СПОСОБ ПОДДЕРЖАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ В ХОЛОДИЛЬНИКЕ Российский патент 1999 года по МПК F25B49/02 F25D29/00 

Изобретение относится к низкотемпературной технике, в частности к способам поддержания заданной температуры в холодильнике.

Известен способ автоматического регулирования работы холодильника, когда температуру камеры регулируют в соответствии с установочной температурной точкой регулятора и средней температурой камеры. В процессе регулирования работы холодильника осуществляют регулирование установочной температуры в камере и частоты включения холодильника (US, 5228300, кл. F 25 В 49/00, 1993).

Данный способ требует сложных электронных систем, сложных алгоритмов управления этими системами для обеспечения сложных математических зависимостей при осуществлении этого способа, что усложняет конструкцию и снижает надежность холодильника.

Известен способ поддержания температуры в холодильнике, имеющем морозильную и холодильную камеры с единым контуром циркуляции хладагента, заключающийся в том, что подают хладагент в испаритель морозильной камеры, а затем сообщенный с последним испаритель холодильной камеры, осуществляют контроль температуры в морозильной камере, с учетом понижения и повышения заданных предельных величин в одной из камер соответственно прекращают или возобновляют подачу хладагента в испаритель (см. Ужанский B.C. и др. Холодильная автоматика, -М.: Пищевая промышленность, 1971, с.240).

Недостатками известного способа являются невысокая эффективность работы испарителей холодильника за счет размещения отделителя жидкости после испарителя морозильной камеры, длительный период времени на достижение заданной температуры в камерах.

Техническим результатом от использования данного изобретения является повышение эффективности работы испарителей камер холодильника, уменьшение времени на достижение заданной температуры в холодильной и морозильной камерах, повышение точности регулирования температуры во всех температурных зонах при любых температурах в помещении и снижение за счет этого потребления электроэнергии.

Технический результат достигается тем, что способ поддержания температуры в холодильнике, имеющем морозильную и холодильную камеры с единым контуром циркуляции хладагента, заключается в том, что подают хладагент в испаритель морозильной камеры, а затем в сообщенный с последним испаритель холодильной камеры, осуществляют контроль температуры в морозильной камере, с учетом понижения и повышения заданных предельных величин в одной из камер соответственно прекращают или возобновляют подачу хладагента в испаритель, при этом прекращение или возобновление подачи хладагента осуществляют с учетом заданных предельных величин температур, определяемых в холодильной камере, при повышении верхнего заданного значения температуры в морозильной камере осуществляют периодическую принудительную циркуляцию воздуха в ней, которую периодически прекращают при достижении нижнего заданного значения в морозильной камере.

Контролируют температуру Т_т в одной из точек холодильной камеры, а о заданных предельных величинах температур T_x судят с учетом следующего соотношения:
Т_x=T_y+(Т_т-Т_z),
где Т_y - требуемая температура в центре камеры;
Т_т - температура в одной из точек камеры;
Т_z - текущая температура в центре камеры.

О заданных предельных температурах Т_x судят с учетом температуры окружающей среды.

На чертеже представлено устройство, реализующее данный способ. Устройство содержит морозильную камеру 1, холодильную камеру 2, замкнутый циркуляционный контур 3 с последовательно размещенными испарителями 4 и 5 соответственно морозильной и холодильной камер. В морозильной камере 1 размещены датчик температуры 6 и вентилятор 7. Дополнительные датчики температуры 8 и 9 установлены соответственно в холодильной камере 2 и на поверхности холодильника. Устройство снабжено блоком включения и выключения 10 и блоком обработки параметров 11. Контур циркуляции хладагента 3 содержит, компрессор 12.

