ES2323049T3 - Aparato frigorifico y procedimiento para el funcionamiento de un aparato frigorifico de este tipo. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para el funcionamiento de un frigorífico con dos zonas de temperatura (1, 2) refrigeradas por medio de evaporadores (4, 5) dispuestos en un circuito de refrigerante común (3, 4, 5, 6), cuya primera zona (1) está equipada con un soplante (9), en el que para el mantenimiento de las temperaturas de las zonas de temperatura (1, 2) en sus intervalos teóricos respectivos, se acciona el circuito de refrigerante (3, 4, 5, 6) de forma intermitente en función de una temperatura medida en una de las zonas de temperatura, y en el que el soplante (9) es accionado de forma intermitente, y las fases de funcionamiento y de parada del circuito de refrigerante (3, 4, 5, 6) y del soplante (9) se establecen de tal forma que las fases de funcionamiento del circuito de refrigerante (3, 4, 5, 6) coinciden al menos en parte con las fases de parada del soplante, caracterizado porque la porción del tiempo de funcionamiento del frigorífico, en la que el soplante (9) y el circuito de refrigerante (3, 4, 5, 6) funcionan al mismo tiempo, se establece en función de la temperatura ambiente del frigorífico.

Description

Aparato frigorífico y procedimiento para el funcionamiento de un aparato frigorífico de este tipo.

La presente invención se refiere a un frigorífico con dos zonas de temperatura refrigeradas por medio de evaporadores dispuestos en un circuito de refrigerante común y a un procedimiento para el funcionamiento de un frigorífico de este tipo.

En los frigoríficos, debido al intercambio de aire a través de aperturas de la puerta llega humedad al interior del frigorífico. Esta humedad se deposita en superficies, en las que no se alcanza el punto de rocío. En los frigoríficos configurados de alta calidad se emplean cada vez más planchas de vidrio como superficies de soporte, en las que se manifiesta de una manera especialmente llamativa la humedad depositada. Pero de la misma manera se deposita la humedad también en productos fríos, que pueden ser perjudicados directamente, por ejemplo cuando están enrollados en papel, estos problemas se plantean sobre todo en regiones o bien en estados atmosféricos con alta humedad del aire a temperaturas moderadas así como a temperaturas ambientales altas, es decir, en general, principalmente en clima subtropical / mediterráneo hasta clima tropical. Para evitar o bien para limitar una descongelación de este tipo se montan cada vez más ventiladores en las cámaras de refrigeración de los frigoríficos. Las corrientes de aire rápidas generadas por estos ventiladores reducen la descongelación.

Las corrientes de aire reforzadas generadas por un ventilador de este tipo conducen, sin embargo, también a un índice elevado de transmisión de calor a las superficies. De esta manera, el calor y la humedad se intercambian más rápidamente en el interior de la cámara de refrigeración, lo que conduce a una distribución más uniforme deseada en general de la temperatura y de la humedad del aire en la cámara de refrigeración.

La velocidad elevada de la circulación del aire intensifica también el intercambio de calor entre la cámara de refrigeración y el evaporador previsto para su refrigeración. Es decir, que la temperatura de evaporación del refrigerante que circula en el evaporador se eleva y la potencia de refrigeración del evaporador, con una geometría inalterada del evaporador, es mayor que en un frigorífico sin ventilador.

