KR20130006495A - 급탕 시스템 - Google Patents

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KR20130006495A
KR20130006495A KR1020127028591A KR20127028591A KR20130006495A KR 20130006495 A KR20130006495 A KR 20130006495A KR 1020127028591 A KR1020127028591 A KR 1020127028591A KR 20127028591 A KR20127028591 A KR 20127028591A KR 20130006495 A KR20130006495 A KR 20130006495A
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high temperature
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다카히로 즈시
? 아사리
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도시바 캐리어 가부시키가이샤
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Abstract

4방향 전환밸브(11)를 필요로 하는 저온측 냉동사이클(Rb)과, 4방향 전환밸브(11)를 필요로 하지 않는 고온측 냉동사이클(Ra)로 2원 냉동사이클을 구성하고, 각 냉동사이클에 구비한 중간열교환기(5)로 열교환시킨다. 고온측 냉동사이클(Ra)의 수열교환기(2)에 온수배관(H)을 배관하고 물 또는 온수를 고온의 온수로 하여 이용측에 공급한다. 바이패스 회로(B)는 일단을 고온측 냉동사이클(Ra)의 고온측 압축기(1)와 수열교환기 사이의 냉매 배관(P)에 접속하고, 타단을 고온측 팽창장치(4)와 중간열교환기 사이의 냉매배관에 접속하며, 중도부에 유체제어밸브(8)를 설치한다. 제어부(S)는 저온측 냉동사이클(Rb)의 공기열교환기(12)에 대한 제상운전시에 유체제어밸브(8)를 개방하고, 고온측 팽창장치를 폐쇄하도록 제어함으로써 저온측 냉동사이클(Rb)의 증발기에 대한 제상운전시에 특유의 제어를 수행하여 부품비의 절감과, 효율이 좋은 제상운전을 가능하게 한다.

Description

급탕 시스템{HOT WATER SUPPLY SYSTEM}
본 발명의 실시형태는 2원 냉동사이클을 사용하여 온수를 공급하는 급탕시스템에 관한 것이다.
고온측 냉동사이클과 저온측 냉동사이클을 중간열교환기를 통하여 접속하고 고온측 냉동사이클에 순환하는 냉매와, 저온측 냉동사이클에 순환하는 냉매를 중간열교환기로 열교환시키고 고압축비를 얻는 2원 냉동사이클이 많이 사용되는 경향이 있다(예를 들어, 일본 공개특허공보 제2000-320914호).
그리고, 고온측 냉동사이클을 구성하는 응축기로서 수열교환기를 구비하고, 여기에 온수 배관을 통하여 물 또는 온수를 인도한다. 물 또는 온수는 고온의 온수로 바꾸고 온수배관선단의 이용측에 공급된다. 따라서, 한랭지에서도 효율이 좋은 급탕운전이 가능하다.
그런데, 상기 급탕시스템에서는 급탕운전시에 저온측 냉동사이클을 구성하는 공기열교환기를 증발기로서 작용시킴으로써, 특히 낮은 외기온도 조건하에 의한 운전에 수반하여 공기열교환기에 성에가 부착되는 것을 피할 수 없다. 그 상태 그대로 경과되면, 공기열교환기의 열교환 효율이 저하되므로 제상(除霜)운전을 실시할 필요가 있다.
제상운전시에는 고온측 냉동사이클의 4방향 전환밸브 및 저온측 냉동사이클의 4방향 전환밸브를 반대로 전환하여, 냉매의 순환방향을 반대로 한다. 제상시의 열원을 고온측 냉동사이클의 수열교환기에 인도된 온수로 하고 있는 점에서, 제상 운전중의 고압유지와 토출온도유지를 도모할 수 있다. 저온측 냉동사이클의 공기열교환기에 고온의 가스냉매가 직접 인도되므로 효율 좋게 공기열교환기의 제상을 수행한다.
한편, 수열교환기에 인도된 온수로부터 흡열되어 온수의 온도가 저하되는 문제도 발생한다.
