JP6611789B6 - 熱交換器、該熱交換器を備える冷却システム、該熱交換器の蒸発器としての使用、及び流体を冷却する方法 - Google Patents

Description

本発明は、流体を冷却するための装置に関する。特に、本発明は、流体を冷却するための熱交換器に関する。更に、本発明は、流体を冷却する方法に関する。

一般に、水又は他の流体を冷却するために流体冷却器が使用されている。かかる流体冷却器は、工業、家庭用電気製品、飲酒店、例えばファストフード店等のレストラン、ケータリング業界等で広く採用されている。流体冷却器によって冷却された流体は、例えばグラスに入れて提供されることが多いはずである。この種類の業界では、冷却容器の内部を通る冷媒を含有する管を含む冷却容器を含む流体冷却器を使用することが知られている。
このように、冷却対象の流体が冷却容器の内部に保存されることができ、管を流れる冷媒が流体を冷却することが出来る。しかしながら、通常、かかる種類の流体冷却器の寸法は大きく、従って、流体冷却器が使用される場所において大きな空間を使用する。これらの流体冷却器の他の欠点は、エネルギー効率が悪いことである。

より一般的には、熱交換器は、冷却システムで使用されることが知られている。しかしながら、改善した熱交換器の必要性があるだろう。

英国特許出願公開第１２４７５８０号明細書（特許文献１）は、圧縮機、凝縮器、流体ライン、及び冷却ユニットを含む冷却システムを開示しており、この冷却ユニットは、冷媒を含有する環状の冷媒室を含んでいる。

独国特許出願公開第１０２０１２２０４０５７号明細書（特許文献２）は、更に、冷媒を凝縮器に送る前に冷媒の温度を調整するために蒸発器から出てくる冷媒を充填する空洞を含む熱交換器を開示している。

英国特許出願公開第１２４７５８０号明細書 独国特許出願公開第１０２０１２２０４０５７号明細書

流体を冷却する改良した方法を有することは有利であろう。この問題により良好に対処するため、本発明の第一の態様は、冷却システムにおいて流体を冷却するための熱交換器であって、
冷媒を含有するための容器であって、該容器は内壁及び外壁を含み、前記内壁及び前記外壁は同心であり、該容器は、少なくとも前記内壁及び前記外壁によって囲まれた内部空間を有し、該容器は、前記内部空間の内外への冷媒の移送用の入口及び出口を含む容器と、
前記内壁の周囲に少なくとも一巻きして配置された前記内部空間内の管とを備える熱交換器を提供する。

この構成により、管は、その管の急な回転又は捻じれがない状態で前記内部空間に延在することが出来るため、流体は、波立つことなく管を流れることが出来る。例えば、前記管は、一巻きして、又はコイル状に前記内壁の周りに一回以上巻かれて配置されてもよい。

例えば、前記管は剛性でもよい。

前記管と前記内部空間の壁の間には空間が維持されてもよい。また、前記管の異なる部分間に空間が維持されてもよい。このように、前記冷媒は、より良好に前記管に接触し、前記管内の流体と熱を交換することが出来る。

前記容器は蒸発器を備えていてもよい。これにより、改善した冷却システムが提供される。例えば、前記内部空間は蒸発器である。例えば、前記容器には、液相及び／又は気相の冷媒が充填されることが出来る。冷却対象の流体は、前記管を流れることが出来、従って、前記容器内で前記管を包囲する前記冷媒によって冷却される。該熱交換器は、このようにして、前記管内の前記流体の効率的な冷却を提供する。該熱交換器の形状は、該熱交換器をコンパクトにするものであり、従って、該熱交換器は、前記冷却システムを小型且つ省スペースにすることが出来る。前記管を通る前記冷却対象の流体の循環により、前記流体の効率的な冷却が可能になり、従って、エネルギーを節約することが出来る。前記容器内の前記管の長さを含む該熱交換器の寸法を選択し、前記流体が前記内部空間内の前記管を流れる時間を考慮することにより、前記流体が、前記内部空間内の前記管を出る時に前記冷媒の温度によって決まる所定の温度を有する熱交換器が作られることが出来る。

前記容器は、第一のオリフィス及び第二のオリフィスを備えていてもよく、前記管は、第一の端部及び第二の端部を備えていてもよく、前記第一のオリフィス及び前記第二のオリフィスを通って前記管の内へ及び／又は外への流体連通を可能にするために、前記管の前記第一の端部は、前記容器壁の前記第一のオリフィスに固定されるように配置され、前記管の前記第二の端部は、前記容器壁の前記第二のオリフィスに固定されるように配置される。これにより、前記容器内の前記管を通る冷却対象の流体の流れが促進される。前記容器内の前記管の長さを含む該熱交換器の寸法を選択し、前記管を通る前記流体の平均速度を考慮することにより、前記流体が前記第一又は第二のオリフィスを通って前記管及び前記容器を出る時に所定の温度を有する熱交換器が作られることが出来る。前記管は、部分的にのみ前記容器内に配置されてもよいことは理解されるだろう。特に、「第一の端部」及び「第二の端部」という用語は、前記管が前記容器壁と交差する前記管の部分を指していてもよい。

