带有标准蒸发器螺旋管和eepr控制的商品冷冻柜的制作方法

专利名称：带有标准蒸发器螺旋管和eepr控制的商品冷冻柜的制作方法
技术领域：
本发明大体涉及商品冷冻技术，特别是涉及食品冷冻柜及其温度控制系统的改进。
在过去的四十年里在商品冷冻领域，通过采用改进的隔热材料，更好的冷冻剂、更有效的空气输送装置和压缩装置系统、更好的照明以及采用均一的周围空气温度和在食品贮存等采用更好的温度控制，已取得了很大的进展。影响食品冷冻柜的结构和制造的许多重要因素中，包括冷冻要求和冷冻性能、用于强度、可靠性和安全性以及隔热效果、贮存容量、物品冷冻能力、还有制造的使用成本的结构设计。
目前市场上使用着多种食品柜，以方便不同食品的售卖同时满足其冷冻需要，在低温领域，食品冷冻柜保持食品陈列温度在在约0°F，而冰淇淋箱则在大约-5°F～10°F温度范围内操作。冷冻食品最好保存在可伸手取食品的冷冻箱内(带有玻璃前门)，其前侧可打开，多搁板商品柜最好陈列不同的食品。类似地，在28°F～50°F的物品温度范围的中温领域，带有玻璃前门熟食商品柜一般最好用于售卖新鲜的切片肉、干酪、色拉或其它熟食品，但前门可打开的多搁板商品柜广泛用于包装的肉类和奶制品，而单搁板橱箱则最好用于新鲜物品。因此，即使商品柜具有某些8英尺(8′)和12英尺(12′)长的工业标准，每一商品冷冻柜装置的制造仍然需要手工操作。
过去，多数商品冷冻柜采用带散热片和导管的蒸发器螺旋管，它沿冷冻柜的整个长度延伸，以在整个长度上从头至尾取得一致的空气冷却。在某些应用中蒸发器螺旋管分成两个或多个全长部分，这些部分串列连接，冷冻剂可顺次流过，并且一般是串列地设置在底部和/或商品橱箱的下后壁处。这种螺旋管及其控制阀装置一般只能设在物品区的内下井型区域，以进行维修。此外，虽然这种设置不会影响箱型商品柜的的结构刚性，但已发现一后壁型蒸发器螺旋管设置会限制多搁板商品柜内垂直框架的结构支撑能力，以及熟食商品柜内玻璃前板的悬置。MichaelGrassmuck的同时转让的未决申请No.08/057,980公开了熟食和探取型商品柜内玻璃前板铰接与结构支撑的改进，并且采用了本发明的空气冷却的控制系统。
在过去，也在蒸发器-压缩机吸抽管线内设置了压力调节阀，以调节蒸发器螺旋管流出的冷冻剂蒸汽，以及用于建立和保持一定的蒸发器吸抽压力(相对于压缩机)和在蒸发器螺旋管内产生一相应的饱和冷冻剂温度。一般只有这些阀中的一种可响应于蒸发器压力、或者蒸发器与压缩机间的压力差，并且另外，是通过一第二优选阀来控制许多现有技术中的阀。这种现有技术的例子有Hanson3303664另一种后压力调节阀与温度有关，因为它影响压力传感器并且触发响应于一阀件的膜片控制的压力。这种阀的例子有Quick 3316731设计的另一类蒸发器压力调节阀呆同时响应于通过一优先阀的温度和压力。这种阀的例子有Pritchard 2161312Dube 2401144Boyle 2993348Miller 3242688本发明涉及冷冻食品柜的空气冷却与控制系统，该冷冻食品柜具有一隔热橱箱，里面带有一物品区；若干标准蒸发器螺旋管，这些螺旋管具有基本上相同的热交换能力并具有预定长度，它们以预定的方案水平地隔开地设置；第一冷冻剂测量装置，用于控制在蒸发器部分高侧(入口)流动的液体冷冻剂；第二冷冻剂测量装置，用于控制在蒸发器部分低侧(出口)流动的吸抽压力和冷冻剂蒸汽；电子控制装置，用于检测蒸发器部分顺流侧排出空气温度并且根据所测温度操作第二测量装置。本发明还涉及在受控的蒸发器的冷冻模式和解冻模式以及根据检测到的空气温度作出响应的过程中操作一电子蒸发器压力调节(EEPR)阀的方法。
本发明的主要目的是提供一种新型的标准蒸发器螺旋管，它便于标准化设计以及不同的冷冻装置的制造，它通过具有降低冷冻剂损失和改善其效率的较小尺寸的螺旋管就可提供增大的螺旋管能力；它可产生更好的物品冷冻温度；它可消除往返式弯曲和蒸发器螺旋管的连接并使冷冻剂泄漏损失最小；它可用于带有一个或多个液体测量控制装置的多个平等管道部分；它可同时响应于液体和吸抽控制；它便于制造、安装和维修。本发明的另一特征是可控制商品冷冻柜蒸发器的操作，以保持预选食品区的温度基本上为恒温。本发明的另一目的是在冷冻和解冻模式过程中以及响应于检测到的排出空气温度的过程中给相连的蒸发器装置的吸抽控制提供一EEPR阀。本发明的第三个目的是给冷冻蒸发器吸抽压力调节提供一种改进的装置和控制策略，以获得所需的操作温度并保持排出空气和陈列区的温度。通过余下的描述，本发明的这些及其它目的和优点将更加清楚。
