CN209639329U - 增效预热制冰系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种增效预热制冰系统，包括：制冰回路，包括依次回路连接的循环水泵、过冷水换热器的水循环流道、冰浆发生器与蓄冰容器，所述循环水泵的输入端与所述蓄冰容器水路连通；制冷回路，包括依次流体连通的压缩机、冷凝器与所述过冷水换热器的冷媒循环流道；预热水路，用于引入预热水，其输出端与所述循环水泵的输出端水路连通；喷淋管，其输入端与所述过冷水换热器的水循环流道之输入端水路连通，其输出端与所述冷凝器保持相对而实现对后者的喷淋冷却。该增效预热制冰系统改变传统的预热方式而实现对预热管路的简化，并利用预热水实现对冷凝器的喷淋冷却，增加预热水的利用率并提高制冷循环以及动态制冰系统的整体能效比。

Description

增效预热制冰系统

技术领域

本实用新型属于过冷水制冰技术领域，具体地来说，是一种增效预热制冰系统。

背景技术

因缺少凝结核或其他特殊原因，在零摄氏度以下仍然保持液态的水，被称为过冷水。利用过冷水进行动态制冰是近年发展起来的一种新的制冰技术，旨在解决用冰缺口。与传统的静态制冰技术相比，过冷水动态制冰具有较高的制冰率与能量效率，逐渐受到业界的重视。

其中，蒸发式过冷水制冰是一种较为常见的动态制冰技术。该技术利用蒸发降温而得到过冷水，需要通过冷却循环带走潜热。冷却循环的冷凝器采用空气对流方式实现换热，热交换效率较低，导致冷却循环以及动态制冰系统的整体能效比偏低。

此外，水在过冷却前需要进行预热，消除水中可能残存的微小冰晶，防止过冷却时发生意外结冰而造成冰堵，保证制冰过程的稳定性。现有的预热过程一般采用复杂的管路换热结构实现水的温度提升，结构复杂、功能单一、预热水利用率低，进一步降低了整体能效比，现有技术尚难较好解决。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种增效预热制冰系统，改变传统的预热方式而实现对预热管路的简化，利用预热水实现对冷凝器的喷淋冷却，增加预热水的利用率并提高制冷循环以及动态制冰系统的整体能效比。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

一种增效预热制冰系统，包括：

制冰回路，包括依次回路连接的循环水泵、过冷水换热器的水循环流道、冰浆发生器与蓄冰容器，所述循环水泵的输入端与所述蓄冰容器水路连通；

制冷回路，包括依次流体连通的压缩机、冷凝器与所述过冷水换热器的冷媒循环流道；

预热水路，用于引入预热水，其输出端与所述循环水泵的输出端水路连通；

喷淋管，其输入端与所述过冷水换热器的水循环流道之输入端水路连通，其输出端与所述冷凝器保持相对而实现对所述冷凝器的喷淋冷却。

作为上述技术方案的改进，所述制冰回路还包括过滤器，所述循环水泵的输出端通过所述过滤器与所述过冷水换热器的水循环流道连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述预热水路包括控制阀，所述控制阀的输入端与预热水源水路连通，输出端与所述循环水泵的输出端水路连通。

作为上述技术方案的进一步改进，所述预热水源为自来水源。

作为上述技术方案的进一步改进，所述喷淋管的输入端通过控制阀与所述过冷水换热器的水循环流道之输入端水路连通。

作为上述技术方案的进一步改进，所述控制阀为流量控制阀。

作为上述技术方案的进一步改进，所述流量控制阀为电动阀。

作为上述技术方案的进一步改进，所述喷淋管为复数个，且该复数个喷淋管的输入端分别水路连通于所述过冷水换热器的水循环流道之输入端，该复数个喷淋管的输出端分别与所述冷凝器保持相对。

作为上述技术方案的进一步改进，所述喷淋管包括连接管路与喷淋头，所述连接管路用于连接所述喷淋头与所述过冷水换热器的水循环流道。

作为上述技术方案的进一步改进，所述制冷回路包括节流阀，所述节流阀串联连接于所述制冷回路中。

本实用新型的有益效果是：

以预热水路引入预热水，使预热水与循环水泵自蓄冰容器抽取的水混合而使后者温升预热，从而消除可能残存的微小冰晶，改变传统的预热方式而实现对预热管路的简化；

以喷淋管水路连通于过冷水换热器的水循环流道之输入端，将经过预热后的部分水喷淋至冷凝器上而实现对冷凝器的冷却，较之空气对流方式具有显著的换热效率优势，从而提升制冷回路的冷却速度以及动态制冰系统的整体能效比，同时增加预热水的利用率。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本实用新型实施例1提供的增效预热制冰系统的连接原理示意图。

主要元件符号说明：

100-增效预热制冰系统，110-制冰回路，111-循环水泵，112-冰浆发生器，113-蓄冰容器，114-过滤器，120-制冷回路，121-压缩机，122-冷凝器，123-节流阀，130-预热水路，131-第一控制阀，140-喷淋管，150-过冷水换热器，160-第二控制阀。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对增效预热制冰系统进行更全面的描述。附图中给出了增效预热制冰系统的优选实施例。但是，增效预热制冰系统可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对增效预热制冰系统的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在增效预热制冰系统的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1

