相关申请
本申请是2013年9月10提交的美国申请no.14/022,887的部分继续，该美国申请要求2012年9月10日提交的美国临时申请61/699,171的权益。这些申请的公开内容通过引用合并于此。
本发明涉及一种蒸发器、结合有该蒸发器的制冰机和制造蒸发器的工艺。
背景技术：
自动制冰机是已知的，并通常在食品和餐饮服务设施、旅馆、汽车旅馆、运动场所和持续需要大量冰的多种其他地点发现。一些自动制冰机制造薄片状冰，而其他自动制冰机制造以多种构型成形的冰，其通常成为冰块或冰块体。
自动制冰机通常包括具有压缩机、凝结器、蒸发器和膨胀阀的制冷系统。一系列单独冰形成部位形成在蒸发器上，并且水通过水供应系统供应到这些部位，例如通过将水滴落或喷洒在冰形成部位。流失的水通常在水供应装置内再循环。供应水的滴落或喷洒方法通常是优选的，因为该方法制造透明的冰，而静态填充凹口方法通常制造白色或不透明的冰。
自动制冰机通常根据制冰机的冰桶内的冰量来控制。在冰桶内的冰的供应不充分时，自动控制使得制冰机从冰制造循环到冰收获，以补充储存部分内冰的供应。在冰制造模式中，制冷系统以正常方式操作，使得蒸发器内的膨胀制冷剂从一系列冰形成部位移除热量、冻结水以形成冰的向外生长层。在冰厚度达到预定条件或经过特定时间段时，制冰机转换成收获模式。
通常，收获模式涉及将热制冷剂气体引导到蒸发器的阀的变化。冰形成位置通过热制冷剂气体加热，直到接触蒸发器的冰开始融化为止。一旦冰从蒸发器掉落，它通过适当冰桶收集。在需要更多的冰时，制冷系统被转换返回到制造模式，并且再次开始循环。这些循环持续到冰桶内具有足够的冰为止。
技术实现要素：
根据本发明的一个方面，蒸发器包括制冷剂导管和夹持制冷剂导管的前板和后板。前板和后板具有内部平坦部分，前板的每个内部平坦部分面向后板的相应内部平坦部分但与其间隔开，以限定相应间隔部分。前板和后板还包括一组第一突出部，前板上的每个第一突出部面向后板上的相应第一突出部，以限定相应主要作用空腔。制冷剂导管延伸穿过每个主要作用(active)空腔。前板和后板还包括一组第二突出部，前板上的第二突出部面向后板上的相应第二突出部，以限定辅助作用(passive)空腔。制冷剂导管不延伸穿过任何辅助作用空腔。主要作用空腔和辅助作用空腔的位置通过相应内部平坦部分穿插和分离，以限定多个冰形成部位。
在优选实施方式中，蒸发器使用具有蛇形形状的单个制冷剂导管。但是，可以使用多个制冷剂导管。例如，第一制冷剂导管可以用于蒸发器的上半部，并且第二制冷剂导管可以用于蒸发器的下半部。在任何情况下，至少一个制冷剂导管的一部分优选地延伸穿过每个主要作用空腔。
制冷剂导管优选为具有沿着其内表面形成的凹槽的管，以增加管的内部表面面积，并由此改善流过管的制冷剂和限定冰形成空腔的突出部的冰形成表面之间的热传递。内部凹槽优选地沿着管的内表面螺旋地延伸。
每个主要作用空腔优选地通过由相应间隔部分连接到主要作用空腔的一对非主要作用空腔围绕。如沿着垂直于平面延伸的线测量，限定相应间隔部分的内部平面之间的间距优选在1和2mm之间。这是重要的，因为如果平坦部分彼此邻接，将会发现到出现腐蚀。
还发现到主要作用空腔的内壁和穿过它们的制冷剂导管之间的空间会导致形成主要作用空腔的突出部腐蚀。这会导致孔形成突出部内，会使得水进入主要作用空腔。如果出现这种情况，水在制冰期间和冰收获循环中会冻结和融化，并会造成板和/或制冷剂导管变形。这降低了制冷剂导管内制冷剂和主要作用空腔的外表面之间的热传递，并且最终会堵塞制冷剂而不能通过制冷剂导管。为了避免这个问题，优选的是制冷剂的外表面压靠(邻接)突出部的内表面，除了间隔部分与主要作用空腔相遇的区域之外。
在优选实施方式中，相应成对的每个突出部具有外部平坦部分，外部平坦部分通过从外部平坦部分延伸到相应成对的内部平坦部分的一对弯曲部分围绕。制冷剂导管采用相同的形式。
