專利名稱：制冰機及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制冰機，而且特別涉及用于自動制冰機的控制方法。
經(jīng)過多年發(fā)展已經(jīng)制出多種自動制冰機，其中大多數(shù)機器具有分別與供電和供水相連的獨立元件，并采用標準制冷系統(tǒng)制冰。這種制冰機通常包括一個自動操作制冰機進行結(jié)冰和收獲循環(huán)并且當制出足夠的冰時進行關(guān)機的控制系統(tǒng)。
這樣的制冰機尺寸有大有小，大型制冰機一小時內(nèi)可制出上百磅的冰，小型制冰機一小時內(nèi)只制幾磅冰，因此制冰機的控制系統(tǒng)也由復(fù)雜變到簡單。
許多生產(chǎn)方塊冰的機器采用一種熱氣旁通閥，通過由壓縮機直接將熱制冷劑送入蒸發(fā)器來獲取方塊冰，該蒸發(fā)器安裝于冰成形蒸發(fā)器盤的背部，由蒸發(fā)器融化冰而不是將水凍成冰。要確定何時開始和何時停止取冰循環(huán)是很重要的，要使機器達到最高效率，要求完全形成冰時開始取冰循環(huán)，并且當冰一從冰成形蒸發(fā)器盤開始釋放后就停止取冰循環(huán)?，F(xiàn)有的專利文獻中公開了采用開始取冰循環(huán)的冰厚度傳感器以及一種機電傳感器，如水幕開關(guān)的方案，測定冰塊何時由冰形成蒸發(fā)器盤落下。當然，還有許多其它的開始和停止取冰循環(huán)的控制傳感器和機構(gòu)。
許多復(fù)雜的控制系統(tǒng)存在的問題是，系統(tǒng)需要的組件大大增加制冰機的成本。對于制造成本低的小型制冰機，由于其控制系統(tǒng)不能使機器最大效率運行，因而銷路不好。例如，在一些制冰機中，結(jié)冰和取冰循環(huán)的持續(xù)時間取決于測量壓縮機吸入側(cè)的溫度或壓力的傳感器另一些系統(tǒng)在蒸發(fā)器或蒸發(fā)器的出設(shè)置熱動開關(guān)。這些系統(tǒng)中，當達到一預(yù)定溫度時，機器轉(zhuǎn)換到取冰循環(huán)，當達到另一溫度時，則回到結(jié)冰循環(huán)。當環(huán)境空氣溫度較高時，結(jié)冰循環(huán)持續(xù)時間就較長。一些這樣的系統(tǒng)包括一調(diào)節(jié)旋鈕，這樣，如果希望冰塊的厚度很大或很小，就可升高或降低循環(huán)時間。
簡單控制系統(tǒng)存在的問題是，系統(tǒng)不能自動處理幾種變化情況。例如，最佳結(jié)冰和取冰循環(huán)的持續(xù)時間不僅與環(huán)境空氣溫度有關(guān)，而且還與下述因素如冷凝器清潔到什麼程度，以及是否有雜質(zhì)防礙空氣通過冷凝器等有關(guān)。調(diào)節(jié)旋鈕可用來根據(jù)上述因素變化調(diào)節(jié)循環(huán)時間，但是常常需要操作熟練的技術(shù)人員，否則就會操作不當。因此，這樣的機器不可能生產(chǎn)出足夠的冰，并且生產(chǎn)費用高于必需的費用。
授權(quán)于Alverez等人的美國專利5182925和5291752公開了一種制冰機，在第一次排入水箱的水凍成冰從而切斷低水位傳感器時，取冰循環(huán)開始。置于冷凝器出口處的熱敏電阻用來停止取冰循環(huán)。由熱敏電阻測量取冰循環(huán)開始時的制冷劑溫度來判斷多高溫度的制冷劑流過熱氣融冰閥。然后微控制器確定當取冰循環(huán)完成時離開蒸發(fā)器的制冷劑溫度監(jiān)視。置于蒸發(fā)器的出口側(cè)的第二熱敏電阻，當達到上述溫度時，系統(tǒng)停止取冰循環(huán)并返回結(jié)冰循環(huán)。也可使微控制器設(shè)定取冰持續(xù)的時間。在另外的可供選擇的方案中，微控制器檢測流出蒸發(fā)器的制冷劑的速率的升高，當檢測到速率顯著升高時，停止取冰循環(huán)。
這種控制機構(gòu)有幾個缺點。首先，需要多種傳感器，包括一個低水位傳感器和兩個熱敏電阻；第二，置于蒸發(fā)器出口側(cè)的熱敏電阻所處的位置需要防止冷的制冷劑返回管上的水冷凝，并且該熱敏電阻受到與上述返回管相連的壓縮機的振動；第三，熱敏電阻測量離開冷凝器的制冷劑溫度的時間正好是取冰循環(huán)剛開始之后的時間，這是制冷循環(huán)中相對不太穩(wěn)定的時期，難于保持穩(wěn)定測量。