該熱交換器は、前記容器の前記入口に接続された冷媒導入管であって、該冷媒導入管を通って前記内部空間へ入る冷媒の流れを可能にするように配置された冷媒導入管と、前記容器の前記出口に接続された冷媒導出管であって、前記内部空間から該冷媒導出管への冷媒の流れを可能にするように配置された冷媒導出管とを含んでもよい。これにより、前記容器の内外への冷媒の流れが促進される。

前記内部空間は、部分的に液状及び部分的にガス状である冷媒を含有してもよい。前記出口は、前記液体冷媒の最も高い水位よりも上に位置してもよい。前記管は、少なくとも部分的に前記液状冷媒の浴内に位置してもよい。これにより、前記冷媒がガス状である前記容器のより高い部分で前記冷媒が前記容器から出ることが出来、従って、前記容器から圧縮機への液状の冷媒の流れを回避するのに寄与するため、圧縮機が誤動作から保護されることが出来る。尚、液状の冷媒は、圧縮機を損傷する可能性がある。前記入口も、液状の冷媒の最も高い水位よりも上に位置してもよい。これにより、液状の冷媒が逆流することが防止されるだろう。

前記第一のオリフィスは、前記容器の高さの三分の二以上の高さに配置されてもよく、前記第二のオリフィスは、前記容器の高さの三分の一以下の高さに配置されてもよく、前記容器の高さは、前記内壁と前記外壁の同心軸に沿って測定される。これにより、前記流体は、前記冷媒の温度が前記容器のより高い部分よりも低い前記容器の低い部分で冷却された後に前記容器を出ることができるため、流体を冷却することに対して利点がもたらされる。

前記管は、前記内壁の周りに複数回巻かれて配置されてもよい。このようにして、前記管は、前記管内の前記流体が、所望の熱交換の観点から必要な回数だけ前記冷媒を通るように設計されることが出来る。更に、特に、前記管が前記内壁の周りに複数回巻かれて配置される構成により、前記管を滑らかな形にすることが出来るため、前記冷却対象の流体は、前記管を円滑に流れることが出来る。これにより、前記管を流れる前記流体は、より波立たなくなるため、例えばビール等のソーダ飲料を冷却することに対して利点がもたらされる。

前記管は、前記内部空間の容積の少なくとも三分の二を占めるように配置されてもよい。これにより、前記冷却対象の流体が、より長い時間、前記内部の管ひいては前記冷媒を通り、従って、同じ圧力でより低い温度に到達し、エネルギーを節約するため、該熱交換器の効率が上がる。更に、前記内部空間を満たすのに、より少ない冷媒で済むことが出来る。

該熱交換器は、目標温度に基づいて前記内部空間内の圧力を制御するように構成された圧力制御手段を更に含んでもよい。このようにして、目標温度が効率的に得られる。

該熱交換器は、前記内部空間内の前記冷媒及び／又は前記管内の前記流体の温度を測定するように構成された温度センサを更に備えてもよい。これにより、前記冷却対象の流体の温度の制御を改善することが出来る。例えば、前記圧力制御手段は、前記目標温度及び前記測定温度に基づいて前記圧力を制御するように構成されてもよい。

前記内部空間はトロイド形状を有してもよい。前記内壁は、前記内壁と前記外壁の同心軸方向における両端が前記容器の外部に開放している空間を囲むように構成されてもよい。これにより、該熱交換器のコンパクトな構造が可能になり、従って空間が節約される。

前記管の第一の端部が、流体容器に動作的に接続されてもよく、前記流体容器から前記管への冷却対象の流体の流れを可能にするように配置されてもよく、前記管の第二の端部が、タップに動作的に接続されてもよく、前記内部の管から前記タップへの冷却された流体の流れを可能にするように配置されてもよい。これにより、冷却された流体の供給の効率的な方法が可能になる。

他の態様では、本発明は、上述した熱交換器の蒸発器としての使用を提供する。
他の態様では、本発明は、流体を冷却する方法であって、容器の内部空間に流体接続された導入管を介して前記導入管を通って前記内部空間へ入る冷媒の流れと、前記内部空間から前記内部空間に接続された導出管への冷媒の流れとを制御し、前記内部空間を部分的に液状及び部分的にガス状である冷媒で充填するステップであって、前記容器は内壁及び外壁を備え、前記内壁及び前記外壁は同心であり、前記内部空間は、少なくとも前記内壁及び前記外壁によって囲まれ、前記内壁は、前記内壁と前記外壁の同心軸方向における両端が前記容器の外部に開放している空間を囲むように構成され、前記容器は、前記内部空間の内外への冷媒の移送用の入口及び出口を備え、前記出口は、前記液状冷媒の最も高い水位よりも上に位置し、前記容器は、前記内部空間内に、前記内壁の周りに少なくとも一巻きして配置された、少なくとも部分的に前記液状冷媒の浴内に位置する管を更に備えるステップと、
前記内部の管を通る冷却対象の流体の流れを制御するステップを含む方法を提供する。

