KR19990067577A - 열에너지 저장 공조기 - Google Patents

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KR19990067577A
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KR1019980703600A
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테오도르 씨. 길즈
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칼 이. 에드워드 2세
레녹스 인더스트리즈 인코포레이티드
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Abstract

피크 전력 수요 기간에 전력 소비를 감소시키는 증기 압축식 공조기(100, 200)는 네 개의 냉매 회로를 특징으로 한다. 제 1 회로는 압축기(12)와, 제 1 열교환기(22)와, 그리고 제 2 열교환기(28)로 구성되어 있다. 제 2 회로는 압축기(12)와, 제 1 열교환기(22)와, 그리고 제 3 열교환기(102)로 구성되어 있다. 제 3 회로는 제 3 열교환기(102)와, 냉매 펌프(104)와, 그리고 열에너지 저장유닛으로 구성되어 있다. 제 4 회로는 열에너지 저장유닛과, 냉매 펌프(104)와, 그리고 제 4 열교환기(118)로 구성되어 있다. 제 1 열교환기(22)는 실외 열교환기이다. 제 2 및 제 4 열교환기(28, 118)는 냉각 또는 가열되어질 유체와 열전달 관계에 있는 실내 열교환기이다. 제 1 냉매는 압축기(12)에 의해 제 1 및 제 2 회로 내에서 순환한다. 제 2 냉매는 제 3 및 제 4 회로 내에서 순환한다. 공조기(100, 200)는 다수의 냉방 및 난방 모드에서 작동 가능하다.

Description

열에너지 저장 공조기
전력 공급기나 전기설비는 냉난방 상태가 최고에 달하는 여름과 겨울에 큰 부하를 받는다. 예를 들어, 따뜻한 기온에서는 최대 전력 사용시간이 오후가 되며, 난방이 필요한 계절에는 새벽 시간이 최대 전력 사용시간이 되어, 난방장치는 낮동안 정상 온도 설정치로 복귀하고 전기 물 가열기가 정상 사용량에 도달하게 된다. 최대 전력사용 시간동안 전기 에너지의 사용을 최소화하기 위하여 열에너지 저장장치가 계발되어 왔다. 1993년 5월 18일자로 유셀톤(Uselton) 등에게 허여된 미국특허 제 8,211,029호(본 발명의 양수인에게 양도됨)와, 1994년 5월 3일자로 딘(Dean)에게 허여된 미국특허 제 5,307,642호(본 발명의 양수인에게 양도됨)와, 그리고 1993년 10월 26일자로 피셔(Fischer)에게 허여된 미국특허 제 5,255, 526호는 공조기를 개시하고 있는데, 이러한 장치는 내부에 배치된 물과 같은 상변화 물질을 갖춘 열에너지 저장기를 사용한다. 오프-피크(off-peak) 전력사용 시간에는 냉매가 얼음을 만들기 위해 저장탱크 내에서 열교환기를 통해 순환하고, 피크(peak) 전력사용 시간에는 냉매가 필수 냉각효과를 제공하도록 저전력소모 펌프에 의해 저장탱크와 실내 열교환기 코일 또는 증발기 사이에서 순환한다. 또한, 열에너지 저장장치는 존스(Jones)에게 허여된 미국특허 제 4,645,908호에 개시된 바와 같이 가열용으로 사용될 수도 있다. 부하 레벨링장치는 피셔(Fischer)에게 허여된 미국특허 제 4,916,916호에 개시된 바와 같이 증기 압축 냉매회로와 열에너지 저장 유닛의 동시 조작을 가능하게 한다.
그러나, 공지된 부하 레벨링장치는 열에너지 저장유닛과 증기 압축 냉매회로로부터 동시에 냉각을 제공하는 두 개의 독립적인 실내 열교환기에는 적합하지 않다. 또한, 공지된 부하 레벨링장치는 각각 독립적인 실내 열교환기를 갖춘 증기 압축 냉매회로와 열에너지 저장유닛의 동시 조작에 의한 가열 및 냉각에도 적합하지 않다.
본 발명은 열에너지 저장기를 구비한 공조기, 특히 열에너지 저장 및 부하 레벨링 능력을 갖춘 공조기에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 공조기의 제 1 실시예의 개략도이고,
도 2는 본 발명에 따른 공조기의 제 2 실시예의 개략도이고,
도 3은 본 발명에 따른 공조기의 제 3 실시예의 개략도이고, 그리고
도 4는 본 발명에 따른 공조기의 제어를 도시하고 있는 단순 블록선도이다.
본 발명은 독특한 부하 레벨링식 공조기를 제공한다. 본 장치는 압축기, 실외 열교환기, 이중 실내 열교환기, 및 열에너지 저장유닛을 포함한다. 열에너지유닛은 탱크 내에 배치되는 물과 같은 상변화 물질을 갖춘 저장탱크와, 열에너지 저장유닛과 실내 열교환기 중의 하나 사이에서 냉매를 순환시키기 위한 냉매 순환 펌프를 포함한다.
열에너지 저장유닛은 탱크 내의 상변화 물질을 가열하도록 열소자를 갖출 수도 있으며, 열원 및 흡열부로 작동하도록 조작될 수도 있다. 본 장치의 구성요소의 배열은 예를 들어, 동일한 열적 부하 요건 하에서 종래의 냉난방 장치에 필요한 전력의 약 1/2만을 필요로 하는 한편 소정의 "부하" 상태에서 실내 공기를 가열 및 냉각할 수 있게 조작될 수도 있다.
본 장치는 적어도 여덟 가지의 다른 모드(네 개의 냉방모드와 네 개의 난방모드)로 조작이 가능하며, 냉매를 열에너지 저장유닛의 내외부로 이동시키기 위한 두 개의 일시모드는 포함되지 않는다. 오프-피크 전력사용 시간에는, 본 장치는 상변화 물질을 냉각하도록 열에너지 저장탱크를 통해 냉매를 순환시키는 제 1 냉방모드로 작동할 수 있고, 만일 상변화 물질이 물로 구성된다면, 이러한 상변화 물질은 충분하게 냉각되어 저장탱크 내에 다량의 얼음을 제조한다. 냉매 액체저장용기는 냉매회로 내에서, 응축기로 작용하는 실외 열교환기와 제 1 냉각모드 동안에 초과 냉매를 저장하기 위한 저장탱크 사이에 삽입될 수도 있다.
본 장치의 작동에 있어서의 제 2 냉방모드는 냉매를 압축기로부터 응축기로서 작동하는 실외 열교환기로 순환시킨 다음에, 통상적인 방법으로 직접 실내 공기를 냉각하도록 증발기로서 작용하는 실내공기 열교환기 중의 하나로 순환시키는 것을 특징으로 한다.
본 장치의 작동에 있어서의 제 3 냉방모드는 전력을 감소시키는 요건을 갖추고 장치의 전체 냉방용량의 약 1/2을 제공하도록 액체펌프에 의해 증발기로서 작용하는 실내공기 열교환기 중의 하나와 저장탱크 사이의 냉매 순환을 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 장치는 제 4 냉방모드에서 작동 가능하며, 이 모드에서 최대 용량 냉방은 응축기로서 작용하는 실외 열교환기와 증발기로서 작용하는 실내공기 열교환기 중의 하나를 통해 압축기로부터 냉매를 순환시킴으로써 이루어지고, 동시에 냉매가 냉매 순환 펌프에 의해 증발기로서 작용하는 실내공기 열교환기 중의 다른 하나와 정장 탱크를 포함하는 회로를 통해 순환된다. 이 작동모드에서, 본 장치의 최대 냉방 용량은 종래의 증기압축 냉각 또는 공조기에서 요구되는 전력의 약 1/2의 전력만으로도 가능하다.
또한, 본 발명은 네 개의 난방모드를 제공하며, 제 1 난방모드에서는 예를 들어 열에너지 저장탱크 내에 배치되는 전기 저항 열소자가 저장탱크 내의 상변화 물질을 가열하도록 오프-피크 전력사용 시간 동안에 작동된다. 제 2 난방모드에서는, 압축기와, 응축기와, 그리고 냉방과 반대로 작동하는 또는 열 펌프 모드에서 작동하는 실내 열교환기 중의 하나에 의해 직접 난방이 발생하고, 여기서 실내 열교환기 중의 하나는 응축기로 사용되고 실외 열교환기는 증발기로서 작동된다.
본 발명은 제 3 난방모드를 제공하는데, 냉매유체는 열에너지 저장탱크 내에서 상변화 물질에 의해 가열되고, 상기 냉매유체는 실내공기가 가열되도록 실내 열교환기 중의 하나로 펌프에 의해 순환된다. 또한, 본 발명은 본 장치가 최대 용량의 난방을 할 수 있는 제 4 난방모드를 제공하는데, 여기서 냉매는 열 펌프모드 내의 실내 열교환기 중의 하나와 압축기 사이에서 순환되는 동시에 냉매는 최대 용량 난방을 제공하도록 다른 실내 열교환기와 열에너지 저장탱크 사이에서도 순환한다.
본 장치는 당업자가 인지할 수 있는 여러 가지의 이점을 제공한다. 특히, 본 장치는 통상적인 증기 압축 공조기 또는 열펌프의 전력 요건의 약 1/2에 해당하는 요건으로도 냉난방 요건을 만족시킨다. 본 장치는 한산할 때 전력을 사용할 수 있는 이점을 갖도록 냉난방 시에 부하 레벨링을 제공한다. 고용량의 냉방 요건은 열에너지 저장유닛과 다수의 실내 냉방 부하 열교환기에 의해 만족된다. 유사한 방법으로, 고용량 난방 요건도 실내공기 열교환기 중의 하나로서 열에너지 저장탱크에 의해 만족되고, 또한 본 장치가 열펌프로 작동하는 동안에는 다른 실내 열교환기가 응축기로서의 기능을 한다. 전력 수요를 감소시키지만, 최대 냉난방 부하는 본 발명에 따른 장치에 의해 손쉽게 충족될 수 있다. 본 장치는 예를 들어 최대 열적 부하 요건을 만족하도록 전기 저항식 열소자를 사용하는 통상적인 상업적 주거용 열펌프로 사용될 수도 있다. 당업자는 도면과 관련하여 아래에 상술되는 내용에 의해 본 발명의 특징과 이점을 인식하게 될 것이다.
아래의 설명에서, 유사한 구성요소는 각각 동일한 도면부호로 도면과 명세서 전반에 걸쳐 표기된다. 도면은 일정한 비율로 만들어진 것이 아니며 대부분의 구성요소들은 간결 명확해지도록 도시되었다.
