KR20160027209A - 축적된 코일 구간들을 갖는 열교환기 - Google Patents

축적된 코일 구간들을 갖는 열교환기 Download PDF

Info

Publication number
KR20160027209A
KR20160027209A KR1020167004023A KR20167004023A KR20160027209A KR 20160027209 A KR20160027209 A KR 20160027209A KR 1020167004023 A KR1020167004023 A KR 1020167004023A KR 20167004023 A KR20167004023 A KR 20167004023A KR 20160027209 A KR20160027209 A KR 20160027209A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
condenser
refrigerant
compressor
economizer
coil
Prior art date
Application number
KR1020167004023A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101762244B1 (ko
Inventor
윌리엄 엘. 코프코
무스타파 케말 야니크
마이클 리 버클리
글렌 유진 니키
이안 마이클 캐스퍼
Original Assignee
존슨 컨트롤스 테크놀러지 컴퍼니
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to US30233310P priority Critical
Priority to US61/302,333 priority
Application filed by 존슨 컨트롤스 테크놀러지 컴퍼니 filed Critical 존슨 컨트롤스 테크놀러지 컴퍼니
Priority to PCT/US2011/023932 priority patent/WO2011097583A2/en
Publication of KR20160027209A publication Critical patent/KR20160027209A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101762244B1 publication Critical patent/KR101762244B1/ko

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/30Arrangement or mounting of heat-exchangers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT-PUMP SYSTEMS
    • F25B1/00Compression machines, plant, or systems with non-reversible cycle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT-PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00Evaporators; Condensers
    • F25B39/02Evaporators
    • F25B39/028Evaporators having distributing means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT-PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00Evaporators; Condensers
    • F25B39/04Condensers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28BSTEAM OR VAPOUR CONDENSERS
    • F28B1/00Condensers in which the steam or vapour is separate from the cooling medium by walls, e.g. surface condenser
    • F28B1/06Condensers in which the steam or vapour is separate from the cooling medium by walls, e.g. surface condenser using air or other gas as the cooling medium
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/0408Multi-circuit heat exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat exchangers for more than two fluids
    • F28D1/0426Multi-circuit heat exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat exchangers for more than two fluids with units having particular arrangement relative to the large body of fluid, e.g. with interleaved units or with adjacent heat exchange units in common air flow or with units extending at an angle to each other or with units arranged around a central element
    • F28D1/0435Combination of units extending one behind the other

Abstract

열교환기에는 축적된 코일 구간들이 구비되어 있다. 축적된 코일 구간들의 각각은 다른 코일 구간으로부터 독립적으로 유체를 순환시키도록 구성된다. 축적된 코일 구간들을 통해서 공기를 순환시키도록 공기 운반장치가 사용된다. 축적된 코일 구간들은 다른 코일 구간으로 들어가는 한 코일 구간을 빠져나가는 공기를 갖도록 위치한다.

