CN110794881B - 制冰机中的超声波储箱控制 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制冰机，该制冰机包括：造冰机，包括超声波储箱传感器和控制器，超声波储箱传感器安装于主体，控制器与超声波储箱传感器电连通，并且被配置成控制超声波储箱传感器；以及储箱，联接到造冰机并且尺寸适于容纳冰堆，超声波储箱传感器的透镜面向储箱内腔的底部，控制器被配置成处理超声波储箱传感器的返回信号，以控制储存在储箱内的冰的水平，控制器还被配置成应用预定时间延迟来滤除返回信号中超过阈值电压但未超过时间延迟的部分。

Description

制冰机中的超声波储箱控制

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年8月3日提交的第62/714，412号美国临时申请和2018年8月3日提交的第62/714，414号美国临时申请的权益，这两个专利申请的全部内容通过引用具体地并入本文。

技术领域

本公开涉及制冰机。更具体地，本公开涉及包括用于检测制冰机内产生和储存的冰量的超声波设备的系统。

背景技术

冰位检测器可用于具有储冰箱的制冰机，以控制制冰机的造冰机何时打开和关闭。更具体地，当储冰箱是空的时，包括冰位检测器的电子电路可以通过电子方式向造冰机的控制器发出信号以开始产冰。一旦储箱装满冰，冰位检测器就可以通过电子方式向控制器发出信号以停止产冰。商用制冰机中常见的机械和恒温冰位检测器可以通过与储箱内的冰进行物理接触来检测储箱内冰的存在。

虽然超声波传感器在制冰机中并不常见，但是通常可以用于检测物料的深度或对应的高度。这种传感器通常可以包括发射器、接收器和一个或多个换能器。发射器可以发射电信号，该电信号可以被换能器转换成声能—声“脉冲”。声能信号然后可以行进直到它被测量物料的表面反射回到超声波传感器。然后，换能器可以将反射信号或返回信号转换成电信号。声能信号的发射与接收之间的行进时间可以确定被测量物料的深度。然而，超声波传感器本身不能区分不同物料的存在，并且由于本文所述的原因，在某些环境中至少通过其本身可能是不灵活或不可靠的液位检测方法。

发明内容

应理解，该发明内容不是本公开的广泛概述。该发明内容是示例性的而非限制性的，并且其既不旨在标识本公开的关键或重要元素，也不旨在描绘其范围。该发明内容的唯一目的是解释和举例说明本公开的某些概念，作为对以下完整和广泛的详细描述的介绍。

公开一种制冰机，其包括：造冰机，包括超声波储箱传感器和控制器，超声波储箱传感器安装于主体，控制器与超声波储箱传感器电连通，并且被配置成控制超声波储箱传感器；以及储箱，联接到造冰机并且尺寸适于容纳冰，超声波储箱传感器的透镜面向储箱内腔的底部，控制器被配置成处理超声波储箱传感器的返回信号，以控制储存在储箱内的冰的水平(level)，控制器还被配置成应用预定时间延迟来滤除返回信号中超过阈值电压但未超过时间延迟的部分。

还公开一种用于制冰机的储箱控制系统，该系统包括：超声波储箱传感器，包括限定第一端和远离第一端的第二端的主体，第一端包括透镜；以及控制器，与超声波储箱传感器电连通，并且被配置成控制超声波储箱传感器，控制器被配置成处理超声波储箱传感器的返回信号，以控制储存在储箱内的冰的水平，控制器被配置成应用预定时间延迟来滤除返回信号中超过阈值电压但未超过时间延迟的部分。

还公开一种使用制冰机的方法，该方法包括：将声脉冲从制冰机的造冰机的超声波储箱传感器发送到制冰机的储箱中，超声波储箱传感器安装于造冰机的主体，声脉冲由与控制器电连通的超声波储箱传感器发起；在超声波储箱传感器的范围内，接收从制冰机内腔中存在的物料表面反射声脉冲而产生的返回信号；将返回信号从声信号转换成电信号；基于电信号改变制冰机的产冰设置；滤除返回信号中超过阈值电压但未超过预定时间延迟的部分；以及当返回信号的一部分确实超过阈值电压并且确实超过预定时间延迟时，关闭制冰机的造冰机的生产。

本公开描述的各种实施方式可以包括附加的系统、方法、特征和优点，这些可以不必在此明确地公开，但是对于本领域的普通技术人员来说，在研究了以下详细描述和附图后将是显而易见的。其旨在将所有此类系统、方法、特征和优点都包括在本公开内容中并受到所附权利要求的保护。此类实施方式的特征和优点可以通过在所附权利要求中特别指出的系统、方法、特征来实现和获得。这些和其它特征从以下描述和所附权利要求中将变得更加显而易见，或者可以通过实践下文阐述的此类示例性实施方式来了解。

附图说明

包括在本说明书中并构成本发明的一部分的附图示出了本公开的若干方面，并与说明书一起用于解释本公开的各种原理。附图不一定按比例绘制。为了一致性和清楚起见，可以通过匹配参考字符来指定所有附图中对应的特征和部件。

图1是根据本公开的一个方面的包括造冰机和储箱的制冰机的主视立体图。

图2A是图1的造冰机的主视立体图，其中造冰机的外壳被移除并且示出超声波储箱传感器。

图2B是图1的造冰机的主视立体图，其中造冰机的蒸发器壳体的前部隔热体和顶部隔热体以及造冰机的压缩机基座的基座壳体盖被进一步移除。

图3是示出图1的造冰机的制冷回路和水回路的回路图。

图4是由图1的造冰机生产的示例性冰块的立体图。

图5是图1的造冰机的造冰机底端的底部立体图，示出图2A的超声波储箱传感器。

图6是图1的制冰机的主视图，示出冰块堆例如但不限于图4的冰块，以及由图2A的超声波储箱传感器的出口限定的水平位置A和由冰块堆的水平限定的水平位置B之间的距离的各种设置。

