一种虹吸结构、制冰机及一种制冰机制冰方法与流程

本发明利用虹吸原理，提供一种虹吸结构、使用此虹吸结构的制冰机以该制冰机的制冰方法。

背景技术：

制冰技术广泛应用于众多的行业，如蓄冷空调，食品冷冻/保鲜，冰箱在日常生活中越来越普通，随着人们生活水平的提高，在冰箱内增加制冰机也越来起成为冰箱生产的趋势，在冰箱中应用的制冰机，包括储水盒和制冰盒，并在水泵或电机的控制下，由储水盒向制冰盒定量供水，由于增加了水泵，造成制冰机、冰箱的成本高，能耗高，还有可能造成制冰用水的二次污染，当水泵失效时，还会造成储水盒内的水溢流，给冰箱内部造成污染或其他影响。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种无水泵的虹吸结构、使用此虹吸结构的制冰机以该制冰机的制冰方法。

本发明首先提供了一种虹吸结构，采用如下技术方案：

一种虹吸结构，包括底部可与导水管连通的虹吸管，所述虹吸管的外部套设有虹吸帽，所述虹吸帽内壁与所述虹吸管外壁之间形成与所述虹吸管内部相通的水通路，所述虹吸帽在动力装置的作用下可使所述水通路导通或封闭。

进一步的，所述动力装置包括设置在所述虹吸结构所处容器内的第三磁石以及设置在所述虹吸帽顶部的第二磁石，通过两者之间的磁力作用使所述虹吸帽上移，使得所述水通路导通。

进一步的，所述动力装置还包括所述虹吸管的侧壁上设置的第一磁石，通过第二磁石与第一磁石之间的磁力作用和/或所述虹吸帽自身的重力使所述虹吸帽下移，封闭住所述虹吸管的顶端开口。

进一步的，所述第三磁石为电磁铁或永磁磁铁。

进一步的，所述虹吸管的顶端开口处设有密封圈。

本发明进一步提供了一种制冰机，采用如下技术方案，

一种制冰机，包括通过导水管连通的储水盒和制冰盒，在所述储水盒内设置有如前文所述的虹吸结构，所述虹吸管与所述导水管贯通。

进一步的，所述第三磁石通过连接件固定在所述储水盒的盒盖或所述储水盒所处空间的顶部。

进一步的，所述连接件为连接杆，所述连接杆经多次折弯，一端与所述第三磁石固定，靠近第三磁石处的折弯拐角与所述储盒所处空间的顶部固定，并可绕固定点旋转。

进一步的，所述连接杆的另一端固定有可沿所述储水盒外壁滑动的滚轮。

进一步的，所述导水管的底部出水口连通有多根毛细管。

进一步的，所述导水管的底部出水口截面为v型，所述v型的底部与多根毛细管连通。

进一步的，所述导水管内设置有过滤网。

本发明进而提供了两种前文所述制冰机的制冰方法，采用如下技术方案：

第一制方法：一种如前文所述制冰机的制冰方法，常规状态下，套设在虹吸管外部的虹吸帽使虹吸管顶端开口封闭，当接收到制冰信号时，动力装置提供外力带动虹吸帽上移，使得虹吸帽内壁与虹吸管外壁之间形成与虹吸管内部相通的水通路导通，为制冰盒供水，当流量计检测到供水达到预设量时，动力装置使虹吸帽下移，水通路封闭，为制冰盒提供冷量开始制冰至制冰结束。

进一步的，所述第三磁石为电磁铁，当收到制冰信号时，所述电磁铁通电，通过所述第三磁石与所述第二磁石之间的磁力使所述虹吸帽上移，水通路开放；当流量计检测到供水达到预设量时，所述第三磁石断电卸磁，在所述第一磁石和所述第二磁石之间的磁力吸引下虹吸帽下移，虹吸管关闭，水通路密封。

第二种方法：一种如前文所述的制冰机的制冰方法，常规状态下，在动力装置的外力作用下，套设在虹吸管外部的虹吸帽上移，使虹吸管顶部开口导通，当接收到制冰信号时，导水管处的加热丝工作融化掉导水管内的冰，使得虹吸帽内壁与虹吸管外壁之间形成的与虹吸管内部相通的水通路与导水管导通，为制冰盒供水，当流量计检测到供水达到预设量时，向导水管及制冰盒提供冷量，导水管末端的水迅速结冰，封住导水管，同时向制冰盒提供冷量至制冰结束。

