IT9045766A1 - Apparecchio refrigerante con singolo controllo termostatico della temperatura - Google Patents

Description

Descrizione dell'Invenzione industriale avente per titolo: "APPARECCHIO REFRIGERANTE CON SINGOLO CONTROLLO TERMOSTATICO DELLA TEMPERATURA"

La presente invenzione si riferisce ad un apparecchio refrigerante comprendente un circuito frigorigeno con controllo termostatico della temperatura.

In particolare, ma non esclusivamente, l'invenzione si riferisce ad un apparecchio refrigerante a due o più temperature dotato di un singolo dispositivo di controllo termostatico .

Sono ben noti apparecchi refrigeranti a due temperature, cioè aventi due scompartì separati mantenuti a temperature diverse e dotati di porte di accesso indipendenti. Generalmente, uno di tali scompartì è mantenuto ad una temperatura media di circa 5°C per la conservazione di alimenti freschi, mentre l'altro è mantenuto ad una temperatura media di circa -18°C con funzioni di scomparto congelatore.

Preferibilmente, tali apparecchi impiegano un singolo circuito frigorigeno monocompressore nel quale due evaporatori associati ai rispettivi scomparti di conservazione e di congelatore sono collegati in serie.

Preferibilmente, inoltre, la regolazione di temperatura, che è determinata da fasi alterne di azionamento e disinserimento del compressore, è realizzata mediante un singolo dispositivo di controllo termostatico atto a rivelare, direttamente o indirettamente, la temperatura dell'evaporatore associato allo scomparto di conservazione, o cella.

In particolare, il compressore viene azionato quando la temperatura dell'evaporatore di cella supera un certo valore massimo, mentre viene disinserito, per effettuare una corrispondente fase di sbrinamento, quando tale temperatura scende al d1 sotto di un predeterminato valore minimo. La temperatura all'interno degli scomparti è funzione delle percentuali di lavora e di riposo del compressore, nonché del dimensionamento generale dell'apparecchio refrigerante, delle condizioni di carico e della temperatura ambiente. A questo proposito, è noto che quando la temperatura ambiente è particolarmente bassa il dispositivo di controllo termostatico aziona il compressore con percentuali di lavoro corrispondentemente basse rispetto a quelle di riposo, al fine di mantenere all'interno della cella la temperatura media prefissata di circa 5°C. Di conseguenza, in queste condizioni di funzionamento può facilmente succedere che lo scomparto congelatore risulti raffreddato 1n modo insufficiente dal rispettivo evaporatore, col risultato di un deterioramento degli alimenti conservati nel congelatore stesso .

In ogni caso, 1 lunghi periodi di riposo e 1 brevi periodi di lavoro del compressore quando la temperatura ambiente è particolarmente bassa causano fluttuazioni di temperatura Indesideratamente ampie 1n entrambi gli scomparti, contrariamente a quanto è auspicabile per una buona conservazione degli alimenti.

Per ovviare a questi inconvenienti è pratica comune prevedere all'Interno della cella un elemento riscaldante cosiddetto "di bilanciamento" (normalmente una resistenza elettrica d1 potenza relativamente bassa, ad esemplo 10 W) controllato dal dispositivo d1 controllo termostatico per essere alimentato 1n alternativa al compressore durante 1 periodi di pausa d1 quest'ultimo.

L'apporto di calore da parte della resistenza di bilanciamento durante le fasi d1 sbrinamento del 1'evaporatore d1 cella compensa artificiosamente la bassa temperatura ambiente, favorendo un più corretto rapporto fra le percentuali d1 lavoro e d1 riposo del compressore e consentendo quindi un corretto raffreddamento dello scomparto congelatore e 1n generale una minore fluttuazione di temperatura 1n entrambi gli scomparti.

Per contro, tale accorgimento provoca un inutile spreco di energia quando la temperatura ambiente è relativamente e1evata .

Per ovviare a questo inconveniente è stato proposto, come descritto ad esempio ne11‘EP-A-0 .388.726 , di prevedere mezzi temporizzatori atti ad azionare la resistenza di bilanciamento termico con un tempo di ritardo prefissato rispetto all'inizio di ciascuna fase di riposo del compressore. Dimensionando opportunamente l'Intero sistema, è quindi possibile consentire l'azionamento automatico della resistenza di bilanciamento soltanto quando è effettivamente opportuno, evitando in tal modo ogni indesiderato spreco di energia .

