KR20040106511A

KR20040106511A - 공기 조화용 냉각 코일 또는 가열 코일의 제어

Info

Publication number: KR20040106511A
Application number: KR10-2004-7018066A
Authority: KR
Inventors: 조지 샌더 빅제나
Original assignee: 조지 샌더 빅제나
Priority date: 2002-05-10
Filing date: 2003-05-07
Publication date: 2004-12-17
Also published as: EP1504232A4; MY135332A; CN1666081A; AU2003224357B2; CN100371651C; US20060191677A1; AU2003224357B8; US20080000629A1; AU2003224357A1; WO2003095925A1; EP1504232A1

Abstract

유체 열교환기 장치는 헤더 및, 공급 포트와 복귀 포트 사이의 복수개의 연결 회로를 구비하고, 연결 회로는 헤더를 따라서 상이한 위치에서 복수개의 대응하는 연결 포트에 의해 헤더에 연결되며, 헤더는 헤더의 내측에 차단 제어 요소를 구비하고, 차단 제어 요소는 공급 포트로부터 복수개의 연결 회로의 연결 포트를 통하여 유체 유동을 선택적으로 차단하도록 헤더를 따라서 위치상으로 조절 가능하며, 그에 의해서 차단 제어 요소의 위치에 따라 유체 유동을 받는 복수개의 연결 회로의 연결 회로를 선택적으로 제어한다.

Description

공기 조화용 냉각 코일 또는 가열 코일의 제어{Control of air conditioning cooling or heating coil}

부분적인 부하에서 통상적인 쓰로틀 밸브 제어 냉각 코일을 가지고는 잠재적인 용량(latent capacity)이 감지될 수 있는 용량(sensible capacity)보다 훨씬 빠르게 감소되어, 공간내에서 상대 습도를 증가시키고 편의성을 감소시킨다. 공기 조절된 공간이 아닌, 냉각 코일의 상류측에 있는 감지 가능한 열원은, 잠재적인 이전(latent removal)의 관점에서 보면, 감지 가능한 유효 부하에 기여하지 않는다. 회로내에서 부분적인 부하로 난류 유동을 보장하도록, 코일은 전부하(full load)에서 물 측의 높은 압력의 강하로 선택될 필요성이 있다. 관련된 제어 밸브는 코일보다 높거나 또는 같은 압력 강하를 나타내서, 높은 펌프 압력 헤드와 상당한 작동 비용을 초래한다. 재가열 장치를 채용하는 것을 제외하고, 감지 가능한 잠재 용량에 대한 감지 가능한 것의 독립적인 제어는 이용될 수 없다. 높은 습도의 외부 공기에대한 효과적인 처리는 전용의 공기 취급기(air handler)를 필요로 한다. 고온의 물 가열 코일은 높은 압력 헤드와 부분적인 부하의 제어 가능성에 관한 한 냉각 코일과 같은 부정적인 특성을 나타낸다. 공기 취급기에 의해서 사용된 에너지를 측정하는 것은 유동 계량기를 필요로 하며 유출입하는 물의 온도 편차 측정과 정확한, 반복적인 유동의 계량은 곤란하고 값비싼 것이다. 냉각 코일과 제어 밸브를 선택하는 것은 낮은 부하의 성능과 제어성을 보장하는 세련된 소프트웨어의 선택 도구(selection tool)에도 불구하고 상당한 경험을 필요로 한다. 냉각된 물 시스템의 물 측의 균형은 시간 소모적인 것이며 정확하게 수행되지 않는다면 시스템 성능을 떨어뜨린다.

본 발명은 유체 열교환기의 부분 부하 용량의 향상된 제어에 관한 것으로서, 특히 공기 취급 장비와 편의 냉방 및, 산업상의 적용을 위한 팬 코일 유니트(fan coil unit)에서 사용되는 냉각수 냉각 코일에 관한 것이다. 다음에서 장치는 냉각의 적용예에 대하여 설명될 것이지만, 가열의 적용예에서도 사용될 수 있다.

도 1 은 냉각수 냉각용 코일로서 작동되는, 본 발명의 원리를 강조한 제 1 구현예의 개략적인 도면이다.

도 2 는 외부 공기의 고습도를 처리하고 공기 조화된 공간에 소용되기 위한 공기 취급 유니트 안의 코일의 적용예를 도시한다.

도 3 은 본 발명의 일정한 편차 압력이어서, 일정한 회로 유동 속도가 되는 구현예이며, 코일의 공급 파이프 헤더 안의 중량이 주어진 자유 부동 피스톤을 가지는 것이다.

도 4 는 물의 유동 측정을 용이하게 하도록 중량이 주어진 부동 피스톤의 위치를 검출하는 다른 방법을 도시한다.

도 5 는 물 측의 균형 표시와 자체 균형을 위해서 중량이 주어진 자유 부동 피스톤의 최상부 위치를 검출하도록 단순화된 방식을 나타낸다.

도 6 은 외부 제어 밸브에 대한 대안으로서 일체화된 시스템 동력화 제어 밸브를 도시한다.

도 7 은 잠재의/감지 가능한 용량 비율 제어를 용이하게 하도록 코일을 가로지르는 압력 편차를 제어하는 시스템 동력화 방법을 도시한다.

도 8 은 일반적인 편의 냉각 적용예를 위한 시스템 동력에 의존하는 저가 시스템의 동력화된 대안을 도시한다.

도 9 는 공급 헤더 안에서 제어 피스톤의 시스템 압력에 의존하는 모터화된 위치 선정을 도시한다. 복귀 파이프 헤더 안에 배치된 부가적인 피스톤에 의한 선택적인 잠재/감지 가능 용량 비율 제어도 도시되어 있다.

도 10 은 잠재/감지 가능 용량 비율 제어를 용이하게 하도록 복귀 파이프 헤더 안에 있는 제어 피스톤의 위치 선정에 대한 시스템 동력화된 대안을 도시한다.

도 11 은 3 단계의 솔레노이드 밸브로 제어된 접근 방식을 도시하는 것으로서, 여기에는 다수의 회로들이 그룹으로 제어된다.

도 12 는 유압으로 작동된 자체 추진의 제어 피스톤에 대한 상세를 도시한다.

도 13 은 유압으로 작동된 자체 추진의 제어 피스톤에 대한 관련 제어 요소를 도시한다.

도 14 는 철 재료로 제작된 파이프 헤더를 위한 혼합형의, 유압 시스템과 전기 동력의 자체 추진 피스톤을 도시한다.

도 15 는 도 14 와 유사하지만 철과 비철 코일 파이프 헤더에 적절한 것이다.

도 16 은 100 % 의 적극적인 차단 성능이 없이 회로 제어에 의해 유압 작동된 기본적인 다이아프램 회로를 도시한다.

도 17 은 거의 독립적인 잠재 및, 감지 가능 용량 제어와 함께 100 % 의 차단 성능을 가진 유압 작동의 다이아프램을 도시한다.

도 18 은 100 % 의 차단이 없는, 기본적인 시스템 동력화 다이아프램 제어를 도시한다.

도 19 는 파이프 헤더에 100 % 의 차단 성능을 제공하도록 개량된 파이프 연결을 가진 시스템 동력화 다이아프램 제어를 도시한다.

도 20 은 거의 독립적인 감지 가능 및, 잠재 제어 성능과 함께, 유압 작동된 다이아프램 및, 외부 제어 밸브를 도시한다.

도 21 은 거의 독립적인 감지 가능 및, 잠재 제어 성능과 함께, 회로 제어 및, 일체화된 쓰로틀 밸브에 의한 회로용의 유압 작동되는 다이아프램을 도시한다.

도 22 는 100 % 차단 성능과 함께 제어 피스톤의 유압 작동되는 볼 구동 위치 선정을 도시한다.

도 24 는 온도에 기초한 제어 피스톤 위치 감지의 방법을 도시한다.

도 25 는 부분적인 부하의 조건하에서 도시된, 다이아프램상에서 사용된 미끄럼 저단부 클립을 가진 공압의 동력화된 다이아프램 제어를 도시한다.

도 26 은 도 25 와 동일하지만, 100 % 의 차단 위치에서 도시된 것이다.

도 27 은 외부의, 시스템화되지 않은, 유압 소스를 가진 유압 작동의 다이아프램을 도시한다. 비중이 1 보다 작은 유압 유체를 사용한다.

도 28 은 전용의 속도 제어 펌프를 가진 고효율이며 저가로 가동되는 구성의 펌프를 도시한다.

도 29 는 팬 코일 장치에서 사용되는 것과 같은, 상대적으로 작은 수의 회로를 가지는 코일을 제어하도록 슬롯이 형성된 실린더를 사용하는 것을 도시한다.

본 발명의 바람직한 목적은 다음과 같은 것을 포함한다.

부분적인 부하의 작동 동안에 적어도 가용의 감지 가능한 부하에 비례하여 잠재 용량을 제로 부하로 유지한다.

공기 조화된 공간의 제습을 향상시키도록 개방된 복귀 공기의 공간에서 이용될 수 있는 감지 가능한 열을 감지 가능한 유효의 부하로서 이용한다.

전부하에서 낮은 압력 강하의 코일 선택을 가능하게 하고 그리고 높은 압력 강하의 제어 밸브를 낮은 편차 압력의 대안 밸브로 교체한다.

잠재 용량에 대한 부분 부하의 감지 가능한 용량의 제어를 위한 거의 독립적인 수단을 제공한다.

높은 습도의 외부 공기를 효과적으로 처리하도록, 공기 조화된 공간을 위한같은 냉각 코일 및, 같은 공기 취급기(air handler)를 사용한다.

전부하에서 물 측(water side)의 낮은 압력 강하가 고온수 코일을 가열하는 선택을 가능하게 하고, 동시에 낮은 부하에서 제어성을 보장한다.

정확한 물의 유동 측정 선택을 제공한다.

선택적인 물 시스템의 균형 표시 및, 자체 균형 능력의 정도를 제공한다.

새로운 시스템 디자인과 그리고 개장된 적용예에 대하여 요구되는 펌프 파워를 감소시킨다.

코일 선택을 용이하게 한다. 선택된 코일이 전부하를 충족시킬 정도로 크다고 가정하면, 부분 부하 성능과 제어성이 보장된다.

