KR20240024340A - 냉장 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

복수의 제1 냉장 회로 - 각각의 제1 냉장 회로는 각각의 냉장 유닛 내에 제공됨 -; 제2 냉장 회로 - 제2 냉장 회로는 제2 회로 열 교환기를 포함함 -; 및 제3 냉장 회로를 포함하고, 각각의 제1 회로 열 교환기는 그의 각각의 제1 냉장 회로와 제2 냉장 회로 사이에서 열 에너지를 전달하도록 배열되고, 제3 회로 열 교환기는 제2 냉장 회로와 제3 냉장 회로 사이에서 열 에너지를 전달하도록 배열되는, 분산형 냉장 시스템이 개시된다.

Description

냉장 시스템 및 방법{REFRIGERATION SYSTEMS AND METHODS}

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 각각 본 명세서에 참고로 포함되는, 2017년 6월 21일자로 출원된 미국 가출원 제62/522,851호 및 2017년 6월 21일자로 출원된 제62/522,860호 각각과 관련되고 그들 각각의 우선권 이익을 주장한다.

본 출원은 본 명세서에 참고로 포함되는, 2018년 6월 21일자로 출원된 미국 출원 제16/015,145호와 관련되고 그의 우선권 이익을 주장한다.

기술분야

본 발명은 냉장 시스템(refrigeration system) 및 방법에 관한 것으로, 전적으로는 아니지만 특히, 저 GWP 냉매(refrigerant)와 함께 사용하기에 적합한 냉장 시스템에 관한 것이다.

냉장 산업은 - 규제 변화 및 그 밖의 것을 통해 - R404A와 같은 고 지구 온난화 지수(global warming potential, GWP) 냉매를 150 미만의 GWP를 갖는 냉매와 같은 저 GWP 냉매로 대체하라는 점점 더 많은 압력을 받고 있다. 이는 대량의 냉매가 사용되는 상용 냉장 시스템에서 특히 중요하다.

하나의 접근법은 이산화탄소(R744) 및 탄화수소 냉매와 같은 저 GWP 냉매를 사용하는 것이었다. 그러나, 지금까지 사용된 바와 같은 그러한 접근법은 증가된 운전 비용으로 이어지는 좋지 못한 시스템 에너지 효율; 높은 초기 시스템 비용으로 이어지는 높은 시스템 복잡성; 높은 유지보수 비용으로 이어지는 낮은 시스템 사용성(serviceability) 및 신뢰성; 및 높은 시스템 가연성(flammability)과 같은, 상당한 안전성 및 재정상의 단점을 겪을 수 있다. 종래의 배열에 따라 가연성이 높은 냉매를 포함하는 시스템은 그들이 좋지 못한 안전 수준으로 이어질 수 있고; 규제 규정 제한과 충돌할 수 있으며; 냉장 시스템 조작자 및 제조업체에 대한 책임을 증가시킬 수 있기 때문에 특히 불리하였다. 슈퍼마켓 냉장고, 냉동고 및 냉장 진열 케이스와 같은 많은 상용 냉장 응용이 공개적으로 접근가능하고 흔히 인구가 밀집한 공간에서 작동함을 고려할 때 안전은 특별한 관심 사항이다.

따라서, 본 출원인은 냉장 산업이 기존 기술과 함께 사용될 수 있는, 고 GWP 냉매의 사용을 감소시키기 위한 안전하고 강건하며 지속가능한 접근법을 계속 필요로 함을 인식하게 되었다.

이전에 사용되었던 하나의 그러한 접근법이 도 1a에 도시된다. 도 1은 슈퍼마켓에서 상용 냉장에 흔히 사용되는 냉장 시스템(100)을 도시한다. 시스템(100)은 중온 냉장 회로(medium temperature refrigeration circuit)(110) 및 저온 냉장 회로(low temperature refrigeration circuit)(120)를 통해 중온 및 저온 냉장 둘 모두를 제공하는 직접 팽창식 시스템이다.

도 1a에 100으로 표시된 전형적인 종래의 구성에서, 중온 냉장 회로(110)는 그의 냉매로서 R134a를 갖는다. 중온 냉장 회로(110)는 중온 냉각을 제공할 뿐만 아니라, 열 교환기(heat exchanger)(130)를 통해 저온 냉장 회로(120)로부터 배출된 열을 제거하기도 한다. 중온 냉장 회로(110)는 옥상(140), 기계실(141) 및 매장(142) 사이에서 연장된다. 반면에, 저온 냉장 회로(120)는 그의 냉매로서 R744를 갖는다. 저온 냉장 회로(120)는 기계실(141)과 매장(142) 사이에서 연장된다. 유용하게는, 위에서 논의된 바와 같이, R744는 저 GWP를 갖는다.

그러나, 도 1a에 개시된 유형의 냉장 시스템이 우수한 효율 수준을 제공하는 것을 가능하게 할 수 있지만, 본 출원인은 이러한 유형의 시스템이 적어도 2가지 주요 단점을 가짐을 인식하게 되었다: 첫째, 그러한 시스템은 고 GWP 냉매 R134a(약 1300의 GWP를 갖는 R134a)를 사용하고; 둘째, 그러한 시스템의 저온 부분이 저 GWP 냉매 R744를 사용하더라도, 이러한 냉매는 상당한 안전성 및 재정상의 단점을 비롯하여 위에서 논의된 많은 단점을 나타낸다.

본 발명은 저온 냉각 수준으로 그리고 중온 냉각 수준으로 냉각을 제공하기 위한 냉장 시스템을 포함하며, 상기 시스템은,

(a) 적어도 하나의 저온 냉장 회로를 포함하는 저온 냉장 유닛(refrigeration unit)으로서, 상기 저온 냉장 회로는,

(i) 저온 가연성 냉매;

(ii) 상기 저온 가연성 냉매를 압축하기 위한 압축기(compressor);

(iii) 상기 저온 가연성 냉매를 증발시킴으로써 저온 냉장 유닛 내의 공간으로부터 열을 흡수하기 위한 저온 증발기(evaporator); 및

(iv) 상기 저온 가연성 냉매로부터 열을 배출하기 위한 저온 열 교환기를 포함하는, 상기 저온 냉장 유닛;

(b) 적어도 하나의 중온 냉장 회로를 포함하는 중온 냉장 유닛으로서, 상기 중온 냉장 회로는,

(i) 중온 가연성 냉매;

(ii) 상기 중온 가연성 냉매를 압축하기 위한 압축기;

(iii) 상기 중온 가연성 냉매를 증발시킴으로써 중온 냉장 유닛 내의 공간으로부터 열을 흡수하기 위한 중온 증발기; 및

(iv) 상기 중온 가연성 냉매로부터 열을 배출하기 위한 중온 열 교환기를 포함하는, 상기 중온 냉장 유닛; 및

(c) 바람직하게는 transR1233zd를 포함하거나 바람직하게는 이를 약 50 중량% 이상으로 포함하거나 바람직하게는 이를 50 중량% 이상으로 포함하거나 이로 본질적으로 구성되거나 이로 구성되는 불연성(non-flammable) 냉매(때때로 편의상 본 명세서에서 "공통 냉매(common refrigerant)"로도 지칭됨)를 포함하고, 약 40F 내지 약 80F의 온도에서 상기 저온 및 중온 열 교환기들 각각으로부터 배출된 열을 수용하도록 배열되는 제3 냉장 회로(때때로 편의상 본 명세서에서 "공통 냉장 회로"로도 지칭됨)를 포함한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, 냉매에 관한 용어 "가연성"은 조건 및 장치를 정의하고 현재 방법 ASTM E681-09 부록 A1을 사용하는 ASHRAE 34-2016 시험 프로토콜 하에서 냉매가 A1으로 분류되지 않는 것을 의미한다. 따라서, 조건 및 장치를 정의하고 현재 방법 ASTM E681-09 부록 A1을 사용하는 ASHRAE 34-2016 시험 프로토콜 하에서 A2L로 분류되거나 A2L 등급보다 더 가연성인 냉매는 가연성으로 고려될 것이다.

역으로, 냉매에 관한 용어 "불연성"은 조건 및 장치를 정의하고 현재 방법 ASTM E681-09 부록 A1을 사용하는 ASHRAE 34-2016 시험 프로토콜 하에서 냉매가 A1으로 분류되는 것을 의미한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "중온 냉장"은 회로 내에서 순환하는 냉매가 약 -5℃ 내지 약 -15℃의 온도, 바람직하게는 약 -10℃의 온도에서 증발하는 냉장 회로를 지칭한다. 온도에 관하여 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "약"은 +/- 3℃의 식별된 온도의 변화를 의미하는 것으로 이해된다. 중온 회로 내에서 순환하는 냉매는 -10℃ +/- 2℃의 온도에서, 또는 -10℃ +/- 1℃에서 증발할 수 있다.

본 발명의 중온 냉장은 예를 들어 유제품, 요리용 고기(deli meat) 및 신선 식품과 같은 제품들을 냉각시키기 위해 사용될 수 있다. 상이한 제품들에 대한 개별 온도 수준은 제품 요건에 기초하여 조절된다.

저온 냉장은 전형적으로 약 -25℃의 증발 수준으로 제공된다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "저온 냉장"은 회로 내에서 순환하는 냉매가 약 -20℃ 내지 약 -30℃의 온도, 바람직하게는 약 -25℃의 온도에서 증발하는 냉장 회로를 지칭한다. 저온 회로 내에서 순환하는 냉매는 -25℃ +/- 2℃의 온도에서, 또는 -25℃ +/- 1℃에서 증발할 수 있다.

본 발명의 저온 냉장은 예를 들어 아이스크림 및 냉동 상품과 같은 제품들을 냉각시키기 위해 사용될 수 있으며, 역시 상이한 제품에 대한 개별 온도 수준은 제품 요건에 기초하여 조절된다.

본 발명은 또한 저온 냉각 수준 및 중온 냉각 수준으로 냉각을 제공하기 위한 냉장 시스템을 포함하며, 상기 시스템은,

(a) 적어도 하나의 저온 냉장 회로를 포함하는 저온 냉장 유닛으로서, 상기 저온 냉장 회로는,

(i) 상기 시스템 내의 저온 가연성 냉매;

(ii) 상기 저온 가연성 냉매를 압축하기 위한 약 2 마력 이하의 정격 출력(power rating)을 갖는 압축기;

(iii) 상기 저온 가연성 냉매를 증발시킴으로써 저온 냉장 유닛 내의 공간으로부터 열을 흡수하기 위한 저온 증발기; 및

(iv) 상기 저온 가연성 냉매로부터 열을 배출하기 위한 저온 열 교환기를 포함하는, 상기 저온 냉장 유닛;

(b) 적어도 하나의 중온 냉장 회로를 포함하는 중온 냉장 유닛으로서, 상기 중온 냉장 회로는,

(i) 중온 가연성 냉매;

(ii) 상기 중온 가연성 냉매를 압축하기 위한 약 2 마력 이하의 정격 출력을 갖는 압축기;

(iii) 상기 중온 가연성 냉매를 증발시킴으로써 중온 냉장 유닛 내의 공간으로부터 열을 흡수하기 위한 중온 증발기; 및

(iv) 상기 중온 가연성 냉매로부터 열을 배출하기 위한 중온 열 교환기를 포함하는, 상기 중온 냉장 유닛; 및

(c) 바람직하게는 transHFO-1233zd를 포함하거나 바람직하게는 이를 약 50 중량% 이상으로 포함하거나 바람직하게는 이로 본질적으로 구성되거나 바람직하게는 이로 구성되는 공통 불연성 냉매를 포함하고, 약 40F 내지 약 80F의 온도에서 상기 저온 및 중온 열 교환기들 각각으로부터 배출된 열을 수용하도록 배열되는 공통 냉장 회로를 포함한다.

본 발명은 또한 저온 및 중온 냉각 수준으로 냉각을 제공하기 위한 냉장 시스템을 포함하며, 상기 시스템은,

(a) 적어도 하나의 저온 냉장 회로를 포함하는 저온 냉장 유닛으로서, 상기 저온 냉장 회로는,

(i) 상기 시스템 내의 저온 가연성 냉매;

(ii) 상기 저온 가연성 냉매를 압축하기 위한 약 2 마력 이하의 정격 출력을 갖는 압축기;

(iii) 상기 저온 가연성 냉매를 증발시킴으로써 저온 냉장 유닛 내의 공간으로부터 열을 흡수하기 위한 저온 증발기; 및

(iv) 상기 저온 가연성 냉매로부터 열을 배출하기 위한 저온 열 교환기를 포함하는, 상기 저온 냉장 유닛;

(b) 적어도 하나의 중온 냉장 회로를 포함하는 중온 냉장 유닛으로서, 상기 중온 냉장 회로는,

(i) 중온 가연성 냉매;

(ii) 상기 중온 가연성 냉매를 압축하기 위한 약 2 마력 이하의 정격 출력을 갖는 압축기;

(iii) 상기 중온 가연성 냉매를 증발시킴으로써 중온 냉장 유닛 내의 공간으로부터 열을 흡수하기 위한 중온 증발기; 및

(iv) 상기 중온 가연성 냉매로부터 열을 배출하기 위한 중온 열 교환기로서, 적어도 상기 제1 냉매 또는 적어도 상기 제2 냉매, 및 바람직하게는 상기 제1 및 제2 냉매들 각각은 HFO-1234fy를 포함하거나 이를 약 50 중량% 이상으로 포함하거나 이로 본질적으로 구성되거나 이로 구성되는 A2L 가연성 냉매인, 상기 중온 열 교환기를 포함하는, 상기 중온 냉장 유닛; 및

(c) 약 40F 내지 약 80F의 온도에서 상기 저온 및 중온 열 교환기들 각각으로부터 배출된 열을 수용하도록 배열되는, transHFO-1233zd를 포함하거나 이를 약 50 중량% 이상으로 포함하거나 이로 본질적으로 구성되거나 이로 구성되는 불연성 냉매를 포함하는 공통 냉장 회로를 포함한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "HFO-1234yf로 필수적으로 구성되는"은, 약 75 중량% 이상의 HFO-1234yf를 갖고 공-냉매(co-refrigerant)들이 냉매의 A2L 가연성을 무효화하지 않고 약 150을 초과하는 GWP를 갖는 냉매를 생성하지 않으면 그러한 공-냉매들을 포함하도록 허용되는 냉매들을 지칭한다. 따라서, 이하에 정의된 바와 같은 냉매 R455A는 본 설명의 목적을 위해 본질적으로 R1234yf로 구성된다.

본 발명은 또한 저온 및 중온 냉각 수준으로 냉각을 제공하기 위한 냉장 시스템을 포함하며, 상기 시스템은,

(a) 적어도 하나의 저온 냉장 회로를 포함하는 저온 냉장 유닛으로서, 상기 저온 냉장 회로는,

(i) 상기 시스템 내의 저온 가연성 냉매로서, 약 50 중량% 이상, 또는 약 75 중량% 이상, 또는 95 중량% 이상, 또는 99 중량% 이상의 HFO-1234yf, transHFO-1234ze, 또는 이들의 조합을 포함하고, 바람직하게는 본질적으로 HFO-1234yf로 구성되거나 이로 구성되는, 상기 저온 가연성 냉매;

(ii) 상기 저온 가연성 냉매를 압축하기 위한 약 2 마력 이하의 정격 마력(horse power rating)을 갖는 압축기;

(iii) 상기 저온 가연성 냉매를 증발시킴으로써 저온 냉장 유닛 내의 공간으로부터 열을 흡수하기 위한 저온 증발기; 및

(iv) 상기 저온 가연성 냉매로부터 열을 배출하기 위한 저온 열 교환기를 포함하는, 상기 저온 냉장 유닛;

(b) 적어도 하나의 중온 냉장 회로를 포함하는 중온 냉장 유닛으로서, 상기 중온 냉장 회로는,

(i) 중온 가연성 냉매로서, 약 50 중량% 이상, 또는 약 75 중량% 이상, 또는 95 중량% 이상, 또는 99 중량% 이상의 HFO-1234yf, transHFO-1234ze, 또는 이들의 조합을 포함하고, 바람직하게는 본질적으로 HFO-1234yf로 구성되거나 이로 구성되는, 상기 중온 가연성 냉매;

(ii) 상기 중온 가연성 냉매를 압축하기 위한 약 2 마력 이하의 정격 마력을 갖는 압축기;

(iii) 상기 중온 가연성 냉매를 증발시킴으로써 중온 냉장 유닛 내의 공간으로부터 열을 흡수하기 위한 중온 증발기; 및

(iv) 상기 중온 가연성 냉매로부터 열을 배출하기 위한 중온 열 교환기를 포함하는, 상기 중온 냉장 유닛; 및

(c) 바람직하게는 transHFO-1233zd를 포함하거나 바람직하게는 이를 약 50 중량% 이상으로 포함하거나 바람직하게는 이로 본질적으로 구성되거나 바람직하게는 이로 구성되는 공통 불연성 냉매를 포함하고, 약 40F 내지 약 80F의 온도에서 상기 저온 및 중온 열 교환기들 각각으로부터 배출된 열을 수용하도록 배열되는 공통 냉장 회로를 포함한다.

본 발명은 또한 저온 및 중온 냉각 수준으로 냉각을 제공하기 위한 냉장 시스템을 포함하며, 상기 시스템은,

(a) 적어도 하나의 저온 냉장 회로를 포함하는 저온 냉장 유닛으로서, 상기 저온 냉장 회로는,

(i) 상기 시스템 내의 저온 가연성 냉매로서, 약 50 중량% 이상, 또는 약 75 중량% 이상, 또는 95 중량% 이상, 또는 99 중량% 이상의 HFO-1234yf, transHFO-1234ze, 또는 이들의 조합을 포함하고, 바람직하게는 본질적으로 HFO-1234yf로 구성되거나 이로 구성되는, 상기 저온 가연성 냉매;

(ii) 상기 저온 가연성 냉매를 압축하기 위한 압축기;

(iii) 상기 저온 가연성 냉매를 증발시킴으로써 저온 냉장 유닛 내의 공간으로부터 열을 흡수하기 위한 저온 증발기; 및

(iv) 상기 저온 가연성 냉매로부터 열을 배출하기 위한 저온 열 교환기를 포함하는, 상기 저온 냉장 유닛;

(b) 적어도 하나의 중온 냉장 회로를 포함하는 중온 냉장 유닛으로서, 상기 중온 냉장 회로는,

(i) 중온 가연성 냉매로서, 약 50 중량% 이상, 또는 약 75 중량% 이상, 또는 95 중량% 이상, 또는 99 중량% 이상의 HFO-1234yf, transHFO-1234ze, 또는 이들의 조합을 포함하고, 바람직하게는 본질적으로 HFO-1234yf로 구성되거나 이로 구성되는, 상기 중온 가연성 냉매;

(ii) 상기 중온 가연성 냉매를 압축하기 위한 압축기;

(iii) 상기 중온 가연성 냉매를 증발시킴으로써 중온 냉장 유닛 내의 공간으로부터 열을 흡수하기 위한 중온 증발기; 및

(iv) 상기 중온 가연성 냉매로부터 열을 배출하기 위한 중온 열 교환기를 포함하는, 상기 중온 냉장 유닛; 및

(c) 바람직하게는 transHFO-1233zd를 포함하거나 바람직하게는 이를 약 50 중량% 이상으로 포함하거나 바람직하게는 이로 본질적으로 구성되거나 바람직하게는 이로 구성되는 공통 불연성 냉매를 포함하고, 약 40F 내지 약 80F의 온도에서 상기 저온 및 중온 열 교환기들 각각으로부터 배출된 열을 수용하도록 배열되는 공통 냉장 회로를 포함한다.