若能開發(fā)出不用水位傳感器或冰厚度傳感器即可開始取冰循環(huán)的簡單控制機構(gòu)則具有很大優(yōu)越性，因為這兩個傳感器通常在暴露的條件下重復(fù)使用后容易失效。而且，如果開發(fā)出可以用于小型制冰機的價廉的控制系統(tǒng)，既不過多增加制造成本卻比現(xiàn)有的簡單控制系統(tǒng)大大提高機器工作效率也是極其有利的。最好這種改進的控制系統(tǒng)能根據(jù)變化的條件開始和停止取冰循環(huán)，上述變化條件不僅包括環(huán)境溫度，而且包括冷凝器盤管上增加的污垢量以及通過冷凝器盤管的空氣流局部阻塞。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，當制冷劑處于穩(wěn)定循環(huán)內(nèi)并且已經(jīng)開始結(jié)冰時，最佳結(jié)冰循環(huán)持續(xù)時間與結(jié)冰循環(huán)開始后的一預(yù)定時間流出冷凝器的制冷劑的溫度之間密切相關(guān)。而且還發(fā)現(xiàn)，最佳取冰循環(huán)持續(xù)時間與結(jié)冰循環(huán)結(jié)束前一預(yù)定時間離開冷凝器的制冷劑溫度之間密切相關(guān)。根據(jù)這些發(fā)現(xiàn)和本發(fā)明的相關(guān)發(fā)現(xiàn)，開發(fā)了一種用于制冰機的簡單控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)優(yōu)選只采用一個傳感器，即一個固定在冷凝器出口側(cè)的熱敏電阻。
第一方面，本發(fā)明提供一種在制冰機中開始取冰循環(huán)的方法，該制冰機包括一壓縮機、一冷凝器、一膨脹裝置、一蒸發(fā)器和連接各裝置的制冷劑管，所述方法包括以下步驟a)開始結(jié)冰循環(huán)，在該循環(huán)期間來自壓縮機的制冷劑流入冷凝器，經(jīng)過膨脹裝置到蒸發(fā)器；b)在結(jié)冰循環(huán)開始后的預(yù)定時間內(nèi)，測量冷凝器和膨脹裝置之間某點的制冷劑溫度；c)用測得的溫度確定理想結(jié)冰循環(huán)持續(xù)時間；d)結(jié)束結(jié)冰循環(huán)，并在結(jié)冰循環(huán)理想持續(xù)時間結(jié)束時開始取冰循環(huán)。
第二方面，本發(fā)明提供一種控制制冰機取冰循環(huán)持續(xù)時間的方法，包括步驟a)開始結(jié)冰循環(huán)，在該循環(huán)期間，制冷劑由壓縮機壓縮并排入冷凝器，從冷凝器流出的制冷劑經(jīng)制冷劑管流入膨脹裝置，再通過蒸發(fā)器返回壓縮機；b)在結(jié)冰循環(huán)停止前的一預(yù)定時間，測量流出冷凝器的制冷劑溫度；c)利用步驟b)測得的溫度確定取冰循環(huán)理想持續(xù)時間；d)經(jīng)過步驟c)中確定的時間后，停止取冰循環(huán)。最好將本發(fā)明的第一和第二方面結(jié)合使用。
第三方面，本發(fā)明提供一種制冰機，包括a)一制冷系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一壓縮機、一個具有一入口及一出口的冷凝器、一膨脹裝置和將各裝置相互連接的制冷管；b)一水系統(tǒng)，它包括一新鮮水入口、一水循環(huán)機構(gòu)、一與蒸發(fā)器熱接觸的冰形成裝置和將它們相互連接的水管；以及c)一控制系統(tǒng)，它包括一與冷凝器出口熱接觸的溫度傳感器及一微處理器，該微處理器編有程序，利用結(jié)冰循環(huán)開始后的一預(yù)定時間的傳感器的輸入，確定結(jié)冰循環(huán)理想持續(xù)時間，或利用結(jié)冰循環(huán)結(jié)束前的一預(yù)定時間的溫度傳感器的輸入確定取冰循環(huán)理想持續(xù)時間，或同時進行上述兩個過程，并控制制冷系統(tǒng)和水系統(tǒng)進行結(jié)冰循環(huán)和/或取冰循環(huán)，直到理想持續(xù)時間結(jié)束為止，然后轉(zhuǎn)換循環(huán)。
