KR20090114367A

KR20090114367A - 강하 경막 증발기

Info

Publication number: KR20090114367A
Application number: KR1020097015182A
Authority: KR
Inventors: 폴 드 라미나트; 룩 르 코인테; 사티쉬 쿠란카라
Original assignee: 존슨 컨트롤스 테크놀러지 컴퍼니
Priority date: 2006-12-21
Filing date: 2007-12-21
Publication date: 2009-11-03
Also published as: JP2010515006A; TW200837316A; US8650905B2; US20080148767A1; WO2008080085A3; US20110120181A1; EP2097687A2; WO2008080085A2

Abstract

강하 경막 증발기와 하이브리드 강하 경막 증발기는 2상 냉장장치 또는 공정장치에서 사용하기 위해 제공된다. 증발기는 상부와 하부 및 튜브 번들(tube bundle)을 갖춘 셸을 포함하는데, 이때 튜브 번들은 셸에서 사실상 수평방향으로 연장되는 튜브들을 갖는다. 튜브 번들들에 걸쳐서 배치된 후드는 튜브 번들 위에서 상부에 인접한 상단부를 가지며, 상단부는 하부를 향해서 연장되는 사실상 평행한 서로 마주보는 벽들을 구비하고, 벽들은 상단부에 마주대하는 개방단부에서 끝난다. 일단 액체 냉각제나 액체 냉각제와 증기 냉각제가 튜브 번들 위로 증착되면, 후드의 사실상 평행한 벽들은 튜브 번들의 튜브들 사이에서 냉각제 증기나 액체와 증기의 크로스 플로우(cross flow)를 방지한다. 후드와 셸 사이에서 개방 단부에 인접하게 배치된 유동 분배기는 냉각제 유동을 변형시키며, 보다 균등한 냉각제 유동 분배를 제공한다.

강하 경막 증발기, 하이브리드, 냉각제, 유동 분배기, 튜브 번들, 셸, 크로스 플로우, 후드, 압축기, 냉각제 분배기,

Description

강하 경막 증발기{FALLING FILM EVAPORATOR}

관련 출원의 상호 참조

본 출원은 2006년 12월 21일과 2007년 2월 17일에 각각 출원한 미합중국 임시출원번호 제 60/871,303 호와 제 60/890,473 호, 그리고 2007년 12월 21일 출원한 미합중국 정규출원번호 제 11/962,605 호의 우선권주장 출원이다.

본 출원은 냉장, 공기조화 및 냉각수 장치 또는 처리장치의 강하 경막 및 하이브리드 강하 경막 증발장치에 관한 것이다.

냉장, 공기조화 및 냉각수장치 뿐만아니라 몇몇 처리 장치들은 해당 장치의 냉매와 냉각될 다른 유체 사이에서 열에너지의 전달을 효과적으로 하기 위한 증발기를 포함한다. 증발기의 한가지 형태는 냉각될 유체가 순환되는 튜브 번들(tube bundle)을 형성하는 다수의 튜브들을 구비한 셸(shell)을 포함한다. 냉매는 셸 내에서 튜브 번들의 외부면 혹은 노출 표면과 접촉하게 되고, 그에 따라서 냉각될 유체와 냉매 사이의 열에너지 전달이 이루어진다. 종래의 증발기에 있어서, 냉매는 가열되어 증기 상태로 변환되는데, 이는 다른 냉각 사이클을 개시하기 위해 증기를 압축시키는 압축기로 다시 회수된다. 냉각된 유체는 건물의 구석구석까지 배치된 다수의 열교환기로 순환된다. 따뜻한 공기는 냉각된 유체를 따뜻하게 하기 위한 열 교환기를 통과하게 되는데, 이때 해당 공정을 반복하기 위해서 증발기로 회수된 건물을 위한 공기를 냉각시키게 된다.

예를 들면, 튜브들 외부에서의 냉매 비등이 이루어지는 몇몇 형식의 증발기들은 만액형 증발기, 강하 증발기, 하이브리드 강하 증발기를 포함한다. 종래의 만액형 증발기들에 있어서, 셸은 튜브 번들이 담궈지는 비등 냉매 풀로서 부분적으로 채워진다. 종래의 강하 경막 증발기에 있어서, 디스펜서는 튜브 번들 위쪽 위치로부터 튜브 번들의 튜브들의 표면 위로 일정량의 냉매를 분무에 의해서 증착시키며, 이에 의해서 튜브 표면 위로 냉매의 층(또는 막)이 형성된다. 액상 또는 2상의 액상과 기상 냉각제는 튜브 번들의 상부 튜브면들과 접촉하고, 하부 튜브의 튜브 표면 위로 중력에 의해서 수직하게 떨어진다.

종래의 하이브리드 강하 경막 증발기는, 강하 경막 증발기와 유사하게, 상부 튜브들 상에 유체를 분무하는 동안에 튜브 번들의 튜브들을 만액 증발기 보다는 적은 비율로 침지시킴으로써 강하 경막 증발기와 만액 증발기의 특성들을 통합하였다.

강하 경막 증발기 및 하이브리드 강하 경막 증발기의 효율적인 작동을 위협하는 한가지는 유체의 일부가 증발하여 부피가 상당히 팽창하는 것이다. 증발된 유체가 사방으로 팽창하면, 크로스 플로우(cross flow)가 야기되거나 증발된 액체가 횡단하는 방향으로 이동하게 하거나, 또는 중력의 영향 하에서 냉매의 수직 유동방향에 대하여 적어도 부분적으로 횡단하게 한다. 크로스 플로우는 튜브 번들의 튜브들의 불충분한 습윤을 야기하고, 이는 튜브 번들의 튜브들 내부를 흐르는 냉각될 유체와의 열전달을 상당히 감소시킨다.

다른 위협은 증발기의 상부에 통상적으로 형성된 배출구로부터 배출되는 증발된 유체의 공급을 수용하는 압축기와 관련되는데, 만일 증발된 유체가 비말동반된 액적들을 함유하는 경우에는 압축기가 손상을 입을 수 있다. 부품들은 증기와 액적들 사이에 분리를 제공할 수 있어야 한다. 그런데, 이러한 부품들은 장치의 복잡성과 비용을 증가시킬 수 있고, 증기 냉각제가 압축기에 도달하기 전에 원하지 않는 압력강하를 야기할 수 있다.

강하 경막 증발기와 하이브리드 강하 경막 증발기에 있어서 필요한 것은 팽창하는 증발 유체에 의해서 야기되는 크로스 플로우를 사실상 방지하는 것인데, 이는 액적 분리를 위해서 종래의 만액 강하 증발기 또는 하이브리드 증발기의 현존 설계 보다 더 적은 공간을 요구한다. 개시된 장치들 및/또는 방법들의 장점들은 이와같은 필요성들중 하나 또는 그 이상을 충족시키거나 혹은 다른 바람직한 특징들을 제공하는 것이다. 다른 특징과 장점들은 본 명세서를 통해서 명백하게 밝혀질 것이다. 하기 실시 예들에 관하여 서술하는 내용들은 위에서 언급한 필요성들중 하나 또는 그 이상을 달성하는지의 여부에 관계없이 특허청구범위의 영역 내에 있다.

