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KR20200041961A - Systems and methods for purging chiller systems - Google Patents

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KR20200041961A
KR20200041961A KR1020207007899A KR20207007899A KR20200041961A KR 20200041961 A KR20200041961 A KR 20200041961A KR 1020207007899 A KR1020207007899 A KR 1020207007899A KR 20207007899 A KR20207007899 A KR 20207007899A KR 20200041961 A KR20200041961 A KR 20200041961A
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KR
South Korea
Prior art keywords
refrigerant
purge
heat exchanger
mixture
refrigerant flow
Prior art date
Application number
KR1020207007899A
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Korean (ko)
Inventor
맥크레이 윌리엄 몬테이스
제이 알버트 코흘러
데이비드 앤드류 브래드쇼
앤드류 마이클 웰치
Original Assignee
존슨 컨트롤스 테크놀러지 컴퍼니
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 존슨 컨트롤스 테크놀러지 컴퍼니 filed Critical 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.The present disclosure relates to a heating, ventilation, air conditioning, and refrigeration (HVAC & R) system 14, wherein the HVAC & R system is a purge system 80 configured to purge the HVAC & R system against non-condensing gases ) And refrigerant loops. The purge system comprises a liquid pump 84 configured to draw a first refrigerant flow from the evaporator 38, a controllable expansion valve 86 configured to receive the first refrigerant flow from the liquid pump and reduce the temperature of the first refrigerant flow. And a purge heat exchanger 88 comprising a purge coil 108. The purge coil is configured to receive a first refrigerant flow from the controllable expansion valve, the chamber of the purge heat exchanger is configured to draw a mixture of second refrigerant flow and non-condensable gases from the condenser 34, the purge heat exchanger It is configured to separate non-condensable gases from the first refrigerant flow by utilizing the second refrigerant flow.

Description

냉각기 시스템을 퍼징하기 위한 시스템 및 방법Systems and methods for purging chiller systems

본 출원은 일반적으로 공조 및 냉방 응용분야를 위한 퍼지 시스템에 관한 것이다.This application relates generally to purge systems for air conditioning and cooling applications.

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.Cooler systems or vapor compression systems use working fluids, such as refrigerants, that change the phase between vapor, liquid, and combinations thereof as exposed to different temperatures and pressures associated with the operation of the vapor compression system. In low pressure cooler systems, some components of the low pressure cooler system operate at lower pressures than the ambient atmosphere. Due to the pressure differential, non-condensable gas (NCG), such as ambient air, can move to these low pressure components, causing inefficiencies in low pressure cooler systems. Therefore, the low pressure cooler system can be operated more effectively by purging against the NCG. However, existing purge systems used for NCG removal are expensive, require excessive maintenance, and can be inefficient.

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.In one embodiment of the present disclosure, the heating, ventilation, air conditioning, and refrigeration (HVAC & R) system comprises a refrigerant loop, a compressor disposed along the refrigerant loop, an evaporator disposed along the refrigerant loop, and And a condenser disposed along the refrigerant loop. The compressor is configured to circulate the refrigerant through the refrigerant loop, the evaporator is configured to place the refrigerant in heat exchange relationship with the first cooling fluid, and the condenser is configured to place the refrigerant in heat exchange relationship with the second cooling fluid. The HVAC & R system also includes a purge system configured to purge the HVAC & R system for non-condensing gases (NCG). The purge system includes a liquid pump configured to draw the first refrigerant flow from the evaporator, a controllable expansion valve configured to receive the first refrigerant flow from the liquid pump and lower the temperature of the first refrigerant flow, and a purge heat exchanger. The purge heat exchanger includes a purge coil. The purge coil is configured to receive the first refrigerant flow from the controllable expansion valve, and the chamber of the purge heat exchanger is configured to draw a mixture comprising the second refrigerant flow and non-condensing gases from the condenser into the purge heat exchanger It is configured to utilize the first refrigerant flow to separate non-condensable gases of the mixture from the second refrigerant flow of the mixture.

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.In another embodiment of the present disclosure, the HVAC & R system includes a refrigerant loop, a compressor disposed along the refrigerant loop, an evaporator disposed along the refrigerant loop, and a condenser disposed along the refrigerant loop. The compressor is configured to circulate the refrigerant through the refrigerant loop, the evaporator is configured to place the refrigerant in heat exchange relationship with the first cooling fluid, and the condenser is configured to place the refrigerant in heat exchange relationship with the second cooling fluid. The HVAC & R system also includes a purge system configured to purge the HVAC & R system for non-condensing gases (NCG). The purge system includes a purge heat exchanger configured to separate the incoming mixture from the condenser by utilizing a first refrigerant flow of refrigerant drawn from the evaporator. The mixture comprises a second refrigerant flow of refrigerant from the condenser and NCG. Separating the mixture includes separating the NCG from the second refrigerant flow. The purge system also includes one or more thermoelectric assemblies configured to remove thermal energy from the second refrigerant flow.

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.In another embodiment of the present disclosure, the HVAC & R system includes a refrigerant loop, a compressor disposed along the refrigerant loop, an evaporator disposed along the refrigerant loop, and a condenser disposed along the refrigerant loop. The compressor is configured to circulate the refrigerant through the refrigerant loop, the evaporator is configured to place the refrigerant in heat exchange relationship with the first cooling fluid, and the condenser is configured to place the refrigerant in heat exchange relationship with the second cooling fluid. The HVAC & R system also includes a purge system configured to purge the HVAC & R system for non-condensing gases (NCG). The purge system includes one or more adsorption chambers configured to receive a mixture comprising NCG and refrigerant from the condenser and configured to separate refrigerant from the NCG. The purge system also includes a pump configured to draw the mixture from the condenser.

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.In a further embodiment of the present disclosure, the HVAC & R system includes a purge system configured to purge the vapor compression system for non-condensing gases (NCG). The purge system includes a pump configured to draw a mixture of NCG and vapor refrigerant from the compressor of the vapor compression system. The purge system further includes a purge heat exchanger configured to receive the mixture from the pump and place the mixture in heat exchange relationship with refrigerant flow drawn from the vapor compression system to condense the vapor refrigerant of the mixture and separate the NCG of the mixture from the vapor refrigerant. The pump is configured to increase the pressure of the mixture to induce the flow of NCG from the purge heat exchanger to the atmosphere through the pressure difference between the NCG and the atmosphere.

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.
1 is a perspective view of an embodiment of a building that can utilize heating, ventilation, air conditioning, and air conditioning (HVAC & R) systems in commercial installations, in accordance with aspects of the present disclosure;
2 is a perspective view of an embodiment of an HVAC & R system, in accordance with aspects of the present disclosure;
3 is a schematic diagram of an embodiment of the HVAC & R system of FIG. 2, according to aspects of the present disclosure;
4 is a schematic diagram of an embodiment of the HVAC & R system of FIG. 2, according to aspects of the present disclosure;
5 is a schematic diagram of one embodiment of the HVAC & R system of FIG. 2 in accordance with aspects of the present disclosure.
6 is a schematic diagram of one embodiment of the HVAC & R system of FIG. 2 in accordance with aspects of the present disclosure.
7 is a schematic diagram of one embodiment of the HVAC & R system of FIG. 2 in accordance with aspects of the present disclosure.
8 is a schematic diagram of one embodiment of the HVAC & R system of FIG. 2 in accordance with aspects of the present disclosure.
9 is a schematic diagram of one embodiment of the HVAC & R system of FIG. 2 in accordance with aspects of the present disclosure.

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.Embodiments of the present disclosure include a purge system that can improve purging efficiency in heating, ventilation, air conditioning, and refrigeration (HVAC & R) systems. For example, in a constant low pressure HVAC & R system, the evaporator can draw non-condensable gases (NCG) from the atmosphere into the interior due to the pressure difference between the evaporator and the atmosphere. NCG can be passed through the HVAC & R system and ultimately collected in a condenser. NCG should be eliminated as it can harm the overall performance of the HVAC & R system. Accordingly, the disclosed embodiments can efficiently purge HVAC & R for NCG. To this end, the HVAC & R system directs the first refrigerant flow from the evaporator to the additional heat exchanger, and then condenses the second refrigerant flow to separate the NCG from the second refrigerant flow, thereby allowing the second refrigerant in the HVAC & R system to accumulate in the condenser. And a purge system utilizing a first refrigerant flow to separate the NCG from the flow. Thereafter, the NCG can be pumped out or released into the atmosphere. Additionally or alternatively, the purge system can utilize one or more other systems as well as additional heat exchangers to purge the HVAC & R system for NCG. For example, the purge system may also utilize one or more thermoelectric assemblies and / or adsorption chambers. Specifically, one or more thermoelectric assemblies can help reduce the temperature of the refrigerant directed from the evaporator to aid the heat exchange process in the additional heat exchanger. In addition, one or more adsorption chambers can filter the refrigerant from the NCG by using an adsorbent material having electrochemical affinity to the refrigerant, which will adsorb the refrigerant and cause the NCG to flow out of the HVAC & R system. Further, in certain embodiments, the purge system may use a steam pump to draw NCG and second refrigerant flow from the condenser and deliver the NCG and second refrigerant flow to an additional heat exchanger. That is, as the second refrigerant flow and NCG are transferred to the additional heat exchanger, the steam pump can increase their pressure. Due to the higher pressure, the second refrigerant flow can condense to a higher temperature in the additional heat exchanger, thereby reducing the load on the purge system.