采用一個熱敏電阻在結(jié)冰循環(huán)開始后的一預(yù)定時間，或在結(jié)冰循環(huán)停止前的一預(yù)定時間測量流出冷凝器的制冷劑溫度，可以準確了解如冷凝器的清潔度和空氣流阻塞、環(huán)境空氣溫度和壓縮機波動等的變化。此外，熱敏電阻通常置于典型溫暖和干燥的環(huán)境中。而且，控制系統(tǒng)優(yōu)選實施例采用一個這種熱敏電阻確定結(jié)冰和取冰循環(huán)的最佳持續(xù)時間，因此制冰機的主要控制功能通過只使用一個傳感器就能實現(xiàn)。
下面參照附圖及其簡潔描述可更好地理解本發(fā)明的上述和其他優(yōu)點。


圖1是本發(fā)明優(yōu)選實施例的新穎小型制冰機的透視圖2是圖1所示制冰機的前視圖；圖3是沿圖2中剖面線3-3的橫剖面視圖；圖4是沿圖3中剖面線4-4的橫剖面視圖；圖5是圖1所示制冰機的制冰系統(tǒng)的示意圖；圖6是圖1所示制冰機中采用的供電系統(tǒng)的示意圖；圖7-12是圖1所示制冰機的控制器中的微處理器采用的計算機程序的流程圖；圖13示出了圖1所示制冰機的最佳完全結(jié)冰循環(huán)持續(xù)時間和熱敏電阻器電壓之間關(guān)系曲線，該熱敏電阻器電壓和流出冷凝器的制冷劑溫度成正比，在結(jié)冰循環(huán)開始后十分鐘測量；圖14示出了圖1所示制冰機最佳完全取冰循環(huán)持續(xù)時間和熱敏電阻器電壓之間關(guān)系曲線，熱敏電阻器電壓和流出冷凝器的制冷劑溫度成正比，在結(jié)冰循環(huán)結(jié)束前1分鐘測量。
圖1-4所示的是本發(fā)明的優(yōu)選實施例的制冰機10。該制冰機裝在一箱體14內(nèi)，箱體14的上部有絕緣壁，其基座內(nèi)裝有機械組件。門12(如圖1所示，為了便于看清楚在其它幾幅圖中將其移出)裝在箱體14的前開口，制冰機底座部分的前部由護柵16遮蓋使空氣可通過底層。門12最好與箱體14的上端以樞軸相連，當想從制冰機10取出冰塊時，可朝上轉(zhuǎn)動門并上滑入制冰機10的上端。
制冰機10的內(nèi)部有冰儲藏室36，它位于機器底層的上部。制冰機包括一水系統(tǒng)，一冰凍系統(tǒng)和一控制系統(tǒng)，下面對各系統(tǒng)進行詳述。水系統(tǒng)包括水循環(huán)機構(gòu)，最好采用通常的泵44的結(jié)構(gòu)形式。泵的底座放在冰儲藏室36上方的與箱14內(nèi)側(cè)相通的水箱46內(nèi)，水最好在進水電磁閥42(如圖5所示)控制下通過新鮮水入口41進入水箱46。多余的水溢出豎管50并流出排水管58(最好參見圖4)。從泵44流出的水通過水管54流入分配器52，并沿固定在分配器52內(nèi)的導(dǎo)流片流動(最好見圖3)，向下流入冰成形裝置48，冰成形裝置將在下面作詳細描述。沒有冰凍的水流回水箱46。在清理過程中，水箱最好通過拔出豎管50排空。
冰成形裝置48最好是單獨沖壓的金屬盤結(jié)構(gòu)。以前，通過折起金屬片形成圍繞盤底的側(cè)邊，側(cè)邊彼此相接形成封閉防止水從盤內(nèi)流出。本發(fā)明的盤最好將銅料拉伸或沖壓制成，其側(cè)壁的拐角處不需進一步處理也不透水與底板成一體冰成形裝置48進一步包括一格柵49(見圖4)，它和盤的側(cè)壁配合形成獨立的空穴，冰塊在這些空穴中形成。格柵49的水平組件和盤側(cè)壁的上端和下端均以約15度角斜向下，這樣一旦取冰循環(huán)開始則使盤背面的蒸發(fā)器盤管24上的冰融化，便可使冰塊很容易地滑出。冰成形裝置48通過在沖壓金屬盤上注塑成形使得塑料組件成形于盤上而制成。如圖1所示，塑料組件包括使冰成形裝置48與箱體14相固定的接頭以及翼片17，翼片17使冰塊轉(zhuǎn)向由裝置落出，因此，冰塊不會落入水箱46但會落入冰儲存箱36中。沖壓盤最好包括圍繞外邊緣的唇邊，在模制過程中辰邊與模具配合隔離塑料流。
