CN1412507A - 具有辅助收存系统的制冰机 - Google Patents

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Abstract

一种制造和收存冰块的方法，它包括：在制冰模具中将水冷冻，制冰模具具有一后表面、开口前表面和安装在后表面上的分隔板以形成用于制造单个冰块的成型槽，水在成型于槽中的冰块之间形成冰桥，从而形成冰板；加热制冰模具使冰块从各自的单槽中释放出来；再用加压流体将冰板从制冰模具中推出去。实行本发明的制冰机最好包括空气压缩机，以提供压缩空气作为加压流体。压缩空气最好直接穿过制冰模具后端面上的孔。分隔板上的漏孔允许加压空气从这些孔中流动到制冰模具中的每个槽里面的区域，从而施加一均匀的压力在一较大的区域以帮助冰板从制冰模具中释放。该辅助收存系统大大地提高了制冰机的能量效率。

Description

具有辅助收存系统的制冰机
相关的在先提出的申请
本申请根据35U.S.C.§119(e)要求系列号为No.60/318,791美国临时专利申请的申请目的利益，它在2001年9月12日申请，并在此作为参考。
发明背景
本发明涉及一种制冰机，尤其是一种利用解冻收存循环的具有辅助冰块释放系统的立方体冰块制造机。
主要有几种类型的自动制冰机。在这些机器中所生产冰块的主要形状有立方体形和薄片形。由于立方体冰块通常只引起非常少的饮料泡沫，所以优选立方体冰块用于冷却置于杯中的碳酸饮料。
立方体冰块制造机中具有多种类型。在被称为板式制冰机中，一些形成单个的立方体冰块，而另一些具有可冷冻单个立方体冰块的制冰槽的架子。当立方体冰块被收存时，冰块会开始融化。正如水冻结成冰时水会膨胀，因此冰块和水会随着冰块的融化而收缩。这就在槽中产生了真空。另外，由于冰块要滑出槽中，水中的表面张力控制着立方体冰块和架子侧壁之间的水。这就增加了真空度，而且该真空必须在立方体冰块滑出槽之前被破坏。优选地，冰被允许冻结在单个立方体冰块之间的桥架的边缘上。当收存立方体冰块的时侯，一旦克服了真空度，冰桥就使立方体冰块保持为一体，并使立方体冰块以一块平板的形式全部地取出，这样有助于达到彻底的收存。
冰桥的厚度可以通过调节冰厚传感器来控制。通常从收存的角度来看较厚的冰桥是可取的，这使得所有的立方体冰块整块地释放出来。此外已发现较厚的冰桥可以在更短的时间内收存冰块。另一方面，当冰块落入箱中时，较厚的冰桥可以防止单个立方体冰破碎分离。在冰块被添加到杯中之前，大块的冰块必须用铲子来分开。同时，由于冰具有隔离作用，冰桥变得越厚，要形成下一个递增的冰层就需要更长的时间。就制冰机的综合生产率而言，这抵消了由较厚的冰桥所带来的更短收存时间的好处。
许多立方体冰块制造机使用“热气体解冻系统”来加热制冰模具以收存冰。在这些制冰机中，来自压缩机的热冷冻剂蒸气通过一在通常的制冷系统中旁通于冷凝器和膨胀装置的热气体阀行进。热冷冻剂被直接供给了蒸发器。在收存循环中，蒸发器实际上作为一个冷凝器来运转。冷冻剂冷却并冷凝下来，冷冻剂的相变潜热被用来使蒸发器解冻和加热制冰模具。这个系统除了一些缺点外是非常可靠的。这些缺点为：第一，已经冷凝了的冷冻剂可能会回流到压缩机中。如果过量的冷冻剂被冷凝并以液态回流，压缩机就会受到损害。此外，施加在蒸发器上的热量会使先前已经结冻的冰融化，这对于该循环来说降低了制冰量。此外，用来提高制冰模具温度的热量必须在下一个冷冻循环中移除。从而热气体解冻循环对于制冰机的能量效率具有消极的影响，其中能量效率用每生产一磅冰所用的电力千瓦时(kwh)来衡量。
在许多制冷系统中，例如家用空调，能量效率可以通过减小压缩机的尺寸和使用低的水头压力以及使用较大的蒸发器来提高。但是，在用热气体解冻的制冰机中，由于较小的压缩机和较大的蒸发器需要更长的解冻循环，因此这种方法只能有限地提高效率。从而制冰机将花费大部分时间在收存模式。在给定的时间段中所生产的冰的量会减少。因此，在制冰机运行过程中即使只需要很少的能量来运行制冰机，但是冰的产量却非常低。
