ITVA20010037A1

ITVA20010037A1 - Condensatori per armadi frigoriferi domestici ed armadio frigorifero domestico dotato di tale condensatore.

Info

Publication number: ITVA20010037A1
Application number: IT2001VA000037A
Authority: IT
Inventors: Enzo Rivis; Giuseppe Panighini
Original assignee: Whirlpool Co
Priority date: 2001-10-18
Filing date: 2001-10-18
Publication date: 2003-04-18
Also published as: EP1304533B1; US6840314B2; EP1304533A2; EP1304533A3; US20030085029A1; ATE414247T1; DE60229824D1; ES2316511T3; BR0204213A; MXPA02010268A

Description

Descrizione dell'invenzione industriale dal titolo:

"Condensatore per armadi frigoriferi domestici ed armadio frigorifero domestico dotato di tale condensatore"

La presente invenzione riguarda un condensatore per armadi frigoriferi domestici, del tipo comprendente una canalizzazione per il passaggio del fluido frigorigeno asociata ad una superficie metallica sostanzialmente piana per aumentare lo scambio termico fra il fluido frigorigeno e l'aria. Per armadio frigorifero si intende qui qualsiasi tipo di frigorifero o congelatore ("freezer") domestico.

I condensatori statici oggi utilizzati nella refrigerazione domestica sono essenzialmente di due tipi: a lamiera e a fili. Il primo tipo è quello a cui si fa riferimento all'inizio della descrizione. Entrambi i tipi presentano l’inconveniente di avere una superficie primaria (tubo) e una superficie secondaria (lamiera o fili) che sono uniti alla primaria per graffatura o saldatura (quindi il contatto è realizzato solo in alcuni punti, con una conseguente perdita di temperatura e quindi di efficienza).

Inoltre esperienze recenti fatte dalla richiedente sui condensatori hanno sorprendetemente mostrato la notevole importanza della massa in questo tipo di scambiatori di calore.

Scopo del presente trovato è pertanto quello di fornire un condensatore che non presenti i suddetti inconvenienti a che possa garantire un sensibile risparmio energetico, pur rimanendo di semplice ed economica realizzazione.

Secondo il trovato, tale scopo è raggiunto grazie al fatto che il condensatore comprende due lastre metalliche affacciate ed unite fra loro mediante saldatura o brasatura, almeno una di dette lastre essendo provvista di una scanalatura sagomata atta a costituire la suddetta canalizzazione per il passaggio del fluido frigorigeno.

Grazie a tali caratteristiche è possibile garantire un'ottimo scambio termico tra fluido frigorigeno caldo e materiale costituente le lastre. Inoltre con la soluzione secondo l'invenzione è possibile utilizzare spessori più elevati delle lastre, venendo a mancare la necessità di garantire una buona sagomatura della lastra in corrispondenza dei tubi (come richiesto dagli attuali condensatori a lamiera). Infatti i condensatori a lamiera utilizzati oggi hanno uno spessore di 0,3-0,4mm, mentre nella soluzione secondo l'invenzione il condensatore è formato da due lamiere di spessore preferibilmente compreso tra 0,2 e 0,5 mm, più preferibilmente tra 0,3 e 0,4mm brasate o saldate assieme, per cui lo spessore totale è preferibilmente compreso tra 0,6 e 0,8mm.

I vantaggi principali della soluzione secondo l'invenzione rispetto ai condensatori tradizionali sono:

a) alta efficienza per miglior contatto. La superficie primaria (tubo) e secondaria (lamiera) dei condensatori a lamiera tradizionali sono un tutt’uno in quanto sono due lastre, una piana liscia ed una piana con canalizzazione imbutita a guisa dì scanalatura brasate o saldate assieme fra loro con contatto su tutta la superficie tranne che in corrispondenza della scanalatura sagomata;

b) alta efficienza per vicinanza dei canali. I condensatori attuali hanno un passo tra i tubi di 50-60mm. Questa distanza è stata nel tempo considerata ottimale, come giusto compromesso costi/prestazioni. Nella soluzione secondo l'invenzione (essendo le canalizzazioni ottenute da stampo) il numero di canalizzazioni non varia il costo del componente per cui si possono realizzare in modo da ottimizzare le prestazioni. Un passo tra i canali compreso tra 20 e 50 mmm, più preferibilmente tra 30 e 40 mm si è rivelato essere l'ottimale in termini di efficienza di scambio, particolarmente con una giacitura orizzontale delle porzioni rettilinee e parallele dei condotti (raccordate da porzioni curvilinee per la realizzazione della serpentina), con riferimento alla configurazione di utilizzo del condensatore disposto in corrispondenza di una parete esterna dell'armadio frigorifero;

