ОХЛАЖДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
REFRIGERATING DEVICE

Изобретение относится к охлаждающему устройству (1) двухдверного типа, имеющему камеру для свежих пищевых продуктов и камеру для замороженных пищевых продуктов, оборудованному сохраняющими энергию элементами.
В современном техническом уровне известно множество решений, относящихся к охлаждающим устройствам, которые содержат две отдельные и с независимым доступом камеры: одну для свежих пищевых продуктов, а другую для замороженных пищевых продуктов. В частности, на рынке охлаждающих устройств существуют два типа охлаждающих устройств, имеющих отделения морозильной камеры, доступные через специализированную систему закрывания, например дверь, и поэтому пользователю не требуется открывать камеру для свежих пищевых продуктов, чтобы получить доступ в отделение, содержащее замороженные пищевые продукты. Следовательно, в этом смысле камера для замороженных пищевых продуктов является независимой от камеры для свежих пищевых продуктов. Два таких типа охлаждающих устройств представляют собой так называемые "двухдверные" и "комбинированные" охлаждающие устройства.
"Комбинированные" охлаждающие устройства обычно отличаются тем, что они имеют большие отделения морозильной камеры, в общем имеющие объем, превышающий 70/80 литров.
Вследствие ряда технических и эстетических факторов, в числе которых большой размер, камера для замороженных пищевых продуктов таких типов охлаждающих устройств расположена в нижней части устройства и изготовлена из пластмассового материала. Поэтому в комбинированных охлаждающих устройствах согласно известному уровню техники камера для замороженных пищевых продуктов состоит из кожуха, изготовленного из пластмассового материала, вставленного внутрь имеющей форму стула несущей конструкции, которая поддерживает камеру для свежих пищевых продуктов.
Пластмассовый кожух, используемый в комбинированных охлаждающих устройствах для камеры для замороженных пищевых продуктов, выполнен таким образом, чтобы обеспечить возможность вставлять ряд элементов, среди которых выдвижные ящики, полки и устройство испарителя.
В охлаждающих устройствах, известных как "двухдверные" охлаждающие камеры, камера для замороженных пищевых продуктов расположена в верхней части устройства и имеет уменьшенный размер: в то время как в "комбинированных" охлаждающих устройствах объем камеры для замороженных пищевых продуктов может составлять даже 40-50% от объема камеры для свежих пищевых продуктов, в "двухдверных" охлаждающих устройствах объем камеры для замороженных пищевых продуктов в большинстве случаев составляет менее 30% от объема камеры для свежих пищевых продуктов; обычно камера для замороженных пищевых продуктов имеет объем менее 60 литров. В "двухдверных" охлаждающих устройствах меньший объем камеры для замороженных пищевых продуктов обеспечивает возможность изготавливать ее из алюминия. Внутри камеры для замороженных пищевых продуктов имеется несколько полок, которые могут быть металлическими сетками или сплошными полками, изготовленными из пластмассового или стеклянного материала. Как это станет очевидным позже, алюминиевая конструкция имеет преимущество, заключающееся в обеспечении возможности прохождения испарителя вокруг всей конструкции, таким образом оставаясь внутри стенок камеры для замороженных пищевых продуктов.
Во всех известных решениях охлаждающих устройств пищевые продукты охлаждаются известным способом посредством системы охлаждения, содержащей двигатель, приводящий в действие компрессор, задачей которого является сжимать газ, в общем R134a или R600a, который при этом достигает высокого давления, и удерживать его в газообразном состоянии и посылать в конденсатор, где он конденсируется и становится жидкостью высокого давления; благодаря змеевику, расположенному на задней стенке охлаждающего устройства, жидкость рассеивает свою теплоту и остывает. Впоследствии жидкий хладагент высокого давления проходит через расширительное устройство.
Расширительное устройство представляет собой узел, установленный между конденсатором и системой испарителя охлаждающего устройства, и имеет функцию обеспечивать резкое падение давления.
Поэтому расширительное устройство действует как дифференциал давления. Присутствие дифференциала давления в охлаждающем цикле является очень важным, поскольку он вызывает изменение точки кипения газа. Без этого колебания давления жидкий хладагент не может существенно понижать свою температуру, достигая нескольких десятков °С ниже нуля, и поэтому охлаждение не будет происходить; система была бы только простым контейнером охлаждающего элемента, например, R134a или R600a.