美国专利No.4341087和No.4366679公开了一种带有一机械装置以帮助收存的制冰机。收存柱塞由一电动机驱动，通过蒸发器板的后端面推进一块在制冰模具中的立方体冰块。理论上该柱塞这样动作可在一较短的收存时间内将整个冰板从制冰模具中推出。较短的收存时间导致了较大的理论效率。但是，实际上，商用的带有这种机械收存辅助装置的制冰机存在许多可靠性问题。有时只有被收存柱塞推进的立方体冰块和几个周围的冰块被推出。由于剩余的冰块未被推出，制冰机就回到了制冷循环而没有收存所有的冰块。
另一种商用制冰机在收存循环中使用水来冲洗形成于单槽中的立方体冰的前表面。虽然这加速了收存循环，它同时也产生了“湿冰”。当湿冰置于冰贮藏仓中时立方体冰块会倾向于冻结在一起。
另一种商用制冰机在制冰模具的后端面使用水来帮助快速解冻和收存冰。但是，这种方法有其自身的缺陷。用来解冻的水被用作下一批冰的补给水，而制冰模具的后端面很不容易达到或很不容易清洁。因此从卫生的角度来看，使用流过制冰模具后端面的水来制造即将用于消费的冰是一个非常值得质疑的操作。
美国专利No.4489567公开了一种同时使用机械式推动器来帮助收存冰的制冰机。可是，该推动器是由弹簧驱动的。一具有水压的隔膜在制冷循环中抑制着弹簧和柱塞返回。这种设计从未在商业上应用，部分原因是其具有在美国专利No.4341087中具有电机驱动的推动器所遇到的相同的可靠性问题。
美国专利No.4843827公开了一种用于制造冰块的装置，其在收存过程中通过振动制冰模具来帮助取出冰块。制冰模具在每一个制冰槽的后端面开有通气口。该专利继续说明通过这些通气口将正压力引入，却没有示出用于正压的压力源，只建议采用一种简单的膜式压缩机。就申请人所知，还没有按照该专利的教导来制造的商用设备。更进一步地，似乎这种制冰模具的设计仅仅适用于单个的冰块，而不是冰板。此外，这些空气口都连接在一起。这样，一旦有一个冰块被推出，在整个系统的空气压力将通过这个没有冰块堵塞的通气口解除，并且不会有压力增大来帮助推出其它的冰块。
如果利用一种可靠的方法来提高制冰机的能量效率，这是非常有益的。一种可以缩短收存循环持续时间而不遇到卫生、可靠性、湿冰或商业上不实用性问题的方法也是非常有益的。
发明概述
本发明现在提供一种以更高的能量效率方式制造和收存冰块并且没有上面所列举的缺点的方法和运行该方法的制冰机。
在第一方面，本发明提供一种制冰机，包含有制冷系统，该制冷系统包括压缩机，冷凝器，膨胀装置，带有蛇形的冷冻剂通道的蒸发器和其相互连接的管道；一水系统包括有泵，及具有后表面和前端开口面的制冰模具，其用于形成一冰板，蒸发器的蛇形通道与制冰模具的后端面热接触；以及包括其相互连接的管道；一收存辅助系统包括至少一个通过制冰模具的后表面的孔和一个与至少一个孔相连接的加压的流体、液体或气体源。
在第二方面，本发明提供一种制造和收存冰块的方法，其包括冷冻制冰模具中的水，该模具具有一后表面、前端开口面以及多个安装于用于单个冰块成型的成型槽后端面上的分隔板，水也会在成型于槽中的冰块之间形成冰桥，这样就形成了一个冰板；加热制冰模具以从单个的冰槽中释放出冰块；使用加压流体来破坏真空并开始将冷冻的冰块板推出制冰模具。
在第三方面，本发明提供一种提高制冰机的能量效率的方法，该制冰机可在制冰模具中把单个的立方体冰块用冰块之间的冰桥而构成一冰板，改进措施包括在冰板和制冰模具之间引入加压空气同时加热制冰模具以帮助释放立方体冰块。
