用于立式喷射型制冰机的排冰装置的制作方法

本发明整体上涉及自动制冰机，更具体地说，涉及具有独特的用于将制冰区与储冰桶分开的分隔器组件的立式喷射式制冰机。

背景技术：

立式喷射式制冰机是众所周知的，并且广泛用于家庭和商业应用中。典型的家庭制冰机的尺寸可以设计成装配在标准台面的下方，并且通常包括用于附接盖门以匹配周围橱柜的选项。在门后，一个带泡沫的、独立的储冰桶具有用于大约20-30磅的干净冰块的空间。对于各种制冰机制造商来说冰块的几何形状是独特的；会产生各种尺寸的圆形、方形、有时是八角形。通过将水向上喷向具有多个制冰凹槽的冻结板来形成几乎干净的冰。泵马达在整个冷冻循环中使水再循环以产生连续流。由于纯水首先冻结，杂质会回落到循环罐中。冻结板上剩余的冰是高质量的——非常纯净——非常适合家庭酒吧、精品店和小型商业应用。

几个关键部件构成自动制冰机。制冷系统通常包括压缩机、热气阀、冷凝器和风扇马达组件、膨胀装置和蒸发器组件，蒸发器组件包括冻结板，冻结板具有热耦合到蛇形管的铜杯或凹槽。制冷系统的部件通过充有制冷剂的管道连接在一起。蒸发器凹槽通常涂有电镀锡以防止杯腐蚀并提供用于制冰的安全卫生表面。杯的开口向下朝向由水再循环系统提供的水流。水系统包括储水器、循环泵和用于将水分配到凹槽的喷射器组件。控制系统操作必要的组件的序列以完成冷冻和收获循环。继续该过程直到冰桶达到所需冰位。冰桶冰位可以由控制装置(例如连接到信号继电器的恒温元件)检测。当冰接近传感器时，信号被发送到控制器以停止制冰，直到要求返回。在某些情况下，包括外部显示器以显示机器的运行状态，显示桶何时装满，或允许终端用户诊断错误或选择各种操作参数。

一旦收获开始，控制器停用冷凝风扇并打开旁通阀以将从压缩机排出的热气直接重定向到蒸发器。当蒸发器缓慢升温时，冰部分地熔化，并且冰与冻结板的凹槽之间的结合被破坏。释放的冰块朝向倾斜的滑冰件落下，该滑冰件将其倾斜地引向蒸发器壳体的开口。然后，通过其自身重量，冰块通过分离装置落入储冰桶中。在几分钟内，所有的冰都从冻结板释放。一旦分配的收获时间完成，控制器重新开始制冰序列，并且该过程重复直到储冰箱已满。

必须特别注意分离装置的设计。与立式喷射式制冰机的情况一样，由于分离装置的各个分隔器之间和周围的空间，水可以容易地从再循环系统中逸出。水位下降直接导致制冰量损失，特别是在上述单参数系统的情况下；因此，各个分隔器的宽度之和必须完全跨越开口的宽度，并且每个分隔器之间的间隙必须保持至最小值。另一个问题是，分隔器必须能够为所有收获的冰块自由摆动打开，不论它们的重量如何。这可能是特别具有挑战性的，因为传统分隔器的平坦后侧在冰槽的后部抵靠冰槽。在冷冻循环期间，在分隔器和冰槽之间添加再循环水通常在两个部件之间产生表面张力，通常该表面张力足以防止分隔器在随后的收获期间打开。尽管没有流动的水，这种现象仍然存在——即表面张力仍然存在。结果，冰块具有在壳体内积聚的趋势并且可能导致更大的故障，例如在蒸发器上形成不可收集的冰块。过量的冰显著降低了离开蒸发器的制冷剂的温度。通常会在蒸发器中沸腾的液态制冷剂现在有可能返回压缩机并对活塞-缸组件造成永久性损坏。因此，为了防止各种各样的不期望的错误，必须特别注意分离装置的设计。

在美国专利no.7,444,828中对选择用于解决上述问题的方法有所解释。美国专利no.7,444,828描述了使用从冰槽垂直延伸的多个肋以防止其自身与分离装置之间的粘附。肋条周围产生的空间减小了表面张力，并为循环水提供了流动空间。所描述的另一个实施例包括应用于分离器本身的其他特殊几何形状——例如垂直肋或多个凸形件——以防止相同的问题。所提出的解决方案仅降低了粘附的可能性，但是，通过前一个填充循环期间的水压损失或来自喷射头喷嘴中的沉积物或沉淀物的累积，最终并未完全消除粘附，特别是对于机器随机关闭后发生的小批量或不完整批量而言。改进之处在于防止分隔器与任何相邻部件接触在一起，并且仍然实现保水的最终目标。任何替代解决方案必须证明能可靠地收获各种尺寸的冰块；它必须允许单个分隔器相对于彼此自由摆动；它必须通过遵守紧密容限来防止水从帘之间逸出；因此，相对于现有技术中描述的内容，必须是完全独特的解决方案。

