TW202016484A - 冷凍的改善 - Google Patents

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林頓 麥凱
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澳洲商比利澳洲私人有限公司
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Abstract

本發明一般是有關於一種單一設備，配置成用以分配用於人類消費的冷卻水，例如是工作臺上、工作臺下、或落地式的具有電動壓縮機的水冷卻器。在本發明的一形式中，提供一種液體冷卻設備，配置成用以分配一冷卻液體飲料給一使用者。此液體冷卻設備包括一冷凍系統，此冷凍系統包括一蒸發器，此蒸發器用以允許從一輸入液體至一冷媒的熱能傳遞，此冷媒係包括在此冷凍系統內；及一壓縮機，與此蒸發器流體地連接，此壓縮機壓縮從此蒸發器部分輸出的冷媒；及一冷凝器，與此壓縮機流體地連接。此冷凝器允許從此冷媒將熱能傳遞出此冷凍系統，且此冷凝器係與此蒸發器進一步的流體地連接。

Description

冷凍的改善
本發明一般是有關於一種單一設備，配置成用以分配用於人類消費的冷卻水。特別是，但不限於，本發明可以是以工作臺上(on-bench)、工作臺下(under-bench)、或落地式(floor-standing)的具有電動壓縮機的水冷卻器的形式實施。
在家用廚房、辦公室茶水間、及類似地點中的水冷設備類型提供了顯著的便利性。這些設備提供可即時獲取的用於消費的冷卻水，此些冷卻水是靜止或發泡的形式的飲料。用戶根據需求，簡單地致動出口閥以通過流出口分配水。
一般來說，進入此設備的城市用水(municipal water)進入一隔熱容器，此城市用水在此隔熱容器中藉由冷凍系統蒸發器線圈(refrigeration system evaporator coil)被冷卻。一般來說，提供一種包含冷媒的冷卻迴路，其中此冷媒被液態壓縮，且此冷媒係從隔熱容器中的水吸取熱能，並在此過程中返回至氣態。通過冷凝器設備冷卻，使氣態冷媒返回至液態，同時將熱釋放到大氣中。
為了有效地操作冷凝器，必須將釋放的熱從此冷凝器中傳遞出去，這通常通過簡單的對流方法達成，或者在某些情況下通過風扇促進熱的傳遞。如果是將此設備安裝在受限制的位置(例如在櫥櫃中)，則可能存在一些困難，即最大化從冷凝器輸送出的熱的困難。即使理論上提供足以從冷凝器傳遞熱的方法，仍然時常注意到冷卻水設備的溫度升高。最終結果是使整體裝置的效率降低。
現有技術的水冷設備的其他問題是由可動部件所發出的震動及噪音，此可動部件例如是壓縮機、冷凝器風扇、及用於將熱從此設備傳遞出去的任何其他輔助風扇。如果設備是安裝在家中或辦公室環境中，噪音及震動可能對附近的任何人造成嚴重的煩惱。雖然可以通過使用隔音和其他降噪方法來減少震動及噪音，但是這些方法通常使通過此設備的氣流減少，從而加劇由上升的操作溫度所造成的效率問題。
本發明的一方面是通過提供冷卻水設備來克服或改善現有技術的問題。在另一方面，本發明提供了現有技術的水冷設備的替代方案。
文件(documents)、方法(acts)、材料、裝置、技術論文(articles)及類似者之討論係包括於此說明中來僅為了提供本發明之內容的目的。沒有暗示或表示使任何或所有的此些事項係構成習知技藝基礎的一部份，或因其在本申請之各申請專利範圍的優先權日之前存在而為與本發明相關的領域中的公知常識。
在一第一方面，但不必然為最廣的方面中，本發明提供一種液體冷卻設備，配置成用以分配一冷卻液體飲料給一使用者，該液體冷卻設備包括一冷凍系統，該冷凍系統包括：一蒸發器部分，配置成用以允許從一輸入液體至一冷媒的熱能傳遞，該冷媒係包括在該冷凍系統內；及一壓縮機，與該蒸發器部分流體地連接，該壓縮機係配置成用以壓縮從該蒸發器部分輸出的冷媒；及一冷凝器部分，與該壓縮機流體地連接，該冷凝器係配置成用以允許從該冷媒將熱能傳遞出該冷凍系統，該冷凝器部分係與該蒸發器部分進一步的流體地連接。
在第一方面的一實施例中，該液體冷卻設備包括一熱交換器，配置成用以經由該壓縮機殼體，移除來自該壓縮機的熱能。
在第一方面的一實施例中，該壓縮機是一旋轉式壓縮機或一往復式密封殼壓縮機。
在第一方面的一實施例中，該熱交換器具有的一外表面與該壓縮機殼體的一外表面熱接觸，以允許從該壓縮機至該熱交換器的熱能傳遞。
在第一方面的一實施例中，該熱交換器圍繞至少部分的該壓縮機殼體。
在第一方面的一實施例中，該熱交換器的該外表面係與該壓縮機殼體的該外表面區域的至少50%熱接觸。
