Chłodziarka do godpodarstwa domowego

RZECZPOSPOLITA
POLSKA
(12)
OPIS PATENTOWY
(19)
PL
(21) Numer zgłoszenia: 369203
(22) Data zgłoszenia: 05.12.2002
(86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego:
200421
(13) B1
(11)
(51) Int.Cl.
F25B 5/04 (2006.01)
F25D 11/02 (2006.01)
05.12.2002, PCT/EP02/13816
Urząd Patentowy
Rzeczypospolitej Polskiej
(87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:
26.06.2003, WO03/052331
PCT Gazette nr 26/03
Chłodziarka
(54)
(73) Uprawniony z patentu:
(30) Pierwszeństwo:
19.12.2001,DE,10162500.6
(43) Zgłoszenie ogłoszono:
18.04.2005 BUP 08/05
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
30.01.2009 WUP 01/09
PL 200421 B1
(57)
Chłodziarka dla urządzenia chłodniczego,
w szczególności urządzenia chłodniczego do
gospodarstwa domowego posiada zespół
chłodniczy ze sprężarką (24), skraplaczem (25),
rozdzielaczem (34) do selektywnego kierowania strumienia czynnika chłodniczego przez
komorę zbiorczą (28) czynnika chłodniczego
od wlotu do jej pierwszego wylotu (30) lub
przez przewód upustowy (33) z ominięciem
pierwszego wylotu (30) i co najmniej jeden
parownik (21, 22, 23). Między wlotem i pierwszym wylotem (30) komory zbiorczej (28)
czynnika chłodzącego jest umieszczone sito
główne (31) do wychwytywania zanieczyszczeń strumienia czynnika chłodniczego.
BSH BOSCH UND SIEMENS HAUSGERÄTE
GMBH,München,DE
(72) Twórca(y) wynalazku:
Wolfgang Nuiding,Giengen,DE
(74) Pełnomocnik:
Dziarnowska Monika, POLSERVICE,
Kancelaria Rzeczników Patentowych Sp. z o.o.
2
PL 200 421 B1
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest chłodziarka z zespołem chłodniczym zawierającym sprężarkę,
skraplacz, rozdzielacz do selektywnego kierowania strumienia czynnika chłodniczego przez komorę
zbiorczą czynnika chłodniczego od wlotu do jej pierwszego wylotu lub przez przewód upustowy z ominięciem pierwszego wylotu i co najmniej jeden parownik.
Jest to chłodziarka, w której komora zbiorcza czynnika chłodniczego jest umieszczona po stronie wysokiego ciśnienia a zespół chłodniczy, nadaje się w szczególności do chłodziarek stosowanych
w gospodarstwie domowym.
Tego rodzaju chłodziarka oraz taki zespół chłodniczy są znane na przykład z europejskiego opisu patentowego nr EP 0 703 421 B1. W tej znanej chłodziarce, pomiędzy skraplaczem i połączonymi
szeregowo parownikami jest umieszczony rozdzielacz magnetyczny dwudrogowy trójpołożeniowy,
który w zależności od wyboru umożliwia doprowadzenie napływającego ze skraplacza czynnika
chłodniczego do parowników bezpośrednio lub przez komorę zbiorczą czynnika chłodniczego. Czynnik chłodniczy napływający ze skraplacza, który przepływa przez rozdzielacz magnetyczny znajduje
się częściowo w stanie gazowym, częściowo zaś w stanie ciekłym. Gdy przepływa on przez komorę
zbiorczą czynnika chłodniczego, stosunek postaci gazowej do postaci ciekłej odpowiada stosunkowi
na wylocie skraplacza i cały czynnik chłodniczy znajdujący się w chłodziarce cyrkuluje w parownikach.
