IT201900005938A1

IT201900005938A1 - Procedimento di controllo del ghiacciamento dell’evaporatore, in un abbattitore di temperatura

Info

Publication number: IT201900005938A1
Application number: IT102019000005938A
Authority: IT
Inventors: Chiara Favero
Original assignee: Ali Group S R L
Priority date: 2019-04-17
Filing date: 2019-04-17
Publication date: 2020-10-17
Also published as: EP3726167A1

Description

PROCEDIMENTO DI CONTROLLO DEL GHIACCIAMENTO

DELL'EVAPORATORE, IN UN ABBATTITORE DI TEMPERATURA

[0001] Il presente trovato ha per oggetto un procedimento di controllo del ghiacciamento dell'evaporatore, del tipo continuo e automatico, in un abbattitore di temperatura.

Campo di applicazione

[0002] L’innovazione propone un procedimento di controllo che ottimizza lo sbrinamento dell'evaporatore con gas caldo o elettrico, per un moderno abbattitore di temperatura che lavora tramite circuito frigorifero a temperature di evaporazione minori di 0°C. Il trovato, quindi, si riferisce al settore industriale delle apparecchiature frigorifere per applicazione alimentare, con particolare riferimento agli abbattitori per cucine professionali altrimenti denominati blast chillers o freezer in lingua inglese. A titolo d'esempio non limitativo, la soluzione proposta è particolarmente adatta per abbattitori del tipo ad armadio con porta di chiusura frontale e con un evaporatore disposto verticalmente all'interno della camera di trattamento o cella. Ulteriormente, il trovato può essere applicato a qualsivoglia apparecchiatura per il trattamento di alimenti con circuito frigorifero ove l'evaporatore è soggetto a ghiacciamento; a titolo d'esempio non limitativo, si ricordano le diverse tipologie di abbattitori, congelatori e/o surgelatori, anche del tipo combinato, per l'uso professionale o residenziale o industriale, oppure per la logistica come nel caso dei container refrigerati.

[0003] I moderni abbattitori di temperatura per alimenti detti blast chillers, sono macchine frigorifere di recente introduzione e molto diffuse nella pratica professionale, in diversi settori della produzione alimentare, essendo atte a raffreddare rapidamente un alimento fresco o appena cotto, in abbinamento ad una forte aerazione, portandolo ad una temperatura ideale per la conservazione od un utilizzo posticipato. Un tale trattamento consente di preservare il sapore e le caratteristiche organolettiche dell'alimento, evitando la formazione di micro-cristalli al suo interno, ed esercita una funzione batteriostatica poiché impedisce la proliferazione batterica nel breve periodo di passaggio dalla temperatura di cottura fino ad una temperatura di sicurezza alimentare, ad esempio -18° per il surgelamento, consentendo poi una conservazione prolungata dell'alimento in apparecchi convenzionali.

[0004] I detti abbattitori di temperatura sono usati nei ristoranti, ad esempio per conservare la salubrità del pesce da consumare crudo o per preparare in anticipo taluni alimenti da servire successivamente, mantenendo la medesima qualità percepita d'una cottura appena terminata. Tali apparecchi, inoltre, sono usati nelle gastronomie, nei bar, nelle pasticcerie, nei panifici o nelle gelaterie al fine di conservare in sicurezza prodotti sia freschi che appena cotti. In particolare, l'utilizzo di detti abbattitori nelle attività professionali inerenti alla preparazione d'alimenti si è rilevato estremamente efficace al fine d'evitare la proliferazione di microrganismi dannosi per la salute umana, al punto che recenti normative ne hanno introdotto l'obbligo d'uso. Si è quindi registrata, recentemente, una maggiore diffusione dei suddetti abbattitori rapidi di temperatura; ulteriormente, si è registrata la richiesta di soluzioni tecniche migliorative rispetto a quelle convenzionali e note.

[0005] In linea di principio, gli abbattitori consentono di portare in meno di 90 minuti la temperatura al cuore dell'alimento pari a 3°C, per un abbattimento detto positivo ai fini della conservazione in frigorifero, oppure a circa -18°C in meno di 240 minuti per un abbattimento detto negativo o surgelazione rapida, ove la temperatura all'interno della camera di trattamento o cella arriva fino a -45°C. Particolarmente, in entrambi i casi, bastano pochi minuti per ridurre notevolmente la temperatura di cottura e mantenere inalterate le qualità organolettiche dell'alimento appena cotto. Si è anche rilevato che un moderno abbattitore può realizzare sia il detto abbattimento positivo che il detto abbattimento negativo. Nel settore industriale delle macchine frigorifere per l’uso professionale sono molteplici le aziende che propongono abbattitori di temperatura; a mero titolo di esempio, si ricorda l’abbattitore denominato commercialmente The One della società italiana Hiber Ali Group s.r.l. - 20063 Cernusco sul Naviglio MI, visibile all’indirizzo www.hiber.it. Si è poi riscontrato, nelle soluzioni note, che i sistemi convenzionali di controllo e di sbrinamento presentano taluni problemi e sono migliorabili; la soluzione proposta dal presente trovato, riguarda un vantaggioso procedimento di controllo per un evaporatore soggetto a ghiacciamento, ovvero con temperature di evaporazione minori di 0°C come accade proprio nei suddetti abbattitori o surgelatori rapidi.

[0006] Più nel dettaglio tecnico, si rileva che gli abbattitori sono macchine frigorifere sostanzialmente derivate dai convenzionali congelatori o surgelatori, ove è ampiamente noto il problema della progressiva formazione di brina e ghiaccio sull'evaporatore, il quale funge da scambiatore di calore tra il fluido refrigerante che scorre nel circuito e l'aria in cella, secondo un convenzionale ciclo frigorifero del tipo a compressione - condensazione - laminazione - evaporazione. Ove l’evaporazione avviene ad una temperatura minore di 0°C, l’aria che in cella è a contatto con lo scambiatore, avendo un punto di rugiada maggiore di 0°C ovvero un dewpoint positivo, tenderà a condensare dell’umidità sulla superficie dell'evaporatore stesso, che la fa ghiacciare prima a guisa d'un velo sottile di brina, e poi come un manto di ghiaccio di spessore progressivamente maggiore. Il fenomeno del ghiacciamento dell'evaporatore ha molteplici conseguenze negative, sia sulla macchina che sul prodotto in cella; infatti, man mano che aumenta la detta formazione di ghiaccio, agendo da isolante, si riducono progressivamente lo scambio termico e l'efficienza della macchina, con maggiori consumi energetici e con un incremento della temperatura in cella che può causare problemi di conservazione e deterioramento dei prodotti contenuti. In taluni casi, può verificarsi anche la rottura dell’evaporatore stesso.

[0007] Per tali ragioni, le aziende produttrici di abbattitori e/o surgelatori hanno cercato di integrare nell'apparecchiatura sistemi di sbrinamento automatici o semi-automatico, con azionamento manuale o a tempo, altrimenti detti sistemi di defrost in lingua inglese; sostanzialmente, tali sistemi di defrost effettuano un ciclo dedicato di sbrinamento dell'evaporatore in alternativa al ciclo d'abbattimento ordinario. In linea di principio, si possono trovare tre sistemi principali di sbrinamento: un primo sistema ad aria ove con l’apertura della porta si blocca il circuito frigorifero e continua solo la ventilazione della cella, un secondo sistema ove resistenze elettriche riscaldano la superficie esterna dell’evaporatore, oppure un terzo sistema più evoluto e tecnicamente complesso che è denominato a gas caldo; in questo terzo sistema, lo stesso gas caldo in uscita dal compressore è deviato in un canale dedicato, denominato linea di by - pass o defrost, che lo inietta direttamente all’ingresso dell’evaporatore, senza passare per il condensatore, di modo tale da riscaldarlo progressivamente dall'interno. Si chiarisce, quindi, che l'innovativo procedimento di controllo, di cui al presente trovato, è per ottimizzare un sistema di sbrinamento a gas caldo oppure elettrico.