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.Referring now to the drawings, FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of an environment for a heating, ventilation, air conditioning, and air conditioning (HVAC & R) system 10 in a building 12 of a typical commercial facility. The HVAC & R system 10 may include a vapor compression system 14 that supplies chilled liquid that can be used for cooling the building 12. The HVAC & R system 10 may also include a boiler 16 that supplies warm liquid to heat the building 12 and an air distribution system that circulates air through the building 12. Further, the air distribution system may include an air return duct 18, an air supply duct 20, and / or an air handler 22. In some embodiments, air handler 22 may include a heat exchanger connected by conduit 24 to boiler 16 and vapor compression system 14. The heat exchanger in the air handler 22 can receive warm water from the boiler 16 or cold water from the vapor compression system 14, depending on the operating mode of the HVAC & R system 10. The HVAC & R system 10 is shown as having a separate air handler on each floor of the building 12, but in other embodiments, the HVAC & R system 10 is air that can be shared between two floors or between multiple floors. Handler 22 and / or other components.

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.2 and 3 are embodiments of a vapor compression system 14 that can be used in the HVAC & R system 10. The vapor compression system 14 can circulate refrigerant through a circuit starting with the compressor 32. The circuit may also include a condenser 34, expansion valve (s) or device (s) 36, and a liquid chiller or evaporator 38. The vapor compression system 14 is a control panel 40 having an analog-to-digital (A / D) converter 42, a microprocessor 44, a non-volatile memory 46, and / or an interface board 48 (ie , A controller).

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.Some examples of fluids that can be used as refrigerant in the vapor compression system 14 are hydrocarbon fluoride (HFC) based refrigerants, such as R-410A, R-407, R-134a, fluorocarbon (HFO), ammonia ( "Natural" refrigerants such as NH 3 ), R-717, carbon dioxide (CO 2 ), R-744, or hydrocarbon-based refrigerants, water vapor, refrigerants with a low global warming potential (GWP), or any other suitable refrigerant. In some embodiments, the vapor compression system 14 has a normal boiling point of at least about 0 degrees Celsius or 32 degrees Fahrenheit at 1 atmosphere, also referred to as a low pressure refrigerant compared to a medium pressure refrigerant such as R-134a or a high pressure refrigerant such as R-410A. It may be configured to efficiently utilize the refrigerant having a. As used herein, "normal boiling point" may mean a boiling point temperature measured at a pressure of 1 atmosphere.

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.In some embodiments, the vapor compression system 14 is a variable speed drive (VSD) 52, motor 50, compressor 32, condenser 34, expansion valve or device 36, and / or evaporator ( 38). The motor 50 can drive the compressor 32 and can be supplied with power by a variable speed drive (VSD) 52. In certain embodiments, compressor 32 may utilize a magnetic bearing. The VSD 52 receives AC power having a specific fixed line voltage and a fixed line frequency from an AC (AC) power supply, and supplies power having a variable voltage and frequency to the motor 50. In another embodiment, the motor 50 may be powered directly from an AC or direct current (DC) power source. The motor 50 can be powered by VSD or directly from an AC or DC power source, such as a switched reluctance motor, an induction motor, an electromagnetic rectifying permanent magnet motor, or other suitable motor. Any type of electric motor.

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.The compressor 32 compresses the refrigerant vapor and delivers the vapor to the condenser 34 through the discharge passage. In some embodiments, compressor 32 may be a centrifugal compressor. The refrigerant vapor delivered to the condenser 34 by the compressor 32 can transfer heat to a cooling fluid (eg, water or air) in the condenser 34. The refrigerant vapor can condense into refrigerant liquid in the condenser 34 as a result of heat transfer with the cooling fluid. Refrigerant liquid from the condenser 34 can flow through the expansion device 36 to the evaporator 38. In the exemplary embodiment of FIG. 3, the condenser 34 is a water-cooled condenser and includes a tube bundle 54 connected to a cooling tower 56 that supplies cooling fluid to the condenser.

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.The refrigerant liquid delivered to the evaporator 38 can absorb heat from other cooling fluid, which may or may not be the same cooling fluid used in the condenser 34. The refrigerant liquid in the evaporator 38 may undergo a phase change from refrigerant liquid to refrigerant vapor. As shown in the exemplary embodiment of FIG. 3, the evaporator 38 may include a tube bundle 58 having a supply line 60S and a return line 60R connected to the cooling load 62. The cooling fluid of the evaporator 38 (eg, water, ethylene glycol, calcium chloride brine, sodium chloride brine, or any other suitable fluid) enters the evaporator 38 through the return line 60R and through the supply line 60S. It flows out from the evaporator 38. The evaporator 38 may lower the temperature of the cooling fluid in the tube bundle 58 through heat transfer with the refrigerant. The tube bundle 58 in the evaporator 38 can include multiple tubes and / or multiple tube bundles. In any case, the refrigerant liquid flows out of the evaporator 38 and refluxes to the compressor 32 by the suction line to complete the cycle.

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.4 is a schematic diagram of a vapor compression system 14 with an intermediate circuit 64 integrated between the condenser 34 and the expansion device 36. The intermediate circuit 64 can have an inlet line 68 that is fluidly connected directly to the condenser 34. In other embodiments, the inlet line 68 may be indirectly coupled fluidly to the condenser 34. As shown in the exemplary embodiment of FIG. 4, the inlet line 68 includes a first expansion device 66 located upstream of the intermediate vessel 70. In some embodiments, intermediate container 70 may be a flash tank (eg, flash intercooler). In other embodiments, the intermediate vessel 70 may be configured as a heat exchanger or "surface economizer." In the exemplary embodiment of FIG. 4, the intermediate vessel 70 is used as a flash tank, and the first expansion device 66 is used to lower the pressure of the refrigerant liquid supplied from the condenser 34 (eg, to expand it). It is composed. During the expansion process, a portion of the liquid may evaporate, so that the intermediate container 70 can be used to separate vapor from the liquid supplied from the first expansion device 66. Additionally, the intermediate vessel 70 may be exposed to the refrigerant liquid due to the pressure drop experienced when the refrigerant liquid enters the intermediate vessel 70 (eg, due to the rapid increase in volume experienced when entering the intermediate vessel 70). It may provide additional expansion. Steam in the intermediate vessel 70 can be sucked by the compressor 32 through the suction line 74 of the compressor 32. In other embodiments, the vapor in the intermediate vessel may be sucked into the intermediate stage of the compressor 32 (eg, not the suction stage). The liquid collected in the intermediate vessel 70 may have a lower enthalpy than the refrigerant liquid exiting the condenser 34 due to expansion in the expansion device 66 and / or the intermediate vessel 70. Thereafter, the liquid from the intermediate vessel 70 can flow from the line 72 through the second expansion device 36 to the evaporator 38.

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.In some embodiments, when vapor compression system 14 is in operation, evaporator 38 may function at a pressure lower than ambient pressure. Accordingly, the NCG can be drawn into the evaporator 38 and can pass through the compressor 32 and collect in the condenser 34. These NCGs can cause the vapor compression system 14 to operate inefficiently. Thus, the vapor compression system 14 may include features for purging the vapor compression system 14 against the NCG.

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.For example, as shown in FIG. 5, steam compressor system 14 may include purge system 80. The purge system 80 is configured to remove NCG, such as ambient air, from the steam compressor system 14 by utilizing refrigerant from the steam compressor system 14. To this end, in certain embodiments, purge system 80 includes flash tank 82, liquid pump 84, controllable expansion device 86, purge heat exchanger 88, pump 90 For example, it may include one or more stop valves 96, such as vacuum pumps and / or steam pumps), ejectors 94, solenoid valves.

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.First, it should be noted that in the following description, the refrigerant may be referred to as having low temperature, medium temperature and / or high temperature, and / or low pressure, medium pressure, and / or high pressure. Indeed, the low pressure / low temperature, medium pressure / medium temperature and high pressure / high temperature of the refrigerant refer to the relative pressure / temperature values of the same refrigerant in the vapor compression system 14 and / or purge system 80. In other words, the vapor compression system can use a single refrigerant type that can have different pressure values throughout the vapor compression system 14 and / or purge system 80.

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.In some embodiments, vapor compression system 14 may utilize controller 81 to control certain aspects of the operation of purge system 80. The controller 81 can be any device that employs a processor 83 (which may represent one or more processors), such as an application-specific processor. The controller 81 can also include a memory device 85 for storing instructions executable by the processor 83 to perform the control actions and methods described herein for the fuzzy system 80. The processor 83 may include one or more processing devices, and the memory 85 may include one or more types of non-transitory machine-readable media. For example, such machine-readable media may be in the form of RAM, ROM, EPROM, EEPROM, CD-ROM, or other optical disk storage, magnetic disk storage or other magnetic storage device, or machine-executable instructions or data structures. It can include any other medium that can be used to carry or store the desired program code and can be accessed by the processor 83 or any general purpose or special computer equipped with a processor or other machine.

