TW201727170A - 蒸汽壓縮系統 - Google Patents

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傑 A. 克歐勒
派翠克 C. 馬克斯
伊恩 M. 卡斯帕
克特 戴夫林
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江森自控科技公司
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Abstract

本揭示案之實施例係關於加熱、通風、空調及冷凍(HVAC&R)系統，該系統包括：冷凍劑迴路；壓縮機，其沿著該冷凍劑迴路置設且經組配來使冷凍劑循環通過該冷凍劑迴路；蒸發器，其沿著該冷凍劑迴路置設且經組配來將該冷凍劑放置成與冷卻流體呈熱交換關係；以及該蒸發器之管束，其經組配來使該冷卻流體流過該蒸發器，其中該管束包括周邊部分，該周邊部分為非線性的且至少部分地符合該蒸發器之外殼的形狀。

Description

蒸汽壓縮系統
本申請案主張名為「VAPOR COMPRESSION SYSTEM」的06.01.16申請之美國臨時申請序列號62/275,522之優先權及權益，該申請案之揭示內容以全文引用方式併入本文中以用於所有目的。
本申請案大體而言係關於併入空調及冷凍應用中之蒸汽壓縮系統。
蒸汽壓縮系統利用工作流體，該工作流體通常被稱為冷凍劑，該冷凍劑回應於受到與蒸汽壓縮系統之操作相關聯的不同溫度及壓力而在蒸汽、液體及其組合之間變相。期望冷凍劑對環境友好，又具有可與傳統冷凍劑相當的效能係數(COP)。COP為所提供之加熱或冷卻與所消耗之電能的比值，且較高的COP等同於較低的操作成本。不幸的是，存在與設計與環境友好型冷凍劑兼容之蒸汽壓縮系統組件，且更具體而言，操作來最大化使用此類冷凍劑之效率的蒸汽壓縮系統組件相關聯的挑戰。
在本揭示案之實施例中，加熱、通風、空調及冷凍(HVAC&R)系統包括：冷凍劑迴路；壓縮機，其沿著冷凍劑迴路置設且經組配來使冷凍劑循環通過該冷凍劑迴路；蒸發器，其沿著冷凍劑迴路置設且經組配來將冷凍劑放置成與冷卻流體呈熱交換關係；以及蒸發器之管束，其經組配來使冷卻流體流過蒸發器，其中管束包括周邊部分，該周邊部分為非線性的且至少部分地符合蒸發器之外殼的形狀。
在本揭示案之另一實施例中，加熱、通風、空調及冷凍(HVAC&R)系統包括：冷凍劑迴路；壓縮機，其沿著冷凍劑迴路置設且經組配來使冷凍劑循環通過該冷凍劑迴路；蒸發器，其沿著冷凍劑迴路置設且經組配來將冷凍劑放置成與冷卻流體呈熱交換關係；蒸發器之第一管束，其經組配來使冷卻流體流過蒸發器，其中第一管束具有周邊部分，該周邊部分為非線性的且至少部分地符合蒸發器之外殼的形狀；以及第二管束，其置設於第一管束與蒸發器之冷凍劑排放口之間，其中第二管束經組配來將冷凍劑放置成與額外的冷卻流體熱連通，以減少自蒸發器引導至壓縮機之液體冷凍劑的量。
在本揭示案之又一實施例中，加熱、通風、空調及冷凍(HVAC&R)系統包括：冷凍劑迴路；壓縮機，其沿著冷凍劑迴路置設且經組配來使冷凍劑循環通過穿過該冷凍劑迴路；蒸發器，其沿著冷凍劑迴路置設且經組配來將冷凍劑放置成與冷卻流體呈熱交換關係；蒸發器之第一管束，其經組配來使冷卻流體流過蒸發器，其中第一管束具有周邊部分，該周邊部分為非線性的且至少部分地符合蒸發器之外殼的形狀；第二管束，其置設於第一管束與蒸發器之冷凍劑排放口之間，其中第二管束經組配來將冷凍劑放置成與額外的冷卻流體熱連通，以減少自蒸發器引導至壓縮機之液體冷凍劑的量；以及罩蓋，其置設於第二管束之至少一部分上方。
