KR101533149B1 - 칠러 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 칠러 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 칠러 시스템에는, 본 발명의 실시예에 따른 칠러 시스템에는, 수요처; 및 상기 수요처에 냉수를 공급하기 위하여 홀수 개의 냉동 사이클이 구동되며, 냉각수가 순환하는 응축기 및 냉수가 순환하는 증발기가 포함되는 다수의 칠러 모듈; 상기 응축기 또는 증발기의 내부에 제공되어, 냉각수 또는 냉수의 유동을 가이드 하는 수배관; 상기 다수의 칠러 모듈의 일측에 제공되며, 냉수 또는 냉각수의 유입부와, 냉수 또는 냉각수의 유출부가 형성되는 제 1 캡 어셈블리; 및 상기 제 1 캡 어셈블리에 제공되며, 상기 유입부를 통하여 유입된 물이 상기 응축기 또는 증발기의 일부 수배관으로 유입되는 것을 제한하는 유로 구획부가 포함된다.

Description

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

본 발명은 칠러 시스템에 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; 및 상기 수요처에 냉수를 공급하기 위하여 홀수 개의 냉동 사이클이 구동되며, 냉각수가 순환하는 응축기 및 냉수가 순환하는 증발기가 포함되는 다수의 칠러 모듈; 상기 응축기 또는 증발기의 내부에 제공되어, 냉각수 또는 냉수의 유동을 가이드 하는 수배관; 상기 다수의 칠러 모듈의 일측에 제공되며, 냉수 또는 냉각수의 유입부와, 냉수 또는 냉각수의 유출부가 형성되는 제 1 캡 어셈블리; 및 상기 제 1 캡 어셈블리에 제공되며, 상기 유입부를 통하여 유입된 물이 상기 응축기 또는 증발기의 일부 수배관으로 유입되는 것을 제한하는 유로 구획부가 포함된다.

다른 실시예에 따른 칠러 시스템에는, 제 1 응축기 및 제 2 증발기를 포함하는 제 1 칠러 모듈; 제 2 응축기 및 제 2 증발기를 포함하는 제 2 칠러 모듈; 제 3 응축기 및 제 3 증발기를 포함하는 제 3 칠러 모듈; 상기 제 1,2,3 응축기 또는 제 1,2,3 증발기의 내부에 구비되어, 물의 유동을 가이드 하는 수배관; 상기 제 1,2,3 칠러 모듈의 일측에 결합되는 제 1 캡 어셈블리; 및 상기 제 1,2,3 칠러 모듈의 타측에 결합되는 제 2 캡 어셈블리가 포함되며, 상기 수배관에는, 상기 제 1 캡 어셈블리로부터 제 2 캡 어셈블리로 물의 유동을 가이드 하는 제 1 수배관; 및 상기 제 2 캡 어셈블리로부터 제 1 캡 어셈블리로 물의 유동을 가이드 하는 제 2 수배관이 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, 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, 냉각탑과 칠러 모듈의 응축기를 순환하는 냉각수의 유동방향과, 수요처와 칠러 모듈의 증발기를 순환하는 냉수의 유동방향을 반대 방향(카운터 플로우, counter flow)으로 설정하여 열교환이 이루어질 수 있고, 이에 따라 냉매의 응축온도와 증발온도간 차이를 감소시킬 수 있게 된다. 결국, 고압과 저압이 차이값이 작게 형성되므로 냉동 시스템의 효율이 개선될 수 있다는 효과가 있다.

특히, 칠러 모듈을 홀수 개, 일례로 3개를 결합하여 시스템을 구성하는 경우, 유입부를 통하여 유입된 냉각수 또는 냉수는 분지되어 응축기 또는 증발기를 순환하고, 순환된 냉각수 또는 냉수는 합지된 후 유출부를 통하여 배출될 수 있으므로, 카운터 플로우 효과를 얻을 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 종래의 칠러 시스템을 보여주는 시스템 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 칠러 시스템의 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 칠러 모듈의 구성을 보여주는 시스템 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 모듈 어셈블리의 구성을 보여주는 전방 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 모듈 어셈블리의 구성을 보여주는 후방 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 모듈 어셈블리의 일부 구성에 대한 내부 모습을 보여주는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 제 1 캡 어셈블리의 구성을 보여주는 분해 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 제 2 캡 어셈블리의 구성을 보여주는 분해 사시도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 응축기의 내부로 냉각수가 유동하는 모습을 보여주는 단면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 증발기의 내부로 냉수가 유동하는 모습을 보여주는 단면도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 모듈 어셈블리에 있어서, 열교환 되는 냉매, 냉수 및 냉각수의 온도 변화를 보여주는 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 실시예에 따른 칠러 시스템의 구성을 보여주는 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 칠러 모듈의 구성을 보여주는 시스템 도면이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 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. 상기 쉘(121)은 대략 원통형으로 형성된다.

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

상기 냉각수 배관(125)의 내부에는 냉각수가 유동하여, 상기 냉매 유입구(122)를 통하여 유입된 쉘(121) 내부의 냉매와 열교환 된다. 상기 냉각수 배관(125)을 "냉각수 전열관"이라 이름할 수 있다.