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.To this end, the controller 81 can be communicatively coupled to one or more components of the purge system 80 via the communication system 87. In some embodiments, communication system 87 may communicate over a wireless network (eg, a wireless local area network (WLAN), a wireless wide area network (WWAN), a near field communication (NFC)). In some embodiments, communication system 87 may communicate over a wired network (eg, a local area network (LAN), a wide area network (WAN)). For example, as shown in FIGS. 5 and 6, the controller 81 can communicate with multiple components of the purge system 80 such as pumps, valves, expansion devices, and other components. In some embodiments, the functions of controller 81 and control panel 40 as described herein (FIGS. 3 and 4) can be controlled through a single controller. In some embodiments, a single controller can be control panel 40 or controller 81.

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.As shown in FIG. 5, the liquid pump 84 may draw refrigerant (eg, a first refrigerant flow) from the evaporator 38 through a conduit 98. The refrigerant drawn from the evaporator 38 may have a medium pressure (eg, approximately 5 pounds per square inch (psia)) and a medium temperature (eg, approximately 40 degrees Fahrenheit). In some embodiments, the refrigerant may be a two-phase mixture comprising a refrigerant liquid, mostly with a portion of the refrigerant vapor. Thus, in some embodiments, the refrigerant may first flow to the flash tank 82 to separate the two-phase mixture before flowing to the liquid pump 84. Indeed, in some embodiments, purge system 80 may not utilize flash tank 82. In the flash tank 82, the two-phase mixture can be separated into refrigerant liquid accumulated at the bottom of the flash tank 82 and refrigerant vapor collected at the top of the flash tank 82 due to the density difference. Thereafter, the liquid pump 84 can pull the refrigerant liquid from the bottom of the flash tank 82 through the conduit 100. As the refrigerant moves from the flash tank 82 to the pump 84, the refrigerant may have medium temperature (eg, approximately 40 degrees Fahrenheit) and medium pressure (eg, approximately 5 psia). The accumulated refrigerant vapor in flash tank 82 may be drawn through conduit 102 to evaporator 38. Specifically, refrigerant vapor from the flash tank 82 may flow to the low pressure side or the exhaust side of the evaporator 38. For example, the pressure difference between the flash tank 82 and the low pressure side of the evaporator 38 may introduce refrigerant vapor from the flash tank 82 to the intake side of the evaporator 38. Indeed, conduit 102 may be designed to maintain a high enough pressure for refrigerant flowing through conduit 102 to flow into evaporator 38 (eg, size, shape, texture, etc.). When refrigerant vapor flows from flash tank 82 to evaporator 38, the refrigerant vapor may have medium temperature (eg, approximately 40 degrees Fahrenheit) and medium pressure (eg, approximately 5 psia).

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.Pump 84 may forcibly transfer refrigerant liquid through conduit 104 to controllable expansion device 86. When the refrigerant liquid moves from the liquid pump 84 to the controllable expansion device 86, the refrigerant liquid may have medium temperature (eg, approximately 45 degrees Fahrenheit) and high pressure (eg, approximately 16 psia). Indeed, the refrigerant liquid flowing out of the liquid pump 84 may have a higher pressure and temperature than the refrigerant flowing into the liquid pump 84. In addition, the controller 81 can send one or more liquid pump signals to the liquid pump 84 to control the mass flow rate of refrigerant through the liquid pump 84.

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.As the refrigerant passes through the controllable expansion device 86, the controllable expansion device 86 can reduce the pressure of the refrigerant, thereby reducing the temperature. In some embodiments, the controllable expansion device 86 can be disposed vertically over the purge heat exchanger 88. After the refrigerant flows out of the controllable expansion device 86, the purge heat exchanger 88 through the conduit 106 is at least partially due to the height difference between the controllable expansion valve 86 and the purge heat exchanger 88. It can be moved to the purge coil (purge coil; 108). As the refrigerant moves from the controllable expansion device 86 to the purge heat exchanger 88, the refrigerant may have a low temperature (eg, approximately 6 degrees Fahrenheit) and low pressure (eg, approximately 3.5 psia). . Also, in some embodiments, a portion of the refrigerant may be evaporated and lost as refrigerant vapor as the controllable expansion device 86 reduces the pressure of the refrigerant.

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.As will be discussed in more detail below, when refrigerant passes through the purge coil 108 of the purge heat exchanger 88, the refrigerant can be towed from the condenser 34 or from other parts of the system, such as NCG and refrigerant vapor (eg For example, heat may be exchanged with a mixture of the second refrigerant flow). As previously mentioned, due to the low pressure of the vapor compression system 14 against ambient pressure during operation, NCG can be drawn into the evaporator 38 and passed through the vapor compression system 14 to accumulate in the condenser 34. . Specifically, NCG may accumulate in a portion of the condenser 34. Thus, the mixture of NCG and refrigerant vapor can be towed from such a portion of condenser 34. Generally, during normal operation, the area where NCG accumulates is substantially below the discharge baffle, near the middle of condenser 34, near the exhaust port of condenser 34, and near the top of condenser 34. , Or any combination thereof.

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.In some embodiments, NCG accumulated in condenser 34 may be mixed with refrigerant vapor. The NCG-refrigerant vapor mixture can be introduced into a purge heat exchanger 88, such as a chamber of the purge heat exchanger 88, via conduit 114. The NCG-refrigerant vapor mixture may be introduced into the purge heat exchanger 88 due to the pressure difference between the condenser 34 and the purge heat exchanger 88. Further, in certain embodiments, the NCG-steam mixture may be introduced into the purge heat exchanger 88 due to the partial vacuum of the purge heat exchanger 88 caused by condensation in the purge heat exchanger 88.

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.As the NCG-refrigerant vapor mixture contacts the cold surface of the purge coil 108, the refrigerant vapor will condense into a refrigerant liquid, creating a partial vacuum in the purge heat exchanger 88, which results in more NCG-refrigerant vapor mixture. Is drawn into the inside from the condenser 34 through the conduit 114. Further, as the NCG-refrigerant vapor mixture enters the purge heat exchanger 88 and the refrigerant vapor condenses into the refrigerant liquid, the refrigerant liquid may collect at the bottom of the purge heat exchanger 88. In practice, due at least in part to the density difference between the condensed refrigerant liquid and the NCG, the NCG will be collected by doing the top of the purge heat exchanger 88, and the condensed refrigerant liquid is collected at the bottom of the purge heat exchanger 88 Will be. Thus, the liquid level of the refrigerant liquid in the purge heat exchanger 88 will rise as a large amount of refrigerant vapor in the NCG-refrigerant vapor mixture condenses within the purge heat exchanger 88.

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.As will be described in more detail below, once the liquid level of the refrigerant liquid has reached a predetermined threshold in the purge heat exchanger 88, the refrigerant liquid passes through conduit 115 to condenser 34, evaporator 38, or both. And the NCG will be pumped out of the purge heat exchanger 88 by pump 90 through conduit 116. In some embodiments, purge heat exchanger 88 may be disposed vertically over condenser 34 and evaporator 38. In this way, the refrigerant liquid can flow to the condenser 34, evaporator 38, or both due at least in part to the height difference of the purge heat exchanger 88 to the condenser 34 and evaporator 38. have. In some embodiments, the condenser 34 can be placed vertically over the evaporator 38, whereby the refrigerant liquid can flow more easily from the purge heat exchanger 88 to the evaporator 38 compared to the condenser 34. . In addition, the pump 90 may forcibly discharge the NCG to the atmosphere as shown by arrow 117.

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.In some embodiments, purge heat exchanger 88 may include one or more sensors 119 that may include one or more temperature sensors, pressure sensors, load sensors, liquid level sensors, ultrasonic sensors, or any combination thereof. have. For example, one of the one or more sensors 119 can measure the liquid level of the refrigerant liquid in the purge heat exchanger 88, and send data about the liquid level to the controller 81. have. When the liquid level approaches, matches and / or exceeds a predetermined liquid level threshold, the controller 81 causes the refrigerant liquid to drain to the condenser 34, evaporator 38, or both, as described above. In order to send a signal to one or more of the stop valve (96). Similarly, the controller 81 can send a signal to the pump 90 and / or one or more of the stop valves 96 to release NCG to the atmosphere through the pump 90.

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.In some embodiments, the controller 81 may have a significant amount inside the condenser 34 before the NCG-refrigerant vapor mixture is introduced into the purge heat exchanger 88, for example by activating one or more of the stop valves 96, or It may be determined whether or not a predetermined amount of NCG is present. In order to determine whether a significant amount or a predetermined amount of NCG is present inside the condenser 34, the other of the one or more sensors 119 has one or more parameters related to the performance of the vapor compression system 14 And data representing one or more such parameters can be sent to the controller 81 for analysis and processing. Specifically, the controller 81 can determine the performance of the vapor compression system 14 based on one or more parameters. If the controller 81 determines that the performance of the vapor compression system 14 is below a predetermined threshold, the controller 81 opens an appropriate stop valve so that the mixture of NCG and refrigerant vapor is purged from the condenser 34 to the heat exchanger 88 ) To allow condenser 34 to purge as described above. In some embodiments, the controller 81 may purge the condenser 34 as described above based on a predetermined schedule.