[0008] Si è anche riscontrato che i sistemi noti di sbrinamento dell'evaporatore presentano taluni problemi che limitano pesantemente l'attività professionale. In particolare, un ciclo di sbrinamento completo, o ciclo di defrost, prevede una durata di alcuni minuti ed avviene ad abbattimento concluso, e cioè non prevede la presenza di alimenti in cella essendo il detto ciclo dedicato allo sbrinamento alternativo al ciclo ordinario d'abbattimento. Infatti, è ampiamente nota la difficoltà di mantenere in cella una temperatura bassa e uniforme quando nell'evaporatore si inietta il detto gas caldo, per un tempo sufficiente al completo scioglimento del ghiaccio; quindi, nel caso eventuale ove si eseguisse un ciclo di sbrinamento durante l'abbattimento, nei modi convenzionali, s'allungherebbero eccessivamente i tempi dell'abbattimento stesso ed anche vi sarebbe il rischio di danneggiare l'alimento e/o compromettere la sicurezza alimentare. Oggigiorno, per superare questo problema e consentire lo sbrinamento dell'evaporatore anche durante il trattamento del carico, ovvero con alimenti all'interno della cella, sono note talune soluzioni specifiche per grandi congelatori industriali o per container che, particolarmente, comprendono molteplici evaporatori, ove si parzializzano i circuiti sbrinando selettivamente un evaporatore ghiacciato dopo l'altro. Una tale logica operativa, tuttavia, non può essere applicata nei surgelatori e abbattitori professionali aventi un solo evaporatore, secondo i fini del presente trovato.

[0009] Si è poi rilevato che nei sistemi convenzionali e noti di sbrinamento a gas caldo o elettrico manca, ed è desiderabile, un procedimento efficace ed affidabile di controllo automatico in grado di avviare e terminare lo sbrinamento dell'evaporatore automaticamente e in funzione delle contestuali necessità, anche durante l'abbattimento degli alimenti, in sicurezza alimentare e con elevata efficienza di scambio. In linea generale, oggigiorno, il controllo dello sbrinamento si basa su tempi pre-definiti ove l'avvio di un ciclo di sbrinamento è manuale o pre-impostato. Sono anche note talune soluzioni più evolute ove si prevede d'attivare automaticamente un ciclo completo di sbrinamento in funzione di taluni parametri che indicano la presenza di ghiaccio sull'evaporatore; a titolo d'esempio, è noto l'uso di sensori di temperatura posizionati all'interno della cella, nel vano o sulla superficie dell'evaporatore, oppure nell'alimento con sonde al cuore, di modo tale da aprire la valvola della linea di by - pass se la temperatura rilevata è maggiore o minore d'un valore pre-impostato, a guisa d'un termostato. Tra le soluzioni convenzionali, per rilevare la presenza di ghiaccio sul detto evaporatore, è anche noto il rilevamento di eventuali variazioni nei parametri operativi del compressore, quale ed esempio l'assorbimento d'energia, od anche sono note soluzioni di tipo optoelettronico ove telecamere sono posizionate dentro la cella per monitorare direttamente la superficie dell'evaporatore.

[0010] Tutte queste soluzioni per il rilevamento del ghiaccio sull'evaporatore, tuttavia, nella pratica professionale si sono rilevate poco precise e talvolta inefficaci a causa della notevole variabilità delle condizioni al contorno al sistema e delle modalità di rilevamento; si pensi, a mero titolo d'esempio, alla temperatura superficiale dell'evaporatore che varia sensibilmente non solo in funzione del detto ghiacciamento, ma anche in funzione del posizionamento della sonda lungo la serpentina e/o dello stato in cui si trova il fluido al suo interno, essendo essi variabili anche per le particolari condizioni atmosferiche interne e/o esterne alla cella. Le suddette soluzioni note, in buona sostanza, sono adatte per determinare l'avvio d'un ciclo completo e standardizzato di defrost al termine del ciclo d'abbattimento in corso, ma risultano imprecise e/o inaffidabili, ovvero inadatte, ove s'intenda aprire e chiudere dinamicamente la detta linea di by - pass di modo tale da prevenire ed evitare la detta stratificazione del ghiaccio sulla superficie dell'evaporatore, come è invece previsto prevede dal presente trovato. In particolare, i sistemi noti basati sul rilevamento d'una variabile, quale la temperatura in cella o sulla superficie dell'evaporatore, non garantiscono un sufficiente grado di sensibilità e/o significatività al fine di rilevare con precisione quel particolare momento d'inizio del ghiacciamento corrispondente al primo brinamento della condensa che si deposita sulla superficie dell'evaporatore a guisa d'una sottile patina ghiacciata. Si è quindi rilevato che tutte le soluzioni note di controllo dello sbrinamento, negli abbattitori professionali disponibili sul mercato, intervengono ad un stadio avanzato di ghiacciamento e cioè in corrispondenza d'uno strato di ghiaccio già formato con spessore rilevante, che isola ed altera lo scambio termico, attivando un ciclo completo di sbrinamento in alternativa all'abbattimento ordinario. Altri sistemi di controllo attivano lo sbrinamento a tempo, ovvero in un modo prestabilito, anticipando la reale necessità e consumando energia inutilmente.

Stato dell’arte

[0011] Al fine di determinare lo stato dell'arte relativo alla soluzione proposta è stata effettuata una verifica convenzionale in letteratura brevettuale, interrogando archivi pubblici, che ha portato all'individuazione di alcune anteriorità, tra cui:

D1 JP2014119122 (Ishihara et al.)

D2 WO2018178405 (Albets Chico et al.)

In D1 è descritta un’apparecchiatura a ciclo frigorifero con linea di by pass del gas caldo ai fini dello sbrinamento, ove per il tramite d’una valvola modulabile si regola il flusso di detto gas caldo nell’evaporatore in base al livello di surriscaldamento ed alla temperatura di saturazione in uscita dall’evaporatore.

D2, invece, propone un metodo di controllo adattativo per sistemi di refrigerazione, con il rilevamento del livello di brina sull'evaporatore secondo un calcolo della velocità NTU, acronimo di Number of Transfer Units, di modo tale da definire il momento più adatto per alimentare le resistenze elettriche di scongelamento, in combinazione con la ventola dell'evaporatore stesso; si prevedono diverse modalità operative, ove l’evaporatore è senza ghiaccio o con ghiaccio. Per il calcolo della detta velocità NTU, all'inizio viene considerato come riferimento l'evaporatore a secco, mentre quando il sistema di refrigerazione è in funzione il calcolo della detta velocità NTU è eseguito a frequenza variabile, in base alle prestazioni dell'evaporatore o al suo livello di ghiacciamento, e per confronto con il detto riferimento.

[0012] In linea di principio, quindi, è ragionevole ritenere noto, in un abbattitore di temperatura, un sistema di sbrinamento con linea di by-pass a gas caldo dotata d’una valvola di regolazione del flusso, od anche un sistema di sbrinamento a resistenze elettriche posizionate in corrispondenza dell’evaporatore. Inoltre, sono noti sistemi per la regolazione della velocità delle ventole dell’evaporatore, anche in combinazione con resistenze, al fine di rallentare la formazione della brina e del ghiaccio oltreché per migliorare l’efficienza dello scambio termico. Infine, sono noti procedimenti di rilevamento e di confronto della temperatura superficiale dell’evaporatore rispetto ad altri parametri variabili del circuito, per determinare la presenza di ghiaccio ed attivare un ciclo di sbrinamento.

Inconvenienti

[0013] Si può convenire che nelle soluzioni convenzionali e note ove il sistema di sbrinamento è a gas caldo o elettrico, in abbattitori o refrigeratori, il controllo del ghiacciamento dell’evaporatore avviene per il tramite di cicli completi di sbrinamento eseguiti quando il ciclo d'abbattimento è concluso, ovvero al termine e non durante l’utilizzo ordinario; in tali casi, generalmente, si prevede un controllo a tempo, settando un temporizzatore, o mediante convenzionali termostati o pressostati.

[0014] Un altro inconveniente, correlato al primo, riguarda i ricorrenti fermi - macchina atti a consentire l'esecuzione dei detti cicli completi di sbrinamento; durante tali interruzioni del ciclo ordinario d'abbattimento, quindi, gli alimenti sono rimossi dalla cella.

