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    利用 蒸气 除霜 制冷机
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    摘要
    申请专利号:

    CN99125033.8

    申请日:

    1999.10.06

    公开号:

    CN1257988A

    公开日:

    2000.06.28

    当前法律状态:

    终止

    有效性:

    无权

    法律详情: 未缴年费专利权终止IPC(主分类):F25C 5/10申请日:19991006授权公告日:20081105终止日期:20151006|||授权|||实质审查的生效|||公开
    IPC分类号: F25C1/12; F25D21/06 主分类号: F25C1/12; F25D21/06
    申请人: 曼尼托沃食品服务集团公司;
    发明人: C·E·施洛塞尔; C·J·皮尔斯卡拉; S·J·谢迪维; M·R·洛伊丝
    地址: 美国内华达州
    优先权: 1998.10.06 US 60/103437; 1999.07.29 US 09/363754
    专利代理机构: 中国专利代理(香港)有限公司 代理人: 杨松龄
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN99125033.8

    授权公告号:

    |||100430675||||||

    法律状态公告日:

    2016.11.23|||2008.11.05|||2002.01.09|||2000.06.28

    法律状态类型:

    专利权的终止|||授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    一种制冰机具有一个水系统,该水系统包括一个水泵,一个制冰模具,以及一个相互连接的管道;一个制冷系统,该系统包括一个压缩机,一个冷凝器,一个膨胀装置,一个与制冰模具热接触的蒸发器,以及一个接收器。该接收器具有一个与冷凝器相连的出口,与膨胀装置相连的液体出口,以及一个通过一个带阀的通路与蒸发器相连的气体出口。

    权利要求书

    1: 一种制冰机包括:a)一个由水泵、制冰模具和相互连接的管道组成的水系 统;b)一个制冷系统,该系统包括:一个压缩机,一个冷凝器,一个膨胀装置, 一个与制冰模具热接触的蒸发器,一个接收器,该接收器具有与冷凝器相连的入 口、与膨胀装置相连的液体出口,以及通过带阀的通路与蒸发器相连的气体出口。
    2: 根据权利要求1所述的制冰机,其中蒸发器与压缩机、冷凝器远距离地分 置,且接收器靠近蒸发器设置。
    3: 根据权利要求1所述的制冰机,其中接收器呈圆柱形,具有一个侧壁和两 个端面,具有入口管、蒸气出口管和液体出口管,上述所有管道均穿过该圆柱体 的一个端面。
    4: 根据权利要求3所述的制冰机,其中接收器的设置应使圆柱体的侧壁垂 直,入口、气体出口和液体出口均通过接收器的顶面,该液体出口包括一个延伸 到接收器底部附近的管,气体出口包括一个端接到顶面附近的管。
    5: 根据权利要求1所述的制冰机,其中接收器具有一个顶面,一个底面,以 及一个侧壁,蒸气出口和液体出口穿过上述侧壁,且与分别弯曲到接收器内顶面 和底面的管相连。
    6: 根据权利要求1所述的制冰机,还包括一个排气压力控制阀,该阀设置在 冷凝器和接收器之间,以便使得压缩机出来的气体旁通过冷凝器,进入接收器。
    7: 根据权利要求1所述的制冰机,其中带阀的通路包括一个电磁阀。
    8: 根据权利要求1所述的制冰机,其中包括至少两个制冰模具和至少两个蒸 发器,每个蒸发器与上述的制冰模具之一热接触,蒸气体出口分叉进入至少两个 带阀的通路,每个分叉与上述蒸发器之一相连。
    9: 一种在制冰机中制作小方块冰的方法,该方法包括: a)在制冰模式期间,压缩汽化过的制冷剂,对压缩过的制冷剂进行冷却以使 其冷凝成液体,而膨胀装置输送冷凝了的制冷剂,使制冷剂在蒸发器内进行汽化, 以使制冰模具内的温度达到冻结温度,从而在模槽内将水制成冰; b)在收获模式期间,通过将连接于冷凝器和膨胀装置之间接收器内的气态和 液态制冷剂分离,对制冰模具进行加热而使冰块从其上脱落,然后将蒸气从接收 器供给蒸发器。
    10: 根据权利要求9所述的方法,其中还包括一个步骤,即在收获模式期间, 通过一个排气压力控制阀而旁通冷凝器将从压缩机出来的蒸气制冷剂供给接收 器。
    11: 根据权利要求9所述的方法,其中在制冰模式期间,液态制冷剂通过一 个液体管从冷凝器流入接收器,在收获模式期间,蒸气制冷剂通过上述的液体管 流入接收器。
    12: 根据权利要求9所述的方法,其中制冰机具有两个制冰模具,每个与两 个不同的蒸发器之一热接触,在收获模式期间蒸气由接收器供给两个蒸发器,当 冰从某个蒸发器上脱落之后就停止将汽化的制冷剂供给上述蒸发器,而仍将汽化 的制冷剂供给另一个蒸发器。
    13: 一种制冰机,其中蒸发器与压缩机和冷凝器远距离地分置,该制冰机包 括:a)由压缩机和冷凝器组成的冷凝机组; b)制冰机组,其包括: i)一个由水泵、制冰模具和相互连接的管道组成的水系统; ii)一个制冷系统,该系统包括:一个与制冰模具热接触的蒸发器,一个接收 器,一个膨胀装置; c)设置在冷凝机组和制冰机组之间的两条制冷剂管道,其中一条为吸入管, 另一条为供给管,吸入管将制冷剂吸回压缩机而供给管将制冷剂供给制冰机组; d)一个具有入口、液体出口、蒸气出口的接收器,入口与供给管相连,液体 出口与膨胀装置相连,膨胀装置又与蒸发器相连,蒸气出口通过一带阀的通路与 蒸发器直接相连。
    14: 根据权利要求13所述的制冰机,其中冷凝机组还包括一个排气压力控制 阀,该阀使得从压缩机出来的制冷剂气体旁通过冷凝器而进入供给管。
    15: 根据权利要求13所述的制冰机,还包括一个位于冷凝机组内的且设置在 吸入管上的收集器。
    16: 根据权利要求13所述的制冰机,其中制冰机组包括至少两个制冰模具和 至少两个蒸发器,每个蒸发器与上述的制冰模具之一热接触,气体出口通过两个 通路进入上述蒸发器,每个通路上设有一个阀门且与上述蒸发器之一相连。
    17: 根据权利要求13所述的制冰机,其中制冰机组还包括一个水分散器。

