RU2100716C1 - Холодильная установка - Google Patents

Abstract

Использование: в области обработки и хранения продуктов, обеспечивая функции холодильника и функции ферментации пищи. Сущность изобретения: холодильная установка содержит первое отделение, всегда используемое для хранения, и второе отделение, используемое либо в качестве ферментационного, либо для хранения продуктов. Первый и второй теплообменники расположены в первом и втором отделениях соответственно. Установка имеет первую и вторую капиллярные трубки, где сопротивление потоку первой капиллярной трубки меньше сопротивления потоку второй капиллярной трубки, они соединены соответственно со входом первого и второго теплообменников и разветвляются от соленоидного клапана. Выход первого теплообменника соединен с компрессором через трубку хладагента, а выход второго теплообменника соединен со стыком первого теплообменника и первой капиллярной трубки. Во втором отделении размещены нагреватель для нагрева внутренней полости второго отделения и мотор-вентилятор для равномерного рассеяния тепла от нагревателя по второму отделению. Когда второе отделение используется для ферментации, хладагент течет как по первой, так и по второй капиллярным трубкам, поддерживая таким образом первое отделение при относительно низкой температуре, а второе отделение при относительно более высокой температуре. Когда второе отделение используется для хранения, хладагент протекает только через первую капиллярную трубку. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Изобретение касается холодильной установки, а именно холодильной установки двухкамерного типа.

Такие холодильные установки хорошо известны. Известна в частности холодильная установка, содержащая первое и второе холодильные отделения с установленными в каждом из них теплообменником, компрессор для превращения хладагента в газообразное состояние, конденсатор для превращения хладагента, поступающего из компрессора, в жидкое состояние, установленную после конденсатора предкапиллярную трубку, соленоидный клапан, а также размещенные на первом и втором трубопроводах перед соответствующими теплообменниками первую и вторую капиллярные трубки для понижения давления жидкого хладагента, поступающего от конденсатора (ав. св. СССР N 1,388,676, кл. F 25 D 11/02, опубл. 15.04.1988).

В вышеописанной обычной холодильной системе одно из отделений является холодильной камерой со средней температурой выше нуля, а другое отделение является морозильной камерой, поддерживающей температуру ниже нуля. Оба отделения могут служить для длительного хранения соответствующих продуктов. Компрессор, конденсатор, теплообменники и капиллярные трубки образуют замкнутый контур для перемещения хладагента в цикле его работы. Работа холодильной системы обычно управляется специальным средством управления, которое может включать в себя микропроцессор. Для правильного распределения охлажденного воздуха по камерам холодильника, в перегородке между морозильной и холодильной камерами может быть размещен управляемый демпфер.

Обычный цикл работы хладагента предусматривает подготовку газообразного хладагента в компрессоре, где хладагент сжимается под высоким давлением. Затем хладагент поступает в конденсатор и конденсируется в нем, превращаясь в жидкость. После этого жидкий хладагент поступает через капиллярную трубку в теплообменники, в которых, переходя снова в газообразное состояние, совершает работу, отбирая тепло из холодильных камер. Температура в холодильных камерах соответственно снижается. Микропроцессор оценивает информацию, поступающую от температурных датчиков морозильной и холодильной камер, и управляет открыванием/закрыванием демпфера, обеспечивая таким путем поддержание температур в камерах на желательных уровнях.

Вышеописанная обычная холодильная система однако имеет узкие функциональные возможности и обеспечивает поддержание температур лишь в узком диапазоне. Для некоторых видов продуктов, однако, желательно обеспечивать дополнительные режимы хранения, позволяющие осуществлять ферментацию в процессе их хранения. К таким продуктам относится 8 частности национальный корейский продукт "кимчи", представляющий собой особым образом приправленные и ферментированные овощи редиску, капусту или огурцы, с добавлением перца, чеснока, лука, имбиря и т.п.

Эта задача решается согласно изобретению посредством того, что в одном из отделений, далее условно называемым "вторым", располагают нагреватель для повышения температуры во втором отделении и для обеспечения возможности ферментации в нем пищи, причем выход теплообменника второго отделения подключен к первому трубопроводу на участке между первым теплообменником и первой капиллярной трубкой, а соленоидный клапан расположен так, что первая и вторая капиллярные трубки подсоединены к нему, и сообщен со средством управления его работой таким образом, чтобы обеспечить протекание потока хладагента через первый и второй трубопроводы и теплообменники для поддержания соответствующих полостей первого и второго отделения при желаемой температуре хранения и ферментации, когда продукт должен ферментироваться во втором отделении, и чтобы обеспечить, после завершения ферментации и в режиме поддержания в первом и втором отделениях желаемой температуры хранения, протекание хладагента последовательно через вторую капиллярную трубку, второй теплообменник и первый теплообменник.

