SE465841B - Kylsystem med strypning av stroemningskanal genom varierbar behaallare - Google Patents

Description

L 465 841 10 15 20 25 30 35 2 några utföringsformer av uppfinningen, varvid fig. l och 2 schematiskt och i två relativt varandra vinkelräta snitt illustrerar en första utföringsform av upp- finningen vid en öppen kyl- eller frysdisk; fig. 3 och 4 schematiskt och i två inbördes vinkelräta snitt illustrerar ett annat utförande av det temperaturhållande och kylreglerande elementet vid ett kylsystem enligt uppfin- ningen; fig. 5, 6, 6A, 7, 7A schematiskt och såsom exempel visar ett ytterligare utförande av det temperaturhållande och kyl- effektreglerande elementet vid ett kylsystem enligt uppfin- ningen; I fig. 8 schematiskt och i vertikalt snitt illustrerar hur uppfinningen kan tillämpas vid ett kylskåp med statiskt kyl- system; p fig. 9 schematiskt och i vertikalt snitt illustrerar hur uppfinningen kan tillämpas vid en kyl/frys med dynamiskt kyl- system; ' 10 schematiskt och i vertikalt snitt illustrerar ett exempel på hur temperaturreglerade fack enligt fig. 5-7 kan anordnas i ett kylskåp; fig. fig. ll och 12 schematiskt och såsom exempel visar en ytterligare utföringsform av det temperaturhållande och kyl- effektreglerande elementet enligt uppfinningen; och fig. 13 och 14 schematiskt illustrerar en tillämpning av uppfinningen vid ett kylt utrymme, genom vilket ingen kyld luftström skall passera.

Fig. 1 och 2 visar schematiskt och såsom exempel en öppen kyldisk allmänt betecknad med 10, vilken är av det slag som allmänt användes i butiker och som vid det visade utförings- exemlet är avsedd för varor, som skall hållas vid en tempera- tur så nära exempelvis 0°C som möjligt men som ej får kylas- under denna temperatur. Kyldisken är försedd med ett kylmedels- kretslopp av i och för sig konventionellt utförande och inne- fattande en kompressor K och en förångare eller kylelement 1, förbi vilken en luftström kan drivas medelst en fläkt 2 med' tillhörande motor M, så att en nedkyld luftström med en tempe- ratur väsentligen understigande 0°C erhålles nedströms om för- 10 15 20 25 30 35 465 841 3 ångaren 1. Bottnen i det utrymme i kyldisken där de kylda, i ritningen ej visade varorna förvaras, bildas enligt den visade utföringsformen av uppfinningen av ett antal, bredvid varandra anordnade, flata och förhållandevis tunna lådor eller be- hållare 3, som är fyllda med en vätska,vid det antagna ut- föringsexemplet lämpligen vatten, som har en frys/smält- temperatur väsentligen överensstämmande med den temperatur, vid vilken det kylda utrymmet skall hållas och som har den egenskapen att den fryser eller stelnar under samtidig volym- ökning. Behållarna eller lådorna 3 har styva, dvs. odeformer- bara, väggar med undantag för undersidan eller den undre väggen 3a, som är elastisk och deformerbar. Då vätskan i en behållare 3 stelnar till fast form, kommer följaktligen lådans undersida 3a att bukta nedåt i en utsträckning som är beroende av hur stor andel av vätskan i lådan 3 som övergått till fast form. De vätskefyllda lådorna eller behållarna 3 är anordnade ovanför en fast botten 4 i kyldisken på sådant sätt att det mellan lådornas 3 undersida 3a och den fasta bottnen 4 i kyl- disken föreligger ett spaltformigt mellanrum 5, vars höjd sålunda är beroende av graden av nedkylning och därmed mängden fast fas i lådorna 3. Då nedfrysningen av vätskan i en låda 3 är maximal, dvs. då hela eller väsentligen hela mängden vätska föreligger i fast form, är spalten 5 under lådan 3 kraftigt reducerad, genom att undersidan 3a av lådan 3 ligger nära in- till eller delvis an mot den fasta bottnen 4 i kyldisken. Den från förångaren l kommande och medelst fläkten 2 drivna, ned- kylda luftströmmen ledes via en fördelningskanal 6 in i den spaltformade kanalen 5 under lådorna 3. Efter passagen genom den spaltformade kanalen 5 ledes den nedkylda luften, som nu antagit en temperatur väsentligen motsvarande frys/smält- temperaturen för.vätskan i lådorna 3, genom det öppna utrymmet i kyldisken, ovanför och förbi de där befintliga varorna, och återföres till förångaren l via en samlingskanal 7.

