ХОЛОДИЛЬНАЯ УСТАНОВКА С РЕГУЛЯТОРОМ ДАВЛЕНИЯ Российский патент 2019 года по МПК F28D7/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к холодильным установкам. В частности, настоящее изобретение относится к холодильной установке с регулятором давления.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Охладитель жидкости обычно используют для охлаждения воды или другой жидкости. Такие охладители жидкости широко применяются в промышленности, бытовой технике, питейных заведениях, ресторанах, например в ресторанах быстрого питания, предприятиях общественного питания, и т.д. Жидкость, охлажденная в охладителе жидкости, часто должна быть разлита, например, в стеклянную тару. В этом виде индустрии известно использование охладителей жидкости, содержащих охлаждающий сосуд, содержащий трубку с холодильным агентом, которой проходит через внутренности охлаждающего сосуда. В этом случае, жидкость, которую предполагается охлаждать, может находиться внутри сосуда с холодильным агентом; и указанный холодильный агент, который протекает через указанную трубку, может охлаждать эту жидкость. Однако обычно габаритные размеры охладителей жидкости такого типа являются достаточно большими и поэтому занимают большой объем пространства заведения, в котором они используются. Другим недостатком таких охладителей жидкости является то, что они являются энергетически неэффективными.

Также известно, что в холодильных установках обычно используют теплообменники. Однако существует потребность в теплообменниках с улучшенными свойствами.

В документе GP 1247580 раскрыта холодильная система, содержащая компрессор, конденсатор, трубопровод для жидкости и агрегат охлаждения, при этом этот агрегат охлаждения содержит кольцевую камеру для холодильного агента, содержащую холодильный агент.

В документе DE 102012204057 также раскрыт теплообменник, содержащий полость, заполненную холодильным агентом, выходящим из испарителя для регулировки температуры холодильного агента перед направлением его в конденсатор.

В заявке WO 92/22777 А2 раскрыт чиллер (охладитель) для охлаждения жидких теплоносителей с трубчатой емкостью для хранения хладагента, который проходит по трубопроводам для охлаждения жидкости в продольном направлении емкости.

В патенте US 3,858,646 В раскрыт теплообменник для охлаждения выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания автомобиля.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Было бы предпочтительно иметь улучшенный способ охлаждения жидкости. Для решения этой задачи первый аспект настоящего изобретения обеспечивает холодильную установку, содержащую:

компрессор;

конденсатор;

регулирующий вентиль; и

теплообменник содержащий:

сосуд для холодильного агента, содержащий внутреннее пространство, ограниченное замкнутой поверхностью стенок сосуда, а также содержащий впускной патрубок и выпускной патрубок для транспортировки холодильного агента во внутреннее пространство и наружу через стенку сосуда, и

трубку, по меньшей мере частично размещенную в указанном внутреннем пространстве, при этом первый конец указанной трубки закреплен в первом отверстии стенки сосуда, а второй конец указанной трубки закреплен во втором отверстии стенки сосуда для обеспечения переноса жидкости в указанную трубку и/или из нее через указанное первое отверстие и указанное второе отверстие; и

блок управления давлением для контроля давления во внутреннем пространстве на основании целевой температуры;

при этом указанный сосуд указанного теплообменника соединен с указанным компрессором, указанным конденсатором, и указанным регулирующим вентилем посредством указанных впускного патрубка и выпускного патрубка с образованием по меньшей мере одного контура охлаждения, в котором указанный теплообменник является испарителем.

Замкнутая поверхность стенки сосуда теплообменника может представлять канал, проходящий через сосуд, и при этом указанная трубка совершает по меньшей мере один виток вокруг части стенки указанного сосуда, чья часть стенки формирует указанный канал. Это приводит к снижению количества холодильного агента, требующегося для указанного сосуда. Кроме того, трубкам, изгибающимся вокруг указанного канала, требуется меньше острых углов, что приводит к снижению перемешивания жидкости, проходящей через трубку, заполняя тем не менее большую часть объема указанного сосуда большим объемом трубок, при этом требуется меньше холодильного агента для заполнения указанного сосуда.

Кроме того, указанная холодильная установка является очень эффективной, поскольку указанный блок управления давлением может непосредственно контролировать температуру жидкости в указанной трубке посредством контроля давления указанного холодильного агента во внутреннем пространстве.

Указанная замкнутая поверхность, образующая канал, может быть тороидом. Кольцевая форма тороида является наиболее эффективной.

Указанный блок управления давлением может содержать таблицу или схему соответствия, которая устанавливает соответствие значения температуры соответствующему значению давления холодильного агента. Таким образом, можно регулировать или тонко настраивать давление для установки соответствующего значения температуры.

Указанная холодильная установка может содержать датчик температуры, приспособленный для измерения температуры жидкости внутри трубки. Это позволяет регулировать давление холодильного агента в указанном сосуде на основании измеренной температуры.

Указанная холодильная установка может содержать насос для прокачивания жидкости через указанную трубку от первого конца указанной трубки ко второму концу указанной трубки. Это позволяет постоянно подавать жидкость через указанную трубку для ее охлаждения.

В указанной холодильной установке первый датчик температуры может быть расположен на первом конце указанной трубки для измерения температуры жидкости внутри указанной трубки на первом конце указанной трубки и/или второй датчик температуры может быть расположен на втором конце указанной трубки для измерения температура жидкости внутри указанной трубки на втором конце указанной трубки. Первый датчик температуры измеряет температуру жидкости, втекающей в часть трубки внутри указанного сосуда, а второй датчик температуры измеряет температуру жидкости, вытекающей из части указанной трубки внутри указанного сосуда. Это позволяет контролировать давление холодильного агента в указанном сосуде.

Указанная холодильная установка может содержать датчик давления для измерения давления холодильного агента внутри указанного сосуда. Указанный блок управления давлением может регулировать давление посредством управления специальными компонентами контура охлаждения, когда измеренное давление отклоняется от целевого давления.

Указанный блок управления давлением может быть приспособлен для:

получения значения целевой температуры жидкости внутри трубки;

определения целевого давления холодильного агента в указанном сосуде на основании целевой температуры; и

контроля давления внутри указанного сосуда на основании указанного целевого давления.

Все это позволяет получить эффективную холодильную установку.

Целевое давление холодильного агента в указанном сосуде может быть установлено равным давлению пара холодильного агента при целевой температуре. Это позволяет использовать указанное физическое свойство в практических целях для получения желаемой целевой температуры.

Указанный блок управления давлением может быть приспособлен для:

обнаружения увеличения потребности в теплообмене для охлаждения жидкости в трубке; и

контроля за снижением давления в указанном сосуде в ответ на обнаруженное увеличение потребности в теплообмене.

Это помогает предупреждать ожидаемое увеличение потребности в теплообмене и, таким образом, избегать нежелательного повышения температуры жидкости внутри указанной трубки на втором конце.

Указанный блок управления давлением может быть приспособлен для обнаружения повышения потребности в теплообмене на основании измеренной температуры жидкости внутри указанной трубки на первом конце указанной трубки и/или количества газообразного холодильного агента, двигающегося из указанного сосуда по направлению к компрессору. Указанные параметры являются хорошими индикаторами потребности в охлаждении.

Указанный блок управления давлением может быть приспособлен для контроля за давлением холодильного агента внутри указанного сосуда посредством управления по меньшей мере одним из следующего:

всасывающей силы указанного компрессора; и

настройки указанного регулирующего вентиля.

Указанные параметры являются примерами контроля давления.

