ITPN980057A1 - REFRIGERATOR AND / OR FREEZER WITH A MICROPROCESSOR FOR THE REGULATION OF THE TEMPERATURE AND THE CONTROL OF THE - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
del brevetto per invenzione industriale avente per titolo: "APPARECCHIO FRIGORIFERO E/0 CONGELATORE CON UN MICRQPROCES-SORE PER LA REGOLAZIONE DELLA TEMPERATURA ED IL CONTROLLO DEL PROCESSO DI SBRINAMENTO" of the patent for industrial invention entitled: "REFRIGERATOR AND / 0 FREEZER WITH A MICRQPROCES-SORE FOR THE REGULATION OF THE TEMPERATURE AND THE CONTROL OF THE DEFROSTING PROCESS"
L’invenzione si riferisce ad un apparecchio -frigorifero e/o congelatore provvisto di un microprocessore per la regolazione della temperatura e per il controllo del processo di sbrinamento. The invention refers to a refrigerator and / or freezer appliance equipped with a microprocessor for adjusting the temperature and for controlling the defrosting process.
Alla stato della tecnica sono noti apparecchi -frigoriferi provvisti di dispositivi elettronici di regolazione che di norma comprendono un microprocessore. In occasione della segnalazione di una richiesta di -freddo, vale a dire al raggiungimento, di norma, di una temperatura dell’aria nel vano refrigerazione che e’ specifica dell’apparecchio oppure al raggiungimento di una temperatura all’evaporatore che e specifica del l'apparecchi o, tali dispositivi di regolazione inseriscono una macchina frigorigena che mette in movimento un circuito con agente frigorigeno, mentre, una volta coperto in misura adeguata il fabbisogno di freddo, disinseriscono la macchina frigorigena in corrispondenza di una temperatura normalmente più fredda. In the state of the art there are known refrigeration appliances provided with electronic regulation devices which usually comprise a microprocessor. When a cold request is signaled, that is to say when an air temperature in the refrigeration compartment is normally reached which is specific to the appliance or when a temperature at the evaporator is reached which is specific to the The apparatus or, such adjustment devices switch on a refrigerating machine which sets in motion a circuit with refrigerating agent, while, once the cooling requirement has been adequately covered, they switch off the refrigerating machine at a normally colder temperature.
In questo contesto, viene definito un ciclo di regolazione il periodo di tempo che passa da un inserimento della macchina frigorifera ad un nuovo inserimento della stessa successivo all'arresto della macchina intervenuto tra i due inserimenti. Allo stato della tecnica si e' dimostrato positivo un sistema di regolazione in base alla temperatura dell'aria nella cella del frigorifero, in quanto nel vano stesso si raggiunge con la massima precisione e con minime differenze la temperatura impostata con un termostato. In this context, a regulation cycle is defined as the period of time that passes from an insertion of the refrigeration unit to a new insertion of the same following the stopping of the machine intervened between the two insertions. In the state of the art, a regulation system based on the temperature of the air in the refrigerator compartment has proved to be positive, since in the compartment itself the temperature set with a thermostat is reached with maximum precision and with minimal differences.
Fondamentalmente, in un apparecchio frigorifero e/o congelatore si presenta il problema della formazione di brina e di ghiaccio sui componenti che creano il freddo, ad esempio sul l'evaporatore, e ciò' a causa dell'umidità' che si condensa sulle superfici refrigerate, per cui si rende necessario lo sbrinamento ad intervalli regolari di tali componenti. Questa fase di sbrinamento e' indispensabile se non si vuole incorrere in perdite considerevoli di rendimento in seguito alla formazione di un blocco di ghiaccio sempre piu' spesso. Basically, in a refrigerator and / or freezer appliance there is the problem of the formation of frost and ice on the components that create the cold, for example on the evaporator, and this 'due to the humidity' that condenses on the refrigerated surfaces. , for which it is necessary to defrost these components at regular intervals. This defrosting phase is essential if you do not want to incur considerable losses in performance due to the formation of an increasingly thick block of ice.
