IT201700013218A1 - Sistema frigorifero a compressione dotato di evaporatore a microcanali - Google Patents
Sistema frigorifero a compressione dotato di evaporatore a microcanaliInfo
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Description
“Sistema frigorifero a compressione dotato di evaporatore a microcanali”
DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce a un sistema frigorifero a compressione dotato di evaporatore a microcanali, con applicabilità nella refrigerazione commerciale.
Sistemi frigoriferi a compressione di questo tipo sono utilizzati per ricreare, all’ interno di uno spazio definito, le adatte condizioni di temperatura per la conservazione di prodotti alimentari. Questo genere di apparecchio, nell’ ambito della refrigerazione commerciale, prende il nome di mobile refrigerato.
Sono noti nella tecnica mobili refrigerati di svariati tipi e configurazioni accomunati dalla stessa concezione di base: l’ ambiente da refrigerare è circoscritto all’ interno di una struttura coibentata (pannelli assemblati o scocca). L’ effetto di refrigerazione viene garantito dal sistema frigorifero a compressione composto da alcuni componenti sostanziali: uno scambiatore di calore, detto evaporatore, che viene posto all’ interno dello spazio da refrigerare, un organo di laminazione che regola l’ afflusso del fluido refrigerante all’ interno dell’ evaporatore ed un’ unità condensante che può essere incorporata all’ interno del mobile refrigerato o remota.
Esistono altresì brevetti che descrivono svariate tipologie di evaporatore a microcanali che si differenziano per dimensioni, geometrie e/o campi di applicazione. Tra essi è possibile segnalare CN-U-205037628, che descrive uno scambiatore di calore “frostless” a microcanali. Esso comprende un tubo di ingresso, un tubo di uscita, un supporto per l’ installazione e un nucleo scambiatore di calore di tipo multistrato. Ogni strato del nucleo include un tubo piatto a microcanali ed alette a forma di “U”. Alle estremità dello scambiatore di calore sono presenti due piastre laterali di rinforzo. Questo scambiatore di calore a microcanali ha una struttura compatta e può essere conveniente in applicazioni che richiedano alte efficienze di scambio termico.
Le tecnologie conosciute, sopra descritte, sia il tradizionale mobile refrigerato sia gli evaporatori a microcanali, presentano aspetti il cui miglioramento è oggetto della presente invenzione:
- tutti i mobili refrigerati con sistema frigorifero a compressione utilizzano un evaporatore tradizionale costituito da tubi in rame e alette in alluminio, che implica alcuni sostanziali svantaggi: la necessità di elevate quantità di fluido refrigerante per ottenere le prestazioni volute dal sistema, che si traducono in aumento dei consumi, dimensioni e peso elevati, e scarsa riciclabilità;
- inoltre, tutti gli evaporatori a microcanali conosciuti non sono mai stati applicati compiutamente nella refrigerazione commerciale, nella forma, nelle modalità e con i risultati descritti nella presente invenzione.
Scopo della presente invenzione è fornire un sistema refrigerante che consente di migliorare le tecniche precedentemente conosciute sia nella progettazione tradizionale dei mobili refrigerati, sia nella progettazione e nell’ utilizzo degli evaporatori a microcanali, in modo da consentire di:
- ridurre sensibilmente la carica di gas del sistema;
- ottimizzare le perdite di carico;
- alleggerire il peso della macchina in cui è inserito, aumentandone anche la capacità espositiva; ed
- avere un bassissimo impatto ambientale ed energetico.
I suddetti scopi e vantaggi dell’ invenzione, con altri che risulteranno dal seguito della descrizione, vengono conseguiti con un sistema frigorifero a compressione dotato di evaporatore a microcanali come quello descritto nella rivendicazione 1. Forme di realizzazione preferite e varianti non banali della presente invenzione formano l’ oggetto delle rivendicazioni dipendenti.
Resta inteso che tutte le rivendicazioni allegate formano parte integrante della presente descrizione.