本说明书的附图中相同部件采用相同标号，其中


图1为垂直剖开的部分透视图，它表示了本发明的熟食店商品贮存的一玻璃柜；图2为大致沿图1的2-2线的透视图并表示了本发明标准蒸发器螺旋管特征的一实施例；图3为图2的标准螺旋管及其EEPR控制的原理图；图4为一局部剖开的透视图，它表示了本发明的其前端打开的具有多层隔板的商品贮存柜；图5为图4的隔热腔和空气控制部件的分解图，并表示了本发明的标准螺旋管及EEPR控制的另一实施例；图6为图4和5所示实施例的原理图；图7为带有示意性地伸出的控制电路的剖视图，它表示本发明的EEPR阀控制；图8为EEPR阀的控制器操作的流程图；图9为本发明的解冻控制功能的曲线图；图10为一典型的12英尺商品柜的前侧示意图，它表示本发明的另一种修改形式；图11为图10的改型的制冷系统的原理图；图12为具有多个独立的陈列格的商品柜的透视图，它表示本发明的另一改型的多蒸发器和EEPR控制；图13则为图12的空气控制系统的示意图。
为公开本发明，示出了本发明的标准蒸发器螺旋管和电子蒸发器压力调节器(EEPR)控制的不同实施例，这些实施例中是采用不同的食品陈列格或商品柜，典型的超级市场可装备这种食品陈列格或商品柜。这种食品陈列格一般制造成标准的8英尺(8′)或12英尺(12′)长，但也可布置成在相同的总的温度范围内多个商品柜排成一列形式的多贮存柜。保持陈列区的温度为0°F以冷冻食品的低温冷冻需要使螺旋管的温度大致在-5°F～-20°F的范围内，以使空气温度大约在-3F～-11F之间；并且保持新鲜食品区的温度在34°F～46°F的范围内(鲜肉)的中温冷藏需要使螺旋管温度大致在约15°F～24°F范围之内，而相应的空气温度则在约24°F～37°F之间。显而易见，封闭的前台柜，例如熟食柜或带有玻璃板的商品柜，比前端打开的多层隔板的商品柜更容易冷冻，并且这种商品柜的隔热保温性质及能力成为主要的设计因素。
同样为公开本发明，应当理解不同的商品冷冻系统都可采用本发明的制冷和控制系统。例如，可采用带有多个压缩机的传统的“后腔”(back room)型封闭式冷冻系统，或者通过在购物处巧妙地设置压缩装置，也可采用本发明的商品柜——这种压缩装置为共同提出的未决专利申请No.08/057617中所公开和要求保护的那种。无论哪种情况，都可理解本发明冷冻系统的一般操作，并且对于本领域内的普通技术人员来说，显而易见，在他们的传统的冷冻经验方面，都会用到不同的冷冻词语如“高侧”、“低侧”以及“排出空气”。
参照图1～3，示出了本发明的一实施例，一封闭的熟食商品柜DM一般包括一安装于基底部分11上的橱箱10、空气循环装置12位于橱箱的盒体之中以及一上陈列柜或陈列部分13。一般地，上陈列柜部分13设置有一斜的后售货壁14，以提供可滑动地进入的售货门14a，还设置有一短的水平顶壁15、端壁16以及弯曲的双玻璃前板17，这些玻璃前板基本上与端壁前缘吻合，并且所有这些构件一起构成冷冻物品陈列区18，其内具有搁板装置19。需要时可使基底部分11、上部13的后、顶、端壁隔热，以在陈列区18内保持最佳的冷冻状况。玻璃板17一般从周围关闭物品区18，但为了打开该玻璃板以贮存、清理或者售货，该玻璃板被铰接于19a。这些玻璃板的重量通过支柱20传递给基底11，这些支柱相互隔开并且将滑动门14a置于其间。空气循环装置12包括一位于柜13之底上的增压腔12a、用于使空气在柜内以及陈列区18内循环的多个风扇12b。
本发明的特征之一在于商品柜DM的冷冻装置21，特别是采用多个标准蒸发器螺旋管部分22来取代传统的全长螺旋管，下文将详细描述。本发明的另一特征在于商品柜DM的冷冻控制，它包括一采用静热力膨胀阀23形式的高侧液体控制或测量装置，还包括一采用EEPR阀24形式的低侧吸抽控制或测量装置，及其电子控制器25，此后也将详细地描述。
参照图3，其示出了一典型的冷冻系统26，可以看出膨胀阀23通过液体管线27a从系统储液室27接收高压液体冷冻剂，并且根据用传统方法由测温器28检测到的吸抽温度/压力，通过一分配器(未示出)和通向标准螺旋管22的输送管线23a来测量液体。标准螺旋管22的吸抽管线24a的低侧设置有EEPR阀24，以通过主吸抽管线30a向系统压缩机装置30的吸抽侧回送过热的冷冻剂蒸发汽。压缩机装置30通过排放管线31a向冷凝器31排放高压蒸发冷冻剂，这时冷冻剂被冷却和冷凝成液态并通过管线31b排放储液室27以完成循环。如液体和吸抽管线27a、30a中的箭头所示，冷冻系统26可在同一温度范围内贮放其它食品。