技术实现要素：

因此，简言之，本发明的一个实施例涉及一种具有制冷系统的制冰机，该制冷系统包括压缩机、冷凝器、热气阀和热膨胀装置。具有与制冷系统流体连通的制冷剂管的蒸发器组件热耦合到具有多个形成冰的凹槽的冻结板。用于向冻结板的凹槽提供水的水系统包括位于冻结板下方适于容纳水的储水器，以及位于冻结板下方用于将水从储水器朝向凹槽喷射的喷射器组件。制冰机还包括用于容纳所形成的冰的储冰桶。倾斜的滑冰件位于冻结板下方和喷射器组件上方，将落下的冰引向水系统和储冰桶之间的开口。分隔器组件定位在开口内，分隔器组件具有多个分隔器，其中分隔器可围绕分隔器的近端处的旋转轴线远离开口向外旋转，以允许形成的冰落入储冰桶中。分隔器形成为具有前表面的大致矩形的本体和在分隔器的近端处的延伸挡板，该延伸挡板在与前表面相反的一侧远离本体延伸。分隔器的前表面可包括三角形的厚度。在分隔器的闭合位置分隔器的远端和滑冰件的端面可以限定分开分隔器的远端和滑冰件的端面的间隙。分隔器组件还可包括用于将分隔器固定到制冰机的附接支架，附接支架具有与延伸挡板接合的水平内表面，以保持分隔器的远端和滑冰件的端面之间的间隙。

另一个实施例涉及一种用于立式喷射式制冰机的排冰装置，该制冰机具有位于冻结板下方的水喷射组件和冰桶。该排冰装置包括倾斜的滑冰件，该滑冰件位于冻结板下方和喷射器组件上方，将落下的冰引向储冰桶的开口。分隔器组件定位在开口内，分隔器组件具有多个分隔器，其中分隔器可围绕分隔器的近端处的旋转轴线远离开口向外旋转，以允许形成的冰落入储冰桶中。分隔器形成为具有前表面的大致矩形的本体和在分隔器的近端处的延伸挡板，该延伸挡板在与前表面相反的一侧远离本体延伸。分隔器的前表面可包括三角形的厚度。在分隔器的闭合位置分隔器的远端和滑冰件的端面可以限定分开分隔器的远端和滑冰件的端面的间隙。分隔器组件还可包括用于将分隔器固定到制冰机的附接支架，附接支架具有与延伸挡板接合的水平内表面，以保持分隔器的远端和滑冰件的端面之间的间隙。

附图说明

根据以下详细描述、所附权利要求和附图，本发明的这些和其他特征、方面和优点将变得更加明显，其中附图示出了根据本发明示例性实施例的特征，并且其中：

图1是制冰机的透视图；

图2是制冰机的前视图，其中门打开并且示出了某些内部部件；

图3是根据本发明的一个实施例的制冰组件的示意图；

图4是根据本发明的一个实施例的制冰组件的若干部件的透视图；

图5是根据本发明的一个实施例的滑冰件和分隔器组件的侧视图；

图6是根据本发明的一个实施例的分隔器组件的前透视图；

图7是根据本发明的一个实施例的分隔器组件的后透视图；

图8是根据本发明的一个实施例的分隔器的正视图；

图9是根据本发明的一个实施例的分隔器的侧视图；

图10是根据本发明的一个实施例的分隔器的顶视图；

图11是根据本发明的一个实施例的分隔器的透视图；和

图12是根据本发明的一个实施例的分隔器的后透视图。

具体实施方式

在详细解释本发明的任何实施例之前，应该理解，本发明的应用不限于以下描述中阐述的或在以下附图中示出的构造细节和部件布置。本发明能够具有其他实施例并且能够以各种方式实践或实施。而且，应该理解，这里使用的措辞和术语是为了描述的目的，不应该被认为是限制性的。“包括”、“包含”或“具有”及其变体的使用旨在涵盖其后列出的项目及其等同物以及附加项目。在说明书和权利要求中使用的表示测量等的所有数字应理解为在所有情况下均由术语“约”修饰。还应注意，本文中对前和后、右和左、顶和底以及上和下的使用旨在便于描述，而不是将本文公开的发明或其组件限制于任何一个位置或空间方向。