本揭示案之實施例包括蒸發器，該蒸發器可改良加熱、通風、空調及冷凍(HVAC&R)系統之效率。例如，蒸發器可包括管束，該管束將冷凍劑放置成與流過管束之管的冷卻流體熱連通。管束可包括周邊部分，該等周邊部分為非線性的及/或大體上符合蒸發器之外殼的形狀。管束之周邊部分(例如，邊緣)減少外殼內之死空間(例如，未佔用空間)的量，從而可增加可在蒸發器中發生之熱能轉移的量，而且減少存在於蒸發器中之冷凍劑的量以達成目標量的熱能轉移。此外，蒸發器可包括額外的管束，該額外的管束位於管束與冷凍劑排放口(例如，出口)之間。額外的管束可將冷凍劑放置成與流過該額外的管束之額外的冷卻流體(例如，管束中之冷卻流體及/或冷凍劑)熱連通。因而，可移除可能存在於經引導至壓縮機之冷凍劑中的液體冷凍劑，從而最終可增強系統之效率。另外，罩蓋(例如，實體護罩)可置設於額外的管束之至少一部分上方，以便自最終自蒸發器排放至壓縮機之冷凍劑進一步移除液體冷凍劑(例如，夾帶液體)。
現在轉向圖式，圖1為針對用於典型商業設定之建築物12中的加熱、通風、空調及冷凍(HVAC&R)系統10之環境的實施例之透視圖。HVAC&R系統10可包括蒸汽壓縮系統14，該蒸汽壓縮系統供應經冷卻液體，該冷卻的液體可用來冷卻建築物12。HVAC&R系統10亦可包括用以供應溫熱液體來加熱建築物12之鍋爐16，以及使空氣循環通過建築物12之空氣分配系統。空氣分配系統亦可包括空氣返回管18、空氣供應管20及/或空氣處理機22。在一些實施例中，空氣處理機22可包括熱交換器，該熱交換器藉由導管24連接至鍋爐16及蒸汽壓縮系統14。空氣處理機22中之熱交換器可取決於HVAC&R系統10之操作模式，接收來自鍋爐16之經加熱液體或來自蒸汽壓縮系統14之經冷卻液體。HVAC&R系統10在建築物12之每一樓層上展示有單獨的空氣處理機，但在其他實施例中，HVAC&R系統10可包括空氣處理機22及/或可在樓層之間或樓層中間共用之其他組件。
圖2及圖3為可用於HVAC&R系統10中之蒸汽壓縮系統14的實施例。蒸汽壓縮系統14可使一冷凍劑循環通過一以壓縮機32開始的線路。線路亦可包括冷凝器34、膨脹閥或裝置36，以及液體冷卻器或蒸發器38。蒸汽壓縮系統14可進一步包括控制面板40，該控制面板具有類比-數位(A/D)轉換器42、微處理器44、非依電性記憶體46及/或介面板48。
可用作蒸汽壓縮系統14中之冷凍劑的流體之一些實例為氫氟烴(HFC)基冷凍劑，例如，R-410A、R-407、R-134a；氫氟烯烴(HFO)；「天然」冷凍劑，如氨(NH3 )、R-717、二氧化碳(CO2 )、R-744；或烴基冷凍劑、水蒸汽或任何其他合適的冷凍劑。在一些實施例中，蒸汽壓縮系統14可經組配來有效地利用在一個大氣壓下具有約19攝氏度(66華氏度)之正常沸點的冷凍劑，該等冷凍劑相對於諸如R-134a之中壓冷凍劑而言亦被稱為低壓冷凍劑。如本文中所使用，「正常沸點」可指代在一個大氣壓下所量測之沸點溫度。
在一些實施例中，蒸汽壓縮系統14可使用變速驅動器(VSD) 52、馬達50、壓縮機32、冷凝器34、膨脹閥或裝置36及/或蒸發器38中之一或多者。馬達50可驅動壓縮機32且可由變速驅動器(VSD) 52供能。VSD 52接收具有來自AC電源之特定固定管線電壓及固定管線頻率之交流(AC)功率，且向馬達50提供具有可變電壓及頻率之功率。在其他實施例中，馬達50可直接自AC或直流(DC)電源供能。馬達50可包括可由VSD或直接自AC或DC電源供能之任何類型的電動馬達，諸如開關磁阻馬達、感應馬達、電子整流永磁馬達或另一合適的馬達。
壓縮機32壓縮冷凍劑蒸汽且通過排放通道將蒸汽輸送至冷凝器34。在一些實施例中，壓縮機32可為離心壓縮機。由壓縮機32輸送至冷凝器34之冷凍劑蒸汽可將熱量轉移至冷凝器34中之冷卻流體(例如，水或空氣)。冷凍劑蒸汽可由於與冷卻流體之熱傳遞而冷凝成冷凝器34中之冷凍劑液體。來自冷凝器34之液體冷凍劑可通過膨脹裝置36流動至蒸發器38。在圖3之所例示實施例中，冷凝器34為水冷式的，且包括連接至冷卻塔56之管束54，從而將冷卻流體供應至冷凝器。