La fase di sbrinamento ha luogo opportunamente durante il periodo di fermata tra i due inserimenti della macchina frigorifera. Lo sbrinamento si effettua innalzando la temperatura oltre il punto di congelamento dell'acqua nei componenti generatori del freddo, e in questo contesta sono note soluzioni che prevedono la presenza o l'assenza di un sistema di riscaldamento supplementare integrato nella cella frigorifera. L'istante in cui avviare la fase di sbrinamento può' essere stabilito dopo ogni fase di fuzionamento della macchina oppure anche in base ad un momento stabilito dal dispositivo di regolazione elettronico. The defrosting phase conveniently takes place during the stop period between the two insertions of the refrigeration unit. Defrosting is carried out by raising the temperature beyond the freezing point of the water in the cold generating components, and in this context solutions are known which provide for the presence or absence of an additional heating system integrated in the cold room. The instant in which to start the defrosting phase can be established after each operation phase of the machine or also on the basis of a moment established by the electronic regulation device.
Cosi', ad esempio, nel DE-OS 41 15 359 e' resa nota la soluzione secondo la quale in un sistema di sbrinamento per un apparecchio frigorifera dotato di una porta e' previsto, un evaporatore soggetto alla copertura con la brina il quale va sbrinato tramite il dispositivo di sbrinamento controllato. Per garantire un ciclo di sbrinamento con risparmio di energia adeguato alle condizioni di esercizio, la durata del periodo di formazione della brina dopo il quale si deve eseguire di nuovo una fase di sbrinamento viene con trollata in funzione della durata della circolazione attiva dell'agente refrigerante e inoltre delle modalità di apertura della porta. Thus, for example, DE-OS 41 15 359 discloses the solution according to which in a defrosting system for a refrigeration appliance equipped with a door, an evaporator subject to covering with frost is provided defrosted by means of the controlled defrost device. To ensure an energy-saving defrost cycle appropriate to the operating conditions, the duration of the frost formation period after which a defrosting phase must be performed again is controlled according to the duration of the active circulation of the cooling agent. and also of the door opening methods.
Per assicurare uno sbrinamento sufficiente anche con qualsiasi condizione ambientale ( classi di clima), gli apparecchi frigoriferi dotati di dispositivo elettronico di regol azione che prevede il pilotaggio in funzione della temperatura dell’aria presente nel vano refrigerante necessitano, oltre che di un sensore di temperatura dell ’aria, anche di un ulterire termosensore Questo ulteriore termosensare viene a tale proposito integrato di norma nell’evaporatore e contribuisce, grazie al rilevamento diretto della temperatura dell’evaporatore, affinché’ l’evaporatore venga liberato dalla brina durante una fase di sbrinamento. To ensure sufficient defrosting even in any environmental condition (climate classes), refrigeration appliances equipped with an electronic regulation device that provides for piloting according to the temperature of the air present in the refrigerating compartment require, in addition to a temperature sensor of the air, even of an additional temperature sensor. This additional temperature sensor is usually integrated in the evaporator for this purpose and contributes, thanks to the direct detection of the evaporator temperature, to the evaporator being freed of frost during a defrosting phase.
Tale ulteriore sensore comporta tuttavia maggiori oneri come costo intrinseca e come operazioni di montaggio nella produzione di un apparecchio frigorifero. Si aggiunga, inoltre, che questo ulteriore sensore deve soddisfare rispetto ad altri sensori requisiti piu’ severi, in quanto almeno in occasione di ogni fase di sbrinamento deve passare attraverso il punto di congelazione dell’acqua. However, this further sensor entails greater costs as an intrinsic cost and as assembly operations in the production of a refrigerating appliance. It should also be added that this additional sensor must meet more stringent requirements than other sensors, as at least during each defrost phase it must pass through the freezing point of the water.
L’invenzione si pone quindi il compito di descrivere un apparecchio frigorifero e/o congelatore nel quale e’ possibile fare a meno di tale sensore supplementare pur assicurando un efficace sbrinamento dei componenti generatori del freddo. The invention therefore has the task of describing a refrigerator and / or freezer in which it is possible to do without this additional sensor while ensuring effective defrosting of the cold generating components.