优选地制冰机利用被引入到关键位置处的在冰板后面的加压空气，用以极大地缩短收存循环时间。由于收存时间缩短了，较少的热量会回到制冰模具中。这样，不但压缩机运行时间的大部分被用来使冰冷冻，而且需要在收存循环的结束时由制冷系统移除而冷却制冰模具回到制冷温度的热量减少了。该系统也证明是非常可靠的，均匀施加的作用力防止了一个冰块突然脱离冰板而留下其余冰块的情况。想不到的是，据发现最有效率的收存时间是冰桥相当薄的时候。这使得当冰块落入冰仓中时，很容易相互分离，并在高能量效率的同时给予了顾客较为理想的单个冰块。
本发明也可用于使用了其它类型的解冻系统的制冰机。美国专利No.6196007在此作为参考，它公开了一种使用冷制冷剂蒸气来对蒸发器解冻和收存冰块的立方体冰块制造机。本发明能够对于这种冷蒸气解冻系统提高收存时间。从本专利可以看出，不需要将所有制冰机的零部件都置于同一个机壳内。
附图简述
附图1是本发明优选的制冰机中的制冰室的透视图；为了清楚起见，示出了多个分隔板的截面，它构成了从蒸发器组件中移出的制冰模具。
附图2是附图1中的制冰机中制冷系统的示意图。
附图3是附图1中的制冰机中水系统的示意图。
附图4是用于附图1中的制冰机的蒸发器组件的后透视图。
附图5是附图4中蒸发器组件的顶部的前正视图。
附图6是附图4中蒸发器组件沿6-6线的横截面视图。
附图7是附图4中蒸发器组件一部分的分解的后部透视图。
附图8是附图1中的制冰机收存辅助系统的示意图。
附图9是可以用于附图1中制冰机的可替代的收存辅助系统的示意图。
附图10是除了空气管连接器和喷嘴组件的替代实施例外而与附图6相似的的横截面视图。
附图11是用于附图10的实施例中的空气管连接器和喷嘴组件的分解图。
附图12是可以用于附图1中制冰机的第二可替代的收存辅助系统的示意图。
附图13是可以用于附图1中制冰机的第三可替代的收存辅助系统的示意图。
附图详述和发明的优选实施例
本发明优选的制冰机与由Manitowoc Wisconsin的Manitowoc Lce公司出售的型号为QY-1004A的制冰机非常相似。制冰机的许多部件与在美国专利No.5586439中所示的相同，其在此作为参考，因此不进行详细地示出和论述。在这里使用的术语“冰块”具有在制冰业中一般的意义。冰块可以具有多种尺寸和形状，然而在本发明中优选长方形。
本发明优选的制冰机主要有三个系统：一个制冷系统，一个水系统和一个收存辅助系统。本发明优选的制冰机的组件和系统示于附图1-8。附图2是制冷系统的示意图。附图3是水系统的示意图。附图8是收存辅助系统的示意图。这些系统的一部分组件和制冰机的其它组件示于附图1和4-7。附图9，12和13示出了可替换选用的收存辅助系统。附图10和11示出了优选的空气管连接器和喷嘴组件。
如附图3所示，优选的水系统是常规的用于Manitowoc牌制冰机的，它包括一水供给源或入口1。一水位探测器2用于控制在集水池3中水的深度。一循环泵4从集水池3中将水抽出并泵送到分配器管7中。水从分配器管7中落在制冰模具上，有时也被落在蒸发器板6上。一水帘5防止水从水室的前部飞溅出去并将未冷冻的水引回集水池3中。一冰厚传感器或探测器8被用来监测在制冰模具6的前端面上形成的冰桥。当制冰机进入收存模式时，一螺线管阀9被打开以允许水从集水池中进入排水管10。作为选择，排水管10和螺线管9可被设置于泵后，使得在集水池中的水被泵入排水管。附图1示出了这些组件的几个，然而移除了水帘5和例如连接泵4和分配器7的水管等其它组件未在附图1中水室的透视图中示出。附图1还示出了设置于室81内的电器控制装置的位置。
如附图2所示，优选的制冷系统在其全部的组件和布置方面也是常规的。但是，在该系统中所使用的各种组件和制冷剂的量必须考虑缩短的收存时间。制冷系统包括一压缩机14，一冷凝器11(它可以是冷却的空气或水)，一膨胀装置13，例如一种Danfoss(TU系列)膨胀阀，一蒸发器12和其相互之间的连接管15，20和26。蒸发器12优选地做成具有蛇形的制冷剂通道，例如蛇形盘管38。一在冷却水单元的热气体螺线管阀40，干燥器21和一接收器17优选地也包含于该制冷系统。如前面所提到的，本发明也可被用于使用冷蒸气解冻的制冰机中。用于制冰机的这样的制冷系统示于美国专利No.6196007。
