KR100502283B1 - 공조장치 - Google Patents

Abstract

(과제) 상변화 가능한 유체를 액상과 기상(氣相)과의 비중차와 액상관에 설치한 액체펌프의 토출력에 의하여 열원측 유니트와 그 아랫쪽에 설치한 복수의 이용측 유니트와의 사이에서 순환시켜, 이용측 유니트에 있어서 냉반방 가능하게 구성된 장치에 있어서, 이용측 유니트의 설치층에 관계없이 냉난방이 확실하게 행해지고, 또한 전력소비가 적게 되도록 한다.

(해결수단) 열원측 유니트(1)와 이에 따라 아랫쪽에 설치한 복수의 이용측 유니트(4)와를 액상관(6)과 기상관(7)으로 연결하여 폐회로(3)를 형성하고, 냉방운전시는 열원측 유니트(1)를 응축한 R-134a의 액을 이용측 유니트(4)로 이송하고 난방 운전시는 이용측 유니트(4)로 응축한 R-134a의 액을 열원측 유니트(1)에 이송하는 액상관(6)에 설치한 냉난방 공통의 전동펌프(10)의 회로수를 펌프의 극수변환 전력의 주파수 변환등을 하여 제어할 수 있도록 하였다.

Description

공조장치

본 발명은 공조장치에 관한 것이고, 특히 상세하게는 열원측 유니트와 전수 혹은 과반수가 열원측 유니트 보다 아랫쪽에 설치된 복수의 이용측 유니트와의 사이에서, 기체와 액체와의 두가지 상에 상변화 가능한 유체를 액상과 기상과의 비중차와 액상관에 설치한 펌프의 토출력을 이용하여 순환시켜, 각 이용측 유니트에 있어서, 적어도 냉방 가능하게 구성한 장치에 관한 것이다.

(종래의 기술)

이 종류의 장치로서는 예컨대 도 13에 표시한 구성의 공조장치가 예컨대 일본국 특개평 7-151359호 공보에 개시되어 있다. 도면에서 1은 냉수 또는 온수가 공급되는 실외 열교환기(이하 열원측 유니트), 4는 열원측 유니트(1) 보다 하층계에 설치된 이용측 유니트, 5는 이용측 유니트의 열교환기, 8은 유량조정밸브, 10은 전동펌프, 11∼14는 개폐밸브이고, 이들을 액상관(6)과 기상관(7)에서 도면과 같이 배관접속시켜서 폐회로(3)를 형성하고, 폐회로(3)에 봉입한 냉매가 열원측 유니트(1)와 이용측 유니트(4)와의 사이에서 순환하여, 이용측 유니트(4)에 있어서 냉/난방이 행하여지도록 되어 있다. 또한 S14는 열원측 유니트(1)의 측면에 설치된 액레벨 센서이고, 난방운전시에 열원측 유니트(1)에 고인 냉매액이 일정하게 되도록 전동펌프(10)를 제어한다.

즉 상기 구성의 공조장치에 있어서는 이용측 유니트(4)가 설치되어 있는 실내공기의 온도가 높을 때에 전동펌프(10)를 정지한 상태로 개폐밸브(11·12)를 폐쇄하고, 개폐밸브(13·14)를 개방함과 동시에, 유량조정밸브(8)도 열고, 열원측 유니트(1)에 냉수를 공급하여 폐회로(3)에 봉입한 냉매를 냉각하여 응축시키면, 열원측 유니트(1)로 응축한 냉매액은 액상관(6)을 자중으로 유하시키고, 개폐밸브(13·14) 및 유량조정밸브(8)를 통하여 열교환기(5)에 유입한다.

그리고, 열교환기(5)에 유입한 냉매액은 열교환기의 관벽을 통하여 실내공기에서 열을 빼앗아 냉방작용을 행함과 동시에 냉매 자신은 증발하여 기상관(7)에 유입하고, 냉매가 응축하여 저압이 되고 있는 열원측 유니트(1)에 환류하는 자연순환이 일어나므로, 전력 소비량이 년간을 통하여 최대가 되는 여름철에 전동펌프(10)을 구동시키는 전력이 불필요하게 되고, 런닝 코스트가 삭감한다는 이점이 있다.

또 개폐밸브(11·14)를 폐쇄하여 개폐밸브(12·13)를 개방함과 동시에, 유량조정밸브(8)도 열고, 전동펌프(10)를 기동하여, 열원측 유니트(1)에 있어서의 냉각작용에 의하여 폐회로(3)에 봉입한 냉매를 냉각하여 응축시키면, 열원측 유니트로 응축한 냉매액은 자중과 전동펌프(10)의 토출력으로 액상관(6)을 유하하고, 유량조정밸브(8)를 통과하여 열교환기(5)에 들어가고, 냉방작용을 행하는 냉매의 순환이 강제적으로 행해진다. 이와같이, 전동펌프(10)를 기동하여 냉방을 행하는 경우는 열원측 유니트(1)의 바로 밑에 해당하는 상층계에 설치한 이용측 유니트(4)의 열교환기(5)에도 충분한 양의 냉매액이 공급할 수 있는 이점이 있다.

한편 이용 유니트(4)가 설치되어 있는 실내공기의 온도가 낮을 때에 개폐밸브(12·13)를 폐쇄하여 개폐밸브(11·14)를 개방함과 동시에, 유량조정밸브(8)도 열고, 전동펌프(10)을 기동한 상태에서, 열원측유니트(1)에 온수를 공급하여 폐회로(3)에 봉입한 냉매를 가열하여 증발시키면, 열원측 유니트(1)로 증발한 냉매증기는 기상관(7)을 통하여 열교환기(5)에 유입한다.

그리고, 열교환기(5)에 유입한 냉매증기는 열교환기의 관벽을 통하여 실내공기에 방열하여 난방작용을 행함과 동시에, 냉매자신은 응축하여 액상관(6)에 유입하고, 개폐밸브(14·11)를 통하여 전동펌프(10)에 의하여 열원측 유니트에 환류한다고 하는 순환이 일어나고, 이용측 유니트(4)에 있어서의 난방운전이 계속되도록 되어 있다.

그러나, 일본국 특개평 7-151359호 공보에 개시된 상기 구성의 공조장치에 있어서는 전동펌프를 정지시켜 냉매를 자연순환시켜서 냉방을 행하는 경우에는 전력소비가 피크가 되는 여름철의 전력소비가 삭감되고, 런닝 코스트의 억제가 실현되지만, 열원측 유니트와의 상하차이가 작은 상층계의 이용측 유니트에는 충분한 양의 냉매가 공급되기 어렵기 때문에, 이 부분에서는 냉방작용이 부족하다는 문제점이 있다.

한편, 전동펌프를 기동하면, 상층계에 설치한 이용측 유니트에도 충분한 양의 냉매가 공급할 수 있고, 필요한 냉방작용이 확보되지만, 펌프를 구동하기 위한 전력이 필요하게 된다. 게다가, 이경우의 전동펌프는 난방운전시에 이용측 유니트로 응축한 냉매액을 윗쪽에 설치한 열원측 유니트까지 반송할 수가 있는 능력을 구비한 대형의 펌프이기 때문에, 전력소비가 한층 증가하는 문제점이 있다.

따라서, 충분한 냉난방 작용이 발휘할 수 있고, 더구나 발전량이 년간을 통하여 최대가 되는 성하기의 전력소비가 억제할 수 있는 공조장치로 할 필요가 있다.

또, 폐회로내의 냉매의 압력이 냉방 운전중에 급감하면, 액상관에 있어서 비등이나 기포발생이 일어나서 냉매의 원활한 순환을 할수 없게 되고, 공조에 부조를 초래할 두려음이 있었다. 또, 냉방운전중에 냉매가 열원측 유니트에 액체의 상태로 다량 고여서 이용측 유니트의 순환하는 양이 부족할 때가 있다라고 하는 문제점도 있고, 이것들의 해결도 과제가 되고 있다.

