KR20160107174A - 각 얼음 제빙기용 가변 동작점 구성 요소 - Google Patents

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Abstract

냉각 사이클 중에 얼음을 형성하는 제빙기가 제공되며, 제빙기는 가변 속도 압축기, 응축기 및 증발기를 포함하고, 가변 속도 압축기, 응축기 및 증발기는 하나 이상의 냉매 라인에 의해 유체 연통한다. 제빙기는 증발기에 열적으로 결합된 동결판, 물 펌프, 냉각 사이클의 상태를 식별하기 위한 감지 장치, 및 냉각 사이클의 식별된 상태에 기초하여 가변 속도 압축기의 속도를 제어하도록 구성된 제어기를 더 포함한다. 제빙기는 또한 냉각 사이클의 식별된 상태에 기초하여 제어기에 의해 제어될 수 있는 가변 속도 응축기 팬을 포함할 수 있다. 부가적으로, 물 펌프는 냉각 사이클의 식별된 상태에 기초하여 제어기에 의해 제어될 수 있는 가변 속도 물 펌프일 수 있다.

Description

각 얼음 제빙기용 가변 동작점 구성 요소{VARIABLE-OPERATING POINT COMPONENTS FOR CUBE ICE MACHINES}
본 출원은 2014년 1월 8일에 출원된 미국 가특허 출원 제61/924,907호에 대한 우선권을 주장하고, 이의 내용은 본 명세서에서 전적으로 참조로 통합된다.
본 발명은 일반적으로 자동 제빙기에 관한 것으로서, 특히, 가변 속도 물 펌프와 가변 속도 압축기 및 가변 속도 응축기 팬을 갖는 냉매 시스템을 포함하는 가변 동작점 구성 요소들을 포함하는 제빙기에 관한 것이다.
격자형 큐브 몰드들을 포함하고, 중력 물 흐름과 얼음 수확(ice harvest)을 갖는 동결판들(freeze plates)을 사용하는 제빙 기계들 또는 제빙기들은 잘 알려져 있고 광범위하게 사용된다. 이러한 기계들은 넓은 억셉턴스(acceptance)를 수용하고, 특히 신선한 얼음에 대한 높고 지속적인 수요를 가진 레스토랑, 바, 모텔 및 다양한 음료 소매상과 같은 상업 시설에 특히 바람직하다.
이들 제빙기들에서, 물은 비틀린 경로(tortuous path)의 물을 물 펌프로 지향시키는 동결판들의 상부에 공급된다. 공급된 물의 일부는 동결판 상에 모으고, 얼음으로 동결하며, 적절한 수단에 의해 충분히 동결되는 것으로 식별되며, 그래서 동결판은 얼음이 약간 용융되고, 이로부터 용기(bin)로 배출되도록 해동된다. 통상적으로, 이들 제빙기들은 이들이 만드는 얼음의 타입에 따라 분류될 수 있다. 이러한 타입 중 하나는 얼음의 두께가 동결판의 두께 이상으로 증대할 때 각 얼음(ice cube)들의 연속 시트로 형성하는 동결판의 개별 그리드 내에 형성하는 일반적으로 사각 각 얼음을 만드는 그리드 스타일의 제빙기이다. 수확한 후, 각 얼음들의 시트는 용기에 빠질 때 개별적인 각 얼음으로 될 것이다. 다른 타입의 제빙기는 일반적으로 각 얼음의 연속 시트로 형성하지 않는 동결판의 개별적인 그리드 내에 형성하는 사각형의 각 얼음을 만드는 개별적인 각 얼음 제빙기이다. 따라서, 수확 시에, 개별적인 각 얼음은 동결판에서 용기로 떨어진다. 제어기는 얼음의 일정한 공급을 보장하기 위해 제빙기의 동작을 제어한다.
전형적인 제빙기의 냉각 사이클은 2개의 서브사이클, 현열 냉각 사이클(sensible cooling cycle)과 잠열 냉각(latent cooling) 사이클로 구성된다. 현열 냉각 사이클 동안에, 공급된 물은 동결판 통해 다시 물 펌프로 연속적으로 재순환되어 공급된 물을 냉각시킨다. 공급된 물은 동결판에서 동결하기 시작하는 동결점에 도달하면, 잠열 냉각 사이클은 시작하고, 동결판에서 다시 물 펌프로 떨러지는 물의 양은 얼음이 동결판들 상에 형성될 때 약간 감소한다.
전통적으로, 제빙기에 사용하기 위한 냉매 시스템의 주요 구성 요소는 압축기, 응축기, 열팽창 밸브 및 증발기를 통해 연속적으로 흐르는 냉매를 포함한다. 증발기는 공급된 물을 얼음으로 동결하기 위해 동결판에 열적으로 결합된다. 그러나, 현열 냉각 사이클 동안 임의의 주어진 포인트에서의 냉매 부하는 물 온도에 의해 구동되고, 잠열 냉각 사이클 동안 임의의 주어진 포인트에서의 냉매 부하는 주로 동결판 상의 얼음 층의 두께에 의해 구동된다. 물 온도가 현열 냉각 사이클 동안에 떨어지고, 동결판 상의 얼음의 두께가 잠열 냉각 사이클을 통해 증가할 때, 제빙기 상의 대응하는 냉매 부하는 냉각 사이클을 통해 감소한다.
따라서, 요약하면, 본 발명의 일 양태는 냉각 사이클 중에 얼음을 형성하는 제빙기에 관한 것이며, 제빙기는 가변 속도 압축기, 응축기 및 증발기를 포함하고, 가변 속도 압축기, 응축기 및 증발기는 하나 이상의 냉매 라인에 의해 유체 연통한다. 냉매는 하나 이상의 냉매 라인들을 통해 흐른다. 제빙기는 증발기에 열적으로 결합된 동결판, 동결판에 물을 공급하기 위한 물 펌프, 및 냉각 사이클 동안 가변 속도 압축기의 속도를 제어하도록 구성된 제어기를 더 포함한다.
본 발명의 다른 양태는 냉각 사이클 중에 얼음을 형성하는 제빙기에 관한 것이며, 제빙기는 가변 속도 압축기, 응축기 및 증발기를 포함하고, 가변 속도 압축기, 응축기 및 증발기는 하나 이상의 냉매 라인에 의해 유체 연통한다. 냉매는 하나 이상의 냉매 라인들을 통해 흐른다. 제빙기는 증발기에 열적으로 결합된 동결판, 동결판에 물을 공급하기 위한 물 펌프, 및 현열 냉각 사이클 동안의 제 1 속도, 잠열 냉각 사이클 동안의 제 2 속도 및 수확 사이클 동안의 제 3 속도에서 가변 속도 압축기를 동작하도록 구성된 제어기를 더 포함한다.
본 발명의 다른 양태는 냉각 사이클 중에 얼음을 형성하는 제빙기에 관한 것이며, 제빙기는 가변 속도 압축기, 응축기 및 증발기를 포함하고, 가변 속도 압축기, 응축기 및 증발기는 하나 이상의 냉매 라인에 의해 유체 연통한다. 냉매는 하나 이상의 냉매 라인들을 통해 흐른다. 제빙기는 증발기에 열적으로 결합된 동결판, 동결판에 물을 공급하기 위한 물 펌프, 냉각 사이클의 상태를 식별하도록 구성된 감지 장치, 및 냉각 사이클의 식별된 상태에 기초하여 가변 속도 압축기의 속도를 제어하도록 구성된 제어기를 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태는 가변 속도 응축기 팬을 포함하는 제빙기에 관한 것이다. 제어기는 냉각 사이클의 식별된 상태에 기초하여 가변 속도 응축기 팬의 속도를 더 제어하도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 양태는 물 펌프가 가변 속도 물 펌프이고, 제어기가 냉각 사이클의 식별된 상태에 기초하여 가변 속도 물 펌프의 속도를 제어하도록 더 구성되는 제빙기에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 양태는 액체 및 기체 상태 사이를 전환할 수 있는 냉매를 이용하여 얼음을 형성하기 위한 냉매 시스템을 가진 제빙기에 관한 것이며, 제빙기는 가변 속도 압축기, 응축기, 열팽창 장치 및 증발기를 포함한다. 제빙기는 증발기에 열적으로 결합된 동결판, 물 펌프, 냉각 사이클의 상태를 식별하기 위한 감지 장치, 및 냉각 사이클의 식별된 상태에 기초하여 가변 속도 압축기의 속도를 제어하도록 구성된 제어기를 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태는 냉각 사이클 중에 얼음을 형성하기 위한 제빙기를 제어하는 방법에 관한 것이며, 제빙기는 가변 속도 압축기, 응축기 및 증발기를 포함하고, 가변 속도 압축기, 응축기 및 증발기는 하나 이상의 냉매 라인에 의해 유체 연통한다. 냉매는 하나 이상의 냉매 라인들을 통해 흐른다. 제빙기는 증발기에 열적으로 결합된 동결판, 동결판에 물을 공급하기 위한 물 펌프, 냉각 사이클의 상태를 식별하도록 구성된 감지 장치, 및 냉각 사이클의 식별된 상태에 기초하여 가변 속도 압축기의 속도를 제어하도록 구성된 제어기를 더 포함한다. 이러한 방법은 제빙기의 냉각 사이클의 상태를 식별하는 단계, 냉각 사이클의 식별된 상태에 기초하여 가변 속도 압축기의 원하는 압축기 속도를 계산하는 단계, 및 가변 속도 압축기의 속도를 원하는 압축기의 속도로 변화시켜 냉매의 질량 유량을 변화시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태는 액체 및 기체 상태 사이를 전환할 수 있는 냉매를 이용하여 얼음을 형성하기 위한 냉매 시스템을 가진 제빙기를 제어하는 방법에 관한 것이며, 제빙기는 가변 속도 압축기, 응축기, 열팽창 장치, 증발기, 증발기에 열적으로 결합된 동결판, 물 펌프, 냉각 사이클의 상태를 식별하기 위한 감지 장치, 및 냉각 사이클의 식별된 상태에 기초하여 가변 속도 압축기의 속도를 제어하도록 구성된 제어기를 포함한다. 이러한 방법은 제빙기의 냉각 사이클의 상태를 식별하는 단계, 냉각 사이클의 식별된 상태에 기초하여 가변 속도 압축기의 원하는 압축기 속도를 계산하는 단계, 및 가변 속도 압축기의 속도를 원하는 압축기의 속도로 변화시켜 냉매의 질량 유량을 변화시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 이들 및 다른 특징, 양태 및 이점들은 다음의 상세한 설명, 첨부된 청구 범위 및 첨부된 도면으로부터 더욱 명백해질 것이며, 도면은 본 발명의 예시적인 본 발명의 실시예에 따른 특징을 예시한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 가변 동작점 구성 요소, 및 냉각 사이클의 상태를 식별하고, 가변 동작점 구성 요소의 동작점을 제어하기 위한 압력 센서를 가진 제어기를 가진 제빙기의 개략도이다.
도 2는 제빙기의 가변 동작점 구성 요소를 제어하기 위한 제어기의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 섬프(sump) 내의 물 압력의 측정을 허용하는 피팅(fitting)을 갖는 섬프의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제어기에 의해 제어되는 가변 동작점 구성 요소를 포함하는 냉매 시스템을 가진 제빙기의 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 가변 동작점 구성 요소, 냉각 사이클의 상태를 식별하고, 가변 동작점 구성 요소의 동작점을 제어하기 위한 압력 센서를 가진 제어기, 및 냉매 대 냉매 열 교환기를 가진 제빙기의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 가변 동작점 구성 요소, 냉각 사이클의 상태를 식별하고, 가변 동작점 구성 요소의 동작점을 제어하기 위한 압력 센서를 가진 제어기, 및 냉각 사이클의 상태를 식별하기 위한 추가적인 센서를 포함하는 냉매 시스템을 가진 제빙기의 개략도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 가변 동작점 구성 요소, 및 냉각 사이클의 상태를 식별하고, 가변 동작점 구성 요소의 동작점을 제어하기 위한 압력 센서및 온도 센서를 가진 제어기를 갖는 제빙기의 개략도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 제어기에 의해 제어되는 가변 동작점 구성 요소를 포함하는 냉매 시스템을 가진 제빙기의 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 9는 가변 동작점 구성 요소, 제어기, 증발기로 유입되는 냉매의 입구 온도를 측정하기 위한 제 1 온도 센서, 및 증발기에서 유출하는 냉매의 출구 온도를 측정하기 위한 제 2 온도 센서를 가진 제빙기의 개략도이며, 제어기는 본 발명의일 실시예에 따라 측정된 입구 및 출구 온도에 응답하여 가변 동작점 구성 요소의 동작점을 제어하도록 구성된다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 제어기에 의해 제어되는 가변 동작점 구성 요소를 포함하는 냉매 시스템을 가진 제빙기의 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 가변 동작점 구성 요소, 및 흡입관 내의 냉매의 온도를 측정하기 위한 온도 센서, 흡입관 내의 냉매의 압력을 측정하기 위한 압력 변환기와 냉각 사이클의 상태를 식별하고 가변 동작점 구성 요소의 동작점을 제어하기 위한 압력 센서를 가진 제어기를 갖는 제빙기의 개략도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 가변 동작점 구성 요소, 및 흡입관 내의 냉매의 온도를 측정하기 위한 온도 센서, 흡입관 내의 냉매의 압력을 측정하기 위한 압력 변환기, 물 온도를 측정하기 위한 온도 센서와 냉각 사이클의 상태를 식별하고 가변 동작점 구성 요소의 동작점을 제어하기 위한 압력 센서를 가진 제어기를 갖는 제빙기의 개략도이다.
