IT8224796A1 - Dispositivo per lo sbrinamento automatico di frigoriferi e simili - Google Patents

Description

DESCRIZIONE-,dell 'invenzione industriale dal titolo: " DISPOSITIVO PER LO - SBRINAMENTO AUTOMATICO DI- FRIGO-RIFER? E SIMILI"

RIASSUNTO

Dispositivo per lo sbrinamento automatico di frigorifer? comprendente un sensore ottico atto a_rilevare la formazione di uno strato^di _brina sulle alette. dell'evaporatore ed un circuito temporizzato per il domando dell'elettrovalvola Il sensore ottico viene; limentato con un segnale impulsivo ed ? mantenuto una temperatura tale da impedire la formazione di bri-(ia-e/? ghiaccio sia sulla struttura che sugli elementi sensibili grazie al calore prodotto da elementi dissipativi incorporati nel sensore.

Il circuito finale prevede un rel? bistabile,.con avvolgimenti di eccitazione e diseccitazione separati, per l'azionamento dell'elettrovalvola, ed un rel? conyenzionale per il controllo del ventilatore della vasca L'inizio dello sbrinamento avviene quando lo strato di brina che si forma su un'aletta dell'evaporatore ha raggiunto uno..spessore tale da intercettare il fasci? luminoso, mentre la fine viene determinata da.un sen^ bore termico. Questo sensore comanda la chiusura dell 'elettrovaivola_in.corrispondenza di 'una prima.temp?batura e l?avviamento del ventilatone in corrisponden 1za di una seconda,,temperatura inferiore alla.precedente

La...presente invenzione .riguarda.un dispositivo pe lo sbrinamento,dei.frigoriferi., vetrine.,.,banchi e celle frigorifere e.simili, mediante il quale ? posssibile controllare.in modo automatico e regolabile il.furizionamento del frigorifero ottimizzandone il.rendimen-. to in funzione delle effettive necessita Il disposi tivo dell?invenzione risulta particolarmente adatto alle vetrine frigorifere e per queste ultime verr? illustrato in dettaglio, ma il suo uso pu? evidentemente estendersi anche ad impianti frigoriferi aventi scop? e!struttura diversi.

Nelle vetrine frigorifere attualmente in uso, il comando di sbrinamento- che comporta l?apertura di una elettrovalvola mediante la quale il fluido refrigerante in uscita dall'evaporatore viene convogliato dal compressore direttamente nell'evaporatore anzich? nel' condensatore- viene generato da un temporizzatore mecpanico programmabile in genere fino ad un massimo di ptto ore. Poich? evidentemente le condizioni d'impie .go_delle vetrine variano spesso in modo irregolare, e consegue che qualsiasi taratura del temporizzatore Risulta approssimata. Infatti, anche nell'ipotesi che L?utilizzatore lo posizioni sul valore massimo di otto ore ,1'impianto sarebbe sottoposto a ben tre sbrinamenti nell'arco delle 24 ore. Poich? generalmente, il rendimento del^frigorifero dopo otto ore ? ancora el?vato, ne deriva un_.inutile sprec.o di energia a.ssociatio ad un innalzamento della temperatura della vetrina del tutto indipendente dalle reali esigenze della conservazione .

Scopo della presente invenzione ? pertanto quello ti realizzare un dispositivo per il controllo automa tico dello sbrinamento in impianti frigoriferi che i comandi lo sbrinamento solo quando esso risulta effettivamente necessario, adeguandosi cos? alle reali net cessit? di impiego e non secondo i cicli prefissati a priori.

Altro scopo dell'invenzione ? quello di realizzare un sensore di tipo perfezionato ed in grado di determinare con precisione (ed in modo regolabile) le 'condizioni per l'intervento.

Questi ed ulteriori vantaggi e caratteristiche del[L'invenzione risulteranno evidenti dalla descrizione che segue relativa ad un esempio di realizzazione preferito,ma non limitativo, illustrato nei disegni Lllegati in cui:

la FIGURA 1 ? uno schema a blocchi del dispositivo secondo l'invenzione;

la FIGURA 2 ? uno schema elettrico semplificato del dispositivo; .

la FIGURA 3 mostra in prospettiva il sensore secondo l?invenzione; e

la FIGURA 4 illustra in un diagramma tempo-temper ratura evaporatore, un esempio di funzionamento del frigorifero .

