制冰机和提高其能量效率的方法、制造和收存冰块的方法技术

一种制造和收存冰块的方法，它包括：在制冰模具中将水冷冻，制冰模具具有一后表面、开口前表面和安装在后表面上的分隔板以形成用于制造单个冰块的成型槽，水在成型于槽中的冰块之间形成冰桥，从而形成冰板；加热制冰模具使冰块从各自的单槽中释放出来；再用加压流体将冰板从制冰模具中推出去。实行本发明专利技术的制冰机最好包括空气压缩机，以提供压缩空气作为加压流体。压缩空气最好直接穿过制冰模具后端面上的孔。分隔板上的漏孔允许加压空气从这些孔中流动到制冰模具中的每个槽里面的区域，从而施加一均匀的压力在一较大的区域以帮助冰板从制冰模具中释放。该辅助收存系统大大地提高了制冰机的能量效率。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关的在先提出的申请本申请根据35U.S.C.§119(e)要求系列号为No.60/318,791美国临时专利申请的申请目的利益，它在2001年9月12日申请，并在此作为参考。主要有几种类型的自动制冰机。在这些机器中所生产冰块的主要形状有立方体形和薄片形。由于立方体冰块通常只引起非常少的饮料泡沫，所以优选立方体冰块用于冷却置于杯中的碳酸饮料。立方体冰块制造机中具有多种类型。在被称为板式制冰机中，一些形成单个的立方体冰块，而另一些具有可冷冻单个立方体冰块的制冰槽的架子。当立方体冰块被收存时，冰块会开始融化。正如水冻结成冰时水会膨胀，因此冰块和水会随着冰块的融化而收缩。这就在槽中产生了真空。另外，由于冰块要滑出槽中，水中的表面张力控制着立方体冰块和架子侧壁之间的水。这就增加了真空度，而且该真空必须在立方体冰块滑出槽之前被破坏。优选地，冰被允许冻结在单个立方体冰块之间的桥架的边缘上。当收存立方体冰块的时侯，一旦克服了真空度，冰桥就使立方体冰块保持为一体，并使立方体冰块以一块平板的形式全部地取出，这样有助于达到彻底的收存。冰桥的厚度可以通过调节冰厚传感器来控制。通常从收存的角度来看较厚的冰桥是可取的，这使得所有的立方体冰块整块地释放出来。此外已发现较厚的冰桥可以在更短的时间内收存冰块。另一方面，当冰块落入箱中时，较厚的冰桥可以防止单个立方体冰破碎分离。在冰块被添加到杯中之前，大块的冰块必须用铲子来分开。同时，由于冰具有隔离作用，冰桥变得越厚，要形成下一个递增的冰层就需要更长的时间。就制冰机的综合生产率而言，这抵消了由较厚的冰桥所带来的更短收存时间的好处。许多立方体冰块制造机使用“热气体解冻系统”来加热制冰模具以收存冰。在这些制冰机中，来自压缩机的热冷冻剂蒸气通过一在通常的制冷系统中旁通于冷凝器和膨胀装置的热气体阀行进。热冷冻剂被直接供给了蒸发器。在收存循环中，蒸发器实际上作为一个冷凝器来运转。冷冻剂冷却并冷凝下来，冷冻剂的相变潜热被用来使蒸发器解冻和加热制冰模具。这个系统除了一些缺点外是非常可靠的。这些缺点为第一，已经冷凝了的冷冻剂可能会回流到压缩机中。如果过量的冷冻剂被冷凝并以液态回流，压缩机就会受到损害。此外，施加在蒸发器上的热量会使先前已经结冻的冰融化，这对于该循环来说降低了制冰量。此外，用来提高制冰模具温度的热量必须在下一个冷冻循环中移除。从而热气体解冻循环对于制冰机的能量效率具有消极的影响，其中能量效率用每生产一磅冰所用的电力千瓦时(kwh)来衡量。在许多制冷系统中，例如家用空调，能量效率可以通过减小压缩机的尺寸和使用低的水头压力以及使用较大的蒸发器来提高。但是，在用热气体解冻的制冰机中，由于较小的压缩机和较大的蒸发器需要更长的解冻循环，因此这种方法只能有限地提高效率。从而制冰机将花费大部分时间在收存模式。在给定的时间段中所生产的冰的量会减少。因此，在制冰机运行过程中即使只需要很少的能量来运行制冰机，但是冰的产量却非常低。美国专利No.4341087和No.4366679公开了一种带有一机械装置以帮助收存的制冰机。收存柱塞由一电动机驱动，通过蒸发器板的后端面推进一块在制冰模具中的立方体冰块。理论上该柱塞这样动作可在一较短的收存时间内将整个冰板从制冰模具中推出。较短的收存时间导致了较大的理论效率。但是，实际上，商用的带有这种机械收存辅助装置的制冰机存在许多可靠性问题。有时只有被收存柱塞推进的立方体冰块和几个周围的冰块被推出。由于剩余的冰块未被推出，制冰机就回到了制冷循环而没有收存所有的冰块。另一种商用制冰机在收存循环中使用水来冲洗形成于单槽中的立方体冰的前表面。虽然这加速了收存循环，它同时也产生了“湿冰”。