본 발명의 원리는 유체 유동의 회로별 제어(circuit by circuit control)이다. 전부하에서는 모든 회로들이 활성이 되어서, 코일의 이용 가능한 모든 회로를 통하여 유동하는 유체가 있게 된다. 부분 부하에서는 유체의 유동이 회로의 일부에 대하여 차단되는 반면에, 유동은 활성 회로에서 완전한 속도로 또는 거의 완전한 속도로 유지된다. 주어진 그 어떤 시각에서의 활성 회로들의 수는 코일상의 우세한 공기측 부하에 의해서 결정된다. 활성 회로 둘레의 유효한 코일 표면 온도는 일정하게 유지되어서, 제습은 부분적인 부하로 유지되는 반면에, 비활성 회로의 둘레에서는 공기로의 열교환이 발생하지 않는다.

다른 바람직한 목적들은 다음의 설명으로부터 명백해질 것이다.

본 발명은 광의의 측면에서 편의 및, 산업용 공기 조화 적용예에서 사용되는 냉각수 냉각 코일과 고온수 가열 코일에 대한 제어 방법이다.

이것은 코일의 공급 헤더 안에 위치된 가동 피스톤을 구비한다. 전부하에서 피스톤은 그것의 최상부 위치에 있고 모든 회로들은 활성화되어서, 냉각수의 전체 유동을 수용한다. 이러한 피스톤의 위치는 코일상의 우세한 감지 가능 열 부하에 의해 지배된다. 부분 부하에서 피스톤은 아래로 움직여서, 그것의 위치 위에 있는 회로에 대한 냉각수 공급을 차단한다.

활성 회로의 백분율이 감지 가능한 부하에 비례하고 활성 회로 둘레의 유효한 코일 표면 온도가 일정하게 유지되는 것은 코일의 잠재 용량이 감지 가능한 부하에 비례하는 것을 보장한다.

부분 부하의 작동중에 상부의 비활성 회로 둘레에서 코일은 복귀 공기의 건구 온도에 있으며, 열교환이 발생하지 않아서, 그 어떤 감지 가능한 열원이 냉각 코일의 상류측이나 또는 하류측에 있더라도 공기 조화된 공간의 제습을 향상시키는데 유효한 소스(source)가 된다. 이것은 개방된 복귀 공기의 공간 안의 발광체의 설치에 의해서 발생된 열을 포함한다.

전부하에서 코일의 물측의 압력 강하는 낮은 값으로 선택될 수 있는데, 이는 부분적인 부하에서 활성 회로 안의 유체 유동 속도에 실질적인 변화가 없으며 가동 피스톤은 단지 최소한의 저항을 나타내기 때문이다.

냉각 코일의 복귀 파이프 헤더 안에 다른 가동의 피스톤을 배치하는 것은 잠재적인 용량의 제어를 용이하게 할 것이다. 전체적인 잠재 용량에 대하여 상기 피스톤은 가장 낮은 회로의 출구 아래인 그것의 최저 위치에 있다. 공기 조화기로 진입하는 평균적인 공간의 조화용 코일에 대해서 코일의 높은 활성 부분상에는 응축물이 있다. 이러한 응축물은 아래로 이동하여 낮은 비활성 부위에 도달하므로, 부분적으로나 또는 완전하게 증발되어서, 잠재 용량에서의 급속한 감소를 초래하고, 그리고 증발 냉각에 기인하여 공기 흐름의 감지 가능한 냉각에서의 증가를 초래한다.

따라서 공급 파이프 헤더 안에 있는 피스톤은 상부 회로에 대한 유체 유동을 차단함으로써 감지 가능한 용량을 제어하고, 복귀 파이프 헤더 안에 있는 피스톤은 최하부 회로에 대한 유체 유동을 차단함으로써 거의 독립적으로 잠재 용량을 제어한다.

공기 취급 유니트(air handling unit)에 소용되는 공간내의 외부 공기를 냉각 코일의 하부 부분으로 배관되게 함으로써, 같은 공기 취급 유니트가 공기 조화된 공간에 소용될 뿐만 아니라 습기 있는 외부 공기를 효과적으로 처리하도록 사용될 수 있다. 이러한 적용예에 대한 자연적인 제한은 필요한 제습을 수행하도록 충분한 감지 가능의 열을 가지는 것이다. 충분하지 않은 감지 가능의 열이 있다면, 외부 공기만을 취급하도록 전용된 종래의 공기 취급 유니트의 경우에서 그랬던 것과 같이, 어떠한 종류의 재가열이 적용될 필요가 있다.

고온의 물 가열 코일에 대하여 활성 회로내의 거의 일정한 유동은 보장된 낮은 부하의 성능 및, 조절성과 함께 낮은 코일 편차 압력의 선택을 허용한다.

본 발명의 일 특정한 구현예는 공급 파이프 헤더 안에 중량이 있는 피스톤을 채용한다. 피스톤의 중량은 코일을 가로질러서 소기의 편차 압력을 부가하기 위한 것으로서 활성 회로 안에 일정한 유동 속도를 보장한다. 중량이 주어진 피스톤은압력 경감 장치로서 작용하여, 압력이 상승될 때 위로 움직여서 보다 많은 회로 입구를 노출시키며, 따라서 압력을 경감시키며, 만일 코일을 가로질러서 편차 압력이 강하한다면 반대가 된다. 이러한 예에서는, 예를 들어서 버터플라이 밸브와 같이, 감지 가능한 부하에 의해서 구동되는 낮은 압력 강하의 외부 제어 밸브가 있다. 코일을 가로질러서 고정된 편차 압력에서 활성 회로 내의 유동 속도가 일정하다면, 활성 회로의 수, 따라서 피스톤의 위치가 코일을 통해 유동하는 물의 양에 직접적으로 비례한다. 따라서 하중이 주어진 피스톤의 위치를 모니터하는 것은 유체 유동의 양을 모니터하는데 정확하고 반복 가능한 선택을 제공한다. 유입되고 유출되는 물의 온도 센서를 부가하는 것은 에너지 모니터 성능을 제공한다.

이러한 중량이 주어진 자유 부동 피스톤의 위치를 통해서 물이 유동하는 양을 모니터하는 것은 시스템의 물 측의 균형을 용이하게 맞추게 한다. 자유 부동 피스톤이 그것의 최상부 위치로부터 이탈되게 움직일 때까지 외부 제어 밸브를 완전히 개방되게 유지하고 균형 밸브를 쓰로틀링(throttling)시키는 것은 코일이 정확하게 물의 설계 유동에 있는 것을 나타낸다. 잔류하는 모든 것은 균형 밸브를 이러한 특정한 위치에 록킹시키도록 한다.

중량이 주어진 자유 부동 피스톤과 외부 제어 밸브 사이의 선택적인 연동(interlock)은 자체의 균형 성능을 부가할 것이다. 이것은 제한적인 유형의 연동(interlock)으로서, 공급 파이프 헤더 안의 자유 부동 피스톤이 그것의 최상부 위치에 도달할 때, 외부 제어 밸브는 더 개방되는 것이 방지된다. 외부 제어 밸브가 시동시에 넓게 개방되었다면, 피스톤이 그것의 최상부 위치 바로 아래로 강하할때까지 동일한 연동이 밸브를 지배하여, 코일을 설계된 냉각수 양으로 제한한다. 정상의 작동중에는 외부 제어 밸브가 코일상의 감지 가능한 부하에 의해 구동되지만, 설계된 물의 유동이 초과될 때 제한 기능이 우선으로 취해진다. 이러한 자체 균형 능력은 냉각수와 온수 분배 시스템에 적절한데, 여기에서는 최대로부터 최소의 시스템 부하까지의 압력 변화가 상대적으로 작다. 커다란 압력의 변화가 예상되는 분배 시스템에 대해서는, 수동의 균형 밸브가 구비되는 것이 바람직스럽다.

신규의 설비를 위해서, 설계안은 낮은 압력 강하의 코일과 제어 밸브를 구비할 수 있어서, 실질적인 펌프 동력의 감소를 초래한다. 원래의 코일이 유지되어야 하는 개장의 적용예에 대해서는, 원래의 높은 압력 강하 제어용 밸브를 제거하는 것에 기인하여, 펌프 동력의 감소가 압력 헤드의 감소에 비례한다.

코일을 선택함으로써, 활성의 회로 안에 거의 일정한 유동의 속도가 존재하므로 부분적인 부하의 수행이 고려될 필요가 없으며, 따라서 와류 유동으로부터 층류 유동으로의 천이와 열 전달의 차후 손실이 더 이상 발생하지 않는다. 최대 부하를 충족시키도록 적절하게 크기가 주어진 코일은 낮은 부분 부하에서 제어 가능하게 유지되고 작동할 것이다.

본 발명을 완전하게 이해할 수 있도록, 바람직한 구현예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다.

도 1을 참조하면, 냉각수 코일(1)은 공급 헤더(2), 복귀 헤더(3) 및, 공급 단부 복귀 파이프 헤더들 사이의 연결 회로(4)들을 가진다. 복수개의 연결 회로(4)들은 헤더(2,3)들을 따라서 하나가 다른 것의 위에 열을 이루어 놓여있는 상이한 위치들에서 대응하는 복수개의 연결 포트(202)들에 의해 각각의 헤더(2,3)들에 연결된다. 유체 유동은 헤더(2)의 저단부에서 공급 포트(201)를 통하여 공급 헤더(2)로 공급되며 복귀 헤더(3)로부터 복귀 헤더(3)의 상단부에 있는 복귀 포트(203)를 통하여 공급된다. 미끄럼 피스톤(5)은 공급 파이프 헤더(2)내에 배치되고, 여기에는 파이프 헤더(2)의 하부로부터 상부 부분으로의 물의 유동을 방지하도록 물 밀폐 시일이 설치되어 있다. 도시된 상기 피스톤(5)은 상부의 3 개 회로(6)에 대한 물의 유동을 차단하고, 회로(6)의 영역에서 코일 표면 온도는 유입되는 공기와 같으며 열교환이 발생하지 않는다. 피스톤(5)의 하부 가장자리 아래의 회로(4)가 활성화되어, 냉각수의 총 공급을 수용하며, 회로(4) 둘레의 코일 표면의 온도는 설계 온도이다. 이러한 영역을 가로지르는 공기는 냉각되며 제습된다. 위로 움직이는 피스톤(5)은 코일의 감지 가능한 용량과 잠재 용량을 모두 증가시킨다. 아래로 움직이는 피스톤(5)은 감지 가능한 용량과 잠재 용량을 모두 감소시킨다. 잠재 용량에 대한 감지 가능한 용량의 비율은 코일 선택/디자인 단계에서 정해지며 이러한 비율은 전체적인 작동 범위에 걸쳐서 부분적인 부하에서 일정하게 유지된다. 피스톤(5)의 위치는 공간 또는 복귀 공기의 건구 온도 센서(dry bulb temperature sensor)에 의해서 감지되는 바로서 우세한 감지 가능 부하(prevailing sensible load)에 의해 결정된다. 대부분의 편의용 냉각 적용예에 대해서는 감지 가능한 열의 제어로 충분하며 피스톤(5)이 유일하게 필요한 제어 요소이다. 잠재 용량의 감소를 필요로 하는 적용예에 대해서는 피스톤(7)과 같은 다른 피스톤이 있는데, 이것은 복귀 파이프 헤더에 위치된다.

