一种制冰机及使用这种制冰机的制冰方法
一种制冰机及使用这种制冰机的制冰方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种制冰机，尤其是一种全自动制冰机。
【背景技术】
[0002]现有的全自动制冰机，大多数为间歇式，即制冰工序通常包括制冰过程和收冰过程，这两个过程交替进行。一般说来，现有的制冰机用两种类型的传感器来探测冰厚度的形成过程，两种类型的传感器包括电极式传感器和温度传感器。
[0003]电极式传感器检测方式为一种直接式检测方式，能比较可靠地检测冰的厚度。其工作原理为:当冰到达一定厚度后，循环水的水位增高，流过冰的表面，与传感器接触，依赖水的导电性，使得设计电路导通，从而检测到冰的厚度到达设定值。但电极式传感器检测方式有一些缺点，例如依赖水的导电性，因而不能在纯水或电导率低的水中工作。而且，电极间歇性地时常与水接触，且在与水接触后，周期性地暴露在空气中，易接触水中的杂质或空气中的灰尘等，产生水垢或赃物附着，影响检测精度，进而导致检测到错误信号；而且，使用时由于水垢或赃物可能会附着到电极式传感器上，带来清洁和卫生性的问题。另外，因为在收冰工序开始时传感器需脱离固定面，在制冰过程重新开始时需返回时，常常有机械撞击和震动，易导致冰厚设置点变动，冰的厚度控制出现偏差。或者为避免机械撞击和震动引起的冰厚设置的滑移，常常将调节螺钉设计得足够紧固，但在需要改变冰块厚度设置时，又不易调节。
[0004]温度传感器检测方式为另一种间接式检测方式，用检测冷却介质的温度来判断冰的厚度，也能比较可靠地检测冰厚。这种方式的工作原理为:随着冰块厚度的增加，用于冷却水的蒸发器内部的冷却介质温度也不断降低(冷却介质通常称为制冷剂)，通过探测冷却介质的温度来判断冰的厚度。但温度传感器检测方式也有一些缺点，例如冷却介质的温度不仅受冰的厚度和冰的温度的影响，同时受冷凝器侧部的压力和温度影响，而冷凝器侧部一般随环境温度的变化而变化，导致温度传感器的操作参数设在同一温度时，冰块的厚度有所差异。例如，对于同样的温度参数设置，冬天和夏天冰块的厚度差异较大，使用时需要对温度传感器进行单独调节，造成使用不便。同时，温度传感器循环工作于制冰过程和收冰过程，即处于高温、低温交替变化的环境中，导致使用寿命较低。
[0005]所以，有需要提供一种改进的制冰机的结构和制冰方法，用以克服现有技术中的缺点和不足。特别是，提供一种改进的制冰机的结构和制冰方法，不但能够克服现有技术中的缺点和不足，而且能够灵活地、经济地、较精确地调节制冰机制冰的厚度。
【发明内容】
[0006]本发明的目的之一在于提出一种新型的全自动制冰机的冰的厚度控制和调节的结构和方法，从而具有可靠、方便、灵活、准确的控制冰的厚度，同时又可用于比较准确地记录用户的水的消耗数据和使用习惯的优点。
[0007]为了达到以上目的，本发明第一方面提供了一种使用制冰机的制冰方法，所述制冰机包括水盘，其特征在于所述方法包括如下步骤:
[0008]设定水盘中的第一水位(或初始水位)，以便向所述水盘中放入第一水位高度的水；
[0009]设定所述水盘中的第二水位(或预定水位)，第一水位高度高于第二水位高度；
[0010]向所述水盘中输送将被制冰的水，使得所述水盘中的水到达所述第一水位(或初始水位)；
[0011]启动制冰过程；
[0012]检测所述水盘中的水是否从第一水位(或初始水位)高度降低到第二水位(或预定水位)高度；
[0013]当所述水盘中的水从第一水位(或初始水位)高度降到第二水位(或预定水位)高度时，启动收冰过程；
[0014]所述第一水位(或初始水位)高度高于第二水位(或预定水位)高度指示了制冰的厚度。
[0015]以上所述的制冰方法，其特征在于还包括如下步骤:
[0016]输入一个可变参数，用于指定所述水盘中的第一水位高度；
[0017]测量向所述水盘放水的放水量；
[0018]当向所述水盘放水的放水量到达第一水位高度时，停止放水。
[0019]以上所述的制冰方法，其特征在于还包括如下步骤:
[0020]测量向所述水盘水的输送量；
[0021]当向所述水盘水的输送量到达第一水位高度时，停止放水。
[0022]以上所述的制冰方法，所述制冰机还包括进水阀、流量传感器和水位传感器，其特征在于所述方法:
[0023]使用进水阀来开放或关闭向所述水盘输送水；
[0024]使用流量传感器来测量向所述水盘输送水的输送水量，以此来确定到达第一水位高度；
[0025]使用水位传感器来测量所述第二水位高度。
[0026]以上所述的制冰方法，其特征在于:
[0027]所述水位传感器安装在所述水盘的所述第二水位(或预定水位)处。
[0028]以上所述的制冰方法，其特征在于:
[0029]使用蒸发器将水转换成冰；
[0030]通过检测所述蒸发器上冰的重量来确定制冰的厚度。
[0031 ] 以上所述的制冰方法，其特征在于:
[0032]使用蒸发器将水转换成冰；
[0033]所述第一水位高度和所述第二水位高度之差指示所述蒸发器中冰的目标厚度。
[0034]为了达到以上目的，本发明第二方面还提供了一种制冰机，其特征在于包括:
[0035]水盘，用于容纳被制冰的水，所述水盘的水具有初始水位和预定水位，所述初始水位高于预定水位；
[0036]水位传感器，用于产生所述预定水位信号；
[0037]控制器，用于控制将水盘的水放到初始水位，并用于接收从水位传感器发来的预定水位信号，根据预定水位信号启动收冰过程。
[0038]以上所述的制冰机，其特征在于:
[0039]所述水位传感器用于感测所述水盘中的水位从初始水位降低到了所述预定水位，并产生预定水位信号。
[0040]以上所述的制冰机，其特征在于:
[0041]所述水位传感器用于感测所述水盘中的注入水量计算参考水位。
[0042]以上所述的制冰机，其特征在于还包括:
[0043]蒸发器，用于接收水盘中的水，并在其中形成冰。
[0044]以上所述的制冰机，其特征在于还包括:
[0045]进水阀，用于接通或断开流进所述水盘)中用于被制冰的水；
[0046]流量传感器，用于感测通过进水阀的水量，当所述水盘中的水到达初始水位时，产生初始水位信号，并将初始水位信号馈送到所述控制器；
[0047]当接收到初始水位信号时，所述控制器关闭所述进水阀；
[0048]所述初始水位信号指示所述水盘中的初始水位，所述预定水位信号指示所述水盘中的预定水位。
[0049]以上所述的制冰机，其特征在于还包括:
[0050]水栗，用于将所述水盘中的水输入所述蒸发器。
[0051 ] 以上所述的制冰机，其特征在于还包括:
[0052]分水器。
[0053]以上所述的制冰机，其特征在于:
[0054]所述预定水位高度指示所述蒸发器中冰的目标厚度。
[0055]以上所述的制冰机，其特征在于:
[0056]所述初始水位高度和所述预定水位高度之差指示所述蒸发器中冰的目标厚度。
【附图说明】
[0057]本发明参考附图进行描述，其中:
[0058]图1A示出按本发明所设计的全自动制冰机100的框图；
[0059]图1B示出按本发明所设计的全自动制冰机100的结构；
[0060]图2A-B示出按本发明全自动制冰机100中水位传感器107的一个实施例；
[0061]图3A-B示出按本发明全自动制冰机100中水位传感器107中开关电路213输出电路300的一个实施例；
[0062]图4示出图3A-B中的开关213在断开状态与闭合状态之间转换时的输出信号波形。
【具体实施方式】
[0063]参考以上所述附图，本发明的全自动制冰机100被描述如下:
[0064]图1A示 出按本发明所设计全自动制冰机100的框图。如图1A所示，全自动制冰机100包括进水阀101、流量传感器(或流量计)102 (其包括输出水流量信号的电路)、水栗103、分水器104、蒸发器105、控制器106、水位传感器107、水盘108以及与控制器106相连的内存储器109。与控制器106相连的部件包括:进水阀101中的开闭机构、流量传感器(或流量计)102的水量信号输出端、水栗103的启停机构、水位传感器107的水位信号输出端。内存储器109用于存储数据和程序(或指令)，控制器106能够从内存储器109中取出或存入程序(或指令)和数据并能够根据从内存储器109中取出的程序(或指令)和数据来控制全自动制冰机100的运行。
