FR2488683A1 - Anti-condensation device for outer walls of refrigerators - uses auxiliary fluid circuit heated by waste energy from motor-compressor unit - Google Patents

Anti-condensation device for outer walls of refrigerators - uses auxiliary fluid circuit heated by waste energy from motor-compressor unit Download PDF

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Abstract

The device prevents condensation on the outer walls of freezers and refrigerators, using the heat generated by the operation of the motor-compressor unit (3) to vapourise fluid in an auxiliary circuit (11) which is placed in contact with the casing of the freezer. The use of waste heat ensures that overall energy efficiency is not reduced. The motor-compressor unit (3) is mounted in a hermetically sealed enclosure (2) containing a mixture of the refrigerant (for example Freon 12) and a lubricant. A tubular heat exchanger (12) is immersed in the fluid at the base of the hermetically sealed enclosure, and the heat from motor-compressor operation is recovered, whether or not the motor is running, by the fluid in the anti-condensation loop.

Description

La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif d'anti-condensation pour appareils frigorifiques du type à compression utilisés pour la congélation de denrées a' - 400 C par exemple, ou pour la conservation de denrées à -18 C. The present invention relates to an anti-condensation method and device for refrigeration appliances of the compression type used for freezing foodstuffs at −400 ° C. for example, or for preserving foodstuffs at −18 ° C.

Ce procédé consiste à prélever au fluide lubrifiant caloporteur dans lequel est placé, au moins partiellement, le moto-compresseur, les calories qui seront cédées aux parois extérieures de l'armoire frigorifique et. empecheront la condensation de humidité atmosphérique sur les parois extérieures. This process consists in removing from the heat-transfer lubricating fluid in which the motor-compressor is placed, at least partially, the calories which will be transferred to the external walls of the refrigeration cabinet and. prevent condensation of atmospheric humidity on the exterior walls.

Plusieurs systèmes de types connus permettent dé supprimer la formation de rosée sur les parois extérieures d'une armoire frigorifique. Parmi ceux-ci on peut citer les systèmes à résistances électriques chauffantes destinées à apporter aux parois extérieures de l'armoire les calories nécessaires. Mais cette solution augmente de façon sensible la consommation d'énergie électrique et diminue donc le rendement de l'appareil frigorifique. Several systems of known types make it possible to eliminate the formation of dew on the external walls of a refrigeration cabinet. Among these, mention may be made of systems with electric heating resistances intended to supply the outer walls of the cabinet with the necessary calories. However, this solution significantly increases the consumption of electrical energy and therefore reduces the efficiency of the refrigerating appliance.

Il est également connu de placer un serpentin condenseur de fluide frigorigène en contact avec les parois extérieures de l'armoire frigorifique de façon à élever très sensiblement la température de ces parois qui se trouvent généralement à une température inférieure à celle de l'air ambiant. It is also known to place a refrigerant condenser coil in contact with the external walls of the refrigeration cabinet so as to very significantly raise the temperature of these walls which are generally at a temperature lower than that of ambient air.

I1 est aussi conne' d'utiliser un rré-condenseur ccr.stitué- d'un serpentin appliqué sur les parois extérieures et dans lequel peuvent circuler les gaz réfrigérants réchauffés du circuit frigorifique. I1 is also conne 'to use a rre-condenser ccr.stitué of a coil applied to the external walls and in which can circulate the refrigerant gases heated from the refrigeration circuit.

Cette solution satisfaisante du point de vue énergetique a l'inconvé^ nient de cesser d'être efficace lorsque le moto-compresseur est à l'arrêt.This energy-satisfactory solution has the drawback that it ceases to be effective when the motor-compressor is stopped.

Le dispositif d'anti-condensation objet de la présente- invention reste efficace lorsque le moto-compresseur est à l'arrêt et assure un rendement satisfaisant de l'appareil frigorifique auquel il est associé. The anti-condensation device which is the subject of the present invention remains effective when the motor-compressor is stopped and ensures satisfactory performance of the refrigerating appliance with which it is associated.