过去每种类型商品冷冻柜大多是分别设计，以进行其食品陈列或贮存，并且其制造一般是常规的装配过程。这些现有技术中的商品柜具有实心的、笨重的内部框架，其间带有大的隔热件，并且具有全支撑的内部橱箱，其整个长度都有蒸发器螺旋管，以在陈列区的整个空间内获得均匀的、平衡的气流。已发现标准的内一外支撑框架结构可有效地支撑最大的商品柜橱箱，不管是熟食柜中单个搁板的形式、还是用于冷冻食品、肉类或奶制品的2～5层搁板的贮存柜，这种贮存柜具有较大的搁板重量。本发明蒸发器螺旋管的标准化使之适于采用新的橱箱框架件，它承担隔热板、搁板沟槽形成件的重量，并将其转移至一外部框架总成上。
因此，本发明的标准蒸发器螺旋管22，其中采用了传统的散热片和导管结构，在几个方面构成了商品柜领域的进步。标准螺旋管22被统一成4英尺(4′)长，以适于更灵活地放置和便于标准框架的使用，这一点在同时转让的由Martin J.Duffy发明的名称为“具有标准外部框架结构的商品冷冻柜”的未决专利申请No.08/404036中作了详细的说明。较短的标准螺旋管22具有连续的蛇形螺旋管，它不带端接头或类似物，从而根本上消除了螺旋管的泄漏。对于8或12英尺的螺旋管来说，管道具有适宜的较小的直径，并且减少了所需的冷冻剂总量。螺旋管的散热片比传统形式更近地隔开，但由于采用了较小的管道，因此在螺旋管内仍可产生较大容积的空气空间，以便于更有效的热交换以及由风扇12b进行循环的空气的冷却，而不会增大空气侧的阻力。例如，现有技术的螺旋管或者采用3/4＂O.D.的管道，管道中心之间隔开2＂，或者采用5/8＂0.D.的管道，管道之间隔开1又3/8＂。已发现7/16＂O.D.的管道可隔开1.2＂并且仍能比传统的螺旋管多产生50％的热传递散热表面。其结果是更好的螺旋管性能、使用更少的材料和更小的冷冻剂变化、更少的接头和泄漏，并且带来更好的解冻能力。
因此，仍然参照图1～3，具有这些特征的若干标准螺旋管22首尾相连水平隔开设置。图2表示图1的熟食商品柜DM为12英尺的橱柜，并因而具有3个相同尺寸的螺旋管部分22，它们设置在该封闭型的商品柜的支柱之间。在图2和3所最佳地示出的实施例中，其高侧液体测量装置包括一单个静热力膨胀阀23，用于向每一螺旋管部分22分配相同的冷冻剂量，并因而设有相同长度的输送管线23a，用于连接阀出口与各个螺旋管部分的入口。在中央螺旋管22内设置膨胀阀23意味着该处的输送管线23a必须弯曲或者设置成具有相对于在阀23和中央螺旋管入口之间较短的直接距离的额外的长度。
现参照图3和7，本发明的EEPR阀24设置在从螺旋管部分22引出的吸抽管线以及商品柜内，并且它位于标准螺旋管22和压缩机负压管(吸抽管)之间。该EEPR阀24具有一阀体部分36和一控制头37，控制头内设有一步进电机38。阀体部分36具有一入口腔39，它带有一与螺旋管部分的吸抽管线24a相连的入口39a；还具有一出口腔40，它带有一与压缩机吸抽管线30a相连的出口40a。在腔39、40之间形成有一环形阀座41，一阀件42可相对于阀座41在一全关闭位置(图示状态)和一全打开位置之间轴向移动。当控制器25根据检测到的标准螺旋管部分22内的空气温度而操作时，阀件42的位置可由步进电机38控制。在螺旋管部分22的顺流(出口)侧巧妙地设有至少一个空气温度传感器43，并与控制器25相连，下面将进行描述。在最佳实施例中，每一螺旋管22都设有一传感器43，并且控制器将多个传感器读取的数据平均后来确定EEPR阀的控制策略。
将可理解，对封闭的单个搁板的熟食商品柜DM的食品区进行空气温度控制，比对前端打开的、多个搁板的商品柜之食品区、例如图4～6所示的4搁板肉类商品柜MM的空气温度控制更容易完成。如图所示，在熟食橱箱DM内可采用单个膨胀阀23，并且在EEPR阀24的控制中可采用单个传感器43。因此，在具体描述EEPR阀的控制之前，首先公开标准螺旋管特征的其它实施例。
