ITVA20110031A1 - Procedimento per il controllo dello sbrinamento di un evaporatore e frigorifero adatto ad attuare tale procedimento - Google Patents

Description

 La  presente  invenzione  riguarda  un  procedimento  per  il  controllo  dello  sbrinamento  di  un  evaporatore posto  in una  cavità di un  frigorifero provvisto di un  circuito  refrigerante  con un  compressore  il  cui  azionamento  on/off  regola  la  temperatura  dell’evaporatore  fra  un  valore  massimo e minimo predeterminati  in relazione alla temperatura desiderata nella cavità, ed  in  cui  à ̈  previsto  l’utilizzo  di  un  sensore  di  temperatura  dell’evaporatore  ed  il  compressore  à ̈  disattivato  in  modo  tale  che  la  temperatura  dell’evaporatore  raggiunga  un  valore  pari  alla  temperatura di sbrinamento. La presente invenzione riguarda inoltre un frigorifero in cui viene  attuato il suddetto procedimento. 

Un procedimento di sbrinamento ed un frigorifero del tipo suddetto sono noti da US 4689965.  Tale  documento  descrive  un  frigorifero  in  cui  à ̈  presente  un  controllo  atto  a  determinare  l’intervallo  di  tempo  in  cui,  a  compressore  spento,  l’evaporatore  si  mantiene  ad  una  temperatura  di  circa  0°C,  detto  intervallo  essendo  indicativo  della  quantità  di  ghiaccio/brina  depositata sull’evaporatore. Tale valore di tempo Ã ̈ utilizzato dal controllo per stabilire quando  ripetere  lo sbrinamento, per evitare sia che  l’accumulo di brina sia  insufficiente a giustificare  uno sbrinamento sia che si accumuli troppa brina sull’evaporatore diminuendone le prestazioni.  Questa  modalità  di  funzionamento,  sebbene  efficace  per  misurare  la  quantità  di  brina  sull’evaporatore, presenta la difficoltà di dover predisporre un algoritmo predittivo. Inoltre con  questo procedimento noto vi Ã ̈ il rischio che venga effettuato lo sbrinamento senza tener conto  se  sono  intervenuti  fatti  esterni  che  hanno  modificato  le  condizioni  (apertura  della  porta,  inserimento di cibi caldi e/o ad elevato contenuto di umidità ecc.). In tal caso il tempo valutato  dall’algoritmo predittivo potrebbe essere troppo lungo o troppo corto, diminuendo l’efficienza  energetica dell’elettrodomestico. Per ovviare a questo  inconveniente Ã ̈ necessario predisporre  ulteriori sensori (ad esempio di apertura della porta, di temperatura all’interno della cavità ecc.)  ed un software che tenga conto di tali segnali, con una conseguente complicazione costruttiva  ed aumento di costo dell’elettrodomestico. 

Scopo della presente invenzione Ã ̈ predisporre un procedimento del tipo indicato all’inizio della  descrizione  che  non  presenti  i  suddetti  inconvenienti  e  sia  di  semplice  ed  economica  realizzazione. Secondo  l’invenzione,  tale scopo Ã ̈  raggiunto grazie alle caratteristiche elencate  nelle allegate rivendicazioni. 

Una delle caratteristiche principali del procedimento secondo  l’invenzione Ã ̈ un confronto del  tempo di permanenza  a  0°C  con un  valore predeterminato  in modo  da  avere un  sensore di  brina  virtuale  atto  a  reagire  a  qualsiasi  influenza  esterna.  Detto  confronto  tra  il  tempo  di  sbrinamento ed un valore di soglia predeterminato discrimina  in tempo reale se  l’evaporatore  deve essere sbrinato oppure no. Tale semplice confronto non presenta complicazioni a livello di  algoritmo e può essere facilmente implementato sull’attuale scheda di controllo del frigorifero  senza aumentarne il costo. Se il tempo di permanenza a 0°C Ã ̈ superiore a detto valore di soglia,  la  scheda  elettronica  di  controllo  mantiene  disattivato  il  compressore  fino  a  quando  la  temperatura dell’evaporatore ha raggiunto un valore di soglia predeterminato, superiore a 0°C,  in  modo  tale  da  garantire  un  completo  sbrinamento.  Se  il  tempo  di  permanenza  a  0°C  à ̈  inferiore  al  valore  di  soglia,  la  scheda  elettronica  provvede  a  riattivare  il  normale  funzionamento del compressore. 

