ХОЛОДИЛЬНЫЙ АППАРАТ И ИСПАРИТЕЛЬ ТАЛОЙ ВОДЫ ДЛЯ ТАКОГО АППАРАТА Российский патент 2010 года по МПК F25D21/14 F25D11/00 

Область техники

Настоящее изобретение относится к испарителю талой воды и к холодильному аппарату, оснащенному испарителем талой воды, чтобы устранять талую воду, которая скапливается во время работы холодильного аппарата на его испарителе.

Уровень техники

Обычно под испарителем в корпусе такого холодильного аппарата находится сточный лоток или сточный поддон, который принимает в себя стекающую с испарителя талую воду и который с помощью отверстия в корпусе холодильного аппарата соединен с расположенным снаружи испарительным поддоном, в который может стекать конденсат и в котором он может испаряться. Испарительный поддон смонтирован обычно на компрессоре холодильного аппарата, чтобы с помощью отходящего тепла, выделяющегося при работе компрессора, нагревать конденсат в испарительном поддоне и таким образом ускорить испарение конденсата.

В последние годы были предприняты значительные усилия для улучшения расхода энергии холодильных аппаратов благодаря эффективной изоляции и оптимизации эффективности холодильных машин таких холодильных аппаратов. Это привело к тому, что в современных холодильных аппаратах доля продолжительности работы компрессора в общем времени работы холодильного аппарата, а также производительность отходящего тепла компрессора во время его работы стали меньше. Отходящее тепло, служащее для нагревания талой воды, в современных холодильных аппаратах меньше, чем в старых аппаратах. Однако, когда недостаток отходящего тепла приводит к тому, что вода в испарительном поддоне испаряется медленнее, чем она поступает с испарителя, испарительный поддон, в конечном итоге, переполняется. Таким образом, вода выходит из него, что может привести к повреждениям в аппарате и в его окружении. Создать дополнительный источник тепловой энергии для ускорения испарения не желательно, так как это увеличит удельное потребление энергии данным аппаратом.

Известным решением для достижения эффективного испарения является применение испарительного поддона, выполненного по принципу террас. Основание такого поддона посредством разделительных стенок разделено на множество емкостей, которые различаются по высоте основания поддона. Талая вода сперва подается в емкость, которая лежит выше всех, и только когда она заполнена до края ее разделительных стенок, вода может перетечь оттуда в соседнюю емкость, находящуюся ниже. Действие такого принципа террас основано на том, что в каждой емкости глубина воды может быть небольшой, и, таким образом, имеющаяся мощность нагрева нагревает только небольшое количество воды, зато до более высокой температуры, чем в случае испарительного поддона, созданного не по принципу террас, где глубина воды местами может быть существенно больше. Высокая температура способствует эффективному испарению. Однако свободная водная поверхность, на которой может происходить испарение, в случае поддона, выполненного по принципу террас, не больше, чем в случае поддона, выполненного не по принципу террас. Чтобы дополнительно улучшить эффективность испарения, желательно будет создать испаритель талой воды, в котором имеющуюся свободную водную поверхность можно будет сделать больше, чем основание, занятое испарителем.

Раскрытие изобретения

Эта задача решается с помощью испарителя талой воды с поддоном для принятия талой воды, причем над поддоном, на расстоянии от него расположен по меньшей мере один промежуточный накопитель для талой воды, который накапливает талую воду с открытой водной поверхностью. Таким образом, уже в промежуточном накопителе может происходить испарение, и только талая вода, которая уже не испарена в промежуточном накопителе, попадает в поддон. По причине воздушного зазора между поддоном и промежуточным накопителем испарение в поддоне не ограничено или, по меньшей мере, ограничено не существенно.

Согласно первому варианту реализации промежуточный накопитель содержит второй поддон.

Второй поддон имеет предпочтительно водослив, вертикально отстоящий от днища поддона, причем расстояние от днища до водослива определяет максимальный уровень воды во втором поддоне. Максимальный уровень воды составляет предпочтительно по существу несколько миллиметров.