如圖5所示，制冷系統(tǒng)包括一壓縮機22、一冷凝器28、一蒸發(fā)器24及如毛細管26形狀的膨脹裝置。壓縮機22及冷凝器28裝在制冰機10底部，為螺旋管狀或盤管狀的蒸發(fā)器安裝在冰成形裝置48的背部(見圖4)。由壓縮機22流出的制冷劑流入冷凝器28再通過毛細管26流入蒸發(fā)器24。但是，在取冰循環(huán)中，熱氣旁通閥30開啟，使熱制冷劑直接由壓縮機22流入蒸發(fā)器24。制冷系統(tǒng)最好還包括就在毛細管26上游的干燥器25。毛細管26通向蒸發(fā)器24的入口側(cè)。毛細管26直徑很小，起限制作用，提供阻的測量值制冷劑流。制冷劑流入毛細管26時呈液態(tài)，然后在蒸發(fā)器內(nèi)膨脹形成氣體，限流的毛細管26則起到了膨脹裝置的作用。毛細管26纏繞在與壓縮機22的吸氣側(cè)相通的制冷劑管道上，然后通過制冷劑管道外壁伸入并在制冷劑管道內(nèi)部延伸，如圖5點畫線所示。毛細管26伸出制冷劑管道的入口側(cè)并進入蒸發(fā)器24入口側(cè)的制冷劑管道。毛細管和入口側(cè)制冷劑管道之間的連接形成很好的管道之間熱接觸，提供制冷劑內(nèi)熱傳遞，如美國專利5065584所述，該文獻是本發(fā)明的參考文獻。制冷系統(tǒng)的細節(jié)不是本發(fā)明的關(guān)鍵，而是本領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)，這里不作詳細描述。但是應(yīng)指出，如其他小型制冰機，制冷系統(tǒng)中有恰當數(shù)量制冷劑對于制冰機正常工作極為重要。
制冰機10的控制系統(tǒng)包括的組件很少，如上所述，包括一溫度傳感器，最好是鋁封閉的熱敏電阻62，它固定在冷凝器28的出口側(cè)。最好熱敏電阻62是從Advanced Thermal Products，Saint Marys；Pennsylvania選取的E1004AB22P1部件。
最好使熱敏電阻62與制冷劑管道的筆直段有很好的熱接觸，并由管夾頭74固定(見圖5)。熱敏電阻是熱變電阻，其阻值與溫度成正比變化。一對導(dǎo)線63將熱敏電阻62與固定于制冰機10內(nèi)的電路板相連。已知電壓的電流供給熱敏電阻62，當排出冷凝器28的制冷劑的溫度發(fā)生變化時，通過熱傳導(dǎo)制冷管和鋁封殼迅速傳熱，引起溫度進而引起熱敏電阻62的電阻改變。結(jié)果熱敏電阻62兩端電壓下降，保持電輸出與制冷劑管道溫度成正比。電輸出即電壓下降則作為控制系統(tǒng)其它組件的輸入。
本發(fā)明的優(yōu)選的控制系統(tǒng)包括裝在電路板65上的微處理器64(見圖6)。控制板65上還裝有一變壓器66、一保險絲67、一將各導(dǎo)線固定在電路板65上的插座及插頭68、三個繼電器77、78及79、一LED指示燈80和一冰厚度調(diào)節(jié)鈕81，該調(diào)節(jié)鈕用于手動調(diào)節(jié)延長結(jié)冰循環(huán)時間。一對跨接線82可使高壓斷路開關(guān)83連接于電路板65，高壓斷路是使用水冷冷凝器時需要的一種公知的安全裝置。如果制冰機10所處的位置使制冰機中的廢水不能靠重力排到排水管中，還可使用排水泵(圖中未示)。排水泵通常包括一安全保護開關(guān)，它通過導(dǎo)線與主機相連，當排水泵出故障時切斷主機?？缃泳€82將排水泵與安全保護開關(guān)相連，使得排水泵失靈時可切斷制冰機10。如果排水泵和高壓斷路器同時使用，則排水泵安全保護開關(guān)和高壓斷路開關(guān)可通過導(dǎo)線82串聯(lián)，這樣這兩個開關(guān)中任何一個都可關(guān)掉機器。
圖6給出機器的其它部件如將空氣吹過冷凝器的風(fēng)扇70、水泵44、熱氣電磁閥30和進水電磁閥42的電連接關(guān)系。圖6所示的電路圖示出了制冰機制冰時上述部件由電控制的情況。壓縮機22最好裝有過載保護裝置85以及啟動裝置86。制冰機10最好包括具有三位置的扳鈕開關(guān)87。圖6中，扳鈕開關(guān)處于正?！敖油ā被颉爸票蔽恢谩．敳惶幱谶B接位置(當開關(guān)處于中間位置)時，機器被關(guān)掉。當處于下連接位置時，機器10轉(zhuǎn)換到如下所述的“沖洗”工況?？刂葡到y(tǒng)最好還包括盒恒溫器88，當測定出冰盒36內(nèi)有足夠的冰時切斷制冷系統(tǒng)。該盒恒溫器采用現(xiàn)有的可彎撓的毛細管。為保護上述盒毛細管，如圖1、3和4所示，固定于冰室36內(nèi)的鍍鎳銅管19包裹住上述盒恒溫毛細管。與現(xiàn)有的傳統(tǒng)恒溫器一樣，上述盒恒溫器88最好包括一旋鈕和指示盤，以便根據(jù)冰塊高度調(diào)節(jié)恒溫器。
