CN103225826B - 用于在制冰机内收获冰块的进水系统 - Google Patents

Abstract

提供了在制冰机中配送水的方法和系统，其包括具有多个管开孔的管。管接收水。水在沿着管的不同位置处被配送到蒸发器盘管上的不同位置上。蒸发器盘管与至少一个冰形成区域热连通。该至少一个冰形成区域定位为当从冰形成区域收获冰时一部分水流动成与该至少一个冰形成区域接触。

Description

用于在制冰机内收获冰块的进水系统

相关专利申请的交叉引用

本申请要求2010年11月18日提交的美国临时申请No.61/415,269的权益，就此将2010年11月18日提交的美国临时申请No.61/415,269的全部内容通过参引结合入本文。

技术领域

本公开内容涉及制冰机。具体地，本公开内容涉及用于收获冰块的系统和方法，其包括制冰机内的进水系统。

背景技术

常规制冰机包括制冰系统以便在冻结循环和收获循环过程中制备冰块。在冻结循环过程中，制冰系统使与蒸发器热连通的模具或杯形部中的水冻结以形成冰块。在收获循环过程中，将冻结循环过程中所形成的冰块从杯形部取走或收获，例如通过自动售货机送达用户或储存在储冰柜内。

常规制冰机一直存在收获速率变化。收获速率变化是与用于冰收获的标准制造准则的偏差，其在尽管所有冰块可能已经在初始收获循环或之前的收获循环期间释出但仍有某些个别冰块未从蒸发器收获或释出掉时产生。这种性质的收获速率变化的问题是，在制造或安装时单元可能看起来功能正常，但长期运行势必会使收获速率减少至影响制冰产量的水平。收获速率变化在于起动制冰系统的水泵以在另一冻结循环中形成冰块之前不是所有冰块都被从制冰系统的杯形部收获掉时发生。制冰系统的杯形部中剩余的冰块可能随着它们较长时间与蒸发器热连通以及在水泵重新启动时融化或变形。这造成了个别冰块与冰块之间的冰透明度和形状的变化，在收获循环过程中从蒸发器释出的冰块的量减少，以及由于蒸发器中剩余的完全成形的冰块起到阻碍水喷射至空的杯形部中并形成新冰的隔离体的作用而导致的能效降低。成品制冰机所显现出的收获速率可能还是满足或超出生产线测试准则，但是可能需要对制冰机进行额外的生产线测试以确认收获速率仍将满足设计要求。为此确认收获速率增加了制造制冰机所需的劳动力并减小了通过水测试区域的制冰机的通过数量，从而导致在水测试区域内的瓶颈现象。

本公开通过减小收获速率变化而克服这种系统的不足。

发明内容

提供了在制冰机中配送水的方法和系统，其包括具有多个管开孔的管。管接收水。水在沿着管的不同位置处被配送到蒸发器盘管上的不同位置上。蒸发器盘管与至少一个冰形成区域热连通。该至少一个冰形成区域定位为当从冰形成区域收获冰时一部分水流动成与该至少一个冰形成区域接触。

通过以下具体实施方式、附图和所附权利要求，本领域普通技术人员可以认识到并了解本公开的上述以及其他特征和优点。

附图说明

图1是门处于关闭位置的制冰机，该制冰机可以包括本公开内容的进水系统；

图2是门处于打开位置的图1的制冰机；

图3是在冻结循环过程中的图1的制冰机的制冰系统的示意图；

图4是在收获循环过程中的图3的制冰系统的示意图；

图5是本公开的具有带有穿透开孔的管的进水系统的实施方式；

图6是本公开的具有带有穿透开孔的管的进水系统的实施方式；

图7是本公开的具有带有穿透开孔的管的进水系统的实施方式；

图8是图5的具有开孔的进水系统的管的实施方式的底侧立体图；

图9是图8所示管的端视图；

图10是图8所示管的仰视图；

图11是图8所示管的侧视图；

图12是具有包括单个开孔的管的进水系统；

图13是图12所示进水系统的管的底侧立体图；

图14是图13所示管的端视图；

图15是图13所示管的仰视图；

图16是图13所示管的侧视图；

图17是图5至7和图12的进水系统的流速测试数据表；

图18是图5所示进水系统的流速测试数据表；

图19是包括冰块数量和冰片重量的测试数据表，比较了图5的进水系统和图12的进水系统；

图20是包括冰块数量和冰片重量的测试数据表，比较了图5的进水系统和图7的进水系统；

图21是历时9个月的两个图5所示进水系统的包括冻结、收获、冰块数量和冰片重量的测试数据表；

图22是图5所示进水系统的俯视图。

具体实施方式

图1是门105处于关闭位置的制冰机100，该制冰机100可包括本公开的进水系统。制冰机100制冰并储冰。

图2是门105处于打开位置的制冰机100。制冰机100具有储冰区域110和制冰系统115。储冰区域110具有保持冰块的储柜120。制冰系统115制备冰块，并且将冰块经由闸门125从储柜120上方配送至储柜120内。

图3是在冻结循环过程中的制冰机100的制冰系统115的示意图。制冰系统115具有壳体117，该壳体117围出壳体容积116。壳体117具有穿过壳体117的开口119，该开口119被闸门125覆盖。壳体117具有形成有集液槽130和排液管135的底部。壳体117的顶部形成杯形部140。每个杯形部140围出内部容积。壳体117具有进水部145，进水部145具有开孔146，并且进水部145经由供水管150从水源接收水。供水管150具有例如为电磁阀的阀151，阀151打开以允许水从水源经供水管150流动，阀151关闭以阻止水流动通过供水管150。水源例如是公共水源。

泵155在壳体容积116内。泵155具有泵室165和泵管170。泵管170连接至泵管出口175。泵管出口175连接至安装座180，从而将泵管出口175定位在壳体容积116内并在折流板185的上方。

制冰系统115具有热交换系统，该热交换系统进行蒸气压缩循环并与壳体117热连通。热交换系统包括具有蒸发器管190的蒸发器、压缩机(未示出)、冷凝器(未示出)和热膨胀阀(未示出)。蒸发器管190与杯形部140的内部容积热连通。

在冻结循环过程中，控制器107起动泵155，泵155产生吸力从而将集液槽130内的水160抽吸至泵室165内。泵155通过例如泵室165内由马达操作的叶轮产生从泵室165到泵管170的水流。泵管170内的水流被引导至泵管出口175，使得水流产生从泵管出口175喷出并进入到杯形部140中的射流。控制器107起动热交换系统，从而使低温制冷剂在冻结循环过程中流动通过蒸发器管190。蒸发器管190与杯形部140的内部容积热连通从而冷却杯形部140的内部容积。来自由泵管出口175配送的射流的水的至少一部分在杯形部140的内部容积内冻结，从而形成冰块192。来自由泵管出口175配送的射流的未在杯形部140内冻结的余水由于重力而从杯形部140掉落到折流板185上并进入集液槽130，或者直接掉落到集液槽130中。在预定时长之后，控制器107使泵155停止运行，因而不再有水被喷射到杯形部140中，并且控制器107使热交换系统停止运行以停止低温制冷剂经由蒸发器管190的流动，从而结束冻结循环。在冻结循环过程中，阀151关闭以阻止水经供水管150流动。

图4是在收获循环过程中的制冰系统115的示意图。收获循环开始时，当控制器107起动热交换系统以开始高温气体经由蒸发器管190的流动时，杯形部140的内部容积填充着冻结的水或冰块192。蒸发器管190与杯形部140的内部容积热连通以加热杯形部140的内部容积。在收获循环开始时，阀151也通过控制器107打开，从而允许水经由供水管150流入到具有连接至壳体117的进水部145的进水系统，流出开孔146，并流到蒸发器管190上和/或杯形部外部140上。来自进水部145的水的温度高于杯形部140的内部容积中的温度从而加热杯形部140的内部。来自进水部145的接触蒸发器管190的水将热从蒸发器管190传导到杯形部140的内部从而加热杯形部140的内部。在与蒸发器管190和/或杯形部140接触之后，水从壳体117的顶部经由穿过壳体117的孔195排流到壳体容积116中，流到折流板185上，并流至集液槽130。排液管135包括具有预定高度的竖管，该竖管排流位于该预定高度上方的水。来自供水管150的水流向制冰系统115提供新鲜水。加热杯形部140的内部容积的蒸发器管190和经由进水部145的开孔146流到蒸发器管190和杯形部140上的水流使冰块192部分融化，从而使冰块192从杯形部140脱离。冰块192从杯形部140掉落到折流板185上，离开制冰系统115，并经由开口119落入储冰柜120中。冰块192移动闸门125从而露出开口119。在预定时长之后，控制器107关闭阀151以阻止水流动通过供水管150，并且控制器107使热交换系统停止运行从而停止高温气体经由蒸发器管190的流动，从而结束收获循环。

图5是具有包括开孔146的进水部145的进水系统的实施方式。开孔146的直径分别为大约2毫米(mm)。进水部145是在第一侧145a上具有三个开孔146a、在第二侧145b上具有三个开孔(未示出)、并且在底部145c上具有单个开孔146c的管。三个开孔146a中的每一个与第二侧145b上的其中一个开孔146形成来自水源的抛物线形状的水流200。开孔146c形成来自水源的直线水流205。

图6是具有包括开孔的进水部145的进水系统的实施方式。开孔的直径分别为大约1.5毫米(mm)。

图7是具有包括开孔146的进水部145的进水系统的实施方式。开孔146的直径分别为大约2.5毫米(mm)。进水部145是在第一侧145d上具有三个开孔146d、在第二侧145e上具有三个开孔146e的管。在进水部145的底部上具有单个开孔(未示出)以保证收获循环之后管排空。三个开孔146d中的每一个与在第二侧145e上的其中一个开孔146e形成来自水源的喷洒式(spray pattern)形状的水流210。

图8至图11示出了具有图5所示开孔146a、146b和146c的进水部145。开孔146a、146b和146c尺寸相同，直径分别为大约2毫米(mm)，并且位于与图5所示的146a、146b和146c相同的位置。进水部145是在第一侧145a上具有三个开孔146a、在第二侧145b上具有三个开孔146b、在底部145c上具有单个开孔146c的管。三个开孔146a中的每一个与第二侧145b上的其中一个开孔146b形成来自水源的抛物线形状的水流。开孔146c形成来自水源的直线水流。

图12是具有包括单个开孔305的管300的进水系统。单个开孔305具有约8.5mm的直径。单个开孔305在该单个开孔305的正下方形成流经管300的水的单股水流。水经由单个开孔305流到蒸发器管190的中央部分中。

图13至16示出了管300。

通过本公开已经发现，与具有带有单个开孔的管——比如具有单个开孔305的管300——的进水系统相比，具有带有多个开孔的管——比如，例如图5至图7所示的进水部145——的进水系统促进收获冰块。此外，通过本公开发现，具有带有多个开孔的管的进水系统满足或超出了生产线测试标准，并且减小或消除了收获速率变化。通过本公开还发现，具有带有多个开孔的管的进水系统减小了收获速率变化，从而减少了确认制冰机满足或超出生产线测试标准所需要的收获循环，这减少了劳动力并增大了通过量，从而在制造包括本公开的进水系统——具体地包括图5至图7所示的进水部145——的制冰机时减轻了水测试区域中的瓶颈现象。

本公开的发明人分别在水具有大约30磅每平方英寸(psi)的压力情况下对图5至7和图12的进水系统的流速进行测试。如通过图17的测试结果示出的，通过图5至7和图12的进水系统的以升每分钟(L/min)计的流速非常相似。因此，本公开的发明人确定，图5至图7的进水部145与图12的进水部300允许从水源进入制冰机的水量相似。

本公开主题的发明人用图5至图7所示的进水部145进行测试。本发明人发现，具有直径分别为大约2mm的开孔的图5所示进水部145在从大约20psi到大约80psi的水压范围内具有最佳性能和一致性。如由图18的测试结果示出的，通过图5所示进水部145的从大约20psi到大约80psi的水压产生介于大约0.68L/min到大约0.79L/min之间的流动。

本公开主题的发明人对冰块数量和以克为单位的冰片重量进行测试并对图5的进水系统145与图12的具有包括单个开孔305的管300的进水系统加以比较。图19是测试数据表，该表包括图5的进水系统145和图12的进水系统的以分钟为单位的冻结循环时间、以分钟为单位的收获循环时间、冰块数量和以克为单位的冰片重量。冰片重量也可以称作收获量或收获质量，其为在收获循环期间收获的冰的量。冰片重量是对所收获的冰的总质量(以克为单位)的测量。冰片重量允许监测制冰机的性能，即可用于生产认证也可用于维修诊断。冰片重量测量是主焦点。冰块数量作为辅助测量或者作为性能的另一指标。如图19中示出的，与图12的进水系统的介于1到15之间的冰块数量相对照，图5的进水系统145具有介于15到16之间的更为一致的冰块数量。此外，与图12的进水系统的介于20到230之间的冰片重量相对照，图5的进水系统145具有介于256到280之间的更为一致的冰片重量。因此，如图19所示，相较于平均冰块数量为5.6且平均冰片重量为89.9的图12的进水系统，图5的进水系统145一致地制出冰片重量更大——平均为265.6——且数量更多的冰块，平均为15.9个冰块。

图20是比较图5的进水系统与图7的进水系统的测试数据表，该测试数据表包括以分钟为单位的冻结循环时间、以分钟为单位的收获循环时间、冰块数量和以克为单位的冰片重量。在整个测试期间测试是在同样的测试条件下进行，例如对于测试单元而言空气温度和水温相同。如在图20中示出的，与图7的进水系统的在12至16之间的冰块数量相对照，图5的进水系统145具有介于15至16之间的更为一致的冰块数量。此外，与图7的进水系统的在192至236之间的冰片重量相对照，图5的进水系统145具有介于256至280之间的更为一致的冰片重量。因此，如图20所示，与平均冰片重量为213.6且平均冰块数量为13.8的图7的进水系统相比，图5的进水系统145一致地制出冰片重量更大——平均为265.6——且数量更多的冰块，平均为15.9个冰块。

本公开的发明人对两个图5的进水系统进行了历时九个月的测试，其中包括以分钟为单位的冻结循环时间、以分钟为单位的收获循环时间、冰块数量和以克为单位的冰片重量。图21的测试数据显示，图5的进水系统无论在初始使用时还是经历长时期后都较图12的管和没有进水系统的制冰机有所改善。存在这样的顾虑：开孔146可能在制冰机的正常操作情况下被自然存或由于冻结水或水中的TDS(总溶解固体)而发生的水矿物质水垢堵塞。图21所示测试数据表明没有这种堵塞产生。还在测试室内进行了连续低温测试以确认没有发生堵塞开孔146的冻结，这种堵塞确实没有发生。此测试在“任何条件”下进行，此“任何条件”指的是测试单元专门在其中进行操作的测试条件范围，例如，可能存在操作风险的低环境温度条件。

八个包括图12的具有带单个开孔305的管300的进水系统的制冰机被确定具有不太令人满意的性能，于是在这八个制冰机中的每一个中，用图5的进水部145替代图12的具有单个开孔305的管300，这再现地改善了性能。

现在参照图22，其示出了图5的进水系统，第一侧145a上的三个开孔146a和第二侧145b上的三个开孔145b在蒸发器管190上方以便收获在成排405、410、415的杯形部140内的至少12个冰块。在收获循环结束后，单个开孔146c排出留在进水部145内的任何残留的水。三个开孔146a中每一个与在第二侧145b上的其中一个开孔146形成来自水源的呈抛物线形状的水流200。开孔146c形成来自水源的直线水流205。水流出开孔146a、146b和146从而流动到蒸发器管190上，然后再流动到杯形部140上，从而与水直接从开孔146a、146b和146流出到杯形部140上的情况相比，缩短冰块从杯形部140脱离的时长。本公开的发明人确定，相较于没有进水系统的制冰机、具有带单个开孔的管——诸如具有单个开孔305的管300——的进水系统、以及图6和图7的进水部145，图5的进水部145促进收获冰块。可基于本公开内容针对不同的制冰机构造调整进水系统的开孔的大小和型式。

还应当认识到，本文中可能使用术语“第一”、“第二”、“第三”、“上”、“下”等来修饰不同的元件。除非具体指明，否则这些修饰语并不意味着所修饰元件的空间、序列、或等级次序。

尽管已经参照一个或多个示例性实施方式描述了本公开，但本领域普通技术人员可以理解，在不脱离本公开范围的情况下，可以进行各种修改并且可以对本公开的元件进行等效替换。此外，在不脱离本公开范围的情况下，可以对本公开的教导进行许多修改以适应具体情况或材料。因此，期望不要将本公开局限于作为所想到的最佳模式公开的具体实施方式，而是使本公开可以包括落入所附权利要求的范围内的所有实施方式。

Claims (8)

1.一种制冰装置，包括：

具有盘管的蒸发器，所述盘管具有底表面和顶表面；

至少一个容器，所述容器具有内部容积，所述内部容器包括开口的前部和封闭的后部，所述封闭的后部连接至所述盘管的所述底表面；

供水管，所述供水管设置在所述盘管的所述顶表面和所述至少一个容器的所述封闭的后部的上方，所述供水管具有长度、第一侧、第二侧、底部、顶部和多个开孔，所述多个开孔沿着所述长度设置在所述第一侧、所述第二侧和所述底部上，其中，每个开孔在冰块收获循环期间将水配送到所述盘管上的不同位置上和所述至少一个容器的所述封闭的后部上，以便将热从所述盘管传导到所述至少一个容器。

2.如权利要求1所述的制冰装置，其中，所述多个开孔中的设置在所述第一侧上的至少一个第一开孔与所述多个开孔中的设置在所述第二侧上的至少一个第二开孔对齐。

3.如权利要求2所述的制冰装置，其中，流出多个所述第一开孔和流出多个所述第二开孔的水流形成多个抛物线形水流。

4.如权利要求1所述的制冰装置，其中，所述多个开孔各自具有介于1.5毫米到2.5毫米之间的直径。

5.如权利要求1所述的制冰装置，其中，所述多个开孔各自具有2.0毫米的直径。

6.如权利要求1所述的制冰装置，其中，所述至少一个容器包括多排容器，所述供水管设置在所述多排中的至少两排的上方。

7.如权利要求1所述的制冰装置，其中，所述盘管具有多个直线部和连接所述多个直线部的多个弯曲部，所述供水管设置在所述盘管的所述多个直线部中的至少两个直线部的上方。

8.如权利要求1所述的制冰装置，进一步包括控制器，所述控制器将所述供水管选择性地连接至水源，从而产生经过所述供水管的水流，其中，在收获循环过程中，所述控制器将所述供水管连接至所述水源持续预定时间，使得水从所述多个开孔被配送到所述盘管的所述顶表面上以及所述至少一个容器的所述封闭的后部上以将热从所述盘管传导至所述容器，在所述预定时间之后且当所述收获循环完成时，所述控制器使所述供水管与所述水源断开连接。