EA017961B1

EA017961B1 - Холодильный аппарат с отделениями для хранения

Info

Publication number: EA017961B1
Application number: EA201170729A
Authority: EA
Inventors: Вольфганг Нуидинг; Зимон Шехингер
Original assignee: Бсх Бош Унд Сименс Хаусгерете Гмбх
Priority date: 2008-12-02
Filing date: 2009-11-13
Publication date: 2013-04-30
Also published as: US20110219806A1; CN102239375A; CN102239375B; WO2010063551A2; EP2376852A2; DE102008044289A1; JP2012510603A; KR20110103943A; WO2010063551A3; EA201170729A1; EP2376852B1; ES2467670T3

Abstract

Изобретение относится к холодильному аппарату, который содержит по меньшей мере два отделения (2, 3), рассчитанных на поддержание различной температуры хранения, имеет разветвленный холодильный контур, первая ветвь (15) которого проходит через испаритель (5) более теплого отделения (3), а вторая ветвь (18) - через испаритель (4) более холодного отделения (2). Испаритель (4) более холодного отделения (2) содержит два трубопровода (16, 19) для хладагента, первый (16) из которых включен в первую ветвь (15) перед испарителем (5) более теплого отделения (3), в то время как второй трубопровод (19) относится ко второй ветви (18).

Description

Область техники

Предлагаемое изобретение относится к холодильному аппарату, в частности бытовому холодильному аппарату, который содержит по меньшей мере два отделения, рассчитанных на поддержание различной температуры хранения. Такие приборы, также называемые комбинированными холодильными аппаратами, обычно имеют холодильное отделение и морозильное отделение. Кроме того, может иметься, например, отделение нулевой температуры или погребок.

Уровень техники

В простых приборах такого типа испарители каждого из отделений последовательно включены в холодильный контур. Распределение холодильной мощности по отделениям жестко задано конструкцией прибора и зависит, например, от последовательности расположения испарителей в холодильном контуре и от их относительных размеров. Если распределение холодильной мощности соответствует потребности отделений в холоде, в отделениях установится подходящая температура, даже если регулирование холодильного контура возможно только на основании измерения температуры в одном из отделений. Если же (например, вследствие необычной температуры окружающей среды) отношение потребности отделений в холоде сместится, это приведет к недостаточному или избыточному охлаждению какого-нибудь отделения.

В большинстве случаев при последовательном включении испарителей в холодильный контур испаритель холодильного отделения располагается перед испарителем морозильного отделения (в порядке движения хладагента). Хладагент, который на этапе покоя контура испаряется в испарителе холодильного отделения, вытесняет более холодный хладагент в испарителе морозильного отделения далее по ходу контура, и это приводит к нежелательному поступлению тепла в морозильное отделение.

Чтобы регулировать температуру в двух или более охлаждаемых отделениях холодильного аппарата независимо друг от друга, необходимо устроить для каждого отделения собственный холодильный контур, что связано со значительными затратами, или построить разветвленный холодильный контур, в котором испарители различных отделений будут располагаться в нескольких параллельных друг другу ветвях холодильного контура, и будет предусмотрен клапан, позволяющий выборочно подавать хладагент в ту или другую ветвь.

Это решение требует меньших затрат по сравнению с раздельными холодильными контурами, однако между ветвями возникает взаимодействие, снижающее КПД холодильного контура. Если, например, в испаритель холодного отделения (например, морозильного отделения) в течение длительного времени подавался хладагент и температура в отделении понизилась до значения, при котором подача хладагента прекращается, жидкий хладагент будет в течение длительного времени храниться в испарителе этого отделения, не участвуя в циркуляции. Если непосредственно по завершении подачи хладагента в холодное отделение потребуется охладить более теплое отделение, например холодильное отделение, то для этого будет доступно лишь небольшое количество хладагента. Давление в холодильном контуре будет низким, а КПД - малым. КПД повысится только тогда, когда большая часть хладагента в испарителе холодного отделения снова испарится и вернется в контур. Однако это связано с увеличением температуры в более холодном отделении, т.е. рабочее давление хладагента, обеспечивающее эффективную работу, достигается лишь незадолго перед тем, как в более холодном отделении снова возникает потребность в холоде. Таким образом, КПД холодильного контура ухудшается в течение значительной части времени работы этого контура.

Раскрытие изобретения

Задачей предлагаемого изобретения является разработка холодильного аппарата по меньшей мере с двумя отделениями, которые рассчитаны на поддержание различных температур хранения, причем в холодильном аппарате можно будет реализовать независимое охлаждение отделений с хорошим КПД и холодильным контуром простой конструкции.

Задача решается холодильным аппаратом по меньшей мере с двумя отделениями и разветвленным холодильным контуром, первая ветвь которого проходит через испаритель более теплого отделения, а вторая ветвь - через испаритель более холодного отделения, причем испаритель более холодного отделения содержит два трубопровода для хладагента, первый из которых включен в первую ветвь перед испарителем более теплого отделения, в то время как второй трубопровод относится к второй ветви.

Такая конструкция позволяет подавать хладагент во вторую ветвь только тогда, когда его подача в первую ветвь привела бы к переохлаждению более теплого отделения. В результате, во-первых, уменьшается частота, с которой во вторую ветвь подается хладагент, вследствие чего в конце подачи жидкий хладагент может оставаться в испарителе. Во-вторых, поскольку вторая ветвь должна использоваться только тогда, когда существует риск переохлаждения более теплого отделения, снижается вероятность того, что вскоре после подачи хладагента во вторую ветвь в более теплом отделении возникнет потребность в холоде, а для питания первой ветви будет доступно только субоптимальное количество хладагента.

Чтобы снизить количество жидкого хладагента, которое может оставаться во второй ветви, предпочтительно объем второй ветви выбирается меньшим, чем объем первой ветви.

- 1 017961

Согласно альтернативному варианту исполнения изобретения объем второй ветви выбирается большим, чем объем первой ветви. Благодаря этому более холодное отделение охлаждается значительно быстрее.

В частности, если объем второй ветви меньше объема первой ветви, может возникнуть проблема, заключающаяся в том, что хладагент при прохождении через вторую ветвь испаряется не полностью. Когда жидкий хладагент попадает в компрессор холодильного контура, компрессор может работать неправильно, вследствие чего возникает риск его повреждения. Поэтому целесообразно предусмотреть в области низкого давления холодильного контура резервуар для хладагента, который предназначен для улавливания (возможно имеющегося) жидкого хладагента до того, как он достигнет компрессора.

Предпочтительно резервуар для хладагента расположен ниже по течению от слияния обеих ветвей, т.е. возможно собранный в нем жидкий хладагент может испаряться и возвращаться в контур даже тогда, когда хладагент циркулирует только в первой ветви и не циркулирует во второй ветви.

Целесообразно, хладагент протекает через резервуар в поднимающемся направлении, благодаря чему хранящийся в нем хладагент не может вытечь в жидкой форме.

Предпочтительно оба трубопровода равномерно распределены по поверхности испарителя более холодного отделения, чтобы обеспечить равномерное охлаждение независимо от того, циркулирует ли хладагент, охлаждающий испаритель, по первой или второй ветви.

Предпочтительно каждая из ветвей содержит дросселирующий элемент. Так, в области высокого давления холодильного контура может быть расположен клапан, предназначенный для выборочной подачи хладагента в обе ветви. При этом может использоваться компактный и недорогой клапан с малым сечением канала.

Предпочтительно длина первого трубопровода для хладагента на испарителе более холодного отделения меньше длины второго трубопровода для хладагента или равна ей.

Краткое описание чертежей

Прочие признаки и преимущества изобретения следуют из приведенного ниже описания вариантов исполнения на основании прилагаемой фигуры, на которой изображена схема холодильного контура в комбинированном холодильном аппарате.

Осуществление изобретения

На чертеже фигуры представлен очень схематичный вид спереди корпуса 1 холодильного аппарата с морозильным отделением 2 и расположенным над ним холодильным отделением 3. В обоих отделениях 2, 3 расположены испарители 4, 5, причем испаритель 5 холодильного отделения 3 выполнен в виде листового испарителя и расположен на задней стенке холодильного отделения, а испаритель 4 морозильного отделения 2 может быть выполнен, например, в виде пластинчатого испарителя. Испарители 4, 5 включены в один холодильный контур, который содержит также компрессор 6, конденсатор 7, направляющий распределитель 8, два капилляра в качестве дросселирующих элементов 9, 10 и паровой колпак в качестве резервуара 11 для хладагента.

На направляющем распределителе 8 холодильный контур разветвляется на две ветви. Первая ветвь 15 содержит дросселирующий элемент 9, трубопровод 16 на испарителе 4 морозильного отделения 2, а также трубопровод 17 на испарителе 5 холодильного отделения 3, примыкающий к нему ниже по течению. Вторая ветвь 18 содержит дросселирующий элемент 10 и трубопровод 19 на испарителе 4. В точке 20 ниже по течению от резервуара 11 для хладагента обе ветви снова сливаются.

Оба трубопровода 16, 19 имеют приблизительно одинаковую длину и проходят, по существу, друг рядом с другом по всей поверхности испарителя 4, в результате чего испаритель охлаждается, по существу, равномерно, независимо от того, по какой из двух ветвей 15, 18 циркулирует хладагент.

Управляющая схема 12 управляет работой компрессора 6 и направляющего распределителя 8 на основании значений температуры, измеренных двумя датчиками 13, 14 в отделениях 2, 3. Для каждого из отделений 2, 3 задан диапазон, в котором могут колебаться измеренные значения температуры. Если температура, измеренная в одном из отделений, превышает заданный диапазон, включается компрессор 6.