Secondo l'invenzione viene utilizzata, come para metro per la determinazione delle condizioni di intervento, la quantit? di brina che si forma sulle alett? dell'evaporatore del frigorifero. Tale parametro ? Significativo in quanto il rendimento del frigorifero diminuisce con l'aumentare della quantit? di brina phe ostacola lo scambio termico. Il sensore o sonda secondo l'invenzione ? mostrato in figura 3 e verr? descritto pi? dettagliatamente nel seguito. Per il momento ? sufficiente considerare che esso ? sostanzialmente costituito da una sorgente luminosa alirnenr tata in modo impulsivo e posta di fronte ad un elemento^fotosensibile in grado di ricevere la radiazione . emessa ..Parallelamente al percorso.dei raggi luminosi ?.disposta una superficie o piastrina metallica, in contatto termico con le alette dell'evaporatore e sulla quale si forma pertanto uno strato di brina du rante.il funzionamento. Quando tale strato ha_.raggiuito un prefissato spessore (regolabile variando la po sizione della forcella che contiene gli elementi sen sibili) il fascio luminoso viene completamente inter Dettato e ci? determina l'inizio del ciclo di sbrina nento .

Con riferimento_ora alla figura 1 il dispositivo comprende un generatore di impulsi Gl che alimenta i sensore ottico OPT. Il segnale ricevuto dal sensore iriene squadrato e livellato nei successivi blocchi SQR e LEV ed ? quindi portato all'ingresso di un tem Dorizzatore TM. Quest'ultimo controlla un rel? bista-3ile BS, il quale a sua volta aziona l'elettrovalvola 5V ed il ventilatore della vasca. Un sensore termico ST controlla, inoltre, tanto il rel? bistabile BS quanto il ventilatore nel modo che verr? descritto in seguito tramite un rel? convenzionale RS.

Prima di passare all'esame dettagliato dello schema elettrico riportato in figura 2 e da precisare che in tale schema ? stato omesso per semplicit? un certo nu ;ero di componenti riguardanti le polarizzazioni, in quanto le relative,disposizioni circuitali sono di ipo convenzionale,ed alla portata del tecnico del ?tore. Allo stesso modo non ? stato illustrato,dettagliatamente il circuito di alimentazione che fornisci ina tensione V, adatta al tipo di logica impiegato E1 circuito Gl ? costituito da un amplificatore oper 'azionale 0P1, oppurtunamente polarizzato e retroazii nato mediante^le resistenze R10 - R14 ed il condensa iore C10, in modo da generare impulsi della durata d:. ?lcuni msec. L'alimentazione impulsiva per la sorgent luminosa, che preferibilmente ? costituita da un diodo emettitore di luce, consente di aumentare la vita utile della sorgente stessa. Il segnale impulsivo in uscita dell'amplificatore 0P1 viene invertito attraver-?o la porta logica NT e trasferito sulla base del tIransistor TR1 attraverso il resistore R15- Tra il collettore e l'emettitore di TR1 ? collegato un diod emettitore di luce LD che costituisce la sorgente luijiinosa del sensore. Preferibilmente tale diodo ? del tipo all ' arseniuro di gallio ( AsG) ed emette pertanto luce infrarossa. Le due resistenze R1 ed R2 collegate in parallelo tra l'alimentazione ed il collettore del transistor assolvono il duplice scopo di limitare il valore della potenza ottica emessa dal LED e di gene rereunacerta quantit? di calore necessaria per riscaldare gli elementi sensibili della,sonda..In tal-modo si evita la formazione,.di brina e/o ghiaccio sulla superfici.e..di vetro del LED e del fototransistor ad esso associato. Le.due resistenze, come,meglio...visibile nella figura 3. sono disp?ste,nel sensore in_prossimit? degli elementi sensibili.