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.Additionally or alternatively, one of the sensors 119 can measure the saturation temperature and actual temperature in the condenser 34 and send data indicative of the saturation temperature and actual temperature to the controller 81 for analysis and processing. Thereafter, the controller 81 can determine whether the saturation temperature substantially matches the actual temperature. If the saturation temperature does not substantially match the actual temperature, the controller 81 opens the appropriate stop valve 96 to allow a mixture of NCG and refrigerant vapor to flow from the condenser 34 to the purge heat exchanger 88. The condenser 34 can be purged as described.

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.In addition, as described above, the refrigerant passing through the purge coil 108 of the purge heat exchanger 88 can exchange heat with a mixture of refrigerant vapor and NCG that has been towed from the condenser 34. More specifically, refrigerant passing through the purge coil 108 absorbs thermal energy from a mixture of refrigerant vapor and NCG, undergoes a phase change from liquid to vapor and exits the purge coil 108 through conduit 118 It can be moved to the ejector 94. In practice, the refrigerant exiting the purge coil 108 may be superheated steam having medium temperature (eg, approximately 30 degrees Fahrenheit) and low pressure (eg, approximately 3.5 psia).

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.To condense the refrigerant vapor drawn from the condenser 34, the refrigerant flowing into the purge coil 108 may be at a moderately low temperature. To this end, the other sensor 119 of the one or more sensors 119 measures the temperature of the refrigerant flowing out of the purge coil 108, and the controller 81 for analyzing and processing data representing the temperature of the refrigerant Can be transferred to. In this way, the controller 81 controls the controllable expansion device 86 (eg, additional opening and / or closing) to achieve a moderately low temperature by adjusting the temperature of the refrigerant flowing into the purge coil 108. can do.

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.Refrigerant vapor may be drawn into the ejector 94 due to a pressure difference to the refrigerant vapor stream that may flow from the condenser 34 through the conduit 120 to the ejector 94 after it has flowed out of the purge coil 108. have. Ejector 94 may also help to draw refrigerant through expansion device 86 and purge coil 108. More specifically, the high pressure refrigerant vapor from the condenser 34 may be introduced into the ejector 94 through the nozzle 122, and the flow rate may increase and the pressure may decrease as it flows through the nozzle 122. In this way, the low pressure refrigerant vapor flowing out of the nozzle 122 can draw refrigerant vapor from the purge coil 108, whereby the high pressure refrigerant vapor from the condenser 32 and the purge coil 108 in the ejector 94 Coolant vapor from) can be mixed. Refrigerant vapors will pass through the ejector 94 as it mixes within the ejector 94 and will exit the diffuser cone 124 of the ejector 94. In addition, refrigerant vapors will be mixed as they pass through the ejector 94, which can result in reduced speed and increased pressure. As the refrigerant vapor passes through the diffuser cone 124, the diffuser cone 124 will further reduce the flow rate and further increase the pressure of the refrigerant vapor exiting the ejector 94. Thereafter, refrigerant vapor exiting the ejector 94 may be routed through the conduit 126 to the low pressure side of the evaporator 38. More specifically, the refrigerant vapor flowing out from the ejector 94 is introduced into the evaporator 38 due to the pressure difference for the low pressure refrigerant in the evaporator 38. In particular, the refrigerant flowing from the ejector 94 to the evaporator 38 may be at medium temperature (eg, approximately 40 degrees Fahrenheit) and medium pressure (eg, approximately 5 psia).

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.As previously mentioned, the embodiments described with respect to FIG. 5 can be utilized when the vapor compression system 14 is in operation. Indeed, during operation, the low pressure in the vapor compression system 14 can introduce ambient air and / or other non-condensing gases into it. However, while the vapor compression system 14 is not operating, the vapor compression system 14 may still contain a certain amount of residual NCG, particularly on top of the condenser 34. However, while the vapor compression system 14 is not operating, the ejector 94 may not be able to draw the high pressure refrigerant from the condenser 34 inward to draw the refrigerant from the purge coil 108, which is This is because the pressure levels of the refrigerant in the vapor compression system 14 do not fluctuate while 14) is not operating (level out). Thus, as shown in FIG. 6, the purge system 80 can utilize the thermoelectric assemblies 150 and / or adsorption chambers 152 to purge the vapor compression system 14 against residual NCG.

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.For example, as shown in FIG. 6, when the vapor compression system 14 is not operating, the liquid pump 84 may draw refrigerant from the evaporator 38 through the conduit 100 into the inside. The liquid pump 84 can then pump refrigerant through the conduit 104 through the controllable expansion valve 86 to the purge coil 108 of the purge heat exchanger 88. As the refrigerant moves from the liquid pump 84 to the purge coil 108, the temperature may decrease as the thermoelectric assemblies 150 absorb heat from the refrigerant and release heat to the surrounding atmosphere. Specifically, thermoelectric assemblies 150 may utilize a power source 154 to induce a power gradient within thermoelectric assemblies 150. Power source 154 can be any suitable power source, including, but not limited to, a power grid, battery, solar panel, generator, gas engine, vapor compression system 14, or any combination thereof. have. The thermoelectric assemblies 150 may convert a power gradient into a thermal gradient through a thermoelectric effect or a Peltier-Seebeck effect. In particular, thermoelectric assemblies 150 may utilize a thermal gradient to absorb heat from refrigerant flowing from liquid pump 84 to purge coil 108.

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.In this embodiment, thermoelectric assemblies 150 are disposed on conduit 104 between liquid pump 84 and controllable expansion valve 86, and draw heat therefrom as refrigerant flows through conduit 104. It is configured to absorb. However, in some embodiments, thermoelectric assemblies 150 may be disposed on conduit 106 between controllable expansion valve 106 and purge coil 108, and refrigerant may flow through conduit 106. When it can be configured to absorb heat from it. In some embodiments, conduits 104 and / or 106 may be insulated. Specifically, among the thermoelectric assemblies 150, the thermoelectric assembly 150a or the thermoelectric module may include a thermal paste 156, a thermoelectric device 158, a heat sink 160, and a fan 162. . For example, the thermoelectric assembly 150a is coupled to a conduit such as a conduit 104 and / or a conduit 106 using a thermal paste 156, the thermal paste 156 being the first of the thermoelectric devices 158. Can be coupled to the side. The second side of thermoelectric device 158 is coupled to heat sink 160, which in turn is coupled to fan 162. The thermoelectric assemblies 150 can include any suitable number of individual thermoelectric assemblies 150a or thermoelectric modules. For example, in some embodiments, purge system 80 may be 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 or any other suitable number of thermoelectrics Assembly 150a. In some embodiments, a conduit such as conduit 104 and / or conduit 106 to which thermoelectric assemblies 150 are coupled may include inner fins 161 to facilitate heat transfer to thermoelectric assemblies 150. You can.

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.The refrigerant may be supercooled as the thermoelectric assemblies 150 absorb heat from the refrigerant. Thus, the controllable expansion valve 86 may be completely or substantially (e.g., so that the refrigerant does not lose evaporation or only a minimum amount evaporates) before reaching the purge coil 108 (e.g., the refrigerant remains supercooled). For example, it can be opened (as indicated by controller 81). As the supercooled refrigerant passes through the purge coil 108, the supercooled refrigerant heat exchanges with a mixture of NCG and refrigerant vapor that could have been introduced from the condenser 34 into the purge heat exchanger 88 as described above with reference to FIG. can do. However, unlike the embodiments described above in FIG. 5, in some embodiments, the supercooled refrigerant moving through the purge coil 108 moves through the purge coil 108 to absorb heat from the mixture of NCG and refrigerant vapor. It should be noted that, if not completely, it can be sufficiently supercooled to remain substantially liquid. In some embodiments, the liquid pump 84 absorbs the supercooled refrigerant such that the supercooled refrigerant passes through the purge coil 108 and absorbs heat from the mixture of NCG and refrigerant vapor, otherwise remaining substantially liquid (eg, For example, it can be forced through the purge coil 108 at this high flow rate (as indicated by the controller 81). In some embodiments, to ensure that the refrigerant remains liquid as it passes through the purge coil 108, the controller 81 pumps the liquid so that the thermoelectric assemblies 150 are in heat exchange relationship with the refrigerant for an extended period of time. Signals may be sent to one or more of 84 and stop valve 96, thereby lowering the temperature of the refrigerant prior to flowing into the purge coil 108.

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.Due at least in part to the liquid state of the refrigerant in the purge coil 108, head pressure and / or gravity can cause the refrigerant to flow back through the conduit 163 to the evaporator 38. In addition, as described above, the refrigerant vapor of the mixture of NCG and refrigerant vapor drawn from the condenser 34 may be condensed and collected at the bottom of the purge heat exchanger 88, once the refrigerant fluid level is purged heat exchanger 88 Once a predetermined threshold has been reached within, the refrigerant vapor may eventually flow back to condenser 34 and / or evaporator 38.