본 발명은 저온 및 중온 냉각 수준으로 냉각을 제공하기 위한 냉장 시스템을 포함하며, 상기 시스템은,

(a) 적어도 하나의 저온 냉장 회로를 포함하는 저온 냉장 유닛으로서, 상기 저온 냉장 회로는,

(i) 상기 시스템 내의 HFO-1234yf로 필수적으로 구성되는 저온 냉매;

(ii) 상기 저온 냉매를 압축하기 위한 압축기;

(iii) 상기 저온 냉매를 증발시킴으로써 저온 냉장 유닛 내의 공간으로부터 열을 흡수하기 위한 저온 증발기; 및

(iv) 상기 저온 냉매로부터 열을 배출하기 위한 저온 열 교환기를 포함하는, 상기 저온 냉장 유닛;

(b) 적어도 하나의 중온 냉장 회로를 포함하는 중온 냉장 유닛으로서, 상기 중온 냉장 회로는,

(i) 상기 시스템 내의 HFO-1234yf로 필수적으로 구성되는 중온 냉매;

(ii) 상기 중온 냉매를 압축하기 위한 압축기;

(iii) 상기 중온 냉매를 증발시킴으로써 그것이 내부에 포함되는 중온 냉장 유닛 내의 공간으로부터 열을 흡수하기 위한 중온 증발기; 및

(iv) 상기 중온 냉매로부터 열을 배출하기 위한 중온 열 교환기를 포함하는, 상기 중온 냉장 유닛; 및

(c) transHFO-1233zd로 필수적으로 구성되는 제3 냉매(때때로 편의상 본 명세서에서 "공통 냉매"로도 지칭됨)를 포함하고, 약 40F 내지 약 80F의 온도에서 상기 저온 및 중온 열 교환기들 각각으로부터 배출된 열을 수용하도록 배열되는 제3 냉장 회로(때때로 편의상 본 명세서에서 "공통 냉장"으로도 지칭됨)를 포함한다.

본 발명은 또한 저온 및 중온 냉각 수준으로 냉각을 제공하기 위한 냉장 시스템을 포함하며, 상기 시스템은,

(a) 적어도 하나의 저온 냉장 회로를 포함하는 저온 냉장 유닛으로서, 상기 저온 냉장 회로는,

(i) 상기 시스템 내의 저온 가연성 냉매;

(ii) 상기 저온 가연성 냉매를 압축하기 위한 압축기;

(iii) 상기 저온 가연성 냉매를 증발시킴으로써 저온 냉장 유닛 내의 공간으로부터 열을 흡수하기 위한 저온 증발기; 및

(iv) 상기 저온 가연성 냉매로부터 열을 배출하기 위한 저온 열 교환기를 포함하는, 상기 저온 냉장 유닛;

(b) 적어도 하나의 중온 냉장 회로를 포함하는 중온 냉장 유닛으로서, 상기 중온 냉장 회로는,

(i) 중온 가연성 냉매;

(ii) 상기 중온 가연성 냉매를 압축하기 위한 압축기;

(iii) 상기 중온 가연성 냉매를 증발시킴으로써 중온 냉장 유닛 내의 공간으로부터 열을 흡수하기 위한 중온 증발기; 및

(iv) 상기 중온 가연성 냉매로부터 열을 배출하기 위한 중온 열 교환기를 포함하는, 상기 중온 냉장 유닛; 및

(c) transHFO-1233zd로 필수적으로 구성되는 제3 불연성 냉매(때때로 편의상 본 명세서에서 "공통 냉매"로도 지칭됨)를 포함하고, 약 40F 내지 약 60F의 온도에서 상기 저온 및 중온 열 교환기들 각각으로부터 배출된 열을 수용하도록 배열되는 제3 냉장 회로(때때로 편의상 본 명세서에서 "공통 냉장"으로도 지칭됨)를 포함한다.

제1 회로 열 교환기들(바람직하게는 저온 회로 열 교환기들) 및/또는 제2 회로 열 교환기들(바람직하게는 중온 회로 열 교환기들)은 만액식(flooded) 열 교환기들일 수 있다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "만액식 열 교환기"는 액체 냉매가 실질적인 과열 없이 증발되어 냉매 증기를 생성하는 열 교환기를 지칭한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "실질적인 과열 없이"는 증발기를 빠져나가는 증기가 열 교환기 내의 액체 냉매의 비등 온도보다 1℃ 이하로 더 높은 온도에 있는 것을 의미한다.

따라서, 본 발명은 또한 저온 및 중온 냉각 수준으로 냉각을 제공하기 위한 냉장 시스템을 포함하며, 상기 시스템은,

(a) 적어도 하나의 저온 냉장 회로를 포함하는 저온 냉장 유닛으로서, 상기 저온 냉장 회로는,

(i) 상기 시스템 내의 저온 가연성 냉매;

(ii) 상기 저온 가연성 냉매를 압축하기 위한 압축기;

(iii) 상기 저온 가연성 냉매를 증발시킴으로써 저온 냉장 유닛 내의 공간으로부터 열을 흡수하기 위한 저온 증발기; 및

(iv) 상기 저온 가연성 냉매로부터 열을 배출하기 위한 저온 열 교환기를 포함하는, 상기 저온 냉장 유닛;

(b) 적어도 하나의 중온 냉장 회로를 포함하는 중온 냉장 유닛으로서, 상기 중온 냉장 회로는,

(i) 중온 가연성 냉매;

(ii) 상기 중온 가연성 냉매를 압축하기 위한 압축기;

(iii) 상기 중온 가연성 냉매를 증발시킴으로써 중온 냉장 유닛 내의 공간으로부터 열을 흡수하기 위한 중온 증발기; 및

(iv) 상기 중온 가연성 냉매로부터 열을 배출하기 위한 중온 열 교환기를 포함하는, 상기 중온 냉장 유닛; 및

(c) 바람직하게는 transHFO-1233zd를 포함하거나 바람직하게는 이를 약 50 중량% 이상으로 포함하거나 바람직하게는 이로 본질적으로 구성되거나 바람직하게는 이로 구성되는 제3 불연성 냉매를 포함하고, 약 40F 내지 약 60F의 온도에서 상기 저온 및 중온 열 교환기들 각각으로부터 배출된 열을 수용하도록 배열되는 공통 냉장 회로를 포함하고, 상기 저온 및 상기 중온 열 교환기들 각각은 상기 공통 냉매가 상기 저온 냉매 응축 온도 및 상기 중온 냉매 응축 온도 미만의 온도에서 증발하는 공통 증발기를 포함하고, 상기 공통 증발기는 상기 공통 냉매가 상기 저온 냉매 또는 상기 중온 냉매로부터 열을 흡수함으로써 증발하는 만액식 열 교환기이다.

본 발명은 또한 저온 및 중온 냉각 수준으로 냉각을 제공하기 위한 냉장 시스템을 포함하며, 상기 시스템은,

(a) 적어도 하나의 저온 냉장 회로를 포함하는 저온 냉장 유닛으로서, 상기 저온 냉장 회로는,

(i) 상기 시스템 내의 저온 가연성 냉매;

(ii) 상기 저온 가연성 냉매를 압축하기 위한 약 2 마력 이하의 정격 출력을 갖는 압축기;

(iii) 상기 저온 가연성 냉매를 증발시킴으로써 저온 냉장 유닛 내의 공간으로부터 열을 흡수하기 위한 저온 증발기; 및

(iv) 상기 저온 가연성 냉매로부터 열을 배출하기 위한 저온 열 교환기를 포함하는, 상기 저온 냉장 유닛;

(b) 적어도 하나의 중온 냉장 회로를 포함하는 중온 냉장 유닛으로서, 상기 중온 냉장 회로는,

(i) 중온 가연성 냉매;

(ii) 상기 중온 가연성 냉매를 압축하기 위한 약 2 마력 이하의 정격 출력을 갖는 압축기;

(iii) 상기 중온 가연성 냉매를 증발시킴으로써 중온 냉장 유닛 내의 공간으로부터 열을 흡수하기 위한 중온 증발기; 및

(iv) 상기 중온 가연성 냉매로부터 열을 배출하기 위한 중온 열 교환기를 포함하는, 상기 중온 냉장 유닛; 및

(c) 바람직하게는 transHFO-1233zd를 포함하거나 바람직하게는 이를 약 50 중량% 이상으로 포함하거나 바람직하게는 이로 본질적으로 구성되거나 바람직하게는 이로 구성되는 공통 불연성 냉매를 포함하고, 약 40F 내지 약 80F의 온도에서 상기 저온 및 중온 열 교환기들 각각으로부터 배출된 열을 수용하도록 배열되는 공통 냉장 회로를 포함하고, 상기 저온 및 상기 중온 열 교환기들 각각은 상기 공통 냉매가 상기 저온 냉매 응축 온도 및 상기 중온 냉매 응축 온도 미만의 온도에서 증발하는 공통 증발기를 포함하고, 상기 공통 증발기는 상기 공통 냉매가 상기 저온 냉매 또는 상기 중온 냉매로부터 열을 흡수함으로써 증발하는 만액식 열 교환기이다.

본 발명은 또한 저온 및 중온 냉각 수준으로 냉각을 제공하기 위한 냉장 시스템을 포함하며, 상기 시스템은,

(a) 적어도 하나의 저온 냉장 회로를 포함하는 저온 냉장 유닛으로서, 상기 저온 냉장 회로는,

(i) 상기 시스템 내의 저온 가연성 냉매로서, 약 50 중량% 이상, 또는 약 75 중량% 이상, 또는 95 중량% 이상, 또는 99 중량% 이상의 HFO-1234yf, transHFO-1234ze, 또는 이들의 조합을 포함하고, 바람직하게는 본질적으로 HFO-1234yf로 구성되거나 이로 구성되는, 상기 저온 가연성 냉매;

(ii) 상기 저온 가연성 냉매를 압축하기 위한 약 2 마력 이하의 정격 마력을 갖는 압축기;

(iii) 상기 저온 가연성 냉매를 증발시킴으로써 저온 냉장 유닛 내의 공간으로부터 열을 흡수하기 위한 저온 증발기; 및

(iv) 상기 저온 가연성 냉매로부터 열을 배출하기 위한 저온 열 교환기를 포함하는, 상기 저온 냉장 유닛;

(b) 적어도 하나의 중온 냉장 회로를 포함하는 중온 냉장 유닛으로서, 상기 중온 냉장 회로는,

(i) 중온 가연성 냉매로서, 약 50 중량% 이상, 또는 약 75 중량% 이상, 또는 95 중량% 이상, 또는 99 중량% 이상의 HFO-1234yf, transHFO-1234ze, 또는 이들의 조합을 포함하고, 바람직하게는 본질적으로 HFO-1234yf로 구성되거나 이로 구성되는, 상기 중온 가연성 냉매;

(ii) 상기 중온 가연성 냉매를 압축하기 위한 약 2 마력 이하의 정격 마력을 갖는 압축기;

(iii) 상기 중온 가연성 냉매를 증발시킴으로써 중온 냉장 유닛 내의 공간으로부터 열을 흡수하기 위한 중온 증발기; 및

(iv) 상기 중온 가연성 냉매로부터 열을 배출하기 위한 중온 열 교환기를 포함하는, 상기 중온 냉장 유닛; 및

(c) 바람직하게는 transHFO-1233zd를 포함하거나 바람직하게는 이를 약 50 중량% 이상으로 포함하거나 바람직하게는 이로 본질적으로 구성되거나 바람직하게는 이로 구성되는 공통 불연성 냉매를 포함하고, 약 40F 내지 약 80F의 온도에서 상기 저온 및 중온 열 교환기들 각각으로부터 배출된 열을 수용하도록 배열되는 공통 냉장 회로를 포함하고, 상기 저온 및 상기 중온 열 교환기들 각각은 상기 공통 냉매가 상기 저온 냉매 응축 온도 및 상기 중온 냉매 응축 온도 미만의 온도에서 증발하는 공통 증발기를 포함하고, 상기 공통 증발기는 상기 공통 냉매가 상기 저온 냉매 또는 상기 중온 냉매로부터 열을 흡수함으로써 증발하는 만액식 열 교환기이다.

본 발명은 또한 저온 및 중온 냉각 수준으로 냉각을 제공하기 위한 냉장 시스템을 포함하며, 상기 시스템은,

(a) 적어도 하나의 저온 냉장 회로를 포함하는 저온 냉장 유닛으로서, 상기 저온 냉장 회로는,

(i) 상기 시스템 내의 저온 가연성 냉매로서, 약 50 중량% 이상, 또는 약 75 중량% 이상, 또는 95 중량% 이상, 또는 99 중량% 이상의 HFO-1234yf, transHFO-1234ze, 또는 이들의 조합을 포함하고, 바람직하게는 본질적으로 HFO-1234yf로 구성되거나 이로 구성되는, 상기 저온 가연성 냉매;

(ii) 상기 저온 가연성 냉매를 압축하기 위한 압축기;

(iii) 상기 저온 가연성 냉매를 증발시킴으로써 저온 냉장 유닛 내의 공간으로부터 열을 흡수하기 위한 저온 증발기; 및

(iv) 상기 저온 가연성 냉매로부터 열을 배출하기 위한 저온 열 교환기를 포함하는, 상기 저온 냉장 유닛;

(b) 적어도 하나의 중온 냉장 회로를 포함하는 중온 냉장 유닛으로서, 상기 중온 냉장 회로는,

(i) 중온 가연성 냉매로서, 약 50 중량% 이상, 또는 약 75 중량% 이상, 또는 95 중량% 이상, 또는 99 중량% 이상의 HFO-1234yf, transHFO-1234ze, 또는 이들의 조합을 포함하고, 바람직하게는 본질적으로 HFO-1234yf로 구성되거나 이로 구성되는, 상기 중온 가연성 냉매;

(ii) 상기 중온 가연성 냉매를 압축하기 위한 압축기;

(iii) 상기 중온 가연성 냉매를 증발시킴으로써 중온 냉장 유닛 내의 공간으로부터 열을 흡수하기 위한 중온 증발기; 및

(iv) 상기 중온 가연성 냉매로부터 열을 배출하기 위한 중온 열 교환기를 포함하는, 상기 중온 냉장 유닛; 및

(c) 바람직하게는 transHFO-1233zd를 포함하거나 바람직하게는 이를 약 50 중량% 이상으로 포함하거나 바람직하게는 이로 본질적으로 구성되거나 바람직하게는 이로 구성되는 공통 불연성 냉매를 포함하고, 약 40F 내지 약 80F의 온도에서 상기 저온 및 중온 열 교환기들 각각으로부터 배출된 열을 수용하도록 배열되는 공통 냉장 회로를 포함한다.

본 발명은 저온 및 중온 냉각 수준으로 냉각을 제공하기 위한 냉장 시스템을 포함하며, 상기 시스템은,

(a) 적어도 하나의 저온 냉장 회로를 포함하는 저온 냉장 유닛으로서, 상기 저온 냉장 회로는,

(i) 상기 시스템 내의 HFO-1234yf로 필수적으로 구성되는 저온 냉매;

(ii) 상기 저온 냉매를 압축하기 위한 압축기;

(iii) 상기 저온 냉매를 증발시킴으로써 저온 냉장 유닛 내의 공간으로부터 열을 흡수하기 위한 저온 증발기; 및

(iv) 상기 저온 냉매로부터 열을 배출하기 위한 저온 열 교환기를 포함하는, 상기 저온 냉장 유닛;

(b) 적어도 하나의 중온 냉장 회로를 포함하는 중온 냉장 유닛으로서, 상기 중온 냉장 회로는,

(i) 상기 시스템 내의 HFO-1234yf로 필수적으로 구성되는 중온 냉매;

(ii) 상기 중온 냉매를 압축하기 위한 압축기;

(iii) 상기 중온 냉매를 증발시킴으로써 그것이 내부에 포함되는 중온 냉장 유닛 내의 공간으로부터 열을 흡수하기 위한 중온 증발기; 및

(iv) 상기 중온 냉매로부터 열을 배출하기 위한 중온 열 교환기를 포함하는, 상기 중온 냉장 유닛; 및

(c) transHFO-1233zd로 필수적으로 구성되는 공통 냉매를 포함하고, 약 40F 내지 약 80F의 온도에서 상기 저온 및 중온 열 교환기들 각각으로부터 배출된 열을 수용하도록 배열되는 제3 공통 냉장 회로를 포함하고, 상기 저온 및 상기 중온 열 교환기들 각각은 상기 공통 냉매가 상기 저온 냉매 응축 온도 및 상기 중온 냉매 응축 온도 미만의 온도에서 증발하는 공통 증발기를 포함하고, 상기 공통 증발기는 상기 공통 냉매가 상기 저온 냉매 또는 상기 중온 냉매로부터 열을 흡수함으로써 증발하는 만액식 열 교환기이다.

본 발명은 또한 저온 및 중온 냉각 수준으로 냉각을 제공하기 위한 냉장 시스템을 포함하며, 상기 시스템은,

(a) 적어도 하나의 저온 냉장 회로를 포함하는 저온 냉장 유닛으로서, 상기 저온 냉장 회로는,

(i) 상기 시스템 내의 저온 가연성 냉매;

(ii) 상기 저온 가연성 냉매를 압축하기 위한 압축기;

(iii) 상기 저온 가연성 냉매를 증발시킴으로써 저온 냉장 유닛 내의 공간으로부터 열을 흡수하기 위한 저온 증발기; 및

(iv) 상기 저온 가연성 냉매로부터 열을 배출하기 위한 저온 열 교환기를 포함하는, 상기 저온 냉장 유닛;

(b) 적어도 하나의 중온 냉장 회로를 포함하는 중온 냉장 유닛으로서, 상기 중온 냉장 회로는,

(i) 중온 가연성 냉매;

(ii) 상기 중온 가연성 냉매를 압축하기 위한 압축기;

(iii) 상기 중온 가연성 냉매를 증발시킴으로써 중온 냉장 유닛 내의 공간으로부터 열을 흡수하기 위한 중온 증발기; 및

(iv) 상기 중온 가연성 냉매로부터 열을 배출하기 위한 중온 열 교환기를 포함하는, 상기 중온 냉장 유닛; 및

(c) transHFO-1233zd로 필수적으로 구성되는 공통 냉매를 포함하고, 약 40F 내지 약 80F의 온도에서 상기 저온 및 중온 열 교환기들 각각으로부터 배출된 열을 수용하도록 배열되는 공통 냉장 회로를 포함하고, 상기 저온 및 상기 중온 열 교환기들 각각은 상기 공통 냉매가 상기 저온 냉매 응축 온도 및 상기 중온 냉매 응축 온도 미만의 온도에서 증발하는 공통 증발기를 포함하고, 상기 공통 증발기는 상기 공통 냉매가 상기 저온 냉매 또는 상기 중온 냉매로부터 열을 흡수함으로써 증발하는 만액식 열 교환기이다.

