ХОЛОДИЛЬНЫЙ АППАРАТ
REFRIGERATING UNIT

Область техники
Изобретение относится к холодильному аппарату, который содержит внешний корпус, по меньшей мере, один холодильный отсек, в частности, морозильный отсек для хранения охлаждаемых продуктов, и холодильный контур с испарителем для охлаждения морозильного отсека.
Уровень техники
Холодильник представляет собой электрический или работающий на газе прибор, который содержит охлаждаемую внутреннюю полость для хранения охлаждаемых продуктов. Температура во внутренней полости обычно превышает 0°C, например, составляет от +2°C до +12°C. Морозильник представляет собой соответствующий прибор для хранения замораживаемых продуктов и содержит внутреннюю полость, в которой поддерживается температура ниже 0°C, например, от -25°C до -4°C. Комбинированные холодильно-морозильные аппараты содержат, по меньшей мере, две внутренние полости или два отделенных друг от друга отсека, в которых поддерживаются различные температурные режимы.
Подобные холодильные аппараты содержат холодильный контур, предназначенный для охлаждения соответствующей внутренней полости. Холодильный контур забирает из внутренней полости тепло посредством термически соединенного теплообменника и отдает это тепло в окружающую среду посредством второго теплообменника. Холодильный контур может содержать несколько компонентов, например, конденсатор, испаритель, клапаны, элементы гидравлического сопротивления и трубки для хладагента.
Известен способ расположения испарителя, используемого для охлаждения морозильного отсека, внутри морозильного отсека в непосредственной близости от охлаждаемых продуктов. Испаритель выступает в морозильный отсек и делит его на сегменты. Такой испаритель может быть выполнен в виде проволочно-трубного испарителя и выгоден тем, что охлаждаемые продукты внутри морозильного отсека вступают в непосредственный термический контакт с испарителем. Испаритель проницаем для холодного воздуха внутри морозильного отсека и в большинстве случаев выполнен в виде решетки, образованной трубками для хладагента.
Также известен способ размещения испарителя снаружи вокруг холодильного или морозильного отсека. В этом случае непосредственный контакт охлаждаемых продуктов с испарителем отсутствует. Охлаждаемые продукты охлаждаются снаружи. Испаритель может быть выполнен в виде спирального испарителя, у которого трубки для хладагента намотаны снаружи вокруг холодильного или морозильного отсека.
Для работы холодильного аппарата особенно важен КПД. Кроме того, значение имеет охлаждающая или замораживающая способность холодильного аппарата.
Охлаждающая или замораживающая способность определяет, до какого уровня и как быстро может быть охлажден охлаждаемый продукт известной массы и теплоемкости за заданный промежуток времени.
Раскрытие изобретения
Задачей предлагаемого изобретения является разработка холодильного аппарата, который будет отличаться высоким КПД и большой охлаждающей или замораживающей способностью.
Эта задача решается холодильным аппаратом с признаками, раскрываемыми в независимом пункте формулы.
Прочие выгодные варианты исполнения, которые могут применяться по отдельности или в любых подходящих комбинациях, раскрываются в зависимых пунктах формулы или подробно рассматриваются в нижеследующем описании.
Холодильный аппарат согласно изобретению содержит внешний корпус, по меньшей мере, один холодильный отсек для хранения охлаждаемых продуктов, и холодильный контур с испарителем для охлаждения холодильного отсека, причем испаритель содержит первый элемент испарителя и второй элемент испарителя, причем первый элемент испарителя расположен снаружи холодильного отсека, а второй элемент испарителя находится внутри холодильного отсека.
Благодаря комбинированному применению элемента испарителя, расположенного внутри холодильного отсека, и элемента испарителя, расположенного снаружи холодильного отсека, снижается энергопотребление холодильного аппарата, повышается КПД и значительно улучшается охлаждающая или замораживающая способность холодильного аппарата.
В варианте морозильного аппарата холодильный отсек представляет собой морозильный отсек, а охлаждаемые продукты - замораживаемые продукты.
Учитывая, что охлаждаемые и замораживаемые продукты обычно не должны претерпевать значительных колебаний температуры, и что, в частности, замороженные продукты не должны подвергаться периодическому оттаиванию, комбинация из двух элементов испарителя, первый из которых расположен снаружи холодильного или морозильного отсека, а второй - внутри холодильного или морозильного отсека, является особенно выгодной.
В частности, при укладке теплого, подлежащего замораживанию продукта в морозильный отсек, в котором уже находятся холодные замороженные продукты, достаточная замораживающая способность особенно важна для того, чтобы предотвратить оттаивание замороженных продуктов, уже находящихся в морозильном отсеке.
С помощью двух элементов испарителя охлаждаемые продукты охлаждаются не только снаружи, но и изнутри холодильного отсека. При этом даже при высокой холодильной мощности, когда температура хладагента на выходе из испарителя значительно выше его температуры на входе испарителя, особенно быстро достигается равномерное распределение температуры внутри холодильного или морозильного отсека.
Кроме того, такой способ подачи холода обеспечивает непосредственный термический контакт с охлаждаемыми продуктами, который улучшает КПД холодильного аппарата.
В одном из вариантов исполнения первый элемент испарителя огибает холодильный или морозильный отсек. При этом площадь поверхности первого элемента испарителя может соответствовать, по меньшей мере, 50% наружной поверхности холодильного или морозильного отсека.
Например, первый элемент испарителя может быть выполнен в виде спирального испарителя. При этом трубки, по которым движется испаренный хладагент, намотаны вокруг холодильного или морозильного отсека.
Сам холодильный или морозильный отсек может быть изготовлен из пластмассы или металла, например, из алюминия или алюминиевого сплава.
Выгодным образом первый элемент испарителя состоит в хорошем теплопроводном контакте с холодильным или морозильным отсеком, что позволяет свести к минимуму термические сопротивления. Например, трубки для хладагента припаиваются или привариваются к холодильному или морозильному отсеку, изготовленному из металла.
В одном из вариантов первый и второй элементы испарителя включены последовательно. При этом хладагент, циркулирующий в холодильном контуре холодильного аппарата, сначала протекает через один элемент испарителя, а затем через другой элемент испарителя.
Также возможен вариант, в котором первый и второй элементы испарителя включены параллельно. Такой вариант включения выгоден с точки зрения минимизации гидравлического сопротивления испарителя, что положительно отражается на КПД испарителя или всего холодильного контура.
В случае параллельного включения поток хладагента, генерируемый компрессором, делится на две части, причем первая часть протекает через первый элемент испарителя, а вторая часть - через второй элемент испарителя. Оба потока хладагента снова объединяются перед компрессором.
В следующем варианте исполнения второй элемент испарителя выполнен в виде проволочно-трубного испарителя. Проволочно-трубный испаритель содержит трубку для испаренного хладагента, изогнутую в виде меандра или спирали, как правило, в одной плоскости. Трубка содержит элементы, увеличивающие площадь поверхности и улучшающие отдачу холода, например, прутки или пластины.
Второй испаритель выгодным образом имеет, по существу, плоскую или двумерную форму, чтобы свести к минимуму занимаемый им объем в холодильном отсеке. В частности, через второй испаритель может проходить холодный воздух, находящийся в холодильном отсеке.
В специальном варианте исполнения второй элемент испарителя делит холодильный отсек по горизонтали. При этом плоский второй элемент испарителя может быть помещен под стационарно установленную полку для охлаждаемых продуктов. В частности, полка для охлаждаемых продуктов выполнена в виде решетки с целью поддержания конвекции холода внутри холодильного отсека.
В следующем варианте исполнения в холодильный отсек помещен контейнер для охлаждаемых продуктов, изготовленный из металла, в частности, из алюминия или алюминиевого сплава. Благодаря тому, что контейнер для охлаждаемых продуктов выполнен из металла, обеспечивается эффективная передача холода от первого элемента испарителя к охлаждаемым продуктам.
В следующем варианте исполнения второй элемент испарителя содержит элементы теплопередачи, в частности, охлаждающие прутки, охлаждающие ребра или пластины. Элементы теплопередачи увеличивают площадь поверхности, отдающей холод в холодильный отсек, и, тем самым, улучшают теплопередачу между вторым элементом испарителя и охлаждаемыми продуктами.
Краткое описание чертежей
Прочие выгодные варианты, которые могут применяться по отдельности или в любых подходящих комбинациях, подробно описываются на основании прилагаемой фигуры, иллюстрирующей изобретение.
Осуществление изобретения
На фиг.1 схематично показан вариант исполнения холодильного аппарата 1 согласно изобретению в боковом разрезе. Холодильный аппарат 1 содержит внешний корпус 2 и расположенный в нем холодильный отсек 3, который в описываемом случае выполнен в варианте морозильного отсека. Морозильный отсек 3 охлаждается при помощи холодильного контура 6. Охлаждаемые продукты 5 могут храниться в морозильном отсеке 3 при температуре, которая ниже температуры охлаждающей среды.
Доступ в морозильный отсек 3 возможен через дверь 13; эта дверь может открывать или закрывать морозильный отсек 3. Морозильный отсек 3 содержит контейнер 9 для охлаждаемых продуктов, который изготовлен из алюминиевого сплава и, тем самым, облегчает поступление холода от первого элемента 7 испарителя в морозильный отсек 3.
Холодильный контур 6 содержит компрессор 11, который служит для сжатия циркулирующего в холодильном контуре 6 хладагента, конденсатор 12, который служит для сжижения сжатого хладагента с отдачей тепла в окружающую среду, испаритель 4, который служит для испарения охлажденного и сжиженного хладагента с отдачей холода для охлаждения морозильного отсека 3. Трубки 14 для хладагента обеспечивают проводящее жидкость соединение между соответствующими компонентами 11, 12, 4 с целью формирования холодильного контура 6.
Испаритель 4 содержит первый элемент 7 испарителя и второй элемент 8 испарителя. Первый элемент 7 испарителя расположен снаружи морозильного отсека 3 и огибает его. Поверхность первого элемента 7 испарителя соответствует примерно 80% площади наружной поверхности морозильного отсека 3, тем самым, обеспечивается плотный термический контакт с морозильным отсеком 3. Первый элемент 7 испарителя выполнен в виде спирального испарителя и содержит проводящую хладагент трубку (не показанную на фигуре), которая намотана вокруг морозильного отсека 3.
Второй элемент 8 испарителя расположен внутри морозильного отсека 3 и делит его по горизонтали. Второй элемент 8 испарителя содержит элементы 10 теплопередачи, имеющие форму охлаждающих прутков или пластин. Эти элементы предназначены для улучшения отдачи холода в морозильный отсек 3 и, тем самым, на охлаждаемые продукты 5. За счет элементов 10 теплопередачи площадь поверхности второго элемента 8 испарителя значительно увеличивается, тем самым, значительно уменьшается термическое сопротивление.
Первый и второй элементы 7, 8 испарителя включены в холодильный контур 6 последовательно. С помощью комбинации двух элементов 7, 8 испарителя улучшается охлаждающая или замораживающая способность холодильного аппарата 1, а за счет улучшения равномерного распределения температуры внутри морозильного отсека 3 улучшается КПД холодильного аппарата 1.
Изобретение относится к холодильному аппарату 1, который содержит внешний корпус 2, по меньшей мере, один морозильный отсек 3 для хранения охлаждаемых продуктов 5 и холодильный контур 6 с испарителем 4 для охлаждения морозильного отсека 3, причем испаритель 4 содержит первый элемент 7 испарителя и второй элемент 8 испарителя, причем первый элемент 7 испарителя расположен снаружи морозильного отсека 3, и причем второй элемент 8 испарителя расположен внутри морозильного отсека 3. Такой холодильный аппарат отличается особенно высоким КПД, а также хорошей охлаждающей или замораживающей способностью.
СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ
1 холодильный аппарат
2 внешний корпус
3 морозильный отсек
4 испаритель
5 охлаждаемые продукты
6 холодильный контур
7 первый элемент испарителя
8 второй элемент испарителя
9 контейнер для охлаждаемых продуктов
10 элементы теплопередачи
11 компрессор
12 конденсатор
13 дверь
14 трубки для хладагента
15 изолирующая пена