Description

축적된 코일 구간들을 갖는 열교환기{Heat exchanger having stacked coil sections}
관련출원의 상호참조
본 출원은 "HEAT EXCHANGER"라는 발명의 명칭으로 2010년 2월 8일자로 출원된 미국 임시 특허출원번호 제 61/302,333 호의 우선권을 주장하며, 상기 임시 출원은 여기에서는 참조로서 통합된 것이다.
본 발명은 일반적으로 열교환기에 관한 것이다. 본 발명은 특히 다른 응축 온도 및/또는 압력에서 작동하는 축적된 코일 구간들을 갖는 가열, 통기, 공기조화 및 냉각(HVAC&R)을 위한 공랭식 응축기에 관한 것이다.
HVAC&R 시스템에 있어서, 냉각 가스는 압축기에 의해서 압축되어 응축기로 운반된다. 응축기로 운반된 냉매 증기는 유체, 즉 공기나 물과 열교환 하고, 냉각 액체로의 상 변화를 겪게 된다. 응축기로부터 배출된 액체 냉매는 상응하는 팽창 장치(들)을 거쳐서 증발기로 유동한다. 증발기에 있는 액체 냉매는 다른 유체, 즉 공기, 물 또는 다른 처리 유체와 열교환 하고, 냉매 증기로의 상 변화를 겪게 된다. 증발기를 통해서 유동하는 다른 유체는 냉매와의 열교환의 결과로서 냉각되고, 밀폐된 공간을 냉각시키도록 사용될 수 있다. 끝으로, 증발기에 있는 증기 냉매는 냉각 사이클을 완수하도록 압축기로 복귀한다.
공랭식 응축기에 있어서, 응축기를 통해서 유동하는 냉매는 팬이나 송풍기와 같은 공기 운반장치에 의해서 발생된 순환 공기와 열교환할 수 있다. 순환하는 공기는 공랭식 응축기에서 열교환을 위해 사용되므로, 응축기, 궁극적으로는 HVAC&R 시스템의 성능과 효율은 응축기를 통해서 순환하는 공기의 주위 온도에 영향을 받는다. 주위 온도가 증가함에 따라서, 응축기에 있는 냉매의 응축 온도(및 압력) 또한 증가한다. 매우 높은 주위 공기온도, 즉 110℉ 이상의 온도에서, HVAC&R 시스템의 성능과 효율은 매우 높은 주위 공기온도에 의해서 야기된 높은 응축 온도(및 압력)으로 인하여 감소할 수 있다.
그러므로, 원하는 HVAC&R 시스템 성능과 효율을 달성하기 위해서는 매우 높은 주위 공기온도에서 낮은 응축 온도로 작동할 수 있는 공랭식 응축기가 필요하다.
본 발명은 증기 압축장치로서, 냉매를 순환시키기 위해서 유체 연결된 제 1 압축기, 제 1 응축기 및 제 1 증발기를 포함하는 제 1 회로; 냉매를 순환시키기 위해서 유체 연결된 제 2 압축기, 제 2 응축기 및 제 2 증발기를 포함하는 제 2 회로; 및 상기 제 1 응축기와 상기 제 2 응축기 모두를 통해서 공기를 순환시키기 위한 적어도 하나의 공기 운반장치;를 포함하며, 상기 제 1 응축기와 상기 제 2 응축기는 각각 적어도 하나의 평면상인 구간을 포함하고, 상기 제 1 응축기의 상기 적어도 하나의 평면상인 구간은 상기 제 2 응축기의 상기 적어도 하나의 평면상인 구간에 인접하여 평행하게 제 1 응축기와 제 2 응축기를 구성할 수 있도록 위치되고; 상기 제 1 응축기에 있는 냉매의 응축 온도는 상기 제 2 응축기에 있는 냉매의 응축 온도와 다른 증기 압축장치를 제공한다
본 출원의 한가지 장점은 유사한 용량의 장치들과 비교했을 때 점유공간 및/또는 체적의 견지에서 더욱 콤팩트한 장치 설계를 갖는다는 것이다.
본 출원의 다른 장점은 매우 높은 주위 공기온도에서 증가된 장치 용량을 갖는다는 것이다.
본 출원의 또 다른 장점은 이코노마이저를 사용할 때 압축기나 모터 부하를 평형화할 수 있는 능력이 있다는 것이다.
본 출원의 또 다른 장점은 응축기를 통해서 공기를 순환시키는데 적은 수의 팬들을 사용할 수 있기 때문에 응축기와 관련된 팬 소음이 작아진다는 것이다.
본 출원의 또 다른 장점은 보다 밀접한 상관관계의 주위 공기온도와 응축 온도로 인하여 응축기 표면의 보다 효율적인 이용이 가능하다는 것이다.
본 출원의 또 다른 장점은 가격이 낮아지고 장치효율이 개선되며 유닛의 하중이 더욱 가벼워진다는 것이다.
도 1은 가열, 통기, 공기조화 및 냉각 시스템의 바람직한 실시 예를 보여주는 도면.
도 2는 열교환기의 바람직한 실시 예의 측면도.
도 3은 열교환기의 바람직한 실시 예의 일부 분해도.
도 4a와 4b는 다른 응축기 구성에 있어서 공기 온도와 냉매 온도의 관계 그래프.
도 5 내지 도 12는 축적된 구간이나 코일들을 갖는 응축기 또는 열교환기를 구비한 증기 압축시스템의 다른 바람직한 실시 예들을 개략적으로 나타낸 도면.
도 13은 다른 시스템 구성에 있어서 응축기 팬들에 관련된 시스템 효율의 그래프.
도 14는 다른 시스템 구성에 있어서 열교환기와 관련된 시스템 효율의 그래프.
도 1을 참조하면, 통상적인 상업적 셋팅을 위해서 빌딩(12)에서 가열, 통기 및 공기조화(HVAC&R) 시스템(10)에 대한 예시적인 환경이 도시되어 있다. HVAC&R 시스템(10)은 빌딩(12)을 냉각시키는데 사용될 냉각 액체를 공급할 수 있는 옥상 유닛(14) 내로 통합된 압축기를 포함할 수 있다. 시스템(10)은 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 옥상 유닛(14)에 연결되는 열교환기(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 에어 핸들러(22)에 있는 열교환기(도시되지 않음)는 HVAC&R 시스템(10)의 작동모드에 따라서 보일러(16)으로부터 나오는 가열된 액체나 옥상 유닛(14)으로부터 나오는 냉각된 액체를 수용할 것이다. HVAC&R 시스템(10)은 빌딩(12)의 각 층에서 별도의 에어 핸들러(22)를 구비하고 있는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 몇몇 에어 핸들러들(22)은 한 층 이상에 대하여 서비스할 것이며, 그렇지 않으면 하나의 에어 핸들러가 모든 층들에 대하여 서비스할 것이다.
HVAC&R 시스템(10)은 HVAC&R 시스템(10)에서 사용되는 냉매와의 열교환을 위한 공랭식 응축기를 포함할 수 있다. HVAC&R 시스템(10)에서 공랭식 응축기의 열 전달 표면을 보다 효과적으로 사용하도록 하기 위하여, 응축기에서의 냉매 온도는 응축기를 통해서 순환하는 공기의 온도에 대하여 상관되거나 부합하도록 설정될 수 있다. 하나의 바람직한 실시 예에 있어서, 공랭식 열교환기나 응축기는 대체적으로 평면 구간을 갖는 하나 또는 그 이상의 부분들이나 브이(V)형상으로 배열되거나 위치한 코일들을 갖도록 설정, 구성 또는 배열될 수 있다. 상기 구간들이나 코일들은 축적되거나 수용될 수 있고, 다른 응축 온도, 응축 압력 및/또는 다른 냉각회로에서 작동될 수 있다. 축적된 구간들이나 코일들은 배열되거나 위치할 수 있고, 그래서 하나의 구간이나 코일을 빠져나간 공기는 다른 구간이나 코일로 들어간다. 달리 말하면, 응축기의 일부분의 구간이나 코일을 통한 공기 유동은 일련의 구성이나 배열로 이루어질 수 있다. 다른 바람직한 실시 예에 있어서, 응축기는 다른 응축 온도나 응축 압력에서 작동될 수 있는 축적된 구간 및 코일을 구비하거나 단일 응축온도나 압력에서 작동하는 단일 구간이나 코일을 구비하는 부분을 가질 것이다.
도 2는 응축기의 바람직한 실시 예를 나타낸다. 도 2의 바람직한 실시 예에 있어서, 응축기(26)는 별도의 축적된 구간들이나 코일들(34)을 갖는 부분(27)을 구비할 수 있다. 열교환기나 응축기 부분(27)의 외부 구간이나 코일들(V형상)은 한 냉각회로의 일부가 될 수 있고, 열교환기나 응축기 부분(27)의 내부 구간이나 코일들(V형상)은 제 2의 냉각회로의 일부가 될 수 있다. 압축기(들)로부터 배출된 배출증기나 가스는 구간이나 코일(34)의 상부나 중간에 있는 연결부들(29)에서 각각의 구간이나 코일(34)로 들어갈 수 있다. 액체 냉매는 구간이나 코일(34)의 바닥 근처에 있는 연결부(31)로부터 각각의 구간이나 코일(34)을 빠져나갈수 있다. 하나의 바람직한 실시 예에 있어서, 구간이나 코일(34)은 구간이나 코일(34)을 통한 2개의 냉각 패스들(refrigerant passes)과 설계, 구성 또는 배치면에서 동일할 수 있다. 그러나, 다른 바람직한 실시 예에 있어서, 구간이나 코일들은 다른 설계, 크기 또는 구성을 가질 수 있고 다른 개수의 냉각 패스를 가질 수 있다. 2개의 패스들을 갖는 구간이나 코일(34)을 사용하려는 경우에는 구간이나 코일(34)의 동일한 단부에서 유입 및 배출 연결부들이 필요하고, 상류 구간이나 코일의 과냉각부에 남겨지는 공기를 하류 구간이나 코일의 과냉각부에 의해서 사용될 수 있도록 냉각기에 제공할 수 있게 된다.
