RU2059949C1

RU2059949C1 - Two-compartment household refrigerator

Info

Publication number: RU2059949C1
Application number: RU93035616A
Authority: RU
Inventors: В.В. Блохин; Ю.И. Верташов; В.А. Воскобойников; О.Г. Комяков; В.П. Смирнов; В.А. Стальной; С.А. Ткачев
Original assignee: Центральный научно-исследовательский институт точного машиностроения
Priority date: 1993-07-14
Filing date: 1993-07-14
Publication date: 1996-05-10

Abstract

FIELD: storage and processing of food products. SUBSTANCE: two-compartment household refrigerator has heat-insulated refrigerating and freezing compartments with separating layer inbetween wherein there is window with facilities for controlling its flow section, refrigerant circulation circuit, vacuum pump communicating with freezing compartment. Body of the latter is double-walled sealed structure; evaporator is formed by its walls and space between them. Freezing compartment may house tray for sublimated product. Condenser is built up of two heat exchangers connected in parallel with compressor through shutoff valve and in parallel with evaporator, each through its own throttle. One of heat exchangers is mounted on refrigerating compartment and other, in sealed space of freezing chamber and comes in contact with tray for sublimated products. EFFECT: improved design. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к технике хранения и переработки пищевых продуктов и может быть использовано для их охлаждения, заморозки и сублимационной сушки в бытовых условиях. The invention relates to techniques for storage and processing of food products and can be used for cooling, freezing and freeze-drying in domestic conditions.

Известна установка для сублимационной сушки пищевых продуктов, содержащая сублимационную камеру и размещенные внутри нее в два вертикальных ряда ребристые противни для высушиваемого материала, нагреватели в виде общей вертикальной панели, установленной в промежутке между рядами противней, конденсаторы для намораживания льда, установленные по другую от панелей сторону противней [1]
Однако все известные сублимационные установки обладают тем свойством, что тепло, выделяемое конденсатором контура циркуляции хладагента, не используется для улучшения характеристик производственного процесса, что является их недостатком, снижающим степень экономичности и интенсификации процесса сублимации.A known installation for freeze drying food products, containing a freeze chamber and placed inside it in two vertical rows of ribbed trays for the material to be dried, heaters in the form of a common vertical panel installed between the rows of trays, condensers for freezing ice, installed on the other side of the panels nastier [1]
However, all known sublimation units have the property that the heat generated by the condenser of the refrigerant circuit is not used to improve the characteristics of the production process, which is their disadvantage, which reduces the degree of efficiency and intensification of the sublimation process.

Известен бытовой двухкамерный холодильник, содержащий холодильную и морозильную камеры, компрессор, конденсатор, нагреватель, регенеративный теплообменник, капиллярную трубку на линии связи конденсатора с испарителем, размещенную внутри регенеративного теплообменника [2]
Известен двухкамерный бытовой холодильник, содержащий теплоизолированные холодильную и морозильную камеры с разделительным слоем между ними, имеющим окно, снабженное средством для регулирования его проходного сечения, контур циркуляции хладагента, включающий компрессор, конденсатор, дроссель, испаритель и средство управления процессами на всех режимах работы [3]
Этот холодильник является наиболее близким и принят в качестве ближайшего аналога.Known household two-chamber refrigerator containing a refrigerator and freezer, compressor, condenser, heater, regenerative heat exchanger, capillary tube on the communication line of the condenser with the evaporator, located inside the regenerative heat exchanger [2]
Known two-chamber household refrigerator containing thermally insulated refrigeration and freezer chambers with a separation layer between them, having a window equipped with a means for regulating its flow area, a refrigerant circuit, including a compressor, condenser, choke, evaporator and a process control tool in all operating modes [3 ]
This refrigerator is the closest and adopted as the closest analogue.

