CN1273788C - 螺旋器式制冰机 - Google Patents

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Abstract

在作为螺旋器式制冷回路的一个部件的压缩机的排放管与吸入管之间设置一个旁路，用于使回路高压端的热气体重新流回低压端。一个电磁阀位于旁路上，并且一个电流表位于驱动螺旋器的齿轮电机上，电流表检测表明齿轮电机过载的过流值。电磁阀响应电流表检测的过流值而进行操作，使高压端的热气体通过旁路提供给低压端。

Description

螺旋器式制冰机
技术领域
本发明涉及一种螺旋器式制冰机中的改进的防锁系统，该系统防止齿轮电机由于螺旋器式制冰机的蒸发器中发生冻结而被锁死。
背景技术
在一个螺旋器式制冰机中，一个冷却蒸发管(下面也称为“蒸发器”)缠绕在一个柱形冻结套(下面也称为“缸体”)的外周表面。一个螺旋器轴向安装在该缸体内，并且可以绕缸体的纵轴转动。螺旋器上有一个螺旋叶片。另外，制冰过程使用的水(下面称为要冻结的水)从一个位于缸体下部的供水管提供到缸体中，在缸体的内周表面冻结成冰。由一个齿轮电机带动旋转的螺旋器的螺旋叶片把这样形成的冰的晶体从缸体的内表面上刮下，并由于螺旋进给动作在缸体中被向上带动，以便被一个压缩头压缩，并被一个刀具切割，以产生切成片状的冰。
但是，这种螺旋器式制冰机的制冰能力受诸如环境温度和水温这样的因素的影响。因此，在缸体内生成异常大量的冰可能导致生成的冰堵塞压缩头内部，造成带动螺旋叶片的齿轮电机被卡死的现象。人们已经提出各种措施防止这种现象。
文献JP60-042567A中公开了一种能够解决这个问题的螺旋器式制冰机的一个例子。如图8所示，在所述的螺旋器式制冰机中，一个具有螺旋叶片的螺旋器3安装在一个缸体1中，并被一个驱动装置4(电机)带动转动。一个蒸发器5缠绕在缸体1的外周表面周围。致冷剂从一个由压缩机6、冷凝器7和膨胀阀8组成的制冷回路提供给蒸发器5，因此，从一个供水管9提供的要冻结的水在缸体1的内周表面冻结成冰。一个温度传感装置10位于蒸发器5的出口。当温度传感器10感受到由于蒸发器5内的温度突然下降而即将发生冻结时，一个三通阀11打开，因此，高温制冷剂穿过一个旁路12从压缩机6进入蒸发器5。因此，可以使缸体1中过量冻结的冰融化，因此防止驱动装置4被卡死。
另外，在使用气体温度计作为低压侧的蒸发器5出口温度传感装置的情况下，温度传感装置10根据感受到的蒸发器温度判断蒸发器5内是否发生冻结，并且如果判断发生冻结，则制冰作业完全停止，因此保护螺旋器式制冰机不被卡死。
但是，在上面所述的普通制冰机中，高温制冷剂通过旁路12进入蒸发器5时，正常的制冰作业不能进行。也就是说，在这个期间，正常的制冰作业停止，这就意味着机器的制冰能力降低。
另外，即使在使用气体温度计防止机器被卡死的情况下，气体温度计的灵敏度一般非常差，因此判断发生冻结需要非常长的时间。这经常导致制冰机在成功停止作业前已经破坏。另外，一旦判断已经发生冻结条件，制冰作业就完全停止，从而产生直到制冰作业恢复才能供冰的情况。因此在这方面也存在制冰能力大大降低的问题。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而提出的。因此，本发明的目的是提供一种螺旋器式制冰机的防锁系统，这种系统防止锁死螺旋器式制冰机，而又不停止制冰作业，即同时保持机器的制冰能力。