[0015] Ulteriormente, vi è il problema della ridotta efficienza nello scambio termico poiché l’evaporatore ghiaccia progressivamente, fungendo da isolante.

[0016] Un altro inconveniente, correlato al precedente, riguarda l'utilizzo non ottimale del compressore, con consumi energetici elevati e durata limitata.

[0017] Inoltre, vi è l'inconveniente della formazione di condensa in cella, con il conseguente problema dello smaltimento dell'acqua ed eventuali pericoli d'incidente per gli operatori.

[0018] Si è anche rilevato che le soluzioni in uso più evolute di controllo del ghiacciamento dell’evaporatore, in un abbattitore di temperatura, comprendono metodi di rilevamento e calcolo poco precisi ovvero inadatti a determinare in tempo reale la progressiva formazione della brina e del ghiaccio sull'evaporatore, e/o la correlata riduzione di scambio termico tra il refrigerante e l'interno della cella.

[0019] In particolare, si è sperimentalmente riscontrato che tutti i sistemi noti ove si rileva direttamente la temperatura sulla superficie dell’evaporatore, o il livello del ghiaccio, non garantiscono sufficiente affidabilità e velocità di risposta al fine di azionare di continuo e in modo dinamico lo sbrinamento per mantenere la superficie di scambio al massimo ricoperta da una patina ghiacciata che non isola, come è invece previsto dal presente trovato. Tutte le soluzioni note, infatti, si basano su parametri e algoritmi di calcolo che offrono una risposta troppo lenta e/o inadatta alla soluzione proposta dal trovato, poiché esse prevedono cicli dedicati allo sbrinamento senza alimenti in cella. A titolo d’esempio, nel settore della refrigerazione industriale e/o commerciale è noto il controllo del livello di ghiacciamento mediante il continuo monitoraggio della detta temperatura superficiale dell’evaporatore, sulla base del fatto che, se detta temperatura superficiale s’innalza rapidamente significa che sta ghiacciando, essendo lo strato di ghiaccio un isolante termico; un tale metodo di rilevamento e confronto è in ritardo, ai fini del trovato, poiché si basa sull’effetto causato da uno strato di ghiaccio già formato. Il presente trovato supera questo inconveniente in quanto non considera la temperatura superficiale, ma una differenza di temperatura tra il fluido refrigerante, ad esempio freon, e la temperatura in cella, prima che il ghiaccio formi uno strato isolante, confrontando poi tale differenza con valori pre-settati di riferimento; si è sperimentalmente verificato che la soluzione proposta dal trovato ha il vantaggio di determinare immediatamente e con estrema precisione l’inizio del ghiacciamento ovvero quando la brina presenta ancora uno strato sottile e non isolante. Sostanzialmente, il presente trovato anticipa l’attivazione dei mezzi di sbrinamento rispetto a tutte le soluzioni note, con maggiore precisione e minore durata d’azione, di modo tale da operare durante l’utilizzo ordinario con gli alimenti in cella.

[0020] Inoltre, si è riscontrato che gli algoritmi convenzionali e noti per avviare lo sbrinamento dell’evaporatore, in un abbattitore di temperatura, elaborano i valori rilevati di temperatura o pressione con logiche di calcolo poco efficaci, a causa della scarsa affidabilità nel rilevamento delle variazioni dei suddetti parametri ma anche a causa delle elevate tolleranze ammesse. In particolare, tali approssimazioni di rilevamento e di calcolo non consentono di attivare il sistema di sbrinamento secondo effettiva necessità, in modo dinamico ed automatico, durante l'abbattimento ordinario e con alimenti in cella.

[0021] I metodi noti di rilevamento a calcolo più efficaci, di cui ad esempio in D1, hanno lo scopo di preservare la vita del compressore con il controllo dello stato del gas in aspirazione al compressore stesso; il presente trovato, invece, ha uno scopo diverso e consente di regolare di continuo il ghiacciamento dell’evaporatore, mantenendolo ad un livello minimo controllato, e di evitare il ghiacciamento in cella; infatti, il trovato non si riferisce ad uno stato di surriscaldamento del compressore ma controlla con precisione una differenza di temperatura maggiormente significativa del ghiacciamento, come la temperatura in cella rispetto alla temperatura di saturazione. Inoltre, non è previsto l’uso di costose valvole modulabili. Anche il calcolo della detta velocità NTU, di cui in D2, non è sufficientemente rapido e preciso da consentire il mantenimento di detto livello minimo controllato.

[0022] Considerati anche questi aspetti, è del tutto evidente la necessità per il settore d’individuare delle soluzioni maggiormente efficienti e pratiche, capaci d’agevolare l’attività professionale e garantire maggiore sicurezza alimentare, essendo anche convenienti sotto il profilo economico, senza compromettere le caratteristiche qualitative dei prodotti così trattati.

Breve descrizione

[0023] Il presente trovato ha per oggetto un procedimento di controllo (20a, 20b) del ghiacciamento dell'evaporatore (104), per ottimizzare lo sbrinamento in un abbattitore che lavora con circuito frigorifero (101 - 104) a temperature d'evaporazione minori di 0°C; si prevede una Fase di rilevamento (201) del valore ATD, pari alla differenza tra la temperatura dell'aria in cella (105) e la temperatura del refrigerante, elaborato nelle successive Fasi di calcolo per l'apertura (202) e chiusura (207) dei mezzi di sbrinamento (106 – 107, 125 - 126) secondo algoritmi d'apertura (113a - 113b) e chiusura (114a - 114d) che di continuo considerano le variazioni del detto valore di ATD di modo tale da aprirli (203) e chiuderli (208) automaticamente e dinamicamente, mantenendo l'evaporatore (104) in uno stato di ghiacciamento minimo controllato. La soluzione proposta è adatta per sistemi di sbrinamento a gas caldo (106 – 107) oppure a resistenze elettriche (125 - 126).

Scopi e vantaggi

[0024] La soluzione su esposta, offre innumerevoli scopi e vantaggi, i quali non sono da intendersi limitativi, potendosi nel prosieguo individuarne degli ulteriori, i quali ancorché non citati, debbono essere comunque ricompresi.

[0025] In linea generale, il presente trovato consente di controllare in modo ottimizzato un sistema di sbrinamento a gas caldo o a resistenze elettriche, eliminando sostanzialmente la necessità d'un ciclo dedicato allo sbrinamento in alternativa all'abbattimento ordinario, al fine d'operare rapidamente e in modo dinamico, durante l'abbattimento e cioè con alimenti in cella, nella massima sicurezza alimentare. In buona sostanza, si prevede un procedimento di controllo continuo, basato sul rilevamento in tempo reale di molteplici parametri e sull'elaborazione dei dati mediante algoritmi atti a determinare l'apertura e/o la chiusura dei mezzi di sbrinamento solo quando serve, minimizzando la durata dello sbrinamento. Ad esempio, nel caso preferenziale d’un sistema di sbrinamento a gas caldo, in funzione di detti rilevamenti ed algoritmi, si fanno fluire automaticamente nell'evaporatore piccole quantità di detto gas caldo, a guisa di iniezioni rapide ovvero micro - cicli di defrost, di modo tale da mantenere la superficie di scambio in uno stato di ghiacciamento minimo controllato che, sostanzialmente, corrisponde alla detta patina ghiacciata ovvero un sottile strato di brina che non isola e non compromette il corretto scambio termico. A tal proposito, invece, è noto che tale patina può migliorare il detto scambio termico grazie ad una vantaggiosa rugosità superficiale.

[0026] Più nel dettaglio, un primo scopo e vantaggio del presente trovato consiste nell'ottimizzare l'apertura e la chiusura d'un sistema di sbrinamento a gas caldo o elettrico per eliminare la necessità dei convenzionali cicli dedicati allo sbrinamento o defrost, di modo tale da operare anche con gli alimenti nella cella e in totale sicurezza alimentare. Sostanzialmente, si raggiunge un tale scopo grazie ad un efficace procedimento di controllo del grado di ghiacciamento dell'evaporatore, con un'elevata precisione di rilevamento e di intervento, tale da non superare mai il detto stato iniziale di brinamento a patina ghiacciata ed ottenere un abbattitore privo della naturale stratificazione di ghiaccio sull'evaporatore ovvero no - frost.

