ITBO20080716A1 - Dispositivo per la condensazione di vapore e per il recupero energetico - Google Patents

Dispositivo per la condensazione di vapore e per il recupero energetico

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Giorgio Signoretti
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
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    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
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Description

DISPOSITIVO PER LA CONDENSAZIONE DI VAPORE E PER IL RECUPERO ENERGETICO
DESCRIZIONE DELL'INVENZIONE
La presente invenzione s'inquadra nel settore concernente il settore tecnico delle apparecchiature che utilizzano liquidi riscaldati e/o vapore ed in particolare si riferisce ad un dispositivo per la condensazione di vapore e per il recupero energetico adatto ad evitare la fuoriuscita di vapori ad impianti ed apparecchi per la cottura, per il trattamento a vapore, autoclavi e particolarmente per lavastoviglie di medie e grandi dimensioni per uso artigianale ed industriale.
Sono noti apparecchi che utilizzano olio caldo, acqua calda e/o vapori in una camera per cuocere, trattare o lavare. I vapori dei liquidi riscaldati escono dalla camera, particolarmente all’apertura del rispettivo sportello per il prelievo dei prodotti o degli oggetti trattati, cotti o lavati.
Tali fuoriuscite di vapori possono danneggiare oggetti ed impianti, sono insalubri per gli astanti, rappresentano una perdita di liquido dagli apparecchi che li producono e possono condensarsi su oggetti e macchine, anche distanti, danneggiandoli.
Altro svantaggio consiste nel fatto che gli apparecchi noti non prevedono il recupero del vapore condensato.
Ulteriore svantaggio consiste nel fatto che gli apparecchi noti non consentono di recuperare il calore latente nel vapore che esce da essi.
Uno scopo della presente invenzione è quello di proporre un dispositivo per la condensazione di vapore e per il recupero energetico che sia in grado di ridurre il consumo energetico dell’apparecchiatura od impianto a cui è associato.
Altro scopo è di proporre un dispositivo in grado di recuperare il liquido condensato. Ulteriore scopo è quello di migliorare il conforto dell’ambiente in cui è installato il dispositivo.
Le caratteristiche dell'invenzione sono nel seguito evidenziate con particolare riferimento agli uniti disegni nei quali:
- la figura 1 illustra una vista schematica e parziale del dispositivo per la condensazione di vapore e per il recupero energetico oggetto della presente invenzione associato ad un apparecchio per il lavaggio ed il risciacquo di stoviglie dotato di una camera di lavaggio accessibile tramite uno sportello;
- la figura 2 illustra una vista schematica e parziale di una prima variante del dispositivo di figura 1;
- la figura 3 illustra una vista schematica e parziale di una seconda variante del dispositivo di figura 1.
Con riferimento alla figura 1, con 1 viene indicato il dispositivo, oggetto della presente invenzione, per la condensazione di vapore in uscita da un apparecchio A che utilizza un liquido e/o vapore riscaldati, e per il recupero energetico almeno del calore latente di condensazione.
L’apparecchio A consiste, ad esempio, in un apparato per cottura di alimenti, in un apparato per il trattamento a vapore di prodotti o, preferibilmente e come illustrato nella figura 1, in una macchina industriale per il lavaggio e risciacquo con acqua calda di stoviglie. L’apparecchio A comprende una camera C ove viene utilizzato il liquido, consistente in acqua nel caso della macchina lavastoviglie A di figura 1, e/o il vapore. La camera è accessibile, per l’introduzione ed il prelievo delle stoviglie, tramite uno sportello S avente un asse di rotazione orizzontale posto in corrispondenza di un lato inferiore di un’apertura verticale praticata in una parete laterale della camera C della macchina lavastoviglie A. Il dispositivo comprende un mezzo evaporatore 1, un mezzo compressore 2 ed un mezzo condensatore 3 collegati tramite un circuito del fluido refrigerante 4 comprendente valvole, capillari, condotti e simili per realizzare un impianto a pompa di calore in cui viene fatto circolare un fluido frigorifero.