본 발명의 임의의 실시예들이 상세히 설명되기 전에, 본 발명은 다음의 설명에서 나타내거나 다음의 도면에서 예시되는 구성의 상세 사항 및 구성 요소의 배치에 대한 적용으로 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 본 발명은 다른 실시예에서 다양한 방식으로 실시되거나 실행될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 표현 및 용어는 설명을 위한 것이며, 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다. 본 명세서에서 "포함하는", "구비하는" 또는 "갖는" 및 이의 변형의 사용은 이후에 나열된 항목 및 이들의 등가물뿐 아니라 부가적인 항목을 포함하는 것을 의미한다. 명세서 및 청구 범위에 사용되는 측정치 등을 나타내는 모든 숫자는 모든 경우에 용어 "약"에 의해 수정되는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 명세서에서 전면 및 후면, 좌우, 상하, 상부 및 하부에 대한 모든 참조는 설명의 편의를 위해 의도되고, 본 명세서에 개시된 발명 또는 이의 구성 요소를 어느 하나의 위치 또는 공간 방향으로 제한하기 위한 것이 아니라는 것이 주목되어야 한다.
잠열 냉각 중에 변화시키기 위한 가변 동작 구성 요소
기존의 제빙기의 냉매 시스템은 일반적으로 최대의 냉각 용량을 위해 크기가 정해진다. 그러나, 현열 냉각 사이클 동안 냉매 부하의 변동은 잠열 냉각 사이클 동안 냉매 부하의 변동보다 작다. 따라서, 냉각 사이클의 대부분에 대해, 압축기 및 관련 구성 요소는 시스템에 대해 과도하게 크게 되어, 동작 효율이 감소하고 필요한 압력차보다 높게 된다.
따라서, 다양한 실시예들에서, 가변 속도 물 펌프, 가변 속도 압축기, 가변 속도 응축기 팬, 및 온도 조절 또는 전자 열팽창 밸브의 조합을 포함하는 가변 동작점 구성 요소를 포함하는 개선된 제빙기가 설명되며, 가변 동작점 구성 요소는 효율을 증가시키기 위해 냉각 사이클의 상태에 기초하여 제어될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 예를 들어, 가변 동작점 구성 요소는 현열 냉각 사이클 동안 실질적으로 하나의 동작점에서 동작하지만, 냉매 부하가 잠열 냉각 사이클 동안 떨어질 때에는 가변 동작점들에서 동작한다. 다른 실시예에서, 예를 들어, 가변 동작점 구성 요소는 현열 냉각 사이클 및 잠열 냉각 사이클 동안 가변 동작점들에서 동작한다. 또 다른 실시예들에서, 예를 들어, 가변 속도 압축기는 현열 냉각 사이클, 잠열 냉각 사이클, 및/또는 수확 사이클 동안 가변 속도들로 동작한다. 가변 동작점 구성 요소가 현열 냉각 사이클, 잠열 냉각 사이클, 및 수확 사이클 중 하나 이상 동안 가변 동작점에서 동작함으로써, 단일 동작점 구성 요소에 비해 큰 에너지 효율 이득 및 비용 절감이 달성될 수 있다.
도 1은 가변 동작점 구성 요소를 포함하는 제빙기(10)의 일 실시예의 어떤 주요 구성 요소들을 도시하며, 가변 동작점은 가변 속도를 포함할 수 있다. 제빙기(10)는 가변 속도 압축기(12), 가변 속도 압축기(12)로부터 배출되는 압축된 냉매 증기를 응축하기 위한 응축기(14), 가변 속도 응축기 팬(15), 냉매의 온도 및 압력을 낮추기 위한 열 팽창 장치(18), 및 증발기(20)를 포함한다. 열 팽창 장치(18)는 모세관, 온도 조절 팽창 밸브 또는 전자 팽창 밸브를 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 제빙기(10)는 또한 증발기(20)에 열적으로 결합되는 동결판(60)을 포함한다. 동결판(60)은 표면을 통해 흐르는 물이 모일 수 있는 표면 상의 (일반적으로 셀의 그리드의 형태의) 다수의 포켓을 포함할 수 있다. 물이 분배기 매니폴드 또는 관(66)에서 수선(water line)(63)을 통해 가변 속도 물 펌프(62)에 의해 섬프(64)로부터 펌핑되는 바와 같이, 물은 동결판(60)에 침범하고, 동결판(60)의 포켓을 통해 흐르며, 얼음으로 동결한다. 섬프(64)는 물이 가변 속도 물 펌프(62)에 의해 재순환될 수 있도록 동결판(60)에서 빠지는 임의의 물을 받기 위해 동결판(60) 아래에 위치될 수 있다. 본 명세서에 설명된 바와 같이 동결판(60)은 각 얼음의 연속 시트, 개개의 각 얼음, 및/또는 상이한 형상의 각 얼음을 생성하기 위한 다수의 타입의 몰드를 포함할 수 있다. 더욱이, 본 발명의 실시예는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다양한 타입들의 제빙기들(예를 들어, 그리드 스타일, 개별적인 각 얼음 스타일) 및 식별되지 않은 다른 제빙기들로 구성될 수 있다.
가변 속도 압축기(12), 가변 속도 응축기 팬(15), 및 가변 속도 물 펌프(64)는 각각은 (도시되지 않은) 가변 속도 모터들에 의해 구동된다. 가변 속도 압축기(12), 가변 속도 응축기 팬(15), 및 가변 속도 물 펌프(64)의 각각의 가변 속도 모터들은 바람직하게는 연속적으로 속도의 연속체 내에서 어떤 속도로 실행하도록 구성되는 가변 속도 모터들이다. 이러한 가변 속도 모터들은 전기적으로 전달되는 모터(electrically communicated motor; "ECM")들일 수 있다. 대안적으로, 가변 속도 압축기(12), 가변 속도 응축기 팬(15), 및 가변 속도 물 펌프(64)의 각각의 가변 속도 모터들은 다수(예를 들어, 둘, 셋, 넷 또는 그 이상)의 특정 속도로 동작하도록 구성되는 모터를 포함할 수 있다.
제빙기(10)는 또한 열 팽창 장치(18)를 제어하기 위해 증발기(20)의 출구에 배치된 온도 감지 벌브(26)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 온도 센서(25) 및 압력 변환기(29)는 전자 팽창 밸브(118)(도 11, 12 참조)가 사용되는 경우에 온도 감지 벌브(26)(도 11, 12 참조) 대신에 사용될 수 있으며, 온도 센서(25) 및 압력 변환기(29)는 각각 흡입관(28d) 내의 냉매의 온도 판독 및 압력 판독을 제어기(80)에 제공할 수 있다. 그 다음, 제어기(80)는 온도 및 압력에 기초하여 전자 팽창 밸브(18)의 개구를 제어할 수 있다. 고온 기체 밸브(24)는 얼음이 원하는 두께에 도달할 때 동결판(60)에서 각 얼음을 제거하거나 수확하도록 가변 속도 압축기(12)로부터의 따뜻한 냉매를 증발기(20)로 직접 지향시킨다. 제어기(80)가 얼음 수확을 중지하고 제빙을 재개할 수 있도록 제빙기(10)는 또한 얼음이 동결판(60)에서 떨어졌을 때를 감지하기 위해 본 기술 분야에서 알려진 바와 같이 (도시되지 않은) 수확 센서 스위치를 포함할 수 있다. 본 명세서의 다른 곳에 더욱 충분히 설명되는 바와 같이, 냉매의 형태는 라인(28a, 28b, 28c, 28d)들을 경유하여 이들 구성 요소들을 통해 순환한다. 제빙기(10)는 본 명세서에서 설명되지 않고, 물 공급, 얼음 용기, 및 전기 에너지원을 포함하는 다른 종래의 구성 요소들을 가질 수 있다.
제빙기(10)는 또한 제어기(80)를 포함할 수 있다. 제어기(80)는 바람직하게는 증발기(20) 및 섬프(64)로부터 원격적으로 위치되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제어기(80)는 제빙기(10)의 동작을 제어하기 위한 프로세서(82)를 포함한다. 제어기(80)는 또한 동결판(60) 상의 얼음의 두께에 섬프(64)의 물 압력을 상관시킴으로써 제빙기(10)의 잠열 냉각 사이클 중에 냉각 사이클의 상태를 식별하는데 사용될 수 있는 압력 센서(84)를 포함할 수 있거나 압력 센서(84)에 결합될 수 있다. 압력 센서(84)는 섬프(64) 내의 인가된 물의 압력에 비례하는 프로세서(82)로 신호를 출력할 수 있는 모놀리식 실리콘 압력 센서일 수 있다. 압력 센서(84)로부터의 출력을 사용하여, 프로세서(82)는 얼음으로 변환된 물의 양에 기초하여 냉각 사이클의 상태를 판단할 수 있다. 잠열 냉각 사이클 동안 동결판의 얼음의 두께가 증대할 때, 냉매 부하는 감소할 수 있으며, 따라서 제어기(80)는 냉매 부하에 관하여 냉각 사이클의 상태에 기초하여 제빙기(10)의 가변 동작점 구성 요소의 동작점을 계산하고 설정할 수 있다. 따라서, 제빙기(10)에 대한 개선된 효율은 냉각 사이클의 상태에 기초하여 액체 냉매의 질량 유량을 변경할 수 있는 가변 속도 압축기(12)의 사용을 통해 달성될 수 있으며, 예를 들어 액체 냉매의 질량 유량은 동결판(60) 상의 얼음의 두께가 냉각 사이클을 통해 증가함에 따라 감소될 수 있다. 압력 센서(84)의 사용은 또한 프로세서(82)가 얼음 수확 사이클을 개시뿐만 아니라 충진 및 퍼지 기능(purge function)들을 제어하기에 적절한 시간을 결정하도록 한다. 특정 실시예에서, 압력 센서(84)는 텍사스주 오스틴의 Freescale Semiconductor로부터의 부품 번호 MPXV5004와 같은 압력 변환기일 수 있다.
이제 도 2 및 도 3을 참조하면, 제어 시스템의 공기 피팅(90) 및 공압 튜브의 실시예가 상세히 설명된다. 특정 실시예에서, 공기 압력 센서(84)는 기단부(86a) 및 선단부(86b)를 갖는 공압 튜브(86)에 의해 섬프(64)에 연결될 수 있다. 공압 튜브(86)의 기단부(86a)는 공기 압력 센서(84)에 연결되고, 공압 튜브(86)의 선단부(86b)는 공기 피팅(90)에 연결되고 공기 피팅(90)과 유체 연통한다. 공기 피팅(90)은 섬프(64)에 위치될 수 있고, 베이스 부분(90a), 제 1 부분(90b), 제 2 부분(90c), 및 최상 부분(90d)을 포함하며, 이들 모두는 섬프(64)의 물 인접 바닥(water proximate bottom)(72)과 유체 연통한다. 공기 피팅(90)의 베이스 부분(90a), 제 1 부분(90b), 제 2 부분(90c), 및 최상 부분(90d)은 공기가 트랩(trap)될 수 있는 챔버(92)를 정의한다. 하나 이상의 개구(98)는 섬프(64)의 물 인접 바닥(72)이 공기 피팅(90)의 챔버(92) 내의 공기와 유체 연통하도록 허용하는 베이스 부분(90a)의 주변을 둘러싼다. 섬프(64)의 수위가 증가함에 따라, 섬프(64)의 물 인접 바닥(72)의 압력은 공기 피팅(90)의 하나 이상의 개구(98)를 통해 챔버(92) 내의 공기로 전달된다. 챔버(92) 내부의 공기 압력은 증가하고, 이러한 압력 증가는 공압 튜브(86)를 통한 공기를 통해 공기 압력 센서(84)로 전달된다. 따라서, 제어기(80)는 섬프(64) 내의 수위를 결정할 수 있다. 추가적으로, 섬프(64) 내의 수위가 감소함에 따라, 챔버(92) 내의 압력은 또한 감소한다. 이러한 압력 감소는 공압 튜브(86)를 통한 공기를 통해 공기 압력 센서(84)로 전달된다. 따라서, 제어기(80)는 섬프(64) 내의 수위를 결정할 수 있다.