In tal modo  lo sbrinamento completo viene effettuato solo quando necessario, tenendo conto  automaticamente  anche  degli  eventi  esterni  eventualmente  verificatisi  nel  periodo  tra  due  successivi sbrinamenti. La verifica sulla necessità dello sbrinamento completo viene realizzata in  una fase di semi†sbrinamento in cui Ã ̈ sufficiente venga sbrinata solo la sonda di temperatura e  l’area  dell’evaporatore  immediatamente  circostante.  Inoltre  si  à ̈  rilevato  che  con  il  procedimento secondo  l’invenzione si Ã ̈ diminuita  la stratificazione di  temperatura all’interno  della cella, definita come differenza tra le temperature massima e minima nella cella. 

Il procedimento secondo  l’invenzione può essere attuato sia portando  l’evaporatore a 0°C ad  ogni ciclatura del compressore (cioà ̈ verificando ad ogni risalita di temperatura dell’evaporatore  se vi Ã ̈ necessità di uno sbrinamento) oppure  facendo ciclare  il compressore  tra  temperature  inferiori  a  0°C  e  facendo  risalire  la  temperatura  dell’evaporatore  solamente  dopo  un  tempo  predeterminato o un numero predeterminato di ciclature del compressore. 

Infine,  il procedimento secondo  l’invenzione può essere utilizzato sia  in  frigoriferi di tipo â€œnofrost†  (in  cui  l’evaporatore  à ̈  investito  da  un  flusso  d’aria  circolante)  sia  in  frigoriferi  di  tipo  statico. 

Ulteriori vantaggi e caratteristiche di un procedimento e di un frigorifero 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 Ã ̈ una vista schematica di un frigorifero no†frost secondo l’invenzione;  †La  figura  2  à ̈  un  diagramma  in  cui  à ̈  riportato  l’andamento  della  temperatura  dell’evaporatore  di  un  frigorifero  secondo  una  prima  forma  di  attuazione  dell’invenzione; 

†La  figura  3  à ̈  uno  schema  a  blocchi  dell’algoritmo  di  funzionamento  del  frigorifero  secondo l’invenzione;  

†La  figura 4 Ã ̈ un diagramma simile alla  figura 2 ed  illustra  l’andamento di temperatura  secondo una diversa forma di attuazione secondo l’invenzione; e 

†La figura 5 Ã ̈ un diagramma simile alla figura 4 ma riferito ad un frigorifero no†frost    in  cui lo sbrinamento completo Ã ̈ realizzato ad ogni ciclatura del compressore. 

Con  riferimento ai disegni, con 10 Ã ̈  indicato un  frigorifero di  tipo no†frost avente una cavità  10a, un circuito refrigerante 12 ed un circuito elettronico di controllo 14. Il circuito refrigerante  12 presenta un  compressore 12a, un  condensatore 12b ed un evaporatore 12c   provvisto di  sensore di temperatura 16. L’evaporatore 12c Ã ̈ provvisto di ventilatore 18 atto a garantire un  flusso di aria refrigerata all’interno della cavità 10a.  

Al  circuito  elettronico  di  controllo  14  sono  collegati  il  compressore  12a  ed  il  sensore  di  temperatura 16. Com’à ̈ illustrato in figura 2, in una prima forma di attuazione dell’invenzione il  compressore Ã ̈ azionato  in modalità on/off tra una temperatura di ON dell’evaporatore pari a  circa  †5°C  ed  una  temperatura  di  OFF  pari  a  circa  †11°C.  Queste  due  temperature  sono  ovviamente  in relazione sia alla temperatura  impostata dall’utente e memorizzata nel circuito  elettronico di controllo 14  sia alla  temperatura ambiente, e possono quindi variare. Dopo un  tempo predeterminato di  funzionamento on/off del compressore, che dipende dalla tipologia  del frigorifero, ad esempio 60 minuti, il compressore 12a viene mantenuto spento anche dopo il  raggiungimento della temperatura di â€œON†, fino a quando la temperatura dell’evaporatore 12c  raggiunge  la  temperatura  di  sbrinamento  (0°C).  Questa  fase  à ̈  illustrata  in  figura  2  con  il  riferimento A. In questa condizione  il controllo elettronico 14 misura  il tempo  in cui  il sensore  16 si mantiene a 0°C e  lo confronta con un valore memorizzato di soglia. Nella condizione â€œA†  detto  tempo misurato  à ̈  inferiore  al  valore  di  soglia  e  pertanto  a  questo  semi†sbrinamento  preliminare (in cui solo una porzione dell’evaporatore nell’intorno del sensore di temperatura si  libera  dalla  brina/ghiaccio)  non  segue  un  successivo  innalzamento  della  temperatura  atto  a  garantire uno sbrinamento completo dell’evaporatore, bensì una riattivazione del compressore  12a. 

Nella condizione illustrata in figura 2 con il riferimento B, il tempo di semi†sbrinamento (in cui la  temperatura  si mantiene a 0°C per effetto del cambiamento di  stato  solido†liquido)  supera  il  valore di soglia e pertanto il controllo 14 provvede a ritardare l’accensione del compressore 12a  fino  a  quando  al  temperatura  dell’evaporatore  non  raggiunge  un  valore  predeterminato  (ad  esempio 4,5°C) atto a garantire un completo sbrinamento dell’evaporatore.  Il tempo di soglia  può  variare  in  relazione  alla  tipologia di  frigorifero,  ed  à ̈  generalmente  compreso  tra    3  e  7  minuti.  Inoltre  la  posizione  del  sensore  di  temperatura  16  à ̈  scelta  in  modo  tale  da  corrispondere ad una zona significativa dell’evaporatore che generalmente si sbrina per ultima. 

In  figura  3  à ̈  illustrato un  diagramma  a  blocchi  che  illustra  l’algoritmo  di  funzionamento  del  controllo elettronico 14. Quando  il  frigorifero Ã ̈ acceso e  funziona normalmente  (blocco 1), si  verifica  (blocchi  2  e  3)  se  il  tempo  di  funzionamento  totale  del  frigorifero  o  del  solo  compressore  nella  sua  condizione  di  “ON†  supera  un  tempo  predeterminato,  nell’esempio  quattro  ore.  In  caso  di  superamento  di  tale  tempo  massimo  predeterminato,  si  inizia  a  monitorare il tempo di permanenza dell’evaporatore a 0°C (blocchi 5 e 6). Il circuito elettronico  di  controllo  14  disattiva  il  contatore  (blocco  8)  quando  l’evaporatore  ha  raggiunto  una  predeterminata  temperatura  leggermente  superiore  a  0°C,  nell’esempio  descritto  0,7°C.  Il  tempo misurato  viene  quindi  confrontato  (blocco  9)  con  un  valore  di  soglia  predeterminato  (indicato  nello  schema  con  il  riferimento  “N†);  al  superamento  di  tale  valore  di  soglia  il  compressore viene mantenuto spento vino a quando  l’evaporatore non raggiunge un secondo  valore  di  soglia  che  garantisce  un  completo  sbrinamento,  ad  esempio  4,5°C.  Se  tale  tempo  misurato non supera  il valore N, successivamente a questo semi†sbrinamento viene  ripreso  il  ciclo di controllo al blocco 1. 

In  figura  4  à ̈  illustrata  una  modalità  di  funzionamento  in  una  seconda  forma  di  attuazione  dell’invenzione, in cui la temperatura del compressore viene fatta risalire a 0°C ad ogni ciclatura  (partendo da una  temperatura di â€œON† ad esempio nell’intorno di  †12°C).  In questa  forma di  attuazione il controllo sulla necessità di sbrinamento viene effettuato ad ogni ciclo ON/OFF del  compressore (nell’esempio di figura 4 per tutti i quattro cicli considerati non si Ã ̈ riscontrata la  necessità di uno sbrinamento totale dell’evaporatore  12c). Si Ã ̈ riscontrato che con la modalità  di  funzionamento  secondo  l’invenzione  la  temperatura del prodotto alimentare TP contenuto  nel  frigorifero  corrisponde  sostanzialmente  alla  temperatura media  del  frigorifero,  con  una  differenza tra la temperatura massima nella cavità (TB) e temperatura minima (TA), la cosiddetta  “stratificazione† di temperatura all’interno della cavità, dell’ordine di 2,1°C (zona di riferimento  K in figura 4). 

Questa  stratificazione  à ̈ notevolmente più bassa  rispetto  ad una metodologia  tradizionale di  sbrinamento  (figura 5)  in cui  lo sbrinamento stesso viene effettuato ad ogni ciclo ON/OFF del  compressore.  In questo caso  la temperatura media della cavità TM oscilla rispetto a quella del  prodotto (TP), ed il valore di stratificazione della temperatura Ã ̈ dell’ordine di 3,5°C. 

Sebbene nella descrizione ci si sia limitati ad un frigorifero ad una sola cavità, Ã ̈ evidente che la  soluzione  tecnica  secondo  l’invenzione  può  essere  utilizzata  in  frigoriferi  aventi  più  cavità  a  temperature  diverse  fra  loro,  con  uno  o  più  evaporatori.  Inoltre  al  circuito  elettronico  di  controllo 14 possono essere collegati ulteriori  sensori di  temperatura  sia dell’evaporatore  sia  della cavità, senza per questo scostarsi dal procedimento descritto. In ogni caso con lo schema  semplificato  illustrato  in figura 1, e cioà ̈ con un minimo numero di sensori e con un algoritmo  molto semplice che non richiede un sofisticato sistema di controllo, Ã ̈ possibile ottenere ottimi  risultati  in termini di efficienza energetica dell’elettrodomestico e di puntualità nell’effettuare  di un ciclo completo di sbrinamento. Il procedimento secondo l’invenzione può essere adattato  anche a frigoriferi in cui lo sbrinamento Ã ̈ reso più rapido mediante l’utilizzo di una resistenza di  riscaldamento associata all’evaporatore. 

 

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI  1. Procedimento per  il controllo dello sbrinamento di un evaporatore  (12c) posto  in una  cavità  (10a)  di  un  frigorifero  (10)  provvisto  di  un  circuiti  frigorifero  (12)  con  un  compressore (12a) il cui azionamento on/off fa variare la temperatura dell’evaporatore  (12c)  fra un  valore massimo  ed uno minimo  in  relazione  alla  temperatura desiderata  nella  cavità  (10a),  ed  in  cui  à ̈  previsto  l’uso  di  un  sensore  (16)  di  temperatura  dell’evaporatore  (12c) ed  in cui  il compressore  (12a) Ã ̈ disattivato  in modo  tale che  la  temperatura  dell’evaporatore  (12c)  raggiunga  un  valore  pari  alla  temperatura  di  sbrinamento, caratterizzato dal fatto che comprende le ulteriori fasi di valutare il tempo  di permanenza alla temperatura di sbrinamento e confrontarlo con un valore di soglia  predeterminato,  qualora  il  tempo  di  permanenza  sia  superiore  al  valore  di  soglia  predeterminato  mantenere  disattivato  il  compressore  (12a)  al  fine  di  consentire  un  completo  sbrinamento  dell’evaporatore  (12c)  e,  qualora  il  tempo  di  permanenza  sia  inferiore  al  valore di  soglia predeterminato,  riprendere  il normale  funzionamento del  compressore (12a). 
2. 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui al superamento del valore di soglia del  tempo  di  permanenza  alla  temperatura  di  sbrinamento,  il  compressore  (12a)  viene  mantenuto  disattivato  sino  al  raggiungimento  di  una  predeterminata  temperatura  superiore a 0°C in modo da garantire uno sbrinamento completo dell’evaporatore (12c). 
3. 3. Procedimento secondo  la rivendicazione 2,  in cui detta  temperatura predeterminata Ã ̈  compresa tra 0,7 e 4,5°C. 
4. 4. Procedimento  secondo  una  qualsiasi  delle  rivendicazioni  precedenti,  in  cui  il  compressore  (12a) Ã ̈ azionato  in modo  tale  che  la  temperatura di  sbrinamento venga  raggiunta solamente dopo un tempo predeterminato a partire dall’ultimo sbrinamento  ed in cui la temperatura dell’evaporatore (12c) viene fatta oscillare tra una temperatura  massima ed una temperatura minima entrambe inferiori a 0°C. 
5. 5. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1†3, in cui il compressore (12a)  à ̈ azionato in modo tale che la temperatura di sbrinamento Ã ̈ raggiunta ad ogni ciclo di  funzionamento del compressore (12a). 
6. 6. Frigorifero comprendente una cavità provvista di un evaporatore (12c) facente parte di  un  circuito  refrigerante  (12)  con  un  compressore,  detto  frigorifero  comprendendo  un’unità  di  controllo  (14)  a  cui  à ̈  collegato  un  sensore  (16)  di  temperatura  dell’evaporatore, l’unità di controllo (14) essendo adatta a disattivare il compressore per  un tempo sufficiente affinchà ̈ la temperatura dell’evaporatore raggiunga la temperatura  di  sbrinamento,  caratterizzato  dal  fatto  che  detta  unità  di  controllo  (14)  à ̈  atta  a  misurare il tempo di permanenza dell’evaporatore alla temperatura di sbrinamento ed a  confrontare  detto  tempo  di  permanenza  con  un  valore  di  soglia  predeterminato  e,  qualora  detto  valore  misurato  superi  il  valore  di  soglia,  a  mantenere  disattivato  il  compressore    per  un  tempo  sufficiente  a  garantire  un’ulteriore  innalzamento  della  temperatura dell’evaporatore fino ad un valore massimo predeterminato. 
7. 7. Frigorifero  secondo  la  rivendicazione  6,  in  cui  l’unità  di  controllo  (14)  à ̈  adatta  a  garantire uno sbrinamento completo dell’evaporatore  (12c) al superamento del valore  di  soglia  del  tempo  di  permanenza  alla  temperatura  di  sbrinamento,  il  compressore  (12a)  essendo  mantenuto  disattivato  sino  al  raggiungimento  di  una  predeterminata  temperatura superiore a 0°C. 
8. 8. Frigorifero  secondo  la  rivendicazione  7,    in  cui  detta  temperatura  predeterminata  Ã ̈  compresa tra 0,7 e 4,5°C. 
9. 9. Frigorifero secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 6†8, in cui l’unità di controllo (14) Ã ̈  adatta ad azionare il compressore (12a) in modo tale che la temperatura di sbrinamento  venga  raggiunta  solamente  dopo  un  tempo  predeterminato  a  partire  dall’ultimo  sbrinamento,  la  temperatura  dell’evaporatore  (12c)  essendo  fatta  oscillare  tra  una  temperatura massima ed una temperatura minima entrambe inferiori a 0°C. 
10. 10. Frigorifero secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 6†8, in cui l’unità di controllo (14) Ã ̈  adatta  ad  azionare    il  compressore  (12a)  in  modo  tale  che  la  temperatura  di  sbrinamento sia raggiunta ad ogni ciclo di funzionamento del compressore (12a).