    说明书


    利用冷蒸气除霜的制冰机

        本发明涉及一种自动制冰机,尤其涉及这样一种自动制冰机,其中制冰蒸发器是在收获模式下借助冷制冷剂蒸气来除霜的。

        自动制冰机的运行是依靠现有公知的制冷原理来进行的。在制冰模式中,制冰机将制冷剂从冷凝器传输到蒸发器,使蒸发器和制冰蒸发器盘冷却至冻结温度以下。然后,使水流过或喷洒到制冰蒸发器盘上而形成冰。一旦冰完全形成之后,传感器将使该制冰机由冰生产模式转换入冰收获模式。在冰收获模式期间,必须对蒸发器予以微量加热以使冻结的冰稍微得以融化且从蒸发器盘脱落到储冰箱内。为此,现有的多数制冰机是通过借助一个热气阀将由压缩机送来的热制冷剂气体直接供给蒸发器,而绕过冷凝器。

        在典型的自动制冰机中,压缩机和冷凝器产生大量的热量和噪音。因此,制冰机通常被设置在厂的偏僻房间,在此热量和噪音不会造成太多的干扰。然而,需要将冰从上述偏僻房间运输到需用冰的地方。将制冰机设置在需用冰处之外的其它位置,其另一个问题在于在许多食品工厂,食品服务区所占据的空间需要额外费用,而通常制冰机的体积会降低空间的利用率。

        为克服上述问题,人们曾经设计过许多制冰机。在典型的“分置式”制冰机中,将冷凝器设置在远离蒸发器和压缩机的位置。这使得冷凝器被设置在室外或其它位置,该位置能够分散大量热量以及由冷凝器所产生的噪音不会产生影响。然而,压缩机仍然靠近蒸发器机组以便压缩机能够提供收获冰的热气。虽然典型的分置式制冰机解决了将冷凝器所散发的热量排除地问题,但是并没有解决因压缩机的存在而带来的体积大以及噪音问题。

        其它制冰机的设计采用将压缩机和冷凝器一起设置在远处。这些制冰机的优点在于将压缩机和冷凝器所产生的热量和噪音排出到远离制冰机组的位置。如由Saltzman?et?al.发明的美国专利No.4276751描述了一种压缩机机组,该机组通过三条制冷剂管道与一个或多个远距离的蒸发器相连。第一条管道将制冷剂由压缩机机组输送到蒸发器机组,第二条管道在收获模式下将热气由压缩机直接输送到蒸发器,第三条管道为一个通常的返回管,该管用于将制冷剂由蒸发器输送回压缩机。由Saltzman?et?al.的专利所公开的设备具有单一的压力传感器,该传感器用于监测进入蒸发器组的制冷剂的输入压力。当压力降到某一假定表明冰已完全形成的值以下时,假定表明冰已完全形成,制冰机由制冰模式转入收获模式。然后将热气通过管道由压缩机输送到蒸发器机组。