Предпочтительно, холодильная установка по изобретению содержит мотор-вентилятор для равномерного рассеивания тепла, отдаваемого нагревателем по объему второго отделения.

Предпочтительно также такое выполнение первой и второй капиллярной трубок, чтобы сопротивление потоку первой капиллярной трубки было меньше сопротивления потоку второй капиллярной трубки.

Первое отделение холодильной установки по изобретению, таким образом, всегда служит камерой для хранения пищи, тогда как второе отделение может использоваться в режиме хранения или в режиме ферментации, с возможностью переключения режимов с одного на другой.

Компрессор, нагреватель, мотор-вентилятор и соленоидный клапан могут иметь соответствующие средства привода, а средства измерения внутренней температуры (датчики), степени и скорости ферментации могут быть соединены с микропроцессором через соответствующие преобразователи сигналов.

На фиг. 1 представлен вид в перспективе холодильной установки по изобретению, со снятой дверью; на фиг. 2 вертикальный разрез холодильной установки по изобретению; на фиг. 3 электрическая блок-схема холодильной установки по изобретению; на фиг. 4 рабочий цикл холодильной установки по изобретению; и на фиг. 5 блок-схема алгоритма и микропроцессора на фиг. 3; на фиг. 6 блок-схема алгоритма микропроцессора на фиг. 3.

На фиг. 1 2 показана холодильная установка по изобретению, содержащая первое отделение 1, которое всегда служит для хранения пищи, и второе отделение 2, которое может использоваться как для хранения, так и для ферментации продуктов, таких как кимчи.

Сзади внутренних стенок первого и второго отделений расположена труба 3, по которой протекает хладагент. Труба 3 включена в контур, включающий также конденсатор 4, компрессор 5, теплообменники 6 и 7, предкапиллярную трубку 8, соленоидный клапан 9 и две капиллярные трубки первую 10 и вторую 11.

Компрессор 5 переводит газообразный хладагент в состояние, при котором он имеет высокое давление и, как результат компрессии, высокую температуру. Обычно компрессор 5 размещают в нижней части установки, и в данном случае он расположен в нижней части второго отделения 2.

Конденсатор 4, который должен отдавать тепло в окружающую среду, чтобы понизить температуру хладагента, поступающего из компрессора, традиционно располагают на или в панелях холодильных установок, поэтому конденсатор 4 показан только условно на фиг. 4. В конденсаторе 4 температура хладагента понижается и в результате хладагент превращается в жидкость в условиях высокого давления и сравнительно низкой температуры.

Предкапиллярная трубка 8 подключена своим входом к выходу компрессора 5. В предкапиллярной трубке 8 хладагент находится в жидком состоянии с низким давлением и низкой температурой. Соленоидный клапан 9 соединен с выходом предкапиллярной трубки 8. Первый и второй теплообменники 6 и 7, в которых испаряется хладагент, размещены соответствующим образом в отделениях 1 и 2. Первая и вторая капиллярные трубки 10 и 11, в которых понижается давление хладагента после его предварительного снижения в предкапиллярной трубке 8, ответвляются от соленоидного клапана 9 и подключены к входам первого и второго теплообменников 6 и 7 соответственно. Первая капиллярная трубка 10 выполнена таким образом, чтобы она имела меньшее сопротивление потоку, чем вторая капиллярная трубка 11. Вследствие этого, через капиллярную трубку 10 будет протекать большее количество хладагента, чем через капиллярную трубку 11.

Выход второго теплообменника 7 соединен трубопроводом для хладагента с входом первого теплообменника 6, при этом выход первого теплообменника 6 соединен трубопроводом для хладагента с компрессором 5.

В дальнейшем путь хладагента от соленоидного клапана 9 через первую капиллярную трубку 10 и первый теплообменник 6 будет называться первым контуром, а путь хладагента от соленоидного клапана 9 через вторую капиллярную трубку 11, второй теплообменник 7 и трубопровод для хладагента, соединенный с первой капиллярной трубкой 10 и первым теплообменником, будет называться вторым контуром.

