ITPN990062A1 - Apparecchio refrigerante automatico con controllo dellosbrinamento perfezionato - Google Patents

Description

Descrizione dell'invenzione industriale avente per titolo: "APPARECCHIO REFRIGERANTE AUTOMATICO CON CONTROLLO DELLO SBRINAMENTO PERFEZIONATO"

La presente invenzione si riferisce ad un apparecchio refrigerante comprendente un circuito frigorigeno, preferibilmente del tipo con evaporatore ventilato, associato a mezzi di controllo per effettuare fasi automatiche di sbrinamento dell'evaporatore stesso.

Come è noto, lo sbrinamento dell'evaporatore si rende necessario a causa dell'accumulo di vapore acqueo congelato sull'evaporatore stesso (provocandone il cosiddetto "impaccamento" ), il cui scambio termico con l'ambiente da refrigerare diminuisce considerevolmente, alterando sostanzialmente le prestazioni dell'intero apparecchio.

E' pertanto pratica nota sbrinare saltuariamente l'evaporatore in modo automatico, impiegando ad esempio una resistenza riscaldante o sistemi a gas caldo.

Nei casi più semplici, fasi di sbrinamento automatico vengono iniziate e fatte terminare a predeterminati intervalli di tempo regolari. In alternativa, le fasi di sbrinamento possono essere fatte terminare in base ad un controllo termostatico, ad esempio in base alla temperatura superficiale dell'evaporatore stesso.

Tali soluzioni possono essere implementate con mezzi semplici, ma risultano imprecise in quanto non tengono conto dell'effettivo grado di impaccamento dell'evaporatore, che può variare sostanzialmente in funzione delle condizioni operative dell'apparecchio refrigerante. La quantità di brina che si forma sull'evaporatore può infatti variare secondo una serie di parametri quali l'umidità ambiente, l'umidità rilasciata dalle derrate alimentari e in particolare secondo il numero e la durata di aperture della porta dell'apparecchio.

In definitiva, se lo sbrinamento dell'evaporatore non è correlato alle effettive condizioni operative, lo sbrinamento stesso può facilmente avvenire troppo frequentemente o troppo raramente rispetto alle reali necessità. In ogni caso, ne conseguono spreco energetico e perdita di efficienza dell'apparecchio, nonché possibili alterazioni del grado di conservazione degli alimenti.

Per controllare lo sbrinamento in modo più precisamente correlato alla quantità di brina accumulata sull'evaporatore, è stato proposto, ad esempio dall'US-A-5 692 385, di iniziare lo sbrinamento stesso in risposta alle variazioni di pressione statica dell'aria circolante attraverso l'evaporatore. In alternativa, la JP-A-09159328 insegna a comandare lo sbrinamento impiegando un regolo di controllo a reti neurali pilotato da temperature e volumi d'aria misurati in punti diversi dell'apparecchio refrigerante.

Queste soluzioni note richiedono strumenti di misura e modalità di controllo particolarmente sofisticati, critici e costosi, tali da renderne praticamente sconsigliabile l'utilizzo in apparecchi refrigeranti di normale tipo commerciale o domestico.

Scopo della presente invenzione è quello di fornire un apparecchio refrigerante automatico con controllo dello sbrinamento perfezionato, il quale risulti nel contempo semplice, affidabile e preciso, tenendo sostanzialmente conto delle effettive condizioni operative dell'apparecchio stesso .

Secondo l'invenzione, tale scopo è ottenuto in un apparecchio refrigerante automatico con controllo dello sbrinamento perfezionato incorporante le caratteristiche delle rivendicazioni allegate.

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

- la figura 1 mostra schematicamente una forma preferita di realizzazione di un apparecchio refrigerante atto ad implementare 1'invenzione; e

- la figura 2 è uno schema a blocchi che mostra schematicamente la correlazione funzionale fra diversi mezzi di controllo dell'apparecchio refrigerante di figura 1.

Con particolare riferimento alla figura 1, l'apparecchio refrigerante è ad esempio un frigorifero, preferibilmente di tipo professionale, ma esso può essere anche un congelatore, oppure un apparecchio combinato frigorifero/congelatore .

L'apparecchio comprende un mobile 3 dotato principalmente di almeno uno scomparto 4 per la conservazione di articoli quali alimenti.