进一步的，所述第三磁石为永磁磁铁，常态下，所述第三磁石与所述第二磁石的作用下，使所述水通路开放，当制冰结束时，导水管末端被快速冷冻冰封，使所述水通路封闭。

进一步的，当向储水盒注水时，向外拉出储水盒中，在外力作用下，所述第三磁石与第二磁石之间的磁力逐渐变小，第二磁石与设置在虹吸管侧壁上的第一磁石的磁力作用下，所述虹吸帽下移，虹吸管关闭，水通路密封；储水盒注水结束复位过程中，所述第三磁石与第二磁石之间的磁力逐渐增大，克服所述第二磁石与所述第一磁石之间的磁力作用，使所述虹吸帽上移，所述水通路导通。

前文所述的两种制冰方法中，进一步的，在所述储水盒拉出过程中，所述连接杆在重力作用上，带动所述第三磁石向上运动；储水盒注水结束后，储水盒向所处空间内部推进复位过程中，后壁的外侧逐渐与滚轮接触并推动滚轮，迫使连接杆绕固定点旋转，至复位完成。

进一步的，所述导水管的底部出水口连通有多根可向制冰盒提供水源的毛细管，所述毛细管处设置有加热结构，所述毛细管内的水在制冰过程中首先被冻住，当再次接受到制冰信号时，加热结构为导水管加热融化冰封段，使所述水通路开放为制冰盒供水。

进一步的，储水盒注水时，注水水位高于虹吸帽的顶壁。

进一步的，当非第一次制冰，且储水盒未完全抽出所述空间内而直接注水时，注水水位不超过所述储水盒的最高水位，无需高于虹吸帽的顶壁。

本发明提供的一种虹吸结构、采用此虹吸结构的制冰机及该制冰机的制冰方法，与现有技术相比，具有如下优点：

虹吸结构取消水泵，降低成本和能耗，避免制冰用水的二次污染；采用磁石进行虹吸结构水通路的开放和封闭，方便易行，导水管末端连接毛细管，并可实现急速冷冻，实现利用冰封封闭导水管，停止供水，避免因水泵失效而带来的溢水问题，制冰机采用滚轮与储水盒的外壁相接触，克服连接杆的重力，避免连接杆划伤或磨损储水盒外壁。

附图说明

图1：本发明提供的虹吸结构的示意图；

图2：本发明提供的制冰机的剖视图；

图3：本发明提供的制冰机的示意图；

图4：本发明提供的制冰机的导水管的结构示意图：

图5：本发明提供的制冰机的储水盒注水状态示意图；

图6：本发明提供的制冰机的储水盒注水结束复位过程状态示意图；

图7：本发明提供的制冰机的储水盒注水结束复位完成状态示意图；

图8：本发明提供的制冰机的第三磁石为电磁铁时通电状态示意图；

其中，储水盒1，制冰盒2，制冰机3，连接杆4，虹吸帽5，导水管6，滚轮7，第二磁石8，密封圈9，第一磁石10，过滤网11，毛细管12，第三磁石13，虹吸管14，出风口15，

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

本发明首先提供了一种虹吸结构，包括底部可与导水管6连通的虹吸管14，虹吸管14的外部套设有虹吸帽5，虹吸帽5内壁与虹吸管14外壁之间形成与虹吸管14内部相通的水通路，虹吸帽5在动力装置的作用下可使水通路连通或封闭。

如图1所示，虹吸结构可设置在储水容器内，包括中空的虹吸管14，虹吸管14的底部可以导水管6连通，为其他用水容器供水，在虹吸管14的外部，套设有一个虹吸帽5，虹吸帽5为一端封闭的中空管状结构，开口端向下，内径大于虹吸管14的外径，两者之间留有间隙，当虹吸帽5在动力装置作用下封闭虹吸管14顶部开口时，虹吸帽5的底部与虹吸管14的底部相齐或虹吸帽5的底部与虹吸结构所处的容器的底壁相抵，双重密封住虹吸结构的水通路。当在动力装置作用下，虹吸帽5向上移动，顶部内壁脱离开虹吸管14的顶部开口处，下部脱离开容器的底壁，使得虹吸帽5内壁、虹吸管14外壁之间的间隙与虹吸管14的内部相通，形成水通路，根据虹吸原理，水从储水容器中经水通路流出。在虹吸管14的顶部设置有密封圈9，常态下呈密封状态，在虹吸状态下，密封圈9只部打开，使水通过虹吸管14，经导水管6流出。