Przy bezpośrednim doprowadzeniu czynnika chłodniczego z rozdzielacza do parowników z ominięciem komory zbiorczej czynnika chłodniczego, w komorze zbiorczej czynnika chłodniczego występuje
niższa temperatura, która powoduje w niej kondensację czynnika chłodniczego. Jest on odbierany
z obiegu czynnika chłodniczego, który zatem pracuje w pewnym stanie niewypełnienia. Jeśli przy
przepływie przez komorę zbiorczą czynnika chłodniczego nie wystarcza ciekłego czynnika chłodniczego do chłodzenia szeregu parowników w kierunku aż do końca, to w tym stanie niewypełnienia parownik na końcu szeregu nie jest chłodzony. Tak więc w zależności od położenia rozdzielacza może on
przełączać funkcjonowanie pomiędzy chłodzeniem wszystkich półek urządzenia chłodniczego i selektywnym chłodzeniem poszczególnych półek.
Zbiornik osuszacza umieszczony między skraplaczem i wlotem rozdzielacza magnetycznego
służy do tego, żeby absorbować z ciekłego czynnika chłodniczego zawartość wody resztkowej, która
powstaje przy napełnianiu obiegu czynnika chłodniczego. Taki zbiornik osuszacza zwykle zawiera
także gęste sito, które ma na celu, utrzymać na miejscu substancję osuszacza używaną w jego zbiorniku, która także służy do tego, aby cząsteczki zanieczyszczeń lub pozostałości czynnika ciekłego,
które pochodzą z montażu obiegu czynnika chłodniczego, zostały wychwycone ze strumienia czynnika
chłodniczego, bowiem w przeciwnym wypadku mogłyby się dostać do rozdzielacza magnetycznego
i zakłócić jego zdolność do sprawnego funkcjonowania.
Tak więc jakkolwiek zbiornik osuszacza pełni ważną rolę tylko we wczesnej fazie okresu użytkowania chłodziarki, to zwiększą on opór przepływu w obiegu czynnika chłodniczego podczas całego
okresu użytkowania.
Celem wynalazku jest udoskonalenie chłodziarki znanej z europejskiego opisu zgłoszeniowego
nr EP 0 703 421 B1 w ten sposób, aby uzyskać skuteczną ochronę rozdzielacza magnetycznego
przed zanieczyszczeniami, przy możliwie małym udziale zbiornika osuszacza w całkowitym oporze
przepływu obiegu czynnika chłodniczego.
Chłodziarka z zespołem chłodniczym zawierającym sprężarkę, skraplacz, rozdzielacz do selektywnego kierowania strumienia czynnika chłodniczego przez komorę zbiorczą czynnika chłodniczego
od wlotu do jej pierwszego wylotu lub przez przewód upustowy z ominięciem pierwszego wylotu i co
najmniej jeden parownik, charakteryzuje się według wynalazku tym, że pomiędzy wlotem i pierwszym
wylotem komory zbiorczej czynnika chłodzącego ma umieszczone sito główne do wychwytywania
zanieczyszczeń strumienia czynnika chłodniczego.
Korzystnie, osuszacz włączony przed rozdzielaczem jest zaopatrzony w sito gęste do wychwytywania zanieczyszczeń strumienia czynnika chłodniczego.
Osuszacz może być włączony przed komorą zbiorczą czynnika chłodniczego, przy czym sito
główne ma drobniejsze oczka niż sito gęste.
Korzystnie, przewód upustowy rozciąga się od drugiego wylotu komory zbiorczej czynnika
chłodniczego umieszczonego w jej górnym obszarze, przy czym pierwszy wylot komory zbiorczej
czynnika chłodniczego jest umieszczony w jej dolnym obszarze a czynnik, chłodniczy, płynący od
wlotu do drugiego wylotu komory zbiorczej czynnika chłodniczego omija sito główne.
PL 200 421 B1
3
Rozdzielacz może być umieszczony z prądem w kierunku przepływu czynnika chłodniczego
przez komorę zbiorczą.
Korzystnie, chłodziarka posiada co najmniej jeden drugi parownik dołączony do pierwszego parownika, przy czym pojemność użytkowa komory zbiorczej czynnika chłodniczego jest tak zwymiarowana, że w stanie napełnionym komory zbiorczej ilość czynnika chłodniczego cyrkulującego w przewodzie upustowym przy osiągnięciu drugiego parownika jest już odparowana.
Sito główne według wynalazku przewidziane w komorze zbiorczej czynnika chłodniczego, w zależności od budowy całego obiegu czynnika chłodniczego chłodziarki może różnie oddziaływać.