최대의 잠재 용량에 대해서 피스톤(7)은 그것의 가장 낮은 위치에 있게 된다. 상승되는 피스톤(7)은 가장 낮은 회로(8)를 통한 물의 유동을 차단함으로써,잠재 용량의 감소를 초래한다. 활성 회로(4)의 영역내에서 차가운 표면상에 형성되는 응축물은 비활성 회로(8) 둘레의 코일 표면에 도달하면 부분적으로나 또는 전체적으로 증발되며, 따라서 코일의 하부 부분을 통과하는 공기의 증발 냉각에 의해서 잠재 용량을 감소시키고 감지 가능한 용량을 증가시킨다. 필요하다면, 피스톤(7)을 충분하게 상승시킴으로써, 복귀 헤더(3) 내에서 공기 흐름의 전체 습기 함량을 달성하지 않으면서 냉각 코일이 순수한 감지 가능한 냉각을 수행하는 위치에 도달된다.

도 2를 참조하면, 전형적인 단순 냉각 공기 취급 유니트(9)가 도시되어 있는데, 이것은 공기 필터(10), 냉각 코일(1) 및, 공급 공기 팬(11)이 설치된 것이다. 도시된 예에서는 냉각 코일(1)의 단지 하부 부분의 음영진 절반만이 활성화되어 있다. 복귀 공기는 위치(12)에서 진입하고, 외부/신규 공기는 위치(13)에서 진입하고, 공급 공기는 공기 취급 유니트를 위치(14)에서 떠난다. 위치(13)에서 진입한 외부의 공기는 배관/격벽(15)들에 의해서 냉각 코일(1)의 하부 활성 부분으로 안내되는데, 여기에서는 그것의 건구 및, 습구 온도에 따라서 냉각되고 그리고 제습된다. 냉각 회로(1)의 하부 회로는 감지 가능한 부하가 있는 한 활성으로 유지될 것이기 때문에, 습기 있는 외측의 공기는 외측 공기의 처리에만 전용된 공기 취급 유니트에 대한 필요성 없이 효과적으로 처리될 수 있다.

도 3을 참조하면, 공급 파이프 헤더(2) 안에서 피스톤(5)을 위치시키는 하나의 특정한 방법이 도시되어 있다. 예를 들어서 버터플라이 밸브(butterfly valve)와 같은 외부 제어 밸브(16)는 완전 개방 위치에 있을 때 낮은 압력 강하가 있게된다. 이러한 모터 구동되는 밸브의 개방 정도는 공간 또는 복귀 공기 온도가 설정 점으로부터 벗어나는 것에 의해서 결정되며, 따라서 코일상에서 우세한 감지 가능 부하에 의해서 결정된다. 피스톤(5)의 중량은 공급 헤더(2)와 복귀 헤더(3) 사이의 설계 압력 차이와 같도록 선택된다. 이러한 자유 부동 피스톤(5)이 정지 상태로 유지되도록 그것의 저부에 작용하는 공급 헤더 압력은 피스톤의 중량에 그것의 상부에 작용하는 복귀 헤더 압력을 더한 것과 같아야 한다. 피스톤(5)의 중량은 코일의 설계 압력 강하에 따라서 결정되므로, 설계 편차 압력으로부터의 그 어떤 이탈도, 새로운 균형이 도달되고 그리고 코일 편차 압력이 다시 설계치에 있을 때까지, 상기 피스톤을 상하로 움직이게 될 것이다. 명백하게도, 편차 압력을 일정하게 하는 것은 비록 활성화된 회로의 수가 가열 부하에 따라서 변화할지라도, 활성 회로내에서 일정한 물의 유속을 보장할 것이다. 피스톤(5)이 도시된 위치에 있고 제어 밸브(16)가 현재의 개방 상태에 있으면서 코일을 가로지르는 편차 압력이 설계치에 있다고 가정하자. 코일상의 공기측 부하가 증가한다면, 밸브(16)는 약간 더 개방되고, 따라서 밸브(16)에서의 압력 강하는 감소된다. 이러한 압력 강하는 밸브(16)에서 변화되어 코일을 가로지르는 압력 편차의 증가로서 나타나며, 그것의 현재 위치에서 더 이상 균형을 이루지 못하고 상승되어서, 물이 보다 많은 회로를 통하여 유동하게 하고 따라서 공급과 복귀 파이프 헤더를 가로질러서 편차 압력을 감소시킨다. 피스톤(5)의 상방향 진행은 균형이 달성되었을 때 정지되며, 즉, 코일을 가로지르는 편차 압력이 그것의 설계 값으로 강하되었을 때 정지된다. 공기 측 부하가 감소된다면, 반대 현상이 발생되어 새로운 균형 위치에 도달할 때까지 피스톤(5)이아래로 움직여서 회로를 폐쇄시킨다. 다른 관점에서는 피스톤(5)이 중력으로 작동되는 압력 경감 밸브(pressure relief valve)로서 작용한다.

피스톤(5)에 의해서 유지된 일정한 편차 압력은 활성 회로에서의 일정한 속도를 보장하며 활성 회로의 수는 이러한 피스톤의 위치에 달려있으며, 피스톤(5)의 위치를 아는 것은 코일을 통해서 유동하는 물의 양을 측정하는 정확한 수단을 제공한다. 이러한 특정의 구현예에서 초음파 트랜스듀서/리시버(transducer/receiver)는 공급 헤더(2)의 상단부에 배치된다. 관련된 전자 회로와 함께 초음파 트랜스듀서/리시버는 반향 발신기(echo sounder)로서 작동되어 피스톤의 최상부 위치에 대한 피스톤(5)의 거리를 측정한다. 코일 제조자의 데이터는 피스톤(5)의 위치를 물의 유량과 정확하게 관련시킬 수 있다. 유입 및, 유출수의 온도 센서를 부가하는 것은 코일에 의해서 사용된 에너지를 계산하는데 필요한 입력을 제공한다. 온도 센서들은 도 3 에 도시되어 있지 않다. 기계적인 정지부(18)는 피스톤(5)이 공급 헤더(2)의 저부로 계속 가는 것을 방지하고 진입하는 물 공급 연결부를 차단하는 것을 방지한다.

이전에 설명된 바와 같이, 물이 있는 측에서 균형을 잡는 것과 자체 균형 설비를 제공하는 것은, 피스톤(5)이 그것의 최상부 위치에 있거나 또는 그에 근접해 있을 시기가 알려지는 것을 필요로 한다. 명백하게도 반향 발신기 유형의 장치는 필요한 정보를 제공할 수 있는 것 이상으로서 물 측의 균형을 표시하거나 또는 제어 밸브(16)와 연결되는 일부 부가적인 전자 회로를 가져서, 자체 균형 작용을 용이하게 한다.

도 4 를 참조하면, 피스톤(5)의 위치를 표시하는 대안의 방법이 도시되어 있다. 다중 회전(multi turn)의 전위차계(19)는 나사화된 로드(21)에 직접 결합되는데, 이것은 차례로 베어링(20,22)에 의해서 지지된다. 베어링(20)은 또한 물 밀폐 시일을 구비한다. 피스톤(5)을 통과하는 나사화된 로드(21)는 피스톤(5) 안에 포함된 수나사와 맞물려서, 피스톤(5)이 그것의 위치로부터 상하로 변위되는 것이 나사화된 로드(21)를 회전시킨다. 이것은 차례로 전위차계(19)를 회전시키며, 저항에서의 변화는 피스톤(5)의 위치를 표시한다. 나사화된 로드(21)의 나사 피치는 수회의 회전이 피스톤(5)의 완전한 이동을 나타낼 정도로 높다. 피스톤(5)이 나사화된 로드(21)의 둘레에서 회전하는 것을 방지하도록, 공급 헤더(2)의 내측벽상에는 수직의 돌출부가 있고, 피스톤(5)에는 그에 짝을 이루는 홈이 있다. 이것은 도 4 에 도시되지 않았는데, 그러한 것을 달성하는 다양한 다른 방법이 있기 때문이다.

도 5를 참조하면, 물 측의 시스템의 균형 표시 그리고/또는 자체 균형화를 위해서 단지 피스톤(5)의 최상부 위치 및, 그에 근접한 위치가 관련된다. 이것은 피스톤(5)의 전체 이동 위치를 모니터하지 않으면서 달성될 수 있으며, 따라서 보다 단순화된 방식으로 이루어질 수 있다. 이러한 구현예에서 피스톤(5)은 영구 자석(5)을 구비한다. 자기 리이드 스위치(magnetic reed switch, 24,25)가 공급 파이프 헤더(2)의 상부 외측과 그에 근접하여 위치된다. 피스톤(5)이 그것의 도시된 위치에 있을 때, 양쪽의 리이드 스위치들은 오프(off)되고/정상적으로 개방된 위치가된다. 피스톤(5)이 상방향으로 움직이고 영구 자석(23)이 리이드 스위치(24)와 직선상에 놓이면, 이것은 폐쇄되고 코일을 가로질러 정확한 편차 압력과 속도로 전체물 유동을 표시한다. 자기 리이드 스위치가 폐쇄되었을 때 자체 균형을 위해서 제어 밸브(16)가 더 개방되는 것을 방지한다. 제어 밸브(16)가 이미 너무 많이 개방되어서 과도한 물의 유동을 허용하고 있다면, 피스톤(5)은 더욱 높게 상승하고 리이드 스위치(25)는 영구 자석(23)에 의해서 활성화된다. 리이드 스위치(25)가 폐쇄 위치에 있을 때, 밸브(16)가 느리게 폐쇄되는 것을 명령하여, 리이드 스위치(25)가 개방될 수 있기에 충분하도록 피스톤(5)이 아래로 움직일때까지 물의 유량을 감소시킨다. 정상의 작동 동안에, 즉, 피스톤(5)이 그것의 상부 위치로부터 이탈해 있는 동안에, 제어 밸브의 개방은 설정점(set-point)으로부터 공간 또는 복귀 공기의 이탈에 의해 설정된다. 리이드 스위치(24,25)는 코일을 가로질러서 과도한 물의 유동을 방지하거나 또는 그것을 표시하는 상한(upper limit)으로서만 작용하며, 따라서 물 측의 시스템 균형 및/또는 실제의 균형을 용이하게 한다.

