Холодильная машина и способ эксплуатации для нее


 


Владельцы патента RU 2459159:

БСХ БОШ УНД СИМЕНС ХАУСГЕРЕТЕ ГМБХ (DE)

Изобретение относится к холодильному аппарату с холодильной машиной и способу его эксплуатации. Холодильная машина выполнена с компрессором (1), конденсатором (2) и испарителем (5), соединенными в холодильный контур. На пути хладагента от конденсатора (2) к испарителю (5) встроен запорный вентиль (3). Контроллер (6) закрывает запорный вентиль (3) при отключенном компрессоре (1) и открывает запорный вентиль (3) при включенном компрессоре (1). Холодильный аппарат является бытовым холодильным аппаратом. Контроллер (6) настроен так, чтобы можно было как открывать, так и не открывать запорный вентиль (3) при отключенном компрессоре (1). Компрессор (1) работает с перерывами и при отключении компрессора (1) запорный вентиль (3) закрывают, а при включении компрессора (1) запорный вентиль (3) открывают. Для оттаивания испарителя (5) запорный вентиль (3) при отключенном компрессоре (1) как минимум временно открывают. Изобретение направлено на повышение кпд холодильной машины. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Область техники

Предлагаемое изобретение относится к холодильной машине, в частности бытовому холодильному аппарату, а также способу эксплуатации для такой холодильной машины.

Уровень техники

Холодильная машина обычно состоит из компрессора, конденсатора и испарителя, которые соединены в холодильный контур. От компрессора сжатый и при этом нагретый хладагент направляется к конденсатору, в котором он отдает теплоту в теплый резервуар и одновременно конденсируется, после чего хладагент направляется к испарителю, в котором благодаря расширению он охлаждается настолько, что становится способным отбирать теплоту из холодного резервуара. Испарившийся в результате этого хладагент возвращается на компрессор.

В большинстве случаев применения холодильной машины, в частности в бытовых холодильных аппаратах, компрессор работает с перерывами, то есть имеется рабочая фаза компрессора и фаза покоя компрессора. В то время как в рабочей фазе компрессор поддерживает неизменно высокое давление хладагента в конденсаторе и низкое давление хладагента в испарителе, при отключении компрессора разность давлений между конденсатором и испарителем выравнивается. Падение давления в конденсаторе приводит к адиабатическому охлаждению, так что содержащаяся в хладагенте термическая энергия более не может отдаваться в теплый резервуар. И наоборот, повышение давления в испарителе приводит к нежелательному повышению температуры в испарителе и, тем самым, в охлаждаемой испарителем полости.

Чтобы свести к минимуму потери энергии, связанные с каждым выключением компрессора, само собой напрашивается удлинение рабочей фазы и фазы покоя до максимально возможных значений. Однако длительная рабочая фаза и длительная фаза покоя обуславливают очень сильные колебания температуры в резервуарах. Если, например, холодный резервуар представляет собой полость холодильника для хранения продуктов, то сильные колебания температуры могут привести к тому, что охлаждаемые продукты иногда будут охлаждаться недостаточно, следствием чего будет уменьшение срока их годности, или же охлаждаемые продукты будут испорчены вследствие переохлаждения. В случае морозильника не приходится ожидать порчи замораживаемых продуктов вследствие опускания температуры на несколько градусов ниже температуры длительного хранения, однако такая, иногда нежелательно низкая температура хранения приводит к усиленному притоку тепла снаружи в полость для хранения и к не экономичному режиму работы.

Сущность изобретения

Поэтому задачей изобретения является разработка иной концепции, позволяющей повысить коэффициент полезного действия холодильной машины, работающей с перерывами.

Задача решается за счет того, что в холодильной машине с компрессором, конденсатором и испарителем, соединенными в холодильный контур, на пути хладагента от конденсатора к испарителю встраивается запорный вентиль. За счет того, что этот вентиль закрывается каждый раз при отключении компрессора, в фазе покоя компрессора можно поддерживать высокое давление в конденсаторе. За счет того, что запорный вентиль открывается при запуске компрессора, в испарителе сразу же оказывается расширившийся благодаря высокой разности давлений и, соответственно, холодный хладагент. Таким образом, отпадает необходимость в фазе предварительного прогона компрессора, которая обычно нужна для достижения необходимой для охлаждения разности давлений между конденсатором и испарителем.