[0027] Un secondo scopo e vantaggio del presente trovato, consiste nel fatto di eliminare i fermi macchina dovuti ai convenzionali cicli di sbrinamento, ottenendo un abbattitore del tipo a funzionamento continuo ovvero no - stop.

[0028] Un terzo scopo e vantaggio del presente trovato, consiste nel fatto di ottenere un maggiore efficientamento energetico ed una maggiore regolarità nello scambio termico, poiché l’evaporatore non ghiaccia mai; di conseguenza, si ottiene un risparmio nei consumi energetici ed anche una maggiore durata e regolarità di funzionamento dei componenti della macchina, come nel caso dell'evaporatore e del compressore. Sostanzialmente, il procedimento proposto di controllo continuo del ghiacciamento dell'evaporatore rende l'abbattitore ad alta efficienza.

[0029] Un quarto scopo e vantaggio del presente trovato, consiste nel fatto di ridurre sensibilmente la formazione di condensa all'interno della cella, con minori problemi di smaltimento dell'acqua e maggiore sicurezza per gli operatori.

[0030] Questi ed altri scopi e vantaggi appariranno nella successiva particolareggiata descrizione di realizzazione con l'aiuto dei disegni allegati i cui particolari d’esecuzione non sono da intendersi limitativi ma solo ed esclusivamente esemplificativi.

Contenuto dei disegni

Le Figure 1 e 2 sono schemi semplificati del circuito frigorifero d'un abbattitore dotato d'un sistema di sbrinamento dell'evaporatore con linea di by - pass del gas caldo comprensiva d'una valvola di defrost HGDV, essendo entrambi adatti per il procedimento di controllo (20a, 20b) oggetto del presente trovato; la detta valvola è connessa all’unità logica (111) di controllo dotata di programmi (112) per attuare automaticamente l’apertura e la chiusura in funzione del rilevamento di parametri variabili. La Figura 1, in particolare, si riferisce alla preferenziale configurazione realizzativa (10a) ove nella linea di by - pass è compresa una linea di scarico (108) del compressore con valvola dedicata, e dove l'organo di laminazione è un tubo capillare (103a); la Figura 2 si riferisce ad una variante semplificata (10b), equivalente ai fini del trovato, priva della suddetta linea di scarico e della sonda che rileva la pressione di aspirazione, e dove l'organo di laminazione è una valvola termostatica (103b).

Le Figure 3 e 4 rappresentano schematicamente a blocchi il procedimento di controllo (20a, 20b) previsto dal trovato, secondo Fasi operative e di controllo (200 - 208) che sono tra loro consequenziali ed interrelate; la Figura 3 si riferisce ad un procedimento (20a) ove nelle Fasi di calcolo per l'apertura (202) e chiusura (207) si segue una prima logica di calcolo (LC1) con relativi algoritmi (113a, 114a), mentre la Figura 4 si riferisce ad un procedimento (20b) ove in tali Fasi si segue una seconda logica di calcolo (LC2) con relativi algoritmi (113b, 114b). I suddetti schemi a blocchi del procedimento si riferiscono ad un sistema di sbrinamento a gas caldo, come preferenziale esempio applicativo; tuttavia, sono parimenti applicabili ad un alternativo sistema di sbrinamento elettrico ove l’apertura (203 – 204) e la chiusura (208) sono da riferire al flusso di corrente che alimenta resistenze elettriche.

La Figura 5 è uno schema semplificato del detto circuito frigorifero in un’ulteriore variante realizzativa (10c), adatta al procedimento di controllo (20a, 20b) proposto dal trovato, ove lo sbrinamento è attuato per il tramite di resistenze elettriche (125) invece del gas caldo, con un mezzo di apertura - chiusura (126) connesso alla suddetta unità logica (111) di controllo, la quale è dotata dei programmi (112) per attuare automaticamente l’accensione e lo spegnimento delle dette resistenze in funzione del rilevamento di parametri variabili.

Pratica esecuzione del trovato

[0031] Con anche riferimento alle figure schematiche (Figg. 1, 2, 3, 4, 5), il presente trovato propone un vantaggioso procedimento di controllo (20a, 20b) del grado di ghiacciamento della superficie dell’evaporatore (104) d'un abbattitore rapido di temperatura, in grado di ottimizzare l'apertura e la chiusura d'una linea di by - pass (106a, 106b) del gas caldo che in uscita dal compressore (101) entra direttamente nell'evaporatore (104), in modo dinamico e automatico come di seguito descritto. La soluzione proposta consente di eliminare i convenzionali cicli dedicati allo sbrinamento, eseguendo frequenti e rapide iniezioni di gas caldo secondo necessità durante l'abbattimento ordinario, con gli alimenti in cella (105) e in sicurezza, ottenendo un abbattitore che è sostanzialmente privo di ghiacciamento ovvero è del tipo no - frost, atto a funzionare sempre nel modo ordinario in abbattimento, senza interruzioni e con la massima efficienza di scambio termico.

[0032] Si propone di confrontare di continuo almeno due parametri variabili, quali due valori di temperatura, che sono direttamente connessi con logica causa - effetto, considerando le minime variazioni nella differenza. Ai fini del trovato, si considera la differenza tra la temperatura dell'aria in cella (105, 120, Tc) e la temperatura del fluido refrigerante (121 - 124); per una massima affidabilità di rilevamento, questo valore è preferibilmente rilevato all'interno del circuito e derivato da un valore di pressione. Più nel dettaglio, la detta temperatura del fluido refrigerante è ricavata vantaggiosamente misurando, con relative sonde (121 - 124), uno dei seguenti parametri variabili (Pe, Ps, Te, Ts) (Figg. 1, 2):

• la pressione nell'evaporatore (Pe), rilevata con sonda (121) al suo ingresso, corrispondente alla temperatura di saturazione del gas (Tsat/e) nell'evaporatore, essendo questa la preferenziale modalità di rilevamento della detta temperatura del refrigerante;

• la temperatura di evaporazione (Te), rilevata con sonda (122) preferibilmente all’ingresso dell’evaporatore;

• la temperatura d'aspirazione (Ts) al compressore, rilevata con sonda (123) all’uscita dall’evaporatore;

• la pressione d'aspirazione (Ps) del compressore, rilevata con sonda (124) all’uscita dall’evaporatore, corrispondente alla temperatura di saturazione del gas (Tsat/s) in aspirazione.

[0033] Il trovato propone di impostare e controllare il grado di ghiacciamento della superficie dell’evaporatore (104); esso, infatti, è dimensionato tenendo costante un particolare valore definito Approach Temperature Difference o ATD con acronimo inglese, che nel presente trovato è la differenza tra la detta temperatura dell'aria in cella e la detta temperatura del refrigerante nell'evaporatore. Il detto ATD ha quindi un valore di riferimento fisso e pre-settato (ATDset), che è calcolato o comunque misurato in sede di progettazione in condizioni ottimali; quando lo scambio termico peggiora a causa del progressivo ghiacciamento dell’evaporatore (104) il detto valore ATD tende ad aumentare perché la temperatura di evaporazione del fluido refrigerante rimane costante, essendo regolata dall’organo di laminazione (103a, 103b), mentre la temperatura dell'aria in cella (Tc) tenderà ad aumentare. Con il procedimento di controllo proposto (20a, 20b), si consente di aprire o chiudere automaticamente la valvola di defrost HGDV (107) del gas caldo di sbrinamento in funzione delle variazioni di detto ATD, dinamicamente, con estrema precisione ed efficacia. In buona sostanza, se la variazione rilevata di ATD supera un certo valore presettato a guisa di tolleranza di variazione, la detta valvola (107) apre; viceversa, la chiusura della detta valvola (107) è regolata in funzione d'una variazione contraria di ATD, oppure da un tempo massimo di sbrinamento oppure da un incremento troppo alto della temperatura in cella.