또한, 4방향 전환밸브는 고가이고, 가능하면 4방향 전환밸브 및 4방향 전환밸브에 접속되는 배관류를 생략하여, 부품비의 감소에 의한 비용 절감을 도모하고자 하는 욕망이 있다. 또한, 4방향 전환밸브와 접속배관용 배치 공간을 불필요한 것으로 하여 배관공사의 작업성의 향상을 가져오고자 하는 요망이 있다.
단, 저온측 냉동사이클과 고온측 냉동사이클 양쪽의 4방향 전환밸브를 생략한 경우에는 제상을 위한 열원 부족으로 제상운전 중의 고압유지와 토출온도유지를 도모할 수 없게 되고, 그 상태에서는 효율이 좋은 제상운전을 실시할 수 없게 되거나, 제상을 완료할 수 없을 우려가 있다. 따라서, 제상운전중의 열원의 확보와 함께 4방향 전환밸브의 삭제를 검토할 필요가 있다.
본 실시형태는 상기 사정에 기초하여 이루어진 것으로, 2원 냉동사이클을 구비한 상태에서, 저온측 냉동사이클의 증발기에 대한 제상운전시에 특유의 제어를 이루고, 부품비의 감소와, 효율 좋은 제상운전을 가능하게 한 급탕시스템을 제공한다.
상기 목적을 만족하기 위해 본 발명에서의 급탕시스템은 저온측 압축기, 4방향 전환밸브, 중간열교환기, 저온측 팽창장치, 증발기를 냉매배관을 통하여 연통하는 저온측 냉동사이클과, 고온측 압축기, 수열교환기, 고온측 팽창장치, 중간열교환기를 냉매배관을 통하여 연통하는 고온측 냉동사이클로 구성되고, 상기 저온측 냉동사이클에 인도되는 냉매와, 상기 고온측 냉동사이클에 인도되는 냉매를, 상기 중간열교환기에서 열교환시키는 2원 냉동사이클과, 상기 고온측 냉동사이클의 수열교환기에 배관되고, 유통되는 물 또는 온수와 고온측 냉동사이클에 인도되는 냉매를 열교환시켜 이용측에 공급하는 온수배관과, 일단이 상기 고온측 냉동사이클의 고온측 압축기와 수열교환기 사이의 냉매배관에 접속되고, 타단이 고온측 냉동사이클의 고온측 팽창장치와 중간열교환기 사이의 냉매배관에 접속되며, 중도부에 유체제어밸브를 갖는 바이패스 회로와, 상기 저온측 냉동사이클의 증발기에 대한 제상운전시에 상기 바이패스 회로의 유체제어밸브를 개방하고, 상기 고온 냉동사이클의 고온측 팽창장치를 폐쇄하도록 제어하는 제어수단을 구비한다.
도 1은 본 실시형태에 관한 급탕시스템의 냉동사이클 구성도이다.
도 1은 급탕시스템의 냉동사이클 구성도이고, 특히 제상운전시의 냉동사이클 전환상태를 도시하고 있다.
상기 급탕시스템은 고온측 냉동사이클(Ra), 온수배관(H), 저온측 냉동사이클(Rb) 및 제어부(제어수단)(S)로 구성된다.
상기 고온측 냉동사이클(Ra)로부터 설명하면 고온측 압축기(1)의 토출부(a), 수열교환기(2), 수액기(受液器)(3), 고온측 팽창장치(4), 중간열교환기(5)의 흡열부(5a) 및 기액분리기(6)가 차례로, 냉매배관(P)을 통하여 접속되어 있고, 기액분리기(6)는 고온측 압축기(1)의 흡입부(b)에 연결된다.
후술하는 급탕운전시와 제상운전시에 관계없이, 고온측 압축기(1)에서 압축되어 토출되는 냉매는, 수열교환기(2) - 수액기(3) - 고온측 팽창장치(4) - 중간열교환기(5)의 흡열부(5a) - 기액분리기(6) - 고온측 압축기(1)의 순으로 인도된다. 따라서, 수열교환기(2)가 응축기로서 작용하고, 중간열교환기(5)의 흡열부(5a)가 증발기로서 작용하게 된다.