본 출원인은 본 명세서에 기술된 바와 같은 만액식 열 교환기들의 제공이 예를 들어 제1 회로와 제2 회로 및/또는 제2 회로와 제3 회로 사이에서 예상 밖의 매우 개선된 열 전달 성능을 생성하는 것을 알게 되었다. 따라서, 전체 냉장 시스템의 효율은 본 명세서에 기술된 바와 같은 바람직한 시스템에서 크게 예상외로 개선된다.

제2 회로(바람직하게는 중온 회로), 및 제3 회로(공통 회로)는 상기 제1 냉장 유닛들(바람직하게는 저온 냉장 유닛들)의 실질적으로 완전히 외부에 위치될 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "실질적으로 완전히 외부에"는 제2 냉장 회로(또는 존재하는 경우 제3 회로)의 일부로 고려될 수 있는 수송 배관(transport piping) 등이 제1 및 제2 냉장 회로들(또는 존재하고 본 명세서의 개시에 따라 적절한 경우 제3 회로)의 냉매 사이의 열 교환을 제공하기 위해 제1 냉장 유닛들 내로 통과할 수 있는 것을 제외하고는 제2 냉장 회로(및/또는 존재할 때 제3 회로)의 구성요소들이 상기 제1 냉장 유닛들 내에 있지 않은 것을 의미한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "제1 냉장 유닛" 및 "저온 냉장 유닛"은 적어도 부분적으로 폐쇄되거나 폐쇄가능한 구조체의 적어도 일부분 내에 냉각을 제공할 수 있고 상기 공통 냉장 회로를 전체적으로 둘러싸거나 포함하는 임의의 구조체와 구조적으로 별개인 그러한 적어도 부분적으로 폐쇄되거나 폐쇄가능한 구조체를 의미한다. 그러한 의미에 따라 그리고 그와 일관되게, 본 발명의 바람직한 제1 냉장 회로들(바람직한 저온 냉장 유닛들을 포함함)은 본 명세서에 기술된 의미에 따라 그러한 제1 냉장 유닛들 내에 포함될 때 때때로 본 명세서에서 "자립형(self-contained)"으로 지칭된다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "제2 냉장 유닛" 및 "중온 냉장 유닛"은 적어도 부분적으로 폐쇄되거나 폐쇄가능한 구조체의 적어도 일부분 내에 냉각을 제공할 수 있고 상기 공통 냉장 회로를 전체적으로 둘러싸거나 포함하는 임의의 구조체와 구조적으로 별개인 그러한 적어도 부분적으로 폐쇄되거나 폐쇄가능한 구조체를 의미한다. 그러한 의미에 따라 그리고 그와 일관되게, 본 발명의 바람직한 제2 냉장 회로들(바람직하게는 중온 냉장 유닛들을 포함함)은 본 명세서에 기술된 의미에 따라 그러한 제1 냉장 유닛들 내에 포함될 때 때때로 본 명세서에서 "자립형"으로 지칭된다.

각각의 제1 냉장 회로(바람직하게는 저온 냉장 회로)는 그의 각각의 냉장 유닛 내에서 자립형일 수 있다.

각각의 제1 냉장 회로(바람직하게는 중온 냉장 회로)는 그의 각각의 냉장 유닛 내에서 자립형일 수 있다.

각각의 냉장 유닛은 제1 영역 내에 위치될 수 있다. 제1 영역은 작업 현장(shop floor)일 수 있다. 이는 각각의 제1 냉장 회로 및 각각의 제2 냉장 유닛이 또한 작업 현장과 같은 제1 영역 내에 배열될 수 있는 것을 의미한다. 이는 제1 냉장 회로 및 제2 냉장 유닛이 큰 거리에 걸쳐 연장될 필요가 없을 수 있으며, 따라서 냉매 누출의 위험 및 잠재적인 심각성이 크게 감소되기 때문에 또한 바람직하게는 저 GWP 냉매들인 가연성 냉매들의 사용을 가능하게 하는 것을 의미한다.

각각의 냉장 유닛은 냉각될 공간 및/또는 물체를 포함할 수 있고, 바람직하게는 그러한 공간 및/또는 물체는 냉장 유닛 내에 있다.

각각의 제1 회로 및 제2 회로 증발기는 바람직하게는 냉각될 공간 내의 공기를 냉각함으로써 그의 각각의 공간/물체들을 냉각하도록 위치될 수 있다.

위에 언급된 바와 같이, 공통 냉장 회로는 제1 냉장 유닛 및/또는 제2 냉장 유닛과 제2 영역 사이에서 연장되는 그의 구성요소들을 가질 수 있다. 제2 영역은 예를 들어 제2 냉장 회로의 구성요소들의 상당한 부분을 내장하는 기계실일 수 있다.

공통 냉장 회로는 제2 및 제3 영역으로 연장될 수 있다.

제3 영역은 제1 냉장 유닛들 및 제2 영역(들)이 위치되는 건물 또는 건물들의 외부의 영역일 수 있다. 이는 주변 냉각이 활용되도록 허용한다.

제3 냉장 회로는 제2 영역과 제3 영역 사이에서 연장될 수 있다. 제3 영역은 제1 및 제2 영역들을 포함하는 건물 또는 건물들의 외부일 수 있다.

제1, 제2 또는 제3 냉장 회로들 내의 냉매들 중 임의의 것은 저 지구 온난화 지수(GWP)를 가질 수 있다.

제1, 제2 또는 제3 냉장 회로들 내의 냉매들 중 임의의 것은 150 미만인 GWP를 가질 수 있다.

공통 냉매는 바람직하게는 불연성이다. 이는 공통 냉장 회로가 상당히 길 수 있고 저온 및 중온 냉장 유닛들을 포함하는 건물에서 큰 거리로 떨어진 상이한 영역들 사이에서 연장될 수 있기 때문에 바람직할 수 있다. 예를 들어, 공통 냉매 회로는 (중온 및 저온 냉장 유닛들이 전개될 수 있는) 작업 현장과 기계실 사이에서 연장될 수 있다. 결과적으로, 공통 냉장 회로가 보다 큰 영역에 걸쳐 있어 더 많은 사람 및/또는 구조체들을 화재의 위험에 노출시킴에 따라 누출의 위험 및 잠재적인 누출의 심각성 둘 모두가 증가되기 때문에 그러한 경우에 공통 냉장 회로 내에 가연성 냉매를 갖는 것이 상대적으로 덜 안전할 수 있다.

바람직한 실시예에서, 공통 냉매는 화염 억제제로서의 역할을 할 수 있고, 공통 냉장 회로는 제1 냉장 회로(바람직하게는 저온 냉장 유닛) 및/또는 제2 냉장 회로(바람직하게는 저온 냉장 유닛) 내로의 또는 그 부근으로의 공통 냉매의 방출이 저온 또는 중온 냉매 누출의 경우에 그들 냉매들이 바람직하게는 가연성이기 때문에 화염 억제제로서의 역할을 하게 하도록 배열될 수 있다.

각각의 제1 및 제2 냉장 회로는 적어도 하나의 유체 팽창 장치를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 유체 팽창 장치는 모세관(capillary tube) 또는 오리피스 관(orifice tube)일 수 있다. 이는 그의 각각의 냉장 유닛에 의해 각각의 제1 및 제2 냉장 회로에 부여되는 조건들이 비교적 일정함에 의해 가능하게 된다. 이는 모세관 및 오리피스 관과 같은 보다 단순한 유동 제어 장치들이 제1 및 제2 냉장 회로들에서 유리하게 사용될 수 있으며 바람직하게는 유리하게 사용되는 것을 의미한다.

제1 냉장 회로들 각각의 평균 온도는 제2 냉장 회로 및 제3 냉장 회로의 평균 온도보다 낮을 수 있다. 제2 냉장 회로의 평균 온도는 제3 냉장 회로의 평균 온도보다 낮을 수 있다. 이는 제3 냉장 회로가 제1 및/또는 제2 냉장 회로들을 냉각시킬 수 있기 때문이다.

적어도 하나의 회로 인터페이스 위치(circuit interface location)는 적어도 하나의 다른 회로 인터페이스 위치와 직병렬(series-parallel) 조합으로 결합될 수 있다. 유용하게는, 이는 회로 인터페이스 위치들, 제1 냉장 회로들, 또는 제1 냉장 유닛들 중 하나가 검출된 결함(fault) 또는 막힘(blockage)을 갖는 경우, 결함들이 시스템을 통해 전파되지 않도록 결함이 있는 위치, 회로 또는 유닛이 격리되고/되거나 우회될 수 있는 것을 의미한다.

적어도 하나의 회로 인터페이스 위치는 적어도 하나의 다른 회로 인터페이스 위치와 병렬로 결합될 수 있다.

각각의 회로 인터페이스 위치는 각각의 다른 회로 인터페이스 위치와 병렬로 결합될 수 있다.

제2 냉장 회로는 복수의 병렬 연결된 냉각 분기부(cooling branch)들을 포함할 수 있다. 각각의 냉각 분기부는 하나 이상의 회로 인터페이스 위치들을 포함할 수 있다. 복수의 냉각 분기부들은 펌프 및/또는 추가의 열 교환기와 직렬로 연결될 수 있다.

각각의 냉각 분기부는 복수의 회로 인터페이스 위치들을 포함할 수 있다.

공통 냉매는 R1233zd(E) 및/또는 R1234ze(Z)를 포함할 수 있다.

제1 냉매 회로들(바람직하게는 저온 냉장 회로들) 내에 사용되는 제1 냉매(바람직하게는 저온 냉매)는 R744, C3 - C4 탄화수소, R1234yf, R1234ze(E), R455A 및 이들의 조합 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 탄화수소는 R290, R600a 또는 R1270 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 이들 냉매들은 저 GWP이다. 제1 냉매는 R744, 탄화수소, R1234yf, R1234ze(E) 또는 R455A 중 하나일 수 있다. 탄화수소는 R290, R600a 또는 R1270 중 임의의 것일 수 있다.

제2 냉매 회로들(바람직하게는 중온 냉장 회로들) 내에 사용되는 제2 냉매(바람직하게는 중온 냉매)는 R744, C3 - C4 탄화수소, R1234yf, R1234ze(E), R455A 및 이들의 조합 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 탄화수소는 R290, R600a 또는 R1270 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 이들 냉매들은 저 GWP이다.

제1 냉매 및 제2 냉매는 R744, 탄화수소, R1234yf, R1234ze(E) 또는 R455A 중 하나일 수 있다. 탄화수소는 R290, R600a 또는 R1270 중 임의의 것일 수 있다.

제1 및 제2 냉매들은 블렌딩된 냉매(blended refrigerant)를 포함할 수 있다. 블렌딩된 냉매는 A2L 냉매들의 블렌드를 포함할 수 있다. A2L 냉매들은 R1234ze(Z), R1234yf 및/또는 R455A 중 적어도 2개의 블렌드를 포함할 수 있다.

제1 및 제2 냉매들은 HC 냉매들의 블렌드일 수 있다. HC 냉매들은 R290 및 R1270을 포함할 수 있다.

제3 또는 공통 냉장 회로는 추가의 열 교환기를 포함하는 열 교환기 분기부를 포함할 수 있다.

공통 냉장 회로는 주변 냉각 분기부를 포함할 수 있다. 이는 열 교환기 분기부가 우회될 수 있는 것을 의미한다. 열 교환기 분기부를 우회하는 것의 이득은 그렇게 함으로써, 열이 제3 냉장 회로와 교환되지 않는다는 것일 수 있다. 대신에, 열은 주변 공기와 교환된다. 이는 제3 냉장 회로가 받는 부하가 감소됨에 따라 제3 냉장 회로의 사용을 감소시킨다.

공통 회로의 주변 냉각 분기부는 열 교환기 분기부와 병렬로 결합될 수 있다. 병렬 배열은 열 교환기 분기부가 공통 냉매에 의해 우회되도록 그리고 주변 냉각 분기부를 통해 전체적으로 또는 부분적으로 유동하도록 허용한다.

주변 냉각 분기부는 바람직하게는 외부 주변 온도에 노출된다. 주변 냉각 분기부는 제1 영역 및/또는 제2 영역을 포함하는 건물 또는 건물들의 외부로 연장될 수 있다.

주변 냉각 분기부에 진입하는 냉매는 주변 공기 온도가 주변 냉각 분기부에 진입하는 냉매의 온도보다 낮을 때 주변 공기 온도에 의해 냉각될 수 있다.

주변 냉각 분기부 및 열 교환기 분기부 각각 내의 냉매의 유동을 제어하기 위해 주변 냉각 분기부와 열 교환기 분기부 사이의 접합부들 중 하나 또는 둘 모두에 밸브가 제공될 수 있다. 이는 제3 열 교환기 분기부 및/또는 주변 냉각 분기부가 이용되는지 여부 및 어느 정도 이용되는지에 대한 제어를 허용한다.

밸브가 열 교환기 분기부로의 그리고 그로부터의 냉매의 유동을 방지하기 위해 사용될 수 있다.

펌프와 회로 인터페이스 위치들은 밸브 또는 밸브들 사이에 배열될 수 있다.

주변 냉각 분기부 및 열 교환기 분기부는 펌프와 직렬로 결합될 수 있다.

주변 냉각 분기부는 주변 공기 온도가 주변 냉각 분기부에 진입하는 냉매의 온도보다 낮을 때 제3 냉장 회로의 작동을 회피하도록 배열될 수 있다.

이제, 본 개시의 예시적인 배열이 도면을 참조하여 기술될 것이다:
도 1a는 이전에 사용된 냉장 시스템의 예를 도시한 도면.
도 1b는 본 명세서에 기술된 비교예에 기초한 냉장 시스템의 예를 도시한 도면.
도 2는 만액식 증발기를 사용하는 4 회로 분산형 냉장 시스템을 도시한 도면.
도 3은 만액식 증발기를 사용하는 3 회로 분산형 냉장 시스템을 도시한 도면.
도 3a는 만액식 증발기를 사용하는 대안적인 3 회로 분산형 냉장 시스템을 도시한 도면.
도 4a 및 도 4b는 각각 흡입 라인 열 교환기가 있는 경우 및 없는 경우의 분산형 냉장 시스템을 도시한 도면.
도 5는 R515A 및 R744 냉매를 갖는 냉장 시스템에 대한 지구 온난화 지수의 그래프.
도 6a 및 도 6b는 SLHX가 없는 R1233zd 3 회로 만액식 분산형 냉장 시스템에 대한 각각 성적 계수(coefficient of performance, COP) 및 상대 COP의 그래프.
도 7a 및 도 7b는 SLHX가 있는 R1233zd 3 회로 만액식 분산형 냉장 시스템에 대한 각각 COP 및 상대 COP의 그래프.
도 8a 및 도 8b는 SLHX가 없는 R1233zd 2 회로 만액식 분산형 냉장 시스템에 대한 각각 COP 및 상대 COP의 그래프.
도 9a 및 도 9b는 SLHX가 있는 R1233zd 2 회로 만액식 분산형 냉장 시스템에 대한 각각 COP 및 상대 COP의 그래프.
도 10a 및 도 10b는 각각 다수의 상이한 냉매의 압력 수준 및 누출률의 그래프.
도 11은 R290 및 R124a 냉매에 대한 압력비에 따른 등엔트로피 효율의 그래프.
본 명세서 전반에 걸쳐, 동일한 도면 부호는 동일한 부분을 지칭한다.

비교예

당업자가 본 개시의 냉장 회로 및 그들 각각의 이점을 이해하는 데 도움을 주기 위해, 냉장 시스템의 기능의 간략한 설명이 도 1a 및 도 1b에 도시된 비교 냉장 시스템을 참조하여 주어질 것이다.

도 1b는 후술되는 추가의 시스템과의 비교를 위한 냉장 시스템(100)의 예를 도시한다. 시스템(100)은 중온 냉장 회로(110) 및 저온 냉장 회로(120)를 포함한다.

저온 냉장 회로(120)는 압축기(121), 주변 환경으로 열을 배출하기 위한 열 교환기(130)와의 인터페이스, 팽창 밸브(122) 및 증발기(123)를 갖는다. 저온 냉장 회로(120)는 저온 냉매로부터 중온 냉매로 열을 배출하여 저온 냉매 사이클에서 과냉각된 냉매 액체를 생성하는 역할을 하는 회로간 열 교환기(150)를 통해 중온 냉장 회로(110)와 인터페이싱한다(interface). 증발기(123)는 냉동고 격실의 내부와 같은 냉각될 공간과 인터페이싱된다. 저온 냉장 회로의 구성요소는 하기의 순서대로 연결된다: 증발기(123), 압축기(121), 열 교환기(130), 회로간 열 교환기(150), 및 팽창 밸브(122). 구성요소는 저온 냉매로 충전된 파이프(124)를 통해 함께 연결된다.

중온 냉장 회로(110)는 압축기(111), 주변 환경으로 열을 배출하기 위한 응축기(113) 및 유체 수용기(114)를 갖는다. 수용기(114)로부터의 액체는 팽창 밸브들(112, 118) 각각으로 유동하도록 매니폴딩되어(manifolded), 2개의 병렬 연결된 분기부: 팽창 장치(118)의 하류에 있는 저온 과냉각 냉각 분기부(117) 및 팽창 장치(112)의 하류에 있는 중온 냉각 분기부(116)를 제공한다. 저온 과냉각 분기부는 전술된 바와 같이 저온 회로에 과냉각을 제공하는 회로간 열 교환기를 포함한다. 중온 냉각 분기부(116)는 냉장고 격실의 내부와 같은 냉각될 공간과 인터페이싱되는 중온 증발기(119)를 포함한다.

중온 냉매는 R134a와 같은 고 GWP 냉매이다. R134A는 하이드로 플루오로카본(HFC)이다. R134a는 불연성이고, 우수한 성적 계수를 갖는다.

시스템(100)은 건물의 3개의 영역: 응축기(113, 130)가 위치되는 옥상; 압축기(111, 112), 열 교환기(150), 수용 탱크(114) 및 팽창 장치(118)가 위치되는 기계실; 및 LT 케이스, MT 케이스, 및 그들의 팽창 장치들 각각이 위치되는 매장(142)에 걸쳐 있다. 따라서, 저온 냉장 회로(120) 및 중온 냉장 회로는 각각 매장, 기계실 및 옥상 사이에서 연장된다. 사용 시에, 중온 회로(110)는 증발기(119)를 통해 냉각될 공간에 중온 냉각을 제공하고, 저온 회로(120)는 증발기(123)를 통해 냉각될 공간에 저온 냉각을 제공한다. 중온 회로(110)는 또한 저온 응축기(120)로부터의 액체 응축물로부터 열을 제거하여, 증발기(123)에 진입하는 액체에 과냉각을 제공한다.

