TWI740871B - 具有水箱之熱交換器 - Google Patents

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賈伯 W. 夏瑞比爾
艾利克 H. 阿爾布雷克特
凱文 F. 克雷布斯
賈斯汀 P. 考夫曼
布萊恩 L. 史陶佛
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美商江森自控科技公司
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Abstract

此揭示之實施例係有關於一蒸氣壓縮系統，其包括：一冷媒迴路；一壓縮機，其沿該冷媒迴路設置且組配成使冷媒循環通過該冷媒迴路；及一熱交換器，其沿該冷媒迴路設置且組配成使該冷媒與一冷卻流體呈一熱交換關係。該熱交換器包括：一水箱部份，其具有一第一長度；一殼體，其具有一第二長度；多數管，其設置在該殼體中且組配成供該冷卻流體流動；及一冷卻流體部份，其具有一第三長度，其中該水箱部份及該冷卻流體部份與該殼體耦合，使得該第一長度、該第二長度及該第三長度形成大致等於一目標長度的該熱交換器之一總長度。

Description

具有水箱之熱交換器
相關申請案之交互參照 本申請案主張名稱為「蒸氣壓縮系統(VAPOR COMPRESSOR SYSTEM)」且在2015年12月21日申請之美國專利第62/270,164號之優先權及利益，其揭示因此全部在各方面加入作為參考。
本申請案大致關於加入空調及冷凍應用中之蒸氣壓縮系統。
蒸氣壓縮系統使用通常稱為一冷媒之一工作流體，且該冷媒依據受到與該蒸氣壓縮系統之操作相關的不同溫度及壓力而在蒸氣、液體及其組合間改變相。冷媒需要符合環保要求，且仍具有與習知冷媒相當之一性能係數(COP)。COP係所提供之加熱或冷卻對所消耗之電能的比率，且COP越高相當於操作成本越低。不幸地，仍有關於設計與符合環保要求之冷媒相容之蒸氣壓縮系統組件，且更詳而言之，使用該等冷媒操作而使效率最大化之蒸氣壓縮系統組件的種種挑戰。
在此揭露之一實施例中，一種蒸氣壓縮系統包括：一冷媒迴路；一壓縮機，其沿該冷媒迴路設置且組配成使冷媒循環通過該冷媒迴路；及一熱交換器，其沿該冷媒迴路設置且組配成使該冷媒與一冷卻流體呈一熱交換關係。該熱交換器包括：一水箱部份，其具有一第一長度；一殼體，其具有一第二長度；多數管，其設置在該殼體中且組配成供該冷卻流體流動；及一冷卻流體部份，其具有一第三長度，其中該水箱部份及該冷卻流體部份與該殼體耦合，使得該第一長度、該第二長度及該第三長度形成大致等於一目標長度的該熱交換器之一總長度。
在此揭露之另一實施例中，一種蒸氣壓縮系統包括：一冷媒迴路；一壓縮機，其沿該冷媒迴路設置且組配成使冷媒循環通過該冷媒迴路；一蒸發器，其沿該冷媒迴路設置且組配成使該冷媒在該冷媒流至該壓縮機前蒸發，其中該蒸發器具有一第一長度；及一冷凝器，其沿該冷媒迴路設置在該壓縮機之下游且組配成使該冷媒與一冷卻流體呈一熱交換關係。該冷凝器包括：一水箱部份，其具有一第二長度；一殼體，其具有一第三長度；多數管，其設置在該殼體中；及一冷卻流體部份，其具有一第四長度，其中該水箱部份及該冷卻流體部份各與該殼體耦合，使得該第二長度、該第三長度及該第四長度形成大致等於該第一長度的該冷凝器之一總長度。
在此揭露之另一實施例中，一種蒸氣壓縮系統包括：一冷媒迴路；一壓縮機，其沿該冷媒迴路設置且組配成使冷媒循環通過該冷媒迴路；及一熱交換器，其沿該冷媒迴路設置且組配成使該冷媒與一冷卻流體呈一熱交換關係。該熱交換器包括：一第一水箱部份，其具有一第一長度；一殼體，其具有一第二長度；多數管，其設置在該殼體中且組配成供該冷卻流體流動；一冷卻流體部份，其具有一第三長度；及一第二水箱部份，其具有一第四長度。該第一水箱部份與該殼體之一第一端耦合，該冷卻流體部份與該殼體之與該第一端相對的一第二端耦合，且該第二水箱部份與該冷卻流體部份耦合，使得該第一長度、該第二長度、該第三長度及該第四長度形成大致等於一目標長度的該熱交換器之一總長度。
