ES2264138T3 - Contenedor refrigerado con serpentines evaporadores modulares y control eepr. - Google Patents

Abstract

SE PRESENTA UN SISTEMA DE CONTROL Y ENFRIAMIENTO DE UN CONTENEDOR DE PRODUCTOS ALIMENTICIOS QUE TIENE UNA CABINA AISLADA CON UNA ZONA DE PRODUCTOS, UNAS SECCIONES PLURALES DE UNA BOBINA EVAPORADORA MODULAR DE UN POTENCIAL DE INTERCAMBIO DE CALOR SUSTANCIALMENTE IGUAL Y QUE TIENEN UNA LONGITUD PREDETERMINADA Y ESTAN COLOCADAS EN UNA POSICION PREDETERMINADA DE EXTREMO A EXTREMO, SEPARADAS Y EN HORIZONTAL. EL SISTEMA, ADEMAS, INCLUYE UNA PRIMERA VALVULA DE MEDIDA DEL REFRIGERADOR PARA CONTROLAR LA CORRIENTE DEL REFRIGERADOR LIQUIDO EN LA CARA SUPERIOR DE LAS SECCIONES DEL EVAPORADOR, Y UNA SEGUNDA VALVULA DE MEDIDA DEL REFRIGERADOR PARA CONTROLAR LA PRESION DE SUCCION Y LA CORRIENTE DE VAPOR DEL REFRIGERADOR EN LAS CARAS INFERIORES DE LA SECCIONES DEL EVAPORADOR. UN CONTROL ELECTRONICO PERCIBE LAS TEMPERATURAS DEL AIRE DE LA SALIDA DEBAJO DE LAS SECCIONES DEL EVAPORADOR Y ACCIONA LA SEGUNDA VALVULA DE MEDIDA EN RESPUESTA A LAS MISMAS. ADEMAS, SE PRESENTA UN METODO DE ACCIOAMIENTO DE UNA VALVULA DE REGULACION ELECTRONICA DE LA PRESION EL EVAPORADOR (EEPR) DURANTE LOS MODOS DE DESCONGELACION Y REFRIGERACION DEL EVAPORADOR CONTROLADO Y EN RESPUESTA A LAS TEMPERATURAS DEL AIRE PERCIBIDAS.

Description

Contenedor refrigerado con serpentines evaporadores modulares y control EEPR.

Antecedentes de la invención 1. Campo de la invención

Esta invención se refiere generalmente a la técnica de refrigeración comercial, y más particularmente a las mejoras en contenedores de productos alimenticios y sistemas de control de temperatura para esto.

2. Descripción de la técnica anterior

Se han realizado grandes avances en los últimos cuarenta años en el campo de la comercialización de alimentos comerciales con materiales de aislamiento perfeccionados, mejores refrigerantes, manipuladores de aire más eficaces y sistemas de unidad de condensación, mejor iluminación y el uso universal de la temperatura de aire ambiente y control de humedad en almacenes de alimentos y similares. Una larga lista de comprobación de factores importantes influencia la construcción y fabricación de contenedores de alimentos que incluyen requerimientos de refrigeración y rendimiento, ingeniería estructural para resistencia, durabilidad y seguridad así como efecto de aislamiento, capacidad de servicio, potencial de comercialización de productos, y costes operativos y de fabricación.

En el mercado de hoy una amplia variedad de contenedores de alimentos se usan para mejor comercialización de los diferentes tipos de productos alimenticios así como para satisfacer sus necesidades de refrigeración. En el campo de temperatura baja, los contenedores de alimentos congelados mantienen las temperaturas para exhibir productos a alrededor de -17,8ºC y los exhibidores de helados funcionan alrededor de -20,6ºC a 23,3ºC. Los alimentos congelados se protegen mejor en congeladores asequibles (con puertas frontales de cristal), aunque los contenedores de estantería múltiple, con frente abierto exhiben mejor diversos productos alimenticios. Similarmente, en el campo de la temperatura media en el intervalo de temperatura del producto de -2,2ºC a 10ºC, los contenedores de fiambres con cristal frontal se prefieren generalmente para la comercialización de carnes despiezadas recientemente, quesos, ensaladas y otros productos de fiambres aunque los contenedores de estanterías múltiples de frente abierto se usan ampliamente para carne envasada y productos lácteos y los exhibidores de estantería única se prefieren para productos vegetales frescos. De este modo, incluso con alguna normativa industrial de tamaños de 2,44 metros y 3,66 metros para las dimensiones de contenedores, la fabricación de cada aparato refrigerador comercial ha permanecido como una operación de fabricación manual.

En el pasado, la mayor parte de los contenedores comerciales han utilizado serpentines evaporadores del tipo de aleta y tubo, que se extienden a todo lo largo del contenedor para lograr mejor la refrigeración uniforme del aire desde un extremo a otro a través de toda la longitud. En algunas aplicaciones del serpentín evaporador se dividió en dos o más secciones de longitud completa conectadas en una relación en serie de flujo refrigerante y dispuestas típicamente en serie en la sección del fondo y/o inmediatamente contiguas en la pared posterior inferior del mueble contenedor. Tales como serpentines y válvulas de control para esto eran generalmente accesibles sólo desde el área de pared inferior interna de la zona de productos para mantenimiento o servicio. Adicionalmente, aunque tal localización no interfiere con la solidez estructural de un contenedor del tipo arca, se ha descubierto que una localización de serpentín evaporador en la pared posterior limita la capacidad de soporte estructural para bastidores verticales internos en contenedores de estanterías múltiples y la suspensión en voladizo de los paneles frontales de cristal en un contenedor de fiambre. El documento de US nº de serie 08/057.980 comúnmente asignado a Michael Grassmuck en trámite junto con la presente describe mejoras en la articulación y soportes estructurales para paneles frontales de cristal para contenedores de fiambre, asequibles y adaptados al desarrollo del sistema de control y refrigeración por aire de la presente invención.

También en el pasado, las válvulas que regulan la presión se han interpuesto en la línea de succión del compresor al evaporador para regular el flujo de salida del vapor refrigerante desde el serpentín evaporador y con el propósito de establecer y mantener una cierta presión de succión del evaporador (con relación al compresor) y que produce una temperatura de refrigeración saturada correspondiente dentro del serpentín evaporador. Una clase de estas válvulas han respondido sólo por lo general a la presión del evaporador o el diferencial de presión entre el evaporador y el compresor - y, adicionalmente, muchas válvulas de la técnica anterior se han controlado por una segunda válvula piloto. Representativo de esta técnica anterior es: el documento de

Hanson US 3.303.664.