이와 같은 고온측 냉동사이클(Ra)에 바이패스 회로(B)가 설치된다. 상기 바이패스 회로(B)는 일단이 고온측 압축기(1)의 토출부(a)와 수열교환기(2) 사이의 냉매배관(P)에 접속되고, 타단이 고온측 팽창장치(4)와 중간열교환기(5)의 흡열부(5a) 사이의 냉매배관(P)에 접속되며, 중도부에 유체제어밸브(8)를 갖는 바이패스관(9)으로 이루어진다.
상기 온수배관(H)은 일단부가 온수회수배관 또는 온수복귀(復水)측 버퍼탱크에 접속되고, 타단부가 온수출구배관 또는 온수송출(往水)측 버퍼탱크(이상, 모두 도시하지 않음)에 접속된다.
온수배관(H)의 중도부는 상기 고온측 냉동사이클(Ra)을 구성하는 수열교환기(2)에 배관되어 있고, 온수배관(H)에 인도되는 물 또는 온수와, 수열교환기(2)에 인도되는 냉매를 열교환할 수 있다.
상기 저온측 냉동사이클(Rb)은 저온측 압축기(10)의 토출부(c)와 4방향 전환밸브(11)의 제 1 포트(d1)가 냉매배관(P)을 통하여 접속되고, 4방향 전환밸브(11)의 제 2 포트(d2)에 중간열교환기(5)의 방열부(5b)가 냉매배관(P)을 통하여 접속된다. 또한, 4방향 전환밸브(11)의 제 3 포트(d3)는, 여기에서는 2기의 공기열교환기(12)로 중도부부터 2개로 분기된 냉매배관(P)을 통하여 접속된다.
4방향 전환밸브(11)의 제 4 포트(d4)는 기액분리기(13)를 통하여 저온측 압축기(10)의 흡입부(e)에 냉매배관(P)을 통하여 접속된다. 한편, 중간열교환기(5)의 방열부(5b)는 수액기(14)에 냉매배관(P)을 통하여 접속되고, 수액기(14)와 2기의 공기열교환기(12)는 중도부부터 2개로 분기되어, 각각 저온측 팽창장치(15)를 구비한 냉매배관(P)을 통하여 접속된다.
상기 저온측 냉동사이클에서, 급탕운전시에 저온측 압축기(10)에서 압축되어 토출되는 냉매는, 4방향 전환밸브(11) - 중간열교환기(5)의 방열부(5b) - 수액기(14) - 2개의 저온측 팽창장치(15) - 2기의 공기열교환기(12) - 4방향 전환밸브(11) - 기액분리기(13) - 저온측 압축기(10)의 순서로 인도되도록 이루어져 있다.
따라서, 중간열교환기(5)의 방열부(5b)가 응축기로서 작용하고, 공기열교환기(12)가 증발기로서 작용한다.
후술하는 공기열교환기(12)에 대한 제상운전시에는 4방향 전환밸브(11)가 도시한 바와 같은 방향으로 전환되고, 저온측 압축기(10)에서 압축되어 토출되는 냉매는 4방향 전환밸브(11) - 2기의 공기열교환기(12) - 2개의 저온측 팽창장치(15) - 수액기(14) - 중간열교환기(5)의 방열부(5b) - 4방향 전환밸브(11) - 기액분리기(13) - 저온측 압축기(10)의 순서로 인도된다.
이 때에는 공기열교환기(12)가 응축기로서 작용하고, 중간열교환기(5)의 방열부가 증발기로서 작용한다.
상기 제어부(S)는 고온측 압축기(1)와 저온측 압축기(10)의 토출부(a, c)와 흡입부(b, e)에 설치되는 온도센서, 토출부(a, c)와 흡입부(b, e)에 설치되는 압력센서, 수열교환기(2)에 설치되는 온도센서, 중간열교환기(5)의 흡열부(5a)와 방열부(5b)에 설치되는 온도센서, 공기열교환기(12)에 설치되는 온도센서(모두 도시하지 않음) 등으로부터 검지신호를 받는다.
