KR20220002274A - 칠러용 응축기 기기 - Google Patents

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KR20220002274A
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윌리엄 레슬리 코프코
경익수
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존슨 컨트롤즈 타이코 아이피 홀딩스 엘엘피
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Abstract

가열, 환기, 공조, 및/또는 냉동(HVAC＆R) 시스템이, 직렬 구성에서, 제1 냉매를 냉각 유체와의 열 교환 관계로 배치하도록 구성된 제1 응축기, 제2 냉매를 냉각 유체와의 열 교환 관계로 배치하도록 구성된 제2 응축기, 및 냉각 유체의 제1 부분을 냉각 유체 공급부로부터 제1 응축기로 그리고 이어서 제2 응축기의 제1 섹션을 통해서 지향시키도록 구성된 도관 시스템을 포함한다. 또한, 도관 시스템은, 병렬 구성에서, 냉각 유체의 제2 부분을 직접적으로 냉각 유체 공급부로부터 제2 응축기의 제2 섹션으로 지향시키도록 구성됨에 따라, 냉각 유체의 제1 부분 및 냉각 유체의 제2 부분을 제1 응축기 및 제2 응축기를 통해서 유동시킨다.

Description

칠러용 응축기 기기
관련 출원에 대한 상호 참조
본원은, 2019년 2월 27일자로 출원되고 명칭이 "CONDENSER ARRANGEMENT FOR A CHILLER"인 미국 가출원 제62/811,239호의 우선권 및 그 이익을 주장하며, 모든 목적을 의해 그 전체가 참조로서 본원에 포함된다.
기술분야
본 개시 내용은 일반적으로 환경 제어 시스템, 보다 구체적으로는, 다수의 증기 압축 시스템을 가지는 환경 제어 시스템을 통해서 냉각 유체를 지향시키기 위한 도관 시스템에 관한 것이다.
이 부분은 아래에서 설명되는, 본 개시 내용의 다양한 양태와 관련될 수 있는 기술의 다양한 양태를 독자에게 소개하도록 의도된다. 이러한 논의는 본 개시 내용의 다양한 양태를 더 잘 이해할 수 있게 하는 배경 정보를 독자에게 제공하는 데 도움이 되는 것으로 여겨진다. 따라서, 이러한 진술이 이러한 관점에서 읽혀져야 하고, 종래 기술을 인정하는 것이 아니라는 점이 이해되어야 한다.
칠러 시스템 또는 증기 압축 시스템은, 증기 압축 시스템의 구성요소 내의 상이한 온도 및 압력에 노출됨에 따라, 증기, 액체, 및 이들의 조합물 사이의 상을 변화시키는 작동 유체(예를 들어, 냉매)를 사용한다. 칠러 시스템은 작동 유체를 컨디셔닝 유체와의 열 교환 관계로 배치할 수 있고, 컨디셔닝 유체를 칠러 시스템의 컨디셔닝 장비 및/또는 컨디셔닝된 환경에 전달할 수 있다. 일부 경우에, 가열, 환기, 공조 및/또는 냉동(HVAC＆R) 시스템이 다수의 칠러 시스템을 포함할 수 있고, 각각의 칠러 시스템은 각각의 작동 유체를 순환시키는 증기 압축 시스템을 포함한다. 각각의 작동 유체는, 칠러 시스템의 구성요소(예를 들어, 증발기)를 통해서 각각의 작동 유체와 열 교환 관계에 있는 컨디셔닝 유체의 유동으로부터 열을 제거할 수 있다. 그러한 실시형태에서, 각각의 칠러 시스템은 또한 가열된 작동 유체를 냉각시키도록 구성된 응축기를 가질 수 있다. 예를 들어, 냉각 유체는, 직렬 배열에서 각각의 칠러 시스템의 각각의 응축기를 통해서 지향되어 각각의 작동 유체를 냉각시킬 수 있다. 그러나, 응축기를 통한 냉각 유체의 유동 배열은 작동 유체의 전체적인 냉각 용량을 제한할 수 있다.
본원에서 개시된 특정 실시형태의 요지를 이하에서 설명한다. 이러한 양태가 단지 독자에게 이러한 특정 실시형태의 간략한 요지를 제공하기 위해서 제시되고 있다는 것 그리고 이러한 양태는 이러한 개시 내용의 범위를 제한하도록 의도되지 않고 있다는 것을 이해하여야 한다. 실제로, 본 개시 내용은, 이하에서 설명되지 않을 수 있는 다양한 양태를 포함할 수 있다.
일 실시형태에서, 가열, 환기, 공조, 및/또는 냉동(HVAC＆R) 시스템은, 직렬 구성에서, 제1 냉매를 냉각 유체와의 열 교환 관계로 배치하도록 구성된 제1 응축기, 제2 냉매를 냉각 유체와의 열 교환 관계로 배치하도록 구성된 제2 응축기, 및 냉각 유체의 제1 부분을 냉각 유체 공급부로부터 제1 응축기로 그리고 이어서 제2 응축기의 제1 섹션을 통해서 지향시키도록 구성된 도관 시스템을 포함한다. 또한, 도관 시스템은, 병렬 구성에서, 냉각 유체의 제2 부분을 직접적으로 냉각 유체 공급부로부터 제2 응축기의 제2 섹션으로 지향시키도록 구성됨에 따라, 냉각 유체의 제1 부분 및 냉각 유체의 제2 부분을 제1 응축기 및 제2 응축기를 통해서 유동시킨다.
다른 실시형태에서, 가열, 환기, 공조, 및/또는 냉동(HVAC＆R) 시스템은 제1 응축 섹션 및 제1 하위 냉각기(subcooler)를 가지며, 제1 냉매를 냉각 유체와의 열 교환 관계로 배치하도록 구성되는 제1 응축기, 및 제2 응축 섹션 및 제2 하위 냉각기를 가지며, 제2 냉매를 냉각 유체와의 열 교환 관계로 배치하도록 구성되는 제2 응축기를 포함한다. HVAC＆R시스템은, 직렬 배열에서, 냉각 유체의 제1 부분을 냉각 유체 공급부로부터 제1 응축기로 그리고 이어서 제2 응축기의 제2 응축 섹션을 통해서 지향시키도록 구성되고, 병렬 배열에서, 냉각 유체의 제2 부분을 냉각 유체 공급부로부터 직접적으로 제2 응축기의 제2 하위 냉각기로 지향시키도록 구성됨에 따라, 냉각 유체의 제1 부분 및 냉각 유체의 제2 부분을 제1 응축기 및 제2 응축기를 통해서 유동시키는 도관 시스템을 더 포함한다.
다른 실시형태에서, 가열, 환기, 공조, 및/또는 냉동(HVAC＆R) 시스템은 제1 냉매를 냉각 유체와의 열 교환 관계로 배치하도록 구성된 제1 응축기, 및 응축 섹션 및 하위 냉각기를 가지며, 제2 냉매를 냉각 유체와의 열 교환 관계로 배치하도록 구성되는 제2 응축기를 포함한다. HVAC＆R시스템은 냉각 유체 공급부로부터 제1 응축기로의 냉각 유체의 제1 부분의 유동 및 냉각 유체 공급부로부터 직접적으로 제2 응축기의 하위 냉각기로의 제2 부분의 유동을 조절하도록 구성된 밸브를 더 포함한다.
본 개시 내용의 다양한 양태는 다음의 상세한 설명을 읽고 도면을 참조하면 더 잘 이해될 수 있다:
도 1은 본 개시 내용의 양태에 따른, 상업적 설정에서의 난방, 환기, 냉방 및/또는 냉동(HVAC＆R) 시스템의 실시형태를 이용할 수 있는 건물의 사시도이다.
도 2는 본 개시 내용의 양태에 따른, 증기 압축 시스템의 실시형태의 사시도이다.
도 3은 본 개시 내용의 양태에 따른, 도 2의 증기 압축 시스템의 실시형태의 개략도이다.
도 4는 본 개시 내용의 양태에 따른, 도 2의 증기 압축 시스템의 다른 실시형태의 개략도이다.
도 5는 본 개시 내용의 양태에 따른, 응축기를 통한 냉각 유체의 유동과 관련된 직렬 배열의 2개의 칠러 시스템의 2개의 응축기 및 도관 시스템을 가지는 HVAC＆R시스템의 다른 실시형태의 개략도이다.
도 6은 본 개시 내용의 양태에 따른, HVAC＆R시스템을 통한 냉각 유체의 유동을 조정하기 위한 밸브를 가지는 HVAC＆R시스템의 실시형태의 개략도이다.
도 7은, 본 개시 내용의 양태에 따른, HVAC＆R시스템의 동작을 조정하기 위한 방법의 실시형태의 블록도이다.
도 8은, 본 개시 내용의 양태에 따른, HVAC＆R시스템에 의해서 이용될 수 있는 응축기 쉘(condenser shell)의 실시형태의 횡단면도이다.
도 9는, 본 개시 내용의 양태에 따른, 도 9의 응축기 쉘의 단부에 배치될 수 있는 관시트(tubesheet)의 실시형태의 정면도이다.
도 10은, 본 개시 내용의 양태에 따른, 도 8의 응축기 쉘의 단부에 배치될 수 있는 관시트의 실시형태의 정면도이다.
도 11은 본 개시 내용의 양태에 따른, 부분적 병렬 유동 배열로 동작되도록 구성된 2개의 칠러 시스템의 2개의 응축기를 가지는 HVAC＆R시스템의 다른 실시형태의 개략도이다.
도 12는 본 개시 내용의 양태에 따른, 직렬 배열로 동작되도록 구성된 2개의 칠러 시스템의 2개의 응축기를 가지는 HVAC＆R시스템의 다른 실시형태의 개략도이다.
도 13은 본 개시 내용의 양태에 따른, 나란한 배열(side by side arrangement)의 2개의 응축기를 가지는 HVAC＆R시스템의 실시형태의 평면도이다.
하나 이상의 구체적인 실시형태가 이하에서 설명될 것이다. 이러한 실시형태에 관한 간명한 설명을 제공하기 위한 노력으로서, 실제 구현예의 모든 특징이 본 명세서에서 설명되는 것은 아니다. 임의의 공학 기술 또는 설계 계획에서와 같이, 임의의 그러한 실제 구현의 개발에서, 구현마다 다를 수 있는 시스템 관련 및 비지니스 관련 제약들의 준수와 같은 개발자의 특정 목적들을 달성하도록 많은 구현에 특정된 결정이 행해질 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 더욱이, 그러한 개발 노고가 복잡하고 시간 소모적일 수 있지만, 그럼에도 불구하고 본 발명의 이익을 갖는 당업자에 대한 설계, 제작 및 제조의 정례적 착수일 것이라는 점이 이해되어야 한다.