优选地制冰模具是蒸发器组件36的一部分，从附图1和4-7可清楚地看到。制冰模具本身包括一蒸发器板32和分隔板34。蒸发器盘管38被连接得和蒸发器板32的后侧热接触，板32优选的是扁平的，以构成蒸发器组件36。蒸发器板的后侧面构成了制冰模具的后端面35(附图6)。有时也被称为格栅的分隔板34将蒸发器板内的区域分成多个槽33从而单个的冰块在槽中冷冻。制冰模具具有一开口前端面。在冷冻模式过程中，水沿着该前端面流下并通过毛细作用输送到多个槽33中。冻结在分隔板34边缘上的水在单槽中冻结的冰块之间形成了冰桥。冰桥的厚度和冰块本身以常规的方式通过冰厚传感器8来监测。当冰桥达到了理想的厚度时，也是使用常规的制冰机控制系统使制冰机进入收存模式。分隔板34最好包括有漏孔31，参见附图6和7。当分隔板34与蒸发器板32相连接时，除了从开口前端面流入的水外，漏孔31允许水从后面流入相邻接的槽33中。正如下面所解释的，这些漏孔31也可用于优选的收存辅助系统。
如附图5和6所示，多个水平的分隔板被倾斜使得槽33在制冰模具6的前端开口面具有向下倾斜的底面。在这一点上这是常规的，即在解冻循环过程中重力被用来从制冰模具6中释放冰块板。一旦破坏了真空，由收存辅助系统供给的加压流体最好为空气，它与重力一起如此作用以帮助从制冰模具中释放出的冰块掉下，并将冰块从分隔板中释放。
收存辅助系统最好参阅附图6和8来理解。优选的收存辅助系统的主要组件包括至少一个通过制冰模具6后表面35的孔52和与至少一个孔52相连接的加压流体(液体或气体)源，例如一空气压缩机或泵54。正如附图8所描述的，压缩机可以通过电线51被连接到制冰机的控制系统，使得在其开始运行的同时继电器给热气体解冻旁路的螺线管40通电。压力在管道57和58中开始建立。但是，直到冰块开始释放，压力调整器释放阀55才释放压力以使压力保持在理想的水平。
如附图8所示，最好是多个孔52和一集气管56以及多个流体管道58一起使用，该管道58与集气管56和多个孔52相连接。流体管道通过与被连接在蒸发器板32上的装配部件53(附图6)连接到孔52。如附图6和7所示，装配部件53在其自由端处最好为常规的带有倒钩的管接头。在制冰机的装配过程中通过这种方式，流体管道58能够很容易地与装置53相连接。
优选的空气管接头和喷嘴组件250示于附图10和11。在该实施例中，蒸发器板232上有冲压的带有圆锥形表面251的孔235。带倒钩的装配部件253有一带有一滚花肩255的中心管状断面257，以及在一端部具有凸缘256，而在另一端部具有倒钩管接头259。一用作空气排出喷嘴的孔252延伸穿过凸缘256并穿过中心管状断面257和管接头259连接到空气通道。组件250还包括一由钎料制成的垫圈236，其在装配部件253被压入孔235之前置于管状断面257的周围。滚花肩255会紧紧地夹在孔235中。钎料垫圈236安装在凸缘256和圆锥形表面251之间。当蒸发器板232被加热以使盘管238和分配器234装配于其上时，钎料垫圈236熔化，从而装配部件253被牢固地保持在适当的位置。之后空气管258被连接到倒钩端259。
据发现孔52的数量和位置在最优化收存辅助系统方面具有重大的贡献。已发现最好是使用3或4个孔，每个孔的直径为1/8英寸。已发现对宽度为29英寸的制冰模具来说四个孔已经足够。最好是孔被布置在制冰模具的部分处，并在该位置处的冰块在收存过程中最后释放。其中该位置为蛇形管结构形状的函数
