ITPN20000074A1 - Apparecchio frigorifero con una pluralita' di scomparti - Google Patents

Description

Descrizione

del brevetto per invenzione industriale avente per titolo:

“APPARECCHIO FRIGORIFERO CON UNA PLURALITÀ’ DI

SCOMPARTÌ”

La presente invenzione si riferisce ad un apparecchio frigorifero, in particolare di tipo domestico, comprendente almeno due scomparii per contenere e conservare prodotti alimentari a diverse temperature.

Sono comunemente noti apparecchi frigoriferi con uno scomparto di refrigerazione e uno scomparto di congelamento. Questi apparecchi sono dotati di due circuiti frigoriferi separati, uno per ciascuno scomparto, oppure di un unico circuito frigorifero comprendente due evaporatori selettivamente alimentabili tramite una valvola che devia il flusso del fluido refrigerante in modo da rispondere alle richieste di freddo nei due scomparii dell’apparecchio. La prima soluzione risulta evidentemente più costosa, data la duplicazione dei circuiti e quindi dei relativi componenti. La seconda soluzione offre invece un rendimento inferiore e un comportamento insoddisfacente dal punto di vista del rendimento.

Il brevetto EP 0 246 465 descrive un circuito frigorifero per apparecchi frigoriferi domestici che comprende essenzialmente un compressore, un condensatore e due evaporatori in serie disposti rispettivamente in uno scomparto di conservazione e in uno scomparto di congelamento. Il compressore è di tipo rotativo, dotato di un’elevata coppia di spunto. Pertanto, per evitare che nei periodi di arresto del compressore le pressioni si equilibrino nell’intero circuito, si propone rinserimento di un’elettrovalvola a comando termostatico, che è provvista di un ingresso dal condensatore e di due uscite verso gli evaporatori. Le due uscite dell’ elettrovalvola possono essere entrambe chiuse quando il compressore è fermo e possono essere aperte selettivamente quando il compressore è in funzione. La soluzione descritta in questo brevetto si è dimostrata soltanto teorica, dato che un’elettrovalvola del genere è di difficile realizzazione e comporterebbe, comunque, un ulteriore consumo energetico per il suo azionamento.

Il brevetto WO 00/49344, molto più recente, ripropone una soluzione analoga a quella del brevetto EP 0 246 465, ma senza definire il tipo di compressore e descrivendo una valvola soltanto in termini di funzionamento e non di costruzione. In particolare, quando gli evaporatori sono in serie (Fig. 4) non si può comprendere come la valvola 1 nella posizione S3 possa alimentare soltanto l’evaporatore 5B. In tale posizione, infatti, appare inevitabile che quasi tutto il fluido refrigerante passi anche nell’evaporatore 5A, alimentando cosi entrambi gli evaporatori. In effetti, la soluzione di questo brevetto rappresenta ancora un'ulteriore tentativo soltanto teorico di realizzazione di un apparecchio refrigerante per ottenere una riduzione di consumo energetico attraverso l’ottimizzazione del circuito frigorifero.

Tale scopo può essere, invece, raggiunto secondo la presente invenzione utilizzando la combinazione di un nuovo tipo di compressore a potenza (o capacità refrigerante) variabile e di una nuova soluzione valvolare, come definita nella rivendicazione di questo brevetto.

Vantaggi e caratteristiche dell’invenzione risulteranno evidenti dalla descrizione che segue, a scopo esemplificativo e non limitativo, con riferimento agli allegati disegni, in cui:

- la Figura 1 rappresenta lo schema dello stato della tecnica più recente, secondo il brevetto WO 00/49344;

- la Figura 2 rappresenta schematicamente in sezione un apparecchio frigorifero dotato di circuito refrigerante secondo l’invenzione; la Figura 3 rappresenta un diagramma che mostra il fabbisogno di frigorie in funzione delle variazioni di temperatura nello scomparto di refrigerazione e in quello di congelamento dall’ apparecchio di Fig.l. Come già detto, lo stato della tecnica più recente è rappresentato in Fig. 1, che mostra un circuito frigorifero con un compressore 2, un condensatore 3 e due evaporatori in serie 5a e 5b. Tra il condensatore 3 e gli evaporatori 5a e 5b è inserita una valvola I a tre vie. Nella posizione SI la valvola chiude il passaggio di fluido frigorifero verso entrambi gli evaporatori. Nella posizione S2 la valvola consente il passaggio del fluido frigorifero prima attraverso l'evaporatore 5a poi attraverso l’evaporatore 5b. Nella posizione S3, infine, la valvola dovrebbe chiudere il passaggio P2 verso l’evaporatore 5a e consentire il passaggio del fluido frigorifero soltanto attraverso l’evaporatore 5b. Quest’ultima situazione, però, non è comprensibile perché la valvola I. come mostrata, non può chiudere il passaggio P2. Inoltre, anche se un diverso tipo di valvola potesse realizzare tale condizione circuitale, il bilanciamento del circuito frigorifero non potrebbe risultare corretto, cosi come rappresentato, dato che i due evaporatori richiedono quantità di freddo notevolmente diverse.