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 배관(145)과, 상기 쉘(141)의 단부 일측에 형성되며 상기 냉수 배관(145)으로 냉수가 유입되도록 하는 냉수 유입부(147) 및 상기 쉘(141)의 단부 타측에 형성되며 상기 냉수 배관(145)으로부터 냉수가 유출되도록 하는 냉수 유출부(148)가 포함된다.

상기 냉수 배관(145)의 내부에는 냉수가 유동하여, 상기 냉매 유입구(142)를 통하여 유입된 쉘(141) 내부의 냉매와 열교환 된다. 상기 냉수 배관(145)을 "냉수 전열관"이라 이름할 수 있다.

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

상기 냉각수 유입부(127) 및 냉수 유입부(147)를 "유입부"라 이름하고, 상기 냉각수 유출부(128) 및 냉수 유출부(148)를 "유출부"라 이름할 수 있을 것이다.

그리고, 냉각수 배관(125) 및 냉수 배관(145)을 합하여, "수배관"이라 이름할 수 있을 것이다.

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

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 모듈 어셈블리의 구성을 보여주는 전방 사시도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 모듈 어셈블리의 구성을 보여주는 후방 사시도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 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, 홀수의 칠러 모듈(100)이 포함될 수 있다. 즉, 상기 모듈 어셈블리는 3개, 5개 또는 7개의 칠러 모듈(100)이 결합되어 구성될 수 있다. 일례로, 도면에는 3개의 칠러 모듈(100), 즉 제 1 칠러 모듈(100a), 제 2 칠러 모듈(100b) 및 제 3 칠러 모듈(100c)이 결합되어 모듈 어셈블리를 구성하는 것으로 도시된다.

만약, 하나의 칠러 모듈(100)이 500RT의 냉동능력을 가진다고 가정하면, 본 실시예에 따른 칠러 시스템는 3개의 칠러 모듈을 통하여 1,500RT의 냉동능력을 가지는 것으로 이해될 수 있다.

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.

다만, 다른 예로서, 상기 증발기(140)가 응축기(120)의 상측에 배치될 수도 있을 것이다.

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 양측에 제공되는 복수의 캡 어셈블리(210,250)가 포함된다. 상기 복수의 캡 어셈블리(210,250)는 냉각수 또는 냉수의 유동공간을 제공한다.

상기 복수의 캡 어셈블리(210,250)에는, 상기 응축기(120) 및 증발기(140)의 일측에 제공되는 제 1 캡 어셈블리(210) 및 상기 응축기(120) 및 증발기(140)의 타측에 제공되는 제 2 캡 어셈블리(250)가 포함된다.

상기 제 1 캡 어셈블리(210)는 상기 응축기(120)와 증발기(140)에 각각 제공되며, 서로 결합되도록 구성될 수 있다. 상기 응축기(120)에 결합되는 제 1 캡 어셈블리(210)를 "제 1 응축기 캡 어셈블리"라 하고, 상기 증발기(140)에 결합되는 제 1 캡 어셈블리(210)를 "제 1 증발기 캡 어셈블리"라 이름할 수 있다. 상기 제 1 응축기 캡 어셈블리와, 상기 제 1 증발기 캡 어셈블리는 동일한 구성을 가질 수 있다.

그리고, 상기 제 2 캡 어셈블리(250)는 상기 응축기(120)와 증발기(140)에 각각 제공되며, 서로 결합되도록 구성될 수 있다. 상기 응축기(120)에 결합되는 제 2 캡 어셈블리(250)를 "제 2 응축기 캡 어셈블리"라 하고, 상기 증발기(140)에 결합되는 제 2 캡 어셈블리(250)를 "제 2 증발기 캡 어셈블리"라 이름할 수 있다. 상기 제 2 응축기 캡 어셈블리와, 상기 제 2 증발기 캡 어셈블리는 동일한 구성을 가질 수 있다.

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

상기 제 1 응축기 캡 어셈블리(210)에는, 상기 냉각수 입수유로(42)와 연결되는 냉각수 유입부(127) 및 냉각수 출수유로(44)와 연결되는 냉각수 유출부(128)가 제공된다.

그리고, 상기 제 1 증발기 캡 어셈블리(210)에는, 상기 냉수 입수유로(52)와 연결되는 냉수 유입부(147) 및 냉수 출수유로(54)와 연결되는 냉수 유출부(148)가 제공된다. 상기 냉수 유입부(147)는 상기 냉각수 유출부(128)의 하측에 위치되며, 상기 냉수 유출부(148)는 상기 냉각수 유입부(127)의 하측에 위치된다.

이러한 구성에 의하여, 상기 다수의 칠러 모듈(100)에 제공되는 응축기를 순환하는 냉각수의 순환 방향과, 상기 다수의 칠러 모듈(100)에 제공되는 증발기를 순환하는 냉수의 순환 방향은 서로 반대 방향으로 형성된다. 이를 counter-flow라 하며, 이와 관련된 설명은 도 10을 참조하여 후술할 것이다.

상기 냉각수 입수유로(42)를 유동하는 냉각수는 상기 냉각수 유입부(127)를 통하여 상기 다수의 칠러 모듈(100)로 유입된다. 그리고, 냉각수는 상기 다수의 칠러 모듈(100)에 제공되는 각각의 응축기(120)에서 열교환 되며, 열교환 된 냉각수는 상기 냉각수 출수유로(44)를 통하여 배출될 수 있다 (도 9 참조).

