PL204793B1 - Szafka chłodziarki izolowana próżniowo i sposób oceny ciśnienia wewnątrz przestrzeni izolacyjnej izolowanej próżnią szafki chłodziarki - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest szafka chłodziarki izolowana próżniowo i sposób oceny ciśnienia wewnątrz przestrzeni izolacyjnej izolowanej próżnią szafki chłodziarki, zwłaszcza szafka chłodziarki izolowana próżnią, zawierająca układ odpowietrzający w celu odpowietrzania przestrzeni izolacyjnej szafki, kiedy ciśnienie wewnątrz takiej przestrzeni jest większe od ustalonej wartości.

Pod określeniem „chłodziarka rozumiemy każdy rodzaj urządzenia domowego, w którym temperatura wewnętrzna jest niższa niż temperatura pokojowa, tj. lodówki domowe, zamrażarki szafkowe, zamrażarki szufladowe lub podobne. Szafka izolowana próżnią (VIC) do chłodzenia może zostać wykonana przez skonstruowanie szafki chłodziarki, która ma szczelną hermetycznie przestrzeń izolacyjną i wypełnienie tej przestrzeni materiałem porowatym, w celu podtrzymywania ścian wbrew działaniu ciśnienia atmosferycznego, po odpowietrzeniu przestrzeni izolacyjnej. Może być wymagany układ pompy do okresowego odpowietrzenia przestrzeni izolacyjnej w wyniku przenikania do niej powietrza i pary wodnej.

Z opisu zgłoszeniowego EP-A-587546 znana jest konstrukcja chłodziarki z pompą próżniową pracującą niemal ciągle, która nadmiernie zwiększa ogólne zużycie energii przez chłodziarkę. Pod względem zużycia energii korzystne jest odpowietrzanie tylko wówczas, gdy jest rzeczywiście potrzebne. Zatem istnieje w danej dziedzinie potrzeba opracowania prostego i taniego układu pomiaru izolacji, który mógłby sterować pracą pompy próżniowej w szafce chłodziarki lub podobnego układu odpowietrzającego tylko wtedy, kiedy jest to rzeczywiście potrzebne.

Celem wynalazku jest opracowanie szafki chłodziarki izolowanej próżniowo, mającej układ pomiaru izolacji.

Szafka chłodziarki izolowana próżniowo, zawierająca układ odpowietrzania do odpowietrzania przestrzeni izolacyjnej szafki, kiedy ciśnienie wewnątrz takiej przestrzeni jest większe od ustalonej wartości, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera urządzenie pomiarowe, obejmujące wzorcową izolację, usytuowaną z jednej strony przestrzeni izolacyjnej i czujniki temperatury do oceny różnic temperatury w przestrzeni izolacyjnej i we wzorcowej izolacji, przy czym takie urządzenie pomiarowe przesyła do układu odpowietrzającego sygnał o wielkości zależnej od stosunku różnic temperatury, przy czym stosunek różnic temperatury jest wskaźnikiem wielkości ciśnienia wewnątrz przestrzeni izolacyjnej.

Korzystnie, wzorcowa izolacja jest usytuowana po zewnętrznej stronie szafki.

Korzystnie, czujnikami temperatury są trzy termopary, umieszczone na powierzchni przestrzeni izolacyjnej naprzeciw wzorcowej izolacji, między przestrzenią izolacyjną a wzorcową izolacją i na powierzchni wzorcowej izolacji przeciwnej do przestrzeni izolacyjnej.

Korzystnie, czujniki temperatury są termometrami rezystancyjnymi.

Korzystnie, czujniki temperatury mają dokładność równą przynajmniej 0.2°C.

Korzystnie, układ odpowietrzania jest dostosowany do włączania, kiedy stosunek różnic temperatur odpowiada zmianie współczynnika przewodzenia ciepła większej niż 10%.

Sposób oceny ciśnienia wewnątrz przestrzeni izolacyjnej izolowanej próżnią szafki chłodziarki, według wynalazku charakteryzuje się tym, że wyznacza się różnice temperatur w przestrzeni izolacyjnej i we wzorcowej izolacji, umieszczonej z boku przestrzeni izolacyjnej, przy czym wyznaczanie wykonuje się w tej samej strefie szafki izolowanej próżnią, gdzie umieszczona jest wzorcowa izolacja i przesyła się do układu sterowania chłodziarki sygnał o wielkości zależnej od stosunku różnic temperatury, przy czym stosunek różnic temperatury wskazuje wielkość ciśnienia wewnątrz przestrzeni izolacyjnej.