此揭示之實施例係關於一熱交換器，該熱交換器可在一蒸氣壓縮系統中使用且包括一或多數水箱部份及/或一冷卻流體部份以延伸該熱交換器之一長度至一目標長度。例如，該熱交換器可包括該一或多數水箱部份，且該一或多數水箱部份可與包括多數管的該熱交換器之一殼體耦合，而該等管組配成供一冷卻流體流動。該一或多數水箱部份可未包括任何管，而可使該冷卻流體直接流經一腔室，且該腔室包括當與該等管之個別空間比較時比較大的空間。此外，在某些實施例中，該冷卻流體部份亦可包括由該等多數管接收冷卻流體之一比較大空間腔室。在其他實施例中，該冷卻流體部份可作為在該蒸氣壓縮系統之一冷凝器與一蒸發器間的一節熱器。在此使用之節熱器可由該冷凝器接收作成一雙相冷媒之冷媒(例如，該冷媒由該冷凝器流經一第一膨脹裝置)。該雙相冷媒可分成液體及氣體，其中該液體流至該蒸發器(例如，及一第二膨脹裝置)且該氣體流至該壓縮機(例如，該壓縮機之一中間壓力口)。
在任一情形中，該一或多數水箱部份及/或該冷卻流體部份之尺寸可作成延伸該熱交換器之一長度至一目標長度。熱交換器管越有效率，流經該等熱交換器管之冷卻流體的壓力降增加越多。因此，可減少該等熱交換器管之長度以減少該冷卻流體壓力降。但是，該熱交換器之外表面會被用來安裝該蒸氣壓縮系統之另外的組件。因此，減少整個熱交換器之長度可減少安裝空間，而這最後會增加該蒸氣壓縮系統之一覆蓋區(例如，互相上下堆疊組件之安裝空間較小)。因此，該等熱交換器之長度可使用該一或多數水箱部份及/或該冷卻流體部份延伸，使得該熱交換器之長度到達一目標長度，該目標長度可有助於封裝及/或為另外之組件提供足夠安裝空間。
以下請參照圖式，圖1係在用於一典型商用環境的一建築物12中用於一加熱、通氣、空調及冷凍(HVAC&R)系統10之一環境的實施例的立體圖。該HVAC&R系統10可包括供應一冷卻液體之一蒸氣壓縮系統14，且該冷卻液體可用以冷卻該建築物12。該HVAC&R系統10亦可包括用以供應用以加熱該建築物12之熱液體的一鍋爐16及使空氣循環通過該建築物12之一空氣分配系統。該空氣分配系統亦可包括一空氣返回管18、一空氣供應管20及/或一空氣處理器22。在某些實施例中，該空氣處理器22可包括一熱交換器，且該熱交換器藉由多數導管24與該鍋爐16及該蒸氣壓縮系統14連接。依據該HVAC&R系統10之操作模式，在該空氣處理器22中之熱交換器可接收來自該鍋爐16之加熱液體或來自該蒸氣壓縮系統14之冷卻液體。所示之HVAC&R系統10具有在建築物12之各地板上的一分開空氣處理器，但在其他實施例中，該HVAC&R系統10可包括可在地板間或中共用的多數空氣處理器22及/或其他組件。
圖2與3係可在該HVAC&R系統10中使用之蒸氣壓縮系統14的實施例。該蒸氣壓縮系統14可使一冷媒循環通過由一壓縮機32開始之一迴路。該迴路亦可包括一冷凝器34、一(多數)膨脹閥或裝置36及一液體冷卻器或一蒸發器38。該蒸氣壓縮系統14可更包括一控制面板40，該控制面板40可具有一類比/數位(A/D)轉換器42、一微處理器44、一非依電性記憶體46及/或一介面板48。
可作為在該蒸氣壓縮系統14中使用之冷媒的流體的某些例子係以氫氟碳化物(HFC)為主之冷媒，例如，R-410A、R-407、R-134a、氫氟烯烴(HFO)、如「天然」冷媒之氨(NH3 )、R-717、二氧化碳(CO2 )、R-744、或以碳氫化合物為主之冷媒、水蒸氣、或任何其他適當冷媒。在某些實施例中，該蒸氣壓縮系統14可組配成有效地使用具有在一大氣壓下大約攝氏19度(華氏66度)之一正常沸點的冷媒，其亦相對一中壓冷媒，如R-134a，而稱為低壓冷媒。在此使用之「正常沸點」可表示在一大氣壓下測量之一沸點。
在某些實施例中，該蒸氣壓縮系統14可使用一可變速驅動器(VSD)52、一馬達50、該壓縮機32、該冷凝器34、該膨脹閥或裝置36及/或蒸發器38中之一或多數者。該馬達50可驅動該壓縮機32且可由一可變速驅動器(VSD)52供給電力。該VSD52由一AC電源接收具有一特定固定線電壓及固定線頻率之交流(AC)電力，且提供具有一可變電壓及頻率之電力至該馬達50。在其他實施例中，該馬達50可由一AC或直流(DC)電源供給電力。該馬達50可包括可藉由一VSD或直接由一AC或DC電源供給電力之任一種電氣馬達，例如一開關磁阻馬達、一感應馬達、一電子換向永久磁鐵馬達、或另一適當馬達。
