ITMI20130839A1 - Apparecchio condizionatore monoblocco con funzione di deumidificazione a controllo di temperatura - Google Patents
Apparecchio condizionatore monoblocco con funzione di deumidificazione a controllo di temperatura Download PDFInfo
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Description
DESCRIZIONE del Brevetto per Invenzione Industriale
Forma oggetto del presente trovato un apparecchio condizionatore monoblocco con funzione di deumidificazione a controllo di temperatura.
E' noto, nel settore tecnico degli apparecchi monoblocco per il condizionamento di ambienti, che gli stessi sono costituiti da un'unità comprendente un circuito di raffreddamento/riscaldamento dell'aria, generalmente composto da due scambiatori di calore tra cui è interposto da un lato un compressore e dall'altro una valvola di espansione, e da ventole che prelevano aria tramite una bocca di presa dell'aria dall'ambiente, la forzano su uno dei due scambiatori per poi convogliarla ad una bocca di emissione di aria condizionata nell'ambiente e ad una bocca di espulsione aria (calda/fredda) esausta, la quale è accoppiata ad un relativo tubo di espulsione connesso con l'esterno dell'ambiente da climatizzare. Tali condizionatori monoblocco portatili sono generalmente predisposti per attuare le seguenti differenti modalità dì funzionamento :
- raffreddamento dell'ambiente
- riscaldamento dell'ambiente
- deumidificazione dell'ambiente
E' anche noto che la modalità di funzionamento in deumidificazione viene attuata facendo funzionare il condizionatore in modalità di raffreddamento, prelevando l'aria attraverso la bocca di presa dell'aria, raffreddando l'aria tramite uno scambiatore di calore, riducendone così l'umidità, ed espellendo l'aria raffreddata tramite la bocca di uscita; tale effetto viene generalmente ottenuto semplicemente rallentando la velocità di rotazione delle ventole, così da non raffreddare eccessivamente l'aria reimmessa nell'ambiente da climatizzare, la quale risulta pertanto deumidificata ma, inevitabilmente, a temperatura inferiore di quella prelevata.
E' invece preferibile che l'aria deumidificata non vari di temperatura rispetto a quella prelevata, così come avviene per i veri apparati di sola deumidificazione che lavorano mantenendo costante la temperatura dell'aria prelevata e poi re-immessa nell'ambiante , operando solo una riduzione dell'umidità relativa (RH).
Si pone pertanto il problema tecnico di realizzare un apparecchio condizionatore monoblocco che sia in grado di attuare una modalità di funzionamento in deumidificazione con controllo della temperatura dell'aria deumidificata da reimmettere in ambiente Si richiede inoltre che, in modalità di funzionamento deumidificatore, tale apparecchio condizionatore presenti la possibilità di regolare la temperatura dell'aria in uscita espellendo aria a temperatura uguale, superiore (o inferiore) a quella prelevata a seconda delle richieste dell'utente .
Nell'ambito di tale problema tecnico si richiede inoltre che tale condizionatore sia di facile ed economica realizzazione, di contenuti ingombri e non richieda sostanziali variazioni dei cicli di funzionamento delle modalità di funzionamento in raffreddamento e riscaldamento.
Tali risultati sono ottenuti secondo il presente trovato da un apparecchio condizionatore secondo le caratteristiche di rivendicazione 1.
Maggiori dettagli potranno essere rilevati dalla seguente descrizione di esempi non limitativi di attuazione dell'oggetto del presente trovato effettuata con riferimento ai disegni allegati, in cui si mostra:
in figura 1 : una vista prospettica di un condizionatore monoblocco secondo il trovato, in modalità di funzionamento raffreddamento/riscaldamento, con flussi d'aria schematizzati ;
in figura 2 : una vista in sezione trasversale del condizionatore di Fig. 1;
in figura 3 : una sezione verticale del condizionatore di Fig. 1, lungo il piano passante per la linea III-III di Fig. 1;
in figura 4 : una sezione verticale del condizionatore di Fig. 1, lungo il piano passante per la linea IV-IV di Fig. 1;
in figura 5 : una. vista prospettica di un condizionatore monoblocco secondo il trovato, in modalità di funzionamento deumidificatore, con flussi d'aria schematizzati;
in figura 6 : una vista in sezione trasversale del condizionatore di Fig. 5;
in figura 7 : una sezione verticale del condizionatore di Fig. 5, lungo il piano passante per la linea VII-VII di Fig. 5;
in figura 8 : una sezione verticale del condizionatore di Fig. 5, lungo il piano passante per la linea VIII-VIII di Fig. 5;
Come illustrato in fig. 1-8 un apparecchio condizionatore secondo il trovato, nell'esempio di tipo monoblocco, trasportabile, presenta:
- un corpo contenitore 1 dotato di:
- griglie lb di ingresso dell'aria AI dall'ambiente interno da climatizzare;
- una apertura la di emissione dell'aria fredda/calda climatizzata CA all'interno dell'ambiente da climatizzare;
- una bocca 1c di scarico dell'aria (calda/fredda) esausta EA eventualmente connessa ad
- un tubo ld di evacuazione dell'aria (calda/fredda) esausta emessa dal condizionatore, il quale termina all'esterno dell'ambiente da climatizzare .