Według wynalazku, układ pomiarowy jest układem, który porównuje wartość izolacji szafki izolowanej próżniowo z izolacją standardową. Wszystkie pomiary temperatury są wykonywane w tym samym miejscu szafki. Miejsce to jest przykryte przez materiał o znanych właściwościach, korzystnie wykonany ze standardowej, niestarzejącej się izolacji. Korzystnie, działanie standardowej izolacji nie zmienia się z czasem. Niestarzejącymi się izolatorami mogą być na przykład sztywne pianki PU z otwartymi komórkami lub sztywna izolacja z włókien szklanych. Izolacja z zamkniętymi komórkami, taka jak PS lub PU, jest mniej korzystna, ponieważ jej działanie izolacyjne może zmieniać się z czasem w wyniku zmian w składzie gazu w komórkach. Pomiary temperatury są korzystnie wykonywane w miejscu na zewnę trznej powierzchni materiału izolacyjnego lub w jej pobliżu, w przejściu między materiałem a wykładziną szafki (lub alternatywnie między materiałem a obudową, tj. zewnętrzną powierzchnią szafki) i w miejscu po przeciwnej stronie materiału. Różnica temperatury na materiale jest

PL 204 793 B1 porównywana z różnicą temperatury na izolacji próżniowej. Kiedy stosunek różnic temperatury zmienia się, oznacza to, że izolacja próżniowa ulega pogorszeniu. Kryterium dla działania pompy próżniowej w oparciu o ten stosunek temperatur zapewnia, że izolacja jest zawsze skuteczna. Na działanie układu pomiarowego według wynalazku nie wpływają zmienne warunki otoczenia, które mogłyby wpływać na układ pomiarowy oparty na pomiarze wartości temperatury. Mimo to, w wyniku zmian temperatury otoczenia może być konieczne uśrednianie wyników pomiarowych. Można stosować dowolne z różnych urządzeń do pomiaru temperatury, przy czym niektóre mogą bezpośrednio mierzyć różnicę temperatury. Termopary i termometry rezystancyjne są użytecznymi przykładami takich urządzeń.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie przekrój szafki izolowanej próżniowo według wynalazku; fig. 2 przedstawia w powiększeniu detal z fig. 1, zaś fig. 3 przedstawia schematycznie zależność między stosunkiem różnic temperatur w szafce i w materiale izolacyjnym i działanie izolacji.

Zgodnie z figurami 1 i 2, szafka chłodziarki zawiera izolowaną, podwójną ściankę 10, złożoną z dwóch, stosunkowo nieprzepuszczalnych dla gazu ścianek stanowiących wykładzinę 10a i obudowę 10b, wypełnioną materiałem izolacyjnym 12, który może zostać odpowietrzony. Zarówno wykładzina 10a jak i obudowa 10b mogą być wykonane z materiału polimerowego. Materiał izolacyjny 12 może być nieorganicznym proszkiem, takim jak krzem lub aluminium, włóknami nieorganicznymi lub organicznymi, przedmiotem wtryskowo spienionym o strukturze komórek otwartych lub półotwartych, na przykład pianką poliuretanową, lub pianką polistyrenową z otwartymi komórkami, która jest wytłaczana jako płyta i jest montowana w szafce. Materiał izolacyjny 12 jest połączony ze znanym układem odpowietrzania (niepokazany), który może być stopniem adsorpcji fizycznej (lub wieloma stopniami połączonymi szeregowo) lub mechaniczną pompą próżniową lub ich kombinacją.

Według wynalazku, do obudowy 10b podwójnej ścianki 10 jest przyklejony lub przyspawany materiał izolacyjny 14 ze standardowej, niestarzejącej się izolacji, na przykład ze sztywnych włókien szklanych. Czujniki temperatury, takie jak termopary, są umieszczone w punktach A, B i C na fig. 2 i są połączone z centralnym układem przetwarzającym urządzenia (niepokazany), w celu dostarczenia do niego stosunku ΔT₁/ΔT2 różnic temperatury (AT·), ΔT2) między punktami A, B oraz B, C odpowiednio.

W centralnym układzie przetwarzającym urządzenia, każdy stosunek AT₁/AT₂ jest porównywany z minimalną wartością progową, wskazującą wzrost ciśnienia wewnątrz podwójnej ścianki 10 szafki. Na fig. 3 pokazano, jak współczynnik przewodzenia ciepła λ zmienia się z czasem, pokazując wzrost ciśnienia wewnątrz podwójnej ścianki 10. Na fig. 3 progowa wartość stosunku AT₁/AT₂ jest wskazywana przez oznacznik K.

Techniczne wyjaśnienie powyższego zachowania można oprzeć na prawie Fouriera dla dyfuzji ciepła: q = k x A x dT/dn (dla dyfuzji ciepła w stanie ustalonym w ściankach chłodziarki), rozwiązanym dla warunków jednowymiarowych, które są typowe w domowych chłodziarkach, gdzie jeden z wymiarów (grubość) jest zwykle znacznie mniejszy niż pozostałe dwa (wysokość i szerokość). Prawo Fouriera stwierdza, że stosunek AT1/AT2 różnic temperatury (AT1, AT2) w ściance próżniowej i w materiale wykonanym ze standardowej izolacji może być ostatecznie wyrażony przez ((k2x11)/(k1x12)), gdzie „k” oznacza przewodność cieplną, zaś „1 oznacza grubość.

Z powyższego wynika, że utrzymując wszystkie warunki stałe poza k1 - parametr stosowany w niniejszym wynalazku do pomiaru charakterystyk izolacji - ponownie stosunek AT1/AT2 - rośnie, kiedy k1 maleje, zaś maleje, kiedy k1 rośnie, jak pokazano na fig. 3.