輸送至蒸發器38之液體冷凍劑可自另一冷卻流體吸收熱量，該另一冷卻流體可能為或可能不為冷凝器34中所使用之相同冷卻流體。蒸發器38中之液體冷凍劑可經歷自液體冷凍劑至冷凍劑蒸汽之相變。如圖3之所例示實施例中所示，蒸發器38可包括管束58，該管束具有供應管線60S及連接至冷卻負載62之回流管線60R。蒸發器38之冷卻流體(例如，水、乙二醇、氯化鈣鹽水、氯化鈉鹽水或任何其他合適的流體)經由回流管線60R進入蒸發器38且經由供應管線60S退出蒸發器38。蒸發器38可經由與冷凍劑之熱傳遞來降低管束58中之冷卻流體的溫度。蒸發器38中之管束58可包括多個管及/或多個管束。在任何情況下，蒸汽冷凍劑藉由抽吸管線退出蒸發器38且返回至壓縮機32，以完成循環。
圖4為具有中間線路64之蒸汽壓縮系統14的示意圖，該中間線路併入冷凝器34與膨脹裝置36之間。中間線路64可具有入口管線68，該入口管線直接流體連接至冷凝器34。在其他實施例中，入口管線68可間接流體耦接至冷凝器34。如圖4之所例示實施例中所示，入口管線68包括位於中間容器70之上游的第一膨脹裝置66。在一些實施例中，中間容器70可為閃發箱(例如，閃發中間冷卻器)。在其他實施例中，中間容器70可經組配成熱交換器或「表面節熱器」。在圖4之所例示實施例中，中間容器70用作閃發箱，且第一膨脹裝置66經組配來降低自冷凝器34接收之(例如，膨脹)液體冷凍劑的壓力。在膨脹過程期間，液體之一部分可汽化，且因此中間容器70可用來將蒸汽與自第一膨脹裝置66接收之液體分開。另外，由於在進入中間容器70時液體冷凍劑經歷之壓降(例如，由於在進入中間容器70時經歷體積的迅速增加)，中間容器70可提供液體冷凍劑之進一步膨脹。中間容器70中之蒸汽可通過壓縮機32之抽吸管線74由壓縮機32吸取。在其他實施例中，中間容器中之蒸汽可吸取至壓縮機32之中間級(例如，非抽吸級)。由於膨脹裝置66及/或中間容器70中之膨脹，在中間容器70中收集之液體可處於比退出冷凝器34之液體冷凍劑更低的焓。然後，來自中間容器70之液體可在管線72中通過第二膨脹裝置36流動至蒸發器38。
蒸發器38(例如，尤其是浸沒式蒸發器、降膜式蒸發器、混合浸沒式/降膜式蒸發器)之典型管束可經佈置來包括不符合蒸發器38之外殼76的形狀之線性周邊部分(例如，邊緣)。不幸的是，管束之此類佈置在管束與蒸發器38之外殼的內表面之間產生開口或空腔。通常，將擋板插入線性周邊部分與外殼76之內表面之間，以阻擋冷凍劑(例如，蒸汽冷凍劑)繞過管束。然而，擋板之安裝可為複雜及/或耗時的，從而可增加蒸發器38之製造成本。另外，增加量的冷凍劑可被包括在蒸發器38中以填充管束與外殼76之內表面之間的空間，以便達成目標量的熱能轉移。相應地，本揭示案之實施例係關於管束，該管束包括非線性周邊部分(例如，彎曲邊緣)以減少蒸發器38之外殼76中的死空間及降低蒸發器38之製造成本。
例如，圖5為管束82之橫截面，該管束包括形成為大體上符合外殼76之內表面96的形狀之周邊部分90、92及94。例如，周邊部分90、92及/或94通常反映外殼76之內表面96的形狀，以使得周邊部分90、92及/或94符合外殼76之內表面96且減少管束82與外殼76之間的未佔用空間。在一些實施例中，管束82之周邊部分92可包括另一組態98(以虛線展示)，以便甚至進一步減少外殼76中之未佔用空間。減少外殼76中之未佔用空間可消除典型組態之擋板，從而可減少熱交換器之組裝時間，且因此降低製造成本。
如本文中所使用，周邊部分90、92及94可經定義為管束82之橫截面的邊緣(例如，周邊之至少一部分)，該橫截面沿著與外殼76之中心軸線101交叉(例如，大體上垂直)的平面99截取。周邊部分90、92及94可由管束82之眾多管100界定，該等管針對周邊部分90、92及94中之每一者沿著周邊之對應部分置設。在一些實施例中，周邊部分90、92及94之組合可形成管束82之橫截面的總周邊之至少50%、管束82之橫截面的總周邊之至少60%、或管束82之橫截面的總周邊之至少75%。
