TW201841685A - 冰浴器 - Google Patents

Abstract

一種冰浴器，包括：一容器；一製冷捲管，用於促使容器內的液體轉變成冰；一管路，用於攜帶待此冰浴器所冷卻之用於配送的液體；以及，複數個傳導探測器，用於測量冰的厚度，其中，該等傳導探測器係設置在製冷捲管之至少一部分與用於攜帶待配送之液體的管路之間，使得，該等傳導探測器中之第一傳導探測器被設置成比至少兩個其它的傳導探測器更靠近製冷捲管，藉此，該至少兩個其它的傳導探測器係被設置成比第一傳導探測器更靠近管路。

Description

冰浴器

本發明係關於一種冰浴器。

為了配送像冷水之類的冷卻液體，採用許多不同的方法，在配送水之前冷卻從外部源所接收的水。這些方法可以包括冷槽系統，其中，將供應的水儲存在冷槽中，在冷槽上纏繞許多的製冷捲管。製冷捲管係藉由機械壓縮機及冷凝器系統來冷卻，藉以冷卻在冷槽內的水以進行配送。

在另一種類型的系統中，使用直接冷卻或內部捲管系統，其中，將製冷捲管放置在冷槽內側而與待冷卻的水直接接觸。這使得冷卻系統更有效率，但是生產費用較高。

另一種變型係使用冰浴系統(另外稱之為冰庫系統)。冰浴系統具有容器及用以將容器內的液體轉變成冰的手段，該容器帶有一連串行經容器的管路，攜帶待冷卻的液體。待配送的液體行經冰浴器內的管路，所以，待配送的液體不會與容器內的冰或水接觸。容器內所形成的冰充當作冷卻庫，以便當從液體冷卻管路傳送熱時將冰熔化，進而大致保持冰浴器的溫度不變。

冰浴系統通常包括容器、製冷捲管(其一般係配置在容器內，通常朝向容器之外壁之內表面)及一般係配置在容器內的一捲管路(通常由不鏽鋼或可用於保存三級原料的其它材料所製 成)。這個管路攜帶了待冷卻的液體。這在許多應用中通常可能是水或碳酸水。

亦提供攪拌器，以促使冰水的攪動，進而保持其溫度不變。

當在操作中時，製冷系統運轉，促使冰累積在製冷捲管周圍且朝容納待配送的水的管路侵佔。需要監視及控制冰浴器內所產生的冰量。通常將冰浴器的溫度控制在固定的量之間，例如，在0℃與1℃之間，並且通常重要的是，在冰浴器內所產生的冰不會延伸那麼遠，以致於實體上接觸或包圍攜帶待冷卻及配送的液體的管路，因為，這可能造成管路凍結、堵塞或爆裂。因此，需要用於感測及監視冰量的手段。

本發明試圖提供一種改良的冰監視系統。

依據本發明，在第一態樣中，提供一種冰浴器，包括一容器；一製冷捲管，用於促使容器內的液體轉變成冰；一管路，用於攜帶待此冰浴器所冷卻之用於配送的液體；以及，至少三個傳導探測器，用於測量冰的厚度，其中，諸傳導探測器係設置在製冷捲管與用於攜帶待配送之液體的管路之間，使得，諸傳導探測器中之第一傳導探測器被設置成比至少第二及第三傳導探測器更靠近製冷捲管，藉此，第二及第三傳導探測器係被設置成比第一傳導探測器更靠近管路。