Il mezzo evaporatore 1 è posto in corrispondenza di un’uscita U del vapore dalla camera C per condensare allo stato liquido tale vapore impedendone la diffusione nell’ambiente.
Il mezzo evaporatore 1 è provvisto di mezzi d’aspirazione 11, ad esempio comprendenti una o più ventole che prelevano il vapore dalla rispettiva uscita U dalla camera C e lo convogliano sulla superficie esterna del mezzo evaporatore 1 ove il vapore cede il proprio calore al fluido frigorifero e condensa in acqua.
In particolare i mezzi di aspirazione 11 possono essere posti all’interno di un rispettivo alloggiamento e sono dotati di un condotto d’uscita che, provenendo dal mezzo evaporatore 1, sfocia nell’ambiente di installazione della apparecchiatura e del dispositivo.
Quando lo sportello S è chiuso, non vi è un significativo passaggio di vapore od aria attraverso l’uscita U dalla camera C ed i mezzi di aspirazione 11 prelevano aria ambientale attraverso un’entrata E per l’aria praticata in una parete dell’alloggiamento. Tale entrata E per l’aria è dotata di una saracinesca od alette di chiusura mobili per regolare la portata d’aria e la perdita di carico del flusso di tale aria aspirata attraverso l’entrata E stessa. A seguito di una corretta regolazione dell’entrata E, quando lo sportello S della camera C è aperto i mezzi d’aspirazione 11 aspirano tutto il vapore attraverso l’uscita U dalla camera C. In questo modo, quando un operatore apre lo sportello, non vi è fuoriuscita di vapore dall’apertura della camera C e l’operatore non viene investito da vapore ed il vapore non si diffonde nell’ambiente.
L’uscita U è realizzata in una parete superiore della camera C ed il mezzo evaporatore 1 è posto superiormente a tale uscita U o superiormente ad una tramoggia sfociante nella camera C. In tal modo il liquido ottenuto dalla condensazione del vapore ritorna nella camera C consentendo un sensibile risparmio d’acqua o del liquido utilizzato.
In una forma di realizzazione alternativa e semplificata, i mezzi di aspirazione 11 possono essere dotati di un collettore di aspirazione avente un’imboccatura posta direttamente al disopra dello sportello S.
La macchina lavastoviglie A del tipo di figura 1 è dotata di un circuito di circolazione P dell’acqua di lavaggio una cui pompa preleva l’acqua di lavaggio da un contenitore 8 o bacino di raccolta posto nel fondo della camera C. Il circuito di circolazione P a valle della pompa, porta l’acqua in pressione ad un rotore di lavaggio il quale la spruzza l’acqua sulle stoviglie lavandole; tale acqua di lavaggio si raccoglie poi nel contenitore 8 che chiude il circuito di circolazione P ed ove ricomincia il ciclo. L’acqua di lavaggio viene sostituita solo raramente.
La macchina lavastoviglie A comprende anche un circuito di immissione I dell’acqua pulita utilizzata dall’apparecchio A per risciacquare le stoviglie.
Un ingresso del circuito di immissione I preleva l’acqua da una conduttura T, ad esempio dalla rete idrica, e la porta, attraverso una pompa di pressione ed un boiler B destinato, se necessario, ad incrementare la temperatura dell’acqua, fino ad un rotore di risciacquo che la spruzza sulle stoviglie risciacquandole. L’acqua di risciacquo sgocciola dalle stoviglie e si raccoglie nel contenitore 8 ove si mescola con l’acqua di lavaggio reintegrandola e per essere poi riutilizzata per il lavaggio.
Il dispositivo comprende un mezzo scambiatore di calore 5 associato al mezzo condensatore 3 ed ai circuiti di circolazione P e di immissione I del liquido utilizzato dall’apparecchio A.
