ХОЛОДИЛЬНЫЙ АППАРАТ С РАЗМОРАЖИВАТЕЛЕМ Российский патент 2011 года по МПК F25D21/08 F25D17/06 

Область техники

Настоящее изобретение относится к холодильному аппарату с камерой хранения и испарительной камерой, которая связана с камерой хранения через воздуховод холодного воздуха и воздуховод теплого воздуха и которая содержит испаритель, на котором воздух, притекающий из камеры хранения, охлаждается, а затем отводится обратно в камеру хранения. Подобные холодильные аппараты называются также аппаратами с автоматической системой оттаивания.

Уровень техники

Теплый воздух, который идет из камеры хранения в испарительную камеру, приносит с собой влагу, которая склонна к тому, чтобы осаждаться на испарителе, и таким образом на нем во время работы холодильного аппарата образуется слой льда. Чтобы предотвратить ухудшение коэффициента полезного действия аппарата, этот слой льда время от времени должен удаляться. С этой целью в испарительной камере обычно расположен размораживатель, который позволяет растаять и стечь льду с испарителя. Возникающая талая вода собирается в самой нижней точке испарительной камеры и оттуда попадает через проход наружу, где талая вода может испариться.

Процесс испарения нарушает эффективность энергопользования такого холодильного аппарата, так как энергия нагрева не полностью используется для оттаивания льда. Для того чтобы оттаивание вообще могло начаться, сперва испаритель должен быть нагрет от рабочей температуры, которая лежит ниже 0°С, до 0°С, а по окончании процесса оттаивания испаритель снова должен быть охлажден до своей рабочей температуры, прежде чем камера хранения снова может быть охлаждена. Кроме того, из испарительной камеры во время оттаивания неизбежно выходит тепло в камеру хранения, которое снова должно быть отобрано из камеры хранения. Такой отток тепла тем сильнее, чем выше температура в испарительной камере во время оттаивания.

Поэтому чтобы минимизировать расход энергии во время оттаивания, будет желательно реализовать в испарительной камере по возможности равномерное распределение температуры, которая только чуть выше точки замерзания.

Раскрытие изобретения

Неожиданно эта цель достигается, согласно настоящему изобретению простым образом при помощи размораживателя, который в области, расположенной рядом с воздуховодом теплого воздуха, имеет более высокую плотность мощности нагрева, чем в области, расположенной рядом с воздуховодом холодного воздуха.

Поводом для этого служит то, что воздух, протекающий через испарительную камеру, отдает свою влажность преимущественно в области испарителя, расположенной рядом с воздуховодом теплого воздуха. Таким образом, толщина слоя льда увеличивается там быстрее, чем в области, расположенной рядом с воздуховодом холодного воздуха. Посредством того, что область испарителя, расположенная рядом с воздуховодом теплого воздуха, получает более высокую плотность мощности нагрева, чем область, расположенная рядом с воздуховодом холодного воздуха, лед в области, расположенной рядом с воздуховодом теплого воздуха, тает быстрее, и таким образом слой льда, по существу, по всему испарителю уменьшается одновременно. Можно отказаться от нагрева уже оттаявших областей, который приводит там к сильному повышению температуры.

Размораживатель предпочтительно выполнен пластинчатым и таким образом он может быть расположен вдоль главной стороны испарителя.

Предпочтительно размораживатель проходит под испарителем и таким образом нагретый им воздух может подниматься через испаритель.

Предпочтительно размораживатель содержит несущую пластину и расположенный на несущей пластине нагревательный элемент.

Нагревательный элемент может быть закреплен на несущей пластине с материальным замыканием, например, посредством пайки, чтобы гарантировать хорошую теплопередачу от нагревательного элемента к пластине. Крепление нагревательного элемента на пластине посредством механического защелкивания также может быть принято во внимание.

Чтобы способствовать нагреву испарителя также посредством излучения, нагревательный элемент предпочтительно расположен на обращенной к испарителю стороне пластины.