Al di sopra dello scomparto 4 è previsto uno scomparto tecnico 5 alloggiente un circuito frigorigeno che è preferibilmente del tipo comprendente componenti operativi quali un compressore 6, un evaporatore 7 ed un condensatore 8.

L'evaporatore 7 è preferibilmente del tipo alettato e ventilato da una ventola 9, atta a far circolare in circuito chiuso nello scomparto 4, attraverso apposite aperture 19 previste sul cielo dello scomparto stesso, un flusso di aria che è raffreddata dall'evaporatore.

Quest'ultimo è preferibilmente associato ad un ulteriore componente operativo quale una resistenza di sbrinamento 10.

L'apparecchio refrigerante comprende inoltre una pluralità di sonde, o sensori, che nelle figure sono indicate con 12, 13, 14 e che sono atte a rivelare rispettivamente la temperatura Tc dell'aria nello scomparto 4, la temperatura dell'evaporatore 7, e le condizioni di apertura e chiusura di almeno una porta di accesso (indicata schematicamente con 22 in figura l) dello scomparto 4.

Preferibilmente, l'apparecchio comprende anche ulteriori sonde 15 e 16, atte a rivelare rispettivamente la temperatura del condensatore 8 e la temperatura dell'ambiente nel quale è installato l'apparecchio stesso.

Secondo un aspetto dell'invenzione, in particolare, la sonda 13 è preferibilmente atta a rivelare la temperatura di contatto Te dell'evaporatore 7 in corrispondenza della sua zona di ingresso 19 del gas refrigerante che proviene dal condensatore 8 attraverso un organo di laminazione del flusso 11. Come apparirà più evidente in seguito, questa caratteristica preferenziale permette di rivelare in modo particolarmente preciso e rapido le condizioni operative dell'evaporatore 7, in quanto - come è stato verificato anche sperimentalmente in determinate condizioni operative la suddetta zona di ingresso 19 è il punto in cui la temperatura Te dell'evaporatore risulta più stabile e significativa.

Con riferimento anche alla figura 2, le sonde 12 - 16 sono atte a pilotare associati ingressi di mezzi di controllo 17 con rispettivi segnali di riferimento indicativi delle corrispondenti grandezze operative sotto controllo. Corrispondentemente, e in funzione di una programmazione che sarà meglio descritta in seguito, i mezzi di controllo 17 sono atti ad azionare i componenti operativi 6 - 10 associati al circuito frigorigeno in modo da mantenere lo scomparto di conservazione 4 condizionato a predeterminati valori medi ottimali di temperatura ed eventualmente di umidità. In modo in sé noto, e in funzione di una temperatura impostata mediante i mezzi di controllo 17, ciò è ottenuto principalmente con fasi di azionamento del compressore 6 e della ventola 9 intervallate da fasi di sbrinamento dell'evaporatore 7. Nell'esempio preferito che si descrive, le fasi di sbrinamento sono principalmente realizzate disattivando il compressore 6 e azionando la resistenza riscaldante 10.

Come mostrato in figura 2, i mezzi di controllo 17 comprendono preferibilmente un microprocessore 18 (ad esempio del tipo Motorola 6805B32) che è pilotato dalle sonde 12 - 16 e che comprende una pluralità di uscite atte a loro volta a pilotare rispettivi componenti operativi 6, 9, io.

Ovviamente, i mezzi di controllo 17 comprendono anche un ingresso di impostazione 20 atto ad essere pilotato da mezzi di selezione 21. Questi ultimi possono comprendere ad esempio una pulsantiera, oppure un adatto dispositivo cosiddetto di "interfaccia utente", mediante il quale l'utente può facilmente impostare (con un'operazione rappresentata schematicamente dalla freccia 25 in figura 2) la temperatura di regime desiderata nello scomparto 4.