이제, 저온 냉장 회로(120)의 다양한 구성요소의 개별 및 전체 기능이 기술될 것이다. 열 교환기(150)로부터 시작하여, 열 교환기(130)는 저온 냉매와 중온 냉매 사이에서 열을 전달하기에 적합한 장치이다. 일례에서, 열 교환기(150)는 다관형 열 교환기(shell and tube heat exchanger)이다. 판형 열 교환기(plate heat exchanger) 및 다른 설계와 같은 다른 유형의 열 교환기가 또한 사용될 수 있다. 사용 시에, 중온 냉매는 저온 냉매가 냉각되도록 저온 냉매로부터 열을 흡수한다. 열 교환기(150)를 통한 이러한 열의 제거는 응축기(130)로부터의 액체 저온 냉매가 과냉각되는 결과를 가져오며, 그 후에 과냉각된 저온 냉매는 파이프(124)의 액체 라인을 통해 팽창 밸브(122)로 유동한다. 팽창 밸브(122)의 역할은 저온 냉매의 압력을 감소시키는 것이다. 그렇게 함으로써, 압력과 온도가 비례하기 때문에 저온 냉매의 온도가 상응하게 감소된다. 저온, 저압 냉매는 이어서 증발기(123)로 유동하거나 펌핑된다. 증발기(123)는 냉각될 공간, 예컨대 슈퍼마켓 내의 저온 냉장 케이스로부터 저온 냉매로 열을 전달하기 위해 사용된다. 즉, 증발기(123)에서, 액체 냉매는 냉각될 공간으로부터 열을 수용하고, 그렇게 함으로써, 기체로 증발된다. 증발기(123) 후에, 기체는 압축기(121)에 의해, 파이프(124)의 흡입 라인을 통해 압축기(121)로 흡인된다. 압축기(121)에 도달할 때, 저압 및 저온 기체 냉매는 압축된다. 이는 냉매 온도가 증가하게 한다. 결과적으로, 냉매는 저온 및 저압 기체로부터 고온 및 고압 기체로 변환된다. 고온 및 고압 기체는 파이프(124)의 배출 파이프 내로 방출되어 열 교환기(응축기)(130)로 이동하며, 거기에서 기체는 전술된 방식으로 액체로 응축된다. 이는 저온 냉장 회로(120)의 작동을 구체적으로 기술하지만, 여기서 설명된 원리는 일반적으로 냉장 사이클에 적용될 수 있다.

이제, 중온 냉장 회로(110)의 다양한 구성요소의 개별 및 전체 기능이 기술될 것이다. 전술된 바와 같이, 열 교환기(150)로부터 시작하여, 중온 냉매는 열 교환기(150)를 통해 저온 냉매로부터 열을 흡수한다. 이러한 열의 흡수는 열 교환기(150)에 진입할 때 저온 기체 및/또는 기체와 액체의 혼합물인 중온 회로(150) 내의 냉매가 액체에서 기체 상으로 변화되게 하고/하거나 과열이 생성될 경우에 기체의 온도를 증가시킨다. 열 교환기(150)를 떠날 때, 기체 냉매는 (증발기(119)로부터의 냉매와 함께) 압축기(111) 내로 흡입되고, 압축기(111)에 의해 고온 및 고압 기체로 압축된다. 이러한 기체는 파이프(115) 내로 방출되고, 이러한 예에서 건물의 옥상 상에 위치되는 응축기(113)로 이동한다. 응축기(113)에서, 기체 중온 냉매는 열을 외부 주변 공기로 방출하고, 따라서 냉각되고 액체로 응축된다. 응축기(113) 후에, 액체 냉매는 유체 수용기(114) 내에 수집된다. 이러한 예에서, 유체 수용기(114)는 탱크이다. 유체 수용기(114)를 떠날 때, 액체 냉매는 병렬 연결된 중온 분기부(116) 및 과냉각 냉각 분기부(117)로 매니폴딩된다. 중온 분기부(116)에서, 액체 냉매는 액체 냉매의 압력 및 그에 따른 온도를 낮추는 데 사용되는 팽창 밸브(112)로 유동한다. 상대적으로 저온인 액체 냉매는 이어서 열 교환기(119)에 진입하고, 거기에서 그것은 증발기(119f)와 인터페이싱되는 냉각될 공간으로부터 열을 흡수한다. 과냉각 분기부(117)에서, 액체 냉매는 유사하게 팽창 밸브(118)로 먼저 유동하고, 거거에서 냉매의 압력 및 온도가 낮아진다. 밸브(118) 후에, 냉매는 전술된 바와 같이 회로간 열 교환기(150)로 유동한다. 거기로부터, 열 교환기로부터의 기체 냉매는 압축기(111)에 의해 압축기(111)로 흡입되고, 거기에서 그것은 중온 냉각 분기부(116)로부터의 냉매와 다시 합쳐진다.

위에 언급되지 않지만, 의도된 대로 기능하기 위해, 열 교환기(150)에 진입할 때의 중온 회로(110) 내의 냉매의 온도는 열 교환기(150)에 진입할 때의 저온 회로(120) 내의 냉매의 온도보다 낮아야 하는 것이 명백할 것이다. 그렇지 않다면, 중온 회로(110)는 회로(120) 내의 저온 냉매에 원하는 과냉각을 제공하지 않을 것이다.

상기한 바는 도 1b에 예시된 바와 같은 냉장 시스템(100)의 비교예의 작동을 기술한다. 도 1b에 관하여 기술된 냉장의 원리는 본 개시의 다른 냉장 시스템에 동일하게 잘 적용될 수 있다.

본 발명의 시스템

다수의 냉장 시스템이 후술된다. 각각의 시스템은 다수의 냉장 유닛을 갖고, 냉장 유닛들 각각은 그것 내에 위치되는 적어도 하나의 전용 냉장 회로를 갖는다. 즉, 각각의 냉장 유닛은 적어도 하나의 냉장 회로를 포함한다.

냉장 유닛 내에 포함되는 냉장 회로는 적어도 회로 내의 냉매로부터 열을 제거하는 열 교환기, 및 냉매에 열을 부가하는 증발기를 포함할 수 있다.

냉장 유닛 내에 포함되는 냉장 회로는 압축기, 적어도 (바람직하게는, 압축기를 빠져나가는 냉매 증기로부터 열을 제거함으로써) 회로 내의 냉매로부터 열을 제거하는 열 교환기, 및 (바람직하게는, 냉각되는 냉장 유닛의 영역을 냉각함으로써) 냉매에 열을 부가하는 증발기를 포함할 수 있다. 본 출원인은 본 발명의 바람직한 제1 냉장 회로(및 바람직하게는 저온 냉장 회로)에 사용되는 압축기의 크기가 본 발명의 바람직한 실시예의 매우 유리하고 예상 밖의 결과 중 적어도 일부를 달성하는 데 중요하고, 특히 회로 내의 각각의 압축기가 소형 크기의 압축기인 것이 바람직하다는 것을 알게 되었다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "소형 크기의 압축기"는 압축기가 약 2 마력 이하의 정격 출력을 갖는 것을 의미한다. 압축기 정격 출력에 관하여 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 이러한 값은 압축기에 대한 입력 정격 출력(input power rating)에 의해 결정된다. 압축기 정격 마력에 관하여 사용되는 바와 같이, "약"은 표시된 마력 +/- 0.5 마력을 의미한다. 바람직한 실시예에서의 압축기 크기는 0.1 마력 내지 약 2 마력, 또는 0.1 마력 내지 약 1 마력일 수 있다. 압축기 크기는 0.1 마력 내지 최대 0.75 마력, 또는 0.1 마력 내지 최대 0.5 마력일 수 있다.

냉장 유닛은 일체형 물리적 엔티티(integrated physical entity), 즉 구성요소 부분들로 분해되도록 설계되지 않은 엔티티일 수 있다. 냉장 유닛은 예를 들어 냉장고 또는 냉동고일 수 있다. 하나 초과의 냉장 회로(특히 하나 초과의 저온 냉장 회로를 포함함)가 각각의 냉장 유닛(바람직하게는 각각의 저온 냉장 유닛을 포함함) 내에 포함될 수 있는 것이 이해될 것이다.

각각의 냉장 유닛 내에 제공되는 냉장 회로는 적어도 부분적으로 냉장 유닛의 외부에 있는 공통 냉장 회로에 의해 자체적으로 냉각될 수 있다. 각각의 냉장 유닛 내에 포함되는 전용 냉장 회로와 대조적으로, (일반적으로 본 명세서에서 제2 및 제3 냉장 회로로 지칭되는) 공통 냉장 회로는 유닛을 내장하는 건물의 다수의 영역들 사이: 예컨대 (냉장 유닛이 위치되는) 매장과 기계실 및/또는 옥상 또는 외부 영역 사이에서 연장되는 연장된 회로일 수 있다.

각각의 냉장 유닛은 상품, 예컨대 잘 상하는 상품을 보관하기 위한 적어도 하나의 격실을 포함할 수 있다. 격실은 냉장 유닛 내에 포함되는 냉장 회로에 의해 냉각될 공간을 한정할 수 있다.

본 발명은 또한 저온 및 중온 냉각 수준으로 냉각을 제공하기 위한 냉장 시스템을 포함하며, 상기 시스템은,

(a) 적어도 하나의 저온 냉장 회로를 포함하는 저온 냉장 유닛으로서, 상기 저온 냉장 회로는,

(i) 약 150 이하의 GWP를 갖는 저온 가연성 냉매;

(ii) 상기 저온 가연성 냉매를 압축하기 위한 약 2 마력 이하의 정격 출력을 갖는 압축기;

(iii) 상기 저온 가연성 냉매를 증발시킴으로써 저온 냉장 유닛 내의 공간으로부터 열을 흡수하기 위한 저온 증발기; 및

(iv) 상기 저온 가연성 냉매로부터 열을 배출하기 위한 저온 열 교환기를 포함하는, 상기 저온 냉장 유닛;

(b) 적어도 하나의 중온 냉장 회로를 포함하는 중온 냉장 유닛으로서, 상기 중온 냉장 회로는,

(i) 약 150 이하의 GWP를 갖는 중온 가연성 냉매;

(ii) 상기 중온 가연성 냉매를 압축하기 위한 약 2 마력 이하의 정격 출력을 갖는 압축기;

(iii) 상기 중온 가연성 냉매를 증발시킴으로써 중온 냉장 유닛 내의 공간으로부터 열을 흡수하기 위한 중온 증발기; 및

(iv) 상기 중온 가연성 냉매로부터 열을 배출하기 위한 중온 열 교환기를 포함하는, 상기 중온 냉장 유닛; 및

(c) 바람직하게는 transHFO-1233zd를 포함하거나 바람직하게는 이를 약 50 중량% 이상으로 포함하거나 바람직하게는 이로 본질적으로 구성되거나 바람직하게는 이로 구성되는 공통 불연성 냉매를 포함하고, 약 40F 내지 약 80F의 온도에서 상기 저온 및 중온 열 교환기들 각각으로부터 배출된 열을 수용하도록 배열되는 공통 냉장 회로를 포함한다.

본 발명은 또한 저온 및 중온 냉각 수준으로 냉각을 제공하기 위한 냉장 시스템을 포함하며, 상기 시스템은,

(a) 적어도 하나의 저온 냉장 회로를 포함하는 저온 냉장 유닛으로서, 상기 저온 냉장 회로는,

(i) 약 150 이하의 GWP를 갖는 저온 가연성 냉매;

(ii) 상기 저온 가연성 냉매를 압축하기 위한 약 2 마력 이하의 정격 출력을 갖는 압축기;

(iii) 상기 저온 가연성 냉매를 증발시킴으로써 저온 냉장 유닛 내의 공간으로부터 열을 흡수하기 위한 저온 증발기; 및

(iv) 상기 저온 가연성 냉매로부터 열을 배출하기 위한 저온 열 교환기를 포함하는, 상기 저온 냉장 유닛;

(b) 적어도 하나의 중온 냉장 회로를 포함하는 중온 냉장 유닛으로서, 상기 중온 냉장 회로는,

(i) 약 150 이하의 GWP를 갖는 중온 가연성 냉매;

(ii) 상기 중온 가연성 냉매를 압축하기 위한 약 2 마력 이하의 정격 출력을 갖는 압축기;

(iii) 상기 중온 가연성 냉매를 증발시킴으로써 중온 냉장 유닛 내의 공간으로부터 열을 흡수하기 위한 중온 증발기; 및

(iv) 상기 중온 가연성 냉매로부터 열을 배출하기 위한 중온 열 교환기로서, 적어도 상기 저온 냉매 또는 상기 중온 냉매, 및 바람직하게는 상기 저온 및 중온 냉매들 각각은 HFO-1234fy를 포함하거나 이를 약 50 중량% 이상으로 포함하거나 이로 본질적으로 구성되거나 이로 구성되는 A2L 가연성 냉매인, 상기 중온 열 교환기를 포함하는, 상기 중온 냉장 유닛; 및

(c) 약 40F 내지 약 80F의 온도에서 상기 저온 및 중온 열 교환기들 각각으로부터 배출된 열을 수용하도록 배열되는, transHFO-1233zd를 포함하거나 이를 약 50 중량% 이상으로 포함하거나 이로 본질적으로 구성되거나 이로 구성되는 불연성 냉매를 포함하는 공통 냉장 회로를 포함한다.

본 발명은 또한 저온 및 중온 냉각 수준으로 냉각을 제공하기 위한 냉장 시스템을 포함하며, 상기 시스템은,

(a) 적어도 하나의 저온 냉장 회로를 포함하는 저온 냉장 유닛으로서, 상기 저온 냉장 회로는,

(i) 상기 시스템 내의 약 150 이하의 GWP를 갖는 저온 가연성 냉매로서, 약 50 중량% 이상, 또는 약 75 중량% 이상, 또는 95 중량% 이상, 또는 99 중량% 이상의 HFO-1234yf, transHFO-1234ze, 또는 이들의 조합을 포함하고, 바람직하게는 본질적으로 HFO-1234yf로 구성되거나 이로 구성되는, 상기 저온 가연성 냉매;

(ii) 상기 저온 가연성 냉매를 압축하기 위한 약 2 마력 이하의 정격 마력을 갖는 압축기;

(iii) 상기 저온 가연성 냉매를 증발시킴으로써 저온 냉장 유닛 내의 공간으로부터 열을 흡수하기 위한 저온 증발기; 및

(iv) 상기 저온 가연성 냉매로부터 열을 배출하기 위한 저온 열 교환기를 포함하는, 상기 저온 냉장 유닛;

(b) 적어도 하나의 중온 냉장 회로를 포함하는 중온 냉장 유닛으로서, 상기 중온 냉장 회로는,

(i) 약 150 이하의 GWP를 갖는 중온 가연성 냉매로서, 약 50 중량% 이상, 또는 약 75 중량% 이상, 또는 95 중량% 이상, 또는 99 중량% 이상의 HFO-1234yf, transHFO-1234ze, 또는 이들의 조합을 포함하고, 바람직하게는 본질적으로 HFO-1234yf로 구성되거나 이로 구성되는, 상기 중온 가연성 냉매;

(ii) 상기 중온 가연성 냉매를 압축하기 위한 약 2 마력 이하의 정격 마력을 갖는 압축기;

(iii) 상기 중온 가연성 냉매를 증발시킴으로써 중온 냉장 유닛 내의 공간으로부터 열을 흡수하기 위한 중온 증발기; 및

(iv) 상기 중온 가연성 냉매로부터 열을 배출하기 위한 중온 열 교환기를 포함하는, 상기 중온 냉장 유닛; 및

(c) 바람직하게는 transHFO-1233zd를 포함하거나 바람직하게는 이를 약 50 중량% 이상으로 포함하거나 바람직하게는 이로 본질적으로 구성되거나 바람직하게는 이로 구성되는 공통 불연성 냉매를 포함하고, 약 40F 내지 약 80F의 온도에서 상기 저온 및 중온 열 교환기들 각각으로부터 배출된 열을 수용하도록 배열되는 공통 냉장 회로를 포함한다.

본 발명은 또한 저온 및 중온 냉각 수준으로 냉각을 제공하기 위한 냉장 시스템을 포함하며, 상기 시스템은,

(a) 적어도 하나의 저온 냉장 회로를 포함하는 저온 냉장 유닛으로서, 상기 저온 냉장 회로는,

(i) 약 150 이하의 GWP를 갖는 저온 가연성 냉매로서, 약 50 중량% 이상, 또는 약 75 중량% 이상, 또는 95 중량% 이상, 또는 99 중량% 이상의 HFO-1234yf, transHFO-1234ze, 또는 이들의 조합을 포함하고, 바람직하게는 본질적으로 HFO-1234yf로 구성되거나 이로 구성되는, 상기 저온 가연성 냉매;

(ii) 상기 저온 가연성 냉매를 압축하기 위한 압축기;

(iii) 상기 저온 가연성 냉매를 증발시킴으로써 저온 냉장 유닛 내의 공간으로부터 열을 흡수하기 위한 저온 증발기; 및

(iv) 상기 저온 가연성 냉매로부터 열을 배출하기 위한 저온 열 교환기를 포함하는, 상기 저온 냉장 유닛;

(b) 적어도 하나의 중온 냉장 회로를 포함하는 중온 냉장 유닛으로서, 상기 중온 냉장 회로는,

(i) 약 150 이하의 GWP를 갖는 중온 가연성 냉매로서, 약 50 중량% 이상, 또는 약 75 중량% 이상, 또는 95 중량% 이상, 또는 99 중량% 이상의 HFO-1234yf, transHFO-1234ze, 또는 이들의 조합을 포함하고, 바람직하게는 본질적으로 HFO-1234yf로 구성되거나 이로 구성되는, 상기 중온 가연성 냉매;

(ii) 상기 중온 가연성 냉매를 압축하기 위한 압축기;

(iii) 상기 중온 가연성 냉매를 증발시킴으로써 중온 냉장 유닛 내의 공간으로부터 열을 흡수하기 위한 중온 증발기; 및

(iv) 상기 중온 가연성 냉매로부터 열을 배출하기 위한 중온 열 교환기를 포함하는, 상기 중온 냉장 유닛; 및

(c) 바람직하게는 transHFO-1233zd를 포함하거나 바람직하게는 이를 약 50 중량% 이상으로 포함하거나 바람직하게는 이로 본질적으로 구성되거나 바람직하게는 이로 구성되는 공통 불연성 냉매를 포함하고, 약 40F 내지 약 80F의 온도에서 상기 저온 및 중온 열 교환기들 각각으로부터 배출된 열을 수용하도록 배열되는 공통 냉장 회로를 포함한다.