[0034] Si è sperimentalmente riscontrato che l'utilizzo di detto valore ATD, ai fini del trovato, è maggiormente preciso e affidabile rispetto ai convenzionali rilevamenti puntuali della temperatura dell'aria in cella o della temperatura superficiale dell'evaporatore o della pressione in un punto del circuito, e garantisce una sensibilità maggiore nel rilevare ogni minima variazione dovuta al progressivo ghiacciamento, consentendo così di controllare la detta linea di by -pass del gas caldo (106a, 106b, 107) in modo dinamico, secondo necessità e non secondo cicli completi di defrost. In buona sostanza, s'utilizza un approccio differenziale al rilevamento, secondo una logica di confronto causa - effetto ove la temperatura dell'aria in cella è un effetto immediatamente causato da un fluido refrigerante, avente caratteristiche note e regolari all'interno d'un circuito chiuso, e dal ghiaccio interposto che agisce da isolante e riduce progressivamente lo scambio termico.

[0035] Più nel dettaglio tecnico, per garantire la necessaria precisione e affidabilità nel rilevamento continuo delle variazioni di detto valore ATD, rispetto al detto valore ottimale (ATDset) che è pre-settato a guisa di riferimento fisso, si prevede l'utilizzo d'almeno uno dei seguenti modi di rilevamento del valore ATD (ATD1, ATD2, ATD3, ATD4) che considerano alternativamente i suddetti parametri variabili (Pe, Ps, Te, Ts) rispetto alla detta temperatura in cella (Tc):

• ATD1 = (Tc) - (Tsat/e) derivante da (Pe);

• ATD2 = (Tc) - (Te);

• ATD3 = (Tc) - (Tsat/s) derivante da (Ps);

• ATD4 = (Tc) - (Ts);

[0036] Il procedimento di controllo (20a, 20b) proposto dal trovato prevede di aprire o chiudere la detta valvola di defrost HGDV (107) del gas caldo di sbrinamento in funzione di minime variazioni rilevate in almeno uno dei suddetti modi di rilevamento (ATD1 -ATD4) durante l'esercizio ordinario e cioè con alimenti in cella, di modo tale da evitare i cicli completi di sbrinamento che sono convenzionalmente eseguiti tra un ciclo d'abbattimento e l'altro. La durata dello sghiacciamento dell'evaporatore o tempo di defrost (td), corrispondente alla durata variabile del flusso di gas caldo in entrata nell'evaporatore, è variabile in funzione dei suddetti rilevamenti (120 - 124, Pe, Ps, Tc, Te, Ts) e quindi dalle dette variazioni rilevate di ATD. In particolare, in una prima logica operativa (20a, LC1) la variazione di ATD è intesa come incremento ove si confronta il valore rilevato (ATD1 - ATD4) con un valore tollerato di riferimento (vrATD) che è pre-impostato a guisa di soglia; in una seconda logica operativa (20b, LC2), ancor più sensibile, la detta variazione di ATD è considerata nel tempo come velocità d'innalzamento o tangente, ove si confronta la tangente (TanATD) del detto valore rilevato con un valore tollerato di riferimento (vtTanATD) che è pre-impostato a guisa di soglia. Detta apertura della valvola, secondo algoritmi d'apertura (113a, 113b) specifici per la detta prima logica di controllo (113a, 20a, LC1) e per la detta seconda logica di controllo (113b, 20b, LC2).

[0037] Sostanzialmente, appena la variazione rilevata di ATD supera il rispettivo valore tollerato di riferimento, allora la valvola di defrost HGDV (107) apre la linea di by - pass (106a, 106b) ed il gas caldo fluisce nell'evaporatore per un rapido sbrinamento dello strato sottile di ghiaccio che si sta progressivamente formando sulla sua superficie; la chiusura della detta valvola HGVD può, alternativamente, essere determinata da una variazione contraria di detto ATD oppure, per sicurezza, da un tempo fisso (td/max) pari al tempo massimo di sbrinamento o defrost, oppure da un incremento troppo alto della temperatura in cella corrispondente alla temperatura massima consentita (Tc/max) per evitare il deterioramento del carico alimentare. Detta chiusura della valvola, secondo algoritmi di chiusura (110a, 110b) specifici per la detta prima logica di controllo (110a, 20a, LC1) e per la detta seconda logica di controllo (110b, 20b, LC2).

[0038] Il procedimento di controllo (20a, 20b) del ghiacciamento dell'evaporatore (104), proposto dal trovato (Figg. 3, 4), è per ottimizzare lo sbrinamento in un abbattitore di temperatura per alimenti, altrimenti detto blast chiller, che lavora tramite circuito frigorifero (10a, 10b) (Figg. 1, 2) a temperature di evaporazione minori di 0°C ed è dotato d'un sistema di sbrinamento dell'evaporatore a gas caldo. Tale sistema di sbrinamento, o defrost, è del tipo con linea di by - pass (116a, 116b) ove il gas caldo in uscita dal compressore (101) è deviato per essere iniettato direttamente all’ingresso dell’evaporatore (104) senza passare per il condensatore (102), e con almeno una valvola per la regolazione automatica del flusso (106) denominata valvola di defrost o HGDV, acronimo inglese di hot gas duct valve, la quale è connessa ad un'unità logica (120) di controllo dell'intero apparecchio e dotata di programmi (121) che anche comprendono i detti algoritmi (113a, 113b, 114a, 114b) per la sua apertura e chiusura, in funzione del rilevamento continuo dei suddetti parametri variabili (Pe, Ps, Tc, Te, Ts, 120 - 124) e di detto ATD (ATD1 - ATD4).

[0039] Nella preferenziale configurazione realizzativa (10a) (Fig. 1), per attuare il procedimento di controllo (20a, 20b) previsto dal trovato, si prevede un circuito frigorifero dotato d'un sistema di sbrinamento del tipo con linea di by - pass (106a) del gas caldo comprensiva d'una valvola di defrost HGDV (107, 111) che ne regola l'entrata nell’evaporatore; al fine di massimizzare il controllo delle pressioni e, conseguentemente, delle temperature, è compresa una linea di scarico (108) del compressore con una valvola dedicata (109), ed un organo di laminazione del tipo a tubo capillare (103a). In tale configurazione (Fig. 1), ai fini del detto rilevamento di ATD, sono vantaggiosamente rilevabili tutti i suddetti parametri variabili (Pe, Ps, Tc, Te, Ts) misurati con le rispettive sonde (120 - 124). In una variante semplificata (10b) (Fig. 2), che è equivalente ai fini del trovato, vi è una linea diretta di by - pass (106b, 107) senza la suddetta linea di scarico (108, 109), ed anche non è prevista la sonda che rileva la pressione di aspirazione del compressore, all’uscita dall’evaporatore; ulteriormente, è diverso l'organo di laminazione essendo una valvola termostatica (103b). In questa configurazione (Fig. 2), quindi, la sonda di rilevamento della pressione d'aspirazione (124, Ps) può risultare inaffidabile e quindi non è prevista.

[0040] In entrambe le dette configurazioni (10a, 10b), per attuare il procedimento di controllo (20a, 20b) previsto dal trovato (Figg. 3, 4), si prevede che la detta valvola di defrost HGDV (107), la detta sonda in cella (120, Tc) ed almeno una delle dette sonde (121 -124) atte a rilevare la temperatura del refrigerante, siano istallate e connesse elettronicamente con la detta unità logica di controllo (111), ove nei programmi (112) sono anche compresi i detti algoritmi di calcolo per l'apertura (113a, 113b) e la chiusura (114a, 114b) della valvola HGDV. Detti algoritmi, essendo utilizzati nelle Fasi di calcolo (202, 207) di detto procedimento (20a, 20b), seguendo rispettivamente la detta prima logica di controllo (20a, LC1) ove si valuta la variazione di ATD, oppure la detta seconda logica di controllo (20b, LC2) ove ulteriormente si valuta la velocità di tale variazione, come di seguito esposto nel dettaglio.

