用于加热和/或冷却系统的冷凝器的制作方法

1.本公开涉及用于加热和/或冷却系统的冷凝器，以及特别涉及允许制冷剂在制冷循环的不同阶段之间进行热交换以低温冷却（sub-cool）冷凝器内的制冷剂的冷凝器。


背景技术：

2.加热和/或冷却系统通常包含热交换装置(“节热器”)，其用于在制冷剂离开冷凝器与到达蒸发器之间低温冷却制冷剂(冷却低于沸点的处于液相的制冷剂)。这降低制冷剂的温度，以增加制冷剂的冷却容量，所述制冷剂随后在蒸发器中经过蒸发。这能够增加由蒸发器中的制冷剂所吸收的热量，这还可增加从冷凝器中的制冷剂所排出的热量。这还能够确保制冷剂保持在液相中，直到预期制冷剂在膨胀阀处经过到汽相的相变化。
3.例如，钎焊板热交换装置可允许适当有效的热交换，以冷却流经热交换装置的制冷剂。但是，外部热交换装置的添加增加冷却系统的成本和空间要求。此外，钎焊板热交换装置能够引起液体制冷剂的压降。
4.冷凝器内的制冷剂通常通过独立流体（例如水或盐水（brine）（例如乙二醇或丙二醇））从制冷剂吸收热量来冷却。流体处于比进入冷凝器的气相制冷剂要低的温度。从制冷剂到流体的热交换在流体通过冷凝导管(所述冷凝导管与制冷剂进行热交流（thermal communication）)的同时发生。这使制冷剂冷凝为液相。虽然液相制冷剂的低温冷却也可通过从液相制冷剂到冷凝导管中的流体的热交换来实现，但是能够实现的低温冷却程度通常是低的，因为在制冷剂与冷凝导管中的流体之间可能存在只有几摄氏度的温差。


技术实现要素：

5.本公开的第一方面提供一种冷却制冷剂的方法，包括：提供冷凝器，所述冷凝器包括冷凝器外壳，所述冷凝器外壳包含冷凝器室、冷凝导管和冷却导管；通过将热量从冷凝器室中的制冷剂交换到冷凝导管中的流体来将冷凝器室内的制冷剂从汽相冷凝到液相；经由第一膨胀阀向冷却导管供应冷凝制冷剂的第一部分，使得制冷剂的第一部分的压力和温度在其进入冷却导管之前降低；以及通过将热量从冷凝器室中的制冷剂交换到冷却导管中的制冷剂的第一部分来冷却冷凝器室中的制冷剂。
6.该方法适合供与加热系统、冷却系统或者加热和冷却系统一起使用。本发明人已经认识到，通过为冷凝器提供用于接收来自冷凝器室的冷凝制冷剂的第一部分的冷却导管，可通过以比冷凝器室内的冷凝制冷剂要低的温度(和压力)向冷凝器室供应制冷剂的第一部分来低温冷却冷凝器室内的冷凝制冷剂。经由第一膨胀阀向冷却导管供应制冷剂的第一部分使制冷剂的第一部分的温度和压力在其进入冷却导管之前降低，使得低温冷却可因冷却导管中的制冷剂的第一部分与(冷却导管外部的)冷凝器室中的冷凝制冷剂之间的温差而发生。
7.本发明人还已经认识到，通过为冷凝器提供如上所述的冷却导管，系统的大小和成本要求与例如改为提供外部热交换装置相比可降低。提供这种系统还能够避免潜在压降
发生(例如在外部热交换装置中)。另外，提供冷凝器内的附加冷却能够增加在冷凝器内冷凝制冷剂的速率，使得能够在冷凝器内保持更大体积的冷凝制冷剂。这能够确保冷凝制冷剂可以以适当速率和压力退出冷凝器。
8.虽然冷凝导管适合于冷凝所述冷凝器内的制冷剂，但是相比于冷凝导管用于或将会用于低温冷却冷凝器室内的冷凝制冷剂，冷却导管可更适合于低温冷却冷凝器室内的冷凝制冷剂。这是因为与冷凝导管中的流体和冷凝器室中的冷凝制冷剂之间的温差相比，可能存在制冷剂的第一部分与冷凝器室中的冷凝制冷剂之间的更大温差。
9.该方法可包括从冷凝器室向压缩机供应制冷剂的第二部分，其中制冷剂的第二部分旁路冷却导管，并且可选地还旁路第一膨胀阀。
10.制冷剂的第一部分和制冷剂的第二部分均可保留在加热和/或冷却系统内。制冷剂的第一和第二部分可适当地通过系统的任何其他组件。但是，通过旁路冷却导管，制冷剂的第二部分没有通过冷却导管。将领会，制冷剂的第一和第二部分然而可在制冷剂的第一部分已经通过冷却导管之后被重新混合，并且制冷剂然后可在系统的另一个循环中被分离为不同的第一和第二部分。
