CN108025221A - 紧凑型制冷机和冷却器设备、装置以及系统 - Google Patents

Abstract

本文提供了紧凑型冷冻器和冷却器设备、装置和系统。本文公开的制冷机设备可包括包含在中央壳体内的制冷系统，具有外部的热交换器或“冷头”，构造成普遍地适用于冷却各种尺寸和构造的需要冷却能力的水浴器以及实验室应用。本文公开的制冷机设备构造成与旋转式蒸发器、真空炉、离心浓缩机和冷冻干燥器通用。

Description

紧凑型制冷机和冷却器设备、装置以及系统

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年6月11日提交、序列号为62/174,092的美国临时专利申请的权益和优先权，其公开内容通过引用其整体而并入本文。

技术领域

当前公开的主题涉及紧凑型制冷机和冷却设备、装置以及系统。当前公开的主题还涉及这样的紧凑型制冷机和冷却设备、装置以及系统的使用。

背景技术

冷冻或冷却装置用于世界各地的实验室和企业中，例如用于冷却半导体设备、医疗设备、医疗和工业激光器、电子显微镜、分析仪器和打印设备。其他应用包括塑料加工和检测、低温检测、生物应用、药物合成和化学合成。另外，制冷机用于为旋转式蒸发器提供冷却，所述旋转式蒸发器为如下的装置：用于化学实验室中，从而通过蒸发从样品移除溶剂，并且用于分子烹饪中，来制备馏出物和提取物。

传统的制冷机在系统集成和控制方面上，经常被描述为一个整体。即，全部部件都包装在一个壳体里。不幸的是，都在一个壳体中的制冷机能够是体积大、笨重和复杂的，这限制了它们的广泛使用。将冷却系统、储液器和温度控制器集成已经导致了实质上提供相同的冷却功能的许多版本的制冷机。

制冷机的一些部件能够保持相对地相同，然而储液器(或水箱)的体积和/或尺寸经常变化。因此，带有相同的冷却功能的传统的制冷机能够具有广泛地变化的储液器容积，其影响变化的制冷机型号的整体尺寸、重量、和价格。例如，具有相同的制冷容量的两个制冷机能够在尺寸和重量上明显地变化，例如，相比于用于小水箱制冷机的150磅，用于大容量制冷机的重量是550磅。基于现在的设计，每个制冷机的储液器的容量是固定的。因此，购买了4.5L型号、但稍后需要更大容量的储液器的用户除了购买具有更大储液器的更贵、更庞大、更重的制冷机没有其他的选择。这样是不经济的，尤其当冷却功能实质上保持相同时。

制冷机已证明了在实验室和企业中的使用是有价值的。它们普遍地被认为对环境无害而且是对例如旋转式蒸发器进行冷却的节水的实验室装置。然而，所需的是，提供足够的冷却性能，成本有效且容易使用的制冷机设计和系统。减小制冷机的尺寸、重量和复杂性，改善制冷机的冷却温度范围和冷却功能将是有利的。另外，需要多功能、灵活且更容易使用的制冷机设计，尤其是能够实现改善的功能的冷冻机设计。实验室空间是稀缺的，并且需要紧凑且具有小占地面积的制冷机设计。紧凑且轻质的制冷机设计解决了如下持续的问题：有限的工作台空间，和制冷机在实验室内的频繁的移动，或制冷机从实验室至实验室的频繁的移动。这样的益处，以及本文公开的其他益处，由即将到来的公开提供。

发明内容

当前公开的主题提供紧凑型制冷机和冷却器设备、装置和系统，其构造成有效地运行的同时占用更少的空间。

在一些实施例中提供了制冷机设备，其构造成冷却液体、蒸汽、或其他介质，包括冷凝器、压缩机、温度控制器、和热交换器，其中所述冷凝器、压缩机和温度控制器容纳在壳体内，其中所述热交换器在壳体外部，其中所述热交换器构造成暴露于容器中的液体、蒸汽或其他介质，而且热通过所述热交换器从所述液体、蒸汽或其他介质移除，其中所述冷凝器、压缩机、温度控制器以及热交换器集成到单个独立的制冷机设备中，而且其中制冷机构造成与任何包括待冷却的液体、蒸汽或其他介质的容器通用。在一些实施例中，所述热交换器定位在壳体的外部但固定至壳体，而且构造成浸没或放置于容器中。在一些实施例中，制冷机能够进一步包括泵，所述泵构造成能够附接至包含待冷却的液体、蒸汽、或其他介质的容器，其中泵构造成使容器中的液体、蒸汽或其他介质循环。在一些实施例中，制冷机能够进一步包括真空泵和控制器。

在一些实施例中，所述热交换器、冷凝器以及压缩机进一步包括制冷剂，而且其中所述热交换器、冷凝器以及压缩机彼此流体地连通而且构造成循环制冷剂。在一些实施例中，所述热交换器构造为用于与旋转式蒸发器一起使用的冷凝器。在一些实施例中，所述热交换器构造为放置在包括循环水浴器或反应浴的容器里。

在一些实施例中，本文提供的制冷机能够进一步包括制冷机壳体外部的泵，其中泵装备有能够拆卸的储液器，其中泵构造为用于所述储液器的支撑结构，而且其中热交换器构造成放置在储液器中。

在一些实施例中，本文提供的制冷机能够进一步包括围绕所述热交换器的双壁容器。在一些实施例中，所述热交换器包括蒸发器盘管。在一些实施例中，所述蒸发器盘管包括钛合金。在一些实施例中，所述蒸发器盘管包括不锈钢。在一些实施例中，所述蒸发器盘管包括铜管。

在一些实施例中，能够设置多个热交换器，所述多个热交换器在壳体的外部并且固定至壳体。

在一些实施例中，制冷机是无水箱的而且构造有热交换器，所述热交换器构造成用于接触并且冷却从所述制冷机脱离的容器中的液体、蒸汽或其他介质。在一些实施例中，所述容器包括封装水箱、开放容器、密封容器、双壁容器、导管、和/或水浴器。在一些实施例中，所述容器包括任何尺寸、体积和/或构造，只要待冷却的液体、蒸汽或其他介质接触热交换器。

在一些实施例中，本文提供的制冷机能够进一步包括旋转式蒸发器，其中制冷机构造成冷凝来自所述旋转式蒸发器的蒸发物。在一些实施例中，本文提供的制冷机能够进一步包括真空炉，其中制冷机构造成附接至所述真空炉并且冷却所述真空炉。在一些实施例中，本文提供的制冷机能够进一步包括离心浓缩机，其中制冷机构造成附接至所述离心浓缩机并且冷却所述离心浓缩机。在一些实施例中，本文提供的制冷机能够进一步包括冷冻干燥器，其中制冷机构造成附接至所述冷冻干燥器并且冷却所述冷冻干燥器。

在一些实施例中，所述热交换器能够包括冷却剂盘管和围绕所述冷却剂盘管的耐化学药品的套筒，其中所述冷却剂盘管构造成循环来自制冷系统的制冷剂，从而由此冷却耐化学药品的套筒的表面。在一些实施例中，耐化学药品的套筒能够包括大体上圆柱形的套筒，其在第一端有开口用来接收冷却剂盘管。

在一些实施例中，所述耐化学药品的套筒能够包括从第二端延伸的内部空腔，其中当冷却剂盘管置于大体上圆柱形的套筒中时，内部空腔构造成在冷却剂盘管内延伸。在一些实施例中，所述耐化学药品的套筒包括一个或多个从耐化学药品的套筒的表面延伸的结构，用来增加热交换器的冷却表面面积。