도 6을 참조하면, 통합 시스템 동력 제어 밸브가 도 3 및, 도 4 의 외부 제어 밸브(16)에 대한 대안으로서 도시되어 있다. 이러한 시스템 동력 밸브는 피스톤(26), 실린더형 돌출부(27) 및, 밸브 시이트(28)로 이루어지며 복귀 파이프 헤더(3)의 상부 확대 부분내에 하우징되어 있다. 소직경 파이프(29)는 유입 물 공급 파이프에서 비롯되어 필터(30)를 통하게 되며, 솔레노이드 밸브(31)는 고압의 물을 피스톤(26) 위의 공간으로 공급할 수 있다. 솔레노이드 밸브(31)를 통해서 이용 가능한 물의 압력은 복귀 헤더(3) 안에서의 압력보다 크며, 따라서 피스톤(26)은 하방향으로 강제되어, 물의 유량을 제한하고 궁극적으로 돌출부(27)의 하부 립(lip)이 밸브 시이트(28)와 접촉하고 있을 때 그것을 차단한다. 제어 밸브를 보다 개방된 위치로 움직이도록 솔레노이드 밸브(33)가 개방되어 피스톤(26) 위의 압력을 경감시키고, 파이프(34)를 통해서 과잉의 물을 복귀 물 파이프 안으로 배출시킨다. 솔레노이드 밸브(31,32)가 폐쇄되었을 때 피스톤(26)은 그것의 위치를 유지한다. 솔레노이드 밸브(31,33)의 맥동 개방(pulsed opening)은 피스톤(26)을 소기의 위치로 움직여서 필요한 물의 유량을 설정한다. 돌출부(27)는 실린더 형상이 아닌 형상으로 형상화되어서 선형의 밸브 특성을 용이하게 한다. 정상적인 작동에 있어서 피스톤(26)의 위치는 우세한 감지 가능 부하에 의해 설정되는데, 이것은 일정 체적의 공기 취급기(air handler)에 대한 설정점으로부터 공간 또는 복귀 공기의 온도 편차로부터 유도된 것이다. 가변적인 체적의 공기 취급기에 대해서는 설정점으로부터의 공급 공기 온도의 이탈이 구동자(driver)이다. 중량이 주어진 자유 부동 피스톤(5)의 위치 표시에 대한 일부 형태가 구비되었다면, 유동의 모니터와 물측의 시스템 균형은 도 3, 도 4 및, 도 5 와 관련하여 설명된 바와 같이 취급된다.

도 7을 참조하면, 피스톤(5)의 "중량"은 가변적이고, 따라서 코일을 가로지른 편차 압력 및, 결과적으로 회로내의 냉각된 물 유동 속도도 가변적이다. 도면에 있어서 피스톤(5)은 중량을 가지지 않는다. 수직의 공급 파이프 헤더(2)는 90 도의 굽힘을 통해서 수평의 부분(42)으로 연장된다. 피스톤(43)은 공급 파이프 헤더의 이러한 수평 부분(42)에 있다. 피스톤(5)과 피스톤(43) 사이의 느슨하게 끼워진 볼(44)들은 유연성이 있는 "푸쉬 로드(push rod)"로서 작용하며 2 개의 피스톤들 사이에서 힘을 전달한다. 고압 시스템의 물은 파이프(29), 필터(30), 고정 오리피스(38) 및, 파이프(39)를 통해서 실린더(36)의 하부 챔버로 진입한다. 실린더(36)의상부 챔버는 파이프(40)를 통하여 복귀 파이프 헤더(3)에 연결된다. 실린더(36) 안에는 중량이 주어진 자유 미끄럼 피스톤(35)이 있어서, 하부와 상부 챔버들을 분리시킨다. 피스톤(35)의 중량은 공급과 복귀 헤더(2,3) 사이의 편차 압력이 설계치에 있을 때 실린더(36)에 대하여 같은 수직의 위치에 유지되도록 되어 있다. 편차 압력이 증가한다면, 피스톤(35)은 상방향으로 움직여서 파이프 입구(41)를 더욱 노출시키는데, 이것은 파이프(34)를 통한 과잉의 압력을 경감시킨다. 실린더(36)의 하부 챔버로 진입하는 물의 양은 고정 오리피스(38)에 의해 제한되며, 피스톤(35)의 상하 운동은 파이프(41)를 통해서 떠나는 물의 양을 지배한다. 이러한 균형이 우세해지도록, 코일을 가로지른 편차 압력은 일정하게 유지될 필요가 있는데, 이것은 파이프(39)에 의해서 실린더(36)의 하부 챔버에서의 압력과 같은 압력을 공급 헤더(42)의 수평 부분으로 이송시킴으로써 달성된다. 같은 압력이 피스톤(43)의 우측 표면에 작용한다. 피스톤(43)의 우측에 대한 압력이 피스톤(5)의 좌측에 대한 압력과 같을 때, 시스템은 균형 상태에 있으며, 따라서 설계 편차 압력에서 작동된다. 제어 피스톤(26)의 하방향 운동에 기인하거나, 또는 시스템 분배 배관내의 압력 감소에 기인하여, 편차 압력이 감소한다면, 파일롯 피스톤(35)은 하방향으로 강하하여 파이프(41)에 대한 물의 입구를 폐쇄함으로써, 보다 많은 물이 헤더 파이프 연장부(42)로 들어갈 수 있게 한다. 코일을 가로지르는 감소된 편차 압력에 기인하여, 피스톤(5)의 하부면에 작용하는 압력은 피스톤(43)의 우측에 대한 압력보다 적으며, 결국에는 스페이서 볼(44)을 통해 작용하는 피스톤(43)이 피스톤(5)을 아래로 움직이게 될 것이다. 피스톤(5)은 차례로 일부 다른 회로에 대한 물의 유동을차단하여, 코일을 가로질러서 편차 압력이 증가되는 것을 초래한다. 피스톤(5)의 하방향 운동은 코일 편차 압력이 다시 그것의 설계값에 있을 때 정지되며, 따라서 새로운 균형 지점에 도달되고 파일롯 피스톤(35)은 고정된 오리피스(38)를 통하여 유입되는 양과 같은 물의 양이 파이프(41)를 통하여 배출되는 것을 허용한다. 실린더(36)는 비철 재료로 제작되고, 파일롯 피스톤(35)은 철 재료로 제작되며, 솔레노이드(37)는 실린더(36)의 상부 부분을 감싼다. 솔레노이드(37)에 전류가 흐르지 않을 때, 파일롯 피스톤(35)의 중량은 코일 편차 압력의 크기로 설정되어, 중력 릴리이프 밸브(relief valve)로서 작용한다. 솔레노이드(37)에 전류를 인가하면, 파일롯 피스톤(35)에 작용하는 자력은 그것의 중량 일부에 역으로 작용하여 코일에 대한 편차 압력 설정점이 감소된다. 따라서 상이한 편차 압력 설정점이 솔레노이드(37)의 전류를 변화시킴으로써 유지될 수 있다. 회로 유동 속도에 달려있는 코일의 표면 온도는, 코일의 감지 가능한 용량보다 코일의 잠재 용량을 달성한다. 따라서 상기 구현예에서 공간 또는 복귀 공기의 상대 습도는 코일의 편차 압력을 제어하며, 건구 온도는 통합 제어 밸브의 피스톤(26)을 위치시킴으로써 전체 유동을 지배한다. 도시되지는 않았지만, 피스톤(26)이 그것의 최상부 위치에 있을 때 연동되어서, 제어 밸브가 완전 개방 상태가 되지만, 코일은 감지 가능한 부하와 직면할 수 없으며, 빠른 회로 유동 속도에 대한 잠재적인 요청은 무시되고 보다 많은 회로들이 감지 가능한 냉각을 위하여 이용될 수 있다. 이것을 달성하도록 솔레노이드(37) 내의 전류가 증가되어, 코일 편차 압력 설정점을 감소시켜서, 보다 활성화된 코일 표면 부위가 공기의 흐름에 대하여 나타난다. 이전의 감지 가능한 용량에 대한 잠재 용량의 비율 제어가, 피스톤(7)을 사용하는 것의 대안으로서, 도 1 과 관련되어 설명된 코일의 복귀 헤더(3)에 배치된다.

도 8을 참조하면, 시스템 압력 변화에 대한 보상이 없는 저가형의 접근 방식이 도시되어 있는데, 이것은 시스템 동력 제어 밸브를 사용하는 것이다. 감지 가능한 부하가 감소하면, 솔레노이드 밸브(31)는 개방되어서 보다 많은 물이 피스톤(43)의 우측에서 챔버 안으로 들어가게 하여, 차례로 피스톤(5)이 볼 형상의 스페이서(44)를 통해 하방향으로 강제되어, 물의 유동이 일부의 회로에서 더욱 차단되게 한다. 피스톤(5)의 하부면이 밸브 시이트(45)에 도달하였을 때 모든 회로를 차단시킨 이후에 솔레노이드 밸브(31)를 개방되게 유지하는 것은 코일을 통한 모든 물의 유동을 정지시킨다. 이것은 이러한 특정의 공기 취급 유니트가 작동하지 않을때의 경우이다. 감지 가능한 부하가 증가하면, 솔레노이드 밸브(33)가 개방되어서 물이 피스톤(43)의 우측상에서 헤더(42)로부터 밖으로 유동할 수 있게 한다. 피스톤(5)상에 작용하는 시스템 압력은 피스톤(5), 스페이서(44) 및, 피스톤(43)을 위로 그리고 우측으로 강제하여 물이 공급 헤더(2)로부터 일부의 회로 안으로 유동할 수 있게 한다. 코일 냉각 용량이 공기측의 냉각 부하와 맞는다면, 솔레노이드 밸브(33)는 폐쇄된다. 공기측의 부하에서 변화가 있을 때까지 밸브(31,33)는 폐쇄 위치에 유지되고, 활성화된 회로의 수도 같게 유지된다. 일정한 체적의 공기 취급기에 대해서는 솔레노이드 밸브(31,33)가 공간 또는 복귀 공기 온도 설정점으로부터의 이탈에 의해서 제어되고, 가변적인 체적의 공기 취급기에 대해서는 공급 공기 온도 설정점으로부터의 이탈에 의해서 제어된다.

