ES2236975T3 - Controlador y metodo para controlar la operacion de descongelacion en un refrigerador. - Google Patents
Controlador y metodo para controlar la operacion de descongelacion en un refrigerador.Info
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Abstract
Un controlador (1) para controlar una operación de descongelación en un refrigerador que tiene al menos un compartimento de alimentos, al menos un evaporador (2) para refrigerar dicho compartimento de alimentos y un compresor (3) para hacer circular un fluido de refrigeración a través de dicho evaporador, comprendiendo el controlador (1): - medios (4) para controlar una operación de refrigeración de dicho compresor (3); - medios (6) de cronomedición para descongelar dicho evaporador después de expirar un límite de tiempo del periodo de refrigeración; - medios (7) para medir una duración de un intervalo de tiempo de descongelación que termina cuando dicho evaporador (2) ha alcanzado una temperatura de descongelación preestablecida; - medios (8a, 8b) para comparar dicha duración de un intervalo de tiempo de descongelación con una duración de la descongelación objetivo y establecer dicho límite de tiempo del periodo de refrigeración de acuerdo con una desviación de dicho intervalo de tiempo dedescongelación de dicha duración de la descongelación objetivo; caracterizado por - medios (9) para detectar una dispersión térmica de dicho refrigerador; y - medios (10) para determinar dicha duración de descongelación objetivo de acuerdo con dicha dispersión térmica.
Description
Controlador y método para controlar la operación
de descongelación en un refrigerador.
La presente invención se refiere a un controlador
y a un método para controlar una operación de descongelación en un
refrigerador, según el preámbulo de las reivindicaciones 1 y 21. Un
controlador y un método de esta clase se conocen por documento DE 29
45 691.
Por este documento se conoce un controlador para
la descongelación del evaporador de un refrigerador, que de un modo
adaptable controla una operación de descongelación para fundir hielo
acumulado en el evaporador durante un periodo de refrigeración, es
decir durante un periodo de funcionamiento normal del refrigerador
para mantener un compartimiento de alimentos del refrigerador a la
temperatura deseada. Por este documento se conoce que el compresor
del refrigerador se desconecta para iniciar una operación de
descongelación, el tiempo requerido para que el evaporador alcance
una temperatura preestablecida por encima de 0ºC que es
aproximadamente proporcional a la cantidad de hielo acumulada en el
evaporador durante el periodo de refrigeración precedente.
Para reducir la frecuencia de las operaciones de
descongelación y por lo tanto economizar energía, el controlador
conocido retarda una siguiente operación de descongelación mediante
un factor dependiente del tiempo que el evaporador necesita para
alcanzar una temperatura preestablecida durante el periodo de
descongelación. El controlador conocido mide la duración de un
intervalo de tiempo de descongelación hasta que el evaporador ha
alcanzado la temperatura de descongelación preestablecida. Si esta
duración es menor que una duración de descongelación objetivo
predeterminada, el controlador conocido prolonga el periodo de
refrigeración siguiente. Si la duración de la descongelación es
mayor que la mayor duración de descongelación objetivo, el
controlador conocido reduce el periodo de descongelación siguiente y
por tanto adelanta el inicio del periodo de descongelación
siguiente. De esta manera, el controlador conocido economiza energía
realizando menos operaciones en condiciones de bajo régimen de
formación de hielo. De modo similar, si el régimen de formación es
alto, la frecuencia de las operaciones de descongelación se
incrementa garantizando por tanto que el evaporador permanece
largamente exento de hielo y por tanto funciona con elevada
eficiencia.
El tiempo requerido por el evaporador para
alcanzar la temperatura de descongelación preestablecida por encima
de 0ºC, que señala el fin de una operación de descongelación, es
influenciado no solamente por la cantidad de hielo en el evaporador,
particularmente si no se usa una fuente adicional de energía para
acelerar la operación de descongelación. La duración del intervalo
de tiempo de descongelación hasta que el evaporador ha alcanzado la
temperatura de descongelación preestablecida, depende también de la
dispersión térmica a través del aislamiento del aparato
refrigerador. La figura 1a muestra un comportamiento típico de la
temperatura T de evaporador a lo largo del tiempo en una primera
condición A cuando la temperatura ambiente es baja, y en una segunda
condición B cuando la temperatura ambiente es alta. De la figura 1a
puede deducirse que cuando la temperatura ambiente es baja, la
dispersión térmica a través del aislamiento del aparato es baja de
modo que un intervalo t_{1} de tiempo de descongelación es
comparativamente grande. Si la temperatura ambiente es alta, la
dispersión térmica a través del aislamiento del aparato es alta,
resultando un intervalo t_{2} de tiempo de descongelación reducido
hasta que el evaporador ha alcanzado la misma temperatura de
descongelación que en la condición A. En una condición A de
temperatura ambiente, el controlador conocido detectará un intervalo
T_{1} de tiempo de descongelación mayor que la duración de
descongelación objetivo y, consecuentemente, incrementará la
frecuencia de las operaciones de descongelación. En una condición B
de ambiente mostrada en la figura 1a, para la misma cantidad de
hielo que en el caso de la condición A, el controlador detecta un
intervalo t_{2} de tiempo de descongelación más corto que la
duración de descongelación objetivo y, por lo tanto disminuye la
frecuencia de las operaciones de descongelación, es decir aumenta el
periodo de refrigeración entre operaciones de descongelación
consecutivas. Esto muestra que el comportamiento del controlador
conocido es inferior al óptimo, porque en le condición A de ambiente
el controlador mantendrá el periodo de refrigeración mucho más corto
que el necesario y por tanto desperdiciará energía, mientras en la
condición B de ambiente aumentará la cantidad de hielo que acumula
en el evaporador. Esto originará de nuevo que se desperdicie energía
a causa de la reducida eficiencia del evaporador.