또한 제어부(S)는 리모트컨트롤러(리모컨)로부터의 지시신호를 받아 연산을 수행하고, 기억하는 기준값(가열능력이나 중간열교환기(5)에서의 온도)와 비교하여, 고온측 압축기(1)와 저온측 압축기(10)의 운전주파수를 제어한다.
또한, 열교환기의 냉매온도와 압축기의 흡입측 냉매온도의 차로부터 열교환기의 과열(superheat)량(이하, 「SH량」이라고 부름)을 산출하고, 고온측 팽창장치(4)와 저온측 팽창장치(15)의 스로틀량을 제어한다. 그리고, 바이패스 회로(B)의 유체제어밸브(8)를 개폐 제어한다.
이와 같이 하여 구성되는 급탕시스템이고, 급탕 운전시에 제어부(S)는 고온측 냉동사이클(Ra)과 저온측 냉동사이클(Rb)에 대하여 상술한 바와 같이 냉매를 인도하여 순환하도록 제어한다.
상기 중간열교환기(5)에서는 저온측 냉동사이클(Rb)측의 방열부(5b)에서 냉매가 응축하여 응축열을 방출하고, 고온측 냉동사이클(Ra)측의 흡열부(5a)에서 냉매가 응축열을 흡열하면서 증발한다.
따라서, 급탕시스템 전체로서 공기열교환기(12)에서의 증발온도와 수열교환기(2)에서의 응축온도의 온도차가 커지고 고압축비가 얻어진다. 고온측 냉동사이클(Ra)에서 응축작용을 하는 수열교환기(2)에서는 온수배관(H)에 인도되는 물 또는 온수가 고열의 응축열을 흡열하여 효율 좋게 온도 상승한다.
수열교환기(2)에서 물 또는 온수는 고온화한 온수로 바뀌고, 수열교환기(2) - 온수 송수측의 버퍼탱크 - 부하측 복수측 버퍼탱크 - 수열교환기(2)로 순환한다.
특히, 외부기온이 저온인 조건하에서 급탕운전을 계속하면, 저온측 냉동사이클(Rb)에서의 공기열교환기(12)가 냉매의 증발작용을 하는 점에서, 여기에서 생성되는 응축수가 동결하여 성에가 되어 그대로 부착된다. 시간의 경과와 함께 성에의 두께가 두꺼워지고, 공기열교환기(12)에서의 열교환 효율이 저하된다.
제어부(S)는 공기열교환기(12)에 부착된 온도센서로부터의 검지신호를 받고 또한 그 밖의 센서류로부터의 검지시호를 받아, 공기열교환기(12)에 대한 제상운전의 필요를 판단한다. 그 결과로 제상운전이 실시되는 것이지만, 실제로 제어부(S)는 제상운전의 개시 직전부터 이하에 설명하는 제어를 실시한다.
즉, 제어부(S)는 제상운전의 개시 직전의 타이밍에서, 고온측 냉동사이클(Ra)에 설치되는 고온측 팽창장치(4)를 스로틀하는 제어를 수행한다. 따라서, 고온측 냉동사이클(Ra)에서 고온측 팽창장치(4)로부터 중간열교환기(5)의 흡열부(5a)에 인도되는 냉매의 유량이 저하된다.
그 때문에, 중간열교환기(5)의 흡열부(5a)에 의한 흡열량이 감소되고, 흡열부(5a)와 방열부(5b)의 온도가 상승하여 중간열교환기(5) 전체의 온도도 상승한다. 또한, 이때에는 고온측 냉동사이클(Ra)에서의 고온측 압축기(1)와, 저온측 냉동사이클(Rb)에서의 저온측 압축기(10)의 운전주파수는 변경할 필요는 없다.
중간열교환기(5)의 흡열부(5a)와 냉매배관(P)을 통하여 연결하는 고온측 압축기(1)의 흡입 온도와 흡입 압력도 상승하지만, 고온측 냉동사이클(Ra)에서 냉매 순환량의 저하가 있으므로, 흡출 압력의 상승은 거의 없고, 고온측 압축기(1)의 압축비가 저하된다.