Далее, нагревательный элемент должен по меньшей мере на части его длины находиться на расстоянии от пластины, с одной стороны, чтобы не препятствовать оттоку талой воды, которая капает из испарителя на пластину, а с другой стороны, чтобы ограничить отток тепла от нагревательного элемента к пластине, так как отток тепла снижает эффективность теплового излучения.

В этом случае целесообразным будет также если пластина выполнена из такого материала (например, из металла), который эффективно отражает возникающее тепловое излучение, чтобы таким образом все же направить на испаритель тепловое излучение, которое излучается нагревательным элементом в направлении, обращенном от испарителя.

Согласно первому варианту реализации, в той области несущей пластины, которая расположена рядом с воздуховодом теплого воздуха, нагревательный элемент расположен плотнее, чем в области, расположенной рядом с воздуховодом холодного воздуха. Это способствует применению нагревательного элемента с такой мощностью нагрева на единицу длины, которая постоянна по всей длине нагревательного элемента.

Препятствие воздушному потоку, проходящему через испарительную камеру, создаваемое нагревательным элементом, может оставаться небольшим, если нагревательный элемент расположен в изгибах, проходящих в направлении протекания воздуха. Чтобы реализовать различное распределение нагревательной мощности, предпочтительно по меньшей мере один из изгибов расположен полностью в той области несущей пластины, которая расположена рядом с воздуховодом теплого воздуха.

Согласно второму варианту реализации, нагревательный элемент может обладать в области, расположенной рядом с воздуховодом теплого воздуха, более высокой мощностью нагрева на единицу длины, чем в области, расположенной рядом с воздуховодом холодного воздуха. Тогда различное распределение плотности мощности нагрева также может быть реализовано, если нагревательный элемент в обеих областях расположен по одинаковому образцу.

Чтобы конструкция нагревательного элемента была простой, в этом последнем случае предпочтительно, чтобы нагревательный элемент содержал два последовательно соединенных участка, один из которых заполняет область, расположенную рядом с воздуховодом теплого воздуха, а другой содержал область, расположенную рядом с воздуховодом холодного воздуха.

На этих двух участках нагревательный элемент может быть расположен раздельно в изгибах, которые проходят через испарительную камеру в направлении протекания воздуха.

Если на днище испарительной камеры предусмотрен лоток для талой воды, в который стекает талая вода из испарителя, то может быть целесообразным провести участок нагревательного элемента вдоль лотка для талой воды, чтобы гарантировать, что остатки льда в лотке для талой воды не препятствуют стеканию талой воды из испарителя, а застоявшаяся талая вода снова не замерзнет по окончании процесса оттаивания.

Краткое описание чертежей

Другие признаки и преимущества изобретения следуют из последующего описания вариантов реализации со ссылкой на прилагаемые фигуры. На них показано следующее.

Фиг.1: схематичный разрез холодильного аппарата, предложенного настоящим изобретением.

Фиг.2: аксонометрическая проекция корпуса испарителя холодильного аппарата по фиг.1 с расположенным в нем размораживателем.

Фиг.3: вид сверху на корпус испарителя и на смонтированный в нем испаритель согласно второму варианту реализации изобретения.

Фиг.4: схематичный частичный разрез корпуса испарителя согласно третьему варианту реализации изобретения.

Осуществление изобретения

Фиг.1 показывает схематичный разрез верхней области холодильного аппарата, предложенного настоящим изобретением. Холодильный аппарат имеет корпус 1 и дверь 2, которые обычно реализованы в виде полого тела, заполненного теплоизолирующим слоем 3 пенного материала. С помощью также теплоизолирующей разделительной стенки 4 внутреннее пространство корпуса 1 разделено на испарительную камеру 5 и камеру 6 хранения. Испарительная камера 5 большей частью заполнена корпусом 7 испарительного узла, причем во внутреннем пространстве корпуса 7 смонтирован испаритель 8 известной конструкции с пластинами, проходящими параллельно плоскости разреза, и с трубкой хладагента, проходящей изгибами поперек пластин. Под испарителем 8 на днище корпуса 7 расположен размораживатель 15. Корпус 7 имеет воздуховод 9 теплого воздуха на своей стороне, обращенной к двери 2, причем через воздуховод 9 теплый воздух попадает из камеры 6 хранения в испарительную камеру 5, а также имеет воздуховод 10 на своей стороне 19, обращенной к задней стенке корпуса 1. За воздуховодом 10 расположен вентилятор 11 с лопастями 12 и двигателем 13, причем вентилятор 11 вытягивает воздух из корпуса 7 и нагнетает в воздуховод 14 холодного воздуха к камере 6 хранения.

Фиг.2 показывает аксонометрическую проекцию корпуса 7 и смонтированный там размораживатель 15. Корпус 7 имеет ровную, немного наклонную назад несущую пластину 18, которая вместе со смонтированным на ней электрическим нагревательным элементом образует размораживатель 15. Несущая пластина 18 выполнена из металла или из пластмассы, которая имеет металлическое покрытие на своей верхней стороне, чтобы направлять вверх на испаритель 8 тепловое излучение, излученное вниз.

Между несущей пластиной 18 и задней стенкой 19 корпуса 7 на его днище находится сточный лоток 20, который проходит по всей ширине корпуса 7 и наклонен к сточному отверстию 21.

Нагревательный элемент содержит множество изгибов 16, 17, проходящих в направлении вглубь корпуса 1. Изгибы 16, 17 держатся на несущей пластине 18 с помощью эластичных скоб 22, отстоящих от несущей пластины 18. Скобы 22 держат нагревательный элемент на расстоянии от несущей пластины 18, и таким образом талая вода, которая капает из испарителя 8 на несущую пластину 18, может беспрепятственно течь в сточный лоток 20.

В направлении ширины несущей пластины 18 чередуются короткие и длинные изгибы 16 или 17, которые проходят только ниже области испарителя 8, расположенной рядом с воздуховодом 9 теплого воздуха, или соответственно под всем испарителем 8 и образуют таким образом два участка с различной плотностью мощности нагрева. Альтернативно этому изгибы могут быть предусмотрены также более чем двух различных длин, из которых, однако, все выходят из стороны испарителя 8, которая обращена к воздуховоду 9 теплого воздуха, чтобы интенсивнее нагревать эту область испарителя 8, которая сильнее всего обмерзает во время работы. Прямолинейный участок 23 нагревательного элемента проходит вдоль сточного лотка 20, чтобы гарантировать, что в нем не осталось никаких кусочков льда, которые препятствовали бы вытеканию талой воды.

Фиг.3 показывает вид сверху корпуса 7 испарителя, причем корпус 7 испарителя содержит испаритель 8 и размораживатель 25 согласно второму варианту реализации изобретения. Вид корпуса 7 с несущей пластиной 18 и сточным лотком 20 такой же, как и описанный со ссылкой на фиг.2. Также и испаритель 8 с трубкой 29 хладагента, держащейся в ребрах 28, идентичен испарителю, описанному со ссылкой на фиг.1. Нагревательный элемент 25 имеет два участка 26, 27, которые отличаются по мощности нагрева на единицу длины. Более мощный участок 26 проходит под тем участком испарителя 8, который расположен рядом с воздуховодом 9 теплого воздуха, а менее мощный участок 27 - под тем участком испарителя, который расположен рядом с задней стенкой 19 и тем самым с воздуховодом холодного воздуха. Оба участка 26, 27 проложены по одному и тому же образцу, в форме изгибов 30, вытянутых в длину в направлении вглубь корпуса. Изгиб 31, проходящий в поперечном направлении к корпусу 1 и относящийся к менее мощному участку 27, обогревает сточный лоток 20.