El controlador conocido está destinado además a
iniciar una descongelación inmediatamente después de haber expirado
el límite de tiempo del periodo de refrigeración calculado. Esto
tiene el inconveniente de que la duración del intervalo de tiempo de
descongelación hasta que el evaporador ha alcanzado la temperatura
de descongelación preestablecida, depende de la temperatura del
evaporador al final del periodo de refrigeración. La figura 1b
muestra una primera situación A en la que el periodo de
refrigeración termina con la temperatura de evaporador teniendo un
valor comparativamente alto. La figura 1b muestra además una
situación B en la que el periodo de refrigeración termina teniendo
la temperatura de evaporador un valor comparativamente bajo. La
cantidad total de tiempo requerido para que el evaporador alcance la
temperatura de descongelación preestablecida difiere en ambas
situaciones A y B. En la situación A, el controlador conocido
establecerá un límite de tiempo del periodo de refrigeración
diferente al que establecerá en la situación B, debido al error de
regulación en el intervalo de tiempo de descongelación. Esto origina
de nuevo periodos de refrigeración menores que el óptimo y un
consumo de energía incrementado del refrigerador.
Además el controlador conocido reacciona siempre
en las condiciones de congelación pasadas en el evaporador. La
acumulación de hielo en el evaporador generalmente es el resultado
de la apertura de la puerta del refrigerador. Si después de la
operación de descongelación un usuario abre frecuentemente la puerta
de refrigerador en el periodo de refrigeración posterior, la
cantidad de hielo que se acumula realmente en el evaporador puede
diferir sustancialmente de la que se detectó durante la operación de
descongelación anterior.
El controlador conocido no es capaz de reaccionar
apropiadamente en esta situación. No puede impedir que en el
transcurso del periodo de refrigeración actual con muchas aperturas
de puerta se acumule mucho hielo alargando por tanto el tiempo
requerido por el evaporador para alcanzar la temperatura de
descongelación preestablecida. Esto originará que el conocido
controlador acorte el siguiente periodo de refrigeración incluso si
el régimen de acumulación de hielo vuelve a ser el normal. Esto
origina un mayor consumo de energía del refrigerador.
Una situación especial surge con el controlador
conocido cuando el refrigerador funciona a una temperatura ambiente
que es próxima o inferior a la temperatura de descongelación
preestablecida. En estas circunstancias la operación de
descongelación no terminará en un periodo de tiempo razonable porque
la temperatura de evaporador se aproxima solamente con lentitud a la
temperatura de descongelación preestablecida. La temperatura de los
alimentos en un compartimento congelador del refrigerador se elevará
reduciendo su conservación. Si la temperatura ambiente se eleva más
tarde por encima de la temperatura de descongelación preestablecida,
la operación de descongelación terminará y el alimento descongelado
volverá a congelarse. Esto presenta un riesgo apara la salud debido
al consumo de un alimento descongelado y vuelto a congelar.
Un objeto de la presente invención es, por lo
tanto, proporcionar un controlador y un método para controlar una
operación de descongelación en un refrigerador tales que el
refrigerador pueda funcionar eficientemente en cuanto al consumo de
energía en condiciones de temperatura ambiente que varíen.
Según la presente invención, este objeto se logra
como se define en las reivindicaciones 1 y 21. Según la presente
invención, la dispersión térmica del refrigerador se detecta, y la
duración de la descongelación objetivo se ajusta de acuerdo con la
dispersión térmica detectada. La dispersión térmica del refrigerador
depende de la temperatura ambiente del refrigerador. Por lo tanto es
conveniente detectar la dispersión térmica mediante medios de
detección de la temperatura ambiente del refrigerador. La
temperatura ambiente del refrigerador puede ser detectada por medio
de un sensor de temperatura ambiente o mediante medios de estimación
de la temperatura ambiente basados en el régimen de elevación de la
temperatura de evaporador cuando el compresor está desconectado, o
basados en el régimen de descenso de la temperatura de evaporador
cuando el compresor está conectado o, preferiblemente, basados en
una relación entre estos regímenes.
Mediante el ajuste de la duración de la
descongelación objetivo de acuerdo con la dispersión térmica del
refrigerador, la presente invención permite adaptar la duración de
los periodos de refrigeración a la cantidad real de hielo acumulada
en el evaporador esencialmente con independencia de las condiciones
de ambiente del refrigerador. La presente invención por lo tanto
mejora la eficiencia de la energía de un refrigerador con una
función de descongelación adaptable y permite una descongelación
adaptable que no requiere un calentador en el evaporador para
acelerar la operación de descongelación.
El tiempo de descongelación objetivo óptimo puede
ser determinado durante los ensayos de desarrollo del aparato
refrigerador a un cierto número de diferentes temperaturas
ambientales a las que el aparato se prevé que estará sometido
durante su utilización. Estas diversas duraciones de la
descongelación asociadas con diversas temperaturas ambientales
pueden ser almacenadas en una memoria y ser usadas al final de cada
descongelación para calcular un nuevo valor para el siguiente
periodo de refrigeración. También, puede ser usada una lógica
detectivesca. Alternativamente, la duración de la descongelación
objetivo puede ser calculada por medio de una fórmula matemática en
función de la dispersión térmica detectada. Por ejemplo, una
duración de la descongelación objetivo nominal de 30 minutos a 25ºC
puede ser ajustada mediante un factor proporcional a la desviación
de la temperatura de los 25ºC. Para calcular las duraciones de la
descongelación objetivo una aproximación lineal puede ser
suficiente. Preferiblemente, la duración de la descongelación
objetivo se calcula como una función de la dispersión térmica con un
término lineal y/o un término cuadrático. Un controlador según la
presente invención se ejecuta preferiblemente usando un
microprocesador, y dicha tabla de consulta o dicha rutina de cálculo
de duración de la descongelación objetivo puede ser almacenada en la
memoria de solo lectura del microprocesador o medio de
almacenamiento no volátil similar. La complejidad de la programación
resultante está al alcance de la capacidad de un microprocesador de
4 bits u 8 bits de bajo coste.
Preferiblemente, el controlador según la presente
invención mide el periodo de refrigeración en términos de tiempo de
funcionamiento de compresor en vez de en términos de tiempo total
entre operaciones de descongelación. La razón para ello radica en
que la cantidad de hielo acumulada en el evaporador puede ser
considerada como aproximadamente proporcional al tiempo de marcha
acumulado del compresor. No obstante, es posible utilizar el tiempo
total, es decir los periodos de conexión (ON) y los periodos de
desconexión (OFF) del compresor durante el funcionamiento de la
refrigeración, para determinar el periodo de refrigeración.
Para evitar que la duración del intervalo de
tiempo de descongelación varíe al azar a causa de las diferentes
temperaturas del evaporador al final de un periodo de refrigeración,
el controlador según la presente invención empieza preferiblemente
una descongelación a una temperatura fija de evaporador garantizando
por tanto que la operación de descongelación está regulada siempre
entre dos temperaturas fijas. La temperatura de evaporador fijada a
la que la descongelación puede ser iniciada puede variar según el
tipo de aparato. La temperatura de evaporador fijada a la que se
inicia la descongelación se programa preferiblemente en la memoria
del microcontrolador en el momento de fabricación, por ejemplo
mediante la utilización de una EEPROM (Memoria de Solo Lectura,
Programable, que puede ser Borrada Eléctricamente) u otro tipo de
memoria programable no volátil. Puede ser conveniente por ejemplo
iniciar una descongelación después de expirar el límite de tiempo
del periodo de refrigeración cuando el evaporador alcanza un umbral
de temperatura inferior que es el punto de interrupción del
termostato. Esto garantiza que la descongelación se inicia con una
temperatura más baja en el compartimento de alimentos evitando por
tanto elevaciones de temperatura excesivas durante la operación de
descongelación.
Para enfrentarse de la manera indicada
anteriormente con variaciones en el intervalo de tiempo de
descongelación, no es esencial proporcionar medios para detectar una
dispersión térmica, y para determinar la duración de la
descongelación objetivo de acuerdo con la dispersión térmica
detectada. En vez de así, este problema puede ser resuelto usando
una duración de la descongelación objetivo preestablecida.
Para permitir una rápida reacción a los cambios
en las condiciones de formación de hielo en el evaporador, es
ventajoso reducir el periodo de refrigeración, es decir el tiempo en
el siguiente periodo de descongelación, una cantidad proporcional al
tiempo que la puerta está abierta durante el periodo de
refrigeración comprendido entre periodos de descongelación, o
proporcional al número de veces que se abre la puerta durante ese
periodo. De nuevo, este problema puede ser también resuelto de la
manera descrita en esta memoria, independientemente de si se usa una
duración de la descongelación objetivo preestablecida convencional o
de si la duración de la descongelación objetivo se determina en base
a una dispersión térmica detectada del refrigerador.
Para evitar que en unas condiciones de
temperatura ambiente baja la operación de descongelación
posiblemente no termine, es ventajoso, imponer un límite de tiempo
en la operación de descongelación. Es decir, si el evaporador no ha
alcanzado la temperatura de descongelación preestablecida en un
intervalo de tiempo dado, la operación de descongelación es
finalizada por un regulador seguro a prueba de fallos y se recupera
la regulación de temperatura normal. Alternativamente, para
garantizar la retirada total de hielo, puede ser encendido un
calentador de compartimento. El calentador de compartimento puede
tener la forma de un elemento de calentamiento resistivo o puede ser
la luz interior dentro del compartimento de alimentos. Esta
originará que la temperatura del evaporador se eleve a la
temperatura de descongelación preestablecida en cuyo punto la
descongelación finaliza y se reanuda la regulación de temperatura
normal. De nuevo, el problema también puede ser resuelto de la
manera descrita en esta memoria, independientemente de si se usa una
duración de descongelación objetivo preestablecida convencional o de
si la duración de la descongelación objetivo se determina en base a
una dispersión térmica detectada del refrigerador.
A continuación se describirán realizaciones
preferidas de la presente invención con referencia a los dibujos que
se acompañan:
la figura 1a muestra gráficos de tiempo para
ilustrar la dependencia de la duración de un intervalo de tiempo de
descongelación con relación a la temperatura ambiente;
la figura 1b muestra gráficos de tiempo para
ilustrar la dependencia de la duración de un intervalo de tiempo de
descongelación con relación a la temperatura de evaporador al final
de un periodo de refrigeración;
la figura 2 muestra una realización de un
controlador para controlar una operación de descongelación en un
refrigerador de acuerdo con la presente invención;
la figura 3 muestra una segunda realización de un
controlador para controlar una operación de descongelación según la
presente invención;
la figura 4a muestra una tercera realización de
un controlador para controlar una operación de descongelación según
la presente invención;
la figura 4b muestra un gráfico de tiempos para
ilustrar el funcionamiento de un controlador según la realización de
la figura 4a; y
la figura 5 muestra una cuarta realización de un
controlador para controlar una operación de descongelación según la
presente invención.
La figura 2 muestra una primera realización de un
controlador para controlar una operación de descongelación en un
refrigerador de acuerdo con la presente invención. El número 1 de
referencia en la figura 2 designa el controlador. El número 2 de
referencia designa un evaporador conectado a través de medios de
tubería 3a y 3b a un compresor 3 para hacer circular fluido
refrigerado a través del evaporador 2 y conseguir un efecto de
refrigeración. El número 22 de referencia designa un sensor de
temperatura montado en contacto térmico con el evaporador 2. El
número 4 de referencia designa un controlador de refrigeración para
realizar la regulación de temperatura normal dentro de un
compartimiento de alimentos del refrigerador. El controlador 4 de
refrigeración recibe una entrada del sensor 22 de temperatura de
evaporador y controla el funcionamiento del compresor 3. El
controlador de refrigeración puede ser cualquier clase de
controlador de temperatura, por ejemplo un bien conocido controlador
de dos puntos que mantiene la temperatura del evaporador durante un
periodo de refrigeración entre un umbral de baja temperatura y un
umbral de alta temperatura. El número 5 de referencia designa un
indicador de temperatura ajustable de usuario para establecer una
temperatura deseada en el compartimiento de alimentos. El número 6
de referencia designa unos medios de cronomedidor para inhibir la
regulación de temperatura normal del controlador 4 de refrigeración
después de expirar un límite de tiempo del periodo de refrigeración.
Los medios 6 de cronomedidor tienen una entrada de disparador para
disparar el cronomedidor. Tienen además una entrada para establecer
un valor para el límite de tiempo del periodo de refrigeración.
Después de haber sido disparado el cronomedidor a través de su
entrada de disparador, enviará una señal de inhibición al
controlador 4 de refrigeración después de expirar el límite de
tiempo del periodo de refrigeración establecido. En esta
realización, durante el periodo de refrigeración el cronomedidor 6
mide el tiempo de funcionamiento del compresor y no mide el tiempo
cuando el compresor está desconectado. Con este fin el cronomedidor
6 recibe del controlador de refrigeración una indicación sobre el
estado de funcionamiento del compresor.
El número 7 de referencia designa una unidad para
medir una duración de la descongelación. La unidad 7 recibe una
entrada del sensor 22 de temperatura del evaporador. Recibe además
un valor de la temperatura de descongelación preestablecido. También
recibe una entrada del cronomedidor 6 que indica cuando ha sido
alcanzado un límite de tiempo del periodo de refrigeración y se
inicia una operación de descongelación. La unidad 7 para medir una
duración de la descongelación inicia una medición del tiempo siempre
que recibe esta indicación del cronomedidor 6. La unidad 7 termina
la medición del intervalo de tiempo de descongelación cuando la
temperatura medida por el sensor 22 en el evaporador ha alcanzado la
temperatura de descongelación preestablecida. La unidad 7 envía la
duración real de la descongelación así determinada a un comparador
8a. El comparador 8a compara la duración real de la descongelación
medida por la unidad 7 con la duración de la descongelación objetivo
y envía una diferencia entre la duración de la descongelación real y
la duración de la descongelación objetivo a una unidad 8b que
calcula un nuevo límite de tiempo del periodo de refrigeración
basado en la desviación de la duración real de la descongelación de
la duración de descongelación objetivo. El límite de tiempo
calculado a su vez es aplicado al cronomedidor 6 para establecer el
límite de tiempo del periodo de descongelación siguiente.
El número 8 de referencia designa unos medios
para detectar una temperatura ambiente del refrigerador. La
temperatura ambiente detectada por la unidad 9 es aplicada en una
unidad 10 para determinar una duración de descongelación objetivo
basada en la temperatura ambiente detectada. La duración de la
descongelación objetivo así determinada se aplica en el comparador
8a.
En esta realización, el detector 9 de la
temperatura ambiente es un sensor de temperatura montado en el
refrigerador en un lugar adecuado para medir la temperatura
ambiente. La unidad 10 para determinar una duración de la
descongelación objetivo recibe la temperatura ambiente detectada y
convierte la temperatura detectada en un valor digital. Este valor
digital de la temperatura es usado entonces por la unidad 10 para
consultar una tabla que almacena valores de duración de la
descongelación objetivo para una diversidad de diferentes valores de
la temperatura ambiente. Dependiendo de si el cronomedidor 6, la
unidad 7 para medir la duración de la descongelación, el comparador
8a y la unidad 8b para calcular un límite de tiempo de periodo de
refrigeración están ejecutados con tecnología digital o analógica la
duración de la descongelación objetivo obtenida en la tabla de la
unidad 10 se aplica en el comparador 8a para determinar digitalmente
una desviación entre la duración de la descongelación real y la
duración de la descongelación objetivo, o la unidad 10 convierte un
valor leído de su tabla de consulta en un valor analógico para que
sea procesado más adelante en el comparador 8a.
Preferiblemente, el controlador 1 de esta
realización se ejecuta en tecnología digital mediante medios que
programan las funciones del cronomedidor 6, la unidad 7 para medir
la duración de la descongelación, el comparador 8a, la unidad 8b
para calcular un nuevo límite de tiempo de refrigeración y la unidad
10 en un microcontrolador. El microcontrolador tiene preferiblemente
medios de conversión A/D en el chip, para procesar las señales
analógicas proporcionadas por el sensor 22 de temperatura y el
sensor 9 de temperatura para detectar la temperatura ambiente.
Preferiblemente, el microcontrolador ejecuta además las funciones de
control del controlador 4 de refrigeración.
La figura 3 muestra una segunda realización de un
controlador para controlar una operación de descongelación de un
refrigerador de acuerdo con la presente invención.
Todos los elementos en la figura 3 idénticos a, o
que se corresponden con, los elementos en la figura 2 han sido
designados con los mismos números de referencia. La descripción de
estos elementos efectuada con respecto a la figura 2 se aplica de
modo similar a la realización de la figura 3, a menos que se afirme
otra cosa en lo que sigue.
La realización de la figura 3 difiere de la
realización de la figura 2 en los medios 9 de detección de la
temperatura ambiente. Según la segunda realización de la figura 3,
los medios 9 de detección de la temperatura ambiente reciben una
señal procedente del sensor 22 de temperatura en el evaporador 2. Se
recibe además una señal del controlador 4 de refrigeración que
indica el estado de funcionamiento del compresor, es decir si el
compresor está actualmente en el estado de conexión ON o de
desconexión OFF. La realización de la figura 3 es ventajosa porque
los medios 9 de detección de la temperatura ambiente no requieren un
sensor de temperatura separado para detectar la temperatura
ambiente. En vez de este, los medios 9 de detección de la
temperatura ambiente estiman la dispersión térmica del refrigerador
basándose en la curva de la temperatura 22 de evaporador.
Preferiblemente, los medios 9 de detección de la temperatura
ambiente calculan un régimen de elevación de la temperatura de
evaporador cuando el compresor está desconectado. Calculan además un
régimen de descenso de la temperatura de evaporador cuando el
compresor está conectado. Entonces se calcula la relación de dicho
régimen de elevación con dicho régimen de reducción. Esta relación
indica la dispersión térmica del refrigerador, en gran parte
independiente de las variaciones de carga de alimentos en el
compartimento de alimentos del refrigerador.
Estos regímenes de elevación y descenso pueden
ser medidos a lo largo de un periodo de tiempo constante o a lo
largo de un cambio de temperatura constante. Un modo sencillo de
determinar el régimen de cambio a lo largo de una temperatura
constante es medir el tiempo t_{off} que el compresor está
desconectado y el tiempo t_{on} que el compresor está conectado,
durante la regulación de temperatura normal del controlador 4 de
refrigeración, es decir en el curso de un periodo de refrigeración.
La relación t_{on}/t_{off} es esencialmente equivalente a la
relación del régimen de elevación de la temperatura de evaporador
cuando el compresor está desconectado con respecto al régimen de
descenso de la temperatura de evaporador cuando el compresor está
conectado, en tanto que el umbral de temperatura baja y el umbral de
temperatura alta usados por el controlador 4 de refrigeración que
controla el compresor 3, permanecen sin cambios. Por tanto, si los
medios 9 de detección de la temperatura ambiente están destinados a
evaluar la dispersión térmica del refrigerador a partir de la
relación t_{on}/t_{off}, entonces los medios 9 de detección de
la temperatura ambiente no necesitan recibir una señal del sensor 22
de temperatura.
La relación de la dispersión térmica se calcula
preferiblemente mediante la unidad 9 en una base continua en el
curso de cada periodo de refrigeración. Cada vez que el compresor
cambia su estado de funcionamiento de "conectado" a
"desconectado" o de "desconectado" a "conectado", la
unidad 9 proporciona un nuevo valor para la relación de dispersión
térmica a la unidad 10. Para evitar una influencia adversa de
factores de perturbación como las largas o frecuentes aperturas de
puerta o la introducción de alimentos extremadamente calientes o
fríos en el compartimento de alimentos, durante la evaluación de la
dispersión térmica, es ventajoso proporcionar los medios 9 de
dispersión térmica con medios para detectar si dicha relación de
dispersión térmica calculada es estable o no. Con este fin, la
unidad 9 puede ser proporcionada con lugares de memoria para
almacenar un número predeterminado de relaciones de dispersión
térmica precedentes, y con medios para investigar si las relaciones
de dispersión térmica almacenadas difieren unas de otras en más de
una varianza de umbral predeterminada. Cada vez que una nueva
relación de dispersión térmica es calculada por la unidad 9, la
relación de dispersión térmica más antigua en dichos lugares de
memoria es sustituida por la más nueva. Si la diferencia entre las
relaciones de dispersión térmica almacenadas es menor que dicho
umbral de varianza predeterminado, la relación de dispersión térmica
detectada será usada entonces por la unidad 10 para calcular una
duración de la descongelación objetivo actualizada basándose en las
condiciones de ambiente detectadas. Por otra parte, la unidad 10
mantendrá la duración de la descongelación objetivo enviada a la
unidad 8a sin cambios hasta que las condiciones para detectar una
relación de dispersión térmica hayan sido estabilizadas, es decir,
hasta que todas las relaciones de dispersión térmica almacenadas en
la unidad 9 difieran unas de otras en no más de dicho umbral de
varianza predeterminado.
La unidad 8b para determinar un límite de tiempo
de periodo de refrigeración actualizado basado en una desviación de
la duración de la descongelación real de la duración de la
descongelación objetivo dada por la unidad 10, puede ser
proporcionada para que incremente el límite de tiempo del periodo de
refrigeración cada vez que la duración de la descongelación real sea
menor que la duración de la descongelación objetivo, y para que
disminuya el límite de tiempo del periodo de refrigeración cada vez
que la duración de la descongelación real haya sido hallada mayor
que la duración de la descongelación objetivo. En la alternativa, la
unidad 8b puede contener una tabla de consulta para almacenar una
pluralidad de límites de tiempo de periodo de refrigeración
asociados con los respectivos valores de desviación de duración de
la descongelación.
La unidad 7 para medir la duración de la
descongelación real comprende un contador de tiempo cuyo
funcionamiento es iniciado cuando se recibe un fin de la señal de
periodo de refrigeración procedente del cronomedidor 6. El contador
de tiempo detiene el recuento cuando un comparador para comparar la
temperatura de evaporador real del sensor 22 de temperatura con un
valor de la temperatura de descongelación preestablecida indica que
la temperatura 22 de evaporador ha alcanzado la temperatura de
descongelación preestablecida. En esta etapa la unidad 7 envía el
fin de la señal de descongelación para disparar el cronomedidor 6
para que inicie un nuevo periodo de refrigeración. La unidad 7 envía
entonces además el valor de duración de la descongelación real al
comparador 8a.
La figura 4a muestra una tercera realización de
un controlador según la presente invención. Esta realización difiere
de la realización mostrada en la figura 2 en que se proporciona una
unidad 11 para actualizar el límite de tiempo del periodo de
refrigeración establecido en el cronomedidor 6. La unidad 11 para
actualizar el límite de tiempo del cronomedidor 6 recibe una entrada
de un sensor 12 de posición de puerta. Todos los restantes elementos
de la figura 4a son idénticos a los correspondientes elementos de la
figura 2 y están designados con los mismos números de referencia, de
modo que no es necesario repetir su descripción.
La realización de la figura 4a atiende al
problema de que el límite de tiempo del periodo de refrigeración
calculado en la unidad 8b y establecido en el cronomedidor 6, ha
sido determinado basándose en la duración de la operación de
descongelación precedente. Si en el transcurso del periodo de
refrigeración hay frecuentes o largas aperturas de puerta, el límite
de tiempo para el periodo de refrigeración calculado por la unidad
8b ya no está actualizado.
La unidad 11 para actualizar el límite de tiempo
del periodo de refrigeración mide el tiempo total durante el cual la
puerta del compartimento de alimentos del refrigerador está abierta
durante el periodo de refrigeración. El tiempo total medido es
recibido por el cronomedidor 6, y el cronomedidor 6 sustrae el
recuento de tiempo total actual del periodo actual de tiempo
restante hasta que se alcanza el límite de tiempo del periodo de
refrigeración. Tan pronto como el límite de tiempo del periodo de
refrigeración actualizado ha sido alcanzado, el periodo de
descongelación se inicia y el cronomedidor 6 envía una señal a la
unidad 11 para restablecer el contador del tiempo de apertura de la
puerta. Por medio de la unidad 11 que se proporciona para actualizar
el límite de tiempo del periodo de refrigeración, el controlador
según esta realización es capaz de reducir el periodo de
refrigeración basándose en una estimación de la acumulación de hielo
adicional debida a las aperturas de puerta sin esperar a la medición
siguiente de una duración de la descongelación. Un controlador según
esta realización puede, por lo tanto, hacer frente rápidamente a los
cambios en las condiciones de formación de hielo reales del
evaporador y mantener la operación de descongelación del
refrigerador eficiente energéticamente.
En la alternativa a la medición del periodo de
tiempo total de puerta abierta durante un periodo de refrigeración,
la unidad 11 puede ser proporcionada para contar el número de veces
que se abre la puerta durante el periodo de refrigeración. Esta
alternativa es, no obstante, peor al recuento del periodo de tiempo
total que la puerta está abierta porque no es capaz de reaccionar
apropiadamente a la situación en la que se abre la puerta del
compartimento de alimentos y se deja abierta.
Aunque la realización de la figura 4a incluye una
unidad 10 para calcular una duración de la descongelación objetivo y
una unidad 9 para detectar una temperatura ambiente del
refrigerador, las unidades 9 y 10 no son imprescindibles para
resolver el problema, y permitir que el controlador para controlar
una operación de descongelación de un refrigerador reaccione
rápidamente a cambios en las condiciones de formación de hielo del
evaporador debidos a frecuentes o largos periodos de apertura de la
puerta.
La figura 4b es un gráfico de tiempos que ilustra
el comportamiento de la temperatura de evaporador y la secuencia de
periodos de refrigeración y periodos de descongelación según la
tercera realización mostrada en la figura 4a. El gráfico de tiempo
de la figura 4b muestra un periodo n de refrigeración y la
temperatura T de evaporador en el transcurso del periodo n de
refrigeración. Ninguna apertura de puerta tiene lugar durante ese
periodo n. Al final del periodo n de refrigeración tiene lugar una
enésima operación de descongelación. La duración medida del enésimo
periodo de descongelación influencia la duración del siguiente
periodo (n+1) de refrigeración. Durante ese periodo n+1 de
refrigeración tienen lugar aperturas de puerta, como se indica en la
parte inferior de la figura 4b. La duración de estas aperturas de la
puerta es medida por la unidad 11 para actualizar el límite de
tiempo del periodo de refrigeración, y la medición real es sustraída
del tiempo medido en el cronomedidor 6 que indica el tiempo restante
del periodo n+1 de refrigeración. Esto tiene el efecto mostrado en
la figura 4b de que el periodo n+1 de refrigeración total con
aperturas de puerta en el mismo, es más corto que el periodo de
refrigeración n. La actualización del límite de tiempo del periodo
de refrigeración basada en las aperturas de puerta tiene además el
efecto de que también la duración de la descongelación de orden
(n+1)_{ima} no es significativamente diferente de la
duración de la descongelación enésima puesto que la acumulación
incrementada de hielo en el evaporador debida a la puerta del
refrigerador que ha sido abierta, es compensada por medio del
adelanto de la siguiente operación de descongelación, de modo que en
el periodo n de refrigeración y en el periodo n+1 de refrigeración
la cantidad máxima de hielo acumulada en el evaporador es
sustancialmente la misma.
La figura 5 muestra una cuarta realización de un
controlador para controlar una operación de descongelación según la
presente invención. La realización de la figura 5 difiere de la
realización de la figura 2 en la provisión de una unidad 13 de
retardo en la trayectoria de la señal de inhibición enviada por el
cronomedidor 6. Esta realización atiende el problema que surge
cuando el aparato refrigerador funciona a una temperatura ambiente
menor que la temperatura de descongelación preestablecida, la
operación de descongelación no terminará porque el evaporador 2
posiblemente no alcanzará la temperatura de descongelación
preestablecida que es usada por la unidad 7 para medir la duración
de la descongelación. Bajo la condición de que la temperatura
ambiente del refrigerador es menor que la temperatura de
descongelación preestablecida, la unidad 7 no indicará por tanto un
final del periodo de descongelación y el cronomedidor 6 no volverá a
disparar el inicio de un nuevo periodo de refrigeración. Para hacer
el funcionamiento del controlador según la presente invención se
detenga con seguridad cuando la temperatura ambiente se baja, la
realización de la figura 5 envía la señal de inhibición del
cronomedidor 6 a la unidad 13 de retardo. La unidad 13 de retardo
pasa la señal de inhibición al controlador 4 de refrigeración
siempre que un intervalo de retardo preestablecido por la unidad 13
empieza con la llegada de la señal de inhibición no haya sido
excedido. Si la señal de inhibición enviada por el cronomedidor 6
predomina durante más de un intervalo de retardo preestablecido en
la unidad 13, esta unidad no pasará ya la señal de inhibición al
controlador 4 de refrigeración de modo que el controlador 4 de
refrigeración podrá entonces reanudar la operación de controlar la
temperatura normal. Tan pronto como el cronomedidor 6 es disparado
de nuevo por la unidad 7, el cronomedidor 6 conmuta desconectando la
señal de inhibición y la unidad 13 de retardo es restablecida de
modo que se puede reanudar un funcionamiento normal del controlador
para controlar la descongelación.
Aunque la realización de la figura 5 se ha
descrito incluyendo las unidades 9 y 10 para detectar una
temperatura ambiente del refrigerador y para calcular una mayor
duración de la descongelación basada en la dispersión térmica del
refrigerador, tales unidades no son imprescindibles para resolver el
problema atendido por la realización de la figura 5. Para resolver
este problema es posible, por lo tanto, sustituir en la figura 5 la
unidad 9 para detectar una temperatura ambiente y la unidad 10 para
determinar una duración de la descongelación objetivo por unos
medios para proporcionar una duración de la descongelación objetivo
preestablecida.
Claims (22)
1. Un controlador (1) para controlar una
operación de descongelación en un refrigerador que tiene al menos un
compartimento de alimentos, al menos un evaporador (2) para
refrigerar dicho compartimento de alimentos y un compresor (3) para
hacer circular un fluido de refrigeración a través de dicho
evaporador, comprendiendo el controlador (1):
- medios (4) para controlar una operación de
refrigeración de dicho compresor (3);
- medios (6) de cronomedición para descongelar
dicho evaporador después de expirar un límite de tiempo del periodo
de refrigeración;
- medios (7) para medir una duración de un
intervalo de tiempo de descongelación que termina cuando dicho
evaporador (2) ha alcanzado una temperatura de descongelación
preestablecida;
- medios (8a, 8b) para comparar dicha duración de
un intervalo de tiempo de descongelación con una duración de la
descongelación objetivo y establecer dicho límite de tiempo del
periodo de refrigeración de acuerdo con una desviación de dicho
intervalo de tiempo de descongelación de dicha duración de la
descongelación objetivo; caracterizado por
- medios (9) para detectar una dispersión térmica
de dicho refrigerador; y
- medios (10) para determinar dicha duración de
descongelación objetivo de acuerdo con dicha dispersión térmica.
2. El controlador según la reivindicación 1,
caracterizado porque
- dichos medios (9) para detectar una dispersión
térmica comprenden un sensor de temperatura para detectar una
temperatura ambiente.
3. El controlador según la reivindicación 1,
caracterizado porque
- dichos medios (9) para detectar una dispersión
térmica están destinados a estimar una temperatura ambiente del
refrigerador en base a un régimen de elevación de la temperatura de
evaporador cuando el compresor (3) está desconectado y/o en base a
un régimen de descenso de la temperatura de evaporador cuando dicho
compresor (3) está conectado.
4. El controlador según la reivindicación 3,
caracterizado porque
- dichos medios (9) para detectar una dispersión
térmica están destinados a estimar la temperatura ambiente de dicho
refrigerador en base a una relación de la dispersión térmica de
dicho régimen de elevación de la temperatura de evaporador cuando
dicho compresor (3) está desconectado con la de dicho régimen de
elevación de la temperatura de evaporador cuando dicho compresor (3)
está conectado.
5. El controlador según la reivindicación 4,
caracterizado porque
- dichos medios (9) para detectar una dispersión
térmica están destinados a medir un periodo de tiempo de desconexión
OFF y un periodo de tiempo de conexión ON del compresor (3) durante
dicho periodo de refrigeración y a evaluar dicha relación entre las
dispersiones térmicas basada en una relación de dicho periodo de
tiempo ON de compresor con dicho periodo de tiempo OFF de compresor
o en base a una relación de dicho periodo de tiempo ON de compresor
con una suma de dicho periodo de tiempo ON de compresor y dicho
periodo de tiempo OFF de compresor.
6. El controlador según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque
- dichos medios (10) para determinar una duración
de la descongelación objetivo comprenden medios de memoria para
almacenar una tabla de consulta que comprende una pluralidad de
valores de las temperaturas ambientes y los valores de duración de
la descongelación objetivo.
7. El controlador según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque
- dichos medios (10) para determinar una duración
de la descongelación objetivo están destinados a calcular un valor
de desplazamiento como una función de una desviación de dicha
temperatura ambiente de un valor de la temperatura ambiente nominal,
y a calcular dicha duración de la descongelación objetivo.
8. El controlador según la reivindicación 7,
caracterizado porque
- dicha función es una función lineal, una
función cuadrática o una función que tiene un término lineal y un
término cuadrático.
9. El controlador según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque
- dichos medios (8a, 8b) para comparar dicho
intervalo de tiempo de descongelación con una duración de
descongelación objetivo y establecer dicho límite de tiempo del
periodo de refrigeración de acuerdo con una desviación de dicho
intervalo de tiempo de descongelación de dicha duración de
descongelación objetivo incluye medios de memoria para almacenar una
tabla de consulta que comprende una pluralidad de valores de la
duración de descongelación objetivo, valores de intervalo de tiempo
de descongelación y valores límite de tiempo de periodo de
refrigeración asociados.