상기 냉수 입수유로(52)를 유동하는 냉수는 상기 냉수 유입부(147)를 통하여 상기 다수의 칠러 모듈(100)로 유입된다. 그리고, 냉수는 상기 다수의 칠러 모듈(100)에 제공되는 각각의 증발기(140)에서 열교환 되며, 열교환 된 냉수는 상기 냉수 출수유로(54)를 통하여 배출될 수 있다(도 10 참조).

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(300) 및 각 칠러 모듈(100)에 제공되며 상기 메인 제어장치(300)로부터 운전신호를 인가받아 각 칠러 모듈(100)의 작동을 제어하는 다수의 모듈 제어장치(310)가 포함된다.

상기 다수의 모듈 제어장치(310)는, 상기 제 2 캡 어셈블리(250)의 상측에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 메인 제어장치(300)는 모듈 어셈블리를 구성하는 다수의 칠러 모듈(100) 중 일 칠러 모듈에 배치될 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 모듈 어셈블리의 일부 구성에 대한 내부 모습을 보여주는 단면도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 모듈 어셈블리에는, 3개의 칠러 모듈(100)이 포함된다. 그리고, 각 칠러 모듈(100)에는, 응축기(120)가 포함될 수 있다.

본 실시예에 따른 응축기(120)에는, 나란히 배열되는 3개의 응축기, 즉 제 1 응축기(120a), 제 2 응축기(120b) 및 제 3 응축기(120c)가 포함된다.

상기 응축기(120)에는, 내부 공간을 규정하는 쉘(121)과, 상기 쉘(121)의 내부에 제공되어 냉각수의 유동을 가이드 하는 다수의 냉각수 배관(125) 및 상기 쉘(121)의 양측에 제공되는 쉘 결합판(129)이 포함된다.

상기 다수의 냉각수 배관(125)은 상기 쉘(121)의 일측으로부터 타측까지 연장되며 상기 쉘 결합판(129)에 결합된다. 상기 쉘 결합판(129)에는, 상기 냉각수 배관(125)이 결합되는 다수의 배관 결합부(129a)가 형성된다. 상기 배관 결합부(129a)에는, 상기 냉각수 배관(125)의 단부가 결합되는 홀(hole)이 포함된다.

상기 냉각수 배관(125)의 양측 단부는 상기 배간 결합부(129a)에 결합되어, 상기 쉘 결합판(129)에 의하여 지지될 수 있다. 상기 냉각수 배관(125)의 내부를 유동하는 냉각수는 상기 냉각수 배관(125) 외측의 냉매와 열교환 될 수 있다.

상기 쉘 결합판(129)의 외측에는, 캡 어셈블리(210,250)가 결합된다. 상기 캡 어셈블리(210,250)에는, 일측의 쉘 결합판(129)을 차폐하는 제 1 캡 어셈블리(210) 및 타측의 쉘 결합판(129)을 차폐하는 제 2 캡 어셈블리(250)가 포함된다.

상기 제 1 캡 어셈블리(210)에는, 냉각수의 유동공간을 규정하는 제 1 캡 본체(211) 및 상기 제 1 캡 본체(211)의 내부에 제공되어 상기 냉각수의 유동공간을 구획하는 유로 구획부(215)가 포함된다.

상기 유로 구획부(215)는 상기 캡 본체(121)의 내주면으로부터 상기 쉘 결합판(129)으로 연장된다. 상기 유로 구획부(215)에 의하여, 상기 냉각수의 유동공간은 유입 공간부(121a) 및 유출 공간부(121b)로 구획된다.

상기 유로 구획부(215)는 상기 쉘 결합판(129) 중, 상기 제 2 응축기(120b)의 단부측에 대응하는 위치에 결합될 수 있다. 따라서, 상기 제 2 응축기(120b)의 단부측에 제공되는 배관 결합부(129a) 중 일부는 냉각수의 입구유로를 형성하며, 나머지 부분은 냉각수의 출구유로를 형성한다.

정리하면, 상기 유입 공간부(121a)는 상기 제 1 응축기(120a)와, 상기 제 2 응축기(120b) 중 일부의 외측에 형성되며, 상기 유출공간(121b)은 상기 제 2 응축기(120b) 중 나머지 부분과, 상기 제 3 응축기(120c)의 외측에 형성될 수 있다.

상기 제 1 캡 어셈블리(210)에는, 냉각수가 유입되는 냉각수 유입부(127) 및 냉각수가 유출되는 냉각수 유출구(128)가 포함된다. 상기 냉각수 유입부(127) 및 냉각수 유출부(128)는 상기 제 1 캡 본체(211)로부터 외부 방향으로 돌출되도록 형성될 수 있다.

상기 유입 공간부(121a)는 상기 냉각수 유입부(127)의 내측에 형성되어, 냉각수가 상기 냉각수 배관(125)으로 유입되도록 가이드 할 수 있다. 그리고, 상기 유출 공간부(121b)는 상기 냉각수 유출부(128)의 내측에 형성되어, 상기 냉각수 배관(125)을 통과한 냉각수가 상기 냉각수 유출부(128)로 유동되도록 가이드 할 수 있다.

