换热器的制作方法

本发明涉及一种用于冷却流体的设备。更具体地，本发明涉及一种用于对流体进行制冷的换热器。此外，本发明涉及一种对流体进行制冷的方法。

背景技术：

普遍地，流体冷却器被用于冷却水或另一种流体。这种流体冷却器被广泛应用于工业、家用电器、饮水设施、例如快餐店的饭店、餐饮业等等。被流体冷却器制冷的流体往往应当被分配到例如玻璃杯中。在这种产业中，已知使用包括制冷容器的流体冷却器，该制冷容器包括容纳有制冷剂的管，该管穿过制冷容器的内部。以这种方式，待冷却的流体可被储存在冷却容器的内部；并且流动通过管的制冷剂能够将流体冷却。然而，通常这种流体冷却器的尺寸较大，因此在使用该流体冷却器的设施中占用了大量的空间。这些流体冷却器的另一个缺陷是，该流体冷却器能量效率低下。

更普遍地，已知换热器被用于制冷系统中。然而，对改进的换热器具有需求。

GP 1247580公开了一种包括压缩机、冷凝器、流体管线和冷却单元的制冷系统，其中，该冷却单元包括容纳有制冷剂的环形的冷却室。

DE 10 2012 204057进一步公开了一种包括填充有制冷剂的腔的换热器，该制冷剂出自于蒸发器，以在将制冷剂输送到冷凝器之前调控该制冷剂的温度。

技术实现要素：

具有一种改进的对流体进行制冷的方式是有利的。为了更好地解决这个问题，本发明的第一方面提供了一种用于在制冷系统中对流体进行制冷的换热器，该换热器包括：

用于容纳制冷剂的容器，容器包括内壁和外壁，其中，内壁与外壁是同心的，其中，容器具有至少由内壁和外壁限定边界的内部空间，容器包括用于将制冷剂输送到内部空间中和输送出内部空间的入口和出口；以及

内部空间内部的管，该管以围绕内壁至少一圈的方式进行布置。

该构型使得管能够延伸通过内部空间而不会对管形成突然的转折或扭曲，使得流体可流动通过管而不被搅动。例如，可以以卷圈或类似线圈的方式将管围绕内壁以一个或多个圈布置。

例如，管可以是刚性的。

在管与内部空间的壁之间可保持一空间。而且，在管的不同部分之间可保持一空间。这样，制冷剂可与管更好地接触并且与管内部的流体更好地换热。

容器可包括蒸发器。这提供了一种改进的制冷系统。例如，内部空间为蒸发器。例如，容器可填充有液相和/或气相的制冷剂。待制冷的流体可流动通过管，因此由在容器内部包围管的制冷剂进行制冷。因此，换热器对管内部的流体进行了有效的制冷。换热器的形状使得该换热器是紧凑的，因此该换热器可使得制冷系统能够为小型的并且节省空间。待制冷的流体流转通过管可使得流体能够被有效地制冷，因此使得能够节约能源。通过选择换热器的尺寸，包括选择在容器内部的管的长度，以及考虑到流体流动通过内部空间内部的管所耗费的时间，可制成下述的换热器：在该换热器中，当流体退出内部空间内部的管时，流体具有由制冷剂的温度确定的预定的温度。

容器可包括第一孔口和第二孔口，并且管可包括第一端部和第二端部，其中，管的第一端部被布置为固定到容器壁的第一孔口，管的第二端部被布置为固定到容器壁的第二孔口，以使得能够实现通过第一孔口和第二孔口进入和/或离开所述管的流体连通。这有助于待制冷的流体流动通过容器内部的管。通过选择换热器的尺寸，包括选择在容器内部的管的长度，以及考虑到流体通过管的平均速度，可制成下述的换热器：在该换热器中，当流体通过第一或第二孔口退出管和容器时，流体具有预定的温度。应当理解的是，管可被仅部分地安置在容器内部。特别地，术语“第一端部”和“第二端部”可指示管的贯穿容器壁的部分。

换热器可包括制冷剂输入管和制冷剂输出管，该制冷剂输入管连接到容器的入口并且被布置为使得制冷剂能够通过制冷剂输入管流动到内部空间中；该制冷剂输出管连接到容器的出口并且被布置为使得流出内部空间的制冷剂能够流动到制冷剂输出管中。这有助于制冷剂流出容器与流入容器中。

内部空间可包含部分为液态部分为气态的制冷剂。出口可位于液态制冷剂的最高液位的上方。这样可保护压缩机免于发生故障，因为这使得制冷剂能够在容器的较高的部分处离开容器，在该处制冷剂为气态的，因此有助于避免液态制冷剂从容器流动到压缩机。要注意的是，液态的制冷剂可能导致损坏压缩机。入口也可位于液态制冷剂的最高液位的上方。这样将防止液态的制冷剂回流。

第一孔口可被布置于容器的三分之二的高度处或者更高处，第二孔口可被布置于容器的三分之一的高度处或者更低处，其中，高度是沿着同心的轴线测量的。这样可有利于对流体进行制冷，因为这使得流体能够在容器的下部部分处被制冷之后离开容器，在该下部部分处，制冷剂的温度可比在容器较高的部分处更低。

管可围绕内壁以多个圈布置。以这种方式，管可被设计为使得考虑到所需的换热，管的内部的流体将按需要多次地穿过制冷剂。此外，尤其因为管围绕内壁以圈布置所用的构型使得管的形状能够被平滑地设置，所以待制冷的流体可平稳地流动通过管。这有利于当行进穿过管的流体将被更少地搅动时对例如诸如为啤酒之类的气泡饮料进行制冷。

可将管布置为至少占据内部空间的三分之二的容积。这提高了换热器的效率，因为待制冷的流体将穿过内部的管，并且因此在更长的时间段内穿过制冷剂，因此对于同一压力达到了更低的温度并且节约了能源。此外，可需要更少的制冷剂来填充内部空间。

换热器可进一步包括压力控制装置，该压力控制装置被配置为基于目标温度来控制内部空间中的压力。以这种方式，有效地实现了目标温度。

换热器可进一步包括温度传感器，该温度传感器被配置为测量内部空间内部的制冷剂和/或管内部的流体的温度。这使得能够改善对待制冷的流体的温度进行的控制。例如，压力控制装置可被配置为基于目标温度和测量温度来控制压力。

内部空间可具有圆环面的形状。这使得换热器能够具有紧凑的构造，因此节省了空间。

管的第一端部可被操作性地连接到流体容纳部并且可被布置为使得待制冷的流体能够从流体容纳部流动到管中，管的第二端部可被操作性地连接到龙头并且可被布置为使得被制冷的流体能够流出内部的管到龙头中。这使得能够以有效的方式对被制冷的流体进行分配。

在另一个方面，本发明提供了一种对流体进行制冷的方法，该方法包括以下步骤：

对制冷剂进行控制，使其流动穿过流体连接到容器的内部空间的输入管，通过该输入管流动到内部空间中，以及对制冷剂进行控制，使其流出内部空间流动到连接到内部空间的输出管，其中，容器包括内壁和外壁，其中，内壁和外壁是同心的，并且内部空间至少由内壁和外壁限定边界，容器包括用于将制冷剂输送到内部空间中和输送到内部空间之外的入口和出口，以及其中，容器在内部空间内部进一步包括管，该管以围绕内壁至少一圈的方式进行布置；以及

对待制冷的流体进行控制，使其流动穿过内部的管。

本领域技术人员应当理解的是，可以以任何认为有用的方式将上文所描述的特征进行结合。此外，涉及系统进行说明的修改和变型可同样地应用于方法，并且反之亦然。

附图说明

根据在后文中通过附图进行描述的实施例，本发明的这些方面和其它的方面是很明显的，并且将参照该实施例对该方面进行阐述。在附图中从始至终地，相似的部件由相同的附图标记进行指示。附图是出于说明的目的而示意性地画出的，并且可能不是按照比例画出的。

图1A示出了用于对流体进行制冷的换热器的部分加工(worked)开放视图。

图1B示出了沿图1A的用于对流体进行制冷的换热器的纵向方向的横截面。

图2A示出了用于对流体进行制冷的另一换热器的部分加工开放视图。

图2B示出了沿图2A的用于对流体进行制冷的换热器的纵向方向的横截面。

图3示出了用于对流体进行制冷的另一换热器。

图4示出了图3的用于对流体进行制冷的换热器的部分加工开放视图。

图5示出了制冷系统。

图6示出了制冷系统的示意图。

图7示出了用于对流体进行制冷的设备的部分加工开放视图。

图8示出了对流体进行制冷的方法的流程图。

具体实施方式

本文中所讨论的附图和被用于在该专利文件中说明本申请的原理的各个实施例仅是通过说明性的方式，并且不应当被理解为以任何方式限制本申请的范围。本领域技术人员应当理解，可以以任何适合的方法或者以任何适当布置的系统或设备来实施本申请的原理。

图1A示出了用于对流体进行制冷的容器的部分加工开放视图。容器包括内壁105和外壁102。内壁105和外壁102可以是同心的。容器进一步包括内部空间103，该内部空间至少由内壁105和外壁102来限定边界。内壁的上端部和外壁的上端部可通过上壁进行连接。同样地，内壁的下端部和外壁的下端部可通过下壁进行连接。应当理解的是，在上/下壁与内/外壁之间不需要有清晰的边界。这对如图1A和图1B中示出的具有圆形横截面的内部空间而言尤其如此。内部空间可以是流体闭合的，以使得制冷剂不能从制冷系统逸散。内部空间103可基本具有环形的形状。替代性地，内部空间103可具有任何其它适合的形状。容器可包括入口和出口(未示出)，该入口和出口用于使典型地为制冷剂的流体被输送到内部空间103中和输送出该内部空间。出口可以能被连接到压缩机(未示出)，入口可以能被连接到冷凝器(未示出)。容器可具有多于一个的入口和/或多于一个的出口。容器在内部空间103内部进一步包括管107。管107可以以围绕内壁105至少一圈的方式进行布置。然而，管107可以以线圈形状围绕内壁105以多个圈布置。这多个圈可以是使得管被布置为占据内部空间103的预定的量的容积的任何适合的数量。然而，这不是一种限制。例如，管可被布置为占据内部空间的至少三分之二的容积。替代性地，管可具有任何尺寸。

图1B示出了沿图1A的用于对流体进行制冷的换热器的一部分的纵向方向的横截面。管107被示出以围绕内壁105数个圈的方式穿过内部空间103。内部空间103可被填充液态制冷剂直至在图1B中如109所示的液位。内部空间103的其余部分可填充有气态制冷剂。内部空间103可具有在图1B中示出为h的高度，该高度是关于图1A的外壁102和内壁105所同心的轴线进行测量的。例如，在换热器运行期间该同心的轴线可被竖直地定向。然而，这不是一种限制。

图2A示出了用于对流体进行制冷的设备的容器的部分加工开放视图。容器包括内壁205和外壁202。内壁205和外壁202可以是同心的。容器进一步包括内部空间203，该内部空间至少由内壁205和外壁202来限定边界。内壁205和外壁202可具有圆筒形的形状。容器可包括入口和出口(未示出)，该入口和出口用于使典型地为制冷剂的流体被输送到内部空间203中和输送出该内部空间。出口可以能被连接到压缩机(未示出)，入口可以能被连接到冷凝器(未示出)。容器可具有多于一个的入口和/或多于一个的出口。容器在内部空间203内部进一步地包括管207。管207以围绕内壁205至少一圈的方式进行布置。然而，管207可围绕内壁205以多个圈布置。例如，这多个圈可以是使得管被布置为占据内部空间203的预定的量的容积的任何适合的数量。例如，管可被布置为占据内部空间的至少三分之二的容积。

图2B示出了沿图2A的用于对流体进行制冷的换热器的一部分的纵向方向的横截面。管207被示出穿过内部空间203。内部空间203可被完全填充制冷剂。制冷剂可以为液态的，直至在图2B中如209所示的液位。然而，可以不同地选择液态制冷剂的液位。示出的液位仅为示例。内部空间203的在209所指示的液位上方的其余部分可填充有气态制冷剂。

图3示出了用于对流体进行制冷的换热器的另一个实施例。容器包括内壁305和外壁302。内壁305和外壁302可以是同心的。容器进一步包括内部空间(未示出)，该内部空间至少由内壁305和外壁302限定边界。内部空间具有有着直的截面318的环形的形状。容器可包括入口和出口(未示出)，该入口和出口用于使典型地为制冷剂的流体被输送到内部空间中和输送出该内部空间。出口可以能被连接到压缩机(未示出)，入口可以能被连接到冷凝器(未示出)。容器可具有多于一个的入口和/或多于一个的出口。容器可进一步包括被安置在内部空间内部的第一管和第二管。第一管和第二管可各自以围绕内壁305至少一圈的形式进行布置。第一管和第二管可围绕内壁305以多个圈布置。多个圈可以是任何适合的数量。例如，圈的数量可使得第一管和/或第二管被布置为占据内部空间的预定的量的容积。例如，第一管和/或第二管可被布置为占据内部空间的至少三分之二的容积。容器可包括两个输入孔口和两个输出孔口。第一管319可在第一输入孔口315处进入容器并且可在第一输出孔口317处退出容器。第二管320可在第二输入孔口313处进入容器并且可在第二输出孔口311处退出容器。管的数量不限于一个或两个。容器的替代性实施例可包括任何数量的穿过内部空间的管。容器可在容器的任何部分处包括孔口。管可通过这些孔口中的任意的孔口退出和/或进入容器。管可以以容器围绕管为流体闭合的方式固定到孔口，使得没有制冷剂能够通过孔口从容器逸散。

图4示出了图3所示的换热器的加工开放视图。第一管421和第二管423被示出穿过内部空间425。穿过容器的内部空间的不同的管可以使其路线交叉，或者可以以任何适合的形式来对该管进行安置。

图5示出了一种制冷系统。制冷系统可包括用于容纳制冷剂的容器501。在图5的实施例中，容器501为蒸发器，该蒸发器用于冷却流动通过容器501的内部空间内部的管的流体。容器501可包括内壁505和外壁503。内壁505和外壁503可以是同心的。容器501可具有内部空间，该内部空间至少由内壁505和外壁503限定边界。容器501可在内部空间内部包括管(未示出)，该管以围绕内壁至少一圈的方式进行布置。管可围绕内壁以多个圈布置。例如，容器501的内部空间可具有圆环面的形状。内部空间内部的管可具有线圈的形状。容器501可与图1A、图1B、图2A、图2B、图3和图4中的任一幅的设备的容器相类似。

容器可包括第一孔口513和第二孔口511。第一孔口513和第二孔口511可以处于容器501的外壁503中。第一孔口513可被布置在三分之二的高度处或者更高处。第二孔口511可被布置在三分之一的高度处或者更低处。替代性地，第一孔口513可位于在图1B中示出为109的液位的上方，内部空间103被气态制冷剂填充直至该液位处。第二孔口511可位于在图1B中示出为109的液位下方，内部空间103被液态制冷剂填充直至该液位处。第一孔口513和第二孔口511可位于容器501的任何适合的位置。管可包括第一端部和第二端部。管的第一端部可被固定到容器501的第一孔口513，管的第二端部可被固定到第二孔口511，以使得能够实现通过第一孔口513和第二孔口511进入和/或离开所述管的流体连通。可以以在管的内部与内部空间的其余部分之间无流体连通的方式对容器和管进行构造。然而，可选择管的材料以使得内部空间中的制冷剂与管的内部的流体之间确实地发生热交换。

管的第一端部可通过另外的管子件540连接到流体容纳部530。另外的管子件540的至少一部分和内部空间内部的管可形成一个完整的管。替代性地，另外的管子件540和内部空间内部的管可操作性地相互连接。在任一种情况下，另外的管子件可使得待制冷的流体能够从流体容纳部530流动到内部空间内部的管部分中。管的第二端部可例如通过另外的管子件541操作性地连接到龙头535，并且该第二端部可被布置为使得被制冷的流体能够流出内部的管到龙头中。与另外的管子件540相似地，另外的管子件541的至少一部分可与内部空间内部的管形成完整的管。替代性地，另外的管子件541和内部空间内部的管可例如在孔口511处操作性地相互连接。

容器501可进一步包括入口521和出口519。图5的制冷系统可进一步包括制冷剂输入管517和制冷剂输出管515。制冷剂输入管517可被连接到入口521并且被布置为使得制冷剂能够通过制冷剂输入管517流动到容器501的内部空间中。制冷剂输出管515可被连接到出口519并且被布置为使得制冷剂能够流出容器501的内部空间到制冷剂输出管515中。

图5的制冷系统可进一步包括压缩机527和冷凝器523。制冷剂输出管线515可将容器501的内部空间与压缩机527流体地连接。压缩机527可被布置为接收来自输出管线515的制冷剂并压缩制冷剂。压缩机527可包括排流管线525，该排流管线操作性地连接到压缩机527并且被布置为使得被压缩的制冷剂能够流出压缩机527。排流管线525可进一步操作性地连接到冷凝器523。冷凝器523可被布置为接收来自排流管线525的被压缩的制冷剂。冷凝器523可被布置为接收来自压缩机527的被压缩的制冷剂。冷凝器523可进一步被布置为使制冷剂冷凝。冷凝器523可被布置为将被压缩的和被冷凝的制冷剂朝向容器501推进到输入管线517中。

图5的制冷系统可包括压力控制装置(未示出)，该压力控制装置被布置为基于目标温度来控制容器501中的制冷剂的压力。制冷系统可进一步包括温度传感器，该温度传感器可被配置为测量内部空间607内部的换热器的或管631内部的流体的温度。替代性地或额外地，系统可包括压力传感器，该压力传感器被配置为测量内部空间607内部的制冷剂的压力。控制装置可包括将温度值关联到对应的制冷剂压力值的表格或其他种类的映射。

制冷系统可包括并行地连接到制冷系统的多于一个的容器(未示出)。此外，制冷系统可包括多于一个的龙头，每个龙头连接到不同容器的内部的管。制冷系统可进一步包括多于一个的流体容纳部，该多于一个的流体容纳部各自容纳待制冷的流体并且各自连接到不同的容器的内部的管。每个容器可具有其自身的在上文所述的压力/温度控制。

图5的制冷系统的冷凝器例如可包括如图1A、图1B、图2A、图2B、图3和图4所示的容器。

图6示出了一种制冷系统的示意图。图6的制冷系统包括蒸发器551、压缩机557和冷凝器561。蒸发器551可包括如图5所示的容器501。蒸发器551也可包括如图1A、图1B、图2A、图2B、图3和图4所示的容器。替代性地，蒸发器511可以为现有技术中已知的任何蒸发器。此外，图6的制冷系统可包括流体输入管558，该流体输入管可操作性地连接到蒸发器558，用于使得能够通过蒸发器551来冷却流体。图6的制冷系统还可包括流体输出管570，该流体输出管可操作性地连接到蒸发器551，用于使得流体能够流出蒸发器。制冷系统可进一步包括抽吸管线555。抽吸管线555的端部中的一个可被流体连接到蒸发器551，并且可被布置为使得制冷剂能够流出蒸发器551。抽吸管线555的另一个端部可进一步操作性地连接到压缩机557。压缩机557可被布置使得制冷剂从蒸发器551通过抽吸管线555流动到压缩机557。压缩机557可被布置为对从抽吸管线555接收的制冷剂进行压缩。制冷系统可进一步包括排流管线559，该排流管线将压缩机557流体连接到冷凝器561，并且该排流管线被布置为使得被压缩的制冷剂能够从压缩机557流动到冷凝器561。冷凝器561可被布置为对从压缩机接收的被压缩的制冷剂进行冷凝。冷凝器561可以为现有技术中已知的任何适合的冷凝器。替代性地，冷凝器561可包括与图5所示的容器相似的容器501，或与图1A、图1B、图2A、图2B、图3和图4所示的容器相似的容器。在这种情况下，制冷剂可在容器的内部空间内部被冷凝。可将冷却流体布置为流动通过管，以进一步地冷却制冷剂。制冷系统可进一步包括管线563，该管线将冷凝器561流体连接到蒸发器551，并且该管线被布置为使得被冷凝的制冷剂能够从冷凝器流动到蒸发器551。在本文示出的实施例中，以管的内部与制冷剂流体隔离的方式来构造设备。在管的内部与外部之间进行热交换。然而，制冷剂通常不能够流动到管的内部中。然而，这不是一种限制。

图7示出了用于对流体进行制冷的设备的部分加工开放视图。图7的设备可包括换热器601。换热器601可包括内壁605和外壁603。内壁605和外壁603可以是同心的。换热器601可具有内部空间607，该内部空间至少由内壁605和外壁603限定边界。换热器601可在内部空间607内部包括管631，该管以围绕内壁605至少一圈的方式进行布置。管631可围绕内壁605以多个圈布置。内部空间601可具有圆环面或环形圈的形状。换热器601可与图1A、图1B、图2A、图2B、图3、图4和图5中示出的设备中的一个相类似。换热器601可被用作蒸发器和设备的冷却元件。

换热器可包括第一孔口和第二孔口(未示出)。第一孔口和第二孔口可以处于换热器601的外壁603中。例如，第一孔口可被布置在换热器601的三分之二的高度处或者在更高处。例如，第二孔口可被布置在三分之一的高度处或者在更低处。替代性地，第一孔口和第二孔口可位于换热器601的任何适合的位置处。管631包括第一端部和第二端部(未示出)。管的第一端部可固定到第一孔口，管的第二端部可固定到第二孔口，以使得能够实现通过第一孔口和第二孔口进入和/或离开所述管631的流体连通。

管的第一端部可操作性地连接到流体容纳部(未示出)，并且被布置为使得待制冷的流体能够从流体容纳部(未示出)流动到管631中。例如，流体容纳部容纳适合于诸如为水、苏打饮料或啤酒的饮料的供消耗的液体。例如，供消耗的液体为碳酸饮料。管的第二端部可操作性地连接到龙头(未示出)，并且被布置为使得被制冷的流体能够流出内部的管631到龙头中。

换热器601可进一步包括入口621和出口619。图7的制冷系统可进一步包括制冷剂输入管和制冷剂输出管(未示出)。制冷剂输入管可连接到入口621，并且被布置为使得制冷剂能够通过制冷剂输入管流动到内部空间607中。制冷剂输出管可连接到出口619，并且被布置为使得制冷剂能够流出内部空间607到制冷剂输出管中。

图7的制冷系统可进一步包括压缩机(未示出)和冷凝器623。制冷剂输出管线可进入压缩机。压缩机可被布置为接收来自于输出管线的制冷剂并压缩制冷剂。压缩机可包括排流管线(未示出)，该排流管线操作性地连接到压缩机并且被布置为使得被压缩的制冷剂能够流出压缩机。排流管线可进一步操作性地连接到冷凝器623。冷凝器623可被布置为接收来自排流管线的被压缩的制冷剂。冷凝器623可被布置为直接接收来自压缩机的被压缩的制冷剂。冷凝器623可进一步被布置为使制冷剂冷凝。冷凝器623可被布置为将被压缩的制冷剂推进到输入管线中。

图7的制冷设备可进一步包括电源629，以对制冷设备的电气部件供电。

内壁619可包围任何其它适合的元件或材料。例如，制冷系统的部件可被安置在容器的开放的中央处。替代性地，可将隔离材料置于该中央处和/或围绕换热器601放置。

图8示出了对流体进行制冷的方法的流程图。对流体进行制冷的方法可包括步骤701，该步骤包括，对制冷剂进行控制，使其流动穿过流体连接到容器的内部空间的输入管、通过该输入管到内部空间中，以及对制冷剂进行控制，使其流出内部空间到连接到内部空间的输出管中，其中，容器包括内壁和外壁，其中，内壁和外壁是同心的，并且内部空间至少由内壁和外壁限定边界，容器包括用于将制冷剂输送到内部空间中和输送到内部空间之外的入口和出口，该内部空间以围绕内壁至少一圈的方式布置。

该方法可进一步包括步骤702。步骤702包括，对待制冷的流体进行控制，使其流动穿过内部的管。

控制方法可包括另外的步骤(未示出)，该另外的步骤包括，基于目标温度对容器中的压力进行控制。

应当理解的是，上述的三个步骤可被同时执行，以连续地供给被制冷的液体。

应当注意的是，上述的实施例对本发明是进行阐述而非限制，并且本领域技术人员将能够设计出多种替代性的实施例而未脱离所附的权利要求的范围。在权利要求中，任何置于圆括号之间的附图标记不应被理解为对权利要求进行限制。使用动词“包括”和其变位不排除存在与权利要求中所说明的不同的元件或步骤。在元件之前的冠词“一”或“一个”不排除存在多个这种元件。不争的事实是，某些措施在相互不同的从属权利要求中被引用不表明不能使用这些措施的组合来获得优势。