본 개시 내용의 실시형태는 다수의 증기 압축 시스템을 가지는 HVAC＆R시스템에 관한 것으로서, 여기에서 컨디셔닝 유체가 증기 압축 시스템의 각각의 열 교환기(예를 들어, 증발기)를 통해서 지향된다. 일반적으로, 다수의 증기 압축 시스템을 구현하는 것은, 단일 증기 압축 시스템을 이용하는 HVAC＆R시스템에 비해서, HVAC＆R시스템의 용량을 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 컨디셔닝 유체는, 단일 열 교환기 대신, 다수의 열 교환기(예를 들어, 증발기)를 통해서 지향될 수 있고, 이를 통해서 냉각될 수 있다. 즉, 컨디셔닝 유체는 각각의 증기 압축 시스템의 열 교환기(예를 들어, 증발기)의 각각을 통해서 유동하는, 냉매와 같은, 각각의 작동 유체와 열적으로 연통될 수 있다. 이러한 개시 내용이, 컨디셔닝 유체와 열 에너지를 교환하기 위해서 증기 압축 시스템을 통해서 순환되는 작동 유체로서 냉매를 주로 설명하지만, 부가적인 또는 대안적인 실시형태가 물과 같은 다른 유형의 작동 유체를 이용할 수 있다.
본 개시 내용의 실시형태에 따라, HVAC＆R시스템은, 하나 이상의 열 교환기를 각각 포함하는 다수의 증기 압축 시스템을 포함할 수 있다. 냉각 유체가 각각의 증기 압축 시스템의 각각의 열 교환기를 통해서 지향되어, 증기 압축 시스템의 각각의 냉매와 열 에너지를 교환할 수 있다. 일부 실시형태에서, 냉각 유체는 직렬 배열에서 다수의 증기 압축 시스템의 각각의 개별적인 열 교환기를 통해서 유동될 수 있다. 다시 말해서, 냉각 유체는 하나의 열 교환기(예를 들어, 증기 압축 시스템)로부터 다른 열 교환기로 순차적으로 그리고 직접적으로 유동할 수 있다. 일부 경우에, 열 교환기들의 직접적인 직렬 배열은, 다수의 증기 압축 시스템의 각각의 냉매와 열 에너지를 교환할 수 있는 냉각 유체의 용량을 제한할 수 있다. 예를 들어, 냉각 유체는 제1 하위 냉각기를 가지는 제1 응축기에 진입할 수 있고 제1 응축기 및 제1 하위 냉각기의 코일을 통해서 유동하는 제1 냉매로부터 열 에너지(예를 들어, 열)를 흡수할 수 있고, 그에 의해서 냉각 유체를 가열할 수 있거나 그 온도를 높일 수 있다. 이어서, 가열된 냉각 유체가 제2 하위 냉각기를 가지는 제2 응축기로 지향될 수 있고, 그에 따라 제2 응축기 및 제2 하위 냉각기의 코일을 통해서 유동하는 제2 냉매로부터 열 에너지를 흡수할 수 있다. 가열된 냉각 유체가 제1 냉매로부터 열을 흡수하기 때문에, 가열된 냉각 유체는, 제2 응축기 및/또는 제2 하위 냉각기 내의 제2 냉매로부터 열을 흡수하기 위한 용량이 제한될 수 있다. 결과적으로, 제2 냉매는 냉각 유체에 의해서 충분히 냉각되지 못할 수 있고, 그에 따라 HVAC＆R시스템의 효율을 감소시킬 수 있다.
따라서, 이제, 각각의 증기 압축 시스템의 각각의 열 교환기(예를 들어, 응축기) 및/또는 하위 냉각기를 통한 냉각 유체의 유동을 변경하는 것이 냉각 유체의 냉각 용량을 향상시키거나 개선할 수 있다는 것을 인지하였다. 예를 들어, 모든 냉각 유체를 각각의 열 교환기 및 하위 냉각기를 통해서 직렬로 지향시키는 대신, 공급 냉각 유체의 일부가 다수의 증기 압축 시스템의 각각의 하위 냉각기로 동시에(예를 들어, 병렬로) 지향될 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, 직렬 유동 구성은, 냉각 유체의 전부 또는 실질적으로 전부를 냉각 유체 공급부로부터 직접적으로 제1 열 교환기로 그리고 이어서 제1 열 교환기로부터 제2 열 교환기로 지향시키는 것을 지칭한다. 또한, 본원에서 사용된 바와 같이, 병렬 유동 또는 부분적 병렬 유동 구성은, 냉각 유체의 일부를 냉각 유체 공급부로부터 직접적으로 제1 열 교환기로 지향시키는 것, 그리고 냉각 유체의 다른 부분을 냉각 유체 공급부로부터 직접적으로 제2 열 교환기로 지향시키는 것을 지칭한다. 따라서, 병렬 또는 부분적 병렬 유동 구성에서, 각각의 열 교환기의 적어도 일부가 냉각 유체를 냉각 유체 공급부로부터 직접적으로 수용한다. 병렬 또는 부분적 병렬 유동 구성에서, 더 많은 전체 열량이 각각의 증기 압축 시스템 내에서 냉매로부터 제거될 수 있다.
이제 도 1을 참조하면, 도 1은 전형적인 상업적 설정을 위한 건물(12) 내의 가열, 환기, 및 공조(HVAC＆R) 시스템을 위한 환경의 실시형태의 사시도이다. HVAC＆R시스템(10)은, 건물(12)의 냉각을 위해서 사용될 수 있는 칠링된 액체를 공급하는 증기 압축 시스템(14)을 포함할 수 있다. HVAC＆R시스템(10)은 또한 건물(12)을 가열하기 위해서 온난 액체(warm liquid)를 공급하기 위한 보일러(16), 및 공기를 건물(12)을 통해서 순환시키는 공기 분배 시스템을 포함할 수 있다. 공기 분배 시스템은 또한 공기 복귀 도관(18), 공기 공급 도관(20), 및/또는 공기 핸들러(22)를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 공기 핸들러(22)는, 도관(24)에 의해서 보일러(16) 및 증기 압축 시스템(14)에 연결되는 열 교환기를 포함할 수 있다. 공기 핸들러(22) 내의 열 교환기는, HVAC＆R시스템(10)의 동작 모드에 따라서, 가열된 액체를 보일러(16)로부터 또는 칠링된 액체를 증기 압축 시스템(14)으로부터 수용할 수 있다. HVAC＆R시스템(10)은 건물(12)의 각각의 층 상의 별도의 공기 핸들러와 함께 도시되어 있지만, 다른 실시형태에서, HVAC＆R시스템(10)은, 층들 사이에서 공유될 수 있는 공기 핸들러(22) 및/또는 다른 구성요소를 포함할 수 있다.
도 2 및 도 3은, HVAC＆R시스템(10) 내에서 이용될 수 있는 증기 압축 시스템(14)의 실시형태이다. 증기 압축 시스템(14)은 압축기(32)로 시작되는 회로를 통해서 냉매를 순환시킬 수 있다. 회로는 또한 응축기(34), 팽창 밸브(들) 또는 장치(들)(36), 및 액체 칠러 또는 증발기(38)를 포함할 수 있다. 증기 압축 시스템(14)은, 아날로그 대 디지털(A/D) 변환기(42), 마이크로프로세서(44), 비-휘발성 메모리(46), 및/또는 인터페이스 보드(48)를 가지는, 제어 패널(40)(예를 들어, 제어기)을 더 포함할 수 있다.
증기 압축 시스템(14)에서 냉매로 사용될 수 있는 유체의 일부 예는 하이드로플루오로카본(HFC) 기반 냉매, 예를 들어 R-410A, R-407, R-134a, 하이드로플루오로-올레핀(HFO), "천연" 냉매 유사 암모니아(NH3), R-717, 이산화탄소(CO2), R-744 또는 탄화수소 기반 냉매, 수증기, 지구 온난화 지수(GWP)가 낮은 냉매 또는 임의의 다른 적절한 냉매이다. 일부 실시형태에서, 증기 압축 시스템(14)은, R-134a와 같은, 중압 냉매에 대비하여, 저압 냉매라고도 지칭되는, 1 대기압에서 약 섭씨 19도(화씨 66도 이하)의 정상 비등점을 갖는 냉매를 효율적으로 활용하도록 구성될 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, "정상 비등점"은 1 대기압에서 측정된 비등점 온도를 지칭할 수 있다.
일부 실시형태에서, 증기 압축 시스템(14)은 가변 속력 구동부(VSD)(52), 모터(50), 압축기(32), 응축기(34), 팽창 밸브 또는 장치(36), 및/또는 증발기(38) 중 하나 이상을 이용할 수 있다. 모터(50)는 압축기(32)를 구동할 수 있고, 가변 속력 구동부(VSD)(52)에 의해서 전력을 공급받을 수 있다. VSD(52)는 특정의 일정 라인 전압 및 일정 라인 주파수를 갖는 교류(AC) 전력을 AC 전원으로부터 수용하고, 가변 전압 및 주파수를 갖는 전력을 모터(50)에 제공한다. 다른 실시형태에서, 모터(50)는 AC 또는 직류(DC) 전원으로부터 직접적으로 전력을 공급받을 수 있다. 모터(50)는, VSD에 의해서 또는 직접적으로 AC 또는 DC 전원으로부터 전력을 공급받을 수 있는 임의의 유형의 전기 모터, 예를 들어 스위치드 릴럭턴스 모터, 유도 모터, 전자 정류형 영구 자석 모터, 또는 다른 적합한 모터를 포함할 수 있다.
압축기(32)는 냉매 증기를 압축하고 증기를 방출 통로를 통해서 응축기(34)에 전달한다. 일부 실시형태에서, 압축기(32)는 원심 압축기일 수 있다. 압축기(32)에 의해서 응축기(34)로 전달되는 냉매 증기는 열을 응축기(34) 내의 냉각 유체(예를 들어, 물 또는 공기)에 전달할 수 있다. 냉매 증기는, 냉각 유체와의 열 전달의 결과로서 응축기(34) 내에서 냉매 액체로 응축될 수 있다. 응축기(34)로부터의 냉매 액체는 팽창 장치(36)를 통해서 증발기(38)로 유동할 수 있다. 도 3의 예시된 실시형태에서, 응축기(34)는 물 냉각되고, 냉각 유체를 응축기에 공급하는 냉각 타워(56)에 연결된 관 번들(54)을 포함한다.