다른 바람직한 실시 예에 있어서, 단일 패스나 홀수의 패스 구성은 각각의 구간이나 코일(34) 또는 특별한 구간이나 코일(34)에 대하여 사용될 것이다. 단일 패스나 홀수의 패스 구성은 배관 연결부들의 조립과 용이한 조립에 필요한 충분한 공간을 제공하기 위해서 단일 패스나 홀수의 패스 구성은 대향하는 단부들에 대응하는 냉각 헤더들이 단일 패스나 홀수의 패스 구성에 대하여 존재하는 결과를 초래할 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 바람직한 HVAC&R 시스템(10)에서 사용될 열교환기나 응축기(26)의 일부 분해도이다. 열교환기(26)는 쉬라우드(30)와 하나 또는 그 이상의 팬들(32)을 포함하는 상부 어셈블리(28)를 포함할 것이다. 열교환기 구간이나 코일들(34)은 쉬라우드(30) 아래에 위치하고, 압축기(들), 팽창장치 또는 증발기와 같은 다른 HVAC&R 시스템 부품들 위로 또는 적어도 부분적으로 위로 위치할 것이다. 열교환기 구간이나 코일들(34)은 동일하거나 공통의 구조적 부품들을 사용하여 장착될 수 있고, 포장된 유닛의 부분으로서 조립될 수 있다. 열교환기 구간이나 코일들(34)은 코일들(34)을 통해서 향상된 기류를 제공하고 코일들(34)로부터 액체의 배수를 지원하기 위해서 0도 내지 90도 각도로 위치할 것이다. 한 바람직한 실시 예에 있어서, 포장된 유닛의 일부로서 열교환기 구간이나 코일들의 축적은 표준 선박용 콘테이너로 운반할 수 있는 콤팩트한 유닛으로 제공된다.
도 4a 및 4b는 단일 응축기 구간 구성과 축적된 응축기 구간 구성 사이에서 응축기 냉매 온도를 비교한 그래프이다. 도 4a는 단일 응축기 구간이나 코일 구성에 있어서 공기 온도에 대한 응축기 냉매 온도를 보여준다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 떠나는 공기의 온도와 냉매 온도 사이에서 병목 지점은 냉매의 응축온도를 제한한다. 냉매 온도는 병목 지점에서 떠나는 공기 온도에 의해 제한되기 때문에, 응축기 열전달 표면을 증가시키면 이론적인 응축 온도에서는 개선이 거의 없거나 전혀 없게 된다. 또한, 추가된 열전달 표면적으로부터의 여분의 공기측 압력 강하는 기류를 감소시킬 수 있고, 결국에는 높은 응축온도를 야기하게 된다. 그러므로, 열전달의 양에 대한 실제적인 제한은 주어진 팬의 단일 코일이나 구간으로부터 얻어질 수 있다.
이에 비해서, 도 4b는 일련의 기류를 가지며 2개의 냉매 회로들을 사용하는 축적된 응축기 구간이나 코일 구성에 있어서 냉매 온도와 공기 온도를 비교하여 나타낸 것이다. 상류 냉매 회로(및 응축기 구간)는 절반의 열전달 부하를 가지며, 그러므로 떠나는 공기의 온도가 낮아지는 것을 볼 수 있고, 이것은 훨씬 낮아진 응축온도의 사용을 가능하게 한다. 하류 냉매 회로(및 응축기 구간)는 도 4a에 도시된 단일 응축기구간과 동일하게 수행한다. 도 4b에 나타낸 하류 냉매 회로나 구간은 높아진 진입 냉매 온도를 가질 수 있고, 떠나는 냉매 온도는 거의 변하지 않으며(도 4a 참조), 하류 냉매 회로나 구간은 절반의 열전달 부하를 갖는다. 2개의 냉매 회로나 응축기 구간을 사용하면, 2개의 냉매 회로나 응축기 구간에 대하여 평균 응축온도에 있어서 큰 감소가 나타난다. 축적된 응축기 구간들에 대한 일련의 기류 구성은 열교환이 역류배열에 가깝게 개선되기 때문에, 응축 온도에 대한 열역학적 한계를 효과적으로 줄일 수 있다.
한 바람직한 실시 예에 있어서, 구간이나 코일들(34)은 마이크로채널 또는 멀티채널 코일들이나 열교환기들을 사용하여 실행될 수 있다. 마이크로채널 또는 멀티채널 코일들은 콤팩트한 크기, 낮은 중량, 낮은 공기측 압력 강하, 낮은 재료비의 장점을 갖는다. 마이크로채널 또는 멀티채널 코일들이나 구간들은 둘 또는 그 이상의 튜브 구간들을 통해서 냉매를 순환시킬 수 있으며, 이때 각각은 냉매의 유동을 위해서 둘 이상의 튜브, 통로 또는 채널들을 갖는다. 튜브 구간은 직사각형, 평행사변형, 마름모, 타원형, 계란형 또는 다른 유사한 기하학적 형상의 형태로 단면형상을 가질 수 있다. 튜브들의 단면형상은 직사각형, 정사각형, 원형, 계란형, 타원형, 삼각형, 사다리꼴, 평행사변형 또는 다른 적당한 기하학적 형상을 가질 수 있다. 다른 실시 예에 있어서, 튜브 구간에서 튜브들은 약 1mm의 크기, 즉 폭이나 직경을 가질 수 있다.
다른 바람직한 실시 예에 있어서, 구간이나 코일들(34)은 절곡 튜브판 핀코일들을 사용하여 실행될 수 있다. 절곡 튜브판 핀코일들에 대한 한가지 바람직한 구성은 핀들을 분할하여 2개의 냉매 회로들이나 코일들 사이에 유도경로를 만들지 않고 공통의 튜브 시이트를 사용하도록 하는 것이다. 그 결과, 기계적으로는 단일 유닛으로 보여지지만 열적 관점에서는 2개의 별도 코일들이 제공된다. 다른 바람직한 구성은 절곡된 튜브 코일을 만드는 것인데, 여기에서는 냉매 코일들이 핀들을 공유하게 된다. 그러나, 2개의 회로들이나 코일들 사이에서 핀들을 통한 유도는 핀 설계에 있어서 열적 브레이크(스플릿과 같은)의 포함에 의해서 제한된다. 다른 바람직한 실시 예에 있어서, 절곡된 튜브 코일 응축기들은 최적의 열적 성능을 제공하기 위해서 응축 구간의 하류에서 완열 구간들을 갖고 응축 구간들의 상류에서 과냉각 구간들을 갖도록 구성될 수 있다.
도 5 내지 도 12는 축적된 응축기 구간이나 코일들을 통합하거나 사용하는 HVAC&R 시스템(10)을 위한 증기 압축장치의 다른 바람직한 실시예들을 나타낸다. 증기 압축장치는 압축기들(42)에서 시작하고 축적 구간이나 코일들을 갖는 응축기(26), 팽창장치(들)(46) 및 증발기나 액체 냉각기(48)를 포함하는 하나 또는 그 이상의 독립적인 또는 별도의 회로들을 통해서 냉매를 순환시킬 수 있다. 증기 압축장치는 아날로그 대 디지털(A/D) 변환기, 마이크로프로세서, 비휘발성 메모리 및 인터페이스 보드를 포함할 수 있는 제어패널을 또한 포함할 수 있다. 증기 압축장치에서 냉매로서 사용될 수 있는 유체들의 몇몇 예들은 하이드로플루오로카본(HFC) 기지 냉매들, 예를 들면 R-410A, R-407, R-134a, 하이드로플루오로 올레핀(HFO), 그리고 암모니아(NH3), R-717, 이산화탄소(CO2), R-744와 같은 "천연" 냉매, 또는 하이드로카본 기지 냉매들, 수증기나 다른 적당한 형태의 냉매들이 될 수 있다. 한 바람직한 실시 예에 있어서, 동일한 냉매가 증기 압축장치에서 모든 회로에서 순환될 수 있다. 그러나, 다른 실시 예들에 있어서, 다른 냉매들이 별도의 냉매 회로들에서 순환될 수 있다.
압축기들(42)은 고정된 Vi(부피비 또는 부피 인덱스), 즉 흡입체적 대 배출체적의 비를 가질 수 있거나, 아니면 압축기들(42)은 가변 Vi를 가질 수 있다. 또한, 각각의 회로에 대한 압축기들(42)은 동일한 Vi를 가질 수 있거나, 아니면 압축기들(42)에 대한 Vi가 다를 수 있다. 압축기들(42)을 사용하는 모터는 가변속 드라이브(VSD)에 의해서 동력을 전달받을 수 있거나, 아니면 교류(AC)나 직류(DC) 전원으로부터 직접 동력을 전달받을 수 있다. 가변속 드라이브(VSD)는, 만일 사용된다면, AC 전원으로부터 특정의 고정 라인 전압과 고정 라인 주파수를 갖는 AC 파워를 수용하고 가변 전압과 주파수를 갖는 모터에 파워를 제공한다. 모터는 VSD에 의해서 동력을 전달받을 수 있거나 아니면 AC나 DC 전원으로부터 직접 동력을 전달받을 수 있는 소정 타입의 전동기를 포함할 수 있다. 모터는 다른 적당한 형태, 예를 들면, 스위치 릴럭턴스 모터, 유도전동기, 전자 정류 영구자석 모터가 될 수 있다. 압축기들(42)의 출력 용량은 압축기(42)의 상응하는 작동 속도를 기초로 하는데, 작동 속도는 VSD에 의해서 구동되는 모터의 출력속도에 의존한다. 다른 바람직한 실시 예에 있어서, 증기나 가스터빈이나 엔진들 및 연관 부품들과 같은 다른 장치 기구가 압축기들(42)을 구동시키는데 사용될 수 있다.