(과제를 해결하기 위한 수단)

본 발명은 상기 종래기술의 과제를 해결하기 위하여, 액상과 기상과의 사이에서 상변화 가능한 액체를 응축시켜서 공급하는 열원측 유니트와 전수 혹은 과반수가 상기 열원측 유니트 보다 아랫쪽에 설치된 복수의 이용측 유니트와를 구비하고, 상기 열원측 유니트에서 공급된 유체를 이 액상과 기상과의 비중차를 이용하여 상기 열원측 유니트와 이용측 유니트와의 사이에 순환되도록 배관하여 구성함과 동시에, 상기 유체의 주로 액상이 흐르는 액상관에 액체펌프를 설치하고, 이 액체펌프의 토출력을 상기 액체의 순환에 작용시켜서 각 이용측 유니트에 있어서의 냉방 운전을 가능하게 한 장치에 있어서, 미리 선정한 물리량이 소정의 상태에 이르도록 상기 액체펌프의 운전을 제어하는 제어수단을 구비하도록 한 제1의 구성의 공조장치와,

상기 제1의 구성의 공조장치에 있어서, 상기 제어수단이 이용측 유니트의 공조부하에 관련한 물리량을 검출하여 액체펌프의 회전수를 제어하도록 한 제2의 구성의 공조장치와,

열원측 유니트의 냉각열량에 관련한 물리량을 검출하여 액체펌프의 회전수를 제어하도록 한 제3의 구성의 공조장치와,

상기 제2의 구성의 공조장치에 있어서, 상기 제어수단이 상기 액체펌프의 회전수를 상기 액체펌프의 구동용 전동기의 극수, 이 구동용 전동기에 공급하는 전력의 주파수, 전압 또는 전류의 적어도 하나를 변화시켜 제어하도록 한 제4의 구성의 공조장치와,

상기 제3의 구성의 공조장치에 있어서, 상기 제어수단이 상기 액체펌프의 회전수를 상기 액체펌프의 구동용 전동기의 극수, 이 구동용 전동기에 공급하는 전력의 주파수, 전압 또는 전류의 적어도 하나를 변화시켜 제어하도록한 제5의 구성의 공조장치와,

액상과 기상과의 사이에서 상변화 가능한 유체를 응축/증발시켜서 공급하는 열원측 유니트와 전수 혹은 과반수가 상기 열원측 유니트 보다 아랫쪽에 설치된 복수의 이용측 유니트와를 구비하고, 상기 열원측 유니트에서 응축하여 공급된 액상의 유체를 이 액상과 기상과의 비중차를 이용하여 상기 열원측 유니트와 이용측 유니트와의 사이에서 순환시키도록 배관하여 구성함과 동시에, 상기 유체의 주로 액상이 흐르는 액상관에 제1의 액체펌프를 설치하고, 이 제1의 액체펌프의 토출력을 상기 액체의 순환에 작용시켜서 각 이용측 유니트에 액상상태를 포함하는 유체를 공급하고, 이 유체를 각 이용측 유니트로 증발시켜서 각 이용측 유니트에서의 냉방 운전을 가능하게 한 장치에 있어서, 상기 액상관중의 유체를 상기 열원측 유니트에 되돌리는 배관 및 이 배관에 설치되는 제2의 액체펌프와 냉방운전시에 열고 난방운전시에 닫고, 또한 제1의 액체펌프의 토출측과 상기 액상관과의 사이에 설치된 개폐밸브와를 구비하고, 상기 열원측 유니트에서 증발하여 공급된 가스상의 유체를 제2의 액체펌프의 운전에서 생기는 부압을 이용하여 각 이용측 유니트와 열원측 유니트와의 사이에서 순환시켜, 이 기상상태를 포함한 유체를 각 이용측 유니트로 응축시켜서 각 이용측 유니트에서의 난방운전을 가능하게 구성하고, 더욱이 상기 열원측 유니트와 상기 이용측 유니트와의 사이를 순환하는 유체의 상태에 의거하여 상기 열원측 유니트의 운전을 제어하는 제어수단을 구비하도록 한 제6의 구성이 공조장치와,

상기 제6의 구성의 공조장치에 있어서, 상기 제어수단이 상기 열원측 유니트에서 응축하여 공급되는 유체의 압력에 의거하여 상기 열원측 유니트의 운전능력을 제어함과 동시에, 이 유체의 온도가 소정치 이하가 되었을 때에 상기 열원측 유니트의 운전을 정지하도록 한 제7의 구성의 공조장치와,

제1의 액체펌프의 흡입측에 상기 열원측 유니트에서 응축하여 공급되는 유체를 비축하는 저장탱크와 상기 열원측 유니트안에 고이는 유체의 양를 검출하는 검출수단을 구비함과 동시에, 상기 제어수단이 저장탱크 안의 유체의 액면이 소정치 이하가 되었을 때 제1의 액체펌프의 운전을 정지함과 동시에, 상기 검출수단이 검출하는 열원측 유니트안의 액체의 양이 소정치 이상이 되었을 때에 상기 열원측 유니트의 운전을 정지하도록 한 제8의 구성의 공조장치와,

제2의 액체펌프의 흡입측에 상기 액상관내의 유체가 고이는 저장탱크와 상기 열원측 유니트 안에 고이는 액체의 양을 검출하는 검출수단과를 구비함과 동시에, 상기 제어수단이 저장탱크내의 유체의 액면이 소정치 이하 또는 상기 검출수단이 검출하는 열원측 유니트 안의 액체의 양이 제1의 소정치 이상의 되었을 때에 제2의 액체펌프의 운전을 정지함과 동시에, 상기 검출수단이 검출하는 열원측 유니트내의 액체의 양이 제1의 소정치 보다 낮은 제2의 소정치 이하로 되었을 때에 상기 열원측 유니트의 운전을 정지하도록 한 제9의 구성의 공조장치와,

상기 제8의 구성의 공조장치에 있어서, 제1의 액체펌프의 토출측과 저장탱크의 상부와를 소정의 압력이상으로 여는 릴리프 밸브를 통하여 접속하도록 한 제10의 구성의 공조장치와를 제공하는 것이다.

(발명의 실시의 형태)

이하 본 발명의 실시형태에 관하여, 도 1∼도 12를 참조하여 설명한다. 또한 이해를 용이하게 하기 위해, 이들의 도면에 있어서도 상기 도 13에 있어서 설명한 부분과 마찬가지의 기능을 갖는 부분에는 동일의 부호를 붙였다.

도 1은 제1의 장치 구성예를 표시한 설명도이고, 도면에서 1은 소망시에 냉각 또는 가열작용을 발휘할 수 있는 예컨대 흡수식 냉동기 등에서 되는 열원측 유니트이고, 건물의 예컨대 옥상에 있는 기계실 등에 설치되고, 예컨대 증발기의 내부에 배관된 열교환기(2)를 통하여 폐회로(3)에 봉입한 기체와 액체와의 2상으로 상변화가 가능한 유체, 예컨대 저온에서도 압력이 저하하면 용이하게 증발하여 얻는 냉매의 R-134a와 열의 수수를 행하여 상변화를 일으킨다.

또한 증발기에 배관된 열교환기(2)로 그 내부를 통과하는 유체와 열의 수수를 행하고 이것을 냉각하거나, 가열할 수가 있는 흡수식 냉동기로서는 예컨대 USP5,224,352호 등에 개시한 것이 사용할 수 있다.

열원측 유니트(1)의 열교환기(2)와 건물의 각 방에 설치한 이용측 유니트(4)의 열교환기(5)와는 도 1과 같이 액상관(6)·기상관(7)·유량조정밸브(8)·저장탱크(9)·전동펌프(10)·개폐밸브(11∼14)를 통하여 배관·접속되고, 폐회로(3)를 형성하고 있다.

또는 15는 전동펌프(10)를 구동하기 위하여 공급하는 전력의 주파수를 변환하는 주파수 변환기, 16은 실내공기를 열교환기(5)에 세차게 불어 실내에 환류시키기 위한 송풍기, S1과 S2는 R-134a의 온도를 검출하기 위하여 열교환기(5)의 R-134a의 출입구에 설치한 온도센서로 공조부하가 클수록 입구측의 온도센서(S1)와 출구측의 온도센서(S2)와의 온도차가 커지고, 공조부하가 작을수록 상기 온도차는 작아진다.

또 S3은 저장탱크(9)에 고인 R-134a의 액면레벨을 검출하기 위한 액면센서, S4는 R-134a를 응축시키기 위하여 열원측 유니트(1)에 투입하는 열량의 레벨을 검출하는 열량센서이다.

더욱이, 열원측 유니트(1)에는 열원측 제어장치(17)를 이용측 유니트(4)에는 이용측 제어장치(18)를 설치하고 있다. 그리고, 이용측 제어장치(18)에는 유량조정밸브(8)의 밸브개도 및 온도센서(S1·S2)가 검출한 온도정보를 통신신호로 변환 가능함과 동시에 외부에서 수신한 통신신호를 소요의 제어신호로 변환할 수 있는 신호변환기(도시않함)를 내장하여, 열원측 제어장치(17)와 이용측 제어장치(18)와를 통신선(19)에 의하여 접속하고, 열원측 제어장치(17)가 출력하는 제어신호를 이용측 제어장치(18)가 받아서 유량조정밸브(8)의 개도가 제어되도록 구성되어 있다.

또 이용측 제어장치(18)와 통신가능하고, 냉난방의 기동/정지, 송풍의 강약선택, 온도설정 등이 행해지는 리모컨(20)을 각 이용측 유니트(4)에 대응하여 설치되어 있고, 열원측 제어장치(17)는 액면센서(S3)·열량센서(S4)·주파수변환기(15)와 도시하지 않은 신호선을 통하여, 각각의 기기와의 사이에서 신호의 수수를 할수 있도록 되어 있다.

