JP6539280B2 - 角氷製氷機の可変動作点構成要素 - Google Patents
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Description
本出願は、2014年1月8日出願のUS仮特許出願番号61/924,907の優先権を主張し、その内容全体を参照により本明細書に組み込むものとする。
従来の製氷機の冷却システムは、典型的に、冷却能力を最大にするような大きさにされている。しかしながら、顕熱冷却サイクル中の冷却負荷の変動は、潜熱冷却サイクル中の冷却負荷の変動より小さい。従って、冷却サイクルの大半にとって、圧縮機と関連する構成要素は、システムにとって著しく大きすぎ、結果として、運転効率を低下させ、圧力差が必要以上に大きくなる。
図7に示す別の実施形態においては、例えば、製氷機710の可変動作点構成要素は、顕熱冷却サイクル中及び潜熱冷却サイクル中、冷却負荷が両方のサイクル中、変動するのに従って、可変動作点で運転する。潜熱冷却サイクルに加えて、顕熱冷却サイクル中、可変動作点構成要素の動作点を変えることによって、製氷機10は、可変動作点構成要素を最大動作点で運転して、供給された水を速く冷やすことができ、そして、冷却サイクル内で、顕熱冷却サイクルから潜熱冷却サイクルに移行する時点で、最大動作点より低い動作点に可変動作点構成要素を減速することができる。これは、供給された水の瞬間冷凍の回避に役立ち得る。
図9に示す別の実施形態においては、例えば、製氷機910の可変動作点構成要素は、顕熱冷却サイクル、潜熱冷却サイクル、及び、採氷サイクル中、冷却負荷が変わるのに従って、可変動作点で運転する。詳細には、可変速圧縮機12は、採氷サイクル中、様々な速度で運転できて、製氷皿60に形成された氷を過度に溶かすことなく採氷するのに役立つ。
上記実施形態のいずれかと組み合わせて、図11及び12に示すように、制御装置80によって制御し得る電子熱膨張弁を用いてよい。従って、製氷機1110、1210の様々な実施形態は、可変速圧縮機12と、可変速圧縮機12から排出される圧縮された冷媒蒸気を凝縮する凝縮器14と、可変速凝縮器ファン15と、冷媒の温度と圧力を低下させるための電子熱膨張弁118と、蒸発器20と、を備えてよい。電子熱膨張弁118は、冷媒が蒸発器20を出ると、サクションライン28dの冷媒の温度と圧力に従って、制御装置80によって制御されてよい。温度センサ25は、冷媒が蒸発器20を出ると、サクションライン28dの冷媒の温度を測定してよく、圧力変換器29は、冷媒が蒸発器20を出ると、サクションライン28dの冷媒の圧力を測定してよい。図9に示す温度センサ120bは、温度センサ25の代わりに用いられてよい。冷媒の温度と圧力は、制御装置80に入力されてよく、それによって、制御装置80は、冷媒の飽和温度を決定できる。従って、サクションライン28dの冷媒の温度と圧力を測定することによって、制御装置80は、電子熱膨張弁118の開口の大きさを制御して、蒸発器20から出る液体冷媒を減らす、または、除去することができる。従って、電子熱膨張弁118は、冷媒が、冷媒の飽和温度を超えて、蒸発器20を出ると、サクションライン28dの冷媒の温度を上げる及び/または維持するように制御できる。これは、過熱温度の制御として知られている。この場合、過熱温度は、サクションライン28dの冷媒の温度と、冷媒の飽和温度との温度差である(すなわち、過熱温度=サクションライン28dの冷媒の温度−冷媒の飽和温度)。
Claims (16)
- 冷却サイクル中、氷を形成する製氷機であって、前記冷却サイクルは、顕熱冷却状態と潜熱冷却状態とを含み、前記製氷機は、