본 출원은 폐 냉각 루프로 연결된 압축기, 응축기, 팽창장치 및 증발기를 포함하는 냉장장치에 관한 것이다. 증발기는 상부와 하부 및 튜브 번들을 갖춘 셸을 포함하는데, 이때 튜브 번들은 셸에서 대체로 수평방향으로 연장되는 다수의 튜브들을 갖는다. 튜브 번들 위로는 후드가 배치되는데, 후드는 폐쇄단부 및 상기 폐쇄단부와 대향하는 개방단부를 가지며, 이때 폐쇄단부는 셸의 상부와 인접한 튜브 번들 위로 배치된다. 후드는 셸의 폐쇄부로부터 개방부로 연장되는 대체로 평행한 서로 마주보는 벽들을 더 구비한다. 냉매 분배기는 후드 아래 튜브 번들 위에 배치되며, 액체 냉각제 또는 액체 냉각제와 증기 냉각제를 튜브 번들 위로 증착시키도록 구성된다. 후드의 사실상 평행한 벽들은 튜브 번들의 다수의 튜브들 사이에서 냉각제의 크로스 플로우를 방지한다. 유동 분배기는 후드와 셸 사이에서 열린 단부에 인접하게 배치된다. 유동 분배기는 보다 균등한 냉각제 유동 분배를 제공하기 위해서 후드와 셸 사이에서 냉각제 유동을 변경시킨다.

본 출원은 또한 상부와 하부를 갖는 셸을 포함하는 냉장장치에서 사용하기 위한 강하 경막 증발기에 관한 것이다. 튜브 번들은 셸에서 사실상 수평방향으로 연장되는 다수의 튜브들을 갖는다. 튜브 번들 위로는 후드가 배치되는데, 후드는 폐쇄단부 및 상기 폐쇄단부와 마주보는 개방단부를 가지며, 이때 폐쇄단부는 셸의 상부와 인접한 튜브 번들 위로 배치된다. 후드는 셸의 폐쇄부로부터 개방부로 연장되는 사실상 평행한 마주보는 벽들을 더 구비한다. 냉각제 분배기는 후드아래 튜브 번들 위로 배치된다. 냉매 분배기는 액체 냉각제 또는 액체와 증기 냉각제를 튜브 번들 위로 증착시키도록 구성된다. 후드의 사실상 평행한 벽들은 튜브 번들의 다수의 튜브들 사이에서 냉각제의 크로스 플로우를 방지한다. 유동 분배기는 후드와 셸 사이에서 열린 단부에 인접하게 배치된다. 유동 분배기는 보다 균등한 냉각제 유동 분배를 제공하기 위해서 후드와 셸 사이에서 냉각제 유동을 변경시킨다.

본 출원은 유체 분배기가 중간압력 혹은 고압력, 즉 응축압력하에서 2상 액체 냉각제와 증기 냉각제가 될 수 있는 냉매를 수용할 수 있게 한다. 이러한 조건하에서, 발생된 냉각제 미스트와 액적들은 냉각제 미스트와 액적들이 흡입 라인 내로 비말동반되는 것을 방지하기 위하여 루프와 후드의 벽들 뿐만아니라 후드 아래로 수집되고 튜브들 내로 합쳐진다. 또한, 유체 분배기는 보다 균등한 유동 분배를 제공함으로써 후드를 빠져나가는 기체 속도를 감소시킨다. 이렇게 개선된 유동 분배는 흡입라인에 도달할 수 있는 냉각제 미스트의 액적 비말동반을 더욱 감소시키도록 돕는다.

본 출원은 또한 상부와 하부를 갖는 셸을 포함하는 냉장장치에서 사용하기 위한 하이브리드 강하 경막 증발기에 관한 것이다. 하부 튜브 번들은 상부 튜브 번들과 유체 연결되는데, 하부와 상부 튜브 번들들은 각각 셸에서 사실상 수평으로 연장되는 다수의 튜브들을 구비하며, 하부 튜브번들은 셸의 하부에 있는 냉각제에 적어도 부분적으로 담궈진다. 후드는 상부 튜브 번들 위로 배치되는데, 후드는 폐쇄단부 및 상기 폐쇄단부와 대향하는 개방단부를 가지며, 이때 폐쇄단부는 상부 튜브 번들 위에서 셸의 상부와 인접하게 배치된다. 후드는 셸의 폐쇄단부로부터 개방단부로 연장되는 사실상 평행한 서로 마주보는 벽들을 더 구비한다. 냉각제 분배기는 상부 튜브 번들 위로 배치되고, 냉각제를 상부 튜브 번들 위로 증착시킨다. 후드의 사실상 평행한 벽들은 튜브 번들의 다수의 튜브들 사이에서 냉각제의 크로스 플로우를 부분적으로 방지한다. 유동 분배기는 후드와 셸 사이에서 개방단부에 인접하게 배치된다. 유동 분배기는 보다 균등한 냉각제 유동 분배를 제공하기 위해서 후드와 셸 사이에서 냉각제 유동을 변경시킨다.

본 출원은 또한 상부와 하부를 갖는 셸을 포함하는 제어장치에서 사용하기 위한 강하 경막 증발기에 관한 것이다. 튜브 번들은 셸에서 사실상 수평방향으로 연장되는 다수의 튜브들을 갖는다. 튜브 번들 위로는 후드가 배치되는데, 후드는 폐쇄단부 및 상기 폐쇄단부와 대향하는 개방단부를 가지며, 이때 폐쇄단부는 셸의 상부와 인접한 튜브 번들 위로 배치된다. 후드는 셸의 하부쪽으로 연장되는 사실상 평행한 서로 마주보는 벽들을 더 구비한다. 유체 분배기는 후드 아래 튜브 번들 위에 배치되며, 유체 분배기는 액체 유체 또는 액체와 증기 유체를 튜브 번들 위로 증착시키도록 구성된다. 후드의 사실상 평행한 벽들은 튜브 번들의 다수의 튜브들 사이에서 유체의 크로스 플로우를 방지한다. 유동 분배기는 후드와 셸 사이에서 열린 단부에 인접하게 배치된다. 유동 분배기는 보다 균등한 냉각제 유동 분배를 제공하기 위해서 후드와 셸 사이에서 냉각제 유동을 변경시킨다.

본 출원은 또한 상부와 하부를 갖는 셸을 포함하는 냉장장치에서 사용하기 위한 강하 경막 증발기에 관한 것이다. 튜브 번들은 셸에서 사실상 수평방향으로 연장되는 다수의 튜브들을 갖는다. 튜브 번들 위로는 후드가 배치되는데, 후드는 폐쇄단부 및 상기 폐쇄단부와 대향하는 개방단부를 갖는다. 폐쇄단부는 셸의 상부와 인접한 튜브 번들 위로 배치된다. 후드는 셸의 폐쇄부로부터 개방부로 연장되는 서로 대향하며 사실상 평행한 벽들을 더 구비한다. 후드는 증발기 내에서 비대칭적으로 배치된다.

본 출원은 또한 상부와 하부를 갖는 셸을 포함하는 냉장장치에서 사용하기 위한 강하 경막 증발기에 관한 것이다. 튜브 번들은 셸에서 사실상 수평방향으로 연장되는 다수의 튜브들을 갖는다. 튜브 번들 위로는 후드가 배치되는데, 후드는 폐쇄단부 및 상기 폐쇄단부와 대향하는 열린 단부를 갖는다. 폐쇄단부는 셸의 상부와 인접한 튜브 번들 위로 배치되는데, 후드는 셸의 폐쇄단부로부터 개방단부로 연장되는 서로 대향하며 사실상 평행한 벽들을 더 구비한다. 후드는 표면 직물을 포함한다.

본 출원의 장점은 증발하는 유체의 팽창에 의해서 야기되는 크로스 플로우를 실질적으로 방지하며 증가된 열전달을 최소 재순환율로서 가능하게 한다는 것이다.

본 출원의 다른 장점은 압축기 흡입 내로의 액적들의 이월을 회피하기에 효과적인 수단을 제공한다는 것이다.

본 출원의 다른 장점은 제조 및 설치가 용이하다는 것이다.