Хладагент, выходящий из расширительного устройства, в общем состоящего из небольшой трубки, называемой "капилляром", затем подается в змеевик, называемый испарителем, который проходит внутри стенок охлаждающего устройства, чтобы поглощать теплоту из внутренней части камеры, подлежащей охлаждению. Имеющий поглощенную теплоту жидкий хладагент испаряется и возвращается в газообразное состояние. Это обеспечивает возможность получать процесс охлаждения внутри охлаждающего устройства.
После этого газ подается в компрессор и цикл начинается снова.
В зависимости от типа охлаждающего устройства испаритель может быть обеспечен двумя различными и дополнительными путями.
В "двухдверных" охлаждающих устройствах согласно современному техническому уровню испаритель изготовлен из двух частей, одна из которых связана с камерой для замороженных пищевых продуктов, а другая связана с камерой для свежих пищевых продуктов, и установлены между внешней частью охлаждающего устройства и камерами; затем между двумя стенками размещен изоляционный пенопласт. В частности, испаритель полностью окружает камеру для замороженных пищевых продуктов.
В "комбинированных" охлаждающих устройствах, в которых камера для замороженных пищевых продуктов является очень большой, а конструкция камеры изготовлена из пластмассового материала, система охлаждения содержит устройство испарителя: испаритель, который в "двухдверных" охлаждающих камерах представляет собой змеевик, расположенный снаружи камеры, подлежащей охлаждению, в "комбинированных" охлаждающих устройствах обеспечен через собственную постоянную трубчатую конструкцию, расположенную в форме полок внутри камеры. Решения устройств испарителей известны из патентов GB 2133518 и GB 2133519.
Возрастающие требования к энергосбережению охлаждающих устройств привели к определению классов потребления энергии (обозначаемых символами буквенного алфавита от А++ до F, в порядке увеличения потребления), которые являются полезными в качестве гарантии для покупателя, и в то же время привели к тому, что изготовители обращают еще больше внимания на аспект потребления энергии.
В таком контексте, и будучи лучшими решениями для уже хорошо укоренившейся системы охлаждения (схемы, содержащей компрессор, конденсатор, расширительное устройство и испаритель), внимание было смещено на поиск решений, которые обеспечивают лучшую изоляцию и с еще более эффективными компрессорами с приводом от двигателя. Однако такие решения вовлекают большие затраты на научные исследования, и достигнутые усовершенствования часто не очень заметны и не имеют адекватной окупаемости.
Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы устранить проблемы, связанные с известными охлаждающими устройствами, посредством обеспечения охлаждающего устройства, известного как устройство "двухдверного" типа, которое обеспечивает возможность сохранения электрической энергии и получение превосходных эксплуатационных качеств.
Дополнительная задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы обеспечить решение проблем известного уровня техники, причем решение является и экономичным, и эффективным.
Поставленные задачи достигаются посредством охлаждающего устройства двухдверного типа, содержащего
- систему охлаждения,
- камеру (2) для свежих пищевых продуктов и
- камеру (3) для замороженных пищевых продуктов,
причем система охлаждения содержит по меньшей мере два испарителя (5, 14, 31, 32), при этом испаритель, охлаждающий камеру для замороженных пищевых продуктов, охватывает указанную камеру для замороженных пищевых продуктов, отличающегося тем, что по меньшей мере одна секция (5) испарителя (14, 31), охлаждающая камеру (3) для замороженных пищевых продуктов, проходит внутри камеры (3) для замороженных пищевых продуктов.
Предпочтительно камера для замороженных пищевых продуктов имеет объем менее 60 литров и имеет объем менее 30% (тридцати процентов) от объема камеры для свежих пищевых продуктов, имеет такой размер, что обеспечивает возможность вставлять разделительную полку для размещения пищевых продуктов, а также имеет такой размер, что обеспечивает возможность вставлять только одну разделительную полку.
Кроме того, предпочтительно высота пространств, определяемых разделительной полкой внутри камеры для замороженных пищевых продуктов, является такой, чтобы обеспечить возможность размещать пищевые продукты, в частности, не меньше 10 см.
Полка предпочтительно образована только секцией испарителя, проходящей внутри ячейки для замороженных пищевых продуктов, и имеет несущую поверхность для пищевых продуктов, на нижней стороне которой расположена секция испарителя, проходящая внутри камеры для замороженных пищевых продуктов.
Предпочтительно несущая поверхность для пищевых продуктов изготовлена из пластмассового материала или из стекла.
Система охлаждения предпочтительно содержит средство для охлаждения камеры для замороженных пищевых продуктов независимо от камеры для свежих пищевых продуктов.
Средство для охлаждения предпочтительно содержит электромагнитный клапан и два капилляра, связанные с двумя камерами охлаждающего устройства.
