FR2629186A1 - SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING THE POWER APPLIED TO AN AIR COOLING APPARATUS - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne la commande des appareils de refroidissement d'air. Un système de commande pour la régulation de la puissance électrique qui est appliquée aux moyens de réfrigération 6, 26, 28 ou aux moyens de dégivrage 13 d'un appareil tel qu'un réfrigérateur domestique, utilise au moins un relais piézocéramique 12. La puissance électrique est appliquée au relais sous la dépendance de signaux de commande et le circuit de commande 19 est connecté de façon directe et ohmique à la source d'énergie. Dans un mode de réalisation, un seul relais piézocéramique commute la puissance électrique d'entrée entre les moyens de réfrigération et les moyens de dégivrage. Application aux réfrigérateurs.The invention relates to the control of air cooling devices. A control system for regulating the electric power which is applied to the refrigeration means 6, 26, 28 or to the defrosting means 13 of an appliance such as a domestic refrigerator, uses at least one piezoceramic relay 12. The power electrical is applied to the relay in dependence on control signals and the control circuit 19 is directly and ohmically connected to the power source. In one embodiment, a single piezoceramic relay switches the input electrical power between the refrigeration means and the defrost means. Application to refrigerators.
Description
La présente invention concerne un circuit de commu-The present invention relates to a communication circuit
tation de puissance qui utilise au moins un relais piézoélec- power station using at least one piezoelectric relay
trique, et elle porte plus particulièrement sur la commande more particularly on the order
par de tels moyens d'un type d'appareil particulier. by such means of a particular type of apparatus.
On sait que les relais piézoélectriques procurent We know that piezoelectric relays provide
un moyen pour établir ou interrompre la circulation d'un cou- a means of establishing or interrupting the circulation of a
rant vers un dispositif consistant en une charge. Un relais to a device consisting of a load. A relay
connu de type piézocéramique utilisable dans ce but est dé- known piezoceramic type used for this purpose is de-
crit dans les brevets des E.U.A. n 4 670 682 et 4 689 517, qui ont été cédés à la demanderesse. Le relais comprend un dispositif piézocéramique à flexion qui est formé par au moins deux lames piézocéramiques planes pré-polarisées, qui sont fixées dans des orientations parallèles et opposées sur written in U.S. patents Nos. 4,670,682 and 4,689,517, which were assigned to the applicant. The relay comprises a bending piezoceramic device which is formed by at least two pre-polarized plane piezoceramic plates, which are fixed in parallel and opposite orientations on
des faces opposées d'au moins une surface conductrice centra- opposite faces of at least one central conductive surface
le, et qui ont des surfaces conductrices extérieures qui sont the, and which have external conductive surfaces that are
isolées l'une par rapport à l'autre et par rapport à la sur- isolated from each other and from the over-
face conductrice centrale par les épaisseurs des lames piézo- central conductive surface by the thicknesses of the piezoelectric blades
céramiques intercalées respectives. Un contact mobile associé au dispositif à flexion, qui est mobile, interagit avec des contacts fixes fisposés à proximité, de façon à établir ou à interrompre un circuit électrique qui fait circuler un courant d'une source d'énergie vers le dispositif consistant en une charge. Une forme représentative de ce type de relais, qui est respective intercalated ceramics. A movable contact associated with the bending device, which is movable, interacts with fixed contacts disposed proximate, so as to establish or interrupt an electrical circuit which circulates a current from a power source to the device consisting of a charge. A representative form of this type of relay, which is
décrite dans les brevets antérieurs précités, utilise un dis- described in the above-mentioned prior patents, uses a
positif piézocéramique à flexion qui est pré-polarisé sélecti- piezoceramic positive flexion which is pre-polarized selectively
veminent et qui comporte des moyens de blocage fixés sur des parties non polarisées, en position adjacente au dispositif veminent and which comprises locking means fixed on unpolarized parts, in position adjacent to the device
à flexion qui est pré-polarisé de façon sélective, et suppor- bending which is pre-biased selectively, and suppor-
tant mécaniquement ce dispositif en porte-à-faux pour action- mechanically this device cantilevered for action-
ner des paires de contacts électriques travaillant conjointe- pairs of electrical contacts working together
ment, et les parties non polarisées étant électriquement neu- the unpolarized parts being electrically
tres et n'étant soumises à aucun effort mécanique. Le dispo- very much and not subject to any mechanical effort. The provision
sitif à flexion est conçu de façon à travailler de part et bending system is designed to work from
d'autre d'une position centrale qu'il prend normalement lors- of a central position which it normally takes when
qu'il n'est pas excité, pour permettre ainsi différents modes de fonctionnement. Dans un mode de fonctionnement, le relais that it is not excited, to thus allow different modes of operation. In an operating mode, the relay
peut remplir simplement la fonction d'un interrupteur marche- can simply perform the function of a
arrêt, dans lequel une paire de contacts d'interrupteur tra- stopping, in which a pair of switch contacts
vaillant conjointement ferme ou ouvre le circuit électrique pour le dispositif qui constitue la charge. Cependant, dans un mode de fonctionnement différent, les contacts de la paire Valiant jointly closes or opens the electrical circuit for the device that constitutes the load. However, in a different mode of operation, the contacts of the pair
de contacts d'interrupteur travaillant conjointement sont pla- switch contacts working together are
cés de chaque côté du dispositif à flexion.pour permettre la mise sous tension sélective de charges multiples. Avec les dispositifs de commutation à flexion de type "bimorphe" de l'art antérieur, les deux modes de fonctionnement sont mis en oeuvre a'une manlere similaire, dans laquelle ie potenie=i d'excitation continu qu'on utilise pour provoquer la flexion on both sides of the bending device to enable selective charging of multiple loads. With the "bimorph" type bend switching devices of the prior art, the two modes of operation are implemented in a similar manner, in which the continuous excitation potenie = i used to cause the flexion
du dispositif à flexion présente la même polarité que le po- bending device has the same polarity as the
tentiel de pré-polarisation qu'on utilise pour pré-polariser la lame piézocéramique pré-polarisée. Le fait-d'utiliser les pre-biasing current that is used to pre-bias the pre-polarized piezoceramic blade. The fact of using
relais de cette manière évite la dépolarisation, ce qui pro- relay in this way avoids depolarization, which
cure un renforcement du dipôle permettant un fonctionnement à relativement long terme avec des charges qui fonctionnent avec des tensions de charge s'élevant jusqu'à 5000 volts et des a dipole enhancement for relatively long-term operation with loads that operate with load voltages up to 5000 volts and
courants correspondants s'élevant jusqu'à des centaines d'am- corresponding currents amounting to hundreds of
pères.fathers.
Dans les deux modes de fonctionnement définis ci- In the two operating modes defined above
dessus, on a reconnu que de tels relais piézocéramiques pro- above, it has been recognized that such piezoceramic relays pro-
curent d'importants avantages de fonctionnement et de struc- have important operating and structural benefits.
ture par rapport à des relais électromagnétiques (EM) ou à des dispositifs à semiconducteurs, lorsqu'ils sont employés relative to electromagnetic (EM) relays or semiconductor devices, when used
dans des applications de commutation de puissance. Ces avanta- in power switching applications. These advantages
ges sont indiqués dans le brevet des E.U.A. n 4 658 154, éga- These are indicated in US Pat. No. 4,658,154,
lement cédé à la demanderesse, qui décrit en outre des cir- has been transferred to the plaintiff, which also describes
Cuits de commutation à relais piézocéramiques permettant la commande de charges de type simple ou double. Les relais EM qui sont encore largement employés dans ce but procurent une Piezoceramic relay switching bakes for controlling single or double loads. EM relays which are still widely used for this purpose provide a
interface entre, par exemple, un circuit de commande électro- interface between, for example, an electronic control circuit
nique et un circuit de charge, dans une configuration dans la- and a load circuit, in a configuration in the-
quelle le circuit de commande produit les signaux de commande de faible puissance pour exciter sélectivement la bobine du relais afin de positionner de façon appropriée les contacts de relais qui interagissent avec le circuit de puissance pour the control circuit produces the low power control signals to selectively energize the relay coil to appropriately position the relay contacts that interact with the power circuit to
commuter des niveaux de puissance relativement supérieurs. switch relatively higher power levels.
Lorsque de tels contacts de relais sont fermés, un courant de When such relay contacts are closed, a current of
charge est acheminé, pratiquement sans aucune perte, et lors- load is delivered, virtually without any loss, and
que ces contacts sont séparés, le courant de charge est in- that these contacts are separated, the charging current is in-
terrompu avec la certitude que seul un espace d'air peut pro- with the certainty that only an air space can
curer. Des perfectionnements des relais EM qui ont été intro- curer. Improvements in the EM relays that were introduced
duits au cours des années ont conduit à un neilleur rendement et à une taille physique réduite. De tels relaispeuvent ainsitre actionnés avec des signaux de commande à énergie relativement over the years have led to improved yield and reduced physical size. Such relays can be actuated with relatively high energy control signals.
faible, pour commuter des niveaux de courant de charge rai- low, to switch between reasonable load current levels and
sonnablement élevés. Il existe par exemple des relais EM qu'on peut actionner avec un signal de commande d'un watt pour sonnely high. There are for example EM relays that can be operated with a control signal of one watt for
commuter plusieurs kilowatts de puissance à une tension alter- switch several kilowatts of power to an alternating voltage
native de 115 ou 230 volts. Il résulte de ceci qu'on peut faire fonctionner des relais EM avec des signaux produits par des circuits de commande à semiconducteurs. D'autre part, les inconvénients associés à des relais EM employés pour commander la circulation d'un courant dans des circuits de charge, sous native of 115 or 230 volts. As a result, EM relays can be operated with signals produced by semiconductor control circuits. On the other hand, the disadvantages associated with EM relays used to control the flow of a current in load circuits, under
la dépendance de signaux de commande, restent néanmoins impor- the dependence of control signals, nevertheless remain important.
tants. Bien qu'on ait miniaturisé les relais EM actuels, en comparaison avec des relais antérieurs, leurs exigences en ce qui concerne la puissance d'excitation sont toujours très tives. Although the current EM relays have been miniaturized compared to earlier relays, their requirements for excitation power are still very high.
élevées, par exemple en comparaison avec les éléments de com- for example in comparison with
mutation de puissance à semiconducteurs modernes. Les relais EM actuels sont toujours relativement complexes et difficiles modern semiconductor power transfer. Current EM relays are still relatively complex and difficult
à fabriquer; par exemple, leurs bobines exigent de façon ca- to manufacture; for example, their coils require
ractéristique un grand nombre de spires de fil très fin. La résistance de la bobine consomme une certaine puissance qui doit être fournie par une alimentation raisonnablement robus- te. A titre d'exemple, lorsqu'on utilise des relais EM dans des dispositifs de commande d'appareils ménagers, la puissance d'alimentation des relais doit être obtenue à partir du réseau feature a large number of turns of very fine wire. The resistance of the coil consumes a certain power which must be supplied by a reasonably robust power supply. For example, when EM relays are used in appliances control devices, the power supply of the relays must be obtained from the network
électrique alternatif à 115 ou 230 V. L'alimentation nécessai- 115 or 230 V AC power. The necessary power supply
re, en particulier lorsqu'un relais EM est associé fonction- particularly when an EM relay is associated
nellement à un circuit de commande à semiconducteurs, exige to a semiconductor control circuit, requires
un transformateur, des condensateurs électrolytiques, des ré- transformer, electrolytic capacitors,
gulateurs et une protection, pour disposer d'une source fiable de courant d'actionnement des relais. De telles alimentations gulators and protection, to provide a reliable source of current actuating relays. Such power supplies
sont coûteuses et constituent une source importante de dissi- are expensive and constitute an important source of dissi-
pation d'énergie. En outre, dans certaines applications dans energy. In addition, in some applications in
lesquelles des champs magnétiques ambiants élevés sont pré- high ambient magnetic fields are pre-
sents, comme dans des applications de démarrage de moteurs, deb aelais EM doivent être spécialement blindés pour éviter un such as in engine starting applications, EM must be specially shielded to
fonctionnement intempestif. Les inconvénients qui sont asso- untimely operation. The disadvantages which are associated
ciés à l'utilisation de relais EM dans des circuits de commu- use of EM relays in communication circuits.
tation de puissance ont ainsi donné lieu à une tendance à l'utilisation d'éléments de commutation à semiconducteurs, tels que les triacs, les thyristors, les transistors à effet de champ MOS, les transistors à électrode de commande isolée This has led to a trend towards the use of semiconductor switching elements, such as triacs, thyristors, MOS field effect transistors, isolated control electrode transistors.
(IGT), etc., pour le dispositif de sortie assurant la commuta- (IGT), etc., for the output device ensuring the switching
tion de puissance. Bien que de tels éléments de commutation à semiconducteurs soient devenus relativement économiques et bien qu'ils puissent avoir une taille physique inférieure à power generation. Although such semiconductor switching elements have become relatively economical and although they may have a smaller physical size than
celle de relais EM de caractéristiques comparables, ils pré- that of EM relays of comparable characteristics, they
sentent effectivement une résistance notable à l'état conduc- actually feel a noticeable resistance to the conductive
teur, ce qui entraîne une dissipation de puissance considéra- which results in considerable power dissipation
ble à des niveaux de courant élevés. Les éléments de comnfuta- ble at high current levels. The elements of comnfuta-
tion de puissance à semiconducteurs qui sont utilisés dans des applications à courant élevé doivent donc être équipés semiconductor power supplies that are used in high-current applications must therefore be
d'un radiateur approprié pour la protection contre un endom- radiator suitable for protection against
magement d'origine thermique, et dans ces conditions, avec leurs radiateurs, ces dispositifs peuvent occuper davantage of thermal origin, and under these conditions, with their radiators, these devices may occupy more
d'espace que les relais EM équivalents. En outre, les disposi- space than the equivalent EM relays. In addition, the
tifs de commutation de puissance à semiconducteurs doivent semiconductor power switching
être protégés contre un endommagement possible par un fonc- be protected against possible damage by a
tionnement anormal sous l'effet de transitoires, de décharges abnormal reaction due to transients, discharges
électrostatique et de perturbations électromagnétiques. Tou- electrostatic and electromagnetic disturbances. always
tes ces mesures de protection représentent un coût supplémen- these protective measures represent an additional cost
taire. Dans la mesure o de tels éléments de commutation de puissance à semiconducteurs n'imposent pas un espace d'air pour empêcher la circulation du courant dans leur état bloqué, et du fait de leur mode de défaillance dans l'état conducteur, silent. Insofar as such semiconductor power switching elements do not impose an air gap to prevent the flow of current in their off state, and because of their mode of failure in the conductive state,
l'organisme de certification Underwriters.Laboratory a pros- certification body Underwriters.Laboratory has
crit leur utilisation dans de nombreux appareils domestiques. their use in many household appliances.
Cette interdiction n'a pu être partiellement surmontée qu'avec une combinaison des éléments de commutation à semiconducteurs This prohibition could only be partially overcome with a combination of semiconductor switching elements
et de relais connectés en série dans certains appareils domes- series-connected relays in certain home appliances
tiques, de façon à établir l'espace d'air exigé. ticks, so as to establish the required air space.
Tous les inconvénients importants précédents qu'on All the previous major disadvantages that we
rencontre dans l'emploi de relais EM ou d'éléments de commu- encounter in the use of EM relays or commu-
tation à semiconducteurs en tant que dispositif de sortie de commutation de puissance, on suscité un intérêt renouvelé pour des relais piézoélectriques, parmi lesquels les relais piézocéramiques. Des perfectionnements récents apportés aux As a power switching output device, there has been renewed interest in piezoelectric relays, including piezoceramic relays. Recent improvements made to
matériaux piézocéramiques ont amélioré leur rendement électro- piezoceramic materials have improved their electrical efficiency.
mécanique pour ces applications de relais. On peut fabriquer mechanical for these relay applications. We can manufacture
des éléments d'entraînement piézocéramiques à partir d'un cer- piezoceramic training elements from a cer-
tain nombre de matériaux céramiques polycristallins différents comme le titanate de baryum, le zirconate-titanate de plomb, le métaniobate de plomb, etc., qui sont pré-moulés et cuits a number of different polycrystalline ceramic materials such as barium titanate, lead zirconate-titanate, lead metaniobate, etc., which are pre-molded and fired
avec une forme désirée, comme par exemple des lames de céra- with a desired shape, such as for example ceramic blades
mique de forme rectangulaire. Les relais piézocéramiques exi- rectangular shape. The piezoceramic relays required
gent de très faibles courants d'actionnement, ils dissipent very weak actuating currents, they dissipate
une puissance minimale pour se maintenir dans un état action- a minimum power to maintain an action-state
né, et ils n'absorbent aucun courant quant ils sont dans leur born, and they do not absorb any current when they are in their
état de repos ou état non excité. Les caractéristiques élec- state of rest or state not excited. The electrical characteristics
triques des éléments d'entraînement piézocéramiques sont fon- of the piezoceramic training elements are
damentalement de nature capacitive, et ces éléments sont donc pratiquement insensibles à des champs électromagnétiques am- biants. On peut réaliser de tels relais piézocéramiques avec damental capacitive nature, and these elements are therefore virtually insensitive to ambient electromagnetic fields. Such piezoceramic relays can be made with
une taille physique plus petite que celle de relais EM de ca- a smaller physical size than that of EM relays of
ractéristiques comparables. De tels relais piézocéramiques utilisent des contacts d'interrupteurs, et la séparation des contacts introduit dans le circuit de charge l'espace d'air qui est exigé pour l'approbation par l'organisme U.L. dans le cas d'applications concernant des appareils domestiques. La comparable characteristics. Such piezoceramic relays use switch contacts, and the separation of the contacts introduces into the charging circuit the air gap that is required for approval by the U.L. in the case of household appliances applications. The
fermeture de ces contacts de relais établit un chemin de cou- closing of these relay contacts establishes a path of
rant de résistance négligeable, ce qui fait qu'il n'y a pra- of negligible resistance, which means that there is no
tiquement aucune perte introduite dans le circuit de charge, contrairement au cas des éléments de commutation de puissance There is no loss in the charging circuit, unlike in the case of power switching
à semiconducteurs. D'autres avantages de structure et de fonc- semiconductor. Other advantages of structure and function
tionnement de tels relais piézocéramiques perfectionnés sont indiqués dans les brevets des E.U.A. n 4 670 682 et 4 689 Such improved piezoceramic relays are disclosed in U.S. patents. Nos. 4,670,682 and 4,689
517 précités.517 above.
Il existe évidemment d'autres facteurs à prendre en considération en ce qui concerne la possibilité d!utiliser de tels relais piézocéramiques pour la commande de la circulation There are of course other factors to be considered with respect to the possibility of using such piezoceramic relays for controlling traffic.
du courant vers un appareil particulier. Il faut à la fois ob- current to a particular device. It is necessary at the same time
tenir les caractéristiques fonctionnelles désirées dans l'ap- maintain the desired functional characteristics in the application
pareil et tenir compte des conditions d'environnement qui sont the same and take into account the environmental conditions that are
rencontrées. A titre d'exemple, un important appareil de re- encountered. For example, a major
froidissement d'air à usage domestique, à savoir le réfrigéra- cooling of domestic air, namely refrigeration
teur ménager, utilise des moyens de réfrigération pour permet- household, uses refrigeration equipment to
tre de conserver le contenu d'un compartiment de conservation, to keep the contents of a storage compartment,
- tandis que des moyens de dégivrage sont habituellement incor- - while de-icing means are usually incor-
porés pour éliminer l'accumulation de givre qui se forme sur pores to eliminate the accumulation of frost that forms on
les surfaces d'évaporateur de réfrigération. Il est souhaita- the refrigeration evaporator surfaces. It is desirable
ble de commander le fonctionnement de cet appareil ménager, to control the operation of this appliance,
ainsi que d'autres appareils de refroidissement d'air similai- as well as other similar air coolers
res, de façon qu'ils fonctionnent directement à partir de la res, so that they work directly from the
tension du secteur disponible, avec un nombre minimal de com- mains voltage available, with a minimum of
posants de taille minimale dans le circuit de commande, et en réduisant en outre la sensibilité du circuit de commande à des perturbations électromagnétiques et à des transitoires du sec- teur. L'utilisation d'au moins un relais piézocéramique dans le circuit de commande pourrait théoriquement permettre de in the control circuit, and further reducing the sensitivity of the control circuit to electromagnetic disturbances and transients in the sector. The use of at least one piezoceramic relay in the control circuit could theoretically allow
commuter la circulation du courant entre les moyens de réfri- switch current flow between the means of
gération et de dégivrage dans un tel appareil de refroidisse- management and defrosting in such a cooling apparatus
ment d'air, avec un excellent rendement et une immunité rela- air, with excellent performance and immunity from
tive vis-à-vis de champs électromagnétiques ambiants. Les re- to ambient electromagnetic fields. The re-
lais piézocéramiques sont en outre particulièrement bien adap- piezoceramic lais are also particularly suitable for
tés pour l'utilisation en combinaison avec des composants de for use in combination with
circuits électroniques à faible consommation, destinés à four- electronic circuits with low consumption, intended to
nir les signaux de commande pour actionner le dispositif pié- the control signals to operate the piezoelectric device
zocéramique à flexion, et pour permettre l'ouverture ou la zoceramic bending, and to allow opening or
fermeture des contacts du relais. Il serait en outre souhaita- closing the relay contacts. It would furthermore be desirable
ble de remplacer les moyens de commande séparés qui sont uti- to replace the separate control means which are
lisés à l'heure actuelle dans un type représentatif d'appareil de refroidissement d'air, pour commander individuellement les moyens de réfrigération et de dégivrage, par une seule unité de commande employant au moins un relais piézocéramique. Une telle simplification serait particulièrement intéressante pour l'appareil de réfrigération ménager envisagé ci-dessus, du fait Currently available in a representative type of air cooling apparatus, for individually controlling the refrigerating and defrosting means, by a single control unit employing at least one piezoceramic relay. Such a simplification would be particularly advantageous for the household refrigerating appliance envisaged above, because of the fact that
qu'elle permet d'utiliser davantage d'espace pour la conserva- that it allows for more space for conserva-
tion des aliments et permet de loger plus aisément l'ensemble of food and makes it easier to house the whole
des moyens de commande à l'intérieur de l'appareil, pour don- control means inside the apparatus, for
ner un aspect plus esthétique.look more aesthetic.
