一种抑制绵冰的控制系统及方法与流程

1.本发明涉及一种抑制绵冰的控制系统及方法，属于制冰机技术领域。


背景技术：

2.制冰机是一种将水通过蒸发器冷凝成冰的设备。制冰机的主要结构包括水槽、设置在水槽上方的蒸发器以及将水槽内的水抽送至蒸发器顶部的水泵，蒸发器外侧设置网格状的制冰盘，水泵出水端连接有用于将出水均匀散布并流经制冰盘的散水管。制冰时，通过水泵将水槽中的水抽至散水管，散水管将水均匀分布并流经制冰盘，通过制冰盘背部的蒸发器进行冷凝，在制冰盘内形成冰块。
3.制冰机在制冰初期阶段，蒸发器的温度需要由室温缓慢降低到制冰温度-10～-18℃。在此降温过程中，当蒸发器的温度在0℃上下时，通过水泵循环流经蒸发器的水会凝结成绵状冰水混合物(水在0℃时结成冰，稍高于0℃会融化，在0℃上下时，就会产生由冰水混合物形成的绵冰)，此绵状冰水混合物随着水泵循环回到水槽里，并且随着时间越积越多，造成水泵的吸水口和制冰盘顶部的散水管堵塞，最终造成水泵电机过热，出现因过载而停机的问题。
4.因此，设计一种抑制绵冰的控制系统及方法，通过温度传感器检测蒸发器冷媒出口端的温度，当冷媒温度处于容易产生绵冰的0℃附近时，停止水泵工作，避免绵冰的产生。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题在于：提供一种抑制绵冰的控制系统及方法，它解决了目前制冰机在制冰初期阶段，当蒸发器降温到0℃附近容易产生绵冰，导致水泵吸水口堵塞的问题。
6.本发明所要解决的技术问题采取以下技术方案来实现：
7.第一方案，一种抑制绵冰的控制系统，它包括水槽、设置在水槽上方的蒸发器以及将水槽内的水抽送至蒸发器顶部的水泵，所述蒸发器外侧设置制冰盘，所述水泵出水端连接有用于将出水均匀散布并流经制冰盘的散水管，还包括控制器、温度传感器；所述温度传感器设置于蒸发器的冷媒出口端；所述控制器与温度传感器、水泵电性连接。
8.通过在现有制冰机的蒸发器的冷媒出口端设置温度传感器，能够检测冷媒温度，该温度能够较为精确地反应制冰盘的制冰温度。冷媒出口端检测温度，能够相对准确地检测出蒸发器内部的冷媒温度不高于检测温度，如果检测温度小于0℃，则蒸发器不易产生绵冰，有利于判断是否产生绵冰。
9.通过将当前冷媒温度传递给控制器，控制器判断冷媒温度是否在0℃附近，如果冷媒温度处于0℃附近，则表示制冰盘处容易产生绵冰，控制器不启动水泵，使得制冰盘断绝水源，无产生绵冰的条件；如果冷媒温度低于0℃，控制器启动水泵，流经制冰盘的水能够凝结成冰，不易产生绵冰，能够起到防止堵塞的目的。
10.第二方案，在第一方案基础上，温度传感器设置于蒸发器的冷媒出口端的管内。
11.温度传感器位于蒸发器的冷媒出口端的管内，能够更加准确地测量出冷媒温度，有利于更准确地根据冷媒温度控制水泵启停，防止绵冰产生。
12.第三方案，在第一方案基础上，蒸发器的冷媒出口端的管外包裹隔热海绵。
13.与第二方案的作用相同，隔热海绵能够防止蒸发器的冷媒出口端温度下降过快，保温后能够更加准确地测量出冷媒温度。
14.一种抑制绵冰的控制方法，包含第一方案的抑制绵冰的控制系统，还包括以下控制步骤：
15.(1)在运行时间t＝0时刻，蒸发器开始运行，冷媒从蒸发器的冷媒进口端进入内部，对蒸发器侧面的制冰盘进行制冷，完成制冷吸热的冷媒从蒸发器的冷媒出口端回流，此时，水泵为停止状态；
16.(2)从t＝0时刻开始，温度传感器每隔δt周期性测量一次冷媒出口处的冷媒温度t，并将冷媒温度t数值传递给控制器，控制器在每个周期将冷媒温度t与温度阈值上限t1、温度阈值下限t2进行一次比较，控制水泵周期性启停(每个周期持续时间为δt)；
17.在t＝n*δt时刻(n为大于0的正整数，表示第n个周期)，温度传感器测得的冷媒温度t＝tn；
18.当tn≥t1时，控制器控制水泵在第n+1个周期停止，停止时间为一个周期δt；
19.当tn＜t2时，控制器控制水泵在第n+1个周期启动，启动时间为一个周期δt；
20.当t1＞tn≥t2时，控制器水泵在第n+1个周期维持启停状态不变，维持时间为一个周期δt；
21.其中，温度阈值上限t1≤0℃，温度阈值下限t2≤-3℃。