[0041] Il trovato, quindi, propone un vantaggioso procedimento di controllo (20a, 20b) del ghiacciamento dell'evaporatore (104), in un abbattitore di temperatura del tipo a ciclo frigorifero con linea di by -pass (106a, 106b, 107) a gas caldo, comprensivo delle seguenti Fasi:

• una Fase iniziale d'avvio e stabilizzazione del sistema (200);

• una Fase di rilevamento (201) dei detti parametri variabili (Pe, Ps, Tc, Te, Ts) misurati con le rispettive sonde (120 - 124) connesse alla detta unità logica (111), come sopra esposto, di modo tale da determinare di continuo il detto valore rilevato di ATD (ATD1, ATD2, ATD3, ATD4) a guisa d'una differenza di temperatura, tra l'aria in cella ed il fluido refrigerante, che progressivamente aumenta man mano che s'ispessisce lo strato di ghiaccio sull'evaporatore (104) e, di converso, progressivamente diminuisce man mano che esso si scioglie, tornando al valore ottimale di ATD che è pre-settato come riferimento (ATDset);

• una Fase di calcolo per l'apertura (202) di detta valvola HGDV (107) ove si applicano i detti algoritmi di apertura (113a, 113b);

• una Fase di apertura (203) di detta valvola HGDV (107), una Fase di defrost (204) ove fluisce il gas caldo nell'evaporatore (104);

• una Fase d'ulteriore calcolo per sicurezza (205), con eventuale Fase d'avviso (206), nel caso del raggiungimento della durata massima (td/max) prevista per lo sbrinamento o quando la temperatura in cella (Tc) subisce un incremento eccessivo oppure supera una temperatura massima impostata (Tc/max), essendovi il pericolo di deterioramento del carico alimentare;

• una Fase di calcolo per la chiusura (207) di detta valvola HGDV (107) ove si applicano i detti algoritmi di chiusura (114a, 114b);

• una Fase finale di chiusura (208) di detta valvola HGDV (107).

[0042] In particolare, nelle dette Fasi di calcolo per l'apertura (202) e per la chiusura (207) della detta valvola HGDV (107) si elabora di continuo il valore rilevato di ATD (ATD1, ATD2, ATD3, ATD4) che proviene dalla precedente Fase di rilevamento (201) ed è progressivamente variabile, secondo i detti algoritmi di apertura (113a, 113b) e chiusura (114a, 114b) di modo tale da aprire (203) e chiudere (208) la detta valvola HGDV (107) durante l'esercizio ordinario, e cioè con alimenti in cella (105), mantenendo l'evaporatore (104) in uno stato di ghiacciamento minimo controllato ove al massimo è presente una patina di brina che non ne altera lo scambio termico. I detti algoritmi d'apertura (202, 113a - 113b) attivano l'iniezione di gas caldo (106a, 106b, 107, 203) nell'evaporatore (104) appena il ghiaccio inizia a formarsi al di sopra di detta patina, agendo da isolante termico che subito varia il suddetto valore di ATD, mentre i detti algoritmi di chiusura (202, 114a - 114b) interrompono la detta iniezione in corrispondenza d'una variazione contraria, considerando sia in apertura (202 - 203, 113a - 113b) che in chiusura (207 - 208, 114a - 114b) un'adeguata tolleranza di variazione.

[0043] Più nel dettaglio di detta Fase di calcolo per l'apertura (202), il detto valore rilevato di ATD (201, ATD1 - ATD4) è valutato secondo un primo algoritmo d'apertura (20a, 113a, LC1) od un secondo algoritmo d'apertura (20b, 113b, LC2), come di seguito esposto. Il detto primo algoritmo (113a) considera l'incremento di ATD e prevede l'apertura quando il valore rilevato è maggiore o uguale al valore ottimale pre-settato (ATDset) più una variazione tollerata (vtATD) o discostamento, applicando quindi uno dei seguenti casi in funzione dei suddetti parametri rilevati (Pe, Ps, Te, Ts):

• ATD1 ≥ ATDset vtATD;

• ATD2 ≥ ATDset vtATD;

• ATD3 ≥ ATDset vtATD;

• ATD4 ≥ ATDset vtATD.

[0044] Il detto secondo algoritmo (113b), invece, valuta la velocità d'innalzamento ovvero considera nel tempo la suddetta variazione di ATD, prevedendo con maggiore sensibilità la detta apertura e cioè quando la tangente del valore rilevato (TanATD) è maggiore o uguale al valore ottimale pre-settato di detta velocità (TanATDset) più una variazione tollerata (vtATD):

• TanATD ≥ TanATDset;

[0045] Più nel dettaglio, invece, di detta Fase di calcolo per la chiusura (207), il detto valore rilevato di ATD è valutato secondo un primo algoritmo di chiusura (20a, 114a, LC1) od un secondo algoritmo di chiusura (20b, 114b, LC2), come di seguito esposto. Il detto primo algoritmo (114a) considera il decremento di ATD e prevede la chiusura quando il valore rilevato è minore o uguale al valore ottimale pre-settato (ATDset) meno due volte la suddetta variazione tollerata (vtATD), che è qui maggiorata per consentire un margine d'operatività ordinaria in abbattimento e dove le dette due volte indicano un valore preferenziale ma non limitativo, applicando quindi uno dei seguenti casi in funzione dei suddetti parametri rilevati (Pe, Ps, Te, Ts):

• ATD1 ≤ ATDset - 2vtATD;

• ATD2 ≤ ATDset - 2vtATD;

• ATD3 ≤ ATDset - 2vtATD;

• ATD4 ≤ ATDset - 2vtATD.

[0046] Il detto secondo algoritmo (114b), invece, considera il rallentamento nella variazione di ATD e prevede la chiusura quando la tangente del valore rilevato (TanATD) è minore del valore ottimale pre-settato (TanATDset) meno una variazione tollerata (vtTanATD):

• TanATD < TanATDset - vtTanATD.

[0047] Il procedimento di controllo proposto (20a, 20b), in entrambe le dette logiche di calcolo (LC1, LC2), per sicurezza, prevede anche di avviare la detta Fase di chiusura (208) della valvola HGDV (107) quando si rileva il superamento d'una durata massima pre-settata per la Fase di defrost (204), e cioè quando in una Fase di calcolo per sicurezza (205) si verifica che:

• td > td/set.

[0048] Ulteriormente, il detto procedimento di controllo (20a, 20b) in entrambe le dette logiche di calcolo (LC1, LC2), per sicurezza, prevede anche di avviare la detta Fase di chiusura (208) della valvola HGDV (107) quando si rileva un eccessivo incremento della temperatura in cella (105), e cioè quando in una Fase di calcolo per sicurezza (205) si verifica che la temperatura rilevata (Tc, 120) è maggiore d'una temperatura ottimale pre-settata (Tc/set) più una variazione tollerata (vtTc):

• Tc > Tc/set vtTc.

[0049] Si è quindi riscontrato nella pratica che il procedimento di controllo proposto (20a, 20b), realizzato come sopra descritto (200 - 208), ottimizza a tal punto lo sbrinamento dell'evaporatore nei suddetti abbattitori che lavorano a temperature di evaporazione minori di 0°C, da rendere sostanzialmente inutili i fermi - macchina per eseguire cicli dedicati allo sbrinamento, essendo la detta apertura e chiusura della valvola di defrost eseguita in modo talmente rapido e preciso da mantenere effettivamente l'evaporatore in uno stato di ghiacciamento minimo controllato ove lo scambio termico rimane ottimale o prossimo ad una condizione ottimale.

[0050] In alternativa al suddetto sistema di sbrinamento dell’evaporatore a gas caldo (10a, 10b) (Fig. 1 – 4), il trovato prevede un equivalente sistema di sbrinamento elettrico (10c) (Fig. 5), il quale è privo della detta linea di by - pass ma comprende almeno una resistenza elettrica (125) o gruppo di resistenze, in corrispondenza dell’evaporatore (104), con un mezzo di apertura – chiusura (126) dell’alimentazione elettrica delle resistenze, e quindi del defrost, il quale è connesso all’unità logica (111) di controllo dotata dei medesimi programmi (112) sopra descritti, che in questo caso attuano automaticamente l’accensione e lo spegnimento delle dette resistenze in funzione del rilevamento dei medesimi parametri variabili sopra descritti, con i medesimi mezzi di rilevamento (120 – 123) e le medesime logiche di calcolo.