当業者は、上記の特徴が、有用であると考えられる任意の方法で組み合わされてもよいことを理解するだろう。更に、前記システムに関して記載された修正及び変更は、同様に前記方法に適用されてもよく、逆に、前記方法に関して記載された修正及び変更は、前記システムに適用されてもよい。

流体を冷却するための熱交換器の部分的に加工されて開かれた図を示す。 図１Ａの流体を冷却するための熱交換器の長手方向の断面図を示す。 流体を冷却するための別の熱交換器の部分的に加工されて開かれた図を示す。 図２Ａの流体を冷却するための熱交換器の長手方向の断面図を示す。 流体を冷却するための別の熱交換器を示す。 図３の流体を冷却するための熱交換器の部分的に加工されて開かれた図を示す。 冷却システムを示す。 冷却システムの概略図を示す。 流体を冷却するための装置の部分的に加工されて開かれた図を示す。 流体を冷却する方法のフローチャートを示す。

本発明のこれらの態様及びその他の態様は、図面において以下で説明される実施形態から明らかになり、これらの実施形態を参照して説明される。図面を通して、同様の部分は、同一の符号によって指示されている。図面は、説明のために概略的に描かれており、一定の比率に縮小して描かれていない可能性がある。

本明細書にて検討される図面及び本特許文献において本開示の原理を説明するために用いられる様々な実施形態は一例に過ぎず、決して本開示の範囲を制限するものと解釈されるべきではない。当業者は、本開示の原理が、任意の適切な方法又は任意の適切に設計されたシステム又はデバイスにおいて実施されてもよいことを理解するだろう。

図１Ａは、流体を冷却するための容器の部分的に加工されて開かれた図を示す。この容器は、内壁１０５及び外壁１０２を備える。内壁１０５及び外壁１０２は同心でもよい。この容器は、少なくとも内壁１０５及び外壁１０２によって囲まれている内部空間１０３を更に備える。内壁の上端と外壁の上端は、上壁によって接続されてもよい。同様に、内壁の下端と外壁の下端は、下壁によって接続されてもよい。上／下壁と内／外壁の間には明確な境界は必要ないことが理解されるだろう。これは、特に、図１Ａおよび図１Ｂに示す円形の断面を有する内部空間の場合に当てはまる。この内部空間は、冷媒が冷却システムから漏出しないように流体閉塞されてもよい。内部空間１０３は、実質的にリング形を有してもよい。或いは、内部空間１０３は、任意のその他の適当な形状を有してよい。この容器は、内部空間１０３の内外への流体、典型的には冷媒の移送用の入口及び出口（図示せず）を含んでもよい。出口は、圧縮機（図示せず）に接続可能でもよく、入口は、凝縮器（図示せず）に接続可能でもよい。容器は、二つ以上の入口及び／又は二つ以上の出口を有してもよい。容器は、内部空間１０３内に管１０７を更に備える。管１０７は、内壁１０５の周りを少なくとも一巻きするように配置されてもよい。しかしながら、管１０７は、内壁１０５の周りを複数回巻かれてコイル状に配置されてもよい。複数回の巻きは、管が内部空間１０３の所定量の容積を占めるように配置されるように、任意の適切な数でよい。しかしながら、これは制限事項ではない。例えば、この管は、内部空間の少なくとも三分の二の容積を占めるように配置されてもよい。或いは、この管は任意の大きさを有してもよい。

図１Ｂは、図１Ａの流体を冷却するための熱交換器の一部の長手方向の断面図を示す。内壁１０５の周りに数回巻かれた状態で内部空間１０３を通る管１０７が示されている。内部空間１０３には、１０９として図１Ｂに示す高さまで液体冷媒が充填されてもよい。内部空間１０３の残りには、ガス冷媒が充填されてもよい。内部空間１０３は、ｈとして図１Ｂに示され、図１Ａの外壁１０２と内壁１０５の同心軸について測定される高さを有してもよい。例えば、この同心軸は、熱交換器の稼働中は、縦に向けられてもよい。しかしながら、これは制限事項ではない。