        由Martineau发明的美国专利No.52188330也描述了一种分置式制冰系统。Martineau设备具有一个压缩机机组,该机组通过两条制冷剂管道(一条供给管和一条返回管)与一个或多个远距离的蒸发器机组相连。在制冰模式期间制冷剂由压缩机流入冷凝器,然后通过供给管进入蒸发器。制冷剂在蒸发器内蒸发,且通过返回管回到压缩机。在收获模式期间,许多阀门改向,由压缩机出来的高压热气通过返回管直接供给蒸发器来加热。低温冷蒸发器将热气转换为液体。液态制冷剂排出蒸发器,且通过电磁阀和一个膨胀装置排入冷凝器,当制冷剂流经膨胀装置和冷凝器时,液体蒸发为气体。气态制冷剂排出冷凝器后返回压缩机。

        上述现有系统的主要缺点之一在于分置式运行需要很长的制冷剂管这就导致收获模式时的效率低下。其原因在于用于加热蒸发器的热气必须从压缩机输到蒸发器。在输送过程中,热气向周围环境散发大量热量。这将导致收获周期的延长以及效率的降低。另外,在远距离和低环境温度下,热量损失太大以致于热气不能进行除霜。

        人们已经设计出一些利用多个并联蒸发器的制冷系统,其中利用热气对其中一个蒸发器进行除霜,同时使其它蒸发器处于冷却模式,例如,在一家具有多个冷冻食品储藏和展示柜的食品杂货店里,一个或多个压缩机向冷凝器供料,液态制冷剂分叉管向各自的膨胀装置和蒸发器供料来冷冻每个储柜。在美国专利No.5323621中公开的一种热气除霜系统中包括一个计时表,该计时表用于在某一时间使得热气输送给一个蒸发器。尽管压缩机与蒸发器的远距离分置,但这种系统中的热气除霜是有效的,其原因在于在其它设备的制冷期间,存在大量的由已完成制冷的设备所产生的潜热,该潜热来自于所选定的除霜蒸发器线圈的余热。由于这些系统存在效率低下以及其它诸多问题,所以许多专利对此进行了改进,如美国专利No.4522037和No.4621505等描述了这样的系统,即其中使用饱和制冷剂气体来对多个蒸发器之一进行除霜。该制冷系统包括一个缓冲接收器和一个缓冲控制阀,该阀使得从压缩机出来的热气旁通过冷凝器而进入接收器。然而,这些系统的设计仅适用于并联设置的多个蒸发器,不适用于单个蒸发器的情形,或者适用于多个蒸发器串联使用的情形。也许更重要的是,这些系统是为这样的设备而设计的,即连接在机房内的压缩机、室外的冷凝器以及设在食品店内主要部分的多个蒸发器之间的制冷剂管道的费用不是主要因素。如果将上述系统应用于制冰机中,那么这些制冷系统是效率低下的,甚至会不实用。

        上述情况的例子如Tanaka发明的美国专利No.5381665,其中描述了一种为陈列橱而设计的制冷系统,该系统具有并联的两个蒸发器。通过与向蒸发器供应液态制冷剂相同的管道,接收器将气态制冷剂输送给蒸发器。该系统具有一个冷凝器、一个压缩机,以及多个独立设置的蒸发器。如果将上述系统应用于制冰机中是不经济的,因为在不同部件的每个位置之间需要安装不同制冷剂管组。另外,如果该压缩机及其相关的组件被移至室外且与分置的冷凝器很接近,当需要给蒸发器除霜时,因为该接收器太冷以致于不能闪蒸出制冷剂,所以该系统在低环境温度下不能收获冰。

        美国专利No.5787723公开了一种克服上述缺点的分置式制冰机。用一个远置的冷凝器和一个压缩机与一个或多个分置的蒸发器机组相配合。另外,如果使用多个蒸发器机组,则在收获模式或制冰模式下它们可以独立地进行运行。用于在收获模式时除去蒸发器上的霜的热量最好由一个独立的电阻加热器来供给。电加热元件对于蒸发器的收获是令人满意的,同时,上述电热元件增加了产品的费用。因此,不设电热元件的美国专利No.5787723中的分置式制冰机的收获方法具有很大的优点。其它具有优点的制冰机的情形是:该制冰机包括一个利用制冷剂气体的系统,并且将该系统用于只有一个蒸发器的场所,也可以有一个在低环境温度下仍能够运行的具有多个蒸发器且安装经济的系统。

        本发明设计出一种制冰机,其中压缩机和冷凝器与蒸发器分置,但是不需要电加热器来加热制冰模具,也不需要将热气从压缩机输送到蒸发器。另外,制冷系统在低环境温度下仍能运行,且安装经济。

