[发明专利]制冰机及其控制方法

说明书

本发明涉及一种制冰机，而且特别涉及用于自动制冰机的控制方法。

经过多年发展已经制出多种自动制冰机，其中大多数机器具有分别与供电和供水相连的独立元件，并采用标准制冷系统制冰。这种制冰机通常包括一个自动操作制冰机进行结冰和收获循环并且当制出足够的冰时进行关机的控制系统。

这样的制冰机尺寸有大有小，大型制冰机一小时内可制出上百磅的冰，小型制冰机一小时内只制几磅冰，因此制冰机的控制系统也由复杂变到简单。

许多生产方块冰的机器采用一种热气旁通阀，通过由压缩机直接将热制冷剂送入蒸发器来获取方块冰，该蒸发器安装于冰成形蒸发器盘的背部，由蒸发器融化冰而不是将水冻成冰。要确定何时开始和何时停止取冰循环是很重要的，要使机器达到最高效率，要求完全形成冰时开始取冰循环，并且当冰一从冰成形蒸发器盘开始释放后就停止取冰循环。现有的专利文献中公开了采用开始取冰循环的冰厚度传感器以及一种机电传感器，如水幕开关的方案，测定冰块何时由冰形成蒸发器盘落下。当然，还有许多其它的开始和停止取冰循环的控制传感器和机构。

许多复杂的控制系统存在的一个问题是，系统需要的组件大大增加制冰机的成本。对于制造成本低的小型制冰机，由于其控制系统不能使机器最大效率运行，因而销路不好。例如，在一些制冰机中，结冰和取冰循环的持续时间取决于测量压缩机吸入侧的温度或压力的传感器。另一些系统在蒸发器上或蒸发器的出口设有热动开关。这些系统中，当达到预定温度时，机器转换到取冰循环，当达到另一温度时，则回到结冰循环。当环境空气温度较高时，结冰循环持续时间就较长。一些这样的系统包括一调节旋钮，这样，如果希望冰块的厚度很大或很小，就可升高或降低循环时间。

简单控制系统存在的问题是，系统不能自动处理几种变化情况。例如，最佳结冰和取冰循环的持续时间不仅与环境空气温度有关，而且还与下述因素如冷凝器清洁到什麽程度，以及是否有杂质防碍空气通过冷凝器等有关。调节旋钮可用来根据上述因素变化调节循环时间，但是常常需要操作熟练的技术人员，否则就会操作不当。因此，这样的机器不可能生产出足够的冰，并且生产费用高于必需的费用。

授权于Alverez等人的美国专利5182925和5291752公开了一种制冰机，在第一次排入水箱的水冻成冰从而切断低水位传感器时，取冰循环开始。置于冷凝器出口处的热敏电阻用来停止取冰循环。由热敏电阻测量取冰循环开始时的制冷剂温度来判断多高温度的制冷剂流过热气融冰阀。然后微控制器确定当取冰循环完成时离开蒸发器的制冷剂温度监视。置于蒸发器的出口侧的第二热敏电阻，当达到上述温度时，系统停止取冰循环并返回结冰循环。也可使微控制器设定取冰持续的时间。在另外的可供选择的方案中，微控制器检测流出蒸发器的制冷剂的速率的升高，当检测到速率显著升高时，停止取冰循环。

这种控制机构有几个缺点。首先，需要多种传感器，包括一个低水位传感器和两个热敏电阻；第二，置于蒸发器出口侧的热敏电阻所处的位置需要防止冷的制冷剂返回管上的水冷凝，并且该热敏电阻受到与上述返回管相连的压缩机的振动；第三，热敏电阻测量离开冷凝器的制冷剂温度的时间正好是取冰循环刚开始之后的时间，这是制冷循环中相对不太稳定的时期，难于保持稳定测量。

若能开发出不用水位传感器或冰厚度传感器即可开始取冰循环的简单控制机构则具有很大优越性，因为这两个传感器通常在暴露的条件下重复使用后容易失效。而且，如果开发出可以用于小型制冰机的价廉的控制系统，既不过多增加制造成本却比现有的简单控制系统大大提高机器工作效率也是极其有利的。最好这种改进的控制系统能根据变化的条件开始和停止取冰循环，上述变化条件不仅包括环境温度，而且包括冷凝器盘管上增加的污垢量以及通过冷凝器盘管的空气流局部阻塞。

现已发现，当制冷剂处于稳定循环内并且已经开始结冰时，最佳结冰循环持续时间与结冰循环开始后的一预定时间流出冷凝器的制冷剂的温度之间密切相关。而且还发现，最佳取冰循环持续时间与结冰循环结束前一预定时间离开冷凝器的制冷剂温度之间密切相关。根据这些发现和本发明的相关发现，开发了一种用于制冰机的简单控制系统，该控制系统优选只采用一个传感器，即一个固定在冷凝器出口侧的热敏电阻。