Eftersom lådorna eller behållarna 3 innehåller en bland- ning av fast fas och flytande fas, inses det att lådorna 3 och därmed det för förvaring av varor avsedda utrymmet ovanför lådorna kommer att hållas vid en väsentligen konstant tempera- tur överensstämmande med den använda vätskans frys/smält- å 465 841 10 l5 20 25 30 35 4 temperatur och ej understigande denna temperatur. På grund av den förhållandevis stora termiska energimängd som erfordras för smältning av den fasta fasen i lådorna 3, säkerställes tempera- turhållningen för det kylda utrymmet även vid stora variationer av den termiska "belastningen" på utrymmet, exempelvis som följd av variationer i omgivningsluftens temperatur eller som följd av att nya, varma varor lägges ned i utrymmet. Eftersom genomströmningsarean hos den spaltformiga kanalen under lådorna varierar* på ovan beskrivet sätt i beroende av andelen fast fas i lådorna 3, avtager den medelst den genom kanalen strömmande nedkylda luften tillförda kyleffekten också i beroende av an- delen fast fas i lådorna 3, dvs. den tillförda kyleffekten ökar om andelen fast fas i lådorna 3 är liten och minskar då andelen fast fas i lådorna ökar. Om vätskan i en låda 3 har frusit till fast form i maximal utsträckning, så att ingen ytterligare nedkylning av lådan 3 kräves, är den under lådan förefintliga spalten 5 väsentligen helt tillsluten, så att väsentligen ingen eller endast en liten mängd nedkyld luft kan cirkulera genom spalten 5 under ifrågavarande låda 3. Härigenom uppnås automatiskt, att den del av kyldisken som har en liten termisk "belastning" också tillföres en liten kyleffekt. Då den totala luftströmningen genom den spaltformiga kanalen 5 under samtliga lådor 3 sjunker under ett visst värde, kan detta tillstånd detekteras medelst en tryckgivare 8, som av- känner tryckfallet över spalten 5. Då denna tryckskillnad över- stiger ett visst värde, som följd av att medelstorleken av spalten 5 under samtliga lådor 3 understiger ett förutbestämt värde, stoppar tryckgivaren 8 kompressorn K. Fläkten 2 fort- sätter dock lämpligen att gå, så att kyla transporteras från lådorna 3 till kyldiskens förvaringsutrymme inte enbart genom värmeledning och konvektion utan också medelst den av fläkten 2 alstrade luftströmmen. Allteftersom innehållet i lådorna 3 därvid smälter, ökas luftströmningen genom spalten 5. Då den ovan nämnda tryckskillnaden sjunker till ett förutbestämt värde, startas kompressorn K på nytt.

Av det föregående inses det att den i lådorna eller be- hållarna 3 använda vätskan väljes så att den har en frys/smält- temperatur väsentligen överensstämmande med den temperatur vid 10 15 20 25 30 35 465 841 5 vilken det kylda utrymmet skall hållas. Vidare måste vätskan vara sådan att den fryser till fast fas under samtidig volym- ökning. För temperaturer i närheten av OOC användes med fördel vatten, vars frys/smälttemperatur kan, om så erfordras, av- passas till föreliggande önskemål genom tillsättning av lämpliga ämnen. Den använda vätskan kan vidare med fördel vara sådan att . den vid frysning ej stelnar till en sammanhängande mängd av fasta partiklar i en vätskefas.