Устройство работает следующим образом. Хладагент поступает в испаритель 4 морозильной камеры 1, затем в сообщенный с ним испаритель 5 холодильной камеры 2. Осуществляют контроль температуры в морозильной и холодильной камерах. С учетом понижения или повышения заданных предельных величин температур в одной из камер соответственно прекращают или возобновляют подачу хладагента в контур циркуляции хладагента 3. Прекращение или возобновление подачи хладагента осуществляют с учетом заданных предельных величин температур, определяемых в холодильной камере. При повышении верхнего заданного значения температуры в морозильной камере осуществляют периодическую принудительную циркуляцию воздуха в ней, которую периодически прекращают при достижении нижнего заданного значения в морозильной камере.

Температуру Т_т контролируют в одной из точек холодильной камеры, а о заданных предельных величинах температур T_x судят с учетом следующего соотношения:
Т_x=Т_y+(T_т-T_z),
где Т_y - требуемая температура в центре камеры;
Т_т - температура в одной из точек камеры;
T_z - текущая температура в центре камеры.

Блок обработки параметров 11 анализирует значения текущих и требуемых температур. По результатам анализа блок обработки параметров 11 воздействует на блок 10, который включает и выключает компрессор 12 и вентилятор 7 морозильной камеры 1. При отсутствии движения воздуха в морозильной камере 1 температура испарителя 4 понижается до температуры кипения хладагента. При этом снижается интенсивность кипения хладагента в испарителе 4 и больше неиспарившегося хладагента с более низкой температурой будет поступать в испаритель 5 холодильной камеры 2. Таким образом, при отключении вентилятора 7 испарителя 4 морозильной камеры 1 повышается эффективность работы испарителя 5 холодильной камеры 2.

Препятствие повышению температуры в морозильной камере 1 происходит за счет естественной конвекции воздуха через испаритель 4. Подача хладагента в испаритель 4 морозильной камеры 1 не прекращается, что исключает необходимость применения докипателя.

При повышении температуры в морозильной камере выше верхнего заданного значения блок 10 включит компрессор 12 и вентилятор 7 морозильной камеры 1. При достижении в морозильной камере заданной температуры блок 10 отключает вентилятор 7, компрессор остается в работе, если температура в холодильной камере 2 не достигла нижнего заданного значения. При повышении температуры в холодильной камере выше верхнего заданного значения блок 10 включит компрессор 12, при этом вентилятор 7 будет включен только в том случае, если температура в морозильной камере 1 выше нижнего заданного значения, то есть требуется регулирование температуры морозильной камеры.

При всех измерениях температуры в шкафу значения соответствуют температуре места установки датчиков 6, 8. Притоки тепла, проникающие в холодильную камеру 2 через теплоизоляцию, приводят к тому, что во всех точках объема камеры температура различна. Разность температур между центром камеры и местом установки датчика 8 при определенной температуре окружающей среды зависит в каждой конкретной модели только от места установки датчика. В заданные предельные значения температур холодильной камеры 2 вводят поправку, величина которой соответствует температуре окружающей среды, измеряемой датчиком 9. Величина поправки может изменяться как непрерывно с изменением значения температуры окружающей среды, так и дискретно, то есть на определенную величину при определенном изменении значения температуры окружающей среды. Поэтому заданное значение для регулирования температуры Т_x определяют как сумму величин требуемой температуры в центре камеры Т_y и разности температур в центре камеры Т_y и месте установки датчика 8 Т_т с учетом поправки от температуры окружающей среды f(T_o).

T_x= Т_y+ (Т_т - Т_z)+f(Т_o),
где Т_y - требуемая температура в центре камеры;
T_т - температура в одной из точек камеры;
T_z - текущая температура в центре камеры;
T_o - температура окружающей среды.

При повышении температуры окружающей среды растут теплопритоки через термоизоляцию в камеру, поэтому увеличивается разность температур между центром камеры и местом установки датчика 8. Блок обработки параметров 11 учитывает сигнал с датчика 9, уменьшает заданное значение для регулирования температуры Т_x. Компрессор 12 включается и отключается при более низких температурах и тем обеспечивает постоянство поддержания температуры в центре камеры.

С понижением температуры окружающей среды теплопритоки через термоизоляцию в камеру холодильника снижаются, разность температур между центром камеры и местом установки датчика 8 также снижается. Блок обработки параметров 11 учитывает сигнал с датчика 9, увеличивает заданное значение для регулирования температуры Т_x. Компрессор 12 включается и отключается при более высоких температурах и тем обеспечивает постоянство поддержания температуры в середине камеры.

Таким образом, при постоянном заданном значении температуры камеры изменение величины поправки, соответствующей изменению температуры окружающей среды, позволяет предотвратить как чрезмерное понижение, так и чрезмерное повышение температуры в камере.

Для учета разных конструктивных особенностей моделей холодильников в блок обработки параметров 11 вводят несколько вариантов поправок от температуры окружающей среды f(T_o).

С помощью одного из элементов конструкции холодильника, например соединителя блока обработки параметров 11, и блоком включения и выключения 10 вводят сигнал, соответствующий данной модели холодильника. По этому сигналу блок обработки параметров 11 выбирает вариант поправки от температуры окружающей среды f(Т_o) для регулирования температуры в камерах холодильника, соответствующей данной модели холодильника. Сигнал, соответствующий модели холодильника, вводят в блок обработки параметров 11 или непрерывно, или при каждом включении холодильника в электросеть.

Таким образом, использование предлагаемого изобретения позволяет:
повысить эффективность работы испарителей камер,
уменьшить время на достижение заданной температуры в холодильной и морозильной камерах,
повысить точность регулирования температуры во всех температурных зонах, при любых температурах окружающей среды,
снизить потребление электроэнергии,
повысить надежность холодильника за счет уменьшения количества элементов схемы регулирования.

Хладагент подают в испаритель морозильной камеры, а затем в сообщенный с последним испаритель холодильной камеры. Осуществляют контроль температуры в морозильной камере. С учетом понижения и повышения заданных предельных величин температуры в одной из камер соответственно прекращают или возобновляют подачу хладагента в испаритель. Прекращение или возобновление подачи хладагента осуществляют с учетом заданных предельных величин температур, определяемых в холодильной камере. При повышении верхнего заданного значения температуры в морозильной камере осуществляют периодическую принудительную циркуляцию воздуха в ней, которую периодически прекращают при достижении нижнего заданного значения температуры в морозильной камере. Использование изобретения позволит повысить эффективность работы испарительных камер, уменьшить время на достижение заданной температуры в камерах, повысить точность регулирования температуры и снизить потребление электроэнергии. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ поддержания температуры в холодильнике, имеющем морозильную и холодильную камеры с единым контуром циркуляции хладагента, заключающийся в том, что подают хладагент в испаритель морозильной камеры, а затем в сообщенный с последним испаритель холодильной камеры, осуществляют контроль температуры в морозильной камере, с учетом понижения и повышения заданных предельных величин в одной из камер соответственно прекращают или возобновляют подачу хладагента в испаритель, отличающийся тем, что прекращение или возобновление подачи хладагента осуществляют с учетом заданных предельных величин температур, определяемых в холодильной камере, при повышении верхнего заданного значения температуры в морозильной камере осуществляют периодическую принудительную циркуляцию воздуха в ней, которую периодически прекращают при достижении нижнего заданного значения в морозильной камере. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что контролируют температуру Т_т в одной из точек холодильной камеры, а о заданных предельных величинах температур Т_х судят с учетом следующего соотношения:
Т_х = Т_у + (Т_т - Т_z),
где Т_у - требуемая температура в центре камеры;
Т_т - температура в одной из точек камеры;
Т_z - текущая температура в центре камеры. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что о заданных предельных температурах Т_х судят с учетом температуры окружающей среды:
Т_х = Т_у + (Т_т - Т_z) + f (T_o),
где Т_у - требуемая температура в центре камеры;
Т_т - температура в одной из точек камеры;
Т_z - текущая температура в центре камеры;
Т_о - температура окружающей среды.