为了达到上述目的，本发明提出一种螺旋器式制冰机，它包括：一个带有一个压缩机、一个冷凝器、一个膨胀阀和一个蒸发器的制冷回路；一个缸体，蒸发器缠绕在它的外周表面；一个旋转安装在缸体内的螺旋器；一个驱动螺旋器转动的电机；前兆检测装置，用于检测电机由于缸体内冻结而被锁死的前兆；一个旁路，用于在前兆检测装置检测出电机锁死前兆的情况下，使制冷回路高压端的制冷剂绕流到所述蒸发器和所述压缩机之间的一点。
另外，为了达到上述目的，根据本发明的另一个方面提供一种螺旋器式制冰机，该制冰机包括：一个带有一个压缩机、一个冷凝器，一个膨胀阀和一个蒸发器的制冷回路；一个蒸发器缠绕在外周表面的缸体；一个旋转安装在缸体内的螺旋器；一个带动螺旋器转动的电机；检测电机由于蒸发器冻结而被锁死的前兆的前兆检测装置，和一个用于在前兆检测装置检测出电机锁死前兆的情况下减少冷凝器的冷凝能力的冷凝器能力调节装置。
另外，为了达到上述目的，根据本发明的另一个方面提供一种螺旋器式制冰机，它包括：一个带有一个压缩机、一个冷凝器、一个膨胀阀和一个蒸发器的制冷回路；一个缸体，蒸发器缠绕在它的外周表面；一个旋转安装在缸体内的螺旋器；一个驱动螺旋器转动的电机；前兆检测装置，用于检测电机由于缸体内冻结被锁死的前兆；压缩机能力调节装置，用于在前兆检测装置检测出电机锁死前兆的情况下，降低压缩机的压缩能力，所述前兆检测装置根据下述情况之一确定存在电机锁死前兆；电机的驱动电流变为等于或大于一个阈值；蒸发器的出口压力变为等于或小于一个阈值；冷凝器的出口压力变为等于或小于一个阈值。
前兆检测装置可以根据下述之一的检测确定存在电机被锁死的前兆：电机的驱动电流等于或大于一个阈值；蒸发器出口温度和出口压力之一等于或小于一个阈值；冷凝器的出口温度和出口压力之一等于或小于一个阈值。
附图说明
附图中：
图1-7分别示出本发明实施例1-7的螺旋器式制冰机的制冷回路的线路图；
图8示出一个传统的螺旋器式制冰机的整体结构。
具体实施方式
<实施例1>
下面在图1所示的本发明实施例1的基础上详细描述本发明。图1示出一个向蒸发器提供制冷剂的制冷回路。
一个压缩机21、一个冷凝器22、一个膨胀阀23、一个蒸发器24和一个带动螺旋器式制冰机的螺旋器的齿轮电机25示于图中。参考数字26表示一个毛细管形成的旁路，该旁路与带有制冷剂入口21b(吸入管)的压缩机21的制冷剂出口21a(排放管)连通。参考数字27表示一个位于旁路26上的电磁阀。当电磁阀27打开时，从制冷剂出口21a排出的高压端(排放管)的热气体绕流到作为制冷剂入口21b的低压(吸入管)端。
参考数字28表示一个由一个电流表29和一个与电流表29连接的继电电路(未示出)组成的锁死控制系统，电流表29与齿轮电机25的连接线连接。为了检测齿轮电机25被卡死的前兆，电流表29作为前兆检测装置通过连续监测齿轮电机25的驱动电流持续检测作用在螺旋器上的扭矩。电流表29与电磁阀27配合操作，为此确定一个确定发生超过设计限度的过载阈值。当电流表29检测出一个等于或大于这个阈值的驱动电流时，电磁阀27打开，否则，电磁阀27正常保持关闭，防止制冰能力降低。
根据实施例1，由于旋转扭矩与齿轮电机25的驱动电流值之间有一种单一的关系，因此能够通过持续检测电流表29指示的电流值检测所有时刻作用在螺旋器上的扭矩。
因此，当电流表29检测出一个过载电流，即等于或大于阈值时，锁死控制单元28操作，打开电磁阀27，从而从压缩机21排出的高压端热气绕流并返回到低压端。因此，低压端的压力增加，造成汽化温度提高，因此能够限制制冰能力。
