Система охлаждения компрессора бытового автономного кондиционера Российский патент 2024 года по МПК F24F1/39 F25D21/14 

Изобретение относится к области холодильной техники, а более конкретно к бытовым приборам для кондиционирования воздуха.

Повышение энергетической эффективности, надежности и комфортности является одним из основных направлений совершенствования бытовых автономных кондиционеров. Для реализации данных направлений используют различные конструктивные усовершенствования, в том числе системы охлаждения компрессоров, что приводит, как показали многочисленные исследования, к снижению их энергопотребления и повышению надежности.

Известны технические решения, в которых для снижения температурного уровня компрессора холодильного прибора используется змеевик маслоохладителя, расположенный в картере кожуха компрессора и включенный по различным схемам в систему холодильного агрегата, что обеспечивает отбор теплоты от горячего масла картера кожуха компрессора при прохождении через змеевик хладагента. Обзор таких конструктивных решений подробно представлен в работе (Левкин В. В. Исследование влияния температурного уровня на показатели качества герметичных компрессоров бытовых холодильников и определение оптимальных методов их охлаждения. Автореф. канд, дис., М., 1981).

Однако, такие системы охлаждения компрессора помимо получаемых преимуществ имеют также отдельные недостатки, выражаемые, главным образом, в увеличении протяженности трубопроводных линий холодильного агрегата и, как следствие, увеличении гидравлических сопротивлений и росте расхода мощности компрессора на их преодоление.

Как показывают последние исследования для устранения указанных недостатков перспективным направлением является использование талой воды или конденсата, образующегося на поверхности испарителя холодильной системы, для снижения температурного уровня компрессора.

В настоящее время известны технические решения, в которых предлагается использование талой воды кондиционеров в процессах, повышающих их экономичность, надежность и комфортность.

Наиболее близким к изобретению является бытовой автономный кондиционер (см. RU 2382949 С1, F24F 1/02, F24F 13/22, F25D 21/14, опубл. 27.02.2010), состоящий из двух отсеков, каждый из которых содержит автономные вентиляторы, в одном отсеке находится испаритель, выполненный в виде регенеративного теплообменника, состоящего из канала испарителя и капиллярной трубки, соединенной на выходе из испарителя с его входным каналом, в другом отсеке - конденсатор, фильтр-осушитель, ротационный компрессор, расширитель, поддон талой воды, соединенный со змеевиком компрессора, кожух, пульт управления, перегородка, выполненная в виде жалюзи, воздушного фильтра, наружных жалюзи, поворотные решетки, расположенные в верхней части кондиционера, панели для установки вентиляторов. В таком кондиционере дополнительное охлаждение компрессора происходит за счет теплообмена между масляной ванной компрессора и талой водой, протекающей через змеевик масляной ванны компрессора и поступающей из сборника талой воды, а также за счет теплообмена между нижней частью кожуха компрессора и талой водой, поступающей через клапан сброса воды, который срабатывает при превышении ее уровня в сборнике талой воды.

Однако, система подачи талой воды в змеевик масляной ванны компрессора данного кондиционера за счет наличия патрубков различной высоты в сборнике талой воды, согласно законам гидростатики, не обеспечивает необходимого движения талой воды в данной системе и, таким образом, не достигает заявленного эффекта охлаждения масляной ванны компрессора, снижения его температурного уровня и, как следствие повышения энергетической эффективности, надежности и комфортности.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение энергетической эффективности, надежности и комфортности бытового автономного кондиционера в процессе его эксплуатации.

