ХОЛОДИЛЬНЫЙ АППАРАТ Российский патент 2015 года по МПК F25D23/00 F25D11/00 

Область техники

Данное изобретение относится к холодильному аппарату, в частности к бытовому холодильному аппарату, с теплоизолирующим корпусом, окружающим холодильную камеру для охлаждаемых продуктов, и с контуром хладагента, который включает в себя компрессор, конденсатор, дроссель и охлаждающий холодильную камеру испаритель. Действие такого известного холодильного аппарата основано на том, что компрессор отсасывает парообразный хладагент из испарителя, сжимает его и подводит хладагент, адиабатически нагретый путем сжатия, к конденсатору, где он конденсируется, отдавая тепло. При этом полученный жидкий хладагент разрежается при прохождении через дроссель и в адиабатически охлажденном состоянии снова попадает к испарителю.

Уровень техники

Степень адиабатического понижения температуры зависит от разности давлений между конденсатором и испарителем. Чем теплее хладагент на выходе из конденсатора, тем более теплым он попадает также в испаритель после понижения давления. Хотя теоретически имеется возможность сделать температуру хладагента на выходе конденсатора сколько угодно близкой к температуре окружающей среды, которой конденсатор отдает свое тепло, однако, чем меньше должна быть эта разность температур, тем больше требуемые габаритные размеры конденсатора. Кроме того, достигаемое в конденсаторе снижение температуры ограничено паразитической передачей теплоты между теплыми, верхними относительно направления потока областями конденсатора и более прохладными нижними относительно направления потока областями. Если нижняя относительно направления потока область конденсатора омывается воздухом, который уже нагрет в верхних относительно направления потока областях конденсатора, он не может охлаждать хладагент ниже температуры этого воздуха.

Известны холодильные аппараты, в которых для предотвращения конденсации на корпусе в окружающей среде предусмотрено нагревание рамки уплотнения, помещенного между коробкой корпуса и дверью корпуса. Такое устройство для нагревания рамки включает в себя трубу, которая введена в циркуляционный контур хладагента между компрессором и конденсатором или ниже конденсатора по направлению потока, чтобы теплотой сжатия хладагента нагревать поверхности корпуса, потенциально подверженные конденсации, до температуры выше точки росы. Поскольку опасность конденсации вызвана термической связью этих поверхностей с охлажденной холодильной камерой, значительная часть теплоты, высвобождаемой при нагревании рамки, в конечном счете также идет в холодильную камеру и таким образом негативно влияет на энергетическую эффективность холодильного аппарата.

Патентный документ US 2515212 A раскрывает холодильный аппарат, в котором для реализации разных температур для испарителей обычной холодильной камеры и морозильной камеры, соединенных последовательно, между испарителями предусмотрен дроссель. Чтобы преодолеть разделительную стенку между слоями изоляционного материала, окружающими обычную холодильную камеру и морозильную камеру, дроссель проходит вдоль задней стены устройства, соприкасаясь с трубопроводом конденсатора, проложенным вдоль задней стены.

Раскрытие изобретения

Задачей данного изобретения является улучшение энергетической эффективности холодильного аппарата, в частности, бытового аппарата.

Задача решена благодаря тому, что в холодильном аппарате указанного в начале типа дроссель по меньшей мере частично расположен на боковой стене корпуса между наружной обшивкой и ее изоляционным слоем. Дроссель в силу его небольшого, по сравнению с другими областями циркуляции хладагента, свободного поперечного сечения мало влияет на объем контура хладагента и поэтому существенно не повышает количество хладагента, необходимого для работы контура хладагента. Благодаря расположению на боковой стене дроссель защищен от воздействия отводимого тепла, которое высвобождает конденсатор, в обычном случае расположенный на задней стороне. Поэтому боковая стенка представляет собой относительно прохладную область корпуса холодильного аппарата и позволяет эффективно дополнительно снижать температуру хладагента, циркулирующего через дроссель.

Дроссель предпочтительно защищен и помещен внутри боковой стены в положении, не видном снаружи. Чтобы иметь возможность быстро воспринимать тепло дросселя и передавать его дальше, наружная обшивка боковой стенки предпочтительно выполнена из металла.

Дроссель предпочтительно приклеен к наружной обшивке, чтобы обеспечивать его нахождение в теплопроводном контакте с наружной обшивкой, когда в процессе сборки холодильного аппарата на нее помещается изолирующий слой. Изолирующий слой предпочтительно формируют известным способом путем расширения пены из синтетической смолы в полости корпуса, ограниченной наружной обшивкой.

Быстрое и простое приклеивание дросселя к наружной обшивке возможно при помощи клейкой ленты.

Для предотвращения переноса теплоты из дросселя в испаритель, на боковой стенке предпочтительно расположен только верхний относительно направления потока участок дросселя.

