KR101533146B1 - 칠러 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 칠러 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 칠러 시스템에는, 수요처; 상기 수요처에 냉수를 공급하기 위하여 냉동 사이클이 구동되는 다수의 칠러 모듈; 상기 다수의 칠러 모듈을 동시에 또는 순차적으로 구동하기 위하여 운전신호를 발생시키는 메인 제어장치; 상기 다수의 칠러 모듈에 각각 제공되며, 상기 메인 제어장치의 운전신호에 기초하여, 상기 칠러 모듈의 작동을 제어하는 모듈 제어장치; 및 상기 모듈 제어장치에 통신 가능하게 연결되며, 상기 다수의 칠러 모듈에 전원을 선택적으로 인가하는 기동 장치가 포함된다.

Description

칠러 시스템 및 그 제어방법{A chiller system and a control method the same}

본 발명은 칠러 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 칠러는 냉수를 냉수 수요처로 공급하는 것으로서, 냉동 시스템을 순환하는 냉매와, 냉수 수요처와 냉동 시스템의 사이를 순환하는 냉수간에 열교환이 이루어져 상기 냉수를 냉각시키는 것을 특징으로 한다. 칠러는 대용량 설비로서, 규모가 큰 건물등에 설치될 수 있다.

도 1은 종래의 칠러 시스템이 도시된다.

도 1을 참조하면, 종래의 칠러 시스템(1)에는, 칠러 유닛 및 수요처(6)가 포함된다. 상기 수요처(6)는 냉수를 이용하는 공기조화 장치로서 이해될 수 있다.

상기 칠러 유닛에는, 냉매를 압축하는 압축기(2)와, 상기 압축기(2)에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기(3)와, 상기 응축기(3)에서 응축된 냉매를 감압시키는 팽창장치(4) 및 상기 팽창장치(4)에서 감압된 냉매를 증발시키는 증발기(5)가 포함된다.

냉매는 상기 응축기(3)에서 외부 공기와 열교환 되며, 상기 증발기(5)에서 냉수와 열교환 될 수 있다.

상기 칠러 시스템(1)에는, 상기 증발기(5)와 수요처(6)를 연결하여 냉수의 순환을 가이드 하는 냉수 배관(8) 및 상기 냉수 배관(8)에 제공되어 냉수의 유동력을 발생시키는 펌프(7)가 포함된다.

상기 펌프(7)가 작동하면, 냉수는 상기 냉수 배관(8)을 경유하여, 상기 수요처(6)로부터 상기 증발기(5)로, 그리고 상기 증발기(5)로부터 상기 수요처(6)로 유동할 수 있다.

상기 증발기(5)에는, 냉매가 유동하는 냉매 유로(5a) 및 냉수가 유동하는 냉수 유로(5b)가 구비된다. 상기 냉매 유로(5a)의 냉매와 냉수 유로(5b)의 냉수는 서로 간접 열교환 될 수 있다.

상기 칠러 유닛은, 다양한 크기 또는 용량으로 구비될 수 있다. 여기서, 상기 칠러 유닛의 크기 또는 용량이라 함은, 냉동 시스템의 능력, 즉 냉동능력에 대응되는 개념으로서, 냉동톤(RT, Refrigeration Ton)의 단위로 표시될 수 있다.

종래의 칠러 유닛은, 칠러 유닛이 설치되는 건물등의 크기, 순환되는 냉수의 용량 또는 공기조화 용량등에 따라 다양한 냉동톤을 가지는 설비로 구비될 수 있다. 일례로, 상기 칠러 유닛은 1000RT, 1500RT, 2000RT, 3000RT등의 용량을 가지는 것으로 제작될 수 있다.

일반적으로, 상기 칠러 유닛의 용량이 증가함에 따라, 상기 칠러 유닛의 부피가 커지게 된다.

칠러 유닛이 설치되는 건물의 크기 또는 필요한 공기조화 능력이 결정되면 상기 칠러 유닛의 용량이 결정되고, 결정된 용량에 기초하여 칠러 유닛을 제작하게 된다.

그러나, 칠러 유닛은 대용량 설비로서, 특정 용량이 결정된 후 제작하기 시작하여 제품으로 완성되기까지 수개월이 걸리게 되며, 이에 따라 소비자는 제작기간에 대한 불만이 커지게 되었다.

그리고, 칠러 시스템을 사용하는 도중에 칠러 유닛에 고장이 발생한 경우, 칠러 유닛 전체의 구동이 제한되며 칠러 유닛을 수리하는 데 많은 시간이 소요되므로, 건물의 공기조화 작동이 제한되는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 제품 생산성 및 시장 대응성이 양호한 칠러 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 칠러 시스템에는, 수요처; 상기 수요처에 냉수를 공급하기 위하여 냉동 사이클이 구동되는 다수의 칠러 모듈; 상기 다수의 칠러 모듈을 동시에 또는 순차적으로 구동하기 위하여 운전신호를 발생시키는 메인 제어장치; 상기 다수의 칠러 모듈에 각각 제공되며, 상기 메인 제어장치의 운전신호에 기초하여, 상기 칠러 모듈의 작동을 제어하는 모듈 제어장치; 및 상기 모듈 제어장치에 통신 가능하게 연결되며, 상기 다수의 칠러 모듈에 전원을 선택적으로 인가하는 기동 장치가 포함된다.

다른 실시예에 따른 칠러 시스템에는, 냉수를 이용하여, 공기조화 운전이 수행되는 수요처; 상기 수요처에 냉수를 공급하기 위하여, 냉동 사이클이 독립적으로 구동되는 다수의 칠러 모듈; 상기 다수의 칠러 모듈에 냉각수를 공급하기 위한 냉각탑; 및 상기 다수의 칠러 모듈 중 적어도 하나의 칠러 모듈의 운전여부를 제어하는 제어장치가 포함되며, 상기 칠러 모듈에는, 압축기; 상기 압축기에서 압축된 냉매와, 상기 냉각탑에서 공급되는 냉각수간에 열교환이 이루어지는 응축기; 및 상기 응축기를 통과한 냉매와, 상기 수요처에 공급될 냉수간에 열교환이 이루어지는 증발기가 포함된다.

다른 측면에 따른 칠러 시스템의 제어방법에는, 다수의 칠러 모듈을 포함하는 칠러 시스템의 운전부하가 인식되는 단계; 상기 칠러 시스템의 운전부하에 기초하여, 운전될 칠러 모듈의 수가 결정되는 단계; 및 결정된 칠러 모듈의 수에 따라, 적어도 하나 이상의 칠러 모듈이 동시에 또는 순차적으로 기동되는 단계가 포함된다.

이러한 본 발명에 의하면, 칠러 유닛이 모듈화 되어 제공되므로, 칠러 시스템이 설치되는 건물의 크기 또는 필요한 공기조화 능력등에 따라 칠러 유닛의 제작이 신속하고 효과적으로 이루어질 수 있다는 장점이 있다.

또한, 칠러 시스템을 사용하는 과정에서 칠러 모듈에 고장이 발생하더라도, 고장이 발생한 칠러 모듈만을 수리 또는 교체할 수 있으므로, 장기간 동안 칠러 시스템을 구동하지 못하는 현상을 방지할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 다수의 칠러 모듈을 각각 구동하기 위한 다수의 모듈 제어장치 및 상기 다수의 모듈 제어장치를 제어하는 메인 제어장치를 별도로 구비함으로써, 칠러 시스템이 안정적이고 신뢰성 있게 구동될 수 있다는 효과가 있다.

또한, 필요한 냉동능력에 따라, 다수의 칠러 모듈이 하나의 기동장치를 통하여 순차적으로 기동될 수 있으므로, 기동전류의 급격한 상승에 따른 전력 소비를 줄일 수 있다는 장점이 있다.

또한, 일정한 능력을 가지는 칠러 모듈만을 생산하고, 필요한 냉동능력에 따라 다수의 칠러 모듈을 조립하여 완성된 칠러 유닛을 제작할 수 있으므로, 시장 요구에 따른 신속한 대처가 가능하다는 장점이 있다.

또한, 하나의 칠러 모듈내에 응축기 및 증발기가 구비되는 상태에서, 필요한 냉수의 유속에 따라 다수의 칠러 모듈을 적절한 방식으로 배열할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 냉각탑과 칠러 모듈의 응축기를 순환하는 냉각수의 유동방향과, 수요처와 칠러 모듈의 증발기를 순환하는 냉수의 유동방향을 반대 방향으로 설정하여 열교환이 이루어질 수 있고, 이에 따라 냉매의 응축온도와 증발온도간 차이를 감소시킬 수 있으므로 냉동 시스템의 효율이 개선될 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 종래의 칠러 시스템을 보여주는 시스템 도면이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 칠러 시스템의 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 칠러 모듈의 구성을 보여주는 시스템 도면이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 모듈 어셈블리의 구성을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 칠러 모듈의 구성을 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 칠러 모듈에 관한 냉동 사이클을 보여주는 시스템 도면이다.
도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 모듈 어셈블리가 다수의 기동장치에 의하여 구동될 수 있는 모습을 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 칠러 시스템의 일부 구성을 보여주는 도면이다.
도 11은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 칠러 시스템의 제어방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
도 12는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 모듈 어셈블리가 하나의 기동장치에 의하여 구동될 수 있는 모습을 보여주는 도면이다.
도 13은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 칠러 시스템의 제어방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
도 14는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 칠러 시스템의 운전시 기동전류의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈 어셈블리의 구성을 보여주는 도면이다.
도 17은 상기 일 실시예에 따른 모듈 어셈블리에 있어서, 응축기에서의 냉각수 흐름을 보여주는 도면이다.
도 18은 상기 일 실시예에 따른 모듈 어셈블리에 있어서, 증발기에서의 냉수 흐름을 보여주는 도면이다.
도 19는 상기 일 실시예에 따른 모듈 어셈블리에 있어서, 열교환 되는 냉매, 냉수 및 냉각수의 온도 변화를 보여주는 도면이다.
도 20 및 도 21은 본 발명의 다른 실시예에 따른 모듈 어셈블리의 구성을 보여주는 도면이다.
도 22는 상기 다른 실시예에 따른 모듈 어셈블리에 있어서, 응축기에서의 냉각수 흐름을 보여주는 도면이다.
도 23은 상기 다른 실시예에 따른 모듈 어셈블리에 있어서, 증발기에서의 냉수 흐름을 보여주는 도면이다.
도 24는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모듈 어셈블리의 구성을 보여주는 도면이다.
도 25는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모듈 어셈블리의 구성을 보여주는 도면이다.
도 26은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 칠러 모듈에 관한 냉동 사이클을 보여주는 시스템 도면이다.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 칠러 시스템의 구성을 보여주는 도면이고, 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 칠러 모듈의 구성을 보여주는 시스템 도면이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 칠러 시스템(10)에는, 냉동 사이클이 형성되는 칠러 모듈(100)과, 상기 칠러 모듈(100)에 냉각수를 공급하는 냉각탑(20) 및 상기 칠러 모듈(100)과 열교환 되는 냉수가 순환하는 냉수 수요처(30)가 포함된다. 상기 냉수 수요처(30)는 냉수를 이용하여 공기조화를 수행하는 장치 또는 공간으로 이해될 수 있다.

상기 칠러 모듈(100)과 냉각탑(20)의 사이에는, 냉각수 순환유로(40)가 제공된다. 상기 냉각수 순환유로(40)는 냉각수가 상기 냉각탑(20)과 칠러 모듈(100)의 응축기(120)를 순환하도록 가이드 하는 배관으로서 이해될 수 있다.

