KR101924344B1 - 증기압축장치에서 사용하기 위한 디스트리뷰터 - Google Patents

Abstract

증기압축장치(14)에서 사용하기 위한 디스트리뷰터(142)는 열교환기(38)에서 대체로 수평으로 연장되는 다수의 튜브들을 포함하는 튜브 번들(78)을 갖는 열교환기(38)에서 위치되도록 구성된 외함(enclosure)(144), 및 상기 튜브 번들(78)에 향하도록 위치된 외함(144)의 단부(148)에 형성된 적어도 하나의 분배장치(146)를 포함하며, 상기 적어도 하나의 분배장치(146)는 디스트리뷰터(142)로 들어가는 유체를 튜브 번들(78) 위로 적용하도록 구성된다. 외함(144)은 약 1/2:1 내지 약 10:1의 종횡비(aspect ratio)를 갖는다.

Description

증기압축장치에서 사용하기 위한 디스트리뷰터{DISTRIBUTOR FOR USE IN A VAPOR COMPRESSION SYSTEM}

관련출원의 상호참조

본 출원은 증기압축장치(VAPOR COMPRESSION SYSTEM)라는 발명의 명칭으로 2013년 6월 7일자로 출원된 미합중국 임시출원 제 13/912,634 호의 우선권을 주정한다.

본 발명은 냉동, 공기조화 및 냉각액체 시스템에서 사용되는 증기압축장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 증기압축장치에서 사용되는 분배장치 및 방법에 관한 것이다.

가열, 환기 및 공기조화시스템들에서 사용된 종래의 냉각액체시스템은 시스템의 냉매와 냉각될 다른 액체 사이에서 열에너지의 전달을 효과적으로 하기 위해 증발기를 포함한다. 증발기의 한 형식은 냉각될 액체가 순환되는 튜브 번들을 형성하는 다수의 튜브들을 갖춘 쉘(shell)을 포함한다. 냉매는 쉘 내부에 있는 튜브 번들의 외면과 접촉하게 되고, 그 결과 냉각될 액체와 냉매 사이에 열에너지의 전달이 이루어진다. 예를 들면, 냉매는 분무 또는 다른 유사한 기술들에 의해서 튜브번들의 외면 위로 증착될 수 있는데, 이 방식은 흔히 "강하막식(falling film)" 증발기로서 언급된다. 다른 예에 있어서, 튜브번들의 외면은 액체 냉매에 완전히 또는 부분적으로 침지될 수 있는데, 이 방식은 흔히 "만액식(flooded)" 증발기로서 언급된다. 다른 예에 있어서, 튜브 번들의 일부는 외부 표면상에 증착된 냉매를 가질 수 있고 튜브 번들의 다른 부분은 액체 냉매에 침지될 수 있는데, 이 방식은 흔히 "하이브리드 강하막식(hybrid falling film)" 증발기로서 언급된다.

액체와의 열에너지 전달의 결과로서, 냉매가 가열되어 증기상태로 변환되고, 이것은 다른 냉매 사이클을 개시하기 위해 증기가 압축되는 압축기로 복귀한다. 냉각된 액체는 건물에 위치한 다수의 열교환기들로 순환될 수 있다. 건물로부터 나오는 따뜻한 공기는 냉각된 액체가 데워지는 열교환기들로 전달되고 그동안에 공기는 건물을 냉각시킨다. 건물 공기에 의해서 데워진 공기는 공정을 반복하도록 증발기로 복귀한다.
미국공개특허 NO. 2011/056664에는 튜브 번들에 냉매를 제공하기 위한 디스트리뷰터 하우징이 개시되어 있다. 이 디스트리뷰터 하우징은 노즐과 같은 분배장치, 튜브 번들위에 냉매가 흐르도록 디스트리뷰터에 형성된 홀 또는 개구를 포함한다. 상기 분배장치는 V-형상 노치와 같이 일정 각도로 형성된다.
미국공개특허 NO. 2009/178790에는 튜브 번들에 냉매를 제공하기 위한 디스트리뷰터 하우징이 개시되어 있다. 이 디스트리뷰터 하우징은 노즐과 같은 분배장치, 튜브 번들위에 냉매가 흐르도록 디스트리뷰터에 형성된 홀 또는 개구를 포함한다. 또한 디스트리뷰터는 보다 일정한 냉매 흐름을 제공하도록 냉매 흐름을 간섭하는 돌출부 및/또는 배플을 포함한다.
미국특허 NO. 6,868,695에는 전체폭, 전체길이 갭 또는 챔버에 의하여 분리되는 적어도 3개의 관통 플레이트가 상호 적층된 구조의 디스트리뷰터를 개시하고 있다. 또한, 상기 디스트리뷰터는 섹션 및/또는 분배 배플을 포함한다. 상기 분배 배플은 액체 및 증기 냉매의 분리를 돕기 위하여 아래쪽으로 연장 형성된 구조를 갖는다.

본 발명은 냉동, 공기조화 및 냉각액체 시스템에서 사용되는 증기압축장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 증기압축장치에서 사용되는 분배장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 외함을 포함하는 증기압축장치에서 사용하기 위한 디스트리뷰터에 관한 것이며, 상기 외함은 열교환기에 위치하도록 구성되고 상기 열교환기에서 대체로 수평으로 연장되는 다수의 튜브들을 포함하는 튜브 번들을 갖는다. 상기 튜브 번들을 향하도록 위치된 상기 외함의 단부에는 적어도 하나의 분배장치가 형성되는데, 이것은 상기 디스트리뷰터로 들어가는 유체를 상기 튜브 번들 위로 적용하도록 구성된다. 상기 외함은 약 2:1 내지 약 6:1 범위의 종횡비를 갖는다.

본 발명은 외함을 포함하는 증기압축장치에서 사용하기 위한 디스트리뷰터에 관한 것이며, 상기 외함은 열교환기에 위치하도록 구성되고 상기 열교환기에서 대체로 수평으로 연장되는 다수의 튜브들을 포함하는 튜브 번들을 갖는다. 상기 튜브 번들을 향하도록 위치된 상기 외함의 단부에는 적어도 하나의 분배장치가 형성되는데, 이것은 상기 디스트리뷰터로 들어가는 유체를 상기 튜브 번들 위로 적용하도록 구성된다. 상기 외함은 약 2:1 내지 약 6:1 범위의 종횡비를 갖는다. 상기 외함의 단부는 단부 특색을 포함하고, 상기 적어도 하나의 분배장치는 상기 단부 특색에 형성된 적어도 하나의 개구부를 포함한다. 상기 적어도 하나의 개구부는 상기 장치의 디스트리뷰터의 작동과 연관된 유체압력의 전체 범위에 걸쳐서 약 60도 내지 약 180도의 분무각도로 유체를 분배하도록 구성 및 배치된다.

본 발명은 또한 증기압축장치에서 유체를 분배하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 열교환기에 위치되도록 구성된 외함을 제공하는 단계를 포함하는데, 상기 외함은 상기 열교환기에서 대체로 수평으로 연장되는 다수의 튜브들을 포함하는 튜브 번들을 갖는다. 상기 방법은 상기 튜브 번들을 향하도록 위치된 상기 외함의 단부에 형성된 적어도 하나의 분배장치를 제공하는 단계를 포함하는데, 상기 적어도 하나의 분배장치는 상기 디스트리뷰터로 들어가는 유체를 상기 튜브 번들 위로 적용하도록 구성된다. 상기 외함은 약 1/2:1 내지 약 10:1 범위의 종횡비를 갖는다. 상기 방법은 상기 증기압축장치를 작동시키는 단계를 포함한다.

본 발명은 냉동, 공기조화 및 냉각액체 시스템에서 사용되는 증기압축장치 및 증기압축장치에서 사용되는 분배장치 및 방법을 제공한다.

도 1은 가열, 환기 및 공기조화시스템의 바람직한 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 2는 바람직한 증기압축장치의 등각도이다.
도 3 및 4는 증기압축장치의 바람직한 실시 예들을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5A는 바람직한 증발기의 부분 절개 분해도이다.
도 5B는 도 5A의 증발기의 등각도이다.
도 5C는 도 5B의 선 5-5를 따라 도시한 증발기의 단면도이다.
도 6A는 바람직한 증발기의 평면 등각도이다.
도 6B 및 6C는 도 6A의 선 6-6을 따라 도시한 증발기의 단면도이다.
도 7은 외함(enclosure)의 바람직한 실시 예의 상부 사시도이다.
도 8은 도 7의 외함의 평면도이다.
도 9는 도 7의 선 9-9를 따라 도시한 외함의 부분 정면도이다.
도 10은 도 9의 선 10-10을 따라 도시한 외함의 단면도이다.
도 11은 도 9의 선 10-10을 따라 도시한 외함의 바람직한 실시 예의 단면도이다.
도 12는 도 9의 선 10-10을 따라 도시한 외함의 다른 바람직한 실시 예의 단면도이다.
도 13은 도 9의 선 10-10을 따라 도시한 외함의 또 다른 바람직한 실시 예의 단면도이다.
도 14는 도 9의 선 10-10을 따라 도시한 외함의 또 다른 바람직한 실시 예의 단면도이다.
도 15는 외함의 바람직한 실시 예를 나타낸 도면이다.