过载条件是蒸发器24内开始冻结的持续前兆。因此一个过载电流流向齿轮电机25，从而锁死控制单元28操作，防止卡死螺旋器式制冰机。
另外，在发生过载条件的其它情况下，如开始或恢复机器的作业时，过载电流也流向齿轮电机。在这种情况下，锁死控制单元28同样操作，防止卡死现象。
如上所述，在一个异常情况下，如电流表29检测出一个等于或大于阈值的电流，实施一个控制来逐渐降低制冰能力，从而可以保护制冰机，而不停止制冰作业。另外，完成控制时检测电流可以非常高的灵敏地进行控制。另外，电磁阀27在正常作业期间保持关闭，防止制冰能力下降。
<实施例2>
下面参照图2详细描述本发明的实施例2。需要指出的是，与实施例1中相同的部分用与图1中相同的数字标号表示。
实施例2的特征如下：即需要注意的是，蒸发器24内的状态和它的出口温度之间有密切的关系，一个灵敏度非常高的热敏温度计30作为前兆检测装置位于蒸发器24的出口，并且通过给一个微型计算机31输入一个热敏温度计30检测的温度信号控制电磁阀27的打开/关闭。因此，当制冰能力超过或发生冻结条件时，由于不能达到足够的热而使温度下降。然后，通过用热敏温度计30持续检测蒸发器24的出口温度就可以持续检测加在螺旋器上的负载。
综上所述，如图2所示的制冷回路中一样，蒸发器24的出口温度通过具有非常灵敏的热敏温度计30进行检测。微型计算机31作为一个锁死控制单元与电磁阀27配合操作，打开或关闭一个毛细管形成的旁路26，并且通过一个继电电路(未示出)互相连接。为蒸发器的出口温度设定一个阈值，以确定超过设计限度的过载条件。当检测出一个等于或小于这个阈值的出口温度时，电磁阀27打开，使高压端(排放管)的热气向低压(吸入管)绕流。
根据实施例2，当热敏温度计30检测出的出口温度等于或小于阈值时，电磁阀27在微型计算机31控制的一个信号的基础上打开，因此低压端的压力增加，造成蒸发器中的温度增加，因此可以限制制冰能力。另外，蒸发器24的出口温度下降总是作为在蒸发器24中开始冻结的前兆而发生。当机器开始或恢复作业时温度也会突然下降。在这种异常情况下，机器的制冰能力逐渐降低，从而可以防止卡死机器，而又不停止制冰作业，因此保护机器。另外，用热敏温度计30检测蒸发器的出口温度可以非常灵敏地进行上述控制。需要指出的是，电磁阀27在正常操作过程中保持关闭，防止制冰能力下降。
<实施例3>
下面将在图3的基础上详细描述本发明的实施例3。在实施例3中，和实施例1的案例一样，注意力指向旋转扭矩与齿轮电机的驱动电流之间有一种单一的关系。即作为前兆检测装置的电流表29与和电流表29相对的齿轮电机25的接线连接。这样，电流表29持续检测齿轮电机25的驱动电流，即持续检测作用在螺旋器上的扭矩。如图3的制冷回路所示，电流表29与一个使毛细管形成的旁路26打开或关闭的电磁阀27配合操作，并通过一个继电电路(未示出)互相连接。设定一个作为超过设计限度的过载电流的驱动电流阈值。当检测出一个等于或大于这个阈值的驱动电流时，电磁阀27打开，使高压端(排放管)的热气向低压端(吸入管)绕流。因此，低压端的压力增加，造成蒸发器温度上升，从而限制制冰能力。另外，旁路26可以有中途接触蒸发器24的过程。这种设置可以通过利用来自热气的热量来完成制冰能力的限制。在这种情况下，考虑到返液现象的可能，需要把蓄积器32连接在压缩器21的前面。
根据实施例3，当发生作为蒸发器24中开始冻结的持续前兆的过载电流时，一个过载电流流向齿轮电机。另外，在发生过载条件的其它情况下，过载电流也流向齿轮电机，如机器开始或恢复作业时。在这种异常情况下，制冰机的制冰能力在2个阶段的控制中逐渐下降，因此可以保护机器，而又不停止机器的作业。另外，可以通过在完成控制时检测电流值而非常灵敏地完成上述控制。电磁阀27在正常操作过程中保持关闭，防止制冰能力下降。