該壓縮機32壓縮一冷媒蒸氣且透過一排出通道將該蒸氣傳送至該冷凝器34。在某些實施例中，該壓縮機32可為一離心壓縮機。由該壓縮機32傳送至該冷凝器34之冷媒蒸氣可將熱傳送至在該冷凝器34中之一冷卻流體(例如，水或空氣)。由於藉由該冷卻流體進行熱傳送，該冷媒蒸氣可在該冷凝器34中冷凝成一冷媒液體。來自該冷凝器34之液體冷媒可流經該膨脹裝置36至該蒸發器38。在圖3之所示實施例中，該冷凝器34被水冷卻且包括與一冷卻塔56連接之一管束54，且該冷卻塔56供應該冷卻流體至該冷凝器。
傳送至該蒸發器38之液體冷媒可由另一冷卻流體吸熱，且該另一冷卻流體可與在該冷凝器34中使用之冷卻流體相同或不同。在該蒸發器38中之液體冷媒可進行由該液體冷媒至一冷媒蒸氣之相變化。如在圖3所示之實施例中所示，該蒸發器38可包括一管束58，且該管束58具有與一冷卻負載62連接之一供應線60S及一返回管線60R。該蒸發器38之冷卻流體(例如，水、乙二醇、氯化鈣液、氯化鈉液、或任何其他適合流體)透過返回管線60R進入該蒸發器38且透過該供應線60S離開該蒸發器38。透過與該冷媒之熱傳送，該蒸發器38可降低在該管束58中之冷卻流體的溫度。在該蒸發器38中之管束58可包括多數管及/或多數管束。在任一情形中，該蒸氣冷媒均藉由一吸引管線離開該蒸發器38並返回該壓縮機32以完成該循環。
圖4係該蒸氣壓縮系統14之示意圖，且一中間迴路64設置在冷凝器34與膨脹裝置36之間。該中間迴路64可具有與該冷凝器34直接地流體連通之一入口管線68。在其他實施例中，該入口管線68可與該冷凝器34間接地流體連通。如圖4之所示實施例所示，該入口管線68包括定位在一中間容器70上游之一第一膨脹裝置66。在某些實施例中，該中間容器70可為一驟沸槽(例如，一驟沸中間冷卻器)。在其他實施例中，該中間容器70可組配成一熱交換器或一「表面節熱器」。在圖4之所示實施例中，該中間容器70作為一驟沸槽使用，且該第一膨脹裝置66組配成降低由該冷凝器34接收之液體冷媒的壓力(例如，膨脹)。在該膨脹過程中，該液體之一部份會蒸發，且因此，該中間容器70可用以使該蒸氣與由該第一膨脹裝置66接收之液體分開。此外，由於當進入該中間容器70時該液體冷媒之一壓力降(例如，由於當該液體冷媒進入該中間容器70時空間之快速增加)，該中間容器70可用以使該液體冷媒進一步膨脹。在該中間容器70中之蒸氣可由該壓縮機32透過該壓縮機32之一吸引線74抽出。在其他實施例中，在該中間容器中之蒸氣可被抽至該壓縮機32之一中間階段(例如，非該吸引階段)。由於在該第一膨脹裝置66及/或該中間容器70中之膨脹，收集在該中間容器70中之液體可具有比離開該冷凝器34之液體冷媒低之一焓。來自該中間容器70之液體可接著流入管線72通過該一第二膨脹裝置36至該蒸發器38。
如上所述，該蒸氣壓縮系統14之一熱交換器可包括可使該熱交換器之尺寸到達一預定(例如，目標)長度的一或多數另外部份。例如，圖5係一熱交換器100(例如，該冷凝器34或該蒸發器38)之橫截面圖，且該熱交換器100可包含在該蒸氣壓縮系統14中且包括一第一水箱部份102及一第二水箱部份104。例如，該熱交換器100包括與該第一水箱部份102及該第二水箱部份104耦合之一殼體106。在某些實施例中，一冷卻流體部份112(例如，一空洞部份或一沒有管之部份)可定位在該殼體106與該第二水箱部份104之間。如圖5之所示實施例中所示，該殼體106、該第一水箱部份102、該第二水箱部份104及/或該冷卻流體部份112可透過多數凸緣114互相固定。雖然圖5之所示實施例顯示該等凸緣114具有比該殼體106、該第一水箱部份102、該第二水箱部份104及/或該冷卻流體部份112大之一直徑，但在其他實施例中，該等凸緣114可包括與各部份106、102、104及/或112相同之直徑。在其他實施例中，該殼體106、該第一水箱部份102、該第二水箱部份104及/或該冷卻流體部份112可使用另一適當技術(例如，焊接)互相耦合。此外，在某些實施例中，該殼體106、該第一水箱部份102、該第二水箱部份104及/或該冷卻流體部份112各可為分開組件，且該等分開組件可藉由互相耦合及/或移除該等組件來互換。