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.Also, as shown in FIG. 6, in some embodiments, purge system 80 utilizes adsorption chambers 152 to purge vapor compression system 14 against ambient air or other non-condensing gases. You can. For example, in some embodiments, the NCG gas / refrigerant vapor drawn by the pump 90 from the purge heat exchanger 88 may contain a portion of the refrigerant vapor along with the NCG. Accordingly, the adsorption chambers 152 can remove a portion of the refrigerant vapor introduced into the interior by the pump 90 before forcing the NCG to be discharged into the atmosphere. For illustration, pump 90 may pump a mixture or “mixture” of NCG and refrigerant vapor through one or more of adsorption chambers 152 through conduit 164. As the mixture traverses the adsorption chamber 152 of any of the adsorption chambers 152, the mixture can pass through the reforming material 166 of the adsorption chamber 152, the refrigerant vapor being the refrigerant vapor and the reforming material ( Due to the properties of 166, it can be adsorbed or aspirated into or over the modified material 166. For example, electrochemical properties aid adsorption as described herein. Further, as the mixture traverses through the adsorption chamber 152, the NCG may not be adsorbed to the modified material 166 due at least in part to the nature of the NCG and the modified material 166. Thus, the NCG can be forced through the reforming material 162 and continue to pass through the exhaust valve 168, as shown by arrow 170, into the atmosphere.

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.As the reforming material 166 adsorbs the refrigerant, the reforming material 166 may eventually saturate with the refrigerant, and may no longer efficiently adsorb additional refrigerant. Thus, heaters 169, such as an immersion heater, external cable heater, or band heater, can be activated to provide thermal energy to the reforming material 166. The modified material 166 transfers heat energy to the refrigerant. Over time, the thermal energy imparted to the refrigerant will cause the combination of the reforming material 166 and the refrigerant to be overcome so that the reforming material 166 releases the refrigerant in a vapor state. The refrigerant vapor, once released from the reforming material 166, may have a high pressure relative to the pressure in the evaporator 38 to flow through the conduit 170 to the evaporator 38. In some embodiments, the adsorption chamber 152 may utilize a vacuum pump to generate traction at the exhaust ports of the adsorption chamber 152. The traction force may be stronger than the electrochemical coupling of the reforming material 166 and the refrigerant so that the refrigerant is towed from the reforming material 166.

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.In some embodiments, intake valve 166 may allow the mixture to flow only to constant adsorption chambers 152 at a time. In this way, the adsorption chambers 152 can continuously receive and filter the mixture as described above. For example, controller 81 may control stop valves 96 to allow the mixture to be filtered by one or more specific adsorption chambers 152 of adsorption chambers 152. Once the specific adsorption chamber 152 is saturated with refrigerant, the controller 81 can stop flowing the mixture to the specific adsorption chamber 152 and allow the mixture to flow to a different adsorption chamber 152. Once the controller 81 stops flowing to the specific adsorption chamber 152, the controller turns on the heater 169 associated with the specific adsorption chamber 152 to allow refrigerant vapor to flow to the evaporator 38, as described above. Can be activated. Indeed, while a particular adsorption chamber 152 is being heated, the different adsorption chambers 152 can continue to filter the mixture. Once the specific adsorption chamber 152 is not sufficiently saturated with refrigerant, the controller 81 can once again activate one or more of the stop valves 96 to allow the mixture to flow to the specific adsorption chamber 152. have. To this end, purge system 80 may include 1, 2, 3, 4, 5, 6, or any other suitable number of separate adsorption chambers 152 to enable continuous filtration of the mixture. In addition, embodiments discussed herein with respect to FIG. 6, specifically embodiments for utilizing thermoelectric assemblies 150 and / or adsorption chambers 152, may be used when vapor compression system 14 is in operation or It should be noted that the vapor compression system 14 can be utilized when it is not in operation.

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.In certain embodiments, as shown in FIG. 7, a purge system 80 is disposed upstream of the purge heat exchanger 88 to increase the pressure of the mixture before entering the purge heat exchanger 88. It is also possible to utilize a pump 202, such as a reciprocal / diaphragm oil-free vapor pump, which is configured to allow. In this way, the temperature at which the vapor refrigerant of the mixture condenses in the purge heat exchanger 88 is increased, thereby reducing the load on the purge system 80. Further, the purge system 80 may include a solenoid valve 204, an ejector 206 such as an ejector 94, a purge heat exchanger 88, which may be a shell and tube heat exchanger, and one or more. It may include a stop valve (96).

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.Generally, purge system 80 may utilize refrigerant from vapor compression system 14 to purge vapor compression system 14 for NCG. In other words, the refrigerant from the vapor compression system 14 can be used as a cooling source for condensing the refrigerant-NCG mixture in the purge system 80. For example, purge system 80 may draw a mixture of NCG and vapor refrigerant from condenser 34. Thereafter, the mixture is pumped to a purge heat exchanger 88 where the vapor refrigerant condenses to separate the refrigerant of the mixture from the NCG of the mixture. In particular, in order to condense the vapor refrigerant, the mixture is in heat exchange relationship with the refrigerant drawn from downstream of the expansion device 36 of the vapor compression system 14. Thereafter, the condensing refrigerant is discharged to the condenser 34 and the NCG is discharged into the atmosphere.

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.To further illustrate, pump 202 may draw a mixture of vapor refrigerant and NCG from condenser 34 through conduit 203. In certain embodiments, the mixture drawn from condenser 34 is approximately 94 ° F. and can be 26 psi. The pump 202 can increase the pressure of the mixture by pumping the mixture from the condenser 34 and passing the mixture through the conduit 205 to the purge heat exchanger 88. In certain embodiments, the pump 202 can raise the pressure of the mixture by approximately 50 psi. For example, after passing through the pump 202, the mixture can be approximately 160 ° F. and 76 psi, and become superheated steam with a flow rate of approximately 10 lbm / hr (pound-mass per hour). Due to the increased pressure, as mentioned above, the refrigerant vapor in the mixture will condense within the purge heat exchanger 88 to a higher heat exchange temperature. That is, as the pump 202 raises the pressure of the mixture, the condensation temperature of the vapor refrigerant will rise, thereby causing the vapor refrigerant to utilize less cooling for condensation. In certain embodiments, the pump 202 can increase the pressure of the mixture so that the vapor refrigerant can condense to approximately 43 ° F. in the purge heat exchanger 88. In certain embodiments, the pump 202 can include two pumps 199 arranged in series with each other. In this way, the load is distributed or split between the two pumps 199, resulting in less stress induced on the individual pumps 199, thereby reducing maintenance for the pumps 199.

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.As the purge heat exchanger 88 condenses the vapor refrigerant into a liquid refrigerant, the liquid refrigerant can collect at the base of the purge heat exchanger 88. As previously discussed, once the liquid refrigerant has reached a critical volume within the purge heat exchanger 88, the controller 81 operates stop valves 96 to purge the heat exchanger 88 through conduit 207. The liquid refrigerant can be discharged from the condenser 34. In certain embodiments, liquid refrigerant may be continuously discharged to the condenser 34. In certain embodiments, the liquid refrigerant discharged from purge heat exchanger 88 may be a supercooled liquid at approximately 160 ° F. and 76 psi.

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.In addition, as the refrigerant and NCG are separated in the purge heat exchanger 88, the NCG can be released into the atmosphere via a solenoid valve 204 via conduit 209. For example, the pump 202 may increase the pressure of the mixture flowing into the purge heat exchanger 88 so that the pressure of the NCG separated from the refrigerant in the mixture is greater than atmospheric pressure. Thus, the pressure difference between the NCG and the atmosphere in the purge heat exchanger 88 can drive the flow of NCG into the atmosphere through the solenoid valve 204. In some embodiments, the controller 81 can activate the solenoid valve 204 to release NCG into the atmosphere once the fluid level in the purge heat exchanger 88 reaches a threshold. In certain embodiments, the controller 81 may purge the mixture prior to discharging the NCG through the solenoid valve 204, for example by activating one or more stop valves 96 and / or deactivating pump 202. It can block the entry into the heat exchanger (88). In this way, purge system 80 can ensure that virtually all vapor refrigerant of the mixture in purge heat exchanger 88 is condensed, thereby blocking the release of vapor refrigerant through solenoid valve 204.

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.As previously discussed, as the vapor refrigerant condenses into a liquid refrigerant, the vapor refrigerant of the mixture and the NCG can be separated in the purge heat exchanger 88. In particular, in order to condense the vapor refrigerant, the mixture may be in a heat exchange relationship with the liquid refrigerant drawn from the vapor compression system 14. More specifically, liquid refrigerant may be drawn from the vapor compression system 14 refrigerant loop downstream of expansion device 36 through conduit 211. As discussed herein, a refrigerant drawn from the refrigerant loop of the vapor compression system 14 at a location downstream of the expansion device 36 and used to condense the vapor refrigerant of the mixture may be referred to as an “expansion refrigerant”. The expansion refrigerant may be substantially liquid and / or contain some flash gas.

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.To condense the vapor refrigerant of the mixture within the purge heat exchanger 88, the expanded refrigerant can be routed through the tubes 210 of the purge heat exchanger 88. As the expansion refrigerant passes through the tubes 210 of the purge heat exchanger 88, the expansion refrigerant can exchange heat with the mixture. In particular, the expanding refrigerant can absorb heat from the mixture. Thus, when the expanding refrigerant flows out of the tubes 210 of the purge heat exchanger 88, it may be superheated steam. For example, the expansion refrigerant can exit the purge heat exchanger 88 at approximately 43 ° F. and 9 psi at a flow rate of approximately 8.5 lbm / hr.

