ХОЛОДИЛЬНОЕ И/ИЛИ МОРОЗИЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2019 года по МПК F25B41/06 F25B47/02 F28D15/02 

Настоящее изобретение касается холодильного и/или морозильного устройства, имеющего по меньшей мере один корпус и по меньшей мере одну расположенную в корпусе охлаждаемую внутреннюю камеру, причем это устройство имеет по меньшей мере один циркуляционный контур хладагента, который служит для охлаждения внутренней камеры, причем этот циркуляционный контур хладагента имеет по меньшей мере один испаритель, по меньшей мере один компрессор, по меньшей мере один ожижитель, а также по меньшей мере один дроссель или, соответственно, капилляр.

Такие холодильные и/или морозильные устройства известны из уровня техники в различных вариантах осуществления.

Во время работы таких холодильных или, соответственно, морозильных устройств на испарителе возникает обледенение, которое приводит к уменьшению эффективности испарителя. Поэтому существует необходимость оттаивать испаритель через определенные интервалы времени или, во всяком случае, при образовании на испарителе определенного количества льда.

Из уровня техники известно, что для этого непосредственно на испарителе располагается нагревательное устройство, причем это нагревательное устройство может представлять собой, напр., электрический нагреватель.

Также из уровня техники известно, что выполняется оттаивание горячим газом, при котором в испаритель направляется горячий хладагент. При этом испаритель нагревается и таким образом размораживается.

В основе настоящего изобретения лежит задача усовершенствовать холодильное и/или морозильное устройство вышеназванного рода в том отношении, чтобы оно имело особенно простую и эффективную систему оттаивания с подогревом.

Эта задача решается с помощью холодильного и/или морозильного устройства с признаками п.1 формулы изобретения.

Соответственно этому предусмотрено, что холодильное и/или морозильное устройство имеет функциональную возможность автоматического размораживания, которая образуется байпасом, проходящим в виде байпаса к дросселю или, соответственно, к капилляру, причем этот байпас от ожижителя проходит непосредственно или опосредствованно к испарителю и выполнен с по меньшей мере одним клапаном для перекрытия байпаса. Этот клапан закрыт, когда оттаивание нежелательно, и открыт, когда испаритель должен оттаиваться.

В соответствии с изобретением испаритель и байпас расположены и выполнены таким образом, что в байпасе и/или включенных перед ним и за ним компонентах имеет место эффект тепловой трубки.

Под эффектом тепловой трубки следует понимать, что хладагент испаряется на теплом конце тепловой трубки и конденсируется на другом конце или, соответственно, в другой области тепловой трубки и при этом отдает тепло.

Тепловая трубка или, соответственно, тепловая труба представляет собой одну из особенно эффективных возможностей переноса тепла и служит в настоящем случае для того, чтобы оттаивать испаритель при необходимости или в определенные моменты времени. «Тепловая трубка» в настоящем случае образуется по меньшей мере одним байпасным трубопроводом, в объеме изобретения называемым также просто «байпасом», и/или подключенными перед ним и за ним компонентами, такими как, напр., участки трубопроводов циркуляционного контура хладагента, при этом байпасный трубопровод проходит в байпасе к дросселю или, соответственно, капилляру, который соединяет ожижитель с испарителем.

Благодаря эффекту тепловой трубки осуществляется особенно эффективный перенос тепла от ожижителя к испарителю.

Байпас может распространяться непосредственно от ожижителя к испарителю или же опосредствованно от ожижителя к испарителю, под чем следует понимать, что байпас не расположен непосредственно на ожижителе или, соответственно, на испарителе, а между ними включены один или несколько элементов циркуляционного контура хладагента или, соответственно, устройства, таких как, например, ресивер хладагента.

В одном из возможных вариантов осуществления изобретения предусмотрено, что байпас распространяется между ожижителем и включенным за испарителем ресивером для хладагента.

При нормальной работе циркуляционного контура хладагента хладагент попадает из испарителя в ресивер, в котором скапливается жидкий, не испаренный хладагент, прежде чем испаренный хладагент направляется в компрессор.

В другом варианте осуществления изобретения предусмотрено, что ресивер находится внутри или предпочтительно вне охлаждаемой внутренней камеры.

Особенно предпочтительно при этом, если ресивер установлен на горячей стороне, то есть не в охлаждаемой внутренней камере.

В этом случае байпас проходит между ожижителем и названным ресивером, и оттуда хладагент через всасывающий трубопровод попадает в испаритель. Наоборот, обратный поток конденсированного хладагента осуществляется через всасывающий трубопровод и ресивер обратно к ожижителю.