Otra clase de válvulas que regulan la contrapresión han sido sensible a la temperatura - ya que afecta los detectores de presión y dispara el control de diafragma sensible a la presión de un elemento de válvula. Representativo de tales válvulas es: el documento de

Quick US 3.316.731.

Otra clase de válvulas que regulan la presión del evaporador se han diseñado para ser sensibles a la temperatura y presión que actúan a través de una válvula piloto. Representativos de esta clase son: los documentos de

Pritchard US 2.161.312

Dube US 2.401.144

Boyle US 2.993.348

Miller US 3.242.688

La patente de US No. 2.890.573 describe un exhibidor refrigerado que incluye una serie de muebles A, B y C de frente abierto unidos. El exhibidor es refrigerado mediante un serpentín evaporador único que se instala después de que se unen conjuntamente los muebles A, B y C de frente abierto. El evaporador hace funcionar sustancialmente la longitud del exhibidor y enfría las tres zonas de productos definidas por los muebles A, B y C de frente abierto.

La patente de US no. 4.899.554 describe un transporte que tiene tres compartimientos separados físicamente. Cada compartimiento incluye una zona de refrigeración única refrigerada por un serpentín evaporador separado.

Sumario de la invención

La invención se materializa en el contenedor de alimentos refrigerados según la reivindicación 1.

Es un objeto principal de la presente invención proporcionar un nuevo serpentín evaporador modular que facilita el diseño modular y fabricación de diferentes dispositivos refrigerados, que dispone capacidad de serpentín incrementada con un tamaño de serpentín más pequeño que tiene una carga refrigerante reducida y eficacia mejorada; que produce mejores temperaturas de producto; que elimina los codos de retorno de las uniones del serpentín evaporador y minimiza las fugas del refrigerante; que puede ser usada en múltiples secciones tubulares paralelas con uno o más controles de medición de líquido; que es sensible a los controles de líquido y succión; y que facilita la fácil fabricación, instalación y servicio. Otra característica de la invención da por resultado el control de la operación de evaporadores del refrigerador comercial para mantener las temperaturas de la zona de alimentos preseleccionada a valores sustancialmente constantes. Otro objeto es proporcionar una válvula EEPR para control de succión del medio evaporador asociado durante los modos de descongelación y refrigeración y en respuesta a temperaturas de aire de salida proyectadas y detectadas. Aún otro objeto es proporcionar un aparato mejorado y estrategia de control para que regule la presión de succión de los evaporadores de refrigeración para alcanzar temperaturas de funcionamiento y mantener temperaturas de zona de visualización y aire de salida. Estos objetos y ventajas se harán más evidentes en lo adelante.

Descripción de los dibujos

En los dibujos que se acompañan los cuales forman una parte de esta especificación y en los que los números similares se refieren a piezas similares dondequiera que ocurran:

la fig. 1 es una vista en sección transversal vertical - en perspectiva en despiece ampliada - que ilustra un entorno del contenedor para fiambre de cristal frontal de la presente invención,

la fig. 2 es una vista en perspectiva en despiece siguiendo sustancialmente la línea 2-2 de la fig. 1 y que muestra una realización de la característica del serpentín evaporador modular de la presente invención,

la fig. 3 es una representación esquemática de la realización del serpentín modular de la fig. 2 y el control EEPR para esto,

la fig. 4 es una vista en perspectiva, parcialmente en despiece, que ilustra una realización del contenedor de estantería múltiple de frente abierto para la presente invención,

la fig. 5 es una vista en despiece de los componentes de control de aire y mueble aislado de la fig. 4 y que muestra otra realización del serpentín modular y el control EEPR de la invención,

la fig. 6 es una representación esquemática de la realización de las figs. 4 y 5,

la fig. 7 es una vista en sección transversal - con circuito de control que se extiende esquemáticamente - que muestra el control de válvula EEPR de la presente invención,

la fig. 8 es un diagrama de flujo esquemático del funcionamiento del controlador para la válvula EEPR,

la fig. 9 es una representación gráfica de la función de control de descongelación de la presente invención,

la fig. 10 es una representación en alzado de frente esquemática de un contenedor de 3,65 metros típico para ilustrar otra modificación de la invención,

la fig. 11 es una representación esquemática del sistema de refrigeración de aire modificado de la fig. 10.

Descripción de las realizaciones preferidas

Con el fin de describir diferentes realizaciones del serpentín evaporador modular y control regulador (EEPR) de presión del evaporador electrónico de la presente invención se muestra en diferentes exhibidores de alimentos comerciales o contenedores según se puede instalar en un supermercado típico. Tales exhibidores se fabrican generalmente en una altura estándar de 2,44 metros y 3,66 metros de longitud aunque pueden estar dispuestos en una alineación de múltiples exhibidores de diversos contenedores que funcionan en el mismo intervalo general de temperatura. La refrigeración a temperatura baja para mantener temperaturas en áreas de exhibición de alrededor de -17,8ºC de los alimentos congelados requiere temperaturas del serpentín generalmente en el intervalo de -20,6ºC a 28,9ºC para lograr temperaturas de aire de salida de alrededor de -19,4ºC a -23,9ºC y refrigeración de temperatura media para mantener temperaturas de área de producto para alimentos frescos en el intervalo de 1,1ºC (carne roja) a 7,8ºC (productos vegetales) requiere temperaturas de serpentín generalmente en el intervalo de alrededor de -9,4ºC a 4,4ºC con temperaturas de aire de salida correspondiente alrededor de -4,4ºC a 2,8ºC. Está claro que un exhibidor de frente "cerrado", tal como una fiambrera o paneles asequibles que tienen cristal, será más fácil para refrigerar que un contenedor de estanterías múltiples de frente abierto y que la naturaleza y la cantidad de aislamiento son también factores de diseño importantes.

También con fines de descripción se entenderá que diversos sistemas de refrigeración comercial se pueden emplear para que funcionen los sistemas de control y refrigeración de aire de la presente invención. Por ejemplo, se pueden utilizar los sistemas de refrigeración cerrados convencionales del tipo "trastienda" que tienen compresores multiplexores o contenedores de la presente invención que pueden funcionar mediante unidades de condensación colocadas estratégicamente localizadas en la superficie de compra. En cualquier caso, el funcionamiento general de los sistemas de refrigeración se entenderá mejor y será más evidente para aquellos expertos en la técnica, y los diversos términos de refrigeración tales como "lado alto" y "lado bajo" y "aire de salida" se usarán en su sentido de refrigeración convencional.

Refiriéndonos a las figs. 1-3 que ilustra una realización de la invención, un contenedor DM para fiambre cerrado comprende básicamente un mueble 10 montado sobre una sección 11 de base inferior que aloja medios 12 de circulación de aire y que tiene un mueble superior o sección 13 de exhibición. Típicamente, la sección 13 del mueble superior tiene una pared 14 de servicio posterior en pendiente construida y dispuesta para proporcionar puertas 14a de servicio de acceso de corredera, una pared 15 superior horizontal corta, y paredes 16 extremas y paneles 17 frontales de cristal de doble curvatura que conforman generalmente la configuración del margen frontal de la pared extrema y que todas definen allí conjuntamente una zona 18 de exhibición de producto refrigerado que tiene medios 19 de estantería. La sección 11 inferior y la posterior, las paredes extremas y superiores de la sección 13 superior serán aisladas según se necesite para mantener condiciones refrigeradas óptimas en el área 18 de exhibición. Los paneles 17 de cristal separan normalmente el área 18 de producto del medio ambiente aunque están articulados, en 19a, para facilitar el movimiento de abertura para aprovisionamiento, limpieza o servicio. El peso de estos paneles 17 se traslada a la base 11 a través de los montantes 20, que están espaciados entre sí y alojan las puertas 14a de corredera entre ellos. El medio 12 de circulación de aire comprende una cámara 12a de sobrepresión en la parte inferior del mueble 13, y ventiladores 12b plurales para recircular aire a través del mueble y área 18 de exhibición.

Una característica de la invención reside en el medio 21 de refrigeración para el contenedor DM, y específicamente en el uso de secciones 22 plurales del serpentín evaporador modular en lugar de serpentines de longitudes completas convencionales, según se describirán más completamente. Otra característica de la invención da por resultado el control de refrigeración para el contenedor DM, el cual incluye un control de líquido de lado alto o medio de medición en la forma de una válvula 23 de expansión termostática e incluye también un control de succión de lado bajo o medio de medición en la forma de una válvula 24 EEPR y controlador 25 electrónico para ello como se describirá también con mayor detalle más adelante.

Refiriéndonos ahora a la fig. 3 en la que se ilustra un sistema 26 de refrigeración típico, se observará que la válvula 23 de expansión recibe refrigerante líquido a presión elevada desde el sistema receptor 27 a través de la línea 27a de líquido y mide el líquido a través de un distribuidor (no mostrado) y líneas 23a de alimentación a los serpentines 22 modulares en respuesta a la succión de temperatura/presión detectada por el bulbo del termómetro 28 de una manera convencional. Las líneas 24a de succión procedentes de los serpentines 22 modulares están construidas y dispuestas con la válvula 24 EEPR sobre el lado bajo para hacer volver el vapor refrigerante supercalentado al lado de succión del medio 30 compresor del sistema a través de la línea 30a de succión principal. El medio 30 compresor descarga el refrigerante en forma de vapor a alta presión a través de la línea 31a de descarga al condensador 31, en el que es enfriado y condensado el refrigerante a un estado líquido y descargado a través de la línea 31b al receptor 27 para completar el circuito. Según se indica por las flechas en las líneas 27a, 30a de líquido y succión, el sistema 26 de refrigeración puede hacer funcionar los contenedores de alimentos adicionales en el mismo intervalo de temperatura.

Cada tipo de contenedor refrigerado comercial en el pasado ha sido en su mayoría y de forma individual diseñado para su propia exhibición de alimento o propósito de almacenamiento, y la fabricación ha sido generalmente un proceso de montaje a la medida. Estos contenedores de la técnica anterior han tenido bastidores internos voluminosos y sólidos con aislamiento pesado entre ellos y muebles internos que se soportan totalmente con serpentines evaporadores en toda la longitud para lograr flujo de aire equilibrado, uniforme desde el área de exhibición de un extremo a otro. Se ha descubierto que las estructuras de armazón de soporte externo e interno modular pueden eficazmente soportar la mayoría de los muebles de contenedores comerciales - ya sea del tipo de estantería única como en los casos de fiambre y productos vegetales o exhibidores de 2 a 5 estanterías múltiples para alimentos congelados, carnes o productos lácteos que tienen el mayor peso de estantería que incide allí. La modularidad del concepto de serpentín evaporador de la presente invención facilita el uso de elementos de bastidor de mueble nuevo que soportan el peso de paneles aislados, estantería y elementos que forman conductos y lo transfieren a un montaje de bastidor externo.

De este modo, los serpentines 22 evaporadores modulares de la invención - al tiempo que la configuración de tubo y aleta - constituye en diversos aspectos un avance en el campo de contenedor comercial. Los serpentines 22 modulares están estandarizados en longitudes de 1,22 metros para facilitar más flexibilidad en la colocación y facilitar el uso de armazón modular, según se describe de forma más completa en una solicitud de patente Serie nº 08/404.036 de Martín J. Duffy titulada Contenedor Refrigerado Con Estructura de Bastidor Externo Modular asignada comúnmente y en trámite junto con la presente. El serpentín 22 modular más corto tiene tubos de serpentín continuos sin juntas extremas o similares eliminando virtualmente de ese modo las fugas de serpentines. La tubería es de un diámetro más pequeño que los serpentines factibles de 2,44 metros o 3,66 metros y reduce la cantidad total de carga refrigerante requerida. Las aletas del serpentín están espaciadas más estrechamente que en lo convencional aunque con el uso de tuberías más pequeñas produce todavía un espacio de aire volumétrico mayor a través del serpentín para un intercambio de calor más eficaz y refrigeración de aire recirculado por los ventiladores 12b sin resistencia lateral de aire añadido. Por ejemplo, los serpentines de la técnica anterior usaban una tubería de 1,90 cm de diámetro externo con un espaciamiento de tubo de 5,08 cm de centro a centro, o tubería de 1,59 cm. de diámetro externo con un espaciamiento de tubo de 3,49 cm. Se ha descubierto que la tubería de 1,11 cm de diámetro externo se puede espaciar a 3,05 cm y todavía produce 50% más de la superficie de aleta de transferencia de calor que los serpentines convencionales. El resultado es un mejor rendimiento del serpentín, uso de menos material y cambio refrigerante más pequeño, pocas juntas y menos fuga, y mejor capacidad de descongelación. De este modo, haciendo referencia todavía a las figs. 1-3, una pluralidad de serpentines 22 modulares que materializan estas características se construyen y disponen en una relación de extremo a extremo espaciada horizontalmente. La fig. 2 indica que el contenedor DM de fiambre de la fig. 1 es un exhibidor de 3,66 metros, y este modo tiene tres secciones 22 de serpentines de igual tamaño las cuales están dispuestas entre los montantes 20 estructurales en este contenedor de tipo cerrado. En la realización mostrada mejor en las figs. 2 y 3, el medio de medición de líquido de lado alto comprende una válvula 23 de expansión termostática única dispuesta para producir cantidades iguales de refrigerante a cada sección 22 de serpentín, y de este modo las líneas 23a de alimentación están construidas y dispuestas para tener la misma longitud desde la salida de válvula a las entradas de las secciones 22 de los serpentines respectivos. La colocación de la válvula 23 de expansión en el serpentín 22 del centro significa que la línea 23a de alimentación a la misma tiene que ser flexionada o de otro modo dispuesta para alojar la longitud extra con relación a la distancia directa más corta entre la válvula 23 y la entrada del serpentín central.

Refiriéndonos ahora a las figs. 3 y 7, la válvula 24 EEPR de la presente invención está dispuesta en la línea de succión que sale de las secciones 22 de serpentín y dentro del contenedor, y está entre los serpentines 22 modulares y la succión del compresor. La válvula 24 EEPR tiene una sección 36 de cuerpo de válvula y un cabezal 37 de control, que tiene un motor 38 de velocidad gradual. La sección 36 del cuerpo de válvula tiene una cámara 39 de entrada con una entrada 39a conectada a las líneas 24a de succión de las secciones del serpentín, y una cámara 40 de salida con una salida 40a conectada a la línea 30a de succión del compresor. Un asiento 41 de válvula anular se forma entre las cámaras 39, 40 y un elemento 42 de válvula es móvil axialmente con relación al asiento 41 de válvula entre una posición totalmente cerrada (según se muestra) y una posición totalmente abierta. La posición del elemento 42 de válvula se controla mediante el motor 38 de velocidad gradual, según funciona a partir del controlador 25 en respuesta a las temperaturas de aire detectadas que existen en los serpentines 22 modulares. Al menos un detector 43 de temperatura de aire se localiza estratégicamente en el lado aguas abajo (salida) de una sección 22 de serpentín y comunica al controlador 25, según se describirá más adelante. En la realización preferida, un detector 43 se dispone para cada sección 22 de serpentín, y el controlador promedia las lecturas a partir de los detectores múltiples para usar en la determinación de la estrategia de control para la válvula EEPR.

Se entenderá que el control de la temperatura de aire para la zona de producto de un contenedor de fiambre DM de estantería única cerrado se logra más fácilmente que para la zona de producto de un contenedor de estantería múltiple de frente abierto, tal como el contenedor MM para carne de cuatro estanterías de las figs. 4-6. Según se observa, la válvula 23 de expansión única se puede usar en el exhibidor DM de fiambre, y un detector 43 único se puede emplear en el control de la válvula 24 EEPR. Por lo tanto, las realizaciones alternativas de la características del serpentín modular se describirán antes de una explicación detallada del control de la válvula EEPR.

Refiriéndonos a las figs. 4-6, el contenedor MM de estantería múltiple de frente abierto se describe haciendo referencia a los números de la serie "100". El contenedor MM tiene un bastidor 111 de base estructural más baja y un bastidor 111a estructural vertical externo que soporta una sección 113 de mueble superior con un panel 114 posterior, una pared 115 superior, paredes extremas (no mostradas) y que definen en su conjunto una zona 118 de exhibición de producto refrigerado que tiene una abertura 117 frontal. La adecuada división en estanterías (no mostrada) u otros medios de exhibición de productos (es decir tablero con clavijas) se montan en la zona 118 de exhibición. La vista en despiece de la fig. 5 ilustra que el mueble 113 superior está compuesto de un panel 104 aislado externo que tiene una sección 114a posterior vertical y una sección 115a superior, y un panel interno o un revestimiento 105 que tiene una sección 114b vertical y una sección 115b superior horizontal. Estos paneles 104 y 105 interno y externo se montan en relación espaciada mediante elementos 106 de bastidor interno espaciados para definir la conexión de conductos de distribución de aire superior y posterior (no mostrados). Un panel 107 de mueble inferior cubre un conducto 112a de aire el cual conecta con las cámaras 112 de sobrepresión que circulan aire que tienen ventiladores 112b. Las secciones 122 de serpentines modulares están dispuestas en una relación de extremo a extremo horizontal entre los bastidores 106 internos y comunican con los medios 112 de circulación de aire para enfriar el flujo de aire con el fin de producir el diseño de temperaturas de aire de salida para refrigerar producto en la zona 118 de exhibición.

En la realización de las figs. 4-6, el medio de medición de líquido comprende una válvula 123 de expansión separada para cada sección de serpentín, y funciona independientemente en respuesta a su propio bulbo (128) de detección y condición previa. La válvula 124 EEPR y su controlador 125 están posicionados dentro del contenedor y emplean detectores 143 separados de temperatura de aire aguas abajo de los serpentines 122 respectivos. Es también una característica de la invención emplear válvulas 124 EEPR separadas para cada sección 122 de evaporador, aunque con un controlador 125 único.

La medición del refrigerante a través de los evaporadores 22, 122 para refrigeración de la zona 18, 118 de producto del contenedor se realiza mediante una o más válvulas 23, 123 de expansión y una o más válvulas 24, 124 EEPR. Son posibles diversas configuraciones de válvulas de expansión y válvulas EEPR según la naturaleza del contenedor y sus requisitos de refrigeración. La configuración mostrada en la fig. 3 comprende una válvula 23 de expansión única y una válvula 24 EEPR única. En la fig. 6, se muestra una válvula 123 de expansión por cada evaporador 122 en el contenedor MM y una válvula 124 EEPR única en su línea común de succión. Para controlar un serpentín a una temperatura diferente a la de los otros serpentines, su lado de succión puede tener su propia válvula EEPR, según se muestra en la fig. 11.