参照图4～6，采用“100”系列的标号描述了一前端打开的多搁板商品柜MM。该商品柜MM具有下基底框架111和一外垂直结构框架111a，其上装有一上橱箱部分113，该橱箱113带有一后板114、一顶壁115、端壁(未示出)，它们共同构成一冷冻物品陈列区118，该陈列区118具有一前开口117。在陈列区118内还安装有合适的搁板(未示出)或其它物品陈列装置(即盒板)。图5的分解图表示上橱箱113包括一带有垂直后部114a和顶部115a的外隔热板104、带有一垂直部分114b和一水平顶部115b的内板或衬套105。这些外板和内板104、105通过隔开的内部框架件106空间隔开地装配，以形成连接后部和顶部空气的分配管道(未示出)。一下橱箱板107盖住一空气导管112a，该导管112a与带有风扇112b的空气循环送风装置112相连。标准螺旋管部分112水平首尾相连地设置在内部框架106之间，并且与空气循环装置112相连，以冷却空气流，从而在陈列区118内产生用于物品冷却的所需的排出空气温度。
在图4～6的实施例中，液体测量装置包括每一螺旋管部分的一独立的膨胀阀123，可分别根据其各自的检测器(128)及预设条件进行操作。EEPR阀124和其控制器125位于商品柜内并在各个螺旋管122的顺流侧设有独立的温度传感器143。每一蒸发器部分122采用独立的EEPR阀也是本发明的一个特征，但带有一单个控制器125。
通过一个或多个膨胀阀23、123以及一个或多个EEPR阀24、124来完成流过蒸发器以对商品物品区18、118进行冷冻的冷冻剂的测量。根据商品的性质以及其冷冻需要，可以采用不同的膨胀阀和EEPR阀构造。图3所示的构造包括一单个膨胀阀23和一单个EEPR阀。图6中示出了在商品柜MM的每一蒸发器122具有一个膨胀阀123并且在其公共吸抽管线上具有一单个EEPR阀124。为了控制一螺旋管的温度与另一螺旋管的温度不同，在其吸抽侧设有其本身的EEPR阀，如图11所示。
蒸发器22、122携带的冷冻剂量通过操作EEPR阀来控制。膨胀阀23、123的功能是通过将蒸发器的吸抽侧维持在最优的冷冻剂过热值(例如5F)来使冷冻操作处于最优状态，而不是获得温度控制。因此，根据由安装于每一蒸发器出口端的检测器28、128检测到的冷冻剂的温度来分别调节每一膨胀阀23、123。该膨胀阀可相当较廉价地制造并预设为以一预定的方式根据由其检测器检测到的温度进行操作。在大多数情况下在安装之后并不需要重新调节膨胀阀。
膨胀阀23、123以及其相应的检测器28、128可设置成几种不同的形式，下面的描述并不是详尽的。例如，用于所有3个蒸发器的单个膨胀阀23，如图3所示，是通过位于最后的蒸发器的吸抽管线靠近顺流侧处的检测器28来控制的。如图6所示，每一蒸发器122具有其本身的小巧的膨胀阀123，它通过位于该蒸发器出口邻近的检测器128来操作。图11所示的膨胀阀和检测器具有与所描述的几乎相同的布置。
通过膨胀阀使得本发明与商品柜的蒸发器温度控制具有鲜明的对照，该膨胀阀是根据检测到的由蒸发器排出的空气温度进行调节的。通过对一大体上为恒定吸抽压力的膨胀阀进行操作来控制一具体蒸发器的排出空气温度，会导致从蒸发器流出的冷冻剂过热的变化。例如，当排出空气的温度太低时，膨胀阀下移并减小流入蒸发器内的冷冻剂。结果，蒸发器内所有的冷冻剂在到达蒸发器的出口之前完全地蒸发了，这样，蒸发器内不能保持冷冻剂的沸腾会引起效率的降低，在蒸发器上所获得的非均匀的解冻，这需要更频繁的解冻循环、以及附加的去湿操作。因此，本发明通过在蒸发器附近、最好是在商品柜本身内设置EEPR阀24可精密地控制饱和的蒸发器温度，并且通过保持基本上为恒定的过热，膨胀阀可用于确保蒸发器有效地操作。
EEPR阀24、124的操作是通过安装于商品柜内并与EEPR阀的一阀管路相连的控制器25、125来进行控制的，以选择地致动其步进电机38，使之在41打开、关闭或调节阀的开启。接着蒸发器设置的温度传感器43、143检测相应的蒸发器排出的空气温度。这些传感器可以产生对应于所检测到的温度的信号并将其传送到控制器25、125。控制器采用检测温度值的平均值了控制EEPR阀24、124，下面将更详细地描述。可以理解，只要不脱离本发明的范围，可采用更多或更少数量的温度传感器，还可采用检测温度以外其它参数的传感器并且该传感器的信号可进行不同的处理，以用于控制EEPR阀。