В другом варианте осуществления изобретения предусмотрено, что байпас распространяется между ожижителем и всасывающей трубой, которая проходит между испарителем и компрессором.

Возможно, чтобы байпас распространялся между ожижителем и всасывающей трубой, которая проходит между испарителем и компрессором.

В одном из вариантов осуществления изобретения ресивер находится в охлаждаемой внутренней камере.

Кроме того, может быть предусмотрено, чтобы ресивер находился вне охлаждаемой внутренней камеры.

По другому варианту осуществления изобретения предусмотрено, что ожижитель соединен с по меньшей мере одним аккумулятором тепла и предпочтительно расположен в жидкостной ванне, в частности в водяной ванне.

Особенно предпочтительно при этом, если ожижитель соединен теплопроводящим соединением с по меньшей мере одним аккумулятором тепла, например, с жидкостной ванной и, в частности, с водяной ванной.

При этом возможно, чтобы ожижитель находился внутри жидкостной ванны. Таким образом, при работе циркуляционного контура хладагента выделяющееся при ожижении тепло отдается водяной ванне, при этом водяная ванна служит тепловым буфером и тепловым резервом для оттаивания испарителя или, соответственно, теплообменника на испарителе.

Также может быть предусмотрено, чтобы испаритель был выполнен так, чтобы обратный поток конденсированного хладагента в ожижитель осуществлялся за счет силы тяжести.

При этом сжиженный за счет эффекта тепловой трубки хладагент движется обратно в ожижитель только под действием силы тяжести и там вновь испаряется.

Этот процесс продолжается, пока ожижитель или, соответственно, соединенный с ним аккумулятор тепла не сможет отдавать достаточно тепла или, соответственно, до тех пор, пока клапан или другое перекрывающее средство байпаса открыто.

В другом варианте осуществления изобретения испаритель соединен тепловым соединением с по меньшей мере одним аккумулятором холода, при этом байпас расположен так, что к аккумулятору холода посредством байпаса может подводиться тепло.

И здесь возможно, чтобы байпас непосредственно или опосредствованно был соединен с названным аккумулятором холода. Этот аккумулятор холода может представлять собой, например, аккумулятор латентнного тепла.

Кроме того, могут быть предусмотрены нагнетательные средства, которые расположены так, что они нагнетают воздух к или, соответственно, через ожижитель.

При этом возможно, чтобы эти нагнетательные средства, которые, например, могут быть выполнены в виде одного или нескольких вентиляторов, выключались, когда действует режим оттаивания испарителя, чтобы на ожижителе можно было получать как можно большее количество тепла и во возможности снижать отвод тепла за счет принудительной конвекции.

Можно также заставить такую воздуходувку работать, в частности тогда, когда ожижителя должно использоваться тепло камеры. В этом случае тепло камеры в итоге передается ожижителю, и от ожижителя за счет эффекта тепловой трубки опосредствованно или непосредственно подводится к испарителю.

Другие подробности и преимущества изобретения поясняются подробнее на одном из примеров осуществления, изображенном на чертеже.

Показано:

фиг.1: схематичное изображение продольного сечения холодильного и/или морозильного устройства, предлагаемого изобретением, в первом варианте осуществления, и

фиг.2: схематичное изображение продольного сечения холодильного и/или морозильного устройства, предлагаемого изобретением, во втором варианте осуществления.

на фиг.1 ссылочным обозначением 10 показан корпус холодильного и/или морозильного устройства, предлагаемого изобретением.

Корпус может быть выполнен с системой полной вакуумной изоляции. Под этим следует понимать, что между внутренней стороной или, соответственно, внутренним резервуаром и наружной обшивкой, или, соответственно, наружным покрытием устройства находится полная вакуумная изоляция 20. Эта полная вакуумная изоляция может состоять из пленочного мешка, в котором находится сердцевинный материал, такой как, напр., перлит. Этот пленочный мешок на своих открытых сторонах сварен вакуумплотным образом. Внутри пленочного мешка действует вакуум, так что создается наибольшее возможное сопротивление теплопередаче в корпусе. Альтернативно или дополнительно к этому может иметься соответствующая полная вакуумная изоляция в закрывающем элементе, то есть двери, крышке или ларе устройства.

При этом под полной вакуумной изоляцией в объеме настоящего изобретения предпочтительно понимается, что корпус и/или закрывающий элемент устройства на 90% площади изоляции состоит из взаимосвязанного вакуумного изоляционного пространства.