상기 제 2 캡 어셈블리(250)는 상기 쉘(121)을 기준으로, 상기 제 1 캡 어셈블리(210)의 반대편에 제공되어, 상기 응축기(120)을 통과하는 냉각수의 유동방향을 전환시킬 수 있다.

일례로, 일 칠러 모듈(100)의 응축기(120)를 통과한 냉각수는 상기 제 2 캡 어셈블리(250)를 경유하여, 타 칠러 모듈(100)의 응축기(120)로 유입될 수 있다. 그리고, 일 칠러 모듈(100)의 응축기(120)의 일부분을 통과한 냉각수는 상기 제 2 캡 어셈블리(250)를 경유하여, 상기 일 칠러 모듈(100)의 응축기(120)의 다른 부분으로 유입될 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 제 1 캡 어셈블리의 구성을 보여주는 분해 사시도이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 제 2 캡 어셈블리의 구성을 보여주는 분해 사시도이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 제 1 캡 어셈블리(210)에는, 제 1 캡 본체(211)와, 제 1 튜브 시트(230) 및 복수의 가스켓(220,240)이 포함된다.

상기 제 1 캡 본체(211)의 내부에는 응축수의 유동 공간이 규정될 수 있다. 이를 위하여, 상기 제 1 캡 본체(211)의 적어도 일부분은 만곡된 형상을 가질 수 있다. 그리고, 상기 제 1 캡 본체(211)에는, 냉각수 유입부(127) 및 냉각수 유출부(128)가 제공된다.

상기 제 1 튜브 시트(230)는 상기 응축기(120)의 냉각수 배관(125) 일측에 결합되는 시트(sheet)로서 이해될 수 있다.

상기 제 1 튜브 시트(230)에는, 대략 사각형의 시트 본체(231) 및 각 응축기(120)의 쉘(121)에 연통하는 다수의 제 1 쉘 연통부(233)가 형성된다. 상기 제 1 쉘 연통부(233)는 상기 시트 본체(231)의 일부분이 절개되어 홀(hole)로서 형성된다.

본 실시예에 따른 모듈 어셈블리는 3개의 응축기를 포함하므로, 이에 대응하여 상기 제 1 쉘 연통부(233)는 3개가 형성될 수 있다. 3개의 제 1 쉘 연통부(233)는 가로 방향으로 서로 이격되어 나란히 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제 1 쉘 연통부(233)의 형상은, 상기 쉘(121)의 외형에 대응하여 대략 원형으로 형성될 수 있다.

상기 다수의 제 1 쉘 연통부(233) 중 하나의 제 1 쉘 연통부(233)에는, 시트 구획부(236)가 제공된다. 상기 시트 구획부(236)는 상기 제 1 쉘 연통부(233)의 일측에서 타측까지 연장되며, 상기 유로 구획부(215)의 위치에 대응하는 위치에 제공된다.

3개의 제 1 쉘 연통부(233) 중 상기 시트 구획부(236)가 제공되는 제 1 쉘 연통부(233)는 가운데에 배치된 제 1 쉘 연통부(233)일 수 있다.

상기 시트 구획부(236)를 기준으로, 상기 시트 구획부(236)의 일측에 형성되는 제 1 쉘 연통부(233)는 냉각수가 응축기(120)로 유입되는 유입 유로이고, 상기 시트 구획부(236)의 타측에 형성되는 제 1 쉘 연통부(233)는 냉각수가 응축기로부터 유출되는 유출 유로로서 이해될 수 있다.

상기 복수의 가스켓(220,240)은 상기 제 1 튜브시트(230)의 양측에 배치된다. 상기 가스켓(220,240)은 냉각수의 누수를 방지한다.

상세히, 상기 복수의 가스켓(220,240)에는, 상기 제 1 캡 본체(211)와 제 1 튜브 시트(230)의 사이에 배치되는 제 1 가스켓(220)이 포함된다.

상기 제 1 가스켓(220)에는, 제 1 가스켓 본체(221) 및 제 1 가스켓 구획부(226)가 포함된다. 상기 제 1 가스켓 본체(221)는 대략 중공의 사각 형상을 가지며, 상기 제 1 캡 본체(211)의 테두리부에 밀착되도록 구성될 수 있다.

상기 제 1 가스켓 구획부(226)는 상기 유로 구획부(215)에 대응하는 위치에 형성되며, 상기 유로 구획부(215)와 시트 구획부(236)의 사이에 개재된다.

상기 제 1 가스켓 구획부(226)에 의하여, 상기 제 1 가스켓 본체(221)의 내부 공간은 유입 개구부(223) 및 유출 개구부(225)를 형성한다.

상기 유입 개구부(223)는 상기 제 1 캡 본체(211)의 유입 공간부(121a)에 대응하는 개구부이며, 상기 유출 개구부(225)는 상기 제 1 캡 본체(211)의 유출 공간부(121b)에 대응하는 개구부일 수 있다.

상기 복수의 가스켓(220,240)에는, 상기 제 1 튜브시트(230)를 기준으로 상기 제 1 가스켓(220)의 반대측에 제공되는 제 2 가스켓(240)이 포함된다. 상기 제 1 가스켓(220)은 상기 제 1 튜브시트(230)의 외측에 배치되고, 상기 제 2 가스켓(240)은 상기 제 1 튜브시트(230)의 내측에 배치되는 것으로 이해될 수 있다.

