KR101620343B1

KR101620343B1 - 이중 압축기 냉각기에서의 압력차를 제한하기 위한 장치

Info

Publication number: KR101620343B1
Application number: KR1020127002526A
Authority: KR
Inventors: 제이 에이. 콜러; 마크 에이. 아담스
Original assignee: 존슨 컨트롤스 테크놀러지 컴퍼니
Priority date: 2009-06-29
Filing date: 2010-06-09
Publication date: 2016-05-12
Also published as: EP2449321B1; CN102803864A; JP6371353B2; US8739562B2; CN102803864B; US20120111040A1; KR20120039679A; JP2013231591A; JP2012532305A; JP2017036910A; EP2449321A1; WO2011008375A1

Abstract

이중 압축기 냉각기에서의 압력차를 제한하기 위한 장치가 제공된다. 단일 유닛 내에서 시리즈 유동 냉각기들의 효율상 잇점을 달성하기 위해서, 증발기(22) 및/또는 압축기(24)는 배플(36,38)에 의해서 별도 챔버들 내로 분할될 것이다. 처리 유체는 다른 곳으로 들어가기 전에 증발기 및/또는 압축기의 한 챔버를 통해서 유동하게될 것이다. 이러한 구성은 챔버들 사이에서 압력차를 생성하게 되고, 이것은 압축기 헤드를 감소시키게 되어 냉각기 효율의 증가를 초래하게 된다. 그런데, 증발기 및/또는 응축기 배플의 구조적인 완결성을 유지하기 위해서, 이러한 압력차를 제한하기 위한 장치가 채용될 것이다. 이 장치는 증발기 압력 평형 밸브(40), 공통 액체라인(32), 또는 별도 액체 라인들 사이에 평형화 라인(46)을 포함할 것이다. 이러한 장치들을 사용하여 이중 압축기 냉각기를 작동하기 위한 방법이 또한 제공된다.

Description

이중 압축기 냉각기에서의 압력차를 제한하기 위한 장치{System for limiting pressure differences in dual compressor chillers}

본 출원은 "이중 압축기 냉각기에서의 압력차를 제한하기 위한 장치(System for limiting pressure differences in dual compressor chillers)"라는 발명의 명칭으로 2009년 6월 29일자로 출원된 미국 임시출원번호 제 61/221,130 호의 우선권을 주장하며, 상기 문헌은 여기에서는 참조로서 통합된 것이다.

본 출원은 이중 압축기 냉각기에서의 압력차를 제한하기 위한 장치에 관한 것이다.

냉동장치와 공기조화장치는 일반적으로 처리 유체, 통상적으로 물의 온도를 낮추기 위한 냉각기에 의존한다. 공기는 에어 핸들러에서 이러한 냉각된 처리유체 위를 통과하여 빌딩을 통해서 순환하게 된다. 통상적인 냉각기에 있어서, 이러한 처리 유체는 증발하는 냉매를 통해서 처리유체로부터 열을 흡수하는 증발기에 의해서 냉각된다. 냉매는 압축기에서 압축되어 응축기로 전달된다. 액체 냉각 응축기에 있어서, 냉매는 냉매를 액체로 응축시키는 2차 처리유체에 의해서 일반적으로 냉각된다. 액체 냉매는 다른 냉동사이클을 시작하도록 다시 증발기로 이송된다.

냉각 시스템 효율은 시리즈 유동 구성에서 다수의 냉각기들을 함께 연결함으로써 개선될 것이다. 이중 냉각기 시리즈 유동 배열에 있어서, 예를 들면, 증발기 처리유체는 2개의 냉각기들을 통해서 시리즈로 순환된다. 이러한 구성은 증발기 처리유체가 2개의 불균일한 증가분으로 냉각될 수 있게 한다. 따뜻한 처리유체는 제 1의 또는 "리드(lead)" 냉각기의 증발기로 들어가서 초기의 양으로 냉각된다. 그러면, 냉각기 처리유체는 제 2 또는 "래그(lag)" 냉각기의 증발기로 들어가며, 여기에서 그것의 온도는 한층 감소한다. 리드 증발기로 들어가는 처리유체가 따뜻하므로, 리드 증발기는 래그 증발기에 비해서 고압으로 작동할 것이다. 높은 증발기 압력은 압축기 헤드를 감소시키고, 이는 결국 효율을 증가시키게 된다.

효율을 증가시키기 위해서, 냉각탑로부터 나오는 처리유체는 2개의 응축기들을 통해서 순환하게될 것이다. 이러한 구성에 있어서, 냉각기 처리 유체는 먼저 래그 냉각기의 응축기로 들어간다. 처리유체는 리드 냉각기의 응축기로 유동하기전에 이 응축기에서 가열된다. 이러한 배열은 냉각기들의 역류식 구성으로서 알려져 있으며, 리드 냉각기가 높은 증발기 처리유체 온도와 높은 응축기 처리유체 온도를 가지므로 높은 효율을 제공하게된다. 높은 온도는 리드 냉각기의 증발기와 압축기에서 높은 압력을 야기하고, 이것은 압축기 헤드를 감소시켜서 효율의 증가를 초래하게 된다.

시리즈 유동 냉각기들의 한가지 단점은 추가적인 증발기, 응축기 및 도관이 설치되어야 하기 때문에 통상적으로 더 비싸다는 것이다. 또한, 다수의 냉각기들은 많은 공간을 요구하게 되고 몇몇 공장들은 그것들을 수용할 수 없다.

이러한 제한사항들은 시리즈 유동 냉각기들의 사용을 배척하게 되고, 공장들이 덜 효과적인 단일 냉각기 장치를 채택하게 강제하게 되는 것이다. 그러므로, 단일 냉각기에 대해서 시리즈 유동 구성의 효율상 잇점을 달성하도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명은 냉매를 응축하는 응축기를 포함하는 냉각장치에 관한 것이다. 냉각장치는 처리유체로부터 열을 추출하기 위해서 냉매를 증가시키는 증발기를 또한 포함한다. 증발기는 증발기 배플에 의해서 제 1 및 제 2 증발기 챔버들로 분리되고, 여기에서 제 1 증발기 챔버는 작동과정 동안에 제 1 압력하에 작동하고, 제 2 증발기 챔버는 작동과정 동안에 제 2 압력하에 작동한다. 또한, 냉각장치는 응축기로 운반하도록 증기상 냉매를 압축하기 위하여 제 1 증발기 챔버에 연결된 제 1 압축기 및 응축기로 운반하도록 증기상 냉매를 압축하기 위하여 제 2 증발기 챔버에 연결된 제 2 압축기를 포함한다. 냉각장치는 제 1 및 제 2 압력간의 차이를 제한하기 위한 수단을 또한 포함한다.

본 발명은 응축기의 제 1 챔버와 유체 연결된 제 1 압축기에서 냉매를 압축하는 이중 압축기 냉각기의 작동방법에 관한 것이다. 이 방법은 응축기의 제 1 챔버에서 냉매를 응축하는 단계 - 상기 응축기의 상기 제 1 챔버는 증발기의 제 1 챔버와 유체 연결됨 -; 그리고 상기 증발기의 상기 제 1 챔버에서 냉매를 증발시키는 단계 - 상기 증발기의 상기 제 1 챔버는 상기 제 1 챔버와 유체 연결됨 -;를 포함한다. 또한, 상기 방법은 제 2 압축기에서 냉매를 압축하는 단계 - 상기 제 2 챔버는 응축기의 제 2 챔버와 유체 연결됨 -; 상기 응축기의 상기 제 2 챔버에서 냉매를 응축하는 단계 - 상기 응축기의 상기 제 2 챔버는 상기 증발기의 제 2 챔버와 유체 연결됨 -; 그리고 상기 증발기의 상기 제 2 챔버에서 냉매를 증발시키는 단계 - 상기 증발기의 상기 제 2 챔버는 상기 압축기와 유체 연결됨 -;를 포함한다. 상기 방법은 상기 증발기의 상기 제 1 챔버로부터 나오는 냉매를 상기 증발기의 상기 제 2 챔버로부터 나오는 냉매와 결합시키는 단계를 더 포함한다.

본 발명은 이중 압축기 냉각기에서의 압력차를 제한하기 위한 장치를 제공한다.

도 1은 액체 냉각 냉각기를 채용하는 상업적 HVAC 시스템의 바람직한 실시예를 나타낸 도면이다.
도 2는 압력 평형 밸브를 채용하는 바람직한 액체 냉각 냉각기의 블록다이어그램이다.
도 3은 공통 액체라인을 채용하는 바람직한 액체 냉각 냉각기의 블록다이어그램이다.
도 4는 평형화 라인을 채용하는 바람직한 액체 냉각 냉각기의 블록다이어그램이다.
도 5는 도 2 내지 도 4에 도시된 냉각기들에서 사용될 바람직한 증발기의 단면도이며, 배플이 리브들과 보강바들에 의해서 지지되는 것을 보여주는 도면이다.
도 6은 도 2 내지 도 4에 도시된 냉각기들에서 사용될 바람직한 증발기의 단면도이며, 만곡된 배플을 채용하는 것을 보여주는 도면이다.
도 7은 도 2 내지 도 4에 도시된 냉각기들에서 사용될 바람직한 증발기의 단면도이며, 지그재그 배플을 채용하는 것을 보여주는 도면이다.
도 8은 도 2 내지 도 4에 도시된 냉각기들에서 사용될 바람직한 만액식 증발기(flooded evaporator)의 단면도이다.
도 9는 도 2 내지 도 4에 도시된 냉각기들에서 사용될 바람직한 강하 경막 증발기(falling film evaporator)의 단면도이다.
도 10은 도 2 내지 도 4에 도시된 냉각기들에서 사용될 바람직한 역류 증발기(counterflow evaporator)의 블록다이어그램이다.
도 11은 도 2 내지 도 4에 도시된 냉각기들에서 사용될 바람직한 응축기의 정면 단면도이다.
도 12는 도 2 내지 도 4에 도시된 냉각기들에서 사용될 바람직한 응축기의 후면 단면도이다.

도 1은 빌딩 환경 운영을 위한 가열, 통기 및 공기조화(HVAC) 시스템의 바람직한 적용을 나타낸 도면이다. 이 실시예에 있어서, 빌딩(10)은 냉각장치에 의해서 냉각된다. 냉각시스템은 냉각기(12) 및 냉각탑(14)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 냉각기(12)는 지하층에 위치하고 냉각탑(14)은 지붕에 위치한다. 그러나, 냉각기(12)는 다른 장비실에 위치하고, 및/또는 냉각탑(14)은 빌딩(10)에 이웃하여 위치할 것이다. 냉각기(12)는 독립형 유닛이거나, 송풍기 및/또는 통합된 에어 핸들러와 같은 다른 장비를 포함하는 단일 패키지 유닛의 일부가될 것이다. 냉각기(12)로부터 나오는 냉각 처리유체는 도관(16)에 의해서 빌딩(10)을 통해서 순환될 것이다. 도관들(16)은 빌딩(10)의 개별층들에 위치하고 빌딩의 일정구간내에 있는 에어 핸들러(18)에 연결된다.

에어 핸들러(18)는 헤어 핸들러들 사이에 공기를 분해하기에 적합하고 외부 흡입구(도시되지 않음)로부터 공기를 수용하는 도관조직(20)에 연결된다. 에어 핸들러(18)는 냉각된 공기를 제공하기 위해서 냉각기(12)로부터 나오는 차가운 처리유체를 순환시키는 열교환기를 포함한다. 에어 핸들러(18) 내에 있는 팬들은 룸들, 아파트들 또는 사무실과 같은 빌딩(10) 내의 환경을 지정 온도로 유지하기 위해서 열교환기를 통해서 공기를 뽑아내고 조화된 공기를 빌딩내의 환경으로 향하게 한다. 물론, 처리유체의 유동과 압력을 조절하는 제어밸브, 및/또는 처리유체, 공기의 온도와 압력을 감지하는 온도 변환기 또는 스위치들 등과 같은 다른 장치들이 상기 냉각 시스템에 포함될 것이다.

도 2는 압력 평형밸브를 채용하는 바람직한 냉각기의 블록다이어그램이다. 도 2에 도시된 냉각기는 증발기(22), 응축기(24) 및 압축기(26)를 구비한다. 증기상의 냉매는 증발기(22)를 빠져나와서 흡입라인(28)을 통해서 압축기(26)로 유동한다. 그러면, 냉매는 압축기(26) 내에서 압축되고 배출라인(30)을 통해서 응축기(24)로 이동한다. 냉매는 냉각탑에 의해서 공급되는 처리유체에 의해서 응축기(24) 내에서 냉각된다. 응축기(24)내에서, 열은 냉매로부터 처리유체로 전달되고, 그 결과 처리유체의 온도가 증가하게 된다. 이렇게 따뜻한 처리유체는 냉각탑으로 다시 이동하고, 여기에서 외기에 의해 냉각된다. 냉매가 냉각됨에 따라서, 증기로부터 액체로 응축하고 그 다음에는 액체라인(32)을 통해서 항온 팽창밸브(TXV)나 오리피스와 같은 팽창장치(34)로 유동한다. 이러한 팽창장치(34)는 액체라인(32)을 통한 냉매유동을 제한함으로써 응축기(24) 내에서 압력을 조절한다. 그러면, 액체 냉매는 증발기(22) 내로 유동하고, 여기에서 2차 처리유체는 증발하는 냉매에 의해서 냉각된다. 앞서 논의한 바와 같이, 냉각된 처리유체, 통상적으로 물은 빌딩 내의 공기를 냉각시키는 에어 핸들러로 유동한다.

도 2에 도시된 증발기는 증발기 배플(36)에 의해서 2개 챔버로 분할된다. 마찬가지로, 응축기(24)는 응축기 배플(38)에 의해서 2개 침버로 분할된다. 각각의 배플(36,38)은 챔버들 사이에 냉매가 한 챔버로부터 다른 챔버로 유동하는 것을 방지하는 밀봉을 형성한다. 이 밀봉은 증발기(22)와 응축기(24)의 각 챔버가 다른 압력을 유지할 수 있게한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 이 챔버들은 2개의 독립적인 냉각 회로들의 부품들이다. 제 1 회로는 증발기 챔버(E1) 및 응축기 챔버(C1)을 포함한다. 제 2 회로는 증발기 챔버(E2) 및 응축기 챔버(C2)을 포함한다. 또한, 각각의 냉각회로는 독립적인 흡입라인(28), 압축기(26), 배출라인(30), 액체라인(32) 및 팽창장치(34)를 구비한다.

이러한 독립적인 냉각회로들은 다중의 증발기들과 응축기들의 추가된 복잡성없이 본 발명의 냉각장치가 시리즈 유동 구성으로 작동하도록 효과적으로 허용할 수 있다. 예를 들면, 챔버들(E1) 및 (C1)을 포함하는 제 1 냉각회로는 챔버들(E2) 및 (C2)을 포함하는 제 2 냉각회로보다 높은 온도와 압력으로 작동할 것이다. 이러한 구성에 있어서, 시리즈 유동의 잇점들은 제 2 챔버로 들어가기전에 한 챔버에서 처리 유체를 냉각함에 의해서 얻어질 것이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 에어 핸들러로부터 나오는 따뜻한 처리 유체는 먼저 증발기 챔버(E1)로 들어갈 것이다. 챔버(E1)에서 냉매가 증발함에 따라서, 처리유체가 냉각된다. 처리유체는 챔버(E2)로 들어가는데, 여기에서 처리유체의 온도는 더욱 감소한다. 이러한 배열에 있어서, 챔버(E1)로 들어가는 처리유체가 챔버(E2)로 들어가는 처리유체보다 따뜻하기 때문에, 증발기 챔버(E1)는 증발기 챔버(E2)의 온도보다 높은 온도에서 작동할 것이다. 챔버(E1)의 높은 작동온도로 인하여 높은 챔버압력이 야기된다. 도 2에 나타낸 처리유체 유동패턴은 처리유체가 증발기(22)를 통해서 한번에 각 챔버를 통해서 유동하는 방식으로 2번 유동하기 때문에 투-패스(two-pass) 구성으로서 알려져있다.

마찬가지로, 처리유체는 투-패스(two-pass) 구성으로 응축기(24)를 통해서 유동할 것이다. 예를 들면, 응축기 챔버(C1)는 응축기 챔버(C2)보다 높은 압력으로 작동할 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 냉각탑으로부터 나오는 차가운 처리유체는 응축기 챔버(C1)로 들어가기전에 응축기 챔버(C2)로 들어갈 것이다. 처리유체가 응축기 챔버(C2)를 통해서 유동함에 따라서, 냉매가 응축됨에 따라서 열은 냉매로부터 처리유체로 전달된다. 이 열전달 결과 처리유체 온도가 증가하게 된다. 더워진 처리유체는 응축기 챔버(C1)로 들어가고 그 챔버 내에서 응축 냉매로부터 열을 추출하게 된다. 응축기 챔버(C1)로 들어가는 처리유체의 온도가 응축기 챔버(C2)로 들어가는 처리유체의 온도보다 높기 때문에, 응축기 챔버(C1)에서의 냉매 온도는 응축기 챔버(C2)의 냉매 온도보다 높아질 것이다. 증발기 챔버에서와 같이, 냉매의 온도가 높아짐에 따라서 응축기 챔버(C1) 내에서의 작동압력이 높아질 것이다.

도 2에 도시된 구성에 있어서, 시리지 유동 시스템의 장점들은 단일 증발기와 단일 응축기를 통해서 달성될 것이다. 챔버(E1)과 (C1)이 고압으로 작동하기 때문에, 이러한 챔버들을 연결하는 압축기(26)의 용량은 챔버들 사이의 감소된 압력차 때문에 감소된다. 마찬가지로, 챔버들(E2)와 (C2)를 연결하는 압축기(26)의 용량은 두 챔버들이 낮은 압력하에서 작동하기 때문에 감소하게될 것이다. 각각의 압축기(26)는 감소된 용량으로 작동하기 때문에, 냉각장치의 효율은 단일 냉각회로를 채용하는 유사한 장치보다 크다.

증발기 배플(36)과 응축기 배플(38)은 증발기(22)와 응축기(24)의 챔버들 사이의 압력차를 유지하여야만 한다. 다시 말해서, 만일 챔버들 사이의 압력차가 배플의 구조적인 한계를 초과하면, 배플은 실패할 것이다. 그러므로, 냉각회로들 사이의 압력차를 제한하는 구성이 채용될 것이다.

한가지 그러한 구성이 도 2에 나타나 있다. 이 실시 예에 있어서, 압력 평형밸브(40)는 증발기의 챔버들 사이의 압력차를 제한하도록 채용될 것이다. 압력 평형밸브(40)는 증발기 챔버들(E1)과 (E2)와 유체연결될 것이다. 도시된 바와 같이, 밸브(40)는 증발기 챔버들(E1)과 (E2)에 직접 연결된다. 다른 실시 예에 있어서, 밸브(40)는 증발기(22)의 상류에 있는 흡입라인(28)에 연결될 것이다. 보통의 작동과정 동안에, 이 밸브는 상기한 듀얼 냉각회로들의 잇점을 달성하도록 폐쇄된 상태를 유지할 것이다. 그런데, 이 밸브는 증가된 압력차에 반응하여 수동으로 혹은 작동으로 개방될 것이다. 예를 들면, 냉각장치의 정상적인 작동과정 동안에, 증발기 챔버들(E1)과 (E2) 사이의 압력차는 각 챔버 내의 처리유체의 온도가 유사하기 때문에 작아질 것이다. 그러나, 냉각장치가 유지되는 동안에, 한 냉각회로로부터 냉매 충전량을 제거하는 것이 필요할 것이다. 만일, 압력 평형밸브(40)가 이러한 절차동안에 폐쇄된 상태로 유지되면, 냉매충전된 챔버와 충전되지않은 챔버 사이의 압력차는 바람직하지 않게 상승하게될 것이다. 그러므로, 압력 평형밸브(40)는 배플에 영향을 끼침이 없이 장치 수리를 용이하게 하도록 그러한 상황에서 개방될 것이다.

마찬가지로, 도 2에 도시된 냉각장치는 다른 냉각회로가 비활성화되는 동안에 한 냉각회로가 작동할 수 있도록 구성된다. 냉각장치가 낮은 용량으로 연속작동하기 때문에 한 압축기가 작동하지않는 상황에서 이 구성으로 작동하는 것이 바람직할 것이다. 또한, 단지 낮아진 용량이 필요한 경우, 한 압축기는 냉각 장치의 전력소비를 감소시키도록 작동중단될 것이다. 한 압축기가 작동하지 않으므로, 증발기(22)와 응축기(24)의 챔버들 사이에 상당한 압력차가 존재하게될 것이다. 압력차를 보완하기 위해서, 압력 평형밸브(40)는 한 회로로부터 다른 회로로 냉매를 유동할 수 있도록 하기 위해서 개방될 것이다. 또한, 비작동 회로에 대한 팽창장치(34)는 냉매의 혼합을 용이하게 하도록 폐쇄될 것이다.

압력 평형밸브(40)가 개방되지 않는 경우에 큰 압력차를 회피하기 위해서, 내부 압력 경감밸브(42)는 활성화될 것이다. 내부 압력 경감밸브(42)는 냉각회로들 사이이 압력차에 반응하여 자동으로 개방되도록 구성될 것이다. 예를 들면, 내부 압력 경감밸브(42)는 증발기 챔버들(E1) 및 (E2)에 연결될 것이다. 증발기 챔버들(E1) 및 (E2) 사이의 압력차가 원하는 수준을 초과하는 경우, 밸브(42)는 챔버들 사이의 압력을 평형화하기 위해서 자동으로 개방될 것이다. 이 밸브가 개방되는 경우에, 시리즈 유동 작동의 효율상 잇점은 상실될 것이다. 그러나, 압력이 원하는 한계 내의 수준으로 복귀하는 경우, 밸브(42)는 자동적으로 폐쇄되어 냉각장치는 정상작동으로 복귀하게 된다.

또한, 외부 압력 경감밸브(44)가 또한 채용될 것이다. 예를 들면, 도 2는 2개의 압력 경감밸브(44)를 보여주는데, 이때 한 압력 경감밸브는 증발기(22)의 각 챔버에 부착된다. 증발기(22) 내의 압력이 상승함에 따라서, 밸브(44)는 냉매를 통기하도록 개방될 것이다. 이러한 통기는 증발기(22) 내의 압력을 낮추게될 것이다. 이러한 구성에 있어서, 하나의 외부 압력 경감밸브(44)가 각 챔버에 대하여 채용되기 때문에, 각 밸브(44)는 증발기(22)를 보호하는데 필요한 전체 유동의 절반을 취급하는데 필요할 것이다. 또한, 외부 압력 경감밸브(44)를 개방시키는데 필요한 압력은 내부 압력 경감밸브(42)를 개방하는데 필요한 압력보다 크다. 이러한 배열에 있어서, 한 챔버에서의 과도한 냉매 압력은 다른 챔버로 먼저 유동하고, 높은 압력 임계치에 도달할 때만 외부와 통기한다. 유사한 내부 및 외부 압력 경감장치는 응축기(24)에 단독으로 채용되거나, 또는 증발기(22)와 조합하여 채용될 것이다.

도 3은 한 회로로부터 다른 회로로의 냉매 유동을 용이하게 하는 다른 구성을 나타낸다. 이 구성은 공통 액체라인(32)과 공통 팽창장치(34)를 포함한다. 냉매는 이러한 공통 부품들 내에서 혼합될 것이며, 따라서 냉각회로들 사이의 압력차를 제한한다. 이러한 구성에 있어서, 냉매가 응축기 챔버들(C1)과 (C2)을 빠져나감에 따라서, 냉매는 공통 팽창장치(34)로 들어가기 전에 공통 액체라인(32)에서 혼합된다. 혼합된 냉매는 증발기 챔버(E1)과 (E2)로 들어간다.

도 3에 도시된 유동 배열에 있어서, 응축기 챔버들과 증발기 챔버들은 냉각 회로들 사이의 압력차를 유지하도록 특별하게 구성될 것이다. 냉매가 공통 액체라인(32)을 통해서 고압 응축기 챔버(C1)로부터 저압 응축기 챔버(C2)로 유동할 수 있도록 허용되면, 시리즈 유동 작동의 잇점이 상실될 것이다. 마찬가지로, 만일 냉매가 고압 증발기 챔버(E1)로부터 저압 증발기 챔버(E2)로 유동할 수 있도록 허용되면, 냉각장치의 효율이 없어질 것이다. 그러므로, 증발기(22)와 응축기(24)는 챔버들 사이의 압력차를 유지하기 위해서 시스템을 채용할 것이다.

예를 들면, 고압 증발기 챔버(E1)는 저압 증발기 챔버(E2) 보다 제한적인 액체 디스트리뷰터를 채용할 것이다. 증발기 챔버들의 압력은 각 챔버로 들어가는 처리유체의 온도에 의해서 필수적으로 결정된다. 도 3에 나타낸 구성에 있어서, 따뜻해진 처리유체는 챔버(E1)로 들어가고 차가워진 처리유체는 챔버(E2)로 들어간다. 그러므로, 챔버(E1)내의 압력은 챔버(E2)내의 압력보다 클 것이다. 만일 각 챔버 내의 액체 디스트리뷰터들이 동등하게 제한되면, 공통 액체라인(32)으로부터 나오는 냉매는 저압 챔버(E2)로 들어간다. 이러한 냉매 유동은 장치 내의 냉매의 불균형을 야기하여 결국에는 효율을 감소시키게 된다. 저압 증발기 챔버(E2) 내의 액체 디스트리뷰터를 고압 증발기 챔버(E1) 내의 액체 디스트리뷰터보다 제한적으로 구성하면, 동등한 부피의 냉개는 압력차에도 불구하고 각 챔버로 들어갈 것이다. 주어진 액체 디스트리뷰터 구성에 있어서, 단지 하나의 냉매 압력은 두 증발기 챔버들 내로 동등한 냉매 유동이 이루어질 수 있게 보장한다. 그러나, 만일 액체 디스트리뷰터들이 정상적인 작동압력에 대하여 동등한 유동을 제공하도록 조정되면, 이러한 상태에서의 약간의 변화는 냉각장치의 효율에 작은 충격만을 갖게된다.

유사하게, 응축기 챔버들은 다른 압력하에서 작동함에도 불구하고 유사한 양의 냉매를 공통 액체라인(32)으로 배출하도록 구성될 것이다. 증발기(22)에서와 같이, 응축기 챔버 내의 압력은 챔버로 들어가는 처리유체의 온도에 의해서 결정된다. 예를 들면, 도 3에 도시된 구성은 냉각탑으로부터 나오는 차가워진 처리유체가 응축기 챔버(C2)로 들어가는 것을 보여준다. 처리유체는 챔버(C2)내에서 가열되고 챔버(C1)으로 들어가기 전에 더워진다. 그러므로, 챔버(C1) 내의 압력은 챔버(C2)내의 압력보다 커질 것이다. 응축기 챔버 유동 제한없이, 고압 챔버(C1)에 의해서 냉매가 배출될 것이다. 그러므로, 고압 챔버(C1)는 저압 챔버(C2)보다 큰 유동 제한을 갖도록 구성될 것이다. 이러한 배열은 각각의 응축기 챔버 내에서 과냉각기를 통해서 냉매의 유동을 변화시킴에 의해서 달성될 것이다. 과냉각기는 응축기(24)의 영역이며, 이때 냉매의 온도는 응축된 후에 감소된다. 과냉각기를 통한 액체 냉매의 유동을 제한함에 의해서, 고압 챔버(C1)에 의해서 배출된 냉매의 양은 감소할 것이다. 예를 들면, 고압 응축기 챔버(C1) 내의 과냉각기는 저압 응축기 챔버(C2)에서와 같은 부피의 냉매를 배출하도록 구성될 것이다. 이러한 방식에 있어서, 공통 액체라인(32)으로 들어가는 냉매의 부피는 응축기(24)의 두 챔버들에 대하여 같을 것이다. 그러나, 증발기(22)에서와 같이, 이러한 구성은 한 응축기 압력에 대하여 완전히 효과적일 것이다. 그러므로, 과냉각기들은 정상적인 작동 조건하에서 같은 양의 냉매를 배출하도록 구성될 것이다.

도 4는 2개의 액체라인(32)과 2개의 팽창장치(34)를 채용하는 유사한 실시 예를 나타내며, 평형라인(46)은 팽창장치(34)의 하류에 있는 2개의 액체라인(32)을 연결한다. 이러한 구성에 있어서, 팽창장치들(34)은 응축기 챔버들 밖으로의 액체 냉매 유동을 제한하도록 조정될 수 있기 때문에, 각각의 응축기 챔버에 대한 다른 과냉각 제한들은 필요하지 않을 것이다. 예를 들면, 만일 응축기 챔버(C1)는 응축기 챔버(C2)보다 높은 압력으로 작동하면, 챔버(C1)으로부터 나오는 액체라인(32)에 연결된 팽창장치(34)는 챔버(C2)로부터 나오는 액체라인(32)에 연결된 팽창장치(34) 보다 제한적이다. 전술한 실시 예의 과냉각기 제한사항과 유사하게, 이 구성은 동등한 부피의 냉매가 팽창장치(34)의 하류에 있는 액체라인(32)으로 들어가는 것을 보다 용이하게 한다. 또한, 냉매가 평형라인(46)을 통해서 액체라인(32) 사이에서 유동할 수 있게 허용함으로써, 장치 내의 압력이 제한될 것이다. 본 실시 예의 한가지 장점은 팽창장치(34)를 통한 유량이 응축기 챔버의 압력을 기초하여 변화될 수 있다는 것이다. 그러므로, 동등한 양의 냉매가 비-명목 작동조건들에 대하여 팽창장치(34)의 하류에 있는 액체라인(32)으로 들어갈 것이다.

도 2 내지 도 4에 도시된 실시 예들의 각각에 있어서, 증발기(22)와 응축기(24)는 2개 챔버로 분할된다. 그런데, 다른 구성들은 단일 증발기 챔버와 단일 응축기 챔버를 채용할 것이다. 즉, 챔버들을 분할하는 배플이 존재하지 않는다. 예를 들면, 응축기(24)를 통한 높은 처리유체 유량이 바람직한 경우, 도 2 내지 도 4에 도시된 투-패스 배열에 대하여 싱글-패스 구성이 바람직하다. 그러한 구성에 있어서, 단일 응축기 챔버가 채용될 것이다. 왜냐하면 냉매가 이러한 단일 응축기 챔버 내에서 혼합되도록 허용될 수 있기 때문에, 도 2에 도시된 압력 평형밸브(40) 또는 도 4에 도시된 평형 라인(46)은 압력차 제한을 용이하게 하는데 필요하지 않을 것이다. 그러한 구성에 있어서, 공통 액체라인(32)이나 별도의 액체라인(32)이 채용될 것이다. 그러나, 앞서 설명한 바와 같이, 저압 증발기 챔버(E2) 내의 액체 디스트리뷰터는 챔버들 사이의 압력차를 유지하기 위해서 고압 증발기 챔버(E1) 내의 액체 디스트리뷰터보다 제한적일 것이다.

마찬가지로, 몇몇 실시예들은 단일 증발기 챔버를 채용할 것이다. 이 실시예들은 공통 액체라인(32)이나 듀얼 액체라인(32)을 이용할 것이며, 응축기 챔버들 사이의 압력차를 제한하기 위해서 압력 평형밸브(40)나 평형라인(46)을 필요로하지 않을 것이다. 응축기 챔버들 사이의 압력차를 유지하기 위해서, 응축기(24)는 다른 유동 제한을 갖는 과냉각기를 채용할 것이다.

2개의 응축기 챔버들을 갖는 실시예들에 있어서, 제 2 압력 평형밸브(도시되지 않음)가 각각의 응축기 챔버에 연결될 것이다. 몇몇 실시예들에 있어서, 전체장치로부터 냉매를 배수할 필요없이 압축기들(26)을 수리할 수 있게 냉매는 응축기(24)에 고립될 것이다. 그러나, 응축기(24)에 냉매가 고립됨에 따라서, 앞서 설명한 압력 평형장치는 비효율적이다. 그러므로, 제 2 평형밸브는 응축기 배플(38)에 작용하는 압력을 경감하도록 개방될 수 있다.

도 5 내지 도 7은 다양한 배플 구성들을 보여주는 증발기(22)의 정면도이다. 도면들이 증발기 배플들(36)을 나타내는 반면에, 해당 디자인들은 응축기 배플들(38)에 대하여 채용될 것이다. 앞서 설명한 바와 같이, 배플은 각각의 챔버가 다른 압력하에서 작동할 수 있도록 하기 위하여 챔버들 사이의 장벽으로서 기능한다. 그러므로, 배플은 작동과정 동안에 이러한 압력차에 저항하도록 구성될 것이다. 배플을 지지하는 한 실시예가 도 5에 도시되어 있다. 이러한 구성에 있어서, 배플 지지 리브들(48)은 그것의 강성을 증가시키기 위해서 배플(36)에 연결될 것이다. 예를 들면, 만일 챔버(E1)내의 압력이 챔버(E2)내의 압력보다 크면, 배플(36)은 챔버(E2)쪽으로 변형되는 경향이 있다. 리브들(48)은 추가적인 구조적 지지를 제공함으로써 이러한 변형을 방지하는 것을 돕는다. 단지 2개의 리브들(48)이 도 5에 도시된 반면에, 추가적인 리브들이 증발기(22)의 종축을 따르는 것과 같이 배플(36)에 연결될 것이다. 리브들의 갯수, 리브들의 간격 및 이러한 리브들의 부착 지점들은 특별한 배플 디자인을 기초로하여 변화할 것이다. 유사하게, 배플 보강 바(50)는 배플(36) 및 증발기(22)의 내벽에 연결될 것이다. 이러한 보강바(50)는 배플(36)을 추가 지지하고 변형을 방지한다. 보강바(50)의 두께는 배플 디자인을 기초하여 변화할 것이다. 또한, 다중 보강바들이 증발기(22)의 종축 아래에 채용될 것이다.

도 6은 구조적 강성을 증가시키는 다른 배플 디자인을 보여준다. 이 구성에 있어서 배플(36)은 만곡된다. 예를 들면, 만일 챔버(E1)에서의 압력이 챔버(E2)에서의 압력보다 크면, 배플(36)은 챔버(E2)의 방향으로 만곡될 것이다. 해당 기술분야의 숙련된 당업자가 잘 알 수 있는 바와 같이, 만곡된 표면은 평평한 표면보다 높은 압력에 저항할 수 있다. 저압챔버(E2)의 방향으로 배플(36)을 만곡시킴으로써, 배플(36)은 고압챔버(E1) 내에서 큰 압력을 지지할 수 있다. 유사하게, 도 7에 도시된 배플(36)은 지그재그 패턴으로 구성된다. 해당 기술분야의 숙련된 당업자가 잘 알 수 있는 바와 같이, 이 구성은 평평한 배플보다 큰 구조적 강성을 제공한다. 이러한 구성들은 증가된 배플 강도 때문에 챔버들 사이에 큰 압력차를 가능하게 한다. 앞서 설명한 바와 같이, 이러한 압력차는 냉각장치의 증가된 효율을 제공하게 된다.

도 8 및 9는 상기 실시예들에 채용된 2개의 증발기 구성을 나타낸다. 도 8은 만액식 증발기의 정면도이다. 이러한 구성에 있어서, 처리유체를 운반하는 다수의 도관들(52)이 증발기(22) 내에 위치하여 그것의 종축을 따라서 연장된다. 각각의 증발기 챔버 내의 액체 냉매(54)가 증발함에 따라서, 처리유체의 온도는 감소한다. 그러므로, 각각의 증발기 챔버를 빠져나가는 처리유체는 각각의 챔버에 들어갈 때 온도가 낮아진다. 증발기(22) 내의 도관들(52)의 크기와 갯수는 증발기 요구조건들을 기초로하여 변화할 것이다. 또한, 챔버(E1)에서 도관들(52)의 크기와 갯수는 챔버(E2)와는 다르다.

도 9는 강하 격막 증발기로서 알려진 다른 증발기 구성의 정면도이다. 이러한 구성에 있어서, 액체냉매는 노즐들(56)에 의해서 처리유체 도관들(52) 위로 분무된다. 만액식 증발기와 유사하게, 냉매가 증발함에 따라서, 도관들(52) 내의 처리유체는 냉각될 것이다.

도 10은 증발기(22)의 앞서 설명한 역류 구성의 개략도이다. 이러한 구성에 있어서, 냉매는 액체라인(32)을 통해서 증발기 챔버(E1)로 들어가고 챔버를 통해서 흡입라인(28)으로 유동한다. 유사하게, 냉매는 액체라인(32)을 통해서 증발기 챔버(E2)내로 유동하여 흡입라인(28)에 이르기까지 유동한다. 각각의 챔버에 있어서, 처리유체는 냉매의 반대방향으로 유동한다. 도 10에 도시된 실시예에 있어서, 챔버(E1)는 챔버(E2)보다 높은 온도와 압력으로 작동한다. 따뜻한 처리유체는 먼저 챔버(E1)로 들어가는데, 여기에서는 냉매의 반대방향으로 유동하고 제 1의 량으로 냉각된다. 처리유체는 워터박스(58)에서 방향을 바꾸고 챔버(E2)로 들어가며, 여기에서는 제 2의 량으로 냉각된다. 따뜻한 처리유체가 챔버(E1)로 들어가기 때문에, 챔버(E1)는 높은 온도와 압력으로 작동한다. 이 구성은 처리유체의 온도를 2단계로 낮출수 있게 하며, 그 결과 냉각장치의 효율이 증가하게 된다.

도 10에 도시된 처리유체 유동 패턴은 투-패스 유동 구성을 나타낸다. 본 발명의 다른 실시예들에서 추가적인 유동 패턴들이 실행될 것이다. 예를 들면, 증발기는 포-패스 유동 구성을 채용할 것이다. 도 10에 도시된 배열과 유사하게, 처리유체는 증발기(22)의 제 1 단부에서 챔버(E1)로 들어가고 제 2 단부로 유동한다. 그런데, 워터박스(58)를 통해서 챔버(E2)로 유동하는 대신에, 처리유체는 다시 챔버(E1)를 향하며, 여기에서는 반대방향으로 유동한다. 그점에 있어서, 처리유체는 증발기(22)의 제 1 단부에서 워터박스를 통해서 챔버(E2)를 향하게 되고 챔버(E2)를 통해서 제 2 단부로 유동한다. 끝으로, 처리유체는 다시 챔버(E2)를 향하게 되고, 증발기(22)의 제 1 단부를 빠져나간다. 이러한 방식에 있어서, 처리유체는 전체 4개의 패스들에 대하여 각 챔버를 통해서 2번 유동한다. 투-패스와 포-패스 구성들은 단지 예시적인 유동 패턴들이며, 증발기(22)에서 냉매로부터 처리유체로 열을 전달하도록 실행될 것이다. 이러한 구성 및 다른 구성들은 냉각장치의 특별한 디자인 요구조건들을 기초하여 채용될 것이다.

도 11 및 도 12는 상기한 실시예들에서 채용될 응축기(24)의 바람직한 구성을 보여준다. 도 11은 제 1 응축 영역(60), 제 2 응축 영역(62) 및 2개 과냉각 영역(64)을 포함하는 응축기(24)의 정면도이다. 도 12는 동일한 예시적인 응축기(24)의 후면도이다. 이러한 도면에 나타낸 구성에 있어서, 냉각탑으로부터 나오는 처리유체는 2개 과냉각 영역(64)을 통해서 응축기(24)로 들어간다. 도 12에 도시된 바와 같이, 처리유체는 이러한 과냉각 영역(64)을 빠져나가고 제 2 응축 영역(62)으로 들어간다. 이러한 유체의 이송은 유체의 유동방향이 제 2 응축영역(62) 내에서 바뀔 수 있게 한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 처리유체는 제 2 응축 영역(62)을 빠져나가고 제 1 응축 영역(60)으로 들어간다. 전술한 유체전달과 유사하게, 이러한 이송은 처리유체 방향에 있어서 다른 변화를 야기한다. 끝으로, 도 12에 도시된 바와 같이, 처리유체는 제 1 응축영역(60)을 통해서 응축기(24)를 빠져나가서 냉각탑으로 복귀한다.

처리유체가 과냉각기(64)로 들어가는 경우에 냉각되기 때문에, 과냉각기(64)는 최저 온도로 작동한다. 과냉각기(64) 내에서, 과냉각기(64) 내의 냉매로부터 나온 열이 처리유체로 전달됨에 따라서 처리 유체온도는 증가한다. 그러므로, 처리유체가 제 2 응축 영역(62)으로 들어가는 경우에, 과냉각기(64)로 들어가는 경우보다 뜨거워진다. 유사하게, 처리유체가 제 1 응축영역(60)으로 들어가는 경우에, 제 2 응축영역(62)으로 들어가는 경우보다 뜨거워진다. 최대 냉각온도 감소가 저온 과냉각기(64)로 인하여 응축기(24)의 챔버들에 대하여 달성되었기 때문에, 이러한 구성은 냉각장치 효율을 증가시킬 것이다. 또한, 제 1 응축 영역(60)의 높아진 온도는 챔버(C1)가 챔버(C2)보다 높은 압력으로 작동할 수 있게 하며, 이때 챔버(C2)는 차가워진 제 2 응축 영역(62)을 포함한다. 앞서 설명한 바와 같이, 이러한 압력차는 압축기 헤드를 감소시키고 효율을 증가시킨다.

도 11 및 12에 도시된 처리유체 유동 패턴은 쓰리-패턴 구성을 나타낸다. 다른 유동 구성들은 응축기(24) 내에서 실행될 것이다. 예를 들면, 포-패스 구성에 있어서, 처리유체는 응축기(24)의 제 1 단부로부터 챔버(C2)의 과냉각 영역으로 들어간다. 처리유체는 응축기(24)의 제 2 단부로 유동하고, 제 2 응축 영역(62) 내로 다시 향하게 된다. 이때, 처리유체는 응축기(24)의 제 1 단부에서 챔버(C1)의 과냉각 영역을 향하게 된다. 처리유체는 제 2 단부로 유동하는데, 여기에서 처리유체는 제 1 응축 영역(60)을 다시 향하게 된다. 끝으로, 처리유체는 제 1 응축 영역(60)을 통해서 응축기(24)의 제 2 단부를 빠져나가게 된다. 이러한 방식에 있어서, 처리유체는 포-패스 동안에 각 챔버를 통해서 2번 유동한다. 다른 포-패스 배열들이 채용될 것이다.

또한, 증발기(22)에 대하여 도 10에 도시된 것과 유사한 투-패스 배열은 응축기(24)에 대하여 실행될 것이다. 이러한 구성에 있어서, 처리유체는 응축기(24)의 제 1 단부에서 챔버(C2)로 들어가고, 제 2 단부로 유동하며, 워터박스를 통해서 챔버(C1)를 향하게 된다. 처리유체는 챔버(C1)를 통해서 응축기(24)의 제 1 단부를 향해서 다시 유동하고, 응축기(24)를 빠져나간다. 상기한 유동 패턴들은 다른 것들 중에서 응축기의 특별한 설계 요구조건들을 기초하여 선택될 것이다.

본 발명의 어떤 특징들과 실시 예들이 도시되고 설명되었지만, 특허청구범위에서 언급된 주제의 신규한 특징과 장점으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변경(크기, 치수, 구조, 형성 및 다양한 요소들의 비율, 매개변수들(예를 들어, 온도, 압력 등)의 값, 장착 배열, 재료, 색채 및 배향의 사용 등에서의 변화)이 이루어질 수 있음을 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 이해할 수 있을 것이다. 공정이나 방법상의 순서나 절차는 대안적인 실시 예들에 따라서 변화되거나 재-순서화될 수 있다. 그러므로, 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 진실한 사상 내에서의 모든 변형과 변화를 커버하도록 의도된 것이다. 또한, 예시적인 실시 예들의 간결한 설명을 제공하기 위해서, 실제적인 이행상의 모든 특징들(예를 들어, 본 발명을 수행하는데 현재 최선의 모드와 관련되지 않거나 또는 청구한 발명을 가능하게 하는데 관련되지 않은 것들)이 설명되지는 않았다. 엔지니어링 또는 디자인 프로젝트, 다수의 이행상의 특정한 결정들이 이루어질 수 있음을 그러한 실제적인 이행상의 발전에 있어서 고려되어야 한다. 그러한 발전상의 노력은 복잡하고 시간소모가 많으나, 그럼에도 불구하고 해당 기술분야의 숙련된 당업자가 지나친 실험없이 본 명세서상의 잇점을 활용한 설계, 조립 및 제조의 일상적인 작업이라고 할 수 있다.

Claims

냉각장치로서,
냉매를 응축하도록 구성된 응축기;
처리유체로부터 열을 추출하기 위해서 냉매를 증발시키도록 구성된 증발기 - 상기 증발기는 증발기 배플에 의해서 제 1 증발기 챔버와 제 2 증발기 챔버로 분리되고, 상기 제 1 증발기 챔버는 작동과정 동안에 제 1 압력으로 작동하며, 상기 제 2 증발기 챔버는 작동과정 동안에 제 2 압력으로 작동함 -;
상기 응축기로 운반하기 위한 증기상 냉매를 압축하기 위해서 상기 제 1 증발기 챔버에 연결된 제 1 압축기;
상기 응축기로 운반하기 위하 증기상 냉매를 압축하기 위해서 상기 제 2 증발기 챔버에 연결된 제 2 압축기; 및
상기 제 1 압력과 상기 제 2 압력 사이의 차이를 제한하기 위한 수단이고, 상기 제 1 압력과 상기 제 2 압력 사이의 차이를 제한하기 위한 수단은 증발기 상류의 압력 평형 라인을 포함하며,
상기 압력 평형 라인은 상기 제 1 압력과 상기 제 2 압력 사이의 차이에 반응하여, 자동적으로 상기 압력 평형 라인을 통과하는 유동을 형성할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 냉각장치.
제 1 항에 있어서, 상기 응축기는 응축기 배플에 의해서 서로 분리된 제 1 응축기 챔버와 제 2 응축기 챔버를 포함하며, 상기 제 1 응축기 챔버와 상기 제 2 응축기 챔버는 작동과정 동안에 다른 압력으로 작동하고, 상기 제 1 증발기 챔버는 상기 제 1 압축기를 거쳐서 상기 제 1 응축기 챔버와 유체연결되며, 상기 제 2 증발기 챔버는 상기 제 2 압축기를 거쳐서 상기 제 2 응축기 챔버와 유체연결되는 냉각장치.
삭제
제 2 항에 있어서, 상기 제 1 응축기 챔버와 상기 제 2 응축기 챔버 사이의 압력차를 제한하기 위한 수단을 포함하는 냉각장치.
제 4 항에 있어서, 상기 응축기는 상기 제 1 응축기 챔버에서의 제 1 처리유체 패스와 상기 제 2 응축기 챔버에서의 제 2 처리유체 패스를 포함한 투-패스(two-pass) 열교환기인 냉각장치.
제 4 항에 있어서, 상기 제 1 응축기 챔버와 상기 제 2 응축기 챔버의 각각은 개별적인 응축 및 과냉각 구간으로 다시 나뉘고, 상기 응축 구간과 상기 과냉각 구간은 멀티-패스(multi-pass) 열교환기를 한정하도록 구성되고, 상기 열교환기에서 제 2 처리유체는 상기 제 1 응축기 챔버와 상기 제 2 응축기 챔버의 상기 과냉각 구간을 통해서 평행하게 유동하며, 결합되고, 상기 제 1 챔버의 상기 응축구간을 통해서 유동하며, 상기 제 2 챔버의 상기 응축구간을 통해서 유동하는 냉각장치.
삭제
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 증발기는 투-패스(two-pass) 열교환기이고, 상기 투-패스 열교환기는 상기 제 1 증발기 챔버에 있는 제 1 처리유체 패스 및 상기 제 2 증발기 챔버에 있는 제 2 처리유체 패스를 포함하는 냉각장치.
제 1 항에 있어서, 상기 압력 평형 라인은 상기 제 1 증발기 챔버와 상기 제 2 증발기 챔버 사이에 유체연결하는 내부 압력 경감밸브를 포함하고, 상기 내부 압력 경감밸브는 상기 제 1 증발기 챔버와 상기 제 2 증발기 챔버 사이의 압력 차에 반응하여 자동으로 개방되는 냉각장치.
제 1 항에 있어서, 상기 압력 평형 라인은 상기 증발기의 상류에 있는 공통 냉매 도관을 포함하고, 상기 공통 냉매 도관은 상기 응축기의 제 1 챔버, 상기 응축기의 제 2 챔버, 상기 제 1 증발기 챔버, 그리고 상기 제 2 증발기 챔버를 유체연결하는 냉각장치.
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냉각장치로서,
제 1 응축기 챔버와 제 2 응축기 챔버를 분리시키는 응축기 배플을 갖는 응축기;
제 1 증발기 챔버와 제 2 증발기 챔버를 분리시키는 증발기 배플을 갖는 증발기 - 상기 제 1 증발기 챔버는 상기 제 1 응축기 챔버와 유체 연결되고, 상기 제 2 증발기 챔버는 상기 제 2 응축기 챔버와 유체 연결됨-;
상기 제 1 응축기 챔버 및 상기 제 1 증발기 챔버와 유체 연결된 제 1 압축기; 및
상기 제 2 응축기 챔버 및 상기 제 2 증발기 챔버와 유체 연결된 제 2 압축기;를 포함하며,
상기 제 1 응축기 챔버, 상기 제 1 증발기 챔버 및 상기 제 1 압축기는 제 1 냉각회로를 구성하고, 상기 제 2 응축기 챔버, 상기 제 2 증발기 챔버 및 상기 제 2 압축기는 제 2 냉각회로를 구성하며, 상기 제 1 냉각회로는 제 1의 압력과 온도로 작동하도록 구성되고, 상기 제 2 냉각회로는 상기 제 1의 압력과 온도보다 높은제 2의 압력과 온도로 작동하도록 구성되며,
상기 냉각장치는 상기 제 1 냉각회로 및 상기 제 2 냉각회로와 유체 연결되고 상기 제 1 압력과 상기 제 2 압력 사이의 압력차를 제한하도록 구성된 냉매 상호연결부를 더 포함하고,
상기 냉매 상호연결부는 상기 제 1 압력과 상기 제 2 압력 사이의 압력차에 반응하여, 자동적으로 상기 냉매 연결부를 통과하는 유동을 형성할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 냉각장치.
제 15 항에 있어서, 상기 냉각장치는 상기 제 1 증발기 챔버 및 상기 제 2 증발기 챔버와 유체 연결되고 상기 제 1 증발기 챔버와 상기 제 2 증발기 챔버 사이의 압력차가 소정 값을 초과하는 경우에 개방되도록 구성된 내부 압력 경감밸브를 더 포함하는 냉각장치.
제 15 항에 있어서, 상기 냉매 압력이 소정 값을 초과하는 경우에 냉매를 통기하도록 구성된 하나 또는 그 이상의 외부 압력 경감밸브를 포함하는 냉각장치.
제 15 항에 있어서, 상기 냉매 상호연결부는 상기 제 1 증발기 챔버 및 상기 제 2 증발기 챔버와 유체 연결된 압력 평형 밸브를 포함하는 냉각장치.
제 15 항에 있어서, 상기 냉매 상호연결부는 상기 제 1 증발기 챔버, 상기 제 2 증발기 챔버, 상기 제 1 응축기 챔버 및 상기 제 2 응축기 챔버와 유체 연결된 공통 액체 라인을 포함하는 냉각장치.
제 15 항에 있어서, 상개 냉매 상호연결부는,
상기 제 1 증발기 챔버를 상기 제 1 응축기 챔버와 연결하는 제 1 액체라인;
상기 제 2 증발기 챔버를 상기 제 2 응축기 챔버와 연결하는 제 2 액체라인; 및
상기 제 1 액체라인을 상기 제 2 액체라인에 연결하는 평형라인을 포함하는 냉각장치.
제 15 항에 있어서, 상기 증발기 배플, 상기 응축기 배플 또는 이들의 조합은 만곡되거나 또는 지그재그 패턴을 형성하는 냉각장치.
제 15 항에 있어서, 상기 증발기 배플, 상기 응축기 배플 또는 이들의 조합은 적어도 하나의 배플 지지 리브, 적어도 하나의 배플 보강바 또는 이들의 조합을 포함하는 냉각장치.
이중 압축기 냉각기의 작동방법으로서,
제 1 압축기에서 냉매를 압축하는 단계 - 상기 제 1 압축기는 응축기의 제 1 챔버와 유체연결됨 -;
상기 응축기의 상기 제 1 챔버에서 냉매를 응축하는 단계 - 상기 응축기의 상기 제 1 챔버는 증발기의 제 1 챔버와 유체연결됨 -;
상기 증발기의 상기 제 1 챔버에서 냉매를 증발시키는 단계 - 상기 증발기의 상기 제 1 챔버는 상기 제 1 압축기와 유체연결됨 -;
제 2 압축기에서 냉매를 압축하는 단계 - 상기 제 2 압축기는 상기 응축기의 제 2 챔버와 유체연결됨 -;
상기 응축기의 상기 제 2 챔버에서 냉매를 응축하는 단계 - 상기 응축기의 상기 제 2 챔버는 상기 증발기의 제 2 챔버와 유체연결됨 -;
상기 증발기의 상기 제 2 챔버에서 냉매를 증발시키는 단계 - 상기 증발기의 상기 제 2 챔버는 상기 제 2 압축기와 유체연결됨 -; 그리고
상기 증발기의 상기 제 1 챔버로부터 나오는 냉매를 상기 증발기의 상기 제 2 챔버로부터 나오는 냉매와 결합시키는 단계 - 상기 냉매를 결합시키는 단계는 평형라인에서 냉매를 혼합하는 단계를 포함하며, 상기 평형라인은 제 1 액체라인 및 제 2 액체라인과 유체 연결되고, 상기 평형 라인에서의 압력 차이에 반응하여, 자동적으로 상기 평형 라인을 통과하는 유동을 형성할 수 있도록 구성되고, 상기 제 1 액체라인은 상기 응축기의 상기 제 1 챔버 및 상기 증발기의 제 1 챔버와 유체 연결되며, 상기 제 2 액체라인은 상기 응축기의 상기 제 2 챔버 및 상기 증발기의 상기 제 2 챔버와 유체 연결됨 -; 를 포함하는 이중 압축기 냉각기의 작동방법.
제 23 항에 있어서, 상기 냉매를 결합시키는 단계는 압력 평형밸브를 개방시키는 단계를 포함하며, 상기 압력 평형밸브는 상기 증발기의 상기 제 1 챔버 및 상기 증발기의 상기 제 2 챔버와 유체 연결되는 이중 압축기 냉각기의 작동방법.
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