在本发明提供的实施例中，动力装置包括固定在虹吸管14侧壁上的第一磁石10、虹吸帽5顶壁处固定的第二磁石8，以及第三磁石13，第三磁石13与第二磁石8之间的磁力大于第二磁石8与第一磁石10之间的磁力。第三磁石13可为电磁铁，固定在虹吸结构所处的容器内，充电产生磁性，因磁性吸引，使得虹吸帽5向上移动，脱离虹吸管14的顶部，使水通路导通，当第三磁石13断电时，第三磁石13磁性消失，虹吸帽5在第二磁石8与第一磁石10的磁力作用以及虹吸帽5本身重力作用下向下移动，直至将水通路封闭。在实际应用中，当虹吸帽5本身重力足以克服水对虹吸帽5的浮力而使水通路封闭的情况下，可选择不设置第一磁石10。在本发明提供的实施例中，第二磁石8设置在虹吸帽5顶壁的外侧，第一磁石10设置在虹吸管14的外壁的顶部，第二磁石8的形状及大小与虹吸帽5顶壁的形状及大小相同，第一磁石10可为圆环，套设在虹吸管14的顶部外侧，虹吸帽5内径大于第一磁石10的外径，或固定在虹吸管14的顶部内侧，水从第一磁石10的内部通孔处流出；或第一磁石10为多个磁石块，固定在虹吸管14的顶部内侧或外侧，当固定在虹吸管14的外侧时，虹吸帽5内径大于等于两块第一磁石10厚度与虹吸管14外径之和，水可从两块第一磁石10之间的空隙穿过，当多块第一磁石10固定在虹吸管14的顶部内侧时，两块第一磁石10的厚度小于等于虹吸管14的内径之和，水可从两块第一磁石10之间的空隙穿过。

或者，第三磁石13为永磁磁铁，常态下，因第三磁石13与第二磁石8之间的磁力大于第二磁石8与第一磁石10之间的磁力，虹吸结构的水通路为导通的，通过与虹吸管14连通的导水管6的封闭而使整个水通路封闭。

本发明进而提供了一种具有虹吸结构的制冰机3，包括通过导水管6连通的储水盒1和制冰盒2，储水盒1内设有与导水管6顶部连通的虹吸结构，虹吸结构包括虹吸管14及套设在虹吸管14外部的虹吸帽5，虹吸帽内壁与虹吸管14外壁之间形成与虹吸管14内部相通的水通路，虹吸帽5在动力装置的作用下可使水通路连通或封闭。

如图2和图3所示，制冰机3包括虹吸结构、储水盒1以及制冰盒2，储水盒1的底部开口，虹吸结构的虹吸管14的底部与导水管6的顶部连通，储水盒1内的水经虹吸结构、导水管6进入到制冰盒2内，为制冰盒2定量供水。虹吸结构的虹吸管14、虹吸帽5的具体结构如前文所述，在此不再赘述。虹吸管14与导水管6搭接固定，固定处设置有可自动限位的密封圈，防止水漏出，污染环境以及浪费，虹吸管14与导水管的连接方式为现有技术，在此不做具体要求和限定，当水通路封闭时，虹吸帽5的底部与储水盒1的底壁紧密接触，从而在源头密封住水通路。

如图2所示，虹吸管14与储水盒1的底壁可一体成型，导水管6的直径大于虹吸管14的外径，导水管6的顶部与储水盒1的底部相抵，抵合处设有密封圈，避免漏水，且如图2至图8所示，虹吸管14的底端，即在虹吸管14与储水盒1一体成型的底壁处，具有向下凸起，起到引水作用，避免从虹吸管14流出的水，沿储水盒的底部溢流，凸起可为硅胶类的弹性材料，便于储物盒的推拉