본 출원의 또 다른 장점은 분배기에 의해 보통압력 또는 고압하에서 튜브 번들 위로 인가되는 액체와 증기의 혼합물을 수용할 수 있다는 것이다.

본 출원의 또 다른 장점은 강하 경막 증발기 구성이나 하이브리드 강하 경막 증발기 구성으로서 사용될 수 있다는 것이다.

본 출원의 또 다른 장점은 개선된 액체 분리를 달성하기 위해서 냉각제의 보다 균등한 유동 분배를 제공할 수 있다는 것이다.

본 발명의 다른 특징들 및 장점들은 첨부 도면들을 참조하여 본 발명의 원리를 설명하는 다음의 바람직한 실시 예의 보다 상세한 설명을 통해서 명백하게 밝혀질 것이다. 해당 기술분야의 숙련된 당업자들은 도면에 있는 요소들이 단순함과 명료함을 위해서 도시된 것으로서 도면에 도시된 크기로 제한될 필요는 없다는 사실을 알 수 있을 것이다. 예를 들면, 도면들에서 요소들 몇몇의 치수들은 본 출원의 다양한 실시 예들에 대한 이해를 돕기 위해서 다른 요소들에도 확장될 수 있을 것이다. 또한, 상업적으로 실행가능한 실시예에서 유용하거나 필요한 일반적이지만 쉽게 이해할 수 있는 요소들은 본 출원의 다양한 실시 예들의 용이한 이해를 돕기 위해서 통상적으로 도시하지 않았다.

대안적인 실시 예들은 다른 특징들에 관한 것이고, 특징들의 조합은 특허청구범위에서 일반적으로 재인용된다.

도 1은 상업용 부설에 배치된 예시적인 HVAC&R 장치를 나타낸 도면이다.

도 2는 본 출원의 압축기장치의 개략도이다.

도 3은 본 출원의 강하 경막 증발기의 실시 예의 단면도이다.

도 4 및 5는 본 출원의 강하 경막 증발기의 다른 실시 예들의 단면도들이다.

도 6은 본 출원의 강하 경막 증발기의 실시 예의 단면도이다.

도 7은 본 출원의 강하 경막 증발기의 다른 실시 예의 단면도이다.

도 8은 본 출원의 증발기용 유동 분배장치의 단면도이다.

도 9 내지 12는 본 출원의 증발기용 유동 분배장치의 다양한 실시 예들의 단면도이다. 도 13은 본 출원의 강하 경막 증발기의 다른 실시 예의 단면도이다.

도 14는 본 출원의 강하 경막 증발기의 다른 실시 예의 단면도이다.

도 15는 도 14의 선 17-17을 따라 도시한 후크의 실시 예를 나타낸 도면이다.

가능한한, 동일한 참조 부호들은 도면 전체에 걸쳐서 동일하거나 유사한 부분들을 언급하도록 사용될 것이다.

도 1은 상업적인 빌딩(BL)에 냉방을 제공하기 위하여 구성된 예시적인 HVAC&R 시스템을 나타낸 도면이다. 냉장장치(CH)는 에어 핸들링 유닛(AH)에 배치된 코일들을 통해서 냉각된 유체(CF)를 순환시킨다. 에어 핸들링 유닛(AH)은 빌딩(BL) 내에서 재순환된 공기와 혼합되는 외부로 분사된 공기(OI)를 추출하기 위해서 도관(ducting; DU)을 사용한다. 냉각된 유체(CF)는 빌딩(BL) 내에서 기후 조절을 제공하기 위해 분배장치(DS)에 의해서 빌딩(BL)을 통해서 재분배된 공기와 외부로 분사된 공기(OI)를 냉각시킨다. 빌딩(BL)으로 열을 제공하기 위해 가열된 유체를 순환시키도록 보일러장치(도시되지 않음)가 사용될 것이다.

도 2는 본 출원의 한 장치 구성을 일반적으로 나타낸 도면이다. 냉동 혹은 냉장장치(10)는 AC전력원(20)을 포함하는데, 이는 변속드라이브(VSD)(30)와 전력/제어 패널(35) 조합을 제공하며, 전력/제어 패널(35) 내에 위치된 제어에 의해서 제어되는 것에 따라서 압축기(60)를 구동시키는 모터(40)에 전력을 인가한다. 용어 "냉장장치"는 히트펌프와 같은 대안적인 구성을 포함할 수 있다. 본 출원의 일 실시 예에 있어서, VSD(30)의 모든 부품들은 전력/제어 패널(35) 내에 포함된다. AC전력원(20)은 현장에서 존재하는 AC 전력 그리드나 분배장치로부터 VSD(30)로 단상 또는 다상(즉, 3상) 고정전압과 고정 주파수의 AC전력을 제공한다. 압축기(60)는 냉각제 증기를 압축하여 배출라인을 통해서 응축기(70)로 운반한다. 압축기(60)는 적당한 형식의 압축기, 즉 원심형 압축기, 왕복 압축기, 스크루 압축기, 스크롤 압축기 등이 될 수 있다. 압축기(60)에 의해서 응축기(70)로 운반된 냉각제 증기는 유체, 즉 물과 열교환을 하게 되는데, 냉각탑(50)에 연결된 열교환기 코일이나 튜브 번들(55)을 통해서 유동하게 된다. 그러나, 응축기(70)는 공기 냉각되거나 혹은 다른 응축기 기술을 사용할 수 있을 것으로 이해된다. 응축기(70)에 있는 냉각제 증기는 열교환기 코일(55)에 있는 액체와의 열교환의 결과로서 냉각제 액체로의 상변화를 겪게된다. 응축기(70)로부터 나오는 응축된 액체 냉각제는 팽창장치(75)로 유동하는데, 팽창장치는 액체 냉각제가 증발기(80)로 들어가기 전에 액체 냉각제의 온도와 압력을 낮춘다. 이와는 달리, 대부분의 팽창은 압력 조정장치로서 사용되는 경우에 노즐(108)(도 3 내지 도 8)에서 발생할 수 있다. 증발기(80)와 열교환하도록 순환되는 유체는 내부공간으로 냉각을 제공할 수 있다.

증발기(80)는 냉각 부하(90)에 연결된 공급 라인(85S)과 복귀라인(85R)을 갖는 열교환기 코일(85)을 포함할 수 있다. 열교환기 코일(85)은 증발기(80) 내에 다수의 튜브 번들을 포함할 수 있다. 물 또는 다른 적당한 2차 냉각제, 예를 들어 에틸렌, 에틸렌 글리콜, 염화칼슘 브라인은 복귀 라인(85R)을 거쳐서 증발기(80) 내로 이동하고 공급 라인(85S)을 거쳐서 증발기(80)를 빠져나간다. 증발기(80)에 있는 액체 냉각제는 열교환기 코일(85)에 있는 2차 액체의 온도를 낮추기 위해서 열교환기 코일(85)에 있는 물과 열교환을 하게된다. 증발기(80)에 있는 냉각제 액체는 열교환기 코일(85)에 있는 액체와의 열교환의 결과로서 냉각제 증기로의 상변화를 겪게된다. 증발기(80)에 있는 증기 냉각제는 사이클을 완결하도록 압축기(60)로 복귀한다. 본 출원의 냉장장치(10)는 VSDs(30), 모터(40), 압축기(60), 응축기(70) 및 증발기(80)의 다수의 조합을 사용할 것이다.