Технический результат достигается за счет того, что устройство системы охлаждения компрессора бытового автономного кондиционера содержит емкость для сбора талой воды, размещенную под испарителем, и соединенную трубопроводом с входом в змеевик маслоохладителя, причем выход из змеевика соединен через змеевиковый трубопровод с лотком для талой воды, расположенным на уровне между емкостью для сбора талой воды и компрессором, и имеющим сливной змеевиковый патрубок, направляющий талую воду при достижении ее установленного уровня в поддон, расположенный на верхней крышке компрессора, и имеющим также сливной патрубок, направляющий талую воду в ванну, расположенную под нижней частью компрессора таким образом, чтобы обеспечивался контакт между нижней горячей частью кожуха компрессора и поступающей в ванну водой, а также имеющую сливной патрубок для сброса излишек талой воды.

Применение змеевика маслоохладителя, а также емкости, лотка, поддона и ванны, расположенных на соответствующих уровнях, обеспечивающих свободное движение талой воды, дополнительных соединительных трубопроводов системы, выполненных в виде змеевиков, наличие открытых поверхностей содержания талой воды позволяет максимально использовать процессы теплообмена между талой водой и масляной ванной компрессора и его конструктивными элементами для снижения его температурного уровня, и, как следствие, повышения энергетической эффективности, надежности и комфортности при обслуживании кондиционера.

На Фиг. представлена схема системы охлаждения компрессора бытового автономного кондиционера.

Система охлаждения компрессора бытового автономного кондиционера состоит из емкости 1 для сбора талой воды , лотка 2 для талой воды, поддона 4, расположенного на верхней крышке компрессора 5, и ванны 7, расположенной под нижней частью компрессора 5, а также системы трубопроводов, в том числе трубопровода 11, соединяющего емкость 1 со змеевиком маслоохладителя 8, змеевикового трубопровода 10, соединяющего змеевик маслоохладителя 8 с лотком 2, сливного змеевикового патрубка 3 для слива талой воды из лотка 2 в поддон 4, расположенный на верхней крышке компрессора 5, патрубка 6 для слива талой воды из поддона 4 в ванну 7, расположенную под нижней частью компрессора 5, и патрубка 9 для сброса излишек талой воды из ванны 7.

Наиболее эффективное применение данной системы охлаждения компрессора возможно в бытовых мобильных (напольных) кондиционерах, имеющих вертикальное конструктивное исполнение, при котором испаритель расположен в верхней части кондиционера, а компрессор в нижней его части.

Рассмотрим пример работы системы.

Заявленное устройство работает следующим образом.

При работе кондиционера на поверхности испарителя образуется конденсат с низкой температурой, обусловленной температурой кипения хладагента в испарителе, равной в среднем 5…10 °С [Коляда В.В. Кондиционеры. Принципы работы, монтаж, установка, эксплуатация. Рекомендации по ремонту. / В.В. Коляда. - М.: СОЛОН-Пресс, 2002. - 240 с. С.19.], [https://4shop.ru/news/water-flows-from-air-conditioner/]. Холодный конденсат в виде талой воды свободно поступает в емкость 1, расположенную ниже уровня испарителя кондиционера. Из емкости 1 талая вода по трубопроводу 11 поступает в змеевик маслоохладителя 8 компрессора 5. Так как поступающая из емкости 1 холодная вода имеет температуру значительно ниже температуры масляной ванны компрессора, то происходит интенсивное ее охлаждение за счет теплообмена между холодной водой и горячим маслом, расположенным в нижней части кожуха герметичного компрессора кондиционера.

Из змеевика маслоохладителя 8 нагретая вода по змеевиковому трубопроводу 10 поступает в лоток 2, который расположен на уровень ниже емкости 1. За счет разности уровней емкости 1 и лотка 2 талая вода имеет возможность свободно поступать из емкости 1 в лоток 2 через змеевик маслоохладителя 8 и змеевиковый трубопровод 10. При этом, трубопровод 10 выполнен в виде змеевика, что увеличивает площадь его поверхности и приводит к частичному охлаждению окружающим воздухом и понижению температуры горячей воды, поступающей из змеевика маслоохладителя 8.