如前文所述，动力装置包括第三磁石13、第二磁石8以及第一磁石10(如前文所述，可根据实际需要确认是否设置第一磁石10)，第三磁石13固定在储水盒1的顶盖(图中未示出)，顶盖可拆卸的固定在储水盒1所处的空间内，常规情况下，可密封或半密封住储水盒1的顶部，避免落入导物，当储水盒1需要注水时，可将储水盒1拉开，但顶盖仍留在原位。或是当储水盒1不设有顶盖时，可直接固定在储水盒1所处空间的顶部。

在本发明中，第三磁石13通过连接件固定在储水盒1所处空间的顶部。如图2和图3所示，第三磁石13通过一根连接杆4固定。连接杆4经多次折弯，两个端部均指向储水盒1的方向，其中一个端部固定有第三磁石13，第三磁石13正对着设置在储水盒1盒体内部后侧的虹吸结构的正上方，与第二磁石8相对，且两者之间留有一定的距离。连接杆4的另一个端部固定有一个滚轮7，如图3所示，滚轮7的外壁与储水盒1后壁的外侧相抵，并可在储水盒1的后壁上滚动。在本发明实施例中，连接杆4经两次折弯后，形成u型结构，其中固定有滚轮7的一个侧边相对较短，另一侧边较长，端部固定有第三磁石13，且在固定有第三磁石13的侧边与底边的拐角处，与储水盒1所处空间顶部的固定座通过销轴枢转固定，并可绕固定点处的销转旋转，当储水盒1放置到位的情况下，连接杆4的顶部横向部份与储水盒1平行，两个竖向部分垂直向下，第三磁石13正对第二磁石8的上方，滚轮7与后壁的外侧相抵。在本发明中，连接杆4进行两次折弯，形成u型结构，在实际应用中，可进行多次折弯，如进行三次或更多次折弯，可保证分别带有第三磁石13和滚轮7的两侧边相互平行，且在储水盒1安装到位的情况下，均与储水盒1的顶面垂直，而当储水盒1抽离时，带有滚轮7的侧边可以重力作用下带动整个连接杆4向滚轮7方向约固定点处的销轴转动即可。

为避免连接杆4结构过大，推荐将虹吸结构设置在储水箱1内部靠近后壁的位置上。固定座可为固定轴，或是吊环，可与连接杆4固定，并连接杆7可绕固定点处转动即可，固定方式、固定座的具体结构形式不做限定和要求。在本发明中，第三磁石13可为一个单独的部件，固定在连接杆4的端部，在实际应用中，连接杆4本身即可做为第三磁石13，即连接杆4本身具有磁性，起到与第二磁石8磁性相吸的作用。

因为储水盒1和制冰盒2需要放置在不同温度的空间内，如在当制冰机设置在冰箱内时，储水盒1可放置在冷藏室内，而制冰盒2设置在冷冻室内，而一般情况下，为节省导水管的长度以及内部结构的整洁美观，冷冻室和冷藏室之间至少间隔有一层隔热层，储水盒1和制冰盒2之间通过导水管6相互连接，由储水盒1为制冰盒2供水，导水管6和顶端穿过隔热层，通过可自动限位的密封圈与放置到位后的储水盒1内的虹吸管14密封连接，间隔有多层隔热层以及间室的情况可参考此说明。

导水管6底部的出水口中处连通有多根毛细管12，进入导水管6内部的水从底部出水口处连通的毛细管12为制冰盒2供水。如图4所示，导水管6底部进行封口处理，使出水口形成截面为v型的结构，或呈鸭嘴状，在v型的拐角处所在平面上，平行设置有多根毛细管12，使呈截面v形的出水口的底部与多根毛细管连通。出水口设置在成截面为v型或呈鸭嘴状，可充分收集导水管6内的水，以通过毛细管为制冰盒2供水，且各毛细管12内的水流量、水压均衡。或导水管6底部设有一平面密封面，在密封面上连通有多根毛细管12。在导水管6内部，设置有过滤网11，可过滤通过储水盒进入导水管内的杂质，避免毛细管12堵塞，并提高冰块的透明为用户提供质量更上乘的冰块。