상기 냉각수 순환유로(40)에는, 냉각수가 상기 응축기(120)로 유입되도록 가이드 하는 냉각수 입수유로(42) 및 상기 응축기(120)에서 가열된 냉각수가 상기 냉각탑(20)으로 유동하도록 가이드 하는 냉각수 출수유로(44)가 포함된다.

상기 냉각수 입수유로(42) 및 냉각수 출수유로(44) 중 적어도 하나의 유로에는, 냉각수의 유동을 위하여 구동되는 냉각수 펌프(46)가 제공된다. 일례로, 도 2에는, 상기 냉각수 입수유로(42)에 상기 냉각수 펌프(46)가 제공되는 것으로 도시된다.

상기 냉각수 출수유로(44)에는, 상기 냉각탑(20)으로 유입되는 냉각수의 온도를 감지하는 출수 온도센서(47)가 제공된다. 그리고, 상기 냉각수 입수유로(42)에는, 상기 냉각탑(20)으로부터 토출되는 냉각수의 온도를 감지하는 입수 온도센서(48)가 제공된다.

상기 칠러 모듈(100)과 냉수 수요처(30)의 사이에는, 냉수 순환유로(50)가 제공된다. 상기 냉수 순환유로(50)는 냉수가 상기 냉수 수요처(30)와 칠러 모듈(100)의 증발기(140)를 순환하도록 가이드 하는 배관으로서 이해될 수 있다.

상기 냉수 순환유로(50)에는, 냉수가 상기 증발기(120)로 유입되도록 가이드 하는 냉수 입수유로(52) 및 상기 증발기(140)에서 냉각된 냉수가 상기 냉수 수요처(30)로 유동하도록 가이드 하는 냉수 출수유로(54)가 포함된다.

상기 냉수 입수유로(52) 및 냉수 출수유로(54) 중 적어도 하나의 유로에는, 냉수의 유동을 위하여 구동되는 냉수 펌프(56)가 제공된다. 일례로, 도 2에는, 상기 냉수 입수유로(52)에 상기 냉수 펌프(56)가 제공되는 것으로 도시된다.

상기 냉수 수요처(30)는 공기를 냉수와 열교환시키는 수냉식 공조기일 수 있다.

일례로, 상기 냉수 수요처(30)에는, 실내 공기와 실외 공기를 혼합한 후 혼합 공기를 냉수와 열교환시켜 실내로 토출하는 에어 핸들링 유닛(AHU, Air Handling Unit), 실내에 설치되어 실내 공기를 냉수와 열교환 시킨 후 실내로 토출하는 팬 코일 유닛(FCU, Fan Coil Unit) 및 실내의 바닥에 매설된 바닥 배관유닛 중 적어도 하나의 유닛이 포함될 수 있다.

도 2에는, 일례로 상기 냉수 수요처(30)가 에어 핸들링 유닛으로 구성되는 것으로 도시된다.

상세히, 상기 에어 핸들링 유닛에는, 케이싱(61)과, 상기 케이싱(61)의 내부에 설치되며 냉수가 통과하는 냉수 코일(62) 및 상기 냉수 코일(62)의 양측에 제공되며 실내 공기와 실외 공기를 흡입하여 실내로 송풍시키는 송풍기(63,64)가 포함된다.

상기 송풍기(63,64)에는, 실내 공기와 실외 공기가 상기 케이싱(61)의 내부로 흡입되도록 하는 제 1 송풍기(63) 및 공조공기가 상기 케이싱(61)의 외부로 배출되도록 하는 제 2 송풍기(64)가 포함된다.

상기 케이싱(61)에는, 실내공기 흡입부(65)와, 실내공기 배출부(66)와, 외기 흡입부(67) 및 공조공기 배출부(68)가 형성된다.

상기 송풍기(63,64)가 구동되면, 실내에서 상기 실내공기 흡입부(65)로 흡입된 공기 중 일부는 실내공기 배출부(66)로 배출되며, 상기 실내공기 배출부(66)로 배출되지 않는 나머지는 상기 외기 흡입부(67)로 흡입된 실외 공기와 혼합되어 냉수 코일(62)과 열교환 된다.

그리고, 상기 냉수 코일(62)과 열교환 된(냉각된) 혼합 공기는 상기 공조공기 배출부(68)를 통하여 실내로 토출될 수 있다.

상기 칠러 모듈(100)에는, 냉매를 압축하는 압축기(110)와, 상기 압축기(110)에서 압축된 고온 고압의 냉매가 유입되는 응축기(120)와, 상기 응축기(120)에서 응축된 냉매를 감압시키는 팽창장치(131,132) 및 상기 팽창장치(131,132)에서 감압된 냉매를 증발시키는 증발기(140)가 포함된다.

상기 팽창장치(131,132)에는, 상기 응축기(120)에서 토출된 냉매를 1차로 팽창시키는 제 1 팽창장치(131) 및 이코노마이저(150,Economizer)에서 분리된 냉매를 2차로 팽창하는 제 2 팽창장치(132)가 포함된다.

상기 칠러 모듈(100)에는, 상기 압축기(110)의 입구측에 제공되며 상기 증발기(140)에서 토출된 냉매를 상기 압축기(110)로 가이드 하는 흡입배관(101) 및 상기 압축기(110)의 출구측에 제공되며 상기 압축기(110)에서 토출된 냉매를 상기 응축기(120)로 가이드 하는 토출 배관(102)이 포함된다.

그리고, 상기 증발기(140)와 상기 압축기(110)의 사이에는, 상기 증발기(140)의 내부에 존재하는 오일을 상기 압축기(110)의 흡입측으로 안내하는 오일회수 배관(108)이 제공된다.

상기 응축기(120)와 증발기(140)는 냉매와 물간에 열교환이 가능하도록, 쉘 튜브형(shell and tube) 열교환 장치로 구성된다.

상세히, 상기 응축기(120)에는, 외관을 형성하는 쉘(121)과, 상기 쉘(121)의 일측에 형성되며 상기 압축기(110)에서 압축된 냉매가 유입되는 냉매 유입구(122) 및 상기 쉘(121)의 타측에 형성되며 상기 응축기(120)에서 응축된 냉매가 유출되는 냉매 유출구(123)가 포함된다.

그리고, 상기 응축기(120)에는, 상기 쉘(121)의 내부에 제공되며 냉각수의 유동을 가이드 하는 냉각수 유로(125)와, 상기 쉘(121)의 단부 일측에 형성되며 상기 냉각수 유로(125)로 냉각수가 유입되도록 하는 냉각수 유입부(127) 및 상기 쉘(121)의 단부 타측에 형성되며 상기 냉각수 유로(125)로부터 냉각수가 유출되도록 하는 냉각수 유출부(128)가 포함된다.

상기 냉각수 유입부(127)는 상기 냉각수 입수유로(42)와 연결되며, 상기 냉각수 유출부(128)는 상기 냉각수 출수유로(44)와 연결된다.

상기 응축기(120)의 냉매 출구측에는, 이코노마이저(150)가 제공된다. 그리고, 상기 이코노마이저(150)의 입구측에는, 상기 제 1 팽창장치(131)가 제공된다. 상기 응축기(120)에서 응축된 냉매는 상기 제 1 팽창장치(131)에서 1차 감암된 후 상기 이코노마이저(150)로 유입된다.

상기 이코노마이저(150)는 1차 감압된 냉매 중 액상 냉매와 기상 냉매를 분리시키기 위한 구성으로 이해된다. 분리된 기상 냉매는 상기 압축기(110)로 유입되며, 분리된 액상 냉매는 상기 제 2 팽창장치(132)로 유입되어 2차 감압될 수 있다.

상기 증발기(120)에는, 외관을 형성하는 쉘(141)과, 상기 쉘(141)의 일측에 형성되며 상기 제 2 팽창장치(132)에서 팽창된 냉매가 유입되는 냉매 유입구(142) 및 상기 쉘(141)의 타측에 형성되며 상기 증발기(140)에서 증발된 냉매가 유출되는 냉매 유출구(143)가 포함된다. 상기 냉매 유출구(143)는 상기 흡입배관(101)에 연결될 수 있다.

상기 증발기(140)에는, 상기 쉘(141)의 내부에 제공되며 냉수의 유동을 가이드 하는 냉수 유로(145)와, 상기 쉘(141)의 단부 일측에 형성되며 상기 냉수 유로(145)로 냉수가 유입되도록 하는 냉수 유입부(147) 및 상기 쉘(141)의 단부 타측에 형성되며 상기 냉수 유로(145)로부터 냉수가 유출되도록 하는 냉수 유출부(148)가 포함된다.

상기 냉수 유입부(147)는 상기 냉수 입수유로(52)와 연결되며, 상기 냉수 유출부(148)는 상기 냉수 출수유로(54)와 연결된다.

이하에서는, 적어도 하나의 칠러 모듈(100)을 포함하는 모듈 어셈블리의 구성 및 작용에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

도 4 내지 도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 모듈 어셈블리의 구성을 보여주는 도면이고, 도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 칠러 모듈의 구성을 보여주는 도면이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 모듈 어셈블리에는, 다수의 칠러 모듈(100)이 포함된다. 각 칠러 모듈(100)은 도 3에서 설명한 바와 같이, 독립적인 냉동 사이클을 구동하며, 동일한 냉동능력을 가질 수 있다.

칠러 시스템의 요구되는 냉동능력에 기초하여, 상기 모듈 어셈블리에는, 하나 이상의 칠러 모듈(100)이 포함될 수 있다. 일례로, 도면에는 4개의 칠러 모듈(100)이 결합되어 모듈 어셈블리를 구성하는 것으로 도시된다.

만약, 하나의 칠러 모듈(100)이 500RT의 냉동능력을 가진다고 가정하면, 본 실시예에 따른 칠러 시스템는 4개의 칠러 모듈을 통하여 2,000RT의 냉동능력을 가지는 것으로 이해될 수 있다. 다만, 모듈 어셈블리를 구성하는 칠러 모듈의 수가 이에 한정되지는 않을 것이다.

각 칠러 모듈(100)에는, 압축기(110), 응축기(120) 및 증발기(140)가 포함된다. 상기 응축기(120)는 상기 증발기(140)의 상측에 배치되고, 상기 압축기(110)는 상기 응축기(120)의 상측에 배치될 수 있다.

상기 칠러 모듈(100)에는, 상기 압축기(110)로부터 하방으로 연장되어 상기 응축기(120)에 연결되는 토출배관(102) 및 상기 증발기(140)로부터 상방으로 연장되어 상기 증발기(140)에 연결되는 흡입배관(101)이 포함된다.

그리고, 상기 응축기(120)와 증발기(140)의 대략 사이 지점에는, 이코노마이저(150)가 배치될 수 있다.

상기 칠러 모듈(100)에는, 상기 응축기(120) 및 증발기(140)의 적어도 일측을 지지하는 지지부(160)가 포함된다. 일례로, 상기 지지부(160)는 상기 응축기(120) 및 증발기(140)의 양측을 지지하도록 구성될 수 있다.

상기 지지부(160)에는, 상기 응축기(120)의 양측을 지지하는 응축기 지지부(161) 및 상기 증발기(140)의 양측을 지지하는 증발기 지지부(165)가 포함된다. 상기 증발기 지지부(165)는 상기 응축기 지지부(161)의 하측에 배치된다.

다수의 칠러 모듈(100)은 서로 결합될 수 있다. 상기 다수의 칠러 모듈(100)이 결합된 상태에서, 각 칠러 모듈(100)의 지지부(160)는 서로 결합된 상태에 있을 수 있다.

즉, 일 칠러 모듈(100)의 응축기 지지부(161) 및 증발기 지지부(165)는 인접한 타 칠러 모듈(100)의 응축기 지지부(161) 및 증발기 지지부(165)에 각각 결합될 수 있다.