c) alta efficienza per maggior massa del condensatore. Come detto in precedenza, i condensatori in lamiera attuali presentano uno spessore di 0,3-0, 4 mm, che è un limite per tale tipo di tecnologia. Con la soluzione secondo l'invenzione si possono avere anche spessori di 0,8 mm e quindi il doppio del peso (a parità di superficie). In base a prove effettuate, uno spessore di 0,6-0, 8 mm risulta esere ottimale;

d) possibilità di prevedere delle pieghe laterali a L nelle lastre per ottenere la dimensione del “camino” voluta e di avere la predisposizione per il fissaggio sul prodotto senza utilizzare altri componenti (come è necessàrio su alcune soluzioni a lamiera e per le versioni a fili). Per "camino" si intende qui la porzione di spazio compresa tra il condensatore e la parete posteriore dell'armadio frigorifero atta a convogliare verso l'alto l'aria calda per moti convettivi.

La richiedente ha trovato, in base alle prove svolte, che la soluzione secondo l'invenzione richiede, per migliorare ulteriormente l’efficienza, una sezione della canalizzazione preferibilmente compresa tra 6 e 14 mm<2 >, più preferibilmente compresa tra 8 e 12 mm<2>.

Secondo un'altra caratteristica dell'invenzione, il condensatore può essere vantaggiosamente provvisto di alettatura tra le canalizzazioni, che permetta una miglior circolazione d’aria tra i due lati del condensatore. L’altezza ottimale delle alette è compresa tra 3 e 12 mmm, più preferibilmente fra 5 e 10 mm.

In un'ulteriore forma di attuazione dell'invenzione, è possibile brasare in forno, assieme alle due lastre, anche i due tubetti di collegamento con la restante parte del circuito (compressore e filtro). Ciò permetterà di avere una migliore qualità (eliminazione di due saldature) ed un minor costo del condensatore.

Ulteriori vantaggi e caratteristiche di un condensatore secondo la presente invenzione risulteranno evidenti dalla descrizione dettagliata seguente, fornita a puro titolo di esempio non limitativo, con riferimento ai disegni allegati in cui:

la figura 1 è una vista del condensatore in una sua configurazione installata su di un frigorifero domestico,

la figura 2 è una vista laterale del condensatore di figura 1 ,

la figura 3 è un particolare di figura 1 che illustra lalettatura del condensatore,

la figura 4 è una vista in sezione secondo la linea IV-IV, della figura 3, in maggiore scala, e

la figura 5 è una vista in sezione, secondo la linea V-V, della figura 3. Con riferimento ai disegni, con 10 è illustrato un frigorifero domestico provvisto, in corrispondenza di una sua parete posteriore 10a, di un condensatore 12 atto a ricevere fluido frigorigeno caldo proveniente da un compressore C, a liquefarlo progressivamente e ad inviarlo raffreddato ad un evaporatore (non illustrato) del circuito frigorifero. Il condensatore 12 è costituito da due lamiere metalliche 12a e 12b di ferro o acciaio (figure 4 e 5) brasate fra loro in forno (ad esempio utilizzando una lega di brasatura a base di rame) ed aventi ciascuna uno spessore di 0.4 mm. Una delle due lamiere, nell'esempio illustrato nei disegni la lamiera 12b, presenta una scanalatura sagomata 14 ricavata ad esempio per stampaggio che interessa sostanzialmente tutta la superficie piana del condensatore secondo un percorso a serpentina. In particolare, a valle del compressore C il fluido frigorigeno entra dal basso nella canalizzazione definita dalla scanalatura 14 e percorre, con un flusso orizzontale di và e vieni, la superficie piana del condensatore fino a raggiungerne la sommità. Da qui, attraverso una scanalatura verticale 14', viene convogliato verso la porzione inferiore del condensatore da dove viene poi successivamente inviato all'evaporatore. La distanza verticale H tra due tratti paralleli della scanalatura è nell'esempio illustrato compresa tra 30 e 40 mm. Il condensatore 12 presenta lateralmente due bordi 12c ripiegati ad L ed atti a definire sia le porzioni di unione (ad esempio mediante avvitatura) alla parete posteriore 10a del frigorifero 10 sia, con detta parete, un canale F denominato comunemente "camino" opportunamente inclinato atto a favorire la circolazione del'aria per moti convettivi in corrispondenza del condensatore 12.

Per aumentare lo scambio termico, le superfici del condensatore comprese tra i tratti rettilinei paralleli della scanalatura 14 sono provviste di alette 16 ricavate per parziale tranciatura delle lamiere 12a e 12b e successiva piegatura (figure 3 e 4). Prove effettuate dalla richiedente hanno evidenziato che l'altezza ottimale H' delle alette è compresa tra 5 e 10 mm, con una lunghezza compresa tra 20 a 40 mm, sebbene tale ultima caratteristica non risulti particolarmente critica e sia dettata da esigenze di pratica reallizzazione delle alette.