도 1은 통상적인 상업적 셋팅을 위해서 빌딩(12)에서 가열, 환기 및 공기조화(HVAC) 장치(10)에 대한 예시적인 환경을 나타낸다. 장치(10)는 빌딩(12)을 냉각시키는데 사용될 냉각된 액체를 공급할 수 있는 증기 압축장치(14)를 포함할 수 있다. 장치(10)는 빌딩(12)을 가열하는데 사용될 가열된 액체를 공급하기 위한 보일러(16) 및 빌딩(12)을 통해서 공기를 순환시키는 공기 분배장치를 포함할 수 있다. 공기 분배장치는 공기 복귀 덕트(18), 공기 공급 덕트(20) 및 에어 핸들러(22)를 포함할 수 있다. 에어 핸들러(22)는 도관(24)에 의해서 보일러(16)와 증기 압축장치(14)에 연결되는 열교환기를 포함할 수 있다. 에어 핸들러(22)에 있는 열교환기는 장치(10)의 작동모드에 따라서 보일러(16)로부터 나오는 가열된 액체나 증기 압축장치(14)로부터 나오는 냉각된 액체를 수용할 것이다. 장치(10)는 빌딩(12)의 각 층에서 별도의 에어 핸들러를 구비하고 있는 것으로 나타냈으나, 그 부품들은 층들 사이에서 공유될 수 있음을 알 수 있다.

도 2 및 3은 도 10의 HVAC 시스템(10)과 같은 HVAC 시스템에서 사용될 수 있는 바람직한 증기압축장치(14)를 나타낸다. 증기압축장치(14)는 모터(50)에 의해서 구동되는 압축기(32), 응축기(34), 팽창장치(들)(36), 및 액체 냉각기나 증발기(38)를 통해서 냉매를 순환시킬 수 있다. 증기압축장치(14)는 제어 패널(40)을 또한 포함할 수 있는데, 이 제어 패널(40)은 아날로그 디지털(A/D) 변환기(42), 마이크로프로세서(44), 비휘발성 메모리(46) 및 인터페이스 보드(48)를 포함할 수 있다. 제어 패널(34)은 또한 VSD(26) 및 모터(36)의 작동을 제어하도록 사용될 수 있다. 증기압축장치(14)에서 냉매로서 사용되는 유체들의 몇몇 예들은 예를 들어 R-410A, R-407, R-134a와 같은 하이드로플루오로카본(HFC) 기지 냉매들, 하이드로플루오로 올레핀(HFO), 암모니아(NH3), R-717, 이산화탄소(C02), R-744와 같은 "천연" 냉매들, 또는 탄화수소 기초 냉매들, 수증기나 다른 적당한 형태의 냉매이다. 바람직한 실시 예에 있어서, 증기압축장치(14)는 하나 또는 그 이상의 각각의 VSD(52), 모터(50), 압축기(32), 응축기(34) 및/또는 증발기(38)를 사용한다.

압축기(32)와 함께 사용된 모터(50)는 가변속도드라이브(52)에 의해서 전력을 공급받거나 또는 교류(AC) 또는 직류(DC) 전력원으로부터 직접적으로 전력을 공급받을 수 있다. VSD(52)는 사용되는 경우에, AC 전력원으로부터 공급되는 특정 고정 라인 전압 및 고정 라인 주파수를 갖는 AC 전력을 공급받으며, 가변 전압과 가변 주파수를 갖는 전력을 모터(50)로 제공한다. 모터(50)는 소정 형식의 전기모터를 포함할 수 있는데, 이 전기모터는 VSD에 의해서 또는 AC나 DC 전력원으로부터 직접적으로 전력을 공급받을 수 있다. 예를 들면, 모터(50)는 릴럭턴스 모터, 유도전동기, 전자적으로 정류된 영구자석 모터, 또는 다른 적당한 모터 형식이 될 수 있다. 대안적인 바람직한 실시 예에 있어서, 증기 또는 가스 터빈들이나 엔진들 및 그와 연관된 부품들과 같은 다른 구동 기구들이 압축기(32)를 구동시키도록 사용될 수 있다.

압축기(32)는 냉매 증기를 압축하고 그 증기를 배출 라인을 통해서 응축기(34)로 운반한다. 압축기(32)는 원심형 압축기, 스크루 압축기, 왕복 압축기, 회전 압축기, 스윙 링크 압축기, 스크롤 압축기, 터빈 압축기 또는 다른 적당한 압축기 등이 될 수 있다. 압축기(32)에 의해서 응축기(34)로 운반된 냉매 증기는 유체, 예를 들어 물이나 공기와 열교환을 한다. 냉매증기는 유체와의 열교환의 결과로서 응축기(34)에서 냉매 액체로 응축된다. 응축기(30)로부터 배출된 응축된 액체 냉매는 팽창장치(36)를 통해서 증발기(38)로 유동한다. 도 3에 도시된 바람직한 예에 있어서, 응축기(34)는 수냉되고, 냉각탑(56)에 연결된 튜브 번들(54)을 포함한다.

증발기(38)로 운반된 액체 냉매는 응축기(34)용으로 사용된 같은 형태의 유체이거나 그렇지 않을 다른 유체로부터 나오는 열을 흡수하며, 냉매증기로의 상 변화를 겪게 된다. 도 3에 도시된 바람직한 실시 예에 있어서, 증발기(38)는 냉각부하(62)에 연결된 공급라인(60S)과 복귀라인(60R)을 갖는 튜브 번들을 포함한다. 예를 들어 물, 에틸렌 글리콜, 염화칼슘 브라인, 염화나트륨 브라인 또는 다른 적당한 액체와 같은 처리 유체가 복귀라인(60R)을 경유하여 증발기(38)로 들어가고 공급라인(60S)을 경유하여 증발기(38)를 빠져나간다. 증발기(38)는 튜브들에 있는 처리유체의 온도를 냉각시킨다. 증발기(38)에 있는 튜브 번들은 다수의 튜브들 및 다수의 튜브 번들을 포함할 수 있다. 증기 냉매는 증발기(38)를 빠져나가고 냉각 사이클을 완성시키도록 흡입라인에 의해서 압축기(32)로 복귀한다.

도 4는 도 3과 유사한 도면으로서, 증가된 냉각능력, 효율 및 성능을 제공하기 위해서 응축기(34)와 팽창장치(36) 사이에 통합되는 중간회로(64)를 구비한 냉매회로를 나타낸다. 중간회로(64)는 응축기(34)에 직접적으로 연결되거나 유체연결될 수 있는 유입구 라인(68)을 갖는다. 도시된 바와 같이, 유입구 라인(68)은 중간베셀(70)의 상류에 위치된 팽창장치(66)를 포함한다. 중간베셀(70)은 바람직한 실시 예에서 플래시 중간냉각기로서 일컬어지는 플래시 탱크가 될 수 있다. 대안의 바람직한 실시 예에 있어서, 중간베셀(70)은 열교환기 또는 "표면 이코노마이저"로서 구성될 수 있다. 플래시 중간냉각기 배열에 있어서, 제 1 팽창장치(66)는 응축기(34)로부터 수용된 액체의 압력을 낮추도록 작동한다. 플래시 중간냉각기에서 팽창과정 동안에, 액체의 일부가 증발된다. 중간베셀(70)은 응축기로부터 수용된 액체로부터 증발 증기를 분리하도록 사용될 것이다. 증발된 액체는 라인(74)을 통해서 흡입과 배출 또는 압축의 중간단계에서 중간압력으로 압축기(32)에 의해서 포트로 추출된다. 증발되지 않은 액체는 팽창공정에 의해서 냉각되고, 중간베셀(70)의 바닥에 수집되는데, 여기에서 액체는 제 2 팽창장치(36)를 포함하는 라인(72)를 통해서 증발기(38)로 유동하도록 회복된다.