Il mezzo scambiatore di calore 5 trasferisce calore dal fluido frigorifero del mezzo condensatore 3 all’acqua di lavaggio del circuito di circolazione P ed all’acqua di risciacquo del circuito di immissione I.
In particolare il mezzo scambiatore di calore 5 è concavo e sagomato per formare il contenitore 8 con l’apertura superiore che sfocia sul fondo della camera C per raccoglierne l’acqua che viene prelevata dal rispettivo circuito di circolazione P per l’utilizzo nell’apparecchio A.
Il mezzo scambiatore di calore 5 presenta un primo mezzo a condotto 6, ad esempio ad intercapedine od a serpentina tubolare, inserito nel circuito del fluido refrigerante 4 e che costituisce il mezzo condensatore 3.
Il mezzo scambiatore di calore 5 presenta anche un secondo mezzo a condotto 7 in collegamento termico con il primo mezzo a condotto 6, ovvero con il mezzo condensatore 3. Tale secondo mezzo a condotto 7 è inserito nel circuito di immissione I che alimenta il liquido alla camera C.
Per migliorare lo scambio termico e l’efficienza, il contenitore 8 del mezzo scambiatore di calore 5 può essere dotato di un agitatore F, ad esempio di tipo ad elica azionata da un albero verticale, ed il mezzo scambiatore di calore 5, che forma il contenitore 8, può essere dotato di mezzi isolanti termici 12 applicati esternamente ad esso.
Il funzionamento del dispositivo prevede che il calore ceduto dall’aria ambientale e dal vapore al fluido frigorifero nel mezzo evaporatore 1 sia ceduto dal fluido stesso all’acqua di lavaggio del contenitore 8 ed all’acqua di risciacquo del secondo mezzo a condotto 7 nel mezzo scambiatore di calore 5.
Nella variante del dispositivo di figura 2 il mezzo scambiatore di calore 5 è separato dal contenitore 8 o bacino del fondo della camera C e che raccoglie l’acqua di lavaggio.
Il mezzo scambiatore di calore 5 di questa variante comprende un primo mezzo a condotto 6 ed un secondo mezzo a condotto 7 in reciproco collegamento termico e preferibilmente di tipo in controcorrente.
Il primo mezzo a condotto 6 costituisce il mezzo condensatore 3 ed il secondo mezzo a condotto 7 è inserito nel circuito di circolazione P del liquido, ad esempio tra la rispettiva pompa di circolazione ed il rotore di lavaggio.
La parete del contenitore 8 di questa variante illustrata in figura 2 comprende un’intercapedine od un condotto 9 inserito nel circuito di immissione I del liquido. In questa variante, il fluido frigorifero cede calore all’acqua di lavaggio nel mezzo scambiatore di calore 5 e tale acqua di lavaggio nel contenitore 8 cede calore all’acqua di risciacquo nella intercapedine o condotto 9 del contenitore 8 stesso. La variante del dispositivo di figura 3 differisce da quella di figura 2 per il fatto che il contenitore 8 non è dotato dell’intercapedine o condotto 9 ma contiene una serpentina 10 tubolare inserita nel circuito di immissione I dell’acqua di risciacquo che, anche in questo caso come nel precedente, viene pre-riscaldata dall’acqua di lavaggio nel contenitore 8.
Un vantaggio della presente invenzione è di fornire un dispositivo per la condensazione di vapore e per il recupero energetico che sia in grado di ridurre il consumo energetico dell’apparecchiatura od impianto a cui è associato.
Altro vantaggio è di fornire un dispositivo in grado di recuperare il liquido condensato.

Claims (10)

  1. RIVENDICAZIONI 1) Dispositivo per la condensazione di vapore e per il recupero energetico associabile ad un apparecchio (A) che utilizza un liquido e/o vapore riscaldati in una camera (C) accessibile tramite uno sportello (S); detto dispositivo essendo caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un mezzo evaporatore (1), un mezzo compressore (2) ed un mezzo condensatore (3) collegati tramite un circuito del fluido refrigerante (4) comprendente valvole, condotti e simili per realizzare un impianto a pompa di calore ove il mezzo evaporatore (1) è posto in corrispondenza di un’uscita (U) del vapore dalla camera (C) per condensare allo stato liquido tale vapore impedendone la diffusione nell’ambiente.
