一種進行不在蒸發器上結冰的制冷循環的設備與方法

專利名稱：一種進行不在蒸發器上結冰的制冷循環的設備與方法
技術領域：
本發明涉及一種制冷循環運行中防止蒸發器結冰的設備與方法背景技術制冷循環具有廣泛用途。其中一種當然是用于冷藏，其封閉容器內部的環境空氣冷卻到等于或低于冷凍溫度，用于阻止例如肉、新鮮水果和其他新鮮制品等食物變壞。制冷循環的另一種用途是用于建筑物的空調系統。此外該制冷循環還用于濕空氣的除濕。該用途可以是簡單的干燥空氣，例如家庭減濕器，大規模的果實和蔬菜干燥等場合。或者也可以生產飲用水，用于家庭、野營、公用水保持等，或者在正常供水被破壞，例如地震、洪水、火災等等天災或例如戰爭的人為災害等等緊急事件期間，用于制備飲用水。無論如何，如圖1所示，該裝置和使用方法本質上都是一樣的。
在圖1中，壓縮機1接收致冷劑氣體，比如氨水、二氧化硫、氟里昂等，并對其進行壓縮使壓力提高。壓縮使得該氣體變熱，變成高溫高壓的氣體。該高溫高壓氣體被接納在冷凝器2內，其中該冷凝器2的熱交換器具有與循環的周圍空氣接觸的較大表面積。該高溫高壓氣體釋放一些熱量到周圍空氣中，結果，該氣體凝結成液體，雖然還是中溫的，但要比進入該冷凝器的熱氣要涼。然后該中溫高壓液體流經計量裝置3，該裝置3可以是一個簡單的噴嘴、毛細管或恒溫膨脹閥，該裝置3強制該液體膨脹并由此得到進一步的冷卻。該冷卻液體然后流到蒸發器4，蒸發器像冷凝器一樣，具有較大表面積，含濕氣的空氣在其上方循環流通。該蒸發器可以僅僅就是一段管形材料，將它折疊成如圖1所示的蛇形或壓成平板狀使其在給定的空間中獲得更大的表面積。該管形材料上還可能附著有翼片以獲得更大表面積。該蒸發器還可以是互連的中空型芯蜂窩狀結構，比如汽車的散熱器。這些以及許多其它的蒸發器設計在本領域是公知的。無論如何，該冷卻液體通過該蒸發器4并吸收與該蒸發器外表面接觸的空氣的熱量，當足夠的被稱作汽化熱的熱能被吸收時，該冷卻液體又重新轉換成氣體，其溫度大約與進入該蒸發器的該冷卻液體相同，該吸收的熱量用于該汽化過程。當該裝置被用作減濕器時，該計量裝置3的運行參數是這樣的，經過該蒸發器4循環的低溫、低壓力液體的溫度低于與該蒸發器外表面接觸的空氣的露點。該露點是該水汽在空氣中的冷凝溫度。因而，該冷卻液體當在該蒸發器中循環時，通過該蒸發器表面吸收周圍空氣的熱量，并蒸發。與該蒸發器接觸的包含水汽的空氣被冷卻到低于露點的溫度。在空氣中的水汽然后凝結在該蒸發器上并流出該系統。該冷卻氣體流回到該壓縮機并開始另一循環。往往在該系統的冷凝器和計量裝置設備之間有一接收器，被用于儲存該中溫、高壓制冷液，直到被計量裝置需要。
如圖1所示的裝置，當其用途僅僅是用于冷卻和/或干燥空氣時，形成在該蒸發器上的冷凝水是可以直接排掉的。當其用于收集適于飲用的水時，在該蒸發器之下設一蓄水池。必須小心操作以保證那些水是符合飲用條件下獲得的，而且還需如此保存到收集之后。這可通過如下來實現，即制造與濕空氣或該凝結水接觸的該蒸發器、該蓄水池和該裝置任何其他的一部分，盡可能地采用無污染材料或涂敷或把可能污染材料填充無污染類型。此類原料可以為不銹鋼、玻璃和許多聚合材料，這些聚合材料比如聚氯乙烯、特氟綸等等。為保證收集到的水是適于飲用的，還經常使用下列手段，如以紫外線照射該水、臭氧氣泡洗滌、加碘或其他的抗微生物的化學試劑等等。
上述裝置在55°F之上的環境空氣溫度將可以可靠地運行。然而，當該制冷設備的運行環境氣溫低于55°F時，例如可能在冷藏單元、果實和蔬菜產品干燥室和肉儲藏庫中遇到這種情況，或當飲用水需要以及周圍溫度是低于55°F時，比如在晚上或在冬季，該制冷設備就會遇到問題。該問題就是，如水蒸汽，當其在等于或低于55°F時，水蒸汽就會在該如圖1所示裝置的蒸發器表面上冷凝，由于通常使用致冷器的熱力學特征和該裝置的正常工作模式，通常該蒸發器表面實質溫度為低于32°F，因此，水蒸汽被迅速地進一步冷卻。在溫度等于或低于32°F時，該冷凝水凍結，結冰形成在該蒸發器上。在環境空氣溫度低于55°F時，也就是說和該蒸發器表面上的水接觸的空氣不能提供充分的附加熱來抵消該凍結條件。其結果是，結冰在該蒸發器表面上形成，并作為絕熱體，將該蒸發器表面和該濕空氣隔開從而妨礙該裝置的運行。當這種情況發生時，通常的補救方法就是關掉該壓縮機，停止該裝置，直到該結冰融化。結果就是如圖1所示的該裝置在環境空氣溫度低于55°F時，裝置的效率非常低。
為解決該問題，一種避免蒸發器結冰的途徑就是只將該裝置運行在較高的冷凍劑溫度下。然而這限制了的該裝置的制冷能力。此外，如果該目的是將從該環境空氣中除水，那么該裝置最好是運行在溫度盡可能低的條件下，以便該空氣盡可能接近于水的冰點，因為該空氣越冷，則保留水越少。該裝置運行在一較高的制冷劑溫度下，則其從空氣中除水的效率就越低。
一種用于抑制由于間歇導致的低效率的途徑是是使用多個裝置，并交替使用，以便當一個裝置的蒸發器已經結冰時，該裝置停止而啟動另一個裝置。然而，這種解決辦法是昂貴的，更不必提及空間浪費。
所需要的是特別在溫度低于55°F情況下執行制冷循環的裝置與方法，其中蒸發器無結冰。本發明就是提供這樣的一種裝置。

發明內容
本發明包括一設備，該設備裝置允許制冷循環運行同時避免蒸發器結冰，該設備包括空調器、減濕器、制水器以及商業和個人冷藏庫與冷凍機，但并不限于此。該設備包括壓縮機，該壓縮機包括一進口與一出口；冷凝器，包括一進口與一出口，該冷凝器的進口與該壓縮機的出口相連；計量裝置，包括一進口與一出口，該計量裝置的入口與該冷凝器的出口相連；蒸發器，包括一進口、一出口與一蒸發表面，該蒸發器進口與計量裝置的出口相連，其出口與壓縮機的進口相連；熱氣旁路裝置，包括一進口、一出口、一開啟位置與一關閉位置，該熱氣旁路裝置的進口與該壓縮機的出口相連，其出口與該蒸發器的進口或歧管的入口相連，其中該歧管包括一進口與多個出口，各出口分別與該蒸發表面不同位置的多個進口相連；該熱氣旁路裝置還與一控制器相連；該控制器用于操縱該熱氣旁路，以及冷凍劑，該冷凍劑在該壓縮機到該冷凝器再到計量裝置以及到該蒸發器再回到該壓縮機這樣一制冷循環中循環流動。該控制器根據信號操縱該熱氣旁路。該信號可能來自任何這些可能的裝置，該裝置包括一個或者多個計時器、溫度傳感器或者熱敏裝置，或者能夠檢測結冰的裝置，但不限于此。在實施例中具有一計時器，該計時器可能并入該控制器。在實施例中，包括一個或多個用于檢測蒸發表面開始結冰的裝置，各冰檢測裝置與該蒸發表面相連，如果有多個裝置，則各裝置與該蒸發表面的不同位置相連，并且連接到該控制器。檢測冰形成的該裝置可包括檢測冰形的光學裝置。
在本發明的一方面，該檢測該蒸發表面結冰的裝置包含一個或多個激光器。
在本發明的一方面，該檢測該蒸發表面結冰的裝置包含一個或多個霜檢測器。
在本發明的一方面，該檢測該蒸發表面結冰的裝置包含一個或多個第一熱敏裝置，該熱敏組件連接有一個或多個對工作負荷熱敏的分組件。
本發明的一方面是以上所述設備中任何之一，其中該設備進一步包括一個或多個第二熱敏裝置，該裝置與該蒸發表面連在一起，如果有多個裝置，則每個裝置均與該蒸發表面的不同位置相連，并且連接到該控制器。
