过冷水高效冰沙制冰机的制作方法

本发明属于冰沙制备技术领域，具体地来说，是一种过冷水高效冰沙制冰机。

背景技术：

冰沙是一种防暑降温、冷藏保鲜的颗粒状冰，其用途十分广泛，既可用于海鲜、水果、蔬菜、肉类等生鲜食品的加工/运输/销售过程的保鲜冷藏，也可用于制成冰沙食品，还可用于工业冷却降温及实验室环境，在国民经济及科学研究起到重要作用。

目前，冰沙制造设备一般采用蒸发器将水冷却成冰块，随后通过机械刮削或挤压使冰块碎裂为细碎冰沙。这种方式工序繁复，能耗高、效率低，冰沙制造速度受限严重，难以满足快速增加的应用需要。且机械碎冰生产的冰沙颗粒均匀度不高、磨损老化严重，磨损老化后进一步降低冰沙质量且易发故障，影响冰沙产品口感，增加维护成本，不利于长期使用。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种过冷水高效冰沙制冰机，采用直接蒸发式过冷水动态制冰方式制取冰沙，制冰效率高与冰沙质量俱高，设备结构简单、性能可靠、节约能源。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种过冷水高效冰沙制冰机，包括：

冰沙容器，具有自上而下依次层叠设置的冰沙容纳区与水容纳区，所述冰沙容纳区与所述水容纳区之间通过冰水分离器隔离；

制冰水泵，用于泵取所述水容纳区的水；

过冷水换热器，用于将所述制冰水泵泵取的水冷却为过冷水；

过冷水触晶管，用于解除所述过冷水的过冷状态而形成流态冰，并将所述流态冰输出至所述冰沙容纳区内；

所述过冷水换热器的过冷水输出端连接过冷水输送管，所述过冷水输送管接近所述过冷水触晶管的一端设置过冷水喷射器，所述过冷水喷射器用于将过冷水喷入所述过冷水触晶管，所述过冷水输送管、所述过冷水喷射器均与所述过冷水触晶管保持隔空相对。

作为上述技术方案的改进，所述制冰水泵的输出端和/或输入端设置冰晶过滤器。

作为上述技术方案的进一步改进，所述过冷水换热器由冷却单元实现冷却，所述冷却单元包括压缩机与冷凝器，冷却介质依次循环流经所述压缩机、所述冷凝器与所述过冷水换热器。

作为上述技术方案的进一步改进，所述过冷水喷射器与所述过冷水触晶管的相对位置配置为使喷射于所述过冷水触晶管内的过冷水反射时无法触及所述过冷水喷射器。

作为上述技术方案的进一步改进，所述过冷水喷射器的喷射端探入所述管式结构的输入端内。

作为上述技术方案的进一步改进，所述管式结构具有至少一个圆弧管段，当所述圆弧管段为复数个时，该复数个圆弧管段沿同一方向或相反方向弯曲后依次串联。

作为上述技术方案的进一步改进，所述管式结构的输入端和/或输出端为直管段，所述直管段串联于所述圆弧管段，与所述过冷水喷射器相对的直管段的输入端高于所述圆弧管段之最高处。

作为上述技术方案的进一步改进，所述冰沙容器连接有补水阀，所述补水阀连接于外部水源。

作为上述技术方案的进一步改进，所述过冷水高效冰沙制冰机还包括控水阀，所述控水阀两端分别连接外部水源与所述制冰水泵的输出端。

本发明的有益效果是：

以制冰水泵自水容纳区循环泵取连续制冰所需的水，以过冷水换热器将泵取的水冷却为过冷水，由过冷水触晶管解决过冷水的过冷状态而使之触晶形成流态冰(冰水混合物)，流态冰产物由冰沙容器实现冰水分离及分区容置，从而得到所需的冰沙并回收水而循环制冰，直接成冰而省却机械碎冰环接，且制冰水泵泵取的水无需预热即可直接供应于过冷水换热器，设备结构简单、性能可靠、节约能源，制冰效率与冰沙质量俱高，满足各类店面快速增加的冰沙制作需要；

通过喷射方式使过冷水于过冷水触晶管内形成气泡，进而由气泡于过冷水内形成冰核，从而解除过冷水的过冷状态，形成呈冰水混合物形态的流态冰，省却传统方式所需的触晶管路设备；

过冷水输送管、过冷水喷射器均不与过冷水触晶管发生直接接触而不发生热交换，过冷水触晶管的热量无法传递至过冷水输送管，保证过冷水输送管内的过冷水保持过冷状态而不会发生意外升温触晶，且过冷水触晶管内形成的冰晶无法逆向传播至过冷水喷射器与过冷水输送管，杜绝堵塞上游管路的可能性，省却传统方式所需的加热融晶设备，实现结构简化与成本节约，保证制冰效率。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施例1提供的过冷水高效冰沙制冰机的连接结构示意图；