도 3을 참조하면, 증발기(80)의 일 실시 예는 강하 경막 증발기이다. 이 실시 예에 있어서, 증발기(80)는 상부(102)와 하부(104)를 갖는 사실상 원통형인 셸(100)을 포함하며, 셸은 셸(100)의 길이를 따라서 사실상 수평으로 연장되는 튜브 번들(106)을 형성하는 다수의 튜브들을 구비한다. 물, 에틸렌, 에틸렌 글리콜, 또는 염화칼슘 브라인과 같은 적당한 유체가 튜브 번들(106)의 튜브들을 통해서 유동한다. 튜브 번들(106) 위로 배치된 분배기(108)는 응축기(126)로부터 수용된 Rl 34a와 같은 액상 또는 2상의 액상과 기상인 냉각제 유체를 튜브 번들(106)에서 상부 튜브들 위로 분배한다. 다시 말해서, 냉각제 유체는 2상, 즉 액상과 기상이 될 수 있다. 도 4에 있어서, 분배기(108)로 운반된 냉각제는 완전 액체이다. 도 3, 도 5 내지 도 7에 있어서, 분배기(108)로 운반된 냉각제는 전적으로 액체 혹은 액체와 증기의 2상 혼합물이 될 수 있다. 상태변화없이 튜브 번들(106)의 튜브들을 통과하는 액체 냉각제는 하부(104)에 인접한 위치에서 수집되고, 이렇게 수집된 액체 냉각제는 액체 냉각제(120)로서 지정된다. 비록 펌프(95)가 하부(104)로부터 분배기(108)(도 4 및 참조)로 액체 냉각제(120)를 재순환시키도록 사용될 수는 있지만, 응축기(125)로부터 배출되는 가압된 냉각제를 사용하여 하부(104)로부터 액체 냉각제(120)를 추출하기 위해서 이젝터(128)가 채용될 수 있으며, 도 3에 도시된 바와 같이 이젝터는 베르누이 효과(Bernoulli effect)를 통해서 작동한다. 또한, 액체 냉각제(120)의 높이를 튜브 번들(106)(즉, 도 3 내지 도 5 참조) 아래로 도시 하였지만, 액체 냉각제(120)의 높이는 튜브 번들(106)의 튜브들의 일부를 잠기게 할 수도 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 3을 더 참조하면, 후드(112)는 튜브 번들(106)의 튜브들 사이에서 증기 냉각제 또는 액체와 증기 냉각제의 크로스 플로우를 사실상 방지하도록 튜브 번들(106) 위로 배치된다. 후드(112)는 튜브 번들(106) 위와 분배기(108) 위에서 셸(100)의 상부(102)에 인접한 상단부(114)를 포함한다. 사실상 마주보는 평행한 벽들(116)은 셸(100)의 상단부(114)의 마주보는 단부들로부터 하부(104)로 연장되어, 일 실시 예에서, 사실상 수직하고, 상단부(114)에 대하여 사실상 마주보는 개방 단부(118)에서 종료된다. 일 실시 예에 있어서, 상단부(114)와 평행한 벽(116)은 튜브 번들(106)의 튜브들에 매우 인접하게 배치되고, 평행한 벽들(116)은 튜브 번들(106)의 튜브들을 사실상 측방으로 에워싸기 위해서 셸(100)의 하부(104) 쪽으로 충분하게 연장된다. 그러나, 비록 튜브 번들(106)의 외형선 내에서 형성되는 증기 냉각제(122)가 평행한 벽들(116)의 한정공간 내에서 사실상 수직하게 경로를 형성하고 후드(112)의 개방 단부(118)를 통과할지라도, 평행한 벽들(116)이 튜브 번들(106)의 하부 튜브들을 지나서 수직하게 연장되거나 평면을 이뤄야만 하는 것은 아니다. 후드(112)는 증기 냉각제(122)로 하여금 벽들(116) 사이에서 하방향을 향한후 개방 단부(118)를 통과하여 셸(100)의 하부(104)로부터 셸(100)의 상부(102)로 셸(100)과 벽들(116) 사이에 있는 공간에서 상방향을 향하게 한다. 그러면 증기 냉각제(122)는 평행한 벽들(116)의 상단부(114)에 인접하게 돌출한 한쌍의 연장부(150)를 넘어서 흡입 채널(154) 내로 유동한다. 증기 냉각제(122)는 압축기(60) 에 연결된 배출구(132)에서 증발기(80)를 빠져나가기 전에 연장부(150)의 단부들 사이에 있는 공간인 슬롯들(152)과 슬롯들(152)을 한정하는 셸(100)을 통해서 흡입 채널(154) 내로 들어간다.

응축기(70)와 셸(100)의 하부(104)로부터 수용되는 냉각제(126)는 분배기(108)를 통과하고, 도시된 바와 같이, 다수의 위치들(110)로부터 튜브 번들(106)의 상부 튜브들 위로 증착된다.

이러한 위치들(110)은 튜브 번들(106)에 대하여 종방향 또는 측방향 위치들의 조합을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 분배기(108)는 응축기(70)에 의해서 공급된 액체 램프에 의해서 적어도 공급된 다수의 노즐들을 포함한다. 일 실시 예에 있어서, 노즐들은 튜브들의 상부 열(row)이 덮히는 소정의 분무 패턴을 적용한다. 일정량의 냉각제가 열교환에 의해서 끓는 것은 튜브 번들(106)의 튜브 표면들을 따라서 발생한다. 후드(112)의 상단부(114) 및 사실상 평행한 벽들(116)은 대안적인 탈출경로를 제공하지 않기 때문에, 팽창하는 증기 냉각제(122)는 개방 단부(118)쪽으로 하방향을 향한다. 도시된 바와 같이, 사실상 평행한 벽들(116)은 튜브 번들(106)의 튜브들의 외부 컬럼(column)에 인접하며, 증기 냉각제(122)는 사실상 수직하게 하방향을 향하게 되고, 후드(122) 내부에서 증기 냉각제(122)의 크로스 플로우의 가능성을 사실상 방지한다. 튜브 번들(106)의 튜브들은 냉각제의 유동을 증진시키도록 튜브 표면들 주위로 막의 형태로 배열되고, 액체 냉각제는 예를 들면 튜브 표면들의 바닥에서 액체 냉각제의 커튼이나 시이트와 같은 액적들을 형성하도록 합쳐진다. 결과로서 생기는 시이트화는 튜브 표면들의 습윤을 증진시키는 데, 이것은 튜브 번들(106)의 튜브들 내부를 흐르는 유체와 튜브 번들(106)의 튜브들의 표면 주위로 흐르는 유체 사이에서 열전달 효율을 향상시킨다.

현행 장치와는 달리, 후드(112)의 상단부(114)는 튜브 번들(106)의 상부에서 배출구(132)로 직접적으로 유동하여 압축기(60)로 공급되는 적용된 냉각제(110)의 증기와 미스트 형태의 유동을 사실상 방지한다. 대신에, 냉각제(122)로 하여금 하방향 유동을 갖도록 하기 위해서, 증기 냉각제(122)는 냉각제가 개방 단부(118)를 통과할 수 있기 전에 사실상 평행한 벽들(116)의 길이를 통해서 하방향으로 이동해야만 한다. 방향에서의 갑작스런 변화를 갖는 개방 단부(118)를 증기 냉각제(122)가 통과한 후에, 증기 냉각제(122)는 후드(112)와 셸(100)의 내부 사이에서 강제로 이동하게 된다. 이러한 갑작스런 방향 변화로 인하여 냉각제의 비말동반된 큰 비율의 액적들이 액체 냉각제(120)나 셸(100)이나 후드(112)와 충돌하게 되고, 그 결과 그러한 액적들이 증기 냉각제(122) 유동으로부터 제거된다. 또한, 사실상 평행한 벽들(116)의 길이를 따라서 이동하는 냉각제 미스트는 큰 액적들로 합쳐지고, 중력에 의해서 보다 쉽게 분리되거나 또는 튜브 번들(106) 상에서 열전달에 의해서 증발된다. 일단 증기 냉각제(122)가 후드(122)의 평행한 벽들(116)을 통과하면, 증기 냉각제(122)는 배출구(132)에 도달하기 전에, 도시된 바와 같이, 후드(112)와 셸(100)의 표면 사이에 형성된 사실상 대칭적인 통로이며 위에서 언급한 좁은 통로를 따라서 하부(104)로부터 상부(102)로 유동한다. 증가된 방울 크기의 결과로서, 중력에 의한 액체 분리의 효율이 개선되고, 이는 증가된 상승 속도를 갖는 증기 냉각제(122)가 증발기를 통해서 유동할 수 있게 한다. 증기 냉각제(122)가 압축기 유 입구로 향하는 직접경로를 방지하기 위해서 증발기 배출구에 인접하게 배플이 제공된다. 배플은 연장부(150)의 단부들과 셸(100) 사이의 공간에 의해서 한정되는 슬롯들(152)을 포함한다. 사실상 평행한 벽들(116), 좁은 통로와 증발기(80)에 있는 슬롯들(152)의 조합은 증기화된 냉각제(122)로부터 모든 잔류 비말동반된 액적들을 가시적으로 제거한다.