在第一方面的一實施例中，該熱交換器包括一冷卻護套，或者是由該冷卻護套組成，該冷卻護套係配置成用以攜帶其中的一液體冷卻劑，使得該冷卻劑液體能夠接收來自該壓縮機的熱能，並且將熱能帶離。
在第一方面的一實施例中，該冷卻護套包括一冷卻入口及一冷卻出口。
在第一方面的一實施例中，該液體冷卻設備係配置成使得該冷卻入口與該主供水係可連接的，及/或該冷卻出口與該液體冷卻設備的一排水管或一熱水儲存容器係可連接的。
在第一方面的一實施例中，該冷卻護套係由一管路組成，或是包括該管路，該管路圍繞該壓縮機盤繞。
在第一方面的一實施例中，該液體冷卻設備係配置成使得該熱交換器與離開該冷凍系統的該蒸發器部分的一冷媒熱接觸，使得離開該蒸發器部分的一冷媒允許被傳遞至該熱交換器。
在第一方面的一實施例中，該液體冷卻設備係配置成使得該冷卻護套內的一冷卻劑與離開該冷凍系統的該蒸發器部分的一冷媒熱接觸，使得來自該冷媒的熱能允許被傳遞至該熱交換器。
在第一方面的一實施例中，該液體冷卻設備係配置成使得藉由一導管傳遞離開該冷凍系統的該蒸發器部分的冷媒，其中該導管係配置在該冷卻護套內，使得該冷卻護套內的一冷卻劑與該導管的該外表面接觸。
在第一方面的一實施例中，該導管在該管路的長度內運作，使得該管路內的該冷卻劑與該導管的一外表面接觸。
在第一方面的一實施例中，該導管係由一材料製成，該材料能夠允許將熱能從該導管中的一冷媒傳遞至該管路內的一冷卻劑。
在第一方面的一實施例中，該液體冷卻設備係配置成使得該熱交換器起作用，以便從該壓縮機移除熱能，及從該冷凍系統的一冷媒移除熱能。
在第一方面的一實施例中，一熱傳遞材料係設置在該熱交換器的一外表面及該壓縮機殼體的該外表面之間。
在第一方面的一實施例中，該熱傳遞材料可圍繞該熱交換器的該外表面及該壓縮機殼體的該外表面變形。
在第一方面的一實施例中，該熱傳遞材料係可彈性變形及/或彈性的。
在第一方面的一實施例中，該熱傳遞材料是一複合物材料，該複合物材料包括可圍繞該熱交換器的該外表面及該壓縮機殼體的該外表面變形的一矽樹脂材料，及整個該柔性材料中設置的一金屬粒子或一金屬化合物。
在第一方面的一實施例中，該熱傳遞材料是以一彈性套管的形式，該彈性套管係安裝於該壓縮機周圍，該套管具有一內部區域及一外部區域，該內部區域與該壓縮機殼體的該外表面接觸，該外部區域與該熱交換器的該外表面接觸，該內部區域與該外部區域係由複數個間隔肋連接。
在第一方面的一實施例中，該液體冷卻設備沒有一分離風扇輔助冷凝器。
在第一方面的一實施例中，該液體冷卻設備包括一冷卻液體儲存容器，配置成用以儲存用於作為飲料的冷卻水，其中該液體冷卻設備係配置成使得該冷凍系統的該蒸發器部分與該冷卻液體儲存容器或儲存於該冷卻液體儲存容器中的一液體直接接觸。
在第一方面的一實施例中，該液體冷卻設備包括一熱水儲存容器，配置成用以儲存用於作為飲料的熱水，其中該熱交換器係配置成可與一液體冷卻劑一起操作，該液體冷卻設備係配置成使得離開該熱交換器的液體冷卻劑係被傳遞至該熱水儲存、被與離開該熱水儲存容器的水混合且被傳遞至一分配器、或以未混合的形式被傳遞至一分配器。
在第一方面的一實施例中，該液體冷卻設備包括一熱水儲存容器，配置成用以儲存用於作為飲料的熱水，其中該熱交換器係配置成可與一液體冷卻劑一起操作，該液體冷卻設備係配置成使得離開該熱交換器的液體冷卻劑的熱能，允許被傳遞至該熱水儲存容器中、或是在前往該熱水儲存容器的途中的一液體。
在第一方面的一實施例中，該液體冷卻設備係配置成使得該熱交換器利用來自一主供水的水作為一冷卻劑。
在一第二方面，本發明提供一種具有一殼體的一冷凍壓縮機的組合，及熱交換器配置成用以經由該壓縮機殼體，移除來自該壓縮機的熱能。
在第二方面的一實施例中，該壓縮機是一旋轉式壓縮機或一往復式密封殼壓縮機。
在第二方面的一實施例中，該熱交換器具有的一外表面與該壓縮機殼體的一外表面熱接觸，以允許從該壓縮機至該熱交換器的熱能傳遞。
在第二方面的一實施例中，該熱交換器圍繞至少部分的該壓縮機殼體。
在第二方面的一實施例中，該熱交換器的一外表面係與該壓縮機殼體的該外表面區域的至少50%熱接觸。
在第二方面的一實施例中，該熱交換器包括一冷卻護套，或者是由該冷卻護套組成，該冷卻護套係配置成用以攜帶其中的一液體冷卻劑，使得該冷卻劑液體能夠接收來自該壓縮機的熱能，並且將熱能帶離。
在第二方面的一實施例中，該冷卻護套包括一冷卻入口及一冷卻出口。
在第二方面的一實施例中，該組合係配置成使得該冷卻入口與該主供水係可連接的，及/或該冷卻出口與該液體冷卻設備的一排水管或一熱水儲存容器係可連接的。