그러나, 고온측 압축기(1)의 흡입 온도의 상승이 있고, 증발 작용을 이루는 중간열교환기 흡열부(5a)의 증발 온도와의 차가 커지고 소위 SH량이 "과대"가 되어, 고온측 압축기(1)의 토출온도가 상승한다. 저온측 냉동사이클(Rb)에서는 중간열교환기 방열부(5b)의 온도 상승에 수반하여, 압축비가 증가하여 저온측 압축기(10)의 토출온도가 상승한다.
이와 같이, 상기 제어부(S)는 공기열교환기(12)에 대한 제상운전 개시직전의 타이밍에서, 고온측 냉동사이클(Ra)의 고온측 팽창장치(4)를 스로틀 제어한다. 따라서, 고온측 압축기(1)와 저온측 압축기(10)의 운전 주파수를 변경하지 않고 단시간에 중간열교환기(5)의 흡열부(5a)의 증발온도상승 및 방열부(5b)의 응축온도상승과, 고온측 압축기(1) 및 저온측 압축기(10)의 토출온도상승이 가능해진다.
고온측 냉동사이클(Ra)에서 고온측 팽창장치(4)로부터 중간열교환기(5)를 통하여 고온측 압축기(1)에 이르는 저압측 배관부품이 온도 상승하고 또한 고온측 압축기(1)의 압축기 본체와, 고온측 압축기(1)로부터 수열교환기(2)에 이르는 고압측 배관부품도 온도 상승하여 축열화가 도모된다.
동시에, 저온측 냉동사이클(Rb)에서는 저온측 압축기(1) 및 저온측 압축기(10)로부터 4방향 전환밸브(11)와 중간열교환기(5)를 통하여 저온측 팽창장치(15)에 이르는 고압측 배관부품이 온도 상승하여 축열화가 도모된다.
이상의 축열작용을 소정 시간 계속하고 나서 제어부(S)는 공기열교환기(12)에 대한 실제의 제상운전개시를 제어한다. 이 때에는 바이패스 회로(B)의 유체제어밸브(8)를 개방하고 또한 저온측 냉동사이클(Rb)의 4방향 전환밸브(11)를 전환하며, 저온측 냉동사이클(Rb)에서의 그때까지의 냉매순환방향과는 역방향으로 냉매를 순환시킨다.
단, 저온측 냉동사이클(Rb)에서 저온측 압축기(10)의 구동을 계속한 채로 4방향 전환밸브(11)를 순간적으로 전환하면, 4방향 전환밸브(11)내에서 냉매가 충돌하여 소음이 발생된다. 이와 같은 4방향 전환밸브(11)의 전환 소음이 커져 외부로 누출되면, 정숙운전에 악영향이 미친다.
그 때문에, 제어부(S)는 저온측 압축기(10)의 운전을 일단(수십초~수분간)은 정지하고 또한 균압관(均壓管)을 개방하는 등의 필요한 제어를 수행하고, 저온측 냉동사이클(Rb)에서의 고압측과 저압측의 압력이 단시간에 균형을 이루게 할 수 있다. 또한, 4방향 전환밸브(11)를 전환함으로써 전환밸브 내부에서의 냉매의 흐름이 저하되고 충돌이 가라앉아 전환음을 억제할 수 있다.
또한, 필요한 제어로서 제어부(S)는 고온측 냉동사이클(Ra)에서의 고온측 압축기(1)의 운전을 계속한 채 고온측 팽창장치(4)를 완전 폐쇄로 한다. 그 때문에 고온측 냉동사이클(Ra)의 고압이 유지되고 중간열교환기(5)의 흡열부(5a)로부터 회수되어 고온측 압축기(1)로부터 토출된 냉매는 응축기인 수열교환기(2) 및 수액기(3)에 고온의 액냉매로서 고임으로써 축열된다.
또한, 중간열교환기(5)로 냉매가 공급되지 않게 됨으로써, 흡열부(5a)로부터의 흡열량을 억제할 수 있어 축열 효과가 유지되는 것이 된다.
또한, 고온측 냉동사이클(Ra)에서는 펌프다운(pump down)(냉매회수) 운전이 되므로, 저압 압력의 저하에 의한 운전 정지가 발생하지 않도록, 필요에 따라서 고온측 압축기(1)의 운전 주파수를 감소시켜 운전계속시간을 연장하는 것이 바람직하다.
제어부(S)는 이상의 제어를 소정 시간 계속한 후, 고온측 냉동사이클(Ra)의 고온측 압축기(1)의 운전을 계속한 채 바이패스 회로(B)의 유체제어밸브(8)를 개방 제어한다. 또한, 저온측 냉동사이클(Rb)의 4방향 전환밸브(11)를 전환하고, 또한 저온측 압축기(10)의 운전을 재개한다.
이 때, 저온측 냉동사이클(Rb)에서는 고압측과 저압측의 압력이 균형을 이루고 있으므로, 4방향 전환밸브(11)의 전환음은 거의 발생하지 않는다.
고온측 압축기(1)로부터 토출되는 고온 고압의 냉매 가스인 핫가스(hot gas)가 바이패스 회로(B)에 인도되고, 유체제어밸브(8)를 통하여 중간열교환기(5)의 흡열부(5a)에 인도되어 고열을 방출하다. 또한, 고온측 냉동사이클(Ra)의 고압이 저하되어 가는 과정에서, 응축기로서의 수열교환기(2)와, 수액기(3)에 있는 액냉매가 감압 비등하고, 가스화하여 냉동사이클을 역류한다.
그리고, 상기 가스화된 냉매는 바이패스 회로(B)에 인도되고, 유체제어밸브(8)를 통하여 중간열교환기(5)에 인도된다. 이로써, 이용측의 온수로부터의 흡열도 이루어지고, 제상 운전에 필요한 열원의 일부를 조달할 수 있다.
저온측 냉동사이클(Rb)에서는 중간열교환기(5)를 열원으로 하여 급탕 운전시와는 역방향으로 냉매가 순환하고, 각 공기열교환기(12)에서 냉매가 응축하여 응축열을 방출한다. 그 때문에, 공기열교환기(12)에 부착되어 있던 성에가 서서히 용융하여 드레인수가 되어 적하된다. 급속히 성에의 두께가 감소되어 공기열교환기(12)의 표면(?)이 노출된다.
앞서 설명한 제상운전 개시직전의 타이밍에서 실시된 제어의 결과, 고온측 냉동사이클(Ra)의 고온측 팽창장치(4)로부터 중간열교환기(5)를 통하여 고온측 압축기(1)에 이르는 저압측 배관부품과, 고온측 냉동사이클(Ra)의 고온측 압축기(1) 및 고온측 압축기(1)로부터 수열교환기(2)에 이르는 고압측 배관부품과, 저온측 냉동사이클(Rb)의 저온측 압축기(10) 및 저온측 압축기(10)로부터 중간열교환기(5)를 통하여 저온측 팽창장치(15)에 이르는 고압측 배관부품에 축열되어 있던 열이 이 때 방출된다.
이들의 축열은 모두 공기열교환기(12)에 대한 제상을 위해 소비되므로 더욱 제상작용이 촉진된다.
또한, 공기열교환기(12)에 대한 제상 운전에 장시간을 요하여 축열원을 모두 사용한 경우, 고온측 냉동사이클(Ra)과 저온측 냉동사이클(Rb)의 고압이 저하되고, 고온측 압축기(1)와 저온측 압축기(10)의 입력이 극소가 되며, 압축기 입력을 열원으로서 이용할 수 없는 상황이 발생하는 경우가 있다.
그래서, 고온측 냉동사이클(Ra)의 고압이 소정의 압력 이하로 저하된 것을 검지한 상태에서 제어부(S)는 바이패스 회로(B)의 유체제어밸브(8)를 완전 폐쇄로 제어하고 또한 고온측 팽창장치(4)를 완전 개방 또는 최적인 개방도로 제어한다.
이에 의해, 고온측 냉동사이클(Ra)의 저온의 토출가스를 수열교환기(2)에 인도되는 온수의 열로 데울 수 있고, 공기열교환기(12)에 대한 제상운전의 열원을 확보한다. 이 때의 수열교환기(2)에 인도되는 온수의 온도 저하는 1 ℃ 미만으로 끝난다.
고온측 팽창장치(4)를 완전 개방이 아니고 최적인 개방도로 조정한 경우에는, 고온측 냉동사이클(Ra)의 고압을 약간 상승시킬 수 있으므로, 고온측 압축기(1)의 입력에 의한 열량 확보와 중간열교환기(5)로의 핫가스 공급량의 조정을 실시하는 것이 가능하다.
이와 같이 하여, 공기열교환기(12)에 대한 제상운전을 실시하므로, 고온측 냉동사이클(Ra)에서의 4방향 전환밸브를 필요로 하지 않고, 4방향 전환밸브에 접속할 배관부품을 불필요하게 하여 부품비 감소와, 배관 작업에 소요되는 수고를 필요하지 않게 하여 작업성의 향상 및 비용 절감화를 가져올 수 있고, 또한 이들 설치 공간의 감소로 장치의 소형화에 기여한다.
고온측 냉동사이클(Ra)에서의 4방향 전환밸브를 필요하지 않게 하는 대신, 바이패스 회로(B)를 구성하는 바이패스관(9)과 유체제어밸브(8)를 필요로 하지만, 바이패스관(9)의 양단부는 고온측 냉동사이클(Ra)을 구성하는 냉매배관(P)의 중도부에 접속하면 좋고, 유체제어밸브(8)는 단순한 개폐 밸브로 할 수도 있으므로, 비용에 미치는 영향을 최소한으로 억제할 수 있다.
제상운전개시 직전에, 고온측 팽창장치(4)를 스로틀하는 것만의 비교적 간단한 제어로 고온측 냉동사이클(Ra)의 저압 상승과 SH량의 증대에 수반되는 토출온도상승, 또한 저온측 냉동사이클(Rb)의 고압상승과 토출온도상승을 얻을 수 있다.
그 결과, 고온측 냉동사이클(Ra)에서의 저압측 배관부품, 고온측 압축기(1) 및 고압측 배관부품과, 저온측 냉동사이클(Rb)에서의 저압측 압축기(10) 및 고압측 배관부품에, 제상운전시에 필요로 되는 열량을 내부 축열할 수 있고, 제상 효율의 향상화를 도모할 수 있다.
내부 축열이 완료되고 실제로 제상운전을 개시하는 데에 있어, 저온측 냉동사이클(Rb)에서의 저온측 압축기(10)의 운전을 소정 시간 정지하여 고압측과 저압측의 압력 밸런스를 취하고 나서 4방향 전환밸브(11)를 전환하도록 했으므로, 전환음을 감소시킬 수 있어 정숙 운전을 수행할 수 있다.
그리고, 고온측 압축기(1)의 운전을 계속한 채로 바이패스 회로(B)의 유체제어밸브(8)를 개방하고, 고온측 팽창장치(4)를 폐쇄 제어한다. 따라서, 제상시의 열원으로서 온수를 거의 사용하지 않아도 되고, 온수배관(H)에 인도되는 온수의 온도 저하를 억제할 수 있다. 고온측 냉동사이클(Ra)의 고압을 유지하여 축열상태의 유지를 도모할 수 있어 제상시간의 단축화에 기여한다.
제상운전을 계속하여 고온측 냉동사이클(Ra)의 고압이 임계값을 하회하면, 바이패스 회로(B)의 유체제어밸브(8)를 폐쇄하고, 고온측 팽창장치(4)를 완전 개방 또는 최적인 개방도로 제어한다. 따라서, 내부 축열을 모두 사용하여 고온측 압축기(1)와 저온측 압축기(10)의 입력이 극소의 상태가 되어도, 고온측 압축기(1)의 토출 가스를 온수 배관(H)의 온수로 데울 수 있어 열원이 확보되므로, 제상이 완료되지 않는다는 리스크를 감소시킬 수 있다.
이상, 본 실시형태를 설명했지만, 상술한 실시형태는 예로서 제시한 것이고 실시형태의 범위를 한정하려는 의도는 없다. 이 신규의 실시형태는 그 밖의 여러가지 형태로 실시되는 것이 가능하고, 요지를 벗어나지 않는 범위에서 여러가지 생략, 치환, 변경을 실시할 수 있다. 이들 실시형태나 그 변형은 발명의 범위나 요지에 포함되고 또한 특허청구범위에 기재된 발명과 그 균등의 범위에 포함된다.
1: 고온측 압축기 2: 수열교환기
4: 고온측 팽창장치 5: 중간열교환기
8: 유체제어밸브 9: 바이패스관
10: 저온측 압축기 12: 공기열교환기

Claims (4)

  1. 저온측 압축기, 4방향 전환밸브, 중간열교환기, 저온측 팽창장치, 증발기를 냉매배관을 통하여 연통하는 저온측 냉동사이클과, 고온측 압축기, 수열교환기, 고온측 팽창장치, 중간열교환기를 냉매배관을 통하여 연통하는 고온측 냉동사이클로 구성되고, 상기 저온측 냉동사이클에 인도되는 냉매와, 상기 고온측 냉동사이클에 인도되는 냉매를 상기 중간열교환기로 열교환시키는 2원 냉동사이클,
    상기 고온측 냉동사이클의 수열교환기에 배관되고, 유통되는 물 또는 온수와 고온측 냉동사이클에 인도되는 냉매를 열교환시켜 이용측에 공급하는 온수배관,
    일단이 상기 고온측 냉동사이클의 고온측 압축기와 수열교환기 사이의 냉매배관에 접속되고 타단이 고온측 냉동사이클의 고온측 팽창장치와 중간열교환기 사이의 냉매배관에 접속되며, 중도부에 유체제어밸브를 갖는 바이패스 회로, 및
    상기 저온측 냉동사이클의 증발기에 대한 제상운전시에 상기 바이패스 회로의 유체제어밸브를 개방하고, 상기 고온 냉동사이클의 고온측 팽창장치를 폐쇄하도록 제어하는 제어수단을 구비하는 급탕시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어수단은,
    급탕운전시에 상기 저온측 냉동사이클에서 저온측 압축기 - 4방향 전환밸브 - 중간열교환기 - 저온측 팽창장치 - 증발기 - 저온측 압축기의 순서로 냉매를 순환 제어하고 또한 상기 고온측 냉동사이클에서 고온측 압축기 - 수열교환기 - 고온측 팽창장치 - 중간열교환기의 순서로 냉매를 순환 제어하며,
    상기 증발기에 대한 제상운전의 개시전에 고온측 냉동사이클의 고온측 팽창장치를 스로틀하여 냉매 순환량을 저하시켜 운전을 실시하는 제어를 이루고,
    상기 증발기에 대한 제상운전시에는 상기 저온측 냉동사이클의 4방향 전환밸브를 전환하여 저온측 압축기 - 4방향 전환밸브 - 증발기 - 저온측 팽창장치 - 중간열교환기 - 저온측 압축기의 순서로 냉매를 순환 제어하는 급탕시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어수단은,
    상기 증발기에 대한 제상운전의 개시에 있어서 저온측 냉동사이클의 4방향 전환밸브를 전환할 때, 고온측 냉동사이클의 고온측 압축기의 운전을 계속한 채 고온측 팽창장치를 완전 폐쇄로 제어하고, 또한 저온측 냉동사이클의 저온측 압축기의 운전을 일단 정지하는 제어를 수행하는 급탕시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어수단은,
    상기 증발기에 대한 제상운전 중에 고온측 냉동사이클의 고압이 소정 압력 이하가 되었을 때 상기 바이패스 회로의 유체제어밸브를 폐쇄하고 또한 고온측 냉동사이클의 고온측 팽창장치를 개방하도록 제어하는 급탕시스템.
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