CN102692098B - 一种配置有水冷换热器的冰淇淋机 - Google Patents

Abstract

水冷换热器和装置水冷换热器的冰淇淋机属于冷冻设备，特别涉及一种水冷换热器以及装置有该水冷换热器的冰淇淋机，本发明的水冷换热器包括内盘管和外盘管，内盘管串接在冰淇淋机热泵系统的工质循环回路中；水冷换热器连接有一个冷凝压力控制器，该冷凝压力控制器的主通道与外盘管一起串接在冰淇淋机的冷却水回路中，该冷凝压力控制器的压力感应端连接到冰淇淋机热泵系统的工质循环回路上，冷凝压力控制器根据压力感应端所感受的压力改变主通道的开启度从而改变流过外盘管的水流量。其优点在于冷凝压力控制器自动调节控制冷却水的流量，能够更好地稳定热泵系统的工况，实现低水耗高效率。本发明适合各种冰淇淋机、雪融机、冰水机、冰棒机使用。

Description

一种配置有水冷换热器的冰淇淋机

技术领域

本发明属于冷冻设备，特别涉及一种水冷换热器以及装置有该水冷换热器的冰淇淋机。

背景技术

常见的冰淇淋搅拌机通过制冷系统对盛放冰淇淋原料的搅拌筒进行降温生产出冰淇淋，或者通过热泵式制热/制冷系统对搅拌筒进行加温和降温生产出经过灭菌消毒的冰淇淋。现有技术冰淇淋搅拌机的换热器大多使用风冷的方式进行散热，这种散热方式存在以下缺点：一是受环境温度影响大，在气温高的季节换热效率较低；二是从换热器吹出来的热风对冰淇淋机周围环境影响较大；有一种冰淇淋搅拌机的换热器使用水冷的方式进行散热，吸收了热量的水用水泵打到另一个冷却塔降温以后再循环使用，这种冰淇淋机的换热效果较好，但是增加了设备的安装难度和投资。现有技术的这些不足之处有待改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种带自动调节功能的水冷换热器，它不需要配置冷却塔进行工作；本发明同时提供配置有该水冷换热器的既能升温又能降温，升温时对冰淇淋原料进行巴氏灭菌，降温时对冰淇淋原料进行冷冻的水冷冰淇淋机。

本发明的水冷换热器包括内盘管和外盘管，内盘管串接在冰淇淋机热泵系统的工质循环回路中；其特征在于水冷换热器连接有一个冷凝压力控制器，该冷凝压力控制器的主通道与外盘管一起串接在冰淇淋机的冷却水回路中，该冷凝压力控制器的压力感应端连接到冰淇淋机热泵系统的工质循环回路上，冷凝压力控制器根据压力感应端所感受的压力改变主通道的开启度从而改变流过外盘管的水流量。

以本发明的水冷换热器构建的一种冰淇淋机包括储料缸、搅拌筒、压缩机、四通换向阀、毛细管、干燥过滤器、第一双向电磁阀、第二双向电磁阀、第一单向阀和第二单向阀；储料缸和搅拌筒都装有换热套、两个水冷换热器和冷却水回路，两个水冷换热器分别是第一水冷换热器和第二水冷换热器，冷却水回路包括进水管和排水管；四通换向阀的高压口P连接到压缩机的高压侧，四通换向阀的低压口S连接到压缩机的低压侧；四通换向阀的第一切换口C串接第一水冷换热器的内盘管和干燥过滤器后连接到毛细管的A端口，毛细管的B端口顺向串接第一单向阀后同时连接到第一双向电磁阀的V1口和第二双向电磁阀的V1口，第一双向电磁阀的V2口和第二双向电磁阀的V2口分别串连接储料缸和搅拌筒的换热套后一同连接到四通换向阀的第一切换口E；所述毛细管的B端口还反向串接第二单向阀后连接到第二水冷换热器的内盘管的一端，第二水冷换热器的内盘管的另一端连接到第一单向阀与第一双向电磁阀V1口之间的连接管路或第一单向阀与第二双向电磁阀V1口之间的连接管路；第一水冷换热器的外盘管串接第一冷凝压力控制器的主通道后跨接在进水管和排水管之间，第二水冷换热器的外盘管串接第二冷凝压力控制器的主通道后跨接在进水管和排水管之间；第一冷凝压力控制器的压力感应端连接到毛细管的A端口，第二冷凝压力控制器的压力感应端连接到第二水冷换热器的内盘管与第二单向阀之间的连接管路；还有一个电动二通阀与一个闸阀串连后并接到第一冷凝压力控制器的主通道两端。

以本发明的水冷换热器构建的另一种冰淇淋机包括两个储料缸、两个搅拌筒、一套制冷/制热系统、一套或两套制冷系统；每个搅拌筒上各有一个第一换热套和第二换热套，每个储料缸上各有一个第三换热套；两个储料缸上的第三换热套相互并联，两个搅拌筒上的第一换热套相互并联，两个搅拌筒上的第二换热套相互并联。

制冷/制热系统包括第一水冷换热器、第二水冷换热器、第一冷凝压力控制器、第二冷凝压力控制器、冷却水回路、第一压缩机、四通换向阀、毛细管、干燥过滤器、第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀和第四单向阀；两个储料缸上的两个第三换热套与两个搅拌筒上的第一换热套并接；四通换向阀的高压口P连接到第一压缩机的高压侧，四通换向阀的低压口S连接到第一压缩机的低压侧；四通换向阀的第一切换口C串接第一水冷换热器的内盘管和干燥过滤器后连接到毛细管的A端口，毛细管的B端口顺向串接第一单向阀再反向串接第二单向阀后连接到两个搅拌筒的两个第一换热套的并接点；第一单向阀和第二单向阀的连接点同时连接到两个储料缸的两个第三换热套的并接点；两个储料缸的两个第三换热套的另一并接点连接到四通阀的第一切换口E；两个搅拌筒的两个第一换热套的另一并接点也连接到四通阀的第一切换口E；所述毛细管的B端口反向串接第三单向阀后连接到第二水冷换热器的内盘管的一端，第二水冷换热器的内盘管的另一端连接到第一单向阀与第二单向阀之间的连接管路；第一水冷换热器的外盘管串接第一冷凝压力控制器的主通道后跨接在冷却水回路的进水管和排水管之间，第二水冷换热器的外盘管串接第二冷凝压力控制器的主通道后也跨接在冷却水回路的进水管和排水管之间；第一冷凝压力控制器的压力感应端连接到毛细管的A端口，第二冷凝压力控制器的压力感应端连接到第二水冷换热器的内盘管与第三单向阀之间的连接管路；还有一个电动二通阀与一个闸阀串连后并接到第一冷凝压力控制器的主通道两端，第一水冷换热器的内盘管通过第四单向阀连接至四通换向阀的高压口P。

所述制冷系统包括一个第三水冷换热器、一个第三冷凝压力控制器、与制冷/制热系统共用的冷却水回路、一个第二压缩机、一个第二干燥过滤器、一个膨胀阀和位于两个搅拌筒上的两个第二换热套；第二压缩机的高压侧依次串接第三水冷换热器的内盘管、第二干燥过滤器、膨胀阀和两个并联的第二换热套后连接到第二压缩机的低压侧；第三冷凝压力控制器的压力感应端连接到第三水冷换热器的内盘管与第二干燥过滤器之间的连接管路；第三水冷换热器的外盘管串接第三冷凝压力控制器的主通道后跨接在冷却水回路的进水管和排水管之间。

本发明的优点在于利用市政自来水流经水冷换热器进行换热，通过冷凝压力控制器的自动调节功能控制冷却水的流量，能够更好地稳定热泵系统的工况，实现低水耗高效率。

本发明适合在各种冰淇淋机上使用，也适合在雪融机、冰水机、冰棒机上使用。

附图说明

图1是本发明的水冷换热器的结构示意图；

图2是本发明的实施例1的结构示意图；

图3是本发明的实施例2的结构示意图；

图4是本发明的实施例3的结构示意图；

图5是本发明的实施例4的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明进行进一步详细的说明。

参见图1，本发明的水冷换热器具有铜制的内盘管12和不锈钢或铜制的外盘管13，外盘管13的两头各有横向伸出的接口34，制冷工质在内盘管12里面流动，水在外盘管13里面流动，制冷工质与水进行热交换；外盘管13处于底部的位置有放水阀20。水冷换热器配合一个冷凝压力控制器35进行工作，该冷凝压力控制器35的主通道与外盘管13一起串接在冰淇淋机的冷却水回路中，该冷凝压力控制器35的压力感应端37连接到冰淇淋机热泵系统的工质循环回路上，冷凝压力控制器35根据压力感应端37所感受的压力改变主通道的开启度从而改变流过外盘管的水流量。

参见图2，实施例1具有传统冰淇淋搅拌机所具有的储料缸1和搅拌筒2、压缩机3、四通换向阀4、毛细管5、干燥过滤器6、第一双向电磁阀7、第二双向电磁阀27、第一单向阀8和第二单向阀28；储料缸1和搅拌筒2都装有换热套或用铜管绕制的盘管进行热交换,在本发明的实施例中装有换热套19，换热套19是有进出气口的密封室。

实施例1还具有两个水冷换热器、两个配合水冷换热器一起工作的冷凝压力控制器和冷却水回路；两个水冷换热器分别是第一水冷换热器9和第二水冷换热器29，两个冷凝压力控制器分别是第一冷凝压力控制器16和第二冷凝压力控制器26，冷却水回路包括连接到市政自来水管的进水管14和开放的排水管15。

四通换向阀4的高压口P连接到压缩机3的高压侧10，四通换向阀4的低压口S连接到压缩机3的低压侧11；四通换向阀4的第一换向口C串接第一水冷换热器9的内盘管12和干燥过滤器6后连接到毛细管5的A端口，毛细管5的B端口顺向串接第一单向阀8后同时连接到第一双向电磁阀7的V1口和第二双向电磁阀27的V1口，第一双向电磁阀7的V2口和第二双向电磁阀27的V2口分别串连接储料缸1的换热套19和搅拌筒2的换热套19后一同连接到四通阀4的第二换向口E；毛细管5的B端口还反向串接第二单向阀28后连接到第二水冷换热器29的内盘管12的一端，第二水冷换热器29的内盘管12的另一端连接到第一单向阀8与第一双向电磁阀7的V1口及第二双向电磁阀27的V1口之间的管路；第一水冷换热器9的外盘管13串接第一冷凝压力控制器16的主通道后跨接在进水管14和排水管15之间，第二水冷换热器29的外盘管13串接第二冷凝压力控制器26的主通道后跨接在进水管14和排水管15之间；第一冷凝压力控制器16的压力感应端连接到毛细管5的A端口，第二冷凝压力控制器26的压力感应端连接到第二水冷换热器29的内盘管12与第二单向阀28之间的连接管路；此外还有一个电动二通阀18串接一个闸阀40后并接到第一冷凝压力控制器16的主通道两端。

压缩机3、毛细管5、干燥过滤器6、四通换向阀4、单向阀10、第一单向阀8、第二单向阀28、第一双向电磁阀7、第二双向电磁阀27、第一水冷换热器9、第二水冷换热器29、第一冷凝压力控制器16、第二冷凝压力控制器26以及围罩在储料缸1和搅拌桶2外面的换热套19组成了一套热泵式双温工作系统。

当四通换向阀4和双向电磁阀7动作时，四通换向阀4的高压口P与第二换向口E相通，四通换向阀4的低压口S与第一换向口C相通；工质从压缩机3的高压侧10出发流经储料缸1的换热套19、双向电磁阀7、第二冷凝压力控制器26的内盘管12、第二单向阀28、毛细管5、干燥过滤器6、第一水冷换热器9的内盘管12再从四通换向阀4的第一换向口C流回压缩机3的低压侧11，此时储料缸1的换热套12作为冷凝器使用，第一水冷换热器9蒸发器使用，第二水冷换热器29作为过冷器使用，整个循环系统处于制热工况，储料缸1被升温。当储料缸1的温度到达80℃并维持1分钟，或当储料缸1的温度到达65℃并维持30分钟，即可对储料缸1内的冰淇淋原料完成巴氏灭菌操作。

第二冷凝压力控制器26的压力感应端按照第二水冷换热器29内盘管12的出口压力改变其主通道的开启度，实时地增减流过第二水冷换热器29外盘管13的水流量，达到恒定系统工况的目的。当循环系统处于制热工况时，第一冷凝压力控制器16不工作，这时电动二通阀18是打开的，可以通过调整闸阀40的开启度控制水流量，以满足第一水冷换热器9的换热要求。

当四通换向阀4和电动二通阀18不动作时，四通换向阀4的高压口P与第一换向口C相通，四通换向阀4的低压口S与第二换向口E相通，工质从压缩机3的高压侧10出发流经四通换向阀4的第一换向口C、第一水冷换热器9的内盘管12、干燥过滤器6、毛细管5、第一单向阀8、第一双向电磁阀7和第二双向电磁阀27进入储料缸1的换热套19或进入搅拌筒2的换热套19，换热套19在这种情况下作为蒸发器使用，第一水冷换热器9作为冷凝器使用，整个循环系统处于制冷工况，按照双向电磁阀7和第二双向电磁阀27的开通情况可以单独使储料缸1或搅拌筒2降温，也可以使两者同时降温。单独开通双向电磁阀7时对储料缸1内经过巴氏灭菌的冰淇淋原料进行预降温至0℃附近，为输送到搅拌筒2进一步加工作准备；单独开通双向电磁阀27时对搅拌筒2内的冰淇淋原料进行再降温，生产出冰淇淋成品；双向电磁阀7和第二双向电磁阀27同时开通时储料缸1和搅拌筒2一起降温，适合连续生产的情况。

第一冷凝压力控制器16的压力感应端按照第一水冷换热器9内盘管12的出口压力改变其主通道的开启度，实时地增减流过第一水冷换热器9外盘管13的水流量，达到恒定系统工况的目的。

实施例1的压缩机3的高压侧管路上还安装有压力开关25和泄压针阀30，这两个器件对压缩机的出口压力进行监控保护。实施例1还有一个热气旁通阀17和一个第三单向阀38，热气旁通阀17和第三单向阀38顺向串接后跨接在压缩机3的高压侧10与第一水冷换热器9的内盘管12之间，起到恒定第一水冷换热器9的内盘管12出口压力的作用。

参见图3，实施例2与实施例1的不同点在于储料缸1有两个，搅拌筒2也有两个；两个储料缸1的换热套19可以相互并接或者串接，两个搅拌筒2的换热套19相互并接或者串接；在图3中，两个储料缸1的换热套19是并接的，两个搅拌筒2的换热套19也是者并接的。

参见图4，实施例3与实施例2的不同点在于水冷冰淇淋机还具有第二压缩机23、膨胀阀32、第三水冷换热器39、第三冷凝压力控制器36和位于搅拌筒2上的第二换热套31；第二压缩机23、膨胀阀32、第三水冷换热器39、第三冷凝压力控制器36和第二换热套31组成一套增强制冷系统；第二压缩机23的高压侧10依次串接第三水冷换热器39的内盘管12、膨胀阀32和两个搅拌桶2上的第二换热套31后连接到第二压缩机23的低压侧11；第三冷凝压力控制器36的压力感应端连接到第三水冷换热器39的内盘管12与第二干燥过滤器24之间的连接管路；第三水冷换热器39的外盘管13串接第三冷凝压力控制器36的主通道后跨接在冷却水回路的进水管14和排水管15之间。

另外，实施例3的制冷/制热系统没有实施例1所装置的第一双向电磁阀和第二双向电磁阀，相应地多使用了一个单向阀。参见图4：毛细管5的B端口顺向串接第一单向阀8后连接到两个储料缸1的第三换热套19的并接点，两个储料缸1的第三换热套19的另一并接点连接到四通换向阀4的第二换向口E；第二换向口E同时连接到两个搅拌筒2相互并接的第一换热套19，两个搅拌筒2的第一换热套19另一并接口顺向串接第二单向阀28后连接到第一单向阀8与两个储料缸1第三换热套19的连接点；毛细管5的B端口还反向串接第三单向阀38后连接到第二水冷换热器29的内盘管12的一端，第二水冷换热器29的内盘管12的另一端连接到第一单向阀8与第二单向阀28之间的连接管路。这样使得制冷/制热系统在制冷状态下只对储料缸降温，在制热状态下同时对储料缸和搅拌筒升温。与实施例1一样，还有一个电动二通阀18串接一个闸阀40后并接到第一冷凝压力控制器16的主通道两端，通过调整闸阀40的开启度控制水流量，以满足制热工况时第一水冷换热器9的换热要求。

参见图5，实施例4是在实施例3结构的基础上配置了两套相同的制冷系统，它们分别连接到两个搅拌筒2的第二换热套31，即每套制冷系统负担一个搅拌筒。两套制冷系统通过电路控制达到交替或同时工作，大大提高了冰淇淋机的功效和灵活性。

Claims (3)

1.一种配置有水冷换热器的冰淇淋机，包括储料缸（1）、搅拌筒（2）、压缩机（3）、四通换向阀（4）、毛细管（5）、干燥过滤器（6）、第一双向电磁阀（7）、第二双向电磁阀（27）、第一单向阀（8）和第二单向阀（28）；储料缸（1）和搅拌筒（2）都装有换热套（19）；其特征在于： 

所述冰淇淋机具有两个水冷换热器和冷却水回路，两个水冷换热器分别是第一水冷换热器（9）和第二水冷换热器（29），冷却水回路包括进水管（14）和排水管（15）；所述四通换向阀（4）的高压口P连接到所述压缩机（3）的高压侧（10），四通换向阀（4）的低压口S连接到压缩机（3）的低压侧（11）；四通换向阀（4）的第一切换口C串接第一水冷换热器（9）的内盘管（12）和干燥过滤器（6）后连接到毛细管（5）的A端口，毛细管（5）的B端口顺向串接第一单向阀（8）后同时连接到第一双向电磁阀（7）的V1口和第二双向电磁阀（27）的V1口，第一双向电磁阀（7）的V2口和第二双向电磁阀（27）的V2口分别串连接储料缸（1）和搅拌筒（2）的换热套（19）后一同连接到四通换向阀（4）的第一切换口E；所述毛细管（5）的B端口还反向串接第二单向阀（28）后连接到第二水冷换热器（29）的内盘管（12）的一端，第二水冷换热器（29）的内盘管（12）的另一端连接到第一单向阀（8）与第一双向电磁阀（7）V1口之间的连接管路或第一单向阀（8）与第二双向电磁阀（27）V1口之间的连接管路；第一水冷换热器（9）的外盘管（13）串接第一冷凝压力控制器（16）的主通道后跨接在进水管（14）和排水管（15）之间，第二水冷换热器（29）的外盘管（13）串接第二冷凝压力控制器（26）的主通道后跨接在进水管（14）和排水管（15）之间；第一冷凝压力控制器（16）的压力感应端连接到毛细管（5）的A端口，第二冷凝压力控制器（26）的压力感应端连接到第二水冷换热器（29）的内盘管（12）与第二单向阀（28）之间的连接管路；还有一个电动二通阀（18）与一个闸阀（40）串连后并接到第一冷凝压力控制器（16）的主通道两端。

2.按照权利要求1所述的冰淇淋机，其特征在于：该冰淇淋机还包括一个热气旁通阀（17）和一个第三单向阀（38），热气旁通阀（17）和第三单向阀（38）顺向串接后跨接在压缩机（3）的高压侧（10）与第一水冷换热器（9）的内盘管（12）之间。

3.一种配置有水冷换热器的冰淇淋机，包括两个储料缸（1）、两个搅拌筒（2）、一套制冷/制热系统、一套制冷系统；每个搅拌筒（2）上各有一个第一换热套（19）和一个第二换热套（31），每个储料缸（1）上各有一个第三换热套（19）；两个储料缸（1）上的第三换热套（19）相互并联，两个搅拌筒（2）上的第一换热套（19）相互并联，两个搅拌筒（2）上的第二换热套（31）相互并联；其特征在于： 

所述制冷/制热系统包括第一水冷换热器（9）、第二水冷换热器（29）、第一冷凝压力控制器（16）、第二冷凝压力控制器（26）、冷却水回路、第一压缩机（3）、四通换向阀（4）、毛细管（5）、干燥过滤器（6）、第一单向阀（8）、第二单向阀（28）、第三单向阀（38）和第四单向阀（48）；

两个储料缸（1）上的两个第三换热套（19）与两个搅拌筒（2）上的两个第一换热套（19）并接；四通换向阀（4）的高压口P连接到第一压缩机（3）的高压侧（10），四通换向阀（4）的低压口S连接到第一压缩机（3）的低压侧（11）；四通换向阀（4）的第一切换口C串接第一水冷换热器（9）的内盘管（12）和干燥过滤器（6）后连接到毛细管（5）的A端口，毛细管（5）的B端口顺向串接第一单向阀（8）再反向串接第二单向阀（28）后连接到两个搅拌筒（2）的两个第一换热套（19）的并接点；第一单向阀（8）和第二单向阀（28）的连接点同时连接到两个储料缸（1）的两个第三换热套（19）的并接点；两个储料缸（1）的两个第三换热套（19）的另一并接点连接到四通阀（4）的第一切换口E；两个搅拌筒（2）的两个第一换热套（19）的另一并接点也连接到四通阀（4）的第一切换口E；所述毛细管（5）的B端口反向串接第三单向阀（38）后连接到第二水冷换热器（29）的内盘管（12）的一端，第二水冷换热器（29）的内盘管（12）的另一端连接到第一单向阀（8）与第二单向阀（28）之间的连接管路；第一水冷换热器（9）的外盘管（13）串接第一冷凝压力控制器（16）的主通道后跨接在冷却水回路的进水管（14）和排水管（15）之间，第二水冷换热器（29）的外盘管（13）串接第二冷凝压力控制器（26）的主通道后也跨接在冷却水回路的进水管（14）和排水管（15）之间；第一冷凝压力控制器（16）的压力感应端连接到毛细管（5）的A端口，第二冷凝压力控制器（26）的压力感应端连接到第二水冷换热器（29）的内盘管（12）与第三单向阀（38）之间的连接管路；还有一个电动二通阀（18）与一个闸阀（40）串连后并接到第一冷凝压力控制器（16）的主通道两端，第一水冷换热器（9）的内盘管（12）通过第四单向阀（48）连接至四通换向阀（4）的高压口P；

所述制冷系统包括一个第三水冷换热器（39）、一个第三冷凝压力控制器（36）、与制冷/制热系统共用的冷却水回路、一个第二压缩机（23）、一个第二干燥过滤器（24）、一个膨胀阀（32）和位于两个搅拌筒（2）上的两个第二换热套（31）；第二压缩机（23）的高压侧（10）依次串接第三水冷换热器（39）的内盘管（12）、第二干燥过滤器（24）、膨胀阀（32）和两个并联的第二换热套（31）后连接到第二压缩机（23）的低压侧（11）；第三冷凝压力控制器（36）的压力感应端连接到第三水冷换热器（39）的内盘管（12）与第二干燥过滤器（24）之间的连接管路；第三水冷换热器（39）的外盘管（13）串接第三冷凝压力控制器（36）的主通道后跨接在冷却水回路的进水管（14）和排水管（15）之间。