L'aptitude d'un relais piézocéramique et de son cir- The aptitude of a piezoceramic relay and its cir-
cuit de commande associé à fonctionner correctement dans un environnement à humidité relativement élevée et à-température control cookware associated with operating properly in a relatively high humidity and temperature environment
relativement basse qui est associé à un appareil de refroidis- relatively low that is associated with a cooling device
sement d'air, représente évidemment une autre considération of air, is obviously another consideration
importante. Les contacts de relais doivent s'ouvrir et se fer- important. Relay contacts must open and close
mer de façon fiable dans cet environnement de fonctionnement, sea reliably in this operating environment,
2629186'2629186 '
sur la durée de vie relativement longue qui est exigée pour la plupart des appareils de réfrigération. Bien qu'on ait trouvé que les relais piézocéramiques étaient capables de fonctionner à long terme de façon fiable, il faut reconnaître qu'il existe toujours d'importants problèmes de contacts, et que ceux-ci n'ont été atténués jusqu'à présent que par l'emploi de circuits supplémentaires. Plus précisément, des arcs se forment entre les contacts pour différentes raisons au moment de l'ouyerture et de la fermeture des contacts de relais, et ceci a exigé l'emploi de circuits supplémentaires pour réduire l'usure et la désagrégation à la surface des contacts. Le problème de l'armorçage d'un arc au moment de l'ouverture des contacts est attribué à une élévation du potentiel direct qui est réappliqué entre les contacts au moment de leur ouverture, et on peut réduire ce potentiel à l'aide de circuits amortisseurs, comme the relatively long life that is required for most refrigeration appliances. Although it has been found that piezoceramic relays are capable of reliable long-term operation, it must be recognized that there are still significant contact problems, and that these have not been mitigated so far. than by the use of additional circuits. Specifically, arcs are formed between the contacts for various reasons at the time of opening and closing of the relay contacts, and this has required the use of additional circuits to reduce wear and disintegration at the surface of the contacts. contact. The problem of armoring an arc at the moment of opening of the contacts is attributed to a rise in the direct potential which is reapplied between the contacts at the moment of their opening, and this potential can be reduced by means of circuits dampers, as
proposé dans les deux brevets n 4 658 154 et 4 670 682 préci- proposed in the two patents Nos. 4,658,154 and 4,670,682
tés. Le problème de l'amorçage d'un arc au moment de la *ferme- your. The problem of priming an arc at the moment of * closing
ture- de ces contacts est atrribué à un rebondissement mécanique des contacts à la fermeture, et ce problème est traité dans un autre brevet des E.U.A., n 4 626 698, qui a également été cédé à la demanderesse. Ce dernier brevet propose d'utiliser avec un relais piézocéramique de nouveaux circuits comprenant des Such contact is caused by a mechanical rebound of the contacts upon closing, and this problem is addressed in another U.S. Patent No. 4,626,698, which was also assigned to the Applicant. The latter patent proposes to use with a piezoceramic relay new circuits comprising
éléments de circuit destinés à appliquer initialement une ten- circuit elements intended to initially apply a voltage
sion d'excitation relativement faible au dispositif piézocéra- relatively low excitation voltage to the piezocera-
mique à flexion, pour ralentir son mouvement et réduire le re- flexion, to slow down its movement and reduce
bondissement des contacts après leur fermeture initiale. Ce brevet propose également de faire fonctionner de tels circuits de façon à couper la circulation du courant par les contacts jumping of contacts after their initial closure. This patent also proposes to operate such circuits so as to cut off the flow of current through the contacts.
au moment de leur ouverture, pour contribuer à atténuer le pro- at the moment of their opening, to help mitigate
blème d'amorçage d'arc mentionné initialement. On peut appré- arc priming problem initially mentioned. We can appreciate
cier la gravité des deux problèmes d'amorçage d'arc en considé- the severity of the two arc ignition problems by
rant une recommandation supplémentaire, figurant dans le brevet an additional recommendation in the patent
précité, qui préconise l'utilisation de métaux de contact spé- above, which advocates the use of special contact metals
ciaux pour supporter la formation d'un arc chaque fois que les to support the formation of an arc whenever
contacts de relais sont séparés.Relay contacts are separated.
Une législation récente dans de nombreux états exige maintenant le respect de normes correspondant à un rendement Recent legislation in many states now requires performance standards to be met
énergétique minimal pour les appareils ménagers. Pour un appa- energy saving for household appliances. For an appa-
reil de refroidissement d'air domestique, qui englobe les ré- domestic air cooling system, which includes the
frigérateurs, les climatiseurs, les pompes à chaleur, etc., une telle exigence impose évidemment une bonne utilisation de refrigerators, air conditioners, heat pumps, etc., such a requirement obviously imposes a good use of
la puissance électrique aussi bien dans les moyens de réfrigé- the electrical power both in the refrigeration
ration que dans les moyens de dégivrage. Un problème important only in the de-icing means. A major problem
à cet égard résulte de la manière selon laquelle on fait fonc- in this respect is the result of the way in which
tionner des moyens de dégivrage dans un grand nombre des appa- de-icing means in a large number of
reils de refroidissement d'air domestiques qui sont utilisés à l'heure actuelle. A titre d'exemple, un réfrigérateur ménager domestic air cooling lines that are used at present. For example, a household refrigerator
caractéristique commande le fonctionnement du moteur de com- feature controls the operation of the drive motor
presseur dans les moyens de réfrigération à l'aide d'un ther- pressure in the refrigeration means using a heat
mostat, en fonction de la température qui est détectée. Les moyens de dégivrage associés sont commandés par la.mise sous tension d'un élément chauffant de dégivrage qui fonctionne à mostat, depending on the temperature that is detected. The associated de-icing means are controlled by the energizing of a defrost heating element which operates at
des intervalles périodiques sous la dépendance d'un temporisa- periodic intervals dependent on a temporisa-
teur. Du fait que les caractéristiques temporelles du cycle de tor. Because the temporal characteristics of the cycle of
dégivrage sont fixées par le constructeur au moment de la fa- defrosting are set by the manufacturer at the time of
brication, rien n'est prévu pour faire varier le cycle de dé- brication, nothing is planned to vary the cycle of
givrage en fonction de changements dans l'environnement de fonctionnement. Par conséquent, l'intervalle pendant lequel les moyens de dégivrage sont mis en fonction reste constant icing as a function of changes in the operating environment. Therefore, the interval during which the deicing means is turned on remains constant
malgré les importantes fluctuations de l'humidité de l'environ- despite significant fluctuations in the humidity of the environ-
nement lorsqu'un utilisateur fait fonctionner l'appareil. Il devient ainsi possible que les moyens de dégivrage chauffent when a user operates the device. It thus becomes possible for the deicing means to heat
de façon excessive les surfaces de l'évaporateur dans un en- excessively the surfaces of the evaporator in a
vironnement à faible humidité, et ceci a conduit à l'incorpora- low humidity, and this has led to the incorporation of
tion d'un thermostat supplémentaire pour l'interruption du cy- additional thermostat for the interruption of the
cle de dégivrage, à titre de précaution. En outre, la tendance deicing key, as a precaution. In addition, the trend
actuelle consistant à loger à l'intérieur de l'appareil l'en- the current situation of housing inside the device the
semble du système de commande pour un réfrigérateur ménager et d'autres appareils de refroidissement d'air à usage domestique, dans un but d'esthétique ainsi que pour réduire les coets de câblage, présente des inconvénients supplémentaires. Le moteur Apparently the control system for a household refrigerator and other air-cooling appliances for domestic use, for aesthetic purposes as well as to reduce wiring costs, has additional disadvantages. Engine
du temporisateur de dégivrage est maintenant soumis à des con- the defrost timer is now subject to
ditions d'ambiance correspondant à une humidité très élevée et à des températures très basses, et ce moteur produit également de la chaleur qui doit être absorbée par les moyens de réfri- ambient conditions corresponding to very high humidity and very low temperatures, and this motor also produces heat which must be absorbed by the cooling means.
gération. Ce dernier inconvénient réduit évidemment le rende- gération. This last disadvantage obviously reduces the
ment thermique global de l'appareil particulier, ce qui rend overall thermal performance of the particular device, which makes
beaucoup plus difficile le respect des normes minimales préci- much more difficult to meet the minimum standards
tées, concernant le rendement énergétique d'appareils domesti- concerning the energy efficiency of domestic appliances
ques. Lorsqu'on considère ces normes de rendement énergétique, c. When you consider these energy efficiency standards,
il apparaît également de façon évidente qu'une commande appro- it is also obvious that an appropriate order
priée d'un appareil de refroidissement d'air comportant à la fois des moyens de réfrigération et de dégivrage doit en outre of an air-cooling apparatus comprising both refrigeration and de-icing means
interdire tout fonctionnement simultané des moyens respectifs. prohibit any simultaneous operation of the respective means.
Comme il est indiqué dans le brevet n 4 658 154 As indicated in the patent No. 4,658,154
précité, il est possible de faire fonctionner un relais piézo- above mentioned, it is possible to operate a piezo relay
céramique avec une consommation de puissance minimale, de fa- ceramic with minimal power consumption,
çon à réguler la puissance qui est appliquée à une paire de to regulate the power that is applied to a pair of
charges résistives, d'une manière empêchant tout fonctionne- resistive loads, in a way that prevents any functioning
ment simultané des charges respectives. Ce brevet indique qu'une telle commande du fonctionnement du relais utilise des simultaneously the respective charges. This patent indicates that such a control of the operation of the relay uses
circuits intégrés à haute tension qui sont directement alimen- high-voltage integrated circuits which are directly
tés à partir d'une source d'énergie électrique classique, tel- from a conventional source of electrical energy, such as
le que les sources alternatives disponibles à 115 volts ou 230 volts. Pour qu'un tel circuit de commande de relais régule de façon fiable et avec un bon rendement la puissance qui est appliquée à un appareil de refroidissement d'air comportant the alternative sources available at 115 volts or 230 volts. For such a relay control circuit to regulate reliably and with good efficiency the power that is applied to an air cooling apparatus comprising
soit des moyens de réfrigération seuls, soit des moyens de ré- either means of refrigeration alone or means of
frigération fonctionnellement associés avec des moyens de dé-' refrigeration functionally associated with means of
givrage, il est cependant nécessaire de satisfaire divers au- icing, however, it is necessary to satisfy various
tres critères importants. En ce qui concerne des critères im- very important criteria. With regard to essential criteria
portants applicables à la régulation de la puissance d'entrée qui est appliquée aux moyens de réfrigération ou aux moyens de applicable to the regulation of the input power which is applied to the refrigeration means or the means of
dégivrage, on peut évidemment citer la nécessité d'une utilisa- defrosting, we can obviously mention the need for
tion efficace de la puissance consommée, un fonctionnement fia- efficiency of the power consumed, reliable operation
1 1 ble à long terme des dispositifs de commutation de puissance sélectionnés, et des coûts relativement faibles associés à la réalisation matérielle de moyens de commutation de puissance sélectionnés dans un appareil particulier. On peut illustrer davantage de tels critères en relation avec des moyens de com- In the long run, selected power switching devices and relatively low costs associated with the hardware realization of selected power switching means in a particular apparatus. Such criteria can be further illustrated in relation to
mande qui sont utilisés à l'heure actuelle dans un réfrigéra- are currently used in refrigeration equipment.
teur ménager de type caractéristique. Les moyens de réfrigéra- typical household type. The means of refrigeration
tion classiques commandent la température dans un ou plusieurs conventional temperature control in one or more
compartiments de conservation d'aliments, à l'aide d'un ther- food storage compartments, using a thermo-
mostat qui commande le moteur du compresseur en fonction de la mostat which drives the compressor motor according to the
température qui est détectée. Les moyens de dégivrage classi- temperature that is detected. Conventional de-icing means
ques commandent le fonctionnement de l'élément chauffant de control the operation of the heating element
dégivrage avec un moteur de temporisateur, de façon qu'un cy- defrosting with a timer motor, so that a
cle de dégivrage soit déclenché lorsqu'un intervalle de temps defrost key is triggered when a time interval
de fonctionnement fixé des moyens de réfrigération s'est écou- fixed refrigeration equipment has been
lé. Du fait que le cycle du temporisateur de dégivrage est gé- the. Since the cycle of the defrost timer is generally
néralement fixé pour procurer un dégivrage approprié dans un usually fixed to provide proper defrosting in a
environnement à humidité élevée et avec une utilisation inten- environment with high humidity and with intensive use
sive, la capacité de dégivrage est excédentaire lorsque l'ap- the de-icing capacity is excessive when the
pareil fonctionne dans un environnement à faible humidité. Il the same works in a low humidity environment. he
en résulte que l'utilisation de l'énergie est souvent infé- As a result, the use of energy is often
rieure à l'optimum dans le système de commande de puissance classique, et qu'un algorithme de commande utilisant moins than the optimum in the conventional power control system, and that a control algorithm using less
d'énergie serait avantageux. On obtiendrait des avantages sup- of energy would be advantageous. We would obtain additional benefits
plémentaires en remplaçant les moyens de commande électriques séparés qui font fonctionner à l'heure actuelle les moyens de réfrigération et de dégivrage dans l'appareil classique, par by replacing the separate electrical control means which currently operate the refrigeration and defrosting means in the conventional apparatus, by
* une seule unité de commande employant un relais piézocéramique.* a single control unit employing a piezoceramic relay.
Il serait ainsi possible de réduire les coûts de câblage dans l'appareil tout en augmentant la fiabilité du fonctionnement, à cause d'interconnexions électriques simples. L'apparition de circuits de commande à microprocesseur fiables et économiques, It would thus be possible to reduce wiring costs in the appliance while increasing the reliability of operation, because of simple electrical interconnections. The appearance of reliable and economical microprocessor control circuits
comme le montre leur large utilisation dans de nombreux appa- as shown by their wide use in many
reils domestiques actuels, offre en outre la possibilité d'ap- current domestic standards, offers the possibility of
pliquer automatiquement à un relais piézocéramique des signaux d'actionnement qui satisfont l'algorithme de commande défini ci-dessus, pour un appareil de refroidissement d'air de type caractéristique. En procédant ainsi, on pourrait programmer un automatically plotting to a piezoceramic relay actuating signals that satisfy the control algorithm defined above, for a characteristic type air cooling apparatus. By doing so, we could program a
circuit intégré disponible dans le commerce, de façon à dispo- integrated circuit available commercially, so as to
ser de la logique et des ordres de temporisation nécessaires pour exécuter un algorithme de commande sélectionné, avec les signaux de commande élaborés d'une manière qui permet de faire the logic and timing commands required to execute a selected control algorithm, with control signals developed in a way that allows
fonctionner des circuits intégrés supplémentaires qui action- operate additional integrated circuits that
nent le relais piézocéramique. Le circuit de commande résultant pourrait alors être connecté de façon directe et ohmique à une the piezoceramic relay. The resulting control circuit could then be connected directly and ohmically to a
source d'énergie appropriée et à la borne du relais piézocéra- appropriate source of energy and at the piezo relay relay terminal.
mique, de façon à réduire au minimum les exigences de puissance d'actionnement, le relais réagissent ensuite automatiquement en in order to minimize the operating power requirements, the relay then automatically react
se déformant dans une première direction pour établir un cir- deforming in a first direction to establish a
cuit électrique entre la source d'énergie et les moyens de ré- electric cooking between the energy source and the means of
frigération, ou bien en se déformant dans une seconde direction pour établir un circuit électrique entre la source d'énergie et refrigeration, or deforming in a second direction to establish an electrical circuit between the power source and
les moyens de dégivrage; le tout d'une manière relativement fa- the deicing means; all in a relatively
vorable au point de vue de la sécurité en cas de défaut. vorable from the point of view of security in case of default.
Une compréhension plus détaillée de l'algorithme de commande classique est nécessaire pour concevoir des moyens de commande plus simples et plusfiables, et ayant également un A more detailed understanding of the classical control algorithm is necessary to design simpler and more reliable control means, and also having a
meilleur rendement énergétique, pour la régulation de la puis- better energy efficiency, for the regulation of
sance électrique pour des moyens de réfrigération ou de dégi- electrical system for refrigeration or de-icing means
vrage qui sont employés dans un appareil de refroidissement d'air de type caractéristique. Dans le réfrigérateur ménager caractéristique considéré ci-dessus, l'algorithme de commande qui est utilisé à l'heure actuelle établit un intervalle de temps quotidien fixé pour le dégivrage, au lieu d'effectuer le which are employed in a typical air-cooling apparatus. In the typical household refrigerator considered above, the control algorithm currently being used establishes a fixed daily time interval for defrosting, instead of performing the
dégivrage lorsque c'est nécessaire. Plus précisément, le sys- defrost when necessary. More specifically, the system
tème de commande de réfrigération présent comprend deux élé- This refrigeration control system consists of two
ments de commande de puissance électrique. 'Le premier corres- power control units. 'The first corre-
pond à la commande de froid classique qui consiste en un ther- to the conventional cold control which consists of a heat
mostat à bulbe hydraulique qui commande le moteur du compres- hydraulic bulb, which controls the compressor motor.
seur en fonction de la température détectée. L'algorithme de depending on the detected temperature. The algorithm of
commande de froid classique, qui diffère d'un véritable asser- conventional cold control, which differs from a true asser-
vissement de température, exerce une commande de température sur les compartiments d'aliments surgelés et d'aliments frais en liaison mutuelle dans le réfrigérateur, avec un seul point de consigne de température. Du fait que les systèmes de réfri- gération classiques n'atteignent leur rendement maximal que si temperature control, exerts temperature control on the frozen food and fresh food compartments in mutual connection in the refrigerator, with a single temperature set point. Because conventional refrigeration systems reach their maximum efficiency only if
on laisse fonctionner le compresseur pendant une durée suffi- the compressor is left running for a sufficient time
samment longue, comme par exemple de quinze à quarante cinq minutes, pour atteindre des conditions de régime permanent, la particularly long, such as fifteen to forty five minutes, to reach steady-state conditions, the
commande de froid présente est un compromis de conception en- tre une commande serrée de la température au point de consigne et un present cold control is a design compromise between tight control of the setpoint temperature and a
fonctionnement approprié du système de réfrigération lui-même. Pendant cette durée minimale de fonctionnement du proper operation of the refrigeration system itself. During this minimum period of operation of the
compresseur, la température dans l'un ou l'autre des deux com- compressor, the temperature in one or other of the two
partiments peut aller au-delà de la température désirée, mais une tentative visant à minimiser le dépassement entraîne une diminution du rendement énergétique du réfrigérateur. Il est en outre évident que chaque fois qu'une charge thermique tiède The units may go beyond the desired temperature, but an attempt to minimize the overrun will reduce the energy efficiency of the refrigerator. It is also obvious that every time a warm thermal load
est introduite dans l'un ou l'autre des compartiments d'ali- is introduced into one or other of the food compartments
ments, il se produit un transitoire thermique. On réalise une commande de froid appropriée en contrôlant la température dans ments, a thermal transient occurs. An appropriate cold control is achieved by controlling the temperature in
le compartiment d'aliments frais. Dans les moyens de réfrigé- the fresh food compartment. In the means of refrigeration
ration classiques, on contrôle la température de l'air qui sort de l'évaporateur en utilisant un thermostat à longue constante de temps, de façon que de courtes perturbations de conventional control, the temperature of the air leaving the evaporator is controlled by using a long time constant thermostat, so that short disturbances of
la température de sortie ne fassent pas fonctionner la comman- the outlet temperature do not operate the control
de de température. L'air qui sort de la section d'évaporateur of temperature. The air coming out of the evaporator section
est froid en comparaison avec l'air qui provient du comparti- is cold compared to the air coming from the compartment
ment d'aliments frais, du fait qu'il s'agit d'un mélange des fresh food because it is a mixture of
circulations d'air du compartiment d'aliments frais et du com- air circulation in the fresh food compartment and
partiment d'aliments surgelés. La commande de froid présente exige donc une hystérésis notable, comme par exemple 5,5-7,2 C part of frozen foods. The cold control present therefore requires a significant hysteresis, such as 5.5-7.2 C
pour un fonctionnement stable. Cette hystérésis garantit éga- for stable operation. This hysteresis also guarantees
lement les durées minimales de marche et d'arrêt pour le com- the minimum running and stopping times for
presseur, à cause de la constante de temps de l'évaporateur et pressure, because of the time constant of the evaporator and
du thermostat. La durée minimale de fonctionnement est néces- of the thermostat. The minimum duration of operation is neces-
saire pour que le fonctionnement s'effectue avec un bon rende- to ensure that the operation is carried out with a good
ment, tandis que la durée minimale d'arrêt est nécessaire pour while the minimum stopping time is necessary for
que la pression du gaz réfrigérant s'égalise, afin que le mo- the refrigerant gas pressure is equalized, so that the
teur du compresseur ne tente pas de démarrer avec une contre- compressor does not attempt to start with a counter-
pression élevée. En utilisant la température de l'air de sor- high pressure. By using the temperature of the air
tie de l'évaporateur, on introduit dans la mesure un paramètre qui dépend à la fois du compartiment d'aliments frais et du compartiment d'aliments surgelés, du fait que l'air provenant of the evaporator, a parameter is introduced to the extent that depends both on the fresh food compartment and the frozen food compartment, since the air coming from the
des deux compartiments se mélange dans l'évaporateur. L'utili- both compartments mix in the evaporator. The utili-
sation de la température de l'air de sortie permet en outre d'introduire un certain degré d'anticipation thermique dans le Moreover, the temperature of the outlet air allows a certain degree of thermal anticipation to be introduced into the air.
système de commande de température, ce qui a pour effet de mi- temperature control system, which has the effect of
nimiser les niveaux de dépassement de température qui se mani- nimise the levels of temperature
festent dans le compartiment d'aliments frais, et de limiter ainsi les dommages qui sont occasionnés à des charges ayant une faible masse thermique, comme les laitues. Les moyens de feast in the fresh food compartment, and thus limit the damage that is caused to loads having a low thermal mass, such as lettuce. The means of
réfrigération classiques comportent en outre des moyens ac- conventional refrigeration systems also include
tionnés par l'utilisateur, pour régler les températures des by the user, to adjust the temperatures of the
compartiments, dans une configuration qui correspond par ail- compartments, in a configuration that otherwise corresponds to
leurs à une commande de température en boucle fermée. L'éta- their to a closed loop temperature control. The Your-
lonnage des moyens de commande de froid classiques dépend en conventional cold control means depends in
outre de l'altitude à laquelle fonctionne l'appareil. Contrai- in addition to the altitude at which the device operates. Contrary
rement aux moyens d'asservissement de température pour le to the means of temperature control for the
fonctionnement des moyens de réfrigération classiques, les se- operation of conventional refrigeration equipment, the se-
conds moyens de commande de dégivrage dans l'appareil classique déclenchent un cycle de dégivrage avec un temporisateur qui commande l'élément chauffant de dégivrage, de façon à le faire fonctionner pendant un intervalle de temps fixé. On utilise de façon caractéristique un élément chauffant de 500 watts pour faire fondre périodiquement le givre qui s'est accumulé sur la Average defrost control conds in the conventional apparatus initiate a defrost cycle with a timer that controls the defrost heater, so that it operates for a fixed time interval. A 500-watt heating element is typically used to periodically melt the frost that has accumulated on the
surface de l'évaporateur, afin de maintenir le rendement éner- evaporator surface, in order to maintain the energy efficiency
gétique de l'appareil de réfrigération. Les temporisateurs de dégivrage actuels déclenchent de façon caractéristique un cycle de dégivrage chaque fois que le compresseur dans les moyens de réfrigération a fonctionné pendant un nombre d'heures fixé. On geometry of the refrigeration apparatus. Current defrost timers typically initiate a defrost cycle each time the compressor in the refrigeration means has been operating for a fixed number of hours. We
réalise ceci en branchant le temporisateur de dégivrage en pa- do this by plugging the defrost timer into
rallèle sur le moteur du compresseur. Le cycle du temporisa- Raises on the compressor motor. The cycle of temporisa-
teur de dégivrage actuel fait en outre l'objet d'une adapta- current de-icer is also being adapted
tion spéciale à des types de réfrigérateur particuliers, dans lesquels le cycle de dégivrage est actuellement déclenché une special types of refrigerators, in which the defrost cycle is currently
fois pour chaque période de huit à seize heures de fonctionne- times for each period of eight to sixteen hours of
ment du compresseur, en fonction de la structure de l'échan- compressor, depending on the structure of the sample.
geur de chaleur du réfrigérateur particulier. L'élément chauf- heat of the particular refrigerator. The heating element
fant de dégivrage classique est ainsi mis sous tension pendant classic defrosting is thus energized during
une durée maximale d'une demi-heure, suivie par une courte du- a maximum of half an hour, followed by a short
rée d'arrêt du compresseur pour l'égalisation de la pression stopping the compressor for pressure equalization
et de la température du gaz dans les moyens de réfrigération. and the temperature of the gas in the refrigeration means.