본 발명은 또한 저온 및 중온 냉각 수준으로 냉각을 제공하기 위한 냉장 시스템을 포함하며, 상기 시스템은,

(a) 적어도 하나의 저온 냉장 회로를 포함하는 저온 냉장 유닛으로서, 상기 저온 냉장 회로는,

(i) 약 150 이하의 GWP를 갖는 저온 가연성 냉매;

(ii) 상기 저온 가연성 냉매를 압축하기 위한 압축기;

(iii) 상기 저온 가연성 냉매를 증발시킴으로써 저온 냉장 유닛 내의 공간으로부터 열을 흡수하기 위한 저온 증발기; 및

(iv) 상기 저온 가연성 냉매로부터 열을 배출하기 위한 저온 열 교환기를 포함하는, 상기 저온 냉장 유닛;

(b) 적어도 하나의 중온 냉장 회로를 포함하는 중온 냉장 유닛으로서, 상기 중온 냉장 회로는,

(i) 약 150 이하의 GWP를 갖는 중온 가연성 냉매;

(ii) 상기 중온 가연성 냉매를 압축하기 위한 압축기;

(iii) 상기 중온 가연성 냉매를 증발시킴으로써 중온 냉장 유닛 내의 공간으로부터 열을 흡수하기 위한 중온 증발기; 및

(iv) 상기 중온 가연성 냉매로부터 열을 배출하기 위한 중온 열 교환기를 포함하는, 상기 중온 냉장 유닛; 및

(c) transHFO-1233zd로 필수적으로 구성되는 공통 불연성 냉매를 포함하고, 약 40F 내지 약 80F의 온도에서 상기 저온 및 중온 열 교환기들 각각으로부터 배출된 열을 수용하도록 배열되는 공통 냉장 회로를 포함한다.

본 발명은 또한 저온 및 중온 냉각 수준으로 냉각을 제공하기 위한 냉장 시스템을 포함하며, 상기 시스템은,

(a) 적어도 하나의 저온 냉장 회로를 포함하는 저온 냉장 유닛으로서, 상기 저온 냉장 회로는,

(i) 약 150 이하의 GWP를 갖는 저온 가연성 냉매;

(ii) 상기 저온 가연성 냉매를 압축하기 위한 압축기;

(iii) 상기 저온 가연성 냉매를 증발시킴으로써 저온 냉장 유닛 내의 공간으로부터 열을 흡수하기 위한 저온 증발기; 및

(iv) 상기 저온 가연성 냉매로부터 열을 배출하기 위한 저온 열 교환기를 포함하는, 상기 저온 냉장 유닛;

(b) 적어도 하나의 중온 냉장 회로를 포함하는 중온 냉장 유닛으로서, 상기 중온 냉장 회로는,

(i) 약 150 이하의 GWP를 갖는 중온 가연성 냉매;

(ii) 상기 중온 가연성 냉매를 압축하기 위한 압축기;

(iii) 상기 중온 가연성 냉매를 증발시킴으로써 중온 냉장 유닛 내의 공간으로부터 열을 흡수하기 위한 중온 증발기; 및

(iv) 상기 중온 가연성 냉매로부터 열을 배출하기 위한 중온 열 교환기를 포함하는, 상기 중온 냉장 유닛; 및

(c) 바람직하게는 transHFO-1233zd를 포함하거나 바람직하게는 이를 약 50 중량% 이상으로 포함하거나 바람직하게는 이로 본질적으로 구성되거나 바람직하게는 이로 구성되는 제3 불연성 냉매를 포함하고, 약 40F 내지 약 80F의 온도에서 상기 저온 및 중온 열 교환기들 각각으로부터 배출된 열을 수용하도록 배열되는 공통 냉장 회로를 포함하고, 상기 저온 및 상기 중온 열 교환기들 각각은 상기 공통 냉매가 상기 저온 냉매 응축 온도 및 상기 중온 냉매 응축 온도 미만의 온도에서 증발하는 공통 증발기를 포함하고, 상기 공통 증발기는 상기 공통 냉매가 상기 저온 냉매 또는 상기 중온 냉매로부터 열을 흡수함으로써 증발하는 만액식 열 교환기이다.

본 발명은 또한 저온 및 중온 냉각 수준으로 냉각을 제공하기 위한 냉장 시스템을 포함하며, 상기 시스템은,

(a) 적어도 하나의 저온 냉장 회로를 포함하는 저온 냉장 유닛으로서, 상기 저온 냉장 회로는,

(i) 약 150 이하의 GWP를 갖는 저온 가연성 냉매;

(ii) 상기 저온 가연성 냉매를 압축하기 위한 약 2 마력 이하의 정격 출력을 갖는 압축기;

(iii) 상기 저온 가연성 냉매를 증발시킴으로써 저온 냉장 유닛 내의 공간으로부터 열을 흡수하기 위한 저온 증발기; 및

(iv) 상기 저온 가연성 냉매로부터 열을 배출하기 위한 저온 열 교환기를 포함하는, 상기 저온 냉장 유닛;

(b) 적어도 하나의 중온 냉장 회로를 포함하는 중온 냉장 유닛으로서, 상기 중온 냉장 회로는,

(i) 약 150 이하의 GWP를 갖는 중온 가연성 냉매;

(ii) 상기 중온 가연성 냉매를 압축하기 위한 약 2 마력 이하의 정격 출력을 갖는 압축기;

(iii) 상기 중온 가연성 냉매를 증발시킴으로써 중온 냉장 유닛 내의 공간으로부터 열을 흡수하기 위한 중온 증발기; 및

(iv) 상기 중온 가연성 냉매로부터 열을 배출하기 위한 중온 열 교환기를 포함하는, 상기 중온 냉장 유닛; 및

(c) 바람직하게는 transHFO-1233zd를 포함하거나 바람직하게는 이를 약 50 중량% 이상으로 포함하거나 바람직하게는 이로 본질적으로 구성되거나 바람직하게는 이로 구성되는 공통 불연성 냉매를 포함하고, 약 40F 내지 약 80F의 온도에서 상기 저온 및 중온 열 교환기들 각각으로부터 배출된 열을 수용하도록 배열되는 공통 냉장 회로를 포함하고, 상기 저온 및 상기 중온 열 교환기들 각각은 상기 공통 냉매가 상기 저온 냉매 응축 온도 및 상기 중온 냉매 응축 온도 미만의 온도에서 증발하는 공통 증발기를 포함하고, 상기 공통 증발기는 상기 공통 냉매가 상기 저온 냉매 또는 상기 중온 냉매로부터 열을 흡수함으로써 증발하는 만액식 열 교환기이다.

본 발명은 또한 저온 및 중온 냉각 수준으로 냉각을 제공하기 위한 냉장 시스템을 포함하며, 상기 시스템은,

(a) 적어도 하나의 저온 냉장 회로를 포함하는 저온 냉장 유닛으로서, 상기 저온 냉장 회로는,

(i) 약 150 이하의 GWP를 갖는 저온 가연성 냉매로서, 약 50 중량% 이상, 또는 약 75 중량% 이상, 또는 95 중량% 이상, 또는 99 중량% 이상의 HFO-1234yf, transHFO-1234ze, 또는 이들의 조합을 포함하고, 바람직하게는 본질적으로 HFO-1234yf로 구성되거나 이로 구성되는, 상기 저온 가연성 냉매;

(ii) 상기 저온 가연성 냉매를 압축하기 위한 약 2 마력 이하의 정격 마력을 갖는 압축기;

(iii) 상기 저온 가연성 냉매를 증발시킴으로써 저온 냉장 유닛 내의 공간으로부터 열을 흡수하기 위한 저온 증발기; 및

(iv) 상기 저온 가연성 냉매로부터 열을 배출하기 위한 저온 열 교환기를 포함하는, 상기 저온 냉장 유닛;

(b) 적어도 하나의 중온 냉장 회로를 포함하는 중온 냉장 유닛으로서, 상기 중온 냉장 회로는,

(i) 약 150 이하의 GWP를 갖는 중온 가연성 냉매로서, 약 50 중량% 이상, 또는 약 75 중량% 이상, 또는 95 중량% 이상, 또는 99 중량% 이상의 HFO-1234yf, transHFO-1234ze, 또는 이들의 조합을 포함하고, 바람직하게는 본질적으로 HFO-1234yf로 구성되거나 이로 구성되는, 상기 중온 가연성 냉매;

(ii) 상기 중온 가연성 냉매를 압축하기 위한 약 2 마력 이하의 정격 마력을 갖는 압축기;

(iii) 상기 중온 가연성 냉매를 증발시킴으로써 중온 냉장 유닛 내의 공간으로부터 열을 흡수하기 위한 중온 증발기; 및

(iv) 상기 중온 가연성 냉매로부터 열을 배출하기 위한 중온 열 교환기를 포함하는, 상기 중온 냉장 유닛; 및

(c) 바람직하게는 transHFO-1233zd를 포함하거나 바람직하게는 이를 약 50 중량% 이상으로 포함하거나 바람직하게는 이로 본질적으로 구성되거나 바람직하게는 이로 구성되는 공통 불연성 냉매를 포함하고, 약 40F 내지 약 80F의 온도에서 상기 저온 및 중온 열 교환기들 각각으로부터 배출된 열을 수용하도록 배열되는 공통 냉장 회로를 포함하고, 상기 저온 및 상기 중온 열 교환기들 각각은 상기 공통 냉매가 상기 저온 냉매 응축 온도 및 상기 중온 냉매 응축 온도 미만의 온도에서 증발하는 공통 증발기를 포함하고, 상기 공통 증발기는 상기 공통 냉매가 상기 저온 냉매 또는 상기 중온 냉매로부터 열을 흡수함으로써 증발하는 만액식 열 교환기이다.

본 발명은 또한 저온 및 중온 냉각 수준으로 냉각을 제공하기 위한 냉장 시스템을 포함하며, 상기 시스템은,

(a) 적어도 하나의 저온 냉장 회로를 포함하는 저온 냉장 유닛으로서, 상기 저온 냉장 회로는,

(i) 약 150 이하의 GWP를 갖는 저온 가연성 냉매로서, 약 50 중량% 이상, 또는 약 75 중량% 이상, 또는 95 중량% 이상, 또는 99 중량% 이상의 HFO-1234yf, transHFO-1234ze, 또는 이들의 조합을 포함하고, 바람직하게는 본질적으로 HFO-1234yf로 구성되거나 이로 구성되는, 상기 저온 가연성 냉매;

(ii) 상기 저온 가연성 냉매를 압축하기 위한 압축기;

(iii) 상기 저온 가연성 냉매를 증발시킴으로써 저온 냉장 유닛 내의 공간으로부터 열을 흡수하기 위한 저온 증발기; 및

(iv) 상기 저온 가연성 냉매로부터 열을 배출하기 위한 저온 열 교환기를 포함하는, 상기 저온 냉장 유닛;

(b) 적어도 하나의 중온 냉장 회로를 포함하는 중온 냉장 유닛으로서, 상기 중온 냉장 회로는,

(i) 약 150 이하의 GWP를 갖는 중온 가연성 냉매로서, 약 50 중량% 이상, 또는 약 75 중량% 이상, 또는 95 중량% 이상, 또는 99 중량% 이상의 HFO-1234yf, transHFO-1234ze, 또는 이들의 조합을 포함하고, 바람직하게는 본질적으로 HFO-1234yf로 구성되거나 이로 구성되는, 상기 중온 가연성 냉매;

(ii) 상기 중온 가연성 냉매를 압축하기 위한 압축기;

(iii) 상기 중온 가연성 냉매를 증발시킴으로써 중온 냉장 유닛 내의 공간으로부터 열을 흡수하기 위한 중온 증발기; 및

(iv) 상기 중온 가연성 냉매로부터 열을 배출하기 위한 중온 열 교환기를 포함하는, 상기 중온 냉장 유닛; 및

(c) 바람직하게는 transHFO-1233zd를 포함하거나 바람직하게는 이를 약 50 중량% 이상으로 포함하거나 바람직하게는 이로 본질적으로 구성되거나 바람직하게는 이로 구성되는 공통 불연성 냉매를 포함하고, 약 40F 내지 약 80F의 온도에서 상기 저온 및 중온 열 교환기들 각각으로부터 배출된 열을 수용하도록 배열되는 공통 냉장 회로를 포함한다.

본 발명은 또한 저온 및 중온 냉각 수준으로 냉각을 제공하기 위한 냉장 시스템을 포함하며, 상기 시스템은,

(a) 적어도 하나의 저온 냉장 회로를 포함하는 저온 냉장 유닛으로서, 상기 저온 냉장 회로는,

(i) 약 150 이하의 GWP를 갖는 저온 가연성 냉매;

(ii) 상기 저온 가연성 냉매를 압축하기 위한 압축기;

(iii) 상기 저온 가연성 냉매를 증발시킴으로써 저온 냉장 유닛 내의 공간으로부터 열을 흡수하기 위한 저온 증발기; 및

(iv) 상기 저온 가연성 냉매로부터 열을 배출하기 위한 저온 열 교환기를 포함하는, 상기 저온 냉장 유닛;

(b) 적어도 하나의 중온 냉장 회로를 포함하는 중온 냉장 유닛으로서, 상기 중온 냉장 회로는,

(i) 약 150 이하의 GWP를 갖는 중온 가연성 냉매;

(ii) 상기 중온 가연성 냉매를 압축하기 위한 압축기;

(iii) 상기 중온 가연성 냉매를 증발시킴으로써 중온 냉장 유닛 내의 공간으로부터 열을 흡수하기 위한 중온 증발기; 및

(iv) 상기 중온 가연성 냉매로부터 열을 배출하기 위한 중온 열 교환기를 포함하는, 상기 중온 냉장 유닛; 및

(c) transHFO-1233zd로 필수적으로 구성되는 공통 불연성 냉매를 포함하고, 약 40F 내지 약 60F의 온도에서 상기 저온 및 중온 열 교환기들 각각으로부터 배출된 열을 수용하도록 배열되는 공통 냉장 회로를 포함하고, 상기 저온 및 상기 중온 열 교환기들 각각은 상기 공통 냉매가 상기 저온 냉매 응축 온도 및 상기 중온 냉매 응축 온도 미만의 온도에서 증발하는 공통 증발기를 포함하고, 상기 공통 증발기는 상기 공통 냉매가 상기 저온 냉매 또는 상기 중온 냉매로부터 열을 흡수함으로써 증발하는 만액식 열 교환기이다.

바람직한 실시예에서, 가연성 저온 냉매 및/또는 가연성 중온 냉매는 75 중량% 이상, 또는 약 95 중량% 이상의 R1234yf, 다이플루오르메탄(R-32) 및 CO2의 조합을 포함하거나 이로 본질적으로 구성되거나 이로 구성된다. 바람직한 실시예에서, 가연성 저온 냉매 및/또는 가연성 중온 냉매는 75 중량% 이상의 R1234yf, 다이플루오르메탄(R-32) 및 CO2의 조합을 포함하며, 여기서 조합은 R1234yf, R-32 및 CO2의 총 중량을 기준으로, 약 75.5 중량%의 R-1234yf, 약 21.5 중량%의 R32 및 약 3 중량%의 CO2로 구성되고, 그러한 조합은 때때로 본 명세서에서 편의상 R455A로 지칭된다. 냉매 내의 성분의 중량 백분율에 관하여 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "약"은 표시된 양 +/- 표시된 양의 1%를 지칭한다.

본 발명은 또한 저온 및 중온 냉각 수준으로 냉각을 제공하기 위한 냉장 시스템을 포함하며, 상기 시스템은,

(a) 적어도 하나의 저온 냉장 회로를 포함하는 저온 냉장 유닛으로서, 상기 저온 냉장 회로는,

(i) 약 150 이하의 GWP를 갖는 저온 가연성 냉매;

(ii) 상기 저온 가연성 냉매를 압축하기 위한 압축기;

(iii) 상기 저온 가연성 냉매를 증발시킴으로써 저온 냉장 유닛 내의 공간으로부터 열을 흡수하기 위한 저온 증발기; 및

(iv) 상기 저온 가연성 냉매로부터 열을 배출하기 위한 저온 열 교환기를 포함하는, 상기 저온 냉장 유닛;

(b) 적어도 하나의 중온 냉장 회로를 포함하는 중온 냉장 유닛으로서, 상기 중온 냉장 회로는,

(i) 약 150 이하의 GWP를 갖는 중온 가연성 냉매;

(ii) 상기 중온 가연성 냉매를 압축하기 위한 압축기;

(iii) 상기 중온 가연성 냉매를 증발시킴으로써 중온 냉장 유닛 내의 공간으로부터 열을 흡수하기 위한 중온 증발기; 및

(iv) 상기 중온 가연성 냉매로부터 열을 배출하기 위한 중온 열 교환기로서, 상기 저온 가연성 냉매 및 상기 중온 가연성 냉매 중 하나 또는 둘 모두는 A2L 가연성이고 본질적으로 R1234yf로 구성되는, 상기 중온 열 교환기를 포함하는, 상기 중온 냉장 유닛; 및

(c) transR1233zd를 포함하거나 바람직하게는 이를 약 50 중량% 이상으로 포함하거나 바람직하게는 이를 75 중량% 이상으로 포함하거나 이로 본질적으로 구성되거나 이로 구성되는 불연성 냉매를 포함하고, 약 40F 내지 약 60F의 온도에서 상기 저온 및 중온 열 교환기들 각각으로부터 배출된 열을 수용하도록 배열되는 공통 냉장 회로를 포함한다.

4 회로 만액식 분산형 냉장 시스템

이제, 본 발명에 따른 4개의 회로를 포함하는 바람직한 분산형 냉장 시스템이 도 5를 참조하여 기술될 것이다.

도 5는 저온 냉장 회로(510a, 510b)(편의상 4개의 도시된 회로들 중 하나로 함께 지칭됨), 중온 냉장 회로(510c, 510d)(편의상 4개의 도시된 회로들 중 하나로 함께 지칭됨), 만액식 공통 냉장 회로(530) 및 제4 냉장 회로(550)를 포함하는 4개의 회로를 갖는 분산형 냉장 시스템(500)을 도시한다. 공통 냉장 회로는 저온 및 중온 냉장 회로(510a 내지 510d)를 냉각시키도록, 즉 그로부터 열을 제거하도록 배열된다. 제4 냉장 회로(550)는 공통 냉장 회로(530)를 냉각시키도록, 즉 그로부터 열을 제거하도록 배열된다. 냉장 회로들(510) 각각은 자립형이며, 각각의 냉장 유닛(도시되지 않음)에 전용 냉각을 제공한다.

보다 구체적으로, 도 5는 각각 증발기(511), 압축기(512), 열 교환기(513) 및 팽창 밸브(514)를 갖는 냉장 회로(510a, 510b, 510c, 510d)를 갖는 냉장 시스템(500)을 도시한다. 각각의 회로(510a, 510b, 510c, 510d)에서, 각각 증발기(511a, 511b, 511c, 511d), 압축기(512a, 512b, 512c, 512d), 열 교환기(513a, 513b, 513c, 513d), 및 팽창 밸브(514a, 514b, 514c, 514d)는 나열된 순서대로 서로 직렬로 연결된다. 회로들(510a, 510b, 510c, 510d) 각각은 각각의 냉장 유닛(도시되지 않음) 내에 제공되며, 바람직하게는 자립형이다.

이러한 예에서, 회로(510a, 510b)는 냉동고 - 즉, 저온 - 유닛 내에 내장되고, 회로(510c, 510b)는 냉장고 - 즉, 중온 - 유닛 내에 내장된다. 냉장고와 냉동고는 냉장 유닛의 예이다. 이러한 방식으로, 자립형 및 전용 냉장 회로가 각각의 냉장 유닛에 제공된다. 냉장 유닛(도시되지 않음), 및 그에 따른 냉장 회로(510a, 510b, 510c, 510b)는 슈퍼마켓의 매장(501) 상에 또는 그 부근에 위치된다.

냉장 회로(510a, 510b, 510c, 510d) 내의 냉매는 저 GWP 냉매, 예컨대 R744, 탄화수소(R290, R600a, R1270), R1234yf, R1234ze(E) 또는 R455A이다. 당업자가 인식할 바와 같이, 냉장 회로들(510) 각각 내의 냉매는 제1 냉장 회로들(510) 중 다른 것 내의 냉매와 동일하거나 상이할 수 있다.

냉장 시스템(500)은 또한 공통 냉장 회로(530)를 갖는다. 공통 냉장 회로(530)는 2개의 병렬 연결된 분기부: 열 교환기 분기부 및 주변 냉각 분기부를 갖는다. 열 교환기 분기부는 열 교환기(531) 및 유체 수용기(532)를 갖는다. 열 교환기(531)와 유체 수용기는 직렬로 그리고 나열된 순서대로 연결된다. 주변 냉각 분기부는 냉각기(533)를 갖는다. 열 교환기 분기부와 주변 냉각 분기부는 제1 제어가능 밸브(534) 및 제2 제어가능 밸브(535)에 의해 병렬로 결합된다. 제어가능 밸브(534, 535)는 열 교환기 분기부 및 주변 냉각 분기부 각각 내에서 유동하는 냉매의 양이 제어가능하도록 제어가능하다. 열 교환기 분기부 및 주변 냉각 분기부는 둘 모두 펌프(536)와 직렬로 결합된다. 펌프(536)는 제1 제어 밸브(534)와 직렬로 결합되고 그로부터 바로 하류에 있다.

냉장 회로(530)는 서로 병렬로 연결되는 2개의 추가의 분기부: 제1 냉각 분기부(538) 및 제2 냉각 분기부(537)를 사용하여 냉장 회로(510a 내지 510d)에 연결된다. 제1 냉각 분기부(538) 및 제2 냉각 분기부(537)는 펌프(536)와 제2 제어가능 밸브(535) 사이에 연결된다.

냉각 분기부(537)는 냉장 회로(510a, 510b)의 열 교환기들 중 2개(513a, 513b)와 인터페이싱한다. 제2 냉각 분기부(538)는 냉장 회로(510c, 510d)의 열 교환기들 중 다른 2개(513c, 513d)와 인터페이싱한다.

이러한 예에서, 제1 냉각 분기부(538)는 저온 분기부이며, 따라서 저온 제1 냉장 회로 - 즉, 냉동고 회로 - 와 인터페이싱하는 반면에; 제2 냉각 분기부(537)는 중온 분기부이며, 따라서 중온 냉장 회로 - 즉, 냉장고 회로 - 와 인터페이싱한다. 중온 및 저온 냉각에 대한 언급은 전술된 바와 같이, 각각의 시스템에서 에너지가 전달되는 온도와 관련된다.

제1 냉각 분기부(538)는 각각의 회로 인터페이스 위치(539a, 539b)에서 그의 각각의 냉장 회로(510a, 510b)의 열 교환기들(513a, 513b) 각각과 인터페이싱한다. 제1 냉각 분기부(538) 상의 회로 인터페이스 위치들(539a, 539b) 각각은 냉각 분기부(538) 상의 회로 인터페이스 위치들(539a, 539b) 중 다른 것과 조합된다.

제2 냉각 분기부(537)는 각각의 회로 인터페이스 위치(539c, 539d)에서 그의 각각의 냉장 회로(510c, 510d)의 열 교환기들(513c, 513d) 각각과 인터페이싱한다. 제2 냉각 분기부(537) 상의 회로 인터페이스 위치들(539c, 539d) 각각은 제2 냉각 분기부(537) 상의 회로 인터페이스 위치들(539c, 539d) 중 다른 것과 조합된다.

본 발명의 선택적인 태양에 따르면, 냉장 시스템(500)은 또한 선택적인 공조 루프(air conditioning loop)(560)를 갖는다. 유용하게는, 그러한 바람직한 실시예에서의 루프(560)의 제공은 공조 회로(561)가 시스템(500) 상에 추가되도록 허용한다. 유용하게는, 이는 시스템(500) 내의 기존 냉각 기반 시설을 이용하며, 따라서 더욱 효율적이고 훨씬 단순화된 공조 회로(561)를 생성한다. 이는 주로 시스템(500) 내의 작동 유체 - 즉, 냉매 - 가 대신 이용되기 때문에 공조 회로(561)에 추가의 작동 유체가 필요하지 않기 때문이다.

선택적인 공조 루프(560)는 제2 냉장 회로(530)와 결합된다. 보다 구체적으로, 공조 루프(560)는 제2 냉각 분기부(537)와 결합되고, 제2 분기부(537)의 회로 인터페이스 위치(539c, 539d)로부터 하류에 연결된다. 공조 루프(560)는 공조 회로(561)와의 회로 인터페이스 위치(562)를 갖는다. 보다 구체적으로, 회로 인터페이스 위치(562)에서, 제2 냉각 분기부(537)는 공조 열 교환기(563)와 인터페이싱한다. 공조 회로(561)는 또한 팬(564)을 포함한다. 사용 시에, 제2 냉각 분기부(537)는 그것이 그의 각각의 제1 냉장 회로(510c, 5510d)로부터 열을 제거하는 것과 거의 동일한 방식으로 열 교환기(563)를 통해 공조 회로(561)로부터 열을 제거한다. 이는 제2 냉각 분기부(537) 내의 냉매의 온도가 증가하고; 공조 열 교환기(563)에 근접한 공기의 온도가 감소하는 결과를 가져온다. 팬(564)은 공조 열 교환기(563)에 근접한 차가운 공기를 그것이 필요한 곳으로 순환시키기 위해 사용된다. 이러한 예에서, 공조 유닛(561)과의 회로 인터페이스 위치(562)는 제1 냉각 분기부(538)와의 제2 냉각 분기부(537)의 회로 인터페이스 위치(539c, 539d)와 연결되지만; 당업자가 본 명세서에 포함된 교시 및 개시에 기초하여 인식할 바와 같이, 단순 병렬 연결 및 단순 직렬 연결과 같은 많은 다른 배열이 가능하다. 당업자가 또한 인식할 바와 같이, 공조 루프(560) 및 유닛(561)은 시스템(500)으로부터 동일하게 잘 제거될 수 있다.

공통 냉장 회로(530)는 매장(501), 기계실(502) 및 옥상(503) 사이에서 회로를 연장시키는 부분을 포함한다. 제1 냉각 분기부(538) 및 제2 냉각 분기부(537)는 주로 매장(501) 상에 위치된다. 주로 매장(501) 상에 위치된다는 것은 회로 인터페이스 위치(539, 562)가 매장(501) 상에 또는 그 부근에 위치되는 것을 의미한다. 그러나, 제1 냉각 분기부(538)와 제2 냉각 분기부(537) 사이의 접합부와 제1 (저온 냉장) 회로(538) 중 일부는 기계실(501) 내에 위치된다. 열 교환기 분기부는 또한 펌프(536) 및 제1 제어가능 밸브(534) 및 제2 제어가능 밸브(535)와 함께 기계실(501) 내에 위치된다. 주변 냉각 분기부는 기계실(501)과 옥상(503) 사이에서 분기부를 연장시키는 부분을 포함한다. 냉각기(533)는 옥상 상에 위치된다.

이러한 예에서, 공통 냉장 회로 내의 냉매는 75 중량% 이상의 R1233zd(E)를 포함한다. 그러한 냉매는 불연성, 저 GWP 냉매, 즉 500 이하, 더욱 바람직하게는 약 150 이하의 GWP를 갖는 냉매이다.

다시 도 2를 참조하면, 냉장 시스템(500)은 또한 회로(530) 내의 공통 냉매를 냉각시키는 냉장 회로(550)를 갖는다. 냉장 회로(550)는 압축기(551), 냉각기(552), 팽창 밸브(553) 및 공통 냉장 회로(530)의 열 교환기(531)와의 인터페이스를 갖는다. 압축기(551), 냉각기(552), 팽창 밸브(553) 및 냉장 회로(530)의 열 교환기(531)와의 인터페이스는 직렬로 그리고 나열된 순서대로 연결된다.

냉장 회로(550)는 기계실(502)과 옥상(503) 사이에서 회로를 연장시키는 부분을 포함한다. 냉장 회로(530)의 열 교환기(531)와의 인터페이스, 압축기(551) 및 팽창 밸브(553)는 기계실(502) 내에 있다. 냉각기(552)는 옥상 상에 있다.

이러한 예에서, 냉장 회로(550) 내의 냉매는 개별 A2L 냉매 또는 HC 냉매, 또는 A2L 냉매들 또는 HC 냉매들의 블렌드일 수 있다. A2L 냉매는 예를 들어 R1234ze, R1234yf 및 R455A를 포함할 수 있다. HC 냉매는 예를 들어 R290 및 R1270을 포함할 수 있다.

냉장 시스템(500)은 바람직하게는 냉장 회로(530) 내에 그리고/또는 회로(550) 상에 수용기를 포함하는 시스템이다. 따라서, 열 교환기(513)는 만액식이다.

작동 시에, 냉장 회로(550)는 공통 냉장 회로(530)로부터 열을 추출하고, 공통 회로(530)는 적어도 저온 및 중온 회로로부터 열을 추출한다. 이러한 접근법의 이점은 회로(550)가 바람직하게는 기계실 및 옥상과 같은, 대중의 구성원이 제한 없이 접근할 수 있는 영역으로부터 멀리 떨어진 위치에 위치되기 때문에, 그러한 회로 내의 냉매가 가연성, 그러나 저 GWP 냉매일 수 있다는 것이다. 따라서, 본 시스템은 공통 냉장 회로가 보다 높은 GWP(바람직하게는 최대 약 500) 및 불연성 냉매로 작동될 수 있기 때문에 예상외로 효과적일 수 있는데, 왜냐하면 이것이 부분들이 매장(501)과 기계실(502) 사이에서 연장되는 유일한 회로이기 때문이다.

만액식 및 비-만액식 캐스케이드형(cascaded) 냉장 시스템에 관하여 기술된 잠재적인 이점은 열 교환기가 만액식이거나 만액식이지 않은 본 섹션에 기술된 유형의 시스템에 동일하게 잘 적용될 수 있다.

편의상, 용어 "만액식 시스템", "만액식 캐스케이드 시스템" 등은 상기 저온 및 중온 냉매를 응축시키기 위한 제1 냉장 회로(바람직하게는 저온 회로) 및 제2 냉장 회로(바람직하게는 중온 회로) 내의 열 교환기들 중 적어도 하나, 바람직하게는 모두가 공통 냉매를 위한 만액식 증발기인 본 개시의 시스템을 지칭한다.

본 명세서의 만액식 분산형 냉장 시스템의 추가의 잠재적인 이점은 시스템이 요구 냉매의 GWP를 추가로 감소시킬 수 있다는 것이다. 이는 본 명세서에 기술된 바와 같이 공통 냉장 회로의 일부를 대체하는 550과 같은 제4 제3 냉장을 포함하는 그러한 실시예에 대해 부분적으로 발생한다. 이는 공통 냉장 회로를 단축시켜, 공통 회로에 요구되는 불연성, 그러나 보다 높은 GWP 냉매의 양을 감소시키는 효과를 가질 수 있다. 대신에, 공통 냉장 회로 중 일부를 대체하는 제4 냉장 회로는 저 GWP, 그러나 가연성 냉매를 사용한다. 결과적으로, 시스템은 추가로 감소된 GWP로 작동할 수 있다.

4 회로 만액식 분산형 냉장 시스템의 또 다른 추가의 잠재적인 이점은 그것이 공조 루프 및 상보적 공조 회로를 가질 수 있다는 것이다. 이의 이점은 위의 설명에서 논의된 바와 같으며, 기존 시스템을 이용하는 더욱 효율적이고 단순화된 공조 회로가 제공될 수 있다는 것을 포함한다.

4 회로 만액식 분산형 냉장 시스템 - 대안

구상되는 시스템(500)의 변경은 저온 및 중온 회로들(예에서 510) 중 어느 하나 또는 둘 모두 또는 제4 냉장 회로(예에서 550) 내의 가연성 냉매의 누출의 경우에 공통 냉장 회로(530) 내의 냉매(바람직하게는 R1233zd(E))가 화염/화재 억제제로서 방출되도록 배열되는 것이다. 하나의 배열에서, 냉장 회로(530) 내의 냉매가 공통 냉장 회로(530)로부터 제어가능하게 방출가능하도록 추가의 출구 포트가 제1 제어가능 밸브(536) 및/또는 제2 제어가능 밸브(536)에 추가된다. 다른 배열에서, 펌프가 화염/화재 억제제로서의 역할을 하는 냉장 회로(530)로부터의 냉매를 능동적으로 펌핑할 수 있도록 출구 포트가 펌프(536)로부터 바로 하류에 제공된다.

구상되는 시스템(500)의 추가의 변경은 공조 루프(560) 및 회로(561)가 완전히 제거될 수 있거나; 냉장 회로(530) 상의, 또는 실제로 냉장 회로들(510) 중 하나 상의 또는 제4 냉장 회로(550) 상의 다른 곳에 결합되거나 배열될 수 있는 것이다.

저온 및 중온 냉장 회로를 위한 그의 바람직한 모듈식 설계로 인해, 본 냉장 시스템은 저 GWP를 갖는 가연성, 저압 냉매를 저온 및 중온 냉장 회로에 사용하도록 허용한다. 또한 추가로, 그의 주변 냉각 분기부로 인해, 시스템은 감소된 에너지 사용을 제공한다. 또한 추가로, 공통 회로 내의 그의 바람직한 수용기 및 저온 및 중온 냉장 회로 내의 증발기의 만액식 설계로 인해, 시스템은 시스템 효율의 예상 밖의 개선을 제공한다. 또한, 그의 선택적이지만 바람직한 추가의 공조 루프로 인해, 시스템은 또한 단순화된 상보적 공조 회로를 가능하게 한다.

3 회로 만액식 분산형 냉장 시스템

이제, 본 개시의 일부를 형성하는 다른 냉장 시스템이 도 6을 참조하여 기술될 것이다.

도 6은 2개의 중온 냉장 회로(610a, 610b)(편의상 3개의 도시된 회로들 중 하나로 함께 지칭됨), 2개의 저온 냉장 회로(630a, 630b)(편의상 3개의 도시된 회로들 중 하나로 함께 지칭됨) 및 공통 냉장 회로(650)를 갖는 분산형 냉장 시스템(600)을 도시한다.

공통 냉장 회로(650)는 중온 냉장 회로(610) 및 저온 냉장 회로(630) 둘 모두를 냉각시키도록, 즉 그로부터 열을 제거하도록 배열된다. 중온 냉장 회로들(610a, 610b) 및 저온 냉장 회로들(630a, 630b) 각각은 자립형이며, 각각의 냉장 유닛(도시되지 않음)에 전용 냉각을 제공한다.

보다 구체적으로, 2개의 중온 냉장 회로들(610a, 610b) 각각은 증발기(611a, 611b), 압축기(612a, 612b), 열 교환기(613a, 613b) 및 팽창 밸브(614a, 614b)를 갖는다. 각각의 중온 냉장 회로(610a, 610b)에서, 증발기(611a, 611b), 압축기(612a, 612b), 열 교환기(613a, 613b) 및 팽창 밸브(614a, 614b)는 각각 나열된 순서대로 서로 직렬로 연결된다. 중온 냉장 회로들(610a, 610b) 각각은 각각의 냉장 유닛(도시되지 않음) 내에 제공된다. 이러한 예에서, 중온 냉장 회로(610a, 610b)는 냉장고 - 즉, 중온 - 유닛 내에 내장된다. 냉장고는 냉장 유닛의 예이다. 이러한 방식으로, 자립형 및 전용 중온 냉장 회로(610)가 각각의 냉장 유닛에 제공된다. 냉장 유닛(도시되지 않음) 및 그에 따른 중온 냉장 회로(610a, 610b)는 슈퍼마켓의 매장(601) 상에 또는 그 부근에 위치된다.

중온 냉장 회로(610a, 610b) 내의 냉매는 가연성, 저 GWP 냉매, 예컨대 R744, 탄화수소(R290, R600a, R1270), R1234yf, R1234ze(E) 또는 R455A이다. 당업자가 인식할 바와 같이, 중온 냉장 회로들(610a, 610b) 각각 내의 냉매는 중온 냉장 회로들(610a, 610b) 중 다른 것 내의 냉매와 동일하거나 상이할 수 있다.

중온 냉장 회로(610a, 610b)와 마찬가지로, 2개의 저온 냉장 회로들(630a, 630b) 각각은 증발기(631a, 631b), 압축기(632a, 632b), 열 교환기(633a, 633b) 및 팽창 밸브(634a, 634b)를 갖는다. 각각의 저온 냉장 회로(630a, 630b)에서, 증발기(631a, 631b), 압축기(632a, 632b), 열 교환기(633a, 633b) 및 팽창 밸브(634a, 634b)는 각각 나열된 순서대로 서로 직렬로 연결된다. 중온 냉장 회로들(630a, 630b) 각각은 각각의 냉장 유닛(도시되지 않음) 내에 제공된다. 이러한 예에서, 저온 냉장 회로(630a, 630b)는 냉동고 - 즉, 중온 - 유닛 내에 내장된다. 냉동고는 냉장 유닛의 예이다. 이러한 방식으로, 자립형 및 전용 저온 냉장 회로(630)가 각각의 냉장 유닛에 제공된다. 냉장 유닛(도시되지 않음) 및 그에 따른 저온 냉장 회로(630a, 630b)는 슈퍼마켓의 매장(601) 상에 위치된다.

중온 냉장 회로(610a, 610b)와 마찬가지로, 저온 냉장 회로(630a, 630b) 내의 냉매는 가연성, 저 GWP 냉매, 예컨대 R744, 탄화수소(R290, R600a, R1270), R1234yf, R1234ze(E) 또는 R455A이다. 당업자가 인식할 바와 같이, 저온 냉장 회로들(6130a, 630b) 각각 내의 냉매는 저온 냉장 회로들(630a, 630b) 중 다른 것 내의 냉매와 동일하거나 상이할 수 있다.