상기 구성의 공조장치에 있어서는 예컨대 실내의 온도가 높을 때에는 열원측 유니트(1)의 열교환기(2)로 폐회로(3)의 R-134a를 냉각시키면서, 개폐밸브(11·14)를 닫고, 개폐밸브(12·13)를 연상태에서 전동펌프(10)를 운전하면, 열교환기(2)의 관벽을 통하여 냉각되어 응축한 R-134a는 하류측의 액상관(6)에 유출하고, 액상관(6)에 고여 있는 R-134a의 무게와 전동펌프(10)의 토출력 등으로 이용측 유니트(4)의 열교환기(5)에 공급되므로, 열교환기(5) 각각에는 충분한 양의 R-134a가 공급된다.

그리고, 각 열교환기(5)에 있어서는 송풍기(16)에 의하여 온도가 높은 실내공기가 강제적으로 공급되어 있으므로, R-134a는 실내공기에서 열을 빼앗아 증발하고, 냉방작용을 행하고, 그후, R-134a가 냉각되어서 응축·액화하고, 저압으로 되어 있는 열원측 유니트(1)의 열교환기(2)에 기상관(7)을 통과하고 되돌아 온다.

상기 냉방운전에 있어서, 본 발명의 공조장치에 있어서는 전동펌프(10)의 회전수를 예컨대 액면센서(S3)가 출력하는 저장탱크(9)중의 R-134a의 액면 레벨이 소정의 상태를 유지하도록 열원측 제어장치(17)가 제어한다.

즉, 열원측 제어장치(17)는 전동펌프(10)에 공급하는 전력의 주파수(N)를, 주파수 변환기(15)에 있어서 예컨대 도 2에 표시한 바와 같이, 액면센서(S3)가 검출하여 출력하는 R-134a의 액면레벨(L)(상하 2 위치간을 0∼100 등분하여 100분율 표시)이 낮을 때에는 적게하고, 액면레벨(L)이 높을 때에는 많게 하도록 주파수를 변환하여, 전동펌프(10)의 회전수를 제어한다.

따라서, 본 발명의 공조장치에 있어서는 R-134a의 액체와 기체의 비중차에 전동펌프(10)에 의한 반송력이 가산되어 R-134a의 액체가 반송되므로, 이용측 유니트(4)의 일부를 열원측 유니트(1)와 같은 프로어 혹은 열원측 유니트(1) 보다 높은 위치에 설치해도, 냉방운전 때문에 R-134a의 순환이 확실하게 행해지고, 더구나 전동펌프(10)의 회전수가 주파수가 제어되어 있으므로, 전력소비량이 억제된다. 또, 전동펌프(10)의 회전수는 액면센서(S3)가 검출하여 출력하는 R-134a의 액면레벨(L)이 소정 보다 낮은 경우에는 전동펌프(10)의 모든 전극을 기능시킴으로써 저하시키고, 액면레벨(L)이 소정 보다 높을 경우에는 전동펌프(10)의 전극의 일부를 기능시키지 않도록 배선을 전환하여 증가시키는 극수변환 제어에 의하여 회전수 제어가 행할 수 있도록 할수 있다. 또한, 전압 및/또는 전류치를 변환시켜서, 전동펌프(10)의 회전수를 제어할 수 있음은 물론이다.

더욱이, 전동펌프(10)의 회전수는 온도센서(S1·S2)가 출력하는 온도정보에 의거하여 구한 공조부하, 혹은 열량센서(S4)가 출력하는 열원측 유니트(1)에 있어서의 투입열량의 정보에 의거하여 제어해도 된다.

즉, 전이용측 유니트(4)의 온도센서(S1·S2)가 검출하여 출력하는 R-134a의 온도정보에서 연산산출한 전공조부하(W)(백분율표시)에 의거하여, 열원측 제어장치(17)가 전동펌프(10)에 공급하는 전력의 주파수(N)을 주파수 변환기(15)에 있어서, 예컨대 도3에 표시한 바와 같이 주파수를 변환하여, 전동펌프(10)의 회전수를 제어하거나 상기 액면레벨(L)의 경우와 마찬가지로, 전동펌프(10)의 극수변환 등을 행하여 회전수 제어하는 것도 가능하다.

혹은 열량센서(S4)가 검출하여 출력하는 열원측 유니트(1)에 있어서의 투입열량(Q)(연료밸브의 개도 등을 백분율 표시: 후술하는 도 6참조)에 의거하여, 열원측 제어장치(17)이 전동펌프(10)에 공급하는 전력의 주파수(N)를 주파수 변환기(15)에 있어서, 예컨대 도 4에 표시한 바와 같이 주파수를 변환하여 제어하거나 상기 액면레벨(L)의 경우와 마찬가지로, 전동펌프(10)의 극수 변환등을 행하여 회전수 제어할 수도 있다.

전동펌프(10)의 회전수를 상기 어떠한 방법에 의하여 제어해도 냉방운전 때문에 R-134a의 순환이 확실히 행할 수 있고, 더구나 전력소비량을 억제할 수 있다.

또한, 온도센서(S1·S2)는 열교환기(5)에 세게 내뿜는 실내공기의 온도변화를 검출할 수 있도록 설치하거나, 온도센서(S1·S2)에 대신하여, 열교환기(5)의 출입구부에 있어서의 R-134a의 압력차를 검출할 수 있는 압력센서를 설치하여, 열원측 제어장치(17)에 공조부하로서 출력하도록 구성할 수도 있다.

그리고, 그 공조부하에 관련한 정보, 예컨대 유량조정밸브(8)의 개도의 총화 등에 의거하여, 전동펌프(10)의 회전수를 제어하도록 해도 좋다.

이 경우, 상층계에 설치한 이용측 유니트(4)의 열교환기(5)와 하층계에 설치한 이용측 유니트(4)의 열교환기(5)로서는 유량조정밸브(8)의 개도가 동일 하더라도, 하층계에 설치한 이용측 유니트(4)의 열교환기(5)에는 많은 R-134a가 유입하고, 상층계에 설치한 이용측 유니트(4)의 열교환기(5)에는 R-134a가 유입하기 어려으므로, 이용측 유니트(4)가 설치되어 있는 층계를 고려한 밸브 개도의 보정 총화를 구하여, 예컨대 전동펌프(10)에 공급하는 전력의 주파수(N)를 결정하는 것이 바람직하다.

즉, 온도센서(S1·S2)가 검출한 온도정보가 동일하다 하더라도, 유량조정밸브(8)에 같은 제어신호를 출력하여 그 개도제어를 행한 것으로는 설치 층계가 틀리면 냉방부하에 따른 정당량의 R-134a가 공급할 수 없으므로, 이용측 유니트(4)가 설치되어 있는 층계에 의하여 상이한 제어신호, 즉 상층계에 설치되어 있는 이용측 유니트(4) 만큼 유량조정밸브(8)의 개도를 크게 개방하는 소정의 제어 프로그램, 예컨대 이용측 유니트(4)를 10의 층계로 나누어서 설치한 공조장치의 경우에는 예컨대 제일 낮은 층계에 설치한 이용측 유니트(4)의 보정계수를 1로 하고, 1계층 올라갈 때 마다 1에 0.1을 가한 수치를 그 층계의 보정계수로 하고, 온도센서(S1·S2)가 검출할 온도정보에 의거하여 우선 무보정시의 유량조정밸브(8)의 개도를 구하고, 더욱이 이 개도에 소요의 보정계수를 승산하여 이용측 유니트(4)에 실제로 출력하는 유량조정밸브(8)의 개도를 구하고, 이와같이하여 구한 개도에 이용측 유니트(4)의 유량조정밸브(8)의 개도를 조정하기 위한 제어신호를 이용측 제어장치(18)에 출력하는 제어 프로그램을 열원측 제어장치(17)에 기억해 두고, 이 제어 프로그램에 의거하여 이용측 유니트(4) 각각의 유량조정밸브(8)의 개도를 제어한다.

그리고, 열원측 제어장치(17)에는 동시에, 예컨대 제일 낮은 층에 설치한 이용측 유니트(4)의 보정계수를 1로 하고, 1계층 올라갈 때 마다 1에 0.1을 가한 수치를 그 층의 보정계수로 하고, 실제로 검지한 유량조정밸브(8)의 개도를 소요의 보정계수로 나눗셈을 하여 그 보정개도를 구하고, 이같이 하여 구한 전보정 개도에 의거하여, 전동펌프(10)에 공급하는 전력의 주파수(N)를 결정하는 제어프로그램을 열원측 제어장치(17)에 기억해 두고, 이 제어 프로그램에 의거하여 전동펌프(10)의 회전수를 제어한다.

또한, 윗 층계를 제외한 이용측 유니트(4)에 있어서만 냉방운전을 행하는 경우에는 전동펌프(10)를 기동하지 않아도 개폐밸브(11·12)를 폐쇄하고, 개폐밸브(13·14)를 여는 것만으로, 액상관(6)에 고여 있는 R-134a의 액의 무게로 이용측 유니트(4)의 열교환기(5)에 충분한 양의 R-134a가 공급되므로, 전동펌프(10)를 정지한 한층 경제적인 냉방운전을 행할 수 있다.