图1和图2示出了传统的制冰机10，其具有设置在机柜内部的制冰组件14，该机柜可包括门12。在图2中，下面更详细描述的制冰组件14至少部分地被分隔器组件18隐藏。制冰组件14包括将制冰组件14和储冰桶16分开的开口，该开口通常由分隔器组件18关闭，制作的冰可以通过该开口转到储冰桶16。该开口由分隔器组件18构架而成。制冰机10可包括控制面板20，其具有开关或按钮以打开和关闭制冰机10，以将制冰机10置于清洗或清洁模式，以打开灯，并且具有本领域技术人员所知的其他控制装置。在不脱离本发明的范围的情况下，制冰机10可具有本文未描述的其他常规组件。

图3和4示出了具有水系统和制冷系统的制冰组件14的一个实施例的某些主要部件。水系统可包括储水器26、水泵28，水泵28将水从储水器26循环到用于朝向蒸发器组件32喷水的水分配喷射器30。在制冰组件14运行期间，随着水从储水器26被水泵28泵送通过水管并从分配器喷射器30出来，水撞击在冻结板34的凹槽36上，与蒸发器组件32热接触并冻结成冰。储水器26可以定位在蒸发器组件32下方，以捕获从蒸发器组件32流出的任何未冷冻的水，使得水可以通过水泵28再循环。

水系统还可以包括供水管线38、水过滤器40和设置在其上的进水阀42，用于用来自水源的水填充储水器26，其中一些或所有供水可以被冷冻成冰。储水器26可包括某种形式的水位传感器，例如浮子或电导率计，如本领域中已知的。水系统还可包括排水管线44、连接到排水管线44的压力开关45、排水泵46和用于在需要时将水排出储水器26的止回阀48。

制冷系统可包括压缩机50、用于冷凝从压缩机50排出的压缩制冷剂蒸气的冷凝器52、定位成将气态冷却介质吹过冷凝器52的冷凝风扇54、干燥器56、热交换器58、一种用于降低制冷剂的温度和压力的热膨胀装置60、过滤器62和热气旁通阀64。如本文其他地方更全面地描述的，一种形式的制冷剂通过流体连接这些部件的管道而循环。

热膨胀装置60可包括但不限于毛细管(如图3所示)、恒温膨胀阀或电子膨胀阀。在某些实施例中，在热膨胀装置60是恒温膨胀阀或电子膨胀阀的情况下，水系统还可包括放置在蒸发器组件32的出口处的感温球/测温包，以控制热膨胀装置60。在其他实施例中，在热膨胀装置60是电子膨胀阀的情况下，水系统还可以包括放置在蒸发器组件32的出口处的压力传感器(未示出)，以如本领域中已知的那样控制热膨胀装置60。蒸发器组件32的出口还可包括气液分离罐66，气液分离罐66设计成在冷冻循环期间容纳液态制冷剂以防止液态制冷剂涌回压缩机50。

制冷系统以及水系统可以由控制器控制，用于通过一系列继电器实现启动、冷冻和收获循环。控制器可以包括处理器以及存储代码的处理器可读介质，该代码表示用于使处理器执行处理的指令。处理器例如可以是可购买的微处理器、专用集成电路(asic)或asic的组合，该组合被设计为实现一个或多个特定功能，或者使得能够实现一个或多个特定设备或应用。在又一个实施例中，控制器可以是模拟或数字电路，或多个电路的组合。控制器还可以包括一个或多个存储组件(未示出)，用于以可由控制器检索的形式存储数据。控制器可以将数据存储在一个或多个存储组件中或从中检索数据。控制器还可以包括用于测量经过时间的计时器。在不脱离本发明的范围的情况下，可以通过本领域已知的任何方式，通过控制器上和/或控制器中和/或处理器中的硬件和/或软件来实现该计时器。

已经描述了制冷和水系统的一个实施例的每个单独部件，现在可以再次参考图3和4描述各部件在各种实施例中相互作用和运行的方式。开始时，制冷系统充有制冷剂。在工作期间，压缩机50通过输出管线68从蒸发器组件32接收低压、基本上气态的制冷剂。压缩机50对制冷剂加压，并将高压、基本上气态的制冷剂排放到冷凝器52。压缩机50的吸入侧和压缩机50的排出侧之间的压力差可以使用位于吸入和排出管线上的两个压力传感器ps和pd来确定。在冷凝器52中，从制冷剂中除去热量，使基本上气态的制冷剂冷凝成基本上液态的制冷剂。