증발기(38)에 전달된 냉매 액체는, 응축기(34)에서 사용되는 것과 동일한 냉각 유체일 수 있거나 그렇지 않을 수 있는, 다른 냉각 유체로부터 열을 흡수할 수 있다. 증발기(38) 내의 냉매 액체는 냉매 액체로부터 냉매 증기로의 상 변화를 겪을 수 있다. 도 3의 예시된 실시형태에 도시된 바와 같이, 증발기(38)는, 냉각 부하(62)에 연결된 공급 라인(60S) 및 복귀 라인(60R)을 가지는 관 번들(58)을 포함할 수 있다. 증발기(38)의 냉각 유체(예를 들어, 물, 에틸렌 글리콜, 염화칼슘 염수, 염화나트륨 염수, 또는 임의의 다른 적합한 유체)가 복귀 라인(60R)을 통해서 증발기(38)에 진입하고 공급 라인(60S)을 통해서 증발기(38)를 빠져나간다. 증발기(38)는 냉매와의 열 전달을 통해서 관 번들(58) 내의 냉각 유체의 온도를 낮출 수 있다. 증발기(38) 내의 관 번들(58)은 복수의 관 및/또는 복수의 관 번들을 포함할 수 있다. 어떠한 경우에도, 냉매 증기는 흡입 라인에 의해서 증발기(38)를 빠져나가고 압축기(32)로 복귀되어 사이클을 완료한다.
도 4는 응축기(34)와 팽창 장치(36) 사이에 포함된 중간 회로(64)를 갖는 증기 압축 시스템(14)의 개략도이다. 중간 회로(64)는, 응축기(34)에 직접적으로 유체적으로 연결된 유입구 라인(68)을 가질 수 있다. 다른 실시형태에서, 유입구 라인(68)은 응축기(34)에 간접적으로 유체적으로 커플링될 수 있다. 도 4의 예시된 실시형태에 도시된 바와 같이, 유입구 라인(68)은 중간 용기(70)의 상류에 배치된 제1 팽창 장치(66)를 포함한다. 일부 실시형태에서, 중간 용기(70)는 플래시 탱크(flash tank)(예를 들어, 플래시 인터쿨러)일 수 있다. 다른 실시형태에서, 중간 용기(70)는 열 교환기 또는 "표면 이코너마이저(surface economizer)"로 구성될 수 있다. 도 4의 예시된 실시형태에서, 중간 용기(70)는 플래시 탱크로서 이용되고, 제1 팽창 장치(66)는 응축기(34)로부터 수용된 냉매 액체의 압력을 낮추도록(예를 들어, 팽창시키도록) 구성된다. 팽창 프로세스 중에, 액체의 일부가 증발될 수 있고, 그에 따라 중간 용기(70)를 이용하여, 제1 팽창 장치(66)로부터 수용된 액체로부터 증기를 분리할 수 있다. 또한, 중간 용기(70)는 냉매 액체의 추가적인 팽창을 제공할 수 있는데, 이는, 중간 용기(70)에 진입할 때 (예를 들어, 중간 용기(70)에 진입할 때 발생되는 부피의 급격한 증가로 인해서) 냉매 액체에서 압력 강하가 발생되기 때문이다. 중간 용기(70) 내의 증기는, 압축기(32)의 흡입 라인(74)을 통해서 압축기(32)에 의해서 인출될 수 있다. 다른 실시형태에서, 중간 용기 내의 증기가 압축기(32)의 (예를 들어, 흡입 스테이지가 아닌) 중간 스테이지로 인출될 수 있다. 중간 용기(70) 내에서 수집되는 액체는, 팽창 장치(66) 및/또는 중간 용기(70) 내의 팽창으로 인해서, 응축기(34)를 빠져나가는 냉매 액체보다, 작은 엔탈피를 가질 수 있다. 이어서, 중간 용기(70)로부터의 액체는 라인(72) 내에서 제2 팽창 장치(36)를 통해서 증발기(38)까지 유동할 수 있다.
특정 실시형태에서, HVAC＆R시스템은, HVAC＆R시스템의 용량 증가를 위해서, 복수의 증기 압축 시스템(14)과 같은 다수의 증기 압축 시스템을 이용할 수 있다. 즉, 컨디셔닝 유체(예를 들어, 물 또는 공기)가 각각의 증기 압축 시스템의 각각의 증발기를 통해서 유동하도록 구성될 수 있다. 각각의 증발기에서, 열은 컨디셔닝 유체로부터 증기 압축 시스템의 각각의 냉매로 전달될 수 있다. 따라서, 컨디셔닝 유체는, 단일 증발기를 포함하는 HVAC＆R시스템에 비해서, 다수의 증발기 내에서 더 많은 양의 열을 전달한다. 다수의 증기 압축 시스템을 이용하는 HVAC＆R시스템에서, 냉각 유체는, 각각의 냉매를 냉각하도록, 각각의 증기 압축 시스템의 각각의 응축기를 통해서 지향되도록 구성될 수 있다. 그러나, 냉각 유체가 하나의 응축기로부터 다른 응축기로 직접적으로 유동할 때, 냉각 유체의 냉각 용량이 제한될 수 있다. 또한, 증기 압축 시스템의 응축기가 하위 냉각기를 포함할 수 있다. 따라서, 다른 하위 냉각기 하류의 하위 냉각기 내의 냉각 유체에 전달되는 열 에너지의 양이 제한될 수 있다.
도 5는, 응축기를 통한 냉각 유체(100)의 유동과 관련된 직렬 배열의 2개의 응축기 및 도관 시스템(99)을 가지는 HVAC＆R시스템(98)의 다른 실시형태의 개략도이다. 본원에서 사용된 바와 같이, 도관 시스템(99)은, 냉각 유체(100)가 HVAC＆R시스템(98)을 통해서 지향될 수 있게 하는, 임의의 구성요소, 예를 들어 배관, 도관, 채널, 유동 경로, (예를 들어, 응축기의) 관 번들, 배플, 밸브, 워터박스, 및 기타를 포함한다. 예시된 실시형태에서, 도관 시스템(99)은 냉각 유체(100)(예를 들어, 물 또는 공기)를 냉각 유체 공급부(101)로부터 제1 증기 압축 시스템의 제1 응축기(102A)를 통해서 그리고 제2 증기 압축 시스템의 제2 응축기(102B)를 통해서 지향시키도록 구성된다. 제1 응축기(102A)는 냉각 유체(100)를 수용하도록 구성된 제1 워터박스(103A)를 포함할 수 있고, 제2 응축기(102A)는, 적어도 부분적으로, 냉각 유체(100)를 수용하도록 구성된 제2 워터박스(103B)를 포함할 수 있다. 제1 냉매(104A)가 제1 도관(105A)을 경유하여 제1 응축기(102A)를 통해서(예를 들어, 제1 응축기(102A)의 관을 통과하여) 지향될 수 있고, 제2 냉매(104B)가 제2 도관(105B)을 경유하여 제2 응축기(102B)를 통해서(예를 들어, 제2 응축기(102B)의 관을 통과하여) 지향될 수 있다. 일부 실시형태에서, 제1 도관(105A) 및 제2 도관(105B)은 서로 유체적으로 분리된다. 따라서, 제1 냉매(104A)는 제1 증기 압축 시스템의 제1 냉매 경로를 통해서 순환될 수 있고, 제2 냉매(104B)는 제2 증기 압축 시스템의 제2 냉매 경로를 통해서 순환될 수 있으며, 여기에서 제1 냉매 경로 및 제2 냉매 경로는 서로 유체적으로 분리된다. 냉각 유체(100)는 각각 제1 응축기(102A) 및 제2 응축기(102B)를 통해서 제1 냉매(104A) 및 제2 냉매(104B)와 열적으로 연통될 수 있다.
일부 실시형태에서, 제1 응축기(102A)는 제1 응축 섹션(106A) 및 제1 하위 냉각기(108A)를 가질 수 있고, 제2 응축기(102B)는 제2 응축 섹션(106B) 및 제2 하위 냉각기(108B)를 가질 수 있다. 각각의 냉매(104)는 각각의 응축 섹션(106)을 통해서 그리고 이어서 각각의 하위 냉각기(108)를 통해서 지향될 수 있다. 각각의 개별적인 응축기(102)에서, 응축 섹션(106)을 통해서 유동하는 냉각 유체(100)는 응축 섹션을 통해서 유동하는 각각의 냉매(104)로부터 초기의 열의 양을 제거할 수 있고, 각각의 하위 냉각기(108)를 통해서 유동하는 냉각 유체(100)는 각각의 냉매(104)로부터 부가적인 양의 열을 제거하여 냉매(104)를 더 냉각시킬 수 있다. 예를 들어, 응축 섹션(106) 및 하위 냉각기(108) 모두가 병렬 유동 구성으로 냉각 유체(100)의 부분들을 수용할 수 있다. 따라서, 응축 섹션(106) 내의 냉매(104)가 제1 온도로 감소될 수 있고, 하위 냉각기(108) 내의 냉매(104)는, 제1 온도보다 낮은, 제2 온도일 수 있다.
특정 실시형태에서, 도관 시스템(99)은, 냉각 유체 공급부(101)로부터 직접적으로, 냉각 유체(100)의 제1 부분(110)을 제1 응축기(102A)로 그리고 냉각 유체(100)의 제2 부분(112)을 제2 응축기(102B)로 (예를 들어, 제2 하위 냉각기(108B)로) 지향시킬 수 있다. 따라서, 냉각 유체(100)는 제1 응축기(102A) 및 제2 응축기(102B)를 통해서 부분적 병렬 유동 배열로 지향될 수 있다. 예를 들어, 제1 부분(110)은 제1 워터박스(103A) 내로 지향될 수 있고, 여기에서 제1 부분(110)은 제3 부분(116) 및 제4 부분(118)으로 더 분할될 수 있다. 일부 실시형태에서, 냉각 유체(100)의 제3 부분(116)은 제1 응축기(102A)의 제1 응축 섹션(106A)을 통해서 지향될 수 있는 한편, 냉각 유체(100)의 제3 부분(118)은 제1 응축기(102A)의 제1 하위 냉각기(108A)를 통해서 지향될 수 있다. 따라서, 제1 응축기(102A) 내에서, 열이 제1 냉매(104A)로부터 제1 응축 섹션(106A) 내의 제3 부분(116)으로 전달될 수 있고, 그에 의해서 제3 부분(116)의 온도를 증가시킬 수 있다. 또한, 제1 냉매(104A)로부터의 부가적인 열이 제1 하위 냉각기(108A) 내의 냉각 유체(100)의 제4 부분(118)으로 전달될 수 있고, 그에 따라 제4 부분(118)의 온도를 증가시킬 수 있다. 냉각 유체(100)의 가열된 제3 부분(116) 및 가열된 제4 부분(118)이 제1 응축기(102A)의 제3 워터박스(103C) 내에서 서로 조합될 수 있다. 따라서, 냉각 유체(100)의 조합된 제3 부분(116) 및 제4 부분(118)(예를 들어, 집합적으로 냉각 유체(100)의 제1 부분(110))이 제1 응축기(102A)를 빠져나갈 수 있고 제2 응축기(102B)의 제4 워터박스(103D)를 향해서 유동할 수 있다.
도관 시스템(99)은, 제1 응축기(102A)를 우회하도록 그리고 도관(121)을 통해서 제2 응축기(102B)의 제2 워터박스(103B)를 향해서 유동하도록, 냉각 유체(100)의 제2 부분(112)을 지향시킬 수 있다. 특정 실시형태에서, 도관 시스템(99)은 제2 부분(112)을 제2 워터박스(103B)의 제1 섹션(122)을 통해서 지향시킬 수 있고 제2 응축기(102B)의 제2 하위 냉각기(108B)를 통해서 경로화할 수 있다. 따라서, 냉각 유체(100)의 제2 부분(112)은, 제1 응축기(102A)(예를 들어, 제1 응축 섹션(106A) 및 제1 하위 냉각기(108A))를 통해서 유동하는 냉각 유체(100)의 제1 부분(110)과 병렬로 제2 냉매(104B)를 냉각시킬 수 있다. 제2 하위 냉각기(108B)를 통한 유동 후에, 냉각 유체(100)의 제2 부분(112)은 제4 워터박스(103D)의 제3 섹션(120)에 진입하여, 제1 응축기(102A)로부터 제4 워터박스(103D)에 진입하는 냉각 유체(100)의 제1 부분(110)과 조합될 수 있다. 이어서, 냉각 유체의 제1 부분(110) 및 제2 부분(112)의 조합 유동(124)이 제2 응축기(102B)의 제2 응축 섹션(106B)을 통해서 유동할 수 있다. 이러한 방식으로, 열이 제2 냉매(104B)로부터 제2 응축 섹션(106B) 내의 조합 유동(124)으로 전달될 수 있다. 부가적인 열이 제2 냉매(104B)로부터 제2 하위 냉각기(108B) 내의 제2 부분(112)으로 전달될 수 있다. 또한, 냉각 유체(100)의 제2 부분(112)이 제4 워터박스(103D)에 진입하는 제1 부분(110)에 비해서 비교적 낮은 온도를 가지기 때문에, 증가된 양의 열이 제2 하위 냉각기(108B) 내에서 제2 냉매(104B)로부터 전달될 수 있다. 어떠한 경우에도, 제2 냉매(104B)로부터 열을 흡수한 후에, 조합 유동(124)은 제2 워터박스(103B)의 제2 섹션(126)을 통해서 제2 응축기(102B)를 빠져나갈 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 워터박스(103B)는 제1 섹션(122)과 제2 섹션(126)을 분리하는 배플(128)을 포함할 수 있고, 그에 따라 제1 섹션(122)을 통해서 유동하는 제2 부분(112)은 제2 섹션(126)을 통해서 유동하는 조합 유동(124)으로부터 유체적으로 분리된다.
전술한 도관 시스템(99) 배열로 인해서, 제2 하위 냉각기(108B)에 진입하는 제2 워터박스(103B)의 제1 섹션(122) 내의 냉각 유체(100)의 제2 부분(112)의 온도가, 제1 응축 섹션(106A) 및 제1 하위 냉각기(108A)에 각각 진입하는 제3 부분(116) 및/또는 제4 부분(118)의 온도와 대략적으로 같을 수 있다(예를 들어, 그 10% 이내, 5% 이내, 또는 1% 이내일 수 있다). 일부 실시형태에서, 냉각 유체(100)의 제2 부분(112), 제3 부분(116), 및/또는 제4 부분(118)의 온도가 화씨 32도(℃) 내지 35℃(예를 들어, 화씨 90도(℉) 내지 95℉)일 수 있다. 또한, 제2 하위 냉각기(108B)에 진입하는 제2 부분(112)의 온도는 제4 워터박스(103D)를 통해서 제2 응축기(102B)에 진입하는 조합 유동(124)의 온도보다 상당히 낮을 수 있다. 예를 들어, 제4 워터박스(103D) 내의 조합 유동(124)의 온도는 37℃ 내지 39℃(예를 들어, 98℉ 내지 102℉)일 수 있다. 따라서, 냉각 유체(100)의 제2 부분(112)을 제2 하위 냉각기(108B)로 지향시키는 것은, 제2 냉매(104B)가, 제1 냉매(104A)에 의해서 이전에 가열된 조합 유동(124)과 비교할 때 더 큰 냉각 용량 및 감소된 온도를 가질 수 있는, 냉각 유체 공급부(101)로부터의(예를 들어, 직접적으로 그로부터의) 냉각 유체(100)와 열적으로 연통되게 할 수 있다. 다시 말해서, 제2 냉매(104B)의 온도는, 제2 하위 냉각기(108B) 내의 냉각 유체(100)의 제2 부분(112)과 열적으로 연통되게 배치될 때, 조합 유동(124)과 열적으로 연통되게 배치되는 것에 비해서, 더 많은 양만큼 감소될 수 있다. 예를 들어, 제2 냉매(104B)는, 조합 유동(124)을 제2 하위 냉각기(108B)를 통해서 지향시키는 것에 비교할 때, 제2 부분(112)이 제2 하위 냉각기(108B)를 통해서 지향될 때 2℃ 내지 4℃(예를 들어, 3.5℉ 내지 7℉) 더 낮은 온도까지 냉각될 수 있다.
또한 추가적으로, 일부 실시형태에서, 제4 워터박스(103D)에 진입하는 제1 부분(110)의 온도는 제2 하위 냉각기(108B)로부터 제4 워터박스(103D) 내로 유동하는 제2 부분(112)의 온도보다 높을 수 있다. 예를 들어, 제4 워터박스(103D) 내의 제1 부분(110)의 온도는 제2 하위 냉각기(108B)를 빠져나가는 제2 부분(112)의 온도보다 1℃ 내지 2℃(예를 들어, 1.5℉ 내지 4℉) 더 높을 수 있다. 따라서, 제4 워터박스(103D) 내에서 제1 부분(110)을 제2 부분(112)과 혼합하여 조합 유동(124)을 생성함으로써, 조합 유동(124)의 온도가 또한, 제4 워터박스(103D)에 초기에 진입하는 제1 부분(110)의 온도와 비교할 때, (예를 들어, 0.25℃ 내지 1℃ 또는 0.5℉ 내지 2℉) 감소될 수 있다. 따라서, 제2 냉매(104B)와 조합 유동(124) 사이의 열적 연통의 결과로서, 더 많은 양의 냉각이 발생될 수 있다.
도 5에서, 응축기(102)는 일반적으로 길이방향 축(130)을 따라서 서로 인접하여 배치될 수 있다. 즉, 응축기들(102)은, 응축기들(102)의 축방향 또는 길이방향 단부들이 서로 인접하도록, 단부-대-단부 배열로 배치될 수 있다. 이러한 이유로, 냉각 유체(100)의 제3 부분(116)이 제1 응축기(102A)로부터 제2 응축기(106B)까지 실질적으로 길이방향 축(130)을 따라서 연장되는 유동 경로를 따라 유동할 수 있다. 또한, 도관(121)이 응축기(102)의 조합된 길이의 전체에 걸쳐 연장되어, 냉각 유체(100)를 냉각 유체 공급부(101)로부터 제2 워터박스(103B)의 제1 섹션(122)까지 지향시킬 수 있다. 또한, 냉매(104)는 길이방향 축(130)에 대해서 횡방향으로, 예를 들어 수직 축(132)을 따라서 및/또는 측방향 축(134)을 따라서 유동할 수 있다. 부가적인 또는 대안적인 실시형태에서, 응축기(102)는, 수직 축(132)을 따라서, 도 13과 관련하여 이하에서 더 설명되는 바와 같이, (예를 들어, 측방향 축(134)을 따라서) 예를 들어 나란한 배열 및 기타 등등과 같은, 임의의 적합한 방식으로 서로에 대해서 배치될 수 있다.
도 6은 HVAC＆R시스템(98)을 통한 냉각 유체(100)의 유동을 조정하기 위한 밸브를 가지는 HVAC＆R시스템(98)의 실시형태의 개략도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, HVAC＆R시스템(98)은, 제2 하위 냉각기(108B)를 제2 부분(112) 또는 배출구 유동(158)에 연결하도록 구성된 밸브(152)를 포함할 수 있다. 비록 도 6이 밸브(152)를 3-방향 밸브로 도시하지만, HVAC＆R시스템(98)은, HVAC＆R시스템(98)을 통한 냉각 유체(100)의 유량을 제어하도록 구성된, 상이한 수의 밸브들 및/또는 상이한 구성을 갖는 밸브들을 포함할 수 있다. 밸브(152)는, HVAC＆R시스템(98)이 도 5에서 설명된 바와 같은 부분적 병렬 유동 배열로 또는 직렬 유동 배열로 동작되게 할 수 있다.
본원에서 설명된 바와 같이, 부분적 병렬 유동 배열은, 예를 들어 양 응축기(102)가 각각의 냉매(104)를 냉각하도록 동작되는 경우에, 냉각 유체(100)를 제1 부분(110) 및 제2 부분(112)으로 분할하도록 밸브(152)를 조정하는 것을 포함한다. 부분적 병렬 유동 배열에서, 밸브(152)는, 제2 부분(112)을 제1 유동 방향(154)으로 제2 하위 냉각기(108B)를 통해서 제4 워터박스(103D) 내로 유동시켜, 제4 워터박스(103D)에 진입하는 제1 부분(110)과 조합할 수 있도록 구성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 밸브(152)는 제1 및 제2 부분(110, 112)의 각각의 냉각 유체(100)의 양을 제어하도록 조정될 수 있다. 예를 들어, 제1 부분(110) 및 제2 부분(112)은 동일한 양의 유체(예를 들어, 동일한 유체의 유량)을 포함할 수 있거나, 제1 부분(110)이 제2 부분(112)보다 많을 수(예를 들어, 2배의 유량일 수) 있거나, 제1 부분(110)이 제2 부분(112)보다 적을 수(예를 들어, 절반의 유량일 수) 있다.
HVAC＆R시스템(98)은, 예를 들어 응축기(102) 중 적어도 하나의 동작이 중단되거나 가능하지 않을 때(예를 들어, 냉매(104)가 응축기(102) 중 하나를 통해서 유동하지 않을 때), 밸브(152)를 조정하는 것에 의해서, 부분적 병렬 유동 배열로부터 직렬 유동 배열로 스위칭될 수 있다. 직렬 유동 배열에서, 예를 들어, 밸브(152)를 조정하여, 냉각 유체 공급부(101)으로부터 제2 하위 냉각기(108B)를 향하는 제2 부분(112)의 유동을 차단할 수 있다. 따라서, 도관 시스템(99)은 실질적으로 모든 냉각 유체(100)를 제1 응축기(102A) 및 1하위 냉각기(108A)를 향해서 지향시켜 제1 냉매(104A)와 열교환시킨다. 또한, 냉각 유체(100)의 유동과 관련하여 제1 응축기(102A)의 하류에 배치되는 제4 워터박스(103D)는 냉각 유체(100)를 수용할 수 있고, 냉각 유체(100)의 유동(예를 들어, 냉각 유체(100)의 제1 부분(110))을 제2 유동 방향(156)으로 제2 응축 섹션(106B) 및 제2 하위 냉각기(108B)를 통해서 분할할 수 있다. 다시 말해서, 직렬 유동 배열에서, 도관 시스템(99)은 제2 부분(112)을, 냉각 유체 공급부(101)로부터, 제1 유동 방향(154)으로 제2 하위 냉각기(108B)를 통해/통하거나 직접적으로 제4 워터박스(103D) 내로 지향시키지 않고, 이는 응축기(102)를 통해서 유동하는 냉각 유체(100)의 압력 강하를 감소시킬 수 있다. 밸브(152)의 구성은 또한, 제2 응축 섹션(106B) 및 제2 하위 냉각기(108B)로부터 유동하는 냉각 유체(100)가 제2 워터박스(102B) 내에서 서로 조합되어, 제3 유동 방향(161)으로 유동하는 배출구 유동(158)이 되게 할 수 있다. 또한, 직렬 유동 배열에서 밸브(152)의 구성은 냉각 유체(100)가 제4 유동 방향(162)으로 제4 워터박스(103D)를 향해서 및/또는 달리 제1 응축기(102A)를 향해서 역으로 유동하는 것을 차단하거나 방지한다.
대안적으로, 밸브(152)는, 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 전환되도록 구성된 2-방향 밸브일 수 있다. 예를 들어, 개방 위치에서, 밸브(152)는, 예를 들어 양 응축기(102)가 동작될 때(예를 들어, 제1 냉매(104A)가 제1 응축기(102A)를 통해서 유동하고 제2 냉매(104B)가 제2 응축기(102B)를 통해서 유동할 때), 유체가 냉각 유체 공급부(101)로부터 제2 하위 냉각기(108B)로 유동하게 할 수 있다. 폐쇄 위치에서, 밸브(152)는, 예를 들어 응축기(102) 중 하나의 동작이 가능하지 않거나 중단될 때(예를 들어, 냉매(104)가 응축기(102) 중 하나를 통해서 유동하지 않을 때), 유체가 냉각 유체 공급부(101)로부터 제2 하위 냉각기(108B)로 유동하는 것을 차단할 수 있다. 일부 경우에, 밸브(152)의 위치는 또한, 도관 시스템(99)의 구성요소(예를 들어, 파이핑)를 플러싱(flush) 및/또는 세정하기 위해서 및/또는 HVAC＆R시스템(98)이 더 효율적으로 동작할 수 있게 하기 위해서 냉각 유체를 지향시키도록 선택될 수 있다.
일부 실시형태에서, HVAC＆R시스템(98)은 HVAC＆R시스템(98)(예를 들어, 밸브(152))을 동작시키도록 구성된 제어 시스템(163)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어 시스템(163)은 메모리(164) 및 프로세서(166)를 포함할 수 있다. 메모리(164)는, HVAC＆R시스템(98)의 제어를 위한 명령어를 포함하는, 대량 저장 장치, 플래시 메모리 장치, 분리 가능 메모리, 또는 임의의 다른 비-일시적 컴퓨터-판독 가능 매체일 수 있다. 메모리(164)는 또한 휘발성 메모리, 예를 들어 랜덤 액세스 메모리(RAM) 및/또는 비-휘발성 메모리, 예를 들어 하드 디스크 메모리, 플래시 메모리, 및/또는 다른 적합한 메모리 포맷을 포함할 수 있다. 프로세서(166)는, HVAC＆R시스템(98)의 밸브(152)를 조정하기 위한 명령어와 같은, 메모리(164)에 저장된 명령어를 실행할 수 있다.
예를 들어, 제어 시스템(163)은 밸브(152)의 위치를 조정하도록 구성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 제어 시스템(163)은 센서(168)에 통신 가능하게 커플링될 수 있고, 그러한 센서는 응축기(102) 내의 동작 매개변수, 예를 들어 냉매(104) 및/또는 냉각 유체(100)의 온도, 냉매(104) 및/또는 냉각 유체(100)의 유량, 다른 적합한 동작 냉매(104), 또는 이들의 임의의 조합을 나타내는 피드백을 제공하도록 구성될 수 있다. 동작 매개변수(들)를 기초로, 제어 시스템(163)은, 밸브(152)의 각각의 위치를 조정하여 HVAC＆R시스템(98)을 부분적 병렬 유동 배열과 직렬 유동 배열 사이에서 전환하도록 구성될 수 있다.
도 7은, HVAC＆R시스템의 동작을 (예를 들어, 부분적 병렬 유동 배열과 직렬 유동 배열 사이에서) 조정하기 위한 방법(200)의 실시형태를 보여주는 블록도이다. 특정 실시형태에서, 방법(200)은 제어 시스템(163)과 같은 하나 이상의 제어기에 의해서 수행될 수 있다. 도 7에서, 방법(200)은, 도 5 및 도 6에 도시된 HVAC＆R시스템(98)의 실시형태를 참조하여 설명된다. 그러나, 유사한 프로세스 또는 방법이, 부가적 또는 대안적으로, 상이한 밸브의 배열 또는 구성을 가질 수 있는 HVAC＆R시스템(98)의 다른 실시형태에서 수행될 수 있다. 또한, 부가적인 단계가 방법(200)에 더하여 수행될 수 있거나, 도시된 방법(200)의 특정 단계가 수정, 제거, 또는 도 7에 도시된 것과 다른 순서로 수행될 수 있다.
블록(202)에서, 제어 시스템(163)은 HVAC＆R시스템(98)의 동작을 조정하기 위해서 센서(168)의 하나 이상으로부터 피드백을 수신할 수 있다. 일부 실시형태에서, 제어 시스템(163)은 동작 매개변수 값을 나타내는 피드백을 센서(168)로부터 수신할 수 있고, 수신된 피드백을 문턱값 또는 문턱값의 범위와 비교할 수 있다. 다른 실시형태에서, 피드백은 HVAC＆R시스템(98)의 동작을 조정하기 위해서 작업자에 의해서 전달되는 사용자 입력일 수 있다. 그러한 경우에, 사용자 입력은 직렬 유동 배열과 부분적 병렬 유동 배열 사이의 수동적인 조정을 나타낼 수 있다. 추가적인 실시형태에서, 피드백은, 응축기(102)의 동작 상태와 같은, 다른 동작 매개변수를 나타낼 수 있다.
블록(204)에서, 제어 시스템(163)은 피드백을 기초로 밸브(152)의 위치를 조정할 수 있다. 본원에서 설명된 바와 같이, 제어 시스템(163)은 밸브(152)의 위치를 조정하여, HVAC＆R시스템(98)을 부분적 병렬 유동 배열로 동작시키기 위해서, 도관 시스템(99)이 냉각 유체(100)의 제1 부분(110)을 제1 응축기(102A)를 향해서 그리고 냉각 유체(100)의 제2 부분(112)을 제2 하위 냉각기(108B)를 향해서 지향시킬 수 있게 한다. 일부 실시형태에서, 제2 하위 냉각기(108B)를 통한 냉각 유체(100)의 제2 부분(112)의 유량을 조정하도록, 밸브(152)의 위치가 선택될 수 있다.
대안적으로, 제어 시스템(163)은 밸브(152)의 위치를 조정하여, HVAC＆R시스템(98)을 직렬 유동 배열로 동작시키기 위해서, 냉각 유체(100)의 제2 부분이 냉각 유체 공급부(101)로부터 직접적으로 제2 하위 냉각기(108B)를 향해서 유동하는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 직렬 유동 배열에서, 밸브(152)는, 냉각 유체(100)를, 냉각 유체 공급부(101)로부터 제1 응축기(102A) 내로 직접적으로 유동되도록, 그러나 제2 하위 냉각기(108B)를 향하지 않도록 지향시킨다. 또한, 제어 시스템(163)은 밸브(152)의 위치를 조정하여, 냉각 유체(100)가 제2 하위 냉각기(108B)로부터 그리고 제2 밸브(152)를 통해서 유동하여 배출구 유동(158)과 조합되게 할 수 있다. 따라서, 밸브(152)는 또한, 직렬 유동 배열에서, 냉각 유체(100)가 제2 하위 냉각기(108B)로부터 냉각 유체 공급부(101)를 향해서 제4 유동 방향(162)으로 유동하는 것을 차단하거나 방지할 수 있다.
특정 실시형태에서, 부가적인 단계가 HVAC＆R시스템(98)의 (예를 들어, 부분적 병렬 유동 배열과 직렬 유동 배열 사이의) 동작 제어를 촉진할 수 있다. 예를 들어, 직렬 유동 배열 또는 부분적 병렬 유동 배열에서, 제어 시스템(163)은, 밸브(152)의 위치를 조정하여 제1 응축 섹션(106A) 및 제1 하위 냉각기(108A)를 통해서 지향되는 냉각 유체(100)의 제1 부분(110)의 유량을 제어하도록 구성될 수 있다. 부가적 또는 대안적으로, 직렬 유동 배열에서, 제어 시스템(163)은, 밸브(152)의 위치를 조정하여 제2 응축 섹션(106B) 및 제2 하위 냉각기(108B)를 통해서 지향되는 냉각 유체(100)의 유량을 또한 제어하도록 구성될 수 있다. 사실상, 제1 부분(110) 내의 냉각 유체의 양 및 제2 부분(112) 내의 냉각 유체의 양을 임의의 적합한 양들로 또는 양들의 비율로 제어하도록, 밸브(152)의 위치가 선택될 수 있다.
도 8은 HVAC＆R시스템(98)의 응축기(102)를 위한 쉘(220)의 실시형태의 횡단면도이다. 즉, 쉘(220)은 제1 응축기(102A) 및 제2 응축기(102B) 모두를 수용하거나 형성하도록 구성될 수 있다. 쉘(220)은, 전술한 부분적 병렬 유동 배열 및 직렬 유동 배열에서 냉각 유체(100)를 제1 및 제2 응축기(102)를 통해서 지향시키도록 구성될 수 있고, 그에 따라 냉각 유체(100)가 2번의 통과로 쉘(220)을 통해서 지향된다. 도 8에 도시된 바와 같이, 쉘(220)은 실질적으로 원형인 횡단면을 가질 수 있지만, 다른 실시형태에서, 쉘(220)은 임의의 적합한 기하형태의 횡단면 형상을 가질 수 있다.
쉘(220)은 측방향 축(222)과 관련하여 서로 인접하여 배치되는 제1 응축기(102A) 및 제2 응축기(102B)를 포함할 수 있다. 제1 응축기(102A)는, 수직 축(224)과 관련하여, 제2 관 번들(223)을 가지는 제1 하위 냉각기(108A)의 위에 배치된 제1 관 번들(221)을 가지는 제1 응축 섹션(106A)을 포함할 수 있다. 또한, 제2 응축기(102B)는, 수직 축(224)과 관련하여, 제4 관 번들(226)을 가지는 제2 하위 냉각기(108B)의 위에 배치된 제3 관 번들(225)을 가지는 제2 응축 섹션(106B)을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 제1 냉매(104A)는 일반적으로 제1 응축 섹션(106A) 및 제1 하위 냉각기(108A)를 통해서 수직 축(224)을 따라서(예를 들어, 아래쪽으로) 유동할 수 있는 한편, 제2 냉매(104B)는 일반적으로 제2 응축 섹션(106B) 및 제2 하위 냉각기(108B)를 통해서 수직 축(224)을 따라서(예를 들어, 아래쪽으로) 유동할 수 있다. 냉매(104)가 각각의 관 번들(221, 223, 225, 226)과 접촉됨에 따라, 열 교환이 각각의 냉매(104)와 냉각 유체(100) 사이에서 발생된다.
일부 실시형태에서, 쉘(220)은, 제1 응축기(102A)와 제2 응축기(102B)를 서로 유체적으로 분리하는 벽을 포함할 수 있다. 예를 들어, 쉘(220)은, 제1 응축 섹션(106A) 및/또는 제1 하위 냉각기(108A)를 통해서 유동하는 제1 냉매(104A)를 제2 응축 섹션(106B) 및/또는 제2 하위 냉각기(108B)를 통해서 유동하는 제2 냉매(104B)로부터 분리하는 (예를 들어, 수직 축(224)을 따라서 연장되는) 벽(228)을 포함할 수 있다. 또한, 응축 섹션(106) 및 하위 냉각기(108)는, 냉매(104)가 응축 섹션(106)으로부터 하위 냉각기(108)까지 전달될 수 있게 하는 (예를 들어, 측방향 축(222)을 따라서 연장되는) 천공형 배플(230)에 의해서 분리될 수 있다. 다른 실시형태에서, 제1 관 번들(221) 및 제2 관 번들(223)은, 천공형 배플(230) 대신 간극 또는 공간에 의해서 분리될 수 있고, 제3 관 번들(225) 및 제4 관 번들(226)은, 천공형 배플(230) 대신 간극 또는 공간에 의해서 분리될 수 있다. 일부 실시형태에서, 응축 섹션(106) 및 하위 냉각기(108)가 쉘(220)의 길이를 따라서 (예를 들어, 길이방향(232)으로) 서로 실질적으로 평행하게 연장된다. 냉각 유체(100)는 길이방향(232)으로 (예를 들어, 제1 워터박스(103A) 및/또는 제2 워터박스(103B)를 통해서) 제1 응축 섹션(106A), 제1 하위 냉각기(108A), 및/또는 제2 하위 냉각기(108B)를 통해서 유동하도록 구성될 수 있다. 또한, 냉각 유체(100)는 길이방향(232)에 반대되는 방향으로 제2 응축 섹션(106B)을 통해서 유동하도록 구성될 수 있다.
도 9는, 쉘(220)이, (예를 들어, 냉각 유체 공급부(101)로부터) 유체를 수용할 수 있게 하는 유체 연결부를 가지는 단부와 같은, 쉘(220)의 제1 단부 상에 배치될 수 있는 제1 관시트(238)의 실시형태의 정면도이다. 간결함을 위해서, 제1 관시트(238)를 쉘(220)에(예를 들어, 쉘(220)의 워터박스에) 커플링시키기 위한 체결구를 도 9에 도시하지 않았다. 본원에서 사용된 바와 같이, "관시트"는, 쉘(220)을 워터박스에 커플링시킬 수 있는 쉘(220)의 캡 또는 단부를 지칭할 수 있다. 따라서, 제1 관시트(238)의 기하형태는 쉘(220)의 기하형태에 매칭되거나 일치될 수 있다. 냉각 유체(100)는 제1 통과로서 쉘(220)의 제1 섹션(239)을 통해서 유동할 수 있다. 예를 들어, 제1 관시트(238)는, 냉각 유체(100)를, 쉘(220)을 통한 제1 통과로서, 제1 관 번들(221), 제2 관 번들(223), 및 제4 관 번들(226)로 지향시키도록 구성된 냉각 유체 공급부(101)에 유체적으로 커플링될 수 있다. 부가적 또는 대안적으로, 제1 관시트(238)가 제1 워터박스(103A) 및 제2 워터박스(103B)의 제1 섹션(122)에 커플링되어, 냉각 유체(100)가 제1 관 번들(221)(예를 들어, 제1 응축 부분(106A)), 제2 관 번들(223)(예를 들어, 1하위 냉각기(108A)), 및 제4 관 번들(226)(예를 들어, 제2 하위 냉각기(108B))를 통해서 유동하게 할 수 있다.
또한, 냉각 유체(100)는 제2 섹션(240)을 통해서 제2 통과로서 쉘(220)을 통해서 유동하도록 구성될 수 있다. 다시 말해서, 제1 섹션(239)을 통해서 유동하는 냉각 유체(100)는, 제1 관 번들(221), 제2 관 번들(223), 및 제4 관 번들(226)로부터의 냉각 유체(100)의 유동을 조합하고 냉각 유체의 유동을 제3 관 번들(225) 내로 지향시키는, 제4 워터박스(103D)를 통해서 제2 섹션(240) 내로 지향될 수 있다. 따라서, 제1 섹션(239)은, 예를 들어 (예를 들어, 제1 관시트(238)와 별도의 워터박스 사이에서) 제1 관시트(238)의 상단부에 배치된 제1 가스켓(241)을 통해서, 제2 섹션(240)으로부터 유체적으로 분리될 수 있다. 예를 들어, 제1 가스켓(241)은 제1 관시트(238)의 둘레의 적어도 일부 상에 피팅될 수 있고, 냉각 유체(100)를 제1 응축 섹션(106A)의 제1 관 번들(221), 제1 하위 냉각기(108A)의 제2 관 번들(223), 그리고 제2 하위 냉각기(108B)의 제4 관 번들(226)을 통해서 지향시킬 수 있다. 또한, 제1 가스켓(241)은 제1 섹션(239) 내의 냉각 유체(100)가 제2 응축 섹션(106B)의 제3 관 번들(225) 내로 유동하는 것을 차단한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 가스켓(241)은, 제1 섹션(239)을 제2 섹션(240)으로부터 유체적으로 분리하는 "L" 형상을 가질 수 있으나, 다른 실시형태에서, 제1 가스켓(241)은 유체가 제3 관 번들(225)로 유동하는 것을 차단하는 임의의 적합한 형상을 가질 수 있다.
도 10은, 쉘(220)의 제2 단부 상에 배치될 수 있는 제2 관시트(244)의 다른 실시형태의 정면도이다. 그러한 제2 단부는 제1 단부에 대향될 수 있고, 유체가 제1 단부와 제2 단부 사이에서 유동할 수 있다. 제2 관시트(244)는 냉각 유체(100)가, 예를 들어, 제4 워터박스(103D)를 통해서, 제1 관 번들(221), 제2 관 번들(223), 및 제4 관 번들(226)로부터 제3 관 번들(225)을 향해서 유동하는 것을 촉진할 수 있다. 즉, 냉각 유체(100)의 각각의 유동이 공통 방향으로 쉘(220)의 길이를 통해서 지향된 후에, 제3 부분(116), 제4 부분(118), 및 제2 부분(112)이 서로 혼합되어, 반대 방향으로 제2 응축 섹션(106B) 내로 지향되는 조합 유동(124)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 제2 관시트(244)는, 제3 섹션(246) 및 제4 섹션(247)을 형성하는 제2 가스켓(245)을 포함한다. 제2 가스켓(245)은 제2 관시트(244)의 둘레의 적어도 일부 상으로 피팅될 수 있고, 제4 관 번들(226)로부터의 냉각 유체의 제2 부분(112), 제1 관 번들(221)로부터의 제3 부분(116), 및 제2 관 번들(223)로부터의 제4 부분(118)이, 예를 들어 제4 워터박스(103D)를 통해서, 제3 관 번들(225)로 지향되게 할 수 있다. 도 10의 실시형태의 제2 가스켓(245)은 제3 섹션(246)과 제4 섹션(247)을 유체적으로 분리하는 "L" 형상을 가지나, 다른 실시형태에서, 제2 가스켓(245)은 제2 부분(112), 제3 부분(116), 및 제4 부분(118)의 조합 유동(124)으로의 혼합을 촉진하기 위한 임의의 적합한 기하형태를 포함할 수 있다. 이어서, 조합 유동(124)은, 제2 통과에서 쉘(220)을 통해서 유동하도록 제3 관 번들(225)을 통해서 지향될 수 있다.
도 11은, 부분적 병렬 유동 배열로 동작되도록 구성될 수 있는 2개의 응축기(102)를 가지는 HVAC＆R시스템(98)의 다른 실시형태의 개략도이다. 예시된 실시형태에서, 제1 응축기(102A) 및 제2 응축기(102B)는 제1 공통 워터박스(250)를 공유할 수 있고/있거나 공통된 관의 세트(예를 들어, 공통 관 번들)를 공유할 수 있다. 따라서, 관은 제1 응축기(102A)의 제1 응축 섹션(106A) 및 제2 응축기(102B)의 제2 응축 섹션(106B) 모두를 통해서 연장될 수 있다. 예시된 실시형태에서, 도관 시스템(99)은, 제1 공통 워터박스(250)의 제1 섹션(252)을 경유하여, 냉각 유체(100)의 제1 부분(110)을 제1 응축기(102A)의 제1 응축 섹션(106A)을 통해서 지향시킨다. 이어서, 도관 시스템(99)은 냉각 유체(100)의 제1 부분(110)을 (예를 들어, 공유 관을 경유하여) 제2 응축기(102B)의 제2 응축 섹션(106B)을 통해서 그리고 제2 공통 워터박스(254) 내로 지향시킨다. 또한, 도관 시스템(99)은 냉각 유체(100)의 제2 부분(112)을 제2 공통 워터박스(254)의 제1 섹션(256)을 경유하여 냉각 유체 공급부(101)로부터 제2 응축기(102B)의 제2 하위 냉각기(108B)로 지향시킨다. 제2 부분(112)은 (예를 들어, 다른 공유 관 번들을 경유하여) 제1 응축기(102A)의 제2 하위 냉각기(108B)를 통해서 그리고 이어서 제1 하위 냉각기(108A)를 통해서 유동한다. 제1 하위 냉각기(108A)를 통해서 유동한 후에, 도관 시스템(99)은 제2 부분(112)을 제1 공통 워터박스(250)의 제2 섹션(258) 내로 지향시킨다. 제1 공통 워터박스(250)는 냉각 유체(100)의 제2 부분(112)을, 제1 응축 섹션(106A) 및 제2 응축 섹션(106B)의 적어도 일부 내에 배열되는 관들을 통해서 지향시킨다. 제1 응축 섹션(106) 및 제2 응축 섹션(106B)을 통한 유동 후에, 제2 부분(112)은 제2 공통 워터박스(254)의 제2 섹션(257) 내로 유동하고, 여기에서 제2 부분(112)이 제1 부분(110)과 조합되어, 제2 공통 워터박스(254)를 빠져나가기 전에, 조합 유동(124)을 형성한다.