22.现有制冰机中的水泵是从蒸发器运行时就持续工作的，在蒸发器从室温降到制冰温度(-10～-18℃)过程中，当蒸发器的温度处于0℃附近的这段时间会产生绵冰，堵塞水泵的吸水口。因此，采用本控制方法，将水泵设置成周期性运行(每个周期为5-30秒)，在一个运行周期之前，通过温度传感器测量出蒸发器的冷媒出口端的冷媒温度，为是否开启水泵提供数据判断。水泵周期性运行的好处在于，一旦蒸发器的冷媒温度到达0℃附近，可以在下一个周期及时停止水泵，切断水源，防止绵冰产生。
23.优选地，所述温度阈值上限t1＝0℃，温度阈值下限t2＝-5℃。
24.在本控制方法中，t1需要小于等于0℃，才能够达到减少绵冰产生的效果。如果t2值离t1值太近，会导致水泵频繁启停，因此，将温度阈值上限t1＝0℃，温度阈值下限t2＝-5℃，当蒸发器冷媒出口端温度低于-5℃时，启动水泵，流水与蒸发器接触后，在一个周期内，蒸发器冷媒还在不断制冷，蒸发器不会马上上升到0℃，可能需要多个周期，冷媒温度才会回到0℃附近，这时再关闭水泵，减少的水泵启停次数，有利于延长水泵使用寿命。
25.本发明的有益效果是：
26.(1)通过安装在蒸发器冷媒出口端的温度传感器检测冷媒温度，当蒸发器冷媒温度处于容易产生绵冰的0℃上下时，控制程序停止水泵运行，切断水源，防止绵冰产生，水泵停止可以使蒸发器继续降温；当蒸发器冷媒温度低于0℃时，水泵启动运行，此时流经蒸发器的水会凝结成冰，而不会产生绵冰；
27.(2)采用温度传感器获取冷媒出口端冷媒温度，将水泵设置成周期性运行，在一个运行周期之前，通过温度传感器测量出蒸发器的冷媒出口端的冷媒温度，为是否开启水泵
提供数据判断，水泵周期性运行的好处在于，一旦蒸发器的冷媒温度到达0℃附近，可以在下一个周期及时停止水泵，切断水源，防止绵冰产生。
附图说明
28.图1为本发明的结构示意图；
29.图2为本发明制冰盘一侧的结构示意图；
30.图3为本发明电路原理示意图；
31.图4为制冰机在不启用水泵启停控制情况下运行时的蒸发器冷媒出口处温度曲线示意图；
32.图5为制冰机在启用水泵启停控制情况下运行时的蒸发器冷媒出口处温度曲线示意图。
33.图中：1、水槽；2、蒸发器；201、冷媒出口端；202、隔热海绵；3、水泵；4、制冰盘；5、散水管。
具体实施方式
34.为了对本发明的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
35.实施例1
36.如图1、图2所示，本抑制绵冰的控制系统包括现有技术中的水槽1、设置在水槽1上方的蒸发器2以及将水槽1内的水抽送至蒸发器2顶部的水泵3，蒸发器2外侧设置制冰盘4，水泵3出水端连接有用于将出水均匀散布并流经制冰盘4的散水管5；
37.还包括增加的用于抑制绵冰产生的控制器、温度传感器；温度传感器设置于蒸发器2的冷媒出口端201；
38.如图3所示，控制器与温度传感器、水泵3电性连接。温度传感器采用热敏电阻，用于采集蒸发器2的冷媒出口端201温度数据，并将冷媒温度t数值传递给控制器，控制器通过电磁继电器与水泵3电性连接，控制水泵3启停。
39.通过在现有制冰机的蒸发器2的冷媒出口端201设置温度传感器，能够检测冷媒温度，该温度能够较为精确地反应制冰盘4的制冰温度。
40.通过将当前冷媒温度传递给控制器，控制器判断冷媒温度是否在0℃附近，如果冷媒温度处于0℃附近，则表示制冰盘4处容易产生绵冰，控制器不启动水泵3，使得制冰盘4断绝水源，无产生绵冰的条件；如果冷媒温度低于0℃，控制器启动水泵3，流经制冰盘4的水能够凝结成冰，不易产生绵冰，能够起到防止堵塞的目的。
41.本抑制绵冰的控制方法，包含上述的抑制绵冰的控制系统，还包括以下控制步骤：
42.(1)在运行时间t＝0时刻，蒸发器2开始运行，冷媒从蒸发器2的冷媒进口端进入内部，对蒸发器2侧面的制冰盘4进行制冷，完成制冷吸热的冷媒从蒸发器2的冷媒出口端201回流，此时，水泵3为停止状态；
43.(2)从t＝0时刻开始，温度传感器每隔δt周期性测量一次冷媒出口处的冷媒温度t，并将冷媒温度t数值传递给控制器，控制器在每个周期将冷媒温度t与温度阈值上限t1、温度阈值下限t2进行一次比较，控制水泵3周期性启停(每个周期持续时间为δt)；
44.在t＝n*δt时刻(n为大于0的正整数，表示第n个周期)，温度传感器测得的冷媒温度t＝tn；
45.当tn≥t1时，控制器控制水泵3在第n+1个周期停止，停止时间为一个周期δt；