증기 냉각제와 액체 냉각제의 합체된 액적들이 튜브 번들(106)을 따라서 크로스 플로우하는 것을 사실상 제거함으로써, 재순환되어야만 하는 냉각제(120)의 양이 줄어들 수 있다. 재순환된 냉각제 유동의 양이 줄어들어서 종래의 펌프 사용에 대비하여 이젝터(128)의 사용이 가능하다. 이젝터(128)는 팽창장치와 냉각제 펌프의 기능들의 결합이다. 또한, 모든 팽창 기능들을 분배기(108) 노즐 내로 통합할 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 2개의 팽창 장치들이 채용되는데, 제 1 팽창장치는 분배기(108)의 분무 노즐 내로 통합된다. 제 2 팽창장치는 부분적인 냉각 부하 뿐만아니라 증발 및 응축압력과 같은 작동 조건에서의 변수들을 고려하기 위하여, 고정된 오리피스와 같은 액체 라인(130)에서 부분적인 팽창장치가 될 수 있고, 이와는 달리 액체 냉각제(120)의 높이에 의해서 제어되는 밸브가 될 수 있다.

또한, 일 실시 예에 있어서, 대부분의 팽창은 노즐들에서 일어나는데, 이는 큰 압력차를 제공함과 동시에 노즐들이 줄어든 크기를 가질 수 있게 하고, 이에 의해서 노즐들의 크기와 비용이 줄어들게 된다.

도 6을 참조하면, 하이브리드 강하 경막 증발기(280)의 실시 예가 존재하는데, 이는 튜브 번들(106)에 추가하여 잠긴 혹은 적어도 부분적으로 잠긴 튜브 번 들(207)을 포함한다. 논의한 것을 제외하고, 증발기(280)에서 대응하는 부품들은 증발기(80)와 유사하다. 일 실시 예에 있어서, 증발기(280)는 냉각될 유체가 먼저 하부 튜브 번들(207)의 튜브들 내로 유동한 후 상부 튜브 번들(106)의 튜브들 내로 유동하는 2개의 통과장치를 통합하였다. 2개의 통과장치들의 2차 통과는 상부 튜브 번들(106) 상에서 발생하며, 튜브 번들(106)에서 유동하는 유체의 온도는 낮아지고, 튜브 번들(106)의 표면들에 걸쳐서 적은 양의 냉각제 유동이 요구된다. 그러므로, 분배기(108)로의 냉각제(120)의 재순환은 필요가 없다. 또한, 번들(207)은 튜브 번들(106)로부터 떨어지는 여분의 냉각제를 증발시킨다. 만일 재순환장치, 즉 펌프나 이젝터가 없으면, 강하 경막 증발기는 하이브리드가 되어야만 한다.

비록 제 1 패스(pass)는 적어도 부분적으로 잠긴(flooded) 하부 튜브 번들(207)과 연관되고 제 2 패스는 상부 튜브 번들(106)(강하 경막)과 연관된 2개의 통과 장치가 서술되었지만, 다른 장치들도 고려될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들면, 증발기는 하나의 패스 장치를 하부 튜브 번들(207)과 연관된 소정 백분율의 범람(flooding)과 통합할 수 있고 하나의 패스의 나머지 부분은 상부 튜브 번들(106)과 통합할 수 있다. 이와는 달리, 증발기는, 2개의 패스들은 하부 튜브 번들(207)과 연관되고 나머지 패스는 상부 튜브 번들(106)과 통합할 수 있거나, 혹은 하나의 패스는 하부 튜브 번들(207)과 연관되고 나머지 2개의 패스들은 상부 튜브 번들(106)과 연관되는 3개의 패스장치를 통합할 수 있다. 또한, 증발기는 하나의 패스는 상부 튜브 부분(106)과 연관되고 제 2 패스는 상부 튜브 부분(106) 및 하부 튜브 부분(207)과 연관되는 2개의 패스장치를 통합할 수 있다. 요약하면, 각 각의 패스는 상부 튜브 번들과 하부 튜브 번들중 하나 또는 모두와 연관될 수 있는 소정 갯수의 패스가 고려될 수 있다.

상기 실시 예들은 냉장장치에 관한 것이나, 본 출원의 증발기는 한 성분은 휘발성인 2개의 성분들의 혼합이 개입되는 석유화학공업분야와 같은 화학공정과 같은 공정 시스템과 함께 사용될 수 있다.

이와는 달리, 공정 시스템은 음식처리분야에 관련될 수 있다. 예를 들면, 본 출원의 증발기는 쥬스 농도를 조절하도록 사용될 수 있다. 도 3을 참조하면, 유체 분배기(108)를 통해서 공급된 쥬스(즉, 오렌지 쥬스)는 가열되어, 그중 일부는 증기가 되며, 액체(120)는 고농도의 쥬스를 함유하는 증발기의 하부에서 축적된다. 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 증발기가 다른 공정 시스템에서도 사용될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

일 실시 예에 있어서, 튜브 번들(106) 배열이 통상적으로 유사하게 대칭적이기 때문에, 벽들(116)은 평행하고, 벽들(116)은 상부(102)와 하부(104)를 나누는 중앙 수직평면(134) 주위로 대칭적이다.

튜브 번들(106)에서의 튜브들의 배열은 도시되지 않았으며, 비록 통상적인 배열이 수직으로 그리고 수평으로 배열된 균등하게 이격된 튜브들에 의해서 한정될지라도, 사실상 직사각형이 될 수 있는 외형을 형성한다. 그러나, 튜브들이 균등하지 않게 이격된 배열들 뿐만아니라, 수직으로 혹은 수평으로 정렬되지 않는 적층 배열이 사용될 수 있다.

본 발명의 다른 특징들에 추가하거나 혹은 결합하여, 다른 튜브 번들 구성이 채용가능하다. 예를 들면, 만일 냉각제가 분배기(108)에 의해서 광각으로 증착되면, 셸(100)의 부피를 줄이는 것이 가능하다. 그러나, 그러한 광각들은 수평 속도 성분을 갖는 증착된 냉각제를 생성할 수 있고, 불균등한 종방향 액체 분배를 발생시킬 수 있다. 이러한 문제를 해소하기 위해서, 해당 기술분야에 잘 알려진 핀 튜브들(finned tubes; 도시되지 않음)이 튜브 번들(106)의 최상부 수평 열이나 최상부를 따라서 사용될 수 있다. 핀 튜브들을 상부에 사용할 수 있는 것 이외에, 만액식(flooded) 증발기들에서 빈약한 비등을 위해 개발된 새로운 발생 향상 튜브를 사용하는 것에 바로 접근할 수도 있다. 추가적으로, 또는 핀 튜브들과 조합하여, 해당 기술분야에 잘 알려진 다공성 코팅이 튜브 번들(106)의 튜브들의 외면에 적용될 수 있다.

본 출원의 증발기 구성에 대하여 일반적인 도 8을 참조하면, 후드(112)는 냉각제 유체(122)의 팽창 증기화에 의해서 야기되는 크로스 플로우를 사실상 방지하며 증가된 열전달을 최소 재순환율로서 쉽게 한다는 것이다. 또한, 앞서 설명한 바와 같이, 증기 냉각제(122)가 후드(122)의 평행한 벽들(116)을 통과하면, 증기 냉각제(122)는 배출구(132)에 도달하기 전에, 후드(112)와 셸(100)의 표면 사이에 형성된 위에서 언급한 좁은 통로를 따라서 하부(104)로부터 상부(102)로 유동한다. 증가된 액적 크기의 결과로서, 중력에 의한 액체 분리의 효율이 개선되고, 이는 증가된 상승 속도를 갖는 증기 냉각제(122)가 증발기를 통해서 유동할 수 있게 한다. 증기 냉각제(122)가 압축기 유입구로 향하는 직접경로를 방지하기 위해서 증발기 배출구에 인접하게 배플이 제공된다. 배플은 연장부(150)의 단부들과 셸(100) 사이 의 공간에 의해서 한정되는 슬롯들(152)을 포함한다. 사실상 평행한 벽들(116), 좁은 통로와 증발기(80)에 있는 슬롯들(152)의 조합은 증기화된 냉각제(122)로부터 모든 잔류 비말동반된 액적들을 가시적으로 제거한다.

액체 분리의 효율을 개선시키기 위해서, 도 8에 도시된 바와 같이, 유동 분배기(300)는 후드(112)와 셸(100) 사이에서 열린 단부(118)에 인접하게 배치된다. 유동 분배기(300)는 보다 균등한 냉각제 유동 분배를 제공하기 위해서 후드(112)와 셸(100) 사이에서 냉각제 유동을 변경시킨다. 보다 균등한 냉각제 유동 분배로 인하여, 증기 냉각제(122)의 속도가 감소하고, 이에 의해서 중력에 의한 액체 분리의 효율이 개선된다.

도 9 내지 도 12를 참조하면, 유동 분배기들중 몇몇 실시 예들이 설명된다. 예를 들면, 도 9에 도시된 바와 같이, 유동 분배기(302)는 벽(116)에 대하여 일정 각도를 이루는 가이드 베인(vane)의 형태를 취한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 가이드 베인(302)은 만곡된 프로파일을 갖는다. 비록 유동 분배기(302)는 셸(100)의 벽(116)과 하부(104) 사이에 배치된 것으로 도시되어 있으나, 유동 분배기는 벽(116)이나 셸 또는 이들 모두로부터 연장될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 관통 틈새들이 유동 분배기(302)에 형성될 수 있다.

도 11을 참조하면, 유동 분배기(304)는 벽(116)을 향하여 연장되어 벽(116)에 대하여 사실상 수직하게 배치된 판이며, 다수의 관통 틈새들을 포함한다. 일실시 예에 있어서, 유동 분배기(302)는 셸(100)에 인접한 유동 분배기의 일부 상에 배치된 작은 관통 틈새들을 구비한 다른 크기의 틈새들을 포함한다. 다른 실시 예 에 있어서, 유동 분배기(302)는 와이어 메쉬(wire mesh)이다. 도 12를 참조하면, 유동 분배기(302)는 가이드 베인과 판(304)의 조합을 포함한다.

유동 분배기들의 실시 예들은 벽(116)과 셸(100) 사이와 같이 셸의 하부(104)를 따라서 어떤 위치에 배치된 요소들의 소정 조합을 포함할 수 있으며, 이들은 냉각제 유동(122)의 액체 분리를 개선하는 작용을 하고, 냉각제의 유동을 재배향시킴으로써 보다 균등한 유동 속도를 제공한다.

또한, 유동 분배기들은 예를 들어 비직조 와이어 메쉬 또는 벌집형과 같은 대안의 구조적 배열과 같이 다공성을 나타낼 수 있다.

유동 분배기의 여러가지 실시 예들은 앞서 설명한 바와 같이 냉장장치 외부의 응용에 또한 사용될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

다른 예에 있어서(도 13 참조), 후드는 증발기 내에 비대칭적으로 배치되는데, 이때 냉각제 유동의 절반이상은 셸로부터 더 떨어진 일측 아래를 유동한다. 도시된 바와 같이, 사실상 냉각제 유동의 전부는 후드의 일측 아래를 지난다.

표면 직물들은 얽은 자국이 있거나 손상된 표면들에 대하여 매끄러운 표면이므로 후드에 대하여 바람직할 수 있다. 후드의 지붕의 형상과 구조는 다음의 이유로 인하여 중요할 수 있다: 1) 튜브에 걸친 유체의 분배는 가능한한 균등해야 하고; 2) 분무 노즐과 튜브들에 대한 충격은 루프와 충돌하게될 몇몇 미스트를 발생시킨다. 그로부터, 액체는 전체적으로 조절되지 않은 방식으로 다시 떨어질 것이다. 예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이, 후드의 지붕에 도달하는 액체는 모세관 작용에 의한 것이고, 다음에는 튜브 번들(106)의 벽들에 대한 습윤에 대한 기여없 이 후드의 수직벽에 도달하여 후드의 바닥부로 떨어진다. 도 7은 배열에서 균등한것과는 동떨어진 액적들을 생성하는 것을 보여주는데 도 6 보다는 양호해야만 하며, 액체가 적어도 튜브들의 외측 컬럼(column) 위로 똑똑 떨어질 것이고 손실되지 않을 것이다. 비록 다른 배열들이 가능하지만, 액체들이 튜브들의 각각의 컬럼 위로 똑똑 떨어지는 다중 주름들(도 14 참조)을 갖는 사실상 수평한 루프와 같이 번들(106)에 대하여 보다 정교한 설계가 가능하다. 예를 들면, 도 14의 선 17-17을 따라 도시한 도 15에 도시된 바와 같은 다른 예에 있어서, 후드의 루프로부터 액체 냉각제를 분배하기에 충분한 주름들이나 표면 불연속부분들이 튜브 번들(106)의 방향에 대하여 사실상 횡으로 연장될 수 있다. 이와는 달리, 주름들이나 표면 불연속부분들은 튜브 번들(106)의 방향에 대하여 일정 각도로 연장될 수 있다. 그러나, 주름들이나 불연속부분들은 비선형 및 비균등 프로파일을 형성할 수 있다. 또한, 후드의 루프는 액체 냉각제의 원하는 유동을 달성하기 위해서 혹은 후드의 루프의 형상화된 프로파일과 조합하여 표면에 적용된 재료들의 코팅을 구비할 수 있다. 그러면 증기 냉각제(122)는 평행한 벽들(116)의 상부단부(114)에 인접하게 돌출한 한쌍의 연장부(150)를 넘어서 흡입 채널(154) 내로 유동한다. 증기 냉각제(122)는 압축기(60)에 연결된 배출구(132)에서 증발기(80)를 빠져나가기 전에 연장부(150)의 단부들 사이에 있는 공간인 슬롯들(152)과 슬롯들(152)을 한정하는 셸(100)을 통해서 흡입 채널(154) 내로 들어간다.

현행 장치와는 달리, 후드(112)의 상단부(114)는 튜브 번들(106)의 상부에서 배출구(132)로 직접적으로 유동하여 압축기(60)로 공급되는 적용된 냉각제(110)의 증기와 미스트 형태의 유동을 사실상 방지한다. 대신에, 냉각제(122)로 하여금 하방향 유동을 갖도록 하기 위해서, 증기 냉각제(122)는 냉각제가 개방 단부(118)를 통과할 수 있기 전에 사실상 평행한 벽들(116)의 길이를 통해서 하방향으로 이동해야만 한다. 방향의 갑작스런 변화를 갖는 개방 단부(118)를 증기 냉각제(122)가 통과한 후에, 증기 냉각제(122)는 후드(112)와 셸(100)의 내부 사이에서 강제로 이동하게 된다. 이러한 갑작스런 방향 변화로 인하여 냉각제의 큰 비율의 비말동반된 액적들이 액체 냉각제(120)나 셸(100)이나 후드(112)와 충돌하게 되고, 그 결과 그러한 액적들이 증기 냉각제(122) 유동으로부터 제거된다. 또한, 사실상 평행한 벽들(116)의 길이를 따라서 이동하는 냉각제 미스트는 큰 액적들로 합쳐지고, 중력에 의해서 보다 쉽게 분리되거나 또는 튜브 번들(106) 상에서 열전달에 의해서 증발된다.

비록 제 1 패스는 적어도 부분적으로 침지된(flooded) 하부 튜브 번들(207)과 연관되고 제 2 패스는 상부 튜브 번들(106)(강하 경막)과 연관된 2개의 패스 장치가 서술되었지만, 다른 장치들도 고려될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들면, 증발기는 하나의 패스장치를 하부 튜브 번들(207)과 연관된 소정 백분율의 범람(flooding)과 통합할 수 있고 하나의 패스의 나머지 부분은 상부 튜브 번들(106)과 통합할 수 있다. 이와는 달리, 증발기는, 2개의 패스들은 하부 튜브 번들(207)과 연관되고 나머지 패스는 상부 튜브 번들(106)과 통합할 수 있거나, 혹은 하나의 패스는 하부 튜브 번들(207)과 연관되고 나머지 2개의 패스들은 상부 튜브 번들(106)과 연관되는 3개의 통과장치를 통합할 수 있다. 또한, 증발기는 하나의 패스는 상부 튜브 부분(106)과 연관되고 제 2 패스는 상부 튜브 부분(106) 및 하부 튜브 부분(207)과 연관되는 2개의 패스장치를 통합할 수 있다. 요약하면, 각각의 패스는 상부 튜브 번들과 하부 튜브 번들중 하나 또는 모두와 연관될 수 있는 소정 갯수의 패스가 고려될 수 있다.

본 출원은 다음의 명세서에서 발표하거나 혹은 도면들에 기재한 상세 내용 또는 방법론으로 한정되지 않는다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 여기에서 채용된 어구(phraseology)나 용어(terminology)는 단지 설명을 목적으로 사용된 것이고 본 발명의 범위를 제한시키고자 한 것은 아닌 것으로 이해되어야 한다.

도면에 설명되고 여기에 기술한 예시적인 실시 예들이 바람직하며, 이러한 실시 예들은 단지 예로서 제공된 것임을 이해하여야 한다. 따라서, 본 출원은 특정 실시 예로 제한되지 않으며, 첨부된 특허청구범위의 영역 내에서 다양한 변경으로 확장된다. 어떤 공정들이나 방법 단계들의 순서는 다른 실시 예에 따라서 변화되거나 순서가 바뀔 수 있다. 다양한 예시적인 실시 예들에 도시된 바와 같은 증발기의 구성과 배열은 단지 설명을 위한 것임이 중요하다. 비록 몇몇 실시 예들이 본 명세서에 상세하게 설명되었지만, 본 명세서를 보는 해당기술 분야의 숙련된 당업자는 특허청구범위에서 재인용된 대상물의 장점들 및 새로운 기술들로부터 벗어남이 없이 많은 변경들(즉, 여러가지 요소들의 크기, 치수, 구조, 형상 및 비율, 매개변수들의 값, 장착 배열들, 재료, 색상, 배향과 같은 것의 사용)이 가능함을 쉽게 알 수 있을 것이다. 예를 들면, 일체로 형성된 것으로 보여지는 요소들은 다중 부품이나 요소들로서 구성될 수 있고, 요소들의 위치는 뒤바뀌거나 변화될 수 있 고, 불균일한 요소들의 특성이나 개수 혹은 위치들이 변경될 수 있을 것이다. 따라서, 모든 그러한 변경들은 본 출원서의 범위 내에 포함될 것이다. 어떤 공정들이나 방법 단계들의 순서는 다른 실시 예에 따라서 변화되거나 순서가 바뀔 수 있다. 특허청구범위에 있어서, 수단-기능 절은 재인용한 기능을 수행하는 것과 같이 여기에서 설명한 구조들 그리고 구조적 등가물 뿐만아니라 동등한 구조물을 포괄하도록 의도된 것이다. 본 출원의 범위를 벗어남이 없이 설계, 작동 조건 및 예시적인 실시 예들의 배열에 있어서 다른 대체, 변형 및 변화들과 생략이 이루어질 수 있다.

Claims

냉장장치로서,

폐 냉각루프로 연결된 압축기, 응축기, 팽창장치 및 증발기를 포함하며,

상기 증발기는,

상부와 하부를 갖는 셸;

상기 셸에서 사실상 수평으로 연장되는 다수의 튜브들을 갖는 튜브 번들;

상기 튜브 번들 위로 배치된 후드로서, 상기 후드는 폐쇄 단부 및 상기 폐쇄 단부에 마주대하는 개방단부를 구비하고, 상기 폐쇄단부는 상기 셸의 상기 상부에 인접한 상기 튜브 번들 위로 배치되고, 상기 후드는 상기 셸의 상기 폐쇄부로부터 상기 개방부로 연장되는 사실상 평행하고 서로 마주보는 벽들을 더 구비하는, 후드;

상기 후드 아래 상기 튜브 번들 위로 배치된 냉각제 분배기로서, 상기 냉각제 분배기는 액체 냉각제나 액체와 증기 냉각제를 상기 튜브 번들 위로 증착시키도록 구성되고, 상기 후드의 사실상 평행한 벽들은 상기 튜브 번들의 상기 다수의 튜브들 사이에서 냉각제의 크로스 플로우(cross flow)를 실제로 방지하는, 냉각제 분배기;

상기 후드와 상기 셸 사이에서 상기 개방단부에 인접하게 배치된 유동 분배기를 포함하며,

상기 유동 분배기는 보다 균등한 냉각제 유동 분배를 제공하도록 상기 후드 와 상기 셸 사이에서 냉각제 유동을 변경시키는 냉장장치.
제 1 항에 있어서, 상기 유동 분배기는 후드 벽에 대하여 일정 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 냉장장치.
제 2 항에 있어서, 상기 유동 분배기는 상기 후드 벽으로부터 연장되는 것을 특징으로 하는 냉장장치.
제 2 항에 있어서, 상기 유동 분배기는 상기 셸로부터 연장되는 것을 특징으로 하는 냉장장치.
제 1 항에 있어서, 상기 유동 분배기는 만곡된 것을 특징으로 하는 냉장장치.
제 1 항에 있어서, 상기 유동 분배기는 다수의 관통 틈새들을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장장치.
제 6 항에 있어서, 상기 유동 분배기는 상기 후드 벽과 상기 셸 사이에서 연장되는 것을 특징으로 하는 냉장장치.
냉장장치에서 사용하기 위한 강하 경막 증발기로서,

상부와 하부를 갖는 셸;

상기 셸에서 사실상 수평으로 연장되는 다수의 튜브들을 갖는 튜브 번들;