本发明进一步提供了一种制冰机的制冰方法，该制冰机如前文所述，内部设有如前文所述的虹吸结构。

由于在本发明提供的实施例中，第三磁石13有两种实施例，分别为电磁铁和永磁磁铁，因此，本发明提供的制冰机制冰方法，也有两种：

制冰方法实施例一，第三磁铁13为电磁磁铁。以制冰机设置在冰箱内为例进行制冰方法的详细介绍，其中储水盒1设置在冷藏室内，制冰盒2设置在冷冻室内，且冷冻室在制冰盒2的位置处，设置有出风口15，可向制冰盒提供冷量，实现制冰。

如图5所示，当需要向储水盒1内注水时(非制冰阶段)，向外拉出储水盒1，此时第三磁石13断电，不产生磁性，第三磁石13与第二磁石8呈现分离状态，虹吸帽5在自身重力和/或第二磁石8与第一磁石10的作用下，向下移动，与虹吸管14的顶部紧密贴合，并在密封圈9的作用下密封住虹吸管14，避免向虹吸管14内注水。当储水盒1全部拉出时，在重力作用下，滚轮7带动连接杆4绕固定点处的销轴转动，至连接有第三磁石13的连接杆4的侧边呈现水平状态。储水盒1可全部拉出的注水，也可在拉出储水盒一定距离，滚轮7仍与储水盒1后壁接触时进行注水，拉出距离不限，滚轮7是否与储水盒1的后壁接触也不限，能够实现注水即可。

注水结束后需将储水盒1复位。如图6和图7所示，向储水盒1内注水结束需将储水盒1复位时，向内推储水盒1，当储水盒1后壁与滚轮7相接触时，储水盒1的后壁推动滚轮7向后移动，在此后过程中，储水盒1后壁始终于滚轮7相接触，从而迫使连接杆4克服自身重力，绕固定点处的销轴旋转，直到复位完成，停止旋转，此时，连接杆4的两侧边与储水盒1的顶面垂直，恢复到初始状态。虹吸管14通过可限位的密封圈与导水管6连接贯通。

常规状态下，第三磁石13失电断磁，在套设在虹吸管14外部的虹吸帽5在重力作用和/或第二磁石8和第一磁石10的作用下，向下移动，配合密封圈9使虹吸管14顶端开口封闭，当接收到制冰信号时，第三磁石13通电，产生电磁性，与第二磁石8相吸，且第三磁石13与第三磁石8之间的磁力原大于第二磁石8与第一磁石10之间的磁力，使得在磁力作用下，带动虹吸帽5上移，如图8所示，使得虹吸帽5内壁与虹吸管14外壁之间形成与虹吸管14内部相通的水通路，此时在虹吸力的作用下，密封圈9中部打开，储水盒1内的水经水通路、虹吸管14、导水管6，为制冰盒2供水，当流量计检测到供水达到预设量时，第三磁石13断电卸磁，第二磁石8和第一磁石10在磁力作用下，使虹吸帽5下移，虹吸管14顶部在虹吸帽5及密封圈9的共同作用，使虹吸管14顶部关闭，整个水通路关闭。为制冰盒提供冷量开始制冰至制冰结束。

如前文所述，动力装置包括第三磁石13、第二磁石8、第一磁石10，因此在制冰过程中，各种磁力吸引均可视为动力装置提供的外力，在实际应用中，可采用其他的动力装置实现虹吸帽5的上移或下移。

因出风口15直接吹向制冰盒2，为提供足够的冷量，因此出风口15的面积应该够大，因此，也会造成导水管6和/或多根毛细管12直对出风口15处的位置结冰，因此，可在导水管6和/或多根毛细管12的易结冰的位置处设置加热丝，当收到制冰信号时，在第三磁石13通电导磁的同时，加热丝开始工作加热，融化掉导水管6和/或多根毛细管12内的冰，当冰全部融化后，由于水通路已经打开，在虹吸力的作用下，直接向制冰盒2内供水。

供水量通过流量计检测，流量计可采用现技术，如红外感应流量计等。可设置在制冰盒2处、导水管14处、虹吸管处、储水盒1处，根据需要选择设置位置，为准确测定流量，也可设置两个或更多个流量计统计供水量。或采用现有技术中的其他方法进行供水量的计算确认。