Часть указанной трубки в указанном внутреннем пространстве может характеризоваться длиной, диаметром и толщиной стенок, а указанный насос может иметь пропускную способность жидкости, подобранную таким образом, чтобы жидкость на втором конце указанной трубки имела температуру по существу равную температуре холодильного агента в указанном сосуде. В этом случае не требуется более сильное охлаждение холодильного агента ниже целевой температуры, что приводит к обеспечению более эффективной холодильной установки.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения теплообменник для охлаждения жидкости в холодильной системе содержит:

сосуд для холодильного агента, содержащий внутреннюю стенку и внешнюю стенку, при этом указанные внутренняя стенка и внешняя стенка являются концентрическими, при этом указанный сосуд имеет внутреннее пространство, ограниченное замкнутой поверхностью стенки сосуда, причем замкнутая поверхность включает по меньшей мере указанную внутреннею стенку ограниченное по меньшей мере внутренней стенкой и внешней стенкой, и содержит впускной патрубок и выпускной патрубок для транспортировки холодильного агента во внутреннее пространство и наружу;

трубку в указанном внутреннем пространстве, совершающуюся по меньшей мере один виток вокруг внутренней стенки; и

блок управления давлением для контроля давления в указанном сосуде на основании целевой температуры, при этом устройство контроля содержит таблицу или схему соответствия, которая устанавливает соответствие значения температуры соответствующему значению давления холодильного агента.

Указанная замкнутая поверхность стенки сосуда указанного теплообменника представляет канал, проходящий через весь указанный сосуд, при этом указанная трубка совершает по меньшей мере один виток вокруг части стенки указанного сосуда, при этом часть стенки формирует указанный канал.

Специалист в данной области техники понимает, что описанные выше признаки могут быть скомбинированы в любом порядке, представляющемся полезным. Кроме того, модификации и варианты, описанные для указанной системы, таким же образом могут быть применены к указанному способу и компьютерному программному продукту, а модификации и варианты, описанные для указанного способа, таким же образом могут быть применены к указанной системе и компьютерному программному продукту.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Эти и другие аспекты настоящего изобретения являются очевидными из раскрытых в настоящем описании вариантов осуществления и будут разъяснены со ссылкой на рисунки. Во всех рисунках одинаковые детали обозначены одинаковыми ссылочными номерами. Рисунки нарисованы схематически для иллюстративных целей, и могут быть не вычерчены в масштабе.

На Фиг. 1А показан частично раскрытый вид теплообменника для охлаждения жидкости.

На Фиг. 1В показано поперечное сечение в продольном направлении теплообменника для охлаждения жидкости, изображенного на Фиг. 1А.

На Фиг. 2А показан частично раскрытый вид другого теплообменника для охлаждения жидкости.

На Фиг. 2В показано поперечное сечение в продольном направлении теплообменника для охлаждения жидкости, изображенного на Фиг. 2А.

На Фиг. 3 показан другой теплообменник для охлаждения жидкости.

На Фиг. 4 показан частично раскрытый вид теплообменника для охлаждения жидкости, изображенного на Фиг. 3.

На Фиг. 5 показана холодильная система.

На Фиг. 6 показана схема холодильной системы.

На Фиг. 7 показан частично раскрытый вид устройства для охлаждения жидкости.

На Фиг. 8 показана блок-схема способа охлаждения жидкости.

На Фиг. 9 показан чертеж холодильной системы, включая блок управления давлением.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТНИЯ

Указанные рисунки, обсуждаемые в настоящем описании, а также различные варианты осуществления настоящего изобретения в этом патентном документе приведены исключительно в иллюстративных целях и не должны интерпретироваться как ограничивающие каким-либо образом рамки настоящего описания. Специалист в данной области техники поймет, что принципы, раскрытые в настоящем описании, может быть воплощены любым подходящим способом или в любой смонтированной подходящим образом системе или устройстве.

На Фиг. 1А изображен частично раскрытый вид сосуда для охлаждения жидкости. Указанный сосуд содержит внутреннюю стенку 105 и внешнюю стенку 102. Указанная внутренняя стенка 105 и указанная внешняя стенка 102 могут быть концентрическими. Указанный сосуд также содержит внутреннее пространство 103, ограниченное по меньшей мере указанной внутренней стенкой 105 и указанной внешней стенкой 102. Верхний край указанной внутренней стенки и верхний край указанной внешней стенки могут быть соединены посредством верхней стенки. Аналогично, нижний край указанной внутренней стенки и нижний край указанной внешней стенки могут быть соединены посредством нижней стенки. Следует понимать, что может не быть четкой границы между верхней/нижней стенками и внутренней/внешней стенками. Это, в частности, справедливо для указанного внутреннего пространства с круговым поперечным сечением, изображенного на Фиг. 1А и на Фиг. 1В. Указанное внутреннее пространство может быть непроницаемым для жидкости, так что указанный холодильный агент не может вытекать из системы охлаждения. Указанное внутреннее пространство 103 может иметь по существу круглую форму. Указанное внутреннее пространство 103 также может иметь любую другую подходящую форму. Указанный сосуд может содержать впускной патрубок и выпускной патрубок (не показаны) для транспортировки жидкости, обычно холодильного агента, во внутреннее пространство 103 и наружу. Указанный выпускной патрубок может быть присоединен к компрессору (не показан) и указанный впускной патрубок может быть присоединен к конденсатору (не показан). Указанный сосуд может иметь более одного впускного патрубка и/или более одного выпускного патрубка. Указанный сосуд также содержит трубку 107 в указанном внутреннем пространстве 103. Указанная трубка 107 может совершать по меньшей мере один виток вокруг внутренней стенки 105. Однако, указанная трубка 107 может совершать множество оборотов вокруг внутренней стенки 105 в форме катушки. Указанное множество оборотов может быть выполнено любым подходящим способом, так что указанная трубка занимает заранее определенный объем указанного внутреннего пространства 103. Однако, этот объем не органичен каким-либо образом. Например, указанная трубка может занимать по меньшей мере две трети объема указанного внутреннего пространства. В качестве альтернативы, указанная трубка может иметь любой размер.

На Фиг. 1 В показано поперечное сечение в продольном направлении части теплообменника для охлаждения жидкости, изображенного на Фиг. 1А. Изображена указанная трубка 107, проходящая через указанное внутреннее пространство 103 посредством нескольких витков вокруг внутренней стенки 105. Указанное внутреннее пространство 103 может быть заполнено жидким холодильным агентом до уровня, изображенного на Фиг. 1В под номером 109. Оставшееся внутреннее пространство 103 может быть заполнено газообразным холодильным агентом. Указанное внутреннее пространство 103 может иметь высоту, изображенную на Фиг. 1В как h и измеренную по отношению к оси, по отношению к которой указанная внешняя стенка 102 и указанная внутренняя стенка 105, изображенные на Фиг. 1А, являются концентрическими. Например, эта концентрическая ось может быть ориентирована вертикально в ходе функционирования указанного теплообменника. Однако, это не ограничивает настоящее изобретения каким-либо образом.

На Фиг. 2А изображен частично раскрытый вид сосуда устройства для охлаждения жидкости. Указанный сосуд содержит внутреннюю стенку 205 и внешнюю стенку 202. Указанная внутренняя стенка 205 и указанная внешняя стенка 202 могут быть концентрическими. Указанный сосуд также содержит внутреннее пространство 203, ограниченное по меньшей мере указанной внутренней стенкой 205 и указанной внешней стенкой 202. Указанная внутренняя стенка 205 и указанная внешняя стенка 202 могут иметь цилиндрическую форму. Указанный сосуд может содержать впускной патрубок и выпускной патрубок (не показаны) для транспортировки жидкости, обычно холодильного агента, во внутреннее пространство 203 и наружу. Указанный выпускной патрубок может быть присоединен к компрессору (не показан) и указанный впускной патрубок может быть присоединен к конденсатору (не показан), Указанный сосуд может иметь более одного впускного патрубка и/или более одного выпускного патрубка. Указанный сосуд также содержит трубку 207 в указанном внутреннем пространстве 203. Указанная трубка 207 совершает по меньшей мере один виток вокруг внутренней стенки 205. Однако, указанная трубка 207 может совершать множество оборотов вокруг указанной внутренней стенки 205. Например, указанное множество оборотов может быть выполнено так, что указанная трубка занимает заранее определенный объем указанного внутреннего пространства 203. Например, указанная трубка может занимать по меньшей мере две трети объема указанного внутреннего пространства.