또, 실내온도가 낮을 때에는 개폐밸브(12·13)를 폐쇄하고, 개폐밸브(11·14)를 연상태에서 열원측 유니트(1)의 열교환기(2)로 폐회로(3)의 R-134a를 가열하여 증발시켜, 이 증발한 R-134a를 기상관(7)을 통하여 이용측 유니트(4)에 공급하고, 각 이용측 유니트(4)의 열교환기(5)로 송풍기(16)에서 공급되는 온도가 낮은 실내공기에 방열하여 난방작용을 행하게 하고, 이 난방작용시에 응축·액화한 R-134a를 열원측 유니트(1)에 되돌리는 난방 운전시의 전동펌프(10)의 회전수도, 상기 냉방운전시와 마찬가지로 주파수변환·극수변환 등을 하여 제어한다.

또한, 온도센서(S1·S2)가 검출하는 온도정보에서 산출한 전공조부하(W), 액면레벨센서(S3)가 검출하는 R-134a의 액면레벨(L), 열량센서(S4)가 검출하는 열원측 유니트(1)에 있어서의 투입열량(Q)에 의거한 전동펌프(10)의 주파수 변환제어·극수변환 제어등은 냉방운전시와 전적으로 동일하게 행할 수가 있으나, 유량조정밸브(8)의 개도에 의거한 경우는 보정방향이 역으로 되므로 주의가 필요하다.

즉, 열교환기(5)에서 응축한 R-134a의 액체는 하층계에 설치되어 있는 열교환기(5) 만큼 저장탱크(9)와의 상하차가 작기 때문에, 저장탱크(9)의 측에 배출되기 어렵다. 또, 아래 층계에 설치되어 있는 열교환기(5) 만큼, 열원측 유니트(1)의 열교환기(2)에서 증발한 R-134a는 압력저하한 상태에서 작용하므로, 하층계에 설치되어 있는 열교환기(5) 만큼 응축한 R-134a의 액체는 배출되기 어렵다. 이 때문에, 난방부하가 동일하면, 하층계에 설치되어 있는 열교환기(5) 만큼, 유량조정밸브(8)의 개도를 크게 열고 난방운전을 행할 필요가 있다.

따라서, 온도센서(S1·S2)가 검출한 온도정보가 동일하여도, 열원측 제어장치(17)에는 이용측 유니트(4)가 설치되어 있는 층계에 의하여 상이한 제어신호, 즉 하층에 설치되어 있는 이용측 유니트(4) 만큼 유량조정밸브(8)의 개도를 크게 여는 소정의 제어프로그램, 예컨대 이용측 유니트(4)를 10층계로 나누어서 설치한 공조장치의 경우에는 예컨대 제일 높은 층에 설치한 이용측 유니트(4)의 보정계수를 1로 하고, 1층계 내려갈 때 마다 1에 0.05를 가한 수치를 그층의 보정계수로 하고, 온도센서(S1·S2)가 검출한 온도정보에 의거하여 우선 무보정시의 유량조정밸브(8)의 개도를 구하고, 더욱이 이 개도에 소요의 보정계수를 곱셈하여 이용측 유니트(4)에 실제로 출력하는 유량조정밸브(8)의 개도를 구하고, 이와같이 하여 구한 개도에 이용측 유니트(4)의 유량조정밸브(8)의 개도를 조정하기 위한 제어신호를 이용측 제어장치(18)에 출력하는 제어 프로그램을 기억해 두고, 이 제어 프로그램에 의거하여 이용측 유니트(4) 각각의 유량조정밸브(8)의 개도는 열원측 제어장치(17)에 의하여 제어된다.

이 때문에, 이 경우는 예컨대 제일 높은 층에 설치한 이용측 유니트(4)의 보정계수를 1로 하고, 1층 내려갈 때 마다 1에 0.05를 가한 수치를 그 층의 보정계수로 하고, 실제로 검지한 유량조정밸브(8)의 개도를 소요의 보정계수로 나눗셈을 하여 그 보정개도를 구하고, 이와같이하여 구한 전보정 개도에 의거하여, 전동펌프(10)에 공급하는 전력의 주파수(N)를 결정하고, 전동펌프(10)의 회전수를 제어하도록 한다.

도 5는 제2의 장치구성예를 표시한 설명도이고, 건물의 예컨대 옥상에 있는 기계실등에 설치된 상기 기능을 가진 흡수식 냉동기 등에서 되는 열원측 유니트(1)의 열교환기(2)와 건물의 각 방에 설치한 이용측 유니트(4)의 열교환기(5)와는 도와 같이 액상관(6)·기상관(7) 및 유량조정밸브(8)에 의하여 배관·접속되어 폐회로(3)를 형성하고 있다.

21, 22, 23은 각각 액상관(6)의 공통부(6A)에 설치한 저장탱크, 냉방운전시에 기동하는 냉방용 보조펌프로서의 소형의 전동펌프, 냉방 운전시에 밸브를 개방하고 난방운전에 밸브를 폐쇄하는 냉난전환밸브(개폐밸브), 6B는 냉난전환밸브(23)를 바이패스하도록 액상관 공통부(6A)에 접속한 바이패스관, 24와 25는 이 바이패스관(6B)에 설치한 저장탱크와 난방운전시에 기동하는 대형의 전동펌프, 6C는 저장탱크(21)와 전동펌프(22)를 바이패스 하도록 액상관 공통부(6A)에 접속한 바이패스관, 26은 이 바이패스관(6C)에 설치된 냉방운전시에 밸브를 폐쇄하고, 난방운전시에 밸브를 여는 냉난전환밸브(개폐밸브)이다.

또, 저장탱크(21)에는 액면센서(S3)가 설치되어서, 저장탱크(21)에 고인 R-134a의 액면레벨이 검출되도록 되어 있다. 더욱이, 상기 도 1에 표시한 공조장치와 마찬가지로 열원측 제어장치(17)·이용측 제어장치(18)·리모컨(20)등이 설치되어 있다.

상기 구성의 공조장치에 있어서는 예컨대 실내온도가 높을 때에는 열원측 유니트(1)의 열교환기(2)로 폐회로(3)의 R-134a를 냉각시키면서, 냉난전환밸브(26)를 닫고, 냉난전환밸브(23)를 연상태에서 전동펌프(22)를 운전하고, 전동펌프(25)를 정지시켜 두면, 열교환기(2)의 관벽을 통하여 냉각되어 응축한 R-134a는 하류측의 액상관(6)으로 유출하고, 액상관(6)에 고여 있는 R-134a의 무게와 전동펌프(22)의 토출력으로 이용측 유니트(4)의 열교환기(5)에 공급되므로, 열교환기(5) 각각에는 충분한 양의 R-134a가 공급된다.

그리고, 각 열교환기(5)에 있어서는 송풍기(16)에 의하여 온도가 높은 실내공기가 강제적으로 공급되어 있으므로, R-134a는 실내공기에서 열을 빼앗아 증발하여, 냉방작용을 행하고, 그후, R-134a가 냉각되어 응축·액화하고, 저압이 되어 있는 열원측 유니트(1)의 열교환기(2)에 기상관(7)을 통하여 되돌아 온다.

상기 냉방운전에 있어서, 본 발명의 공조장치에 있어서는 전동펌프(22)의 회전수를 예컨대 액면센서(S3)가 출력하는 저장탱크(21)중의 R-134a의 액면레벨에 의거하여 열원측 제어장치(17)가 제어한다.

즉 액면센서(S3)가 검출하여 출력하는 R-134a의 액면레벨(L)(상하 2위치간을 0∼100등분하여 100분율표시)에 의거하여, 열원측 제어장치(17)는 전동펌프(22)에 공급하는 전력의 주파수(N)를 주파수 변환기(15)에 있어서, 예컨대 상기 도 2와 마찬가지로 주파수를 변환하여 전동펌프(22)의 회전수를 제어한다.

따라서, 도 5에 표시한 구성의 공조장치에 있어서도, R-134a의 액체와 기체의 비중차로 전동펌프(22)에 의한 반송력이 가산되어 R-134a의 액체가 반송되므로, 이용측 유니트(4)의 일부를 열원측 유니트(1)와 같은 프로어 혹은 열원측 유니트(1) 보다 높은 위치에 설치하여도, 냉방운전을 위한 R-134a의 순환이 확실하게 행해지고, 더구나 전동펌프(22)의 회전수를 주파수 제어하고 있으므로, 전력소비량을 억제할 수 잇다.

이 경우도 전동펌프(22)의 회전수는 온도센서(S1·S2)가 출력하는 온도정보에 의거하여 구한 공조부하, 혹은 열량센서(S4)가 출력하는 열원측 유니트(1)에 있어서의 투입열량의 정보에 의거하여 제어해도 좋다.