図２Ａは、流体を冷却するための装置用の容器の部分的に加工されて開かれた図を示す。この容器は、内壁２０５及び外壁２０２を備える。内壁２０５及び外壁２０２は同心でもよい。この容器は、少なくとも内壁２０５及び外壁２０２によって囲まれている内部空間２０３を更に備える。内壁２０５と外壁２０２は円筒形を有してもよい。この容器は、内部空間２０３の内外への流体、典型的には冷媒の移送用の入口及び出口（図示せず）を含んでもよい。出口は、圧縮機（図示せず）に接続可能でもよく、入口は、凝縮器（図示せず）に接続可能でもよい。容器は、二つ以上の入口及び／又は二つ以上の出口を有してもよい。容器は、内部空間２０３内に管２０７を更に備える。管２０７は、内壁２０５の周りを少なくとも一巻きするように配置される。しかしながら、管２０７は、内壁２０５の周りを複数回巻かれて配置されてもよい。例えば、複数回の巻きは、この管が、内部空間２０３の所定量の容積を占めるように配置されるように、任意の適切な数でよい。例えば、この管は、内部空間の少なくとも三分の二の容積を占めるように配置されてもよい。

図２Ｂは、図２Ａの流体を冷却するための熱交換器の一部の長手方向の断面図を示す。内部空間２０３を通る管２０７が示されている。内部空間２０３には、冷媒が完全に充填されてもよい。冷媒は、２０９として図２Ｂに示す高さまで液状であってもよい。しかしながら、液体冷媒の高さは様々に選択されてよい。図示の高さは一例に過ぎない。２０９によって示す高さよりも上の内部空間２０３の残りには、ガス冷媒が充填されてもよい。

図３は、流体を冷却するための熱交換器の他の実施形態を示す。この容器は、内壁３０５及び外壁３０２を備える。内壁３０５及び外壁３０２は同心であってもよい。この容器は、少なくとも内壁３０５及び外壁３０２によって囲まれている内部空間（図示せず）を更に備える。内部空間は、直線部分３１８を備えるリング形を有する。この容器は、内部空間の内外への流体、典型的には冷媒の移送用の入口及び出口（図示せず）を備えてもよい。出口は、圧縮機（図示せず）に接続可能でもよく、入口は、凝縮器（図示せず）に接続可能でもよい。容器は、二つ以上の入口及び／又は二つ以上の出口を有してもよい。この容器は、内部空間内に配置された第一の管及び第二の管を更に備える。第一の管及び第二の管は、夫々、内壁３０５の周りを少なくとも一巻きして配置されてもよい。第一の管及び第二の管は、内壁３０５の周りに複数回巻かれて配置されてもよい。複数回の巻きは任意の適当な数でよい。例えば、巻き数は、第一の管及び／又は第二の管が、内部空間の所定量の容積を占めるように配置されるようなものでもよい。例えば、第一及び／又は第二の管は、内部空間の少なくとも三分の二の容積を占めるように配置されてもよい。この容器は、二つの導入オリフィスと二つの導出オリフィスを含んでもよい。第一の管３１９は、第一の導入オリフィス３１５から容器に入ってもよく、第一の導出オリフィス３１７から容器を出てもよい。第二の管３２０は、第二の導入オリフィス３１３から容器に入ってもよく、第二の導出オリフィス３１１から容器を出てもよい。管の数は、一つ又は二つに制限されない。容器の他の実施形態は、内部空間を通る任意の数の管を備えてもよい。容器は、容器の任意の部分にオリフィスを備えてもよい。管は、これらのオリフィスのいずれかを通って容器から出る及び／又は容器に入ってよい。管は、冷媒がオリフィスを通って容器から漏出しないように、オリフィスに対して、容器が管の周囲を流体閉塞するように固定されてもよい。

図４は、図３に示す熱交換器が加工されて開かれた図を示す。内部空間４２５を通る第一の管４２１及び第二の管４２３が図示されている。容器の内部空間を通る異なる管は、互いに交差してもよいし、任意の適切な形態に配置されてよい。

図５は冷却システムを示す。この冷却システムは、冷媒を含有するための容器５０１を備えてもよい。図５の実施形態では、容器５０１は、容器５０１の内部空間内の管を流れる流体を冷却するために使用される気化器である。容器５０１は、内壁５０５及び外壁５０３を備えてもよい。内壁５０５及び外壁５０３は同心でもよい。容器５０１は、少なくとも内壁５０５及び外壁５０３によって囲まれている内部空間を備えてもよい。容器５０１は、内部空間に、内壁の周りを少なくとも一巻きして配置された管（図示せず）を備えてもよい。この管は、内壁の周りに複数回巻かれて配置されてもよい。例えば、容器５０１の内部空間はトロイド形状を有してもよい。内部空間内の管はコイル形状を有してもよい。容器５０１は、図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａ、図２Ｂ、図３、及び図４のいずれかの装置の容器と同様でもよい。

