ES2266279T3 - Aparato frigorifico con descongelacion automatica. - Google Patents

Abstract

Aparato frigorífico con una cámara de refrigeración (2), un evaporador (3) situado junto a la cámara de refrigeración (2) para un medio refrigerante, un primer sensor para medir una temperatura (Ti) de la cámara de refrigeración (2), un segundo sensor (6) para medir la temperatura (Tv) del medio refrigerante, un tercer sensor (7) para medir una temperatura externa (Te), un dispositivo calefactor (9) para el evaporador (3) y un dispositivo de control (8) para accionar el dispositivo calefactor (9) en función de las temperaturas (Ti, Tv, Te) medidas por el primer (5), el segundo (6) y el tercer (7) sensor, que se disponen de tal manera que activan el dispositivo calefactor (9) si la temperatura (Tv) que mide el segundo sensor (6) se encuentra por debajo de un valor límite (Tlim), caracterizado porque el aparato frigorífico se ajusta de tal forma que el valor límite (Tlim) se determina en función de las temperaturas (Ti, Te) que miden el primer (5) y el tercer sensor (7).

Description

Aparato frigorífico con sistema de descongelación automático.

La presente invención se refiere a un aparato frigorífico de acuerdo con el concepto general de la reivindicación 1. Tales aparatos frigoríficos, también denominados aparatos frigoríficos No-Frost, se utilizan por ejemplo como frigoríficos o congeladores domésticos. Los evaporadores de dichos aparatos frigoríficos están equipados con dispositivos calefactores que se accionan ocasionalmente para calentar el evaporador a una temperatura por encima de 0ºC derritiendo así la escarcha que se precipita sobre el evaporador en el transcurso del funcionamiento, perjudicando su rendimiento de refrigeración.

Para operar comercialmente, un aparato frigorífico de este tipo debe alcanzar un compromiso entre exigencias contrapuestas. Por una parte, para un elevado rendimiento de refrigeración del evaporador resulta adecuado que sobre él se encuentre la mínima cantidad posible de escarcha, por otra parte, para el ciclo de descongelación se requiere una cantidad considerable de energía para calentar el evaporador, derretir la escarcha y refrigerar de nuevo el evaporador a su temperatura de funcionamiento. Además, el evaporador no puede refrigerar durante la descongelación.

Medir directamente el espesor de una capa de escarcha sobre un evaporador para utilizarlo como criterio para determinar la necesidad de un proceso de descongelación es complicado y aún no se ha encontrado ninguna aplicación práctica. En la mayoría de las aplicaciones prácticas, para controlar el sistema automático de descongelación se mide el tiempo de funcionamiento del evaporador, y se inicia un proceso de descongelación cuando ha transcurrido un periodo de tiempo predeterminado. Obviamente, un control meramente orientado al tiempo de funcionamiento no puede tomar en consideración diferentes condiciones de aplicación de un aparato frigorífico. De esta forma, la cantidad de escarcha que se acumula en un frigorífico doméstico en un tiempo dado puede variar mucho en función de con qué frecuencia y durante cuánto tiempo se abre la puerta del frigorífico y cuál es la humedad del aire externo que entra en el frigorífico cuando se abre esta puerta. Por este motivo, en el documento US-A-4 251 988 se ha propuesto un proceso adaptable para el control de descongelación, en el que un dispositivo de control determina la cantidad de escarcha a partir de la duración de un proceso de descongelación, o el espesor de la capa que debe haber estado presente al principio del proceso de descongelación sobre el evaporador, acorta el periodo de tiempo entre dos procesos de descongelación si esta cantidad ha sido mayor que un valor límite y alarga este periodo cuando esta cantidad ha sido menor que un valor límite, para conseguir con ello que el proceso de descongelación siempre tenga lugar para un espesor de capa predeterminado. El inconveniente de dicho control es que falla necesariamente después de variaciones a largo plazo de las condiciones de funcionamiento de un aparato frigorífico. De esta forma, por ejemplo en verano, con temperaturas exteriores relativamente elevadas y cuando en una vivienda en la que se dispone tal aparto frigorífico no hay calefacción, cada vez que se abre entra una cantidad relativamente grande de humedad en el aparato. El sistema adaptable de control automático de descongelación se ajusta con el tiempo a intervalos de tiempo relativamente cortos entre dos procesos de descongelación. Cuando en invierno se vuelve a encender la calefacción en la vivienda y la temperatura en el exterior de dicho aparato frigorífico es más baja y la entrada de humedad es menor, el sistema automático pasa a intervalos temporales más largos entre dos procesos de descongelación. Sin embargo, en los tiempos de transición no se da un control óptimo.

A partir del documento US 6.032.471 se conoce un proceso para la descongelación de un evaporador de un aparato frigorífico en el que el proceso de descongelación se inicia en base a la medida de la temperatura del evaporador. Para el proceso de descongelación se conecta un dispositivo calefactor del aparato frigorífico. Dependiendo de las temperaturas que se miden durante el proceso de descongelación en el interior y en el exterior del aparto frigorífico, así como de la cantidad de aperturas de la puerta del aparato frigorífico, se conecta adicionalmente también un ventilador del aparato frigorífico.

En instalaciones frigoríficas de mayor tamaño se instala también un control del sistema automático de descongelación dependiente de la temperatura. De esta forma, un sistema conocido es por ejemplo medir la temperatura del evaporador y la temperatura del aire a la entrada o a la salida del evaporador de un evaporador por el que circula aire e iniciar un proceso de descongelación cada vez que la diferencia entre estas dos temperaturas supera un valor inicial medido inmediatamente después de un proceso de descongelación y un porcentaje predeterminado.

Esta técnica evita fallos de regulación en caso de que varíe con el tiempo la cantidad de humedad que entra en el aparato frigorífico, pero tiene el inconveniente de que no es capaz de tener en cuenta una variación de la temperatura ambiente y con ello, la necesidad de refrigeración. Cuando aumenta la temperatura en los alrededores de un aparato frigorífico regulado de esta forma, se incrementa también la entrada de calor en su cámara frigorífica y con ello la diferencia entre la temperatura del evaporador y la temperatura del aire. En tal caso, el sistema automático inicia un proceso de descongelación antes de que éste sea realmente necesario. Cuando la temperatura ambiente disminuye, el proceso de descongelación se retrasa más allá de la medida económicamente razonable.

Un problema similar se presenta cuando se cambia el ajuste del regulador. Cuando el regulador se ajusta a una temperatura deseada más baja, esto conlleva un incremento de la diferencia de temperaturas, dando como resultado que se produzca un proceso de descongelación y con ello un calentamiento de la cámara frigorífica precisamente cuando el usuario en realidad quería alcanzar una mayor refrigeración.

El propósito de la presente invención es proporcionar un aparato frigorífico con un sistema automático de descongelación que mantiene un intervalo de tiempo adecuado entre procesos de descongelación incluso con variaciones de la temperatura exterior o de la temperatura deseada de la cámara frigorífica que ha ajustado el usuario.

Este propósito se consigue mediante un aparato frigorífico que presenta las características de la reivindicación 1.

El regulador de control se puede realizar de forma sencilla con una memoria que recoja los valores del valor límite para distintos pares de temperatura exterior y temperatura de la cámara frigorífica. Para poder limitar el tamaño de esta memoria y conseguir no obstante una regulación fina del momento de descongelación, este regulador de control puede incorporar además una unidad de interpolación que calcule el valor límite para pares de temperaturas medidas por el primer y el tercer sensor a partir de los valores almacenados en la memoria.

Preferiblemente, los valores límite se eligen para todos los pares de temperatura exterior y de la cámara frigorífica, de tal forma que se correspondan con un espesor predeterminado de capa de escarcha sobre el evaporador. Estos valores se pueden medir por ejemplo en un prototipo del aparato frigorífico en condiciones de funcionamiento estandarizadas, y los valores que se miden de esta forma se almacenan en los dispositivos de control de los aparatos frigoríficos que suministra el fabricante.