도 9를 참조하면, 위치 잡기용 피스톤(5)에 대한 대안의 방법이 도시되어 있다. 기어 모터(45)는 웜 스크류(21)를 구동하고, 피스톤(5)은 짝을 이루는 암나사에 의해서 웜 스크류(21)에 결합된다. 기어 모터(45)가 일 방향으로 웜 스크류(21)를 회전시킬 때, 피스톤(5)은 상방향으로 움직여서, 역의 회전이 피스톤(5)을 하방향으로 움직이게 한다. 피스톤(5)이 아래로 계속 움직여서 그것의 하부 표면이 밸브 시트(46)에 접촉했을 때, 코일을 통한 모든 물의 유동은 정지된다. 피스톤(5) 안에 짝을 이루는 홈과 함께, 공급 헤더(2)의 내측 표면상에는 수직의 돌출부가 있어서, 웜 스크류(21)에 의해서 다시 위치가 정해지고 있을 때 피스톤(5)이 그것의 축을 중심으로 회전하는 것을 방지한다. 수직의 돌출부와 피스톤(5) 안의 홈은 도시되지 않았다. 베어링(20,22)은 웜 스크류(21)의 축방향 및, 반경 방향 위치들을 유지하도록 하며, 베어링(20)도 물 밀폐 시일을 포함한다. 기어 모터(45)는 우세한 감지 가능 공기측 부하의 제어하에 있다. 선택적인 잠재/감지 가능 용량의 비율 제어가 피스톤(7)에 의해서 이루어진다. 피스톤(7)을 위치시키고, 차례로 헤더(3)를 위치시키는 메카니즘은 피스톤(5)과 관련하여 위에서 설명된 것과 동일하다. 피스톤(7)을 위치시키는 기어 모터(47)는 설정점으로부터의 공간 또는 복귀 공기의 상대 습도 이탈의 명령을 받는다.

도 10을 참조하면, 피스톤(7)을 위치시키고, 다시 헤더(3)를 위치시키는 시스템 동력의 변형이 도시되어 있다. 시스템의 물은 소직경의 파이프(32)를 통해서 유연성의 벨로우즈(48)로 진입하거나 또는 그로부터 이탈할 수 있으며, 벨로우즈(48)는 차례로 피스톤(7)을 소기의 위치로 움직인다. 조절 배관 장치, 필터 및, 솔레노이드 밸브들은 도 8 에 도시된 바와 같다. 피스톤(7)에 대한 위치 잡기 신호는 설정점으로부터의 상대 습도 이탈로부터 발생된다.

도 11을 참조하면, 솔레노이드 밸브들에 의한 냉각 코일의 3 단계 제어가 도시되어 있다. 공급 파이프 헤더(2) 안에 배치된 분할 플레이트(49)는 공급 헤더(2) 안에 3 개의 분리된 챔버를 형성한다. 각각의 챔버로의 물의 공급은 개별의 솔레노이드 밸브(50,51,52)에 의해서 제어된다. 도면에서 밸브(50,52)는 폐쇄되고, 밸브(51)는 개방되며, 따라서 단지 회로(4)가 활성화되고, 회로(6,8)에는 물의 유동이 없다. 현재의 작동 모드는 감소된 잠재/감지 가능 용량 비율에서도 감소된 감지 가능 용량에 있다. 솔레노이드 밸브 대신에, 모터화된 온/오프 밸브나 또는 변조 제어 밸브들이 사용될 수 있으며 회로와 밸브의 그룹들이 그에 제한되지는 않는다.

도 12를 참조하면, 자체 추진되는 유압 동력 피스톤 조립체가 도시되어 있다. 이러한 피스톤 조립체는 냉각/가열 코일의 공급 파이프 헤더(2)내에 배치된다. 3 개의 챔버(53,54,55)들이 연결 파이프(56,57,58)를 통해서 각각 가압될 수 있다. 파이프(56)를 통하여 챔버(53)로 압력을 적용하는 것은 유연성 벨로우즈(59)를 팽창시켜서 파이프 헤더(2)의 내측 벽에 대하여 분리 마찰 링(60)을 강제하고, 따라서 피스톤 조립체의 상부 부분을 정위치에 클램핑시킨다. 파이프(57)를 통하여 챔버(54)를 가압하는 것은 이러한 피스톤 조립체의 하부 부분을 정위치에 클램프시킬 것이다. 가압된 유체를 파이프(58)를 통하여 챔버(55)로 전달하는 것은 도면의 A 와 C 로 표시된 바와 같이 상부와 하부 부분들을 이격되게 움직인다. 유체가 챔버(55)로부터 밖으로 유동하게 하는 것은 상부와 하부 부분들이 도면의 B 에 도시된바와 같이 아주 근접하게 움직이게 한다. 챔버(53)가 가압되고 챔버(54)가 가압되지 않았다면, 피스톤 조립체의 하부 부분은 유체가 챔버(55)로 전달될 때 아래로 움직일 것이며, 유체가 챔버(55)의 밖으로 유동할 수 있을 때 위로 움직일 것이다. 하부 부분이 유사한 방식으로 정위치에 클램프될 때, 조립체의 상부 부분은 위로 또는 아래로 움직일 수 있다. 따라서 챔버(53,54,55)에 대한 유체 압력의 교번되는 적용은 피스톤 조립체가 파이프 헤더(2) 내에서 위로 또는 아래로 "등반"하게 할 수 있다.

도 13을 참조하면, 가압된 유체는 시스템으로부터 유래되어서, 교체 가능 필터(30), 고정된 오리피스(61), 유연성 파이프(56,57,58)를 통하여, 챔버(53,54,55)로 유동한다. 모든 3 개의 솔레노이드 밸브(62)들이 폐쇄되었을 때, 3 개의 챔버(53,54,55)들이 가압된다. 하나 또는 그 이상의 솔레노이드 밸브들을 개방하는 것은 개별의 챔버/챔버들 안에서 압력을 경감시킨다. 도시되지 않은 전자 제어기는 코일상의 우세한 부하에 따라서 피스톤 조립체를 위로 또는 아래로 구동하도록 시퀀스 신호를 발생시킨다. 시스템 파워를 사용하는 것의 대안으로서, 전용의 유압 또는 공압 소스가 사용될 수 있다. 다른 대안은 유연성의 유압 파이프(56,57,58) 대신에, 솔레노이드 밸브(62)들을 피스톤 조립체 안에 포함시키고 연결용 와이어를 헤더(2)로부터 밖으로 가져오는 것이다.

도 14를 참조하면, 피스톤 조립체의 상부/하부 부분들을 클램핑 하는 것이 자력에 의해서 이루어진 것이 도시되어 있다. 이것은 오직 연강 파이프 헤더를 위한 것이다. 솔레노이드(63)는 철의 보빈(64)의 둘레에 감긴다. 분리 링(65)들은 플라스틱과 페라이트 혼합물로 제작된다. 솔레노이드(63)에 전기가 인가되었을 때, 자기 회로는 철의 보빈(64), 분리 링(65), 그리고 강철 파이프 헤더를 통하여 완성된다. 분리 링(65)은 피스톤 조립체의 동력 단부를 팽창시키고 정위치에 클램프시킨다. 유체는 시스템 압력에서 오리피스(61)를 통하여 중앙의 챔버(55)로 유입되며 솔레노이드 밸브(62)가 폐쇄될 때, 도면 A 와 C 로 표시된 바와 같이 벨로우즈(59)를 팽창시킨다. 솔레노이드 밸브(62)를 팽창시키는 것은 중앙 챔버(55) 안의 압력을 경감시키고, 따라서 도면의 B 로 표시된 바와 같이 피스톤 조립체의 상부와 하부 부분들 사이의 거리를 감소시킨다. 도시되지 않은 유연성 와이어의 틀(loom)이 3 개의 솔레노이드를 외부의 전자 시퀀서(sequencer)에 연결시킨다.

도 15를 참조하면, 비철 파이프 헤더와 철의 파이프 헤더에 적절한 자석 클램핑 장치가 도시되어 있다. 플라스틱과 페라이트의 혼합물인 분리 링(65)은 스프링(66)에 의해 부하를 받아서 팽창됨으로써 파이프 헤더(2)에 대하여 클램프된다. 이러한 구성에서 솔레노이드(63)는 전기를 인가받아서 파이프 헤더 안에서 피스톤 조립체 부분의 자유로운 운동을 가능하게 한다. 솔레노이드 밸브의 폐쇄 위치와 개방 위치가 A 와 B 로 표시되어 있다. 분리 링(65)과 스프링(66)이 C 에 상세하게 표시되어 있다.

도 16을 참조하면, 긴 튜브형의 유연성 다이아프램(67)이 파이프 헤더(2)의 내측에 끼워진다. 다이아프램(67)의 상부의 팽창된 원형 단부는 파이프(71)에 연결되고, 하부의 접혀진 반원형 단부는 위치(70)에서 파이프 헤더(2)에 고정된다. 펌프(68)에 의해서 필터(30), 역류 방지 밸브(69) 및, 연결용 파이프(71)를 통해 67의 아래로 강제되는 시스템 유체는 다이아프램(67)의 원형 부분을 아래로 연장시켜서 부가적인 회로들을 차단한다. 펌프(68)를 정지시키고 솔레노이드 밸브(62)를 개방함으로써 유체는 다이아프램(67)으로부터 외부로 유동할 수 있어서, 많은 원형 부분이 반원형으로 접혀지고 코일의 보다 많은 회로를 통하여 물의 유동이 가능해진다. 도 A 와 B 로 표시된 것은 각각 다이아프램(67)의 팽창된 원형 부분과 접혀진 반원형 부분을 도시한다. 이러한 특정의 형상은 습기찬 열대 기후의 냉각 코일에 적절한데, 그곳에는 항상 코일에 일부 감지 가능하고 잠재적인 부하가 있으며 물의 유동을 적극적으로 차단하는 것이 중요하지 않다.

도 17을 참조하면, 부가적인 튜브형 다이아프램(75)이 복귀 파이프 헤더(3)의 안에 배치된다. 완전하게 팽창된 다이아프램(67,75)은 코일을 통한 물의 적극적인 차단을 초래한다. 다이아프램(75)은 정상 작동중에 하부 회로를 통한 유동을 차단하므로 상대 습도의 제어하에 있는 반면에, 다이아프램(67)은 감지 가능한 열의 제어하에 있다. 펌프(68)를 가동시키고 솔레노이드 밸브(72,74)를 개방하는 것은 감지 가능하고 잠재적인 용량을 각각 그리고 거의 독립적으로 감소시킬 것이다. 솔레노이드 밸브(62,73)의 개방은 감지 가능하고 잠재적인 용량에서의 거의 독립적인 개별의 증가를 초래할 것이다. 직립의 파이프 연장부는 다이아프램(75) 안에 포획된 공기의 제거를 보장하게 될 것이다. 다이아프램(75)의 길이는 파이프 헤더(3)의 1/2 내지 1/3 또는 그 이하일 수 있다.