この容器は、第一のオリフィス５１３及び第二のオリフィス５１１を備えてもよい。第一のオリフィス５１３及び第二のオリフィス５１１は、容器５０１の外壁５０３に存在してもよい。第一のオリフィス５１３は、高さの三分の二以上の高さに配置されてもよい。第二のオリフィス５１１は、高さの三分の一以下の高さに配置されてもよい。或いは、第一のオリフィス５１３は、内部空間１０３にガス冷媒が充填される１０９として図１Ｂに示す高さよりも上に位置してもよい。第二のオリフィス５１１は、内部空間１０３に液体冷媒が充填される１０９として図１Ｂに示す高さよりも下に位置してもよい。第一のオリフィス５１３及び第二のオリフィス５１１は、容器５０１の任意の適当な箇所に位置してよい。管は、第一の端部及び第二の端部を備えていてもよい。第一のオリフィス５１３及び第二のオリフィス５１１からの管の内へ及び／又は外への流体連通を可能にするために、管の第一の端部は、容器５０１の第一のオリフィス５１３に固定されてもよく、管の第二の端部は、第二のオリフィス５１１に固定されてもよい。容器及び管は、管の内部と内部空間の残りの部分の間に流体連通がないように構成されてもよい。しかしながら、管の材料は、内部空間における冷媒と管内の流体の間の熱の交換が発生するように選択されてもよい。

管の第一の端部は、更なる配管５４０によって流体容器５３０に接続されてもよい。更なる配管５４０の少なくとも一部と内部空間内の管は、一つの一体的な管を形成してもよい。或いは、更なる配管５４０と内部空間内の管は、互いに動作可能に接続されてもよい。いずれの場合も、更なる配管は、流体容器５３０から内部空間内の管部への冷却対象の流体の流れを可能にすることが出来る。管の第二の端部は、例えば更なる配管５４１を介してタップ５３５に動作可能に接続されてもよく、内側の管からタップへの冷却された流体の流れが可能になるように配置されてもよい。更なる配管５４０と同様に、更なる配管５４１の少なくとも一部は、内部空間内の管と一体的な管を形成してもよい。或いは、更なる配管５４１と内部空間内の管は、例えばオリフィス５１１において互いに動作可能に接続されてもよい。

容器５０１は、入口５２１及び出口５１９を更に備えてもよい。図５の冷却システムは、冷媒導入管５１７及び冷媒導出管５１５を更に備えてもよい。冷媒導入管５１７は、入口５２１に接続され、冷媒導入管５１７から容器５０１の内部空間への冷媒の流れを可能にするように配置されてもよい。冷媒導出管５１５は、出口５１９に接続され、容器５０１の内部空間から冷媒導出管５１５への冷媒の流れを可能にするように配置されてもよい。

図５の冷却システムは、圧縮機５２７及び凝縮器５２３を更に備えてもよい。冷媒導出ライン５１５は、容器５０１の内部空間を圧縮機５２７と流体接続してもよい。圧縮機５２７は、導出ライン５１５から冷媒を受容し且つ冷媒を圧縮するように配置されてもよい。圧縮機５２７は、圧縮機５２７に動作可能に接続され、圧縮機５２７からの圧縮された冷媒の流れを可能にするように配置された排出ライン５２５を備えてもよい。排出ライン５２５は、凝縮器５２３に更に動作可能に接続されてもよい。凝縮器５２３は、排出ライン５２５から圧縮された冷媒を受容するように配置されてもよい。凝縮器５２３は、圧縮機５２７から圧縮された冷媒を受容するように配置されてもよい。凝縮器５２３は、冷媒を凝縮するように更に配置されてもよい。凝縮器５２３は、容器５０１へ向かう導入ライン５１７へ圧縮及び凝縮された冷媒を送るように配置されてもよい。

図５の冷却システムは、目標温度に基づいて容器５０１内の冷媒の圧力を制御するように配置された圧力制御手段（図示せず）を含んでもよい。この冷却システムは、内部空間６０７内の熱交換器又は管６３１内の流体の温度を測定するように構成された温度センサを更に備えてもよい。その代わりに、又はそれに加えて、このシステムは、内部空間６０７内の冷媒の圧力を測定するように構成された圧力センサを備えてもよい。この制御手段は、温度値を対応する冷媒圧力値に関連付けるテーブル又はその他の種類のマッピングを備えてもよい。

この冷却システムは、この冷却システムに並列に接続された二つ以上の容器（図示せず）を備えてもよい。この冷却システムは、更に二つ以上のタップを備えてもよく、各タップは、異なる容器の内側管に接続される。この冷却システムは、二つ以上の流体容器を更に備え、夫々が冷却対象の流体を含有し、夫々が異なる容器の内側の管に接続されてもよい。各容器は、上述の個別の圧力／温度制御手段を有してもよい。

図５の冷却システムの凝縮器は、例えば、図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａ、図２Ｂ、図３、及び図４に示す容器を備えてもよい。

