ХОЛОДИЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО
REFRIGERATING DEVICE

Изобретение относится к холодильному устройству, содержащему разделенную на несколько отделений камеру для хранения продуктов и сообщенный по потоку с этими отделениями распределительный канал для подачи в них потока холодного воздуха. Более конкретно, изобретение относится к морозильным камерам и холодильникам с морозильными камерами, в частности, к вертикальным морозильным камерам с автоматическим оттаиванием, которые используются для сохранения пищевых продуктов и/или их хранения.
В данном описании понятие «морозильная камера» (а также «холодильник с морозильной камерой») относится к холодильным устройствам, работающим при температурах ниже 0°C, предпочтительно между -5°C и -30°C; понятие «с автоматическим оттаиванием» относится к холодильным устройствам, в которых продукты охлаждаются холодным воздухом, подаваемым в холодильную камеру системой принудительной вентиляции; при этом циркулирующий воздух охлаждается испарительным теплообменником или в испарителе путем теплообмена с более холодным хладагентом. В вертикальной морозильной камере или холодильнике с морозильной камерой дверца камеры расположена вертикально.
Важным аспектом работы данных устройств является непостоянство рабочей нагрузки: количество продуктов, хранящихся в морозильной камере, может значительно измениться за одну или несколько недель. Обычно морозильная камера бывает полностью заполнена продуктами сразу после покупок и постепенно пустеет в течение 1-2 недель, поэтому условия работы устройства в начале и конце данного временного промежутка могут значительно измениться.
Конечно, морозильная камера и холодильный цикл рассчитаны на самый трудный режим работы, то есть на наличие большого количества продуктов в холодильном отделении.
Когда продукты занимают только ограниченную часть морозильной камеры, холодильная система работает так же, как если бы морозильная камера была полностью заполнена продуктами. В результате потребляется значительно больше энергии, чем теоретически необходимо для надлежащего хранения продуктов.
Решение данной проблемы описано в документе EP 320574 на имя LIEBHERR-HAUSGERATE GmbH, в котором описано холодильное устройство, содержащее отделение, в верхней части которого выполнен канал впуска холодного воздуха, и съемную изолирующую стенку, разделяющую отделение на две различных камеры. При этом каждая камера содержит выдвижные ящики, расположенные на расстоянии друг от друга и от задней стенки отделения, создавая промежутки для циркуляции поступающего сверху холодного воздуха. Изолирующая стенка перекрывает воздушный поток через отделение, в результате чего охлаждается только верхняя камера.
Недостатком данного решения является то, что при отсутствии в устройстве выдвижных ящиков невозможно обеспечить надлежащую циркуляцию воздуха в камерах: если камеры пусты, воздух не поступит в промежутки между выдвижными ящиками и будет перемещаться в камере по случайной траектории без равномерного охлаждения продуктов.
Задачей настоящего изобретения является частичное устранение указанного недостатка за счет создания холодильного устройства в виде морозильной камеры или холодильника с морозильной камерой, которое позволит снизить энергопотребление при изменении режима нагрузки устройства и работает одинаково эффективно как с выдвижными ящиками, так и без них.
Указанная задача решается в холодильном устройстве, содержащем разделенную на несколько отделений камеру для хранения продуктов и распределительный канал, сообщенный по потоку с отделениями для подачи в них холодного воздуха, при этом согласно изобретению распределительный канал содержит по меньшей мере один регулятор потока, выполненный с возможностью перекрытия потока холодного воздуха и подачи его к одному или нескольким отделениям.
Особенности настоящего изобретения указаны в прилагаемой формуле изобретения, и эти особенности и преимущества изобретения станут более понятными из нижеследующего описания одного из примеров осуществления изобретения.
Пример выполнения настоящего изобретения проиллюстрирован прилагаемыми чертежами, на которых представлено следующее.