为了获得EEPR阀件42的所需的位置精度，控制器可设计成能补偿将步进电机37与阀件42相连的传动装置(未示出)的固有松动或运动损失。步进电机位置与阀件位置之间的适应性可常规地不一致，以进行微调。当电机37的运动方向改变时，可能会出现这种不一致，例如当电机首先使阀件42在腔39内朝向更大地打开的位置移动，然后小量地反向移动该阀件使之更加关闭。当运动方向改变时，传动的松动可能会导致阀件不会移动，即使步进电机移向对应于新的阀位置的位置。为了克服这一固有的非精确性，控制器25、125操作使阀件42的由控制器控制的朝向最终位置的运动总是出现在前述运动的同一方向。更具体地说，阀件总是朝向其最终位置沿阀打开的方向移动，使冷冻剂压力可保持传动更紧密。例如，当控制算法要求阀处于950步骤的位置(对应于阀的一更关闭的位置)时，阀件可位于对应于步进电机37的1000步骤的位置。控制器致动阀管路使电机转至940步骤的位置，即越过控制算法所要求的位置，并且然后到达950步骤的最终位置。由于吸抽管线内的冷冻剂压力趋向于使阀件打开从而因压力的作用而去除了传动的任何松动，因此位置高度精确。
现参照图8的流程图，它简单地示出了EEPR阀24、124的操作。图中由80处启动，该处同时根据冷冻系统的启动和EEPR阀的控制器25、125的初始操作结合进行特殊的操作(未详细示出)。EEPR阀的操作将结合图4～6所示的商品柜MM进行描述，该商品柜为8英尺(8′)长，具有两个蒸发器122和与每一蒸发器相连的一个温度传感器143。控制器125的致动驱动回路使步进电机(137)转动至一完全越过阀件(142)的关闭位置的位置。然后步进电机的位置储存在控制器内用作以后操作的参考“关闭”位置。此外，当冷冻系统126首先致动(或在关闭后重新致动)时，控制器125在程序的作用下通过将EEPR阀件(142)移至一完全打开的位置，直至温度传感器143检测到平均温度T小于或等于商品柜的温度设置点Tset时为止，可迅速降低商品柜MM的温度。
当离开启动序列80后，控制器进入冷冻模式，该模式包括通过调节EEPR阀124将蒸发器(122)排出的空气温度保持在Tset的控制程序82。冷冻模式82包括根据由传感器检测到的温度T调节阀的开度(通过改变阀件的位置)，还包括周期性的判断程序83，以确定解冻模式的启动，以及阀的参考位置的数据储存程序(85)，例如，代表在正常的冷冻模式过程中保持平均排出空气温度T大致等于Tset的阀的位置。阀的参考位置用作EEPR阀在紧接着一解冻模式之后的下一个正常的冷冻模式的初始设置。
控制器内编程有一缺省的阀的基准位置，以用于在启动系统后的第一冷冻模式中设置EEPR阀。在离开冷冻模式的初始操作一足够长的时间之后，控制器将储存一新的阀的基准位置，从而使EEPR阀足以转入一稳定的操作模式(即位置)，以保持排出的空气温度为Tset。因此，当开始冷冻模式时，控制器(在81)首先设置一等于储存周期Tstore的阀的参考位置储存时间t1。在一最优实施例中，Tstore等于60分钟。控制器内的一计时器开始倒计数从Tstore至t1的时间，直至t1等于0(见84)。然后控制器储存EEPR阀件阀的基准或平均位置(见85)，用作下一个冷冻模式的参考。
通过冷冻模式，控制器从与蒸发器122相连的温度传感器143接收温度信号。该控制器对检测到的温度T进行平均并使用一控制算法(即一PID控制算法)来处理平均温度并向步进电机产生一控制信号以调节阀的开度。通过这一方法，操作EEPR阀来改变蒸发器的吸抽压力从而改变蒸发器的温度。虽然没有表示出，但控制器包括各种警示器，用于检测空气制冷系统的失效。
可由控制器内的计时器、或通过一位于商品柜外的主解冻计时器和在系统126内对若干个商品柜控制冷冻与解冻循环、或者通过检测一些时间外的参数来控制解冻循环的启动。解冻方法可采用关机(关闭高侧液体输送)或电子解冻，而空气循环装置21仍然操作以加速蒸发器内的热分散。应当了解一种典型的解冻可在线地完成，它包括两个组成部分即一溶冰期和一滴水期，其中溶冰期完全溶解聚积于螺旋管的散热片34和管道33上的冰(其达到滴水温度)、而滴水期则使水从蒸发器内流出以避免再结冰。可以预见解冻热气也可用作其它作用，这时风扇12a在解冻溶冰期停止运转。任何情况下，只要控制器知道到了解冻的时候，它就会进入解冻模式。