[0065]如图1A所示，进水阀101的入口与水源相连，而进水阀101的出口与流量传感器(或流量计)102的入口相通(当然两者的布置位置可前后互换)；流量传感器(或流量计)出水口(即图1B中水盘108的进水口 123)安置于水盘108的开口的上部(或延伸到水盘108的容腔中)，这样当水流经流量传感器(或流量计)102后，能够从出水口 123流入水盘108。当进水阀101的开闭机构处在关闭位置时，切断水源流入流量传感器(或流量计)102，从而切断水源进入水盘108的通道；当进水阀101的开闭机构处在开启位置时，水源的水经过流量传感器(或流量计)102流入水盘108。水栗103的入水口沉浸在水盘108中的水中，并与分水器104的入口流体相通；分水器104的出口与蒸发器105的入口流体相通；而蒸发器105的出口连通回水盘108。当水栗103工作时，水盘108中的水经分水器104被驱送到蒸发器105中，逐渐被冷却直至在蒸发器105中部分形成冰，没有形成冰的剩余水循环返回水盘108中。
[0066]水盘108中的侧面可设有一个刻度(或高度)，标识一个预定位置(或预定高度，即预定水位或第二水位)，水位传感器107固定在水盘108上，使得水位传感器107中的感测单元(参见图2A-B)的感测中心点与水盘108的预定位置(或预定高度)对齐，用于感测水盘108中的水位变化，从而当水位从初始水位(或第一水位)位置降到了预定水位(或第二水位)时产生水位指示信号(即预定水位信号/第二水位信号)，以指示定蒸发器105中冰到达了所需的厚度。根据从流量传感器(或流量计)102和水位传感器107分别接收水流量信号和水位指示信号，控制器106控制进水阀101和水栗103的启动和停止，使得在制冰过程开始前，水盘108的水位保持在预定水位/第二水位；在制冰过程开始前，向水盘108注水，使水盘108中的水从预定水位/第二水位上升到初始水位(或第一水位)。
[0067]在制冰工作开始前，按照本发明的一个实施例，在制冰过程前，控制器106将水盘108中的水位调节到预定水位/第二水位(即，注入水量计算参考水位);在水盘108中的水位到达预定水位/第二水位时，水位传感器107向控制器106发出达预定水位信号/第二水位信号，指示制冰过程就绪。制冰过程序开始前，控制器106向进水阀101发出开启控制信号，开启进水阀101，水通过进水阀101并流经流量传感器(或流量计)102流入水盘108，在水流经流量传感器(或流量计)102的同时，流量传感器(或流量计)102不断地将流过的水量信号实时地馈送到控制器106。由于蒸发器105和水盘108有预定的体积(即预定的长度、宽度、高度及形状)，通过流经流量传感器(或流量计)102的水量，控制器106能确定水在水盘108中的实时高度，当流入水盘108中的水在水盘108中到达初始水位(或第一水位)时，控制器106向进水阀101发出关闭控制信号，指示水盘108的水位到达初始水位(或第一水位)，从而关闭进水阀101。而后，控制器106向蒸发器105和水栗103发出启动信号，制冰过程开始，水盘108中的水开始进入制冷器，通过蒸发器105进行循环，在蒸发器105将部分水变成冰。
[0068]在制冰过程中，随着蒸发器105中的冰不断加厚，水盘108时中的水位不断降低；当水盘108中的水位从初始水位(或第一水位)位置降到预定水位(或第二水位)位置时，水位传感器107产生预定水位指示信号(或第二水位指示信号)，并将该预定水位指示信号馈送到控制器106，从而指示蒸发器105中冰的到达了预定(或目标)厚度。
[0069]在接收到从水位传感器107发来的预定水位指示信号(或第二水位指示信号)后，控制器106向制冷器(未示出)和水栗103发出信号，停止制冰过程。而后，向收冰装置(未示出)发出启动信号，收冰过程开始。在收冰过程结束后，控制器106可以重新开始上述制冰过程。
[0070]图1B示出按本发明所设计全自动制冰机100的结构。在图1B中，与图1A中同样的部件使用同样的标号。如图1B所示，控制器106和存储器109安装在第一电路印刷板113上，用于输入工作参数的人机交互部件115安装在第二电路印刷板116上。水管117用于连接水源、进水阀101、流量传感器(或流量计)102 ;进水口 123设置在水管117的末端，并位于水盘108开口的上方。在图1B中，水盘108沿着水平方向放置，而蒸发器105沿着垂直方向放置，这样可以利用蒸发器105中冰块的重力方便的收冰。如图1B所示，蒸发器105由许多冰格组成，分水器104的作用是将水比较均匀的分配至每一个冰格。
[0071]在本发明中，在纯水的应用领域，水位传感器107可以包括干簧管或霍尔等磁性开关，可实现不依赖于水的导电性检测水位，无论在纯水中或一般饮用水中同样可以工作的目的。而在非纯水的应用领域，水位传感器107也可以是诸如电极式开关等依赖于水的导电性这种形式的开关。
[0072]图2A-B示出按本发明全自动制冰机100中水位传感器107的一个实施例。如图2A所示，水位传感器107包括浮子201，设置在浮子201内部的磁块202，干簧管/霍尔开关203，滑动杆205，和用于固定水位传感器107的固定座206。滑动杆205被固定座206固定，干簧管/霍尔开关203被固定在浮子滑动杆205的内部，其感测中心位置211与水盘108侧面的预定水位(或第二水位)位置对齐，以感测水盘108的水位到达了预定水位(或第二水位)。干簧管/霍尔开关203中有一个开关电路213，水位传感器107具有感测中心位置211。当磁块202位于感测中心位置211 (或当磁块202位于感测中心位置211的感测敏感区域内)时，开关电路213闭合，以产生第一状态信号(VI)，第一状态信号(VI)可以是高电位信号；当磁块202离开感测中心位置211 (或当磁块202离开感测中心位置211的感测敏感区域)时，开关电路213断开，以产生第二状态信号(V2)，第二状态信号(V2)可以是低电位信号。当然，本领域的人员也可以使用开关电路213反向信号也能用于控制制冰过程，即:第一状态信号(VI)可以是低电位信号；而第二状态信号(V2)可以是高电位信号。在本发明的一个实施例中，第一状态信号用于指示水盘108中预定水位的电信号。
[0073]图3A-B示出按本发明全自动制冰机100中水位传感器107中控制信号输出电路300的一个实施例。如图3A-B所示，控制信号输出电路300包括电阻R1和R2、开关213和非门312。开关213串联连接在电阻R1和R2之间，形成一个分压器；非门312连接在R1和R2，将分压器输出进行反向输出。当开关213在磁块202的驱动下而闭合时，分压器输出为低电位信号，经非门312反向后，输出第一状态信号(高电位信号VI);当开关213断开时，分压器输出为高电位信号，经非门312反向后，输出第二状态信号(低电位信号V2)。
[0074]在工作的某一时刻，浮子201受滑动杆引导，随水位的变化而上下移动，用于指示水盘108中水位的变化。如图2A所示，水盘108中的水位线204在某一高度，安装在浮子201内部的磁块202处于干簧管/霍尔开关203的感测中心位置211 (或位于感测中心位置211的感测敏感区域之内)，此时，在磁块202的感应作用下，开关电路213被置于闭合位置。如图2B所示，水盘108中的水位线204’处在水盘108中上升到一个更高的水位，安装在浮子201内部的磁块 202移动到了干簧管/霍尔传感器203的感测中心位置211的更上方(水位线204’)，使得磁块202处于感测中心位置211的感测敏感区域之外，此时，在磁块202对干簧管/霍尔开关203没有感应作用，开关电路213被置于断开位置。但是，当水盘108中的水位线204’下降，安装在浮子201内部的磁块202随着水位线下降而下降，逐渐向传感器107的感测中心位置接近。当安装在浮子201内部的磁块202移动到感测中心位置211 (或感测中心位置211的感测敏感区域内)，干簧管/霍尔开关203中的开关电路213就会重新闭合，从而产生第一状态信号。