在第二方面的一實施例中，該冷卻護套係由一管路組成，或是包括該管路，該管路圍繞該壓縮機盤繞。
在第二方面的一實施例中，該組合係配置成使得該熱交換器配置成用以與離開一相關冷凍系統的一蒸發器部分的一冷媒熱接觸，使得離開該蒸發器部分的一冷媒允許被傳遞至該熱交換器。
在第二方面的一實施例中，該組合係配置成使得該冷卻護套內的一冷卻劑係配置成用以與離開一相關冷凍系統的一蒸發器部分的一冷媒熱接觸，使得來自該冷媒的熱能允許被傳遞至該熱交換器。
在第二方面的一實施例中，該組合係配置成使得藉由一導管傳遞離開一相關冷凍系統的一蒸發器部分的一冷媒，其中該導管係配置在該冷卻護套內，使得該冷卻護套內的一冷卻劑與該導管的該外表面接觸。
在第二方面的一實施例中，該導管在該管路的長度內運作，使得該管路內的冷卻劑與該導管的一外表面接觸。
在第二方面的一實施例中，該導管係由一材料製成，該材料能夠允許將熱能從該導管中的一冷媒傳遞至該管路內的一冷卻劑。
在第二方面的一實施例中，該組合係配置成使得該熱交換器起作用，以便從該壓縮機移除熱能，及從該冷凍系統的一冷媒移除熱能。
在第二方面的一實施例中，一熱傳遞材料係設置在該熱交換器的一外表面及該壓縮機殼體的該外表面之間。
在第二方面的一實施例中，該熱傳遞材料可圍繞該熱交換器的該外表面及該壓縮機殼體的該外表面變形。
在第二方面的一實施例中，該熱傳遞材料係可彈性變形及/或彈性的。
在第二方面的一實施例中，該熱傳遞材料是一複合物材料，該複合物材料包括可圍繞該熱交換器的該外表面及該壓縮機殼體的該外表面變形的一矽樹脂材料，及整個該柔性材料中設置的一金屬粒子或一金屬化合物。
在第二方面的一實施例中，該熱傳遞材料是以一彈性套管的形式，該彈性套管係安裝於該壓縮機周圍，該套管具有一內部區域及一外部區域，該內部區域與該壓縮機殼體的該外表面接觸，該外部區域與該熱交換器的該外表面接觸，該內部區域與該外部區域係由複數個間隔肋連接。
本說明通篇所指之「一實施例(one embodiment或an embodiment)」係意味有關於包括在本發明至少一實施例中之實施例之所述的特定特點、結構或特徵。因此，此說明通篇的數種位置中的用詞「一實施例中(in one embodiment或in an embodiment)」之使用並非必須全部意指相同的實施例，但可以意指相同之實施例。再者，來自本揭露之技術領域中具有通常知識者會瞭解，特定特點、結構或特徵可在一或多個實施例中以任何適合的方式結合。
類似地，應理解的是，在本發明之範例實施例的說明中，本發明之數種特徵係時常在單一實施例、其之圖式、或說明中組合在一起，而用於改善本揭露之目的且有助於瞭解一或多個不同之發明方面。然而，本揭露之此方法係不解釋為反應出所主張之本發明需要比各申請專利範圍中明確所述之更多特徵的意圖。如同下方申請專利範圍所反應，發明方面反而存在於少於單一前述所揭露的實施例之全部特徵。因此，在各申請專利範圍本身作為本發明之單獨實施例的情況下，詳細說明後之申請專利範圍係因而明確地併入此詳細說明中。
再者，當此處所述之一些實施例包括一些特徵，且此些特徵並非包括於其他實施例中的其他特徵時，此技術領域中具有通常知識者應瞭解，不同實施例之特徵的結合或來自不同實施例之特徵之結合係意欲包含於本發明之範疇中。
在下方之申請專利範圍及此處之說明中，任何一個用語「包括(comprising、comprised of、或which comprises)」係為開放式用語，表示至少包括隨後之元件/特徵，但不排除其他元件/特徵。因此，名稱包括在使用於申請專利範圍中時應不詮釋為限定於隨後所列出之裝置或元件或步驟。舉例來說，一種包括步驟A及步驟B之方法的敘述的範疇應不限定於僅由步驟A及B構成之方法。此處所使用之任何一個用語「包括(including、which includes或that includes)」係亦為開放式用語，亦意味至少包括名稱後之元件/特徵，但不排除其他元件/特徵。因此，「包括(including)」係同義於且意指「包括(comprising)」。
此外，儘管一些有可能，並非所有實施例都顯示出本發明的所有優點。一些實施例可能僅顯示一個或多個優點。一些實施例可能不顯示此處所提及的優點。
在整個說明書中，提及了系統的多種部件之間的熱能傳遞，以及熱接觸的多種系統部件。應理解的是，根據本發明的熱能傳遞，可以是通過兩個部件之間的直接物理接觸或通過間接的方式發生。作為後者的例子，熱能可以是從第一部件轉移至第二部件，並從第二部件轉移至第三部件。通過第二部件，熱能間接地從第一部件被轉移至第三部件。
