ТЕПЛООБМЕННИК Российский патент 2019 года по МПК F28D7/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к устройству для охлаждения жидкости. В частности, настоящее изобретение относится к теплообменнику для охлаждения жидкости. Кроме того, настоящее изобретение относится к способу охлаждения жидкости.

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 10 2012 204057 также раскрыт теплообменник, содержащий полость, заполненную холодильным агентом, выходящим из испарителя для регулировки температуры холодильного агента перед направлением его в конденсатор.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Было бы предпочтительно иметь улучшенный способ охлаждения жидкости. Для решения этой задачи первый аспект настоящего изобретения обеспечивает теплообменник для охлаждения жидкости в системе охлаждения, содержащий:

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 по меньшей мере указанной внутренней стенкой и указанной внешней стенкой, а также содержащий впускной патрубок и выпускной патрубок для транспортировки холодильного агента во внутреннее пространство и наружу;

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.

В другом аспекте, настоящее изобретение обеспечивает способ охлаждения жидкости, включающий следующие стадии:

контроль за потоком холодильного агента, проходящего через впускную трубку, соединенную с возможностью перетекания жидкости с внутренним пространством сосуда, через указанную впускную трубку в указанное внутреннее пространство и контроль за потоком холодильного агента 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 холодильного агента во внутреннее пространство и наружу, совершающие по меньшей мере один виток вокруг внутренней стенки; и

контроль за потоком жидкости, которую предполагается охлаждать, проходящим через внутреннюю трубку.

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 наоборот.

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.

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. 1В 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. 2В 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 холодильного 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 холодильного агента из указанного внутреннего пространства во 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 холодильного 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.

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 преимущества.

Раскрыт сосуд для размещения холодильного агента, содержащий внутреннюю стенку и внешнюю стенку, выполненные концентрическими и образующие внутреннее пространство, ограниченное внутренней стенкой и внешней стенкой; впускной патрубок и выпускной патрубок для транспортировки холодильного агента в указанное внутреннее пространство и из него; трубку в указанном внутреннем пространстве, совершающую витки вокруг внутренней стенки; впускную трубку, соединенную с возможностью перетекания жидкости с указанным внутренним пространством и выполненную с возможностью протекания холодильного агента через указанную впускную трубку во внутреннее пространство; выпускную трубку, соединенную с возможностью перетекания жидкости с указанным внутренним пространством и выполненную с возможностью протекания холодильного агента из внутреннего пространства в указанную выпускную трубку; компрессор (527), смонтированный для получения холодильного агента из указанной выпускной трубки и сжатия холодильного агента; и конденсатор (523), смонтированный для получения сжатого холодильного агента из указанного компрессора для конденсирования холодильного агента и направления указанного сжатого холодильного агента в указанную впускную трубку. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Теплообменник для охлаждения жидкости в системе охлаждения, содержащий:

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

трубку (631) в указанном внутреннем пространстве (607), совершающую по меньшей мере один виток вокруг внутренней стенки (505, 605),

отличающийся тем, что внутреннее пространство содержит холодильный агент, частично в жидком состоянии и частично в газообразном состоянии, причем выпускное отверстие (519, 619) расположено выше самого высокого уровня (120, 220) жидкого холодильного агента, и что трубка (631) по меньшей мере частично расположена в ванне жидкого холодильного агента.

2. Теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что указанный сосуд (501, 601) содержит первое отверстие (513) и второе отверстие (511), а указанная трубка имеет первый конец и второй конец, при этом первый конец указанной трубки закреплен в первом отверстии (513) в стенке указанного сосуда и второй конец указанной трубки закреплен во втором отверстии (511) в стенке указанного сосуда для обеспечения переноса жидкости в указанную трубку (631) и/или из нее через первое отверстие и второе отверстие.

3. Теплообменник по п. 1, дополнительно содержащий:

впускную трубку (517) холодильного агента, соединенную с впускным патрубком (521, 621) указанного сосуда и выполненную с возможностью протекания холодильного агента через впускную трубку (517) холодильного агента во внутреннее пространство (607); и выпускную трубку (515) холодильного агента, соединенную с выпускным патрубком (519, 529) указанного сосуда и выполненную с возможностью протекания холодильного агента из внутреннего пространства (607) в выпускную трубку (515) холодильного агента.

4. Теплообменник по п. 2, отличающийся тем, что указанное первое отверстие (513) расположено на высоте двух третей высоты указанного сосуда (501, 601) или выше, а указанное второе отверстие (511) расположено на высоте одной трети высоты указанного сосуда (501, 601) или ниже, при этом указанная высота является высотой, измеренной вдоль концентрической оси.

5. Теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что указанная трубка (631) совершает множество оборотов вокруг внутренней стенки (505, 605).

6. Теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что указанная трубка (631) занимает по меньшей мере две трети объема указанного внутреннего пространства (607).

7. Теплообменник по п. 1, дополнительно содержащий устройство контроля давления, сконфигурированный для контроля давления в указанном сосуде на основании целевой температуры.

8. Теплообменник по п. 7, дополнительно содержащий датчик температуры, сконфигурированный для измерения температуры холодильного агента внутри внутреннего пространства (607) или жидкости внутри указанной трубки (631).

9. Теплообменник по п. 1, отличающийся тем, что указанное внутреннее пространство (607) имеет форму тороида.

10. Холодильная система, содержащая:

теплообменник по п. 1;

впускную трубку, соединенную с возможностью перетекания жидкости с указанным внутренним пространством и выполненную с возможностью протекания холодильного агента через указанную впускную трубку во внутреннее пространство;

выпускную трубку, соединенную с возможностью перетекания жидкости с указанным внутренним пространством и выполненную с возможностью протекания холодильного агента из внутреннего пространства в указанную выпускную трубку;

компрессор (527), смонтированный для получения холодильного агента из указанной выпускной трубки и сжатия холодильного агента; и

конденсатор (523), смонтированный для получения сжатого холодильного агента из указанного компрессора для конденсирования холодильного агента и направления указанного сжатого холодильного агента в указанную впускную трубку.

11. Холодильная система по п. 10, отличающаяся тем, что дополнительно содержит контейнер для жидкости (530) и емкость для выпуска (535), где первый конец указанной трубки функционально соединен с контейнером для жидкости (530) и выполнен с возможностью протекания жидкости, которую предполагается охлаждать, из контейнера для жидкости (530) в указанную трубку (631), а второй конец указанной трубки функционально соединен с емкостью для выпуска (535) и выполнен с возможностью протекания охлажденной жидкости из трубки (631) в емкость для выпуска (535).

12. Применение теплообменника по любому из пп. 1-9 в качестве испарителя.

13. Способ охлаждения жидкости, включающий следующие стадии:

контроль (701) за потоком холодильного агента, проходящего через впускную трубку, соединенную с возможностью перетекания жидкости с внутренним пространством сосуда, через указанную впускную трубку в указанное внутреннее пространство и контроль за потоком холодильного агента из указанного внутреннего пространства в выпускную трубку, соединенную с указанным внутренним пространством, заполнение внутреннего пространства холодильным агентом, находящимся частично в жидком состоянии, частично в газообразном состоянии, 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 холодильного агента во внутреннее пространство и наружу, причем выпускной патрубок расположен выше самого высокого уровня жидкого холодильного агента, а сосуд содержит трубку в указанном внутреннем пространстве, совершающую по меньшей мере один виток вокруг внутренней стенки и которая по меньшей мере частично расположена в ванне жидкого холодильного агента;

контроль (702) за потоком жидкости, которую предполагается охлаждать, проходящим через внутреннюю трубку.

14. Способ по п. 13, дополнительно включающий контроль за давлением холодильного агента в указанном внутреннем пространстве на основании целевой температуры.