[0075]在本发明的一个实施例中，干簧管/霍尔开关203向控制器106发出的第一状态信号用于指示预定水位指示信号。
[0076]在制冰过程中，在控制器106的控制下，进水阀101打开，水通过流量传感器(或流量计)102进入水盘108。在水通过流量传感器(或流量计)102时，流量传感器(或流量计)102能实时地检测出水通过流量传感器(或流量计)102时的实时流量，并将流进的水流量信号馈送到在控制器106，使得当水盘108中的水位达到预期高度(即初始水位或第一水位)时，在控制器106的控制下，关闭进水阀101。当水盘108中的水位达到预期高度(即初始水位或第一水位)时(或为了节省总制冰时间，如果进水较慢，在水位没达到第一水位前的一预定时间)，在控制器106的控制下，水栗103被启动，将水不断地从水盘108中输入分水器104，然后水从分水器104中输入蒸发器105、在蒸发器105表面被冷却、再后被冷却的水离开蒸发器105回到水盘108中；这个水冷却过程(即从水盘108中输入分水器104，然后水从分水器104中输入蒸发器105、在蒸发器105表面被冷却、然后被冷却的水离开蒸发器105回到水盘108中的过程)不断循环进行。随着水冷却过程的不断循环，当水被降到一定温度，一部分水在蒸发器105的表面凝固成冰，未凝固成冰的水返回水盘108，使得水盘108中的水位下降。由于水位传感器107固定在水盘108中一预定位置上，当水盘108的水逐渐降低到了该预定位置(或第二水位)时，水位传感器107能产生预定水位指示信号(或第二水位指示信号)，并将该预定水位指示信号(或第二水位指示信号)馈送到控制器106，从而控制器106可以确定蒸发器105中冰达到了可以进行收冰的厚度，进而控制器106启动收冰过程。
[0077]在收冰过程中，通过能使得冰与蒸发器105剥离的措施，使得附着在蒸发器105上冰块从蒸发器105上脱落，完成收冰过程，从而完成一个制冰工作循环(包括一个制冰过程和一个收冰过程)。当收冰过程完成后，全自动制冰机100再进行下一个制冰过程，如此循环重复。
[0078]图4示出图3A-B中的开关213在断开状态与闭合状态之间转换时在其输出点314和316的输出信号波形。如图4所示，当图3A中所示的开关213断开时，输出点314为高电位信号(例如3.5-5V)而输出点316为低电位信号(例如0.1-0.2V);当图3B中所示的开关213闭合时，输出点314为低电位信号(例如0.1-0.2V)，而输出点316为高电位信号(例如3.5-5V)。在本发明的一个实施例中，输出点316的高电位信号可用于作为指示预定水位的信号；当然，输出点314的低电位信号也可用于作为指示预定水位的信号。在本发明的另一个实施例中，输出点316从低电位信号向高电位信号的跳变402，可用于作为指示预定水位的触发信号；当然，输出点314的从高电位信号向低电位信号的跳变406也可用于作为指示预定水位的触发信号。如图4所示，输出点314的输出信号与输出点316的输出信号互为反向。
[0079]如图1A-B所示的全自动制冰机100工作过程如下:
[0080]a.在前述制冰过程开始前，控制器106读取人机界面(或人机交互部件115)上的冰厚设定值或默认值，再根据读取的值，按下述方法计算出需进水的体积；
[0081]按照本发明的一个实施例，在上述制冰过程的前期，加水进入系统前，控制器106需计算应进入水盘内的水量，即进水量W1 般的计算方法可以为:制冰开始时的总水量=收冰开始时的总水量，即:(制冰开始时的总水量:水盘内的存水量C0+进水量W1)=(收冰开始时的总水量:蒸发器上附着的冰的重量W2+水盘内剩下的余水量C3+不在水盘内而在水栗、管路内和蒸发器上流动的循环水C4)，即C0+W1 = W2+C3+C4，从而，W1 =W2+C3+C4-C0。
[0082]进一步的，因制冰开始时，水盘108内的存水量C0不易得知，可以为(但不局限，实际中，也可通过排水措施，将水盘的水位降至最低点或抽完，作为制冰开始前水盘剩余的水量C0的计算参考点):将水位从低位恰好升高至水位传感器107动作的位置时的水量C0’作为实际计算基准。【具体实施方式】为:
[0083]如果开始时水盘内的水位高于水位传感器107的位置，加水前，先通过排水措施，将水盘内的水位降低至水位传感器107感测敏感点以下的位置，然后再进水将水位加至水位传感器动作的位置；
[0084]如果开始时水盘内的水位低于水位传感器的位置，直接进水将水加至水位传感器动作的位置。上述两种情况，经处理后，水盘的存水量为⑶’。
[0085]对于给定的水盘、水栗、系统管路、蒸发器及水位传感器固定位置一定，上述C3，C4，CO’对应的水量都是可测得的恒定的值，或其偏差在很小的一定的范围内。从而ffl = W2+C5, C5 = C3+C4-C0’可称为加水量计算修正值。实际中，也有其他的影响，如水的蒸发或少许水溅出制冰机，或在脱冰过程中，有一小部分冰会融化为水，因此可根据实际情况，对计算修正值C5作一定微小的修正。
[0086]b.在前述制冰过程前期，控制器106打开进水阀101，使水流过流量传感器(或流量计)102，经测量后进入水盘108，以便量传感器(或流量计)102记录加入的水量；当进入的水量到达了计算出水的体积时控制器106关闭进水阀101 ;此时，水盘108中的水保持在初始水位(第一水位)上；
[0087]c.在前述制冰过程中，水盘108内的水被不断引入蒸发器105上冷却，直至慢慢在蒸发器105上附着为冰，水盘108内的水位随蒸发器105上冰厚的增加逐渐下降。水盘108内的一预定位置(即水位传感器107感测的位置)上，布置有水位传感器107，当水位下降到水位传感器107感测的位置，水位传感器107产生预定水位(第二水位)指示信号，此时冰厚也相应的处于一预定厚度(或目标厚度)；
[0088]d.在实际应用中，将水位传感器107布置于水盘108中一个合适的位置上，即可通过流量传感器(或流量计)102控制加入水盘108内水量，通过水位传感器107感测水盘108内的水位从而间接可检测附着于蒸发器上的冰块的厚度，达到感知冰厚的目的。
[0089]进一步的，在本发明中，上述方案可以配备人机交互部件，例如LED灯管、触摸屏、按键等，通过使用人机交互部件，读取、显示，向控制器106输入和设置流量传感器(或流量计)102的设定值，使得控制器106能够通过流量传感器(或流量计)102发来的水量指示信号，控制流入当水盘108中的水量，从而控制冰的厚度至需要的值；
[0090]再进一步的，在本发明中，流量传感器(或流量计)102可以准确记录用户的用水量，并将数据记录在控制器内，达到了解和记录用户使用习惯的目的；
[0091]更进一步的，在本发明中，流量传感器(或流量计)102可以在很短的时间内，感知进水异常，如水压超过系统允许值，进水压力低、缺水等故障，避免高水压给系统部件带来损害，或低水压、缺水易导致进水阀使用寿命降低的情况。
[0092]在本发明中，用以操作全自动制冰机100的程序(或指令)和数据可以存储在内存储器109中，操作控制器106从内存储器109中取出这些程序(或指令)和数据，并运行这些程序(或指令)和数据，以完成对全自动制冰机100操作的控制。
[0093]基于以上描述，本发明所述方案的优点包括:
[0094]1.相对于常用电极式冰厚传感器，不受水质影响，可以同时很好的实现在普 通饮用水和纯水制冰应用中的冰厚控制。具体地说，电极式冰厚控制依赖于水的导电性，无法使用在纯水或低电导率的水中，而本发明的控制原理不依赖于水的导电性，所以于水质无关。而依赖于水的体积、质量、流速、压力、浮力等通过流量传感器记录和控制加入的水量，再通过水位开关，记录未凝结为冰的水量，从而间接控制附着在蒸发器上的冰量，达到控制冰厚。
[0095]2.在喷淋式制冰机领域，每个冰块为单独个体，没有冰桥，检测冰厚较为困难，一般使用温度传感器方式，难达到准确检测冰厚的目的，本方案可以很好的解决这个难题。具体地说，温度传感器方式过检测冷却介质的温度来检测探测冰厚，但冷却介质不仅受冰厚影响，其它因素如受环境温度影响的冷凝温度，对冷却介质的影响也很大，从而不能准确探测冰厚，本发明的原理，不通过检测冷却介质温度，从而避免这个缺陷。
[0096]3.冰厚控制精确，冰厚调节简单，冰厚调节范围宽。，本发明的调节方式，为非机械式，可以通过普通人机交互设备进行调节，非常简单。从而本发明可在水盘最大容量的范围内，蒸发器允许最小脱冰重量的范围内，依赖流量计的最小控制精度，实现无极的、量化的调节，如前所述，流量计为成熟的产品，精度一般较高，所以调节范围宽。
[0097]4.流量传感器(或流量计)102布置于记录进水量的管路中，不易结垢，使得系统更易清洁，改善系统卫生性；因为流量传感器(或流量计)102可布置于进水管路中，大大降低了与空气中污垢、灰尘、细菌接触的可能性，从而改善了系统的卫生性。
[0098]5.流量传感器(或流量计)102可以在极短的时间内，感知进水异常，提高系统部件使用寿命和可靠性。具体地说，当流量传感器(或流量计)102探测到进水流量非常小时，此时，反映了进水压力不足，可报警提示，并关闭进水电磁阀，避免进水电磁阀长时间工作降低寿命。再有，当流量传感器(或流量计)102探测到进水流量非常大时，此时，反映进水压力过大，可能会导致系统部件如进水阀失效、泄漏等，可报警提示，避免进水压力过大给系统带来损害。
[0099]6.流量传感器(或流量计)102可记录用户实际用水量和使用习惯，从而非常方便的考察和记录用户需求，使得为客户提供进一步更为人性化的服务提供可能。具体地说，流量传感器(或流量计)102可以将制冰机工作时，所有的进水数据，按进水量、流量等，同时控制器可记录制冰机工作时间，各个工作时间的冰厚，制冰量，工作周期等数据，将其存储在存储器内或反映到人机交互设备中，供查阅参考。以研究制冰机的使用费用，使用习惯等。
[0100]7.本发明可以在一定程度上，节约用水；因在本发明中，不同的冰厚，进水量不同。从而避免常规的冰厚控制方案中，所有的冰厚进水量都一致，这样当冰厚设置较薄时，多余的未凝结为冰的水被排除制冰机外，带来水资源的浪费。
【主权项】
1.一种使用制冰机的制冰方法，所述制冰机包括水盘(108)，其特征在于所述方法包括如下步骤: 设定水盘(108)中的第一水位(或初始水位)，以便向所述水盘(108)中放入第一水位高度的水； 设定所述水盘(108)中的第二水位(或预定水位)，第一水位高度高于第二水位高度；向所述水盘(108)中输送将被制冰的水，使得所述水盘(108)中的水到达所述第一水位(或初始水位)； 启动制冰过程； 检测所述水盘(108)中的水是否从第一水位(或初始水位)高度降低到第二水位(或预定水位)高度； 当所述水盘(108)中的水从第一水位(或初始水位)高度降到第二水位(或预定水位)高度时，启动收冰过程； 所述第一水位(或初始水位)高度高于第二水位(或预定水位)高度指示了制冰的厚度。2.如权利要求1所述的制冰方法，其特征在于还包括如下步骤: 输入一个可变参数，用于指定所述水盘(108)中的第一水位高度； 测量向所述水盘(108)放水的放水量； 当向所述水盘(108)放水的放水量到达第一水位高度时，停止放水。3.如权利要求1所述的制冰方法，其特征在于还包括如下步骤: 测量向所述水盘(108)水的输送量； 当向所述水盘(108)水的输送量到达第一水位高度时，停止放水。4.如权利要求2-3所述的制冰方法，所述制冰机还包括进水阀(101)、流量传感器(102)和水位传感器(107)，其特征在于所述方法: 使用进水阀(101)来开放或关闭向所述水盘(108)输送水； 使用流量传感器(102)来测量向所述水盘(108)输送水的输送水量，以此来确定到达第一水位高度； 使用水位传感器(107)来测量所述第二水位高度。5.如权利要求4所述的制冰方法，其特征在于: 所述水位传感器(107)安装在所述水盘(108)的所述第二水位(或预定水位)处。6.如权利要求5所述的制冰方法，其特征在于: 使用蒸发器(105)将水转换成冰； 通过检测所述蒸发器(105)上冰的重量来确定制冰的厚度。7.如权利要求5所述的制冰方法，其特征在于: 使用蒸发器(105)将水转换成冰； 所述第一水位高度和所述第二水位高度之差指示所述蒸发器(105)中冰的目标厚度。8.一种制冰机，其特征在于包括: 水盘(108)，用于容纳被制冰的水，所述水盘(108)的水具有初始水位和预定水位，所述初始水位高于预定水位； 水位传感器(107)，用于产生预定水位信号； 控制器(106)，用于控制将水盘(108)的水放到初始水位，并用于接收从水位传感器(107)发来的预定水位信号，根据预定水位信号启动收冰过程。9.如权利要求8所述的制冰机，其特征在于: 所述水位传感器(107)用于感测所述水盘(108)中的水位从初始水位降低到了所述预定水位，并产生预定水位信号。10.如权利要求9所述的制冰机，其特征在于: 所述水位传感器(107)用于感测所述水盘(108)中的注入水量计算参考水位。11.如权利要求9所述的制冰机，其特征在于还包括: 蒸发器(105)，用于接收水盘(108)中的水，并在其中形成冰。12.如权利要求11所述的制冰机，其特征在于还包括: 进水阀(101)，用于接通或断开流进所述水盘(108)中用于被制冰的水； 流量传感器(102)，用于感测通过进水阀(101)的水量，当所述水盘(108)中的水到达初始水位时，产生初始水位信号，并将初始水位信号馈送到所述控制器(106); 当接收到初始水位信号时，所述控制器(106)关闭所述进水阀(101); 所述初始水位信号指示所述水盘(108)中的初始水位，所述预定水位信号指示所述水盘(108)中的预定水位。13.如权利要求12所述的制冰机，其特征在于还包括: 水栗(103)，用于将所述水盘(108)中的水输入所述蒸发器(105)。14.如权利要求13所述的制冰机，其特征在于还包括: 分水器(104)。15.如权利要求13所述的制冰机，其特征在于: 所述预定水位高度指示所述蒸发器(105)中冰的目标厚度。16.如权利要求13所述的制冰机，其特征在于: 所述初始水位高度和所述预定水位高度之差指示所述蒸发器(105)中冰的目标厚度。17.一种使用制冰机的制冰方法，其特征在于包括权利要求1-7中的任一步骤或权利要求1-7中任意步骤的组合。18.—种制冰机，其特征在于包括权利要求8-16中的任一步技术特征或权利要求8-16中任意技术特征的组合。
【专利摘要】本发明涉及一种制冰机及使用这种制冰机的制冰方法。该制冰机包括水盘，用于容纳被制冰的水，该水盘的水具有初始水位和预定水位，初始水位高于预定水位；水位传感器，用于产生预定水位信号；控制器，用于控制将水盘的水放到初始水位，并用于接收从水位传感器发来的预定水位信号，根据预定水位信号启动收冰过程。本发明的技术方案能够提供一种新型的全自动制冰机的冰的厚度控制和调节的结构和方法，从而具有可靠、方便、灵活、准确的控制冰的厚度，同时又可用于比较准确地记录用户的水的消耗数据和使用习惯的优点。
【IPC分类】F25C1/00
【公开号】CN105485993
【申请号】CN201510121453
【发明人】侯义刚, 王韶辉, 马庆金
【申请人】斯科茨曼制冰系统（上海）有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年3月19日
