ХОЛОДИЛЬНЫЙ АППАРАТ С ЛЬДОГЕНЕРАТОРОМ
CHILLER WITH ICE GENERATOR

Область техники
Изобретение относится к холодильному аппарату согласно родовому понятию п.1.
Уровень техники
Известно размещение в холодильной камере холодильных аппаратов льдогенератора. Во-первых, при этом используются льдогенераторы, которые наполняются водой и охлаждаются снаружи, причем вода замерзает снаружи внутрь, и при этом в итоге получается кубик льда. Далее, существуют так называемые льдогенераторы прозрачного льда, у которых множество холодильных стержней погружаются в наполненную водой емкость. За счет циркуляции хладагента внутри холодильных стержней они охлаждаются так, что на погруженных в воду холодильных стержнях нарастает слой льда. Как только слой льда на стержнях для льда достигает пригодного к употреблению размера, он удаляется с холодильных стержней. Подобный льдогенератор прозрачного льда описан в DE 10336834 А1. В общем, подобные льдогенераторы устанавливаются в холодильном отсеке холодильно-морозильной комбинации.
Существует множество вариантов реализации подобного вида льдогенераторов. К ним относятся полностью автоматические варианты, которые подключаются к водопроводу со свежей водой и после приготовления льда автоматически откачивают оставшуюся в чаше воду в канализацию. Преимущество таких льдогенераторов заключается в простоте использования, когда, так сказать, по одному нажатию кнопки производится прозрачный лед. Однако такой вид варианта реализации предполагает наличие в месте, где должен устанавливаться холодильный аппарат, линии подачи и отвода воды.
Для изготовления прозрачного льда так называемые холодильные стержни в определенном объеме погружаются в воду, которая, как правило, находится в чаше. Эти холодильные стержни на поверхности имеют температуру ниже точки замерзания. Теперь вода начинает замерзать на холодильных стержнях и постепенно образовывать вокруг холодильных стержней слой льда. Так как использование холодильных стержней вносит в объем воды холод, это ведет к образованию внутри объема воды слоев, которые имеют разные температуры и в связи с этим разные плотности. Эти слои и плотности ведут к тому, что процесс замораживания прозрачного льда становится неопределенным, в связи с чем нельзя исключить, что в воде вблизи холодильных стержней возникнут дополнительные точки кристаллизации. Поэтому процесс замораживания в слое льда протекает неконтролируемо, что ведет к образованию мутного льда. Для предотвращения образования мутного слоя льда вода механическим способом приводится в движение, чаще всего с помощью мешалок, соединенных с электродвигателем.
Однако оказалось, что такие механические системы, поддерживающие движение воды в зоне холодильных стержней, подвержены неисправностям. Кроме того, они производят шумы и вибрации.
Сущность изобретения
Поэтому задача изобретения заключается в том, чтобы оснастить холодильный аппарат льдогенератором прозрачного льда так, чтобы избежать шумов и вибраций, и применяемые узлы были не подвержены или лишь в малой степени подвержены неисправностям.
Задача согласно изобретению решается с помощью холодильного аппарата с признаками п.1. Согласно изобретению вода в чаше, по меньшей мере, местами имеет температуру более 12°С. Если теперь холодильные стержни, имеющие температуру ниже точки замерзания, вступают в контакт с этой отрегулированной по температуре водой, из-за разницы температур начинается конвекция. Эта конвекция обеспечивает возникновение циркуляции воды. Вода на холодильных стержнях охлаждается и опускается в направлении дна. Вытесненная этой холодной водой более теплая вода поднимается вверх. Таким образом, возникает циркуляция воды, которая тем сильнее, чем больше различается температура между охлаждающими стержнями и окружающей водой. За счет низкой температуры на холодильных стержнях образуется слой льда, который нарастает наружу в более теплую воду. Так как вода благодаря ее теплу постоянно циркулирует вокруг холодильных стержней, в воде не образуются точки льдообразования, влекущие неопределенное льдообразование, что означало бы помутнение слоя льда. Рост прозрачного слоя льда продолжается до тех пор, пока на холодильных стержнях прозрачный лед не достигнет пригодных для использования размеров. Этот прозрачный лед выкладывается в отдельную чашу для льда путем кратковременного нагревания холодильных стержней.
