KR20220011794A - 냉각기 시스템을 퍼징하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

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맥크레이 윌리엄 몬테이스
제이 알버트 코흘러
데이비드 앤드류 브래드쇼
앤드류 마이클 웰치
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존슨 컨트롤스 테크놀러지 컴퍼니
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Abstract

본 개시는 난방, 환기, 공조 및 냉방(heating, ventilation, air conditioning, and refrigeration; HVAC&R) 시스템(14)에 관한 것으로서, HVAC&R 시스템은 비응축 기체들에 대해 HVAC&R 시스템을 퍼징하도록 구성된 퍼지 시스템(80) 및 냉매 루프를 포함한다. 퍼지 시스템은 증발기(38)로부터 제1 냉매 유동을 인입하도록 구성된 액체 펌프(84), 액체 펌프로부터 제1 냉매 유동을 수용하고 제1 냉매 유동의 온도를 감소시키도록 구성된 제어 가능 팽창 밸브(86), 및 퍼지 코일(108)을 포함하는 퍼지 열 교환기(88)를 포함한다. 퍼지 코일은 제어 가능 팽창 밸브로부터 제1 냉매 유동을 수용하도록 구성되고, 상기 퍼지 열 교환기의 챔버는 응축기(34)로부터 제2 냉매 유동과 비응축 기체들의 혼합물을 인입하도록 구성되고, 퍼지 열 교환기는 제2 냉매 유동을 활용하여 제1 냉매 유동으로부터 비응축 기체들을 분리하도록 구성된다.

Description

냉각기 시스템을 퍼징하기 위한 시스템 및 방법{SYSTEMS AND METHODS FOR PURGING A CHILLER SYSTEM}
본 출원은 일반적으로 공조 및 냉방 응용분야를 위한 퍼지 시스템에 관한 것이다.
냉각기 시스템 또는 증기 압축 시스템은, 증기 압축 시스템의 동작과 관련된 상이한 온도 및 압력에 노출됨에 따라 증기, 액체 및 그 결합물 사이의 상을 변화시키는 냉매와 같은 작동 유체를 사용한다. 저압 냉각기 시스템에서, 저압 냉각기 시스템의 일부 컴포넌트는 주위 대기보다 더 낮은 압력에서 동작한다. 압력 차로 인해 주변 공기와 같은 비응축 기체(non-condensable gas; NCG)가 이러한 저압 컴포넌트들로 이동하여, 저압 냉각기 시스템에서 비효율성을 유발할 수 있다. 따라서, 저압 냉각기 시스템은 NCG에 대해 퍼징됨으로써 더 효과적으로 운영될 수 있다. 그러나, NCG 제거에 사용되는 기존 퍼지 시스템들은 비용이 많이 들고, 과도한 유지보수가 필요하며, 비효율적일 수 있다.
본 개시의 일 실시예에서, 난방, 환기, 공조 및 냉방(heating, ventilation, air conditioning, and refrigeration; HVAC&R) 시스템은 냉매 루프, 냉매 루프를 따라 배치된 압축기, 냉매 루프를 따라 배치된 증발기, 및 냉매 루프를 따라 배치된 응축기를 포함한다. 압축기는 냉매 루프를 통해 냉매를 순환시키도록 구성되고, 증발기는 냉매를 제1 냉각 유체와 열 교환 관계에 두도록 구성되고, 응축기는 냉매를 제2 냉각 유체와 열 교환 관계에 두도록 구성된다. HVAC&R 시스템은 비응축 기체들(NCG)에 대해 그 HVAC&R 시스템을 퍼징하도록 구성된 퍼지 시스템을 또한 포함한다. 퍼지 시스템은 증발기로부터 제1 냉매 유동을 인입하도록 구성된 액체 펌프, 액체 펌프로부터 제1 냉매 유동을 수용하고 제1 냉매 유동의 온도를 낮추도록 구성된 제어 가능 팽창 밸브, 및 퍼지 열 교환기를 포함한다. 퍼지 열 교환기는 퍼지 코일을 포함한다. 퍼지 코일은 제어 가능 팽창 밸브로부터 제1 냉매 유동을 수용하도록 구성되고, 퍼지 열 교환기의 챔버는 응축기로부터 제2 냉매 유동과 비응축 기체들을 포함하는 혼합물을 내부로 인입하도록 구성되고, 퍼지 열 교환기는 제1 냉매 유동을 활용하여 혼합물의 제2 냉매 유동으로부터 혼합물의 비응축 기체들을 분리하도록 구성된다.
본 개시의 다른 실시예에서, HVAC&R 시스템은 냉매 루프, 냉매 루프를 따라 배치된 압축기, 냉매 루프를 따라 배치된 증발기, 및 냉매 루프를 따라 배치된 응축기를 포함한다. 압축기는 냉매 루프를 통해 냉매를 순환시키도록 구성되고, 증발기는 냉매를 제1 냉각 유체와 열 교환 관계에 두도록 구성되고, 응축기는 냉매를 제2 냉각 유체와 열 교환 관계에 두도록 구성된다. HVAC&R 시스템은 비응축 기체들(NCG)에 대해 그 HVAC&R 시스템을 퍼징하도록 구성된 퍼지 시스템을 또한 포함한다. 퍼지 시스템은 증발기로부터 인입된 냉매의 제1 냉매 유동을 활용하여 응축기로부터 인입된 혼합물을 분리하도록 구성된 퍼지 열 교환기를 포함한다. 혼합물은 응축기로부터의 냉매의 제2 냉매 유동 및 NCG를 포함한다. 혼합물을 분리하는 것은 제2 냉매 유동으로부터 NCG를 분리하는 것을 포함한다. 퍼지 시스템은 또한 제2 냉매 유동으로부터 열 에너지를 제거하도록 구성된 하나 이상의 열전 조립체를 포함한다.
본 개시의 다른 실시예에서, HVAC&R 시스템은 냉매 루프, 냉매 루프를 따라 배치된 압축기, 냉매 루프를 따라 배치된 증발기, 및 냉매 루프를 따라 배치된 응축기를 포함한다. 압축기는 냉매 루프를 통해 냉매를 순환시키도록 구성되고, 증발기는 냉매를 제1 냉각 유체와 열 교환 관계에 두도록 구성되고, 응축기는 냉매를 제2 냉각 유체와 열 교환 관계에 두도록 구성된다. HVAC&R 시스템은 비응축 기체들(NCG)에 대해 그 HVAC&R 시스템을 퍼징하도록 구성된 퍼지 시스템을 또한 포함한다. 퍼지 시스템은 응축기로부터 NCG와 냉매를 포함하는 혼합물을 수용하도록 구성되고 NCG로부터 냉매를 분리하도록 구성된 하나 이상의 흡착 챔버를 포함한다. 퍼지 시스템은 응축기로부터 혼합물을 인입하도록 구성된 펌프를 또한 포함한다.
본 개시의 추가 실시예에서, HVAC&R 시스템은 비응축 기체들(NCG)에 대해 증기 압축 시스템을 퍼징하도록 구성된 퍼지 시스템을 포함한다. 퍼지 시스템은 증기 압축 시스템의 압축기로부터 NCG와 증기 냉매의 혼합물을 인입하도록 구성된 펌프를 포함한다. 퍼지 시스템은 펌프로부터 혼합물을 수용하고 혼합물을 증기 압축 시스템으로부터 인입된 냉매 유동과 열 교환 관계에 두어 혼합물의 증기 냉매를 응축하고 혼합물의 NCG를 증기 냉매로부터 분리하도록 구성된 퍼지 열 교환기를 더 포함한다. 펌프는 혼합물의 압력을 증가시켜서 NCG와 대기 사이의 압력차를 통해 퍼지 열 교환기로부터 대기로의 NCG의 유동을 유도하도록 구성된다.
도 1은, 본 개시의 양태에 따른, 상업적 설비에서 난방, 환기, 공조, 및 냉방(HVAC&R) 시스템을 이용할 수 있는 건물의 실시예의 사시도이고;
도 2는, 본 개시의 양태에 따른, HVAC&R 시스템의 실시예의 사시도이고;
도 3은, 본 개시의 양태에 따른, 도 2의 HVAC&R 시스템의 실시예의 개략도이고;
도 4는, 본 개시의 양태에 따른, 도 2의 HVAC&R 시스템의 실시예의 개략도이고;
도 5는 본 개시의 양태에 따른 도 2의 HVAC&R 시스템의 일 실시예의 개략도이다.
도 6는 본 개시의 양태에 따른 도 2의 HVAC&R 시스템의 일 실시예의 개략도이다.
도 7는 본 개시의 양태에 따른 도 2의 HVAC&R 시스템의 일 실시예의 개략도이다.
도 8는 본 개시의 양태에 따라 도 2의 HVAC&R 시스템의 일 실시예의 개략도이다.
도 9는 본 개시의 양태에 따라 도 2의 HVAC&R 시스템의 일 실시예의 개략도이다.
본 개시의 실시예들은 난방, 환기, 공조 및 냉방(heating, ventilation, air conditioning, and refrigeration; HVAC&R) 시스템에서의 퍼징 효율성을 개선할 수 있는 퍼지 시스템을 포함한다. 예를 들어, 일정한 저압 HVAC&R 시스템에서, 증발기는 증발기와 대기 사이의 압력 차로 인해 주변 공기와 같은 비응축 기체(non-condensable gases; NCG)를 대기로부터 내부로 인입할 수 있다. NCG는 HVAC&R 시스템을 통과하여 궁극적으로 응축기 내에서 수집될 수 있다. NCG는 HVAC&R 시스템의 전반적인 성능에 해를 끼칠 수 있으므로 제거되어야 한다. 따라서, 개시된 본 실시예들은 NCG에 대해 HVAC&R을 효율적으로 퍼징할 수 있다. 이를 위해, HVAC&R 시스템은 제1 냉매 유동을 증발기로부터 추가 열 교환기로 향하게 한 후, NCG를 제2 냉매 유동으로부터 분리하기 위해 제2 냉매 유동을 응축시킴으로써 응축기 내에 축적될 수 있는 HVAC&R 시스템의 제2 냉매 유동으로부터 NCG를 분리하기 위해 제1 냉매 유동을 활용하는 퍼지 시스템을 포함할 수 있다. 그 후, NCG는 외부로 펌핑되거나 대기로 방출될 수 있다. 추가적으로 또는 대안으로서, 퍼지 시스템은 NCG에 대해 HVAC&R 시스템을 퍼징하기 위해 추가적인 열 교환기뿐 아니라 하나 이상의 다른 시스템들을 활용할 수 있다. 예를 들어, 퍼지 시스템은 또한 하나 이상의 열전 조립체 및/또는 흡착 챔버를 활용할 수 있다. 구체적으로, 하나 이상의 열전 조립체는 추가 열 교환기 내의 열 교환 프로세스를 돕기 위해 증발기로부터 지향되는 냉매의 온도를 감소시키는 것을 도울 수 있다. 또한, 하나 이상의 흡착 챔버는 냉매에 대한 전기화학적 친화성을 갖는 흡착 물질을 이용함으로써 NCG로부터 냉매를 여과할 수 있으며, 냉매를 흡착하고 NCG가 HVAC&R 시스템 밖으로 유동하게 할 것이다. 또한, 일정한 실시예들에서, 퍼지 시스템은 증기 펌프를 이용하여 응축기로부터 NCG 및 제2 냉매 유동을 인입하고 NCG와 제2 냉매 유동을 추가 열 교환기에 전달할 수 있다. 즉, 제2 냉매 유동과 NCG가 추가 열 교환기로 전달됨에 따라 증기 펌프는 이들의 압력을 증가시킬 수 있다. 더 높은 압력으로 인해, 제2 냉매 유동은 추가 열 교환기 내에서 더 높은 온도로 응축될 수 있으며, 이로써 퍼지 시스템에 대한 부하를 감소시킬 수 있다.