상기 칠러 모듈(100)의 일측에는, 냉각수 또는 냉수의 유동을 가이드 하는 다수의 유로가 배치된다. 상기 다수의 유로에는, 냉각수 입수유로(42) 및 냉각수 출수유로(44)와, 냉수 입수유로(52) 및 냉수 출수유로(54)가 포함된다.

상기 칠러 모듈(100)의 양측에 제공되는 응축기 지지부(161) 중 일측의 지지부(161)에는, 상기 냉각수 입수유로(42)와 연결되는 냉각수 입구부(127) 및 냉각수 출수유로(44)와 연결되는 냉각수 출구부(128)가 제공된다.

그리고, 상기 칠러 모듈(100)의 양측에 제공되는 증발기 지지부(165) 중 일측의 지지부(161)에는, 상기 냉수 입수유로(52)와 연결되는 냉수 입구부(147) 및 냉수 출수유로(54)와 연결되는 냉수 출구부(148)가 제공된다.

상기 냉각수 입수유로(42)를 유동하는 냉각수는 상기 다수의 칠러 모듈(100) 중 적어도 일부의 칠러 모듈(100)의 응축기(120)로 유입된다. 그리고, 상기 다수의 칠러 모듈(100)의 응축기(120)에서 열교환 된 냉각수는 상기 냉각수 출수유로(44)를 통하여 배출될 수 있다 (도 22 참조).

상기 냉수 입수유로(52)를 유동하는 냉수는 상기 다수의 칠러 모듈(100) 중 적어도 일부의 칠러 모듈(100)의 증발기(140)로 유입된다. 그리고, 상기 다수의 칠러 모듈(100)의 증발기(140)에서 열교환 된 냉수는 상기 냉수 출수유로(54)를 통하여 배출될 수 있다(도 23 참조).

상기 칠러 모듈(100)의 타측에는, 냉각수 또는 냉수의 유동공간을 제공하는 캡(181,182)이 구비된다. 상기 캡(181,182)은 상기 냉각수 입출구부(127,128) 및 냉수 입출구부(147,148)가 제공되는 지지부의 반대측 지지부(161,165)에 제공될 수 있다.

상세히, 상기 캡(181,182)에는, 상기 응축기(120)의 단부측에 제공되는 응축기 캡(181) 및 상기 증발기(140)의 단부측에 제공되는 증발기 캡(182)이 포함된다.

상기 응축기 캡(181)은 상기 응축기(120)를 통과하는 냉각수의 유동방향을 전환시킬 수 있다. 일례로, 일 칠러 모듈(100)의 응축기(120)를 통과한 냉각수는 상기 응축기 캡(181)을 경유하여, 타 칠러 모듈(100)의 응축기(120)로 유입될 수 있다.

상기 증발기 캡(182)은 상기 증발기(120)를 통과하는 냉수의 유동방향을 전환시킬 수 있다. 일례로, 일 칠러 모듈(100)의 증발기(140)를 통과한 냉수는 상기 증발기 캡(182)을 경유하여, 타 칠러 모듈(100)의 증발기(140)로 유입될 수 있다.

상기 모듈 어셈블리에는, 상기 다수의 칠러 모듈(100)의 작동을 제어하기 위한 제어장치가 포함된다.

상기 제어장치에는, 요구되는 냉동부하 또는 칠러 모듈의 운전부하에 따라 칠러 모듈의 운전여부를 제어하는 메인 제어장치(200) 및 각 칠러 모듈(100)에 제공되며 상기 메인 제어장치(200)로부터 운전신호를 인가받아 각 칠러 모듈(100)의 작동을 제어하는 다수의 모듈 제어장치(210)가 포함된다.

상기 다수의 모듈 제어장치(210)는, 각 칠러 모듈(100)의 지지부(160)에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 메인 제어장치(200)는 모듈 어셈블리를 구성하는 다수의 칠러 모듈(100) 중 일 칠러 모듈에 배치될 수 있다.

이하에서는, 칠러 모듈(100)의 내부 구성에 대하여 구체적으로 설명한다.

도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 칠러 모듈에 관한 냉동 사이클을 보여주는 시스템 도면이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 칠러 모듈(100)에는, 압축기(110), 응축기(120), 제 1 팽창장치(131), 이코노마이저(150, 제 2 팽창장치(132) 및 증발기(140)가 포함된다. 본 실시예에 따른 칠러 모듈(100)은 2단 압축식 칠러 장치로서 이해될 수 있다.

상기 압축기(110)에서 압축된 냉매는 상기 응축기(120)로 유입된다. 상기 응축기(120)의 일측에는, 상기 응축기(120)의 냉매를 상기 증발기(140)로 바이패스 하는 바이패스 배관(155)이 제공된다. 그리고, 상기 바이패스 배관(155)에는, 냉매의 유동량을 조절하기 위한 바이패스 밸브(156)가 제공된다.

상기 응축기(120)에서 응축된 냉매는 응축기 출구배관(130)을 통하여 유동되어 상기 제 1 팽창장치(131)에서 팽창되며, 상기 이코노마이저(150)로 유입된다.

상기 이코노마이저(150)에서 분리된 기상 냉매는 기상냉매 유입관(152)을 통하여 상기 압축기(110)로 유입된다. 상기 기상냉매 유입관(152)은 상기 이코노마이저(150)의 일측으로부터 상기 압축기(110)로 연장된다.

그리고, 상기 이코노마이저(150)에서 분리된 액상 냉매는 증발기 입구배관(104)을 통하여 상기 증발기(140)로 유입된다. 그리고, 상기 증발기(140)에서 증발된 냉매는 상기 흡입배관(101)을 통하여 상기 압축기(110)로 유입된다.

상기 증발기(140)의 내부 오일은 오일회수 배관(108)을 통하여 오일 섬프(170)로 회수될 수 있다.

상세히, 상기 압축기(110)의 내부에는 오일이 저장되는 오일 섬프(170)가 제공된다. 그리고, 상기 압축기(110)의 주변에는, 오일의 유동을 가이드 하는 오일 유로가 제공된다.

상기 오일 유로에는, 상기 오일 섬프(170)에 저장된 오일을 모터(111)측으로 공급하기 위한 제 1 공급유로(175a) 및 상기 압축기(110) 내부의 오일 또는 상기 증발기(140)의 내부 오일이 상기 오일 섬프(170)로 유입되도록 하는 섬프 유로(175b)가 포함된다.

상기 섬프 유로(170)는 상기 압축기(110)의 일측으로부터 외부로 연장되며, 상기 압축기(110)의 타측에 연결된다. 그리고, 상기 오일회수 배관(108)은 상기 섬프 유로(170)에 연결된다. 따라서, 상기 압축기(110) 내부의 오일 및 상기 증발기(140) 내부의 오일은 상기 섬프 유로(175b)를 통하여 상기 오일 섬프(170)로 회수될 수 있다.

상기 압축기(110)에는, 상기 압축기(110) 및 증발기(140)에서의 오일 순환을 위하여 구동되는 오일 펌프(171)와, 상기 오일 펌프(171)를 통과하는 오일로부터 이물을 필터링 하는 필터(172) 및 순환하는 오일을 냉각시키기 위한 오일 쿨러(173)가 제공된다.

상기 압축기(110)는 원심식 터보 압축기일 수 있다.

상세히, 상기 압축기(110)에는, 구동력을 발생시키는 모터(111)와, 상기 모터(111)의 회전력을 이용하여 회전 가능하게 제공되는 복수의 임펠러(112,113)와, 상기 모터(111)의 회전력을 상기 복수의 임펠러(112,113)에 전달하는 기어 어셈블리(115)가 포함된다.

상기 기어 어셈블리(115)는 상기 모터(110)의 회전축 및 상기 복수의 임펠러(112,113)의 축에 결합될 수 있다.

상기 복수의 임펠러(112,113)에는, 회전 가능하게 제공되는 제 1 임펠러(112) 및 제 2 임펠러(113)가 포함된다. 상기 제 1,2 임펠러(112,113)는 유동하는 냉매의 속도를 증가시키고 그 원심력을 이용하여 냉매를 고압으로 압축시키는 구성으로서 이해될 수 있다.

상기 제 1 임펠러(112)는 상기 흡입배관(101)을 통하여 흡입된 냉매를 1차적으로 압축시키고, 상기 제 2 임펠러(113)는 상기 제 1 임펠러(112)를 통과한 냉매와 상기 이코노마이저(150)에서 분리된 기상 냉매를 2차적으로 압축시킬 수 있다.

상기 제 1,2 임펠러(112,113)를 통과하면서 압축된 고압의 냉매는 상기 토출배관(102)을 통하여 상기 응축기(120)로 유입될 수 있다.

도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 모듈 어셈블리가 다수의 기동장치에 의하여 구동될 수 있는 모습을 보여주는 도면이고, 도 10은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 칠러 시스템의 일부 구성을 보여주는 도면이다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 칠러 시스템에는, 다수의 칠러 모듈(100)로 구성된 모듈 어셈블리가 포함된다. 일례로, 도면에서는 5개의 칠러 모듈이 결합되는 것으로 도시되며, 이하 도면에 개시된 내용에 기초하여 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 결합되는 칠러 모듈의 수에 제한되지 않을 것이다.

상기 칠러 시스템에는, 상기 모듈 어셈블리의 운전여부를 제어하는 메인 제어장치(200)와, 각 칠러 모듈(100)에 제공되며 상기 메인 제어장치(200)로부터 전송된 신호에 기초하여 칠러 모듈(100)의 작동을 제어하는 모듈 제어장치(210) 및 상기 모듈 제어장치(210)에 통신 가능하게 연결되어 상기 칠러 모듈(100)에 전원을 인가하는 스위칭 장치로서의 기동장치(220)가 포함된다.

상기 다수의 칠러 모듈(100)에는, 제 1 칠러 모듈(100a), 제 2 칠러 모듈(100b), 제 3 칠러 모듈(100c), 제 4 칠러 모듈(100d) 및 제 5 칠러 모듈(100e)이 포함된다.

상기 모듈 제어장치(210)에는, 5개의 칠러 모듈(100)에 각각 제공되는 제 1 모듈 제어장치(211), 제 2 모듈 제어장치(212), 제 3 모듈 제어장치(213), 제 4 모듈 제어장치(214) 및 제 5 모듈 제어장치(215)가 포함된다.

그리고, 상기 기동장치(220)에는, 다수의 모듈 제어장치에 각각 연결되는 제 1 기동장치(221), 제 2 기동장치(222), 제 3 기동장치(223), 제 4 기동장치(224) 및 제 5 기동장치(225)가 포함된다.

상기 메인 제어장치(200)에는, 상기 모듈 어셈블리의 운전을 위한 소정의 명령을 입력할 수 있는 입력부(201) 및 상기 모듈 어셈블리의 운전상태를 표시하는 디스플레이부(202)가 포함된다.

상기 메인 제어장치(200)는, 칠러 시스템의 부하정보에 기초하여 상기 다수의 모듈 제어장치(210)의 운전여부를 제어한다. 상기 칠러 시스템의 부하정보에는, 칠러 모듈(100)을 통과하는 냉수의 온도부하 및 압축기의 운전부하가 포함된다.

상세히, 상기 칠러 시스템에는, 시스템의 부하정보를 감지하는 부하 감지부(231,235)가 포함된다. 상기 부하 감지부(231,235)에는, 상기 냉수의 온도정보를 감지하는 제 1 부하 감지부(231) 및 상기 압축기(110)의 운전부하 정보를 감지하는 제 2 부하 감지부(235)가 포함된다.

상기 제 1 부하 감지부(231)에는, 상기 칠러 모듈(100)로 유입되는 냉수의 온도(이하, 냉수 입구온도)를 감지하는 온도 센서가 포함된다.