        一方面,本发明的制冰机包括:a)一个由水泵、制冰模具和相互连接的管道组成的水系统;b)一个制冷系统,该系统包括:一个压缩机,一个冷凝器,一个膨胀装置,一个与制冰模具热接触的蒸发器,一个接收器,该接收器具有与冷凝器相连的入口、与膨胀装置相连的液体出口,以及通过带阀的通路与蒸发器相连的气体出口。

        另一方面,本发明涉及在制冰机中制作方块冰的方法,该方法包括:a)在制冰模式期间,压缩汽化过的制冷剂,对压缩过的制冷剂进行冷却以使其冷凝成液体,向膨胀装置输送冷凝了的制冷剂,使制冷剂在蒸发器内进行汽化,以使制冰模具内的温度达到冻结温度,从而在模槽内将水制成冰;b)在收获模式期间,通过将连接于冷凝器和膨胀装置之间接收器内的气态和液态制冷剂分离,对制冰模具进行加热而使冰块从其上脱落,然后将蒸气从接收器供给蒸发器。

        第三方面,本发明涉及一种制冰机,其中蒸发器与压缩机和冷凝器远距离地分置,该制冰机包括:a)由压缩机和冷凝器组成的冷凝机组;b)制冰机组,其包括:i)一个由水泵、制冰模具和相互连接的管道组成的水系统;ii)一个制冷系统,该系统包括:一个与制冰模具热接触的蒸发器,一个接收器,一个膨胀装置;c)设置在冷凝机组和制冰机组之间的两条制冷剂管道,其中一条为吸入管,另一条为供给管,吸入管将制冷剂吸回压缩机而供给管将制冷剂供给制冰机组;d)一个具有入口、液体出口、蒸气出口的接收器,入口与供给管相连,液体出口与膨胀装置相连,膨胀装置又与蒸发器相连,蒸气出口通过一带阀的通路与蒸发器直接相连。

        利用从接收器出来的冷制冷剂蒸气来除霜的作法具有许多优点。其优点在于不需要电热装置,或不会产生因将热气从远距离设置的压缩机输送到蒸发器而带来的问题。因为冷气滞留在蒸发器盘管的内部,对系统中需要被加热的部件具有很好的加热作用。该系统不仅用于并联的多个蒸发器的除霜,而且还可用于单个蒸发器或串联的多个蒸发器的除霜。

        为便于对本发明的上述和其它优点有更好的理解,下面通过附图对本发明予以说明。

        图1为本发明的由制冰机组和压缩冷凝机组组成的分置式制冰机的透视图;

        图2为图1的压缩冷凝机组的分解图;

        图3为图2中压缩冷缔机组的电气区的透视图;

        图4为图1中的制冰机背面的透视图;

        图5为图4中的制冰机的正视图;

        图6为用于图1中制冰机的接收器的正视图;

        图6A为本发明的另一种接收器的示意图;

        图7为本发明的制冷系统的第一实施例示意图;

        图8为本发明的制冷系统的第二实施例示意图;

        图9为本发明的制冷系统的第三实施例示意图;

        图10为用于本发明双蒸发器实施例中的制冷系统的示意图;

        图11的示意图表示图1中制冰机的控制盘上各部件的位置;

        图12为图4中制冰机组的配线图;

        图13为图2中压缩冷凝机组的配线图,其中使用单相交流电;

        图14为图2中压缩冷凝机组的配线图,其中使用三相交流电。

        图1表示为本发明的优选实施例,该图中的自动制冰机或装置2包括一个压缩冷凝机组6和一个制冰机组8。该压缩冷凝机组6包括一个压缩机12和带有风机和电机的冷凝器,冷凝器通常设置在建筑物的屋顶104上,或设置在室外地面上或偏僻的房间内。该制冰机组8包括一个蒸发器和制冰模具,蒸发器通常设置在建筑物的主要部分内。如图所示,该制冰机组8一般设置在储冰箱9的顶上。本发明的制冰机也可以是将压缩机和/或冷凝器与蒸发器/制冰模具设置在同一个室内。然而,在这些情况下热气就能够很好地除霜,因此,本发明特别适用于分置式的制冰设备。用于本发明中制冰机的新制冷系统在其它包括制冷系统的设备中也是适用的。

        理想的自动制冰机2与商标为Manitowoc的分置式制冰机(如型号为QY1094N)很相似。因此,这种机器的一些特性将不予以讨论,而是主要讨论能体现本发明特点的那些特性。尽管压缩机12等一些组件在型号为QY1094N的分置式制冰机和本发明最佳实施例中没有差别,但是仍将予以讨论。然而,为了讨论本发明新特征的方便,有必要提及与现有技术以及本发明最佳实施例相同的上述部件。

