專利名稱：帶有冰厚度檢測的熱儲存裝置及控制方法
帶有冰厚度檢測的熱儲存裝置及控制方法背景技術(shù)
本發(fā)明涉及一種熱儲存裝置，具體是一種利用冰作為儲存介質(zhì)的熱儲存裝置，還 包括用于確定冰厚度的檢測方法。發(fā)明內(nèi)容
在一個實施例中，本發(fā)明提供了一種控制從流體中產(chǎn)生熱儲存介質(zhì)的方法。該方 法包括將制冷系統(tǒng)的至少一個換熱器設(shè)置在裝有流體的儲存罐中，利用泵沿儲存罐中的流 動路徑泵送流體，感測泵的至少一個參數(shù)，產(chǎn)生與該泵的至少一個參數(shù)相對應(yīng)的信號，基于 該信號控制制冷系統(tǒng)在第一模式和第二模式其中之一下，操作制冷系統(tǒng)在第一模式下以利 用至少一個換熱器從流體中除去熱量，從而在該至少一個換熱器上產(chǎn)生熱儲存介質(zhì)，操作 制冷系統(tǒng)在第二模式下，其中熱量沒有被該至少一個換熱器從流體中除去，所述第二模式 用于終止在至少一個換熱器上產(chǎn)生熱儲存介質(zhì)。
在另一個實施例中，本發(fā)明提供了一種用于從流體中產(chǎn)生熱儲存介質(zhì)的熱儲存裝 置。該熱儲存裝置包括儲存罐、制冷系統(tǒng)、泵、儲存介質(zhì)檢測裝置和控制器。儲存罐具有第一 和第二端口，其相互流體連通，以限定通過第一端口和第二端口之間的儲存罐的流動路徑， 儲存罐構(gòu)造成包含流體。制冷系統(tǒng)包括至少一個設(shè)置在儲存罐中的流體中的換熱器。泵流 體接合至第一端口和第二端口，并且可操作以通過流動路徑泵送流體。儲存介質(zhì)檢測裝置 可操作以產(chǎn)生與泵的至少一個參數(shù)相對應(yīng)的信號?？刂破髋c儲存介質(zhì)檢測裝置和制冷系 統(tǒng)電氣連接，控制器基于上述信號可操作以控制制冷系統(tǒng)在第一模式和第二模式其中之一 下。當制冷系統(tǒng)工作在第一模式下時，該至少一個換熱器從流體中除去熱量，以在其上產(chǎn)生 熱儲存介質(zhì)，當該制冷系統(tǒng)工作在第二模式下時，熱量沒有被該至少一個換熱器從流體中 除去，因此終止產(chǎn)生熱儲存介質(zhì)。
考慮到詳細描述及附圖，本發(fā)明的其他方面將變得顯而易見。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的熱儲存裝置的截面示意圖。
圖2是圖1所示的熱儲存裝置產(chǎn)生了熱儲存介質(zhì)以后的截面示意圖。
具體實施方式
在詳細描述本發(fā)明的任何實施方式之前，需要理解本發(fā)明在應(yīng)用時并不局限于下 面的詳細描述或附圖中示意出的部件的構(gòu)造和布置細節(jié)。本發(fā)明還可以有其它實施例，可 以以多種方式實施或?qū)崿F(xiàn)。
圖1-2分別示出了熱儲存裝置10，用于從流體18中產(chǎn)生熱儲存介質(zhì)14，例如可以 從水中產(chǎn)生冰。該熱儲存裝置10包括儲存罐22、制冷系統(tǒng)沈、泵30、第一儲存介質(zhì)檢測裝 置3 和第二儲存介質(zhì)檢測裝置34b以及控制器38。在示出的構(gòu)造中，熱儲存裝置10用 于在對收獲區(qū)附近的易腐敗產(chǎn)品進行預(yù)冷卻的過程中提供額外的冷卻量，從而立即開始維持易腐敗產(chǎn)品的保存期限。熱儲存裝置10與適當尺寸的水冷卻器40流體連接，該水冷卻 器40例如可以是浸沒式水冷卻器或者噴射式水冷卻器。熱儲存介質(zhì)14在非收獲期產(chǎn)生， 例如夜里。流體18在使用期間被熱儲存介質(zhì)14冷卻，用于冷卻易腐敗產(chǎn)品。熱儲存裝置 10和水冷卻器40組成模塊化系統(tǒng)，其可以被運輸?shù)礁鱾€地方并進行快速組裝。在其他構(gòu)造 中，可以采用其他流體和熱儲存介質(zhì)，熱儲存裝置10也可以與其他裝置流體連接以應(yīng)用于 其他應(yīng)用。