在一些實施例中，管束82之周邊部分90，92及/或94中之一者的至少一段可與外殼76之內表面96的對應部分大體上重合。為本文中之目的，「大體上重合」意欲指代管100經定位成如製造過程及/或公差允許的那樣接近於外殼76之內表面96。相應地，間隙102可形成於管束82與外殼76之內表面96之間。在一些實施例中，間隙102之距離104近似等於管100中之一者的直徑106(例如，其5%或10%以內)。在其他實施例中，間隙102之距離104可小於管100之直徑106。例如，距離104可介於0.5吋與1吋之間、0.5吋與1.5吋之間、或0.5吋與2吋之間。在一個實施例中，管束82之周邊部分90，92及/或94中之一者的至少一段可至少部分地彎曲，以符合外殼76之內表面96(例如，當外殼為圓柱形時)。
如圖5之所例示實施例中所示，管束82包括管100相對於彼此之可變間距佈置(例如，管束82之管100彼此不均勻地隔開)。另外，管束82亦可具有管100與外殼76之內表面96之間的不同間隔，以使得管100沿著周邊部分90、92及/或94之至少一段具有可變間距佈置。在一些實施例中，管束82可藉由對於典型管束(例如，與擋板組合使用之管束)包括額外的管來形成。在其他實施例中，管束82可藉由將典型管束(例如，與擋板組合使用之管束)之管100再隔開來形成。例如，最靠近周邊部分90、92及/或94之管100可與相鄰管100進一步隔開，以使管束82能夠減少外殼76中之死空間(例如，未佔用空間)。在此類實施例中，管束82可包括與典型管束相同數目之管100。然而，在其他實施例中，管束82可包括任何合適數目之管100。另外，管束82之管100可包括與典型管束相同的直徑或不同直徑。在任何情況下，管100可包括任何合適的直徑(例如，管100各自可具有均勻直徑或可變直徑)，以達成目標量的熱能轉移。
在一些情況下，自管束82中之冷卻流體吸收熱能之蒸汽冷凍劑可包括液體冷凍劑之夾帶小滴。液體冷凍劑之夾帶小滴實質上可繞過管束82(例如，液體冷凍劑不蒸發)且最終進入壓縮機32，從而可導致功率消耗增加及/或效率降低。因此，減少蒸汽冷凍劑中之液體冷凍劑的小滴量可增強HVAC&R系統10之效能。通常，網格板可被包括在管束82上的外殼76中，以便在小滴退出蒸發器38且進入壓縮機32之前收集液體冷凍劑之小滴。不幸的是，網格板可致使蒸汽冷凍劑經歷相對大的壓降，從而可能使HVAC&R系統10不能夠利用低壓冷凍劑。
圖6及圖7例示用於在將冷凍劑朝壓縮機32引導之前移除蒸發器38(例如，浸沒式蒸發器)中之夾帶的液體冷凍劑之經改良的蒸發器佈置之實施例。例如，如圖6之所例示實施例中所示，第一水箱102及第二水箱104分別緊固至蒸發器38之外殼76的兩個相對的端部106及108。另外，外殼76具有入口110及排放口111，且進一步包括管束82及位於管束82與排放口111之間的額外的管束114。在一些實施例中，排放口111相對於外殼76之兩個相對的端部106及108中心地定位。然而，在其他實施例中，排放口111可相對於外殼76之兩個相對的端部106及108非中心地定位。
在任何情況下，冷卻流體112可在入口116處進入第一水箱102，且經引導通過管束82之管118。另外，冷卻流體112可流過額外的管束114之至少一個第一通管120。如圖6之所例示實施例中所示，第一水箱102可包括擋板122，該擋板阻擋冷卻流體112流入至額外的管束114之第二通管124及第三通管126中。另外，在一些實施例中，第二水箱104可包括第二擋板128及第三擋板130，該第二擋板及該第三擋板可用來將冷卻流體112引導至第二通管124中，且阻擋冷卻流體112流入至第二水箱104中之第三通管126中。在其他實施例中，第二水箱104可包括封閉體131(例如，封閉的轉向件)，該封閉體圍繞至少一個第一通管120之出口及第二通管124之入口。相應地，第二水箱104可經組配來接收及組合流出第三通管126及管束82之管118的冷卻流體112。