Esto conduce a problemas, cuando debe emplearse un ventilador para impedir la descongelación en un frigorífico con dos zonas de temperaturas, en el que las dos zonas de temperatura son refrigeradas por medio de un evaporador dispuesto en un circuito de refrigerante común. Puesto que ambos evaporadores son atravesados por la misma corriente de refrigerante uno detrás del otro, según que el circuito de refrigerante funcione o no, solamente se pueden refrigerar o no refrigerar en cada caso ambos al mismo tiempo. Los frigoríficos con un circuito de refrigerante y dos zonas de temperatura diferentes son regulados, en general, solamente por un termostato en una de las zonas. Este termostato se encuentra normalmente en la zona con la temperatura más alta. La temperatura en la segunda zona más fría depende entonces forzosamente del ajuste del termostato o bien del tiempo de funcionamiento del circuito de refrigerante, que es necesario para el mantenimiento de la temperatura deseada en la primera zona. A través del dimensionado adecuado de los intercambiadores de calor se puede "ajustar" la temperatura en la segunda zona en ciertos límites, pero en cualquier caso depende del tiempo de funcionamiento del circuito de refrigerante, que es necesario para el mantenimiento de la temperatura teórica en la primera zona de temperatura. Es decir, que la temperatura en la segunda zona está influenciada por las mismas variables que en la primera zona y depende del ajuste del termostato seleccionado allí. A las variables de influencia pertenece, además de la frecuencia de uso y de la carga, esencialmente la temperatura ambiente. A temperaturas ambiente más bajas, el tiempo de funcionamiento del circuito de refrigerante no es suficiente ya para suministrar frío suficiente a la zona atemperada más baja.

Cuando ahora está previsto un ventilador en la zona con la temperatura más alta, entonces esto se puede tener en cuenta en el dimensionado de los evaporadores, reduciendo de acuerdo con la mejora de la eficiencia de intercambio de calor a través de la circulación del aire las dimensiones del evaporador de la zona más caliente. Sin embargo, esto no aporta todavía una solución del problema descrito anteriormente. En su lugar, una reducción excesiva del evaporador conduce al problema adicional de que se puede perjudicar la potencia de refrigeración efectiva a través del producto refrigerado, lo que bloquea la vía de circulación del aire entre el ventilador y el evaporador. Cuando esto sucede, se prolongan los tiempos de funcionamiento del evaporador, que son necesarios para el mantenimiento de la temperatura teórica en la zona más caliente, la zona más fría se enfría excesivamente y se incrementa el consumo de
energía.

Para mantener también a temperaturas ambiente más bajas las temperaturas en las dos zonas de temperatura en un intervalo teórico, un principio de solución conocido a partir del documento EP-0-959 311 consiste en prever en la zona atemperada más alta un elemento calefactor, que es accionado en el caso de que una temperatura detectada en la zona de temperatura más baja exceda un valor límite predeterminado, para realizar artificialmente una entrada adicional de calor en la zona de temperatura más alta, que conduce entonces a que se ponga en marcha el circuito de refrigerante para refrigerar ambas zonas en común en un intervalo de temperatura deseado. Sin embargo, este procedimiento no es totalmente satisfactorio, puesto que conduce a un consumo de potencia elevado del frigorífico.

Se conoce a partir del documento US 5678416 otro frigorífico según el preámbulo de las reivindicaciones 1 y 6.

El cometido de la presente invención es indicar un procedimiento de funcionamiento para un frigorífico y un frigorífico, que permiten el funcionamiento de un ventilador en una zona de temperatura del frigorífico, sin que para ello deben reducirse excesivamente las dimensiones del evaporador en esta zona. Este cometido se soluciona por medio de un procedimiento con las características de la reivindicación 1 o bien por medio de un frigorífico con las características de la reivindicación 7.

Otras características y ventajas de la invención se deducen a partir de la descripción siguiente de ejemplos de realización con referencia a las figuras adjuntas. En este caso:

La figura 1 muestra un diagrama de bloques de un frigorífico.

La figura 2 muestra un diagrama de bloques similar de un frigorífico.

La figura 3 muestra un diagrama de tiempo, que representa tiempos de funcionamiento del circuito de refrigerante y del soplante de un frigorífico según la figura 2; y

La figura 4 muestra un diagrama de flujo de un procedimiento de control realizado por la unidad de control del frigorífico de la figura 2.