本發明的一方面是上述設備，其中檢測該蒸發表面結冰的裝置包括一個或多個第三熱敏裝置，該裝置與該蒸發表面連在一起，如果有多個裝置，則每個裝置均與該蒸發表面的不同位置相連。
在上述所有設備中，計量裝置為一恒溫膨脹閥。
在本發明的另一個方面，在包括該第三熱敏裝置的設備中，該恒溫膨脹閥進一步包括一熱敏組件。
在本發明的一方面，該熱敏組件包括雙壁容器，包括一內部構件與一外面構件；第一空間，布置在內部構件和外部構件之間；第二內部空間，由該內部構件圈成；進口，該進口在外部構件第一端附近、在其中以及穿過布置，該進口與該蒸發器的出口連接；出口，該出口在外部構件第一端對面的第二端附近、在其中以及穿過布置，該出口與該壓縮機的進口連接；擋板，布置在第一空間并從外部構件第一端附近到外部構件第二端附近伸出；溫度感應包，布置在該內部空間，該溫度感應包與該恒溫膨脹閥連接；以及導熱混合物，位于該內部空間，該導熱混合物與該內部構件和該溫度感應包接觸。
在本發明的一方面，在上述所有設備中，該熱氣旁路裝置包括一閥。
在本發明的一方面，該閥包括一電磁閥。
在本發明的一方面，在上述任何一個設備中，各熱敏裝置設備均獨立地包括一熱電偶或者一熱敏電阻。
在本發明的一方面，在上述任何設備中，該控制器包括一微處理器。
本發明的一方面為一種在該蒸發器表面不結冰時用于進行制冷循環的方法，該方法包括提供壓縮機，該壓縮機包括一進口和一出口；提供冷凝器，該冷凝器包括一進口與一出口，該冷凝器的進口與該壓縮機的出口相連；提供計量裝置，該裝置包括一進口與一出口，該計量裝置的入口與該冷凝器的出口相連；提供蒸發器，該蒸發器包括一進口、一出口與一蒸發表面，該蒸發器進口與計量裝置的出口相連，其出口與壓縮機的進口相連；提供熱氣旁路裝置，該裝置包括一進口、一出口、一開啟位置與一關閉位置，該熱氣旁路裝置的進口與該壓縮機的出口相連，其出口與該蒸發器的進口或歧管的入口相連，其中該歧管包括一進口與多個出口，各出口分別與該蒸發表面不同位置的多個進口一一相連；該熱氣旁路裝置還與一控制器相連；提供一個或多個蒸發表面結冰檢測裝置，每個裝置與該蒸發表面連在一起，如果有多個裝置，則每個裝置與該蒸發表面的不同位置相連，并且連接到該控制器；提供一個或多個熱敏裝置，該裝置與該蒸發表面連在一起，并且連接到該控制器；提供控制器，該控制器與各檢測該蒸發表面結冰的裝置連在一起，并連到各熱敏裝置和該熱氣旁路裝置；提供制冷劑，其在從該壓縮機到該冷凝器再到計量裝置以及到該蒸發器再回到該壓縮機這樣的一制冷中循環流動。其中當該檢測該蒸發表面結冰的裝置檢測到結冰時，一信號被傳送到該控制器，該控制器依次發送一開啟信號給該熱氣旁路裝置，該熱氣旁路設備保持開啟直到該控制器收到一來自該熱敏裝置的信號，該信號為大于預設值，在那時該控制器向該熱氣旁路裝置發送一關閉信號。
在本發明的一方面，上述方法中檢測該蒸發表面結冰的裝置包括一個或多個激光器。
在本發明的另一個方面，上述方法中檢測該蒸發表面結冰的裝置包含一個或多個霜檢測器。
在本發明的又一方面，上述方法中，檢測蒸發表面結冰的裝置包含一個或多個第一熱敏裝置，該熱敏裝置連接有一個或多個對工作負荷熱敏的分組件。
在本發明的一方面，上述方法中各熱敏裝置包括一熱電偶或者一熱敏電阻。
在本發明的一方面，上述方法中計量裝置包括一恒溫膨脹閥。
在本發明的一方面，上述方法中該熱氣旁路裝置包括一閥。
在本發明的一方面，上述方法中該熱氣旁路裝置包括一電磁閥。
在本發明的一方面，上述方法中該控制器包括一微處理器。
本發明的一個方面提供一種在該蒸發表面無結冰時進行制冷循環的方法，該方法包括提供壓縮機，該壓縮機包括一進口和一出口；提供冷凝器，該冷凝器包括一進口與一出口，該冷凝器的進口與該壓縮機的出口相連；提供計量裝置，該裝置包括一進口與一出口，該計量裝置的入口與該冷凝器的出口相連；提供蒸發器，該蒸發器包括一進口，、出口與一蒸發表面，該蒸發器進口與計量裝置的出口相連，其出口與壓縮機的進口相連；提供熱氣旁路裝置，該裝置包括一進口、一出口、一開啟位置與一關閉位置，該熱氣旁路裝置的進口與該壓縮機的出口相連，其出口與該蒸發器的進口或歧管的進口相連；其中該歧管包括一進口與一多元出口，各出口分別與該蒸發表面不同位置的多個進口一一相連；該熱氣旁路裝置還與一控制器相連；一個或多個熱敏裝置與該蒸發表面連在一起，其中如果是多個，則彼此與該蒸發表面的不同位置一一相連；提供控制器，該控制器與熱敏裝置連在一起并且連到該控制器；其中各個熱敏裝置測量該蒸發表面對應位置上的溫度并且發送一相應信號到該控制器，其中，當該信號等于或低于預設的第一設定點溫度時，該控制器發送一開啟信號給該熱氣旁路裝置，該熱氣旁路裝置保持開啟直到該控制器收到一來自該熱敏裝置的信號，該信號為大于預設的第二設定點溫度值，在此時該控制器向該熱氣旁路裝置發送一關閉信號。
在本發明的一方面，上述方法中計量裝置包括一恒溫膨脹閥。
在上述方法，該恒溫膨脹閥還進一步包括一熱敏組件。
在本發明的另一方面，該熱敏組件包括雙壁容器，該雙壁容器包括一內部構件與一外面構件；第一空間，布置在內部構件和外部構件之間；第二內部空間，由該內部構件圈成；進口，在外部構件第一端附近、其中以及穿過布置，該進口與該蒸發器的出口連在一起；進口，在外部構件第一端對面的第二端附近、其中以及穿過布置，該出口與該壓縮機的進口連在一起；擋板，布置在第一空間并從外部構件第一端附近到外部構件第二端附近伸出；溫度感應包，布置在該內部空間，該溫度感應包與該恒溫膨脹閥連在一起；以及導熱混合物，也位于該內部空間內，該導熱混合物與該內部構件和該溫度感應包接觸。
在本發明的一方面，上述方法中該熱氣旁路裝置包括一閥。在本發明的一方面，上述方法中該熱氣旁路裝置包括一電磁閥。在本發明的一方面，上述方法中各個熱敏裝置獨立地包括一熱電偶或者一熱敏電阻，并且上述方法中，該控制器可以為一微處理器。在本發明一方面，該方法進一步包括提供一信號源，該信號源與該控制器連通。該信號源可能包括一個或多個計時器、熱敏裝置和/或冰探測裝置。在一些實施例的方法中，至少包括兩個這樣的信號源。
在只有一個信號源的實施例中，該信號源可能用來交替地啟動和關閉該熱氣旁路裝置。例如，在實施例中可能使用一計時器，該計時器交替地為控制器發送信號來啟動和關閉該熱氣旁路裝置。在本發明包括多個信號源的方法中，各個信號源負責使該控制器動作。例如本發明的一方法可以包括如下步驟，該信號從一個或多個一計時器裝置、熱敏裝置和冰探測裝置發送到該控制器，引起該控制器啟動該熱氣旁路。并且，進一步包括如下步驟，該信號從一個或多個一計時器裝置、熱敏裝置和冰探測裝置發送到該控制器，引起該控制器關閉該熱氣旁路。在一些實施例中，一信號源只是負責引起本控制器啟動熱氣旁路裝置，另一個信號源只是負責引起本控制器關閉熱氣旁路裝置。在本發明的其他方法中，本信號源可能用于其他目的。


附圖僅僅幫助讀者理解本發明。它們并不意味著也不應被看作是以任何方式限制本發明的范圍。
圖1是現有技術制冷循環設備示意圖。
圖2是本發明的具有毛細管計量裝置計量裝置和熱氣旁路的制冷循環設備示意圖。
圖3是本發明的具有TXV計量裝置和熱氣旁路的制冷循環設備示意圖。
圖4是本發明的熱敏組件示意圖。
圖5是本發明裝置的一部分的示意圖，該部分包括位于本蒸發器表面的多個結冰檢測器、熱氣旁路歧管系統和控制器，該控制器把兩者結合以防止在蒸發器表面上結冰。
圖6是本發明的冷凍機實施例的制冷循環設備示意圖，其中示出了與控制器通信聯系的幾個典型信號源。
定義的計時器或者計時裝置，意指對事件進行記時的任何已知設備或者方法，包括與本控制器成一體的計時電路，比如用作本控制器的微處理器中的計時電路，但不限于此。
所述的″制冷劑″或者″制冷劑氣體″指一種流體，其液態沸點低于水。如氨、二氧化硫，氟里昂等等，但不限于此。
所述的“壓縮機”指能夠對流體，包括液體和氣體進行加壓的任何裝置。在本發明中，該壓縮機特別能夠壓縮氣體。許多這樣的裝置熟知于文獻，任何這樣的裝置都在本發明范圍之內。
所述的“冷凝器”指能夠將從壓縮機接收壓縮或者加壓氣體、從該壓縮氣體釋放熱能而轉換成液體，而其壓力實質上保持和壓縮機建立起的一樣。此類裝置同樣熟知于文獻，并且任何這樣的裝置都在本發明的范圍之內。
所述的“計量裝置”或者“計量設備”，兩者都是指能夠接收從進口進入的第一壓力的液體并以第二降低了的壓力在其出口把該液體排出的裝置。此類裝置可以是簡單的噴嘴、包含浮動活塞的噴嘴、節流器、毛細管和恒中溫膨脹閥(TXV)等等，但不限于此。這些及類似裝置熟知于文獻，諸如此類都在本發明的范圍之內。
所述的“蒸發器”或者“蒸發器組件”兩者都是指那種具有較大的外表面積，在這里被稱作“蒸發表面”，含水蒸氣的空氣在其表面上方流動，當該蒸發器內部液體的溫度低于其上方流動的氣流露點溫度，水蒸汽在空氣中將冷凝在該蒸發器的外表面并且由于重力會使其流下，同時，該蒸發器內部的液體蒸發成一氣體。
所述的“熱氣旁路”，“熱氣旁路設備”或者“熱氣旁路裝置”，全部都是指一種裝置，它能夠可控制地將一熱流體從第一位置傳送到第二位置，而該第二位置有冷流體，于是兩流體混合，同時經過以不同的路徑設置的其他設備，該路徑將第一位置與第二位置連在一起。“流體”可以指氣體或者液體。就熱氣旁路而言，“開啟信號”是指這樣一信號，當該熱氣旁路收到該信號時，造成該熱氣旁路開啟并且允許該熱流體流動并且與該冷流體混合。相反，“關閉信號”是指這樣一信號，當該熱氣旁路收到該信號時，造成該熱氣旁路關閉并且終止該熱氣與該冷流體的混合。
“可控制傳送”是指該裝置能夠開啟和關閉以致于只有一定數量的熱流體被傳送并且根據維持流體選定溫度的需要與冷流體混合，其中該溫度維持由冷熱流體混合而產生。
所述的“制冷循環”是指眾所周知的熱力循環，過程如下氣體經壓縮變成一高溫、高壓氣體，伴隨著熱能釋放到外部環境，該高溫，高壓氣體經冷凝而成一中溫、高壓氣體，該中溫、高壓氣體通過一計量裝置膨脹而得到一低溫、低壓液體該低溫、低壓液體由于蒸發作用伴隨著從外部環境吸收熱量而得到一低溫、低壓氣體，再壓縮的該低溫、低壓氣體就繼續開始循環。在某種意義上，該制冷循環被認為是一冷卻設備。然而，如果與該蒸發器外面保持接觸的空氣包含了水蒸汽并且該蒸發器內的冷流體低于該空氣的露點，那么水將冷凝在該蒸發器外面以致除去空氣中的水蒸汽。因而，制冷循環可以被認為既是一除水設備又是一冷卻設備。所提及的術語″高溫″、″中溫″和″低溫″，當其表示該裝置中的制冷液/氣體時，這些術語嚴格上說是相對而言的，那就是說，″高溫″溫度比″中溫″高，″中溫″又比″低溫″高。用絕對的溫度或溫度范圍來理解或操作本發明的裝置和方法是無用的，除非特別地提出，因為這些取決于使用的致冷劑，制冷劑在該壓縮機的增壓程度，從該冷凝器中必須對高溫、必須在高溫高壓氣體除去從而獲得一液體的熱量等等，這些都是專業人士可以用標準熱力學原理容易測定的。
所述的″熱敏設備″是指這樣一種裝置，它能夠在一特定位置測量溫度，包括溫度計、熱電偶、熱敏電阻等等，但不限于此。
所述的″控制器″指這樣一裝置，其能夠基于一接受信號引發一動作。例如，控制器在收到來自一個或多個計時器、熱敏設備或結冰檢測裝置的有關信號時，能夠造成該熱氣旁路開啟或關閉，從而允許或者阻止高溫氣體與低溫液體的混合。該控制器內部組合零件可以是機械的、電的或者光學的。在本發明優選實施例中，控制器是一微處理器。在一些實施例中，該控制器可以包括信號源。例如該控制器可以是一具有積分計時器的微處理器。
所述的″恒溫膨脹閥″或者″TXV″是指在制冷文獻中眾所周知的裝置，通常用于制冷系統是為了將該系統中從冷凝器來的中溫、高壓液體經膨脹而變成低溫、低壓液體。
所述的″熱敏氣包″是指在制冷文獻中眾所周知的裝置，其在特定時間控制經TXV膨脹高壓中溫液體量。
所述的″熱敏組件″是指熱敏氣包與雙壁容器和導熱混合物的組合，另見別處描述。
“導熱混合物”是指一熱傳導材料，它能夠在材料的一區準確而迅速地把溫度傳遞到該材料的另一區。
所述的″雙壁容器″是指具有內壁和外壁以及在內外壁之間空間的容器。例如，雙壁容器是通常的熱水瓶，但不限于此。事實上，基于說明書中披露的內容，將一熱水瓶用于構成本發明的″雙壁容器″，這種修改對本領域技術人員來說是顯而易見的。
所述的由一構件構成的“外接”空間簡單地說就是在容器內部的容積，例如在罐頭、杯子、熱水瓶或瓶子的容積，其容積由罐頭、杯子、熱水瓶或者瓶子的內表面唯一決定和限制。
所述的″擋板″是指被放入管道中流體流路上從而繼續流動的局部障礙物，該流體必須越過該局部障礙物，因此該流體通過阻隔區的路程的有效長度大于沒有擋板的情況，因此，該流體在該管道的那一部分停留時間更長。
所述的″熱氣旁路閥″是指任何方式的閥，該閥可以放在管道中，開啟和關閉該閥則允許或者阻止該流體在該管道中的流動。例如，熱氣旁路閥可以是針形閥、旋閥、內部活塞電磁閥和零-微分電磁閥，但并不限于此。
″電磁閥″是眾所周知控制裝置，其用電磁力用于移動活塞，從而該移動引起包含螺旋管的另一個裝置或者裝置另一部分啟或停止，開啟或者關閉等等。
臭氧是氧氣的三原子形式；即O3。
″臭氧發生器″是指一種將氧氣制造成臭氧的裝置。普通類型的臭氧發生器有電暈放電發生器、圓柱形的電介質發生器、靜電發生器和西門子型發生器。本發明的裝置可以和這些臭氧發生器中任何一個一起使用。然而，本發明目前優選實施例中使用靜電臭氧發生器。
″多孔玻璃″是指以一定溫度將玻璃珠或者玻璃纖維熔合在一起，從而形成相對堅固的玻璃品，例如，盤、實心玻璃管、墊子等等，但是其有足夠的孔讓氣體以依賴于該孔尺寸的氣泡尺寸分散通過。。所述的″多孔玻璃分散裝置″是這樣一裝置，其位于蒸發器底下收集水的蓄水池中，該裝置連接有一臭氧發生器，從而來自發生器的臭氧流出并在蓄水池中分散成小的氣泡。
″熱電偶″是這樣的裝置，該裝置包括結合的兩種不同類金屬，從而在接觸點之間產生電勢差作為在該接觸點之間溫度差的量度。″露點″是指常壓下對空氣進行冷卻而使水汽含量達到飽和的溫度。飽和狀態的空氣是指在一給定的溫度與壓力下，沒有水蒸汽凝結成液態水時，空氣中可能存在水蒸汽的最大值。在溫度低于該露點時，水蒸汽在空氣中凝結成液態水。
″微處理器″是指根據計算機程序要求進行編譯和執行指令的一集成電路，包含算術、邏輯和控制回路。
所述的術語″大約″在所有給定值的±5％。
具體實施例方式
在背景技術中描述的圖1示意地描述了現有技術標準制冷循環裝置。
本發明涉及這樣一裝置，其運行制冷循環時，能夠避免該蒸發器表面上的結冰。同時，該裝置事實上在任何溫度下運行都不會結冰，因此它在環境溫度低的情況下特別有用；即溫度低于大約55°F甚至等于或低于結冰溫度(低于32°F)。環境溫度越低結冰問題就越突出，從而該裝置效用就越大。″環境氣溫″意思是該裝置外部周圍的大氣溫度。
本發明的優選實施例是一種在環境溫度從任何溫度直到大約55°F時都能夠避免蒸發器結冰的裝置。
為了實現上述目的，本發明的裝置包括一熱氣旁路，其允許壓縮機高溫、高壓氣體輸出，并與計量裝置輸出的低溫、低壓液體以可控制的方式在靠近計量裝置輸出端的位置混合。例如，用用的計量裝置可以是一簡單的噴嘴、一包含浮動活塞的噴嘴、一毛細管或者一恒溫膨脹閥(TXV)。該熱氣旁路與一控制器連通。該控制器還與一個或多個信號源，比如計時器、測冰儀或溫度傳感器連接。在使用溫度傳感器的具體實施例中，一些傳感器置于蒸發器進口附近或該蒸發器表面的幾個不同位置上。如果傳感元件置于蒸發器進口附近，則該溫度傳感器測量進入該蒸發器的低壓液體的溫度，或在放置傳感器的該蒸發器表面溫度，并向控制器提供與該溫度對應的信號。在本實施例中，該控制器包括一低溫設定值而一高溫設定值。當該溫度傳感器向該控制器發送一溫度信號，其中該信號是等于或低于該低溫設定值時，該控制器控制該熱氣旁路開啟，允許來自該壓縮機出口的熱氣與進入該蒸發器冷液體混合，使其變中溫。該更溫熱的液體只要較少熱量就會蒸發，而不需要從該蒸發器表面的氣流或者上面冷凝水中吸收同樣多熱量。從而，該蒸發器表面上的水就不會冷到冰點而結冰。當該溫度傳感器向該控制器發送一信號時，其中該信號等于或高于該高溫設定值，則該控制器控制該熱氣旁路關閉。從而該熱氣旁路能在幾F之內對通過該蒸發器的流體溫度進而對該蒸發器表面以及表面上冷凝水進行精確控制。該蒸發器表面上的水溫度能恰好維持在零度以上而不結冰，這導致在以下兩個方面具有最大效率，即從與該蒸發器接觸的周圍空氣中提取盡可能多的水并避免由于蒸發器結冰而造成的停機。
本發明的熱氣旁路可由一單進口和一單出口單元構成，而在這樣情況下，該出口通常是與計量裝置的出口可操作地連在一起(或者說是蒸發器的進口，如同圖1所示，蒸發器的進口實際上與計量裝置出口一樣，因為該計量裝置是與該蒸發器的進口連在一起的)。然而，在本發明的范圍之內，該熱氣旁路包括的歧管有一個進口與該壓縮機的出口連在一起，而多個出口與該蒸發器表面各個位置的進口連在一起。這種布廣泛并最方便地用于連接多個結冰傳感器，這些傳感器同樣地位于該蒸發器表面各個位置。該熱氣旁路歧管的進口可以布置在從該傳感器在該系統內制冷劑逆流方向任何需要距離上游位置上。當傳感器感應到一局部結冰時，它將發送一信號到該控制器，控制器將依次發送一信號給該歧管來開啟在傳感器上游的電磁操作閥，但不限于此。用這種方式，可以對該蒸發器表面溫度進行精確、局部控制。后面描述的裝置和方法對于使用非常大的蒸發器表面特別有用。
本發明的上述裝置將實現本發明的目的，也就是說，在任何溫度下避免蒸發器結冰同時在制冷循環中運行，然而，在最惡劣的條件，如環境空氣溫度低于55°F，甚至低于32°F，該制冷循環依然能特別有效地連續運轉。在持續運行非常長時間內，也將特別有用。然而，在大于55°F的溫度，本發明的裝置還可以進一步包括作為計量裝置的熱膨脹閥(TXV)，其中該熱膨脹閥通過溫度感應包組件來控制。該TXV也可以控制流入蒸發器的液體的溫度，但是這通過控制在任何給定時間控制到達蒸發器液體量，而不是通過把熱氣注射到進入該蒸發器的液體流內。這樣，在次惡劣條件下，也就是說，在大于55°F的溫度下，TXV能通過對進入該蒸發器液體溫度提供額外控制程度來減少該熱氣旁路的一些工作負荷。TXV及控制它們的溫度感應包在本領域公知。然而，這里所述的熱敏組件是新穎的，該組件為本發明的裝置提供控制精度至上的TXV，即使該裝置在蒸發器表面沒有結冰情況下操作。
該熱敏組件包括一熱阱，其中放有一標準溫度感應包，該熱阱的結構設計成可以迅速地把存在于該蒸發器出口的氣體溫度微小變化傳遞到該溫度感應包，從而能夠精確控制該TXV的運行。為了實現本發明，該熱阱有一擋板環形空間，該液體制冷劑在進入該蒸發器之前通過該擋板環形空間。該擋板增加了其在環形空間內的停留時間，是為了保證被送到該熱阱壁的液體制冷劑溫度的改變。溫度感應包和熱阱之間的空間充滿著高熱導性的材料，其能迅速有效地從該熱阱的壁到該溫度感應包傳送制冷液的溫度變化。
本發明的裝置還可能有一個或多個位于該蒸發器外表面各個點的霜傳感器，其作為在極端溫度或者延長的持續操作條件時附加防止結冰。霜檢測器能夠檢測在表面上的最初結冰，該檢測器在本領域公知并可不經修改直接用于本發明的裝置中。然而，并非象傳統的霜檢測器中通常方式以及如果檢測到結霜就簡單地關掉壓縮機那樣，在本發明中，該霜檢測器和控制器連接。當該控制器從該霜傳感器接收到在該傳感器附件結冰開始形成的信號，則發送一信號以開啟該熱氣旁路。該熱氣旁路可以通過編程預定一短暫的時段繼續保持開啟狀態，在該時段，少量熱氣注入到進入到該蒸發器的液體內。這些熱氣將繼續流入直到該霜傳感器停止發送結霜信號。另一方面，一旦該開啟信號已經送到該熱氣旁路，該熱氣旁路仍然保持開啟直到該霜檢測器停止發送信號到該控制器，表明不再檢測到結冰，此時該控制器向該熱氣旁路發送一關閉信號。
另一種檢測結冰的裝置是一個或多個激光器。該激光器將監視該蒸發器表面并對該蒸發器開始在實際上單分子厚度級的結冰進行報警。這可以以多種方式實現，如通過厚度測量，用激光器去檢測在激光器和蒸發表面之間距離的細微變化，但不限于此。同時還可以通過該激光器發射的光波透過所形成冰層的光波長改變來檢測。以在此披露的內容為基礎，其他利用激光器的方法對該領域專業人士是顯而易見的，所有這類方法都在本發明的范圍內。
可選擇或者需要時，阻止在蒸發器表面上結冰的目前裝置將采用溫度傳感器，該傳感器探測對裝置的對工作負載溫度敏感的分組件表面溫度，當這里所述的裝置的用途是把在房間或者腔室內空氣溫度保持在低于水冰點即低于32°F時，這種裝置將非常有用。″分組件″是但不限于此的該裝置中任何獨立的部份，比如冷凝器、蒸發器、壓縮機、計量裝置等等。″工作負荷溫度敏感″是指，當分組件必須做以把在房間或者腔室內溫度維持在選擇的亞冷凍溫度的功增加時，，分組件的表面通常是外表面溫度上升。該傳感器將附著于該分組件的表面，并在裝置初始運行期間，連續地檢測它的溫度并傳送該溫度到該控制器。然后該控制器將識別該溫度，因為在運行的早期該裝置還沒有時間形成結冰，該溫度就作為分組件的“正常工作溫度”。由于該正常工作溫度不可能絕對穩定，即使在正常運行下，因此該控制器將通過編程以傳送溫度為基準來建立一溫度范圍，于是該溫度范圍就將作為″正常的工作溫度范圍″。在該裝置的運行期間，該傳感器將連續地檢測并傳送該分組件表面溫度到該控制器。當該控制器收到一外面的，通常是上面的溫度信號即工作溫度范圍，該控制器將使該熱氣旁路暫時開啟，其結果是讓一陣熱氣與該冷液體混合進入該蒸發器進行加溫，從而融化該蒸發器表面開始形成的結冰。另一方面，該控制器使該熱氣旁路開啟并保持開啟直到該控制器收到一信號，該信號是工作溫度范圍的信號并且此時該控制器發送一關閉信號給該熱氣旁路。例如，但不限于此，在此該裝置的工作負荷熱敏分組件為壓縮機。由于為了保持一要求的房間或室內溫度，該壓縮機盡力工作，從而該壓縮機將輕微地升溫。由于這種增加，溫度將被傳感器檢測到并被送到該控制器，然后該控制器將對該信號譯碼，其中該信號表示該裝置工作盡力是由于該蒸發器上結冰。于是該控制器將發送一開啟信號到該熱氣旁路，使熱氣從該熱氣旁路中釋放出來。另一個可用于檢測最初結冰的分組件將是使空氣流通該蒸發器表面的風機的馬達。當結冰開始在該蒸發器表面形成時，在該表面上方流動并與之接觸空氣將與而與該32°F的結冰保持接觸，冰代替了該表面，該溫度將使其在亞凍結溫度。于是為了使空氣溫度按要求降得更低，風機將不得不繼續保持更久更努力地工作，結果，該風機馬達的溫度將上升。當該控制器收到附著于該馬達表面的一傳感元件傳來的溫度讀數，表示其在″正常的工作溫度″之上，該控制器將使該熱氣體旁路再一次開啟。其他的工作負荷熱敏的分組件對專業人士來說是顯而易見的，所有這些在該蒸發器表面上控制結冰形成的上述方式都可以被采用；所有這類分組件都在本發明的范圍內。
本發明的裝置還可能包括多個蒸發器。該蒸發器可以與歧管并聯連接，該歧管依次連接該計量裝置的出口、冷凝器的出口或者壓縮機的出口。在各種情形下，該裝置的必要附加元件將連接到該歧管。也就是說，例如，如果該歧管連接到該壓縮機的出口，則冷凝器和計量裝置將包括在該歧管和各個蒸發器之間。從而各個蒸發器能連接到它自己的熱氣旁路、溫度傳感器和控制器，以及可選擇性地，連接到自己的TXV和熱敏組件。或者多個蒸發器可以通過歧管依次連接到一單熱氣旁路、溫度傳感器、控制器、TXV和熱敏組件。
圖2示意地描述出了本發明的裝置。該裝置包括一壓縮機10，其對一制冷劑氣體進行壓縮，在這過程中氣體被加熱，并且把該壓縮的、熱的制冷劑氣體傳送到冷凝器20。冷凝器20接收該熱制冷劑氣體，并冷凝該熱的制冷劑氣體，使其成為一中溫的液體制冷劑，同時例如在箭頭15方向把該冷凝熱傳遞到在該冷凝器20表面上方流動并接觸的氣流中。一毛細管30接收該熱的液體制冷劑并膨脹，成為減少溫度和壓力的液體。在此，一些降低了溫度的液體可能已經變為氣體，因此，事實上在該毛細管出口的流體是一氣體和液體的混合物。然而，為了達到液體/氣體經歷的制冷循環的目的，該液體是重要的。該冷的液體制冷劑緊接著進入并通過蒸發器40，在其中進行與該蒸發器40內表面交換熱能，該外表面與外部的循環空氣接觸。也就是說，該冷的制冷液通過該蒸發器40的表面從該循環空氣中吸收熱量。作為該吸熱的結果，該冷的制冷液蒸發變成一冷的制冷劑氣體。該冷的制冷劑氣體的溫度實質上與該該氣體產生液體的溫度相同，吸收的能量是汽化熱。然后該冷的氣體流到壓縮機10接著開始重新周期循環。從壓縮機10到冷凝器20到毛細管30再到蒸發器40最后回到壓縮機10被稱作制冷循環。然而，如果流通于蒸發器40上的空氣包含了水蒸汽，并且該空氣的溫度降低到露點以下，以致水在該蒸發器的外表面冷凝析出，則該制冷循環還可以被認為除水循環。中本發明的一個具體實施方式
中，該冷的制冷液流過蒸發器40，實際上保持在這樣的溫度，該溫度為低于與該蒸發器表面接觸的外部周圍空氣露點，因此，如果該空氣包含水汽，該水汽就會凝結在該表面。然后該水將在重力作用下從該蒸發器表面流下，或者排除，如果該裝置用于空氣干燥，也或者如果該裝置用于生產飲用水，則被收集到一容器。
為了使圖2所示的裝置運行時該蒸發器表面上沒有結冰形成，則該裝置裝配一熱氣旁路組件。熱電偶50連接在該蒸發器40進口42或者附近管線外表面上，從該管線測量得到進入該蒸發器40的冷液體的溫度并發送對應于該溫度的信號到微處理器60。微處理器60根據一第一和一第二設定值溫度編程。第一設定值溫度是一低設定溫度，而第二設定值溫度是一高設定溫度。計算出該設定溫度，作為把進入蒸發器40液體維持在需要溫度，在本文的優選實施例中，該溫度是在32.5°F和33°F間。實際的設定溫度將以制造該管線材料的熱力學特征和該熱電偶的敏感性為基礎而改變。例如，如果該管線是由高導熱性能的銅組成，則設定溫度接近于該需要的液體溫度，但不限于此。另一方面，如果該管線由導熱性能較差的鋼組成，那么該溫度的設定必須考慮該管線外表面與該線路內液體相比在溫度變化方面的滯后時間。確定合適的高、低溫度設定點實質上是靠經驗的，但是以本文披露內容為基礎對本領域專業人士來說是容易的。
當微處理器60接收到一來自熱電偶50的溫度信號時，其中該信號等于或低于該低溫度設定點溫度，微處理器60發送一信號到電磁閥75，然后電磁閥75被致動。當電磁閥75被致動時，電磁閥75使熱氣旁路閥70開啟。當熱氣旁路閥70開啟時，從該壓縮機10出口側72流出的熱氣被傳送到蒸發器40的入口側42，在那里與該冷液體混合，該熱氣可能包含一些冷氣體和中溫的液體。當由微處理器60收到的該溫度信號在等于或高于第二高溫設定點溫度時，該微處理器停止發送信號到電磁閥75，然后使其停止，允許熱氣旁路閥關閉。用這樣的方式，該進入蒸發器40的液體溫度可以精確控制。
替代簡單的毛細管，計量裝置也可以是如圖3所示的一TXV。如果是這樣的話，通過TXV33膨脹的熱液體制冷劑量由溫度感應包35控制，該溫度感應包35位于熱阱38(圖4)。在本發明目前的一優選實施例中，該熱阱/溫度感應包位于該蒸發器的出口。然而，該熱阱/溫度感應包也可能位于其他的位置，比如在該蒸發器的進口。熱阱38例如是一雙壁的圓筒，具有壁100、101和在它們之間的空間110，但不限于此。空間110包含一擋板或者系列分離擋板120，其遍及空間110。熱阱38還有一進入空間110的進口112和一從空間110出來的出口113。該熱阱38的溫度源自于從進口到蒸發器40的冷制冷液的溫度。這可以通過使穿過空間110而進入蒸發器40之前的冷制冷液轉向來實現，其中在該空間，液體圍繞擋板120流動。這導致液體與內壁101接觸足夠時間，使其內壁被冷到與該液體相同的溫度，然后通過出口113出來并進入蒸發器40。同時用這樣的方式，該液體與內壁101接觸了充分長的時間以致于其內壁101的溫度將轉換以反映該液體溫度的改變。溫度感應包35是由導熱混合物130繞制而成，該物質能迅速有效地導熱，因此內壁101上的溫度改變能迅速有效地被送到溫度感應包35。例如這類物質有，相變導熱混合物(PCTC)，如鉻化物T725，MPU3/7氧化鋁或者銀化物。溫度感應包35包含一氣體，例如一種″C″類型氣體，其對壓力極端地熱敏，并不僅限于此。然而，當熱阱38內的溫度由于該蒸發器40入口氣體溫度下降而下降時，溫度感應包35內的壓力降低。由于該壓力下降，在TXV33內的一彈簧(未示出)由于受到溫度感應包35內氣體的壓力壓縮，被推向并關閉TXV33內的隔膜(未示出)，其結果導致在TXV33內制冷劑的流動受到限制。TXV33、溫度感應包和它們的運行對本領域技術人員來說是顯而易見的。然而，使用帶擋板熱阱38和熱導混合物130以得到從該冷制冷液到溫度感應包35的小溫度改變的迅速傳遞，這是本發明的一部分并是新穎的。
本發明的TXV/溫度感應包/熱阱能有效地防止環境空氣溫度高于大約55°F時蒸發器40的結冰，然而，當氣溫低于大約55°F時，該TXV/溫度感應包/熱阱系統不能夠充分地控制該蒸發器輸入側上液體的溫度以阻止該蒸發器表面的結冰。因此，在溫度低于大約55°F，本發明的熱氣旁路開始運行。熱電偶50連接在連接TXV33和蒸發器40的管線的外表面，從該管線測量得到進入該蒸發器40的冷液體的溫度并發送一相應的溫度信號到微處理器60。微處理器60根據一第一和一第二設定值溫度編程。第一設定值溫度是一低設定溫度，而第二設定值溫度是一高設定溫度。如上所述，計算該設定點溫度，作為將把進入蒸發器40的液體維持在需要溫度的溫度，正如它們是計量裝置為一毛細管時那樣。因此，在本發明目前的優選實施例中，理想的是，把進入該蒸發器的制冷液溫度維持在32.5°F和33°F之間，相應地設置該設定點溫度。然而，如果將本發明的裝置作為冷凍機使用，用于把環境空氣冷卻到低于32.5°F，那么該制冷液的溫度實質上必定更低，同時設定點溫度設置也更低，這樣以維持其更冷的溫度。因此，該設定點溫度的值將取決于該裝置用于何處，以在本書中披露的為基準，該溫度的確定對本領域專業人士來說是力所能及的。
當微處理器60接收到一來自熱電偶50的溫度信號，其等于或低于該低溫度設定點溫度，則微處理器60發送一信號到電磁閥75，然后電磁閥75被致動。當電磁閥75被致動時，電磁閥75使熱氣旁路閥70開啟。當熱氣旁路閥70開啟時，從該壓縮機10出口側72流出的熱氣被傳送到TXV33的出口側74，在那里與該冷液體混合，該熱氣可能包含一些冷氣體和中溫的液體。當由微處理器60收到的該溫度信號在等于或高于第二高溫設定點溫度時，該微處理器停止發送信號到電磁閥75，然后使其停止，允許熱氣旁路閥關閉。用這樣的方式，可以精確控制進入該蒸發器40液體的溫度。
本發明的裝置可以包括一熱氣旁路多歧管和一多個結冰傳感器。如圖5所示，在圖5中，多個結冰傳感器240用于監視蒸發器表面290結冰的形成。檢測點240可以包括直接連接到該蒸發器表面的傳感器，例如溫度傳感器或者霜傳感器，也或者它們可以采用像激光束對準該表面的情形，以遙控的方式監視該表面。無論如何，從該傳感器來的信號通過連接件250連接匯集到總線210，或者它們直接發送到一控制器200。連接件250可以是固定導線或者也可以包括無線電信號連接件，并不限于此。圖5描述成導線只是用于幫助理解。當控制器200從一個或多個傳感器240接收到一信號時，控制器200發送一信號到熱氣旁路多歧管220。多歧管220有一進口270，其連接到壓縮機的出口(未出示)。因此，多歧管220包含有來自壓縮機出口的高溫氣體。當該多歧管接收一來自控制器200的信號時，適當的管線或者管線260開啟以便高溫氣體可以從一個或多個進口230進入蒸發器表面290。開啟和關閉該線路是由電磁閥控制，但不限于此。以本發明的披露內容為基礎，其他控制該線路的開啟和關閉的方法，對于本領域專業人士是顯而易見的，因此在本發明的范圍之內。進口230位于結冰傳感器240上游任意位置，就是說在與該系統內制冷劑流動方向相反(例如，制冷劑從285進入蒸發器并從280離開)。因此，高溫氣體將在230進入該蒸發器并與在那里制冷液混合，其結果是沿下游方向使該蒸發器表面升溫。管線260將仍然打開直到控制器200停止收到來自傳感器240的信號，或者當該傳感器是溫度傳感器時，直到控制器200接收一來自傳感器的信號，該信號表明其一選擇的第二設定點溫度(該第一設定點溫度表明結冰的一個低溫)已經達到。此時，控制器200發送一信號到熱氣旁路多歧管220去關閉管線260，因此不再有高溫氣體通過進口230與該制冷劑混合。用這樣的方式，能實現非常精確地控制該蒸發器表面上結冰。
根據要求，在連接冷凝器20和TXV30的管線中可以包括一接收器(未出示)。該接收器如同貯存器，容納該中溫、高壓制冷液直到計量裝置需要它。
在圖6示出的另外實例中，示出了本發明的另一個用于冷凍機的實施例。在本實施例中，該微處理器可以接收一來自計時器300的信號。當微處理器60接收到一來自計時器300的時間信號時，微處理器60發送一信號到電磁閥75，然后電磁閥75被致動。當電磁閥75被致動時，電磁閥75使熱氣旁路閥70開啟。當熱氣旁路閥70開啟時，從該壓縮機10出口側72流出的熱氣被傳送到TXV33的出口側74，在那里與該冷液體混合，該熱氣可能包含一些冷氣體和中溫的液體。當設定的終止時間達到時，該計時器300通過本微處理器發信號到電磁閥75，然后使其停止，允許熱氣旁路閥關閉。用這樣的方式，該進入蒸發器40的液體的溫度被非常精確控制。循環之間期間以及每個循環的長度可以預置或者根據在給定時間內該裝置的運行環境而動態地調整。
在其他的實施例中，微處理器60可以接收來自超過一個的信號源。例如，除已經論述的計時器之外，圖6還包括一溫度傳感器或者熱敏設備310和一測冰儀或者冰凍檢測裝置320。在可選擇實施例中，僅僅有一個傳感器(溫度傳感器310或者測冰儀320)，而不是同時包括兩者。引起該控制器200去啟動該熱氣旁路的信號可以不同于關閉該熱氣旁路的信號。下面的表格揭示了可能的組合。

從該表格可見，在包括超過一個信號源的本發明實施例中，，其各個信號源分別可以響應以引起該控制器動作。例如本發明的實施例中可以包括這樣信號的利用，其中該信號從計時器裝置、熱敏裝置以及結冰探測裝置中一個或者多個被控制器接收，使控制器引起該熱氣旁路開啟。并且，然后使用來自計時器、熱敏裝置和/或結冰探測裝置中一個或多個的信號，該信號由該控制器接收并使該控制器引起該熱氣旁路關閉。在一些實施例中，一個信號源可以僅僅負責引起控制器啟動熱氣旁路裝置，而另一個信號源只是負責引起本控制器關閉熱氣旁路裝置。在另一些實施例中，該信號源也可以用于兩個目的任何之一。
當本發明的裝置用來制備飲用水時，在該蒸發器的下面放一容器，用于收集流下的水。該容器由一無污染材料制成，例如特氟綸、聚氯乙烯、尼龍及其他人造的聚合體、不銹鋼、玻璃等等或填充或包覆有這類材料，但不限于此。目前用于包覆所有與水接觸的部件的優選材料是琺瑯，常見于FDA廣告。該容器可以簡單地放在該蒸發器的下面或者也可能裝在該蒸發器的下部以提供一個緊湊的便攜裝置。另外，容器可以裝有一多孔玻璃氣體分散元件，其連接到臭氧發生器上，從而臭氧能夠氣泡通過該收集到的水來抑制微生物的生長并保持該水的純凈。本發明的用于收集飲用水的裝置同時可以包括一個或多個過濾器，該過濾器例如為活性炭、石灰石沉積過濾器，來進一步保證該收集水的飲用性。
因此，本發明將被理解為是提供一種防止蒸發器表面在制冷循環運行期間結冰的裝置和方法。盡管一些的實施例和例子已經用于描述本發明，但對本領域專業人士來說，在沒有脫離本發明的范圍情況下，根據本說明書所披露的內容而對所述實施例和例子作出改變是顯而易見的。其他的實施例在如下權利要求范圍之內。
權利要求
1.一種設備，包括包括一進口和一出口的壓縮機；冷凝器，包括一進口與一出口，其中該冷凝器的進口與該壓縮機的出口相連；計量裝置，包括一進口與一出口，該計量裝置的入口與該冷凝器的出口相連；蒸發器，包括一進口、一出口與一蒸發器表面，該蒸發器進口與計量裝置的出口相連，其出口與壓縮機的進口相連；熱氣旁路裝置，包括一進口、一出口、一開啟位置與一關閉位置，該熱氣旁路進口與該壓縮機的出口相連，其出口與該蒸發器的進口或歧管的入口相連；其中該歧管包括一進口與多個出口，各出口分別在與該蒸發器表面的不同位置上的多個進口中不同的一個相連；該熱氣旁路裝置還與一控制器相連；一個或多個用于檢測蒸發的表面開始結冰的裝置，各檢測裝置與該蒸發表面相連，如果有多個裝置，各裝置與該蒸發表面的不同位置相連，并且連接到該控制器；控制器，其與各檢測該蒸發表面結冰的裝置連在一起，并連到該熱氣旁路裝置；以及制冷劑，該制冷劑在從該壓縮機到該冷凝器再到計量裝置以及到蒸發器并再回到該壓縮機這樣的一制冷循環中循環流動。
2.如權利要求1所述的設備，其特征在于，該檢測該蒸發表面上結冰的裝置包含一個或多個激光器。
3.如權利要求1所述的設備，其特征在于，該檢測該蒸發表面上結冰的裝置包含一個或多個霜檢測器。
4.如權利要求1所述的設備，其特征在于，該檢測該蒸發表面上結冰的裝置包含一個或多個第一熱敏裝置，該熱敏裝置連接有一個或多個對工作負荷熱敏的該設備的分組件。
5.如權利要求1，2，3或4中任何一個所述的設備，其特征在于，包括一個或多個第二熱敏裝置，該裝置與該蒸發表面連在一起，其中如果有多個裝置，則各裝置與該蒸發表面的不同位置相連，并且連接到該控制器。
6.如權利要求1所述的設備，其特征在于，該檢測該蒸發表面上結冰的裝置包括一個或多個第三熱敏裝置，該裝置與該蒸發表面連在一起，如果有多個裝置，則各裝置與該蒸發表面的不同位置相連。
7.如權利要求1所述的設備，其特征在于，計量裝置包括一恒溫膨脹閥。
8.如權利要求6所述的設備，其特征在于，計量裝置包括一恒溫膨脹閥。
9.如權利要求8所述的設備，其特征在于，該恒溫膨脹閥包括一熱敏組件。
10.如權利要求9所述的設備，其特征在于，該熱敏裝置包括雙壁容器，該雙壁容器包括一內部構件與一外面構件；第一空間，布置在內部構件和外部構件之間；第二內部空間，由該內部構件圈成；進口，所述進口布置成在外部構件的第一端附近、在其中以及穿過第一端，該進口與該蒸發器的出口連在一起；出口，所述出口布置成在與外部構件第一端對面的第二端附近、在其中以及穿過第二端，該出口與該壓縮機的進口連在一起；擋板，布置在第一空間內并從外部構件第一端附近延伸到外部構件第二端附近；以及溫度感應包，布置在該內部空間內，該溫度感應包與該恒溫膨脹閥連在一起；以及導熱混合物，也位于該內部空間內，該導熱混合物與該內部構件和該溫度感應包接觸。
11.如權利要求1所述的設備，其特征在于，該熱氣旁路裝置包括一閥。
12.如權利要求11所述的設備，其特征在于，該閥包括一電磁閥。
13.如權利要求1、2、3、4或6任何一項所述的設備，其特征在于，各熱敏裝置均獨立地包括一熱電偶或者一熱敏電阻。
14.如權利要求1所述的設備，其特征在于，該控制器包括一微處理器。
15.一種用于進行不在該蒸發器表面結冰的制冷循環的方法，包括提供壓縮機，該壓縮機包括一進口和一出口；提供冷凝器，該冷凝器包括一進口與一出口，其中該冷凝器的進口與該壓縮機的出口相連；提供計量裝置，該裝置包括一進口與一出口，其中該計量裝置的入口與該冷凝器的出口相連；提供蒸發器，該蒸發器包括一進口，一出口和一蒸發表面，該蒸發器進口與該計量裝置的出口相連，其出口與該壓縮機的進口相連；提供熱氣旁路裝置，該裝置包括一進口，一出口，一開啟位置和一關閉位置，該熱氣旁路裝置的進口與該壓縮機的出口相連，其出口與該蒸發器的進口或歧管的進口相連，其中該歧管包括一進口和多個出口，各出口分別與該蒸發表面不同位置上的多個進口中不同的一個相連；該熱氣旁路裝置還與控制器相連；提供一個或多個檢測該蒸發器表面結冰的裝置，各個裝置與該蒸發表面連在一起，其中，如果有多個裝置，則各裝置與該蒸發表面上的不同位置相連，并且連接到該控制器；提供一個或多個熱敏裝置，該裝置連接在該蒸發表面并且連接到該控制器；提供控制器，該控制器與各檢測該蒸發表面結冰的裝置連在一起，并連到各熱敏裝置和該熱氣旁路裝置；以及提供制冷劑，該制冷劑在從該壓縮機到該冷凝器再到計量裝置以及到該蒸發器再回到該壓縮機這樣一制冷循環中循環流動，其中當該檢測該蒸發表面結冰的裝置檢測到結冰時，一信號被傳送到該控制器，該控制器依次發送一開啟信號給該熱氣旁路裝置該熱氣旁路裝置保持開啟直到該控制器收到一來自該熱敏裝置的信號，該信號為大于預設值，在那時該控制器向該熱氣旁路裝置發送一關閉信號。
16.如權利要求15所述的方法，其特征在于，該檢測該蒸發表面上結冰的裝置包括一個或多個激光器。
17.如權利要求15所述的方法，其特征在于，該檢測該蒸發表面上結冰的裝置包括一個或多個霜檢測器。
18.如權利要求15所述的方法，其特征在于，該檢測該蒸發表面上結冰的裝置包含一個或多個第一熱敏裝置，該熱敏裝置連接有一個或多個對工作負荷熱敏的該設備的分組件。
19.如權利要求15所述的方法，其特征在于，各個熱敏裝置包括一熱電偶或一熱敏電阻。
20.如權利要求15所述的方法，其特征在于，該計量裝置包括一恒溫膨脹閥。
21.如權利要求15所述的方法，其特征在于，該熱氣旁路裝置包括一恒溫膨脹閥。
22.如權利要求21所述的方法，其特征在于，該閥包括一電磁閥。
23.如權利要求15所述的方法，其特征在于，該控制器包括一微處理器。
24.一種用于進行不在該蒸發器表面結冰的制冷循環的方法，包括提供壓縮機，該壓縮機包括一進口和一出口；提供冷凝器，該冷凝器包括一進口與一出口，該冷凝器的進口與該壓縮機的出口相連；提供計量裝置，該裝置包括一進口與一出口，其中該計量裝置的入口與該冷凝器的出口相連；提供蒸發器，該蒸發器包括一進口、一出口和一蒸發器表面，該蒸發器進口與該計量裝置的出口相連，其出口與該壓縮機的進口相連；提供熱氣旁路裝置，該裝置包括一進口、一出口、一開啟位置和一關閉位置，該熱氣旁路裝置的進口與該壓縮機的出口相連，其出口與該蒸發器的進口或歧管的進口相連，其中該歧管包括一進口和多個出口，各出口分別與該蒸發表面不同位置上的多個進口中不同的一個相連；該熱氣旁路裝置還與一控制器相連；提供一個或多個與該蒸發表面連在一起的熱敏裝置，其中如果是多個則每個均與該蒸發表面上不同位置一一相連；提供控制器，該控制器與熱敏裝置連在一起并且連到該控制器；其中各個熱敏裝置測量該蒸發器表面對應位置上的溫度并且發送一相應于溫度信號到該控制器，其中，當該信號等于或低于預設的第一設定點溫度時，該控制器發送一開啟信號給該熱氣旁路裝置，該熱氣旁路裝置保持開啟直到該控制器收到一來自該熱敏裝置的信號，該信號為大于預設的第二設定點溫度值，在此時該控制器向該熱氣旁路裝置發送一關閉信號。
25.如權利要求24所述的方法，其特征在于，該計量裝置包括一恒溫膨脹閥。
26.如權利要求25所述的方法，其特征在于，該恒溫膨脹閥還包括一熱敏組件。
27.如權利要求26所述的方法，其特征在于，該熱敏組件包括雙壁容器，該雙壁容器包括一內部構件與一外面構件；第一空間，該第一空間布置在內部構件和外部構件之間；第二內部空間，由該內部構件圈成；進口，在外部構件第一端附近、在其中以及穿過布置，該進口與該蒸發器的出口連在一起；出口，在外部構件第一端對面第二端附近、在其中以及穿過布置，該出口與該壓縮機的進口連在一起；擋板，布置在第一空間并從該外部構件第一端附近到外部構件第二端附近伸出；溫度感應包，布置在該內部空間，該溫度感應包與該恒溫膨脹閥連在一起；以及導熱混合物，也位于該內部空間內，該導熱混合物與該內部構件和該溫度感應包接觸。
28.如權利要求15所述的方法，其特征在于，該熱氣旁路裝置包括一閥。
29.如權利要求28所述的方法，其特征在于，該閥包括一電磁閥。
30.如權利要求15所述的方法，其特征在于，各個熱敏裝置獨立地包括一熱電偶或一熱敏電阻。
31.如權利要求15所述的方法，其特征在于，該控制器包括一微處理器。
32.一種設備，包括壓縮機，包括一進口與一出口；冷凝器，包括一進口與一出口，其中該冷凝器進口與該壓縮機的出口連在一起；計量裝置，包括一進口與一出口，其中該裝置的進口與該冷凝器的出口連在一起；蒸發器，包括一進口、一出口和一蒸發表面，其中該蒸發器進口與該計量裝置的出口連在一起，并且該蒸發器的出口與該壓縮機的進口連在一起；熱氣旁路系統，包括一進口、一出口、一開啟位置和一關閉位置，其中該進口與該壓縮機的出口連在一起，該出口與該蒸發器的進口或一歧管的進口連在一起；制冷劑，從該壓縮機到該冷凝器再到計量裝置以及到該蒸發器最后又回到該壓縮機這樣一制冷循環內循環流通；控制器，連接有該熱氣旁路系統，以及連接到該控制器的計時器。
33.如權利要求32所述的設備，其特征在于，還包括與該控制器連通的一個或多個冰檢測裝置。
34.如權利要求32所述的設備，其特征在于，還包括與該控制器連通的熱敏裝置。
35.如權利要求33所述的設備，其特征在于，至少一個熱敏裝置與該控制器連通。
36.如權利要求32所述的設備，其特征在于，該歧管包括一進口和多個出口，各出口分別與該蒸發表面上不同位置的多個進口中的不同一個相連。
37.一種用于進行不在該蒸發表面結冰的制冷循環的方法，包括提供壓縮機，該壓縮機包括一進口和一出口；提供冷凝器，該冷凝器包括一進口與一出口，該冷凝器的進口與該壓縮機的出口相連；提供計量裝置，該裝置包括一進口與一出口，其中該計量裝置的入口與該冷凝器的出口相連；提供蒸發器，該蒸發器包括一進口、一出口和一蒸發表面，該蒸發器進口與該計量裝置的出口相連，其出口與該壓縮機的進口相連；提供熱氣旁路裝置，該裝置包括一進口、一出口、一開啟位置和一關閉位置，其中該熱氣旁路裝置的進口與該壓縮機的出口相連，該熱氣旁路裝置的出口與該蒸發器的進口或歧管的進口相連；提供控制器，該控制器其能操縱該熱氣旁路系統；提供制冷劑，該制冷劑在從該壓縮機到該冷凝器再到計量裝置以及到該蒸發器最后再回到該壓縮機這樣一制冷循環中循環流動；以及，提供計時器，其能夠發送一信號到該控制器。
38.如權利要求37所述的方法，其特征在于，進一步包括使該計時器發送一信號到該控制器的步驟，該信號引起該控制器交替地啟動和關閉該熱氣旁路系統。
39.如權利要求37所述的方法，其特征在于，進一步包括的步驟為提供一溫度發送裝置。
40.如權利要求39所述的方法，其特征在于，進一步包括的步驟為使該計時器發送一信號到該控制器，該信號引起該控制器啟動該熱氣旁路系統。
41.如權利要求40所述的方法，其特征在于，進一步包括的步驟為使該溫度發送設備發送一信號到該控制器，該信號引起該控制器關閉該熱氣旁路系統。
42.如權利要求39所述的方法，其特征在于，進一步包括的步驟為使該熱敏裝置發送一信號到該控制器，該信號引起該控制器啟動該熱氣旁路系統。
43.如權利要求42所述的方法，其特征在于，進一步包括的步驟為使該計時器發送一信號到該控制器，該信號引起該控制器關閉該熱氣旁路系統。
44.如權利要求37所述的方法，其特征在于，進一步包括的步驟為提供一冰檢測裝置。
45.如權利要求44所述的方法，其特征在于，進一步包括的步驟為使該計時器發送一信號到該控制器，該信號引起該控制器啟動該熱熱氣旁路系統。
46.如權利要求40所述的方法，其特征在于，進一步包括的步驟為使該冰檢測裝置發送一信號該控制器，該信號引起該控制器關閉該熱氣旁路系統。
47.如權利要求44所述的方法，其特征在于，進一步包括的步驟為使該冰檢測裝置發送一信號該控制器，該信號引起該控制器啟動該熱氣旁路系統。
48.如權利要求42所述的方法，其特征在于，進一步包括的步驟為使該計時器發送一信號到該控制器，該信號引起該控制器關閉該熱氣旁路系統。
49.一種用于進行不在該蒸發器表面結冰的制冷循環的方法，包括提供壓縮機，該壓縮機包括一進口和一出口；提供冷凝器，該冷凝器包括一進口與一出口，該冷凝器的進口與該壓縮機的出口相連；提供計量裝置，該裝置包括一進口與一出口，其中該計量裝置的入口與該冷凝器的出口相連；提供蒸發器，該蒸發器包括一進口、一出口和一蒸發表面，該蒸發器進口與該計量裝置的出口相連，其出口與該壓縮機的進口相連；提供熱氣旁路裝置，該裝置包括一進口、一出口、一開啟位置和一關閉位置，其中該熱氣旁路裝置的進口與該壓縮機的出口相連，該熱氣旁路裝置的出口與該蒸發器的進口或歧管的進口相連，其中該歧管包括一進口和多個出口，各出口分別與該蒸發表面不同位置上的多個進口中不同的一個相連；提供與該熱氣旁路連在一起的控制器；提供制冷劑，該制冷劑在從該壓縮機到該冷凝器再到計量裝置以及到該蒸發器最后再回到該壓縮機這樣一制冷循環中循環流動；以及提供信號源，其與該控制器連通。
50.如權利要求49所述的方法，其特征在于，該信號源包括至少一個來自一計時器裝置、熱敏裝置一冰檢測裝置的信號源。
51.如權利要求49所述的方法，其特征在于，該信號源包括至少二個來自一計時器裝置、熱敏裝置一冰檢測裝置的信號源。
52.如權利要求50所述的方法，其特征在于，進一步包括的步驟為使至少一個信號源發送信號到該控制器來啟動該熱氣旁路。
53.如權利要求50所述的方法，其特征在于，進一步包括的步驟為使至少一個信號源發送信號到該控制器來關閉該熱氣旁路。
54.如權利要求50所述的方法，其特征在于，進一步包括的步驟為使至少一個信號源的信號被該控制器收到，使該控制器啟動該熱氣旁路，其中該信號源選擇自一計時器裝置、一熱敏裝置和一冰檢測裝置。
55.如權利要求54所述的方法，其特征在于，進一步包括的步驟為使至少一個信號源的信號被該控制器收到，使該控制器關閉該熱氣旁路，其中該該信號源選擇自一計時器裝置、一熱敏裝置和一冰檢測裝置。
全文摘要
本發明涉及一種用于操作制冷循環的設備和方法，其中使用由一微處理器(60)控制的電磁閥(75)操縱的熱氣旁路系統(70，72，74)使設備蒸發表面(40)不會結冰。
文檔編號F25B47/02GK1701210SQ03823308
公開日2005年11月23日 申請日期2003年8月4日 優先權日2002年8月5日
發明者A·W·巴格雷 申請人:沃特公司