用于冷却液体的冷却浴的制作方法

本发明涉及一种冰浴器。

背景技术：

为了分配诸如冷水的冷却液体，在分配水之前，使用许多不同的方法来冷却从外部源接收的水。这些可包括冷箱系统，其中，来自供水源的水存储在冷箱中，在该冷箱周围盘绕有多个制冷盘管。制冷盘管通过机械压缩机和冷凝器系统进行冷却，从而冷却冷箱内的水以供分配。

在另一种类型的系统中，使用制冷盘管放置在冷却箱内以与待冷却的水直接接触的直接冷却或内部盘管系统。这使得冷却系统效率更高，但生产成本更高。

进一步的变型是使用冰浴系统(也称为冰库系统)。冰浴系统具有容器和用于将容器中的液体转化为冰的装置，其中，承载待冷却的液体的一系列管道行进通过容器。待分配的液体行进通过冰浴器中的管道，因此待分配的液体不与容器内的冰或水接触。形成在容器中的冰用作冷却储备，使得当从液体冷却管道传递热时，冰融化，使冰浴器的温度总体上保持恒定。

冰浴系统总体上包括容器、制冷盘管(总体上设置在容器内，通常朝向容器的外壁的内表面)和总体上设置在容器内的盘管管道(通常为不锈钢或可用于保持三相材料(threegradematerial)的一些其他材料)。该管道承载待冷却的液体。在许多应用中，该液体通常可以是水或碳酸水。

还设置有搅拌器，以引起冰水的搅动从而使其温度保持恒定。

在使用时，制冷系统运行，致使冰在制冷盘管周围积聚并朝向保持待分配的水的管道侵占。冰浴器中产生的冰的量需要被监测或控制。冰浴器整体的温度总体上被控制在固定量之间，例如在0℃至1℃之间，并且通常很重要的是，冰浴器中产生的冰不延伸至物理地接触或包围承载待冷却和待分配的液体的管道的程度，因为这可能导致管道冻结、阻塞或破裂。因此，需要一种感测和监测冰的量的装置。

技术实现要素：

本发明试图提供一种改进的冰监测系统。

根据本发明的第一方面，提供了一种冰浴器，该冰浴器包括：容器；制冷盘管，用于使容器中的液体变为冰；管道，用于承载待通过冰浴器冷却以供分配的液体；以及至少三个导电探头，用于测量冰厚度，其中，所述至少三个导电探头设置在制冷盘管与用于承载待分配的液体的管道之间，使得所述至少三个导电探头中的第一导电探头至少比第二导电探头和第三导电探头设置得更靠近制冷盘管，从而所述第二导电探头和所述第三导电探头比所述第一导电探头设置得更靠近所述管道。

优选地，设置三个导电探头，所述三个导电探头中的一个比第二导电探头和第三导电探头更靠近蒸发或制冷盘管。

优选地，第二导电探头与制冷盘管的距离和第三导电探头与制冷盘管的距离相等。它们也可以与管道的距离相等。在探头的区域中，管道可与制冷盘管“平行”。

探头一起作用以测量水的电导率。众所周知，水的电导率取决于水是液态还是固态而变化，因此，通过确定探头之间的水的电导率，可确定冰是否已经到达各个探头。

该冰浴器还包括用于测量相应的探头对之间(即，第一探头与第二探头之间、第一探头与第三探头之间以及第二探头与第三探头之间)的电导率的装置。

可顺序地操作这三个探头(即，其方式为：在受控循环中，可确定一对探头之间的电导率、然后确定第二对探头之间的电导率再然后确定第三对探头之间的电导率)。

在启动过程期间的第一控制方法中，制冷盘管运行并且测量在相应的探头对之间流动的电流。控制器，例如微控制器，被布置为使用测量的电流的值来确定每对探头(第一探头与第二探头、第一探头与第三探头以及第二探头与第三探头)之间的电导率。随着冰的产生，冰到达第一探头，并且通过监测三个探头之间的电导率来检测在第一探头(最靠近制冷盘管)处冰的存在。随着冷却的继续，冰最终达到由第二探头位置和第三探头位置限定的厚度，并且这将通过监测第一探头与第二探头之间的电导率、第二探头与第三探头之间的电导率以及第一探头与第三探头之间的电导率来测量，因而表明水已从液态变为固态，从而确认冰至少已积聚到第二探头和第三探头的范围。