在一些实施例中，本文提供的是制冷系统，其包括制冷机设备和分离的储液器，所述制冷机设备构造为对液体进行冷却，所述制冷机设备包括冷凝器、压缩机、温度控制器以及热交换器，其中冷凝器、压缩机和温度控制器容纳在壳体内，其中热交换器在壳体的外部，其中热交换器构造成暴露于液体，热交换器从所述液体移除热，并且分离的储液器包括容器，所述容器构造成容纳液体，其中储液器构造成将液体放置为与所述热交换器接触，其中所述储液器与所述制冷机设备分离，并且其中制冷机设备构造成在所述分离的储液器将液体定位为与所述热交换器接触的情况下与任何尺寸、容量或构造的分离的储液器通用。在一些实施例中，制冷系统能够进一步包括多个分离的储液器，其中多个分离的储液器的尺寸和/或液体容量不同，然而构造成将液体定位为与热交换器接触。在一些实施例中，储液器进一步包括泵，所述泵构造成循环液体。

上面已经描述了当前公开的主题的目的，并且通过当前公开的主题全部或部分地实现，如下文中最佳描述的，当结合所附实例进行描述时，其他目的将变得明显。

附图说明

通过参照下面的附图能够对当前公开的主题进行更好的理解。附图中的部件未必符合比例，而是将重点放在图示出当前公开的主题的原理上(通常是示意性地)。在附图中，遍及不同的视图，相同的附图标记表示对应的部件。通过参考在附图的说明中阐明的实施例，能够获得对当前公开的主题的进一步理解。尽管所图示的实施例仅仅是用于实施当前公开的主题的系统的示例，但是通过参照附图和以下描述，可以更容易地理解当前公开的主题的构成和操作方法，通常连同其进一步的目标和优点。附图不旨在限制该当前公开的主题的范围，而仅仅是为了阐明和举例说明当前公开的主题，当前公开的主题的范围在所附的或随后修改的权利要求书中具体阐明。

为了更彻底地理解当前公开的主题，现在参考以下附图，其中：

图1是如本文所公开的制冷机的一个实施例的透视图；

图2A和2B是如本文所公开的制冷机设备的两个实施例的截面示意图；

图3A和3B是如本文所公开的水浴器装置的两个实施例的截面示意图；

图4A和4B是如本文所公开的制冷机设备和水浴器装置的两个实施例的截面示意图；

图5A、5B和5C是如本文所公开的水浴器装置的实施例的截面示意图；

图6A至图6D是如本文所公开的制冷机设备的多个实施例的透视图；

图7A至图7D是如本文所公开的热交换器设备的部件的透视图和局部剖视图；

图8A至图8D是如本文所公开的热交换器设备的部件的透视图和局部剖视图；

图9是如本文所公开的热交换器设备的实施例的透视图；

图10是如本文所公开的热交换器设备的实施例的示意性图示；

图11是如本文所公开的热交换器设备的实施例的透视图；

图12是如本文所公开的热交换器设备和冷冻干燥器的实施例的透视图；

图13是如本文所公开的制冷机设备和旋转式蒸发器系统的实施例的透视图；

图14是如本文所公开的制冷机设备和真空炉系统的实施例的透视图；以及

图15是是如本文所公开的制冷机设备和离心浓缩器系统的实施例的透视图。

具体实施方式

制冷机是通常包括压缩机、冷凝器、蒸发器、泵、储液器以及温度控制器的致冷冷却系统。制冷机通过从一个元件移除热量并将其转移到另一个元件来对样品或加工过程进行冷却。制冷机通常被称为循环制冷机或冷却器，其描述了被泵送通过待冷却的系统并且返回至制冷机的冷却液或介质(制冷剂)。

本文提供了制冷机，也被称作为循环制冷机，循环冷却器、循环器等。在一些实施例中，本文提供了包括压缩机、冷凝器、热交换器(或蒸发器)、和/或温度控制器的制冷机。在一些实施例中，这样的制冷机构造成紧凑的设计。即，在一些方案中，如本文所提供的制冷机除了用于循环的流体/介质(制冷剂)的水箱或储液器，能够包括完全集成的“无水箱”制冷机设备，其中运行所需的所有部件处于紧凑的设计中。在一些方案中，储液器没有包括在制冷机壳体中而是单独的部件，使得制冷机自身是单独的且不被储液器的尺寸/容量/构造限制的设备的通用独立件，并且能够构造为在多数应用中与多个储液器尺寸、构造以及容量一起使用。

在一些实施例中，在主壳体外部具有热交换器的制冷机设计相比于传统的循环制冷机提供了益处。例如，在热交换器在壳体内的情况下，制冷机具有有限的用途和固定的储液器容量。冷却的液体必须循环并且热交换器不能用于如冷却反应的其他活动。这样的构造也不能用作循环浴。当热交换器在壳体内时，这意为着循环制冷机、循环水浴器、浸没式冷却器等需要单独的仪器。这种方法会是昂贵的，而且占用宝贵的实验室空间且浪费有限的资源。

相反地，如本文所公开的，通过让热交换器处于壳体的外部所构造的制冷机在旋转式蒸发器中能够直接用作冷凝器，和/或用于对离心浓缩器、真空炉、冷冻干燥器、干胶仪、DNA样本浓缩应用、酸样本浓缩等进行冷却。在旋转式蒸发器的情况下，例如，不需要制冷剂或循环水。蒸汽能够直接在热交换器上凝结。在一些实施例中，热交换器管或冷却管路内部的制冷剂能够构造成对管或冷却管线进行冷却，这转而将热从热交换器周围的环境，例如蒸发物，移去。

而且，无水箱的制冷机，或具有在壳体的外部的热交换器的制冷机能够用于许多且灵活的使用。也能够使用任何尺寸的储液器、反应容器(使实验冷却或加温)、或循环浴(使放置在浴水容器中的样本冷却或加温)。此外，对于研究人员、临床医生或技术人员，相比于购买多个制冷器、分开的循环浴和浸没式冷却器(用于冷却反应器)，购买各种尺寸的储液器、循环浴等与一个制冷机一起使用成本更低。通过将热交换器/蒸发器置于壳体外部，所公开的制冷机在一些实施例中能够替代至少四件设备(循环制冷机、循环浴、旋转式蒸发器冷凝器、和浸没式冷却器)而使用。这样的构造在成本节约和实验室空间的节省上提供了明显的益处。

在一些实施例中，所公开的制冷机相比于现存的冷却装置能够改进冷却性能。例如，诸如在不再需要制冷剂/循环流体的应用中，例如在旋转式蒸发器中，能够改进冷却能力。在传统的制冷机中，制冷剂/循环流体通过软管被从制冷机泵送至旋转式蒸发器冷凝器。通过这些软管被输送的这样的冷却剂到其到达冷凝器时，鉴于其从周围环境吸收热，能够变暖或者至少更暖。这并不是所公开的制冷机设计中的情况。

本文提供的制冷机设备在一些实施例中能够包括集成的冷却系统，例如冷却系统和泵。这样的制冷机设备能够进一步包括定位在压缩机的壳体外部的热交换器/蒸发器，使得热交换器/蒸发器能够浸没或浸泡在储液器或浴中，从而从储液器或浴内的液体或介质移去热，或以其他方式暴露于冷却剂流体、液体、蒸汽或其他冷却介质。

在一些实施例中，所公开的制冷机能够包括制冷系统，所述制冷系统包括：诸如铜管线的制冷管线，制冷剂例如氯氟碳化合物能够通过所述制冷管线；还有接收水箱、压缩机、制冷冷凝器和干燥机。制冷管线能够连接至冷凝器单元中的热交换器，所述冷凝器单元提供冷却表面，所述冷却表面用于在水浴器、储液器、旋转式蒸发器或者任何其他期望被冷却且能够与热交换器接触的合适环境中使用。在一些实施例中能够暴露的冷却盘管，或在一些实施例中隐蔽在耐化学性的蒸气阱或套筒中的冷却盘管能够流体地连接至制冷管线，所述套筒由钛(包括工业纯级钛)、不锈钢、金属合金、塑料、玻璃、橡胶(诸如氯丁橡胶)、和/或其组合来制造。在一些实施例中，钛由于其耐用的耐化学性而被用在套管中。在一些实施例中，冷凝器单元能够包括冷却盘管室，所述冷却盘管室通过制冷管线中的制冷剂的直接膨胀而被冷却。在一些实施例中，热交换器能够包括铜盘管，被冷却的制冷剂通过通过所述铜盘管，并且所述铜盘管装在钛套筒中。在一些实施例中，热交换器能够包括盘管，所述盘管是双环的而且不装在套筒中，使得蒸汽或冷却介质暴露至被冷却的盘管上增加的表面面积。在这样的实施例中，双盘管能够包括不锈钢、钛、和/或其组合。在一些实施例中，包括机械制冷系统的制冷机能够机械地连接至热交换器/冷凝器并且与所述热交换器/冷凝器固定，使得二者设置在单个的一体装置中。