La figura 1 es una representación esquemática de un frigorífico combinado. Un compartimiento de refrigeración 1 y un compartimiento de congelación 2 forman dos zonas de temperatura del frigorífico. Un circuito de refrigerante comprende un compresor 3, que bombea un refrigerante comprimido sucesivamente a través de dos evaporadores 4, 5 del compartimiento de congelación 2 o bien del compartimiento de refrigeración 1, así como un intercambiador de calor 6, a través del cual circula el refrigerante expandido en los evaporadores 4, 5, antes de que entre de nuevo en el compresor 3. El funcionamiento del compresor 3 está controlado por medio de un conmutador 8, cuya posición de conmutación está controlada por un sensor de temperatura 7 dispuesto en el compartimiento de refrigeración 1. El conmutador 8 presenta dos posiciones de conmutación, de manera que en una de las dos posiciones el compresor 3 es alimentado con corriente y en la otra posición es alimentado con corriente un soplante 9 dispuesto en el compartimiento de refrigeración 1. A través del conmutador 8 se asegura que el compresor 3 y el soplante 9 no funcionen nunca al mismo tiempo, sino que funcionan exactamente a contrafase. Mientras el circuito de refrigerante funciona, aparecen en el compartimiento de refrigeración, por lo tanto, corrientes de aire lentas, provocadas en todo caso por convección, de manera que la efectividad del evaporador 5 es la misma que si el soplante 9 no estuviera presente. El evaporador 5 puede presentar, por lo tanto, una superficie grande, y no existe ningún peligro de que debido a una distribución irregular de productos refrigerados en el compartimiento de refrigeración 1 se bloquee en gran medida el evaporador se inutilice. Por otra parte, el soplante 9 funciona siempre que el compresor 3 está desconectado, de manera que se evita de una manera efectiva una descongelación no deseada de superficies de colocación y de productos refrigerados en el compartimiento de refrigeración 1.

En la configuración de un frigorífico representada en la figura 2, el conmutador 8 está sustituido por una unidad de control 10. Esta unidad de control 10 asume junto con un sensor de temperatura 7 dispuesto en el compartimiento de refrigeración 1 la función del termostato 7 y del conmutador 8 de la configuración de la figura 1. Pero adicionalmente la unidad de control 10 está conectada todavía con un sensor de temperatura exterior 12 y/o con un sensor de temperatura del compartimiento de congelación 13. Puesto que ambos sensores de temperatura 12, 13 no deben estar presentes al mismo tiempo, las conexiones entre estos sensores y la unidad de control 10 se representan con líneas de trazos en la figura.

En primer lugar, se considera la variante de acuerdo con la invención, en la que están presentes el sensor de temperatura 7 del compartimiento de refrigeración y el sensor de temperatura exterior 12.

La figura 3 muestra de forma esquemática para esta configuración las fases de funcionamiento y de parada del circuito de refrigerante (línea a) y del ventilador (línea b) para tres valores de temperatura exterior Ta, Tb, Tc diferentes detectados por el sensor 12, representados en la línea c.

En el caso de una temperatura exterior Ta más baja, la entrada de calor desde el exterior en el compartimiento de refrigeración y en el compartimiento de congelación es pequeña, y los intervalos de tiempo entre fases de funcionamiento sucesivas del compresor 3 son relativamente grandes, para reducir en esta situación una refrigeración suficiente adicionalmente a través del funcionamiento del soplante 9. Por lo tanto, el soplante y el compresor funcionan exactamente a contrafase.

Se suceden las fases de funcionamiento del compresor y se incrementa la porción de las fases de funcionamiento del compresor en el tiempo de funcionamiento total del frigorífico. Pero la necesidad de refrigeración del compartimiento de congelación no aumentas en la misma medida que la del compartimiento de refrigeración, de manera que con un tiempo de funcionamiento demasiado largo del compresor, existe el peligro de un refrigeración excesiva del compartimiento de congelación 2. Este peligro se evita, sin embargo, aquí porque durante las fases de funcionamiento del compresor 3, se conecta y desconecta el soplante con una relación de exploración d, en la que el valor numérico exacto de la relación de exploración d depende del valor de la temperatura exterior medida. A través del funcionamiento temporal del soplante en las fases de funcionamiento del compresor 3, éstos se acortan de manera que la entrada de frío en el compartimiento de congelación 2 adopta un valor adecuado.

