ITPN20080015A1

ITPN20080015A1 - "macchina asciuga biancheria a pompa di calore"

Info

Publication number: ITPN20080015A1
Application number: IT000015A
Authority: IT
Inventors: Diego Driussi
Original assignee: Imat Spa
Priority date: 2008-02-27
Filing date: 2008-02-27
Publication date: 2009-08-28
Also published as: EP2122040A1; US20100307018A1; WO2009106150A1; EP2122040B1; US8387273B2

Description

Descrizione

del brevetto per invenzione industriale avente per titolo:

“MACCHINA ASCIUGA BIANCHERIA A POMPA DI CALORE*

La presente invenzione si riferisce ad una macchina asciuga biancheria a pompa di calore, in particolare ad un dispositivo a pompa di calore per la deumidificazione ed il riscaldamento dell’aria di asciugatura.

Come è noto, una pompa di calore a compressione di vapore è una macchina termica che opera trasferendo calore da un ambiente freddo ad uno caldo ed è costituita da un circuito chiuso comprendente un compressore, un condensatore, un organo di laminazione ed un evaporatore. All’interno del circuito chiuso è contenuto un fluido frigorigeno che compie un intero ciclo termodinamico. Il compressore fa aumentare la pressione e la temperatura del fluido frigorigeno spingendolo nel condensatore dove parte del calore assorbito dall’evaporatore e dal suo lavoro meccanico viene ceduto esternamente al circuito chiuso. Il passaggio del fluido frigorigeno nell’evaporatore avviene per effetto della differenza di pressione esistente tra ingresso ed uscita della valvola di laminazione, dove avviene la prima sottrazione di calore non però utile aireffetto frigorifero. Giunto quindi neirevaporatore il fluido frigorigeno assorbe una quantità di calore dall’esterno del circuito chiuso e ritorna al compressore iniziando così un nuovo ciclo.

Come è altresì noto, la macchina asciuga biancheria, come una lavasciuga od una asciugatrice, con installato il dispositivo a pompa di calore, include un circuito in cui è prodotta una circolazione continua d’aria che interessa, oltre alla biancheria da asciugare contenuta in un cesto rotante, l’evaporatore (lato freddo) ed il condensatore (lato caldo) necessari per realizzare un procedimento di asciugatura. La circolazione deH’aria di asciugatura viene ottenuta da un ventilatore, disposto normalmente tra il condensatore ed il cesto.

Il flusso d’aria calda e umida proveniente dal cesto contenente la biancheria passa nell’evaporatore e successivamente nel condensatore affinché possa rispettivamente deumidificarsi e riscaldarsi. Il flusso ritorna poi nel cesto rotante preposto per il contenimento della biancheria da asciugare.

Durante il funzionamento della macchina asciuga biancheria a pompa di calore, una quantità di energia elettrica assorbita dalla rete elettrica dal compressore è quindi trasformata in un calore, il cosiddetto calore di compressione, utile per l’asciugatura. Tuttavia, alcuni cicli di funzionamento della macchina asciuga biancheria richiedono maggiore o minore potenza di altri, per esempio, un ciclo di asciugatura economy o un ciclo notturno hanno bisogno di minor potenza di un ciclo rapido. Pertanto, è ragionevole pensare di controllare la potenza elettrica assorbita dal sistema di compressione del fluido frigorigeno sulla base delle necessità o della richiesta in modo da ottimizzare il consumo energetico totale della macchina asciuga biancheria a pompa di calore.

Diverse soluzioni sono state proposte a riguardo. Con l’evoluzione della macchina asciuga biancheria a pompa di calore, tuttavia, l’orientamento è di utilizzare un dispositivo a pompa di calore comprendente un compressore a giri variabili. In tali macchine asciuga biancheria, una grandezza di uscita del compressore, per esempio una portata o una pressione, può essere variata secondo i diversi cicli di funzionamento della macchina affinché sia fornita la giusta potenza. Il compressore a giri variabili funziona con fluidi frigorigeni sintetici tipo R134a, R407, R410, etc. e prevede un dispositivo elettronico di pilotaggio costituito generalmente da un inverter elettronico ed un circuito di filtraggio.

Un esempio è divulgato nella domanda di brevetto tedesco N° 102005041145 dove è descritta una macchina asciuga biancheria a pompa di calore, in cui un controllore è programmato per controllare la grandezza di uscita del compressore sulla base di alcuni parametri di ingresso come l’umidità o la temperatura della biancheria da asciugare, oppure la temperatura del fluido frigorigeno circolante nel dispositivo a pompa di calore.

Un inconveniente riscontrato nell’asciuga biancheria provvisto di compressore a giri variabili, risiede nel vincolo di dover impiegare il dispositivo elettronico di pilotaggio.