11.该方法可包括：从冷却导管向压缩机供应制冷剂的第一部分；以及从压缩机向冷凝器室供应制冷剂的第一部分和制冷剂的第二部分。
12.冷凝器室可具有用于接收制冷剂的单个入口，或者可具有用于接收制冷剂的多个入口。冷凝器室可具有用于退出制冷剂的单个出口，或者可具有用于退出制冷剂的多个出口。
13.向压缩机供应制冷剂的第二部分的所述步骤可包括经由第二膨胀阀从冷凝器室向蒸发器供应制冷剂的第二部分，并且然后从蒸发器向压缩机供应制冷剂的第二部分；可选地，制冷剂的第一部分旁路第二膨胀阀，和/或制冷剂的第二部分旁路第一膨胀阀。
14.第二膨胀阀可膨胀制冷剂的第二部分，使得它可在蒸发器内经过蒸发以冷却预期目标(例如冷却水冷却系统中的水)。
15.制冷剂的第一和第二部分可在系统内的任何适当位置处被重新混合。例如，这可在制冷剂的第二部分已经通过蒸发器之前或之后进行。因此，可直接或者间接地(即，在首先通过其他组件的情况下或者在没有首先通过其他组件的情况下)从冷却导管向压缩机供应制冷剂的第一部分。
16.制冷剂的第一部分可在旁路蒸发器的同时从冷却导管供应给压缩机；或者制冷剂的第一部分可经由蒸发器从冷却导管供应给压缩机。
17.取决于诸如蒸发器内待冷却目标的温度之类的操作参数，经由蒸发器向压缩机供应制冷剂的第一部分可提供通过蒸发器的总制冷剂的附加冷却容量。在制冷剂的第一和第二部分进入压缩机之前对它们重新混合还允许使用具有单个入口的压缩机，并且可降低要求将由第二膨胀阀所保持的流率。
18.但是，制冷剂的第一部分可经由压缩机的第一入口供应给压缩机，以及制冷剂的第二部分可经由压缩机的第二入口供应给压缩机。在这种情况下，制冷剂的第一部分可从冷却导管直接供应给压缩机的第一入口(即，制冷剂的第一部分旁路蒸发器)。在压缩机上提供用于接收制冷剂的第一和第二部分的不同入口(即，不同端口)允许制冷剂的第一和第二部分以不同压力和/或温度供应给压缩机。这能够增加压缩机的效率。例如，制冷剂的第
一部分可以以比制冷剂的第二部分要高的压力供应给压缩机，并且可在其压缩的中间阶段与制冷剂的第二部分混合(例如，一旦已经压缩制冷剂的第二部分，就使得第一和第二部分处于基本上相同的压力)。
19.冷却导管的另一个优点在于，它帮助确保以液相从冷凝器供应冷凝制冷剂。这确保第一和第二膨胀阀的正确操作。但是，制冷剂的第一部分可在第一膨胀阀与压缩机之间经历相变。这可以是吸热（endothermic）相变，它增加从冷凝器室中的冷凝制冷剂到冷却导管中的制冷剂的第一部分所交换的热量。相变可在制冷剂的第一部分进入冷却导管之前开始。由于冷却导管可保持在比冷凝器室内部的压力要低的压力，因此制冷剂的第一部分可在冷却导管内部经历相变，而冷凝器室中的制冷剂无需经历相同相变，即使制冷剂的第一部分达到与冷凝器室内部的制冷剂基本上相同的温度也是如此。
20.制冷剂的第一部分可以以液相供应给第一膨胀阀，并且可以仅以液相或者作为液相和汽相的混合物从第一膨胀阀供应给冷却导管。
21.该方法可包括汽化（vaporising）冷却导管内的制冷剂的第一部分。
22.从另一方面，本公开提供一种系统，所述系统包括：冷凝器，所述冷凝器包括冷凝器外壳，所述冷凝器外壳包含冷凝器室、冷凝导管和冷却导管，其中冷凝器配置成通过将热量从冷凝器室中的制冷剂交换到冷凝导管中的流体来将冷凝器室内的制冷剂从汽相冷凝到液相；以及第一膨胀阀，所述第一膨胀阀布置在冷凝器室的出口与冷却导管之间，所述系统配置成使得在使用中，冷凝制冷剂的第一部分经由第一膨胀阀从冷凝器室的出口供应给冷却导管，使得制冷剂的第一部分的压力和温度在其进入冷却导管之前降低；其中冷凝器配置成通过将热量从冷凝器室中的制冷剂交换到冷却导管中的制冷剂的第一部分来使冷凝器室中的制冷剂冷却。