Так как не всегда можно обеспечить, чтобы вода, подводимая в чашу для приготовления прозрачного льда, имела температуру выше 12°С, вода в предпочтительном варианте нагревается с помощью нагревательного устройства. Это нагревательное устройство могло бы находиться вблизи днища чаши, в которую погружаются холодильные стержни. В этом случае циркуляция воды в чаше обеспечивается не только за счет охлаждения воды на холодильных стержнях, но и дополнительно за счет нагревания на нагревательном устройстве.
Если чаша изготовлена из теплопроводящего материала, можно было бы реализовать теплопроводящее соединение нагревательного устройства с внешней стороной чаши. Нагревательное устройство, которое, по возможности, выборочно нагревает находящуюся в чаше воду, с одной стороны, обеспечивает достаточную конвекцию для изготовления прозрачного льда, с другой стороны, оно поддерживает на низком уровне проникновение тепла в охлажденную внутреннюю камеру холодильного аппарата.
В особенно предпочтительном варианте нагревательное устройство находится в отдельном резервуаре с водой. Здесь вода нагревается до определенной температуры и затем перекачивается в чашу, в которой приготавливается прозрачный лед. Предпочтительно этот резервуар с водой имеет оснащенное датчиком уровня подключение воды, так что в резервуаре всегда имеется в наличии достаточно воды.
Для определения температуры, до которой вода нагревается в резервуаре, в резервуаре с водой предпочтительно предусмотрен датчик температуры. Этот датчик температуры в комбинации с блоком управления позволяет не только определять температуру воды, но также переключать нагревательные элементы таким образом, что после достижения заданной температуры воды эта температура могла поддерживаться в узком диапазоне.
В предпочтительном варианте температура воды находится в диапазоне от 15°С до 30°С. Повышение температуры выше 30°С нужно избегать из энергетических соображений. Также при температурах выше 30°С начинают выпадать в осадок растворенные в воде минералы. Это, в свою очередь, также могло бы привести к помутнению льда.
Температура воды в резервуаре менее 15°С ведет к тому, что вода, после того как она перекачана в чашу для приготовления прозрачного льда, не может обеспечивать конвекцию достаточно долго. Это ведет к тому, что, когда конвекция почти прекращается, рост слоя льда протекает неконтролируемо, и возникают помутнения прозрачного льда.
В особенно предпочтительном варианте температура воды, которая поддерживается в резервуаре с водой, поставлена в зависимость от содержания минералов в используемой воде. Чем больше минералов растворено в воде, тем выше должна быть температура, до которой нагревается вода в резервуаре. Во-первых, содержание минералов в воде можно определить через электропроводность воды, во-вторых, через общую жесткость воды.
Чтобы уменьшить для пользователя многообразие регулировок, вытекающих из большого числа значений общей жесткости, их можно объединить в классы, по аналогии с посудомоечными машинами, например: мягкая-средняя-жесткая. Теперь нужно определить жесткость воды для места установки холодильного аппарата и произвести соответствующие регулировки, предпочтительно на блоке управления льдогенератора прозрачного льда. После этого блок управления выберет температуру, до которой нагревается вода в резервуаре.
Но регулировка температуры воды может производиться и в полностью автоматическом режиме. Для этого электропроводность можно измерить с помощью электродов, находящихся в резервуаре с водой. После этого определенные здесь значения можно передать в блок управления, в котором, исходя из этого, будет рассчитана температура, до которой необходимо нагреть воду.
В предпочтительном варианте температура на холодильных стержнях составляет не ниже -6°С. Более низкая температура ведет к тому, что образование льда протекает неконтролируемо, так как вода вокруг холодильных стержней охлаждается слишком быстро. Как уже описано выше в другой связи, это, по меньшей мере, ведет к нежелательным помутнениям в прозрачном льде. Кроме того, для производства прозрачного льда без помутнений необходимо, чтобы температура на поверхности холодильных стержней в области, которая контактирует с водой, была очень равномерной.