Można dokonać również innych obserwacji odnośnie układu pomiarowego według niniejszego wynalazku. W warunkach ustalonych stosunek AT1/AT2 jest niezależny od temperatur wewnątrz chłodziarki i w otoczeniu tak, że odpowiednio odzwierciedla zmiany „czynnika k (przewodności cieplnej) izolacji próżniowej.

Przez zwiększenie grubości materiału izolacyjnego 14 lub zmniejszenie jego przewodności cieplnej, można zwiększyć dokładność wartości wyliczanej ze stosunku AT1/AT2. Po drugie, chociaż zaproponowany układ nie zależy od historii zmian temperatury w miejscach pomiaru, może być wrażliwy na wartości chwilowe. W celu wyeliminowania lub zredukowania powyższych efektów ubocznych, korzystne jest określenie wartości wyzwalającej włączanie pompy próżniowej w oparciu o wzrost wartości k o 10%.

Może to być korzystne ze względu na utrzymywanie izolacji i może być zastosowane z odpowiednią dokładnością.

PL 204 793 B1

Ponadto korzystne jest stosowanie „materiału ze standardowej izolacji o możliwie dużej grubości i o możliwie małej przewodności cieplnej (k) w celu uzyskania dużej dokładności pomiaru temperatury. Należy wybrać termistory do pomiaru temperatury o dokładności lepszej niż 0.2°C, zaś efekt otwarcia drzwi należy korzystnie wyeliminować przez zastosowanie czujników w drzwiach, sygnalizujących „status drzwi. Alternatywnie, można zastosować strategię kilku kolejnych pomiarów w celu potwierdzenia cieplnej izolacji (degradacji próżni) i uniknięcia pików w wartościach stosunku ΔΤ₁/ΔΤ₂, gdyż efekt otwierania drzwi jest skoncentrowany w krótkim czasie i szybko znika. Jeśli zmiany temperatury otoczenia mogą być istotne (na przykład w sąsiedztwie wylotów klimatyzacji powietrznej), zewnętrzny czujnik temperatury może pomóc w skompensowaniu tych zmian w obliczeniach stosunku AT 1/AT2.

Claims (7)

1. Szafka chłodziarki izolowana próżniowo, zawierająca układ odpowietrzania do odpowietrzania przestrzeni izolacyjnej szafki, kiedy ciśnienie wewnątrz takiej przestrzeni jest większe od ustalonej wartości, znamienna tym, że zawiera urządzenie pomiarowe, obejmujące wzorcową izolację (14), usytuowaną z jednej strony przestrzeni izolacyjnej (10) i czujniki temperatury (A, B, C) do oceny różnic temperatury (ATi, aT₂) w przestrzeni izolacyjnej (10) i we wzorcowej izolacji (14), przy czym takie urządzenie pomiarowe przesyła do układu odpowietrzającego sygnał o wielkości zależnej od stosunku ATi/AT₂ różnic temperatury (AT·), AT₂), przy czym stosunek ATi/AT₂ różnic temperatury (AT·), AT^ jest wskaźnikiem wielkości ciśnienia wewnątrz przestrzeni izolacyjnej (10).

2. Szafka według zastrz. 1, znamienna tym, że wzorcowa izolacja (14) jest usytuowana po zewnętrznej stronie szafki.

3. Szafka według zastrz. 1, znamienna tym, że czujnikami temperatury (A, B, C) są trzy termopary, umieszczone na powierzchni przestrzeni izolacyjnej (10) naprzeciw wzorcowej izolacji (14), między przestrzenią izolacyjną (10) a wzorcową izolacją (14) i na powierzchni wzorcowej izolacji (14) przeciwnej do przestrzeni izolacyjnej (10).

4. Szafka według zastrz. 1, znamienna tym, że czujniki temperatury (A, B, C) są termometrami rezystancyjnymi.

5. Szafka według zastrz. 4, znamienna tym, że czujniki temperatury (A, B, C) mają dokładność równą przynajmniej 0.2°C.

6. Szafka według zastrz. 1, znamienna tym, że układ odpowietrzania jest dostosowany do włączania, kiedy stosunek AT1/AT2 różnic temperatur (AT1, AT2) odpowiada zmianie współczynnika przewodzenia ciepła większej niż 10%.

7. Sposób oceny ciśnienia wewnątrz przestrzeni izolacyjnej izolowanej próżnią szafki chłodziarki, znamienny tym, że wyznacza się różnice temperatur (AT₁, AT₂) w przestrzeni izolacyjnej (10) i we wzorcowej izolacji (14), umieszczonej z boku przestrzeni izolacyjnej (10), przy czym wyznaczanie wykonuje się w tej samej strefie szafki izolowanej próżnią, gdzie umieszczona jest wzorcowa izolacja (14) i przesyła się do układu sterowania chłodziarki sygnał o wielkości zależnej od stosunku AT₁/AT₂ różnic temperatury (AT1, AT2), przy czym stosunek AT1/AT2 różnic temperatury (AT1, AT2) wskazuje wielkość ciśnienia wewnątrz przestrzeni izolacyjnej (10).