在离开冷凝器52之后，高压的、基本上液体的制冷剂被引导通过干燥器56以去除水分，并且如果干燥器56包括一种形式的过滤器(例如网筛)则去除液体制冷剂中的某些颗粒。然后制冷剂经过热交换器58——热交换器58使用离开冷凝器52的温热的液态制冷剂来加热离开蒸发器组件32的冷的制冷剂蒸气——并进入热膨胀装置60，这降低了用于引入蒸发器组件32的基本上为液态的制冷剂的压力。当低压膨胀制冷剂通过蒸发器组件32的管道时，制冷剂从包含在蒸发器组件32内的管子吸收热量，并在制冷剂通过管子时蒸发，从而冷却蒸发器组件32及其水平的冻结板34。低压、基本上气态的制冷剂通过管线68从蒸发器组件32的出口排出，并重新引入压缩机50的入口。

为了开始收获，传统的制冰机监测下落的水位并在达到所需的批量重量时例如通过浮子向控制器发出信号。在美国专利no.5,878,583中解释的另一种方法描述了使用单个参数——例如测量环境温度——并参考存储在控制器的存储器中的列表图表以确定系统的正确定时。在美国专利no.7,281,386中解释的类似方法监测离开冷凝器的液体管线温度，以调节机器的定时顺序。这两种方法都简化并减少了精确控制制冰机所需的部件数量。

在某些实施例中，在冷却循环开始时，可以打开进水阀42以将水供应到储水器26。在将期望水位的水供应到储水器26之后，可以关闭进水阀42。水泵28使水从储水器26循环到喷射器组件30中，以便将水喷射到冻结板34的凹槽36中。然后，在显热冷却循环期间由水泵28供应的水在接触冻结板34时开始冷却，返回到冻结板34下方的储水器26，并通过水泵28再循环到喷射器组件30。一旦冷却循环进入潜热冷却循环，喷入凹槽36的水开始形成冰块。随着冻结板34上的冰的体积增加，储水器26中的水的体积同时减少。控制器可以监测由冰厚度传感器测量的冰形成量、由水位传感器测量的储水器26中的水的减少、或者某一其他制冷系统参数以确定期望的批量重量。因此，控制器可以监测储水器26中的水位并且可以相应地控制各种部件。

此时，循环的收获部分开始。为了开始收获，传统的制冰机监测下落的水位并在达到所需的批量重量时通过例如浮子向控制器发出信号。在美国专利no.5,878,583中解释的另一种方法描述了使用单个参数——例如测量环境温度——并参考存储在控制器的存储器中的列表图表以确定系统的正确定时。在美国专利no.7,281,386中解释的类似方法监测离开冷凝器的液体管线温度，以调节机器的定时顺序。这两种方法都简化并减少了精确控制制冰机所需的部件数量。控制器打开清洗阀48以从储水器26中除去剩余的水和杂质。水系统和制冷系统被禁用。在形成冰块之后，打开热气阀64从而允许来自压缩机50的温热的高压气体流过热气旁通管线、流过能够从气体中去除微粒的过滤器62，进入蒸发器组件32的管道，从而如此收集冰：通过加热冻结板34将形成的冰融化到一定程度，使得冰可以从冻结板34的凹槽36中释放并向下落下。当冰落下时，冰落在倾斜的滑冰件70上，推动分隔器组件18的至少一部分至少部分地打开，使得冰落入储冰桶16中，在那里冰可以暂时储存并随后取出。然后关闭热气阀64而冷却循环可以重复。

图4和图5示出了滑冰件70的某些细节及其与分隔器组件18的关系。滑冰件70向下倾斜到制冰组件的开口，以将落下的冰引导到储冰桶16中。该开口将制冰部件与储冰桶16分开。倾斜的滑冰件70优选地设计成允许喷射器组件30向上喷射的水经过滑冰件70以到达蒸发器组件32的冻结板34的凹槽36。因此，滑冰件70可包括穿过其的多个孔或槽72。孔或槽72的尺寸允许喷射的水通过滑冰件70，同时优选地不允许形成的冰块通过。滑冰件70还包括形成为向下远离冻结板34并朝向储水器26的方向形成的端面74。在制冰过程中，尚未形成冰的水可能从凹槽36落下，顺沿滑冰件70流到端面74上并通过位于端面74下游的一系列排水孔76，以将水引回到储水器26中。分隔器组件18优选地防止水在制冰过程中经过开口从制冰组件14中逸走并进入储冰桶16或其他地方。