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.To draw the expansion refrigerant through the tubes 210 of the purge heat exchanger 88, the purge system 80 can utilize the ejector 206. The ejector 206 can function similarly to the ejector 94 as described above. For example, the ejector 206 can utilize a pressure differential to draw the expanding refrigerant through the tubes 210 of the purge heat exchanger 88 and through the conduit 212. Specifically, the ejector 206 is a conduit fluidly coupled to a location along the refrigerant loop of the vapor compression system 14 just downstream of the compressor 32, such as between the compressor 32 and the condenser 34 ( 213) may utilize the refrigerant introduced. Ejector 206 may function with increased performance due at least in part to the low pressure differential between the expansion refrigerant flowing through tubes 210 and the refrigerant drawn from the refrigerant loop downstream of compressor 32. For example, the pressure of the expansion refrigerant drawn from the tubes 210 may be between approximately 8 psi and 9 psi, and the pressure of the refrigerant drawn from downstream of the compressor 32 may be approximately 26 psi. Thereafter, the ejector 206 may flow the combined refrigerant through the conduit 215 to the evaporator 38. In addition, the liquid refrigerant may flow from the purge heat exchanger 88 to the evaporator 38 at least partially due to the height difference between the purge heat exchanger 88 and the evaporator 38. Additionally or alternatively, the liquid refrigerant can flow from the purge heat exchanger 88 to the condenser 34 at least partially due to the height difference between the purge heat exchanger 88 and the condenser 34.

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.Also, in certain embodiments, such as the embodiment shown in FIG. 8, the purge system 80 draws refrigerant from the evaporator 38 to condense the vapor refrigerant of the mixture within the purge heat exchanger 88 to pump the liquid. A liquid pump 222 such as 84 can be utilized. In addition, the purge system 80 purge can be a pump 202, such as a reciprocating / diaphragm oil-free steam pump, solenoid valve 204, direct contact heat exchanger to purge the vapor compression system 14 against the NCG. Heat exchanger 88, pump 202, liquid pump 222, and one or more stop valves 96 may be utilized.

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.In general, purge system 80 may utilize refrigerant drawn from vapor compression system 14 to purge vapor compression system 14 against the NCG. For example, the purge system 80 can draw NCG that can be mixed with the vapor refrigerant from the condenser 34. Thereafter, the mixture of NCG and vapor refrigerant is pumped to a purge heat exchanger 88, where the vapor refrigerant condenses to separate the refrigerant of the mixture from the mixture's NCG. In particular, in order to condense the vapor refrigerant, the mixture is in heat exchange with a refrigerant that may be drawn upstream of the expansion device 36 or from a location along the refrigerant loop of the vapor compression system 14 or from the evaporator 38. Thereafter, the condensing refrigerant in the purge heat exchanger 88 is discharged to the evaporator 38 and / or condenser 34 and the NCG is released into the atmosphere.

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.To further illustrate, pump 202 may draw a mixture of vapor refrigerant and NCG from condenser 34 through conduit 203. In certain embodiments, the mixture drawn from condenser 34 is approximately 94 ° F. and can be 26 psi. The pump 202 can increase the pressure of the mixture by pumping the mixture from the condenser and passing the mixture through the conduit 205 to the purge heat exchanger 88. In certain embodiments, the pump 202 can raise the pressure of the mixture by approximately 50 psi. In particular, the mixture can become superheated steam after passing through the pump 202. For example, the mixture has a flow rate of approximately 10 lbm / hr (pound-mass per hour), approximately 160 ° F. and can be 76 psi. In this way, refrigerant vapor will condense within the purge heat exchanger 88 to a high heat exchange temperature. That is, as the pump 202 increases the pressure of the mixture, the condensation temperature of the refrigerant rises, thus utilizing less cooling for condensation.

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.Once the mixture is pumped to the purge heat exchanger 88, the mixture can exchange heat with refrigerant drawn upstream of the expansion device 36 and / or from the evaporator 38. More specifically, the liquid pump 222 draws liquid refrigerant through the conduit 223 from the bottom or submerged section of the evaporator 38, raises the pressure of the liquid refrigerant, purges the liquid refrigerant through the conduit 225 It can be transferred to a heat exchanger 88 to exchange heat with the mixture. The liquid refrigerant drawn from the evaporator 38 can be approximately 43 ° F. and 9 psi, and can be a supercooled liquid. The liquid pump 222 can, for example, increase the pressure of the liquid refrigerant to approximately 76 psi, and deliver the supercooled liquid refrigerant to the purge heat exchanger 88 at approximately 30 lbm / hr. It should also be noted that the output pressure of the mixture through the pump 202 can substantially match the output pressure of the liquid refrigerant flowing out of the liquid pump 222. Indeed, the pump 202 can deliver the mixture to the purge heat exchanger 88 at approximately 160 ° F. and 76 psi at a flow rate of approximately 10 lbm / hr.

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.In some embodiments, the liquid pump 222 may draw liquid refrigerant from upstream of the expansion valve 36 as discussed above. In these embodiments, the liquid pump 222 may function with increased efficiency due to a reduced pressure difference. For example, the liquid refrigerant upstream of the expansion device 36 may be at a higher pressure than the liquid refrigerant of the evaporator 38. Therefore, to match the pressure output of the pump 202, the liquid pump 222 may have to operate less if the liquid pump 222 pumps liquid refrigerant drawn from upstream of the expansion device 36.

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.Liquid refrigerant drawn from the evaporator 38 and / or upstream of the expansion device 36 can be supplied to the purge heat exchanger 88 through the spray system 224, where the spray system 224 is a purge heat exchanger ( And a sprayer rack and spray nozzles configured to disperse the liquid refrigerant throughout the interior volume of 88). As the liquid refrigerant mixes with the mixture of vapor refrigerant and NCG, the vapor refrigerant of the mixture can be condensed into the liquid refrigerant, and then a liquid refrigerant pool can be formed at the bottom of the purge heat exchanger 88. Thereafter, the liquid refrigerant may be discharged through conduit 226 to evaporator 38, as shown. For example, as discussed above, once the liquid refrigerant has reached a critical volume within the purge heat exchanger 88, the controller 81 operates stop valves 96 to transfer the liquid refrigerant to the evaporator 38. Can be discharged. In certain embodiments, liquid refrigerant may be continuously discharged to evaporator 38 and / or condenser 34. In certain embodiments, the liquid refrigerant discharged from purge heat exchanger 88 may be a supercooled liquid at approximately 132 ° F. and 76 psi.

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.In addition, as the refrigerant of the mixture and NCG are separated in the purge heat exchanger 88, the NCG can be released into the atmosphere through the solenoid valve 204. For example, the pump 202 can raise the pressure of the vapor refrigerant-NCG mixture such that the pressure of the NCG in the purge heat exchanger 88 is greater than atmospheric pressure. Thus, the pressure difference between the NCG and the atmosphere in the purge heat exchanger 88 can drive the flow of NCG to the atmosphere through the solenoid valve 204. In some embodiments, the controller 81 can activate the solenoid valve 204 to release NCG into the atmosphere once the fluid level in the purge heat exchanger 88 reaches a threshold. In certain embodiments, the controller 81 may cause the mixture to purge the heat exchanger (e.g., by activating one or more stop valves and / or deactivating the pump 202) prior to releasing the NCG through the solenoid valve 204. 88) can be blocked. In this way, purge system 80 can ensure that virtually all vapor refrigerant of the mixture in purge heat exchanger 88 is condensed, thereby blocking the release of vapor refrigerant through solenoid valve 204. In addition, the liquid refrigerant may flow from the purge heat exchanger 88 to the evaporator 38 at least partially due to the height difference between the purge heat exchanger 88 and the evaporator 38. Additionally or alternatively, the liquid refrigerant can flow from the purge heat exchanger 88 to the condenser 34 at least partially due to the height difference between the purge heat exchanger 88 and the condenser 34.

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.As discussed above, in certain embodiments, the pump 202 can include two pumps 199 arranged in series. In this way, the load is distributed between the two pumps 199, resulting in less stress induced in each individual pump 199, thereby reducing maintenance for the pumps 199. Similarly, in certain embodiments, the liquid pump 222 may include two liquid pumps 227 arranged in series. In this way, the load is distributed between the two liquid pumps 227, resulting in less stress induced in each individual liquid pump 227, thereby reducing maintenance for the liquid pumps 227. .

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.Additionally, the embodiments discussed above with reference to FIG. 8 can be utilized while the vapor compression system 14 is off. Indeed, as discussed with reference to the embodiments of FIG. 8, purge system 80 may not necessarily utilize the conditions calculated by vapor compression system 14 during operation. That is, the pump 202 and the liquid pump 222 can induce the pressure utilized by the functions of the purge system 80 to purge the vapor compression system 14 against the NCG.

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.Also, in certain embodiments, as shown in FIG. 9, the purge system 80 draws refrigerant from the refrigerant loop of the vapor compression system 14 upstream of the expansion device 36 to condense the vapor refrigerant of the mixture. You can enter. In particular, the purge system 80 expands the refrigerant to an intermediate pressure between the pressures of the condenser 34 and the evaporator 38 so that the pressure difference drives the flow of refrigerant through the tubes 210 of the purge heat exchanger 88. In order to do so, the second expansion device 230 may be utilized. In addition, the purge system 80 has a purge heat exchanger 88 such as a pump 202, a shell-tube heat exchanger, solenoid valve 204 to remove NCG that may accumulate in the condenser 34 as described above. , And a three-way valve 228 may be utilized.