La soluzione secondo la presente invenzione è schematicamente rappresentata in Fig. 2, dove si mostra un apparecchio frigorifero comprendente uno scomparto di refrigerazione 10 e uno scomparto di congelamento 11, ciascuno dotato di un rispettivo evaporatore 12 e 13. I due evaporatori sono collegati in serie nel circuito frigorifero, che comprende anche un compressore 14 e un condensatore 15. Ciascun evaporatore, inoltre, è associato a un rispettivo restrittore, o tubo capillare, 16 e 17.

Secondo l’invenzione, il compressore 14 è un compressore a potenza, o capacità frigorifera, variabile e la regolazione del flusso di fluido frigorifero nel circuito viene effettuata mediante mezzi valvolari inseriti tra il condensatore 15 e i capillari 16 e 17. Più precisamente, tali mezzi possono essere costituiti da una valvola unidirezionale 18 e da una valvola deviatricc 19, entrambe comandate da due termostati (non mostrati) disposti rispettivamente negli scomparii 10 e 1 1. La valvola 18 consente di aprire o chiudere il passaggio di fluido refrigerante agli evaporatori. La valvola 19 consente effettivamente di alimentare entrambi gli evaporatori in serie oppure il solo evaporatore 13 dello scomparto di congelamento. Naturalmente, le due valvole 18 e 19 potrebbero essere sostituite da una valvola a tre vie, nell'ipotesi che si riesca a realizzare una valvola di questo tipo di sicuro funzionamento e di ridotto consumo energetico.

Il corretto bilanciamento del circuito frigorifero si ottiene, poi. dimensionando opportunamente i capillari 16 e 17; in particolare, prevedendo per il capillare 16 una portata maggiore di quella del capillare 17.

L’effettivo risparmio energetico, che è lo scopo principale della soluzione proposta, si ottiene quindi dalla combinazione di diversi elementi.

Il principale elemento è costituito dall’utilizzo di un compressore 14 a potenza variabile, che è dotato di una propria autologica di controllo in grado di selezionare autonomamente la sua velocità (e quindi la potenza necessaria) sulla base di una combinazione( ad esempio, la media aritmetica) delle percentuali di lavoro dei due scomparii dell’apparecchio frigorifero e dei periodi di ON (o di funzionamento) dei medesimi scomparii, privilegiando quello che richiede il tempo di funzionamento più lungo.

In Fig. 3 è rappresentato un diagramma che mostra il fabbisogno di frigorie in funzione delle variazioni di temperatura nello scomparto di refrigerazione e in quello di congelamento (rispettivamente riportate in ascisse e in ordinate) di un tipico apparecchio frigorifero. Le lettere A-H indicano le fasce di funzionamento alle varie velocità del compressore (con A la velocità più bassa, con H la velocità più alta). I rettangoli rappresentano le arce di regolazione del’apparecchio a diverse temperature ambiente (Ta). L’algoritmo dell’ autologica di controllo del compressore 14 può essere, ad esempio, basato sui seguenti dati funzionali:

dove :

RT indica la percentuale di lavoro dell’apparecchio frigorifero, e ON indica il tempo di funzionamento del medesimo.

Un ulteriore elemento che consente di realizzare un effettivo risparmio energetico è costituito dall’impiego delle valvole 18 e 19, comandate ad impulsi. L’azionamento di tali valvole permette di chiudere il circuito nelle fasi di OFF dell’apparecchio frigorifero, impedendo un passaggio di fluido refrigerante caldo dal condensatore 15 verso gli evaporatori 12 e 13. Inoltre, la valvola 19 consente effettivamente di alimentare gli evaporatori in modo selettivo, secondo le richieste di freddo dei rispettivi scomparti dell’apparecchio.

Infine, la differenziazione delle portate dei capillari 16 e 17 aumenta la flessibilità del circuito refrigerante per fornire una potenza frigorifera che risponda al carico termico dell’apparecchio, sia rispetto all’utilizzo indipendente dei due scomparti, sia rispetto alle diverse condizioni degli stessi (temperatura ambiente, posizione dei termostati, apertura delle porte, ecc.).

Claims (3)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparecchio frigorifero, in particolare di tipo domestico, comprendente almeno due scompartì (10,11) per contenere e conservare prodotti alimentari a diverse temperature nonché un circuito frigorifero comprendente un compressore (14), un condensatore (15), mezzi valvolari (18,19) per la deviazione del fluido refrigerante e un evaporatore (12,13) collocato in ciascuno scomparto, detti evaporatori essendo collegati in serie tra loro, caratterizzato dal fatto che detto compressore (14) è un compressore a potenza variabile e che detti mezzi valvolari sono costituiti da una valvola unidirezionale (18) e da una valvola deviatrice (19) per alimentare selettivamente detti evaporatori tramite rispettivi mezzi restrittori (16,17).
2. 2. Apparecchio frigorifero secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi restrittori (16,17) sono tubi capillari aventi diverse portate, il capillare (16) associato all’evaporatore (12) dello scomparto di refrigerazione avendo portata maggiore del capillare (17) associato all’evaporatore (13) dello scomparto di congelamento.
3. 3. Apparecchio frigorifero secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che il compressore (14) è dotato di una propria autologica di controllo atta a selezionare autonomamente la sua velocità sulla base di una combinazione delle percentuali di lavoro dei due scompartì (10,11) del’apparecchio frigorifero e dei periodi di ON dei medesimi scomparti, privilegiando quello che richiede il tempo di funzionamento più lungo.