In un apparecchio frigorifero e/o congelatore del tipo in precedenza citato tale compito viene assolto, nello spirito dell’invenzione, prevedendo un microprocessore per la regolazione della temperatura e per il controllo delle -fasi di sbrinamento nonché' un termosensore installato nella cella, per cui grazie al microprocessore e’ possibile calcolare in base al periodo di -funzionamento e al periodo di arresto di una macchina -frigorifera la sua durata relativa di inserimento, e per cui grazie al microprocessore e' possibile prestabi 1ire, in presenza di un segnale per l'avvio di una fase di sbrinamento e partendo da questa durata relativa di inserimento e dalla temperatura prestabilita impostata, una durata del periodo di sbrinamento ed una temperatura massima ammessa al termosensore durante lo svolgimento di detto periodo di tempo. In a refrigerator and / or freezer appliance of the type mentioned above, this task is accomplished, in the spirit of the invention, by providing a microprocessor for regulating the temperature and for controlling the defrosting phases as well as a thermosensor installed in the cell, for which, thanks to the microprocessor, it is possible to calculate on the basis of the operating period and the stop period of a refrigerator its relative duration of insertion, and for which thanks to the microprocessor it is possible to pre-settle, in the presence of a signal for the start of a defrosting phase and starting from this relative activation duration and the preset pre-set temperature, a duration of the defrosting period and a maximum temperature admitted to the thermo-sensor during the development of said period of time.
E’ in tal modo possibile, valutando parametri specifici della macchina, far in modo che l ’evaporatore inserito nel circuito frigorigena venga di tanto in tanto sottoposto a fasi di sbrinamento automatico facendo a meno di un separato sensore della temperatura all'evaporatore. E nonostante questa rinuncia si garantisce tuttavia che in occasione di ogni fase di sbrinamento l’evaporatore nella sua qualità' di generatore di freddo viene liberato dal ghiaccio e che la temperatura del vano refrigerato non viene innalzata piu’ di quel tanto strettamente necessario per assicurare lo sbrinamento. In this way, by evaluating specific parameters of the machine, it is possible to ensure that the evaporator inserted in the refrigeration circuit is occasionally subjected to automatic defrosting phases without having to use a separate evaporator temperature sensor. And despite this renunciation, however, it is guaranteed that during each defrosting phase the evaporator in its capacity as a cold generator is freed from ice and that the temperature of the refrigerated compartment is not raised more than strictly necessary to ensure the defrost.
In un opportuno perfezionamento dell'invenzione si associa al microprocessore un elemento di memoria dal quale, assumendo come nota la durata relativa di inserimento e la temperatura teorica impostata, si possono ricavare la durata della fase di sbrinamento e la temperatura massima ammessa. La durata della fase di sbrinamento e la temperatura massima ammessa possono a questo proposito essere memorizzate, sul tipo di un diagramma caratteristico, quali funzioni della durata relativa di inserimento e della temperatura teorica impostata. I dati memorizzati nel diagramma caratteristi co sono di norma valori empirici ricavati appunto con criteri empirici. Tendenzialmente, avviene che data una durata di inserimento comparati vamente inferiore e/o una temperatura teorica impostata comparativamente maggiore, la durata della fase di sbrinamento risulta comparativamente corta e la temperatura massima ammessa corrisponde all 'incirca alla temperatura teorica impastata. Viceversa, e' opportuno che, data una durata relativa di inserimento comparativamente maggiore e/o una temperatura teorica impostata comparativamente piu’ bassa, la durata della fase di sbrinamento sia comparativamente piu’ lunga e la temperatura massima ammessa si collochi di poco al di sopra della temperatura teorica impostata. In a suitable improvement of the invention, a memory element is associated with the microprocessor from which, assuming the relative insertion duration and the theoretical set temperature as known, the duration of the defrosting phase and the maximum admissible temperature can be obtained. The duration of the defrost phase and the maximum admitted temperature can be stored in this regard, on the type of a characteristic diagram, as functions of the relative activation duration and the theoretical set temperature. The data stored in the characteristic diagram are usually empirical values obtained precisely with empirical criteria. Generally, it happens that given a comparatively lower activation duration and / or a comparatively higher theoretical temperature set, the duration of the defrosting phase is comparatively short and the maximum permissible temperature corresponds approximately to the theoretical temperature mixed. Conversely, given a comparatively longer relative activation duration and / or a comparatively lower theoretical temperature set, the duration of the defrost phase is comparatively longer and the maximum permitted temperature is slightly above of the theoretical set temperature.