Suivant l'invention, un procédé d'anti-condensation pour ap pareil frigorifique comportant une armoire frigorifique, une enceinte hermétique contenant un fluide lubrifiant et réfrigérant dit fluide principal, un moto-compresseur placé dans l'enceinte et immergé au moins partiellement dans le fluide principal, ce motocompresseur étant muni d'un tube d'aspiration et d'un tube de refoulement auxquels est raccordé un circuit de fluide réfrigérant, est caractérisé en ce qu'il consiste à prélever au fluide principal continu dans l'enceinte hermétique, au moyen d'un fluide caloporteur auxiliaire, une quantité déterminée de calories et à céder ces calories aux parois extérieures de l'armoire frigorifique. According to the invention, an anti-condensation process for a refrigeration appliance comprising a refrigeration cabinet, an airtight enclosure containing a lubricating and cooling fluid called the main fluid, a motor-compressor placed in the enclosure and at least partially immersed in the main fluid, this motor-compressor being provided with a suction tube and a discharge tube to which a refrigerant fluid circuit is connected, is characterized in that it consists in taking from the continuous main fluid in the hermetic enclosure, by means of an auxiliary heat transfer fluid, a determined quantity of calories and to transfer these calories to the external walls of the refrigeration cabinet.

Egalement suivant l'invention, un dispositif d'anti-condensation permettant la mise en oeuvre de ce procédé, ce dispositif, destiné à être associé à un appareil frigorifique comportant une armoire frigoeifique, une enceinte hermétique contenant un fluide lubrifiant et réfrigérant dit fluide principal,-un moto-compresseur placé dans l'enceinte hermétique et immergé au moins partiellement dans le fluide principal, ce moto-compresseur étant muni de tubes d'aspiration et de refoulement auxquels est raccordé le circuit de circulation du fluide réfrigérant est caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de fluide auxiliaire dont une partie est formée d'un serpentin tubulaire appliqué sur les parois extérieures de l'armoire frigorifique et une autre partie est fouinée d'un éléme.lt plongeur immergé dans le fluide principal contenu dans l'enceinte hermétique et en ce qu'un fluide auxiliaire caloporteur peut circuler dans le circuit auxiliaire. Also according to the invention, an anti-condensation device allowing the implementation of this process, this device, intended to be associated with a refrigerating appliance comprising a refrigerating cabinet, an airtight enclosure containing a lubricating and cooling fluid called the main fluid. , a motor-compressor placed in the hermetic enclosure and at least partially immersed in the main fluid, this motor-compressor being provided with suction and discharge tubes to which the refrigerant circulation circuit is connected is characterized in that that it includes an auxiliary fluid circuit, part of which is formed by a tubular coil applied to the external walls of the refrigeration cabinet and another part is rummaged with an eléme.lt plunger immersed in the main fluid contained in the hermetic enclosure and in that an auxiliary heat transfer fluid can circulate in the auxiliary circuit.

L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront à l'aide de la description ci-après et des dessins qui l'accompagnent et sur lesquels:
Les figures 1 et 2 montrent schématiquement deux types d'appareils frigorifiques munis d'un dispositif d'anti-condensation suivant l'invention;
les figures 3 et 4 représentent respectivement deux exemples de réalisation de l'élément plongeur immergé dans le fluide caloporteur principal. The invention will be better understood and other characteristics will appear from the following description and the accompanying drawings, in which:
Figures 1 and 2 schematically show two types of refrigeration devices provided with an anti-condensation device according to the invention;
Figures 3 and 4 respectively represent two embodiments of the plunger element immersed in the main heat transfer fluid.