本發(fā)明優(yōu)選實施例的特點是降低了成本，并使其中一些繼電器可控制一個以上的裝置。風(fēng)扇電機70和水泵44由一個繼電器即繼電器79控制而同步工作。同樣，熱氣旁通閥30和進水閥42都由繼電器78激勵打開，于是當取冰循環(huán)開始時，也向水箱46加入新鮮水。水箱在取冰循環(huán)結(jié)束前再加滿水，多出水箱46的水溢進管50，沖走雜質(zhì)，否則這些雜質(zhì)會凍入冰內(nèi)。當取冰循環(huán)開始時，風(fēng)扇70和水泵44被切斷，直到下一結(jié)冰循環(huán)開始為止。
微處理器64包括通過各輸入信號來控制制冰機10的制冰組件的計算機程序。圖7-12給出各計算機程序的流程圖。利用來自溫度傳感器，如熱敏電阻62，(參照流程圖中的液相線溫度)在結(jié)冰循環(huán)開始后的預(yù)定時間的輸入，使微處理器64按程序工作，以確定理想的結(jié)冰循環(huán)持續(xù)時間，并控制制冷系統(tǒng)和水系統(tǒng)在結(jié)冰循環(huán)狀態(tài)下工作，直到理想的持續(xù)時間結(jié)束取冰循環(huán)開始工作。此外，可供選擇或最好使微處理器64根據(jù)熱敏電阻62在結(jié)冰循環(huán)結(jié)束前的預(yù)定時間的輸入確定取冰循環(huán)的理想持續(xù)時間。當微處理器64確定結(jié)冰循環(huán)的持續(xù)時間時，通過微處理器在結(jié)冰循環(huán)結(jié)束前的預(yù)定時間間隔進行溫度測量也是簡單的。如果經(jīng)過一些非最佳機械結(jié)束結(jié)冰循環(huán)，則微處理器可保持浮動溫度存儲，并在結(jié)冰循環(huán)停止前一分鐘采用存儲的溫度。
微處理器采用的熱敏電阻指示溫度最好是短時間間隔內(nèi)多個讀數(shù)的平均值，如一秒間隔讀取16個值。微處理器64最好包括與代表溫度測量值的熱敏電阻讀數(shù)進行比較的已記錄的最佳結(jié)冰和取冰循環(huán)持續(xù)時間的數(shù)據(jù)。圖13和14給出優(yōu)選制冰機的這些數(shù)據(jù)，圖13和14示出的數(shù)據(jù)以數(shù)學(xué)公式模擬曲線。但是，最好上述數(shù)據(jù)是根據(jù)熱敏電阻62反饋的電壓值列出可查的表的形式給出，該表用于確定理想的時間間隔。
制冰機10具有正常工況和“沖洗”工況。在正常工況中，扳鈕開關(guān)87(參照流程圖中的“狀態(tài)開關(guān)”)處于“接通”(或“制冰”)位置，制冰機進行正常制冰，除非盒恒溫器88顯示冰盒36已經(jīng)裝滿了。最初啟動機器時，或盒恒溫器顯示需要額外的冰后再次啟動機器(見圖8)時，首先是熱氣旁通和進水電磁閥30、42(分別參照流程圖中的“HGVS”和“WFS”)受激勵，從而使水箱46注滿。壓縮機22在熱氣旁通和進水電磁閥受激勵后三分鐘通電，熱氣旁通閥開啟使壓縮機易于啟動，壓縮機持續(xù)工作五秒鐘后。經(jīng)過五秒鐘，水泵44和冷凝器風(fēng)扇電機70受激勵，并且熱氣和進水電磁閥30、42消除激勵。隨著壓縮機、水泵和冷凝器風(fēng)扇電機受激勵，熱氣和進水電磁閥消除激勵，機器現(xiàn)在處于的結(jié)冰循環(huán)(見圖9)。進入結(jié)冰循環(huán)十分鐘，微處理器64讀取由熱敏電阻返回的電壓值，并確定結(jié)冰循環(huán)保持多長時間。結(jié)束結(jié)冰時間的前一分鐘，熱敏電阻62產(chǎn)生第二阻值讀數(shù)以確定取冰循環(huán)的持續(xù)時間。當結(jié)冰循環(huán)完成時(見圖10)，控制系統(tǒng)使水泵44和冷凝器風(fēng)扇電機70消除激勵，并激勵熱氣和進水電磁閥30、42進行取冰循環(huán)。壓縮機22在取冰循環(huán)保持通電。在取冰循環(huán)結(jié)束時刻，隨著壓縮機22、水泵44和冷凝器風(fēng)扇電機70都通電，機器返回新的結(jié)冰循環(huán)(見圖8)，熱氣和進水電磁閥30、42消除激勵。