공기 피팅(90)의 베이스 부분(90a)은 실질적으로 원형일 수 있고, 챔버(92) 내부의 물의 모세관 작용을 감소시키거나 제거하는 것을 지원할 수 있는 큰 직경을 가질 수 있다. 제 1 부분(90b)은 실질적으로 형상이 원추형이고, 따라서 베이스 부분(90a)의 큰 직경과 제 2 부분(90c)의 작은 직경 사이로 전환할 수 있다. 제 2 부분(90c)은 제 1 부분(90b)에서 최상 부분(90d)으로 테이퍼(taper)할 수 있다. 배치된 인접한 최상 부분(90d)은 공압 튜브(86)의 선단부(86b)가 연결되는 커넥터(94)일 수 있다. 커넥터(94)는 바브(barb), 니플 등을 포함하지만, 이에 한정되지 않는 본 기술 분야에 공지된 임의의 타입의 공압 튜브 커넥터일 수 있다.
원격적으로 위치된 제어기(80) 내에 공기 압력 센서(84)를 배치함으로써, 공기 압력 센서(84)는 푸드 존(food zone) 내에 위치되지 않는다. 이러한 배치로 인해, 공기 압력 센서(84)가 물과 접촉하지 않기 때문에, 공기 압력 센서(84)는 공급수가 뒤에 남을 수 있는 무기질 또는 규모에 의해 영향을 받지 않을 수 있다. 부가적으로, 공기 압력 센서(84)가 물과 접촉하지 않기 때문에, 그것은 물의 전기적 특성에 의해 영향을 받지 않을 수 있으며, 따라서, 탈이온 공급수 및 무거운 미네랄 함량을 가진 공급수에 대한 얼음 두께를 결정하는데 사용될 수 있다. 또한, 특정 실시예들에서, 공기 압력 센서(84)는 움직이는 부품이 없고, 따라서 제빙기(10) 내의 배치의 불일치에 민감하지 않을 수 있거나 제빙기(10) 수명으로서 시간이 지남에 따라 변화할 수 있다. 특정 실시예들에서, 공기 압력 센서(84)의 위치와 공기 피팅(90)의 위치는 조정 가능하지 않다. 따라서, 다양한 실시예들에서, 얼음 두께, 섬프(64)에 충진된 물의 양, 및 각 사이클에 사용되는 물의 양이 측정되고, 제어되며, 전기적으로 조절될 수 있다. 다른 실시예들에서, 제어기(80)는 또한 압력 센서(84)에 부가하거나 대신에 섬프(64)의 수위를 측정하기 위한 상업적으로 이용 가능한 임의의 장치를 포함하거나 이러한 장치에 결합될 수 있다.
제어기(80)가 프로세스를 수행하도록 하기 위해 제어기(80)는 명령어를 나타내는 코드를 저장하는 프로세서 판독 가능한 매체를 포함한다. 제어기(80)는, 예를 들어, 상업적으로 이용 가능한 마이크로 프로세서, 주문형 반도체(ASIC) 또는 ASIC들의 조합일 수 있으며, 이들은 하나 이상의 특정 기능들을 달성하거나 하나 이상의 특정 장치 또는 애플리케이션을 가능하게 하도록 설계된다. 또 다른 실시예에서, 제어기(80)는 아날로그 또는 디지털 회로, 또는 다수의 회로들의 조합일 수 있다. 제어기(80)는 또한 제어기(80)에 의해 검색 가능한 형태로 데이터를 저장하기 위한 메모리 구성 요소를 포함할 수 있다. 제어기(80)는 데이터를 메모리 구성 요소에 저장하거나 메모리 구성 요소로부터 데이터를 검색할 수 있다.
다시 도 1 및 2를 참조하면, 제어기(80)는 또한 가변 속도 압축기(12), 가변 속도 응축기 팬(15), 및/또는 (도시되지 않은) 입/출력(I/O) 구성 요소를 통해 제어기(80) 외부에 있는 가변 속도 물 펌프(62)와 연통하기 위한 구성 요소를 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 예를 들어, 제어기(80)는 (도시되지 않은) 물 공급 밸브(들), (도시되지 않은) 물 퍼지 밸브(들), 고온 기체 밸브(24) 및/또는 열 팽창 장치(18)와 연통하고/하거나 이들을 제어하기 위한 다른 입/출력(I/O) 구성 요소들을 포함할 수 있으며, 열 팽창 장치는 전자 팽창 밸브일 수 있다. 다른 실시예에서, 예를 들어, 제어기(80)는 압력 변환기, 온도 센서, 음향 센서, 수확 스위치 등을 포함하지만, 이에 한정되지 않는 다양한 센서 및/또는 스위치와 통신하기 위한 다른 입/출력(I/O) 구성 요소들을 포함할 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따르면, I/O 구성 요소는 다양한 적합한 통신 인터페이스를 포함할 수 있다. 예를 들어, I/O 구성 요소는 표준 직렬 포트, 병렬 포트, 범용 직렬 버스(USB) 포트, S-비디오 포트, 근거리 통신망(LAN) 포트, 및 소형 컴퓨터 시스템 인터페이스(SCSI) 포트와 같은 유선 연결부들을 포함할 수 있다. 또한, I/O 구성 요소는, 예를 들어, 적외선 포트, 광학 포트, Bluetooth® 무선 포트, 무선 LAN 포트 등과 같은 무선 연결부들을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제어기(80)는 근거리 또는 광역 통신망과 같은 인트라넷, 또는 World Wide Web 또는 인터넷과 같은 엑스트라넷을 포함하는 네트워크를 상호 연결하는 임의의 형태일 수 있는 (도시되지 않은) 네트워크에 연결될 수 있다. 네트워크는 임대 또는 전용 회선들 상에서 가상 개인 네트워크(VPN)를 포함하는 무선 또는 유선 네트워크에서 물리적으로 구현될 수 있다.
제빙기(10)의 일 실시예의 개개 구성 요소들을 각각 설명하였지만, 구성 요소들이 본 실시예에서 상호 작용하고 동작하는 방식이 이제 설명될 것이다. 현열 사이클 및 잠열 사이클 모두를 포함하는 냉각 사이클에서의 제빙기(10)의 동작 중에, 가변 속도 압축기(12)는 흡입관(28d)을 통해 증발기(20)로부터 실질적으로 저압의 기체 냉매를 받고, 냉매를 가압하며, 배출관(28b)을 통해 실질적으로 고압의 기체 냉매를 응축기(14)로 배출한다. 응축기(14)에서, 열은 냉매로부터 제거되고, 실질적으로 기체 냉매가 실질적으로 액체 냉매로 응축하도록 한다. 냉매로부터 열을 제거하는데 도움을 사이클 위해, 가변 속도 응축기 팬(15)은 응축기(14)에 걸쳐 공기를 불기 위해 위치될 수 있다.
일 실시예에서, 응축기(14)에서 나간 후, 실질적으로 고압의 액체 냉매는 액관(28c)을 통해 온도 조절 또는 전자 열팽창 장치(18)로 라우팅되어, 증발기(20)로 도입하기 위해 실질적으로 액체 냉매의 압력을 감소시킨다. 저압 팽창된 냉매가 증발기(20)의 튜브를 통과할 때, 냉매는 증발기(20) 내에 포함된 튜브로부터 열을 흡수하고, 냉매가 튜브를 통과할때 기화한다. 실질적으로 저압의 기체 냉매는 흡입관(28d)을 통해 증발기(20)의 출구로부터 배출되고, 가변 속도 압축기(12)의 입구 내로 재도입된다.
이제 도 4를 참조하면, 도 1에 도시된 바와 같이 가변 동작점 구성 요소가 냉각 사이클 동안 가변 동작점에서 동작되는 본 발명의 실시예를 동작시키는 방법이 상세히 설명된다. 단계(400)에서, 현열 냉각 사이클 및 잠열 냉각 사이클 모두를 포함하는 냉각 사이클이 개시한다. 단계(402)에서, (도시되지 않은) 물 충진 밸브는 턴온되어 물을 섬프(64)에 공급한다. 물이 물 섬프(64)를 채울 때, 물은 공기를 챔버(92)에 트랩하는 공기 피팅(90)의 개구(98)에 들어간다. 챔버(92) 및 공압 튜브(86) 내의 트랩된 공기는 물에 의해 약간 압축되어, 압력 증가를 압력 센서(84)로 전달한다. 압력 센서(84)는 이러한 압력을 전압으로서 프로세서(82)로 입력하며, 이러한 프로세서(82)는 섬프(64) 내의 수위로 교정될 수 있는 압력 스케일에 대응하는 전압에 수치를 할당한다. 냉각 사이클의 상태는 섬프(64) 내의 수위로 교정될 수 있다. 따라서, 제어기(80)는 섬프(64) 내의 수위를 모니터링할 수 있고, 따라서 가변 동작점 구성 요소를 제어할 수 있다.
원하는 제빙 수위가 단계(404)에 도달되면, 제어기(80)는 단계(406)에서 물 충진 밸브를 폐쇄한다. 단계(408)에서, 가변 속도 물 펌프(62)는 실행되고, 물을 동결판(60)에 공급하기 위해 초기 속도로 설정된다. 단계(410 및 412)에서, 가변 속도 압축기(12) 및 가변 속도 응축기 팬(15)은 냉매가 초기 질량 유량으로 공급되도록 초기 속도로 턴온된다. 일 실시예에서, 가변 속도 압축기(12) 및 가변 속도 응축기 팬(15)의 초기 속도는 각 구성 요소에 의해 허용되는 최대 속도이다. 그 후, 현열 냉각 사이클 동안 가변 속도 물 펌프(62)에 의해 공급되는 물은 동결판(60)에 접촉할 때 냉각하기 시작하고, 동결판(60) 아래의 물 섬프(64)로 되돌아가며, 가변 속도 물 펌프(62)에 의해 동결판(60)으로 재순환된다. 냉각 사이클이 잠열 냉각 사이클에 들어가면, 동결판(60)에 모이는 물은 각 얼음으로 형성하기 시작한다.
단계(416)에서, 섬프(64) 내의 수위가 수확 레벨에 도달하는지를 검사하는 압력 센서(84)로부터의 압력 입력에 기초하여 제어기(80)는 수위(x)를 모니터링한다. 섬프(64) 내의 수위가 수확 수준 이상인 동안, 제어기(80)는 원하는 압축기 속도(y)를 (단계(418)에서) 수위의 함수(y=f(x))로서 계산하고, 원하는 응축기 팬 속도(z)를 (단계(420)에서) 수위의 함수(z=f(x))로서 계산하며, 원하는 물 펌프 속도(p)를 (단계(422)에서) 수위의 함수(p=f(x))로서 계산한다. 단계(424)에서, 제어기(80)는 이때 초기 압축기 속도보다 적은 속도(블록(124))에서 가변 속도 압축기(12)를 원하는 압축기 속도(y)로 설정하여 초기 냉매 질량 유량으로부터의 냉매의 질량 유량을 변화시킨다. 단계(426)에서, 제어기(80)는 또한 초기 응축기 팬 속도보다 적은 속도에서 가변 속도 응축기 팬(15)을 원하는 응축기 팬 속도(z)로 설정한다. 단계(428)에서, 제어기(80)는 또한 초기 펌프 속도보다 적은 속도에서 가변 속도 물 펌프(62)를 원하는 펌프 속도(p)로 설정한다. 가변 속도 물 펌프(62)는 동결판(60)을 통해 섬프(64)로부터 물을 계속 재순환하고, 섬프(64)의 수위는 얼음 두께가 동결판(60)에서 증가함에 따라 감소한다.