도 18을 참조하면, 다이아프램(67)의 내측에 무거운 볼(77)이 있어서, 도 16 과 도 17 에 도시된 바와 같이 제어 펌프(68)에 대한 필요성을 제거한다. 솔레노이드 밸브(72)를 개방하면 보다 많은 유체가 튜브형 다이아프램(67)의 안으로 들어갈 수 있어서 부가적인 회로에 대한 유동이 차단된다. 솔레노이드 밸브(62)를 개방하는 것은 유체가 다이아프램(67)의 밖으로 이탈할 수 있게 하여, 보다 많은 회로가 유동에 개방되는 결과를 초래한다.

도 19를 참조하면, 튜브형 다이아프램(67)은 시계 방향으로 90 도 회전하여 공급 헤더(2) 아래를 보고 있으며 단부는 헤더의 바닥으로 연장된다. 공급 헤더(2)에 대한 진입 파이프 연결부(78)는 시계 반대 방향으로 90 도 회전하여 헤더(2)에 대하여 2 개의 연결부로 분리된다. 이러한 구성에 있어서는 감지 가능한 코일 용량의 회로별 제어(circuit by circuit control)를 제외하고, 코일을 통한 냉각된 물의 유동을 완전히 차단하는 것도 가능하다.

도 20을 참조하면, 튜브형 다이아프램(67)의 내측의 압력은 복귀 파이프 헤더(3) 안의 압력 이상의 일정한 편차로 유지된다. 제어 유체 펌프(68)는 시스템 유체를 필터(30)를 통하여 가져가서 이러한 유체를 고정 오리피스(61)를 통하여 다이아프램(67)으로 전달한다. 압력 경감 밸브(36)는 이러한 압력을 복귀 헤더(3)에서의 압력에 대하여 일정한 레벨로 유지시킨다. 유지된 압력 편차는 코일의 설계 압력 강하와 같다. 이러한 적용예에서 다이아프램(67)의 작용은 도 3을 참조하여 설명된 자유 미끄럼 피스톤(5)과 같다. 버터플라이 밸브(16)는 코일을 통하여 유동하고 감지 가능한 부하에 의해서 제어되는 냉각된 물의 양을 설정하며, 다이아프램(67)은 다소의 회로를 냉각된 물의 유동에 노출시킴으로써 코일을 가로지르는 일정한 편차 압력을 유지시킨다. 압력 경감 밸브(36)의 피스톤(35)은 철의 재료로 만들어진다. 솔레노이드(37)를 통한 전류의 증가/감소로써 압력 경감 밸브(36)의 편차 압력 설정이 변화된다. 코일을 가로질러 유지된 편차 압력은 코일의 잠재 용량에 대한 감지 가능한 압력의 비율을 설정하고, 따라서 이것은 상대적인 습도 제어하에 있게 된다. 모든 회로안에 물의 유동이 있을 때, 즉, 다이아프램(67)이 최소의 팽창에 있을 때, 영구 자석(23)은 리이드 스위치(reed switch, 24)와 가장 근접하게 된다. 리이드 스위치(24)의 접촉 폐쇄는 설계 압력 강하로 작동될 때 코일을 가로지르는 설계 유량을 표시한다. 이것은 물의 측에서 시스템 균형을 용이하게 하는 표시부로 사용될 수 있거나 또는 버터플라이 밸브가 더 개방되는 것을 방지하는 연결부로서 사용되어, 코일을 그것의 설계된 물의 양으로 제한한다.

도 21을 참조하면, 다이아프램(67)의 기능과 작동은 도 20 과 관련하여 설명된 것과 같다. 차이점은 버터플라이 밸브를 다이아프램(75)으로 대체한 것과, 복귀 파이프 연결부(79)를 수정한 것에 있다. 솔레노이드 밸브(72,62)가 개방되면 다이아프램(75)으로 또는 그로부터의 유체 유동이 가능해질 것이다. 솔레노이드 밸브들은 감지 가능한 부하의 제어하에 있으며 다이아프램(75)은 종래의 쓰로틀 밸브로서 작용한다.

도 22를 참조하면, 양의 부력을 가진 자유 미끄럼 피스톤(80)이 공급 파이프 헤더(2) 안에 위치된다. 치가 형성된 휘일(81)을 시계 방향으로 회전시키는 것은 볼(82)을 저수조(83)로부터 파이프 헤더(2)로 이전시킨다. 볼(82)은 피스톤(80)을 하방향으로 강제한다. 피스톤(80)은 구멍을 가지기 때문에 구멍을 통해서 피스톤의 위와 아래의 압력은 같으며, 따라서 피스톤(80)의 부력을 극복하기 위해서 단지 작은 힘만이 필요하다. 볼(82)은 약간의 양의 부력을 가지며 피스톤(80)의 상부에 그 어떤 회로의 입구라도 물의 유동에 개방되어 있다면, 이러한 유동은 가장 가까운 볼을 움직여서 개방된 회로 입구를 막도록 하는 경향이 있다. 치가 형성된 휘일(81)을 시계 반대 방향으로 회전시키는 것은 공급 헤더(2)로부터 저수조(83)로 볼(82)들을 이전시켜서 위로 움직이는 것이 자유롭게 하여, 보다 많은 회로들이 물의 유동에 개방된다. 치를 가진 휘일(80)은 도시되지 않은 기어 모터에 의해 구동되며, 우세한 감지 가능 부하의 제어하에 있다.

도 23을 참조하면, 저수조(83)로부터 공급 파이프 헤더(2)로 볼(82)을 움직이는 것은 펌프(68)에 의해서 이루어지는데, 펌프는 가압된 유체를 역류 방지 밸브(69)를 통하여 저수조(83) 안의 공간으로 피스톤(84) 아래로 공급한다. 솔레노이드 밸브(62)를 개방하는 것은 저수조(83) 안에서 피스톤(84) 아래의 압력을 경감시키며 볼(82)들이 헤더(2)로부터 저수조(83)로 움직일 수 있게 한다.

도 24를 참조하면, 작동중인 회로의 백분율(%)을 온도에 기초하여 결정하는 방법이 도시되어 있다. 공기 취급 장치(9)는 필터(10), 냉각 코일(1) 및, 공급 공기 팬(11)으로 구성되어 있다. 복귀 공기는 위치(12)에서 공기 취급기(9)로 진입하며, 공급 공기는 위치(14)에서 떠나게 된다. 온도 센서(T1)는 냉각 코일(1)의 상부에 근접하여 배치되고, 온도 센서(T2)는 그것의 저부에 근접한다. 또한 떠나가는 공기 흐름내에 위치하는 온도 센서(T3)도 있다. T3 에 의해 감지된 온도가 T1 에 의해 감지된 온도들 사이에 속할 경우에, 회로들의 100 % 또는 0 % 가 활성화된 때를 제외하면 T2 는 작동중인 코일 회로의 백분율(%)에 비례한다. 최대 부하와 제로부하에서 T1, T2, T3에서 감지된 모든 3 개의 온도들은 같지만, 최대 부하 조건 또는 제로 부하 조건은 감지된 온도들의 실제 값으로부터 용이하게 결정된다.

도 25를 참조하면, 긴 튜브형의 탄성 다이아프램(67)이 파이프 헤더(2)의 내측에 고정된다. 다이아프램(67)의 상부로 팽창된 원형의 단부는 파이프(71)에 연결되며, 하부의 접혀진 반원형 단부는 미끄럼 안내부(70)에 고정되어서 시일된다. 솔레노이드 밸브(72)가 개방되었을 때, 공기 소스(85)로부터의 압축 공기는 연결용 파이프(71)를 통하여 다이아프램(67)으로 들어가서, 다이아프램(67)의 원형 부분을 하방향으로 연장시켜서, 부가적인 회로를 차단시킨다. 솔레노이드 밸브(72)가 폐쇄되고 솔레노이드 밸브(62)가 개방되어서, 공기는 다이아프램(67)의 밖으로 배출될 수 있으며, 따라서 많은 원형의 부분이 반원형으로 접혀지고 코일의 많은 회로를 통하여 물의 유동이 가능해진다. 도면 A 와 B 는 다이아프램(67)의 팽창된 원형 및, 접혀진 반원형의 부분들을 각각 도시한다. 도면 C 는 슬라이딩 가이드(70)의 상세를 도시한다. 튜브형 탄성 다이아프램(67)의 구성은 그것의 원주 둘레에서보다는 그것의 길이를 따라서 더욱 탄성을 나타내도록 되어 있다.

도 26을 참조하면, 튜브형 탄성 다이아프램(67)의 균일하지 않은 탄성의 장점이 도시되어 있다. 일단 다이아프램(67)이 공급 파이프 헤더(2) 안의 우세한 압력과 같은 압력의 공기로 완전하게 팽창되면, 공기 압력이 더욱 증가하는 것은 다이아프램(67)을 하방향으로 팽창시킨다. 궁극적으로, 공급 헤더(2)의 저부에 도달하여, 코일을 통한 물의 유동을 100 % 차단한다. 이러한 완전 차단 상태가 여기에 도시되어 있으며, 모든 다른 기능들은 이전의 도 25 와 관련하여 설명된 것과 같다.

도 27을 참조하면, 비중이 1 보다 작은 유압 유체가 비균일성 탄성 튜브형 다이아프램(67)을 팽창시키도록 사용된다. 부력이 있는 유체는, 다이아프램(67)의 최상부 부분이 처음에 원형의 형상을 취하여, 최상부의 회로에 대한 냉각된 물의 유동을 처음에 차단하는 것을 보장한다. 보다 많은 유압 유체가 받아들여질 때, 이러한 원형의 형상은 하방향으로 연장되어서, 보다 많은 회로에 대한 물의 유동을 점진적으로 차단한다. 공급 파이프 헤더(2) 안에서의 우세한 압력 이상으로 다이아프램(67) 내측의 유압 유체 압력을 증가시키는 것은 다이아프램(67)을 하방향으로 연장시켜서 100 % 로 물의 유동을 차단시키는 것을 제공한다. 다이아프램(67) 안에서의 유압 유체 체적 그리고/또는 압력을 증가시키도록, 펌프(68)가 시동되어서 유체는 저수조(86)로부터 역류 방지 밸브(69)와 연결용 파이프(71)를 통하여 다이아프램(67) 안으로 펌프된다. 그 안의 유체 체적 그리고/또는 압력을 감소시키도록, 솔레노이드 밸브(62)는 개방되고 유압 유체는 저수조(86)로 다시 자유롭게 유동한다. 비록 도시되지 않았을지라도, 저수조(86)는 펌프(68)에 가해지는 부하를 최소화시키기 위하여 냉각된 물의 공급 파이프로부터 직접적으로 가압될 수 있다.