즉, 전 이용측 유니트(4)의 온도센서(S1·S2)가 검출하여 출력하는 R-134a의 온도정보에서 연산산출한 전 공조부하(W)(백분율표시)에 의거하여 열원측 제어장치(17)가 전동펌프(22)에 공급하는 전력의 주파수(N)를 주파수 변환기(15)에 있어서, 예컨대 상기 도 3과 마찬가지로, 주파수를 변환하여, 전동펌프(22)의 회전수를 제어할 수 있도록 해도 좋다. 또, 열량센서(S4)가 검출하여 출력하는 열원측 유니트(1)에 있어서의 투입열량(Q)(연료밸브의 개도등을 100분율로 표시)에 의거하여, 열원측 제어장치(17)가 전동펌프(22)에 공급하는 전력의 주파수(N)를 주파수변환기(15)에 있어서, 예컨대 상기 도 4와 마찬가지로 주파수를 변환하여 제어할 수도 있다.

전동펌프(22)의 회전수를 상기 어떤 방법에 의하여 제어해도, 냉방운전을 위한 R-134a의 순환이 확실히 행해지고, 게다가 전력소비량의 억제를 할수 있다.

또한, 도 5에 표시한 공조장치의 온도센서(S1·S2)도, 상기 도 1에 표시한 공조장치의 경우와 마찬가지로, 열교환기(5)에 내뿜는 실내공기의 온도변화가 검출되도록 설치하거나, 온도센서(S1·S2)에 대신하여, 열교환기(5)의 출입구부에 있어서의 R-134a의 압력차를 검출할 수 있는 압력센서를 설치하여, 열원측 제어장치(17)에 공조부하로서 출력하도록 구성할 수도 있다.

그리고, 그 공조부하에 관련한 정보, 예컨대 유량조정밸브(8)의 개도의 총화 등에 의거하여, 전동펌프(22)의 회전수를 상기 도 1에 표시한 공조장치의 전동펌프(10)의 경우와 마찬가지로, 운전하고 있는 이용측 유니트(4)의 설치층을 고려하여 제어하도록 하여도 좋다.

또, 상기 구성의 공조장치에 있어서는 실내온도가 낮을 때에 열원측 유니트(1)의 열교환기(2)로 R-134a를 가열하면서 냉난전환밸브(26)를 열고, 냉난전환밸브(23)를 닫고, 전동펌프(22)를 정지하고, 전동펌프(25)를 운전하면, 열교환기(2)의 관벽을 통하여 가열되어 증발한 R-134a는 기상관(7)을 경유하여 각 이용측 유니트(4)의 열교환기(5)에 공급된다.

그리고, 각 열교환기(5)에 있어서는 송풍기(16)에 의하여 온도가 낮은 실내공기가 강제적으로 공급되어 있으므로, R-134a는 실내공기에 방열하여 응축하고, 난방작용을 행하고, 그후, 응축·액화한 R-134a는 유량조정밸브(8)를 통과하여 아랫쪽의 저장탱크(24)에 들어가고, 전동펌프(25)에 의하여 열원측 유니트(1)의 열교환기(2)에 되돌려 보내는 난방운전을 위한 순환이 행해진다.

또한, 냉난전환밸브(26)는 통상시 밸브가 닫혀 있고, 소정의 압력을 초과하는 압력이 작용했을 때에 밸브가 열리는 릴리프 밸브로 치환되어, 전동펌프(22)가 송출하는 R-134a의 압력이 소정압 이상이 되면, 자동적으로 밸브가 열려 R-134a가 저장탱크(21)에 되돌아 오도록 구성할 수도 있다. 그리고, 장치를 간단하게 구성하기 위하여 저장탱크(21)·전동펌프(22)·냉난전환밸브(23)·(26)등을, 열원측유니트(1)의 내부에 수납하도록 구성해도 좋다.

도 6은 제3의 장치 구성예를 표시한 설명도이고, 건물의 예컨대 옥상에 있는 기계실등에 설치된 상기 기능을 갖는 흡수식 냉동기 등에서 되는 열원측 유니트(1)의 열교환기(2)와 건물의 각방에 설치한 이용측 유니트(4)의 열교환기(5)는 도면과 같이 액상관(6)·기상관(7) 및 유량조정밸브(8)에 의하여 배관·접속되어 폐회로(3)를 형성하고 있다.

이 공조장치의 액상관(6)에는 열원측유니트(1)의 열교환기(2)로 방열하고, 응축하여 흘러내린 액체의 R-134a를 고이게하기 위한 저장탱크(21)와 이 탱크에 고인 R-134a를 이용측 유니트(4)에 반송하기 위한, 냉방운전시에 기동하는 소형의 전동펌프(22)와 냉난전환 밸브(23)와를 직렬로 설치함과 동시에, 이 경로와는 평행으로, 이용측 유니트(4)의 열교환기(5)로 난방작용을 행하여 응축하고, 흘러나온 액체의 R-134a를 고이게 하기 위한 저장탱크(34)와 이 탱크에 고인 R-134a를 열원측 유니트(1)에 되돌리기 위한 난방운전시에 기동하는 대형의 전동펌프(25)와 냉난전환밸브(26)와를 직렬로 설치하고, 저장탱크(21)과 (24)에는 각각 상하 2개소에 액면을 검지하기 위한 센서(S5와 S6), (S7과 S8)를 설치하고 있다.

또, 열원측 유니트(1)의 열교환기(2)의 출입구부를 연통하고, 그부분에 액면검지관(27)을 설치함과 동시에, 이 액면검지관(27)의 상하 2개소에도 액면센서 S9와 S10을 설치하고 있다.

또, 28은 도시하지 않은 흡수액을 가열하여 냉매증기를 증발분리시키기 위한 버너(29)에 접속한 연료관에 설치한 연료조정밸브, S11은 열교환기(2)에서 액상관(6)에 흘러나온 R-134a의 압력을 검출하기 위한 압력센서, S12와 S13은 열교환기(2)의 출입구부에 설치되어서, 폐회로(3)을 순환하고 있는 R-134a의 온도를 검출하기 위한 온도센서이다.

또, 열원측 유니트(1)에 설치한 열원측 제어장치(17)는 냉방운전중은 압력센서 S11이 검출하는 R-134a의 압력, 즉 열교환기(2)로 냉각작용을 받아서 응축하고, 액상관(6)에 토출하는 R-134a이 압력이 소정압력, 예컨대 R-134a가 7℃에서 응축할 때의 평형압력 7.5Pa 정도가 되도록, 연료조정밸브(28)의 개도를 조절하는 기능을 구비함과 동시에, 온도센서 S13이 검출하는 R-134a의 온도가 소정온도, 즉 열교환기(2)로 냉각작용을 받아서 응축하고, 액상관(6)에 토출하는 R-134a의 온도가, 예컨대 5℃ 이하로 저하하면 연료조정밸브(28)를 닫는 기능을 구비하고, 난방운전중은 온도센서 S12가 검출하는 R-134a의 온도, 즉 열교환기(2)로 가열작용을 받아 증발하고, 기상관(6)에 토출하는 R-134a의 온도가 소정온도, 예컨대 55℃가 되도록, 연료조정밸브(28)의 개도를 조절하는 기능을 구비하고 있고, 이용측 유니트(4)에 설치한 이용측 제어장치(18)는 냉방운전중은 온도센서(S2)가 검출하는 R-134a의 온도, 즉 열교환기(5)를 통하여 냉방작용을 행하여 증발하고, 온도가 상승하여 기상관(7)에 토출하는 R-134a의 온도가 소정온도, 예컨대 12℃가 되도록 유량조정밸브(8)의 개도를 조절하는 기능을 구비하고, 난방운전중은 온도센서 S1이 검출하는 R-134a의 온도, 즉 열교환기(5)를 통하여 난방작용을 행하여 응축하고, 온도가 저하하여 액상관(6)에 토출하는 R-134a의 온도가 소정온도, 예컨대 50℃가 되도록 유량조정밸브(8)의 개도를 조절하는 기능을 구비하고 있다.

그리고, 열원측 유니트(1)에 있어서는 냉방모드에서의 운전중에 연료조정밸브(28)의 개도를 크게하고, 버너(29)에 공급하는 연료를 늘어서 화력을 증가하면, 도시하지 않은 흡수액에서 증발분리하는 냉매의 양이 증가한다. 이증가한 냉매증기가 도시하지 않은 응축기에서 방열하여 응축하고, 액체가 되어 열교환기(2)의 주위에 공급되고, 열교환기(2)안을 흐르는 R-134a에서 열을 빼앗아 증발하므로, 열교환기(2)안을 흐르는 R-134a를 냉각하는 기능이 강화되고, 유량이 같으면 그 온도 저하폭이 확대한다. 역으로, 연료조정밸브(28)의 개도를 작게하여 버너(29)의 화력을 감하면, 열교환기(2)안을 흐르는 R-134a를 냉각하는 기능이 약해지고, 그 온도저하폭은 축소된다.

