制冰装置及其控制方法.pdf

一种制冰机，包括：制冰容器(100)，其具有多个用于形成冰的腔室(120)；设置在所述制冰容器一侧上的加热器本体(210)，用于选择性地产生热量；以及加热棒(220)，每一加热棒均以预定长度从所述加热器本体延伸到所述腔室，所述加热棒的轮廓与所述腔室(120)的底面轮廓相符且与所述腔室的底面相隔有空隙，以便使所述加热棒(220)浸入到所述腔室内的水下以便在制冰过程中产生温度梯度。

1.  一种制冰机，包括：
制冰容器，其具有多个用于形成冰的腔室；
加热器本体，其位于所述制冰容器的一侧上，用以选择性地产生热量；以及
多个加热棒，每一加热棒均从所述加热器本体以预定的长度延伸到所述腔室，并且所述加热棒的轮廓与所述腔室的底面轮廓相符，且所述加热棒与所述底面具有空隙，从而使所述加热棒浸入到所述腔室内的水下，以在制冰过程中产生温度梯度。

2.  如权利要求1所述的制冰机，其中所述加热棒包括：
支撑部，其连接于所述加热器本体；以及
弯曲部，其从所述支撑部延伸出，并具有与所述腔室的底面轮廓相符的曲线轮廓。

3.  如权利要求1所述的制冰机，其中所述加热棒包括：
支撑部，其连接于所述加热器本体；以及
具有预定面积的加热板，其从所述支撑部延伸出，并具有与所述腔室的底面轮廓相符的曲线轮廓。

4.  如权利要求3所述的制冰机，其中所述加热板具有与所述腔体的整个或部分横截面的形状基本相同的形状。

5.  如权利要求1-4中任一项所述的制冰机，还包括排出器，所述排出器安装为在所述排出器转动的过程中不与所述加热棒发生干涉，用以从所述腔室排出冰。

6.  如权利要求1-4中任一项所述的制冰机，其中所述加热棒从水面到所述加热棒浸入在水下的最低点的深度基本上是从所述腔室中的水面到所述腔室的底部的水的深度的20％-100％。

7.  如权利要求4所述的制冰机，其中所述加热板包括半加热板，所述半加热板具有与所述腔室的基本半个横截面的形状相同的形状。

8.  如权利要求4所述的制冰机，其中所述加热板包括半圆形加热板，所述半圆形加热板具有与所述腔室的横截面的形状基本相同的形状。

9.  如权利要求5所述的制冰机，还包括：
供水单元，其用于向所述腔室供水；
制冰探测器，其用于执行感测所述腔室中的水的温度和感测制冰时间间隔这两者中的至少其中之一；以及
控制单元，其连接于所述供水单元、所述排出器和所述制冰探测器，用于控制从供水开始到排冰的过程。

10.  一种制冰机的控制方法，包括以下步骤：
将水供给至制冰容器中的多个腔室；
控制加热器以将热量传递到所述腔室内的水，以便在制冰过程中在水中产生温度梯度；以及
确定制冰过程完成，并从所述腔室排出冰。

11.  如权利要求10所述的控制方法，其中控制加热器的步骤包括以下步骤：选择性地向所述加热器施加处于预定范围内的电压以改变加热能力，用以提高制冰速率。

12.  如权利要求10所述的控制方法，其中控制加热器的步骤包括以下步骤：以有规律的间隔选择性地接通/断开所述加热器的供电以改变加热能力，从而提高制冰速率。

13.  如权利要求10-12中任一项所述的制造方法，其中确定制冰过程完成的步骤包括以下步骤：利用制冰探测器感测所述腔室内的水的温度或制冰所需的时间间隔；以及如果所述控制单元确定制冰过程完成，则控制单元致使排出器操作。