상기 제 2 가스켓(240)은 상기 제 1 튜브(230)의 형상과 유사한 형상을 가진다. 상기 제 2 가스켓(240)에는, 제 2 가스켓 본체(241)와, 다수의 제 2 쉘 연통부(243) 및 제 2 가스켓 구획부(246)가 포함된다.

상기 제 2 가스켓 구획부(246)는 상기 시트 구획부(236)에 결합될 수 있다.

상기 제 2 가스켓 구획부(246)를 기준으로, 상기 제 2 가스켓 구획부(246)의 일측에 형성되는 제 2 쉘 연통부(243)는 냉각수가 응축기(120)로 유입되는 유입 유로이고, 상기 제 2 가스켓 구획부(246)의 타측에 형성되는 제 2 쉘 연통부(243)는 냉각수가 응축기로부터 유출되는 유출 유로로서 이해될 수 있다.

상기 제 1 캡 본체(211)와, 제 1 튜브 시트(230) 및 가스켓(220,240)이 결합되면, 상기 유로 구획부(215), 제 1 가스켓 구획부(226), 시트 구획부(236) 및 제 2 가스켓 구획부(246)가 결합되며, 이에 따라 상기 유입 공간부(121a)와 유출 공간부(121b)가 실링 가능하게 구획될 수 있다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 제 2 캡 어셈블리(250)에는, 제 2 캡 본체(251)와, 제 2 튜브시트(270) 및 복수의 가스켓(260,280)이 포함된다.

상기 제 2 캡 본체(251)는 내부에 유동공간이 규정될 수 있도록, 적어도 일부분이 만곡되어 형성될 수 있다.

상기 제 2 튜브 시트(270)는 상기 응축기(120)의 냉각수 배관(125) 타측에 결합되는 시트(sheet)로서 이해될 수 있다.

상기 제 2 튜브 시트(270)에는, 시트 본체(271) 및 다수의 제 3 쉘 연통부(273)이 포함된다. 상기 제 3 쉘 연통부(273)는 상기 제 1 쉘 연통부(233)와 유사한 구성이므로, 제 1 쉘 연통부(233)의 설명을 원용한다.

상기 복수의 가스켓(260,280)에는, 제 3 가스켓(260) 및 제 4 가스켓(280)이 포함된다. 상기 제 3 가스켓(260)에는, 제 3 가스켓 본체(261) 및 냉각수가 통과하는 개구부(262)가 포함된다.

상기 제 4 가스켓(280)에는, 제 4 가스켓 본체(281) 및 쉘(121)에 연통하는 다수의 제 4 쉘 연통부(283)가 포함된다.

도 7과 도 8을 함께 참조하면, 상기 제 1 캡 어셈블리(210)는 유로 구획부(215), 제 1 가스켓 구획부(226), 시트 구획부(236) 및 제 2 가스켓 구획부(246)가 더 포함되는 것을 제외하면, 상기 제 2 캡 어셈블리(250)와 동일한 구성을 가짐을 알 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 응축기의 내부로 냉각수가 유동하는 모습을 보여주는 단면도이고, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 증발기의 내부로 냉수가 유동하는 모습을 보여주는 단면도이다. 설명의 편의를 위하여, 도 9 및 도 10에는 냉각수 배관의 도시가 생략되었다. 다만, 도 6과 같이, 응축기의 내부에는 냉각수 배관이 제공될 수 있음은 자명하다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 모듈 어셈블리에는, 3개의 응축기(120a,120b,120c)와, 상기 3개의 응축기(120a,120b,120c)의 일측에 결합되는 제 1 캡 어셈블리(210) 및 상기 3개의 응축기(120a,120b,120c)의 타측에 결합되는 제 2 캡 어셈블리(250)가 포함된다.

상기 응축기(120a,120b,120c)에는, 각 칠러 모듈에 제공되는 제 1 응축기(120a), 제 2 응축기(120b) 및 제 3 응축기(120c)가 포함된다.

상기 제 1 캡 어셈블리(210)의 냉각수 유입부(127)를 통하여 냉각수가 유입되면, 냉각수는 상기 제 1 캡 본체(211)의 유입 공간부(121a)를 유동한다. 그리고, 상기 유입 공간부(121a)는 상기 유로 구획부(215)에 의하여 상기 유출 공간부(121b)로 유동하는 것이 제한된다.

상기 유입 공간부(121a)를 유동하는 냉매는 상기 제 1 응축기(120a)의 냉각수 배관(125) 및 상기 제 2 응축기(120a)의 냉각수 배관(125)들 중 일부의 배관으로 유입된다.

이 때, 상기 제 1 캡 어셈블리(210)와 응축기(120a,120b)의 사이 공간은 제 1 튜브시트(230), 가스켓(220,240)에 의하여 실링될 수 있으므로, 냉각수는 상기 제 1 캡 어셈블리(210) 또는 응축기(120a,120b)의 외부로 누수되는 것이 방지될 수 있다.