\newpage

Pero en el caso de una temperatura exterior Tc más elevada, esta relación de exploración d puede alcanzar finalmente el valor 1, es decir, que el soplante 9 funciona continuamente, independientemente de si el compresor 3 está funcionando o no.

Los valores adecuados para d como función de la temperatura exterior se pueden calcular experimentalmente y pueden estar registrados, por ejemplo, en forma de una tabla en la unidad de control 10.

Un procedimiento de funcionamiento alternativo no acorde con la invención, que se puede realizar en un frigorífico con sensor de temperatura 13 del compartimiento de congelación se describe con la ayuda del diagrama de flujo de la figura 4. En primer lugar, se establece en la etapa S1 un valor inicial d_{0} para la relación de exploración d. Este valor se puede elegir de forma arbitraria, puesto que converge en el transcurso del funcionamiento del frigorífico hacia un valor favorable.

Cuando una verificación S2 de la temperatura del compartimiento de refrigeración T_{1} da como resultado que ésta excede un margen superior T_{1}+ de un intervalo admisible de la temperatura, entonces la unidad de control 10 conecta el circuito de refrigerante (S3); al mismo tiempo, se acciona el soplante 9 con la relación de exploración d establecida (S4). Esto se prosigue hasta que una verificación S5 da como resultado que la temperatura T_{1} ha alcanzado el límite inferior T_{1}- del intervalo admisible de temperatura del compartimiento de refrigeración 1 o está por debajo del mismo.

A continuación se verifica si también la temperatura T2 del compartimiento de congelación 2 se encuentra en el intervalo admisible. Si ha excedido su límite superior T_{2}+ (S6), entonces esto indica que el compartimiento de congelación 2 no es alimentado con suficiente frío y que, por lo tanto, serían deseables tiempos de funcionamiento más largos del circuito de refrigerante. Por consiguiente, en la etapa S7 se decrementa la relación de exploración d, para conseguirlo exactamente. A la inversa, si se comprueba en la etapa S8 que la temperatura T_{2} está por debajo del límite inferior T2 del intervalo admisible, entonces se incrementa en la etapa S9 la relación de exploración d. Cuando la temperatura T_{2} se encuentra en el intervalo [T_{2}-, T_{2}+], entonces la relación de exploración d es correcta y se mantiene inalterada.

A continuación, el control retorna de nuevo a la etapa S2. De esta manera, en el transcurso de varias fases de funcionamiento del circuito de refrigerante, la relación de exploración d converge hacia un valor, que garantiza una refrigeración adecuada del compartimiento de congelación, y cuando, por ejemplo, debido a una modificación de la temperatura ambiente, se modifica la necesidad de refrigeración del compartimiento de congelación, entonces la relación de exploración d compensará automáticamente esta necesidad modificada.

La amplitud del incremento o del decremento en la etapa S9 y S7, respectivamente, se puede establecer proporcional a la diferencia entre T_{2} y una temperatura en el intervalo [T_{2}-, T_{2}+], por ejemplo [T_{2}-, T_{2}+]/2, para conseguir de esta manera, en el caso de desviaciones teóricas fuertes, una convergencia rápida de d y en el caso de desviaciones teóricas pequeñas, una regulación sensible, que no conduce a oscilaciones de d.

Evidentemente, también es posible equipar frigorífico tanto con el sensor de temperatura exterior 12 como también con el sensor de temperatura 13 del compartimiento de congelación. Esto permite realizar en cada caso para valores individuales de la temperatura exterior una adaptación de la relación de exploración d con el procedimiento mostrado en la figura 4 y memorizar los valores de la relación de exploración, obtenidos de esta manera para diferentes temperaturas exteriores, en la unidad de control 10. De esa manera, la unidad de control 10, en el caso de una modificación de la temperatura exterior, tan pronto como se detecta esta modificación, puede ajustar la relación de exploración d adecuada para esta temperatura exterior y de este modo conseguir una regulación rápida de la temperatura del compartimiento de congelación.