Il compito della presente invenzione è di superare gli inconvenienti della tecnica nota proponendo una macchina asciuga biancheria a pompa di calore, in cui non è indispensabile un azionamento particolare garantendo quindi maggior affidabilità e semplicità di applicazione.

Non ultimo scopo è di realizzare una macchina asciuga biancheria a pompa di calore ottenibile con gli usuali e noti mezzi di produzione.

Le rivendicazioni apposte al presente documento evidenziano alcuni sviluppi vantaggiosi, in particolare è ragguardevole mettere in rilievo la possibilità di intervenire sul rendimento termodinamico complessivo della pompa di calore ottimizzandolo secondo i diversi cicli di funzionamento richiesti nella macchina asciuga biancheria.

Il compito e le caratteristiche, nonché gli scopi e i vantaggi sopra indicati, e altri che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da un macchina asciuga biancheria a pompa di calore, come definito nella rivendicazione indipendente e in quelle dipendenti.

L’invenzione è spiegata nel dettaglio tramite un esempio di realizzazione nella descrizione che segue, avente solo titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, m cui:

figura 1 mostra schematicamente un dispositivo a pompa di calore secondo una realizzazione della presente invenzione;

figura 2 mostra un esempio di controllo del dispositivo a pompa di calore;

figura 3 mostra schematicamente una prima variante della realizzazione della presente invenzione; e la

figura 4 mostra schematicamente una seconda variante della realizzazione della presente invenzione.

Nella figura 1 è mostrato schematicamente un dettaglio di una macchina asciuga biancheria che illustra un dispositivo a pompa di calore, secondo una realizzazione della presente invenzione. Il dispositivo a pompa di calore è pluri-compressore e, per semplicità di trattazione, comprende un numero di due compressori di piccola taglia del tipo a giri fissi.

Il dispositivo a pompa di calore è suddiviso in un primo circuito chiuso e un secondo circuito chiuso, completamente distinti. Il primo circuito chiuso costituisce una prima pompa di calore e contiene un primo compressore 20 a giri fissi, un primo evaporatore 22, una prima valvola di espansione 24 e un primo condensatore 26. Un secondo circuito chiuso costituisce una seconda pompa di calore e contiene un secondo compressore 30 a giri fissi, un secondo evaporatore 32, una seconda valvola di espansione 34 e un secondo condensatore 36.

Tutti gli elementi similari compresi rispettivamente nel primo e secondo circuito chiuso possono avere qualità specifiche differenti, per esempio, il primo compressore 20 a giri fissi può offrire una potenza refrigerante maggiore rispetto al secondo compressore 30 a giri fissi e/o il primo condensatore 26 può disporre di una superficie di scambio termico maggiore rispetto al secondo condensatore 36, etc. Pertanto, i cicli termodinamici compiuti dal fluido frigorigeno nel primo e il secondo circuito possono essere diversi. Di conseguenza, per esempio, uno dei due circuiti chiusi è in grado di lavorare ad una temperatura di evaporazione/condensazione più alta dell’altro. Sulla base di queste considerazioni si evince come sia possibile ottimizzare in modo indipendente il primo e il secondo circuito chiuso dal punto di vista termodinamico per soddisfare specifici cicli di funzionamento richiesti nella macchina asciuga biancheria.

Con riferimento ad un flusso d’aria di asciugatura provocato da un movimento di una ventola 10 della macchina asciuga biancheria, il secondo evaporatore 32 è collocato a monte rispetto al primo evaporatore 22 e il primo condensatore 26 è collocato a monte rispetto al secondo condensatore 36. Il primo e secondo evaporatore 22, 32 possono essere raggruppati assieme formando un evaporatore 50 del dispositivo a pompa di calore pluri-compressore e il primo e il secondo condensatore 26, 36 possono essere raggruppati assieme formando un condensatore 52 del dispositivo a pompa di calore pluri-compressore.

Il flusso d’aria dì asciugatura attraversa l’evaporatore 50 e poi il condensatore 52 per essere rispettivamente deumidificato e riscaldato, quindi è convogliato in un cesto (non mostrato) per rasciugatura di elementi di biancheria riposti al suo interno.

Il flusso d’aria di asciugatura che attraversa l’evaporatore 50 e poi il condensatore 52 è rispettivamente deumidificato e riscaldato in base alla configurazione circuitale prevista per lo specifico ciclo di funzionamento della macchina asciuga biancheria. Per esempio, durante i cicli silenziosi o economy può entrare in funzione solo uno dei due compressori 20, 30 a giri fissi e quindi un solo circuito chiuso, oppure durante un ciclo rapido o nella prima fase di un ciclo normale di asciugatura (in cui la potenza richiesta è maggiore) possono entrare in funzione entrambi i compressori 20, 30 e quindi tutti i circuiti chiusi. In altre parole, il flusso d’aria di asciugatura può essere essiccato in modo regolabile intervenendo sui compressori 20, 30, avviandoli separatamente oppure assieme secondo una logica binaria, come rappresentato in figura 2. Tale modo di funzionare dei compressori 20, 30 a giri fissi può essere impostato manualmente da un utente oppure automaticamente tramite un dispositivo automatico installato nella macchina asciuga biancheria.

Pertanto, dal punto di vista funzionale la coppia formata dai compressori 20, 30 a giri fissi garantisce una potenza refrigerante su misura per ogni ciclo di funzionamento imposto o richiesto della macchina asciuga biancheria. Naturalmente possono essere previsti una pluralità di compressori a giri fissi e, in genere, per un

a n compressori a giri fissi, le possibili configurazioni circuitali del dispositivo a pompa di calore secondo la presente invenzione sono 2<Π>- 1. Questo si traduce nella possibilità di ottenere 2<n>- 1 rendimenti termodinamici diversi.

Inoltre, va ricordato che i compressori a giri fissi di piccola taglia sono molto silenziosi. L’ingombro dei compressori a giri fissi è anche modesto e quindi sono adatti per essere installati in piccole macchine asciuga biancheria di tipo domestico.

Vantaggiosamente, è altresì evidente come la macchina asciuga biancheria pluri-compressore possa funzionare anche se uno dei due compressori 20, 30 a giri fissi è in avaria, naturalmente con un ciclo di asciugatura più lungo.

Nella figura 3 è mostrata schematicamente una prima variante della realizzazione della presente invenzione. Il dispositivo a pompa pluri-compressore è suddiviso, per semplicità di trattazione, in un primo e in secondo circuito chiuso ognuno alimentato rispettivamente da un primo e un secondo compressore 220, 230 a giri fissi di piccola taglia. Inoltre, il primo e il secondo circuito chiuso comprendono rispettivamente una prima e una seconda valvola di espansione 224, 234, un primo e un secondo condensatore 226, 236, e un primo e un secondo evaporatore 222, 232. Naturalmente possono essere previsti anche in questo caso n circuiti chiusi formanti il dispositivo a pompa di calore.

Un primo condotto 260 uscente dalla valvola di espansione 224 è collegato con il primo evaporatore 222 e un secondo condotto 262 uscente dalla valvola di espansione 234 è anch’esso collegato con il primo evaporatore 222. Il primo evaporatore 222 è formato al suo interno da due serpentine separate allacciate rispettivamente al primo e al secondo condotto 260, 262. Tali serpentine separate presentano la caratteristica di avere una prima superficie di scambio termico esterna in comune. All’uscita dell’evaporatore 222 le due serpentine sono collegate a due rispettivi condotti distinti allacciati all’evaporatore 232. L’evaporatore 232 ha una struttura similare all’evaporatore 222, di conseguenza i due condotti distinti sono connessi rispettivamente con due serpentine distinte che si sviluppano internamente all’evaporatore 232 stesso. Le serpentine distinte sono accomunate da una seconda superficie di scambio termico esterna. All’uscita dell’evaporatore 232 le due serpentine distinte sono allacciate rispettivamente a due ulteriori condotti collegati ai compressori 220, 230, in modo da chiudere il primo e il secondo circuito chiuso. Ciascuno dei due circuiti chiusi costituisce una pompa di calore distinta, essendo ogni suo punto mantenuto separato dal punto di vista della circolazione del fluido frigorigeno.

Il resto della struttura è analoga alla prima realizzazione e, quindi, con riferimento ad un flusso dell’aria di asciugatura circolante tramite una ventola 210, Evaporatore 232 è sistemato a monte rispetto all’evaporatore 222 e il condensatore 226 è sistemato a monte rispetto al condensatore 236, quindi gli evaporatori 222, 232 e i condensatori 226, 236 possono essere raggruppati assieme formando rispettivamente un evaporatore 250 e un condensatore 252 del dispositivo a pompa di calore pluri- compre ssore.

Da un punto di vista funzionale questa variante realizzativa non si discosta dalla prima realizzazione e, pertanto, valgono tutte le considerazioni fatte precedentemente senza essere ulteriormente descritte.

Naturalmente, una costruzione in cui l’elemento condensatore si sviluppa al proprio interno con due o più serpentine separate aventi una stessa superficie di scambio termico esterna, fermo restando tutte le altre parti strutturali della macchina asciuga biancheria, rientra in questa variante realizzativa. Oppure una costruzione in cui sia l’evaporatore, sia il condensatore, si sviluppano al proprio interno con due o più serpentine separate aventi una stessa superficie di scambio termico esterna, fermo restando tutte le altre parti strutturali della macchina asciuga biancheria, rientra ulteriormente in questa variante realizzativa.