制冰方法实施例二，第三磁铁13为永磁铁。同样以制冰机设置在冰箱内为例进行制冰方法的详细介绍，其中储水盒1设置在冷藏室内，制冰盒2设置在冷冻室内，且冷冻室在制冰盒2的位置处，设置有出风口15，可向制冰盒提供冷量，实现制冰。

因第三磁石13为永磁铁，且第三磁石13与第二磁石8之间的磁力大于第二磁石8与第一磁石10之间的磁力，因此，在常规状态下，虹吸帽5在第三磁石13与第二磁石8之间磁力作用下，虹吸帽5上移，脱离虹吸管14的顶部，使得水通路导通，因水通路在常态下为导通状态，为避免储水盒1内的水在非制冰状态下向制冰盒2供水，因此，冷冻室内的出风口15足够大，可向导水管6和/或多根毛细管12提供冷量，最佳状态是只向多根毛细管12提供冷量，使得毛细管12迅速冷冻结冰，即毛细管12实现速冻，根毛细管12完全冻住后，水通路封闭，储水盒1内的水无法进入制冰盒2内。导水管6和/或多根毛细管12易结冰处设置有加热丝，以融化结冰，使水通路再次导。同样的，注水水位应高于虹吸帽5的顶部。

在常态下，即非制冰状态下，导水管6和/或多根毛细管12结冰，使水通路封闭，此时，可进行储水盒1拉出注水、复位的工作。与实施例一不同的是，当储水盒1拉出注水时，需要克服第三磁石13与第二磁石8之间的磁力作用，当第三磁石13与第二磁石8之间的作用力变小至小于第三磁石8与第第一磁石10之间的磁力作用后，在虹吸帽5本身的重力及在第二磁石8和第一磁石10之间的作用力下，虹吸帽5下移，配合密封圈9，使水通路密封。当储水盒1复位过程中，随着储水盒1的移动过程，第三磁石13与第二磁石8之间的磁力作用逐渐加大，当加大到大于第二磁石8与第一磁石10之间的磁力作用时，虹吸帽5在第三磁石13与第二磁石8之间的磁力作用下上移脱离虹吸管14的顶部，但由于导水管6和/或毛细管12处结冰，整个水通路仍然处于封闭状态。

储水盒1内的储水量足够的情况下，当接收到制冰信号时，导水管6和/或多根毛细管12处的加热丝工作融化掉冰，水通路导通，储水盒1内的水经水通路、虹吸管14、导水管6，为制冰盒2供水，当流量计检测到供水达到预设量时，向导水管6开提供冷量，使导水管6末端和/或毛细管12处的水迅速结冰，封住导水管6，使水通路封闭，同时向制冰盒2提供冷量至制冰结束。

其他关于流量计等技术内容与实施例一相同。

在制冰方法的两个实施例中，在制冰盒2的下方设置有储冰盒(图中未示出)，制冰盒2可自动实现脱冰，或半自动脱冰，制完的冰，经翻转倾倒入储冰盒。或制冰盒2完制成的冰，在制冰盒2内储存，用户手动将制冰盒2内的冰取出。关于制冰盒2的取冰储冰可采用现有技术，不做要求和限制。

需要说明的是，在上述制冰方法的两个实施例中，如果不是第一次制冰，且储水盒1未完全抽离所处空间而直接注水时，则注水水位高度必须高于虹吸帽5顶部这一技术要求则非强制要求，只要不超过储水盒1的最高水位线而溢出水即可。

本实施例以制冰机设置在冰箱内为例进行说明，同时，冰箱为风冷冰箱。在实际应用中，也可采用其他制冷方式进行制冰，或将制冰机放置在其他制冷器具中。

本发明提供的一种虹吸结构、采用此虹吸结构的制冰机及该制冰机的制冰方法，与现有技术相比，具有如下优点：

虹吸结构取消水泵，降低成本和能耗，避免制冰用水的二次污染；采用磁石进行虹吸结构水通路的开放和封闭，方便易行，导水管末端连接毛细管，并可实现急速冷冻，实现利用冰封封闭导水管，停止供水，避免因水泵失效而带来的溢水问题，制冰机采用滚轮与储水盒的外壁相接触，克服连接杆的重力，避免连接杆划伤或磨损储水盒外壁。

以上所述为本发明的实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明原理前提下，还可以做出多种变形和改进，这也应该视为本发明的保护范围。