Les appareils frigorifiques de types vertical et horizontal respectivement montrés schématiquement en figures 1 et 2 comportent chacun une armoire 1 frigorifique, une enceinte 2 hermétique dans laquelle sont disposés et fixés de façon souple un moto-compresseur 3 de type connu muni d'une tubulure 5 d'aspiration et d'une tubulure 6 de refoulement d'un fluide réfrigérant. Dans cette enceinte 2 hermétique est introduit un fluide F lubrifiant et réfrigérant dit fluide principal, constitué, de façon connue, d'un mélange huile et de fluide Fr réfrigérant (du Fréon R 12 par exemple). Le moteur du moto-compresseur 3 est muni d'un villebrequin qui se prolonge, à sa partie inférieure, par un axe 4 qui baigne dans le fluide F lubrifiant et réfrigérant.Cet axe 4 comporte, de façon connue à sa partie inférieure, comme montré en figure 4, un orifice 5 d'aspiration du fluide F et, à sa partie supérieure, des rainures hélicoldales (non visibles) formant vis d'Archimède et qui sont destinées à amener le fluide F jusque l'entrée du compresseur. The vertical and horizontal types of refrigeration devices respectively shown diagrammatically in FIGS. 1 and 2 each comprise a refrigeration cabinet 1, an airtight enclosure 2 in which are arranged and flexibly fixed a motor-compressor 3 of known type provided with a tube 5 suction and a discharge pipe 6 for a refrigerant. In this airtight enclosure 2 is introduced a lubricating and cooling fluid F said main fluid, consisting, in a known manner, of a mixture of oil and refrigerant fluid Fr (Freon R 12 for example). The motor of the motor-compressor 3 is provided with a crankshaft which is extended, at its lower part, by an axis 4 which is immersed in the lubricating and cooling fluid F. This axis 4 comprises, in a known manner at its lower part, as shown in Figure 4, an orifice 5 for suction of the fluid F and, at its upper part, helical grooves (not visible) forming an Archimedes screw and which are intended to bring the fluid F to the inlet of the compressor.

En fonctionnement, le fluide F est projeté, comme il est connu, d'une part sur la paroi interne de l'enceinte 2 hermétique et, d'autre part, sur le moteur et le compresseur 3, ces projections assurant le refroidissement de la paroi intérieure de l'enceinte 2 et la lubrification du moteur. In operation, the fluid F is sprayed, as is known, on the one hand on the internal wall of the sealed enclosure 2 and, on the other hand, on the engine and the compressor 3, these projections ensuring the cooling of the inner wall of enclosure 2 and engine lubrication.

Cet appareil frigorifique est muni d'un dispositif anti-condensation montré schématiquement en figure 1 et comprenant un circuit 10 auxiliaire dans lequel peut circuler un fluide auxiliaire f caloporteur. This refrigerating appliance is provided with an anti-condensation device shown diagrammatically in FIG. 1 and comprising an auxiliary circuit 10 in which an auxiliary coolant fluid can circulate.

Ce circuit 10 auxiliaire comporte à l'une de ses extrémités un serpentin 11 tubulaire, étroitement appliqué contre les parois exté rieurs de l'armoire 1 frigorifique et, à l'autre extrémité, un élément échangeur 12 placé dans l'enceinte 2 hermétique et immergé dans le fluide F qu'elle contient. La figure 4 montre une vue arrachée de l'enceinte 2 laissant apparattre l'élément échangeur 12 disposé dans la partie inférieure de cette enceinte 2.La figure 3 montre, en vue de dessus, un autre exemple de réalisation de l'enceinte 2 hermétique dans laquelle a été placé un élément échangeur 112 de forme sinueuse, ce qui permet d'augmenter de façon importante la surface d'échange calorifique de élément échangeur 112, dans lequel circule par thermosiphon ou par changement d'état le fluide f caloporteur auxiliaire qui peut être un gaz fluorocarbone R 114 par exemple. This auxiliary circuit 10 comprises at one of its ends a tubular coil 11, tightly applied against the external walls of the refrigerating cabinet 1 and, at the other end, an exchanger element 12 placed in the hermetic enclosure 2 and immersed in the fluid F which it contains. Figure 4 shows a cutaway view of the enclosure 2 revealing the exchanger element 12 disposed in the lower part of this enclosure 2. Figure 3 shows, in top view, another embodiment of the sealed enclosure 2 in which has been placed an exchanger element 112 of sinuous shape, which makes it possible to significantly increase the heat exchange surface of exchanger element 112, in which circulates by thermosyphon or by change of state the auxiliary heat transfer fluid which may be a fluorocarbon gas R 114 for example.