La presente invenzione si basa principalmente sulla considerazione che, al fine di realizzare fasi di sbrinamento ottimali tali da minimizzare le perdite di efficienza dell'apparecchio refrigerante e le conseguenti alterazioni apportate agli articoli conservati, è di fondamentale importanza determinare con precisione gli istanti in cui è opportuno iniziare ciascuna fase di sbrinamento. Come è stato verificato anche attraverso prove sperimentali, una condizione di impaccamento dell'evaporatore 7 tale da richiedere l'inizio di una fase di sbrinamento si verifica con modalità diverse a seconda di due principali condizioni operative differenti:

- apparecchio sottoposto ad una o più aperture della porta 22, come avviene nel normale uso di un frigorifero, o simile. Teoricamente, nello scomparto 4 si introduce umidità (che si congela sull'evaporatore) solo con l'apertura della porta 22;

- apparecchio funzionante con porta 22 chiusa, come avviene ad esempio in periodi di assenza dell'utente. Nella pratica, si possono verificare infiltrazioni d'aria (e di umidità) attraverso le guarnizioni della porta 22 e/o rilascio di umidità da parte del carico conservato nello scomparto 4. Anche in questo caso è pertanto necessario effettuare lo sbrinamento dell'evaporatore 7, ma con modalità corrispondentemente diverse dalla condizione precedente.

Secondo l'invenzione, come è stato verificato anche sperimentalmente, la necessità di sbrinare l'evaporatore nelle due suddette condizioni operative diverse viene discriminata in funzione di rispettivi parametri significativi diversi. Tale discriminazione può essere effettuata rivelando attraverso il sensore 14 se l'apparecchio refrigerante funziona in condizioni di sostanziale apertura della porta 22 oppure in condizioni di sostanziale chiusura della porta stessa. A tale proposito, il microprocessore 18 può essere facilmente impostato per controllare l'inizio delle fasi di sbrinamento con una prima o una seconda modalità a seconda che la sonda 14 riveli una condizione di apertura o di chiusura della porta 22. Preferibilmente, il microprocessore 18 è atto a selezionare la suddetta prima modalità, quando la porta 22 è sostanzialmente aperta, fino ad un certo periodo di tempo dalla richiusura della porta (ad esempio 30 min)- Trascorso tale periodo prefissato (che è preferibilmente regolabile), il microprocessore 18 è atto a selezionare la suddetta seconda modalità. Si noti che, secondo le esigenze e le diverse condizioni operative, col suddetto termine di porta "sostanzialmente aperta" si può intendere il preciso istante di apertura della porta, eventualmente con opportuno tempo di ritardo.

Quando viene selezionata la prima modalità di controllo dello sbrinamento (cioè in condizioni di sostanziale apertura della porta 22), il microprocessore è preferibilmente impostato per determinare l'inizio di una fase di sbrinamento quando esso rivela, attraverso il corrispondente segnale fornito dalla sonda 13, che la suddetta temperatura Te dell'evaporatore 7 diminuisce con una velocità superiore ad un valore predeterminato S. In altre parole, tale velocità corrisponde alla pendenza della curva che rappresenta le variazioni nel tempo della temperatura Te. Ciò può essere effettuato, in un modo noto in sé per il tecnico del ramo, confrontando ripetutamente i valori della temperatura Te ad intervalli prestabiliti t, ad esempio ogni 5 min.

Si noti che questa modalità di controllo è precisa e veloce, in quanto non viene influenzata dall'innalzamento della temperatura che si verifica nello scomparto 4 quando viene aperta la porta dell'apparecchio. Inoltre, la rapida diminuzione della temperatura Te indica che, a causa di una condizione di impaccamento, l'evaporatore 7 non è più in condizioni di scambio termico con lo scomparto 4 sufficienti per un adeguato raffreddamento dello scomparto stesso.

Quando viene selezionata la seconda modalità di controllo dello sbrinamento (cioè in condizioni di sostanziale chiusura della porta 22), il microprocessore 18 è preferibilmente impostato per determinare l'inizio di una fase di sbrinamento quando esso rivela, attraverso i corrispondenti segnali forniti dalle sonde 13 e 12, che la differenza fra la temperatura Te dell'evaporatore e l'effettiva temperatura Tc nello scomparto 4 supera un predeterminato valore di soglia D, che può essere ad esempio di circa 2-3°C.

Si noti che questa modalità di controllo è particolarmente precisa ed efficace quando la porta dell'apparecchio è chiusa, poiché consente di misurare l'effettivo scambio termico fra l'evaporatore 7 e lo scomparto 4, la cui temperatura (a differenza di quanto avviene nella prima modalità di controllo) non è sostanzialmente influenzata dall'ingresso di aria calda ambiente.