盘管38被布置在蒸发器板32的后端面35上以便最优化蒸发器组件的冷冻性能。如附图4所示，盘管38的入口61布置在蒸发器组件36的底部。在这点上，来自膨胀装置13的液体制冷剂填充入底部的盘管，并使其向上工作。如果液体制冷剂从上部引入，它可能会在其蒸发之前就沿着盘管流下。然而出口63不设在蒸发器组件的顶部。这是非常必要的，因为当水从分配器7中流出时，在顶部的水比较热，以及在冷冻循环中盘管38的最后那一段通常是最热的。将该最后一段部分远离顶部使得蒸发器的较冷的那一段最靠近顶部，从而较强的冷却在制冰模具6的上上下下可提供更加均匀的冰块。
在解冻模式中，蛇形盘管38的最后一段通常最后加热。因此在制冰模具中其它位置处的冰开始融化并最先释放在制冰模具底部的冰块，最后是连接到出口63处盘管38的那部分的前面区域。孔52应该设置在与制冰模具的这部分尽可能接近的位置，最好是刚好在盘管38的最后这段的上面。在孔在制冰模具的中心或底部的测试中，以及在底部的孔和如附图5所示的在优选位置处的孔同时被使用的测试中，冰没有以最佳的方式收存。冰板或者破碎，而仅仅收存了底部的部分，或者整块冰板要花费更长的时间来收存，大概是因为冰板的底部开始释放而顶部没有释放，从而导致冰板发生扭曲并在槽中变成楔形，直到其充分地溶化才滑出。可以看出，优选的孔52的数目非常少，最好是不超过槽33的数目的1/10或者甚至1/100。优选地在宽度为29英寸的蒸发器板上仅仅使用4个孔，这可能要有1054个槽。
在收存辅助系统中使用的空气压力也是最优化收存的一个重要因素。在提供了足够的空气流的地方，优选地使用的压力值范围为大约1/4至1磅/平方英寸(表压)，其中3/4磅/平方英寸(表压)为通常的环境温度时的最优选值，1磅/平方英寸(表压)为寒冷的环境温度时的最优选值。也可以使用10-20磅/平方英寸(表压)的高压，但是已发现这只能略微地改善收存时间。已经发现更高的压力或者是没有帮助的或者甚至是有害的。1/4至1磅/平方英寸(表压)的压力足够使得加压空气能将从冰上融化的水排出并在槽中移动。在环境空气温度为90°F和入口水温为70°F的标准运行条件下，在一台测试机中，没有空气辅助系统时它用了75-90秒收存冰块，使用了空气压力为1/4至1磅/平方英寸(表压)的空气辅助系统的用了40-45秒，使用压力为15磅/平方英寸(表压)的空气辅助系统的用了30-35秒。然而，要产生15磅/平方英寸(表压)的空气压缩机要比产生1/4至1磅/平方英寸(表压)的压缩机更加昂贵且噪音更大。因此较低的压力是优选的，因为这么大的压力很容易产生并且能在收存时间上得到重大的改善。
在冰块和制冰模具的后端面35之间的漏孔31使被引入一个冰槽的加压空气进入到其它槽中。通过这种方式在冰块被释放之前将空气压力施加于一较大的表面区域，即流入到所有冰槽的后端面。
在本发明的一个实施例中，如附图8所示和上面所描述的，压力调整器55被用来维持一理想的压力。压力调整器55可以是一释放阀使得空气压缩机54在冰解冻时其工作不会空载(dead head)。可替换地，如附图13，压力调整器可以是一毛细管455，最好大约为6英寸长，其内径大约为0.04至0.06英寸，最优选的内径为0.052至0.054英寸。优选的毛细管长度取决于毛细管的内径和管道457和458以及集气管456的总容量。另外该系统的其它组件与附图8所示出的相同。因此在附图13中的组件给出了在附图8实施例中所使用的组件相同的参考编号，并增加了一个标号400。
当使用毛细管455时，毛细管和集气管的大小给压缩机在压力上升得太高之前起动并增加动量。一旦冰开始释放，从压缩机出来的空气流需要足够的大以使得在冰板和制冰模具之间的空间的整个容积能继续被加压空气所填充。在这点上最好是具有一压缩机54，它能够在制冰模具的前表面区域上以1磅/平方英寸(表压)每平方英尺维持0.2-0.4立方英尺/分的空气流。例如，为了达到最佳效果，一宽度为29英寸高度为17英寸的制冰模具需要一个压缩机，它能以1磅/平方英寸(表压)提供0.7-1.4立方英尺/分的压缩空气。
一旦冰开始释放，水帘5会由于下落的冰而向外偏转。如常规的一样，这切断了使制冰机循环回到冷冻模式的开关。当旁路的螺线管40闭合时，空气压缩机54停止运行。
另一种改型如附图12所示，它延迟了压缩机354开始运行的时间。然而这需要由制冰机上的另一个继电器来控制电路板381，一个控制热气体螺线管阀340以及另一个控制空气压缩机354。未示出压力调整器是因为它不是绝对必需的。另外，该收存辅助系统具有与附图8示出的相同的组件如管道357和358、入口368、集气管356和蒸发器板332。在一个测试中，它在冰被足够地融化并开始释放之前在收存模式开始之后使用了15-30秒。因此加压流体的引入在加热开始之后被延迟了一段时间。对于1000、1300和1800磅容量的蒸发器来说，优选的延迟时间为大约5至30秒，更优选的为15-25秒，最优选的为25秒。空气压力可以在加热开始时施加或在加热开始后施加。当然压力应该在直到收存开始时才施加。还可能先停止加热然后施加空气压力。最好是施加压力的同时还进行加热。
如果没有延迟时间，在压缩机开始工作的同时热气体旁路阀就打开，那么就需要某种类型的压力释放器，例如在上面所描述的压力调整器或毛细管。此外，即使使用了继电器，当压力释放器仍然需要时也需要时间延迟，例如当一个大的压缩机14被使用并且制冰机在寒冷环境温度下工作时。
不用压力调整器或释放阀，直到冰块开始释放才调整空气系统的容量以提供空气压力的建立这也是允许的。当空气系统容量被用作一种工具时，已经发现不必使用小的压缩机。最好是使带有小型压缩机的空气系统容量尽可能的小。
压缩机54最好为不需加油的压缩机，使得油不会污染用来辅助收存冰的空气。空气压缩机54的入口68被设置地使得来自水室的空气被抽入压缩机54中。当使用10-20磅/平方英寸(表压)的压力时，一种活塞气缸式压缩机是优选的，例如型号为no.689CGH144的压缩机，或者更优选地为来自Sheboygan，Wisconsin，的Thomas Industries的型号为no.011CD26的压缩机，它能以1磅/平方英寸(表压)提供0.2-0.3立方英尺/分的空气压力。当使用较高的压力时，一种型号PR25的压力控制阀可被用作压力调整器55，它是一种可变压力释放阀，由ST.Louis，Missouri控制设备有限公司制造。在低压压缩机中不需要压力调整器。
美国专利No.5586439公开了一种用于制冰机的净化系统。由于孔和装配部件与制冰模具6的其它部件一样暴露于水中，考虑到能够改进来自该专利的净化系统使得在净化和/或消毒作用过程中，将某种净化和/或消毒溶液通过一T形管来示出泵入管道57、集气管56、管道58、装配部件53和孔52，以保证它们不会成为细菌生长源。此外，用来作为装配部件53、管道57和58以及压缩机54，压力调整器55和集气管56的材料应该是可以很容易被清洁的食品级材料。
在使用本发明的样机设备中，在能量效率方面已显示出了重大的改进。例如，对一台QY-1304A型Manitowoc制冰机进行测试，它带有一20000BTU的压缩机。在没有收存辅助系统的情况下，它在空调与制冷学会(ARI)标准测试条件(90°F的环境空气温度和70°F的饮用水入口温度)下，每天制冰1110磅且能量耗费为每100磅冰6.0kwh。同样的制冰机，它装备有一如附图8中的14000BTU的压缩机和辅助收存系统，能够在标准运行条件下每天制冰1085磅，能量耗费仅为每100磅冰4.6kwh。这在能量效率方面是一个极大的改进。
收存辅助系统具有可能的几种变化形式。一压缩空气筒可以被加进空气系统使得一个较小的压缩机就能够产生足量的压缩空气。压力调整器55可以如附图8所示设在管道中，或者设置在压缩机54本体上。另一种可供替换的实施例如附图9所示。在该实施例中，正如在附图8的实施例中一样，热气体螺线管140的信号也可以通过电线151传送，以起动压缩机154来从入口168吸入空气。然而，在蒸发器板132、空气管道158之前的压力调整器155、集气管156和管道157的下游被连接到多个并联的空气缸159上。这些气缸具有活塞并通过在蒸发器板132的后端面的孔作用以将冰板推出。通过连接到一集气管的并联的活塞，均匀的作用力可以被施加在这几个作用点上。此外，作用力能够很容易地通过压力调整器来控制。在该实施例中最好是在制冰槽的后端面开有孔使得空气可以通过该孔被吸入来破坏当冰块从槽中释放出时形成的真空。附图9中的实施例的一个优点是可以减少空气压缩机154的容量。
其它几个可以选用的实施例中使用了不同的加压流体源。例如，加压气体，如来自一置于制冰机旁边的快速混合式饮料系统的CO2可以被用来对集气管56进行加压。来自气缸的加压空气或CO2贮存于被制冰机使用的舱内。考虑到空气压缩机的成本，最好是使用一吹风机来替代压缩机。其它在制冰机上的组件例如水泵或冷凝器风扇电机也可以被用来作为提供压缩空气的动力源。甚至入口水管中的水压也可以用来对膜式气囊装置中的空气加压，虽然这会导致难以接受的水的使用和浪费。甚至水也能用作加压流体。然而，由于压力似乎太局部化了并且水过于暖和以致水把冰都融化了，因而使用水作为加压流体的的试验并不十分成功。如果使用冷却了的水，加压的水就可以用作加压流体。
本发明除了能增加能量效率外，还具有其它的好处。由于收存时间更短了，在一些测试中大约减少了50％，所以制冰模具不会被过多地加热。这就减少了在每次循环中遗留在制冰模具中的矿物沉淀量。所以制冰机可更容易清洁。
一个重大的改进是在大概相同的尺寸设备中能产生更高的制冰量。如上面所指明的，收存时间减少了。制冰机的工作特性在其它方面加强了。由于蒸发器组件不会加热地太热因此冷冻时间就减少了。从而制冰机处于制冰模式的时间将占其运行时间的更大的百分比。另外，在收存过程中由于只有极少的冰融化，每循环就可产生更多的冰。所有这些因素都导致了更高的生产量，它以每天制冰的磅数来衡量。例如，一台QY-1004A的制冰机其产量可以增加大约25％而能量耗费减少20％。这样带有收存辅助系统的制冰机可以被用在具有较大的生产量的大型制冰机可以使用的这些地方。此外，由于更快的收存，在收存循环中冷凝和回流到压缩机的冷冻剂减少了。这就对压缩机产生很小的应力，更长的使用寿命和/或能够使用价格低廉的压缩机，或去掉在制冷系统中常常需要的压缩空气筒。
因为收存可以在缩短的时间内完成，所以可以使用通过旁通阀40的更高流速的热气体。流速通常由在阀中使用的孔口的大小来控制。作为一实施例，在Danfoss旁通阀中一EVU6孔板可以被用来替代EVU5孔板。这增加了大约25％的流动速度。例如，在制冰机冷冻循环的最后阶段，大约有116磅/小时的制冷剂流过系统。然而在旁通阀中使用了大小合适的孔板后，在相同的制冰机的解冻循环中能流过大约600磅/小时的制冷剂。
应该认识到增加一些没有具体包括的其它处理步骤、材料或部件将对本发明产生不利的影响。因此本发明的最佳形式可以除了上面所列出包括的外而不需要处理步骤、材料或部件。然而，已描述的实施例应被认为是在各个方面的例证性的，而不是限制性的，因此本发明的范围应由附具的权利要求书来说明，而不是前面所描述的。例如，最初时不形成单个的冰块，而形成一冰板，然后再将其分割成冰块。所有的等同于权利要求书的意义和范围内的变化形式都应包括在其范围内。

Claims (31)

1.一种制冰机包括：
a)一制冷系统，它包括压缩机、冷凝器、膨胀装置、带有蛇形制冷剂通道的蒸发器，以及其相互连接的管道。
b)一水系统包括：泵和制冰模具，该制冰模具具有一个后表面和一个开口前表面用来形成冰板，蒸发器的蛇形通道与制冰模具的后表面热接触，以及还包括其相互连接的管道；以及，
c)一收存辅助系统包括至少一个孔，这些孔通过制冷模具的后表面，以及包括与至少一个孔相连接的加压气体源。