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种制冰机，尤其是一种全自动制冰机。
【背景技术】
[0002]现有的全自动制冰机，大多数为间歇式，即制冰工序通常包括制冰过程和收冰过程，这两个过程交替进行。一般说来，现有的制冰机用两种类型的传感器来探测冰厚度的形成过程，两种类型的传感器包括电极式传感器和温度传感器。
[0003]电极式传感器检测方式为一种直接式检测方式，能比较可靠地检测冰的厚度。其工作原理为:当冰到达一定厚度后，循环水的水位增高，流过冰的表面，与传感器接触，依赖水的导电性，使得设计电路导通，从而检测到冰的厚度到达设定值。但电极式传感器检测方式有一些缺点，例如依赖水的导电性，因而不能在纯水或电导率低的水中工作。而且，电极间歇性地时常与水接触，且在与水接触后，周期性地暴露在空气中，易接触水中的杂质或空气中的灰尘等，产生水垢或赃物附着，影响检测精度，进而导致检测到错误信号；而且，使用时由于水垢或赃物可能会附着到电极式传感器上，带来清洁和卫生性的问题。另外，因为在收冰工序开始时传感器需脱离固定面，在制冰过程重新开始时需返回时，常常有机械撞击和震动，易导致冰厚设置点变动，冰的厚度控制出现偏差。或者为避免机械撞击和震动引起的冰厚设置的滑移，常常将调节螺钉设计得足够紧固，但在需要改变冰块厚度设置时，又不易调节。
[0004]温度传感器检测方式为另一种间接式检测方式，用检测冷却介质的温度来判断冰的厚度，也能比较可靠地检测冰厚。这种方式的工作原理为:随着冰块厚度的增加，用于冷却水的蒸发器内部的冷却介质温度也不断降低(冷却介质通常称为制冷剂)，通过探测冷却介质的温度来判断冰的厚度。但温度传感器检测方式也有一些缺点，例如冷却介质的温度不仅受冰的厚度和冰的温度的影响，同时受冷凝器侧部的压力和温度影响，而冷凝器侧部一般随环境温度的变化而变化，导致温度传感器的操作参数设在同一温度时，冰块的厚度有所差异。例如，对于同样的温度参数设置，冬天和夏天冰块的厚度差异较大，使用时需要对温度传感器进行单独调节，造成使用不便。同时，温度传感器循环工作于制冰过程和收冰过程，即处于高温、低温交替变化的环境中，导致使用寿命较低。
[0005]所以，有需要提供一种改进的制冰机的结构和制冰方法，用以克服现有技术中的缺点和不足。特别是，提供一种改进的制冰机的结构和制冰方法，不但能够克服现有技术中的缺点和不足，而且能够灵活地、经济地、较精确地调节制冰机制冰的厚度。
【发明内容】
[0006]本发明的目的之一在于提出一种新型的全自动制冰机的冰的厚度控制和调节的结构和方法，从而具有可靠、方便、灵活、准确的控制冰的厚度，同时又可用于比较准确地记录用户的水的消耗数据和使用习惯的优点。
[0007]为了达到以上目的，本发明第一方面提供了一种使用制冰机的制冰方法，所述制冰机包括水盘，其特征在于所述方法包括如下步骤:
[0008]设定水盘中的第一水位(或初始水位)，以便向所述水盘中放入第一水位高度的水；
[0009]设定所述水盘中的第二水位(或预定水位)，第一水位高度高于第二水位高度；
[0010]向所述水盘中输送将被制冰的水，使得所述水盘中的水到达所述第一水位(或初始水位)；
[0011]启动制冰过程；
[0012]检测所述水盘中的水是否从第一水位(或初始水位)高度降低到第二水位(或预定水位)高度；
[0013]当所述水盘中的水从第一水位(或初始水位)高度降到第二水位(或预定水位)高度时，启动收冰过程；
[0014]所述第一水位(或初始水位)高度高于第二水位(或预定水位)高度指示了制冰的厚度。
[0015]以上所述的制冰方法，其特征在于还包括如下步骤:
[0016]输入一个可变参数，用于指定所述水盘中的第一水位高度；
[0017]测量向所述水盘放水的放水量；
[0018]当向所述水盘放水的放水量到达第一水位高度时，停止放水。
[0019]以上所述的制冰方法，其特征在于还包括如下步骤:
[0020]测量向所述水盘水的输送量；
[0021]当向所述水盘水的输送量到达第一水位高度时，停止放水。
[0022]以上所述的制冰方法，所述制冰机还包括进水阀、流量传感器和水位传感器，其特征在于所述方法:
[0023]使用进水阀来开放或关闭向所述水盘输送水；
[0024]使用流量传感器来测量向所述水盘输送水的输送水量，以此来确定到达第一水位高度；
[0025]使用水位传感器来测量所述第二水位高度。
[0026]以上所述的制冰方法，其特征在于:
[0027]所述水位传感器安装在所述水盘的所述第二水位(或预定水位)处。
[0028]以上所述的制冰方法，其特征在于:
[0029]使用蒸发器将水转换成冰；
[0030]通过检测所述蒸发器上冰的重量来确定制冰的厚度。
[0031 ] 以上所述的制冰方法，其特征在于:
[0032]使用蒸发器将水转换成冰；
[0033]所述第一水位高度和所述第二水位高度之差指示所述蒸发器中冰的目标厚度。
[0034]为了达到以上目的，本发明第二方面还提供了一种制冰机，其特征在于包括:
[0035]水盘，用于容纳被制冰的水，所述水盘的水具有初始水位和预定水位，所述初始水位高于预定水位；
[0036]水位传感器，用于产生所述预定水位信号；
[0037]控制器，用于控制将水盘的水放到初始水位，并用于接收从水位传感器发来的预定水位信号，根据预定水位信号启动收冰过程。
[0038]以上所述的制冰机，其特征在于:
[0039]所述水位传感器用于感测所述水盘中的水位从初始水位降低到了所述预定水位，并产生预定水位信号。
[0040]以上所述的制冰机，其特征在于:
[0041]所述水位传感器用于感测所述水盘中的注入水量计算参考水位。
[0042]以上所述的制冰机，其特征在于还包括:
[0043]蒸发器，用于接收水盘中的水，并在其中形成冰。
[0044]以上所述的制冰机，其特征在于还包括:
[0045]进水阀，用于接通或断开流进所述水盘)中用于被制冰的水；
[0046]流量传感器，用于感测通过进水阀的水量，当所述水盘中的水到达初始水位时，产生初始水位信号，并将初始水位信号馈送到所述控制器；
[0047]当接收到初始水位信号时，所述控制器关闭所述进水阀；
[0048]所述初始水位信号指示所述水盘中的初始水位，所述预定水位信号指示所述水盘中的预定水位。
[0049]以上所述的制冰机，其特征在于还包括:
[0050]水栗，用于将所述水盘中的水输入所述蒸发器。
[0051 ] 以上所述的制冰机，其特征在于还包括:
[0052]分水器。
[0053]以上所述的制冰机，其特征在于:
[0054]所述预定水位高度指示所述蒸发器中冰的目标厚度。
[0055]以上所述的制冰机，其特征在于:
[0056]所述初始水位高度和所述预定水位高度之差指示所述蒸发器中冰的目标厚度。
【附图说明】
[0057]本发明参考附图进行描述，其中:
[0058]图1A示出按本发明所设计的全自动制冰机100的框图；
[0059]图1B示出按本发明所设计的全自动制冰机100的结构；
[0060]图2A-B示出按本发明全自动制冰机100中水位传感器107的一个实施例；
[0061]图3A-B示出按本发明全自动制冰机100中水位传感器107中开关电路213输出电路300的一个实施例；
[0062]图4示出图3A-B中的开关213在断开状态与闭合状态之间转换时的输出信号波形。
【具体实施方式】
[0063]参考以上所述附图，本发明的全自动制冰机100被描述如下:
[0064]图1A示 出按本发明所设计全自动制冰机100的框图。如图1A所示，全自动制冰机100包括进水阀101、流量传感器(或流量计)102 (其包括输出水流量信号的电路)、水栗103、分水器104、蒸发器105、控制器106、水位传感器107、水盘108以及与控制器106相连的内存储器109。与控制器106相连的部件包括:进水阀101中的开闭机构、流量传感器(或流量计)102的水量信号输出端、水栗103的启停机构、水位传感器107的水位信号输出端。内存储器109用于存储数据和程序(或指令)，控制器106能够从内存储器109中取出或存入程序(或指令)和数据并能够根据从内存储器109中取出的程序(或指令)和数据来控制全自动制冰机100的运行。