También es posible construir el dispositivo de control de tal manera que sea capaz de modificar estos valores límite.

Preferiblemente, el dispositivo de control es capaz de medir el tiempo que necesita el dispositivo de calentamiento para descongelar el evaporador y obtener así una inferencia sobre la cantidad real de escarcha o el grosor de la capa de escarcha que se encuentra sobre el evaporador. Cuando el tiempo necesario para derretir la escarcha se aleja del valor teórico óptimo correspondiente a esa cantidad de escarcha, el dispositivo de control modifica los valores límite del segundo sensor de tal forma que el tiempo necesario para derretir la escarcha converge con el valor teórico. Esto significa que si la descongelación dura demasiado tiempo, el valor límite de la diferencia de temperatura se reduce y si el tiempo no es suficiente, este valor se incrementa.

Preferiblemente, dicho ajuste de los valores límite tiene lugar de forma selectiva únicamente para aquellos valores límite que se adjudican a pares de temperatura exterior y de la cámara frigorífica que se distancian poco del par de temperatura exterior y de la cámara frigorífica para el que se produjo la medición del tiempo de descongelación. Por medio de esta postregulación selectiva, un aparato frigorífico de acuerdo con la invención adquiere en el transcurso de su funcionamiento un juego de valores límite del segundo sensor de temperatura que se adapta de forma absolutamente flexible a las condiciones de funcionamiento específicas del aparato frigorífico.

A partir de la siguiente descripción de un ejemplo de realización se desprenden otras características y ventajas de la invención con referencia a las figuras adjuntas. Las figuras muestran:

Fig. 1: una representación muy esquematizada de un aparato frigorífico de acuerdo con la invención; y

Fig. 2: un diagrama de flujo de un proceso de control que lleva a cabo el dispositivo de control del aparato frigorífico.

La Fig. 1 muestra en una representación muy esquematizada un aparato frigorífico con una carcasa aislante, que rodea a una cámara de refrigeración 2. En la figura se muestran un evaporador 3 en el interior de la cámara de refrigeración y un compresor 4 del circuito de medio refrigerante del aparato frigorífico, que suministra medio refrigerante licuado al evaporador 3 y aspira medio refrigerante evaporado del mismo. Un primer sensor 5 se sitúa en la cámara de refrigeración para medir su temperatura T_{i}. Un segundo sensor de temperatura 6 se encuentra junto al evaporador 3 en las proximidades de la entrada de medio refrigerante, para medir la temperatura de evaporación T_{v} del medio refrigerante. Un tercer sensor 7 para medir la temperatura exterior T_{e} se sitúa en el exterior de la carcasa 1. Los tres sensores están conectados con un dispositivo de control, en este caso un microprocesador 8. El microprocesador 8 regula el funcionamiento del compresor 4 por medio de la temperatura T_{i} que ha medido el primer sensor 5, y controla el funcionamiento de un elemento calefactor 9 que se sitúa junto al evaporador 3 por medio de las temperaturas que miden los tres sensores 5, 6, 7 y un juego de valores límite que se almacena en la memoria 10 de la que está provisto otro microprocesador 8.

El proceso que lleva a cabo el microprocesador 8 para controlar el funcionamiento del dispositivo calefactor 9 se describe por medio del diagrama de flujo de la Fig. 2.

En una primera etapa S1, el microprocesador 8 registra las temperaturas que han medido los sensores 5, 6, 7 de la cámara interna T_{i}, del ambiente T_{e} y del evaporador T_{v}. En la etapa S2 se determina un valor límite T_{lim} de la temperatura del evaporador ajustado a los valores medidos de T_{i} y T_{e}. Esta determinación se puede realizar por ejemplo de forma que el microprocesador 8 entre los pares de temperatura interior y exterior para los que se encuentra almacenado un valor límite determine el que más se acerca al par de temperatura interior y exterior que se han medido y tome su valor límite como valor límite ajustado. También es posible redondear los valores de temperatura que se han medido hasta el valor de temperatura superior o inferior más cercano para el que se dispone de un valor límite en la memoria 10.

