FR2500128A1 - Climatiseur a commande perfectionnee - Google Patents

Abstract

CLIMATISEUR PROTEGE CONTRE UN DEMARRAGE PREMATURE DU COMPRESSEUR LORS DE CHANGEMENTS RAPIDES DE LA TEMPERATURE DE LA PIECE. IL COMPREND UN CAPTEUR A SEMICONDUCTEUR 112 AYANT UN ETROIT DIFFERENTIEL DE TEMPERATURE DISPOSE SUR UNE PLAQUE D'ECHANGE DE CHALEUR 108 DE SORTE QUE, LORSQUE LE COMPRESSEUR ET LES MOYENS DE CIRCULATION D'AIR SONT DESAMORCES, L'AIR RESIDUEL S'ECOULE PAR CONVECTION NATURELLE SUR LA PLAQUE D'ECHANGE DE CHALEUR 108 DE FACON A MODIFIER LA TEMPERATURE MESUREE PAR LE CAPTEUR POUR EMPECHER LE DEMARRAGE PREMATURE DU COMPRESSEUR ET DES MOYENS DE CIRCULATION D'AIR. APPLICATION A LA CLIMATISATION.

Description

La présente invention concerne d'une manière générale les dispositifs de

climatisation. Le -dispositif de climatisation

de la présente invention comprend un capteur à semi-conduc-

teur ayant un étroit différentiel de température agencé pour éviter des redémarrages prématurés du compresseur lors d'une élévation rapide de la température ambiante quand le groupe fonctionne en mode refroidissement et lors d'une chute rapide

de la température ambiante quand le groupe est en mode chauffage.

Il est avantageux d'utiliser des capteurs ayant un différentiel étroit de température car on peut maintenir la température ambiante d'une pièce à climatiser à une valeur fixée à environ 0,5 à 0,850C près. Cependant, dans les cas o la température de la pièce change rapidement ou en un court

instant, le redémarrage du compresseur peut intervenir cepen-

dant que le groupe de compression se trouve encore dans les conditions de pression relativement élevée. Ce redémarrage prématuré du compresseur, bien qu'imposé par la commande de température, aboutira, dans de nombreux cas, à des défaillances

de ce compresseur et, dans des cas isolés, à sa détérioration.

La présente invention agence un capteur à semi-conducteur pour que pendant une période de temps qui suit immédiatement le désamorçage du compresseur, le capteur soit exposé à la

température de l'échangeur de chaleur du système de réfrigération.

De même, la présente invention peut agencer le capteur à semi-conducteur par rapport au condenseur et à l'évaporateur pour que pendant la période de temps qui suit immédiatement le désamorçage du compresseur en mode chauffage, ce capteur soit exposé à la température du condenseur pour élever la température détectée par le capteur, et en mode refroidissement le capteur soit exposé à la température de l'évaporateur pour

abaisser la température détectée par le capteur.

Selon la réalisation recommandée de l'invention, on prévoit un climatiseur pour chauffer ou refroidir l'air d'une pièce ayant une ouverture murale. Le climatiseur consiste en une carrosserie ayant des ouvertures sur des côtés opposés et adaptée pour être placée dans l'ouverture murale avec l'ouverture située sur un côté regardant vers l'extérieur et l'ouverture située sur l'autre côté regardant vers la pièce. La carrosserie comporte une chambre centrale qui la divise en un compartiment

d'évaporateur et un compartiment de condenseur.

Le système de réfrigération comprend un condenseur dans

le compartiment de condenseur, un évaporateur dans-le comparti-

ment d'évaporateur et un compresseur dans la chambre centrale.

Des moyens de circulation d'air sont agencés dans chaque com-

partiment pour faire circuler l'air de la pièce dans leur

compartiment respectif.

Un panneau avant est monté sur la carrosserie et comprend des diffuseurs d'air -(à persiennes) disposés sur les entrées et sorties de chaque compartiment et entre ces diffuseurs d'air

une plaque d'échange de chaleur exposée à la température am-

biante de la pièce.

Déplaçable entre un mode chauffage et un mode refroidis-

sement, un registre intérieur coulisse dans le côté de la carrosserie regardant vers l'intérieur, ses dimensions sont déterminées pour couvrir alternativement soit les ouvertures du compartiment d'évaporateur en mode chauffage pour que l'air

circulant dans le condenseur chauffe la pièce, soit les ouver-

tures du compartiment de condenseur, en mode refroidissement, pour que l'air circulant dans le compartiment de l'évaporateur refroidisse la pièce. Un registre extérieur coulisse dans le côté de la carrosserie regardant vers l'extérieur et fait

circuler l'air extérieur dans le compartiment qui a ses ouver-

tures intérieures fermées par le registre intérieur.

Un capteur à semi-conducteur est monté en juxtaposition sur la plaque d'échange de chaleur pour détecter une valeur fixée de Marche et d'Arrêt de la température ambiante de la pièce. Le capteur est thermiquement isolée-de la température interne de la carrosserie et des composants du système de réfrigération-pour que pendant le fonctionnement en mode

refroidissement, quand le compresseur et les moyens de circu-

lation d'air sont désamorcés par le capteur détectant la valeur Arrêt de la température, l'air résiduel de l'évaporateur s'écoule vers le bas par convection naturelle sur la plaque d'échange de chaleur pour abaisser la température détectée par

le capteur jusqu'en dessous de la valeur Marche de la température.

Pendant le mode chauffage quand le compresseur et les moyens de circulation d'air sont désamorcés par le capteur détectant la valeur Arrêt de la température, l'air résiduel du condenseur s'élève et s'écoule par convection naturelle sur la plaque d'échange de chaleur pour élever la température détectée par le capteur jusqu'au-dessus de la valeur Marche de la température, empêchant de cette façon un redémarrage prématuré du compresseur

et des moyens de circulation d'air.

La description qui va suivre se réfère aux figures annexées

qui représententrespectivement Figure 1, une vue en perspective du climatiseur comprenant la présente invention; Figure 2, une vue schématique de côté et en élévation montrant l'agencement du climatiseur et la position relative du capteur; et Figure 3, une représentation schématique d'un circuit

de commande simplifié.

Si l'on se reporte maintenant aux dessins et plus particu-

lièrement aux figures 1 et 2 on y a représenté un climatiseur

10 du type à inversion du cycle d'air.

Le climatiseur 10 comprend une carrosserie 12 adaptée pour être placée dans une ouverture 14 d'un mur 16 d'une pièce à climatiser. Les parois de la carrosserie délimitent de manière générale une ouverture avant 26 située du côté pièce du mur 16

et une ouverture arrière 28 située du côté extérieur du mur 16.

La carrosserie est divisée par une chambre centrale 30 qui

délimite un compartiment supérieur d'évaporateur 32 et un compar-

timent inférieur de condenseur 34. Une virole de ventilateur 36 divise le compartiment d'évaporateur 32 en une zone d'entrée 38 et une zone de sortie 40. Une virole de ventilateur 42 divise le compartiment de condenseur 34 en une zone d'entrée 44 et une

zone de sortie 46. On a montré dans la carrosserie 12 un évapora-

teur 48 à l'intérieur de la zone d'entrée 38 du compartiment 32, un condenseur 50 dans la zone d'entrée 44 du compartiment 34 et un compresseur 52 à l'intérieur de la chambre 30. L'air mis en circulation par un ventilateur 54 dans la virole 36 passe de la zone d'entrée 38 à la zone de sortie 40 de l'évaporateur et de la même façon, l'air mis en circulation par un ventilateur 56 dans la virole 42 passe de la zone d'entrée 44 à la zone de sortie

46 du condenseur.

Les zones d'entrée et de sortie des compartiments

d'évaporateur et de condenseur sont à l'intérieur de la carros-

serie 12, chaque zone ayant une paire d'ouvertures. L'une communiquant avec l'ouverture 28 qui regarde vers l'extérieur et l'autre communiquant avec l'ouverture 26 qui regarde vers la pièce si bien que l'on peut à la fois introduire et évacuer de l'air des compartiments évaporateur et de condenseur dans deux directions différentes. Plus précisément, la zone d'entrée 38 de l'évaporateur comprend les ouvertures 60 et 62

et la zone de sortie 40 comprend les ouvertures 64 et 66 res-

pectivement sur le côté intérieur et le côté extérieur de la

carrosserie 12. De la même façon, la zone d'entrée 44 du com-

partiment du condenseur comprend les ouvertures 68 et 70 et

la zone de sortie 46 comprend les ouvertures 72 et 74 respecti-

vement sur le côté intérieur et le côté extérieur de la carros-

serie 12.

Pour commander le flux d'air dans les compartiments 32 et

34 on prévoit deux registres 78 et 80 qui se déplacent vertica-

lement dans les ouvertures 26 et 28 respectivement. Les registres 78 et 80 sont interconnectés au moyen de câbles appropriés (non représentés) pour assurer le placement convenable d'un registre sur l'entrée et la sortie d'un compartiment d'un côté de la carrosserie par déplacement du registre situé sur l'autre côté de la carrosserie. Le système- d'interconnexion par câbles des registres intérieur et extérieur est entièrement expliqué

dans la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 144796.

En mode chauffage, les registres 78 et 80 sont disposés selon la position représentée figure 2 dans laquelle le flux d'air dans le compartiment de condenseur 34 est utilisé pour chauffer l'air de la pièce. C'est-à-dire qu'en mode chauffage le registre 78 ferme l'ouverture d'entrée 60 et l'ouverture

de sortie 64 du compartiment d'évaporateur située sur l'ou-

verture 26 du côté de la carrosserie 12 tourné vers la pièce

pour que l'air extérieur circule dans le compartiment d'éva-

porateur 32 et le registre 80 ferme l'ouverture d'entrée 28 du compartiment de condenseur de la carrosserie 12 pour que l'air circule dans le compartiment de condenseur 34 de façon à réchauffer l'air de la pièce qui y circule. En mode de refroidissement le registre intérieur 78 serait placé sur les ouvertures d'entrée 68 et de sortie 72 du condenseur du côté tourné vers la pièce et le registre extérieur 80 serait placé

sur les ouvertures d'entrée 62 et de sortie 66 de l'évapora-

teur du côté tourné vers l'extérieur pour que l'air extérieur circule dans le compartiment du condenseur 34 et que l'air de la pièce circule dans le compartiment d'évaporateur 40 pour y

être refroidi.

On dispose sur l'avant ou ouverture intérieure 26 de la carrosserie 12 une grille ou pièce décorative 100 qui comprend un diffuseur d'air (à persiennes) 104 placé sur l'entrée 60 et la sortie 64 du compartiment d'évaporateur 32 et un diffuseur d'air 102 qui est placé sur l'entrée 68 et la sortie 72 du compartiment de condenseur. Un panneau central de commande 106 est fixé entre les deux diffuseurs 102 et 104 et généralement situé dans la zone de la chambre 30 entre les compartiments

32 et 34.

Un panneau de commande 106 comprend une plaque d'échange

de chaleur 108 exposée à la température ambiante de l'enceinte.

On peut monter les commandes 110 du climatiseur comprenant un module de commande 119 (fig.5) sur la plaque pour en faciliter l'accès. Par exemple, on peut monter un moyen de commande de température 113 et des boutons de commande 115 de ventilateur

sur le panneau 106.

Pour la réalisation de la présente invention on emploie un capteur à semiconducteur de faible coût ayant un étroit différentiel capable de maintenir la température à une valeur fixée à 0,5 - 0,850C près. Il est avantageux de maintenir la

température d'une pièce à 0,5 - 0,85WC d'une valeur fixée.

Cependant, lorsqu'on utilise un capteur à différentiel étroit, il n'est pas rare d'obtenir des redémarrages prématurés du compresseur. Ceci est surtout vrai quand la température ambiante que l'on veut régler s'élève ou chute rapidement, pour différentes raisons, de la valeur Arrêt fixée. Dans la présente invention, on utilise un capteur à différentiel étroit de température de telle façon qu'on maintient la température de la pièce à

0,5 - 0,850C près tout en éliminant le problème des redémar-

rages prématurés du compresseur pendant des variations rapides des conditions de température de la pièce. A cette fin, le capteur 112 est monté en juxtaposition sur la paroi intérieure de la plaque 108. La plaque présente une relativement grande surface d'échange de chaleur avec la pièce et en conséquence le capteur détecte la température ambiante de la pièce. Le capteur est thermiquement isolé de l'intérieur de la carrosserie par une isolation 114 qui garantit que des conditions autres que la température de la pièce, telles que la temprétaure extérieure ou la température des composants du système de

réfrigération n'influent pas sur le capteur 112.

On se réfère maintenant à la figure 2 et à la courbe

schématique de la figure 4 relative au mode chauffage.

Le compresseur est désamorcé quand la température ambiante de la pièce est à la valeur Arrêt, choisie ici pour illustrer la marche du système de 240C. A ce moment, la chaleur émanant du condenseur 50 encore relativement chaud s'élève par convection naturelle et s'écoule sur le côté avant tourné vers la pièce de la plaque 108 provoquant un accroissement de la température

détectée par le capteur d'environ 10C au-dessus de la tempéra-

ture ambiante de la pièce comme on peut le voir sur les courbes en tirets de la figure 4. Cela empêche le compresseur de s'enclencher prématurément puisque l'air de la pièce doit abaisser la température détectée par le capteur 112, qui se situe à environ 1,650C au-dessus de la valeur Marche, à cette valeur Marche fixée qui se situe elle-même à 0,55cC en-dessous de

la valeur Arrêt fixée. Dans le cas d'une chute lente de la termpé-

rature de la pièce, l'influence de l'air chaud du condenseur sur le capteur n'a pas d'effet puisque le capteur est influencé par l'air de la pièce grâce à sa position sur la relativement

grande surface d'échange de la plaque 108.

On se réfère maintenant à la figure 2 et à la courbe sché-

matique de la figure 3 relative au mode de refroidissement. Le compresseur est désamorcé quand la température ambiante de la pièce est à la valeur Arrêt fixée, choisie ici pour illustrer

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la marche du système à 240C. A ce moment, l'air froid émanant

de l'évaporateur 48 encore relativement froid descend par con-

vection naturelle et s'écoule sur le côté tourné vers la

pièce de la plaque 108 provoquant un abaissement de la tempé-

rature détectée par le capteur d'environ 1C en-dessous de la température ambiante de l'enceinte comme on peut le voir sur

les courbes en tirets de la figure 3. Cela empêche le compres-

seur de s'enclencher prématurément puisque l'air de la pièce doit élever la température du capteur 112, qui se situe environ 1,650C en-dessous de la valeur fixée, à cette valeur Marche elle-même située environ 0,550C audessus de la valeur Arrêt fixée. Dans ce cas, comme la température de la pièce s'élève lentement, l'influence de l'air froid de l'évaporateur sur le capteur n'a pas d'effet puisque le capteur est influencé par l'air de la pièce grâce à sa'position sur la relativement grande

surface d'échange de la plaque 108.

Pour la réalisation de la présente invention on a utilisé

un capteur qui avait un différentiel de température de 0,830C.

La température du capteur en mode chauffage était élevée uni-

formément d'une valeur comprise entre 1,10C et 1,650C au-dessus de la valeur Arrêt par le flux d'air provenant du condenseur alors qu'en mode refroidissement, la température du capteur était abaissée d'une valeur comprise entre 1,10C et 1,650C au-dessous de la valeur Arrêt par le flux d'air provenant de

l'évaporateur.

La disposition du climatiseur, capable de fonctionner en chauffage ou en refroidissement, permet le placement du capteur en-dessous de l'évaporateur pour permettre à l'air froid qui en provient de descendre naturellement le long de la plaque en mode refroidissement tout en permettant à l'air chaud provenant du condenseur en position inférieure de monter le long de la plaque. En résumé, par la présente invention on réalise un moyen de détection de température qui force effectivement le capteur

dans les 2 modes de fonctionnement: chauffage et refroidisse-

ment, sans l'aide d'éléments externes pour empêcher les redémarrages prématurés dans chaque mode. La Figure 5 représente schématiquement un circuit de commande dans lequel le module de commande 119 est représenté par un boîtier ayant au moins des moyens d'interruption pour commander la marche du compresseur 52 et des ventilateurs 54, 56 par les interrupteurs 120, 122 et 124 respectivement. Le module de commande 119 reçoit un signal d'entrée de température du capteur 112 et peut être branché à une source de courant par les lignes Ll et L2. Il faut noter que le système ou module de commande ne fait pas partie de l'invention et qu'un grand nombre de circuits peuvent être employés pour commander la marche du compresseur et des ventilateurs y compris des circuits enclenchant les ventilateurs

pendant les périodes d'arrêt du compresseur.

Claims (4)

REVENDICATIONS

1. Climatiseur pour le conditionnement de l'air d'une

pièce comportant une ouverture (14) dans un mur (16), caracté-

risé en ce qu'il comprend: une carrosserie (12) ayant des ouvertures (26, 28) sur des côtés opposés et adaptée pour être placée dans l'ouverture murale (14) avec l'ouverture (28) située sur un côté regardant vers l'extérieur et l'ouverture (26) située sur l'autre côté regardant vers la pièce; une chambre centrale (30) délimitée par des cloisons distantes qui divise la carrosserie (12) en un compartiment d'évaporateur (32) et un compartiment de condenseur (34); un système de réfrigération incluant un condenseur (50) dans le compartiment de condenseur (34), un évaporateur (48) dans le compartiment d'évaporateur (32) et un compresseur (52) dans la chambre centrale (30); des moyens de circulation d'air (54,56) dans chacun des compartiments (32,34) pour faire circuler l'air de la pièce

dans leur compartiment respectif.

un panneau avant (100) comprenant des diffuseurs d'air (à persiennes) (104, 102) disposés sur les entrées et sorties de chaque compartiment et entre ces diffuseurs d'air une plaque d'échange de chaleur (108) exposée à la température ambiante de la pièce; un capteur (112) monté sur la plaque d'échange de chaleur (108) pour détecter une valeur donnée de la température ambiante de la pièce pour que, quand le compresseur et les moyens de circulation d'air sont désamorcés, l'air résiduel s'écoule par convection naturelle sur la plaque d'échange de chaleur (108) de façon à modifier la température mesurée par le capteur pour empêcher le démarrage prématuré du compresseur et des moyens de

circulation d'air.

2. Climatiseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la plaque d'échange de chaleur (108) est placée en

face avec la chambre centrale (30).

3. Climatiseur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif à registres, mobile entre un mode chauffage et un mode refroidissement, dispositif incluant

un registre intérieur (78) qui coulisse dans le côté de la carros-

serie (12) tourné vers la pièce et qui est dimensionné pour

couvrir alternativement les ouvertures du compartiment d'éva-

porateur (32) en mode chauffage pour que l'air circule dans le compartiment de condenseur (34) pour chauffer l'enceinte ou, les ouvertures du compartiment de condenseur (34) en mode

refroidissement pour que l'air circule dans le compartiment d'éva-

porateur (32) pour refroidir la pièce; un registre extérieur (80) qui coulisse dans le côté de la carrosserie (12) regardant l l'extérieur et est associé à l'ouverture regardant l'extérieur de ces compartiments (32, 34) pour faire circuler l'air extérieur dans le compartiment qui a ses ouvertures intérieures fermées

par le registre intérieur.

4. Climatiseur selon la revendication 1 ou 2 caractérisé

en ce qu'un capteur à semi-conducteur (112) est monté en juxta-

position sur la plaque d'échange de chaleur (108) pour détecter des valeurs fixées Marche et Arrêt de la température ambiante de l'enceinte;

et des moyens pour isoler thermiquement ce capteur à semi-

conducteur (112) de l'intérieur de la carrosserie (12) pour que pendant le mode de refroidissement quand le compresseur (52) et les moyens de circulation d'air (54,56) sont désamorcés par le capteur (112) détectant la valeur Arrêt de la température, l'air résiduel du compartiment d'évaporateur (32) s'écoule par convection naturelle sur la plaque d'échange de chaleur (108) pour abaisser la température mesurée par le capteur (112) en dessous de la valeur Marche de la température et, pendant le

mode chauffage quand le compresseur (52) et les moyens de circu-

lation d'air (54,56) sont désamorcés par le capteur (112) détectant la valeur Arrêt de la température, l'air du compartiment de condenseur (34) s'élève et s'écoule par convection naturelle

sur la plaque d'échange de chaleur (108) pour élever la tempé-

rature détectée par le capteur (112) au dessus de la valeur Marche de la température empêchant par là un démarrage prématuré

du compresseur (52) et des moyens de circulation d'air (54,56).