ITTO20091008A1 - Apparecchio refrigerante con evaporatore roll-bond - Google Patents

Description

“APPARECCHIO REFRIGERANTE CON EVAPORATORE ROLL-BONDâ€

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un apparecchio refrigerante secondo il preambolo della rivendicazione 1.

Esistono apparecchi refrigeranti di tipo “statico†, ossia in cui il raffreddamento delle celle in cui sono conservati i cibi avviene essenzialmente per scambio termico con degli evaporatori presenti nelle celle o in prossimità delle celle o a contatto con le celle, ma non visibili perché interni alla schiuma isolante.

Tra gli apparecchi refrigeranti di tipo “statico†esistono molte soluzioni che comprendono una cella in cui sono conservati i cibi freschi ed una cella a temperatura inferiore per i cibi congelati; queste celle sono separate ed accessibili in modo indipendente, per esempio mediante due sportelli. In particolare sul mercato degli apparecchi refrigeranti con due celle si distinguono due tipologie di dispositivi: “combinati†e “doppia porta†.

Gli apparecchi refrigeranti noti come “combinati†si caratterizzano solitamente per avere reparti congelatori di grandi capacità, normalmente superiori ai 70/80 litri. Per una serie di fattori tecnici ed estetici, negli apparecchi “combinati†la cella per i cibi congelati si trova nella parte inferiore dell’apparecchio, mentre la cella per cibi freschi si trova nella parte superiore, sorretta da un telaio portante inglobato nella struttura dell’apparecchio refrigerante.

L’involucro in plastica utilizzato per la cella per i cibi congelati di apparecchi refrigeranti combinati à ̈ tale da permettere l’inserimento di una serie di elementi come cassetti o ripiani ed in particolare l’inserimento di un castello evaporante.

Il castello evaporante à ̈ un evaporatore realizzato mediante una struttura tubolare autoreggente che si sviluppa in forma di ripiani all’interno della cella e al cui interno scorre il fluido refrigerante. Soluzioni di castelli evaporanti sono noti dai brevetti GB2133518 e GB2133519.

Negli apparecchi refrigeranti noti come “due porte†invece la cella per i cibi congelati si trova nella parte superiore dell’apparecchio refrigerante ed ha dimensioni ridotte, solitamente inferiori al 30% del volume della cella per cibi freschi, ossia con capacità inferiore ai 60 litri.

In entrambe le tipologie di apparecchi, le celle refrigerate sono circondate da un opportuno strato di materiale isolante, per esempio schiuma.

La richiesta di apparecchi refrigeranti a basso consumo energetico ha portato l’attenzione dei produttori sul miglioramento delle performance degli apparecchi, in particolar modo per migliorarne il rendimento. Il rendimento di un apparecchio refrigerante migliora se, a parità di potenza elettrica introdotta, il raffreddamento ottenuto risulta maggiore.

Questa problematica à ̈ particolarmente importante in riferimento ai sistemi di raffreddamento di celle per cibi congelati, che richiedono potenze maggiori; pertanto essa à ̈ di interesse soprattutto negli apparecchi definiti essere di tipo “combinato†, in cui la cella per cibi congelati à ̈ di dimensioni maggiori rispetto agli apparecchi “doppia porta†.

Un primo modo di aumentare l’efficienza energetica di un apparecchio refrigerante à ̈ di migliorarne l’isolamento termico aumentando lo strato isolante intorno alle celle. Questa soluzione comporta però un aggravio dei costi e la riduzione dello spazio utile per alloggiare i cibi nelle celle, e pertanto non à ̈ desiderabile.

Alternativamente, à ̈ possibile migliorare l’efficienza energetica di un apparecchio refrigerante migliorando l’efficienza dei singoli componenti utilizzati nel dispositivo. In particolare, à ̈ possibile migliorare l’efficienza dello scambio termico aumentando la superficie degli evaporatori all’interno delle celle. Questa strategia à ̈ utilizzata in particolar modo per la cella per i cibi congelati.

Questa soluzione presenta lo svantaggio che l’evaporatore sottrae spazio all’interno della cella e la sua presenza riduce la flessibilità con cui disporre il contenuto della cella stessa, siano essi ripiani o cibi. Per ovviare a questo problema à ̈ noto l’utilizzo di evaporatori di tipo roll bond, ossia comprendenti due fogli di alluminio uniti fra loro a formare un sistema di canalizzazione tracciata sulla loro superficie, per consentire la circolazione del fluido refrigerante. Gli evaporatori di tipo roll bond risultano pertanto più sottili degli evaporatori tubolari.

Un esempio di applicazione nota di un evaporatore roll bond à ̈ descritta nel brevetto JP10038450, in cui l’evaporatore à ̈ sagomato a zig-zag orizzontale dal fondo al cielo di una cella frigorifera, realizzando ripiani ed alloggiamenti in cui riporre i cibi.

Un altro esempio di applicazione di evaporatore roll bond à ̈ nota dal brevetto GB2144530, in cui una sezione dell’evaporatore à ̈ tagliata e ripiegata verso l’avanti per formare un ripiano che separa due zone all’interno della cella.

Entrambe le soluzioni note da JP10038450 e GB2144530 presentano lo svantaggio che l’evaporatore di tipo roll bond, per il suo ridotto spessore, risulta fragile e non à ̈ in grado di sostenere il peso dei cibi in maniera robusta, rimanendo esposto a danneggiamenti accidentali.

Scopo della presente invenzione à ̈ quello di risolvere i citati problemi relativi ad apparecchi refrigeranti noti, realizzando un apparecchio refrigerante con efficienza migliorata, permettendo di risparmiare energia elettrica ed ottenere performance ottime.

Ulteriore scopo della presente invenzione à ̈ di realizzare un apparecchio refrigerante in cui gli evaporatori all’interno della cella congelata abbiano una configurazione tale da consentire il facile alloggiamento dei cibi e nel contempo risultino robusti alle sollecitazioni meccaniche dovute al peso dei cibi stessi.

Questi ed altri scopi della presente invenzione sono raggiunti mediante un apparecchio refrigerante incorporante le caratteristiche delle rivendicazioni allegate, le quali formano parte integrante della presente descrizione.

L’idea generale alla base della presente invenzione à ̈ di prevedere un apparecchio refrigerante comprendente una cella per cibi freschi, una cella per cibi congelati ed un sistema di raffreddamento comprendente almeno un castello evaporante per il raffreddamento della cella per cibi congelati, in cui il sistema di raffreddamento comprende ulteriormente un evaporatore di tipo roll bond posizionato a contatto del cielo di detta cella per cibi congelati.

Questa soluzione consente di superare taluni svantaggi dell’arte nota; infatti, rispetto all’arte nota l’apparecchio refrigerante presenta una maggior efficienza termica grazie all’aumentata superficie di scambio degli evaporatori all’interno della cella per cibi congelati. Inoltre, l’aumento di superficie evaporante non avviene a scapito dello spazio disponibile nella cella per l’alloggiamento dei cibi. Ancora, in questa soluzione l’evaporatore di tipo roll bond à ̈ posizionato dove il suo contributo al raffreddamento della cella risulta più efficace; contemporaneamente la sua posizione à ̈ tale da non esporlo a sollecitazioni di tipo meccanico.

Vantaggiosamente, questo evaporatore di tipo roll bond à ̈ compreso in una specifica porzione del circuito di raffreddamento del apparecchio, a seconda della configurazione scelta in fase di progetto, per massimizzarne l’efficacia di raffreddamento.

Ulteriori scopi e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione dettagliata che segue e dai disegni annessi, forniti a puro titolo esemplificativo e non limitativo, in cui:

- La figura 1 illustra un esempio di realizzazione di apparecchio refrigerante secondo la presente invenzione;

- La figura 2 illustra una schematica del sistema di raffreddamento secondo una prima forma di realizzazione della presente invenzione;

- La figura 3 illustra una schematica del sistema di raffreddamento secondo una seconda forma di realizzazione della presente invenzione.

In figura 1 viene rappresentato un apparecchio refrigerante 1 secondo la presente invenzione. L’apparecchio refrigerante 1, preferibilmente del tipo “combinato†comprende due celle: una cella per cibi freschi 2 e una cella per cibi congelati 3, accessibili in modo indipendente mediante gli sportelli 4 e 5. All’interno della cella per cibi freschi 2 à ̈ presente un evaporatore 6 che raffredda detta cella 2; l’evaporatore di tipo 6 à ̈ per esempio un evaporatore tubolare. Similmente all’interno della cella per cibi congelati 3 à ̈ presente un castello evaporante 7 comprendente una porzione tubolare sagomata a formare dei ripiani 8 nella cella per cibi congelati 3, ed al cui interno scorre il fluido refrigerante (ad esempio R134a, R600a, freon).