도 28을 참조하면, 공급 파이프 헤더(2) 안에 피스톤(5)을 위치시키는 방법이 도시되어 있는데, 이것은 도 3 과 관련하여 설명된 것과 같으며, 예외적으로 버터플라이 밸브가 속도 가변 펌프(87)로 교체되었다. 펌프의 속도는 속도 제어기(88)에 의해서 설정되며, 차례로 설정점으로부터의 공간 공기 온도의 이탈로부터, 그리고 따라서 코일상의 우세한 감지가능 부하로부터 유도된다. 피스톤(5)의 중량은 공급 헤더(2)와 복귀 헤더(5) 사이의 설계 압력 편차와 같도록 선택된다. 이러한 자유 부동(free floating)의 피스톤(5)이 정지 상태로 유지되도록, 그것의 저부에 작용하는 공급 헤더 압력은 그것의 상부에 작용하는 복귀 헤더 압력과 피스톤의 중량을 더한 것과 같아야 한다. 피스톤(5)의 중량은 코일의 설계 압력 강하에 따라서 고정되므로, 새로운 균형에 도달될 때까지 그리고 코일의 편차 압력이 설계값에 다시 있을 때까지 설계 편차 압력으로부터의 그 어떤 이탈도 그 피스톤을 상부로 또는 하부로 움직일 것이다. 비록 활성 회로의 수가 가열 부하에 따라서 변화할지라도, 명백하게 편차 압력 상수를 가지는 것은 활성화된 회로 안에서의 일정한 물의 유동 속도를 보장할 것이다. 코일을 가로질러서 편차 압력이 피스톤(5)의 도시된 위치와 함께 설계값에 있고, 그리고 펌프(87)의 현재 속도에 있다고 가정하기로 한다. 만일 코일상에서 공기측의 부하가 증가하면, 콘트롤러(88)는 펌프(87)의 속도는 상승하여, 현재의 활성화된 코일 회로를 통하여 보다 많은 냉각 공기가 강제되도록 시도함으로써, 코일을 가로질러서 압력 편차의 증가를 초래한다. 피스톤(5)은 그것의 현재 위치에서 더 이상 균형에 있지 않으며 위로 상승하기 시작하여, 물이 보다 많은 회로를 통하여 유동하게 함으로써, 공급과 복귀 파이프 헤더를 가로질러서 편차 압력을 감소시킨다. 균형이 달성되었을 때 피스톤(5)의 상방향 진전은 정지되며, 즉 코일을 가로지르는 편차 압력은 그것의 설계값으로 다시 강하한다. 공기 측의 부하가 감소된다면, 반대의 것이 발생하여 피스톤(5)은 아래로 움직여서, 새로운 균형의 위치에 도달될 때까지 회로를 차단한다. 다른 관점에서 피스톤(5)은 중력으로 작동되는 압력 경감 밸브로서 작용한다.

피스톤(5)에 의해서 유지되는 일정한 편차 압력은 활성 회로 안에서의 일정한 속도를 보장하며 활성 회로의 수는 이러한 피스톤의 위치에 의존함으로써, 피스톤(5)의 위치를 아는 것은 코일을 통하여 유동하는 물의 양을 측정하는 정확한 수단을 제공한다. 이러한 특정의 구현예에서 초음파 트랜스듀서/리시버(transducer/receiver)는 공급 헤더(2)의 상단부에 배치된다. 그것의 관련된 전자 회로와 함께, 초음파 트랜스듀서/리시버는 에코 음향기(echo sounder)로서 작동하며 피스톤의 최상부 위치에 대한 피스톤(5)의 거리를 측정한다. 코일 제조자의 데이터는 피스톤(5)의 위치를 물 유량과 정확하게 관련시킬 수 있다. 유입과 유출하는 물의 온도 센서를 부가하는 것은 코일에 의해서 사용된 에너지를 계산하는데 필요한 입력을 제공할 것이다. 온도 센서들은 도 28에 도시되어 있지 않다. 기계적인 정지부(18)는 피스톤(5)이 공급 헤더(2)의 저부까지 가는 것과 유입되는 물의 공급 연결을 차단하는 것을 방지하도록 한다.

시스템의 물 측의 균형을 이루는 것과 자체적인 균형의 편의를 제공하는 것은 이전에 설명된 바와 같이, 피스톤(5)이 그것의 최상부 위치에 있거나 또는 그에 근접해 있을 때가 알려질 것을 필요로 한다. 명백하게도 이러한 에코 음향기 유형의 장치는 필요한 정보를 제공할 수 있는 것 이상으로서 일부의 부가적인 회로를 가지고 물 측의 균형을 표시하거나 그리고/또는 펌프 속도 콘트롤러(88)와 결합되어서, 자체 균형 작용을 용이하게 한다. 도 28 에 도시된 구현예는 우선적인 저가의 해법이 아니지만, 그러나 펌프 파워의 관점에서 보면, 따라서 작동 비용의 관점에서 보면, 가장 유효한 접근법을 나타낸다. 또한 자체의 균형으로부터 코일의 에너지 사용에 대한 정확한 에너지 측정에 이루는 선택적인 특징들을 포함한다.

도 29를 참조하면, 슬롯이 형성된 실린더(89)가 공급 파이프 헤더(2)의 내측에 배치된다. 실린더(89)상의 슬롯(91)은 상부로부터 저부를 향하여 점진적으로 길어진다. 이것은 상부의 회로들이 순차적으로 하방향으로 진전되기 이전에 냉각된 물의 유동으로부터 차단되는 것을 보장한다. 제어 실린더(89)의 개방되고 평탄화된 맨틀(90)은 또한 슬롯(91)의 길이의 진행도 나타낸다. 점진적이고 순차적인 회로별 제어를 위해서, 실린더(89)는 변조 모터(92)에 의하여 180 도로 회전된다. 실린더(89)는 저부에서 개방되어 공급 냉각수가 실린더 안으로 진입될 수 있다. 공급수는 실린더(89) 내측으로부터 슬롯(91)을 통하여 코일 회로로 들어간다. 기준 지점이 코일 회로 입구에 있어서, 실린더(89)가 0 도 위치에 있을 때 모든 회로들은 냉각수를 수용하고, 180 도 위치에 있을 때는 모든 회로들이 차단된다. 이러한 특정의 구현예는 2 개의 회로들이 단일의 단계로 순환되거나 또는 순환되지 않는 것으로 전환되는 것을 나타낸다. 명백하게 이러한 개념은 개별의 회로별 제어(individual circuit-by-circuit control)에 대하여 타당하며, 또한 슬롯(91)을 적절한 방식으로 배치함으로써 단일 단계로 다중의 회로를 전환시키는 것에 대해서도 타당하다. 도 29 에 도시된 구현예는, 팬 코일 장치와 소형 공기 취급 장치에서 사용되는 것과 같은, 소량의 회로를 가진 냉각수 코일을 제어하는데 가장 적절하다. 변조용 모터(92)는 표준의 제어 적용에서 사용되는 통상적인 것이다. 변조용 모터(91)를 위한 위치 신호는, 일정한 공기 체적의 시스템에 있어서 공기 조화된 공간의 온도가 설정점으로부터 이탈되는 것에서, 그리고 가변적인 체적의 공기 분포 시스템에 있어서 공급 공기 온도가 설정점으로부터 이탈되는 것에서 발생된다.

일반적으로, 상기 설명된 구현예들의 이론적인 결합은 기능상의 해법을 제공하여, 이전에 설명된 일부 또는 전부의 특성을 나타낸다는 점이 당업자들에게 명백할 것이다. 상이한 구현예를 이용하여도 본 발명의 원리는 동일하다. 회로별 제어는 처음에 상부 회로를 차단하고 하방향으로 진행되어서 잠재/감지 가능 부하의 비율 제어를 용이하게 한다. 상이한 물 측에서 코일을 가로질러서 편차 압력을 유지하는 것이 회로 유동 속도를 가능하게 하여, 결국 유효한 코일 표면의 온도인 냉각수의 온도 상승이 잠재/감지 가능 부하 비율의 제어를 이루게 하는 다른 방법이다. 코일을 가로질러 고정된 편차 압력에서는 회로내의 물의 유동 속도가 일정하며, 따라서 활성 회로의 수는 코일을 통한 물의 양에 직접적으로 비례하여, 물의 유량을 측정할 수 있는 정확한 수단을 제공한다.

본 발명은 산업용 및, 가정용의 공기 조화 장치등에 적용될 수 있다.

Claims

헤더 및, 공급 포트와 복귀 포트 사이의 복수개의 연결 회로를 구비하는 유체 열 교환 장치로서, 연결 회로는 헤더를 따라서 상이한 위치에서 대응하는 복수개의 연결 포트에 의해 헤더에 연결되고, 헤더는 헤더 내측에 차단 제어 요소를 구비하고, 차단 제어 요소는 복수개의 연결 회로의 연결 포트를 통하여 공급 포트로부터의 유체 유동을 선택적으로 차단하도록 헤더를 따라서 위치상으로 조절될 수 있으며, 그에 의해서 차단 제어 요소의 위치에 따라서 복수개의 연결 회로를 통한 유체 유동을 받는 복수개의 연결 회로들중 이들 연결 회로를 선택적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 유체 열 교환기.
제 1 항에 있어서,

헤더는 복수개의 연결 회로와 공급 포트 사이에 연결된 공급 헤더인 것을 특징으로 하는 유체 열 교환기.
제 1 항에 있어서,

헤더는 복귀 포트와 복수개의 연결 회로 사이에 연결된 복귀 헤더인 것을 특징으로 하는 유체 열 교환기.
공급 포트에 연결된 공급 헤더, 복귀 포트에 연결된 복귀 헤더 및, 각각의공급 헤더와 복귀 헤더를 따라 상이한 위치에서 대응하는 복수개의 연결 포트들에 의해 각각의 복귀 헤더와 공급 헤더 에 연결된 복수개의 연결 회로를 구비하는 유체 열 교환 장치로서, 공급 헤더와 복귀 헤더는 헤더의 내측에 차단 제어 요소를 각각 구비하고, 차단 제어 요소는 복수개의 연결 회로의 연결 포트를 통하여 선택적으로 유체 유동을 차단하도록 헤더를 따라서 위치상으로 제어 가능하며, 그에 의해서 공급 헤더와 복귀 헤더의 차단 제어 요소들의 위치에 따라서 연결 회로를 통한 유체 유동을 받는 복수개의 연결 회로들중 상기 연결 회로를 선택적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 유체 열 교환 장치.
제 1 항 또는 제 4 항의 어느 한 항에 있어서,

차단 제어 요소는 헤더를 따라서 움직일 수 있는 피스톤 조립체이고, 그에 의해서 헤더를 2 개의 챔버로 분리시키며 상기 챔버들은 헤더의 일부를 따라서 피스톤 조립체의 위치에 의존하여 연장되는 것을 특징으로 하는 유체 열 교환 장치.
제 5 항에 있어서,

복귀 포트에서 밸브는 복귀 포트를 통한 유체 유동을 제어하도록 배치되며, 헤더 안에서 가동의 피스톤 조립체의 위치는 복귀 포트를 통한 유체 유동에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 유체 열 교환 장치.(도 3)
제 5 항에 있어서,

헤더 안의 피스톤 조립체의 위치는 피스톤 조립체와 상기 헤더의 단부 사이의 거리를 측정하도록 헤더의 일 단부에 배치된 초음파 트랜스듀서에 의해 측정되는 것을 특징으로 하는 유체 열 교환 장치. (도 3)
제 5 항에 있어서,

헤더 안의 피스톤 조립체의 위치는 헤더의 외측에 위치된 다중 회전의 전위차계에 의해 측정되며, 전위차계는 피스톤 조립체에 결합된 나사화 로드(threaded rod)에 결합되는 것을 는 것을 특징으로 하는 유체 열 교환기.(도 4)
제 5 항에 있어서,

헤더의 단부에 근접한 피스톤 조립체의 위치는, 피스톤 조립체에 있는 영구 자석과 헤더의 하우징에 있는 협동의 개별 자기 리이드 스위치(reed switch)를 구비하는 시스템에 의해서 측정되며, 영구 자석이 헤더의 상기 단부에 근접한 스위치에 근접한다면 자기 리이드 스위치가 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 유체 열 교환기.(도 5)
제 6 항에 있어서,

복귀 포트에서 복귀 제어 요소는 복귀 포트를 통한 유체 유동을 제어하도록 배치되고, 복귀 제어 요소는, 공급 포트에서 우세한 유체 압력에 비례하여 감소 밸브에 의해 감소되는 감소된 압력과 복귀 포트에서의 유체 복귀 압력 사이의 유체압력 편차에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 유체 열 교환기. (도 6)
제 5 항에 있어서,

공급 포트는 공급 헤더의 일 단부에 배치되고, 공급 헤더는 그것의 외측 단부에 공급 헤더 부분을 구비하고, 공급 헤더 부분은 공급 헤더 부분에 대한 각도로 굽혀진 튜브형의 연장 부분에 의해 연장되고, 피스톤 조립체는 제 1 피스톤과 제 2 피스톤을 구비하여 공급 헤더 부분내에 위치된 제 1 피스톤과 연장 부분 내에 위치된 제 2 피스톤으로써 복수개의 중립 부양 스페이서 볼이 그 사이에서 공급 헤더 부분과 헤더의 연장 부분 안에 움직일 수 있게 배치되며, 피스톤 조립체의 위치는 공급 헤더 안의 제 1 의 피스톤상에 작용하는 유체 압력과 연장 부분 안의 제 2 피스톤에 작용하는 유체 압력 사이에서 유체 압력 편차에 의해 제어되고, 유체 압력은 공급 포트와 복귀 파이프 헤더 사이의 소망하는 편차 압력을 유지하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 유체 열 교환 장치. (도 7, 도 8)
제 5 항에 있어서,

모터가 피스톤 조립체를 구비하는 헤더의 외측에 배치되고, 헤더를 따라서 피스톤 조립체를 구동하는 피스톤 조립체에 결합된 나사화된 로드에 결합되는 것을 특징으로 하는 유체 열 교환 장치. (도 9)
제 5 항에 있어서,

헤더 안의 피스톤 조립체는 헤더의 단부에 고정된 유연성의 벨로우즈에 의해 구동되도록 지지되고, 벨로우즈는 유체로 채워지거나 또는 유체를 배출하도록 유체 공급부에 연결되고, 그에 의해서 벨로우즈의 길이를 각각 연장하고 수축시켜서 벨로우즈의 길이에 따라서 헤더 내측의 피스톤 조립체의 위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 유체 열 교환기. (도 10)
제 5 항에 있어서,

피스톤 조립체는 유연성의 벨로우즈 및, 유연성의 벨로우즈의 반대 단부들에 배치된 제 1 피스톤과 제 2 피스톤을 구비하고, 각각의 피스톤은 반경상으로 팽창 가능한 챔버 및, 챔버의 원주에 형성된 마찰 링을 구비하고 상기 마찰 링은 개별의 피스톤을 고정하도록 헤더의 내측 벽에 가압되도록 적합화되며, 유연성의 벨로우즈와 챔버들은 각각 유체 공급부에 제어 가능하게 연결되고, 유체 공급부로부터 챔버 또는 유연성의 벨로우즈는 분리되게 유체 압력을 공급받거나 또는 유체 압력을 배출할 수 있으며, 따라서, 피스톤 조립체의 위치를 움직이도록, 제 1 피스톤은 제 1 피스톤의 챔버 안으로 압력을 공급함으로써 헤더의 벽에 고정되고 적합화되고, 제 2 피스톤은 압력을 유연성 벨로우즈 안으로 공급함으로써 헤더 방향을 따라서 변위될 수 있으며, 변위된 위치에서 제 2 피스톤은 압력을 제 2 피스톤의 챔버 안으로 공급함으로써 헤더의 벽에 고정되도록 적합화되며, 이후에 제 1 피스톤은 유체 압력을 제 1 피스톤으로부터 배출함으로써 헤더의 벽으로부터 제거 가능하며 유체 압력을 유연성의 벨로우즈로부터 배출시킴으로써 제 2 피스톤을 향하여 변위될 수 있는 것을 특징으로 하는 유체 열 교환기. (도 12, 도 13)
제 5 항에 있어서,

헤더는 자화될 수 있는 재료를 구비하며 피스톤 조립체는 유연성 벨로우즈 및, 제 1 과 제 2 피스톤을 구비하고, 제 1 피스톤과 제 2 피스톤은 유연성 벨로우즈의 반대 단부들에 배치되고, 각각의 피스톤은 전자석과 각각의 피스톤의 원주에 형성된 반경 방향으로 팽창될 수 있는 클램프 링을 구비하고, 클램프 링은 개별의 피스톤을 고정시키도록 헤더의 내측벽에 가압되도록 적합화되고, 유연성 벨로우즈는 유체 공급부에 제어 가능하게 연결되며 유체 공급부로부터 유연성 벨로우즈는 유체 압력을 공급받거나 유체 압력을 배출시킬 수 있으며, 따라서, 피스톤 조립체의 위치를 움직이도록, 제 1 피스톤은 제 1 피스톤의 전자석에 전기를 인가함으로써 헤더의 벽에 클램프 링으로 고정되도록 적합화되며, 제 2 피스톤은 압력을 유연성 벨로우즈 안으로 공급함으로써 헤더의 방향을 따라서 변위될 수 있으며, 변위된 위치에서 제 2 피스톤은 제 2 피스톤의 전자석에 전기를 인가함으로써 헤더의 벽에 클램프 링으로 고정되도록 적합화되며, 이후에 제 1 의 피스톤은 제 1 피스톤의 전자석에 전기를 인가함으로써 헤더의 벽으로부터 제거될 수 있고 유연성 벨로우즈로부터의 유체 압력을 배출시킴으로써 제 2 피스톤을 향하여 변위될 수 있는 것을 특징으로 하는 유체 열 교환 장치. (도 14)
제 5 항에 있어서,

차단 제어 요소는 헤더를 따라서 헤더의 일 단부에 있는 공급 포트로부터 헤더의 다른 단부로 복수개의 연결 포트를 따라 연장된 다이아프램이고, 다이아프램은 유체로 채워지도록 적합화됨으로써, 다이아프램을 따라 위치된 연결 포트는 다이아프램이 채워지면 폐쇄되고, 연결 포트들은 차후에 공급 포트에 있는 헤더의 일 단부로부터 시작하여 헤더의 다른 단부로 다이아프램에서의 유체 압력 감소에 비례하여 차례로 개방되는 것을 특징으로 하는 유체 열 교환 장치. (도 16)
제 5 항에 있어서,

공급 포트는 공급 헤더의 일 단부에 배치되고, 피스톤 조립체는 피스톤과 복수개의 중립 부양 스페이서 볼을 구비하고, 중립 부양 스페이서 볼들은 공급 포트에 반대로 챔버 안에 위치되며 상기 챔버는 중립의 부양 스페이서 볼 저수조와 연결되고, 전달 수단이 제공되어 전달 수단은 중립의 부양 스페이서 볼을 저수조로부터 상기 챔버로 또는 상기 챔버로부터 저수조로 전달하며, 그에 의해서 피스톤의 위치는 상기 챔버 안의 중립 부양 스페이서 볼의 수에 따라서 제어되는 것을 특징으로 하는 유체 열 교환 장치. (도 22)
제 5 항에 있어서,

공급 포트에서 펌프는 공급 포트를 통하여 유체 유동을 제어하도록 배치되며, 헤더 안의 가동 피스톤 조립체의 위치는 공급 포트를 통한 유체 유동에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 유체 열 교환 장치. (도 28)
제 5 항에 있어서,

차단 제어 요소는 슬리이브이며 상기 슬리이브는 헤더 안에서 회전될 수 있고 연결 포트들중의 그들에 대응하는 위치에서 그것의 원주에 슬롯을 구비하고, 슬롯이 상이한 원주 길이를 가짐으로써 연결 포트들의 상이한 수가 슬리이브의 회전 위치에 따르는 것을 특징으로 하는 유체 열 교환 장치. (도 29)
제 1 항 내지 제 19 항의 어느 한 항에 따르며 냉각 유체 장치로서 연결된 유체 열 교환 장치.
제 1 항 내지 제 19 항의 어느 항에 따르며 가열 유체 장치로서 연결된 유체 열 교환 장치.