因此，冷卻流體112可通過入口116流入至蒸發器38中，且流入至管束82之管118及額外的管束114之至少一個第一通管120兩者中。流過管束82之管118的冷卻流體112可通過第二水箱104之出口132引出外殼76。流入額外的管束114之至少一個第一通管120中的冷卻流體112可藉由第二水箱104中之第二擋板128及第三擋板130(或封閉體131)引導至額外的管束114之第二通管124中。然後，冷卻流體112可自第二通管124流動至第一水箱102中之第三通管126中(例如，擋板122可阻擋冷卻流體112流入至至少一個第一通管120及/或管束82之管118中)。在一些實施例(例如，包括第二擋板128及第三擋板130之實施例)中，自第三通管126流動至第二水箱104中之冷卻流體112可通過第二水箱104之第二出口134退出外殼76。在其他實施例(例如，包括封閉體131之實施例)中，自第三通管126流動之冷卻流體112可與來自管束82之管118的冷卻流體112組合，且通過第一出口132退出。因此，額外的管束114充當三通管束。雖然圖6之所例示實施例將額外的管束114展示為三通管束，但應認識到，在其他實施例中，額外的管束114可經組配來使用任何合適數目之通道(例如，一個、兩個、四個、五個、六個、七個、八個、九個、十個或更多通道)引導冷卻流體112通過蒸發器38。
另外，冷凍劑泵138可位於蒸發器38之入口110與冷凝器34(或膨脹裝置)之間。包括冷凍劑泵138在冷凍劑為低壓冷凍劑時可為有利的，因為冷凍劑泵138可增加冷凍劑之壓力且在相對低水頭操作條件下將冷凍劑流引導至蒸發器38。因此，當冷凝器34中之冷凍劑的壓力將另外不足以將冷凍劑自冷凝器34引導至蒸發器38時，冷凍劑泵138可以所要或目標壓力將冷凍劑流引導至蒸發器38。在一些實施例中，蒸發器38可為降膜式蒸發器。相應地，冷凍劑可在經升高的進入點處進入蒸發器38。在沒有冷凍劑泵138的情況下，可能存在不充足的冷凍劑壓力以防止冷凍劑在經升高的進入點處溢出。然而，應注意，在其他實施例中，蒸發器38可包括噴淋式蒸發器、浸沒式蒸發器、混合浸沒/降膜式蒸發器、或另一合適類型之蒸發器。
如圖6之所例示實施例中所示，主要液體冷凍劑148通過入口110進入蒸發器38之外殼76(例如，可將液體冷凍劑148自冷凝器34、膨脹裝置、分配器及/或噴淋裝置引導至入口110)。進入蒸發器38之外殼76的液體冷凍劑148可自管束82及/或額外的管束114中之冷卻流體112吸收熱能，以使得液體冷凍劑148可蒸發成蒸汽冷凍劑。例如，冷凍劑可圍繞管束82之管118收集於外殼76中。管118中之冷卻流體112可將熱能(例如，熱量)轉移至冷凍劑148，以使得冷凍劑148可蒸發成蒸汽冷凍劑。相應地，蒸汽冷凍劑可經過額外的管束114，其中蒸汽冷凍劑可自冷卻流體112進一步吸收熱能。因此，蒸汽冷凍劑中夾帶之任何液體冷凍劑小滴可吸收熱能且亦蒸發成蒸汽冷凍劑。
例如，圖7為蒸發器38之實施例的橫截面，其展示冷凍劑148具有圍繞管束82之液體冷凍劑液位150。在自管束82中之冷卻流體112吸收熱能後，液體冷凍劑148可成為兩相冷凍劑152(例如，蒸汽冷凍劑及液體冷凍劑之混合物)，其中液體冷凍劑148之小滴可夾帶於蒸汽冷凍劑中。兩相冷凍劑152自額外的管束114中之冷卻流體112上升及吸收熱能。因此，兩相冷凍劑152之液體冷凍劑148部分可經大體上氣化以形成蒸汽冷凍劑154(例如，蒸汽冷凍劑154具有小於五重量%之液體冷凍劑、小於二重量%之液體冷凍劑、或小於一重量%之液體冷凍劑)。然後，蒸汽冷凍劑154可通過排放口111自外殼76排放，從而可將蒸汽冷凍劑154引導至壓縮機32。在與典型蒸發器(例如，可包括網格板之蒸發器)相比時，包括額外的管束114來氣化兩相冷凍劑152中之夾帶的液體冷凍劑可降低冷凍劑之壓降。減少冷凍劑通過蒸發器38之壓降的量可增加HVAC&R系統10之效率，包括HVAC&R系統10的包括低壓冷凍劑之實施例。
