[发明专利]紧凑型制冷机和冷却器设备、装置以及系统

说明书

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。

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。