Предпочтительно, кроме этой полной вакуумной изоляции, нет никаких других теплоизоляционных материалов.

Обычно пленка пленочного мешка представляет собой диффузионно-плотную оболочку, посредством которой поступление газа в пленочный мешок снижено в такой степени, что обусловленное поступлением газа увеличение теплопроводности образующегося вакуумно-изоляционного корпуса является достаточно низким в течение всего его срока службы.

В качестве срока службы можно, например, указать период времени в 15 лет, предпочтительно в 20 лет и особенно предпочтительно в 30 лет. Предпочтительно обусловленное поступлением газа увеличение теплопроводности вакуумного изоляционного корпуса в течение его срока службы составляет < 100% и особенно предпочтительно < 50%.

Предпочтительно отнесенная к единице площади скорость прохождения газа через оболочку < 10^-5 мбар*л/с*м² и особенно предпочтительно < 10^-6 мбар*л/с*м² (измерено по ASTM D-3985). Эта скорость прохождения газа относится к азоту и кислороду. Для других сортов газа (в частности, водяного пара) тоже имеют место низкие скорости прохождения газа предпочтительно в области < 10^-2 мбар*л/с*м² и особенно предпочтительно в области < 10^-3 мбар*л/с*м² (измерено по ASTM F-1249-90). Предпочтительно благодаря этим низким скоростям прохождения газа достигаются вышеназванные низкие увеличения теплопроводности.

Вышеназванные значения представляют собой приведенные в качестве примера, предпочтительные данные, которые не ограничивают изобретение.

Однако настоящее изобретение не ограничено такими холодильными или, соответственно, морозильными устройствами с полным вакуумом, а включает в себя также холодильные или, соответственно, морозильные устройства, имеющие традиционную изоляцию, например, в виде ПУ- (полиуретановой) пены.

Ссылочное обозначение 30 обозначает испаритель устройства. Он находится внутри охлаждаемой внутренней камеры и на выпускной стороне соединен с ресивером 40. От ресивера распространяется всасывающий трубопровод 50 к компрессору 60.

К компрессору 60 присоединяется ожижитель 70, из которого хладагент при работе циркуляционного контура хладагента, то есть компрессора 60, через капилляр 80 снова течет в испаритель 30. В ожижителе 70 происходит конденсация хладагента, при этом отдается тепло. В испарителе происходит испарение хладагента, вследствие чего у охлаждаемой внутренней камеры отбирается тепло.

Ресивер 40 имеет задачу собирать неиспаренный хладагент из испарителя 30, так что компрессор 60 снабжается только газообразным хладагентом.

Ссылочное обозначение 110 обозначает осушитель, вокруг которого намотан капилляр 80, соединяющий выход ожижителя с входом испарителя.

Ссылочным обозначением 90 обозначен байпас или, соответственно, байпасный трубопровод, который распространяется от выходной области ожижителя 70 к ресиверу 40. В этом трубопроводе 90 находится перекрывной клапан 100.

Когда нужно оттаивать испаритель, клапан 100 открывается, что приводит к тому, что хладагент из ожижителя 70 по трубопроводу 90 течет в ресивер 40 и из него в испаритель 30. При этом испаритель, а также байпас 90 и ресивер 40 выполнен и расположен так, что возникает эффект тепловой трубки, то есть жидкий хладагент испаряется и конденсируется в области испарителя. Благодаря этому в области испарителя может отдаваться особенно высокое количество тепла, так что осуществляется особенно эффективное оттаивание испарителя. Во время этого процесса компрессор 60 предпочтительно отключен.

Эффект тепловой трубки может совершаться в байпасе 90 и/или в ресивере 40 и/или в самом испарителе 30.

Благодаря эффекту тепловой трубки переносится особенно большое количество тепла, так что осуществляется особенно эффективное оттаивание испарителя 30.

На фиг.2 показан другой вариант осуществления предлагаемого изобретением холодильного или, соответственно, морозильного устройства, при этом одинаковые ссылочные обозначения указывают на одинаковые же или функционально одинаковые элементы, как на фиг.1.

Отличие от фиг.1 заключается в том, что ресивер 40 в соответствии с фиг.2 находится в горячей области, то есть вне охлаждаемой внутренней камеры. Как следует из фиг.2, ресивер 40 в соответствии с фиг.2 находится под дном и вне охлаждаемой внутренней камеры.

В качестве другого отличия от фиг.1 можно назвать то, что также в соответствии с фиг.2 на капилляре 80 расположен перекрывной клапан 110.