23.该系统可以是加热系统、冷却系统或者加热和冷却系统。在实施例中，该系统是水冷却系统，其用来通过制冷剂从水中吸收热量(例如当制冷剂在蒸发器中蒸发时)来冷却水。另外地或备选地，该系统是水加热系统，其用来通过制冷剂向水中排出热量(例如当制冷剂在冷凝器中冷凝时)来加热水。
24.该系统可配置成执行本文所述的方法步骤的任何方法步骤。
25.该系统可包括压缩机，该压缩机配置成从冷凝器室接收制冷剂的第二部分，其中该系统配置成使制冷剂的第二部分旁路冷却导管。
26.该系统可包括蒸发器和第二膨胀阀，其中该系统配置成：使制冷剂的第二部分经由第二膨胀阀从冷凝器室供应给蒸发器，同时旁路第一膨胀阀；使制冷剂的第二部分从蒸发器供应给压缩机；以及使制冷剂的第一部分旁路第二膨胀阀。
27.压缩机可包括用于接收制冷剂的第一部分的第一入口以及用于接收制冷剂的第二部分的第二入口。
28.第一部分中相对于第二部分的制冷剂量在系统处于使用中的同时可改变(例如对系统周围的制冷剂的不同循环)。这允许第一部分中的制冷剂量按照变化操作参数(例如蒸发器中的温度的变化和/或冷凝导管中的流体的温度的变化)来优化。
29.能够通过改变第一和第二膨胀阀以便改变通过它们的制冷剂的流率来改变第一和第二部分中的制冷剂量。例如，制冷剂的温度可在系统中的一个或多个位置处被感测，并且被反馈给控制系统，该控制系统具有可控地改变第一和/或第二膨胀阀以控制经过其中
的流率（例如直到温度传感器检测目标值）的电路系统。备选地，第一和/或第二膨胀阀可配置成基于其温度(即，基于它们接收的制冷剂)自动改变流率。例如可使用恒温（thermostatic）膨胀阀(例如具有感测球)。第一和第二膨胀阀可单独操作，或者彼此具有相关性。
30.该系统可配置成使膨胀阀基于下列中的至少一个来改变制冷剂的第一部分的流率：从冷凝器室供应的冷凝制冷剂的一个或多个性质；从冷却导管供应的制冷剂的第一部分的一个或多个性质；以及冷凝器室内的制冷剂的一个或多个性质。
31.一个或多个性质可包括温度和/或压力。一个或多个性质可包括所测量(直接)的一个或多个性质和/或可包括所计算的一个或多个性质。
32.一个或多个性质可提供冷凝器室内的低温冷却程度的指示。例如，第一膨胀阀可基于从冷凝器室供应的冷凝制冷剂的温度来改变制冷剂的第一部分的流率。通过感测从冷凝器供应的冷凝制冷剂(即，制冷剂退出冷凝器与到达第一和/或第二膨胀阀之间)的温度，当预期制冷剂的附加低温冷却时，能够增加制冷剂的第一部分中的制冷剂量。另外地或备选地，感测从冷却导管供应的制冷剂的第一部分(即，制冷剂的第一部分退出冷却导管与到达压缩机之间)的温度能够提供由制冷剂的第一部分已经吸收的热量的量度。这提供冷凝器室内的制冷剂的温度的间接指示。
33.该系统可配置成使第一膨胀阀基于性质的比较来改变制冷剂的第一部分的流率。例如，控制系统可计算在冷凝器室内被冷凝的制冷剂的饱和温度(冷凝温度)(例如基于冷凝器室内的测量压力)。控制系统可例如通过计算差来将所计算饱和温度与从冷凝器室供应的冷凝制冷剂的温度进行比较。这能够提供冷凝器室内的低温冷却程度的指示。第一膨胀阀可基于该比较(例如基于低温冷却程度的指示)来改变制冷剂的第一部分的流率。
34.可执行任何其他适当比较和/或测量，以提供冷凝器室内的低温冷却程度的指示。
35.第一膨胀阀可基于从冷凝器室供应的冷凝制冷剂的温度与从冷却导管供应的制冷剂的第一部分的温度之间的温差来控制制冷剂的第一部分中的制冷剂量。例如，第一膨胀阀可基于供应给第一膨胀阀的制冷剂与从冷却导管供应给压缩机的制冷剂的温度之间的温度差来控制通过其中的制冷剂的速率。
36.从另一方面，本公开提供一种冷凝器，所述冷凝器包括：冷凝器外壳，所述冷凝器外壳包含冷凝器室和冷凝导管，其中冷凝导管配置成通过将热量交换到冷凝导管中的流体来使冷凝器室内的制冷剂从汽相冷凝到液相；其中冷凝器外壳进一步包含冷却导管，其用于接收来自冷凝器室的冷凝制冷剂的一部分。