La presente invenzione verrà meglio descritta da alcune forme preferite di realizzazione, fornite a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:
- la Figura 1 è una vista schematica di una prima forma di realizzazione preferita di un mobile verticale refrigerato aperto, atto ad essere chiuso con porte, secondo la presente invenzione;
- la Figura 2 è una vista schematica esplosa di una forma di realizzazione preferita del sistema frigorifero a compressione secondo la presente invenzione;
- la Figura 3 è una vista schematica del mobile refrigerato di Figura 1 senza parte della sua struttura esterna;
- la Figura 4 è una vista in prospettiva dell’ evaporatore a microcanali della presente invenzione;
- la Figura 5 è una vista dall’ alto dell’ evaporatore a microcanali di Figura 4; e - la Figura 6 è una vista laterale dell’ evaporatore a microcanali di Figura 4.
Facendo riferimento alle Figure, risulterà immediatamente ovvio che si potranno apportare a quanto descritto innumerevoli varianti e modifiche (per esempio relative a forma, dimensioni, disposizioni e parti con funzionalità equivalenti) senza discostarsi dal campo di protezione dell'invenzione come appare dalle rivendicazioni allegate.
Secondo le Figure, il sistema frigorifero a compressione a uso commerciale oggetto della presente invenzione comprende:
- un mobile verticale refrigerato (2) comprendente spazi (4) necessari per la circolazione dell’ aria;
- un corpo coibentato (1) costituito da pannelli schiumati e posto intorno al mobile verticale (2);
- una serie di lamierati (3) posti internamente al mobile refrigerato (2), che costituiscono una struttura per il mobile refrigerato (2), per predisporre le aree dove sono collocati i prodotti alimentari da esporre; e
- almeno un evaporatore in alluminio a microcanali (8) collocato nel mobile refrigerato (2) secondo geometria e posizionamento esclusive di progetto: esso è di tipo bi-rango. Ogni rango è costituito da due collettori (16, 18) connessi tra loro da quindici tubi piatti a microcanali (19) disposti perpendicolarmente rispetto ai collettori (16, 18) stessi. I due ranghi sono distanziati tra loro di circa 50mm e sono connessi mediante sette tubazioni (20) collocate sui due collettori (16, 18) dallo stesso lato dell’ evaporatore (8). L’ ingresso (11) dell’ evaporatore (8) è collocato sul collettore (16) del primo rango mentre l’ uscita (12) è collocata sul collettore (18) del secondo rango. All’ interno dei collettori (16, 18) sono inseriti dei setti divisori che creano in totale due passaggi per ogni rango. Il passo tra i tubi piatti a microcanali (19) è preferibilmente di circa 10mm. Tra un tubo piatto a microcanali (19) e il successivo sono disposte una serie di alette in alluminio (14) a “V” con passo di circa 17,5mm. Le alette (14) sui due ranghi sono sfasate tra loro di 180°.
Il sistema frigorifero di cui sopra può anche comprendere almeno un’ unità condensante dotata di fluido refrigerante a idrocarburi; l’ unità condensante è costituita dai seguenti componenti principali: un compressore (5) e un condensatore (6) collegati tra di loro con tubazioni ermetiche. Il compressore (5) può essere di tipo ermetico alternativo (volgarmente detto a pistoni) o ermetico alternativo a velocità variabile con inverter. Il condensatore (6) è del tipo a microcanali in alluminio secondo geometrie esclusive di progetto: di tipo monorango, è costituito da due collettori (non illustrati) connessi tra loro da ventidue tubi piatti a microcanali (non illustrati) disposti perpendicolarmente rispetto ai collettori stessi. L’ ingresso e l’ uscita del condensatore sono collocati sullo stesso collettore. All’ interno dei collettori sono inseriti dei setti divisori che creano in totale quattro passaggi. Il passo tra i tubi piatti microcanali è preferibilmente di circa 10mm. Tra un tubo piatto microcanali e il successivo sono disposte una serie di alette in alluminio a “V” (non illustrate) con passo di circa 3,2mm.