상기 제 1 응축기(120a) 및 제 2 응축기(120b)를 유동하면서 냉매와 열교환 된 냉매는 상기 제 2 캡 어셈블리(250)로 유동하여 방향 전환된다. 상기 제 2 캡 어셈블리(250)의 제 2 캡 본체(251)로 유동한 냉매는 상기 제 2 응축기(120b)의 일부 배관 및 상기 제 3 응축기(120c)의 냉각수 배관(125)으로 유동한다.

이 때, 상기 제 2 캡 어셈블리(250)와 응축기(120a,120b,120c)의 사이 공간은 제 2 튜브시트(270), 가스켓(260,280)에 의하여 실링될 수 있으므로, 냉각수는 상기 제 2 캡 어셈블리(250) 또는 응축기(120a,120b,120c)의 외부로 누수되는 것이 방지될 수 있다.

따라서, 상기 제 2 응축기(120b)의 냉각수 배관(125)에는, 상기 제 1 캡 어셈블리(210)로부터 상기 제 2 캡 어셈블리(250) 측으로 냉매의 유동을 가이드 하는 냉각수 배관(이하, 제 1 냉각수 배관) 및 상기 제 2 캡 어셈블리(250)로부터 상기 제 1 캡 어셈블리(210) 측으로 냉매의 유동을 가이드 하는 냉각수 배관(이하, 제 2 냉각수 배관)이 포함된다.

상기 제 1 냉각수 배관은 상기 유입 공간부(121a)의 외측에 제공되며, 상기 제 2 냉각수 배관은 상기 유출 공간부(121b)의 외측에 제공된다.

상기 제 2 응축기(120b) 및 제 3 응축기(120c)의 내부를 유동하는 냉매는 상기 쉘 결합판(129)을 통과하여 상기 유출 공간부(121b)로 유동될 수 있다. 이 때, 상기 유로 구획부(215)에 의하여, 상기 유출 공간부(121b)의 냉각수가 상기 유입 공간부(121a)로 유동하는 것이 제한될 수 있다.

상기 유출 공간부(121b)의 냉각수는 상기 냉각수 유출부(128)를 통하여 배출될 수 있다. 이 때, 상기 제 1 캡 어셈블리(210)와 응축기(120b,120c)의 사이 공간은 제 1 튜브시트(230), 가스켓(220,240)에 의하여 실링될 수 있으므로, 냉각수는 상기 제 1 캡 어셈블리(210) 또는 응축기(120b,120c)의 외부로 누수되는 것이 방지될 수 있다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 모듈 어셈블리에는, 3개의 증발기(140a,140b,140c)와, 상기 3개의 증발기(140a,140b,140c)의 일측에 결합되는 제 1 캡 어셈블리(210) 및 상기 3개의 증발기(140a,140b,140c)의 타측에 결합되는 제 2 캡 어셈블리(250)가 포함된다.

여기서, 상기 제 1,2 캡 어셈블리(210,250)의 구성은 상기 응축기(120)의 일측 및 타측에 제공되는 제 1,2 캡 어셈블리(210,250)의 구성과 동일하므로 별도의 설명은 생략한다.

그리고, 상기 증발기(140a,140b,140c)의 일측 및 타측에는, 냉수 배관(145)이 결합되는 배관 결합부(129a)를 가지는 쉘 결합판(129)이 구비될 수 있다. 이들 구성은 응축기에 제공되는 구성과 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다.

상기 증발기(140a,140b,140c)에는, 각 칠러 모듈에 제공되는 제 1 증발기(140a), 제 2 증발기(140b) 및 제 3 증발기(140c)가 포함된다. 상기 제 1,2,3 증발기(140a,140b,140c)는 상기 제 1,2,3 응축기(120a,120b,120c)의 각 하측에 제공된다.

상기 제 1 캡 어셈블리(210)에는, 냉수가 유입되는 냉수 유입부(147) 및 냉수가 배출되는 냉수 유출부(148)가 제공된다. 상기 냉수 유출부(148)는 상기 냉각수 유입부(127)의 하측에 제공되며, 상기 냉수 유입부(147)는 상기 냉각수 유출부(128)의 하측에 제공된다.

즉, 상하로 배치된 응축기(120) 및 증발기(140)를 기준으로, 냉각수 및 냉수가 입출되는 방향은 서로 반대방향일 수 있다(counter flow).

상세히, 상기 냉수 유입부(147)를 통하여 유입된 냉수는 유입 공간부(121a)를 경유하여 상기 제 3 증발기(140a)에 제공되는 냉수 배관(145)과, 상기 제 2 증발기(140b)에 제공되는 냉수 배관(145)들 중 일부의 냉수 배관(145)으로 유입된다.

이 때, 상기 유입 공간부(121a)의 냉수는 상기 유로 구획부(215)에 의하여 유출 공간부(121b)로 유동되는 것이 제한된다.

그리고, 상기 제 1 캡 어셈블리(210)와 증발기(140b,140c)의 사이 공간은 제 1 튜브시트(230), 가스켓(220,240)에 의하여 실링될 수 있으므로, 냉수는 상기 제 1 캡 어셈블리(210) 또는 증발기(140b,140c)의 외부로 누수되는 것이 방지될 수 있다.