Le fluide réfrigérant F principal contenu dans l'enceinte 2 hermétique s'échauffe au cours de fisnctionnement du moto-com- presseur 3 et cet apport de chaleur est, suivant le procédé de l'invention, utilisé pour réchauffer les parois extérieures de l'armoire 1 frigorifique de la façon suivante
En Eoictionnement, des la mise en marche du moto-compres- seur 3, le fluide F lubrifiant et réfrigérant principal contenu dans l'enceinte entre en ébullition et le fluide F réfrigérant qui contient, et qui se trouve à l'état gazeux, migre à l'extérieur de l'huile du fluide F.L'enceinte 2 hermétique est alors en légère dépression et le fluide F principal est pompé par I'orifice 5 d'aspiration de l'axe 4 (figure 2). L'évaporation du fluide Fr réfrigérant hors du fluide F est maximum lorsque le moto-compresseur 3 est en régime permanent, la température moyenne du fluide F étant alors de 80" environ.The main refrigerant F contained in the sealed enclosure 2 heats up during the operation of the motor-compressor 3 and this supply of heat is, according to the process of the invention, used to heat the external walls of the refrigeration cabinet as follows
In operation, as soon as the motor-compressor 3 is started, the main lubricant and refrigerant fluid F contained in the enclosure boils and the refrigerant fluid F which contains, and which is in the gaseous state, migrates outside the fluid oil F. The sealed enclosure 2 is then in slight depression and the main fluid F is pumped by the suction port 5 of the axis 4 (FIG. 2). The evaporation of the refrigerant Fr from the fluid F is maximum when the motor-compressor 3 is in steady state, the average temperature of the fluid F then being approximately 80 ".

Le fluide f auxiliaire, contenu dans l'élément échangeur 12 (ou 112) immergé dans le fluide F, s'échauffe et le fluide fr caloporteur qu'il contient se vaporise. Les vapeurs se dirigent alors vers le serpentin 11 appliqué sur les parois froides extérieures de l'armoire 1 frigorifique. Au contact de ces parois froides, le fluide fur se liquéfie en cédant des calories à ces parois dont la température augmente et devient sensiblement égale à la température ambiante,
Une circulation du fluide fr caloporteur auxiliaire s'établit alors dans le circuit 10 auxiliaire lorsque le fluide f r contenu dans le serpentin 11 atteint une saturation suffisante et que l'élévation de pression du fluide- f introduit un léger deséquilibre entre les pressions des tubulures Te d'entrée et T5 de sortie de l'élément échangeur 12, ou 112, placé dans l'enceinte 2 (fonctionnement par thermosiphon).The auxiliary fluid f, contained in the exchanger element 12 (or 112) immersed in the fluid F, heats up and the coolant fluid it contains vaporizes. The vapors are then directed towards the coil 11 applied to the cold exterior walls of the refrigerating cabinet 1. On contact with these cold walls, the fluid fur liquefies by yielding calories to these walls whose temperature increases and becomes substantially equal to ambient temperature,
A circulation of the auxiliary heat transfer fluid is then established in the auxiliary circuit 10 when the fluid fr contained in the coil 11 reaches sufficient saturation and that the increase in pressure of the fluid f introduces a slight imbalance between the pressures of the pipes Te inlet and outlet T5 of the exchanger element 12, or 112, placed in the enclosure 2 (operation by thermosiphon).