通过控制器致动阀回路以完全关闭(步骤86)EEPR阀，停止商品柜内正常的冷冻模式，就开始了蒸发器的解冻。蒸发器排出空气的温度开始上升，并且控制器在步骤87周期性地对传感器143检测的温度进行平均，判断该平均温度是否等于或超过储存于控制器内滴水时温度Tdrip。在最佳实施例中，根据经验将滴水时温度Tdrip选择为32°F以上的排出空气温度，该温度是当蒸发器内所有的冰都除掉后在溶冰期结束时检测到的。可由检测到蒸发器内已无冰时来启动滴水时间的开始。一种完成方法是首先检测在解冻模式过程中排出空气温度上升的平稳状态，它表明通过蒸发器的空气的热能正在用于溶解冰。然后控制器等待该平稳状态下排出空气温度的上升，它表明冰已除掉并且商品柜内的热能重新加热空气。排出空气温度的这种上升表示已完全溶冰并且滴水时间已经开始(参见图9)。在最佳实施例中，随着检测Tdrip，将滴水时间t2重新设置(88)给时间周期Tdrip并且控制器部分地打开EEPR阀以测量流过蒸发器的冷冻剂，见步骤89。然后控制器根据检测到的平均温度调节EEPR阀，以在Tdrip制冷商品柜。同时，冷冻在Tdrip开始，控制器内的计时器90开始从Tdrip～0倒计数t2。因此，如图9所示，Tdrip的冷冻允许留在蒸发器上的冷凝剂随着冰的溶解而从蒸发器上掉下，而限制商品柜内空气温度在该最终解冻周期中上升，从而使物品区118的空气温度上升以及使物品处于实质上大于Tdrip的空气温度中的可能性最小，而同时也缩短了后续的降温时间。
当控制器发现滴水时间t2等于0时，控制器在Tdrip暂停冷冻，这表明滴水时间Tdrip周期已结束。然后通过完全打开EEPR阀(步骤91)并且不论温度传感器143检测到的排出空气温度T如何一直保持其打开，直至检测到的平均温度首先达到或低于Tset(步骤92)，此时控制器进入降温模式。在跟着解冻后的降温周期中取消正常的对EEPR阀的调节以及将阀保持在完全打开的位置将加速使降温达到冷冻设置点。在检测到的温度首次达到Tset后，使阀立即设置到在冷冻模式中控制器最后操作中储存的阀参考位置93。阀参考位置储存时间t1重新设置给Tstore(步骤81)并且上述冷冻模式再次开始。
由所述控制器和EEPR阀的操作所引起的排出空气的作用图示于附图9中，其中与现有技术中的解冻循环作了比较。商品柜中解冻溶冰期产生类似于现有技术解冻循环中的排出空气温度的上升。排出空气温度到达一平稳的结冰点(一般略高一点)。这时冰开始从蒸发器上溶化。当冰除掉后，排出空气温度再次开始上升，但解冻并未结束，因为冷凝剂仍然留在蒸发器上。在现有技术中，排出空气温度(虚线所示)对于整个滴水时间都允许上升，而允许冷凝剂从蒸发器上滴下以获得一干净的螺旋管。实际上排出空气温度并不常超过41°F，导致现有技术的商品柜中不希望的物品区的变热。相反，本发明的商品柜在滴水时可限制排出空气温度在大约35F以内，从而物品区和空气导管系统在解冻的最后阶段仍保持比较冷却。
通过将EEPR阀保持在一全开位置而取得的快速降温使得排出空气温度以大的斜率向设置点Tset下降。相反，如果在阶段周期结束后允许进行EEPR型阀的正常的现有技术调节，排出空气温度可靠的达到设置点Tset。其理由在于当到达设置点时，控制算法造成冷冻变慢。因此，同本发明相比，现有技术中不会那么快地到达设置点Tset。
现参照图10和11，结合一12英尺长的前端打开的商品柜PM示出了空气冷却系统的另一修改的实施例，该商品柜具有带3个物品冷却区218a、218b、218c的橱箱210。物品冷却区218a、218b一般是结合图4～6所示的商品柜MM，其中这些物品区218a、218b具有需要中温冷冻存放新鲜食品的多个搁板219。然而，物品区218c代表一盒板型后板(205)，用于预先包装物品例如干酪和冷冻切片的冷冻陈列。已知道在搁板、盒板或类似物相邻区之间的空气分布特性可能不同，并且可能会使得一个区内的空气温度比所需的要高。在现有技术中其解决方案是以一低的蒸发器温度来操作整个贮存柜。对于这种标准的螺旋管发明，可在相邻区之间进行调节，例如通过在低温下操作蒸发器螺旋管(222c)以提供较冷的排出空气温度。可以预想除了各个螺旋管(222)的温度传感器243a、243b和243c外，控制器225还可设置物品区温度传感器209a、209b和209c以及利用所检测到的数据，以获得所需的操作平衡。具体参见图11，可使用一EEPR阀224b来控制两个螺旋管部分222a和222b，并且可使用另一EEPR阀224c来进行螺旋管222c的更冷的操作。