Tale soluzione è vantaggiosamente semplice e razionale rispetto ad altre soluzioni note, ma presenta a sua volta alcuni svantaggi. Infatti, poiché in certe condizioni la resistenza di bilanciamento è azionata con un tempo di ritardo durante una lunga pausa del compressore, sarebbe opportuno che la resistenza stessa avesse una potenza relativamente elevata (ad esemplo 20 W) per poter realizzare un efficace bilanciamento termico. Siccome per motivi di Ingombro e di montaggio la resistenza deve avere una struttura compatta, tale potenza relativamente elevata potrebbe però provocare all'interno della cella fenomeni di surriscaldamento localizzato, con conseguente danneggiamento degli alimenti e dei componenti adiacenti realizzati 1n plastica. Questi fenomeni, che possono essere tali da non consentire il rispetto delle normative vigenti, contrastano quindi con la citata esigenza di sovradimensionare la resistenza di bilanciamento.

Scopo della presente invenzione è quello d1 fornire un apparecchio refrigerante con singolo controllo termostatico della temperatura il quale sia particolarmente semplice ed affidabile e sia in grado d1 fornire prestazioni ottimali, indipendentemente dalle variazioni della temperatura ambiente, senza richiedere alcun sovradlmenslonamento del component i.

Secondo l'invenzione, tale scopo è ottenuto 1n un apparecchio refrigerante incorporante le caratteristiche delle rivendicazioni allegate.

Le caratteristiche ed i vantaggi dell'Invenzione saranno chiariti dalla seguente descrizione, avente solo titolo d1 esempio non limitativo, con riferimento agli uniti disegni , in cui:

-la figura 1 mostra schematicamente una forma preferita di realizzazione dell'apparecchio refrigerante secondo 1 1invenzione; e

-la figura 2 mostra una forma preferita di realizzazione di un circuito per il comando dell'apparecchio di figura 1.

Con riferimento alla figura 1, l'apparecchio refrigerante comprende un mobile coibentato 4 dotato preferibilmente di due scomparti separati 5 e 6, rispetti vamente di congelatore e di cella. Gli scomparti 5 e 6 sono provvisti di rispettive porte di accesso indipendenti 7 , 8 e ciascuno di essi è associato a un rispettivo evaporatore 9, 1Q. Questi ultimi sono collegati in serie in un circuito frigorigeno comprendente anche un compressore 11, un condensatore 12, un filtro deldratore 13 e un organo 14 di laminazione del flusso di refrigerante.

L'apparecchio refrigerante è dotato inoltre di un dispositivo 15 d1 comando preferibilmente alloggiato all'interno dello scomparto di cella 6 e pilotato da un singolo dispositivo di controllo termostatico, ad esempio una sonda 16. Quest'ultima è preferibilmente adiacente all'evaporatore 10 dello scomparto di cella 6 per rivelarne indirettamente la temperatura e il dispositivo 15 è atto a controllare 11 funzionamento del compressore 11 con periodi alterni di azionamento e dislnserlmento dello stesso per realizzare rispettivamente fasi di raffreddamento degli scompartì 5, 6 e fasi di sbrinamento dell'evaporatore 10 assod ato allo scomparto di cella 6.

In particolare, 11 dispositivo di comando 15 è atto ad azionare 11 compressore il quando la sonda 16 rivela una temperatura superiore ad un primo valore predeterminato A, mentre è atto a disinserire il compressore quando la sonda 16 rivela una temperatura inferiore ad un secondo valore predeterminato B, dove A è maggiore di B.

In funzione delle percentuali di lavoro e di riposo del compressore 11, nonché 1n funzione del dimensionamento generale dell'apparecchio, delle condizioni di carico e della temperatura ambiente, gli scompartì 5 e 6 sono mantenuti normalmente ad una temperatura media dell'ordine di -18°C e 5°C, rispettivamente.

L'apparecchio refrigerante comprende Inoltre mezzi riscaldanti 17, preferibilmente costituiti da una semplice resistenza elettrica d1 bassa potenza (ad esempio 10 W), per il bilanciamento termico dello scomparto di cella 6. I mezzi riscaldanti 17 sono controllati dal dispositivo di comando 15 come sarà descritto In seguito.

In una forma preferita di realizzazione dell'invenzione il dispositivo di comando 15 è realizzato come mostrato 1n figura 2, dove un commutatore controllato 18, ad esempio di tipo elettronico, è atto a fornire la tensione presente ai capi 19, 20 di una sorgente di alimentazione elettrica alternativamente al compressore 11 oppure ai mezzi riscaldanti 17.

In particolare, il commutatore 18 è atto a commutare fra una prima e una seconda posizione per fornire al imentazione al compressore il oppure alla resistenza 17 quando riceve ad un proprio ingresso di controllo 21 un segnale logico "Q" oppure "1", rispettivamente.

La sonda 16 è preferibilmente del tipo a termistore (ad esempio un PTC) e pilota in modo noto in sé, con un segnale corrispondente alla temperatura rivelata, un Ingresso di pilotaggio 22 di uno stadio 23 a valore di soglia, comprendente ad esempio un comparatore ad isteresi la cui uscita è collegata all'Ingresso 21 del commutatore controllato 18. In modo noto, lo stadio comparatore 23 è atto a generare alla sua uscita (indicata in figura 2 con 21, analogamente all'associato ingresso di controllo del commutatore 18) un segnale logico "0", oppure un segnale logico "1", quando al proprio ingresso 22 riceve dalla sonda 16 un segnale rappresentativo di una temperatura superiore al suddetto valore A oppure inferiore al suddetto valore B, rispettivamente.

La resistenza di bilanciamento 17 è collegata al commutatore 18 attraverso un interruttore controllato 24 normalmente chiuso (ad esempio comprendente un TRIAC o un relè) e pilotato dall'uscita 27 di un contatore di impulsi 25.

Il contatore di impulsi 25 ha un ingresso di azzeramento 3, collegato all'uscita 21 del comparatore 23, e un ingresso di conteggio 28 pilotato da un generatore di impulsi 26. Il generatore di impulsi 26 riceve alimentazione attraverso il commutatore 18 quando questo è nella suddetta prima posizione, come mostrato 1n figura 2. Ad esempio, il generatore 26 è atto a produrre un impulso in corrispondenza di ogni semionda della tensione d1 alimentazione presente ai capi 19, 20.

Secondo un aspetto dell'Invenzione, il contatore 25 è predisposto per produrre alla propria uscita 27 un segnale di comando che determina l'apertura dell'Interruttore 24 soltanto quando ha conteggiato un numero N di impulsi ricevuti al proprio ingresso 28. In modo in sé noto, tale segnale d1 comando persiste finché il contatore 25 viene azzerato; nell'esempio che si descrive, il contatore 25 è atto ad essere azzerato quando il proprio ingresso 3 commuta da un livello logico "1" ad un livello logico "0".

In altre parole, l'Interruttore 24 viene aperto soltanto se il compressore 11 è azionato in modo continuo per un periodo minimo di tempo T, corrispondente al suddetto numero N di impulsi, e può nuovamente commutare in posizione di chiusura quando il contatore 25 viene azzerato. Ad esempio, 11 contatore 25 può essere predisposto per conteggiare il suddetto numero N di impulsi dopo un periodo d1 tempo T di circa 50-60 min.

Il funzionamento dell'apparecchio refrigerante secondo l'invenzione è evidente. Quando la sonda 16 rivela una temperatura superiore al suddetto valore A, il comparatore 23 produce all’uscita un segnale logico "0 ", per cui il contatore 25 viene azzerato e il commutatore 18 fornisce alimentazione al generatore di impulsi 26 e al compressore 11. L’azionamento del compressore 11 realizza pertanto una fase di raffreddamento degli scompartì 5 e 6 la cui durata è controllata dal contatore 25, pilotato dagli impulsi prodotti dal generatore 26.

In modo tradizionale, tale fase di raffreddamento dura finché la sonda 16 rivela una temperatura inferiore al suddetto valore B, per cui l’uscita dello stadio 23 commuta a un livello logico "1" e 11 commutatore 13 commuta nella posizione mostrata con linea tratteggiata 1n figura 2. A questo punto il compressore 11 risulta disinserito, dando inizio in tal modo ad una corrispondente fase di sbrinamento dell'evaporatore 10 associato alla cella 6, la cui temperatura aumenta gradatamente.

Pure in modo tradizionale, l'apparecchio refrigerante è dimensionato in modo tale che 1n condizioni di funzionamento normali ciascuna fase di raffreddame nto abbia una durata generalmente superiore al suddetto periodo minimo T.

Pertanto, in condizioni di funzionamento normali, durante ciascuna fase di raffreddamento il contatore 25 ha il tempo sufficiente per conteggiare il suddetto numero N di impulsi, provocando l'apertura dell'interruttore 24.