Фиг.4 показывает в разрезе третий вариант реализации изобретения. В этом варианте нагревательный элемент 15 с попеременно длинными и короткими изгибами 16, 17 показанного на фиг.2 вида не находится на расстоянии от несущей пластины 18, а соединен с ней теплопроводящим образом припоем 32. Чтобы избежать того, что талая вода будет застаиваться в обращенных к сточному лотку 20 кривых участках 33, они в случае коротких изгибов 16 незначительно изогнуты вверх и таким образом вода может течь между ними и несущей пластиной 18. В случае длинных изгибов 17 искривленные участки выходят за сточный лоток 20 и таким образом и в этом случае гарантируется свободный отток.

Холодильный аппарат содержит камеру хранения и испарительную камеру, которая связана с камерой хранения через воздуховод холодного воздуха и воздуховод теплого воздуха, испаритель и размораживатель. Размораживатель в области, которая расположена рядом с воздуховодом теплого воздуха, имеет более высокую плотность мощности нагрева, чем в области, которая расположена рядом с воздуховодом холодного воздуха. Использование данного изобретения позволяет реализовать в испарительной камере равномерное распределение температуры, которая только чуть выше точки замерзания. 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Холодильный аппарат с камерой (6) хранения и испарительной камерой (5), которая связана с камерой (6) хранения через воздуховод (14) холодного воздуха и воздуховод (9) теплого воздуха и которая содержит испаритель (8) и размораживатель (15), отличающийся тем, что размораживатель (15) в области, расположенной рядом с воздуховодом (9) теплого воздуха, имеет более высокую плотность мощности нагрева, чем в области, расположенной рядом с воздуховодом (14) холодного воздуха.

2. Холодильный аппарат по п.1, отличающийся тем, что размораживатель (15) выполнен в виде пластины.

3. Холодильный аппарат по п.2, отличающийся тем, что размораживатель (15) проходит под испарителем (8).

4. Холодильный аппарат по п.1, отличающийся тем, что размораживатель (15) содержит несущую пластину (18) и расположенный на несущей пластине (18) нагревательный элемент (16, 17; 26, 27).

5. Холодильный аппарат по п.4, отличающийся тем, что нагревательный элемент (16, 17) защелкнут на несущей пластине (18).

6. Холодильный аппарат по п.4 или 5, отличающийся тем, что нагревательный элемент (16, 17; 26, 27) расположен на обращенной к испарителю (8) стороне несущей пластины (18) и, по меньшей мере, на части своей длины находится на расстоянии от несущей пластины (18).

7. Холодильный аппарат по п.4 или 5, отличающийся тем, что нагревательный элемент (16, 17) в той области несущей пластины (18), которая расположена рядом с воздуховодом (9) теплого воздуха, расположен плотнее, чем в области, расположенной рядом с воздуховодом (14) холодного воздуха.

8. Холодильный аппарат по п.6, отличающийся тем, что нагревательный элемент (16, 17; 26, 27) расположен в изгибах (16; 17; 30), проходящих через испарительную камеру (5) в направлении протекания воздуха, причем, по меньшей мере, один из изгибов (16, 30) полностью проходит в той области несущей пластины (18), которая расположена рядом с воздуховодом теплого воздуха.

9. Холодильный аппарат по п.4 или 5, отличающийся тем, что нагревательный элемент (26, 27) в области, расположенной рядом с воздуховодом (9) теплого воздуха, обладает более высокой мощностью нагрева на единицу длины, чем в области, расположенной рядом с воздуховодом (14) холодного воздуха.

10. Холодильный аппарат по п.9, отличающийся тем, что нагревательный элемент содержит два последовательно соединенных участка (26; 27), один (26) из которых заполняет область, расположенную рядом с воздуховодом (9) теплого воздуха, а другой (27) заполняет область, расположенную рядом с воздуховодом (14) холодного воздуха.

11. Холодильный аппарат по п.10, отличающийся тем, что два участка (26; 27) содержат изгибы (30), которые проходят через испарительную камеру (5) в направлении протекания воздуха.

12. Холодильный аппарат по одному из пп.1-5, 8, 10 и 11, отличающийся тем, что на днище испарительной камеры выполнен лоток (20) для талой воды и участок (31) нагревательного змеевика проходит вдоль лотка (20) для талой воды.