Icyball — название двух ранних холодильников , один из которых был создан австралийцем сэром Эдвардом Холлстромом в 1923 году, а другой был запатентован Дэвидом Форбсом Кейтом из Торонто (заявка подана в 1927 году, выдана в 1929 году) [1] [2] и произведен американцем Пауэлом Кросли-младшим , который купил права на устройство. Оба устройства необычны по конструкции, поскольку не требуют использования электричества для охлаждения. Они могут работать в течение дня на чашке керосина , что позволяет сельским жителям, у которых нет электричества, пользоваться преимуществами охлаждения.
Crosley Icyball является примером холодильника с поглощением газа , который сегодня можно встретить в автомобилях для отдыха или кемперах . В отличие от большинства холодильников, Icyball не имеет движущихся частей, [3] [4] и вместо того, чтобы работать непрерывно, он запускается вручную. Обычно он заряжается утром в течение 1,5 часов, [3] и обеспечивает охлаждение в течение всего жаркого дня.
Абсорбционные холодильники и более распространенные механические холодильники охлаждают воздух путем испарения хладагента. (Испарение жидкости вызывает охлаждение, например, жидкий пот на коже, испаряясь, охлаждается, а обратный процесс выделяет много тепла.) В абсорбционных холодильниках повышение давления из-за испарения хладагента осуществляется не путем всасывания на входе компрессора, а путем всасывания в поглощающую среду (воду в случае Icy Ball).
Система Icyball переносит тепло из холодильного шкафа в более теплое помещение, используя аммиак [5] в качестве хладагента. Она состоит из двух металлических шаров: горячего шара, который в полностью заряженном состоянии содержит поглотитель (воду), и холодного шара, содержащего жидкий аммиак. Они соединены трубой в форме перевернутой буквы U. Труба позволяет аммиачному газу перемещаться в любом направлении.
Примерно через день использования (зависит от нагрузки) Icyball перестает охлаждаться и нуждается в подзарядке. [6] Icyball извлекается из холодильного шкафа, а холодный шар, из которого весь аммиак испарился во время предыдущего цикла, погружается в холодную воду. Затем горячий шар осторожно нагревается, чтобы выпарить аммиак, растворенный в воде внутри него. (Растворимость аммиака в воде падает по мере повышения температуры.) Давление в системе возрастает примерно до 1,72 мегапаскалей (249 фунтов на кв. дюйм), и при этой температуре аммиак легко проходит через U-образную трубку и конденсируется в более холодном шаре, который охлаждается водяной баней.
Когда холодный шар полностью заряжен жидким аммиаком (пользователь узнаёт об этом по свистку), устройство переворачивают, помещая горячий шар в прохладную ванну. По мере охлаждения горячего шара давление в системе падает, в конечном итоге достигая точки, при которой жидкий аммиак в холодном шаре начинает испаряться ( аммиак имеет температуру кипения −33,34 °C (−28,01 °F) при стандартном давлении воздуха ), и холодный шар начинает замерзать. Через несколько минут он достаточно остывает, чтобы на его поверхности образовался лед. Затем его помещают на стабилизатор внутри холодильного шкафа. Стабилизатор заполнен раствором антифриза [6] , который одновременно поддерживает холодный шар и обеспечивает большую тепловую инерцию для замедления охлаждения. Небольшое отверстие в холодильном шкафу позволяет U-образной трубке выходить наружу в помещение.
Холодный шар имеет отверстие, в которое можно поместить лоток для кубиков льда, предшественник «морозильного отделения» в современных холодильниках. [6]
Фактическая конструкция Icyball немного сложнее, чем описано выше, для повышения эффективности: соединительная трубка идет к нижней части теплого шара, позволяя парам аммиака барботировать через воду, ускоряя поглощение, а также служа для перемешивания раствора, чтобы тепло лучше переносилось к ребристым стенкам. Этот «барботер» обходит обратный клапан жидкости (без подвижных частей) во время регенерации, так что на холодную сторону передается только газ, а не жидкий раствор. Работа обратного клапана жидкости несколько похожа на работу водяных затворов (J-образных ловушек), используемых в сантехнических стоках. Механическим обратным клапанам требуется слишком большое давление для правильной работы в этом приложении. Чтобы минимизировать количество воды, передаваемой в холодный шар во время цикла перезарядки, в верхней части соединительной трубки размещаются улавливающие структуры, пропускающие только газ и направляющие воду обратно в шар с теплой стороны.
На практике при слишком сильном пламени вода закипит, загрязняя аммиак, который сам по себе должен расплавиться в холодном шарике, а если водяная баня нагреется, аммиак не полностью сконденсируется.
Crosley Radio Corporation начала продавать Icyball в 1929 году. [7]
Хотя холодильник Crosley Icyball больше не продается и не производится, охлаждение абсорбционным циклом все еще используется. Помимо применения в автофургонах, холодильники с аммиачным циклом все еще используются в развивающихся странах. Это также устройства пакетного цикла, но они включают в себя различные конденсаторы , обратные клапаны и встроенные керосиновые горелки, так что разборка и бак с водой, необходимые для реактивации Icyball, больше не нужны. Охлаждение аммиаком также используется в крупных промышленных приложениях, где его эффективность более чем компенсирует более высокую первоначальную стоимость и связанный с этим риск. Хотя когда-то оно было довольно популярно для домашнего кондиционирования воздуха , опасения, связанные с утечкой аммиака , привели к тому, что механическое охлаждение стало доминировать на этом рынке.
В 2007 году Адам Гроссер выступил на конференции TED с докладом об абсорбционном холодильнике для вакцин. [8]
В 2016 году молодой дизайнер Уильям Бродвей получил премию имени Джеймса Дайсона в Великобритании за разработку миниатюризации технологии Icyball для использования в качестве охладителя вакцин . [9]