상기 메인 제어장치(200)는, 감지된 냉수 입구온도와 미리 설정된 냉수 출구온도의 차이값에 기초하여, 다수의 칠러 모듈 중 몇 대의 칠러 모듈이 운전되어야 하는지 여부를 결정할 수 있다. 여기서, 상기 냉수 출구온도는, 상기 칠러 모듈(100)에서 열교환 된 냉수의 배출온도이다.

일례로, 상기 감지된 냉수 입구온도와 설정된 냉수 출구온도의 차이값이 크면 상기 냉수의 온도부하가 큰 것으로 인식되며, 이에 따라 운전되는 칠러 모듈(100)의 수가 증가될 수 있다. 반면에, 상기 차이값이 작으면 상기 냉수의 온도부하가 작은 것으로 인식하여 운전되는 칠러 모듈(100)의 수가 감소될 수 있다.

상기 제 2 부하 감지부(235)에는, 상기 압축기(110)로 유입되는 냉매량을 감지하는 냉매량 감지부 또는 상기 압축기(110)에 인가되는 전류정보를 감지하는 전류 감지부가 포함될 수 있다. 일례로, 상기 냉매량 감지부는 냉매량에 따라 개도가 조절되는 밸브장치 또는 베인장치(Inlet guide vane)일 수 있다.

상기 메인 제어장치(200)는, 상기 전류 감지부에서 인식된 전류값이 설정 전류값보다 큰 지 여부에 기초하여, 다수의 칠러 모듈 중 몇 대의 칠러 모듈이 운전되어야 하는지 여부를 결정할 수 있다.

일례로, 상기 전류감지부에서 인식된 전류값이 설정 전류값보다 크면 압축기의 운전부하가 큰 것으로 인식되어 운전되는 칠러 모듈(100)의 수가 유지 또는 증가될 수 있다.

반면에, 상기 전류감지부에서 인식된 전류값이 설정 전류값보다 작으면 압축기의 운전부하가 작은 것으로 인식되어 운전되는 칠러 모듈(100)의 수가 감소될 수 있다.

한편, 상기 메인 제어장치(200)는, 상기 냉매량 감지부에서 인식된 냉매량이 설정 냉매량보다 큰 지 여부에 기초하여, 다수의 칠러 모듈 중 몇 대의 칠러 모듈이 운전되어야 하는지 여부를 결정할 수 있다.

상기 냉매량 감지부에서 감지된 냉매량이 설정 냉매량 이상이면 운전되는 칠러 모듈의 수가 유지 또는 증가되고, 설정 냉매량보다 작으면 운전되는 칠러 모듈의 수가 감소될 수 있다.

상기 제 1 부하 감지부(231) 또는 제 2 부하 감지부(235)로부터 감지된 부하정보는 상기 모듈 제어장치(211,212,213,214,215)로 전달된다. 상기 메인 제어장치(200)는, 상기 감지된 부하정보에 기초하여 운전되는 칠러 모듈의 수를 제어할 수 있다. 물론, 상기 감지된 부하정보는 상기 메인 제어장치(200)로 직접 전달될 수도 있을 것이다.

예를 들어, 5대의 칠러 모듈 중 현재 3대의 칠러 모듈이 운전 중에 있고, 시스템의 부하가 증가된 것으로 인식되는 경우, 상기 메인 제어장치(200)는 운전되지 않는 2대의 칠러 모듈 중 적어도 일부의 칠러 모듈을 운전하는 신호를 해당 모듈제어 장치로 전송할 수 있다.

반대로, 시스템의 부하가 감소된 것으로 인식되는 경우, 상기 메인 제어장치(200)는 운전되는 3대의 칠러 모듈 중 적어도 일부의 칠러 모듈을 운전 정지시키는 신호를 해당 모듈제어 장치로 전송할 수 있다.

상기 모듈제어 장치(211,212,213,214,215)는 상기 메인 제어장치(200)로부터 운전여부에 관한 신호를 전달받으면, 해당 기동장치(221,222,223,224,225)의 온/오프를 제어하여 각 칠러 모듈(100)의 운전을 제어할 수 있다.

일례로, 상기 모듈제어 장치(210)는 미리 설정된 냉수의 출구온도에 도달하기 위하여, 모터(111)에 인가되는 전류 또는 주파수를 조절하거나 상기 압축기(110)로 유입되는 냉매량을 조절할 수 있을 것이다.

도 11은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 칠러 시스템의 제어방법을 보여주는 플로우 챠트이다. 도 11을 참조하여, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제어방법을 설명한다.

먼저, 상기 메인 제어장치(200)를 조작하여 제 1 기동모드의 수행에 돌입할 수 있다. 여기서, 상기 제 1 기동모드는, 다수의 모듈 제어장치(210) 및 다수의 기동장치(220)를 통하여 칠러 모듈(100)의 운전을 제어하는 기동모드로서 이해될 수 있다.

그리고, 상기 제 1 기동모드의 수행에 돌입하는 과정에서, 다수의 칠러 모듈(100) 중 운전되어야 할 칠러 모듈의 수는 칠러 시스템의 운전부하에 기초하여 결정될 수 있다(S11).

상기 제 1 기동모드가 수행되면, 상기 메인 제어장치(200)로부터 운전대상이 되는 칠러 모듈(100)의 모듈 제어장치(211,212,213,214,215)로 작동신호가 전달될 수 있다. 상기 작동신호에는, 상기 칠러 모듈(100)의 운전여부에 관한 신호가 포함될 수 있다(S12).

운전 명령을 받은 칠러 모듈(100)의 해당 모듈 제어장치(210)는 기동장치(220)로 전원인가 명령을 전달한다(S13).

그리고, 상기 기동장치(220)는 스위치를 온 하여, 해당 칠러 모듈(100)를 작동시킨다. 일례로, S11 단계에서 3개의 칠러 모듈이 운전되어야 할 것으로 결정되었다면, 3개의 칠러 모듈에 대응하는 기동장치(220)가 동시에 스위치 온 될 수 있다(S14).

상기 칠러 모듈(100)이 운전되는 과정에서, 상기 부하 감지부(231,235)로부터 칠러 시스템의 운전부하가 감지될 수 있다. 상기 운전부하에는, 냉수의 온도부하 또는 압축기(110)의 운전부하가 포함된다.

그리고, 상기 압축기(110)의 운전부하는 상기 압축기(110)로 유입되는 냉매량 정보 또는 압축기(110)에 인가되는 전류정보에 기초하여 결정될 수 있다(S15).

상기 부하 감지부(231,235)에서 감지된 부하정보가 제 1 설정부하보다 큰 지 여부가 인식된다(S16). 상기 감지된 부하정보가 제 1 설정부하보다 크거나 같은 경우, 칠러 모듈(100)의 운전대수를 증가할 수 있다. 상기 칠러 모듈(100)의 운전대수를 증가하는 경우, 상기 모듈 제어장치(210)는 적어도 하나 이상의 기동장치(220)를 온(ON) 하여, 해당 칠러 모듈(100)을 구동시킬 수 있다(S17).

한편, S16 단계에서 상기 감지된 부하정보가 제 1 설정부하보다 작은 경우, 상기 제 2 설정부하보다 큰 지 여부가 인식된다(S18). 그리고, 상기 감지된 부하정보가 제 2 설정부하보다 크거나 같은 경우, 칠러 모듈(100)의 운전대수를 유지할 수 있다(S19).

반면에, 상기 감지된 부하정보가 제 2 설정부하보다 작은 경우, 칠러 모듈(100)의 운전대수를 감소할 수 있다. 상기 칠러 모듈(100)의 운전대수를 감소하는 경우, 상기 모듈 제어장치(210)는 적어도 하나 이상의 기동장치(220)를 오프(OFF) 하여, 해당 칠러 모듈(100)의 운전을 정지할 수 있다(S20).

이와 같이, 칠러 시스템의 부하정보에 따라, 칠러 모듈에 각각 제공되는 기동장치를 제어할 수 있으므로 칠러 모듈의 운전여부에 대한 제어가 효과적으로 이루어질 수 있다는 장점이 있다.

이하에서는, 본 발명의 제 2 실시예에 대하여 설명한다. 본 실시예는 제 1 실시예와 비교하여 칠러 시스템의 제어 구성 및 방법에 있어서 차이가 있으므로, 차이점을 위주로 설명하고 제 1 실시예와 동일한 부분에 대하여는 제 1 실시예의 도면부호와 설명을 원용한다.

도 12는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 모듈 어셈블리가 하나의 기동장치에 의하여 구동될 수 있는 모습을 보여주는 도면이고, 도 13은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 칠러 시스템의 제어방법을 보여주는 플로우 챠트이고, 도 14는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 칠러 시스템의 운전시 기동전류의 변화를 보여주는 그래프이다.

도 12를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 다수의 칠러 모듈(100a,100b,100c,100d)은 하나의 기동장치(320)에 의하여 운전여부가 제어될 수 있다. 본 실시예에서는, 일례로 모듈 어셈블리가 4개의 칠러 모듈을 포함하는 것으로 설명된다. 다만, 본 실시예의 사상은 칠러 모듈의 수에 한정되지 않는다.

상세히, 본 실시예에 따른 칠러 시스템에는, 메인 제어장치(300)와, 상기 메인 제어장치(300)와 통신 가능하게 연결되는 복수의 모듈 제어장치(311,312,313,314) 및 상기 모듈 제어장치(311,312,313,314)로부터 칠러 모듈의 운전신호를 입력받는 하나의 기동장치(320)가 포함된다.

상기 메인 제어장치(300) 및 복수의 모듈 제어장치(311,312,313,314)에 관한 설명은 제 1 실시예의 설명을 원용한다.

상기 기동장치(320)에는, 다수의 칠러 모듈(100a,100b,100c,100d)에 전원을 인가하기 위하여 선택적으로 온/오프 되는 다수의 스위치(321,322,323,324)가 포함된다. 상기 다수의 스위치(321,322,323,324)는 상기 다수의 칠러 모듈(100a,100b,100c,100d)에 제공되는 다수의 모터(111)를 기동할 수 있는 "접촉 부재"로서 이해될 수 있다.

상기 다수의 스위치(321,322,323,324)에는, 제 1 칠러 모듈(100a)에 연결되는 제 1 스위치(321)와, 제 2 칠러 모듈(100b)에 연결되는 제 2 스위치(322), 제 3 칠러 모듈(100c)에 연결되는 제 3 스위치(323) 및 제 4 칠러 모듈(100d)에 연결되는 제 4 칠러 모듈(100d)이 포함된다.

본 실시예에 따른 다수의 칠러 모듈은 순차적으로 기동될 수 있다. 여기서, 상기 칠러 모듈의 기동순서는 미리 결정될 수 있다.

상기 메인 제어장치(300)는 시스템에 요구되는 냉동능력에 기초하여, 칠러 모듈이 1대씩 기동될 수 있도록 칠러 모듈의 운전신호를 상기 모듈 제어장치(311,312,313,314)에 선택적으로 전달할 수 있다.

예를 들어, 각 칠러 모듈의 능력이 500RT 인 경우, 칠러 시스템에 요구되는 냉동능력, 즉 칠러 시스템의 운전부하가 1,500RT일 때 3대의 칠러 모듈이 기동될 필요가 있게 된다.

이 때, 상기 메인 제어장치는 미리 결정된 순서에 기초하여, 차례로 3개의 모듈 제어장치에 칠러 모듈을 운전시킬 것을 요청할 수 있다.

