ХОЛОДИЛЬНЫЙ АППАРАТ С ОХЛАЖДЕНИЕМ ЦИРКУЛИРУЮЩЕГО ВОЗДУХА
REFRIGERATING APPARATUS WITH CIRCULATION AIR COOLING

Область техники
Данное изобретение относится к холодильному аппарату с охлаждением циркулирующего воздуха, т.е. к такому холодильному аппарату, в корпусе которого отделены друг от друга область испарителя и область охлаждения, в которой помещают охлаждаемые предметы, и область охлаждения охлаждается холодным воздухом, подводимым из области испарителя.
Уровень техники
Подвод холодного воздуха из области испарителя может осуществляться через так называемый воздушный душ или через распределительный канал. Воздушный душ в простейшем случае представляет собой отверстие в разделительной стенке между областью испарителя и областью охлаждения, через которое весь поток холодного воздуха подводится к области охлаждения. Поскольку область охлаждения, как правило, разделена носителями для охлаждаемых предметов на несколько отделений, возникает та проблема, что поток холодного воздуха полностью изливается в одно из отделений, которое вследствие этого охлаждается намного сильнее, чем остальные отделения, более удаленные от воздушного душа и отгороженные от него носителями для охлаждаемых предметов. Если температура в области охлаждения регулируется термостатом при помощи датчика температуры, расположенного в удаленном отделении, то из-за этого, особенно при создании в области охлаждения помех циркуляции воздуха вследствие полной загрузки, возможно возникновение проблемы, когда отделение, расположенное непосредственно около воздушного душа, охлаждается сильнее, чем это допустимо для его содержимого. Если же датчик температуры, наоборот, находится в отделении, расположенном непосредственно около воздушного душа, то, возможно, более удаленные отделения охлаждаются недостаточно.
Для преодоления этой проблемы были разработаны холодильные устройства с распределительными каналами, т.е. с каналами, питаемыми холодным воздухом из области испарителя, проходящими вдоль стенки охлаждаемой области и снабженными отверстиями, через которые холодный воздух подается непосредственно в каждое отделение охлаждаемой области. Путем выбора соответствующих размеров сечения каналов и отверстий реализуется возможность изменения количества холодного воздуха, подводимого к разным отделениям, в широких пределах, так что независимо от степени загрузки отделений достигается желаемое распределение температур по отделениям. Скорость движения потока холодного воздуха в таком распределительном канале не должна быть слишком высокой, т.к. иначе для его движения потребуется мощный вентилятор, а такой вентилятор, выделяемое тепло которого придется отводить от устройства, негативно повлияет на его энергетическую эффективность. Кроме того, высокие скорости потока приводят к появлению нежелательного шума при эксплуатации. Однако увеличение площади сечения канала приводит либо к нежелательным потерям объема охлаждаемой области, либо к необходимости увеличения толщины изоляции. Чтобы достичь достаточной степени охлаждения при низком расходе воздуха, воздух, подводимый к охлаждаемой области, должен быть холоднее, чем в устройстве с воздушным душем, которое не подвержено таким ограничениям. Однако если в результате этого к охлаждаемой области с расчетной температурой выше 0° будет подведен слишком холодный воздух, возможным следствием станет повреждение охлаждаемых предметов.
Имеются холодильные устройства, охлаждаемые циркулирующим воздухом, с двумя охлаждаемыми областями, отделенными друг от друга, с поддерживаемой в них разной температурой. Чтобы регулировать температуру в обеих областях независимо одна от другой, необходимо иметь возможность независимо дозировать потоки холодного воздуха, подводимого к ним. Это делается при помощи клапана, который в зависимости от его положения направляет поток холодного воздуха из области испарителя в первую либо во вторую область охлаждения. Благодаря такому клапану, имеется возможность по выбору пользователя подавать холодный воздух или в отверстие для подачи холодного воздуха, ведущее в первую охлаждаемую область, или в канал для подачи холодного воздуха, который, проходя вдоль стенки первой охлаждаемой области, приводит во вторую. Проблему представляет собой, в отличие от этой возможности, подвод воздуха по выбору пользователя или в канал для подачи холодного воздуха, или в распределительный воздуховод для первой области охлаждения, также проходящий вдоль стенки. Причина этого - в размерах поперечных сечений воздуховодов. Они не должны выступать, или во всяком случае не должны намного выступать за пределы стенки внутрь первой охлаждаемой области, так как это мешает ее использованию. Они не должны также слишком глубоко вдаваться внутрь стенки, так как тогда между ними и наружной обшивкой устройства останется слишком тонкий слой изоляции. Это заставляет делать размер поперечного сечения каналов в направлении толщины стенки намного меньшим, чем в перпендикулярном направлении, вследствие чего клапан, дающий возможность переключения между распределительным воздуховодом первой охлаждаемой области и подающим воздуховодом второй охлаждаемой области, был бы очень большим и громоздким, и его вряд ли возможно поместить в аппарате без существенных потерь полезного объема охлаждаемых областей.
Раскрытие изобретения
Задачей данного изобретения является создание такого холодильного аппарата с охлаждением циркулирующим воздухом, который позволяет достичь равномерного или в желаемой степени неравномерного распределения температур в охлаждаемой области и при этом избежать изложенных выше проблем холодильных аппаратов с распределительными каналами.
Задача решена холодильным аппаратом, содержащим корпус, в котором область испарителя и по меньшей мере одна охлаждаемая область отделены друг от друга, и вентилятор, служащий для нагнетания потока холодного воздуха из области испарителя в охлаждаемую область через центральное впускное отверстие. Оно находится рядом с теплоизолированной разделительной стенкой между областью испарителя и охлаждаемой областью, в котором на пути потока холодного воздуха перед центральным впускным отверстием имеется распределительное устройство. Это разделительное устройство направляет часть воздушного потока по меньшей мере в один распределительный воздуховод, проходящий вдоль по меньшей мере одной стенки охлаждаемой области и имеющий отверстия, которые распределены по высоте стенки и ведут в охлаждаемую область.
Благодаря этой конструкции остальная часть потока холодного воздуха, поток, подводимый к охлаждаемой области, разделяется. Одна часть потока холодного воздуха подводится через центральное впускное отверстие, другая - через отверстия в распределительном воздуховоде. Путем вышеупомянутого разделения потока холодного воздуха достигается равномерное распределение температуры в пределах охлаждаемой области. В зависимости от исполнения распределительного устройства образуются потоки с равным или неравным объемным расходом, причем большая часть потока холодного воздуха предпочтительно должна проходить через выпускное отверстие.
Распределительное устройство может быть образовано, например, крышкой, которая перекрывает отверстие для подачи холодного воздуха в разделительной стенке и по меньшей мере одно из отверстий распределительного воздуховода. Распределительное устройство может быть образовано также регулируемым перенаправляющим клапаном.
Крышка создает сопротивление для воздуха, проходящего через отверстие для подачи холодного воздуха, и заставляет его по меньшей мере частично проходить через перекрываемое ею отверстие в распределительный воздуховод. Через другие, не отделенные крышкой отверстия распределительного воздуховода воздух распространяется в различные места первой охлаждаемой области.
Центральное впускное отверстие предпочтительно образовано в самой крышке. Предпочтительная область применения изобретения - холодильные аппараты с двумя областями охлаждения. Если в таком холодильном аппарате вторая область охлаждения охлаждается при помощи канала для подачи холодного воздуха, проходящего внутри стенки корпуса от области испарителя мимо первой области охлаждения ко второй области охлаждения, то в стенке корпуса или на ней остается особенно мало места для распределительного воздуховода, служащего для распространения воздуха по первой области охлаждения.
В таком холодильном аппарате для того, чтобы регулировать температуры в двух областях охлаждения независимо одна от другой, средство для перенаправления, имеющее, например, форму вентиля или перенаправляющего клапана и т.п., предпочтительно выполняется с возможностью переключения между одним положением, в котором оно препятствует подводу холодного воздуха к распределительному устройству и освобождает канал для подачи холодного воздуха, и другим положением, в котором оно освобождает подвод холодного воздуха к распределительному устройству и запирает канал для подачи холодного воздуха.
Чтобы нагнетать холодный воздух в распределительный воздуховод с минимальным сопротивлением, последний предпочтительно расположен, по существу, параллельно направлению потока холодного воздуха, проходящего через отверстие для подачи холодного воздуха, в то время как направление потока холодного воздуха через впускное проходное отверстие отличается от направления потока через подающее отверстие. Поскольку отверстие для подачи холодного воздуха расположено рядом со стенкой, в которой проходит распределительный воздуховод, для вхождения потока воздуха в распределительный воздуховод требуется лишь незначительное отклонение этого потока, и сопротивление потоку незначительно.
В стенке корпуса целесообразно сделать выемку в форме канала, в которой проходят рядом друг с другом канал для подачи холодного воздуха и распределительный воздуховод. Если выемка делается в слое изоляционного материала задней стенки, то твердая внутренняя обшивка корпуса, отделяющая слой изоляционного материала от охлаждаемой области, выполняется, например, повторяющей форму этой выемки, так что для отделения канала от области охлаждения требуется закрывающая его профиль-крышка.
В предпочтительном варианте канал просто выполняется в виде выемки в слое изоляционного материала, а внутренняя обшивка корпуса закрывает его.
В этом последнем случае целесообразно предусмотреть использование экструдированного профиля, имеющего заднюю стенку и две боковые стенки, касающиеся внутренней обшивки. Этот профиль отделяет канал от слоя изоляционного материала и, таким образом, при образовании слоя изоляционного материала путем расширения полимера в виде пенопласта между внутренней и наружной обшивкой стенки, препятствует проникновению этого пенопласта внутрь канала или заполнению им канала.
Для того чтобы экструдированный профиль мог лучше противостоять давлению расширяющегося пенопласта, на его задней стенке образована по меньшей мере одна перегородка, проходящая в направлении внутренней обшивки.
Слой изоляционного материала, расположенный между внутренней обшивкой и каналом для подачи холодного воздуха, обеспечивает термическое разделение между воздухом, протекающим в канале для подачи холодного воздуха, и первой областью охлаждения, так что эта область не подвергается нежелательному дополнительному охлаждению, если холодный воздух через этот канал направляется ко второй области охлаждения.
Этот слой предпочтительно представляет собой часть уголкового профиля или, в особенно предпочтительном случае, U-образного профиля, проходящего между воздуховодом подачи холодного воздуха и распределительным воздуховодом, чтобы обеспечить термическое разделение между воздуховодами.
Для равномерного распределения воздуха по первой области охлаждения предпочтительным является наличие двух распределительных воздуховодов, проходящих по обе стороны канала для подачи холодного воздуха.
Клапан для селективного подвода холодного воздуха к каналу для подачи холодного воздуха или к отверстию для подачи холодного воздуха предпочтительно включает в себя заслонку, шарнирно закрепленную на разделяющей их перегородке.
Краткий перечень чертежей
Дальнейшие свойства и преимущества изобретения видны из приведенного ниже описания вариантов реализации, ссылающегося на прилагаемые чертежи. На чертежах:
фиг.1 изображает аксонометрическое изображение холодильного аппарата согласно изобретению, вид под углом со стороны нижней части;
фиг.2 изображает разрез по вертикальной серединной плоскости, проходящей вглубь корпуса устройства, по линии II на фиг.1;
фиг.3 изображает разрез верхней части корпуса по плоскости, смещенной вбок относительно серединной плоскости, по линии III на фиг.1;
фиг.4 изображает аксонометрическое изображение крышки, расположенной у отверстия для подачи холодного воздуха;
фиг.5 изображает горизонтальный частичный разрез задней стенки корпуса холодильного аппарата.
Осуществление изобретения
На фиг.1 показано аксонометрическое изображение корпуса 1 холодильного аппарата согласно изобретению. Устройство имеет дверь, которая на чертеже не изображена. Внутри корпус 1 подразделен на область 2 испарителя сверху под крышкой корпуса 1, первую область 3 охлаждения и отделенную от нее изолирующей промежуточной стенкой 4 вторую область 5 охлаждения. Во второй области 5 охлаждения размещен выдвижной контейнер. Первая область 3 охлаждения обычно подразделена на расположенные друг над другом отделения при помощи нескольких носителей охлажденных продуктов, которые, однако, на чертеже опущены, чтобы показать как можно большую часть задней стенки 6 корпуса 1.
На фронтальной стороне промежуточной стенки 7 (см. фиг.2), отделяющей область 2 испарителя от первой области 3 охлаждения, образовано впускное отверстие 8 для воздуха, через которое воздух из первой области 3 охлаждения может проникать в область 2 испарителя. Каналы, через которые воздух из второй области 5 охлаждения перетекает в область 2 испарителя, могут проходить в боковых стенках корпуса 1 - на чертеже это не показано. Другая, показанная на чертеже, возможность представляет собой воздуховод внутри дверцы, который начинается на высоте второй области 5 охлаждения и заканчивается напротив впускного отверстия 8 для воздуха.
Рядом с задней стенкой 6 на промежуточной стенке 7 закреплена распределительная крышка 9, на которой образовано несколько отверстий 10 для воздуха, сквозь которые поступающий из области 2 испарителя холодный воздух распространяется по различным направлениям в верхней части первой области 3 охлаждения. Под распределительной крышкой 9 на задней стенке 6 находятся множество пар отверстий 11, из которых также может вытекать холодный воздух. Высота этих пар отверстий 11 выбирается таким образом, чтобы, когда в первой области 3 охлаждения смонтированы носители для охлаждаемых предметов, каждая пара отверстий 11 снабжала одно отделение.
На фиг.2 показан холодильный аппарат по фиг.1 в разрезе по средней плоскости, проходящей вертикально в глубину корпуса 1, причем плоскость представлена на фиг.1 пунктирной линией II. Внутри области 2 испарителя видны в разрезе охлаждающие шланги испарителя 12, которые обтекает поток воздуха, поступающий через впускное отверстие 8 для воздуха. Промежуточная стенка 7 имеет наклон в направлении задней стенки 6 корпуса 1 к канавке 13, в которой собирается конденсат, стекающий с испарителя 12. Через не изображенный на чертеже трубопровод конденсат достигает испарителя, который расположен в цокольной области 14 (см. фиг.1) корпуса 1.
За канавкой 13, рядом с задней стенкой 6, расположен компрессор, включающий в себя двигатель 15, приводимое им в действие лопастное колесо 16 и корпус 17. На передней стороне корпуса 17, в направлении оси лопастного колеса 16, образовано всасывающее отверстие. Верхняя половина корпуса 17 проходит по окружности лопастного колеса 16, тесно примыкая к нему, снизу корпус 17 открыт, таким образом за счет вращения лопастного колеса 16 воздух, ускоряемый в радиальном направлении наружу, перетекает вниз в камеру 18.
В этой камере 18 расположена поворотная заслонка 19. В положении, изображенном на чертеже, заслонка 19 перекрывает отверстие 20 для подачи холодного воздуха, которое направлено вертикально вниз, к первой области 3 охлаждения. Воздух таким образом вытесняется к задней стенке 6 и в канал 21 для подачи холодного воздуха, который проходит внутри задней стенки, отделенный от первой области 3 охлаждения тонким изоляционным слоем 22, ко второй области 5 охлаждения. Когда заслонка 19, шарнирно закрепленная на промежуточной стенке 23 между отверстием 20 для подачи холодного воздуха и каналом 21 для подачи холодного воздуха, приводится в положение, изображенное на чертеже пунктирным контуром, она перекрывает канал 21 для подачи холодного воздуха, и поток холодного воздуха через отверстие 20 достигает распределительной крышки 9. На чертеже видно одно из отверстий 10 для воздуха, через которое воздух переходит из-под распределительной крышки 9 в первую область 3 охлаждения.
На фиг.3 показан разрез верхней части корпуса по плоскости, обозначенной на фиг.1 линией III. На этом чертеже более ясно виден корпус 17, проходящий дугообразно над лопастным колесом 16. Кроме того, видно, что в той стороне распределительной крышки 9, которая обращена к задней стенке 6, имеется отверстие 24, совпадающее с отверстием в задней стенке 6, которое ведет к проходящему внутри задней стенки 6 распределительному воздуховоду 25. Видно также одно из нескольких отверстий 11, ведущих из распределительного воздуховода 25 в первую область 3 охлаждения.
Когда отверстие 20 для подачи холодного воздуха открыто, в результате перенаправления входящего через него вертикально вниз потока воздуха под углом вниз и вперед, к отверстиям 10 в крышке 9, под крышкой 9 образуется динамическое давление, вытесняющее часть воздуха в распределительный воздуховод 25. Насколько велика эта часть, зависит от заданного соотношения площадей сечения отверстий 10, 11, 24 и распределительного воздуховода 25.
На фиг.4 показана в аксонометрическом изображении распределительная крышка 9. Она состоит из жесткой наружной обшивки 26, на которой сформированы несколько шипов 27 для закрепления ее на промежуточной стенке 7, из первого слоя 28 расширившегося пенопласта, который прилегает к наружной обшивке 26 изнутри и может быть выполнен как единое целое с ней, и из второго пенопластового корпуса 29. Слой 28 и корпус 29 образуют на верхней стороне крышки 9 проход 30, совпадающий с отверстием 20 для подачи холодного воздуха, а на задней стороне крышки 9, обращенной к наблюдателю, видны два отверстия 24, которые ведут соответственно к двум распределительным воздуховодам 25, проходящим в задней стенке 6 рядом с каналом 21 для подачи холодного воздуха.
На фиг.5 показан разрез задней стенки 6 корпуса 1 на уровне, обозначенном на фиг.1 линией V-V. Задняя стенка состоит из жесткой внутренней обшивки 31, изготовленной методом глубокой вытяжки из листа пластика, которая одной деталью закрывает всю внутреннюю часть корпуса, из наружной обшивки 32 и из слоя 33 вспененного изоляционного материала. В слое 33 образована выемка для вертикального канала 34, который отделен от слоя 33 изоляционного материала пластиковым экструдированным профилем 35. Экструдированный профиль 35 имеет заднюю стенку 36, боковые стенки 37, проходящие от краев задней стенки 36 к внутренней обшивке 31, а на их концах - продольный бортик 38, приклеенный к внутренней обшивке 31 непроницаемо для пены. Отходящие от задней стенки ребра 39 проходят до уже упоминавшегося, выполненного в виде плоского U-образного профиля, изоляционного слоя 22 и упираются в него, сопротивляясь давлению, которое оказывает слой 33 вспененного изоляционного материала на заднюю стенку 36. Ребра 39 разделяют вместе с изоляционным слоем 22 канал 34 на пять параллельных каналов, из которых два внешних представляют собой распределительные воздуховоды 25, а три внутренних - каналы 21 для подачи холодного воздуха.