可変速圧縮機、凝縮器、及び、蒸発器を備え、前記可変速圧縮機、前記凝縮器、及び、前記蒸発器は、1つまたは複数の冷媒ラインによって流体連通し、冷媒は、前記1つまたは複数の冷媒ラインを通して流れ、
前記蒸発器に熱的に結合された製氷皿と、
前記製氷皿の下に配置された水溜めと、
前記水溜めから前記製氷皿に水を供給する給水ポンプと、
前記水溜めの水位を計測するように適合された第1の検出装置と、
前記水溜めの水温を計測するように適合された第2の検出装置と、
前記水溜めの水温に基づいて前記冷却サイクルの状態を識別するように適合され、前記顕熱冷却状態中、前記水溜めの水温の関数として前記可変速圧縮機の速度を制御し、前記潜熱冷却状態中、前記水溜めの水位の関数として前記可変速圧縮機の速度を制御するように適合された制御装置と、
を備える、製氷機。 - 前記制御装置は、前記顕熱冷却状態中、第1の速度で、前記潜熱冷却状態中、第2の速度で、採氷サイクル中、第3の速度で、前記可変速圧縮機を運転するように適合され、前記第1の速度は、前記第2の速度より速く、前記第2の速度は、前記第3の速度より速い、請求項1に記載の製氷機。
- 前記製氷皿の氷の厚さを監視するように適合されている第3の検出装置をさらに備えた、請求項1に記載の製氷機。
- 前記1つまたは複数の冷媒ラインの1つは、前記凝縮器と前記蒸発器との間にサクションラインを含み、前記製氷機は、前記サクションラインと流体連通する電子熱膨張弁をさらに備える、請求項1に記載の製氷機。
- 温度センサと圧力変換器をさらに備え、前記温度センサは、前記サクションラインの前記冷媒の温度を測定するように適合され、前記圧力変換器は、前記サクションラインの前記冷媒の圧力を測定するように適合され、
前記制御装置は、前記サクションラインの前記冷媒の前記測定した温度及び圧力に基づいて前記電子熱膨張弁を制御するように適合される、請求項4に記載の製氷機。 - 可変速凝縮器ファンをさらに備え、前記制御装置は、前記冷却サイクルの前記識別した状態に基づいて、前記可変速凝縮器ファンの速度をさらに制御するように適合される、請求項1に記載の製氷機。
- 前記給水ポンプは、可変速給水ポンプであり、前記制御装置は、前記冷却サイクルの前記識別した状態に基づいて、前記可変速給水ポンプの速度を制御するようにさらに適合される、請求項1に記載の製氷機。
- 可変速凝縮器ファンをさらに備え、前記給水ポンプは可変速給水ポンプであり、前記制御装置は、前記冷却サイクルの前記識別した状態に基づいて、前記可変速凝縮器ファンの速度と、前記可変速給水ポンプの速度を制御するようにさらに適合される、請求項1に記載の製氷機。
- 前記1つまたは複数の冷媒ラインの1つは、前記凝縮器と前記蒸発器の間のサクションラインを含み、前記製氷機は、前記サクションラインと流体連通する電子熱膨張弁をさらに備える、請求項8に記載の製氷機。
- 温度センサと圧力変換器をさらに備え、前記温度センサは、前記サクションラインの前記冷媒の温度を測定するように適合され、前記圧力変換器は、前記サクションラインの前記冷媒の圧力を測定するように適合され、
前記制御装置は、前記サクションラインの前記冷媒の前記測定した温度及び圧力に基づいて、前記電子熱膨張弁を制御するように適合される、請求項9に記載の製氷機。 - 前記蒸発器に入る前記冷媒の入口温度を測定する第1温度センサと、前記蒸発器を出る前記冷媒の出口温度を測定する第2温度センサと、をさらに備え、前記制御装置は、前記測定した入口及び/または出口の冷媒温度に応じて、採氷サイクル中、前記可変速圧縮機の速度を変更するように適合される、請求項1に記載の製氷機。