На Фиг. 2 В показано поперечное сечение в продольном направлении части указанного теплообменника для охлаждения жидкости, изображенного на Фиг. 2А. Изображена указанная трубка 207, проходящая через указанное внутреннее пространство 203. Указанное внутреннее пространство 203 может быть полностью заполнено холодильным агентом. Указанный холодильный агент может находиться в жидком состоянии до уровня, обозначенного на Фиг. 2 В с помощью номера 209. Однако, может быть выбран другой указанный уровень жидкого холодильного агента. Указанный уровень приведен исключительно в качества примера. Оставшееся внутреннее пространство 203, расположенное выше уровня, обозначенного 209, может быть заполнено газообразным холодильным агентом.

На Фиг. 3 изображен другой вариант воплощения теплообменника для охлаждения жидкости. Указанный сосуд содержит внутреннюю стенку 305 и внешнюю стенку 302. Указанная внутренняя стенка 305 и указанная внешняя стенка 302 могут быть концентрическими. Указанный сосуд также содержит внутреннее пространство (не показано), ограниченное по меньшей мере указанной внутренней стенкой 305 и указанной внешней стенкой 302. Указанное внутреннее пространство имеет кольцевую форму с прямыми секциями 318. Указанный сосуд может содержать впускной патрубок и выпускной патрубок (не показаны) для транспортировки жидкости, обычно холодильного агента, во внутреннее пространство и наружу. Указанный выпускной патрубок может быть присоединен к компрессору (не показан) и указанный впускной патрубок может быть присоединен к конденсатору (не показан). Указанный сосуд может иметь более одного впускного патрубка и/или более одного выпускного патрубка. Указанный сосуд также может содержать первую трубку и вторую трубку, расположенные в указанном внутреннем пространстве. Как первая трубка, так и вторая трубка может совершать по меньшей мере один виток вокруг внутренней стенки 305. Первая трубка и вторая трубка может совершать множество оборотов вокруг указанной внутренней стенки 305. Указанное множество оборотов может быть любым числом. Например, количество оборотов может быть таким, что первая трубка и/или вторая трубка занимают заранее определенный объем указанного внутреннего пространства. Например, первая и/или вторая трубка может занимать по меньшей мере две трети объема указанного внутреннего пространства. Указанный сосуд может содержать два впускных отверстия и два выпускных отверстия. Первая трубка 319 может входить в указанный сосуд через первое впускное отверстие 315 и выходить из указанного сосуду через первое выпускное отверстие 317. Вторая трубка 320 может входить в указанный сосуд через второе впускное отверстие 313 и может выходить из указанного сосуда через второе выпускное отверстие 311. Количество трубок не ограничено одной или двумя. Альтернативные варианты указанного сосуда могут содержать множество трубок, проходящих через указанное внутреннее пространство. Указанный сосуд может содержать отверстия в любой части указанного сосуда. Трубки могут выходить из указанного сосуда и/или входить в него через любое их этих отверстий. Трубки могут быть закреплены в отверстии таким образом, что указанный сосуд является непроницаемым для жидкости вокруг указанных трубок, так что холодильный агент не может вытекать из указанного сосуда через такое отверстие.

На Фиг. 4 показан открытый вид теплообменника, изображенного на Фиг. 3. Изображены первая трубка 421 и вторая трубка 423, проходящие через указанное внутреннее пространство 425. Различные трубки, проходящие через указанное внутреннее пространство указанного сосуда, могут пересекаться или могут быть расположены в любом походящем порядке.

На Фиг. 5 изображена холодильная система. Указанная холодильная система может содержать сосуд 501 для холодильного агента. В варианте, изображенном на Фиг. 5, указанный сосуд 501 является испарителем, использующимся для охлаждения жидкости, протекающей через указанную трубку в указанном внутреннем пространстве указанного сосуда 501. Указанный сосуд 501 может содержать внутреннюю стенку 505 и внешнюю стенку 503. Указанная внутренняя стенка 505 и указанная внешняя стенка 503 могут быть концентрическими. Указанный сосуд 501 может иметь внутреннее пространство, ограниченное по меньшей мере указанной внутренней стенкой 505 и указанной внешней стенкой 503. Указанный сосуд 501 может содержать трубку (не показана) в указанном внутреннем пространстве, совершающую по меньшей мере один виток вокруг внутренней стенки. Указанная трубка может совершать множество оборотов вокруг внутренней стенки. Например, указанное внутреннее пространство указанного сосуда 501 может иметь форму тороида. Указанная трубка в указанном внутреннем пространстве может иметь форму спирали. Указанный сосуд 501 может быть похожим на сосуды устройств, изображенных на любой из Фиг. 1А, 1В, 2А, 2В, 3, и 4.

Указанный сосуд может содержать первое отверстие 513 и второе отверстие 511. Первое отверстие 513 и второе отверстие 511 могут находиться на указанной внешней стенке 503 указанного сосуда 501. Первое отверстие 513 может быть расположено на высоте двух третей общей высоты или выше. Второе отверстие 511 может быть расположено на высоте одной трети общей высоты или ниже. В качестве альтернативы, первое отверстие 513 может быть расположено выше уровня, изображенного на Фиг. 1В под номером 109, выше которого указанное внутреннее пространство 103 заполнено газообразным холодильным агентом. Второе отверстие 511 может быть расположено ниже уровня, изображенного на Фиг. 1В под номером 109, выше которого указанное внутреннее пространство 103 заполнено жидким холодильным агентом. Первое отверстие 513 и второе отверстие 511 могут быть расположены в любом подходящем месте указанного сосуда 501. Указанная трубка может содержать первый конец и второй конец. Первый конец указанной трубки может быть закреплен в первом отверстии 513 указанного сосуда 501 и второй конец указанной трубки может быть закреплен во втором отверстии 511 для обеспечения переноса жидкости в указанную трубку и/или из нее через первое отверстие 513 и второе отверстие 511. Указанный сосуд и трубка могут быть сконструированы таким образом, что перенос жидкости между пространством внутри указанной трубки и остальным указанным внутренним пространством невозможен. Однако, материал указанной трубки может быть выбран таким образом, чтобы имел место теплообмен между холодильным агентом во внутреннем пространстве и жидкостью внутри указанной трубки.

Указанный первый конец указанной трубки может быть соединен с контейнером для жидкости 530 посредством дополнительного трубопровода 540. По меньшей мере часть указанного дополнительного трубопровода 540 и указанная трубка в указанном внутреннем пространстве могут образовывать одну цельную трубку. В качестве альтернативы, указанный дополнительный трубопровод 540 и указанная трубка в указанном внутреннем пространстве могут быть соединены друг с другом. В любом случае, по указанному дополнительному трубопроводу может осуществляться поток жидкости, которую предполагается охлаждать, из контейнера для жидкости 530 в часть указанной трубки в указанном внутреннем пространстве. Второй конец указанной трубки может быть соединен с емкостью для выпуска 535, например посредством дополнительного трубопровода 541, и может позволять охлажденной жидкости выпекать из внутренней трубки в указанную емкость для выпуска. Аналогично дополнительному трубопроводу 540, по меньшей мере часть дополнительного трубопровода 541 может образовывать цельную трубку с указанной трубкой в указанном внутреннем пространстве. В качестве альтернативы, дополнительный трубопровод 541 и указанная трубка в указанном внутреннем пространстве может быть соединены друг с другом, например в отверстии 511.