<实施例4>
下面将在图3的基础上详细描述本发明的实施例3。这里和实施例2的情况一样，注意力指向蒸发器24内的状态和它的出口温度之间有密切的关系。也就是在图4所示的设置中，过度的制冰能力或冻结条件的发生造成由于不能达到足够的热而使温度下降。另外，始终在测量蒸发器出口温度，即持续检测作用在螺旋器上的负载。如图4的制冷回路所示，一个非常灵敏的热敏温度计30作为前兆检测装置位于蒸发器24的出口，因此检测蒸发器的出口温度。一个微型计算机31与一个电磁阀27配合操作，电磁阀作为一个毛细管形成的旁路的开关，并且通过一个继电电路互相连接。为蒸发器24的出口温度设定一个阈值，以确定超过设计限度的过载温度。当检测出一个等于或小于这个阈值的出口温度时，电磁阀27打开，使高压端(排放管)的热气向低压(吸入管)绕流。因此低压端的压力增加，造成蒸发器中的温度增加，因此限制制冰能力。另外，旁路26可以有中途接触蒸发器24的过程。这种设置可以通过利用来自热气的热量来完成制冰能力的限制。在这种情况下，考虑到返液现象的可能，要求把蓄积器32连接在压缩器21的前面。
根据本发明的实施例4，温度下降始终是蒸发器24发生冻结的前兆。同样，机器开始或恢复作业时温度也会突然下降。在这种异常情况下，机器的制冰能力以2阶段的方式逐渐下降，因此机器受到保护，而又不停制止冰作业。另外，使用热敏温度计30检测蒸发器的出口温度可以非常灵敏地进行上述控制。电磁阀27在正常作业的过程中保持关闭，防止制冰能力下降。
<实施例5>
下面在图5的基础上详细描述实施例5。同样要指出的是，用图1中使用的相同参考数字表示与实施例1中相同的部分。
如图5所示，实施例5中，一个温度计33位于一个制冷回路的冷凝器22的制冷剂出口端。温度计33通过一个变换电路34与一个冷凝器风扇35连接。冷凝器风扇35可以是一个与制冷回路中的冷凝器22有关的普通风扇，用于冷却冷凝器22。
一般说来，作为蒸发器24中开始冻结的前兆，蒸发器24内制冷剂的温度和压力会下降。同时，冷凝器22中制冷剂的温度和压力也下降，因为制冷剂仍集中在低压端。即冷凝器22和蒸发器24的出口温度和压力下降是蒸发器24内开始冻结的前兆。因此，一个温度计或压力计位于蒸发器24或冷凝器22的出口，用于检测所有时刻的出口温度或出口压力，因此有可能监测是否存在蒸发器24内发生冻结的前兆。
因此，在实施例5中，温度计33作为前兆检测装置位于冷凝器的出口端，因此检测由于蒸发器冻结而锁死齿轮电机的前兆。当检测出开始冻结条件的前兆时，为了避免由于冻结条件而锁死齿轮电机25，机器的制冰能力逐渐降低，以保护齿轮电机25不被卡死。进行这种控制的方法将在下面解释。
温度计33读出冷凝器22所有时刻的出口温度。在温度计33读出的出口温度等于或低于阈值的情况下，也就是判断出现蒸发器24内冻结的前兆时，温度计33给变换电路34发出一个信号。变换电路34根据收到的表示出现冻结前兆的信号控制冷凝器风扇35，降低风扇的转速或停止风扇的转动。也就是以上述功能控制冷凝器风扇，使其作为冷凝器能力调节装置，以降低冷凝器的冷凝能力。当冷凝器风扇35降低转速或停止转动时，冷凝器22的冷凝能力降低，导致制冷回路的制冷能力降低。因此可以防止蒸发器24过冷，从而降低了加在制冰机上的负载，因此可以在比较早的阶段避免齿轮电机25或被齿轮电机25带动旋转的螺旋器被锁死。