Однако известные бытовые холодильники применяются только для охлаждения или замораживания пищевых продуктов и не могут быть использованы для сублимационной сушки, обеспечивающей их последующее длительное хранение в нормальных условиях, что снижает функциональные возможности известных холодильных средств. However, the well-known household refrigerators are used only for cooling or freezing food products and cannot be used for freeze-drying, which ensures their subsequent long-term storage under normal conditions, which reduces the functionality of the known refrigeration means.

Техническая задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в расширении функциональных возможностей бытового холодильника путем обеспечения кроме охлаждения и замораживания пищевых продуктов их сублимационной сушки при одновременном повышении экономичности и интенсификации процесса сублимации и сокращения времени оттаивания. The technical problem to which the present invention is directed is to expand the functionality of a domestic refrigerator by providing, in addition to cooling and freezing food products, freeze-drying them while improving the efficiency and intensification of the sublimation process and reducing the thaw time.

Для решения этой технической задачи двухкамерный бытовой холодильник, содержащий теплоизолированные холодильную и морозильную камеры с разделительным слоем между ними, имеющим окно, снабженное средством для регулирования его проходного сечения, контур циркуляции хладагента, включающий компрессор, конденсатор, дроссель, испаритель и средство управления процессами на всех режимах работы, отличается тем, что холодильник снабжен вакуумным насосом, сообщенным с морозильной камерой, при этом корпус последней выполнен двухстенным и герметичным, а испаритель образован его стенками и полостью между ними. Двухкамерный холодильник может быть снабжен установленным в морозильной камере поддоном для размещения сублимированного продукта и вторым дросселем, при этом конденсатор выполнен в виде двух теплообменников, подсоединенных к компрессору параллельно через запорный вентиль, а к испарителю параллельно через первый и второй дроссели, причем один из теплообменников размещен на холодильной камере, а второй расположен в герметичной полости морозильной камеры и имеет контакт с указанным поддоном. To solve this technical problem, a two-chamber household refrigerator containing a thermally insulated refrigerator and freezer with a dividing layer between them, having a window equipped with a means for regulating its flow area, a refrigerant circuit, including a compressor, condenser, choke, evaporator and process control at all operating modes, characterized in that the refrigerator is equipped with a vacuum pump in communication with the freezer, while the latter is double-walled and sealed face, and the evaporator is formed by its walls and the cavity between them. The two-compartment refrigerator can be equipped with a pallet installed in the freezer for placing the freeze-dried product and a second choke, while the condenser is made in the form of two heat exchangers connected to the compressor in parallel through a shut-off valve, and to the evaporator in parallel through the first and second chokes, one of the heat exchangers being placed on the refrigerator, and the second is located in the sealed cavity of the freezer and has contact with the specified tray.

Предлагаемое выполнение корпуса морозильной камеры позволяет использовать его в качестве испарителя, выполняющего параллельно несколько функций:
морозильной камеры в режиме замораживания пищевых продуктов при отключенном вакуумном насосе;
сублимационной камеры для замораживания пищевых продуктов в режиме их сублимации при включенном вакуумном насосе;
регулируемого источника холода для холодильной камеры за счет выполнения окна в теплоизолирующем слое морозильной камеры, примыкающем к холодильной камере, которое снабжено устройством для регулировки его проходного сечения.The proposed implementation of the body of the freezer allows you to use it as an evaporator that performs several functions in parallel:
freezer in food freezing mode with the vacuum pump turned off;
a sublimation chamber for freezing food products in the mode of their sublimation when the vacuum pump is on;
adjustable source of cold for the refrigerator due to the implementation of the window in the insulating layer of the freezer adjacent to the refrigerator, which is equipped with a device for adjusting its flow area.