단계(416-428)를 반복하면, 제어기(80)는 섬프(64) 내의 수위를 측정하고, 새로운 원하는 속도를 계산하며, 증발기(20)에 적절한 냉매 질량 유량을 유지하기 위한 원하는 속도와, 섬프(64) 내의 수위가 수확 레벨에 도달할 때까지 냉각 사이클의 식별된 상태에 기초하여 열 팽창 장치(18)에 걸쳐 적절한 압력 강하를 설정하는 것을 계속한다. 섬프(64) 내의 수위가 수확 레벨에 도달하면, 가변 속도 물 펌프(62)는 (단계(430)에서) 턴오프되고, 고온 기체 밸브(24)는 (단계(432)에서) 열려, 압축기(12)로부터의 따뜻한 고압 기체가 증발기(20)에 들어가기 위해 고온 기체 바이패스 라인(28a)을 통해 흐르도록 한다. 이에 의해, 얼음이 동결판(60)으로부터 방출되고, (도시되지 않은) 구멍을 통해 얼음이 일시적으로 저장되고 나중에 회수될 수 있는 (도시되지 않은) 하부 하우징(예를 들어, 얼음 저장 용기(bin))에 떨어지도록 얼음은 어느 정도 형성된 얼음을 녹이기 위해 동결판(60)을 따뜻하게 하여 수확된다. 따라서, 단계(434)에서, 수확 센서 스위치는 얼음이 동결판(60)에서 수확된 경우 감지를 위해 순간적으로 열린다. 그 후, 단계(436)에서, 고온 기체 밸브(24)는 폐쇄되고, 냉각 사이클은 반복할 수 있다. 단계들이 본 명세서에서 하나의 순서로 설명되지만, 방법의 다른 실시예들이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 임의의 순서로 수행될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제빙기(10)는 선택적으로 본 명세서의 다른 곳에서 더욱 완전히 설명되고, 예를 들어 도 10에 도시된 바와 같이 수확 중에 단계 A와 단계 B 사이의 가변 속도에서 가변 속도 압축기(12)를 동작할 수 있다. 따라서, 도 9에 도시된 바와 같이, 제빙기(10)는 본 명세서의 다른 곳에서 더욱 완전히 설명되듯이 가변 속도 압축기를 동작하기 위해 각각 증발기의 입구(20a) 및 증발기의 출구(20b)에 들어가는 가변 속도 압축기(12)로부터의 냉매의 온도를 측정하기 위해 온도 센서(120a, 120b)를 장착할 수 있다.
제빙기(10)는 가변 동작점 및 단일 동작점 구성 요소(압축기, 응축기 팬, 및/또는 물 펌프) 및 온도 조절 또는 전자 열팽창 장치의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 예를 들어, 제빙기(10)는 가변 속도 압축기, 가변 속도 응축기 팬, 및 가변 속도 물 펌프를 포함한다. 따라서, 제어기(80)는 냉각 사이클의 식별된 상태에 기초하여 가변 속도 압축기, 가변 속도 응축기 팬 및 가변 속도 물 펌프의 속도를 변화시킨다. 다른 실시예에서, 예를 들어, 제빙기(10)는 가변 속도 압축기, 단일 속도의 응축기 팬, 및 단일 속도 물 펌프를 포함한다. 따라서, 제어기(80)는 응축기 팬 및 물 펌프를 단일 속도로 동작하면서 냉각 사이클의 식별된 상태에 기초하여 가변 속도 압축기의 속도를 변화시킨다. 또 다른 실시예에서, 예를 들어, 제빙기(10)는 가변 속도 압축기, 가변 속도 응축기 팬, 및 단일 속도 물 펌프를 포함한다. 따라서, 제어기(80)는 단일 속도 물 펌프를 단일 속도로 동작하면서 냉각 사이클의 식별된 상태에 기초하여 가변 속도 압축기 및 가변 속도 응축기 팬의 속도를 변화시킨다. 또 다른 실시예에서, 예를 들어, 제빙기(10)는 가변 속도 압축기, 단일 속도 응축기 팬, 및 가변 속도 물 펌프를 포함한다. 따라서, 제어기(80)는 단일 속도 응축기 팬을 단일 속도로 동작하면서 냉각 사이클의 식별된 상태에 기초하여 가변 속도 압축기 및 가변 속도 응축기 물 펌프의 속도를 변화시킨다. 또 다른 실시예에서, 예를 들어, 제빙기(10)는 가변 속도 압축기 및 가변 속도 물 펌프를 포함하지만, (예를 들어, 수냉식 제빙기의 경우에) 응축기 팬이 없을 수 있다. 따라서, 제어기(80)는 냉각 사이클의 식별된 상태에 기초하여 가변 속도 압축기 및 가변 속도 물 펌프의 속도를 변화시킨다. 또 다른 실시예에서, 예를 들어, 제빙기(10)는 가변 속도 압축기 및 가변 속도 물 펌프를 포함하지만, 응축기 팬이 없을 수 있다. 따라서, 제어기(80)는 단일 속도로 단일 속도 물 펌프를 동작하면서 냉각 사이클의 식별된 상태에 기초하여 가변 속도 압축기의 속도를 변화시킨다. 또 다른 실시예에서, 예를 들어, 제빙기(10)는 단일 속도 압축기, 가변 속도 응축기 팬, 및 단일 속도 물 펌프를 포함한다. 따라서, 제어기(80)는 단일 속도로 단일 속도 압축기 및 단일 속도 물 펌프를 동작하면서 냉각 사이클의 식별된 상태에 기초하여 가변 속도 응축기 팬의 속도를 변화시킨다. 또 다른 실시예에서, 예를 들어, 제빙기(10)는 단일 속도 압축기, 가변 속도 응축기 팬, 및 가변 속도 물 펌프를 포함한다. 따라서, 제어기(80)는 단일 속도로 단일 속도 압축기를 동작하면서 냉각 사이클의 식별된 상태에 기초하여 가변 속도 응축기 팬 및 가변 속도 물 펌프의 속도를 변화시킨다. 또 다른 실시예에서, 예를 들어, 제빙기(10)는 단일 속도 압축기, 가변 속도 응축기 팬, 및 가변 속도 물 펌프를 포함한다. 따라서, 제어기(80)는 단일 속도로 단일 속도 압축기 및 단일 속도 응축기 팬을 동작하면서 냉각 사이클의 식별된 상태에 기초하여 가변 속도 물 펌프의 속도를 변화시킨다. 또 다른 실시예에서, 예를 들어, 제빙기(10)는 단일 속도 압축기 및 가변 속도 물 펌프를 포함하지만, 응축기 팬이 없을 수 있다. 따라서, 제어기(80)는 단일 속도로 단일 속도 압축기를 동작하면서 냉각 사이클의 식별된 상태에 기초하여 가변 속도 물 펌프의 속도를 변화시킨다. 부가적으로, 특정 실시예에서, 예를 들어, 위의 조합 중 어느 하나는 전자 열 팽창 밸브를 포함할 수 있다. 제어기(80)는 냉각 사이클의 식별된 상태에 기초하여 전자 열 팽창 밸브를 제어할 수 있다. 냉각 사이클의 식별된 상태는, 냉매가 증발기(20)에서 나갈 때의 흡입관(28d)에서의 냉매의 온도(도 9, 11, 12 참조), 냉매가 증발기(20)에서 나갈 때의 흡입관(28d)에서의 냉매의 압력(도 9, 11, 12 참조), 물 섬프(64) 내의 물 온도(도 7 참조), 냉각 사이클 동안 동결판(60) 상의 얼음의 축적(buildup)을 모니터링하는 센서(70)(도 6 참조) 등을 포함하지만, 이에 한정되지 않는 다양한 입력들에 의해 결정될 수 있다.
다른 실시예에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 제빙기(510)는 응축기(14)와 열 팽창 장치(18) 사이의 액체 냉매 라인(28c)에 배치된 냉매 대 냉매 열교환기(22)의 형태를 포함한다. 냉매 대 냉매 열교환기(22)는 증발기(20)를 떠나는 차가운 냉매 증기를 가열하기 위해 응축기(14)를 떠나는 따뜻한 액체 냉매를 사용한다. 증발기(20)를 떠나는 냉매 증기를 가열함으로써, 증기 스트림에 남아있는 임의의 액체 냉매는 증발된다. 이것은 임의의 액체 냉매가 가변 속도 압축기(12)로 되돌아가는 것을 방지하는데 도움을 줄 수 있다. 당업자가 이해하는 바와 같이, 가변 속도 압축기(12)로 되돌아가는 액체 냉매는 가변 속도 압축기(12)를 손상시킬 수 있다. 게다가, 증발기(20)에 들어가는 액체 냉매를 냉각시키기 위해 증발기(20)를 떠나는 차가운 냉매 증기를 이용하는 것은 시스템의 냉매 성능을 향상시킬 수 있다. 더욱이, 냉매 대 냉매 열교환기(22)는 플래시 기체를 방지하는데 유용할 수 있다. 응축기(14)를 떠나는 액체에 존재하는 임의의 냉매 기체의 기포는 팽창 밸브(18)에 들어가, 이의 동작을 방해할 수 있다. 액체가 열 팽창 장치(18)에 들어가는 전에 열교환기(22)로 액체 냉매를 냉각시킴으로써, 모든 기포는 제거되어 열 팽창 장치(18)의 적절한 동작을 안전하게 할 수 있다. 최종으로, 냉매 증기의 온도를 상승시킴으로써, 증발기(20)의 흡입관 튜브 다운스트림은 주변 공기로부터 수분을 얼게 하거나 응축할 가능성이 더 적다.
따라서, 응축기(14)에서 나간 후, 실질적으로 고압의 액체 냉매는 냉매 대 냉매 열교환기(22)를 라우팅된다. 냉매 대 냉매 열교환기(22)를 통과할 동안, 실질적으로 고압의 액체 냉매는 흡입관(28d)을 통해 가변 속도 압축기(12)의 입구로 가는 도중에 역방향으로 냉매 대 냉매 열교환기(22)를 통과하는 실질적으로 저압의 기체 냉매로 열을 전달한다. 냉매 대 냉매 열교환기(22)에서 나간 후, 고압의 액체 냉매는 증발기(20)로 도입하기 위해 실질적으로 액체 냉매의 압력을 감소시키는 열팽창 장치(18)에 부딪친다. 저압의 팽창된 냉매가 증발기(20)의 튜브를 통해 통과될 때, 냉매는 증발기(20) 내에 포함된 튜브로부터 열을 흡수하고, 냉매가 튜브를 통과할 때 기화한다. 실질적으로 고압의 기체 냉매는 증발기(20)의 출구로부터 배출되고, 가변 속도 압축기(12)의 입구로 재도입하기 위해 냉매 대 냉매 열교환기(22)를 통과한다.
도 6에 의해 도시된 제빙기(610)의 다른 실시예에서, 압력 센서(84), 공압 튜브(86), 및 공기 피팅(90)은 냉각 사이클 동안 동결판(60)에 얼음의 축적을 모니터링하는 센서(70)에 의해 보충되거나 대체될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 센서는 동결판(60)에서 얼음의 두께를 모니터링하도록 구성된 임의의 타입의 센서일 수 있다. 일 실시예에서, 예를 들어, 센서(70)는 냉각 사이클 동안 동결판(60)에 얼음 두께의 변화를 탐지하는 음향 센서일 수 있다. 형성된 얼음의 두께를 탐지하기 위한 음향 센서는 Rosenlund 등에 의해 "얼음 검출을 위한 시스템, 장치, 및 방법"이란 명칭으로 2012년 2월 8일자 출원된 미국 출원 제13/368,814호에 개시되어 있으며, 이는 본 명세서에서 전적으로 참조로 통합되는 미국 공보 제2012/0198864호로서 게재했다. 이 출원은 특정 주파수에서 음파들을 송신하는 음향 송신기와, 송신파들의 반사를 감지하는 음향 센서를 제안한다. 감지되고 반사파가 특정 예상 진폭에 도달하면, 시스템은 얼음이 원하는 두께에 도달한 것으로 판단한다. 음향 센서는 또한 냉각 사이클 동안 얼음의 두께를 결정하는데 이용될 수 있고; 사이클이 진행함에 따라, 얼음의 두께는 음향 센서에 의해 수신되는 반사파들의 변화를 초래하여 변화할 것이다. 그 후, 제어기(80)는 냉각 사이클의 식별된 상태에 기초하여 가변 속도 구성 요소의 원하는 속도를 계산하고 설정할 수 있다. 다른 실시예에서, 예를 들어, 센서(70)는 냉각 사이클 동안에 동결판(60)에서 얼음 두께의 변화를 탐지하는 포토 광 센서일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 예를 들어, 센서(70)는 섬프(64) 내의 수위를 탐지하는 전기 기계 플로트(float) 센서(70)를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 얼음이 원하는 두께에 도달할 때, 전기 회로가 냉각 사이클을 종료하는 것을 완료하도록 센서(70)는 동결판(60)에 인접하여 배치된 전기 프로브일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 센서(70)는 냉각 사이클의 시작으로부터의 경과된 시간에 기초하여 냉각 사이클의 상태를 식별할 수 있다. 센서(70)의 출력은 제어기(80)에 공급될 수 있으며, 제어기는 섬프(64)의 수위 및 센서(70)의 출력에 의해 결정되는 냉각 사이클의 식별된 상태에 기초하여 가변 속도 구성 요소(가변 속도 압축기, 가변 속도 응축기 팬, 및/또는 가변 속도 물 펌프)의 속도를 변화시킨다. 다른 실시예에서, 제빙기는 센서(70)를 포함하지만, 압력 센서(84), 공압 튜브(86) 및 공기 피팅(90)이 없다. 본 실시예에서, 센서(70)의 출력은 제어기(80)에 공급될 수 있으며, 제어기는 센서(70)의 출력에 의해 결정되는 냉각 사이클의 식별된 상태에 기초하여 가변 속도 구성 요소(가변 속도 압축기, 가변 속도 응축기 팬, 및/또는 가변 속도 물 펌프)의 속도를 변화시킨다.