37.通过为冷凝器提供如上所述的冷却导管，与仅依靠冷凝导管相比，制冷剂的冷凝和低温冷却可在冷凝器内更有效地实现。例如，冷却导管可以以比由冷凝导管所接收的流体的温度要低的温度接收制冷剂。冷却导管中的制冷剂还可经历相变，以增加能够被吸收的热量(而冷凝导管中的流体则不可经历相变)。
38.以上所述的方法和系统可包括具有本文所述的可选特征的任何特征的冷凝器。
39.冷凝器可配置成使冷却导管在冷凝器处于使用中时将被液相制冷剂浸没。换言之，冷却导管可被布置在冷凝器外壳的底部中。
40.冷凝器室可包括分隔（partitioning）壁，该分隔壁将冷凝器室分为第一和第二区域，其中冷凝导管处于第一区域中，而冷却导管处于第二区域中，并且其中分隔壁包括孔口
（orifice），其用来允许制冷剂从第一区域流动到第二区域。
41.提供如上所述的分隔壁能够确保冷凝制冷剂没有在未被冷却导管冷却的情况下从冷凝器室流出。分隔壁可用来限定其中液相制冷剂在退出冷凝器室之前被存储的贮槽（sump）。将液相制冷剂保持在冷凝器内的贮槽中能够允许制冷剂以较高速率和压力退出冷凝器。
42.在分隔壁的不同侧上(即，在第一和第二区域中)提供冷凝导管和冷却导管可减少或避免热量从冷凝导管中的流体交换到由冷却导管已经冷却(即，低于已经冷凝制冷剂的温度进行低温冷却)的冷凝制冷剂。例如，分隔壁可防止制冷剂在制冷剂通过分隔壁的孔口与退出冷凝器室之间接触到冷凝器导管。这可改进低温冷却的效率。例如，在冷凝制冷剂由冷却导管已经冷却之后，冷凝制冷剂可处于比冷凝导管中的流体要低的温度。因此，避免或减少从冷凝导管中的流体到冷凝和冷却制冷剂的后续热交换可确保冷凝制冷剂保持在低温。
附图说明
43.现在将仅通过示例的方式并且参照附图来描述各种实施例，其中：图1示出具有常规热交换设备的冷却系统的示意图；图2a-c示出按照本公开的实施例的冷凝器的视图；图3示出包括图2a-c的冷凝器的冷却系统的示意图；以及图4示出包括图2a-c的冷凝器的备选冷却系统的示意图。
具体实施方式
44.图1示出用于冷却制冷剂的常规冷却系统100的示意图，其中制冷剂用来冷却目标流体(未示出)。系统100包括常规热交换装置102，该常规热交换装置102是冷却系统100的冷凝器104外部的。在冷却系统100中，当制冷剂在冷却系统100的蒸发器114内经过蒸发时，制冷剂吸收来自待冷却目标流体的热量。目标流体可以是诸如水或盐水(例如在水或液体冷却系统的情况下)之类的任何适当流体，或者可以是空气(例如在空气冷却系统的情况下)。蒸发制冷剂由压缩机116从蒸发器114中吸出，并且供应给冷凝器104以便冷凝，使得上述循环能够重复进行。
45.在冷凝器104内已经冷凝为液相的制冷剂经由热交换装置102的第一导管106供应给蒸发器114。热交换装置102用来冷却通过第一导管106的制冷剂，并且由此在制冷剂随后在蒸发器114内经过蒸发时增加它的冷却容量。
46.为了冷却热交换装置102内的制冷剂，制冷剂的第一部分经由第一膨胀阀110从热交换装置102的第一导管106中供应给热交换装置102的第二导管108。经由第一膨胀阀110来供应制冷剂的第一部分在供应给热交换装置102的第二导管108时引起制冷剂的第一部分的压力和温度的降低。温度的降低产生于在第一膨胀阀110处的膨胀(即，压力降低)。
47.在热交换装置102内，热量从第一导管106中的制冷剂交换到第二导管108中的制冷剂，以冷却第一导管106中的制冷剂。由第二导管108中的制冷剂的第一部分所吸收的热量(即，冷却第一导管106中的制冷剂的程度)能够通过经历吸热相变的制冷剂的第一部分来增加。通常，制冷剂的第一部分在供应给第一膨胀阀110时处于液相，但是在供应给热交
换装置102的第二导管108时处于两相(液相和汽相)。制冷剂的第一部分的一些部分从从液相到汽相的相变化能够在制冷剂供应给第二导管108之前降低它的温度。制冷剂的第一部分的这个相变化然后可继续进行，因为它吸收热交换装置102内的热量。
48.制冷剂的第二部分经由第二膨胀阀112从热交换装置102的第一导管106供应给蒸发器114。制冷剂的第二部分旁路(即，没有通过)第一膨胀阀110和第二导管108。第二膨胀阀112用来膨胀制冷剂的第二部分，使得它可在蒸发器114内经过蒸发以冷却预期目标(例如冷却水冷却系统中的水)。由于制冷剂的第二部分在热交换装置102内已被冷却，因此制冷剂的第二部分的冷却容量与在制冷剂的第二部分经由第二膨胀阀112从冷凝器104直接供应给蒸发器114时相比(即，与在它没有通过热交换装置102时相比)已经增加。
49.制冷剂的第一和第二部分均在供应回到冷凝器104之前供应给压缩机116以供压缩(压力增加)，以允许该过程重复进行。在这个示例中，制冷剂的第一部分经由压缩机116的第一端口118从第二导管108供应给压缩机116，以及制冷剂的第二部分经由压缩机116的第二端口120从蒸发器114供应给压缩机116。
50.能够改变第一和第二部分中的制冷剂的相对量，以实现系统的最佳效率。
51.外部热交换装置102能够按照上述方式用来通过增加供应给蒸发器114的制冷剂的冷却容量并且降低压缩机116的功率消耗来改进冷却系统100的效率。但是，外部热交换装置102对冷却系统100引入附加成本和空间要求。此外，仍然必须实现冷凝器104内的适当冷却，以确保制冷剂以液相从冷凝器104中流动到外部热交换装置102。
52.图2a-c示出按照本公开的实施例的冷凝器200的视图。冷凝器200包括冷凝器外壳202(即，壳体)，该冷凝器外壳202包含冷凝器室204。冷凝器室204通过分隔壁205被划分为第一和第二区域，该分隔壁205包含孔口207，其用于允许第一与第二区域之间的流体连通。
53.冷凝器200包括冷凝导管209，该冷凝导管209在冷凝器室204的第一区域内延伸，以便使流体(例如水)从冷凝导管209的入口211流动到冷凝导管209的出口213。冷凝导管209采取通过冷凝器室204的第一区域的曲径（winding path），以填充该区域的大部分，同时允许制冷剂在冷凝导管的段之间流动。备选地，多个独立冷凝导管可通过室204以用于冷却制冷剂。
54.冷凝器室204具有用于接收处于气相(例如汽相)的制冷剂的入口215以及用于退出处于液相的制冷剂的出口225。冷凝器室204的入口215相对于冷凝导管209来定位，以提供冷凝导管209中的流体与冷凝器室204的第一区域内的处于气相的制冷剂之间的热交换。冷凝器200由此配置成使冷凝导管209内流动的流体冷却进入冷凝器室204(经由入口215)的处于气相的制冷剂，以便将冷凝器室204内的制冷剂冷凝为液相。虽然采用单个入口215和单个出口225示出，但是冷凝器室可具有多个入口215和/或多个出口225。
55.第一区域中已被冷凝的液相制冷剂可经由分隔壁205中的孔口207流入第二区域中。冷凝器200进一步包括采取管子（tube）形式的冷却导管217，该管子在冷凝器室204的第二区域内延伸。管子217具有与冷凝器室204的入口215和出口225分离的入口219和出口221。管子217定位在冷凝器室204的第二区域内，使得冷凝器200配置成使管子217浸没在冷凝器室204内已被冷凝为液相的制冷剂中。
56.冷凝器室204的第二区域包括挡板（baffle）223，所述挡板223配置成限定制冷剂从分隔壁205中的孔口207流动到冷凝器室204的出口225的路径。管子217在冷凝器室204的
第二区域内延伸，使得沿由挡板223所限定的路径从分隔壁205中的孔口207流动到冷凝器室204的出口225的制冷剂将流动接近冷凝器外壳202内的管子217的基本上全长。冷凝器200由此配置成使热交换在冷凝器外壳202内在冷凝器室204中的处于液相的制冷剂与管子217中的制冷剂之间发生。
57.虽然冷凝器200的特征在上文描述为包括分隔壁205和挡板223，其用来限定制冷剂经过冷凝器外壳202内的适当热交换的路径，但是冷凝器200可按照适合于使制冷剂在冷凝器室204内从气相(例如汽相)被冷凝到液相以及使热交换在冷凝器室204中的制冷剂(例如一旦处于液相)与冷却导管217中的制冷剂之间发生的任何补充或备选方式来配置。
58.可在冷凝器室204内提供任何数量的(一个或多个)分隔壁205、(一个或多个)挡板223和(一个或多个)区域，同时保持制冷剂从冷凝器室204的入口215流动到冷凝器室204的出口225的路径。可省略分隔壁205和/或挡板223。(一个或多个)分隔壁205和(一个或多个)挡板223各自可包含单个或多个孔口。可在冷凝器室204的一个或多个区域中(例如在其内冷却导管217延伸的一个或多个区域中)提供适当路径(例如直线路径、之字型路径、蛇形路径、弯曲路径、螺旋路径、螺纹路径)。冷却导管217或者其部分可具有适合于被浸入冷凝器室204中的液相制冷剂中和/或与其交换热量的任何适当大小和形状(例如管状、线圈形状、板状、直线、蛇形、之字形、螺旋形状、螺纹形状)。冷却导管217的不同部分可具有不同形状。
59.冷却导管217可具有与对于冷凝器室204中的制冷剂的流动所定义的路径的形状对应的形状。对于第二区域中被冷却的制冷剂所定义的路径可与冷却导管217同心。在实施例中，挡板223按照交叉指图案来布置。在这个实施例中，冷却导管217可按照弯曲形状贯穿叉指图案。
60.冷却导管217可包含突出体或鳍状物，其用来增加可用于热交换的表面面积。冷却导管217可成形为冷凝器外壳202的曲线。制冷剂可在与冷凝器室204内被冷却的制冷剂的流动相同的流动方向流经冷却导管217，或者冷却导管217可具有相对于冷凝器室204中被冷却的制冷剂的流动的反向流（counter flow）。
61.可提供多个冷却导管217(例如多个管子)，其各自是按照如上所述的冷却导管217的。可提供多个冷凝导管209，其各自是按照上述冷凝导管209的。多个冷却导管217可在冷凝器外壳202内相互进行流体连通，或者在冷凝器外壳202内彼此密封。多个冷却导管217各自可具有与以上对冷却导管217所述的可选特征的任何特征相同或不同的特征。多个冷却导管217可相对于冷凝器室204内的制冷剂的流动串行或并行地布置。多个冷却导管217可被布置成具有相对于彼此的平行或反向流。
62.一个或多个冷却导管217可按照任何适当方式来连接到冷凝器外壳202和/或相互连接。例如，一个或多个冷却导管217可具有焊接、钎焊、法兰或其他连接。在实施例中，可在冷凝器外壳202内的钎焊板的叠层中提供多个冷却导管217。
63.图3示出包括图2a-c的冷凝器200的冷却系统300的示意图。冷却系统300适合供与本文所述的包括用于接收制冷剂的冷却导管217的任何冷凝器一起使用。冷却系统300包括第一膨胀阀310、第二膨胀阀312、蒸发器314和压缩机316，它们可全部是按照图1中所示的冷却系统100的对应组件。但是，图3的冷却系统300省略图1的冷却系统100所包括的外部热交换装置102。
64.在图3的冷却系统300中，在冷凝器200中已被冷凝的制冷剂的第一部分经由第一
路径306从冷凝器室204供应给压缩机316的第一入口318。在冷凝器200中已被冷凝的制冷剂的第二部分经由第二路径308从冷凝器室204供应给压缩机的第二入口320。制冷剂的第一部分经由第一膨胀阀310从冷凝器室的出口225供应给冷凝器200的冷却导管217。经由第一膨胀阀310来供应制冷剂的第一部分在制冷剂的第一部分进入冷却导管217之前引起它的压力和温度的降低。温度的降低产生于在第一膨胀阀310处的膨胀(即，压力降低)。冷却导管217通过热量从冷凝器室中的制冷剂交换到冷却导管217中的制冷剂的第一部分来冷却冷凝器室204中的制冷剂(即，冷却导管217外部的冷凝器200中的制冷剂)。