在冰已被积聚之后，探头继续一起监测它们之间的电导率，以在机器运行期间监测冰的厚度。

在实施例中可使用多于三个的导电探头。最小冰值可被设定为从制冷盘管延伸到第一探头的厚度的值，并且最大冰值可被设定为延伸到第二探头和第三探头两者的冰厚度的水平。优选地提供用于开启和关闭制冷以控制冰厚度保持在最小量和最大量之间的装置。

由于水的电导率随水的纯度而变化，因而水的电导率随水中的总溶解固体(tds)的量而变化，因此可使用三个探头进行测试以监测水的tds水平。

总体上，第二探头和第三探头将设置为与水冷却管道的距离相等，使得第二探头和第三探头之间的电导率的测量结果可用于确定冰具有合适的厚度。

在另一方面，本发明提供一种测量积聚在上述冰浴器中的冰的方法，该方法包括：依次测量第一导电探头与第二导电探头之间的电导率、第一导电探头与第三导电探头之间的电导率以及第二导电探头与第三导电探头之间的电导率；以及使用测量的电导率的值来确定冰何时到达第一导电探头、冰何时到达第二导电探头和第三导电探头以及冰何时开始从第二导电探头和第三导电探头退去中的任意一个，并且使用测量结果来控制用于产生冰的设备。

附图说明

现在将参照附图仅通过举例的方式描述本发明的实施例，在附图中：

图1和图2示出了典型的水浴器；

图3是布置有冰厚度探头的水浴器的局部剖切视图；

图4示出了图3的一部分被放大；

图5示出了图3的顶部的放大部分；

图6示出了剖切部分；

图7示出了剖切部分的一部分的细节，以及

图8示出了导电探头的一部分。

具体实施方式

参照图1和图2，典型的冰浴系统包括通常利用塑料或金属材料制成的容器或器皿1。一个或更多个制冷盘管总体上相对靠近容器的内壁设置在容器中，并且总体上以竖直方式卷绕以覆盖容器的高度的大部分。这些制冷盘管通过入口2a和出口(未示出)接收制冷剂液体(未示出)。合适的制冷剂液体被施加到制冷盘管。制冷盘管也可被称为蒸发盘管。蒸发器和制冷盘管以及合适的液体在许多领域(诸如，冰箱)中是公知的。

用于液体饮用的盘管管道总体上位于由制冷盘管限定的区域中。与制冷盘管一样，盘管管道可盘绕若干次以增大容器的高度，并从入口5接收待分配的流体(例如，水)。在经过管道之后，液体经过出口6到达分配出口或龙头，冷却水或其他流体将从分配出口或龙头被分配。通常，入口设置在管道4的最顶部，并且待冷却的水围绕盘管行进并到达盘管的底部，水从盘管的底部上升到出口6以供分配。

水或其他液体(诸如，乙二醇)设置在容器中，使得它受到制冷盘管中的制冷剂的作用以将水部分地变成冰，并且用于液体饮用的管道由于被容纳在冰浴器中而受到冰水的作用以冷却其中的液体。因此，液体在已经经过管道时被冷却，但绝不与用于冷却它的水或其他液体接触。

可设置温度传感器7，用于确定容器中的水/冰的温度。附图还示出了用于容器的自动填充的液位传感器8、9。这些传感器通过电阻从高(无水)到低(无水)的变化来感测水的压力。取而代之，可使用例如浮动开关的其他液位传感器。因此，通过监测液位传感器，设置在容器中并用于形成冰浴的水或其他流体可保持在恒定的液位，其中，液位传感器被激活为当容器装满时关闭填充机构的阀。冰浴器可包括由电动马达驱动器11提供动力的叶轮10。叶轮引起水的搅动，以确保水被均匀分布并且还防止冰在不需要冰的地方积聚。这确保了整个冰浴范围的温度保持大体恒定。