Afin d'amorcer plus rapidement le -phénomène de circulation du fluide frigorifique fr auxiliaire, la tubulure Te d'entrée de l'élément échangeur 12 (ou 112) est mis en contact étroit, sur une longueur déterminée, au moyen d'une soudure 7 ou d'un collier de serrage, avec la tubulure 6 de refoulement du moto-compresseur 3. In order to initiate more quickly the phenomenon of circulation of the auxiliary refrigerating fluid, the inlet tubing Te of the exchanger element 12 (or 112) is brought into close contact, over a determined length, by means of a weld 7 or a clamp, with the discharge pipe 6 of the motor-compressor 3.

Le désequilibre de pression entre les tubulures T e et 15 est ainsi réalisé plus rapidement, l'amorçage de la circulation du fluide fr réfrigérant auxiliaire se produisant alors dès la mise en fonction- nement de ce moto-compresseur 3, et évitant ainsi une production de rosée sur les parois extérieures de l'armoire 1. Le serpentin 11 peut être disposé avantageusement entre le matériau isolant tapissant intérieurement - les parois extérieures de l'armoire 1 et ces parois extérieures.The pressure imbalance between the pipes T e and 15 is thus produced more quickly, the initiation of the circulation of the auxiliary refrigerant fluid then occurring as soon as this motor-compressor 3 is put into operation, and thus avoiding production dew on the outer walls of the cabinet 1. The coil 11 can be arranged advantageously between the insulating material lining the inside - the outer walls of the cabinet 1 and these outer walls.

Un des avantages du dispositif suivant l'invention est d'assurer l'effet d'anti-condensation sur les parois extérieures de l'armoire 1 après l'arrêt du moto-compresseur 3, en particulier dans le cas de fonctionnement thermostatique (fonctionnement discontinu) de l'appareil frigorifique. One of the advantages of the device according to the invention is to ensure the anti-condensation effect on the outer walls of the cabinet 1 after the motor-compressor 3 has stopped, in particular in the case of thermostatic operation (operation discontinuous) of the refrigeration unit.

Un autre avantage du dispositif est de permettre la poursuite du refroidissement du fluide F principal après l'arrêt du moto-compresseur 3. Another advantage of the device is that it allows the main cooling of the main fluid F to continue after the motor-compressor 3 has stopped.

De plus, le dispositif suivant l'invention permet une diminution de la consommation d'énergie de 4 à 5 %, une diminution de la température des bobinages du moto-compresseur 3 immergés dans le fluide F principal de l'ordre de 250 C par l'abaissement de la température des gaz aspirés et donc une augmentation de la durée de vie de l'appareil frigorifique auquel ce dispositif est associé.  In addition, the device according to the invention allows a reduction in energy consumption from 4 to 5%, a reduction in the temperature of the windings of the motor-compressor 3 immersed in the main fluid F of the order of 250 C by lowering the temperature of the aspirated gases and therefore an increase in the service life of the refrigerating appliance with which this device is associated.

Claims (7)

