) immergé dans l'huile du compresseur (1) et un condenseur (8) relié à l'évaporateur (7) par un tube ascendant (9) et un tube descendant (10), étant caractérisé en ce qu'une portion au moins du tube ascendant (9) est soumise à l'action d'une source de chaleur auxiliaire distincte de l'enveloppe du compresseur (1) et permettant l'amorçage instantané du thermo-siphon dès la mise en fonctionnement du compresseur.
2. Dispositif de refroidissement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la source de chaleur auxiliaire est une portion au moins du.tube de refoulement (5) du compresseur (1 ).
3. Dispositif de refroidissement suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'une portion du tube ascendant (9) est placée en contact étroit avec une portion du tube de refoulement (5) du compresseur (1) de façon à assurer un échange thermique satisfaisant entre le tube de refoulement (5), source de chaleur, et le tube ascendant (9).
4. Dispositif de refroidissement suivant la revendication 3, caractérisé en ce que ces portions de tube ascendant (9) et de tube de refoulement (5) sont soudées l'une à l'autre.
5. Machine thermique à compression fonctionnant en réfrigérateur, caractérisé en ce qu'elle comporte un dispositif de refroidissement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4.
6. Machine thermique à compression fonctionnant en pompe à chaleur, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif de refroidissement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4.
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