"표면 중간냉각기" 배열에 있어서, 실행은 해당 기술분야의 숙련된 당업자에게 알려진 바와 같이 약간 다르다. 중간회로(64)는 응축기(34)로부터 전체 양의 냉매를 수용하는 것을 제외하고는 상기한 것과 유사한 방식으로 작동할 수 있으며, 도 4에 도시된 바와 같이, 중간회로(64)는 응축기(34)로부터 냉매의 일부를 수용하고, 잔여 냉매는 팽창장치(36)로 직접적으로 유동한다.

도 5A-5C는 "하이브리드 강하막" 증발기로서 구성된 증발기의 바람직한 예를 나타낸다. 도 5A-5C에 도시된 바와 같이, 증발기(138)는 쉘(76)의 길이를 따라서 대체로 수평으로 연장되는 튜브 번들(78)을 형성하는 다수의 튜브들을 구비한 대체로 원통형의 쉘(76)을 포함한다. 튜브 번들(78)에서 다수의 튜브들을 지지하기 위해 적어도 하나의 지지부(116)가 쉘(76) 내부에 위치할 것이다. 물, 에틸렌, 에틸렌글리콜, 또는 염화칼슘 브라인과 같은 적당한 유체가 튜브 번들(78)의 튜브들을 통해서 유동한다. 튜브 번들(78) 위로 위치한 디스트리뷰터(80)는 다수의 위치로부터 튜브 번들(78)의 튜브들 위로 냉매(110)를 분배, 증착 또는 적용시킨다. 비록 다른 바람직한 실시 예에서 디스트리뷰터(80)에 의해서 증착된 냉매가 액체냉매와 증기냉매를 모두 포함할 수 있을지라도, 하나의 바람직한 실시 예에 있어서 디스트리뷰터(80)에 의해서 증착된 냉매는 전체 액체 냉매가 될 수 있다.

상태의 변화없이 튜브 번들(78)의 튜브들 주위로 유동하는 액체 냉매는 쉘(76)의 하부에 수집된다. 수집된 액체 냉매는 액체 냉매의 풀(pool)이나 저장소(82)를 형성할 수 있다. 디스트리뷰터(80)의 증착 위치들은 튜브 번들(78)에 대하여 종방향 또는 측방향 위치들의 어느 조합을 포함할 수 있다. 다른 바람직한 실시 예에 있어서, 디스트리뷰터(80)의 증착 위치들은 튜브 번들(78)의 상부 튜브들 위로 증착하는 것들로 제한되지는 않는다. 디스트리뷰터(80)는 냉매의 분산 소오스에 의해서 공급되는 다수의 노즐들을 포함할 것이다. 바람직한 실시 예에 있어서, 상기 분산 소오스는 응축기(34)와 같은 냉매의 소오스를 연결하는 튜브이다. 노즐들은 분무 노즐들을 포함하지만, 튜브들의 표면들 위로 냉매를 안내하거나 향하게 할 수 있는 기계가공된 개구부들을 또한 포함한다. 노즐들은 제트 패턴과 같은 소정의 패턴으로 냉매를 적용하고, 그래서 튜브 번들(78)의 튜브들의 상부열은 덮히게 된다. 튜브 번들(78)의 튜브들은 튜브 표면들 주위로 막의 형태로 냉매의 유동을 증진시키도록 배열될 수 있고, 액체 냉매는 액적들을 형성하거나 또는 몇몇의 경우에는 튜브 표면들의 바닥에 액체 냉매의 커튼이나 시이트를 형성하도록 유착된다. 결과적인 시팅(sheeting)은 튜브 표면들의 젖음을 증진시키는데, 이것은 튜브 번들(78)의 튜브들 내부를 유동하는 유체와 튜브 번들(78)의 튜브들의 표면들 주위로 유동하는 냉매 사이의 열전달 효율을 향상시킨다.

액체 냉매(82)의 풀(pool)에 있어서, 튜브 번들(140)은 액체 냉매(82)의 풀을 증발시키도록 냉매와 처리유체 사이에서 추가적인 열에너지 전달을 제공하도록 잠기거나 적어도 부분적으로 잠길 수 있다. 바람직한 실시 예에 있어서, 튜브 번들(78)은 적어도 부분적으로 튜브 번들(140) 위로 위치될 수(즉, 적어도 부분적으로 중첩) 있다. 하나의 바람직한 실시 예에 있어서, 증발기(138)는 2개의 패스 시스템(pass system)을 통합하는데, 여기에서 냉각될 처리유체는 튜브 번들(140)의 튜브들 내부로 먼저 유동하고 다음에는 튜브 번들(140)에서의 유동방향과 반대방향으로 튜브 번들(78)의 튜브들 내부를 유동하게 된다. 2개 패스 시스템의 제 2 패스에 있어서, 튜브 번들(78)에서 유동하는 유체의 온도는 감소하고, 그러므로 처리유체의 원하는 온도를 얻기 위해서 튜브 번들(78)의 표면들 위로 유동하는 냉매와의 최소량의 열전달이 필요하다.

제 1 패스는 튜브 번들(140)과 연관되고 제 2 패스는 튜브 번들(78)과 연관된 것으로 2개의 패스 시스템이 설명되었을지라도 다른 배열이 고려될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들면, 증발기(138)는 처리유체가 튜브 번들(140)과 튜브 번들(78)을 같은 방향으로 통과하여 유동하는 하나의 패스 시스템을 통합할 수 있다. 이와는 달리, 증발기(138)는 2개의 패스들은 튜브 번들(140)과 연관되고 나머지 패스는 튜브 번들(78)과 연관되거나 또는 1개의 패스는 튜브 번들(140)과 연관되고 나머지 2개의 패스들은 튜브 번들(78)과 연관된 3개 패스 시스템을 통합할 수 있다. 또한, 증발기(138)는 1개의 패스는 튜브 번들(78) 및 튜브 번들(140)과 연관되고 제 2의 패스는 튜브 번들(78) 및 튜브 번들(140)과 연관된 대안적인 2개의 패스 시스템을 통합할수 있다. 하나의 바람직한 실시 예에 있어서, 튜브 번들(78)은 튜브 번들(140)로부터 튜브 번들(78)을 분리시키는 간격을 두고 튜브 번들(140) 위로 적어도 부분적으로 위치한다. 다른 바람직한 실시 예에 있어서, 후드(86)가 튜브 번들(78) 위로 중첩되는데, 후드(86)는 상기 간격을 향해서 연장되어 그 근처에서 종결된다. 요약하면, 각각의 패스가 튜브 번들(78)과 튜브 번들(140)중 하나 또는 모두와 연관될 수 있는 소정 갯수의 패스들이 고려된다.

튜브 번들(78)의 튜브들 사이에서 증기 냉매나 액체 및 증기 냉매(106)의 교차흐름, 즉 측방향 유동을 실질적으로 방지하기 위해서 외함이나 후드(86)가 튜브 번들(78) 위로 위치한다. 후드(86)는 튜브 번들(78)의 튜브들 위로 그리고 측방향 경계에 위치한다. 후드(86)는 쉘(76)의 상부 근처에 위치한 상단부(88)를 포함한다. 디스트리뷰터(80)는 후드(86)와 튜브 번들(78) 사이에 위치할 수 있다. 다른 바람직한 실시 예에 있어서, 디스트리뷰터(80)는 후드(86)의 근처에 그러나 그 외부에 위치하고, 그래서 디스트리뷰터(80)는 후드(86)와 튜브 번들(78) 사이에 위치하지는 않는다. 그러나, 비록 디스트리뷰터(80)가 후드(86)와 튜브 번들(78) 사이에 위치하지는 않더라도, 디스트리뷰터(80)의 노즐들은 튜브들의 표면들 위로 냉매를 향하게 하거나 적용하도록 구성된다. 후드(86)의 상단부(88)는 적용된 냉매(110) 및 부분적으로 증발된 냉매, 즉 액체 및/또는 증기 냉매(106)의 유동이 배출구(104)로 직접적으로 유동하는 것을 실질적으로 방지하도록 구성된다. 대신에, 적용된 냉매(110)와 냉매(106)는 후드(86)에 의해서 제한되고, 특히 냉매가 후드(86)에서 상단부(94)를 통해서 빠져나갈 수 있기 전에 벽들(92) 사이에서 하방향으로 강제로 이동하게 된다. 후드(86) 주위로 증기 냉매(96)의 유동은 증발된 냉매가 액체 냉매(92)의 풀(pool)로부터 얼어지는 방향으로 유동하는 것을 또한 포함한다.

적어도 위에서 확인한 상대적인 용어들은 본 명세서에서 다른 바람직한 실시 예에 대하여 비-제한적인 것으로 사용되었음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들면, 후드(86)는 앞서 설명한 다른 증발기 부품들, 즉 벽들(92)을 포함하여 후드(86)에 대하여 회전될 것이며, 수직한 방향으로 제한되지는 않는다. 튜브 번들(78)의 튜브들에 대하여 대체로 평행한 축 주위로의 후드(86)의 충분한 회전시에, 후드(86)는 튜브 번들(78)의 튜브들 "위로 위치"하거나 "측방향 경계"로 위치하는 것으로 더이상 고려되지 않을 것이다. 마찬가지로, 후드(86)의 "상부" 단부(88)는 더이상 쉘(76)의 "상부"에 가까운 것으로 더이상 해석되지 않으며, 다른 바람직한 실시 예들은 후드와 쉘 사이의 그러한 배열로 제한되지 않는다. 비록 다른 바람직한 실시 예에 있어서 후드(86)는 튜브 번들(78)을 덮은 후에 더 연장되더라도, 바람직한 실시 예에 있어서 후드(86)는 튜브 번들(78)을 덮은 후에 종료된다.

후드(86)가 벽들(92) 사이로 그리고 개방된 단부(94)를 통해서 냉매(106)를 하방향 유동시킨 후에, 증기 냉매는 쉘(76)의 하부로부터 쉘(76)의 상부로 쉘(76)과 벽들(92) 사이의 공간에서 유동하기 전에 방향의 갑작스런 변화를 겪게 된다. 중력의 영향과 결합하여, 유동의 갑작스런 방향 변화는 냉매의 비말동반된 액적들의 부분이 액체 냉매(82)나 쉘(76)과 충돌하는 결과를 야기하고, 이에 의해서 증기 냉매(96)의 유동으로부터 이러한 액적들이 제거된다. 또한, 벽들(92) 사이에서 후드(86)의 길이를 따라 유동하는 냉매 미스트는 큰 액적들로 합쳐지고, 이들은 중력에 의해서 쉽게 분리되거나, 또는 튜브 번들과의 열전달에 의해서 냉매 미스트의 증발을 가능하게 하도록 튜브 번들(78)의 근처 또는 이와 접촉하여 충분히 유지된다. 증가된 액적 크기의 결과로서, 중력에 의한 액체 분리의 효과가 개선되고, 그 결과 별들(92)과 쉘(76) 사이의 공간에서 증발기를 통해서 유동하는 증기 냉매(96)의 상방향 속도가 증가할 수 있게 된다. 개방된 단부(94)로부터 유동하는지 또는 액체 냉매(92)의 풀(pool)로부터 유동하는지 증기냉매(96)는 상단부(88) 근처에서 벽들(92)로부터 돌출하여 채널(100) 내로 연장되는 한쌍의 연장부들(98) 위로 유동한다. 증기냉매(96)는 배출구(104)에서 증발기(138)를 빠져나가기 전에 연장부들(98)의 단부들과 쉘(76) 사이의 공간인 슬롯들(102)을 통해서 채널(100) 내로 들어간다. 다른 바람직한 실시 예에 있어서, 증기냉매(96)는 슬롯들(102) 대신에 연장부들(98)에 형성된 개구부들이나 틈새들을 통해서 채널(100)내로 들어갈 수 있다. 다른 바람직한 실시 예에 있어서, 슬롯들(102)은 후드(86)와 쉘(76) 사이의 공간에 의해서 형성될 수 있다. 즉, 후드(86)는 연장부들(98)을 포함하지 않는다.

다시 말하면, 일단 냉매(106)가 후드(86)로부터 빠져나가면, 증기냉매(96)는 쉘(76)의 하부로부터 앞서 설명한 통로를 따라서 쉘(76)의 상부로 유동한다. 바람직한 실시 예에 있어서, 통로들은 배출구(104)에 도달하기 전에 후드(86)와 쉘(76)의 표면들 사이에서 대체로 대칭을 이룰 수 있다. 바람직한 실시 예에 있어서, 증기냉매(96)의 직접적인 경로가 압축기 유입구를 향하는 것을 방지하기 위해 연장부들(98)과 같은 배플들이 증발기 배출구 근처에 제공된다.

하나의 바람직한 실시 예에 있어서, 후드(86)는 대향하는 대체로 평행한 벽들(92)을 포함한다. 다른 바람직한 실시 예에 있어서, 벽들(92)은 대체로 수직하게 연장될 수 있고, 상단부(88)에 대체로 대향하여 위치된 개방 단부(94)에서 종료된다. 상단부(88)와 벽들(92)은 튜브 번들(78)의 튜브들 근처에 가깝게 위치하고, 튜브 번들(78)의 튜브들을 측방향으로 경계를 지우기 위해서 쉘(76)의 하부를 향하여 연장되는 벽들(92)을 구비한다. 바람직한 실시 예에 있어서, 벽들(92)은 튜브 번들(78)의 튜브들로부터 약 0.02인치(0.5mm) 내지 약 0.8인치(20mm) 범위로 이격된다. 다른 바람직한 실시 예에 있어서, 벽들(92)은 튜브 번들(78)의 튜브들로부터 약 0.1인치(3mm) 내지 약 0.2인치(5mm) 범위로 이격된다. 그러나, 상단부(88)와 튜브 번들(78)의 튜브들 사이의 공간은 튜브들과 후드의 상단부 사이에 디스트리뷰터(80)가 위치시키도록 충분한 공간을 제공하기 위해서 0.2인치(5mm)보다는 상당히 클 것이다. 후드(86)의 벽들(92)이 대체로 평행하고 쉘(76)이 원통형인 바람직한 실시 예에 있어서, 벽들(92)은 공간을 분리하는 벽들(92)을 2등분하는 쉘의 대칭의 중앙 수직 평면 주위로 대칭이 될 것이다. 다른 바람직한 실시 예에 있어서, 벽들(92)은 만곡되거나 또는 다른 비-평면 형상을 가지므로, 벽들(92)은 튜브 번들(78)의 하부 튜브들을 지나서 수직하게 연장될 필요가 없거나 또는 평면이 될 필요가 없다. 특별한 구성과 관계없이, 후드(96)는 후드(86)의 개방된 단부(94)를 통해서 벽들(92)의 범위 내에서 냉매(106)를 안내하도록 구성된다.

도 6A 내지 도 6C는 "강하막" 증발기(128)로서 구성된 증발기의 바람직한 실시 예를 나타낸다. 도 6A 내지 도 6C에 도시된 바와 같이, 증발기(128)가 쉘의 하부에 수집되는 냉매(82)의 풀에 튜브 번들(140)을 포함하지 않는 것을 제외하고는, 증발기(128)는 도 5A 내지 도 5C에 도시된 증발기(138)과 유사하다. 비록 다른 바람직한 실시 예에 있어서, 후드(86)가 튜브 번들(78)을 덮은 후에 냉매(82)의 풀 쪽으로 더 연장될지라도, 바람직한 실시 예에 있어서 후드(86)는 튜브 번들(78)을 덮은 후에 종료된다. 다른 바람직한 실시 예에 있어서, 후드(86)는 종료되고 그래서 후드는 튜브 번들을 전체적으로 덮지 않는다. 즉, 튜브 번들을 대체로 덮는다.

도 6B 및 도 6C에 도시된 바와 같이, 펌프(84)는 쉘(76)의 하부로부터 라인(114)을 거쳐서 디스트리뷰터(80)로 액체 냉매(82)의 풀을 재순환시키도록 사용될 수 있다. 도 6B에 도시된 바와 같이, 라인(114)은 응축기(도시되지 않음)와 유체연결될 수 있는 조절장치(112)를 포함할 수 있다. 다른 바람직한 실시 예에 있어서, 응축기(34)로부터 배출되는 가압된 냉매를 사용하여 쉘(76)의 하부로부터 액체 냉매(82)를 추출하도록 베르누이 효과에 의해서 작동하는 이젝터(도시되지 않음)가 채용될 수 있다. 이젝터는 조절장치(112)와 펌프(84)의 기능들을 결합시킨다.

바람직한 실시 예에 있어서, 튜브들이나 튜브 번들의 한가지 배열은 대체로 직사각형이 될 수 있는 윤곽을 형성하는 수직 및 수평으로 정렬된 다수의 균등하게 이격된 튜브들에 의해서 한정될 것이다. 그러나, 튜브들이 수직이나 수평으로 정렬되지 않고 배열들이 균등하게 이격되지 않는 경우에 튜브 번들의 적층 배치가 사용될 수 있다.

다른 바람직한 실시 예에 있어서, 다른 튜브 번들 구성들이 고려된다. 예를 들면, 튜브 번들의 최고 수평 열이나 최상부를 따르는 것과 같이 지느러미 튜브들(도시되지 않음)이 튜브 번들에서 사용될 수 있다. 지느러미 튜브들을 사용하는 가능성 이외에, "만액식" 증발기들에서와 같이 풀 끓임 응용(pool boiling applications)에 대해 보다 효율적인 작동을 위해 개발된 튜브들이 또한 채용될 것이다. 추가적으로 또는 지느러미 튜브들과 조합하여 다공성 피복들이 튜브 번들의 튜브들의 외면에 적용될 수 있다.

다른 바람직한 실시 예에 있어서, 증발기 쉘의 단면형상은 비-원형이 될 것이다.

바람직한 실시 예에 있어서, 후드의 부분은 쉘 배출구 내로 부분적으로 연장될 것이다.

또한, 디스트리뷰터(80) 내로 장치(14)의 팽창장치들의 팽창 기능성을 통합할 수 있다. 한 바람직한 실시 예에 있어서, 2개의 팽창장치들이 채용될 것이다. 하나의 팽창장치가 디스트리뷰터(80)의 분무 노즐들에 배치된다. 다른 팽창장치, 예를 들면 팽창장치(36)는 증발기 내부에 위치한 분무 노즐들에 의해서 제공되기 전에 냉매의 예비 부분팽창을 제공할 수 있다. 바람직한 실시 예에 있어서, 다른 팽창장치, 즉 비-분무 노즐 팽창장치는 부분 냉각부하 뿐만아니라 증발기 및 응축기 압력들과 같은 작동조건에서의 변수들을 고려하여 증발기에서 액체 냉매(82)의 수위에 의해서 조절될 수 있다. 대안적인 바람직한 실시 예에 있어서 팽창장치는 콘테이너에서 또는 다른 바람직한 실시 예에 있어서 "플래시 이코노마이저(flash economizer)" 베셀에서 액체 냉매의 수위에 의해 제어될 수 있다. 한 바람직한 실시 예에 있어서, 대부분의 팽창은 노즐들에서 일어날 수 있으며, 큰 압력차를 제공하고, 노즐들이 줄어든 크기로 제조될 수 있으므로 노즐들의 크기와 제조비용이 감소하게 된다.

본 출원은 다른 공개를 주목하고 있는데, 이것은 VAPOR COMPRESSION SYSTEM이라는 발명의 명칭으로 2010년 9월 3일자로 출원된 미국 출원번호 제 12/875,748 호에 포함된 것과 같은 디스트리뷰터들을 포함하며, 여기에서는 참조로서 통합된 것이다.

도 7은 도 6B와 같이 앞서 도시된 것과 유사한 방식으로 디스트리뷰터(142)로부터 들어가는 유체를 튜브번들 위로 적용하도록 구성된 디스트리뷰터(142)의 바람직한 실시 예를 나타낸다. 디스트리뷰터(142)는 튜브 번들(예를 들면, 도 6B)을 향하도록 위치된 단부(148) 및 상기 튜브 번들의 반대방향을 향하는 대향하는 단부(150)를 갖는 외함(144)을 포함한다. 디스트리뷰터(142)는 단부(150)에 형성되고 종단부(152) 및 대향하는 종단부(154) 사이에서 연장되는 유입구(156)를 또한 포함한다. 단부(148)는 서로 작동하도록 연관된 적어도 하나의 분배장치(146) 또는 다수의 분배장치들(146)을 구비한 단부 특색(158)을 포함한다. 일 실시 예에 있어서, 분배장치(146)는 단부(148)의 단부 특색(158)에 형성된 개구부(160)(도 9)를 포함한다. 이 배열의 결과로서, 외함(144)의 유입구(156)로 들어가는 유체(206)는 증기와 액체의 2개-위상 혼합물을 포함할 것이며, 외함(144)의 길이를 따라서 분배되고, 분배된 유체(208)로서 분배장치(들)(146)을 거쳐서 외함(144)을 빠져나간다. 외함(144)의 신규한 구성으로 인하여, 외함(144)의 길이를 따르는 분배된 유체(208)의 유동이 개선된다. 즉, 외함의 길이를 따라서 보다 균등하게 유동하게 된다.

하나, 둘 또는 그 이상의 디스트리뷰터들(142)이 단일 튜브 번들과 함께 사용될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 일 실시 예에 있어서, 둘 또는 그 이상의 디스트리뷰터들은 분배된 유체(208)(도 11)의 중첩 분무 각도(166)를 가질 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 튜브 번들은 독립된 디스트리뷰터들을 구비한 수직으로 분리된 영역들과 같은 영역들로 분할될 수 있다. 예를 들면, 수직으로 분리된 영역들로 분할된 큰 튜브 번들에 대해, 하나 또는 그 이상의 디스트리뷰터들은 튜브 번들의 튜브들의 개선된 다중 수준의 젖음성을 제공하도록 각각의 영역 사이에서 배열될 수 있다.

용접에 의한 것과 같이 다중 조각들로부터 조립되는 것으로 도 7 내지 도 10에 도시되었지만, 외함(144)은 일원화되거나 또는 단일체 구성을 갖도록 돌출될 수 있다.

도 10은 도 9의 선 10-10을 따라 도시한 단면을 나타내는데, 상기 단면은 단부(148)의 단부 특색(158)에 형성된 개구부(160)를 통해서 연장된다. 도 10에 도시된 바와 같이, 외함 부분들(168,170)은 서로에 대해 평행하고, 서로에 대해 대칭 평면(180)을 갖는다. 도 10에 도시된 바와 같이, 외함은 높이(176)와 폭(178)을 갖는다. 외함의 종횡비는 그것의 폭(178)에 의해서 분할된 높이(176)를 언급한다. 외함의 종횡비는 약 1/2:1 내지 약 10:1, 약 1/2:1 내지 약 8:1, 약 2:1 내지 약 6:1, 약 2:1 내지 약 4:1, 약 2:1 내지 약 3:1, 약 3:1 내지 약 8:1, 약 4:1 내지 약 6:1의 범위, 약 2:1, 약 3:1, 약 4:1 또는 이들의 조합이 될 수 있다. 개구부들(160)의 크기 및 공간과 조합하여 적당한 크기의 종횡비를 채택한 결과, 외함의 개구부들(160)을 통한 유량이 최적화될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 디스트리뷰터의 작동과 연관된 유체압력의 전체범위에 있어서 외함의 길이에 걸쳐서 보다 균등해진다.

예를 들면, 도 8 내지 도 10에서 수집적으로 도시된 바와 같이, 유입구(156)는 길이(200)의 1/6 내지 1/3 범위 길이(194)를 갖는다. 유입구(156)는 대향하는 단부들(196,198) 사이에서 대체로 중간에 위치한다. 일 실시 예에 있어서, 단부(148)의 단부 특색(158)에 형성된 인접한 개구부들(160)은 길이(200)를 따라서 서로 대체로 균등한 공간(164)을 갖는다. 다른 예에 있어서, 외함(144)의 길이(200)를 따라서 수집적인 개구부들(160)을 통한 보다 균등한 유량을 증진하기 위해서, 유입구(156)와 연관된 인접한 개구부들(160)의 적어도 일부 사이의 공간(164)은 단부(196)와 연관된 인접한 개구부들(160)의 적어도 일부 사이의 공간(202)보다 클 수 있고 및/또는 단부(198)와 연관된 인접한 개구부들(160)의 적어도 일부 사이의 공간(204)보다 클 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 단부(196)와 연관된 인접한 개구부들(160)의 적어도 일부 사이의 공간(202)은 단부(198)와 연관된 인접한 개구부들(160)의 적어도 일부 사이의 공간(204)에 대해 대체로 균등하게 이격될 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 개구부들(160)은 대체로 균등한 폭(162)을 포함한다. 일 실시 예에 있어서, 개구부들(160)의 절단부의 단부는 다른 실시 예에서 비록 절단부의 단부는 만곡되거나 또는 만곡 및 선형의 조합이 될 수 있을지라도, 하기에서 보다 상세하게 설명하는 바와 같이 도 1 내지 도 14에서 각각 도시된 단부 특색들(158,258,358,458)에 도시된 것과 유사한 방식으로 "정사각형으로 절단(squared off)"하거나 대체로 직사각형이 될 수 있다. 다른 예에 있어서, 개구부들(160)은 가변 폭들을 가질 수 있다. 그러므로, 개구부들(160)의 크기는 폭(162)(도 10 참조) 뿐만아니라 높이로서 언급되는 개구부(160)의 절단부의 단부로부터 외함의 단부 특색(158)의 접촉(184)(도 11 참조)의 말단부까지의 거리(186)의 조합에 대응하는 것임을 알 수 있을 것이다. 즉, 만약 개구부들(160)의 폭들(162)이 서로에 대해 대체로 같다면, 개구부들의 높이나 거리(186)가 대체로 같은 경우 개구부들(160)의 크기는 대체로 같을 것으로 고려된다. 일 실시 예에 있어서, 개구부들(160)의 폭들(162)은 서로 다르면, 개구부들의 높이나 거리(186)는 서로 다를 수 있고, 외함의 길이(200)(도 8 참조)를 따라서 대체로 균등한 유량이 흐르는 한, 개구부들(160)의 크기는 서로 대체로 균등할 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 개구부들(60)중 적어도 2개는 서로에 대해 대체로 균등하거나 대체로 균등한 크기가 된다.

비록 외함부들(168,170)이 대체로 평행한 것으로 도 10에 도시되어 있지만, 외함부(168)는 각 편차(172)를 포함할 수 있고 및/또는 외함부(170)는 각 편차(174)를 포함할 수 있다. 그 결과, 외함부들(168,170)은 "브이(V)" 형상과 비슷하게 제로(0) 내지 약 45도 각도 또는 서로에 대해 평행한 것으로부터 어느 부 조합으로 서로 각 편차를 이룰 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 각 편차(172) 및/또는 각 편차(174)는 필요한 경우 외함의 길이를 따라서 변할 수 있다.

도 11은 도 10의 영역(11)의 확대도로서, 외함(144)의 바람직한 단부 특색(158)을 더욱 상세하게 나타낸다. 도 11에 도시된 바와 같이, 특색(158)은 대향하는 외함부들(168,170)로 연장되고 반경이나 유효반경 또는 방사상 거리(189)를 갖는 만곡된 형상 또는 반구형상을 한정한다. 일 실시 예에 있어서, 반경 또는 유효 반경 또는 방사상 거리(189)는 다른 곡률반경을 갖는 하나 또는 그 이상의 곡선들을 포함할 수 있다. 반경 또는 유효 반경 또는 방사상 거리(189)는 대향하는 외함부들(168,170)에 대하여 대체로 수직한 참조 라인(182)과 부합하는 부합의 지점(181)이나 중앙지점으로부터 외부로 연장된다. 도 10에 도시된 바와 같이, 외함부들(168,170)은 서로 평행하고 서로에 대해 대칭평면(180)을 가지며, 일 실시 예에 있어서 대칭평면(180)은 참조 라인(182)과 부합한다. 일 실시 예에 있어서, 부합의 지점(181)은 외함(144)의 중앙에 위치하지 않는다. 일 실시 예에 있어서, 외함은 대칭평면을 갖지 않는다. 개구부(160)는 외함부(168)와 연관되고 여기에 근접한 테두리(161) 및 외함부(170)와 연관되고 여기에 근접한 테두리(163)를 가지며, 개구부(160)와 연관된 절단부의 단부들과 연관된 테두리들(161,163)을 포함한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 참조 라인(183)은 대향하는 외함부들(168,170)에 대해 대체로 수직하고, 테두리들(161,163)을 통해서 연장된다. 참조 라인(182)은 참조 라인(183)에 대해 평행하다. 외함부들(168,170)에 대해 단부(148)의 단부 특색(158)의 말단부(187)는 참조라인(182,183)에 대해 서로 평행한 참조라인(185)과 부합하는 접선(184)의 말단부를 포함한다. 개구부(160)의 테두리들(161,163)과 참조라인(185)를 따라서 측정된 단부 특색(158)의 말단부(187)의 접선(184)의 지점 사이의 간격 또는 유효간격은 거리(186)를 산출한다. 일치(181)의 지점을 통해서 연장되는 참조라인(182)과 접선(184)의 말단지점 사이의 간격은 참조라인(185)를 따라서 측정된 바와 같이 거리(188)를 산출한다. 거리(188)는 거리(186)보다 크다. 즉, 단부 특색(158)(거리(188))의 접선(184)의 지점과 같은 말단 접선부와 연관된 반경이나 유효반경 또는 방사상 거리(189)는 접선(184)(거리(186))과 같은 말단 접선부와 연관된 테두리들(161,163) 사이의 유효거리 또는 거리보다 크다. 그 결과, 개구부들(160)을 통해서 유동하는 분배된 유체는 약 60도 내지 약 180도, 약 90도 내지 약 180도, 약 120도 내지 약 180도, 약 150도 내지 약 180도, 약 160도 내지 약 170도, 약 160도 내지 약 165도 범위의 각도, 약 160도, 약 165도, 및 약 170도의 분무각도(166)로 제한되며, 상기 분무각도(166)는 증기압축장치의 디스트리뷰터의 작동과 연관된 유체압력의 전체범위에 걸쳐서 비교적 일정하게 유지된다.

도 12는 도 10의 영역(11)과 유사한 영역의 확대도로서, 외함(144)의 바람직한 단부 특색(258)을 보다 상세하게 나타낸다. 도 12에 더욱 도시된 바와 같이, 특색(258)은 유효반경 또는 유효 반경거리(289)를 가지며 대향하는 외함부들(168,170)로 연장되는 외함의 선형 세그멘트들로 구성된 정사각형 또는 직사각형 형상을 한정한다. 유효반경 또는 유효반경 거리(289)은 대향하는 외함부들(168,170)에 대하여 대체로 수직한 참조라인(282)과 부합하는 중앙지점이나 부합지점(281)으로부터 외부로 연장된다. 일 실시 예에 있어서, 부합지점(281)은 외함(144)의 중앙에 위치하지 않는다. 일 실시 예에 있어서, 외함은 대칭평면을 갖지 않는다. 개구부(260)는 개구부(260)와 연관된 절단의 단부들과 연관된 테두리들(261,263)을 포함하며, 외함부(168)와 연관되어 그에 근접한 테두리(261) 및 외함부(170)와 연관되어 그에 근접한 테두리(263)를 구비하고 있다. 도 12에 더욱 도시된 바와 같이, 참조라인(283)은 대향하는 외함부들(168,170)에 대해 대체로 수직하고, 테두리들(261, 263)을 통해서 연장된다. 참조라인(282)은 참조라인(283)에 대해 평행하다. 외함부들(168,170)에 대해 단부(148)의 단부 특색(258)의 말단부(287)는 참조라인들(282, 283)에 대해 서로 평행한 참조라인(285)과 부합하는 접선(284)의 말단부를 포함한다. 개구부(260)의 테두리들(261, 263)과 단부 특색(258)의 말단부(287)의 접선(284)의 지점 사이의 거리 또는 유효거리는 참조라인(285)을 따라서 측정된 바와 같이 거리(286)를 산출한다. 부합의 지점(281)을 통해서 연장되는 참조라인(282)과 접선의 지점(284) 사이의 거리는 참조라인(285)을 따라서 측정된 바와 같이 거리(288)를 산출한다. 거리(288)는 거리(286)보다 크다. 즉, 단부 특색(258)의 접선(284)의 지점과 같은 말단 접선부와 연관된 유효반경이나 유효반경 거리(289)는 접선의 지점(284)(거리(286))과 같은 말단 접선부와 연관된 테두리들(261, 263) 사이의 유효거리 또는 거리보다 크다. 그 결과, 개구부들(260)을 통해서 유동하는 분배된 유체는 약 60도 내지 약 180도, 약 90도 내지 약 180도, 약 120도 내지 약 180도, 약 150도 내지 약 180도, 약 160도 내지 약 180도, 약 160도 내지 약 170도, 약 160도 내지 약 165도 범위의 각도, 약 160도, 약 165도, 및 약 170도의 분무각도(166)(도 11 참조)로 제한되며, 상기 분무각도(166)는 증기압축장치의 디스트리뷰터의 작동과 연관된 유체압력의 전체범위에 걸쳐서 비교적 일정하게 유지된다.

도 13은 도 10의 영역(11)과 유사한 영역의 확대도로서, 외함(144)의 바람직한 단부 특색(358)을 보다 상세하게 나타낸다. 도 13에 더욱 도시된 바와 같이, 단부 특색(358)은 유효반경이나 유효반경 거리(389)를 가지며 대향하는 갖는 외함부들(168,170)로 연장되는 외함의 선형 세그멘트들로 구성된 "브이(V)" 형상을 한정한다. 유효반경이나 유효반경 거리(389)는 대향하는 외함부들(168,170)에 대하여 대체로 수직한 참조라인(382)과 부합되는 중앙지점이나 부합의 지점(381)으로부터 바깥쪽으로 연장된다. 일 실시 예에 있어서, 부합의 지점(381)은 외함(144)의 중앙에 위치하지 않는다. 일 실시 예에 있어서, 상기 외함은 대칭평면을 갖지 않는다. 개구부(360)는 개구부(360)와 연관된 절단의 단부들과 연관된 테두리들(361,363)을 포함하며, 외함부(168)와 연관되어 그에 근접한 테두리(361) 및 외함부(170)와 연관되어 그에 근접한 테두리(363)를 구비하고 있다. 도 13에 더욱 도시된 바와 같이, 참조라인(383)은 대향하는 외함부들(168,170)에 대해 대체로 수직하고, 테두리들(361, 363)을 통해서 연장된다. 참조라인(382)은 참조라인(383)에 대해 평행하다. 외함부들(168,170)에 대해 단부(148)의 단부 특색(358)의 말단부(387)는 참조라인들(382, 383)에 대해 서로 평행한 참조라인(385)과 부합하는 접선(384)의 말단부를 포함한다. 개구부(360)의 테두리들(361, 363)과 단부 특색(358)의 말단부(387)의 접선(384)의 지점 사이의 거리 또는 유효거리는 참조라인(385)을 따라서 측정된 바와 같이 거리(386)를 산출한다. 부합의 지점(381)을 통해서 연장되는 참조라인(382)과 접선의 지점(384) 사이의 거리는 참조라인(385)을 따라서 측정된 바와 같이 거리(388)를 산출한다. 거리(388)는 거리(386)보다 크다. 즉, 단부 특색(358)의 접선(384)의 지점과 같은 말단 접선부와 연관된 유효반경이나 유효반경 거리(389)는 접선의 지점(384)(거리(386))과 같은 말단 접선부와 연관된 테두리들(361, 363) 사이의 유효거리 또는 거리보다 크다. 그 결과, 개구부들(360)을 통해서 유동하는 분배된 유체는 약 60도 내지 약 180도, 약 90도 내지 약 180도, 약 120도 내지 약 180도, 약 150도 내지 약 180도, 약 160도 내지 약 180도, 약 160도 내지 약 170도, 약 160도 내지 약 165도 범위의 각도, 약 160도, 약 165도, 및 약 170도의 분무각도(166)(도 11 참조)로 제한되며, 상기 분무각도(166)는 증기압축장치의 디스트리뷰터의 작동과 연관된 유체압력의 전체범위에 걸쳐서 비교적 일정하게 유지된다.

도 14는 도 10의 영역(11)과 유사한 영역의 확대도로서, 외함(144)의 바람직한 단부 특색(458)을 보다 상세하게 나타낸다. 도 14에 더욱 도시된 바와 같이, 단부 특색(458)은 유효반경이나 유효반경 거리(489)를 가지며 대향하는 외함부들(168,170)로 연장되는 외함의 만곡된 세그멘트들로 구성된 "디(D)" 형상의 하부를 한정한다. 일 실시 예에 있어서, 만곡된 세그멘트들 및 선형 세그멘트들의 다른 배열이나 형상들이 사용될 수 있다. 유효반경이나 유효반경 거리(489)는 대향하는 외함부들(168,170)에 대하여 대체로 수직한 참조라인(482)과 부합되는 중앙지점이나 부합의 지점(481)으로부터 바깥쪽으로 연장된다. 일 실시 예에 있어서, 부합의 지점(481)은 외함(144)의 중앙에 위치하지 않는다. 일 실시 예에 있어서, 상기 외함은 대칭평면을 갖지 않는다. 개구부(460)는 개구부(460)와 연관된 kerf의 단부들과 연관된 테두리들(461,463)을 포함하며, 외함부(168)와 연관되어 그에 근접한 테두리(461) 및 외함부(170)와 연관되어 그에 근접한 테두리(463)를 구비하고 있다. 도 13에 더욱 도시된 바와 같이, 참조라인(483)은 대향하는 외함부들(168,170)에 대해 대체로 수직하고, 테두리들(461, 463)을 통해서 연장된다. 참조라인(482)은 참조라인(483)에 대해 평행하다. 외함부들(168,170)에 대해 단부(148)의 단부 특색(458)의 말단부(487)는 참조라인들(482, 483)에 대해 서로 평행한 참조라인(485)과 부합하는 접선(484)의 말단부를 포함한다. 개구부(460)의 테두리들(461, 463)과 단부 특색(458)의 말단부(487)의 접선(484)의 지점 사이의 거리 또는 유효거리는 참조라인(485)을 따라서 측정된 바와 같이 거리(486)를 산출한다. 부합의 지점(481)을 통해서 연장되는 참조라인(482)과 접선의 지점(484) 사이의 거리는 참조라인(485)을 따라서 측정된 바와 같이 거리(488)를 산출한다. 거리(488)는 거리(486)보다 크다. 즉, 단부 특색(458)(거리(488))의 접선(484)의 지점과 같은 말단 접선부와 연관된 유효반경이나 유효반경 거리(489)는 접선의 지점(484)(거리(486))과 같은 말단 접선부와 연관된 테두리들(461, 463) 사이의 유효거리 또는 거리보다 크다. 그 결과, 개구부들(460)을 통해서 유동하는 분배된 유체는 약 60도 내지 약 180도, 약 90도 내지 약 180도, 약 120도 내지 약 180도, 약 150도 내지 약 180도, 약 160도 내지 약 180도, 약 160도 내지 약 170도, 약 160도 내지 약 165도 범위의 각도, 약 160도, 약 165도, 및 약 170도의 분무각도(166)(도 11 참조)로 제한되며, 상기 분무각도(166)는 증기압축장치의 디스트리뷰터의 작동과 연관된 유체압력의 전체범위에 걸쳐서 비교적 일정하게 유지된다.

각각의 거리(186, 286, 386, 486)와 연관된 라인들(183, 283, 383, 483)은 각각의 개구부(160, 260, 360, 460)의 각각의 테두리들(161와 163, 261와 263, 361과 363, 461과 463) 각각을 통해서 연장되도록 제한되지 않는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들면, 일 실시 예에 있어서, 라인(82)이 대응하는 테두리들(161,163) 사이의 평균거리를 나타내도록 개구부(160)의 테두리들(161,163)은 라인(183)에 대해 오프셋될 수 있다. 그러나, 각각의 접선 지점들(84, 284, 384, 484)에 대해 라인들(183, 283, 383, 483) 및 대응하는 각각의 거리들(186, 286, 386, 486)은, 앞서 설명한 바와 같은 이유로 분배된 유량의 일관성 있게 조절된 분무각도(166)(도 11)를 보장하기 위해서, 각각의 접선 지점들(184, 284, 384, 484)에 대해 라인들(182, 282, 382, 482) 및 대응하는 각각의 거리들(182, 282, 382, 482)보다 작다.

도 15는 선형 축(190)에 비해서 만곡된 축(192)을 갖는 디스트리뷰터(142)의 바람직한 실시 예를 나타내는데, 이것은 다르게 구성된 개구부들(160)(도 8)과 조합하는 것과 같이 직선 또는 선형 축을 갖는 디스트리뷰터에 비교한 바와 같이 몇몇 튜브 번들 배열에 걸쳐서 개선된 유체 분배를 제공할 수 있다.

본 발명의 단지 몇몇 특징 및 실시 예들이 도시되고 설명되었지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는, 특허청구범위에서 재인용된 주제의 새로운 특징 및 장점들로부터 실질적으로 벗어남이 없이 많은 변형 및 수정이 일어날 수 있음(예를 들면, 크기, 치수들, 구조물들, 다양한 요소들의 형상과 비율, 매개변수들의 값(예를 들면, 온도, 압력 등), 장착 배열, 재료의 사용, 색채, 배향 등에서의 변화)을 알 수 있을 것이다. 어느 공정이나 방법의 순서나 절차는 대안적인 실시 예들에 따라서 변하거나 재-순서화될 것이다. 그러므로, 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 진실한 사상 내에서 해당하는 모든 변형 및 수정을 포괄하도록 의도된 것임을 알 수 있을 것이다. 또한, 바람직한 실시 예들의 정확한 설명을 제공하기 위한 노력에 있어서, 실제적인 실행의 모든 특징들이 서명되지는 않았다(즉, 본 발명을 수행하기 위해 현재 고려한 최선의 모드와는 연관되지 않은 것들 또는 청구된 발명을 가능하게 하기 위한 것과는 연관되지 않은 것들). 그러한 실제적인 실행의 개선에 있어서 어느 엔지니어링 또는 디자인 프로젝트에서 다수의 실행-특정 결정들이 이루어질 수 있음을 알 수 있을 것이다. 그러한 개발 노력은 복잡하고 시간 소모가 많으나, 그럼에도 불구하고 이것은 과도한 실험없이 본 명세서의 이익을 갖는 해당기술분야의 숙련된 당업자에 대해 설계, 조립 및 제조의 일상적인 것이 될 것이다.