현열 냉각 동안의 가변 동작점
도 7에 의해 도시된 다른 실시예에서. 예를 들어, 제빙기(710)의 가변 동작점 구성 요소는 현열 냉각 사이클 및 잠열 냉각 사이클 모두 동안 냉매 부하가 두 사이클 동안 변화할 때 가변 동작점에서 동작한다. 잠열 냉각 사이클 동안 이외에, 현열 냉각 사이클 동안 가변 동작점 구성 요소의 동작점을 변화시킴으로써, 제빙기(10)는 최대 동작점에서 가변 동작점 구성 요소를 동작함으로써 신속하게 공급 물을 냉각시킬 수 있지만, 냉각 사이클 내에서 현열 냉각 사이클에서 잠열 냉각 사이클로의 전환 시에 최대 동작점보다 적은 동작점까지 가변 동작점 구성 요소를 늦출 수 있다. 이것은 공급 물을 플래시 동결(flash freezing)하는 것을 피하는데 도움을 줄 수 있다.
도 7은 제빙기(710)의 본 실시예의 특정 주요 구성 요소들을 도시하며, 제빙기(710)는 가변 속도 압축기(12), 가변 속도 압축기(12)로부터 배출되는 압축된 냉매 증기를 응축하기 위한 응축기(14), 가변 속도 응축기 팬(15), 냉매의 온도 및 압력을 낮추기 위한 열 팽창 장치(18), 및 증발기(20)를 포함한다. 열 팽창 장치(18)는 온도 조절 팽창 밸브 또는 전자 팽창 밸브일 수 있다. 제빙기(710)는 또한 증발기(20)에 열적으로 결합되는 동결판(60)을 포함한다. 동결판(60)은 표면을 통해 흐르는 물이 모일 수 있는 표면 상의 (일반적으로 셀의 그리드의 형태의) 다수의 포켓을 포함할 수 있다. 물이 분배기 매니폴드 또는 관(66)에서 수선(63)을 통해 가변 속도 물 펌프(62)에 의해 섬프(64)로부터 펌핑되듯이, 물은 동결판(60)에 침범하고, 동결판(60)의 포켓을 통해 흐르며, 얼음으로 동결한다. 섬프(64)는 물이 가변 속도 물 펌프(62)에 의해 재순환될 수 있도록 동결판(60)에서 빠지는 임의의 물을 받기 위해 동결판(60) 아래에 위치될 수 있다.
제빙기(710)는 또한 열 팽창 장치(18)를 제어하기 위해 증발기(20)의 출구에 배치된 온도 감지 벌브(26)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 온도 센서(25) 및 압력 변환기(29)는 전자 팽창 밸브(118)(도 11, 12 참조)가 사용되는 경우에 온도 감지 벌브(도 11, 12 참조) 대신에 사용될 수 있으며, 온도 센서(25) 및 압력 변환기(29)는 각각 흡입관(28d) 내의 냉매의 온도 판독 및 압력 판독을 제어기(80)에 제공할 수 있다. 온도 센서(27)는 섬프(64) 내의 물의 온도를 측정하기 위해 섬프(64)에 위치될 수 있다. 또한, 고온 기체 밸브(24)는 얼음이 원하는 두께에 도달할 때 동결판(60)에서 각 얼음을 제거하거나 수확하도록 가변 속도 압축기(12)로부터의 따뜻한 냉매를 증발기(20)로 직접 지향시키는데 이용될 수 있다. 제어기(80)가 얼음 수확을 중지하고 제빙을 재개할 수 있도록 제빙기(710)는 또한 얼음이 동결판(60)에서 떨어졌을 때를 감지하기 위해 본 기술 분야에서 알려진 바와 같이 (도시되지 않은) 수확 센서 스위치를 포함할 수 있다. 본 명세서의 다른 곳에 더욱 충분히 설명되는 바와 같이, 냉매의 형태는 라인(28a, 28b, 28c, 28d)들을 경유하여 이들 구성 요소들을 통해 연속적으로 순환한다. 제빙기(710)는 본 명세서에서 설명되지 않고, 물 공급, 얼음 용기, 및 전기 에너지원을 포함하는 다른 종래의 구성 요소들을 가질 수 있다.
이러한 특정 실시예에서, 제빙기(710)는 또한 증발기(20) 및 섬프(64)로부터 원격적으로 위치된 제어기(80)를 포함한다. 제어기(80)는 제빙기(710)의 동작을 제어하기 위한 프로세서(82)를 포함한다. 본 실시예에서, 제어기(80)는 또한 현열 냉각 사이클 동안에 냉각 사이클의 상태를 식별하는데 사용될 수 있는 온도 센서(27)를 포함할 수 있거나 온도 센서(27)에 결합될 수 있다. 온도 센서(27)로부터의 입력을 사용하여, 프로세서(82)는 동결판을 통해 재순환된 물의 온도에 기초하여 냉각 사이클의 상태를 판단할 수 있다. 현열 냉각 사이클 동안 물의 온도가 증가할 때, 냉매 부하는 감소할 수 있으며, 따라서 제어기(80)는 냉매 부하에 관하여 냉각 사이클의 상태에 기초하여 제빙기(710)의 가변 동작점 구성 요소의 동작점을 계산하고 설정할 수 있다. 제어기(80)는 또한 동결판(60) 상의 얼음의 두께에 섬프(64)의 물 압력을 상관시킴으로써 제빙기(710)의 잠열 냉각 사이클 중에 냉각 사이클의 상태를 식별하는데 사용될 수 있는 압력 센서(84)를 포함할 수 있거나 압력 센서(84)에 결합될 수 있다. 압력 센서(84)는 섬프(64) 내의 인가된 물의 압력에 비례하는 프로세서(82)로 신호를 출력할 수 있는 모놀리식 실리콘 압력 센서일 수 있다. 압력 센서(84)로부터의 출력을 사용하여, 프로세서(82)는 얼음으로 변환된 물의 양에 기초하여 냉각 사이클의 상태를 판단할 수 있다. 잠열 냉각 사이클 동안 동결판의 얼음의 두께가 증대할 때, 냉매 부하는 감소할 수 있으며, 따라서 제어기(80)는 냉매 부하에 관하여 냉각 사이클의 상태에 기초하여 제빙기(710)의 가변 동작점 구성 요소의 동작점을 계산하고 설정할 수 있다. 따라서, 제빙기(710)에 대한 개선된 효율은 냉각 사이클의 상태에 기초하여 액체 냉매의 질량 유량을 변경할 수 있는 가변 속도 압축기(12)의 사용을 통해 달성될 수 있으며, 예를 들어 액체 냉매의 질량 유량은 동결판(60) 상의 얼음의 두께가 냉각 사이클을 통해 증가함에 따라 감소될 수 있다. 압력 센서(84)의 사용은 또한 프로세서(82)가 얼음 수확 사이클을 개시뿐만 아니라 충진 및 퍼지 기능들을 제어하기에 적절한 시간을 결정하도록 한다.
이제 도 8을 참조하면, 도 7에 도시된 바와 같이 가변 동작점 구성 요소가 현열 및 잠열 냉각 사이클 동안 가변 동작점에서 동작되는 본 발명의 실시예를 동작시키는 방법이 상세히 설명된다. 단계(800)에서, 현열 냉각 사이클 및 잠열 냉각 사이클 모두를 포함하는 냉각 사이클이 개시한다. 단계(802)에서, (도시되지 않은) 물 충진 밸브는 턴온되어 물을 섬프(64)에 공급한다. 물이 물 섬프(64)를 채울 때, 물은 공기를 챔버(92)에 트랩하는 공기 피팅(90)의 개구(98)에 들어간다. 챔버(92) 및 공압 튜브(86) 내의 트랩된 공기는 물에 의해 약간 압축되어, 압력 증가를 압력 센서(84)로 전달한다. 압력 센서(84)는 이러한 압력을 전압으로서 프로세서(82)로 입력하며, 이러한 프로세서(82)는 섬프(64) 내의 수위로 교정될 수 있는 압력 스케일에 대응하는 전압에 수치를 할당한다. 냉각 사이클의 상태는 섬프(64) 내의 수위로 교정될 수 있다. 따라서, 제어기(80)는 섬프(64) 내의 수위를 모니터링할 수 있고, 따라서 가변 동작점 구성 요소를 제어할 수 있다.
원하는 제빙 수위가 단계(804)에 도달되면, 제어기(80)는 단계(806)에서 물 충진 밸브를 폐쇄한다. 단계(808)에서, 가변 속도 물 펌프(62)는 실행되고, 물을 동결판(60)에 공급하기 위해 초기 속도로 설정된다. 단계(810 및 812)에서, 가변 속도 압축기(12) 및 가변 속도 응축기 팬(15)은 냉매가 초기 질량 유량으로 공급되도록 초기 속도로 턴온된다. 일 실시예에서, 가변 속도 압축기(12) 및 가변 속도 응축기 팬(15)의 초기 속도는 각 구성 요소에 의해 허용되는 최대 속도이다. 그 후, 현열 냉각 사이클 동안 가변 속도 물 펌프(62)에 의해 공급되는 물은 동결판(60)에 접촉할 때 냉각하기 시작하고, 동결판(60) 아래의 물 섬프(64)로 되돌아가며, 가변 속도 물 펌프(62)에 의해 동결판(60)으로 재순환된다.
그 후, 단계(838)에서, 재순환된 물의 온도(TW)는 물의 온도(TW)가 어떤 원하는 온도 이상인지를 검사하는 온도 센서(27)에 의해 측정된다. 섬프(64) 내의 물의 온도가 원하는 온도 이상일 동안, 제어기(80)는 원하는 압축기 속도(y)를 (단계(840)에서) 물의 온도의 함수(y=f(TW))로서 계산하고, 원하는 응축기 팬 속도(z)를 (단계(842)에서) 물의 온도의 함수(z=f(TW))로서 계산하며, 원하는 물 펌프 속도(p)를 (단계(844)에서) 물의 온도의 함수(p=f(TW))로서 계산한다. 그 후, 단계(846)에서, 제어기(80)는 초기 압축기 속도보다 적은 속도에서 가변 속도 압축기(12)를 원하는 압축기 속도(y)로 설정하여 초기 냉매 질량 유량으로부터의 냉매의 질량 유량을 변화시킨다. 단계(848)에서, 제어기(80)는 또한 초기 응축기 팬 속도보다 적은 속도에서 가변 속도 응축기 팬(15)을 원하는 응축기 팬 속도(z)로 설정한다. 단계(850)에서, 제어기(80)는 또한 초기 펌프 속도보다 적은 속도에서 가변 속도 물 펌프(62)를 원하는 펌프 속도(p)로 설정한다. 가변 속도 물 펌프(62)는 동결판(60)을 통해 섬프(64)로부터 물을 계속 재순환하고, 섬프(64)의 물의 온도는 현열 냉각 사이클 동안 감소한다.