이제, 도면을 참조하면, 도 1은 전형적인 상업적 설비의 건물(12)에서 난방, 환기, 공조, 및 냉방(HVAC&R) 시스템(10)을 위한 환경의 실시예의 사시도이다. HVAC&R 시스템(10)은 건물(12)의 냉방에 사용될 수 있는 냉수(chilled liquid)를 공급하는 증기 압축 시스템(14)을 포함할 수 있다. HVAC&R 시스템(10)은 건물(12)을 난방하기 위해 온수(warm liquid)를 공급하는 보일러(16) 및 건물(12)을 통해 공기를 순환시키는 공기 분배 시스템을 또한 포함할 수 있다. 또한, 공기 분배 시스템은 공기 귀환 덕트(18), 공기 공급 덕트(20), 및/또는 공기 핸들러(handler)(22)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 공기 핸들러(22)는 도관(24)에 의해 보일러(16) 및 증기 압축 시스템(14)에 연결되는 열교환기를 포함할 수 있다. 공기 핸들러(22) 내의 열교환기는, HVAC&R 시스템(10)의 작동 모드에 따라, 보일러(16)로부터의 가온수를 또는 증기 압축 시스템(14)으로부터의 냉수를 수용할 수 있다. HVAC&R 시스템(10)은 건물(12)의 각 층에 개별적인 공기 핸들러가 있는 것으로 도시되어 있지만, 다른 실시예에 있어서는, HVAC&R 시스템(10)은 두 층 사이에 또는 여러 층 사이에 공유될 수 있는 공기 핸들러(22) 및/또는 기타 컴포넌트를 포함할 수 있다.
도 2 및 도 3은 HVAC&R 시스템(10)에서 사용될 수 있는 증기 압축 시스템(14)의 실시예들이다. 증기 압축 시스템(14)은 압축기(32)로 시작하는 회로를 통해 냉매를 순환시킬 수 있다. 회로는 또한, 응축기(34), 팽창 밸브(들) 또는 장치(들)(36), 및 액체 냉각기(chiller) 또는 증발기(38)를 포함할 수도 있다. 증기 압축 시스템(14)은 아날로그-디지털(A/D) 컨버터(42), 마이크로프로세서(44), 비휘발성 메모리(46), 및/또는 인터페이스 보드(48)를 갖는 제어 패널(40) (즉, 제어기)을 추가로 포함할 수 있다.
증기 압축 시스템(14)에서 냉매로 사용될 수 있는 유체의 일부 예는 수소화불화탄소(HFC) 기반 냉매, 예를 들어 R-410A, R-407, R-134a, 탄화불화올레핀(HFO), 암모니아(NH3)와 같은 "천연" 냉매, R-717, 이산화탄소(CO2), R-744, 또는 탄화수소 기반 냉매, 수증기, 지구온난화지수(GWP)가 낮은 냉매, 또는 임의의 다른 적합한 냉매이다. 일부 실시예에서, 증기 압축 시스템(14)은 R-134a와 같은 중압 냉매 또는 R-410A와 같은 고압 냉매에 비해 저압 냉매라고도 지칭되는, 1기압에서 약 섭씨 0도 또는 화씨 32도 이상의 정상 끓는 점을 갖는 냉매들을 효율적으로 활용하도록 구성될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은, "정상 끓는 점"은 1 기압의 압력에서 측정한 끓는 점 온도를 의미할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 증기 압축 시스템(14)은 변속 드라이브(VSD)(52), 모터(50), 압축기(32), 응축기(34), 팽창 밸브 또는 장치(36), 및/또는 증발기(38) 중 하나 이상을 사용할 수 있다. 모터(50)는 압축기(32)를 구동할 수 있으며 변속 드라이브(VSD)(52)에 의해 전력을 공급받을 수 있다. 특정한 실시예들에서, 압축기(32)는 자기 베어링을 활용할 수 있다. VSD(52)는 교류(AC) 전원으로부터 특정한 고정 선로 전압 및 고정 선로 주파수를 갖는 AC 전력을 수신하고, 가변 전압 및 주파수를 갖는 전력을 모터(50)에 공급한다. 다른 실시예에 있어서, 모터(50)는 AC 또는 직류(DC) 전원으로부터 직접 전력을 공급받을 수 있다. 모터(50)는, 스위치드 릴럭턴스(switched reluctance) 모터, 인덕션(induction) 모터, 전자 정류식 영구 자석 모터, 또는 다른 적절한 모터와 같은, VSD에 의해 또는 AC 또는 DC 전원으로부터 직접 전력을 공급받을 수 있는 임의의 타입의 전기 모터를 포함할 수 있다.
압축기(32)는 냉매 증기를 압축하고 해당 증기를 배출 통로를 통해 응축기(34)에 전달한다. 일부 실시예에 있어서, 압축기(32)는 원심 압축기일 수 있다. 압축기(32)에 의해 응축기(34)에 전달된 냉매 증기는 응축기(34) 내의 냉각 유체(예컨대, 물 또는 공기)에 열을 전달할 수 있다. 냉매 증기는 냉각 유체와의 열전달의 결과로서 응축기(34) 내에서 냉매 액체로 응축될 수 있다. 응축기(34)로부터의 냉매 액체는 팽창 디바이스(36)를 통해 증발기(38)로 유동할 수 있다. 도 3의 예시적인 실시예에 있어서, 응축기(34)는 수냉식 응축기이며, 냉각 유체를 응축기에 공급하는 냉각 타워(56)에 연결되는 튜브 다발(54)을 포함한다.
증발기(38)에 전달되는 냉매 액체는 응축기(34)에서 사용되는 냉각 유체와 동일한 것일 수도 또는 그렇지 않을 수도 있는 다른 냉각 유체로부터 열을 흡수할 수 있다. 증발기(38) 내의 냉매 액체는 냉매 액체로부터 냉매 증기로의 상변화를 겪을 수 있다. 도 3의 예시적인 실시예에 도시된 바와 같이, 증발기(38)는 냉방 부하(62)에 연결되는 공급 선로(60S) 및 귀환 선로(60R)를 갖는 튜브 다발(58)을 포함할 수 있다. 증발기(38)의 냉각 유체(예컨대, 물, 에틸렌 글리콜, 염화칼슘 염수, 염화나트륨 염수, 또는 임의의 다른 적절한 유체)는 귀환 선로(60R)를 통해 증발기(38)에 유입되고 공급 선로(60S)를 통해 증발기(38)로부터 유출된다. 증발기(38)는 냉매와의 열전달을 통해 튜브 다발(58) 내의 냉각 유체의 온도를 저하시킬 수 있다. 증발기(38) 내의 튜브 다발(58)은 복수의 튜브 및/또는 복수의 튜브 다발을 포함할 수 있다. 어쨌든, 냉매 액체는 증발기(38)에서 유출되고 흡입 선로에 의해 압축기(32)로 환류되어 사이클을 완성한다.
도 4는 중간 회로(64)가 응축기(34)와 팽창 디바이스(36) 사이에 통합되어 있는 증기 압축 시스템(14)의 개략도이다. 중간 회로(64)는 응축기(34)에 유체유동 가능하게 직접 연결되는 유입 선로(68)를 가질 수 있다. 다른 실시예에 있어서는, 유입 선로(68)가 응축기(34)에 유체유동 가능하게 간접적으로 결합될 수 있다. 도 4의 예시적인 실시예에 도시된 바와 같이, 유입 선로(68)는 중간 용기(70)의 상류에 위치되는 제1 팽창 디바이스(66)를 포함한다. 일부 실시예에 있어서, 중간 용기(70)는 플래시 탱크(flash tank)(예컨대, 플래시 인터쿨러)일 수 있다. 다른 실시예에 있어서는, 중간 용기(70)가 열교환기 또는 "표면 이코노마이저(surface economizer)"로서 구성될 수 있다. 도 4의 예시적인 실시예에 있어서, 중간 용기(70)는 플래시 탱크로서 사용되고, 제1 팽창 디바이스(66)는 응축기(34)로부터 공급받은 냉매 액체의 압력을 낮추도록(예컨대, 팽창시키도록) 구성된다. 팽창 과정 동안, 액체의 일부분이 증발할 수 있고, 그에 따라, 중간 용기(70)는 제1 팽창 디바이스(66)로부터 공급받은 액체에서 증기를 분리시키는 데 사용될 수 있다. 부가적으로, 중간 용기(70)는 냉매 액체가 중간 용기(70)에 유입될 때 겪게 되는 압력 강하(예컨대, 중간 용기(70)에 유입될 때 겪는 급격한 용적 증가에 기인함) 때문에 냉매 액체의 추가적인 팽창을 제공할 수 있다. 중간 용기(70) 내의 증기는 압축기(32)의 흡입 선로(74)를 통해 압축기(32)에 의해 흡인될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 중간 용기 내의 증기는 압축기(32)의 중간 스테이지(예컨대, 흡입 스테이지는 아님)로 흡인될 수 있다. 중간 용기(70) 내에 수집되는 액체는, 팽창 디바이스(66) 및/또는 중간 용기(70)에서의 팽창 때문에 응축기(34)에서 유출되는 냉매 액체보다 엔탈피가 낮을 수 있다. 이후, 중간 용기(70)로부터의 액체는 선로(72)에서 제2 팽창 디바이스(36)를 통해 증발기(38)로 유동할 수 있다.
일부 실시예에서, 증기 압축 시스템(14)이 작동 중일 때, 증발기(38)는 주변압보다 낮은 압력에서 기능할 수있다. 이에 따라, NCG는 증발기(38) 내부로 인입될 수 있고 압축기(32)를 통과하여 응축기(34)에 모일 수 있다. 이들 NCG는 증기 압축 시스템(14)이 비효율적으로 동작하게 할 수 있다. 따라서, 증기 압축 시스템(14)은 NCG에 대해 증기 압축 시스템(14)을 퍼징하기 위한 특징부들을 포함할 수 있다.
예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 증기 압축기 시스템(14)은 퍼지 시스템(80)을 포함할 수 있다. 퍼지 시스템(80)은 증기 압축기 시스템(14)으로부터의 냉매를 활용함으로써 증기 압축기 시스템(14)으로부터 주변 공기와 같은 NCG를 제거하도록 구성된다. 이를 위해, 특정한 실시예들에서 퍼지 시스템(80)은 플래시 탱크(82), 액체 펌프(84), 제어 가능 팽창 디바이스(86), 퍼지 열 교환기(purge heat exchanger; 88), 펌프(90)(예를 들어, 진공 펌프 및/또는 증기 펌프), 이젝터(94), 솔레노이드 밸브와 같은 하나 이상의 스톱 밸브(96)를 포함할 수 있다.
먼저, 다음의 설명에서, 냉매는 저온, 중온 및/또는 고온, 및/또는 저압, 중압, 및/또는 고압을 갖는다고 지칭될 수 있음에 유의해야 한다. 실제로, 냉매의 저압/저온, 중압/중온 및 고압/고온은 증기 압축 시스템(14) 및/또는 퍼지 시스템(80) 내에서 동일한 냉매의 상대 압력/온도 값을 지칭한다. 다시 말해서, 증기 압축 시스템은 증기 압축 시스템(14) 및/또는 퍼지 시스템(80) 전체에 걸쳐 상이한 압력 값을 가질 수 있는 단일 냉매 타입을 사용할 수 있다.
일부 실시예에서, 증기 압축 시스템(14)은 퍼지 시스템(80)의 동작의 특정한 양태들을 제어하기 위해 제어기(81)를 활용할 수 있다. 제어기(81)는 애플리케이션-특정 프로세서와 같은 (하나 이상의 프로세서를 나타낼 수도 있는) 프로세서(83)를 채택한 임의의 디바이스일 수 있다. 제어기(81)는 또한 퍼지 시스템(80)을 위해 여기에 설명된 제어 행위들 및 방법들을 수행하기 위해 프로세서(83)에 의해 실행 가능한 명령어들을 저장하기 위한 메모리 디바이스(85)를 포함할 수 있다. 프로세서(83)는 하나 이상의 프로세싱 디바이스를 포함할 수 있고, 메모리(85)는 하나 이상의 유형의 비일시적 기계 판독가능 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이러한 기계 판독가능 매체는 RAM, ROM, EPROM, EEPROM, CD-ROM, 또는 다른 광 디스크 저장소, 자기 디스크 저장소 또는 다른 자기 저장 디바이스, 또는, 기계 실행가능 명령어들 또는 데이터 구조들의 형태로 원하는 프로그램 코드를 운반 또는 저장하는데 사용될 수 있고 프로세서(83) 또는 프로세서를 구비한 임의의 범용 또는 특수 컴퓨터 또는 그 외의 기계에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다.