Claims (20)

1. 증기압축장치(14)에서 사용하기 위한 디스트리뷰터(80,142)로서,
   수평 방향으로 연장되는 다수의 튜브들을 포함하는 튜브 번들(78)을 갖는 열교환기(138) 내에 위치하도록 구성되는 외함(144, enclosure); 및
   상기 튜브 번들(78)을 향하도록 위치된 상기 외함(144)의 단부(148)에 형성된 적어도 하나의 분배장치(146) - 상기 적어도 하나의 분배장치(146)는 상기 디스트리뷰터(80,142)로 들어가는 유체(206)를 상기 튜브 번들(78) 위로 적용하도록 구성됨 -;
   를 포함하되, 상기 외함(144)은 2:1 내지 6:1 범위의 종횡비를 가지며,
   상기 외함(144)의 단부(148)는 단부 특색(158, end feature)을 포함하고, 상기 적어도 하나의 분배장치(146)는 상기 단부 특색(158)에 형성된 적어도 하나의 개구부(160)를 포함하며,
   상기 적어도 하나의 개구부(160)는 상기 증기압축장치(14)의 상기 디스트리뷰터(80, 142)의 작동과 연관된 유체압력의 전체범위에 걸쳐서 60도 내지 180도의 분무각도(166)로 유체를 분배하도록 구성 및 배치되며,
   상기 유체(206)가 상기 외함의 길이를 따라 보다 균일하게 흐르도록 유도하기 위해, 상기 외함(144)은 종단부(152) 및 대향하는 종단부(154)를 갖는 것을 특징으로 하는 디스트리뷰터.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 단부 특색(158)은 만곡된 형상, 직선형 형상 또는 이들의 조합중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스트리뷰터.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 외함(144)의 단부(148)로부터 멀어지게 연장되는 평행한 대향하는 부분들(168,170)을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스트리뷰터.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 대향하는 부분들(168,170)은 서로에 대하여 평행한 것으로부터 제로(0)도 내지 45도 범위로 벗어난 것을 특징으로 하는 디스트리뷰터.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 단부 특색(158)과 연관되고 상기 단부 특색(158)의 상기 대향하는 부분들(168,170)에 대하여 수직한 참조라인(185)은 상기 단부 특색(158)의 말단 접선부분(187)으로부터 제 1의 거리(188)만큼 위치하고, 제 2의 거리(186)는 상기 적어도 하나의 개구부(160)에 형성된 테두리들(163) 및 상기 단부 특색(158)의 말단 접선부분(187)의 유효 간격과 연관되고, 상기 제 1의 거리(188)는 상기 제 2의 거리(186)보다 큰 것을 특징으로 하는 디스트리뷰터.
7. 제 6 항에 있어서, 참조라인(182)은 상기 단부 특색(158)의 유효반경(189)의 중심점(181)에 일치하는 것을 특징으로 하는 디스트리뷰터.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 외함(144)의 대칭 평면(180)은 상기 중심점(181)에 일치하는 것을 특징으로 하는 디스트리뷰터.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 종횡비가 2:1 내지 4:1의 범위인 것을 특징으로 하는 디스트리뷰터.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 종횡비가 2:1인 것을 특징으로 하는 디스트리뷰터.
11. 제 1 항에 있어서, 상기 종횡비가 4:1인 것을 특징으로 하는 디스트리뷰터.
12. 제 1 항에 있어서, 상기 분무 각도(166)는 160도 내지 170도 범위인 것을 특징으로 하는 디스트리뷰터.
13. 제 1 항에 있어서, 상기 분무 각도(166)는 165도인 것을 특징으로 하는 디스트리뷰터.
14. 제 1 항에 있어서, 상기 튜브 번들(78)로부터 떨어져서 위치한 상기 외함(144)의 단부(150)에 유입구(156)가 형성되고, 상기 유입구(156)는 상기 외함(144)내로 유체(206)를 수용하도록 형성되고, 상기 유입구(156)는 상기 외함(144)의 길이에 대하여 중앙에 위치하고, 상기 유입구(156)는 상기 외함(144)의 길이의 1/6 내지 1/3 범위에 있는 것을 특징으로 하는 디스트리뷰터.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 분배장치(146)는 상기 외함(144)의 길이를 따라서 상기 단부 특색(158)에 형성된 다수의 개구부(160)를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스트리뷰터.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 단부 특색(158)에 형성된 상기 다수의 개구부(160)들은 같은 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 디스트리뷰터.
17. 제 14 항에 있어서, 상기 단부 특색(158)에 형성된 상기 다수의 개구부(160)들은 균등하게 이격된 것을 특징으로 하는 디스트리뷰터.
18. 제 14 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 분배장치(146)는 상기 단부 특색(158)에 형성된 다수의 개구부(160)들을 포함하며, 상기 다수의 개구부(160)들의 적어도 일부는 상기 외함(144)의 길이의 중앙 세그멘트에 대응하는 제 1 간격(164)을 가지며, 상기 다수의 개구부(160)들의 나머지 개구부들중 적어도 일부는 단부 세그멘트들(196,198)의 쌍의 적어도 하나의 단부 세그멘트에 대응하는 제 2 간격(202,204)을 가지며, 상기 제 1 간격(164)은 상기 제 2 간격(202,204)보다 작은 것을 특징으로 하는 디스트리뷰터.
19. 증기압축장치(14)에서 사용하기 위한 디스트리뷰터(80,142)로서,
    수평 방향으로 연장되는 다수의 튜브들을 포함하는 튜브 번들(78)을 갖는 열교환기(138) 내에 위치하도록 구성되는 외함(144, enclosure); 및
    상기 튜브 번들(78)을 향하도록 위치된 상기 외함(144)의 단부(148)에 형성된 적어도 하나의 분배장치(146) - 상기 적어도 하나의 분배장치(146)는 상기 디스트리뷰터(80,142)로 들어가는 유체(206)를 상기 튜브 번들(78) 위로 적용하도록 구성됨 -;
    을 포함하되,
    상기 외함은 2:1 내지 6:1 범위의 종횡비를 가지며,
    상기 외함(144)의 단부는 단부 특색(158)을 포함하고, 상기 적어도 하나의 분배장치(146)는 상기 단부 특색(158)에 형성된 적어도 하나의 개구부(160)를 포함하며;
    상기 적어도 하나의 개구부(160)는 상기 증기압축장치(14)의 상기 디스트리뷰터(80,142)의 작동과 연관된 유체압력의 전체범위에 걸쳐서 60도 내지 180도 범위의 분무각도(166)로 유체(206)를 분배하도록 구성되고 배치되며,
    상기 유체(206)가 상기 외함의 길이를 따라 보다 균일하게 흐르도록 유도하기 위해, 상기 외함(144)은 종단부(152) 및 대향하는 종단부(154)를 갖는 것을 특징으로 하는 디스트리뷰터.
20. 증기압축장치(14)에서 유체(206)를 분배하기 위한 방법으로서,
    수평 방향으로 연장되는 다수의 튜브들을 포함하는 튜브 번들(78)을 갖는 열교환기(138) 내에 위치하도록 구성되는 외함(144, enclosure)을 제공하는 단계; 그리고
    상기 튜브 번들(78)을 향하도록 위치된 상기 외함(144)의 단부(148)에 형성된 적어도 하나의 분배장치(146)를 제공하는 단계 - 상기 적어도 하나의 분배장치(146)는 디스트리뷰터(80,142)로 들어가는 유체(206)를 상기 튜브 번들(78) 위로 적용하도록 구성됨;
    상기 증기압축장치(14)를 작동시키는 단계;
    를 포함하되,
    상기 외함(144)은 2:1 내지 6:1 범위의 종횡비를 가지도록 구성되며,
    상기 외함(144)의 단부(148)는 단부 특색(158, end feature)을 포함하고, 상기 적어도 하나의 분배장치(146)는 상기 단부 특색(158)에 형성된 적어도 하나의 개구부(160)를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 개구부(160)는 상기 증기압축장치(14)의 상기 디스트리뷰터(80, 142)의 작동과 연관된 유체압력의 전체범위에 걸쳐서 60도 내지 180도의 분무각도(166)로 유체를 분배하도록 구성 및 배치되며,
    상기 유체(206)가 상기 외함의 길이를 따라 보다 균일하게 흐르도록 유도하기 위해, 상기 외함(144)은 종단부(152) 및 대향하는 종단부(154)를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.

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