[0065]如图1A所示，进水阀101的入口与水源相连，而进水阀101的出口与流量传感器(或流量计)102的入口相通(当然两者的布置位置可前后互换)；流量传感器(或流量计)出水口(即图1B中水盘108的进水口 123)安置于水盘108的开口的上部(或延伸到水盘108的容腔中)，这样当水流经流量传感器(或流量计)102后，能够从出水口 123流入水盘108。当进水阀101的开闭机构处在关闭位置时，切断水源流入流量传感器(或流量计)102，从而切断水源进入水盘108的通道；当进水阀101的开闭机构处在开启位置时，水源的水经过流量传感器(或流量计)102流入水盘108。水栗103的入水口沉浸在水盘108中的水中，并与分水器104的入口流体相通；分水器104的出口与蒸发器105的入口流体相通；而蒸发器105的出口连通回水盘108。当水栗103工作时，水盘108中的水经分水器104被驱送到蒸发器105中，逐渐被冷却直至在蒸发器105中部分形成冰，没有形成冰的剩余水循环返回水盘108中。
[0066]水盘108中的侧面可设有一个刻度(或高度)，标识一个预定位置(或预定高度，即预定水位或第二水位)，水位传感器107固定在水盘108上，使得水位传感器107中的感测单元(参见图2A-B)的感测中心点与水盘108的预定位置(或预定高度)对齐，用于感测水盘108中的水位变化，从而当水位从初始水位(或第一水位)位置降到了预定水位(或第二水位)时产生水位指示信号(即预定水位信号/第二水位信号)，以指示定蒸发器105中冰到达了所需的厚度。根据从流量传感器(或流量计)102和水位传感器107分别接收水流量信号和水位指示信号，控制器106控制进水阀101和水栗103的启动和停止，使得在制冰过程开始前，水盘108的水位保持在预定水位/第二水位；在制冰过程开始前，向水盘108注水，使水盘108中的水从预定水位/第二水位上升到初始水位(或第一水位)。
[0067]在制冰工作开始前，按照本发明的一个实施例，在制冰过程前，控制器106将水盘108中的水位调节到预定水位/第二水位(即，注入水量计算参考水位);在水盘108中的水位到达预定水位/第二水位时，水位传感器107向控制器106发出达预定水位信号/第二水位信号，指示制冰过程就绪。制冰过程序开始前，控制器106向进水阀101发出开启控制信号，开启进水阀101，水通过进水阀101并流经流量传感器(或流量计)102流入水盘108，在水流经流量传感器(或流量计)102的同时，流量传感器(或流量计)102不断地将流过的水量信号实时地馈送到控制器106。由于蒸发器105和水盘108有预定的体积(即预定的长度、宽度、高度及形状)，通过流经流量传感器(或流量计)102的水量，控制器106能确定水在水盘108中的实时高度，当流入水盘108中的水在水盘108中到达初始水位(或第一水位)时，控制器106向进水阀101发出关闭控制信号，指示水盘108的水位到达初始水位(或第一水位)，从而关闭进水阀101。而后，控制器106向蒸发器105和水栗103发出启动信号，制冰过程开始，水盘108中的水开始进入制冷器，通过蒸发器105进行循环，在蒸发器105将部分水变成冰。
[0068]在制冰过程中，随着蒸发器105中的冰不断加厚，水盘108时中的水位不断降低；当水盘108中的水位从初始水位(或第一水位)位置降到预定水位(或第二水位)位置时，水位传感器107产生预定水位指示信号(或第二水位指示信号)，并将该预定水位指示信号馈送到控制器106，从而指示蒸发器105中冰的到达了预定(或目标)厚度。
[0069]在接收到从水位传感器107发来的预定水位指示信号(或第二水位指示信号)后，控制器106向制冷器(未示出)和水栗103发出信号，停止制冰过程。而后，向收冰装置(未示出)发出启动信号，收冰过程开始。在收冰过程结束后，控制器106可以重新开始上述制冰过程。
[0070]图1B示出按本发明所设计全自动制冰机100的结构。在图1B中，与图1A中同样的部件使用同样的标号。如图1B所示，控制器106和存储器109安装在第一电路印刷板113上，用于输入工作参数的人机交互部件115安装在第二电路印刷板116上。水管117用于连接水源、进水阀101、流量传感器(或流量计)102 ;进水口 123设置在水管117的末端，并位于水盘108开口的上方。在图1B中，水盘108沿着水平方向放置，而蒸发器105沿着垂直方向放置，这样可以利用蒸发器105中冰块的重力方便的收冰。如图1B所示，蒸发器105由许多冰格组成，分水器104的作用是将水比较均匀的分配至每一个冰格。
[0071]在本发明中，在纯水的应用领域，水位传感器107可以包括干簧管或霍尔等磁性开关，可实现不依赖于水的导电性检测水位，无论在纯水中或一般饮用水中同样可以工作的目的。而在非纯水的应用领域，水位传感器107也可以是诸如电极式开关等依赖于水的导电性这种形式的开关。
[0072]图2A-B示出按本发明全自动制冰机100中水位传感器107的一个实施例。如图2A所示，水位传感器107包括浮子201，设置在浮子201内部的磁块202，干簧管/霍尔开关203，滑动杆205，和用于固定水位传感器107的固定座206。滑动杆205被固定座206固定，干簧管/霍尔开关203被固定在浮子滑动杆205的内部，其感测中心位置211与水盘108侧面的预定水位(或第二水位)位置对齐，以感测水盘108的水位到达了预定水位(或第二水位)。干簧管/霍尔开关203中有一个开关电路213，水位传感器107具有感测中心位置211。当磁块202位于感测中心位置211 (或当磁块202位于感测中心位置211的感测敏感区域内)时，开关电路213闭合，以产生第一状态信号(VI)，第一状态信号(VI)可以是高电位信号；当磁块202离开感测中心位置211 (或当磁块202离开感测中心位置211的感测敏感区域)时，开关电路213断开，以产生第二状态信号(V2)，第二状态信号(V2)可以是低电位信号。当然，本领域的人员也可以使用开关电路213反向信号也能用于控制制冰过程，即:第一状态信号(VI)可以是低电位信号；而第二状态信号(V2)可以是高电位信号。在本发明的一个实施例中，第一状态信号用于指示水盘108中预定水位的电信号。
[0073]图3A-B示出按本发明全自动制冰机100中水位传感器107中控制信号输出电路300的一个实施例。如图3A-B所示，控制信号输出电路300包括电阻R1和R2、开关213和非门312。开关213串联连接在电阻R1和R2之间，形成一个分压器；非门312连接在R1和R2，将分压器输出进行反向输出。当开关213在磁块202的驱动下而闭合时，分压器输出为低电位信号，经非门312反向后，输出第一状态信号(高电位信号VI);当开关213断开时，分压器输出为高电位信号，经非门312反向后，输出第二状态信号(低电位信号V2)。
[0074]在工作的某一时刻，浮子201受滑动杆引导，随水位的变化而上下移动，用于指示水盘108中水位的变化。如图2A所示，水盘108中的水位线204在某一高度，安装在浮子201内部的磁块202处于干簧管/霍尔开关203的感测中心位置211 (或位于感测中心位置211的感测敏感区域之内)，此时，在磁块202的感应作用下，开关电路213被置于闭合位置。如图2B所示，水盘108中的水位线204’处在水盘108中上升到一个更高的水位，安装在浮子201内部的磁块 202移动到了干簧管/霍尔传感器203的感测中心位置211的更上方(水位线204’)，使得磁块202处于感测中心位置211的感测敏感区域之外，此时，在磁块202对干簧管/霍尔开关203没有感应作用，开关电路213被置于断开位置。但是，当水盘108中的水位线204’下降，安装在浮子201内部的磁块202随着水位线下降而下降，逐渐向传感器107的感测中心位置接近。当安装在浮子201内部的磁块202移动到感测中心位置211 (或感测中心位置211的感测敏感区域内)，干簧管/霍尔开关203中的开关电路213就会重新闭合，从而产生第一状态信号。