Przede wszystkim sito główne w komorze zbiorczej czynnika chłodniczego, jeśli ma niezbędną drobność, umożliwia rezygnację z drobnego sita do wychwytywania zanieczyszczeń w osuszaczu i w ten
sposób powoduje zmniejszenie spadku ciśnienia w obiegu czynnika chłodniczego; aby wychwycić
wilgoć końcową i zanieczyszczenia, które pochodzą z montażu obiegu czynnika chłodniczego, wystarczy w fazie początkowej eksploatacji tak długo prowadzić czynnik chłodniczy przez komorę zbiorczą czynnika chłodniczego, aż zostaną z niego całkowicie wychwycone zanieczyszczenia i w osuszaczu całkowicie zostanie wychwycona wilgoć.
Jednak korzystne jest także zastosowanie dodatkowego gęstego sita w osuszaczu i włączenie
osuszacza przed rozdzielaczem. W ten sposób zanieczyszczenia o różnej wielkości cząsteczek mogą
być wychwytywane na dwóch różnych sitach o dostosowanej wielkości oczka, co powoduje zmniejszenie spadku ciśnienia w porównaniu z zastosowaniem pojedynczego sita, w którym nie może być
wyeliminowane niebezpieczeństwo zatkania cząsteczkami o różnej wielkości.
Jeżeli przewód upustowy wychodzi z drugiego wylotu umieszczonego w górnym obszarze komory zbiorczej czynnika chłodniczego a pierwszy wylot komory zbiorczej czynnika chłodniczego jest
umieszczony w jej dolnym obszarze, to umożliwia to, oddzielenie zanieczyszczeń w komorze zbiorczej
czynnika chłodniczego, które mają być odfiltrowane tylko zgodnie z ich ciężarem, bez konieczności
przechodzenia czynnika chłodniczego przez sito główne. Zanieczyszczenia, które są bardziej zawiesiste niż czynnik chłodniczy same opadają w komorze zbiorczej czynnika chłodniczego i osadzają się
na jej sicie głównym, także wtedy, gdy czynnik chłodniczy zasilający komorę zbiorczą ponownie ją
opuszcza przez jej drugi wylot, bez przechodzenia przez sito główne.
Przedmiot wynalazku, w postaci chłodziarki do stosowania w gospodarstwie domowym, jest
uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia perspektywiczny
widok urządzenia chłodniczego do gospodarstwa domowego z trzema strefami temperatur, które może być zaopatrzone w chłodziarkę według wynalazku i fig. 2 - schemat obiegu czynnika chłodniczego
według wynalazku i urządzeń elektronicznych przewidzianych do jego regulacji.
Na fig. 1 przedstawione jest urządzenie chłodnicze 10 do gospodarstwa domowego z komorą
zbiorczą 28 czynnika chłodniczego po stronie tłocznej. Urządzenie chłodnicze 10 ma na izolującej
cieplnie obudowie 11 osadzone troje drzwi 12 do 14, wychylnych wokół pionowych osi obrotu. Służą
one do zamykania, umieszczonych jedna na drugą, powstałych dzięki dwóm znajdującym się w odstępie ściankom rozdzielającym 15 i 16 i za ich pomocą oddzielonych od siebie termicznie półek 17 do 19, na
których panują różne temperatury przechowywania. Spośród półek 17 do 19, znajdująca się na górze
półka 17 zamykana za pomocą drzwi 12 jest zwykłą półką chłodniczą, środkowa półka 18, oddzielona
od niej ścianką rozdzielającą 15 i zamykana za pomocą drzwi 13 jest wykonana jako półka chłodnicza,
podczas gdy znajdująca się na dole półka 19 oddzielona termicznie od półki 18 zwykłego chłodzenia
ścianką rozdzielającą 16 służy jako zamrażalnik i jest zamykana za pomocą drzwi 14. Specyficzna dla
półki temperatura przechowywania panująca na poszczególnych półkach 17 do 19 jest wytwarzana
i utrzymywana za pomocą jednego tylko obiegu czynnika chłodniczego.