图6-12示出了分隔器组件18的某些优选特征，分隔器组件18将制冰组件14与储冰桶16和制冰机10的其他区域分开。优选地，分隔器组件18包括多个单独的分隔器80——例如八个分隔器，分隔器可旋转地悬挂在悬挂杆82上，使得分隔器80跨越制冰组件的开口的宽度并悬停在相邻的滑冰件70上，如图5所示。每个分隔器是由塑料或其他合适的材料制成的大致矩形的、大致扁平的构件。通过使杆82滑过每个分隔器80的上部或近端中的通道90，可以将分隔器80附接到杆82。优选地，分隔器80可以放置在杆82上以限制分隔器80之间间距的量。因此，分隔器80优选地在其侧面是平的，以允许分隔器彼此紧贴地靠在一起。杆82连接到附接支架84，使得整个分隔器组件18可以附接到制冰机10的上壳体。

每个分隔器80设计成通过重力悬挂在杆82上，以防止分隔器80与滑冰件70的端面74之间的接触，当被落下的冰充分接合但尚未粘到制冰机的上部外侧壳体的平面22时旋转到打开位置。因此，每个分隔器80优选地包括成角度/倾斜的挡板88，其从杆82向下成角度地远离分隔器80的前表面94。成角度的挡板88可以以约17.5度的角度向下倾斜离开水平面。相对于分隔器80的其余部分，成角度的挡板88具有的重量和长度使得分隔器80在制冰阶段保持竖直取向，以防止水从制冰组件14中逸出，但是当冰从冻结板34排出、向下落下并沿滑冰件70滑下并进入储冰桶16时分隔器80旋转到一个打开的位置。例如，在一个实施例中，当分隔器80长度约为4至4.5英寸时，挡板的长度可以是大约一英寸。成角度的挡板88有助于防止分隔器80通过表面张力粘附到滑冰件70的端面74上，因为任何未冷冻的水通过其具有的尺寸和形状返回到储水器26以帮助使分隔器80枢转而远离端面74。因此，当分隔器80处于常闭位置(即，由于重力而垂直向下悬挂)时，成角度的挡板88通过接触附接支架84的水平内表面98而防止分隔器80接触滑冰件70的端面74。挡板88向下偏离水平面的角度的优选范围与在分隔器80的远端和滑冰件70的端面74之间限定的间隙92的宽度有关。优选地，挡板88的角度(约17.5度，公差为+/-0.5度)使得在分隔器80向内旋转时，在分隔器80的远端与滑冰件70的端面74接触之前，挡板88将接触附接支架的水平内表面98。防止分隔器80的远端与端面74之间的接触允许未冷冻的水流过间隙、流到排水孔，回到储水器26。另外，防止分隔器80的远端与端面74之间的接触避免了现有技术中分隔器80由于表面张力未能旋转打开以允许形成的冰流过而到达储冰桶16的问题。

如图5所示，分隔器80具有的长度使得分隔器80落在滑冰件70的端面74的前面但不接触该端面，形成间隙92以允许未冷冻的水流回到储水器26中。在一个实施例中，分隔器的长度可以是约4.0至4.5英寸。如图5所示，优选地，每个分隔器80具有允许分隔器80向下延伸到滑冰件70的端面74的与排水孔76相邻的底部附近的长度。

每个分隔器80的前表面94可具有有助于执行分隔器组件18的功能的特征。每个分隔器80的前表面94包括三角形的厚度96，以防止与上部外壳体的平坦表面22接触。厚度96还提供了防止分隔器由于喷射水而打开所需的附加惯性矩。厚度96可以在分隔器80的整个长度或仅一部分上延伸。例如，如图8所示，厚度可以在分隔器80的前表面94的下部大约四分之三上延伸。如图12所示，三角形的厚度96的厚度可以在分隔器80的边缘上(如96a所示)增加到其在分隔器的水平中间的最厚点(如96b所示)。优选地，尺寸96b约为96a的两倍(200％)，但可以在约125％至约300％的范围内。例如，在某些实施例中，尺寸96a可以是大约0.050英寸，尺寸96b可以是大约0.110英寸，每个具有大约0.015英寸的公差。每个分隔器80的宽度可以是大约1.4英寸，并且每个分隔器80可以重约10.5克。厚度96增加了分隔器80的重量，以便在冰通过开口排出之后能够实现更快的关闭速度，并且增加前表面94上的惯性矩，从而提供更紧密的关闭。

因此，已经示出并描述了立式喷射式制冰机的新颖部件，其具有用于将制冰区与储冰桶分离的独特的分隔器组件。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，对于装置和方法的许多改变、变型、修改和其他用途和应用是可能的。不脱离本发明的精神和范围的所有这些改变、变型、修改和其他用途和应用被认为是由本发明所涵盖，本发明仅受以下权利要求的限制。