Электромагнитный клапан предпочтительно управляется электронным реле температуры и обеспечивает гидравлическое переключение между двумя капиллярами.
Дополнительные задачи и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из последующего подробного описания и прилагаемых чертежей, приведенных в качестве неограничивающего примера.
На фиг.1 изображен вид спереди охлаждающего устройства в соответствии с изобретением.
На фиг.2 изображен прозрачный вид системы охлаждения варианта осуществления охлаждающего устройства в соответствии с изобретением.
На фиг.3 изображена система охлаждения в соответствии со вторым вариантом осуществления охлаждающего устройства согласно изобретению.
На фиг.1 показано "двухдверное" охлаждающее устройство, обозначенное в целом ссылочной позицией 1. Охлаждающее устройство содержит две камеры (камеру (2) для свежих пищевых продуктов и камеру (3) для замороженных пищевых продуктов), которые имеют доступ независимо друг от друга через соответствующие системы (6, 7) закрывания.
На фиг.1 системы (6, 7) закрывания, например двери, показаны в открытом положении, чтобы показать внутреннюю часть камеры (2) для свежих пищевых продуктов и камеры (3) для замороженных пищевых продуктов.
Для простоты, на фиг.1 не показана система охлаждения охлаждающего устройства полностью. Система, показанная на фиг.2 и 3 и дополнительно описанная ниже, содержит описанные выше известные элементы, то есть компрессор, конденсатор, расширительное устройство (в частности, одну или более капиллярную трубку) и один или более испаритель.
Как уже было подробно описано в начале настоящего описания, "двухдверное" охлаждающее устройство, являющееся предметом изобретения, содержит камеру (3) для замороженных пищевых продуктов, расположенную в верхней части охлаждающего устройства и имеющую уменьшенный размер; в частности, размер является таким, чтобы обеспечить возможность вставить только одну разделительную полку (4). Предполагается, что в предпочтительном варианте пространства (12, 13), определяемые полкой (4) внутри камеры (3) для замороженных пищевых продуктов, являются достаточно большими, чтобы размещать там пищевые продукты. Хотя они могут изменяться от устройства к устройству в зависимости от технических и эстетических требований, обычно пространства имеют высоту не менее 10 см.
Как можно заметить, рассматривая эти три чертежа, камера (3) для замороженных пищевых продуктов содержит дополнительную секцию (5, 14) испарителя, то есть тот элемент системы внутреннего охлаждения, в котором проходит жидкий хладагент (например, R134a, R600a, фреон).
Согласно изобретению дополнительная секция (5, 14) испарителя проходит снаружи камеры для замороженных пищевых продуктов и выходит по меньшей мере из одной из стенок, таким образом проходя внутри камеры (3) для замороженных пищевых продуктов.
Поэтому согласно изобретению охлаждающее устройство (1) имеет секцию испарителя, ниже упоминаемую как "внешний испаритель" (14) и на фиг.1 и 2 обозначенную пунктирной линией, которая, как в известном уровне техники, проходит вокруг камеры (3) для замороженных пищевых продуктов и камеры (2) для свежих пищевых продуктов, а также другую секцию испарителя, ниже упоминаемую как "внутренний испаритель" (5) и обозначенную на фиг.1 и 2 сплошной линией, которая проходит внутри камеры (3) для замороженных пищевых продуктов.
Более подробно, на фиг.2 изображен предпочтительный вариант осуществления системы охлаждения охлаждающего устройства согласно изобретению: компрессор (15) сжимает хладагент (например, фреон или R134a, или R600a), находящийся в газообразном состоянии, в конденсаторе (16), в котором он конденсируется и остывает.
Когда хладагент находится в жидком состоянии, он проходит через фильтр (17), который захватывает любые примеси, присутствующие в схеме, и после этого проходит по капиллярной трубке (20) до поступления в испаритель.
Хладагент проходит в испарителе, состоящем из системы трубок, в основном расположенных в виде змеевика, проходящего главным образом внутри стенок холодильного устройства, а затем возвращается в компрессор (15). По этому пути от капилляра к компрессору охлаждающий элемент в жидком состоянии поглощает теплоту и испаряется, таким образом охлаждая внутреннюю часть охлаждающего устройства.