[0051] Sostanzialmente, tale sistema di sbrinamento elettrico (10c) è controllato in modo automatico con un procedimento di controllo equivalente a quello sopra descritto (20a, 20b, 201 – 208, LCI – LC2) ove, invece di regolare il flusso del gas caldo mediante l’apertura (203, 204) e la chiusura (208) della detta valvola HGDV, si controlla il flusso della corrente elettrica che alimenta la resistenza (125). Questo avviene per il tramite d’un adeguato mezzo di apertura - chiusura (126) che la accende e/o la spegne come un interruttore automatico, sfruttando vantaggiosamente l’intrinseca velocità d’attivazione e l’inerzia termica di dette resistenze, di modo tale da avviare e terminare dinamicamente una Fase di defrost (204) elettrico durante l'esercizio ordinario e cioè con alimenti in cella, mantenendo l'evaporatore (104) in uno stato di ghiacciamento minimo controllato corrispondente ad una patina di brina che non isola termicamente.

Legenda

(10a, 10b) circuito frigorifero d'un abbattitore con sistema di sbrinamento a gas caldo, secondo il presente trovato, comprensivo d'una linea di by - pass del gas caldo regolato da una mezzo di apertura – chiusura (107) del tipo valvola HGDV, connesso all’unità logica (111, 112). Nella preferenziale configurazione (10a, 106a) si prevede una linea di scarico del compressore, con valvola dedicata; in una variante semplificata (10b, 106b), equivalente ai fini del trovato, non è prevista la detta linea di scarico ed è diverso l'organo di laminazione.

(10c) circuito frigorifero d'un abbattitore, secondo il presente trovato, nell’alternativa variante con sistema di sbrinamento a resistenze elettriche (125) e un mezzo di apertura – chiusura (126) connesso all’unità logica (111, 112);

(101) compressore;

(102) condensatore;

(103a, 103b) organo di laminazione, ove nella preferenziale configurazione (10a) è un tubo capillare (103a) mentre nella variante semplificata (10b) è una valvola termostatica (103b);

(104) evaporatore;

(105) cella, refrigerata per il trattamento degli alimenti;

(106a, 106b) linea di by - pass del gas caldo, rispettivamente nella preferenziale configurazione (10a, 106a) con linea di scarico del compressore, e nell'equivalente variante semplificata (10b, 106b) che ne è priva;

(107) mezzo di apertura – chiusura, del tipo valvola di sbrinamento altrimenti detta valvola di defrost o HGDV, per la regolazione del flusso nella linea di by – pass in un sistema di defrost a gas caldo; (108) linea di scarico del compressore, eventuale;

(109) valvola di apertura e chiusura dell'eventuale linea di scarico del compressore;

(110) direzione del flusso;

(111) unità logica di controllo della macchina e dei suoi componenti; (112) programmi per il funzionamento ed il controllo, comprensivi degli algoritmi di calcolo per l'apertura e chiusura della valvola HGDV ai fini del trovato;

(113a) algoritmi d'apertura, per la prima logica di controllo;

(113b) algoritmi d'apertura, per la seconda logica di controllo;

(114a) algoritmi di chiusura, per la prima logica di controllo;

(114b) algoritmi di chiusura, per la seconda logica di controllo; (120, 121, 122, 123, 124) sonde per il rilevamento di temperatura (Tc, Te, Ts) e di pressione (Pe, Ps);

(125) resistenza elettrica, singola o raggruppata, per lo sbrinamento dell’evaporatore o defrost;

(126) mezzo di apertura – chiusura, del tipo interruttore automatico della corrente elettrica in un sistema di defrost a resistenze;

(20a, 20b) procedimento di controllo del ghiacciamento dell'evaporatore, del tipo continuo e automatico, secondo il presente trovato. Il detto procedimento è comprensivo di Fasi (200 - 208); (200) Fase iniziale d'avvio e stabilizzazione del sistema;

(201) Fase di rilevamento dei parametri variabili, come temperatura e/o pressione, per determinare il valore rilevato di ATD;

(202) Fase di calcolo per l'apertura del mezzo di apertura – chiusura (107, 126), secondo algoritmi d'apertura diversificati secondo una prima (113a, LC1) o una seconda (113b, LC2) logica di controllo; (LC2) seconda logica di controllo;

(203) Fase di apertura del mezzo di apertura – chiusura (107, 126); (204) Fase di defrost;

(205) Fase di calcolo per sicurezza;

(206) Fase d'avviso, eventuale;

(207) Fase di calcolo per la chiusura del mezzo di apertura – chiusura (107, 126), secondo algoritmi di chiusura diversificati secondo una prima (114a, LC1) o una seconda (114b, LC2) logica di controllo; (208) Fase di chiusura del mezzo di apertura – chiusura (107, 126); (ATD) acronimo di Approach Temperature Difference, essendo nel presente trovato intesa come differenza rilevata tra la temperatura dell'aria in cella e la temperatura del refrigerante nell'evaporatore; (ATD1) in una prima realizzazione, è pari a: Tc - Tsat/e (Pe);

(ATD2) in una seconda realizzazione, è pari a: Tc - Te;

(ATD3) in una terza realizzazione, è pari a: Tc - Ts;

(ATD4) in una quarta realizzazione, è pari a: Tc - Tsat/s (Ps);

(ATDset) valore pre-settato di ATD, ad esempio pari a 8°C;

(LC1) prima logica di controllo, ove si considera l'incremento di ATD; (LC2) seconda logica di controllo, ove si considera la velocità d'innalzamento di ATD;

(Pe) Pressione del refrigerante nell'evaporatore, all'entrata (121); (Ps) pressione del refrigerante in aspirazione (124);

(td) durata del defrost, tempo variabile durante il quale il gas caldo fluisce nell'evaporatore, secondo necessità;

(td/set) tempo di defrost massimo pre-settato;

(TanATD) tangente di ATD o velocità d'innalzamento;

(Tc) temperatura dell'aria in cella (120);

(Tc/set) temperatura massima in cella, pre-settata per sicurezza alimentare o deterioramento carico;

(Te) temperatura del refrigerante nell'evaporatore, all'entrata (122); (Ts) temperatura d'aspirazione del refrigerante (123);

(Tsat/e) temperatura di saturazione del refrigerante nell'evaporatore, ricavabile con precisione da (121, Pe);

(Tsat/s) temperatura di saturazione del refrigerante in aspirazione, ricavabile con precisione da (124, Ps);

(vtATD) variazione tollerata dell'incremento di ATD;

(vtTanATD) variazione tollerata della tangente di ATD;

(vtTc) variazione massima di Temperatura in cella;

(vt/td) variazione tollerata nella durata del defrost, rispetto al valore ottimale pre-settato (td/set).