Прокладка нижнего относительно направления потока участка дросселя возможна вместо этого известным способом во всасывающей трубе, идущей от испарителя к компрессору.

Чтобы удерживать на незначительном уровне потерю давления хладагента, по меньшей мере на верхнем относительно направления потока участке дросселя, этот участок предпочтительно имеет большее поперечное сечение, чем нижний относительно направления потока участок. Так как этот верхний относительно направления потока участок не должен существенно повышать объем контура хладагента, свободный диаметр верхнего относительно направления потока участка предпочтительно составляет меньше 1 мм.

Чтобы иметь возможность эффективно охлаждать хладагент между его выходом из конденсатора и входом в испаритель, верхний относительно направления потока участок предпочтительно имеет длину по меньшей мере 1 метр. На практике длина верхнего относительно направления потока участка в бытовом холодильном аппарате обычного размера составляет до 2 м.

Для сборки холодильного аппарата целесообразно скрепление друг с другом нижнего и верхнего относительно направления потока участков конденсатора вне изолирующего слоя боковой стены.

В контуре хладагента предпочтительно имеется осушитель, причем линия подвода хладагента к осушителю соединена с верхним относительно направления потока концом дросселя на боковой стене с обеспечением прохождения потока.

Краткое описание чертежей

Дальнейшие признаки и преимущества изобретения следуют из приведенного ниже описания вариантов осуществления, ссылающегося на прилагаемые фигуры. На них показаны:

фиг.1 аксонометрическое изображение бытового холодильного аппарата согласно изобретению, показанного спереди;

фиг.2 аксонометрическое изображение холодильного аппарата, показанного сзади;

фиг.3 вид сверху на листовую заготовку, образующую наружную обшивку боковой стены холодильного аппарата, с укрепленным на ней участком дросселя; и

фиг.4 схема циркуляционного контура хладагента холодильного аппарата.

Осуществление изобретения

На фигурах 1 и 2 представлены аксонометрические изображения бытового холодильного аппарата 1, имеющего высоту стола. Теплоизолирующий корпус аппарата состоит из корпуса 2, имеющего по существу форму прямоугольного параллелепипеда, и двери 3, совместно ограничивающих холодильную камеру 4. Корпус 2 имеет известную конструкцию с внутренней камерой 5, сформированной из пластмассы посредством глубокой вытяжки, с наружной обшивкой, составленной из нескольких элементов, и с промежуточным пространством между внутренней камерой 5 и наружной обшивкой, которое заполнено изолирующим слоем из пенополиуретана. К элементам наружной обшивки относятся две листовых заготовки 6, проходящих в виде боковых стен корпуса 2, которые соединены с внутренней камерой 5 у передней рамки 7 корпуса 2, обращенной к двери 3.

На задней стороне корпуса 2 находится выполненное в виде выемки вблизи днища машинно-компрессорное помещение 8, в котором помещен компрессор 9. К напорному патрубку компрессора 9 присоединен конденсатор 10. Конденсатор 10 представлен на фиг.2 в виде проволочно-трубного теплообменника, смонтированного на задней стене корпуса 2 над машинно-компрессорным помещением 8; возможны также другие конструкции конденсатора 10, в частности, в виде компактного пластинчатого теплообменника, также находящегося в машинно-компрессорном помещении 8 и принудительно охлаждаемого вентилятором. Нижний относительно направления потока вывод конденсатора 10 соединен посредством муфты 11 с трубой 12 дросселя, которая проходит в форме петли по внутренней стороне листовой заготовки 6, обращенной к изолирующему слою.

Муфты 11, 16 позволяют собирать аппарат 1, укрепляя дроссель 12 на одной из листовых заготовок 6 до того, как листовые заготовки 6 соединяются с внутренней камерой, и соединяя корпус 2 таким образом, что концы 12 дросселя проходят свободно в машинно-компрессорном помещении 8, после этого заполняя корпус пеноматериалом и, наконец, присоединяя дроссель 12 к циркуляционному контуру хладагента при помощи муфт 11, 16.

На фиг.3 представлено аксонометрическое изображение внутренней стороны листовой заготовки 6 с трубой 12 дросселя. Листовая заготовка 6 включает в себя плоскую центральную пластину 13, которая предназначена для образования наружной обшивки боковой стенки коробки корпуса 2, и на которой при помощи полосы клейкой ленты 14 укреплена труба 12 дросселя. Отходящие под углом от центральной пластины 13 полки 15 в готовом смонтированном аппарате 1 проходят по его передней рамке 7 или по его задней стороне и там плотно, непроницаемо для пены, соединены с внутренней камерой 5 или соответственно с (не показанной) панелью задней стенки.

Вторая муфта 16, расположенная в машинно-компрессорном помещении 8, снова на фиг.1 соединяет трубу 12 дросселя со второй, более тонкой трубой 17 дросселя, которая проходит сквозь изолирующий слой корпуса 2, чтобы снабжать испаритель 18, находящийся в тесном термическом контакте с холодильной камерой 4. Как схематично показано на фиг.4, труба 17 дросселя проведена непосредственно у поверхности всасывающей трубы 19, которая приводит от испарителя 18 к компрессору 9, или проходит внутри этой всасывающей трубы 19.

Поскольку для трубы 12 дросселя используется труба с небольшим внутренним диаметром, в типичном случае примерно 0,8 мм, объем всего циркуляционного контура хладагента - несмотря на длину трубы 12 дросселя, в типичном случае от 1 до 2 м - изменяется лишь ненамного по сравнению с обычным циркуляционным контуром хладагента холодильного аппарата такого же размера, и в соответствии с этим количество циркулирующего хладагента, необходимое для эффективной работы, также изменяется мало. Поскольку труба 12 дросселя проходит по центральной пластине 13 на расстоянии от полки 15, соединенной с внутренней камерой 5, тепловой поток от трубы 12 дросселя к холодильной камере 4 через соединение между листовой заготовкой 6 и внутренней камерой 5 пренебрежимо мал. Труба 12 дросселя защищена от теплоты, отдаваемой конденсатором 10, пространственным расстоянием до конденсатора 10. Поэтому благодаря трубе 12 дросселя достигается более сильное снижение температуры хладагента, чем за счет увеличения конденсатора 10 на объем трубы 12 дросселя.

Аппарат 1 предпочтительно установлен таким образом, что боковая стена, содержащая трубу 12 дросселя, открыта, так что теплота, отдаваемая трубой 12 дросселя, быстро передается окружающей среде. Изобретение применимо, хотя и в незначительной степени, также для холодильного аппарата с закрытой боковой стеной, например, для встраиваемого аппарата или для аппарата с высотой стола, загораживаемого сбоку другими предметами. В этом случае листовая заготовка 6 действует как тепловой аккумулятор, который воспринимает теплоту от трубы 12 дросселя, когда компрессор 9 работает и осуществляет циркуляцию хладагента. Во время последующей фазы остановки компрессора имеется возможность распределять теплоту от листовой заготовки 6 в окружающую среду, также и в таком холодильном аппарате.

Холодильный аппарат содержит теплоизолирующий корпус, который окружает холодильную камеру, контур хладагента, который включает компрессор, конденсатор, дроссель и испаритель. Дроссель для охлаждения циркулирующего через него хладагента расположен по меньшей мере частично на боковой стене корпуса между наружной обшивкой и изолирующим слоем боковой стены. Использование данного изобретения позволяет повысить эффективность холодильного аппарата. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Холодильный аппарат, в частности, бытовой холодильный аппарат, с теплоизолирующим корпусом (2, 3), окружающим холодильную камеру (4), и с контуром хладагента, который включает в себя компрессор (9), конденсатор (10), дроссель (12, 17) и испаритель (18), охлаждающий холодильную камеру (4), отличающийся тем, что дроссель (12, 17) для охлаждения циркулирующего через него хладагента расположен по меньшей мере частично на боковой стене корпуса (2) между наружной обшивкой (6) и изолирующим слоем боковой стены.

2. Холодильный аппарат по п.1, отличающийся тем, что дроссель (12, 17) приклеен к наружной обшивке (6), в частности, клейкой лентой (14).

3. Холодильный аппарат по п.1, отличающийся тем, что дроссель (12, 17) включает в себя верхний относительно направления потока участок (12) и нижний относительно направления потока участок (17), при этом часть дросселя, расположенная на боковой стене, представляет собой верхний относительно направления потока участок (12).

4. Холодильный аппарат по п.3, отличающийся тем, что нижний относительно направления потока участок (17) дросселя (12, 17) проложен во всасывающей трубе (19), идущей от испарителя (18) к компрессору (8).

5. Холодильный аппарат по п.3, отличающийся тем, что нижний относительно направления потока участок (17) имеет меньшее поперечное сечение, чем верхний относительно направления потока участок (12).

6. Холодильный аппарат по п.3, отличающийся тем, что свободный диаметр верхнего относительно направления потока участка (12) меньше чем 1 мм.

7. Холодильный аппарат по п.3, отличающийся тем, что верхний относительно направления потока участок (12) имеет длину по меньшей мере 1 м.

8. Холодильный аппарат по одному из п. 3-7, отличающийся тем, что нижний относительно направления потока участок (17) и верхний относительно направления потока участок (12) соединены друг с другом вне изолирующего слоя боковой стенки.