Сначала рассмотрим случай, когда компрессор 6 включен вследствие того, что температура, измеренная в морозильном отделении 2, превышает верхнюю границу допустимого диапазона. Если в это же время температура, измеренная в холодильном отделении, укладывается в допустимый диапазон, то направляющий распределитель 8 активизируется таким образом, чтобы хладагент направлялся в ветвь 15. Поскольку объем ветви 18 по сравнению с объемом ветви 15 невелик, в это время, разумеется, небольшое количество жидкого хладагента может храниться в ветви 18. Поэтому доля циркулирующего хладагента по отношению к общему количеству хладагента в холодильном контуре высока, соответственно, на выходе компрессора 6 может быть достигнуто высокое давление, обеспечивающее хороший КПД охлаждения.

Жидкий хладагент, который может храниться в резервуаре 11 для хладагента, при включении компрессора 6 нагревается теплым, газообразным хладагентом, идущим от испарителя 5, благодаря чему он также испаряется и поступает в контур вскоре после включения компрессора 6.

Так как хладагент циркулирует через оба испарителя 4, 5, происходит также охлаждение холодильного отделения 3. Если температура в этом отделении достигает нижней границы своего допустимого

- 2 017961 диапазона до того, как это произойдет в морозильном отделении 2, то управляющая схема 12 переключит направляющий распределитель таким образом, чтобы хладагент подавался только в испаритель 4 морозильного отделения через ветвь 18. Так как канал компрессора 6 позволяет выдавать достаточно хладагента для того, чтобы при питании ветви 15 в испаритель 5 попадало количество жидкого хладагента, достаточное для охлаждения холодильного отделения 3, легко понять, что не весь хладагент испарится в трубопроводе 19 на пути по ветви 18. Остаток жидкого хладагента, выходящего из испарителя 4, улавливается резервуаром 11 для хладагента и не попадает в компрессор 6. Резервуар 11 для хладагента может быть реализован в форме простого поднимающегося участка трубки, который просторнее примыкающих к нему отрезков трубопровода. Благодаря этому газообразный хладагент, поступающий в резервуар 11 для хладагента снизу, может проходить через возможно имеющийся в колпаке жидкий хладагент и выходить из него на верхней оконечности, не захватывая с собой жидкий хладагент. Резервуар 11 для хладагента имеет теплоизоляцию, благодаря чему проходящий хладагент из испарителя 5 является основным источником, поставляющим теплоту испарения для хранящегося жидкого хладагента.

Разумеется, может также случиться так, что температура в холодильном отделении 3 превысит верхний предел допустимого диапазона, в то время как температура в морозильном отделении 2 останется в пределах допустимого диапазона. В этом случае охлаждение холодильного отделения 2 невозможно без одновременного охлаждения морозильного отделения с помощью холодильного контура, показанного на чертеже. Однако это ни в коем случае не является недостатком, так как размеры испарителей 4, 5 выбраны таким образом, чтобы при работе ветви 15 доля холодильной мощности, приходящаяся на холодильное отделение 3, была больше средней потребности этого отделения в холоде. Если компрессор 6 будет постоянно отключаться тогда, когда температура в любом из двух отделений 2, 3 достигнет нижней границы соответствующего диапазона, то можно гарантировать достаточное охлаждение холодильного отделения 3 и исключить переохлаждение обоих отделений.

Поскольку в ветви 15 испаритель 5 холодильного отделения включен после испарителя морозильного отделения 2, исключается нежелательное поступление тепла в морозильное отделение, обусловленное испаряющимся в испарителе 5 хладагентом при выключенном компрессоре.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Холодильный аппарат, такой как бытовой холодильный аппарат, который содержит по меньшей мере два отделения (2, 3), рассчитанных на поддержание различной температуры хранения, и разветвленный холодильный контур, первая ветвь (15) которого проходит через испаритель (5) более теплого отделения (3), а вторая ветвь (18) - через испаритель (4) более холодного отделения (2), отличающийся тем, что испаритель (4) более холодного отделения (2) содержит два трубопровода (16, 19) для хладагента, первый (16) из которых включен в первую ветвь (15) перед испарителем (5) более теплого отделения (3), а второй трубопровод (19) относится ко второй ветви (18).

2. Холодильный аппарат по п.1, отличающийся тем, что объем второй ветви (18) меньше объема первой ветви (15).

3. Холодильный аппарат по п.1, отличающийся тем, что объем второй ветви (18) больше объема первой ветви (15).

4. Холодильный аппарат по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что длина первого трубопровода (16) для хладагента на испарителе (4) меньше длины второго трубопровода (19) для хладагента или равна ей.

5. Холодильный аппарат по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что резервуар (11) для хладагента предусмотрен в области низкого давления холодильного контура.

6. Холодильный аппарат по п.5, отличающийся тем, что резервуар (11) для хладагента расположен ниже по течению от места (20) слияния обеих ветвей (15, 18).

7. Холодильный аппарат по п.5 или 6, отличающийся тем, что резервуар (11) для хладагента расположен в холодильном контуре так, что хладагент проходит через этот контур в поднимающемся направлении.

8. Холодильный аппарат по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что оба трубопровода (16, 19) для хладагента равномерно распределены по испарителю (4) более холодного отделения (2).

9. Холодильный аппарат по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что каждая из ветвей (15, 18) содержит дросселирующий элемент (9, 10).