Claims (9)

1. Procedimiento para el funcionamiento de un frigorífico con dos zonas de temperatura (1, 2) refrigeradas por medio de evaporadores (4, 5) dispuestos en un circuito de refrigerante común (3, 4, 5, 6), cuya primera zona (1) está equipada con un soplante (9), en el que para el mantenimiento de las temperaturas de las zonas de temperatura
(1, 2) en sus intervalos teóricos respectivos, se acciona el circuito de refrigerante (3, 4, 5, 6) de forma intermitente en función de una temperatura medida en una de las zonas de temperatura, y en el que el soplante (9) es accionado de forma intermitente, y las fases de funcionamiento y de parada del circuito de refrigerante (3, 4, 5, 6) y del soplante (9) se establecen de tal forma que las fases de funcionamiento del circuito de refrigerante (3, 4, 5, 6) coinciden al menos en parte con las fases de parada del soplante, caracterizado porque la porción del tiempo de funcionamiento del frigorífico, en la que el soplante (9) y el circuito de refrigerante (3, 4, 5, 6) funcionan al mismo tiempo, se establece en función de la temperatura ambiente del frigorífico.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque, además, las fases de funcionamiento del soplante (9) coinciden, al menos en parte, con fases de parada del circuito de refrigerante (3, 4, 5, 6).

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el soplante (9) solamente funciona en fases de parada del circuito de refrigerante (3, 4, 5, 6).

4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la porción se establece tanto mayor cuando más elevada es la temperatura ambiente.

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la duración de las fases de funcionamiento del circuito de refrigerante se establece con la ayuda de una temperatura medida en una de las zonas de temperatura (1) y porque la porción del tiempo de funcionamiento del frigorífico, en la que el soplante (9) y el circuito de refrigerante (3, 4, 5, 6) funcionan al mismo tiempo, se establece en función de una temperatura medida en la otra zona de temperatura (2) respectiva.

6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque la segunda zona de temperatura (2) tiene un valor teórico de la temperatura más bajo que la primera zona de temperatura (1), y porque la porción se establece tanto más baja cuanto más alta es la temperatura medida en la segunda zona de temperatura (2).

7. Frigorífico con dos zonas de temperatura (1, 2) refrigeradas por medio de evaporadores (4, 5) dispuestos en un circuito de refrigerante común (3, 4, 5, 6), cuya primera zona (1) está equipada con un soplante (9), con una instalación de control (8, 10), que para el mantenimiento de las temperaturas de las zonas de temperatura (1, 2) en sus intervalos teóricos respectivos, acciona de forma intermitente el circuito de refrigerante (3, 4, 5, 6) en función de la temperatura medida en un de las zonas de temperatura (1), en el que la instalación de control (8, 10) acciona de forma intermitente el soplante (9), de manera que las fases de funcionamiento del circuito de refrigerante (3, 4, 5, 6) coinciden, al menos en parte, con las fases de funcionamiento del soplante (9), caracterizado porque la instalación de control (8, 10) está montada de tal forma que la porción del tiempo de funcionamiento del frigorífico, en la que el soplante (9) y el circuito de refrigerante (3, 4, 5, 6) funcionan al mismo tempo, se establece en función de la temperatura ambiente del frigorífico.

8. Frigorífico de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque un sensor (12) para la detección de la temperatura ambiente del frigorífico está conectado con la instalación de control (10).

9. Frigorífico de acuerdo con la reivindicación 7 u 8, caracterizado porque un sensor (7, 13) para la detección de la temperatura en cada una de las zonas de temperatura (1, 2) está conectado, respectivamente, con la instalación de control (10).