압축기(42)는 냉매 증기를 압축하고 압축된 증기를 별도의 배출 통로를 통해서 응축기(26)의 별도 응축기 구간이나 코일들로 운반한다. 응축기(26)는 응축기를 통한 기류의 방향을 기준으로 상류 구간이나 코일(80) 및 하류 구간이나 코일(82)을 가질 수 있다. 상류 구간이나 코일(80)은 하류 구간이나 코일(82)에 비해서 낮은 응축기 온도와 압력하에 작동할 수 있다. 압축기들(42)에 의해서 상류 구간이나 코일(80)과 하류 구간이나 코일(82)로 운반된 냉매 증기는 팬(들)(32)에 의해서 순환된 공기로 열을 전달한다. 냉매 증기는 공기와의 열전달의 결과로서 상류 구간이나 코일(80)과 하류 구간이나 코일(82)에서 액체 냉매를 응축한다. 또한, 상류 구간이나 코일(80)과 하류 구간이나 코일(82)은 액체 냉매에 대한 과냉각기를 포함할 것이다. 상류 구간이나 코일(80)과 하류 구간이나 코일(82)로부터 전달된 액체 냉매는 팽창장치(들)(46)를 통해서 증발기(48)로 유동한다. 증발기(48)로 운반된 액체 냉매는 처리 유체, 예를 들어, 물, 공기, 에틸렌 글리콜, 염화칼슘 브라인, 염화나트륨 브라인 또는 다른 적당한 형식의 유체의 온도를 낮추거나 이를 냉각시키기 위해서 이로부터 열을 흡수하고 냉매 증기로의 상변화를 겪게 된다. 증기 냉매는 증발기(48)를 빠져나가고 회로나 사이클을 완결시키도록 흡입 라인에 의해서 압축기(42)로 복귀한다. 특별한 증기 압축장치에서 실행된 회로들의 수에 따라서 증발기(48)는 하나 또는 그 이상의 베셀(vessel)을 가질 것이다. 또한, 특별한 증기 압축장치에 대하여 다중의 회로들이 사용될지라도, 증발기는 열전달을 위한 별도의 냉매 회로들을 유지할 수 있는 단일 베셀을 사용할 것이다.
하나의 바람직한 실시 예에 있어서, 압축기(42)는 동일한 Vi를 갖지 않도록 선택될 수 있다. 다시 말해서, 한 압축기(42)는 높은 Vi(다른 압축기에 비해서)를 가질 수 있고, 다른 압축기(42)는 낮은 Vi(다른 압축기에 비해서)를 가질 수 있다. 낮은 Vi 압축기는 낮은 응축온도를 갖는 상류 구간이나 코일(80)에 연결될 수 있다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 하류 응축기 구간이나 코일(82)의 공기 온도는 상류 응축기 구간이나 코일(80)의 공기 온도보다 높다. 그러므로, 기류 온도에서의 차이는, 상류 응축기 구간이나 코일(80)에서 낮은 Vi 압축기로부터 배출된 냉매 보다 높은 응축 온도 및/또는 압력하에서 하류 응축기 구간이나 코일(82)에서, 높은 Vi 압축기로부터 배출된 냉매가 응축될 수 있게 한다. 낮은 응축온도하에서 작동하는 상류 응축기 구간이나 코일(80)에서 낮은 Vi 압축기를 사용하면, 증기 압축장치에 대한 전체 부하 효율을 개선시킬 수 있다. 또한, 증기 압축장치의 부분 부하 효율은 단지 낮은 Vi 압축기가 사용되는 경우에 개선될 수 있다. 하나의 특별히 바람직한 실시 예에 있어서, 낮은 Vi 압축기는 원심형 압축기가 될 수 있고, 높은 Vi 압축기는 스크루 압축기와 같은 정변위 압축기가 될 수 있다.
하나의 특별히 바람직한 실시 예에 있어서, 상류 코일을 갖는 냉각 회로에 대한 압축기는 가변속 원심형 압축기가 될 수 있고, 하류 코일을 갖는 높은 Vi 압축기는 스크루 압축기와 같은 정변위 압축기가 될 수 있다. 이 실시 예에서 쌍을 이루는 압축기는, 압축기 구성이 원심형 압축기에서 요구되는 배출압력을 낮추므로, 증기 압축장치의 높은 주위온도 성능을 개선한다.
원심형 압축기가 달성할 수 있는 배출압력은 주어진 압축기 설계에 있어서 압축기 흡입압력과 배출압력의 최대 비에 의해서 제한된다. 원심형 압축기는 가변속 다이렉트 드라이브와 자기 베어링을 갖는 밀폐형 2단 압축기가 될 수 있다. 증기 압축장치에 대한 높은 부분-부하 효율은 스크루 압축기는 작동하지 않는 상태에서 원심형 압축기를 부분-부하 조건에서 작동시킴으로서 달성될 수 있다.
도 5는 단일 냉각회로를 공급하는 다중 압축기들을 구비한 증기 압축장치를 나타낸다. 도 5의 증기 압축장치는 냉매 유동을 고립시키기 위해서 체크 밸브들(78)이나 다른 유사한 밸브들을 사용하고, 그래서 단지 단일 압축기만이 작동될 것이다. 또한, 상류 응축기 구간이나 코일(80)과 하류 응축기 구간이나 코일(82)을 빠져나가는 냉매의 압력을 평형화하기 위해서 응축기(26)의 출력에 오리피스(88)가 사용된다. 응축기(26)와 팽창장치(46) 사이에 있는 냉매 라인의 작동 압력은, 별도의 연결부가 있는 경우에 작동 압력이 하류 응축기 구간이나 코일(82)에 대하여 사용할 때보다 낮아질 수 있다. 낮아진 작동압력은 응축기(26)와 팽창장치(46) 사이에서 액체 라인에 있는 추가 부품들, 예를 들면 필터/드라이어 또는 가시성 유리가 낮아진 압력을 위하여 구성되고 작동될 수 있게 한다. 별도의 냉각회로를 위해서 사용된 압축기들은 동일한 Vi나 다른 Vi를 가질 것이다. 도 5의 증기 압축장치의 바람직한 실시 예에 있어서, 압축기들(42)은 스크롤 압축기들이 될 수 있다.
도 6은 HVAC&R 시스템(10)에 있어서 공기를 직접적으로 냉각시키는데 사용되는 각각의 회로에 대한 별도의 증발기 구간들 및 다중의 별도 냉각회로들을 구비한 증기 압축장치를 나타낸다. 별도 냉각회로들에 사용되는 압축기들은 동일한 Vi나 다른 Vi를 가질 것이다. 도 6의 증기 압축장치의 바람직한 실시 예에 있어서, 증기 압축장치는 포장된 옥상 유닛에서 사용될 수 있다.
도 7은 단일 증발기 베셀을 사용하는 다중의 별도 냉각회로들을 구비한 증기 압축장치를 나타낸다. 별도 냉각회로들에 사용되는 압축기들은 동일한 Vi나 다른 Vi를 가질 것이다. 도 7의 증기 압축장치의 바람직한 실시 예에 있어서, 증기 압축장치는 냉각기들 또는 냉각된 액체 장치들을 위해서 사용될 수 있고, 스크롤 압축기들을 통합할 수 있다.
도 8 내지 도 12에 도시된 바람직한 실시 예들에 있어서, 증기 압축회로들은 응축기(26)와 팽창장치들(46) 사이에 통합된 하나 또는 그 이상의 중간회로 또는 이코노마이저 회로를 포함할 수 있다. 중간회로 또는 이코노마이저 회로들은 주어진 증발기 크기에 대하여 증가된 냉각 성능을 제공하도록 이용될 수 있고, 증기 압축장치의 효율과 성능을 증가시킬 수 있다. 중간 회로들은 상류 응축기 구간이나 코일(80)과 하류 응축기 구간이나 코일(82)의 하나 또는 모두와 직접적으로 연결되든지 아니면 유체 연결될 수 있는 유입 라인(들)을 가질 수 있다. 유입 라인(들)은 중간 베셀의 상류에 위치된 팽창장치(들)(66)을 포함할 수 있다. 팽창장치(66)는 상류 응축기 구간이나 코일(80) 및/또는 하류 응축기 구간이나 코일(82)로부터 배출되는 냉매의 압력을 중간압력으로 낮추도록 작동하며, 그 결과 냉매의 일부가 증기로 변환된다. 중간압력하의 변환된 냉매는 특별한 회로를 위한 상응하는 압축기(42) 내로 재도입될 수 있다. 중간 압력 냉매 증기가 압축기(42)로 복귀하므로, 냉매 증기는 압축의 강도를 낮추는 것이 필요하고, 이에 의해서 증기 압축장치에 대한 전체적이 효율이 증가하게 된다. 팽창장치(46)로부터 배출된 중간 압력하의 잔여 액체 냉매는 낮은 엔탈피를 나타내므로 열전달이 용이하다. 팽창장치들(46)은 중간 베셀로부터 중간압력 냉매를 수용할 수 있고, 낮은 엔탈피 액체 냉매를 증발기 압력으로 팽창시킬 수 있다. 냉매가 낮은 엔탈피로 증발기(48)로 들어가고, 이에 의해서 냉매가 응축기로부터 직접적으로 팽창되는 이코노마이징(economizing) 회로 대 비-이코노마이즈(non-economized) 장치들에서의 냉각효과가 증가하게 된다.
중간 베셀은 인터쿨러로서 언급되는 플래시 탱크(70)가 될 수 있거나, "표면 이코노마이저"로서 언급되는 열교환기(71)로서 구성될 수 있다. 플래시 탱크(70)는 팽창장치(60)로부터 받는 액체와 증기를 분리하도록 사용되며, 액체의 추가 팽창을 허용할 것이다. 증기는 플래시 탱크(70)로부터 보조 냉매 라인을 통해서 흡입과 배출의 중간 또는 압축의 중간 단계의 압력하에서 흡입구 및 포트로 압축기(42)에 의해서 추출된다. 하나의 바람직한 실시 예에 있어서, 플래시 탱크(70)로부터 압축기(42)로의 냉매 유동을 조절하기 위해서, 압축기(42)와 플래시 탱크(70) 사이에 있는 보조 냉매 라인에 솔레노이드 밸브(75)가 위치할 수 있다. 플래시 탱크(70)에서 수집된 액체는 낮은 엔탈피로 팽창과정을 거친다. 플래시 탱크(70)로부터 액체는 팽창장치(46)로 유동한 후, 증발기(48)로 유동한다. 열교환기(71)는 2개의 다른 압력하에서 냉매들 사이에서 열을 전달하도록 사용될 수 있다. 열교환기(71)에서 냉매들 사이의 열교환은 열교환기(71)에서 냉매들중 하나를 과냉각시키고 열교환기(71)에서 다른 냉매를 적어도 부분적으로 증발시키기 위해서 사용될 수 있다.
도 8은 중간 또는 이코노마이저 회로들을 각각 통합하는 다중의 별도 냉각 회로들을 구비한 증기 압축장치를 나타낸다. 상류 응축기 구간이나 코일(80)과 하류 응축기 구간이나 코일(82)의 각각은 플래시 탱크(70)에 유체 연결된 팽창장치(66)에 유체 연결될 수 있다. 팽창장치들(66)은 이코노마이저들의 작동압력을 조정하기 위해서 사용될 수 있다. 별도의 냉각회로들에 대하여 사용된 압축기들은 동일한 Vi나 다른 Vi를 가질 것이다. 하류 응축기 구간이나 코일(82)에 연결된 높은 Vi 압축기와 상류 응축기 구간이나 코일(80)에 연결된 낮은 Vi 압축기를 사용하는 바람직한 실시 예에 있어서, 하류 응축기 구간이나 코일(82)에 연결된 플래시 탱크(70)로부터 배출되는 증기 냉매는 높은 Vi 압축기 상의 모터 부하를 줄이도록 더 높은 압력하에서 높은 Vi 압축기로 제공될 수 있다.
도 9는 열교환기가 중간이나 이코노마이저 회로 내로 통합된 것을 제외하고는, 도 8의 증기 압축장치와 유사한 증기 압축장치를 나타낸다. 상류 응축기 구간이나 코일(80)은 열교환기(71)와 그 다음에 플래시 탱크(70)에 유체 연결되는 팽창장치(66)에 유체 연결될 수 있다. 하류 응축기 구간이나 코일(82)은 팽창장치(66)와 그 다음에 플래시 탱크(70)에 유체 연결되는 열교환기(71)에 유체 연결될 수 있다. 별도의 냉각회로들에 대하여 사용된 압축기들은 동일한 Vi나 다른 Vi를 가질 것이다.
도 10은 하류 응축기 구간이나 코일(82)에 연결된 중간이나 이코노마이저 회로 내로 추가의 혹은 제 2의 열교환기가 통합된 것을 제외하고는, 도 9의 증기 압축장치와 유사한 증기 압축장치를 나타낸다. 하류 응축기 구간이나 코일(82)로부터 배출된 액체 냉매는 2개의 별도 통로들 내로 분할되어 제 2 열교환기(71)로 제공된다. 통로들 중 하나는 액체 냉매가 제 2 열교환기(71)로 들어가기 전에 팽창장치(66)를 통합할 수 있다. 팽창장치(66)를 구비한 입력통로에 대응하는 제 2 열교환기(71)의 출력은 플래시 탱크(70)에 연결된 포트와는 별도로 압축기(42)에서 고압에 대응하는 포트에서 하류 응축기 구간이나 코일(82)에 공급하는 압축기(42)로 제공될 수 있다. 제 2 열교환기(71)로부터 배출된 다른 출력은 도 9에 나타낸 바와 같이 제 1 열교환기로 들어갈 수 있다. 별도 냉각 회로들에 대하여 사용된 압축기들은 동일한 Vi나 다른 Vi를 가질 것이다.
도 11은 중간이나 이코노마이저 회로를 각각 통합한 다중 별도 냉각회로들을 갖는 증기 압축장치를 나타낸다. 상류구간이나 코일(80)은 열교환기(71)와 그 다음에 플래시 탱크(70)에 유체 연결되는 팽창장치(66)에 유체 연결될 수 있다. 하류 구간이나 코일(82)은 팽창장치(46)와 그 다음에 증발기(48)에 유체 연결되는 열교환기(71)에 유체 연결될 수 있다. 별도의 냉각회로들에 대하여 사용된 압축기들은 동일한 Vi나 다른 Vi를 가질 것이다. 열교환기(71)는 하류 구간이나 코일(82)로부터 배출되는 냉각 액체를 냉각시키도록 상류구간이나 코일(80)로부터 배출되는 냉매를 이용할 수 있다. 하류 구간이나 코일(82)로부터 배출되는 냉각 액체를 냉각시킴에 의해서, 하류 구간이나 코일(82)에 연결된 압축기(42)에 작용하는 모터 부하는 상류구간이나 코일(80)에 연결된 압축기(42)에 작용하는 모터 부하에 비해서 줄어들거나 균등화될 수 있다.
도 12는 하류 구간이나 코일(82)에 연결된 중간이나 이코노마이저 회로 내로 추가의 플래시 탱크가 통합된 것을 제외하고는, 도 11의 증기 압축장치와 유사한 증기 압축장치를 나타낸다. 하류 구간이나 코일(82)로부터 배출되는 액체 냉매는 플래시 탱크(70)에 유체 연결된 팽창장치(66)에 유체 연결된다. 플래시 탱크(70)로부터 배출되는 액체 냉매는 도 11을 참조하여 서술한 바와 같이 열교환기(71)에 제공될 수 있다. 플래시 탱크(70)로부터 배출되는 증기 냉매는 하류 구간이나 코일(82)을 공급하는 압축기(42)로 제공될 수 있다. 별도 냉각 회로들에 대하여 사용된 압축기들은 동일한 Vi나 다른 Vi를 가질 것이다.
높고 낮은 Vi 압축기들을 사용하는 한 바람직한 실시 예에 있어서, 높은 주위 온도하에서 압축기 부하를 평형화하고 용량을 개선하기 위해서, 이코노마이저 부하는 높은 응축기 압력하에서 작동하는 높은 Vi 압축기가 구비된 회로로부터 낮은 응축기 압력하에서 작동하는 낮은 Vi 압축기가 구비된 회로로 이동될 수 있다.
도 13은 축적된 응축기 코일 구성에서의 장치 효율을 단일 응축기 코일 구성에서의 장치 효율과 비교한 도면이다. 두 응축기 코일 구성들은 22mm 깊이의 마이크로채널 열교환기 코일들을 사용한다. 분석을 위해서, 도 8에 도시된 바와 같이 구성된 증기 압축장치가 사용되었다. 또한, 두 압축기들은 동일한 Vi 설계, 즉 높은 Vi 설계를 갖는다. 도 13에 도시된 바와 같이, 단일 응축기 코일 구성을 갖는 16개 팬들을 사용하여 얻을 수 있는 것에 비해서, 동일한 장치 효율이 축적된 응축기 코일 구성을 갖는 단지 10개의 팬들을 사용하여 얻어질 수 있으며, 그 결과 장치 효율에 있어서 약 9%의 개선이 이루어졌다. 또한, 추가적인 팬들을 사용함으로써 단일 응축기 코일 구성에서도 높은 효율 수준을 얻을 수 있다. 도 14는 장치 효율과 장치 비용간의 관계를 나타낸 도면이다. 도 14에 도시된 결과는 도 13에서와 동일한 장치 구성을 기초로 한다. 도 14에 도시된 바와 같이, 단일 응축기 코일 구성과 동일한 비용으로 축적된 응축기 코일 구성을 사용하여 보다 효율적인 장치들이 얻어질 수 있다. 또한, 축적된 응축기 코일 구성은 특별한 설계 효율에 대하여 단일 응축기 코일 구성과 비교하여 비용 감소를 제공할 수 있다.
바람직한 실시 예에 있어서, 응축기는 다른 압력하에서 작동하는 2개의 응축기 구간이나 코일 이상을 갖도록 확장될 수 있다. 일반적으로, 성능 개선 증가는 각각의 추가적인 구간과 응축 압력에 따라 작아진다.
다른 바람직한 실시 예에 있어서, 압축기들의 각각은, 비록 단단계 혹은 다단계 압축기가 사용될 수 있지만, 스크루 압축기, 왕복 압축기, 원심성 압축기, 회전 압축기, 스윙 링크 압축기, 스크롤 압축기, 터빈 압축기, 또는 다른 적당한 압축기와 같은 단단계 압축기가 될 것이다.
다른 바람직한 실시 예에 있어서, 팽창장치들은 전자 팽창밸브들이나 열적 팽창밸브들, 모세관 튜브나 오리피스와 같은 팽창밸브들을 포함한 적당한 팽창장치가 될 것이다.
다른 바람직한 실시 예에 있어서, 각각의 압축기는 단일 냉각회로를 공유하고 단일 압축기 장치로서 작용하는 2개조, 3개조 또는 다른 다중 압축기 구성을 포함할 수 있다. 예를 들면, 스크롤 압축기들은 다중 압축기 구성으로 구성될 수 있다. 즉, 둘 또는 그 이상의 압축기들이 단일 냉각 회로로 연결될 수 있다. 스크롤 압축기 예에 있어서, 용량성 제어는 다중 압축기 구성에서 압축기들을 다단구성함으로써 달성될 수 있다. 또한, 다중 압축기 구성은 유량을 조절하기 위한 밸브와 같은 다른 연관된 부품들을 포함할 수 있다. 다른 바람직한 실시 예에 있어서, 다른 설계 Vi를 갖는 압축기들은 동일한 냉각회로를 공유할 것이다.
다른 바람직한 실시 예에 있어서, 증기 압축장치는 다른 구성을 가질 것이다. 예를 들면, 추가의 이코노마이저들이 효율을 더욱 개선하기 위해서 회로들에 통합될 것이다. 최적의 이코노마이저 구성은 비용 대비 효율 개선과 용량 개선에 의존한다.
도면에 도시되고 여기에서 설명한 바람직한 실시 예들이 바람직하게 제공되었지만, 이러한 실시 예들은 단지 예로서 주어진 것임을 알 수 있을 것이다. 본 출원의 범위를 벗어남이 없이 바람직한 실시 예들의 설계, 작동조건 및 배열에 있어서 다른 대체, 변경, 수정 및 생략이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 출원은 특정 실시 예로서 제한되지 않으며, 첨부된 특허청구범위의 범위 내에서 다양한 변형들로 확장될 수 있다. 여기에서 채용된 어법이나 전문용어는 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니라 단지 설명의 목적으로 제공된 것임을 알 수 있을 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. 예를 들면, 일체로 형성된 것으로 보여진 요소들은 다중의 부분들이나 요소로 구성될 수 있고, 요소들의 위치는 뒤바뀌거나 다르게 변화될 수 있으며, 불균일한 요소들의 본질이나 갯수 또는 위치들은 변경되거나 변화될 수 있다. 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.
10 : 가열, 통기 및 공기조화(HVAC&R) 시스템 12 : 빌딩
14 : 옥상 유닛 16 : 보일러
18 : 공기 복귀 덕트 20 : 공기 공급 덕트
22 : 핸들러 24 : 도관
26 : 응축기 28 : 상부 어셈블리
30 : 쉬라우드 32 : 팬
34 : 코일 42 : 압축기
46 : 팽창장치 48 : 증발기
60 : 팽창장치 66 : 팽창장치
70 : 플래시 탱크 71 : 열교환기
75 : 솔레노이드 밸브 80 : 코일
82 : 코일

Claims (13)

  1. 증기 압축장치로서,
    냉매를 순환시키기 위해서 유체 연결된 제 1 압축기, 제 1 응축기 및 제 1 증발기를 포함하는 제 1 회로;
    냉매를 순환시키기 위해서 유체 연결된 제 2 압축기, 제 2 응축기 및 제 2 증발기를 포함하는 제 2 회로; 및
    상기 제 1 증발기와 제 2 증발기는 하나의 처리 유체를 통해 열교환을 하도록 위치되고,
    상기 제 1 응축기를 통과한 이후 상기 제 2 응축기를 통해서 공기를 순차적으로 순환시키기 위한 적어도 하나의 공기 운반장치;를 포함하며,
    상기 제 1 응축기와 상기 제 2 응축기는 각각 적어도 하나의 평면상인 구간을 포함하고, 상기 제 1 응축기의 상기 적어도 하나의 평면상인 구간은 상기 제 2 응축기의 상기 적어도 하나의 평면상인 구간에 인접하여 평행하게 제 1 응축기와 제 2 응축기를 구성할 수 있도록 위치되고;
    상기 제 1 응축기의 각각의 평면상인 구간은 상기 제 2 응축기에 대응되는 평면상인 구간에 열적으로 분리되고,
    상기 제 1 응축기에 있는 냉매의 응축 온도는 상기 제 2 응축기에 있는 냉매의 응축 온도보다 낮은 온도를 가지며, 제 1 회로 및 제 2 회로에 각각 연결되며,
    상기 응축기들의 상류에는 과냉각 구간을 갖고, 하류에는 완열구간을 갖는 증기 압축장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 응축기의 상기 적어도 하나의 평면상인 구간과 상기 제 2 응축기의 상기 적어도 하나의 평면상인 구간은 공통의 구조적 부품들을 사용하여 장착되거나, 통합 유닛의 부분으로 조립되는 증기 압축장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 응축기에 있는 냉매의 응축 압력은 상기 제 2 응축기에 있는 냉매의 응축 압력보다 낮은 증기 압축장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 응축기와 상기 제 2 응축기는 다른 부피비를 갖는 증기 압축장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 압축기는 상기 제 2 압축기보다 낮은 부피비를 갖는 증기 압축장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 증발기와 상기 제 2 증발기는 단일 베셀(vessel)에서 상기 하나의 처리 유체와 열교환하는 증기 압축장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 응축기로부터 냉매를 수용하여 상기 제 1 압축기로 증기 냉매를 제공하고 상기 제 1 증발기에 액체 냉매를 제공하도록 구성된 제 1 이코노마이저를 더 포함하는 증기 압축장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제 2 응축기로부터 냉매를 수용하여 상기 제 2 압축기로 증기 냉매를 제공하고 상기 제 2 증발기에 액체 냉매를 제공하도록 구성된 제 2 이코노마이저를 더 포함하는 증기 압축장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 응축기로부터 냉매를 수용하기 위한 제 1 입력, 냉매를 상기 제 1 이코노마이저로 제공하기 위한 제 1 출력, 상기 제 2 응축기로부터 냉매를 수용하기 위한 제 2 입력, 냉매를 상기 제 2 이코노마이저로 제공하기 위한 제 2 출력을 포함하는 제 3 이코노마이저;를 더 포함하고,
    상기 제 3 이코노마이저는 상기 제 1 회로 및 상기 제 2 회로에 있는 냉매들 사이에서의 열교환을 가능하게 하도록 구성되는 증기 압축장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제 2 응축기로부터 냉매를 수용하여 상기 제 3 이코노마이저와 상기 제 2 압축기로 냉매를 제공하도록 구성된 제 4 이코노마이저를 더 포함하며, 상기 제 4 이코노마이저는 상기 제 2 압축기에 제공된 냉매를 증발시키도록 구성된 증기 압축장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 제 4 이코노마이저로부터 상기 제 2 압축기로 제공된 냉매는 상기 제 2 이코노마이저로부터 상기 제 2 압축기로 제공된 냉매와는 별도의 위치에서 상기 제 2 압축기로 들어가는 증기 압축장치.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 응축기로부터 냉매를 수용하기 위한 제 1 입력, 냉매를 상기 제 1 이코노마이저로 제공하기 위한 제 1 출력, 상기 제 2 응축기로부터 냉매를 수용하기 위한 제 2 입력, 냉매를 상기 제 2 증발기로 제공하기 위한 제 2 출력을 포함하는 제 2 이코노마이저;를 더 포함하는 증기 압축장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 제 2 응축기로부터 냉매를 수용하여 상기 제 2 압축기로 증기 냉매를 제공하고 상기 제 2 이코노마이저로 액체 냉매를 제공하도록 구성된 제 3 이코노마이저를 더 포함하는 증기 압축장치.
KR1020167004023A 2010-02-08 2011-02-07 축적된 코일 구간들을 갖는 열교환기 KR101762244B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US30233310P true 2010-02-08 2010-02-08
US61/302,333 2010-02-08
PCT/US2011/023932 WO2011097583A2 (en) 2010-02-08 2011-02-07 Heat exchanger having stacked coil sections