Jak łatwo zauważyć na fig. 2 ten obieg czynnika chłodniczego 20 służący do utrzymywania
temperatury na poszczególnych półkach 17 do 19 jest wyposażony w trzy umieszczone jeden za drugim, połączone szeregowo wewnątrz obiegu czynnika chłodniczego parowniki 21 do 23 posiadające
różne wydajności chłodnicze, z których parownik 21 posiadający najwyższą wydajność chłodniczą jest
połączony z półką 19 zamrażalnika i ma miejsce wtrysku dla czynnika chłodniczego. Za parownikiem 21
półki 19 zamrażalnika, od strony wylotu w kierunku przepływu czynnika chłodniczego jest dołączony
parownik 22 służący do chłodzenia chłodzącej półki 18, do którego przyłącza się, mający najmniejszą
wydajność chłodniczą, parownik 23 połączony ze zwykłą półką 17. Jest on dołączony do strony ssącej
sprężarki 24 czynnika chłodniczego, do której od strony podwyższonego ciśnienia w kierunku przepływu czynnika chłodniczego jest dołączony skraplacz 25, umieszczony, na przykład na tylnej stronie
obudowy 11 odwróconej od drzwi 12 do 14.
4
PL 200 421 B1
Do skraplacza 25 dołączony jest od strony wylotu zbiornik osuszacza 26, w którym materiał higroskopijny uniemożliwia odpływanie przez gęste sito 27.
Do wylotu zbiornika osuszacza 26 jest przyłączony za pomocą przewodu rurowego wlot komory
zbiorczej 28 czynnika chłodniczego. W opisanym tu wykonaniu, komora zbiorcza 28 czynnika chłodniczego ma zasadniczo kształt walca z pionową osią podłużną, podobny do kształtu zbiornika osuszacza 26. Wlot dla czynnika chłodniczego znajduje się na górnym końcu 29 komory zbiorczej 28. Komora zbiorcza 28 czynnika chłodniczego ma dwa wyloty; pierwszy wylot 30 w obszarze jej dolnego końca, za pomocą którego może dotrzeć dostarczany do komory zbiorczej czynnik chłodniczy dopiero po
przepłynięciu przez sito główne 31 umieszczone w komorze zbiorczej 28 czynnika chłodniczego i drugi wylot 32 na górnym końcu 29 komory zbiorczej 28, bezpośrednio nieopodal od jej wlotu, z którego
odchodzi przewód upustowy 33 do pierwszego wlotu rozdzielacza magnetycznego 34. Drugi wlot rozdzielacza magnetycznego 34 jest połączony z pierwszym wylotem 30 komory zbiorczej 28 czynnika
chłodniczego.
Rozdzielacz magnetyczny 34 jest przełączany za pomocą urządzenia elektronicznego do oceny
i regulacji sygnałów 35 między dwoma stanami, w których za pomocą elementu dławiącego 36 łączy
z parownikiem 21 zamrażalnika albo pierwszy wylot 30, albo drugi wylot 32 komory zbiorczej 28 czynnika chłodniczego.
W pierwszym stanie połączenia rozdzielacza magnetycznego 34, w którym pierwszy wylot 30
komory zbiorczej 28 czynnika chłodniczego jest połączony w parownikiem 21 zamrażalnika, cała objętość wewnętrzna komory zbiorczej 28 jest opływana przez pochodzącą ze skraplacza 25 mieszaninę
czynnika chłodniczego w stanie gazowym i w stanie ciekłym. Stosunek ilości czynnika chłodniczego
w stanie ciekłym i w stanie gazowym w komorze zbiorczej 28 odpowiada praktycznie stosunkowi na
wylocie skraplacza 25. W tych warunkach zdolność przepustowa ciekłego czynnika chłodniczego
przez komorę zbiorczą 28 jest tak duża, że do parownika 23 półki chłodniczej dochodzi jeszcze ciekły
czynnik chłodniczy, który w niej odparowuje i w ten sposób ją chłodzi.