冷却导管217由此可用来低温冷却冷凝器200内的处于液相的制冷剂。通过冷凝器室204中的制冷剂与冷却导管217中的制冷剂的第一部分之间的温度差来促进这个热交换。能够通过制冷剂的第一部分所吸收的热量能够通过经历冷却导管217内的吸热相变的制冷剂的第一部分来增加。在实施例中，制冷剂的第一部分在供应给第一膨胀阀310时处于液相，但是在供应给冷却导管217时处于两相(液相和汽相)。在这个实施例中，制冷剂的第一部分从液相到汽相的相变化然后可继续进行，因为它吸收冷却导管217内的热量。
65.在用来冷却冷凝器室204中的制冷剂之后，制冷剂的第一部分从冷却导管217中供应出，并且供应给压缩机316。制冷剂的第一部分的基本上全部在从冷却导管217供应给压缩机316时可处于气相或汽相。
66.进一步参照图3的实施例，制冷剂的第二部分经由第二膨胀阀312从冷凝器室204的出口225供应给蒸发器314。制冷剂的第二部分旁路(即，没有通过)第一膨胀阀310和冷却导管217两者。第二膨胀阀312用来膨胀制冷剂的第二部分，使得它可在蒸发器314内经过蒸发以冷却预期目标(例如冷却水冷却系统中的水)。制冷剂可以以液相供应给第二膨胀阀312，并且可以以两相(即，液相和汽相)供应给蒸发器314。使用冷却导管217来冷却冷凝器室204内的制冷剂在制冷剂的第二部分供应给蒸发器314时增加它的冷却容量。
67.制冷剂的第二部分经由第二入口320从蒸发器314供应给压缩机316。在压缩机316内，制冷剂的第一和第二部分均在经由入口215以气相或汽相供应回到冷凝器室204之前经过压缩(压力增加)，以允许该过程重复进行。如上所述，在图3的冷却系统中，制冷剂的第一部分经由压缩机316的第一入口318(即，第一压缩机端口)从冷却导管217供应给压缩机116，以及制冷剂的第二部分经由压缩机316的第二端口320(即，第二压缩机端口)从蒸发器314供应给压缩机316。由于制冷剂的第一和第二部分在不同入口处提供给压缩机316，因此制冷剂的第一和第二部分可在不同压力和/或温度下供应给压缩机316。这能够允许压缩机316更有效地操作。
68.图4示出包括图2a-c的冷凝器的备选冷却系统400的示意图。图4的冷却系统400可与本文所述的包含冷却导管217的任何冷凝器一起使用。与图3的实施例相比，在图4的实施例中，压缩机416具有用于接收制冷剂的第一和第二部分两者的单个输入。
69.继续参照图4的实施例，在制冷剂的第二部分已经通过第二膨胀阀312之后，但在制冷剂的第二部分进入蒸发器314之前，制冷剂的第一部分可与制冷剂的第二部分混和。在这个实施例中，制冷剂的第一部分还通过蒸发器314的蒸发室。在备选实施例中，在制冷剂的第二部分已经通过蒸发器314的蒸发室(即，制冷剂的第一部分旁路蒸发室)之后，制冷剂的第一部分可与制冷剂的第二部分混和。例如，在制冷剂的第二部分已经通过蒸发器的分配器之后，但在任一部分供应给压缩机416之前，可混和第一和第二部分。
70.与图3的实施例相比，图4的实施例不要求具有多个输入的压缩机。另外，制冷剂的第一部分在它通过蒸发器314时仍然可提供附加冷却容量。在制冷剂的第一和第二部分进入压缩机316之前对它们重新混合还可降低要求将由第二膨胀阀312所保持的流率。但是，在图3的实施例中，压缩机316可在它以比它接收制冷剂的第二部分要高的压力接收制冷剂的第一部分时更有效地操作。取决于操作参数(例如蒸发器314内将被冷却的目标的温度)，仅使制冷剂的第二部分供应给蒸发器314也可以是更有效的。
71.能够改变第一和第二部分中的制冷剂的相对量，以实现系统的最佳效率。