이를 위해, 제어기(81)는 통신 시스템(87)을 통해 퍼지 시스템(80)의 하나 이상의 컴포넌트에 통신 가능하게 결합될 수 있다. 일부 실시예에서, 통신 시스템(87)은 무선 네트워크(예를 들어, 무선 근거리 네트워크(WLAN), 무선 광역 네트워크(WWAN), 근거리 통신(NFC))를 통해 통신할 수 있다. 일부 실시예에서, 통신 시스템(87)은 유선 네트워크(예를 들어, 근거리 네트워크(LAN), 광역 네트워크(WAN))를 통해 통신할 수 있다. 예를 들어, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제어기(81)는 펌프, 밸브, 팽창 디바이스, 및 다른 컴포넌트들과 같은 퍼지 시스템(80)의 다수의 구성요소와 통신할 수 있다. 일부 실시예에서, 여기에 설명된 바와 같은 제어기(81) 및 제어 패널(40)의 기능들(도 3 및 도 4)은 단일의 제어기를 통해 제어될 수 있다. 일부 실시예에서, 단일 제어기는 제어 패널(40)이거나 제어기(81)일 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 액체 펌프(84)는 도관(98)을 통해 증발기(38)로부터 냉매(예를 들어, 제1 냉매 유동)를 인입할 수 있다. 증발기(38)로부터 인입된 냉매는 중압(예를 들어, 대략 제곱 인치당 5파운드의 절대압(psia)) 및 중온(예를 들어, 대략 화씨 40도)을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 냉매는 대부분 냉매 증기의 일부를 갖는 냉매 액체를 포함하는 2상 혼합물일 수 있다. 따라서, 일부 실시예에서, 냉매는 액체 펌프(84)로 유동하기 전에 먼저 플래시 탱크(82)로 유동하여 2상 혼합물을 분리할 수 있다. 실제로, 일부 실시예에서, 퍼지 시스템(80)은 플래시 탱크(82)를 활용하지 않을 수 있다. 플래시 탱크(82) 내에서, 2상 혼합물은 밀도차로 인해 플래시 탱크(82)의 하단에 축적된 냉매 액체 및 플래시 탱크(82)의 상단에 수집된 냉매 증기로 분리될 수 있다. 그 후, 액체 펌프(84)는 도관(100)을 통해 플래시 탱크(82)의 하단으로부터 냉매 액체를 끌어 올릴 수 있다. 냉매가 플래시 탱크(82)로부터 펌프(84)로 이동할 때, 그 냉매는 중온(예를 들어, 대략 화씨 40도)과 중압(예를 들어, 대략 5psia)을 가질 수 있다. 플래시 탱크(82) 내의 축적된 냉매 증기는 도관(102)을 통해 증발기(38)로 견인될 수 있다. 구체적으로, 플래시 탱크(82)로부터의 냉매 증기는 증발기(38)의 저압측 또는 배기구 측으로 유동할 수 있다. 예를 들어, 플래시 탱크(82)와 증발기(38)의 저압측 사이의 압력차는 플래시 탱크(82)로부터 증발기(38)의 흡기구 측으로 냉매 증기를 인입할 수 있다. 실제로, 도관(102)은 도관(102)을 통해 유동하는 냉매가 증발기(38) 내로 유동하기에 충분히 높은 압력을 유지하도록 설계될 수 있다(예를 들어, 크기, 형상, 질감 등). 냉매 증기가 플래시 탱크(82)로부터 증발기(38)로 유동할 때, 냉매 증기는 중온(예를 들어, 대략 화씨 40도)과 중압(예를 들어, 대략 5psia)을 가질 수 있다.
펌프(84)는 도관(104)을 통해 제어 가능 팽창 디바이스(86)로 냉매 액체를 강제 이송할 수 있다. 냉매 액체가 액체 펌프(84)로부터 제어 가능 팽창 디바이스(86)로 이동할 때, 그 냉매 액체는 중온(예를 들어, 대략 화씨 45도)과 고압(예를 들어, 대략 16psia)을 가질 수 있다. 실제로, 액체 펌프(84)로부터 유출되는 냉매 액체는 액체 펌프(84)로 유입되는 냉매에 비해 더 높은 압력과 온도를 가질 수 있다. 또한, 제어기(81)는 액체 펌프(84)를 통한 냉매의 질량 유량을 제어하기 위해 하나 이상의 액체 펌프 신호를 액체 펌프(84)에 전송할 수 있다.
냉매가 제어 가능 팽창 디바이스(86)를 통과함에 따라, 제어 가능 팽창 디바이스(86)는 냉매의 압력을 감소시킬 수 있고, 이에 따라 온도를 감소시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 제어 가능 팽창 디바이스(86)는 퍼지 열 교환기(88) 위에 수직 배치될 수 있다. 냉매는 제어 가능 팽창 디바이스(86)로부터 유출된 후, 제어 가능 팽창 밸브(86)와 퍼지 열 교환기(88) 사이의 높이차에 적어도 부분적으로 기인하여 도관(106)을 통해 퍼지 열 교환기(88)의 퍼지 코일(purge coil; 108)로 이동할 수 있다. 냉매가 제어 가능 팽창 디바이스(86)로부터 퍼지 열 교환기(88)로 이동함에 따라, 그 냉매는 저온(예를 들어, 대략 화씨 6도)과 저압(예를 들어, 대략 3.5psia)을 가질 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 제어 가능 팽창 디바이스(86)가 냉매의 압력을 감소시킴에 따라 냉매의 일부는 냉매 증기로서 증발 손실될 수 있다.
이하 더 상세히 논의되는 바와 같이, 냉매가 퍼지 열 교환기(88)의 퍼지 코일(108)을 통과할 때, 냉매는 응축기(34)로부터 또는 시스템의 다른 부분으로부터 견인될 수 있는 NCG와 냉매 증기(예를 들어, 제2 냉매 유동)의 혼합물과 열을 교환할 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 동작 중에 주변압 대비 증기 압축 시스템(14)의 저압으로 인해, NCG는 증발기(38) 내부로 인입되어 증기 압축 시스템(14)을 통과하여 응축기(34)에 축적될 수 있다. 구체적으로, NCG는 응축기(34)의 일부에 축적될 수 있다. 따라서, NCG와 냉매 증기의 혼합물은 응축기(34)의 그러한 일부로부터 견인될 수 있다. 일반적으로, 정상 동작 동안, NCG가 축적되는 부위는 실질적으로 배기 배플(discharge baffle) 아래에, 응축기(34)의 중간 부근에, 응축기(34)의 배기구 부근에, 응축기(34)의 상단 부근에, 또는 이들의 임의의 조합으로 존재할 수 있다.
일부 실시예에서, 응축기(34)에 축적되어 있는 NCG는 냉매 증기와 혼합될 수 있다. NCG-냉매 증기 혼합물은 도관(114)을 통해 퍼지 열 교환기(88)의 챔버와 같은 퍼지 열 교환기(88) 내부로 인입될 수 있다. NCG-냉매 증기 혼합물은 응축기(34)와 퍼지 열 교환기(88) 사이의 압력차로 인해 퍼지 열 교환기(88) 내부로 인입될 수 있다. 또한, 특정한 실시예들에서, NCG-증기 혼합물은 퍼지 열 교환기(88) 내의 응축에 의해 초래된 퍼지 열 교환기(88)의 부분 진공으로 인해 퍼지 열 교환기(88) 내부로 인입될 수 있다.
NCG-냉매 증기 혼합물이 퍼지 코일(108)의 저온 표면과 접촉함에 따라, 냉매 증기는 냉매 액체로 응축되어 퍼지 열 교환기(88) 내에 부분 진공을 생성할 것이며, 이로 인해 더 많은 NCG-냉매 증기 혼합물을 도관(114)을 통해 응축기(34)로부터 내부로 인입한다. 또한, NCG-냉매 증기 혼합물이 퍼지 열 교환기(88)로 유입되고 냉매 증기가 냉매 액체로 응축됨에 따라, 냉매 액체는 퍼지 열 교환기(88)의 하단에 모일 수 있다. 실제로, 응축된 냉매 액체와 NCG 사이의 밀도차에 적어도 부분적으로 기인하여, NCG는 퍼지 열 교환기(88)의 상단을 행해 수집될 것이며, 응축된 냉매 액체는 퍼지 열 교환기(88)의 하단에 수집될 것이다. 따라서, NCG-냉매 증기 혼합물 중의 다량의 냉매 증기가 퍼지 열 교환기(88) 내에 응축됨에 따라 퍼지 열 교환기(88) 내의 냉매 액체의 액체 레벨은 상승할 것이다.
이하 더 상세히 설명되는 바와 같이, 일단 냉매 액체의 액체 레벨이 퍼지 열 교환기(88)에서 소정의 임계치에 도달했으면, 냉매 액체는 도관(115)을 통해 응축기(34), 증발기(38) 또는 양자 모두로 배출될 것이고, NCG는 도관(116)을 통해 펌프(90)에 의해 퍼지 열 교환기(88)외부로 펌핑될 것이다. 일부 실시예에서, 퍼지 열 교환기(88)는 응축기(34) 및 증발기(38) 위에 수직 배치될 수 있다. 이러한 방식으로, 냉매 액체는 응축기(34) 및 증발기(38)에 대한 퍼지 열 교환기(88)의 높이차에 적어도 부분적으로 기인하여 응축기(34), 증발기(38), 또는 양자 모두로 유동할 수 있다. 일부 실시예에서, 응축기(34)는 증발기(38) 위에 수직 배치될 수 있고, 이로 인해 냉매 액체는 퍼지 열 교환기(88)로부터 응축기(34)에 비해 증발기(38)로 더 쉽게 유동할 수 있다. 또한, 펌프(90)는 화살표 117로 도시된 바와 같이 NCG를 대기로 강제 배출할 수 있다.
일부 실시예에서, 퍼지 열 교환기(88)는 하나 이상의 온도 센서, 압력 센서, 하중 센서, 액체 레벨 센서, 초음파 센서 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있는 하나 이상의 센서(119)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 센서들(119) 중 하나의 센서(119)는 퍼지 열 교환기(88) 내의 냉매 액체의 액체 레벨을 측정할 수 있고, 액체 레벨에 대한 데이터를 제어기(81)로 전송할 수 있다. 액체 레벨이 소정의 액체 레벨 임계치에 근접, 일치 및/또는 초과하는 경우, 제어기(81)는 앞서 설명된 바와 같이, 냉매 액체가 응축기(34), 증발기(38), 또는 양자 모두로 배출되도록 하기 위해 스톱 밸브(96) 중 하나 이상에 신호를 전송할 수 있다. 이와 유사하게, 제어기(81)는 펌프(90)를 통해 대기로 NCG를 방출하기 위해 스톱 밸브(96) 중 하나 이상 및/또는 펌프(90)에 신호를 전송할 수 있다.
일부 실시예에서, 제어기(81)는 예를 들어, 스톱 밸브(96) 중 하나 이상을 활성화함으로써 NCG-냉매 증기 혼합물이 퍼지 열 교환기(88)로 유입되게 하기 전에 응축기(34) 내부에 상당량 또는 소정량의 NCG가 존재하는지 여부를 판단할 수 있다. 응축기(34) 내부에 상당량 또는 소정량의 NCG가 존재하는지 여부를 판단하기 위해, 하나 이상의 센서들(119) 중 다른 하나의 센서(119)는 증기 압축 시스템(14)의 성능에 관한 하나 이상의 파라미터를 측정하고 그러한 하나 이상의 파라미터를 나타내는 데이터를 분석 및 프로세싱을 위해 제어기(81)로 전송할 수 있다. 구체적으로, 제어기(81)는 하나 이상의 파라미터에 기반하여 증기 압축 시스템(14)의 성능을 판단할 수 있다. 제어기(81)가 증기 압축 시스템(14)의 성능이 소정의 임계치 미만이라고 판단하면, 제어기(81)는 적절한 스톱 밸브를 개방하여 NCG와 냉매 증기의 혼합물이 응축기(34)로부터 퍼지 열 교환기(88)로 유동하는 것을 허용함으로써 앞서 설명된 바와 같이 응축기(34)가 퍼징되게 할 수 있다. 일부 실시예에서, 제어기(81)는 소정의 스케줄에 기반하여 앞서 설명된 바와 같이 응축기(34)를 퍼징할 수 있다.
추가적으로 또는 대안으로서, 센서들(119) 중 하나는 응축기(34) 내의 포화 온도와 실제 온도를 측정하고, 포화 온도와 실제 온도를 나타내는 데이터를 분석 및 프로세싱을 위해 제어기(81)로 전송할 수 있다. 그 후, 제어기(81)는 포화 온도가 실제 온도에 실질적으로 부합하는지 여부를 판단할 수 있다. 포화 온도가 실제 온도에 실질적으로 부합하지 않으면, 제어기(81)는 적절한 스톱 밸브(96)를 개방하여 NCG와 냉매 증기의 혼합물이 응축기(34)로부터 퍼지 열 교환기(88)로 유동하도록 허용함으로써 앞서 설명된 바와 같이 응축기(34)가 퍼징되게 할 수 있다.
또한, 앞서 설명된 바와 같이, 퍼지 열 교환기(88)의 퍼지 코일(108)을 통과하는 냉매는 응축기(34)로부터 견인되었던 냉매 증기와 NCG의 혼합물과 열을 교환할 수 있다. 더 구체적으로, 퍼지 코일(108)을 통과하는 냉매는 냉매 증기와 NCG의 혼합물로부터 열 에너지를 흡수하고, 액체에서 증기로의 상 변화를 겪고 퍼지 코일(108)을 빠져나가 도관(118)을 통해 이젝터(94)로 이동할 수 있다. 실제로, 퍼지 코일(108)로부터 유출되는 냉매는 중온(예를 들어, 대략 화씨 30도)과 저압(예를 들어, 대략 3.5psia)을 갖는 과열 증기일 수 있다.
응축기(34)로부터 견인된 냉매 증기를 응축하기 위해, 퍼지 코일(108)로 유입되는 냉매는 적당히 낮은 온도에 있을 수 있다. 이를 위해, 하나 이상의 센서들(119) 중 다른 하나의 센서(119)는 퍼지 코일(108)로부터 유출되는 냉매의 온도를 측정하고, 냉매의 온도를 나타내는 데이터를 분석 및 프로세싱을 위해 제어기(81)에 전송할 수 있다. 이러한 방식으로, 제어기(81)는 제어 가능 팽창 디바이스(86)를 제어하여(예를 들어, 추가 개방 및/또는 폐쇄) 퍼지 코일(108) 내로 유동하는 냉매의 온도를 조정함으로써 적당히 낮은 온도를 달성할 수 있다.
냉매 증기는 퍼지 코일(108)로부터 유출된 이후, 응축기(34)로부터 도관(120)을 통해 이젝터(94)로 유입할 수 있는 냉매 증기 스트림에 대한 압력차로 인해 이젝터(94) 내부로 견인될 수 있다. 이젝터(94)는 또한 팽창 디바이스(86)와 퍼지 코일(108)을 통해 냉매를 견인하는 것을 도울 수 있다. 더 구체적으로, 응축기(34)로부터의 고압 냉매 증기는 노즐(122)을 통해 이젝터(94)로 유입될 수 있으며, 노즐(122)을 통해 유동함에 따라 유속이 증가하고 압력이 감소할 수 있다. 이러한 방식으로, 노즐(122)로부터 유출된 저압 냉매 증기는 퍼지 코일(108)로부터 냉매 증기를 인입할 수 있으며, 이로써 이젝터(94) 내에서 응축기(32)로부터의 고압 냉매 증기와 퍼지 코일(108)로부터의 냉매 증기를 혼합할 수 있다. 냉매 증기들은 이젝터(94) 내에서 혼합됨에 따라 이젝터(94)를 통과하여 이젝터(94)의 디퓨저 콘(diffuser cone; 124)으로부터 유출될 것이다. 또한, 냉매 증기들은 이젝터(94)를 통과함에 따라 혼합될 것이며, 이로 인해 속도 감소 및 압력 증가를 초래할 수 있다. 냉매 증기가 디퓨저 콘(124)을 통과함에 따라, 디퓨저 콘(124)은 유속을 더 감소시키고 이젝터(94)로부터 유출되는 냉매 증기의 압력을 더 증가시킬 것이다. 그 후, 이젝터(94)로부터 유출되는 냉매 증기는 도관(126)을 통해 증발기(38)의 저압측으로 라우팅될 수 있다. 더 구체적으로, 이젝터(94)로부터 유출되는 냉매 증기는 증발기(38) 내에서의 저압 냉매에 대한 압력차로 인해 증발기(38) 내부로 인입된다. 특히, 이젝터(94)로부터 증발기(38)로 유동하는 냉매는 중온(예를 들어, 대략 화씨 40도)과 중압(예를 들어, 대략 5psia)에 있을 수 있다.
앞서 언급된 바와 같이, 도 5에 관해 설명된 실시예들은 증기 압축 시스템(14)이 동작 중인 경우에 활용될 수 있다. 실제로, 동작 중에, 증기 압축 시스템(14) 내의 저압은 주변 공기 및/또는 다른 비응축 기체들을 내부로 인입할 수 있다. 다만, 증기 압축 시스템(14)가 동작하지 않는 동안, 증기 압축 시스템(14)은 여전히 일정량의 잔류 NCG를, 특히 응축기(34)의 상부에 함유할 수 있다. 그러나, 증기 압축 시스템(14)이 동작하지 않는 동안, 이젝터(94)는 냉매를 퍼지 코일(108)로부터 견인하기 위해 응축기(34)로부터 고압 냉매를 안으로 견인하지 못할 수도 있는데, 이는 증기 압축 시스템(14)이 동작하지 않고 있는 동안에는 증기 압축 시스템(14) 내의 냉매의 압력 레벨들이 변동하지 않기 때문이다(level out). 따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 퍼지 시스템(80)은 열전 조립체들(150) 및/또는 흡착 챔버들(152)을 활용하여 잔류 NCG에 대해 증기 압축 시스템(14)을 퍼징할 수 있다.
예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 증기 압축 시스템(14)이 동작하지 않는 경우, 액체 펌프(84)는 도관(100)을 통해 증발기(38)로부터 냉매를 내부로 인입할 수 있다. 그 후, 액체 펌프(84)는 제어 가능 팽창 밸브(86)를 통해, 도관(104)을 거쳐 퍼지 열 교환기(88)의 퍼지 코일(108)로 냉매를 펌핑할 수 있다. 냉매는 액체 펌프(84)로부터 퍼지 코일(108)로 이동하는 동안 열전 조립체들(150)이 냉매로부터 열을 흡수하고 주위 대기로 열을 방출함에 따라 온도가 감소될 수 있다. 구체적으로, 열전 조립체들(150)은 열전 조립체들(150) 내에서 전력 구배를 유도하기 위해 전력 공급원(154)을 활용할 수 있다. 전력 공급원(154)은, 전력망(power grid), 배터리, 태양 전지판, 발전기, 가스 엔진, 증기 압축 시스템(14), 또는 이들의 임의의 조합을 포함하되 이로 제한되지 않는 임의의 적합한 전력 공급원일 수 있다. 열전 조립체들(150)은 열전 효과 또는 펠티에-제벡(Peltier-Seebeck) 효과를 통해 전력 구배를 열 구배로 변환할 수 있다. 특히, 열전 조립체들(150)은 액체 펌프(84)로부터 퍼지 코일(108)로 유동하는 냉매로부터 열을 흡수하기 위해 열 구배를 활용할 수 있다.
본 실시예에서, 열전 조립체들(150)은 액체 펌프(84)와 제어 가능 팽창 밸브(86) 사이의 도관(104) 상에 배치되고, 냉매가 도관(104)을 통해 유동할 때 그로부터 열을 흡수하도록 구성된다. 그러나, 일부 실시예에서, 열전 조립체들(150)은 제어 가능 팽창 밸브(106)와 퍼지 코일(108) 사이의 도관(106) 상에 배치될 수 있고, 냉매가 도관(106)을 통해 유동할 때 그로부터 열을 흡수하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 도관(104 및/또는 106)은 단열될 수 있다. 구체적으로, 열전 조립체들(150) 중에 열전 조립체(150a) 또는 열전 모듈은 열 페이스트(thermal paste; 156), 열전 디바이스(158), 히트 싱크(160), 및 팬(162)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 열전 조립체(150a)는 열 페이스트(156)를 이용하여 도관(104) 및/또는 도관(106)과 같은 도관에 결합되며, 열 페이스트(156)는 열전 디바이스(158)의 제1 측에 결합될 수 있다. 열전 디바이스(158)의 제2 측은 히트 싱크(160)에 결합되고, 히트 싱크는 차례로 팬(162)에 결합된다. 열전 조립체들(150)은 임의의 적합한 개수의 개별 열전 조립체들(150a) 또는 열전 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 퍼지 시스템(80)은 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 또는 임의의 다른 적합한 개수의 열전 조립체(150a)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 열전 조립체들(150)이 결합된 도관(104) 및/또는 도관(106)과 같은 도관은 열전 조립체들(150)로의 열 전달을 촉진하기 위해 내부 핀들(161)을 포함할 수 있다.
열전 조립체들(150)이 냉매로부터 열을 흡수함에 따라 냉매는 과냉각될 수 있다. 따라서, 제어 가능 팽창 밸브(86)는 퍼지 코일(108)에 도달하기 전에 냉매가 증발 손실되지 않거나 최소량만이 증발 손실되도록 (예를 들어, 냉매가 과냉각 상태로 남도록) 완전히 또는 실질적으로 (예를 들어, 제어기(81)에 의해 지시되는 바와 같이) 개방될 수 있다. 과냉각 냉매가 퍼지 코일(108)을 통과함에 따라, 과냉각 냉매는 도 5를 참조하여 앞서 설명한 바와 같이 응축기(34)로부터 퍼지 열 교환기(88)로 인입될 수 있었던 NCG와 냉매 증기의 혼합물과 열 교환할 수 있다. 그러나, 도 5에서 앞서 설명한 실시예들과는 달리, 일부 실시예에서 퍼지 코일(108)을 통과하여 이동하는 과냉각 냉매는 퍼지 코일(108)을 통해 이동하여 NCG와 냉매 증기의 혼합물로부터 열을 흡수함에 따라 완전히 그렇지 않은 경우 실질적으로 액체 상태로 남도록 충분히 과냉각될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 일부 실시예에서, 액체 펌프(84)는 과냉각 냉매가 퍼지 코일(108)을 통과하여 NCG와 냉매 증기의 혼합물로부터 열을 흡수함에 따라 완전히 그렇지 않은 경우 실질적으로 액체 상태로 남도록 과냉각 냉매를 (예를 들어, 제어기(81)에 의해 지시된 바와 같은) 이러한 높은 유속으로 퍼지 코일(108)을 통해 강제 이송할 수 있다. 일부 실시예에서, 냉매가 퍼지 코일(108)을 통과함에 따라 액체 상태로 남도록 보장하기 위해, 제어기(81)는 열전 조립체들(150)이 연장된 시간 주기 동안 냉매와 열 교환 관계에 있도록 액체 펌프(84)와 스톱 밸브(96) 중 하나 이상에 신호를 전송할 수 있으며, 이로써 퍼지 코일(108) 내부로 유동하기 전에 냉매의 온도를 더 낮출 수 있다.
퍼지 코일(108) 내에서의 냉매의 액체 상태에 적어도 부분적으로 기인하여, 헤드 압력 및/또는 중력은 냉매가 도관(163)을 통해 증발기(38)로 역류하게 할 수 있다. 또한, 앞서 설명한 바와 같이, 응축기(34)로부터 견인된 NCG와 냉매 증기의 혼합물의 냉매 증기는 퍼지 열 교환기(88)의 하단에서 응축되고 모일 수 있으며, 일단 냉매 유체 레벨이 퍼지 열 교환기(88) 내에서 소정의 임계치에 도달했으면, 결국 그 냉매 증기는 응축기(34) 및/또는 증발기(38)로 역류할 수 있다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 퍼지 시스템(80)은 흡착 챔버들(152)을 활용하여 주변 공기 또는 기타 다른 비응축 기체들에 대해 증기 압축 시스템(14)을 퍼징할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 펌프(90)가 퍼지 열 교환기(88)로부터 견인한 NCG 기체/냉매 증기는 NCG와 함께 냉매 증기의 일부를 함유할 수 있다. 따라서, 흡착 챔버들(152)은 NCG를 대기로 강제 배출하기 전에 펌프(90)에 의해 내부로 인입된 냉매 증기의 일부를 제거할 수 있다. 예시를 위해, 펌프(90)는 도관(164)을 통해 흡착 챔버(152) 중 하나 이상으로 NCG와 냉매 증기의 혼합물 또는 “혼합물”을 펌핑할 수 있다. 혼합물이 흡착 챔버들(152) 중 어느 하나의 흡착 챔버(152)를 횡단함에 따라, 혼합물은 흡착 챔버(152)의 개질 소재(166)를 통과할 수 있고, 냉매 증기는 냉매 증기 및 개질 소재(166)의 특성들로 인해 개질 소재(166) 내로 또는 그 위로 흡착 또는 흡인될 수 있다. 예를 들어, 전기화학적 특성들은 여기에 설명한 바와 같이 흡착을 돕는다. 또한, 혼합물이 흡착 챔버(152)를 통해 횡단함에 따라, NCG는 NCG 및 개질 소재(166)의 특성에 적어도 부분적으로 기인하여 개질 소재(166)로 흡착되지 않을 수 있다. 따라서, NCG는 개질 소재(162)를 통과하고 화살표 170에 의해 도시된 바와 같이 배기구 밸브(168)를 계속 지나 대기로 강제 배출될 수 있다.
개질 소재(166)가 냉매를 흡착함에 따라, 개질 소재(166)는 결국 냉매로 포화될 수 있고, 더 이상 추가 냉매를 효율적으로 흡착하지 않을 수 있다. 따라서, 이머전 히터, 외부 케이블 히터, 또는 밴드 히터와 같은 히터들(169)이 개질 소재(166)에 열 에너지를 제공하기 위해 활성화될 수 있다. 개질 소재(166)는 냉매에 열 에너지를 전달한다. 시간이 지남에 따라, 냉매에 부여된 열 에너지는 개질 소재(166)가 증기 상태로 냉매를 방축하도록 개질 소재(166)와 냉매의 결합이 극복되게 할 것이다. 냉매 증기는, 일단 개질 소재(166)로부터 방출되면, 도관(170)을 통해 증발기 (38)로 유동하도록 증발기(38) 내의 압력에 비해 고압을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 흡착 챔버(152)는 흡착 챔버(152)의 배기구들에 견인력을 생성하기 위해 진공 펌프를 활용할 수 있다. 견인력은 냉매가 개질 소재(166)로부터 견인되도록 개질 소재(166)와 냉매의 전기화학적 결합보다 강할 수 있다.
일부 실시예에서, 흡기구 밸브(166)는 혼합물이 한 번에 단지 일정한 흡착 챔버들(152)로만 유동하도록 허용할 수 있다. 이러한 방식으로, 흡착 챔버들(152)은 앞서 설명한 바와 같이 혼합물을 지속적으로 수용하고 여과할 수 있다. 예를 들어, 제어기(81)는 스톱 밸브들(96)을 제어하여 흡착 챔버들(152) 중 하나 이상의 특정 흡착 챔버들(152)에 의해 혼합물이 여과되게 할 수 있다. 일단 특정 흡착 챔버(152)가 냉매로 포화되면, 제어기(81)는 특정 흡착 챔버(152)로의 혼합물의 유동을 중단하고 혼합물이 상이한 흡착 챔버(152)로 유동하도록 허용할 수 있다. 일단 제어기(81)가 특정 흡착 챔버(152)로의 유동을 중단하면, 제어기는 앞서 설명한 바와 같이 냉매 증기가 증발기(38)로 유동하도록 허용하기 위해 특정 흡착 챔버(152)와 관련된 히터(169)를 활성화시킬 수 있다. 실제로, 특정 흡착 챔버(152)가 가열되고 있는 동안에는 그 상이한 흡착 챔버(152)가 계속 혼합물을 여과할 수 있다. 일단 특정 흡착 챔버(152)가 냉매로 충분히 포화되지 않으면, 제어기(81)는 혼합물이 특정 흡착 챔버(152)로 유동할 수 있게 하기 위해 스톱 밸브들(96) 중 하나 이상을 다시 한번 활성화시킬 수 있다. 이를 위해, 퍼지 시스템(80)은 혼합물의 지속적인 여과를 가능하게 하기 위해 1, 2, 3, 4, 5, 6, 또는 임의의 다른 적합한 개수의 개별 흡착 챔버들(152)을 포함할 수 있다. 또한, 도 6과 관련하여 여기에서 논의되는 실시예들, 구체적으로 열전 조립체들(150) 및/또는 흡착 챔버들(152)의 활용에 대한 실시예들은 증기 압축 시스템(14)이 동작 중인 경우 또는 증기 압축 시스템(14)가 동작 중이지 않은 경우에 활용될 수 있다는 점에 유의해야 한다.
특정한 실시예들에서, 도 7에 도시된 바와 같이, 퍼지 시스템(80)은 퍼지 열 교환기(88)의 상류에 배치되어 혼합물이 퍼지 열 교환기(88)로 유입되기 진입하기 전에 혼합물의 압력을 증가시키도록 구성된, 왕복/다이어프램 오일-프리 증기 펌프(reciprocal/diaphragm oil-free vapor pump)와 같은 펌프(202)를 활용할 수도 있다. 이러한 방식으로, 퍼지 열 교환기(88)에서 혼합물의 증기 냉매가 응축되는 온도가 증가되며, 이로써 퍼지 시스템(80)에 대한 부하가 줄어든다. 또한, 퍼지 시스템(80)은 솔레노이드 밸브(204), 이젝터(94)와 같은 이젝터(206), 쉘-튜브 열 교환기(shell and tube heat exchanger)일 수 있는 퍼지 열 교환기(88), 및 하나 이상의 스톱 밸브(96)를 포함할 수 있다.
일반적으로, 퍼지 시스템(80)은 NCG에 대해 증기 압축 시스템(14)을 퍼징하기 위해 증기 압축 시스템(14)으로부터의 냉매를 활용할 수 있다. 다시 말하면, 증기 압축 시스템(14)으로부터의 냉매는 퍼지 시스템(80) 내에서 냉매-NCG 혼합물을 응축시키기 위한 냉각원으로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 퍼지 시스템(80)은 응축기(34)로부터 NCG와 증기 냉매의 혼합물을 인입할 수 있다. 그 후, 혼합물은 퍼지 열 교환기(88)로 펌핑되며, 여기서 증기 냉매가 응축됨으로써 혼합물의 NCG로부터 혼합물의 냉매를 분리한다. 특히, 증기 냉매를 응축하기 위해, 혼합물은 증기 압축 시스템(14)의 팽창 디바이스(36)의 하류로부터 인입된 냉매와 열 교환 관계에 있다. 그 후, 응축 냉매는 응축기(34)로 배출되고 NCG는 대기 중으로 방출된다.
더 예시하자면, 펌프(202)는 도관(203)을 통해 응축기(34)로부터 증기 냉매와 NCG의 혼합물을 인입할 수 있다. 특정한 실시예들에서, 응축기(34)로부터 인입된 혼합물은 대략 94℉이고 26psi일 수 있다. 펌프(202)는 응축기(34)로부터 혼합물을 펌핑하고 그 혼합물을 도관(205)을 통해 퍼지 열 교환기(88)로 전달함에 따라 혼합물의 압력을 상승시킬 수 있다. 특정한 실시예들에서, 펌프(202)는 혼합물의 압력을 대략 50psi만큼 상승시킬 수 있다. 예를 들어, 혼합물은 펌프(202)를 통과한 후, 대략 160℉이고 76psi일 수 있으며, 대략 10 lbm/hr(시간당 파운드-질량)의 유량을 갖는 과열 증기가 될 수 있다. 증가된 압력으로 인해, 앞서 언급된 바와 같이, 혼합물 내의 냉매 증기는 퍼지 열 교환기(88) 내에서 더 높은 열 교환 온도로 응축될 것이다. 즉, 펌프(202)가 혼합물의 압력을 상승시킴에 따라, 증기 냉매의 응축 온도는 상승하고, 이로 인해 증기 냉매는 응축에 더 적은 냉각을 활용할 것이다. 특정한 실시예들에서, 펌프(202)는 증기 냉매가 퍼지 열 교환기(88) 내에서 대략 43℉로 응축될 수 있도록 혼합물의 압력을 상승시킬 수 있다. 특정한 실시예들에서, 펌프(202)는 서로 직렬로 배치된 2개의 펌프(199)를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 부하가 2개의 펌프(199) 사이에서 분배 또는 분할되어, 결과적으로는 개별 펌프들(199)에 유도되는 응력이 줄어들며, 이로써 펌프들(199)에 대한 유지 보수가 줄어든다.
퍼지 열 교환기(88)가 증기 냉매를 액체 냉매로 응축함에 따라, 액체 냉매는 퍼지 열 교환기(88)의 기저부에 모일 수 있다. 앞서 논의된 바와 같이, 일단 액체 냉매가 퍼지 열 교환기(88) 내에서 임계 부피에 도달하면, 제어기(81)는 스톱 밸브들(96)을 동작시켜 도관(207)을 통해 퍼지 열 교환기(88)로부터 응축기(34)로 액체 냉매를 배출할 수 있다. 특정한 실시예들에서, 액체 냉매는 지속적으로 응축기(34)로 배출될 수 있다. 특정한 실시예들에서, 퍼지 열 교환기(88)로부터 배출된 액체 냉매는 대략 160℉과 76psi에 있는 과냉각 액체일 수 있다.
또한, 냉매와 NCG가 퍼지 열 교환기(88) 내에서 분리됨에 따라, NCG는 도관(209)을 거쳐 솔레노이드 밸브(204)를 통해 대기 중으로 방출될 수 있다. 예를 들어, 펌프(202)는 혼합물 중 냉매로부터 분리된 NCG의 압력이 대기압보다 크도록 퍼지 열 교환기(88)로 유입되는 혼합물의 압력을 상승시킬 수 있다. 따라서, 퍼지 열 교환기(88) 내의 NCG와 대기 사이의 압력차는 솔레노이드 밸브(204)를 통한 대기로의 NCG의 유동을 구동시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 제어기(81)는 일단 퍼지 열 교환기(88) 내의 유체 레벨이 임계값에 도달하면 솔레노이드 밸브(204)를 활성화하여 NCG를 대기 중으로 방출할 수 있다. 특정한 실시예들에서, 제어기(81)는 솔레노이드 밸브(204)를 통해 NCG를 방출하기 전에, 예를 들어, 하나 이상의 스톱 밸브(96)를 활성화하고/하거나 펌프(202)를 비활성화함으로써 혼합물이 퍼지 열 교환기(88)로 유입되는 것을 차단할 수 있다. 이러한 방식으로, 퍼지 시스템(80)은 퍼지 열 교환기(88) 내의 혼합물의 사실상 모든 증기 냉매가 응축된다는 것을 보장할 수 있으며, 이로써 솔레노이드 밸브(204)를 통한 증기 냉매의 방출을 차단할 수 있다.
앞서 논의된 바와 같이, 증기 냉매가 액체 냉매로 응축됨에 따라 혼합물의 증기 냉매와 NCG는 퍼지 열 교환기(88) 내에서 분리될 수 있다. 특히, 증기 냉매를 응축하기 위해, 혼합물은 증기 압축 시스템(14)으로부터 인입된 액체 냉매와 열 교환 관계에 있을 수 있다. 더 구체적으로, 액체 냉매는 도관(211)을 통해 팽창 디바이스(36)의 하류에서 증기 압축 시스템(14) 냉매 루프로부터 인입될 수 있다. 여기에서 논의된 바와 같이, 팽창 디바이스(36)의 하류의 위치에서 증기 압축 시스템(14)의 냉매 루프로부터 인입되어 혼합물의 증기 냉매를 응축하는데 사용되는 냉매는 “팽창 냉매”라고 지칭될 수 있다. 팽창 냉매는 실질적으로 액체일 수 있고/있거나, 약간의 플래시 가스를 함유할 수 있다.
퍼지 열 교환기(88) 내에서 혼합물의 증기 냉매를 응축하기 위해, 팽창 냉매는 퍼지 열 교환기(88)의 튜브들(210)을 통해 라우팅될 수 있다. 팽창 냉매가 퍼지 열 교환기(88)의 튜브들(210)을 통과함에 따라, 팽창 냉매는 혼합물과 열을 교환할 수 있다. 특히, 팽창 냉매는 혼합물로부터 열을 흡수할 수 있다. 따라서, 팽창 냉매가 퍼지 열 교환기(88)의 튜브들(210)로부터 유출될 때, 과열 증기일 수 있다. 예를 들어, 팽창 냉매는 대략 8.5 lbm/hr의 유속으로 대략 43℉와 9psi에서 퍼지 열 교환기(88)로부터 유출될 수 있다.
팽창 냉매를 퍼지 열 교환기(88)의 튜브들(210)을 통해 인입하기 위해, 퍼지 시스템(80)은 이젝터(206)를 활용할 수 있다. 이젝터(206)는 앞서 설명한 바와 같은 이젝터(94)와 유사하게 기능할 수 있다. 예를 들어, 이젝터(206)는 팽창 냉매를 퍼지 열 교환기(88)의 튜브들(210)을 통해 그리고 도관(212)을 통해 인입하기 위해 압력차를 활용할 수 있다. 구체적으로, 이젝터(206)는 압축기(32)와 응축기(34) 사이에서와 같이 압축기(32)의 바로 하류에 있는 증기 압축 시스템(14)의 냉매 루프를 따른 위치에 유동 가능하게 결합된 도관(213)을 통해 인입된 냉매를 활용할 수 있다. 이젝터(206)는 튜브들(210)을 통해 유동하는 팽창 냉매와 압축기(32)의 하류에서 냉매 루프로부터 인입된 냉매 사이의 낮은 압력차에 적어도 부분적으로 기인하여 증가된 성능으로 기능할 수 있다. 예를 들어, 튜브들(210)로부터 인입된 팽창 냉매의 압력은 대략 8psi와 9psi 사이에 있을 수 있고, 압축기(32)의 하류로부터 인입된 냉매의 압력은 대략 26psi일 수 있다. 그 후, 이젝터(206)는 결합 냉매를 도관(215)을 통해 증발기(38)로 유동시킬 수 있다. 또한, 액체 냉매는 퍼지 열 교환기(88)와 증발기(38) 사이의 높이차에 적어도 부분적으로 기인하여 퍼지 열 교환기(88)로부터 증발기(38)로 유동할 수 있다. 추가적으로 또는 대안으로서, 액체 냉매는 퍼지 열 교환기(88)와 응축기(34) 사이의 높이차에 적어도 부분적으로 기인하여 퍼지 열 교환기(88)로부터 응축기(34)로 유동할 수 있다.
또한, 도 8에 도시된 실시예와 같은 특정한 실시예들에서, 퍼지 시스템(80)은 증발기(38)로부터 냉매를 인입하여 퍼지 열 교환기(88) 내에서 혼합물의 증기 냉매를 응축하기 위해 액체 펌프(84)와 같은 액체 펌프(222)를 활용할 수 있다. 또한, 퍼지 시스템(80)은 NCG에 대해 증기 압축 시스템(14)을 퍼징하기 위해 왕복/다이어프램 오일-프리 증기 펌프와 같은 펌프(202), 솔레노이드 밸브(204), 직접 접촉 열 교환기일 수 있는 퍼지 열 교환기(88), 펌프(202), 액체 펌프(222), 및 하나 이상의 스톱 밸브(96)를 활용할 수 있다.
일반적으로, 퍼지 시스템(80)은 NCG에 대해 증기 압축 시스템(14)을 퍼징하기 위해 증기 압축 시스템(14)으로부터 인입된 냉매를 활용할 수 있다. 예를 들어, 퍼지 시스템(80)은 응축기(34)로부터 증기 냉매와 혼합될 수 있는 NCG를 인입할 수 있다. 그 후, NCG와 증기 냉매의 혼합물은 퍼지 열 교환기(88)로 펌핑되며, 여기서 증기 냉매가 응축됨으로써 혼합물의 NCG로부터 혼합물의 냉매를 분리한다. 특히, 증기 냉매를 응축하기 위해, 혼합물은 팽창 디바이스(36)의 상류에서 증기 압축 시스템(14)의 냉매 루프를 따른 위치로부터 또는 증발기(38)로부터 인입될 수 있는 냉매와 열 교환 관계에 있다. 그 후, 퍼지 열 교환기(88) 내의 응축 냉매는 증발기(38) 및/또는 응축기(34)로 배출되고 NCG는 대기 중으로 방출된다.
더 예시하자면, 펌프(202)는 도관(203)을 통해 응축기(34)로부터 증기 냉매와 NCG의 혼합물을 인입할 수 있다. 특정한 실시예들에서, 응축기(34)로부터 인입된 혼합물은 대략 94℉이고 26psi일 수 있다. 펌프(202)는 응축기로부터 혼합물을 펌핑하고 그 혼합물을 도관(205)을 통해 퍼지 열 교환기(88)로 전달함에 따라 혼합물의 압력을 상승시킬 수 있다. 특정한 실시예들에서, 펌프(202)는 혼합물의 압력을 대략 50psi만큼 상승시킬 수 있다. 특히, 혼합물은 펌프(202)를 통과한 후 과열 증기가 될 수 있다. 예를 들어, 혼합물은 대략 10 lbm/hr (시간당 파운드-질량)의 유속을 가지며, 대략 160℉이고 76psi일 수 있다. 이러한 방식으로, 냉매 증기는 퍼지 열 교환기(88) 내에서 높은 열 교환 온도로 응축될 것이다. 즉, 펌프(202)가 혼합물의 압력을 상승시킴에 따라, 냉매의 응축 온도는 상승하고, 이에 따라 응축에 더 적은 냉각을 활용한다.
일단 혼합물이 퍼지 열 교환기(88)로 펌핑되면, 혼합물은 팽창 디바이스(36)의 상류로부터 및/또는 증발기(38)로부터 인입된 냉매와 열을 교환할 수 있다. 더 구체적으로, 액체 펌프(222)는 증발기(38)의 하단 또는 침수 섹션으로부터 도관(223)을 통해 액체 냉매를 인입하고, 액체 냉매의 압력을 상승시키고, 액체 냉매를 도관(225)을 통해 퍼지 열 교환기(88)로 전달하여 혼합물과 열을 교환하게 할 수 있다. 증발기(38)로부터 인입된 액체 냉매는 대략 43℉ 및 9psi일 수 있고, 과냉각 액체일 수 있다. 액체 펌프(222)는 예를 들어, 대략 76psi까지 액체 냉매의 압력을 증가시킬 수 있고, 대략 30 lbm/hr에서 퍼지 열 교환기(88)로 과냉각 상태의 액체 냉매를 전달할 수 있다. 또한, 펌프(202)를 통한 혼합물의 출력 압력이 액체 펌프(222)로부터 유출된 액체 냉매의 출력 압력과 실질적으로 일치할 수 있다는 점에 유의해야 한다. 실제로, 펌프(202)는 대략 10 lbm/hr의 유속으로 대략 160℉와 76psi에서 퍼지 열 교환기(88)로 혼합물을 전달할 수 있다.
일부 실시예에서, 액체 펌프(222)는 앞서 논의된 바와 같이 팽창 밸브(36)의 상류로부터 액체 냉매를 인입할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 액체 펌프(222)는 압력차 감소로 인해 증가된 효율로 기능할 수 있다. 예를 들어, 팽창 디바이스(36)의 상류에서의 액체 냉매는 증발기(38)의 액체 냉매보다 더 높은 압력에 있을 수 있다. 그러므로, 펌프(202)의 압력 출력과 일치시키기 위해, 액체 펌프(222)는 액체 펌프(222)가 팽창 디바이스(36)의 상류로부터 인입된 액체 냉매를 펌핑하면 덜 작동해야 할 수도 있다.
증발기(38)로부터 및/또는 팽창 디바이스(36)의 상류로부터 인입된 액체 냉매는 스프레이 시스템(224)을 통해 퍼지 열 교환기(88)로 공급될 수 있는데, 스프레이 시스템(224)은 퍼지 열 교환기(88)의 내부 부피 전체에 걸쳐 액체 냉매를 분산시키도록 구성된 스프레이어 받침대(sprayer rack) 및 스프레이 노즐들을 포함할 수 있다. 액체 냉매가 증기 냉매와 NCG의 혼합물과 혼합됨에 따라, 혼합물의 증기 냉매는 액체 냉매로 응축될 수 있고, 그 후 퍼지 열 교환기(88)의 하단에 액체 냉매 풀(pool)을 형성할 수 있다. 그 후, 액체 냉매는 도관(226)을 통해, 도시된 바와 같이, 증발기(38)로 배출될 수 있다. 예를 들어, 앞서 논의된 바와 같이, 일단 액체 냉매가 퍼지 열 교환기(88) 내에서 임계 부피에 도달하면, 제어기(81)는 스톱 밸브들(96)을 동작시켜 액체 냉매를 증발기(38)로 배출할 수 있다. 특정한 실시예들에서, 액체 냉매는 지속적으로 증발기(38) 및/또는 응축기(34)로 배출될 수 있다. 특정한 실시예들에서, 퍼지 열 교환기(88)로부터 배출된 액체 냉매는 대략 132℉과 76psi에 있는 과냉각 액체일 수 있다.
또한, 혼합물의 냉매와 NCG가 퍼지 열 교환기(88) 내에서 분리됨에 따라, NCG는 솔레노이드 밸브(204)를 통해 대기 중으로 방출될 수 있다. 예를 들어, 펌프(202)는 퍼지 열 교환기(88) 내의 NCG의 압력이 대기압보다 크도록 증기 냉매-NCG 혼합물의 압력을 상승시킬 수 있다. 따라서, 퍼지 열 교환기(88) 내의 NCG와 대기 사이의 압력차가 솔레노이드 밸브(204)를 통한 대기로의 NCG의 유동을 구동시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 제어기(81)는 일단 퍼지 열 교환기(88) 내의 유체 레벨이 임계값에 도달하면 솔레노이드 밸브(204)를 활성화하여 NCG를 대기 중으로 방출할 수 있다. 특정한 실시예들에서, 제어기(81)는 솔레노이드 밸브(204)를 통해 NCG를 방출하기 전에, 예를 들어, 하나 이상의 스톱 밸브를 활성화하고/하거나 펌프(202)를 비활성화함으로써 혼합물이 퍼지 열 교환기(88)로 유입되는 것을 차단할 수 있다. 이러한 방식으로, 퍼지 시스템(80)은 퍼지 열 교환기(88) 내의 혼합물의 사실상 모든 증기 냉매가 응축된다는 것을 보장할 수 있으며, 이로써 솔레노이드 밸브(204)를 통한 증기 냉매의 방출을 차단할 수 있다. 또한, 액체 냉매는 퍼지 열 교환기(88)와 증발기(38) 사이의 높이차에 적어도 부분적으로 기인하여 퍼지 열 교환기(88)로부터 증발기(38)로 유동할 수 있다. 추가적으로 또는 대안으로서, 액체 냉매는 퍼지 열 교환기(88)와 응축기(34) 사이의 높이차에 적어도 부분적으로 기인하여 퍼지 열 교환기(88)로부터 응축기(34)로 유동할 수 있다.
앞서 논의된 바와 같이, 특정한 실시예들에서, 펌프(202)는 직렬로 배치된 2개의 펌프(199)를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 부하가 2개의 펌프(199) 사이에서 분배되어, 결과적으로는 각각의 개별 펌프들(199)에 유도되는 응력이 줄어들며, 이로써 펌프들(199)에 대한 유지 보수가 줄어든다. 이와 유사하게, 특정한 실시예들에서, 액체 펌프(222)는 직렬로 배치된 2개의 액체 펌프(227)를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 부하가 2개의 액체 펌프(227) 사이에서 분배되어, 결과적으로는 각각의 개별 액체 펌프들(227)에 유도되는 응력이 줄어들며, 이로써 액체 펌프들(227)에 대한 유지 보수가 줄어든다.
추가적으로, 도 8을 참조하여 앞서 논의된 실시예들은 증기 압축 시스템(14)이 오프 상태인 동안에 활용될 수 있다. 실제로, 도 8의 실시예들을 참조하여 논의된 바와 같이, 퍼지 시스템(80)은 동작 중에 증기 압축 시스템(14)에 의해 산출된 조건들을 반드시 활용하지 않을 수도 있다. 즉, 펌프(202) 및 액체 펌프(222)는 NCG에 대해 증기 압축 시스템(14)을 퍼징하기 위해 퍼지 시스템(80)의 기능들에 의해 활용되는 압력을 유도할 수 있다.
