ITVA20110031A1 - PROCEDURE FOR THE DEFROSTING OF AN EVAPORATOR AND REFRIGERATOR SUITABLE FOR IMPLEMENTING THIS PROCEDURE - Google Patents
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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. The present invention relates to a process for controlling the defrosting of an evaporator placed in a cavity of a refrigerator provided with a refrigerant circuit with a compressor whose on / off operation regulates the evaporator temperature between a predetermined maximum and minimum value in relation to the desired temperature in the cavity, and in which the use of an evaporator temperature sensor is foreseen and the compressor is deactivated so that the evaporator temperature reaches a value equal to the defrost temperature . The present invention also relates to a refrigerator in which the above process is carried out.
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 à ̈ 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 à ̈ 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 à ̈ 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. A defrosting process and a refrigerator of the above type are known from US 4689965. This document describes a refrigerator in which there is a control suitable for determining the time interval in which, with the compressor off, the evaporator remains at a temperature of about 0 ° C, said interval being indicative of the quantity of ice / frost deposited on the evaporator. This time value is used by the controller to establish when to repeat the defrost, to avoid both the accumulation of frost being insufficient to justify a defrosting and that too much frost accumulating on the evaporator, reducing its performance. This operating mode, although effective for measuring the amount of frost on the evaporator, presents the difficulty of having to set up a predictive algorithm. Furthermore, with this known procedure there is a risk that defrosting will be carried out without taking into account whether external events have occurred that have changed the conditions (opening the door, inserting hot and / or high-humidity foods, etc.). In this case, the time evaluated by the predictive algorithm could be too long or too short, reducing the energy efficiency of the appliance. To overcome this drawback it is necessary to provide additional sensors (for example for door opening, temperature inside the cavity, etc.) and software that takes these signals into account, with a consequent constructive complication and an increase in the cost of the € ™ household appliance.
Scopo della presente invenzione à ̈ 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 à ̈ raggiunto grazie alle caratteristiche elencate nelle allegate rivendicazioni. The purpose of the present invention is to provide a process of the type indicated at the beginning of the description which does not present the aforementioned drawbacks and is simple and economical to carry out. According to the invention, this object is achieved thanks to the characteristics listed in the attached claims.
Una delle caratteristiche principali del procedimento secondo l’invenzione à ̈ 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 à ̈ 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. One of the main features of the process according to the invention is a comparison of the residence time at 0 ° C with a predetermined value in order to have a virtual frost sensor able to react to any external influence. Said comparison between the defrost time and a predetermined threshold value discriminates in real time whether the evaporator must be defrosted or not. This simple comparison presents no algorithm complications and can be easily implemented on the current refrigerator control board without increasing its cost. If the residence time at 0 ° C is higher than said threshold value, the electronic control board keeps the compressor off until the evaporator temperature has reached a predetermined threshold value, higher than 0 ° C, in such a way as to guarantee complete defrosting. If the residence time at 0 ° C is lower than the threshold value, the electronic board reactivates the normal operation of the compressor.
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 à ̈ 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 à ̈ diminuita la stratificazione di temperatura all’interno della cella, definita come differenza tra le temperature massima e minima nella cella. In this way, complete defrosting is carried out only when necessary, automatically taking into account any external events that may have occurred in the period between two subsequent defrosts. The verification of the need for complete defrosting is carried out in a semi-defrosting phase in which it is sufficient to defrost only the temperature probe and the immediately surrounding evaporator area. Furthermore, it has been found that with the process according to the invention, the temperature stratification inside the cell has been reduced, defined as the difference between the maximum and minimum temperatures in the cell.
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 à ̈ 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. The procedure according to the invention can be carried out either by bringing the evaporator to 0 ° C at each cycling of the compressor (that is, by checking at each temperature rise of the evaporator if there is a need for defrosting) or by cycling the compressor between temperatures below 0 ° C and making the evaporator temperature rise only after a predetermined time or a predetermined number of compressor cycles.
Infine, il procedimento secondo l’invenzione può essere utilizzato sia in frigoriferi di tipo “nofrost†(in cui l’evaporatore à ̈ investito da un flusso d’aria circolante) sia in frigoriferi di tipo statico. Finally, the process according to the invention can be used both in â € œnofrostâ € type refrigerators (in which the evaporator is hit by a circulating air flow) and in static type refrigerators.
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: Further advantages and characteristics of a process and of a refrigerator according to the present invention will become evident from the following detailed description, provided purely by way of non-limiting example, with reference to the attached drawings in which:
†La figura 1 à ̈ 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; â € Figure 1 is a schematic view of a frost-free refrigerator according to the invention; â € Figure 2 is a diagram showing the temperature trend of the evaporator of a refrigerator according to a first embodiment of the invention;
†La figura 3 à ̈ uno schema a blocchi dell’algoritmo di funzionamento del frigorifero secondo l’invenzione; â € Figure 3 is a block diagram of the refrigerator operating algorithm according to the invention;
†La figura 4 à ̈ un diagramma simile alla figura 2 ed illustra l’andamento di temperatura secondo una diversa forma di attuazione secondo l’invenzione; e â € Figure 4 is a diagram similar to Figure 2 and illustrates the temperature trend according to a different embodiment according to the invention; And
†La figura 5 à ̈ un diagramma simile alla figura 4 ma riferito ad un frigorifero no†frost in cui lo sbrinamento completo à ̈ realizzato ad ogni ciclatura del compressore. â € Figure 5 is a diagram similar to figure 4 but referring to a frost-free refrigerator in which complete defrosting is performed at each cycling of the compressor.
Con riferimento ai disegni, con 10 à ̈ 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 à ̈ provvisto di ventilatore 18 atto a garantire un flusso di aria refrigerata all’interno della cavità 10a. With reference to the drawings, 10 indicates a frost-free refrigerator having a cavity 10a, a refrigerant circuit 12 and an electronic control circuit 14. The refrigerant circuit 12 has a compressor 12a, a condenser 12b and an evaporator 12c equipped with temperature sensor 16. The evaporator 12c is equipped with a fan 18 to guarantee a flow of refrigerated air inside the cavity 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 à ̈ 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 “ON†, 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 “A†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. The compressor 12a and the temperature sensor 16 are connected to the electronic control circuit 14. As illustrated in Figure 2, in a first embodiment of the invention the compressor is operated in on / off mode between a evaporator ON temperature of approximately â € 5 ° C and an OFF temperature of approximately â € 11 ° C. These two temperatures are obviously in relation both to the temperature set by the user and memorized in the electronic control circuit 14 and to the ambient temperature, and can therefore vary. After a predetermined on / off operating time of the compressor, which depends on the type of refrigerator, for example 60 minutes, the compressor 12a is kept off even after reaching the `` ON '' temperature, until the temperature of the evaporator 12c reaches the defrost temperature (0 ° C). This phase is illustrated in Figure 2 with the reference A. In this condition the electronic control 14 measures the time in which the sensor 16 remains at 0 ° C and compares it with a memorized threshold value. In the â € œAâ € condition, said measured time is lower than the threshold value and therefore this preliminary semi-defrost (in which only a portion of the evaporator around the temperature sensor is freed from the frost / ice). this is followed by a subsequent increase in temperature to ensure complete defrosting of the evaporator, but rather a reactivation of the compressor 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 the condition illustrated in figure 2 with reference B, the semi-defrost time (in which the temperature is maintained at 0 ° C due to the change in solid-liquid state) exceeds the threshold value and therefore the control 14 provides for delay the ignition of compressor 12a until the evaporator temperature reaches a predetermined value (for example 4.5 ° C) to ensure complete defrosting of the evaporator. The threshold time can vary according to the type of refrigerator, and is generally between 3 and 7 minutes. Furthermore, the position of the temperature sensor 16 is chosen in such a way as to correspond to a significant area of the evaporator which generally defrosts last.
In figura 3 à ̈ illustrato un diagramma a blocchi che illustra l’algoritmo di funzionamento del controllo elettronico 14. Quando il frigorifero à ̈ 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. Figure 3 shows a block diagram illustrating the operating algorithm of the electronic control 14. When the refrigerator is on and operating normally (block 1), it occurs (blocks 2 and 3) whether the operating time total of the refrigerator or compressor alone in its â € œONâ € condition exceeds a predetermined time, in the example four hours. If this predetermined maximum time is exceeded, the evaporator residence time at 0 ° C is monitored (blocks 5 and 6). The electronic control circuit 14 deactivates the counter (block 8) when the evaporator has reached a predetermined temperature slightly above 0 ° C, in the example described 0.7 ° C. The measured time is then compared (block 9) with a predetermined threshold value (indicated in the diagram with the reference â € œNâ €); when this threshold value is exceeded, the compressor is kept off wine until the evaporator reaches a second threshold value which guarantees complete defrosting, for example 4.5 ° C. If this measured time does not exceed the N value, after this semi-defrost the control cycle in block 1 is resumed.
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 “ON†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 à ̈ riscontrata la necessità di uno sbrinamento totale dell’evaporatore 12c). Si à ̈ 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). Figure 4 illustrates an operating mode in a second embodiment of the invention, in which the compressor temperature is made to rise to 0 ° C at each cycling (starting from a temperature of â € œONâ € for example in the Around â € 12 ° C). In this embodiment, the control on the need for defrosting is carried out at each ON / OFF cycle of the compressor (in the example of figure 4 for all the four cycles considered there was no need for a total defrosting of the evaporator 12c). It has been found that with the operating mode according to the invention, the temperature of the food product TP contained in the refrigerator substantially corresponds to the average temperature of the refrigerator, with a difference between the maximum temperature in the cavity (TB) and minimum temperature (TA) , The so-called â € œstratificationâ € of temperature inside the cavity, of the order of 2.1 ° C (reference zone K in figure 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 à ̈ dell’ordine di 3,5°C. This stratification is considerably lower than a traditional defrosting method (figure 5) in which the defrost itself is carried out at each ON / OFF cycle of the compressor. In this case, the average temperature of the cavity fluctuates with respect to that of the product (TP), and the stratification value of the temperature is in the order of 3.5 ° C.
Sebbene nella descrizione ci si sia limitati ad un frigorifero ad una sola cavità , à ̈ 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, à ̈ 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 à ̈ reso più rapido mediante l’utilizzo di una resistenza di riscaldamento associata all’evaporatore. Although in the description we have limited ourselves to a refrigerator with a single cavity, it is evident that the technical solution according to the invention can be used in refrigerators having several cavities at different temperatures, with one or more evaporators. Furthermore, further temperature sensors of both the evaporator and the cavity can be connected to the electronic control circuit 14, without departing from the described procedure. In any case, with the simplified scheme illustrated in figure 1, that is with a minimum number of sensors and with a very simple algorithm that does not require a sophisticated control system, it is possible to obtain excellent results in terms of energy efficiency of the appliance and punctuality in carrying out a complete defrost cycle. The process according to the invention can also be adapted to refrigerators in which defrosting is made faster by using a heating element associated with the evaporator.
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2011
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