46.当tn＜t2时，控制器控制水泵3在第n+1个周期启动，启动时间为一个周期δt；
47.当t1＞tn≥t2时，控制器水泵3在第n+1个周期维持启停状态不变，维持时间为一个周期δt；
48.其中，温度阈值上限t1≤0℃，温度阈值下限t2≤-3℃，并且温度阈值上限t1大于温度阈值下限t2。
49.现有制冰机中的水泵3是从蒸发器2运行时就持续工作的，在蒸发器2从室温降到制冰温度(-10～-18℃)过程中，当蒸发器2出口端冷媒温度的温度处于0℃附近的这段时间会产生绵冰，累积的绵冰会堵塞水泵3的吸水口。因此，采用本控制方法，将水泵3设置成周期性运行模式(每个周期为5-30秒)，在一个运行周期之前，通过温度传感器测量出蒸发器2的冷媒出口端201的冷媒温度，为是否开启水泵3提供数据判断。水泵3周期性运行的好处在于，一旦蒸发器2的冷媒温度到达0℃附近，可以在下一个周期及时停止水泵3，切断水源，防止绵冰产生。
50.如图4所示，在初始运行时温度为10℃，不启用水泵3启停控制，相当于现有制冰机的运行状态，在启动初期，蒸发器2启动，然后启动水泵3，并且水泵3维持持续启动状态。由于启动初期蒸发器2仍未完全冷却，水泵3启动初期会出现冷媒温度回升的现象，但是随着蒸发器2完全冷却，蒸发器2出口端的冷媒温度逐渐降低；期间由于水泵3持续运行带走热量，蒸发器2温度下降较为缓慢，温度位于0℃上下的状态持续时间长，此时流经制冰盘4的水在0℃易产生绵冰，绵冰流回水槽1导致水泵3吸水口堵塞。。
51.如图5所示，在初始运行时温度为10℃，采用本抑制绵冰的控制系统及方法，温度阈值上限t1＝0℃，温度阈值下限t2＝-5℃。
52.(1)在第1个周期内，蒸发器2单独运行，出口处冷媒温度持续下降；
53.(2)由于水泵3不工作，出口处冷媒温度下降较快，图5中在第2个周期内即下降至-5℃以下，因此，在第3个周期启动水泵3；
54.(3)在第3个周期结束时，由于蒸发器2启动初期未完全冷却，只是出口处冷媒温度达到-5℃以下，冷媒温度受到水泵3流水影响较大，重新上升至0℃以上，因此，第4个周期水泵3停止工作，避免水泵3在0℃附近长时间运行，防止产生绵冰；
55.(4)在第4个周期结束时，由于蒸发器2单独工作，降温速度快，出口处冷媒温度重新快速降至-5℃以下(比第2周期的最低点更低)，因此，第5个周期水泵3启动；
56.(5)在第5个周期结束时，由于蒸发器2仍未完全冷却，出口处冷媒温度受到水泵3流水影响依然较大，重新上升至0℃以上(比第3周期的最高点更低)，因此，第4个周期水泵3停止工作，避免水泵3在0℃附近长时间运行，防止产生绵冰；
57.(6)在第6个周期结束时，由于蒸发器2单独工作，降温速度快，出口处冷媒温度重新快速降至-5℃以下(比第4周期的最低点更低)，因此，第7个周期水泵3启动；
58.(7)在第7个周期结束时，蒸发器2整体已经完全冷却，虽然冷媒温度仍受到水泵3流水影响，但是蒸发器2的功率已经足以在水泵3启动的状态缓慢降温，此刻已经错开了0℃的区间，冷媒温度已经无法重新上升至0℃以上(处于-5至0℃之间)，因此，第8个周期及以
后的周期，水泵3可恢复持续启动状态。
59.在本控制方法中，t1需要小于等于0℃，才能够达到减少绵冰产生的效果。如果t2值离t1值太近，过渡区间太小会导致水泵3频繁启停，因此，将温度阈值上限t1＝0℃，温度阈值下限t2＝-5℃，当蒸发器2冷媒出口端201温度低于-5℃时，启动水泵3，流水与蒸发器2接触后，在一个周期内，蒸发器2冷媒还在不断制冷，蒸发器2不会马上上升到0℃，可能需要多个周期，冷媒温度才会回到0℃附近，这时再关闭水泵3，减少的水泵3启停次数，有利于延长水泵3使用寿命。
60.实施例2
61.其他结构与实施例1相同，温度传感器设置于蒸发器2的冷媒出口端201的管内。
62.温度传感器位于蒸发器2的冷媒出口端201的管内，能够更加准确地测量出冷媒温度，有利于更准确地根据冷媒温度控制水泵3启停，防止绵冰产生。
63.实施例3
64.其他结构与实施例1相同，蒸发器2的冷媒出口端201的管外包裹隔热海绵202。
65.与第二方案的作用相同，隔热海绵202能够防止蒸发器2的冷媒出口端201温度下降过快，保温后能够更加准确地测量出冷媒温度。
66.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。