KR101321979B1

KR101321979B1 - 냉각수를 활용한 수냉식 냉방장치

Info

Publication number: KR101321979B1
Application number: KR1020120047201A
Authority: KR
Inventors: 유종이
Original assignee: 김해중; 유종이
Priority date: 2012-05-04
Filing date: 2012-05-04
Publication date: 2013-10-28
Also published as: KR20130036092A

Abstract

본 발명은 냉각수를 활용한 수냉식 냉방장치에 관한 것으로, 압축기(121)와, 수냉식 응축기(122)와, 팽창밸브(123)와, 증발기(124)와, 송풍팬(150)과, 상기 수냉식 응축기(122)에 제1 냉각수공급관(133)을 통해서 냉각수를 공급하여 수냉식 응축기(122)를 냉각하는 냉각수 공급수단(131, 132)을 포함하여 구성되는 수냉식 냉방장치에 있어서, 상기 제1 냉각수공급관(133)에 병렬로 분기되는 제2 냉각수공급관(141); 현재 실내온도(Trp)가 설정 실내온도(Trs) 이상이고 현재 외기온도(Top)가 설정 외기온도(Tos) 이하인 경우, 상기 냉각수 공급수단으로부터 공급되는 냉각수를 공급받아서 송풍팬(150)의 동작에 의해서 실내공기와 열교환하여 냉기를 생성하는 냉각수 코일(140)이 더 포함되어서 구성되는 것을 특징으로 하며, 이에 의하면 압축기를 구동하지 않고도 냉방할 수가 있어서 냉방에너지를 절약할 수 있는 이점이 있다.

Description

냉각수를 활용한 수냉식 냉방장치{Water Cooling type Air Conditioning Apparatus Using Cooling Water}

본 발명은 수냉식 냉방장치에 관한 것으로, 특히 외기온도가 설정온도보다 높은 경우에는 압축기 구동에 의한 기존의 수냉식 냉방사이클을 그대로 운전하여서 냉방하지만, 외기온도가 설정온도 이하인 경우에는 기존의 수냉식 냉방사이클의 운전을 정지하고 글리콜 쿨러(Glycol Cooler)에서 공급하고 있었던 냉각수를 수냉식 응축기로 공급하지 않는 대신에 냉방대상인 실내에 구비된 냉각수 코일로 냉각수를 공급하여 냉방할 수 있도록 함으로써, 압축기의 구동 없이 또한 별도의 구동원을 구비하지 않고도 기존에 존재하던 냉각수를 활용하여 냉방할 수 있어서 압축기를 구동하지 않는 만큼 에너지를 절약할 수 있도록 하기에 적당하도록 한 냉각수를 활용한 수냉식 냉방장치에 관한 것이다.

일반적으로 실내 냉방을 하기 위해서는 실내의 열을 흡수하여 냉각된 냉기를 공급하는 실내기와 실내기에서 공급되는 냉매가스를 다시 냉매액으로 상변화시키면서 고온고압의 폐열을 방출하는 실외기로 구성된다.

실외기에는 응축기를 냉각하는 방식에 따라서 공기로 냉각하는 공냉식과 물(냉각수)로 냉각하는 수냉식이 있다.

공냉식 응축기는 개별운전방식으로 사용하고 있으며 배관거리가 짧은 환경에 적합한 냉방방식이나, 배관 거리가 긴 경우에는 효율 저하 등의 문제점이 있어서 대형 건물에는 적합하지 않은 냉각방식이다.

수냉식 응축기의 경우에는 개방 형태의 쿨링 타워(Cooling Tower)형과 밀폐 형태의 글리콜 쿨러형이 있다.

도 1에는 종래기술에 의한 일반적인 수냉식 냉방장치의 구성도가 도시되어 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 수냉식 냉방장치은, 냉매가스를 고온 고압으로 압축하는 압축기(11)와, 압축기(11)를 통과한 냉매가스를 냉매액으로 응축하는 수냉식 응축기(12)와, 수냉식 응축기(12)에서 응축된 냉매액을 팽창시키는 팽창밸브(13)와, 팽창밸브(13)를 통과한 냉매액이 실내공기와 열교환하여 냉매가스로 상변화하면서 냉기를 생성하는 증발기(14)와, 실내공기를 실내공기유입구(미도시)를 통해서 강제로 유입한 후에 증발기(14)에서 생성된 냉기를 냉기토출구(미도시)를 통해서 강제로 실내로 토출하는 송풍팬(15)과, 상기 수냉식 응축기(12)에 냉각수공급관(21)을 통해서 냉각수를 공급하여 수냉식 응축기(12)를 냉각하는 쿨링 타워(20)로 구성되며, 증발기(14)의 전단에는 이물질을 걸러내기 위한 필터(16)가 구비된다.

쿨링 타워(20)는 하절기용으로서 하절기에만 냉방을 사용하는 대형건물에 사용하고 있는데, 쿨링 타워(20)는 개방형으로서 오픈되어 있기 때문에 냉각수가 증발하는 문제가 있었고 또한 겨울에는 펌프가 동작하지 않으면 냉각수가 얼어버리는 문제가 있었다.

이러한 쿨링 타워(20) 방식의 문제점을 해결한 것이 글리콜 쿨러(미도시) 방식인데, 글리콜 쿨러(미도시)는 부동액을 넣어서 4 계절용 내내 사용이 가능한 방식으로서 전화교환실, 기타 통신 서버 등이 있는 전산실의 경우에는 겨울에도 냉방을 해야하는 곳이므로 글리콜 쿨러 방식에 의한 수냉식 냉방을 하고 있다.

그러나, 상기와 같은 종래 기술에 의한 글리콜 쿨러(미도시)를 사용하는 수냉식 냉방장치은 다음과 같은 문제점이 있었다.

글리콜 쿨러를 사용하는 경우에는 겨울에도 수냉식 냉방을 수행할 수 있으나 이 경우에도 압축기(11)가 구동되므로 많은 전력 소모가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로 본 발명에 의한 냉각수를 활용한 수냉식 냉방장치의 목적은,

첫째, 외기온도가 설정온도보다 높은 경우에는 압축기 구동에 의한 기존의 수냉식 냉방사이클을 그대로 운전하여서 냉방하지만, 외기온도가 설정온도 이하인 경우에는 기존의 수냉식 냉방사이클의 운전을 정지하고 글리콜 쿨러에서 공급하고 있었던 냉각수를 수냉식 응축기로 공급하지 않고 대신에 냉방대상인 실내에 구비된 냉각수 코일로 냉각수를 공급하여 냉방할 수 있도록 함으로써, 압축기의 구동 없이 또한 별도의 냉방 구동원을 구비하지 않고도 기존에 존재하던 냉각수를 활용하여 냉방할 수 있어서 압축기를 구동하지 않는 만큼 에너지를 절약할 수 있도록 하며,

둘째, 글리콜 쿨러로 환수되는 냉각수의 온도가 설정온도 이상인 경우에는 글리콜 쿨러의 냉각팬을 동작시켜서 냉각수 코일로 공급되는 냉각수의 온도를 낮추어서 공급할 수 있도록 함으로써, 냉각수의 온도가 높아지더라도 곧바로 압축기 구동에 의한 수냉식 냉방사이클을 구동하지 않고도 냉방할 수 있도록 하여 전력 소모를 감소시킬 수 있도록 하며,

셋째, 냉각수 코일을 증발기의 직후방에 위치하면서 송풍팬의 아래에 위치하도록 구비함으로써, 기존의 수냉식 냉방사이클에 사용되었던 송풍팬을 그대로 활용할 수 있어서 냉각수 코일을 위한 별도의 송풍수단을 채택하지 않아도 되므로, 부품수를 줄일 수 있도록 함과 동시에 제품의 사이즈를 줄일 수 있도록 하기에 적당하도록 한 냉각수를 활용한 수냉식 냉방장치을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명인 냉각수를 활용한 수냉식 냉방장치는, 냉매가스를 고온 고압으로 압축하는 압축기와, 상기 압축기를 통과한 냉매가스를 냉매액으로 응축하는 수냉식 응축기와, 상기 수냉식 응축기에서 응축된 냉매액을 팽창시키는 팽창밸브와, 상기 팽창밸브를 통과한 냉매액이 실내공기와 열교환하여 냉매가스로 상변화하면서 냉기를 생성하는 증발기와, 실내공기를 실내공기유입구를 통해서 강제로 유입한 후에 상기 증발기에서 생성된 냉기를 냉기토출구를 통해서 강제로 실내로 토출하는 송풍팬과, 상기 수냉식 응축기에 제1 냉각수공급관을 통해서 냉각수를 공급하여 수냉식 응축기를 냉각하는 냉각수 공급수단을 포함하여 구성되는 수냉식 냉방장치에 있어서, 상기 제1 냉각수공급관)에 병렬로 분기되는 제2 냉각수공급관; 현재 실내온도가 설정 실내온도 이상이고 현재 외기온도가 설정 외기온도 이하인 경우 상기 냉각수 공급수단으로부터 공급되는 냉각수를 공급받아서 송풍팬의 동작에 의해서 실내공기와 열교환하여 냉기를 생성하는 냉각수 코일이 더 포함되어서 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명인 냉각수를 활용한 수냉식 냉방장치는, 상기 제1 냉각수공급관에 설치되는 제1 전자밸브; 상기 제2 냉각수공급관에 설치되는 제2 전자밸브; 하우징 일측에 구비되는 실내온도센서; 실외에 구비되어서 외기온도를 측정하는 외기온도센서; 컨트롤박스로부터 수신한 제어신호를 기초로 상기 압축기를 구동시키거나 구동을 정지하는 압축기구동제어부; 컨트롤박스로부터 수신한 제어신호를 기초로 상기 송풍팬을 구동시키거나 구동을 정지하는 송풍팬구동제어부; 상기 실내온도센서 및 외기온도센서로부터 온도신호를 수신하고 현재 실내온도가 설정 실내온도 이상이고 현재 외기온도가 설정 외기온도에 이하인 경우에는 압축기의 구동을 정지하기 위해서 압축기구동제어부로 구동정지제어신호를 출력하고 제1 전자밸브를 오프하기 위해서 제1 전자밸브로 제어신호를 출력하며 제2 전자밸브를 온시키기 위해서 제2 전자밸브로 제어신호를 출력하며, 송풍팬을 구동하기 위해서 송풍팬구동제어부로 구동제어신호를 출력하며,

현재 실내온도가 설정 실내온도 이상이고 현재 외기온도가 설정 외기온도보다 큰 경우에는, 압축기를 구동하기 위해서 압축기구동제어부로 구동제어신호를 출력하고 제1 전자밸브를 온하기 위해서 제1 전자밸브로 제어신호를 출력하며 제2 전자밸브를 오프시키기 위해서 제2 전자밸브로 제어신호를 출력하며 송풍팬을 구동하기 위해서 송풍팬구동제어부로 구동제어신호를 출력하며,

현재 실내온도가 설정 실내온도보다 낮은 경우에는, 송풍팬의 구동을 정지시키기 위해서 송풍팬구동제어부로 구동정지제어신호를 출력하고 압축기의 구동을 정지시키기 위해서 압축기구동제어부로 구동정지제어신호를 출력하는 컨트롤박스를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명인 냉각수를 활용한 수냉식 냉방장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 외기온도가 설정온도보다 높은 경우에는 압축기 구동에 의한 기존의 수냉식 냉방사이클을 그대로 운전하여서 냉방하지만, 외기온도가 설정온도 이하인 경우에는 기존의 수냉식 냉방사이클의 운전을 정지하면서 글리콜 쿨러에서 공급하고 있었던 냉각수를 수냉식 응축기로 공급하지 않고 대신에 냉방대상인 실내에 구비된 냉각수 코일로 냉각수를 공급하여 냉방할 수 있는 효과가 있다.

그 결과, 압축기의 구동 없이 또한 별도의 냉방 구동원을 구비하지 않고도 기존에 존재하던 냉각수를 활용하여 냉방할 수 있으므로, 간단한 구성에 의해서 냉방은 그대로 유지하면서도 압축기를 구동하지 않는 만큼 에너지를 절약할 수 있는 효과가 있다.

둘째, 제2 냉각수공급관과 냉각수 코일이라는 간단한 구성에 의해서 압축기를 구동하지 않는 경우에도 냉방을 그대로 유지할 수 있으므로 냉방시스템의 초기 설치비용이 매우 적다는 효과가 있다.

셋째, 외기온도가 설정온도 이하인 경우에도 글리콜 쿨러로 환수되는 냉각수의 온도가 설정온도 이상인 경우에는 글리콜 쿨러의 냉각팬을 동작시켜서 냉각수 코일로 공급되는 냉각수의 온도를 낮추어서 공급할 수 있도록 함으로써, 냉각수의 온도가 높아지더라도 곧바로 압축기 구동에 의한 수냉식 냉방사이클을 구동하지 않고도 냉방할 수 있도록 하여 전력 소모를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

넷째, 냉각수 코일을 증발기의 직후방에 위치하면서 송풍팬의 아래에 위치하도록 구비함으로써, 기존의 수냉식 냉방사이클에 사용되었던 송풍팬을 그대로 활용할 수 있어서 별도의 냉각수 코일을 위한 송풍수단을 채택하지 않아도 되므로, 부품수를 줄일 수 있는 효과가 있고, 또한 제품의 사이즈를 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 의한 일반적인 수냉식 냉방장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 냉각수를 활용한 수냉식 냉방장치의 구성도이다.
도 3은 도 2에서 냉방수 공급수단이 쿨링 타워인 경우의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 냉각수를 활용한 수냉식 냉방장치의 주요 구성이 하우징에 설치된 경우의 측면도이다.
도 5는 도 4의 부분 절개 정면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 냉각수를 활용한 수냉식 냉방장치의 블록 구성도이다.

다음은 본 발명인 냉각수를 활용한 수냉식 냉방장치의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 기초로 상세하게 설명한다.

먼저 본 명세서에 사용하는 용어에 대해서 정의한다.

냉각수가 수냉식 응축기(122)로 공급되어서 냉매를 응축하고 압축기의 구동에 의해서 냉각수 냉방사이클이 운전함으로써 냉기를 생성하는 냉방모드를 "수냉식 냉방사이클 냉방모드"라고 하고, 압축기가 구동하지 않아서 냉각수 냉방사이클이 운전하지 않고 글리콜 쿨러(131)에서 공급하는 냉각수는 수냉식 응축기(122)로 공급되지 않고 오로지 냉각수 코일(140)로만 공급되어서 냉기를 생성하는 냉방모드를 "냉각수 냉방모드"라고 한다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 냉각수를 활용한 수냉식 냉방장치는, 하우징(110)에 구비되고, 냉매가스를 고온 고압으로 압축하는 압축기(121)와, 상기 압축기(121)를 통과한 고온, 고압으로 압축된 냉매가스를 냉매액으로 응축하는 수냉식 응축기(122)와, 상기 수냉식 응축기(122)에서 응축된 냉매액을 팽창시키는 팽창밸브(123)와, 상기 팽창밸브(123)를 통과하면서 팽창되면서 압력과 온도가 낮아진 냉매액이 실내공기와 열교환하여 냉매가스로 상변화하면서 냉기를 생성하는 증발기(124)와, 실내공기를 실내공기유입구(111)를 통해서 강제로 유입한 후에 상기 증발기(124)에서 생성된 냉기를 냉기토출구(112)를 통해서 강제로 실내로 토출하는 송풍팬(150)과, 상기 수냉식 응축기(122)와 냉각수 공급수단(131, 132) 사이에 연결된 제1 냉각수공급관(133)과, 상기 제1 냉각수공급관(133)을 통해서 수냉식 응축기(122)로 냉각수를 공급하여 수냉식 응축기(122)를 냉각하는 쿨링 타워(Cooling Tower)(132) 또는 글리콜 쿨러(Glycol Cooler)(131)로 구성되는 냉각수 공급수단(131, 132)을 포함하여 구성되는 수냉식 냉방장치에 있어서,

상기 제1 냉각수공급관(133)에 병렬로 분기되는 제2 냉각수공급관(141)과, 현재 실내온도(Trp)가 설정 실내온도(Trs)(예컨대 20 ℃ ~ 25 ℃) 이상이고, 현재 외기온도(Top)가 설정 외기온도(Tos)(예컨대 10 ℃ ~ 15 ℃)에 이하인 경우, 상기 제2 냉각수공급관(141)에 연결되어서 냉각수 공급수단(131, 132)으로부터 공급되는 냉각수를 공급받아서 송풍팬(150)의 동작에 의해서 실내공기와 열교환하여 냉기를 생성하도록 하우징(110)에 구비되는 냉각수 코일(140)가 더 포함되어서 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 제2 냉각수공급관(141)은 냉각수 코일(140)로 들어가는 입수관(141a)과 냉각수 코일(140)로부터 나오는 출수관(141b)으로 구성된다.

하우징(110)에는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 압축기(121), 수냉식 응축기(122), 증발기(124), 냉각수 코일(140), 송풍팬(150)이 구비되어 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 냉각수를 활용한 수냉식 냉방장치에 있어서, 상기 제1 냉각수공급관(133)에 설치되는 제1 전자밸브(135)와, 상기 제2 냉각수공급관(141)에 설치되는 제2 전자밸브(145)와, 하우징(110) 일측에 구비되는 실내온도센서(161)와, 실외에 구비되어서 외기온도를 측정하는 외기온도센서(162)와, 컨트롤박스(170)로부터 수신한 제어신호를 기초로 상기 압축기(121)를 구동시키거나 구동을 정지하는 압축기구동제어부(181)와, 컨트롤박스(170)로부터 수신한 제어신호를 기초로 상기 송풍팬(150)을 구동시키거나 구동을 정지하는 송풍팬구동제어부(182)와, 상기 실내온도센서(161) 및 외기온도센서(162)로부터 수신한 온도신호와 기 설정된 온도설정값을 기초로 상기 압축기(121), 송풍팬(150), 제1 전자밸브(135) 및 제2 전자밸브(145)의 구동을 제어하는 컨트롤박스(170)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 컨트롤박스(170)는, 상기 실내온도센서(161) 및 외기온도센서(162)로부터 온도신호를 수신하고, 현재 실내온도(Trp)가 설정 실내온도(Trs) 이상이고, 현재 외기온도(Top)가 설정 외기온도(Tos)에 이하인 경우에는, 압축기(121)의 구동을 정지하기 위해서 압축기구동제어부(181)로 구동정지제어신호를 출력하고 제1 전자밸브(135)를 오프하기 위해서 제1 전자밸브(135)로 제어신호를 출력하며 제2 전자밸브(145)를 온시키기 위해서 제2 전자밸브(145)로 제어신호를 출력하며, 송풍팬(150)을 구동하기 위해서 송풍팬구동제어부(182)로 구동제어신호를 출력한다.

또한, 상기 컨트롤박스(170)는, 현재 실내온도(Trp)가 설정 실내온도(Trs) 이상이고, 현재 외기온도(Top)가 설정 외기온도(Tos)보다 큰 경우에는, 압축기(121)를 구동하기 위해서 압축기구동제어부(181)로 구동제어신호를 출력하고 제1 전자밸브(135)를 온하기 위해서 제1 전자밸브(135)로 제어신호를 출력하며 제2 전자밸브(145)를 오프시키기 위해서 제2 전자밸브(145)로 제어신호를 출력하며 송풍팬(150)을 구동하기 위해서 송풍팬구동제어부(182)로 구동제어신호를 출력한다.

그리고, 컨트롤박스(170)는 현재 실내온도(Trp)가 설정 실내온도(Trs)보다 낮은 경우에는, 송풍팬(150)의 구동을 정지시키기 위해서 송풍팬구동제어부(182)로 구동정지제어신호를 출력하고 압축기(121)의 구동을 정지시키기 위해서 압축기구동제어부(181)로 구동정지제어신호를 출력하며, 펌프(P1, P2)의 구동을 정지하기 위한 펌프구동정지신호를 펌프(P1, P2)로 출력하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 냉각수를 활용한 수냉식 냉방장치에 있어서, 상기 냉각수 공급수단은 도 2에 도시된 바와 같이 4 계절 내내 운전할 수 있도록 글리콜 쿨러(131)로 구성되는 것이 바람직하나, 도 3에 도시된 바와 같이 쿨링 타워(132)인 경우에도 본원발명의 기술적 범위에 속함은 물론이다.

본 발명의 일 실시예에 의한 냉각수를 활용한 수냉식 냉방장치에 있어서, 상기 글리콜 쿨러(131) 내부에 구비되어서 환수되는 냉각수의 온도를 감지하는 냉각수온도센서(163)와, 컨트롤박스(170)로부터 수신한 제어신호를 기초로 냉각팬(131a)을 구동시키거나 구동을 정지하는 냉각팬구동제어부(183)가 더 포함되어서 구비되고, 상기 컨트롤박스(170)는 냉각수 냉방모드에서, 순환되어서 환수되는 냉각수의 온도가 설정온도(예컨대 30℃ ~ 35 ℃) 이상인 경우에는 상기 글리콜 쿨러(131)의 냉각팬(131a)을 동작시키기 위해서 냉각팬구동제어부(183)로 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 냉각수를 활용한 수냉식 냉방장치에 있어서, 상기 냉각수 코일(140)은 하우징(110) 내에서 상기 증발기(124)의 후방이면서 상기 송풍팬(150)의 아래에 구비되고, 상기 송풍팬(150)은 증발기(124)에서 생성된 냉기와 냉각수 코일(140)에서 생성된 냉기를 실내로 토출하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 펌프(P1, P2)의 구동에 의해서 냉각수가 수냉식 응축기(122) 또는 냉각수 코일(140)로 공급된다.

또한, 하우징(110)의 전면에 형성된 실내공기유입구(111)에는 필터(111a)가 설치되는 것이 바람직하다.

다음은 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 의한 냉각수를 활용한 수냉식 냉방장치에 의한 냉방 방법에 대하여 기술한다.

현재 실내온도(Trp)가 설정 실내온도(Trs)(예컨대 20 ℃ ~ 25 ℃) 이상인 경우에는 압축기 구동에 의한 냉각수 냉방사이클의 운전에 의한 냉방모드(수냉식 냉방사이클 냉방모드)이든 압축기의 구동 없이 냉각수 코일(140)로만 냉각수를 공급하여 냉기를 생성하는 냉방모드(냉각수 냉방모드)이든 적어도 냉방이 수행되고, 현재 실내온도(Trp)가 설정 실내온도(Trs)(상기 예의 20 ℃ ~ 25 ℃)보다 낮은 경우에는 압축기(121)의 구동이 정지되고 펌프(P1, P2)의 구동이 정지되어서 어떠한 냉방모드도 수행되지 않는다.

외기온도센서(162)에 의해서 감지된 현재 외기온도(Top)가 설정 외기온도(Tos)(예컨대 10 ℃ ~ 15 ℃)에 이르는 경우에는 냉방모드가 수냉식 냉방사이클 냉방모드에서 냉각수 냉방모드로 전환된다.

즉, 컨트롤박스(170)는 압축기구동제어부(181)로 구동정지제어신호를 출력하고 구동정지제어신호를 수신한 압축기구동제어부(181)는 압축기(121)의 구동을 정지시키며, 컨트롤박스(170)는 제1 전자밸브(135)로 제어신호를 출력함으로써 제1 전자밸브(135)를 오프시키고 제2 전자밸브(145)로 제어신호를 출력하여 제2 전자밸브(145)를 온시킨다.

그리고, 컨트롤박스(170)는 송풍팬(150)을 구동하기 위해서 송풍팬구동제어부(182)로 구동제어신호를 출력하고, 컨트롤박스(170)로부터 수신한 구동제어신호에 따라서 송풍팬구동제어부(182)는 송풍팬(150)을 구동시킨다.

상기와 같은 동작 과정에 의해서 압축기(121)는 정지되어서 수냉식 냉방사이클 냉방모드의 운전은 정지되고, 글리콜 쿨러(131)에서 공급되는 냉각수는 제1 냉각수공급관(133)에서 제2 냉각수공급관(141)으로 절체되어서 냉각수 코일(140)로 공급된다.

냉각수 코일(140)을 통과하는 냉각수는 실내공기와 열교환하여 냉기를 생성하고, 생성된 냉기는 송풍팬(150)에 의해서 냉기토출구(112)로 토출되어서 실내(R)를 냉방한다.

이제, 현재 외기온도(Top)가 설정 외기온도(Tos)보다 큰 경우에는[현재 실내온도(Trp)가 설정 실내온도(Trs)(25 ℃) 이상임은 물론이다.], 냉방모드가 냉각수 냉방모드에서 수냉식 냉방사이클 냉방모드로 전환된다.

즉, 현재 외기온도(Top)가 설정 외기온도(Tos)보다 큰 경우, 컨트롤박스(170)는 압축기(121)를 구동하기 위해서 압축기구동제어부(181)로 구동제어신호를 출력하고 제1 전자밸브(135)를 온하기 위해서 제1 전자밸브(135)로 제어신호를 출력하며 제2 전자밸브(145)를 오프시키기 위해서 제2 전자밸브(145)로 제어신호를 출력하며 송풍팬(150)을 구동하기 위해서 송풍팬구동제어부(182)로 구동제어신호를 출력한다.

상기 동작의 결과 냉각수의 공급이 제2 냉각수공급관(141)에서 제1 냉각수공급관(133)으로 절체되어서 냉각수가 수냉식 응축기(122)로 공급되고, 압축기(121)의 구동에 의해서 냉각수 냉방사이클이 운전하여서 증발기(124)에서 냉기가 생성되어서 실내(R)를 냉방하게 된다.

한편, 현재 실내온도(Trp)가 설정 실내온도(Trs)보다 낮은 경우에는, 송풍팬(150)의 구동을 정지시키기 위해서 컨트롤박스(170)는 송풍팬구동제어부(182)로 구동정지제어신호를 출력하고 압축기(121)의 구동을 정지시키기 위해서 압축기구동제어부(181)로 구동정지제어신호를 출력하며, 펌프(P1, P2)의 구동을 정지하기 위한 펌프구동정지제어신호를 출력함으로써, 어떠한 냉방모드도 수행되지 않음은 전술한 바와 같다.

다음으로 냉각수 냉방모드에 사용된 냉각수의 온도가 올라간 경우의 냉방 동작에 대해서 설명한다.

실내 냉방을 하여 열교환한 냉각수의 온도가 올라갈 수 있는데, 이 경우 냉각수온도가 설정된 온도보다 높은 경우에는 글리콜 쿨러(131)의 냉각팬(131a)을 동작시켜서 냉각수의 온도를 낮춘 후에 냉각수를 공급하는데, 이에 의하면 냉각수의 온도가 상승하더라도 압축기를 구동시키지 않은 상태에서도 냉각수의 온도를 낮추어서 냉각수에 의한 냉방을 계속 수행할 수가 있어서 에너지를 절약할 수 있게 되는 것이다.

이하 동작을 구체적으로 설명한다.

순환되어서 글리콜 쿨러(131)로 환수되는 냉각수의 온도가 설정온도(예컨대 30℃ ~ 35 ℃) 이상인 경우, 컨트롤박스(170)는 글리콜 쿨러(131)의 냉각팬(131a)을 동작시키기 위해서 냉각팬구동제어부(183)로 제어신호를 출력하고, 컨트롤박스(170)로부터 수신한 제어신호에 따라서 냉각팬구동제어부(183)는 냉각팬(131a)을 동작시키며, 냉각팬(131a)의 동작에 따라서 글리콜 쿨러(131)에서 출수되는 냉각수는 설정온도(상기 예의 30℃ ~ 35 ℃)보다 낮은 온도로 되어서 냉각수 코일(140)로 공급되어서 실내공기와 열교환한다.

냉각수의 온도가 설정온도(상기 예의 30℃ ~ 35 ℃)보다 낮은 경우에는 컨트롤박스(170)는 냉각팬(131a)의 구동을 정지하기 위한 제어신호를 냉각팬구동제어부(183)로 출력하여 냉각팬(131a)의 동작을 정지시킨다.

이와 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술분야에 있어 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.

그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하며, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수 있다.

110 : 하우징 111 : 실내공기유입구
111a: 필터 112 : 냉기토출구
121 : 압축기 122 : 수냉식 응축기
123 : 팽창밸브 124 : 증발기
131 : 글리콜 쿨러 131a: 냉각팬
132 : 쿨링 타워 133 : 제1 냉각수공급관
135 : 제1 전자밸브 140 : 냉각수 코일
141 : 제2 냉각수공급관 145 : 제2 전자밸브
150 : 송풍팬 161 : 실내온도센서
162 : 외기온도센서 163 : 냉각수온도센서
170 : 컨트롤박스 181 : 압축기구동제어부
182 : 송풍팬구동제어부 183 : 냉각팬구동제어부

Claims

냉매가스를 고온 고압으로 압축하는 압축기(121)와, 상기 압축기(121)를 통과한 냉매가스를 냉매액으로 응축하는 수냉식 응축기(122)와, 상기 수냉식 응축기(122)에서 응축된 냉매액을 팽창시키는 팽창밸브(123)와, 상기 팽창밸브(123)를 통과한 냉매액이 실내공기와 열교환하여 냉매가스로 상변화하면서 냉기를 생성하는 증발기(124)와, 실내공기를 실내공기유입구(111)를 통해서 강제로 유입한 후에 상기 증발기(124)에서 생성된 냉기를 냉기토출구(112)를 통해서 강제로 실내로 토출하는 송풍팬(150)과, 상기 수냉식 응축기(122)와 냉각수 공급수단(131, 132) 사이에 연결된 제1 냉각수공급관(133)과, 상기 제1 냉각수공급관(133)을 통해서 상기 수냉식 응축기(122)로 냉각수를 공급하여 수냉식 응축기(122)를 냉각하는 냉각수 공급수단(131, 132)을 포함하여 구성되는 수냉식 냉방장치에 있어서,
상기 냉각수 공급수단(131, 132)은 쿨링 타워(Cooling Tower)(132) 또는 글리콜 쿨러(Glycol Cooler)(131)로 구성되고,
상기 제1 냉각수공급관(133)에 병렬로 분기되는 제2 냉각수공급관(141);
현재 실내온도(Trp)가 설정 실내온도(Trs) 이상이고 현재 외기온도(Top)가 설정 외기온도(Tos) 이하인 경우, 상기 제2 냉각수공급관(141)에 연결되어서 상기 냉각수 공급수단(131, 132)으로부터 공급되는 냉각수를 공급받아서 송풍팬(150)의 동작에 의해서 실내공기와 열교환하여 냉기를 생성하는 냉각수 코일(140);
상기 제1 냉각수공급관(133)에 설치되는 제1 전자밸브(135);
상기 제2 냉각수공급관(141)에 설치되는 제2 전자밸브(145);
하우징(110) 일측에 구비되는 실내온도센서(161);
실외에 구비되어서 외기온도를 측정하는 외기온도센서(162);
컨트롤박스(170)로부터 수신한 제어신호를 기초로 상기 압축기(121)를 구동시키거나 구동을 정지하는 압축기구동제어부(181);
컨트롤박스(170)로부터 수신한 제어신호를 기초로 상기 송풍팬(150)을 구동시키거나 구동을 정지하는 송풍팬구동제어부(182);
상기 실내온도센서(161) 및 외기온도센서(162)로부터 온도신호를 수신하고, 현재 실내온도(Trp)가 설정 실내온도(Trs) 이상이고, 현재 외기온도(Top)가 설정 외기온도(Tos)에 이하인 경우에는 압축기(121)의 구동을 정지하기 위해서 압축기구동제어부(181)로 구동정지제어신호를 출력하고 제1 전자밸브(135)를 오프하기 위해서 제1 전자밸브(135)로 제어신호를 출력하며 제2 전자밸브(145)를 온시키기 위해서 제2 전자밸브(145)로 제어신호를 출력하며, 송풍팬(150)을 구동하기 위해서 송풍팬구동제어부(182)로 구동제어신호를 출력하며,
현재 실내온도(Trp)가 설정 실내온도(Trs) 이상이고 현재 외기온도(Top)가 설정 외기온도(Tos)보다 큰 경우에는, 압축기(121)를 구동하기 위해서 압축기구동제어부(181)로 구동제어신호를 출력하고 제1 전자밸브(135)를 온하기 위해서 제1 전자밸브(135)로 제어신호를 출력하며 제2 전자밸브(145)를 오프시키기 위해서 제2 전자밸브(145)로 제어신호를 출력하며 송풍팬(150)을 구동하기 위해서 송풍팬구동제어부(182)로 구동제어신호를 출력하며,
현재 실내온도(Trp)가 설정 실내온도(Trs)보다 낮은 경우에는, 송풍팬(150)의 구동을 정지시키기 위해서 송풍팬구동제어부(182)로 구동정지제어신호를 출력하고 압축기(121)의 구동을 정지시키기 위해서 압축기구동제어부(181)로 구동정지제어신호를 출력하는 컨트롤박스(170)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 냉각수를 활용한 수냉식 냉방장치.
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청구항 1에 있어서,
상기 냉각수 공급수단(131, 132)이 글리콜 쿨러(Glycol Cooler)(131)로 구성되는 경우,
상기 글리콜 쿨러(131) 내부에 구비되어서 순환되어서 환수되는 냉각수의 온도를 감지하는 냉각수온도센서(163);
컨트롤박스(170)로부터 수신한 제어신호를 기초로 냉각팬(131a)을 구동시키거나 구동을 정지하는 냉각팬구동제어부(183)가 더 포함되어서 구비되고,
상기 컨트롤박스(170)는 환수되는 냉각수의 온도가 설정온도 이상인 경우에는 상기 글리콜 쿨러(131)의 냉각팬(131a)을 동작시키기 위해서 냉각팬구동제어부(183)로 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 냉각수를 활용한 수냉식 냉방장치.
청구항 1에 있어서,
상기 냉각수 코일(140)은 하우징(110) 내에서 상기 증발기(124)의 직후방이면서 상기 송풍팬(150)의 아래에 구비되고,
상기 송풍팬(150)은 증발기(124)에서 생성된 냉기와 냉각수 코일(140)에서 생성된 냉기를 실내로 토출하는 것을 특징으로 하는 냉각수를 활용한 수냉식 냉방장치.