CN101535742B - 基于可变能量费率来调整制冰机的操作以优化运行时间的方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种具有组件和控制该组件制冰的控制器的制冰机。传感设备感测在接收由组件制造的冰的冰盒中的冰的当前水平。控制器将当前水平与高设定点和低设定点进行比较，并且基于当前能量费率控制组件以在当前能量费率低时将当前水平保持在或接近高设定点而在当前能量费率高时将当前水平保持在或接近低设定点，以提供能量效率。控制器和传感设备是具有能量高效特征的改进现有制冰机的改进组件的一部分。

Description

基于可变能量费率来调整制冰机的操作以优化运行时间的方法和系统

技术领域

本公开涉及一种基于一星期中的一天、一天中的时刻以及随时间变化的能量费用或能量费率来调整制冰机的操作的系统和方法。本公开还涉及一种改进现有制冰机的改进方法和组件。 

背景技术

常规的制冰机每当盒传感器检测出这样的冰存储盒中的冰的水平下降到低于满的水平时就连续地制冰。典型的传感器是当布置在冰存储盒内的冰达到满的水平时触发的机械开关型传感器、光传感器或恒温器。 

常规的制冰机的问题在于不考虑制造冰所需的能量费用而在白天或夜间的任何时间都制冰。在一些场所，能量费用在一天中波动，其中高峰使用时间要求最高的每千瓦能量费用，而非高峰使用时间相反地导致最低每千瓦能量费用。 

需要以能量高效方式来控制制冰机。 

发明内容

本发明的系统和方法通过监控在一天中的时刻冰存储盒水平和电费率来在能量费用位于或接近其最低点时制造冰，由此大大降低在一整天内用于制造冰的总能量费用。本发明的改进组件和方法将该能力添加到现有制冰机。 

本发明的制冰机包括制冰的组件和感测冰盒内的冰的当前水平的传感设备，冰盒被布置成接收由所述组件制造的冰。控制器将当前水平与高设定点和低设定点进行比较，并且基于当前能量费率控制所述组件以在当前能量费率低时将当前水平保持在或接近高设定点而在当前能量费率高时将当前水平保持在或接近低设定点。 

在本发明的制冰机的一个实施例中，如果冰的水平下降比预定使用速率快，则所述控制器还控制所述组件来制冰，而不考虑当前能量费率。 

在本发明的制冰机的另一实施例中，通过手动输入或经由到当前电费率的源的网络连接的自动输入中的一个，将当前能量费率输入到控制器。 

在本发明的制冰机的另一实施例中，控制器布置在附连到主板的板上，该主板包括控制所述组件的主控制器。附连的板的控制器控制主控制器，从而以将当前水平保持在或接近高设定点或低设定点的方式来开启或关断组件。 

在本发明的制冰机的另一实施例中，传感设备连接到附连到主板的水平控制板。 

本发明的方法通过以下步骤操作制冰机的组件来制冰： 

获得当前能量费率； 

感测被布置为从组件接收冰的冰盒中的冰的当前水平； 

将当前水平与高设定点和低设定点进行比较； 

基于当前能量费率，控制所述组件以在当前能量费率低时将当前水平保持在或接近高设定点而在当前能量费率高时将当前水平保持在或接近低设定点。 

在本发明的方法的一个实施例中，该方法还包括如果冰的水平下降比预定使用速率快，则控制所述组件来制冰，而不考虑当前能量费率。 

在本发明的方法的另一实施例中，通过手动输入或经由到当前能量费率的源的网络连接的自动输入中的一个来获得当前能量费率。 

本发明的改进组件包括对现有制冰机的扩充，现有制冰机包括主控制板，主控制板控制制造冰的组件，冰存储在冰盒中。改进组件包括传感设备，所述传感设备当被安装在制冰机上时感测冰盒中的冰的当前水平；以及第一板，所述第一板当被安装在制冰机中时将当前水平与高设定点和低设定点进行比较，并且基于当前能量费率控制组件以在当前能量费率低时将当前水平保持在或接近高设定点而在当前能量费率高时将当前水平保持在或接近低设定点。 

在本发明的改进组件的一个实施例中，第二板安装在制冰机中并与传感设备和第一板互相连接。第二板从传感设备接收当前水平并将当前水平提供给第一板。 

在本发明的改进组件的一个实施例中，安装通信线缆来使第一板和主控制板互相连接。 

本发明的改进方法改进现有制冰机，现有制冰机包括制造冰的组件，冰存储在冰盒中。该改进方法包括： 

将感测冰盒中的冰的当前水平的传感设备安装到制冰机；以及 

将第一板安装到制冰机，第一板包括控制器，控制器将当前水平与高设定点和低设定点进行比较，并且基于当前能量费率控制所述组件以在当前能量费率低时将当前水平保持在或接近高设定点而在当前能量费率高时将当前水平保持在或接近低设定点。 

在本发明的改进方法的一个实施例中，通过线缆将第一板连接到制冰机的主板。 

在本发明的改进方法的另一实施例中，安装第二板并将第二板连接到传感设备。第二板包括调整传感设备感测到的信号以向控制器提供当前水平的电路。 

在本发明的改进方法的另一实施例中，第一板和第二板中的至少一个安装在制冰机的主板上。 

本发明还提供许多附加优点，这些优点随下面描述将变得明显。 

附图说明

通过结合附图并参照以下说明书将理解本发明的其它和进一步的目的、优点和特征，在附图中相同的标记符号表示相同的结构元件： 

图1是制冰机柜的左前侧透视图，其带有控制板安装托架和主控制板的分解图，该制冰机柜下面是冰存储盒； 

图2是根据本公开的方法的逻辑流程图； 

图3是根据本公开的高级特征板控制器的前面板的示意图； 

图4是图1的制冰机的高级特征板的部分图；以及 

图5是图1的制冰机和冰盒的底部的透视图。 

具体实施方式

根据本公开的制冰机基于时变的电功率费率来调节制冰。 

一些公共事业公司改变一天中的功率费率以在高峰使用时间降低需求。典型的制冰机安装在冰存储盒上或上方。当功率费率低时，本公开的制冰机运行以填满存储盒。当功率费率高时，制冰机允许盒中的冰的水平下降到较低水平并将其保持在该较低水平，直到功率费率再次下降。替代地，如果通过监控冰的使用速率，制冰机确定在该较低水平顾客会将冰用完，则制冰机会不考虑电费率来制冰。 

举例而言并为了描述的完备性，将通过优选实施例来描述本发明，该优选实施例包括对现有制冰机的现场扩充或改进。参照图1，制冰机20包括布置在罩122中的组件21。组件21制冰并包括蒸发器、冷凝器、压缩器、制冷循环系统、供水系统、各种阀和开关(图中未示出它们)。罩122包括顶壁24、底壁26、侧壁28和30、后壁32和前壁34。在图1中，前壁34被移开以示出控制板组件36。冰盒46位于底壁26下方。 

控制板组件36包括安装托架38和主控制板40。控制器42和接口44安装在主控制板40上。 

现场扩充组件50包括盒水平控制板52、高级特征控制板54、通信线缆56和盒水平传感设备58。盒水平传感设备58包括传感器60、座62和线64。传感器60是感测冰盒46中的冰的水平的任何合适的传感器。优选地，传感器60是超声波传感器。 

盒水平控制板52包括电路以监控冰盒46中冰的当前水平、插头(未示出)以及用户接口旋钮66。盒水平控制板52插入主控制板40。高级特征控制板54通过通信线缆56也插入主控制板40。 

参照图1、3和4，高级特征控制板54包括处理器70、用户接口72、USB端口74、输入/输出(I/O)接口90、插头92和存储器94。能量程序100存储在存储器94中并在运行时导致处理器70通过I/O接口90和通信线缆56基于一天中的时刻和能量(例如电)费率来控制制冰。也就是说，I/O接口90通过通信线缆56将信号发送到主控制板40和冰水平控制板52以及从主控制板40和冰水平控制板52接收信号。 

参照图3，用户接口72包括USB端口74、显示区域76、下滚按钮78、上滚按钮80、选择按钮82、退出按钮84和输入按钮86。下滚和上滚按钮78和80允许用户下滚和上滚来遍及呈现在显示区域76中的菜单上的菜单选项。选择按钮82用于在适当时对设置(如电费率和一天中的时刻)进行改变。输入按钮86将菜单列表改变成子菜单列表。退出按钮84在整个菜单中进行倒退。程序设计可以在显示区域76中显示警告和数据。警告的示例是“很快提供制冰机服务”、“慢充水”、“长冷冻周期”、“长收获周期”和“高排放温度”。 

制冰机20以以下方式工作： 

1)当电费率有效时高级特征板54获得这些电费率和一天中的时刻。这是经由用户接口72通过手动输入、经USB端口74下载或从网络(如以太网或因特网)自动下载来完成的。例如，可以使用按钮的以下按键序列。按下按钮78直到显示“公共事业费率”。按输入按钮86。使用上滚按钮80和下滚按钮78滚过可调整的参数。为了调整参数，按选择按钮82。使用上滚和下滚按钮80和78以及选择按钮82来按照需要来改变值。当完成时按输入按钮86。可调整的参数是：Rate1，Start1，End1，Rate2，Start2，End2，Rate3，Start3，End3，Rate4，Start4，End4。如果费率增加的编号小于4，则使条目为零并忽略它们。 

2)如果电费率处于其最低水平，制冰机20运行直到冰盒46是满的。 

3)如果功率费率没有处于其最低水平，则制冰机20仅当由盒水平传感设备58感测的冰盒46中的冰的当前水平下降到低于预定的较低水平或用户设置的设定点时运行，且仅运行直到达到较低水平设定点。在优选实施例中，较低水平设定点范围变化可直到制冰机的底部以下32英寸。 

4)如果高级特征板54确定冰盒26中的冰的当前水平下降比预定速率快，则制冰机20将运行以将冰保持在用户设定点和充满点之间的水平以避免冰用完。预定速率基于使用因素(例如每小时英寸)，基于冰盒尺寸和机器制冰能力。假设机器开动时盒中的冰是满的。然后随着冰从充满点下降到上述的预定的较低水平机器跟踪使用速率。如果该速率太快，则机器开始制冰以将机器恢复为充满水平。如果不太快，则机器允许冰的水平下降到预定的较低水平。 

参照图2，能量程序100进一步示出根据本公开的主控制板40、冰水平控制板52和高级特征板54之间的操作关系以通过能量高效的方式操作制冰机20。在系统中配置有满设定点和低设定点。满设定点可以通过冰水平控制板52中的旋钮66或通过高级特征控制板54的用户接口72手动输入。通过高级特征控制板54输入的满设定点重写通过冰水平控制板52输入的满设定点。低设定点是通过高级特征控制板54的用户接口72输入 的。 

在能量程序100的步骤102，高级特征控制板54经由USB端口74与外部能量提供者通信以确定相应的电费率和与这样的费率相关的一天中的时刻数据。该电费率数据存储在存储器94中。例如，电费率数据可以与一天中的时刻和适于该一天中的时刻的冰水平一起存储在表中。 

在步骤104，高级特征板54从冰水平控制板52接收由冰水平传感设备58感测的冰盒46的冰的当前水平。在步骤106，确定冰的当前水平是否等于满设定点。如果冰的当前水平位于满设定点，则在步骤108高级特征板54发信号通知控制器42关断制冰机20。步骤106和108可以由控制器42可选地执行。如果冰的当前水平是不满的，则在步骤110确定冰的当前水平是否在低水平设定点以上。如果冰的水平在低水平设定点以下，则在步骤116高级特征控制板54将该确定结果传送到控制器42，控制器42继续操作制冰机20以制冰。如果冰的当前水平在低水平设定点以上，则在步骤112确定当前电费率是否为低电费率或在其以下。如果当前电费率为低电费率，则执行步骤116以发信号通知控制器42继续制冰，从而利用了低电费率。如果当前电费率大于低水平电费率，则在步骤114确定冰的水平下降是否比预定速率32快，这指示高的使用量。如果冰的水平下降比预定速率快(指示高使用量)，则执行步骤116以发信号通知控制器42继续制冰。如果冰的水平下降不比预定速率快(即冰的使用量低)，则在步骤108发信号通知控制器42关断制冰机20。 

参照图1和图5，现场扩充或改进组件50包括冰水平控制板52、高级特征控制板54、传感设备58和通信线缆56。传感设备58可安装在制冰机20的底部26的孔中，使得座62将传感设备58紧固到底部26，传感器60向下朝向冰盒46突出。 

通过安装改进组件50使现有制冰机升级为具有能量高效的优点。本发明的改进方法对现有制冰机改进如下。传感设备58安装在制冰机20的罩上。线64(例如通过插头)连接到冰水平控制板52。冰水平控制板52和高级特征板54(例如通过插头)附连到主控制板40。通信线缆56连接在高级特征板54和主控制板40之间。 

在制冰机的另一实施例中，在制造时安装传感设备58，并将冰水平控制板52和高级特征板54的功能并入主控制板40。 

这样具体参照本发明的优选形式描述了本发明，显然在不脱离在所附 权利要求中限定的本发明的精神和范围的情况下可对本发明进行各种改变和修改。 

Claims (15)

1.一种包括制冰的组件的制冰机，所述制冰机包括：

传感设备，其感测被布置为接收由所述组件制造的冰的冰盒中的冰的当前水平；

控制器，其将所述当前水平与高设定点和低设定点进行比较，并且基于当前能量费率控制所述组件以在所述当前能量费率低时将所述当前水平保持在或接近所述高设定点而在所述当前能量费率高时将所述当前水平保持在或接近所述低设定点。

2.根据权利要求1所述的制冰机，其中，如果冰的水平下降比预定使用速率快，则所述控制器还控制所述组件来制冰，而不考虑所述当前能量费率。

3.根据权利要求1所述的制冰机，其中，通过手动输入和自动输入中的一个将所述当前能量费率输入到所述控制器，所述自动输入是经由与所述当前能量费率的源相连的网络连接而输入的。

4.根据权利要求1所述的制冰机，其中所述控制器布置在附连到主板的板上，所述主板包括控制所述组件的主控制器，以及其中所述控制器控制所述主控制器来开启或关断所述组件，以使得将所述当前水平保持在或接近所述高设定点或所述低设定点。

5.根据权利要求4所述的制冰机，其中所述传感设备连接到附连到所述主板的水平控制板。

6.一种操作制冰机的组件以制冰的方法，所述方法包括：

获得当前能量费率；

感测被布置为从所述组件接收所述冰的冰盒中的冰的当前水平；

将所述当前水平与高设定点和低设定点进行比较；

基于当前能量费率，控制所述组件以在所述当前能量费率低时将所述当前水平保持在或接近所述高设定点而在所述当前能量费率高时将所述当前水平保持在或接近所述低设定点。

7.根据权利要求6所述的方法，还包括如果冰的水平下降比预定使用速率快，则控制所述组件来制冰，而不考虑所述当前能量费率。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，通过手动输入和自动输入 中的一个来获得所述当前能量费率，所述自动输入是经由与所述当前能量费率的源相连的网络连接而输入的。

9.一种用于现有制冰机的改进组件，所述现有制冰机包括主控制板，该主控制板控制制造冰的组件，所述冰被存储在冰盒中，所述改进组件包括：

传感设备，所述传感设备当被安装在所述制冰机上时感测所述冰盒中的冰的当前水平；以及

第一板，所述第一板当被安装在所述制冰机中时将所述当前水平与高设定点和低设定点进行比较，并且基于当前能量费率控制所述组件以在所述当前能量费率低时将所述当前水平保持在或接近所述高设定点而在所述当前能量费率高时将所述当前水平保持在或接近所述低设定点。

10.根据权利要求9所述的改进组件，还包括第二板，所述第二板当被安装在所述制冰机中时与所述传感设备和所述第一板互相连接，其中所述第二板从所述传感设备接收所述当前水平并将所述当前水平提供给所述第一板。

11.根据权利要求9所述的改进组件，还包括通信线缆，所述通信线缆在被安装时使所述第一板和所述主控制板互相连接。

12.一种用于现有制冰机的改进方法，所述现有制冰机包括制造冰的组件，所述冰被存储在冰盒中，所述改进方法包括：

将感测所述冰盒中的冰的当前水平的传感设备安装到所述制冰机；以及

将第一板安装到所述制冰机，所述第一板包括控制器，所述控制器将所述当前水平与高设定点和低设定点进行比较，并且基于当前能量费率控制所述组件以在所述当前能量费率低时将所述当前水平保持在或接近所述高设定点而在所述当前能量费率高时将所述当前水平保持在或接近所述低设定点。

13.根据权利要求12所述的改进方法，还包括通过线缆将所述第一板连接到所述制冰机的主板。

14.根据权利要求12所述的改进方法，还包括安装第二板并将所述第二板连接到所述传感设备，以及其中所述第二板包括调整所述传感设备感测到的信号以将所述当前水平提供给所述控制器的电路。 

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述第一板和第二板中的至少一个安装在所述制冰机的主板上。 

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