도 11에 도시된 바와 같이, 냉각 유체(100)의 제1 부분(110) 및 제2 부분(112) 모두가 양 응축기들(102)을 통해서 유동한다. 제1 부분(110)은 1-통과 구성으로 응축기(102)를 통해서 유동하고, 제2 부분(112)은 2-통과 구성(즉, 하위 냉각기(108)를 통한 제1 통과 및 응축 섹션(106)의 적어도 일부를 통한 제2 통과)으로 응축기(102)를 통해서 유동한다. 따라서, 제1 응축기(102A)를 통해서 유동하는 제1 냉매(104A) 및 제2 응축기(102B)를 통해서 제2 냉매(104B)는 각각 제1 부분(110)의 1번의 통과 및 제2 부분(11)의 2번의 통과와 열적으로 연통되게 배치될 수 있다. 일부 실시형태에서, 도 11의 HVAC＆R시스템(98)의 냉각 효율은, 부분적 병렬 유동 배열에서 제1 부분(110) 및 제2 부분(112)을 응축기(102)를 통해서 지향시키는 것에 의해서 증가될 수 있다.
도 11의 예시된 실시형태에서 도시된 바와 같이, 제2 공통 워터박스(254)는 제1 섹션(256)을 제2 섹션(257)으로부터 분리하도록 구성된 제1 배플(260)을 포함할 수 있고, 그에 따라 제2 하위 냉각기(108B)를 향해서 유동하는 제2 부분(112)은 제1 부분(110) 및/또는 제2 섹션(257)을 통해서 유동하는 조합 유동(124)으로부터 유체적으로 분리된다. 또한, 제1 공통 워터박스(250)는 제1 섹션(252)을 제2 섹션(258)로부터 분리하도록 구성된 제2 배플(262)을 포함할 수 있고, 그에 따라 제1 하위 냉각기(108A)로부터 제1 응축 섹션(106A)의 적어도 일부로 유동하는 제2 부분(112)은 제1 응축 섹션(106A)을 향해서 제1 섹션(252)을 통해서 유동하는 제1 부분(110)으로부터 유체적으로 분리된다.
도 12는, 직렬 배열로 동작되도록 구성될 수 있는 2개의 응축기(102)를 가지는 HVAC＆R시스템(98)의 실시형태의 개략도이다. 도 12의 예시된 실시형태에서, 제1 응축기(102A) 및 제2 응축기(102B)는 제1 공통 워터박스(270)를 공유할 수 있고/있거나 공통된 관의 세트를 공유할 수 있다. 일부 실시형태에서, 도 12의 제1 응축기(102A) 및 제2 응축기(102B)가 함께 연결될 수 있고 공통 쉘을 공유할 수 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 도관 시스템(99)은, 제1 공통 워터박스(270)의 제1 섹션(272)을 경유하여, 냉각 유체(100)의 제1 부분(110)을 제1 응축기(102A)의 제1 응축 섹션(106A) 내로 지향시킬 수 있다. 이어서, 도관 시스템(99)은 제1 부분(110)을 (예를 들어, 공유 관을 경유하여) 제2 응축기(102B)의 제2 응축 섹션(106B)을 통해서 제2 공통 워터박스(275)의 제1 섹션(274) 내로 지향시킨다. 한편, 도관 시스템(99)은, 제2 부분(112)을, 제1 공통 워터박스(270)의 제2 섹션(276)을 경유하여, 제1 하위 냉각기(108A)를 통해서 지향시킬 수 있다. 제2 부분(112)은 직렬 배열에서 (예를 들어, 다른 공유 관 번들을 경유하여) 제1 하위 냉각기(108A)를 통해서 그리고 이어서 제2 하위 냉각기(108B)를 통해서 유동한다. 제2 하위 냉각기(108B)를 통해서 유동한 후에, 제2 부분(112)은 제2 공통 워터박스(275)의 제2 섹션(278) 내로 지향될 수 있고, 그에 따라 제2 응축 섹션(106B)의 적어도 일부를 통해서 그리고 이어서 제1 응축 섹션(106A)을 통해서 유동할 수 있다. 제1 응축 섹션(106A)을 통한 유동 후에, 도관 시스템(99)은 제2 부분(112)을 제1 공통 워터박스(270)의 제3 섹션(280)으로부터 제2 공통 워터박스(275)의 제1 섹션(274)으로 지향시킬 수 있다. 제2 공통 워터박스(275)의 제1 섹션(274)에서, 제2 부분(112)은, 제2 공통 워터박스(275)를 빠져나가기 전에, 제1 부분(110)과 함께 조합 유동(124)으로 조합될 수 있다.
제1 공통 워터박스(270)는, 제1 섹션(272)을 제3 섹션(280)으로부터 분리하도록 그리고 제1 응축 섹션(106A)의 외부로 유동하는 제2 부분(112)을 제1 응축 섹션(106A) 내로 유동하는 제1 부분(110)과 유체적으로 격리시키도록 구성된 제1 배플(282)을 포함할 수 있다. 제1 공통 워터박스(270)는 또한, 제2 섹션(276)을 제3 섹션(280)으로부터 분리하도록 그리고 제1 응축 섹션(106A)을 빠져나가는 제2 부분(112)을 제1 하위 냉각기(108A)에 진입하는 제2 부분(112)으로부터 유체적으로 격리시키도록 구성된 제2 배플(284)을 포함할 수 있다. 또한, 제2 공통 워터박스(275)는, 제2 하위 냉각기(108B)로부터 제2 응축 섹션(106B)으로 유동하는 제2 부분(112)을 제1 섹션(274)을 통해서 유동하는 제1 부분(110) 및/또는 조합 유동(124)으로부터 유체적으로 격리시키는, 제1 섹션(274)을 제2 공통 워터박스(275)의 제2 섹션(278)으로부터 분리하도록 구성된 제3 배플(286)(예를 들어, 통로를 형성하는 구획부)을 포함할 수 있다. 도 12의 냉각 유체(100)의 제1 부분(110) 및 제2 부분(112) 모두가 냉각 유체 공급부(101)로부터 직접적으로 제1 응축기(102A)로 그리고 이어서 제2 응축기(102B)로 지향되기 때문에, 냉각 유체(100)는 직렬 유동 배열에서 도 12의 HVAC＆R시스템(98)을 통해서 유동하도록 고려될 수 있다.
도 13은, 2개의 응축기들(102)이, 길이방향 축(130)을 따른 단부-대-단부 배열 대신, 측방향 축(134)을 따라서 서로 인접하게 그리고 나란한 배열로 배치될 수 있는 HVAC＆R시스템(98)의 실시형태의 평면도이다. 그러한 배향에서, 응축기(102)를 통한 냉각 유체(100)의 지향을 촉진하도록, 제2 응축기(102B)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 제2 응축기(102B)의 제2 워터박스(103B)가 제1 응축기(102A)의 제1 워터박스(103A)에 인접하여 배치될 수 있다. 결과적으로, 도관(121)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 응축기들(102)의 전체 조합 길이를 연장시키지 않으면서, 냉각 유체 공급부(101)로부터 제2 워터박스(103B)까지 연장될 수 있다. 따라서, 도 13의 도관(121)은 도 5의 도관(121)보다 실질적으로 짧을 수 있다.
또한, 냉각 유체(100)의 제3 부분(116)은 길이방향 축(130)을 따라서 제1 방향(300)으로 제1 응축기(102A)의 외부로 유동할 수 있고, 제3 부분(116)은 길이방향 축(130)을 따라서, 제1 방향(300)에 반대되는, 제2 방향(302)으로 제2 응축기(102B) 내로 유동하도록 지향될 수 있다. 사실상, 냉각 유체(100)의 제3 부분(116)은 제3 워터박스(103C)를 통해서 제1 응축기(102A)를 빠져나가고 제4 워터박스(103D)를 통해서 제2 응축기(102B)에 진입하며, 제3 및 제4 워터박스(103C, 103D)는 도 13에 도시된 나란한 배열에서 서로 근접하여 배치된다. 따라서, 냉각 유체(100)의 조합 유동(124)은, 냉각 유체(100)가 제1 응축기(102A) 내로 유동할 수 있는 방향(예를 들어, 제1 방향(300))에 반대되는 방향(예를 들어, 제2 방향(302))으로 제2 응축기(102B)의 외부로 유동할 수 있다. 유사한 이점 및 냉각 유체(100)의 유동이 또한, 응축기들(102)이 수직 축(132)을 따라서 서로 인접하게(예를 들어, 나란한 배열로) 배치되는 배열에서 달성될 수 있다. 즉, 도관(121)은, 응축기들(102)의 전체 조합 길이를 따라서 연장되지 않으면서, 냉각 유체(100)를 제2 응축기(102B)로 지향시킬 수 있고, 냉각 유체(100)는, 냉각 유체(100)가 제1 응축기(102A) 내로 지향되는 방향에 반대되는 방향으로 제2 응축기(102B)의 외부로 지향될 수 있다. 어떠한 경우에도, 길이방향 축(130)을 따른 단부-대-단부 대신, 수직 축(132) 및/또는 측방향 축(134)을 따라서 나란히 서로 인접하게 응축기들(102)을 배열하는 것은 HVAC＆R시스템(98)이 차지하는 공간을 감소시킬 수 있고/있거나 (예를 들어, 도관(121)을 구매 또는 제조와 연관된 비용을 줄이는 것에 의해서) HVAC＆R시스템(98)의 제조와 연관된 비용을 줄일 수 있다.
본 개시 내용의 실시형태는, 각각의 증기 압축 시스템이 냉매를 순환시키도록 구성되는, 다수 증기 압축 시스템을 가지는 HVAC＆R시스템에 관한 것이다. 일부 실시형태에서, 증기 압축 시스템의 각각의 냉매로부터 열을 제거하기 위해서, 냉각 유체가 증기 압축 시스템의 각각의 응축기를 통해서 지향될 수 있다. 또한, 냉매는 각각, 증기 압축 시스템을 통해서 지향되고 환경을 컨디셔닝하도록 구성되는 컨디셔닝 유체로부터 열을 제거할 수 있다. HVAC＆R시스템은 부분적 병렬 유동 배열에서 냉각 유체를 응축기로 지향시킬 수 있게 동작되도록 구성될 수 있고, 이는, 직접적인 직렬 배열과 비교할 때, 냉매로부터 제거되는 전체적인 열의 양을 증가시킬 수 있다. 예를 들어, HVAC＆R시스템은 냉각 유체의 제1 부분을 냉각 유체 공급부로부터 제1 응축기의 제1 응축 섹션 및/또는 제1 하위 냉각기를 통해서, 그리고 냉각 유체의 제2 부분을 냉각 유체 공급부로부터 직접적으로 제2 응축기의 제2 하위 냉각기를 통해서 지향시킬 수 있다. 이어서, 제1 부분 및 제2 부분이 조합될 수 있고 제2 응축기의 제2 응축 섹션을 통해서 유동시켜 부분적 병렬 유동 배열을 형성할 수 있다. 따라서, HVAC＆R시스템의 효율과 같은 성능이 개선될 수 있다.