該殼體106可包含冷卻一冷媒118之一管束116，且該冷媒118透過一入口120進入該殼體106並最後通過包括多數管124之該管束116。該冷媒118可收集在該殼體106之一底部125中且透過一出口127流出該殼體106。此外，一冷卻流體126可透過一入口128流入該第一水箱部份102。在該第一水箱部份102與該殼體106間之該凸緣114可包括對應於該管束116之該等多數管124的多數開口。在某些實施例中，在該凸緣114中之該等多數開口可收納該等多數管124中之各管的第一端129以便為該等多數管124提供支持。在任一情形中，該冷卻流體126可由該第一水箱部份102流入設置在該殼體106中之該等多數管124。
在某些實施例中，在該殼體106與該冷卻流體部份112間之該凸緣114亦可包括對應於該等多數管124之多數開口，且該等開口可使離開該等多數管124之冷卻流體126流入該冷卻流體部份112。此外，在該殼體106與該冷卻流體部份112間之在凸緣114中的多數開口可收納該等多數管124中之各管的第二端130以便為該等多數管124提供支持。在某些實施例中，當與該等多數管124之一直徑132比較時，該等多數管124之第一端129及/或第二端130可擴大。例如，可使用一心軸或另一適當工具來擴大該等端129及/或130，使得在該等多數管124與該等凸緣114之對應開口間可形成流體緊密密封。一旦該冷卻流體126到達該第二水箱部份104後，該冷卻流體126可透過一出口133流出該熱交換器100。
如圖5所示，該殼體106具有一第一長度134，該第一水箱部份102具有一第二長度136，該第二水箱部份104具有一第三長度138，且該冷卻流體部份112具有一第四長度140。因此，熱交換器100具有一總長度142(例如，該第一長度134、該第二長度136、該第三長度138及該第四長度140之總和)。在某些實施例中，冷卻流體部份112之第四長度140可改變，使得該熱交換器100之總長度142為一預定(例如，目標)長度。例如，在某些實施例中，該冷凝器34需要具有與該蒸發器38相同之長度及/或橫截面積(例如，以便進行封裝)。但是，該冷凝器34之冷卻容量及該蒸發器38之冷卻容量會不同，使得在冷凝器34之殼體106中的該等多數管124長度與在該蒸發器38之殼體106中的該等多數管124長度不同。流經該殼體106之冷卻流體126的壓力降會隨著該等多數管124之冷卻容量增加而增加。因此，該殼體106(且因此該等多數管124)之第一長度134可減少以使一壓力降最小化，同時維持一比較高冷卻容量。因此，該冷卻流體部份112之第四長度140之大小可作成使得該冷凝器34之總長度142大致等於該蒸發器38之總長度142(例如，在5%內、在3%內或在1%內)。作為一非限制例，該熱交換器100可為該冷凝器34。在計算出該殼體106之第一長度134(例如，依據該冷凝器34之一目標冷卻容量)後，便可決定冷卻流體部份112之第四長度140，使得該冷凝器34之總長度142等於該蒸發器38之總長度142。
此外，在其他實施例中，該冷凝器34與該蒸發器38之長度可不必相等。因此，冷卻流體部份112之第四長度140可訂製，使得該熱交換器100之總長度142為適合應用該熱交換器100之一預定(例如，目標)長度。例如，在某些實施例中，將該蒸氣壓縮系統14安裝在該熱交換器100之一外表面144上以減少該系統14之一覆蓋區(例如，藉由互相堆疊組件)是有利的。因此，可調整該冷卻流體部份112之第四長度140以便為安裝該等另外之組件提供足夠空間。
圖6係該熱交換器100之一實施例的橫截面圖，且該熱交換器100係組配成作為一雙通熱交換器操作。例如，在圖6之所示實施例中，該第一水箱部份102可包括一第一隔板160且該冷卻流體部份112可包括一第二隔板162。在該等實施例中，該熱交換器100可未包括該第二水箱部份104，或該冷卻流體部份112可與該第二水箱部份104隔離(例如，密封)，使得冷卻流體126無法由該冷卻流體部份112流入該第二水箱部份104。但是，在其他實施例中，除了該冷卻流體部份112以外，該第二隔板162亦可定位在該第二水箱部份104中。在該等實施例中，該第二水箱部份104可未包括該出口133，使得該冷卻流體126可未透過該第二水箱部份104流出該熱交換器100。
在任一情形中，該冷卻流體126可透過該入口128流入該第一水箱部份102，且該入口128可定位在該第一隔板160下方。但是，在其他實施例中，該入口128可定位在該第一隔板上方。該第一隔板160可使在該殼體106中之該等多數管124分成多數第一通管166及多數第二通管168。因此，進入該第一水箱部份102之冷卻流體126可流入該殼體106之第一通管166。該冷媒118可接著在它流過該等第一通管166時，與在該等第一通管166中之冷卻流體126呈一熱交換關係。
在該第二隔板162設置在該冷卻流體部份112中之實施例中，因為該冷卻流體部份126可與該第二水箱部份104隔離(例如，密封)，或可未包括該第二水箱部份104，所以該冷卻流體126可由該等第一通管166流至在該冷卻流體部份126中之第二通管168。但是，在該第二隔板設置在該第二水箱部份104中之實施例中，因為該第二水箱部份104未包括該出口133，使得該冷卻流體126未透過該第二水箱部份104流出該熱交換器100，所以該冷卻流體126可由該等第一通管166流至在該第二水箱部份104中之第二通管168。在任一情形中，該冷卻流體126可通過該等第二通管168流向該第一水箱部份102。當在該等第二通管168中時，該冷卻流體126可在該冷媒流過該等第二通管168時再與該冷媒118呈一熱交換關係。如圖6之所示實施例中所示，該第一水箱部份102包括設置在該第一隔板160上方之一出口170，使得離開該等第二通管168之冷卻流體126透過該出口170流出該熱交換器100，且未與透過該入口128進入該熱交換器100之冷卻流體126混合。但是，在其他實施例中，該出口170可設置在該第一隔板160下方。在任一情形中，該入口128及該出口170可與該第一隔板160分開。
在某些實施例中，該冷卻流體部份112可包括多數管，且該等多數管組配成供該冷卻流體126流動且使該冷卻流體126與該冷媒118及/或另一工作流體呈一熱交換關係。例如，圖7係該冷卻流體部份112包括一節熱器190之熱交換器的橫截面圖。如圖7之所示實施例中所示，該冷卻流體部份112包括多數管192，且該等管192可使該冷卻流體126由該殼體106流至該第二水箱部份104。在某些實施例中，在該殼體106中之多數管124可具有一強化內表面處理，該強化內表面處理可增加在該殼體106中之多數管124的一加熱及/或冷卻容量且增加流經該殼體106之冷卻流體的一壓力降。因此，在該冷卻流體部份112中之多數管192可未包括一強化內表面處理，使得流經該冷卻流體部份112之冷卻流體的一壓力降不會進一步增加。在某些實施例中，該等多數管192可為銅管、鋁管、鋼管及/或具有不具強化內表面處理之另一適當材料的管。
在某些實施例中，在該冷卻流體部份112中之多數管192的數目可與在該殼體106中之多數管124的數目相同。在該等實施例中，該等多數管124之第二端130可與該冷卻流體部份112之多數管192的端194大致對齊，使得離開該等多數管124之冷卻流體126進入該等多數管192之對應管。在其他實施例中，該等多數管192之數目可與該等多數管124之數目不同，及/或該等多數管192可偏離(例如，未對齊)該等多數管124。
如圖7之所示實施例中所示，該冷卻流體部份112可包括用於該冷媒118及/或另一工作流體之一入口196及一出口198。在某些實施例中，該冷媒118在流入該殼體106後(例如，當該熱交換器100作為一冷凝器操作時)，可流經該節熱器190(例如，該冷卻流體部份112)，如圖7所示。在其他實施例中，該冷媒118在流入該殼體106前(例如，當該熱交換器100作為一蒸發器操作時)，可流經該節熱器190，如圖8所示。例如，在圖7中，該熱交換器100(例如，該殼體106)作為該冷凝器34操作。因此，該冷媒118可在該膨脹裝置66中膨脹至一目標壓力(例如，在該冷凝器34中之冷媒118的一第一壓力與在該蒸發器138中之冷媒118的一第二壓力間的一壓力)後，由該冷凝器34流入該節熱器190。在某些實施例中，流入該節熱器190之冷媒118的一流速、溫度及/或壓力可藉由該膨脹裝置66控制。在任一情形中，進入該節熱器190之冷媒118可進一步膨脹並使該冷媒118分成一液體部份及一氣體部份。該冷媒118之液體部份可流至該膨脹裝置36及該蒸發器38(例如，當該熱交換器100作為一蒸發器操作時之熱交換器100)。該冷媒118之氣體部份最後可透過該節熱器190之一第二出口202(例如，該冷卻流體部份112)流回該壓縮機32。
在圖8中，該熱交換器100(例如，該殼體106)作為該蒸發器38操作。因此，該冷媒118可由該冷凝器34及該膨脹裝置66透過該入口196收納在該節熱器190中。如上所述，在該節熱器190中之冷媒118可進一步膨脹且分成該液體部份及該氣體部份。該冷媒118之液體部份可流經該膨脹裝置36並進入該殼體106(例如，作為該蒸發器38操作)之出口127(例如，在圖8所示之組態中的一入口)。在某些實施例中，該膨脹裝置36可控制進入該殼體106之冷媒118的一流速、溫度及/或壓力。在任一情形中，該冷媒118之液體部份進入該殼體106並收集在該殼體106內，使得該冷媒118與該等管124呈一熱交換關係。因此，該冷媒118之液體部份最後可蒸發且透過該入口120(例如，在圖8所示之組態中的一出口)離開該殼體106。
在其他實施例中，該冷卻流體部份112可為一過冷卻器204，該過冷卻器204係組配成進一步冷卻透過該出口127離開該殼體106之該冷媒118。圖9係該熱交換器100之橫截面圖，顯示作為該冷凝器34操作之殼體106及作為該過冷卻器204操作之冷卻流體部份112。如圖9之所示實施例中所示，離開該殼體106之出口127的冷媒118可流至該冷卻流體部份112(例如，該過冷卻器204)之入口196，這可使該冷媒118與流經設置在該冷卻流體部份112(例如，該過冷卻器204)中之管192的冷卻流體126呈一熱交換關係。當該冷媒118流過該等管192時，熱能可由該冷媒118傳送至在該等管192中之冷卻流體126，使得該冷媒118之溫度在該過冷卻器204中進一步減少。該冷媒118可接著透過該出口198流出該過冷卻器204。在某些實施例中，離開該過冷卻器204之冷媒118可流至該膨脹裝置36及/或該膨脹裝置66(例如，依據在該系統14中是否包含該中間容器70及/或該節熱器190)。
雖然圖7至9之所示實施例顯示該節熱器190及該過冷卻器204設置在該殼體106與該第二水箱部份104之間，但在其他實施例中，該節熱器190或該過冷卻器204可設置在該熱交換器之一端206。在該等實施例中，該第二水箱部份104可設置在該殼體106與該節熱器190或該過冷卻器204之間。在另外之實施例中，該第二水箱部份104可沿該熱交換器100之該總長度142與該殼體106對齊，使得該熱交換器100之一總直徑在該殼體106與該第二水箱部份104重疊之一點比在該熱交換器100之其他點增加。換言之，該第二水箱部份104之冷卻流體出口可與該殼體106垂直(例如，一海水箱)。
在另外之實施例中，該冷卻流體部份112可由該熱交換器100移除。例如，圖10係未包括該冷卻流體部份112之熱交換器之一實施例的橫截面圖。因此，該第二水箱部份104可與該殼體106直接耦合。在未包括該冷卻流體部份112之某些實施例中，該熱交換器100之總長度142可小於包括該冷卻流體部份112之實施例。但是，在未包括該冷卻流體部份112之其他實施例中，該第二水箱部份104可包括一第五長度210，該第五長度210可比當在該熱交換器100中包含該冷卻流體部份112時的該第二水箱部份104之第三長度138大(例如，請參見圖5)。換言之，該第二水箱部份104可擴大，使得該熱交換器100之總長度142與當包含該冷卻流體部份112時之整體熱交換器100大致相同。因此，可調整該熱交換器100之總長度142以達到該預定(例如，目標)長度。
雖然只顯示及說明了某些特徵及實施例，但在未實質地偏離在申請專利範圍中所述之標的物的新教示及優點的情形下，所屬技術領域中具有通常知識者可想到許多修改例及變化例(例如，各種元件大小、尺寸、結構、形狀及比例、參數值(例如，溫度、壓力等)、安裝配置、材料之使用、顏色、方位等的變化)。任何製程或方法步驟之順序或程序可依據其他實施例改變或重新排序。因此，應了解的是附加申請專利範圍意圖涵蓋落在本發明之真正精神內的所有該等修改例及變化例。此外，在致力於提供該等示範實施例之一簡明說明的過程中，可能未說明一真正實施之所有特徵(即，與目前預想之實施本發明的最佳模式不相關者，或與實施所請求之發明不相關者)。應了解的是在任一該真正實施的發展中，如在任何工程或設計規畫中地，可作成多種實施特定決定。該等發展努力可能是複雜且耗時的，但卻是在不需過度實驗之情形下，可由這揭示獲利之所屬技術領域中具有通常知識者慣常進行之計劃、製造及生產方式。
10‧‧‧加熱、通氣、空調及冷凍(HVAC&R)系統12‧‧‧建築物14‧‧‧蒸氣壓縮系統16‧‧‧鍋爐18‧‧‧空氣返回管20‧‧‧空氣供應管22‧‧‧空氣處理器24‧‧‧導管26‧‧‧冷媒32‧‧‧壓縮機34‧‧‧冷凝器36‧‧‧膨脹閥或裝置38‧‧‧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‧‧‧可變速驅動器(VSD)54,58,122‧‧‧管束56‧‧‧冷卻塔60R‧‧‧返回管線60S‧‧‧供應線62‧‧‧冷卻負載64‧‧‧中間迴路66‧‧‧第一膨脹裝置68‧‧‧入口管線70‧‧‧中間容器72‧‧‧管線74‧‧‧吸引管線76‧‧‧冷媒分配器100‧‧‧熱交換器102‧‧‧第一水箱部份104‧‧‧第二水箱部份106‧‧‧殼體112‧‧‧冷卻流體部份114‧‧‧凸緣116‧‧‧管束118‧‧‧冷媒120,128,196‧‧‧入口124,192‧‧‧管125‧‧‧底部126‧‧‧冷卻流體129‧‧‧第一端130‧‧‧第二端132‧‧‧直徑127,133,170,198‧‧‧出口134‧‧‧第一長度136‧‧‧第二長度138‧‧‧第三長度140‧‧‧第四長度142‧‧‧總長度144‧‧‧外表面160‧‧‧第一隔板162‧‧‧第二隔板166‧‧‧第一通管168‧‧‧第二通管190‧‧‧節熱器194,206‧‧‧端202‧‧‧第二出口204‧‧‧過冷卻器210‧‧‧第五長度
圖1係依據此揭示之一態樣，可在一商用環境中使用一加熱、通氣、空調及冷凍(HVAC&R)系統之一建築物的一實施例的立體圖；
圖2係依據此揭示之一態樣，一蒸氣壓縮系統之立體圖；
圖3係依據此揭示之一態樣，圖2之蒸氣壓縮系統之實施例的示意圖；
圖4係依據此揭示之一態樣，圖2之蒸氣壓縮系統之實施例的示意圖；
圖5係依據此揭示之一態樣，可在圖2之蒸氣壓縮系統中使用的一熱交換器實施例的橫截面圖，且該蒸氣壓縮系統具有一第一水箱部份、一第二水箱部份及一冷卻流體部份；
圖6係依據此揭示之一態樣，可在圖2之蒸氣壓縮系統中使用的熱交換器實施例的橫截面圖，且該蒸氣壓縮系統具有一或多數隔板，使得該熱交換器可作為一雙通熱交換器操作；
圖7係依據此揭示之一態樣，可在圖2之蒸氣壓縮系統中使用的熱交換器實施例的橫截面圖，其中該冷卻流體部份包括一節熱器；
圖8係依據此揭示之一態樣，可在圖2之蒸氣壓縮系統中使用的熱交換器實施例的橫截面圖，其中該冷卻流體部份包括該節熱器之一實施例；
圖9係依據此揭示之一態樣，可在圖2之蒸氣壓縮系統中使用的熱交換器實施例的橫截面圖，其中該冷卻流體部份包括一過冷卻器；及
圖10係依據此揭示之一態樣，可在圖2之蒸氣壓縮系統中使用的熱交換器實施例的橫截面圖，且該蒸氣壓縮系統沒有該冷卻流體部份。
14‧‧‧蒸氣壓縮系統
32‧‧‧壓縮機
34‧‧‧冷凝器
38‧‧‧蒸發器
40‧‧‧控制面板
50‧‧‧馬達
52‧‧‧可變速驅動器(VSD)
60R‧‧‧返回管線
60S‧‧‧供應線

Claims (16)

  1. 一種蒸氣壓縮系統，其包含：一冷媒迴路；一壓縮機，其沿該冷媒迴路設置且組配成使冷媒循環通過該冷媒迴路；一熱交換器，其沿該冷媒迴路設置且組配成使該冷媒與一冷卻流體呈一熱交換關係，其中該熱交換器包含：一水箱部份，其具有一第一長度；一殼體，其具有一第二長度；多數管，其設置在該殼體中且組配成供該冷卻流體流動；及一冷卻流體部份，其具有一第三長度，其中該水箱部份及該冷卻流體部份與該殼體耦合，使得該第一長度、該第二長度及該第三長度形成實質等於一目標長度的該熱交換器之一總長度；及一蒸發器，該蒸發器組配成使該冷媒在該冷媒進入該壓縮機之前蒸發；其中該熱交換器係一冷凝器，該冷凝器組配成使離開該壓縮機之該冷媒冷凝，且其中該目標長度實質等於該蒸發器之一第四長度。
  2. 如請求項1之蒸氣壓縮系統，其中該熱交換器包含具有一第五長度之另一水箱部份，其中該另一水箱部份與該冷卻流體部份耦合，使得該第一長度、該第二長度、該第三長度及該第五長度形成實質等於該目標長度的該熱交換器之該總長度。
  3. 如請求項1之蒸氣壓縮系統，其中該冷 卻流體部份係組配成由該殼體接收該冷媒，使得該冷卻流體部份係為該熱交換器之一節熱器。
  4. 如請求項3之蒸氣壓縮系統，其中該冷卻流體部份包含多數另外之管，其中該等多數另外之管的數目與該等多數管之數目相同，且其中該等多數另外之管與該等多數管實質對齊。
  5. 如請求項3之蒸氣壓縮系統，其中該熱交換器之該節熱器係組配成使該冷媒膨脹且使該冷媒分成一氣體部份及一液體部份。
  6. 如請求項5之蒸氣壓縮系統，其中該節熱器係組配成使該氣體部份流至該壓縮機。
  7. 如請求項1之蒸氣壓縮系統，其中該熱交換器係組配成作為一雙通熱交換器操作且包含定位在該水箱部份中之一隔板。
  8. 如請求項7之蒸氣壓縮系統，其中該隔板係組配成使該等多數管分成多數第一通管及多數第二通管，且其中該冷卻流體流經該等第一通管及接著該等第二通管。
  9. 一種蒸氣壓縮系統，其包含：一冷媒迴路；一壓縮機，其沿該冷媒迴路設置且組配成使冷媒循環通過該冷媒迴路；一蒸發器，其沿該冷媒迴路設置且組配成使該冷媒在該冷媒流至該壓縮機前蒸發，且其中該蒸發器包含一第一 長度；及一冷凝器，其沿該冷媒迴路設置在該壓縮機之下游且組配成使該冷媒與一冷卻流體呈一熱交換關係，其中該冷凝器包括：一水箱部份，其具有一第二長度；一殼體，其具有一第三長度；多數管，其設置在該殼體中；及一冷卻流體部份，其具有一第四長度，其中該水箱部份及該冷卻流體部份各與該殼體耦合，使得該第二長度、該第三長度及該第四長度形成實質等於該第一長度的該冷凝器之一總長度。
  10. 如請求項9之蒸氣壓縮系統，其中該冷卻流體部份係組配成由該殼體接收該冷媒，使得該冷卻流體部份係為該熱交換器之一節熱器或一過冷卻器。
  11. 如請求項9之蒸氣壓縮系統，其中該水箱部份包含一第一隔板且該冷卻流體部份包含一第二隔板，使得該熱交換器作為一雙通熱交換器操作。
  12. 如請求項9之蒸氣壓縮系統，其中該熱交換器包含另一水箱部份，該另一水箱部份具有一第五長度且與該冷卻流體部份耦合，使得該第二長度、該第三長度、該第四長度及該第五長度形成實質等於該第一長度的該冷凝器之該總長度。
  13. 一種蒸氣壓縮系統，其包含：一冷媒迴路；一壓縮機，其沿該冷媒迴路設置且組配成使冷媒循環通過該冷媒迴路； 一冷凝器，該冷凝器具有一第一長度且組配成由該壓縮機接收該冷媒以冷凝該冷媒；及一熱交換器，其沿該冷媒迴路設置且組配成使該冷媒與一冷卻流體呈一熱交換關係，其中該熱交換器係為組配成使進入該壓縮機之該冷媒蒸發的一蒸發器，其中該熱交換器包括：一第一水箱部份，其具有一第二長度；一殼體，其具有一第三長度；多數管，其設置在該殼體中且組配成供該冷卻流體流動；一冷卻流體部份，其具有一第四長度；及一第二水箱部份，其具有一第五長度，其中該第一水箱部份與該殼體之一第一端耦合，該冷卻流體部份與該殼體之與該第一端相對的一第二端耦合，且該第二水箱部份與該冷卻流體部份耦合，使得該第二長度、該第三長度、該第四長度及該第五長度形成實質等於一目標長度的該熱交換器之一總長度，且其中該目標長度係為該第一長度。
  14. 如請求項13之蒸氣壓縮系統，其中該冷卻流體部份係組配成使該冷媒流至該殼體，使得該冷卻流體部份係為該熱交換器之一節熱器。
  15. 如請求項13之蒸氣壓縮系統，其中該水箱部份包含一第一隔板且該冷卻流體部份包含一第二隔板，使得該熱交換器作為一雙通熱交換器操作。
  16. 如請求項13之蒸氣壓縮系統，其中該冷媒具有上達華氏66度之一正常沸點。
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