Gli impulsi luminosi,emessi dal diodo.raggiungono ?n fototransistor FT ed_il,segnale da esso.generato, prelevato sull'emettitore, viene,portato all'ingressi ?on invertente di un amplificatore operazione 0P2 avene l'altro ingresso collegato ad una tensione di riferimento VR1. Il circuito funziona quindi come un comparatore avente lo scopo di far sentire l'ostacolo brina) soltanto,quando questo.ha quasi completamente nterrotto il fascio luminoso. Il segnale in uscita eli 'amplificatore 0P2, invertito dalla porta logica N2, viene portato al circuito squadratore SQR comprerdente un diodo D2, un condensatore C2, un resistore R117 ed un amplificatore operazionale 0P3 il c.ui ingres so non invertente e collegato ad una tensione di rif?rimento VR2. Il segnale in uscita dall'operazionale 0P3 viene livellato per mezzo di un gruppo RC formato dalla resistore R18 e dal condensatore C3, in modo dai assumere un valore pari a circa la met? di quello di : alimentazione delle logiche. Il segnale livellato vi?ne applicato all'ingresso non invertente di un ulteriore amplificatore 0P4 (il quale funziona da comparatore) il cui altro ingresso ? mantenuto ad una tensione di riferimento VR3. L'uscita di detto comparatore ? alta quando il fascio luminoso non ? intercettato dalla brina, oppure lo ? solo in parte, e diviene baspa quando il fascio di luce non riesce pi? a colpire a base del fototransistor. Quando si verifica quest'ultima condizione viene attivato un temporizzatore TM di tipo digitale. La funzione del temporizzatore ? quella di evitare che per cause accidentali possa partire il comando di sbrinamento senza che ve ne sia effettiva necessit?. In altre parole, l'ostacolo rile vato dal sensore deve permanere per un tempo sufficiqnlungo (ad esempio 5 minuti) prima che inizi lo sbrinamento. Nel caso che l'ostacolo scompaia prima tale ritardo, il temporizzatore viene riporato a iero ...Il circuito livellatore comprende inoltre un ind|icatore visivo formato dai resistori R19 ed R20 e. dal LED LI collegato sul collettore del transistor TR2 che viene attivato quando la brina intercetta il fascio luminoso.