상기 제 2 증발기(140b) 및 제 3 증발기(140c)를 통과한 냉매는 상기 제 2 캡 어셈블리(250)에서 방향 전환되며, 상기 제 2 증발기(140b)의 일부 배관 및 상기 제 1 증발기(140a)의 냉수 배관(125)을 통과한다.

이 때, 상기 제 2 캡 어셈블리(250)와 증발기(140a,140b,140c)의 사이 공간은 제 2 튜브시트(270), 가스켓(260,280)에 의하여 실링될 수 있으므로, 냉수는 상기 제 1 캡 어셈블리(250) 또는 증발기(140a,140b,140c)의 외부로 누수되는 것이 방지될 수 있다.

그리고, 상기 제 2 증발기(140b)의 냉수 배관(145)에는, 상기 제 1 캡 어셈블리(210)로부터 상기 제 2 캡 어셈블리(250) 측으로 냉매의 유동을 가이드 하는 냉수 배관(이하, 제 1 냉수 배관) 및 상기 제 2 캡 어셈블리(250)로부터 상기 제 1 캡 어셈블리(210) 측으로 냉매의 유동을 가이드 하는 냉수 배관(이하, 제 2 냉수 배관)이 포함된다.

상기 제 1 냉수 배관은 상기 유입 공간부(121a)의 외측에 제공되고, 상기 제 2 냉수 배관은 상기 유출 공간부(121b)의 외측에 제공될 수 있다.

상기 제 1 냉각수 배관 및 제 1 냉수 배관을 "제 1 수배관", 상기 제 2 냉각수 배관 및 제 2 냉수 배관을 "제 2 수배관"이라 이름할 수 있을 것이다.

상기 제 1 증발기(140a) 및 제 2 증발기(140b)를 통과한 냉매는 유출 공간부(121b)로 유동하며, 상기 냉수 유출부(148)를 통하여 배출될 수 있다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 모듈 어셈블리에 있어서, 열교환 되는 냉매, 냉수 및 냉각수의 온도 변화를 보여주는 도면이다.

도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 다수의 칠러 모듈(100), 즉 제 1 칠러 모듈(100a), 제 2 칠러 모듈(100c) 및 제 3 칠러 모듈(100c)에서의 냉각수와 냉수 유동모습이 도시된다. 상기 제 1 칠러 모듈(100a), 제 2 칠러 모듈(100c) 및 제 3 칠러 모듈(100c)은 각각 독립적인 냉동 사이클을 구동한다.

먼저, 냉각수는 Tw1의 온도로 상기 제 1 응축기(120a)의 냉각수 배관(125) 또는 제 2 응축기(120b)의 일부 냉각수 배관(125)으로 유입되어 1차 열교환 된다. 그리고, 냉각수는 상기 제 2 응축기(120b)의 나머지 냉각수 배관(125) 또는 제 3 응축기(120c)로 유입되어 2차 열교환 된다.

이 때, 냉각수의 온도는 1차 열교환 된 후 Tw2가 되고, 2차 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 1 응축기(120a)를 통과하는 냉매온도는 T1이고, 제 2 응축기(120b)을 통과하는 냉매온도는 T1에서 T2의 범위의 값일 수 있으며, 상기 제 3 응축기(120c)를 통과하는 냉매온도는 T3일 수 있다. 일례로, T1은 35.5℃이고 T2는 38℃일 수 있다.

한편, 냉수는 Tc1의 온도로 상기 제 3 증발기(140c)의 냉수 배관(145) 또는 제 2 증발기(140b)의 일부 냉수 배관(145)으로 유입되어 1차 열교환 된다. 그리고, 냉수는 상기 제 2 증발기(140b)의 나머지 냉수 배관(145) 또는 제 1 증발기(140a)로 유입되어 2차 열교환 된다.

이 때, 냉수의 온도는 1차 열교환 된 후 Tc2가 되고, 2차 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 3 증발기(140c)를 통과하는 냉매온도는 T3이고, 제 2 증발기(140b)을 통과하는 냉매온도는 T3에서 T4의 범위의 값일 수 있으며, 상기 제 1 증발기(140a)를 통과하는 냉매온도는 T4일 수 있다. 일례로, T3는 8℃이고 T4는 5.5℃일 수 있다.

결국, 칠러 모듈을 기준으로, 제 3 칠러 모듈(100c)의 응축온도(T2,38℃)와 증발온도(T3,8℃)의 차이(△T1)는 30℃이고, 제 3 칠러 모듈(100c)의 응축온도(T1,35.5℃)와 증발온도(T4,5.5℃)의 차이(△T2)는 30℃가 된다. 그리고, 상기 제 2 칠러 모듈(100b)의 응축온도와 증발온도의 차이(△T3), 즉 T2-T3 또는 T1-T4의 차이는 대략 30℃가 된다.