較佳地，設置有三個傳導探測器，其中一個係比其第二及第三個探測器更靠近蒸發器或製冷捲管。

較佳地，第二及第三探測器係與製冷捲管呈等距離。 它們亦可以與管路呈等距離。其管路可以在諸探測器之區域內與製冷捲管呈「平行」。

諸多探測器一起測量水的傳導。眾所周知的是，水的傳導係依據水處於液態或固態而有所改變，因此，藉由判定諸探測器之間的水之傳導，可判定冰是否已到達諸各別的探測器。

此設備亦包括用於測量諸各別的探測器對偶之間(亦即，第一與第二探測器之間、第一與第三探測器之間及第二與第三探測器之間)的傳導之手段。

三個探測器可以在一受控的循環中依序操作，亦即，以可以判定一對探測器之間的傳導、接著判定第二對探測器之間的傳導、然後判定第三對探測器之間的傳導的方式。

在啟動程序期間的第一控制方法中，使諸製冷捲管運作，並且，測量在一各別的探測器對偶之間流動的電流。一控制器、例如微控制器被配置成使用其電流的測量值，以判定每對探測器(第一與第二探測器、第一與第三探測器及第二與第三探測器)之間的傳導。當產生冰時，冰到達第一探測器，並且，藉由三個探測器之間的傳導之監視，以偵測在第一探測器(最靠近製冷捲管)之冰的存在。當持續冷卻時，冰最終達到由第二及第三探測器位置所界定的厚度，並且，這將藉由所監視的第一與第二探測器之間、第二與第三探測器之間及第一與第三探測器之間的傳導來測量，因此表示：水已從液態變成固態，以確定冰至少已累積至第二及第三探測器之範圍。

在已造出冰之後，諸探測器一起在機器操作期間持續監視其間的傳導，以監視冰的厚度。

在諸具體例中，可以使用三個以上的傳導探測器。最小的冰值可以設定為從製冷捲管延伸至第一探測器的冰厚之程度，而最大的冰值可以設定為延伸至第二及第三探測器的冰厚之程度。較佳地，設置了用於打開及關閉製冷作業的手段，以控制冰厚保持在其最小量與最大量之間。

因為水的傳導隨著水的純度而改變，因此，關於水中之總溶解固體(TDS，total dissolved solids)量，三個探測器可用以監測水的TDS程度。

通常，第二及第三探測器將以對水冷卻管路呈等距而設置，使得，第二與第三探測器之間的傳導之測量可用以判定冰的厚度是否適當。

在另一態樣中，本發明提供一種測量上述冰浴器內所累積的冰之方法，包括輪流測量第一探測器與第二探測器之間、第一探測器與第三探測器之間及第二探測器與第三探測器之間的傳導，以及，使用所測量的諸多傳導值以判定下列任一者：何時冰已到達第一探測器、何時冰已到達第二及第三探測器以及何時冰已開始從第二及第三探測器退縮，並且，使用該等測量以控制用於產生冰的設備。

1‧‧‧容器

2‧‧‧(製冷)捲管

2a‧‧‧(製冷捲管)入口

4‧‧‧(捲繞)管路；(管路)捲管

5‧‧‧(管路)入口

6‧‧‧(管路)出口

7‧‧‧溫度感測器

8‧‧‧液位感測器

9‧‧‧液位感測器

10‧‧‧葉輪

11‧‧‧電動馬達驅動器

12‧‧‧碳酸飽充槽

20‧‧‧(傳導/冰厚)探測器

21‧‧‧(傳導/冰厚)探測器

22‧‧‧(傳導/冰厚)探測器

24‧‧‧蓋子

25‧‧‧(中心)導體

25a‧‧‧(探測器)底部邊緣

26‧‧‧同軸護套

27‧‧‧(護套)最底部分

28‧‧‧(導體)最底端

30‧‧‧碳酸飽充槽

圖1及2係顯示典型的冰浴器的示意圖。

圖3係具有冰厚探測器之配置的冰浴器之部分剖開圖。

圖4係顯示圖3之放大部分的示意圖。

圖5係顯示圖3之頂部之放大部分的示意圖。

圖6係顯示剖開部分的示意圖。

圖7係顯示剖開部分之細節部分的示意圖。

圖8係顯示傳導探測器之部分的示意圖。

現在將參考所附圖式以舉例方式來描述本發明的具體例。參考圖1及2，典型的冰浴系統包括容器1，其通常是塑膠或金屬材料。一個或多個製冷捲管設置在容器內，其通常相對靠近容器的內壁，且通常以垂直方式纏繞，以覆蓋容器的大部分高度。這些製冷捲管經由入口2a及出口(未顯示)接收冷媒液體(未顯示)。將合適的冷媒液體施加至製冷捲管。製冷捲管可以另外稱之為蒸發器捲管。蒸發器及製冷捲管以及合適的液體在冰箱等許多領域中係眾所周知的。

用於飲用液體的捲繞管路通常係位於由製冷捲管所界定的區域內。此管路如同製冷捲管可以捲繞數次，以上升至高容器的高度並從入口5接收待配送的流體(例如，水)。在通過此管路後，液體通過出口6至配送出口或水龍頭，冷卻水或其它流體則由此進行配送。通常，其入口係設置在管路4的最上方部分，並且，待冷卻的水係繞過捲管並到達捲管的下方部分，從該處上升至出口6以進行配送。

在容器內提供水或其它像乙二醇之類的液體，使其受到製冷捲管內的冷媒作用，以便將水部分地轉變成冰，並且，因為用於飲用液體的管路係容納在冰浴器內，所以它受冰水作用，以冷却在其內的液體。因此，當液體通過管路時，冷卻被液體，但絕不接觸到用於冷卻它的水或其它液體。

可以設置溫度感測器7，以便判定容器內之水/冰的溫度。圖式亦顯示用於容器之自動填注之液位感測器8、9。這些感測器係藉由阻力從高(無水)至較低(無水)的變化以感測水的壓力。取而代之，可以使用其它的液位感測器，例如，浮動開關。因此，設置在容器內且用以構成冰浴器的水或其它流體，可藉由監控液位感測器以保持在固定的液位，而當容器裝滿時，觸動液位感測器以關閉填注機構的閥。冰浴器可以包括由電動馬達驅動器11提供動力的葉輪10。葉輪促使水的攪動，以確保水係均勻分佈，且亦可以防止冰在不需要的地方累積。這確保了在冰浴器範圍內的溫度通常保持不變。

圖2顯示相似的冰浴器，但是在這種情況下，設置有碳酸飽充槽(carbonation tank)12。在亦具有入口及出口的碳酸飽充槽內的水，係藉由注入的二氧化碳或其它方式而碳酸化，且被安裝在冰浴器內，以便被冰浴器冷卻，使得使用者可以在靜止水與碳酸(發泡)冷卻水或其它液體之間作選擇。本發明同樣適用於靜止或發泡系統或可選擇性地配送兩者的系統。

如上所述，在這樣的冰浴器中，其容器係手動地或自動地於包括液位感測器及閥的系統中，以水或可能以其他傳熱液體來填注。這樣的液位感測器可以是電子式或機械式。然後，操作製冷系統，以在水的情況下促使冰在製冷捲管周圍累積，或通常使傳熱液體冷卻至所期望的溫度。在冰浴器中所產生的冰量通常係藉由機械恆溫器或電子恆溫器或感測器來控制，而控制在通常為攝氏0度與1度的最小值與最大值之間。重要的是，所產生的冰不會包圍攜帶有待冷卻及配送的水之管路，因為，這可能會導致管路凍結及 其它損壞或不良品質的配送。

在具體例中，這係藉由冰厚探測器來實現，並且，這些實例中之一係顯示於圖3至7中。在每個圖式中顯示了三個探測器20、21及22。如所示，每個探測器通常從一個使其由容器之蓋子24所支撐的位置垂直地延伸，且垂直地向下懸掛。如圖8所示，每個探測器包括安裝在同軸護套26內的中心導體25。導體之最底端28延伸超出護套之最底部分27。在頂端處，導體為了採集亦突出於護套而至控制器，用以向探測器提供電流及測量結果。

如圖所示，諸探測器係安裝在管路4與製冷捲管2之間。它們亦安裝成使探測器20安裝成比其它探測器更靠近製冷捲管2。亦即，探測器20與製冷捲管2之最近部分的最近距離係比探測器21及22中任一者與製冷捲管2的最近距離還短。因此，探測器21及22係安裝成比探測器20靠近用以攜帶待冷卻的流體之管路4。在一些具體例中，探測器21及22皆與管路4隔開有相同的距離。通常，如所示，諸捲管將具有大致矩形的形狀，具有沿著矩形容器之邊緣延伸的直線部分及位於容器之捲管處的彎曲部分。諸探測器通常沿著較長邊緣中之一者而安裝，使得探測器20比探測器21及22更靠近製冷捲管2，並且，探測器21及22係與管路4亦與捲管2呈等距離。