L'uscita del temporizzatore TM controlla, attraver so il circuito monostabile MS, il rel? principale BS Il circuito..monostabile,? costituito da.un amplificaftore operazionale 0P5 che riceve sull'ingresso non. invertente una tensione di riferimento VR.4, dal condensatore C4, dal diodo D3, dal resistore R24 e da due porte logiche N3 ed N4, la seconda delle quali ? invertente. Il pilotaggio dell'avvolgimento di eccitazione BS1 del rel? bistabile BS ? realizzato medialite il transistor TR_3 la cui base ? collegata all*uscita di MS tramite il resistore R22. E' stata anche prevista la possibilit? di inviare manualmente il colmando di sbrinamento. Allo scopo viene utilizzato un circuito che comprende un pulsante M, un resistore R23 ed un diodo D4 (che realizza un circuito OR insi? ne al diodo D5). Il catodo del diodo D4 ? collegato nediante il resistore.R22 alla base di TR3. Il r?l? bistabile BS ? del tipo munito di due avvolgimenti, uno di eccitazione BS1, ed uno di diseccitazione BS2 a bobina di eccitazione viene pilotata dal raonostacile all'uscita del temporizzatore, oppure direttameilite dal pulsante, per dare inizio allo,sbrinamento, nentre la seconda bobina viene pilotata dal sensore RV eli temperatura per far terminare lo sbrinamento quando la temperatura dell'evaporatore, nella zona del sens?re, ha raggiunto i 9?C. E' stato utilizzato un rel? bistabile a ritenuta magnetica allo scopo di far ri-! cordare al circuito lo stato in cui il sistema si trepidava,prima di una eventuale interruzione di corrente srev.e.o lunga che.sia._In tal.modo.se l'interruzione s breve, essa non influenza il funzionamento del dispositivo che.riassumer? le condizioni_di funzionamento precedenti.1'interruzione. Se 1'interruzi?ne ? sufficientemente lunga da determinare un'apprezzabile Innalzamento della temperatura., sar? il sensore termico,, di cui si_dir? nel seguito, a ripristinare idone? condizioni di funzionamento. La fine dello sbrinamento avviene quando la temperatura dell?evaporatore rafcgiunge un prefissato valore, ad esempio 9?C. In queste condizioni il segnale proveniente dal termistore RV risulter? tale da alimentare l'avvolgimento di di seccitazione del rel? bistabile. Pi? precisamente il termistore RV ? inserito in un circuito comprendente il resistore R30 ed il filtro RC costituito dal resi store R 31 e dal condensatore C6 , in modo tale che la t?nsione ai capi di R31 e C6 , quando ? stata raggiun ta la temperatura voluta, sia tale da portare in con duzione il transistor TR5 che alimenta la bobina di diseccitazione BS2 del rel? bistabile. Ci? avviene per mezzo degli operazionali 0P7 ed 0P8, opportunamente polarizzati e retroazionati dai resistori R37, R3&, R39 e dal condensatore C7, dal diodo D9 e dalle ten-i sioni di riferimento VR5 e VR6. E' stata prevista una isteresi o ritardo,di 3?C in modo.da evitare pendolamenti dell.'usci.ta .dell?operazionale 0P7..quando si..raggiunge la temperatura di fine,sbrinamento.. Inoltre if segnale proveniente dal termistore viene,portato al-1 1ingresso invertente dell1amplificatore 0P6 che..controlla il transistor TR/4 di pilotaggio del rel? RS per il comando del ventilatore della vasca. _ -Per provocare la partenza ritardata del ventilatole alla fine dello sbrinamento ? stata introdotta una isteresi di 3?C cos? che il rel? RS si ecciti e apra quindi il circuito (che gi? risulta aperto ad opera del rel? bistabile) quando, durante lo sbrinamento, triene raggiunta la temperatura di - 2?C. Terminato lo sbrinamento il rel? RS rimane eccitato fin tanto che ion si raggiungano i - 5?C. ;Per meglio chiarire quanto sopra descritto e con riferimento al diagramma qualitativo di figura 4, si riassumono di seguito le caratteristiche di funziona mento del dispositivo . I punti A e B corrispondono rispettivamente alla messa in funzione del frigorifero ? al raggiungimento di una temperatura d? - 5?C. Nella situazione A l'elettrovalvola ? chiusa e il ventilat?re della vasca ? mantenuto fermo dal rel? di tipo corivenzionale . Il ventilatore viene messo in funzione iri corrispondenza del punto B una volta raggiunta la ceraperatura di. 5?C. L'intercettazione del fascio lunino.so.da parte della,brina provoca, dopo circa 5 mi?? ciuti, l'inizio dello sbrinamento. Il-. contatto del re-L?.bistabile, a cui ? Gollegata l'elettrovalvola, si chiude con conseguente apertura dell'elettrovalvola le fermata del ventilatore della vasca ( punto C) . A. qiie sto.punto la temperatura dell1evaporat?re-sale e quando raggiunge i * 2?C (punto D) fa aprire il contatto del rel? convenzionale RS cui ? collegato il ventilatore. In tal modo il cammino che va al ventilatore, partendo da uno dei fili collegati alla rete (220 V) risulta doppiamente interrotto ad opera del rel? bisfcabile e del rel? convenzionale. Superati i 9?C (pun E) lo sbrinamento ha termine, il rel? bistabile si diseccita, il contatto cui ? collegata 1'elettrovalvo la si apre e, come conseguenza, si chiude quello cui ? collegato il ventilatore della vasca. Tuttavia il ventilatore non si rimette in funzione poich? il suo rel?, risultando eccitato mantiene aperto il cammino idi cui si ? detto in precedenza. Raggiunti i - 5?C (punto F) il rel? si diseccita e viene avviato nuovajmente il ventilatore.