La scanalatura 14 del condensatore 12 presenta una sezione ottimale di passaggio di 8-12 mm2 , con una profondità di 2.1 - 3.2 mm, un raggio principale R (figura 5) di 1.5 - 2 mm ed un raggio secondario R' (di raccordo alla lamiera piana 12a del condensatore) di 0.5 - 1 mm.

In corrispondenza dei collegamenti al compressore C ed alla rimanente parte del circuito frigorifero, il condensatore 12 è provvisto di tubetti di collegamento 18 uniti al condensatore stesso durante il processo di brasatura o saldatura delle due lamiere 12a e 12b.

ESEMPIO

Sono state effettuate delle prove su un prototipo di condensatore come descritto ed illustrato, con una sezione della canalizzazione di 10 mm2 ed un passo fra i tratti orizzontali di canalizzazione pari a 35 mm. Il condensatore è stato installato sul frigorifero modello Whirlpool RE 160 AUT prodotto dalla richiedente a cui era stato preventivamente rimosso il condensatore a lamiera di tipo tradizionale. Le stesse prove sono state ripetute, nelle identiche condizioni, su di un frigorifero commerciale Whirlpool dello stesso modello. Le prove hanno dato i seguenti risultati:

Quindi a pari temperatura all’interno del frigorifero si è avuto un consumo inferiore del 3,4%, grazie ad un abbassamento della temperatura di condensazione di 3,2 °C ottenuto con il condensatore secondo l'invenzione. Naturalmente sono possibili alcune varianti del condensatore secondo l'invenzione. Ad esempio la scanalatura può essere realizzata su entrambe le lastre in modo tale che la canalizzazione sia ricavata nello spazio compreso tra le scanalature affacciate fra loro; in tale configurazione la canalizzazione presenta una sezione trasversale sostanzialmente circolare. Inoltre anche il materiale delle lastre può variare, sebbene la scelta di ferro o acciaio sia l'unica a garantire degli effetti vantaggiosi sia in termini di efficienza energetica sia di costi ridotti.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Condensatore per armadi frigoriferi domestici, del tipo comprendente una canalizzazione per il passaggio del fluido frigorigeno associata ad una superficie metallica sostanzialmente piana atta a garantire lo scambio termico tra il suddetto fluido frigorigeno e l'aria, caratterizzato del fatto che comprende due lastre metalliche (12a, 12b) affacciate ed unite fra loro mediante saldatura o brasatura, almeno una (12b) di dette lastre essendo provvista di una scanalatura sagomata (14) atta a costituire la suddetta canalizzazione per il passaggio del fluido frigorigeno.
2. Condensatore secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato del fatto che le lastre metalliche (12a, 12b) presentano ciascuna uno spessore compreso tra 0.2 e 0.5 mm, più preferibilmente tra 0.3 e 0.4 mm.
3. Condensatore secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato del fatto che, nella configurazione di utilizzo del condensatore (12) affacciata ad una parete verticale (10a) di un armadio frigorifero (10), la canalizzazione definita dalla scanalatura (14) presenta tratti rettilinei orizzontali raccordati fra loro, a guisa di serpentina, da tratti curvilinei, il passo (H) tra detti tratti rettilinei essendo compreso tra 20 e 50 mm, più preferibilmente tra 30 e 40 mm.
4. Condensatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato del fatto che la sezione trasversale della canalizzazione è compresa tra 6 e 14 mm<2 >, più preferibilmente tra 8 e 12 mm<2>.
5. Condensatore secondo la rivendicazione 3, caratterizzato del fatto che fra i tratti rettilinei della canalizzazione le lastre assiemate (12a, 12b) presentano porzioni (16) intagliate e deformate plasticamente in modo da definire alette inclinate atte ad aumentare lo scambio termico del condensatore (12).
Condensatore secondo la rivendicazione 5, caratterizzato del fatto che le alette (16) presentano un'altezza (Η') compresa tra 3 e 12 mm, più preferibilmente tra 5 e 10 mm.
7. Condensatore secondo la rivendicazione 6, caratterizzato del fatto che ciascuna aletta (16) presenta una lunghezza compresa tra 20 e 40 mm.
8. Condensatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato del fatto che fra le lastre (12a, 12b), in corrispondenza di zone di ingresso e di uscita della canalizzazione, sono inseriti raccordi tubolari (18) di ingresso e di uscita saldati o brasati assieme alle lastre (12a, 12b).
9. Armadio frigorifero domestico comprendente un condensatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.