制冷系統(tǒng)沈包括冷卻流體和多個板式換熱器50a和50b，板式換熱器在第一冷卻 模式下接收通過其中的冷卻流體流以冷卻換熱器50a和50b。應(yīng)該理解制冷系統(tǒng)沈包括任 何適當類型的制冷系統(tǒng)，例如但不限于帶有蒸發(fā)器的直接膨脹式系統(tǒng)或帶有冷凍裝置的冷 凍乙二醇系統(tǒng)。
換熱器50a和50b設(shè)置在儲存罐22中的流體18中。儲存罐22包括第一壁M和 與第一壁M相對的第二壁58。第一組換熱器50a基本垂直于第一壁M并由第一壁M以 懸臂的形式延伸，使得在第一組換熱器50a和第二壁58之間留有縫隙。第二組換熱器50b 基本垂直于第二壁58并由第二壁58以懸臂的形式延伸，使得在第二組換熱器50b和第一 壁討之間留有縫隙。罐22還包括前壁和后壁(未示出)，第一組換熱器50a和第二組換熱 器50b也可以其他構(gòu)造從前壁和后壁延伸。
第二組換熱器50b與第一組換熱器50a以交替的形式間隔，使得縫隙交替且在儲 存罐22內(nèi)限定了蛇形的流動路徑(參見圖1中的箭頭)。在其他構(gòu)造中，可采用其他類型 的換熱器，使得熱儲存介質(zhì)14可在換熱器的表面上產(chǎn)生。在其他構(gòu)造中，換熱器50a和50b 可以以限定了其他形狀的流動路徑的其他方式布置。
儲存罐22包含流體18，并且具有相互流體連通的第一端口 42和第二端口 46。蛇 形的流動路徑(參見圖1中的箭頭)在第一端口 42和第二端口 46之間延伸，從第一端口 42通過熱儲存罐22到達第二端口 46。泵30流體連接第一端口 42和第二端口 46，并且可 操作以通過流動路徑泵送流體18，用于改善在非收獲期期間產(chǎn)生熱儲存介質(zhì)14時的熱儲 存介質(zhì)14的形成。在非收獲期，泵30工作使流體18在第一回路循環(huán)，該回路包括第一端 口 42、蛇形的流動路徑和第二端口 46。在流出第二端口 46以后，泵使冷卻流體18再循環(huán) 回到第一端口 42。在使用期間，水冷卻器40工作以使流體18在第二回路循環(huán)，該回路包括 第一端口 42、蛇形的流動路徑、第二端口 46和水冷卻器40，其包括附加泵66，用于使流體 18返回第一端口 42，以再循環(huán)通過儲存罐22。第二回路還包括閥62，用于在關(guān)閉位置關(guān)閉 第二回路，在打開位置打開第二回路。閥62在非收獲期關(guān)閉在使用期打開。
儲存介質(zhì)檢測裝置3 和34b可操作以產(chǎn)生與泵30的至少一個參數(shù)相對應(yīng)的信 號。在一些構(gòu)造中，熱儲存裝置10中只采用一個熱儲存介質(zhì)檢測裝置3 或34b。為了方 便示意，圖中一起示出了儲存介質(zhì)檢測裝置3 和34b。
第一儲存介質(zhì)檢測裝置3 包括一對壓力傳感器，其設(shè)置在泵30的上游和下游， 以用于測量越過泵30上的壓差。該壓差表明熱儲存介質(zhì)14的尺寸，例如熱儲存介質(zhì)14的 厚度。熱儲存介質(zhì)14越厚，蛇形的流動路徑中的流動面積就越小。隨著熱儲存介質(zhì)14的 厚度增大，越過泵30上的壓差增大。當壓差達到預(yù)定差時，控制器38中止熱儲存介質(zhì)14 的形成。
第二儲存介質(zhì)檢測裝置34b包括能耗表(例如瓦特表)以測量泵30的能耗。隨著蛇形的流動路徑中的流動面積減小，泵30的能耗增大。因此，泵30的能耗增大表明熱儲 存介質(zhì)14的厚度增加。當泵30的能耗達到預(yù)定量時，控制器38將中止熱儲存介質(zhì)14的 形成。
控制器38與儲存介質(zhì)檢測裝置34a、34b和制冷系統(tǒng)沈電氣連接，該控制器38基 于上述信號可操作以控制制冷系統(tǒng)26在第一模式和第二模式其中之一下。當制冷系統(tǒng)26 工作在第一模式下時，換熱器50a和50b從流體18中除去熱量，從而在換熱器50a和50b 上產(chǎn)生熱儲存介質(zhì)14，當制冷系統(tǒng)沈工作在第二模式下時，熱量沒有被換熱器50a和50b 從流體18中除去，因此終止產(chǎn)生熱儲存介質(zhì)14。例如，控制器38可中止制冷系統(tǒng)沈的操 作和/或泵30的操作。
在工作中，熱儲存介質(zhì)14在非收獲期產(chǎn)生，例如夜里，在此期間制冷系統(tǒng)沈工作 在第一模式下。換熱器50a和50b被制冷系統(tǒng)沈冷卻，泵30沿第一回路泵送流體18 (即 閥62關(guān)閉)，以增加熱儲存介質(zhì)14在蛇形的流動路徑內(nèi)的換熱器50a和50b的表面上的 形成。這種儲存的冷卻潛能用于在未來高負荷或峰值需求期間使用以使峰值需求最小化。 此外，這允許在高使用率(例如全天)下采用更小的制冷系統(tǒng)。如果由儲存介質(zhì)檢測裝置 3 和34b其中之一產(chǎn)生的并被控制器38接收的信號表明了預(yù)定的熱儲存介質(zhì)厚度，則控 制器38中止熱儲存介質(zhì)18的形成，從而防止流動路徑被完全堵塞。
在使用期期間，閥62設(shè)置在打開位置，流體18被引導(dǎo)至熱儲存裝置10，在熱儲存 裝置10內(nèi)流體18被熱儲存介質(zhì)14冷卻。然后流體18被引導(dǎo)至水冷卻器40，例如通過浸 沒或者噴射冷卻易腐敗產(chǎn)品。隨后流體18被收集并重新引導(dǎo)回到熱儲存裝置10，進行再冷 卻和再利用，以用于另外的易腐敗產(chǎn)品的冷卻。
因此，本發(fā)明主要提供了一種用于從流體中產(chǎn)生熱儲存介質(zhì)的熱儲存裝置，以及 一種控制熱儲存介質(zhì)從流體中產(chǎn)生的方法。本發(fā)明各種的特征和優(yōu)點在權(quán)利要求書中闡 明。
權(quán)利要求
1.一種控制從流體中產(chǎn)生熱儲存介質(zhì)的方法，所述方法包括 將制冷系統(tǒng)的至少一個換熱器設(shè)置在包含所述流體的儲存罐內(nèi)； 利用泵沿所述儲存罐中的流動路徑泵送所述流體；感測所述泵的至少一個參數(shù)； 產(chǎn)生與所述泵的所述至少一個參數(shù)相對應(yīng)的信號； 基于所述信號控制所述制冷系統(tǒng)在第一模式和第二模式其中之一下； 操作所述制冷系統(tǒng)在所述第一模式下以利用所述至少一個換熱器從所述流體中除去 熱量，從而在所述至少一個換熱器上產(chǎn)生所述熱儲存介質(zhì)；以及操作所述制冷系統(tǒng)在所述第二模式下，其中熱量沒有被所述至少一個換熱器從所述流 體中除去，所述第二模式用于終止在所述至少一個換熱器上產(chǎn)生所述熱儲存介質(zhì)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括在所述第一模式下引導(dǎo)所述制冷系統(tǒng)的冷卻流體通過蒸發(fā)器和冷凍裝置其中之一，從 而冷卻所述儲存罐中的流體。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中產(chǎn)生信號包括產(chǎn)生與越過泵上的壓差對應(yīng)的信號。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中產(chǎn)生信號包括產(chǎn)生與所述泵在沿流動路徑泵送所述 流體時消耗的能量對應(yīng)的信號。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括使所述至少一個參數(shù)與所述熱儲存介質(zhì)的特 定尺寸相關(guān)聯(lián)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中將制冷系統(tǒng)的至少一個換熱器設(shè)置在儲存罐內(nèi)包括 在所述儲存罐內(nèi)以交替的形式使多個板交錯，使得所述多個板在所述儲存罐內(nèi)限定了蛇形 的路徑，并且其中利用泵沿流動路徑泵送所述流體包括利用所述泵沿所述蛇形的路徑泵送 所述流體。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中在所述儲存罐內(nèi)以交替的形式使多個板交錯包括將 所述多個板的每隔一個板布置在所述儲存罐的第一壁上，將所述多個板的其余的板布置在 所述儲存罐的第二壁上，所述第二壁與第一壁相對。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述第二模式下操作所述制冷系統(tǒng)包括在所述第 二模式下操作所述制冷系統(tǒng)以防止所述熱儲存介質(zhì)關(guān)閉所述流動路徑。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述流動路徑泵送所述流體發(fā)生在第一模式期 間，以改善所述熱儲存介質(zhì)的形成。
10.一種用于從流體中產(chǎn)生熱儲存介質(zhì)的熱儲存裝置，所述的熱儲存裝置包括儲存罐，所述儲存罐包括第一端口和第二端口，其相互流體連通，以限定通過所述第一 端口和所述第二端口之間的儲存罐的流動路徑，所述儲存罐構(gòu)造成包含所述流體； 制冷系統(tǒng)，所述制冷系統(tǒng)包括至少一個設(shè)置在所述儲存罐中的流體內(nèi)的換熱器； 泵，所述泵流體接合所述第一端口和所述第二端口，并且可操作以通過所述流動路徑 泵送所述流體；儲存介質(zhì)檢測裝置，所述儲存介質(zhì)檢測裝置可操作以產(chǎn)生與所述泵的至少一個參數(shù)相 對應(yīng)的信號；以及控制器，所述控制器與所述儲存介質(zhì)檢測裝置和所述制冷系統(tǒng)電氣連接，所述控制器 基于所述信號可操作以控制所述制冷系統(tǒng)在第一模式和第二模式其中之一下，其中當所述制冷系統(tǒng)工作在所述第一模式下時，所述至少一個換熱器從所述流體中除去熱量，從而在 其上產(chǎn)生所述熱儲存介質(zhì)，其中當所述制冷系統(tǒng)工作在所述第二模式下時，熱量沒有被所 述至少一個換熱器從所述流體中除去，因此終止產(chǎn)生所述熱儲存介質(zhì)。
11.如權(quán)利要求10所述的熱儲存裝置，其中所述至少一個參數(shù)表明所述熱儲存介質(zhì)的 特征。
12.如權(quán)利要求11所述的熱儲存裝置，其中所述特征包括所述熱儲存介質(zhì)的尺寸。
13.如權(quán)利要求10所述的熱儲存裝置，其中所述至少一個參數(shù)包括越過所述泵上的壓差。
14.如權(quán)利要求10所述的熱儲存裝置，其中所述至少一個參數(shù)包括所述泵在泵送所述 流體通過流動路徑時消耗的能量。
15.如權(quán)利要求10所述的熱儲存裝置，其中所述至少一個換熱器包括板式換熱器。
16.如權(quán)利要求10所述的熱儲存裝置，其中所述流體包括水，所述的熱儲存介質(zhì)包括冰。
17.如權(quán)利要求10所述的熱儲存裝置，其中所述流動路徑包括蛇形。
18.如權(quán)利要求10所述的熱儲存裝置，其中所述制冷系統(tǒng)包括冷卻流體，并且其中所 述至少一個換熱器在所述第一冷卻模式下接收通過其中的冷卻流體流以冷卻所述至少一 個換熱器。
19.如權(quán)利要求10所述的熱儲存裝置，其中所述儲存罐包括第一壁和與所述第一壁相 對的第二壁，其中所述至少一個換熱器包括第一板式換熱器和第二板式換熱器，并且其中 所述第一板式換熱器從所述第一壁延伸，所述第二板式換熱器由所述第二壁延伸并且與所 述第一板式換熱器間隔，使得由所述第一板式換熱器和所述第二板式換熱器在所述儲存罐 內(nèi)限定了蛇形的路徑，其中所述流動路徑包括蛇形的路徑。
20.如權(quán)利要求10所述的熱儲存裝置，其中所述儲存介質(zhì)檢測裝置包括靜態(tài)壓力開 關(guān)，其用于產(chǎn)生與越過所述泵上的壓力升高相對應(yīng)的信號。
21.如權(quán)利要求20所述的熱儲存裝置，其中越過所述泵上的壓力升高表明了最大熱儲 存介質(zhì)厚度。
22.如權(quán)利要求10所述的熱儲存裝置，其中所述泵在所述第一模式期間可操作以改善 所述儲存介質(zhì)的形成。
23.—種控制從流體中產(chǎn)生熱儲存介質(zhì)的方法，所述方法包括在包含所述流體的儲存罐內(nèi)以交替的形式使多個換熱器板交錯，使得所述多個換熱器 板在所述儲存罐內(nèi)限定了蛇形的路徑；利用泵沿所述儲存罐中的蛇形的路徑泵送所述流體；感測所述泵的至少一個參數(shù)，其中所述泵的至少一個參數(shù)包括越過所述泵上的壓差和 所述泵在沿所述流動路徑泵送所述流體時消耗的能量的至少其中之一； 產(chǎn)生與所述泵的至少一個參數(shù)相對應(yīng)的信號； 使所述泵的至少一個參數(shù)與所述熱儲存介質(zhì)的特定尺寸相關(guān)聯(lián)； 基于所述信號控制所述制冷系統(tǒng)在第一模式和第二模式其中之一下； 操作所述制冷系統(tǒng)在所述第一模式下以利用所述至少一個換熱器從所述流體中除去 熱量，從而在所述至少一個換熱器上產(chǎn)生所述熱儲存介質(zhì)；以及操作所述制冷系統(tǒng)在所述第二模式下，其中熱量沒有被所述至少一個換熱器從所述流 體中除去，所述第二模式用于終止在所述至少一個換熱器上產(chǎn)生所述熱儲存介質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明涉及帶有冰厚度檢測的熱儲存裝置及控制方法。具體地，公開了一種用于從流體中產(chǎn)生熱儲存介質(zhì)的熱儲存裝置，并包括儲存罐，其用于包含流體；制冷系統(tǒng)，其具有設(shè)置在儲存罐中的換熱器；泵，其用于泵送流體通過儲存罐；儲存介質(zhì)檢測裝置；以及控制器。該儲存介質(zhì)檢測裝置產(chǎn)生與泵的至少一個參數(shù)相對應(yīng)的信號?？刂破骰谒鲂盘柨刂浦评湎到y(tǒng)在第一模式和第二模式其中之一下。當制冷系統(tǒng)工作在第一模式下時，該至少一個換熱器從流體中除去熱量，從而在其上產(chǎn)生熱儲存介質(zhì)，當制冷系統(tǒng)工作在第二模式下時，熱量沒有被所述至少一個換熱器從流體中除去，因此終止產(chǎn)生熱儲存介質(zhì)。
文檔編號F25D31/00GK102032754SQ20101054943
公開日2011年4月27日 申請日期2010年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月2日
發(fā)明者B·W·本森, W·F·莫斯 申請人:熱之王公司