ITMI961756A1

ITMI961756A1 - Frigorifero con evaporatore a duplice ciclo in condivisione di tempo

Info

Publication number: ITMI961756A1
Application number: IT96MI001756A
Authority: IT
Inventors: Jae Hyun Cho
Original assignee: Lg Electronics Inc
Priority date: 1995-08-17
Filing date: 1996-08-14
Publication date: 1998-02-14
Also published as: ITMI961756A0; KR0155646B1; KR970011689A; IT1283807B1; US5758510A

Description

DESCRIZIONE

Della Domanda di Brevetto per Invenzione Industriale dal Titolo:

“Frigorifero con evaporatore a duplice ciclo in condivisione di tempo”

Sfondo dell’Invenzione

La presente invenzione riguarda un frigorifero, più particolarmente un frigorifero con evaporatore a duplice ciclo in condivisione di tempo in cui può essere evitato il deflusso di refrigerante in un compressore.

Il frigorifero comune, avente un solo evaporatore, non è economico perché il refrigerante viene evaporato al di sotto di -26°C per mantenere lo scomparto refrigerante e lo scomparto congelante a 3° e, rispettivamente, a -18°C. Tuttavia, nei frigoriferi con evaporatore a duplice ciclo in condivisione di tempo (TSDUET) in cui gli evaporatori sono nello scomparto refrigerante e nello scomparto congelante, l’evaporatore dello scomparto congelante evapora il fluido refrigerante a -24°C per mantenere lo scomparto congelante a -18°C e l’evaporatore dello scomparto refrigerante evapora il fluido refrigerante a 0-6°C per mantenere lo scomparto refrigerante a 3°C. Viene così migliorata l’efficienza del raffreddamento e possono essere evitati danni al compressore grazie alla riduzione della pressione che preme sul compressore.

La Fig. 1 è una vista schematica del sistema di refrigerazione di un frigorifero a ciclo TSDUET tradizionale. Come mostrato in figura, il compressore 1 è collegato al primo tubo capillare 3 attraverso un condensatore 2 in cui viene condensato il vapore refrigerante, avente alta pressione ed alta temperatura, e poi convertito in liquido refrigerante. Il primo tubo capillare 3 è collegato ad un separatore di fase 5 attraverso l’evaporatore 4 dello scomparto refrigerante. Nel separatore di fase 5 si formano due percorsi che sono collegati all’evaporatore 8 dello scomparto congelante e, rispettivamente, ad un commutatore 9 sensibile alla pressione dell’unità di controllo 6 del fluido refrigerante. Inoltre, l'evaporatore 8 dello scomparto congelante è collegato all'unità di controllo 6 del fluido refrigerante collegata al compressore 1.

Come mostrato in Fig. 2, il separatore di fase 5 è collegato all’evaporatore 4 dello scomparto refrigerante, al secondo tubo capillare 7 ed al compressore 1. Il separatore di fase è riempito di refrigerante, allo stato vapore e liquido, passato attraverso l’evaporatore 4 dello scomparto refrigerante.

Come mostrato nelle Figg. 1 e 2, il vapore refrigerante, ad alta pressione ed alta temperatura, compresso nel compressore 1, viene convertito in liquido refrigerante nel condensatore 2. Questo liquido refrigerante viene espanso nel primo tubo capillare 3 e poi convertito in vapore refrigerante mediante evaporazione nell’evaporatore 4 dello scomparto refrigerante. Il vapore refrigerante, evaporato nell'evaporatore 4 dello scomparto refrigerante ed il liquido refrigerante, appena passato l'evaporatore 4 dello scomparto refrigerante, defluiscono nel separatore di fase 5. Il vapore refrigerante è aspirato nel compressore 1 per essere compresso e poi condensato ancora nel condensatore 2, cosi che il vapore refrigerante viene convertito in liquido refrigerante. Il liquido refrigerante del separatore di fase 5 viene espanso ed evaporato nel secondo tubo capillare 7 e nell’evaporatore 8 dello scomparto congelante per raffreddare lo scomparto congelante stesso. Poi, il vapore, evaporato nell’evaporatore 8 dello scomparto congelante, defluisce anch’esso nel compressore 1.

Quindi, come indicato qui di seguito, il fluido refrigerante segue due percorsi.

Primo percorso: compressore 1 -> condensatore 2 → primo tubo capillare 3 → evaporatore 4 dello scomparto refrigerante → separatore di fase 5 → compressore 1.

Secondo percorso: compressore 1 → condensatore 2 → primo tubo capillare 3 → evaporatore 4 dello scomparto refrigerante -> separatore di fase 5 → secondo tubo capillare 7 → evaporatore 8 dello scomparto congelante → compressore 1.

Ora, il vapore separato nel separatore di fase 5 defluisce attraverso il primo percorso ed il liquido refrigerante defluisce attraverso il secondo percorso. L’unità di controllo 6 del fluido refrigerante determina il percorso del refrigerante. In altri termini, la pressione del vapore refrigerante evaporato nell’evaporatore 4 dello scomparto refrigerante è percepita dal commutatore 9, sensibile alla pressione, dell’unità di controllo 6 del refrigerante ed il percorso del refrigerante è determinato dall’unità di controllo 6 del refrigerante sulla base della pressione percepita, così che la pressione del vapore dell’evaporatore 4 dello scomparto refrigerante è controllata in modo da raffreddare lo scomparto refrigerante ad una adatta temperatura.

Nei suddetti percorsi, poiché il secondo percorso è determinato automaticamente dal primo percorso, il secondo percorso è aperto quando il primo percorso è chiuso. Così, nel ciclo TSDUET, il compressore 1 è spento od acceso a seconda della temperatura nello scomparto congelante ed il ciclo di variazione del percorso del refrigerante varia gradualmente a seconda della variazione della pressione. Quando il compressore 1 è controllato per raffreddare lo scomparto congelante a -18°C, il refrigerante evapora rapidamente nell’evaporatore 4 dello scomparto refrigerante perché il carico raffreddante è ampio nello stadio iniziale, cosi che la pressione dell’evaporatore 4 dello scomparto refrigerante diminuisce rapidamente e poi la pressione nel separatore di fase 5 aumenta rapidamente a causa della nuova variazione di percorso. Pertanto, i cicli di variazione dal primo al secondo percorso e dal secondo al primo diventano brevi. Ne risulta che piccole quantità di refrigerante defluiscono nell’evaporatore 8 dello scomparto refrigerante così che la caduta di temperatura dello scomparto congelante diviene trascurabile.

Poi, se viene gradualmente ridotto il carico raffreddante nello scomparto refrigerante perché diviene lungo il ciclo di variazione del percorso del refrigerante, aumenta la quantità di refrigerante che defluisce nell’evaporatore 8 dello scomparto congelante così che la temperatura nello scomparto congelante cade rapidamente.

Nel suddetto ciclo TSDUET, la conduzione del frigorifero è determinata dal carico raffreddante nello scompartimento refrigerante. Quando la pressione di evaporazione nello scomparto refrigerante si alza per regolare la temperatura dello scomparto refrigerante a 6°C o l'utilizzatore apre la porta, il periodo di funzionamento del primo percorso diviene lungo per l’aumento del carico raffreddante così che il separatore di fase 5 si riempie completamente di liquido refrigerante.

Come mostrato in Fig. 2, quando il separatore di fase 5 si riempie completamente di liquido refrigerante, la temperatura dell’evaporatore 4 dello scomparto refrigerante non scende, nonostante che il refrigerante defluisca attraverso il primo percorso, perché il liquido refrigerante defluisce nella tubazione di aspirazione 10 che è collegata al compressore 1. Cosi, il refrigerante non defluisce nell’evaporatore 8 dello scomparto congelante e la temperatura dello scomparto congelante non scende. Il refrigerante che defluisce nel compressore 1, attraverso la tubazione di aspirazione 10, causa il danneggiamento del compressore 1. Inoltre, a causa della bassa temperatura del liquido refrigerante, si generano gocce d’acqua sulla tubazione di aspirazione 10 e l’acqua viene poi raccolta nella parte inferiore del frigorifero.

Sommario dell’Invenzione

Uno scopo della presente invenzione è costituito da un frigorifero con evaporatore a duplice ciclo in condivisione di tempo in cui può essere evitato il danneggiamento del compressore bloccando il liquido refrigerante nel compressore.

Un altro scopo dell’invenzione è costituito da un frigorifero con evaporatore a duplice ciclo in condivisione di tempo in cui può essere evitata la raccolta di acqua sul fondo del frigorifero, acqua dovuta alla formazione di gocce d’acqua sulla superficie della tubazione di aspirazione.

Per raggiungere lo scopo, la presente invenzione comprende un compressore per comprimere un vapore refrigerante, avente alta temperatura ed alta pressione, un condensatore per condensare il vapore refrigerante e convertirlo allo stato liquido, un primo tubo capillare collegato al condensatore per espandere il liquido refrigerante, un evaporatore dello scomparto refrigerante collegato al primo tubo capillare per far evaporare il liquido refrigerante, un separatore di fase nel quale defluisce il vapore refrigerante evaporato nell’evaporatore dello scomparto refrigerante ed il liquido refrigerante passato attraverso l'evaporatore dello scomparto congelante, un’unità di controllo del refrigerante collegata al separatore di fase attraverso la tubazione di aspirazione, in cui il vapore refrigerante defluisce dal separatore di fase, mezzi per prevenire il deflusso del liquido refrigerante, attraverso la tubazione di aspirazione, nel compressore montato alla fine di detto separatore di fase, un secondo tubo capillare per far espandere il liquido refrigerante che vi è defluito dal separatore di fase, ed un evaporatore dello scomparto congelante per evaporare il liquido refrigerante defluito dal secondo tubo capillare. L’unità di controllo del refrigerante è collegata anche all’evaporatore dello scomparto congelante cosi che vi defluisca il vapore refrigerante evaporato nell’evaporatore dello scomparto congelante. Un commutatore sensibile alla pressione, montato sull'unità di controllo del refrigerante, sente la pressione del vapore refrigerante che vi defluisce provenendo dai separatore di fase così che l’unità di controllo del refrigerante determina il percorso del separatore di fase.

I mezzi che prevengono l’ingresso del flusso comprendono unità di attacco e cappellotto in modo da prevenire il deflusso del liquido refrigerante nel compressore attraverso la tubazione di aspirazione perché se il separatore di fase è completamente pieno di liquido refrigerante il cappellotto si chiude per spinta idrostatica del liquido refrigerante.

Breve Descrizione dei Disegni

La Fig. 1 è una vista schematica del frigorifero con evaporatore a duplice ciclo in condivisione di tempo tradizionale.

La Fig. 2 è una vista che mostra un separatore di fase del frigorifero con evaporatore a duplice ciclo in condivisione di tempo tradizionale.

La Fig. 3a è una vista che mostra un separatore di fase del frigorifero con evaporatore a duplice ciclo in condivisione di tempo secondo la presente invenzione.

La Fig. 3b è una vista che mostra il cappellotto del frigorifero con evaporatore a duplice ciclo in condivisione di tempo secondo la presente invenzione.

La Fig. 4 è un diagramma di flusso del frigorifero con evaporatore a duplice ciclo in condivisione di tempo secondo la presente invenzione.

Descrizione Dettagliata dell’Invenzione

Con riferimento alle Figg. 1 e 3, il compressore 1 è collegato al primo tubo capillare 3 attraverso un condensatore 2 in cui viene condensato il vapore refrigerante avente alta pressione ed alta temperatura. Il primo tubo capillare 3 è collegato ad un separatore di fase 5 attraverso l’evaporatore 4 dello scomparto refrigerante. Dal separatore di fase 5 si dipartono due percorsi che lo collegano, rispettivamente, all’evaporatore 8 dello scomparto congelante ed a un commutatore 9, sensibile alla pressione, dell’unità 6 di controllo del refrigerante. Inoltre, l’evaporatore 8 dello scomparto congelante è collegato all’unità 6 di controllo del refrigerante collegata al compressore 1.

La tubazione di aspirazione 10, che forma il percorso che unisce il separatore di fase 5 e l'unità 6 di controllo del refrigerante, è estruso all'interno del separatore di fase 5. L'unità di attacco 11 viene formata all'estremità della tubazione di aspirazione 10 all’interno del separatore di fase 5. Sull’unità di attacco 11 è collegato il cappellotto 12. Quando il separatore di fase 5 è completamente pieno di liquido refrigerante, il cappellotto 12 chiude la tubazione di aspirazione 10 per spinta idrostatica del liquido refrigerante. Il vapore refrigerante, compresso nel compressore 1, viene convertito in refrigerante liquido nel condensatore 2. Questo liquido refrigerante si espande nel primo tubo capillare 3 e si converte in vapore refrigerante per evaporazione nell’evaporatore 4 dello scomparto refrigerante. Il vapore refrigerante evaporato nell’evaporatore 4 dello scomparto refrigerante ed il liquido refrigerante, che è appena passato attraverso l’evaporatore 4 dello scomparto refrigerante, defluiscono nel separatore di fase 5. Il vapore refrigerante viene aspirato e compresso nel compressore 1 e, poi, ancora condensato nel condensatore 2 così che il vapore refrigerante viene convertito in liquido refrigerante. Nel separatore di fase 5, il liquido refrigerante si espande ed evapora nel secondo tubo capillare 7 e nell’evaporatore 8 dello scomparto congelante per raffreddare lo scomparto congelante. Il vapore refrigerante, evaporato nell'evaporatore 8 dello scomparto congelante, defluisce anch’esso nel compressore 1. Poi, questo processo si ripete.

Con l'aumentare del carico raffreddante, il periodo di funzionamento del primo percorso (compressore 1 -» condensatore 2 → primo tubo capillare 3 -> evaporatore 4 dello scomparto refrigerante -» separatore di fase 5 → compressore 1) si allunga. Pertanto, il separatore di fase 5 si riempie di liquido refrigerante per alzare il livello del liquido refrigerante. Il cappellotto 12, mostrato in Fig. 3b, chiude la tubazione di aspirazione 10 per spinta idrostatica del liquido refrigerante così che il liquido refrigerante non può defluire nella tubazione di aspirazione 10.

La Fig. 4 è un diagramma di flusso del frigorifero con evaporatore a duplice ciclo in condivisione di tempo secondo la presente invenzione. Come mostrato in figura, il cappellotto chiude la tubazione di aspirazione 10 per spinta idrostatica cosicché diminuisce la pressione di aspirazione del compressore 1 quando il carico di raffreddamento aumenta nello scomparto refrigerante. Allo stesso tempo, il liquido refrigerante viene alimentato all'evaporatore 4 dello scomparto di congelamento dalla differenza di pressione nel separatore di fase 5. Così, il livello del liquido refrigerante nel separatore di fase 5 cala ed il cappellotto 12 apre la tubazione di aspirazione 10 per il normale funzionamento. Pertanto, quando il carico di raffreddamento aumenta ancora, si ripete la suddetta operazione.

Nel suddetto frigorifero con evaporatore a duplice ciclo in condivisione di tempo, possono essere evitati danneggiamenti al compressore e diminuisce il consumo di potenza perché viene impedito il deflusso del liquido refrigerante nel compressore dal cappellotto montato sul tubo di aspirazione.

Anche se è stata descritta la forma di attuazione preferita della presente invenzione, la persona esperta del ramo si renderà conto che è possibile apportare delle modifiche senza discostarsi dallo spirito dell'invenzione.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Un frigorifero con evaporatore a duplice ciclo in condivisione di tempo comprendente: un compressore per comprimere un refrigerante ; un condensatore per condensare il vapore refrigerante e convertirlo allo stato liquido, detto condensatore essendo collegato a detto compressore; un primo tubo capillare per far espandere detto liquido refrigerante, detto primo tubo capillare essendo collegato a detto condensatore; un primo evaporatore per far evaporare detto liquido refrigerante, detto primo evaporatore essendo collegato a detto primo tubo capillare; un separatore di fase per separare detto refrigerante in liquido refrigerante e vapore refrigerante, detto separatore di fase essendo collegato a detto primo evaporatore attraverso una tubazione di aspirazione; mezzi per prevenire il deflusso di detto liquido refrigerante in detto compressore, detti mezzi di prevenzione essendo montati su detta tubazione di aspirazione; un secondo tubo capillare per far espandere detto liquido refrigerante, detto secondo tubo capillare essendo collegato a detto separatore di fase; un secondo evaporatore per far evaporare detto liquido refrigerante, detto secondo evaporatore essendo collegato a detto secondo tubo capillare; e un’unità di controllo del refrigerante per determinare il percorso di detto refrigerante, detta unità di controllo del refrigerante essendo collegata a detto separatore di fase ed a detto secondo evaporatore.
2. Un frigorifero con evaporatore a duplice ciclo in condivisione di tempo secondo la rivendicazione 1 , comprendente anche un commutatore sensibile alia pressione per percepire la pressione di detto vapore refrigerante evaporato in detto primo evaporatore, detto commutatore sensibile alla pressione essendo collegato a detto separatore di fase.
3. Un frigorifero con evaporatore a duplice ciclo in condivisione di tempo secondo la rivendicazione 1, in cui detto primo evaporatore comprende l’evaporatore dello scomparto refrigerante.
4. Un frigorifero con evaporatore a duplice ciclo in condivisione di tempo secondo la rivendicazione 1, in cui detto secondo evaporatore comprende l’evaporatore dello scomparto congelante.
5. Un frigorifero con evaporatore a duplice ciclo in condivisione di tempo secondo la rivendicazione 1 , in cui detti mezzi di prevenzione comprendono: un'unità di attacco formata in detta tubazione di aspirazione; ed un cappellotto su detta unità d’attacco.
6. Un frigorifero con evaporatore a duplice ciclo in condivisione di tempo comprendente: mezzi per condensare un refrigerante e convertirlo così in refrigerante liquido; mezzi per raffreddare uno scomparto refrigerante, i mezzi di raffreddamento essendo collegati ai mezzi di condensazione; mezzi per separare le fasi di detto refrigerante, i mezzi per separare le fasi essendo collegati a detti mezzi raffreddanti di detto scomparto refrigerante attraverso una tubazione di aspirazione; mezzi per prevenire il deflusso di detto liquido refrigerante in detta tubazione di aspirazione, detti mezzi di prevenzione essendo formati su detta tubazione di aspirazione; mezzi per raffreddare uno scomparto congelante, i mezzi raffreddanti essendo collegati ai mezzi di separazione di fase; mezzi per controllare il refrigerante così da determinare il percorso di detto refrigerante, i mezzi di controllo essendo collegati ai mezzi di raffreddamento dello scomparto refrigerante ed ai mezzi di raffreddamento dello scomparto congelante.
7. Un frigorifero con evaporatore a duplice ciclo in condivisione di tempo secondo la rivendicazione 6, in cui detti mezzi di prevenzione comprendono: un’unità di attacco formata in detta tubazione di aspirazione; ed un cappellotto su detta unità d’attacco.
8. Un frigorifero con evaporatore a duplice ciclo in condivisione di tempo secondo la rivendicazione 6, in cui detti mezzi di raffreddamento dello scomparto refrigerante comprendono: un tubo capillare per far espandere detto refrigerante, detto tubo capillare essendo collegato a detto condensatore; e un evaporatore per evaporare detto refrigerante, detto evaporatore essendo collegato a detto capillare.
9. Un frigorifero con evaporatore a duplice ciclo in condivisione di tempo secondo la rivendicazione 6, in cui detti mezzi di prevenzione comprendono: un’unità di attacco formata in detta tubazione di aspirazione; ed un cappellotto su detta unità d’attacco.
10. Un frigorifero con evaporatore a duplice ciclo in condivisione di tempo secondo la rivendicazione 6, in cui detti mezzi di raffreddamento dello scomparto congelante comprendono: un tubo capillare per far espandere detto refrigerante, detto tubo capillare essendo collegato a detti mezzi di separazione di fase; e un evaporatore per evaporare detto liquido refrigerante, detto evaporatore essendo collegato a detto capillare.
11. Un frigorifero con evaporatore a duplice ciclo in condivisione di tempo secondo la rivendicazione 6, in cui detti mezzi di controllo del refrigerante comprendono: un commutatore sensibile alla pressione per percepire la pressione di detto vapore refrigerante, detto commutatore sensibile alla pressione essendo collegato a detti mezzi di separazione di fase; e un'unità di controllo del refrigerante per determinare il percorso di detto refrigerante sulla base della pressione percepita da detto commutatore sensibile alla pressione.
12. Un sistema di separazione di fase di un frigorifero con evaporatore a duplice ciclo in condivisione di tempo comprendente: un separatore di fase per separare le fasi del refrigerante in refrigerante allo stato vapore ed allo stato liquido, detto separatore di fase essendo collegato all’evaporatore di uno scomparto refrigerante per raffreddare uno scomparto refrigerante, all’evaporatore di uno scomparto congelante per raffreddare uno scomparto congelante, ed a un compressore attraverso una tubazione di aspirazione; e mezzi per prevenire il deflusso di liquido refrigerante in detto compressore, i mezzi di prevenzione essendo formati su detta tubazione di aspirazione.
13. Un sistema di separazione di fase di un frigorifero con evaporatore a duplice ciclo in condivisione di tempo secondo la rivendicazione 12, in cui detti mezzi di prevenzione comprendono: un’unità di attacco formata ad un’estremità di detta tubazione di aspirazione; ed un cappellotto su detta unità d’attacco.