参见图12和13，对于低温或中温冷冻可采用一分立的或“井”(well)型商品柜IM。这种贮存柜大多设计成带有多个物品保存区，并且图12示出了带有两个平行的物品区318a和318b以及在该两个区旁横向延伸的一个端区318c的三格橱箱310。一般地，这两个平行区318a和318b带有一个共用中心壁308背靠背地设置，并形成有一内部空气导管(未示出)，而端区部分318c具有一独立的空气冷却系统。最好是如图13所示，在本发明的一直形式中每一冷却区(318)是通过蒸发器螺旋管冷冻(332a用于318a区、332b用于318b区、而322c用于318c区)。多个螺旋管的吸抽可通过一单个EEPR阀控制。控制器25根据由每一空气循环系统312a、312b和312c的至少一个传感器343检测到的排出空气温度来操作EEPR阀。将可理解，在某些较短的独立商品柜橱箱部分只需一单个蒸发器螺旋管(322c)。
本发明的范围将包括这些对于本领域内普通技术人员来说显而易见的那些变化和修改，并且仅受到所附权利要求书的限制。
权利要求
1.一商品冷冻柜内的空气冷却系统，具有一隔热的橱箱，它带有一单个物品区，用于陈列和食品销售，该系统包括标准的蒸发器装置，它带有若干螺旋管部分，它们的尺寸以及热交换能力基本相同，该若干螺旋管部分具有预选长度并且水平地、在所述隔热橱箱内首尾相对地分隔设置；液体冷冻剂测量装置，用于控制在所述标准蒸发器装置高侧流入的液体冷冻剂；以及将每一螺旋管部分连接的装置，用于使流过该螺旋管部分的独立的空气流进行循环并且将所有的空气流分散到单个物品区以进行冷却。
2.如权利要求1所述的空气冷却系统，它包括其它冷冻剂测量装置，这些装置设置在所述标准蒸发器装置的低侧，用于控制至少一个螺旋管部分内的吸抽压力。
3.如权利要求2所述的空气冷却系统，它包括用于周期性地对所述蒸发器装置进行解冻的装置，并且所述的其它冷冻剂测量装置包括检测空气温度并在解冻过程中调节吸抽压力的装置。
4.如权利要求2所述的空气冷却系统，其中该其它测量装置包括用于调节所述蒸发器装置的螺旋管部分的冷冻剂蒸汽流量的蒸发器压力调节(EEPR)阀装置，以及用于检测所述的至少一个螺旋管部分的顺流侧排出空气温度的装置，还包括用于在一冷冻模式和一解冻模式操作该EEPR阀装置的控制器装置。
5.如权利要求4所述的空气冷却系统，其中该液体和其它测量装置以及该EEPR阀装置都位于商品柜内。
6.如权利要求4所述的空气冷却系统，其中该控制器装置用于在解冻模式的初始溶冰期关闭该EEPR阀，并且也用于根据检测到的排出空气温度超过一预设值来在解冻模式的滴水时期调节该EEPR阀装置，从而在该解冻模式余留的滴水时间的预设值处提供一冷冻状态。
7.如权利要求1所述的空气冷却系统，其中该标准蒸发器装置的所述的若干螺旋管部分以使冷冻剂相互平行流动的关系设置，而对于所述的液体冷冻剂测量装置来说是以顺序流动的关系设置，并且所有的这些螺旋管部分同时具有一可操作的冷却模式以及同时具有一不可操作的解冻模式。
8.如权利要求7所述的空气冷却系统，其中该商品柜设置有在冷却期间能从周围正常地关闭物品区的装置，并且该液体冷冻剂测量装置包括一单个静热力膨胀阀，以及大致具有相同长度的管道装置，这些管道装置将所述的膨胀阀连接至每一所述的螺旋管部分。
9.如权利要求17所述的空气冷却系统，其中该商品柜在所述物品区的前侧设置成在任何时刻都可向周围打开，并且该液体冷冻剂测量装置包括至少两个静热力膨胀阀，它们在出流侧可操作地连接至少两个相应的和独立的螺旋管部分。
10.如权利要求1所述的空气冷却系统，其中该空气流动装置包括用于将独立的空气流发散到水平相邻并且大致邻接的单个物品区内的装置。
11.一商品冷冻柜内的空气(制冷)冷却系统，具有一隔热的橱箱，它带有一单个物品区，该系统包括标准的蒸发器装置，它带有若干螺旋管部分，它们的尺寸以及热交换能力基本相同，该若干螺旋管部分以相互首尾相对的关系设置，并且每一螺旋管部分都可操作地与一预定的该物品区的分立部分相连，以用于冷冻；第一冷冻剂测量装置，用于控制在所述标准蒸发器装置高侧流入的液体冷冻剂；设置于所述蒸发器装置低侧的第二冷冻剂测量装置，用于控制至少一个螺旋管部分内的吸抽压力；以及将每一螺旋管部分连接的空气流动装置，用于使流过该螺旋管部分的独立的空气流进行循环并且将所有的空气流分散到物品区的背靠背的部分内。
12.如权利要求11所述的空气冷却系统，它包括周期性地对所述蒸发器装置进行解冻的装置，并且其中该第二冷冻剂测量装置包括检测排出空气温度并在解冻过程中调节吸抽压力的装置。