All'interno del corpo 1 di contenimento sono previsti :
- un circuito di ricircolo di un fluido refrigerante che attua il ciclo frigorifero diretto (raffrescamento) o inverso (pompa di calore); detto circuito di ricircolo comprende:
- un primo scambiatore 10 di calore;
- un secondo scambiatore 20 di calore;
- un compressore 50 interposto tra il primo scambiatore di calore 10 ed il secondo scambiatore 20 di calore;
- una valvola di espansione/laminazione, interposta tra i due scambiatori di calore 10,20, da parte opposta al compressore nel circuito di circolazione del fluido refrigerante;
una valvola a quattro vie atta a consentire l'inversione del ciclo dalla modalità di raffrescamento a quella di riscaldamento (pompa di calore) e viceversa, collegando alternativamente all'ingresso del compressore l'uscita del primo 10 o del secondo 20 scambiatore di calore, e l'uscita del compressore all'ingresso del secondo 20 o del primo 10 scambiatore di calore.
All'interno del corpo contenitore sono inoltre previste :
- una prima ventola 4 atta ad aspirare l'aria AI dall'ambiente interno da climatizzare, forzare l'aria prelevata contro il primo scambiatore 10 di calore e poi verso l'apertura la di emissione dell'aria fredda/calda climatizzata CA all'interno dell'ambiente da climatizzare;
- una seconda ventola 2 atta ad aspirare l'aria AI dall'ambiente interno da climatizzare, forzarla contro il secondo scambiatore 20, e poi verso la bocca di scarico le dell'aria esausta EA.
Secondo il trovato si prevede che l'apparecchio condizionatore comprenda inoltre:
- un volume 30 di miscelazione aria collocato in posizione antistante l'apertura la di emissione dell'aria fredda/calda climatizzata CA all'interno dell'ambiente da climatizzare;
- un condotto di deviazione 32 una cui prima estremità è aperta su una zona antistante la bocca le di scarico dell'aria (calda/fredda) esausta EA, e la cui opposta estremità è aperta su detto volume di miscelazione 30;
- una paratia 34 disposta in posizione antistante la bocca di scarico dell'aria esausta, e mobile tra :
+) una prima posizione di fine corsa, nella quale la paratia è posta a chiusura del condotto di deviazione 32 che collega sulla zona antistante la bocca di scarico le con il volume di miscelazione 30 antistante l'apertura la di emissione dell'aria climatizzata; e
+) una seconda posizione di fine corsa, nella quale la paratia mobile 34 è posta a chiusura della bocca di scarico le dell'aria esausta EA, lasciando invece aperto detto condotto di deviazione 32;
- una scheda 400 di controllo e regolazione atta a commutare il funzionamento del condizionatore da una funzione all'altra ed a controllare le diverse modalità di funzionamento stesse; la scheda di controllo è inoltre connessa a mezzi di azionamento della paratia mobile 34 ed è programmata per azionare quest'ultima dalla posizione di chiusura del condotto di deviazione 32, corrispondente alle modalità di funzionamento in raffreddamento o riscaldamento, alla posizione di chiusura della bocca di scarico le, corrispondente alla modalità di funzionamento in deumidificazione.