또한, 특정한 실시예들에서, 도 9에 도시된 바와 같이, 퍼지 시스템(80)은 혼합물의 증기 냉매를 응축시키기 위해 팽창 디바이스(36)의 상류에서 증기 압축 시스템(14)의 냉매 루프로부터 냉매를 인입할 수 있다. 특히, 퍼지 시스템(80)은 압력차가 퍼지 열 교환기(88)의 튜브들(210)을 통해 냉매의 유동을 구동하도록 응축기(34)와 증발기(38)의 압력들 사이의 중간 압력까지 냉매를 팽창시키기 위해 제2 팽창 디바이스(230)를 활용할 수 있다. 또한, 퍼지 시스템(80)은 앞서 설명한 바와 같이 응축기(34)에 축적될 수 있는 NCG를 제거하기 위해 펌프(202), 쉘-튜브 열 교환기와 같은 퍼지 열 교환기(88), 솔레노이드 밸브(204), 및 삼방 밸브(228)를 활용할 수 있다.
일반적으로, 퍼지 시스템(80)은 NCG에 대해 증기 압축 시스템(14)을 퍼징하기 위해 증기 압축 시스템(14)으로부터 인입된 냉매를 활용할 수 있다. 예를 들어, 퍼지 시스템(80)은 응축기(34)로부터 증기 냉매와의 혼합물에 배치될 수 있는 NCG를 인입할 수 있다. 그 후, 혼합물은 퍼지 열 교환기(88)로 펌핑되며, 여기서 증기 냉매가 응축됨으로써 혼합물의 NCG로부터 혼합물의 냉매를 분리한다. 예를 들어, 증기 냉매를 응축하기 위해, 혼합물은 팽창 디바이스(36)의 상류로부터 인입된 냉매와 열 교환 관계에 있다. 그 후, 응축 냉매는 응축기(34)로 배출되고 NCG는 대기 중으로 방출된다.
더 예시하자면, 펌프(202)는 도관(203)을 통해 응축기(34)로부터 증기 냉매와 NCG의 혼합물을 인입할 수 있다. 특정한 실시예들에서, 응축기(34)로부터 인입된 혼합물은 대략 94℉이고 26psi일 수 있다. 펌프(202)는 응축기(34)로부터 혼합물을 펌핑하고 그 혼합물을 도관(205)을 통해 퍼지 열 교환기(88)로 전달함에 따라 혼합물의 압력을 상승시킬 수 있다. 특정한 실시예들에서, 펌프(202)는 혼합물의 압력을 대략 50psi만큼 상승시킬 수 있다. 예를 들어, 혼합물은 펌프(202)를 통과한 후, 대략 160℉고 76psi일 수 있으며, 대략 10 lbm/hr(시간당 파운드-질량)의 유량을 갖는 과열 증기가 될 수 있다. 이러한 방식으로, 혼합물 내의 냉매 증기는 퍼지 열 교환기(88) 내에서 더 쉽게 응축될 수 있다. 즉, 펌프(202)가 혼합물의 압력을 상승시킴에 따라, 냉매의 응축 온도는 상승하고, 이에 따라 응축에 더 적은 냉각을 활용한다.
퍼지 열 교환기(88)가 증기 냉매를 액체 냉매로 응축함에 따라, 액체 냉매는 퍼지 열 교환기(88)의 기저부에 모일 수 있다. 앞서 논의된 바와 같이, 일단 액체 냉매가 퍼지 열 교환기(88) 내에서 임계 부피에 도달하면, 제어기(81)는 스톱 밸브들(96)을 동작시켜 액체 냉매를 도관(207)을 통해 응축기(34)로 배출할 수 있다. 특정한 실시예들에서, 액체 냉매는 지속적으로 응축기(34)로 배출될 수 있다. 특정한 실시예들에서, 퍼지 열 교환기(88)로부터 배출된 액체 냉매는 대략 160℉와 76psi에 있는 과냉각 액체일 수 있다.
또한, 혼합물의 증기 냉매와 NCG가 퍼지 열 교환기(88) 내에서 분리됨에 따라, NCG는 도관(209)을 거쳐 솔레노이드 밸브(204)를 통해 대기 중으로 방출될 수 있다. 예를 들어, 펌프(202)는 퍼지 열 교환기(88) 내의 NCG의 압력이 대기압보다 크도록 NCG-증기 냉매 혼합물의 압력을 상승시킬 수 있다. 따라서, 퍼지 열 교환기(88) 내의 NCG와 대기 사이의 압력차가 솔레노이드 밸브(204)를 통한 대기로의 NCG의 유동을 구동시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 제어기(81)는 일단 퍼지 열 교환기(88)의 내부 압력이 임계값에 도달하면 솔레노이드 밸브(204)를 활성화하여 NCG를 대기 중으로 방출할 수 있다. 특정한 실시예들에서, 제어기(81)는 솔레노이드 밸브를 통해 NCG를 방출하기 전에, 예를 들어, 하나 이상의 스톱 밸브(96)를 활성화하고/하거나 펌프(202)를 비활성화함으로써 혼합물이 퍼지 열 교환기(88)로 유입되는 것을 차단할 수 있다. 이러한 방식으로, 퍼지 시스템(80)은 퍼지 열 교환기(88) 내의 혼합물의 사실상 모든 증기 냉매가 응축된다는 것을 보장할 수 있으며, 이로써 솔레노이드 밸브(204)를 통한 증기 냉매의 방출을 차단할 수 있다.
혼합물의 증기 냉매를 응축하기 위해, 퍼지 시스템(80)은 혼합물을 퍼지 열 교환기(88) 내의 액체 냉매와 열 교환 관계에 둘 수 있다. 액체 냉매는 팽창 디바이스(36)의 상류의 위치에서 삼방 밸브(228)을 통해 증기 압축 시스템(14)의 냉매 루프로부터 인입될 수 있다. 냉매 루프로부터 인입된 액체 냉매는 퍼지 열 교환기(88)에 유입되기 전에 제2 팽창 디바이스(230)를 거쳐 중간 압력까지 팽창될 수 있다. 특히, 중간 압력은 증발기(38)의 압력보다 높고 응축기(34)의 압력보다 낮을 수 있다. 예를 들어, 중간 압력은 대략 9psi와 26psi 사이에 있을 수 있다. 다른 예시로서, 중간 압력은 대략 10psi 내지 12psi일 수 있는 반면에, 증발기(38)의 압력은 대략 9psi일 수 있다. 그러므로, 액체 냉매는 퍼지 열 교환기(88)의 튜브들(210)을 통해 유동하고, 증발하고, 그리고 증기 냉매와 증발기(38) 사이의 압력차에 적어도 부분적으로 기인하여 도관(238)을 통해 증발기(38)로 유동할 수 있다. 예를 들어, 증기 냉매는 퍼지 열 교환기(88)에서 유출된 이후 대략 52℉이고 11psi일 수 있는 반면에, 증발기(38) 내의 냉매는 대략 9psi일 수 있다. 또한, 증기 냉매는 퍼지 열 교환기(88)와 증발기(38) 사이의 높이차에 적어도 부분적으로 기인하여 퍼지 열 교환기(88)로부터 증발기(38)로 유동할 수 있다. 추가적으로 또는 대안으로서, 증기 냉매는 퍼지 열 교환기(88)와 응축기(34) 사이의 높이차에 적어도 부분적으로 기인하여 퍼지 열 교환기(88)로부터 응축기(34)로 유동할 수 있다.
또한, 도 5 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 액체 펌프(84), 펌프(90), 펌프(202), 및/또는 액체 펌프(222)와 같은 펌프들은 임의의 적합한 모터일 수 있는 하나 이상의 모터(180)에 의해 전원을 공급받을 수 있다. 일부 실시예에서, 제어기(81)는 하나 이상이 모터(180)와의 통신을 통해 펌프들을 제어할 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 모터(180)는 전력 공급원(154)으로부터 전력을 수신할 수 있는데, 전력 공급원(154)은 열전 조립체들(150)에 전력을 공급하는데 사용되는 전력 공급원(154)과 유사할 수도 있다.
따라서, 본 개시는 동작 중에 HVAC&R 시스템에 유입될 수 있는 NCG에 대해서 저압 HVAC&R 시스템(예를 들어, 냉각기 시스템, 증기 압축 시스템)을 퍼징하기 위한 시스템들 및 방법들에 관한 것이다. 구체적으로, 퍼지 시스템은 HVAC&R 시스템으로부터 인입된 냉매를 활용함으로써 NCG에 대해서 HVAC&R 시스템을 퍼징할 수 있다. 다시 말하면, 냉각원으로서 HVAC&R 시스템의 제2 냉매 유동을 활용하여 NCG와 혼합된 HVAC&R 시스템의 제1 냉매 유동이 NCG에 대해 퍼징되어 제1 냉매 유동을 응축하고 NCG로부터 제1 냉매 유동을 분리할 수 있다. 개시된 실시예들은 기존의 퍼징 방법들에 비해 비용 효율적이고, 추가 냉매를 갖는 추가 냉매 루프를 사용하지 않고 HVAC&R 시스템이 NCG에 대해 퍼징되는 것을 가능하게 한다.
특정한 특징구성 및 실시예만이 예시되고 설명되었지만, 당업자에게는, 청구범위에서 인용되는 청구 대상의 신규한 교시 및 장점으로부터 실질적으로 벗어나지 않으면서 다양한 수정 및 변경(예컨대, 다양한 요소들의 크기, 치수, 구조, 형상 및 비율, 그리고 파라미터 값(예컨대, 온도, 압력 등), 장착 배치구조, 재료의 용도, 색상, 방위 등에 있어서의 변화)이 가능할 것이다. 임의의 공정 또는 방법 단계들의 순서 또는 시퀀스는 대안적인 실시예에 따라 변경 또는 재배열될 수 있다. 따라서, 첨부된 청구범위는 본 발명의 진정한 사상 안에 있는 것으로 그러한 모든 수정 및 변경을 포함하도록 의도된 것임을 이해해야 한다. 또한, 예시적인 실시예들의 간결한 설명을 제공하려는 노력으로, 실제 구현예의 모든 특징구성이 설명되지 않았을 수도 있다(즉, 본 발명을 수행하기 위해 현재 고려되는 최선의 모드와 관련이 없는 것들, 또는 청구된 발명을 가능하게 하는 것과 관련이 없는 것들). 임의의 공학적 프로젝트 또는 설계 프로젝트에서와 같이, 임의의 이러한 실제 구현예의 개발에 있어서는, 다수의 구현예 특정 결정이 이루어질 수 있음을 이해해야 한다. 이러한 개발 노력은 복잡하고 시간 소모적일 수 있지만, 그럼에도 불구하고, 과도한 실험 없이, 본 개시의 이점을 취하는 당업자에게는, 설계, 제작, 및 제조의 정례적인 작업일 것이다.

Claims (32)

  1. 난방, 환기, 공조 및 냉방(heating, ventilation, air conditioning, and refrigeration; HVAC&R) 시스템으로서,
    냉매 루프;
    상기 냉매 루프를 따라 배치되어 상기 냉매 루프를 통해 냉매를 순환시키도록 구성된 압축기;
    상기 냉매 루프를 따라 배치되어 상기 냉매를 제1 냉각 유체와 열 교환 관계에 두도록 구성된 증발기;
    상기 냉매 루프를 따라 배치되어 상기 냉매를 제2 냉각 유체와 열 교환 관계에 두도록 구성된 응축기; 및
    비응축 기체들에 대해 상기 HVAC&R 시스템을 퍼징하도록 구성된 퍼지 시스템(purge system)을 포함하며,
    상기 퍼지 시스템은,
    상기 증발기로부터 제1 냉매 유동을 인입하도록 구성된 액체 펌프;
    상기 액체 펌프로부터 상기 제1 냉매 유동을 수용하고 상기 제1 냉매 유동의 온도를 감소시키도록 구성된 제어 가능 팽창 밸브; 및
    상기 제어 가능 팽창 밸브로부터 상기 제1 냉매 유동을 수용하도록 구성된 퍼지 코일을 포함하는 퍼지 열 교환기를 포함하며,
    상기 퍼지 열 교환기의 챔버는 상기 응축기로부터 제2 냉매 유동 및 상기 비응축 기체들을 포함하는 혼합물을 인입하도록 구성되며, 상기 퍼지 열 교환기는 상기 제1 냉매 유동을 활용하여 상기 혼합물의 제2 냉매 유동으로부터 상기 혼합물의 비응축 기체들을 분리하도록 구성되는, HVAC&R 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 퍼지 코일로부터 상기 제1 냉매 유동을 수용하도록 구성된 이젝터(ejector)를 포함하되, 상기 이젝터는 상기 응축기로부터의 제2 냉매 유동을 활용하여 상기 제1 냉매 유동의 압력을 증가시키도록 구성되는, HVAC&R 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 증발기는 상기 이젝터로부터 배출된 상기 제1 냉매 유동 및 상기 제2 냉매 유동을 수용하도록 구성되는, HVAC&R 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 퍼지 시스템은 상기 퍼지 열 교환기로부터 상기 혼합물의 비응축 기체들을 제거하도록 구성된 펌프를 더 포함하는, HVAC&R 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 퍼지 시스템은 상기 액체 펌프로부터 상기 제어 가능 팽창 밸브로 상기 제1 냉매 유동을 유동시키도록 구성된 도관을 더 포함하며, 하나 이상의 열전 조립체들이 상기 도관에 결합되어 상기 도관을 통해 유동하는 상기 제1 냉매 유동으로부터 열 에너지를 제거하도록 구성되는, HVAC&R 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 하나 이상의 열전 조립체 중 각각의 열전 조립체는 전력 구배(gradient)를 열 구배로 변환함으로써 상기 제1 냉매 유동의 열 에너지를 제거하도록 구성되는, HVAC&R 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 퍼지 시스템은 상기 퍼지 열 교환기로부터 상기 혼합물을 수용하도록 구성된 하나 이상의 흡착 챔버를 더 포함하며, 상기 하나 이상의 흡착 챔버 중 각각의 흡착 챔버는 상기 혼합물의 제2 냉매 유동으로부터 상기 혼합물의 비응축 기체들을 분리하도록 구성되는, HVAC&R 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 하나 이상의 흡착 챔버는 상기 혼합물의 비응축 기체들을 대기 중으로 강제 방출하고 상기 혼합물의 제2 냉매 유동을 상기 증발기로 유동시키도록 구성되는, HVAC&R 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 액체 펌프는 플래시 탱크를 통해 상기 증발기로부터 상기 제1 냉매 유동을 인입하도록 구성되고, 상기 증발기로부터 인입된 제1 냉매 유동은 냉매 액체와 냉매 증기를 포함하고, 상기 플래시 탱크는 상기 냉매 증기로부터 상기 냉매 액체를 분리하도록 구성되는, HVAC&R 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 플래시 탱크는 상기 냉매 액체를 상기 액체 펌프로 유동시키고 상기 냉매 증기를 상기 증발기로 유동시키도록 구성되는, HVAC&R 시스템.
  11. 제1항에 있어서, 상기 퍼지 열 교환기는 상기 응축기, 상기 증발기, 또는 상기 응축기와 상기 증발기 모두로 상기 혼합물의 제2 냉매 유동을 유동시키도록 구성되는, HVAC&R 시스템.
  12. 난방, 환기, 공조 및 냉방(heating, ventilation, air conditioning, and refrigeration; HVAC&R) 시스템으로서,
    냉매 루프;
    상기 냉매 루프를 따라 배치되어 상기 냉매 루프를 통해 냉매를 순환시키도록 구성된 압축기;
    상기 냉매 루프를 따라 배치되어 상기 냉매를 제1 냉각 유체와 열 교환 관계에 두도록 구성된 증발기;
    상기 냉매 루프를 따라 배치되어 상기 냉매를 제2 냉각 유체와 열 교환 관계에 두도록 구성된 응축기; 및
    비응축 기체들(NCG)에 대해 상기 HVAC&R 시스템을 퍼징하도록 구성된 퍼지 시스템(purge system)을 포함하며,
    상기 퍼지 시스템은,
    상기 증발기로부터 인입된 상기 냉매의 제1 냉매 유동을 활용하여 상기 응축기로부터 인입된 혼합물을 분리하도록 구성되되, 상기 혼합물은 상기 응축기로부터의 상기 냉매의 제2 냉매 유동 및 상기 NCG를 포함하고, 상기 혼합물을 분리하는 것은 상기 제2 냉매 유동으로부터 상기 NCG를 분리하는 것을 포함하는, 퍼지 열 교환기; 및
    상기 제2 냉매 유동으로부터 열 에너지를 제거하도록 구성된 하나 이상의 열전 조립체를 포함하는, HVAC&R 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 퍼지 시스템은 상기 증발기로부터 상기 제1 냉매 유동을 인입하고 상기 제1 냉매 유동을 상기 하나 이상의 열전 조립체를 통해 상기 퍼지 열 교환기로 밀어내도록 구성된 액체 펌프를 더 포함하는, HVAC&R 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 퍼지 시스템은 상기 액체 펌프로부터 상기 퍼지 열 교환기로 상기 제1 냉매 유동을 유동시키도록 구성된 도관을 더 포함하고, 상기 하나 이상의 열전 조립체는 상기 도관에 결합되는, HVAC&R 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 하나 이상의 열전 조립체 중 각각의 열전 조립체는,
    상기 열전 조립체를 상기 도관에 결합하도록 구성된 열 페이스트(thermal paste);
    상기 열 페이스트에 결합되어 전력 구배를 열 구배로 변환함으로써 상기 제1 냉매 유동으로부터 열 에너지를 제거하도록 구성된 열전 조립체;
    상기 열전 조립체에 결합된 히트 싱크; 및
    상기 히트 싱크에 결합된 팬을 포함하는, HVAC&R 시스템.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 퍼지 열 교환기는 상기 제1 냉매 유동을 수용하도록 구성된 퍼지 코일을 포함하는, HVAC&R 시스템.
  17. 제12항에 있어서, 상기 퍼지 시스템은 상기 퍼지 열 교환기로부터 상기 NCG를 제거하도록 구성된 펌프를 더 포함하는, HVAC&R 시스템.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 퍼지 열 교환기는 상기 응축기, 상기 증발기, 또는 상기 응축기와 상기 증발기 모두로 상기 제2 냉매 유동을 유동시키도록 구성되는, HVAC&R 시스템.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 퍼지 시스템은 상기 퍼지 열 교환기로부터 상기 혼합물의 적어도 일부를 수용하도록 구성된 하나 이상의 흡착 챔버를 더 포함하며, 상기 하나 이상의 흡착 챔버는 상기 제2 냉매 유동을 흡착함으로써 상기 NCG로부터 상기 제2 냉매 유동을 분리하도록 구성되는, HVAC&R 시스템.
  20. 난방, 환기, 공조 및 냉방(heating, ventilation, air conditioning, and refrigeration; HVAC&R) 시스템으로서,
    냉매 루프;
    상기 냉매 루프를 따라 배치되어 상기 냉매 루프를 통해 냉매를 순환시키도록 구성된 압축기;
    상기 냉매 루프를 따라 배치되어 상기 냉매를 제1 냉각 유체와 열 교환 관계에 두도록 구성된 증발기;
    상기 냉매 루프를 따라 배치되어 상기 냉매를 제2 냉각 유체와 열 교환 관계에 두도록 구성된 응축기; 및
    비응축 기체들(NCG)에 대해 상기 HVAC&R 시스템을 퍼징하도록 구성된 퍼지 시스템(purge system)을 포함하며,
    상기 퍼지 시스템은,
    상기 증발기로부터 인입된 상기 냉매의 제1 냉매 유동을 활용하여 상기 응축기로부터 인입된 혼합물을 분리하도록 구성되되, 상기 혼합물은 상기 응축기로부터의 상기 냉매의 제2 냉매 유동 및 상기 NCG를 포함하고, 상기 혼합물을 분리하는 것은 상기 제2 냉매 유동으로부터 상기 NCG를 분리하는 것을 포함하는, 퍼지 열 교환기; 및
    상기 퍼지 열 교환기로부터 상기 NCG를 수용하도록 구성되어 상기 NCG를 잔여 냉매로부터 분리하도록 구성된 하나 이상의 흡착 챔버를 포함하는, HVAC&R 시스템.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 하나 이상의 흡착 챔버 각각은 상기 잔여 냉매를 흡착하고 상기 NCG가 상기 하나 이상의 챔버를 통과하게 하도록 구성된 개질 소재를 포함하는, HVAC&R 시스템.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 하나 이상의 흡착 챔버 각각은 상기 개질 소재를 가열하여 상기 개질 소재로부터 상기 잔여 냉매를 강제 배출하도록 구성된 히터를 포함하는, HVAC&R 시스템.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 증발기는 상기 하나 이상의 흡착 챔버로부터 상기 잔여 냉매를 수용하도록 구성되는, HVAC&R 시스템.
  24. 제20항에 있어서,
    상기 하나 이상의 흡착 챔버는 상기 NCG를 대기 중으로 강제 배출하도록 구성된, HVAC&R 시스템.
  25. 제20항에 있어서,
    상기 퍼지 시스템은,
    상기 퍼지 열 교환기로부터 상기 NCG를 인입하도록 구성되는 펌프로서, 상기 하나 이상의 흡착 챔버는 상기 펌프로부터 상기 NCG를 수용하도록 구성되는, 상기 펌프;
    상기 증발기로부터 상기 제1 냉매 유동을 인입하도록 구성된 액체 펌프;
    상기 액체 펌프로부터 상기 제1 냉매 유동을 수용하고 상기 제1 냉매 유동의 압력을 감소시키도록 구성된 제어 가능 팽창 밸브; 및
    상기 제어 가능 팽창 밸브로부터 상기 제1 냉매 유동을 수용하도록 구성된 퍼지 열 교환기의 퍼지 코일로서, 상기 퍼지 코일 내에서 상기 퍼지 열 교환기의 챔버가 상기 혼합물로 하여금 상기 제1 냉매 유동과 열을 교환하게 할 수 있는, 상기 퍼지 코일을 더 포함하는, HVAC&R 시스템.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 퍼지 시스템은 전력 구배를 열 구배로 변환함으로써 상기 액체 펌프로부터 유출되는 상기 제1 냉매 유동으로부터 열 에너지를 제거하도록 구성된 하나 이상의 열전 조립체를 더 포함하는, HVAC&R 시스템.
  27. 난방, 환기, 공조 및 냉방(heating, ventilation, air conditioning, and refrigeration; HVAC&R) 시스템으로서,
    비응축 기체들(NCG)에 대해 증기 압축 시스템을 퍼징하도록 구성된 퍼지 시스템을 포함하며,
    상기 퍼지 시스템은,
    상기 증기 압축 시스템의 응축기로부터 상기 NCG와 증기 냉매를 포함하는 혼합물을 인입하도록 구성된 펌프; 및
    상기 펌프로부터 상기 혼합물을 수용하고 상기 혼합물을 상기 증기 압축 시스템으로부터 인입된 냉매 유동과 열 교환 관계에 두어 상기 혼합물의 증기 냉매를 응축하고 상기 증기 냉매로부터 상기 혼합물의 NCG를 분리하도록 구성된 퍼지 열 교환기를 포함하되,
    상기 펌프는 상기 혼합물의 압력을 증가시켜서 상기 NCG와 대기 사이의 압력차를 통해 상기 퍼지 열 교환기로부터 상기 대기로의 상기 NCG의 유동을 유도하도록 구성되는, HVAC&R 시스템.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 증기 압축 시스템으로부터 상기 냉매 유동을 인입하고 상기 냉매 유동을 상기 퍼지 열 교환기에 제공하도록 구성된 액체 펌프를 포함하는, HVAC&R 시스템.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 퍼지 열 교환기는 직접 접촉 열 교환기인, HVAC&R 시스템.
  30. 제27항에 있어서,
    상기 증기 압축 시스템의 냉매 루프로부터 상기 퍼지 열 교환기까지 연장된 도관을 따라 배치된 팽창 디바이스를 포함하되, 상기 도관 및 상기 팽창 디바이스는 상기 냉매 유동을 상기 퍼지 열 교환기에 공급하도록 구성되는, HVAC&R 시스템.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 팽창 디바이스는 상기 냉매 유동과 상기 증기 압축 시스템의 증발기 사이의 제2 압력차를 통해 사이 퍼지 열 교환기를 통한 상기 증기 압축 시스템으로의 냉매 역류의 유동을 유도하기 위해 상기 냉매 유동의 압력을 낮추도록 구성되는, HVAC&R 시스템.
  32. 제27항에 있어서,
    상기 퍼지 열 교환기로부터 상기 냉매 유동을 인입하고 상기 냉매 유동을 상기 증기 압축 시스템의 증발기로 지향하도록 구성된 이젝터를 포함하는, HVAC&R 시스템.
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