Les moyens de dégivrage actuels à durée fixée ont un mauvais rendement lorsqu'on fait fonctionner le réfrigérateur dans un Current defrosting means of fixed duration have a poor performance when operating the refrigerator in a
environnement à faible humidité, ou lorsqu'on le fait fonc- low humidity environment, or when it is
tionner avec une utilisation peu intensive, dans laquelle une très faible quantité de givre s'accumule sur les surfaces de l'évaporateur, ce qui fait que l'évaporateur est porté à des températures très élevées lorsque l'élément chauffant de 500 watts est mis sous tension pendant la durée de trente minutes with a low-intensity use, in which a very small amount of frost accumulates on the surfaces of the evaporator, so that the evaporator is brought to very high temperatures when the 500-watt heating element is set energized for the duration of thirty minutes
qui n'est nécessaire que pour une forte accumulation de givre. which is only necessary for a strong accumulation of frost.
Du fait d'une telle possibilité d'échauffement excessif, le système de commande classique comporte en outre généralement un système de thermostat d'arrêt de dégivrage qui coupe la puissance appliquée à l'élément chauffant de dégivrage chaque Due to such an overheating possibility, the conventional control system generally further includes a defrost stop thermostat system that cuts the power applied to the defrost heater each
fois que l'évaporateur atteint une température fixée à l'avan- the evaporator reaches a temperature set at
ce. On comprend que le fait d'incorporer ce système de comman- this. It is understood that incorporating this control system
de à mauvais rendement énergétique.dans le compartiment d'ali- in the energy compartment.
ments de l'appareil soumet tous les composants à un environne- parts of the device subjects all components to an environ-
ment à humidité élevée et à basse température, et exige en ou- high humidity and low temperature, and requires
tre que les moyens de réfrigération absorbent des charges thermiques supplémentaires qui sont générées par le système de commande lui-même. La nécessité d'un algorithme de commande The refrigeration means absorb additional thermal loads which are generated by the control system itself. The need for a control algorithm
ayant un meilleur rendement énergétique apparait de façon en- having a better energy efficiency appears in a
core plus évidente lorsqu'on considère les travaux importants core more obvious when considering important work
qui sont effectués à l'heure actuelle dans le but de dévelop- currently being carried out with the aim of developing
per des moyens de détection de givre pour remplacer les moyens per frost detection means to replace the means
de dégivrage à durée fixe classiques. Conventional fixed time defrosting devices.
L'invention a pour but principal de procurer un sys- The main purpose of the invention is to provide a system
tème ayant un meilleur rendement énergétique pour la régula- energy-efficient system for regulating
tion de la puissance électrique qui est appliquée aux moyens tion of the electrical power applied to the means
de réfrigération et de dégivrage qui sont employés dans un ap- refrigeration and defrosting systems that are used in a
pareil de refroidissement d'air.like air cooling.
Un autre but important de l'invention est de procu- Another important object of the invention is to provide
rer des moyens de commande employant au moins un relais piézo- control means employing at least one piezoelectric relay
céramique, pour réguler la puissance électrique qui est appli- ceramic, to regulate the electrical power that is applied
quée à un appareil de refroidissement d'air, d'une manière to an air cooling device, in a manner
procurant une meilleure sécurité en cas de défaut. providing better security in the event of a fault.
Un but important supplémentaire de l'invention est de procurer des moyens de commande pour la régulation de la An additional important object of the invention is to provide control means for regulating the
puissance électrique qui est appliquée à un appareil de re- electrical power that is applied to a
froidissement d'air, qui n'utilisent pas un temporisateur électromécanique. air cooling, which do not use an electromechanical timer.
Un autre but important de l'invention est de procu- Another important object of the invention is to provide
rer des moyens de commande électroniques perfectionnés pour la sophisticated electronic control
régulation automatique de la puissance électrique qui est ap- automatic regulation of the electrical power which is
pliquée à un appareil de refroidissement d'air. plicated to an air cooling device.
Un autre but important de l'invention est de procu- Another important object of the invention is to provide
rer un procédé original pour la régulation de la puissance électrique qui est appliquée à un appareil de refroidissement d'air. perform an original process for regulating the electrical power applied to an air cooling unit.
Un autre but important de l'invention est de procu- Another important object of the invention is to provide
rer un procédé pour faire fonctionner un relais piézocéramique de façon à réguler avec un meilleur rendement la puissance électrique qui est appliquée à un appareil de refroidissement d'air. To provide a method for operating a piezoceramic relay so as to better regulate the electrical power that is applied to an air cooling apparatus.
Un autre but important de l'invention est de procu- Another important object of the invention is to provide
rer un procédé ayant un meilleur rendement pour réguler auto- a process with better efficiency to regulate self-
matiquement la puissance électrique qui est appliquée à un ap- the electrical power applied to an application
pareil de refroidissement d'air.like air cooling.
Un autre but important de l'invention est de procu- Another important object of the invention is to provide
rer un appareil de refroidissement d'air ayant un meilleur an air cooler having a better
rendement, qui utilise de nouveaux moyens de commande pour ré- performance, which uses new control
guler la puissance électrique qui est appliquée aux moyens de gulate the electrical power that is applied to the means of
réfrigération et de dégivrage.refrigeration and defrosting.
Un autre but important de l'invention est de procu- Another important object of the invention is to provide
rer un appareil de refroidissement d'air qui utilise des moyens de commande plus simples pour réguler la puissance an air cooling unit that uses simpler control means to regulate the
électrique appliquée, à l'aide de moyens à relais piézocérani- electrically applied, using piezoceramic relay
ques.c.
Un autre but important de l'invention est de procu- Another important object of the invention is to provide
rer un appareil de refroidissement d'air employant des moyens an air cooling device employing
de commande électroniques perfectionnés pour réguler automati- electronic control systems to automatically regulate
quement la puissance électrique qui est appliquée aux moyens the electric power that is applied to the means
de réfrigération et de dégivrage. refrigeration and defrosting.
Un autre but important de l'invention est de procu- Another important object of the invention is to provide
rer un appareil de refroidissement d'air domestique utilisant a domestic air cooling device using
de nouveaux moyens de-commande pour réguler la puissance élec- new control means to regulate the electrical power
trique qui est appliquée aux moyens de réfrigération et de dé- which is applied to the means of refrigeration and
givrage.icing.
Un autre but important de l'invention est de procu- Another important object of the invention is to provide
rer un réfrigérateur ménager employant de nouveaux moyens de commande pour réguler automatiquement la puissance électrique, a household refrigerator employing new control means to automatically regulate electrical power,
entre les moyens de réfrigération et de dégivrage. between the refrigeration and defrosting means.
Ces buts de l'invention, ainsi que d'autres, ressor- These and other objects of the invention are
tiront de la description détaillée de l'invention qui est pré- draw from the detailed description of the invention which is
sentée ci-après.below.
On a découvert de nouveaux moyens de commande pour réguler la puissance électrique qui est appliquée à des moyens de réfrigération ou à des moyens de dégivrage employés dans un appareil de refroidissement d'air, qui permettent d'obtenir New control means have been discovered for regulating the electrical power which is applied to refrigeration means or de-icing means employed in an air cooling apparatus, which make it possible to obtain
toutes les améliorations souhaitables précitées. all the desirable improvements mentioned above.
Selon un aspect de l'invention, un algorithme de commande perfectionné fait fonctionner des moyens de dégivrage sous la dépendance de signaux de commande qui sont déterminés par l'intervalle de temps de fonctionnement de moyens de réfri-, gération, mais le fonctionnement des moyens de dégivrage est According to one aspect of the invention, an improved control algorithm operates de-icing means in response to control signals which are determined by the operating time interval of cooling means, but the operation of the means Defrost is
maintenant davantage sensibles aux besoins de dégivrage réels. now more responsive to actual deicing needs.
Bien que ces moyens de dégivrage perfectionnés fonctionnent Although these advanced de-icing means work
pendant un intervalle de temps fixe, le cycle de dégivrage dé- during a fixed time interval, the defrost cycle de-
pend du temps dans la mesure o le déclenchement du cycle de dégivrage dépend du fonctionnement des moyens de réfrigération, hangs in the time that the triggering of the defrosting cycle depends on the operation of the refrigeration means,
c'est-à-dire qu'il a lieu soit au bout d'une durée de fonction- that is to say, it takes place either at the end of a period of
nement prédéterminée, soit lorsqu'une valeur d'intervalle de a predetermined value, ie when an interval value of
temps de fonctionnement prédéterminée des moyens de réfrigéra- predetermined operating time of the refrigeration means
tion est dépassée. Une caractéristique supplémentaire de dé- is exceeded. An additional feature of
pendance vis-à-vis du temps dans un tel algorithme de commande perfectionné permet le fonctionnement des moyens de dégivrage sous la dépendance des signaux de commande, grace à quoi le time dependence in such an improved control algorithm allows the operation of the de-icing means in dependence on the control signals, whereby the
cycle de dégivrage peut être déclenché à la suite de l'écoule- defrost cycle can be triggered as a result of
ment d'un intervalle de temps prédéterminé après le fonction- period of time after the function
nement précédent de ces moyens. L'explication qui suit illustre davantage une manière appropriée pour mettre en oeuvre un tel preceding of these means. The following explanation further illustrates an appropriate way to implement such a
algorithme de commande perfectionné, pour un réfrigérateur mé- an advanced control algorithm for a metal refrigerator
nager de type caractéristique. Un circuit de commande contrôle la durée de fonctionnement du-compresseur dans les moyens de swim of characteristic type. A control circuit controls the operating time of the compressor in the means of
réfrigération, pour établir une valeur d'intervalle de fonc- refrigeration, to establish a function interval value
tionnement, et cette valeur d'intervalle de fonctionnement est tion, and this operating interval value is
définie comme étant la différence entre la durée pendant la- defined as the difference between the duration during the
quelle le compresseur fonctionne et la durée pendant laquelle which compressor is running and how long
le compresseur a été arrêté. Par conséquent, si le réfrigéra- the compressor has been stopped. Therefore, if refrigeration
teur fonctionne pendant quatre heures avec le compresseur en for four hours with the compressor in
fonctionnement pendant trois heures et arrêté pendant une heu- operation for three hours and stopped for a
re, la valeur d'intervalle de fonctionnement à ce moment est de deux heures. Si pendant la même période de quatre heures le compresseur a fonctionné pendant deux heures et a été ensuite re, the operating interval value at this time is two hours. If during the same four-hour period the compressor ran for two hours and was then
arrêté pendant deux heures, la valeur d'intervalle de fonc- stopped for two hours, the interval value of
tionnement est égale à zéro du fait que l'intervalle de temps de fonctionnement du compresseur ne dépasse pas l'intervalle de temps d'arrêt. De façon similaire, si le compresseur a fonctionné pendant une heure et a été arrêté pendant trois heures au cours d'une période de quatre heures, la valeur d'intervalle de fonctionnement est toujours égale à zéro, du fait que dans l'algorithme de commande présent, cette valeur This is equal to zero because the operating time interval of the compressor does not exceed the timeout interval. Similarly, if the compressor has been running for one hour and stopped for three hours in a four-hour period, the operating interval value is always zero, because in the order present, this value
est définie comme étant un nombre positif. Un cycle de dégi- is defined as a positive number. A cycle of
vrage est déclenché chaque fois que la valeur d'intervalle de fonctionnement dépasse une valeur prédéterminée, ou chaque is triggered each time the operation interval value exceeds a predetermined value, or each
fois qu'une durée de fonctionnement du compresseur relative- time that the compressor's operating time
'ment longue, comme par exemple quarante-huit heures, s'est a long time, such as forty-eight hours,
écoulée depuis le dernier cycle de dégivrage. elapsed since the last defrost cycle.
Selon un aspect différent de l'invention, on em- According to a different aspect of the invention,
ploie une seule unité de commande pour réguler la puissance entre le moteur du compresseur des moyens de réfrigération et a single control unit to regulate the power between the compressor motor of the refrigeration means and
l'élément chauffant de dégivrage dans les moyens de dégivrage. the defrost heating element in the deicing means.
Un seul relais piézocéramique accomplit la commutation de puissance avec une faible consommation d'énergie, dans un mode de réalisation représentatif, et le circuit de commande qui A single piezoceramic relay performs power switching with low power consumption, in a representative embodiment, and the control circuit which
actionne le relais fonctionne également d'une manière compara- operates the relay also functions in a comparable manner.
ble. Dans ce mode de réalisation, le dispositif à flexion du relais piézocéramique est actionné de façon à se déplacer d'un corn. In this embodiment, the bending device of the piezo ceramic relay is actuated to move from one
côté ou de l'autre d'une position centrale que prend normale- side or other of a central position that takes normal-
ment ce dispositif dans une condition non excitée, et le cir- this device in a non-excited condition, and the cir-
cuit de commande est connecté de façon directe et ohmique à une source d'énergie alternative disponible, ainsi qu'à la control is directly and ohmically connected to an available alternative energy source, as well as
borne du relais piézocéramique, de façon à réagir à des si- piezoceramic relay terminal, so as to react to
gnaux de commande en actionnant le dispositif piézocéramique à flexion, grâce à quoi le dispositif à flexion se déforme d'un mouvement de flexion dans une première direction pour établir un circuit entre la source d'énergie alternative et la borne control devices by operating the piezo-ceramic bending device, whereby the bending device deforms a bending motion in a first direction to establish a circuit between the alternative energy source and the terminal
des moyens de réfrigération, ou bien il se déforme d'un mouve- means of refrigeration, or it is deformed by a movement
ment de flexion dans une seconde direction pour établir un circuit entre la source d'énergie alternative et la borne dés bending in a second direction to establish a circuit between the AC power source and the dice terminal
moyens de dégivrage. Dans un tel mode de fonctionnement, of- deicing means. In such a mode of operation,
frant une relativement bonne sécurité en cas de défaut, il est frant a relatively good security in case of default, it is
évident qu'une telle unité de commande ne peut jamais déclen- obvious that such a control unit can never trigger
cher simultanément le refroidissement et le chauffage, et pratiquement aucune puissance électrique n'est nécessaire pour maintenir les contacts électriques du relais dans un état de fonctionnement fermé. Un relais piézocéramique préféré permet- simultaneously cooling and heating, and virtually no electrical power is required to maintain the electrical contacts of the relay in a closed operating state. A preferred piezoceramic relay allows
tant de mettre en oeuvre un tel mode de fonctionnement per- so much to implement such a mode of operation
fectionné utilise la structure "bimorphe" précitée, dans la- federation uses the aforementioned "bimorph" structure in the
quelle le dispositif piézocéramique à flexion est formé par au moins deux lames piézocéramiques planes et pré-polarisées, qui sont fixées dans des orientations parallèles et opposées sur des faces opposées d'au moins-une surface conductrice centrale, et qui présentent des surfaces conductrices extérieures qui sont isolées l'une par rapport à l'autre et par rapport à la surface conductrice centrale, par les épaisseurs des lames piézocéramiques intercalées respectives. Les moyens de contact électriques mobiles qui sont fonctionnellement associés au wherein the bending piezoceramic device is formed by at least two planar and pre-polarized piezoceramic plates, which are fixed in parallel and opposite orientations on opposite sides of at least one central conductive surface, and which have outer conductive surfaces which are insulated from each other and with respect to the central conductive surface by the thicknesses of the respective interposed piezoceramic blades. The mobile electrical contact means that are functionally associated with the
dispositif piézocéramique à flexion, mobile, peuvent être dis- piezo-ceramic bending device, movable, can be
posés du même côté ou sur des côtés opposés du dispositif à placed on the same side or on opposite sides of the device to
flexion, et ils peuvent-également être placés dans des posi- bending, and they can also be placed in positions
tions latérales, ou même positionnés sur des éléments qui lateral arrangements, or even positioned on elements
s'étendent à partir du dispositif à flexion et qui sont méca- extend from the bending device and which are mechanically
niquement accouplés à ce dernier, tout ceci étant décrit de façon plus détaillée ci-après et dans les brevets précités. Une forme supplémentaire préférée du dispositif piézocéramique à flexion ayant la structure "bimorphe" est pré-polarisée de façon sélective, et des moyens de blocage sont fixés dans des parties non polarisées, qui sont adjacentes au dispositif à nally coupled thereto, all of which are described in more detail below and in the aforementioned patents. A further preferred form of the piezo-ceramic bending device having the "bimorph" structure is pre-biased selectively, and locking means are secured in unpolarized portions, which are adjacent to the baffle device.
flexion pré-polarisé de façon sélective, et supportent mécani- pre-polarized flexion selectively and mechanically support
quement ce dernier en porte-à-faux, pour actionner une ou plu- the latter in a cantilevered position to operate one or more
sieurs paires de contacts électriques travaillant conjointe- sieur pairs of electrical contacts working together
ment, les parties non polarisées n'étant soumises à aucune the unpolarized parts are not subject to any
contrainte mécanique et étant électriquement neutres. mechanical stress and being electrically neutral.
Le circuit de commande qui fait fonctionner le relais piézocéramique avec une faible consommation est connecté en The control circuit that operates the piezo ceramic relay with low power consumption is connected in
circuit avec des lames respectives parmi les lames piézocérami- circuit with respective ones of the piezoceramic blades
ques pré-polarisées, pour appliquer un potentiel continu d'ex- pre-polarized, to apply a continuous potential for ex-
citation provoquant la déformation sélective du dispositif à flexion, sous la dépendance de signaux de commande qui sont élaborés pendant le fonctionnement de moyens de réfrigération ou de dégivrage associés. Le potentiel continu d'excitation citation causing the selective deformation of the bending device, in response to control signals that are developed during the operation of associated refrigerating or defrosting means. The continuous potential of excitement
est appliqué de préférence avec la même polarité que le poten- is preferably applied with the same polarity as the
tiel de pré-polarisation qui est utilisé pour polariser les lames piézocéramiques, afin de ne pas dépolariser le relais pendant le fonctionnement. Le relais peut être actionné sous Pre-polarization wave which is used to polarize the piezoceramic slides, so as not to depolarize the relay during operation. The relay can be operated under
l'effet des signaux de commande au moyen d'un circuit électro- the effect of the control signals by means of an electronic circuit
nique associé qui consomme une faible puissance. Plus précisé- associated partner that consumes a weak power. More precise-
ment, un circuit d'attaque de relais approprié pour le réfri- ment, an appropriate relay driver for the refrigeration
gérateur ménager.considéré ci-dessus, peut comprendre simple- householdgenerator.considered above, may include simple-
ment un réseau diode-condensateur pour produire le potentiel continu d'excitation, correspondant à une tension élevée, pour faire fonctionner le relais piézocéramique, en combinaison avec des résistances de chute de tension pour la logique de commande et des dispositifs actifs à semiconducteurs, destinés à appliquer sélectivement la tension élevée d'excitation au a diode-capacitor array for producing the high-voltage DC excitation potential for operating the piezoceramic relay, in combination with voltage drop resistors for the control logic and active semiconductor devices, for to selectively apply the high excitation voltage to
dispositif piézocéramique à flexion. Dans un tel circuit d'at- piezo ceramic bending device. In such a circuit of
taque, une résistance d'isolation connectée en série peut être prévue pour limiter le courant qui est absorbé-à partir d'une a series-connected isolation resistor can be provided to limit the current that is absorbed-from a
source d'énergie alternative, tandis qu'une résistance de char- alternative energy source, while a resistance of
ge peut également être prévue pour diriger le potentiel d'ex- can also be planned to direct the potential of ex-
citation vers le dispositif piézocéramique à flexion. De tels modes de réalisation de circuit d'attaque peuvent également comprendre une résistance supplémentaire pour décharger la première lame piézocéramique lorsque son excitation a cessé, ainsi qu'une seconde résistance pour décharger la seconde lame piézocéramique lorsque son excitation a cessé. La commutation automatique des contacts de relais peut être effectuée au quote to the piezo-ceramic bending device. Such driving circuit embodiments may also include additional resistance for discharging the first piezoceramic blade when its excitation has ceased, and a second resistor for discharging the second piezoceramic blade when its excitation has ceased. Automatic switching of the relay contacts can be performed at
moyen d'un circuit électronique fonctionnellement associé, uti- means of a functionally associated electronic circuit,
lisant par exemple divers circuits intégrés disponibles. A titre d'exemple, on peut programmer d'une manière connue un circuit de commande CMOS de façon à introduire dans ce dernier toutes les valeurs de température et de temps permettant de réguler de cette manière un appareil de refroidissement d'air qui est commandé. On programme simplement de la manière connue un tel circuit intégré numérique de type représentatif, en établissant des points de consigne de température maximale et de température minimale pour l'asservissement de température des moyens de réfrigération, de façon que le compresseur soit for example, reading various available integrated circuits. By way of example, a CMOS control circuit can be programmed in a known manner so as to introduce into the latter all the temperature and time values making it possible to regulate in this manner an air cooling apparatus which is controlled. . Such a representative type digital integrated circuit is simply programmed in the known manner, by establishing maximum temperature and minimum temperature set points for the temperature control of the refrigeration means, so that the compressor is
actionné à une température prédéterminée et que son fonction- actuated at a predetermined temperature and that its function
nement s'arrête à une seconde température, de valeur inférieu- stopping at a second temperature, of lower value than
re. Il est possible d'élaborer des signaux de commande de tem- re. It is possible to develop time control signals
pérature supplémentaires pour le fonctionnement automatique des moyens de réfrigération, si le logiciel utilisé pour la additional costs for the automatic operation of the refrigeration equipment, if the software used for
programmation réagit en outre à des réglages d'entrée d'utili- In addition, programming responds to user input
sateur établissant des niveaux de température désirés dans un ou plisieurs des compartiments de conservation d'aliments. Il setting desired temperature levels in one or more food storage compartments. he
est ainsi possible d'adapter spécialement à l'application con- It is thus possible to adapt specifically to the application
sidérée un dispositif consistant en une puce de semiconducteur pour produire des signaux de commande pour faire fonctionner les moyens de dégivrage selon diverses séquences temporelles prédéterminées. Le déclenchement du cycle de dégivrage peut simplement être déterminé au moyen de signaux de temps qui A semiconductor chip device is provided for generating control signals for operating the de-icing means according to a plurality of predetermined time sequences. The initiation of the defrost cycle can simply be determined by means of time signals which
sont établis par le comptage des cycles de la tension alterna- are established by counting cycles of alternating voltage
tive du secteur à 50 ou 60 Hz dont on dispose. Avec une telle unité de commande représentative, le circuit intégré associé sector at 50 or 60 Hz available. With such a representative control unit, the associated integrated circuit
accomplit toutes les fonctions de définition de caractéristi- performs all the functions of definition of characteris-
ques temporelles, de mesuré de détection de température et d'attaque de relais qui sont nécessaires pour l'algorithme de commande, en ne nécessitant qu'un nombre minimal de composants time, temperature sensing, and relay drive measurements that are required for the control algorithm, requiring only a minimal number of components
de circuit externes dans le circuit de commande d'ensemble. external circuitry in the overall control circuit.