На фиг.1 показана морозильная камера согласно настоящему изобретению в первом режиме работы, когда охлаждается все внутреннее пространство, вид сбоку в разрезе;
на фиг.2 - то же во втором режиме работы, когда внутреннее пространство охлаждается лишь частично;
на фиг.3 - решетчатый регулятор потока в закрытом состоянии, вид сбоку в разрезе;
на фиг.4 - то же в открытом состоянии;
на фиг.5 - выдвижной регулятор потока, вид сбоку в разрезе;
на фиг.6 - заслоночный регулятор потока, вид сбоку в разрезе;
на фиг.7 - морозильная камера согласно настоящему изобретению, содержащая более двух отделений, вид сбоку в разрезе;
на фиг.8 - схематично показано холодильное устройство по фиг.1 без выдвижных ящиков и с дополнительным испарителем, соответствующее одному из вариантов осуществления изобретения;
на фиг.9 - распределительный канал, соответствующий одному из вариантов его выполнения, выполненный в виде полости в задней стенке;
на фиг.10 - распределительный канал, соответствующий другому варианту его выполнения, выполненный в виде трубки круглого сечения, которая расположена за задней стенкой морозильного отделения;
на фиг.11 - распределительный канал в виде трубки с сечением в форме трапеции, расположенной за задней стенкой морозильного отделения;
на фиг.12 - распределительный канал в виде трубки круглого сечения, расположенной перед задней стенкой морозильного отделения;
на фиг.13 - изолирующая стенка, снабженная регулятором потока;
на фиг.14 - изолирующая стенка, снабженная регулятором потока, который вставлен в распределительный канал, вид сбоку в разрезе.
Как показано на фиг.1 и 2, внутреннее пространство вертикальной морозильной камеры 1 состоит из двух отделений 2 и 3, разделенных изолирующей стенкой 4 из изоляционного материала, например, полистирола, пенополиуретана и т.п.
Исследования показали, что соответствующая теплоизоляция достигается при толщине изолирующей стенки от 40 мм до 60 мм, в частности 50 мм.
Изолирующая стенка 4 может быть встроена в морозильную камеру 1 или быть съемной, что упрощает ее чистку.
На нижней стороне изолирующей стенки для стока конденсата с изолирующей стенки может быть расположен обычный коллектор конденсата (не показан), соединенный посредством сливного патрубка с расположенной над компрессором с чашей.
Доступ к двум отделениям 2 и 3 осуществляется через одностворчатую дверь 20 или две различные двери.
В данном примере каждое отделение 2 и 3 содержит выдвижные ящики 5 обычных размеров и формы, приспособленные для вмещения продуктов; однако отделения 2 и 3 могут не содержать ящиков и быть снабжены, например, полками для поддержания продуктов без ущерба для работы холодильного устройства по настоящему изобретению, о чем будет сказано ниже.
Холодильная камера обеспечивает автоматическое оттаивание обмерзающих поверхностей. Как отмечено выше, она содержит испаритель 6, входящий в состав холодильного агрегата, который охлаждает создаваемый вентилятором 8 поток воздуха,.
На фиг.1 и 2 показан распределительный канал 7, выполненный в виде системы трубок на задней стенке камеры.
В варианте осуществления изобретения, проиллюстрированном на фиг.1, 2, 7 и 8, распределительный канал представляет собой полость, которая ограничена задней стенкой 16 камеры и сообщена по потоку с отделениями 2 и 3 через отверстия 11 и 11A.
Распределительный канал 7 содержит регулятор 9 потока, показанный на фиг.1 и 2 в выносках в увеличенном масштабе.
Для перекрывания канала регулятор 9 потока снабжен клапаном 10, который в примере, изображенном на фиг.1 и 2, выполнен в виде перегородки, поворачивающейся вокруг оси, перпендикулярной распределительному каналу 7. При этом поток холодного воздуха можно задерживать или обеспечивать его прохождение из верхней части 71 в нижнюю часть 72 распределительного канала 7. В возможном варианте осуществления изобретения регулятор 9 потока содержит электромеханический клапан (так называемую «заслонку»), то есть перегородку, которая может поворачиваться вокруг оси, как показано на фиг.1 и 2, и известна в области бытовой холодильной техники. Такая «заслонка» может входить в состав изолирующей стенки 4, которая соединена с распределительным каналом 7 так, чтобы заслонка могла взаимодействовать с распределительным каналом 7, открывая или закрывая его проходное сечение. «Заслонка» является предпочтительным вариантом выполнения исполнительного механизма, которым можно очень легко управлять с помощью электроники.