申請人提出了獲得實用的優點，其中冷凍迴路的冷凍壓縮機係以允許熱交換器從壓縮機吸取熱能的方式與此熱交換器組合。因此，壓縮機運行地更冷且更有效，並且藉由內熱斷流機構的致動而使壓縮機不容易停止運行。
此外，熱交換器可以通過同時從冷凍迴路的冷媒吸取熱能的功能，以提供進一步的優點。在這種意義上的熱交換器可以被認為是亦作用為冷凍迴路的冷凝器，因此在某些情況下，不需要在現有技術的冷凍系統中常規地使用的類型的獨立的風扇輔助冷凝器。
在一些實施例中，使用流過熱交換器的液體傳熱介質可能不需要任何類型的風扇，因為流過任何系統中實施的壓縮機及熱交換器的液體流(而不是空氣)係負責移除熱能。在可靠性、成本、維護、及噪音排放方面，避免可動部件(例如是風扇)是理想的。在主供水用作傳熱介質的情況下，通過熱交換器的水流可以是僅由主供水壓力(mains pressure)驅動。
液體傳熱介質的使用提供了潛在的進一步的優點，因為此液體傳熱介質中所包含的任何熱能可以被回收(salvaged)以用於其他地方。
熱交換器可以採用適用於壓縮機的外部殼體的分離護套(discrete jacket)的形式，其中傳熱介質流經過護套以從壓縮機移除吸收的熱能。此護套可以是分離的，並被獨立製造且適用於壓縮機殼體。在其他實施例中，護套及殼體是一體成形的，且護套可以是在殼體中製成的腔的形式。
冷卻護套可以包括單個腔室，或者多個彼此流體連通的腔室。
現在將通過參考附圖更完整地描述本發明，附圖僅作為示例性而非限制性的。
有鑑於本說明書的益處，技術人員將能夠設計出組合熱交換器及壓縮機的其他裝置，並且所有的這些裝置都包括在本申請的範圍內。
首先參照第1圖，其繪示與一熱交換器組合的一壓縮機10。在此實施例中，此壓縮機10是一緊湊型旋轉式壓縮機(compact rotary compressor)。此壓縮機10具有一輸入端口20及一輸出端口25，此輸入端口20接收來自蒸發器之返回的蒸發的冷媒，且使壓縮的液體冷媒通過此輸出端口25離開。通過導管30向蒸發器傳遞液態冷媒。
熱交換器部分地包括在螺旋式地圍繞壓縮機10的銅管路15的線圈中。此銅管路15具有一入口端35及一出口端40，來自主供應的冷水通過導管38輸入至此入口端35，並且主供水在行經管路15的長度之後，通過導管39離開出口端40。應注意的是，導管38及39分別終止於銅管路15的入口端35及出口端40內。
主供水在本發明的組合中起到傳熱介質的作用，用於通過壓縮機的金屬殼體從壓縮機10吸取熱。因此，通過出口端40離開銅管路15的主供水的溫度高於通過入口端35進入的主供水的溫度。如以下更全面地討論的，在出口端40處經由導管39離開管路的熱水可以被丟棄(送至排水管)、或在相關的水加熱系統中被進一步的使用。
導管30的一部分係設置在銅管路15內，且基本上與銅管路是15同心的。從壓縮機10離開的壓縮的冷媒氣體被沿著導管30搬運。在離開壓縮機輸出端口25時，導管30中的冷媒氣體是呈氣相(冷媒已經通過蒸發器被預先蒸發，並且必須在傳遞回蒸發器之前被冷凝至液相)。需要冷卻導管30中的蒸發的冷媒氣體來執行冷凝，此冷卻係通過流經銅管路的主供水來實現，此主供水與用於冷卻壓縮機10的主供水相同。一旦冷媒流經設置在銅管路15內的導管30的部分，導管的標記點30a的冷媒已經被液化且經由導管36返回蒸發器中。
應注意的是，水流經銅管路15的方向與冷媒流經導管30的方向相反。逆流時可以獲得的熱能傳遞量係高於順流(平行)交換。逆流配置提供沿銅管路15的較低的溫度梯度下降速率。在順流交換中，初始溫度梯度較高，但溫度梯度沿管路15的長度迅速下降，導致潛在的浪費。
應理解的是，在此實施例中，熱交換器從冷凝器及冷媒兩者吸取熱能。據此，不需要獨立的冷凝器。
為了防止銅管路15中的水的損失，必須進行一些描述的密封，以封閉導管30的外表面及銅管路15的內表面之間的環形空間。銅管路15的末端區域可以圍繞著導管30被鍛造(swaged)、捲曲(crimped)、或以其他方式變形，選擇性地使用一些描述的密封膠。或者，可以將橡膠塞或類似物***銅管路15的各個末端區域中，各個塞子具有一孔，此孔的尺寸適於緊貼於導管30。可以理解的是，銅管路15內的水不會產生顯著的壓力，因此相對簡單的密封裝置通常是足夠的。
在附圖的優選實施例中，銅管路15的直徑為3/8英寸，而導管30也是由銅製造而成，其直徑為1/4英寸。
關於通過銅管路15的水的流速，已經發現相對流速足以冷卻壓縮機並冷凝導管30中的冷媒。每分鐘約600至約1200ml的流速是可操作的。