- 前記凝縮器と前記蒸発器との間に流体連通して配置される熱膨張素子と、前記凝縮器と前記熱膨張素子との間に流体連通して配置される冷媒間熱交換器と、をさらに備え、前記冷媒間熱交換器は、さらに、前記蒸発器と前記可変速圧縮機との間に流体連通して配置されて、前記凝縮器のアセンブリから排出される前記冷媒の熱を除去する、請求項1に記載の製氷機。
- 冷却サイクル中、氷を形成する製氷機を制御する方法において、前記冷却サイクルは、顕熱冷却状態と潜熱冷却状態とを含み、前記製氷機は、可変速圧縮機、凝縮器、及び、蒸発器を備え、前記可変速圧縮機、前記凝縮器、及び、前記蒸発器は、1つまたは複数の冷媒ラインによって流体連通し、冷媒は、前記1つまたは複数の冷媒ラインを通って流れ、前記製氷機は、前記蒸発器に熱的に結合された製氷皿と、前記製氷皿の下に配置された水溜めと、前記水溜めから前記製氷皿に給水する給水ポンプと、前記水溜めの水位を計測するように適合された第1の検出装置と、前記水溜めの水温を計測するように適合された第2の検出装置と、前記可変速圧縮機の速度を制御するように適合された制御装置と、を備える、方法であって、
前記水溜めの水温に基づいて前記冷却サイクルの状態を識別することと、
前記顕熱冷却状態中、前記水溜めの水温の関数として前記可変速圧縮機の望ましい第1の圧縮機速度を計算することと、
前記顕熱冷却状態中、前記可変速圧縮機の前記速度を前記望ましい第1の圧縮機速度に変えることによって、前記冷媒の質量流量を変えることと、
前記潜熱冷却状態中、前記水溜の水位の関数として前記可変速圧縮機の望ましい第2の圧縮機速度を計算することと、
前記潜熱冷却状態中、前記可変速圧縮機の前記速度を前記望ましい第2の圧縮機速度に変えることによって、前記冷媒の質量流量を変えることと、
を含む、方法。 - 前記製氷機は、可変速凝縮器ファンをさらに備え、前記制御装置は、前記冷却サイクルの前記識別した状態に基づいて、前記可変速凝縮器ファンの速度をさらに制御するように適合され、
前記冷却サイクルの前記識別した状態に基づいて、前記可変速凝縮器ファンの望ましい凝縮器ファン速度を計算することと、
前記可変速凝縮器ファンの前記速度を前記望ましい凝縮器ファン速度に変えることと、
をさらに含む、請求項13に記載の方法。 - 前記給水ポンプは、可変速給水ポンプであり、前記制御装置は、前記冷却サイクルの前記識別した状態に基づいて、前記可変速給水ポンプの速度を制御するようにさらに適合され、
前記冷却サイクルの前記識別した状態に基づいて、前記可変速給水ポンプの望ましい給水ポンプ速度を計算することと、
前記可変速給水ポンプの前記速度を前記望ましい給水ポンプ速度に変えることと、
をさらに含む、請求項13に記載の方法。 - 前記製氷機は、可変速凝縮器ファンをさらに備え、前記給水ポンプは、可変速給水ポンプであり、前記制御装置は、前記冷却サイクルの前記識別した状態に基づいて、前記可変速凝縮器ファンの速度と、前記可変速給水ポンプの速度とを制御するようにさらに適合され、
前記冷却サイクルの前記識別した状態に基づいて、前記可変速凝縮器ファンの望ましい凝縮器ファン速度を計算することと、
前記冷却サイクルの前記識別した状態に基づいて、前記可変速給水ポンプの望ましい給水ポンプ速度を計算することと、
前記可変速凝縮器ファンの前記速度を前記望ましい凝縮器ファン速度に変えることと、
前記可変速給水ポンプの前記速度を前記望ましい給水ポンプ速度に変えることと、
をさらに含む、請求項13に記載の方法。
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