В предпочтительном варианте температура на холодильных стержнях составляет не выше -2°С. Температура выше -2°С ведет к тому, что действующий как изолятор уже возникший слой льда на его наружной стороне не может больше охлаждаться ниже точки замерзания. Вследствие этого слой льда перестал бы нарастать. Этот эффект наступает до того, как прозрачный лед достигает пригодного для использования размера.
Краткое описание чертежей
Прочие детали и преимущества изобретения вытекают из зависимых пунктов формулы изобретения в комбинации с описанием примера реализации, который подробно разъясняется на основании чертежей, на которых изображено:
Фиг.1 - схематичное изображение холодильного аппарата с холодильным отсеком, льдогенератором и резервуаром для свежей воды и
Фиг.2 - схематичное изображение резервуара для свежей воды и льдогенератора.
На фигуре 1 изображен холодильный аппарат 1 с открытой дверью 2 и внутренним отсеком 3. Внутренний отсек 3 разделяется на холодильную камеру 4 и морозильную камеру 5. Для наглядности на морозильной камере 5 не изображена дверца. Холодильная камера 4, как правило, разделяется, по меньшей мере, одной регулируемой по высоте полкой 6. В холодильной камере 4 находится льдогенератор 7.
Льдогенератор 7 делится на технический модуль 8, чашу 9 для льда и выполненный в виде резервуара для воды резервуар 10 для свежей воды. В другом варианте реализации резервуар 10 для свежей воды может также находиться за пределами охлажденной внутренней камеры 3.
На фигуре 2 схематично изображен льдогенератор с техническим модулем 8 и резервуаром 10 для свежей воды. Резервуар 10 для свежей воды наполнен питьевой водой 11, которая подводится к резервуару 10 для свежей воды по трубопроводу 12 для свежей воды. Датчик 13 уровня заполнения и клапан 14 для свежей воды соединены с блоком 19 управления льдогенератора. При достижении определенного уровня в резервуаре 10 для свежей воды клапан 14 для свежей воды закрывается на основании переданной датчиком 13 уровня заполнения информации.
При необходимости резервуар 10 для свежей воды может полностью опорожняться через канализационный трубопровод 15. Для этого в действие приводится сточный клапан 16. Этот сточный клапан 16 также соединен с блоком 19 управления льдогенератора.
В наполненном питьевой водой 11 резервуаре 10 для свежей воды находится электрическое нагревательное устройство 17, которое нагревает питьевую воду 11 до заданной температуры. Температура зависит от содержания минералов в питьевой воде 11. Чем выше содержание минералов в питьевой воде 11, тем больше нужно нагревать питьевую воду 11. Значение температуры колеблется в диапазоне от 15°С до 30°С. Повышение температуры питьевой воды 11 выше 30°С ведет к выпадению минералов в осадок. Температура, которую имеет питьевая вода 11 в текущий момент, определяется посредством датчика 18 температуры и передается в блок 19 управления льдогенератора, который в соответствии с этим управляет нагревательным устройством 17.
Отрегулированная по температуре питьевая вода 11 посредством насоса 20 подается по соединительному трубопроводу 21 в чашу 22 льдогенератора технического модуля 8. Насос 20 также активируется блоком 19 управления льдогенератора. В воду в чаше 22 льдогенератора погружаются холодильные стержни 23, которые предпочтительно имеют температуру от -2°С до -6°С, причем эта температура с высокой точностью поддерживается на поверхности холодильных стержней 23.
Для производства с помощью холодильных стержней 23 прозрачных кубиков 24 льда необходимо, чтобы вода в области холодильных стержней 23 находилась в движении. Разница температур между холодильными стержнями 23 и отрегулированной по температуре воды, которая предпочтительно составляет от 20°С до 30°С, создает достаточную конвекцию в области холодильных стержней 23, чтобы надежно предотвратить возникновение помутнений в кубиках 24 льда. Неоднородное распределение температуры по части поверхности холодильного стержня 23, которая опущена в воду, также могло бы привести к помутнениям в кубике 24 льда. Поэтому температура по всей поверхности холодильного стержня 23, которая соприкасается с водой, одинакова.
Прозрачные кубики 24 льда после их приготовления укладываются в чашу 9 для льда и готовы к выемке.