단계(838-850)를 반복하면, 제어기(80)는 물의 온도를 측정하고, 새로운 원하는 속도를 계산하며, 증발기(20)에 적절한 냉매 질량 유량을 유지하기 위한 원하는 속도와, 섬프(64)내의 물의 온도가 냉각 사이클의 잠열 냉각 사이클로의 전환을 나타내는 원하는 온도에 도달할 때까지 냉각 사이클의 식별된 상태에 기초하여 열 팽창 장치(18)에 걸쳐 적절한 압력 강하를 설정하는 것을 계속한다. 냉각 사이클의 잠열 냉각 사이클로의 전환이 개시하면, 제어기(80)는 물의 플래시 동결을 방지하기 위해 가변 속도 압축기의 속도를 감소시킬 수 있다.
냉각 사이클이 잠열 냉각 사이클에 들어가면, 동결판(60)에 모이는 물은 각 얼음으로 형성하기 시작한다. 단계(816)에서, 섬프(64) 내의 수위가 수확 레벨에 도달하는지를 검사하는 압력 센서(84)로부터의 압력 입력에 기초하여 제어기(80)는 수위(x)를 모니터링한다. 섬프(64) 내의 수위가 수확 수준 이상인 동안, 제어기(80)는 원하는 압축기 속도(y)를 (단계(818)에서) 수위의 함수(y=f(x))로서 계산하고, 원하는 응축기 팬 속도(z)를 (단계(820)에서) 수위의 함수(z=f(x))로서 계산하며, 원하는 물 펌프 속도(p)를 (단계(822)에서) 수위의 함수(p=f(x))로서 계산한다. 그 후, 제어기(80)는 (단계(824))에서 초기 압축기 속도보다 적은 속도에서 가변 속도 압축기(12)를 원하는 압축기 속도(y)로 설정하여 초기 냉매 질량 유량으로부터의 냉매의 질량 유량을 변화시킨다. 단계(826)에서, 제어기(80)는 또한 초기 응축기 팬 속도보다 적은 속도에서 가변 속도 응축기 팬(15)을 원하는 응축기 팬 속도(z)로 설정한다. 단계(828)에서, 제어기(80)는 또한 초기 펌프 속도보다 적은 속도에서 가변 속도 물 펌프(62)를 원하는 펌프 속도(p)로 설정한다. 가변 속도 물 펌프(62)는 동결판(60)을 통해 섬프(64)로부터 물을 계속 재순환하고, 섬프(64)의 수위는 얼음 두께가 동결판(60)에서 증가함에 따라 감소한다.
단계(816-828)를 반복하면, 제어기(80)는 수위를 측정하고, 새로운 원하는 속도를 계산하며, 증발기(20)에 적절한 냉매 질량 유량을 유지하기 위한 원하는 속도와, 섬프(64) 내의 수위가 수확 레벨에 도달할 때까지 냉각 사이클의 식별된 상태에 기초하여 열 팽창 장치(18)에 걸쳐 적절한 압력 강하를 설정하는 것을 계속한다. 섬프(64) 내의 수위가 수확 레벨에 도달하면, 가변 속도 물 펌프(62)는 (단계(830)에서) 턴오프되고, 고온 기체 밸브(24)는 (단계(832)에서) 열려, 압축기(12)로부터의 따뜻한 고압 기체가 증발기(20)에 들어가기 위해 고온 기체 바이패스 라인(28a)을 통해 흐르도록 한다. 이에 의해, 얼음이 동결판(60)으로부터 방출되고, (도시되지 않은) 구멍을 통해 얼음이 일시적으로 저장되고 나중에 회수될 수 있는 (도시되지 않은) 하부 하우징(예를 들어, 얼음 저장 용기에 떨어지도록 얼음은 어느 정도 형성된 얼음을 녹이기 위해 동결판(60)을 따뜻하게 하여 수확된다. 따라서, 단계(834)에서, 수확 센서 스위치는 얼음이 동결판(60)에서 수확될 때 감지를 위해 순간적으로 열린다. 그 후, 단계(836)에서, 고온 기체 밸브(24)는 폐쇄되고, 냉각 사이클은 반복할 수 있다. 단계들이 본 명세서에서 하나의 순서로 설명되지만, 방법의 다른 실시예들이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 임의의 순서로 수행될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 제빙기(710)는 선택적으로 본 명세서의 다른 곳에서 더욱 완전히 설명되고, 예를 들어 도 10에 도시된 바와 같이 수확 중에 단계 A와 단계 B 사이의 가변 속도에서 가변 속도 압축기(12)를 동작할 수 있다. 따라서, 도 9에 도시된 바와 같이, 제빙기(710)는 본 명세서의 다른 곳에서 더욱 완전히 설명되듯이 가변 속도 압축기를 동작하기 위해 각각 증발기의 입구(20a) 및 증발기의 출구(20b)에 들어가는 가변 속도 압축기(12)로부터의 냉매의 온도를 측정하기 위해 온도 센서(120a, 120b)를 장착할 수 있다.
제빙기(10)의 가변 동작점 구성 요소가 현열 냉각 사이클 및 잠열 냉각 사이클 모두 동안 냉매 부하가 두 사이클 동안 변화할 때 가변 동작점에서 동작하는 본 발명의 다른 실시예에서. 제빙기(10)는 냉각 사이클이 현열 냉각 사이클에 있는지 잠열 냉각 사이클에 있는지를 판단하기 위해 섬프(64) 내의 물의 온도를 측정하지 않는다. 이러한 특정 실시예에서, 타이머는 냉각 사이클이 경과 시간에 기초하여 현열 냉각 사이클에 있는지 잠열 냉각 사이클에 있는지를 판단하는데 사용된다. 일 실시예에서, 예를 들어, 냉각 사이클의 시작 이래 약 3분이 경과한 후, 제빙기(10)는 잠열 냉각 사이클에 진입하고, 제어기(80)는 가변 동작점 구성 요소의 동작점을 변화시키기 시작한다. 다른 실시예에서, 예를 들어, 냉각 사이클의 시작 이래 약 4분이 경과한 후, 제빙기(10)는 잠열 냉각 사이클에 진입하고, 제어기(80)는 가변 동작점 구성 요소의 동작점을 변화시키기 시작한다. 다른 실시예에서, 예를 들어, 냉각 사이클의 시작 이래 약 5분이 경과한 후, 제빙기(10)는 잠열 냉각 사이클에 진입하고, 제어기(80)는 가변 동작점 구성 요소의 동작점을 변화시키기 시작한다. 다른 실시예에서, 예를 들어, 냉각 사이클의 시작 이래 약 6분이 경과한 후, 제빙기(10)는 잠열 냉각 사이클에 진입하고, 제어기(80)는 가변 동작점 구성 요소의 동작점을 변화시키기 시작한다. 다른 실시예에서, 예를 들어, 냉각 사이클의 시작 이래 약 7분이 경과한 후, 제빙기(10)는 잠열 냉각 사이클에 진입하고, 제어기(80)는 가변 동작점 구성 요소의 동작점을 변화시키기 시작한다. 따라서, 특정 실시예에서, 제어기(80)는 냉각 사이클의 시작 후 약 3분과 약 7분 사이에서 잠열 냉각 사이클 동안 제빙기(10)의 가변 동작점 구성 요소의 동작점을 변화시키기 시작할 수 있다.
제빙기(10)의 가변 동작점 구성 요소가 현열 냉각 사이클 및 잠열 냉각 사이클 모두 동안 냉매 부하가 두 사이클 동안 변화할 때 가변 동작점에서 동작하는 본 발명의 또 다른 실시예에서. 제빙기(10)는 냉각 사이클이 현열 냉각 사이클에 있는지 잠열 냉각 사이클에 있는지를 판단하기 위해 섬프(64) 내의 물의 온도를 측정하지 않는다. 다시 말하면, 이러한 특정 실시예에서, 타이머는 냉각 사이클이 완전한 냉각 사이클의 시간의 퍼센트에 기초하여 현열 냉각 사이클에 있는지 잠열 냉각 사이클에 있는지를 판단하는데 사용된다. 일 실시예에서, 예를 들어, 완전한 냉각 사이클의 전체 시간의 약 10 퍼센트 후, 제빙기(10)는 잠열 냉각 사이클에 진입하고, 제어기(80)는 가변 동작점 구성 요소의 동작점을 변화시키기 시작한다. 다른 실시예에서, 예를 들어, 완전한 냉각 사이클의 전체 시간의 약 20 퍼센트 후, 제빙기(10)는 잠열 냉각 사이클에 진입하고, 제어기(80)는 가변 동작점 구성 요소의 동작점을 변화시키기 시작한다. 다른 실시예에서, 예를 들어, 완전한 냉각 사이클의 전체 시간의 약 30 퍼센트 후, 제빙기(10)는 잠열 냉각 사이클에 진입하고, 제어기(80)는 가변 동작점 구성 요소의 동작점을 변화시키기 시작한다. 다른 실시예에서, 예를 들어, 완전한 냉각 사이클의 전체 시간의 약 40 퍼센트 후, 제빙기(10)는 잠열 냉각 사이클에 진입하고, 제어기(80)는 가변 동작점 구성 요소의 동작점을 변화시키기 시작한다. 다른 실시예에서, 예를 들어, 완전한 냉각 사이클의 전체 시간의 약 50 퍼센트 후, 제빙기(10)는 잠열 냉각 사이클에 진입하고, 제어기(80)는 가변 동작점 구성 요소의 동작점을 변화시키기 시작한다. 다른 실시예에서, 예를 들어, 완전한 냉각 사이클의 전체 시간의 약 60 퍼센트 후, 제빙기(10)는 잠열 냉각 사이클에 진입하고, 제어기(80)는 가변 동작점 구성 요소의 동작점을 변화시키기 시작한다. 다른 실시예에서, 예를 들어, 완전한 냉각 사이클의 전체 시간의 약 70 퍼센트 후, 제빙기(10)는 잠열 냉각 사이클에 진입하고, 제어기(80)는 가변 동작점 구성 요소의 동작점을 변화시키기 시작한다. 다른 실시예에서, 예를 들어, 완전한 냉각 사이클의 전체 시간의 약 80 퍼센트 후, 제빙기(10)는 잠열 냉각 사이클에 진입하고, 제어기(80)는 가변 동작점 구성 요소의 동작점을 변화시키기 시작한다. 다른 실시예에서, 예를 들어, 완전한 냉각 사이클의 전체 시간의 약 90 퍼센트 후, 제빙기(10)는 잠열 냉각 사이클에 진입하고, 제어기(80)는 가변 동작점 구성 요소의 동작점을 변화시키기 시작한다. 따라서, 특정 실시예에서, 제어기(80)는 완전한 냉각 사이클의 전체 시간의 10 퍼센트 후와 90 퍼센트 후 사이에서 잠열 냉각 사이클 동안 제빙기(10)의 가변 동작점 구성 요소의 동작점을 변화시키기 시작할 수 있다.
수확하는 동안 가변 동작점
도 9에 의해 도시된 다른 실시예에서. 예를 들어, 제빙기(910)의 가변 동작점 구성 요소는 현열 냉각 사이클, 잠열 냉각 사이클, 및 수확 사이클 동안 냉매 부하가 이들 사이클 동안 변화할 때 가변 동작점에서 동작한다. 특히, 가변 속도 압축기(12)는 동결판(60)에 형성된 얼음을 과도하게 녹지 않게 하고 동결판(60)으로부터의 수확을 돕기 위해 수확 사이클 동안 다양한 속도로 동작할 수 있다.
도 7은 제빙기(910)의 본 실시예의 특정 주요 구성 요소들을 도시하며, 제빙기(910)는 가변 속도 압축기(12), 가변 속도 압축기(12)로부터 배출되는 압축된 냉매 증기를 응축하기 위한 응축기(14), 가변 속도 응축기 팬(15), 냉매의 온도 및 압력을 낮추기 위한 열 팽창 장치(18), 및 증발기(20)를 포함한다. 열 팽창 장치(18)는 온도 조절 팽창 밸브 또는 전자 팽창 밸브일 수 있다. 제빙기(910)는 또한 증발기(20)에 열적으로 결합되는 동결판(60)을 포함한다. 동결판(60)은 표면을 통해 흐르는 물이 모일 수 있는 표면 상의 (일반적으로 셀의 그리드의 형태의) 다수의 포켓을 포함할 수 있다. 물이 분배기 매니폴드 또는 관(66)에서 수선(63)을 통해 가변 속도 물 펌프(62)에 의해 섬프(64)로부터 펌핑되듯이, 물은 동결판(60)에 침범하고, 동결판(60)의 포켓을 통해 흐르며, 얼음으로 동결한다. 섬프(64)는 물이 가변 속도 물 펌프(62)에 의해 재순환될 수 있도록 동결판(60)에서 빠지는 임의의 물을 받기 위해 동결판(60) 아래에 위치될 수 있다.