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.In general, purge system 80 may utilize refrigerant drawn from vapor compression system 14 to purge vapor compression system 14 against the NCG. For example, purge system 80 may draw NCG that may be placed in a mixture with vapor refrigerant from condenser 34. Thereafter, the mixture is pumped to a purge heat exchanger 88 where the vapor refrigerant condenses to separate the refrigerant of the mixture from the NCG of the mixture. For example, to condense the vapor refrigerant, the mixture is in heat exchange relationship with the refrigerant drawn upstream of the expansion device 36. Thereafter, the condensing refrigerant is discharged to the condenser 34 and the NCG is discharged into the atmosphere.

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.To further illustrate, pump 202 may draw a mixture of vapor refrigerant and NCG from condenser 34 through conduit 203. In certain embodiments, the mixture drawn from condenser 34 is approximately 94 ° F. and can be 26 psi. The pump 202 can increase the pressure of the mixture by pumping the mixture from the condenser 34 and passing the mixture through the conduit 205 to the purge heat exchanger 88. In certain embodiments, the pump 202 can raise the pressure of the mixture by approximately 50 psi. For example, after passing through the pump 202, the mixture can be approximately 160 ° F. and 76 psi and become superheated steam with a flow rate of approximately 10 lbm / hr (pounds-mass per hour). In this way, refrigerant vapor in the mixture can more easily condense within the purge heat exchanger 88. That is, as the pump 202 increases the pressure of the mixture, the condensation temperature of the refrigerant rises, thus utilizing less cooling for condensation.

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.As the purge heat exchanger 88 condenses the vapor refrigerant into a liquid refrigerant, the liquid refrigerant can collect at the base of the purge heat exchanger 88. As previously discussed, once the liquid refrigerant has reached a critical volume within the purge heat exchanger 88, the controller 81 operates stop valves 96 to deliver the liquid refrigerant through conduit 207 to condenser 34 ). In certain embodiments, liquid refrigerant may be continuously discharged to the condenser 34. In certain embodiments, the liquid refrigerant discharged from purge heat exchanger 88 may be a supercooled liquid at approximately 160 ° F. and 76 psi.

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.In addition, as the vapor refrigerant of the mixture and the NCG are separated in the purge heat exchanger 88, the NCG can be released into the atmosphere via a solenoid valve 204 via conduit 209. For example, the pump 202 can raise the pressure of the NCG-vapor refrigerant mixture such that the pressure of the NCG in the purge heat exchanger 88 is greater than atmospheric pressure. Thus, the pressure difference between the NCG and the atmosphere in the purge heat exchanger 88 can drive the flow of NCG to the atmosphere through the solenoid valve 204. In some embodiments, the controller 81 may activate the solenoid valve 204 to release NCG into the atmosphere once the internal pressure of the purge heat exchanger 88 reaches a threshold. In certain embodiments, the controller 81 may cause the mixture to purge the heat exchanger (e.g., by activating one or more stop valves 96 and / or deactivating pump 202) prior to releasing the NCG through the solenoid valve. 88) can be blocked. In this way, purge system 80 can ensure that virtually all vapor refrigerant of the mixture in purge heat exchanger 88 is condensed, thereby blocking the release of vapor refrigerant through solenoid valve 204.

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.To condense the vapor refrigerant of the mixture, purge system 80 may place the mixture in a heat exchange relationship with the liquid refrigerant in purge heat exchanger 88. The liquid refrigerant may be drawn from the refrigerant loop of the vapor compression system 14 through the three-way valve 228 at a position upstream of the expansion device 36. The liquid refrigerant drawn from the refrigerant loop may expand to a medium pressure through the second expansion device 230 before entering the purge heat exchanger 88. In particular, the intermediate pressure may be higher than that of the evaporator 38 and lower than that of the condenser 34. For example, the intermediate pressure can be between approximately 9 psi and 26 psi. As another example, the intermediate pressure can be approximately 10 psi to 12 psi, while the pressure of the evaporator 38 can be approximately 9 psi. Therefore, the liquid refrigerant flows through the tubes 210 of the purge heat exchanger 88, evaporates, and evaporator through the conduit 238 at least partially due to the pressure difference between the vapor refrigerant and the evaporator 38. It can flow to (38). For example, the vapor refrigerant may be approximately 52 ° F. and 11 psi after exiting the purge heat exchanger 88, while the refrigerant in the evaporator 38 may be approximately 9 psi. In addition, the vapor refrigerant may flow from the purge heat exchanger 88 to the evaporator 38 at least partially due to the height difference between the purge heat exchanger 88 and the evaporator 38. Additionally or alternatively, the vapor refrigerant may flow from the purge heat exchanger 88 to the condenser 34 at least in part due to the height difference between the purge heat exchanger 88 and the condenser 34.

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.Also, as shown in Figures 5-9, in some embodiments, pumps such as liquid pump 84, pump 90, pump 202, and / or liquid pump 222 may be any suitable motor. Power may be supplied by one or more motors 180, which may be. In some embodiments, controller 81 may control pumps through one or more communicating with motor 180. In some embodiments, one or more motors 180 may receive power from a power source 154, which power source 154 is used to power the thermoelectric assemblies 150. It may be similar.

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.Accordingly, the present disclosure relates to systems and methods for purging a low pressure HVAC & R system (eg, chiller system, vapor compression system) against NCG that may enter the HVAC & R system during operation. Specifically, the purge system can purge the HVAC & R system for the NCG by utilizing the refrigerant drawn from the HVAC & R system. In other words, by utilizing the second refrigerant flow of the HVAC & R system as a cooling source, the first refrigerant flow of the HVAC & R system mixed with the NCG is purged against the NCG to condense the first refrigerant flow and separate the first refrigerant flow from the NCG. have. The disclosed embodiments are cost effective compared to existing purging methods and enable the HVAC & R system to be purged to the NCG without using additional refrigerant loops with additional refrigerant.

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.While only certain features and embodiments have been illustrated and described, those skilled in the art can make various modifications and changes (eg, size, dimension, structure of various elements) without substantially departing from the novel teachings and advantages of the claimed subject matter in the claims. , Shape and ratio, and parameter values (eg, temperature, pressure, etc.), mounting arrangement, material usage, color, orientation, etc. changes will be possible. The order or sequence of any process or method steps may be altered or rearranged according to alternative embodiments. Accordingly, it is to be understood that the appended claims are within the true spirit of the invention and are intended to cover all such modifications and variations. Also, in an effort to provide a concise description of exemplary embodiments, not all features of an actual implementation may have been described (i.e., those not related to the best mode currently contemplated for carrying out the invention, or claims) Things that have nothing to do with making the invention possible). It should be understood that, as in any engineering project or design project, in the development of any such actual implementation, multiple implementation specific decisions can be made. This development effort can be complex and time consuming, but nevertheless, without undue experimentation, it will be a regular task of design, fabrication, and manufacturing for those skilled in the art to take advantage of the present disclosure.

Claims (32)