  2. 2) Dispositivo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto di comprendere un mezzo scambiatore di calore (5) associato al mezzo condensatore (3) e ad un circuito di circolazione (P) e/o di immissione (I) del liquido utilizzato dall’apparecchio (A) ove tale mezzo scambiatore di calore (5) trasferisce calore dal fluido frigorifero del mezzo condensatore (3) al liquido del circuito di circolazione e/o di immissione.
  3. 3) Dispositivo secondo la rivendicazione 2 caratterizzato dal fatto che il mezzo scambiatore di calore (5) è concavo, sagomato a forma di contenitore (8) la cui apertura superiore sfocia sul fondo della camera (C) per raccoglierne il liquido che viene prelevato per l’utilizzo nell’apparecchio (A) dal rispettivo circuito di circolazione (P).
  4. 4) Dispositivo secondo la rivendicazione 2 oppure la rivendicazione 3 caratterizzato dal fatto che il mezzo scambiatore di calore (5) presenta un primo mezzo a condotto (6) inserito nel circuito del fluido refrigerante (4) e che costituisce il mezzo condensatore (3), ed un secondo mezzo a condotto (7) in collegamento termico con il primo mezzo a condotto (6) ed inserito nel circuito di immissione (I) che alimenta il liquido alla camera (C).
  5. 5) Dispositivo secondo la rivendicazione 2 caratterizzato dal fatto che il mezzo scambiatore di calore (5) presenta un primo mezzo a condotto (6) che costituisce il mezzo condensatore (3) ed un secondo mezzo a condotto (7) in collegamento termico con il mezzo condensatore (3) ed inserito nel circuito di circolazione (P) del liquido.
  6. 6) Dispositivo secondo la rivendicazione 5 caratterizzato dal fatto di comprendere un contenitore (8) la cui apertura superiore sfocia sul fondo della camera (C) per raccoglierne il liquido che viene prelevato per l’utilizzo nell’apparecchio (A) dal rispettivo circuito di circolazione (P); la parete di tale contenitore (8) comprende una intercapedine o condotto (9) inserito nel circuito di immissione (I) del liquido.
  7. 7) Dispositivo secondo la rivendicazione 5 caratterizzato dal fatto di comprendere un contenitore (8) la cui apertura superiore sfocia sul fondo della camera (C) per raccoglierne il liquido che viene prelevato per l’utilizzo nell’apparecchio (A) dal rispettivo circuito di circolazione (P); tale contenitore (8) contiene una serpentina (10) inserita nel circuito di immissione (I) del liquido.
  8. 8) Dispositivo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che il mezzo evaporatore (1) è provvisto di mezzi d’aspirazione (11) per prelevare il vapore dalla rispettiva uscita (U) dalla camera (C) od aria ambientale da un’entrata (E) per l’aria convogliando tale vapore od aria verso il mezzo evaporatore (1); detta uscita (U) essendo realizzata in una parete superiore della camera (C) e l’entrata (E) per l’aria essendo a portata d’aria regolabile per consentire ai mezzi d’aspirazione (11) di aspirare aria dall’entrata (E) quando lo sportello (S) della camera (C) è chiuso e di aspirare anche vapore dalla uscita (U) quando lo sportello (S) è aperto.
  9. 9) Dispositivo secondo la rivendicazione 8 caratterizzato dal fatto che il mezzo evaporatore (1) è posto superiormente all’uscita (U) dalla camera (C) o ad una tramoggia sfociante nella camera (C) per immettere il liquido ottenuto dalla condensazione del vapore nella camera (C).
  10. 10) Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 3 o 6 caratterizzato dal fatto che il contenitore (8) è esternamente dotato di mezzi isolanti termici (12).
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