Нагреватель 12 для повышения температуры во втором отделении 2 до уровня, пригодного для ферментации пищи, расположен в подходящем месте второго отделения. Возле нагревателя 12 расположен вентилятор 13, предназначенный для равномерного распределения тепла во втором отделении 2.

На компрессоре 5 установлен водосборный элемент 14 для сбора и удаления влаги, образующейся при размораживании.

На фиг. 3 и представлена электрическая блок-схема установки по изобретению.

Из фиг. 3 видно, что установка по изобретению содержит узел выбора функций (переключатель) 15 для выбора пользователем либо функции ферментации, либо функции хранения (в обоих отделениях), микропроцессор 16 для управления всей работой холодильной системы согласно выбранной пользователем функции, узел 17 управления (то есть включения-выключения) компрессором 5, приводимого а действие, когда требуется возобновить циркуляцию хладагента, узел 18 управления соленоидным клапаном 9, управляющего выбором контура потока хладагента, узел 19 управления нагревателем 12 для установления и регулировки температуры ферментации во втором отделении 2, и узел 20 управления вентилятором 13 для равномерного распределения тепла от нагревателя 12 во втором отделении 2. Все эти узлы управления работают под управлением микропроцессора 16.

Также имеется несколько измерительных узлов для обнаружения нескольких условий во втором отделении 2, связанных с микропроцессором 16 через соответствующие блоки преобразования аналоговых сигналов датчиков в цифровые сигналы, принимаемые микропроцессором. То есть, имеется датчик температуры 21 для определения температуры во втором отделении и преобразователь его сигналов 22, датчик 23 степени ферментации и преобразователь 24 сигналов датчика 23, датчик 25 скорости ферментации и преобразователь 26 сигналов датчика 25.

Датчики 23 и 25 могут выполнены в виде датчика для ферментации кимчи, раскрытого в патенте США N 5,142,969. Датчик 23 степени ферментации может также представлять собой обычный датчик уровня pH.

Установка по изобретению работает следующим образом со ссылкой на фиг. 5 и 6, на которых представлены блок-схемы алгоритмов функций микропроцессора согласно электрической схеме, показанной на фиг. 3.

Когда холодильник включен (блок-схема на фиг. 5), пользователь выбирает (стадия 100) между функциями ферментации и хранения с помощью переключателя 15, и микропроцессор начинает управлять работой системы (стадия 110). Первое отделение 1 всегда используется в качестве камеры для хранения пищи, тогда как второе отделение 2 может использоваться как в режиме ферментации, так и в режиме хранения. Если пользователь выбрал функцию ферментации, то осуществляется стадия 130, на которой микропроцессор 16 выдает сигналы на каждый из узлов 17 20 для включения соответственно компрессора 5, соленоидного клапана 9, нагревателя 12 и вентилятора 13. До окончания процесса ферментации соленоидный клапан включен, то есть его катушка будет постоянно находиться под напряжением.

При подаче напряжения на катушку соленоидного клапана 9, он открывает путь для хладагента по трубопроводу между первой и второй капиллярной трубками 10 и 11, и хладагент, поступающий из предкапиллярной трубки 8, протекает как по первой, так и по второй капиллярным трубкам 10 и 11.

Так как сопротивление потоку у первой капиллярной трубки 10 меньше, чем у второй капиллярной трубки 11, то по трубке 10 протекает больше хладагента, чем по трубке 11. Поэтому в первый теплообменник 6 поступает больше хладагента, чем во второй теплообменнике 7, и таким образом первый теплообменник поддерживает более низкую температуру в первом отделении 1, например, около нуля. Температура внутри первого отделения 1 поддерживается периодическим включением компрессора 5.

Температура во втором отделении 2 соответственно будет поддерживаться на более высоком уровне, чем в первом отделении, поскольку во втором теплообменнике 7 будет испаряться меньше хладагента. Благодаря этому, температуру во втором отделении легче поднять до температуры ферментации, которая может находиться в диапазоне, например, между 20^oC и 30^oC.

Температура внутри второго отделения 2 в режиме ферментации управляется периодическим включением нагревателя 12 независимо от работы компрессора 5. При включении нагревателя 12 включается также и мотор-вентилятор 13, чтобы нагревание второго отделения было более равномерным.

Температура внутри второго отделения 2 контролируется микропроцессором 16 посредством датчика 21 температуры и преобразователя сигнала 22. На стадии 150 микропроцессор сравнивает температуру внутри второго отделения 2 с заданной температурой, находящейся в памяти микропроцессора, и когда температура во втором отделении 2 опускается ниже заданного значения, микропроцессор 16 включает нагреватель 12 и мотор-вентилятор 13 на стадии 160.

Если температура внутри второго отделения 2 (стадия 150) равна заданному значению, то процесс переходит на стадию 170 (фиг. 6). На этой стадии микропроцессор сравнивает текущую скорость ферментации с заданной скоростью ферментации. Определение скорости ферментации осуществляется с помощью датчика 25 и преобразователя сигнала 26.

В случае, когда скорость ферментации ниже заданной, то на стадии 170 микропроцессор подает сигнал на узлы 19 и 20 для включения соответственно нагревателя 12 и мотор-вентилятора 13.

Повторением стадий 170 и 180 текущую скорость ферментации доводят до заданного значения, и процесс переходит на стадию 190. На ней микропроцессор сравнивает текущую степень ферментации (кислотность) с заданной степенью ферментации.

Степень ферментации определяется датчиком 23 и сигнал от датчика 23 передается через преобразователь 24 микропроцессору 16. Если текущая степень ферментации ниже заданного значения, то вышеописанные процессы поддержания температуры и скорости ферментации посредством периодического включения нагревателя 12 и мотор-вентилятора 13 продолжаются до тех пор, пока текущая степень ферментации не достигнет заданного значения. На этом ферментация заканчивается, и второе отделение 2 автоматически переключается в режим хранения (стадия 210).

По окончании процесса ферментации микропроцессор 16 выдает сигнал на соленоидный клапан 9 через узел 18 управления клапаном 9. При этом клапан 9 закрывает соединение трубопровода для хладагента с первой капиллярной трубкой 10, а проход во вторую капиллярную трубку 11 открывается. Соответственно, хладагент будет проходить через предкапиллярную трубку 6 и вторую капиллярную трубку 11, а в целом контур прохождения хладагента будет состоять из компрессора 5, конденсатора 4, предкапиллярной трубки 8, второй капиллярной трубки 11, второй теплообменник 7 и первый теплообменник 6, откуда хладагент будет снова поступать в компрессор 5. В этом цикле температура в обоих отделениях 1 и 2 будет поддерживаться на одном уровне, то есть второе отделение 2 будет использоваться в режиме охлаждающего хранения (стадия 220).

При работе второго отделения 2 в режиме хранения, нагреватель 12 и мотор-вентилятор 13 не включаются, и температура в отделениях 1 и 2 регулируется только посредством периодического включения компрессора 5.

Режим хранения может быть включен непосредственно пользователем, без предварительной работы второго отделения 2 в режиме ферментации. При этом катушка соленоидного клапана 9 не запитывается, и установка сразу переходит на цикл охлаждения, показанный на фиг. 6.

Claims (3)

1. Холодильная установка, содержащая первое и второе холодильные отделения с установленными в каждом из них теплообменником, компрессор для превращения хладагента в газообразное состояние, конденсатор для превращения хладагента, поступающего из компрессора, в жидкое состояние, установленную после конденсатора предкапиллярную трубку, соленоидный клапан, а также размещенные на первом и втором трубопроводах перед соответствующими теплообменниками первую и вторую капиллярные трубки для понижения давления жидкого хладагента, поступающего от конденсатора, отличающаяся тем, что установка снабжена нагревателем, установленным во втором отделении для повышения в нем температуры и для обеспечения возможности ферментации в нем пищи, причем выход теплообменника второго отделения поключен к первому трубопроводу на участке между первым теплообменником и первой капиллярной трубкой, а соленоидный клапан расположен так, что первая и вторая капиллярные трубки подсоединены к нему, и сообщен со средством управления его работой так, чтобы обеспечить протекание потока хладагента через первый и второй трубопроводы и теплообменники для поддержания соответствующих полостей первого и второго отделений при желаемой температуре хранения и ферментации, когда продукт должен ферментироваться во втором отделении, и чтобы обеспечить после завершения ферментации и в режиме поддержания в первом и втором отделениях желаемой температуры хранения, протекание хладагента последовательно через вторую капиллярную трубку, второй теплообменник и первый теплообменник.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что содержит мотор-вентилятор для равномерного рассеивания тепла, отдаваемого нагревателем по объему второго отделения.

3. Установка по п. 2, отличающаяся тем, что первая и вторая капиллярные трубки выполнены так, что сопротивление потоку первой капиллярной трубки меньше сопротивления потоку второй капиллярной трубки.

Images