KR100971060B1 - 물 가열을 위한 절약형 냉매 증기 압축 시스템 - Google Patents

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Abstract

물을 가열하기 위한 절약형 냉매 증기 압축 시스템(10)은 냉매 압축 디바이스(20)와, 응축기(30; 냉매-액체 열교환기)와, 절약형 열교환기(60)와, 증발기(40)와, 냉매 압축 디바이스(20), 응축기(30), 절약형 열교환기(60) 및 증발기(40)가 냉매 순환 유동 연통하게 연결되는 제1 유로(70A, 70B, 70C, 70D; 냉매 라인), 및 절약형 열교환기(60)를 통해 제1 유로(70A, 70B, 70C, 70D)를 압축 디바이스(20)에 연결하는 제2 유로(70E; 냉매 라인)가 제공되는 냉매 회로(70)를 포함한다. 절약형 열교환기(60)는 응축기를 횡단하는 냉매의 제1 부분을 수용하는 제1 패스(62) 및 응축기를 횡단하는 냉매의 제2 부분을 수용하는 제2 패스(64)를 갖는다. 냉매 증기 압축 시스템(10)은 냉매 라인(70E; 제2 유로)을 유동 제어 디바이스(92)와 연결하는 바이패스 언로딩 브랜치(70F) 및 추가적인 용량 조정을 제공하는 흡입 냉매 라인을 갖는다.
냉매 증기 압축 시스템, 열교환기, 증발기, 압축 디바이스, 유로, 냉매 회로

Description

물 가열을 위한 절약형 냉매 증기 압축 시스템{ECONOMIZED REFRIGERANT VAPOR COMPRESSION SYSTEM FOR WATER HEATING}
본 발명은 일반적으로 냉매 증기 압축 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 물 또는 처리액을 가열하기 위한 냉매 증기 압축 시스템에 관한 것이다.
냉매 증기 압축 시스템은 당업계에 공지되어 있고, 통상 주택, 오피스 건물, 병원, 학교, 식당 또는 다른 시설 내의 기후가 제어된 안락한 구역으로 공급되는 공기를 냉각 또는 가열하기 위해 사용된다. 통상, 이들 시스템들은 공기를 조화하는데, 즉 공기를 냉각하고 제습하거나 또는 공기를 가열하는데 사용되어 왔다. 보통, 이들 시스템들은 냉매 유동 연통되게 연결되는, 통상 관련 흡입 어큐뮬레이터를 갖는 압축기, 응축기, 팽창 디바이스 및 증발기를 포함한다. 상기한 기본적인 냉매 시스템 구성요소들은 냉매 라인에 의해 폐쇄형 냉매 회로 내에서 상호 연결되고, 공지된 냉매 증기 압축 사이클 개략도에 따라 배열된다. 통상 팽창 밸브인 팽창 디바이스는 냉매 유동에 대해서 증발기의 상류에 그리고 응축기의 하류에 냉매 회로 내에 배치된다. 작동 시에, 실내 열교환기와 관련된 팬은 집, 오피스 건물, 병원, 식당 또는 다른 구조물과 같은 기후가 제어된 환경으로부터 조화될 공기를 흡인하고, 외부의 신선한 공기와 종종 다양한 비율로 혼합된 공기를 열교환기를 통 해 통과시킨다. 공기가 실내 열교환기를 거쳐 유동할 때, 공기는 통상 튜브 또는 채널 내측의 열교환기를 통과하면서 냉매와 열교환 관계로 상호 작용한다. 결과적으로, 냉각 작동 모드 시에, 공기는 냉각되고 일반적으로 제습된다. 역으로, 가열 작동 모드 시에, 공기는 가열된다.
냉매-공기 열교환기보다는 냉매-물 열교환기가 주위에 잉여 열을 단순히 버리기보다는 물을 가열하는 목적을 위한 응축기로서 사용될 수 있음은 당업계에 공지되어 있다. 이런 시스템에서, 고온 가압된 냉매는 응축기 코일을 지나는 물과 열교환 관계로 응축기 코일을 통과함으로써 물을 가열한다. 증기 압축 사이클과 관련된 물 가열은 집, 아파트 건물, 학교, 병원, 식당, 세탁소 및 다른 시설들에 대해 물을 가열하고 동시에 이들 시설들에 조화된 공기를 제공하도록 채용되어 왔다. 그러나, 보다 높은 산업 효율 기준 및 정부 규제를 충족하기 위해 종래의 열역학적 사이클 및 구성요소들을 이용하여 종래의 물 가열 냉매 증기 압축 시스템의 효율을 상승시킬 필요가 있다.
따라서, 물 가열을 위해 보다 효율이 좋은 냉매 증기 압축 시스템이 개발되는 것이 바람직하다.
일 태양에 있어서, 본 발명은 액체 가열 능력 및 개선된 효율을 갖는 냉매 증기 압축 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
다른 태양에 있어서, 본 발명은 효율을 개선하기 위하여 절약형 열역학적 사이클을 이용하여 액체 가열 능력을 갖는 냉매 증기 압축 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또 다른 태양에 있어서, 본 발명은 절약형 열교환기 및 냉매 주입 능력을 갖는 압축 디바이스를 포함하는, 액체 가열 능력을 갖는 냉매 증기 압축 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또 다른 태양에 있어서, 본 발명은 냉매 회로 내에 배치된 절약형 열교환기를 포함하는, 물 가열 및 공기 조화 능력을 갖는 냉매 증기 압축 시스템을 제공하는 것이다.
냉매 압축 시스템은 냉매 압축 디바이스와, 응축기(냉매-액체 열교환기)와, 절약형 열교환기와, 증발기와, 제1 팽창 디바이스(주 팽창 디바이스)와, 냉매 회로를 포함하며, 냉매 회로는 주 냉매 회로 내에 압축 디바이스, 응축기, 절약형 열교환기, 제1 팽창 디바이스 및 증발기를 연결하는 제1 냉매 유로와, 절약형 열교환기 및 제2 팽창 디바이스(보조 팽창 디바이스)를 통해 제1 유로를 압축 디바이스에 연결하는 제2 냉매 유로를 제공한다. 압축 디바이스로부터의 고압 냉매는 가열될 물 또는 다른 액체와 열교환 관계로 응축기(냉매-액체 열교환기)를 통과한다. 절약형 열교환기는 응축기를 횡단하는 냉매의 제1 부분을 수용하는 제1 패스와, 역시 응축기를 횡단하는 냉매의 제2 부분을 수용하는 제2 패스를 갖는다. 제1 패스 및 제2 패스는 열교환 관계로 작동식으로 관련된다. 본 발명의 문맥에 있어서, 절약형 열교환기 또는 플래시(flash) 탱크 배열은 입수 가능한 절약기 유형의 서브세트(subset)로 간주될 수 있다.
본 명세서에서 주 팽창 디바이스로 언급되는 제1 팽창 디바이스는 증발기를 통과하기 전에 저압 및 저온으로 냉매의 제1 부분을 팽창시키기 위해 냉매 회로의 제1 유로에 제공된다. 본 명세서에서 보조 팽창 디바이스로 언급되는 제2 팽창 디바이스는 절약형 열교환기의 제2 패스를 통과하기 전에 저압 및 저온으로 냉매의 제2 부분의 팽창시키기 위해 냉매 회로의 제2 유로에 제공된다. 제1 팽창 디바이스를 통과한 후에, 냉매의 제1 부분은 냉각될 유체와 열교환 관계로 증발기를 통과하여 압축 디바이스의 흡입 유입 포트로 복귀한다. 일 실시예에 있어서, 냉각될 유체는 밀폐된(enclosed) 공간으로부터 흡인되며, 증발기를 통과하면서 냉매와 열교환 관계로 통과한 후에 그 공간으로 복귀되는 공기이다.
절약형 열교환기의 제2 패스를 통과하면, 냉매의 제2 부분은 증발기를 바이패스하고, 대신에 몇몇의 중간 압력 및 온도에서 압축 디바이스로 직접 통과한다. 일 실시예에 있어서, 압축 디바이스는 스크롤 또는 스크류 압축기와 같은 단일 압축기를 포함하고, 절약형 열교환기의 제2 패스로부터의 냉매는 압축기의 압축 챔버 내로 직접 주입된다. 다른 실시예에 있어서, 압축 디바이스는 제2 압축기의 흡입 유입 포트와 냉매 유동 연통되게 연결된 제1 압축기의 배출 유출 포트와 직렬 관계로 연결된 한 쌍의 압축기를 포함한다. 본 실시예에 있어서, 절약형 열교환기의 제2 패스로부터의 냉매는 제2 압축기의 흡입 유입 포트로, 예를 들어 주입 포트 개구를 통해 제1 압축기의 배출 유출 포트를 제2 압축기의 흡입 유입 포트에 연결하는 냉매 라인 내로 통과된다. 또 다른 실시예에 있어서, 압축 디바이스는 제1 압축 구간(stage)을 나타내는 실린더의 제1 뱅크 및 제2 압축 구간을 나타내는 실린더의 제2 뱅크를 갖는 왕복 압축기를 포함한다. 본 실시예에 있어서, 절약형 열교환기의 제2 패스로부터의 냉매는 실린더의 제1 뱅크 및 실린더의 제2 뱅크 사이의 압축 디바이스에 공급된다. 상기한 실시예들 중 임의의 실시예에 있어서, 냉매 증기 압축 시스템에는 또한 바이패스 유동량 및 결과적으로 시스템에 의해 이송되는 용량을 제어하기 위하여 절약형 열교환기의 제2 패스로부터 압축 장치의 흡입측 및 관련 바이패스 밸브 배열로 냉매를 안내하는 선택적인 바이패스 라인이 장착된다.
본 발명의 다른 태양에 있어서, 냉매 증기 압축 디바이스와, 응축기(냉매-액체 열교환기)와, 제1 팽창 디바이스(주 팽창 디바이스)와, 증발기와, 냉매 회로를 갖는 냉매 증기 압축 시스템에 의해 물을 가열하는 방법이 제공되며, 냉매 회로는 주 냉매 사이클 유로 내에서 압축 디바이스, 응축기, 제1 팽창 디바이스 및 증발기를 연결하는 제1 유로가 제공하며, 냉매는 압축 디바이스의 배출 포트로부터 응축기, 제1 팽창 디바이스를 통과해 그 이후에 증발기를 통해 압축 디바이스의 흡입 포트로 다시 순환된다. 상기 방법은 제1 유로를 통해 응축기를 횡단하는 냉매의 제1 부분을 통과시키는 단계와, 압축 공정 시에 중간 압력 상태에서 압축 디바이스에 연결되는 제2 유로를 통해 냉매-액체 열교환기를 횡단하는 냉매의 제2 부분을 전환하는 단계와, 제2 팽창 디바이스 내에서 저압 및 저온으로 냉매의 제2 부분을 팽창시키는 단계와, 냉매의 제1 부분과 열교환 관계로 냉매의 팽창된 제2 부분을 통과시켜 냉매의 제1 부분을 냉각시키고 시스템 용량을 증가시키며 냉매의 팽창된 제2 부분을 가열하는 단계를 포함한다. 따라서, 냉매의 팽창된 제2 부분은 압축 디바이스 내의 압축 공정 시에 중간 압력 상태로 주입된다. 냉매의 제1 부분은, 냉매의 제2 부분과 열교환 관계로 통과된 후에 제1 팽창 디바이스 내에서 저압 및 저온으로 팽창되고, 증발기를 통과하며, 제1 유로를 통해 압축 디바이스로 돌아간다. 상기 방법은 제2 유로를 통과하는 냉매의 제2 부분 내의 냉매의 양을 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 또한 시스템에 부하 없이(unload) 그 능력을 제어하도록 제2 유로로부터 압축 디바이스의 흡입 포트까지 냉매의 제3 부분을 선택적으로 전환하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 이들 및 다른 목적을 더 이해하기 위해서, 다음의 첨부 도면과 연계하여 읽혀질 본 발명의 다음의 상세한 설명이 참조된다.
도1은 본 발명에 따른 액체 가열을 위한 냉매 증기 압축 시스템의 예시적인 실시예를 나타내는 개략도이다.
도2는 도1의 냉매 증기 압축 시스템의 다른 예시적인 실시예를 나타내는 개략도이다.
도3은 본 발명에 따른 가정용 뜨거운 물을 가열하고 공기를 조화하기 위한 냉매 증기 압축 시스템의 예시적인 실시예를 나타내는 개략도이다.
도4는 본 발명에 따른 액체를 가열하고 공기를 조화하기 위한 냉매 증기 압축 시스템의 다른 예시적인 실시예를 나타내는 개략도이다.
도5는 도1의 냉매 증기 압축 시스템의 다른 예시적인 실시예를 나타내는 개략도이다.
도1 내지 도5의 다양한 실시예들에 도시된 본 발명의 냉매 증기 압축 시스템(10)은 제2 회로 내의 물 또는 다른 액체를 가열하기 위한 냉매 증기 압축 시스템의 성능(용량 및/또는 효율)을 증가시키기 위해 절약형 냉매 주입을 포함한다. 본 명세서에서는 본 발명의 냉매 증기 압축 시스템이 물을 가열하는 것에 대해 서술되지만, 본 발명의 냉매 증기 압축 시스템이, 예를 들어 산업용 처리액과 같은 다른 액체들을 가열하는데 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 본 발명의 냉매 증기 압축 시스템이 집, 아파트 빌딩, 병원, 식당 등의 목욕, 설겆이, 세탁, 청소 및 공중 위생과 같이 가정용(domestic) 사용에 대한 물 가열과, 수영장 및 온천에 대한 물 가열과, 세차, 세탁 및 다른 상용의 사용에 대한 물 가열에 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 본 발명에 따른 냉매 증기 압축 시스템에 의해 가열된 뜨거운 물의 특정 사용은 본 발명과 밀접한 관계가 있는 것은 아니다. 본 발명의 냉매 증기 압축 시스템에는 R410A, R407C, R22, R744 및 다른 냉매들을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 냉매들이 사용될 수 있다. 특히, 물 가열 용도에 대한 냉매로서의 R744의 사용은 절약형 사이클 채용의 효과가 비절약형 사이클에 비해 상당히 큰 용량 상승을 제공한다는 점에서 이점이 있다.
냉매 증기 압축 시스템(10)은 압축 디바이스(20), 본 명세서에서 응축기로서 또한 언급되는 냉매-액체 열교환기(30), 본 명세서에서 또한 증발기로서 언급되는 냉매 증발 열교환기(40), 선택적 흡입 어큐뮬레이터(50), 절약형 열교환기(60), 밸브로서 도시되고 증발기(40)와 작동식으로 관련된 제1 팽창 디바이스(45), 밸브로서 또한 도시되고 절약형 열교환기(60)와 작동식으로 관련된 제2 팽창 디바이스(65; 절약형 팽창 디바이스) 및 냉매 회로(70) 내에서 상기한 구성요소들과 연결되는 다양한 냉매 라인들(70A, 70B, 70C, 70D, 70E)을 포함한다. 압축 디바이스(20)는 이후에 더 상세히 서술되지만 냉매 회로를 통해 냉매를 압축하고 순환시키는 기능을 한다. 압축 디바이스(20)는 스크롤 압축기, 스크류 압축기, 왕복 압축기, 로터리 압축기 또는 임의의 다른 유형의 압축기, 또는 예를 들어 연속으로 작동하는 2개의 압축기들과 같은 임의의 복수의 압축기들일 수 있다.
응축기(30)는 고온 고압 냉매가 응축기(30; 냉매 응축 열교환기)의 제2 패스(34)를 통과하는 물과 열교환 관계로 통과하는 냉매 회로(70)의 라인들(70A, 70B)과 유동 연통하게 연결된 냉매 패스(32; 응축기의 제1 패스)를 가짐으로써 물을 가열하는 동안 냉매가 과열되지 않는 냉매 응축 열교환기이다. 물은 통상 압축 디바이스(20)가 작동될 때마다 펌프(82)에 의해 저장 탱크(80)로부터 응축기(30)의 제2 패스(34)를 통해 순환된다. 응축기(30)의 냉매 패스(32)는 냉매 라인(70A)을 통해 압축 디바이스(20)의 배출 유출 포트로부터 고온 고압 냉매를 수용하고 냉매 라인(70B)으로 고압 냉매를 돌려보낸다. 본 명세서에 서술한 예시적인 실시예에서는, 응축기(30)가 냉매-물 열교환기이지만, 예를 들어 산업 처리 또는 음식 처리액과 같이 가열될 다른 액체들이 고온 고압 냉매와 열교환 관계로 통과되는 액체로서 응축기(30) 내에 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 반류(counterflow) 열교환기로서 도시되었지만, 원한다면 응축기(30)는 병류(parallel flow) 또는 교차 유동(crossflow) 열교환기가 대신할 수도 있음을 이해할 것이다. 응축기(30)는 또한 물의 저장 탱크 또는 저장부 내에 침지되거나 또는 통과하는 물의 유동 내에 배치된 냉매 열교환기 코일을 포함할 수 있다.
증발기(40)는 냉매 회로(70)의 냉매 라인들(70C, 70D)과 유동 연통하게 연결된 냉매 통로(42)를 구비한 냉매 증발 열교환기이며, 팽창된 냉매가 증발기(40)의 튜브 또는 채널 외부의 가열 유체와 열교환 관계로 증발기(40)의 냉매 통로(42)를 통과함으로써 냉매는 증발되고 통상 과열된다. 종래의 냉매 증기 압축 시스템과 같이, 제1 팽창 디바이스(45)는 냉매가 증발기(40)로 진입하기 전에 저압 및 저온으로 고압 냉매를 팽창시키기 위해 냉매 유동에 대해 응축기(30)의 하류에 그리고 냉매 유동에 대해 증발기(40)의 상류에 냉매 회로(70) 내에 배치된다. 증발기(40)의 냉매 패스(42; 열교환기 코일) 내의 냉매와 열교환 관계로 통과되는 가열 유체는 공기, 물 또는 다른 유체일 수 있다. 증발기(40)의 냉매 패스(42)는 냉매 라인(70C)로부터 저압 냉매를 수용하고 압축 디바이스(20)의 흡입 포트로 복귀하도록 냉매 라인(70D)으로 저압 냉매를 복귀시킨다. 종래의 냉매 증기 압축 시스템과 같이, 흡입 어큐뮬레이터(50)는 냉매 라인(70D)을 통과하는 임의의 액체 냉매를 제거하고 저장하기 위하여, 냉매 유동에 대해 증발기(40)의 하류에 그리고 냉매 유동에 대해 압축 디바이스(20)의 상류에 냉매 라인(70D) 내에 배치됨으로써 압축 디바이스(20)의 흡입 포트로 액체 냉매가 통과하지 않는 것을 보장할 수 있다.
본 발명에 따르면, 절약형 열교환기(60)는 응축기(30)와 증발기(40) 사이의 냉매 회로(70) 내에 배치된다. 절약형 열교환기(60)는 냉매의 제1 부분이 절약형 열교환기(60)의 제2 패스(64)를 통과하는 냉매의 제2 부분과 열교환 관계로 절약형 열교환기(60)의 제1 패스(62)를 통과하는 냉매-냉매 열교환기이다. 냉매의 제1 유 동은 냉매 라인(70B)을 통과하는 압축된 냉매의 대부분을 포함한다. 냉매의 제2 유동은 냉매 라인(70B)을 통과하는 압축된 냉매의 적은 부분을 포함한다.
냉매의 적은 부분은 냉매 라인(70B)로부터 냉매 라인(70E) 내로 통과하며, 도1에 도시된 바와 같이 절약형 열교환기(60)의 냉매 유동에 대해 상류의 위치에서 또는 도2에 도시된 바와 같이 절약형 열교환기(60)의 냉매 유동에 대해 하류의 위치에서 냉매 라인(70B)과 연통한다. 냉매 라인(70E)은 냉매 라인(70B)과 절약형 열교환기(60)의 제2 패스(64)로의 유입구 사이에 냉매 유동 연통하게 연결된 상류 레그와, 절약형 열교환기(60)의 제2 패스(64)의 유출구와 압축 디바이스(20) 사이에 냉매 유동 연통하게 연결된 하류 레그를 갖는다. 제2 팽창 디바이스(65; 절약형 팽창 디바이스)는, 냉매가 절약형 열교환기(60)의 제2 패스(64) 내로 통과하기 전에 냉매 라인(70B)으로부터 냉매 라인(70E)을 통과하는 고압 냉매를 저온 및 저압으로 부분적으로 팽창시키기 위해 절약형 열교환기(60)의 제2 패스(64) 상류에 냉매 라인(70E) 내에 배치된다. 부분적으로 팽창된 냉매의 제2 유동이 절약형 열교환기(60)의 제1 패스(62)를 통과하는 고온 고압 냉매의 제1 유동과 열교환 관계로 절약형 열교환기(60)의 제2 패스(64)를 통과할 때, 냉매의 제2 유동은 냉매의 제1 유동으로부터 열을 흡수함으로써 냉매의 제2 유동을 증발시키고 통상 과열시키며 냉매의 제1 부분을 아냉각(subcool)시킨다.
냉매의 제2 유동은 압축 공정 시의 중간 압력 상태에서 압축 디바이스(20)로 복귀하도록 냉매 라인(70E)의 하류 레그를 통해 절약형 열교환기(60)의 제2 패스(64)로부터 통과된다. 도1에 도시된 바와 같이, 압축 디바이스가 단일 냉매 압축기, 예를 들어 스크롤 압축기 또는 스크류 압축기이면, 절약형 열교환기로부터의 냉매는 중간 압력 상태에서 압축기의 압축 챔버들 내로 개구되는 주입 포트를 통해 압축기로 진입한다. 도2에 도시된 바와 같이, 압축 디바이스(20)가 한 쌍의 압축기들, 예를 들어 직렬로 연결된 한 쌍의 왕복 압축기들 또는 실린더의 제1 뱅크 및 제2 뱅크를 갖는 단일 왕복 압축기이면, 절약형 열교환기로부터의 냉매는 제1 압축기(20A)의 배출 유출 포트를 제2 압축기(20B)의 흡입 유입 포트와 냉매 유동 연통하게 연결하는 냉매 라인(22) 내로 또는 실린더의 제1 뱅크와 제2 뱅크 사이에 주입된다.
이제 도3 및 도4를 참조하면, 뜨거운 물을 가열하면서 동시에 조화된 공기를 제공하는 본 발명에 따른 공기 조화 냉매 증기 압축 시스템(10)의 예시적인 실시예들이 나타내어져 있다. 도3에 나타낸 예시적인 실시예에 있어서, 시스템은 가정용 뜨거운 물을 제공하면서 동시에 주택의 생활 공간에 조화된 공기를 제공한다. 본 실시예에 있어서, 응축기(30)는 예를 들어 가정용 뜨거운 물 탱크를 포함하고, 응축기(30)의 냉매 패스(32; 냉매 열교환기 코일)는 응축기(30; 뜨거운 물 탱크)에 저장된 물 내에 침지된다. 종래의 가정용 온수 시스템에서와 같이, 우물 또는 상수도로부터의 차가운 물은 필요할 때 응축기(30; 뜨거운 물 탱크)로 들어가, 사용하는 동안 응축기(30; 뜨거운 물 탱크)로부터 배출되는 뜨거운 물을 형성한다. 도4에 도시된 예시적인 실시예에 있어서, 시스템은 오피스 건물, 식당, 학교, 병원, 세탁소 또는 다른 비교적 큰 시설과 같은 보다 큰 공간에 조화된 공기를 제공하는 동시에, 종래의 연료 점화식 또는 전기식 열탕 보일러(90)에 보충하도록 물을 가열한다. 본 실시예에 있어서, 응축기(30)는 도시된 바와 같이 우물 또는 상수도로부터 인출된 차가운 물을 미리 가열하도록 열탕 보일러(90)와 직렬로 배치될 수 있거나, 또는 응축기(30)는 추가의 가열 또는 다른 목적을 위해 열탕 보일러(90)와 병렬로 배치될 수 있다.
고온 고압 냉매가 응축기(30) 내에서 응축기(30)의 냉매 패스(32; 열교환기 코일)를 횡단하면, 냉매가 응축기(30) 내의 물로 열을 전달할 때 냉매는 냉각되고 응축된다. 고압 응축된 냉매는 응축기(30)의 냉매 패스(32)로부터 냉매 라인(70B) 내로 통과한다. 이 냉매의 대부분은 냉매 라인(70B)으로부터 절약형 열교환기(60)의 제1 패스(62) 내로 통과한다. 소량의 냉매는 냉매 라인(70B)으로부터 냉매 라인(70E) 내로 통과한 후, 냉매가 저압 저온 열역학적 상태로 팽창되는 제2 팽창 디바이스(65)를 통과한 다음 절약형 열교환기(60)의 제2 패스(64) 내로 관통해 통과한다. 따라서, 절약형 열교환기(60)의 제2 패스(64)를 통과하는 소량의 냉매는 절약형 열교환기(60)의 제1 패스(62)를 통과하는 냉매의 대부분보다 저압 및 저온을 갖는다. 이러한 소량의 팽창된 저온 저압의 냉매가 절약형 열교환기(60)의 제1 패스(62)를 통과하는 고온 고압의 응축된 냉매의 대부분과 열교환 관계로 절약형 열교환기(60)의 제2 패스(64)를 통과할 때, 소량의 냉매는 열을 흡수함으로써 2상의 냉매 혼합물에서 냉매를 증발시키고 통상 냉매를 과열시킨다. 냉매 라인(70E)의 하류 레그를 통해 절약형 열교환기(60)의 제2 패스(64)로부터 배출되는 이 과열된 냉매는 압축 디바이스(20)의 압축 챔버 내로 주입된다.
절약형 열교환기(60)의 제1 패스(62)를 통과하는 고압의 응축된 냉매는 절약형 열교환기(60)의 제2 패스(64)를 통과하는 소량의 냉매에 열을 주고 하나 이상의 증발기들(40)로 그리고 증발기들(40)을 통해 냉매 라인(70C)을 통해 계속 진행됨에 따라 냉각된다. 증발기 또는 증발기들(40)로 진입하기 전에, 냉매는 제1 팽창 디바이스(45)를 통과하고 증발기(40)의 냉매 패스(42; 열교환기 코일 또는 코일들)에 진입하기 전에 종래의 방식과 같이 저압 및 저온으로 팽창된다. 이 공기 조화 실시예에 있어서, 본 발명의 냉매 증기 압축 시스템(10)은 냉각될 공간 및 증발기 또는 증발기들(40)과 작동식으로 관련되는 공기 이동기(44; air mover), 예를 들어 하나 이상의 팬들을 포함하며, 공기 이동기(44)는 냉각될 공간으로부터 흡인되는 공기의 유동을 증발기(40)의 냉매 패스(42; 열교환기 코일 또는 코일들)를 통해 순환하는 냉매와 열교환 관계가 되도록 증발기(40)의 냉매 패스(42) 위로 안내한다. 종래의 공기 조화 냉매 증기 압축 시스템에서와 같이, 증발기(40)의 냉매 패스(42; 열교환기 코일 또는 코일들)를 거쳐 유동하는 공기로부터 증발기(40)의 냉매 패스(42)를 통과하는 냉매로 열이 전달될 때, 공기는 냉각되며 냉매는 증발되고 통상 과열된다. 조화된 공기는 공기 이동기(44)에 의해 공간으로 재순환되고, 냉매는 증발기(40)의 냉매 패스(42)로부터 냉매 라인(70D) 내로 그리고 냉매 라인(70D)을 통해, 어큐뮬레이터(50)를 통과하고 압축 디바이스(20)의 흡입 포트를 통해 압축 디바이스(20)로 재진입한다. 냉각에 대한 요구에 반응하여, 각 공기 이동기는 냉각될 공간으로부터 흡인되는 공기의 유동을 증발기(40)의 냉매 패스(42; 열교환기 코일 또는 코일들)를 통해 순환하는 냉매와 열교환 관계가 되도록 증발기(40)의 냉매 패스(42) 위로 안내하도록 작동된다. 분리식 제1 팽창 디바이스는, 예를 들어 상이한 온도에서 다양한 조화된 구역들을 유지하기 위하여 도4의 증발기(40) 각각과 작동식으로 관련될 수 있음을 주목해야 할 것이다. 이 경우에 있어서, 당업계에 공지되어 있는 바와 같이, 증발기들(40)의 하류에 흡입 조절(modulation) 밸브가 요구될 수 있다.
이제 도5를 특히 참조하면, 물 가열을 위한 본 발명의 냉매 증기 압축 시스템의 다른 예시적인 실시예가 도시되어 있다. 본 실시예에 있어서, 냉매 라인(70E; 절약형 냉매 라인)은 냉매 라인(70F; 바이패스 냉매 라인) 내에 작동식으로 배치되는 바이패스 밸브(92)와 같은 유동 제어 디바이스를 개방함으로써 냉매 라인(70F; 바이패스 냉매 라인)을 통해 냉매 라인(70D; 흡입 라인)에 선택적으로 연결될 수 있다. 정상적인 절약형 작동 모드에 있어서, 바이패스 밸브(92)는 폐쇄되고 절약형 열교환기(60)의 제2 패스(64)를 횡단하는 냉매는 상기한 바와 같이 압축 디바이스(20)의 압축 챔버 내로 주입된다. 바이패스 밸브(92)가 개방될 때, 압축 디바이스(20) 내에서 부분적으로 압축된 냉매의 일부는 충분히 압축되어 압축 디바이스(20)의 배출 유출 포트로 이송되기 보다는, 흡입 유입 포트를 통해 압축 디바이스(20)로 연속으로 진입하도록 냉매 라인(70D; 흡입 라인)으로 재안내된다. 이런 비부하(unload) 작동 모드에 있어서, 제2 팽창 디바이스(65; 보조 팽창 디바이스)는 폐쇄되는 것이 바람직하다. 제2 팽창 디바이스가 셧오프(shutoff) 기능을 갖추지 않은 경우에 있어서, 냉매 라인(70E; 절약형 냉매 라인) 내에 추가적인 유동 제어 디바이스가 위치된다.
명백하게, 절약형 열교환기 브랜치는 종래의 모드로 작동되도록 폐쇄된 바이패스 밸브(92)에 의해 스위치-오프될 수 있거나, 추가적인 비부하 작동 모드를 제공하도록 개방된 바이패스 밸브(92)에 의해 턴온될 수 있다. 바이패스 냉매 라인(70F)을 통해 유동하는 냉매의 양을 제어함으로써, 시스템 용량은 열교환기들(40, 30)을 통해 유동하는 냉매의 양을 제어하도록 조정될 수 있다. 유동 제어 밸브가 유동 조정 능력을 가지면, 냉매 라인(70F; 바이패스 냉매 라인)을 통해 유동하는 냉매의 양은 바이패스 밸브(92)의 개방 정도를 선택적으로 조정함으로써 제어될 수 있다. 바이패스 밸브(92)가 온/오프 밸브여서 유동 조정 능력이 없으면, 냉매 라인(70F; 바이패스 냉매 라인)을 통해 유동하는 냉매의 양은 압축 디바이스의 중간 압력 상태로부터 통과하는 냉매 증기를 증가시키도록 절약형 열교환기의 제2 패스로부터 냉매 라인(70E)를 거쳐 냉매 라인(70F)으로 냉매 증기를 통과시킴으로써 선택적으로 제어될 수 있다. 따라서, 시스템 성능 제어를 위해서 4개의 기본적인 작동 모드들, 즉 통상적인 비절약형 모드, 절약형 모드, 비절약형 바이패스 모드 및 절약형 바이패스 모드가 제공될 수 있다.
당업자들은 본 명세서에 서술될 예시적인 실시예에 많은 변경이 이루어질 수 있음을 인식할 것이다. 예를 들어, 가정용 뜨거운 물 및 구내를 조화하는 공기를 제공하기 위해 도3에 도시된 본 발명의 냉매 증기 압축 시스템에 있어서, 응축기(30) 및 증발기(40)는 모두 밀폐된 공간 내에 위치된다. 그러나, 예를 들어 도1, 도2 및 도5에 도시된 실시예들과 같이 본 발명의 냉매 증기 압축 시스템의 다른 실시예들에 있어서, 응축기 및 증발기는 포함된 특정 물/액체 가열 용도에 따라서 수납부의 외부에 위치될 수 있다. 대안적으로, 증발기(40)는 실내에 위치될 수 있는 반면, 응축기(30)는 실외에 위치될 수 있다. 또한, 냉매 증기 압축 시스템(10)의 응축기(30; 냉매-액체 열교환기)는 물 가열원 단독으로, 또는 종래의 가열원과 직렬 또는 병렬로 채용될 수 있다.
추가적으로, 응축기(30; 냉매-액체 열교환기)는 냉매 응축 열교환기를 필요로 하지 않는다. 오히려, 사용된 냉매의 유형에 따라서, 응축기(30)는 냉매를 냉각하는데만 기능할 수 있지만, 냉매를 응축시키지는 않는다. 예를 들어, R744 냉매는 통상 초월 임계(transcritical) 사이클에 채용되고, 응축기(30)에서의 열전달 기능을 수행하는 동안 초임계적(supercritical) 열역학적 상태에 있다.
본 발명은 도면들에 도시된 바와 같이 특별히 바람직한 모드에 대해 도시되고 서술되었지만, 청구항에 의해 한정된 바와 같이 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 상세하게 다양한 변경들이 유효할 수 있음을 당업자들은 이해할 것이다.

Claims (20)

  1. 액체를 가열하기 위한 냉매 증기 압축 시스템이며,
    냉매 압축 디바이스와,
    상기 압축 디바이스의 배출 포트로부터 수용된 고압 냉매를 가열될 액체와 열교환 관계로 통과시키는 냉매-액체 열교환기로서, 고압 냉매는 액체에 열을 전달하는 냉매-액체 열교환기와,
    상기 냉매-액체 열교환기를 횡단하는 냉매의 제1 부분을 수용하는 제1 패스 및 상기 냉매-액체 열교환기를 횡단하는 냉매의 제2 부분을 수용하는 제2 패스를 갖는 절약형 열교환기로서, 상기 제1 패스 및 상기 제2 패스는 열교환 관계로 작동식으로 관련됨으로써 상기 냉매-액체 열교환기를 횡단하는 냉매의 제1 부분은 상기 냉매-액체 열교환기를 횡단하는 냉매의 제2 부분에 열을 전달하는 절약형 열교환기와,
    상기 냉매-액체 열교환기 및 상기 절약형 열교환기의 상기 제1 패스를 횡단하는 냉매의 제1 부분을 제1 저압으로 팽창시키는 제1 팽창 디바이스와,
    상기 냉매-액체 열교환기를 횡단하는 냉매의 제2 부분을 제2 저압으로 팽창시키는 제2 팽창 디바이스와,
    냉각될 유체와 열교환 관계로 상기 제1 팽창 디바이스를 횡단하는 냉매의 제1 부분을 통과시키는 증발기와,
    냉매 순환 유동 회로 내에서 냉매 유동 연통하게 상기 압축 디바이스, 상기 냉매-액체 열교환기, 상기 절약형 열교환기 및 상기 증발기를 연결하는 제1 유로를 제공하고, 상기 절약형 열교환기의 제2 패스를 통해 제1 유로로부터 상기 압축 디바이스로 냉매의 제2 부분을 안내하는 제2 유로를 갖는 냉매 회로를 포함하는 냉매 증기 압축 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 팽창 디바이스는 상기 절약형 열교환기의 상기 제1 패스의 유출구와 상기 증발기의 냉매 유입구 사이의 상기 냉매 회로의 제1 유로 내에 배치된 팽창 밸브를 포함하는 냉매 증기 압축 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 냉매-액체 열교환기를 횡단하는 냉매의 제2 부분은 절약형 열교환기의 상류에서 냉매의 제1 부분으로부터 분리되는 냉매 증기 압축 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 냉매-액체 열교환기를 횡단하는 냉매의 제2 부분은 절약형 열교환기의 하류에서 냉매의 제1 부분으로부터 분리되는 냉매 증기 압축 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2 팽창 디바이스는 상기 절약형 열교환기의 상기 제2 패스의 유입구의 상류에서 상기 냉매 회로의 제2 유로 내에 배치된 팽창 밸브를 포함하는 냉매 증기 압축 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 압축 디바이스는 단일 압축기를 포함하며, 상기 단일 압축기는 압축 챔버들 및 주입 포트를 구비하고, 상기 주입 포트는 중간 압력 단계에서 상기 압축 챔버들로 개방되며 상기 냉매 회로의 제2 유로와 유동 연통하는 냉매 증기 압축 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 압축 디바이스는 연속으로 작동하는 제1 및 제2 압축기를 포함하고, 압축기 각각은 흡입 유입 포트 및 배출 유출 포트를 갖고, 제1 압축기의 배출 유출 포트는 제2 압축기의 흡입 유입 포트와 냉매 유동 연통하게 연결되는 냉매 증기 압축 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 냉매 회로의 제2 유로는 제2 압축기의 흡입 유입 포트와 유동 연통하는 냉매 증기 압축 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 냉매-액체 열교환기 내에서 가열될 액체는 물이며, 상기 냉매-액체 열교환기는 제1 물 가열기를 포함하는 냉매 증기 압축 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 냉매 증기 압축 시스템은 제2 물 가열기와 직렬로 배열되는 냉매 증기 압축 시스템.
  11. 제9항에 있어서, 상기 냉매 증기 압축 시스템은 제2 물 가열기와 병렬로 배 열되는 냉매 증기 압축 시스템.
  12. 제9항에 있어서, 상기 냉매-액체 열교환기는 수영장 물 가열, 가정용 뜨거운 물 사용을 위한 물 가열 및 상업용 뜨거운 물 사용을 위한 물 가열을 포함하는 그룹에서 선택된 사용에 대해 사용되는 냉매 증기 압축 시스템.
  13. 제1항에 있어서, 상기 압축 디바이스는 스크류 압축기, 스크롤 압축기, 왕복 압축기 및 로터리 압축기를 포함하는 그룹에서 선택되는 냉매 증기 압축 시스템.
  14. 제1항에 있어서, 냉매는 R410A, R470C, R22 또는 R744를 포함하는 그룹에서 선택되는 냉매 증기 압축 시스템.
  15. 제1항에 있어서, 상기 증발기 내에서 냉각될 유체는 적어도 부분적으로 조화될 공간으로부터 흡인되고 상기 조화될 공간으로 복귀되는 공기인 냉매 증기 압축 시스템.
  16. 제1항에 있어서, 냉매-액체 열교환기를 통과하는 냉매는 액체로 응축되는 냉매 증기 압축 시스템.
  17. 제1항에 있어서, 상기 압축 디바이스로부터 상기 압축 디바이스의 흡입 유입 포트로 직접 냉매 증기를 통과시켜 냉매-액체 열교환기 및 증발기를 바이패싱하기 위한 냉매 바이패스 회로 라인을 더 포함하는 냉매 증기 압축 시스템.
  18. 냉매 압축 디바이스와, 냉매-액체 열교환기와, 증발기와, 냉매가 냉매-액체 열교환기를 통해 그리고 증발기를 통해 냉매 압축 디바이스의 배출 포트로부터 순환되고 냉매 압축 디바이스의 흡입 포트로 복귀되는 냉매 사이클 유로 내에서 냉매 압축 디바이스, 냉매-액체 열교환기 및 증발기를 연결하는 제1 유로가 제공되는 냉매 회로를 갖는 냉매 증기 압축 시스템에 의한 액체 가열 방법이며,
    제1 유로를 통해 냉매-액체 열교환기를 횡단하는 냉매의 제1 부분을 통과시키는 단계와,
    압축 디바이스 내에서의 압축 공정 시, 중간 압력 상태에서 압축 디바이스에 연결되는 제2 유로를 통해 냉매-액체 열교환기를 횡단하는 냉매의 제2 부분을 전환하는 단계와,
    냉매의 상기 제2 부분을 저압 및 저온으로 팽창시키는 단계와,
    냉매의 팽창된 상기 제2 부분을 냉매의 상기 제1 부분과 열교환 관계로 통과시켜 냉매의 상기 제1 부분을 냉각하면서 냉매의 팽창된 상기 제2 부분을 가열하는 단계와,
    그 후, 상기 압축 디바이스에서의 압축 공정 시, 중간 압력 상태에서 냉매의 팽창된 상기 제2 부분을 주입하는 단계와,
    냉매의 상기 제1 부분을 저온 및 저압으로 팽창시킨 후, 증발기를 통해 냉매의 상기 제1 부분을 통과시키고 제1 유로를 통해 압축 디바이스로 복귀시키는 단계를 포함하는 냉매 증기 압축 시스템에 의한 액체 가열 방법.
  19. 제18항에 있어서, 제2 유로를 통과하는 냉매의 제2 부분 내의 냉매의 양을 제어하는 단계를 더 포함하는 냉매 증기 압축 시스템에 의한 액체 가열 방법.
  20. 제18항에 있어서, 압축 디바이스에서의 압축 공정 시에 중간 압력 상태로부터의 냉매의 제3 부분을 압축 디바이스의 흡입 포트로 다시 선택적으로 전환하는 단계를 더 포함하는 냉매 증기 압축 시스템에 의한 액체 가열 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8517087B2 (en) * 2007-02-20 2013-08-27 Bergstrom, Inc. Combined heating and air conditioning system for vehicles
CN101809378B (zh) * 2007-09-24 2014-06-25 开利公司 具有旁路管线和专用节省流压缩室的制冷剂系统
JP5042058B2 (ja) * 2008-02-07 2012-10-03 三菱電機株式会社 ヒートポンプ式給湯用室外機及びヒートポンプ式給湯装置
PL2307824T3 (pl) * 2008-06-23 2016-12-30 Urządzenie oraz sposób efektywnego skraplania
KR101029323B1 (ko) * 2008-07-31 2011-04-13 김석민 복합 열 재생기를 포함하는 히트 펌프
KR101280381B1 (ko) * 2009-11-18 2013-07-01 엘지전자 주식회사 히트 펌프
KR101155494B1 (ko) * 2009-11-18 2012-06-15 엘지전자 주식회사 히트 펌프
KR20110056061A (ko) * 2009-11-20 2011-05-26 엘지전자 주식회사 히트 펌프식 급탕장치
JP2011133177A (ja) * 2009-12-25 2011-07-07 Fujitsu General Ltd 空気調和機
SG183388A1 (en) 2010-03-08 2012-09-27 Carrier Corp Capacity and pressure control in a transport refrigeration system
CN101832597A (zh) * 2010-03-29 2010-09-15 张斌 一种节能、节水的水循环综合供热利用系统
US9261298B2 (en) * 2010-07-23 2016-02-16 Carrier Corporation Ejector cycle refrigerant separator
TWM404362U (en) * 2010-12-17 2011-05-21 Cheng-Chun Lee High-temperature cold/hot dual-function energy-saving heat pump equipment
CA2779757A1 (en) * 2011-06-10 2012-12-10 Systemes Lmp Inc. Suction compressor temperature regulator device for transcritical and subcritical r-744 compressors
KR101233865B1 (ko) * 2011-09-06 2013-02-22 엘지전자 주식회사 공기조화기 및 제어방법
KR101296064B1 (ko) * 2011-09-06 2013-08-12 엘지전자 주식회사 공기조화기 및 그 제어방법
US9062903B2 (en) 2012-01-09 2015-06-23 Thermo King Corporation Economizer combined with a heat of compression system
JP2013217631A (ja) * 2012-03-14 2013-10-24 Denso Corp 冷凍サイクル装置
JP5865482B2 (ja) * 2012-03-15 2016-02-17 三菱電機株式会社 冷凍サイクル装置
EP2653807A1 (en) 2012-04-20 2013-10-23 Danfoss A/S A method of controlling one or more fans of a heat rejecting heat exchanger
JP5500240B2 (ja) * 2012-05-23 2014-05-21 ダイキン工業株式会社 冷凍装置
US9016074B2 (en) * 2013-03-15 2015-04-28 Energy Recovery Systems Inc. Energy exchange system and method
KR102163859B1 (ko) * 2013-04-15 2020-10-12 엘지전자 주식회사 공기조화기 및 그 제어방법
CN104374115A (zh) 2013-08-14 2015-02-25 开利公司 热泵系统、热泵机组及热泵系统的多功能模式控制方法
US20150047385A1 (en) * 2013-08-15 2015-02-19 Heat Pump Technologies, LLC Partitioned evaporator for a reversible heat pump system operating in the heating mode
US20150114018A1 (en) * 2013-10-30 2015-04-30 Denso International America, Inc. Viscous heater for heat pump system
JP6225709B2 (ja) * 2014-01-07 2017-11-08 株式会社デンソー 空調装置
US10119738B2 (en) 2014-09-26 2018-11-06 Waterfurnace International Inc. Air conditioning system with vapor injection compressor
US10281180B2 (en) * 2014-11-14 2019-05-07 Carrier Corporation Economized cycle with thermal energy storage
US9915456B2 (en) * 2015-06-03 2018-03-13 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. System and method for controlling vapor compression systems
US10415859B2 (en) 2015-07-01 2019-09-17 Trane International Inc. Heat recovery system with liquid separator application
US20170130476A1 (en) * 2015-11-10 2017-05-11 Edward Earl Sweat Water/swimming pool pump using solar thermal technology enhancing the overall efficiency
US10119730B2 (en) * 2016-02-08 2018-11-06 Vertiv Corporation Hybrid air handler cooling unit with bi-modal heat exchanger
US9453665B1 (en) * 2016-05-13 2016-09-27 Cormac, LLC Heat powered refrigeration system
US10871314B2 (en) 2016-07-08 2020-12-22 Climate Master, Inc. Heat pump and water heater
FR3055249B1 (fr) * 2016-08-30 2018-09-14 Valeo Systemes Thermiques Circuit de climatisation inversible indirect de vehicule automobile et procede de fonctionnement correspondant
US10866002B2 (en) 2016-11-09 2020-12-15 Climate Master, Inc. Hybrid heat pump with improved dehumidification
WO2018204184A1 (en) * 2017-05-02 2018-11-08 Rolls-Royce North American Technologies Inc. Method and apparatus for isothermal cooling
WO2018226986A1 (en) 2017-06-08 2018-12-13 Carrier Corporation Method of control for economizer of transport refrigeration units
US10935260B2 (en) 2017-12-12 2021-03-02 Climate Master, Inc. Heat pump with dehumidification
US11592215B2 (en) 2018-08-29 2023-02-28 Waterfurnace International, Inc. Integrated demand water heating using a capacity modulated heat pump with desuperheater
CA3081986A1 (en) 2019-07-15 2021-01-15 Climate Master, Inc. Air conditioning system with capacity control and controlled hot water generation
KR20220032098A (ko) * 2019-07-15 2022-03-15 존슨 컨트롤즈 타이코 아이피 홀딩스 엘엘피 직렬 흐름 냉각기 시스템
CN110579033A (zh) * 2019-08-20 2019-12-17 天津商业大学 基于双四通换向阀的跨临界co2三联供舒适系统
DE102020114555A1 (de) * 2020-05-29 2021-12-02 Konvekta Aktiengesellschaft Verbessertes Kühl- und Heizgerät für ein Fahrzeug sowie System und Fahrzeug damit und Verfahren dazu
WO2022236261A1 (en) 2021-05-03 2022-11-10 Desmarais Matthew Double hybrid heat pumps and systems and methods of use and operations
US20230128232A1 (en) * 2021-10-26 2023-04-27 Rheem Manufacturing Company Low ambient temperature heat pump water heater systems, heat exchangers, and methods thereto
KR20230099313A (ko) * 2021-12-27 2023-07-04 현대자동차주식회사 가스 인젝션 타입의 차량용 열관리 시스템
WO2024010788A1 (en) * 2022-07-06 2024-01-11 Rheem Manufacturing Company Heat pump and burner combination water heating systems and methods for providing instantaneous and constant hot water

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5768901A (en) 1996-12-02 1998-06-23 Carrier Corporation Refrigerating system employing a compressor for single or multi-stage operation with capacity control
US6058729A (en) 1998-07-02 2000-05-09 Carrier Corporation Method of optimizing cooling capacity, energy efficiency and reliability of a refrigeration system during temperature pull down

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3177674A (en) 1964-03-09 1965-04-13 Gen Electric Refrigeration system including charge checking means
US3188829A (en) 1964-03-12 1965-06-15 Carrier Corp Conditioning apparatus
US3301002A (en) 1965-04-26 1967-01-31 Carrier Corp Conditioning apparatus
US4098092A (en) 1976-12-09 1978-07-04 Singh Kanwal N Heating system with water heater recovery
US4134274A (en) 1978-01-26 1979-01-16 The Trane Company System for producing refrigeration and a heated liquid and control therefor
US4238933A (en) 1978-03-03 1980-12-16 Murray Coombs Energy conserving vapor compression air conditioning system
US4249390A (en) 1979-08-23 1981-02-10 Jones William M Air conditioning system
US4299098A (en) 1980-07-10 1981-11-10 The Trane Company Refrigeration circuit for heat pump water heater and control therefor
US4399664A (en) 1981-12-07 1983-08-23 The Trane Company Heat pump water heater circuit
US4409796A (en) 1982-03-05 1983-10-18 Rutherford C. Lake, Jr. Reversible cycle heating and cooling system
US4493193A (en) 1982-03-05 1985-01-15 Rutherford C. Lake, Jr. Reversible cycle heating and cooling system
US4492092A (en) 1982-07-02 1985-01-08 Carrier Corporation Combination refrigerant circuit and hot water preheater
US4787444A (en) * 1983-12-19 1988-11-29 Countryman James H Heating and cooling system
US4528822A (en) 1984-09-07 1985-07-16 American-Standard Inc. Heat pump refrigeration circuit with liquid heating capability
US4598557A (en) 1985-09-27 1986-07-08 Southern Company Services, Inc. Integrated heat pump water heater
US4646537A (en) 1985-10-31 1987-03-03 American Standard Inc. Hot water heating and defrost in a heat pump circuit
US4766734A (en) 1987-09-08 1988-08-30 Electric Power Research Institute, Inc. Heat pump system with hot water defrost
US4940079A (en) 1988-08-11 1990-07-10 Phenix Heat Pump Systems, Inc. Optimal control system for refrigeration-coupled thermal energy storage
US5184472A (en) 1991-01-08 1993-02-09 Pierre Guilbault Add on heat pump swimming pool heater control
US5269153A (en) 1991-05-22 1993-12-14 Artesian Building Systems, Inc. Apparatus for controlling space heating and/or space cooling and water heating
US5211029A (en) 1991-05-28 1993-05-18 Lennox Industries Inc. Combined multi-modal air conditioning apparatus and negative energy storage system
US5465588A (en) 1994-06-01 1995-11-14 Hydro Delta Corporation Multi-function self-contained heat pump system with microprocessor control
US5467812A (en) 1994-08-19 1995-11-21 Lennox Industries Inc. Air conditioning system with thermal energy storage and load leveling capacity
US5495723A (en) 1994-10-13 1996-03-05 Macdonald; Kenneth Convertible air conditioning unit usable as water heater
US5653120A (en) 1996-01-03 1997-08-05 Carrier Corporation Heat pump with liquid refrigerant reservoir
US5802864A (en) 1997-04-01 1998-09-08 Peregrine Industries, Inc. Heat transfer system
US5996364A (en) 1998-07-13 1999-12-07 Carrier Corporation Scroll compressor with unloader valve between economizer and suction
US6286322B1 (en) 1998-07-31 2001-09-11 Ardco, Inc. Hot gas defrost refrigeration system
JP2002091624A (ja) 2000-09-18 2002-03-29 Sanyo Electric Co Ltd コンピュータの冷却装置
US6615602B2 (en) 2001-05-22 2003-09-09 Ken Wilkinson Heat pump with supplemental heat source
JP3801006B2 (ja) * 2001-06-11 2006-07-26 ダイキン工業株式会社 冷媒回路
US6571576B1 (en) * 2002-04-04 2003-06-03 Carrier Corporation Injection of liquid and vapor refrigerant through economizer ports
JP2006505763A (ja) 2002-11-11 2006-02-16 ボルテックス エアコン バイパスサブクーリングおよびコンポーネントサイズ脱最適化を用いた冷却システム
US6923011B2 (en) * 2003-09-02 2005-08-02 Tecumseh Products Company Multi-stage vapor compression system with intermediate pressure vessel
JP4731806B2 (ja) 2003-12-01 2011-07-27 パナソニック株式会社 冷凍サイクル装置およびその制御方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5768901A (en) 1996-12-02 1998-06-23 Carrier Corporation Refrigerating system employing a compressor for single or multi-stage operation with capacity control
US6058729A (en) 1998-07-02 2000-05-09 Carrier Corporation Method of optimizing cooling capacity, energy efficiency and reliability of a refrigeration system during temperature pull down

Also Published As

Publication number Publication date
EP1938022A4 (en) 2010-08-25
WO2007046812A2 (en) 2007-04-26
CA2626331A1 (en) 2007-04-26
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US8079229B2 (en) 2011-12-20
KR20080031315A (ko) 2008-04-08

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