制冰装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种制冰机及该制冰机的控制方法，更具体地涉及一种能够借助简单的结构有效地制造透明冰的制冰机、以及该制冰机的控制方法。
背景技术
一般而言，从应用于冰箱开始，制冰机被应用到净化器、自动售货机以及制冰装置等(以下称冰箱及类似装置)，用以将水注入容器并使水在凝固点以下冻结来制成冰。
在冰箱及类似装置中，在利用这种制冰机制冰的过程中，将水供给至制冰机，并将冷空气供给至制冰机，以将注入到制冰机中的水冷却到凝固点以下来形成冰。
发明内容
技术问题
然而，如果考察形成冰的过程，则会发现所述过程存在这样的问题：由于锁定在水面以下的气泡而使制出的冰的质量很差，其原因是在注入到制冰容器中的水冷却的过程中水的密度发生变化(水的密度在4℃时最大，而在温度低于4℃时水的密度较小)，这使得温度在4℃以下的水由于密度不同而浮到水面并使得水从表面开始向下冻结，从而不能将气泡排出于水外，而是将气泡锁定在水面以下。
技术方案
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种制冰机及该制冰机的控制方法，该制冰机能够借助简单的方法有效地制造透明冰。
为了实现这些目的以及其它优点，并且依据本发明的意图，如在此具体化和概括性描述的，本发明提供一种制冰机，包括：制冰容器，其具有多个用于形成冰的腔室；加热器本体，其位于制冰容器的一侧上，用以选择性地产生热量；以及多个加热棒，每一加热棒均从所述加热器本体以预定长度延伸到所述腔室，所述加热棒的轮廓与所述腔室的底面轮廓相符，且所述加热棒与所述底面具有空隙，从而使所述加热棒浸入到所述腔室内的水下，以在制冰过程中产生温度梯度。
所述加热棒包括：支撑部，其连接于加热器本体；以及弯曲部，其自支撑部延伸出并具有与腔室的底面轮廓相符的曲线轮廓。
或者，可替代地，所述加热棒包括：支撑部，其连接于加热器本体；以及具有预定面积的加热板，其从支撑部延伸出并具有与腔室的底面轮廓相符的曲线轮廓。
所述加热板具有与所述腔室的横截面的全部或部分形状大体相同的形状。
所述制冰机还包括排出器，用以从所述腔室排出冰，所述排出器安装为在其转动的过程中不会与加热棒发生干涉。
所述加热棒从水面到浸入在水下的加热棒的最低点的深度基本上是从腔室中的水面到腔室底面的水的深度的20％-100％。
所述加热板包括具有与腔室的大致半个横截面的形状相同的形状的半加热板。
或者，可替代地，所述加热板包括具有与腔室的横截面的形状基本相同的形状的半圆形加热板。
所述制冰机还包括：供水单元，用于向腔室供水；制冰探测器，用于执行感测腔室中的水的温度以及感测制冰时间间隔两者中的至少其中之一；以及控制单元，其连接于供水单元、排出器和制冰探测器，用以控制从供水开始到排冰的过程。
在本发明的另一方案中，提供一种制冰机的控制方法，该控制方法包括以下步骤：将水供给至制冰容器中的腔室；控制加热器以将热量传递到腔室内的水中，以便在制冰过程中在水中产生温度梯度；以及确定制冰完成，并从腔室排出冰。
上述控制加热器的步骤包括选择性地向加热器施加处于预定范围内的电压以改变加热能力(heating capacity)的步骤，用以提高制冰速率。
上述控制加热器的步骤包括以下步骤：以有规律的间隔选择性地接通/断开加热器的供电来改变加热能力，用以提高制冰速率。
上述确定制冰完成的步骤包括以下步骤：利用制冰探测器感测腔室内的水的温度或制冰所需的时间间隔；以及如果控制单元确定制冰已经完成，该控制单元致使排出器操作。
有益效果
本发明具有以下有益效果：
本发明的制冰机和该制冰机的控制方法允许利用简单的方法有效地制造透明冰。
附图说明
用于提供对本发明的进一步理解、并结合在本申请中构成本申请的一部分的附图示出了本发明的实施例，并与说明书一起用以解释本发明的原理。
在附图中：
图1示出了依据本发明优选实施例的制冰机的制冰容器和加热器的立体图；
图2示出了依据本发明优选实施例的制冰机的剖面图；
图3和图4分别示出了依据本发明第一优选实施例的制冰机的操作的示意图；
图5示出了依据本发明第二优选实施例的制冰机的示意图；
图6示出了依据本发明第三优选实施例的制冰机的示意图；
图7所示为示出制冰机的控制方法的各个步骤的流程图。
具体实施方式
现在请详细参照本发明的具体实施例，在附图中示出了这些具体实施例的示例。若有可能，全部附图中相同的附图标记均指代相同或相似的部件。
参照图1，本发明的制冰机包括：用于制冰的制冰容器100；加热器200，其位于制冰容器100的一侧，能够制造透明冰；以及排出器300，用于从制冰容器100排出冰。
制冰容器100包括：本体110，其形成制冰机的外部；以及位于本体110中的多个腔室120，每一腔室120均具有预定的尺寸，用以保持水以制造冰。