본 개시 내용의 특정한 특징 및 실시형태만을 예시하고 설명하였지만, 청구범위에 기재된 청구대상의 신규 교시 내용 및 이점으로부터 실질적으로 벗어나는 일 없이, 많은 변경 및 변화(예를 들어, 다양한 요소의 크기, 치수, 구조, 형상 및 비율, 매개변수(예를 들어, 온도, 압력 등)의 값, 장착 배열, 재료의 용도, 색채, 배향 등의 변경)가 당업자에 의해서 이루어질 수 있을 것이다. 임의의 프로세스 또는 방법 단계의 순서 또는 시퀀스가 대안적인 실시형태에 따라서 변경되거나 재배열될 수 있다. 그러므로, 첨부된 청구항들이 본 발명의 실제 사상의 범위에 들어가는 모든 그러한 변경 및 변화를 포함하도록 의도된다는 점이 이해되어야 한다. 또한, 예시적인 실시형태의 간결한 설명을 제공하기 위한 노력으로, 실제의 구현예의 모든 특징(즉, 본 개시 내용을 실시하도록 현재 고려되는 최상의 모드와 관련이 없는 것 또는 청구된 개시를 가능하게 하는 것과 관련이 없는 것)이 설명되지 않았을 수도 있다. 임의의 엔지니어링 또는 설계 프로젝트에서와 같이, 임의의 그러한 실제 구현의 개발 시에, 다수의 구현 특정된 결정이 이루어질 수 있음을 이해해야 한다. 그러한 개발 노고는 복잡하고 시간 소모적일 수 있지만, 그럼에도 불구하고 과도한 실험 없이 본 개시 내용의 이득을 취할 수 있는 당업자에게는 설계, 제작, 및 제조가 일상적인 것일 수 있다.

Claims (20)

  1. 가열, 환기, 공조, 및/또는 냉동(HVAC＆R) 시스템으로서,
    제1 냉매를 냉각 유체와의 열 교환 관계로 배치하도록 구성된 제1 응축기;
    제2 냉매를 상기 냉각 유체와의 열 교환 관계로 배치하도록 구성된 제2 응축기; 및
    직렬 구성에서, 상기 냉각 유체의 제1 부분을 냉각 유체 공급부로부터 상기 제1 응축기로 그리고 상기 제2 응축기의 제1 섹션을 통해서 지향시키도록 구성되고, 병렬 구성에서, 상기 냉각 유체의 제2 부분을 직접적으로 상기 냉각 유체 공급부로부터 상기 제2 응축기의 제2 섹션으로 지향시키도록 구성됨에 따라 상기 냉각 유체의 제1 부분 및 상기 냉각 유체의 제2 부분을 상기 제1 응축기 및 상기 제2 응축기를 통해서 유동시키는, 도관 시스템
    을 포함하는 HVAC＆R시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 도관 시스템은 상기 제2 부분을 상기 제1 응축기로 지향시키도록 구성되지 않는, HVAC＆R시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 응축기 및 상기 제2 응축기가 나란한 배열로 서로 인접하여 배치되는, HVAC＆R시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 도관 시스템은 상기 냉각 유체의 제1 부분을 상기 제1 응축기로부터 상기 제2 응축기의 상기 응축 섹션으로 지향시키도록 구성되고, 상기 냉각 유체의 제1 부분 및 제2 부분은 상기 응축 섹션을 통해서 유동하기 전에 조합 유동으로 조합되도록 구성되는, HVAC＆R시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 응축기는 제1 워터박스 및 제2 워터박스를 포함하고, 상기 제2 부분은 상기 제1 워터박스를 통해서 상기 하위 냉각기에 진입하도록 구성되고, 상기 제2 부분 및 상기 제1 부분은 상기 제2 워터박스 내에서 상기 조합 유동으로 조합되도록 구성되는, HVAC＆R시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 워터박스는, 상기 하위 냉각기에 진입하는 상기 제2 부분을 상기 응축 섹션을 빠져나가는 상기 조합 유동으로부터 유체적으로 분리하도록 구성되는 배플을 포함하는, HVAC＆R시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 응축기 내로의 상기 제1 부분의 유량 및 상기 제2 응축기의 제2 섹션을 통한 상기 제2 부분의 유량을 제어하도록 구성된 밸브를 포함하는, HVAC＆R시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 밸브와 통신적으로 커플링되어, 상기 HVAC＆R 시스템의 동작 매개변수를 나타내는 수신된 피드백을 기초로, 상기 밸브의 구성을 조정하도록 구성된 제어기를 포함하는, HVAC＆R시스템.
  9. 가열, 환기, 공조, 및 냉동(HVAC＆R) 시스템으로서,
    제1 응축 섹션 및 제1 하위 냉각기를 포함하며, 제1 냉매를 냉각 유체와의 열 교환 관계로 배치하도록 구성되는 제1 응축기;
    제2 응축 섹션 및 제2 하위 냉각기를 포함하며, 제2 냉매를 상기 냉각 유체와의 열 교환 관계로 배치하도록 구성되는 제2 응축기; 및
    직렬 배열에서, 상기 냉각 유체의 제1 부분을 냉각 유체 공급부로부터 상기 제1 응축기로 그리고 이어서 상기 제2 응축기의 상기 제2 응축 섹션을 통해서 지향시키도록 구성되고, 병렬 배열에서, 상기 냉각 유체의 제2 부분을 상기 냉각 유체 공급부로부터 직접적으로 상기 제2 응축기의 상기 제2 하위 냉각기로 지향시키도록 구성됨에 따라, 상기 냉각 유체의 제1 부분 및 상기 냉각 유체의 제2 부분을 상기 제1 응축기 및 상기 제2 응축기를 통해서 유동시키는, 도관 시스템
    을 포함하는 HVAC＆R시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 도관 시스템은, 상기 냉각 유체의 제1 부분의 제1 양을 상기 제1 응축 섹션으로 그리고 상기 냉각 유체의 제1 부분의 제2 양을 상기 제1 하위 냉각기로 지향시키도록 구성되는, HVAC＆R시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 도관 시스템은 상기 냉각 유체의 제1 부분을 상기 제1 응축 섹션 및 상기 제2 하위 냉각기로부터 상기 제2 응축 섹션으로 지향시키도록 구성되고, 상기 도관 시스템은 상기 냉각 유체의 제2 부분을 상기 제2 하위 냉각기로부터 상기 제2 응축 섹션으로 지향시키도록 구성되는, HVAC＆R시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 도관 시스템은, 상기 제2 응축 섹션을 통해서 유동하기 전에, 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분을 조합 유동으로 조합함에 따라, 상기 제2 냉매가 상기 제2 응축 섹션 내에서 상기 조합 유동과 열을 교환하도록 구성되는, HVAC＆R시스템.
  13. 제9항에 있어서,
    제1 위치 및 제2 위치를 가지는 밸브를 포함하고, 상기 밸브는 상기 제1 위치에서 상기 냉각 유체의 제2 부분을 상기 냉각 공급부로부터 직접적으로 상기 제2 하위 냉각기로 지향시키도록 구성되고, 상기 밸브는 상기 제2 위치에서 상기 냉각 유체의 제2 부분이 상기 냉각 유체 공급부로부터 직접적으로 상기 제2 응축기로 유동하는 것을 차단하도록 구성되는, HVAC＆R시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 밸브에 통신 가능하게 커플링되어, 수신된 피드백을 기초로, 상기 제1 위치와 상기 제2 위치 사이에서 밸브를 조정하도록 구성된 제어기를 포함하는, HVAC＆R시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 피드백은, 상기 HVAC＆R시스템의 센서에 의해서 결정된 동작 매개변수, 사용자 입력, 또는 그 둘 모두를 포함하는, HVAC＆R시스템.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 HVAC＆R시스템은 부분적 병렬 유동 배열 및 직렬 유동 배열에서 동작되도록 구성되며, 상기 밸브는 상기 부분적 병렬 유동 배열에서 제1 위치에 있고, 상기 밸브는 상기 직렬 유동 배열에서 상기 제2 위치에 있는, HVAC＆R시스템.
  17. 가열, 환기, 공조, 및 냉동(HVAC＆R) 시스템으로서,
    제1 냉매를 냉각 유체와의 열 교환 관계로 배치하도록 구성된 제1 응축기;
    응축 섹션 및 하위 냉각기를 포함하며, 제2 냉매를 상기 냉각 유체와의 열 교환 관계로 배치하도록 구성되는 제2 응축기; 및
    냉각 유체 공급부로부터 상기 제1 응축기로의 상기 냉각 유체의 제1 부분의 유동 및 상기 냉각 유체 공급부로부터 직접적으로 상기 제2 응축기의 하위 냉각기로의 제2 부분의 유동을 조절하도록 구성된 밸브를 포함하는, HVAC＆R시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 밸브는 제1 위치 및 제2 위치를 가지고, 상기 밸브는 상기 제1 위치에서 상기 냉각 유체의 제1 부분을 상기 냉각 유체 공급부로부터 상기 제1 응축기로 지향시키도록 그리고 상기 냉각 유체의 제2 부분을 상기 냉각 유체 공급부로부터 직접적으로 상기 제2 응축기로 지향시키도록 구성되며, 상기 밸브는 상기 제2 위치에서 상기 냉각 유체의 제1 부분 및 제2 부분을 상기 냉각 유체 공급부로부터 상기 제1 응축기로 지향시키도록 그리고 상기 냉각 유체의 제2 부분이 상기 냉각 유체 공급부로부터 직접적으로 상기 제2 응축기로 유동하는 것을 차단하도록 구성되는, HVAC＆R시스템.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 밸브에 통신 가능하게 커플링되어, 상기 HVAC＆R시스템의 센서로부터 수신된, 상기 HVAC＆R시스템의 동작 매개변수를 나타내는 피드백을 기초로, 상기 밸브를 상기 제1 위치와 상기 제2 위치 사이에서 조정하도록 구성된 제어기를 포함하는, HVAC＆R시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 제1 응축기, 상기 제2 응축기, 또는 그 둘 모두의 동작이 중단되거나 가능하지 않다는 것을 나타내는 피드백을 기초로, 상기 밸브를 제2 위치로 조정하도록 구성되는, HVAC＆R시스템.
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