在設計本發明的壓縮機和熱交換器的組合時，出現了許多問題。首先，在確保銅管路15及壓縮機10的外表面之間的充分熱接觸方面出現困難。其次，來自壓縮機10的震動(由在操作期間發生的環形振盪引起)導致壓縮機10與銅管15的碰撞，如此產生的聲音具有相當大的振幅。旋轉式壓縮機就其性質而言，比傳統的家用型冷凍壓縮機震動得更多。標準家用型壓縮機內馬達及壓縮機組件是彈簧安裝的，此彈簧係被調整以最小化任何傳遞的震動。相反的，旋轉式壓縮機內的馬達及壓縮機組件是剛性地固定在外殼上。在操作期間，產生單一平面中的環形振盪，如第2A圖所示。
藉由利用套管45安裝於壓縮機15的殼體的一部分的外表面上，同時解決了熱接觸及震動的問題。銅管路15的外表面與套管接觸。套管45由具有有用的傳熱性質的複合矽樹脂(silicone)材料製成，從而促進從壓縮機10的殼體至銅管路15的熱傳遞，並且再傳遞至流經銅管路15的水冷卻劑。在此優選實施方案中，此複合物是矽樹脂與具有矽樹脂之氧化鋁(Al2 O3 )奈米粒子的混合物，以提供具有有用的導熱性的可拉伸套管，並且還能夠在某種程度上平衡壓縮機的任何運動，包括任何振盪或震動。適合與矽樹脂混合以改善導熱性的材料包括選自下述材料：金屬氧化物、金屬粒子、碳質材料、陶瓷(例如是氧化鋁(Al2 O3 )、鉻媒久花素(BN)、氮化矽(SiN)、及碳化矽(SiC))。
優選地，複合物套管的矽樹脂組成是相對柔軟，且硬度在約55至60(duro)之間。套管可以通過擠壓方法製造。套筒45的尺寸係可在壓縮機10的桶狀殼體上拉伸，並且可收縮以便緊貼於壓縮機10的周圍。
參照第2A圖，其繪示了組合式壓縮機10及熱交換器的橫截面，其示出了壓縮機殼體(在此圖中標記為壓縮機10)與復合套管45之間的接觸，以及復合套管45及銅管路15之間的接觸。在此實施例中，套管45具有沿套管45延伸的窄肋(libs)(一個標記為肋46)。各個肋46的兩側是兩個空氣空間(一個標記為空氣空間48)。窄肋46在套管45的內外皮之間形成橋，並且配置成用以允許壓縮機10及管路15之間的一些徑向移動，以減少壓縮機10及管路15之間的碰撞。第2圖中所示的雙頭箭頭表示由旋轉式壓縮機10所產生的環形震盪的平面及方向。
第2B圖中繪示套筒45的更多細節，第2B圖更清楚地示出了與壓縮機10的外殼表面接觸的內皮51。內皮51與外皮52同心，此外皮52與銅管路15的外表面接觸。標記有一個肋46，並且清楚地示出了此肋46配置在兩個空氣空間48之間。
雖然發現實心的套管對於減少噪音具有一些正向作用，但發明人證明如第2B圖所示之肋狀結構具有更佳的效果。第2B圖的套管結構允許壓縮機在相對於銅管路15的線圈的水平面中的靜止點上進行實質上自由的徑向旋轉運動，例如是負1度及正1度。因此，可以認定套管主要不吸收任何震動，而是允許壓縮機相對於銅管路15的線圈自由移動。同時，熱通過套管45傳遞至壓縮機殼體，通過銅管路15的外表面並進入銅管路15內的冷卻水中。
作為使用複合矽樹脂套管的替代方案，可以使用導熱粘合劑(例如是雙組分環氧可流動矽樹脂(two-part epoxy flowable silicone))將銅管路15直接粘合至壓縮機10的外殼上。
壓縮機和熱交換器的組合可以在技術人員認為合適的任何應用中使用，然而在本發明的優選實施例中，本組合係用於冷卻小型水冷設備中的水，此小型水冷設備是用於分配冷卻水作為飲料的類型。有鑑於此些設備中的過熱及噪音問題，提供了特定的優點。冷卻水設備的壓縮機通常需要長時間執行高強度的工作，例如是當多個用戶在用餐休息或午茶休息期間分配飲料時。在這些情況下，壓縮機的殼體可能達到足夠高的溫度，從而使內部熱切斷機構跳閘。雖然與標準往復式密封殼(reciprocating hermetic shell)類型相比，旋轉式壓縮機在效率和空間需求方面具有實際優勢，但旋轉式壓縮機的外殼溫度確實在明顯較高的溫度下運行，此溫度通常是90至100˚C，因此顯著地受益於本發明。
旋轉式壓縮機已經在現有技術中被用於應用，例如是分離式空調設備。壓縮機安裝在室外設備中，因此通常暴露在足夠的空氣流中以避免過熱的任何問題。在封閉式水冷設備(可以是安裝在工作檯下或櫥櫃中)中使用的旋轉式壓縮機迫使過熱問題的考量，本發明通過使用相關的熱交換器來解決這個問題。如此處的其他地方所討論的，一起使用熱交換器及旋轉式壓縮機引起了過多噪音的問題，對此，本發明人已經提供了***的矽樹脂層形式的解決方案，此矽樹脂層與熱傳導材料形成複合物。
參考第3圖，其繪示了本發明的組合式壓縮機熱交換器100(其與圖1中所示的相同)作為冷卻水及加熱水的設備的部件。在此實施例中，壓縮機10是連接到蒸發器線圈105。此蒸發器線圈105係配置成用以從冷卻水儲存槽110中的水中提取熱能。冷卻水儲存槽110係連接至一流出口(未繪示)以將冷卻水分配給一使用者。