圖4與圖3相比係放大且更清楚地顯示探測器的配置。諸探測器係配置成使得暴露的底部邊緣25a位在外殼上方一段距離處，以致於可測量該點的水/冰之傳導。

各別的探測器因而充當作電極。

圖5顯示探測器總成之頂部之放大細節，清楚地顯示 探測器20如何比另外兩個探測器靠近容器之外側。

圖6顯示另外用以說明碳酸飽充槽30的剖開圖。其係位於管路捲管4內。

攪拌器可能存在或不存在於本發明的具體例中。

圖7顯示另一視圖，清楚顯示探測器位於製冷捲管2與用於待配送之液體的管路4之間，而探測器20係比其它兩個探測器更靠近製冷捲管。

現在談及正在使用的設備，首先，容器裝滿水或其他可冷凍的液體。將冷媒供應至冷媒/蒸發捲管2中。在冷卻循環開始時，當期望產生冰時，由一起工作的三個探測器測量水的傳導。測量出在探測器20與探測器21之間、探測器20與探測器22之間及探測器21與探測器22之間的傳導。如此建立了水之基線傳導，且係在形成冰或至少在形成任何顯著的冰之前完成。

藉由輪流在各別的探測器對偶之間施加電壓信號及測量信號衰減，以測量傳導值。如此因而可測量出在諸探測器之暴露部分之間的水之傳導，其將隨著水變成冰而改變。通常，諸探測器可以由DC信號來供電，且輪流被供電，以致於可以判定彼此相互間及不同的對偶之間的相對傳導，例如，先判定探測器20與21之間的傳導，再判定探測器20與22之間的傳導，然後判定探測器21與22之間的傳導。可以重複這個循環。

測量電信號強度，且透過使用演算法以判定傳導。根據電信號強度以判定傳導的演算法係眾所周知的，例如，使DC信號強度之衰減相關聯於預期的傳導。無論是DC還是其他，這種或其他類型的控制器通常使用了微控制器。

當產生冰時，其係從蒸發器或製冷捲管2之表面開始。隨著冰累積，到達第一探測器20，並且，透過監視探測器20與21之間及探測器20與22之間的傳導，以偵測在探測器20處的冰之存在。其傳導將隨著冰累積在探測器20上而開始改變。

接著持續冷卻，直到冰達到由諸探測器之第二與第三位置之位置所界定的厚度，亦即，延伸至這些探測器為止。因此，第二及第二探測器較佳地是安裝在製冷捲管與允許冰可延伸到達的配送管路之間的位置。當冰到達探測器21及22(會想起其將大致與諸製冷捲管呈等距離)時，三組探測器之間的傳導會改變。這種變化的傳導顯示出水的狀態已從液態變成固態，亦即，冰。然後，這可以被偵測，且用於關閉其冷卻作業。

在完成此第一冷卻循環之後，諸探測器持續監視其間的傳導。這可在操作期間持續監視冰的厚度。當冰開始熔化且從配送管路退去時，將達到冰不再包圍探測器21及22的時間點，並且，這將藉由變化的傳導來偵測。然後，製冷機構可以再次打開以包含冰量，並且可以不斷重複，以便保持冰量穩定且在可控制的範圍內。

在另一具體例中，在壓縮機(冷凍機機構)再次打開之前，可以允許冰後退超過探測器20。這將減少壓縮機打開及關閉信號之數量，並減少壓縮機之短循環之數量。

可以在機器的操作期間持續地監視冰的厚度，或者當機器已開機但例如處於待機模式時，監視冰的厚度。

在配送機構的操作期間，如果第二及第三探測器21及22變成暴露於液態水，亦即，冰已熔化且厚度開始退縮時，這可藉由監視傳導上變化的微處理器或微控制器來偵測。此係用作為 打開冷卻系統的信號，以換回失去的冰厚度。冰將經由對周圍環境的熱轉移而損失掉，因此可以藉由本發明的具體例來持續監視冰的厚度，使冷水輸送最大化。

期望使用三個探測器，以適當地監視冰已朝配送捲管延伸允許的距離。如果只有一個第二探測器存在，則這可能監測到冰厚度的局部變化之尖峰，而不是在所期望方向上之冰的整體產生。因此，本發明的具體例較佳地至少使用三個探測器。在一些具體例中可以使用三個以上的探測器。例如，除了最靠近製冷捲管的第一探測器之外，還可以使用更遠離製冷捲管的三個或更多個探測器，以便更徹底地測量冰分佈之均勻性。