Il sistema frigorifero dell’ invenzione può comprendere inoltre almeno un organo di laminazione (7) che connette tra loro l’ unità condensante con compressore (5) e condensatore (6) e l’ evaporatore a microcanali (8): tale organo di laminazione (7) può essere un capillare, una valvola termostatica meccanica o elettronica.
Tale sistema frigorifero a compressione consente, a un mobile refrigerato (2) con gruppo incorporato o remoto, di avere un bassissimo impatto in termini sia energetici che ambientali.
Come fluido refrigerante del circuito frigorifero, si utilizza preferibilmente, ma non esclusivamente, il gas propano, R290: un gas refrigerante naturale, efficiente e a zero impatto ambientale, che soddisfa tutti i requisiti del Regolamento (UE) n. 517/2014 del Parlamento e del Consiglio Europeo.
Le normative EN 378 e IEC 60335-2-89 descrivono gli standard di sicurezza che devono rispettare gli apparecchi che utilizzano come gas refrigerante gli idrocarburi, nello specifico il propano R290. Il sistema frigorifero della presente invenzione adotta soluzioni tecniche all’ avanguardia, che gli permettono di soddisfare tutti i requisiti di sicurezza, senza penalizzare in alcun modo le prestazioni funzionali della macchina stessa.
In particolare, l’ obiettivo della presente invenzione è costruire un mobile refrigerato verticale (2) con porte di lunghezza maggiore di 2000 mm che, con un singolo circuito caricato con meno di 150 grammi di gas propano (R290), sia in grado di mantenere il prodotto esposto all’ interno delle classi di temperatura descritte nella norma EN ISO 23953-2 (sia positiva che negativa).
In alternativa al gas refrigerante propano R290, si possono utilizzare i gas propene R1270, isobutano R600a o altri gas idrocarburi.
In modo noto, durante il funzionamento del sistema inventivo, tale gas effettua due passaggi di stato: il primo all’ interno dell’ evaporatore (8) in cui il refrigerante passa dallo stato liquido a quello gassoso (l’ energia necessaria per il passaggio di stato viene prelevata dall’ aria circostante che in questo modo si raffredda), il secondo all’ interno del condensatore (6) in cui il refrigerante passa dallo stato gassoso allo stato liquido (l’ energia necessaria per il passaggio di stato viene prelevata dall’ aria circostante che in questo modo si riscalda). Il componente che permette al refrigerante di circolare all’ interno del sistema è il compressore (5), montato sull’ unità condensante: la sua funzione è quella di aspirare il gas in uscita dall’ evaporatore (8) e comprimerlo verso il condensatore (6) aumentandone sia la pressione che la temperatura. Il quarto componente del sistema è l’ organo di laminazione (7) che trova collocazione tra il condensatore (6) e l’ evaporatore (8): per mezzo di una strozzatura del sistema, ha la funzione di abbassare sia la pressione che la temperatura del refrigerante proveniente dal condensatore (6). Esso è anche il componente che controlla il flusso di refrigerante che rientra nell’ evaporatore (8) per ripetere il ciclo sopra descritto.
All’ interno del mobile refrigerato (2) viene applicata una circolazione forzata dell’ aria con l’ ausilio di ventilatori (9). In mobili refrigerati (2) con differenti geometrie rispetto a quelle presentate in questa trattazione, la circolazione dell’ aria può anche essere naturale, ovvero senza l’ utilizzo di ventilatori.
L’ apparecchio descritto è gestito da un termostato elettronico (10) che, per mezzo di alcune sonde, rileva le temperature del sistema e ne gestisce il funzionamento.
Sono state illustrate e descritte in precedenza alcune forme di realizzazione preferite della presente invenzione. Ovviamente, agli esperti nel ramo risulteranno immediatamente evidenti numerose varianti e modifiche, funzionalmente equivalenti alle precedenti, che ricadono nel campo di protezione dell'invenzione come evidenziato nelle rivendicazioni allegate.