Una alternativa es que el microprocesador 8 determine, para un par de temperaturas interior y exterior medidas (T_{i}, T_{e}), los cuatro pares correspondientes (T_{i}-, T_{e}-),(T_{i}-, T_{e+}), (T_{i+}, T_{e-}) y (Ti+, Te+), para los que T_{i}- (T_{e-}) es el valor inferior más cercano a Ti (Te) y T_{i+} (T_{e+}) es el valor superior más próximo para T_{i} (T_{e}) respectivamente, para el que se encuentra almacenado un valor límite en la memoria 10, y que el microprocesador 8 determine los valores límites (Ti, Te) por interpolación de los valores límite para (T_{i}-, T_{e}-),(T_{i-}, T_{e+}), (T_{i+}, T_{e-}) y (T_{i+}, T_{e+}).

En la etapa S3 se compara el valor límite que se ha encontrado T_{lim} con la temperatura del evaporador T_{v.} Si la temperatura del evaporador T_{v} es mayor que el valor límite, se concluye que aún no se necesita descongelar, y el proceso retrocede al principio. Si la temperatura del evaporador T_{v} es menor que el valor límite, se asume que se ha creado una capa de escarcha sobre el evaporador que se debe descongelar. A continuación, el microprocesador 8 pone en la etapa S4 un cronómetro a 0 y comienza a suministrar corriente al dispositivo calefactor 9, para descongelar el evaporador 3. En cuanto la temperatura que mide el sensor 2 T_{v} sube por encima de 0ºC, se asume que el evaporador está descongelado, se interrumpe el suministro de corriente al dispositivo calefactor 9 y el microprocesador 8 toma la lectura del cronómetro, para conocer la duración t del proceso de descongelación (Etapa S5). En la Etapa S6, la duración t se compara con un primer valor límite. Si la duración t es mayor que este valor límite lim1, en la etapa S7 se reduce el valor límite que se lee a partir de la memoria 10 en la etapa S2. Todos los demás valores límite de la memoria no se modifican. Si t es menor que el valor teórico lim 1, en la etapa S8 se compara la duración t con un valor teórico menor lim2. Cuando el tiempo t está por debajo de este valor teórico, en la etapa S9 se incrementa en la memoria 8 el valor límite T_{lim} que se determina en el paso S2.

Cuando t se encuentra entre los dos valores límite lim1 y lim2, esto significa que la duración de descongelación se encuentra en el marco determinado que se desea, y T_{lim} no se modifica. La reducción o incremento de T_{lim} en las etapas S7 o S9 se puede producir por resta o suma de un valor positivo pequeño predeterminado o mediante la resta o suma de un valor proporcional a la diferencia entre t y el valor teórico lim1 ó lim2. También se considera una disminución o aumento mediante la multiplicación o división con por un factor fijo predeterminado o proporcional a la diferencia. Como alternativa, también existe la posibilidad de emplear un valor teórico único en lugar de los dos valores teóricos lim1 y lim2, y llevar a cabo la etapa S7 si t sobrepasa el valor teórico y la etapa S9 si t no alcanza este valor teórico.

En caso de que el valor límite T_{lim} se haya determinado por interpolación como se ha mencionado anteriormente, todos los valores de la memoria 10 que se han introducido en la interpolación se adaptan como se ha descrito anteriormente. En este sentido, la medida de la adaptación de un valor es lógicamente proporcional al peso con el que el valor límite se ha introducido en la interpolación.