图2是本发明实施例1提供的过冷水高效冰沙制冰机的局部结构示意图；

主要元件符号说明：

100-过冷水高效冰沙制冰机，110-冰沙容器，111-冰沙容纳区，112-水容纳区，113-冰水分离器，120-制冰水泵，130-过冷水换热器，140-过冷水触晶管，141-输入直管段，142-圆弧管段，143-输出直管段，151-过冷水输送管，152-过冷水喷射器，161-压缩机，162-冷凝器，163-节流阀，171-第一冰晶过滤器，172-第二冰晶过滤器，181-补水阀，182-控水阀。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对过冷水高效冰沙制冰机进行更全面的描述。附图中给出了过冷水高效冰沙制冰机的优选实施例。但是，过冷水高效冰沙制冰机可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对过冷水高效冰沙制冰机的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在过冷水高效冰沙制冰机的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1

请参阅图1，本实施例公开一种过冷水高效冰沙制冰机100，包括冰沙容器110、制冰水泵120、过冷水换热器130与过冷水触晶管140，采用直接蒸发式过冷水动态制冰方式直接制取冰沙，无需进行机械碎冰，制冰效率与冰沙质量俱高。

冰沙容器110用于收容冰沙并实现冰水分离，使用户直接获取冰沙。冰沙容器110具有冰沙容纳区111与水容纳区112，冰沙容纳区111与水容纳区112自上而下依次层叠设置，并通过冰水分离器113隔离。其中，冰沙容器110的种类众多，包括瓶体、罐体、箱体等类型。冰水分离器113的种类众多，包括滤网、过滤板、过滤筛等类型。

当制得的流态冰自冰沙容器110(可具体为冰沙容纳区111)的输入端进入其中，流态冰(冰水混合物)流动至冰水分离器113而受到分离过滤作用，固态冰沙滞留于冰沙容纳区111内，液态水穿过冰水分离器113而进入水容纳区112，实现冰水分离。用户可直接自冰沙容纳区111取用冰沙，无需二次过滤，快速方便。

示范性地，冰沙容器110连接有补水阀181，补水阀181连接于外部水源。当冰沙容器110的水容纳区112中的水量不足时，补水阀181自外部水源引入可供使用的洁净水，实现补水目的。外部水源种类众多，可为供水管网(如自来水)、蓄水池、洁净水容器(水塔)等类型。示范性地，补水阀181为流量阀，控制流路的启闭与流量大小。进一步地，该流量阀为电动阀，实现自动化控制。

制冰水泵120用于泵取水容纳区112的水。基于直接蒸发式过冷水动态制冰的特点，制冰产物为流态冰，即冰水混合物。其中的水过滤至水容纳区112内，由制冰水泵120循环供应于过冷水换热器130，提高水的利用率。其中，制冰水泵120可采用现有的各类水泵实现，包括叶轮泵、容积泵等类型。

补充说明，由于冰沙容器110内设置冰水分离器113，冰晶为冰水分离器113所隔离而保留于冰沙容纳区111内，水容纳区112的水纯净度高而冰晶含量低至可忽略范围。该水无需进行预热即可直接进行过冷却，过冷却过程也不会发生因残余冰晶引起的意外结冰及冰堵问题，省却了一般所需的预热管路设备，有效地简化了冰沙制冰机的结构。

示范性地，制冰水泵120的输入端可设置第一冰晶过滤器171，用于过滤水中可能存在的微量微小冰晶，进一步提升水纯净度，优化过冷却效果。示范性地，制冰水泵120的输出端可设置第二冰晶过滤器172，用于过滤水中可能存在的微量微小冰晶，进一步提升水纯净度，优化过冷却效果。

可以理解，第一冰晶过滤器171与第二冰晶过滤器172可单独设置，亦可同时设置。示范性地，第一冰晶过滤器171与第二冰晶过滤器172可采用现有的过滤器实现。

示范性地，过冷水高效冰沙制冰机100还包括控水阀182，控水阀182两端分别连接外部水源与制冰水泵120的输出端。其一方面的作用在于，控水阀182可自外部水源引入常温液态水(例如15～25摄氏度)。该常温液态水与制冰水泵120泵取的水混合，提供一定程度的预热作用，进一步消除水中可能存在的微量微小冰晶，进一步提升水纯净度，优化过冷却效果。

该方式同样无需额外的管路换热结构，仅需少量水即可达到预热效果，实现结构简化。外部水源种类众多，可为供水管网(如自来水)、蓄水池、洁净水容器(水塔)等类型。示范性地，控水阀182为流量阀，控制流路的启闭与流量大小。进一步地，该流量阀为电动阀，实现自动化控制。示范性地，控水阀182与前述的补水阀181连接于同一外部水源，简化管路结构。

过冷水换热器130用于将制冰水泵120泵取的水冷却为过冷水。具体而言，泵取的水流经过冷水换热器130的热流流道，由过冷水换热器130的冷流流道内的冷却介质吸热而实现蒸发式过冷却，水的温度低于零摄氏度并保持液态而处于过冷状态，得到所需的过冷水。