72.在实施例中，第一和第二膨胀阀310、312可被耦合到一个或多个传感器，所述一个或多个传感器用来控制第一和第二部分中的制冷剂量。例如，第一膨胀阀310可以是被耦合到感测球(或其他温度传感器)的恒温膨胀阀(或其他流量变化阀)，该感测球感测制冷剂的第一部分在它离开冷却导管217与进入压缩机316之间的温度。第一膨胀阀310可响应于由感测球所感测温度增加而增加第一部分中的制冷剂量。这对应冷凝器200内的冷凝制冷剂的温度的升高，以及增加第一部分中的制冷剂量能够起作用以抵消温度的这个升高。第二膨胀阀312是被耦合到感测球(或其他温度传感器)的恒温膨胀阀(或其他流量变化阀)，该感测球感测制冷剂在离开蒸发器314与进入压缩机316之间的温度。备选地，第一和/或第二膨胀阀可以以电子方式操作。例如，电子控制器可控制第一和第二膨胀阀来改变第一部分中与第二部分相比的制冷剂量。这可基于被传递给控制器的一个或多个温度和/或其他操作参数。
73.如同图1的示例那样，图3和图4的实施例能够通过抽取制冷剂的第一部分并且使用制冷剂的所抽取部分增加供应给蒸发器的制冷剂的第二部分的冷却容量来改进冷却系统的效率。但是，与图1的示例相比，图3和图4的实施例允许具有更少外部组件的更紧凑冷却系统。消除对外部热交换装置的需要和/或减少所要求的(一个或多个)冷凝导管的数量或长度能够减少所要求的结构/材料量(这能够降低成本)。这还能够避免外部热交换设备中的制冷剂的压降。此外，冷凝器200内的冷却导管217的使用能够减少由冷凝器200所要求的(一个或多个)冷凝导管209的数量和/或长度，这将会被要求以便以别的方式确保适当冷凝和冷却在冷凝器200内发生。例如，在(一个或多个)冷凝导管209中的流体与冷凝器室204中的制冷剂之间可存在小温差(例如5℃或以下)。但是，在冷凝器室204中的制冷剂与冷却导管217中的制冷剂之间可存在较大温差。
74.此外，按照本公开的冷凝器200在使用中时还能够在冷凝器200内保持更大体积的液体制冷剂(例如在冷凝器贮槽中，例如图2a-c的实施例中的冷凝器室204的第二区域)。这允许冷却系统跨更宽范围的操作条件更有效地操作。另外，经由冷却导管217来冷却冷凝器室204中的制冷剂能够减少或消除从冷凝器室204供应给膨胀阀的制冷剂中的任何气相的存在。这确保膨胀阀的正确操作，因为配置成接收液相流体的膨胀阀在流体的某个部分以气相供应给膨胀阀时可能无法正确调节流体的流量。
75.将领会，本文所述的实施例允许冷凝器提供液体制冷剂的优化流量。例如，低温冷却冷凝器内的制冷剂可允许冷凝器提供来自冷凝器的以较低温度和较高流率的液体制冷剂流。实施例还使制冷剂的较低总质量能够被使用，因为制冷剂更有效地通过冷凝器。这还能够改进系统内的其他组件的效率。
76.虽然参照各种实施例描述了本公开，但是本领域的技术人员将会理解，可进行形
式和细节上的各种变化，而没有背离由所附权利要求所限定的范围。
77.例如，虽然描述了多个冷却系统，但是将领会，按照本公开的冷凝器可用于加热系统或者加热和冷却系统中。在这方面，将领会，通过从冷凝器中的制冷剂吸收热量来加热冷凝导管中的流体。除了在蒸发器处对目标流体的预期冷却以外或作为其备选方案，这还可用来执行在冷凝器处对目标流体(即，其中冷凝导管中的流体是待加热目标流体)的预期加热。以上在冷却系统的上下文中论述的本公开的优点也可适用于加热和/或冷却系统。例如，增加由蒸发器内的制冷剂所吸收的热量也可增加从冷凝器内的制冷剂排出以加热冷凝导管中的目标流体的热量。加热系统或者加热和冷却系统可包括本文对冷却系统所述的适当可选特征的任何特征。
78.虽然冷却导管被描述为在冷凝器室内延伸，但是预期冷却导管可允许与冷凝器室中的制冷剂的热交换而无需在其中延伸。冷却导管的外壁可形成冷凝器外壳和/或冷凝器室的壁的组成部分。第一和/或第二膨胀阀可作为冷凝器的(一个或多个)组件来提供。
79.虽然本公开的实施例涉及外部热交换装置的省略，但是将领会，任何适当热交换装置可与本文所公开的冷凝器结合使用。但是，本文所公开的冷凝器可至少降低加热和/或冷却系统的外部热交换要求。