Con la configurazione descritta e con riferimento alle diverse condizioni illustrate in figg. 1-4 e figg. 5-8, il funzionamento del condizionatore secondo il trovato è il seguente:
+) Nella modalità di funzionamento in raffreddamento :
• su comando della scheda di controllo 400 la paratia mobile è portata, tramite i relativi mezzi di azionamento controllati, alla posizione di fine corsa di chiusura del condotto di deviazione 32;
• l'aria è aspirata dall'ambiente interno da climatizzare attraverso le griglie lb di ingresso dell'aria, tramite la prima ventola 4 che forza l'aria prelevata AI stessa contro
• il primo scambiatore 10 di calore, all'interno del quale circola il fluido refrigerante che è a bassa temperatura e pressione; l'aria, venendo a contatto con il primo scambiatore di calore, cede calore al fluido freddo e a bassa pressione, che si scalda, determinando la condensa del vapore acqueo contenuto nell'aria AI prelevata dall'ambiente intero, con gocciolamento dell'acqua formata, ed il raffreddamento e deumidificazione dell'aria prelevata AI stessa; l'aria raffreddata a seguito del contatto con il primo scambiatore 10 di calore è quindi
• convogliata, generalmente tramite la stessa prima ventola 4, verso l'apertura la di emissione dell'aria fredda/calda climatizzata AC all'interno dell'ambiente da climatizzare.
• Il fluido refrigerante riscaldato prosegue il ciclo frigorifero all'interno del circuito:
• attraverso la valvola a quattro vie, viene posto in ingresso al compressore 50 che ne aumenta pressione e temperatura e, di nuovo attraverso la valvola a quattro vie, entra nel secondo scambiatore 20 di calore sul quale viene forzata, tramite la seconda ventola 2, aria prelevata dall'ambiente che assorbe calore, riscaldandosi, per raffreddare il fluido refrigerante; a seguito del passaggio contro lo scambiatore di calore 20, l'aria calda esausta è convogliata alla bocca di scarico le dalla quale è condotta all'esterno tramite il tubo di scarico ld;
• il fluido refrigerante raffreddato a seguito del passaggio nel secondo scambiatore 20 di calore viene quindi espanso tramite la valvola di espansione e reso disponibile, tramite la valvola a quattro vie, in ingresso al primo scambiatore 10 di calore, per la ripetizione del ciclo.
La modalità di funzionamento in riscaldamento esegue il ciclo frigorifero inverso:
• su comando della scheda di controllo 400 la paratia mobile 34 è portata, tramite i mezzi di azionamento, alla posizione di fine corsa a chiusura del condotto di deviazione 32;
• nel primo scambiatore di calore 10 è presente il fluido refrigerante caldo ad alta pressione, proveniente dal compressore 50, che venendo a contatto con l'aria prelevata AI dall'ambiente la riscalda ;
• l'aria riscaldata è quindi convogliata ed emessa attraverso l'apertura la;
• il fluido raffreddato viene espanso tramite la valvola di espansione e, all'interno del secondo scambiatore 20, acquista calore venendo a contatto con l'aria prelevata dall'ambiente tramite la seconda ventola 2, aria che poi viene scaricata, raffreddata, di nuovo attraverso la bocca di scarico le e il tubo ld;
• il fluido refrigerante in uscita dal secondo scambiatore 20 di calore viene quindi convogliato al compressore 50 che ne aumenta la pressione e temperatura per la ripetizione del ciclo.
Nella modalità di funzionamento in deumidificazione {figg. 5-8) il funzionamento dell'apparecchio condizionatore monoblocco secondo il trovato è il seguente :
• su comando della scheda di controllo 400 la paratia mobile 34 è portata, tramite i mezzi di azionamento controllato, alla posizione di fine corsa di chiusura della bocca di scarico le dell'aria esausta EA, lasciando aperto l'ingresso del condotto di deviazione 32;
• il ciclo frigorifero di funzionamento riproduce quello della modalità di funzionamento in raffreddamento, preferibilmente con velocità della prima ventola 4 ridotta;
• l'aria raffreddata e deumidificata è convogliata verso la apertura la di emissione dell'aria condizionata CA e il volume di miscelazione aria 30 ad essa antistante;
• l'aria esausta, riscaldata a seguito del contatto con il secondo 20 scambiatore di calore è a sua volta convogliata, attraverso il condotto di deviazione 32, alla zona di miscelazione 30, nella quale si miscela con l'aria CA già raffrescata e deumidificata a seguito del contatto col primo scambiatore 10, riducendo la temperatura dell'aria da immettere nell'ambiente;
• l'aria CA che fuoriesce dalla apertura la di emissione dell'aria condizionata risulta pertanto ad umidità relativa inferiore a quella AI prelevata dall'ambiente interno, ma a temperatura maggiore di quella raffreddata/deumidificata secondo metodologie standard, grazie al miscelamento con l'aria calda esausta EA.
In una forma di attuazione preferita dell'apparecchiatura secondo il trovato, nella modalità di funzionamento in deumidificazione la paratia mobile non è fissa nella posizione di chiusura della bocca di scarico, ma può essere portata in una posizione corrispondente ad una maggiore o minore apertura rispettivamente della bocca di scarico le stessa o del condotto di deviazione 32.
Secondo un'ulteriore miglioria tale posizione della paratia mobile può essere variabile durante il funzionamento in modalità deumidificazione. La variazione della posizione della paratia mobile è preferibilmente controllata dalla scheda 400 di controllo che è programmata per controllare la posizione della paratia mobile e modulare la quantità di aria calda esausta da miscelare con quella raffreddata e deumidificata, preferibilmente in funzione di segnali ricevuti da uno o più sensori di rilevazione della temperatura e/o dell'umidità relativa dell'ambiente da climatizzare .
A tale scopo si prevede che la scheda 400 stessa sia connessa ad almeno un opportuno sensore di temperatura e/o ad almeno un opportuno sensore di umidità relativa dell'ambiente da climatizzare, e sia predisposta per controllare e modulare la posizione della paratia in funzione dei valori di temperatura ed umidità relativa rilevati dai rispettivi sensori.
E' anche prevista la predisposizione di un analogo sensore all'interno del detto volume di miscelazione, così da rilevare la temperatura e l'umidità del'aria miscelata da reimmettere nell'ambiente prima della sua effettiva emissione e poter modulare la posizione della paratia mobile, e quindi l'apertura/chiusura relativa della bocca di scarico e del condotto di deviazione, anche in funzione della temperatura e dell'umidità relativa dell'aria condizionata che viene immessa nell'ambiente .
Risulta pertanto come l'apparecchio condizionatore secondo il trovato permetta, grazie all'aria calda esausta alimentata ad un volume di miscelazione tramite il condotto di deviazione 32 aperto dalla paratia mobile 34, di regolare la temperatura dell'aria deumidificata emessa dall'apparecchio nell'ambiente da climatizzare.
Grazie alla possibilità di modulare la quantità di aria calda esausta che va a miscelarsi con l'aria raffreddata e deumidificata per la reimmissione nell'ambiente, modulazione ottenuta controllando la posizione della paratia mobile 34 è possibile regolare la temperatura dell'aria deumidificata da reimmettere nell'ambiente da climatizzare.
Predisponendo sensori di rilevazione di temperatura e dell'umidità relativa dell'aria ambiente e/o dell'aria nel volume di miscelazione 30 è possibile controllare facilmente tale modulazione della quantità di aria calda esausta condotta al volume di miscelazione 30 stessa in funzione dell'effettiva temperatura ed umidità relativa dell'aria ambiente e/o dell'aria climatizzata da immettere nell'ambiente.
Benché descritta nel contesto di un esempio di attuazione preferito si intende che l'ambito della presente domanda sia definito unicamente dalle rivendicazioni che seguono.