安裝在電路板65上的冰厚度調(diào)節(jié)旋鈕81可用來將從表上查出的理想結(jié)冰時間加上或減去五分鐘。初始啟動的循環(huán)中，結(jié)冰循環(huán)開始而壓縮機還沒有運轉(zhuǎn)，結(jié)冰循環(huán)的運轉(zhuǎn)時間比由圖9所示的表中查出的正常時間長三分鐘，為此要在啟動前十分鐘使壓縮機運轉(zhuǎn)三分鐘。結(jié)果在第一次循環(huán)中，熱敏電阻電壓實際是在開始運轉(zhuǎn)十三分鐘后測得的。在初始結(jié)冰循環(huán)中的增量補償了與初始結(jié)冰循環(huán)相關(guān)的效率降低。以后的結(jié)冰循環(huán)持續(xù)時間是表中編制的時間。機器將繼續(xù)結(jié)冰和取冰循環(huán)，直到盒恒溫器88開啟，電路板斷路為止。當盒恒溫器再次閉合時，機器如上所述再次啟動。
當扳鈕開關(guān)設(shè)定在“沖洗”位置時，微處理器64使系統(tǒng)進行洗滌、充注和淋洗循環(huán)，見圖11和12。這些循環(huán)和啟動的組件如下。在第一次充注循環(huán)持續(xù)三分鐘，熱氣和進水電磁閥30、42受激勵，之后，操作者向水箱加入清洗液和/或消毒液。在下一持續(xù)十分鐘的洗滌循環(huán)中，水泵44和冷凝器風(fēng)扇電機70通電，而熱氣和進水電磁閥不受激勵。然后，系統(tǒng)進行八次反復(fù)的充注和淋洗循環(huán)。每次充注循環(huán)中，熱氣和進水電磁閥激勵三分鐘，然后這些閥關(guān)閉。充注循環(huán)之后是45秒的淋洗循環(huán)，水泵和冷凝器風(fēng)扇電機啟動。在沖洗循環(huán)或以后循環(huán)中的初始充注階段，如果扳鈕開關(guān)轉(zhuǎn)換到“斷開”位置，“沖洗”循環(huán)將中斷且機器保持斷電。如果扳鈕開關(guān)在沖洗循環(huán)或以后循環(huán)中的初始充注階段轉(zhuǎn)換到“接通”位置，“沖洗”循環(huán)中斷且機器開始制冰循環(huán)。在正?！皼_洗”循環(huán)結(jié)束時，機器關(guān)掉直到扳鈕開關(guān)被扳回到“接通”位置為止。另外，機器可通過編程使之在“沖洗”狀態(tài)結(jié)束時進入制冰狀態(tài)。但是最好采用手動扳鈕開關(guān)87，這樣操作者可觀察機器和清洗殘留于水箱46的沖洗滌和淋洗液。
如果機器電源切斷，微處理器64會在重新通電時根據(jù)扳鈕開關(guān)的位置開始“接通”或“沖洗”循環(huán)。
為進一步降低成本，可采用一個繼電器控制所有水泵44、冷凝器風(fēng)扇70、進水電磁閥42和熱氣閥30。該繼電器有兩個位置，在其中一個位置，進水電磁閥和熱氣閥30受激勵，在另一位置，風(fēng)扇70和水泵啟動。
該優(yōu)選制10冰機具有每天可制出46磅冰的能力，并且冰盒36中存放18磅冰。此優(yōu)選制冰機采用R-134A制冷劑，并且具有不銹鋼箱體14。
本發(fā)明的優(yōu)選控制器提供了很好的包括很少組件的控制系統(tǒng)，因此其成本較低。這對小型制冰機特別有利?？刂葡到y(tǒng)工作條件變化很大的情況下，如空氣流半阻塞、冷凝器被弄臟以及環(huán)境溫度變化都能好運行。顯然，在不超出本發(fā)明構(gòu)思的前提下可對上述優(yōu)選實施例進行改變。例如，可由微處理器啟動除熱氣旁通閥外的其它，融冰系統(tǒng)。因此，應(yīng)理解本發(fā)明不是由上述的優(yōu)選優(yōu)選實施例而是由下面的權(quán)利要求限定的。
權(quán)利要求
1.一種在制冰機中開始取冰循環(huán)的方法，該制冰機包括一壓縮機、一冷凝器、一膨脹裝置、一蒸發(fā)器和連接各裝置的制冷劑管，所述方法包括以下步驟a)開始結(jié)冰循環(huán)，在該循環(huán)期間，來自壓縮機的制冷劑流入冷凝器，經(jīng)過膨脹裝置到蒸發(fā)器；b)在結(jié)冰循環(huán)開始后的預(yù)定時間內(nèi)，測量冷凝器和膨脹裝置間某點的制冷劑溫度；c)用測量的溫度確定理想結(jié)冰循環(huán)持續(xù)時間；d)結(jié)束結(jié)冰循環(huán)，并在結(jié)冰循環(huán)理想持續(xù)時間結(jié)束時開始取冰循環(huán)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，冷凝器和膨脹裝置間的制冷劑的溫度由一熱敏電阻測量，該熱敏電阻兩端電壓降與測量的溫度成正比。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，將所述熱敏電阻兩端電壓降與記錄的比較電壓降和理想結(jié)冰循環(huán)持續(xù)時間的數(shù)據(jù)相比較，然后確定之后開始進行的結(jié)冰循環(huán)的理想結(jié)冰循環(huán)持續(xù)時間。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述在結(jié)冰循環(huán)開始后的測量制冷劑管溫度的預(yù)定時間間隔內(nèi)，制冷劑是穩(wěn)定流動的。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述微處理器用于停止結(jié)冰循環(huán)和開始取冰循環(huán)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述微處理器包括儲存有已有溫度測量結(jié)果與理想結(jié)冰循環(huán)持續(xù)時間比較結(jié)果的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)然后用于確定理想結(jié)冰循環(huán)持續(xù)時間。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述制冷劑溫度為由一傳感器測得的冷凝器和膨脹裝置之間的制冷劑管的溫度。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，由所述傳感器產(chǎn)生與所述制冷劑管溫度成正比的電輸出。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述的電輸出用作微處理器的輸入，微處理器根據(jù)該傳感器的電輸出確定結(jié)冰循環(huán)持續(xù)時間。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述的傳感器為一熱敏電阻，所述的電輸出為該熱敏電阻兩端電壓降。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，如果結(jié)冰循環(huán)在壓縮機未運行的某一時間開始，所述結(jié)冰循環(huán)持續(xù)時間包括一附加的預(yù)定延長時間。
12.一種控制制冰機取冰循環(huán)持續(xù)時間的方法，包括以下步驟a)開始結(jié)冰循環(huán)，在該循環(huán)期間，制冷劑由壓縮機壓縮并排入冷凝器，制冷劑從冷凝器經(jīng)制冷劑管流入膨脹裝置，再通過蒸發(fā)器返回壓縮機；b)在結(jié)冰循環(huán)停止前的預(yù)定時間測量流出冷凝器的制冷劑溫度；c)利用步驟b)中測得的溫度確定取冰循環(huán)理想持續(xù)時間；d)經(jīng)過步驟c)中確定的時間后，停止取冰循環(huán)。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，還包括在結(jié)冰循環(huán)開始后的預(yù)定時間，測量流出冷凝器制的冷劑溫度，并根據(jù)該溫度確定結(jié)冰循環(huán)理想持續(xù)時間的步驟。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述預(yù)定時間為結(jié)冰循環(huán)開始后10約分鐘。
15.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述步驟b)中的預(yù)定時間為結(jié)冰循環(huán)停止前大約1分鐘。
16.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述步驟c)中測量的溫度為一短時間內(nèi)測量的多個溫度的平均值。
17..如權(quán)利要求16所述的方法，其中，通過確定與冷凝器下游的的制冷劑管接觸的熱敏電阻的熱阻獲得所述測量的多個溫度。