Выполнение конденсатора из двух теплообменников и размещение одного из них в морозильной камере позволяет выполнять последнему роль дополнительного нагревателя в процессе сублимации, что позволяет:
более полно использовать затрачиваемую энергию, что повышает экономичность холодильника;
за счет контакта с поддоном обеспечить дополнительный подвод тепла к пищевому продукту в процессе сублимации, что интенсифицирует процесс сушки;
сократить время оттаивания камеры после окончания процесса сублимации.The performance of the condenser from two heat exchangers and the placement of one of them in the freezer allows the latter to play the role of an additional heater in the process of sublimation, which allows:
make better use of the energy spent, which increases the efficiency of the refrigerator;
due to contact with the pallet, provide an additional supply of heat to the food product during the sublimation process, which intensifies the drying process;
reduce the thawing time of the chamber after the sublimation process.

Совокупность описанных признаков достаточна для решения поставленной технической задачи. The combination of the described features is sufficient to solve the technical problem.

На фиг.1 показан разрез холодильника; на фиг.2 технологическая схема соединения его отдельных элементов. Figure 1 shows a section of a refrigerator; figure 2 technological diagram of the connection of its individual elements.

Предлагаемый холодильник содержит холодильную камеру 1, корпус которой снабжен теплоизолирующим слоем 2 и герметичной дверью 3. В объеме камеры 2 размещены полки 4 для установки охлаждаемых продуктов. Над холодильной камерой 1 установлена примыкающая к ней нижней плоскостью морозильная камера 5, корпус которой снабжен теплоизолирующим слоем 6, герметичной дверью 7 и выполнен двухстенным и состоит из двух концентрично расположенных частей 8 и 9. Наружная поверхность части 9 выполнена оребренной и полость между стенками предназначена для прохода хладагента. Таким образом, испаритель образован стенками корпуса и полостью между ними. В объеме морозильной камеры 5 установлены нагреватель 10 и поддон 11 для размещения замораживающего или сублимируемого продукта. Холодильник снабжен контуром циркуляции хладагента, включающим в себя компрессор 12, соединенный через вентиль 13 при помощи трубопроводов 14 и 15 с конденсатором, выполненным из двух теплообменников 16 и 17, один из которых размещен на холодильной камере 1, а другой установлен в морозильной камере 5 и контактирует с поддоном 11. Теплообменники 16 и 17 подсоединены к компрессору 12 параллельно через запорный вентиль 13, а к испарителю параллельно через первый и второй дроссели 18, 19 и трубопроводы 20, 21 и 22, 23, трубопровод 24 предназначен для возвращения хладагента в конденсатор 12. В нижней части холодильной камеры 1 размещен вакуумный насос 25, подключенный при помощи вакуумного вентиля 26 и трубопровода 27 к объему морозильной камеры 5. В разделительном теплоизолирующем слое 28 между холодильной камерой 1 и морозильной камерой 5 выполнено окно 29, снабженное средством для регулировки его проходного сечения, например, в виде шторы 30 с направляющей 31. The proposed refrigerator contains a refrigerating chamber 1, the housing of which is equipped with a heat-insulating layer 2 and a sealed door 3. In the volume of the chamber 2 there are shelves 4 for installing refrigerated products. Above the refrigerator 1, a freezer 5 adjacent to the lower plane is installed, the body of which is equipped with a heat-insulating layer 6, an airtight door 7 and is double-walled and consists of two concentric parts 8 and 9. The outer surface of part 9 is finned and the cavity between the walls is designed to refrigerant passage. Thus, the evaporator is formed by the walls of the housing and the cavity between them. In the volume of the freezing chamber 5, a heater 10 and a tray 11 are installed to accommodate a freezing or freeze-dried product. The refrigerator is equipped with a refrigerant circuit, which includes a compressor 12 connected through a valve 13 using pipelines 14 and 15 with a condenser made of two heat exchangers 16 and 17, one of which is located on the refrigerator 1, and the other is installed in the freezer 5 and in contact with the pan 11. Heat exchangers 16 and 17 are connected to the compressor 12 in parallel through the shut-off valve 13, and to the evaporator in parallel through the first and second chokes 18, 19 and pipelines 20, 21 and 22, 23, the pipe 24 is designed to return chl the adagent to the condenser 12. In the lower part of the refrigerating chamber 1 there is a vacuum pump 25 connected via a vacuum valve 26 and a pipe 27 to the volume of the freezing chamber 5. In the separation heat-insulating layer 28 between the refrigerating chamber 1 and the freezing chamber 5, a window 29 is provided with means to adjust its bore, for example, in the form of a curtain 30 with a guide 31.