L'utilisation d'une telle détection de température intégrée ou incorporée sur la puce élimine la nécessité d'un montage dans des bottiers séparés et de la connexion des composants The use of such built-in or built-in temperature sensing eliminates the need for separate boot and component connection
de capteur et de polarisation qui seraient par ailleurs néces- sensor and polarization that would otherwise be required.
saires. On peut donc employer encore d'autres circuits inté- sary. Other integrated circuits can therefore be used.
grés similaires dans le circuit de commande d'ensemble présent pour attaquer directement le relais piézocéramique à partir similar grids in the overall control circuit present to directly attack the piezo-ceramic relay from
d'un circuit intégré, tel qu'un circuit réalisé avec la tech- of an integrated circuit, such as a circuit made with
* nologie MOS à haute tension, qui est déjà fabriqué industriel-* high voltage MOS nology, which is already manufactured
lement. A titre d'illustration supplémentaire, on note qu'un tel circuit intégré commercialisé à l'heure actuelle supporte une tension de 500 volts et utilise des transistors d'attaque à faible consommation de courant (10-20 milliampères) pour les dispositifs actifs qui peuvent être placés plus en aval sur la LEMENT. As a further illustration, it should be noted that such an integrated circuit marketed at present supports a voltage of 500 volts and uses low current consumption driving transistors (10-20 milliamps) for active devices which can be placed further down the
puce de circuit intégré. D'une manière similaire, on peut pro- integrated circuit chip. In a similar way, we can pro-
grammer d'autres circuits intégrés connus pour remplir toutes les fonctions de définition de caractéristiques temporelles, grammer other integrated circuits known to fulfill all the functions of definition of temporal characteristics,
de mesure de température et d'attaque de relais qui sont né- of temperature measurement and relay attack that are ne-
cessaires dans le circuit de commande présent. A titre d'exem- in the control circuit present. As an example
ple, il serait également possible d'utiliser un circuit inté- ple, it would also be possible to use an integrated circuit
gré simple, basé sur une commande par microprocesseur en tech- simple option, based on microprocessor control in
nologie CMOS, capable d'effectuer sur la carte même une con- CMOS technology, able to perform on the
version analogique-numérique, permettant de convertir les si- analog-to-digital version, allowing the conversion of
gnaux de point de consigne d'utilisateur et de rétroaction de température, à l'intérieur de ce circuit de commande, avec un minimum de composants externes. On voit également qu'il est possible d'employer divers types d'éléments à semiconducteurs autres que des transistors, pour les dispositifs actifs, dans User setpoint and temperature feedback signals, within this control circuit, with a minimum of external components. We also see that it is possible to use various types of semiconductor elements other than transistors, for active devices, in
le circuit de commande d'ensemble envisagé ci-dessus. On con- the overall control circuit envisaged above. We are
nait en effet de nombreuses technologies pour la fabrication de dispositifs à tension élevée et à faible courant qui sont There are many technologies for the manufacture of high-voltage and low-current devices which are
applicables au circuit de commande présent, comme les techno- applicable to the control circuit present, as
logies CMOS, DMOS, PHMOS, NMOS, etc. On entend par tension élevée et faible courant des tensions dans la plage de 300 à CMOS, DMOS, PHMOS, NMOS, etc. High voltage and low current are understood to mean voltages in the range of 300 to
600 volts et des courants de l'ordre de quelques milliampères. 600 volts and currents of the order of a few milliamperes.
Parmi des circuits utilisables, figurent les réseaux DMOS FET monolithiques proposés par Supertex Inc. (2NT001), les circuits MOS-FET du type 2N9001 proposés par Siliconix, et les réseaux de transistors GTO du type ET012PC, proposés par Hitachi. On décrira ci-après de façon plus détaillée, en relation avec les modes de réalisation préférés suivants, un organigramme pour Usable circuits include the monolithic FET DMOS networks offered by Supertex Inc. (2NT001), the Siliconix 2N9001-type MOS-FETs, and the ET012PC-based GTO transistors offered by Hitachi. Hereinafter will be described in more detail, in connection with the following preferred embodiments, a flowchart for
un logiciel caractéristique qui permet un fonctionnement en- a typical software which allows a functioning
tièrement automatisé dans un type d'appareil de refroidisse- fully automated in a type of cooling device
ment d'air employant des moyens de réfrigération et de dégi- of air using refrigeration and de-icing means.
vrage. L'utilisation des modes de 'réalisation de régulation vrage. The use of the regulation embodiments
de puissance décrits ci-dessus permet de réaliser des écono- described above makes it possible to save
mies d'énergie considérables. Une telle unité de commande d'un type représentatif contribue de trois manières principales aux considerable energy costs. Such a representative type of control unit contributes in three main ways to
économies d'énergie. Comme on l'expliquera de façon plus dé- energy savings. As will be explained in more detail
taillée en relation avec un réfrigérateur ménager de type ca- cut in connection with a household refrigerator type
ractéristique, la première réduction de consommation résulte feature, the first reduction in consumption results
d'une plus faible dissipation de puissance dans le comparti- lower power dissipation in the
ment de conservation d'aliments, du fait du remplacement du food preservation, because of the replacement of the
temporisateur électromécanique par un circuit de commande con- electromechanical timer by means of a control circuit
sommant moins de puissance. On considère qu'on obtient de fa- summoning less power. We consider that we obtain
çon similaire une seconde réduction de consommation à cause du similarly a second reduction in consumption because of
nombre réduit de cycles de dégivrage qu'il est possible d'ob- number of defrost cycles that can be achieved
tenir par l'utilisation d'un algorithme de commande perfec- hold by the use of a perfect control algorithm
tionné. On peut obtenir une troisième réduction de la consom- tioned. A third reduction in consumption can be obtained.
mation en faisant fonctionner le compresseur avec un nombre minimal de démarrages et d'arrêts, ce qui doit augmenter le rendement thermique des moyens de réfrigération. Du fait que le moteur de temporisateur classique consomme approximativement 3,9 kilowattheures par an pendant le fonctionnement, tandis que by operating the compressor with a minimum number of starts and stops, which should increase the thermal efficiency of the refrigeration means. Because the conventional timer engine consumes approximately 3.9 kilowatt hours per year during operation, while
l'énergie supplémentaire que doit foulir2e compresseur pour dissi- the additional energy that the compressor must
per cette chaleur est d'environ 9,8 kilowattheures par an, le système de commande classique consomme actuellement un total de 13,7 kilowattheures par an. Le remplacement de la structure de commande classique par un circuit de commande électronique CMOS ayant une consommation de l'ordre de 1,5 kilowattheure par an devrait procurer une économie d'énergie annuelle de 12,2 kilowattheures. Un point plus important consiste cependant dans l'énergie que consomme le réfrigérateur ménager classique pour faire fonctionner l'élément chauffant de dégivrage pendant une durée allant jusqu' une demi-heure pour chaque période de 8-16 heures de fonctionnement du compresseur. Il peut y avoir 650 cycles de dégivrage par an, ce qui dans l'appareil classique for this heat is about 9.8 kilowatt hours per year, the conventional control system currently consumes a total of 13.7 kilowatt hours per year. The replacement of the conventional control structure with a CMOS electronic control circuit having a consumption of the order of 1.5 kilowatt-hours per year should provide an annual energy saving of 12.2 kilowatt-hours. More importantly, however, is the energy consumed by the conventional refrigerator to operate the defrost heater for up to half an hour for each 8-16 hours of compressor operation. There can be 650 defrost cycles per year, which in the conventional device
conduit à une consommation d'énergie d'environ 164 kilowatt- leads to an energy consumption of around 164 kilowatts
heures qui est due uniquement aux cycles de dégivrage. L'uti- hours that is due only to defrost cycles. The UTI
lisation de l'algorithme de commande perfectionnée envisagé implementation of the improved control algorithm envisaged
ci-dessus devrait réduire le nombre annuel de cycles de dégi- above should reduce the annual number of degassing cycles
*vrage à 182 cycles seulement, dans le même environnement, soit une économie de 116 kilowattheures par an, en supposant qu'on conserve l'élément chauffant de dégivrage classique d'une only 182 cycles in the same environment, saving 116 kilowatt hours per year, assuming the conventional defrost
10.puissance de 500 watts.10. 500 watt power.
Selon encore d'autres aspects différents de l'inven- According to still other different aspects of the invention,
tion, en liaison avec un appareil de refroidissement d'air in connection with an air cooling device
comportant des moyens de réfrigération fonctionnellement as- comprising refrigeration means functionally
sociés avec des moyens de dégivrage, on peut modifier l'unité de commande présente de façon à permettre la régulation de la puissance qui est appliquée aux moyens de réfrigération et aux together with de-icing means, the present control unit can be modified so as to allow the regulation of the power which is applied to the refrigeration means and to the
moyens de dégivrage avec un relais piézocéramique individuel. de-icing means with an individual piezoceramic relay.
Ainsi, la régulation de la puissance qui est appliquée à des Thus, the regulation of the power that is applied to
moyens de réfrigération de type représentatif utilise un pre- representative type of refrigeration equipment uses a first
mier relais de ce type qui est connecté dans un circuit pour permettre la connexion aux moyens de réfrigération, ce relais piézocéramique comprenant une borne prévue pour la connexion à la source d'énergie, et un dispositifpiézocéramique à flexion, mobile et pré-polarisé, qui comporte des moyens de contact électriques mobiles qui travaillent en association first relay of this type which is connected in a circuit to allow the connection to the refrigeration means, the piezoceramic relay comprising a terminal provided for connection to the energy source, and a movable and pre-biased piezoceramic device for bending, which has movable electrical contact means which work in association
avec des moyens de contact électriques fixes placés à proximi- with stationary electrical contact means placed near
té, les moyens de contact électriques fixes étant connectés à the fixed electrical contact means being connected to
une borne des moyens de réfrigération, et le dispositif piézo- a terminal of the refrigeration means, and the piezoelectric device
céramique à flexion maintenant les moyens de contacts élec- bending ceramic now the means of electrical contact
triques mobiles espacés par rapport aux moyens de contact électriques fixes lorsqu'il est dans une condition non excitée, et un circuit de commande qui est connecté de façon directe et movable spacers with respect to the stationary electrical contact means when in a non-energized condition, and a control circuit which is connected directly and
ohmique à la source d'énergie et à la borne du relais piézocé- ohmic to the power source and to the piezo relay relay
ramique, et qui fonctionne sous la dépendance de signaux de commande pour actionner le dispositif piézocéramique mobile à flexion, et qui fait en sorte que le dispositif à flexion se ramique, and which operates under control signals to actuate the movable piezo-ceramic bending device, and which causes the bending device to
déforme d'un mouvement de flexion et établisse un circuit en- distorts a bending movement and establishes a circuit
tre la source d'énergie et la borne des moyens de réfrigéra- be the source of energy and the terminal of the refrigeration
tion. Des signaux de commande pour l'actionnement de ce relais piézocéramique peuvent être élaborés au moyen d'un asservisse- ment de température, comme indiqué ci-dessus, de façon que l'actionnement se produise à une température prédéterminée et tion. Control signals for actuation of this piezoceramic relay can be provided by means of a temperature control, as indicated above, so that the actuation occurs at a predetermined temperature and
cesse à une température prédéterminée inférieure. La régula- ceases at a lower predetermined temperature. The regulation
tion de la puissance qui est appliquée à des moyens de dégi- tion of the power applied to means of
vrage de type. représentatif, dans l'appareil de refroidisse- type. representative in the cooling apparatus
ment d'air qui est illustré ici, utilise un second relais pié- The air supply shown here uses a second relay relay.
zocéramique qui est connecté dans un circuit pour permettre la connexion aux moyens de dégivrage, le relais piézocéramique comprenant une borne prévue pour la connexion à la source d'énergie et un dispositif piézocéramique à flexion, mobile et zoceramic which is connected in a circuit to allow connection to the deicing means, the piezoceramic relay comprising a terminal provided for the connection to the power source and a piezo-ceramic device for bending, moving and
pré-polarisé, comportant des moyens de contact électriques mo- pre-polarized circuit, comprising means of electrical contact mod-
biles qui travaillent en association avec des moyens de con- who work in association with means of
tact électriques fixes placés à proximité, les moyens de con- fixed electrical contacts placed nearby, the means of
tact électriques fixes étant connectés à une borne des moyens fixed electrical contacts being connected to a terminal means
de dégivrage, et le dispositif piézocéramique à flexion main- defrosting device, and the piezo-ceramic device
tenant les moyens de contact électriques mobiles espacés par rapport aux moyens de contact électriques fixes lorsqu'il est dans une position non excitée, et un circuit de commande qui est connecté de façon directe et ohmique à la source d'énergie holding the moving electrical contact means spaced apart from the stationary electrical contact means when in a non-energized position, and a control circuit which is directly and ohmically connected to the power source
et à une borne du relais piézocéramique, qui réagit à des si- and a terminal of the piezo-ceramic relay, which reacts to
gnaux de commande en actionnant le dispositif piézocéramique mobile à flexion, et qui fait en sorte que le dispositif à flexion se déforme d'un mouvement de flexion et établisse un circuit entre la source d'énergie et la borne des moyens de dégivrage. Comme indiqué ci-dessus, les signaux de commande pour l'actionnement du second relais piézocéramique peuvent control gears by operating the movable bending piezoceramic device and causing the bending device to deform a bending motion and establish a circuit between the power source and the terminal of the deicing means. As indicated above, the control signals for actuation of the second piezoceramic relay can
être élaborés conformément à l'algorithme de commande perfec- be developed in accordance with the perfected control algorithm
tionné indiqué précédemment, grâce auquel l'intervalle de temps pendant lequel les moyens de dégivrage sont actionnés est déterminé par l'intervalle de temps de fonctionnement des moyens de réfrigération fonctionnellement associés. Il est en outre possible d'incorporer dans un tel mode de réalisation à plusieurs relais des éléments de structure et/ou de circuit As previously indicated, the time interval during which the deicing means is actuated is determined by the operating time interval of the functionally associated refrigeration means. It is also possible to incorporate in such an embodiment with several relays structure and / or circuit elements
connus, empêchant l'actionnement simultané des relais. known, preventing simultaneous operation of the relays.
L'emploi d'un relais piézocéramique de la manière The use of a piezoceramic relay in the way
décrite dans l'un quelconque des exemples de réalisation pré- described in any one of the preceding embodiments
cédents, procure plusieurs avantages importants en ce qui con- has a number of important advantages in terms of
cerne la régulation de puissance pour un appareil de refroi- the power regulation for a cooling device
dissement d'air. On utilise dans ce but un certain nombre de relais électromagnétiques dans l'appareil classique, et ces air supply. For this purpose a number of electromagnetic relays are used in the conventional apparatus, and these
relais sont placés en différents emplacements dans l'appareil. relays are placed in different positions in the device.
La puissance consommée par ces relais exige en outre d'employer pour le circuit de commande associé uncâblage suffisamment robuste pour supporter une puissance élevée. Les exigences de The power consumed by these relays further requires using for the associated control circuit wiring sufficiently robust to withstand high power. The requirements of
puissance réduites et la structure simple du relais piézocé- reduced power and the simple structure of the piezoelectric relay
ramique permettent maintenant de placer en position centrale, dans un espace minimal, l'ensemble de l'unité de commande pour ramique now allow to place in a central position, in a minimal space, the whole of the control unit for
l'appareil, ce qui réduit considérablement les coûts de câbla- the device, which significantly reduces cable costs.
ge. Il devient maintenant possible, en liaison avec d'autres ge. It is now possible, in connection with others
aspects de l'invention, de réaliser l'unité de commande per- aspects of the invention, to make the control unit per-
fectionnée sous la forme d'un seul module enfichable, ce qui permet le remplacement ou la réparation d'une manière beaucoup made in the form of a single plug-in module, allowing replacement or repair in a very
plus commode. L'appareil classique utilise en outre un ther- more convenient. The conventional apparatus also uses a heat
mostat pour la commande de température des moyens de réfrigé- mostat for the temperature control of refrigeration
ration comme des moyens de dégivrage, dans le but de produire des signaux de commande ayant un niveau de puissance suffisant pour. actionner les relais électromagnétiques fonctionnellement associés. Un inconvénient qu'on rencontre à l'heure actuelle as de-icing means, for the purpose of producing control signals having a power level sufficient for. operate the functionally associated electromagnetic relays. A disadvantage that we encounter at present
avec les moyens de commande de température de type électromé- with the electromechanical temperature control means
canique, consiste dans l'absence de commande à l'extérieur de la bande de température commandée du thermostat. La possiblité canic, consists in the absence of control outside the controlled temperature band of the thermostat. Possibility
d'actionner un relais piézocéramique avec un circuit électro- to operate a piezoceramic relay with an electronic circuit
nique travaillant à un plus faible niveau de puissance, permet maintenant d'employer des moyens de commande de température operating at a lower power level, now allows the use of temperature control means
électroniques, tels qu'un dispositif à semiconducteurs consis- electronic devices, such as a semiconductor device
tant en une thermistance. Les moyens de détection de tempéra- both in a thermistor. The temperature detection means
ture électroniques produisent un signal de rétroaction continu sur une plage de température beaucoup,plus étendue que ce qui est nécessaire dans un appareilde refroidissement d'air, et on peut donc utiliser ces moyens pour produire des signaux de electronic devices produce a continuous feedback signal over a much larger temperature range than is required in an air cooling apparatus, and can therefore be used to produce
commande basés sur des conditions de température qui apparais- control based on temperature conditions that appear
sent à l'intérieur et à l'extérieur de la bande de température inside and outside the temperature band
commandée. Un point particulièrement important à cet égard ré- controlled. A particularly important point in this respect is
side dans l'élimination de la pratique courante dans un appa- side in the elimination of current practice in an appa-
reil de refroidissement d'air classique, qui consiste à per- conventional air cooling system, which consists of
mettre le fonctionnement pendant de longues durées lorsque la put the operation for long durations when the
température dans l'appareil se trouve à l'extérieur de la ban- temperature in the device is outside the ban-
de de température commandée qui est sélectionnée par un utili- of controlled temperature that is selected by a user
sateur. Un tel fonctionnement peut provoquer un échauffement excessif du moteur du compresseur, ce qui fait qu'il devient souhaitable d'atténuer une telle condition de fonctionnement excessif, au moyen d'un signal de commande de rétroaction de température continu, chaque fois que l'appareil est mis sous sateur. Such operation may cause excessive heating of the compressor motor, so that it becomes desirable to mitigate such excessive operating condition, by means of a continuous temperature feedback control signal, whenever the compressor motor is overheated. device is put under
tension. L'obtention d'une commande de température plus préci- voltage. Obtaining a more precise temperature control
se dans l'appareil, par de tels moyens, présente encore d'au- the device, by such means, still presents from
tres avantages, parmi lesquels celui qui consiste à éviter un cycle geldégel dans les articles qui sont réfrigérés. En outre, on peut maintenant faire en sorte qu'un réfrigérateur benefits, including the avoidance of a freeze cycle in items that are refrigerated. In addition, we can now make sure that a refrigerator
ménager réagisse de façon beaucoup plus sensible à une varia- household responds much more sensitively to a variety of
tion des charges thermiques auxquelles l'appareil est soumis du fait de l'emploi par l'utilisateur, comme l'ouverture des portes équipées de joints, ou l'introduction d'articles tièdes dans les compartiments de conservation d'aliments. Il n'y a the thermal loads to which the apparatus is subjected by the use of the user, such as the opening of doors with seals, or the introduction of lukewarm articles into the food storage compartments. There is no
aucune difficulté à appliquer de tels signaux de commande de. no difficulty in applying such control signals.
température améliorés à un relais piézocéramique régulant la puissance qui est appliquée à un appareil de refroidissement improved temperature to a piezoceramic relay regulating the power that is applied to a cooling device
d'air. Le circuit de commande électronique mentionné précé- air. The aforementioned electronic control circuit
demment, qui est fonctionnellement associé avec le relais, peut simplement comprendre un élément à semiconducteurs à thermistance, connecté dans une configuration de circuit déjà connue, avec des points de consigne de température pour son demister, which is functionally associated with the relay, may simply comprise a thermistor semiconductor element, connected in an already known circuit configuration, with temperature set points for its
fonctionnement, et avec en outre un point de consigne de tem- operation, and with a time set point
pérature fixé par l'utilisateur dans le cas d'un réfrigéra- set by the user in the case of refrigerated
teur ménager.household.
D'autres aspects encore de l'invention permettent Still other aspects of the invention
d'améliorer davantage-le fonctionnement des moyens de dégivra- to further improve-the operation of the means of de-icing
ge dans un appareil de refroidissement d'air. Les éléments in an air cooling unit. The elements
chauffants à énergie rayonnante qu'on utilise à l'heure ac- radiant energy heaters that are used on a
tuelle dans les appareils classiques ont un mauvais rendement énergétique dans la mesure o ils utilisent beaucoup plus d'énergie électrique que ce qui est nécessaire pour faire in conventional appliances have poor energy efficiency since they use much more electricity than is necessary to
fondre l'accumulation de givre, en particulier lorsqu'on con- melt the accumulation of frost, especially when
sidère en outre toute l'énergie thermique supplémentaire qui also amazes all the additional thermal energy that
doit être éliminée par les moyens de réfrigération associés. must be removed by the associated refrigeration means.
On a maintenant trouvé qu'il était possible de remplacer les It has now been found that it is possible to replace
moyens de dégivrage classiques par un élément chauffant élec- conventional defrosting means by an electric heating element
trique à coefficient de température positif (CTP), avec la positive temperature coefficient (PTC), with the
possibilité de réaliser des économies d'énergie considérables. possibility of considerable energy savings.
De tels moyensde chauffage à CTP comprennent les câbles élec- Such PTC heating means include electrical cables.
triques, déjà largement utilisés, qu'on enroule souvent autour de tuyaux d'eau pour les protéger contre le gel, ou qu'on utilise pour dégivrer des gouttières de toit de maison, et la résistance électrique du câble augmente rapidement de façon que le dispositif ne produise que très peu de chaleur aux environs de 60 C. Un câble de ce type qui est disponible dans le commerce est vendu actuellement par Raychem Corporation, ainsi que par Ensign-Bickford et d'autres fournisseurs. Une already widely used, often wrapped around water pipes to protect them from freezing, or used to de-ice roof gutters, and the electrical resistance of the cable increases rapidly so that The device produces very little heat at around 60 C. A commercially available cable of this type is currently sold by Raychem Corporation, as well as by Ensign-Bickford and other suppliers. A
structure de câble de type caractéristique comprend deux con- Characteristic type cable structure comprises two
ducteurs de cuivre parallèles entourés par un élément chauf- parallel copper conductors surrounded by a heating element
fant en polyéthylène avec une charge de carbone, qui est élec- polyethylene with a carbon charge, which is electrically
triquement isolé par une gaine de polyéthylène. Pour améliorer le rendement du dégivrage dans un appareil de refroidissement triply isolated by a polyethylene sheath. To improve defrost efficiency in a cooling device
d'air, le câble chauffant peut simplement être introduit en- of air, the heating cable can simply be
tre les ailettes qu'on utilise normalement dans la section d'évaporateur de moyens de réfrigération classiques, ou bien the fins normally used in the evaporator section of conventional refrigeration equipment, or
il peut être placé à proximité physique immédiate des ailettes. it can be placed in close physical proximity to the fins.