在其他實施例中，蒸發器38可包括管束170，該管束可代替流動冷卻流體112之額外的管束114，經組配來流動冷凍劑(例如，退出壓縮機32之冷凍劑)。例如，圖8為蒸發器38之實施例的橫截面，該蒸發器可包括管束170，該管束經組配來流動冷凍劑，且因此將兩相冷凍劑152放置成與溫熱冷凍劑(例如，來自壓縮機32及/或冷凝器34之過冷器的冷凍劑)呈熱交換關係。在一些實施例中，冷凍劑可自壓縮機32引導至管束170中，且然後朝冷凝器34引導。在其他實施例中，冷凍劑可自冷凝器34之過冷器引導且在經引導至膨脹裝置36及/或至蒸發器38之入口110之前進入管束170中。如圖8之所例示實施例中所示，蒸發器38包括外殼76，該外殼具有位於外殼76內之管束82。冷卻流體112可經引導通過管束82，以使得液體冷凍劑可自冷卻流體112吸收熱能且蒸發成兩相冷凍劑152。管束170位於管束82與排放口111之間。兩相冷凍劑152可在兩相冷凍劑152經過管束170之管172後成為蒸汽冷凍劑154。然後，排放口111可將蒸汽冷凍劑154引導至壓縮機32。
如以上所論述，管束170可流動來自壓縮機32之排放氣體及/或來自冷凝器34之過冷液體，以便氣化兩相冷凍劑152中之夾帶的液體小滴。在一些實施例中，管束170可包括單一的管172，該單一的管在蒸發器38之兩個相對的端部106與108之間經歷多次通過。在其他實施例中，管束170可包括多個管172，該等多個管各自引導冷凍劑經過蒸發器38之單個通道。在其他實施例中，管束170可包括多個管172，其中管172中之一些引導冷凍劑經過蒸發器38之單個通道，且其他管172引導冷凍劑通過蒸發器38之兩個相對的端部106與108之間的多個通道。在任何情況下，管束170可減少蒸汽冷凍劑154中之液體冷凍劑的小滴之量。另外，當與典型的網格擋板或霧氣清除機相比時，管束170可降低由冷凍劑經歷的壓力損失。因此，由於蒸發器38中可經歷之降低的壓力損失，HVAC&R系統10可經組配來利用低壓冷凍劑。
圖9為蒸發器38之另一實施例的橫截面，該蒸發器可包括管束170及罩蓋190(例如，實體護罩)，該罩蓋引導蒸汽冷凍劑154中所夾帶之液體冷凍劑的小滴，以便收集於外殼76之底部部分192中且圍繞管束82。如圖9之所例示實施例中所示，蒸發器38包括外殼76，該外殼具有位於外殼76內之管束82。冷卻流體112可流過管束82之管118，從而將冷卻流體112放置成與圍繞管束82之管118的液體冷凍劑熱連通。罩蓋190可側向地圍繞管束170(例如，管束170之一部分)，且使用降膜技術操作。例如，兩相冷凍劑152可收集於罩蓋190內，且最終自罩蓋190之敞開端部194朝管束82排放。在一些實施例中，罩蓋190可包括實體護罩(例如，不具有開口、穿孔或孔之板或擋板)。罩蓋190可由任何合適材料形成，諸如金屬材料、聚合物材料及/或經組配來承受蒸發器38內之相對高的操作溫度之另一合適材料。
在任何情況下，兩相冷凍劑152之液體冷凍劑可聚積於外殼76之底部部分192中。可包括兩相冷凍劑152或蒸汽冷凍劑154之冷凍劑196自圍繞管束82之所聚積液體冷凍劑上升。兩相冷凍劑152及冷凍劑196兩者可朝位於管束82與排放口111之間的管束170流動且在管束170上方流動。相應地，兩相冷凍劑152及冷凍劑196兩者可藉由在管束170的未由罩蓋190覆蓋之管172上方通過來變成蒸汽冷凍劑154。然後，排放口111可將蒸汽冷凍劑154引導至壓縮機32。
儘管已例示及描述了僅有的某些特徵及實施例，但熟習此項技術者可在實質上並不脫離申請專利範圍中所列舉之標的之新穎教示及優勢的情況下想到許多修改及更改(例如，各種元件之大小、尺寸、結構、形狀及比例的變化、參數(例如溫度、壓力等)值的變化、安裝佈置的變化、使用材料的變化、顏色的變化、定向的變化等)。任何過程或方法步驟之次序或順序可根據替代實施例變化或再排序。因此，應理解，所附申請專利範圍意欲涵蓋落入本發明之真實精神內的所有此類修改及變化。此外，為了提供對示範性實施例之簡明描述，可能未描述實際實行方案之所有特徵(亦即，與執行本發明之目前想到的最佳模式無關之彼等特徵，或與實現所主張之發明無關的彼等特徵)。應瞭解，在任何實際實行方案之開發中，如在任何工程或設計項目中，可做出大量的具體實施決策。此類開發努力可為複雜及耗時的，但對於受益於本揭示案之熟習此項技術者，仍然是設計、生產及製造的常規事務，而不需要過度的實驗。