도 1에 대해 언급하면, 본 발명에 따른 개선된 (냉난방)공조기가 도면부호 10으로 표시되어 간략하게 도시되어 있다. 장치(10)는 상업적 주거용 냉방장치를 위해 사용되는 통상적인 냉매 유체로 작동되기에 적합하다. 장치(10)는 압축기체 방출라인(14)에 연결되어 있는 모터 피동 압축기(12)를 포함하고 있으며, 압축기체 방출라인(14)은 통상적인 4방식 교환밸브(16)에 연결되어 있다. 또한, 압축기(12)는 저압 증기 또는 기체상태의 냉매 유체 흡입 또는 유입라인(18)을 구비하고 있으며, 유입라인(18)은 통상적인 흡입라인 어큐물레이터(20)에 의해 교환밸브(16)와 연결되어 있다. 제 1 냉매-공기 열교환기(22, 바람직하게는 실외에 설치됨)는 도관(24)에 의해 교환밸브(16)에 적절하게 연결되고, 도관(26)에 의해 제 2 냉매-공기 열교환기(28)에 연결되고, 제 2 냉매-공기 열교환기(28)는 조화되어질 실내 공간과 열교환 관련되어 실내에 설치된다. 통상적인 과열제어 또는 자동 온도조절식 열팽창장치(30)와 체크밸브(32)는 제 1 냉매-공기 열교환기(22)가 열펌프 작동모드에서 증발기로 작동하도록 도관(26) 사이에 작동 가능하게 삽입되어 있다. 제 2 자동 온도조절식 열팽창장치(34)는 제 2 냉매-공기 열교환기(28)의 상류에서 도관(26) 내에 삽입되어 있으며, 예를 들어 열교환기(28)로부터 본 장치가 실내 공기를 냉각시킬 때 증발기로서 작동한다. 냉매 유체는 도관(36, 37)과 교환밸브(16)를 통해 제 2 냉매-공기 열교환기(28)로부터 압축기로 복귀한다. 장치(10) 중의 전술한 부분은 제 1 냉매회로를 형성한다.
또한, 장치(10)는 절연탱크(40)로 구성된 열에너지 저장유닛을 포함하고 있으며, 물(42)과 같은 다량의 적절한 상변화 물질을 담고 있다. 열에너지 저장유닛은 냉동분야에도 적합할 수 있다. 32℉(0℃)인 결빙온도를 낮추도록, 예를 들어 약 20℉(약 -6.7℃)로 낮추도록 글리콜 또는 소금이 물(42)에 첨가될 수도 있다. 공조기대신에 표준 냉동장치(도시 안함)가 작동된다면, 냉동분야에 적합한 약 33℉(약 0.6℃)의 증발온도가(공조기를 위한 45℉(약 7.2℃)대신에) 달성될 수도 있다. 제 3 열교환기(44)는 탱크(40) 내에서 물(42)속에 파묻히며, 제 3 열교환기(44)는 냉매유체 전달도관(46)과, 제 2 냉매유체 전달도관(48)과, 그리고 제 3 도관(50)에 연결되어 있고, 제 3 도관(50)은 그 중간에 삽입되어 있는 통상적인 열팽창장치(52)를 갖고 있다. 도관(50), 열팽창기(44) 및 도관(48)은 탱크(40) 내에서 적절한 접합부(54)에서 상호 연결되어 있다. 또한, 상기 열에너지 저장유닛은 탱크(40) 내에 적절하게 배치되어 있는 열소자(56)를 포함하고 있다. 열소자(56)는 전력원(도시 안함)에 작동 가능하게 연결되어 있는 통상적인 전기 저항 가열기일 수도 있다. 도관(50)은 도관(26)에 연결되어 있고, 장치(10)의 소정의 작동모드 동안에 초과 냉매를 저장하기 위한 냉매유체 저장용기(60) 내에 삽입되어 있다. 적당한 바이패스식 체크밸브(62)는 도시된 바와 같이 도관(26)과 도관(50)을 상호 연결하는 도관(63)에 삽입되어 있다. 압축기(12), 열교환기(22), 도관(26, 50), 열교환기(44), 및 도관(46, 36)은 장치(10)의 제 2 냉매회로를 형성한다.
또한, 장치(10)는 4방식 교환밸브(66)에 의해 도관(48)에 작동 가능하게 연결되어 있는 액체순환펌프(64)를 포함하고 있으며, 교환밸브(66)는 어떤 면에서는 교환밸브(16)와 유사할 수도 있지만 후에 설명될 방향으로 유체 흐름을 제공하도록 밸브를 변경하기 위한 솔레노이드 작동기(67)를 포함하고 있다. 또한, 4방식 교환밸브(66)는 (물론 냉매-공기 열교환기인) 제 4 열교환기(70)와 연통하는 도관(68)에 연결되어 있고, 제 4 열교환기(70)는 조화되어질 공간과 열교환 관련되어 있는 실내에 설치되고 통과 공기를 통상적인 방법으로 가열 및 냉각할 수 있다. 펌프(64)는 유입 또는 흡입 도관(65) 및 밸브(66)에 적절하게 연결되어 있는 방출 도관(69)을 갖고 있다. 열교환기(70)는 적절한 연결 도관(72)에 의해 도관(36, 46)과 연통하고 있다. 또한 전술한 바와 같이, 도관(36)은 도관(46)에 의해 탱크(40) 내의 열교환기(44)와 연통하고, 도관(37)과 연결되어 열교환기(28)와 연통하고 있다. 도관(68)의 짧은 부분(71)은 모세관 팽창장치 또는 통상적인 자동 온도조절 팽창장치를 포함하고 있으며, 바이패스 밸브가 도관(71) 내에 삽입될 수도 있다.
또한, 장치(10)는 네 개의 온오프식 솔레노이드 작동밸브(76, 78, 80 및 82)를 갖고 있다. 밸브(80 및 82)는 액체냉매 저장용기(60)의 양 측면상에서 도관(50)에 삽입되어 있고, 밸브(76)는 도관(72)과 도관(36, 37) 사이에서 도관(46) 내에 삽입되어 있다. 솔레노이드 밸브(78)는 열팽창장치(30)와 제 2 자동 온도조절식 열팽창장치(34) 사이에서 도관(26) 내에 삽입되어 있다. 제 3 열교환기(44), 펌프(64), 밸브(66), 열교환기(70) 및 연결 도관(48, 65, 68, 69, 72 및 46)은 제 3 냉매회로를 형성한다.
장치(10)는 일반적인 용어로 이미 기술되고 있는 다수의 통상적인 구성요소를 사용할 수도 있다. 압축기(12)는 증기압축냉동 또는 공조기에서 사용되기 위한 공지된 형태의 통상적인 모터피동 압축기일 수도 있다. 같은 방법으로, 교환밸브(16)도 통상적인 것일 수 있으며 팽창장치(30, 34 및 52)도 도시된 바와 같이 통상적인 과열 제어 팽창장치일 수 있다. 열교환기(22)는 적절한 모터피동 팬(도시 안함)에 의해 공기순환이 가능한 적절한 핀식 열교환 표면을 갖춘 S자형 코일과 같은 실외 냉매-공기 열교환기일 수도 있다. 또한, 열교환기(22)는 다른 열원 또는 흡열부(도시 안함)와 연통하는 형식으로 구성될 수도 있다. 열교환기(28 및 70)는 적절한 팬(도시 안함)에 의해 공기가 순환하는 실내공기 증발기 코일식 열교환기일 수도 있다. 절연탱크(40)는 압력용기를 위한 통상적인 구조로 구성될 수도 있으며, 절연탱크(40) 내에 배치되어 있는 S자형 코일식 열교환기(44)도 통상적인 구조로 구성될 수 있다. 펌프(64)는 펌프에 손상을 가할 가능성이 없이 혼합된 유체, 기체 및 액체를 펌핑하기에 적합한 형태이어야 한다. 특정한 형태의 회전 베인 또는 나선형 나사식 펌프가 펌프(64)용으로 사용될 수도 있다.
장치(10)의 작동모드를 표 1과 연관하여 기술할 것인데, 표 1은 압축기(12), 열소자(56), 펌프(64), 및 솔레노이드 밸브(76, 78, 80 및 82)를 포함하는 본 장치의 특정 소자의 작동 상태를 나타내고 있다.
품목
모드 12 56 64 76 78 80 82
1 1 0 0 1 0 1 1
2 1 0 0 0 1 0 0
3 0 0 1 0 0 0 1
4 1 0 1 0 1 0 1
5 0 1 0 0 0 0 0
6 1 0/1 0 0 0 0 0
7 0 0 1 0 0 0 0
8 1 0 1 0 0 0 0
HM 0 0 0 1 1 0 1
PO 1 0 0 1 0 1 0
작동모드는 제 1 내지 제 8로서 표시되고, 두 개의 일시모드는 하이퍼이동(hypermigration, HM)과 펌프아웃(pumpout, PO)으로 표시된다. 특정 소자의 작동모드에 대한 "0"은 그 소자가 폐쇄 또는 전류가 통하지 않는 상태임을 나타내고, "1"은 그 소자가 개방 또는 전류가 통하는 상태임을 각각 표시한다.
작동모드 1은 오프-피크 전력 소모시간 동안의 여름 또는 뜨거운 날씨 모드이고, 여기서 액체에서 고체로 변화하는 상변화 물질(42)을 위한 소위 제빙(ice-making)이 제공된다. 작동모드 1에서는, 압축기(12)가 작동하고, 열소자(56)는 작동하지 않으며, 펌프(64)도 작동하지 않고, 솔레노이드 밸브(78)는 폐쇄되고 솔레노이드 밸브(76, 80 및 82)는 개방된다. 압축기체 냉매는 압축기(12)를 떠나서 교환밸브(16)와 도관(24)을 통해 응축기로서 작동하는 열교환기(22)로 흐른다. 응축된 냉매는 바이패스 밸브(32), 도관(26, 50), 팽창장치(52)를 통해서 증발기로서 작동하는 열교환기(44) 내로 흐른다. 물론, 냉매는 저압상태로 팽창장치(52)를 떠나 절연탱크(40) 내에서 물(42)과 같은 상변화 물질을 차게한다. 증발된 냉매는 도관(46), 밸브(76) 및 도관(36)을 통해 교환밸브(16)에 의해서 압축기(12)로 다시 끌어당겨진다. 이러한 작동모드 동안에, 다소간의 초과냉매는 저장용기(60) 내에 저장된다.
작동모드 2는 때때로 제 1 단계 직접 냉방으로 알려져 있으며, 응축기로서 작동하는 열교환기(22)로 교환밸브(16)와 도관(24)에 의해서 고압 기체 냉매를 이송하는 압축기(12)의 작동에 의해서 특징지어 진다. 응축된 냉매는 이제는 증발기 코일로서 작동하는 열교환기(28)로 바이패스 밸브(32)를 통해서 흐른다. 따라서, 밸브(78)가 개방되어 열 팽창장치(34)가 열교환기(28)로 유입되는 액체 냉매의 압력을 감소시키도록 작동할 수 있다. 증발된 냉매는 도관(37, 36)과 밸브(16)를 통해 압축기로 복귀된다. 직접 냉방 작동모드 2에서, 밸브(76, 80 및 82)가 폐쇄되어 직접 냉방 작동모드의 안정 상태 동안에 펌프(64)도 열소자(56)도 작동하지 않는다. 직접 냉방 작동모드 2에서, 장치(10)는 전체 냉방 용량의 약 1/2로 작동한다.
또한, 모드 3으로 지시되어 있는 제 3 작동모드는 압축기(12)를 잠그고 펌프(64)를 개시하고 밸브(76, 78)를 폐쇄하고 밸브(82)를 개방함으로써 실행되는 제 1 단계 변화 냉방으로 알려져 있다. 4방식 밸브(66)는 액체 냉매가 도관(68), 열교환기(70), 도관(72), 도관(46) 및 열교환기(44)를 통해 펌프로 되돌아가도록 위치되어 있다. 냉매는 도관(48)과 4방식 밸브(66)에 의해 열교환기(44)의 밖으로 유출되어 도관(65)에 의해 펌프의 입구로 유도된다. 솔레노이드 밸브(62)는 상기 방법으로 순환하는 완충된 냉매를 제공하도록 열교환기(44) 내로 충분한 냉매를 뽑아내기 위하여 충분하게 긴 시간동안 개방된다. 냉매가 열교환기(70)를 관통함으로써, 냉매는 증발되어 열교환기(44)로 복귀하고, 여기서 저온의 매질(42)은 펌프(64)에 의한 순환을 위하여 냉매가 액체의 형태로 다시 응축되도록 야기시킨다. 작동모드 3에서, 장치(10)의 용량은 작동모드 2와 일반적으로 동일할 수도 있다. 그러나, 작동모드 3의 중요한 이점은 펌프(64)를 작동시키기 위해 필요한 전력이 압축기(12)를 작동하는데 필요한 전력의 약 10-20%라는 것이다. 작동모드 3에서 열교환기(70)는 증발기로서 작동하고, 열교환기(44)는 응축기로서 작동한다. 저장용기(60)는 모드 3의 작동에 필요한 냉매의 양을 저장하도록 충분한 저장 용량을 갖고 있다.
작동모드 2에서 작동모드 3으로 지나가기 위해서, 장치(10)는 하이퍼이동(HM)으로 알려진 변환모드에서 작동한다. 하이퍼이동 사이클은 약 10톤의 냉방용량을 갖춘 장치에서는 약 3 내지 5분의 비교적 짧은 시간에 이루어진다. 하이퍼이동 모드에서, 열교환기(44)는 약 32℉(0℃)에서 또는 매질(42)이 정수(fresh water)가 아닌 경우에는 상변화 매질(42)의 결빙점에서 흡열부로서 이용된다. 열교환기(44) 내의 냉매 유체는 응축되고 장치(10) 내의 압력은 감소된다. 장치(10)의 나머지부 전반에 걸친 냉매 유체가 보다 높은 온도와 압력에 있기 때문에, 냉매 유체 하이퍼이동 모드 동안에 열교환기(44)로 유입된다. 표 1은 하이퍼이동 동안 기록된 품목의 작동 상태를 도시하고 있다.
장치(10)는 모드 2와 동일한 방법으로 증발기로서 작용하는 열교환기(28)와, 응축기로서 작용하는 열교환기(22)와, 그리고 압축기(12)와, 모드 3과 동일한 방법으로 응축기로서 작용하는 열교환기(44)와, 증발기로서 작용하는 열교환기(70)와 관련된 열에너지 저장탱크(40)를 작동하는데 필요한 냉방 부하를 허용하는 것이 가능하다. 따라서, 최대 부하 용량 모드 4가 장치(10)에 의해 얻어질 수 있다. 변화 냉방 모드 4로부터 최대 부하 용량 모드 4로 변경하거나 또는 충분히 충전된 얼음 또는 고체상의 매질(42)을 갖춘 최대 부하 용량 모드 4를 개시할 때, PO 모드가 실행되고, 여기서 밸브(78, 82)가 폐쇄되고 밸브(76, 80)가 개방되고 압축기(12)는 저장용기(60)와 열교환기(22) 내에 액체 냉매를 채우도록 작동된다. 압축기(12)는 압축기의 흡입 압력이 소정의 압력(예를 들어 20 psig)에 도달할 때까지 작동한다. 동시에, PO 모드가 종료하고 본 장치는 모드 4에서 작동한다.
모드 4에서, 밸브(80)가 폐쇄되는 동시에 밸브(78, 82)가 개방되고 밸브(76)는 폐쇄된다. 펌프(64)는 열교환기(70)에 통과하는 공기에 냉각 효과를 주도록 열교환기(44)와 열교환기(70)를 통해 냉매 순환을 개시한다. 압축기(12)는 교환밸브(16), 도관(24), 열교환기(22)를 냉매를 펌핑하고 열교환기(28)를 통과하는 공기를 냉각하도록 열교환기(28)를 통해 펌핑하도록 통상적인 방법으로 작동된다. 또한, 표 1은 최대 부하 용량 모드 4에서 다양한 소자의 작동 상태를 도시하고 있다. 물론, 장치(10)는 절연탱크(40) 내의 모든 얼음이 용융되거나 정수가 아닌 매질(42)이 고체에서 액체로 상의 변화를 갖고 액체의 온도가 충분하게 상승되기 시작하여 열교환기(70)가 더 이상 부하 요건을 만족하도록 충분하게 냉각시키지 못할 때까지 최대 부하 용량 모드 4에서 작동될 수 있다. 모드 4에서, 열교환기(28, 70)는 압축기(12)와 펌프(64)의 동시 작동을 위한 이중 증발기의 능력을 제공함으로써, 직접 및 변화 냉방은 병렬 상태로 이루어진다.
또한, 장치(10)는 열교환기(28, 70)와 관련된 부하 또는 실내 공기 난방을 제공할 수 있다. 열교환기(28, 70)에서 난방을 제공할 수 있는 장치(10)의 다양한 작동 상태 또는 모드가 이제부터 기술된다. 제 1 난방 모드는 모드 5로 지시되고, 여기서 오프-피크 전력 수요 시간동안 열소자(56)는 적절한 온도로 상변화 물질 또는 매질(42)을 가열하는데 사용된다. 예를 들어, 만일 물질(42)이 정수라면, 열소자(56)는 180℉(약 82℃) 내지 190℉(약 88℃) 범위의 온도로 물을 가열할 수 있다. 이러한 작동 상태에서, 열교환기(44)와 이에 연결된 도관 내의 어떠한 냉매도 열교환기(70)로 이동되려 한다. 전형적으로, 작동 모드 5에서, 밸브(76, 78, 80 및 82)는 폐쇄되고, 압축기(12)는 폐쇄 상태에 있고, 펌프(64)도 폐쇄 상태에 있다.
또한, 장치(10)는 직접 난방 모드인 모드 6에서 작동될 수 있으며, 한편 선택에 의해서 모드 5에서 작동할 수도 작동 안할 수도 있다. 직접 난방 모드 6에서, 압축기(12), 교환밸브(16), 열교환기(22) 및 열교환기(28)는 통상적인 열펌프의 방식으로 작동된다. 즉, 교환밸브(16)는 압축기(12)로부터 방출된 고압 냉매 기체가 도관(36, 37)을 통과하여 열교환기(28)에 걸쳐 매질로 열을 버리도록 위치되고, 여기서 열교환기(28)는 체크밸브(62)와 도관(26)을 통과한 액체로서 유동하는 냉매를 응축하도록 응축기로서 작용한다. 자동 온도조절 팽창장치(30)는 이제는 증발기로서 작용하는 열교환기(22)를 통과하는 냉매의 압력을 감소시킨다. 열교환기(22)를 떠난 기체 냉매는 교환밸브(16)를 지나 라인(18)에 의해 압축기(12) 내로 유입된다.
선택 난방 모드 7은 표 1을 참조하면 모드 6 대신에 실행될 수 있으며, 여기서 압축기(12)는 작동을 하지 않고 열소자(56)에는 전류가 통하지 않는 동시에 펌프(64)는 열교환기(70)와 열교환기(44) 사이에서 냉매 유체를 순환시키도록 전류가 통한다. 또한, 작동 모드 7은 제 1 단계 변화 난방으로 지시될 수도 있으며, 장치(10)의 전력 요건은 펌프(64)로 냉매 유체를 순환시킬 수 있는 정도만이 요구되며, 이는 압축기(12)의 전력 요건의 약 10% 내지 20% 정도이다. 난방 모드 7에서, 냉매 유체는 열교환기(70)로부터 유출되어 도관(68)을 통해 밸브(66)로 유입되고, 밸브(66)는 펌프(64)의 입구와 연통하는 도관(68)을 제공하도록 위치되어 있다. 이러한 밸브(66)는 열교환기(44)와 연통하는 도관(48)에 위치되어, 액체 냉매는 열교환기(44)로 유입되고 가열된 물질(42)에 의해 증발된다. 뜨거운 기체 냉매는 열교환기(44)를 떠나 도관(46)을 통과하고 도관(72)에 의해 이제는 응축기로서 작용하는 열교환기(70)를 통과하며, 여기서 유체는 액체로 다시 응축되고 펌프(64)에 의해 다시 순환된다. 탱크(40) 내의 사용 가능한 열 저장을 90℉(약 32℃)로 가정한다면, 열에너지 저장유닛의 냉기 저장대 열 저장의 비는 약 1.33이다.
장치(10)의 마지막 작동 모드는 기본적으로 모드 6과 모드 7이 동시에 모드 8로서 실행된다. 즉, 압축기(12)는 뜨거운 기체식 냉매 유체를 열교환기(28)로 공급하도록 열펌프 모드에서 작동하고, 펌프(64)는 뜨거운 기체의 형태로 열교환기(70)로 탱크(40)를 통해 냉매 유체를 순환시키도록 작동한다. 장치(10)를 모드 6, 7 또는 8에서 작동하는 상태로 두기 위해서는 모드 6, 7 및 8에서 작동 가능한 각각의 회로에 충분히 충전된 냉매를 위치시키도록 하이퍼이동 또는 펌프아웃 모드에서의 짧은 작동을 필요로 할 수도 있다. 모드 8에서, 열교환기(28, 70)는 압축기(12)와 펌프(64)의 동시 작동을 위해 이중 응축 성능을 제공하므로, 직접 난방 및 변화 난방은 병렬 상태로 조작된다.
도 2에 대해 언급하면, 본 발명에 따른 공조기의 제 2 실시예가 도면부호 100으로 표시되어 도시되어 있다. 장치(100)는 도 1과 관계하여 전술한 장치(10)와 유사한 형상을 갖고 있으며, 장치(100)에 있어서의 주요 차이는 장치(100)가 탱크(40) 내에서 저장매질 내에 파묻혀 있는 열교환기(44, 도 1) 대신에 저장탱크(40)의 외부에 열교환기(102)를, 그리고 증기 압축 냉매를 펌핑하기에 적합한 펌프(44) 대신에 비압축성 액체 냉매를 펌핑하기에 적합한 펌프(104)를 포함하고 있는 것이다. 또한, 장치(100) 내에서, 저장 매질(즉, 이온이 제거된 물)은 약 4 inch(약 10cm)의 직경을 각각 갖는 플라스틱 구체인 다수의 용기(106) 내에 감싸여 있다. 장치(10)의 밸브(76, 82), 교환밸브(66), 및 솔레노이드 작동기(67)는 장치(100)에서 도시되지 않았다. 장치(100)는 도관(46) 내에 체크밸브(108)와, 펌프(104)와 열교환기(102) 사이에서 도관(112) 내에 온오프식 솔레노이드 작동 밸브(114)와, 냉각 또는 가열되어질 실내공간과 열교환 관련되어 있는 실내 열교환기(118)를 포함하고 있다.
장치(10)에 비해서, 장치(100)는 장치(10)의 세 개의 회로 대신에 네 개의 분리 냉매회로를 갖고 있고, 장치(10)에서 사용되는 한 개의 증기 압축 냉매 대신에 한 개는 증기 압축 냉매가 아닌 두 개의 분리 냉매를 갖고 있다. 장치(100)의 제 1 회로는 압축기(12), 교환밸브(16), 열교환기(22) 및 열교환기(28)로 구성되어 있다. 증기 압축 냉매인 제 1 냉매는 장치(100)가 아래에서 보다 상세하게 설명되어질 모드 2(직접 냉방), 4(최대 부하 냉방), 6(직접 난방), 및 8(최대 부하 난방)에서 작동될 때 제 1 회로를 통해 압축기(12)에 의해 순환된다. 장치(100)의 제 2 회로는 압축기(12), 교환밸브(16), 열교환기(22) 및 열교환기(102)로 구성되어 있다. 압축기(12)는 장치(100)가 아래에서 보다 상세하게 설명되어질 모드 1(제빙)에서 작동될 때 열교환기(22)와 열교환기(102) 사이에서 제 1 냉매를 순환시킬 수 있다.
장치(100)의 제 3 회로는 펌프(104), 열교환기(102), 및 탱크(40)로 구성되어 있다. 펌프(104)는 장치(100)가 아래에서 보다 상세하게 설명되어질 모드 1(제빙)에서 작동될 때 제 2 회로에서 순환되는 제 1 냉매와 동시에 제 3 회로에서, 칼륨 아세테이트와 물의 혼합물과 같은 비압축성 액체인 제 2 냉매를 순환시킬 수 있다. 제 1 냉매는 열교환기(102)에서 증발되어 저장 매질이 얼 때까지 저장 매질을 냉각시키도록 탱크(40)를 통해 순환되는 제 2 냉매를 냉각시킨다. 제 2 냉매는 저장 매질보다 낮은 결빙점을 갖고 있다. 장치(100)의 제 4 회로는 탱크(40), 펌프(104), 및 열교환기(118)로 형성된다. 펌프(104)는 장치(100)가 모드 3(변화 냉방), 4(최대 부하 냉방), 7(변화 난방), 및 8(최대 부하 난방)에서 작동될 때 탱크(40)와 열교환기(118) 사이에서 제 2 냉매를 순환시킨다.
장치(100)의 작동 모드는 표 2와 관련하여 이제부터 상세하게 설명되며, 표 2는 각각의 작동 모드동안 장치(100)의 특정 소자의 작동 상태를 나타낸다.
품목
모드 12 56 78 80 104 110 114
1 1 0 0 1 1 1 0
2 1 0 1 0 0 0 0
3 0 0 0 0 1 0 1
4 1 0 1 0 1 0 1
5 0 1 0 0 0 0 0
6 1 0/1 0 0 0 0 0
7 0 0 0 0 1 0 1
8 1 0 0 0 1 0 1
작동모드는 제 1 내지 제 8로서 표시된다. 특정 소자의 작동모드에 대한 "0"은 그 소자가 폐쇄 또는 전류가 통하지 않는 상태임을 나타내고, "1"은 그 소자가 개방 또는 전류가 통하는 상태임을 각각 표시한다.
전술한 바와 같이, 작동모드 1은 오프-피크 전력 소모시간 동안의 여름 또는 뜨거운 날씨 모드이고, 여기서 액체에서 고체로 변화하는 플라스틱 구체(106) 내의 저장 매질(즉, 이온이 제거된 물)을 위한 소위 제빙(ice-making)이 제공된다. 작동모드 1에서는, 압축기(12)가 작동하고, 열소자(56)는 작동하지 않으며, 펌프(104)는 작동하고, 솔레노이드 밸브(78)는 폐쇄되고, 솔레노이드 밸브(80)는 개방되고, 솔레노이드 밸브(110)는 개방되고 솔레노이드 밸브(114)는 폐쇄된다. 제 1 냉매는 제 2 회로에서 압축기(12)에 의해 순환되고 동시에, 제 2 냉매는 제 3 회로에서 펌프(104)에 의해 순환된다.
압축기체 제 1 냉매는 증기 상태로 압축기(12)를 떠나서 교환밸브(16)와 도관(24)을 통해 응축기로서 작동하는 열교환기(22)로 흐른다. 응축된 제 1 냉매는 바이패스 밸브(32), 도관(26, 50), 팽창장치(52)를 통해서 열교환기(102)의 제 1 코일(102a)로 흐른다. 제 1 냉매는 거의 증기 상태로 열교환기(102)를 떠나서 도관(46), 체크밸브(108), 도관(36) 및 교환밸브(16)를 경유해 압축기(12)로 다시 흐른다. 제 2 냉매는 코일(102a)과 열교환 관련된 열교환기(102)의 제 2 코일(102b)을 통과하여 흐른다. 열은 제 1 및 제 2 냉매가 열교환기(102)를 통해 흐름으로써 제 1 냉매로부터 제 2 냉매로 전달되어, 제 2 냉매를 냉각하고 제 1 냉매를 증발시킨다. 냉각된 제 2 냉매는 도관(112)을 통해 탱크(40) 내의 살포기 헤드(122) 내로 흐르고, 여기서 제 2 냉매는 살포기 헤드(122)에 있는 이격된 구멍들을 통해 분무형태(124)로 방출된다. 냉각된 제 2 냉매는 탱크(40)의 아래로 스며들어, 용기(106) 내의 저장 매질을 냉각시킨다. 장치(100)는 저장 매질이 얼 때까지 모드 1에서 작동된다. 제 1 냉매는 모드 1 작동 동안에 상을 변화시키지만 제 2 냉매는 그러하지 않다.
제 1 단계 직접 냉방으로 불리는 작동모드 2는 도 1 및 표 1과 관련하여 전술된 것과 거의 동일하다. 제 1 냉매는 압축기(12)에 의해 제 1 회로 내에서 순환된다. 압축기(12)는 응축기로서 작동하는 열교환기(22)로 교환밸브(16)와 도관(24)에 의해서 증기 상태에 있는 압축된 제 1 냉매를 이송한다. 응축된 제 1 냉매는 이제는 증발기 코일로서 작동하는 열교환기(28)로 바이패스 밸브(32)를 통해서 흐른다. 이제 밸브(78)는 개방되고 밸브(80)는 폐쇄된다. 열 팽창장치(34)가 열교환기(28)로 유입되는 액체 제 1 냉매의 압력을 감소시키도록 작동할 수 있다. 제 1 냉매는 열교환기(28)를 통해 유체(예를 들어, 실내공간을 위한 공급 공기 흐름)를 냉각하도록 열교환기(28)에서 증발된다. 증발된 제 1 냉매는 도관(37, 36)과 교환밸브(16)를 통해 압축기로 복귀된다. 작동 모드 2에서, 펌프(64)도 열소자(56)도 작동하지 않으며 밸브(110, 114)는 폐쇄된다. 체크밸브(108)는 제 1 냉매가 도관(46) 내로 다시 흐르는 것을 방지한다. 직접 냉방 작동모드 2에서, 장치(100)는 전체 냉방 용량의 약 1/2로 작동한다. 작동 모드 2는 압축기(12)를 작동시키는데 필요한 전력으로 인하여 오프-피크 전력 수요 기간으로 한정된다.
또한, 제 1 단계 변화 냉방으로 알려져 있는 모드 3에서, 압축기(12)는 작동되지 않고 펌프(104)는 제 2 냉매를 제 4 회로에서 순환시킨다. 이 작동 모드에서, 제 2 냉매는 도관(120, 116 및 112)을 경유하여 탱크(40)와 열교환기(118) 사이에서 흐른다. 제 2 냉매는 탱크(40)의 아래로 스며들어 냉각된 제 2 냉매가 열교환기(118)를 통해 흐름으로써 열교환기(118)를 통해 유체(예를 들어, 실내 공급 공기)를 냉각하는 저장 매질에 의해 냉각된다. 모드 3에서, 밸브(110)는 제 2 냉매가 열교환기(102)를 통해 흐르지 않도록 하기 위하여 폐쇄되고, 밸브(114)는 제 2 냉매가 열교환기(118)를 통해 흐르도록 개방된다.
모드 3에서의 장치(100)의 용량은 작동모드 2와 일반적으로 동일할 수도 있다. 그러나, 작동모드 3의 중요한 이점은 펌프(104)를 작동시키기 위해 필요한 전력이 압축기(12)를 작동하는데 필요한 전력의 약 10-20%라는 것이다. 그러므로, 작동모드 3은 피크 전력 수요 기간에 유리하다.
당업자에게는 제 1 및 제 4 회로가 서로에 대해 격리되어 있고 각각의 회로가 자신만의 분리된 냉매를 갖고 있기 때문에 작동 모드 2 및 3 간의 이동시 도 1과 관련하여 전술한 하이퍼이동(HM) 모드에서 장치(100)를 작동시킬 필요가 없음이 명백하다. 특히, 증기 압축 유체이며 모드 2에서 상을 변화시키는 제 1 냉매는 제 1 회로에서 순환되고, 동시에 비압축성 유체이며 모드 3에서 상을 변화시키지 않는 제 2 냉매는 제 4 회로에서 순환된다.
작동 모드 4에서, 제 1 냉매는 제 1 회로에서 순환되는 동시에 제 2 냉매는 제 4 회로에서 순환된다. 작동 모드 4는 최대 부하 용량을 달성하도록 모드 2 및 3의 동시작동을 기본으로 한다. 모드 4에서, 밸브(80, 110)는 폐쇄되고 밸브(78, 114)는 개방된다. 모드 2에서와 같이, 압축기(12)는 열 교환기(28)를 통과하는 유체(예를 들어, 실내 공급 공기)를 냉각하도록 증발기로서 작동하는 열교환기(28)와 응축기로서 작동하는 열교환기(22) 사이에서 제 1 냉매를 순환시킨다. 동시에, 펌프(104)는 제 2 냉매를 냉각시키고 열 교환기(118)를 통과하는 유체(예를 들어, 실내 공급 공기)를 냉각하는데 사용되는 탱크(40) 내의 저장 매질의 냉각 용량으로 열교환기(118)와 탱크(40) 사이에서 제 2 냉매를 순환시킨다. 장치(100)는 용기(106)에 감싸여 있는 저장 매질이 고체에서 액체로 상변화되고 액체 저장 매질의 온도는 열교환기(118)가 더 이상 부하 요건을 만족시키는 충분한 냉방 효과를 내지 못하기에 충분하게 상승되기 전까지 최대 부하 용량으로 작동될 수도 있다. 모드 4에서, 실내 열교환기(28, 118)는 실내공간으로 공급되는 공기를 위한 최대 용량 냉방을 제공한다. 압축기(12)와 펌프(104)는 동시에 작동하여, 직접 냉방 및 변화 냉방 모드가 병렬 상태로 이루어진다.
당업자는 전술한 바와 같이 하이퍼이동(HM) 모드가 필요하지 않은 것과 동일한 이유로 모드 4가 개시될 때 또는 작동 모드 3에서 4로의 이동시 도 1과 관련하여 전술한 펌프아웃(pumpout) 모드에서 장치(100)를 작동시킬 필요가 없음을 알 수 있다.
또한, 장치(100)는 실내 공간을 위한 공급 공기를 가열할 수 있다. 열교환기(28, 118)에서 난방을 제공할 수 있는 장치(100)의 다양한 작동 상태 또는 모드가 이제부터 기술된다.
제 1 난방 모드는 모드 5로 지시되며, 도 1과 관련하여 전술한 모드 5와 동일한 방법을 기초로 한다. 오프-피크 전력 수요 시간동안, 열소자(56)는 탱크(40) 내의 제 2 냉매를 가열하는데 사용된다. 탱크(40) 내의 제 2 냉매는 적절한 온도로 용기(106)에 감싸여 있는 저장 매질을 가열한다. 예를 들어, 만일 저장 매질이 이온이 제거된 물이라면, 열소자(56)는 180℉(약 82℃) 내지 190℉(약 88℃) 범위의 온도로 물을 가열할 수 있다. 전형적으로, 작동 모드 5에서, 밸브(78, 80, 110 및 114)는 폐쇄되고, 압축기(12)는 폐쇄 상태에 있으며, 펌프(64)도 폐쇄 상태에 있다. 모드 5 동안에는, 따뜻한 열에너지가 저장된다.
또한, 장치(100)는 직접 난방 모드인 모드 6에서 작동될 수 있으며, 이와 동시에 모드 5가 작동할 수도 작동 안할 수도 있다. 모드 6에서, 제 1 냉매는 제 1 회로에서 순환되지만, 열펌프 작용을 달성하기 위해 모드 2에서의 순환방향의 대향으로 순환한다. 압축기(12), 교환밸브(16), 열교환기(22) 및 열교환기(28)는 통상적인 열펌프의 방식으로 작동된다. 교환밸브(16)는 압축기(12)로부터 고압에서 증기 상태로 방출된 제 1 냉매 기체가 도관(36, 37)을 통과하여 열교환기(28)를 통해 유체(예를 들어, 실내 공급 공기)로 열을 버리도록 위치되고, 여기서 열교환기(28)는 제 1 냉매를 응축하도록 응축기로서 작용하여, 열교환기(28)를 통과한 유체를 가열한다. 그 다음에, 응축된 제 1 냉매는 체크밸브(62)와 도관(26)을 통해 흐른다. 열 팽창장치(30)는 이제는 증발기로서 작용하는 열교환기(22)를 통과하는 냉매의 압력을 감소시킨다. 열교환기(22)를 떠난 증발된 제 1 냉매는 교환밸브(16)를 지나 라인(18)에 의해 압축기(12) 내로 유입된다. 장치(100)는 통상적으로 오프-피크 전력 수요 기간에는 모드 6에서 작동한다.
피크 전력 수요 기간에는, 모드 6 대신 모드 7로 장치(100)를 작동하여 난방하는 것이 바람직하다. 모드 7에서는, 압축기(12)는 작동하지 않고 열소자(56)에는 전류가 통하지 않지만, 펌프(104)는 열교환기(118)와 탱크(40) 사이에서 제 2 냉매를 순환시키도록 전류가 공급된다. 작동 모드 7은 제 1 단계 변화 난방으로 지시되며, 장치(100)의 전력 요건은 펌프(104)로 제 2 냉매를 순환시킬 수 있는 정도만이 요구되며, 이는 압축기(12)의 전력 요건의 약 10% 내지 20% 정도이다. 모드 7에서, 제 2 냉매는 제 4 회로에서 순환된다. 밸브(78, 80, 110)는 폐쇄되고, 밸브(114)는 개방된다. 제 2 냉매는 열교환기(118)와 탱크(40) 사이에서 도관(120, 116, 112)을 통해 흐른다. 제 2 냉매는 가열된 저장 매질로부터 열을 받아서 열에너지를 열교환기(118)로 전달하고, 여기서 열교환기(118)를 통과하는 유체(예를 들어, 실내 공급 공기)가 가열된다.
작동 모드 8은 장치(100)가 모드 6과 모드 7에서 동시에 작동하는 것을 기초로 한다. 즉, 압축기(12)는 뜨거운 기체식 제 1 냉매를 열교환기(28)로 공급하도록 열펌프 모드에서 작동하고, 펌프(104)는 가열된 제 2 냉매를 열교환기(118)로 제공하도록 열교환기(118)와 탱크(40)사이에서 제 2 냉매를 순환시키도록 작동한다. 전술한 바와 같이, 모드 6, 7 또는 8에서 장치(100)를 작동하기에 앞서 하이퍼이동 또는 펌프아웃 모드로 장치(100)를 작동시키는 것은 필요하지 않다. 모드 8에서, 열교환기(28, 118)가 장치(100)의 최대 난방 용량을 제공하므로, 직접 난방 및 변화 난방이 병렬 상태로 이루어진다.
도 3에 대해 언급하면, 본 발명에 따른 공조기의 제 3 실시예가 도시되어 있다. 장치(200)는 도 2 및 표 2와 관련하여 전술된 장치(100)와 거의 동일하지만, 탱크(40) 내에서 열에너지 저장 매질(204) 내에 파묻혀 있는 제 5 열교환기(202)를 포함하고 있는 점이 상이하다. 저장 매질(204)은 제 2 냉매보다 높은 결빙점을 갖춘 상변화 물질(예를 들어, 물)이다. 장치(200)에서, 저장 물질(204)은 장치(100)에서와 같이 용기에 감싸여 있지는 않지만, 탱크(40)의 형상에 의해서 구속된다. 또한, 장치(200)는 표 2에 표시된 바와 같은 여덟 개의 독립 모드로 작동될 수 있다. 또한, 표 2는 여덟 개의 상이한 작동 모드에서의 장치(200)의 다양한 구성 소자의 상태를 각각 나타낸다. 이러한 상태는 장치(100)에서의 상태와 동일하기 때문에, 표 2는 장치(100)의 작용과 장치(200)의 작용 둘 다에 적용이 가능하다. 열교환기(202)는 탱크(40)를 관통하는 다중 통로로 이루어진 코일이다. 장치(100)의 살포 헤더(122)는 장치(200)에는 포함되지 않는다.
작동 모드 1(제빙)에서, 제 2 냉매가 열교환기(202)를 통과하는 다중 통로를 만들어서 제 2 냉매는 저장 매질(204)을 냉각시킨다. 작동 모드 3 및 4에서는, 제 2 냉매는 열교환기(202)를 통과하는 다중 통로를 만들어서 저장 매질(204)에 의해 냉각된다. 작동 모드 7 및 8에서는, 제 2 냉매가 열교환기(202)를 통과하는 다중 통로를 만들어서 제 2 냉매는 저장 매질(204)에 의해 가열된다.
도 4에 대해 언급하면, 당업자는 각각의 장치(10, 100, 200)가 냉방 및 난방 모드 양쪽에서 상응 장치(10, 100, 200)의 부하 요건을 감지할 수 있고, 오프-피크 전력 수치의 이점을 얻도록 상응 장치(10, 100, 200)의 자동 제어작동을 위하여 적절한 제어장치를 갖고 있음을 인식할 수 있으며, 이에 따라서 상응 장치(10, 100, 200)는 난방 또는 냉방 부하 요건은 물론, 최대 에너지 수치 또는 그 이외의 수치에 적절한 선택 모드에서 작동된다.