Со ссылкой на фиг.2 следует отметить, что, помимо прохождения внутри стенок охлаждающего устройства, испаритель согласно изобретению также выходит из точки (18) стенки камеры (3) для замороженных пищевых продуктов и проходит внутри объема камеры для замороженных пищевых продуктов. Эта открытая секция испарителя (5), называемая "внутренним испарителем", входит снова в стенки холодильного устройства в точке (19) камеры (3) для замороженных пищевых продуктов. От этой точки "внутренний испаритель" (5) снова становится "внешним испарителем" (14) и возобновляет свой путь, скрытый от глаз, внутри стенок охлаждающего устройства (1) вплоть до компрессора (15). Неожиданно это техническое решение обеспечило возможность производства охлаждающего устройства, в котором при таких же объемах охлаждение пищевых продуктов в камере (3) для замороженных пищевых продуктов происходит с сохранением энергии: увеличение области охлаждения фактически позволяет системе охлаждения поглощать большее количество калорий из камеры для замороженных пищевых продуктов, без необходимости в увеличении рабочих циклов системы (то есть, периодов времени, в течение которых компрессор включен), и поэтому обеспечивает снижение потребления энергии без необходимости увеличения мощности компрессора или улучшения элементов изолирования. Кроме того, расположение "внутреннего испарителя" (5) является таким, чтобы для улучшения охлаждения камеры (3) для замороженных пищевых продуктов охлаждающая испаряющая поверхность была перенесена внутрь камеры для замороженных пищевых продуктов.
2
1
Чтобы это явление было легче понять, следует обратиться к правилам термодинамики: охлаждающее устройство (1) представляет собой машину, которая забирает теплоту от теплового источника (пищевые продукты внутри камеры) и выдает ее другому тепловому источнику (охлаждающему элементу), а от него во внешнюю окружающую среду благодаря работе, выполняемой самой машиной, которая берет энергию из электрической сети. Количество теплоты (Q), обмениваемой между этими двумя источниками, пропорционально площади (S) испарения и разности температур между этими двумя источниками (Q=kS(T-T)). В идеальном случае, согласно первому закону термодинамики количество теплоты (Q) должно быть равно энергии (Е), потребляемой из электрической сети, но фактически вследствие различных рассеяний между этими двумя физическими количествами имеется только пропорциональность.
2
1
1
2
1
2
1
2
Из приведенного выше описания ясно, что внутри охлаждающего устройства может быть поглощено такое же количество теплоты (Q), если увеличивается площадь (S) испарения и снижается разность температур (T-T) между двумя тепловыми источниками; другими словами, те же калории могут быть поглощены из внутренней части камеры для замороженных пищевых продуктов, если увеличивается площадь испарения и в то же самое время снижается разность между температурой T испарителя и температурой T хранения пищевых продуктов. При идеальной машине относительно КПД цикла Карно, задаваемого n=(1-T/T), чем ближе T к T, тем меньше энергия E=n*Q, которую машина должна потреблять из электрической сети. Поэтому ясно, что при увеличении площади испарения можно снижать потребление охлаждающего устройства (1).
В соответствии с изобретением увеличение площади испарения является возможным благодаря "внутреннему испарителю" (5), то есть секции испарителя, которая, помимо охватывания полностью камеры (3) для замороженных пищевых продуктов при сохранении между стенками охлаждающего устройства и внешними стенками ячеек для свежих пищевых продуктов (2) и/или для замороженных пищевых продуктов (3), проходит также внутри камеры (3) для замороженных пищевых продуктов.
На фиг.3 изображена система охлаждения, то есть принципиальная схема системы охлаждения, второго варианта осуществления охлаждающего устройства двухдверного типа согласно изобретению. Охлаждающее устройство двухдверного типа имеет две камеры, а именно камеру (3) для замороженных пищевых продуктов и камеру (2) для свежих пищевых продуктов, размещенные через соответствующие испарители 31 и 32.
Система охлаждения включает компрессор (15), выше по потоку, от которого последовательно расположены конденсатор (16), горячая трубка (33), фильтр (17) и трехходовой электромагнитный клапан (34), который управляется электронным реле (40) температуры; система охлаждения разделена на две схемы, представленные двумя капиллярами, а именно капилляром (35) охлаждающей камеры и капилляром (36) морозильной камеры, подсоединенными к электромагнитному клапану (34), который может выполнять гидравлическое переключение между двумя капиллярами (35) и (36) так, чтобы они могли поочередно запитываться от компрессора (15) в зависимости от того, необходимо ли только охладить камеру (3) для замороженных пищевых продуктов или и камеру (2) для свежих пищевых продуктов, и камеру (3) для замороженных пищевых продуктов.
Оба капилляра (35) и (36) пересекают обратную трубку (39) в первом теплообменнике (37), из которого они выходят, следуя по отдельным путям.