In alternativa a ciò’ si prevede che al microprocessore sia associato un elemento di memoria, nel quale viene archiviata una funzione matematica tramite la quale, partendo dalla durata relativa di inserimento nota e dalla temperatura massima ammessa nota e’ possibile calcolare la durata della fase di sbrinamento e la temperatura massima ammessa. As an alternative to this, a memory element is associated with the microprocessor, in which a mathematical function is stored through which, starting from the known insertion duration and the known maximum admissible temperature, it is possible to calculate the duration of the defrost and the maximum allowed temperature.
Come per il diagramma caratteristico in precedenza descritto, in questa variante i valori empirici che si ricavano vengono convertiti in una -funzione matematica che stando ai risultati riproduce la tendenza in precedenza descritta. As for the characteristic diagram previously described, in this variant the empirical values obtained are converted into a mathematical function which, according to the results, reproduces the trend previously described.
Ai -fini del funzionamento regolare dell'apparecchio e' particolarmente importante il criterio secondo il quale la fase di sbrinamento viene conclusa una volta trascorso il periodo di sbrinamento e/o e’ stata raggiunta la temperatura massima ammessa. For the regular operation of the appliance, the criterion according to which the defrost phase is concluded once the defrost period has elapsed and / or the maximum permitted temperature has been reached is particularly important.
Secondo un ulteriore perfezionamento preferito dell’invenzione si prevede che una volta presente il segnale per l’avvio della fase di sbrinamento, questa viene iniziata solo se la durata relativa di inserimento rimane prefettamente costante lungo l’arco di numerosi cicli di regolazione immediatamente precedenti, preferibilmente da 2 a 10 cicli di regolazione, oppure se e’ passato un periodo di tempo durante il quale risulta tollerabile un ritardo della fase di sbrinamento. La perfetta costanza di cicli di regolazione immediatamente precedenti e’ per il microprocessore una segnalazione di conferma che grandezze di disturbo, come ad esempio l'immagazzinamento o il prelievo di articoli da refrigerare non hanno avuto nessuna influenza, oppure influenza del tutto trascurabile sulla temperatura della cella frigorifera e che quindi la determinazione della -fase di sbrinamento e della temperatura massima ammessa, indispensabili per avere uno sbrinamento efficace, può' effettuarsi senza alcun errore. According to a further preferred improvement of the invention, it is envisaged that once the signal for the start of the defrosting phase is present, this is started only if the relative duration of activation remains perfectly constant over the arc of numerous immediately preceding regulation cycles. preferably from 2 to 10 adjustment cycles, or if a period of time has elapsed during which a delay in the defrosting phase is tolerable. The perfect constancy of immediately preceding regulation cycles is for the microprocessor a confirmation signal that disturbing quantities, such as for example the storage or removal of items to be refrigerated, have had no influence, or a completely negligible influence on the temperature of the cold room and that therefore the determination of the defrost phase and the maximum admitted temperature, indispensable for effective defrosting, can be carried out without any error.
Contemporaneamente e' installata pero' un dispositivo di protezione, in modo che indipendentemente da una durata relativa di inserimento perfettamente costante viene avviata una -fase di sbrinamento se e’ passata un periodo -fisso prestabilito di refrigerazione. La durata dello sbrinamento e la temperatura massima ammessa vengono in questo caso determinate in base alle condizioni al momento prevalenti. In un'altra -forma di perfezionamento dell'invenzione si prevede che il microprocessore memorizzi la durata di una fase di sbrinamento se durante questa fase non e’ avvenuta alcuna apertura della porta. Se, quindi, durante una fase di sbrinamento e’ stata aperta la porta, allora la durata effettiva della fase di sbrinamento viene impostata sull’ultima durata della fase di sbrinamento durante la quale non e’ stata mai aperta la porta. At the same time, however, a protection device is installed, so that regardless of a perfectly constant relative duration of activation, a defrost phase is started if a fixed pre-set refrigeration period has passed. The duration of the defrost and the maximum allowed temperature are in this case determined on the basis of the conditions prevailing at the time. In another form of improvement of the invention, the microprocessor is expected to memorize the duration of a defrost phase if no door opening occurred during this phase. If, therefore, the door has been opened during a defrost phase, then the actual duration of the defrost phase is set to the last duration of the defrost phase during which the door has never been opened.
Altre versioni preferenziali delle invenzioni sono da ricavare dalle altre sottorivendicazioni. Other preferential versions of the inventions are to be derived from the other sub-claims.
Esempi di forme di realizzazione dell’invenzione vengono illustrati facendo ricorso a un disegno. Questi mostra schematicamente un apparecchio frigorifero 2 comprendente una cella 4 da refrigerare, dietro la cui parete posteriore e' installato un evaporatore (6) qui indicato mediante tratteggio. L'evaporatore 6 viene interessato da un agente refrigerante alimentato da un compressore a anch'esso illustrato tratteggiato. L’apparecchio -frigorifero 2 dispone, inoltre, di piani di appoggio 10, di un regolatore rotativo 12 per l'impostazione della temperatura prestabilita Tsoll e di un sensore della temperatura dell'aria 14 destinato a misurare la temperatura reale T ist. Examples of embodiments of the invention are illustrated using a drawing. This schematically shows a refrigerating appliance 2 comprising a cell 4 to be refrigerated, behind the rear wall of which an evaporator (6) is installed, indicated here by dotted lines. The evaporator 6 is affected by a refrigerating agent fed by a compressor a which is also illustrated with dashed lines. The refrigerator-appliance 2 also has support surfaces 10, a rotary regulator 12 for setting the preset Tsoll temperature and an air temperature sensor 14 intended to measure the actual temperature T ist.
L'apparecchio frigorifero dispone, inoltre, di un sistema elettronico di regolazione comprendete un microprocessore 16 con associata memoria 18. Il microprocessore 16 riceve, in qualità' di grandezze di ingresso, la temperatura prestabilita Tsoll e la temperatura reale Tist e assegna al compressore 8 un periodo di funzionamento tein ed un periodo di arresto taus. In base al periodo di funzionamento e al periodo di arresto il microprocessore 16 calcola inoltre la durata relativa di inserimento ED del compressore 8 che viene definito rapporto tra il periodo di funzionamento tein e la somma del periodo di funzionamento tein con il periodo di arresto taus. The refrigerating appliance also has an electronic regulation system comprising a microprocessor 16 with associated memory 18. The microprocessor 16 receives, as input quantities, the predetermined temperature Tsoll and the real temperature Tist and assigns to the compressor 8 a period of operation tein and a period of stop taus. On the basis of the operating period and the stopping period, the microprocessor 16 further calculates the relative duration of activation ED of the compressor 8 which is defined as the ratio between the operating period tein and the sum of the operating period tein with the stopping period taus.
Se il microprocessore 16 rileva ara che sussistono le condizioni per avviare una fase di sbrinamento dell’evaporatore 6, viene allora determinata l’attuale temperatura prestabilita TSol l impostata e l'attuale durata relativa di inserimento ED, e con queste grandezze si richiamano dalla memoria 18 le rispettive grandezze relative alla durata dello sbrinamento tabtau memorizzata in un diagramma caratteri stico e alla temperatura massima ammessa tmax al sensore per l'aria 14. La -fase di sbrinamento viene allora iniziata immediatamente per concludersi poi quando la temperatura reale e’ uguale alla temperatura massima ammessa tmax e/o quando si arriva al termine del periodo di sbrinamento tabt.au. If the microprocessor 16 detects that the conditions exist to start a defrosting phase of the evaporator 6, then the current preset temperature TSol l set and the current relative duration of activation ED are determined, and these quantities are recalled from the memory 18 the respective quantities relating to the duration of the tabtau defrost memorized in a characteristic diagram and to the maximum admitted temperature tmax at the air sensor 14. The defrost phase is then started immediately and ends when the real temperature is equal to the maximum allowed temperature tmax and / or when the defrosting period is reached tabt.au.