        本发明尤其涉及制冰机的制冷系统。首先讨论用于本发明中的多个不同制冷系统的实施例。此后,再对整个制冰机予以说明。

        图8为用于本发明制冰机中的制冷系统100的第一个优选实施例。横穿图中的双线表示图1中的屋顶104。该制冷系统100包括一个通过制冷剂管113与冷凝器114相连的压缩机112。尽管图示仅有一个冷凝回路,但可以设有任何数目的冷凝回路,同时采用传统的冷凝器设计。从冷凝器出发的制冷剂管115与压头控制阀116相连。从压缩机出发的旁通管117也与排气压力控制阀116(如商标为Head?Master的阀门)相连。该排气压力控制阀116采用传统的,且用于在制冷系统的高压侧保持足够的排气压力,以便膨胀装置和系统的其它组件正常运行。该排气压力控制阀116和该旁通管117最好适于在低环境温度下运行。

        从排气压力控制阀116出来的制冷剂通过制冷剂管119和入口120流入接收器118。该制冷剂管119常称作进给管路或液管。然而,特别当排气压力控制阀116打开后,蒸气制冷剂或蒸气、液体制冷剂将流经制冷剂管119。液态制冷剂最好借助其开口延伸到接收器118底部附近的管道经由液体出口122从接收器118内排出。从接收器118内排出的液态制冷剂通过液体出口122、制冷剂管121、干燥器124和一个膨胀装置(最好为一个热膨胀阀126)。从热膨胀阀126流出的制冷剂经由管道123流入蒸发器128。制冷剂从蒸发器128出来经由管道125、收集器132返回压缩机112。该收集器132、压缩机112和蒸发器128也是传统设计的产品。

        制冷系统100的唯一特点在于该接收器118具有一个蒸气出口134。这个出口最好是一个管,该管仅延伸到接收器内的顶部位置。在制冷系统100中,所有的制冷剂均流入接收器118。流入接收器118的制冷剂被分离成位于其底部的液体和顶部的蒸气两部分。接收器118中的液体和蒸气的相对量大小取决于许多因素。该接收器118的设计以保证在所有可能的运行条件下液体出口122和蒸气出口134分别位于液态区和蒸气区。在制冰机的冻结期内,蒸气保留在接收器118内。然而,当制冰机在收获模式期间需要使用系统时,需打开阀136。介于接收器118、蒸发器128之间的路线通过气体出口134、制冷剂管131和制冷剂管133得以打开,蒸气出口通过带阀的通道直接与蒸发器相连。从接收器118顶部抽出的冷蒸气流经蒸发器,部分冷气在该处得以冷凝。制冷剂由蒸气转变成液体所释放出的热量用于加热蒸发器128。这样使得冰由制冰机的蒸发器上脱落。

        在收获的开始阶段,接收器内的蒸气量不足以将蒸发器加热到使冰脱落的温度。然而,在接收器变得太冷以致于不能蒸发更多的制冷剂之前,当蒸气从接收器排出后,接收器内的一些制冷剂得以蒸发。这导致压缩机的出口或高压侧的压力降低。

        当压缩机的高压侧的压力低于一个理想值后,该排气压力控制阀116打开,从压缩机排出的热气经由旁通管117、制冷剂管119供给接收器118。这种热蒸气具有两个作用。其一,有助于加热接收器118内的液体使其蒸发;其二,作为与冷蒸气混合的气源以便来除去蒸发器上的霜。然而,在传统的热气除霜系统中,用于蒸发器除霜的蒸气比直接从压缩机供给的热气要冷得多。

        过去,人们认为需用制冰机中的以“热气除霜”的过热制冷剂中的显热来加热蒸发器以便使冰脱落。然而,根据本发明,可以认为是借助蒸发器中的蒸气冷凝的潜热,而不是借助从压缩机来的热气来进行收获。这样,通过利用独特设计的接收器,在收获模式中,可将足量的冷蒸气制冷剂供给蒸发器。

        图7表示为制冷系统10的第二实施例,本实施例是在图8所示的实施例之前研制的。该制冷系统10除了在其中应用了电磁阀30和毛细管27之外,其余与图8所示的制冷系统100相同。除了制冷系统100不同之外,其它同一部件以相同的附图标记表示。如果电磁阀30关闭,返回的制冷剂流经毛细管27,与冷凝器14的盘管之间进行热交换。冷凝器的热量用于蒸发从蒸发器返回的以液态形式存在的任何制冷剂。值得注意的是,当自动制冰机的制冷系统正常运行时,电磁阀30和毛细管27不是必需的,同时,在收获模式期间,从蒸发器128来的液态制冷剂将汇聚在收集器132内。