상기 튜브 번들 위로 배치된 후드로서, 상기 후드는 폐쇄 단부 및 상기 폐쇄 단부에 마주대하는 개방단부를 구비하고, 상기 폐쇄단부는 상기 셸의 상기 상부에 인접한 상기 튜브 번들 위로 배치되고, 상기 후드는 상기 셸의 상기 폐쇄부로부터 상기 개방부로 연장되는 사실상 평행하고 서로 마주보는 벽들을 더 구비하는, 후드;

상기 후드 아래 상기 튜브 번들 위로 배치된 냉각제 분배기로서, 상기 냉각제 분배기는 액체 냉각제나 액체와 증기 냉각제를 상기 튜브 번들 위로 증착시키도록 구성되고, 상기 후드의 사실상 평행한 벽들은 상기 튜브 번들의 다수의 튜브들 사이에서 냉각제의 크로스 플로우를 실질적으로 방지하는, 냉각제 분배기;

상기 후드와 상기 셸 사이에서 상기 개방단부에 인접하게 배치된 유동 분배기를 포함하며,

상기 유동 분배기는 보다 균등한 냉각제 유동 분배를 제공하도록 상기 후드와 상기 셸 사이에서 냉각제 유동을 변경시키는 강하 경막 증발기.
제 8 항에 있어서, 상기 유동 분배기는 후드 벽에 대하여 일정 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 강하 경막 증발기.
제 9 항에 있어서, 상기 유동 분배기는 상기 후드 벽으로부터 연장되는 것을 특징으로 하는 강하 경막 증발기.
제 9 항에 있어서, 상기 유동 분배기는 상기 후드 벽으로부터 연장되는 것을 특징으로 하는 강하 경막 증발기.
제 8 항에 있어서, 상기 유동 분배기는 만곡된 것을 특징으로 하는 강하 경막 증발기.
제 8 항에 있어서, 상기 유동 분배기는 다수의 관통 틈새들을 포함하는 것을 특징으로 하는 강하 경막 증발기.
제 13 항에 있어서, 상기 유동 분배기는 상기 후드 벽과 상기 셸 사이에서 연장되는 것을 특징으로 하는 강하 경막 증발기.
냉장장치에서 사용하기 위한 하이브리드 강하 경막 증발기로서,

상부와 하부를 갖는 셸;

상부 튜브 번들과 유체 연결되는 하부 튜브 번들로서, 상기 하부 튜브 번들과 상기 상부 튜브 번들들은 상기 셸에서 사실상 수평으로 연장되는 다수의 튜브들을 가지며, 상기 하부 튜브 번들은 상기 셸의 하부에서 냉각제에 적어도 부분적으 로 잠기는, 하부 튜브 번들;

상기 튜브 번들 위로 배치된 후드로서, 상기 후드는 폐쇄 단부 및 상기 폐쇄 단부에 마주대하는 개방단부를 구비하고, 상기 폐쇄단부는 상기 셸의 상기 상부에 인접한 상기 튜브 번들 위로 배치되고, 상기 후드는 상기 셸의 상기 폐쇄부로부터 상기 개방부로 연장되는 사실상 평행하고 서로 마주보는 벽들을 더 구비하는, 후드;

상기 후드 아래 상기 튜브 번들 위로 배치되고, 상기 상부 튜브 번들 위로 냉각제를 증착시키는 냉각제 분배기;

상기 상부 튜브 번들의 상기 다수의 튜브들 사이에서 냉각제의 크로스 플로우를 실질적으로 방지하는 상기 후드의 사실상 평행한 벽들;

상기 후드와 상기 셸 사이에서 상기 개방단부에 인접학 배치된 유동 분배기를 포함하며,

상기 유동 분배기는 보다 균등한 냉각제 유동 분배를 제공하도록 상기 후드와 상기 셸 사이에서 냉각제 유동을 변경시키는 하이브리드 강하 경막 증발기.
제 15 항에 있어서, 상기 유동 분배기는 후드 벽에 대하여 일정 각도를 이루는 부재인 것을 특징으로 하는 하이브리드 강하 경막 증발기.
제 16 항에 있어서, 상기 유동 분배기는 상기 후드 벽으로부터 연장되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 강하 경막 증발기.
제 16 항에 있어서, 상기 유동 분배기는 상기 후드 벽으로부터 연장되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 강하 경막 증발기.
제 15 항에 있어서, 상기 유동 분배기는 만곡된 것을 특징으로 하는 하이브리드 강하 경막 증발기.
제 15 항에 있어서, 상기 유동 분배기는 다수의 관통 틈새들을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 강하 경막 증발기.
제 20 항에 있어서, 상기 유동 분배기는 상기 후드 벽과 상기 셸 사이에서 연장되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 강하 경막 증발기.
제어 공정에서 사용하기 위한 강하 경막 증발기로서,

상부와 하부를 갖는 셸;

상기 셸에서 사실상 수평으로 연장되는 다수의 튜브들을 갖는 튜브 번들;

상기 튜브 번들 위로 배치된 후드로서, 상기 후드는 폐쇄 단부 및 상기 폐쇄 단부에 마주대하는 개방단부를 구비하고, 상기 폐쇄단부는 상기 셸의 상기 상부에 인접한 상기 튜브 번들 위로 배치되고, 상기 후드는 상기 셸의 상기 하부쪽으로 연장되는 사실상 평행하고 마주보는 벽들을 더 구비하는, 후드;

상기 후드 아래 상기 튜브 번들 위로 배치되고, 액체 유체나 액체와 증기 유체를 상기 튜브 번들 위로 증착시키도록 구성된 유체 분배기;

상기 튜브 번들의 상기 다수의 튜브들 사이에서 유체의 크로스 플로우를 실질적으로 방지하는 상기 후드의 사실한 평행한 벽들;

상기 후드와 상기 셸 사이에서 상기 개방단부에 인접하게 배치된 유동 분배기를 포함하며,

상기 유동 분배기는 보다 균등한 냉각제 유동 분배를 제공하도록 상기 후드와 상기 셸 사이에서 냉각제 유동을 변경시키는 강하 경막 증발기.
냉장장치에서 사용하기 위한 강하 경막 증발기로서,

상부와 하부를 갖는 셸;

상기 셸에서 사실상 수평으로 연장되는 다수의 튜브들을 갖는 튜브 번들;

상기 튜브 번들 위로 배치된 후드로서, 상기 후드는 폐쇄 단부 및 상기 폐쇄 단부에 마주대하는 개방단부를 구비하고, 상기 폐쇄단부는 상기 셸의 상기 상부에 인접한 상기 튜브 번들 위로 배치되고, 상기 후드는 상기 셸의 상기 폐쇄부로부터 상기 개방부로 연장되는 사실상 평행하고 서로 마주보는 벽들을 더 구비하는, 후드;를 포함하며,

상기 후드는 상기 증발기 내에서 비대칭적으로 배치된 강하 경막 증발기.
냉장장치에서 사용하기 위한 강하 경막 증발기로서,

상부와 하부를 갖는 셸;

상기 셸에서 사실상 수평으로 연장되는 다수의 튜브들을 갖는 튜브 번들;

상기 튜브 번들 위로 배치된 후드로서, 상기 후드는 폐쇄 단부 및 상기 폐쇄 단부에 마주대하는 개방단부를 구비하고, 상기 폐쇄단부는 상기 셸의 상기 상부에 인접한 상기 튜브 번들 위로 배치되고, 상기 후드는 상기 셸의 상기 폐쇄부로부터 상기 개방부로 연장되는 사실상 평행하고 서로 마주보는 벽들을 더 구비하는, 후드;를 포함하며,

상기 후드는 표면 직물을 포함하는 강하 경막 증발기.
제 24 항에 있어서, 상기 후드의 루프는 액체 냉각제를 분배하기에 충분한 표면 불연속부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 강하 경막 증발기.