请参阅图1，本实施例公开一种增效预热制冰系统100，包括制冰回路110、制冷回路120、预热水路130与喷淋管140，利用预热水实现对冷凝器122的喷淋冷却，增加预热水的利用率并提高制冷循环以及动态制冰系统的整体能效比。

制冰回路110用于执行过冷水动态制冰。具体地，制冰回路110包括依次回路连接的循环水泵111、过冷水换热器150的水循环流道、冰浆发生器112与蓄冰容器113。

其中，循环水泵111用于自蓄冰容器113中取水以便循环制冰。循环水泵111的输入端与蓄冰容器113水路连通，循环水泵111的输出端与过冷水换热器150的水循环流道之输入端水路连通。

循环水泵111所取之水流经过冷水换热器150的水循环流道，于水循环流道中实现蒸发式过冷却，水的温度低于零摄氏度并保持液态而处于过冷状态，得到所需的过冷水。

过冷水脱离水循环流道后，随即进入冰浆发生器112，于冰浆发生器112的作用下迅速解除过冷状态，使得冰晶出现。冰晶充当凝结核，使解除过冷的水结冰而形成流动冰浆(流态冰)。冰浆发生器112可通过多种工作方式使过冷水解除过冷状态，例如利用超声波和电极通过过冷水流、局部超低温(比过冷水温度远低)等方式。

流动冰浆自冰浆发生器112的输出端脱离，随即进入蓄冰容器113，实现冰浆储纳。蓄冰容器113的种类众多，包括蓄冰池、蓄冰槽、蓄冰箱体等类型。其中，循环水泵111自蓄冰容器113内抽取的水，可源自流动冰浆(具有冰水混合物状态)，亦可源自外部注入的水源(例如自来水网等外部供水网络)。

示范性地，制冰回路110还包括过滤器114，循环水泵111的输出端通过过滤器114与过冷水换热器150的水循环流道连接。换言之，循环水泵111自蓄冰容器113抽取的水需经过滤器114过滤后，方可流入过冷水换热器150的水循环流道。

制冷回路120用于循环制冷，提供水蒸发过冷却过程所需的低温冷媒。具体地，制冰回路110包括依次流体连通的压缩机121、冷凝器122与过冷水换热器150的冷媒循环流道。

可以理解，制冰回路110流动的流体即为冷媒。冷媒即制冷剂，常见地包括氟利昂、共沸制冷剂、碳氢制冷剂等类型。低温低压的冷媒气体自压缩机121的输入端进入，受压缩机121压缩而形成高温高压的冷媒气体，为制冷循环提供动力。

高温高压的冷媒气体随即进入冷凝器122，通过冷凝放热而转换为低温液体。低温液体流经过冷水换热器150的冷媒循环流道，带走过冷水换热器150的水循环流道中的潜热，冷媒吸热蒸发为低温低压的冷媒气体而实现水循环流道中水的降温，保证水过冷却过程的正常进行。低温低压的冷媒气体随即回到压缩机121，完成制冷循环。

示范性地，制冷回路120包括节流阀123。节流阀123串联连接于制冷回路120中，通过改变节流截面或节流长度而控制冷媒流量。例如，节流阀123串联于冷凝器122与过冷却换热器的冷媒循环流道之输入端之间，从而控制冷媒于冷媒循环流道中的流量，使冷媒循环流道与水循环流道工作匹配。

有别于利用复杂预热管路结构对循环水泵111抽取的水进行预热的传统方式，本实施例利用预热水路130直接引入预热水，省却了复杂的管路构造，简化管路设计。

可以理解，预热水路130的输入端与预热水源连接，预热水路130的输出端与循环水泵111的输出端水路连通。预热水与循环水泵111抽取的水实现混合，使混合后水的温度上升至理想温度区间(例如0～0.5摄氏度)，实现预热目的。补充说明，于制冰回路110具有过滤器114的情形下，预热水路130可通过三通实现与循环水泵111的输出端、过滤器114的水路连通。

示范性地，预热水路130包括第一控制阀131，第一控制阀131的输入端与预热水源水路连通，输出端与循环水泵111的输出端水路连通。示范性地，第一控制阀131为流量控制阀。进一步地，该流量控制阀为电动阀，实现自动控制目的。

通过控制第一控制阀131，一方面可实现对预热水路130的通断控制(截止作用)，另一方面可通过调节预热水路130的流量而使预热水与循环水泵111抽取的水比例适当，保证混合后水的温度准确地上升至理想温度区间。

预热水源的形式众多，示范性地，预热水源为自来水源。于自来水源下，预热水路130可直接自自来水网取用自来水，取用过程更为方便。尤其是，自来水的温度一般为15～25摄氏度之间，与蓄冰容器113内的水之温差较大，仅需少量自来水即可达到预热目的，预热效果更为理想。同时，自来水混入循环水泵111抽取的水后，一并流经过滤器114而滤除杂质，保证水之纯净度。

增效预热制冰系统100并具有喷淋管140，利用预热水实现对冷凝器122的喷淋冷却，提升制冷回路120的冷却速度以及增效预热制冰系统100的整体能效比，同时增加预热水的利用率。

具体地，喷淋管140的输入端与过冷水换热器150的水循环流道之输入端水路连通，用于分流混合后的水；喷淋管140的输出端与冷凝器122保持相对，将引入的混合后的水喷淋至冷凝器122上，使冷凝器122快速冷却。

相较于空气对流换热方式，喷淋冷却方式具有显著优异的换热效率，加速冷媒气体的冷凝放热而使之快速转换为低温液体，提升制冷回路120的冷却速度以及动态制冰系统的整体能效比，同时增加预热水的利用率，且所需的水量较少而具有节能环保效果。特别是，喷淋管140引入的经过预热水预热后的混合水之水温较低(例如0～0.5摄氏度)，其与冷凝器122的温差较大，喷淋冷却作用更为显著。

示范性地，增效预热制冰系统100并具有第二控制阀160，用于实现对喷淋管140路的控制。喷淋管140的输入端通过第二控制阀160与过冷水换热器150的水循环流道之输入端水路连通。示范性地，第二控制阀160为流量控制阀，实现流量控制。进一步地，该流量控制阀为电动阀，实现自动控制目的。

通过控制第二控制阀160，一方面可实现对喷淋水路的通断控制(截止作用)，另一方面可调节喷淋水路的流量以使后者与冷凝器122所需的冷却量相匹配，保证换热冷却效率。

喷淋管140的数量根据实际所需的冷却量而决定，可为一至复数个。示范性地，喷淋管140为复数个。该复数个喷淋管140的输入端分别水路连通于过冷水换热器150的水循环流道之输入端，且该复数个喷淋管140的输出端分别与冷凝器122保持相对，实现对冷凝器122的同步喷淋。类似地，喷淋管140的管径根据实际需要的冷却量而决定。

示范性地，喷淋管140包括连接管路与喷淋头。连接管路用于连接喷淋头与过冷水换热器150的水循环流道，用于引入经预热得到的混合水，可通过水管实现。

可以理解，过滤器114之输出端、连接管路的输入端与过冷水换热器150的水循环之输入端形成三通结构。例如，连接管路的输入端可通过三通实现与过冷水换热器150的水循环之输入端、过滤器114之输出端的同步连通，以将混合后的水导流至喷淋头。相应地，过滤器114之输出端输出的水一路流经过冷水换热器150的水循环，另一路流入连接管路，实现混合水的分流。

喷淋头与冷凝器122保持相对，通过射流效果而喷出混合后的水，从而实现对冷凝器122的喷淋冷却。示范性地，喷淋头可采用花洒头等方式实现，具有较为理想的喷射面积，较佳地覆盖冷凝器122的表面面积，增加换热面积而提高换热效率。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种增效预热制冰系统，其特征在于，包括：

制冰回路，包括依次回路连接的循环水泵、过冷水换热器的水循环流道、冰浆发生器与蓄冰容器，所述循环水泵的输入端与所述蓄冰容器水路连通；

制冷回路，包括依次流体连通的压缩机、冷凝器与所述过冷水换热器的冷媒循环流道；

预热水路，用于引入预热水，其输出端与所述循环水泵的输出端水路连通；

喷淋管，其输入端与所述过冷水换热器的水循环流道之输入端水路连通，其输出端与所述冷凝器保持相对而实现对所述冷凝器的喷淋冷却。

2.根据权利要求1所述的增效预热制冰系统，其特征在于，所述制冰回路还包括过滤器，所述循环水泵的输出端通过所述过滤器与所述过冷水换热器的水循环流道连接。

3.根据权利要求1所述的增效预热制冰系统，其特征在于，所述预热水路包括控制阀，所述控制阀的输入端与预热水源水路连通，输出端与所述循环水泵的输出端水路连通。

4.根据权利要求3所述的增效预热制冰系统，其特征在于，所述预热水源为自来水源。

5.根据权利要求1所述的增效预热制冰系统，其特征在于，所述喷淋管的输入端通过控制阀与所述过冷水换热器的水循环流道之输入端水路连通。

6.根据权利要求3或5所述的增效预热制冰系统，其特征在于，所述控制阀为流量控制阀。

7.根据权利要求1所述的增效预热制冰系统，其特征在于，所述流量控制阀为电动阀。

8.根据权利要求1所述的增效预热制冰系统，其特征在于，所述喷淋管为复数个，且该复数个喷淋管的输入端分别水路连通于所述过冷水换热器的水循环流道之输入端。

9.根据权利要求1所述的增效预热制冰系统，其特征在于，所述喷淋管包括连接管路与喷淋头，所述连接管路用于连接所述喷淋头与所述过冷水换热器的水循环流道。

10.根据权利要求1所述的增效预热制冰系统，其特征在于，所述制冷回路包括节流阀，所述节流阀串联连接于所述制冷回路中。