Капилляр (35) охлаждающей камеры проходит через второй теплообменник (38) и затем перемещает циркулирующий внутри жидкий хладагент в верхнюю часть испарителя (32) камеры (2) для свежих пищевых продуктов.
После прохождения всего испарителя (32) камеры (2) для свежих пищевых продуктов жидкость возвращается обратно и проходит через второй теплообменник (38), таким образом поглощая теплоту из капилляра (35) охлаждающей камеры, и затем входит в испаритель камеры (31) для замороженных пищевых продуктов. В двухдверном охлаждающем устройстве змеевик испарителя камеры (31) для замороженных пищевых продуктов охватывает всю внешнюю поверхность (секция, называемая "внешний испаритель") камеры (3) для замороженных пищевых продуктов и в соответствии с изобретением перед завершением пути в обратную трубку (39) и возвращением в компрессор (15) также проходит внутри камеры (3) для замороженных пищевых продуктов (секция, называемая "внутренний испаритель" (5)), как показано со ссылкой на фиг.2.
В противоположность этому капилляр (36) морозильной камеры проходит прямо в верхнюю часть испарителя камеры (31) для замороженных пищевых продуктов, а следовательно, без прохождения через второй теплообменник (38).
Электронная система управления холодильного устройства в соответствии с показанным на фиг.3 вариантом осуществления состоит из первого температурного датчика (42), расположенного в камере (2) для свежих пищевых продуктов, который предоставляет информацию о температуре воздуха в камере (2) для свежих пищевых продуктов для электронного реле (40) температуры; аналогично этому второй температурный датчик (43) посылает информацию о температуре воздуха в камере (3) для замороженных пищевых продуктов в то же самое электронное реле (40) температуры.
Таким образом, логичность управления электронного реле (40) температуры может, в зависимости от величин, считываемых температурными датчиками (42, 43), решать время от времени, охлаждать ли обе камеры (2, 3) каскадно или только камеру (3) для замороженных пищевых продуктов, посылая соответствующий сигнал на электромагнитный клапан (34), который, в свою очередь, переключает жидкий хладагент либо в капилляр (35) холодильного аппарата, либо в капилляр (36) морозильного аппарата.
На фиг.3 также изображен третий чувствительный элемент (41), расположенный на испарителе (32) камеры (2) для свежих пищевых продуктов и используемый для контролирования размораживания испарителя.
Два примера варианта осуществления охлаждающих устройств двухдверного типа согласно изобретению обеспечивают сохранение энергии вследствие большей площади испарения, полученной благодаря секции испарителя, проходящей внутри камеры для замороженных пищевых продуктов.
В предпочтительном варианте осуществления секция испарителя, проходящая и видимая внутри камеры для замороженных пищевых продуктов ("внутренний испаритель" (5)), выполнена в виде змеевика, прямые секции которой имеют длину, почти соответствующую глубине камеры (3) для замороженных пищевых продуктов, причем петли змеевика расположены достаточно близко для того, чтобы их использовать в качестве несущей поверхности для пищевых продуктов. Поэтому решение этого типа можно использовать как полку внутри камеры для замороженных пищевых продуктов. Согласно предпочтительному варианту осуществления, показанному на фиг.1 и 2, испаритель проходит вокруг боковых стенок (9), верхней стенки (11) и нижней стенки (10) камеры для замороженных пищевых продуктов, принимая во внимание, что он выходит из задней стенки (8) (то есть, напротив пользователя, который стоит перед охлаждающим устройством (1) и открывает соответствующую дверь (6) камеры (3) для замороженных пищевых продуктов). После прохождения внутри камеры (3) для замороженных пищевых продуктов испаритель входит снова в заднюю стенку (8), проходя внутри других стенок камеры для замороженных пищевых продуктов и возвращаясь, как описано, в компрессор. Однако для настоящего изобретения не имеет значения, выходит ли "внутренний испаритель" (5) из задней стенки (8) или из любой другой стенки (9, 10, 11). Тем не менее благоприятно, что его форма позволяет его использовать в качестве полки.
Также ясно, что для специалиста в данной области техники является возможным выполнить другие видоизменения настоящего изобретения; например, чтобы получать лучший результат с точки зрения эстетики, можно удобно использовать пластмассовую или стеклянную полку, располагая "внутренний испаритель" (5) на нижней стороне полки. Таким образом, можно сохранить преимущество сохранения энергии, предлагаемое большей площадью испарения относительно известного уровня техники, но несущую поверхность можно улучшить и с эстетической, и с технической точки зрения: фактически, пищевые продукты не будут опираться непосредственно на испаритель, а на легко очищаемую полку.