2.权利要求1中的制冰机，其中制冰模具进一步包括形成单槽的分隔板，单个的冰块在槽中形成，通过在分隔板的前端面上的冰桥以形成由相互连接的冰块制成的冰板。
3.权利要求1中的制冰机，其中制冷剂通道包括蛇形管。
4.权利要求1中的制冰机，其中加压气体源包括空气压缩机。
5.权利要求4中的制冰机，其中空气压缩机为不需加油的压缩机。
6.权利要求4中的制冰机，其中空气压缩机为活塞汽缸型压缩机。
7.权利要求1中的制冰机，其中至少一个孔包括多个孔，该加压气体源包括一集气管以及连接集气管和多个孔的气体管道。
8.权利要求1中的制冰机，其中至少一个孔的直径大约为1/8英寸。
9.权利要求1中的制冰机，其中至少一个孔包括3个或4个孔。
10.权利要求4中的制冰机，其中释放阀被用来控制供给到孔中的空气的压力。
11.权利要求1中的制冰机，其中水系统至少包括一个水分配器管。
12.一种制造和收存冰块的方法包括：
a)在制冰模具中冷冻水，该制冰模具有一个后表面，一个开口前表面和安装于后表面上的分隔板，用于单个冰块的形成，同时水还在成型于槽中的冰块之间形成冰桥，于是形成冰块板；
b)加热制冰模具以从各自冰槽中释放冰块，以及
c)使用加压气体来破坏真空，以及开始把制冰模具中的冷冻冰块板推出。
13.如权利要求12所述的方法，其中加压气体是空气。
14.如权利要求12所述的方法，其中加压气体的压力值在大约1/4和1磅/平方英寸(表压)之间。
15.如权利要求13所述的方法，其中分隔板具有漏孔，漏孔允许被引入到一个槽中的在冰块和制冰模具的后表面之间的加压气体进入到其它的槽中。
16.如权利要求12所述的方法，其中通过制冰模具的后表面中的一个或多个孔引入加压气体，以直接作用在成型于槽中的冰块。
17.如权利要求12所述的方法，其中在加压气体被供给之前的大约5到30秒，开始加热。
18.如权利要求12所述的方法，其中槽的前端有一向下倾斜的底面，以使得加压气体可以帮助释放冰块从制冰模具中落下。
19.如权利要求12所述的方法，其中加热由这一过程来完成，即制冷剂通过与后表面热接触的蛇形盘管，并允许制冷剂在盘管中冷凝。
20.如权利要求19所述的方法，其中水的冷冻是通过在蛇形盘管中的制冷剂的蒸发来完成。
21.如权利要求20所述的方法，其中压缩机被用来压缩制冷剂，在制冷循环中，在制冷剂进入盘管并蒸发之前，它被送入冷凝器，再到膨胀装置，以及在解冻循环中，制冷剂蒸气绕过冷凝器和膨胀装置并进入盘管。
22.一种提高制冰机能量效率的方法，制冰机把在制冰模具中的单个冰块用冰块之间的冰桥形成冰板，改进措施包括：
a)在冰板和制冰模具间，引入加压气体，同时加热制冰模具，以帮助释放冰块。
23.如权利要求22所述的方法，其中对制冰模具不均匀地加热以使得在模具的某一部分，冰块的释放比在模具的其它部分晚，并且加压空气被引入到最后被释放的冰块所在的位置附近。
24.如权利要求22所述的方法，其中引入的加压空气的压力在大约1/4至1磅/平方英寸(表压)之间。
25.如权利要求22所述的方法，其中在加压空气引入的同时开始加热制冰模具。
26.如权利要求2中的制冰机，其中至少一个孔包括许多孔，其数量少于制冰模具内槽的数量的十分之一。
27.如权利要求2中的制冰机，其中至少一个孔包括许多孔，其数量少于制冰模具内槽的数量的百分之。
28.如权利要求4中的制冰机，其中毛细管被用来控制供给到孔中的空气的压力。
29.如权利要求28中的制冰机，其中毛细管的内径大约在0.04到0.06英寸之间。
30.如权利要求22所述的方法，其中在制冰模具的加热开始之后，大约5秒到30秒的这段时间，加压气体被输入。
31.如权利要求1中的制冰机，其中至少一个孔由带倒钩的装配部件提供，带倒钩的装配部件具有一带有滚花肩的中心管状断面以及在一端部的凸缘和在另一端部的倒钩管接头。
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