Det i fig. 1 och 2 visade och ovan beskrivna arrange- manget för reglering av den nedkylda gas- eller luftströmmens storlek förbi de med delvis frysen vätska fyllda lådorna kan i praktiken visa sig vara otillförlitligt och ej tillräckligt noggrant och effektivt.

Fig. 3 och 4 visar schematiskt och såsom exempel ett för- bättrat utförande av ett lådliknande element 3 fyllt med en vätska av det i det föregående nämnda slaget. Denna låda 3 har stela, icke deformerbara väggar runtom, varvid undersidan 3a exempelvis kan vara utformad med längsgående flänsar eller ribbor ab, så att man på denna sida av lådan erhåller strömma-Laga- kanaler 9 för den nedkylda gas- eller luftströmmen. Vid sin ena elastiskt parti ll, som sålunda kommer att ta upp hela volymökningen, då en ökad andel av vätskan i lådan 3 fryser till fast form. Där- vid ökar det bälgformade partiet ll sin längd och påverkar ett med det bälgformade partiets ll fria ände förbundet eller sammankopplat element 12, vilket på lämpligt sätt kan användas som ett förskjutbart spjäll eller ventilelement för reglering av den nedkylda gasströmmen i kanalerna 9. Eftersom det bälg- formade partiet ll av lådan 3 har en liten volym jämfört med ände är denna låda 3 utformad med ett bälgformat lådans 3 totala volym, kan volymvarïationen hos partiet ll och därmed rörelsen hos reglerelementet 12 bli stor. Lådan eller elementet 3 anordnas lämpligen på sådant sätt, att den närmast det bälgformade partiet ll belägna delen av lådan 3 är den del som sist fryser till fast form, dvs. den nedkylda luftströmmen i kanalerna 9 är riktad från höger till vänster i fig. 4. Lämp- ligen är arrangemanget sådant, att den inuti det bälgforade partiet ll förefintliga vätskan aldrig hinner att övergå till fast form, innan ventilelementet l2 helt avstänger den ned- k 465 841 6 kylda luftströmmen förbi elementet eller lådan 3. Härigenom förhindras skador på det rörliga, bälgformade partiet ll.

Fig. 8 visar schematiskt och i vertialt snitt ett kyl- - skåp, i vilket ett element 3 enligt fig. 3, 4 är använt för 5 att hålla ett från kylskåpet i övrigt separat utrymme 13 mycket nära en förutbestämd temperatur. Det såsom exempel visade kylskåpet har ett s.k. statiskt kylsystem, dvs. det saknar fläkt och luften strömmar förbi förângaren eller kyl- elementet l liksom förbi elementet 3 genom självcirkulation. 10 Fig. 9 visar schematiskt och som exempel ett vertikalt snitt genom ett kyl/frysskåp med ett dynamiskt kylsystem, dvs. en fläkt 2 användes för drivning av luftströmmen förbi för- ångaren 1. Skâpet innefattar en frysdel 14 och en kyldel 15 samt ett avskilt utrymme 16, som hålles mycket nära en förut-- l5 bestämd önskad temperatur med hjälp av ett element 3 av det i fig. 2 och 3 visade slaget. p Fig. 5, 6 och 7 illustrerar schematiskt och såsom exempel ett ytterligare fördelaktigt utförande av uppfinningen. Vid det visade exemplet är detta utförande applicerat för kylning av 20 lådformade förvaringsmoduler 17, som var och en är försedda med ett vätskefyllt element 3 enligt uppfinningen. Såsom tyd- ligast framgår av fig. 5,är detta element 3 på sin från det kylda utrymmet 17 vända sida utformat med ett antal parallella flänsar eller ribbor, på liknande sätt som vid elementet enligt 25 fig. 3, 4, mellan vilka flänsar strömningskanaler 9 för den nedkylda gas- eller luftströmmen bildas. Hela det vätskefyllda elementet 3 har stela, icke deformerbara väggar, varjämte ele- mentet vid sitt ena hörn är förbundet med en elastisk, bälg- formad kammare 18, vilken genom variation av sin längd tar upp 30 hela volymvariationen hos den i elementet 3 inneslutna vätskan, då denna föreligger i fast frusen form i varierande grad. Efter- ' som kammarens 18 volym är mycket mindre än elementets 3 volym, blir längdförändringen hos den bälgformade elastiska kammaren ' 18 betydande vid variation av andelen fast frusen fas hos 35 vätskan inuti elementet 3. Den fritt rörliga änden av den elas- tiskt bälgformade kamaren 18 påverkar, såsom tydligast fram- går av delvyerna i större skala i fig. 6A och 7A, ett sväng- bart monterat spjäll 19, som alltmer stryper och till slut helt c oc 10 15 20 25 30 35 465 8-41 7 avstänger utloppet från kanalerna 9 för den nedkylda gas- eller luftströmmen, då andelen fast fas inuti elementet 3 ökar och därmed den bälgformade kammarens 18 längd också ökar. Med för- -del är kammaren 18 så placerad, att den i denna kammare före- fintliga vätskedelen aldrig fryses till fast form. Härigenom förhindras skador på kammaren 18 och dess korrekta funktion säkerställes. Den bälgformade kammaren 18 är med fördel lös- tagbart förenad med elemetet 3, så att den lätt kan bytas ut.

Fig. 10 visar schematiskt och såsom exempel ett verti- kalt snitt genom ett kylskåp, i vilket temperaturreglerade fack eller lådor av det i fig. 5-7 visade utförandet kan mon- teras in som separata moduler 22.

Fig. ll och 12 visar schematiskt och såsom exempel ett ytterligare möjligt utförande av uppfinningen. Ritningen visar schematiskt en del av det tunna lådformiga elementet 3, som är fyllt med lämplig vätska och anordnat mellan en strömnings- kanal 9 för den nedkylda luftströmmen och det ej närmare visade utrymme, vars temperatur skall regleras. Vid sin ena ände, och företrädesvis vid den av luftströmmen i kanalen 9 minst kylda änden, är behållaren 3 försedd med en utskjutande, rörformig del 20, som är böjd till en spiral och som har elastiskt de- formerbara väggar. Vid änden av denna spiralformade del 20 är ett vridbart spjäll 21 fäst med sin axel, på ett sådant sätt att spjället 21 i ökande grad tillsluter strömningskanalen 9, då den spiralformade delen 2Q expanderar vid ökande grad av frysning av vätskan i behållaren 3. Det inses att behållaren 3 med fördel kan vara försedd med en utskjutande spiralformad del 20 vid var och en av sina båda sidor, så att vridspjället 21 är vid båda sina ändar förbundet med en sådan spiralformad del 20.