게다가, 고온 기체 밸브(24)는 얼음이 원하는 두께에 도달했을 때 동결판(60)에서 각 얼음을 제거하거나 수확하도록 가변 속도 압축기(12)로부터의 따뜻한 냉매를 고온 기체 바이패스 라인(28a)을 통해 증발기(20)로 직접 지향시키는데 이용될 수 있다. 제빙기(910)는 또한 고온 기체 밸브(24)로부터 증발기 입구(20a)에 진입하는 따뜻한 냉매의 온도를 측정하기 위한 온도 센서(120a)와, 증발기 출구(20b)에서 나가는 냉매의 온도를 측정하기 위한 온도 센서(120b)를 포함한다. 온도 센서(120a, 120b)가 제빙기(910)와 관련하여 도시되어 있지만, 당업자는 온도 센서(120a, 120b)가 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 수확 사이클 동안 가변 속도 압축기(12)를 동작하기 위해 본 명세서에서 설명된 제빙기의 실시예들 중 어느 하나에 포함될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 제어기(80)가 얼음 수확을 중지하고 제빙을 재개할 수 있도록 제빙기(910)는 또한 얼음이 동결판(60)에서 떨어졌을 때를 감지하기 위해 본 기술 분야에서 알려진 바와 같이 (도시되지 않은) 수확 센서 스위치를 포함할 수 있다. 본 명세서의 다른 곳에 더욱 충분히 설명되는 바와 같이, 냉매의 형태는 라인(28a, 28b, 28c, 28d)들을 경유하여 이들 구성 요소들을 통해 연속적으로 순환한다. 제빙기(910)는 본 명세서에서 설명되지 않고, 물 공급, 얼음 용기, 및 전기 에너지원을 포함하는 다른 종래의 구성 요소들을 가질 수 있다.
이러한 특정 실시예에서, 제빙기(910)는 또한 증발기(20) 및 섬프(64)로부터 원격적으로 위치된 제어기(80)를 포함한다. 제어기(80)는 제빙기(910)의 동작을 제어하기 위한 프로세서(82)를 포함한다. 본 실시예에서, 제어기(80)는 또한 수확 사이클을 모니터링하는데 이용될 수 있는 온도 센서(120a, 120b)를 포함할 수 있거나 온도 센서(120a, 120b)에 결합될 수 있다. 온도 센서(120a, 120b)로부터의 입력을 사용하여, 프로세서(82)는 얼음을 과도하게 녹지 않게 하고 동결판(60)로부터 얼음을 수확하는 것을 돕도록 가변 속도 압축기(12)를 동작하기 위한 적절한 속도를 결정할 수 있다. 고온 기체 밸브(24)가 열리면, 고온 및 고압의 냉매의 초기 충진은 고온 기체 바이패스 라인(28a)을 통해 증발기 입구(20a)로 지향된다. 그 후, 이러한 고온 기체 냉매는 증발기(20)의 구불구불한 튜브를 통해 흘러 동결판(60)을 따뜻하게 할 것이다. 그 다음, 동결판(60) 상의 얼음은 녹기 시작할 수 있다.
그러나, 가변 속도 압축기(12)의 속도 및/또는 제빙기에 사용된 냉매의 타입에 따라, 증발기(12) 및 동결판(60)의 온도 상승은 동결판(60)에서 얼음을 과도하게 녹게 할 수 있다. 입구(20a)를 통해 증발기(20)에 들어가는 고온 CO2 기체의 온도가 화씨 300도 만큼 높을 수 있기 때문에 얼음이 과도하게 녹는 것은 냉매로서 이산화탄소(CO2)의 사용에 특히 문제가 될 수 있다. 얼음이 과도하게 녹는 것은 원하는 얼음 및/또는 젖은 얼음(wet ice)보다 작게 하고, 얼음을 형성하는데 사용된 에너지와 얼음을 수확하는데 사용되는 에너지의 낭비에 의해 비효율성을 나타낸다. 따라서, 증발기(20)의 입구(20a) 및/또는 출구(20b)에서 냉매 온도 및/또는 냉매 온도의 변화율에 응답하여 수확 중에 가변 속도로 가변 속도 압축기(12)를 동작할 수 있는 것이 유리하다.
이제 도 10을 참조하면, 도 9에 도시된 바와 같이 가변 속도 압축기가 수확 사이클 동안 가변 속도로 동작되는 본 발명의 실시예를 동작하는 방법이 상세히 설명된다. 도 10은 단지 수확 사이클 동안 제빙기(910)의 동작을 도시한다. 이러한 방법이 제빙기(910)에 대하여 설명되지만, 당업자는 본 명세서에 설명된 제빙기의 실시예들 중 어느 하나가 수확 사이클 동안 가변 속도로 가변 속도 압축기(12)를 동작할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 제빙기가 고온 기체 밸브(24)를 열어 수확에 들어간 후(각각 도 4 및 8의 단계(432 및 832) 참조), 제빙기는 A에서 수확 중에 선택적인 가변 속도 압축기(12)의 동작으로 진행할 수 있다. 단계(1002)에서, 가변 속도 압축기(12)로부터의 고온 기체 바이패스 라인(28a)으로부터 증발기 입구(20a)에 들어가는 냉매의 온도(TIN)는 온도 센서(120a)에 의해 측정된다. 단계(1004)에서, 측정된 냉매의 온도(TIN)에 기초하여, 제어기(80)는 냉매의 온도의 함수(y=f(TIN))로서 원하는 압축기 속도(y)를 계산한다. 그 후, 단계(1006)에서, 제어기(80)는 가변 속도 압축기(12)를 원하는 압축기 속도(y)로 설정한다. 단계(1008)에서, 증발기 출구(20b)에서 나가는 냉매의 온도의 변화율(ΔΤ0UT)은 온도 센서(120b)에 의해 측정된다. 단계(1010)에서, 변화율이 원하는 상한치를 초과하는지를 판단하기 위해 제어기(80)는 증발기 출구(20b)에서 나가는 냉매의 온도의 변화율(ΔΤ0UT)을 모니터링한다. 변화율이 원하는 상한치를 초과하면, 이것은 증발기(20)를 통해 흐르는 냉매 온도가 너무 높아 동결판(60)에서 얼음을 과도하게 녹게 하는 것을 나타낸다. 따라서, 이러한 변화율이 원하는 상한치를 초과하면, 단계(1012)에서, 제어기(80)는 가변 속도 압축기(12)의 속도를 감소시켜 증발기 입구(20a)에 들어가는 냉매의 온도를 감소시키며, 따라서 동결판(60)에서 얼음을 과도하게 녹게 하는 것을 감소시킨다.
변화율이 원하는 상한치를 초과하지 않으면, 단계(1014)에서, 변화율이 원하는 하한치 미만인지를 판단하기 위해 제어기(80)는 증발기 출구(20b)에서 나가는 냉매의 온도의 변화율(ΔΤ0UT)을 모니터링한다. 변화율이 원하는 하한치 미만이면, 이것은 증발기(20)를 통해 흐르는 냉매 온도가 너무 낮아 원하는 수확 시간보다 길게 하는 것을 나타낸다. 따라서, 변화율이 원하는 하한치 미만이면, 단계(1016)에서, 제어기(80)는 가변 속도 압축기(12)의 속도를 증가시켜 증발기 입구(20a)에 들어가는 냉매의 온도를 증가시키며, 따라서 수확의 원하는 길이를 생성하도록 동결판(60)에서 얼음이 녹는 것을 증대시킨다. 그러나, 변화율이 원하는 하한치 및 상한치 내에 있도록 변화율이 원하는 하한치 위에 있으면, 단계(1018)에서, 제어기(80)는 단계(1006)에서 설정된 가변 속도 압축기(12)의 속도를 유지한다. 이것은 수확 동안 얼음이 과도하게 녹는 것을 감소시키고 수확의 원하는 길이를 유지하는데 도움을 준다.
단계(1020)에서, 제어기(80)는 수확 센서 스위치가 얼음이 동결판(60)에서 수확되었음을 나타내도록 제어기(80)는 수확 센서 스위치가 순간적으로 열렸는지를 모니터링한다. 수확 센서 스위치가 열리지 않았다면, 가변 속도 압축기(12)의 속도를 변화시키기 위한 프로세스는 단계(1202)로 복귀하고, 수확 센서 스위치가 얼음이 수확되었음을 나타낼때까지 반복한다. 단계(1020)에서, 수확 센서 스위치가 얼음이 동결판(60)에서 수확되었음을 나타내도록 순간적으로 열렸다면, 프로세스는 종료하고, B에서 도 4 및 8에 도시된 방법으로 복귀한다. 대안적 실시예에서, 예를 들어, 제빙기는 수확 센서를 포함하지 않을 수 있고, 수확이 완료한 때를 결정하기 위해 온도 센서(120b)에 의해 증발기 출구(20b)에서 측정된 냉매의 온도를 사용할 수 있다. 예를 들어, 증발기 출구(20b)에서 측정된 화씨 약 45도 내지 화씨 약 50도(예를 들어, 화씨 약 45도, 화씨 약 46도, 화씨 약 47도, 화씨 약 48도, 화씨 약 49도, 화씨 약 50도)의 온도는 통상적으로 얼음이 동결판(60)에서 수확되었음을 나타낸다. 단계들이 본 명세서에서 하나의 순서로 설명되지만, 방법의 다른 실시예들이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 임의의 순서로 수행될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
따라서, 가변 속도 압축기(12)는 수확 사이클 동안 다양한 속도로 동작할 수 있다. 예를 들어, 가변 속도 압축기(12)는 수확 사이클의 시작에서 저속으로 동작할 수 있고, 수확 사이클 동안 속도를 늘릴 수 있고, 그 다음, 수확 사이클의 끝에서 저속으로 감속할 수 있다. 다른 실시예에서, 예를 들면, 가변 속도 압축기(12)는 수확 사이클의 시작에서 고속으로 동작할 수 있고, 그 다음에 수확 사이클의 끝에서 저속으로 감속할 수 있다.
본 명세서에 설명된 바와 같이, 제빙기(10)의 다양한 실시예에서, 가변 속도 압축기(12)는 현열 냉각 사이클 동안 제 1 속도, 잠열 냉각 사이클 동안 제 2 속도, 및 수확 사이클 동안 제 3 속도로 동작할 수 있다. 바람직하게는, 제 1 속도는 제 2 속도보다 높고, 제 2 속도는 제 3 속도보다 높다. 따라서, 가변 속도 압축기(12)는 현열 냉각 사이클 동안 고속, 잠열 냉각 사이클 동안 중속, 및 수확 사이클 동안 저속으로 동작할 수 있다. 그러나, 가변 속도 압축기(12)는 현열 냉각 사이클, 잠열 냉각 사이클 및 수확 사이클의 각각 동안 보다 더 고속 또는 저속으로 동작할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 즉, 제 2 속도는 제 1 속도 및/또는 제 3 속도보다 높을 수 있거나, 제 3 속도는 제 1 속도 및/또는 제 2 속도보다 높을 수 있다.
제빙기(10)의 또 다른 실시예에서, 예를 들어, 가변 속도 압축기(12)는 현열 냉각 사이클 동안 제 1 속도 범위, 잠열 냉각 사이클 동안 제 2 속도 범위, 및 수확 사이클 동안 제 3 속도 범위로 동작할 수 있다. 바람직하게는, 제 1 속도 범위의 속도는 제 2 속도 범위의 속도보다 높고, 제 2 속도 범위의 속도는 제 3 속도 범위의 속도보다 높다. 따라서, 가변 속도 압축기(12)는 현열 냉각 사이클 동안 고속 범위, 잠열 냉각 사이클 동안 중속 범위, 및 수확 사이클 동안 저속 범위에서 동작할 수 있다. 다양한 실시예에서, 예를 들어, 제 1, 제 2 및/또는 제 3 속도 범위는 적어도 부분적으로 중첩할 수 있다. 즉, 제 1 속도 범위의 일부는 제 2 속도 범위의 적어도 일부 내에 있을 수 있고, 제 2 속도 범위의 일부는 제 3 속도 범위의 적어도 일부 내에 있을 수 있고/있거나, 제 1 속도 범위의 일부는 제 3 속도 범위의 적어도 일부 내에 있을 수 있다.