한편, 난방모드에서의 운전중에 연료조정밸브(28)의 개도를 크게하고, 버너(29)에 공급하는 연료를 늘려서 화력을 증가시키면, 도시하지 않은 흡수액에서 증발분리하는 냉매의 양이 증가한다. 이 증가한 냉매증기와 가열되어 냉매를 증발분리한 흡수액이 열교환기(2)의 주위에 공급되고, 열교환기(2)내를 흐르는 R-134a에 방열하므로, 열교환기(2)내를 흐르는 R-134a를 가열하는 기능이 강화되고, 유량이 동일하면 그 온도상승 폭이 확대한다. 역으로, 연료조정밸브(28)의 개도를 작게하여 버너(29)의 화력을 감하면, 열교환기(2)내를 흐르는 R-134a를 가열하는 기능이 약해지고, 그 온도 상승폭은 축소된다.

이용측 유니트(4)에 있어서는 유량조정밸브(8)의 개도가 동일하면, 공조부하가 클수록 온도센서 S1과 S2가 검출하는 R-134a의 온도차는 확대하고, 공조부하가 작을수록 상기 온도차는 축소된다.

다음에, 폐회로(3)에 봉입한 R-134a의 순환 사이클을 설명하면, 냉방운전은 열원측 제어장치(17)가 출력하는 제어신호에 의거하여, 냉난전환밸브(26)가 밸브를 닫고, 전동펌프(25)의 운전이 정지한 상태에서, 냉난전환밸브(23)가 열리고, 전동펌프(22)가 기동하여 행해진다. 그리고, 열원측유니트(1)에서는 열교환기(2)의 관벽을 통하여 폐회로(3)의 R-134a가 냉각되어 응축하고, 7.5Pa, 7℃에서 액상관(6)으로 토출하고, 저장탱크(21)에 고이고, 그 자중과 전동펌프(22)의 반송력에 의하여 각 이용측 유니트(4)에 공급된다.

그리고, 전동펌프(22)의 운전은 열원측 제어장치(17)에 의하여 예컨대 도 7에 표시한 바와 같이 제어된다. 즉 저장탱크(21)의 상부측에 설치한 액면센서 S6이 R-134a를 검출하고 있을 때는 전동펌프(22)를 운전하고, 하부측에 설치한 액면센서 S5가 R-134a를 검출하고 있지 않을 때에는 전동펌프(22)의 운전을 정지하고, 액면센서 S5가 R-134a를 검출하고, 액면센서 S6이 R-134a를 검출하고 있지 않을 때에는, 전동펌프(22)가 운전중이면 운전을 계속하고, 정지중이면 정지를 계속하도록 제어된다.

각 이용측 유니트(4)에 있어서는 송풍기(16)에 의하여 온도가 높은 실내공기가 열교환기(5)에 강제적으로 공급되고 있으므로, 열원측 유니트(1)에서 7℃로 공급된 액체의 R-134a는 실내공기에서 열을 빼앗아 증발하고, 냉방작용을 행한다.

그리고, 기체가 된 R-134a는 R-134a가 냉각되어 응축·액화하고, 저압이 되어 있는 열원측 유니트(1)의 열교환기(2)에 기상관(7)을 통과하여 유입한다.

이 R-134a의 순환에 있어서, 어떤 이용측 유니트(4)에 있어서의 냉방부하가 증가(또는 감소)하고, 그 이용측 유니트(4)의 온도센서 S2가 검출하는 R-134a의 온도가 상승(또는 저하)하면, 그 온도상승(또는 온도저하)이 해소되도록, 그 이용측 제어장치(18)에서의 제어신호를 받고 해당하는 유량조정밸브(8)의 개도가 증가(또는 감소)하고, 냉방부하가 증가한 이용측 유니트(4)의 열교환기(5)에 유입하는 R-134a의 양이 증가(또는 감소)하므로, 그 온도센서 S2가 검출하는 R-134a의 온도상승(또는 저하)은 그 동안에 해소된다.

냉방부하의 변동에 기인하는 이용측 유니트(4)에 있어서의 R-134a의 압력과 온도의 변화는 열원측 유니트(1)에서는 압력센서 S11이 검출하는 R-134a의 압력에 재빨리 영향이 나타난다. 즉 온도센서 S13이 R-134a의 온도변화를 검출하는 것은 이용측 유니트(4)로 온도가 변화한 R-134a가 열원측 유니트(1)에 실제로 유입하여 비로서 영향이 나타나지 (R-134a의 순환속도에 비교하면 열전도는 무시할 수 있다)만, 이용측 유니트(4)에 있어서의 R-134a의 압력의 변화는 신속하게 열원측 유니트(1)에 전달된다.

그리고, 압력센서 S11가 검출하는 응답성이 뛰어난 R-134a의 압력에 의거하여, 연료조정밸브(28)의 개도가 제어된다. 구체적으로는 압력센서 S11이 검출하는 R-134a의 압력에 변화가 나타나면, 그 변화를 해소하도록 연료조정밸브(28)의 개도가 열원측 제어장치(17)에 의하여 용량제어된다. 따라서, 폐회로(6)내의 압력이 급감하여, 액상관(6)에 있는 액체의 R-134a가 비등하거나 기포가 생겨 R-134a의 순환에 지장을 초래하는 등의 일은 일으키지 않는다.

연료조정밸브(28)는 온도센서 S13의 출력에 의해서도 제어된다. 즉 열원측 제어장치(17)는 온도센서 S13과도 연계되어 있고, 예컨대 도 8에 표시한 바와 같이, 온도센서 S13이 검출하는 R-134a의 온도, 즉 열교환기(2)로 냉각되어 응축한 R-134a의 온도가 소정온도, 예컨대 5℃ 보다 높을 때에는 버너(29)에 의한 가열의 계속을 지시하지만, R-134a의 온도가 5℃ 이하가 되었을 때에는 연료조정밸브(28)의 폐쇄를 지시하여 연소가 정지한다.

연료조정밸브(28)를 닫고, 버너(29)에 의한 가열을 정지하면, 열교환기(2)의 주위에 공급되는 액상냉매의 양이 급속하게 감소하고, 이에 따라 냉각작용이 급감한다. 그리고, 소정시간, 예컨대 3분이 경과하는 것을 기다렸다가 온도센서 S13에 의한 R-134a의 온도검출을 되풀이 한다.

상기 제어를 행함으로써, 연료조정밸브(28)의 개도, 즉 R-134a를 냉각하는 작용의 크기를 온도보다 응답성이 뛰어난 압력에 의거하여 제어하면서도, 열원측 유니트(1)을 구성하고 있는 흡수식 냉동기의 냉매(물)가 과냉각 현상을 일으켜서 빙결한다라고 하는 사태는 회피할 수 있다.

더욱이, 연료조정밸브(28)는 열교환기(2)로 응축한 R-134a의 액면레벨에 의거해서도 제어된다. 즉 열원측 제어장치(17)는 액면검지관(27)의 하부측에 설치한 액면센서 S9와도 연계되어 있고, 예컨대 도 9에 표시한 바와 같이, 액면센서 S9가 R-134a를 검출하고 있지 않을 때에는 버너 29에 의한 가열의 계속을 지시하지만, 액면센서 S9가 R-134a를 검출한 때에는 연료조정밸브(28)의 폐쇄를 지시하여 연소를 정지시키고, 냉각작용을 정지시킨다.

연료조정밸브(28)를 닫고 버너(29)에 의한 가열을 정지하면, 상기한 바와 같이 열교환기(2)의 주위에 공급하는 액상냉매의 양이 급감하고, R-134a의 온도가 상승한다. 이 때문에, 이 부분의 압력이 상승하고, 이에 따라 열교환기(2)내에 있는 R-134a는 액상관(6)에 토출하기 쉽게 된다. 그리고, 소정시간, 예컨대 3분이 경과하는 것을 기다렸다가 액면센서 S9에 의한 R-134a의 검출을 되풀이 한다.

상기 제어를 행함으로써, 열원측 유니트(1)에 R-134a의 액체가 다량 고여서 이용측 유니트(4)에 순환하는 R-134a가 부족하다고 하는 말을 회피할 수가 있다.

다음에, 냉난전환밸브(23)를 닫고, 전동펌프(22)의 운전을 정지한 상태에서, 냉난전환밸브(26)를 열고, 전동펌프(25)를 기동하여 행하는 난방운전시의 R-134a의 순환 사이클과 그때의 제어에 관하여 설명한다.

열원측 유니트(1)에서는 상기 가열작용이 일어나고 있고, 이 가열작용에 의하여 R-134a가 열교환기(2)의 관벽을 통하여 가열되고, 증발하여 기상관(7)에 토출하고, 이용측 유니트(4)의 각 열교환기(5)에 소정온도, 예컨대 55℃에서 공급된다.

각 이용측 유니트(4)에 있어서는 송풍기(16)에 의하여 온도가 낮은 실내공기가 열교환기(5)에 강제적으로 공급되고 있으므로 열원측 유니트(1)에서 55℃로 공급된 기체의 R-134a는 실내공기에 방열하여 응축하고, 난방작용을 행한다.

그리고, 응축하여 액체가 된 R-134a는 저장탱크(24)에 고이고, 전동펌프(25)에 의하여 열원측 유니트(1)의 열교환기(2)에 액상관(6)을 통과하여 이송된다.

이때, 전동펌프(25)는 열원측 제어장치(17)에 의하여, 예컨대 도 10에 표시한 바와 같이 제어된다. 즉 저장탱크(24)의 상부측에 설치한 액면센서 S8이 R-134a를 검출하고 있을 때에는 전동펌프(25)를 운전하고, 하부측에 설치한 액면센서 S7이 R-134a를 검출하고 있지 않을 때에는 전동펌프(25)의 운전을 정지하고, 액면센서 S7이 R-134a를 검출하고, 액면센서 S8이 R-134a를 검출하고 있지 않을 때에는 전동펌프(25)가 운전중이면 운전을 계속하고, 정지중이면 정지를 계속하도록 제어된다.

더욱이, 전동펌프(25)는 열교환기(2)로 가열되어 증발하고 있는 R-134a의 액면레벨에 의거해서도 제어된다. 즉, 열원측 제어장치(17)는 액면검지관(27)의 상부측에 설치한 액면센서 S10과도 연계되어 있고, 예컨대 도 11에 표시된 바와 같이, 액면센서 S10이 R-134a를 검출하고 있지 않을 때에는 전동펌프(25)의 운전계속을 지시하지만, 액면센서 S10이 R-134a를 검출했을 때에는 전동펌프(25)의 운전정지가 지시된다.

전동펌프(25)를 이와같이 제어함에 따라서, 액체의 R-134a가 기상관(7)에 유입하는 사태가 회피된다. 그리고 소정시간, 예컨대 1분이 경과하는 것을 기다렸다가 액면센서 S10에 의한 R-134a의 검출을 되풀이 한다.

또한, 상기 R-134a의 순환에 있어서, 어떤 이용측 유니트(4)에 있어서의 난방부하가 증가(또는 감소)하고, 그 이용측 유니트(4)의 온도센서 S1이 검출하는 R-134a의 온도가 저하(또는 상승)하면, 그 온도저하(또는 온도상승)가 해소되도록 그 이용측 제어장치(18)에서의 제어신호를 받고 해당하는 유량조정밸브(8)의 개도가 증가(또는 감소)하고, 난방부하가 증가한 이용측 유니트(4)의 열교환기(5)에 유입하는 R-134a의 양이 증가(또는 감소)하므로, 그 온도센서 S2가 검출하는 R-134a의 온도저하(또는 상승)는 그 사이에 해소된다.

그리고, 난방부하의 변동에 기인하는 온도가 변화한 R-134a가 열원측 유니트(1)에 유입하거나, 열원측 유니트(1)에 유입하는 R-134a의 유량이 변화하여, 온도센서 S12가 검출하는 R-134a의 온도에 변화가 생기면, 그 변화를 해소하도록, 연료조정밸브(28)의 개도가 열원측 제어장치(17)에 의하여 제어된다.

또, 연료조정밸브(28)는 액면센서 S9의 출력에 의해서도 제어된다. 즉 연료조정밸브(28)는 열원측 제어장치(17)에 의하여, 예컨대 도 12에 표시한대로, 액면센서 S9가 R-134a를 검출하고 있을 때에는 버너(29)에 의한 가열의 계속이 지시되지만, 액면센서 S9가 R-134a를 검출하고 있지 않을 때에는 연료조정밸브(28)를 폐쇄하고 버너(29)에 의한 가열의 정지가 지시된다.

상기 제어에 의하여, 액체의 R-134a가 부족하고 있을 때의 버너(29)에 의한 가열, 소위공분을 회피할 수 있다. 그리고 소정시간, 예컨대 3분이 경과하는 것을 기다렸다가 액면센서 S9에 의한 R-134a의 검출을 되풀이 한다.

또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니므로, 특허청구의 범위에 기재의 취지에서 일탈하지 않는 범위에서 각종의 변형실시가 가능하다.

또, 폐회로(3)에 봉입하는 상변화가능한 유체로서는 R-134a 외에도, R-407c, R-404A, R-410c 등라도도 좋다.

이상 설명한 바와 같이, 청구항 1∼5의 공조장치에 있어서는 이용측 유니트의 설치층에 관계없이 충분한 냉방능력의 확보가 가능하고, 더구나 액체펌프의 회전수 제어를 행하도록 한 것에 있어서는 발전량이 년간을 통하여 최대가 되는 성하기의 전력소비가 효과적으로 삭감할 수 있다.

청구항 6∼10의 공조장치에 있어서도, 냉방운전시에 기동하는 제1의 액체펌프를 소형화함으로써, 충분한 냉난방 능력의 확보를 가능하게 하면서도, 발전량이 년간을 통하여 최대가 되는 성하기의 전력소비가 효과적으로 삭감된다.

또 청구항 5의 공조장치에 있어서는 액상관에서 액상냉매가 비등하거나, 기포가 생겨서 냉매의 순환에 지장을 초래하는 일을 방지할 수 있고, 냉방운전시의 전력소비를 억제하기 위하여 열원측 유니트를 흡수식 냉동기에서 구성하여도 그 냉매(물)가 빙결하는 사태는 확실하게 회피할 수 있다.

또, 청구항 8의 공조장치에 있어서는 열원측 유니트에 액상냉매가 다량 고여서 이용측 유니트에 순환하는 양이 부족하다고 하는 것은 회피할 수 있다.

또, 청구항 9의 공조장치에 있어서는 증발기로서 기능하고 있는 열원측 유니트에서 기상관에 냉매가 액체인채로 유입하는 사태를 회피할 수 있고, 더욱이 열원측 유니트에 있어서의 공분이 회피된다.

또, 청구항 10의 공조장치에 있어서는 이용측 유니트에 액상냉매가 안정된 상태에서 순환 공급된다.

도 1는 제1의 장치구성예로 표시하는 설명도이다.

도 2는 전동펌프에 공급하는 전력의 주파수를 액면 레벨에 의거하여 변환할 때의 설명도이다.

도 3는 전동펌프에 공급하는 전력의 주파수를 공조부하에 의거하여 변환할 때의 설명도이다.

도 4는 전동펌프에 공급하는 전력의 주파수를 투입 열량에 의거하여 변환할 때의 설명도이다.

도 5는 제2의 장치 구성예를 표시하는 설명도이다.

도 6는 제3의 장치 구성예를 표시하는 설명도이다.

도 7는 전동펌프의 제어의 설명도이다.

도 8는 과냉각을 방지할 때의 제어의 설명도이다.

도 9는 R-134a의 순환량 부족을 방지할 때의 제어의 설명도이다.

도 10은 난방용 펌프의 제어의 설명도이다.

도 11는 R-134a가 기상관에 액체로 유입하는 것을 방지할 때의 설명도이다.

도 12는 이용측 유니트에 있어서의 물없는 욕탕에 불때는 것을 방지할 때의 제어의 설명도이다.

도 13는 종래기술의 설명도이다.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

1: 열원측 유니트 2: 열교환기 3: 폐회로

4: 이용측 유니트 5: 열교환기 6: 액상관

6A: 액상관 공통부 6B: 바이패스관 6C: 바이패스관

7: 기상관 8: 유량조정밸브 9: 저장탱크

10: 전동펌프 11∼14: 개폐밸브 15: 주파수 변환기

16: 송풍기 17: 열원측 제어장치 18: 이용측 제어장치

19: 통신선 20: 리모컨 21: 저장탱크

22: 전동펌프 23: 냉난전환밸브(개폐밸브) 24: 저장탱크

25: 전동펌프 26: 냉난전환밸브(개폐밸브) 27: 액면 검지관

28: 연료조정밸브 29: 버너 S1·S2 : 온도센서

S3: 액면센서 S4: 열량센서

S5·S6·S7·S8·S9·S10: 액면센서 S11: 압력센서

S12·S13: 온도센서

Claims (7)

1. 액상과 기상간에 상변화가 가능한 유체를 응축시켜서 공급하는 열원측 유니트와 전수 혹은 과반수가 상기 열원측 유니트 보다 아랫쪽에 설치된 복수의 이용측 유니트를 구비하고, 상기 열원측 유니트에서 공급된 유체를 이 액상과 기상의 비중차를 이용하여 상기 열원측 유니트와 이용측 유니트의 사이에서 순환시키도록 배관하여 구성함과 동시에, 상기 유체의 주로 액상이 흐르는 액상관에 액체펌프를 설치하고, 이 액체 펌프의 토출력을 상기 액체의 순환에 작용시켜서 각 이용측 유니트에 있어서의 냉방운전을 가능하게 한 장치에 있어서, 미리 선정한 물리량이 소정의 상태에 이르도록 상기 액체펌프의 운전을 제어하는 제어수단이 구비되고, 상기 제어수단은 이용측 유니트의 공조부하에 관련된 물리량을 검출하여 액체펌프의 회전수를 제어하는 것을 특징으로 하는 공조장치.
2. 액상과 기상간에 상변화가 가능한 유체를 응축시켜서 공급하는 열원측 유니트와 전수 혹은 과반수가 상기 열원측 유니트 보다 아랫쪽에 설치된 복수의 이용측 유니트를 구비하고, 상기 열원측 유니트에서 공급된 유체를 이 액상과 기상의 비중차를 이용하여 상기 열원측 유니트와 이용측 유니트의 사이에서 순환시키도록 배관하여 구성함과 동시에, 상기 유체의 주로 액상이 흐르는 액상관에 액체펌프를 설치하고, 이 액체 펌프의 토출력을 상기 액체의 순환에 작용시켜서 각 이용측 유니트에 있어서의 냉방운전을 가능하게 한 장치에 있어서, 미리 선정한 물리량이 소정의 상태에 이르도록 상기 액체펌프의 운전을 제어하는 제어수단이 구비되고, 상기 제어수단은 열원측 유니트의 냉각열량에 관련된 물리량을 검출하여 액체펌프의 회전수를 제어하는 것을 특징으로 하는 공조장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제어수단은 상기 액체펌프의 회전수를 상기 액체펌프의 구동용 전동기의 극수, 이 구동용 전동기에 공급하는 전력의 주파수, 전압 또는 전류 중 적어도 하나를 변화하여 제어하는 것을 특징으로 하는 공조장치.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 제어수단은 상기 액체펌프의 회전수를 상기 액체펌프의 구동용 전동기의 극수, 이 구동용 전동기에 공급하는 전력의 주파수, 전압 또는 전류 중 적어도 하나를 변화하여 제어하는 것을 특징으로 하는 공조장치.
5. 액상과 기상간에 상변화가 가능한 유체를 응축/증발시켜서 공급하는 열원측 유니트와 전수 혹은 과반수가 상기 열원측 유니트 보다 아랫쪽에 설치된 복수의 이용측 유니트를 구비하고, 상기 열원측 유니트에서 응축하여 공급된 액상의 유체를 이 액상과 기상의 비중차를 이용하여 상기 열원측 유니트와 이용측 유니트의 사이에서 순환시키도록 배관하여 구성함과 동시에, 상기 유체는 주로 액상이 흐르는 액상관에 제1의 액체펌프를 설치하고, 이 제1의 액체펌프의 토출력을 상기 액체의 순환에 작용시켜서 각 이용측 유니트에 액상상태를 포함하는 유체를 공급하고, 이 유체를 각 이용측 유니트에서 증발시켜서 각 이용측 유니트에서 냉방운전을 가능하게 한 공조장치에 있어서,

   상기 액상관중의 유체를 상기 열원측 유니트에 되돌리는 배관 및 이 배관에 설치되는 제2의 액체펌프와 냉방운전시에 열고 난방운전시에 닫고, 또한 제1의 액체펌프의 토출측과 상기 액상관의 사이에 설치된 개폐밸브를 구비하고, 상기 열원측 유니트에서 증발하여 공급된 가스상의 유체를 제2의 액체펌프의 운전에서 생기는 부압을 이용하여 각 이용측 유니트와 열원측 유니트의 사이에 순환시켜, 이 기상상태를 포함한 유체를 각 이용측 유니트에서 응축시켜서 각 이용측 유니트에서의 난방운전을 가능하게 구성하고, 상기 열원측 유니트와 상기 이용측 유니트의 사이를 순환하는 유체의 상태에 의거하여 상기 열원측 유니트의 운전을 제어하는 제어수단을 구비하며,

   상기 제 1의 액체펌프의 흡입측에 상기 열원측 유니트에서 응축하여 공급되는 유체를 저장하는 저장탱크와 상기 열원측 유니트내에 고인 유체의 양을 검출하는 검출수단을 구비함과 동시에, 상기 제어수단은 저장탱크내의 유체의 액면이 소정치 이하가 되었을 때에 제1의 액체펌프의 운전을 정지함과 동시에, 상기 검출수단이 검출하는 열원측 유니트내의 액체의 양이 소정치 이상으로 되었을 때에 상기 열원측 유니트의 운전을 정지하고,

   상기 제1의 액체펌프의 토출측과 저장탱크의 상부는 소정의 압력이상에서 열리는 릴리프 밸브를 통하여 접속되는 것을 특징으로 하는 공조장치.
6. 액상과 기상간에 상변화가 가능한 유체를 응축/증발시켜서 공급하는 열원측 유니트와 전수 혹은 과반수가 상기 열원측 유니트 보다 아랫쪽에 설치된 복수의 이용측 유니트를 구비하고, 상기 열원측 유니트에서 응축하여 공급된 액상의 유체를 이 액상과 기상의 비중차를 이용하여 상기 열원측 유니트와 이용측 유니트의 사이에서 순환시키도록 배관하여 구성함과 동시에, 상기 유체의 주로 액상이 흐르는 액상관에 제1의 액체펌프를 설치하고, 이 제1의 액체펌프의 토출력을 상기 액체의 순환에 작용시켜서 각 이용측 유니트에 액상상태를 포함하는 유체를 공급하고, 이 유체를 각 이용측 유니트에서 증발시켜서 각 이용측 유니트에서 냉방운전을 가능하게 한 공조장치에 있어서,

   상기 액상관중의 유체를 상기 열원측 유니트에 되돌리는 배판 및 이 배관에 설치되는 제2의 액체펌프와 냉방운전시에 열고 난방운전시에 닫고, 또한 제1의 액체펌프의 토출측과 상기 액상관의 사이에 설치된 개폐밸브를 구비하고, 상기 열원측 유니트에서 증발하여 공급된 가스상의 유체를 제2의 액체펌프의 운전에서 생기는 부압을 이용하여 각 이용측 유니트와 열원측 유니트의 사이에 순환시켜, 이 기상상태를 포함한 유체를 각 이용측 유니트에서 응축시켜서 각 이용측 유니트에서의 난방운전을 가능하게 구성하고, 상기 열원측 유니트와 상기 이용측 유니트의 사이를 순환하는 유체의 상태에 의거하여 상기 열원측 유니트의 운전을 제어하는 제어수단을 구비하며,

   상기 제어수단은 상기 열원측 유니트에서 응축하여 공급되는 유체의 압력에 의거하여 상기 열원측 유니트의 운전능력을 제어함과 동시에, 이 유체의 온도가 소정치 이하가 되었을 때에 상기 열원측 유니트의 운전을 정지하는 것을 특징으로 하는 공조장치.
7. 액상과 기상간에 상변화가 가능한 유체를 응축/증발시켜서 공급하는 열원측 유니트와 전수 혹은 과반수가 상기 열원측 유니트 보다 아랫쪽에 설치된 복수의 이용측 유니트를 구비하고, 상기 열원측 유니트에서 응축하여 공급된 액상의 유체를 이 액상과 기상의 비중차를 이용하여 상기 열원측 유니트와 이용측 유니트와의 사이에서 순환시키도록 배관하여 구성함과 동시에, 상기 유체는 주로 액상이 흐르는 액상관에 제1의 액체펌프를 설치하고, 이 제1의 액체펌프의 토출력을 상기 액체의 순환에 작용시켜서 각 이용측 유니트에 액상상태를 포함하는 유체를 공급하고, 이 유체를 각 이용측 유니트에서 증발시켜서 각 이용측 유니트에서의 냉방운전을 가능하게 한 공조장치에 있어서,

   상기 액상관중의 유체를 상기 열원측 유니트에 되돌리는 배관 및 이 배관에 설치되는 제2의 액체펌프와 냉방운전시에 열고 난방운전시에 닫고, 또한 제1의 액체펌프의 토출측과 상기 액상관의 사이에 설치된 개폐밸브를 구비하고, 상기 열원측 유니트에서 증발하여 공급된 가스상의 유체를 제2의 액체펌프의 운전에서 생기는 부압을 이용하여 각 이용측 유니트와 열원측 유니트의 사이에 순환시켜, 이 기상상태를 포함한 유체를 각 이용측 유니트에서 응축시켜서 각 이용측 유니트에서의 난방운전을 가능하게 구성하고, 상기 열원측 유니트와 상기 이용측 유니트의 사이를 순환하는 유체의 상태에 의거하여 상기 열원측 유니트의 운전을 제어하는 제어수단을 구비하며,

   상기 제2의 액체펌프의 흡입측에 상기 액상관내의 유체가 고이는 저장탱크와 상기 열원측 유니트내에 고이는 유체의 양을 검출하는 검출수단을 구비함과 동시에 상기 제어수단은 저장탱크내의 유체의 액면이 소정치 이하 또는 상기 검출수단이 검출하는 열원측 유니트내의 액체의 양이 제1의 소정치 이상으로 되었을 때에 제2의 액체펌프의 운전을 정지함과 동시에, 상기 검출수단이 검출하는 열원측 유니트내의 액체의 양이 제1의 소정치 보다 낮은 제2의 소정치 이하로 되었을 때에 상기 열원측 유니트의 운전을 정지하는 것을 특징으로 하는 공조장치.

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