在一种实施方式中，前板和后板通过延伸穿过前板和后板内的细长狭槽的诸如螺栓或铆钉的适当紧固件彼此连接。由于狭槽是细长的，并优选地相对于内部平坦部分所在平面以45度角度形成，狭槽不需要完美地定位，以确保它们重叠，以允许蒸发器更容易组装。
前板和后板中的每个优选地包括多个翅片，翅片将前板和后板的每个分成分别包括多个冰形成部位的多个冰形成栏。冰形成栏优选地平行于彼此并垂直于至少一个制冷剂导管穿过主要作用空腔的方向延伸。
在本发明的另一方面，制冰系统包括用于将冷的制冷剂循环经过蒸发器的制冷剂系统和将液态水施加到蒸发器以便在蒸发器上形成冰的水源。蒸发器包括制冷剂导管和夹持制冷剂导管的前板和后板。前板和后板具有内部平坦部分，前板的每个内部平坦部分面向后板的相应内部平坦部分但与其间隔开，以限定相应间隔部分。前板和后板还包括一组第一突出部。前板上的每个第一突出部面向后板上的相应第一突出部，以限定相应主要作用空腔。制冷剂导管延伸穿过每个主要作用空腔。前板和后板还包括一组第二突出部。前板的每个第二突出部面向后板上的相应第二突出部，以限定相应辅助作用空腔。制冷剂导管不延伸穿过任何辅助作用空腔。主要作用空腔和辅助作用空腔的位置通过相应内部平坦部分穿插和分离，以限定多个冰形成部位。水源将液态水施加到第一和第二板，借此，冰形成在冰形成部位处。
制冷剂源可以夹持在冷却循环和收获循环之间，在冷却循环中，冷却制冷剂经过制冷剂导管并形成冰，在收获循环中，热制冷剂经过制冷剂导管并且冰从冰形成部位掉落且被收获。
在本发明的至少一个其他方面，前板或后板或前板和后板部分地通过弯曲平板以包括将板分成多个翅片以使其分成多个冰形成栏的多个翅片形成。每个冰形成栏优选地包括多个冰形成部位。为了辅助这个过程，缺口在对应于翅片位置的位置处形成在平板的顶部边缘和/或底部边缘上。翅片接着通过将平板弯曲成为优选的三角形形状且同时使用缺口来确定何处形成翅片来形成。
附图说明
图1是根据本发明原理构造的蒸发器的立体图。
图2是沿着图1的线2-2截取的图1的蒸发器的部分的横截面图。
图3是与图2相同的横截面图，但示出冰块形成在一些冰形成部位上。
图4a是形成制冷剂导管的优选实施方式的管的横截面图，制冷剂导管形成图1的蒸发器的部分。
图4b是图4a所示的管的一部分的放大视图。
图5a和5b是放大视图，示出两个板连接在一起之前和之后图1的蒸发器的前板和后板的最外侧翅片的一部分。
图6是结合有图1的蒸发器的制冰机的示意图。
图7a是用来构造图1的蒸发器的前板或后板的平板的平面图。
图7b是图7a的平板的平面图，其中缺口已经添加到板，以帮助在平板上准确形成翅片。
图7c是立体图，示出使用图7b的缺口形成板时图1的蒸发器的前板和后板的翅片。
图8a-8h示出用于图7b的缺口的替代形状。
具体实施方式
现在参考附图，其中类似的附图标记表示类似的元件，如图1所示，蒸发器10包括通过前板14和后板16夹持的蛇形制冷剂导管12。制冷剂导管可以认为是冷却剂导管。前板14和后板16优选地通过多个翅片20分成多个竖直延伸的冰形成栏18。可以认为是凹痕的多个凹部22形成在冰形成栏18内。在优选实施方式中，前板14和后板16由相应的平金属板形成。板首先在间隔开的位置处弯曲以形成翅片20。随后使用类似于美国申请no.14/022,887所示的工具将凹部22形成在前板14和后板16内。在使用这些工具时，制冷剂导管12的邻近凹部22定位的部分被类似地变形。但是，如下面将更清楚，本实施方式中的凹部22的形状不同于美国申请no.14/022,887中凹部的形状，以便在蒸发器的结构中实现多种改进。