Перегородка 4, подробно показанная на фиг.13, может содержать по меньшей мере один участок, также снабженный регулятором 90 потока, аналогичным, например, регулятору 9. Данный регулятор 90 обеспечивает прохождение холодного воздуха по обратному пути 50 к испарителю. Упомянутый участок подробно описан ниже.
Создаваемый вентилятором 8 поток холодного воздуха поступает в распределительный канал 7, откуда равномерно распределяется по отделениям 2 и 3 через отверстия 11 и 11A, соответственно.
Верхняя часть 71 канала 71 сообщается с верхним отделением 2, а нижняя часть 72 канала 7 - с нижним отделением 3. Таким образом, в первом режиме работы, показанном на фиг.1, регулятор 9 потока открыт, и охлаждаются оба отделения 2 и 3, а во втором режиме работы, показанном на фиг.2, регулятор 9 потока закрыт, и охлаждается только первое отделение 2.
Следует отметить, что регулятор 9 потока можно сдвигать так, чтобы он закрывал поперечное сечение канала 7 лишь частично: от степени открытия регулятора 9 зависит скорость потока холодного воздуха, подаваемого в отделение 3, а значит, и температура в этом отделении.
Таким образом, в холодильном устройстве согласно настоящему изобретению имеется отделение (в проиллюстрированном примере - верхнее отделение 2), которое всегда охлаждается холодным воздухом, поступающим от испарителя 6, в то время как остальные отделения могут не охлаждаться или охлаждаться до других температур.
Регулятор 90 потока, расположенный на стенке 4, управляется так же, как и регулятор 9 потока в распределительном канале 7: когда второй регулятор закрывает канал 7, регулятор 90 также закрывает обратный воздушный канал 50 для теплоизоляции двух соседних отделений. Кроме того, регулятор 90 потока может открывать или закрывать проходное сечение канала частично.
Для понимания работы регуляторов потока они показаны в упрощенной форме, но в действительности регуляторы снабжены всеми средствами управления и приводами для перевода их из закрытого положения в открытое. Данные средства управления и приводы могут быть выполнены объединенными, когда, например, регулятор потока приводится в действие вручную, или раздельными, когда, например, заслонка перемещается приводом, таким как электродвигатель, управляемый пользователем с помощью управляющего элемента, например, кнопки или рычажка.
Циркуляция воздуха показана стрелками: через канал 7 морозильной камеры, направленными вниз, а вдоль двери 20 - направленными вверх (воздух идет через обратный канал 50, в котором расположен регулятор 90 потока, установленный на изолирующей стенке). Воздух, охлаждаемый испарителем 6, подается вентилятором 8 в верхнюю часть 71 канала 7, откуда поступает в отделение 2 через отверстия 11. Если регулятор 9 потока открыт, то оставшийся поток холодного воздуха поступает вниз во вторую часть 72 канала 7, а затем - в нижнее отделение 3 через соответствующие отверстия 11A.
После осуществления процесса теплообмена между воздухом и продуктами температура воздуха незначительно возрастает и он поступает по обратному каналу 50 к испарителю 6 для осуществления нового цикла; при этом воздух перемещается за счет принудительной циркуляции, создаваемой вентилятором 8. В простом примере осуществления настоящего изобретения обратный канал 50 выполнен в виде промежутка между изолирующей стенкой 4 и внутренней стенкой двери. В другом примере данный промежуток сведен к минимуму и обратный канал 50 выполнен в виде системы трубок в разделительной стенке 4, связывающих отделение 3 с отделением 2, что повышает энергетическую эффективность.
При охлаждении обоих отделений 2 и 3 регулятор 90 потока, расположенный на изолирующей стенке, открыт, и воздух из нижнего отделения 3 поднимается над изолирующей стенкой 4, возвращаясь в испаритель.
Если необходимо охладить только верхнее отделение 2, то регулятор 9 потока закрывают для прекращения поступления вниз потока холодного воздуха, при этом закрывают также регулятор 90 потока для предотвращения рассеяния тепла из отделения 3.
Следует отметить, что для повышения компактности морозильной камеры 1 канал 7, который расположен независимо от отделений 2 и 3, предпочтительно располагать за задней стенкой 16 отделений, противоположной двери 20.
Очевидно, что выбор типа регулятора 9, 90 потока не сильно влияет на надежность функционирования устройства в соответствии с настоящим изобретением, поскольку данный элемент может быть выполнен в различных вариантах, каждый из которых обладает своими конкретными преимуществами.
На фиг.3-6 показаны некоторые регуляторы потока, наиболее предпочтительные для размещения в канале 7.
В частности, на фиг.3 и 4 показан в двух режимах работы (закрытом и открытом) регулятор первого типа - решетчатый регулятор 9' потока, который легок, дешев и легко устанавливается.
Данный регулятор выполнен из двух перекрывающихся решеток 10'A, 10'B, которые могут перемещаться параллельно друг к другу, открывая или закрывая воздушный канал (для простоты воздушный поток обозначен на фиг.3 и 4 стрелками). В этом случае регулятор потока может быть легко приведен в действие рукой.
На фиг.5 изображен регулятор 9'' другого типа. В этом случае регулятор потока состоит из обычной заслонки 10'', которая перемещается перпендикулярно оси канала 7, перекрывая его. Такой регулятор потока может быть изготовлен так же легко и с малыми затратами.
На фиг.6 показан другой тип регулятора 9''' потока: данный регулятор представляет собой дроссельный клапан, который содержит заслонку 10''' того же размера, что и канал 7, в который она вставлена. Данная заслонка может поворачиваться вокруг оси, перпендикулярной оси канала 7, и в приведенном примере снабжена приводом 15, например, электродвигателем постоянного тока, которым можно управлять с помощью кнопки или аналогичных устройств. Привод 15 поворачивает заслонку 10''', которая открывает или закрывает проходное сечение канала 7.
Регуляторы потока данного типа, в частности, решетчатые регуляторы 9' могут быть также установлены на стенке 4 в обратном воздушном канале 50, ведущем к испарителю 6. Предпочтительно размещать эти регуляторы потока в передней части стенки 4 около двери, как показано на фиг.8 и 13.
Конечно, вместо регуляторов потока вышеупомянутых типов можно использовать другие эквивалентные решения без выхода за объем настоящего изобретения.
Хотя на фиг.1 и 2 изображена морозильная камера 1 только с двумя отделениями 2 и 3, настоящее изобретение может также быть использовано в холодильном устройстве с тремя или более отделениями, которые охлаждаются холодным воздухом, подаваемым в них через распределительный канал, сообщающийся с ними по потоку. Данный канал содержит по меньшей мере один регулятор потока для перекрывания потока холодного воздуха, что позволяет охлаждать одно или несколько отделений.
На фиг.7 изображено холодильное устройство 1' с автоматическим оттаиванием, содержащее три отделения 21, 22 и 23. Из распределительного канала 7 данного устройства в отделения 21, 22 и 23 поступает холодный воздух, который охлажден теплообменником и перемещается вентилятором. Отделения имеют различные объемы, при этом отделения 21 и 23 снабжены выдвижными ящиками 5, а в отделении 22 выдвижной ящик отсутствует. Это не сказывается отрицательно на работе устройства, поскольку холодный воздух фактически поступает в отделения 21, 22 и 23 через отверстия 11, 11A и 11B, соответственно, а отделения 21, 22 и 23 разделены изолирующими стенками 4 и 40, аналогичными описанной выше изолирующей стенке 4.
В данном варианте осуществления изобретения распределительный канал 7 разделен на три части 71, 72 и 73, которые сообщаются с отделениями 21, 22 и 23 через отверстия 11, 11A и 11B, соответственно. Между различными частями 71, 72 и 73 канала 7 расположены два описанные выше регулятора 9 и 99 потока. При этом холодильное устройство 1' работает так же с той лишь разницей, что с помощью регуляторов 9 и 99 потока пользователь может выбрать охлаждение всех отделений или только двух из них, т.е. среднего отделения 22 и верхнего отделения 21, или только верхнего отделения 21 в зависимости от количества хранящихся продуктов.
Кроме того, если перегородки снабжены регуляторами 90 потока, последние также закроются для тепловой изоляции охлаждаемого отделения (или отделений) от неохлаждаемого отделения (или отделений), или отделений, охлаждаемых иначе, что будет описано ниже.
Следует отметить, что при достаточно малом расстоянии между изолирующей стенкой и внутренней стенкой двери 20 регулятор 90 потока может быть исключен. При этом единственным недостатком является незначительная потеря теплоизоляции, когда одно из двух отделений 2, 3 не охлаждается, а преимуществом - снижение себестоимости холодильного устройства.
Холодильное устройство может также не содержать выдвижных ящиков, как показано на фиг.8. Оно может быть оснащено, например, полками, что не сказывается отрицательно на его работе.
Целесообразно также установить в каждом отделении датчики 30, 31 температуры и/или влажности для измерения рабочих параметров каждого отделения.
Если регулятор 9 потока, установленный в канале и/или регулятор 90 потока, установленный на стенке, снабжены электрическими приводными механизмами, то ими можно управлять с помощью информации, собираемой датчиками 30 и 31, в частности, датчиком 31 (предпочтительно температурным), который расположен в отделении 3. Охлаждение данного отделения зависит от открытия распределительного канала 7 регулятором 9 потока в зависимости от параметров, задаваемых пользователем (такие параметры могут включать в себя, например, логический индикатор, подтверждающий, что пользователь хочет использовать отделение 3, или произвольное значение температуры в отделении 3, задаваемое, например, обычной двухпозиционной кнопкой).
Холодильное устройство может содержать панель управления, связанную по меньшей мере с датчиком 31 и приводными механизмами и имеющую пользовательский интерфейс, через который могут быть установлены вышеупомянутые параметры. Когда в зависимости от данных параметров датчик 31 регистрирует определенное предельное значение температуры, приводные механизмы открывают или закрывают распределительный канал 7 или увеличивают или уменьшают его проходное сечение (как описано выше) для регулировки потока холодного воздуха, а значит, и температуры в отделении 3. Как показано на фиг.9, 10, 11 и 12, распределительный канал может представлять собой обычную систему трубок с любым поперечным сечением; например, на фиг.9 распределительный канал 7' представляет собой промежуток за стенкой 16 с отверстием 11C; на фиг.10 канал 7'' представляет собой трубку круглого сечения, которая расположена за задней стенкой 16 и сообщается с отделениями через отверстия 11D; на фиг.11 канал 7''' представляет собой трубку с сечением в виде трапеции, которая расположена за задней стенкой 16 и сообщается с отделениями через выходы 11E; на фиг.12 канал 7'''' представляет собой трубку круглого сечения, которая расположена перед задней стенкой 16 и сообщается с отделениями через отверстия 11F (разумеется, сечение канала 7'''' может иметь форму квадрата, прямоугольника или трапеции).
Предпочтительно регуляторы 9 и/или 99 потока закреплены на стороне изолирующих стенок 4, 40, обращенной к каналу 7 в собранном состоянии. В этом случае в канале 7 выполнено отверстие, в которое вставлен регулятор 9 потока, как показано на фиг.14. На данной фигуре показан регулятор потока 9' решетчатого типа, который объединен с изолирующей стенкой 4. Конечно, могут быть использованы регуляторы другого типа, но решетчатый регулятор 9' предпочтителен, поскольку он очень легко устанавливается и может быть сопряжен наилучшим образом с некруглыми каналами, например, выполненными в виде промежутка или имеющими любое некруглое сечение (как описано выше). Если эффективность управления приоритетнее простоты установки, то решетчатый регулятор 9' потока предпочтительно заменить «заслонкой» вышеописанного типа.
Исследования показали, что при неподвижно установленных стенках 4, 40 холодильного устройства с двумя отделениями, показанного, например, на фиг.1 и 2, предпочтительно обеспечить следующее отношение объемов отделений: верхнее отделение должно занимать около 60% общего внутреннего объема, а нижнее - остальные 40%.
Если стенки 4, 40 выполнены подвижными, то они должны быть снабжены направляющими скольжения, имеющими, например, форму обычных ребер, выступающих из боковых стенок внутреннего отделения устройства. При этом изолирующая стенка 4, 40 опирается на данные ребра и может скользить по ним. Боковые края изолирующей стенки могут быть снабжены прокладкой или аналогичными уплотняющими средствами для теплоизоляции.
В отверстиях 11 могут быть установлены отклоняющие средства для подачи потока холодного воздуха в отделения в заданном направлении.
Кроме того, испаритель 6 или вентилятор 8, которые в проиллюстрированном примере расположены в верхней части холодильного устройства 1, могут быть расположены в его нижней части. В этом случае перемещаемый вентилятором холодный воздух сначала поднимается по распределительному каналу, а потом опускается вниз к испарителю и вентилятору для осуществления нового цикла. Конечно, при этом можно прекратить охлаждение верхнего отделения, поддерживая охлаждение нижнего отделения.
Предпочтительно холодильное устройство является вертикальной морозильной камерой 1'' с автоматическим оттаиванием, в которой температура всего внутреннего пространства поддерживается значительно ниже 0°C, а в нижнем отделении 3 расположено электрическое сопротивление 60 для прогревания данного отделения до температуры от 0°C до 10°C (примерное расположение сопротивления показано на фиг.8). Когда регулятор 9 потока открыт, нижнее отделение 3 охлаждается холодным воздухом до температуры от -5°C до -30°C (обычно до -18°C). Если необходимо превратить нижнее отделение 3 в холодильную камеру (т.е. работающую при более высокой температуре от 0°C до 10°C, обычно 5°C) или морозильную камеру повышенной температуры, например, -12°C (данная температура особенно подходит для хранения продуктов, которые предназначены для извлечения из камеры через короткий промежуток времени, или некоторых продуктов, например, мороженого, для которого не рекомендована обычная температура заморозки -18°C), то достаточно включить электрическое сопротивление, которое будет вырабатывать тепло, повышая температуру отделения до требуемого значения (то есть примерно до -12°C или выше 0°C в зависимости от настроек пользователя).
Данное решение позволяет получить холодильное устройство, которое снабжено одним испарителем, приспособленным для морозильных камер, и содержит отделение, температуру которого можно поддерживать на уровне температуры окружающей среды или понижать до температуры обычной морозильной камеры (то есть по существу до -18°C), высокотемпературной морозильной камеры (то есть по существу до -12°C) или холодильного отделения (то есть по существу до температур выше 0°C). Таким образом, данное холодильное устройство может работать в разных условиях.
Выше описано несколько преимуществ настоящего изобретения, которое лишено недостатков, соответствующих известным устройствам. Настоящее изобретение представляет собой холодильное устройство с широким диапазоном режимов работы, поскольку может быть использовано как с выдвижными ящиками, так и без них, и как на полной мощности, так и на половине мощности. В предпочтительном варианте выполнения данного устройства часть его внутреннего объема может быть преобразована в неохлаждаемое отделение, отделение, охлаждаемое до температур от 0°C до 10°C (то есть холодильную камеру), или отделение, охлаждаемое до температур от -5°C до -30°C (то есть морозильную камеру). Следует также подчеркнуть, что настоящее изобретение предусматривает модификации, понятные специалистам в области бытовой холодильной техники. Например, нижнее отделение 3 может быть преобразовано в отделение с переменной температурой путем снабжения его регулятором 9 потока с несколькими степенями открытия, каждая из которых соответствует заданному уровню холодильной мощности, подаваемой в отделение 3.
Хотя в вышеприведенном примере описан вертикальный холодильник, настоящее изобретение без дополнительных усовершенствований может быть использовано и в горизонтальном холодильнике.