그리고, 3대의 칠러 모듈이 운전되고 있는 상태에서, 제 1 실시예에서 설명한 바와 같이, 부하 감지부로부터 감지된 시스템의 부하, 즉 냉수 온도부하 또는 압축기 운전부하에 기초하여, 운전되는 칠럼 모듈의 수를 유지, 증가 또는 감소시킬 수 있을 것이다. 이와 관련된 설명은 제 1 실시예를 원용한다.

도 13을 참조하여, 본 실시예에 따른 칠러 시스템의 제어방법을 설명한다.

먼저, 상기 메인 제어장치(300)를 조작하여 제 2 기동모드의 수행에 돌입할 수 있다. 여기서, 상기 제 2 기동모드는, 다수의 모듈 제어장치(210) 및 하나의 기동장치(220)를 통하여 칠러 모듈(100)의 운전을 제어하는 기동모드로서 이해될 수 있다.

그리고, 상기 제 2 기동모드의 수행에 돌입하는 과정에서, 다수의 칠러 모듈(100) 중 운전되어야 할 칠러 모듈의 수는 칠러 시스템의 운전부하에 기초하여 결정될 수 있다(S21).

상기 제 2 기동모드가 수행되면, 상기 메인 제어장치(300)는 칠러 시스템의 운전부하에 기초하여, 각 모듈 제어장치(311,312,313,314)로 작동신호가 전달될 수 있다. 상기 작동신호에는, 상기 칠러 모듈(100)의 운전 또는 정지에 관한 신호가 포함될 수 있다(S22).

운전 명령을 받은 칠러 모듈(100)의 해당 모듈 제어장치(310)는 기동장치(320)로 전원인가 명령을 전달한다. 이 때, 운전될 칠러 모듈(100)과 연결된 스위치(321,322,323,324)가 온 되며, 이에 따라 하나의 칠러 모듈(100)이 기동될 수 있다(S23).

그리고, 추가적인 칠러 모듈(100)의 운전이 요구되는지 여부, 즉 다수의 칠러 모듈(100)에 대한 운전신호가 발생하였는지 여부가 인식된다. 즉, 상기 제 2 기동모드의 수행에 돌입하는 과정에서 결정된, 운전대상이 되는 칠러 모듈에 대한 운전신호가 발생하였는지 여부가 인식된다(S24).

상기 다수의 칠러 모듈(100)에 대한 운전신호가 발생하였으면, 미리 결정된 순서대로 다른 칠러 모듈(100)의 기동이 이루어질 수 있다. 이 때, 기동대상이 되는 칠러 모듈(100)과 연결된 스위치(321,322,323,324)가 온 될 수 있다.

예를 들어, 상기 메인 제어장치(300)로부터 3대의 칠러 모듈(100)이 운전할 것을 명령하는 신호가 발생된 경우, 모듈 제어장치(310) 중 제 1,2,3 순위에 해당하는 모듈 제어장치는 순차적으로 상기 기동장치(320)의 스위치(321,322,323,324)를 온 작동할 수 있다(S25).

한편, S24 단계에서 다수의 칠러 모듈(100)의 운전을 위한 신호가 발생되지 않는 경우, S23 단계에서 기동된 하나의 칠러 모듈(100)만이 운전 유지될 수 있다(S26).

이와 같이, 시스템의 요구부하에 따라 칠러 모듈이 순차적으로 기동될 수 있으므로, 불필요한 칠러 모듈의 운전을 방지하여 소비전력의 낭비를 방지하고 시스템의 신뢰성이 향상될 수 있다.

도 14를 참조하면, 칠러 장치를 기동하는 과정에서 종래의 단일 칠러와 본 실시예에 따른 모듈 어셈블리에서 소모되는 전류값의 추이가 도시된다.

종래의 단일 칠러는 특정 냉동능력을 가지는 하나의 칠러 유닛을 의미하고, 본 실시예에 따른 모듈 어셈블리는 상기 특정 냉동능력을 가지기 위하여 다수의 칠러 모듈이 결합된 상태의 유닛을 의미한다. 일례로, 상기 특정 냉동능력은 2,000RT일 수 있고, 상기 모듈 어셈블리는 500RT의 칠러 모듈 4개로 구성될 수 있다.

상기 단일 칠러와 모듈 어셈블리가 2,000RT의 냉동능력을 가지도록 운전되는 경우의 전류소모에 대하여 설명한다.

종래의 단일 칠러의 경우, 대용량의 냉동능력을 발휘하기 위하여 칠러 장치의 압축기에 최대 Im1의 전류가 인가될 수 있다. 일례로, 상기 Im1은 약 520A 일 수 있다. 그리고, 소정시간이 경과되면, 상기 단일 칠러를 구동하기 위한 정격전류는 Ic1으로 형성될 수 있다. 일례로, 상기 Ic1은 약 140A일 수 있다.

반면에, 본 실시예에 따른 모듈 어셈블리에 대하여, 칠러 모듈이 순차적으로 기동되는 경우를 살펴보면, 시간 t1에서 제 1 순위의 칠러 모듈에 전류가 인가되기 시작하고 최대 I5의 전류가 인가될 수 있다. 그리고, 소정시간이 경과되면 I1의 정격전류가 형성될 수 있다. 일례로, 상기 I5는 220A이고, 상기 I1은 약 40A일 수 있다.

상기 제 1 순위의 칠러 모듈이 운전되는 중에, 시간 t2에서 제 2 순위의 칠러 모듈에 전류가 인가되기 시작된다. 이 때, 최대 I6의 전류가 인가될 수 있다. 그리고, 소정시간이 경과되면 I2의 정격전류가 형성될 수 있다. 여기서, I2는 2대의 칠러 모듈이 운전될 때 필요한 정격전류로 이해된다. 일례로, 상기 I6는 260A이고, 상기 I2는 약 80A일 수 있다.

상기 제 1,2 순위의 칠러 모듈이 운전되는 중에, 시간 t3에서 제 3 순위의 칠러 모듈에 전류가 인가되기 시작된다. 이 때, 최대 I7의 전류가 인가될 수 있다. 그리고, 소정시간이 경과되면 I3의 정격전류가 형성될 수 있다. 여기서, I3는 3대의 칠러 모듈이 운전될 때 필요한 정격전류로 이해된다. 일례로, 상기 I7은 300A이고, 상기 I3는 약 120A일 수 있다.

상기 제 1,2,3 순위의 칠러 모듈이 운전되는 중에, 시간 t4에서 제 4 순위의 칠러 모듈에 전류가 인가되기 시작된다. 이 때, 최대 Im2의 전류가 인가될 수 있다. 그리고, 소정시간이 경과되면 Ic2의 정격전류가 형성될 수 있다. 여기서, Ic2는 4대의 칠러 모듈이 운전될 때 필요한 정격전류로 이해된다. 일례로, 상기 Im2는 340A이고, 상기 I3는 약 160A일 수 있다.

한편, 상기 칠러 모듈이 순차적으로 기동될 때, 칠러 모듈이 기동되는 시간 간격, 즉 t2-t1, t3-t2, t4-t3의 크기는 설정값으로 동일할 수 있다.

이와 같이, 칠러 모듈이 순차적으로 기동될 때마다, 정격 전류는 일정한 값만큼 증가되며, 최대 전류값은 정격전류의 증가치만큼 상승될 수 있다.

정리하면, 종래 단일 칠러의 최종 정격전류(Ic1)와 본 실시예에 따른 모듈 어셈블리의 최종 정격전류(Ic2)는 거의 유사하다. 즉, 칠러 시스템의 기동 후에 소모되는 전력은 유사할 수 있다.

그러나, 종래 단일 칠러의 경우 기동시 최대 전류(Im1)는 약 520A인 반면, 본 실시예에 따른 모듈 어셈블리의 경우 기동시 최대 전류(Im2)는 약 340A일 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 모듈 어셈블리의 기동시 소모전력이 종래의 단일 칠러의 기동시 소모전력보다 낮게 되므로, 소비전력이 저감되는 효과를 얻을 수 있다.

이하에서는, 모듈 어셈블리의 구성, 특히 칠러 모듈의 배치와 관련하여 도면을 참조하여 설명한다.

도 15 및 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈 어셈블리의 구성을 보여주는 도면이다.

도 15 및 도 16을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈 어셈블리에는, 복수의 칠러 모듈(400a,400b)이 가로 방향 또는 좌우 방향으로 나란하게 배치되어 결합된다. 상기 복수의 칠러 모듈(400a,400b)에는, 제 1 칠러 모듈(400a) 및 제 2 칠러 모듈(400b)이 포함된다.

상기 제 1 칠러 모듈(400a)에는, 제 1 응축기(420a) 및 상기 제 1 응축기(420a) 하측의 제 1 증발기(440a)가 포함된다. 그리고, 상기 제 2 칠러 모듈(400b)에는, 제 2 응축기(420b) 및 상기 제 2 응축기(420b) 하측의 제 2 증발기(440b)가 포함된다.

여기서, 상기 제 1 응축기(420a) 및 제 2 응축기(420b)는 좌우 방향으로 배치되고, 상기 제 1 증발기(440a) 및 제 2 증발기(440b)는 좌우 방향으로 배치된다.

상기 제 1,2 응축기(420a,420b)의 양측 및 상기 제 1,2 증발기(440a,440b)의 양측에는, 지지부(460)가 제공된다. 상기 지지부(460)에는, 다수의 캡이 제공된다.

상기 다수의 캡에는, 상기 제 1 응축기(420a)의 일측에 제공되는 제 1 응축기 캡(481a) 및 상기 제 2 응축기(420b)의 일측에 제공되는 제 2 응축기 캡(481b)이 포함된다. 그리고, 상기 제 1 응축기 캡(481a)에는 냉각수 출구부(428)가 형성되고, 상기 제 2 응축기 캡(481b)에는 냉각수 입구부(427)가 형성된다.

상기 제 1 응축기 캡(481a) 및 제 2 응축기 캡(481b)의 반대편 지지부(460)에는, 제 3 응축기 캡(483)이 제공된다. 상기 제 3 응축기 캡(483)은 상기 제 2 응축기(420b)을 통하여 유동하는 냉각수를 상기 제 1 응축기(420a)로 전달하는 냉각수 유동공간을 규정한다.

상기 다수의 캡에는, 상기 제 1 증발기(440a)의 일측에 제공되는 제 1 증발기 캡(482a) 및 상기 제 2 증발기(440b)의 일측에 제공되는 제 2 증발기 캡(482b)이 포함된다. 그리고, 상기 제 1 증발기 캡(482a)에는 냉수 입구부(437)가 형성되고, 상기 제 2 증발기 캡(482b)에는 냉수 출구부(438)가 형성된다.

상기 제 1 증발기 캡(482a) 및 제 2 증발기 캡(482b)의 반대편 지지부(460)에는, 제 3 증발기 캡(484)이 제공된다. 상기 제 3 증발기 캡(484)은 상기 제 1 증발기(440a)를 통하여 유동하는 냉수를 상기 제 2 증발기(440b)로 전달하는 냉수 유동공간을 규정한다.

이와 같이, 제 1 칠러 모듈(400a)에는 냉각수 출수부(428) 및 냉수 입구부(437)가 형성되며, 상기 제 제 2 칠러 모듈(400b)에는 냉각수 입수부(427) 및 냉수 출구부(438)가 형성된다. 따라서, 모듈 어셈블리에 있어서, 냉각수의 유동방향과 냉수의 유동방향은 서로 반대로 형성된다.

이하에서는, 본 실시예에 따른 모듈 어셈블리에서의 냉각수 및 냉수 흐름에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 17은 상기 일 실시예에 따른 모듈 어셈블리에 있어서, 응축기에서의 냉각수 흐름을 보여주는 도면이고, 도 18은 상기 일 실시예에 따른 모듈 어셈블리에 있어서, 증발기에서의 냉수 흐름을 보여주는 도면이고, 도 19는 상기 일 실시예에 따른 모듈 어셈블리에 있어서, 열교환 되는 냉매, 냉수 및 냉각수의 온도 변화를 보여주는 도면이다.

도 17을 참조하면, 본 실시예에 따른 모듈 어셈블리에 있어서, 냉각수는 일 응축기로 유입하여 타 응축기로 유출될 수 있다.

상세히, 냉각수는 상기 냉각수 입수유로(42)로부터 상기 냉각수 입구부(427)를 통하여 상기 제 2 응축기(420b)로 유입된다. 그리고, 상기 냉각수는 상기 제 3 응축기 캡(483)을 경유하여, 상기 제 1 응축기(420a)측으로 유동한다. 즉, 상기 제 3 응축기 캡(483)은 상기 제 2 응축기(420b)에서 유동하는 냉각수를 상기 제 1 응축기(420a)로 방향 전환하는 기능을 한다.

그리고, 냉각수는 상기 냉각수 출구부(428)를 통하여 상기 제 1 응축기(420a)로부터 배출되며, 냉각수 출수유로(44)를 유동하게 된다.

도 18을 참조하면, 본 실시예에 따른 모듈 어셈블리에 있어서, 냉수는 일 증발기로 유입하여 타 증발기로 유출될 수 있다.

상세히, 냉수는 상기 냉수 입수유로(52)로부터 상기 냉수 입구부(437)를 통하여 상기 제 1 증발기(440a)로 유입된다. 그리고, 상기 냉수는 상기 제 3 증발기 캡(484)을 경유하여, 상기 제 2 증발기(440b)측으로 유동한다. 즉, 상기 제 3 증발기 캡(484)은 상기 제 1 증발기(440a)에서 유동하는 냉수를 상기 제 2 증발기(440b)로 방향 전환하는 기능을 한다.

그리고, 냉수는 상기 냉수 출구부(438)를 통하여 상기 제 2 증발기(440b)로부터 배출되며, 냉수 출수유로(54)를 유동하게 된다.

도 19에는, 본 실시예에 따른 제 1 칠러 모듈(400a) 및 제 2 칠러 모듈(400b)에서의 냉각수와 냉수 유동모습이 도시된다. 상기 제 1 칠러 모듈(400a) 및 제 2 칠러 모듈(400b)은 각각 독립적인 냉동 사이클을 구동한다.

먼저, 냉각수는 Tw1의 온도로 상기 제 2 응축기(420b)로 유입되어 1차 열교환 되고, 상기 제 1 응축기(420a)로 유입되어 2차 열교환 된다. 이 때, 냉각수의 온도는 상기 제 2 응축기(420b)에서 열교환 된 후 Tw2가 되고, 상기 제 1 응축기(420a)에서 열교환 된 후 Tw3가 된다.

일례로, Tw1은 32℃, Tw2는 34.5℃, Tw3는 37℃가 될 수 있다. 즉, 냉각수는 32℃로 유입되어 37℃로 유출됨으로써 5℃의 온도 차이(△Tw)가 발생될 수 있다.

그리고, 이 과정에서 상기 제 2 응축기(420b)를 통과하는 냉매온도는 T1이고, 제 1 응축기(420a)을 통과하는 냉매온도는 T2일 수 있다. 일례로, T1은 35.5℃이고 T2는 38℃일 수 있다.

한편, 냉수는 Tc1의 온도로 상기 제 1 증발기(440a)로 유입되어 1차 열교환 되고, 상기 제 2 증발기(440b)로 유입되어 2차 열교환 된다. 이 때, 냉수의 온도는 상기 제 1 증발기(440a)에서 열교환 된 후 Tc2가 되고, 상기 제 2 증발기(440b)에서 열교환 된 후 Tc3가 된다.

일례로, Tc1은 12℃, Tc2는 9.5℃, Tc3는 7℃가 될 수 있다. 즉, 냉수는 12℃로 유입되어 7℃로 유출됨으로써 5℃의 온도 차이(△Tc)가 발생될 수 있다.

그리고, 이 과정에서 상기 제 1 증발기(440a)를 통과하는 냉매온도는 T3이고, 제 2 증발기(440b)을 통과하는 냉매온도는 T4일 수 있다. 일례로, T3는 8℃이고 T2는 5.5℃일 수 있다.

결국, 칠러 모듈을 기준으로, 제 1 칠러 모듈(400a)의 응축온도(38℃)와 증발온도(8℃)의 차이(△T1)는 30℃이고, 제 2 칠러 모듈(400b)의 응축온도(35.5℃)와 증발온도(5.5℃)의 차이(△T2)는 30℃가 된다. 따라서, 각 칠러 모듈(400as,400b)의 냉동 사이클에 있어서, 고압과 저압의 차이는 위 온도 차이(30℃)에 대응하는 압력으로 형성될 수 있다.

반면에, 본 실시예의 모듈 어셈블리와 동일한 냉동능력을 가지는 단일의 칠러 유닛(종래 기술)의 경우에는, 원하는 냉수의 출수온도를 얻기 위하여, 냉각수 및 냉수가 배출되는 측의 응축기와 증발기의 냉매 온도가 각각 응축온도와 증발온도를 형성하게 된다.

즉, 위 예에서, 응축온도는 38℃이고, 증발온도는 5.5℃로 형성되므로 응축온도와 증발온도의 차이값은 32.5℃가 된다.. 따라서, 단일 칠러의 냉동 사이클에 있어서, 고압과 저압의 차이는 위 온도 차이(32.5℃)에 대응하는 압력으로 형성될 수 있다.

정리하면, 종래이 단일 칠러유닛보다, 본 실시예에 따른 모듈 어셈블리의 경우에 냉동 사이클의 고압과 저압이 차이값이 작게 형성되므로, 본 실시예가 종래기술에 비하여 시스템 효율이 개선될 수 있다.

도 20 및 도 21은 본 발명의 다른 실시예에 따른 모듈 어셈블리의 구성을 보여주는 도면이고, 도 22는 상기 다른 실시예에 따른 모듈 어셈블리에 있어서, 응축기에서의 냉각수 흐름을 보여주는 도면이고, 도 23은 상기 다른 실시예에 따른 모듈 어셈블리에 있어서, 증발기에서의 냉수 흐름을 보여주는 도면이다.

도 20 및 도 21을 참조하면, 본 실시예에 따른 모듈 어셈블리에는 가로 방향으로 나란하게 설치되는 다수의 칠러 모듈이 포함된다. 상기 다수의 칠러 모듈에는, 제 1 칠러 모듈(500a), 제 2 칠러 모듈(500b), 제 3 칠러 모듈(500c), 제 4 칠러 모듈(500d) 및 제 5 칠러 모듈(500e)이 포함된다.

각 칠러 모듈의 구성은, 이전 실시예에서 설명한 칠러 모듈의 구성과 동일하다. 이전 실시예와의 차이점은 결합되는 칠러 모듈의 수가 2개에서 4개로 변경되는 것이다.

제 1 칠러 모듈(500a)에는 제 1 응축기(520a) 및 제 1 증발기(540a)가 포함되고, 제 2 칠러 모듈(500b)에는 제 2 응축기(520b) 및 제 2 증발기(540b)가 포함되고, 제 3 칠러 모듈(500c)에는 제 3 응축기(520c) 및 제 3 증발기(540c)가 포함되고, 제 4 칠러 모듈(500d)에는 제 4 응축기(520d) 및 제 4 증발기(540d)가 포함된다. 상기 제 1,2,3,4 칠러 모듈은 순서대로 나란히 배열될 수 있다.

각 칠러 모듈의 양측에는 지지부(560)가 제공된다. 그리고, 일측 지지부(560)에는 일 응축기 캡(581) 및 일 증발기 캡(582)이 제공되고, 타측 지지부(560)에는 타 응축기 캡(583) 및 타 증발기 캡(584)이 제공된다.

상기 제 1 칠러 모듈(500a)에는, 냉각수가 유입되는 제 1 냉각수 입구부(527a)가 형성되고, 상기 제 3 칠러 모듈(500c)에는 냉각수가 유입되는 제 2 냉각수 입구부(527b)가 형성된다. 냉각수는 상기 제 1 냉각수 입구부(527a) 및 제 2 냉각수 입구부(527b)로 분지되어 유입된다.

그리고, 상기 제 2 칠러 모듈(500b)에는, 냉각수가 유출되는 제 1 냉각수 출구부(528a)가 형성되고, 상기 제 4 칠러 모듈(500d)에는 냉각수가 유출되는 제 2 냉각수 출구부(528b)가 형성된다. 냉각수는 상기 제 1 냉각수 출구부(528a) 및 제 2 냉각수 출구부(528b)로 분지되어 유출된다.

도 22를 참조하면, 냉각수 입수유로(42)를 유동하는 냉각수는 상기 제 1 냉각수 입구부(527a) 및 제 2 냉각수 입구부(527b)로 분지되어 유입된다. 이를 위하여, 상기 냉각수 입수유로(42)에는, 상기 제 1 냉각수 입구부(527a)와 연결되는 제 1 분지부(42a)가 포함된다.

상기 제 1 응축기(520a)로 유입된 냉각수는 상기 응축기 캡(583)을 통하여 상기 제 2 응축기(520b)로 유동하며, 상기 제 1 냉각수 출구부(528a)를 통하여 상기 냉각수 출수유로(44)를 유동한다.

그리고, 상기 제 3 응축기(520c)로 유입된 냉각수는 상기 응축기 캡(583)을 통하여 상기 제 4 응축기(520d)로 유동하며, 상기 제 2 냉각수 출구부(528b)를 통하여 상기 냉각수 출수유로(44)를 유동한다.

즉, 응축기에서 배출되는 냉각수는 합지되어 상기 냉각수 출수유로(44)를 유동하게 된다. 이를 위하여, 상기 냉각수 출수유로(44)에는, 상기 제 1 냉각수 출수부(528a)와 연결되는 제 1 합지부(44a)가 포함된다.

한편, 상기 제 2 칠러 모듈(500b)에는, 냉수가 유입되는 제 1 냉수 입구부(547a)가 형성되고, 상기 제 4 칠러 모듈(500d)에는 냉수가 유입되는 제 2 냉각수 입구부(547b)가 형성된다. 냉수는 상기 제 1 냉수 입구부(547a) 및 제 2 냉수 입구부(547b)로 분지되어 유입된다.

그리고, 상기 제 1 칠러 모듈(500a)에는, 냉수가 유출되는 제 1 냉수 출구부(548a)가 형성되고, 상기 제 3 칠러 모듈(500c)에는 냉수가 유출되는 제 2 냉수 출구부(548b)가 형성된다. 냉수는 상기 제 1 냉수 출구부(548a) 및 제 2 냉수 출구부(548b)로 분지되어 유출된다.

도 23을 참조하면, 냉수 입수유로(52)를 유동하는 냉각수는 상기 제 1 냉각수 입구부(547a) 및 제 2 냉수 입구부(547b)로 분지되어 유입된다. 이를 위하여, 상기 냉수 입수유로(52)에는, 상기 제 1 냉수 입구부(547a)와 연결되는 제 2 분지부(52a)가 포함된다.

상기 제 2 증발기(540b)로 유입된 냉수는 상기 증발기 캡(584)을 통하여 상기 제 1 증발기(540a)로 유동하며, 상기 제 1 냉수 출구부(548a)를 통하여 상기 냉수 출수유로(54)를 유동한다.

그리고, 상기 제 4 증발기(540d)로 유입된 냉각수는 상기 증발기 캡(584)을 통하여 상기 제 3 증발기(540c)로 유동하며, 상기 제 2 냉수 출구부(548b)를 통하여 상기 냉수 출수유로(54)를 유동한다.

즉, 증발기에서 배출되는 냉수는 합지되어 상기 냉수 출수유로(54)를 유동하게 된다. 이를 위하여, 상기 냉수 출수유로(54)에는, 상기 제 1 냉수 출수부(548a)와 연결되는 제 2 합지부(54a)가 포함된다.

이와 같이, 냉각수가 분지되어 다수의 응축기를 통과하는 과정에서 열교환이 효과적으로 이루어지고, 냉수가 분지되어 다수의 증발기를 통과하는 과정에서 열교환이 효과적으로 이루어질 수 있다.

도 24는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모듈 어셈블리의 구성을 보여주는 도면이다.

도 24를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈 어셈블리에는, 복수의 칠러 모듈(600a,600b)이 포함된다. 상기 복수의 칠러 모듈(600a,600b)에는, 세로 방향 또는 전후 방향으로 나란하게 배치되어 결합되는 제 1 칠러 모듈(600a) 및 제 2 칠러 모듈(600b)이 포함된다.

상기 제 1 칠러 모듈(600a)에는, 제 1 응축기(620a) 및 상기 제 1 응축기(620a) 하측의 제 1 증발기(640a)가 포함된다. 그리고, 상기 제 2 칠러 모듈(600b)에는, 제 2 응축기(620b) 및 상기 제 2 응축기(620b) 하측의 제 2 증발기(640b)가 포함된다.

상기 제 1 칠러 모듈(600a)의 단부측에 제공되는 제 1 지지부(660a)와, 상기 제 2 칠러 모듈(600b)의 단부측에 제공되는 제 2 지지부(660b)는 결합될 수 있다.

상기 제 1 응축기(620a)와 제 2 응축기(620b)는 대략 동일한 연장선상에 배치된다. 즉, 상기 제 1 응축기(620a)의 일측 단부는 상기 제 2 응축기(620b)의 일측 단부에 결합되도록 배치된다.

상기 제 1 증발기(640a)와 제 2 증발기(640b)는 대략 동일한 연장선상에 배치된다. 즉, 상기 제 1 증발기(640a)의 일측 단부는 상기 제 2 증발기(640b)의 일측 단부에 결합되도록 배치된다.

상기 제 1 칠러 모듈(600a)에는, 냉각수가 유입되는 냉각수 입구부(627) 및 냉수가 배출되는 냉수 출구부(638)이 제공된다. 상기 냉각수 입구부(627)는 상기 제 1 응축기(620a)의 단부측에 제공되는 캡에 형성되며, 상기 냉수 출구부(638)는 상기 제 1 증발기(640a)의 단부측에 제공되는 캡에 형성된다.

상기 제 2 칠러 모듈(600b)에는, 냉각수가 배출되는 냉각수 출구부(628) 및 냉수가 유입되는 냉수 입구부(637)가 제공된다. 상기 냉각수 출구부(628)는 상기 제 2 응축기(620b)의 단부측에 제공되는 캡에 형성되며, 상기 냉수 입구부(637)는 상기 제 2 증발기(640b)의 단부측에 제공되는 캡에 형성된다.

본 실시예에 따른 냉각수 및 냉수의 유동에 대하여 간단하게 설명한다.

상기 냉각수 입구부(627)를 통하여 상기 제 1 응축기(620a)로 유입된 냉각수는 상기 제 1 응축기(620a)를 통과한 후, 상기 제 2 응축기(620b)로 유입된다. 그리고, 상기 제 2 응축기(620b)를 통과한 냉각수는 상기 냉각수 출구부(628)를 통하여 제 2 칠러 모듈(600b)로부터 배출된다.

이 때, 냉각수는 상기 냉각수 입구부(627)로부터 유입되어 상기 냉각수 출구부(628)에서 배출될 때까지, 방향 전환없이 일 방향으로 유동된다 (실선 화살표).

한편, 상기 냉수 입구부(637)를 통하여 상기 제 2 증발기(640b)로 유입된 냉수는 상기 제 2 증발기(640b)를 통과한 후, 상기 제 1 응축기(640a)로 유입된다. 그리고, 상기 제 1 증발기(640a)를 통과한 냉수는 상기 냉수 출구부(638)를 통하여 제 1 칠러 모듈(600a)로부터 배출된다 (점선 화살표).

이 때, 냉수는 상기 냉수 입구부(637)로부터 유입되어 상기 냉수 출구부(638)에서 배출될 때까지, 방향 전환없이 타 방향으로 유동된다. 그리고, 상기 냉각수가 유동하는 일방향과, 상기 냉수가 유동하는 타방향은 서로 반대방향일 수 있다.

도 25는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모듈 어셈블리의 구성을 보여주는 도면이다.

도 25를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈 어셈블리에는, 복수의 칠러 모듈(700a,700b,700c,700d)이 포함된다. 상기 복수의 칠러 모듈(700a,700b,700c,700d)에는, 제 1 칠러 모듈(700a)과, 상기 제 1 칠러 모듈(700a)에 대하여 세로 방향으로 나란하게 배치되는 제 2 칠러 모듈(700b)과, 상기 제 1 칠러 모듈(700a)에 대하여 가로 방향으로 나란하게 배치되는 제 3 칠러 모듈(700c) 및 상기 제 3 칠러 모듈(700c)에 대하여 세로 방향으로 나란하게 배치되는 제 4 칠러 모듈(700d)이 포함된다.

본 실시예에 따른 모듈 어셈블리는, 이전의 실시예에 따른 모듈 어셈블리가 가로 방향으로 나란하게 배치되는 것으로 이해될 수 있다.

상기 제 1 칠러 모듈(700a)에는, 제 1 응축기(720a) 및 상기 제 1 응축기(720a) 하측의 제 1 증발기(740a)가 포함된다. 상기 제 2 칠러 모듈(700b)에는, 제 2 응축기(720b) 및 상기 제 2 응축기(720b) 하측의 제 2 증발기(740b)가 포함된다.

그리고, 상기 제 3 칠러 모듈(700c)에는, 제 3 응축기(720c) 및 상기 제 3 응축기(720c) 하측의 제 3 증발기(740c)가 포함된다. 상기 제 4 칠러 모듈(700d)에는, 제 4 응축기(720d) 및 상기 제 4 응축기(720d) 하측의 제 4 증발기(740d)가 포함된다.

상기 제 2 칠러 모듈(700b) 및 제 3 칠러 모듈(700c)의 일측에는, 냉각수가 유입되는 냉각수 입구부(727) 및 냉수가 배출되는 냉수 출구부(738)이 제공된다. 상기 냉각수 입구부(627)는 상기 제 2 응축기(720b) 및 제 3 응축기(720c)의 단부측에 제공되는 캡에 형성되며, 상기 냉수 출구부(738)는 상기 제 2 증발기(740b) 및 제 3 증발기(740c)의 단부측에 제공되는 캡에 형성된다.

상기 제 1 칠러 모듈(700a) 및 제 4 칠러 모듈(700d)에는, 냉각수가 배출되는 냉각수 출구부(728) 및 냉수가 유입되는 냉수 입구부(737)가 제공된다. 상기 냉각수 출구부(728)는 상기 제 1 응축기(720a) 및 제 4 응축기(720d)의 단부측에 제공되는 캡에 형성되며, 상기 냉수 입구부(737)는 상기 제 1 증발기(740a) 및 제 4 증발기(740d)의 단부측에 제공되는 캡에 형성된다.

본 실시예에 따른 냉각수 및 냉수의 유동에 대하여 간단하게 설명한다.

상기 냉각수 입구부(727)를 유동하는 냉각수는 상기 제 2 응축기(720b) 및 제 3 응축기(720c)로 분지되어 유입된다. 그리고, 유입된 냉각수는 상기 제 2 응축기(720b) 및 제 3 응축기(720c)를 통과한 후, 상기 제 1 응축기(720a) 및 제 4 응축기(720d)로 유입된다.

그리고, 상기 제 1 응축기(720a) 및 제 4 응축기(720d)를 통과한 냉각수는 합지되며, 합지된 냉각수는 상기 냉각수 출구부(728)를 통하여 배출된다.

이 때, 냉각수는 상기 냉각수 입구부(727)로부터 유입되어 상기 냉각수 출구부(728)에서 배출될 때까지, 방향 전환없이 일 방향으로 유동된다(실선 화살표).

한편, 상기 냉수 입구부(737)를 유동하는 냉수는 상기 제 1 증발기(740a) 및 제 4 증발기(740d)로 분지되어 유입된다. 그리고, 유입된 냉수는 상기 제 1 증발기(740a) 및 제 4 증발기(740d)를 통과한 후, 상기 제 2 증발기(740b) 및 제 3 증발기(740c)로 유입된다.

그리고, 상기 제 2 증발기(740b) 및 제 3 증발기(740c)를 통과한 냉수는 합지되며, 합지된 냉각수는 상기 냉수 출구부(738)를 통하여 배출된다(점선 화살표).

이 때, 냉수는 상기 냉수 입구부(737)로부터 유입되어 상기 냉수 출구부(738)에서 배출될 때까지, 방향 전환없이 타 방향으로 유동된다. 그리고, 상기 냉각수가 유동하는 일방향과, 상기 냉수가 유동하는 타방향은 서로 반대방향일 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 칠러 모듈의 냉동 사이클을 설명한다. 본 실시예에 따른 냉동 사이클은 도 8에서 설명한 내용과 비교하여 일부의 구성에 있어서 차이가 있으므로 차이점을 위주로 설명하며, 동일한 부분에 대하여는 도 8의 도면부호 및 설명을 원용한다.

도 26은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 칠러 모듈에 관한 냉동 사이클을 보여주는 시스템 도면이다.

도 26을 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 칠러 모듈(100)에는, 압축기(110), 응축기(120), 팽창장치(130) 및 증발기(140)가 포함된다. 본 실시예에 따른 칠러 모듈(100)은 2단 압축식 칠러 장치로서 이해될 수 있다.

상기 압축기(110)에서 압축된 냉매는 상기 응축기(120)로 유입된다. 상기 응축기(120)의 일측에는, 상기 응축기(120)의 냉매를 상기 증발기(140)로 바이패스 하는 바이패스 배관(155a)이 제공된다. 그리고, 상기 바이패스 배관(155a)에는, 냉매의 유동량을 조절하기 위한 바이패스 밸브(156a)가 제공된다.

상기 응축기(120)에서 응축된 냉매는 응축기 출구배관(130)을 통하여 유동되어 상기 팽창장치(130)에서 팽창된다. 상기 팽창장치(130)에서 팽창된 냉매는 상기 증발기(140)로 유입된다. 그리고, 상기 증발기(140)에서 증발된 냉매는 상기 흡입배관(101)을 통하여 상기 압축기(110)로 유입된다.

상기 증발기(140)의 내부 오일은 오일회수 배관(108)을 통하여 오일 섬프(170)로 회수될 수 있다.

상세히, 상기 압축기(110)의 내부에는 오일이 저장되는 오일 섬프(170), 상기 압축기(110) 및 증발기(140)에서의 오일 순환을 위하여 구동되는 오일 펌프(171)와, 상기 오일 펌프(171)를 통과하는 오일로부터 이물을 필터링 하는 필터(172) 및 순환하는 오일을 냉각시키기 위한 오일 쿨러(173)가 제공된다.

상기 압축기(110)에는, 구동력을 발생시키는 모터(111)와, 상기 모터(111)의 회전력을 이용하여 회전 가능하게 제공되는 하나의 임펠러(112a)가 포함된다.

상기 임펠러(112a)를 통과하면서 압축된 고압의 냉매는 상기 토출배관(102)을 통하여 상기 응축기(120)로 유입될 수 있다.

이와 같이, 1단 압축식 칠러 모듈의 경우에는, 하나의 임펠러를 이용하여 냉매를 압축시키고, 압축된 냉매를 이용하여 응축기와 증발기에서 열교환이 이루어질 수 있다. 1단 압축식 칠러 모듈은, 운전 범위가 넓고 냉각 효율이 좋은 장점이 있다.

다른 실시예를 제안한다.

위에서 설명한 다수의 실시예는, 응축기와 증발기가 쉘 튜브형 열교환기인 것을 특징으로 한다. 다만, 이와는 달리, 상기 응축기와 증발기는 판형 열교환기로 구성될 수도 있다.

상기 응축기와 증발기가 판형 열교환기로 구성되는 경우, 냉매의 유동공간과 냉각수 또는 냉수의 유동공간은 차례대로 적층되도록 배치될 수 있다.

10 : 칠러 시스템 20 : 냉각탑
30 : 수요처 42 : 냉각수 입수유로
44 : 냉각수 출수유로 52 : 냉수 입수유로
54 : 냉수 출수유로 100 : 칠러 모듈
110 : 압축기 120 : 응축기
127 : 냉각수 입구부 128 : 냉각수 출구부
131,132 : 팽창장치 140 : 증발기
147 : 냉수 입구부 148 : 냉수 출구부
150 : 이코노마이저 200 : 메인 제어장치
210 : 모듈 제어장치 220 : 기동장치
231 : 제 1 부하 감지부 235 : 제 2 부하 감지부

Claims (39)

1. 수요처에 냉수를 공급하기 위하여 냉동 사이클이 구동되는 적어도 3개 이상의 칠러 모듈;
   상기 적어도 3개 이상의 칠러 모듈을 순차적으로 구동하기 위하여 운전신호를 발생시키는 메인 제어장치;
   상기 적어도 3개 이상의 칠러 모듈에 각각 제공되며, 상기 메인 제어장치의 운전신호에 기초하여, 상기 칠러 모듈의 작동을 제어하는 모듈 제어장치; 및
   상기 모듈 제어장치에 통신 가능하게 연결되며, 상기 적어도 3개 이상의 칠러 모듈에 전원을 선택적으로 인가하는 다수의 스위치가 구비되는 기동 장치가 포함되며,
   상기 적어도 3개 이상의 칠러 모듈이 순차적으로 기동되는 과정에서, 상기 다수의 스위치는 미리 결정된 순서대로 온(ON) 되고, 각 칠러 모듈이 순차적으로 기동되는 시간 간격은 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 칠러 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 메인 제어장치는,
   상기 적어도 3개 이상의 칠러 모듈의 운전부하에 기초하여,
   운전되는 칠러 모듈의 수를 증가 또는 감소시키도록 상기 모듈 제어장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 칠러 시스템.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 적어도 3개 이상의 칠러 모듈이 순차적으로 기동되면, 상기 적어도 3개 이상의 칠러 모듈에 인가되는 정격 전류는 동일한 값만큼 증가되는 것을 특징으로 하는 칠러 시스템.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 적어도 3개 이상의 칠러 모듈의 운전부하를 감지하는 부하 감지부가 더 포함되며,
   상기 부하 감지부에서 감지된 부하 정보는 상기 메인 제어장치 또는 모듈 제어장치로 전달되는 것을 특징으로 하는 칠러 시스템.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 부하 감지부에는,
   상기 칠러 모듈로 유입되는 냉수의 온도부하를 감지하는 온도 센서가 포함되는 칠러 시스템.
10. 제 8 항에 있어서,
    상기 부하 감지부에는,
    상기 칠러 모듈의 압축기로 유입되는 냉매량을 감지하는 냉매량 감지부; 및
    상기 압축기에 인가되는 전류정보를 감지하는 전류 감지부 중 적어도 하나가 포함되는 칠러 시스템.
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 3개 이상의 칠러 모듈은 세로 방향으로 또는 가로 방향으로 나란하게 결합되어 배치되는 칠러 시스템.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 적어도 3개 이상의 칠러 모듈에는,
    상기 냉수가 유입되는 냉수 입구부가 형성되는 제 1 칠러 모듈; 및
    상기 제 1 칠러 모듈의 일측에 결합되며, 상기 냉수가 배출되는 냉수 출구부가 형성되는 제 2 칠러 모듈이 포함되는 칠러 시스템.
13. 제 11 항에 있어서,
    상기 적어도 3개 이상의 칠러 모듈에 냉각수를 공급하는 냉각탑이 더 포함되며,
    상기 적어도 3개 이상의 칠러 모듈에는,
    상기 냉각수가 유입되는 냉각수 입구부가 형성되는 제 1 칠러 모듈; 및
    상기 제 1 칠러 모듈의 일측에 결합되며, 상기 냉각수가 배출되는 냉각수 출구부가 형성되는 제 2 칠러 모듈이 포함되는 칠러 시스템.
14. 수요처에 냉수를 공급하기 위하여, 냉동 사이클이 독립적으로 구동되며, 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 냉매와 냉각탑에서 공급되는 냉각수 간에 열교환이 이루어지는 응축기 및 상기 응축기를 통과한 냉매와 상기 수요처 간에 공급될 냉수 간에 열교환이 이루어지는 증발기가 각각 구비되는 다수의 칠러 모듈;
    상기 다수의 칠러 모듈 중 적어도 하나의 칠러 모듈의 운전여부를 제어하는 제어장치가 포함되며,
    상기 다수의 칠러 모듈에는,
    제 1 응축기 및 제 1 증발기를 포함하는 제 1 칠러 모듈와, 제 2 응축기 및 제 2 증발기를 포함하는 제 2 칠러 모듈과,
    제 3 응축기 및 제 3 증발기를 포함하는 제 3 칠러 모듈와, 제 4 응축기 및 제 4 증발기를 포함하는 제 4 칠러 모듈이 포함되며,
    상기 제 1 칠러 모듈 및 제 3 칠러 모듈에는, 냉각수가 유입되는 냉각수 입구부가 각각 형성되고,
    상기 제 2 칠러 모듈 및 제 4 칠러 모듈에는, 냉각수가 배출되는 냉각수 출구부가 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 칠러 시스템.
15. 삭제
16. 제 14 항에 있어서,
    상기 냉각수 입구부는 상기 제 1 응축기에 형성되고,
    상기 냉각수 출구부는 상기 제 2 응축기에 형성되는 칠러 시스템.
17. 제 14 항에 있어서,
    상기 냉수 입구부는 상기 제 1 증발기에 형성되고,
    상기 냉수 출구부는 상기 제 2 증발기에 형성되는 칠러 시스템.
18. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 응축기 및 제 2 응축기는,
    상기 제 1 증발기 및 제 2 증발기의 상측에 각각 배치되는 칠러 시스템.
19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 응축기 및 제 2 응축기를 통과하는 냉각수의 유동 방향은,
    상기 제 1 증발기 및 제 2 증발기를 통과하는 냉수의 유동 방향에 대하여 반대 방향을 형성하는 칠러 시스템.
20. 삭제
21. 삭제
22. 제 14 항에 있어서,
    상기 냉각탑으로부터 유동하는 냉각수는,
    상기 제 1 칠러 모듈의 냉각수 입구부와, 상기 제 3 칠러 모듈의 냉각수 입구부로 분지되어 유입되는 것을 특징으로 하는 칠러 시스템.
23. 제 14 항에 있어서,
    상기 다수의 칠러 모듈로 유입된 냉각수는,
    상기 제 2 칠러 모듈의 냉각수 출구부와, 상기 제 4 칠러 모듈의 냉각수 출구부로 합지되어 배출되는 것을 특징으로 하는 칠러 시스템.
24. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 칠러 모듈 및 제 3 칠러 모듈에는, 냉수가 배출되는 냉수 출구부가 각각 형성되고,
    상기 제 2 칠러 모듈 및 제 4 칠러 모듈에는, 냉수가 유입되는 냉수 입구부가 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 칠러 시스템.
25. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 응축기와 제 2 응축기는 좌우 방향 또는 전후 방향으로 배치되어 냉각수와 열교환 되는 것을 특징으로 하는 칠러 시스템.
26. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 증발기와 제 2 증발기는 좌우 방향 또는 전후 방향으로 배치되어 냉수와 열교환 되는 것을 특징으로 하는 칠러 시스템.
27. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 응축기 및 제 2 응축기의 양측을 지지하는 지지부; 및
    상기 지지부에 제공되며, 냉각수의 유동공간을 규정하는 응축기 캡이 더 포함되는 칠러 시스템.
28. 제 27 항에 있어서,
    상기 응축기 캡은,
    상기 제 1 응축기를 통과한 냉각수가 상기 제 2 응축기로 유입되도록 방향 전환을 가이드 하는 것을 특징으로 하는 칠러 시스템.
29. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 증발기 및 제 2 증발기의 양측을 지지하는 지지부; 및
    상기 지지부에 제공되며, 냉수의 유동공간을 규정하는 증발기 캡이 더 포함되는 칠러 시스템.
30. 제 29 항에 있어서,
    상기 증발기 캡은,
    상기 제 1 증발기를 통과한 냉수가 상기 제 2 증발기로 유입되도록 방향 전환을 가이드 하는 것을 특징으로 하는 칠러 시스템.
31. 제 14 항에 있어서,
    상기 응축기 및 증발기 중 적어도 하나는, 쉘 튜브형 열교환기인 것을 특징으로 하는 칠러 시스템.
32. 제 14 항에 있어서,
    상기 응축기 및 증발기 중 적어도 하나는, 판형 열교환기인 것을 특징으로 하는 칠러 시스템.
33. 제 14 항에 있어서,
    상기 제어 장치에는,
    상기 다수의 칠러 모듈의 운전여부에 관한 운전신호를 발생시키는 메인 제어장치; 및
    상기 메인 제어장치의 운전신호에 기초하여, 상기 압축기의 운전을 제어하는 모듈 제어장치가 포함되는 칠러 시스템.
34. 제 33 항에 있어서,
    상기 모듈 제어장치에 의하여 제어되며,
    상기 압축기에 전원을 인가하는 스위칭 동작을 수행하는 적어도 하나 이상의 기동 장치가 더 포함되는 칠러 시스템.
35. 제 1 내지 제 3 칠러 모듈 및 상기 제 1 내지 제 3 칠러 모듈에 전원을 인가하기 위한 기동장치가 구비되는 칠러 시스템의 운전부하가 인식되는 단계;
    상기 칠러 시스템의 운전부하에 기초하여, 운전될 칠러 모듈의 수가 결정되는 단계; 및
    결정된 칠러 모듈의 수에 따라, 상기 제 1 내지 제 3 칠러 모듈은 상기 기동장치에 의하여 순차적으로 기동되는 단계가 포함되며,
    상기 제 1 칠러 모듈이 기동된 이후 상기 제 2 칠러 모듈이 기동되는 시간 간격(t2-t1)과, 상기 제 2 칠러 모듈이 기동된 이후 상기 제 3 칠러 모듈이 기동되는 시간 간격(t3-t2)는 동일한 값으로 형성되는 것을 특징으로 하는 칠러 시스템의 제어방법.
36. 삭제
37. 삭제
38. 제 35 항에 있어서,
    상기 다수의 칠러 모듈이 순차적으로 기동되는 과정에서,
    상기 다수의 칠러 모듈에 인가되는 정격 전류는 설정값만큼 증가되는 것을 특징으로 하는 칠러 시스템의 제어방법.
39. 제 35 항에 있어서,
    상기 다수의 칠러 모듈이 순차적으로 기동되는 과정에서,
    상기 다수의 칠러 모듈이 기동되는 시간 간격은 설정값으로 일정한 것을 특징으로 하는 칠러 시스템의 제어방법.

Images