也就是，根据实施例5，持续检测冷凝器22的出口温度，从而可以在蒸发器24中发生冻结前检测出蒸发器24中的过载条件。因此，与检测到一个锁死条件后停机相比，加在制冰机上的负载降低。另外，可以进行上述控制，而不停止制冰机，这样可以连续进行制冰作业。
<实施例6>
根据本发明的实施例6，不是象实施例5中那样控制冷凝器风扇的转速，而是控制压缩机的转速。在实施例6中，如图6所示，一个温度计33作为前兆检测装置，用于检测冷凝器22的出口温度。温度计33通过一个作为压缩机驱动控制装置的变换电路34与压缩机21连接。
温度计33读出冷凝器22所有时刻的出口温度。当温度计33读出一个等于或小于阈值的出口温度时，即判断蒸发器24中已经出现冻结前兆时，温度计33给变换电路传递一个信号。变换电路34根据收到来自温度计33的指示出现冻结前兆的信号控制压缩机21，降低压缩机的转速或停止压缩机的转动。即变换电路34作为压缩机能力调节装置工作，降低压缩机的压缩能力。当压缩机21的转速降低或停止转动时，穿过制冷回路的制冷剂量减少，从而降低制冷回路的制冷能力。因此可以防止蒸发器24过冷，从而可以减少加在制冰机上的负载，因此可以在比较早的阶段避免齿轮电机25或被齿轮电机带动转动的螺旋器被锁死。
如上所述，蒸发器中的过载条件被检测出，从而可以在蒸发器冻结前消除蒸发器的过冷。因此，与检测锁死条件后停机的情况相比，有可能减少加在制冰机上的负载。另外，在不停止制冰机的情况下进行上述控制，这样就可以连续进行制冰作业。另外，一个附加的优点是可以节省能量消耗，因为控制是通过降低压缩机的输出进行的，而控制过载条件的方法是用一个加热器加热制冰单元进行的。
<实施例7>
在本发明的实施例7中，本发明实施例1中使用的电流表29被一个作为前兆检测装置位于冷凝器22的制冷剂出口端的温度计33所取代。如图7所示，温度计33位于冷凝器22的制冷剂出口端，并且温度计33检测所有时刻的制冷剂温度。温度计33通过一个未示出的继电电路控制一个电磁阀27。电磁阀27位于一个旁路26上，旁路26与带有制冷剂入口21b的压缩机21的制冷剂出口21a连通。当电磁阀27打开时，高压热气体可以从制冷剂出口21a绕流到制冷剂入口21b。
连续检测冷凝器22的出口温度，以监测是否存在蒸发器内冻结的前兆。当检测出一个等于或低于一个阈值的出口温度时，这就表示蒸发器24中发生冻结条件的很高的概率。因此，电磁阀27被一个未示出的继电电路打开，使压缩机21出口端的高压热气体绕流到压缩机21的入口端，从而降低制冷回路的制冷能力。因此保护蒸发器不会过冷，从而减少加在制冰机上的负载，在比较早的阶段避免齿轮电机25或被齿轮电机25带动转动的螺旋器被锁死。
可以通过连续监测冷凝器22的出口温度在蒸发器24内发生冻结前检测出蒸发器24内的过载条件。因此，与检测出锁死条件后停止机器作业的情况相比，加在制冰机上的负载可以减少。另外，上述控制可以在不停止制冰机的情况下进行，这样可以连续进行制冰作业。
另外，可以不要旁路26，而是有一个使压缩机21的出口端与蒸发器24的入口端连通的旁路，因此当检测出一个等于或小于一个阈值的出口温度时，高压热气体绕流到蒸发器的入口端。
需要指出的是。在上述的实施例5-7中，可以使用一个压力计而不是温度计33作为前兆检测装置位于冷凝器22的出口端。在这种情况下可以判断出蒸发器内开始冻结的前兆。压力计通过直接读出一个形成制冷回路的铜管中的压力检测开始冻结的前兆。因此，与检测铜管外温度的温度计相比，压力计有更好的灵敏度，因此可以做出更快的回应。同样，不仅可以在冷凝器的出口端检测蒸发器24开始冻结的前兆，也可以在蒸发器的出口温度和出口压力的基础上进行检测；因此，作为前兆检测装置位于冷凝器22的制冷剂出口端的温度计33可以被一个位于蒸发器24的制冷剂出口端的温度计或压力计所取代。
需要指出的是，本发明不限于上述实施例。上述实施例中描述的作为前兆检测装置的电流表、温度计、以及旁路、冷凝器风扇和作为抗卡死装置的变换电路都可以在实施本发明时有选择地适当组合。
旁路除了使制冷剂从压缩机的出口端绕流到压缩机的入口端外，还可以用于多种方式，如使制冷回路高压端的热气体绕流到低压端。
冷凝器能力调节装置不限于通过限制或停止驱动冷凝器风扇来达到它的功能。冷凝器能力调节装置可以采用可以降低冷凝器的冷凝能力的任何其它形式，如使电磁阀位于冷凝器的入口端，以减少流向冷凝器的制冷剂量。
同样，压缩机能力调节装置不限于通过限制或停止驱动压缩机来达到它的功能。压缩机能力调节装置可以采用可以降低压缩机的压缩能力的任何其它形式，如使电磁阀位于压缩机的入口端，以减少流向压缩机的制冷剂量。
如上所述，根据本发明，前兆检测装置在所有时刻监测蒸发器内开始冻结的前兆。当检测出上述前兆时，为了防止锁死齿轮电机并且不停止制冰作业，制冰机的制冰能力逐渐降低。

Claims (5)

1.一种螺旋器式制冰机，它包括：
一个带有一个压缩机、一个冷凝器、一个膨胀阀和一个蒸发器的制冷回路；
一个缸体，蒸发器缠绕在它的外周表面；
一个旋转安装在缸体内的螺旋器；
一个驱动螺旋器转动的电机；
前兆检测装置，用于检测电机由于缸体内冻结而被锁死的前兆；
一个旁路，用于在前兆检测装置检测出电机锁死前兆的情况下，使制冷回路高压端的制冷剂绕流到所述蒸发器和所述压缩机之间的一点。
2.一种螺旋器式制冰机，它包括：
一个带有一个压缩机、一个冷凝器、一个膨胀阀和一个蒸发器的制冷回路；
一个缸体，蒸发器缠绕在它的外周表面；
一个旋转安装在缸体内的螺旋器；
一个驱动螺旋器转动的电机；
前兆检测装置，用于检测电机由于缸体内冻结被锁死的前兆；
冷凝器能力调节装置，用于在前兆检测装置检测出电机锁死前兆的情况下，降低冷凝器的冷凝能力。
3.一种螺旋器式制冰机，它包括：
一个带有一个压缩机、一个冷凝器、一个膨胀阀和一个蒸发器的制冷回路；
一个缸体，蒸发器缠绕在它的外周表面；
一个旋转安装在缸体内的螺旋器；
一个驱动螺旋器转动的电机；
前兆检测装置，用于检测电机由于缸体内冻结被锁死的前兆；
压缩机能力调节装置，用于在前兆检测装置检测出电机锁死前兆的情况下，降低压缩机的压缩能力，
所述前兆检测装置根据下述情况之一确定存在电机锁死前兆；
电机的驱动电流变为等于或大于一个阈值；
蒸发器的出口压力变为等于或小于一个阈值；
冷凝器的出口压力变为等于或小于一个阈值。
4.如权利要求1所述的螺旋器式制冰机，其特征在于，前兆检测装置根据下面的检测之一确定存在电机锁死的前兆：
电机的驱动电流等于或大于一个阈值；
蒸发器的出口温度和出口压力之一等于或小于一个阈值；
冷凝器的出口温度和出口压力之一等于或小于一个阈值。
5.如权利要求2所述的螺旋器式制冰机，其特征在于，前兆检测装置根据下面的检测之一确定存在电机锁死的前兆：
电机的驱动电流等于或大于一个阈值；
蒸发器的出口温度和出口压力之一等于或小于一个阈值；
冷凝器的出口温度和出口压力之一等于或小于一个阈值。
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