10‧‧‧加熱、通風、空調及冷凍(HVAC&R)系統/HVAC&R系統 12‧‧‧建築物 14‧‧‧蒸汽壓縮系統 16‧‧‧鍋爐 18‧‧‧空氣返回管 20‧‧‧空氣供應管 22‧‧‧空氣處理機 24‧‧‧導管 32‧‧‧壓縮機 34‧‧‧冷凝器 36‧‧‧膨脹閥或裝置/膨脹裝置/第二膨脹裝置 38‧‧‧液體冷卻器或蒸發器/蒸發器 40‧‧‧控制面板 42‧‧‧類比-數位(A/D)轉換器 44‧‧‧微處理器 46‧‧‧非依電性記憶體 48‧‧‧介面板 50‧‧‧馬達 52‧‧‧變速驅動器(VSD)/VSD 54、58、82、114、170‧‧‧管束 56‧‧‧冷卻塔 60R‧‧‧回流管線 60S‧‧‧供應管線 62‧‧‧冷卻負載 64‧‧‧中間線路 66‧‧‧第一膨脹裝置/膨脹裝置 68‧‧‧入口管線 70‧‧‧中間容器 72‧‧‧管線 74‧‧‧抽吸管線 76‧‧‧外殼 90、92、94‧‧‧周邊部分 96‧‧‧內表面 98‧‧‧組態 99‧‧‧平面 100、118、172‧‧‧管 101‧‧‧中心軸線 102‧‧‧間隙/第一水箱 104‧‧‧距離/第二水箱 106‧‧‧直徑/端部 108‧‧‧端部 110、116‧‧‧入口 111‧‧‧排放口 112‧‧‧冷卻流體 120‧‧‧第一通管 122‧‧‧擋板 124‧‧‧第二通管 126‧‧‧第三通管 128‧‧‧第二擋板 130‧‧‧第三擋板 131‧‧‧封閉體 132‧‧‧出口 134‧‧‧第二出口 138‧‧‧冷凍劑泵 148‧‧‧液體冷凍劑/冷凍劑 150‧‧‧液體冷凍劑液位 152‧‧‧兩相冷凍劑 154‧‧‧蒸汽冷凍劑 190‧‧‧罩蓋 192‧‧‧底部部分 194‧‧‧敞開端部 196‧‧‧冷凍劑
圖1為根據本揭示案之態樣的可在商業設定中利用加熱、通風、空調及冷凍(HVAC&R)系統之建築物的實施例之透視圖；
圖2為根據本揭示案之態樣的HVAC&R系統之實施例的透視圖；
圖3為根據本揭示案之態樣的圖2之HVAC&R系統的實施例之示意圖；
圖4為根據本揭示案之態樣的圖2之HVAC&R系統的實施例之示意圖；
圖5為根據本揭示案之態樣的包括經改良之管束的圖2至圖4之HVAC&R系統的蒸發器之實施例的橫截面；
圖6為根據本揭示案之態樣的具有額外的管束之圖5的蒸發器之實施例的橫截面；
圖7為根據本揭示案之態樣的圖6之蒸發器的實施例之橫截面；
圖8為根據本揭示案之態樣的具有經組配來使冷凍劑流動之額外的管束之圖5的蒸發器之實施例的橫截面透視圖；並且
圖9為根據本揭示案之態樣的在額外的管束之至少一部分上方具有罩蓋的圖8之蒸發器的實施例之橫截面透視圖。
14‧‧‧蒸汽壓縮系統
32‧‧‧壓縮機
34‧‧‧冷凝器
36‧‧‧膨脹閥或裝置/膨脹裝置/第二膨脹裝置
38‧‧‧液體冷卻器或蒸發器/蒸發器
40‧‧‧控制面板
42‧‧‧類比-數位(A/D)轉換器
44‧‧‧微處理器
46‧‧‧非依電性記憶體
48‧‧‧介面板
50‧‧‧馬達
52‧‧‧變速驅動器(VSD)/VSD
54、58‧‧‧管束
56‧‧‧冷卻塔
60R‧‧‧回流管線
60S‧‧‧供應管線
62‧‧‧冷卻負載

Claims (20)

  1. 通風、空調及冷凍(HVAC&R)系統，其包含： 一冷凍劑迴路； 一壓縮機，其沿著該冷凍劑迴路置設且經組配來使冷凍劑循環通過該冷凍劑迴路； 一蒸發器，其沿著該冷凍劑迴路置設且經組配來將該冷凍劑放置成與一冷卻流體呈一熱交換關係；以及 該蒸發器之一管束，其經組配來使該冷卻流體流過該蒸發器，其中該管束包含一周邊部分，該周邊部分為非線性的且至少部分地符合該蒸發器之一外殼的一形狀。
  2. 如請求項1之HVAC&R系統，其中該蒸發器為一浸沒式蒸發器、一降膜式蒸發器或其組合。
  3. 如請求項1之HVAC&R系統，其包含該蒸發器之一額外管束，該額外管束置設於該管束與該蒸發器之一冷凍劑排放口之間，其中該額外管束經組配來將該冷凍劑放置成與一額外冷卻流體熱連通。
  4. 如請求項3之HVAC&R系統，其中該額外冷卻流體為該冷卻流體。
  5. 如請求項3之HVAC&R系統，其中該額外冷卻流體為：在將該冷凍劑引導至該冷凝器之前自該壓縮機引導至該額外管束的該冷凍劑。
  6. 如請求項1之HVAC&R系統，其中該管束在該周邊部分與該蒸發器之該外殼之間形成一間隙。
  7. 如請求項6之HVAC&R系統，其中該間隙介於0.5吋與1吋之間。
  8. 如請求項6之HVAC&R系統，其中該周邊部分由該管束之多個管界定，且其中該間隙形成於該管束之該等多個管與該蒸發器之該外殼之間。
  9. 如請求項1之HVAC&R系統，其中該周邊部分為該管束之一橫截面的一周邊之至少50%，其中該橫截面係沿著與該蒸發器之該外殼的一中心軸線交叉之一平面截取。
  10. 如請求項1之HVAC&R系統，其中該蒸發器在該管束之該周邊部分與該外殼之間不包含一擋板。
  11. 通風、空調及冷凍(HVAC&R)系統，其包含： 一冷凍劑迴路； 一壓縮機，其沿著該冷凍劑迴路置設且經組配來使冷凍劑循環通過該冷凍劑迴路； 一蒸發器，其沿著該冷凍劑迴路置設且經組配來將該冷凍劑放置成與一冷卻流體呈一熱交換關係； 該蒸發器之一第一管束，其經組配來使該冷卻流體流過該蒸發器，其中該第一管束包含一周邊部分，該周邊部分為非線性的且至少部分地符合該蒸發器之一外殼的一形狀；以及 一第二管束，其置設於該第一管束與該蒸發器之一冷凍劑排放口之間，其中該第二管束經組配來將該冷凍劑放置成與一額外冷卻流體熱連通，以減少自該蒸發器引導至該壓縮機之液體冷凍劑的一量。
  12. 如請求項11之HVAC&R系統，其中該額外冷卻流體為該冷卻流體。
  13. 如請求項11之HVAC&R系統，其中該額外冷卻流體為：在將該冷凍劑引導至該冷凝器之前自該壓縮機引導至該額外管束的該冷凍劑。
  14. 如請求項11之HVAC&R系統，其中該第二管束包含一單一管，該單一管多次在該蒸發器之相對的兩端之間通過該額外冷卻流體。
  15. 如請求項11之HVAC&R系統，其中該冷凍劑中的自該蒸發器引導至該壓縮機之液體冷凍劑之一量為小於5重量%的該冷凍劑。
  16. 如請求項11之HVAC&R系統，其包含一冷凝器，該冷凝器沿著該冷凍劑迴路置設，以及一冷凍劑泵，該冷凍劑泵沿著該冷凍劑迴路置設且置設於該冷凝器與該蒸發器之間。
  17. 通風、空調及冷凍(HVAC&R)系統，其包含： 一冷凍劑迴路； 一壓縮機，其沿著該冷凍劑迴路置設且經組配來使冷凍劑循環通過該冷凍劑迴路； 一蒸發器，其沿著該冷凍劑迴路置設且經組配來將該冷凍劑放置成與一冷卻流體呈一熱交換關係； 該蒸發器之一第一管束，其經組配來使該冷卻流體流過該蒸發器，其中該第一管束包含一周邊部分，該周邊部分為非線性的且至少部分地符合該蒸發器之一外殼的一形狀； 一第二管束，其置設於該第一管束與該蒸發器之一冷凍劑排放口之間，其中該第二管束經組配來將該冷凍劑放置成與一額外冷卻流體熱連通，以減少自該蒸發器引導至該壓縮機之液體冷凍劑的一量；以及 一罩蓋，其置設於該第二管束之至少一部分上方。
  18. 如請求項17之HVAC&R系統，其中該罩蓋為一實體護罩，該實體護罩界定一面向該第一管束之開口，且其中該罩蓋經組配來朝該蒸發器之一底部部分引導液體冷凍劑，以使得該液體冷凍劑至少部分地圍繞該第一管束。
  19. 如請求項17之HVAC&R系統，其包含該冷凍劑，且其中該冷凍劑為一低壓冷凍劑。
  20. 如請求項17之HVAC&R系統，其包含一冷凝器，該冷凝器沿著該冷凍劑迴路置設，以及一冷凍劑泵，該冷凍劑泵沿著該冷凍劑迴路置設且置設於該冷凝器與該蒸發器之間。
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