Холодильник содержит средство управления процессами на всех режимах работы. The refrigerator contains a process control tool in all operating modes.

Холодильник работает следующим образом. The refrigerator operates as follows.

В режиме охлаждения и замораживания продуктов последние размещают соответственно в холодильной и морозильной камерах 1 и 5. Переключают вентиль 13 на подачу хладагента по трубопроводу 14 только в теплообменник 16, из которого хладагент по трубопроводам 20 и 21 и через дроссель 18 подают в полость герметичной емкости, за счет чего осуществляют замораживание продуктов в морозильной камере. Количество поступающего холода в холодильную камеру и температура в ней, регистрируемая датчиком, входящим в состав системы управления, регулируется за счет изменения проходного сечения окна, что обеспечивается работой шторы 30 с направляющей 31. In the mode of cooling and freezing the products, the latter are placed respectively in the refrigerating and freezing chambers 1 and 5. Switch the valve 13 to supply refrigerant through the pipe 14 only to the heat exchanger 16, from which the refrigerant is piped through the pipes 20 and 21 and through the choke 18 to the cavity of the sealed container, due to which freezing of products is carried out in the freezer. The amount of cold entering the refrigerating chamber and the temperature recorded by the sensor included in the control system is controlled by changing the bore of the window, which is ensured by the operation of the curtain 30 with the guide 31.

В режиме сублимационной сушки промытые и очищенные продукты размещают на поддоне 11 в морозильной камере 5. После герметизации ее объема процесс сублимации ведут в следующей последовательности:
переключают вентиль 13 для подачи хладагента из компрессора 12 одновременно через две ветви: трубопровод 14 теплообменник 16 трубопровод 20 дроссель 18 трубопровод 21 и трубопровод 15 теплообменник 17 трубопровод 22 дроссель 19 трубопровод 23 в полость герметичной емкости, за счет чего осуществляют замораживание продукта при температуре не менее -18^оС;
включают вакуумный насос и откачивают объем морозильной камеры до давления ниже тройной точки, т.е. менее 1 мм рт.ст. (13,3 Па);
осуществляют подвод тепла к сублимируемому продукту от нагревателя 10 и контактирующего с поддоном 11 теплообменника 17, производят удаление влаги из продукта и осаждение ее на стенках морозильной камеры, то есть ведут непосредственно процесс сублимации, причем по мере удаления влаги снижают температуру подогрева за счет регулировки напряжения на нагревателе 10;
после окончания процесса сублимации разгерметизируют морозильную камеру, готовый продукт изымают из ее объема и производят оттаивание камеры при включенном теплообменнике 17, что сокращает длительность этой операции.In the freeze-drying mode, washed and purified products are placed on a tray 11 in the freezer 5. After sealing its volume, the sublimation process is carried out in the following sequence:
switch valve 13 for supplying refrigerant from compressor 12 simultaneously through two branches: pipeline 14 heat exchanger 16 pipeline 20 throttle 18 pipeline 21 and pipeline 15 heat exchanger 17 pipeline 22 throttle 19 pipeline 23 into the cavity of the sealed container, thereby freezing the product at a temperature of at least -18 ^{° C;}
turn on the vacuum pump and pump out the volume of the freezer to a pressure below the triple point, i.e. less than 1 mmHg (13.3 Pa);
heat is supplied to the sublimated product from the heater 10 and heat exchanger 17 in contact with the tray 11, moisture is removed from the product and it is deposited on the walls of the freezer, that is, they directly conduct the sublimation process, and as the moisture is removed, the heating temperature is reduced by adjusting the voltage to heater 10;
after the end of the sublimation process, the freezer is depressurized, the finished product is removed from its volume and the chamber is thawed when the heat exchanger 17 is on, which reduces the duration of this operation.

При сублимационной сушке холодильная камера 1 работает в указанном выше режиме, выполняя свои непосредственные функции. When freeze-drying, the refrigerating chamber 1 operates in the above mode, performing its immediate functions.

Создание такого холодильника-сублиматора, не уступающего по своим техническим и габаритным характеристикам существующим бытовым холодильникам, позволит получить до 1 кг условного сублимированного продукта в сутки (при весе исходного сырья до 10 кг). The creation of such a freezer-sublimator, not inferior in its technical and overall characteristics to existing household refrigerators, will make it possible to obtain up to 1 kg of conditional freeze-dried product per day (with a feed weight of up to 10 kg).

Выполнение корпуса морозильной камеры двустенным и герметичным с полостью в стенках для прохода хладагента, связь объема этой емкости с вакуумным насосом, выполнение в теплоизолирующем слое стенки морозильной камеры, примыкающем к холодильной камере, окна, снабженного устройством для регулировки его проходного сечения, выполнение конденсатора контура циркуляции хладагента в виде двух параллельно соединенных с компрессором и испарителем теплообменников, один из которых размещен на холодильной камере, а второй расположен в герметичной полости морозильной камеры и контактирует с поддоном для размещения сублимируемого продукта, позволяет:
расширить функциональные возможности бытового холодильника и использовать его в качестве холодильника-морозильника и холодильника-сублиматора;
повысить экономичность холодильника за счет использования корпуса морозильной камеры в качестве испарителя, как для морозильной, так и для холодильной камеры, и сокращения количества энергии, выделяемой основным нагревателем в процессе сублимации;
интенсифицировать процесс сублимации за счет дополнительного подвода тепла от теплообменника к поддону с сублимируемым продуктом;
сократить длительность оттаивания морозильной камеры за счет размещения в ее объеме одного из теплообменников и использования его при этом процессе.The implementation of the body of the freezer is double-walled and sealed with a cavity in the walls for the passage of refrigerant, the connection of the volume of this tank with a vacuum pump, the implementation in the heat-insulating layer of the wall of the freezer adjacent to the refrigerator, a window equipped with a device for adjusting its flow area, the execution of the condenser of the circulation circuit refrigerant in the form of two heat exchangers connected in parallel with the compressor and the evaporator, one of which is placed on the refrigerating chamber, and the second is located in a hermetically sealed th cavity of the freezer and is in contact with the tray to accommodate the freeze-dried product, allows you to:
expand the functionality of a domestic refrigerator and use it as a refrigerator-freezer and a freezer-sublimator;
increase the efficiency of the refrigerator by using the freezer body as an evaporator for both the freezer and the refrigerator, and reducing the amount of energy released by the main heater during the sublimation process;
to intensify the process of sublimation due to the additional supply of heat from the heat exchanger to the pallet with a freeze-dried product;
reduce the duration of thawing of the freezer by placing one of the heat exchangers in its volume and using it in this process.

Claims

1. A TWO-CHAMBER HOUSEHOLD REFRIGERATOR, containing a thermally insulated refrigerator and freezer with a dividing layer between them, with a window equipped with a means for regulating its flow area, a refrigerant circuit, including a compressor, condenser, choke, evaporator and process control in all operating modes, characterized in that the refrigerator is equipped with a vacuum pump in communication with the freezer, while the housing of the latter is double-walled and sealed, and the evaporator is formed walls and the cavity between them.

2. The refrigerator according to claim 1, characterized in that it is equipped with a pallet for placing the freeze-dried product and a second choke installed in the freezer, the condenser made in the form of two heat exchangers connected to the compressor in parallel through a shut-off valve, and to the evaporator in parallel through the first and the second chokes, and one of the heat exchangers is placed on the refrigerator, and the second is located in the sealed cavity of the freezer and has contact with the specified tray.