전자 열 팽창 밸브
상술한 실시예들 중 어느 하나와 조합하여, 도 11 및 12에 도시된 바와 같이 제어기(80)에 의해 제어될 수 있는 전자 열 팽창 밸브가 사용될 수 있다. 따라서, 제빙기(1110, 1210)의 다양한 실시예들은 가변 속도 압축기(12), 가변 속도 압축기(12)로부터 배출되는 압축된 냉매 증기를 응축하기 위한 응축기(14), 가변 속도 응축기 팬(15), 냉매의 온도 및 압력을 낮추기 위한 전자 열 팽창 밸브(118), 및 증발기(20)를 포함할 수 있다. 전자 열 팽창 밸브(118)는 냉매가 증발기(20)에서 나갈 때 흡입관(28d)에서의 냉매의 온도 및 압력에 따라 제어기(80)에 의해 제어될 수 있다. 온도 센서(25)는 냉매가 증발기(20)에서 나갈 때 흡입관(28d)에서의 냉매의 온도를 측정할 수 있고, 온도 변환기(29)는 냉매가 증발기(20)에서 나갈 때 흡입관(28d)에서의 냉매의 압력을 측정할 수 있다. 도 9에 도시된 온도 센서(120b)는 온도 센서(25) 대신에 사용될 수 있다. 냉매 온도 및 압력은 제어기(80)가 냉매의 포화 온도를 결정하도록 하는 제어기(80)로 입력될 수 있다. 따라서, 흡입관(28d)에서의 냉매의 온도 및 압력을 측정함으로써, 제어기(80)는 액체 냉매가 증발기(20)에서 나가는 것을 감소시키거나 제거하기 위해 전자 열 팽창 밸브(118)의 개구의 크기를 제어할 수 있다. 따라서, 전자 열 팽창 밸브(118)는 냉매가 증발기(20)에서 나갈 때 흡입관(28d)에서의 냉매의 온도를 냉매의 포화 온도 이상으로 증가시키고/시키거나 유지하도록 제어될 수 있다. 이것은 과열 온도를 제어하는 것으로 알려져 있으며, 과열 온도는 흡입관(28d)에서의 냉매의 온도와 냉매의 포화 온도(즉, 과열 온도 = 흡입관(28d)에서의 냉매의 온도 - 냉매의 포화 온도) 사이의 온도차이다.
따라서, 가변 동작점 구성 요소를 갖는 제빙기의 신규 방법 및 장치들이 보여지고 설명되었다. 그러나, 당업자에게는 대상 장치 및 방법에 대한 많은 변경, 변형, 수정 및 다른 용도 및 응용이 가능하다는 것이 자명할 것이다. 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 이러한 모든 변경, 변형, 개질 및 다른 용도 및 응용은 다음의 청구항에 의해서만 제한되는 본 발명에 의해 포함되는 것으로 간주된다.

Claims (20)

  1. 냉각 사이클 중에 얼음을 형성하기 위한 제빙기에 있어서,
    가변 속도 압축기, 응축기 및 증발기로서, 하나 이상의 냉매 라인에 의해 유체 연통하고, 냉매는 하나 이상의 냉매 라인들을 통해 흐르는 상기 가변 속도 압축기, 응축기 및 증발기;
    상기 증발기에 열적으로 결합된 동결판;
    상기 동결판에 물을 공급하기 위한 물 펌프;
    상기 냉각 사이클의 상태를 식별하도록 구성된 감지 장치; 및
    상기 냉각 사이클의 식별된 상태에 기초하여 상기 가변 속도 압축기의 속도를 제어하도록 구성된 제어기를 포함하는 제빙기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어기는 현열 냉각 사이클 동안의 제 1 속도, 잠열 냉각 사이클 동안의 제 2 속도 및 수확 사이클 동안의 제 3 속도로 상기 가변 속도 압축기를 동작하도록 구성되는 제빙기.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 감지 장치는 섬프 내의 수위를 측정하도록 구성되는 제빙기.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 감지 장치는 섬프 내의 물의 온도를 측정하도록 구성되는 제빙기.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 감지 장치는 상기 동결판 상의 얼음의 두께를 모니터링하도록 구성되는 제빙기.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 하나 이상의 냉매 라인들 중 하나는 상기 응축기와 상기 증발기 사이의 흡입관을 포함하고, 상기 제빙기는 상기 흡입관과 유체 연통하는 전자 열 팽창 밸브를 더 포함하는 제빙기.
  7. 제 6 항에 있어서, 온도 센서 및 압력 변환기를 더 포함하는데, 상기 온도 센서는 상기 흡입관 내의 상기 냉매의 온도를 측정하도록 구성되고, 상기 압력 변환기는 상기 흡입관 내의 상기 냉매의 압력을 측정하도록 구성되며;
    상기 제어기는 상기 흡입관 내의 상기 냉매의 측정된 온도 및 압력에 기초하여 상기 전자 열 팽창 밸브를 제어하도록 구성되는 제빙기.
  8. 제 1 항에 있어서, 가변 속도 응축기 팬을 더 포함하는데, 상기 제어기는 상기 냉각 사이클의 식별된 상태에 기초하여 상기 가변 속도 응축기 팬의 속도를 더 제어하도록 구성되는 제빙기.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 물 펌프는 가변 속도 물 펌프이며, 상기 제어기는 상기 냉각 사이클의 식별된 상태에 기초하여 상기 가변 속도 물 펌프의 속도를 제어하도록 더 구성되는 제빙기.
  10. 제 1 항에 있어서, 가변 속도 응축기 팬을 더 포함하는데, 상기 물 펌프는 가변 속도 물 펌프이며, 상기 제어기는 상기 냉각 사이클의 식별된 상태에 기초하여 상기 가변 속도 응축기 팬의 속도 및 상기 가변 속도 물 펌프의 속도를 제어하도록 더 구성되는 제빙기.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 하나 이상의 냉매 라인들 중 하나는 상기 응축기와 상기 증발기 사이의 흡입관을 포함하고, 상기 제빙기는 상기 흡입관과 유체 연통하는 전자 열 팽창 밸브를 더 포함하는 제빙기.
  12. 제 11 항에 있어서, 온도 센서 및 압력 변환기를 더 포함하는데, 상기 온도 센서는 상기 흡입관 내의 상기 냉매의 온도를 측정하도록 구성되고, 상기 압력 변환기는 상기 흡입관 내의 상기 냉매의 압력을 측정하도록 구성되며;
    상기 제어기는 상기 흡입관 내의 상기 냉매의 측정된 온도 및 압력에 기초하여 상기 전자 열 팽창 밸브를 제어하도록 구성되는 제빙기.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 증발기에 들어가는 상기 냉매의 입구 온도를 측정하기 위한 제 1 온도 센서, 및 상기 증발기에서 나가는 상기 냉매의 출구 온도를 측정하기 위한 제 2 온도 센서를 더 포함하며, 상기 제어기는 측정된 입구 및/또는 출구 냉매 온도에 응답하여 수확 사이클 동안 가변 속도 압축기의 속도를 변화시키도록 구성되는 제빙기.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 응축기 및 상기 증발기와 유체 연통하고 상기 응축기와 상기 증발기 사이에 위치되는 열 팽창 장치, 및 상기 응축기 및 상기 열 팽창 장치와 유체 연통하고 상기 응축기와 상기 열 팽창 장치 사이에 위치되는 냉매 대 냉매 열교환기를 더 포함하며, 상기 냉매 대 냉매 열교환기는 상기 응축기 조립체로부터 배출되는 냉매로부터 열을 제거하기 위해 상기 증발기 및 상기 가변 속도 압축기와 더 유체 연통하고 상기 증발기와 상기 가변 속도 압축기 사이에 위치되는 제빙기.
  15. 냉각 사이클 중에 얼음을 형성하기 위한 제빙기의 제어 방법에 있어서, 상기 제빙기는 가변 속도 압축기, 응축기 및 증발기로서, 하나 이상의 냉매 라인에 의해 유체 연통하고, 냉매는 하나 이상의 냉매 라인들을 통해 흐르는 상기 가변 속도 압축기, 응축기 및 증발기; 상기 증발기에 열적으로 결합된 동결판; 상기 동결판에 물을 공급하기 위한 물 펌프; 상기 냉각 사이클의 상태를 식별하도록 구성된 감지 장치; 및 상기 냉각 사이클의 식별된 상태에 기초하여 상기 가변 속도 압축기의 속도를 제어하도록 구성된 제어기를 포함하며, 상기 방법은
    상기 제빙기의 냉각 사이클의 상태를 식별하는 단계;
    상기 냉각 사이클의 식별된 상태에 기초하여 상기 가변 속도 압축기의 원하는 압축기 속도를 계산하는 단계; 및
    상기 가변 속도 압축기의 속도를 원하는 압축기의 속도로 변화시켜 상기 냉매의 질량 유량을 변화시키는 단계를 포함하는 제빙기의 제어 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 증발기에 들어가는 상기 냉매의 입구 온도를 측정하기 위한 제 1 온도 센서, 및 상기 증발기에서 나가는 상기 냉매의 출구 온도를 측정하기 위한 제 2 온도 센서를 더 포함하며, 상기 제어기는 측정된 입구 및/또는 출구 냉매 온도에 응답하여 수확 사이클 동안 가변 속도 압축기의 속도를 변화시키도록 구성되며, 상기 방법은
    상기 측정된 입구 및/또는 출구 냉매 온도에 기초하여 상기 가변 속도 응축기 팬의 원하는 응축기 팬 속도를 계산하는 단계; 및
    상기 가변 속도 응축기 팬의 속도를 원하는 응축기 팬의 속도로 변화시키는 단계를 더 포함하는 제빙기의 제어 방법.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 제빙기는 가변 속도 응축기 팬을 더 포함하고, 상기 제어기는 상기 냉각 사이클의 식별된 상태에 기초하여 상기 가변 속도 응축기 팬의 속도를 더 제어하도록 구성되며, 상기 방법은
    상기 냉각 사이클의 식별된 상태에 기초하여 상기 가변 속도 응축기 팬의 원하는 응축기 팬 속도를 계산하는 단계; 및
    상기 가변 속도 응축기 팬의 속도를 원하는 응축기 팬의 속도로 변화시키는 단계를 더 포함하는 제빙기의 제어 방법.
  18. 제 15 항에 있어서, 상기 물 펌프는 가변 속도 물 펌프이고, 상기 제어기는 상기 냉각 사이클의 식별된 상태에 기초하여 상기 가변 속도 물 펌프의 속도를 제어하도록 더 구성되며, 상기 방법은
    상기 냉각 사이클의 식별된 상태에 기초하여 상기 가변 속도 물 펌프의 원하는 물 펌프 속도를 계산하는 단계; 및
    상기 가변 속도 물 펌프의 속도를 원하는 물 펌프의 속도로 변화시키는 단계를 더 포함하는 제빙기의 제어 방법.
  19. 제 15 항에 있어서, 상기 제빙기는 가변 속도 응축기 팬을 더 포함하고, 상기 물 펌프는 가변 속도 물 펌프이고, 상기 제어기는 상기 냉각 사이클의 식별된 상태에 기초하여 상기 가변 속도 응축기 팬의 속도 및 상기 가변 속도 물 펌프의 속도를 제어하도록 더 구성되며, 상기 방법은
    상기 냉각 사이클의 식별된 상태에 기초하여 상기 가변 속도 응축기 팬의 원하는 응축기 팬 속도를 계산하는 단계;
    상기 냉각 사이클의 식별된 상태에 기초하여 상기 가변 속도 물 펌프의 원하는 물 펌프 속도를 계산하는 단계;
    상기 가변 속도 응축기 팬의 속도를 원하는 응축기 팬의 속도로 변화시키는 단계; 및
    상기 가변 속도 물 펌프의 속도를 원하는 물 펌프의 속도로 변화시키는 단계를 더 포함하는 제빙기의 제어 방법.
  20. 냉각 사이클 중에 얼음을 형성하기 위한 제빙기에 있어서,
    가변 속도 압축기, 응축기 및 증발기로서, 하나 이상의 냉매 라인에 의해 유체 연통하고, 냉매는 하나 이상의 냉매 라인들을 통해 흐르는 상기 가변 속도 압축기, 응축기 및 증발기;
    상기 증발기에 열적으로 결합된 동결판;
    상기 동결판에 물을 공급하기 위한 물 펌프로서, 상기 물은 상기 동결판에 모여 얼음으로 동결하는 상기 물 펌프; 및
    현열 냉각 사이클 동안 제 1 속도, 잠열 냉각 사이클 동안 제 2 속도, 및 수확 사이클 동안 제 3 속도로 상기 가변 속도 압축기를 동작하도록 구성되는 제어기로서, 상기 제 1 속도는 상기 제 2 속도보다 높고, 상기 제 2 속도는 제 1 속도보다 높은 상기 제어기를 포함하는 제빙기.
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