ХОЛОДИЛЬНЫЙ АППАРАТ
REFRIGERATION DEVICE

Область техники
Предлагаемое изобретение относится к холодильным аппаратам.
Уровень техники
Для создания холода в холодильных аппаратах применяются компрессионные холодильные машины, в которых для выработки холода используется изменение агрегатного состояния хладагента (от жидкого к газообразному). Хладагент движется по холодильному контуру и сжимается, то есть уплотняется компрессором. Сжатый хладагент поступает в теплообменник, в частности конденсатор, в котором конденсируется с выделением тепла. Сконденсированный хладагент, давление которого понизилось за счет использования дросселя, например расширительного клапана, поступает на следующий теплообменник, в частности испаритель. В испарителе хладагент испаряется, поглощая тепло при низкой температуре, после чего снова направляется на компрессор. Кроме того, на теплообменник часто направляется поток воздуха, который создается, например, вентилятором.
В патентной заявке DE 19952330 A1 описывается лабораторный холодильный шкаф и/или термошкаф и окружающая его с нескольких сторон полость для циркуляции воздуха. В полости для циркуляции воздуха установлено (с возможностью снятия), по меньшей мере, одно нагревательное и/или охлаждающее устройство.
В патентной заявке US 2,267,432 A описан охлаждающий элемент для холодильного шкафа. Охлаждающий элемент отделяется дверью от остальной внутренней полости холодильного шкафа.
Патентная заявка ЕР 0524451 A2 описывает холодильный аппарат с пластмассовой стенкой, в которой имеется выемка. В выемку с фрикционным замыканием помещен зажим, заклинивающий конструктивный элемент на пластмассовой стенке.
Полезная модель DE 20005803 U1 демонстрирует крепежный элемент, предназначенный для крепления пластины испарителя на задней стенке камеры для охлаждаемых продуктов в холодильном аппарате.
Раскрытие изобретения
Задачей предлагаемого изобретения является разработка холодильного аппарата с улучшенными термическими свойствами.
Под холодильным аппаратом понимается, в частности, бытовой холодильный аппарат, то есть холодильный аппарат для использования в быту или, возможно, в области гастрономии, который, в частности, предназначен для хранения продуктов питания и/или напитков в количествах, характерных для домашнего хозяйства, при определенных температурах. Речь идет, например, о холодильнике, морозильнике, комбинированном холодильно-морозильном аппарате или винном погребке.
Эта задача решается признаками, раскрываемыми в независимых пунктах формулы изобретения. Выгодные варианты исполнения раскрываются в зависимых пунктах формулы.
Один из аспектов изобретения относится к холодильному аппарату с корпусом, который окружает внутреннюю полость холодильного аппарата, и с испарителем, помещенным во внутреннюю полость. Во внутренней стенке корпуса сформировано углубление. Испаритель закреплен на корпусе посредством направляющей, которая находится в углублении внутренней стенки.
Направляющая, расположенная в углублении, позволяет располагать испаритель внутри корпуса в различных положениях. В частности, во время изготовления холодильного аппарата испаритель может быть расположен в положении, отличающемся от положения, которое он занимает после изготовления холодильного аппарата и при его надлежащей эксплуатации. Это позволяет, например, обеспечить обдув испарителя с обеих сторон во время надлежащей эксплуатации холодильного аппарата.
Согласно одному из вариантов исполнения, направляющая может перемещаться в углублении в осевом направлении. Это позволяет особенно простым образом менять расстояние между внутренней стенкой и испарителем во время изготовления.
Согласно одному из вариантов исполнения, углубление имеет закрытую внутреннюю стенку или выполнено непроницаемым для пены. Иными словами, углубление не образует прорези во внутренней стенке, то есть при заполнении корпуса изолирующей пеной слой изоляции, расположенный за углублением, не может проникнуть в углубление.
Согласно одному из вариантов исполнения, углубление содержит упор, а направляющая - упорный элемент. Упор и упорный элемент взаимодействуют таким образом, чтобы осевое перемещение направляющей в углублении в первом направлении было ограничено соприкосновением упорного элемента с упором. Благодаря этому направляющая удерживается в углублении и не может полностью выскользнуть из углубления.