Контроллер, управляющий закрытием запорного вентиля при отключенном компрессоре и открытием запорного вентиля при включенном компрессоре, рациональным образом является составной частью холодильной машины.

Контроллер предпочтительно настраивается таким образом, чтобы можно было по желанию открывать или не открывать запорный вентиль при отключенном компрессоре. Открытие дроссельного вентиля при отключенном компрессоре имеет смысл, в частности, при оттаивании испарителя, так как в этом случае желателен приток в испаритель расширенного за счет незначительной разности давлений и, соответственно, теплого хладагента, позволяющего ускорить оттаивание.

Для еще большего ускорения оттаивания к испарителю может быть подсоединен электрический нагревательный элемент.

Кроме того, для определения необходимости оттаивания контроллер может быть соединен с размещенным на испарителе датчиком обледенения и/или реле времени.

Далее задача решается способом эксплуатации холодильной машины вышеописанного типа, при котором компрессор работает с перерывами, а при отключении компрессора запорный вентиль закрывается или при включении компрессора запорный вентиль открывается.

Оттаивание может производиться периодически с помощью реле времени или оно может производиться по достижении критического обледенения испарителя.

Краткое описание чертежей

Прочие признаки и преимущества изобретения следуют из приведенного ниже описания примера исполнения изобретения на основании прилагаемой фигуры.

На фигуре 1 показана структурная схема холодильной машины согласно изобретению.

Осуществление изобретения

Холодильный контур холодильной машины последовательно проходит от компрессора 1 через конденсатор 2, запорный вентиль 3, дроссель 4 и испаритель 5 обратно к компрессору 1. Могут использоваться любые известные конструкции испарителя 5, например намоточный, проволочно-трубный и т.д. На фигуре схематически показан листотрубный испаритель с расположенным на металлической пластине меандрообразным трубопроводом, в котором дроссель 4 в виде капиллярной трубки встроен в пластину.

Холодильная машина является частью бытового холодильного аппарата, конструкция которого уже известна и потому не показана здесь. Электронный контроллер 6 управляет работой компрессора 1 и состоянием (открыт/закрыт) запорного вентиля 3 с помощью температурного датчика 7, установленного в охлаждаемой испарителем 5 полости холодильного аппарата, предназначенной для хранения продуктов, а также установленного на самом испарителе датчика обледенения 8. Когда компрессор 1 отключен, контроллер 6 сравнивает температуру, измеренную температурным датчиком 7, с установленным верхним предельным значением, и если обнаруживает превышение предельного значения, то запускает компрессор 1 и открывает запорный вентиль 3. Хладагент, находящийся под высоким давлением, накопленный еще со времени предыдущей рабочей фазы компрессора 1 в конденсаторе 2, направляется через дроссель 4 в испаритель 5, при этом он расширяется и охлаждается. Таким образом, охлаждающая способность испарителя 5 восстанавливается после включения компрессора 1 практически без задержки.

В зависимости от условий пуска компрессора 1 время пуска компрессора и время открытия запорного вентиля 3 могут быть незначительно сдвинуты относительно друг друга, причем временной сдвиг выбирается таким образом, чтобы свести к минимуму колебание давления в конденсаторе 2, обусловленное запуском компрессора и открытием вентиля.

При работающем компрессоре 1 контроллер 6 сравнивает температуру, измеренную температурным датчиком 7, с нижним предельным значением, и если обнаруживает опускание температуры ниже этого нижнего значения, снова отключает компрессор 1. В этот момент проверяется, показывает ли датчик обледенения 8 критическое обледенение испарителя 5, требующее оттаивания. Если это не так, то контроллер 6 одновременно с отключением компрессора 1 закрывает запорный вентиль 3, чтобы сохранить избыточное давление в конденсаторе 2 в последующей фазе покоя компрессора 1.