图7是从图2A的线7-7截取的图2的造冰机的详细剖视图，示出图2A的超声波储箱传感器。

图8是图1的造冰机的仰视图。

图9是图1的造冰机的示意图，其上叠加有图2A的超声波储箱传感器的返回信号。

图10A是图9的返回信号从声信号转换成电信号之后的第一图形表示。

图10B是图9的返回信号从声信号转换成电信号之后的第二图形表示，并且示出电信号的滤波。

图11是与图2A的超声波储箱传感器接口连接的控制器的平面图。

图12是图11的控制器的调节器的详细平面图。

图13是图11的控制器的设置表。

图14是与图11的控制器的储箱控制状态相关联的三个距离范围的图形表示。

图15是图2A的超声波储箱传感器的返回信号的图形表示，其可能出现在测量设备诸如示波器或等同物上。

图16是图2A的超声波储箱传感器的仰视图。

图17是图2A的超声波储箱传感器的侧视图。

图18示出图2A的超声波储箱传感器的操作的流程图。

具体实施方式

通过参考以下详细描述、示例、附图和权利要求以及前面和后面的描述，可以更容易理解本公开。然而，在公开和描述本设备、系统和/或方法之前，应理解，除非另有说明，否则本公开不限于所公开的特定设备、系统和/或方法，并且因此当然可以变化。还应理解，本文使用的术语仅用于描述特定方面的目的，而非旨在是限制性的。

提供以下描述，作为本设备、系统和/或方法的最佳、当前已知方面的使能教导。为此，相关领域的技术人员将认识并理解，可以对本文描述的本设备、系统和/或方法的各个方面进行许多改变，同时仍然获得本公开的有益结果。同样显而易见的是，可以通过选择本公开的一些特征而不利用其它特征来获得本公开的一些期望的益处。因此，本领域的技术人员将认识到，对本公开的许多修改和调整是可能的，甚至在某些情况下是期望的并且是本公开的一部分。因此，提供以下描述作为本公开的原理的说明而不是对其进行限制。

如全文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指代物，除非上下文另有明确说明。因此，例如，对“元素”的引用可以包括两个或更多个此类元素，除非上下文另有说明。另外，本文描述的元素中的任一个可以是第一个这样的元素、第二个这样的元素等等(例如，第一小部件和第二小部件，即使仅引用了“小部件(widget)”)。

范围在本文中可以表示为从“大约”一个特定值和/或到“大约”另一个特定值。当表达此范围时，另一方面包括从一个特定值和/或到另一个特定值。类似地，当通过使用先行词“大约”或“基本上”将值表示为近似值时，将理解该特定值形成另一方面。还应理解，每个范围的端点相对于另一个端点都是重要的，并且独立于另一个端点。

出于当前公开的目的，在特定测量尺度上测量约为X或基本上为X的物料特性或尺寸测量为在X加上用于特定测量的工业标准上限公差而得到的值与X减去用于特定测量的工业标准下限公差而得到的值之间的范围内。因为不同物料、工艺和不同模型之间的公差可能不同，所以特定部件的特定测量的公差可能落在公差范围内。

如本文所使用的，术语“可选的”或“可选地”是指随后描述的事件或情况可能或不可能发生，并且描述包括所述事件或情况发生的实例和不发生的实例。

如本文所使用的单词“或”是指特定列表中的任何一个成员，并且也包括该列表的成员的任何组合。如本文所使用的短语“A和B中的至少一个”是指“仅A、仅B或A和B两者”；而短语“A和B中的一个”是指“A或B”。

公开了可以用于执行公开的方法和系统的部件。这些和其它部件在本文中公开，并且应理解，当公开这些部件的组合、子集、交互、组等时，虽然可能未明确公开每个不同的单独和集体组合以及它们的排列的具体参考，但是对于所有的方法和系统，每个都在本文中被具体地考虑和描述。这适用于本申请的所有方面，包括但不限于所公开方法中的步骤。因此，如果有可以执行的各种附加步骤，则应理解，可以利用所公开方法的任何特定方面或方面的组合来执行这些附加步骤中的每个。

为了简化本文公开的各种元件的描述，可以参考“左侧”、“右侧”、“前部”、“后部”、“顶部”、“底部”、“上”、“下”、“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“水平”和/或“垂直”的惯例。除非另有说明，否则“前部”描述最靠近制冰机用户并由其占据的制冰机的端部；“后部”是与前部相对或远离前部的端部；“左侧”是指站在制冰机前面且面向前方的人的左侧或面对该人的左侧；以及“右侧”是指这个人的右侧或面对这个人的右侧。“水平”或“水平方向”描述的是在从左向右延伸并与地平线对齐的平面中。“垂直”或“垂直方向”描述的是在与水平面成90度角的平面中。

公开了具有超声波储箱传感器的制冰机以及相关的方法、系统、设备和各种装置。制冰机可以包括造冰机和储箱。本领域技术人员将理解，所公开的制冰机仅在许多示例性方面中的几个方面进行了描述。不应将任何特定的术语或描述视为限制本公开或由此发布的任何权利要求的范围。

图1是根据本公开的一个方面的制冰机100的主视立体图。制冰机100可以包括造冰机110和储箱190。造冰机110可以被配置成产冰，冰可以通过重力向下馈送到储箱190中。储箱190可以是隔热的，以保持储箱隔室内的低温，从而防止冰融化。在一些方面，储箱190可以是制冷的，而在其它方面，储箱190可以是非制冷的。储箱190可以限定由其内壁形成的内腔。

造冰机110可以包括外壳120，外壳可以被配置成包围造冰机110及其内部部件。如图所示，外壳可以包括前面板组件122。前面板组件122可以从造冰机110的造冰机顶端112延伸到造冰机底端114，并且从造冰机110的造冰机左侧116a延伸到造冰机右侧116b。前面板组件122可以限定进气口180，并且可以包括空气过滤器124。进气口180和空气过滤器124可以被配置成以来自造冰机110外部的清洁空气的形式为造冰机110提供通风。

储箱190可以限定储箱顶端192，造冰机110的造冰机底端114可以安装在储箱顶端上。储箱190可以包括位于储箱顶端192附近的储箱门194，储箱门194可以提供到限定在储箱190内的储箱隔室(未示出)的入口。

图2A是图1的造冰机110的主视立体图，其中外壳120(如图1所示)被移除。在本方面，造冰机110可以是气冷型，其可以通过使空气循环通过外壳120，例如通过进气口180(如图1所示)来冷却。在一些方面，造冰机110可以是水冷型，或者可以联接到远程冷凝单元以进行冷却。在本方面，造冰机110可以包括风扇组件280，风扇组件可以被配置成使空气循环通过造冰机110。在外壳120的下方或内部，造冰机110及其主体200可以被划分成湿隔室202和干隔室204，并且还可以包括框架201和底壳205。湿隔室202可以主要由蒸发器壳体206限定，蒸发器壳体可以是隔热的。蒸发器壳体206可以包围造冰机110的水回路450(如图3所示)的大部分部件，其可以被配置成由输送到造冰机110并循环通过造冰机的液态水形成冰。蒸发器壳体206的蒸发器隔室306(如图2B所示)可以是隔热的。蒸发器壳体206可以包括可移除的前部隔热体208和可移除的顶部隔热体210，例如但不限于，其可以部分地包围并使蒸发器隔室306隔热。前部隔热体208或顶部隔热体210可以是面板或隔热板。此外，蒸发器壳体206的罐214和蒸发器壁207a、207b(图2B所示的207a)可以是隔热的。

水回路450可以包括水泵212，水泵可以在蒸发器隔室306外部的位置处安装在罐214上或其附近。包围水泵212的罐214的一部分可以是不隔热的。罐214可以定位在蒸发器壁207a、207b的下方。水泵212可以被配置成将水从罐214向上泵入蒸发器隔室，在蒸发器隔室中水可以形成为冰。

在干隔室204内，造冰机110的制冷回路400(如图3所示)的大部分部件可以被包围，例如但不限于包括压缩机220、干燥器222和冷凝器224。压缩机220可以安装到压缩机基座226，压缩机基座可以包括水平压缩机底板，压缩机可以更直接地安装到该水平压缩机底板。压缩机基座226可以包括基座壳体盖228。在干隔室204内，流过制冷回路400的制冷剂可以被压缩机220压缩，然后在被馈送到容纳在蒸发器隔室306内的蒸发器310之前，被馈送通过膨胀设备240(如图3所示)诸如恒温膨胀阀之前，在冷凝器224中被冷却成液态。另外，造冰机110的控制箱230可以容纳在干隔室204内，该控制箱可以包括主控制器232和储箱控制器1130。主控制器232和储箱控制器1130中的任一者可以包括如图所示的控制板。超声波储箱传感器290可以从干隔室204内安装，并且可以延伸穿过压缩机基座226。例如但不限于，超声波储箱传感器290可以是或包括可从中国广东市奥迪威电子(广东)有限公司获得的TK0143-000型传感器。

图2B是图2的造冰机110的主视立体图，其中蒸发器壳体206的前部隔热体208和顶部隔热体210以及压缩机基座226的基座壳体盖228被进一步移除。在移除前部隔热体208和顶部隔热体210的情况下，可以将蒸发器隔室306暴露。蒸发器310和喷管312可以被包围在蒸发器壁207a、b之间的蒸发器隔室306内。

制冷回路400可以包括蒸发器310，液体制冷剂可以在蒸发器310内蒸发成气相，从而将蒸发器隔室306冷却至水的冻结温度以下。液态水可以由水泵212向上泵送到喷管312，在喷管中液态水可以朝向蒸发器310喷射以形成冰。抽吸软管560可以将水泵212连接到罐214，以提供用于产冰的水源。主体200特别是至少基座壳体205可以在造冰机110的造冰机底端114处限定底部开口3814。

图3是示出图1的造冰机110的制冷回路400的各种部件中的每个与水回路450的各种部件中的每个之间的相互作用和互连的回路图。如图所示，水回路450还可以包括进水阀352、清洁阀354和排水阀356。

图4示出一个示例性方面的冰块490的立体图。在一些方面，如图所示，冰块490可以至少部分地限定月牙形。在一些方面，冰块490可以限定非月牙形。冰块490可以限定高度H、宽度W和深度D。在一些方面，高度H可以测量为大约1.5英寸(大约38.1毫米)，宽度W可以测量为大约1.125英寸(大约28.6毫米)，并且深度D可以测量为大约0.5英寸(大约12.7毫米)。在其它方面，冰块490可以在任何维度上测量得更小或更大，并且可以具有可变的形状，使得冰块490不相同。

定位于蒸发器310的下方的冰块引导件550(如图7所示)可以被配置成在重力的作用下将冰块490向下引导出蒸发器壳体206并从冰块开口552(如图7所示)出来。穿过冰块开口552的冰块490可以喷射到压缩机基座226(如图2A所示)的下面。造冰机110(如图1所示)可以定位在储箱190(如图1所示)的上方，使得储箱190的开口(未示出)可以在压缩机基座226的下面对齐。从冰块开口552落下的冰块490可以从压缩机基座226的下面落下，并进入储箱190的开口以填充储箱190。

图5是图1的造冰机110的造冰机底端114的底部立体图。如图所示，罐基座602和基座壳体205可以一起限定造冰机底端114和底部开口3814。底部开口3814可以与储箱190(如图1所示)的储箱顶端192(如图1所示)中的开口(未示出)对齐。由造冰机110产生的冰块490可以通过底部开口3814并落入储箱190。超声波储箱传感器290可以延伸通过压缩机基座226，并且定位在底部开口3814上方。如上所述，超声波储箱传感器290可以将超声波通过底部开口3814向下发送并进入储箱190，以便测量储箱190内的冰块490的水平。

现有的制冰机通常使用定位在储箱190内的水平(level)检测器(有时称为储箱控制器)来测量储箱190内的冰块490的堆的水平。水平检测器通常为机械型，其可以包括由冰块490的上升水平提升的臂或桨，或者为恒温型，其可以包括热感测冰块490的物理存在的灯泡。机械型和恒温型的水平检测器或储箱控制器都容易发生故障，例如，由于即使当储箱190不够满时，水平检测器内部或周围也会积聚冰。此外，通过将水平检测器定位在储箱内，这通常需要将水平检测器定位在造冰机底端114下方，水平检测器可能受到打开储箱的用户的有意破坏或意外损坏。在任何情况下，机械型或恒温型的水平检测器通常必须在现场安装，并且通常不能在工厂中实际安装。进一步地，水平检测器可能需要电气开关来操作，并且储箱是寒冷潮湿的环境，其可能在电气部件内产生故障。此外，水平检测器可能需要使用储箱190内的暴露的布线。

通过将超声波储箱传感器290定位在造冰机110内和底部开口3814的上方，超声波储箱传感器290可以不被操作储箱190的用户看到，从而使其不太可能成为破坏或其它损坏的目标。此外，超声波储箱传感器290可以定位在造冰机底端114的上方和储箱190之外，这可以保护超声波储箱传感器290免受意外损坏，诸如用户从储箱190取出冰时与冰桶或冰铲的碰撞。超声波储箱传感器290的电连接也可以定位在造冰机110的干隔室204(如图2A所示)内，干隔室既可以通风又可以防水防冰，从而降低电气部件故障的可能性。

如图6所示，超声波储箱传感器290可以被配置成监测储箱190内积聚的冰块490的堆600的顶端601的水平。超声波储箱传感器290可以通过向下朝向冰发送超声波并接收从冰块490反射的超声波，用作接近传感器。从由超声波储箱传感器290的出口限定的水平(level)位置A到由冰块490的水平限定的水平位置B的距离610可以从返回超声波的行进时间来确定，该返回超声波可以被称为返回信号，并且可以测量为短至6毫秒或更短。超声波储箱传感器290可以与控制箱230，并且具体地与主控制器232电连通。一旦储箱190中的冰块490的水平达到关闭高度(该关闭高度可以是由造冰机110的技术人员或用户根据需要设定或者甚至是在工厂设定的预定值)，则来自超声波储箱传感器290的信号可以由主控制器232接收，并且主控制器232可以停止制冰过程，从而停止冰块490的进一步生产。当冰融化或从储箱190中取出冰时，冰的水平可以达到再填充高度。一旦储箱190内的冰块490的水平达到再填充高度，则超声波储箱传感器290可以向主控制器232发送信号，并且主控制器232可以恢复制冰过程以用冰块490再填充储箱190。再填充高度可以是由造冰机110的技术人员或用户根据需要设定的预定值，或者再填充高度可以被编程到储箱控制器1130(如图11所示)中并由其单独控制，其也可以定位在控制箱230中或其它地方。

图7示出超声波储箱传感器290在造冰机110中的相对位置。更具体地，超声波储箱传感器290可以安装在压缩机基座226的上表面2261与下表面2262之间，压缩机基座可以被视为基座壳体205的一部分。更具体地，在一些方面，超声波储箱传感器290的透镜1430(如图16所示)可以从造冰机110的造冰机底端114偏移8英寸的偏移距离770，这将倾向于通过不将超声波储箱传感器290定位在储箱190附近以及可能接触甚至碰撞造冰机110的造冰机底端114的任何其它地方，最大化对超声波储箱传感器的保护。在其它方面，偏移距离770可以为零或者可以是另一距离。然而，如本文所公开的，尤其当(但不限于)超声波储箱传感器290远离造冰机110的造冰机底端114移动并且没有本文公开的一处或多处改进时，超声波储箱传感器290或储箱控制器1130可以将制冰机100的表面上的水滴或其它物质误认为是冰。超声波储箱传感器290可以是包括压电元件的压电超声波传感器，可以发射高频信号。在一些方面，由超声波储箱传感器发射的信号可以具有60KHz的频率。在一些方面，频率可以高于或低于60KHz。在一些方面，例如但不限于，频率可以是至少55KHz。在一些方面，频率可以是至少60KHz。在一些方面，频率可以在55KHz与80KHz之间。在一些方面，频率可以大于80KHz，需要注意的是增加频率可以增加传感器性能的可变性。在其它规格中，超声波储箱传感器的回波灵敏度可以是80毫伏，电容可以是1650皮法。

由超声波储箱传感器290发射的信号可以限定视锥710，视锥可以具有三维锥体的形状，从而限定视角720。超声波储箱传感器290的视锥710也可以是超声波储箱传感器290的“方向性”。视锥710可以源于或靠近超声波储箱传感器290的第一端1415(如图14所示)，其可以容纳或包括超声波储箱传感器290的透镜1430(如图14所示)。在一些方面，视锥710的视角720可以是80度。在其它方面，视锥710的视角720可以小于80度，尽管视角720不会太小或太窄以致影响超声波储箱传感器290正确“看到”储箱190内的冰的能力是有利的。在其它方面，视锥710的视角720可以高于80度，尽管出于下面将描述的原因，视角720不会太大以致于视锥710将与造冰机110中呈现出能够将超声波储箱传感器290的传输信号反射回超声波储箱传感器290的表面的任何部分相交是有利的。在一些方面，视角720可以具有5、10、15或20度之间的角度公差，其中视角720可以测量预定或设定的视角加上或减去公差。在一些方面，视角720可以具有任何其它值的角度公差。在一些方面，超声波储箱传感器290的位置可以导致造冰机110或储箱190的几何形状落入视锥710内。例如但不限于，压缩机基座226的内壁750和基座壳体205或造冰机110或储箱190的任何其他内壁或壁可以落入视锥710内。如上所述，冰块490通常将形成堆600，堆将限定顶端601，顶端可以是堆600的最高点。超声波储箱传感器290的视锥710可以“看到”不在传感器正下方的冰，因此甚至可以观察顶端601或者足够靠近顶端601的位置，以启动产冰设置的及时改变。

如图8所示，超声波储箱传感器290可以定位在压缩机基座226的下表面2262中限定的开口(未示出)中。尺寸A、B、C和D可以更具体地限定超声波储箱传感器290相对于包括底部开口3814的造冰机110的周围几何形状的位置。当从造冰机110的造冰机底端114观察时，超声波储箱传感器可以定位在由底部开口3814形成的形状内。在一些方面，关于典型的造冰机110，尺寸C和D测量为约203mm至约254mm之间(在约8英寸至约10英寸之间或者为底部开口3814从前到后的一半)可以是有利的。如图所示，在一个特定尺寸的模型中，尺寸C可以测量为230mm(9.1英寸)，尺寸D可以测量为209mm(8.2英寸)。在一些方面，为了产生可制造性、可维护性和其它益处，有利的是将超声波储箱传感器290定位在上述开口中的制冷回路400的部件之间存在的空间，该开口不仅限定在压缩机基座226的下表面2262中，而且限定在压缩机基座226的上表面2261(如图7所示)中并延伸到该上表面。虽然尺寸B可以落在多个值的范围内并且定位在内壁750附近，但是尺寸A足够大以致于视锥710不与造冰机110中呈现出能够将超声波储箱传感器290的传输信号反射回超声波储箱传感器290的表面的任何部分(例如但不限于抽吸软管560)相交是有利的。在一个特定尺寸的模型中，如星崎美国有限公司展示和销售的型号KM-660MAJ，尺寸A可以测量为228mm(9.0英寸)。在又一方面，在不使用例如但不限于储箱190的安装表面或另一周围结构来将超声波储箱传感器290附接到造冰机110的情况下，可以将超声波储箱传感器290定位在储箱190上方。

当造冰机110的内壁750清洁且干燥时，冲击内壁750的任何超声波信号可以简单地从内壁750反射，并且继续向下进入下方的储箱190而不反射回超声波储箱传感器290。然而，在一些方面，如图9所示，内壁750的表面可以覆盖有能够将返回信号960反射回超声波储箱传感器290的物质990。例如但不限于，内壁750的表面可以至少部分地被水分覆盖。如图所示，水分可以是水滴990的形式，水滴可以在例如但不限于冰块490落入储箱190并导致水溅到视锥710内的内壁750的一部分时形成。在其它方面，不充分的清洁可能导致在视锥710内的内壁750上形成污染。在一些方面，例如，由于不充分的清洁，内壁750的表面可以至少部分地覆盖有“粘液”，粘液可以随着时间的推移在例如以下环境中形成：制作面包，并且在面包制作过程中使用的酵母可以导致以内壁750上的柔软和/或粘性残余物的形式表现出来的细菌生长。在一些方面，同样由于不充分的清洁，内壁750的表面可以至少部分地覆盖有霉菌，霉菌可以随着时间的推移在通常存在于储箱190内部的潮湿和黑暗的环境中形成。在一些方面，内壁750的表面可以至少部分地覆盖有水垢，水垢可以由在一些安装环境中出现的“硬”水中的矿物质形成，表现为内壁750上较硬的残留物的形式。在一些方面，储箱190的壁(例如但不限于，包括分配器的壁)的垂直或水平表面或边缘可以落在视锥710内，包括造冰机110的大小大于储箱190的储箱顶端192(如图1所示)或从储箱顶端朝向外侧偏移。

还如图9所示，返回信号960可以通过其相对于发送传输信号的时间(例如，以秒为单位测量的)的强度来图形化地示出。此时间测量可以并且通常将对应于从超声波储箱传感器290到返回信号960的特定分量源(即，由超声波储箱传感器290“看到”并在返回信号960的该特定分量中反射的对象)的物理距离。例如，返回信号960的峰值961如图所示可以最接近超声波储箱传感器290，可以简单地是由超声波储箱传感器290产生的传输信号(即，原始超声波“脉冲”)，超声波储箱传感器290检测该传输信号作为返回信号960的元素。返回信号960的峰值963可以由从冰块490反射的超声波脉冲的一部分形成，冰块在储箱190内形成堆600。在峰值961与峰值963之间，可以形成另一个峰值，诸如由于内壁750上的物质990的存在而导致的峰值962。当传输信号离开超声波储箱传感器290时，类似于图15中所反映的，传输信号可以测量为例如但不限于大约2.5V。在远离超声波储箱传感器290的30英寸的测试距离处，返回信号960特别是形成堆600的冰块490的反射峰值963可以测量为大约1.0V。当处理返回信号960时，控制器1130可以使用将测量电压与阈值电压值1010(如图10A所示)进行比较的模拟比较器。

如图10A和图10B所示，水滴990可以根据超声波储箱传感器290的控制方式特别是返回信号960的处理方式，使造冰机110不同地操作。返回信号960中的峰值962可以表示水垢或“粘液”而不仅仅是内壁750上的水滴的存在。在任何情况下，如图10A所示，返回信号960可以包括峰值962和峰值963中的每个，每个峰值都超过0.5V的阈值电压1010，阈值电压被设定为滤除表示信号“噪声”的谷1090。然而，因为峰值962和峰值963都超过阈值电压1010，所以峰值962和峰值963都可以向造冰机110发出信号，表明冰已经达到储箱中超过整个储箱190本身高度的高度—或者从传感器到冰块490的堆600的顶端601的对应距离610。这可能是因为存在于内壁750(如图7所示)上的任何水滴990或其它类型的物质990通常高于任何最大期望的储冰箱水平设置。即使储箱190没有装满冰块490，这也会发生，因为超声波储箱传感器290本身不能区分冰块490和内壁750上的任何物质990或造冰机110的内壁750本身。在一些方面，可以在距超声波储箱传感器290的30英寸或者最大冰检测距离610处，将控制器的阈值电压设置设定为或约为返回信号960的大约50％。在其它方面，控制器的阈值电压设置可以落在此距离610处返回信号960的强度的40％和50％之间的范围内。在其它方面，控制器的阈值电压设置可以落在此距离610处返回信号960的强度的50％和60％之间的范围内。在其它方面，控制器的阈值电压设置可以落在此距离610处返回信号960的强度的30％和60％之间的范围内。

然而，造冰机110可以被配置成区分由超声波储箱传感器290捕获的返回信号960的各种分量。如图10B所示，一旦从声脉冲转换成电压，返回信号960就可以基于感测到的对象的距离和信号的强度被有效地过滤。在一些方面，如图所示，在与测量为小于或等于10英寸的距离610对应的时间范围内，可以使用300微秒滤波器，并且在与测量为大于10英寸的距离610对应的时间范围外，可以使用50微秒滤波器。距离阈值1020可以限定使用什么样的滤波器或时间延迟。更具体地，可以使用第一滤波器来过滤返回信号960中通过测量对象到更靠近距离阈值1020的对象的距离(即，图10B的图表中的X轴维度)而形成的部分，并且可以使用第二滤波器来过滤返回信号960中通过测量比距离阈值1020更远的对象而形成的部分。50微秒滤波器尤其可以用于避免来自制冰机100内部或周围的任何源的电噪声。基于实际测试测量，来自储存在储箱190中的冰块490的堆600的返回信号通常将超过阈值电压1010持续大于300微秒的时间，而来自水滴、水垢或粘液的返回信号通常将超过阈值电压1010持续不大于约200微秒的时间。因此，在一些方面，滤波器可以降低到接近200微秒或甚至更低的任何值(例如，175微秒、200微秒、225微秒、250微秒或275微秒)，其中随着滤波器的降低仅增加了噪声的风险。在一些方面，可以使用高于或低于300微秒的值的范围，包括由前述滤波器值限定的范围(例如，250至300微秒的范围)。用户的手如果在视锥710内被捕获，则类似于冰通常将超过阈值电压1010持续大于300微秒的时间。在距超声波储箱传感器290的前10英寸(254毫米)内将滤波器设定为300微秒可以降低错误警报的风险，例如当超声波储箱传感器290实际上感测到比内壁750上通常更大量的物质990时，由于超声波储箱传感器感测到满储箱而导致错误警报。此外，在造冰机110的位置暴露储箱190的壁的垂直或水平表面或边缘的情况下，通过调节本文描述的可以一起形成储箱控制系统的超声波储箱传感器290或控制器1130(如图11所示)的参数，可以类似地滤除返回信号中产生的电噪声。

一旦超声波储箱传感器290感测到返回信号960的电压高于阈值电压1010，则控制器—这里是储箱控制器1130—可以启动计数器或计时器，其被配置为测量电压保持在阈值电压1010之上的时间长度。如果在经过300或50微秒时间延迟之前，返回信号960的电压下降到阈值电压1010以下，则控制器1130可以忽略返回信号960的该分量。如果返回信号960的电压足够长时间地保持在阈值电压1010之上(即，超过对应于一个时间延迟或另一个时间延迟的时间/距离范围)，则控制器1130可以经由超声波储箱传感器290“看到”为冰的对象，然后经由主控制器232向造冰机发送对应的信号，以基于板的编程方式并基于所选择的控制板设置1-5，将制冰机的产冰设置打开或关闭。在一些方面，控制器1130可以被配置成仅使用或处理一个返回信号960。在一些方面，控制器1130可以被配置成使用具有如本文所述的多个峰值961、962、963的最小数量的两个或更多个返回信号960或者单个信号。

与控制器1130电连通的超声波储箱传感器290可以被配置成在给定的时间段内发射特定数量的声脉冲。在一些方面，声脉冲可以由超声波储箱传感器290每200毫秒发送一次。在一些方面，可以更频繁地或更不频繁地发送声脉冲。在一些方面，超声波储箱传感器290可以在所选择的间隔(这里是200毫秒)内发射5个脉冲。在其它方面，超声波储箱传感器290可以发射更多数量的脉冲，但是将脉冲数量增加到某个水平(例如，增加到16个脉冲)可能在某些条件下影响控制器1130滤除噪声和前述传输信号的能力。由于本文描述的控制器1130和超声波储箱传感器290的适配，造冰机110可以有效地区分由储箱190内的冰块490的堆600产生的声学“特征”和由内壁750上的任何物质990(或者具有类似效果的制冰机100上的任何其它地方的任何物料)产生的声学“特征”。由于检测到物质990而产生的峰值962通常将太弱或在持续时间上太短(或两者)而不表现为冰堆。相反，由于检测到堆600而产生的峰值963通常将足够强以表现为冰，由此一旦堆600达到期望水平，则使造冰机110的控制器1130和主控制器232停止产冰。

如图11-图13所示，可以通过调节器1140将对应于水平位置B(如图6所示)的关闭高度调节到多个储箱控制设置中的任一个，调节器可以包括刻度盘，该刻度盘配合在安装于控制器1130的电位计上或结合到其中。在一些方面，控制器1130可以是如图所示的单独的储箱控制板。在一些方面，控制器1130可以结合到主控制器232中。在一些方面，如图12所示，调节器1140可以定位在五种不同的储箱控制设置中的任一种，如图所示，储箱控制设置可以标记为1、2、3、4和5。在其它方面，调节器1140可以具有少于或多于五种储箱控制设置。如图13所示的表格所反映的，一些用户可以在造冰机110的下面安装冰分配器单元(未示出)。冰分配器虽然被配置为通过按压杠杆而不是用铲子手动移除冰来更自动地分配冰，但是可以另外被视为储箱190的另一个示例。

如图14所示，控制器1130可以被配置为识别三个信号范围：满、窗和空。控制器1130的调节器1140的设置或设定点(即1、2、3、4或5)可以对应于“满”范围的开始，也对应于冰检测距离610。“空”范围可以在设定点之前4英寸处开始，或者在用户可能期望的任何其它偏离设定点的距离处开始。“窗”范围可以是“满”范围与“空”范围之间的范围，其中为了防止造冰机110的短循环，控制器1130不改变储箱控制的状态。例如但不限于，更具体地，控制器1130可以被配置成在返回信号960保持在“满”范围内两秒钟之后将储箱控制状态改变为“满”。如果信号保持在“空”范围内30秒，则控制器1130可以将储箱控制状态改变为“空”。同样，在“窗”范围内，控制器1130可以被配置成不改变储箱控制状态。

图15示出表示来自超声波储箱传感器290的返回信号的测试数据，其中水滴990(如图9所示)位于内壁750(如图7所示)上，而在储箱190中没有冰块490或其等同物。标记X示出来自超声波储箱传感器的传输信号，其可以对应于返回信号960的峰值961，并且可以对应于峰值962的下一个最大峰值表示水滴990的存在。

图16和图17示出示例性超声波储箱传感器290的结构，该超声波储箱传感器可以包括主体1410，该主体由穿过限定在安装凸缘1420中的孔1490的单个紧固件(未示出)固定。主体1410可以限定轴线1411、第一端1415和远离第一端1415的第二端1416。主体1410的直径1470的尺寸适于配合在开口内，该开口限定在压缩机基座226(如图7所示)中。连接器1450可以将超声波储箱传感器290连接到控制器1130(如图11所示)，以通过导线1460传输原始超声波脉冲和返回信号960。

图18示出超声波储箱传感器290的操作的流程图。检测储箱190内的冰位的方法可以包括步骤1801-1828。介绍性步骤1801和1802可以在超声波储箱传感器290的操作开始之前发生。步骤1801可以包括用户(或工厂)调节或设定储箱控制设置(例如，从储箱控制设置1到5)，以设定目标冰位。步骤1802可以包括使制冰机或造冰机110通电。

随后的步骤1811-1816可以从超声波储箱传感器290的操作开始。步骤1811可以包括储箱控制器1130以预定的时间间隔(例如，每200毫秒)向超声波储箱传感器290发送一个或多个电压信号。步骤1812可以包括超声波储箱传感器290利用由储箱控制器1130提供的电压产生并发射声脉冲。步骤1813可以包括传输信号从超声波储箱传感器290行进到储箱190中的冰堆600和落在视锥710内的周围区域。步骤1814可以包括储箱控制器确定传输信号是否形成为可疑信号，即超声波传感器是否形成适当的传输信号或者甚至完全形成传输信号。在步骤1814中，如果传输信号是预期的，则步骤1815可以开始。如果传输信号不是预期的或者根本没有被检测到，则步骤1816可以开始，其中，储箱控制器1130可以向储箱控制器发送信号—或者储箱控制器1130可以简单地通过传输信号的形状或不存在来进行检测—并且储箱控制器1310可以向主控制器发送信号以停止产冰，然后返回到步骤1811。步骤1815可以包括从冰(诸如以冰堆600的形式)以及任何周围结构和/或那些结构上的物料反射传输信号。

步骤1821-1828可以在反射传输信号之后开始。具体而言，步骤1821可以包括返回信号960行进回到超声波储箱传感器290。步骤1822可以包括超声波储箱传感器290接收返回信号960。步骤1823可以包括储箱控制器1130处理返回信号960，例如滤除传输峰值962，并且识别剩余的“冰”峰值963的测量距离。步骤1824可以包括储箱控制器1130将测量距离与满的储箱190(或处于期望冰位的储箱，其可以多于或少于“满”)的目标冰位或冰检测距离610进行比较。在步骤1825中，如果测量距离小于或等于目标冰位或冰检测距离610(即，储箱已经达到“满”水平位置)，则储箱控制器1130可以向主控制器232发送信号以停止产冰，然后循环回到步骤1811。如果测量距离不小于或等于目标冰位或冰检测距离610，则随后的步骤1827可以包括储箱控制器1130确定测量距离是否大于目标冰位加上4英寸。如果答案为是，则储箱控制器1130可以向主控制器232发送信号以重新开始产冰，然后循环回到步骤1811。

本文公开的系统和方法被特别调整以用于被配置成以离散冰块490的形式产冰的造冰机—即“立方体”型制冰机，但是可以被调整以用于其它形式的使用，包括例如但不限于精细切割的片状冰、粗略切割的“小立方体”片状冰、在托盘或模具内形成的冰以及其它形式的冰。

应注意，条件语言诸如“能够”、“可能”、“可以”或“可”，除非另有明确说明，或者在所使用的上下文中以其它方式理解，否则通常旨在传达某些方面包括而其它方面不包括某些特征、元素和/或步骤。因此，此类条件语言通常并不旨在暗示一个或多个特定方面以任何方式需要特征、元素和/或步骤，或者一个或多个特定方面必须包括以下逻辑：在有或没有用户输入或提示的情况下，决定这些特征、元素和/或步骤是否包括在任何特定方面或将要在任何特定方面被执行。

应强调的是，上述方面仅仅是实施方式的可能示例，仅仅是为了清楚地理解本公开的原理而提出的。流程图中的任何过程描述或框应被理解为表示模块、段或代码的部分，其包括用于实现过程中的特定逻辑功能或步骤的一个或多个可执行指令，并且包括替代实施方式，其中功能可以根本不包括或根本不被执行，替代实施方式可以与所示或所讨论的顺序不同地被执行，包括基本上同时执行或以相反的顺序执行，这取决于所涉及的功能，如本公开领域的普通技术人员所理解的。在不脱离本公开的精神和原理的情况下，可以对上述(一个或多个)实施例进行许多变化和修改。进一步地，本公开的范围旨在覆盖以上讨论的所有元件、特征和方面的任何和所有的组合和子组合。所有此类修改和变化都旨在包括在本公开的范围内，并且对于元件或步骤的各个方面或组合的所有可能的权利要求都旨在由本公开支持。

Claims (25)

1.一种制冰机，包括：

造冰机，包括：

超声波储箱传感器，安装于主体；和

控制器，与所述超声波储箱传感器电连通，并被配置成控制所述超声波储箱传感器；以及

储箱，联接到所述造冰机并且尺寸适于容纳冰，所述超声波储箱传感器的透镜面向所述储箱的内腔的底部，其中，

所述控制器被配置成将所述超声波储箱传感器的返回信号从声信号转换成电信号，并且控制所述造冰机以控制储存在所述储箱内的冰的水平，所述控制器被配置成设定用于滤除表示返回信号的信号噪声的波谷的阈值电压，以及与所述储箱中的冰堆相比，用于滤除来自所述储箱的内壁上的水滴、水垢或粘液的返回信号的第一时间延迟，并且

所述控制器还被配置成在最接近所述超声波储箱传感器的返回信号的峰值的电压下降到所述阈值电压以下之后，测量所述电压保持在阈值电压之上的时间长度；并且

滤除所述返回信号的一部分，该部分超过所述阈值电压但电压保持在阈值电压之上的该部分的时间长度未超过所述第一时间延迟。

2.根据权利要求1所述的制冰机，其中，所述超声波储箱传感器从所述造冰机的造冰机底端偏移。

3.根据权利要求2所述的制冰机，其中，当从所述造冰机的造冰机底端通过由所述造冰机底端限定的底部开口观察时，所述超声波储箱传感器定位在由所述底部开口形成的形状内。

4.根据权利要求1所述的制冰机，其中，所述第一时间延迟在200至350微秒的范围内。

5.根据权利要求1所述的制冰机，其中，由所述超声波储箱传感器发射的信号限定视锥，所述视锥限定75至85度的视角。

6.根据权利要求1所述的制冰机，其中，所述控制器限定多个储箱控制设置，所述多个储箱控制设置被配置成将从所述超声波储箱传感器的透镜测量的冰检测距离调节到由所述储箱中的冰的目标水平限定的水平位置。

7.根据权利要求1所述的制冰机，其中，所述制冰机生产在每个方向上测量为至少约半英寸的冰块。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的制冰机，其中，

所述控制器还被配置成设定距离阈值，并且

所述控制器被配置成在最接近所述超声波储箱传感器的返回信号的峰值的电压下降到所述阈值电压以下之后并且在超过所述距离阈值之前，当返回信号超过阈值电压并且电压保持在阈值电压之上的部分的时间长度超过所述第一时间延迟时，停止所述造冰机产冰。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的制冰机，其中，

所述控制器还被配置成设定距离阈值，以及用于滤除返回信号的信号噪声的第二时间延迟，并且

所述控制器被配置成滤除返回信号的一部分，该部分在距所述超声波储箱传感器超过所述距离阈值的范围内，超过所述阈值电压但电压保持在阈值电压之上的该部分的时间长度未超过所述第二时间延迟。

10.一种用于控制造冰机以控制储存在储箱内的冰的水平的储箱控制系统，所述系统包括：

超声波储箱传感器，包括限定第一端和远离所述第一端的第二端的主体，所述第一端包括透镜；以及

控制器，与所述超声波储箱传感器电连通，并且被配置成控制所述超声波储箱传感器，其中，

所述控制器被配置成将所述超声波储箱传感器的返回信号从声信号转换成电信号，并且控制所述造冰机以控制储存在所述储箱内的冰的水平，

所述控制器被配置成设定用于滤除表示返回信号的信号噪声的波谷的阈值电压，以及与所述储箱中的冰堆相比，用于滤除来自所述储箱的内壁上的水滴、水垢或粘液的返回信号的第一时间延迟，并且

所述控制器被配置成在最接近所述超声波储箱传感器的返回信号的峰值的电压下降到所述阈值电压以下之后，测量所述电压保持在阈值电压之上的时间长度；并且

滤除所述返回信号的一部分，该部分超过所述阈值电压但电压保持在阈值电压之上的该部分的时间长度未超过所述第一时间延迟。

11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述超声波储箱传感器包括限定所述主体的第二端并且相对于所述主体的轴线成角度的安装凸缘。

12.根据权利要求10所述的系统，其中，所述控制器限定用于控制储存在所述储箱内的冰的水平的多个储箱控制设置，所述多个储箱控制设置被配置成将从所述超声波储箱传感器的透镜测量的冰检测距离调节到由所述储箱中的冰的期望水平限定的水平位置。

13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述控制器包括电位计，所述电位计被配置成将所述控制器从所述多个储箱控制设置中的第一储箱控制设置移动到所述多个储箱控制设置中的所述第二储箱控制设置。

14.根据权利要求10所述的系统，其中，由所述超声波储箱传感器发射的信号限定视锥，所述视锥限定80±5度的视角。

15.根据权利要求10所述的系统，其中，所述控制器的阈值电压设置落在30英寸距离处的返回信号强度的30％和60％之间的范围内。

16.根据权利要求10所述的系统，其中，所述第一时间延迟测量为在200至350微秒的范围内。

17.根据权利要求10至16中任一项所述的系统，其中，

所述控制器还被配置成设定距离阈值，并且

所述控制器被配置成在最接近所述超声波储箱传感器的返回信号的峰值的电压下降到所述阈值电压以下之后并且在超过所述距离阈值之前，当返回信号超过阈值电压并且电压保持在阈值电压之上的部分的时间长度超过所述第一时间延迟时，停止所述造冰机产冰。

18.根据权利要求10至17中任一项所述的系统，其中，

所述控制器还被配置成设定距离阈值，以及用于滤除返回信号的信号噪声的第二时间延迟，并且

所述控制器被配置成滤除返回信号的一部分，该部分在距所述超声波储箱传感器超过所述距离阈值的范围内，超过所述阈值电压但电压保持在阈值电压之上的该部分的时间长度未超过所述第二时间延迟。

19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述第一时间延迟为300微秒，并且所述第二时间延迟为50微秒。

20.一种使用制冰机的方法，所述方法包括：

将声脉冲从所述制冰机的造冰机的超声波储箱传感器发送到所述制冰机的储箱中，所述超声波储箱传感器安装于所述造冰机的主体，所述声脉冲由与控制器电连通的超声波储箱传感器发起；

在所述超声波储箱传感器的范围内，接收由于从所述制冰机的内腔中存在的物料表面反射声脉冲而产生的返回信号；

将所述返回信号从声信号转换成电信号；

基于所述电信号控制所述制冰机停止和重新开始产冰；

预设用于滤除表示返回信号的信号噪声的波谷的阈值电压，以及与所述储箱中的冰堆相比，用于滤除来自所述储箱的内壁上的水滴、水垢或粘液的返回信号的第一时间延迟；

在最接近所述超声波储箱传感器的返回信号的峰值的电压下降到所述阈值电压以下之后，测量所述电压保持在阈值电压之上的时间长度；以及

滤除所述返回信号的一部分，该部分超过所述阈值电压但电压保持在阈值电压之上的该部分的时间长度未超过所述第一时间延迟。

21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述第一时间延迟在275至325微秒的范围内。

22.根据权利要求20或21所述的方法，还包括：

预设距离阈值；以及

在最接近所述超声波储箱传感器的返回信号的峰值的电压下降到所述阈值电压以下之后并且在超过所述距离阈值之前，当返回信号超过阈值电压并且电压保持在阈值电压之上的部分的时间长度超过所述第一时间延迟时，停止所述造冰机产冰。

23.根据权利要求20至22中任一项所述的方法，还包括：

预设距离阈值，以及用于滤除返回信号的信号噪声的第二时间延迟；以及

滤除所述返回信号的一部分，该部分在距所述超声波储箱传感器超过所述距离阈值的范围内，超过所述阈值电压但电压保持在阈值电压之上的该部分的时间长度未超过所述第二时间延迟。

24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述第一时间延迟为300微秒，所述第二时间延迟为50微秒。

25.根据权利要求20至24中任一项所述的方法，其中，

所述控制器限定用于控制储存在所述储箱内的冰的水平的多个储箱控制设置，所述多个储箱控制设置被配置成将从所述超声波储箱传感器的透镜测量的冰检测距离调节到由所述储箱中的冰的期望水平限定的水平位置，并且

所述方法还包括将所述控制器从所述多个储箱控制设置中的第一储箱控制设置移动到所述多个储箱控制设置中的第二储箱控制设置。