In ogni caso, nell'esempio non limitativo che si descrive il microprocessore 18 determina l'inizio dello sbrinamento disattivando il compressore 6 e la ventola 9 ed azionando la resistenza 10.

In entrambe le modalità di controllo, il termine di ciascuna fase di sbrinamento può essere determinato in qualsiasi modo atto allo scopo, preferibilmente quando il microprocessore 18 rivela, attraverso il segnale fornito dalla sonda 13, che la temperatura Te dell'evaporatore supera una soglia prefissata F, ad esempio circa 20°C.

Il funzionamento generale dell'apparecchio può quindi proseguire in modo sostanzialmente normale, che qui non viene descritto per semplicità.

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

A solo titolo di esempio, la sonda 14 può comprendere un normale microinterruttore oppure qualsiasi equivalente dispositivo di monitoraggio (ottico, magnetico, ecc.) atto a rivelare le condizioni di apertura o di chiusura della porta 22.

Claims (5)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparecchio refrigerante automatico, comprendente almeno un circuito frigorigeno dotato di almeno un evaporatore (7) e pilotato da mezzi di controllo (17) per raffreddare ad una temperatura di regime impostata almeno uno scomparto (4) accessibile mediante almeno una porta (22), i mezzi di controllo essendo pilotati con rispettivi segnali da una pluralità di sensori ed essendo a loro volta atti a pilotare i componenti operativi dell'apparecchio per effettuare fasi di sbrinamento automatico dell'evaporatore, detti sensori comprendendo un dispositivo di monitoraggio (14) atto a rivelare una condizione di apertura o di chiusura di detta porta, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di controllo (17) sono atti a pilotare i componenti operativi (6,9,10), in risposta ai segnali ricevuti da detti sensori (12-16), in modo da determinare selettivamente l'inizio di dette fasi di sbrinamento dell'evaporatore (7) secondo una prima o una seconda modalità operativa guando detto dispositivo di monitoraggio (14) rivela rispettivamente una condizione di sostanziale apertura o di sostanziale chiusura della porta (22) di detto scomparto (4).
2. 2. Apparecchio refrigerante automatico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti sensori comprendono almeno una prima sonda (13) atta a rivelare la temperatura (Te) di contatto dell'evaporatore (7) in corrispondenza di una sua zona di ingresso (19) di gas refrigerante, in detta condizione di sostanziale apertura della porta (22) i mezzi di controllo (17) essendo atti a determinare l'inizio di dette fasi di sbrinamento quando essi rivelano, attraverso il corrispondente segnale fornito dalla prima sonda (13), che la suddetta temperatura (Te) dell'evaporatore (7) diminuisce con una velocità superiore ad un valore predeterminato (S).
3. 3. Apparecchio refrigerante automatico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti sensori comprendono almeno una seconda sonda (12) atta a rivelare la temperatura (Tc) in detto scomparto (4), in detta condizione di sostanziale chiusura della porta (22) i mezzi di controllo (17) essendo atti a determinare l'inizio di dette fasi di sbrinamento quando essi rivelano, attraverso i corrispondenti segnali forniti dalla prima e dalla seconda sonda (13,12), che la differenza fra detta temperatura (Te) dell'evaporatore (7) e detta temperatura (Tc) nello scomparto (4) supera un predeterminato valore di soglia (D).
4. 4. Apparecchio refrigerante automatico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di controllo (17) sono atti a pilotare i componenti operativi (6,9,10) per controllare dette fasi di sbrinamento dell'evaporatore (7) secondo detta prima modalità operativa, quando la porta (22) è sostanzialmente aperta, fino ad un certo periodo di tempo dopo la richiusura della porta stessa, trascorso il quale periodo di tempo i mezzi di controllo (17) sono atti a controllare le fasi di sbrinamento secondo detta seconda modalità operativa.
5. 5. Apparecchio refrigerante automatico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti sensori comprendono almeno una prima sonda (13) atta a rivelare la temperatura (Te) di contatto dell'evaporatore (7) in corrispondenza di una sua zona di ingresso (19) di gas refrigerante, i mezzi di controllo (17) essendo atti a determinare la fine di dette fasi di sbrinamento quando essi rivelano, attraverso il corrispondente segnale fornito dalla prima sonda (13), che la suddetta temperatura (Te) dell'evaporatore (7) supera una soglia prefissata (F).