CN108135428A - 具有热回收系统的器皿洗涤机 - Google Patents

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Abstract

用于洗涤器皿的器皿洗涤机器(10)包括用于接纳器皿的腔室(40)，该腔室具有至少一个洗涤区。废热回收单元(82,92)被布置为将来自机器的排气的热量传递至进水，进水沿着水流路径行进通过废热回收单元至机器的中间加热器(70)。制冷剂介质回路(100)至少包括第一冷凝器(84)，该第一冷凝器被布置为将制冷剂介质热量输送至进水。控制装置监测过冷制冷剂介质状态，并且响应地修改以下一项或多项的操作：(i)制冷剂介质回路的压缩机的速度，(ii)导致空气流过废热回收单元的排气扇的速度，或(iii)控制沿着水流路径的进水流的泵的速度。

Description

具有热回收系统的器皿洗涤机
技术领域
本申请总体上涉及诸如在商业应用(诸如食堂和饭店)中使用的器皿洗涤机，并且更具体地涉及适应器皿洗涤机的操作状态的热回收系统。
背景技术
商用器皿洗涤机通常包括壳体区域，其界定用于餐具、锅、平底锅和其它器皿的洗涤和冲洗区。热回收系统已被用于从机器回收热量，否则热量通常将会由于机器排气而损失。
诸如热泵或制冷系统等废热回收系统使用蒸发器、压缩机和冷凝器，使得操作涉及用于回收废能并且在感兴趣区域处重新使用所捕获的能量的热流体(包括制冷剂)。系统需要热流体在指定外壳内操作，以防止系统由于高压或低压而关闭，因此需要有效的控制。
将期望提供一种适合于机器操作状态以便更有效地使用热回收的热回收系统。还将期望提供一种能够更有效地保持制冷剂介质的期望过冷状态的热回收系统。还将期望支持此类热回收系统以使得在启动、稳定状态或待机或空转模式下能够连续或半连续地操作，同时回收废能并通过使用热流体将废热流回火至预定温度。
发明内容
一方面，用于洗涤器皿的器皿洗涤机器包括用于接纳器皿的腔室，该腔室具有至少一个洗涤区。废热回收单元被布置为将来自机器的排气的热量传递至进水，进水沿着水流路径行进通过废热回收单元至机器的中间加热器。制冷剂介质回路至少包括第一冷凝器，该第一冷凝器被布置为将制冷剂介质热量输送至进水。控制装置监测过冷制冷剂介质状态，并且响应地修改以下一项或多项的操作：(i)制冷剂介质回路的压缩机的速度，(ii)导致空气流过废热回收单元的排气扇的速度，或(iii)控制沿着水流路径的进水流的泵的速度。
另一方面，用于洗涤器皿的器皿洗涤机器包括用于接纳器皿的腔室，该腔室具有至少一个洗涤区。废热回收单元被布置为将来自机器的排气的热量传递至进水，进水沿着水流路径行进通过废热回收单元进入机器中。制冷剂介质回路包括冷凝器，该冷凝器被布置为将制冷剂介质热量输送至进水。控制装置包括一个或多个传感器和控制器，该控制器用于确定制冷剂介质回路中的过冷制冷剂介质的状态。控制器被配置为至少部分地基于过冷制冷剂介质的状态来改变以下一项或多项：(i)制冷剂介质回路的压缩机的速度，(ii)导致空气流过废热回收单元的排气扇的速度，或(iii)控制沿着水流路径的进水流的泵的速度。
在又一方面中，提供了一种自适应地控制器皿洗涤机器的方法，该器皿洗涤机器包括：用于接纳器皿的腔室，该腔室具有至少一个洗涤区；制冷剂介质回路，该制冷剂介质回路包括至少一个冷凝器，该机器的进水流过该至少一个冷凝器；以及废热回收单元，该机器的进水流过该废热回收单元。该方法涉及：识别制冷剂介质回路中的过冷制冷剂介质的冷凝不足状态或制冷剂介质回路中过冷制冷剂介质的过度冷凝状态；并且响应于冷凝不足或过度冷凝状态的识别，改变以下至少一项：(i)制冷剂介质回路的压缩机的速度，(ii)导致空气流过废热回收单元的排气扇的速度，或(iii)控制通过废热回收单元和冷凝器的进水流的泵的速度。
在附图及下文描述中陈述一或多个实施例的细节。从具体实施方式、附图说明及权利要求书，其它特征、目的和优点将显而易见。
附图说明
图1是器皿洗涤机的一个实施例的示意侧视图；且
图2是器皿洗涤机器的制冷剂回路和进水流动路径的示意图。
具体实施方式
参考图1，示出了总体标记为10的示例性传送带式器皿洗涤机器。器皿洗涤机器10包括壳体11，其可接纳来自输入侧16的脏器皿14的搁架12。器皿通过合适的传送带机构20从输入侧通过隧道状腔室移向洗碗系统的相对出口端17处的鼓风机干燥器单元18。例如取决于洗碗系统10的样式、型号和尺寸，可使用连续或间歇移动的传送带机构或它们的组合。不使用搁架的飞行式传送带也是可能的。在所说明的示例中，脏器皿14的搁架12进入洗碗系统10并通过柔性挂帘22进入预洗涤腔室或区24，在预洗涤腔室或区24中，来自分别在搁架上方和下方的上部预洗涤歧管26和下部预洗涤歧管28的液体喷射用于从器皿中冲洗较重的污垢。用于此目的的液体来自罐30并且经由泵32和供应管道34被输送至歧管。排放结构36提供使用泵32从罐30中泵送液体的单个位置。经由相同的排放结构，液体也可从罐中排出并且经由排放路径37排出机器，例如用于罐清洁操作。
搁架前进至下一个挂帘38进入主洗涤腔室或区40中，在该主洗涤腔室或区40中，器皿受到分别利用喷嘴47和49从上部洗涤歧管42和下部洗涤歧管44喷射的清洁洗涤液(例如，通常是具有洗涤剂的水)，这些喷射由泵48通过供应导管46来供应且从主罐50中抽出。加热器58(诸如被设置有合适的恒温控制器(未示出)的电浸入式加热器)将罐50中的清洁液的温度保持在合适水平。用于向罐50中的液体添加清洁剂的装置未被示出但是可包括在内。在正常操作期间，一旦洗碗系统10启动一定时间段，通常通过单独的电动机连续驱动泵32和48。
洗碗系统10可选地包括与主洗涤腔室40基本上相同的强力漂洗(也称为后洗)腔室或区(未示出)。在这种范例中，器皿搁架从洗涤腔室40前进至强力漂洗腔室中，在该强力漂洗腔室内，加热后的漂洗水从上部和下部歧管喷射至器皿上。
器皿14的搁架12离开洗涤腔室40并通过挂帘52进入最终漂洗腔室或区54。最终漂洗腔室54被设置有上部喷头56和下部喷头57，这些喷头在变速泵114(或替代地能够进行自动控制的任何其它合适的阀)的控制下经由从热水增压器70延伸的管道62被供应热的淡水流。当器皿14的搁架12位于最终漂洗腔室54中时，可致动搁架检测器64，且通过合适的电气控制(例如，下面提及的控制器)，检测器使泵114致动，从而输送进水并且使热的漂洗水从增压器70移至喷头56、57。然后水从器皿中排出，并且通过重力流动被引导至罐50中。器皿14的漂洗后的搁架12然后在离开机器的出口端17之前通过挂帘66离开最终漂洗腔室54，移动进入干燥器单元18中。
可提供用于(例如，经由鼓风机81的操作)从机器中汲取热潮湿空气的排气系统80。如所示，冷水输入72的管线可延伸穿过废热回收单元82(例如，进水流过的翅片管式换热器，但是可能有其它变化)以从流经和/或流过单元82的排气中回收热量。然后在将水输送至增压器70用于最终加热之前，水管线或流动路径72延伸穿过一个或多个冷凝器84(例如，以板式换热器或管壳式换热器的形式，但是可能有其它变化)。冷凝器88可位于洗涤罐中，且冷凝器90可位于鼓风机干燥器单元18中。还可提供第二废热回收单元92。
现在参考图2，示出了进入的冷淡水和制冷剂的这两者的流动配置。冷的淡水首先被通过废热回收单元82的热空气加热，然后在通过冷凝器84时被制冷剂进一步加热。然后加热后的水进入增压器70以进行最终加热。制冷剂介质回路100包括电子热膨胀阀101，电子热膨胀阀101通向废热回收单元92以在已经通过单元82从排气流中除去了一些热量之后从温暖废气(例如，排气流)中回收热量。压缩机102压缩制冷剂以产生过热制冷剂，然后其依次流过冷凝器88、90和84。
通常，冷凝器88可采取浸没在洗涤罐50中的线圈的形式以将制冷剂热量输送至洗涤水，冷凝器90可采取线圈的形式，干燥空气吹过线圈以将一些制冷剂热量输送至干燥空气，且冷凝器84(其可为板式热交换器)将剩余的制冷剂热量输送至进入的淡水中。中间加热器的进水通过废热回收单元82和冷凝器84这两者。在机器内的非期望状态的事件中，可对补偿进行调整。
在这方面，提供一个或多个传感器110来监测过冷制冷剂的状态。监测可为连续的、周期性的或由某些事件触发(例如，识别搁架在机器中的特定位置处)。作为示例，温度传感器和压力传感器这两者均可用于监测过最后一个冷凝器84下游和热膨胀阀101上游的过冷制冷剂介质。如果监测指示过冷制冷剂介质的状态已经偏离设定规格，那么可采取校正措施。
例如，机器内的任何下列状态均可能导致过冷制冷剂介质的状态下降至期望状态操作范围以下，这意味着制冷剂介质尚未充分冷凝：进入的冷水温度上升、进入的冷水速率降低、进入的冷水温度上升以及进入的冷水速率下降、废湿热空气率上升、废热空气温度上升、废湿热空气率上升和废湿热空气温度上升、器皿洗涤机器上的负载随着废湿热空气率和/或废湿热空气温度的上升而下降，或一个冷凝器无法吸收或传递预期热量，以及上述的任何组合。所有这些状态均将导致在制冷剂介质回路100中发生制冷剂介质的冷凝量的降低，并且最终可能导致过冷制冷剂介质的未超出范围状态。
当识别低或未超出范围过冷状态时，可起始以下任何或全部的校正措施：控制压缩机102减速，同时电子热膨胀阀101自动调整以保持压缩机的必要过热(例如，基于来自温度传感器115的指示)、降低排气扇81的速度，同时经由流量计106监测空气流量以保持废热回收单元82和92两端的必要热负载，并且保持压缩机102的必要过热，或增加输送进入的冷淡水的变速泵114的速度。任何这些措施均会增加所发生的冷凝水平，并且可用于使过冷制冷剂介质的状态回升至期望操作范围。
作为另一个示例，机器内的任何下列状态均可能导致过冷制冷剂介质的状态落在期望状态操作范围以上，这意味着制冷剂介质已经过度冷凝或过冷：进入的冷水温度下降、进入的冷水速率增加、进入的冷水温度下降以及进入的冷水速率增加、废湿热空气率下降、废热空气温度下降、废湿热空气率下降和废湿热空气温度下降、器皿洗涤机器上的负载随着废湿热空气率和/或废湿热空气温度的下降而增加。所有这些状态均将导致在制冷剂介质回路100中发生制冷剂介质的冷凝量的增加，并且最终可能导致过冷制冷剂介质的超出范围状态。
当识别高或超出范围或过度过冷状态时，可起始以下任何或全部的校正措施：控制压缩机102加速，同时电子热膨胀阀101调整以保持压缩机的必要过热，或增加排气扇81的速度以保持废热回收单元82和92两端的必要热负载以保持压缩机102的必要过热，或降低输送进入的冷淡水的变速泵114的速度。任何这些措施均会降低所发生的冷凝水平，并且可用于使过冷制冷剂介质的状态下降至期望操作范围。
另外，在满足一个或多个冷凝器所需的热负载的情况下，压缩机102和排气扇81这两者的速度可降低，这依赖于过量的热负载来保持机器中所需的最小热量并且还防止不必要的蒸汽从机器的装载端和卸载端逸出。在机器的待机模式下(例如，当器皿未被移动通过机器进行清洁时)，排气扇81的速度可降低以节省机器中的热量。除非状态接近高压(在这种情况下，风扇81可能被关闭)，否则当压缩机102打开以防止低压时，排气扇81通常打开。湿热空气温度(如由温度传感器108所指示)和流速(如由传感器106所指示)可用于确定风扇速度以保持废热回收单元82和92两端的期望设定温度降，由此保持所必要的过热和排气状态。
作为示例，制冷剂介质的过冷状态可为由温度传感器110指示的实际温度减去对应于由压力传感器110指示的压力的冷凝器饱和温度的差值。示例性可接受的过冷状态操作范围可介于10°F与15°F之间，但是可能存在变化。高于15°F指示制冷剂介质已经过度冷凝或过冷，且低于10°F指示制冷剂介质尚未充分冷凝(例如，可能存在气体)。冷凝器饱和温度可通过读取由压力传感器110指示的压力和以下步骤来确定：(i)使用制冷剂压力/温度图表或表格(例如，存储在控制器存储器中)以将压力读数转换为冷凝器饱和温度，或(ii)使用拟合至制冷剂介质压力/温度图表的等式以将压力读数转换为冷凝器饱和温度。
可提供控制器150以基于来自温度传感器和压力传感器的指示来实现上文提及的任何校正措施的起始和控制，以及用于控制如上文所讨论的机器的其它功能和操作。如本文中所使用，术语控制器旨在广泛地涵盖实行机器的控制功能或其任何部件的控制功能的任何电路(例如，固态、专用集成电路(ASIC)、电子电路、组合逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA))、处理器(例如，共享的、专用的或成组的-包括执行代码的硬件或软件)或其它部件，或以上的一些或全部的组合。控制器可包括可变调整功能，其使得例如可接受的过冷状态操作范围能够被改变(例如，经由与控制器150相关联的操作员界面或经由受限的服务/维护人员界面)。
确保制冷剂介质如上文所指示般保持在期望操作范围内可通过以下步骤来帮助系统操作：(i)确保制冷剂介质完全冷凝以辅助热膨胀阀101的有效操作，和/或(ii)减少或消除热膨胀阀的上游侧的制冷剂介质中的气体的存在，因为这种气体的存在将趋向于限制制冷剂介质流动从而使制冷剂介质的蒸发器不足，和/或(ii)确保制冷剂介质不会由于冷凝器链而过度冷却，因为这种过度冷却将需要更多能量输送至蒸发器处的制冷剂介质以便将制冷剂介质上升至期望的压缩机吸入状态，并且如果蒸发器不能输送足够的能量，那么压缩机的性能和/或使用寿命可能受到不利影响。
上述机器提供了一种校正器皿洗涤机器中的制冷剂介质回路的非期望状态的有利方法。具体地，该方法涉及：识别制冷剂介质回路中的过冷制冷剂介质的冷凝不足状态或制冷剂介质回路中过冷制冷剂介质的过度冷凝状态；并且响应于冷凝不足或过度冷凝状态的识别，改变以下至少一项：(i)制冷剂介质回路的压缩机的速度，(ii)导致空气流过废热回收单元的排气扇的速度，或(iii)控制通过废热回收单元和冷凝器的进水流的泵的速度。在一个实施方案中，识别步骤包括感测制冷剂介质回路中的所有冷凝器下游的制冷剂介质温度和制冷剂介质压力。在此实施方案的一个示例中，识别步骤包括确定感测的制冷剂介质温度减去对应于感测的制冷剂介质压力的冷凝器饱和温度的差值。如果识别出过冷制冷剂介质的冷凝不足状态，那么改变步骤涉及以下至少一项：(i)降低压缩机的所述速度，(ii)降低排气扇的速度或(iii)增加泵的速度。如果识别出过冷制冷剂介质的过度冷凝状态，那么改变步骤涉及以下至少一项：(i)增加压缩机的速度，(ii)增加排气扇的速度或(iii)降低泵的速度。该方法还可涉及监测排气的温度和流速，并且响应地调整排气扇的速度以保持废热回收单元两端的设定温度降。
应该清楚地理解的是，上面的描述仅仅是用于说明和示例，而并不意图作为限制，并且可进行改变和修改。因此，可设想其它实施例，且可在不脱离本申请的范围的情况下进行修改和改变。例如，术语制冷剂通常是指已知的可接受的制冷剂，但是其它热流体可用于制冷剂型回路。术语“制冷剂介质”旨在涵盖所有这些传统的制冷剂和其它热流体。还预期废热回收单元的数量和/或冷凝器的数量不同的实施例。

Claims (16)

1.一种用于洗涤器皿的器皿洗涤机器，包括：
用于接纳器皿的腔室，所述腔室具有至少一个洗涤区；
废热回收单元，其被布置为将来自所述机器的排气的热量传递至进水，所述进水沿着水流路径行进通过所述废热回收单元至所述机器的中间加热器；
制冷剂介质回路，其至少包括第一冷凝器，所述第一冷凝器被布置为将制冷剂介质热量输送至所述进水；以及
控制装置，其用于监测过冷制冷剂介质状态，并且响应地修改以下一项或多项的操作：(i)所述制冷剂介质回路的压缩机的速度，(ii)导致空气流过所述废热回收单元的排气扇的速度，或(iii)控制沿着所述水流路径的进水流的泵的速度。
2.根据权利要求1所述的机器，其中所述控制装置在所述制冷剂介质回路中的所有冷凝器下游包括制冷剂介质温度传感器和制冷剂介质压力传感器。
3.根据权利要求2所述的机器，其中所述控制装置包括与所述制冷剂介质温度传感器和所述制冷剂介质压力传感器连接的控制器，所述控制器被配置为确定所述制冷剂介质的过冷状态并且响应地控制以下至少一项：(i)所述压缩机的所述速度，(ii)所述排气扇的所述速度或(iii)所述泵的所述速度。
4.根据权利要求3所述的机器，其中所述制冷剂介质的所述过冷状态是由所述制冷剂介质温度传感器指示的实际温度减去对应于由所述制冷剂介质压力传感器指示的压力的冷凝器饱和温度的差值。
5.根据权利要求4所述的机器，其中所述控制器被配置为识别指示所述制冷剂介质的冷凝不足的预定义过冷却状态，并且响应地实现以下至少一项：(i)所述压缩机的所述速度的降低，(ii)所述排气扇的所述速度的降低或(iii)所述泵的所述速度的增加。
6.根据权利要求4所述的机器，其中所述控制器被配置为识别指示所述制冷剂介质的过度冷凝的预定义过冷却状态，并且响应地实现以下至少一项：(i)所述压缩机的所述速度的增加，(ii)所述排气扇的所述速度的增加或(iii)所述泵的所述速度的降低。
7.根据权利要求1所述的机器，其中所述控制装置进一步被配置为监测排气的温度和流速，并且响应地调整所述排气扇速度的速度以保持所述废热回收单元两端的设定温度降。
8.一种用于洗涤器皿的器皿洗涤机器，包括：
用于接纳器皿的腔室，所述腔室具有至少一个洗涤区；
废热回收单元，其被布置为将来自所述机器的排气的热量传递至进水，所述进水沿着水流路径行进通过所述废热回收单元进入所述机器中；
制冷剂介质回路，其包括冷凝器，所述冷凝器被布置为将制冷剂介质热量输送至所述进水；以及
控制装置，其包括一个或多个传感器和控制器，用于确定所述制冷剂介质回路中的过冷制冷剂介质的状态，所述控制器被配置为至少部分地基于所述过冷制冷剂介质的所述状态来改变以下一项或多项：(i)所述制冷剂介质回路的压缩机的速度，(ii)导致空气流过所述废热回收单元的排气扇的速度，或(iii)控制沿着所述水流路径的进水流的泵的速度。
9.根据权利要求8所述的机器，其中所述控制器被配置为识别所述制冷剂介质的预定义冷凝不足状态，并且响应地实现以下至少一项：(i)所述压缩机的所述速度的降低，(ii)所述排气扇的所述速度的降低或(iii)所述泵的所述速度的增加。
10.根据权利要求8所述的机器，其中所述控制器被配置为识别所述制冷剂介质的预定义过度冷凝状态，并且响应地实现以下至少一项：(i)所述压缩机的所述速度的增加，(ii)所述排气扇的所述速度的增加或(iii)所述泵的所述速度的降低。
11.一种器皿洗涤机器，所述器皿洗涤机器包括：用于接纳器皿的腔室，所述腔室具有至少一个洗涤区；制冷剂介质回路，所述制冷剂介质回路包括至少一个冷凝器，所述机器的进水流过所述至少一个冷凝器；以及废热回收单元，所述机器的进水流过所述废热回收单元，一种自适应地控制所述机器的方法，所述方法包括：
识别所述制冷剂介质回路中的过冷制冷剂介质的冷凝不足状态或所述制冷剂介质回路中的过冷制冷剂介质的过度冷凝状态；以及
响应于所述冷凝不足或过度冷凝状态的识别，改变以下至少一项：(i)所述制冷剂介质回路的压缩机的速度，(ii)导致空气流过所述废热回收单元的排气扇的速度，或(iii)控制通过所述废热回收单元和所述冷凝器的进水流的泵的速度。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述识别步骤包括感测所述制冷剂介质回路中的所有冷凝器下游的制冷剂介质温度和制冷剂介质压力。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述识别步骤包括确定所述感测的制冷剂介质温度减去对应于所述感测的制冷剂介质压力的冷凝器饱和温度的差值。
14.根据权利要求13所述的方法，其中如果识别出过冷制冷剂介质的所述冷凝不足状态，那么所述改变步骤涉及以下至少一项：(i)降低所述压缩机的所述速度，(ii)降低所述排气扇的所述速度或(iii)增加所述泵的所述速度。
15.根据权利要求13所述的方法，其中如果识别出过冷制冷剂介质的所述过度冷凝状态，那么所述改变步骤涉及以下至少一项：(i)增加所述压缩机的所述速度，(ii)增加所述排气扇的所述速度或(iii)降低所述泵的所述速度。
16.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：
监测排气的温度和流速，并且响应地调整所述排气扇的所述速度以保持所述废热回收单元两端的设定温度降。
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