La cantidad de refrigeración realizada por los evaporadores 22, 122 se controla mediante la operación de las válvulas 24 EEPR. La función de las válvulas 23, 123 de expansión es optimizar la operación de refrigeración manteniendo un valor de sobrecalentamiento óptimo del refrigerante (por ejemplo -15ºC) en el lado de succión de los evaporadores, para no alcanzar control de temperatura. De este modo, cada válvula 23, 123 de expansión se modula solamente en respuesta a la temperatura del refrigerante detectada mediante el bulbo 28, 128 de detección localizado en el extremo de salida de su evaporador correspondiente. La válvula de expansión se puede fabricar relativamente con un precio reducido y regulada previamente para funcionar de una manera predeterminada en respuesta a la temperatura detectada por su bulbo de detección. No se cree que sea necesario en la mayoría de los casos reajustar la válvula de expansión después de la instalación.

Las válvulas 23, 123 de expansión y sus bulbos 28, 128 de detección correspondiente pueden estar dispuestos en varias diferentes configuraciones, cuyas siguientes descripciones no están destinadas a ser exhaustivas. Por ejemplo, la válvula 23 de expansión única usada para todos los tres evaporadores, según se muestra en la fig. 3, se controla mediante el bulbo 28 de detección localizado en la línea de succión justo aguas abajo del último evaporador. Según se muestra en la fig. 6, cada evaporador 122 tiene dedicada su propia válvula 123 de expansión que se hace funcionar mediante el bulbo 128 de detección localizado contiguo a la salida de ese evaporador. Substancialmente, va a ser descrita la misma disposición de las válvulas de expansión y bulbos de detección que se muestran en la fig. 11.

La presente invención va a ser contrastada con el control de temperatura del evaporador en un contenedor (no mostrado) mediante las válvulas de expansión las cuales están moduladas en respuesta a la temperatura de aire de salida detectada desde los evaporadores. El control de temperatura de aire de salida para un evaporador particular mediante el funcionamiento de una válvula de expansión a una presión de succión sustancialmente constante dará como resultado variaciones en el sobrecalentamiento del refrigerante que sale del evaporador. Por ejemplo, cuando la temperatura de aire de salida es demasiado fría, la válvula de expansión interrumpe y reduce el flujo refrigerante que entra en el evaporador. Como resultado, todo el refrigerante en el evaporador está completamente vaporizado bastante antes de alcanzar la salida del evaporador. El fallo para mantener el evaporador substancialmente lleno de refrigerante en ebullición ocasiona una pérdida de eficacia, acumulación de congelación no uniforme sobre el evaporador que requiere ciclos de descongelación más frecuentes y deshumidificación adicional. En consecuencia, la presente invención controla exactamente la temperatura del evaporador saturado mediante la localización de la válvula 24 EEPR cerca del evaporador, preferiblemente en el contenedor propiamente dicho, y la válvula de expansión funciona para asegurar que el evaporador funciona eficazmente manteniendo un sobrecalentamiento sustancialmente constante.

El funcionamiento de la válvula 24, 124 EEPR se controla mediante el controlador 25, 125 montado en el contenedor y conectado a un circuito de válvula de la válvula EEPR para activar selectivamente su motor 38 de velocidad gradual para abrir, cerrar o modular la abertura de válvula, en 41. El detector 43, 143 de temperatura localizado junto a los evaporadores detecta la temperatura de aire de salida a partir del evaporador correspondiente. Estos detectores son capaces de generar señales que corresponden a la temperatura detectada y transmitirlas al controlador 25, 125. El controlador usa un promedio de los valores de temperatura detectados en el control de la válvula 24, 124 EEPR, según se describe completamente más abajo. Se debe entender que se podría usar un mayor o menor número de detectores de temperatura, se podrían usar detectores para detectar parámetros distintos a los de las temperaturas y que esas señales procedentes de los detectores podrían ser procesadas de forma diferente para usar en el control de la válvula EEPR sin apartarse del alcance de la presente invención.

Para lograr la necesaria exactitud en la posición del elemento 42 de válvula EEPR, el controlador está configurado para compensar la holgura inherente o movimiento perdido en la disposición del engranaje (no mostrado) que conecta el motor 37 de velocidad gradual al elemento 42 de válvula. La correspondencia entre la posición del motor de velocidad gradual y la posición del elemento de válvula pudiera perderse normalmente al realizar ajustes precisos. Tal pérdida pudiera ocurrir cuando cambia la dirección del movimiento del motor 37, tal como cuando el primer motor mueve el elemento 42 de válvula a una posición más abierta en la cámara 39 y entonces intenta mover inversamente el elemento de válvula en una pequeña cantidad a una posición más cerrada. Cuando la dirección de movimiento cambia, la holgura en los engranajes no pueden dar por resultado ningún movimiento del elemento de válvula, incluso aunque el motor de velocidad gradual se mueva a una posición en la que debería corresponder a una nueva posición de válvula. Para superar esta inexactitud inherente, el controlador 25, 125 funciona de forma que el movimiento del elemento 42 de válvula a la posición final requerida por el controlador ocurre siempre a partir de la misma dirección que el movimiento previo. Más específicamente, el elemento de válvula se mueve siempre a su posición final en una dirección de abertura de válvula, que permite el uso de presión refrigerante para mantener el ajuste de los engranajes. Por ejemplo, el elemento de válvula puede estar en una posición correspondiente a 1000 pasos del motor 37 de velocidad gradual cuando el algoritmo de control hace que la válvula esté en una posición de 950 pasos (correspondiente a una posición más cerrada de la válvula). El controlador activa el circuito de válvula para hacer funcionar el motor a una posición de 940 pasos - es decir, más allá de la posición requerida para el algoritmo de control - y entonces a la posición regulada final de 950 pasos. La posición será sumamente precisa debido a que la presión refrigerante en la línea de succión tiende a empujar el elemento de válvula a la posición abierta a fin de eliminar cualquier holgura en los engranajes mediante la acción de la presión.

Refiriéndonos ahora al diagrama de flujo de la fig. 8, el funcionamiento de la válvula 24, 124 EEPR se muestra esquemáticamente para incluir una secuencia 80 de arranque que incorpora operaciones especiales (no ilustradas en detalle) ambos al arranque del sistema de refrigeración y funcionamiento inicial del controlador 25, 125 para la válvula EEPR. El funcionamiento de la válvula EEPR se describirá en términos del contenedor MN ilustrado en las figs. 4-6 que tiene una longitud de 2,44 metros con dos evaporadores 122 y un detector 143 de temperatura asociados con cada evaporador. La activación del controlador 125 pone en marcha el circuito para hacer funcionar el motor 137 de velocidad gradual a una posición más allá de la posición cerrada del elemento 142 de válvula. La posición del motor de velocidad gradual se almacena entonces por el controlador como una referencia de posición "cerrada" para operaciones futuras. Además, cuando el sistema 126 de refrigeración es activado por primera vez (o activado nuevamente después de estar apagado) el controlador 125 se programa para rápidamente rebajar la temperatura del contenedor MM moviendo el elemento 142 de válvula EEPR a una posición completamente abierta hasta tal momento en el que los detectores 143 de temperatura detectan un promedio de temperatura T que es menor que o igual a la temperatura del punto de regulación T_{SET} para el contenedor.

Al abandonar la secuencia 80 de arranque, el controlador entra en un modo de refrigeración que incluye una rutina 82 de control con vista a mantener la temperatura T de aire de salida a partir de los evaporadores 122 en T_{SET} mediante modulación de la válvula 124 EEPR. El modo 82 de refrigeración incluye la modulación de la abertura de válvula (cambiando la posición del elemento de válvula) en respuesta a la temperatura T detectada por los detectores, así como las verificaciones 83 periódicas para determinar el inicio de un modo de descongelación, y almacenamiento de datos de posiciones 85 de referencia de válvula tal como las representadas por la posición de válvula cuya temperatura T de aire de salida promedio mantenida generalmente igual a T_{SET} durante el modo de refrigeración normal. La posición de referencia de válvula se usa como una regulación inicial para la válvula EEPR al comienzo del próximo modo de refrigeración normal que sigue un modo de descongelación.

El controlador está programado previamente con una posición de referencia de válvula por defecto para usar en la regulación de la válvula EEPR durante el primer modo de refrigeración que sigue al arranque del sistema. Una nueva posición de referencia de válvula se almacenará por el controlador en un tiempo posterior programado suficientemente alejado de la operación inicial en el modo de refrigeración de forma que la válvula EEPR tenga tiempo de situarse en un modo operativo razonablemente estable (es decir posición) para mantener la temperatura de aire de salida en T_{SET}. De este modo al iniciar el modo de refrigeración, el controlador (en 81) regula primero una posición de referencia de válvula en tiempo t_{1} de almacenamiento igual a un período t_{store} de tiempo de almacenamiento. En una realización preferida, t_{store} es igual a 60 minutos. Un temporizador en el controlador comienza a contar el tiempo t_{1} a partir de t_{store} hasta que t_{1} alcanza cero (véase 84). El controlador entonces almacena la referencia de válvula o posición promedio (véase 85) del elemento de válvula EEPR como una referencia para el próximo modo de refrigeración.

A través del modo de refrigeración, el controlador está recibiendo las señales de temperatura de los detectores 143 de temperatura asociados con los evaporadores 122. El controlador promedia las temperaturas T detectadas y usa un algoritmo de control (por ejemplo, un algoritmo de control PID) para procesar la temperatura promedio y produce una señal de control para el motor de velocidad gradual a fin de modular la abertura de válvula. De esta forma, la válvula EEPR se hace funcionar para cambiar la presión de succión de acuerdo con el evaporador a fin de cambiar la temperatura del evaporador. Aunque no se ilustra, el controlador incluye diversas alarmas para detectar los fallos en el sistema de refrigeración de
aire.

La iniciación de un ciclo de descongelación se podría controlar por un temporizador dentro del controlador, por un temporizador de descongelación maestro localizado externamente del contenedor y que controla la refrigeración y los ciclos de descongelación para un número de contenedores en el sistema 126, o mediante detección de algunos parámetros diferentes al de tiempo. El método de descongelación puede ser por el método de descongelación de reposo (cierre de la alimentación de líquido del lado alto) o mediante descongelación eléctrica, y el medio 21 de circulación de aire continúa para hacer funcionar a fin de acelerar la distribución de calor a través de los evaporadores. Se debería también reconocer que una descongelación característica se realiza típicamente en una línea de tiempo que tiene dos componentes; a saber, un período de eliminación de hielo para fundir totalmente la acumulación de hielo de las aletas 34 y tuberías 33 del serpentín (que logra una temperatura de goteo y un período de goteo para permitir que el agua se escurra del evaporador para evitar una condición de nueva congelación. Se contempla que el gas de descongelación latente o caliente se pueda usar también como una alternativa, en cuyo caso los ventiladores 12a se apagarían durante el período de eliminación de hielo de descongelación. En cualquier caso, cuando se informa al controlador que es el momento para descongelar 83a, entra en el modo de
descongelación.

La descongelación de los evaporadores comienza porque el controlador activa el circuito de válvula para cerrar 15 (86) totalmente la válvula EEPR, que detiene el modo de refrigeración normal en el contenedor. La temperatura del aire de salida de los evaporadores comienza a ascender, y el controlador promedia periódicamente las temperaturas a partir de los detectores 143 y, en 87, determina si la temperatura promediada iguala o excede una temperatura de tiempo de goteo almacenada en el controlador. En la realización preferida, la temperatura de tiempo de goteo T_{drip} se selecciona empíricamente para lograr una temperatura del aire de salida por encima de 0ºC según se detectó al final del período de eliminación de hielo cuando se ha retirado todo el hielo de los evaporadores. El comienzo del tiempo de goteo se puede iniciar mediante la detección de la ausencia de hielo en los evaporadores. Una forma de efectuar esto es primero detectar una depresión en la elevación de la temperatura del aire de salida durante el modo de descongelación lo cual indica que la energía térmica en el aire que pasa sobre los evaporadores se emplea en la fusión del hielo. El controlador entonces busca una elevación de temperatura del aire de salida que sigue a la depresión, lo cual indica que se ha retirado el hielo y la energía térmica en el contenedor comienza de nuevo a calentar el aire. Esta elevación en la temperatura del aire de salida señala que ha terminado el desprendimiento del hielo y que ha comenzado el tiempo de goteo (véase fig. 9). En la realización preferida después de la detección de T_{drip}, un tiempo t_{2} de goteo se reajusta (88) a un período t_{drip} de tiempo y el controlador abre parcialmente la válvula EEPR para medir el flujo de refrigerante a través de los evaporadores, véase 89. El controlador modula entonces la válvula EEPR en respuesta a la temperatura detectada promedio para refrigerar el contenedor en T_{drip}. Al mismo tiempo que comienza la refrigeración en T_{drip}, un temporizador 90 en el controlador comienza a contar el tiempo t_{2} de goteo desde t_{drip} a cero. De este modo, según se muestra en la fig. 9, la refrigeración en T_{drip} permite que el condensado que queda en los evaporadores después del desprendimiento del hielo gotee de los evaporadores al tiempo que limita la elevación de la temperatura del aire en el contenedor durante este período final de descongelación, minimizando de ese modo la elevación de la temperatura del aire en la zona 118 de producto y exposición del producto a temperaturas del aire sustancialmente mayores que T_{drip}, al tiempo que acorta también el tiempo de bajada posterior.