В процессе накопления талой воды в лотке 2 происходит ее дальнейшее охлаждение при теплообмене с окружающим воздухом. При достижении определенного уровня охлажденная вода из лотка 2 поступает свободно в поддон 4, расположенный ниже уровня лотка 2 на верхней части кожуха компрессора 5. При этом патрубок между лотком 2 и поддоном 4 выполнен в виде змеевика 3, что увеличивает площадь его поверхности и приводит к дополнительному охлаждению окружающим воздухом и понижению температуры воды, поступающей в поддон 4.

Так как температура поступающей воды ниже температуры кожуха компрессора 5, то за счет теплообмена происходит охлаждение верхней части кожуха компрессора 5 и частичное повышение температуры охлаждающей воды в поддоне 4, что приводит к более интенсивному процессу ее испарения и соответственно частичному понижению ее температуры. При достижении определенного уровня талая вода из поддона 4 поступает в ванну 7. Так как температура поступающей в ванну 7 воды за счет процессов интенсивного испарения, протекающих в поддоне 4, ниже температуры кожуха компрессора 5, то происходит дополнительное охлаждение его нижней части за счет процесса теплообмена с поступающей из поддона 4 водой.

В случае превышения уровня воды в ванне 7 предусмотрен патрубок 9 для слива ее излишек.

Таким образом, предлагаемая система в отличие от прототипа, указанного в материалах заявки и не обеспечивающего заявленного движения талой воды за счет наличия входных патрубков, расположенных на разных уровнях, обеспечивает непрерывное движение талой воды, причем дополнительно охлаждаемой на отдельных участках системы за счет наличия змеевиковых трубопроводов и патрубков и дополнительных открытых поверхностей, что приводит к более интенсивному теплообмену между охлажденной талой водой и масляной ванной компрессора, а также внешних поверхностей его кожуха, что обеспечивает повышение энергетической эффективности и комфортности эксплуатации.

Как показывают известные результаты исследований, понижение температуры компрессора приводит к снижению его энергопотребления и повышению надежности и долговечности. Как следствие, снижается коэффициент рабочего времени компрессора, улучшаются виброакустические характеристики, снижаются затраты на его обслуживание.

Изобретение относится к области холодильной техники, а более конкретно к бытовым приборам для кондиционирования воздуха. В системе охлаждения компрессора бытового автономного кондиционера выход из змеевика соединен через змеевиковый трубопровод с лотком для талой воды, расположенным на уровне между емкостью для сбора талой воды и компрессором и имеющим сливной змеевиковый патрубок, направляющий талую воду при достижении ее установленного уровня в поддон, расположенный на верхней крышке компрессора и имеющий также сливной патрубок, направляющий талую воду в ванну, расположенную под нижней частью компрессора таким образом, чтобы обеспечивался контакт между нижней горячей частью кожуха компрессора и поступающей в ванну водой, а также имеющую сливной патрубок для сброса излишек талой воды. Технический результат заключается в максимальном использовании процессов теплообмена между талой водой и масляной ванной компрессора и его конструктивными элементами для снижения его температурного уровня и, как следствие, повышения энергетической эффективности, надежности и комфортности при обслуживании кондиционера. 1 ил.

Система охлаждения компрессора бытового автономного кондиционера, содержащая емкость для сбора талой воды, соединенную трубопроводом со входом в змеевик маслоохладителя, отличающаяся тем, что выход из змеевика соединен через змеевиковый трубопровод с лотком для талой воды, расположенным на уровне между емкостью для сбора талой воды и компрессором и имеющим сливной змеевиковый патрубок, направляющий талую воду при достижении ее установленного уровня в поддон, расположенный на верхней крышке компрессора и имеющий также сливной патрубок, направляющий талую воду в ванну, расположенную под нижней частью компрессора таким образом, чтобы обеспечивался контакт между нижней горячей частью кожуха компрессора и поступающей в ванну водой, а также имеющую сливной патрубок для сброса излишек талой воды.