Zanieczyszczenia w postaci cząsteczek, przenoszone ewentualnie w strumieniu czynnika
chłodniczego są wychwytywane albo na gęstym sicie 27 zbiornika osuszacza 26, albo na zbierającym
je sicie głównym 31 komory zbiorczej 28. Ponieważ najpierw przepływane jest gęste sito 27, dobiera
się dla niego korzystnie większą wielkość oczka niż dla sita głównego 31, tak że zanieczyszczenia
rozdzielone w zależności od wielkości cząsteczek na dwie frakcje są wychwytywane na jednym
z dwóch sit w ten sposób, że nie powodują zatkania sit w takim stopniu, aby miało to mieć zasadniczy
wpływ na opór przepływu czynnika chłodniczego.
W drugim położeniu połączenia rozdzielacza magnetycznego 34 czynnik chłodniczy przepływa
przez komorę zbiorczą 28 czynnika chłodniczego od jej wlotu do drugiego wylotu 32. Czynnik chłodniczy może dotrzeć do drugiego wylotu 32 bez konieczności przechodzenia w tym celu przez sito główne 31. Przenoszone ewentualnie w strumieniu czynnika chłodniczego stałe zanieczyszczenia same
opadają w komorze zbiorczej 28 czynnika chłodniczego z powodu ich większej gęstości w porównaniu
z gęstością czynnika chłodniczego i osadzają się na sicie głównym 31. Oznacza to, że także w tym
położeniu rozdzielacza magnetycznego 34 takie zanieczyszczenia są odfiltrowywane bez konieczności przepływu w tym celu przez sito główne 31.
W tym drugim położeniu rozdzielacza magnetycznego 34 ciekły czynnik chłodniczy, który zbiera
się na dnie komory zbiorczej 28 czynnika chłodniczego nie jest odsysany, zamiast tego gromadzi się
w komorze zbiorczej 28, w wyniku czego ilość stale cyrkulującego czynnika chłodniczego w obiegu
czynnika chłodniczego zmniejsza się. Objętość komory zbiorczej 28 czynnika chłodniczego wyznacza
się w ten sposób, że gdy w drugim położeniu rozdzielacza magnetycznego 34 osiąga ona ustabilizowany stan napełnienia, ilość czynnika chłodniczego cyrkulującego w obiegu czynnika chłodniczego po
prostu jeszcze wystarcza do zasilania ciekłym czynnikiem chłodniczym parownika 21 zamrażalnika
i parownika 22 półki chłodniczej, ale już nie wystarcza do zasilania parownika 23 zwykłej półki chłodniczej, która w drugim położeniu rozdzielacza magnetycznego 34 pozostaje niechłodzona.
Sygnały sterujące, które określają położenie rozdzielacza magnetycznego 34 są wytwarzane
przez, nie opisane w szczegółach, urządzenie elektroniczne do oceny i regulacji sygnałów 35, które
jest połączone z czujnikami temperatury 37, 38 i z wentylatorem 39. Czujniki temperatury 37, 38 są
czujnikami o ujemnym współczynniku temperatury - NTC, które są umieszczone w celu pomiaru temperatury powietrza na półce 17 - zwykłej półce chłodniczej lub na mocniej chłodzącej półce 18 i wysyłania do urządzenia elektronicznego 36 przewodami 40, 41, sygnałów napięciowych reprezentatywnych dla zmierzonych temperatur.
PL 200 421 B1
5
Wentylator 39 umieszczony na półce 18 jest włączany i wyłączany lub ma prędkość regulowaną
przez urządzenie elektroniczne 35 za pomocą innego przewodu 42, aby w razie potrzeby za pomocą
bardziej lub mniej intensywnego przepływu powietrza na półce chłodniczej zintensyfikować wymianę
ciepła między nią i połączonym z nią parownikiem i w ten sposób zwiększyć chłodzenie półki 18. Dzięki temu, w zależności od temperatur zmierzonych przez czujniki temperatury 37, 38, powstają następujące możliwości pracy obiegu czynnika chłodniczego: praca sprężarki 24 w pierwszym położeniu
rozdzielacza magnetycznego 34 chłodzenie przez wszystkie trzy parowniki 21 do 23; praca sprężarki 24
w pierwszym położeniu rozdzielacza magnetycznego 34 przy włączonym wentylatorze 39 - chłodzenie
wszystkich trzech półek 17, 18, 19 przy preferencjach dla półki chłodniczej 18; praca w drugim położeniu
rozdzielacza magnetycznego 34 przy wyłączonym wentylatorze 39 - chłodzenie zamrażalnika 19 i półki 18
oraz praca w drugim położeniu rozdzielacza magnetycznego 34 przy włączonym wentylatorze 39 - chłodzenie półki 19 zamrażalnika i półki 18 - chłodniczej przy preferencjach dla półki 18.
