CN114076499B - 制冷装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制冷装置，包括：冷罐，所述冷罐包括进水口、至少一个排水通道和至少一个排气口；制冷系统，所述制冷系统包括设于所述冷罐上的蒸发器，用于对所述冷罐内的水进行制冷；温度传感器，所述温度传感器与所述蒸发器的表面平行且间隔预定距离，所述制冷系统根据所述温度传感器的感温温度来确定是否启停制冰动作。根据本发明实施例的制冷装置，通过温度传感器与所述蒸发器的表面平行且间隔预定距离，温度传感器可以更加精准地感知蒸发器周围的温度变化，制冷系统可以根据温度传感器感知的温度来确定是否启动或关闭制冰程序，从而使得制冷系统更加精准地控制冷罐内水的结冰和化冰过程。

Description

制冷装置
技术领域
本发明涉及饮水技术领域，特别涉及一种制冷装置。
背景技术
目前，市场上的饮水机采用温度传感器直接感受水温，通过对水温的控制来控制饮水机的冷水温度，但目前饮水机中储存冰量少或者不储存冰，是由于温度传感器因位置和精度等原因不能准确的获得冷罐内的温度，从而不能准确的制冷系统进行制冷，容易造成冰量过多或过少的问题。
发明内容
本发明的一个目的在于提出一种制冷装置，该制冷装置将温度传感器与蒸发器平行设置，从而准确获取冷罐内的温度用来控制制冷系统是否进行制冰动作，使冷罐能在长时间内保持低温储冰状态，且不会造成冰量过多而造成的冰堵的问题。
根据本发明的制冷装置，包括：冷罐，所述冷罐包括进水口、至少一个排水通道和至少一个排气口；制冷系统，所述制冷系统包括设于所述冷罐上的蒸发器，用于对所述冷罐内的水进行制冷；温度传感器，所述温度传感器与所述蒸发器的表面平行且间隔预定距离，所述制冷系统根据所述温度传感器的感温温度来确定是否启停制冰动作。
根据本发明实施例的制冷装置，通过温度传感器与所述蒸发器的表面平行且间隔预定距离，温度传感器可以更加精准地感知蒸发器周围的温度变化，制冷系统可以根据温度传感器感知的温度来确定是否启动或关闭制冰程序，从而使得制冷系统更加精准地控制冷罐内水的结冰和化冰过程。
另外，根据本发明上述实施例的制冷装置，还可以具有如下附加的技术特征：
可选示例中，所述蒸发器绕设于所述冷罐的外周壁，所述温度传感器内置于所述冷罐内且沿竖直方向延伸。由此，温度传感器可以采集沿径向方向变化的冰层温度，根据温度信息来控制制冷系统是否启停制冷动作。
可选示例中，所述蒸发器为螺旋状，所述蒸发器盘旋设置于所述冷罐内，所述温度传感器位于所述蒸发器的内侧且沿竖直方向延伸。由此，温度传感器可以采集沿径向方向变化的冰层温度，根据温度信息来控制制冷系统是否启停制冷动作。
可选示例中，所述蒸发器为螺旋状，所述蒸发器盘旋设置于所述冷罐内，所述温度传感器位于所述蒸发器的外侧且沿竖直方向延伸。由此，温度传感器可以采集沿径向方向变化的冰层温度，根据温度信息来控制制冷系统是否启停制冷动作。
可选示例中，所述蒸发器为螺旋状，所述蒸发器盘旋设置于所述冷罐内，所述温度传感器位于所述蒸发器的底部且沿水平方向延伸，由此，温度传感器可以采集沿上下方向变化的冰层温度，根据温度信息来控制制冷系统是否启停制冷动作。
可选示例中，所述温度传感器与所述蒸发器间隔预定距离为d，d在5毫米-25毫米之间，由此，温度传感器可以根据冰层厚度变化准确采集温度，有效获得制冷系统的启停温度节点。
一些实施例中，所述制冷系统的制冰周期包括结冰阶段和化冰阶段，所述温度传感器正常工作的情况且累计时长D实际小于预设时长D预设时，所述制冰系统进入结冰阶段，所述制冷系统的控制器根据所述温度传感器获取的温度值，来控制是否启停制冰程序，并将所述蒸发器周围的温度T控制在T1-T2之间，其中，T1≤0，T2＞0；在累计时长D实际大于预设时长D预设时，所述制冰系统进入化冰阶段，在所述蒸发器周围的温度T为T3时，启动制冰程序，且计时器清零，重新计时，其中，T3大于T2。
进一步可选实施例中，T2在1℃-2℃之间，T1为-4℃至-2℃之间，T3在3℃-6℃之间，D为100小时-200小时。
一些实施例中，所述制冷系统的制冰周期包括结冰阶段和化冰阶段，所述温度传感器非正常工作的情况且累计时长D实际小于预设时长D预设时，所述制冰系统进入结冰阶段，包括如下步骤，所述制冷系统运行制冰时间为t1，停止制冰时间为t2，其中，t2大于t1；在累计时长D实际大于预设时长D预设时，所述制冰系统进入化冰阶段，所述制冷系统运行制冰时间为t3，停止制冰时间为t4，其中，t4大于t3，上述步骤运行多次，计时器清零，重新计时。
进一步可选实施例中，t1在10分钟-50分钟之间，t2在1.5小时-2.5小时之间，t3在8分钟-15分钟之间，t4在3.5小时-4小时之间。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是根据本发明一些实施例的制冷装置的剖视图；
图2是根据本发明另一些实施例的制冷装置的剖视图；
图3是根据本发明另一些实施例的制冷装置的剖视图；
图4是根据本发明另一些实施例的制冷装置的剖视图；
图5是本发明一些实施例的制冷装置的制冷系统的控制流程图；
图6是本发明另一些实施例的制冷装置的制冷系统的控制流程图。
附图标记：
制冷装置100；
冷罐30，排水管31，进水口33，分水器34，温度传感器40，蒸发器50，三通管60，供水接头61，温水接头62，过水接头63；
供水管200；
温水出水管300。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参照图1-图6来详细描述根据本发明实施例的制冷装置100。该制冷装置100可以运用于饮水机、净水器、蓄冷空调和蓄冰池等需要储存冰水或制冰的场景。
该制冷装置100包括：冷罐30、制冷系统和温度传感器40。
其中，冷罐30包括进水口33和至少一个排水通道。也就是，冷罐30可以包括一个以上的排水通道，例如，如图1所示，冷罐30的底部设有两个排水管31均构设出与冷罐30内连通的排水通道。
其中，一个排水通道可以对外输送冷水或冰水，另一个排水通道可以向其他罐体送水。由于冷水比重大，容易下沉，因此，可以将进水口33设置于冷罐30的顶部，进水口可以形成于侧壁的顶部或直接形成于顶壁上，从而在冷罐30的高度方向形成不同水温层。可选地，冷罐30的上部也可以设有与热罐的排气口相通的回气口及用于对外输送温水的排水通道。制冷系统包括设于冷罐30上的蒸发器50，所述蒸发器50用于对冷罐30内的水进行制冷。在制冷系统工作过程中，蒸发器50吸热，使得蒸发器50周围的水温逐渐降低，直至低于0℃以下，从而在蒸发器50附近或表面形成冰层，随着温度进一步降低，冰层厚度逐渐增加。可以理解的是，在蒸发器50外绕于冷罐30外壁时，冰层形成于冷罐30的内壁面。在蒸发器50内置于冷罐30内时，冰层形成于蒸发器50的表面。
由于蒸发器50为冷罐的30制冷源，因此，通过温度传感器40来采集蒸发器50周围的温度，作为制冷系统是否启动制冰程序的温度点，更为客观和准确，更有利于控制冷罐30内水的结冰和化冰过程。
且由于本申请的温度传感器40与所述蒸发器50的表面平行且间隔预定距离，因此，无论冰层是沿横向方向(如图1中的圆柱形冷罐30的径向方向)增长或是沿着纵向方向(如图2-图4中的圆柱形冷罐30的上下方向)增长，温度传感器40可以感受到冰层厚度的变化，在冰层越接近温度传感器40时，温度传感器40所感知的感温温度越低，反之，在冰层越远离温度传感器40时，温度传感器40所感知的温度越高。当然，在温度传感器40表面已经覆盖冰层时，温度传感器40的感温温度继续走低，等于或低于零摄氏度以下，即温度传感器40所感知的温度均与冰层厚度相关，从而使得制冷系统更加精准地控制冷罐30内水的结冰和化冰过程。
举例而言，在制冷系统刚开始启动时，温度传感器40的感温温度最高，随着蒸发器50表面开始结冰，温度传感器40的感温温度慢慢降低，当温度传感器40的感温温度达到最低预设值时，可以停止制冷，随着冰层的熔化，温度传感器40的感温温度又逐渐上升，当温度传感器40的感温温度达到最高预设值时，又可以再次启动制冷，从而使得冷罐30内的冰层在结冰和融冰之间反复进行，一方面可以获得冰水，另一方面又避免产生过量冰块，防止冰堵现象的发生。其中，温度传感器40与蒸发器50表面的间距d与冰层最大厚度可以相同，也可以不相同，即冰层厚度可以超过间距d，冰层厚度也可以小于或等于间距d。
简言之，根据本发明实施例的制冷装置100，通过温度传感器40与所述蒸发器50的表面平行且间隔预定距离，温度传感器40可以更加精准地感知蒸发器50周围的温度变化，制冷系统可以根据温度传感器40感知的温度来确定是否启动或关闭制冰程序，从而使得制冷系统更加精准地控制冷罐30内水的结冰和化冰过程。
相比于将温度传感器测量冷罐内水温，来控制制冷系统是否启动制冷程序而言，本申请将感温温度与冰厚相关联，所获得的启动制冷或停止制冷的时间节点更为准确，从而可以保证冷罐30内可以储存足够多的冰块，满足用户享受冰水的需求。
在本发明的一些实施例中，冷罐30的外周壁设有蒸发器50，其中，蒸发器50可以为管式蒸发器或板式蒸发器，管式蒸发器可以为围设在冷罐30外周壁一圈或多圈，板式蒸发器可以套设在蒸发器50外周，这样，相比于内置蒸发器而言，节省了冷罐30内的空间，能够储存更多的冰或水，且在冷罐30外部设置蒸发器50，更加便于制冷系统的后期维修和更换。为了提高温度传感器40的感温效果，温度传感器40置于冷罐内且沿竖直方向延伸，这样，制冷时，冷量由外向内渗透，冰层可以沿着横向方向(如图1中的径向方向)向内增长，化冰时，冰层由内向外逐渐消融。进一步地，蒸发器50可以套设在冷罐30的底部，相应地，温度传感器40可以设置于冷罐30的底部。
在本发明的另一些可选实施例中，如图2所示，为了增大蒸发器50与冷罐30内水的接触面积，提高制冷量，蒸发器50呈螺旋状，螺旋状蒸发器50盘旋设置于冷罐30内，即蒸发器50由多圈螺旋管盘绕而成，这样，使得蒸发器50的每一圈螺旋管的周面都能与冷罐30中的水接触，能量的利用效率更高。
由于蒸发器50为螺旋状，温度传感器40可以选择的放置位置较多，一些可选实施例中，如图3所示，温度传感器40位于所述蒸发器50的外侧且沿竖直方向延伸。如此，温度传感器40可以感受到蒸发器50外圈的冰层厚度变化，蒸发器50的外侧的厚度在径向方向变厚或变薄。
又一些可选实施例中，如图3所示，温度传感器40位于所述蒸发器50的内侧且沿竖直方向延伸。如此，温度传感器40可以感受到蒸发器50内圈的冰层厚度变化，蒸发器50的内侧的厚度在径向方向变厚或变薄。需要说明的是，“内”和“外”是相对于蒸发器50的螺旋中心而言，位于蒸发器50的螺旋圈的内侧为“内”，位于蒸发器50的螺旋圈的外侧为“外”。
再一些可选实施例中，如图4所示，温度传感器40位于所述蒸发器50的底侧且沿水平方向延伸。如此，温度传感器40可以感受到蒸发器50底圈的冰层厚度变化，蒸发器50的底侧的厚度在纵向方向变厚或变薄。
无论蒸发器50采用内置或者外设，上述四个可选实施例温度传感器40均可以采用内置于焊管内，焊管的密封端伸入冷罐30内，从而将温度传感器40的电路与冷罐30内的液体隔离。
发明人在实践中发现，结冰厚度越厚，制冷系统制冷的时间越长，停机融冰的时间也越长，反之，结冰厚度越薄，制冷系统制冷的时间越短，停机融冰的时间也越短。在综合考虑，冷罐30内冰量需求且避免冰堵问题，温度传感器40与蒸发器50间隔预定距离为d，其中，冷罐30的内径或宽度大于d，从而可以保持冷罐30内具有足够的冰量，又可以形成至少一条水流通道，方便对外供应冷水，避免冰层封堵排水通道。也就是，无论预定距离如何设定必须不影响水流的正常流动，可选地，冰层在水平方向的投影与排水通道在水平方向的投影错开设置，这样，即使冰层厚度达到最大值(即预定距离d)，也可以预留出足够多的空间，供水路流动。
可选地，d的数值范围优选在5毫米-25毫米之间。举例而言，d可以为5毫米、6毫米、7毫米、10毫米、15毫米、20毫米和25毫米，可以理解的是，上述仅是示意性的，并不是对本发明保护范围的限制。
根据本发明的一些实施例中，如图1所示制冷装置100还包括三通管60。
具体地，三通管60包括供水接头61、温水接头62和过水接头63，供水接头61与供水管200相连，温水接头62与温水出水管300相连，过水接头90与过水口33相连，供水接头61与温水接头62相对设置。这样可以使供水管200处的水更容易进入温水出水管300，提高温水出水管300出水中常温水的比例，进一步提高出水温度，避免出水温度过低，保证出水流量。其中，“冷水”、“温水”和“热水”是相对而言，并非对于温度实际数值的限定。
根据本发明实施例的制冷装置100，通过利用三通管60将过水口33、供水管200和温水出水管300连通。在用户接取温水时，冷罐30上部的水通过过水口33进入三通管60与通过供水管200进入三通管60的水源水进行混合，使冷罐30中温度较低的水与水源处的常温水进行混合，提高温水出水管300的出水温度，避免出水温度过低影响用户接取温水，提高用户使用时的舒适性。
进一步，可选实施例中，如图1所示，分水盘34设在冷罐30内，分水盘34的外边沿的下表面高于所述蒸发器50，所述分水盘34的外边沿的下表面与所述蒸发器50上端的距离大于等于8毫米。
下面描述根据本发明一些实施例的制冷装置100的制冷系统的控制方法：
如图5所示，所述制冷系统的制冰周期包括结冰阶段和化冰阶段，所述温度传感器40正常工作的情况且累计时长D实际小于预设时长D预设时，所述制冰系统进入结冰阶段，所述制冷系统的控制器根据所述温度传感器40获取的温度值，来控制是否启停制冰程序，并将所述蒸发器50周围的温度T控制在T1-T2之间，其中，T1≤0，T2＞0。
具体地，在温度传感器40的感温温度高于预设温度T2时，制冷系统启动制冰程序。在温度传感器40的感温温度低于预设最低温度阈值T1时，制冷系统停止制冰，所述温度传感器40的感温温度在T2-T1之间时，制冷系统保持当前工作状态，上述步骤循环运行多次。即在结冰阶段，制冰动作间断进行，制冷系统在制冰一段时间之后，需要停止制冰，避免冷罐30内温度低于最低温度阈值，如果保证冷罐30内始终储存有冰，又不至于出现冰堵问题。
发明人进一步发现，虽然结冰阶段，在制冷系统停止制冰时，会融化一些冰，然而当制冷系统累计使用时长超过预设时长时，冷罐30内的化冰速度小于结冰速度，从而可能导致冷罐30内出现冰堵现象。具体地，如图5所示，在累计时长D实际大于预设时长D预设时，所述制冰系统进入化冰阶段，在所述蒸发器50周围的温度T为T3时，启动制冰程序，且计时器清零，重新计时，其中，T3大于T2。
相比于结冰阶段而言，化冰阶段启动制冷的最高温度阈值更高，换言之，延长了化冰的时间，避免了冰量过渡积存，使得冷罐30内的冰彻底融化，从而防止冷罐30使用过程中，出现冰堵问题。
在一些可选实施例中，T2在1℃-2℃之间，T1为-4℃至-2℃之间，T3在3℃-6℃之间，D为100℃-200℃。举例而言，T2为2℃、T1为-2℃、T3为5℃，D为168小时，这样，在制冷系统的结冰阶段，累计工作时长D实际小于预计工作时长168小时，冷罐30内的温度控制在-2℃与2℃之间，即停止制冰的最低温度阈值为-2℃，启动制冷的最高温度阈值为2℃。累计工作时长D实际大于预计工作时长168小时，启动制冷系统的化冰阶段，冷罐30内的温度控制在-2℃与5℃之间，即停止制冰的最低温度阈值为-2℃，启动制冷的最高温度阈值为5℃。即结冰阶段的最高温度阈值与化冰阶段的最高温度阈值的温度差为3℃，如此，可以延长化冰的时间，避免了冰量过渡积存的温度，从而防止冷罐30使用过程中，出现冰堵问题。
在该制冷装置100工作的过程之中，可能会遇到诸如温度传感器40感应不灵敏、温度传感器40由于竖直放置脱落、冰堵等问题导致温度传感器40不能正常工作，可能会导致整个制冷装置40处于异常工作状态导致多余的能耗甚至危险情况的发生，为解决此问题，设置了如下的制冷系统的特殊程序来保证冰水混冷机的正常运行。
如图6，所示当温度传感器40非正常工作时，制冷系统的制冰周期包括结冰阶段和化冰阶段，所述温度传感器40非正常工作的情况且累计时长D实际小于预设时长D预设时，所述制冰系统进入结冰阶段，包括如下步骤，所述制冷系统运行制冰时间为t1，停止制冰时间为t2，其中，t2大于t1；在累计时长D实际大于预设时长D预设时，所述制冰系统进入化冰阶段，所述制冷系统运行制冰时间为t3，停止制冰时间为t4，其中，t4大于t3，上述步骤运行多次，计时器清零，重新计时。
在一些可选实施例中，t1在10分钟-50分钟之间，t2在1.5小时-2.5小时之间，t3在8分钟-15分钟之间，t4在3.5小时-4小时之间。举例而言，t1在30分钟，t2在2小时，t3在10分钟，t4在3小时。
因此，本发明所提出的制冷装置100实现了用温度传感器40获取到更准确的温度信息，用来控制制冷系统是否进行制冰动作，且能维持冷罐内部长时间保持低温状态，内部储存的冰量能在合适的范围，不会过多或者过少，还能够一定程度上避免冰堵等制冷装置容易遇到的异常情况。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“厚度”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“径向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种制冷装置，其特征在于，包括：
冷罐，所述冷罐设有进水口和至少一个排水通道；
制冷系统，所述制冷系统包括设于所述冷罐上的蒸发器，所述蒸发器用于对所述冷罐内的水进行制冷；
温度传感器，所述温度传感器与所述蒸发器的表面平行且间隔预定距离，所述制冷系统根据所述温度传感器的感温温度来确定是否启停制冰程序；
所述制冷系统的制冰周期包括结冰阶段和化冰阶段，所述温度传感器正常工作的情况且累计时长D实际小于预设时长D预设时，所述制冰系统进入结冰阶段，所述制冷系统的控制器根据所述温度传感器获取的温度值，来控制是否启停制冰程序，并将所述蒸发器周围的温度T控制在T1-T2之间，其中，T1≤0，T2＞0；在累计时长D实际大于预设时长D预设时，所述制冰系统进入化冰阶段，在所述蒸发器周围的温度T为T3时，启动制冰程序，且计时器清零，重新计时，其中，T3大于T2；
所述制冷系统的制冰周期包括结冰阶段和化冰阶段，所述温度传感器非正常工作的情况且累计时长D实际小于预设时长D预设时，所述制冰系统进入结冰阶段，所述制冷系统运行制冰时间为t1，停止制冰时间为t2，其中，t2大于t1；在累计时长D实际大于预设时长D预设时，所述制冰系统进入化冰阶段，所述制冷系统运行制冰时间为t3，停止制冰时间为t4，其中，t4大于t3，上述步骤运行多次，计时器清零，重新计时。
2.根据权利要求1所述的制冷装置，其特征在于，所述冷罐的外周壁设有蒸发器，所述温度传感器内置于所述冷罐内且沿竖直方向延伸。
3.根据权利要求1所述的制冷装置，其特征在于，所述蒸发器为螺旋状，所述蒸发器盘旋设置于所述冷罐内，所述温度传感器位于所述蒸发器的内侧且沿竖直方向延伸。
4.根据权利要求1所述的制冷装置，其特征在于，所述蒸发器为螺旋状，所述蒸发器盘旋设置于所述冷罐内，所述温度传感器位于所述蒸发器的外侧且沿竖直方向延伸。
5.根据权利要求1所述的制冷装置，其特征在于，所述蒸发器为螺旋状，所述蒸发器盘旋设置于所述冷罐内，所述温度传感器位于所述蒸发器的底部且沿水平方向延伸。
6.根据权利要求1所述的制冷装置，其特征在于，所述温度传感器与所述蒸发器间隔预定距离为d，d在5毫米-25毫米之间。
7.根据权利要求1所述的制冷装置，其特征在于，T2在1℃-2℃之间，T1为-4℃至-2℃之间，T3在3℃-6℃之间，预计时长D预设为100小时-200小时。
8.根据权利要求1所述的制冷装置，其特征在于，t1在10分钟-50分钟之间，t2在1.5小时-2.5小时之间，t3在8分钟-15分钟之间，t4在3.5小时-4小时之间。
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