10. El controlador según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque
- dichos medios (8a, 8b) para comparar dicho
intervalo de tiempo de descongelación con una duración de
descongelación objetivo y establecer dicho límite de tiempo del
periodo de refrigeración de acuerdo con una desviación de dicho
intervalo de tiempo de descongelación de dicha duración de
descongelación objetivo están destinados a incrementar dicho límite
de tiempo del periodo de refrigeración si dicho intervalo de tiempo
de descongelación es menor que dicha duración de descongelación
objetivo, y a disminuir dicho límite de tiempo de periodo de
refrigeración si dicho intervalo de tiempo de descongelación es
mayor que dicha duración de descongelación objetivo.
11. El controlador según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por
- medios (12) para detectar si una puerta de
dicho compartimento de alimentos está abierta, y para acumular un
periodo de tiempo de puerta abierta durante cada periodo de
refrigeración; y
- medios (11) para reducir dicho límite de tiempo
del periodo de refrigeración de acuerdo con dicho periodo de tiempo
de puerta abierta acumulado.
12. El controlador según la reivindicación 11,
caracterizado porque
- dichos medios (11) para reducir dicho límite de
tiempo del periodo de refrigeración están destinados a reducir dicho
límite de tiempo del periodo de refrigeración en proporción a dicho
periodo de tiempo de puerta abierta acumulado o en proporción a un
recuento de las aperturas de puerta.
13. El controlador según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque
- dichos medios (7) de medición del intervalo de
tiempo de descongelación están destinados a iniciar la medición de
dicho intervalo de tiempo al expirar dicho límite de tiempo del
periodo de refrigeración.
14. El controlador según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 12, caracterizado por
- dichos medios (6) de cronomedición para inhibir
un funcionamiento de dicho compresor (3) después de expirar un
límite de tiempo del periodo de refrigeración y descongelar dicho
evaporador están destinados a recibir una señal que indique una
temperatura real de dicho evaporador (2); y
- para inhibir el funcionamiento de dicho
compresor (3) e iniciar la descongelación de dicho evaporador (2)
cuando dicho límite de tiempo del periodo de refrigeración ha
expirado y dicha temperatura de evaporador ha llegado a estar por
debajo de una temperatura de inicio de la descongelación
predeterminada;
- estando dichos medios (7) de medición del
intervalo de tiempo de descongelación destinados a iniciar la
medición de dicho intervalo de tiempo de descongelación cuando dicha
temperatura de evaporador ha alcanzado dicha temperatura de inicio
de la descongelación.
15. El controlador según la reivindicación 14,
caracterizado porque
- dichos medios (6) de cronomedición están
destinados a iniciar una fase de compresor ON adicional cuando dicho
intervalo de tiempo del periodo de refrigeración expira y dicha
temperatura de evaporador está por encima de dicha temperatura de
inicio de la descongelación preestablecida, y terminar dicha fase
de compresor ON adicional cuando dicho evaporador (2) ha alcanzado
dicha temperatura de inicio de la descongelación.
16. El controlador según las reivindicaciones 14
ó 15, caracterizado porque
- dichos medios (4) para controlar una operación
de refrigeración están destinados a activar dicho compresor (3)
cuando la temperatura de evaporador ha alcanzado un umbral de
temperatura superior, y a desconectar dicho compresor (3) cuando la
temperatura de evaporador ha alcanzado un umbral de temperatura
inferior;
- siendo dicha temperatura de iniciación de la
descongelación dicho umbral de temperatura inferior.
17. El controlador según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por
- medios (13) para permitir el funcionamiento de
dicho compresor (3) cuando dicho intervalo de tiempo de
descongelación excede un límite de tiempo del periodo de
descongelación preestablecido.
18. El controlador según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 16, caracterizado por
- medios para calentar dicho evaporador; y
- medios para activar dichos medios de
calentamiento cuando dicho intervalo de tiempo de descongelación
excede un límite de tiempo del periodo de descongelación
preestablecido y desactivar dichos medios de calentamiento cuando la
temperatura de evaporador ha alcanzado dicha temperatura de
descongelación preestablecida.
19. El controlador según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 16, caracterizado por
- una bombilla luminosa activada por una puerta
para dicho compartimiento de alimentos; y
- medios para activar dicha bombilla cuando dicho
intervalo de tiempo de descongelación excede un límite de tiempo del
periodo de descongelación preestablecido y desactivar dicha bombilla
cuando la temperatura de evaporador ha alcanzado dicha temperatura
de descongelación.
20. El controlador según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque
- dichos medios 6 de cronomedidor están
destinados a medir dicho periodo de refrigeración mediante medios de
acumulación de tiempo de marcha de compresor solamente, o mediante
medios de medición de tiempo real.
21. El controlador según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque
- dichos medios (4) para controlar una operación
de refrigeración de dicho compresor (3) están destinados a controlar
de acuerdo con un usuario que pueda ser establecido el valor (5) de
la temperatura objetivo del compartimento de alimentos
ajustable.
22. Un método para controlar una operación de
descongelación en un refrigerador que tiene un compartimento de
alimentos, un evaporador (2) para refrigerar dicho compartimento de
alimentos y un compresor (3) para hacer circular el fluido de
refrigeración a través de dicho evaporador, comprendiendo el método
las operaciones de:
- controlar una operación de refrigeración de
dicho compresor (3);
- descongelar dicho evaporador (2) después de
expirar un límite de tiempo del periodo de refrigeración y;
- medir un intervalo de tiempo de descongelación
con dicho evaporador (2) habiendo alcanzado la temperatura de
descongelación;
- comparar dicho intervalo de tiempo de
descongelación con una duración de descongelación objetivo y
establecer dicho límite de tiempo del periodo de descongelación de
acuerdo con una desviación de dicho intervalo de tiempo de
descongelación de dicha duración de descongelación objetivo;
caracterizado por
- detectar una temperatura ambiente de dicho
refrigerador; y
- determinar dicha duración de descongelación
objetivo de acuerdo con dicha temperatura ambiente detectada.
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