尽管腔室可以有各种形状，但优选地，腔室120的底部大体上是弯曲的，以便通过转动排出器300来分离冰。
加热器200包括：加热器本体210，其位于制冰容器100的本体110的一侧上，用以借助任何一种方式(例如电)产生热量；以及多个加热棒220，每一加热棒均以预定的设置在腔室中的长度从加热器本体210延伸到腔室120。加热棒220包括：支撑部221，其自加热器本体210向腔室120延伸；以及弯曲部222，其支撑在支撑部221上并且以预定的长度自支撑部221延伸到腔室120的内部。
弯曲部222的形状与腔室120底面的形状基本相同，从而加热棒220的位于腔室120中水下的部分在从水面开始以预定长度具有与腔室120的底面形状相符的弯曲形状。
排出器300包括：轴310，其可旋转地安装在制冰容器100的大致中央的位置；以及多个可旋转构件320，每一可旋转构件320均自轴310向腔室120的上侧延伸，以通过旋转来分离和排出腔室120中制出的冰。可旋转构件320设置为不与加热棒220交叠，从而当可旋转构件320旋转时，该可旋转构件320不会与加热棒220发生干涉，以使可旋转构件320顺畅地转动。
优选地，设置控制单元(未图示)，用以在透明冰的制造过程中控制加热器200和排出器300。
同时，参照图2，加热器本体210位于制冰容器100的本体110的一侧，并且支撑部221和弯曲部222自加热器本体210向腔室120延伸。
弯曲部222具有预定的厚度和宽度。虽然弯曲部222的厚度越小弯曲部222就越好，但是也需要弯曲部222具有足够的厚度，以将热量充分地从加热器本体210传递出，并且弯曲部222还需要具有足够的宽度，以将热量充分地从加热器本体210传递出。
同时，参照图2，比弯曲部222的宽度更重要的一个因素是：待浸入水下的弯曲部222的延伸长度(extent)。如图2所示，假设从腔室120内的水面到腔室120的底部的深度是H，而从水面到浸入水中的弯曲部222的最低点的深度是h，则形成透明冰的关键在于比率h/H。
依据实验结果，可以确定当比率h/H在20％-100％的范围内时可形成透明冰。由于并没有特定的确定透明冰的标准，仅能通过肉眼来确定透明冰，因此不可能确切描绘出实验图表等。
接下来，将说明用于形成透明冰的加热器200的操作原理。如果借助外部的冷空气而使腔体120中的水开始冷却，并且热量从加热器200经过弯曲部222传递到腔室内的水，则在制冰的过程中，在腔室120的水中产生温度梯度。
即，在弯曲部222周围的位置温度相对较高，但在距离弯曲部222较远的位置，温度会变得较低，从而在距离弯曲部222最远的位置开始形成冰，以将此时所形成的气泡排出到弯曲部222周围未形成冰的区域。随着时间的推移，当冰的形成在温度相对低的区域进一步进行时，气泡会被排到弯曲部222周围的位置，以逐步形成透明冰，随着时间的进一步推移，甚至在弯曲部222处于将所有气泡排出于腔室120的状态下的区域上也形成冰，最后形成完美的透明冰。
在这种情况中，优选地，将热量从弯曲部222均匀地传递到腔室120内的水，而这样热传递的决定因素恰恰是弯曲部222的浸入深度，也就是说，深度h越深，热量的分布就越均匀，以形成高质量的透明冰。上文已经阐述了h/H优选在20％-100％的范围内。
现在参照图3和图4描述形成透明冰和排冰的操作。
参照图3，如果制冰容器100的腔室120中已注入水(水由图中未示出的供水单元供给)，并使加热器200开始操作，将热量从加热器本体210传递到弯曲部222，并由弯曲部222传递到腔室120内的水。在这种情况中，持续地供给外部的冷空气。
从弯曲部222传递的热量在腔室120内的水中产生温度梯度，并随着时间的推移而形成透明冰。在这种情况下，尽管图中并未示出，但设置于制冰机上的制冰探测器(未图示)可探测制冰过程是否完成。所述制冰探测器(未图示)通过感测位于腔室120一侧的温度传感器(未图示)的温度，或者感测基于制冰所需的时间间隔的实验数据而预设的制冰时间，或者感测这两者，使所述控制单元确定制冰过程是否完成。
如果制冰如此完成，则控制单元使排出器300开始操作，其中，随着轴310的转动，可旋转构件320沿从图的上方观看的顺时针方向转动，当通过从弯曲部222传输到冰中的热量达到一定程度，使冰中的弯曲部222的表面附近的冰融化到一定程度时，就能够容易地排冰。据此，如图4所示，随着可旋转构件320沿顺时针方向的旋转，冰被排出。
同时，关于根据本发明第二和第三实施例所述的制冰机，与制冰容器100的本体110、腔室120等相关的内容和图1和图2中所示的内容是相同的，而且轴310和排出器300的可旋转构件320的内容也是相同的。
如图5和图6所示，依据本发明的第二和第三实施例的制冰机的加热器200、具体为加热棒与前述实施例不同。