El controlador detiene la refrigeración en T_{drip} cuando encuentra que el tiempo t_{2} de goteo se iguala a cero, indicando que ha expirado el período para el tiempo t_{drip} de goteo. El controlador entra entonces en un modo de bajada abriendo completamente la válvula 91 EEPR y la mantiene abierta sin tener en cuenta las temperaturas T de aire de salida detectadas a partir de los detectores 143 de temperatura hasta que dicho tiempo según el promedio de temperatura detectada se iguala primero o está por debajo de T_{set} 92.

Contrarrestando la modulación normal de la válvula EEPR durante el período de bajada después de la descongelación y manteniendo la válvula en su posición abierta completamente acelera la bajada al punto de regulación de refrigeración. Después que la temperatura detectada sobrepasa primero T_{set}, la válvula se regula inmediatamente a la posición 93 de referencia de válvula almacenada a partir de la última operación del controlador en el modo de refrigeración. El tiempo t_{1} de almacenamiento de posición de referencia de válvula se reajusta a t_{store} (81) y comienza de nuevo el modo de refrigeración, descrito anteriormente.

El efecto sobre la temperatura del aire de salida causado por el funcionamiento del controlador y la válvula EEPR según se describe se ilustra gráficamente en la fig. 9 en comparación con el ciclo de descongelación de la técnica anterior. El período de eliminación de hielo de descongelación en el contenedor produce una elevación de temperatura del aire de salida similar a la que ocurre durante un ciclo de descongelación de la técnica anterior. La temperatura del aire de salida alcanza una depresión alrededor (y generalmente algo por encima) de la descongelación. Durante este tiempo el hielo se derrite procedente de los evaporadores. La temperatura del aire de salida se comienza a elevar de nuevo cuando el hielo se ha retirado, aunque la descongelación no termina porque el condensado permanece en los evaporadores. En la técnica anterior, se permite elevar la temperatura del aire de salida (ilustrada por una línea discontinua) durante el tiempo de goteo completo al tiempo que se permite que el condensado gotee de los evaporadores para producir un serpentín limpio. En la práctica no es poco común que la temperatura de aire de salida exceda 5ºC que da por resultado un calentamiento indeseable de la zona de productos en el contenedor de la técnica anterior. En contraposición, el contenedor de la presente invención limita la temperatura de aire de salida a alrededor de 1,7ºC durante el tiempo de goteo, de forma que la zona de producto y el sistema de conducto de aire permanece más frío durante la última porción de la descongelación.

La bajada rápida lograda manteniendo la válvula EEPR en una posición totalmente abierta da por resultado una temperatura de aire de salida que baja en una pendiente pronunciada hasta el punto de regulación T_{SET}. En contraposición, si se permite la modulación de la técnica anterior normal de una válvula tipo EEPR siguiendo el final del período de descongelación, la temperatura de aire de salida se acerca al punto de regulación T_{set} asintóticamente. La razón para esto es que el algoritmo de control haga que la refrigeración se modere a medida que se alcance el punto de regulación. Por lo tanto, el punto de regulación T_{set} no se alcanza tan rápido en la técnica anterior como con la presente invención.

Refiriéndonos ahora a las figs. 10 y 11 de los dibujos, se muestra otra realización modificada de la invención del sistema de refrigeración de aire haciendo referencia al contenedor PM de frontal abierto de 3,66 metros de longitud que tiene un mueble 210 con tres zonas 218a, 218b y 218c de refrigeración de productos. Las zonas 218a y 218b de productos son típicas del contenedor MM mostrado y descrito haciendo referencia a las figs. 4-6 porque estas zonas 218a y 218b tienen estanterías 219 múltiples para contener alimentos frescos que requieren refrigeración de temperatura media. Sin embargo, la zona 218c de productos representa un panel (20t) posterior del tipo de tablero con clavijas para la exhibición refrigerada de productos preempaquetados, tal como queso y cortes en frío. Se conoce que las características de distribución de aire pueden diferir entre zonas contiguas de estantería y tableros con clavijas o similares, y puede dar por resultado que las temperaturas del aire puedan ser más altas que lo deseado en una zona. En la técnica anterior la solución era hacer funcionar el exhibidor completo en una temperatura del evaporador más baja. Con la invención de serpentín modular, la regulación se alcanza entre zonas contiguas tales como haciendo funcionar el serpentín (222c) evaporador a una temperatura más baja para proporcionar temperaturas de aire de salida más frías. Se contempla que, además de los detectores 243a, 243b y 243c de temperatura para los serpentines (222) respectivos, se pueden suministrar los detectores 209a, 209b y 209c de temperatura de la zona de productos y los datos usados por el controlador 225 para lograr el equilibrio deseado de funcionamiento. Refiriéndonos particularmente a la fig. 11, una válvula 224b EEPR se puede usar para controlar dos secciones 222a y 222b de serpentín y otra válvula 224c EEPR usada para los serpentines 222c de funcionamiento más fríos.