        图9表示为制冷系统200的第三优选实施例。本制冷系统特别适用于这样的制冰机,即由冷凝器和压缩机组成的压缩冷凝机组206与装在制冰机组208内的蒸发器较远地分置。该制冷系统200除了增加几个附件外,其余组件与制冷系统100的相同。在制冷系统200中,与制冷系统100中的组件相同的组件采用同一附图标记表示,同时增添了几个制冷系统100中未出现的附图标记。这样,在制冷系统200中的压缩机212与制冷系统100中的压缩机112相同。制冷系统200包括一些其它控制部件。如一个风机循环控制部件252和一个高压切断控制部件254与压缩机212的高压侧相连。低压切断控制部件256设在压缩机212的吸气侧。这些部件是传统的,其作用与现有技术中的自动制冰机制冷系统中的一致。在制冷剂管219上靠近接收器218的入口侧处设有一个止回阀258。除了干燥器224外,在从接收器218到热膨胀阀226的制冷剂管路上设有一个手动切断阀260和一个液体电磁阀262。图9也表示出毛细管以及与蒸发器228的出口侧相连的用于控制热膨胀阀226的测温仪表229。图9中未示的是位于液体电磁阀262和热膨胀阀226之间的制冷剂管221最好与从蒸发器228出来的制冷剂管225以热交换的方式相联合,但这一点表示在图4中。同传统的方法一样,这种作法是为了对从接收器218出来的液态制冷剂进行预冷。

        与阀136一样,在收获期间,冷蒸气电磁线圈236运行,使从接收器218出来的冷气流入蒸发器228。与排气压力控制阀116一样,排气压力控制阀216运行以便保持制冷系统200的高压侧的压力。

        位于收集器232内的J形管235最好在靠近其底部设有一个孔,以便被收集在收集器底部的制冷剂中的所有的油被抽入压缩机212,这一点与传统作法一致。

        有时,制冰机设有多个蒸发器。当需要生产大量冰时,两个或两个以上的蒸发器能够实现上述目的。一个两倍大的蒸发器也会生产出两倍量的冰,但是,制造这样一个大蒸发器也许是不实际的。本发明可利用多个蒸发器。

        图10为制冷系统300的第四最佳实施例,其中制冰机具有蒸发器328a和蒸发器328b。如下所述,除了一些部件的数目双倍外,该制冷系统300与制冷系统200相同。因此,与图9相比,图10中的附图标记要多于制冷系统100中的附图标记。

        本实施例中利用了两个热膨胀阀326a和热膨胀阀326b,液态制冷剂分别通过管路323a和323b供给蒸发器328a和蒸发器328b。每个热膨胀阀配备有各自的毛细管和测温仪表329a和测温仪表329b。这样就使得两个蒸发器以最大的效率运行,且以各自的速率进行结冰。当然,也可使用一个热膨胀阀,但是因为平衡每个蒸发器所需制冷剂量是很困难的,所以当一个蒸发器应该除霜时,另一个(滞后的蒸发器)结冰还不充分。

        具有两个独立的电磁阀336a和电磁阀336b的作用在于,一旦从某个联合的蒸发器上收获完冰时,可以关闭一个阀门。当收获时,电磁阀336a和电磁阀336b打开,从接收器318出来的冷气流入管路333a和333b,然后进入蒸发器328a和蒸发器328b。两个蒸发器同时进入收获时间。然而,一旦冰从蒸发器328a上落下,阀336a就关闭,当蒸发器328b完成收获时,蒸发器328a将不工作。在336a关闭的情况下,冷蒸气不会浪费地用在进一步对蒸发器328a进行加热上,而是全部用于蒸发器328b的除霜。当然,如果蒸发器328b首先收获,情况就反过来了。

        本发明的接收器必须能够分离液态、蒸气制冷剂,且两种制冷剂具有各自独立的出口。因为接收器内的液体和蒸气之间的传热和传质是相当有限的(尤其当打开排气压力控制阀时),所以从接收器中抽出的蒸气通常不是饱和蒸气。在最佳实施例中,接收器18(图6)大体上为圆柱形,当使用时圆柱壁垂直(图4)。所有的出入口连结最好均通过接收器的顶部。这就要求接收器上仅一个部分需要孔洞。且以一次打孔作业就完成所有的打孔,以便使费用最少。入口管20可以端接在接收器内的任何位置,但是最好端接在顶部附近。该液体出口22端接在底部附近。蒸气出口34端接在顶部附近。这样,就使得所有三个管均通过圆柱体的上端板。当然,只要在收获或除霜模式期间能够将冷气从接收器抽出供给蒸发器,接收器也可设计成其它型式。图6A表示出另一种接收器418,其中入口420设置在接收器418的侧壁上。液体出口管422也通过接收器的侧壁出去,但是具有一个90°弯曲的汲取管,以便出口管422的端部靠近接收器418的底部。类似地,蒸气出口434设置在侧壁上,但是具有一个朝上的端部,以便从接收器418的顶部附近出来的冷气可被抽出。