流經銅管路15的水在一定程度上被壓縮機殼體及冷媒加熱，並且此水可以被送到加熱水槽115。加熱水槽具有一電加熱元件120，用以將來自管路15的部分加熱的水的溫度升高到接近沸點，從而對於茶和咖啡有用處。冷水儲存槽110係連接到流出口(未繪示)以將熱水分配給使用者。
應理解的是，進入加熱水槽115的水已經被預熱，因此與直接使用主供水的情況相比，需要較少的電能(通過元件120)以將水溫增加至接近沸騰。節省能量是本發明的進一步的優點。
應理解的是，離開銅管路15的水可以不直接作為飲料，而是可以用於在護套加熱加熱水槽115，從而間接地加熱加熱水槽115中所含的水。
在線(in line)電磁閥125及130可以被控制，以便在當例如是加熱水槽115有空間時，引導離開銅管路15的加熱的水排出。
在整個說明書中，水通常作為可以應用於本發明的示例性輸入液體的參考。應理解的是，本系統不限於使用純水，並且可以應用於其他液狀食物(comestible liquid)，例如是不純的水或含有添加劑的水。
在整個說明書中，通過參考例如是水的液體，在一些部分中描述了本發明的功能。應理解的是，這些參考係用於描述系統或系統部件的操作，或者用於定義系統或系統部件的功能。並沒有表示任何液體是系統的必要組成。此系統通常在沒有任何流體的情況下進行販賣，其中填充系統的任務落在用戶身上。
提供所揭露的實施例的以上描述是為了使所屬領域的任何技術人員能夠製作或使用本發明。對於本領域技術人員來說，對於這些實施例的各種修改是顯而易見的，並且在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，此處所描述的一般原理可以應用於其他實施例。因此，應該理解的是，此處示出的描述和附圖代表了本發明的目前優選的實施例，且因此代表了本發明廣泛考慮的主題。還應理解的是，本發明的範圍完全包括對於本領域技術人員來說可能變得顯而易見的其他實施方案。
應注意的是，對此處所述的目前優選的實施例的各種變化和修改，對於本領域技術人員而言是顯而易見的。可以在不脫離本發明的精神和範圍的情況下進行這些改變和修改，並且不會減少其伴隨的優點。因此，這些改變和修改包括在本發明的範圍內。
10:壓縮機 15:管路 20:輸入端口 25:輸出端口 30:導管 30a:標記點 35:入口端 36、38、39:導管 40:出口端 45:套管 46:肋 48:空氣空間 51:內皮 52:外皮 100:組合式壓縮機熱交換器 105:蒸發器線圈 110:冷卻水儲存槽 115:加熱水槽 120:電加熱元件 125、130:電磁閥
繪示於各圖式中之本發明的數種實施例係不意欲顯示出本發明的完整及可操作形式。再者，圖式之實施例的各元件係未以實際尺寸繪製。此些元件係繪示，以顯示出其之間的功能關係。 第1圖繪示優選的旋轉式冷凍壓縮機與熱交換器的組合的圖式。 第2A圖繪示沿著如第1圖所示的優選的旋轉式冷凍壓縮機與熱交換器的組合的軸向橫截面圖。有鑑於銅管路的兩個端部區域都是可見的，此圖不是真正的橫截面圖。實際上，冷凍導管(在銅管路內以虛線繪示)在銅管路的整個長度內和在整個長度上同軸地延伸。 圖2B是圖2A的部分放大圖，且圖2B更清楚地繪示了配置在壓縮機周圍的吸振和導熱套管的結構。 第3圖繪示優選的飲料分配系統，此飲料分配系統係配置成用以分配冷卻水及加熱的水二者。此系統包括如第1圖所示的優選的旋轉式冷凍壓縮機與熱交換器的組合。
10:壓縮機
15:管路
20:輸入端口
25:輸出端口
30:導管
30a:標記點
35:入口端
36、38、39:導管
40:出口端
45:套管

Claims (46)

  1. 一種液體冷卻設備，配置成用以分配一冷卻液體飲料給一使用者，該液體冷卻設備包括一冷凍系統，該冷凍系統包括： 一蒸發器部分，配置成用以允許從一輸入液體至一冷媒的熱能傳遞，該冷媒係包括在該冷凍系統內；及 一壓縮機，與該蒸發器部分流體地連接，該壓縮機係配置成用以壓縮從該蒸發器部分輸出的冷媒； 一冷凝器部分，與該壓縮機流體地連接，該冷凝器係配置成用以允許從該冷媒將熱能傳遞出該冷凍系統，該冷凝器部分係與該蒸發器部分進一步的流體地連接。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之液體冷卻設備，包括一熱交換器，配置成用以經由該壓縮機殼體，移除來自該壓縮機的熱能。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之液體冷卻設備，其中該壓縮機是一旋轉式壓縮機或一往復式密封殼壓縮機。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之液體冷卻設備，其中該熱交換器具有的一外表面與該壓縮機殼體的一外表面熱接觸，以允許從該壓縮機至該熱交換器的熱能傳遞。
  5. 如申請專利範圍第2至4項中任一項所述之液體冷卻設備，其中該熱交換器圍繞至少部分的該壓縮機殼體。
  6. 如申請專利範圍第2至5項中任一項所述之液體冷卻設備，其中該熱交換器的該外表面係與該壓縮機殼體的該外表面區域的至少50%熱接觸。
  7. 如申請專利範圍第2至6項中任一項所述之液體冷卻設備，其中該熱交換器包括一冷卻護套，或者是由該冷卻護套組成，該冷卻護套係配置成用以攜帶其中的一液體冷卻劑，使得該冷卻劑液體能夠接收來自該壓縮機的熱能，並且將熱能帶離。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之液體冷卻設備，其中該冷卻護套包括一冷卻入口及一冷卻出口。
  9. 如申請專利範圍第7或8項所述之液體冷卻設備，該液體冷卻設備係配置成使得該冷卻入口與該主供水係可連接的，及/或該冷卻出口與該液體冷卻設備的一排水管或一熱水儲存容器係可連接的。
  10. 如申請專利範圍第7至9項中任一項所述之液體冷卻設備，其中該冷卻護套係由一管路組成，或是包括該管路，該管路圍繞該壓縮機盤繞。
  11. 如申請專利範圍第2至10項中任一項所述之液體冷卻設備，該液體冷卻設備係配置成使得該熱交換器與離開該冷凍系統的該蒸發器部分的一冷媒熱接觸，使得離開該蒸發器部分的一冷媒允許被傳遞至該熱交換器。
  12. 如申請專利範圍第2至11項中任一項所述之液體冷卻設備，該液體冷卻設備係配置成使得該冷卻護套內的一冷卻劑與離開該冷凍系統的該蒸發器部分的一冷媒熱接觸，使得來自該冷媒的熱能允許被傳遞至該熱交換器。
  13. 如申請專利範圍第7至12項中任一項所述之液體冷卻設備，該液體冷卻設備係配置成使得藉由一導管傳遞離開該冷凍系統的該蒸發器部分的冷媒，其中該導管係配置在該冷卻護套內，使得該冷卻護套內的一冷卻劑與該導管的該外表面接觸。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之液體冷卻設備，其中該導管在該管路的長度內運作，使得該管路內的該冷卻劑與該導管的一外表面接觸。
  15. 如申請專利範圍第13或14項所述之液體冷卻設備，其中該導管係由一材料製成，該材料能夠允許將熱能從該導管中的一冷媒傳遞至該管路內的一冷卻劑。
  16. 如申請專利範圍第2至15項中任一項所述之液體冷卻設備，該液體冷卻設備係配置成使得該熱交換器起作用，以便從該壓縮機移除熱能，及從該冷凍系統的一冷媒移除熱能。
  17. 如申請專利範圍第2至16項中任一項所述之液體冷卻設備，其中一熱傳遞材料係設置在該熱交換器的一外表面及該壓縮機殼體的該外表面之間。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之液體冷卻設備，其中該熱傳遞材料可圍繞該熱交換器的該外表面及該壓縮機殼體的該外表面變形。
  19. 如申請專利範圍第17或18項所述之液體冷卻設備，其中該熱傳遞材料係可彈性變形及/或彈性的。
  20. 如申請專利範圍第17至19項中任一項所述之液體冷卻設備，其中該熱傳遞材料是一複合物材料，該複合物材料包括可圍繞該熱交換器的該外表面及該壓縮機殼體的該外表面變形的一矽樹脂材料，及整個該柔性材料中設置的一金屬粒子或一金屬化合物。
  21. 如申請專利範圍第2至20項中任一項所述之液體冷卻設備，其中該熱傳遞材料是以一彈性套管的形式，該彈性套管係安裝於該壓縮機周圍，該套管具有一內部區域及一外部區域，該內部區域與該壓縮機殼體的該外表面接觸，該外部區域與該熱交換器的該外表面接觸，該內部區域與該外部區域係由複數個間隔肋連接。
  22. 如申請專利範圍第1至21項中任一項所述之液體冷卻設備，該液體冷卻設備沒有一分離風扇輔助冷凝器。
  23. 如申請專利範圍第1至22項中任一項所述之液體冷卻設備，包括一冷卻液體儲存容器，配置成用以儲存用於作為飲料的冷卻水，其中該液體冷卻設備係配置成使得該冷凍系統的該蒸發器部分與該冷卻液體儲存容器或儲存於該冷卻液體儲存容器中的一液體直接接觸。
  24. 如申請專利範圍第2至23項中任一項所述之液體冷卻設備，包括一熱水儲存容器，配置成用以儲存用於作為飲料的熱水，其中該熱交換器係配置成可與一液體冷卻劑一起操作，該液體冷卻設備係配置成使得離開該熱交換器的液體冷卻劑係被傳遞至該熱水儲存、被與離開該熱水儲存容器的水混合且被傳遞至一分配器、或以未混合的形式被傳遞至一分配器。
  25. 如申請專利範圍第2至23項中任一項所述之液體冷卻設備，包括一熱水儲存容器，配置成用以儲存用於作為飲料的熱水，其中該熱交換器係配置成可與一液體冷卻劑一起操作，該液體冷卻設備係配置成使得離開該熱交換器的液體冷卻劑的熱能，允許被傳遞至該熱水儲存容器中、或是在前往該熱水儲存容器的途中的一液體。
  26. 如申請專利範圍第2至25項中任一項所述之液體冷卻設備，該液體冷卻設備係配置成使得該熱交換器利用來自一主供水的水作為一冷卻劑。
  27. 一種具有一殼體的一冷凍壓縮機的組合，及熱交換器配置成用以經由該壓縮機殼體，移除來自該壓縮機的熱能。
  28. 如申請專利範圍第27項之組合，其中該壓縮機是一旋轉式壓縮機或一往復式密封殼壓縮機。
  29. 如申請專利範圍第27或28項之組合，其中該熱交換器具有的一外表面與該壓縮機殼體的一外表面熱接觸，以允許從該壓縮機至該熱交換器的熱能傳遞。
  30. 如申請專利範圍第27至29項中任一項之組合，其中該熱交換器圍繞至少部分的該壓縮機殼體。
  31. 如申請專利範圍第27至30項中任一項所述之組合，其中該熱交換器的一外表面係與該壓縮機殼體的該外表面區域的至少50%熱接觸。
  32. 如申請專利範圍第27至31項中任一項所述之組合，其中該熱交換器包括一冷卻護套，或者是由該冷卻護套組成，該冷卻護套係配置成用以攜帶其中的一液體冷卻劑，使得該冷卻劑液體能夠接收來自該壓縮機的熱能，並且將熱能帶離。
  33. 如申請專利範圍第32項所述之組合，其中該冷卻護套包括一冷卻入口及一冷卻出口。
  34. 如申請專利範圍第32或33項所述之組合，該組合係配置成使得該冷卻入口與該主供水係可連接的，及/或該冷卻出口與該液體冷卻設備的一排水管或一熱水儲存容器係可連接的。
  35. 如申請專利範圍第32至34項中任一項所述之組合，其中該冷卻護套係由一管路組成，或是包括該管路，該管路圍繞該壓縮機盤繞。
  36. 如申請專利範圍第27至35項中任一項所述之組合，該組合係配置成使得該熱交換器配置成用以與離開一相關冷凍系統的一蒸發器部分的一冷媒熱接觸，使得離開該蒸發器部分的一冷媒允許被傳遞至該熱交換器。
  37. 如申請專利範圍第32至36項中任一項所述之組合，該組合係配置成使得該冷卻護套內的一冷卻劑係配置成用以與離開一相關冷凍系統的一蒸發器部分的一冷媒熱接觸，使得來自該冷媒的熱能允許被傳遞至該熱交換器。
  38. 如申請專利範圍第32至37項中任一項所述之組合，該組合係配置成使得藉由一導管傳遞離開一相關冷凍系統的一蒸發器部分的一冷媒，其中該導管係配置在該冷卻護套內，使得該冷卻護套內的一冷卻劑與該導管的該外表面接觸。
  39. 如申請專利範圍第38項所述之組合，其中該導管在該管路的長度內運作，使得該管路內的冷卻劑與該導管的一外表面接觸。
  40. 如申請專利範圍第38或39項所述之組合，其中該導管係由一材料製成，該材料能夠允許將熱能從該導管中的一冷媒傳遞至該管路內的一冷卻劑。
  41. 如申請專利範圍第27至40項中任一項所述之組合，該組合係配置成使得該熱交換器起作用，以便從該壓縮機移除熱能，及從該冷凍系統的一冷媒移除熱能。
  42. 如申請專利範圍第27至41項中任一項所述之組合，其中一熱傳遞材料係設置在該熱交換器的一外表面及該壓縮機殼體的該外表面之間。
  43. 如申請專利範圍第42項中任一項所述之組合，其中該熱傳遞材料可圍繞該熱交換器的該外表面及該壓縮機殼體的該外表面變形。
  44. 如申請專利範圍第42或43項所述之組合，其中該熱傳遞材料係可彈性變形及/或彈性的。
  45. 如申請專利範圍第42至44項中任一項所述之組合，其中該熱傳遞材料是一複合物材料，該複合物材料包括可圍繞該熱交換器的該外表面及該壓縮機殼體的該外表面變形的一矽樹脂材料，及整個該柔性材料中設置的一金屬粒子或一金屬化合物。
  46. 如申請專利範圍第42至45項中任一項所述之組合，其中該熱傳遞材料是以一彈性套管的形式，該彈性套管係安裝於該壓縮機周圍，該套管具有一內部區域及一外部區域，該內部區域與該壓縮機殼體的該外表面接觸，該外部區域與該熱交換器的該外表面接觸，該內部區域與該外部區域係由複數個間隔肋連接。
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