参照图5，依据本发明第二和第三实施例的应用于制冰机的加热器200包括：加热器本体210；从加热器本体210延伸出的支撑部221；以及半加热板223，其从支撑部221向下延伸以便浸入到腔室120内的水下。
半加热板223大体上具有腔室120的纵向截面(图5中的截面)的一半的截面，半加热板223的下边缘轮廓和腔室120的底部轮廓基本相同。半加热板223在形状上不同于图2、图3或图4所示的弯曲部222(参见图2)，但两者在功能或设置意图上是相同的。因此，优选地，半加热板223从腔室120的水面到半加热板223的下边缘的深度(高度)基本上是腔室120的从腔室120的水面到腔室120的底面的深度的20％-100％。
图5中的半加热板223具有较大的面积，其能够或多或少地减小其厚度，使得能够增大排出器300的可旋转构件320的安装自由度。也就是说，能够有更大的空间，这使得能够不与半加热板223发生干涉地安装可旋转构件320。
参照图6，应用于依据本发明第三实施例的制冰机的加热器200包括；加热器本体210；从加热器本体210延伸出的支撑部221；以及半圆形加热板224，其从支撑部221向下延伸以便浸入到腔室120内的水下。
半圆形加热板224具有与腔室120的纵向截面(图6中的截面)基本相同的截面，并具有与腔室120的底部轮廓基本相同的下边缘轮廓。半圆形加热板224在形状上不同于图2、图3或图4所示的弯曲部222(参见图2)，但与弯曲部222(参见图2)在功能或设置意图上是相同的。因此，优选地，半圆形加热板224从腔室120的水面到半圆形加热板224的下边缘的深度基本上是腔室120的从腔室120的水面到腔室120的底面的深度的20％-100％。
图6中的半圆形加热板224具有较大的面积，其能或多或少地减小其厚度，以便能够增大排出器300的可旋转构件320的安装自由度。也就是说，能够有更大的空间，这使得能够不与半圆形加热板224发生干涉地安装可旋转构件320。如利用半圆形加热板224完成了冰的形成，则腔室120中制成的冰被半圆形加热板224分割开。因此，优选地，半圆形加热板224安装为穿过腔室120的中央。与利用弯曲部222(参见图2)或半加热板223(参见图5)制成的冰相比，利用半圆形加热板224制成的冰更为清晰(clear)且不带有凹痕或洞。也就是说，利用弯曲部222(参见图2)或半加热板223(参见图5)制成的冰中由于余留有弯曲部222(参见图2)或半加热板223(参见图5)的形状而形成凹痕或洞。如果利用弯曲部222(参见图2)或半加热板223(参见图5)制成冰，弯曲部222(参见图2)或半加热板223(参见图5)的形状会留在冰中而形成凹痕或洞，如果利用半圆形加热板224制成冰而清晰地将冰对半分割，则能够解决这个问题。然而，如果期望得到如上所述的更清晰的冰，优选为使半圆形加热板224的下边缘接触或非常靠近腔室120的底面。
下面将参照图7来描述根据本发明的优选具体实施例的用于制冰机的控制方法的步骤。
参照图7，当冷空气从制冰机外部供给至制冰机时，将水供给至腔室(步骤S10)。随着供水后借助冷空气形成冰的过程的进行，控制单元控制加热器(步骤S20)。也就是说，控制单元使加热器操作以在水中产生温度梯度，用以形成透明冰。因为加热器产生热量，所以冰形成的速率倾向于变慢。由此，控制单元通过控制来改变加热器的能力，以提高形成冰的速率。
控制所述加热器的方法为两种。第一种是，控制单元在预设范围内选择性地控制待施加于加热器的预设范围的电压，从而使形成冰的速率更快；或者第二种是，控制单元控制供电的时间间隔，以使得加热器的加热时间间隔处于一定范围的时间间隔内，从而提高形成冰的速率。
例如，假如施加到加热器的电压大约是3V-12V左右，由于在冰形成的起始阶段加快冰形成的进程很重要，因此电压从3V开始施加，并且较缓慢地升高电压，从而加热器同样被微弱地加热，并随后缓慢地变热。其后，在某一时间点处电压被升高到最大值后，电压随着完成冰形成的时间点的邻近而慢慢降下，以使冰的形成能够容易地完成。在第二个控制方法中，例如可以通过如下方式对加热器进行控制：重复地利用1/2电力将加热器打开5秒，并随后将加热器关闭5秒。
在加热器控制步骤(S20)完成之后，控制单元确定是否完成了冰的形成(步骤S30)。确定是否完成冰的形成是利用制冰探测器来进行的。所述制冰探测器(未图示)可通过感测在腔室120一侧上的温度传感器(未图示)的温度，或通过感测基于制冰所需时间间隔的实验数据的预设的制冰时间间隔，或者通过感测这两者，使控制单元确定制冰是否完成。
如果确定在步骤S30中制冰尚未完成，则其过程就返回到步骤S20。如果确定在步骤S30中已完成制冰，则控制单元致使排出器操作，以排出冰(步骤S40)。
工业实用性
本发明的制冰机及其控制方法具有能利用简单的方法有效地制造透明冰的工业实用性。