냉장 시스템(600)은 또한 공통 냉장 회로(650)를 갖는다. 공통 냉장 회로(650)는 압축기 분기부(660) 및 주변 냉각 분기부(670)를 갖는다. 압축기 분기부(660)는 주변 냉각 분기부(670)와 병렬로 연결된다.

압축기 분기부(660)는 압축기(661), 냉각기(662), 팽창 밸브(663) 및 수용기(664)를 갖는다. 압축기(661), 응축기(662) 및 팽창 밸브(663)는 직렬로 그리고 주어진 순서대로 연결된다. 수용기(664)는 압축기(661) 입구와 팽창 밸브(663) 출구 사이에 연결된다. 주변 냉각 분기부(670)는 냉각기(671)를 갖는다.

압축기 분기부(660) 및 주변 냉각 분기부(670)는 제1 제어가능 밸브(665) 및 제2 제어가능 밸브(666)에 의해 병렬로 연결된다. 제어가능 밸브(665, 666)는 압축기 분기부(660) 및 주변 냉각 분기부(670) 각각 내에서 유동하는 냉매의 양이 제어가능하도록 제어가능하다. 제1 제어 밸브(665)는 펌프(667)와 직렬로 연결된다.

공통 냉장 회로(650)는 또한 서로 병렬로 연결되는 2개의 추가의 분기부: 중온 냉각 분기부(680) 및 저온 냉각 분기부(685)를 갖는다. 중온 냉각 분기부(680) 및 저온 냉각 분기부(685)는 펌프(667)와 제2 제어가능 밸브(666) 사이에 연결된다.

이러한 예에서, 저온 냉각 분기부(685)는 저온 냉장 회로(630) - 즉, 냉동고 회로 - 와 인터페이싱하는 반면에; 중온 냉각 분기부(680)는 중온 냉장 회로(610) - 즉, 냉장고 회로 - 와 인터페이싱한다. 중온 및 저온 냉각에 대한 언급은 위의 그러한 시스템의 설명에 따라, 냉장 회로에 의해 냉각되는 영역으로 열이 배출되는 상대 온도와 관련된다.

중온 냉각 분기부(680)는 각각의 회로 인터페이스 위치(681a, 681b)에서 중온 냉장 회로(610a, 610b)의 열 교환기들(613a, 613b) 각각과 인터페이싱한다. 회로 인터페이스 위치들(681a, 681b) 각각은 다른 회로 인터페이스 위치(681a, 681b)와 직병렬 조합된다.

저온 냉각 분기부(685)는 각각의 회로 인터페이스 위치(686a, 686b)에서 저온 냉장 회로(630a, 630b)의 열 교환기들(633a, 633b) 각각과 인터페이싱한다. 회로 인터페이스 위치들(686a, 686b) 각각은 다른 회로 인터페이스 위치(686a, 686b)와 조합된다.

냉장 시스템(600)은 또한 바람직한 실시예에서 공조 루프(690)를 갖는다. 유용하게는, 루프(690)의 제공은 공조 회로(691)가 시스템(600) 상에 추가되도록 허용한다. 유용하게는, 이는 시스템(600) 내의 기존 냉각 기반 시설을 이용하며, 따라서 더욱 효율적이고 훨씬 단순화된 공조 회로(691)를 생성한다. 이는 주로 시스템(600) 내의 작동 유체 - 즉, 냉매 - 가 대신 이용되기 때문에 공조 회로(691)에 추가의 작동 유체가 필요하지 않기 때문이다.

선택적인 공조 루프(690)는 제2 냉장 회로(650)와 결합된다. 보다 구체적으로, 공조 루프(690)는 여러 위치들 중 하나 이상에서 시스템에 결합될 수 있다. 일 실시예에서, 선택적인 공조 루프(690)는 저온 냉각 분기부(685)와 결합되고, 저온 냉장 회로(630a, 630b)와의 저온 냉각 분기부(685)의 회로 인터페이스 위치(633a, 633b)로부터 하류에 연결된다. 공조 루프(690)는 공조 회로(691)와의 회로 인터페이스 위치(692)를 갖는다. 보다 구체적으로, 회로 인터페이스 위치(692)에서, 저온 냉각 분기부(685)는 공조 열 교환기(693)와 인터페이싱한다. 공조 회로(691)는 또한 팬(694)을 포함한다. 사용 시에, 저온 냉각 분기부(685)는 그것이 그의 각각의 저온 냉장 회로(630a, 630b)로부터 열을 제거하는 것과 거의 동일한 방식으로 열 교환기(693)를 통해 공조 회로(691)로부터 열을 제거한다. 이는 저온 냉각 분기부(685) 내의 냉매의 온도가 증가하고; 공조 열 교환기(693)에 근접한 공기의 온도가 감소하는 결과를 가져온다. 팬(694)은 공조 열 교환기(693)에 근접한 차가운 공기를 그것이 필요한 곳으로 순환시키기 위해 사용된다. 이러한 예에서, 공조 유닛(694)과의 회로 인터페이스 위치(692)는 저온 냉각 분기부(685)와의 제2 냉각 분기부(537)의 회로 인터페이스 위치(633a, 633b)와 직병렬로 연결되지만; 당업자가 본 명세서에 포함된 교시 및 개시에 기초하여 인식할 바와 같이, 단순 병렬 연결 및 단순 직렬 연결과 같은 많은 다른 배열이 가능하다. 당업자가 또한 본 명세서에 포함된 개시 및 교시에 기초하여 인식할 바와 같이, 공조 루프(690) 및 유닛(691)은 시스템(600)으로부터 동일하게 잘 제거될 수 있다.

공통 냉장 회로(650)는 매장(601), 기계실(602) 및 옥상(603) 사이에서 회로를 연장시키는 부분을 포함한다. 저온 냉각 분기부(680) 및 중온 냉각 분기부(685)는 주로 매장(601) 상에 또는 그 부근에 위치된다. 주로 매장(601) 상에 또는 그 부근에 위치된다는 것은 회로 위치(681a, 681b, 686a, 686b)가 매장(601) 상에 또는 그 부근에 위치되는 것을 의미한다. 그러나, 저온 냉각 분기부(680)와 중온 냉각 분기부(686) 사이의 접합부와 저온 분기부(680) 및 중온 분기부(686)의 파이프들 중 일부는 매장으로부터 멀리 떨어져, 예를 들어 기계실(602) 내에 위치된다.

압축기 분기부(660)는 기계실(602)과 옥상(603) 사이에서 분기부를 연장시키는 부분을 포함한다. 보다 구체적으로, 압축기(661), 팽창 밸브(663) 및 수용기(664)는 기계실(602) 내에 위치된다. 응축기(662)는 옥상(603) 상에와 같은, 대중의 구성원이 제한 없이 접근할 수 있는 그리고 주변 환경에의 빠른 접근을 제공하는 영역으로부터 멀리 떨어져 위치된다.

주변 냉각 분기부(670)는 기계실(602)과 옥상(603) 사이에서 분기부를 연장시키는 부분을 포함한다. 냉각기(671)는 옥상(603) 상에 위치된다.

제1 및 제1 및 제2 제어가능 밸브(665, 666)는 기계실(602) 내에 위치된다. 펌프(667)는 기계실(602) 내에 위치된다.

이러한 예에서, 공통 냉장 회로(650) 내의 냉매는 R1233zd(E)이다. 이는 불연성 냉매이다.

구조적으로 상이하지만, 사용 시에, 냉장 시스템(600)은 냉장 시스템(500)과 유사한 방식으로 작동한다.

만액식 및 비-만액식 경우 둘 모두에 대해 4 회로 분산형 시스템에 관하여 전술된 잠재적인 이점은 본 섹션에 기술된 2개의 3 회로 만액식 및 비-만액식 분산형 냉장 시스템에 동일하게 잘 적용된다.

만액식 및 비-만액식 캐스케이드형 냉장 시스템 및 4 회로 만액식 분산형 냉장 시스템을 기술하기 위해 사용되는 용어는 3 회로 만액식 분산형 시스템을 기술하기 위해 사용되는 용어와 대체로 유사하다.

3 회로 만액식 분산형 냉장 시스템의 또 다른 추가의 잠재적인 이점은 그것이 공조 루프 및 상보적 공조 회로를 가질 수 있다는 것이다. 이의 이점은 루프의 설명에서 논의된 바와 같으며, 기존 시스템을 이용하는 더욱 효율적이고 단순화된 공조 회로가 제공된다는 것을 포함한다.

전체적으로, 각각의 냉장 회로가 각각의 냉장 유닛 내에 위치되는 복수의 저온 및 중온 냉장 회로의 제공은 누출률을 감소시키는 것; 전체 냉장 시스템을 단순화하는 것; 그렇지 않을 경우 안전하지 않은 저 GWP 냉매의 사용을 가능하게 하는 것; 유지보수 및 설치를 개선하는 것; 및 개선된 시스템 효율로 이어지는 압력 강하를 감소시키는 것과 같은 이득을 갖는다.

3 회로 만액식 분산형 냉장 시스템 - 대안

4 회로 만액식 분산형 냉장 시스템을 비롯하여, 만액식 및 비-만액식 분산형 냉장 시스템에 관하여 전술된 대안이 본 명세서에 기술된 3 회로 만액식 분산형 냉장 시스템에 동일하게 잘 적용된다.

구상되는 시스템(600)의 추가의 변경은 중온 냉장 회로(610) 또는 저온 냉장 회로(630) 중 하나 이상 내의 가연성 냉매의 누출의 경우에 공통 냉장 회로(650) 내의 냉매(주어진 예에서 R1233zd(E))가 가연성 억제제로서 방출되도록 배열되는 것이다. 하나의 배열에서, 공통 냉장 회로(650) 내의 냉매가 공통 냉장 회로(650)로부터 제어가능하게 방출가능하도록 추가의 출구 포트가 제1 제어가능 밸브(665) 및/또는 제2 제어가능 밸브(666)에 추가된다. 다른 배열에서, 펌프가 화염 또는 화재 억제제로서의 역할을 하는 공통 냉장 회로(650)로부터의 냉매를 능동적으로 펌핑할 수 있도록 출구 포트가 펌프(667)로부터 바로 하류에 제공된다.

구상되는 시스템(600)의 추가의 변경은 공조 루프(690) 및 회로(691)가 완전히 제거될 수 있거나; 공통 냉장 회로(650) 상의, 또는 실제로 저온 냉장 회로(630) 및 중온 냉장 회로(610) 중 하나 이상 상의 다른 곳에 결합되거나 배열될 수 있는 것이다.

구상되는 시스템(600)의 또 다른 추가의 변경은 주변 냉각 분기부(670)가 그것이 전체 압축기 분기부보다는, 단지 압축기(611)를 우회하도록 단축되고 단순화될 수 있는 것이다. 이러한 배열은 도 6a에 도시된다.

도 6a는 하기의 예외를 제외하고는 도 6을 참조하여 기술된 것과 대체로 동일한 냉장 시스템(600)을 도시한다:

- 도 6의 냉각기(671)는 그것이 더 이상 필요하지 않기 때문에 존재하지 않는다. 이는 주변 냉각 분기부(670)가 더 이상 냉각기(662)를 우회하지 않아, 그것이 그 자체의 전용 냉각기를 필요로 하지 않기 때문이다.

- 제1 제어가능 밸브(665)는 그것이 더 이상 필요하지 않기 때문에 존재하지 않는다. 이는 주변 냉각 분기부(670)로부터의 냉매가 분기부들의 접합부와 만나기보다는, 단순히 냉각기(662) 라인에 공급되기 때문이다.

- 주변 냉각 분기부(670)는 제2 제어가능 밸브(666)와 압축기(661)와 냉각기(662) 사이의 라인 사이에 압축기(661)와 병렬로 연결된다.

유리하게는, 단축된 주변 냉각 분기부(670)는 첫째, 냉각기(671) 및 제1 제어가능 밸브(665)가 더 이상 필요하지 않기 때문에 단순화된 회로를 생성하고; 둘째, 주변 냉각 분기부(670)를 위한 추가의 배관의 양과 구성요소의 개수가 감소되어, 재료 비용을 감소시키기 때문에 보다 낮은 비용의 회로를 생성한다.

요약하면, 그의 모듈식 저온 및 중온 냉장 회로 설계로 인해, 냉장 시스템은 저 GWP를 갖는 가연성, 저압 냉매를 저온 및 중온 냉장 회로에 사용하도록 허용한다. 또한, 그의 주변 냉각 분기부로 인해, 시스템은 감소된 에너지 사용을 제공한다. 또한 추가로, 그의 만액식 설계로 인해, 시스템은 개선된 시스템 효율을 제공한다. 따라서, 감소된 GWP 냉매의 사용, 감소된 에너지 사용 및 개선된 시스템 효율을 통해 감소된 환경 영향의 냉장 시스템이 제공된다.

흡입 라인 열 교환기

본 개시의 일부를 형성하는 시스템들 중 임의의 것의 추가의 가능한 변경은 임의의 개수의 자립형 냉장 회로가 흡입 라인 열 교환기(suction line heat exchanger, SLHX)를 포함할 수 있는 것이다.

보다 구체적으로, 냉장 회로들(510a, 510b, 510c, 510d) 중 임의의 것은 SLHX를 포함할 수 있고; 냉장 회로들(630a, 630b 및/또는 10a, 610b) 온도 냉장 회로들 중 임의의 것은 SLHX를 포함할 수 있다.

비교를 위해, 도 7a는 SLHX가 없는 냉장 회로(700)를 도시하고; 도 7b는 SLHX(760)가 있는 냉장 회로(750)를 도시한다.

도 7a의 회로(700)는 압축기(710), 열 교환기(720), 팽창 밸브(730) 및 증발기(740)를 갖는다. 압축기(710), 열 교환기(720), 팽창 밸브(730) 및 증발기(740)는 직렬로 그리고 나열된 순서대로 연결된다. 사용 시에, 냉장 회로(700)는 전술된 바와 같이 기능한다.

도 7b의 회로(750)는 회로(700)와 동일한 구성요소에 더하여 추가의 SLHX(760)를 갖는다. SLHX는 증발기(740)와 압축기(710)를 연결하는 라인과 열 교환기(720)와 팽창 밸브(730)를 연결하는 라인 사이의 열 교환 인터페이스를 제공한다. 바꾸어 말하면, SLHX(760)는 증발기(740)와 압축기(710)를 연결하는 라인(본 명세서에서 증기 라인으로 지칭됨)과 열 교환기(720)와 팽창 밸브(730)를 연결하는 라인(본 명세서에서 액체 라인으로 지칭됨) 사이에 위치된다.

사용 시에, SLHX는 열 교환기(720) 후의 액체 라인으로부터 증발기(740) 후의 증기 라인으로 열을 전달한다. 이는 2가지 효과: 회로(700)의 효율을 개선하는 제1 효과; 및 회로(700)의 효율을 감소시키는 제2 효과가 발생하게 한다.

첫째, 유리하게는, 액체 라인 측 - 즉, 고압 측 - 에서, 액체 냉매의 과냉각이 증가된다. 이는 액체 팽창 측으로 추가의 열이 배출되어, 팽창 밸브(730)에 진입하는 냉매의 온도를 감소시키기 때문이다. 이러한 추가의 과냉각은 팽창 밸브(730) 공정 후 증발기(740)의 보다 낮은 입구 품질로 이어진다. 이는 엔탈피 차이를 증가시키며, 따라서 증발기(740) 단계에서 열을 흡수하는 냉매의 용량이 증가된다. 따라서, 증발기(740)의 성능이 개선된다.

둘째, 불리하게는, 증기 라인 측 - 즉, 저압 측 - 에서, 증발기(740)를 빠져나가는 냉매가 액체 라인으로부터 추가의 열을 수용하며, 이는 과열을 효과적으로 증가시킨다. 이는 보다 높은 흡입 라인 온도를 생성한다. 압축기(710)로의 보다 높은 흡입 라인 온도로 인해, 압축 공정의 엔탈피 차이가 증가한다. 이는 냉매를 압축하는 데 필요한 압축기 전력을 증가시킨다. 따라서, 이는 시스템 성능에 불리한 영향을 미친다.

요약하면, SLHX의 도입이 전반적인 유익한 효과를 생성하는지 여부를 결정하기 위해서는 개선된 증발기 용량 및 개선된 압축기 전력 요건의 제1 및 제2 효과 둘 모두가 고려될 필요가 있다. R717과 같은 소정 냉매에 대해, SLHX의 사용은 시스템 효율의 전반적인 감소로 이어진다. 그러나, 대조적으로, SLHX의 사용은 본 발명의 시스템에서 전반적인 긍정적인 효과로 이어진다.

지원 데이터

이제, 본 개시의 다양한 배열의 기술적 효과를 보여주고 당업자가 다양한 배열을 실시하는 데 도움을 주도록 의도되는 데이터가 제시될 것이다.

표 1은 냉장 시스템에서 다양한 비율의 R515A 및 R744 냉매에 대한 전체 GWP를 보여준다: 1은 최대 조합 값, 즉 100%임. 5차 기후 변화에 관한 정부간 협의체(5th Intergovernmental Panel on Climate Change)에 따르면, R515A는 403의 GWP를 갖고, R755는 1의 GWP를 갖는다. 결과적으로, 0 비율 R515A 및 1 비율 R744에 대한 전체 GWP는 [(1 × 1) = 1]이므로 1이다. 역으로, 0.05 비율 R515A 및 0.95 비율 R755에 대한 전체 GWP는 [(0.05 × 403) + (0.95 × 1) = 21.1]이므로 21.1이다. 이러한 방식으로, 표 1은 GWP 기준을 고려한 충전비(charge ratio) 제한을 보여준다.

[표 1]

도 5는 표 1의 데이터를 그래픽 형태로 보여준다. R515A의 비율은 x-축 상에 표시되고, 전체 GWP는 y-축 상에 표시된다. 이러한 그래프로부터, R515A 및 R744의 상대 비율과 GWP 사이에 정비례 관계가 있는 것이 명백하다: R515A의 비율이 증가함에 따라, 시스템에 대한 GWP도 증가함. 이는 R515A가 R744보다 훨씬 더 높은 GWP를 갖기 때문이다. 이러한 정비례 관계는 0 비율 R515A에서의 1 GWP로부터 1 비율 R515A에서의 약 400 GWP로 이어지는 그래프 상의 직선에 의해 표시된다. 이러한 그래프로부터, 바람직한 실시예에서 150의 최대 허용 시스템 GWP가 약 0.35 중량 비율 R515A에서 발견된다는 것이 명백하다.

표 2는 R1233zd(E) 냉매; 50 중량% 비율 R1233zd(E) 및 50 중량% 비율 R1234ze의 블렌드; 및 33 중량% R1233zd(E) 및 67 중량% R1234ze의 블렌드에 대한 다양한 비등 온도에서의 비등 압력을 보여준다.

