CN108474605A - 具有用于碳氢化合物制冷剂的双回路蒸发器的制冰机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制冰机器，其具有设计用于碳氢化合物(HC)制冷剂、特别是丙烷(R‑290)的制冷系统，该制冷系统包括独立的双制冷系统和独特的蒸发器组件，该蒸发器组件包括附接至两个冷却回路的单个冷冻板。蛇形管以如下有利方式设计：通过确保冰在冷冻期间的均匀桥接以及通过提供热负荷的均匀分布来最小化收获期间的不希望的溶化来提高效率。否则，由易燃的制冷剂施加的充注量限制将阻止大容量制冰机通过单个回路适当地充注。该制冰机器包括单个水回路和控制系统，以确保冰的适当和高效的生产。与传统的双系统制冰机相比节省了材料成本。

Description

具有用于碳氢化合物制冷剂的双回路蒸发器的制冰机

对相关申请的交叉引用

本申请要求2015年12月21日提交的美国临时专利申请系列号62/270,391的优先权并且通过引用将其并入。

技术领域

本发明大体上涉及自动制冰机器，并且更具体地，涉及使用诸如丙烷的碳氢化合物制冷剂的制冰机器，其具有包括附接至独立的双制冷剂回路的单个冷冻板的独特蒸发器，所述制冷剂回路是以确保在整个蒸发器均匀产生冰从而允许在系统充注量的容许极限内提高冰生产能力这样的方式设计的。

背景技术

制冰机器被应用于世界各地的商业和住宅应用。在住宅应用中，制冰机通常位于冷冻室中。得到的冰通常由于空气和杂质在冷冻过程中的混入而具有不良品质。在商业应用中，制冰机通常以去除杂质并形成纯净、清澈的冰块的方式将冰块直立或垂直地冷冻。除其他参考文献以外，美国专利No.5,237,837和专利公报No.2010/0251746是已知的并且详细解释了该过程的实施方案。商业制冰机通常由放置在贮冰箱上方的单个制冰单元或用于接近冰的自动分配器组成。冰位传感器在贮箱或分配器料位已满时发出信号，此时，制冰单元关闭，直至需求恢复。当冰从贮箱被分配或取出时，冰从传感器掉落，生产恢复。美国专利公报No.2008/0110186是已知的并且进一步详细解释了该过程。这样的机器已经被广泛接受，并且对于对鲜冰具有高持续需求的商业设施诸如餐馆、酒吧、汽车旅馆和各种饮料零售商尤其可取。

制冷剂选择是制冰机设计中的一个关键要素。制冰机器的蒸发器在具有-10℃至-20℃的最佳温度范围的中至低温下运行。1987年9月，蒙特利尔议定书禁止了CFC的使用并且开始逐步淘汰R-22。取而代之的是，不消耗臭氧的HFC制冷剂成为制冰应用的标准。特别地，HFC-125、HFC-143a和HFC-134a的伪共沸混合物R-404a在整个蒸发过程中提供了接近稳定的温度，这对于在蒸发器上产生一致的冰板至关重要。它也是不易燃烧的，因此对其在商用制冰机器中的使用没有充注量限制。通过简单地扩大蒸发器、压缩机和冷凝单元的尺寸，并继而增加为系统提供适当充注量所需的制冷剂量，可以提高制冰能力。具有独立的冷凝单元的大型制冰机可能包含多达5磅(2,268克)的R-404a，而具有远程冷凝单元的系统可能具有超过10磅(4,536克)的R-404a，取决于连接管线组件的长度。

尽管R-404a最适合该应用，但其对环境的影响日益受到负面关注。GWP是推定导致全球变暖的温室气体的给定质量的量度。其相对比例与二氧化碳(CO₂)气体的相对比例进行比较，按照惯例，CO₂气体的GWP为1。推定R-404A的GWP为3,922。禁止将其直接排放到大气中，然而，制冷剂由于无限小的泄漏而在设备的整个寿命期间间接释放几乎不可能查明。设备以减少的充注量运行所需的能量消耗的增加的间接效应具有更大的影响。在这种情况下，这种影响表现为在创造额外能量期间释放到大气中的碳排放物的增加。因此，HFC制冷剂的逐步淘汰已经成为全球趋势。欧盟已利用通过于2015年1月生效的“F-气体管理条例”来采取措施，以在2030年之前将氟化温室气体的排放量减少三分之二。美国已通过最早于2016年1月生效的类似的逐步淘汰时间表来跟进。各个州也接受了挑战。具体而言，加利福尼亚州于2015年6月提出了一项规定，在2021年1月之前禁止所有GWP大于150的制冷剂。迄今为止，存在提供了潜在的下降替代品的几种替代制冷剂，诸如R-407A或HFO混合物如R-448，但没有一种低于加州的150GWP限制。另外，特别是对于制冰机器，要求任何替代工作流体具有可忽略的温度滑移，以在蒸发表面上均匀地制冰。上述HFO混合物具有比较高的温度滑移，这使其不适于该应用。制冰机制造商别无选择，只能遵守正在生效的新法律，并且最终将终止HFC和所提出的HFO替代混合物的使用，制冰设备将需要完全重新设计。

对于面临上述逐步淘汰的制冰机制造商来说，天然制冷剂的情况从未如此流行。丙烷(R-290)是一种高效且非常环保的替代品，其GWP仅为2。它基本上可以在不进行重大改造的情况下投入现有系统中；然而，由于R-290的可燃性，R-290带来了其自身的一系列设计挑战。IEC已经制定了150克的制冷剂充注量限制，以尝试减轻这种风险。为了利用R-290的优势，制造商必须开发技术来限制系统的制冷剂充注量。美国专利No.9,052,130中解释了一种这样的技术，其中传统的翅片和管式冷凝器已经被具有100至250毫升的内部容积的等效微通道冷凝器代替。然而，微通道冷凝器通常比管翅式冷凝器更昂贵，并且仅有250ml的容积，对于这种冷凝器可以获得的最大制冰能力仍然有限。冰制造商已经成功地用150克丙烷每天制造500磅的冰块，但没有用于在单一系统中需要更大能力的制冰机的解决方案。逻辑上，为了实现更高的制冰能力，本领域技术人员然后将被引导在一台机器中采用多个系统。美国专利No.4,384,462公开了一种多压缩机系统，其包括有利地通过根据增加的需求使系统循环来对该需求作出响应的多个蒸发器和膨胀装置。虽然与制冰机没有直接关系，但人们可以想象用于商业制冰机的类似系统，其将会对冰需求类似地作出响应。然而，多系统的成本会使产品无利可图。由诸如铜的高导热性材料制成的蒸发器在某些情况下是制冰机中最昂贵的部件。除了材料成本之外，制造、间接成本以及诸如无电镀镍的高性能涂层的任何额外成本可以高达整个制冰机器材料成本的三分之一。也可能存在一些明显的与性能相关的缺点。具有循环控制的双蒸发器系统会使一个蒸发器比另一个蒸发器更快地结垢或腐蚀，从而导致一侧的故障更频繁，从而有效地将制冰能力降低一半。碳氢化合物双蒸发器系统的增加的保修成本与当今的单一HFC系统蒸发器标准相比会大大影响商业案例并消耗任何潜在利润。因此，目前针对R-290提出的解决方案很遗憾地在被动地降低总成本的竞争激烈的市场上为大型制冰机器提供了意义不大的解决方案，尤其是在全世界各地不断涌现的制造商提供新的竞争的情况下。

单一R-290系统制冰机仍提供最佳解决方案，因为它减少了所需部件的数量并且节省了成本，但必须有一种手段来增加制冰量而不会显著增加制冷剂充注量。虽然没有特别的意图，但是可以结合的一种方法是美国专利No.7,017,355中所述的方法，其将两个蒸发器冷冻板与一个制冷回路联用。在两个蒸发器板之间使用矩形截面管道，从而通过回收通常在制冷剂管道的相反侧损失的热量来提高系统的效率。然而，这种方法在市场上尚未得到证实，而且由于板-管道分离的可能性高，很少有证据表明扁平管道将维持制冰机的使用寿命的时间长度。平面度方面的表面缺陷会导致板和管道之间的气穴，并最终导致两个表面之间的冰积聚。在重复的热循环过程中，冰会膨胀而在冷冻板后方传播，这导致冰容量减少并最终导致完全失效。相反，具有附接至冷冻板表面的圆形管道的制冰蒸发器已经通过经历了10年或更长时间的热循环而没有分离而被证明优于扁平管道。

因此，依然需要每天能够制造超过500磅的冰并且使用R-290作为其制冷剂的单一商用制冰机器。该解决方案要求：(1)各系统遵守对碳氢化合物设置的限制，(2)通过减少昂贵的部件和系统的数量来限制制造成本，以及(3)用于生产蒸发器的成熟和可靠的方法可以在很好地适用于冷冻板的情况下重复。本公开允许在充注量限制针对R-290单一系统增加超过150克的情况下制冰能力更高。尽管如此，对定位并安装在室内的商用设备使用易燃的制冷剂始终存在充注量限制。本领域技术人员已经确定了在制冷剂限制一定的情况下的最大允许制冰能力，并且在这种情况下，本公开实质上仍然允许仍然应用更高的制冰能力。

发明内容

简而言之，因此，本发明的一个实施方案针对于一种用于使用能够在液态和气态之间转变的制冷剂来形成冰的制冰组件，其中该组件包括具有单个蒸发器组件的两个制冷回路。每个制冷回路都包括单独的压缩机、冷凝器、热气体阀、热膨胀装置和互相连接的管线。制冷剂优选为约100至300克碳氢化合物制冷剂。蒸发器组件包括两个制冷剂管道以及热耦接到第一和第二制冷剂管道的冷冻板，每个制冷剂管道都呈蛇形形成并与一个制冷回路流体连通。优选地，第一和第二制冷剂管道作为蒸发器组件的一部分彼此交错。该制冰组件还包括用于将水供应到冷冻板的水系统，该水系统具有水泵、位于冷冻板上方的水分配器、排放阀、进水阀和适合保持水的位于冷冻板下方的贮水池。水泵与贮池和水分配器流体连通，以便使水循环到冷冻板上。

本发明在于碳氢化合物制冷剂的设计限制内安全地操作的同时提供了更高的制冰能力。为了解决该问题和其他上述问题，本发明包括独特的蒸发器组件，其中单个冷冻板附接至独立的双碳氢化合物制冷系统。所公开的发明通过采用单个蒸发器、单个水循环系统和单个微处理器来监视和控制冰的有效生产而与传统的双系统制冰机相比节省了材料成本。

附图说明

通过以下具体实施方式、所附权利要求和附图，本发明的这些和其他特征、方面和优点将变得更加显而易见，其中附图示出了根据本发明的示例性实施方案的特征，并且其中：

图1是制冰机的透视图；

图2是根据本发明的一个实施方案的制冰系统的示意图，示出了附接至单个蒸发器的双制冷回路；

图3是根据本发明的一个实施方案的用于附接至冷冻板的第一管道的示意图；

图4是根据本发明的一个实施方案的用于附接至冷冻板的第二管道的示意图；

图5是根据本发明的一个实施方案的蒸发器组件的正视图的示意图；

图6是根据本发明的一个实施方案的蒸发器组件的后视图的示意图；以及

图7是根据本发明的一个实施方案的控制系统的图。

具体实施方式

在详细解释本发明的任何实施方案之前，应理解，本发明在其应用上不限于在以下描述中阐述或在以下附图中示出的构造的细节和部件的布置。本发明能够具有其他实施方案并且能够以各种方式实践或实施。此外，应理解，本文所使用的措辞和术语是为了描述的目的，并且不应被视为限制。使用“包括”或“具有”以及其变体意图涵盖其后列出的项目和其等同项目以及附加项目。在说明书和权利要求中使用的表示测量值等的所有数字应被理解为在所有情况下由术语“约”修饰。还应当注意，本文中对前后、左右、顶部和底部以及上下的任何参考是意在方便描述，而不是将本文公开的发明或其部件限于任何一个位置或空间取向。

图1示出了常规商用制冰机10，其具有设置在可安装于贮冰箱14的顶部上的箱柜12的内部的制冰组件。贮冰箱14可以包括门16，该门可以打开以提供对储存在其中的冰的接近。制冰机10可以具有在本文中未描述的其他常规部件而不脱离本发明的范围。

图2示出了具有水回路22以及两个制冷回路24和26的制冰组件20的一个实施方案的某些主要部件。制冷回路可以由同样的部件形成，因此，将使用同样的参考标号描述这些部件。水回路22可以包括贮水池26、将水循环到水分配歧管的水泵28或用于在整个蒸发器组件32上进行分配的管道30。在制冰组件20运行期间，当水由水泵28从贮水池26泵送通过水管线并从分配器歧管或管道30泵送出来时，水撞击在蒸发器组件32上，流过冷冻板34的凹坑并冷冻成冰。贮水池26可以位于蒸发器组件32的下方，以捕获从组件32出来的水，使得水可由水泵28再循环。

水回路22可进一步包括水供应管线36、水过滤器38和设置在其上用于为贮水池26加注来自水供应源的水的进水阀40，其中一部分或全部供应的水可冷冻成冰。贮水池26可包括某种形式的水位传感器，如本领域中已知的浮子或导热计。水回路22可进一步包括水排放管线42和设置在其上的排放阀44。在已经形成冰之后留在贮水池26中的水和/或任何污染物可以经排放管线44经由排放阀42排出。

各制冷回路24和26可以包括压缩机50、用于冷凝从压缩机50排放的压缩制冷剂蒸气的冷凝器52、定位成将气态冷却介质吹过冷凝器52的冷凝风扇54、干燥器56、热交换器58、用于降低制冷剂的温度和压力的热膨胀装置60、过滤器62以及热气体旁通阀64。如文中在别处更充分地描述的，一种形式的制冷剂循环通过这些部件。

热膨胀装置60可以包括但不限于毛细管、恒温膨胀阀或电子膨胀阀。在某些实施方案中，其中热膨胀装置60为恒温膨胀阀或电子膨胀阀，水回路22还可以包括放置在蒸发器组件32的出口处以控制热膨胀装置60的感温球。在其他实施方案中，其中热膨胀装置60是电子膨胀阀，水回路22还可以包括放置在蒸发器组件32的出口以控制热膨胀装置60的压力传感器(未示出)，如本领域已知。

制冷回路24和26以及水回路22可以由控制器70通过一系列继电器控制以进行起动、冷冻和收获循环。控制器70可以包括处理器以及处理器可读介质，所述处理器可读介质存储表示促使处理器执行处理的指令的代码。所述处理器可以是例如市售的微处理器、专用集成电路(ASIC)或ASIC的组合，其被设计为实现一个或多个特定功能，或者实现一个或多个特定装置或应用。在另一实施方案中，控制器70可以是模拟或数字电路，或多个电路的组合。控制器70还可以包括用于以可由控制器70检索的形式存储数据的一个或多个存储器部件(未示出)中。控制器70可以将数据存储在一个或多个存储器部件中或从一个或多个存储器部件中检索数据。控制器70还可以包括用于测量经过的时间的计时器。该计时器可以经由硬件和/或软件在控制器70上或控制器70中和/或在处理器中以本领域已知的任何方式实现而不脱离本发明的范围。

已经描述了制冷回路24和26的一个实施方案的各个部件中的每个，现在可以再次参考图2来描述在各种实施方案中部件相互作用和操作的方式。首先，将每个制冷回路充注碳氢化合物制冷剂如丙烷R290至一定充注量极限，例如100与300克之间，或优选最多约150克。在制冷回路运行期间，每个压缩机50经相关联的管线(用于第一制冷回路24的管线76和用于第二制冷回路26的管线78)从蒸发器组件32接收低压的基本上气态的制冷剂。压缩机50将制冷剂加压，并且将高压的基本上气态的制冷剂排放到冷凝器52。可以使用位于吸入管线Ps82和排放管线Pd84上的两个压力传感器来确定压缩机50的吸入侧与压缩机50的排出侧之间的压力差。在冷凝器52中，从制冷剂去除热量，从而使基本上气态的制冷剂冷凝为基本上液体的制冷剂。

在离开冷凝器52之后，高压的基本上液体的制冷剂被传递通过干燥器56以去除水分，并且在干燥器56包括诸如网筛的一种形式的过滤器的情况下去除液体制冷剂中的某些微粒物质。制冷剂然后穿过热交换器58，该热交换器使用离开冷凝器52的热液体制冷剂来加热离开蒸发器组件32的冷制冷剂蒸气，并且进入热膨胀装置60，热膨胀装置60降低基本上液体的制冷剂的压力以经由管线72和74经T形接头68将制冷剂引入蒸发器组件32中。在低压膨胀制冷剂穿过蒸发器组件32的管道时，制冷剂从包含在蒸发器组件32内的管道吸收热量，并随着制冷剂穿过管道而蒸发，从而冷却蒸发器32。低压的基本上气态的制冷剂经吸入管线(用于第一制冷回路24的管线76和用于第二制冷回路26的管线78)从蒸发器组件32的出口排放，并重新引入到每个压缩机50的入口中。

图3和4示出了蒸发器组件32的第一管道90和第二管道92。第一管道90具有连接到管线入口72的入口94和连接到吸入管线76的出口96。类似地，第二管道92具有连接到管线入口74的入口98和连接到吸入管线78的出口100。因此，在每个制冷回路中，制冷剂从冷凝器循环到通向蒸发器管道90和92的压缩机。

图5示出了热耦接至蒸发器组件32的冷冻板102的后侧的第一管道90和第二管道92。图6示出了蒸发器组件32的冷冻板102的正视图。第一管道90和第二管道92优选呈蛇形，使得它们可以如图5所示相互交错。这种布置有助于确保整个冷冻板102上的温度一致，并因此通过允许制冰期间的均匀桥接厚度来使冰产量最大化，同时使在收获期间释放整个批次所需的冰溶化百分比最小化。使用这种布置，制冷回路24和26均可以满足IEC的限制可接受的水平被充注，同时仍提供足够高的冷却能力以满足商业制冰机行业的需求。虽然图5所示的第一管道90和第二管道92具有圆形截面并呈蛇形布置，但是其他形状是可以的，这样两个管道的组合分布在冷冻板上以在冷冻板上提供基本上均匀的冷却。

图7示出了在制冰机组件20的一个或多个实施方案中可以包括的控制器70的主要输入和输出。输入可以包括测量贮池26中的水位的水位传感器110、测量蒸发器组件32附近的温度的温度探针112、基于形成在冷冻板上的一定量的冰而启动的收获继电器开关114、检测贮冰箱14的装满度的贮箱控制开关116、和可用来检测贮池26的底部附近的水压力的压力传感器118，所述水压力可以与贮池26中的水位关联。

控制器70发出信号以控制每个制冷回路24和26的热气体阀64、冷凝器风扇54和压缩机50，以及水回路22的循环泵28、水阀40和排放阀44。控制器70经常规电源108接收运行功率。

已经描述了包括制冰组件20的制冰机10的实施方案的各个部件中的每个，现在可以描述部件相互作用和操作的方式。通过同时运行制冷和水循环系统来产生冰。在起动阶段期间，可能不希望同时起动压缩机和冷凝器两者。在制冰组件20在包括显热循环和潜热循环的冷却循环中运行期间，每个压缩机50都经吸入管线76和78从蒸发器组件32接收低压的基本上气态的制冷剂，将制冷剂加压，并且将高压的基本上气态的制冷剂排放到冷凝器52。在冷凝器52中，从制冷剂去除热量，从而使基本上气态的制冷剂冷凝为基本上液体的制冷剂。

在离开冷凝器52之后，高压的基本上液体的制冷剂被传递通过干燥器56，穿越热交换器58并到达热膨胀装置60，热膨胀装置60降低基本上液体的制冷剂的压力以分别经由管线72和74将液体制冷剂引入蒸发器组件32的第一管道90和第二管道92中。在低压膨胀制冷剂穿过蒸发器组件32的第一管道90和第二管道92时，制冷剂从包含在蒸发器组件32内的管道吸收热量，并随着制冷剂穿过管道而蒸发，从而冷却冷冻板。低压的基本上气态的制冷剂从蒸发器组件32的出口经管线76和78排放，穿越热交换器58，并被重新引入压缩机50的入口中。

在某些实施方案中，假设所有部件正确工作，那么在冷却循环起动时，进水阀40可被开启以将水供应到贮池26。在期望水平的水供应到贮池26之后，可关闭进水阀40。水泵28将水从贮池26经由分配器歧管或管道30循环到冷冻板102。压缩机50使制冷剂流经制冷系统。然后由水泵28供应的水在显性循环期间在其接触冷冻板30时冷却，返回到冷冻板102下方的贮水池26，并由水泵28再循环到冷冻板102。一旦冷却循环进入隐性冷却循环，流过冷冻板102的水便开始形成冰块。在冻结板102上的冰的体积增加时，贮池26中的水的体积同时减小。控制器70可以监视通过冰厚度传感器测得的冰形成量、通过水位传感器测得的贮池26中的水的减少、或某一其他制冷系统参数，以确定期望的批次重量。因此，可以针对贮池26中的水位校准冷冻循环的状态。控制器70因此可以监视贮池26中的水位并且可以相应地控制各种部件。

此时，该循环的收获部分开始。控制器70打开排放阀42，以从贮池26去除剩余的水和杂质。水回路22以及制冷回路24和26被停用。在冰块形成之后，热气体阀64打开，从而允许来自压缩机50的热高压气体流经热气体旁通管线，流经能够从气体去除微粒物质的过滤器62、止回阀80和T形接头68以进入蒸发器组件32的管道，由此通过将冷冻板102加温以使所形成的冰以这样的程度溶化来收获冰：冰可以从冷冻板102释放并掉落到贮冰箱14中，冰可以被暂时贮存在其中并在今后取出。热气体阀64然后关闭并且冷却循环可以重复。

可以使用多种方法来终止收获循环，其目标均为提高冰的产量并防止未被收获的冰在不同循环间累积。一种方法是监视蒸发器出口温度，等待它达到某一最低值，并且然后为了安全而加入延时。该间接终止收获循环的方法由于饮用水供应源中的大量沉积物和矿物质引起的蒸发器结垢而在制冰机的寿命中证明是不可靠的。更有效的方法是使用机械继电器来触发收获的结束，由此避免浪费时间。在一种这样的情况下，继电器附接至蒸发器组件32下方的水平挡板并被直接放置在滑动的冰的路径中。当冰滑动离开冷冻板102时，继电器被触发并且向控制器70发送立即终止收获的信号。在收获结束后，水供应阀40短时间打开以将贮池26再加注新鲜水。制冰机继续交替冷冻和收获循环，直到满足冰箱传感器，制冰机满足存储在控制器存储器中的某种编程的预设时间表，或者从嵌入控制器内的某种安全装置或特征手动或自动关闭该单元。

可获得上述系统的某些变型。例如，制冷回路24和26可以包括单速压缩机50以及两个恒温膨胀阀60，以维持在每个单独的回路的出口处设定的过热。通过确保每个单独回路的R-290(或其他碳氢化合物制冷剂)的适当充注量来维持平衡系统的传统已知方法可以通过确保恒温元件的一致安装来使用。或者，制冷回路24和26可以包括两个变速压缩机50以及两个电子膨胀阀60，以维持在每个单独的回路的出口处设定的过热。更进一步地，制冷回路可以包括诸如压阻式微电子机械系统(MEMS)技术的感测装置，以确定每个回路的操作特性并且应用频率生成功能来改变压缩机的速度以尝试平衡冷却环的吸入温度，从而维持整个冷冻板上的均匀的更稳定的温差。根据本实施方案的这种相同控制也可以修改其他变速部件，类似于通过引用并入本文中的美国专利申请No.14/591,650中列举的部件，以实现相同的稳定功能。

制冰组件20还可以包括用于在两个制冷回路中的一个发生故障的情况下操作的装置。在仅一个系统运行的情况下，假定制冰能力将减半，与传统的双制冰系统的情况一样。然而，在发生故障的情况下可以延长循环时间，从而通过允许在系统故障被解决之前继续制冰来提供“故障安全”。蒸发器将继续运行并与系统的实际运行时间成比例地结垢，并且不需要采用另外的或替代的清洁时间表。控制器还可以通过外部显示装置通知终端用户制冰机正在所述“故障安全”模式下运行。制冰组件还可以包括在能力降低模式下运行的能力，其中仅一个制冷回路运行，因此，在冰需求低的时段中或为了节省能耗可以使用一半制冰能力。

在本发明的另一实施方案中，制冷回路可以使用螺旋管式水冷却冷凝器代替传统的翅片和管式空气冷却冷凝器。其他替代方案包括使用钎焊板式热交换器作为冷凝设备。对于所有情况，冷凝器可以串联用在单独的回路上，或者被用作具有双端口的单个热交换器，以进一步使制冰组件所需部件的数量降至最低。

因此，已经示出和描述了制冰机器的新颖设备，其包括设计用于碳氢化合物制冷剂、特别是丙烷(R-290)的制冷系统，该制冷系统包括双独立制冷系统和独特的蒸发器组件，该蒸发器组件具有附接至两个冷却回路的单个冷冻板。该蒸发器组件使用两个蛇形管道区段，其以如下有利方式设计：通过确保冰在冷冻期间的均匀桥接以及通过提供热负荷的均匀分布来最小化收获期间的不希望的溶化来提高效率。然而，对于熟悉本领域的技术人员显而易见的是，本主题装置和方法的许多改变、变化、修改以及其他用途和应用是可能的。不脱离本发明的精神和范围的所有这些改变、变化、修改和其他用途和应用被认为由仅受所附权利要求限制的本发明所涵盖。

Claims (12)

1.一种用于使用能够在液体状态与气体状态之间转变的制冷剂来形成冰的制冰组件，所述制冰机包括：

第一制冷回路，其包括压缩机、冷凝器、热气体阀、膨胀装置和用于它们的相互连接的管线，其中所述制冷剂为约100至300克碳氢化合物制冷剂；

第二制冷回路，其包括压缩机、冷凝器、热气体阀、膨胀装置和用于它们的相互连接的管线，其中所述制冷剂也是约100至300克碳氢化合物制冷剂；

单个共用的蒸发器组件，其包括：

第一制冷剂管道，其与所述第一制冷回路流体连通，以使得所述制冷剂能循环通过所述第一制冷剂管道和所述第一制冷回路；

第二制冷剂管道，其与所述第二制冷回路流体连通，以使得所述制冷剂能循环通过所述第二制冷剂管道和所述第二制冷回路；和

冷冻板，其热耦接至所述第一和第二制冷剂管道；和

用于将水供应到所述冷冻板的水系统。

2.根据权利要求1所述的制冰组件，其中，所述碳氢化合物制冷剂为丙烷(R-290)。

3.根据权利要求1所述的制冰组件，其中，所述第一和第二制冷剂管道均以蛇形形状形成。

4.根据权利要求3所述的制冰组件，其中，所述第一和第二制冷剂管道作为所述蒸发器组件的一部分相互交错。

5.根据权利要求3所述的制冰组件，其中，所述第一和第二制冷剂管道分布在所述冷冻板上，以在所述冷冻板上提供基本上均匀的冷却。

6.根据权利要求1所述的制冰组件，还包括用于控制所述制冷回路和所述水回路中的每一者的运行的控制器。

7.根据权利要求6所述的制冰组件，其中，所述控制器通过一系列继电器来针对起动循环、冷冻循环和收获循环控制所述制冷回路和所述水回路中的每一者的运行。

8.根据权利要求6所述的制冰组件，其中，所述控制器停止所述制冷回路中的一个制冷回路的运行，以使得所述制冰组件在能力降低模式下运行。

9.根据权利要求1所述的制冰组件，其中，所述制冷剂被充注至约150mg。

10.根据权利要求1所述的制冰组件，其中，所述第一和第二制冷回路的压缩机为单速压缩机。

11.根据权利要求1所述的制冰组件，其中，所述第一和第二制冷回路的压缩机为变速压缩机。

12.根据权利要求1所述的制冰组件，其中，所述水系统包括：

水泵；

位于所述冷冻板上方的水分配器；

排放阀；

进水阀；和

位于所述冷冻板下方适合保持水的贮水池，其中所述水泵通过水管线与所述贮水池和所述水分配器流体连通以将水循环到所述冷冻板上。