ITMI981764A1 - Controllo autoadattivo per la regolazione di frigoriferi e congelati - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce al controllo di apparecchi frigoriferi o congelatori, domestici di preferenza, comprendenti un circuito frigorigeno con compressore, evaporatore, condensatore ed organo per il controllo della temperatura del frigorifero, dotato di sonda di temperatura posta a contatto dell'evaporatore.

Gli organi di controllo della temperatura, in alternativa ai sistemi elettromeccanici, sono oggigiorno di natura elettronica e provvedono al pilotaggio del compressore in rapporto alla temperatura rilevata dai sensori di temperatura presenti sull'apparecchio, ad esempio al suo interno.

La temperatura interna dell'apparecchio che si desidera controllare dipende dalla variazione della temperatura dell'ambiente esterno, dal carico ovvero dalla frequenza con cui si accede all'interno del frigorifero, dall'invecchiamento dell'isolamento e dalla efficienza del circuito frigorigeno. Per tenere conto di questi fattori si usano compiessi circuiti di regolazione richiedenti più di un sensore di temperatura ed altri organi rilevatori, ad esempio della frequenza di aperture del frigorifero.

Questa relativa complessità del circuito di controllo comporta certi svantaggi sia in termini di componenti e di manodopera sia in termini di una corretta gestione economica per il produttore gestione che deve essere quanto più economica possibile.

La presente invenzione ha come suo scopo precipuo quello di realizzare un controllo autoadattativo del funzionamento degli apparecchi citati, utilizzante un solo sensore di temperatura dell'evaporatore ed un circuito elettronico associato al sensore così da ottenere una serie di vantaggi quali:

- mantenimento e regolazione cella temperatura interna al prodotto del frigorifero o congelatore indipendentemente dalle variazioni della temperatura dell'ambiente esterno che vengono compensate automaticamente.

- Possibilità di regolare la temperatura interna all'apparecchio (frigorifero o congelatore) correggendo automaticamente eventuali non conformità dell'apparecchio dovute a difformità del circuito refrigerante ed invecchiamento dell'isolamento.

- Ottimizzazione continua ed automatica del tempo di funzionamento del compressore per il mantenimento della temperatura impostata e conseguente ottimizzazione del consumo.

Possibilità di ottenere lo sbrinamento dell'evaporatore (per apparecchi frigoriferi) in funzione del tempo di funzionamento del compressore.

- Utilizzo razionale del compressore anche in condizioni estreme di temperatura ambiente.

Questi scopi e vantaggi oltre ad altri che meglio risulteranno dalla descrizione dettagliata che segue, vengono raggiunti da un controllo conforme alle annesse rivendicazioni.

L'invenzione sarà meglio compresa dalla seguente descrizione dettagliata fornita a puro titolo esemplificativo e quindi non limitativo di una sua preferita forma di realizzazione illustrata nell'annesso disegno, in cui:

la Fig. 1 mostra schematicamente, in sezione, un frigorifero;

la Fig. 2 mostra l'andamento della temperatura sull'evaporatore in funzione del tempo in assenza del controllo dell'invenzione;

la Fig. 3 mostra analogo andamento ma con il controllo dell'invenzione.

Con riferimento alla Fig. 1, con 1 é complessivamente indicato un apparecchio frigorifero; nell'esempio rappresentato da un semplice frigorifero domestico.

L'invenzione in oggetto é però applicabile ad altre tipologie di apparecchi frigoriferi, quali ad esempio i congelatori sia orizzontali che verticali.

L'apparecchio frigorifero 1 comprende un convenzionale circuito frigorigeno composto, nella sua essenza, da un compressore 2, da un evaporatore 3 e da un condensatore 4. A contatto dell'evaporatore 3 é disposta una convenzionale sonda di temperatura 5 che letta da un circuito elettronico (a microprocessore) 6 e tramite il quale l'utente può impostare la temperatura che desidera ottenere all'interno dell'apparecchio frigorifero. Il circuito elettronico piloterà il compressore in funzione di due diversi valori di temperatura (alto e basso) rilevati sull'evaporatore 3 a mezzo della sonda di temperatura 5 al fine di ottenere la temperatura impostata dall'utente.