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020127023565A Division KR20120125526A (ko) 2010-02-08 2011-02-07 축적된 코일 구간들을 갖는 열교환기

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160027209A true KR20160027209A (ko) 2016-03-09
KR101762244B1 KR101762244B1 (ko) 2017-07-28

Family

ID=44115719

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167004023A KR101762244B1 (ko) 2010-02-08 2011-02-07 축적된 코일 구간들을 갖는 열교환기
KR1020127023565A KR20120125526A (ko) 2010-02-08 2011-02-07 축적된 코일 구간들을 갖는 열교환기

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020127023565A KR20120125526A (ko) 2010-02-08 2011-02-07 축적된 코일 구간들을 갖는 열교환기

Country Status (6)

Country Link
US (2) US9869487B2 (ko)
EP (2) EP3264003A1 (ko)
JP (4) JP2013519064A (ko)
KR (2) KR101762244B1 (ko)
CN (1) CN102753902B (ko)
WO (1) WO2011097583A2 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190006339A (ko) * 2017-07-10 2019-01-18 엘지전자 주식회사 칠러유닛 및 이를 포함하는 칠러시스템

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI493144B (zh) * 2012-09-07 2015-07-21 Ind Tech Res Inst 熱交換循環系統
CN104937346B (zh) 2013-01-11 2018-07-27 开利公司 具有罩风扇的风扇盘管单元
US20140209278A1 (en) * 2013-01-30 2014-07-31 Visteon Global Technologies, Inc. Thermal energy storage system with heat pump, reduced heater core, and integrated battery cooling and heating
US9631852B2 (en) * 2013-03-15 2017-04-25 Johnson Controls Technology Company System and method for controlling compressor motor voltage
US9581364B2 (en) 2013-03-15 2017-02-28 Johnson Controls Technology Company Refrigeration system with free-cooling
DE112014004177T5 (de) 2013-10-01 2016-05-25 Trane International Inc. Rotationskompressoren mit variabler Drehzahl und Volumensteuerung
EP2910765B1 (en) 2014-02-21 2017-10-25 Rolls-Royce Corporation Single phase micro/mini channel heat exchangers for gas turbine intercooling and corresponding method
CN104896695B (zh) * 2014-03-05 2017-11-17 珠海格力电器股份有限公司 一种模块化空调机组密封结构及空调机组
US10254028B2 (en) 2015-06-10 2019-04-09 Vertiv Corporation Cooling system with direct expansion and pumped refrigerant economization cooling
CA2981120C (en) 2015-06-18 2019-10-29 Uop Llc Processes and systems for controlling cooling fluid
CN104949548A (zh) * 2015-07-03 2015-09-30 湖南省中达换热装备有限公司 组合式空冷器
US20170130974A1 (en) * 2015-11-09 2017-05-11 Carrier Corporation Residential outdoor heat exchanger unit
CN105352080A (zh) * 2015-11-30 2016-02-24 苏州市朗吉科技有限公司 组合式双冷源制冷系统
CN105605648A (zh) * 2016-02-25 2016-05-25 山东科灵节能装备股份有限公司 全天候吸收太阳能的空气能热泵机组
US10655888B2 (en) * 2016-03-08 2020-05-19 Heatcraft Refrigeration Products Llc Modular rack for climate control system
US10415856B2 (en) * 2017-04-05 2019-09-17 Lennox Industries Inc. Method and apparatus for part-load optimized refrigeration system with integrated intertwined row split condenser coil
CN110462300A (zh) * 2017-04-07 2019-11-15 开利公司 用于空气冷却的制冷机的模块化水侧经济器
US10816236B2 (en) * 2017-06-09 2020-10-27 Johnson Controls Technology Company Condensate recycling system for HVAC system
US10724761B2 (en) * 2018-06-13 2020-07-28 SolarXWorks, LLC Modular heat transfer units
WO2020113011A1 (en) * 2018-11-28 2020-06-04 Evapco, Inc. Method and apparatus for staged startup of air-cooled low charged packaged ammonia refrigeration system