在一些实施例中，热交换器能够包括冷却盘管，所述冷却盘管与制冷系统流体连通。热交换器能够包括包围冷却盘管的钛套筒，凭此钛套筒通过冷却盘管被冷却，其中，钛套筒周围的环境，例如水浴器中的冷却流体或来自旋转式蒸发器的蒸发物，被冷却。冷凝器能够包括包围冷却盘管的金属合金套筒，凭此金属合金套筒被冷却盘管冷却。

在一些方案中，能够设置可拆卸的储液器，其在一些实施例中与泵或用于提供压力/循环能力的其他装置集成。这样的储液器在一些实施例中能够在泵软管或管道的一端附接至该软管或管道，并且在储液器中的液体或冷却介质能够被泵送至被冷却的系统的点处软管或管道的另一端附接至储液器。

在一些方案中，包括用于制冷系统的压缩机和泵的以上各个部件能够被集成到一个关于一个或多个热交换器/蒸发器的独立(stand alone)或多合一的系统中。没有内置的储液器或水浴器，这样的单机或多合一系统，制冷机能够比现有的制冷机系统更紧凑。这样的紧凑的构造能够使公开的制冷机更便携和节约空间。

如本文所公开的独立的制冷机设备能够在一些实施例中包括：一个或多个压缩机、冷凝器、温度控制器、接收水箱、蒸发器(其能够定位在储液器液体或其他容器中，并且构造为将热从液体或介质移去)、外部储液器或容器(蒸发器能够定位或沉浸在其中)；和/或泵或其他机械设备，其将储液器中的被冷却的液体或其他介质泵送至待冷却的系统或用于真空蒸馏。

在一些实施例中，热交换器/蒸发器能够像旋转式蒸发器一样配备有蒸馏装置的冷凝器，诸如在美国专利第US 9,005,403号中公开的示例，其全部内容通过引用结合于本文中。在另一种实施例中，制冷机设备能够包括一体的真空泵和控制器。在一些方案中，至少一个旋转式蒸发器能够连接至一个制冷机。

在一些实施例中，用于所公开的制冷机的冷却温度范围能够从大约+40℃到大约-45℃，从大约+40℃到大约-100℃，或从大约+40℃到大约-150℃。要求的温度能够通过制冷工程和/或制冷剂选择来实现。

现在转至附图，图1是如本文所公开的紧凑型多功能制冷机100的透视图。如图1所描绘的，制冷机100能够包括壳体102，热交换器104连接至壳体102但从壳体102延伸。制冷机100，和下文中所讨论的内部部件，能够以集成到单个的装置或设备中的方式构造，所述单个的装置或设备构造为将元件以这样的方式紧凑地布置，使得在将操作面积和/或占地面积最小化的同时提供有效且高效的冷却/制冷系统。例如，制冷机100的占地面积或操作面积能够由设备的外部尺寸的长度L、宽度W和/或其结合(例如以平方英寸计的面积)限定。作为替代地，或另外地，制冷机100的占地面积或操作面积能够由壳体102的尺寸的长度X、宽度Y和/或其结合(例如以平方英寸计的面积)限定。通过示例而非限制，传统的或现存的制冷机的占地面积是大约300到大约500平方英寸，一些设计具有大约368平方英寸的占地面积。例如，一些现存的制冷机能够具有如下的尺寸(W×H×D)：大约15.8×22.8×19.7英寸，大约15.8×26.0×19.7英寸，大约19.7×29.9×25.2英寸，或者大约30.7×33.5×58.3英寸。作为对比，当前公开的制冷机设备在一些实施例中能够包括大约18.7×10英寸(图1中的L×W)，或者大约150平方英寸至大约350平方英寸的总体占地面积或操作面积。在一些实施例中，所公开的冷却器能够包括如下的壳体102：占地面积为大约12×10英寸(图1中的长度X乘以宽度Y)，或者大约150平方英寸至大约350平方英寸。在一些实施例中，如本文所公开的制冷机在尺寸上能够为大约12×10×26(L×W×H)英寸。

壳体102能够包括基本上是长方形或正方形或其他合适的形状，具有四个侧面、顶和底的箱式结构。壳体102能够构造成完全地或基本上完全地围住制冷机100的机械或工作部件，除了热交换器104。在一些实施例中，制冷机100能够包括热交换器臂106，所述热交换器臂106从壳体102基本上水平地延伸，而且构造成支撑热交换器104且将热交换器104机械地连接至制冷机100。热交换器104能够通过夹子或其他附接机构，例如，螺纹，螺钉，螺栓，压配合等附接至热交换器臂106。在一些实施例中，壳体102能够包括金属片或其他合适的材料，例如塑料、玻璃纤维、铝等，足够坚硬以维持其结构并且包住制冷机100，并且也承受在实验室或现场的延伸使用。

在一些实施例中，壳体102能够可选地包括通风格栅108，百叶窗或其他合适的通风结构，其构造成允许壳体102内以及容纳在其中的制冷系统周围的空气循环。在一些方案中，制冷机100还能够包括方便地定位在诸如壳体102的外表面上的控制面板110，使得使用者能够操纵控制面板110以使制冷机100的操作便利。控制面板110在一些实施例中能够包括触屏或其他电子控制器。控制面板110在一些实施例中能够包括温度控制器，所述温度控制器构造成控制和/或调节介质和/或热交换器的温度。

图2A和2B是制冷机100的内部工作部件的示意图。制冷机100能够包括集成的制冷系统，所述制冷系统容纳在壳体102内，而且通过热交换臂106而延续，从而将冷却的制冷剂提供到热交换盘管104。如这些剖视图所示，制冷机100能够包括压缩机120、制冷冷凝器122和风扇126。在一些实施例中，还可以包括制冷干燥器。在一些实施例中，压缩机120、制冷冷凝器122和热交换器盘管104(和可选择的干燥器)能够由通过热交换器臂106供给的制冷管线132(铜管)连接。热交换器104能够包括连接至通过热交换器臂106供给的制冷管线132的单盘管线或双盘管线130。因此，在闭合或连续的回路中，制冷冷却剂能够通过制冷系统(例如压缩机120、制冷冷凝器122)并且流入热交换器104的盘管管线130中，使得热交换器104从周围介质例如冷却液体或蒸汽吸收的热量能够被制冷系统移除，从而由此冷却周围介质。

图2A和2B分别描绘了相似的制冷机100’和100”，两者都是图1中的制冷机100的可选构造。图2A中的制冷机100’包括泵126，而制冷机100”不包括。在一些实施例中，例如在制冷机100’中，泵126能够被构造成为与制冷机一起使用的储液器、水浴器或反应容器提供泵送或增压容量。制冷机中内置泵提供了附加的功能特征，所述附加的功能特征能够用于根据需要在储液器、水浴器(图3A)或反应容器中循环冷却介质。然而，在一些实施例中，例如制冷机100”，没有设置泵126，因为在一些实施例中并不需要泵，例如当与旋转式蒸馏设备、或具有内置循环能力的水浴器(图3B)一起使用时。

图3A和3B描绘了构造成与所公开的制冷机一起使用的示例水浴器、储液器或反应容器。水浴器200(图3A)和202(图3B)在一些实施例中能够被构造成在封闭的隔室中容纳液体或其他冷却介质206，该封闭的隔室例如具有长方形、正方形或者其他合适的形状，具有外壁204，例如底壁、侧壁以及可选的顶壁，以创建容器。在一些实施例中，水浴器200和202能够包括开口208，所述开口208构造成接收热交换器104或以其他方式允许热交换器104放置在水浴器200和202(参见图4A和图4B)内部。在一些实施例中，水浴器200和202能够包括入口210和出口212，所述入口210和出口212构造成允许冷却介质206流入和流出水浴器200和202。在一些实施例中，水浴器200和202能够包括手柄214或其他设备，从而即使当盛满冷却介质206时，也有助于使用者操作以及移动水浴器。

如图3A所描绘的水浴器200不具有内置泵，而图3B所描绘的版本有集成的泵126。泵126能够与水浴器202相邻地定位和/或定位在水浴器202下方，并且经由管道214连接至内部，从而有助于冷却介质206从水浴器202至出口212的泵送。

图4A和图4B分别图示了制冷机100’(图2A)和100”(图2B)与水浴器200(图3A)和水浴器202(图3B)的使用。在图4A中描述了水浴器200(图3A)和制冷机100’(图2A)的使用。热交换器104(包括盘管管线130)经由开口208被插入水浴器200，使得冷却介质206与热交换器104接触。在一些实施例中，出口212连接至内置到制冷机100’中的泵126，使得冷却介质206经由入口210(根据需要经由管道)能够循环回到水浴器200中或泵送到其他期望的位置(根据需要经由管道)。

相似地，在图4B中，热交换器104(包括盘管管线130)经由开口208被插入水浴器202中，使得冷却介质206与热交换器104接触。由于泵126被内置到水浴器202中，所以能够实现根据需要使冷却介质206循环，不需要制冷机100”中的这样的泵。冷却介质206经由入口210(根据需要经由管道)能够被循环回到水浴器202中或被泵送至其他期望的位置(根据需要经由管道)。

图4A和图4B中的制冷机100'和100”与水浴器200和202的定向仅用于说明的目的，并不意在限定。从功能角度来看，以任何尺寸、形状或类型的水浴器、容器或器皿使用热交换器104的能力是当前公开的主题的方案。因此，在不偏离本公开的范围的情况下，能够根据需要改变水浴器或待冷却的容器的定位、定向或构造，只要这样的水浴器或容器能够接纳热交换器104。

如图5A、图5B和图5C所描绘的，水浴器200A、200B和200C能够以各种尺寸构造，水浴器200A、200B和200C都能够与制冷机100一起使用。与当前能够获得的、具有固定尺寸的集成水浴器的冷却系统相比，当前公开的制冷机被构造成与各种尺寸和构造的水浴器一起使用。这允许针对多种应用使用同样的制冷机，无需购买多个制冷机。由于相比于购买具有不同尺寸的水浴器的多个制冷机，购买一个通用的制冷机和多个水浴器明显成本更低，所以能够实现明显的成本节省。另外，如本文所公开的，所公开的制冷机除了冷却的水浴器以外还能够与多个其他的应用一起使用。图5A、图5B和图5C中所示的水浴器200A、200B和200C只是示例，并且设置为示出它们的尺寸能够改变，同时依然能够与所公开的制冷机一起使用。另外，尽管没有在图5A、图5B和图5C中描绘，如图3B所示，这样的水浴器能够包括集成的泵或其他合适的构造。

如图6A至图6D所描绘的，制冷机100构造为能够与多个热交换器设计一起使用。通过示例并且并非限定，如图6A所描绘的，热交换器250能够包括单壁容器设计，其包括热交换器盘管130，包围并装入盘管130的单壁外罩。在一些实施例中，单壁外罩260能够包括玻璃筒，所述玻璃筒构造成在热交换器盘管130上滑动且牢固地附接至热交换器臂106，以通过包括例如套环258的固定元件创建密封的外罩。单壁外罩260通过夹子或其他附接机构，例如，螺纹、螺钉、螺栓、压配合等，能够附接至热交换器臂106。能够设置一个或多个端口262、264、和/或266以允许一个或多个管道或另外的仪器/容器的附接，以用作用于待冷却和/或冷凝的混合物/流体的入口/出口。进入单壁外罩260中的混合物、蒸汽或流体能够和热交换器盘管130或围绕盘管的冷却套筒接触，从而冷却混合物、蒸汽或流体。

通过示例且并非限定，如图6B所描绘的热交换器252能够包括双壁容器设计，所述双壁容器设计包括被双壁外罩270装入的热交换器盘管130。在一些实施例中，双壁外罩270能够包括玻璃筒，该玻璃筒配置有内套筒272，所述内套筒272构造成在热交换器盘管130上滑动且牢固地附接至热交换器臂106，从而通过例如包括套环258的固定元件，和/或例如螺纹、螺钉、螺栓、压配合等的其他附接机构，来创建密封的外罩。能够设置一个或多个端口262、264、和/或266，从而允许一个或多个管道或另外的仪器/容器的附接，以用作用于待冷却的混合物/流体的入口/出口。进入双壁外罩270的混合物、蒸汽、或流体在双壁外罩270和内套筒272间的空间里能够和内套筒272接触。接触或极为靠近热交换盘管130的内套筒272能够被冷却，并由此冷却引入到双壁外罩中的混合物、蒸汽或流体。在这个构造中，待冷却的混合物、蒸汽或流体不直接接触热交换器盘管130。

在一些实施例中，制冷机100能够包括一个或多个热交换器，以增加同时针对多个应用使用相同的制冷机的冷却容量和能力。在一些实施例中，一个或多个热交换器，例如图6C中的254和254’，能够适于运行如图2A和图2B所示的相同制冷系统。在不偏离本公开的范围的情况下，热交换器254和254’从壳体102延伸的定向能够根据需要而布置，包括例如如在图6C中描绘的从壳体102的相对侧延伸。或者，如图6D所示，一个热交换器256能够经由热交换器臂106而从壳体102的一侧延伸，同时第二热交换器256’能够经由第二热交换器臂106而从壳体102的前侧延伸。通过两个或更多热交换器的任何其他定向在本公开的范围内。此外，如图6D所描绘的，热交换器单元的类型对于不同的热交换器臂106可以是不同的。通过示例但并非限制，热交换器256能够包括围绕盘管130的不锈钢套筒280，同时热交换器256’能够包括围绕盘管130且具有内部空腔的不锈钢套筒282。通过提供适合的平台，本文提供的制冷机适合与多种类型的热交换器设计和定向一起使用，如本文进一步讨论的，而且因此适合用于各种实验室和现场应用。

图7A到7D图示了构造成与所公开的制冷机一起使用的示例性的热交换器。如图1所描绘的，例如，如图7A所描绘的热交换器系统能够包括盘管管线130，其能够连接至制冷管线，冷却的制冷剂能够流过制冷管线。盘管130能够具有流入管线和流出管线，所述流入管线用于接收流过盘管的制冷后的冷却剂或制冷剂的流动，所述流出管线构造为用于让冷却剂或制冷剂在已经通过盘管后流出的管道并且用作热交换器。流入管线和流出管线构造成连接至制冷机的集成制冷系统。盘管管线130在图7A中被图示成单环盘管，但在一些实施例中也能够包括两个、三个或更多的盘管。盘绕盘管管线130的制冷剂管线的效果是增加用于对与盘管接触或与接近盘管的表面接触的介质进行冷却的表面面积。因此，例如，在一些实施例中，双倍或三倍盘管能够增加热交换器的冷却容量。如图2A和图2B所描绘的，盘管管线130能够构造成沿着制冷机的制冷系统完成连续的回路。在一些实施例中，盘管管线130能够由铜管材料制成，或者不锈钢，或其他适合的金属合金，例如钛。在一些实施例中，盘管130能够包括具有铜的内涂层的钛材料。在一些实施例中，盘管130能够包括不锈钢、钛、和/或其结合。

虽然在一些实施例中，盘管130能够被暴露，用于介质或蒸发物(蒸汽)的直接冷却，但在一些实施例中，如图7B、图7C和图7D所描绘的，盘管130能够被套筒280隐藏，所述套筒280能够包括抗化学的蒸汽阱，所述蒸汽阱由钛(包括工业纯级钛)、不锈钢、金属合金、塑料、玻璃、橡胶例如氯丁橡胶、和/或其结合制成。套筒280能够包括具有第一端的圆柱形壳体，所述第一端具有联接元件258，所述联接元件258包括用于固定至热交换器臂106(例如参见图1)并且固定壳体300(例如参见图7D)的锁定机构284和套环282。在相对的端或第二端，套筒280能够包括圆锥形或锥形的部分286，所述部分286终止于末端部分288。如图7C所描绘的，套筒280能够被构造成在盘管130上滑动，以便直接接触或紧密靠近盘管，凭此套筒280能够被通过盘管的制冷剂所冷却，因此相对于接触套筒280的介质和/或蒸汽用作热交换器。

壳体300能够包括封装热交换器的玻璃容器，所述热交换器包括冷凝器盘管130和套筒280。壳体300能够通过夹子或其他固定机构(包括套筒280上的联接元件258)而附接至热交换器臂106，从而创建气密密封。在一些实施例中，壳体300能够包括进入端口304用来接收来自旋转式蒸发器或其他机器、装置、设备的蒸发物、蒸汽或其他介质，并且在一些实施例中包括第二进入端口306。在一些实施例中，能够设置真空接口302(一些情况下接近顶端)，并且构造成接收来自真空泵的真空管线，因此引起壳体300的内环境的真空。与热交换器，并且特别是与套筒280接触的蒸发物或蒸汽能够冷凝成液体，通过流过管道308而能够收集到收集瓶中。在一些实施例中，接头312能够置于管道308上，其能够被构造成在操作期间允许移走收集瓶(接收瓶)310而不破坏系统的真空。这样的接头312能够包括阀，来在移走收集瓶310的同时维持真空。

因此，在一些实施例中，与本文所公开的制冷机一起使用的热交换器能够包括盘管管线130、套筒280、和/或壳体300。盘管130能够被构造成装配在套筒280内部或在套筒280内部滑动，以形成热交换器或“冷头(cold finger)”。由于盘管管线130能够流体地连接至制冷机中的集成的制冷系统，所以冷却的制冷剂能够通过盘管130，在套筒280上引起冷却效果。任何进入壳体300的介质、蒸发物或蒸汽能够与套筒280的冷表面接触，因此使介质冷却和/或使蒸汽冷凝成液体以待收集在收集瓶310中。这样的热交换器的构造能够提供有效的机构来捕获全部或实质上全部蒸汽并将它们冷凝，使得减小对环境的影响。

如图2A和图2B所描绘的，为了实现使空间利用最小化的独立的完全集成的系统，包括机械制冷系统的制冷机100能够机械地连接至热交换器104并与热交换器104固定，使得二者设置在单个的整体装置中。

图8A-8D图示了构造为与所公开的制冷机一起使用的示例性热交换器的替代实施例。如图1所描绘的，例如，如图8A所描绘的热交换器系统能够包括盘管管线130，所述盘管管线130能够连接至制冷管线，冷却的制冷剂能够流过所述制冷管线。盘管130能够具有流入管线和流出管线，所述流入管线用于接收流过盘管的被制冷的冷却剂或制冷剂的流动，所述流出管线构造为用于在已经流过盘管后流出的冷却剂或制冷剂的管道，并用作热交换器。流入管线与流出管线构造为连接至制冷机的集成的制冷系统。在图8A中，盘管管线130被图示为单环盘管，但是在一些实施例中也能够包括两个、三个或更多的盘管。卷绕盘管管线130的制冷管线的效果是增加用于对与盘管接触或与接近盘管的表面接触的介质进行冷却的表面面积。因此，例如，在一些实施例中，两倍或三倍盘管能够增加热交换器的冷却容量。如图2A和图2B所描绘的，盘管管线130能够被构造成连同制冷机的制冷系统完成连续的环路。在一些实施例中，盘管管线130能够由铜管材料制成，或由不锈钢，或其他合适的金属合金制成，例如钛。在一些实施例中，盘管130能够包括具有铜内涂层的钛材料。在一些实施例中，盘管130能够包括不锈钢、钛、和/或其结合。

虽然在一些实施例中，盘管130能够暴露，用于介质或蒸发物(蒸汽)的直接冷却，但在一些实施例中，如图8B、图8C和图8D所描绘的，其能够被套筒320隐藏，所述套筒320能够包括抗化学的蒸汽阱，所述蒸汽阱由钛(包括工业纯级钛)、不锈钢、金属合金、塑料、玻璃、橡胶例如氯丁橡胶、和/或其结合制成。套筒320能够包括具有第一端的圆柱形壳体，所述第一端具有联接元件258，所述联接元件258包括用于固定到热交换器臂106(例如参见图1)和固定壳体300(例如参见图8D)的锁定机构284和套环282。在相对的端或第二端，套筒320能够包括圆锥形或锥形的部分，所述部分终止于开口，所述开口返回到套筒320的内部以形成内部空腔322。内部空腔322能够提供用于让介质、蒸发物或蒸汽变得暴露至套筒320的冷却表面的另外的表面面积，由此增加“冷头”的冷却容量。

如图8C所描绘的，套筒320能够构造成在盘管130上滑动，使得直接接触或紧密靠近盘管，凭此套筒320能够通过流过盘管的制冷剂冷却，因此关于与套管320接触的介质和/或蒸汽而用作热交换器。如图8C所描绘的，内部空腔322能够构造成在盘管130中的开口内部滑动。

壳体300能够包括玻璃容器，其封装包括冷凝器盘管130和套筒320的热交换器。壳体300能够通过夹子或其他固定机构，包括套筒320上的联接元件258而附接至热交换器臂106，以创建气密密封。在一些实施例中，壳体300能够包括入口端口304并且在一些实施例中包括第二入口端口306，所述入口端口304用于接收来自旋转式蒸发器或其他机器、装备、或设备的蒸发物、蒸汽或其他介质。在一些实施例中，能够提供真空端口302(在一些情况下接近顶部)并被构造为接收来自真空泵的真空管线，由此在壳体300的内部环境中引起真空。与热交换器特别是套筒320接触的蒸发物或蒸汽，能够冷凝为液体，能够通过流过管道308而收集到收集瓶310中。在一些实施例中，接头312能够定位在管道308上，所述接头312能够构造为允许在操作期间移去收集瓶(接收瓶)310，而没有破坏系统的真空。这样的接头312能够包括阀来在移去收集瓶310的同时维持真空。

因此，在一些实施例中，如图8A-8D所描绘的，与如本文所公开的制冷机一起使用的热交换器能够包括盘管管线130、套筒320、和/或壳体300。盘管130能够被构造成装配在套筒320内部或在套筒320内部滑动，以形成热交换器或“冷头”。由于盘管管线130能够流体地连接至制冷机中的集成的制冷系统，所以冷却的制冷剂能够流过盘管130，在套筒320上产生冷却效果。进入壳体300的任何介质、蒸发物或蒸汽能够与套筒320的冷表面接触，由此使介质冷却和/或使蒸汽冷凝为待收集在收集瓶310中的液体。这样的热交换器的构造能够提供有效的机构来捕获全部或实质上全部蒸汽并将它们冷凝，使得减小对环境的影响。

图9-图11描绘了用于所公开的热交换器以增加用于冷却/热交换的表面面积的各种装置。图9是构造为与套筒280或320(在图9-图11中描绘的套筒280)一起使用的环状结构330的图示。环状结构330能够包括一系列的环332或盘状结构，其由例如钢、铝、不锈钢、铜等的材料制成，并且布置在套筒280的圆柱形壳体的周围。环332能够被附接至竖直支柱334以使它们对齐并沿着套筒280的圆柱形壳体保持就位。由于它们接触或靠近套筒280的圆柱形壳体，环332提供用于热交换/冷却的另外的表面面积。

图10是构造为与套筒280或320(图10中描绘的套筒280)一起使用的翅片结构340的图示。翅片结构340能够包括水平的、基本水平的、或有角度的翅片或叶片，其卷绕套筒280的圆柱形壳体。翅片结构340能够包括例如钢、铝、不锈钢、铜等的材料的且卷绕套筒280并在第一端342和第二端344固定至套筒280的连续的线、管、带。在一些实施例中，翅片结构340能够进一步在沿着套筒280的阶段位置处附接。由于接触或靠近套筒280的圆柱形壳体，所以翅片340提供用于热交换/冷却的另外的表面面积。

图11是叶片结构350的图示，所述叶片结构350构造成与套筒280或320(图11中描绘的套筒280)一起使用。叶片结构350能够包括一系列竖直的(或大体上竖直的)叶片356，所述叶片356由例如钢、铝、不锈钢、铜等材料制成，并且布置在套筒280的圆柱形壳体周围。叶片356能够附接至上圆盘352和下圆盘354以使它们对齐并沿着套筒280的圆柱形壳体保持就位。由于它们接触或靠近套筒280的圆柱形壳体，叶片356提供用于热交换/冷却的另外的表面面积。

图12是冷冻干燥器设备360的图示，所述冷冻干燥器设备360配置为与套筒280或320一起使用。冷冻干燥器设备360能够包括圆柱体362和一系列环364或盘状结构，所述圆柱体362构造成在套筒280或320上滑动(参见图7和图8)，所述一系列环364或盘状结构由例如钢、铝、不锈钢、铜等材料制成，而且布置在圆柱体362的周围。环364能够附接至竖直支柱368，以将它们对齐并沿着圆柱体362保持就位。由于它们接触或靠近套筒280或320，环364提供用于热交换/冷却的另外的表面面积。能够在环364中设置开口366，其中环和开口能够构造成保持样品瓶，其中所述样品瓶能够包含待冻干的样品。冷冻干燥器设备360能够构造成驻留于冷冻干燥器真空室380内部，其中真空室380能够构造成具有一个或多个端口382，所述一个或多个端口382构造成接合一个或多个包含待冷冻干燥样品的样品瓶。

冷冻干燥器设备360和真空室380一起能够构造成在真空下提供足够冷的环境，使得样品中的水从固态升华到气态。冷冻干燥，也已知为升华干燥，冻干法或冻干，是一种脱水方法。冷冻干燥通过冰冻材料，然后降低周围压力，使得允许材料中冻结的水直接从固态升华到气态而起作用。

在一些实施例中，如图13所描绘的，制冷机100构造成协同旋转式蒸发器400使用。旋转式蒸发器400能够包括构造成浸入水浴器412的蒸发(样品)瓶410。使用容纳在安装臂414中的电动机，通过由旋转接头(蒸汽管)416将电动机提供的旋转力传送至蒸发瓶410而能够使蒸发瓶410旋转。旋转接头416可通过/延续通过安装臂414。旋转接头416提供导管，通过所述导管，来自蒸发瓶410中的样品或溶剂的蒸发物(蒸汽)能够进入虚冷凝器(dummycondenser)418，并且通过蒸汽管420进入热交换器104。热交换器104(如本文所公开的任何期望的构造)能够构造成充当冷凝器。一旦在热交换器104中蒸汽能够被冷却，从而导致蒸汽再次冷凝而且落入收集瓶310中。在一些实施例中，收集瓶310能够通过可释放的接头被移除，所述可释放的接头在一些实施例中包括阀来维持热交换器/冷凝器104和/或旋转式蒸发器400中的真空，直到收集瓶310重新附接。

在一些实施例中，制冷机100构造成协同旋转式蒸发器400同时协同真空泵500使用，以在蒸馏系统内创建真空。例如，在一些实施例中，真空管线504能够将真空系统或泵500从泵上的端口502连接至壳体300上的真空端口302。在一些实施例中，真空系统或泵500能够集成在制冷机100的壳体内，或者如图13所描绘的，真空系统或泵500能够是独立的分开单元。通过真空泵500，能够在壳体300的内部环境创建真空或负压。与热交换器并且特别是套筒280接触的蒸发物或蒸汽能够凝结为液体，所凝结的液体能够收集到收集瓶310中。

在一些实施例中又被称为蒸馏器或蒸馏设备的旋转式蒸发器在世界各地的实验室中使用，用于从有机和无机的溶液中移除溶剂，来产生液体或固体的产物。一般地，这样的蒸发器或蒸馏器通过将样品置于圆底瓶(称作样品瓶或蒸发瓶)而起作用，通常圆底瓶是梨形瓶，其在位于水浴器中的同时有角度地在轴线上旋转。所述瓶附接至电动机，所述电动机能够包括使瓶能够旋转的旋转接头，同时允许蒸发的溶剂流过接头(蒸汽导管)与一个或多个冷凝器接触。(一个或多个)冷凝器能够冷却蒸汽，并且所产生的冷却的蒸汽(即液体)随后向下流动至位于冷凝器下方的瓶(收集瓶)中，该瓶(收集瓶)能够将收集所产生的冷却的蒸汽(即液体)。

水浴器通常能够设置为向瓶提供足够的热以蒸发溶剂。通常，转子、电动机、旋转接头、冷凝器、用于保持原始溶剂的瓶、以及当收集冷凝的蒸汽时用于保持冷凝的蒸汽的瓶，在单元处于运转的同时全部被连接。机械臂通常被设置以升起或降低连接的部件，以将瓶移出水浴器。

旋转式蒸发器的冷凝器能够被连接至水源，而且水能够被频繁地接收以冷凝目标溶剂，特别是如果溶剂具有相对高的沸点。使用者经常让水整天地流过冷凝器，这导致了大体积的废水。而且，在溶剂具有特别低的沸点的情况下，将蒸汽冷却至比水冷凝器所能提供的温度更冷的温度能够是有益的。只使用水冷冷凝器可能造成环境问题，因为大体积的挥发性的有机溶剂将不会被收集，而且反而可能进入环境。

尤其当使用低沸点溶剂时，已经做出改进蒸汽的冷凝的努力，以便捕获溶剂的大部分。在这样的情况下，一种方法是使用干冰冷凝器，其塞满干冰，以及，可选择地，用干冰形成浆液的溶液来维持给定的温度(例如，干冰-丙酮维持-78℃的温度)的溶剂。然而，由于玻璃是热的不良导体，所以干冰冷凝器的“冷头”玻璃提供暖于-78℃的冷却表面，蒸汽在所述冷却表面上冷凝。并且，在普通实验室的操作温度(环境)下，干冰蒸发得很快，这需要不停地或频繁地补充干冰冷凝器中的干冰。这是昂贵的、繁重的、而且负面地影响生产率。

本文提供的制冷机能在一些实施例中能够包括集成的制冷系统，诸如例如，制冷冷凝单元。因此，在一些实施例中，与所公开的制冷机协同使用的旋转式蒸发器能够冷却挥发的溶剂，而不使用干冰阱、持续流动的水、和/或再循环的制冷机。通过使用机械地制冷的冷却/冷冻系统，或制冷机，来提供能够冷凝从溶剂蒸发产生的蒸汽的冷却储液器，能够避免水的连续流动的浪费，并且能够避免干冰以及诸如丙酮和异丙醇的相容性溶剂的使用，二者为现有旋转式蒸发器提供了对环境更加友好的替代。此外，所公开的制冷机的构造和设计为了制冷冷却/热交换系统在集成的且紧凑的设计中的使用而提供，特别是相比于具有包括多个部件并且需要实质上更多操作空间的内置水浴器的现有冷却装置。

在一些方案中，旋转式蒸发器能够包括样品容器，例如，样品瓶，其与旋转接头一体地旋转。样品瓶能够被浸入至水浴内，在一些实施例中能够被浸入加热的水浴。样品瓶能够通过蒸汽导管连接至旋转接头的一端，所述蒸汽导管能够经由套筒由电动机的转子进行插入式支撑。在一些实施例中，在旋转接头的另一侧能够具有一个或多个冷凝器，该冷凝器由蒸汽管道连接的以接收从样品瓶蒸发的蒸汽并因此对其进行冷凝。

在一些实施例中，电动机的主体能够由定子和电动机壳体构成。随着电动机例如通过向电动机供给电流而接合，旋转力能够经由旋转接头施加至水浴内的样品瓶。在一些实施例中，旋转接头能够由套筒插入式支撑在插入区域中。套筒能够与电动机转子接合地固定。而且，套筒在其两端通过轴承等由电动机主体可旋转地支撑。在一些方案中，紧固构件能够布置在套筒内以将旋转接头(蒸汽管道)接合并紧固至套筒。紧固构件能够包括与套筒接合的紧固帽。在一些方案中，联接构件能够包括多个可滑动地安装在旋转接头的外周面上的衬套，以及布置在衬套之间的弹性地可变形的O形圈，使得O形圈能够被紧固力加压穿过衬套，使得O形圈能够紧密地接触至旋转接头的外周面并通过弹性变形接触至套筒的内周面。能够在旋转接头和旋转电动机的接合处创建气密密封。

电动机转子的旋转能够被传送至旋转接头来旋转旋转接头，并且由此来旋转样品容器或样品瓶。在样品瓶至少部分地浸入水热水浴的情况下，样品能够被蒸发并且水气或蒸汽产生在样品容器内。这些蒸发物然后能够流过旋转接头(蒸汽管道)并且流至冷凝器。

一旦在冷凝器处蒸发物或蒸汽能够接触冷却表面，诸如例如，热交换器，从而因此使蒸发物或蒸汽冷却且冷凝成液体。一旦成为液体形式，冷凝的样品通过重力，滴入或落入置于冷凝器下方的收集瓶中。在一些方案中，冷凝器能够包括接头或其他导管，以将冷凝器连接到收集瓶。在一些实施例中，冷凝器也能够包括构造成将冷凝器连接至真空管线的端口、管或软管，使得样品或关注溶剂能够在真空下蒸发。在一些实施例中，真空能够施加于冷凝器的顶部附近来为待冷却的蒸汽提供最大的机率，由此将溶剂蒸汽通入到真空系统(诸如至真空泵或真空阱)的机率最小化。

在一些实施例中，如图14所描绘的，制冷机100构造成与真空炉550协同使用。真空炉550能够包括烘箱，所述烘箱构造成在真空室中接收样品而且能够通过导管552连接至热交换器104。将待干燥的样品放置在处于期望的干燥温度的烘箱室中。真空被施加到系统而且来自烘箱中的样品的蒸汽(蒸发物)由热交换器104冷凝。真空炉用于进一步干燥样品，来去除留在样品中的任何残留溶剂(或不期望的液体)。真空炉具有放置样品的样品加热室，具有将管连接至冷凝器和真空释放装置的端口。为了防止烟雾和蒸汽进入真空泵和环境，冷凝器(热交换器104)或制冷机100能够被连接在真空炉和真空泵之间。来自真空炉的任何蒸汽由制冷机100冷凝。在一些实施例中，制冷机100构造成与真空炉550同时与真空泵500协同使用，以在系统内创建真空。例如，在一些实施例中，真空管线504能够将真空系统或泵500从泵上的端口502连接至壳体300上的真空端口302。在一些实施例中，真空系统或泵500能够集成在制冷机100的壳体内，或能够是如在图14中所描绘的独立分开的单元。通过真空泵500，能够在壳体300的内环境创建真空或负压。

在一些实施例中，如图15所描绘的，制冷机100构造成与离心浓缩机580协同使用。离心浓缩机580能够包括离心机，所述离心机构造成在离心力作用下运行，以将固体从液相分离，减小最终的体积。在一些实施例中，离心浓缩机580能够被用于，例如，蛋白质提取和提纯，DNA浓缩，缓冲液交换和脱蛋白。通过将离心浓缩机580由管道582连接至热交换器104，来自离心浓缩机580中的样品的蒸汽(蒸发物)被冷凝。离心浓缩是如下的过程：通过使样品瓶在真空下旋转而使样品浓缩，并且通过冷凝器(热交换器104)将由真空泵抽出的产生的蒸汽(蒸发物)冷凝(蒸汽转化为液体)。在一些实施例中，这防止了蒸发物进入真空泵和/或环境。

在一些实施例中，制冷机100构造成与离心浓缩机580同时与真空泵500协同使用，以在系统内创建真空。例如，在一些实施例中，真空管线504能够将真空系统或泵500从泵上的端口502连接至壳体300上的真空端口302。在一些实施例中，真空系统或泵500能够集成在制冷机100的壳体内或能够是如图14所描绘的独立分开的单元。通过真空泵500，能够在壳体300的内环境创建真空或负压。

在一些实施例中，制冷机100能够帮助保护辅助的真空泵免于随着蒸汽或烟雾从样品蒸发遭受其腐蚀效果。制冷机100能够提供免于低冰点溶剂的保护。在一些实施例中，术语“冷阱”用来描述在离心力下从样品蒸发的蒸汽和烟雾的冷凝。

同样地，在一些实施例中，本文所公开的制冷机100和其相关部件能够与凝胶干燥箱、DNA样品浓缩机、和/或酸样品浓缩机(热交换器104为抗酸的)一起。类似于本公开的其他实施例，制冷机104能够向这些应用提供冷却容量来冷却反应和/或冷凝蒸发物(蒸汽)。鉴于所公开的制冷机100的通用和独立的性质，制冷机100被构造成与多种要求冷却效果和/或冷凝容量的实验室部件和/或系统一起使用。

在一些实施例中，本文提供的制冷机、冷却装置和相关设备能够用于冷却材料、液体、蒸汽、蒸发物和其他介质的方法中。通过示例但并非限定，方法被提供用于冷凝例如来自旋转式蒸发器的蒸发物，包括提供制冷机，提供旋转式蒸发器，经由旋转式蒸发器蒸发样品，以及采用根据本文公开的制冷机和/或冷却系统/设备来冷凝蒸发物。作为另一实例，本文提供的无水箱制冷机能够用于冷却样品或反应的方法中，包括提供无水箱制冷机，为反应冷却提供期望的尺寸和适合构造的单独的水浴器，以及将制冷机(具有外部热交换器)和水浴器对齐，使得水浴器被制冷机冷却以由此冷却样品或反应。如本领域技术人员将会领会和理解的，本文提供了使用所公开的冷却系统和伴随的实验室/研究设备的相似的方法。

虽然以下术语被认为是本领域普通技术人员所理解的，但是提出的以下定义有助于所公开的主题的说明。

除非另被定义，本文所用的技术和科学术语与当前公开的主题所属的领域的技术人员通常所理解的具有相同的含义。尽管与本文所公开的方法、设备、和材料类似或等同的任何方法、设备和材料能够用于当前公开的主题的实践或测试，但现在描述代表性的方法、设备和材料。

遵循存在已久的专利法惯例，当在包括权利要求书的本申请中使用时，术语“个”(不定冠词“a”或“an”)和“所述”是指“一个或多个”。因此，例如，对“单元”的提及包括多个这样的单元，等等。

除非另外指明，否则说明书和权利要求中使用的表示成分量，反应条件等的所有数字被理解在所有情况下均由术语“大约”修饰。相应地，除非有相反指示，否则本说明书和所附权利要求书中提出的数值参数都是根据由当前公开的主题寻求获得的期望的特性而变化的近似值。

如本文所使用的，当提及组分、剂量、序列一致性(例如，当比较两个或更多个核苷酸或氨基酸序列时)、质量、重量、温度、时间、体积、浓度、百分比等的值或量时，术语“大约”意味着涵盖从特定量的变化，在一些实施例中是±20％的变化，在一些实施例中是±10％的变化，在一些实施例中是±5％的变化，在一些实施例中是±1％的变化，在一些实施例中是±0.5％的变化，以及在一些实施例中±0.1％的变化，这样的变化适于执行所公开的方法或采用所公开的成分。

与“包括”、“包含”或“特征在于”同义的术语“包括”是非排他性的或者开放性的，不排除另外的、未叙述的要素或方法步骤。“包括”是权利要求语言中使用的本领域的术语，其意味着所命名的要素是必要的，但是能够添加其他要素并且仍然形成权利要求书的范围内的结构。

如本文所使用的，短语“由......组成”排除权利要求书中未指定的任何要素，步骤或成分。当短语“由......组成”出现在权利要求中主体的子句中，而不是紧接在前序部分之后时，它只限制了在该子句中提出的要素；其他要素并不排除在整个权利要求之外。

如本文所使用的，短语“基本上由...组成”将权利要求的范围限制为指定的材料或步骤，以及不会实质地影响要求保护的主题的基本和新颖特征的材料或步骤。

关于术语“包括”，“由......组成”和“基本上由...组成”，在这里使用这三个术语中的一个的情况下，当前公开和要求保护的主题能够包括另外两个术语中的任一个的使用。

如本文所使用的，当在实体列表的上下文中使用术语“和/或”时，是指单独或组合出现的实体。因此，例如，短语“A，B，C、和/或D”分别包括A，B，C和D，但也包括A，B，C和D的任何和所有组合和子组合。

应该理解，在不脱离本公开主题的范围的情况下，可以改变当前公开的主题的各种细节。此外，前面的描述仅用于说明的目的，而不是为了限制的目的。

Claims (28)

1.一种制冷机设备，其构造成冷却液体、蒸汽或其他介质，包括：

冷凝器；

压缩机；

温度控制器；以及

热交换器，

其中所述冷凝器、压缩机、以及温度控制器容纳在壳体内，其中所述热交换器在所述壳体外部，其中所述热交换器构造成暴露于容器中的液体、蒸汽或其他介质，而且热通过所述热交换器而从所述液体、蒸汽或其他介质移除，

其中所述冷凝器、压缩机、温度控制器以及热交换器集成到单个独立的制冷机设备中，而且其中所述制冷机构造成与任何容纳待冷却的液体、蒸汽或其他介质的容器通用。

2.根据权利要求1所述的制冷机，其中所述热交换器定位在所述壳体的外部但固定至所述壳体，而且构造成浸没或放置于所述容器中。

3.根据权利要求1所述的制冷机，进一步包括泵，所述泵构造成能够附接至包含待冷却的所述液体、蒸汽、或其他介质的容器，其中所述泵构造成使所述容器中的所述液体、蒸汽或其他介质循环。

4.根据权利要求1所述的制冷机，进一步包括真空泵和控制器。

5.根据权利要求1所述的制冷机，其中所述热交换器、冷凝器以及压缩机进一步包括制冷剂，而且其中所述热交换器、冷凝器以及压缩机彼此流体地连通而且构造成循环所述制冷剂。

6.根据权利要求1所述的制冷机，其中所述热交换器构造为用于与旋转式蒸发器一起使用的冷凝器。

7.根据权利要求1所述的制冷机，其中所述热交换器构造为放置在包括循环水浴器或反应浴的容器里。

8.根据权利要求1所述的制冷机，进一步包括所述制冷机壳体外部的泵，其中所述泵装备有能够拆卸的储液器，其中所述泵构造为用于所述储液器的支撑结构，而且其中所述热交换器构造成放置在所述储液器中。

9.根据权利要求1所述的制冷机，进一步包括围绕所述热交换器的双壁容器。

10.根据权利要求1所述的制冷机，其中所述热交换器包括蒸发器盘管。

11.根据权利要求10所述的制冷机，其中所述蒸发器盘管包括钛合金。

12.根据权利要求10所述的制冷机，其中所述蒸发器盘管包括不锈钢。

13.根据权利要求10所述的制冷机，其中所述蒸发器盘管包括铜管。

14.根据权利要求1所述的制冷机，包括多个热交换器，所述多个热交换器在所述壳体的外部并且固定至所述壳体。

15.根据权利要求1所述的制冷机，其中所述制冷机是无水箱的而且构造有热交换器，所述热交换器构造成用于接触并且冷却从所述制冷机脱离的容器中的液体、蒸汽或其他介质。

16.根据权利要求15所述的制冷机，其中所述容器包括封装水箱、开放容器、密封容器、双壁容器、导管、和/或水浴器。

17.根据权利要求16所述的制冷机，其中所述容器包括任何尺寸、体积和/或构造，只要待冷却的所述液体、蒸汽或其他介质接触到所述热交换器。

18.根据权利要求1所述的制冷机，进一步包括旋转式蒸发器，其中所述制冷机构造成冷凝来自所述旋转式蒸发器的蒸发物。

19.根据权利要求1所述的制冷机，进一步包括真空炉，其中所述制冷机构造成附接至所述真空炉并且冷却所述真空炉。

20.根据权利要求1所述的制冷机，进一步包括离心浓缩机，其中所述制冷机构造成附接至所述离心浓缩机并且冷却所述离心浓缩机。

21.根据权利要求1所述的制冷机，进一步包括冷冻干燥器，其中所述制冷机构造成附接至所述冷冻干燥器并且冷却所述冷冻干燥器。

22.根据权利要求1所述的制冷机，其中所述热交换器包括冷却剂盘管和围绕所述冷却剂盘管的耐化学药品的套筒，其中所述冷却剂盘管构造成循环来自制冷系统的冷却剂，从而由此冷却所述耐化学药品的套筒的表面。

23.根据权利要求22所述的制冷机，其中所述耐化学药品的套筒包括大体上圆柱形的套筒，其在第一端具有开口用来接收所述冷却剂盘管。

24.根据权利要求23所述的制冷机，其中所述耐化学药品的套筒包括从第二端延伸的内部空腔，其中当所述冷却剂盘管置于所述大体上圆柱形的套筒中时，所述内部空腔构造成在所述冷却剂盘管内延伸。

25.根据权利要求22所述的制冷机，其中所述耐化学药品的套筒包括一个或多个从所述耐化学药品的套筒的表面延伸的结构，用来增加所述热交换器的冷却表面面积。

26.一种制冷机系统，其包括制冷机设备和分离的储液器，所述制冷机设备构造为对液体进行冷却，所述制冷机设备包括：

冷凝器；

压缩机；

温度控制器；以及

热交换器，

其中所述冷凝器、压缩机和温度控制器容纳在壳体内，其中所述热交换器在所述壳体的外部，其中所述热交换器构造成暴露于液体，所述热交换器从所述液体移除热，并且

所述分离的储液器包括容器，所述容器构造成容纳液体，其中所述储液器构造成将液体放置为与所述热交换器接触，其中所述储液器与所述制冷机设备分离，并且

其中所述制冷机设备构造成在所述分离的储液器将液体定位为与所述热交换器接触时与任何尺寸、容量或构造的分离的储液器通用。

27.根据权利要求26所述的制冷机系统，进一步包括多个分离的储液器，其中所述多个分离的储液器的尺寸和/或液体容量不同，然而构造成将所述液体定位为与所述热交换器接触。

28.据权利要求26所述的制冷机系统，其中所述储液器进一步包括泵，所述泵构造成循环所述液体。