Если обнаружена необходимость оттаивания, что обычно может происходить с интервалом в несколько дней, то запорный вентиль 3 остается открытым, и происходит выравнивание давлений между конденсатором 2 и испарителем 5. Во-первых, связанное с этим повышение давления в испарителе 5 обуславливает адиабатический нагрев уже содержащегося в испарителе 5 хладагента. Во-вторых, происходит прогрессирующее ослабление охлаждения хладагента, поступающего через дроссель 4 в ходе выравнивания давлений, за счет уменьшающейся разности давлений. Таким образом, к концу процесса выравнивания давлений в верхнюю область испарителя 5 попадает все более теплый хладагент, в результате испаритель 5 нагревается. Дополнительное тепло, необходимое для оттаивания испарителя 5, поставляется электрическим нагревательным элементом 9, который также управляется контроллером 6.

Для максимального повышения отдачи тепла хладагента в испаритель 5 при оттаивании можно предусмотреть дискретное открывание запорного вентиля 3 во время процесса оттаивания. Это удлиняет процесс выравнивания давлений, и хладагент, который во время выравнивания давлений расширяется в конденсаторе 2 и при этом охлаждается, получает возможность снова самостоятельно нагреться в конденсаторе 2, чтобы на позднем этапе выравнивания давлений поступить в испаритель 5 с более высокой температурой.

Согласно альтернативному варианту непосредственный контроль обледенения испарителя 5 посредством датчика обледенения 8 может быть заменен косвенной оценкой обледенения, например, за счет соединения контроллера 6 с реле времени (не показано на фигуре), чтобы по истечении заданного промежутка времени, за который обычно образуется требующий оттаивания слой льда, запустить процесс оттаивания.

С помощью разнообразных мер можно улучшить оценку обледенения контроллером 6. Так, например, контроллер 6 может быть соединен с дверным выключателем освещения, который предусмотрен в большинстве бытовых холодильных аппаратов для включения и отключения освещения внутренней полости, чтобы на основании количества и/или продолжительности открытий дверки оценить объем влаги, попавший в аппарат через открытую дверку. Для повышения точности такой оценки может быть предусмотрен датчик наружной температуры, позволяющий оценить влажность наружного воздуха.

1. Холодильный аппарат с холодильной машиной с компрессором (1), конденсатором (2) и испарителем (5), соединенными в холодильный контур, содержащий запорный вентиль (3), встроенный на пути хладагента от конденсатора (2) к испарителю (5), и контроллер (6), закрывающий запорный вентиль (3) при отключенном компрессоре (1) и открывающий запорный вентиль (3) при включенном компрессоре (1), отличающийся тем, что холодильный аппарат является бытовым холодильным аппаратом и что контроллер (6) настроен так, чтобы можно было как открывать, так и не открывать запорный вентиль (3) при отключенном компрессоре (1).

2. Холодильный аппарат по п.1, отличающийся тем, что контроллер (6) соединен с размещенным на испарителе (5) датчиком обледенения (8) и/или реле времени.

3. Холодильный аппарат по п.1 или 2, отличающийся тем, что к испарителю (5) подсоединен электрический нагревательный элемент (9).

4. Холодильный аппарат по п.1 или 2, отличающийся тем, что на пути хладагента от запорного вентиля (3) к испарителю (5) расположен дроссель (4).

5. Способ эксплуатации холодильного аппарата по п.1, причем компрессор (1) работает с перерывами и при отключении компрессора (1) запорный вентиль (3) закрывают, а при включении компрессора (1) запорный вентиль (3) открывают, отличающийся тем, что для оттаивания испарителя (5) запорный вентиль (3) при отключенном компрессоре (1) как минимум временно открывают.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что оттаивание выполняют периодически.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что контролируют обледенение испарителя (5), и выполняют оттаивание, когда обнаруживают критическое обледенение испарителя (5).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к холодильному и/или морозильному блоку, содержащему магнитный холодильник, холодный теплообменник для охлаждения охлаждаемого и/или замораживаемого пространства блока и средства управления.

Изобретение относится к способу и устройству для оттаивания теплообменника (испарителя) в холодильной или теплонасосной системе, содержащей помимо первого теплообменника (испарителя), по меньшей мере, компрессор, второй теплообменник (устройство отвода тепла) и расширительное устройство, соединенные трубопроводами в рабочей взаимосвязи и образующие единый замкнутый контур.

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к воздухоохладителям холодильных машин и установок, и может быть использовано в теплообменных аппаратах нефтехимической промышленности.

Изобретение относится к устройству охлаждения абсорбцией для кондиционирования в автомобиле. .

Изобретение относится к холодильной технике. .

Изобретение относится к системе охлаждения. .

Изобретение относится к холодильной технике. .

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано для охлаждения тепловыделяющих элементов компьютера. .

Изобретение относится к холодильной технике. .

Изобретение относится к охлаждающему устройству. .

Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано в 2- или 3-камерных холодильниках. .

Настоящее изобретение относится к вентилю, содержащему входной патрубок, в который поступает текучая среда и по меньшей мере два выходных патрубка, каждый из которых соединен по текучей среде с путем потока, причем указанные по меньшей мере два пути потока расположены по текучей среде параллельно, причем каждый выходной патрубок подает текучую среду в один из путей потока. Также вентиль содержит первую вентильную часть (1), в которой выполнено по меньшей мере два проточных канала (2), причем каждый проточный канал (2) соединен по текучей среде с одним из указанных выходных патрубков, и вторую вентильную часть (3), в которой выполнен по меньшей мере один основной проточный канал (4) и по меньшей мере один второстепенный проточный канал (5, 6, 7). Основной проточный канал или каналы (4) и второстепенный проточный канал или каналы (5, 6, 7) соединены по текучей среде с указанным входным патрубком, причем первая вентильная часть (1) и вторая вентильная часть (3) установлены с возможностью движения относительно друг друга так, что взаимное положение первой (1) и второй (3) вентильных частей определяет поток текучей среды между входным патрубком и каждым из выходных патрубков через проточные каналы (2, 4, 5, 6, 7) первой вентильной части (1) и второй вентильной части (3). Каждый основной проточный канал (4) задает расход текучей среды, существенно превышающий расход текучей среды, задаваемый каждым из второстепенных проточных каналов (5, 6, 7), так что, если основной проточный канал второй вентильной части соединен по текучей среде с данным проточным каналом первой вентильной части, то основная часть текучей среды, поступившей через входной патрубок, попадет в тот путь потока, который соединен по текучей среде с данным проточным каналом, а если второстепенный проточный канал второй вентильной части соединен по текучей среде с данным проточным каналом первой вентильной части, то меньшая часть текучей среды, поступившей через входной патрубок, попадет в тот путь потока, который соединен по текучей среде с данным проточным каналом. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 18 ил.

Изобретение относится к холодильной технике, конкретно к способам оттаивания воздухоохладителей холодильных установок от инея в холодильных камерах и предназначено для использования в различных системах холодоснабжения промышленного и коммерческого назначения

Изобретение относится к испарительно-компрессионной холодильной установке. Установка содержит компрессор, конденсатор, впускной коллектор, жидкостный коллектор и множество испарителей. Каждый испаритель имеет соответствующее расширительное или иное подающее хладагент устройство, с помощью которого хладагент протекает из конденсатора через впускной коллектор к соответствующему испарителю, когда компрессор осуществляет рециркуляцию хладагента через конденсатор и с помощью впускного и жидкостного коллекторов через соответствующий конденсатор в холодильном цикле. Имеется множество размораживающих ресиверов, каждый из которых связан с соответствующим теплоаккумулирующим блоком и с соответствующим одним из испарителей таким образом, что перед тем, как пройти через соответствующее расширительное или иное подающее хладагент устройство во время охлаждающего цикла, хладагент протекает от конденсатора через жидкостный коллектор и соответствующий размораживающий ресивер. Теплоаккумулирующий блок представляет собой материал с обратимыми фазами, установленный в таком теплообменном контакте с хладагентом, протекающим через соответствующий размораживающий ресивер, что материал с обратимыми фазами расплавляется, когда он отбирает тепло из хладагента в охлаждающем цикле. Каждый испаритель имеет клапанное устройство, которое установлено, чтобы изолировать соответствующий испаритель и размораживающий ресивер от впускного и жидкостного коллекторов в цикле размораживания соответствующего испарителя, а также чтобы соединять соответствующий испаритель с соответствующим размораживающим ресивером для образования контура размораживания, в котором хладагент из соответствующего размораживающего ресивера передает накопленную тепловую энергию от материала с обратимыми фазами в соответствующем теплоаккумулирующем блоке соответствующему испарителю. Изобретение предоставляет систему размораживания, которая обеспечивает быстрое и энергетически эффективное размораживание испарителя. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх