KR930004380B1 - 변속 압축기 및 이에 일체로 관련된 팽창 밸브를 사용하는 에너지 효율 공기 조화 시스템 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

변속 압축기 및 이에 일체로 관련된 팽창 밸브를 사용하는 에너지 효율 공기 조화 시스템

제1도는 본 발명의 공기 조화 시스템의 계통도.

제2도는 제1도의 공기 조화 시스템의 압력-엔탈피(enthalpy)도표.

제3도 내지 제6도는 제1도의 공기 조화 시스템의 4개의 선택적인 팽창 수단을 도시한 도면.

제7도는 제1도의 공기 조화 시스템에 사용하기에 적합한 펄스 폭 변조 인버터(PWM inverter)의 계통도.

제8도는 냉각 공기 흐름(flow)내에 배치된 인버터를 갖고 있는 전형적인 공기 조화기를 도시한 도면.

제9도는 본 발명을 실시하는 공기 조화 시스템의 실제 동작시에 얻어진 외부 주변 대기 온도 대 에너지 효율비(BTU/WATT)를 도시한 그래프도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 압축기 15 : 냉각기

19 : 팽창 수단 23 : 증발기

27 : 정류기-인버터 29 : 제어기

31 : 압력 조절기 37, 43, 49 및 63 : 팽창 밸브

41, 47 및 65 : 감지기 57 : 솔레노이드 밸브

59 : 모세관 튜브 103 : 정류기-휠터

109 : 고압 감지기 113 : 저압 전력 공급원

119 : PWM 및 제어기 125 : 구동기

129 : 인버터 스위칭 브릿지

본 발명은 주로 공기 조화 및 냉동 시스템에 관한 것으로, 특히 낮은 외부 주변 온도에서 에너지 효율이 상당히 개량된, 내부의 좁은 공간에 사용하기 위한 공기 조화 시스템에 관한 것이다.

순환관계로 관련된 압축기, 냉각기, 팽창 밸브(valve) 및 증발기로 구성된 공기 조화 시스템은 응답하도록 이들 상에 인가된 2개의 기본 온도 변수들을 갖고 있다. 한 변수는 장치의 일부분이 냉각될 좁은 공간내에 배치된 증발기 상에 인가된 부하(load)이다. 공기 조화 시스템상에 인가된 제2변수는 냉각기가 영향을 박기 쉬운 외부 주변온도이다. 실제로 모든 공기 조화 및 냉동 시스템은 냉각기상에 인가된 동일한 외부 주변 온도에 응답해야 하지만, 증발기 부하는 시스템의 사용 목적에 따라 심하게 변할 수 있다. 예를 들어, 냉동 시스템은 매우 낮은 온도가 유지되어야 하지만 상당히 일정한 부하가 증발기 상에 인가되는 식품점에서 냉동 식품 용기를 보관하는데 사용될 수 있다. 다른 예는 큰 건물내에서 온도를 유지하도록 설계된 시스템들에 인가된 공기 조화 부하에 관련된다. 양달인 건물의 한 측과 응달인 반대측 사이의 온도차는 매우 큰 가변 부하가증발기에 인가되게 한다.

다른 종류의 공기 조화 시스템은 건물 내부에 배치된 특정한 방 또는 구획을 상당히 일정한 온도 및 습도로 유지하도록 설계되어 있다. 이러한 시스템은 예를 들어 적당한 컴퓨터실 환경을 유지하는데 필요하다. 이 시스템들은 밀폐된 공간내에서 상당히 일정한 온도 및 습도 상태를 유지하도록 증발기에 인가된 가변 부하에 의존할 수 있어야 한다. 일반적으로 컴퓨터실내에서 입증되는 것과 같은 이러한 부하는 통상적으로 상당히 일정하지만, 이 시스템은 이 시스템에 인가되는 가변 부하 상태에 효율적으로 응답해야 한다.

고찰중인 특정한 공기 조화 또는 냉동 시스템에 관계없이, 뚜렷한 계절적인 온도 변화에 영향을 받기 쉬운 영역내의 이 시스템의 위치는, 냉각기가 낮은 외부 주변 온도 변화에 영향을 받기 쉬운 동절기동안 이 시스템의 성능을 감소시킬 수 있다. 외부 주변 온도가 감소할 때, 이에 대응하여 압축기로부터의 헤드 압력(head pressure)이 감소한다. 헤드 압력이 감소하면, 팽창 밸브 양단의 적당한 압력 강하를 유지하기가 어렵게 된다. 공기 조화 시스템에 부수적인 냉각 능력을 제공할 때 차가운 외부 온도를 효율적으로 사용하기 위해 다수의 기술들이 제안되어 왔다. 이 취지에 따른 종래의 제안들은 예를 들어 미합중국 특허 제2,252,500호, 제3,977,205호, 제3,952,533호, 제3,638,446호 및 제3,934,426호에 기술되어 있다. 이 제안들은 예를 들어, 외부 주변 온도를 감소시킴으로써 야기된 낮은헤드 압력에서 팽창 밸브 양단의 압력 강하를 적당히 유지하기 위한 다수의 팽창 밸브 장치를 고안한다. 다른 시스템은 낮은 외부 주변 온도에 접할때 유체 냉매(refrigerant)를 직접 증발기를 통해 펌핑(pumping)하기 위해 바이-패스(by-pass) 펌핑 기술을 사용한다(미합중국 특허 제2,244,312호 및 제3,133,424호).

이 후자의 제안들은 에너지 소비가 실행시에 상당히 감소되지는 않지만 진보된 수단이다. 다중 밸브 시스템에 관련된 전자의 제안들에 관해서는, 증발기에서 열제거 능력을 증가시키기 위해 외부 주변 온도를 감소시킨다. 이것은 냉각기에 부여된 차가운 외부 주변 온도로 인해 바람직한 실온이 달성되었을 때 이러한 시스템들이 차단되어야 한다는 것을 의미한다. 대부분의 이 시스템들은 동절기동안 압축기가 매우 빈번하게 턴 오프(turn off) 및 턴 온(turn on)되어야 한다. 결과적으로, 압축기는 극도로 마모되기 쉽고, 따라서 이 압축기의 수명은 감소된다.

컴퓨터실 또는 냉동실 등에 사용하려고 하는 이러한 시스템에 인가된 부하는 전형적으로 비교적 안정하다. 그러나, 매우 넓은 부하 형태가 예상되면, 이 기술은 매우 상이한 해결 방법을 사용한다. 이러한 방법은 미합중국 특허 제3,335,906호, 제4,257,238호, 제4,367,237호, 제3,449,992호 및 제3,499,297호에 도시한 바와 같이 변속, 인버터-구동 압축기를 사용하는 것을 포함한다. 부하 형태가 매우 넓으므로, 공기 조화 시스템은 증발기가 회로내에 갖고 있는 냉각 능력을 신속히 변화시킬 수 있어야 한다. 변속 압축기, 일반적으로 원심 압축기는 이러한 시스템에 필요한 융통성을 많이 제공한다.

본 발명의 공기 조화 및 냉동 시스템은 에너지 효율이 극도로 되도록 설계되고, 이전에는 본 분야에 알려지지 않았던 가변 용량 압축기와 이에 일체로 관련된 팽창 구성부품들의 독특한 결합 장치를 사용한다.

본 발명은 연속적으로 압축기, 냉각기, 팽창 수단 및 증발기를 통해 흘러 다시 압축기로 흐르는 냉매를 갖고 있는 형태의 고효율 공기 조화 또는 냉동 시스템에 관한 것이다. 압축기는 증발기로부터 공급된 증기(vaporous) 냉매를 압축시킨다. 냉각기는 주변 위치 즉, 외부 공기와의 열교환 관계로 냉매를 냉각시키고, 헤드 압력 제어 수단을 갖고 있다. 팽창 수단은 주변에 배치된 냉각기로부터의 냉매를 팽창시키고, 증발기는 공기 또는 다른 적합한 유체와 간접 또는 직접적인 열교환 관계로 제공되어, 증기상 냉매를 압축기에 공급한다. 이러한 공기 조화 시스템내에서 개량할 점은 냉각기가 예를 들어 가변 외부 대기 온도로 인해 가변 냉각기 온도의 영향을 받기 쉽지만, 좁은 공간 또는 물체의 온도 및 습도의 설정 지점을 가변열부하로 일정하게 유지하는 것이다. 이 시스템의 효율은 외부 대기 온도가 낮은 기간동안 액체 냉매의질량 흐름을 감쇠시키기 위해 냉각기 온도 변화, 예를 들어 외부 대기 온도 변화에 응답하는 변속(즉, 가변 용량) 압축기 장치와, 예를 들어 외부 대기 온도 변화를 통하여 좁은 공간의 온도 및 습도의 바람직한 설정 지점을 유지하기 위해 증발기에 냉매의 적당한 질량 흐름을 유지하는 팽창 수단을 결합시킴으로써 개량된다. 이 시스템의 에너지 효율비는 연속적으로 낮은 외부 주변 대기 온도(즉, 냉각기 온도)가 목격될 때 개량된다.

본 발명의 다른 특징은 좁은 공간의 조건 설정 지점을 일정하게 유지하기 위해 상술한 신규의 공기 조화 시스템을 사용하기 위한 방법에 있다. 이러한 개량된 공정은 외부 대기 온도 변화에 응답하는 변속 압축기 장치로 상기 냉매의 질량 흐름을 변화시키는 공정 및 냉매 질량 흐름 변화 및 외부 대기 온도 변화에서 상기 유체의 에너지 전달(예를 들어, 좁은 공간의 온도 및 습도)를 일정하게 유지하기 위해 팽창 수단으로부터 증발기 장치로의 냉매 질량 흐름을 제어하는 공정을 포함한다.

이 시스템 및 공정을 실시하기 위해 독특한 팽창 밸브 수단이 기술되어 있다. 이 독특한 팽창 밸브 수단의 한 실시예는 냉동선에 의해 증발기에 접속되는 열팽창 밸브 수단에 냉동 선에 의해 접속된 압력 조절기 밸브 수단을 포함한다. 압력 조절기 밸브 수단의 외부 균압관(equalizing line)은 상기 밸브 수단들 사이의 냉동선에 접속된다. 이러한 외부 균압관을 배치하면, 밸브 압력이 높게 있는 정상 작동중에, 압력 조절기 밸브가 팽창 밸브의 압력을 제어하고 냉동 팽창 밸브 수단이 증발기를 통한 흐름을 제어하게 되고, 출구 압력이 예를 들어, 낮은 외부 주변 온도로 인해 떨어질 때, 시스템내의 질량 흐름이 감소하고 압력 조절기 밸브가 넓게 개방되게 하여 열팽창 밸브가 증발기를 통한 흐름을 제어하게 된다.

팽창 밸브 수단의 다른 실시예는 냉각기로부터 들어와서 증발기로 가게 되는 냉동선에 의해 평행하게 결합된 2개의 냉동 팽창 밸브로 구성된다. 제1밸브 수단은 정상적인 높은 헤드 압력 상태하에 동작하는 증발기용의 표준 크기로 된 밸브이다. 제2밸브 수단은 시스템을 처리하기 위한 과대한 크기로 된 밸브이고, 이 제2밸브 수단과 증발기 사이의 냉동선에 접속된 외부 균압관을 갖고 있다. 이러한 밸브 배열은 정상적인 높은 헤드 압력 기간 중에 증발기를 통하는 흐름이 제1밸브에 의해 제어되게 하고 제2밸브가 폐쇄 또는 아이들(idle) 상태로 있게 한다. 헤드 압력이 낮은 외부 주변 온도로 인해 감소되어, 결국 질량 흐름이 변속 압축기에 의해 감소되면, 제1밸브가 넓게 개방되고 커다란 제2밸브가 상기 증발기를 통한 흐름을 제어하게 된다.

상기 평행 밸브 배열의 변형예는 흡입관 온도에 응답하고 팽창 밸브로 작동하는 모세관에 의해 상기 증발기에 접속되는 솔레노이드 또는 모터 작동 밸브로 제2밸브를 대체시킴으로써 구성된다.

본 발명은 양호하게도 예를 들어, 외주 주변 온도가 감소하는 동절기 동작으로 인해 냉각 온도가 낮은 동안 및 정상적인 하절기동안 에너지 효율이 극도로 되는 효율적인 냉동 및 공기 조화를 달성한다. 본 발명의 다른 장점은 폭넓게 변동하는 외부 주변 대기 온도 및 가변 부하 요구로 인해 응축기 또는 시스템의 그외의 다른 부품에 부당한 응력변형(strain)을 부과하지 않는 개량된 공기 조화 시스템을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 장점은 냉각 유체를 통해 증발기와 열교환 관계로 되는 좁은 공간의 온도 및 습도를 독특하고도 정밀하게 제어할 수 있는 공기 조화 시스템을 제공하는 것이다.

이제부터, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 상기 장점 및 그외의 다른 장점들에 대해서 상세하게 기술하겠다.

본 발명의 공기 조화 시스템은 열부하가 변하고 주변 조건이 변하는 상태하에서 크게 개량된 효율을 달성하기 위해 결합하기에 적당하게 되는 것으로 지금까지 인지되지 않았던 개량점들을 결합시킨 것이다. 지금까지, 변속 압축기는 공기 조화 시스템이 매우 넓은 부하 형태의 영향을 받을 때 엄격하게 사용되었다. 이러한 시스템은 열부하의 변화에 의해 야기된 극적인 질량 흐름 변화를 허용하도록 매우 큰 과대한 크기로 된 밸브를 사용하였고, 동절기에는 냉각시키기 위해 사용하지를 못했다. 공기 조화 시스템의 팽창 밸브 용량을 개량시키기 위해 개발된 기술은 동절기 중에 생기는 외부 주변 대기 온도를 감소시킴으로써 야기된 헤드 압력의 강하에 응답한다. 헤드 압력이 감소하면, 이러한 시스템의 증발기는 효율이 더욱 좋게 되고 냉동 능력도 크게 개량된다. 바람직한 실온은 증발기의 증가된 효율로 인하여 손쉽게 도달되는데, 이것은 실온이 바람직한 설정 지점 이하로 이동하지 않도록 압추긱가 정지되어야 한다는 것을 의미한다. 실제로, 압축기는 실온을 유지하기 위해 정지되어 연속 주기로 재시동되어야 한다. 그러므로 사용된 압축기의 평균 수명은 이러한 빈번한 시동 및 정지에 의해 유도된 특수한 응력 변형으로 인하여 크게 감소된다.

산업 분야에서는, 공기 조화 및 냉동 시스템이 구성된 장치상에 부당한 응력 변형이 생기지 않고서 이 시스템의 에너지 효율비를 크게 개량시키기 위해 외부 대기 온도를 감소시키는 장점을 가진 공기 조화 및 냉동 시스템이 필요하다. 이것은 외부 대기 온도에 응답하는 변속 압축기를 포함하는 장치의 독특한 결합물로 된 본 발명의 공기 조화 시스템에 의해 이루어진다. 변속 압축기는 증발기로의 질량 흐름을 적당하게 유지하는 팽창 수단과 결합되므로, 열교환 관계로 공기 또는 그 외의 다른 유체의 바람직한 온도를 유지하게 된다. 이 목적을 이루기 위한 여러개의 독특한 다중 밸브 배열들은 본 발명의 부수적인 실시예들을 형성한다. 공기 조화 시스템은 변속 압축기를 구동시키기 위한 독특한 인버터와, 모든 시스템을 모니터 및 제어하기 위한 독특한 제어기를 사용한다.

본 발명을 더욱 이해하고 공기 조화 산업의 효율면에서 효과를 더욱 이해하기 위해서는, 시스템 성능의 기본 원리를 이해해야 한다. 이에 관련해서, 제1도에 시스템의 기본 구성부품들의 상호 접속 관계를 참고로 도시하였다. 설정 조건 또는 설정지점 조건은 시스템에 의해 처리된 좁은 공간의 바람직한 온도 및 습도(또는 이것의 범위)를 포함할 수 있다. 이 조건 및 데이타는 정류기-인버터(27)을 모니터하고 제어하는 제어기(29)로 공급된다. 공기 조화 시스템은 주로 압축기(11)로부터 라인(13)을 통해 냉각기(15)로 흐르는 냉매 흐름을 압압한 고압 상태로 증기상 냉매를 압축하는 압축기(11)로 구성된다. 냉각기(15)는 외부 대기와 열교환 관계로 외부에 배치되어 있으므로, 주변 대기 온도의 영향을 받게 된다. 냉각기(15)는 압축기(11)로부터의 냉매를 액상으로 냉각시키는데, 이 때 대응하는 열은 열교환 휜(fin) 또는 외부 공기가 송풍되는 그 외의 다른 종래의 열교환 표면에 의해 외부 공기로 이동된다. 이 분야에는 여러가지의 부수적인 배열이 공지되어 있다[예를 들어, 물, 글리콜(glycol), 또는 그외의 다른 유체 냉각 냉각기]. 냉각기(15)로부터의 냉각된 냉매는 라인(17)을 통해, 열팽창 밸브를 갖고 있는 팽창 수단(19)로 흐른다. 압축기(11)에서 나와 팽창 수단(19)로 들어가는 냉매의 압력은 이 분야에서 "헤드 압력"이라고 공지되어 있고, 공기 조화회로의 이 부분에 걸친 압력과 거의 동일하다. 라인(21)내의 팽창 수단(19)에서 나오는 냉매의 압력은 저하되고, 증발기(23)으로의 냉매의 저압 질량 흐름은 상당량의 열이 냉매에 의해 흡수되게 한다.

종래의 증발기는 냉각 및 건조 목적을 위해 증발기 열교환 표면으로 공기를 송풍하는 팬(fan) 또는 그 외의 다른 배열을 갖고 있다. 처리된 냉각 공기의 이러한 흐름은 예를 들어 컴퓨터실과 같은 좁은 내부 공간을 냉각시키는데 사용된다. 증발기를 거치는 공기 흐름에 의해 공기를 냉각시키는 것을 이 목적을 위한 "직접"열 이송이라고 한다. "간접"열 이송은 중간 유체(예, 물, 공기, 물/글리콜 혼합물, 등)을 냉각시키는 방법을 사용하는데, 이때 냉각 유체는 좁은 공간의 상태(예, 온도 및 습도)를 조절하기 위해 이 공간의 공기와 접촉한다. 실제로, 이러한 냉각 유체는, 예를 들어 메인프레임 컴퓨터 내부의 구성부품에 의해 발생된 열을 흡수 또는 소모하도록 컴퓨터를 통해 냉각 유체를 순환시킴으로써, 메인프레임 컴퓨터를 냉각시키기 위해 직접적으로 사용될 수 있다. 컴퓨터(또는 이것의 구성부품)이 시스템내의 증발기로 되도록 컴퓨터를 통해 직접 냉매를 흐르게 하는 것이 바람직하다. 증기상 냉매는 증발기(23)으로부터 회수되고, 압축기(11)로 귀환하기 위해 라인(25)를 거치게 된다. 공기 조화 회로의 이 부분은 라인(25)내의 흡입 압력을 갖고 있는 "흡입관"으로 공지되어 있으므로, 본 명세서에도 이렇게 부르겠다. 물론, 가변 및 변화 열 부하로 인한 증발기 수단을 거친 가변 공기 흐름(또는 증발기를 냉각시키기 위해 이 증발기를 통하는 그외의 다른 유체의 흐름)은 필요에 따라 바람직하고도 편리하게 종래의 형태로 실시될 수 있다.

제1도에 도시한 구성부품들에 대해서, 이 부품들의 여러가지 배열들은 본 발명의 기술 형태를 함유하면서, 예를 들어 병렬, 캐스케이드(cascade), 직렬, 또는 부수적인 형태로 제공될 수 있다. 즉, 가변 질량 흐름을 이루기 위해 다수의 압축기를 사용하는 것은, 경우에 따라서 바람직하게 될 수도 있으나 반드시 양호하지는 않다. 또한, 다수의 냉각기 및 증발기들이 공기 조화 산업분야에서 허용된 실시에 따라 사용될 수도 있다. 실제로는 단일 변속 압축기에 대해서도 동일하다. 이러한 용어는 용량이 "연속적으로" 증가되거나 감소될 수 있는 압축기나, 용량이 "한단계씩" 증가되거나 감소될 수 있는 압축기를 포함한다. 압축기 속도 및 냉매 질량 흐름비가 가변 용량 압축기나 인버터를 통해 이루어지는지의 여부는 적절히 작용하기 위한 본 발명에 중요하지 않고, 다만 압축기의 용량이 냉각기 겪은 낮은 외부 온도에 대응하는 냉매 질량흐름을 감소시키도록 변화될 수 있어야 한다. 그러므로, 압축기의 속도를 변화시키지 위한 수단을 설계자에게 필요에 따라 바람직하고도 편리하게 될 수 잇는 여러가지의 공지된 기계 및 전기 전자 장치들을 포함할 수 있다. 펌프, 흡입 탱크 등의 장치들은 제1도에 도시한 다수의 냉매 흐름 라인들상의 특정 효과를 이루기 위해서 경우에 따라서 사용될 수 있다. 공기 조화(또는 냉동) 시스템이 팽창 수단에 의해 증발기로의 냉매 질량 흐름을 부수적으로 제어하면서 냉각기에서의 외부 대기 온도에 응답하는 냉매 질량 흐름을 감쇠시키도록 작용하는 한, 이러한 시스템은 본 명세서에 제시된 기술 기술 형태에 포함된다.

이 후자에 관련해서, 냉각기에서의 외부 대기 온도의 변화는 온도를 변화시키는 여러가지의 공정 냉각 유체가 냉매를 냉각시키도록 냉각기내에 사용될 때 모방되거나 성취된다. 이러한 온도-변화 공정 유체는 계절적인 온도 변화와 무관한 온도 형태를 나타낸다. 그러나, 나머지 냉동회로는 냉각 온도 변화에만 응답하고, 이러한 변화의 원인에 응답하지 않는다. 그러므로, 신규의 공기 조화 및 냉동 시스템은 이러한 가변 냉각 온도를 야기시키는 현상에 관계없이 가변 냉각 온도에 동일하게 효율적으로 응답하게 된다.

시스템내의 냉매 흐름, 예를 들어 냉각기(15)로부터 팽창 수단(19)를 통해 증발기(23)으로 가게 되는 냉매 흐름은 모두 액체로 되도록 억압되지도 않고 액체-대-가스상 냉매의 선정된 비로 되도록 억압되지도 않는다. 본 발명의 시스템은 냉매의 액체 또는 액체 가스상 혼합물이 본 명세서에 기술된 바와 같은 시스템의 제어 및 동작에 의해, 즉 냉각기(15)사의 외부 대기 온도(부하) 및 증발기(23)상의 내부 열부하에 응답하여 압축기 속도 및 팽창 수단을 변화시킴으로써 생기더라도 동작한다. 이 방법으로, 본 발명은 외부 대기 온도 및 내부 열 온도에 응답하는 수단으로서 증발기로의 흐름시에 증기상 냉매를 사용하는 미합중국 특허 제2,252,300호 및 제3,952,533호와 상이하고 보다 크게 개량된다. 이 관계로, 종래의 냉매, 예를 들어 여러가지 프레온(Freon)들이 본 발명의 시스템내에 유리하게 사용될 수 있다.

종래의 압력-엔탈피 도표를 도시한 제2도를 참조하면, 정상적인 하절기 상태 동안 동작하는 제1도내의 공기 조화 시스템은 선 ABCD로 표시되어 있다. 싸이클의 BC부분은 냉매의 압력이 증가된 압축기(11)의 함수를 나타낸다. 냉각기(15)의 함수는 제2도내의 열역학적 싸이클의 CD 부분으로 표시되어 있고, 회로내에 사용되는 특정한 냉매에 대응하는 포화선 상의 지점에서 냉매의 엔탈피를 감소시킨다. 팽창 수단(19)는 DA 부분으로 표시된 바와 같이내앰의 압력을 강하시킨다. 마자막으로, 증발기(23)내에서의 액상으로부터 증기상으로의 냉매의 변형은 제2도내의 열역학적 곡선의 AB 부분으로 표시된 바와 같이 냉매의 엔탈피를 증가시킨다.

그러나, 동절기에 동작하는 동안에는, 냉각기(15)의 차가운 외부 대기 온도의 영향으로 인해 헤드 압력이 떨어진다. 증발기는 적절한 동작을 하기 위해 압력 강하가 최소로 되도록 설계된다. 헤드 압력이 회로내의 특정한 증발기를 위해 상당히 높게 유지되지 않으면, 팽창 수단과 증발기는 더 이상 적절하게 동작하지 않게 되고 실내 냉각은 감소된다. 팽창 수단(19)와 증발기(23)에 걸친 압력 강하는 낮으므로, 압축기(11)의 효율은 극적으로 증가하게 된다. 본 발명은 이하에 더욱 상세하게 기술하는 바와같이 전체 시스템에 유리하게 하기 위해서 이러한 증가된 압축기 효율을 사용한다. 차가운 외부 대기 온도에 관련된 다른 문제점은 팽창 수단(19)로 유입된 헤드 압력 강하로 인해 증발기(23)을 통하여 적절한 질량 흐름을 제어하기 위한 팽창 수단(19), 전형적으로는 열팽창 밸브의 능력이다. 종래의 공기 조화 밸브는 특정한 압력이 이를 통해 강하되도록 설계되어 있다. 불행하게도, 이러한 밸브들은 증발기(23)으로의 냉매의 질량 흐름을 적절히 제어하기 위해 외부에 배치된 냉각기(15)와 관련된 모든 헤드 압력 상태를 완전히 허용할 수가 없다.

본 발명은 제2도에 도시한 바와 같이 선 BC'D'A'를 따라 열역학적 싸이클이 뒤따르는 동절기의 열역학적 싸이클을 동작한다. 이 동작은 정류기-인버터(27)과 이에 관련된 제어기(29)에 의해 압축기(11)에서 발생된 시스템내의 냉매의 질량 흐름을 감소시키는 것으로 예상된다. 동절기 동작중에 겪은 최종적인 낮은 헤드 압력을 허용하도록 질량 흐름이 감소되고 팽창 수단(19)가 적절하게 설계되었으므로, 압축기(11)의 성능은 냉매의 압력이 하절기 동작중에 필요한 것만큼 가깝지는 않지만 증가된 BC'부분을 따라 표시된다. 냉각기(15)의 대응하는 작용은 C'D' 부분으로 나타낸 바와 같이 냉매의 엔탈피를 감소시키게 된다. 팽창 수단(19)는 D'A'부분으로 나타낸 바와 같이 냉매의 압력 강하를 유도하도록 작용한다. 이 압력 강하는 하절기 동작중에 겪은 압력 강하보다 적다. 그러나, 증발기(23)내의 냉매의 엔탈피, 또는 냉각 능력의 대응하는 증가는 A'A 부분으로나타나 있다. A'B 부분을 따르는 엔탈피 차이는 AB부분을 따라 증가하는 대응하는 차이보다 더 크다. 이 현상은 낮은 헤드 압력 성능중에, 즉 동절기 동작 상태 중에 증발기(23)의 냉각 능력을 증가시킨다. 물론, 본 발명의 동작에 의해 얻어진 엔탈피의 양은 하절기 동작과 동절기 동작 사이의 엔탈피의 차이, 즉 지점 A'와 지점 A 사이의 차이로 나타나고 절약된 압축기의 에너지(또는 엔탈피) 입력은 지점 C'와 C 사이의 엔탈피의 차이(즉, h_c-h_c')로 된다. 시스템내의 냉매의 소정의 질량 흐름비의 경우에, 절약된 에너지는 이러한 질량 흐름이 곱하기 계절적인 엔탈피 값의 차이의 적(product)으로 된다. 이러한 에너지 절약의 크기는 후술하는 예를 참조함으로써 완전히 알 수가 있다.

본 발명은 독특한 팽창 밸브 수단과 변속 압축기를 독특하게 결합시켜, 냉각기 상의 가변 외부 대기 온도 영향에 응답하는 공기 조화 회로내의 냉매의 질량 흐름비를 가변시키고, 특정한 팽창 밸브 형태에 의해 이루어진 팽창 훤션을 걸쳐서 관련된 압력 강하를 제어한다. 이에 관련해서, 본 명세서에 사용된 바와 같은 팽창 수단은 흐름 제한 부재를 의미하는 것으로 폭넓게 해석된다. 이 기술분야에서는 이에 관련해서 팽창 밸브라고 말하는데, 이것은 본 명세서에서도 적합하게 사용된다. 냉매 팽창을 이루기 위해 적당한 펌프, 압축기, 터어빈, 밸브, 모세관 또는 그외의 다른 흐름 제한 부재들이 본 발명의 시스템내에 포함된다. 팽창 수단은 냉매 선택을 팽창시킴으로써 증발기에 의한 냉각을 취하게 되어, 본 발명의 시스템에 사용하기에 적합한 것이다. 종래의 시스템은, 본 발명의 가변 질량 흐름의 영향을 받은 경우에, 바람직한 과열 또는 흡입 가스 온도를 유지할 수 없는 팽창 수단을 사용한다. 이러한 가열 가스 온도 상승은 냉각이 적게 된다는 것을 의미하고, 낮은 증발기 온도, 증가된 압축기 속도 등과 같은 상태 변화가 시스템내에 유입된다. 그러나, 이러한 상태는 본 발명의 기본적인 에너지 절약 장점이 적은 시스템에 에너지 입력을 필요로 한다. 그러므로, 변속 또는 가변 용량 압축기 수단에 의하면, 팽창 수단이 감쇠된 질량 흐름 상태하에서 작용하여, 유지된 소정의 설정 지점 상태에서(본 발명의 주요 장점인) 에너지 절약을 할 수 있도록 설계되어야 한다.

냉매의 감소된 질량 흐름 및 대응하는 낮은 헤드 압력을 허용하기 위해 팽창 수단(19)에 필요한 필수적인 밸브 형태에 대해 고려하면, 팽창 수단(19)는 냉각되는 내부의 좁은 공간에서 바람직한 온도 및 습도 설정 지점을 유지하기 위해 실내 상태에 응답하고, 선정된 일정한 증발기 온도를 유지하는 것에 응답하지 않는다. 이에 관련해서, 제3도 내지 제6도에 다수의 밸브 배열이 참고로 도시되어 있다. 이 도면들에는 냉각기(15)로부터 증발기(23)과 흡입관(25)를 통해 라인(17)로 시작하는 공기 조화 회로의 부분이 도시되어 있다. 제1도의 팽창 수단(19)를 나타내는 4개의 상이한 밸브 형태들은 본 발명의 공기 조화 시스템의 동작시에 생긴 가변 질량 흐름 및 가변 헤드 압력을 허용하는 것으로 도시되어 있다.

제3도에서, 라인(17)내의 냉각기(15)로부터의 액체 냉매는 압력 강하가 낮게 동작하도록 설계된 커다란 압력 조절기 밸브인 압력 조절기(31)로 들어간다. 압력 조절기(31)의 균압관(33)은 이 압력 조절기(31)로부터의 냉매의 출력 라인인 라인(35)에 연결된다. 압력 조절기(31)에서 나오는 냉매는 라인(35)로부터 팽창밸브(37)로 흐르고 라인(39)를 통해 증발기(23)으로 흐른다. 팽창 밸브(37)은 공기 조화 회로에 필요한 냉각 용량으로 설계된 통상의 열 팽창 밸브에 비해 크기가 크게 되어 있는 종래의 열 팽창 밸브이다. 팽창 밸브(37)은 증발기(23)에서 나오는 흡이관(25)상에 배치된 열 감지기(41)에 연결된다. 이 밸브 배열은 압력 조절기(31)이 열 팽창 밸브(37)에 일정한 압력을 제공하도록 설계되어 있다. 정상 또는 하절기 동작중에 헤드 압력 상태가 높게 되면, 압력 조절기(31)은 대부분의 압력 강하를 제어하고, 팽창 밸브(37)은 거의 제어를 하지 않는다. 동절기 중에 헤드 압력이 감소하고 질량 흐름이 대응하게 감소하면, 압력 조절기(31)은 종래의 형태대로 동작하는 팽창 밸브(37)에 대한 압력 강하 제어를 하면서 폭넓게 개방된다. 외부의 균압관(33)은 압력 조절기(31)이 라인(35)에서 바람직한 압력을 제공하도록 동작할 수 있게 압력 조절기(31)과 관련해서 제공되므로, 조절 기능은 자체적으로 균형잡히게 된다. 즉, 압력 조절기(31)은 외부 균압관(33)을 통해 자신의 출력 압력을 알아보도록 조사하고 라인(35)내의 이러한 압력을 일정하게 유지하도록 동작한다. 압력 조절기(31)은 라인(17)내의 가변 헤드 압력에서 증발기의 온도와는 무관하게 동작한다.

제4도의 밸브 배열은 헤드 압력이 높은 정상적인 하절기 동작중에 실시하도록 설계되어 있다. 이 상태하에서는, 크기가 종래의 크기로 되고 라인(45)를 통해 증발기(23)에 연결된 열팽창 밸브(43)에 의해 제어가 행해진다. 팽창 밸브(43)은 열 감지기(47)에 응답하고, 흡입관(25)에서의 압력에 응답하도록 결합된 외부 균압관(48)을 갖고 있는 종래의 열팽창 밸브이다. 팽창 밸브(49)는 크기가 크게 되어 있기 때문에 헤드 압력이 높은 상태중에 동작하지 않는다. 동절기 동작중에 라인(17)내의 헤드 압력이 감소되면, 열팽창 밸브(43)은 넓게 개방되고 더이상 증발기(23)의 과열을 제어하지 않게 된다. 따라서, 출력 라인(53)에 연결된 외부 균압관(51)을 갖고 있는 과대한 크기의 열팽창 밸브(49)는 증발기(23)용의 바람직한 과열을 제공할 수 있는 능력을 갖고 있다. 열패창 밸브(49)는 종래의 형태대로 흡입관(25)를 통해 감지기(55)에 연결된다.

제4도의 병렬 밸브 배열의 선택적인 예는 제5도의 병렬 밸브 배열이다. 제5도를 참조하면, 헤드 압력 라인(17)은 증발기(23)에 연결되는 라인(61)로 들어오는 모세관(59)를 통하는 출력을 갖고 있는 솔레노이드 밸브(57)에 연결된다. 라인(17)로부터의 냉매의 다른 분로는 흡입관(25)에서의 열감지기(65)와 흡입관(25)로 연장되어 이 흡입관(25)에 응답하는 외부 균압관(67)에 종래의 방식대로 연결되는 열팽창 밸브(63)를 통과한다. 솔레노이드 밸브(57)은 정상적인 크기의 팽창 밸브(63)이 낮은 헤드 압력에서 과열을 제어하는 것을 정지할 때 약간의 냉매 흐름이 이 팽창 밸브(63)을 바이패스시킬 수 있도록 흡입관(25)에 부착된 온도 조절장치(도시하지 않음)에 의해 작동된다. 이 배열은 팽창 밸브(63)이 감소된 부하 상태를 감지할 때 푸울링(fooling) 효과를 갖고 있으므로, 증발기 출구(23)에서 과열을 제어하도록 밸브를 충분히 스트로크(stroke)할 수 있게 된다.

마지막으로, 제6도의 배열은 라인(71)을 통해 제어기(29)에 연결되는 전역 전자 밸브(69)를 제공한다.

전자 밸브(69)는 라인(73)을 통해 증발기(23)에 연결된 출력을 갖고 있다. 이러한 간단한 밸브 배열은 양호하지만, 현재 이 기술분야에서는 본 발명의 공기 조화 시스템에서 실시되도록 충분한 안정도를 갖고 있는 전자 밸브를 개발하지 못했다.

동절기 동작중에 생긴 감소된 헤드 압력을 허용하기 위한 여러가지의 밸브 배열들이 제안되어 있으나, 일정한 압축기 질량 흐름 동작이 이러한 제안에 부수적으로 필요하다. 제2도를 참조하여 상술한 바와 같이 감소된 헤드 압력하에서의 증발기 기능의 열역학을 고려하면, 시스템의 능력은 동절기 동작 중에 극적으로 증가된다. 예를 들어 압축기(11, 제1도)의 위치에 일정 속도 압축기를 사용함으로써 질량 흐름이 일정하게 유지되면, 한정된 내부 공간의 과대 냉각이 손쉽게 생기게 된다. 이에 관련해서, 증발기(23)을 거치는 공기 흐름이 바람직한 상태에 도달하면, 압축기 기능은 정지되어야 하고, 부수적인 냉각이 필요할때 다시 동작되어야 한다. 이러한 상태하에 동작하는 압축기의 평균 수명은 제한된다.

본 발명은 제1도내의 압축기(11)과 같은 가변 용량 압축기를 제공함으로써 이러한 과대한 압축기 마모문제를 해결한다. 압축기(11)은 제어기(29)에 의해 제어되는 정류기-인버터(27)에 의해 구동된다. 제어기(29)는 프로그램된 선정된 실내온도 및 습도 설정지점을 갖고 있는 마이크로프로세서 훤선을 포함한다. 냉각되는 내부의 좁은 공간내의 적당한 감지기(도시하지 않음)는 이미 바람직한 상태와 비교하기 위해 제어기(29)에 감지 데이타 신호를 제공한다. 따라서, 제어기(29)는 실내 상태가 일정하게 유지되도록 바람직한 속도로 압축기(11)을 구동시키도록 정류기-인버터(27)을 작동시킴으로써 응답한다.

제어기(29)를 실시하기 위한 부수적인 형태는 온도 및 습도-대-설정지점 상태의 변화, 냉각 및 습도 제어를 연속적으로 제공하도록 라인 전압 동작으로 전환할 수 있는 능력을 갖고 있는 인버터의 감쇠 및 고장결정 및 입력 전압 변화를 보상하고 송풍 중지 상태에서도 동작할 수 있도록 압축기(11)의 속도(예, 부분적인 속도)를 조정하기 위한 인버터의 조정에 응답하는 압축기(11)의 비례 속도 제어를 유도하는 마이크로프로세서를 포함한다. 다른 혀태는 압축기 또는 모터가 각각의 속도 범위에서 최고의 효율로 동작할 수 있고, 광역 전기 또는 전자 팽창 장치에 신호를 보냄으로써 과열을 제어할 수 있으며, 최대 효율을 위해 압축기 헤드 압력을 제어할 수 있으며, 건조 싸이클 중에 재가열할 필요성을 최소화시키기 위해 증발 온도를 제어할 수 있게 하는 최적한 인버터 동작을 포함한다. 또한, 시스템이 정지될 수 있도록 냉매 손실을 검출하고, 손실이 생기기 전에 액체를 제거시키거나 압축기를 정지시키도록 속도를 조정하기 위해 압축기(11)내에 액체 냉매가 존재하는 것을 감지하며, 제어기(마이크로 프로세서)가 고정나고 시스템이 냉각 또는 건조 모우드로 있는 경우에 전압 동작으로 스위칭 하기 위해 제어기(마이크로 프로세서) 고장을 검출하는 것이 바람직하다. 또한, 건조 능력을 위해 풀다운(pull down) 능력을 증가시키기 위해(60Hz 이상의 지점의) 과속 압축기를 사용할 수도 있다. 물론, 50Hz 입력을 사용하는 동작은 정현파 입력 전력이 못쓰게 되어 다시 구성되기 때문에 실제 결과로 되지 않는다. 제어기(29)의 이 형태 및 그 외의 다른 형태는 권장할 만한 것으로, 이 분야에 숙련된 기술자들이 개발할 수가 있다.

압축기(11)의 인버터 구동 실시가 평범하게 나타나면, 냉각될 내실 또는 좁은 공간, 특히 컴퓨터실은 종래의 인버터 크기의 부수적인 장비를 용이하게 수용하지 못하는 좁은 공간을 필요로 한다. 더욱이, 이러한 빌딩 공간이 이미 정해져 있으면, 크기가 이미 존재하는 출입구에 의해 제한된다. 공기 조화 시스템에 인버터를 추가하면, 공기 조화 팩케이지를 연속적으로 작게 설계하도록 공기 조화기 설계자에게 부담을 주게 된다. 인버터가 종래의 6-단계 인버터 또는 펄스폭 변조(PWM) 인버터인 경우에, 이내의 전자 구성부품들은 필요한 열소모로 인해 열을 상당히 감소시켜야 한다. 이때, 열감소 필요성은 크기에 영향을 미치므로 따라서 경비를 들이게 된다. 본 발명의 독특한 공기 조화 시스템의 일부로서, 증발기(23)의 양단의 종래의 공기 흐름 기류내에 정류기-인버터(27)을배치함으로써, 인버터는 효율 및 에너지를 희생시키지 않고서 크기가 극적으로 감소될 수 있다. 인버터는 이 배열에 의해서 브레드 박스(bread box) 정도의 크기로 된다. 이것은 또한 컴퓨터실 또는 그외의 다른 좁은 공간 내의 공간 필요성을 증가시키지 않고서 시스템내에 정류기-인버터를 추가할 수 있으므로 본 발명의 냉동 또는 공기 조화 시스템에 바람직한 효과를 부여한다. 그러므로, 종래의 인버터가 본 발명의 기술 형태에 따라 적합하게 될 수 있으나, 특히 양호한 인버터는 베이커(Baker) 형태이다.

양호한 정류기-인버터는 제7도에 간단히 도시되어 있다. 제7도를 참조하면, 정류기-인버터는 전력선 (101)을 통해 정류기 및 휠터(103)으로 들어오는 480V A.C. 3상의 입력으로 동작하도록 설계되어 있다. 정류기-휠터(103)은 라인(105)에서 휠터된 고압 D.C. 전력을 제공한다. 정류기-휠터(103)은 라인 버스(105)를 통해 약 680V D.C.를 출력시키도록 설계되어 있다. 버스(105)에서의 전압은 고압 감지기(109)로 가게 되는 라인(107)로부터 감지된다. 이와 마찬가지로, 버스(105)는 저압 전력 공급원(113)에 전력 입력을 공급하도록 라인(111)에서 탭(tap)된다. 저압 전력 공급원(113)은 동작하기 위한 전력을 제공하도록 라인(115)를 통해 고압 감지기(109)에 연결되어 있다. 버스(105)에서의 전압이 선정된 레벨에 도달하면, 전압 전력 공급원(113)은 고압 감지기(109)와 같이 작동된다. 고압 감지기(109)가 바람직한 D.C. 전압이 버스(105)에서 발생되는 것을 감지하면, 시스템을 작동시키기 위해 라인(117)을 통해 PWM(펄스폭 변조) 및 제어기(119)에 신호를 제공하게 된다. 부수적으로, 적당한 전압 레벨이 감지기(109)에 의해 감지되면, 신호는 정류기-휠터(103)의 용량성 휠터를 보호하는 소프트 챠지 훤션(123)으로 라인(121)을 통해 전송된다.

부수적으로, 저압 전력 공급원(113)은 라인(127)로부터 구동기(125)에 전력을 공급한다. 구동기(125)는 라인(131)을 통해 인버터 스위칭 브릿지(129)에 전력을 공급한다. 구동기(125)는 라인(133)을 통해 PWM 및 제어기(119)에 의해 작동되고 제어된다. 인버터 스위칭 브릿지(129)로부터는 라인(133)을 통해 압축기(111)을 제어하기 위해 3상 모터에 가변 주파수 및 가변 전압이 제공된다. 시스템내에 포함된 부수적인 구성부품들은 종래의 형태대로 인버터 및 산화 금속 바리스터 앞에 있는 각도 보호기(캐패시터)를 포함한다. 부수적으로, 브릿지(129)를 작동시키기 위해 4개의 쌍극성 전력 공급원이 필요한데, 이 공급기는 자승파 스위칭을 제공하기 위한 고속 전계 효과 트랜지스터 쌍이다.

증발기(23)을 통과하는 흐름내에 인버터를 제공하는 독특한 특징은 인버터의 크기를 크게 감소시킬 수 있는 능력이다. 이것은 종래의 컴퓨터실 공기 조화기가 제8도에 도시한 것과 같은 팩케이지내에 인버터 구동 압축기를 갖출 수 있다는 것을 의미한다. 제8도는 예를 들어 컴퓨터 실내에서 볼 수 있는 종래의 공기 조화 유니트(151)을 도시한 것이다. 이 공기 조화 유니트(151)은 격자(155)를 통해 실내 공기를 회수하고 격자(153)을 통해 실내로 냉각 공기를 배출하는 상향 흐름 공기 분포 형태로 공지되어 있다. 절단부는 인버터(157)과 압축기(159)를 나타낸다. 인버터(157)은 유리한 열 템퍼링(tempering), 즉 열 제거를 하기 위해 기류내에 있다. 제8도내의 장치의 특정한 배치는 본 발명에 제한되지 않는다.

증발기(23)을 통과하는 공기 흐름내에 냉각을 제공하는 것 이외에도, 인버터는 라인(25)내의 흡입 가스냉매로부터 냉각을 제공하거나, 컴퓨터실 설비내의 증발기(23)으로부터 제공되는 찬물에 의해 냉각을 제공함으로써 크기가 감소될 수 있다. 이러한 구조의 여러가지 실시예를 구상할 수도 있으나, 동작 원리는 열제거를 필요로 하는 구성부품들이 한 측상의 구리등으로 된 열 배출 매질에 연결되고 흡열부가 다른 측상의 찬물 소오스 또는 흡입가스 냉매에 연결된다는 것이다. 이 분야에 숙련된 기술자들은 이러한 원리의 실시예의 상세한 내용을 잘 알고 있으므로, 본 명세서에는 상세하게 기술하지 않겠다. 그러나, 공기 조화 시스템은 압축기(11)을 구동하는 정류기-인버터를 냉각시키기 위한 고유능력을 갖고 있다.

본 발명의 공기 조화 시스템의 에너지 효율은 본 발명을 실시하는 방법을 설명한 다음 참조함으로써 더욱 상세하게 알 수가 있다.

[예]

제1도에 도시하고 제4도의 병렬 밸브 배열을 포함하는 것과 같은 실험실 공기 조화 시스템을 실험실 주변의 실내에서 검사하였다. 압축기는 31.3cu. ft./min. 1750rpm의 정(positive)이동 피스톤 형태이었고, 냉각기는 25℉(냉각 온도와 주변 온도의 차이)에서 86,000BTU/hr.의 전체열 거부 능력을 갖고 있으며, 2개의 열팽창 밸브는 5톤과 20톤의 용량을 갖고 있고, 증발기는 60,000BTU/hr.의 냉각 능력을 갖고 있으며 송풍기 속도는 2,634CFM이었다.

냉각기는 계절적으로 변하는 외부 대기 온도를 모방하기 위해 여러가지 공기 온도의 영향을 받았고 냉각기 속도는 74~75℉의 실험실 주변 실내 공기 온도를 유지하기 위해 이 온도 변화에 응답하여 감쇠되었다. 냉각기 공기 온도가 약 100℉에서 32℉로 변할때, 좁은 공기 공간 온도의 범위는 73.9 내지 75.4℉(젖은 진공관 온도의 범위은 60.8 내지 61.3℉)이었다.

2개의 부하 상태들이 평가되었다. 전 부하는 54,267BTU(15.9KW 부하)의 전기 저항성 히터와 25,939BTU(7.6KW 부하)의 1/2 부하(실제로 52% 부하)로 구성되었다. 증발기 팬 모터는 58,875BTU의 전체 "100% 부하" 검사와 30,547BTU의 "52%" 부하:를 검사를 각각 검사하기 위해 열부하의 부수적인 4,608BTU(1.37KW)를 제공하였다.

각각의 부하 상태의 경우에, 압축기로의 에너지 압력은 에너지 효율비(EER), 즉 BTU/watt로 표시된 압축기 에너지 입력에 대한 열부하의 비가 계산되도록 기록되었다. 결국, 다음의 결과가 얻어진다.

[표 1]

상기에 작성된 데이타는 제9도에 그래프식으로 도시되어 있다. 이 데이타는 좁은 공간의 바람직한 설정 지점 상태를 유지하면서 본 발명이 제공하는 개량된 에너지 효율을 나타낸다.

Claims (19)