[0075]在本发明的一个实施例中，干簧管/霍尔开关203向控制器106发出的第一状态信号用于指示预定水位指示信号。
[0076]在制冰过程中，在控制器106的控制下，进水阀101打开，水通过流量传感器(或流量计)102进入水盘108。在水通过流量传感器(或流量计)102时，流量传感器(或流量计)102能实时地检测出水通过流量传感器(或流量计)102时的实时流量，并将流进的水流量信号馈送到在控制器106，使得当水盘108中的水位达到预期高度(即初始水位或第一水位)时，在控制器106的控制下，关闭进水阀101。当水盘108中的水位达到预期高度(即初始水位或第一水位)时(或为了节省总制冰时间，如果进水较慢，在水位没达到第一水位前的一预定时间)，在控制器106的控制下，水栗103被启动，将水不断地从水盘108中输入分水器104，然后水从分水器104中输入蒸发器105、在蒸发器105表面被冷却、再后被冷却的水离开蒸发器105回到水盘108中；这个水冷却过程(即从水盘108中输入分水器104，然后水从分水器104中输入蒸发器105、在蒸发器105表面被冷却、然后被冷却的水离开蒸发器105回到水盘108中的过程)不断循环进行。随着水冷却过程的不断循环，当水被降到一定温度，一部分水在蒸发器105的表面凝固成冰，未凝固成冰的水返回水盘108，使得水盘108中的水位下降。由于水位传感器107固定在水盘108中一预定位置上，当水盘108的水逐渐降低到了该预定位置(或第二水位)时，水位传感器107能产生预定水位指示信号(或第二水位指示信号)，并将该预定水位指示信号(或第二水位指示信号)馈送到控制器106，从而控制器106可以确定蒸发器105中冰达到了可以进行收冰的厚度，进而控制器106启动收冰过程。
[0077]在收冰过程中，通过能使得冰与蒸发器105剥离的措施，使得附着在蒸发器105上冰块从蒸发器105上脱落，完成收冰过程，从而完成一个制冰工作循环(包括一个制冰过程和一个收冰过程)。当收冰过程完成后，全自动制冰机100再进行下一个制冰过程，如此循环重复。
[0078]图4示出图3A-B中的开关213在断开状态与闭合状态之间转换时在其输出点314和316的输出信号波形。如图4所示，当图3A中所示的开关213断开时，输出点314为高电位信号(例如3.5-5V)而输出点316为低电位信号(例如0.1-0.2V);当图3B中所示的开关213闭合时，输出点314为低电位信号(例如0.1-0.2V)，而输出点316为高电位信号(例如3.5-5V)。在本发明的一个实施例中，输出点316的高电位信号可用于作为指示预定水位的信号；当然，输出点314的低电位信号也可用于作为指示预定水位的信号。在本发明的另一个实施例中，输出点316从低电位信号向高电位信号的跳变402，可用于作为指示预定水位的触发信号；当然，输出点314的从高电位信号向低电位信号的跳变406也可用于作为指示预定水位的触发信号。如图4所示，输出点314的输出信号与输出点316的输出信号互为反向。
[0079]如图1A-B所示的全自动制冰机100工作过程如下:
[0080]a.在前述制冰过程开始前，控制器106读取人机界面(或人机交互部件115)上的冰厚设定值或默认值，再根据读取的值，按下述方法计算出需进水的体积；
[0081]按照本发明的一个实施例，在上述制冰过程的前期，加水进入系统前，控制器106需计算应进入水盘内的水量，即进水量W1 般的计算方法可以为:制冰开始时的总水量=收冰开始时的总水量，即:(制冰开始时的总水量:水盘内的存水量C0+进水量W1)=(收冰开始时的总水量:蒸发器上附着的冰的重量W2+水盘内剩下的余水量C3+不在水盘内而在水栗、管路内和蒸发器上流动的循环水C4)，即C0+W1 = W2+C3+C4，从而，W1 =W2+C3+C4-C0。
[0082]进一步的，因制冰开始时，水盘108内的存水量C0不易得知，可以为(但不局限，实际中，也可通过排水措施，将水盘的水位降至最低点或抽完，作为制冰开始前水盘剩余的水量C0的计算参考点):将水位从低位恰好升高至水位传感器107动作的位置时的水量C0’作为实际计算基准。【具体实施方式】为:
[0083]如果开始时水盘内的水位高于水位传感器107的位置，加水前，先通过排水措施，将水盘内的水位降低至水位传感器107感测敏感点以下的位置，然后再进水将水位加至水位传感器动作的位置；
[0084]如果开始时水盘内的水位低于水位传感器的位置，直接进水将水加至水位传感器动作的位置。上述两种情况，经处理后，水盘的存水量为⑶’。
[0085]对于给定的水盘、水栗、系统管路、蒸发器及水位传感器固定位置一定，上述C3，C4，CO’对应的水量都是可测得的恒定的值，或其偏差在很小的一定的范围内。从而ffl = W2+C5, C5 = C3+C4-C0’可称为加水量计算修正值。实际中，也有其他的影响，如水的蒸发或少许水溅出制冰机，或在脱冰过程中，有一小部分冰会融化为水，因此可根据实际情况，对计算修正值C5作一定微小的修正。
[0086]b.在前述制冰过程前期，控制器106打开进水阀101，使水流过流量传感器(或流量计)102，经测量后进入水盘108，以便量传感器(或流量计)102记录加入的水量；当进入的水量到达了计算出水的体积时控制器106关闭进水阀101 ;此时，水盘108中的水保持在初始水位(第一水位)上；
[0087]c.在前述制冰过程中，水盘108内的水被不断引入蒸发器105上冷却，直至慢慢在蒸发器105上附着为冰，水盘108内的水位随蒸发器105上冰厚的增加逐渐下降。水盘108内的一预定位置(即水位传感器107感测的位置)上，布置有水位传感器107，当水位下降到水位传感器107感测的位置，水位传感器107产生预定水位(第二水位)指示信号，此时冰厚也相应的处于一预定厚度(或目标厚度)；
[0088]d.在实际应用中，将水位传感器107布置于水盘108中一个合适的位置上，即可通过流量传感器(或流量计)102控制加入水盘108内水量，通过水位传感器107感测水盘108内的水位从而间接可检测附着于蒸发器上的冰块的厚度，达到感知冰厚的目的。
[0089]进一步的，在本发明中，上述方案可以配备人机交互部件，例如LED灯管、触摸屏、按键等，通过使用人机交互部件，读取、显示，向控制器106输入和设置流量传感器(或流量计)102的设定值，使得控制器106能够通过流量传感器(或流量计)102发来的水量指示信号，控制流入当水盘108中的水量，从而控制冰的厚度至需要的值；
[0090]再进一步的，在本发明中，流量传感器(或流量计)102可以准确记录用户的用水量，并将数据记录在控制器内，达到了解和记录用户使用习惯的目的；
[0091]更进一步的，在本发明中，流量传感器(或流量计)102可以在很短的时间内，感知进水异常，如水压超过系统允许值，进水压力低、缺水等故障，避免高水压给系统部件带来损害，或低水压、缺水易导致进水阀使用寿命降低的情况。
[0092]在本发明中，用以操作全自动制冰机100的程序(或指令)和数据可以存储在内存储器109中，操作控制器106从内存储器109中取出这些程序(或指令)和数据，并运行这些程序(或指令)和数据，以完成对全自动制冰机100操作的控制。
[0093]基于以上描述，本发明所述方案的优点包括:
[0094]1.相对于常用电极式冰厚传感器，不受水质影响，可以同时很好的实现在普 通饮用水和纯水制冰应用中的冰厚控制。具体地说，电极式冰厚控制依赖于水的导电性，无法使用在纯水或低电导率的水中，而本发明的控制原理不依赖于水的导电性，所以于水质无关。而依赖于水的体积、质量、流速、压力、浮力等通过流量传感器记录和控制加入的水量，再通过水位开关，记录未凝结为冰的水量，从而间接控制附着在蒸发器上的冰量，达到控制冰厚。