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.
As a heating, ventilation, air conditioning, and refrigeration (HVAC & R) system,
Refrigerant loop;
A compressor disposed along the refrigerant loop and configured to circulate the refrigerant through the refrigerant loop;
An evaporator disposed along the refrigerant loop and configured to place the refrigerant in a heat exchange relationship with a first cooling fluid;
A condenser disposed along the refrigerant loop and configured to place the refrigerant in a heat exchange relationship with a second cooling fluid; And
And a purge system configured to purge the HVAC & R system for non-condensing gases,
The purge system,
A liquid pump configured to draw a first refrigerant flow from the evaporator;
A controllable expansion valve configured to receive the first refrigerant flow from the liquid pump and reduce the temperature of the first refrigerant flow; And
A purge heat exchanger comprising a purge coil configured to receive the first refrigerant flow from the controllable expansion valve,
The chamber of the purge heat exchanger is configured to draw a mixture comprising the second refrigerant flow and the non-condensing gases from the condenser, wherein the purge heat exchanger utilizes the first refrigerant flow from the second refrigerant flow of the mixture. And configured to separate non-condensable gases of the mixture.
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.
According to claim 1,
And an ejector configured to receive the first refrigerant flow from the purge coil, wherein the ejector is configured to increase the pressure of the first refrigerant flow by utilizing the second refrigerant flow from the condenser. system.
제2항에 있어서,
상기 증발기는 상기 이젝터로부터 배출된 상기 제1 냉매 유동 및 상기 제2 냉매 유동을 수용하도록 구성되는, HVAC&R 시스템.
According to claim 2,
The evaporator is configured to receive the first refrigerant flow and the second refrigerant flow discharged from the ejector, HVAC & R system.
제1항에 있어서,
상기 퍼지 시스템은 상기 퍼지 열 교환기로부터 상기 혼합물의 비응축 기체들을 제거하도록 구성된 펌프를 더 포함하는, HVAC&R 시스템.
According to claim 1,
The purge system further comprises a pump configured to remove non-condensable gases of the mixture from the purge heat exchanger.
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.
According to claim 1,
The purge system further comprises a conduit configured to flow the first refrigerant flow from the liquid pump to the controllable expansion valve, wherein the first refrigerant flows through the conduit with one or more thermoelectric assemblies coupled to the conduit An HVAC & R system, configured to remove thermal energy from the flow.
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.
The method of claim 5,
Each thermoelectric assembly of the one or more thermoelectric assemblies is configured to remove thermal energy of the first refrigerant flow by converting a power gradient to a thermal gradient.
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.
According to claim 1,
The purge system further comprises one or more adsorption chambers configured to receive the mixture from the purge heat exchanger, each adsorption chamber of the one or more adsorption chambers receiving non-condensing gases of the mixture from a second refrigerant flow of the mixture. HVAC & R system, configured to separate.
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.
The method of claim 7,
Wherein the one or more adsorption chambers are configured to forcibly release non-condensable gases of the mixture into the atmosphere and flow a second refrigerant flow of the mixture to the evaporator.
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.
According to claim 1,
The liquid pump is configured to draw the first refrigerant flow from the evaporator through a flash tank, and the first refrigerant flow drawn from the evaporator includes refrigerant liquid and refrigerant vapor, and the flash tank comprises the refrigerant vapor from the refrigerant vapor. An HVAC & R system, configured to separate refrigerant liquid.
제9항에 있어서,
상기 플래시 탱크는 상기 냉매 액체를 상기 액체 펌프로 유동시키고 상기 냉매 증기를 상기 증발기로 유동시키도록 구성되는, HVAC&R 시스템.
The method of claim 9,
The flash tank is configured to flow the refrigerant liquid to the liquid pump and flow the refrigerant vapor to the evaporator.
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.The HVAC & R system of claim 1, wherein the purge heat exchanger is configured to flow a second refrigerant flow of the mixture to the condenser, the evaporator, or both the condenser and the evaporator. 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.
As a heating, ventilation, air conditioning, and refrigeration (HVAC & R) system,
Refrigerant loop;
A compressor disposed along the refrigerant loop and configured to circulate the refrigerant through the refrigerant loop;
An evaporator disposed along the refrigerant loop and configured to place the refrigerant in a heat exchange relationship with a first cooling fluid;
A condenser disposed along the refrigerant loop and configured to place the refrigerant in a heat exchange relationship with a second cooling fluid; And
And a purge system configured to purge the HVAC & R system for non-condensing gases (NCG),
The purge system,
Configured to separate the mixture drawn from the condenser by utilizing the first refrigerant flow of the refrigerant drawn from the evaporator, the mixture comprising a second refrigerant flow of the refrigerant from the condenser and the NCG, and the mixture Separating comprises separating the NCG from the second refrigerant flow, a purge heat exchanger; And
And one or more thermoelectric assemblies configured to remove thermal energy from the second refrigerant flow.
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.
The method of claim 12,
The purge system further comprises a liquid pump configured to draw the first refrigerant flow from the evaporator and push the first refrigerant flow through the one or more thermoelectric assemblies to the purge heat exchanger.
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.
The method of claim 13,
The purge system further comprises a conduit configured to flow the first refrigerant flow from the liquid pump to the purge heat exchanger, wherein the one or more thermoelectric assemblies are coupled to the conduit.
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.
The method of claim 14,
Each thermoelectric assembly of the one or more thermoelectric assemblies,
A thermal paste configured to couple the thermoelectric assembly to the conduit;
A thermoelectric assembly coupled to the thermal paste and configured to remove thermal energy from the first refrigerant flow by converting a power gradient to a thermal gradient;
A heat sink coupled to the thermoelectric assembly; And
A HVAC & R system comprising a fan coupled to the heat sink.
제12항에 있어서,
상기 퍼지 열 교환기는 상기 제1 냉매 유동을 수용하도록 구성된 퍼지 코일을 포함하는, HVAC&R 시스템.
The method of claim 12,
The purge heat exchanger comprises a purge coil configured to receive the first refrigerant flow, HVAC & R system.
제12항에 있어서, 상기 퍼지 시스템은 상기 퍼지 열 교환기로부터 상기 NCG를 제거하도록 구성된 펌프를 더 포함하는, HVAC&R 시스템.13. The HVAC & R system of claim 12, wherein the purge system further comprises a pump configured to remove the NCG from the purge heat exchanger. 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.
The method of claim 12,
The purge heat exchanger is configured to flow the second refrigerant flow through the condenser, the evaporator, or both the condenser and the evaporator.
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.
The method of claim 12,
The purge system further comprises one or more adsorption chambers configured to receive at least a portion of the mixture from the purge heat exchanger, the one or more adsorption chambers absorbing the second refrigerant flow to thereby absorb the second refrigerant flow from the NCG. HVAC & R system, configured to separate.
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.
As a heating, ventilation, air conditioning, and refrigeration (HVAC & R) system,
Refrigerant loop;
A compressor disposed along the refrigerant loop and configured to circulate the refrigerant through the refrigerant loop;
An evaporator disposed along the refrigerant loop and configured to place the refrigerant in a heat exchange relationship with a first cooling fluid;
A condenser disposed along the refrigerant loop and configured to place the refrigerant in a heat exchange relationship with a second cooling fluid; And
And a purge system configured to purge the HVAC & R system for non-condensing gases (NCG),
The purge system,
Configured to separate the mixture drawn from the condenser by utilizing the first refrigerant flow of the refrigerant drawn from the evaporator, the mixture comprising a second refrigerant flow of the refrigerant from the condenser and the NCG, and the mixture Separating comprises separating the NCG from the second refrigerant flow, a purge heat exchanger; And
And one or more adsorption chambers configured to receive the NCG from the purge heat exchanger and configured to separate the NCG from residual refrigerant.
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.
The method of claim 20,
Each of the one or more adsorption chambers comprises a modified material configured to adsorb the residual refrigerant and allow the NCG to pass through the one or more chambers.
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.
The method of claim 21,
Each of the one or more adsorption chambers includes a heater configured to heat the reforming material and forcibly discharge the residual refrigerant from the reforming material.
제20항에 있어서,
상기 증발기는 상기 하나 이상의 흡착 챔버로부터 상기 잔여 냉매를 수용하도록 구성되는, HVAC&R 시스템.
The method of claim 20,
And the evaporator is configured to receive the residual refrigerant from the one or more adsorption chambers.
제20항에 있어서,
상기 하나 이상의 흡착 챔버는 상기 NCG를 대기 중으로 강제 배출하도록 구성된, HVAC&R 시스템.
The method of claim 20,
The one or more adsorption chambers are configured to forcibly discharge the NCG into the atmosphere, an HVAC & R system.
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.
The method of claim 20,
The purge system,
A pump configured to draw the NCG from the purge heat exchanger, wherein the one or more adsorption chambers are configured to receive the NCG from the pump;
A liquid pump configured to draw the first refrigerant flow from the evaporator;
A controllable expansion valve configured to receive the first refrigerant flow from the liquid pump and reduce the pressure of the first refrigerant flow; And
A purge coil of a purge heat exchanger configured to receive the first refrigerant flow from the controllable expansion valve, wherein a chamber of the purge heat exchanger within the purge coil causes the mixture to exchange heat with the first refrigerant flow. The HVAC & R system further comprising the purge coil.
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.
The method of claim 25,
The purge system further comprises one or more thermoelectric assemblies configured to remove thermal energy from the first refrigerant flow exiting the liquid pump by converting a power gradient to a thermal gradient.
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.
As a heating, ventilation, air conditioning, and refrigeration (HVAC & R) system,
A purge system configured to purge the vapor compression system for non-condensing gases (NCG),
The purge system,
A pump configured to draw a mixture comprising the NCG and vapor refrigerant from the condenser of the vapor compression system; And
A purge heat exchanger configured to receive the mixture from the pump and place the mixture in heat exchange relationship with refrigerant flow drawn from the vapor compression system to condense the vapor refrigerant of the mixture and separate the NCG of the mixture from the vapor refrigerant Including,
Wherein the pump is configured to increase the pressure of the mixture to direct the flow of the NCG from the purge heat exchanger to the atmosphere through a pressure difference between the NCG and the atmosphere.
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.
The method of claim 27,
And a liquid pump configured to draw the refrigerant flow from the vapor compression system and provide the refrigerant flow to the purge heat exchanger.
제28항에 있어서,
상기 퍼지 열 교환기는 직접 접촉 열 교환기인, HVAC&R 시스템.
The method of claim 28,
The purge heat exchanger is a direct contact heat exchanger, HVAC & R system.
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.
The method of claim 27,
And an expansion device disposed along a conduit extending from the refrigerant loop of the vapor compression system to the purge heat exchanger, wherein the conduit and the expansion device are configured to supply the refrigerant flow to the purge heat exchanger.
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.
The method of claim 30,
The expansion device is configured to lower the pressure of the refrigerant flow to induce a flow of refrigerant countercurrent through the purge heat exchanger through a second pressure difference between the refrigerant flow and the evaporator of the vapor compression system. Constructed, HVAC & R system.
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.
The method of claim 27,
And an ejector configured to draw the refrigerant flow from the purge heat exchanger and direct the refrigerant flow to the evaporator of the vapor compression system.
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