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2280041B1 (ko) * 1974-05-31 1981-09-25 Teal Technip Liquefaction Gaz
US4149389A (en) * 1978-03-06 1979-04-17 The Trane Company Heat pump system selectively operable in a cascade mode and method of operation
US4332137A (en) * 1979-10-22 1982-06-01 Carrier Corporation Heat exchange apparatus and method having two refrigeration circuits
JPS5824764A (en) 1981-08-07 1983-02-14 Hitachi Ltd Heat pump device
US4369633A (en) * 1981-09-03 1983-01-25 Snyder David A Multiple stage compressor with flash gas injection assembly
US4998580A (en) * 1985-10-02 1991-03-12 Modine Manufacturing Company Condenser with small hydraulic diameter flow path
US5279360A (en) 1985-10-02 1994-01-18 Modine Manufacturing Co. Evaporator or evaporator/condenser
US5121613A (en) * 1991-01-08 1992-06-16 Rheem Manufacturing Company Compact modular refrigerant coil apparatus and associated manufacturing methods
JP3660120B2 (ja) 1998-03-18 2005-06-15 三菱電機株式会社 空気調和装置の制御方法
WO1999064794A1 (en) * 1998-06-11 1999-12-16 York International Corporation Chiller assembly
JP2002081886A (ja) * 2000-09-08 2002-03-22 Nikkei Nekko Kk 並設一体型熱交換装置
US6553778B2 (en) * 2001-01-16 2003-04-29 Emerson Electric Co. Multi-stage refrigeration system
US6644049B2 (en) * 2002-04-16 2003-11-11 Lennox Manufacturing Inc. Space conditioning system having multi-stage cooling and dehumidification capability
US20040089015A1 (en) * 2002-11-08 2004-05-13 York International Corporation System and method for using hot gas reheat for humidity control
JP4106297B2 (ja) * 2003-03-28 2008-06-25 カルソニックカンセイ株式会社 車両用熱交換器
KR100511288B1 (ko) * 2003-11-14 2005-08-31 엘지전자 주식회사 4대의 압축기를 구비한 공기조화기의 실외기
US6978630B2 (en) * 2004-01-16 2005-12-27 Dometic Corporation Dual-circuit refrigeration system
US7096681B2 (en) 2004-02-27 2006-08-29 York International Corporation System and method for variable speed operation of a screw compressor
JP4416671B2 (ja) * 2005-01-24 2010-02-17 株式会社ティラド 多流体熱交換器
CN100557337C (zh) * 2005-03-14 2009-11-04 约克国际公司 具有动力驱动的再冷却器的加热通风空气调节系统
JP2007139278A (ja) 2005-11-16 2007-06-07 Sanden Corp 熱交換器及びこれを用いた冷熱機器
JP5096678B2 (ja) 2006-01-10 2012-12-12 株式会社荏原製作所 冷凍装置
JP2007198693A (ja) 2006-01-27 2007-08-09 Mayekawa Mfg Co Ltd カスケード型ヒートポンプシステム
JP4970022B2 (ja) * 2006-08-02 2012-07-04 カルソニックカンセイ株式会社 複合型熱交換器及び複合型熱交換器システム
JP2008209083A (ja) * 2007-02-28 2008-09-11 Toshiba Carrier Corp 空気調和機
US8561425B2 (en) * 2007-04-24 2013-10-22 Carrier Corporation Refrigerant vapor compression system with dual economizer circuits
WO2008150289A1 (en) * 2007-06-04 2008-12-11 Carrier Corporation Refrigerant system with cascaded circuits and performance enhancement features
US20090025405A1 (en) * 2007-07-27 2009-01-29 Johnson Controls Technology Company Economized Vapor Compression Circuit
US7942020B2 (en) * 2007-07-27 2011-05-17 Johnson Controls Technology Company Multi-slab multichannel heat exchanger
WO2010008960A2 (en) 2008-07-15 2010-01-21 Carrier Corporation Integrated multi-circuit microchannel heat exchanger

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190006339A (ko) * 2017-07-10 2019-01-18 엘지전자 주식회사 칠러유닛 및 이를 포함하는 칠러시스템

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011097583A3 (en) 2011-11-24
US20180156492A1 (en) 2018-06-07
KR20120125526A (ko) 2012-11-15
CN102753902A (zh) 2012-10-24
WO2011097583A2 (en) 2011-08-11
US20110192188A1 (en) 2011-08-11
US9869487B2 (en) 2018-01-16
EP2534427A2 (en) 2012-12-19
JP2013519064A (ja) 2013-05-23
EP2534427B1 (en) 2017-10-18
EP3264003A1 (en) 2018-01-03
JP2017207274A (ja) 2017-11-24
KR101762244B1 (ko) 2017-07-28
JP2020038054A (ja) 2020-03-12
US10215444B2 (en) 2019-02-26
CN102753902B (zh) 2016-03-23
JP2015212616A (ja) 2015-11-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7757753B2 (en) Multichannel heat exchanger with dissimilar multichannel tubes
CN100416180C (zh) 具有喷射器的蒸汽压缩循环
JP5824451B2 (ja) モータ冷却応用例
JP3982545B2 (ja) 空気調和装置
US9651317B2 (en) Heat exchanger and air conditioner
US8434324B2 (en) Evaporator unit
JP4569708B2 (ja) 冷凍装置
JP4358832B2 (ja) 冷凍空調装置
US8561427B2 (en) Multi-slab multichannel heat exchanger
US10655917B2 (en) Heat exchanger and air conditioning device
CN101297167B (zh) 过冷却器、蒸汽压缩系统及过冷却方法
EP1498668B1 (en) Heat source unit of air conditioner and air conditioner
US6536231B2 (en) Tube and shell heat exchanger for multiple circuit refrigerant system
US7984621B2 (en) Air conditioning system for communication equipment and controlling method thereof
US20080296005A1 (en) Parallel Flow Heat Exchanger For Heat Pump Applications
US20080141709A1 (en) Multi-Block Circuit Multichannel Heat Exchanger
US8439104B2 (en) Multichannel heat exchanger with improved flow distribution
JP5062177B2 (ja) 空調機の室内ユニット
US7908881B2 (en) HVAC system with powered subcooler
US20100006276A1 (en) Multichannel Heat Exchanger
US8356491B2 (en) Refrigerant system with intercooler utilized for reheat function
JP6364539B2 (ja) 熱交換装置およびこれを用いた空気調和機
EP2833083B1 (en) Refrigeration device
US20090025409A1 (en) Multichannel heat exchanger
JP2006071174A (ja) 冷凍装置

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant