Холодильный аппарат
Холодильный аппарат с охлаждаемым внутренним пространством имеет циркуляционный контур охлаждения для хладагента. Циркуляционный контур охлаждения имеет теплообменник, который расположен в охлаждаемом внутреннем пространстве, компрессор для хладагента и конденсатор, которые находятся за пределами внутреннего пространства. В качестве теплового аккумулятора, контактирующего с конденсатором, предусмотрена емкость, которая содержит заполненный жидкостью пластиковый пакет, а на верхней стороне емкости расположено устройство для отвода тепла из теплового аккумулятора в окружающий воздух. Использование данного изобретения позволяет уменьшить объем конденсатора, в результате чего увеличивается объем охлаждаемого внутреннего пространства. 7 з.п. ф-лы, 6 ил.
Область техники
Изобретение относится к холодильному аппарату согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
Уровень техники
Для охлаждения внутреннего пространства холодильного аппарата обычно предусмотрен циркуляционный контур охлаждения (охлаждающий контур), в котором циркулирует хладагент. В циркуляционном контуре охлаждения имеется конденсатор, расположенный с наружной стороны холодильного аппарата, благодаря которому тепло, воспринимаемое хладагентом во внутреннем пространстве, отдается в окружающий воздух. Для обеспечения необходимого теплообмена конденсатор должен иметь определенные размеры, что достигается за счет размера охлаждаемого внутреннего пространства.
Конденсатор в принципе устроен так, что количество тепла, выделяющегося во время эксплуатации компрессора, должно также и отводиться за это время эксплуатации. Когда компрессор не работает, тепло практически не вырабатывается. Следовательно, в такие моменты не требуется и передачи тепла от конденсатора в окружающий воздух. Поэтому конденсатор приходится конструировать таким образом, что количество тепла, которое необходимо отвести, должно выводиться в окружающий воздух исключительно в тот период, когда компрессор работает.
Уже предпринимались также попытки, сохраняя малый размер конденсатора, повысить его производительность при помощи вентилятора. Но так как в этом случае приходится во время работы компрессора включать еще и вентилятор, то возникает шум такой громкости, которая мешает.
Раскрытие изобретения
В основе изобретения лежит задача сконструировать конденсатор таким образом, что появляется возможность уменьшить его объем и в результате этого более эффективно использовать имеющееся пространство, увеличивая объем охлаждаемого внутреннего пространства.
Задача решена согласно изобретению холодильным аппаратом с признаками по пункту 1 формулы изобретения. Благодаря тепловому аккумулятору удается во время работы компрессора отвести от хладагента тепла больше, чем конденсатор отдает в окружающий воздух. Это тепло временно накапливается в тепловом аккумуляторе. В то время, когда компрессор не работает и тепло от конденсатора в обычном случае не отдается в окружающий воздух, в данном случае тепло, накопленное до этого в тепловом аккумуляторе, снова отдается наружу. Благодаря этому конденсатор отдает тепло на протяжении значительно большего промежутка времени. Следовательно, имеется возможность выполнить конденсатор меньшим по размеру, а имеющееся пространство использовать с большей пользой.
Для того чтобы более эффективно отводить накопленное в тепловом аккумуляторе тепло в окружающий воздух, предусмотрено устройство, которое, в частности, позволяет увеличить излучающую поверхность. В специальном варианте исполнения изобретения широкая металлическая лента уложена петлями в форме меандра, и образованный таким способом пакет петель соединен с тепловым аккумулятором. Соединение должно быть выполнено так, чтобы обеспечивалась хорошая теплопередача между тепловым аккумулятором и металлической лентой.
Для дальнейшего повышения производительности процесса теплоотдачи имеется возможность дополнительно предусмотреть вентилятор. Этот вентилятор следует расположить так, чтобы поток воздуха направлялся сквозь полости, образуемые пакетом из петель. Благодаря этому проводимым воздухом обдувается большая площадь поверхности металлической ленты, и отдается большое количество тепла.
Время работы вентилятора предпочтительно не ограничивается временем работы компрессора. Поскольку временно накопленное тепло отводится также при выключенном состоянии компрессора, имеет смысл эксплуатировать вентилятор и в эти промежутки времени. Вентилятор необходимо выключать только тогда, когда тепловой аккумулятор охладился ниже определенной температуры, а компрессор все еще не включен. Если эта пороговая температура теплового аккумулятора не достигается, вентилятор работает постоянно. Так как вентилятор выводит тепло не только во время работы компрессора, но и использует для отвода тепла время нахождения компрессора в выключенном режиме, вентилятору не требуется очень высокая мощность. Вентилятор с необходимой в данном случае мощностью не производит сильного шума и, следовательно, не воспринимается как мешающий.
Согласно изобретению тепловой аккумулятор включает в себя емкость, наполненную жидкостью. Такая емкость удобна для производства и для придания ей той формы, при которой она оптимально использует имеющееся пространство.
Чтобы не сталкиваться с требованиями к плотности емкости, жидкость помещена в пластиковый пакет. К форме пластикового пакета тоже не предъявляются высокие требования, так как наполненный жидкостью пластиковый пакет очень хорошо принимает форму емкости.
Следует использовать жидкость с высокой теплоемкостью, однако не требующую высоких затрат. Вода отвечает этим требованиям и поэтому лучше всего подходит для этой цели.
Краткий комментарий к чертежам
Дальнейшие детали и преимущества изобретения следуют из зависимых пунктов формулы изобретения в сочетании с описанием одного из вариантов исполнения, который подробно разъясняется на основе чертежей.
На них показано:
фигура 1 - схематичное изображение циркуляционного контура охлаждения холодильного аппарата,
фигура 2а - разнесенное изображение конденсатора холодильного аппарата согласно изобретению,
фигура 2b - конденсатор из фигуры 2а в смонтированном положении.
Осуществление изобретения
На фиг.1 схематически изображен циркуляционный контур охлаждения холодильного аппарата. Циркуляционный контур охлаждения состоит из компрессора 1 и конденсатора 9, которые находятся за пределами охлаждаемого внутреннего пространства 6 холодильного аппарата, дросселя 3, расположенного на границе с охлаждаемым внутренним пространством 6, а также испарителя 4 с термостатом 5, которые расположены во внутреннем охлажденном пространстве 6. Конденсаторы, которые отводят тепло газообразного хладагента (7) в окружающий воздух и при этом конденсируют хладагент, обычно сформированы из змеевиков конденсаторов. Циркуляционный контур охлаждения представляет собой замкнутый контур, заполненный хладагентом. В компрессоре 1 газообразный хладагент 7 подвергается сжатию и в результате процесса компрессии нагревается. В конденсаторе 9 тепло отбирается от газообразного хладагента 7 и отдается в окружающий воздух. При этом хладагент конденсируется. Включенный перед испарителем 4 дроссель 3 обеспечивает поддержание в подводящей части циркуляционного контура более высокого давления, чем в отводящей. В результате этого на дросселе 3 жидкий хладагент 2 разрежается, изменяет свое агрегатное состояние с жидкого на газообразное и при этом сильно охлаждается. Таким образом, испаритель 4 отводит из внутреннего пространства 6 тепло и при этом нагревает хладагент 7. Газообразный хладагент 7 попадает к компрессору 1, и кругооборот начинается снова. Величина теплоотвода через испаритель 4 определяется термостатом 5, который регулирует продолжительность включения компрессора 1 и паузы между его включениями.
На фиг.2а показан новый конденсатор со змеевиками 9 конденсатора, которые закреплены с наружной стороны емкости 8, с пластиковым пакетом 11, заполненным теплоаккумулирующей средой 10, с радиатором 12, включающим в себя петли 13 радиатора и полости 14, а также с вентилятором 15 и его соплом 16. Емкость 8, изображенная на этой фигуре в виде прямоугольного ящика, приспосабливается к монтажным условиям в рамках холодильного аппарата и поэтому варьируема по форме.
Вдоль наружной стороны емкости 8 проведены змеевики 9 конденсатора, которые жестко соединены с емкостью 8. Соединение обеспечивает хорошую теплопередачу между змеевиками 9 конденсатора и емкостью 8. Материалы, используемые для емкости 8 и змеевиков 9 конденсатора, также обладают хорошей теплопроводностью. В змеевиках 9 конденсатора хладагент сжижается.
В емкость 8 помещается пластиковый пакет 11, заполненный жидкой теплоаккумулирующей средой 10. Особенность такого решения состоит в том, что благодаря использованию пластикового пакета 11 не предъявляются требования к герметичности емкости 8; более того, герметично плотный, заполненный теплоаккумулирующей средой 10 пластиковый пакет 11 в состоянии принять почти любую внутреннюю форму емкости 8 и контактировать с внутренней стороной емкости 8 на большой площади.
На верхней стороне емкости 8 расположен радиатор 12 с петлями 13 радиатора. Радиатор 12 жестко соединен с емкостью 8 (см. фиг.2b) и тоже состоит из материала с хорошей теплопроводностью. Радиатор 12 в показанном здесь исполнении представляет собой широкую металлическую ленту, которая согнута в форме меандра таким образом, что отдельные петли 13 радиатора касаются друг друга. Возможны также другие варианты исполнения, будь то соты или секции-ребра.
Сопло 16 расположено с напорной стороны вентилятора 15, оно присоединяется с помощью фланца к одной из торцевых сторон радиатора 12 и перекрывает своей выходной площадью торцевую сторону радиатора 12. Форма исполнения вентилятора 15 - предпочтительно радиальный или тангенциальный вентилятор, чтобы, с одной стороны, издаваемый им шум оставался несильным и, с другой стороны, он производил поток воздуха, максимально равномерный по всей ширине радиатора 12. Именно благодаря такой конструкции вентилятора исключается «мертвая зона», избежать которой при использовании осевого вентилятора можно только ценой немалых усилий. Поток воздуха направляется через полости 14, образованные петлями 13 радиатора, и отводит большое количество тепла.
Нагретый в результате компрессии газообразный хладагент 7 передает свое тепло имеющим хорошую теплопроводность змеевикам 9 конденсатора. В свою очередь, змеевики 9 конденсатора одну часть тепла передают в окружающий воздух, а другую часть - в емкость 8. Поскольку емкость 8 также состоит из материала, имеющего хорошую теплопроводность, она передает тепло теплоаккумулирующей среде 10, которая находится в пластиковом пакете 11. Этот пластиковый пакет 11 с теплоаккумулирующей средой 10 расположен во внутреннем пространстве, образованном емкостью 8, и имеет контакт с ее внутренними стенками на большой площади. Змеевики 9 конденсатора имеют такие размеры, что за периоды работы компрессора 1 они способны отводить излишнее тепло в окружающий воздух и в теплоаккумулирующую среду 10.
Чтобы тепло, накопленное в теплоаккумулирующей среде 10, также отдать в окружающий воздух как можно быстрее, на верхней стороне емкости 8 предусмотрен радиатор 12. В образованных петлями 13 радиатора полостях 14 радиатора 12 под действием вентилятора 15 возникает принудительная конвекция, которая способна отвести от радиатора 12 большое количество тепла.
Благодаря применению теплоаккумулирующей среды 10 становятся возможными временное накопление производимого компрессором 1 тепла и его отдача, даже при выключенном компрессоре 1, в окружающий воздух. Поэтому в оптимальном варианте вентилятор работает как при включенном, так и при выключенном компрессоре. Таким образом, теплоотдача происходит не только во время работы компрессора, и появляется возможность сконструировать новый конденсатор значительно меньшего, чем раньше, размера.
Теплоаккумулирующая среда 10 должна обладать высокой теплоемкостью, но не должна требовать высоких затрат, чтобы расходы на производство нового конденсатора не были слишком велики. Вода превосходно отвечает этим требованиям.
Так как к емкости 8 не предъявляются требования относительно герметичности, то и для ее производства не требуется сложный технологический процесс. Так, существует возможность в любое время адаптировать емкость 8 к условиям ее монтажа в холодильном аппарате. Поэтому потребность в пространстве, занимаемом новым конденсатором, в любом случае меньше, чем при прежних технических решениях.
Поскольку вентилятор 15 работает независимо от времени работы компрессора 1, то он не должен обладать особой мощностью. Поэтому можно применить недорогой вентилятор, который тем не менее работает очень тихо.
1. Холодильный аппарат с охлаждаемым внутренним пространством (6) и циркуляционным контуром охлаждения для хладагента (2, 7), причем циркуляционный контур охлаждения имеет теплообменник (4), расположенный в охлаждаемом внутреннем пространстве (6), компрессор (1) для хладагента (7) и конденсатор (9), находящиеся за пределами внутреннего пространства (6), отличающийся тем, что в качестве теплового аккумулятора (10), контактирующего с конденсатором (9), предусмотрена емкость (8), которая содержит заполненный жидкостью пластиковый пакет (11), а на верхней стороне емкости расположено устройство (12, 15) для отвода тепла из теплового аккумулятора (10) в окружающий воздух.
2. Холодильный аппарат по п.1, отличающийся тем, что конденсатор расположен на наружной стороне холодильного аппарата.
3. Холодильный аппарат по п.1 или 2, отличающийся тем, что в устройстве (12, 15) для отвода тепла имеется металлическая лента (13, 14), уложенная петлями в форме меандра.
4. Холодильный аппарат по п.1 или 2, отличающийся тем, что в устройстве (12, 15) для отвода тепла имеется вентилятор (15).
5. Холодильный аппарат по п.4, отличающийся тем, что вентилятор (15) расположен таким образом, что поток воздуха подается сквозь петли металлической ленты (13, 14).
6. Холодильный аппарат по п.4, отличающийся тем, что вентилятор (15) эксплуатируется также в те периоды, в которые компрессор (1) находится в выключенном состоянии.
7. Холодильный аппарат по п.5, отличающийся тем, что вентилятор (15) эксплуатируется также в те периоды, в которые компрессор (1) находится в выключенном состоянии.
8. Холодильный аппарат по п.1, отличающийся тем, что жидкость представляет собой воду.