Se (con l'uso di una unica sonda di temperatura) il controllo fosse tale da mantenere costante il differenziale di temperatura tra attacco e stacco, si verificherebbe la situazione illustrata nella Fig. 2, in cui é schematicamente indicato, in funzione del tempo (t), l'andamento della temperatura (T) rilevata dalla sonda 5 posta a contatto dell'evaporatore, ove i punti A,B,C posti su una stessa retta di ordinata "T attacco" indicano la temperatura alla quale viene attivato il compressore 2, mentre i punti D,E, posti su una stessa retta di ordinata "T stacco" indicano la temperatura alla quale il compressore 2 viene disattivato. Il differenziale ”T attacco-T stacco" è ipotizzato costante, cioè tale da non variare anche nel caso in cui l'utente voglia impostare temperature diverse all'interno del frigorifero; ad esempio, chiedendo una temperatura maggiore rispetto alla condizione esemplificata in Fig.2 sia ”T attacco" che "T stacco" subiranno un pari incremento in modo da mantenere il differenziale costante.

Nella ipotesi fatta di temperatura "T attacco" costante, si rileva che con un controllo di tale tipologia, cioè a AT costante, i tempi tra attacco e stacco variano in funzione ad esempio della temperatura esterna a parità di "T attacco" impostata.

Ciò é rilevatile dalla Fig. 2 in cui si suppone che nel ciclo compreso tra i punti A,D,C la temperatura esterna abbia un dato valore inferiore a quello del ciclo compreso tra i punti B,E,C. Infatti il tempo tf (tempo di funzionamento del compressore) del ciclo ADB é inferiore al corrispondente tempo tfi del ciclo BEC, mentre ti (tempo di inoperosità-stacco del compressore) del ciclo ADB e maggiore di t2 del ciclo BEC.

Un controllo monosonda del tipo siffatto avrebbe una serie di inconvenienti quali variazione della temperatura interna al variare della temperatura esterna, difformità circuitali derivanti dall'invecchiamento dell'isolamento, consumo energetico dovuto all'utilizzo non ottimale del compressore .

Il controllo dell'invenzione opera in modo diverso, a mezzo di un algoritmo implementato dal software residente sul microprocessore 6 che acquisisce ed elabora i seguenti parametri: temperatura della sonda 5, ed almeno uno dei seguenti: tempo di funzionamento (attacco) del compressore 2, tempo di non funzionamento (stacco) di quest'ultimo, confrontandoli con un valore di riferimento e variando il citato di fferenziale .

In sìntesi , l' insieme di :

1) evaporatore (preferibilmente piastra con la sua capacità termica);

2) sonda di temperatura posta sull'evaporatore;

3) timer (implementato dal microprocessore) per la misura del tempo di risalita e/o discesa della temperatura dell'evaporatore;

costituisce un sensore per il rilevamento della variazione della dispersione termica dell'apparecchio.

A seguito di tale rilevamento il software del microprocessore agisce in modo da compensare le variazioni della dispersione termica dell'apparecchio variando lo "T stacco", a seguito dell'elaborazione dei parametri citati (tempo di funzionamento del compressore, tempo di arresto del compressore, temperatura sonda).

Per una migliore comprensione del controllo secondo l'invenzione si farà ora riferimento alla Fig. 3 il cui diagramma esprime la temperatura T dell'evaporatore 3 in funzione del tempo t ed ove i punti a,b,c,d, giacenti su una stessa retta di temperatura "T attacco" esprimono la temperatura a cui inizia a funzionare il compressore, mentre i punti e,f,g rappresentano i punti di stacco del compressore e le rette a tratto e punto che congiungono i. punti citati rappresentano l'andamento della temperatura dell'evaporatore 3.

Mediante determinazione sperimentale su un frigorifero o congelatore di una data tipologia si determina il tempo t-i impiegato dall'evaporatore a risalire dalla temperatura di stacco "e" alla temperatura di riattacco "b" in una condizione standard di dispersione termica correlata ad una temperatura esterna prefissata, ad esempio di 25°C. Tale tempo congiuntamente alla temperatura "T attacco" associata costituisce un dato di riferimento che viene immesso in memoria nei microprocessori dei frigoriferi o congelatori della stessa tipologia. Detto dato di riferimento sarà in seguito definito come valore "tabellare".

Fatta questa premessa, il controllo adattativo dell'invenzione opera come segue:

il valore tri rilevato nel 1° ciclo (a,e,b) corrisponde al valore tabellare di confronto sicché il controllo non interviene (essendo le condizioni funzionali quelle di riferimento).

Nel 2Ù ciclo (b,f,c), che si ipotizza verificarsi con una temperatura esterna superiore a quella a cui é stato stabilito il valore tabellare, viene rilevato un tempo t,-t di inoperosità del compressore 2 che é minore del valore tabellare, sicché dal confronto viene calcolato un valore di errore, in questo caso positivo, che porta nel successivo ciclo (c,g,d) ad un abbassamento del punto di stacco "g" del compressore tale da portare il tempo di inoperosità dello stesso (cioè tr3) ad essere eguale a tri, cioè al valore tabellare.

Nel caso opposto, cioè di abbassamento della temperatura ambiente, (il tempo misurato sarà minore del valore tabellato). Il controllo calcolerà dal confronto un errore negativo e correggerà innalzandola, la temperatura di stacco del compressore in modo da riallineare il tempo di stacco del compressore con il valore tabellato.

Nell'esempio soprariportato i parametri usati sono due, precisamente la temperatura dell'evaporatore ed il tempo di stacco (ossia dì inattività) del compressore. Cioè il tempo che impiega la temperatura dell'evaporatore a risalire al valore di "T attacco". Per la regolazione si può anche usare il tempo di attacco (ossia di attività del compressore), cioè i valori t£-o anche entrambe i valori di tempo. In questi casi i valori tabellati stabiliti sperimentalmente saranno quelli relativi al tempo di attacco del compressore, al rapporto dei tempi di stacco ed attacco, al tempo di stacco e a quello di attacco congiuntamente.

Per motivi di semplicità descrittiva sono state effettuate certe semplificazioni per quanto riguarda gli andamenti dei diagrammi riportati come rette a tratto interrotto e si é supposto (con riguardo alla Fig. 3) che il passaggio da una temperatura di stacco all'altra, cioè e, f a g avvenga in uno e non in più cicli.

E' evidente che in via puramente teorica invece di variare la temperatura di stacco sarebbe possibile variare la temperatura di attacco "T attacco", correlando in modo opportuno.

Claims (4)

1. RIVENDICAZIONI 1. Controllo autoadattativo per la regolazione di apparecchi frigoriferi (1), come frigoriferi e congelatori domestici di preferenza, comprendenti un circuito frigorigeno con compressore (2) evaporatore (3), condensatore (4) ed organo (6) di controllo del compressore con sonda di temperatura (5) posta a contatto dell'evaporatore (3), caratterizzato dal fatto che l'organo di controllo (6) del compressore (2) é un dispositivo a microprocessore rilevante ed elaborante la temperatura dell'evaporatore (2) ed almeno uno dei seguenti parametri: tempo di attacco del compressore (tf) tempo di stacco del compressore (tr) e confrontante tale o tali tempi con uno o più valori tabellati, il tutto in modo da ottenere che il tempo di stacco (tr) del compressore (2) assuma e mantenga per autoadattamento un valore costante prefissato tabellato.
2. 2. Controllo secondo la rivendicazione 1, in cui il o i valori tabellati sono determinati sperimentalmente su un apparecchio di riferimento ad una data temperatura di riferimento prefissata.
3. 3. Controllo secondo le rivendicazioni precedenti, in cui il timer che conteggia il tempo di stacco e/o di attacco e implementato dal microprocessore, ed in cui l'insieme formato da evaporatore, timer e sonda di temperatura posta sull'evaporatore costituisce un sensore rilevante le variazioni di dispersione termica dell'apparecchio .
4. 4. Controllo secondo le rivendicazioni precedenti, in cui l'evaporatore è del tipo a piastra.