Come alternativa e' possibile prevedere che per porre termine alla -fase di sbrinamento basti anche solo il verificarsi di una delle due condizioni in precedenza citate. Inoltre, si può' prevedere che la -fase di sbrinamento venga avviata solo se la durata relativa di inserimento ED e' rimasta perfettamente costante per molti cicli di regolazione immediatamente precedenti. A questo proposito e' opportuno che il periodo di osservazione preveda da 2 a 10 cicli di regolazione, preferendo comunque da 3 a 4 cicli. As an alternative, it is possible to provide that in order to terminate the defrost phase, even the occurrence of one of the two conditions previously mentioned is sufficient. Furthermore, it can be foreseen that the defrost phase is started only if the relative duration of activation ED has remained perfectly constant for many immediately preceding adjustment cycles. In this regard it is advisable for the observation period to include from 2 to 10 adjustment cycles, preferring in any case from 3 to 4 cycles.
In alternativa al diagramma caratteristica previsto nella memoria 18 si può' memorizzare in quella sede anche una funzione matematica che come grandezza d'ingresso abbia la temperatura teorica TSoll impostata e la durata relativa di inserimento ED e che come grandezza di uscita -fornisca la temperatura massima ammessa tmax e la durata della -fase di sbrinamento tabtau· As an alternative to the characteristic diagram provided in the memory 18, a mathematical function can also be stored in that location which, as an input quantity, has the theoretical temperature TSoll set and the relative duration of insertion ED and which, as an output quantity, provides the maximum temperature. allowed tmax and the duration of the defrost phase tabtau
Inoltre, e' possibile memorizzare nella memoria 18 anche l'ultima durata di una fase di sbrinamento non disturbata dall’apertura della porta, durata che può’ essere attivata se durante una -fase di sbrinamento avviata viene aperta la porta dell’apparecchio. Al posto del periodo di sbrinamento tabtau assegnata per questa -fase di sbrinamento in base al diagramma caratteri stico a tramite la funzione subentra allora questa durata della fase di sbrinamento che deriva dall’ultima durata di sbrinamento non disturbata dall’apertura della porta. In addition, it is also possible to memorize in memory 18 the last duration of a defrost phase not disturbed by the opening of the door, a duration that can be activated if the appliance door is opened during a defrost phase that has been started. Instead of the tabtau defrosting period assigned for this defrosting phase based on the characteristic diagram, this duration of the defrosting phase takes place through the function, which derives from the last defrosting duration not disturbed by the opening of the door.
Il sistema di regolazione della temperatura e di controllo dello sbrinamento teste’ descritto consente il perfetto sbrinamento a cicli regolari dell’evaporatore 6 senza ricorrere ad un termasensore aggiuntivo che rilevi la temperatura all ’evaporatore. Stando all’utilizzazione e alla valutazione di dati ottenuti empiricamente si ricava che questa soluzione permette la conversione di un sistema automatico di sbrinamento vantaggiosa in tema di costi e di dispendio di componenti. Le versioni qui sopra descritte si possono senz’altro trasferire anche ad un apparecchio congelatore oppure ad un -frigori-fero con scomparto congelazione separato o integrato. The temperature regulation and head defrost control system described allows perfect defrosting at regular cycles of the evaporator 6 without resorting to an additional temperature sensor that detects the temperature at the evaporator. Based on the use and evaluation of empirically obtained data, it appears that this solution allows the conversion of an automatic defrosting system which is advantageous in terms of costs and component waste. The versions described above can certainly also be transferred to a freezer appliance or to a refrigerator with a separate or integrated freezer compartment.
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