CN104048459A - 用于控制制冰机中冷冻循环预设时间的开始的方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种用于单个立方形喷淋式制冰机的新颖的控制逻辑。冷冻循环的持续时间能够适应进口水温的变化、周围空气温度的变化、以及因停止运转周期时期而导致的制冰机内的内部制冰部的温暖温度的影响。这通过仅在关于遍经蒸发器循环的水量的水温已经近似达到32°F之后开始冷冻时期与为水近似达到32°F时离开冷凝器的制冷剂温度的函数的冷冻时期值的组合而实现。

Description

用于控制制冰机中冷冻循环预设时间的开始的方法和系统

技术领域

本公开涉及一种用于控制制冰机中冷冻循环的方法和系统。

背景技术

由于全部量的水以及相对较大量的水相对于喷淋机每批产生的冰需要排出显热，因此进口水温对冷冻喷淋机蒸发器中的完整立方体所需的时间具有相当大的影响。

在延长的停止运转周期期间，蒸发器、泵以及组成水循环系统的各种部件变热至比反复的冷冻和收获周期期间的平均值高得多的温度。此外，制冷剂在停止时间期间移动至制冷系统的更冷的部段。这导致与反复的冷冻和收获周期相比，在继停止运转周期之后的第一冷冻循环期间，关于制冷系统使水量和蒸发器变冷到冷冻点的时间段显著加长。

一旦恒温器检测到蒸发器温度已经达到预定值，关于喷淋机的常规控制策略就会将冷冻循环时间设定到固定值。这导致在继停止运转之后的第一循环期间或在进水大于平均值时部分地形成冰块。

因此，存在对一种控制效率提高且能源使用减少的制冰机的冷冻循环的方法和系统的需要。

本公开还提供了许多额外的优点，这会在下面的描述中变得明显。

发明内容

本公开的方法和系统监测水池中的水温以及离开冷凝器的制冷剂温度，使得冷冻循环/顺序的开启时间延迟直到水温达到预定值为止，并且获得了基于制冷剂的温度的冷冻循环时间周期，从而使制冰更有效并且更节能。

冷冻循环的持续时间能够适应进口水温的变化、周围空气温度的变化、以及因停止运转周期时期而导致的制冰机内的内部制冰部的温暖温度的影响。这通过仅在关于遍经蒸发器循环的水量的水温已经近似达到32°F之后开始冷冻时期与为水近似达到32°F时离开冷凝器的液体温度的函数的冷冻时期值的组合而实现。

在本公开的制冰机的实施方式中，热交换系统包括蒸发器和冷凝器，冷凝器构造成在冷冻循环期间通过施加到蒸发器的水来制造冰块。该控制器控制冷冻循环的开启时间和终止时间，使得开启时间仅在水的温度为32°F或更低的情况下开始，并且终止时间基于开启时间开始时离开冷凝器的制冷剂的温度。

在根据本公开的制冰机的另一实施方式中，终止时间根据时间与水为近似32°F时的冷凝器制冷剂离开温度的表来确定。

在根据本公开的制冰机的另一实施方式中，热交换系统还包括将水喷淋在蒸发器上的一个或更多个喷淋器。

在根据本公开的制冰机的另一实施方式中，第一温度传感器位于水中，并且第二温度传感器定位成感测离开冷凝器的制冷剂的温度。开启时间和终止时间基于由第一温度传感器和第二温度传感器感测到的温度来确定。

在根据本公开的制冰机的另一实施方式中，处理器和程序模块与控制器相关联。处理器执行程序模块的指令以确定冷冻循环的开启时间和终止时间。

一种用于通过本公开的制冰机制冰的方法的实施方式，该方法包括：

将蒸发器和冷凝器构造成在冷冻循环期间通过施加到蒸发器的水来制造冰块；

将冷冻循环的开启时间控制成仅在水的温度为32°F或更低的情况下开始；以及

基于开启时间开始时离开冷凝器的制冷剂的温度来控制冷冻循环的终止时间。

在根据本公开的制冰方法的另一实施方式中，该方法还包括：

根据时间与水为近似32°F时的冷凝器制冷剂离开温度的表来确定终止时间。

在根据本公开的制冰方法的另一实施方式中，该方法还包括：

将第一温度传感器定位成感测水的温度；以及

将第二温度传感器定位成感测离开冷凝器的制冷剂的温度。开启时间和终止时间基于由第一温度传感器和第二温度传感器感测到的温度来确定。

在根据本公开的制冰方法的另一实施方式中，该方法还包括：执行程序模块的指令以确定冷冻循环的开启时间和终止时间。

在根据本公开的制冰方法的另一实施方式中，该方法还包括：将水喷淋在蒸发器上。

通过参照以下附图将理解本公开的另外的目的、特征和优点，在附图中，相似的附图标记表示相似的元件。

附图说明

图1为根据本公开的喷淋式制冰机的图示。

图2为沿着图1的线2-2的截面图的图示。

图3为在冷冻循环期间喷淋在图1的制冰机的蒸发器上的水的图示。

图4为用于控制图1的制冰机的冷冻循环的计算机系统的框图。

图5为用于控制图1的制冰机的冷冻循环的逻辑图或流程图。

图6为描绘设置在图1的制冰机的冷凝器的出口处的温度传感器的图示。

具体实施方式

热的内部部件和停止运转周期之后的制冷剂迁移的影响通过在32°F水条件下开始冷冻循环周期来消除，这使第一冷冻循环和所有后面的冷冻循环在定时的冷冻周期开始时具有基本相同的温度条件。

在水已经达到32°F的时间点处离开冷凝器的制冷剂温度的使用意味着蒸发器负载的效果已经被标准化，因此，冷凝器离开温度几乎完全取决于冷凝器冷却介质（空气或水）的环境温度以及冷凝器的相对效率。蒸发器排热能力与液体温度存在强相关性，因为其代表进入蒸发器的制冷剂的焓，并且在水已达到32°F的情况下冷冻蒸发器中的完整立方体所需的时间与进入的制冷剂的焓直接相关。这种关系提供了一种用于从水已达到32°F的点开始设定冷冻时间的精确方法。

参照图1，制冰机100包括本公开的冷冻循环/顺序控制器。制冰机100制造并储存冰。

参照图2，制冰机100包括处于关闭位置的门105、冰储存区域110以及制冰系统115。冰储存区域110具有容纳冰块的箱120。制冰系统115制造冰块，并且将冰块分配到箱120中。制冰机100包括蒸发器2、喷淋组件3、水温传感器4以及水槽或水池130。

参照图3，示出了冷冻循环期间的制冰机100的制冰系统115的原理图。制冰系统115具有封闭外壳体积116的外壳117。外壳117具有穿过外壳117的由门125遮盖的开口119。外壳117具有形成水池130和排水管135的底部部分。温度传感器4位于水池130中。外壳117的顶部部分形成杯状部140。杯状部140中的每个杯状部均围绕内部体积。外壳117具有进水口145，进水口145具有通过供水管150接收来自供水系统的水的孔口146。供水管150具有阀151，例如，打开以允许来自供水系统的水流过供水管150以及关闭以阻挡水流过供水管150的电磁阀。供水系统例如为公共供水系统。

泵155设置在外壳体积116中。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连接至支座180，支座180将泵管出口175定位在外壳体积116中、挡板185上方。

制冰系统115具有热交换系统，该热交换系统执行蒸汽压缩循环并与外壳117热连通。该热交换系统包括具有蒸发器管190的蒸发器2、压缩机（未示出）、冷凝器604（见图6）以及热膨胀阀（未示出）。蒸发器管190与杯状部140的内部体积热连通。+

如图6中所示，冷凝器604具有离开冷凝器604的液体管线600，其中，温度传感器620（图4中示出）设置在绝缘套（黑色泡沫）608的下方，绝缘套608设置于冷凝盘管602前。

在冷冻循环期间，控制器107激活泵155，泵155产生将水池130中的水160吸入到泵室165中的吸力。泵155例如通过泵室165中的由马达操作的叶轮而产生从泵室165至泵管170的水流。泵管170中的水流指向泵管出口175，使得该水流产生离开泵管出口175进到杯状部140中的喷流。控制器107激活热交换系统以使被冷却的制冷剂在冷冻循环期间流动穿过蒸发器管190。蒸发器管190与杯状部140的内部体积热连通以冷却杯状部140的内部体积。来自由泵管出口175分配的喷流的水的至少一部分在杯状部140的内部体积中冷冻，从而形成冰块192。来自由泵管出口175分配的喷流的未在杯状部140中冷冻的剩余的水因重力而从杯状部140掉落到挡板185上并进入到水池130中或直接进入到水池130中。在预定的时间周期之后，控制器107使泵155停用，使得水不再喷淋到杯状部140中，并且控制器107使热交换系统停用以使被冷却的制冷剂停止流动穿过蒸发器管190，从而结束冷冻循环。阀151关闭以阻挡水在冷冻循环期间流动穿过供水管150。

参照图4，系统400包括联接至网络420例如因特网的计算机405。计算机405可以是控制器107的一部分或者可以与控制器107分开。在任何情况下，控制器107与计算机405之间的连接都允许冷冻循环顺序运行。

计算机405包括用户界面410、处理器415以及存储器425。计算机405可以在通用微型计算机上实现。尽管计算机405在文中表述为独立装置，但其不限于此，而是可以通过网络420联接至其他装置（未示出）。

处理器415由响应并执行指令的逻辑电路构造。

存储器425存储数据和指令以供处理器415使用。存储器425可以实施为随机存取存储器（RAM），硬盘驱动器、只读存储器（ROM）或它们的组合。存储器425中的部件中的一个部件为程序模块430。

程序模块430包含用于控制处理器415以执行对文中所述方法的控制——特别是对制冰机100的冷冻循环的控制——的指令。程序模块430包括时间与制冷剂温度的表440（例如，查阅表）以及冷冻定时器445。术语“模块”在文中用来表示可以或者实现为独立部件或者实现为多个次级部件的集成构型的功能运算。因此，程序模块430可以实施为单个模块或者实施为彼此协作运行的多个模块。此外，尽管程序模块430在文中描述为安装在存储器425中并且因此以软件执行，但其也可以以硬件（例如，电子电路）、固件、软件或它们的组合中的任一种执行。

用户界面410包括诸如键盘或语音识别子系统之类的输入装置，以使用户能够将信息和命令选择传达给处理器415。用户界面410还包括诸如显示器或打印机之类的输出装置。诸如鼠标、跟踪球或控制杆之类的光标控制器允许用户在显示器上操纵光标，以将额外的信息和命令选择传达给处理器415。

处理器415将执行文中所述方法的结果输出至用户界面410。替代性地，处理器415可以通过网络420将该输出引向远程装置（未示出）。

尽管程序模块430表示为已经加载到存储器425中，但其也可以构造在存储介质435上以用于随后加载到存储器425中。存储介质435能够是其上以有形形式存储程序模块430的任何常规存储介质。存储介质435的示例包括软盘、光盘、磁带、只读存储器、光存储介质、通用串行总线（USB）闪存驱动器、数字通用光盘或极碟驱动器。替代性地，存储介质435能够是随机存取存储器，或是位于远程存储系统并通过网络420联接至计算机405的其他类型的电子存储器。

参照图5，根据本公开的控制器操作的冷冻顺序使用处理器415来执行程序模块430的指令，以通过步骤530控制冷冻循环。在冷冻循环开始时，处理器415启动冷冻循环顺序。在步骤502处，处理器415监测水池130中的水的由温度传感器205感测到的水池水温。在步骤504处，处理器415进行检查以判断水池130中的水温是大约32°F还是低于32°F。如果水池130中的水温高于32°F，则处理器415返回步骤502。如果水池130中的水温低于或等于32°F，则在步骤506处，处理器415检查由冷凝器温度传感器620监测到的离开冷凝器的制冷剂温度。在步骤508处，处理器415使用冷凝器温度来根据时间与制冷剂温度的表440确定剩余的冷冻时间（即，为在水已经近似达到32°F时离开冷凝器的制冷剂温度的函数的冷冻持续时间值）。一旦水池130中的水温等于或低于32°F，则在步骤510处处理器415根据从查阅表440确定的冷冻时间值来启动冷冻定时器。处理器415随后在步骤512处监测冷冻定时器值。在步骤514处，如果冷冻定时器值不等于超时值，例如，不等于零，则重复步骤512和514。当冷冻定时器值等于零时，处理器415在步骤516处停止冷冻循环并开启收获循环或顺序。

关于冷冻时间周期与冷凝器离开制冷剂温度之间的关系的具体数据将从测试数据中提供，该测试数据示出了在一系列环境和进水条件下水从关于继延长的停止运转周期之后的第一循环以及连续的冷冻及收获操作期间的随后的冷冻循环的冷冻操作的启动开始达到32°F所需的时间的变化。

尽管已经示出并描述了根据本发明的若干实施方式，但要清楚地理解，对本领域技术人员而言明显的是这些实施方式易受到许多变化的影响。因此，不希望仅限于所示出和描述的细节，而是意在示出落入所附权利要求的范围内的所有变化和改型。

Claims (10)

1.一种制冰机，包括：

热交换系统，所述热交换系统包括蒸发器和冷凝器，所述冷凝器构造成在冷冻循环期间通过施加到所述蒸发器的水来制造冰块；以及

控制器，所述控制器控制所述冷冻循环的开启时间和终止时间，其中，所述开启时间仅在所述水的温度为32°F或更低的情况下开始，并且所述终止时间基于所述开启时间开始时离开所述冷凝器的制冷剂的温度。

2.根据权利要求1所述的制冰机，其中，所述终止时间根据时间与所述水为近似32°F时的冷凝器制冷剂离开温度的表来确定。

3.根据权利要求1所述的制冰机，其中，所述热交换系统还包括将水喷淋在所述蒸发器上的一个或更多个喷淋器。

4.根据权利要求1所述的制冰机，还包括位于水中的第一温度传感器以及定位成感测离开所述冷凝器的所述制冷剂的温度的第二温度传感器，并且其中，所述开启时间和所述终止时间基于由所述第一温度传感器和所述第二温度传感器感测到的温度来确定。

5.根据权利要求1所述的制冰机，还包括与所述控制器相关联的处理器和程序模块，其中，所述处理器执行所述程序模块的指令以确定所述冷冻循环的所述开启时间和所述终止时间。

6.一种控制制冰机的制冰的方法，包括：

将蒸发器和冷凝器构造成在冷冻循环期间通过施加到所述蒸发器的水来制造冰块；

将所述冷冻循环的开启时间控制成仅在所述水的温度为32°F或更低的情况下开始；以及

基于所述开启时间开始时离开所述冷凝器的制冷剂的温度来控制所述冷冻循环的终止时间。

7.根据权利要求6所述的方法，还包括：

根据时间与所述水为近似32°F时的冷凝器制冷剂离开温度的表来确定所述终止时间。

8.根据权利要求6所述的方法，还包括：

将第一温度传感器定位成感测所述水的温度；

将第二温度传感器定位成感测离开所述冷凝器的制冷剂的温度，并且其中，所述开启时间和所述终止时间基于由所述第一温度传感器和所述第二温度传感器感测到的温度来确定。

9.根据权利要求6所述的方法，还包括：

执行程序模块的指令以确定所述冷冻循环的所述开启时间和所述终止时间。

10.根据权利要求6所述的方法，还包括：

将水喷淋在所述蒸发器上。