Dans cet environnement, le câble présente une forte augmenta- In this environment, cable has a significant increase
tion de résistance électrique au-dessus de 50 C, ce qui limite la puissance qui est dissipée et la température finale qui est atteinte. En particulier, en cas d'absence de givre à un em- placement dans l'évaporateur, le câble devient plus chaud, ce electrical resistance above 50 C, which limits the power that is dissipated and the final temperature that is reached. In particular, if there is no frost at a location in the evaporator, the cable becomes warmer,
qui augmente son impédance électrique et diminue donc la puis- which increases its electrical impedance and therefore decreases the power
sance qu'il consomme. De cette manière, le câble régule autor- it consumes. In this way, the cable regulates
matiquement et avec un bon rendement la chaleur qui est appli- and with good efficiency the heat that is applied
quée à l'ensemble de la surface de l'évaporateur qui est sou- to the entire surface of the evaporator which is
mise au dégivrage, et il se comporte fondamentalement comme une longueur répartie de façon continue d'éléments chauffants intégrés, en parallèle. On comprend évidemment que ce type de moyens de dégivrage réduise à la fois le coût du fonctionnement et la qualité de la préservation des aliments. Certains autres matériaux, parmi lesquels le titanate de baryum, des composés de vanadium et d'autres polymères contenant une charge et conducteurs de l'électricité, présentent des caractéristiques defrosting, and it behaves basically like a continuously distributed length of integrated heaters, in parallel. Obviously, this type of deicing means reduces both the cost of operation and the quality of food preservation. Certain other materials, including barium titanate, vanadium compounds and other charge-containing and electrically conductive polymers, exhibit
similaires de résistance non linéaire en présence d'un change- similar nonlinear resistance in the presence of a
ment de température, et ils peuvent donc également s'avérer utiles pour ces moyens de dégivrage perfectionnés. On envisage temperature, and therefore may also be useful for these improved deicing means. We are considering
donc en outre d'employer de tels moyens de dégivrage perfec- therefore, in addition to using such de-icing means perfected
tionnés en combinaison avec les moyens de régulation de puis- in combination with the means of regulating
sance de l'invention. On peut trouver un exposé encore plus of the invention. We can find a presentation even more
complet des diverses techniques de dégivrage qui ont été em- the various de-icing techniques that have been
ployées dans des appareils de refroidissement d'air, et de leurs modes de fonctionnement, dans une publication technique intitulée "Refrigeration Control Systems" AIEE Paper 60CPA5026, bent in air coolers, and their modes of operation, in a technical publication entitled "Refrigeration Control Systems" AIEE Paper 60CPA5026,
présentée les 16-17 mai 1960.presented on May 16-17, 1960.
La suite de la description se réfère aux dessins an- The rest of the description refers to the drawings
nexés qui représentent respectivement: nexes which represent respectively:
Figure 1: une vue de face en perspective d'un ré- Figure 1: a front view in perspective of a
frigérateur ménager de type caractéristique, comprenant une household refrigerator of a typical type, comprising a
forme de l'unité de commande perfectionnée considérée ici. form of the improved control unit considered here.
Figure 2: un schéma de circuit électrique d'une unité de commande d'un type représentatif qu'on peut utiliser Figure 2: an electrical circuit diagram of a control unit of a representative type that can be used
dans l'appareil de la figure 1.in the apparatus of Figure 1.
Figure 3: une représentation plus détaillée de la structure d'un module de commande de type caractéristique qui comprend le relais et le circuit représentés sur la figure 2. Figures 4A, 4B et 4C: des vues de côté en direction Figure 3 is a more detailed representation of the structure of a typical type control module which includes the relay and the circuit shown in Figure 2. Figures 4A, 4B and 4C: side views in the direction
longitudinale de trois formes différentes d'un relais piézocé- of three different forms of a piezoelectric relay
ramique de type bimorphe utilisable dans l'unité de commande présente. ramic type bimorph operable in the present control unit.
Figure 5: une représentation graphique de caracté- Figure 5: a graphical representation of
ristiques de fonctionnement d'un relais représenté sur les operating procedures of a relay shown on the
figures 4A-4C.Figures 4A-4C.
Figure 6: un schéma de circuit de moyens de comman- Figure 6: a circuit diagram of control means
de électroniques d'un type représentatif, conformes à l'inven- representative type of electronics, in accordance with the invention.
tion.tion.
Figure 7: un organigramme caractéristique pour la Figure 7: A typical organization chart for the
commande de puissance automatisée qui est effectuée en em- automated power control which is performed in
ployant le circuit de la figure 6.bending the circuit of Figure 6.
En considérant maintenant les dessins de façon plus spécifique, on note que les modes de réalisation préférés de Now considering the drawings more specifically, it is noted that the preferred embodiments of
l'invention sont illustrés en relation avec un appareil de re- the invention are illustrated in connection with an apparatus for re-
froidissement d'air sous la forme d'un réfrigérateur ménager, air cooling in the form of a household refrigerator,
du type décrit de façon plus complète dans le brevet des E.U.A. of the type more fully described in U.S.
n 4 543 799. Ce brevet a été cédé à la demanderesse et le lecteur pourra s'y reporter pour avoir plus de détails. On voit sur la figure 1 une armoire de réfrigérateur comprenant No. 4,543,799. This patent has been assigned to the applicant and the reader will be able to refer to it for more details. We see in Figure 1 a refrigerator cabinet including
une carrosserie extérieure 1, dans laquelle se trouve un com- an exterior body 1, in which there is a
partiment de conservation d'aliments congelés 2, en position supérieure, et un compartiment de conservation d'aliments frais 3, en position inférieure. Les deux compartiments de conservation sont entourés par un matériau isolant 4, et ils comportent en outre des ouvertures d'accès qui sont fermées frozen food preservation part 2, in the upper position, and a fresh food storage compartment 3, in the lower position. The two storage compartments are surrounded by an insulating material 4, and they further include access openings which are closed
par des portes équipées de joints-d'étanchéité (non représen- doors fitted with gaskets (not shown).
tées). La réfrigération pour les deux compartiments est assu- FOA). Refrigeration for both compartments is ensured
rée par un évaporateur 5 qui est placé entre les deux compar- by an evaporator 5 which is placed between the two compartments.
timents et les moyens de réfrigération comprennent en outre un timings and means of refrigeration further include
compresseur 6 entraîné par un moteur électrique, et un conden- compressor 6 driven by an electric motor, and a condenser
seur 7. Un ventilateur 8 est placé dans un conduit qui relie les compartiments de conservation, pour procurer un moyen pour faire circuler l'air provenant des deux compartiments, de fa- 7. A fan 8 is placed in a conduit which connects the storage compartments, to provide a means for circulating air from the two compartments, thereby
son qu'il passe sur l'évaporateur 5 et retourne dans les com- it passes on the evaporator 5 and returns to the
partiments. Un thermostat 9 est prévu pour commander automati- compartments. A thermostat 9 is provided to automatically control
quement le fonctionnement du compresseur 6 afin de main-tenir dans une plage commandée la température dans les compartiments de conservation, au moyen d'une unité de commande à relais 10, fonctionnellement associée, qui est logée dans le compartiment de conservation d'aliments frais. L'évaporateur 5 fonctionne à des températures inférieures.au point de congélation de l'eau The operation of the compressor 6 in order to maintain the temperature in the storage compartments in a controlled temperature range by means of a functionally associated relay control unit 10 which is housed in the fresh food storage compartment. . The evaporator 5 operates at lower temperatures. At the freezing point of the water
et, dans le but d'éliminer périodiquement le givre qui s'accu- and, in order to periodically eliminate the hoarfrost that accumulates
mule sur la surface de l'évaporateur, l'appareil comprend un élément chauffant de dégivrage 13 qui est également mis en fonction de façon périodique par l'unité de commande à relais mule on the surface of the evaporator, the apparatus comprises a defrost heating element 13 which is also operated periodically by the relay control unit
présente.present.
Le fonctionnement de l'unité de commande 10 d'un ty- The operation of the control unit 10 of a type
pe représentatif ressortira plus clairement de l'examen du representative representative will emerge more clearly from the examination of
schéma de circuit électrique de cette unité, qui est représen- circuit diagram of this unit, which is representative of
té sur la figure 2. Plus précisément, un seul module de com- Figure 2. More precisely, a single module of com-
mande 11 est incorporé dans le compartiment d'aliments frais, et ce module comporte un relais piêzocéramique 12, dans le but de réguler la puissance électrique d'entrée entre les moyens Mande 11 is incorporated in the fresh food compartment, and this module comprises a piezoceramic relay 12, for the purpose of regulating the electrical input power between the means
de réfrigération et les moyens de dégivrage, dans le réfrigé- refrigeration equipment and de-icing means in the refrigeration
rateur décrit ci-dessus. Dans ce but, le relais piézocéramique 12 est connecté dans une configuration de circuit qui permet la connexion individuelle de la source d'énergie alternative described above. For this purpose, the piezoceramic relay 12 is connected in a circuit configuration which allows the individual connection of the alternative energy source.
domestique aux moyens de réfrigération ou aux moyens de dégi- domestic means of refrigeration or means of
vrage, et le relais piézocéramique comprend une borne 14 pré- tion, and the piezoceramic relay includes a terminal 14 pre-
vue pour la connexion à la source d'énergie alternative, et un dispositif piézocéramique mobile à flexion, 15, qui comprend view for connection to the alternative energy source, and a movable bending piezoceramic device, 15, which comprises
une paire de moyens de contact électriques mobiles 16 qui tra- a pair of movable electrical contact means 16 which
vaillent en association avec une paire de moyens de contact électriques fixes 17 et 18 placés à proximité, et la paire de moyens de contact électriques fixes sont connectés séparément à des bornes des moyens de réfrigération et de dégivrage, tandis que le dispositif à flexion est commandé de façon à se déformer d'un côté ou de l'autre d'une position centrale que prend cedispositif lorsqu'il est au repos, c'est-à-dire dans in association with a pair of stationary electrical contact means 17 and 18 placed in proximity, and the pair of stationary electrical contact means are separately connected to terminals of the refrigerating and defrosting means, while the flexing device is controlled so as to deform on one side or the other of a central position that the device takes when it is at rest, that is to say in
une position non excitée, comme le montre le dessin. Un cir- a position not excited, as shown in the drawing. A cir-
cuit 19 fonctionnellement associé, qui est également logé dans le module de commande 11, actionne le relais piézocéramique sous la dépendance de signaux de commande, pour faire en sorte fired 19, which is also housed in the control module 11, actuates the piezoceramic relay under the control signals, to ensure
que le dispositif piézocéramique à flexion, mobile et pré- that the piezo-ceramic device with flexion, mobile and pre-
polarisé, 15, se déforme d'un mouvement de flexion dans une première direction pour établir un circuit entre la source d'énergie alternative et la borne des moyens de réfrigération, ou bien se déforme et établisse un circuit électrique entre la 15, is deformed by a bending movement in a first direction to establish a circuit between the alternative energy source and the terminal of the refrigeration means, or deforms and establishes an electrical circuit between the
source d'énergie alternative et la borne des moyens de dégi- alternative source of energy and the terminal of the means of
vrage. Pour faire fonctionner le réfrigérateur dans ce mode de commande qui empêche le fonctionnement simultané des moyens de vrage. To operate the refrigerator in this control mode which prevents the simultaneous operation of the means of
réfrigération et des moyens de dégivrage, les moteurs de ven- refrigeration and de-icing equipment, the engines of
tilateurs du condenseur et de l'évaporateur, 26 et 28, sont connectés en parallèle à un conducteur d'alimentation 20, par condenser and evaporator condensers, 26 and 28, are connected in parallel with a supply conductor 20,
l'intermédiaire du module de commande 11, et le moteur du com- via the control module 11, and the drive motor
presseur 6 et les moteurs du ventilateur de l'évaporateur, 26, et du ventilateur du condenseur, 28, comportent des connexions presser 6 and the evaporator fan motors, 26, and the condenser fan, 28, have connections
électriques de retour respectives vers le conducteur d'alimen- respective electrical return devices to the power supply
tation 22 restant. On effectue une commande correspondante des remaining 22. A corresponding order is made
moyens de dégivrage avec une configuration dans laquelle l'élé- defrosting means with a configuration in which the
ment chauffant de dégivrage 13 est également connecté en pa- defrost heating element 13 is also connected in
rallèle dans le circuit de commande 19, par l'intermédiaire du module de commande 11, et un thermostat supplémentaire 32 est in the control circuit 19, via the control module 11, and an additional thermostat 32 is
également connecté en série avec l'élément chauffant de dégi- also connected in series with the heating element
vrage. Dans le mode de fonctionnement commandé présent, l'in- vrage. In the present controlled operating mode, the
tervalle de temps pendant lequel les moyens de dégivrage sont the time during which the de-icing means are
actionnés sous la dépendance des signaux de commande, est dé- controlled by the control signals, is de-
terminé par l'intervalle de temps de fonctionnement des moyens de réfrigération. Des signaux de commande destinés à actionner terminated by the time interval of operation of the refrigeration means. Control signals for actuating
de cette manière les moyens de dégivrage sont entièrement éla- in this way the de-icing means are fully
borés dans le module de commande qui est représenté, et ces in the control module that is shown, and these
signaux peuvent en outre déclencher le cycle de dégivrage cha- signals can also trigger the defrost cycle each
que fois qu'un intervalle de temps de fonctionnement prédéter- miné des moyens de réfrigération s'est écoulé. Le module de that a predetermined operating time interval of the cooling means has elapsed. The module
commande peut en outre élaborer des signaux de commande sup- control can further develop control signals
plémentaires pour déclencher un cycle de dégivrage à la suite de l'écoulement d'un intervalle de temps prédéterminé après un cycle de dégivrage précédent. Le module de commande exerce une commande similaire des moyens de réfrigération dans le mode de réalisation de réfrigérateur qui est représenté. Le thermostat 9 est ainsi utilisé pour fournir des signaux de commande au to initiate a defrost cycle following the lapse of a predetermined time interval after a previous defrost cycle. The control module exerts a similar control of the refrigeration means in the refrigerator embodiment that is shown. The thermostat 9 is thus used to provide control signals to the
module de commande, pour actionner le compresseur à une tempé- control module, to operate the compressor at a temperature of
rature prédéterminée, et pour faire cesser le fonctionnement predetermined level, and to stop the operation
du compresseur à une seconde température, de valeur inférieure. compressor at a second temperature, lower value.
Ce mode de fonctionnement peut être mis en oeuvre de façon This mode of operation can be implemented in a
automatique dans le module de commande, et dans ce but le mo- automatically in the control module, and for this purpose the
dule élabore des premiers signaux de commande qui représentent dule develops first control signals that represent
la différence entre la température détectée et la seconde tem- the difference between the detected temperature and the second time
pérature inférieure prédéterminée, pendant que le compresseur predetermined lower temperature, while the compressor
fonctionne, jusqu'à ce que la différence de température détec- until the temperature difference detects
tée atteigne zéro, et à ce moment les contacts électriques du reaches zero, and at this point the electrical contacts of the
relais piézocéramique commandant le fonctionnement du compres- piezoceramic relay controlling the operation of the compres-
seur s'ouvrent. Cette bande de commande de température est in- open. This temperature control band is
dépendante de l'altitude, et on peut lui donner une valeur aussi faible qu'on le désire pour éviter un gel et un dégel continus des aliments qui sont conservés. On peut également depending on the altitude, and can be given as low a value as desired to avoid a continuous freeze and thaw of the foods that are kept. We can also
* introduire d'autres modifications dans les moyens de réfrigé-.* introduce other modifications in the refrigeration means.
ration qui sont représentés, pour le fonctionnement automatisé sous la dépendance du module de commande. On peut ainsi placer des moyens de détection de givre (non représentés) en position adjacente aux surfaces de l'évaporateur, et on peut utiliser dans le mode de réalisation de commande présent des signaux de ration which are shown, for the automated operation under the control module. It is thus possible to place frost detection means (not shown) adjacent to the surfaces of the evaporator, and it is possible to use in the control embodiment present
commande qui sont élaborés à partir de ces moyens de détection. command that are developed from these detection means.
On peut également introduire des moyens de protection thermi- It is also possible to introduce thermal protection means
que dans les moyens de réfrigération qui sont représentés, pour que le module de commande interrompe automatiquement le refrigeration means, so that the control module automatically interrupts the
fonctionnement du compresseur, si nécessaire. compressor operation, if necessary.
La figure 3 montre une représentation plus détaillée de la structure de l'unité de commande décrite dans le mode de Figure 3 shows a more detailed representation of the structure of the control unit described in the mode of
réalisation immédiatement précédent. Comme le montre plus par- immediately preceding realization. As shown more by
ticulièrement la figure 2, le module de commande 11 contient physiquement tous les moyens de commande qui sont nécessaires pour réguler la puissance d'entrée qui est appliquée aux moyens de réfrigération et de dégivrage qui sont employés dans particularly in FIG. 2, the control module 11 physically contains all the control means which are necessary to regulate the input power which is applied to the refrigeration and defrosting means which are employed in
l'appareil représenté. Par conséquent, le relais piézocérami- the apparatus shown. Therefore, the piezoceramic relay
que 12 et son circuit de commande 19 fonctionnellement associé sont logés à l'intérieur d'une boîte 21, ainsi que les bornes permettant la connexion électrique aux moyens de réfrigération 12 and its control circuit 19 functionally associated are housed inside a box 21, and the terminals for the electrical connection to the refrigeration means
et de dégivrage respectifs. La boite comprend une base isolan- and de-icing respective. The box comprises an isolating base
te 27 qui peut commodément être fixée à l'intérieur de l'ar- 27 which can conveniently be attached within the
moire du réfrigérateur, et elle comprend en outre un capot 29 pour protéger contre l'accumulation -de givre les composants refrigerator, and it further includes a hood 29 to protect against the build-up of frost components
électriques qui se trouvent à l'intérieur. Le relais piézocé- that are inside. The piezo relay
ramique 12 et son circuit de commande 19 sont fixés sur la base isolante 27, de même que les connexions de source d'énergie 20 et 22 et les deux bornes de connexion 23 et 25 qui sont associées aux moyens de réfrigération et de dégivrage 12 and its control circuit 19 are fixed on the insulating base 27, as are the power source connections 20 and 22 and the two connection terminals 23 and 25 which are associated with the refrigeration and defrosting means
commandés. Comme on peut également le voir sur le dessin pré- orders. As can also be seen in the drawing
sent, des connexions électriques partent d'un conducteur d'alimentation 20 en direction du circuit de commande 19, et electrical connections start from a supply conductor 20 towards the control circuit 19, and
sont également associées aux contacts mobiles 16A dans le re- are also associated with the mobile contacts 16A in the
lais piézocéramique 12. Le conducteur d'alimentation restant 22 est simplement connecté en série au circuit de commande 19, The remaining power conductor 22 is simply connected in series with the control circuit 19.
et il est également connecté à l'extérieur du module de com- and it is also connected outside of the communication module
mande 11 (ceci n'est pas représenté) aux moyens de réfrigéra- 11 (this is not shown) to the refrigeration
tion ainsi qu'aux moyens de dégivrage, ce qui permet d'établir des circuits d'alimentation électrique vers ces moyens. Dans ces conditions l'actionnement du dispositif mobile, à flexion, and the de-icing means, which makes it possible to establish power supply circuits to these means. Under these conditions the actuation of the mobile device, bending,
sous la dépendance des signaux de commande, provoque la défor- under the control signals, causes the deformation
mation du dispositif à flexion et l'établissement d'un contact avec l'un des contacts électriques fixes associés 17 et 18 qui bending device and establishing contact with one of the associated fixed electrical contacts 17 and 18 which
sont placés en position adjacente aux moyens de contact mobi- are placed adjacent to the movable contact means
les. Lorsque le dispositif à flexion 15 n'est pas excité, du fait qu'aucun signal de commande ne lui est appliqué par le the. When the bending device 15 is not excited, because no control signal is applied to it by the
circuit de commande 19 associé, les contacts mobiles 16A res- associated control circuit 19, the movable contacts 16A
tent espacés par rapport aux deux contacts électriques fixes associés. 17 et 18, ce qui fait qu'aucune puissance électrique ne peut être appliquée aux moyens de réfrigération ou aux tent spaced relative to the two associated fixed electrical contacts. 17 and 18, which means that no electric power can be applied to the refrigeration
moyens de dégivrage qui sont commandés. de-icing means that are ordered.
Les figures 4A, 4B et 4C montrent des vues de côté, Figures 4A, 4B and 4C show side views,
dans une orientation longitudinale, de trois structures diffé- in a longitudinal orientation, three different structures
rentes pour un relais piézocéramique de type bimorphe qu'on peut utiliser dans l'unité de commande présente. Le relais de la figure 4A permet un fonctionnement fiable à long terme, de la manière décrite précédemment en relation avec les figures 1-3, dans une configuration dans laquelle de la puissance est commutée avec un seul relais entre les moyens de réfrigération et les moyens de dégivrage. Le relais que montre la figure 4B rents for a bimorph type piezoceramic relay which can be used in the present control unit. The relay of FIG. 4A allows long-term reliable operation, as previously described in connection with FIGS. 1-3, in a configuration in which power is switched with a single relay between the refrigeration means and the means. defrosting. The relay shown in Figure 4B
représente une forme de structure différente qui permet d'ap- represents a different form of structure that makes it possible
pliquer de la puissance aux moyens de réfrigération ou aux moyens de dégivrage sous l'effet de la déformation, dans la même direction, d'éléments à flexion séparés. Le relais de la figure 4C représente encore une autre structure différente qui comporte des moyens de contact mobiles disposés à distance, qui sont fonctionnellement associés avec un seul élément à flexion, ainsi qu'une borne éloignée pour la connexion à la source d'énergie. Ce dernier type de relais convient également pour fournir de la puissance soit aux moyens de réfrigération, soit aux moyens de dégivrage, mais il nécessite une paire de applying power to the refrigeration means or to the deicing means under the effect of the deformation, in the same direction, of elements with separate bending. The relay of FIG. 4C also represents another different structure which comprises remotely arranged movable contact means which are functionally associated with a single bending element and a remote terminal for the connection to the energy source. This last type of relay is also suitable for providing power to either the refrigeration means or the de-icing means, but it requires a pair of
relais pour fournir de la puissance aux deux types de moyens. relay to provide power to both types of means.
Tous les modes de réalisation de relais qui sont représentés All relay embodiments that are shown
sont cependant actionnés d'une manière similaire avec le cir- However, they are operated in a similar way with the cir-
cuit de commande présent, dans la mesure o un dispositif mo- present order, provided that a mo-
bile à flexion est commandé de façon à se déformer d'un mouve- bending bile is controlled so as to deform with a movement
ment de flexion sous l'action de signaux de commande, et à établir un circuit entre la source d'énergie et des bornes qui bending under the action of control signals, and to establish a circuit between the power source and terminals which
sont connectées séparément aux moyens respectifs dans l'appa- are connected separately to the respective means in the
reil commandé. Pour cette raison, on utilise les mêmes identi- fications littérales et numériques sur le dessin présent pour -désigner des éléments de structure communs dans les modes de ordered. For this reason, the same literal and numerical identifications on the present drawing are used to designate common structural elements in
réalisation de relais respectifs, ainsi que des bornes de con- respective relays, as well as con-
nexion communes, dans toute la mesure du possible. common connections, as far as possible.
Sur la figure 4A, le dispositif de commutation 34 consistant en un dispositif piézocéramique à flexion comprend au moins deux lames piézocéramiques planes, à savoir une lame In FIG. 4A, the switching device 34 consisting of a bending piezoceramic device comprises at least two plane piezoceramic blades, namely a blade
supérieure 36 et une lame inférieure 37, dans la représenta- upper 36 and a lower blade 37, in the representation
tion qui est faite sur le dessin. Les lames piézocéramiques tion that is made on the drawing. Piezoceramic slides
36 et 37 sont fixées dans des orientations parallèles et oppo- 36 and 37 are set out in parallel and oppo-
sées sur des faces opposées d'au moins une surface conductrice on opposite sides of at least one conductive surface
centrale 39, et elles comportent des surfaces conductrices ex- 39, and they have extruded conductive surfaces
térieures respectives 40 et 41 qui sont isolées l'une par rap- respectively 40 and 41 which are insulated one by one.
port à l'autre et par rapport à la surface conductrice centra- port to the other and in relation to the central conducting surface
le 39, par les épaisseurs des lames piézocéramiques interca- on the 39th, by the thicknesses of the piezoceramic
lées respectives. Les lames piézocéramiques 36 et 37 peuvent être en zirconate-titanate de plomb, en métaniobate de plomb, en titanate de baryum ou en d'autres matériaux piézocéramiques connus. Les surfaces conductrices 39, 40 et 41 peuvent être en respective ones. The piezoceramic slides 36 and 37 may be of lead zirconate titanate, lead metaniobate, barium titanate or other known piezoceramic materials. Conductive surfaces 39, 40 and 41 may be
nickel, en argent ou en d'autres matériaux conducteurs simi- nickel, silver or other similar conductive
laires, déposés ou fixés de toute autre manière sur les lames 36 et 37. Le dispositif de commutation piézocéramique du type à flexion comprend en outre un jeu de contacts électriques fixes associés, 42 et 43, qui sont montés sur des moyens de support relativement rigides, et qui peuvent être suffisamment flexibles pour absorber les chocs et se fermer sous l'effet de la déformation d'une partie de dispositif à flexion, mobile et The flexion-type piezoceramic switching device further comprises a set of associated fixed electrical contacts, 42 and 43, which are mounted on relatively rigid support means. , and which may be sufficiently flexible to absorb shocks and close under the effect of the deformation of a portion of bending device, movable and
pré-polarisée, qui est constituée par les lames piézocérami- ques 36A et 37A du dispositif de commutation du type à flexion. pre-polarized, which is constituted by the piezoceramic blades 36A and 37A of the flexion-type switching device.
Les contacts 42 et 43 travaillent respectivement en associa- Contacts 42 and 43 respectively work in partnership
2629186-2629186-
tion avec des contacts électriquement isolés 44 et 45 qui sont formés sur l'extrémité mobile du dispositif à flexion 36, 37, lorsque ce dernier est actionné par des signaux de commande with electrically isolated contacts 44 and 45 which are formed on the movable end of the bending device 36, 37 when the latter is actuated by control signals
qui sont produits par l'unité de commande présente. Les par- which are produced by the present control unit. By the-
ties de dispositif mobile à flexion, 36, 37, du dispositif de commutation piézocéramique 34, sont supportées mécaniquement Bending mobile device members 36, 37 of the piezo ceramic switching device 34 are mechanically supported.
en porte-à-faux par des moyens de blocage représentés en 46, - cantilevered by blocking means represented at 46, -
qui ont à la fois pour fonction de maintenir mécaniquement et de serrer ensemble les lames piézocéramiques 36 et 37, avec la surface conductrice centrale 39 intercalée entre elles. Les moyens de blocage 46 sont disposés sur des parties 36B et 37B which serve both to mechanically maintain and clamp together the piezoceramic blades 36 and 37, with the central conductive surface 39 interposed between them. The locking means 46 are arranged on parts 36B and 37B
des lames piézocéramiques 36 et 37 qui n'ont pas été pré-pola- piezoceramic slides 36 and 37 which have not been prepolarized
risées, et qui sont donc non polarisées et électriquement neutres, par opposition aux parties de dispositif à flexion pré-polarisées, actives et mobiles, 36A et 37A, des lames sur lesquelles se trouvent les contacts 44 et 45. Les moyens de blocage 46 sont de préférence placés sur les extrémités des and, therefore, unpolarized and electrically neutral, as opposed to the pre-polarized, active and movable bending device portions 36A and 37A, blades on which the contacts 44 and 45 are located. The locking means 46 are preferably placed on the ends of
parties non polarisées 36B et 37B qui sont immédiatement ad- unpolarized portions 36B and 37B which are immediately ad-
jacentes, et physiquement intégrées, aux extrémités de la partie de dispositif à flexion pré-polarisée, active et mobile, embedded, and physically integrated, at the ends of the pre-polarized, active and movable bending device portion,
qui est constituée par les lames 36A et 37A qui ont été pré- which consists of the blades 36A and 37A which have been
polarisées. On a également découvert qu'en montant de cette manière les lames piézoélectriques, le nombre de défaillances dues à la rupture du matériau céramique aux points de support des lames était considérablement réduit. Des bornes T3, T4 et polarized. It has also been found that by mounting the piezoelectric blades in this way, the number of failures due to the breaking of the ceramic material at the blade support points was considerably reduced. Terminals T3, T4 and
une borne commune Tc procurent le moyen par lequel un poten- a common terminal Tc provide the means by which a potential
tiel continu d'excitation est sélectivement et respectivement continuous tiel of excitation is selectively and respectively
appliqué aux parties de lames de dispositif à flexion pré-po- applied to the pre-bending device blade parts
larisées, actives et mobiles, 36A et 37A, sous l'effet de si- larized, active and mobile, 36A and 37A, under the effect
gnaux de commande qui sont fournis par le circuit de commande 19 présent (non représenté). Ce potentiel d'excitation, qui est également appliqué par le circuit de commande, fait en control signals that are provided by the present control circuit 19 (not shown). This excitation potential, which is also applied by the control circuit, is
sorte que les parties mobiles de dispositif à flexion se dé- so that the moving parts of the bending device
forment sélectivement et ferment leurs contacts 44 et 45 sur l'un ou l'autre des contacts fixes associés respectifs, 42 et selectively form and close their contacts 44 and 45 on one or the other of the respective associated fixed contacts, 42 and
2 6291862 629186
43. Sous l'effet de la fermeture d'une paire de contact asso- 43. Under the effect of the closure of an associated contact pair
ciés, un circuit électrique est établi entre des bornes L1 qui sont connectées à la source d'énergie, et l'une ou l'autre an electrical circuit is established between terminals L1 which are connected to the power source, and either
des bornes supplémentaires T1 et T2 qui sont connectées sépa- additional terminals T1 and T2 which are connected separately
rément à des bornes dans les moyens de réfrigération et de dé- givrage de l'appareil qui est commandé. Par conséquent, une in the cooling and defrosting means of the apparatus which is controlled. Therefore, a
déviation vers le haut du dispositif à flexion établit un cir- upward deflection of the bending device establishes a
cuit électrique entre la source d'énergie et la borne T1, tan- electrical cooking between the energy source and terminal T1, tan-
dis qu'une déviation vers le bas du dispositif à flexion éta- say that a downward deflection of the bending device
blit un circuit similaire vers la borne T2. Au moment de la suppression du potentiel continu d'excitation qui est appliqué à l'une ou l'autre des bornes T3, T4, la partie mobile active du dispositif à flexion retourne dans sa position centrale neutre, non excitée, ce qui a pour effet d'ouvrir le jeu de blit a similar circuit to terminal T2. At the moment of the suppression of the continuous potential of excitation which is applied to one or the other of the terminals T3, T4, the active mobile part of the bending device returns to its central neutral position, not excited, which has for effect of opening the game of
contacts associés 42, 44 ou 43, 45 qui était fermé. associated contacts 42, 44 or 43, 45 which was closed.
Le dispositif de commutation de type piézocéramique à flexion 47 qui est représenté sur la figure 4B présente une structure générale similaire à celle du mode de réalisation de relais décrit ci-dessus, et on a donc conservé les mêmes identifications littérales et numériques pour désigner des The piezo-ceramic bending type switching device 47 shown in FIG. 4B has a general structure similar to that of the relay embodiment described above, and therefore the same literal and numerical identifications have been retained to designate
éléments de structure communs dans le relais présent. Ce re- common structural elements in the relay present. This re-
lais diffère par le fait qu'il comporte une paire de parties mobiles de dispositif à flexion formant deux branches, 36A, 37A et 36A', 37A', qui sont actionnées séparément pour établir des circuits électriques vers les bornes T1 et T2. Dans ce but, les contacts mobiles 44 et 45 sont fixés sur la même face des parties mobiles individuelles de dispositif à flexion, portant respectivement les références 36A, 37A et 36A', 37A', pour permettre l'actionnement indépendant désiré des moyens de dégivrage et de réfrigération. Des bornes séparées sont également établies en association avec les parties mobiles it differs in that it comprises a pair of bending device movable portions forming two branches, 36A, 37A and 36A ', 37A', which are separately actuated to establish electrical circuits to terminals T1 and T2. For this purpose, the movable contacts 44 and 45 are fixed on the same face of the individual movable bending device parts, respectively bearing the references 36A, 37A and 36A ', 37A', to allow the desired independent operation of the deicing means and refrigeration. Separate terminals are also established in association with the moving parts
individuelles de dispositif à flexion, grâce à quoi un poten- flexion devices, thanks to which a potential
tiel continu d'excitation peut être appliqué individuellement aux lames céramiques de chaque partie mobile de dispositif à flexion, et des bornes séparées sont prévues pour établir les circuits individuels entre la source d'énergie et l'un des The continuous excitation circuit can be applied individually to the ceramic plates of each moving part of the bending device, and separate terminals are provided to establish the individual circuits between the power source and one of the
moyens commandés. Ainsi, des bornes T3, T4 et une borne commu- controlled means. Thus, terminals T3, T4 and a common terminal
ne T procurent les moyens grâce auxquels un potentiel continu c d'excitation est appliqué sélectivement et respectivement aux parties de lames pré-polarisées, actives et mobiles de dispo- sitif à flexion, 36A et 37A, sous la dépendance des signaux de commande, tandis que des bornes T3, Tj et la borne commune T does not provide the means by which a continuous potential c of excitation is applied selectively and respectively to pre-polarized, active and movable bending device parts 36A and 37A, depending on the control signals, while than terminals T3, Tj and the common terminal
T' procurent des moyens correspondantspour les parties de la- You provide corresponding means for the parties to the
c mes mobiles de dispositif à flexion 36A' et 37A'. Sous l'effet de la fermeture de la paire de contacts associés 42, 44, un c my bending device mobiles 36A 'and 37A'. Under the effect of the closure of the pair of associated contacts 42, 44, a
circuit électrique est établi entre la borne L1, qui est con- electrical circuit is established between the terminal L1, which is con-
nectée à la source d'énergie, et la borne T1 qui est connectée à une borne dans les moyens de réfrigération ou dans les moyens de dégivrage. D'une manière similaire, la fermeture de connected to the energy source, and the terminal T1 which is connected to a terminal in the refrigeration means or in the deicing means. In a similar way, the closure of
la paire de contacts associés 43, 45 établit un circuit élec- the pair of associated contacts 43, 45 establishes an electrical circuit
trique entre la borne L;, qui est également connectée à la source d'énergie, et la borne T2 qui est connectée aux autres between the L; terminal, which is also connected to the power source, and the T2 terminal which is connected to the others.
moyens parmi les moyens de réfrigération et de dégivrage. means among the refrigeration and defrosting means.
Comme on peut en outre le voir sur le dessin, les deux cir- As can be seen from the drawing, the two cir-
cuits électriques sont établis sous l'effet d'une déformation vers le bas des parties mobiles à deux branches du dispositif à flexion, et les parties mobiles du dispositif à flexion electric cookers are established by deforming the moving parts of the bending device with two branches, and the moving parts of the bending device
maintiennent les moyens de contacts associés mutuellement es- maintain the means of associated contacts mutually es-
pacés lorsqu'elles sont dans une condition non excitée. Ici paced when in a non-excited condition. Right here
encore, les signaux de commande comme le potentiel d'excita- control signals such as the excitation potential
tion permettant l'actionnement séparé des parties'mobiles in- allowing the separate actuation of the moving parts
dividuelles de dispositif à flexion sont produits par le cir- flexural devices are produced by the cir-
cuit de commande 19 présent (non représenté). cooked control 19 present (not shown).
Le dispositif de commutation consistant en un dis- The switching device consisting of a
positif piézocéramique à flexion, 48, représenté sur la figure 4C, a également une structure générale similaire à celle du mode de réalisation de la figure 4A, ce qui fait qu'ici encore piezo-ceramic bending positive, 48, shown in FIG. 4C, also has a general structure similar to that of the embodiment of FIG. 4A, so that here again
on a conservé les mêmes identifications littérales et numéri- the same literal and numerical identifications have been preserved.
ques dans le dessin présent pour désigner les éléments de structure communs. Cependant, comme on peut le voir sur le dessin présent, l'utilisation d'une seule paire de moyens de contact associés dans ce mode de réalisation de relais, permet in the present drawing to designate the common structural elements. However, as can be seen in the present drawing, the use of a single pair of associated contact means in this relay embodiment allows
d'appliquer de la puissance à un type de moyens seulement (ré- to apply power to only one type of
figrération ou dégivrage). Ainsi, les lames piézocéramiques 36 et 37 sont fixées dans des orientations parallèles et opposées congestion or defrost). Thus, the piezoceramic slides 36 and 37 are fixed in parallel and opposite orientations
sur des faces opposées d'au moins une surface conductrice cen- on opposite sides of at least one central conductive surface
trale, et elles comportent des surfaces conductrices extérieu- and they have external conductive surfaces
res respectives 40 et 41 qui sont isolées l'une par rapport à l'autre et par rapport à la surface conductrice centrale 39, respective ones 40 and 41 which are insulated from each other and from the central conductive surface 39,
par les épaisseurs des lames intercalées respectives. Le dis- by the thicknesses of the respective interspersed blades. The disc
positif de commutation du type à flexion comprend en outre une paire de moyens de contact associés 43, 45, qui se ferment positive type of flexural type switching further comprises a pair of associated contact means 43, 45, which close
sous l'effet d'une déformation vers le bas d'une partie pré- under the effect of a downward deformation of a pre-
polarisée et mobile de dispositif à flexion, constituée par polarized and movable bending device constituted by
les lames piézocéramiques 36A et 37A du dispositif de commuta- the piezoceramic slides 36A and 37A of the switching device
tion à flexion. On peut cependant noter à cet égard que l'élé- bending. However, it can be noted in this respect that the
ment de contact mobile 45 est disposé sur un élément à ressort movable contact 45 is arranged on a spring element
électriquement conducteur 45A, et que la partie mobile de dis- electrically conductive 45A, and that the mobile part of
positif à flexion et l'élément à ressort sont réunis ensemble positive to bending and the spring element are gathered together
par un bloc isolant 46A, de façon à avoir un mouvement commun. by an insulating block 46A, so as to have a common movement.
En établissant une connexion électrique entre l'élément à ressort 45A et la source d'énergie, comme représenté sur le dessin présent, il devient inutile de connecter le contact mobile à un fil conducteur ou "conducteur volant", comme c'était le cas dans les modes de réalisation précédents. Les parties mobiles de dispositif à flexion 36, 37 du dispositif By establishing an electrical connection between the spring element 45A and the power source, as shown in the present drawing, it becomes unnecessary to connect the movable contact to a conducting wire or "flying conductor", as was the case. in the previous embodiments. The movable flexure device parts 36, 37 of the device
de commutation piézocéramique 48, ainsi que l'élément à res- piezoceramic switching circuit 48, as well as the element with
sort 45A, sont supportés mécaniquement à leurs extrémités op- 45A, are mechanically supported at their opposite ends
posées, en porte-à-faux, par les moyens de blocage qui sont représentés en 46, et qui, ici encore, ont pour fonctions à la fois de maintenir mécaniquement et de serrer ensemble les lames piézocéramiques 36 et 37, avec la surface conductrice centrale 39 intercalée entre elies. Les moyens de blocage placed, cantilevered, by the blocking means which are represented at 46, and which, again, have the functions of both mechanically holding and clamping together the piezoceramic plates 36 and 37, with the conductive surface central 39 interposed between elies. Locking means
46 sont placés sur des parties 36B et 37B des lames piézocé- 46 are placed on parts 36B and 37B piezocene blades
ramiques 36 et 37 qui ne sont pas pré-polarisées, et qui sont donc non polarisées et électriquement neutres, par opposition aux parties prépolarisées, actives et mobiles de dispositif à flexion, 36A et 37A,des lames. Ici encore, les bornes T3' T4 et la borne commune Tc procurent le moyen nécessaire pour appliquer un potentiel d'excitation continu aux parties de ramiques 36 and 37 which are not prepolarized, and which are therefore unpolarized and electrically neutral, as opposed to the prepolarized, active and movable flexion devices, 36A and 37A, blades. Here again, the terminals T3 'T4 and the common terminal Tc provide the means necessary to apply a potential of continuous excitation to the parts of
lames pré-polarisées, actives et mobiles de dispositif à fle- pre-polarized, active and mobile blades of
xion, 36A et 37A, sous la dépendance des signaux de commande, et ces derniers comme le potentiel d'excitation sont fournis par le circuit de commande 19 présent (non représenté). On peut noter ici encore qu'au moment de la fermeture de la paire xion, 36A and 37A, depending on the control signals, and these as the excitation potential are provided by the control circuit 19 present (not shown). We can note here again that at the time of the closure of the pair
de contacts associés 43, 45, sous l'effet des signaux de com- associated contacts 43, 45, under the effect of the
mande, un circuit électrique est établi entre la source d'éner- an electrical circuit is established between the power source
gie qui est connectée à l'élément à ressort 45A, par la borne it, et l'un des moyens commandés (réfrigération ou dégivrage) qui est connecté à la borne T1. On voit également dans ce mode de réalisation que la suppression du potentiel d'excitation continu qui est appliqué à la borne T3 ou T4 agit sur la partie which is connected to the spring element 45A, through the terminal it, and one of the controlled means (refrigeration or defrost) which is connected to the terminal T1. It is also seen in this embodiment that the suppression of the DC excitation potential which is applied to the terminal T3 or T4 acts on the part
active mobile de dispositif à flexion de façon à ouvrir la pai- active mobile device flexion so as to open the pa-
re de contacts associés, et ces derniers restent mutuellement espacés pendant que le dispositif est dans une condition non excitée. Il apparaîtra en outre à l'homme de l'art qu'il est possible de réaliser une régulation individuelle similaire de re of associated contacts, and these remain spaced apart while the device is in a non-excited condition. It will also be apparent to those skilled in the art that it is possible to achieve a similar individual regulation of
la puissance qui est appliquée à des seconds moyens (réfrigé- the power which is applied to second means (refrigeration
ration ou dégivrage) dans l'appareil de refroidissement d'air, ration or defrost) in the air cooling unit,
en employant un second dispositif de commutation de. type pié- by employing a second switching device of. pedestrian type
zocéramique à flexion ayant la même structure, et connecté en série avec les seconds moyens dans l'appareil, d'une manière zoceramic bending having the same structure, and connected in series with the second means in the apparatus, in a manner
similaire à celle représentée ici. similar to that shown here.
Pour que les modes de réalisation de relais piézocé- For the embodiments of piezoelectric relays
ramiques décrits ci-dessus fonctionnent correctement pendant une longue durée dans un appareil de refroidissement d'air particulier, il faut évidemment que le dispositif à flexion ramics described above work properly for a long time in a particular air cooling apparatus, it is obviously necessary that the bending device
lui-même continue à présenter les caractéristiques fonctionnel- itself continues to present the functional characteristics-
les nécessaires. A titre d'illustration, on considère que les contacts de relais travaillant dans les moyens de réfrigération the necessary ones. As an illustration, it is considered that the relay contacts working in the refrigeration means
et de dégivrage dans un réfrigérateur ménager de type caracté- and defrosting in a typical household refrigerator
ristique seront actionnés de façon à accomplir environ 500000 cycles pendant les vingt années de fonctionnement prévues pour l'appareil. Un tel fonctionnement sur une longue durée d'un dispositif piézocéramique à flexion exige d'obtenir des carac- téristiques de force et de déplacement appropriées, tout en évitant une défaillance du relais pendant le fonctionnement The equipment will be operated to perform approximately 500,000 cycles during the twenty years of operation planned for the device. Such long-term operation of a piezo-ceramic bending device requires appropriate force and displacement characteristics, while avoiding relay failure during operation.
sous l'effet de problèmes liés à l'amorçage d'arcs. On expli- under the effect of problems related to the priming of arcs. We explain
quera donc de façon plus détaillée comment on peut satisfaire so in more detail how can we satisfy
-réellement ces exigences critiques pour qu'un dispositif pié- these critical requirements for a device piezo
zocéramique à flexion de type caractéristique convienne à l'utilisation dans le mode de réalisation de l'appareil défini ci-dessus. La figure 5 montre une représentation graphique des Zoceramic type characteristic bending is suitable for use in the embodiment of the apparatus defined above. Figure 5 shows a graphical representation of
caractéristiques de déviation et de force d'un matériau piézo- characteristics of deviation and force of a piezo material
céramique de type bimorphe disponible dans le commerce, qui a commercially available bimorph type ceramic, which has
été fourni par Piezoelectric Products Inc. Les valeurs indi- supplied by Piezoelectric Products Inc. The values shown are
quées ont été obtenues avec la configuration de dispositif à flexion en porte-à-faux, décrite ci-dessus en relation avec la figure 4A, et les résultats de la courbe A se rapportent à un dispositif dont on n'a pas augmenté la raideur, tandis que les résultats de la courbe B, plus favorables, ont été obtenus en were obtained with the cantilevered bending device configuration described above in connection with FIG. 4A, and the results of curve A relate to a device whose stiffness has not been increased. , while the results of curve B, more favorable, were obtained in
augmentant la raideur de l'extrémité libre ou mobile du dispo- increasing the stiffness of the free or moving end of the
sitif à flexion. Plus précisément, on sait que le dispositif bending. More precisely, we know that the device
bimorphe ne se courbe pas seulement dans la direction longitu- bimorph does not bend only in the longitudinal direction
dinale, et que l'extrémité libre devient également concave dans la direction perpendiculaire à la direction de courbure, à cause de forces supplémentaires qui s'exercent sur les coins du dispositif bimorphe. Si un contact est fixé à la partie dinal, and that the free end also becomes concave in the direction perpendicular to the direction of curvature, because of additional forces exerted on the corners of the bimorph device. If a contact is attached to the party
centrale de l'extrémité libre du dispositif bimorphe, il n'uti- the free end of the bimorph device, it does not
lisera pas pleinement la force produite et le déplacement dis- not fully read the force produced and the displacement
ponible de l'ensemble du dispositif bimorphe. On a donc déter- available from the entire bimorph device. We therefore determined
miné qu'il était possible d'optimiser la quantité de force par that it was possible to optimize the amount of force
unité de matériau en appliquant un -élément raidisseur à l'ex- unit of material by applying a stiffening element to the ex-
trémité libre du dispositif bimorphe. Un élément raidisseur de free end of the bimorph device. A stiffening element
type représentatif a consisté en un morceau de matière plasti- representative type consisted of a piece of plastic material
que Ultem comportant une charge de verre, qui a été fendu pour that Ultem carrying a load of glass, which was split for
pouvoir être glissé sur l'extrémité libre du dispositif bimor- can be slid on the free end of the bimo-
phe. La courbe force-déplacement qui est présentée permet de voir que l'hystérésis de la caractéristique du fonctionnement des dispositifs bimorphes considérés est de l'ordre de 10%. Autrement dit, la déformation libre depuis le repos jusqu'à une position de blocage sous l'effet d'une force, et le retour au repos font apparaître une hystérésis d'environ 10% dans la déformation qui se produit à l'extrémité de déformation libre de la courbe. On doit tenir compte de cette caractéristique phe. The force-displacement curve that is presented makes it possible to see that the hysteresis of the operating characteristic of the bimorph devices considered is of the order of 10%. In other words, the free deformation from rest to a locking position under the effect of a force, and the return to rest show a hysteresis of about 10% in the deformation which occurs at the end of free deformation of the curve. This characteristic must be taken into account
d'hystérésis connue pour concevoir de façon appropriée le re- known hysteresis to properly design the re-
lais piézocéramique. On peut en outre noter d'après les résul- piezoceramic lais. It can be further noted from the results
tats indiqués que dans le dispositif à flexion dont on a aug- indicated in the bending device which has been
menté la raideur, la force de blocage moyenne augmente de 1,16 the stiffness, the average blocking force increases by 1.16
N à 1,23 N, tandis que la déformation libre moyenne a été aug- N at 1.23 N, while the mean free deformation has been increased
mentée de façon similaire d'environ 0,495 mn à 533 mm. Ceci conduit à une augmentation de 14% du produit force-déplacement, et donc du travail qu'un dispositif bimorphe à flexion donné similarly about 0.495 minutes to 533 mm. This leads to a 14% increase in the force-displacement product, and therefore to the work of a given flexor bimorph device
peut effectuer. Une telle augmentation du produit force-dépla- can perform. Such an increase in the force-displacement
cement attribuable au raidissement de l'extrémité libre du dispositif bimorphe, permet en outre une diminution notable de la quantité de matériau piézocéramique qui serait par ailleurs nécessaire pour un fonctionnement donné du relais. Pour le fonctionnement à long terme de ce relais piézocéramique et d'autres relais similaires, comme ceux décrits ci-dessus en cement attributable to the stiffening of the free end of the bimorph device, also allows a significant reduction in the amount of piezoceramic material that would otherwise be required for a given relay operation. For the long-term operation of this piezoceramic relay and other similar relays, such as those described above in
relation avec les figures 4B et 4C, on a trouvé qu'un fonction- relationship with FIGS. 4B and 4C, it has been found that a function
nement stable exigeait en outre que le potentiel continu d'ex- stable policy also required that the continued potential for ex-
citation soit appliqué dans une direction identique à la direc- quote is applied in a direction identical to the direc-
tion de polarisation, afin d'éviter un changement dimensionnel polarization, to avoid dimensional change
dans le matériau piézocéramique. Lorsque la tension d'actionne- in the piezoceramic material. When the operating voltage
ment est appliquée dans la direction opposée, il se produit une dépolarisation progressive dans le matériau piézocéramique. Au cours du temps, un déplacement ou une force donné se réduira is applied in the opposite direction, there is a progressive depolarization in the piezoceramic material. Over time, a given displacement or force will be reduced
progressivement à zéro sous l'action d'un tel effet de dépola- gradually to zero under the action of such a depolla-
risation de la tension appliquée. La vitesse de cette dépolari- the applied voltage. The speed of this depolarization
sation dépend des conditions de polarisation d'origine et de la tension qui est appliquée. Pour une tension appliquée de valeur élevée, la dépolarisation peut avoir lieu en 1 à 2 minutes, tandis que des tensions inférieures peuvent faire disparaître la force seulement sur une durée de plusieurs an- sation depends on the original bias conditions and the voltage applied. For a high applied voltage, the depolarization can take place in 1 to 2 minutes, while lower voltages can make the force disappear only over a period of several years.
nées. Pour cette raison, il est souhaitable de faire fonction- born. For this reason, it is desirable to
ner le relais piézocéramique avec des tensions appliquées aux lames bimorphes dans la direction de polarisation, et en the piezoceramic relay with voltages applied to the bimorph laminae in the polarization direction, and
n'excitant qu'une seule lame céramique à la fois dans le dis- exciting only one ceramic blade at a time in the
positif bimorphe. Par conséquent, pour courber le dispositif positive bimorph. Therefore, to bend the device
bimorphe vers le haut, on peut exciter la lame céramique supé- bimorph upwards, the ceramic blade can be excited
rieure avec 300 volts, tandis que 1-a lame inférieure est élec- with 300 volts, while 1-a lower blade is electri-
triquement en court-circuit. Pour courber le dispositif bimor- triply in short circuit. To bend the bimor
ohe vers le bas, on peut court-circuiter la lame supérieure et ohe down, you can short-circuit the upper blade and
exciter la lame inférieure avec les 300 volts. excite the lower blade with the 300 volts.
Sur la base de l'explication précédente, on peut no- On the basis of the above explanation, we can
ter que la pré-polarisation des lames céramiques dans un dis- the pre-polarization of the ceramic slats in a
positif bimorphe à flexion forme des dipôles dans les cristaux flexor bimorph positive forms dipoles in crystals
de céramique individuels. L'application ultérieure d'un poten- of individual ceramics. The subsequent application of a
tiel continu d'excitation à une lame céramique pré-polarisée continuous excitation of a pre-polarized ceramic blade
produit un alignement des dipôles dans les cristaux de cérami- produces a dipole alignment in the ceramics crystals
que individuels, et ceci s'accompagne d'un changement dimen- as individuals, and this is accompanied by a significant change in
sionnel dans la lame qui est excitée.Sous l'effet de cet ef- in the blade that is excited.Under the effect of this
fort induit par la tension, la lame céramique excitée devient plus épaisse dans la direction correspondant à la polarité de strong tension induced, the excited ceramic blade becomes thicker in the direction corresponding to the polarity of
la tension appliquée, et elle devient également plus courte. the applied voltage, and it also becomes shorter.
L'application d'un tel potentiel d'excitation continu à un The application of such a potential of continuous excitation to a
dispositif à flexion non bloqué produit un tel changement di- unblocked bending device produces such a di-
mensionnel, mais celui-ci ne n'accompagne pas d'une déviation du dispositif bimorphe. Cependant,-comme indiqué ci-dessus, le but this one does not accompany a deviation of the bimorph device. However, as indicated above, the
fait de bloquer à une extrémité un dispositif bimorphe à fle- blocking at one end a bimorph device
xion pré-polarisé produit une déviation de l'extrémité opposée du dispositif mobile à flexion lorsque les lames céramiques Pre-polarized xion produces a deflection of the opposite end of the bending mobile device when the ceramic blades
sont ainsi excitées. L'application du potentiel continu d'ex- are so excited. The application of the continuous potential of
citation à une lame céramique pré-polarisée individuelle, avec quote to an individual pre-polarized ceramic blade, with
une polarité identique à celle du potentiel de pré-polarisa- a polarity identical to that of the pre-polarization potential
tion, renforce l'alignement désiré des dipôles, et les change- tion, reinforces the desired alignment of dipoles, and changes them
ments dimensionnels associés qui se produisent dans les dimen- dimensional dimensions that occur in the dimensions
sions de la lame restent stables au cours du temps. Un tel renforcement des dipôles produit ainsi une réponse de force ou the blade remains stable over time. Such reinforcement of the dipoles thus produces a force response or
de déviation stabilisée, aussi longtemps qu'on fait fonction- stabilized deviation, as long as
ner le relais piézocéramique bimorphe pré-polarisé avec le the prepolarized bimorph piezoceramic relay with
potentiel continu bidirectionnel appliqué dans la même direc- bidirectional continuous potential applied in the same direction
tion que le potentiel de pré-polarisation. than the pre-polarization potential.
Des considérations supplémentaires interviennent en ce qui concerne l'atténuation des problèmes de formation Additional considerations are involved in mitigating training problems
d'arcs pour le fonctionnement à long terme du mode de réalisa- arcs for the long-term operation of the mode of
tion de relais décrit ci-dessus. Pour la taille appropriée pour l'utilisation dans ce type d'application, il existe deux relays described above. For the appropriate size for use in this type of application, there are two
modes principaux de soudage indésirable des contacts. Le pre- main modes of unwanted welding of contacts. Meadow-
mier mode est dû à une faible force de contact pendant des pé- first mode is due to a low contact force during
riodes de conduction du courant par la paire de contacts asso- current conduction cycles by the pair of contacts
ciés. La résistance de constriction d'une paire de contacts fermés est proportionnelle à l'inverse de la racine carrée de la pression de contact. Par conséquent, une force de contact insuffisante conduit à une résistance de constriction élevée, ce qui fait apparaître des températures élevées localisées au point de fermeture mécanique des contacts. Ces températures élevées conduisent à de micro-soudures localisées des paires de contacts que la force de rappel du dispositif bimorphe ne serait pas capable de rompre. Le second mode de soudage des contacts apparaît dans des configurations de commande dans lesquelles il existe un rebondissement appréciable des contacts ciated. The constriction resistance of a pair of closed contacts is proportional to the inverse of the square root of the contact pressure. As a result, insufficient contact force leads to high constriction resistance, which results in elevated localized temperatures at the point of mechanical closure of the contacts. These high temperatures lead to localized micro-welding of the pairs of contacts that the restoring force of the bimorph device would not be able to break. The second mode of contact welding appears in control configurations in which there is an appreciable rebound of the contacts
à la fermeture. Si la paire de contacts rebondit à l'état ou-. at closing. If the pair of contacts bounce back to the ou- state.
vert après l'établissement du courant de charge, un arc s'amor- after the charging current has been established, an arc
ce et il est maintenu par la tension de la ligne d'alimentation et l'impédance de la charge. Cet arc échauffe localement les paires de contact au point de fermeture. Chaque rebondissement this and it is maintained by the voltage of the power line and the impedance of the load. This arc locally heats the contact pairs at the point of closure. Every rebound
successif rétablit l'arc et augmente la température des'con- successively restores the arc and increases the temperature of the
tacts. Dans un cas extrême, avec des appels de courant élevés et des rebondissements multiples, cet échauffement localisé peut entraîner une liquéfaction du matériau de contact au point de formation de l'arc, ce qui provoque une micro-soudure des tacts. In an extreme case, with high currents and multiple twists, this localized heating can lead to liquefaction of the contact material at the point of arc formation, which causes micro-welding of
paires de contacts au moment des fermetures finales. Cette sou- pairs of contacts at the time of final closures. This sou-
dure peut être suffisamment résistante pour que la force de hard may be strong enough for the force of
rappel du relais ne puisse pas la rompre, au moment o le re- recall of the relay can not break it, when
lais est désexcité. Pour des relais piézocéramiques, la force d'ouverture est limitée à une valeur approximativement égale à la force de fermeture des contacts. Pour contribuer à atténuer les deux modes de soudage de contacts décrits ci-dessus, on a trouvé que le fait de former les contacts avec un alliage en métal à bas point de fusion, comme de l'oxyde d'argent-cadmium, lais is de-energized. For piezoceramic relays, the opening force is limited to a value approximately equal to the closing force of the contacts. To help mitigate the two contact welding modes described above, it has been found that forming the contacts with a low-melting metal alloy, such as silver cadmium oxide,
est susceptible de maintenir dans une condition de fonctionne- is likely to maintain a working condition
ment les paires de contacts associées du 4elais piézocéramique présent. On peut procéder d'une manière différente pour réduire le soudage des contacts qui est attribuable au rebondissement the pairs of associated contacts of the present piezoceramic electrode. We can proceed in a different way to reduce the welding of the contacts which is attributable to the rebound
mécanique au moment de la fermeture des paires de contacts as- the moment of closure of the contact pairs as-
sociées. En faisant fonctionner le circuit de relais dans la configuration de commande présente de façon que la capacité du dispositif bimorphe soit chargée plus lentement, on obtient sociées. By operating the relay circuit in the present control pattern so that the capacity of the bimorph device is charged more slowly, we obtain
* une plus faible vitesse de fermeture des contacts, ce qui ré-* a lower closing speed of the contacts, which re-
duit considérablement la condition indésirable de rebondisse- considerably reduces the undesirable condition of rebound-
ment. On peut réaliser une telle modification du circuit d'at- is lying. Such a modification of the circuit of
taque en ajoutant une résistance en série avec la source d'énergie alternative, tout en permettant ainsi au potentiel by adding a resistance in series with the alternative energy source, while allowing the potential
continu qui est appliqué aux lames piézocéramiques individuel- which is applied to piezoceramic slides individually.
les d'augmenter jusqu'au niveau de fonctionnement de 300 volts to increase them up to the operating level of 300 volts
indiqué précédemment.indicated previously.
La figure 6 montre un schéma de circuit électrique pour une unité de commande de type caractéristique, conforme à un aspect de l'invention, permettant d'effectuer une commande FIG. 6 shows an electrical circuit diagram for a characteristic type of control unit, according to an aspect of the invention, making it possible to carry out a command
entièrement automatisée. Plus précisément, cette figure repré- fully automated. More precisely, this figure represents
sente le circuit de commande de puissance d'ensemble 49 qui serait utilisé pour un seul module de commande 11, dans le but de réguler automatiquement la puissance d'entrée entre les moyens de réfrigération et les moyens de dégivrage, dans le réfrigérateur ménager décrit précédemment. Par conséquent, pour faciliter la compréhension, on a conservé les mêmes références numériques sur la figure 6 pour identifier les composants de circuit qui ont été identifiés antérieurement dans le circuit de commande de réfrigération précédent (figure 3). Comme on the overall power control circuit 49 which would be used for a single control module 11, for the purpose of automatically regulating the input power between the refrigeration means and the deicing means, in the household refrigerator described above. . Therefore, for ease of understanding, the same reference numerals in Fig. 6 are retained to identify the circuit components previously identified in the previous refrigeration control circuit (Fig. 3). As we
peut le noter dans le dessin présent, le dispositif piézocéra- can be noted in the present drawing, the piezocera-
mique à flexion 15 est connecté dans une configuration de cir- Bending system 15 is connected in a circuit configuration.
cuit telle que sa surface conductrice centrale 14 soit connec- baked such that its central conductive surface 14 is connected
tée à un conducteur d'alimentation 20, et l'extrémité mobile to a power supply conductor 20, and the moving end
16 du dispositif piézocéramique à flexion reste dans une posi- 16 of the piezo-ceramic bending device remains in a positive
tion ouverte centrale lorsque le relais n'est pas excité. Des when the relay is not energized. of the
contacts électriques fixes 17 et 18 sont connectés dans le cir- fixed electrical contacts 17 and 18 are connected in the cir-
cuit pour permettre d'établir une connexion électrique avec les cooked to allow an electrical connection to be made with
moyens de réfrigération et de dégivrage, tout ceci étant con- means of refrigeration and de-icing, all of this being
forme à la description faite précédemment. On peut en outre no- form to the description made previously. We can also
ter que l'interconnexion du relais procure un verrouillage mé- that the relay interconnection provides a secure
canique tel que l'unité de commande ne peut jamais déclencher simultanément le refroidissement et le chauffage, tandis que le relais n'exige qu'une très faible puissance de maintien, such as the control unit can never trigger simultaneously cooling and heating, while the relay requires only a very low holding power,
soit environ 10 microwatts, pendant son fonctionnement. L'exem- about 10 microwatts, during its operation. The exam-
ple de circuit qui est représenté pour appliquer.un potentiel full circuit that is shown to apply.
continu d'excitation au relais piézocéramique consiste simple- Continuous excitation at the piezoceramic relay consists simply of
ment en un réseau diode-condensateur qui comprend un condensa- diode-capacitor network which includes a capacitor
teur de pompe 50, un condensateur de stockage 51 et des diodes de doublement 52 et 53, dans le but de doubler effectivement la tension alternative à 115 volts, d'une manière connue. Des résistances de limitation de courant 54 et 55 sont incorporées dans le circuit de commande pour réduire la sensibilité du circuit à des transitoires induits par le secteur. La partie d'attaque de relais dans le circuit qui est représenté est complétée par une paire de dispositifs actifs 56 et 57, qui pump 50, a storage capacitor 51 and doubling diodes 52 and 53, for the purpose of effectively doubling the AC voltage to 115 volts, in a known manner. Current limiting resistors 54 and 55 are incorporated in the control circuit to reduce the sensitivity of the circuit to sector-induced transients. The relay driver part in the circuit that is represented is completed by a pair of active devices 56 and 57, which
sont représentés sous la forme de transistors de sortie dis- are represented in the form of output transistors dis-
crets. Des signaux de commande permettant l'actionnement auto- Decrees. Control signals for the automatic actuation
matique du relais piézocéramique dans le circuit, peuvent être fournis par un circuit intégré 60 spécialement adapté à ce circuit, et les signaux de commande sont élaborés de la manière générale qui a également été expliquée précédemment. Cependant, pour expliquer encore davantage un exemple caractéristique d'élaboration de signaux de commande de température pour les moyens de réfrigération qui sont représentés ici, on note The control of the piezoceramic relay in the circuit can be provided by an integrated circuit 60 specially adapted for this circuit, and the control signals are elaborated in the general manner which has also been previously explained. However, to further explain a typical example of developing temperature control signals for the refrigeration means shown therein, there is shown
qu'on utilise dans le circuit considéré une configuration fai- used in the circuit considered a low configuration
sant intervenir un signal de rétroaction, dans laquelle une. to intervene a feedback signal, in which one.
thermistance 62 est connectée à une résistance de limitation '64, connectée en série, pour effectuer une mesure en pont, avec le potentiomètre de réglage de point de consigne d'utilisateur 66 et deux résistances d'étalonnage 68 et 70 qui définissent thermistor 62 is connected to a series-connected limiting resistor 64 for bridge measurement, with the user set-point potentiometer 66 and two calibration resistors 68 and 70 which define
les points de consigne de température minimale et de tempéra- minimum temperature and temperature setpoints
ture maximale. L'alimentation pour les circuits logiques dans le circuit de commande 60 est obtenue au moyen d'une résistance de chute de tension 72 et d'un condensateur de stockage d'énergie 76. Cette alimentation pour les circuits logiques est en outre régulée par un régulateur shunt incorporé sur la puce, qui fait partie du circuit de commande représenté. L'excitation du relais piézocéramique avec un simple élément d'attaque à un seul transistor dans le circuit qui est représenté, utilise en maximum ture. The supply for the logic circuits in the control circuit 60 is obtained by means of a voltage drop resistor 72 and a power storage capacitor 76. This power supply for the logic circuits is further regulated by a shunt regulator incorporated on the chip, which is part of the control circuit shown. The excitation of the piezoceramic relay with a single single-transistor driver in the circuit shown is used in
outre des résistances passives 78 et 80, connectées au poten- in addition to passive resistors 78 and 80, connected to the potential
tiel d'alimentation positif, pour décharger les lames piézocé- positive feed, to unload the piezocene blades.
ramiques chaque fois que l'excitation sélective est terminée. ramic whenever the selective excitation is complete.
Au moment de l'excitation initiale, le circuit de commande électronique produit une tension d'environ 3 volts, de façon At the moment of initial excitation, the electronic control circuit produces a voltage of about 3 volts, so
que le transistor d'attaque actif 56 et la résistance 81, con- that the active drive transistor 56 and the resistor 81, con-
nectés en série, fonctionnent à la manière d'une source à cou- connected in series, function as a source to
rant commandé. Sous l'effet de la fermeture initiale des con- ordered. As a result of the initial closure of
tacts de relais qui sont connectés, la tension qui est appli- relays that are connected, the voltage that is applied
quée à la grille du dispositif actif 56 est immédiatement aug- to the gate of the active device 56 is immediately
mentée jusqu'à la pleine tension de la ligne bus d'alimentation up to the full voltage of the power bus line
des circuits logiques, qui est fournie par le circuit de com- logic circuits, which is provided by the communication circuit
mande électronique et qui peut s'élever jusqu'à 10 volts. Ceci fait alors passer le dispositif actif 56 à l'état pleinement conducteur, et la lame du relais piézocéramique qui est ainsi actionnée se charge alors rapidement, ce qui augmente la force de contact qui s'exerce sur les contacts du relais et empêche electronic control and can be up to 10 volts. This then causes the active device 56 to become fully conductive, and the piezoceramic relay blade which is thus actuated is then charged quickly, which increases the contact force exerted on the relay contacts and prevents
un soudage au moment d'une fermeture ultérieure des contacts. Le circuit de commande électronique fait fonctionner de façon similaire le welding at the time of a subsequent closure of the contacts. The electronic control circuit operates in a similar way
dispositif actif 57 restant et sa résistance 82 connectée en série. Des résistances de limitation de courant supplémentaires 84 et 86, qui sont respectivement connectées en série avec les dispositifs actifs 56 et 57, empêchent la circulation d'un courant excessif dans les dispositifs actifs qui deviennent conducteurs, et elles participent également à -la limitation de la vitesse maximale de fermeture des contacts du relais piézocéramique. Bien que le relais soit actionné par active device 57 remaining and its resistor 82 connected in series. Additional current limiting resistors 84 and 86, which are respectively connected in series with the active devices 56 and 57, prevent the flow of excessive current in the active devices that become conductive, and they also contribute to the limitation of the maximum closing speed of the piezoceramic relay contacts. Although the relay is powered by
le circuit de commande qui est représenté, le principal cou- the control circuit which is represented, the main cou-
rant que doit fournir l'alimentation passe par les résistances shunt 78 et 80. Ce mode de fonctionnement limite la tension maximale qui est appliquée au relais, du fait que l'impédance The power supply must be supplied by the shunt resistors 78 and 80. This operating mode limits the maximum voltage applied to the relay, since the impedance
de source élevée que procure le réseau diode-condensateur pré- high source that provides the diode-capacitor network pre-
sent est chargée par les résistances shunt. Ce mode de fonc- is charged by the shunt resistors. This mode of operation
tioninement minimise l'érosion des contacts du relais, du fait que dans ces conditions, la vitesse de séparation des contacts du relais est relativement lente. Les condensateurs restants 88 et 90 qui sont représentés dans le circuit considéré ont essentiellement pour but d'atténuer le bruit. Des moyens de détection de givre 92, qui sont facultatifs, et des moyens de protection de compresseur 94, déjà connus, ont en outre été incorporés dans le circuit de commande représenté, pour montrer This minimizes the erosion of the relay contacts because, under these conditions, the contact separation speed of the relay is relatively slow. The remaining capacitors 88 and 90 which are represented in the circuit in question are essentially intended to attenuate the noise. Frost detection means 92, which are optional, and compressor protection means 94, already known, have also been incorporated in the control circuit shown, to show
d'autres fonctions de commande utiles qu'on peut aisément pro- other useful control functions that can easily be
grammer dans la partie de circuit intégré du circuit de com- grammer in the integrated circuit part of the communication circuit
mande employant la technologie classique. using the classic technology.