Nella figura 4 è mostrata schematicamente ima seconda variante della realizzazione della presente invenzione. Il dispositivo a pompa pluri-compressore è suddiviso, per semplicità di trattazione, in un primo e in secondo circuito chiuso, distinti. Il primo e il secondo circuito chiuso comprendono rispettivamente un primo e un secondo compressore 320, 330 a giri fissi di piccola taglia, una prima e una seconda valvola di espansione 334, 324, un primo e un secondo condensatore 336, 326 e un primo e un secondo evaporatore 322, 332. Naturalmente possono essere previsti in questo caso n circuiti chiusi formanti il dispositivo a pompa di calore.

Con riferimento ad un flusso deH’aria di asciugatura circolante tramite una ventola 310, il dispositivo a pompa di calore pluricompressore comprende un evaporatore 350, formato dairevaporatore 332 a monte e dairevaporatore 322 a valle, e un condensatore 352, formato dal condensatore 326 a monte e dal condensatore 336 a valle.

L’evaporatore 332 a monte, l’evaporatore 322 a valle, il condensatore 326 a monte e il condensatore 336 a valle sono allineati lungo una linea di flusso deiraria di asciugatura. Pertanto con riferimento a tale disposizione, collegando una prima coppia di elementi sfalsati evaporatore 332/condensatore 326 per formare il primo circuito chiuso e una seconda coppia di elementi sfalsati evaporatore 322/condensatore 336 per formare il secondo circuito chiuso, si realizza un dispositivo a pompa di calore pluricompressore con il primo e il secondo circuito chiuso incrociati, pur rimanendo separati.

Il resto della struttura della macchina asciuga biancheria, nonché la funzionalità sono similari alle precedenti realizzazioni e pertanto è omessa la descrizione.

Da quanto precede risulta quindi evidente come una asciuga biancheria a pompa di calore secondo l’i raggiunga il compito e gli scopi inizialmente proposti. E’ ottenuto, infatti, un macchina asciuga biancheria a pompa di calore, in cui non è indispensabile un azionamento particolare costituito da un dispositivo elettronico di pilotaggio del compressore, garantendo quindi maggior affidabilità e semplicità di applicazione.

Naturalmente Tinvenzione è suscettibile di numerose applicazioni, modifiche o altre varianti senza con ciò uscire daH’ambito protettivo della presente domanda, inoltre tutte le forme di realizzazioni e varianti contenute nel presente documento possono essere combinate assieme.

Claims

Rivendicazioni 1. Macchina asciuga biancheria comprendente un dispositivo a pompa di calore per la deumidificazione deiraria di asciugatura caratterizzata dal fatto che il dispositivo a pompa di calore comprende una pluralità di circuiti chiusi e separati, ciascuno di detti di circuiti chiusi e separati comprendendo almeno un compressore (20, 30; 220, 230; 320, 330), almeno un evaporatore (22, 32; 222, 232; 322, 332), almeno una valvola di espansione (24, 34; 224, 234; 334, 324) e almeno un condensatore (26, 36; 226, 236; 336, 326).
2. Macchina asciuga biancheria secondo la rivendicazione 1, in cui ciascun compressore (20, 30; 220, 230; 320, 330) della pluralità di circuiti è a giri fissi.
3. Macchina asciuga biancheria secondo la rivendicazione 1, in cui l’evaporatore (222, 232) è formato internamente da una pluralità di serpentine distinte per la circolazione del fluido frigorigeno, una prima e una seconda estremità di ciascuna serpentina essendo collegate in un circuito chiuso e separato del dispositivo a pompa di calore; detta pluralità di serpentine costituendo un’unica superficie di scambio termico.
4. Macchina asciuga biancheria secondo la rivendicazione 1, in cui il condensatore (226, 236) è formato internamente da una pluralità di serpentine distinte per la circolazione del fluido 4. Macchina asciuga biancheria secondo la rivendicazione 1, in cui il condensatore (226, 236) è formato internamente da una pluralità di serpentine distinte per la circolazione del fluido frigorigeno, una prima e una seconda estremità di ciascuna serpentina essendo collegate in un circuito chiuso e separato del dispositivo a pompa di calore; detta pluralità di serpentine costituendo un’unica superficie di scambio termico.
5. Macchina asciuga biancheria secondo almeno una rivendicazione precedente, in cui una messa in esercizio di almeno un compressore (20, 30; 220, 230; 320, 330) della pluralità di circuiti è regolata secondo una logica binaria.
6. Macchina asciuga biancheria secondo la rivendicazione 5, in cui la messa in esercizio di almeno un compressore (20, 30; 220, 230; 320 330) della pluralità di circuiti è impostata con almeno una tra le modalità manuale e automatica.
7. Macchina asciuga biancheria secondo almeno una rivendicazione precedente, in cui i circuiti chiusi e separati sono incrociati.