Claims (14)

1. Un contenedor (M) refrigerado comercial que tiene un mueble (10) aislado con un área (18) de producto para la exhibición y comercialización de productos alimenticios, con un sistema (26) de refrigeración que comprende un medio (21) de circulación y refrigeración de aire modular que tiene un medio (22) serpentín evaporador de capacidad de intercambio de calor predeterminada, y medio (23) de medición de refrigerante líquido para controlar el flujo de entrada de refrigerante líquido al lado de entrada de dicho medio serpentín evaporador; en el que

dicha área de producto tiene al menos dos zonas (218a, 218b) de producto contiguas horizontalmente de longitud predeterminada, y dicho medio de serpentín evaporador comprende al menos dos secciones de serpentín separadas que tienen tubería de serpentín alargada de longitud preseleccionada que corresponde sustancialmente a la longitud de una zona de producto asociada, comprendiendo dicho medio de circulación de aire medios (212a, 212b) que mueven aire separado para la circulación de flujo de aire de refrigeración a través de una sección de serpentín asociada, y

estando dichos medios de circulación y refrigeración de aire modular construidos y dispuestos en dicho mueble aislado con cada sección de serpentín y estando su medio para mover aire en asociación operativa con una zona de producto correspondiente para la circulación de flujos de aire separados a través de las secciones de serpentín y la descarga de tales flujos de aire separadamente a las zonas contiguas para refrigeración, y en las que además las zonas de producto no están separadas físicamente.

2. El contenedor de la reivindicación 1, proporciona además otro medio (24) de medición de refrigerante construido y dispuesto en el lado de salida de dicho medio evaporador modular para controlar la presión de succión en al menos una sección de serpentín del mismo.

3. El contenedor de la reivindicación 2, en el que dicho otro medio de medición incluye el medio (24) de válvula (EEPR) para regular la presión del evaporador para modular la medida del caudal del vapor refrigerante procedente de las secciones del serpentín de dicho medio evaporador, y medio para detectar (43) la temperatura del aire de salida aguas abajo de dicha al menos una sección de serpentín, y medio (25) controlador para hacer funcionar dicho medio de válvula EEPR en un modo de refrigeración y en un modo de descongelación.

4. El contenedor de la reivindicación 3, en el que dicho medio controlador está construido y dispuesto para cerrar dicho medio de válvula EEPR durante un período de eliminación de hielo inicial del modo de descongelación, y está también dispuesto para modular el medio de válvula EEPR en una posición abierta durante un período de tiempo de goteo del modo de descongelación en respuesta a las temperaturas de aire de salida detectadas que exceden un valor preestablecido con lo cual proporcionar una condición de refrigeración en el valor preestablecido para el tiempo de goteo restante del modo de descongelación.

5. El contenedor de la reivindicación 1, en el que dichas secciones de serpentín separadas de dicho medio evaporador modular están construidas y dispuestas en paralelo en una relación de flujo de aire refrigerado una con la otra y en relación de flujo en serie con dicho medio de medición refrigerante líquido y teniendo todas dichas secciones de serpentín un modo de refrigeración operativo al mismo tiempo y un modo de descongelación no operativo al mismo tiempo.

6. El contenedor de la reivindicación 1 ó 5, en el que dicho contenedor está construido y dispuesto con medios (17) para cerrar normalmente el área de producto del medio ambiente durante el modo de refrigeración, y comprendiendo dicho medio de medición de refrigerante líquido una válvula (23) de expansión termostática única, y medio (23a) de tubería de longitud sustancialmente igual que conecta el lado de salida de flujo de dicha válvula de expansión a cada una de dichas secciones de serpentín.

7. El contenedor de la reivindicación 1 ó 5, en el que dicho contenedor está construido y dispuesto con el lado frontal de dicha área de producto que está abierto al medio ambiente en todo momento, y comprendiendo dicho medio de medición de refrigerante líquido al menos dos válvulas (123) de expansión termostática conectadas operativamente en el lado de salida de flujo a al menos dos secciones de serpentín separadas y correspondientes.

8. El contenedor de la reivindicación 1, en el que la longitud de una primera (318a) de las zonas de producto contiguo horizontalmente se extiende angularmente con relación a la longitud de una segunda (319c) de las zonas de producto horizontalmente contiguas, y en las que las secciones (322a, 322c) asociadas con dichas primera y segunda de las zonas de producto contiguas horizontalmente están dispuestas no colinealmente en dicho mueble.

9. El contenedor de la reivindicación 1, en el que dicha área de producto incluye una tercera zona (318a) de producto contigua horizontalmente a y contigua con dicha primera de las zonas de producto contiguas horizontalmente, y en cuyas secciones de serpentín asociadas con dichas primera y tercera zonas de producto contiguas horizontalmente están dispuestas colinealmente en relación de extremo a extremo en dicho mueble.

10. El contenedor de la reivindicación 3, en el que el medio de válvula EEPR que incluye una válvula EEPR y un motor de velocidad gradual para accionar dicha válvula EEPR para modular el medio de flujo de vapor refrigerante del lado de salida para que detecte las temperaturas de aire de salida aguas abajo de dicho medio evaporador y medio controlador sensible a dicho medio de detección para hacer funcionar el motor de velocidad gradual para accionar dicha válvula EEPR en el modo de refrigeración y en un modo de descongelación del sistema de refrigeración de
aire.

11. El contenedor de la reivindicación 10, en el que dicho medio controlador está construido y dispuesto para controlar la posición de la válvula EEPR en el modo de refrigeración durante un período preseleccionado de tiempo siguiendo la puesta en marcha del modo de refrigeración y para almacenar una posición de referencia de la válvula al final del período preseleccionado, siendo el período preseleccionado seleccionado para permitir estabilizar sustancialmente la válvula en una posición que mantiene la temperatura de aire de salida en un punto de regulación.

12. El contenedor de la reivindicación 11, en el que dicho medio controlador está construido y dispuesto para hacer funcionar el motor de velocidad gradual para mover la válvula EEPR a dicha posición de referencia siguiendo el modo de descongela-
ción.

13. El contenedor de la reivindicación 10, en el que el motor de velocidad gradual mueve la válvula EEPR a través de un número predeterminado de pasos de incrementación a una nueva posición para influir la temperatura de aire de salida en respuesta a dicho medio para que detecte la temperatura de aire de salida tras recibir una señal de dicho medio controlador, estando dicho medio controlador construido y dispuesto para controlar el motor de velocidad gradual para mover la válvula EEPR en el modo de refrigeración de forma que la válvula EEPR siempre se aproxime a la nueva posición desde la misma dirección según el movimiento previo.

14. El contenedor de la reivindicación 13, en el que dicho medio controlador controla el motor de velocidad gradual para mover la válvula EEPR a la nueva posición durante el modo de refrigeración sólo en una dirección que hace que la válvula esté más
abierta.