Mediante el proceso que se ha descrito anteriormente, con el tiempo se obtiene un valor límite T_{lim} para la temperatura del evaporador para cada condición de funcionamiento del aparato frigorífico que se define mediante un par (de una temperatura exterior T_{e} y una temperatura interior o de la cámara de refrigeración T_{i}), y este valor límite corresponde exactamente a un espesor teórico predeterminado de la capa de escarcha sobre el evaporador 3. Modificaciones de las condiciones de funcionamiento, causadas por variaciones de la temperatura exterior T_{e} o porque el usuario ha ajustado la temperatura de la cámara de refrigeración T_{i} entre dos procesos de descongelación, ya no pueden producir alteraciones en el ritmo de los procesos de descongelación, ya que para todas las combinaciones de estas temperaturas hay almacenado un valor límite adecuado de la temperatura del evaporador T_{v} en la memoria 10. El control de la descongelación es por tanto totalmente independiente del tiempo. No lleva a cabo ningún proceso de descongelación innecesario cuando, por ejemplo a causa de una ausencia prolongada del usuario, no se abre la puerta del aparato frigorífico y no entra humedad en su interior, a partir de la cual se puede formar escarcha sobre el evaporador. En caso de que la puerta permanezca abierta durante mucho tiempo, y entre por lo tanto más humedad de lo normal en el aparato, se descongela correspondientemente más a menudo. Una modificación del comportamiento del control podría provocar un control inadecuado después de un funcionamiento normal que no está relacionado con esto.

Claims (7)

1. Aparato frigorífico con una cámara de refrigeración (2), un evaporador (3) situado junto a la cámara de refrigeración (2) para un medio refrigerante, un primer sensor para medir una temperatura (T_{i}) de la cámara de refrigeración (2), un segundo sensor (6) para medir la temperatura (T_{v}) del medio refrigerante, un tercer sensor (7) para medir una temperatura externa (T_{e}), un dispositivo calefactor (9) para el evaporador (3) y un dispositivo de control (8) para accionar el dispositivo calefactor (9) en función de las temperaturas (T_{i}, T_{v}, T_{e}) medidas por el primer (5), el segundo (6) y el tercer (7) sensor, que se disponen de tal manera que activan el dispositivo calefactor (9) si la temperatura (T_{v}) que mide el segundo sensor (6) se encuentra por debajo de un valor límite (T_{lim}), caracterizado porque el aparato frigorífico se ajusta de tal forma que el valor límite (T_{lim}) se determina en función de las temperaturas (T_{i}, T_{e}) que miden el primer (5) y el tercer sensor (7).

2. Aparato frigorífico de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de control (8) comprende una memoria (10) que registra valores del valor límite (T_{lim}) para diferentes pares de temperatura exterior y temperatura de la cámara de refrigeración.

3. Aparato frigorífico de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque el dispositivo de control (8) comprende una unidad de interpolación para calcular el valor límite para pares de temperaturas (T_{i}, T_{e}) que miden un primer sensor (5) y un tercer sensor (7), por medio de los valores que se almacenan en la memoria (10).

4. Aparato frigorífico de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los valores límites (T_{lim}) para todos los pares de temperatura exterior y una temperatura de la cámara frigorífica (T_{i}, T_{e}) se escogen de tal manera que corresponden a un espesor predeterminado de la capa de escarcha en el evaporador (3).

5. Aparato frigorífico de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque los valores límite (T_{lim}) del segundo sensor de temperatura (6) se pueden modificar por medio del dispositivo de control (8).

6. Aparato frigorífico de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque el dispositivo de control (8) es capaz de medir el tiempo (t) que requiere el dispositivo calefactor (9) para descongelar el evaporador (3) y de modificar cuando este tiempo se desvía de un valor teórico (lim1, lim2) los valores límite (T_{lim}) del segundo sensor (6) de tal forma que el tiempo de descongelación requerido (t) converge con el valor teórico.

7. Aparato frigorífico de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque cuando el tiempo de descongelación (t) que se requiere para un determinado par de temperatura exterior y de temperatura de la cámara de refrigeración (T_{i}, T_{e}), se desvía del valor teórico (lim1, lim2), el dispositivo de control (8) modifica los valores límite de los pares de temperaturas cercanos al par definido más fuertemente que los de los pares más alejados.