[发明专利]低成本高效率的制冰机

说明书

申请的交叉引用

此申请要求于2012年2月9日提出的第61/596,760号美国临时申请的优先权，其全部内容通过引用方式并入本文。

技术领域

本发明总体涉及制冰机，特别地涉及使用不同类型的压缩器的制冰机，同时铝的组合物在蒸发器中不仅作为铜的替代物而且作为替代的冷却剂/冷冻剂，其特别地旨在提供相比于常见的HFC（氟利昂）冷却剂/冷冻剂改进的热传递传输特性和更高的热容。对于给定尺寸的制冰机而言，本发明所得的制冰机能维持高效率及冰的高产出，并且比目前使用的常见的类似尺寸的制冰机提供等同或更佳的能量效率，而同时又能实现在材料成本方面的节省，其原由是因为铝相比于一般用于目前使用的常见的类似尺寸的制冰机的铜，提供了更低的密度、每单元更低的金属成本及更低的重量的组合效果。

背景技术

制冰机广泛用于为商业运营供给冰块。通常，制冰机通过使水流到大幅的冷却表面上来产生大量的冰。冷却表面被热联接至蒸发器旋管，而蒸发器旋管又依次联接至冷冻系统。冷却盘，或蒸发器，经常会在其表面上包含有很多凹陷，在表面上流动的水会在凹陷处聚集。通常，凹陷是在具有高热传导率的金属盘内的模锻的凹部。随着水在凹陷上流动，其冷冻成冰。

为了收获冰，蒸发器会被流经蒸发器旋管的热蒸汽加热。蒸发器盘被温热到足以从蒸发器收获冰的温度。大量的冰块一旦从蒸发器表面被释放，就被制造出来并掉进冰储存箱中。由通常的制冰机产生的冰块是方形或矩形的，并具有稍微薄一点的轮廓。冰块总是瓦形的且其高度对宽度和长度的比例/宽高比很小，而不是三维块状的。

通常，对于用在常见的制冰机中的栅格型蒸发器而言，会使用铜作为基材。而且通常，诸如R-404A和R-134A的HFC型冷却剂/冷冻剂会被用于常见的制冰机中。铜作为蒸发器材料和常见的HFC型冷却剂/冷冻剂的组合在工业中已经成为标准，部分是因为铜出色的热传导性和很容易得到R-404A和R-134A的压缩器货源，。然而，铜的密度比一些可能的替代物的密度要大，而且越来越昂贵。此两个特性会使得制冰机过重及过昂贵。

铜的替代物确实存在。然而，其热导性与铜等同的其他金属通常会比铜具有更大的密度及每磅更高的价格（银和金就是两个实例），且不会出现重量/价格减少的可能性。铝在理论上能代表铜的替代材料用于制冰机蒸发器中，但较低热传导性和较高热容的特性会使制冰机的性能变差。由于横跨铝蒸发器金属的温差会很大，所以铝较低的热传导性会导致冷冻系统在冷冻循环过程中运作更为艰难。在收获循环过程中，相比铜而言，较低的热传导性和较高的热容的组合（较差的热扩散性）会导致铝蒸发器的变暖进度更慢。当铝被用作蒸发器的基材时，由于较久的收获循环和随之而来的整个循环效率的恶化，此两个特性的组合效果会最终换化成较低的冰产出率。为了弥补铝作为蒸发器金属的较低的热动力性能，在理论上可以改变压缩器的规格以改进其容量和效率，或者在理论上可以增大蒸发器的表面面积以增添热传递能力，但这些修改会增添成本并可能会增加制冰机自身的尺寸和重量。因为分配给制冰机的面积是即定的面积，所以任何在尺寸上的增加都会妨碍在诸如快餐店的商业机构内使用这样的制冰机。

在此之前，旋转式压缩器还未被运用在制冰机内。旋转式压缩器与已用在商业制冰机中的密闭往复式和涡旋式压缩器在以下两种方式中完全不同：1）压缩器壳体内的气体容积在旋转式压缩器系统循环的高侧压，而不是在往复式或涡旋式压缩器的低侧压；2）吸入气体直接进入旋转式压缩器的压缩器室，而不是间接进入运用于密闭往复式压缩器的压缩器壳体容量。这些差异一向被认为是将旋转式压缩器应用到商业制冰机中的障碍。R-410A冷却剂/冷冻剂还未被用在商业制冰机中，其归因于对排出气体的温度和较高的操作压力的担心，而没有对R-410A冷却剂/冷冻剂出众的传输特性进行适当地考虑。

发明内容

因此，本发明提供了一种制冰机，其运用比铜成本低的替代物作为蒸发器内的基材。

本发明还首次提供了使用旋转式压缩器作为用于制冰机的蒸汽压缩循环的工作输入，而不会引起任何可靠性或正常功能的损失。

本发明还提供了一种制冰机，制冰机在蒸发器内运用比铜成本低的替代物，但与使用铜蒸发器相比，仍能在生产中经由比较等同的收获循环和整个循环效率维持冰块的产量。

本发明进一步提供了一种制冰机，制冰机能够提供比铜成本低的替代物作为蒸发器内的基材，及能提供较轻重量的制冰机。