示范性地，过冷水换热器130由冷却单元实现冷却。冷却单元包括压缩机161与冷凝器162，冷却介质依次循环流经压缩机161、冷凝器162与过冷水换热器130。冷却介质即制冷剂，常见地包括氟利昂、共沸制冷剂、碳氢制冷剂等类型。

低温低压的冷却介质(气态)进入压缩机161，由压缩机161压缩为高温高压状态(气态)，为冷却单元的冷却循环提供动力。高温高压的冷却介质随即进入冷凝器162，冷凝放热而转换为低温液态。低温液态的冷却介质流流经过冷水换热器130的冷流流道，吸收过冷水换热器130的热流流道中的潜热而蒸发为低温低压气体，使热流流道中的水降温至过冷状态，保证过冷却过程的正常进行。前述的低温低压气体回到压缩机161，完成冷却循环。

示范性地，冷却单元还包括串联于冷凝器162与过冷水换热器130之间的节流阀163，用于调节冷凝器162输出的低温液态的冷却介质的流量，匹配过冷水换热器130的热流流道的过冷却要求。

过冷水触晶管140用于解除过冷水的过冷状态，使过冷水触晶形成冰核，于冰核作用下实现结冰而形成流态冰(冰水混合物)，并将流态冰输出至冰沙容器110内。

请结合参阅图1～2，示范性地，过冷水换热器130的过冷水输出端与过冷水触晶管140之间通过过冷水输送管151连通。其中，过冷水输送管151接近过冷水触晶管140的一端设置过冷水喷射器152。过冷水喷射器152用于将过冷水喷入过冷水触晶管140，使过冷水于过冷水触晶管140内形成气泡，气泡促使过冷水内形成冰核而解除过冷状态，达到触晶目的。具体地，过冷水喷射器152喷射的过冷水冲击过冷水触晶管140的管壁或过冷水触晶管140内已存在的流态冰，产生可观数量的气泡。有别于传统的超声波、电极、高压气体等触晶方式，该方式无需额外的触晶设备，有效地简化过冷水触晶管140的结构，节约成本与空间。

同时，现有的过冷水触晶过程容易发生冰晶传播而堵塞管路，需要于输水管壁配置相应的管路设备进行加热融晶。而本实施例的过冷水输送管151、过冷水喷射器152均不与过冷水触晶管140发生直接接触而不发生热交换，过冷水触晶管140的热量无法传递至过冷水输送管151，保证过冷水输送管151内的过冷水保持过冷状态而不会发生意外升温触晶，过冷水触晶管140内形成的冰晶无法逆向传播至过冷水喷射器152与过冷水输送管151，杜绝堵塞上游管路的可能性，省却传统方式所需的加热融晶设备，实现结构简化与成本节约。

过冷水触晶管140可采用不同的管构造形式。示范性地，过冷水触晶管140具有至少一个圆弧管段142，以圆弧回旋实现流态冰于流动过程的均匀搅拌混合，性状分布均匀。

其中，圆弧管段142的弯曲方向主要包括逆时针方向与顺时针方向。当圆弧管段142为复数个时，该复数个圆弧管段142可沿同一方向或相反方向弯曲后依次串联，实现流态冰的连续回旋混合。

例如，该复数个圆弧管段142均沿逆时针方向(或者顺时针方向)同向弯曲；又如，该复数个圆弧管段142中，其中一部分圆弧管段142沿逆时针方向弯曲，而另一部分圆弧管段142沿顺时针弯曲，形成反向弯曲构造。

示范性地，过冷水触晶管140的输入端为直管段而形成输入直管段141。输入直管段141串联于圆弧管段142，并与过冷水喷射器152保持相对而接受过冷水喷射器152喷射的过冷水。示范性地，输入直管段141的输入端高于圆弧管段142之最高处，保证流态冰自动流动所需的势能。示范性地，输入直管段141沿铅垂方向延伸并开口朝上，减少能量损失而保证流态冰自动回旋的动能。

示范性地，过冷水触晶管140的输出端为直管段而形成输出直管段143。输出直管段143串联于圆弧管段142，并与冰沙容器110保持相对而输出流态冰。示范性地，输入直管段141沿铅垂方向延伸并开口向下，利用流态冰的自重而将之输出。可以理解，当过冷水触晶管140同时具有输入直管段141与输出直管段143时，输入直管段141、圆弧管段142与输出直管段143依次串联连接。

其中，过冷水喷射器152可采用各类喷射结构，例如喷头等形式。示范性地，过冷水喷射器152的喷射端之喷射范围限定于过冷水触晶管140的内径范围之内，防止发生溢出浪费。示范性地，过冷水喷射器152的喷射端探入过冷水触晶管140的输入端内，使喷射端的喷射范围完全位于过冷水触晶管140的内部，保证良好的喷射起泡效果。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。