Указанный сосуд 501 также может содержать впускной патрубок 521 и выпускной патрубок 519. Указанная холодильная система, изображенная на Фиг. 5, также может содержать впускную трубку 517 холодильного агента и выпускную трубку 515 холодильного агента. Указанная впускная трубка 517 холодильного агента может быть соединена с впускным патрубком 521 и может позволять холодильному агенту перетекать через впускную трубку 517 холодильного агента в указанное внутреннее пространство указанного сосуда 501. Указанная выпускная трубка 515 холодильного агента может быть соединена с выпускным патрубком 519 и может позволять холодильному агенту перетекать из указанного внутреннего пространства указанного сосуда 501 в выпускную трубку 515 холодильного агента.

Холодильная система, изображенная на Фиг. 5, также может содержать компрессор 527 и конденсатор 523. Указанная выпускная трубка 515 холодильного агента может соединять указанное внутреннее пространство указанного сосуда 501 с компрессором 527 с возможностью перетекания жидкости. Указанный компрессор 527 может быть смонтирован для приема холодильного агента из выпускного трубопровода 515 и сжатия указанного холодильного агента. Указанный компрессор 527 может содержать нагнетательный трубопровод 525, функционально соединенный с компрессором 527 и смонтированный для отвода сжатого холодильного агента из компрессора 527. Нагнетательный трубопровод 525 может быть также функционально соединен с конденсатором 523. Указанный конденсатор 523 может быть смонтирован для приема сжатого холодильного агента из нагнетательного трубопровода 525. Конденсатор 523 может быть смонтирован для приема сжатого холодильного агента из компрессора 527. Конденсатор 523 может быть также смонтирован для конденсирования холодильного агента. Конденсатор 523 может быть смонтирован для направления сжатого и конденсированного холодильного агента во впускной трубопровод 517 в направлении указанного сосуда 501.

Холодильная система, изображенная на Фиг. 5, может содержать блок управления давлением (не показан), смонтированный для контроля за давлением холодильного агента в указанном сосуде 501 на основании целевой температуры. Указанная холодильная система также может содержать датчик температуры, приспособленный для измерения температуры теплообменника в указанном внутреннем пространстве 607 или жидкости внутри указанной трубки 631. В качестве альтернативы или в дополнение, указанная система может содержать датчик давления, предназначенный для измерения давления холодильного агента в указанном внутреннем пространстве 607. Указанные средства управления могут содержать таблицу или другой тип схемы соответствия, которая устанавливает соответствие значений температуры и соответствующих значений давления холодильного агента.

Указанная холодильная система может содержать более одного сосуда (не показаны), параллельно соединенного с системой охлаждения. Указанная система также может содержать более одной емкости для выпуска, где каждая емкость для выпуска соединена с внутренней трубкой другого сосуда. Указанная система охлаждения также может содержать более одного контейнера с жидкостью, каждый из которых содержит жидкость для охлаждения и каждый из которых соединен с внутренней трубкой другого сосуда. Каждый сосуд может содержать свой собственный блок управления давлением/температурой, описанный выше.

Конденсатор холодильной системы, изображенной на Фиг. 5, может, например, содержать сосуд, изображенный на Фиг. 1А, 1В, 2А, 2В, 3 и 4.

На Фиг. 6 показана схема холодильной системы. Указанная холодильная система, изображенная на Фиг. 6, содержит испаритель 551, компрессор 557 и конденсатор 561. Указанный испаритель 551 может содержать сосуд 501, такой как представлен на Фиг. 5. Указанный испаритель 551 также может содержать сосуд, такой как представлен на Фиг. 1А, 1В, 2А, 2В, 3 и 4. В качестве альтернативы, испарителем 511 может быть любой испаритель, известный из уровня техники.

Указанная холодильная система, изображенная на Фиг. 6, также может содержать трубку 558 для впуска жидкости, которая может быть функционально соединена с испарителем 551, что позволит жидкости охлаждаться посредством испарителя 551. Указанная холодильная система, изображенная на Фиг. 6, также может содержать трубку 570 для выпуска жидкости, которая может быть функционально соединена с испарителем 551, что позволит жидкости вытекать из испарителя. Указанная холодильная система также может содержать всасывающий трубопровод 555. Один из концов всасывающего трубопровода 555 может быть соединен с возможностью перетекания жидкости с испарителем 551 и смонтирован с возможностью перетекания холодильного агента из испарителя 551. Другой конец всасывающего трубопровода 555 также может быть функционально соединен с компрессором 557. Указанный компрессор 557 может быть смонтирован с возможностью перетекания холодильного агента из испарителя 551 в компрессор 557 через указанный всасывающий трубопровод 555. Компрессор 557 может быть смонтирован для сжатия холодильного агента, поступающего из всасывающего трубопровода 555. Указанная холодильная система также может содержать нагнетательный трубопровод 559, соединяющий с возможностью перетекания жидкости компрессор 557 с конденсатором 561 и смонтированный с возможностью перетекания сжатого холодильного агента из компрессора 557 в конденсатор 561. Указанный конденсатор 561 может быть смонтирован для конденсирования сжатого холодильного агента, поступающего из компрессора. Указанным конденсатором 561 может быть любой подходящий конденсатор, известный из уровня техники. В качестве альтернативы, указанный конденсатор 561 может содержать сосуд 501, подобный сосуду, изображенному на Фиг. 5, или сосуд, подобный сосуду, изображенному на Фиг. 1А, 1В, 2А, 2В, 3 и 4. В этом случае, указанный холодильный агент может быть сконденсирован в указанном внутреннем пространстве указанного сосуда. Охлаждающая жидкость может протекать через указанную трубку или трубки для дальнейшего охлаждения холодильного агента.

Указанная холодильная система также может содержать трубопровод 563, соединяющий с возможностью перетекания жидкости конденсатор 561 с испарителем 551 и смонтированный для перетекания конденсированного холодильного агента из конденсатора в испаритель 551.

В вариантах осуществления настоящего изобретения, описанных в настоящем документе, указанное устройство сконструировано таким образом, что внутреннее пространство указанной трубки изолировано и нет возможности перетекания в него холодильного агента. Теплообмен происходит между внутренней и наружной сторонами указанной трубки. Однако, указанный холодильный агент обычно не имеет возможности для перетекания внутрь указанной трубки. Однако, однако это не является ограничивающим признаком.

На Фиг. 7 показан частично раскрытый вид устройства для охлаждения жидкости. Указанное устройство, изображенное на Фиг. 7, может содержать теплообменник 601. Указанный теплообменник 601 может содержать внутреннюю стенку 605 и внешнюю стенку 603. Указанная внутренняя стенка 605 и указанная внешняя стенка 603 могут быть концентрическими. Теплообменник 601 может иметь внутреннее пространство 607, ограниченное по меньшей мере указанной внутренней стенкой 605 и указанной внешней стенкой 603. Теплообменник 601 может содержать трубку 631 в указанном внутреннем пространстве 607, совершающую по меньшей мере один виток вокруг внутренней стенки 605. Указанная трубка 631 может совершать множество оборотов вокруг внутренней стенки 605. Указанное внутреннее пространство 601 может иметь форму тороида или бублика. Теплообменник 601 может быть схожим с устройствами, изображенными на Фиг. 1А, 1В, 2А, 2В, 3, 4 и 5. Указанный теплообменник 601 может быть использован в качестве испарителя и охлаждающего элемента устройства.

Указанный теплообменник может содержать первое отверстие и второе отверстие (не показаны). Указанные первое отверстие и второе отверстие могут быть в указанной внешней стенке 603 теплообменник 601. Например, первое отверстие может быть расположено на высоте двух третей высоты теплообменника 601 или выше. Например, второе отверстие может быть расположено на высоте одной трети высоты теплообменника или ниже. В качестве альтернативы, указанные первое отверстие и второе отверстие могут быть расположены в любом подходящем месте теплообменника 601. Указанная трубка 631 содержит первый конец и второй конец (не показаны). Первый конец указанной трубки может быть закреплен в первом отверстии и второй конец указанной трубки может быть закреплен во втором отверстии для обеспечения переноса жидкости в указанную трубку и/или из нее 631 через первое отверстие и второе отверстие.

Указанный первый конец указанной трубки может быть функционально соединен с контейнером для жидкости (не показан) и смонтирован с возможностью перетекания жидкости, которую предполагается охлаждать, из контейнера для жидкости (не показан) в указанную трубку 631. Например, контейнер для жидкости содержит потребляемую жидкость, пригодную в качестве напитка, такую как вода, газированный напиток или пиво. Например, потребляемой жидкостью является газированный напиток. Второй конец указанной трубки может быть функционально соединен с емкостью для выпуска (не показана) и смонтирован с возможностью перетекания охлажденной жидкости из внутренней трубки 631 в емкость для выпуска.

Указанный теплообменник 601 также может содержать впускной патрубок 621 и выпускной патрубок 619. Холодильная система, изображенная на Фиг. 7, также может содержать впускную трубку холодильного агента и выпускную трубку холодильного агента (не показаны). Впускная трубка холодильного агента может быть соединена с впускным патрубком 621 и смонтирована с возможностью перетекания холодильного агента через впускную трубку холодильного агента в указанное внутреннее пространство 607. Выпускная трубка холодильного агента может быть соединена с выпускным патрубком 619 и смонтирована с возможностью перетекания холодильного агента из указанного внутреннего пространства 607 выпускную трубку холодильного агента.

Холодильная система, изображенная на Фиг. 7, также может содержать компрессор (не показан) и конденсатор 623. Выпускной трубопровод холодильного агента может входить в компрессор. Указанный компрессор может быть смонтирован для приема холодильного агента из выпускного трубопровода и сжатия указанного холодильного агента. Указанный компрессор может содержать нагнетательный трубопровод (не показан), функционально соединенный с компрессором и смонтированный с возможностью перетекания сжатого холодильного агента из этого компрессора. Нагнетательный трубопровод может быть также функционально соединен с конденсатором 623. Указанный конденсатор 623 может быть смонтирован для приема сжатого холодильного агента из нагнетательного трубопровода. Конденсатор 623 может быть смонтирован для непосредственного получения сжатого холодильного агента из компрессора. Конденсатор 623 может быть также смонтирован с возможностью конденсирования холодильного агента. Конденсатор 623 может быть смонтирован с возможностью подачи сжатого холодильного агента в впускной трубопровод.

Охлаждающее устройство, изображенное на Фиг. 7, также может содержать источник питания 629 для подачи электричества электрическим компонентам охлаждающего устройства.

Указанная внутренняя стенка 619 может окружать любой другой приемлемый элемент или материал. Например, некий компонент холодильной системы может располагаться в свободном центре указанного сосуда. В качестве альтернативы, в указанном центре и/или вокруг теплообменника 601 может быть размещен изолирующий материал.

На Фиг. 8 показана блок-схема способа охлаждения жидкости. Способ охлаждения жидкости может содержать стадию 701, включающую контроль за потоком охлаждающего агента, проходящего через впускную трубку, соединенную с возможностью перетекания жидкости с внутренним пространством сосуда, через указанную впускную трубка в указанное внутреннее пространство и контроль за потоком охлаждающего агент из указанного внутреннего пространства в впускную трубку, соединенную с указанным внутренним пространством, при этом указанный сосуд содержит внутреннюю стенку и внешнюю стенку, при этом указанная внутренняя стенка и указанная внешняя стенка являются концентрическими и указанное внутреннее пространство ограничено по меньшей мере указанной внутренней стенкой и указанной внешней стенкой, при этом указанный сосуд содержит впускной патрубок и выпускной патрубок для транспортировки охлаждающего агента во внутреннее пространство и наружу, совершающие по меньшей мере один виток вокруг внутренней стенки.

Указанный способ также может включать стадию 702. Стадия 702 включает контроль за потоком жидкости, которую предполагается охлаждать, проходящим через внутреннюю трубку.

Указанный способ контроля также может содержать стадию (не показана), включающую контроль давления в указанном сосуде на основании целевой температуры.

Следует понимать, что указанные выше три стадии могут осуществляться одновременно так, чтобы обеспечивать постоянное снабжение охлажденной жидкостью.

На Фиг. 9 показан чертеж холодильной установки с устройством для регулирования давления 920.

Указанная холодильная установка содержит контур охлаждения, включающий компрессор 922, конденсатор 923 и регулирующий вентиль 924. Эти компоненты, как таковые, являются известными из уровня техники. Холодильная установка содержит теплообменник 901. На указанной схеме этот теплообменник изображен в частично раскрытом виде. Указанный теплообменник функционирует в качестве испарителя в контуре охлаждения. Теплообменник 901 осуществляет теплообмен жидкости внутри указанной трубки 909. Трубка 909 соединена, например, одним концом с источником жидкости 913, таким как бочка пива, а другим концом с элементом для выпуска жидкости 915, таким как емкость для выпуска.

Конструкция и функционирование теплообменника 901 могут быть такими же или сходными с конструкцией и функционированием теплообменника, раскрытого в настоящем описании. Однако возможны другие конфигурации одного или более теплообменников. Хотя проиллюстрирована конфигурация с одним теплообменником 901, указанная холодильная установка может быть снабжена любым количеством теплообменников в соответствии с принципами, описанными в настоящем документе для одного теплообменника.

Указанный теплообменник 901 может содержать сосуд 931 для холодильного агента, содержащий внутреннее пространство 907, ограниченное замкнутой поверхностью стенок 917 сосуда, а также содержащий впускной патрубок 903 и выпускной патрубок 905 для транспортировки холодильного агента во внутреннее пространство 907 и наружу через стенку сосуда 917. Трубка 909 расположена по меньшей мере частично в указанном внутреннем пространстве 907. Первый конец 903 указанной трубки 909 присоединен к первому отверстию стенки сосуда 917 и второй конец 935 указанной трубки присоединен ко второму отверстию стенки сосуда 917 для обеспечения переноса жидкости внутрь части указанной трубки 907, расположенной внутри указанного сосуда, и/или из нее через первое отверстие и второе отверстие.

Указанный сосуд 931 теплообменника 901 соединен с компрессором 922 и конденсатором 923 и регулирующим вентилем 924 посредством впускного патрубка 903 и выпускного патрубка 905 указанного сосуда. Все это образует по меньшей мере один контур охлаждения, при этом теплообменник 901 является испарителем.

Замкнутая поверхность стенки сосуда 917 теплообменника 901 содержит канал 937, проходящий через указанный сосуд, и при этом указанная трубка 909 совершает по меньшей мере один виток вокруг части стенки указанного сосуда, которая образует указанный канал. Замкнутая поверхность, которая представляет собой канал, может быть тороидом или иметь другую форму, как это разъяснено в других местах настоящего описания.

Указанная холодильная установка может содержать блок управления давлением 920. Этот блок управления давлением 920 может содержать, например, процессор и блок памяти (не показаны). В блоке памяти может находиться программный код, который, будучи исполненным процессором, обеспечивает управление холодильной установкой с помощью указанного блока управления давлением заранее предусмотренным способом. Также указанный блок управления давлением 920 может иметь один или более электронный интерфейс для получения входящих сигналов от датчиков и передачи сигналов управления. На рисунке показаны три датчика, которые передают входящие данные в указанный блок управления давлением 920 посредством, например, электрических проводов. Первый датчик, манометр для измерения давления 911, смонтирован для измерения давления холодильного агента в указанном сосуде 931 теплообменника 901. Манометр для измерения давления 911 смонтирован для передачи значений измеренного давления в указанный блок управления давлением 920. Второй датчик, первый датчик температуры 940, смонтирован для измерения температуры жидкости в указанной трубке 909 на первом конце 933. Третий датчик, второй датчик температуры 941 смонтирован для измерения температуры жидкости в указанной трубке 909 на втором конце 935. Манометр для измерения давления 911, первый датчик температуры 940, и второй датчик температуры 941 смонтированы для передачи измеренных значений в указанный блок управления давлением 920.

Также в проиллюстрированном примере указанный блок управления давлением 920 соединен с компрессором 922. Например, указанный блок управления давлением 920 может управлять мощностью компрессора 922. Предпочтительно, указанный блок управления давлением может управлять мощностью компрессора 922 постепенно, а именно, не только как простой включатель/выключатель, но скорее указанный блок управления давлением может выбирать один из нескольких различных уровней мощности, или даже любое значение из протяженного диапазона значений мощности. Например, указанный блок управления давлением 920 управляет скоростью вращения компрессора 922. Указанный блок управления давлением 920 также соединен с регулирующим вентилем 924. Например, указанный блок управления давлением 920 может открывать или закрывать регулирующий вентиль 924. Также возможно более тонкое управление (например, устройство контроля 920 может регулировать степень открытия регулирующего вентиля 924). Следует понимать, что указанные связи приведены в качестве примеров. В других воплощениях настоящего изобретения некоторые связи может быть опущены, а другие связи, датчики и управляемые устройства могут быть добавлены. Например, может быть установлен датчик потока для измерения потока жидкости через указанную трубку 909, и может быть установлен датчик потока для измерения количества жидкости, протекающей к компрессору 922.

Указанный блок управления давлением 920 устанавливается для контроля давления во внутреннем пространстве 907 на основании целевой температуры. В этой связи, указанный блок управления давлением может содержать таблицу или схему соответствия, которая устанавливает соответствие значения температуры соответствующему значению давления холодильного агента. Таблица, которая может быть использована в качестве примера в отношении известного холодильного агента R404a, приведена ниже. Приведенная таблица устанавливает значения температуры, соответствующие значениям давления R404a на манометре:

Промежуточные значения могут быть получены, например, интерполяцией. При практическом применении таблица может быть подготовлена для диапазона температур, необходимого для применения.

Указанная холодильная установка также может содержать насос (не изображен) для прокачивания жидкости через указанную трубку из первого конца указанной трубки ко второму концу указанной трубки. Этот насос может быть расположен в любом месте между источником жидкости 913 и сливом жидкости 915. В качестве альтернативы, также возможно, чтобы жидкость двигалась через указанную трубку вследствие разницы давлений между источником жидкости 913 и сливом жидкости 915.

Указанный блок управления давлением может быть приспособлен для получения целевой температуры жидкости внутри трубки. Эта целевая температура может храниться в блоке памяти, например как предварительно установленная на заводе или установленная конечным пользователем посредством интерфейса пользователя. Затем, указанный блок управления давлением 920 может определять целевое давление холодильного агента в указанном сосуде на основании указанной целевой температуры. Это может быть сделано посредством схемы соответствия. Затем, указанный блок управления давлением 920 может управлять давлением холодильного агента внутри указанного сосуда 931 на основании указанного целевого давления.

Например, целевое давление холодильного агента в указанном сосуде является давлением пара холодильного агента при целевой температуре. Это давление пара может быть известным физическим свойством холодильного агента и может быть установлено для различных температур, или указанное целевое давление может быть рассчитано на основании целевой температуры с использованием подходящей формулы, например газового уравнения Бойля и Гей-Люссака, которое описывает поведение идеальных газов под действием давления, объема, температуры, и количества частиц, с помощью уравнения pV=nRT, при этом р является давлением в Па (Н/м²), V является объемом в кубических метрах (м³), n является количеством газа в молях, R является газовой постоянной (8,314472 Дж⋅K^-1 моль^-1), и Т является абсолютной температурой в K.

Указанный блок управления давлением 920 может быть приспособлен для обнаружения увеличения потребности в теплообмене для охлаждения жидкости в трубке и управления снижением давления холодильного агента в указанном сосуде 931 в ответ на обнаруженное увеличение потребности в теплообмене. Давление может быть снижено ниже ранее определенного ‘целевого давления’, поскольку увеличение потребности в теплообмене может потребовать охлаждения холодильного агента ниже указанной целевой температуры.

Указанный блок управления давлением 920 может быть приспособлен для обнаружения увеличения потребности в теплообмене на основании измеренной температуры жидкости внутри указанной трубки на первом конце указанной трубки. Это позволяет определять разницу между температурой входящей жидкости и целевой температурой, которая влияет на степень охлаждения, которую требуется достичь. Указанный блок управления давлением 920 может быть приспособлен для обнаружения увеличения потребности в теплообмене на основании количества газообразного холодильного агента, двигающегося из указанного сосуда по направлению к компрессору. Это является индикатором количества тепла, извлеченного из жидкости в трубке, и, таким образом, соотносится с количеством жидкости, протекающей через указанную трубку. Комбинация обоих измерений позволяет предсказать увеличение потребности в теплообмене до того, как это будет слишком поздно (например, до того как любая жидкость достигнет второго конца указанной трубки с температурой выше целевой температуры).

Указанный блок управления давлением может быть приспособлен для управления давлением холодильного агента внутри указанного сосуда посредством управления по меньшей мере одного из следующих параметров: всасывающей силы указанного компрессора и настройки указанного регулирующего вентиля. Эти параметры могут влиять на давление в указанном сосуде. Чем с большей силой компрессор отсасывает из указанного сосуда, тем ниже давление внутри указанного сосуда. Чем в большей степени регулирующий вентиль устанавливается на впуск холодильного агента в указанный сосуд, тем выше может становиться давление.

Часть указанной трубки в указанном внутреннем пространстве имеет длину, диаметр и толщину стенок, а насос имеет пропускную способность жидкости, установленную таким образом, чтобы жидкость на втором конце указанной трубки имела температуру, по существу равную температуре холодильного агента в указанном сосуде. Также могут приниматься во внимание характеристики указанной холодильной установки, такие как, диапазон значений температуры жидкости из источника жидкость 913 и/или диапазон скорости протекания жидкости через указанную трубку.

Теплообменник для охлаждения жидкости в холодильной системе может содержать:

сосуд (501, 601) для холодильного агента, где указанный сосуд содержит внутреннюю стенку (505, 605) и внешнюю стенку (503, 603), при этом указанная внутренняя стенка и указанная внешняя стенка являются концентрическими, при этом указанный сосуд имеет внутреннее пространство, ограниченное по меньшей мере указанной внутренней стенкой и указанной внешней стенкой, при этом указанный сосуд содержит впускной патрубок (521, 621) и выпускной патрубок (519, 619) для транспортировки холодильного агента во внутреннее пространство и наружу (607);

трубку (631) в указанном внутреннем пространстве (607), совершающую по меньшей мере один виток вокруг указанной внутренней стенки; и

блок управления давлением для контроля давления в указанном сосуде на основании целевой температуры, при этом устройство контроля содержит таблицу или схему соответствия, которая устанавливает соответствие значений температуры соответствующим значениям давления холодильного агента.

Следует понимать, что способ охлаждения текучей среды или жидкости может быть осуществлен посредством пропускания текучей среды или жидкости через указанную трубку указанной холодильной установки, описанной в настоящем описании, и установки подходящей целевой температуры для жидкости или текучей среды, предназначенной для охлаждения.

В соответствии с одним из примеров, теплообменник для охлаждения жидкости в холодильной системе содержит:

сосуд для холодильного агента, содержащий внутреннюю стенку и внешнюю стенку, при этом указанная внутренняя стенка и указанная внешняя стенка являются концентрическими, при этом указанный сосуд имеет внутреннее пространство, ограниченное по меньшей мере указанной внутренней стенкой и указанной внешней стенкой, указанный сосуд содержит впускной патрубок и выпускной патрубок для транспортировки холодильного агента во внутреннее пространство и наружу; и

трубку в указанном внутреннем пространстве, совершающую по меньшей мере один виток вокруг внутренней стенки.

Эта конфигурация позволяет трубке проходить через указанное внутреннее пространство без резких поворотов или изгибов указанной трубки, так что жидкость может протекать через указанную трубку без перемешивания. Например, указанная трубка может совершать оборот или быть выполнена в виде спирали с одним или более оборотов вокруг внутренней стенки.

Например, указанная трубка может быть жесткой.

Между указанной трубкой и стенкой указанного внутреннего пространства может быть пространство. Также может быть пространство между различными частями указанной трубки. В этом случае, холодильный агент может иметь лучший контакт с указанной трубкой и обмениваться теплом с жидкостью внутри трубки.

Указанный сосуд может содержать испаритель. Это обеспечивает получение улучшенной холодильной системы. Например, указанное внутреннее пространство является испарителем. Например, указанный сосуд может быть заполнен холодильным агентом, находящимся в жидкой и/или газообразной фазе. Жидкость, которую предполагается охлаждать, может протекать через указанную трубку, что приводит к ее охлаждению холодильным агентом, который окружает указанную трубку внутри указанного сосуда. Таким образом, указанный теплообменник обеспечивает эффективное охлаждение жидкости внутри трубки. Форма указанного теплообменника делает его компактным, что позволяет создать указанную холодильную систему небольшого размера и экономить место. Циркуляция жидкости, которую предполагается охлаждать, через указанную трубку позволяет осуществлять эффективное охлаждение жидкости, что позволяет экономить энергию. Путем подбора габаритов теплообменника, включая длину указанной трубки внутри указанного сосуда, и учитывая время, необходимое жидкости для протекания через указанную трубку в указанном внутреннем пространстве, может быть создан теплообменник, в котором указанная жидкость имеет предварительно установленную температуру, определяемую температурой указанного холодильного агента, когда она вытекает из указанной трубки в указанном внутреннем пространстве.

Указанный сосуд может содержать первое отверстие и второе отверстие, и указанная трубка может содержать первый конец и второй конец, при этом первый конец указанной трубки закреплен в первом отверстии стенки сосуда и второй конец указанной трубки закреплен во втором отверстии стенки сосуда, для обеспечения переноса жидкости в указанную трубку и/или из нее через первое отверстие и второе отверстие. Это обеспечивает поток жидкости, которую предполагается охлаждать, через указанную трубку внутри указанного сосуда. Путем подбора габаритов теплообменника, включая длину указанной трубки внутри указанного сосуда, и учитывая среднюю скорость протекания жидкости через указанную трубку, может быть создан теплообменник, в котором указанная жидкость имеет предварительно установленную температуру, когда она вытекает из указанной трубку и указанного сосуда, через первое или второе отверстие. Следует понимать, что указанная трубка может быть расположена внутри указанного сосуда только частично. В частности, термины "первый конец" и "второй конец" могут обозначать части указанной трубки, где указанная трубка проходит сквозь стенку сосуда.

Указанный теплообменник может содержать впускную трубку холодильного агента, соединенную с впускным патрубком указанного сосуда и смонтированную с возможностью перетекания холодильного агента через указанную впускную трубку холодильного агента в указанное внутреннее пространство; и выпускную трубку холодильного агента, соединенную с выпускным патрубком указанного сосуда и смонтированную с возможностью перетекания холодильного агента из указанного внутреннего пространства в выпускную трубку холодильного агента. Это обеспечивает поток холодильного агента из указанного сосуда и внутрь него.

Указанное внутреннее пространство может содержать холодильный агент, который частично находится в жидком состоянии и частично в газообразном состоянии. Указанный выпускной патрубок может быть расположен выше самого высокого уровня жидкого холодильного агента. Это может защитить компрессор от неправильного функционирования, поскольку это позволяет холодильному агенту покидать указанный сосуд в самой высокой точке указанного сосуда, когда холодильный агент находится в газообразном состоянии, что позволяет избежать вытекания холодильного агента в жидком состоянии из указанного сосуда в компрессор. Следует отметить, что холодильный агент в жидком состоянии может вызвать повреждение компрессора. Указанный впускной патрубок также может быть расположен выше самого высокого уровня жидкого холодильного агента. Это позволит предотвратить вытекание жидкого холодильного агента в обратную сторону.

Указанное первое отверстие может быть расположено на высоте двух третей высоты указанного сосуда или выше, а указанное второе отверстие может быть расположено на высоте одной трети высоты указанного сосуда или ниже, при этом указанная высота является высотой, измеренной вдоль концентрической оси. Это позволяет обеспечить преимущество при охлаждении жидкости, поскольку это позволяет жидкости покидать указанный сосуд после ее охлаждения в нижней части указанного сосуда, где температура холодильного агента может быть ниже, чем в верхней части указанного сосуда.

Указанная трубка может совершать множество оборотов вокруг внутренней стенки. В этом случае, указанная трубка может быть сконструирована таким образом, что жидкость внутри указанной трубки будет проходить через холодильный агент столько раз, сколько необходимо с учетом желаемого уровня теплообмена. Кроме того, жидкость, которую предполагается охлаждать, может протекать через указанную трубку плавно, в частности потому, что конфигурация, в которой выполнена указанная трубка с витками вокруг указанной внутренней стенки, позволяет указанной трубке иметь форму с плавными изгибами. Это является преимуществом для охлаждения, например, напитка с газом, такого как пиво, поскольку жидкость, проходящая через указанную трубку будет меньше взбалтываться.

Указанная трубка может быть смонтирована таким образом, чтобы занимать по меньшей мере две трети объема указанного внутреннего пространства. Это повышает эффективность теплообменника, поскольку охлаждаемая жидкость будет проходить через внутреннюю трубку, и, соответственно, через холодильный агент, в течение большего количества времени, достигая таким образом более низкой температуры при том же давлении и экономя энергию. Кроме того, может понадобиться меньше холодильного агента для заполнения указанного внутреннего пространства.

Указанный теплообменник также может содержать блок управления давлением для контроля давления во внутреннем пространстве на основании целевой температуры. В этом случае, целевая температура достигается более эффективно.

Указанный теплообменник также может содержать датчик температуры, приспособленный для измерения температуры холодильного агента в указанном внутреннем пространстве и/или жидкости внутри трубки. Это позволяет улучшить контроль за температурой охлаждаемой жидкости. Например, указанный блок управления давлением может быть приспособлен для управления давлением на основании целевой температуры и измеренной температуры.

Указанное внутреннее пространство может иметь форму тороида. Это позволяет сделать конструкцию теплообменника более компактной, экономя таким образом место.

Первый конец указанной трубки может быть функционально соединен с контейнером для жидкости и может быть смонтирован с возможностью перетекания жидкости, которую предполагается охлаждать, из контейнера для жидкости в трубку, а второй конец указанной трубки может быть функционально соединен с емкостью для выпуска и может быть смонтирован с возможностью перетекания охлажденной жидкости из внутренней трубки в емкость для выпуска. Это позволяет эффективно разливать охлажденную жидкость.

Другой пример обеспечивает способ охлаждения жидкости, содержащий стадии:

управления потоком холодильного агента через впускную трубку, соединенную с возможностью перетекания жидкости с внутренним пространством сосуда через указанную впускную трубка, в указанное внутреннее пространство и потоком холодильного агента из указанного внутреннего пространство в выпускную трубку, соединенную с указанным внутренним пространством, при этом указанный сосуд содержит внутреннюю стенку и внешнюю стенку, при этом указанная внутренняя стенка и указанная внешняя стенка являются концентрическими и указанное внутреннее пространство ограничено по меньшей мере указанной внутренней стенкой и указанной внешней стенкой, указанный сосуд содержит впускной патрубок и выпускной патрубок для транспортировки холодильного агента во внутреннее пространство и наружу, при этом указанный сосуд также содержит трубку в указанном внутреннем пространстве, совершающую по меньшей мере один виток вокруг внутренней стенки; и

управления потоком охлаждаемой жидкости через внутреннюю трубку.

Специалист в данной области техники понимает, что признаки, описанные в настоящем описании, могут быть скомбинированы любым походящим способом. Кроме того, модификации и вариации, описанные в отношении системы, могут быть применены в отношении способа и наоборот.

Следует отметить, что описанные выше воплощения настоящего изобретения скорее иллюстрируют, а не ограничивают рамки настоящего изобретения, и специалист в данной области техники способен придумать больше альтернативных вариантов осуществления настоящего изобретения, не выходя за рамки формулы изобретения, приведенной ниже. В этой формуле изобретения любое ссылочное обозначение, размещенное в скобках, не должно рассматриваться как ограничивающее формулу изобретения. Использование глагола "содержать" и его спряжения не исключает присутствие элементов или стадий, отличающихся от приведенных в формуле изобретения. Единственное число элемента не исключает присутствия множества таких элементов. Тот факт, что определенные параметры присутствуют в различных зависимых пунктах сам по себе не означает, что комбинация этих параметров не может быть использована для получения преимуществ.

Холодильная установка содержит компрессор, конденсатор, регулирующий вентиль и теплообменник. Последний содержит сосуд для холодильного агента, содержащий внутреннее пространство, ограниченное замкнутой поверхностью стенок сосуда, а также содержащий впускной патрубок и выпускной патрубок для транспортировки холодильного агента во внутреннее пространство и наружу через стенку сосуда. В указанном внутреннем пространстве по меньшей мере частично размещена трубка, при этом первый конец указанной трубки закреплен в первом отверстии в стенке сосуда и второй конец указанной трубки закреплен во втором отверстии стенки сосуда для обеспечения переноса жидкости в указанную трубку и/или из нее через первое отверстие и второе отверстие. При этом блок управления давлением контролирует давление во внутреннем пространстве на основании целевой температуры. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 11 ил., 1 табл.

1. Холодильная установка, содержащая:

компрессор;

конденсатор;

регулирующий вентиль; и

теплообменник, содержащий:

сосуд для холодильного агента, содержащий внутреннее пространство, ограниченное замкнутой поверхностью стенок сосуда, а также содержащий впускной патрубок и выпускной патрубок для транспортировки холодильного агента во внутреннее пространство и наружу через стенку сосуда, и

трубку, по меньшей мере частично размещенную в указанном внутреннем пространстве, при этом первый конец указанной трубки закреплен в первом отверстии в стенке сосуда и второй конец указанной трубки закреплен во втором отверстии в стенке сосуда для обеспечения переноса жидкости в указанную трубку и/или из нее через первое отверстие и второе отверстие; и

в которой указанный сосуд теплообменника соединен с указанным компрессором, указанным конденсатором и с указанным регулирующим вентилем посредством впускного патрубка и выпускного патрубка с образованием по меньшей мере одного контура охлаждения, в котором указанным теплообменником является испаритель, характеризующийся

блоком управления давления для контроля давления во внутреннем пространстве на основании целевой температуры и указанной замкнутой поверхностью стенки сосуда указанного теплообменника, представляющей канал, проходящий через весь указанный сосуд, при этом указанная трубка совершает по меньшей мере один виток вокруг части стенки указанного сосуда, при этом часть стенки формирует указанный канал.

2. Холодильная установка по п. 1, отличающаяся тем, что указанная замкнутая поверхность, которая формирует указанный канал, является тороидом.

3. Холодильная установка по п. 1, отличающаяся тем, что указанный блок управления давлением содержит таблицу или схему соответствия, которая устанавливает соответствие значений температуры соответствующим значениям давления холодильного агента.

4. Холодильная установка по п. 1, дополнительно содержащая датчик температуры, приспособленный для измерения температуры жидкости внутри трубки.

5. Холодильная установка по п. 4, содержащая насос для прокачивания жидкости через указанную трубку от первого конца указанной трубки ко второму концу указанной трубки.

6. Холодильная установка по п. 5, отличающаяся тем, что первый датчик температуры расположен на первом конце указанной трубки для измерения температуры жидкости внутри указанной трубки на первом конце указанной трубки и/или второй датчик температуры расположен на втором конце указанной трубки для измерения температуры жидкости внутри указанной трубки на втором конце указанной трубки.

7. Холодильная установка по п. 1, дополнительно содержащая датчик давления для измерения давления холодильного агента внутри указанного сосуда.

8. Холодильная установка по п. 1, отличающаяся тем, что указанный блок управления давлением приспособлен для:

получения данных о целевой температуре жидкости внутри трубки;

определения целевого давления холодильного агента в указанном сосуде на основании целевой температуры; и

управления давлением внутри указанного сосуда на основании целевого давления.

9. Холодильная установка по п. 8, отличающаяся тем, что давление пара холодильного агента при целевой температуре составляет целевое давление холодильного агента в указанном сосуде.

10. Холодильная установка по п. 8, отличающаяся тем, что указанный блок управления давлением приспособлен для:

обнаружения повышения потребности в теплообмене для охлаждения жидкости в указанной трубке; и

управления снижением давления в указанном сосуде в ответ на обнаруженное повышение потребности в теплообмене.

11. Холодильная установка по п. 10, отличающаяся тем, что указанный блок управления давлением приспособлен для обнаружения увеличения потребности в теплообмене на основании измеренной температуры жидкости внутри указанной трубки в первом конце указанной трубки и/или количества газообразного холодильного агента, двигающегося из указанного сосуда по направлению к компрессору.

12. Холодильная установка по п. 1, отличающаяся тем, что указанный блок управления давлением приспособлен для управления давлением холодильного агента внутри указанного сосуда посредством контроля за по меньшей мере одним из следующих параметров:

всасывающая сила указанного компрессора; и

настройка указанного регулирующего вентиля.

13. Холодильная установка по п. 5, в которой часть указанной трубки в указанном внутреннем пространстве имеет длину, диаметр и толщину стенок, а указанный насос имеет пропускную способность жидкости, подобранную таким образом, чтобы жидкость на втором конце указанной трубки имела температуру, по существу равную температуре холодильного агента в указанном сосуде.

14. Теплообменник для охлаждения жидкости в холодильной системе, содержащий:

сосуд (501, 601) для холодильного агента, содержащий внутреннюю стенку (505, 605) и внешнюю стенку (503, 603), при этом указанная внутренняя стенка и указанная внешняя стенка являются концентрическими, при этом указанный сосуд имеет внутреннее пространство, ограниченное замкнутой поверхностью стенки сосуда, причем замкнутая поверхность включает по меньшей мере указанную внутреннею стенку и указанную внешнею стенку, а также содержащий впускной патрубок (521, 621) и выпускной патрубок (519, 619) для транспортировки холодильного агента во внутреннее пространство (607) и наружу; имеет внутреннее пространство, ограниченное закрытой поверхностью стенки сосуда, причем закрытая поверхность содержит

трубку (631) в указанном внутреннем пространстве (607), совершающую по меньшей мере один виток вокруг внутренней стенки; и

блок управления давлением для контроля давления в указанном сосуде на основании целевой температуры, при этом указанный блок управления содержит таблицу или схему соответствия, которая устанавливает соответствие значений температуры с соответствующими значениями давления холодильного агента,

характеризующийся тем, что указанная замкнутая поверхность стенки сосуда указанного теплообменника представляет канал, проходящий через весь указанный сосуд, при этом указанная трубка совершает по меньшей мере один виток вокруг части стенки указанного сосуда, при этом часть стенки формирует указанный канал.