此外，三探測器結構可用於測量水中的TDS(總溶解固體)之程度，並且，所有三個探測器之間(亦即，探測器20相對於探測器21，探測器20相對於探測器22，以及在探測器21與22之間)的測量對實現TDS程度的可靠測量及與單一冰厚度測量作區分係非常有用的。

藉由確保最靠近水冷卻捲管的兩個探測器被設置成大致以平行於這些捲管，使其能夠檢查冰正在累積至期望的厚度。

可以使用許多的控制方法來測量及控制冰的程度。壓縮機可用於控制冷媒之流動，且因而控制其溫度。控制單元可提供指令予壓縮機以適當地打開及關閉，以維持冰之程度不變，因此，在冷卻管處維持冰浴器之溫度不變。在有使用的情況下，它亦可以用於控制攪拌器或葉輪。

包括超過三個探測器可能是有用的。如果三個或更多個探測器配置成比第四探測器更靠近用於攜帶待配送的液體之管 路，則使用者可藉由將這些探測器彼此隔開以檢查冰厚是否均勻。

製冷捲管及用於攜帶待配送的液體之管路可以不同於所示之方法來定位。不論它們的配置為何，諸探測器應該位於它們之間，以至少一個探測器比其它探測器更靠近製冷捲管。

Claims (13)

1. 一種冰浴器，包括一容器；一製冷捲管，用於促使該容器內的液體轉變成冰；一管路，用於攜帶待此冰浴器所冷卻之用於配送的液體；以及，至少三個傳導探測器，用於測量冰的厚度，其中，該等傳導探測器係設置在該製冷捲管與用於攜帶待配送之液體的該管路之間，使得，該等傳導探測器中之第一傳導探測器被設置成比至少第二及第三傳導探測器更靠近該製冷捲管，藉此，該第二及第三傳導探測器係被設置成比該第一傳導探測器更靠近該管路。
2. 如請求項1之冰浴器，其中，設置有三個傳導探測器，其中一個係比其第二及第三個探測器更靠近該製冷捲管。
3. 如請求項1或2之冰浴器，其中，該容器具有多個側壁，該製冷捲管係比用於攜帶待配送之液體的該管路更靠近該等側壁，且其中，該等傳導探測器係安裝在該製冷捲管與該管路之間。
4. 如請求項1至3中任一項之冰浴器，其中，該管路係設置成捲管之形式。
5. 如請求項1至4中任一項之冰浴器，其中，該第二及第三探測器係與該製冷捲管呈等距離。
6. 如請求項5之冰浴器，其中，該第二及第三探測器亦與用於攜帶待配送之液體的該管路呈等距離。
7. 如請求項1至6中任一項之冰浴器，其中，此冰浴器包括四個或更多個探測器，該等探測器中之至少一者比其它諸探測器中之至少一些探測器更靠近該製冷捲管。
8. 如請求項1至7中任一項之冰浴器，其中，此冰浴器包括用於測量各別的探測器對偶之間的傳導之手段。
9. 如請求項8之冰浴器，其中，用於測量傳導之該手段係配置成輪流測量每一各別的探測器對偶之間的傳導。
10. 如請求項8或9之冰浴器，其中，由一控制器輪流施加DC電流至該等探測器，以測量各別的探測器對偶之間的傳導。
11. 一種測量請求項1至10中任一項之冰浴器內所累積的冰之方法，包括：輪流測量其第一探測器與第二探測器之間、其第一探測器與第三探測器之間及其第二探測器與第三探測器之間的傳導，以及，使用所測量的諸多傳導值以判定下列任一者：何時冰已到達該第一探測器、何時冰已到達該第二及第三探測器以及何時冰已開始從該第二及第三探測器退縮，並且，使用該等測量以控制用於產生冰的設備。
12. 如請求項10之方法，其中，最小的冰值係設定為從其製冷捲管延伸至該第一探測器的冰厚之程度，而最大的冰值則設定為延伸至該第二及第三探測器的冰厚之程度，並且，控制結冰，以將在其容器內液體中之冰量保持在其最小程度與最大程度之間。
13. 一種請求項1至9中任一項之冰浴設備之使用，其係用來測量其容器內液體中之總溶解固體。