18.一種制冰機，包括a)制冷系統(tǒng)，包括一壓縮機、一具有一入口及一出口的冷凝器、一膨脹裝置，一個蒸發(fā)器和相互連接的制冷劑管；b)一水系統(tǒng)，包括一新鮮水入口、一水循環(huán)構(gòu)件、一與蒸發(fā)器熱接觸的冰形成裝置和相互連接的水管；以及c)一控制系統(tǒng)，包括一與冷凝器出口熱接觸的溫度傳感器及一微處理器，該微處理器按下述之一或兩個狀態(tài)利用由溫度傳感器的輸入編程工作i)結(jié)冰循環(huán)開始后的預(yù)定時間確定結(jié)冰循環(huán)理想持續(xù)時間，或ii)結(jié)冰循環(huán)結(jié)束前的一預(yù)定時間確定取冰循環(huán)理想持續(xù)時間；然后，控制制冷系統(tǒng)和水系統(tǒng)根據(jù)理想持續(xù)時間進行工作。
19.如權(quán)利要求18所述的制冰機，其中，所述的溫度傳感器為一熱敏電阻。
20.如權(quán)利要求19所述的制冰機，其中，所述的微處理器采用熱敏電阻兩端的電壓降確定結(jié)冰循環(huán)的理想持續(xù)時間。
21.如權(quán)利要求18所述的制冰機，其中，所述制冷系統(tǒng)還包括一熱氣旁通閥，微處理器控制該熱氣旁通閥開始結(jié)冰和取冰循環(huán)。
22.如權(quán)利要求21所述的制冰機，其中，所述的水系統(tǒng)還包括水箱，所述水入口部分包括一由微處理器控制的電磁閥。
23.如權(quán)利要求22所述的制冰機，其中，所述控制系統(tǒng)包括一繼電器，它控制熱氣旁通閥將制冷劑輸送給蒸發(fā)器，同時控制進水電磁閥使新鮮水進入系統(tǒng)。
24.如權(quán)利要求18所述的制冰機，其中，還包括一將空氣吹過冷凝器的風(fēng)扇，所述的控制系統(tǒng)包括一繼電器，該繼電器可同時啟動風(fēng)扇和水循環(huán)構(gòu)件。
25.如權(quán)利要求18所述的制冰機，其中，所述冰成形裝置包括一由金屬片沖壓出來的盤體，該沖壓盤體包括一盤底和一體的側(cè)壁，用于在冰形成裝置內(nèi)形成方塊冰，因盤是沖壓的，故側(cè)壁交叉的盤角不會滲水。
26.如權(quán)利要求25所述的制冰機，其中，所述的沖壓金屬盤具有與其相連的塑料構(gòu)件，該構(gòu)件是通過加入注塑成形工藝形成的。
27.如權(quán)利要求18所述的制冰機，其中，所述的微處理器編有程序以控制水系統(tǒng)和制冷系統(tǒng)進行沖洗循環(huán)，該循環(huán)中當壓縮機斷開時新鮮水反復(fù)注入制冰機并由水循環(huán)構(gòu)件進行循環(huán)。
28.如權(quán)利要求27所述的制冰機，其中，所述水系統(tǒng)還包括一與排水管相連的豎管，并且新鮮水入口裝有一電磁閥，當進行沖洗循環(huán)時水反復(fù)進入機器中，使機器中原有的水溢出豎管。
29.如權(quán)利要求19所述的制冰機，其中，所述熱敏電阻用鋁封裝。
30.如權(quán)利要求18所述的制冰機，其中，所述膨脹裝置是一根毛細管。
全文摘要
制冰機,包括制冷系統(tǒng),具有壓縮機、冷凝器、膨脹裝置、蒸發(fā)器和連接的制冷劑管;水系統(tǒng),具有新鮮水進口、水循環(huán)構(gòu)件、與蒸發(fā)器熱接觸的冰成形裝置和連接的水管;控制系統(tǒng),包括與冷凝器出口熱接觸的溫度傳感器和微處理器,微處理器根據(jù)傳感器輸入按程序工作:i)在結(jié)冰循環(huán)開始后預(yù)定時間確定結(jié)冰循環(huán)持續(xù)時間,和/或ii)在結(jié)冰循環(huán)結(jié)束前預(yù)定時間確定取冰循環(huán)持續(xù)時間,以控制制冷系統(tǒng)和水系統(tǒng)結(jié)冰和/或取冰循環(huán),直到持續(xù)時間結(jié)束。
文檔編號F25C1/18GK1206817SQ98108820
公開日1999年2月3日 申請日期1998年4月1日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月1日
發(fā)明者C·E·施羅瑟爾, C·J·皮爾斯卡拉, G·F·克爾馬 申請人:曼尼托沃食品服務(wù)集團公司