如图2和3最佳示出，凹部22形成在前板和后板内，以形成主要作用空腔24和辅助作用空腔26。制冷剂导管12穿过主要作用空腔24，但不穿过辅助作用空腔26。因此，主要作用空腔24在冰形成循环期间通过经过制冷剂导管12的制冷剂冷却，并且在水施加到前板14和后板16的表面上时，在冰形成部位28上形成冰块，如下面进一步详细描述。
凹部22具有通过终止于定位在相邻凹部之间的外部平坦部分34处的两个弯曲部分32围绕。在优选实施方式中，内部平坦部分30位于第一平面内，并且外部平坦部分34位于平行于第一平面并与其间隔开的第二平面内。前板14上的每个内部平坦部分30与后板16上的相应内部平坦部分30相对，但与相对的内部平坦部分间隔开。
前板14上的弯曲部分32和外部平坦部分34的组合限定位于前板14上的一系列第一突出部36和一系列第二突出部38，并且后板16上的弯曲部分32和外部平坦部分34的组合类似地限定位于后板16上的一系列第一突出部36和一系列第二突出部38。前板14上的每个第一突出部36与后板16上的相应第一突出部相对以形成相应主要作用空腔24。前板14上的每个第二突出部38与后板16上的相应第二突出部相对以形成相应辅助作用空腔26。相应成对的内部平坦部分30彼此面对以形成相应间隔部分40。如上所述，已经发现如果内部平坦部分30彼此邻接就会出现腐蚀。为了避免这个问题，相对的内部平坦部分间隔开优选1-2mm。
每个第一突出部36(形成相应主要作用空腔24的部分)位于相邻成对的第二突出部38(形成相应辅助作用空腔26的部分)之间，并通过相应间隔部分40与其连接。
制冷剂导管12的一部分穿过形成每个主要作用空腔40的第一突出部36和第二突出部38并与其热接触(并且更优选为直接实体接触)。因此，热量从制冷剂导管12的制冷剂有效传递到第一突出部36的外表面。这将限定冰形成部位28的核心，冰将形成在第一突出部36上并向外横向生长，优选地生长到其相邻内部平坦部分30上并生长到形成相邻辅助作用空腔26的部分的相邻第二突出部38的弯曲部分32的至少一部分上。
这在图3中清楚看到，其示出冰块42在后板16上的形成。未示出的类似冰块将形成在前板14的冰形成部位28上。冰在内部平坦部分30和相邻第二突出部38上延伸的程度至少部分通过冰形成循环期间将水施加到前板14和后板16上的时间长度确定。
一旦形成具有足够尺寸的冰块42，系统将转换到收获循环，其中相对热的冷却剂经过制冷剂导管12，并且冰块42将从冰形成部位28分离并被收集到冰桶60内，如下面进一步描述。
在优选实施方式中，使用具有蛇形形状的单个制冷剂导管12。制冷剂导管包括垂直于冰形成栏18延伸的多个直线部分和位于前板14和后板16的外侧并连接直线部分的弯曲部分。虽然单个制冷剂导管12是优选的，可以使用一个以上的导管。通过例子并没有限制，第一冷却导管可以用于蒸发器10的上半部，并且第二冷却导管可以用于蒸发器10的下半部。
制冷剂导管12优选为圆管。但是，在蒸发器10的组装期间，管被放置在前板14和后板16之间，并且使用模具或其他装置形成凹部22(以及主要作用空腔24和辅助作用空腔26)，由此使得前板14和后板16之间延伸的管的部分变形成图2和3所示的大致卵形形状。因此，管的外表面和主要作用空腔40的内表面被彼此压靠。这确保经过制冷剂导管12的制冷剂和第一突出部36的外表面之间良好的热传导。在优选实施方式中，制冷剂导管12的外表面直接邻接第一突出部36的内表面。但是，只要材料具有足够高的热传导性，可以提供与这些表面交接的另一种材料，以确保能量在第一突出部36的外表面和经过制冷剂导管12内的冷却剂之间有效传递。
为了进一步改进制冷剂和第一突出部36的外表面之间的热传导性，凹槽44(见图4a和4b)优选地形成在制冷剂导管12的内表面上以增加其内表面面积。凹槽优选地相对于制冷剂导管12的轴向中心以螺旋形式延伸。凹槽44限定具有图4b所示的形状的凸起46。更特别是，它们在其近侧基部比其远侧末端更宽，并且末端优选为圆化的。