Vid de i det föregående beskrivna utföringsformerna av uppfinningen har det antagits, att det aktuella kylsystemet är ett sådant, vid vilket den nedkylda luftströmmen efter sin passage genom den medelst regleranordningen enligt uppfinningen reglerade strömningskanalen ledes in i det kylda utrymmet för kylning av detta och dess innehåll. Uppfinningen kan emeller- 'tid även tilümpas för konstanthållning av temperaturen i ett slutet kylt utrymme, genom vilket man ej önskar ha någon luft- \ 465 841 10 15 20 25 30 8 cirkulation, exempelvis vid ett s.k. vakuumfack. Fig. 13 och 14 visar schematiskt och såsom exempel, i två relativt varandra vinkelräta snitt, en sådan tillämpning av uppfin- ningen. Ritningen visar ett slutet utrymme 23, exempelvis ett s.k. vakuumfack, som skall hållas på en förutbestämd tempera- tur. Utrymmet 23 är omgivet av väggar 24 med god värmeledning, exempelvis bestående av metall. Utanför och i kontakt med ut- sidan av åtminstone en av dessa väggar finnes ett element 3 enligt uppfinningen, som exempelvis är utformat i princip på det i fig. 3-7 visade sättet, så att det på sin från facket 23 vända sida avgränsar en eller flera parallella strömningskana- ler 9 för en nedkyld luftström. Luftströmningen genom denna kanal 9 regleras medelst ett spjäll 25 exempelvis på något av de i fig. 5-7 respektive fig. ll, 12 visade sätten. Värmeöver- föringen från det kylda utrymmets 23 inre till den kylda luft- strömmen sker sålunda här helt via utrymmets värmeledande väggar 24 och det temperaturhållande och temperaturreglerande elemetet 3 enligt uppfinningen.

Vid de i det föregående beskrivna utföringsexemplen har det vidare antagits att man använder en vätska, som uppvisar en volymökning vid övergång till fast tillstånd. Det inses dock att man naturligtvis även kan tänka sig utföringsformer av uppfinningen, vid vilka en vätska användes som uppvisar en volymminskning vid övergång till fast tillstånd.

Såsom framgår av det föregående kan ett kylsystem enligt uppfinningen utformas på många olika sätt och användas för flera olika ändamål. Det inses att den i det temperatur- hållande och kyleffektreglerande elementet inneslutna vätskan bör ha en väsentligen entydig frys/smälttemperatur, som väsent- ligen överensstämmer med den temperatur vid vilken det kylda utrymmet skall hållas. Vidare inses det att den mekanism medelst vilken volymvariationen hos den i elementet inneslutna vätskan utnyttjas för reglering av den kylande gasströmmens storlek kan vara utformad på ett flertal olika sätt.

Claims (13)

465 841 ' 9 Patentkrav

1. l. Kylsystem för ett utrymme,vars temperatur skall hållas så nära som möjligt intill en given temperatur, innefattande ett kylmedelskretslopp innehållande en kompressor (K) och en förångare (l) samt organ anordnade att leda en ström av gas lförbi och i värmeutbyteskontakt med förångaren för alstring av en nedkyld gasström med en temperatur väsentligt under- stigande nämnda givna temperatur, k ä n n e t e c k n a t av att det vidare innefattar minst en sluten behållare (3) fylld med ett ämne, vars frys/smälttemperatur väsentligen sammanfaller med nämnda givna temperatur och som stelnar respektive smälter under samtidig volymändring, varvid nämnda behållare (3) är anordnad mellan nämnda utrymme och en nämnda nedkylda gasström förande strömningskanal (5; 9), så att be- hållaren på sin ena sida bildar en nämnda utrymme avgränsande vägg och på sin andra sida en nämnda strömningskanal avgrän- sande vägg, varjämte behållaren (3) har ett elastiskt defor- merbart parti (3a; ll; 18; 20), vars läge varierar i beroende av det behållaren fyllande ämnets volymvariationer vid varie- rande förhållanden mellan stelnad och flytande andel av ämnet och vars läge åstadkommer en med ökande stelnad andel hos det behållaren fyllande ämnet tilltagande strypning av nämnda strömningskanal (5; 9) för den nedkylda gasströmmen.

2. Kylsystem enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att behållaren (3) väsentligen har formen av en låda med två rela- tivt storytiga, varandra motstående väggar bildande en begräns- ningsvägg för nämnda utrymme respektive en begränsningsvägg för nämnda strömningskanal (5; 9) och en relativt liten höjd mellan nämnda motstående väggar.

3. Kylsystem enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att den mot strömningskanalen (5) för den nedkylda gasströmmen vända väggen (3a) hos behållaren (3) är elastiskt utbuktbar medan behållarens övriga väggar är väsentligen styva och ode- formerbara, varjämte nämnda elastiskt utbuktbara behållarvägg (3a) och strömningskanalen (5) är så utformade att behållar- ' 465 841 10 väggens utbuktning vid ökande volym hos det behållaren fyllande ämnet medför en gradvis tilltagande strypning av strömnings- kanalen (5).

4. Kylsystem enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att behållaren (3) innefattar en bälgformad, elastiskt ut- vidgbar del (ll; 18) med väsentligt mindre volym än den övriga delen av behållaren, vars väggar är väsentligen styva och ode- formerbara, varvid nämnda bälgformade del (ll; 18) står med sin ena ände i förbindelse med det inre av behållaren i övrigt och har sin andra, tillslutna ände fritt rörlig och kopplad till ett i nämnda strömningskanal (9) för den nedkylda gas- strömmen anordnat och i beroende av den bälgformade delen (ll; 18) axiella längd inställbart ventilorgan (l2; l9; 21) för' gradvis strypning av strömningskanalen (9).

5. Kylsystem enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att behållaren (3) har en rörliknande, spiralformigt vriden del (20) med elastiskt deformerbara väggar och väsentligt mindre volym än den övriga delen av behållaren, vars väggar är väsentligen styva och odeformerbara, varvid nämnda spiralvridna del (20) står med sin ena ände i förbindelse med det inre av behållaren i övrigt och har sin andra, tillslutna ände fritt rörlig och kopplad till ett i nämnda strömningskanal (9) för den nedkylda gasströmmen anordnat och i beroende av den spiral- vridna delens (20) kompression respektive expansion inställbart ventilorgan (Zl) för gradvis strypning av strömningskanalen (9).

6. Kylsystem enligt krav 4 eller 5, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda bälgformade del (ll; 18) eller spiralformade del (20) av behållaren (3) är så placerad att den utsättes för den nedkylda gasströmmens kylande verkan i mindre utsträck- ning än behållaren i övrigt.

7. Kylsystem enligt något av kraven 4 - 6, k ä n_n e - t e c k n a t av att det till den bälgformade eller spiral- formade delen (ll; 18; 20) kopplade ventilorganet (l2; 19; 21) är anordnat att väsentligen helt stänga strömningskanalen (9) för den nedkylda gasströmmen, innan den i nämnda del av be- hållaren (3) förefintliga delen av ämnet hinner stelna. x (av 465 841 ll

8. Kylsystem enligt något av kraven l - 7, t e c k n a t av att det innefattar fläktorgan (2) anordnade att driva gasströmmen förbi förångaren (1) och genom nämnda k ä n n e - strömningskanal (5; 9).

9. Kylsystem enligt något av kraven 1 - 8, k ä n n e - t e c k n a t av att det innefattar organ (8) anordnade att avkänna tryckfallet mellan nämnda strömningskanals (5) inlopp och utlopp över strypstället i densamma och att avbryta kompressorns (K) funktion, då nämnda tryckfall överstiger ett förutbestämt värde.

10. Kylsystem enligt något av kraven 1 - 9, k ä n n e - t e c k n a t av att nämnda ämne är sådant att det uppvisar en volymökning vid övergång till fast tillstånd.

11. Kylsystem enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a t fav att nämnda ämne huvudsakligen utgöres av vatten.

12. Kylsystem enligt något av kraven l - ll, k ä n n e - t e c k n a t av att nämnda ämne är sådant att det stelnar under bildande av en sörja av fasta partiklar i en vätskefas.

13. Kylsystem enligt något av kraven l - 12, k ä n n e - t e c k n a t av att det innefattar ett flertal behållare (3) anordnade att med sina ena sidor bilda begränsningsvägg hos ett eller flera separata kylda utrymmen och att med sina andra sidor bilda begränsningsvägg hos ett mot antalet behållare svarande_antal, med avseende på den nedkylda gasströmmen parallellkopplade strömningskanaler (5; 9).