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Un procedimento di controllo (20a, 20b) del ghiacciamento dell'evaporatore (104), del tipo continuo e automatico, per ottimizzare lo sbrinamento in un abbattitore di temperatura per alimenti, o blast chiller, che lavora tramite circuito frigorifero (10a, 10b, 10c, 101 - 104) a temperature di evaporazione minori di 0°C ed è dotato d'un sistema di sbrinamento dell'evaporatore o defrost, con almeno un mezzo di apertura - chiusura (107, 126) del defrost connesso ad un'unità logica (111) di controllo dotata di programmi (112) per attuare automaticamente la detta apertura e la detta chiusura in funzione del rilevamento di parametri variabili, come una temperatura; detto sistema di sbrinamento, essendo alternativamente del tipo a gas caldo (10a, 10b, 106 – 107) oppure del tipo elettrico a resistenze (10c, 125 – 126); e dove, nel caso d’un sistema di sbrinamento a gas caldo (10a, 10b), è compresa una linea di by - pass (106a, 106b) ove il gas caldo in uscita dal compressore (101) è deviato per essere iniettato direttamente all’ingresso dell’evaporatore (104) senza passare per il condensatore (102), e dove il mezzo di apertura -chiusura è una valvola per la regolazione del flusso di gas caldo, del tipo valvola di defrost o HGDV (107); e dove invece, nel caso d’un sistema di sbrinamento elettrico (10c), è compresa almeno una resistenza (125) elettrica in prossimità dell’evaporatore (104), con un mezzo di apertura - chiusura (126) atto a controllare la corrente elettrica che alimenta la detta resistenza (125), accendendola e/o spegnendola come un interruttore automatico; detto procedimento di controllo (20a, 20b), comprensivo d'una Fase iniziale d'avvio (200) e stabilizzazione del sistema, una Fase di rilevamento (201) di detti parametri variabili con sonde connesse alla detta unità logica (111), una Fase di calcolo per l'apertura (202) del detto mezzo di apertura – chiusura (107, 126), una Fase di apertura (203) del medesimo mezzo di apertura – chiusura (107, 126), una Fase di defrost (204) ove avviene lo sbrinamento per il tramite del detto gas caldo che fluisce nell'evaporatore (104, 106 – 107) oppure per il tramite della corrente elettrica che fluisce nella detta resistenza (125, 126), una Fase d'ulteriore calcolo per sicurezza (205) con eventuale Fase d'avviso (206), una Fase di calcolo per la chiusura (207) del detto mezzo di apertura – chiusura (107, 126) ed una Fase finale di chiusura (208) del medesimo mezzo di apertura – chiusura (107, 126); detto procedimento di controllo (20a, 20b), caratterizzato dal fatto che nella detta Fase di rilevamento (201) si rileva di continuo la temperatura dell'aria (TC) in cella (105) e la temperatura del fluido refrigerante nell'evaporatore (104), confrontandole tra loro per ottenere un valore rilevato ATD, acronimo di Approach Temperature Difference, che è pari alla differenza (ATD1, ATD2, ATD3 o ATD4) tra la detta temperatura dell'aria in cella (120) e la detta temperatura del detto fluido refrigerante (121 - 124) ottenuta con almeno uno tra i seguenti parametri: • la pressione nell'evaporatore (Pe), rilevata con sonda (121) al suo ingresso, corrispondente alla temperatura di saturazione del gas (Tsat/e) nell'evaporatore, ove ATD1 è pari a (Tc) meno (Tsat/e) derivata da (Pe); • la temperatura di evaporazione (Te), rilevata con sonda (122) preferibilmente all’ingresso dell’evaporatore, ove ATD2 è pari a (Tc) meno (Te); • la temperatura d'aspirazione (Ts) al compressore, rilevata con sonda (123) all’uscita dall’evaporatore, ove ATD3 è pari a (Tc) meno (Ts); • la pressione d'aspirazione (Ps) del compressore, rilevata con sonda (124) all’uscita dall’evaporatore, corrispondente alla temperatura di saturazione del gas (Tsat/s) in aspirazione, ove ATD4 è pari a (Tc) meno (Tsat/s) derivata da (Ps); detto procedimento di controllo (20a, 20b), ove in una prima logica di calcolo (20a, LC1) la variazione rilevata di ATD (201, ATD1 - ATD4) è intesa come incremento, valutato di continuo secondo relativi algoritmi di apertura (113a, 202) e chiusura (114a, 207), oppure in una seconda logica di calcolo (20b, LC2) ove la detta variazione rilevata di ATD è intesa come velocità d'innalzamento, valutata di continuo secondo relativi algoritmi di apertura (113b, 202) e chiusura (114b, 207); e dove nelle dette Fasi di calcolo per l'apertura (202) e per la chiusura (207) del detto mezzo di apertura – chiusura (107, 126) si elaborano i valori rilevati di ATD (201, ATD1 - ATD4) secondo i detti algoritmi d'apertura (113a - 113b, 202) e algoritmi di chiusura (114a – 114b, 207) che sono atti ad aprire (203) e chiudere (208) automaticamente il detto mezzo di apertura – chiusura (107, 126) di modo tale da avviare e terminare dinamicamente la Fase di defrost (204) durante l'esercizio ordinario, con alimenti in cella, mantenendo l'evaporatore (104) in uno stato di ghiacciamento minimo controllato corrispondente ad una patina di brina che non isola termicamente; e dove i detti algoritmi d'apertura (113a -113b, 202), nella detta Fase di apertura (203), aprono automaticamente il detto mezzo di apertura – chiusura (107, 126) in corrispondenza d'una variazione positiva di ATD dovuta al ghiaccio che inizia a formarsi al di sopra di detta patina agendo da isolante termico; e dove i detti algoritmi di chiusura (114a - 114b, 207), nella detta Fase di chiusura (208), chiudono automaticamente il detto mezzo di apertura – chiusura (107, 126) in corrispondenza d'una variazione contraria di ATD dovuta allo scioglimento del suddetto ghiaccio; detti algoritmi di apertura (113a - 113b, 202) e chiusura (114a – 114b, 207), considerando un valore tollerato di variazione (vtATD, vtTanATD) rispetto ad un valore ottimale pre-settato (ATDset, TanATDset), a guisa di margine per l'operatività ordinaria del circuito frigorifero (101 -104, 111 - 112); detti algoritmi (113a, 113b, 114a, 114b), essendo compresi nei detti programmi (112) di detta logica di controllo (111) dell'abbattitore.
2. Un procedimento di controllo (20a) come dalla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che, secondo la detta prima logica di calcolo (LC1), la detta Fase di apertura (203) s'avvia appena l'algoritmo d'apertura (113a, 202) calcola che il valore ATD rilevato (201) è maggiore o uguale al valore ottimale pre-settato (ATDset) più una variazione tollerata (vtATD), applicando quindi uno dei seguenti casi in funzione dei parametri rilevati (Pe, Ps, Te, Ts): • ATD1 ≥ ATDset vtATD; • ATD2 ≥ ATDset vtATD; • ATD3 ≥ ATDset vtATD; • ATD4 ≥ ATDset vtATD.
3. Un procedimento di controllo (20a) come dalla rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che la detta Fase di chiusura (208) s'avvia appena l'algoritmo di chiusura (114a, 202) calcola che il valore ATD rilevato (201) è minore o uguale al valore ottimale pre-settato (ATDset) meno due volte la detta variazione tollerata (vtATD), applicando quindi uno dei seguenti casi in funzione dei parametri rilevati (Pe, Ps, Te, Ts): • ATD1 ≤ ATDset - 2vtATD; • ATD2 ≤ ATDset - 2vtATD; • ATD3 ≤ ATDset - 2vtATD; • ATD4 ≤ ATDset - 2vtATD.
4. Un procedimento di controllo (20b) come dalla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che, secondo la detta seconda logica di calcolo (LC2), la detta Fase di apertura (203) s'avvia appena l'algoritmo d'apertura (113b) calcola che la tangente (TanATD) del valore ATD rilevato (201) è maggiore o uguale ad un valore ottimale pre-settato per detta tangente (TanATDset): • TanATD ≥ TanATDset.
5. Un procedimento di controllo (20b) come dalla rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che la detta Fase di chiusura (208) s'avvia appena l'algoritmo di chiusura (114b) calcola che detta tangente (TanATD) del valore ATD rilevato (201) è minore del detto valore ottimale pre-settato (TanATDset) meno una variazione tollerata (vtTanATD): • TanATD < TanATDset - vtTanATD.
6. Un procedimento di controllo (20a, 20b) come della rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la detta Fase di chiusura (208) del detto mezzo di apertura – chiusura (107, 126) s'avvia quando in una Fase di calcolo per sicurezza (205) si verifica il superamento della durata massima nella Fase di defrost (204), e cioè quando: • td > td/set; e dove la detta Fase di chiusura (208) s'avvia anche quando in detta Fase di calcolo per sicurezza (205) si verifica un eccessivo incremento della temperatura in cella (105) e cioè quando la temperatura rilevata (Tc, 120) è maggiore d'una temperatura ottimale pre-settata (Tc/set) più una variazione tollerata (vtTc): • Tc > Tc/set vtTc.