Claims (15)
- RIVENDICAZIONI 1. Sistema frigorifero a compressione a uso commerciale comprendente: - un mobile verticale refrigerato (2) comprendente spazi (4) necessari per la circolazione dell’ aria; - un corpo coibentato (1) costituito da pannelli schiumati e posto intorno al mobile verticale (2); - una serie di lamierati (3) posti internamente al mobile refrigerato (2), che costituiscono una struttura per il mobile refrigerato (2), per predisporre le aree dove sono collocati i prodotti alimentari da esporre; e - almeno un evaporatore in alluminio a microcanali (8) collocato all’ interno del mobile refrigerato (2).
- 2. Sistema frigorifero secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre almeno un’unità condensante dotata di fluido refrigerante a idrocarburi, detta unità condensante essendo costituita da un compressore (5) e un condensatore (6) collegati tra di loro con tubazioni ermetiche; ed almeno un organo di laminazione (7) connesso all’unità condensante e all’evaporatore a microcanali (8).
- 3. Sistema frigorifero secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto fluido refrigerante è gas propano (R290) con una carica non superiore a 150g.
- 4. Sistema frigorifero secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto fluido refrigerante è gas propene (R1270) con una carica non superiore a 150g.
- 5. Sistema frigorifero secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto fluido refrigerante è gas isobutano (R600a) con una carica non superiore a 150g.
- 6. Sistema frigorifero secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto fluido refrigerante è un gas idrocarburo.
- 7. Sistema frigorifero secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il compressore (5) è di tipo ermetico alternativo a pistoni o ermetico alternativo a velocità variabile con inverter.
- 8. Sistema frigorifero secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il condensatore (6) è del tipo a microcanali in alluminio secondo geometrie di tipo monorango, è costituito da due collettori connessi tra loro da ventidue tubi piatti a microcanali disposti perpendicolarmente rispetto ai collettori stessi, l’ ingresso e l’ uscita del condensatore (6) essendo collocati sullo stesso collettore, all’ interno dei collettori essendo inseriti dei setti divisori che creano in totale quattro passaggi, il passo tra i tubi piatti a microcanali essendo preferibilmente di circa 10mm.
- 9. Sistema frigorifero secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che il condensatore (6) comprende inoltre, tra un tubo piatto a microcanali e il successivo, una serie di alette in alluminio a “V” con passo di circa 3,2mm.
- 10. Sistema frigorifero secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che l’organo di laminazione (7) è un capillare, oppure una valvola termostatica meccanica o elettronica.
- 11. Sistema frigorifero secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che l’evaporatore in alluminio a microcanali (8) è di tipo bi-rango, ogni rango essendo costituito da due collettori (16, 18) connessi tra loro da quindici tubi piatti a microcanali (19) disposti perpendicolarmente rispetto ai collettori (16, 18) stessi, i due ranghi essendo distanziati tra loro di circa 50mm ed essendo connessi mediante sette tubazioni (20) collocate sui due collettori (16, 18) dallo stesso lato dell’ evaporatore (8), l’ ingresso (11) dell’ evaporatore (8) essendo collocato sul collettore (16) del primo rango mentre l’ uscita (12) è collocata sul collettore (18) del secondo rango, all’ interno dei collettori (16, 18) essendo inseriti dei setti divisori che creano in totale due passaggi per ogni rango, il passo tra i tubi piatti a microcanali (19) essendo preferibilmente di circa 10mm.
- 12. Sistema frigorifero secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che, tra un tubo piatto a microcanali (19) e il successivo, l’ evaporatore (8) comprende inoltre una serie di alette in alluminio (14) a “V” con passo di circa 17,5mm, le alette (14) sui due ranghi essendo sfasate tra loro di 180°.
- 13. Sistema frigorifero secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che all’ interno del mobile refrigerato (2) viene applicata una circolazione forzata dell’ aria con l’ ausilio di ventilatori (9).
- 14. Sistema frigorifero secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 12, caratterizzato dal fatto che all’ interno del mobile refrigerato (2) viene applicata una circolazione dell’ aria naturale, ovvero senza l’ utilizzo di ventilatori.
- 15. Sistema frigorifero secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di essere gestito da un termostato elettronico (10) che, per mezzo di sonde, rileva le temperature del sistema e ne gestisce il funzionamento.
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