CN108135430A - 具有热回收系统的器皿洗涤机 - Google Patents

Abstract

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。制冷剂介质回路包括第一热交换器和第二热交换器，该第一热交换器被布置为将制冷剂介质热量输送至第一流体，该第二热交换器被布置为提供制冷剂介质与第二流体之间的热交换关系，该第一热交换器在制冷剂介质回路位于第二热交换器上游。旁路装置用于基于过冷制冷剂介质状态使至少一些制冷剂介质选择性地绕过第一冷凝器或第二冷凝器中的至少一者。

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。

发明内容

一方面，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。制冷剂介质回路包括第一热交换器和第二热交换器，该第一热交换器被布置为将制冷剂介质热量输送至第一流体，该第二热交换器被布置为将制冷剂介质热量输送至第二流体，该第一热交换器在制冷剂介质回路位于第二热交换器上游。旁路装置用于基于过冷制冷剂介质状态使至少一些制冷剂介质选择性地绕过第一冷凝器或第二冷凝器中的至少一者。

在前述方面的一个实施方案中，旁路装置包括阀和旁路路径，该阀位于第一热交换器上游，该旁路路径从阀围绕第一热交换器至第一热交换器的下游侧。

在前述实施方案的一个变型中，第一热交换器是制冷剂介质回路中的冷凝器，第二热交换器是制冷剂介质回路中的冷凝器，且旁路装置在制冷剂介质回路中的所有冷凝器的下游以及在制冷剂介质回路中的热膨胀阀的上游进一步包括制冷剂介质温度传感器和制冷剂介质压力传感器。

在前述变型的一个示例中，控制器与制冷剂介质温度传感器和制冷剂介质压力传感器连接，该控制器被配置为确定制冷剂介质的过冷状态并且基于过冷状态控制该阀。

在前述变型的一个范例中，控制器被配置为当过冷状态高于设定操作范围时切换该阀以使制冷剂介质沿着旁路路径流动。

在前述范例的一种情况下，控制器被配置为使得如果在阀被切换为使制冷剂介质沿着旁路路径流动之后该过冷状态保持高于设定阈值持续预定时间段，那么控制器激活被定位为对第二流体进行加热的加热元件。

另一方面，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。制冷剂介质回路包括第一冷凝器和第二冷凝器，该第一冷凝器在制冷剂介质回路中位于第二冷凝器上游。制冷剂介质回路包括穿过第一冷凝器的第一流动路径和绕过第一冷凝器的第二流动路径以及阀，该阀用于基于过冷制冷剂介质状态而选择性地控制至少一些制冷剂介质是沿着第一流动路径还是沿着第二流动路径流动。

另一方面，提供了一种用于控制器皿洗涤机器的制冷剂回路中的制冷剂流的方法，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，该制冷剂回路包括第一冷凝器和第二冷凝器，该第一冷凝器在制冷剂回路中位于第二冷凝器上游。该方法涉及：使制冷剂介质流过第一冷凝器和第二冷凝器两者；以及识别制冷剂介质回路中的过冷制冷剂介质的超出范围状态，并随后使至少一些制冷剂介质绕过第一冷凝器或第二冷凝器中的至少一者周围流动。

另一方面，提供了一种用于控制器皿洗涤机器的制冷剂介质回路的方法，其中制冷剂介质回路至少包括第一冷凝器和第二冷凝器，至少一个冷凝器与机器的进水的成热交换关系。该方法涉及：使制冷剂介质流过第一冷凝器和第二冷凝器两者；以及如果过冷制冷剂介质的第一超出范围状态，那么使至少一些制冷剂介质绕过第一冷凝器或第二冷凝器中的至少一者周围流动。

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介质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离开主洗涤腔室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，这些喷头在电磁阀60(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)，检测器使电磁阀60的致动打开并且允许将热的漂洗水进入喷头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和86(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，并且最终在通过冷凝器86时被过热制冷剂进一步加热。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包括热膨胀阀101，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86、88、90和84。

通常，冷凝器86将制冷剂热量输送至进入的淡水中，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。然而，该流动可能会基于器皿洗涤机器状态而改变。

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，如果过冷制冷剂介质的状态上升超出期望的状态操作范围(指示制冷剂介质过度冷凝或过度过冷)，那么控制双向阀112以使过热制冷剂介质沿着旁路路径114绕过冷凝器86，以便直接流向冷凝器88，从而在热制冷剂介质到达传感器110的监测位置的路径上产生更少的热量，因此减少了制冷剂介质发生的冷凝量。止回阀116和118分别被设置在主制冷剂路径和旁路路径114上。如果在起始绕过冷凝器86之后，过冷制冷剂介质的状态保持超出期望的状态操作范围持续预定时间段，那么可采取一些附加措施，诸如激活洗涤罐辅助加热器58来对洗涤液进行加热，以便产生可从洗涤液向制冷剂介质供应热量的情况，这将有助于进一步降低冷凝水平并且使过冷制冷剂介质的状态变回期望操作范围。一旦状态回落至期望操作范围内(例如，操作范围的中点)，可切换阀112以关闭旁路，并且如果适用的话可关闭加热器58。

如果过冷制冷剂的状态下降至期望操作范围以下，那么控制双向阀112以确保制冷剂介质流过冷凝器86，以便在制冷剂介质到达传感器110的监测位置的流动路径上从制冷剂介质中除去更多热量，因此增加了制冷剂介质发生的冷凝量。如果在关闭旁路之后过冷制冷剂介质的状态保持低于期望操作范围持续预定时间段，或如果在过冷制冷剂介质没有绕过时该制冷剂介质的状态下降和/或保持低于期望操作范围，那么控制器可操作使得进水流增加(例如，在阀60启用可变流控制的情况下)。这种水流的增加将导致从制冷剂介质中除去更多热量，并且因此将会增加制冷剂介质的过冷，以便使过冷状态恢复至期望操作范围。

作为示例，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在10°F与15°F之间，但是变化是可能的。高于15°F指示制冷剂介质已经过度冷凝，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。

在一个示例中，阀112被配置为在穿过冷凝器86的路径与旁路路径之间切换整个制冷剂介质流。然而，阀112可替代地为比例阀，其能够以可变量(例如，80/20、50/50、20/80或任何期望的分流)将所述流分流在这两个路径之间。后一种布置可更精确地提供响应过冷制冷剂介质的状态。

可提供控制器150以基于来自如上所述的温度传感器和压力传感器的指示来实现阀112的切换，以及用于控制如上文所讨论的机器的其它功能和操作(例如，控制阀60和加热器58)。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控制器皿洗涤机器的制冷剂介质回路中的制冷剂介质流动的有利方法，其中制冷剂介质回路至少包括第一冷凝器和第二冷凝器。该方法包括：使制冷剂介质流过第一冷凝器和第二冷凝器两者；以及识别制冷剂介质回路中的过冷制冷剂介质的超出范围状态，并随后使制冷剂介质绕过第一冷凝器或第二冷凝器中的至少一者周围流动。

第一冷凝器被布置为将制冷剂介质热量输送至水中，水被输送至机器的中间加热器，且第二冷凝器被布置为提供制冷剂介质与机器的洗涤罐中的洗涤液之间的热交换关系。识别超出范围状态可涉及检测制冷剂介质回路中的最后一个冷凝器与制冷剂介质回路中的热膨胀阀之间的制冷介质的温度状态、检测最后一个冷凝器与热膨胀阀之间的制冷剂介质的压力状态，并且基于温度状态和压力状态来确定制冷剂介质的过冷状态。在这种情况下，过冷状态可为由温度传感器指示的实际温度减去对应于由压力传感器指示的压力的冷凝器饱和温度的差值。无论如何，超出范围状态可指示制冷剂介质的过度冷凝，这触发旁路以试图减少冷凝量。另一方面，超出范围状态也可被识别为冷凝不足的指示，在这种情况下可采取其它步骤(确保旁路不接合和/或增加进水的流速)以试图增加冷凝量。

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。另外，虽然主要描述了四冷凝器系统中的第一冷凝器的旁路，但是认识到在一些实施方案中可使用较少数量的冷凝器，并且/或者一个或多个其它或另外的冷凝器可包括类似过冷状态触发旁路(例如，选择性地绕过冷凝器88)。

Claims (20)

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；

制冷剂介质回路，其包括第一热交换器和第二热交换器，所述第一热交换器被布置为提供所述制冷剂介质与第一流体之间的热交换关系，所述第二热交换器被布置为提供所述制冷剂介质与第二流体之间的热交换关系，所述第一热交换器在所述制冷剂介质回路中位于所述第二热交换器上游；

旁路装置，其用于基于过冷制冷剂介质状态使至少一些制冷剂介质选择性地绕过所述第一热交换器或所述第二热交换器中的至少一者。

2.根据权利要求1所述的机器，其中所述旁路装置包括阀和旁路路径，所述阀位于所述第一热交换器上游，所述旁路路径从所述阀围绕所述第一热交换器至所述第一热交换器的下游侧。

3.根据权利要求2所述的机器，其中所述第一热交换器是所述制冷剂介质回路中的冷凝器，所述第二热交换器是所述制冷剂介质回路中的冷凝器，且所述旁路装置在所述制冷剂介质回路中的所有冷凝器的下游以及在所述制冷剂介质回路中的热膨胀阀的上游进一步包括制冷剂介质温度传感器和制冷剂介质压力传感器。

4.根据权利要求3所述的机器，其中控制器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，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基于所述过冷状态控制所述阀。

5.根据权利要求4所述的机器，其中所述控制器被配置为当所述过冷状态高于设定操作范围时切换所述阀以使至少一些制冷剂介质沿着所述旁路路径流动。

6.根据权利要求5所述的机器，其中所述控制器被配置为使得如果在所述阀被切换为使制冷剂介质沿着所述旁路路径流动之后所述过冷状态保持高于设定阈值持续预定时间段，那么所述控制器激活被定位为对所述第二流体进行加热的加热元件。

7.根据权利要求1所述的机器，其中所述第一流体是进水，所述第一热交换器被布置为将制冷剂介质热量输送至水中，所述水被输送至所述机器的中间加热器，且所述第二流体是所述机器中的洗涤罐中的洗涤液。

8.根据权利要求7所述的机器，进一步包括：

位于所述第二热交换器下游的第三热交换器，所述第三热交换器被布置为将制冷剂介质热量输送至所述机器的干燥空气；以及

位于所述第三热交换器下游的第四热交换器，所述第四热交换器被布置为将制冷剂介质热量输送至水中，所述水被输送至所述中间加热器。

9.根据权利要求7所述的机器，进一步包括：

第一废热回收单元，其被布置为将来自所述机器的排气的热量传递至水中，所述水被输送至所述中间加热器；

第二废热回收单元，其被布置作为所述制冷剂介质回路中的蒸发器以将来自所述机器的排气的热量传递至所述制冷剂介质。

10.一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；

制冷剂介质回路，其包括第一冷凝器和第二冷凝器，所述第一冷凝器在所述制冷剂介质回路中位于所述第二冷凝器上游，所述制冷剂介质回路包括穿过所述第一冷凝器的第一流动路径和绕过所述第一冷凝器的第二流动路径以及阀，所述阀用于基于过冷制冷剂介质状态而选择性地控制至少一些制冷剂介质是沿着所述第一流动路径还是沿着所述第二流动路径流动。

11.根据权利要求10所述的机器，其中所述第一冷凝器被布置为将制冷剂介质热量输送至水中，所述水被输送至所述机器的中间加热器，且所述第二冷凝器被布置为提供制冷剂介质与所述机器的洗涤罐中的洗涤液之间的热交换关系。

12.根据权利要求10所述的机器，其中控制器被连接以控制所述阀，所述控制器被配置为基于来自与所述制冷剂介质回路相关联的一个或多个传感器的指示来识别过冷制冷剂介质状态。

13.根据权利要求12所述的机器，其中温度传感器被定位为检测所述制冷剂介质回路中的最后一个冷凝器与所述制冷剂介质回路中的热膨胀阀之间的制冷剂介质的温度，且压力传感器被定位为检测所述最后一个冷凝器与所述热膨胀阀之间的制冷剂介质的压力，所述控制器与所述温度传感器和所述压力传感器中的每一者连接。

14.根据权利要求13所述的机器，其中所述控制器被配置为识别指示制冷剂介质的过度冷凝的预定义过冷状态，并且响应地控制所述阀以在识别所述预定义过冷状态时使至少一些制冷剂介质沿着所述第二流动路径流动。

15.根据权利要求10所述的机器，其中所述过冷制冷剂介质状态是由所述温度传感器指示的实际温度减去对应于由所述压力传感器指示的压力的冷凝器饱和温度的差值。

16.一种器皿洗涤机器，包括用于接纳器皿的腔室，所述腔室具有至少一个洗涤区，一种自适应地控制所述器皿洗涤机器的制冷剂介质回路的方法，所述制冷剂介质回路至少包括第一冷凝器和第二冷凝器，所述冷凝器中的至少一者与所述机器的进水成热交换关系，所述方法包括：

使制冷剂介质流过所述第一冷凝器和所述第二冷凝器两者；

如果识别过冷制冷剂介质的第一超出范围状态，那么使制冷剂介质绕过所述第一冷凝器或所述第二冷凝器中的至少一者周围流动。

17.根据权利要求16所述的方法，其中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中，所述进水被输送至所述机器的中间加热器，且所述旁路在所述第一冷凝器周围，且所述第二冷凝器被布置为提供所述制冷剂介质与所述机器的洗涤罐中的洗涤液之间的热交换关系。

18.根据权利要求16所述的方法，其中识别所述第一超出范围状态涉及检测所述制冷剂介质回路中的最后一个冷凝器与所述制冷剂介质回路中的热膨胀阀之间的制冷介质的温度状态、检测所述最后一个冷凝器与所述热膨胀阀之间的制冷剂介质的压力状态，并且基于所述温度状态和所述压力状态来确定所述制冷剂介质的过冷状态。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述过冷状态是由所述温度传感器指示的实际温度减去对应于由所述压力传感器指示的压力的冷凝器饱和温度的差值。

20.根据权利要求17所述的方法，其中如果所述第一超出范围状态在起始所述旁路之后持续预定时间段，那么激活加热元件，其中所述加热元件被定位为对所述洗涤液进行加热。