        在本发明的优选实施例中,排气压力控制阀具有两个作用。在冻结模式下,尤其在低环境温度下,它保持最低的运行压力。在收获模式下,它提供了一个旁通。如果不用排气压力控制阀,收获期将拖得较长,系统就需要较多的制冷剂,接收器会变得发冷和出汗。不用排气压力控制阀,就将管路217直接与管路215相接,在管路217(图9)上设置一个第二电磁阀,以使从压缩机出来的被压缩的制冷剂直接进入接收器218。然而,电控要求在压缩冷凝机组206(包括压缩机和冷凝器)和制冰机组208(包括蒸发器和接收器)之间布置线路。在图9所示的最佳设计中,上述两部分可通过屋顶204或墙予以隔离,且在上述两部分之间仅需设置两条制冷剂管路。这样,制冰机组208可设置在室内,甚至靠近用户想要小方冰块的位置,压缩机和冷凝器可设置在室外,由压缩机和冷凝器所产生的热量和噪音将不打扰建筑物内的居民。

        图9所示的制冷系统可以与典型的分置式制冰机的其它部件相结合来使用。如在图9的所示的制冷系统中,可以用电子控制的分置式制冰机的控制盘来操作制冰机。在收获期的开始阶段不是用控制盘来告知打开热气除霜阀,而是借用同样的信号来打开冷气电磁线圈236。然而,与典型的分置式制冰机相比,其不同在于可将压缩机和冷凝器一起设置在室外。

        制冰机的其它组件可以是传统的。如制冰机通常包括一个水系统(图5),该系统由水泵42、水分散器44、制冰模具46,以及相互连接的水管48组成。该制冰模具46一般由带有隔板的盘制成,该隔板将盘分割成多个独立的冰块室,且将蒸发盘管连接到盘的背部。该制冰机也可包括如美国专利No.5289691所公开的一个清洁系统和一个电子控制器,或在美国专利No.5193357、No.5140831、No.5014523、No.4898002、No.4785641、No.4767286、No.4550572以及No.4480441中公开的制冰机的其它组件。本发明可以参考上述任一专利。如在一个制冷系统中经常包括一个软型火花塞,以便如果制冰机失火时,上述火花塞会在制冷系统中的任一组件爆炸之前发生熔化。

        图2表示出冷凝机组6中的典型组件。除了包括压缩机12和由盘管制成(在图中仅能够看到其弯曲部分)的冷凝器14之外,该压缩冷凝机组还包括一冷凝器风扇50、一个电机、入口阀52、排气压力控制阀16,以及收集器32。如压缩机启动电容器54、运行电容器56、继电器、风扇循环控制器252、高压切断控制器254,以及低压切断控制器256等电器组件主要容纳在压缩冷凝机组6的一个角落上的电器区域。

        该制冰机组8包括图4所示的制冷系统部分以及图5所示的水系统。在本例中,以制冰机组8中的组件当作制冷系统200中的组件予以说明。然而,也可使用制冷系统10或制冷系统100。除了蒸发器228和接收器218之外,该制冰机组8最好还包括干燥器224、液体电磁阀262、止回阀258、冷气电磁线圈236,以及热膨胀阀226。因为接收器218最好与蒸发器228设置在同一室内,所以接收器也通常处于室温环境条件下。结果,接收器相当热,这样有助于为收获冰提供足够的蒸气。

        图11所示为与自动制冰机2一起使用的控制盘70??刂婆躺系脑詈糜隡anitowoc制冰公司生产的型号为QY1094N的分置式制冰机上的元件相同。灯71、72、73、74分别指示制冰机是否处于清洁模式、水位是否太低、储冰箱是否满,以及制冰机是否处于收获模式?;股栌幸桓鲈诹礁隼涠称谥涞挠糜谒换亩ㄊ钡髡?5。在控制盘上还设有控制系统保险丝76和自动清洁系统辅助塞77,以及交流线电压电插塞78和直流低电压电插塞79。该控制盘还包括扁形接头80、81、82,它们分别用于冰厚度的探测、水位的探测,以及作为清洁系统的附加地线的接头。