Con riferimento ora alla figura 3 viene mostrato il sensore ottico -secondo l?invenzione. Esso ? costituito sostanzialmente da un contenitore a forma di C preferibilmente in materiale plastico, nelle cui estremit? 2 e 3 sono alloggiati-rispettivamente la sorgen te luminosa LD e l'elemento fotosensibile FT cos? da risultare affacciati. In tali estremit? sono pure alloggiati i resistor!.R1..ed.R2...che provvedono a mantenere una temperatura sufficientemente elevata per.evi tare la formazione di brina e/o giaccio sulle superf? ci .degli elementi sensibili. Sulla porzione principajL 1 del.contenitore .(realizzato..preferibilmentemedi.antfe 2.semigusci in materiale plastico) ? fissato un blocpo metallico e/o.plastico 7.che si.estende superiormente con una pinza 6 e al quale ? fissata lateralmente una piastrina 9 in materiale buon conduttore termico quale ad esempio rame. Il contenitore a forma di C pu? essere fatto scorrere avanti o indietro per mezzo di una vite posta nel blocco sopra menzionato. La pin-Za 6 serve per fissare il sensore al condotto nel quale scorre il fluido refrigerante, mentre la piastrini p viene posta in contatto termico con un'aletta grazie alla clip o fermaglio 10, illustrato a lato. Il tensore ,che generalmente va collocato nella parte in feriore dell'evaporatore,pu? essere regolato facendo scorrere avanti o indietro il contenitore a forma di c, in modo da rilevare la presenza di un prefissato

Claims (8)

RIVENDICAZIONI

1. Dispositivo per lo sbrinamento automatico di frigoriferi, caratterizzato dal fatto di comprendere; un sensore ottico meccanicamente collegato alle alet te del frigorifero e atto a rilevare la formazione d? imo strato di brina su queste ultime;

- un circuito di temporizzazione il cui ingresso ? collegato all'uscita di detto sensore e la cui uscita ? collegata ad un ingresso (avvolgimento di eccitazippe) di un rel? bistabile;

- un sensore termico collegato, attraverso mezzi ampli -ficatori , sia all ' altro . ingresso ( avvolgimento di disec citazione) del rel? bistabile, sia ad un rel? convenp zionale .

2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, partilmolarmente per frigoriferi in cui lo sbrinamento avvjiene deviando il flusso del fluido refrigerante attrav.erso l^apertura di una elettrovalvola ed in cui ? pre visto un ventilatore per la circolazione dell'aria all' interno della vasca, caratterizzato dal fatto che i detti avvolgimenti di eccitazione e diseccitazione del rel? bistabile comandano rispettivamente l'aper fura e la chiusura dell'elettrovalvola, e dal fatto che il rel? convenzionale comanda il ventilatore per. la circolazione dell'aria all'interno della vasca.

3- Dispositivo secondo la rivendicazione 2 caratterizato dal fatto che i detti rel? sono collegati in serie cos? che l'avviamento del ventilatore della vasca viene subordinato al raggiungimento di una prefissata temperatura dell'evaporatore dopo che lo sbrina mento ? stato interrotto.

4. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 o 3, caratterizzato dal fatto che il sensore ottico ? costituito da una sorgente luminosa alimentata impulsivameri rte.e da un elemento fotosensibile tra i quali e,dispo sto, parallelamente al fascio luminoso, un elemento metallico in relazione di scambio termico con le alette dell'evaporatore.

5. Dispositivo secondo la rivendicazione 4 caratterizzato dal fatto che, all'interno del sensore,'? previsto almeno un elemento dissipativo per impedire la formazione di brina su di esso.

6. Dispositivo secondo la rivendicazione 5 caratterizzato dal fatto che la sorgente luminosa ? costi-

tuita da un diodo emettitore di luce alimentato da un generatore di impulsi e che l'elemento fotosensibile ? costituito da un .fototransistor.

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7. Dispositivo secondo la rivendicazione 6 caratterizzato dal fatto di prevedere un circuito squadra tore-integratore ed un circuito livellatore collegat tra il fototransistor e l'ingresso del temporizzatore che ? di tipo digitale.

8. Dispositivo per lo sbrinamento automatico di frigoriferi sostanzialmente secondoquanto descritto ed illustrato