Согласно второму варианту реализации предусмотрено, что промежуточный накопитель содержит пластину, снабженную поверхностным контуром, который накапливает талую воду благодаря капиллярному эффекту.

Возможно скомбинировать оба варианта реализации таким образом, что пластина из второго варианта реализации будет образована днищем второго поддона из первого варианта реализации, а собирающий талую воду поверхностный контур выполнен на нижней стороне днища. Таким образом, для испарения талой воды может быть использована не только верхняя сторона второго поддона, но и его нижняя сторона.

Целесообразно пластина снабжена по меньшей мере одним проходом для талой воды, а поверхностный контур содержит по меньшей мере одну выходящую из прохода канавку. Благодаря капиллярному действию канавка может подводить талую воду к проходу или отводить ее от прохода. Проход может быть реализован в особенности в виде отверстия, проходящего через пластину, или в виде желобка, выполненного на краю пластины.

Предметом изобретения является также холодильный аппарат, который оснащен испарителем талой воды описанного выше вида. Такой испаритель талой воды расположен предпочтительно на компрессоре холодильного аппарата, чтобы эффективно использовать отходящее тепло компрессора. Если холодильный аппарат оснащен вентилятором, то далее будет целесообразным, если испаритель талой воды расположен на пути воздушного потока, производимого вентилятором.

Краткое описание чертежей

Другие признаки и преимущества изобретения вытекают из нижеследующего описания вариантов реализации со ссылкой на прилагаемые фигуры. На них показано следующее:

фиг.1: схематичный разрез по холодильному аппарату по настоящему изобретению;

фиг.2: аксонометрическая раздвинутая проекция испарителя талой воды холодильного аппарата по фиг.1;

фиг.3: измененный вариант реализации второго поддона испарителя талой воды по фиг.2;

фиг.4: вид снизу поддона, изображенного на фиг.3;

фиг.5: аксонометрическая проекция промежуточного накопителя талой воды для испарителя талой воды согласно другому варианту реализации изобретения.

Осуществление изобретения

Холодильный аппарат, схематично показанный на фиг.1 в разрезе, содержит теплоизолирующий кожух с корпусом 1 и прикрепленную к нему дверь 2, которые ограничивают внутреннее пространство 3. На задней стороне внутреннего пространства 3, разделенного на секции основаниями 4 полок, отделена камера 6, в которой расположен пластинчатый испаритель 5. Камера 6 связана с внутренним пространством 3 через отверстия 7 задней стенки. Контур хладагента проходит от выхода высокого давления компрессора 8 через конденсатор 9, расположенный снаружи на задней стороне корпуса 1, и через испаритель 5 к всасывающему подключающему элементу компрессора 8. Компрессор 8 расположен в лежащей вблизи днища нише 10 на задней стороне корпуса 1 под испарителем 5.

Не показанный на фигуре вентилятор на одном из отверстий 7 приводит в движение воздухообмен между внутренним пространством 3 и камерой 6, причем влага из воздуха внутреннего пространства 3 осаждается на испарителе 5. Если холодильным аппаратом является холодильник, то в зависимости от настроенной температуры внутреннего пространства 3 температура испарителя 5 всегда положительная или, по меньшей мере, достигает положительных значений между двумя рабочими фазами компрессора 8. Таким образом, осаждаемая на испарителе 5 влага может непрерывно стекать или может в основном стекать, по меньшей мере, во время фазы простоя компрессора 8, между двумя рабочими фазами. Таким образом, на испарителе 5 не собирается большого количества влаги.

Если холодильным аппаратом является морозильный аппарат, то температура испарителя 5 и во время фазы простоя компрессора 8 обычно остается ниже 0°C, и, таким образом, во время многих следующих одна за другой фаз простоя и работы компрессора 8 испаритель 5 постепенно покрывается льдом. В этом случае на испарителе 5 расположен (не показанный на чертеже) нагреватель, который позволяет во время фазы простоя компрессора 8 нагревать испаритель 5 до температур выше 0°C и подавать талую воду к стоку.