13.如权利要求11所述的空气冷却系统，其中该第二冷冻剂测量装置包括电子蒸发器压力调节(EEPR)阀装置，用于调节所述蒸发器装置的至少一个螺旋管部分的冷冻剂蒸汽流量所，以及用于检测所述的一个螺旋管部分的顺流侧排出空气温度的装置，还包括用于在一冷冻模式和一解冻模式操作该EEPR阀装置的控制器装置。
14.如权利要求13所述的空气冷却系统，其中该控制器装置用于在解冻模式的初始溶冰期关闭该EEPR阀，并且也用于根据检测到的排出空气温度超过一预设值来在解冻模式的滴水时期调节该EEPR阀装置，从而在该解冻模式余留的滴水时间的预设值处提供一冷冻状态。
15.一商品冷冻柜内的空气(制冷)冷却系统，具有一隔热的橱箱，它带有一单个物品区，该系统包括带有一冷冻模式的蒸发器装置，它用于冷却橱箱内的空气，以获得一预选的排出空气温度降低气流；还包括液体冷冻剂测量装置，用于控制在所述标准蒸发器装置高侧流入的液体冷冻剂；以及用于使流过该蒸发器装置和该物品区的空气流进行循环的装置；以及第一冷冻剂测量装置，用于控制在所述标准蒸发器装置高侧流入的液体冷冻剂；设置于所述蒸发器装置低侧的其它冷冻剂测量装置，用于控制吸抽压力；该其它测量装置包括用于调节所述蒸发器装置的冷冻剂蒸汽流量的蒸发器压力调节(EEPR)阀装置；以及用于检测该蒸发器装置顺流侧排出空气温度的装置；还包括根据所述检测装置作出反应的控制器装置，用于在所述冷冻模式和解冻模式操作该EEPR阀装置。
16.如权利要求15所述的空气冷却系统，其中该控制器装置用于在解冻模式的初始溶冰期关闭该EEPR阀，并且也用于根据检测到的排出空气温度超过一预设值来在解冻模式的滴水时期调节该EEPR阀装置，从而在该解冻模式余留的滴水时间的预设值处提供一冷冻状态。
17.控制用于食品的商品冷冻柜之蒸发器螺旋管的排出空气温度的方法，其中蒸发器螺旋管具有一冷冻模式和一解冻模式并且蒸发器螺旋管的吸抽侧具有由一阀控制器回路操作的电子蒸发器压力调节器(EEPR)阀，该控制方法包括以下步骤(a)检测蒸发器螺旋管排出空气的温度并且产生一相应的信号；(b)通过调节流过的冷冻剂蒸汽流来操作蒸发器螺旋管在冷冻模式时的EEPR阀，以保持预选的排出空气温度；(c)在蒸发器螺旋管的解冻模式操作该EEPR阀，(1)在该蒸发器螺旋管的一预选的溶冰期首先关闭EEPR阀，直至达到一预定的滴水温度，并且(2)然后在一最终的滴水期根据对排出空气温度超过一预选值的检测，致动该阀控制器装置，以提供有限的冷冻，从而在解冻模式的余留阶段保持预选温度。
18.如权利要求17所述的控制方法，其中在冷冻模式操作EEPR阀步骤还包括以下步骤(1)监测EEPR阀的位置；(2)在冷冻模式随着EEPR阀操作的进行，对一预选的周期进行计时，被选择的时间周期允许该阀基本上稳定在保持排出空气稳定在一预设点的位置，(3)当预选周期计时完后，储存该时刻的阀的参考位置。
19.如权利要求18所述的控制方法，其中蒸发器具有一降温模式，该控制方法还包括下列步骤(d)在蒸发器螺旋管的降温模式操作EEPR阀，(1)首先将EEPR阀移向其全开位置，(2)将EEPR阀保持在全开位置，直至检测到预选的排出空气稳定。
20.如权利要求19所述的控制方法，其中在降温模式操作EEPR阀的步骤还包括紧跟在检测预选的排出空气温度之后的步骤(3)在冷冻模式操作EEPR阀期间，将EEPR阀设置在储存于阀控制器回路内的阀基准位置。
21.如权利要求17所述的控制方法，其中蒸发器具有一降温模式，该控制方法还包括下列步骤(d)在蒸发器螺旋管的降温模式操作该EEPR阀，(1)首先将EEPR阀移向其全开位置；(2)将该EEPR阀保持在其全开位置，直至检测到预选的排出空气温度。
全文摘要
一食品冷冻柜内的空气冷却和控制系统，该冷冻柜具有一隔热的橱箱，若干具有基本相同的热交换能力的标准的蒸发器螺旋管部分，并且具有预定的长度，以预定的方式首尾相对地水平分隔设置。该系统还包括第一冷冻剂测量阀，和第二冷冻剂测量装置，一电子控制装置检测蒸发器部分顺流侧的排出空气温度并且据此操作第二测量阀。在另一方面，还公开了在受控的蒸发器的冷冻和解冻模式以及响应于所检测到的空气温度过程中操作一电子蒸发器压力调节(EEPR)阀的方法。
文档编号F25B5/02GK1153551SQ96190185
公开日1997年7月2日 申请日期1996年2月21日 优先权日1996年2月21日
发明者约翰A·贝尔 申请人:哈斯曼公司