Claims (11)
- RIVENDICAZIONI 1. Apparecchio condizionatore con modalità di funzionamento almeno in raffrescamento e in deumidificazione comprendente: - un corpo contenitore (1) dotato di: - griglie (lb) di ingresso dell'aria dall'ambiente interno da climatizzare; - una apertura (la) di emissione dell'aria climatizzata all'interno dell'ambiente da climatizzare; - una bocca di scarico (le) dell'aria esausta; - un circuito di ricircolo di un fluido refrigerante comprendente un primo scambiatore (10) di calore, un secondo scambiatore (20) di calore; un compressore (50) interposto tra il primo scambiatore di calore (10) ed il secondo scambiatore (20) di calore; una valvola di espansione/laminazione, interposta tra i due scambiatori di calore (10,20), da parte opposta al compressore nel circuito di circolazione del fluido refrigerante; - una prima ventola (4) atta ad aspirare l'aria h (AI) dall'ambiente interno da climatizzare, forzare l'aria prelevata contro il primo scambiatore (10) di calore e poi verso l'apertura (la) di emissione dell'aria climatizzata (CA) all'interno dell'ambiente da climatizzare; - una seconda ventola (2) atta ad aspirare l'aria (AI) dall'ambiente interno da climatizzare, forzarla contro il secondo scambiatore (20), e poi verso la bocca di scarico (le) dell'aria esausta (EA); caratterizzato dal fatto che comprende - un volume di miscelazione (30) collocato in posizione antistante l'apertura (la) di emissione dell'aria condizionata (CA) all'interno dell'ambiente da climatizzare; - un condotto di deviazione (32) una cui prima estremità è aperta su una zona antistante la bocca di scarico (le), e la cui opposta estremità è aperta su detto volume di miscelazione (30); - una paratia (34) mobile tra: +) una prima posizione di fine corsa di chiusura del condotto di deviazione (32) e apertura della bocca di scarico (le) dell'aria esausta (EA); ad ) una seconda posizione di fine corsa, di chiusura della bocca di scarico (le) dell'aria esausta (EA), e apertura di detto condotto di deviazione (32), e viceversa .
- 2. Apparecchio secondo rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detta paratia è disposta in posizione antistante la bocca di scarico (le) dell'aria esausta (EA).
- 3. Apparecchio secondo rivendicazione 1 o 2 caratterizzato dal fatto che è atto al funzionamento anche in modalità di riscaldamento dell'ambiente da climatizzare e/o comprende una valvola a quattro vie atta collegare alternativamente all'ingresso del compressore l'uscita del primo (10) o del secondo (20) scambiatore di calore, e l'uscita del compressore all'ingresso del secondo (20) o del primo (10) scambiatore di calore.
- 4. Apparecchio secondo qualsiasi rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che comprende una scheda (400) di controllo e regolazione atta a commutare il funzionamento dell'apparecchio condizionatore da una funzione all'altra ed a controllare le diverse modalità di funzionamento stesse; detta scheda di controllo (400) essendo connessa a mezzi di azionamento della paratia mobile (34) dalla posizione di chiusura del condotto di deviazione (32) alla posizione di chiusura della bocca di scarico (le).
- 5. Apparecchio secondo qualsiasi rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che nella modalità di funzionamento in deumidificazione la paratia mobile (34) è portata in una posizione corrispondente ad una maggiore o minore apertura rispettivamente della bocca di scarico (le) o del condotto di deviazione (32).
- 6. Apparecchio secondo la rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che detta posizione è variabile durante il funzionamento in funzione della temperatura e/o dell'umidità relativa dell'aria ambiente.
- 7. Apparecchio secondo la rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che la scheda (400) di controllo è programmata per controllare e modulare la posizione della paratia mobile in funzione della temperatura e/o dell'umidità relativa richiesta/e per l'aria ambiente.
- 8. Apparecchio secondo qualsiasi rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che comprende almeno un sensore di temperatura dell'aria dell'ambiente da climatizzare e/o almeno un sensore dell'umidità relativa dell'aria dell'ambiente da climatizzare connessi alla scheda (400) di controllo e atti ad emettere corrispondenti segnali da inviare alla scheda (400) stessa per la regolazione della posizione della paratia mobile (34).
- 9. Apparecchio secondo la rivendicazione 7 caratterizzato dal fatto che comprende almeno un sensore di temperatura dell'aria miscelata presente nel volume (30) di miscelazione e/o almeno un sensore dell'umidità relativa dell'aria miscelata presente nel volume (30) di miscelazione, connessi alla scheda (400) di controllo.
- 10. Apparecchio secondo la rivendicazione 8, 9 e 11 caratterizzato dal fatto che detta modulazione della posizione della paratia mobile è attuata in funzione di segnali ricevuti dagli uno o più sensori di rilevazione della temperatura e/o dell'umidità relativa dell'ambiente da climatizzare e/o di segnali ricevuti dagli uno o più sensori di rilevazione della temperatura e/o dell'umidità relativa dell'aria nel volume di miscelazione (30).
- 11. Apparecchio secondo qualsiasi rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che comprende un tubo (ld) di evacuazione dell'aria esausta, collegato alla bocca di scarico (le) dell'aria esausta, il quale termina all'esterno dell'ambiente da climatizzare.
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