제어장치(300)는 실내 공간 온도 조절기(302)와 탱크 온도 조절기(304)로부터 다양한 제어 정보를 받는다. 온도 조절기(302)는 실내 공간의 온도가 소정의 설정 온도 이하로 내려가거나 그 이상으로 상승하면 실내 공간의 난방 또는 냉방에 요구되는 수요를 표시한다. 탱크 온도 조절기(304)는 열에너지 저장 탱크 내의 저장 매질의 온도를 감지하고, 제어장치(300)는 상응 장치(10, 100, 200)의 다양한 작동 모드를 제어하기 위하여 이러한 정보를 사용한다. 또한, 제어장치(300)는 국부적인 설비물로부터의 신호와 같은 다른 제어 정보를 받아들일 수도 있다.
본 발명에 따른 여러 실시예가 본 명세서에 상세하게 설명되었지만, 첨부된 청구의 범위에 기술된 본 발명의 범위와 정신 내에서 다양한 대체예나 변형예가 있을 수 있음이 당업자에게 명백하다.

Claims (27)

  1. 공조기에 있어서,
    냉매 압축기와,
    상기 압축기에 작동 가능하게 연결되어 있는 제 1 열교환기와,
    상기 압축기와 상기 제 1 열교환기에 작동 가능하게 연결되어 있고 실내 공간을 위한 공급 공기 흐름과 열교환 관계에 있는 제 2 열교환기와,
    열에너지 저장 매질을 내포하고 있는 탱크를 포함하는 열에너지 저장유닛과,
    상기 탱크, 상기 압축기, 및 상기 제 1 열교환기에 작동 가능하게 연결되어 있는 제 3 열교환기와,
    상기 탱크에 작동 가능하게 연결되어 있고, 상기 공급 공기 흐름과 열교환 관계에 있는 제 4 열교환기와,
    상기 탱크와, 상기 제 3 열교환기와, 그리고 상기 제 4 열교환기에 작동 가능하게 연결되어 있는 냉매 순환장치와, 그리고
    상기 저장 매질을 냉각하기 위하여 냉매가 상기 제 3 열교환기와 상기 탱크를 통과하는 제 1 작동 모드와, 상기 제 2 열교환기로 상기 공급 공기 흐름을 냉각하기 위하여 냉매가 상기 제 1 열교환기와 제 2 열교환기 사이를 통과하는 제 2 작동 모드와, 그리고 상기 제 4 열교환기로 상기 공급 공기 흐름을 냉각하기 위하여 냉매가 상기 탱크와 상기 제 4 열교환기를 통과하는 제 3 작동 모드에서 냉매가 흐를 수 있도록 상기 압축기와 상기 냉매 순환장치의 작동을 선택적으로 제어하는 제어장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 공조기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어장치가 상기 제 1 및 제 3 작동 모드에서 동시에 냉매가 흐를 수 있도록 상기 압축기와 상기 냉매 순환장치의 작동을 선택적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 공조기.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 열교환기는 응축기로서 작동 가능한 실외 열교환기이고, 상기 제 2 및 제 4 열교환기는 상기 공급 공기 흐름을 냉각하기 위한 증발기로서 작동 가능한 실내 열교환기인 것을 특징으로 하는 공조기.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 열교환기 사이에서 상기 냉매의 흐름을 전환하기 위한 상기 압축기에 작동 가능하게 연결되어 있는 흐름 교환 수단을 더 포함하고, 상기 제어장치는 상기 제 2 열교환기에 의해 상기 공급 공기 흐름이 냉각되는 상기 제 2 작동 모드 동안에 한 방향으로 상기 제 1 및 제 2 열교환기 사이에서 냉매가 흐르도록 하고 상기 제 2 열교환기에 의해 상기 공급 공기 흐름이 가열되는 다른 작동 모드 동안에 다른 방향으로 상기 제 1 및 제 2 열교환기 사이에서 냉매가 흐르도록 상기 흐름 교환 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 공조기
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 저장 매질을 가열하기 위한 가열장치를 더 포함하고, 상기 제어장치는 상기 제 4 열교환기로 상기 공급 공기 흐름을 가열하기 위하여 가열된 냉매를 제공하도록 상기 탱크와 상기 제 4 열교환기 사이에서 냉매가 흐르는 또 다른 작동 모드에서 냉매가 흐르게 하는 것을 특징으로 하는 공조기.
  6. 공조기에 있어서,
    제 1 냉매를 압축하기 위한 압축기와,
    상기 압축기에 작동 가능하게 연결되어 있는 제 1 열교환기와,
    상기 압축기와 상기 제 1 열교환기에 작동 가능하게 연결되어 있는 제 2 열교환기로서, 상기 제 2 열교환기는 실내 공간을 위한 공급 공기 흐름과 열교환 관계에 있고, 상기 압축기가 상기 제 1 열교환기와 상기 제 2 열교환기 사이에서 상기 제 1 냉매를 순환시키도록 작동 가능하여 상기 공급 공기 흐름을 냉각시키는 구조로 된 제 2 열교환기와,
    열에너지 저장 매질을 내포하고 있는 탱크를 포함하는 열에너지 저장유닛과,
    상기 탱크, 상기 압축기, 및 상기 제 1 열교환기에 작동 가능하게 연결되어 있는 제 3 열교환기로서, 상기 압축기가 상기 제 1 열교환기와 상기 제 3 열교환기 사이에서 상기 제 1 냉매를 순환시키도록 작동 가능하여 상기 제 3 열교환기 내에서 상기 제 1 냉매와 열교환 관계에 있는 제 2 냉매를 냉각시키는 구조로 된 제 3 열교환기와,
    상기 제 3 열교환기에 작동 가능하게 연결되어 있고, 상기 공급 공기 흐름과 열교환 관계에 있는 제 4 열교환기와,
    상기 제 3 열교환기와 상기 탱크 사이에서 상기 제 2 냉매를 순환시켜서 상기 저장 매질을 냉각시킬 수 있으며, 상기 제 3 열교환기와 상기 제 4 열교환기 사이에서 상기 제 2 냉매를 순환시켜서 상기 공급 공기 흐름을 냉각시킬 수 있는 냉매 순환장치와, 그리고
    상기 압축기, 상기 제 1 열교환기, 및 상기 제 2 열교환기로 구성되어 있는 제 1 회로를 통해서, 그리고 상기 압축기, 상기 제 1 열교환기, 및 상기 제 3 열교환기로 구성되어 있는 제 2 회로를 통해서 상기 제 1 냉매를 유동시키고, 그리고 상기 제 3 열교환기, 상기 냉매 순환장치, 및 상기 탱크로 구성되어 있는 제 3 회로를 통해서, 그리고 상기 제 3 열교환기, 상기 냉매 순환장치, 및 상기 제 4 열교환기로 구성되어 있는 제 4 회로를 통해서 상기 제 2 냉매를 유동시키기 위한 제어장치를 포함하고,
    상기 저장 매질을 냉각하기 위하여 상기 제 2 냉매가 상기 제 3 회로를 통과하고 상기 제 1 냉매가 상기 제 2 회로를 통과하는 제 1 작동 모드와,
    상기 제 2 열교환기로 상기 공급 공기 흐름을 냉각하기 위하여 상기 제 1 냉매가 상기 제 1 회로를 통과하는 제 2 작동 모드와,
    상기 제 4 열교환기로 상기 공급 공기 흐름을 냉각하기 위하여 상기 제 2 냉매가 상기 제 4 회로를 통과하는 제 3 작동 모드와, 그리고
    상기 제 2 열교환기와 상기 제 4 열교환기로 상기 공급 공기 흐름을 냉각하기 위하여 상기 제 2 냉매가 상기 제 4 회로를 통과하고 상기 제 1 냉매가 상기 제 1 회로를 통과하는 제 4 작동 모드에서 선택적으로 작동 가능한 것을 특징으로 하는 공조기.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 냉매가 압축성 상변화 유체이고 상기 제 2 냉매는 비압축성 액체인 것을 특징으로 하는 공조기.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 저장 매질이 물이고, 상기 제 2 냉매는 상기 저장 매질보다 낮은 결빙점을 갖는 액체인 것을 특징으로 하는 공조기.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 저장 매질은 상기 탱크 내부의 다수의 용기 내에 감싸여 있는 이온이 제거된 물인 것을 특징으로 하는 공조기.
  10. 제 6 항에 있어서, 상기 제 3 열교환기가 상기 탱크의 외부에 있고, 상기 공조기는 상기 제 2 열교환기와 상기 저장 매질간의 열 전달을 위해 상기 탱크 내부의 상기 저장 매질 내에 파묻혀 있는 제 5 열교환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공조기.
  11. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 냉매가 상기 제 1 회로를 한 방향으로 통과하여 흐르는 경우에 상기 제 2 열교환기를 이용하여 상기 공급 공기 흐름을 가열하기 위하여 상기 제 2 열교환기로 가열된 제 1 냉매를 제공하고, 그리고 상기 제 1 냉매가 상기 제 1 회로를 반대 방향으로 통과하여 흐르는 경우에 상기 제 2 열교환기를 이용하여 상기 공급 공기 흐름을 냉각하기 위하여 상기 제 2 열교환기로 냉각된 제 1 냉매를 제공하도록 상기 제 1 회로 내에서 상기 제 1 냉매의 흐름을 전환하기 위한 상기 압축기에 작동 가능하게 연결되어 있는 흐름 교환 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공조기.
  12. 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 냉매가 상기 제 4 회로를 한 방향으로 통과하여 흐르는 경우에 상기 제 4 열교환기를 이용하여 상기 공급 공기 흐름을 가열하기 위하여 상기 제 4 열교환기로 가열된 제 2 냉매를 제공하도록 상기 저장 매질을 가열하기 위한 가열장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공조기.
  13. 제 6 항에 있어서, 상기 제 3 회로를 상기 제 4 회로로부터 격리하기 위하여 상기 공조기 내에 삽입되는 하나 이상의 격리 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공조기.
  14. 공조기에 있어서,
    제 1 회로를 형성하도록 상호 작동 가능하게 연결되어 있는 압축기와, 제 1 열교환기와, 그리고 실내 공간을 위한 공급 공기 흐름과 열교환 관계에 있는 제 2 열교환기와,
    열에너지 저장 매질을 내포하고 있는 탱크를 포함하는 열에너지 저장유닛과,
    제 2 회로를 형성하도록 상기 탱크, 상기 압축기, 및 상기 제 1 열교환기와 상호 작동 가능하게 연결되어 있는 제 3 열교환기와,
    제 3 회로를 형성하도록 상기 제 3 열교환기 및 상기 탱크에 상호 작동 가능하게 연결되어 있는 냉매 순환장치와,
    제 4 회로를 형성하도록 상기 탱크 및 상기 냉매 순환장치에 상호 작동 가능하게 연결되어 있고, 상기 공급 공기 흐름과 열교환 관계에 있는 제 4 열교환기와, 그리고
    상기 제 2 열교환기를 이용하여 상기 공급 공기 흐름을 냉각하기 위해서 상기 제 1 회로 내에서 제 1 냉매를 흐르게 하는 상기 압축기의 작동을 선택적으로 제어하고, 상기 제 1 냉매로 제 2 냉매를 냉각하고 상기 제 2 냉매로 상기 저장 매질을 냉각하기 위해서, 상기 제 2 회로 내에서 상기 제 1 냉매를 흐르게 하는 상기 압축기를 제어하며 상기 제 3 회로 내에서 상기 제 2 냉매를 흐르게 하는 동시에 상기 제 2 회로 내에서 제 1 냉매를 흐르게 하는 상기 냉매 순환장치를 제어하고, 그리고 상기 제 4 열교환기를 이용하여 상기 공급 공기 흐름을 냉각하기 위해서 상기 제 4 회로 내에서 상기 제 2 냉매를 순환시키는 상기 냉매 순환장치를 제어하는 제어장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 공조기.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 제어장치는 상기 제 2 열교환기와 상기 제 4 열교환기를 이용하여 상기 공급 공기 흐름을 냉각하기 위해서 상기 제 1 회로 내의 상기 제 1 냉매와 상기 제 4 회로 내의 상기 제 2 냉매를 동시에 순환시키는 상기 압축기와 상기 냉매 순환장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 공조기.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 제 1 열교환기는 응축기로서 작동 가능한 실외 열교환기이고, 상기 제 2 및 제 4 열교환기는 상기 공급 공기 흐름을 냉각하기 위한 증발기로서 작동 가능한 실내 열교환기인 것을 특징으로 하는 공조기.
  17. 제 14 항에 있어서, 상기 제 1 냉매가 상기 제 1 회로를 한 방향으로 통과하여 흐르는 경우에 상기 제 2 열교환기를 이용하여 상기 공급 공기 흐름을 가열하기 위하여 상기 제 2 열교환기로 가열된 제 1 냉매를 제공하고, 그리고 상기 제 1 냉매가 상기 제 1 회로를 반대 방향으로 통과하여 흐르는 경우에 상기 제 2 열교환기를 이용하여 상기 공급 공기 흐름을 냉각하기 위하여 상기 제 2 열교환기로 냉각된 제 1 냉매를 제공하도록 상기 제 1 회로 내에서 상기 제 1 냉매의 흐름을 전환하기 위한 상기 압축기에 작동 가능하게 연결되어 있는 흐름 교환 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공조기
  18. 제 14 항에 있어서, 상기 제 2 냉매가 상기 제 4 회로를 한 방향으로 통과하여 흐르는 경우에 상기 제 4 열교환기를 이용하여 상기 공급 공기 흐름을 가열하기 위하여 상기 제 4 열교환기로 가열된 제 2 냉매를 제공하도록 상기 저장 매질을 가열하기 위한 가열장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공조기.
  19. 제 14 항에 있어서, 상기 제 3 회로를 상기 제 4 회로로부터 격리하기 위하여 상기 공조기 내에 삽입되는 하나 이상의 격리 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공조기.
  20. 제 14 항에 있어서, 상기 제 1 냉매가 압축성 상변화 유체이고 상기 제 2 냉매는 비압축성 액체인 것을 특징으로 하는 공조기.
  21. 제 14 항에 있어서, 상기 저장 매질이 물이고, 상기 제 2 냉매는 상기 저장 매질보다 낮은 결빙점을 갖는 액체인 것을 특징으로 하는 공조기.
  22. 제 14 항에 있어서, 상기 저장 매질은 상기 탱크 내부의 다수의 용기 내에 감싸여 있는 이온이 제거된 물인 것을 특징으로 하는 공조기.
  23. 피크 전력 수요 기간에 전력의 소비를 감소시키도록 제 14 항에 따른 공조기를 작동하는 방법에 있어서,
    상기 저장 매질을 냉각시키도록 오프-피크 전력 수요 기간에 상기 제 1 냉매를 상기 제 2 회로를 통해 순환시키고 상기 제 2 냉매를 상기 제 3 회로를 통해 순환시키는 단계와,
    상기 제 4 열교환기를 이용하여 상기 공급 공기 흐름을 냉각시키도록 피크 전력 수요 기간에 상기 제 4 회로를 통해 상기 제 2 냉매를 순환시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공조기 작동방법.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 제 1 냉매를 상기 제 1 회로를 통해 순환시키도록 상기 압축기를 작동시킴과 동시에, 상기 제 2 및 제 4 열교환기를 동시적으로 이용하여 상기 공급 공기 흐름을 가열하도록 상기 제 4 회로를 통해 상기 제 2 냉매를 계속 순환시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공조기 작동방법.
  25. 난방을 제공하도록 제 14 항에 따른 공조기를 작동하는 방법에 있어서,
    상기 저장 매질을 가열하는 단계와, 그리고
    상기 제 4 열교환기를 이용하여 상기 공급 공기 흐름을 가열하도록 상기 제 4 회로를 통해 상기 제 2 냉매를 순환시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공조기 작동방법.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 제 2 열교환기를 이용하여 상기 공급 공기 흐름을 가열하기 위하여 상기 제 2 열교환기 내의 제 1 냉매를 응축시키고 상기 제 1 열교환기 내의 제 1 냉매를 증발시키도록 상기 제 1 회로를 통해 상기 제 1 냉매를 순환시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공조기 작동방법.
  27. 제 26 항에 있어서, 상기 제 2 및 제 4 열교환기를 이용하여 상기 공급 공기 흐름을 가열하도록 상기 제 1 회로 내에서 제 1 냉매와 상기 제 4 회로 내에서 제 2 냉매를 동시에 순환시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공조기 작동방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100389269B1 (ko) * 2001-02-22 2003-06-27 진금수 히트 펌프 시스템

Families Citing this family (74)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000008422A (ko) * 1998-07-13 2000-02-07 윤종용 멀티형 냉난방겸용 공조기기
US6278909B1 (en) 1998-09-29 2001-08-21 Hydro-Quebec Method and apparatus for controlling the amount of power supplied to a conditioning device
US6216486B1 (en) * 1999-09-24 2001-04-17 Baltimore Aircoil Company, Inc. Ice storage coil arrangement
WO2001090663A1 (en) * 2000-05-26 2001-11-29 Thermal Energy Accumulator Products Pty Ltd A multiple-use super-efficient heating and cooling system
JP3581121B2 (ja) * 2000-12-21 2004-10-27 株式会社低温食品加工技術研究所 水産物市場の品質保持装置とその方法及び該水産物市場のセリ市場システム
JP2003075017A (ja) * 2001-09-04 2003-03-12 Sanyo Electric Co Ltd 排熱利用冷凍システム
US7096929B2 (en) * 2002-03-29 2006-08-29 Leading Technology Designs, Inc. PCM (phase change material) system and method for shifting peak electrical load
CA2436367A1 (en) * 2003-05-09 2004-11-09 Serge Dube Energy storage with refrigeration systems and method
US6877342B2 (en) * 2003-07-03 2005-04-12 Cohand Technology Co., Ltd. Controlled method for the energy-saving and energy-releasing refrigerating air conditioner
EP1515098A1 (en) * 2003-09-12 2005-03-16 Ingenjörsfirma Kontrollelektronik Hjärtström & Kalén Aktiebolag Method and device for environment conditioning
US7124594B2 (en) * 2003-10-15 2006-10-24 Ice Energy, Inc. High efficiency refrigerant based energy storage and cooling system
US8234876B2 (en) 2003-10-15 2012-08-07 Ice Energy, Inc. Utility managed virtual power plant utilizing aggregated thermal energy storage
US7854129B2 (en) * 2003-10-15 2010-12-21 Ice Energy, Inc. Refrigeration apparatus
US7162878B2 (en) * 2003-10-15 2007-01-16 Ice Energy, Llc Refrigeration apparatus
US20050172660A1 (en) * 2004-02-05 2005-08-11 Anderson R. D. Thermal energy storage device and method
US7032398B2 (en) * 2004-02-27 2006-04-25 Toromont Industries Ltd. Energy management system, method, and apparatus
US7163048B2 (en) * 2004-04-21 2007-01-16 Colasso Francisco J Automatic monitoring system for thermal energy storage plants
MXPA06012065A (es) * 2004-04-22 2008-01-16 Ice Energy Inc Regulador de fase mezclada para manejar refrigerante en un sistema de enfriamiento y almacenamiento de energia de alta eficiencia basado en refrigerante.
KR101236121B1 (ko) * 2004-05-25 2013-02-21 아이스 에너지 홀딩스, 인크. 향상된 열교환 용량을 갖는 냉매계 열에너지 저장 및 냉각시스템
US7152413B1 (en) 2005-12-08 2006-12-26 Anderson R David Thermal energy transfer unit and method
US7363772B2 (en) * 2004-08-18 2008-04-29 Ice Energy, Inc. Thermal energy storage and cooling system with secondary refrigerant isolation
US7421846B2 (en) * 2004-08-18 2008-09-09 Ice Energy, Inc. Thermal energy storage and cooling system with gravity fed secondary refrigerant isolation
US20070006605A1 (en) * 2005-07-06 2007-01-11 Kaori Heat Treatment Co., Ltd. Heating and cooling system
US20070056311A1 (en) * 2005-09-14 2007-03-15 Kaori Heat Treatment Co., Ltd. Heating and cooling apparatus
US7240509B2 (en) * 2005-09-14 2007-07-10 Kaori Heat Treatment Co., Ltd. Heating and cooling system
CA2628094A1 (en) 2005-11-07 2007-05-10 Groupe Enerstat Inc. Energy accumulator system
ES2277780B1 (es) * 2005-12-01 2008-06-16 Andres Medrano Alijas Conjunto enfriador de un sistema de aire acondicionado y procedimiento de enfriamiento.
CA2573896A1 (en) * 2006-04-20 2007-10-20 Springer Carrier Ltda Heat pump system having auxiliary water heating and heat exchanger bypass
US20090078783A1 (en) * 2006-06-08 2009-03-26 Cuppetilli Robert D Secondary heating and cooling system
US9389008B2 (en) * 2006-10-23 2016-07-12 Ralph Muscatell Solar energy air conditioning system with storage capability
US11015870B2 (en) * 2006-10-23 2021-05-25 Ralph Muscatell Water tank for use in an air-conditioning or heating system
SE530723C2 (sv) * 2006-12-13 2008-08-26 Scandinavian Energy Efficiency Värmepumpsaggregat
WO2008113121A1 (en) * 2007-03-16 2008-09-25 L.P.E. Group Pty Ltd A thermal transfer, recovery and management system
US7900468B2 (en) * 2007-07-11 2011-03-08 Liebert Corporation Method and apparatus for equalizing a pumped refrigerant system
WO2009102975A2 (en) * 2008-02-15 2009-08-20 Ice Energy, Inc. Thermal energy storage and cooling system utilizing multiple refrigerant and cooling loops with a common evaporator coil
US20090211732A1 (en) * 2008-02-21 2009-08-27 Lakhi Nandlal Goenka Thermal energy exchanger for a heating, ventilating, and air conditioning system
EP2313715A1 (en) * 2008-05-28 2011-04-27 Ice Energy, Inc. Thermal energy storage and cooling system with isolated evaporator coil
US8166773B2 (en) * 2008-10-08 2012-05-01 Venturedyne, Ltd. Refrigeration capacity banking for thermal cycling
CN101504222B (zh) * 2009-02-19 2011-07-27 艾默生网络能源有限公司 一种空调
SE535370C2 (sv) * 2009-08-03 2012-07-10 Skanska Sverige Ab Anordning och metod för lagring av termisk energi
US20110079025A1 (en) * 2009-10-02 2011-04-07 Thermo King Corporation Thermal storage device with ice thickness detection and control methods
WO2011103306A1 (en) * 2010-02-19 2011-08-25 Dynasep Llc Energy storage system
WO2012135470A1 (en) * 2011-04-01 2012-10-04 Ice Energy, Inc. Refrigerant circuit with integrated multi-mode thermal energy storage
US9203239B2 (en) 2011-05-26 2015-12-01 Greener-Ice Spv, L.L.C. System and method for improving grid efficiency utilizing statistical distribution control
JP2014520244A (ja) 2011-06-17 2014-08-21 アイス エナジー テクノロジーズ インコーポレーテッド 液体−吸入の熱交換による熱エネルギー貯蔵のためのシステム及び方法
US9052125B1 (en) 2011-09-08 2015-06-09 Dennis S. Dostal Dual circuit heat pump
US9310140B2 (en) * 2012-02-07 2016-04-12 Rebound Technologies, Inc. Methods, systems, and devices for thermal enhancement
ES2729992T3 (es) * 2012-05-03 2019-11-07 Carrier Corp Sistema de aire acondicionado que utiliza material de cambio de fase sobreenfriado
SE537267C2 (sv) 2012-11-01 2015-03-17 Skanska Sverige Ab Förfarande för drift av en anordning för lagring av termiskenergi
SE536723C2 (sv) 2012-11-01 2014-06-24 Skanska Sverige Ab Termiskt energilager innefattande ett expansionsutrymme
AU2014348922A1 (en) * 2013-11-15 2016-06-09 Board Of Regents, The University Of Texas System Reducing peak electrical demand by air conditioning systems and reducing water consumption by implementing an integrated thermal energy and rainwater storage system
KR20170069230A (ko) * 2014-09-19 2017-06-20 액시엄 엑서지 인코포레이티드 타겟 공간에 대해 저온을 유지하기 위하여 열 에너지 저장을 활용하도록 구성된 강력한 에어 컨디셔닝 시스템들을 구현하는 시스템들 및 방법들
US10995993B2 (en) 2014-09-27 2021-05-04 Rebound Technologies, Inc. Thermal recuperation methods, systems, and devices
US10718540B2 (en) * 2014-12-26 2020-07-21 Daikin Industries, Ltd. Thermal storage air conditioner
EP3280605A4 (en) * 2015-04-06 2018-11-21 Solarreserve Technology, LLC Electrical power systems incorporating thermal energy storage
US20170191721A1 (en) * 2016-01-06 2017-07-06 General Electric Company Air Conditioner Units Having Dehumidification Features
US10584904B2 (en) 2017-03-27 2020-03-10 Rebound Technologies, Inc. Cycle enhancement methods, systems, and devices
US20200192452A1 (en) * 2017-04-28 2020-06-18 Grid Edge Limited Energy management system
DE102017109357B4 (de) * 2017-05-02 2022-04-28 Viessmann Refrigeration Solutions Gmbh Kühlmöbel mit Speicher und Kühlsystem
US9989271B1 (en) 2017-08-14 2018-06-05 Calvin Becker Air conditioning with thermal storage
EP4290169A3 (en) 2017-09-25 2024-02-28 Nostromo Ltd. Thermal energy storage array
JP2019091348A (ja) * 2017-11-16 2019-06-13 富士通株式会社 情報処理装置
WO2019165328A1 (en) 2018-02-23 2019-08-29 Rebound Technologies, Inc. Freeze point suppression cycle control systems, methods, and devices
US10906150B2 (en) 2018-04-11 2021-02-02 Rolls-Royce North American Technologies Inc Mechanically pumped system for direct control of two-phase isothermal evaporation
EP3857154A4 (en) 2018-09-25 2022-07-20 Nostromo Ltd. LIQUID FLOW IN THERMAL STORAGE VESSELS
US11499755B2 (en) 2018-11-20 2022-11-15 Carrier Corporation Transportation refrigeration system
WO2020132467A1 (en) 2018-12-20 2020-06-25 Rebound Technologies, Inc. Thermo-chemical recuperation systems, devices, and methods
US11022360B2 (en) 2019-04-10 2021-06-01 Rolls-Royce North American Technologies Inc. Method for reducing condenser size and power on a heat rejection system
US10921042B2 (en) * 2019-04-10 2021-02-16 Rolls-Royce North American Technologies Inc. Method for reducing condenser size and power on a heat rejection system
US12031755B2 (en) 2021-05-19 2024-07-09 Copeland Lp Refrigeration system having high-efficiency loop
US11781817B2 (en) * 2021-06-22 2023-10-10 Booz Allen Hamilton Inc. Thermal management systems for extended operation
CN215112902U (zh) * 2021-06-28 2021-12-10 黄义涌 一种空调
US11970652B1 (en) 2023-02-16 2024-04-30 Microera Power Inc. Thermal energy storage with actively tunable phase change materials
PL444170A1 (pl) * 2023-03-22 2024-09-23 Zakład Produkcji Automatyki Sieciowej Spółka Akcyjna Urządzenie sprężarkowe do chłodzenia i/lub ogrzewania pomieszczenia

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3563304A (en) * 1969-01-28 1971-02-16 Carrier Corp Reverse cycle refrigeration system utilizing latent heat storage
US4135571A (en) * 1975-04-01 1979-01-23 Tamblyn Robert T Thermal storage systems
US4044568A (en) * 1975-12-22 1977-08-30 Turbo Refrigerating Company Space heating and cooling system
NL7708304A (nl) * 1976-07-30 1978-02-01 Crede Helfried Werkwijze voor het winnen van energie en daar- toe geschikte inrichting.
US4256475A (en) * 1977-07-22 1981-03-17 Carrier Corporation Heat transfer and storage system
US4253309A (en) * 1978-12-28 1981-03-03 Thore Abrahamsson Heat pump arrangement
US4380156A (en) * 1979-06-04 1983-04-19 Atlantic Richfield Company Multiple source heat pump
US4375831A (en) * 1980-06-30 1983-03-08 Downing Jr James E Geothermal storage heating and cooling system
US4527618A (en) * 1982-09-29 1985-07-09 Solar Decisions, Inc. Solar energy storage and distribution system with heat pump assist
US4513574A (en) * 1984-04-30 1985-04-30 Tempmaster Corporation Low Temperature air conditioning system and method
US4909041A (en) * 1984-07-27 1990-03-20 Uhr Corporation Residential heating, cooling and energy management system
US4645908A (en) * 1984-07-27 1987-02-24 Uhr Corporation Residential heating, cooling and energy management system
US4809516A (en) * 1984-07-27 1989-03-07 Uhr Corporation Residential heating cooling and energy management system
US4671077A (en) * 1985-08-13 1987-06-09 Paradis Marc A Ice-maker heat pump using water supercooling
US4608836A (en) * 1986-02-10 1986-09-02 Calmac Manufacturing Corporation Multi-mode off-peak storage heat pump
US4718248A (en) * 1986-05-05 1988-01-12 Stephen Fisher Four element refrigeration heat pump and geothermal control systems
US4753080A (en) * 1986-07-07 1988-06-28 Uhr Corporation Cold storage method and apparatus
US4735064A (en) * 1986-11-17 1988-04-05 Fischer Harry C Energy storage container and system
DE3821910A1 (de) * 1988-06-29 1990-01-04 Bbc York Kaelte Klima Verfahren zur versorgung eines kaelteverbrauchers mit kaelte
US4940079A (en) * 1988-08-11 1990-07-10 Phenix Heat Pump Systems, Inc. Optimal control system for refrigeration-coupled thermal energy storage
US4916916A (en) * 1988-11-14 1990-04-17 Fischer Harry C Energy storage apparatus and method
US5211029A (en) * 1991-05-28 1993-05-18 Lennox Industries Inc. Combined multi-modal air conditioning apparatus and negative energy storage system
US5255526A (en) * 1992-03-18 1993-10-26 Fischer Harry C Multi-mode air conditioning unit with energy storage system
US5307642A (en) * 1993-01-21 1994-05-03 Lennox Industries Inc. Refrigerant management control and method for a thermal energy storage system
US5355688A (en) * 1993-03-23 1994-10-18 Shape, Inc. Heat pump and air conditioning system incorporating thermal storage
US5467812A (en) * 1994-08-19 1995-11-21 Lennox Industries Inc. Air conditioning system with thermal energy storage and load leveling capacity

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100389269B1 (ko) * 2001-02-22 2003-06-27 진금수 히트 펌프 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
JP2000502172A (ja) 2000-02-22
EP0861406A4 (en) 1998-12-30
AU7672596A (en) 1997-06-11
CN1203657A (zh) 1998-12-30
EP0861406A1 (en) 1998-09-02
CA2237323A1 (en) 1997-05-29
US5678626A (en) 1997-10-21
WO1997019304A1 (en) 1997-05-29
AU719697B2 (en) 2000-05-18

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