Согласно одному из вариантов исполнения, в углублении внутренней стенки расположен эластичный элемент, обеспечивающий действие на направляющую силы, направленной в осевом направлении. Сила выдавливает направляющую из углубления. Благодаря этому испаритель находится в первом положении лишь до тех пор, пока он прижимается или удерживается в первом положении, например, при помощи фиксатора. В отсутствие этого условия испаритель самостоятельно перемещается во второе положение.
Согласно одному из вариантов исполнения, направляющая, по меньшей мере, частично эластична. Благодаря этому на направляющую действует сила, выталкивающая ее из углубления. Эластичность направляющей является альтернативой или мерой, дополняющей размещение эластичного элемента в углублении.
Согласно одному из вариантов исполнения, направляющая установлена в углублении с предварительным напряжением, благодаря чему на направляющую в осевом направлении действует сила, выталкивающая направляющую, например, из углубления.
Согласно одному из вариантов исполнения, во внутренней полости установлен вентилятор, который расположен таким образом, чтобы создаваемый им воздушный поток проходил, по меньшей мере, между испарителем и внутренней стенкой.
Согласно одному из вариантов исполнения, испаритель представляет собой пластинчатый испаритель, трубный испаритель или листовой штампованный испаритель. Это позволяет упростить изготовление холодильного аппарата.
Согласно одному из вариантов исполнения, на передней стороне направляющей имеется крепежный элемент, предназначенный для фиксации испарителя. Благодаря этому испаритель можно закрепить на направляющей особенно простым образом. Крепежный элемент может быть сделан эластичным, причем степень эластичности подбирается таким образом, чтобы вибрации, возникающие при работе на испарителе, не передавались на корпус.
Согласно одному из вариантов исполнения, область внутренней стенки, обращенная к испарителю, имеет, по меньшей мере, одну деформированную область. Внутренняя стенка может, например, по меньшей мере, частично ограничивать внутреннюю полость и формировать внутреннюю оболочку. Деформация области внутренней стенки способствует тому, что воздушный поток во время работы холодильного аппарата отклоняется в пространстве между испарителем и внутренней стенкой за счет, например, локальной области турбулентности воздушного потока и, по меньшей мере, частично направляется на испаритель. В результате может быть улучшен теплообмен между внутренней полостью и испарителем. Локальная область турбулентности воздушного потока может быть получена, например, путем деформирования области внутренней стенки холодильного аппарата, расположенной рядом с испарителем. Если такая деформация имеет структуру, которая, по меньшей мере, частично повторяет (наподобие негатива) заднюю сторону испарителя, в частности трубопровод испарителя или канал для хладагента, то между задней стороной испарителя и областью внутренней стенки с деформацией может быть создан воздушный поток, повторяющий форму испарителя и потому турбулентный воздушный поток. В особенно выгодном варианте такую деформацию внутренней стенки можно выполнить еще до заполнения изолирующей пеной пространства, ограниченного внутренней стенкой и внешней оболочкой холодильного аппарата. Если при заполнении пеной задняя сторона испарителя будет прижиматься к внутренней стенке, то внутренняя стенка под действием давящей на нее снаружи пены будет деформирована в соответствии со структурой задней стороны испарителя, например, в соответствии с трассой прохождения трубопровода испарителя. После введения пены испаритель можно снова отодвинуть от внутренней стенки.
Согласно одному из вариантов исполнения, область деформации представляет собой негативный отпечаток стороны испарителя, обращенной к области внутренней стенки. Под «негативным отпечатком» понимается структура области внутренней стенки, которая повторяет структуру стороны испарителя, обращенной к области внутренней стенки. Если сторона испарителя, обращенная к области внутренней стенки, содержит, например, выступ, то негативный отпечаток будет образован углублением, которое может, по меньшей мере, частично вместить выступ.
Согласно одному из вариантов исполнения, область деформации представляет собой негативный отпечаток выступа, например выступа, образованного трубопроводом испарителя или каналом для хладагента в испарителе.
Согласно одному из вариантов исполнения, выступ образован трубопроводом или каналом для хладагента или стороной испарителя с выдавленной структурой.
Согласно одному из вариантов исполнения, область деформации содержит, по меньшей мере, одну выемку и/или выпуклость. Выпуклость может представлять собой, например, негативный отпечаток промежутка между соседними участками трубопровода испарителя или между соседними каналами для хладагента.
Согласно одному из вариантов исполнения, в области внутренней стенки имеется несколько деформированных участков, которые образуют параллельные каналы, в частности параллельные продольные или поперечные каналы. Деформированные участки могут повторять, например, трассу прохождения трубопровода испарителя или трассу прохождения каналов для хладагента.
Согласно одному из вариантов исполнения, область деформации выполнена таким образом, чтобы при поступлении на нее потока воздуха часть потока отклонялась в направлении стороны испарителя, обращенной к области внутренней стенки. Поток воздуха может создаваться, например, вентилятором, расположенным во внутренней полости. Под потоком воздуха может также пониматься конвективный теплообмен.
Согласно одному из вариантов исполнения, область внутренней стенки содержит пространственное расширение, которое равно или меньше сечению испарителя. Это позволяет выгодным образом создать местный поток воздуха.
Согласно одному из вариантов исполнения, деформированный участок области внутренней стенки соответствует деформированному участку на стороне испарителя, обращенной к области внутренней стенки. Иными словами, деформированный участок области внутренней стенки является негативным отпечатком деформированного участка испарителя. Благодаря этому воздушный поток, по меньшей мере, частично направлен на испаритель. Кроме того, это позволяет особенно легко изготавливать деформированный участок, в частности, используя деформированный участок испарителя в качестве формы для формирования деформированного участка в области внутренней стенки.
Другой аспект изобретения относится к изготовлению холодильного аппарата. При этом во внутренней стенке корпуса формируется углубление. В углубление помещается направляющая, предназначенная для крепления испарителя. Это позволяет особенно простым образом крепить испаритель на корпусе.
Согласно одному из вариантов исполнения, испаритель крепится на направляющей перед тем, как направляющая будет помещена в углубление, или после этого. Это позволяет особенно легко монтировать испаритель.
Согласно одному из вариантов исполнения, испаритель помещается в первое положение. В пространство за задней стенкой вводится изолирующая пена. После этого испаритель переводится во второе положение, в котором расстояние между испарителем и внутренней стенкой, за которой находится изолирующая пена, больше, чем в первом положении. Это способствует упрощению изготовления холодильного аппарата, так как в первом положении устанавливаются все крепления. Кроме того, это способствует повышению КПД холодильного аппарата, так как во втором положении КПД испарителя выше, чем в первом положении.
Согласно следующему варианту исполнения, испаритель удерживается в углублении в первом и/или втором положении при помощи направляющей. При перемещении между первым и вторым положением испаритель направляется по направляющей. Таким образом, испаритель может быть легко переведен в первое или второе положение.
Согласно следующему варианту исполнения, испаритель удерживается во внутренней полости в первом и/или втором положении при помощи внешнего направляющего устройства и/или перемещается между первым и вторым положением при помощи внешнего направляющего устройства. По существу, внешнее направляющее устройство не содержит никаких компонентов холодильного аппарата, которые остаются в холодильном аппарате после его изготовления и при его надлежащей эксплуатации. Таким образом, испаритель можно легко перевести в первое или второе положение. В альтернативном варианте направление при помощи направляющей и направление при помощи внешнего направляющего устройства могут комбинироваться. Например, направляющая может регулировать перемещение и удерживать испаритель, а внешнее направляющее устройство может перемещать испаритель.
Краткое описание чертежей
Прочие варианты исполнения детально описываются ниже на основании прилагаемых фигур, на которых изображено:
Фигура 1: вариант исполнения холодильного аппарата с испарителем.
Фигура 2: вариант исполнения холодильного аппарата с испарителем, находящимся в первом положении.
Фигура 3: вариант исполнения холодильного аппарата с испарителем, находящимся во втором положении.
Фигура 4: вариант исполнения холодильного аппарата с испарителем, находящимся во втором положении, и с эластичным элементом.
Фигура 5: вариант исполнения холодильного аппарата с испарителем, находящимся во втором положении.
Фигура 6: вариант исполнения холодильного аппарата с испарителем, находящимся в первом положении.
Фигура 7: вариант исполнения холодильного аппарата с испарителем, находящимся во втором положении.
Фигура 8: вариант исполнения холодильного аппарата согласно фигуре 7 с вентилятором.
Осуществление изобретения
Элементы, имеющие одинаковую конструкцию или назначение, имеют одинаковые обозначения на всех фигурах.
На фигуре 1 представлен фрагмент разреза холодильного аппарата 10. Холодильный аппарат 10 представляет собой, например, бытовой холодильный аппарат, в частности холодильник. Холодильный аппарат 10 содержит корпус 12, окружающий внутреннюю полость 14. Во внутренней полости 14 расположен испаритель 16. Испаритель 16 может быть соединен с подводящими и отводящими трубопроводами (не показанными на фигуре), а также с электрическими проводами, предназначенными для управления испарителем 16 или его регулирования.
Внутренняя полость 14 используется для охлаждения охлаждаемых продуктов, например продуктов питания. Испаритель 16 забирает тепловую энергию из внутренней полости 14 и отводит ее, то есть испаритель 16 охлаждает внутреннюю полость 14. В испарителе 16 циркулирует охлаждающая жидкость, которая испаряется уже при низких температурах, например при температуре охлаждаемых продуктов. Когда газообразная охлаждающая жидкость откачивается, средняя кинетическая энергия общей системы падает, что равнозначно более низкой температуре и тем самым охлаждению.
Испаритель 16 представляет собой, например, пластинчатый, трубный или листовой штампованный испаритель, в частности, он содержит трубопровод. Испаритель 16 закреплен на корпусе 12 при помощи направляющего устройства 21. Направляющее устройство 21 удерживает испаритель 16 и обеспечивает возможность перемещения испарителя 16, благодаря которому можно изменять расстояние между испарителем 16 и внутренней стенкой 19 внутренней полости 14.
Предпочтительно, направляющее устройство 21 содержит две или более направляющих 22 и соответствующие им углубления 24, по которым проходят направляющие 22. Испаритель 16 крепится на направляющих 22 при помощи крепежных элементов 20, которые, предпочтительно, по меньшей мере, частично выполнены из эластичного, например, резиноподобного материала. Это позволяет предотвратить передачу вибрации испарителя 16 на корпус 12. Это способствует снижению уровня шума во время работы холодильного аппарата 10. Направляющие 22, по меньшей мере, частично расположены в углублениях 24 корпуса 12. Направляющие 22 имеют, например, форму поршней, а углубления 24, например, форму цилиндров. Направляющие 22 располагаются в углублениях 24 с возможностью перемещения, в частности, в осевом направлении. Возможны и другие варианты исполнения направляющего устройства 21.
Корпус 12 содержит присоединенные к углублениям 24 упоры 26, которые, например, выполнены в виде выступов или плеч и выступают в радиальном направлении в соответствующее углубление 24. Направляющие 22 содержат упорные элементы 28, соответствующие упорам 26. Упоры 26, взаимодействуя с упорными элементами 28, ограничивают перемещение направляющих 22 в осевом направлении и тем самым предотвращают выход направляющих 22 из углублений 24.
На фигуре 1 направляющее устройство 21 показано в максимально выдвинутом состоянии. Это означает, что расстояние между испарителем 16 и ближайшей к нему внутренней стенкой 19 близко к максимальному или максимально. Испаритель 16 находится в выдвинутом состоянии, например, при надлежащей эксплуатации холодильного аппарата 10 после его изготовления. Это позволяет воздуху, находящемуся во внутренней полости 14, обтекать обе стороны испарителя 16, что способствует повышению КПД испарителя 16.
На фигуре 2 представлен холодильный аппарат 10 с испарителем 16 согласно фигуре 1, причем испаритель 16 находится в задвинутом состоянии, в котором расстояние между испарителем 16 и внутренней стенкой меньше, чем в выдвинутом состоянии. Испаритель 16 находится в задвинутом состоянии, например, во время изготовления холодильного аппарата 10; в этом состоянии расстояние до внутренней стенки минимально.
На фигуре 3 представлен холодильный аппарат 10 с испарителем 16 согласно фигуре 1, причем испаритель 16 находится в выдвинутом состоянии, в котором расстояние до внутренней стенки максимально.
На фигуре 4 представлен вариант исполнения холодильного аппарата 10 согласно фигурам 1-3, в котором направляющее устройство 21 содержит эластичный элемент 34. Эластичный элемент 34 одной стороной частично помещен в углубление направляющих 22, а другой стороной опирается на дно углублений 24. Эластичный элемент 34 предварительно напряжен таким образом, чтобы на направляющие 22 действовала сила, выталкивающая направляющие 22 в направлении их выдвинутого положения. Благодаря этому, например, направляющее устройство 21 самостоятельно переводит испаритель 16 в выдвинутое положение. В качестве альтернативы или дополнения к эластичному элементу 34 направляющие 22 могут быть полностью или частично изготовлены из эластичного материала, например резины, и быть предварительно напряжены в углублениях 24 за счет собственной эластичности и/или эластичного элемента 34.
На фигурах 5 и 6 показан альтернативный вариант исполнения, который структурно и функционально соответствует варианту исполнения, показанному на фигурах 1-3 во всем, за исключением формы испарителя 16. В отличие от описанных ранее вариантов исполнения, испаритель 16 содержит выпуклые области 36, в которых испаритель 16 не является ровным и выпячивается в направлении внутренней стенки 19. Выпуклости 36 могут быть обусловлены, например, конструкцией и представлять собой трубкообразные каналы для циркуляции охлаждающей жидкости. В альтернативном варианте выпуклости 36 могут служить для улучшения циркуляции воздуха во внутренней полости 14, что будет впоследствии показано на фигурах 7 и 8.
На фигуре 7 показан вариант исполнения согласно фигуре 6, причем испаритель 16 находится в выдвинутом положении, а на внутренней стенке 19 сформирован деформированный участок 32. Деформированный участок 32 содержит углубления 37, которые соответствуют выпуклостям 36. Углубления 37 образуются, например, при введении изолирующей пены в пространство за внутренней стенкой 19, например, углубления 37 формируются в качестве негативных отпечатков выпуклостей 36.
На фигуре 8 показан вариант исполнения согласно фигуре 7, причем во внутренней полости 14 дополнительно установлен вентилятор 38, который создает воздушный поток, в частности, обеспечивает циркуляцию воздуха во внутренней полости 14. При этом воздух перемещается во внутренней полости 14, по существу, в первом направлении 40 потока и во втором направлении 42 потока. В первом направлении 40 потока воздух забирает тепло у охлаждаемых продуктов и всасывается вентилятором 38. Во втором направлении 42 потока воздух проходит между испарителем 16 и внутренней стенкой 19 и отдает отобранное тепло испарителю 16, охлаждаясь при этом. После этого охлажденный воздух снова отбирает тепловую энергию у охлаждаемых продуктов.
Выпуклости 36 и соответствующие им углубления 37 способствуют тому, что воздух во втором направлении 42 потока проходит мимо испарителя 16 не прямолинейно, а с завихрениями. При этом воздух попадает на поверхность испарителя 16 частично под относительно большими углами, что благоприятно влияет на передачу тепла. Например, передача тепла будет максимальной, когда воздух попадает на испаритель 16 под прямым углом, и минимальной, когда воздух движется параллельно испарителю 16.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
10
холодильный аппарат
12
корпус
14
внутренняя полость
16
испаритель
19
внутренняя стенка
20
крепежный элемент
21
направляющее устройство
22
направляющая
24
углубление
26
упор
28
упорный элемент
30
направление введения пены
32
область деформации
34
эластичный элемент
36
выпуклость
37
углубление
38
вентилятор
40
первое направление потока
42
второе направление потока.