Di conseguenza, in condizioni di funzionamento normali, durante ciascuna fase di sbrinamento la resistenza di bi.lanciamento termico 17 risulta vantaggiosamente disinserita, evitando inutili sprechi energetici.

Ciascuna fase di sbrinamento ha termine quando la sonda 16 rivela nuovamente una temperatura superiore al valore A, per cui il comparatore 23 genera nuovamente all'uscita un livello logico “0 " che azzera il contatore 25 e fa commutare il commutatore 18 nella posizione in cui il compressore 11 è nuovamente alimentato. Ovviamente, l'azzeramento del contatore 25 determina anche la commutazione dell'interruttore 24 nella sua normale posizione di chiusura e 11 funzionamento dell'intero apparecchio prosegue come descritto in precedenza.

Qualora, ad esemplo 1n condizioni d1 temperatura ambiente particolarmente bassa, una fase di raffreddamento abbia una durata troppo breve, Inferiore al suddetto periodo minimo T, il contatore 25 non riesce a conteggiare il suddetto numero N d1 impulsi, per cui l'Interruttore 24 resta nella sua normale posizione di chiusura.

Pertanto, non appena ha Inizio la successiva fase di d isinser imento del compressore 11 la resistenza d1 bilanciamento 17 viene alimentata attraverso 11 commutatore 18 e l'interruttore 24, riscaldando lo scomparto di cella 6 per accelerarne l'aumento di temperatura.

A differenza di quanto avviene nella soluzione descritta nella citata EP-A-0 .388.726 , la resistenza 17 viene quindi alimentata per tutta la durata di ciascuna fase di riposo del compressore 11 durante la quale è richiesto un bilanciamento termico nella cella 6. Pertanto, la resistenza 17 può realizzare un efficace bilanciamento termico, solamente se ciò è necessario, pur avendo una potenza vantaggiosamente ridotta che elimina qualunque rischio di surriscaldamenti localizzati all'Interno dell'apparecchio.

Da quanto descritto appare inoltre evidente la semplicità costruttiva e funzionale dell’apparecchio refrigerante secondo l'invenzione.

Ovviamente, l'apparecchio descritto può subire numerose modifiche rientranti nell'ambito dell'invenzione.

Ad esemplo, è evidente per un tecnico del ramo che i dispositivi di comando e controllo possono essere d1 vario tipo e/o diversamente dimensionati, secondo le esigenze.

Inoltre, l'apparecchio refrigerante può essere di tipo diverso, ad esempio comprendente soltanto uno o più scomparti di cella 6.

Claims (3)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparecchio refrigerante comprendente mezzi di comando, pilotati da un singolo dispositivo di controllo termostatico della temperatura all’interno di almeno uno scomparto, per mantenere detto scomparto ad una temperatura media prefissata mediante fasi alterne d1 funzionamento e di riposo di un circuito frigorigeno, detti mezzi di comando essendo atti ad azionare mezzi riscaldanti di bilanciamento termico di detto scomparto per tutta la durata di ciascuna di dette fasi di riposo, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di comando (15) comprendono mezzi di controllo (24-26) atti a consentire l'azionamento di detti mezzi riscaldanti (17) soltanto nelle fasi di ripose successive ad una rispettiva fase di funzionamento avente durata inferiore ad un tempo predeterminato (T).
2. 2. Apparecchio refrigerante secondo la rivendicazione 1, in cui i mezzi di bilanciamento termico comprendono almeno una resistenza elettrica e 1 mezzi di comando comprendono mezzi commutatori atti ad alimentare alternativamente detta resistenza e il compressore di detto circuito frigorigeno, caratterizzato dal fatto che detti mezzi commutatori (18) sono collegati a detta resistenza di bilanciamento (17) attraverso un interruttore controllato (24) normalmente chiuso e atto ad aprirsi in risposta ad un segnale di comando, mezzi contatori (25) essendo azionati durante ciascuna fase di funzionamento del circuito frigorigeno per generare detto segnale di comando quando la fase di funzionamento ha una durata superiore a detto tempo predeterminato (T).
3. 3. Apparecchio refrigerante secondo la rivendicazione 2, in cui detti mezzi commutatori (18) sono pilotati da mezzi comparatori (23), a loro volta pilotati da detto dispositivo di controllo termostatico (16), per effettuare dette fasi alterne d1 funzionamento e di riposo, caratter izzato dal fatto che i mezzi comparatori (23) pilotano anche un ingresso di azzeramento (3) di detti mezzi contatori (25) per azzerarli al termine di ciascuna fase di riposo.