1. 증발기 수단으로부터 공급된 증기상 냉매를 압축하는 압축기 수단, 가변 냉각기 온도의 영향을 받고 압축기 수단으로부터 순환된 냉매를 냉각시키는 냉각기 수단, 냉각기 수단으로부터 액체 냉매를 팽창시키는 팽창 수단, 및 온도 설정 지점을 유지하기 위해 물체와 직접 또는 간접적으로 열교환 관계로 있게 되는 냉각용 유체와 열교환 관계로 있고 압축기 수단으로 냉매를 공급하는 증발기 수단을 통해 순차적으로 흐르는 냉매를 갖고 있는 형태의 냉동 시스템에 의해 열 부하를 나타내는 물체의 온도 설정 지점을 유지하기 위한 방법에 있어서, 물체의 가변 온도 설정 지점에서 물체 온도 설정 지점을 일정하게 유지시키고 연속적으로 낮은 냉각기 수단 온도로 냉동 시스템의 에너지 효율을 개량시키기 위하여, 냉매의 질량 흐름이 낮은 냉각기 수단 온도에서 감쇠되도록 냉각기 수단 온도의 변화시에 응답하는 변속 압축기 수단으로 냉매의 질량 흐름을 변화시키고, 냉매 질량 흐름의 변화시에 물체의 가변 열 부하로 물체 온도 설정 지점을 일정하게 유지하도록 팽창 수단을 거치는 적당한 압력 강하와, 팽창 수단으로부터 증발기 수단으로의 냉매의 적당한 질량 흐름을 유지시키는 것을 특징으로 하는 물체의 온도 설정 지점 유지 방법.
2. 제1항에 있어서, 냉각기 수단으로부터 생기는 가변 냉각기 온도가 외부 공기와 열교환 관계로 있게 되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항에 있어서, 증발기 수단이 온도 및 습도의 바람직한 설정 지점에서 좁은 공간을 유지하기 위해 좁은 공간내에 공기를 포함하는 물체와 직접 또는 간접 열교환 관계로 있는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항에 있어서, 변속 응축기 수단이 정류기-인버터에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제1항에 있어서, 냉각기 수단이 공정 유체에 의해 냉각되고, 냉각기 수단내에서 생기는 가변 온도가 가변 냉각기 온도의 영향을 받게 되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 증발기 수단에 의해 공급된 증기상 냉매를 압축하는 압축기 수단, 이 압축기 수단으로부터 순환된 냉매를 냉각시키기 위해 외부 공기와 열교환 관계로 있는 냉각기 수단, 이 냉각기 수단으로부터 액체 냉매를 팽창시키는 팽창 수단, 및 온도 및 습도의 바람직한 설정 지점에서 좁은 공간 공기를 유지하기 위해 좁은 공간내의 공기와 직접 또는 간접 열교환 관계로 있고 압축기 수단으로 냉매를 공급하는 증발기 수단을 통해 순차적으로 흐르는 냉매를 갖고 있는 형태의 개량된 공기 조화 시스템에 있어서, 좁은 공간의 온도 및 습도의 설정 지점을 이 내부의 가변 열부하와 가변 외부 공기 온도에 유지시키기 위하여, 낮은 외부 공기 온도에 대응하여 냉매 질량 흐름을 감쇠시키도록 외부 공기 온도의 변화에 응답하는 변속 압축기 수단과, 변하는 외부 공기 온도에 좁은 공간의 온도 및 습도의 바람직한 설정 지점을 일정하게 유지시키도록 팽창 수단을 거치는 적당한 압력 강하와 증발기 수단으로의 적당한 질량 흐름을 유지시키도록 감쇠된 냉매 질량 흐름에 응답하는 팽창 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 조화 시스템.
7. 제6항에 있어서, 좁은 공간내의 온도및 상대 습도를 감지하기 위해 이 공간내에 감지 수단을 포함하고, 가변 속도 압축기 수단이 외부 공기 온도 변화의 표시로서 감지된 실내 온도 및 상대 습도에 응답하는 것을 특징으로 하는 공기 조화 시스템.
8. 제6항에 있어서, 변속 압축기 수단이 정류기-인버터에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 공기 조화 시스템.
9. 제6항에 있어서, 좁은 공간내의 공기가 증발기 수단에 의해 직접 냉각되는 것을 특징으로 하는 공기 조화 시스템.
10. 제6항에 있어서, 팽창 수단이 냉매 라인에 의해 증발기 수단에 연결되는 냉매 팽창 밸브 수단에 냉매 라인에 의해 연결된 압력 조절기 밸브 수단을 포함하고, 이 압력 조절기 밸브 수단의 외부 균압관이 이 밸브 수단들 사이의 냉매 라인에 연결되는 것을 특징으로 하는 공기 조화 시스템.
11. 제6항에 있어서, 팽창 수단이 냉각 수단으로부터 냉매 라인에 의해 병렬로 연결되고 증발기 수단으로 냉매를 통과시키는 2개의 냉매 팽창 밸브 수단으로 구성되고, 제2밸브 수단은 제1밸브 수단보다 용량이 더 크고, 이 제2밸브 수단과 증발기 수단 사이의 냉매 라인에 연결된 외부 균압관을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 공기 조화 시스템.
12. 제8항에 있어서, 인버터가 증발기 수단으로부터 열을 제거시키도록 이 증발기 수단과 간접 또는 직접 열교환 관계로 있는 것을 특징으로 하는 냉동 시스템.
13. 압축기 수단, 외부에 배치된 냉각기 수단, 팽창 수단, 및 공간 공기와 직접 또는 간접 열교환 관계로 있는 내부 증발기 수단을 순차적으로 통하는 냉매를 갖고 있는 형태의 공기 조화 시스템으로 공간내의 공기를 조절함으로써 바람직한 온도 및 습도 설정 지점에서 좁은 공간을 유지시키기 위한 개량된 방법에 있어서, 좁은 공간 내의 가변 열부하 및 가변 외부 공기 온도에 좁은 공간의 온도 및 습도 설정 지점을 유지시키기 위하여, 냉매의 흐름이 낮은 외부 공기 온도에서 감소되도록 외부 공기 온도의 변화에 응답하는 변속 압축기 수단으로 냉매의 질량 흐름을 변화시키고, 질량흐름 변화 및 가변 열부하시에 좁은 공간의 온도 및 습도 설정 지점을 일정하게 유지시키도록 팽창 수단을 거치는 적당한 압력 강하와 팽창 수단으로부터 증발기 수단으로의 냉매의 적당한 질량 흐름을 유지시키는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제13항에 있어서, 좁은 공간내의 온도 및 상대 습도가 감지되고, 감지된 값이 냉매의 질량 흐름을 변화시키기 위해 외부 공기 온도의 변화에 상호 관련된 표시로서 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제13항에 있어서, 변속 압축 수단이 인버터 수단에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 방법.
16. 제15항에 있어서, 인버터 수단이 팽창 수단으로부터 열을 제거하도록 팽창 수단과 간접 또는 직접 열교환 관계로 있는 것을 특징으로 하는 방법.
17. 제13항에 있어서, 좁은 공간내의 공기가 냉각용의 증발기 수단과 직접 열교환 관계로 흐르는 것을 특징으로 하는 방법.
18. 제13항에 있어서, 팽창 수단으로부터의 냉매의 적당한 질량 흐름이 냉매 라인에 의해 증발기 수단에 연결되는 냉매 팽창 밸브 수단에 냉매 라인에 의해 연결된 압력 조절기 밸브 수단을 통하여 냉매를 흘러 보냄으로써 유지되고, 압력 조절기 밸브 수단의 외부 균압관이 밸브 수단들 사이의 냉매 라인에 연결되는 것을 특징으로 하는 방법.
19. 제13항에 있어서, 팽창 수단으로부터 증발기 수단을 통하는 냉매의 적당한 질량 흐름이 냉각기로부터 냉매 라인에 의해 증발기 수단에 병렬로 연결된 2개의 냉매 팽창 밸브 수단으로 구성된 팽창 밸브 수단을 통해 냉매를 통과시킴으로써 유지되고, 제2밸브 수단보다 용량이 더 크며, 제2밸브 수단의 외부 균압관이 제2밸브 수단과 증발기 사이의 냉매 라인에 연결되고, 냉매 질량 흐름이 제2밸브 수단이 아이들 상태로 있는 동안 정상적인 고압력 헤드 상태중에 제1밸브 수단에 의해 제어되며, 냉매 질량 흐름이 제1밸브 수단이 개방 상태로 있는 동안 헤드 압력이 낮은 외부 주변 온도로 인하여 감소될 때 제2밸브 수단에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 방법.

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