Талая вода собирается, как и в другом случае, в лотке 11 на днище камеры 6, от самой нижней точки которой отходит трубопровод 12. Этот трубопровод 12 проходит через изолирующий слой корпуса 1 к поддону 13, который образует накопительный резервуар для талой воды, и, через водослив 14 поддона 13, в испарительный поддон 15, который смонтирован на компрессоре 8 в тесном термическом контакте с ним.

Фиг.2 показывает в раздвинутой аксонометрической проекции поддон 13 и испарительный поддон 15.

Испарительный поддон 15 разделен с помощью разделительных стенок 16, выполненных в виде перегородок, на множество емкостей 18-23, причем емкость 18, ограниченная самыми низкими разделительными стенками, находится на самой высокой точке днища испарительного поддона 15. Эта точка соответствует вершине компрессора 8, входящего снизу в испарительный поддон, и на единицу своей площади основания подвержена самому сильному тепловому потоку от компрессора среди всех емкостей. Емкости связаны друг с другом благодаря плоским вырезам 17 на верхних кромках разделительных стенок 16, и, таким образом, всегда, когда одна емкость переполняется, то через такой вырез 17 заполняется следующая емкость.

Площадь основания поддона 13 соответствует в показанном здесь варианте реализации суммарной площади оснований емкостей 18, 19, 20, 21 испарительного поддона 15. Поддон 13 опирается на испарительный поддон 15 с помощью цельно выполненных опорных столбиков 24. Опорные столбики 24 имеют на своем нижнем конце вырезы 25, предусмотренные для того, чтобы насаживаться на разделительные стенки 16, которые окружают емкости 18-21. Острие трубного штуцера 26, возвышающегося от днища поддона 13, образует водослив 14. Если уровень воды в поддоне 13 превышает уровень водослива 14, то вода течет через трубный штуцер 26 вниз. Как видно из фигуры, трубный штуцер 26 чуть продлен наружу за нижнюю сторону поддона 13, чтобы гарантировать то, что переливающаяся вода капает только из нижнего конца трубного штуцера 26 прямо в самую верхнюю емкость 18 испарительного поддона 15, а не течет по нижней стороне вдоль поддона 13, чтобы затем стечь в одну из нижерасположенных емкостей.

Второй вариант реализации поддона 13 показан на фиг.3 в аксонометрической проекции. Водослив 14 образован здесь не центральным трубным штуцером, а желобком 27 в боковой стенке поддона, причем желобок 27 входит в вертикальный паз 28 на внешней стороне поддона 13. Через желобок 27 и паз 28 переливающаяся талая вода попадает на нижнюю сторону поддона 13. Эта нижняя сторона показана на фиг.4 в аксонометрической проекции. Множество канавок 29 проходит от паза 28 до цапфы 30 для стекания, которая отстоит от днища на центральном участке поддона 13, над емкостью 18. Вода, переливающаяся из поддона 13, удерживается, таким образом, на нижней стороне поддона 13 в канавках 29 благодаря капиллярной силе. Канавки 29, которые заполняют всю нижнюю сторону поддона 13, могут накопить существенную водяную энергию, и, таким образом, переливающаяся из поддона 13 талая вода долгое время остается на нижней стороне поддона 13, прежде чем она достигнет цапфы 30 для стекания и по каплям стечет в емкость 18. Так можно испарить существенное количество талой воды еще до того, как она достигнет испарительного поддона 15. Так как нижняя сторона поддона 13 обдувается поднимающимся воздухом, нагретым на испарительном поддоне 15, то исходят из того, что на этой нижней стороне, относительно свободной водной поверхности, на которой может произойти испарение, достигается более высокая доля испарения, чем в самом поддоне 13.

От краев, на которых выполнены пазы 28, днище поддона 13 выполнено чуть покатым в направлении к средней линии 31. Это сделано для того, чтобы гарантировать, что вода в канавках 29 будет стекать к цапфе 30 для стекания, расположенной на средней линии 31, в том случае, когда приемная способность канавок 29 исчерпана, а также для того, чтобы не в любых местах на нижней стороне поддона 13 образовывались капли, которые могли бы падать в емкости, отличные от емкости 18.

Согласно измененному варианту реализации поддон 13 заменен накопительной пластиной 32, показанной на фиг.5 в аксонометрической проекции. Площадь основания накопительной пластины 32 в данном случае такая же, как и в случае поддона 13, и она также удерживается на испарительном поддоне 15 благодаря опорным столбикам 24, насаженным на разделительные стенки 16. Талая вода, которая капает из трубопровода 12 на накопительную пластину 32, распределяется в системе канавок 29, выполненных на верхней стороне накопительной пластины 32 и через них достигает двух пазов 28 на крае накопительной пластины 32, через которую талая вода, как в случае поддона по фиг.3 и 4, выходит на нижнюю сторону накопительной пластины 32. Она также снабжена системой канавок 29 и центральной цапфой 30 для стекания, как показано на фиг.4.

Самое примечательное в накопительной пластине 32 является то, что она предоставляет большую поверхность испарения при минимальной габаритной высоте. Так как накопительная пластина 32 не имеет боковых стенок как поддон 13, она противопоставляет горизонтальному воздушному потоку очень маленькое сопротивление потока. Поэтому она особенно хорошо подходит для применения в холодильном аппарате, в котором непоказанный вентилятор создает воздушный поток, который скользит по свободным водным поверхностям испарителя.

В описанных выше вариантах реализации промежуточный накопитель, то есть поддон 13 или накопительная пластина 32, находится полностью над основанием испарительного поддона 15. Это способствует, в целом, компактной конструкции испарителя. В зависимости от объема, имеющегося для монтажа испарителя, может быть, однако, целесообразным также, когда основания испарительного поддона 15 и промежуточного накопителя 13 или 32 пересекаются не полностью, если только гарантируется, что избыточная вода попадает из промежуточного накопителя в испарительный поддон 15.

В случае необходимости в испарителе по настоящему изобретению могут применяться и несколько промежуточных накопителей, в особенности расположенных последовательно. При этом, разумеется, возможно также комбинировать друг с другом промежуточные накопители различных или выше описанных типов.

Испаритель талой воды снабжен поддоном для принятия талой воды. Над поддоном, на расстоянии от него через воздушный зазор расположен, по меньшей мере, один промежуточный накопитель для талой воды с открытой водной поверхностью. Промежуточный накопитель содержит второй поддон и пластину, снабженную поверхностным контуром, который накапливает талую воду благодаря капиллярному эффекту. Пластина является днищем второго поддона. Накапливающий талую воду поверхностный контур выполнен на нижней стороне днища. Обеспечивается повышение эффективности испарения. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Испаритель талой воды с поддоном (15) для принятия талой воды, причем над поддоном (15), на расстоянии от него через воздушный зазор расположен, по меньшей мере, один промежуточный накопитель (13, 32) для талой воды, который накапливает талую воду с открытой водной поверхностью, причем промежуточный накопитель содержит второй поддон (13), а также пластину (32, 13), снабженную поверхностным контуром (29), который накапливает талую воду благодаря капиллярному эффекту, отличающийся тем, что пластина является днищем второго поддона (13), а накапливающий талую воду поверхностный контур (29) выполнен на нижней стороне днища.

2. Испаритель по п.1, отличающийся тем, что второй поддон (13) имеет водослив (26), вертикально отстоящий от днища второго поддона (13).

3. Испаритель по п.1, отличающийся тем, что пластина имеет, по меньшей мере, один проход (26; 27, 28) для талой воды, а поверхностный контур содержит, по меньшей мере, одну выходящую из прохода (26; 27, 28) канавку (29).

4. Холодильный аппарат с испарителем талой воды, заявленным в одном из предыдущих пунктов.

5. Холодильный аппарат по п.4, отличающийся тем, что испаритель талой воды расположен на компрессоре.

6. Холодильный аппарат по п.4 или 5, отличающийся тем, что он содержит вентилятор и что испаритель талой воды расположен на пути воздушного потока, производимого вентилятором.