如图1、5a和5b最佳示出，凸起48形成在最外侧翅片50上，并且细长狭槽52形成在凸起48内以接收铆钉、螺栓或其他连接装置(未示出)，从而将前板14和后板16保持在一起。细长狭槽优选地相对于内部平坦部分30的平面以45度的角度形成并相对于彼此以90度形成。
在过去，圆形铆钉接收孔形成在凸起内。但是，这通常难以使得铆钉经过孔，因为形成蒸发器10工艺中的公差错误或其他变化。特别是在它们相对于内部平坦部分30的平面以45度的角度延伸并相对于彼此以90度延伸时，使用这些细长狭槽52克服了这个问题。
结合有本发明的蒸发器10的制冰机54在图6中示意示出。制冰机54包括制冷剂系统56、水供应装置58和冰桶60。蒸发器10形成还包括压缩机62、凝结器64和膨胀阀66的制冷剂系统56的部分。制冷剂系统56优选地包括阀68，其在第一位置和第二位置之间转换，在第一位置，阀68使离开膨胀阀66的低温、低压液态制冷剂到蒸发器10的制冷剂导管12，并且在第二位置，阀68使离开压缩机62的高温、高压气体到制冷剂导管12。控制器(未示出)检测冰桶60内有多少冰，并且据此，在冰制造模式和冰收获模式之间运动制冷剂系统。在控制器确定冰桶60内没有足够冰时，控制器使阀68运动到其第一位置，从而低温、低压液态冷却剂供应到制冷剂导管12，由此开始冰制造模式。控制器将阀60保持在此位置，直到足够尺寸的冰块42形成在冰形成部位28上，并且接着将阀68转换到第二模式，使得高温、高压冷却剂气体供应到制冷剂导管12，由此开始以冰收获模式操作。在此模式期间，冰形成部位28的表面温度将升高，并且冰块42将最终与冰形成部位28分离，并收集在冰桶60内。如果在收获模式结束之后，冰桶60内还没有足够的冰，控制器将使制冷剂系统56循环经过冰形成模式和冰收获模式，直到冰桶60内有足够的冰。一旦冰桶60内有足够量的冰，控制器将通常关闭制冷剂系统56，直到需要额外的冰。
现在将参考图7a、7b和7c描述用于在前板14和后板16上形成翅片20的工艺。如图7a和7b所示，每个前板和后板开始为通常是金属的矩形板。翅片20必须沿着板的优选等距离隔开的位置(图7a只示出了一个这样的位置)形成。每个翅片20通过沿着三条线70、72和74使得板弯曲以形成图7c所示的三角形翅片20的折弯机(未示出)形成。
在给定翅片20形成之后，板滚子机(未示出)使得板运动对应于相邻翅片20之间的期望距离的距离。但是，由于滑动和其他变化，例如如果馈送方向不垂直于折弯机的位置，将难以准确和可靠地进行这样的操作。为了克服这种问题，本发明的当前技术方案将缺口76添加到板的至少一个侧表面。缺口76的间距对应于翅片20的期望间距。在优选实施方式中，缺口76位于对应于翅片20的中心的中心线72处。但是，缺口76不必须位于此位置，只要它们具有允许板滚子机准确地定位翅片20的中心线72的间距即可。定位器78接着用来定位缺口76的位置，并且控制器(未示出)使用此信息来使板滚子机相对于折弯机准确地定位板，由此确保翅片60形成在正确位置。
由于使用缺口76，前板14和后板16的顶部和/或底部将包括图7a所示的斜切部。在优选实施方式中，缺口76是三角形缺口，并且斜切部具有所示的形状。但是，缺口可采用其他形状(例如圆形、方形等)，以形成图8a-8h所示那些的不同斜切部轮廓(如沿着垂直于内部平坦部分30的平面延伸的平面投影)。
虽然结合特定的技术方案描述了本发明，明显的是可以进行多种改变和调整，并且代替这些元件的等同物也不偏离本发明的真实范围。另外，可以根据本发明的教导，进行多种调整来适应特定情况或材料，而不偏离其范围。因此，意图在于本发明不局限于这里公开的特定技术方案，而是将包括落入本发明的精神和范围内的所有实施方式。