На ожижителе может быть расположен аккумулятор тепла, который служит резервом тепла для оттаивания теплообменника на испарителе. Теплообменник на испарителе может быть выполнен, например, в виде аккумулятора латентного тепла.

Дополнительно к изображенным на фиг.1 и 2 элементам может быть предусмотрена по меньшей мере одна воздуходувка, которая создает воздушный поток через ожижитель 70. Эта воздуходувка может выключаться для нагрева ожижителя или, соответственно, для предотвращения отвода тепла путем конвекции, что предпочтительно в случае оттаивания испарителя 30. Можно также заставить воздуходувку работать в зависимости от температуры ожижителя, в частности тогда, когда на ожижителе не расположен аккумулятор тепла, такой как, например, водяная ванна, чтобы с помощью ожижителя использовать тепло камеры для оттаивания испарителя 30.

Изобретение относится к холодильной технике. Холодильное и/или морозильное устройство включает корпус и расположенную в корпусе охлаждаемую внутреннюю камеру. Устройство имеет циркуляционный контур хладагента, который служит для охлаждения внутренней камеры, и испаритель, компрессор, ожижитель, а также дроссель, в частности капилляр. Предусмотрен байпасный трубопровод к дросселю, который проходит от ожижителя к испарителю и в котором расположен клапан для перекрытия байпасного трубопровода. Испаритель и байпасный трубопровод расположены и выполнены таким образом, что при открытом клапане с помощью байпасного трубопровода образована тепловая трубка, соединяющая испаритель и ожижитель. Техническим результатом является повышение эффективности работы и упрощение конструкции. 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Холодильное и/или морозильное устройство, имеющее корпус и расположенную в корпусе (10) охлаждаемую внутреннюю камеру, причем это устройство имеет циркуляционный контур хладагента, который служит для охлаждения внутренней камеры, и испаритель (30), компрессор (60), ожижитель (70), а также дроссель (80), в частности капилляр, и

причем предусмотрен байпасный трубопровод (90) к дросселю (80), который проходит от ожижителя (70) к испарителю (30) и в котором расположен клапан (100) для перекрытия байпасного трубопровода (90),

отличающийся тем,

что испаритель (30) и байпасный трубопровод (90) расположены и выполнены таким образом, что при открытом клапане (100) с помощью байпасного трубопровода (90) образована тепловая трубка, соединяющая испаритель (30) и ожижитель (70).

2. Холодильное и/или морозильное устройство по п.1, отличающееся тем, что байпасный трубопровод (90) распространяется между ожижителем (70) и включенным после испарителя (30) ресивером (40).

3. Холодильное и/или морозильное устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что байпасный трубопровод (90) распространяется между ожижителем (70) и всасывающей трубой, которая проходит между испарителем (30) и компрессором (60).

4. Холодильное и/или морозильное устройство по п.2 или 3, отличающееся тем, что ресивер (40) находится в охлаждаемой внутренней камере.

5. Холодильное и/или морозильное устройство по п.2 или 3, отличающееся тем, что ресивер (40) находится вне охлаждаемой внутренней камеры.

6. Холодильное и/или морозильное устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что испаритель (30) выполнен таким образом, что обратный поток конденсированного хладагента из байпасного трубопровода (90) в ожижитель (70) осуществляется за счет силы тяжести.

7. Холодильное и/или морозильное устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что ожижитель (70) снабжен по меньшей мере одним аккумулятором тепла, который служит резервуаром тепла для оттаивания испарителя (30).

8. Холодильное и/или морозильное устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что ожижитель (70) соединен по меньшей мере с одним аккумулятором тепла и предпочтительно расположен в жидкостной ванне, в частности в водяной ванне.

9. Холодильное и/или морозильное устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что испаритель (30) соединен по меньшей мере с одним аккумулятором холода и что байпасный трубопровод (90) расположен таким образом, что к аккумулятору холода посредством байпасного трубопровода (90) может подводиться тепло.

10. Холодильное и/или морозильное устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что предусмотрены нагнетательные средства, в частности один или несколько вентиляторов, которые расположены таким образом, что они нагнетают воздух к ожижителю (70).

11. Холодильное и/или морозильное устройство по п.10, отличающееся тем, что предусмотрено по меньшей мере одно устройство управления, которое выполнено, чтобы выключать нагнетательные средства, когда осуществляется оттаивание испарителя (30).

12. Холодильное и/или морозильное устройство по п.10, отличающееся тем, что предусмотрено по меньшей мере одно устройство управления, которое выполнено, чтобы приводить в действие нагнетательные средства или оставлять включенными, когда осуществляется оттаивание испарителя (30).