当湿冰置于冰贮藏仓中时立方体冰块会倾向于冻结在一起。另一种商用制冰机在制冰模具的后端面使用水来帮助快速解冻和收存冰。但是，这种方法有其自身的缺陷。用来解冻的水被用作下一批冰的补给水，而制冰模具的后端面很不容易达到或很不容易清洁。因此从卫生的角度来看，使用流过制冰模具后端面的水来制造即将用于消费的冰是一个非常值得质疑的操作。美国专利No.4489567公开了一种同时使用机械式推动器来帮助收存冰的制冰机。可是，该推动器是由弹簧驱动的。一具有水压的隔膜在制冷循环中抑制着弹簧和柱塞返回。这种设计从未在商业上应用，部分原因是其具有在美国专利No.4341087中具有电机驱动的推动器所遇到的相同的可靠性问题。美国专利No.4843827公开了一种用于制造冰块的装置，其在收存过程中通过振动制冰模具来帮助取出冰块。制冰模具在每一个制冰槽的后端面开有通气口。该专利继续说明通过这些通气口将正压力引入，却没有示出用于正压的压力源，只建议采用一种简单的膜式压缩机。就申请人所知，还没有按照该专利的教导来制造的商用设备。更进一步地，似乎这种制冰模具的设计仅仅适用于单个的冰块，而不是冰板。此外，这些空气口都连接在一起。这样，一旦有一个冰块被推出，在整个系统的空气压力将通过这个没有冰块堵塞的通气口解除，并且不会有压力增大来帮助推出其它的冰块。如果利用一种可靠的方法来提高制冰机的能量效率，这是非常有益的。一种可以缩短收存循环持续时间而不遇到卫生、可靠性、湿冰或商业上不实用性问题的方法也是非常有益的。在第一方面，本专利技术提供一种制冰机，包含有制冷系统，该制冷系统包括压缩机，冷凝器，膨胀装置，带有蛇形的冷冻剂通道的蒸发器和其相互连接的管道；一水系统包括有泵，及具有后表面和前端开口面的制冰模具，其用于形成一冰板，蒸发器的蛇形通道与制冰模具的后端面热接触；以及包括其相互连接的管道；一收存辅助系统包括至少一个通过制冰模具的后表面的孔和一个与至少一个孔相连接的加压的流体、液体或气体源。在第二方面，本专利技术提供一种制造和收存冰块的方法，其包括冷冻制冰模具中的水，该模具具有一后表面、前端开口面以及多个安装于用于单个冰块成型的成型槽后端面上的分隔板，水也会在成型于槽中的冰块之间形成冰桥，这样就形成了一个冰板；加热制冰模具以从单个的冰槽中释放出冰块；使用加压流体来破坏真空并开始将冷冻的冰块板推出制冰模具。在第三方面，本专利技术提供一种提高制冰机的能量效率的方法，该制冰机可在制冰模具中把单个的立方体冰块用冰块之间的冰桥而构成一冰板，改进措施包括在冰板和制冰模具之间引入加压空气同时加热制冰模具以帮助释放立方体冰块。优选地制冰机利用被引入到关键位置处的在冰板后面的加压空气，用以极大地缩短收存循环时间。由于收存时间缩短了，较少的热量会回到制冰模具中。这样，不但压缩机运行时间的大部分被用来使冰冷冻，而且需要在收存循环的结束时由制冷系统移除而冷却制冰模具回到制冷温度的热量减少了。该系统也证明是非常可靠的，均匀施加的作用力防止了一个冰块突然脱离冰板而留下其余冰块的情况。想不到的是，据发现最有效率的收存时间是冰桥相当薄的时候。这使得当冰块落入冰仓中时，很容易相互分离，并在高能量效率的同时给予了顾客较为理想的单个冰块。本专利技术也可用于使用了其它类型的解冻系统的制冰机。美国专利No.6196007在此作为参考，它公开了一种使用冷制冷剂蒸气来对蒸发器解冻和收存冰块的立方体冰块制造机。本专利技术能够对于这种冷蒸气解冻系统提高收存时间。从本专利可以看出，不需要将所有制冰机的零本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制冰机包括： ａ） 一制冷系统，它包括压缩机、冷凝器、膨胀装置、带有蛇形制冷剂通道的蒸发器，以及其相互连接的管道。 ｂ） 一水系统包括：泵和制冰模具，该制冰模具具有一个后表面和一个开口前表面用来形成冰板，蒸发器的蛇形通道与制冰模具的后表面热接触，以及还包括其相互连接的管道；以及， ｃ） 一收存辅助系统包括至少一个孔，这些孔通过制冷模具的后表面，以及包括与至少一个孔相连接的加压气体源。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：SJ舍迪维，TJ克劳斯，CE施洛塞尔，ME坎珀特，RT米勒，
申请(专利权)人：曼尼托沃食品服务有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]