REVENDICATIONS 1. Procédé d'antisondensation pour appareil frigorifique comportant : une armoire frigorifique, une enceinte hermétique contenant un mélange- de fluides lubrifiant et réfrigérant dit fluide F principal ; un moto-compresseur placé dans l'enceinte et au moins partiellement immergé dans le fluide F principal, ce moto-compresseur étant muni d'un tube d'aspiration et d'un tube de refoulement de fluide réfrigérant ; et un circuit de circulation de fluide réfrigérant raccordé aux tubes d'aspiration et de refoulement, caractérisé en ce qu'il consiste à prélever au fluide F principal contenu dans l'enceinte hermétique, au moyen d'un fluide caloporteur auxiliaire, une quantité déterminée de calories et à céder ces calories aux parois extérieures de l'armoire frigorifique; 1. An anti-condensation method for a refrigerating appliance comprising: a refrigerating cabinet, an airtight enclosure containing a mixture of lubricating and cooling fluids, said main fluid F; a motor-compressor placed in the enclosure and at least partially immersed in the main fluid F, this motor-compressor being provided with a suction tube and a refrigerant fluid delivery tube; and a coolant circulation circuit connected to the suction and discharge tubes, characterized in that it consists in taking from the main fluid F contained in the hermetic enclosure, by means of an auxiliary heat transfer fluid, a determined quantity calories and to transfer these calories to the outer walls of the refrigeration cabinet; 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la circulation du fluide auxiliaire caloporteur dans le circuit auxiliaire est du type à thermosiphon. 2. Method according to claim 1, characterized in that the circulation of the auxiliary heat transfer fluid in the auxiliary circuit is of the thermosyphon type. 3. Dispositif d'anti-condensation permettant la mise en oeuvre du procédé suivant I'une quelconque des revendications 1 et 2, ce dispositif, destiné à être associe à un appareil frigorifique comportant une armoire (1) frigorifique, une enceinte (2) hermétique contenant un fluide lubrifiant et réfrigérant dit fluide (F) principal, un motosompresseur (3) placé-dans l'enceinte (2) hermétique et immergé au moins partiellement dans le fluide (F) principal, ce moto-compresseur (3) étant muni de tubes (5, 6) d'aspiration et de refoulement du fluide réfrigérant destiné à circuler dans un circuit réfrigérant principal, étant caractérisé en ce qu'il comprend un circuit (10) fermé, auxiliaire, destiné à la circulation d'un fluide (f) auxiliaire caloporteur, en ce qu'une partie de ce circuit (10) auxiliaire est formé un serpentin (11) tubulaire appliqué sur les parois extérieures de l'armoire (1) frigorifique et en ce qu'une autre partie de ce circuit (10) auxiliaire est formée d'un élément échangeur (12) tubulaire immergé dans le fluide (F) principal contenu dans l'en ceinte (2) hermétique. 3. Anti-condensation device allowing the implementation of the method according to any one of claims 1 and 2, this device, intended to be associated with a refrigerating appliance comprising a refrigerating cabinet (1), an enclosure (2) hermetic containing a lubricating and cooling fluid called main fluid (F), a motor-compressor (3) placed in the enclosure (2) hermetic and at least partially immersed in the main fluid (F), this motor-compressor (3) being provided with tubes (5, 6) for suction and discharge of the refrigerant intended to circulate in a main refrigerant circuit, being characterized in that it comprises a closed, auxiliary circuit (10), intended for the circulation of a auxiliary heat transfer fluid (f), in that part of this auxiliary circuit (10) is formed a tubular coil (11) applied to the outer walls of the refrigerating cabinet (1) and in that another part of this auxiliary circuit (10) is formed by an exchange element eur (12) tubular immersed in the main fluid (F) contained in the sealed enclosure (2). 4. Dispositif d'anti-condensation suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément échangeur (12) est un tube en forme de spirale. 4. Anti-condensation device according to claim 3, characterized in that the exchanger element (12) is a spiral-shaped tube. 5. Dispositif d'anti-condensation suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément échangeur (112) est un tube de forme sinueuse. 5. Anti-condensation device according to claim 3, characterized in that the exchanger element (112) is a tube of sinuous shape. 6. Dispositif d'anti-condensation suivant l'une quelconque des revendications 3, 4 et 5, caractérisé en ce que l'élément échangeur (12 ou 112) comporte une tubulure T e d'entrée et une tubulure Ts de sortie raccordées au circuit (10) auxiliaire, et en ce que la tubulure (T5) de sortie est étroitement appliquée, sur une longueur déterminée, contre le tube (6) de refoulement du moto-compresseur (3). 6. Anti-condensation device according to any one of claims 3, 4 and 5, characterized in that the exchanger element (12 or 112) comprises an inlet pipe T e and an outlet pipe Ts connected to the auxiliary circuit (10), and in that the outlet tube (T5) is tightly applied, over a determined length, against the delivery tube (6) of the motor-compressor (3). 7. Appareil frigorifique, caractérisé en ce qu'il est muni d'un dispositif d'anti-condensation suivant l'une quelconque des revendications 3, 4, 5 et 6.  7. Refrigeration apparatus, characterized in that it is provided with an anti-condensation device according to any one of claims 3, 4, 5 and 6.
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