Te cztery sposoby pracy umożliwiają regulację temperatur na trzech półkach 17, 18, 19
w znacznym stopniu niezależnie od siebie.
Jako modyfikacja powyżej przedstawionego przykładu różne parowniki 21, 22, 23 mogą oczywiście być połączone także równolegle zamiast szeregowo i dzięki różnym pozycjom włączenia rozdzielacza magnetycznego 34 mogą być zasilane czynnikiem chłodniczym w sposób wybiórczy. Możliwe jest także zastosowanie jednoczęściowej płytki parowników, za pomocą której są przejmowane
różne strefy zadań parowników 21, 22, 23. Nie jest konieczny podział tej płytki parowników za pomocą
materialnych podziałów na sekcje odpowiadające parownikom 21, 22, 23; granica między obszarem
odpowiadającym parownikowi 22 dla półki chłodniczej i obszarem odpowiadającym parownikowi 23
dla zwykłej półki chłodniczej może wynikać tylko z pojemności użytkowej komory zbiorczej 28 czynnika chłodniczego i tym samym z położenia punktu na jednolitej płytce parowników, na której w drugim
położeniu rozdzielacza magnetycznego czynnik chłodniczy jest całkowicie odparowywany.
Zastrzeżenia patentowe
1. Chłodziarka z zespołem chłodniczym zawierającym sprężarkę, skraplacz, rozdzielacz do selektywnego kierowania strumienia czynnika chłodniczego przez komorę zbiorczą czynnika chłodniczego od wlotu do jej pierwszego wylotu lub przez przewód upustowy z ominięciem pierwszego wylotu
i co najmniej jeden parownik, znamienna tym, że pomiędzy wlotem i pierwszym wylotem (30) komory
zbiorczej (28) czynnika chłodzącego ma umieszczone sito główne (31) do wychwytywania zanieczyszczeń strumienia czynnika chłodniczego.
2. Chłodziarka według zastrz. 1, znamienna tym, że osuszacz (26) włączony przed rozdzielaczem (34) jest zaopatrzony w sito gęste (27) do wychwytywania zanieczyszczeń strumienia czynnika
chłodniczego.
3. Chłodziarka według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że osuszacz (26) jest włączony przed
komorą zbiorczą (28) czynnika chłodniczego, przy czym sito główne (31) ma drobniejsze oczka niż
sito gęste (27).
4. Chłodziarka według zastrz. 1, znamienna tym, że przewód upustowy (33) rozciąga się od
drugiego wylotu (32) komory zbiorczej (28) czynnika chłodniczego umieszczonego w jej górnym obszarze (29), przy czym pierwszy wylot (30) komory zbiorczej (28) czynnika chłodniczego jest umieszczony w jej dolnym obszarze.
5. Chłodziarka według zastrz. 2, znamienna tym, że czynnik chłodniczy, płynący od wlotu do
drugiego wylotu (32) komory zbiorczej (28) czynnika chłodniczego omija sito główne (31).
6. Chłodziarka według zastrz. 1, znamienna tym, że rozdzielacz (34) jest umieszczony z prądem w kierunku przepływu czynnika chłodniczego przez komorę zbiorczą (28).
7. Chłodziarka według zastrz. 1, znamienna tym, że posiada co najmniej jeden drugi parownik (23)
dołączony do pierwszego parownika (21, 22), przy czym pojemność użytkowa komory zbiorczej (28)
czynnika chłodniczego jest tak zwymiarowana, że w stanie napełnionym komory zbiorczej (28) ilość
czynnika chłodniczego cyrkulującego w przewodzie upustowym (33) przy osiągnięciu drugiego parownika (23) jest już odparowana.
6
PL 200 421 B1
Rysunki
Departament Wydawnictw UP RP
Cena 2,00 zł.