[표 2]

시험 냉장 시스템은 실내 냉매로 작동된다. R1233zd(E)는 transHCFO-1233zd이고, R1234ze는 transHFO-1234ze이다.

표 2의 결과는 transHFO-1234ze의 양이 50 중량% 이상인 조성물이 실내 회로가 1 기압 초과의 압력 하에서 작동하도록 허용하는 것을 보여준다. 그러한 저압 시스템은 그것이 시스템 복잡성의 원인이 되는 퍼지 시스템(purge system)에 대한 요구를 회피하면서 동시에 상대적으로 저비용 용기 및 도관의 사용을 허용하기에 충분히 낮은 시스템 압력을 제공하기 때문에 유리하다. 또한 추가로, 저압은 그렇지 않을 경우 고압 시스템에서 발생할 수 있는 냉매 누출을 회피한다.

블렌드 내의 R1233zd(E) 및 R1234ze의 비율에 따라 변하는 다른 특성은 냉장 시스템으로부터의 누출의 경우에 냉매의 가연성이다. 표 3은 R1233zd(E) 및 R1234ze 블렌드의 다양한 중량 기준 조성 및 각각의 조성물의 각각의 가연성을 보여준다. 표 3에서 명백해지는 바와 같이, 67 중량%를 초과하는 transHFO-1234ze를 갖는 블렌드는 미국 재료 시험 협회(American Society for Testing and Materials, ASTM) 681에 따라 측정될 때 가연성이다.

[표 3]

표 4는 SLHX가 없는 도 2를 참조하여 기술된 4 회로 분산형 냉장 시스템과의 비교예 R404A 직접 팽창식 냉장 시스템의 비교를 보여준다. 이러한 경우에, 분산형 냉장 시스템은 저온 및 중온 냉각을 제공하는 제1 및 제2 냉장 회로로부터 배출된 열을 제거하기 위해 제4 냉장 회로 내에 R1234ze(E)를 그리고 제3 (공통) 냉장 회로 내에 R1233zd(E)를 갖는다. 이러한 예에 대해, R1234ze(E) 냉매의 증발 온도는 80F, 70F, 60F, 50F 및 40F의 R1233zd(E) 온도를 달성하도록 변화된다. 결과적인 시스템 성능은 54.8 kW의 전체 출력 및 1.82의 결과적인 COP를 갖는 기계적 과냉각이 없는 비교예 R404A 시스템, 및 49.6 kW의 전체 출력 및 2.02의 COP를 갖는 50F로의 기계적 과냉각이 있는 R404A 시스템과 비교된다. 각각의 경우에 대한 냉각 용량은 67 kW MT 및 33 kW LT 부하 분포를 갖는 100 kW이다.

[표 4]

표 4의 결과가 보여주는 바와 같이, R1234yf 및 R455A 둘 모두가 저온 및 중온 냉장 회로 내에 있는 상태에서 R1233zd(E)가 약 40F 내지 약 80F 범위 내의 온도, 더욱 바람직하게는 약 40F 내지 약 60F 범위 내의 온도, 더욱 바람직하게는 약 45F 내지 약 55F(바람직하게는 약 50F)의 온도에 있는 시스템에 대해 성능의 예상 밖의 최대치를 볼 수 있다. 냉매의 이들 조합이 매우 유리하고 예상 밖의 성능과, 비교예 R404A 시스템에 비해 최대의 개선을 제공하는 것으로 밝혀졌다.

표 4의 결과는 도 6a 및 도 6b에 그래프로 도시된다. 도 6a는 저온 및 중온 냉장 회로 내에 상이한 냉매가 있는 상태에서 상이한 냉각 온도의 범위에 걸친 R1233zd(E) 시스템의 COP의 그래프를 보여준다. 이러한 그래프로부터, R1233zd(E) 시스템이 저온/중온 냉장 회로 내에 R1234yf 및/또는 R455A를 가질 때 그리고 대략 약 40F 내지 약 80F 범위 내의 R1233zd(E) 증발 온도에서, 더욱 바람직하게는 약 40F 내지 약 60F 범위 내의 온도에서, 더욱 바람직하게는 약 45F 내지 약 55F(바람직하게는 약 50F)의 온도에서 최고 COP가 달성된다는 것이 명백하다.

표 5는 SLHX가 있는 도 2를 참조하여 기술된 분산형 냉장 시스템과의 비교예 R404A DX 냉장 시스템의 비교를 보여준다. 이러한 경우에, 분산형 냉장 시스템은 저온 및 중온 냉각을 제공하도록 저온 및 중온 냉장 회로로부터 배출된 열을 제거하기 위해 제4 냉장 회로 내에 R1234ze(E)를 그리고 공통 냉장 회로 내에 R1233zd(E)를 갖는다. 이러한 경우에, 제공된 저온 및 중온 냉장 회로는 또한 SLHX를 갖는다. 이러한 예에 대해, R1234ze(E)의 증발 온도는 80F, 70F, 60F, 50F 및 40F의 R1233zd(E) 온도를 달성하도록 변화된다. 결과적인 시스템 성능은 54.8 kW의 전체 출력 및 1.82의 결과적인 COP를 갖는 기계적 과냉각이 없는 비교예 R404A 시스템, 및 49.6 kW의 전체 출력 및 2.02의 COP를 갖는 50F로의 기계적 과냉각이 있는 R404A 시스템과 비교된다. 각각의 경우에 대한 냉각 용량은 67 kW MT 및 33 kW LT 부하 분포를 갖는 100 kW이다.

[표 5]

표 5의 결과가 보여주는 바와 같이, R1233zd(E) 시스템이 저온/중온 냉장 회로 내에 R1234yf 및/또는 R455A를 가질 때 그리고 약 40F 내지 약 80F 범위 내의 R1233zd(E) 증발 온도에서, 더욱 바람직하게는 약 40F 내지 약 60F 범위 내의 온도에서 최고 COP가 달성된다는 것이 명백하다(약 45F 내지 약 55F(바람직하게는 약 50F)의 1233zd(E) 증발 온도에서 예상 밖의 최대치를 보여줌). 이들 온도에서의 이러한 조합이 비교예 R404A 시스템에 비해 최상의 성능 및 최대의 개선을 제공하는 것으로 밝혀졌다.

표 5의 결과는 도 7a 및 도 7b에 그래프로 도시된다. 도 7a는 제1 냉장 회로 내에 상이한 냉매가 있는 상태에서 상이한 냉각 온도의 범위에 걸친 R1233zd(E) 시스템의 COP의 그래프를 보여준다. 이러한 그래프로부터, R1233zd(E) 시스템이 저온 및 중온 냉장 회로 내에 R1234yf 또는 R455A를 가질 때 그리고 약 40F 내지 약 80F 범위 내의 R1233zd(E) 냉각 온도에서, 더욱 바람직하게는 약 40F 내지 약 60F 범위 내의 온도에서 최고 COP가 달성된다는 것이 명백하다(약 45F 내지 약 55F(바람직하게는 약 50F)의 1233zd(E) 증발 온도에서 예상 밖의 최대치를 보여줌).

아래의 표 6은 SLHX가 없는 도 3을 참조하여 기술된 3 회로 만액식 분산형 냉장 회로와의 비교예 R404A DX 냉장 시스템의 비교를 보여준다. 이러한 경우에, 2 회로 분산형 냉장 회로는 저온 및 중온 냉각을 제공하도록 저온 및 중온 냉장 회로로부터 배출된 열을 제거하기 위해 공통 냉장 회로 내에 R1233zd(E)를 갖는다. 이러한 예에 대해, R1233zd(E)의 증발 온도는 80F, 70F, 60F, 50F 및 40F의 온도를 달성하도록 변화된다. 결과적인 시스템 성능은 54.8 kW의 전체 출력 및 1.82의 결과적인 COP를 갖는 기계적 과냉각이 없는 비교예 R404A 시스템, 및 49.6 kW의 전체 출력 및 2.02의 COP를 갖는 50F로의 기계적 과냉각이 있는 R404A 시스템과 비교된다. 각각의 경우에 대한 냉각 용량은 67 kW MT 및 33 kW LT 부하 분포를 갖는 100 kW이다.

[표 6]

표 6의 결과가 보여주는 바와 같이, R1233zd(E) 시스템이 저온/중온 냉장 회로 내에 R1234yf 및/또는 R455A를 가질 때 그리고 특히 약 50F 내지 약 70F 범위 내의 R1233zd(E) 증발 온도에서, 더욱 바람직하게는 약 55F 내지 약 65F 범위 내의 온도에서 최고 COP가 달성된다는 것이 명백하다(약 55F 내지 약 65F(바람직하게는 약 50F)의 1233zd(E) 증발 온도에서 예상 밖의 최대치를 보여줌). 이들 온도에서의 이러한 조합이 비교예 R404A에 비해 최상의 성능 및 최대의 개선을 제공하는 것으로 밝혀졌다.

표 6의 결과는 도 8a 및 도 8b에 그래프로 도시된다. 도 8a는 저온 및 중온 냉장 회로 내에 상이한 냉매가 있는 상태에서 상이한 냉각 온도의 범위에 걸친 R1233zd(E) 시스템의 COP의 그래프를 보여준다.

표 7은 SLHX가 있는 도 3을 참조하여 기술된 만액식 분산형 냉장 회로와의 비교예 R404A DX 냉장 시스템의 비교를 보여준다. 이러한 경우에, 저온 및 중온 만액식 분산형 냉장 회로는 공통 냉장 회로 내에 R1233zd(E)를 가지며, 이때 SLHX는 중온 및 저온 냉각을 제공하도록 저온 및 중온 냉장 회로로부터 배출된 열을 제거한다. 중온 및 저온 냉장 회로는 또한 SLHX를 사용한다. 이러한 예에 대해, R1233zd(E)의 증발 온도는 80F, 70F, 60F, 50F 및 40F의 온도를 달성하도록 변화된다. 결과적인 시스템 성능은 54.8 kW의 전체 출력 및 1.82의 결과적인 COP를 갖는 기계적 과냉각이 없는 비교예 R404A 시스템, 및 49.6 kW의 전체 출력 및 2.02의 COP를 갖는 50F로의 기계적 과냉각이 있는 R404A 시스템과 비교된다. 각각의 경우에 대한 냉각 용량은 67 kW MT 및 33 kW LT 부하 분포를 갖는 100 kW이다.

[표 7]

표 7의 결과가 보여주는 바와 같이, R1233zd(E) 시스템이 저온/중온 냉장 회로 내에 R1234yf 및/또는 R455A를 가질 때 그리고 특히 약 50F 내지 약 70F 범위 내의 R1233zd(E) 증발 온도에서, 더욱 바람직하게는 약 55F 내지 약 65F 범위 내의 온도에서 최고 COP가 달성된다는 것이 명백하다(약 55F 내지 약 65F(바람직하게는 약 50F)의 1233zd(E) 증발 온도에서 예상 밖의 최대치를 보여줌). 이러한 조합이 비교예 R404A 시스템에 비해 최상의 성능 및 최대의 개선을 제공하는 것으로 밝혀졌다.

표 7의 결과는 도 9a 및 도 9b에 그래프로 도시된다. 도 9a는 저온 및 중온 냉장 회로 내에 상이한 냉매가 있는 상태에서 상이한 냉각 온도의 범위에 걸친 R1233zd(E) 시스템의 COP의 그래프를 보여준다.

표 8은 공조(AC) 요구('옵션 3')를 제공하기 위한 추가의 열 교환기와 함께, 도 2를 참조하여 기술된 바와 같이, 3 회로 만액식 분산형 냉장 시스템을 사용하는 이득을 보여준다. 옵션 3 경우에 대해 제1 냉장 유닛 내의 냉매에 대한 상이한 옵션이 주어진다. 옵션 3에 대한 결과는 R410A AC 시스템이 있는 비교예 R404A DX 냉장 시스템과 비교된다. 이러한 예에 대한 가정이 아래에 기재된다:

MT 부하: 67,000 W

LT 부하: 33,000 W

AC 부하: 100,000 W

R1233zd 온도 50F

[표 8]

표 10의 결과는 AC 요구를 위한 추가의 열 교환기가 있는 4 회로 만액식 분산형 냉장 시스템의 모든 3가지 변형이 R410A AC 시스템이 있는 비교예 R404A DX 냉장 시스템보다 낮은 출력을 나타내는 것을 보여준다. 유리하게는, 이는 AC 요구를 위한 추가의 열 교환기가 있는 3 회로 만액식 분산형 냉장 시스템이 (동일한 냉각 용량에 대해) 보다 적은 전력을 사용하는 것을 의미한다. 유리하게는, 이는 감소된 에너지 사용과 시스템 효율의 전반적인 증가로 이어진다.

전술된 바와 같이, R1233zd의 압력이 매우 낮기 때문에 만액식 R1233zd 시스템에 대한 연결된 라인은 PVC 또는 다른 저비용 플라스틱을 사용하여 구성될 수 있다. 표 9는 일반적인 유형의 플라스틱과의 R1233zd의 재료 적합성 정보를 보여준다. 샘플을 24℃ 내지 25℃의 실온에서 2주 동안 R1233zd 내에 침지시켰다. R1233zd에 대한 샘플의 노출 후에, 샘플을 24시간 동안 탈기시켰다. R1233zd 내에 침지되기 전에 그리고 탈기 단계 후에 샘플의 중량 및 부피를 측정하였다: 표의 결과는 각각의 플라스틱 샘플에 대한 평균 백분율 중량 및 부피 변화를 보여줌. 표 11에 보인 결과로부터, 평균 백분율 부피 변화가 시험된 모든 플라스틱 유형에 대해 5% 미만임을 볼 수 있다. 모든 이들 플라스틱이 일반적인 저비용 플라스틱이기 때문에, 그에 따라 표 9에 보인 결과로부터, R1233zd(E)가 다수의 일반적인, 저비용 플라스틱 재료에 적합하다는 결론을 내릴 수 있다. 유용하게는, 연결 라인에 저비용 플라스틱을 사용하는 능력은 시스템 비용을 절감시킨다.

[표 9]

냉장 시스템 내부의 압력 수준 및 시스템의 내부와 시스템의 외부(주변) 사이의 유효 압력 차이는 누출의 경우에 잠재적인 누출률에 직접적인 영향을 미친다. 누출은 부식; 라인 및 구성요소의 우발적인 천공; 및 라인의 부적절한 연결을 비롯하여, 다양한 이유로 발생할 수 있다. 보다 낮은 압력의 냉매의 사용은 냉장 시스템 내부의 작동 압력 수준을 감소시켜, 시스템의 내부와 외부 사이의 유효 압력 차이를 감소시킨다. 결과적으로, 보다 높은 압력의 냉매가 사용될 때와 비교하여, 누출의 경우에 누출률이 보다 낮다.

도 10a는 다양한 상이한 냉매의 ㎪ 단위의 압력의 막대 그래프를 보여준다. 도 10a로부터, R32가 최고 압력 수준을 나타내는 것이 명백하다.

도 10b는 다양한 상이한 냉매에 대한 g/년 단위의 누출률의 막대 그래프를 보여준다. 도 10a에 보인 결과로부터 예상되는 바와 같이, R32가 최고 누출률을 나타낸다(그것이 최고 압력 수준을 갖기 때문).

표 10은 도 13a 및 도 13b에 도시된 냉매에 대한 증기압, 누출률 및 상대 누출률을 보여준다. 상대 누출률은 최고 누출률을 갖는 냉매: R32와 비교한 다양한 상이한 냉매의 누출률이다.

[표 10]

냉매는 그들의 독성 및 가연성 특성에 기초하여 상이한 안전 등급을 갖는다. 3의 등급을 갖는 가연성 냉매는 보다 높은 가연성을 가지며, 따라서 소정 충전 제한을 따라야 한다. 냉매의 충전량은 시스템 내의 냉매의 양을 의미한다. A2L과 같은 보다 낮은 가연성 등급은 보다 많은 냉매 충전량을 허용하고, 증가된 충전량을 위한 더 많은 설계 가능성을 제공한다. 가연성과 충전량 사이의 관계는 또한 시스템에 사용될 잠재적인 압축기 크기 및 그에 따라 시스템에 사용될 압축기의 등엔트로피 효율에 영향을 미친다. 도 11은 R290 압축기 및 R134a 압축기에 대한 다양한 압력비에 걸친 등엔트로피 효율의 그래프를 보여준다. R290은 R134a보다 높은 가연성 등급 냉매이며, 따라서 보다 적은 충전량의 R290이 사용된다. 결과적으로, R290 압축기는 R134a 압축기보다 작다.

표 11은 보다 작은 R290 압축기에 의해서보다 보다 큰 R134a 압축기에 의해 보다 큰 등엔트로피 효율이 달성되는 것을 보여준다. 마지막으로, 표 13은 R290 및 R134a의 등엔트로피 효율과 압력비를 표 형태로 그리고 다양한 응축 온도에 대해 보여준다.

[표 11]

명백한 기술적 비적합성 없이 가능한 경우에, 본 명세서에 개시된 상이한 배열, 실시예 또는 태양의 특징은 선택적으로 생략되는 일부 특징과 조합될 수 있다.

Claims (1)

1. 적어도 저온 냉각 수준(low temperature cooling level) 및 중온 냉각 수준(medium temperature cooling level)으로 냉각을 제공하기 위한 냉장 시스템(refrigeration system)으로서,
   (a) 저온 냉장 회로(refrigeration circuit)를 포함하는 저온 냉장 유닛(refrigeration unit)으로서, 상기 저온 냉장 회로는,
   (i) 본질적으로 HFO-1234yf로 구성되는 저온 냉매(refrigerant);
   (ii) 상기 저온 냉매를 압축하기 위한 압축기(compressor);
   (iii) 상기 저온 냉매를 증발시킴으로써 상기 저온 냉장 유닛 내의 공간으로부터 열을 흡수하기 위한 저온 증발기(evaporator); 및
   (iv) 상기 저온 냉매로부터 열을 배출하기 위한 저온 열 교환기(heat exchanger)를 포함하는, 상기 저온 냉장 유닛;
   (b) 중온 냉장 회로를 포함하는 중온 냉장 유닛으로서, 상기 중온 냉장 회로는,
   (i) 상기 시스템 내에서 순환하는 본질적으로 HFO-1234yf로 구성되는 중온 냉매;
   (ii) 상기 중온 냉매를 압축하기 위한 압축기;
   (iii) 상기 중온 냉매를 증발시킴으로써 상기 중온 냉장 유닛 내의 공간으로부터 열을 흡수하기 위한 중온 증발기; 및
   (iv) 상기 중온 냉매로부터 열을 배출하기 위한 중온 열 교환기를 포함하는, 상기 중온 냉장 유닛; 및
   (c) 약 40F 내지 약 80F의 온도에서 상기 저온 및 중온 열 교환기들 각각으로부터 배출된 열을 수용하도록 배열되는 제3 냉장 회로로서, 상기 제3 냉장 회로 내의 냉매는 본질적으로 transHFO-1233zd로 구성되는, 상기 제3 냉장 회로를 포함하는, 냉장 시스템.