図６は、冷却システムの概略図を示す。図６の冷却システムは、蒸発器５５１、圧縮機５５７、および凝縮器５６１を備える。蒸発器５５１は、図５に示すものとしての容器５０１を含んでもよい。蒸発器５５１は、同様に、図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａ、図２Ｂ、図３、及び図４に示すものとしての容器を備えてもよい。或いは、蒸発器５５１は、当技術で既知の任意の蒸発器でよい。図６の冷却システムは、流体が蒸発器５５１によって冷却されることを可能にするために、蒸発器５５８に動作可能に接続されてもよい流体導入管５５８を更に備えてもよい。図６の冷却システムは、同様に、蒸発器からの流体の流出を可能にするために、蒸発器５５１に動作可能に接続されてもよい流体導出管５７０を備えてもよい。この冷却システムは、吸引ライン５５５を更に備えもよい。吸引ライン５５５の端部の一方は、蒸発器５５１に流体接続され、蒸発器５５１からの冷媒の流れを可能にするように配置されてもよい。吸引ライン５５５の他端は、圧縮機５５７に更に動作可能に接続されてもよい。圧縮機５５７は、蒸発器５５１から吸引ライン５５５を通って圧縮機５５７へ向かう冷媒の流れを生じるように配置されてもよい。圧縮機５５７は、吸引ライン５５５から受容した冷媒を圧縮するように配置されてもよい。この冷却システムは、圧縮機５５７を凝縮器５６１に流体接続し、圧縮機５５７から凝縮器５６１への圧縮された冷媒の流れを可能にするように配置された排出ライン５５９を更に備えてもよい。凝縮器５６１は、圧縮機から受容した圧縮された冷媒を凝縮するように配置されてもよい。凝縮器５６１は、当技術で既知の任意の適切な凝縮器でよい。或いは、凝縮器５６１は、図５に示すものと同様の容器５０１、又は図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａ、図２Ｂ、図３、及び図４に示すものと同様の容器を備えてもよい。このような場合、冷媒は、容器の内部空間内で凝縮されてもよい。冷媒を更に冷却するために、冷却流体がこの管又は複数の管に流れるように配置されてもよい。

この冷却システムは、凝縮器５６１を蒸発器５５１に流体接続し、凝縮器から蒸発器５５１への凝縮された冷媒の流れを可能にするように配置されたライン５６３を更に備えてもよい。本明細書にて例示された実施形態では、装置は、管の内側が冷媒から流体隔離されるように構成されている。熱交換は管の内側と外側の間で生じる。しかしながら、冷媒は、通常、管の内側に流入することが出来ない。しかしながら、これは制限事項ではない。

図７は、流体を冷却するための装置の部分的に加工されて開かれた図を示す。図７の装置は、熱交換器６０１を備えてもよい。熱交換器６０１は、内壁６０５及び外壁６０３を備えてもよい。内壁６０５及び外壁６０３は同心でもよい。熱交換器６０１は、少なくとも内壁６０５及び外壁６０３によって囲まれている内部空間６０７を更に備えてもよい。熱交換器６０１は、内部空間６０７内部に、内壁６０５の周りを少なくとも一巻きして配置された管６３１を備えてもよい。この管６３１は、内壁６０５の周りに複数回巻かれて配置されてもよい。内部空間６０１は、トロイド又はドーナツの形状を有してもよい。熱交換器６０１は、図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａ、図２Ｂ、図３、図４及び図５に示す装置のいずれかと同様でもよい。熱交換器６０１は、この装置の気化器及び冷却要素として使用されてもよい。

この熱交換器は、第一のオリフィス及び第二のオリフィス（図示せず）を備えてもよい。第一のオリフィス及び第二のオリフィスは、熱交換器６０１の外壁６０３に存在してもよい。例えば、第一のオリフィスは、熱交換器６０１の高さの三分の二以上の高さに配置されてもよい。例えば、第二のオリフィスは、その高さの三分の一以下の高さに配置されてもよい。或いは、第一のオリフィス及び第二のオリフィスは、熱交換器６０１の任意の適切な場所に位置してよい。管６３１は、第一の端部及び第二の端部（図示せず）を備える。第一のオリフィス及び第二のオリフィスからの管６３１の内へ及び／又は外への流体連通を可能にするために、管の第一の端部は、第一のオリフィスに固定されてもよく、管の第二の端部は、第二のオリフィスに固定されてもよい。

管の第一の端部は、流体容器（図示せず）に動作可能に接続され、流体容器（図示せず）から管６３１への冷却対象の流体の流れが可能になるように配置されてもよい。例えば、流体容器は、水、ソーダ飲料、ビール等の飲料に適した消費可能な液体を含有する。例えば、消費可能な液体は炭酸飲料である。管の第二の端部は、タップ（図示せず）に動作可能に接続され、内側の管６３１からタップへの冷却された流体の流れが可能になるよう配置されてもよい。

熱交換器６０１は、入口６２１及び出口６１９を更に備えてもよい。図７の冷却システムは、冷媒導入管及び冷媒導出管（図示せず）を更に備えてもよい。冷媒導入管は、入口６２１に接続され、冷媒導入管から内部空間６０７への冷媒の流れを可能にするように配置されてもよい。冷媒導出管は、出口６１９に接続され、内部空間６０７から冷媒導出管への冷媒の流れを可能にするように配置されてもよい。

図７の冷却システムは、圧縮機（図示せず）及び凝縮器６２３を更に備えてもよい。冷媒導出ラインは、圧縮機に入ってもよい。圧縮機は、導出ラインから冷媒を受容し且つ冷媒を圧縮するように配置されてもよい。圧縮機は、圧縮機に動作可能に接続され、圧縮機からの圧縮された冷媒の流れを可能にするように配置された排出ライン（図示せず）を備えてもよい。排出ラインは、凝縮器６２３に更に動作可能に接続されてもよい。凝縮器６２３は、排出ラインからの圧縮された冷媒を受容するように配置されてもよい。凝縮器６２３は、圧縮機からの圧縮された冷媒を直接受容するように配置されてもよい。凝縮器６２３は、冷媒を凝縮するように更に配置されてもよい。凝縮器６２３は、圧縮された冷媒を導入ラインへ送るように配置されてもよい。

図７の冷却装置は、冷却装置の電気部品に電気を提供するための電源６２９を更に備えてもよい。

内壁６１９は、任意のその他の適当な要素又は材料を包囲してもよい。例えば、冷却システムの部品が、容器の開放した中心部に配置されることが出来る。或いは、その中心部及び／又は熱交換器６０１の周囲に、隔離材料が配置されてもよい。

図８は、流体を冷却する方法のフローチャートを示す。流体を冷却する方法は、容器の内部空間に流体接続された導入管を介して前記導入管を通って前記内部空間へ入る冷媒の流れを制御することと、前記内部空間から前記内部空間に接続された導出管への前記冷媒の流れを制御することとを含むステップ７０１を含んでもよく、前記容器は内壁及び外壁を含み、前記内壁及び前記外壁は同心であり、前記内部空間は、少なくとも前記内壁及び前記外壁によって囲まれ、前記容器は、前記内壁の周りに少なくとも一巻きして配置された前記内部空間の内外への冷媒の移送用の入口及び出口を含む。

この方法は、ステップ７０２を更に含んでもよい。ステップ７０２は、冷却対象の流体の流れが前記内部の管を通るように制御することを含む。

この制御方法は、目標温度に基づいて容器内の圧力を制御することを含む更なるステップ（図示せず）を含んでもよい。

冷却された液体の途切れない供給が行われるように、上述の三つのステップは同時に行われてもよいことが理解されるだろう。

尚、上述の実施形態は、本発明を制限するものではなく本発明を例示するものであり、当業者は、添付の特許請求の範囲内から逸脱することなく、多くの別の実施形態を設計することが出来るだろう。本特許請求の範囲において、括弧内の符号は、本特許請求の範囲を制限するものと解釈されてはならない。「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」という動詞及びその活用形の使用は、一つの請求項において述べられた要素又はステップ以外の要素又はステップの存在を排除しない。一つの要素に先行する「一つの（ａ）」又は「一つの（ａｎ）」という冠詞は、当該要素が複数存在することを排除しない。特定の手段が互いに異なる独立請求項において記載されているというだけでは、それらの手段の組み合わせが有利に使用されることが出来ないということを示すことにはならない。

Claims (14)

1. 冷却システムにおいて流体を冷却するための熱交換器であって、
   冷媒を含有するための容器（５０１，６０１）であって、該容器は内壁（５０５，６０５）及び外壁（５０３，６０３）を備え、前記内壁及び前記外壁は同心であり、該容器は、少なくとも前記内壁及び前記外壁によって囲まれた内部空間（６０７）を有し、該容器は、前記内部空間（６０７）の内外への冷媒の移送用の入口（５２１，６２１）及び出口（５１９，６１９）を備える容器と、
   前記内壁（５０５，６０５）の周囲に少なくとも一巻きして配置された前記内部空間（６０７）内の管（６３１）とを備える熱交換器において、
   前記内壁（５０５，６０５）は、前記内壁（５０５，６０５）と前記外壁（５０３，６０３）の同心軸方向における両端が前記容器（５０１，６０１）の外部に開放している空間を囲むように構成され、
   前記内部空間（６０７）は、部分的に液状及び部分的にガス状である冷媒を含有し、前記出口（５１９，６１９）は、前記液状冷媒の最も高い水位（１２０，２２０）よりも上に位置するように前記内壁（５０５，６０５）に設けられ、前記管（６３１）は、部分的に前記液状冷媒の浴内に位置する熱交換器。
2. 前記容器（５０１，６０１）は、第一のオリフィス（５１３）及び第二のオリフィス（５１１）を備え、前記管は、第一の端部及び第二の端部を備え、
   前記第一のオリフィス及び前記第二のオリフィスから前記管（６３１）の内へ及び／又は外への流体連通を可能にするために、前記管の前記第一の端部は、前記容器壁の前記第一のオリフィス（５１３）に固定され、前記管の前記第二の端部は、前記容器壁の前記第二のオリフィス（５１１）に固定される請求項１の熱交換器。
3. 前記容器の前記入口（５２１，６２１）に接続された冷媒導入管（５１７）であって、該冷媒導入管を通って前記内部空間（６０７）へ入る冷媒の流れを可能にするように配置された冷媒導入管と、
   前記容器の前記出口（５１９，５２９）に接続された冷媒導出管（５１５）であって、前記内部空間（６０７）から該冷媒導出管（５１５）への冷媒の流れを可能にするように配置された冷媒導出管を更に備える請求項１の熱交換器。
4. 前記第一のオリフィス（５１３）は、前記容器（５０１，６０１）の高さの三分の二以上の高さに配置され、前記第二のオリフィス（５１１）は、前記容器（５０１，６０１）の高さの三分の一以下の高さに配置され、前記容器（５０１，６０１）の高さは、前記内壁（５０５，６０５）と前記外壁（５０３，６０３）の同心軸に沿って測定される請求項２の熱交換器。
5. 前記管（６３１）は、前記内壁（５０５，６０５）の周りに複数回巻かれて配置される請求項１の熱交換器。
6. 前記管（６３１）は、前記内部空間（６０７）の容積の少なくとも三分の二を占めるように配置される請求項１の熱交換器。
7. 目標温度に基づいて前記容器内の圧力を制御するように構成された圧力制御手段を更に備える請求項１の熱交換器。
8. 前記内部空間（６０７）内の冷媒又は前記管（６３１）内の流体の温度を測定するように構成された温度センサを更に備える請求項７の熱交換器。
9. 前記内部空間（６０７）はトロイド形状を有する請求項１の熱交換器。
10. 請求項１に記載の熱交換器と、
    前記内部空間に流体接続された導入管であって、該導入管を通って前記内部空間へ入る前記冷媒の流れを可能にするように配置された導入管と、
    前記内部空間に流体接続された導出管であって、前記内部空間から該導出管への前記冷媒の流れを可能にするように配置された導出管と、
    前記導出管から前記冷媒を受容し且つ前記冷媒を圧縮するように配置された圧縮機（５２７）と、
    前記圧縮機から前記圧縮された冷媒流体を受容し、前記冷媒を凝縮し、且つ前記圧縮された冷媒を前記導入管へ送るように配置された凝縮器（５２３）を備える冷却システム。
11. 流体容器（５３０）とタップ（５３５）を更に備え、
    前記管（６３１）の第一の端部が、前記流体容器（５３０）に接続され、前記流体容器（５３０）から前記管（６３１）への冷却対象の流体の流れを可能にするように配置され、
    前記管（６３１）の第二の端部が、前記タップ（５３５）に接続され、前記内部の管（６３１）から前記タップ（５３５）への冷却された流体の流れを可能にするように配置される請求項１０に記載の冷却システム。
12. 請求項１から９のいずれか一項に記載の熱交換器の蒸発器としての使用方法。
13. 流体を冷却する方法であって、容器の内部空間に流体接続された導入管を介して前記導入管を通って前記内部空間へ入る冷媒の流れと、前記内部空間から前記内部空間に接続された導出管への前記冷媒の流れとを制御し、前記内部空間を部分的に液状及び部分的にガス状である冷媒で充填すること（７０１）であって、前記容器は内壁及び外壁を備え、前記内壁及び前記外壁は同心であり、前記内部空間は、少なくとも前記内壁及び前記外壁によって囲まれ、前記内壁は、前記内壁と前記外壁の同心軸方向における両端が前記容器の外部に開放している空間を囲むように構成され、前記容器は、前記内部空間の内外への冷媒の移送用の入口及び出口を備え、前記出口は、前記液状冷媒の最も高い水位よりも上に位置するように前記内壁に設けられ、前記容器は、前記内部空間内に、前記内壁の周りに少なくとも一巻きして配置された、部分的に前記液状冷媒の浴内に位置する管を更に含むことと、
    前記内部の管を通る冷却対象の流体の流れを制御すること（７０２）を含む方法。
14. 目標温度に基づいて前記内部空間における前記冷媒の圧力を制御することを更に含む請求項１３の方法。

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