[0095]2.在喷淋式制冰机领域，每个冰块为单独个体，没有冰桥，检测冰厚较为困难，一般使用温度传感器方式，难达到准确检测冰厚的目的，本方案可以很好的解决这个难题。具体地说，温度传感器方式过检测冷却介质的温度来检测探测冰厚，但冷却介质不仅受冰厚影响，其它因素如受环境温度影响的冷凝温度，对冷却介质的影响也很大，从而不能准确探测冰厚，本发明的原理，不通过检测冷却介质温度，从而避免这个缺陷。
[0096]3.冰厚控制精确，冰厚调节简单，冰厚调节范围宽。，本发明的调节方式，为非机械式，可以通过普通人机交互设备进行调节，非常简单。从而本发明可在水盘最大容量的范围内，蒸发器允许最小脱冰重量的范围内，依赖流量计的最小控制精度，实现无极的、量化的调节，如前所述，流量计为成熟的产品，精度一般较高，所以调节范围宽。
[0097]4.流量传感器(或流量计)102布置于记录进水量的管路中，不易结垢，使得系统更易清洁，改善系统卫生性；因为流量传感器(或流量计)102可布置于进水管路中，大大降低了与空气中污垢、灰尘、细菌接触的可能性，从而改善了系统的卫生性。
[0098]5.流量传感器(或流量计)102可以在极短的时间内，感知进水异常，提高系统部件使用寿命和可靠性。具体地说，当流量传感器(或流量计)102探测到进水流量非常小时，此时，反映了进水压力不足，可报警提示，并关闭进水电磁阀，避免进水电磁阀长时间工作降低寿命。再有，当流量传感器(或流量计)102探测到进水流量非常大时，此时，反映进水压力过大，可能会导致系统部件如进水阀失效、泄漏等，可报警提示，避免进水压力过大给系统带来损害。
[0099]6.流量传感器(或流量计)102可记录用户实际用水量和使用习惯，从而非常方便的考察和记录用户需求，使得为客户提供进一步更为人性化的服务提供可能。具体地说，流量传感器(或流量计)102可以将制冰机工作时，所有的进水数据，按进水量、流量等，同时控制器可记录制冰机工作时间，各个工作时间的冰厚，制冰量，工作周期等数据，将其存储在存储器内或反映到人机交互设备中，供查阅参考。以研究制冰机的使用费用，使用习惯等。
[0100]7.本发明可以在一定程度上，节约用水；因在本发明中，不同的冰厚，进水量不同。从而避免常规的冰厚控制方案中，所有的冰厚进水量都一致，这样当冰厚设置较薄时，多余的未凝结为冰的水被排除制冰机外，带来水资源的浪费。
【主权项】
1.一种使用制冰机的制冰方法，所述制冰机包括水盘(108)，其特征在于所述方法包括如下步骤: 设定水盘(108)中的第一水位(或初始水位)，以便向所述水盘(108)中放入第一水位高度的水； 设定所述水盘(108)中的第二水位(或预定水位)，第一水位高度高于第二水位高度；向所述水盘(108)中输送将被制冰的水，使得所述水盘(108)中的水到达所述第一水位(或初始水位)； 启动制冰过程； 检测所述水盘(108)中的水是否从第一水位(或初始水位)高度降低到第二水位(或预定水位)高度； 当所述水盘(108)中的水从第一水位(或初始水位)高度降到第二水位(或预定水位)高度时，启动收冰过程； 所述第一水位(或初始水位)高度高于第二水位(或预定水位)高度指示了制冰的厚度。2.如权利要求1所述的制冰方法，其特征在于还包括如下步骤: 输入一个可变参数，用于指定所述水盘(108)中的第一水位高度； 测量向所述水盘(108)放水的放水量； 当向所述水盘(108)放水的放水量到达第一水位高度时，停止放水。3.如权利要求1所述的制冰方法，其特征在于还包括如下步骤: 测量向所述水盘(108)水的输送量； 当向所述水盘(108)水的输送量到达第一水位高度时，停止放水。4.如权利要求2-3所述的制冰方法，所述制冰机还包括进水阀(101)、流量传感器(102)和水位传感器(107)，其特征在于所述方法: 使用进水阀(101)来开放或关闭向所述水盘(108)输送水； 使用流量传感器(102)来测量向所述水盘(108)输送水的输送水量，以此来确定到达第一水位高度； 使用水位传感器(107)来测量所述第二水位高度。5.如权利要求4所述的制冰方法，其特征在于: 所述水位传感器(107)安装在所述水盘(108)的所述第二水位(或预定水位)处。6.如权利要求5所述的制冰方法，其特征在于: 使用蒸发器(105)将水转换成冰； 通过检测所述蒸发器(105)上冰的重量来确定制冰的厚度。7.如权利要求5所述的制冰方法，其特征在于: 使用蒸发器(105)将水转换成冰； 所述第一水位高度和所述第二水位高度之差指示所述蒸发器(105)中冰的目标厚度。8.一种制冰机，其特征在于包括: 水盘(108)，用于容纳被制冰的水，所述水盘(108)的水具有初始水位和预定水位，所述初始水位高于预定水位； 水位传感器(107)，用于产生预定水位信号； 控制器(106)，用于控制将水盘(108)的水放到初始水位，并用于接收从水位传感器(107)发来的预定水位信号，根据预定水位信号启动收冰过程。9.如权利要求8所述的制冰机，其特征在于: 所述水位传感器(107)用于感测所述水盘(108)中的水位从初始水位降低到了所述预定水位，并产生预定水位信号。10.如权利要求9所述的制冰机，其特征在于: 所述水位传感器(107)用于感测所述水盘(108)中的注入水量计算参考水位。11.如权利要求9所述的制冰机，其特征在于还包括: 蒸发器(105)，用于接收水盘(108)中的水，并在其中形成冰。12.如权利要求11所述的制冰机，其特征在于还包括: 进水阀(101)，用于接通或断开流进所述水盘(108)中用于被制冰的水； 流量传感器(102)，用于感测通过进水阀(101)的水量，当所述水盘(108)中的水到达初始水位时，产生初始水位信号，并将初始水位信号馈送到所述控制器(106); 当接收到初始水位信号时，所述控制器(106)关闭所述进水阀(101); 所述初始水位信号指示所述水盘(108)中的初始水位，所述预定水位信号指示所述水盘(108)中的预定水位。13.如权利要求12所述的制冰机，其特征在于还包括: 水栗(103)，用于将所述水盘(108)中的水输入所述蒸发器(105)。14.如权利要求13所述的制冰机，其特征在于还包括: 分水器(104)。15.如权利要求13所述的制冰机，其特征在于: 所述预定水位高度指示所述蒸发器(105)中冰的目标厚度。16.如权利要求13所述的制冰机，其特征在于: 所述初始水位高度和所述预定水位高度之差指示所述蒸发器(105)中冰的目标厚度。17.一种使用制冰机的制冰方法，其特征在于包括权利要求1-7中的任一步骤或权利要求1-7中任意步骤的组合。18.—种制冰机，其特征在于包括权利要求8-16中的任一步技术特征或权利要求8-16中任意技术特征的组合。
【专利摘要】本发明涉及一种制冰机及使用这种制冰机的制冰方法。该制冰机包括水盘，用于容纳被制冰的水，该水盘的水具有初始水位和预定水位，初始水位高于预定水位；水位传感器，用于产生预定水位信号；控制器，用于控制将水盘的水放到初始水位，并用于接收从水位传感器发来的预定水位信号，根据预定水位信号启动收冰过程。本发明的技术方案能够提供一种新型的全自动制冰机的冰的厚度控制和调节的结构和方法，从而具有可靠、方便、灵活、准确的控制冰的厚度，同时又可用于比较准确地记录用户的水的消耗数据和使用习惯的优点。
【IPC分类】F25C1/00
【公开号】CN105485993
【申请号】CN201510121453
【发明人】侯义刚, 王韶辉, 马庆金
【申请人】斯科茨曼制冰系统（上海）有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年3月19日
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