Le fonctionnement d'ensemble automatisé du circuit de commande décrit cidessus dévie dans une première direction le dispositif piézocéramique à flexion, sous l'effet de signaux de commande qui sont produits par le circuit intégré associé, pour établir un circuit entre la source d'énergie alternative et la borne qui est connectée aux moyens de réfrigération, tandis qu'il dévie le dispositif piézocéramique à flexion dans The automated overall operation of the control circuit described above deviates in a first direction the piezo-ceramic bending device, under the effect of control signals which are produced by the associated integrated circuit, to establish a circuit between the power source alternative and the terminal which is connected to the refrigeration means, while it deflects the bending piezo-ceramic device in
une seconde direction, sous l'effet de seconds signaux de com- a second direction, under the effect of second signals of com-
mande qui sont produits par le circuit intégré, de façon à établir un circuit entre la source d'énergie alternative et les moyens de dégivrage. Dans un tel procédé de fonctionnement automatisé, on peut faire fonctionner les moyens de dégivrage which are produced by the integrated circuit, so as to establish a circuit between the alternative energy source and the deicing means. In such an automated operating method, it is possible to operate the deicing means
pendant un intervalle de temps prédéterminé, sous la dépendan- for a predetermined period of time, under the
ce des seconds signaux de commande, et le fonctionnement des moyens de dégivrage est déclenché chaque fois qu'un intervalle this second control signals, and the operation of the deicing means is triggered each time an interval
de temps de fonctionnement prédéterminé des moyens de réfrigé- predetermined operating time of the cooling means
ration est dépassé, conformément à une séquence pré-programmée qui a été introduite dans le circuit intégré. Comme expliqué ration is exceeded, in accordance with a preprogrammed sequence that has been introduced into the integrated circuit. As explained
précédemment, les moyens de dégivrage peuvent en outre fonc- previously, the de-icing means can also function
tionner sous la dépendance des seconds signaux de commande, pour permettre le déclenchement d'un cycle de dégivrage à la suite de l'écoulement d'un intervalle de temps prédéterminé depending on the second control signals, to enable the initiation of a defrost cycle following the lapse of a predetermined time interval
après leur fonctionnement précédent. Lorsque les moyens de dé- after their previous operation. When the means of
tection de givre sont incorporés dans le circuit de commande, il devient en outre possible de faire fonctionner les moyens de dégivrage sous la dépendance de seconds signaux de commande qui sont produits sous l'action des moyens de détection de givre. D'une manière similaire, le circuit intégré qui est représenté peut en outre assurer une protection thermique des moyens de réfrigération, avec l'incorporation de moyens de détection de température supplémentaires pour le moteur du compresseur. Des étapes de commande représentatives qui sont Frost detection is incorporated in the control circuit, it also becomes possible to operate the deicing means under the control of second control signals that are produced under the action of frost detection means. In a similar manner, the integrated circuit that is shown may further provide thermal protection for the refrigeration means, with the incorporation of additional temperature sensing means for the compressor motor. Representative control steps that are
mises en oeuvre conformément à un mode de fonctionnement ca- implemented in accordance with a method of operation
ractéristique du circuit représenté, comprennent une opération de déclenchement des moyens de réfrigération à une température prédéterminée, avec l'application de l'énergie alternative of the circuit shown, comprise a triggering operation of the refrigeration means at a predetermined temperature, with the application of the alternative energy
lorsque les contacts électriques du-relais piézocéramique mo- when the electrical contacts of the miniature piezoceramic relay
bile sont déplacés vers une première position de fonctionne- bile are moved to a first operating position
ment, la détection des températures qui sont atteintes dans l'appareil de refroidissement d'air particulier, pendant le fonctionnement des moyens de réfrigération, pour élaborer des premiers signaux de commande représentant la différence entre detection of the temperatures that are reached in the particular air cooling apparatus, during the operation of the refrigeration means, to develop first control signals representing the difference between
la température détectée et une seconde température prédétermi- the detected temperature and a second predetermined temperature
née, de valeur inférieure, les premiers signaux de commande permettant l'application au relais piézocéramique d'un poten- the first control signals allowing the application to the piezoceramic relay of a potential
tiel continu d'excitation de polarité prédéterminée, corres- continuous excitation of predetermined polarity, corresponding to
pondant à une tension élevée, l'application du potentiel con- at high voltage, the application of the potential
tinu d'excitation à tension élevée au relais piézocéramique, jusqu'à ce que la différence de température détectée atteigne zéro, la suppression ensuite du potentiel continu d'excitation à tension élevée, ce qui provoque l'ouverture des contacts électriques du relais piézocéramique, l'élaboration de seconds high voltage excitation circuit at the piezoceramic relay, until the detected temperature difference reaches zero, then removing the high voltage DC potential, which causes the piezoceramic relay electrical contacts to open, the elaboration of seconds
signaux de commande, grâce auxquels l'intervalle de temps pen- control signals, by which the time interval
dant lequel les moyens de dégivrage sont actionnés est déter- the de-icing means are actuated is deter-
miné par l'intervalle de temps de fonctionnement des moyens de réfrigération, les seconds signaux de commande permettant l'application au relais piézocéramique d'un potentiel continu d'excitation de tension élevée et de polarité opposée, et l'application au relais piézocéramique du potentiel continu d'excitation de tension élevée et de polarité opposée, ce qui provoque le déplacement des contacts électriques du relais piézocéramique vers une seconde position de fonctionnement, the second control signals enabling the application to the piezoceramic relay of a high potential of excitation of high voltage and of opposite polarity, and the application to the piezoceramic relay of high potential of excitation of high voltage and of opposite polarity, which causes the displacement of the electrical contacts of the piezoceramic relay to a second operating position,
dans laquelle l'énergie alternative est appliquée pour déclen- in which the alternative energy is applied for triggering
cher le fonctionnement des moyens de dégivrage. Comme mention- the operation of the de-icing means. As mentioned
né précédemment, l'opération consistant à adapter un circuit intégré à haute tension de type caractéristique pour accomplir ces étapes de commande, utilise une technologie classique. Le As previously described, the operation of adapting a typical high-voltage integrated circuit to accomplish these control steps uses conventional technology. The
microprocesseur habituel qui est incorporé dans le circuit in- usual microprocessor which is incorporated in the internal circuit
tégré accomplit les fonctions de commande qui sont illustrées< conformément à des instructions qui sont introduites dans la tegree performs the control functions that are illustrated <in accordance with instructions that are introduced in the
mémoire morte qui est fonctionnellement associée au micropro- ROM that is functionally associated with the micropro-
cesseur. Un spécialiste de la programmation peut donc préparer un ensemble d'instructions à enregistrer de façon permanente dans la mémoire morte du microprocesseur, ces instructions cessor. A programmer can therefore prepare a set of instructions to permanently record in the microprocessor ROM, these instructions
permettant ensuite au microprocesseur d'exécuter sans diffi- allowing the microprocessor to execute without difficulty
culté le programme de commande. L'algorithme de commande per- cultured the order program. The control algorithm allows
fectionné conforme à un aspect de l'invention est donc simple- made according to one aspect of the invention is therefore simple-
ment introduit dans ces instructions de programmation. introduced in these programming instructions.
Un mode de réalisation représentatif pour l'appareil de réfrigération décrit ci-dessus, qui emploie un tel circuit de commande électronique pour réguler l'application de la puissance alternative entre les moyens de réfrigération et les moyens de dégivrage, afin d'éviter un fonctionnement simultané des moyens respectifs peut comprendre: (a) au moins un relais A representative embodiment for the refrigeration apparatus described above, which employs such an electronic control circuit to regulate the application of the AC power between the refrigeration means and the deicing means, in order to avoid operation simultaneous means may include: (a) at least one relay
piézocéramique ayant une première borne prévue pour être con- piezoceramic having a first terminal intended to be
nectée à une source d'énergie alternative, une seconde borne permettant d'établir une connexion électrique entre la source d'énergie alternative et les moyens de réfrigération dans une position de fonctionnement, et une troisième borne permettant d'établir une connexion électrique entre la source d'énergie connected to an alternative energy source, a second terminal for establishing an electrical connection between the alternative energy source and the refrigeration means in an operating position, and a third terminal for establishing an electrical connection between the energy source
alternative et les moyens de dégivrage dans une seconde posi- alternative and the de-icing means in a second position.
tion de fonctionnement, le relais comprenant en outre un dis- operating mode, the relay further comprising a
positif piézocéramique mobile à flexion, qui est formé par au moins deux lames piézocéramiques planes et pré-polarisées, qui sont fixées dans des orientations parallèles et opposées sur des faces opposées d'au moins une surface conductrice centrale, et qui comportent des surfaces conductrices extérieures qui sont isolées l'une par rapport à l'autre et par rapport à la surface centrale par les épaisseurs des lames piézocéramiques intercalées respectives, le dispositif à flexion comportant en outre une paire de contacts électriques mobiles qui sont placés sur des faces opposées du dispositif à flexion, pour travailler en association avec une paire de contacts électriques fixes piezoceramic positive bending positive, which is formed by at least two plane and pre-polarized piezoceramic blades, which are fixed in parallel and opposite orientations on opposite sides of at least one central conductive surface, and which comprise outer conductive surfaces which are insulated from each other and from the central surface by the thicknesses of the respective interposed piezoceramic blades, the bending device further comprising a pair of movable electrical contacts which are placed on opposite sides of the device to bending, to work in association with a pair of fixed electrical contacts
placés à proximité, les contacts électriques fixes étant con- placed nearby, the fixed electrical contacts being
nectés séparément, d'un côté à une borne dans les moyens de réfrigération, et du côté restant à une borne dans les moyens de dégivrage, et le dispositif à flexion étant conçu de façon à se déformer d'un côté ou de l'autre d'une position centrale separately connected, from one side to a terminal in the refrigeration means, and from the remaining side to a terminal in the de-icing means, and the bending device being designed to deform on one side or the other a central position
que ce dispositif prend au repos, dans une position non exci- that this device takes rest, in a position not exci-
tée, (b) un circuit de commutation de relais qui est branché à (b) a relay switching circuit that is connected to
des lames respectives parmi les lames piézocéramiques pré- respective ones of the piezoceramic slides
polarisées, de façon à appliquer un potentiel continu d'exci- polarized, so as to apply a continuous potential for exci-
tation permettant une déformation sélective du dispositif à flexion sous l'effet de signaux de commande qui sont élaborés pendant le fonctionnement des moyens de réfrigération et de dégivrage, et (c) le circuit de commutation de relais étant connecté de façon directe et ohmique à la source d'énergie alternative et à une borne du relais piézocéramique, de façon sur ce dernier se déforme dans une première direction pour établir un circuit entre la source d'énergie alternative et la a method of selective deformation of the bending device under the effect of control signals which are developed during operation of the refrigerating and defrosting means, and (c) the relay switching circuit being directly and ohmically connected to the alternative energy source and a terminal of the piezoceramic relay, so the latter is deformed in a first direction to establish a circuit between the alternative energy source and the
borne des moyens de réfrigération, ou se déforme dans une se- refrigeration means, or is deformed in a se-
conde direction pour établir un circuit entre la source d'énergie alternative et la borne des moyens de dégivrage, conde direction for establishing a circuit between the alternative energy source and the terminal of the deicing means,
sous la dépendance de la commande qui est exercée par un cir- dependent on the control exercised by a cir-
cuit intégré interconnecté au circuit de commutation. Un re- baked integrated interconnected to the switching circuit. A re-
lais piézocéramique approprié fonctionnant de cette manière, conforme à la figure 4A, décrite ci-dessus, est.de préférence pré-polarisé de façon sélective, et il comporte des moyens de blocage qui sont fixés sur des parties non polarisées et qui The appropriate piezoceramic lip which operates in this manner, according to FIG. 4A, described above, is preferably pre-polarized selectively, and it comprises locking means which are fixed on non-polarized parts and which
sont adjacents au dispositif à flexion pré-polarisé sélective- adjacent to the selective pre-polarized bending device
ment, et supportent ce dernier en porte-à-faux, pour actionner les paires de contacts électriques associés, les parties non polarisées étant électriquement neutres et n'étant soumises à ment, and support the latter cantilever, to actuate the pairs of associated electrical contacts, the unpolarized portions being electrically neutral and not subject to
aucune contrainte mécanique. Un circuit de commutation de re- no mechanical stress. A switching circuit of
lais de type caractéristique qui est employé de cette manière comprend un réseau diode-condensateur destiné à produire le potentiel continu d'excitation correspondant à une tension élevée, et il comprend en outre des résistances d'isolation connectées en série, pour limiter le courant qui est absorbé à characterized in that it comprises a diode-capacitor array for producing the DC potential of excitation corresponding to a high voltage, and further comprises series-connected isolation resistors, for limiting the current which is absorbed to
partir de la source d'énergie alternative. Le circuit de com- from the alternative energy source. The circuit of com
mutation de relais d'un type représentatif comprend également une résistance de charge qui est connectée de façon à appliquer le potentiel d'excitation au relais piézoélectrique, ainsi qu'une première résistance qui est prévue pour décharger la première lame piézocéramique lorsque son excitation a cessé, Relay mutation of a representative type also includes a load resistor that is connected to apply the excitation potential to the piezoelectric relay, as well as a first resistor that is provided to discharge the first piezoceramic blade when its excitation has ceased. ,
et une seconde résistance qui est prévue pour décharger la se- and a second resistance that is intended to unload the se-
conde lame piézocéramique lorsque son excitation a cessé. Un mode de fonctionnement des moyens de dégivrage conforme à piezoceramic blade when its excitation ceased. A mode of operation of the deicing means according to
l'algorithme de commande perfectionné décrit ci-dessus, dé- the advanced control algorithm described above, de-
clenche un cycle de dégivrage sous la dépendance de signaux de commande qui sont fournis par le circuit intégré interconnecté, pour une valeur prédéterminée de 9,5 heures, conformément à la valeur d'intervalle de fonctionnement définie précédemment,- ou triggers a defrost cycle dependent on control signals that are provided by the interconnected integrated circuit, for a predetermined value of 9.5 hours, in accordance with the previously defined operating interval value, - or
bien chaque fois que 48 heures se sont écoulées depuis le der- every 48 hours have elapsed since the last
nier cycle de dégivrage. Il est évident que le fait de faire deny defrost cycle. It is obvious that doing
fonctionner de cette manière l'appareil domestique qui est dé- function in this way the domestic appliance which is de-
crit permet maintenant d'utiliser une unité de commande plus crit now allows to use a more control unit
simple, qu'il est possible d'installer plus aisément entière- simple, that it is possible to install more easily
ment à l'intérieur de l'appareil, et avec des coûts de câblage inside the device, and with wiring costs
réduits, et qu'en outre le fonctionnement de l'appareil coûte- reduced, and that in addition the operation of the apparatus
ra moins cher à un utilisateur.ra cheaper to a user.
L'organigramme que montre la figure 7 représente une The flowchart shown in Figure 7 represents a
séquence d'instructions pré-programmées d'un type caractéris- sequence of pre-programmed instructions of a type
tique pour permettre au circuit intégré considéré ci-dessus de to allow the integrated circuit considered above to
faire fonctionner d'une manière entièrement automatisée l'ap- operate in a fully automated way the
pareil qui est commandé. L'organigramme consiste en une séquen- the same is ordered. The flowchart consists of a sequence
ce de programmes que le microprocesseur exécute continuellement this of programs that the microprocessor runs continuously
de façon cyclique, lorsque le circuit de commande est conti- cyclically, when the control circuit is conti-
nuellement alimenté par le fait que l'appareil commandé est natively fueled by the fact that the apparatus ordered is
connecté à une source d'énergie. La séquence de commande d'en- connected to a power source. The control sequence of
semble est divisée logiquement en plusieurs programmes de com- seems to be logically divided into several
mande. Dans le premier programme portant la désignation "T/Tu", et qui commande le fonctionnement des moyens de réfrigération, la température détectée dans les compartiments de conservation d'aliments est comparée avec la température maximale fixée. Si la température détectée dépasse la température maximale fixée, mande. In the first program bearing the designation "T / Tu", which controls the operation of the refrigeration means, the temperature detected in the food storage compartments is compared with the maximum temperature set. If the detected temperature exceeds the maximum temperature set,
un sous-programme relatif à l'état de fonctionnement du com- a sub-program relating to the state of operation of the com-
presseur est appelé. Dans ce sous-programme, le compresseur est mis en fonctionnement sauf s'il fonctionnait déjà, et le presser is called. In this subroutine, the compressor is operated unless it was already running, and the
temporisateur électronique de dégivrage est déclenché au mo- Electronic defrost timer is triggered automatically.
ment o le compresseur est mis en fonctionnement. Si le com- o the compressor is in operation. If the
presseur est trouvé en fonctionnement, un second sous-pro- presser is found in operation, a second sub-pro-
gramma portant la désignation "TD/TD ou TE/TE " est appelé gramma with the designation "TD / TD or TE / TE" is called
D DS E/TESD DS E / TES
pour déterminer si la valeur du temporisateur de dégivrage dé- to determine whether the value of the defrost timer de-
passe la valeur d'instant de démarrage du dégivrage, ou si une pass the start time value of the defrost, or if a
valeur de temps écoulé dépasse une valeur maximale prédétermi- elapsed time value exceeds a predetermined maximum value.
née de temps écoulé. Si l'un ou l'autre de ces dépassements est constaté dans ce sous-programme, la séquence retourne au point de départ initial. Cependant, si aucun dépassement n'est constaté dans ce dernier sousprogramme, la séquence passe born of time elapsed. If any of these exceedances are found in this routine, the sequence returns to the initial starting point. However, if no overshoot is found in the latter subprogram, the sequence passes
ensuite aux opérations qui consistent à déclencher le fonc- then to the operations of triggering the
tionnement de l'élément chauffant de dégivrage ainsi que du temporisateur d'élément chauffant de dégivrage. Comme on peut en outre le noter sur le dessin, la séquence de commande fait intervenir des sous-programmes supplémentaires au moment du the defrost heating element and the defrost heater timer. As can be further noted in the drawing, the control sequence involves additional subroutines at the time of the
déclenchement des moyens de dégivrage. Le premier sous-pro- triggering the deicing means. The first subpro-
gramme, portant la désignation TH/THF ou TS/TcHAUD, compare la valeur de temporisateur d'élément chauffant de dégivrage avec gram, labeled TH / THF or TS / TcHAUD, compares the defrost heater timer value with
un point de consigne correspondant à une valeur maximale pré- a set point corresponding to a maximum value
déterminée pour l'élément chauffant, et il compare en outre la determined for the heating element, and it compares further the
température de fonctionnement de l'élément chauffant de dégi- operating temperature of the heating element of
vrage avec le point de consigne correspondant à une valeur ma- with the set point corresponding to a manual value
ximale pour l'élément chauffant de dégivrage. Ce sous-pro- maximum for the defrost heating element. This sub-product
gramme continue à être exécuté de façon cyclique aussi long- gram continues to run cyclically as long as
temps qu'aucune valeur correspondant à un dépassement n'est détectée. Cependant, si un dépassement ou l'autre est détecté dans le sousprogramme, le cycle de dégivrage est arrêté et le temporisateur de dégivrage, le temporisateur de temps écoulé et le temporisateur d'élément chauffant sont restaurés à ce time that no value corresponding to an overshoot is detected. However, if either overflow is detected in the subprogram, the defrost cycle is stopped and the defrost timer, elapsed time timer, and heater timer are restored to that time.
moment. Le temporisateur de dégivrage est également redéclen- moment. The defrost timer is also retriggered
ché dans le sous-programme suivant, de façon que sa valeur d'instant de redémarrage puisse être comparée avec une valeur in the next subroutine, so that its restart instant value can be compared with a value
de temps de retard prédéterminée dans le sous-programme sui- predetermined delay time in the subroutine
vant, portant la désignation TH/THS. Ce sous-programme final dans la séquence de commande de dégivrage permet d'introduire une durée de retard avant que le mécanisme du compresseur soit actionné, de façon que la pression du gaz-réfrigérant puisse before, bearing the designation TH / THS. This final subroutine in the defrost control sequence allows a delay time to be introduced before the compressor mechanism is actuated so that the gas-refrigerant pressure can be applied.
s'égaliser, afin d'éviter de faire démarrer le moteur du com- equalize, in order to avoid starting the engine of the com-
presseur avec une contre-pression élevée. Lorsque tous les sousprogrammes associés au fonctionnement des moyens de dégi- vrage sont terminés, la séquence'de commande retourne à son presser with high back pressure. When all the subprograms associated with the operation of the de-icing means are completed, the command sequence returns to its
point de départ. Dans l'accomplissement continu de cycles re- starting point. In the continuous fulfillment of cycles
latifs au fonctionnement des moyens de réfrigération, la sé- the operation of the refrigeration equipment, the se-
quence de commande passe à un programme de scrutation suivant, portant la désignation TL/T/TU, dans lequel les températures détectées dans le compartiment de conservation d'aliments sont the control program proceeds to a subsequent scan program, labeled TL / T / TU, in which the temperatures detected in the food storage compartment are
comparées avec les points de consigne correspondant aux tempé- compared with the setpoints corresponding to the temperatures
ratures supérieure et inférieure. Ce programme de scrutation continue à être exécuté aussi longtemps que les températures eratures upper and lower. This polling program continues to run as long as the temperatures
détectées restent comprises entre les points de consigne éta- detected remain within the set point
blis, et pendant ce contrôle, un sous-programme est exécuté blis, and during this check, a subroutine is executed
pour maintenir le compresseur dans son mode de fonctionnement. to maintain the compressor in its operating mode.
Ce sous-programme ramène la séquence au sous-programme qui- This routine brings the sequence back to the subprogram
était exécuté dans le programme de scrutation précédent, en relation avec le fonctionnement des moyens de réfrigération, si le compresseur esttoujours à Il'arr9t,ou bien il fait passer la séquence à un programme de scrutation qui sera exécuté à la was executed in the previous polling program, in relation to the operation of the refrigeration means, if the compressor is still off, or it passes the sequence to a polling program which will be executed at the
suite si le compresseur est trouvé à l'arrêt. Lorsque le pro- continued if the compressor is found at a standstill. When the
gramme relatif au fonctionnement des moyens de réfrigération - gram relating to the operation of refrigeration equipment -
trouve que la température de fonctionnement dans le comparti- finds that the operating temperature in the compartment
ment de conservation d'aliments n'est pas comprise entre les points de consigne inférieur et supérieur qui ont été établis, maintenance is not included between the lower and upper set points that have been established,
un programme de scrutation suivant est exécuté. Dans ce pro- a subsequent scanning program is executed. In this
gramme de scrutation, un sous-programme détermine la condition de fonctionnement du compresseur, qui est arrêté à ce moment, et ce sousprogramme inverse également le temporisateur de dégivrage. Si le compresseur est trouvé à l'arrêt à ce moment, la séquence de commande passe à un programme de scrutation In the scan program, a subroutine determines the operating condition of the compressor, which is stopped at this time, and this subprogram also reverses the defrost timer. If the compressor is found stopped at this time, the control sequence goes to a polling program
final. Dans ce programme de scrutation final, portant la dési- final. In this final scanning program, carrying the
gnation TE/Ts, la valeur du temporisateur de mesure de temps TE / Ts, the value of the time measuring timer
écoulé est comparée avec la valeur maximale de temps écoulé. elapsed time is compared with the maximum value of elapsed time.
Lorsque la valeur du temporisateur de mesure de temps écoulé dépasse la valeur maximale de temps écoulé, la séquence de commande passe aux sousprogrammes qui déclenchent un cycle de dégivrage. Si la valeur maximale de temps écoulé dépasse la When the value of the elapsed time measurement timer exceeds the maximum time elapsed value, the control sequence proceeds to the subprograms that trigger a defrost cycle. If the maximum value of elapsed time exceeds
valeur de temporisateur de mesure de temps écoulé dans ce pro- timer value of elapsed time in this program
gramme, la séquence retourne simplement au point de départ. gram, the sequence simply returns to the starting point.
L'examen de l'organigramme montre de façon évidente qu'on dis- The examination of the organization chart clearly shows that
pose ainsi de moyens d'actionnement pour la régulation automa- thus provides actuating means for the automatic regulation of
tisée des moyens de réfrigération et de dégivrage, d'une ma- refrigeration and de-icing equipment, a
nière qui évite un fonctionnement simultané des moyens respec- which avoids the simultaneous operation of the means
tifs. Il apparaît en outre de façon évidente que cette régula- tive. It is also obvious that this regulation
tion automatisée de la puissance d'entrée entre les moyens respectifs de réfrigération et de dégivrage, est accomplie automated delivery of the input power between the respective refrigeration and defrosting means is accomplished
avec un meilleur rendement, ce qui permet de réduire le fonc- with a better return, which reduces the
tionnement des moyens de dégivrage dans l'appareil commandé. defrosting means in the controlled apparatus.
La description quii précède montre que l'invention The foregoing description shows that the invention
propose un système de régulation de puissance ayant de larges utilisations qui permet de faire fonctionner un appareil de proposes a power control system having wide uses that makes it possible to operate an apparatus for
refroidissement d'air avec un meilleur rendement. On voit éga- air cooling with better performance. We also see
lement qu'il est possible d'apporter des modifications aux that it is possible to make changes to
procédés, aux moyens de commande et à l'appareil commandé spé- processes, to the control means and to the specially controlled apparatus
cifiques qui sont décrits ici, sans sortir du cadre de l'in- which are described here, without departing from the scope of the
vention. On note par exemple qu'il est possible de programmer aisément dans le circuit intégré employé ici des fonctions de commandes supplémentaires autres que celles décrites ci-dessus de façon spécifique, pour commander de façon plus étendue les vention. It is noted, for example, that it is possible to easily program in the integrated circuit used here additional control functions other than those described above specifically for controlling more extensively the
moyens de réfrigération et de dégivrage. Il est en outre pos- refrigeration and defrosting means. It is also possible
sible d'apporter diverses modifications aux moyens de réfrigé. sible to make various modifications to the means of refrigeration.
ration et aux moyens de dégivrage spécifiques décrits précé- specific de-icing means described above.
demment, tout en conservant les principes de commande qui ont while retaining the control principles that have been
été exposés pour l'invention.have been exposed for the invention.
Claims (10)
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