图2示出了类似的冰浴器，但是在这种情况下设置了碳酸化罐12。同样具有入口和出口的碳酸化罐中的水借助于注入的二氧化碳或其他方式被碳酸化，并且碳酸化罐被安装在冰浴器中以被冰浴器冷却，使得用户可在静冷却水和碳酸(气泡)冷却水或其他液体之间进行选择。本发明同样适用于静水系统或气泡水系统或者可选择性地分配静水和气泡水这两者的系统。

如上所述，在这样的冰浴器中，在包括液位传感器和阀的系统中手动地或自动地用水或可能用其他传热液体填充容器。这种液位传感器可以是电子的或机械的。然后制冷系统运行，使得在水的情况下冰积聚在制冷盘管周围，或者总体上将传热液体冷却至期望的温度。冰浴器中产生的冰的量通常借助于机械恒温器或者电子恒温器或传感器来控制以被控制在最小值(通常为0摄氏度)与最大值(通常为1摄氏度)之间。重要的是，产生的冰不围绕承载待冷却和待分配的液体的管道，因为那样可能会导致管道冻结和其他损坏或者分配质量不佳。

在实施例中，这是通过冰厚度探头来实现的，并且在图3至图7中示出了这些探头的示例。在每幅图中示出了三个探头20、21和22。如图所示，每个探头从由容器的盖子24支撑的位置大致竖直地延伸，并且竖直地向下悬挂。如图8所示，每个探头包括安装在同轴护套26中的中心导体25。导体的最底端28延伸超过护套的最底部27。在顶端，导体也突出超过护套，以连接到用于向探头提供电流并用于测量结果的控制器(未示出)。

如图所示，探头安装在管道4和制冷盘管2之间。它们还以探头20比其他探头安装得更靠近盘管2的方式安装。也就是说，探头20与制冷盘管2的最接近部分的最近距离比探头21和22中的任一个与制冷盘管2的最近距离小。因此，探头21和22比探头20安装得更靠近用于承载待冷却的流体的管道4。在一些实施例中，探头21和22两者与管道4间隔开相同的距离。通常，如图所示，盘管将具有包括直线部和弯曲部的大致矩形的形状，其中，直线部沿着矩形容器的边缘延伸，弯曲部位于容器的盘管处。探头通常沿着较长边缘之一安装，使得探头20比探头21和22更靠近制冷盘管2，并且探头21和22与管道4以及与管道2的距离相等。

图4相比于图3被放大并且更清楚地示出了探头的布置。探头被布置为使得暴露的底边缘25a在壳体上方一定距离，从而可测量在该位置处的水/冰的电导率。

因此，各个探头充当电极。

图5示出了探头组件的顶部的放大细节，清楚地示出了探头20如何比另外两个探头更靠近容器的外侧。

图6示出了显示碳酸化罐30的更详细的剖切版本。碳酸化罐30位于管道盘管4中。

在本发明的实施例中可存在或可不存在搅拌器。

图7示出了清楚地示出位于制冷盘管2和用于待分配的液体的管道4之间的探头的替代视图，其中，探头20比另外两个探头更靠近制冷盘管。

现在转到该设备，在使用中，首先用水或其他可冻结的液体填充容器。将制冷剂供应到制冷/蒸发盘管2中。在冷却循环开始时，当期望产生冰时，通过三个探头一起工作来测量水的电导率。在探头20与探头21之间、探头20与探头22之间以及探头21与探头22之间测量电导率。这建立了水的基线电导率，并且在形成冰之前或至少在形成任何大量的冰之前完成。

通过在各对探头之间依次施加电压信号并测量信号衰减来测量电导率值。因此，这可测量探头的暴露部分之间的水的电导率，该电导率会随着水变成冰而变化。通常，探头可由dc信号供电并且被交替地供电，使得可确定从一个探头到另一探头以及在不同探头对之间的相对电导率，例如，首先是探头20和21之间的电导率，然后是探头20和22之间的电导率，再然后是探头21和22之间的电导率。可重复此循环。

测量电信号强度并通过使用算法确定电导率。用于根据信号强度确定电导的算法是公知的，例如，将dc信号强度的衰减与预期的电导率相关联。无论是dc还是其他，微控制器通常用于这种或其他类型的控制器。

当冰产生时，它始于蒸发或制冷盘管20的表面。随着冰的积聚，它到达第一探头20，并通过监测探头20与21之间以及探头20与22之间的电导率来检测探头20处冰的存在。随着冰在探头20上积聚，电导率将开始变化。

然后冷却继续，直到冰达到由探头的第二位置和第三位置的位置限定的厚度(即，延伸到这些探头)为止。因此，第二探头和第三探头最优选地安装在制冷盘管和分配管道之间的允许冰延伸到的位置。当冰到达探头21和22(如上所述，探头21和22将大致与制冷盘管距离相等)时，三组探头之间的电导率改变。这种改变的电导率表明水已从液态变为固态(即，冰)。然后，这可被检测到并用于关闭冷却。

在已经完成此第一个冷却循环之后，探头继续监测它们之间的电导率。这在运行期间继续监测冰的厚度。随着冰开始融化并从分配管道退去，当冰不再位于探头21和22周围时将到达一个位置，并且将通过变化的电导率检测到这一位置。然后可再次打开制冷机构以具有一定的冰量，并且可重复该过程，以使冰量保持稳定并在可控的范围内。

在另一实施例中，在再次打开压缩机(制冷机构)之前，可允许冰从探头20退去。这是为了减少压缩机的打开信号和关闭信号的数量，并减少压缩机的短循环的数量。

冰的厚度可以在机器运行期间被持续地监测，或者可例如在机器通电但处于待机模式时被监测。

在分配机器运行期间，如果第二探头21和第三探头22开始暴露于液态水(即，冰已经融化并且厚度开始减小)，则这通过微处理器或微控制器监测电导率的变化来检测。这用作打开冷却系统以替换消失的冰厚度的信号。冰将通过向周围环境的热传递而消失，因此本发明的实施例可持续地监测冰厚度，从而使冷水输送最大化。

期望使用三个探头来适当地监测冰已经朝向分配管道延伸允许的距离。如果仅存在一个第二探头，则这可能会监测冰厚度的局部变化的峰值，而不是在期望方向上的冰的整体产生。因此，本发明中的实施例优选地使用至少三个探头。在一些环境中，可使用多于三个的探头。例如，除最靠近制冷盘管的第一探头之外，还可使用更加远离制冷盘管的三个或更多个探头，以更充分地测量冰分布的均匀性。

此外，三探头结构可用于测量水中的tds(总溶解固体)的水平，并且所有三个探头之间(即，探头20与探头21、探头20与探头22以及探头21与探头22之间)的测量对于实现tds水平的可靠测量非常有用，并将其与单个冰厚度测量区分开。

通过确保最靠近水冷却盘管的两个探头大致平行于这些盘管设置，它们能够检查冰正在积聚到期望的厚度。

可使用许多控制方法来测量和控制冰的水平。压缩机用于控制制冷剂的流动，并因而控制温度。控制单元可适时地向压缩机提供打开和关闭的指令以使冰的水平保持恒定，并因此在冷却管道处使冰浴的温度保持恒定。在使用搅拌器或叶轮的情况下，它也可用于控制搅拌器或叶轮。

包括三个以上的探头会是有用的。如果将三个或更多个探头布置成比第四探头更靠近用于承载待分配的液体的管道，则通过将它们彼此间隔开，用户可以检查存在均匀的冰厚度。

制冷盘管和用于承载待分配的液体的管道可被定位在除图示以外的其他位置。无论它们如何布置，探头都应位于它们之间，且至少一个探头比其他探头更靠近制冷盘管。