        图12为制冰机组8的配线图。除了表示出控制盘70及其组成部件之外,图12还表示出箱式开关(bin?switch)83的配线和清洁选择器搬扭式开关84的内部工况图,该清洁选择器搬扭式开关84的上部位置表示正常的制冰操作,中部位置表示关闭位置,下部位置表示清洁模式。图12还表示出水阀85、冷气电磁线圈236(用虚线表示,当使用双蒸发器时使用的第二个阀336b)、水泵螺管线圈86、水泵42,以及液体电磁阀262的配线。

        图13为一个配线图,表示出冻结期的电路,该冷凝机组6使用230V的单相交流电。同时表示出该压缩机12主电动机和曲轴箱加热器87。同时表示出的还有高压切断控制器254、低压切断控制器256、风机循环控制器252和冷凝器风机电机50以及运行电容器的组合,同时还表示出运行电容器56和压缩机启动电容器54?;贡硎境龅挠屑痰缙?8、接触器线圈91、接触器接触片92和93。

        图14为一个配线图,表示出冻结期的电路,该冷凝机组6使用230V的三相交流电。与图13相同的组件采用相同的附图标记。

        如上所述,没有必要在冷凝机组6和制冰机组8之间配线。该制冰机组8最好以标准的墙壁出口电路为动力来运转,而冷凝机组6则需要供给较高电压。

        本发明使得压缩机和冷凝器远距离地分置,以便职工或顾客使用冰场所不发出噪声和热量。然而需要使用制冷剂来对蒸发器进行收获。试验结果表明,这些改善并不使得冰产量降低,而且收获时间和热能效率基本不变。另外,由于不需要热气除霜,在收获期间,压缩机的压力较小,这有助于增加压缩机的寿命。仅需用两条制冷剂管路,因为从排气压力控制阀出来的热气携带从冷凝器来的液体制冷剂一起被排入液体管路,然后,在接收器内得以分离。

        制冷系统最好使用一个直接设在压缩机之前的附加大收集器,该收集器在收获期间分离出返回的任何液态制冷剂。气态制冷剂流经收集器。液态制冷剂得以收集,且在下一个冻结期的开始前以一定的速率计量返回。该压缩机最好将所有的制冷剂引入系统(冷凝器和接收器)的“高侧”,这样在不工作时没有液体能够进入压缩机曲轴箱。最好使用一个电磁止回阀来防止在不工作时高侧制冷剂的流动。设置曲轴箱加热器的目的在于:防止低环境温度下在不工作时制冷剂在压缩机曲轴箱内发生冷凝。

        本发明的商用的分置式制冰机实施例的设计工作工况为-20至130?°F。最好地,预先给制冰机加注制冷剂,当管道安装好后,在管道被焊接好之后将其抽成真空,然后打开抽气阀,接收器内的制冷剂释放进入系统。不同制冷剂管道的尺寸大小根据工业标准的不同而不同。另外,收集器通常最好包括一个孔。

        系统中制冷剂的最佳量取决于许多因素,但是可通过如工业上的标准操作规范等例行试验来确定。要选择最小排气压力保证系统的运行最佳、平衡冻结和收获周期。也要选择收集器中的孔洞尺寸保证使其具有最好的性能,同时考虑临界温度和对压缩机的?;?。本发明的上述和其它方面将被本领域的普通技术人员得以理解。

        值得注意的是,本发明的系统和方法可以有许多变形,此处仅对部分折了说明。在不背离其精神或基本特征前提下,本发明可有多种其它形式。例如,不使用由设在盘上的隔板分割制成的制冰蒸发器,该蒸发器线圈设置在其背面上,可以使用其它类型的蒸发器。另外,不是水流经一个垂直的蒸发器盘,而是将水喷洒在一个水平的制冰蒸发器上来形成冰。

        虽然最佳实施例中的制冰机的组件均是单个的,但是许多制冰机的组件可以是多个,如两个水泵,或两个压缩机等。另外,在一个室内可设置两套独立的制冷系统,如用一个风机来冷却两个独立但缠绕在一起的冷凝器盘管。也可构成这样一个(不是最佳的)系统,即一个压缩机供应两个独立的蒸发器,其中使用辅助止回阀和其它控制,以便一个蒸发器处于除霜模式而另一个蒸发器处于冻结模式。

        值得注意的是,采用没有明确包括在内的其它步骤、材料或组件对本发明将产生不利的影响。因此本发明的最佳方式不包括上述额外的步骤、材料或组件。然而,在顾及到各方面的最佳实施例仅是说明性的,而不是限制性的,因此,本发明的?;し段峭üㄒ笫槎皇峭ü笆龅乃得魇槔聪薅ǖ?。没有背离权利要求含义和范围的其它变化也同样包含在本发明的?;し段е?。

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