Il castello evaporante 7 può comprendere ulteriormente dei rinforzi metallici (non rappresentati) per irrobustire la struttura ed eventualmente supportare ripiani o cassetti (non rappresentati).

L’apparecchio refrigerante 1 comprende ulteriormente un sistema di raffreddamento (tipicamente comprendente elementi noti quali un compressore, un condensatore, almeno un capillare di laminazione, ed altro) e le opportune connessioni (non rappresentate per semplicità) fra gli evaporatori 6 e 7. Tale sistema sarà meglio descritto nel seguito con riferimento alle figure 2 e 3.

Inventivamente, l’apparecchio refrigerante 1 comprende ulteriormente un evaporatore aggiuntivo di tipo roll bond 9 posizionato nella cella per cibi congelati 3.

L’evaporatore roll bond 9 comprende una superficie piana 10 realizzata da due fogli di alluminio uniti fra loro, e al cui interno sono ricavati dei condotti 11 che consentono la circolazione del fluido refrigerante all’interno dell’evaporatore 9 causando il raffreddamento dell’ambiente circostante. L’evaporatore roll bond 9 ha una faccia a contatto con il cielo della cella per cibi congelati 3, mentre la faccia opposta à ̈ rivolta verso l’interno della cella per cibi congelati 3 e risulta visibile ad un utilizzatore dell’apparecchio refrigerante.

Inoltre, à ̈ possibile prevedere che al di sotto dell’evaporatore roll bond 9 si sviluppi una porzione orizzontale del castello evaporante 7 (non rappresentata per semplicità) posta a una distanza compresa tra 5 mm e 25 mm dalla superficie dell’evaporatore roll bond 9.

L’evaporatore roll bond 9 occupa tutta o la maggior parte della superficie del cielo della cella per cibi congelati; questa soluzione consente di ottenere molteplici effetti tecnici.

Innanzitutto l’aumento di superficie evaporante all’interno della cella per cibi congelati 3 consente di migliorare lo scambio termico e pertanto di migliorare il rendimento dell’apparecchio refrigerante.

Inoltre l’evaporatore roll bond 9 à ̈ posizionato nella parte alta, in particolare a coprire il cielo della cella per cibi congelati 3; poiché l’aria calda tende a salire per la sua minor densità, l’evaporatore roll bond 9 si trova nella posizione più vantaggiosa per raffreddare efficacemente l’aria contenuta nella cella e rendere così più omogenea la distribuzione di temperatura all’interno della cella per cibi congelati 3.

Infine, poiché l’evaporatore roll bond 9 à ̈ posizionato in corrispondenza del cielo della cella, il volume totale sfruttabile per i cibi non diminuisce per la presenza dell’evaporatore aggiuntivo, scongiurando così perdite di spazio rispetto ad analoghi apparecchi refrigeranti secondo l’arte nota. In aggiunta, l’evaporatore roll bond 9 à ̈ al riparo da sollecitazioni meccaniche, poiché il peso dei cibi e dei cassetti à ̈ opportunamente distribuito sul castello evaporante 7, che risulta più robusto ed in grado di sopportare meglio le sollecitazioni. Inoltre l’evaporatore roll bond può essere ulteriormente protetto da una porzione del castello evaporante 7, come descritto in precedenza. In questo modo diminuisce il rischio di rotture accidentali.

Secondo la presente invenzione, l’evaporatore roll bond 9 à ̈ posizionato in corrispondenza del cielo della cella per cibi congelati 3; ciò nondimeno sono possibili diverse configurazioni per il circuito del sistema di raffreddamento che include il sopracitato evaporatore roll bond secondo la presente invenzione.

La figura 2 illustra una prima forma di realizzazione del sistema di raffreddamento secondo la presente invenzione. Il compressore 20, azionato da un motore, comprime il fluido di raffreddamento, solitamente gas R134a o R600a, portandolo ad alta pressione e mantenendolo in forma gassosa.

Il fluido percorre nel verso indicato dalla freccia la porzione 21 del circuito denominata “tubo caldo†e giunge al condensatore 22 dove si raffredda e diviene liquido ad alta pressione; il condensatore 22 comprende tipicamente una serpentina posta sul retro dell’apparecchio refrigerante.

Successivamente il liquido refrigerante ad alta pressione scorre in un apposito filtro 23 che elimina impurità contenuto d’umidità, per raggiungere l’elettrovalvola 24.

A seconda dello stato dell’elettrovalvola 24, comandata dalla centralina di controllo dell’apparecchio refrigerante (non rappresentata), il fluido refrigerante può percorrere la porzione di circuito 25 o la porzione di circuito 28.

Qualora il fluido venga inviato verso la porzione 25, esso giunge all’organo di espansione 26, per esempio un capillare. Il capillare 26 determina una forte caduta di pressione a cui consegue una drastica riduzione della temperatura sino ad alcune decine di °C sotto lo zero.

Il fluido refrigerante percorre quindi l’evaporatore 6 posizionato nella cella per cibi freschi 2 (con riferimento alla figura 1) ed assorbe calore dall’interno della cella 2 che si vuole raffreddare.

Successivamente il fluido refrigerante percorre l’evaporatore roll bond 9 posizionato sul cielo della cella per cibi congelati 3 ed il castello evaporante 7, raffreddando così anche la cella 3.

Alternativamente, se l’elettrovalvola 24 si trova in uno stato differente il fluido viene inviato verso la porzione 28, e giunge al capillare 27. In questo caso il fluido risulta raffreddato dall’espansione, e percorre esclusivamente l’evaporatore roll bond 9 e il castello evaporante 7 raffreddando esclusivamente la cella per cibi congelati 3.

In seguito all’assorbimento di calore, il liquido refrigerante evapora e torna in forma gassosa. Il gas viene successivamente riportato al compressore 20, ed il ciclo si ripete rendendo possibile il processo di refrigerazione.

La configurazione del circuito di raffreddamento mostrata in figura 2 à ̈ particolarmente vantaggiosa qualora si desideri limitare il raffreddamento della cella per cibi freschi 2 solo nei momenti di necessità, stabiliti dalla centralina del apparecchio refrigerante per esempio grazie al segnale di una sonda di temperatura.

D’altra parte il raffreddamento della cella per cibi congelati 3 à ̈ raffreddata contemporaneamente dal castello evaporante 7 e dall’evaporatore roll bond 9.

Con la configurazione del circuito di raffreddamento mostrata in figura 2, il compressore 20 Ã ̈ preferibilmente del tipo a giri variabili.

La figura 3 illustra una seconda forma di realizzazione del sistema di raffreddamento secondo la presente invenzione, dove con i medesimi riferimenti numerici sono indicati i medesimi oggetti.

Il fluido refrigerante in uscita dal compressore 20’ attraversa il tubo caldo 21 e il condensatore 22, e dopo essere stato filtrato dal filtro 23 giunge all’elettrovalvola 24.

A seconda dello stato dell’elettrovalvola 24, il fluido può percorrere la porzione 30 giungendo al capillare 31 in cui avviene l’espansione che raffredda il fluido. A questo punto il fluido attraversa l’evaporatore roll bond 9 posizionato sul cielo della cella per cibi congelati 3 e successivamente l’evaporatore 6 posizionato nella cella per cibi freschi 2. Il fluido percorre poi anche il castello evaporante 7 e ritorna al compressore 20’.

Alternativamente, qualora l’elettrovalvola direzioni il fluido nella porzione 32, esso giunge direttamente al capillare 33 in cui espande, raffreddando esclusivamente il castello evaporante 7 per poi tornare al compressore 20’. Con la configurazione del circuito di raffreddamento mostrata in figura 3, il compressore 20’ à ̈ preferibilmente del tipo a giri fissi.

La configurazione del circuito di raffreddamento mostrata in figura 3 à ̈ particolarmente vantaggiosa qualora si desideri limitare il funzionamento dell’evaporatore roll bond 9 solo nei periodi in cui anche la porzione di circuito di raffreddamento per la cella per cibi freschi 2 à ̈ attiva. In questo modo, l’evaporatore roll bond non à ̈ sempre attivo in contemporanea al castello evaporante 7, pur raffreddando la medesima cella 3.

Vantaggiosamente, quando il fluido scorre nella porzione di circuito 30 in cui si trova l’evaporatore roll bond 9, arriva direttamente in uscita dal capillare 31 e perciò nella condizione più fredda possibile. In questo modo il fluido raffredda maggiormente la cella per cibi congelati 3 e giunge solo successivamente alla cella per cibi freschi 2.

E’ chiaro che molte varianti sono possibili all’uomo esperto del settore senza per questo fuoriuscire dall’ambito di protezione quale risulta dalle rivendicazioni allegate.

L’evaporatore di tipo roll bond potrebbe estendersi su una superficie maggiore del cielo della cella per cibi congelati, per esempio occupando parte della parete verticale di fondo della cella

Inoltre, sono possibili modifiche alla configurazione del sistema di raffreddamento, per esempio invertendo in figura 3 la posizione dell’evaporatore roll bond 9 con quella dell’evaporatore 6 della cella per cibi freschi.

* *

Claims (12)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparecchio refrigerante comprendente una cella per cibi freschi (2), una cella per cibi congelati (3), ed un sistema di raffreddamento comprendente almeno un castello evaporante (7) per il raffreddamento di detta cella per cibi congelati (3), caratterizzato dal fatto che detto sistema di raffreddamento comprende ulteriormente un evaporatore di tipo roll bond (9) posizionato a contatto del cielo di detta cella per cibi congelati (3).
2. 2. Apparecchio refrigerante secondo la rivendicazione 1, in cui detto evaporatore di tipo roll bond (9) comprende due fogli di alluminio uniti fra loro al cui interno à ̈ ricavato un percorso per il fluido refrigerante.
3. 3. Apparecchio refrigerante secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detto castello evaporante (7) comprende una porzione tubolare sagomata a formare dei ripiani (8) in detta cella per cibi congelati (3), ed in cui detta porzione tubolare consente al proprio interno lo scorrimento di un fluido refrigerante.
4. 4. Apparecchio refrigerante secondo la rivendicazione 3, in cui detto castello evaporante comprende una porzione tubolare orizzontale posta a una distanza compresa tra 5 mm e 25 mm da detto evaporatore roll bond (9).
5. 5. Apparecchio refrigerante secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui detto sistema di raffreddamento comprende un circuito di raffreddamento lungo il quale à ̈ inserito detto evaporatore di tipo roll bond (9), ed un compressore (20,20’) per la circolazione del fluido refrigerante in detto circuito.
6. 6. Apparecchio refrigerante secondo la rivendicazione 5, in cui detto evaporatore roll bond (9) Ã ̈ inserito lungo detto circuito a monte di detto castello evaporante (7) secondo il verso di circolazione del fluido refrigerante.
7. 7. Apparecchio refrigerante secondo la rivendicazione 6, in cui detto circuito comprende ulteriormente un evaporatore (6) raffreddante detta cella per cibi freschi (2) ed in cui detto evaporatore roll bond (9) Ã ̈ inserito lungo detto circuito a valle di detto evaporatore (6) raffreddante detta cella per cibi freschi (2).
8. 8. Apparecchio refrigerante secondo la rivendicazione 7, ulteriormente comprendente in detto circuito un elettrovalvola (24), in cui detta elettrovalvola (24) consente di indirizzare detto fluido ad un circuito di bypass (28) che evita detto evaporatore (6) raffreddante detta cella per cibi freschi (2), portando detto fluido direttamente a detto evaporatore roll bond (9).
9. 9. Apparecchio refrigerante secondo la rivendicazione 8, in cui detto compressore (20) Ã ̈ del tipo a giri variabili.
10. 10. Apparecchio refrigerante secondo la rivendicazione 6, in cui detto circuito comprende ulteriormente un evaporatore (6) raffreddante detta cella per cibi freschi (2) ed in cui detto evaporatore roll bond (9) Ã ̈ inserito lungo detto circuito a monte di detto evaporatore (6) raffreddante detta cella per cibi freschi (2).
11. 11. Apparecchio refrigerante secondo la rivendicazione 10, ulteriormente comprendente in detto circuito un elettrovalvola (24), in cui detta elettrovalvola (24) consente di indirizzare detto fluido ad un circuito di bypass (32) che evita detto evaporatore roll bond (9) e detto evaporatore (6) raffreddante detta cella per cibi freschi (2), portando detto fluido direttamente a detto castello evaporante (7).
12. 12. Apparecchio refrigerante secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 11, in cui detto apparecchio refrigerante à ̈ del tipo combinato in cui detta cella per cibi congelati si trova al di sotto di detta cella per cibi freschi, ed in cui detta cella per cibi congelati ha capacità preferibilmente superiore ai 70 litri. *******