따라서, 각 칠러 모듈(100a,100b,100c)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, 종래의 단일 칠러유닛보다, 본 실시예에 따른 모듈 어셈블리의 경우에 냉동 사이클의 고압과 저압이 차이값이 작게 형성되므로, 본 실시예가 종래기술에 비하여 시스템 효율이 개선될 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

Claims (16)

1. 수요처에 냉수를 공급하기 위하여 적어도 3개의 냉동 사이클이 구동되며, 냉각수가 순환하는 3개의 응축기 및 냉수가 순환하는 3개의 증발기가 포함되는 다수의 칠러 모듈;
   상기 3개의 응축기 또는 3개의 증발기의 내부에 제공되어, 냉각수 또는 냉수의 유동을 가이드 하는 수배관;
   상기 다수의 칠러 모듈의 일측에 제공되며, 냉수 또는 냉각수의 유입부 및 냉수 또는 냉각수의 유출부가 형성되는 제 1 캡 어셈블리;
   상기 다수의 칠러 모듈의 타측에 제공되며, 상기 수배관을 통과한 물의 유동방향을 전환시키는 제 2 캡 어셈블리; 및
   상기 제 1 캡 어셈블리에 제공되며, 상기 유입부를 통하여 유입된 물이 상기 수배관 중 일부의 배관으로 유입되는 것을 제한하는 유로 구획부가 포함되며,
   상기 3개의 응축기 중 2개의 응축기에 구비되는 수배관은, 상기 제 1 캡 어셈블리로부터 상기 제 2 캡 어셈블리로, 또는 상기 제 2 캡 어셈블리로부터 상기 제 1 캡 어셈블리로의 일방향 유동을 가이드 하며,
   나머지 1개의 응축기에 구비되는 수배관 중 일부는 냉각수를 상기 제 1 캡 어셈블리로부터 상기 제 2 캡 어셈블리로 가이드 하며, 나머지 수배관은 상기 냉각수를 상기 제 2 캡 어셈블리로부터 상기 제 1 캡 어셈블리로 가이드 하는 것을 특징으로 하는 칠러 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 캡 어셈블리에는,
   냉각수 또는 냉수의 유동공간을 규정하는 제 1 캡 본체가 포함되며,
   상기 유동공간은,
   상기 유로 구획부에 의하여, 냉각수 또는 냉수가 상기 칠러 모듈로 유입되는 유입 공간부; 및
   냉각수 또는 냉수가 상기 칠러 모듈로부터 배출되는 유출 공간부로 구획되는 것을 특징으로 하는 칠러 시스템.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 칠러 모듈에는,
   상기 응축기 또는 증발기의 적어도 일측에 제공되며, 상기 수배관이 결합되는 배관 결합부를 가지는 쉘 결합판이 포함되며,
   상기 유로 구획부는 상기 제 1 캡 본체의 내주면으로부터 상기 쉘 결합판으로 연장되는 칠러 시스템.
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 캡 어셈블리에는,
   상기 수배관에 결합되는 튜브 시트; 및
   상기 튜브 시트의 적어도 일측에 제공되며, 상기 제 1 캡 어셈블리에서의 누수를 방지하는 가스켓이 포함되는 칠러 시스템.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 튜브 시트 또는 가스켓에는,
   상기 응축기 또는 증발기의 수배관에 연통하는 연통부; 및
   상기 연통부의 일측으로부터 타측으로 연장되며, 상기 유로 구획부에 결합되는 구획부가 포함되는 칠러 시스템.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 응축기와 증발기는 상하 방향으로 배치되며, 상기 제 1 캡 어셈블리는 응축기 및 증발기의 일측에 각각 제공되고,
   상기 응축기의 일측에 제공되는 제 1 캡 어셈블리의 냉각수 유입부는,
   상기 증발기의 일측에 제공되는 제 1 캡 어셈블리의 냉수 유출부의 상측 또는 하측에 배치되는 칠러 시스템.
9. 제 1 응축기 및 제 1 증발기를 포함하는 제 1 칠러 모듈;
   제 2 응축기 및 제 2 증발기를 포함하는 제 2 칠러 모듈;
   제 3 응축기 및 제 3 증발기를 포함하는 제 3 칠러 모듈;
   상기 제 1,2,3 응축기 또는 제 1,2,3 증발기의 내부에 구비되어, 물의 유동을 가이드 하는 수배관;
   상기 제 1,2,3 칠러 모듈의 일측에 결합되는 제 1 캡 어셈블리; 및
   상기 제 1,2,3 칠러 모듈의 타측에 결합되는 제 2 캡 어셈블리가 포함되며,
   상기 제 1 응축기의 수배관은 냉각수를 상기 제 1 캡 어셈블리로부터 상기 제 2 캡 어셈블리로 가이드 하고,
   상기 제 3 응축기의 수배관은 냉각수를 상기 제 2 캡 어셈블리로부터 상기 제 1 캡 어셈블리로 가이드 하고,
   상기 제 2 응축기는 상기 제 1,3 응축기의 사이에 제공되며,
   상기 제 2 응축기의 수배관에는, 상기 제 1 캡 어셈블리로부터 제 2 캡 어셈블리로 물의 유동을 가이드 하는 제 1 수배관 및 상기 제 2 캡 어셈블리로부터 제 1 캡 어셈블리로 물의 유동을 가이드 하는 제 2 수배관이 포함되는 칠러 시스템.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 캡 어셈블리에는,
    물의 유동공간을 규정하는 제 1 캡 본체; 및
    상기 제 1 캡 본체로부터 연장되며, 상기 유동공간을 물의 유입 공간부 및 유출 공간부로 구획하는 유로 구획부가 포함되는 칠러 시스템.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 물의 유입 공간부는 상기 제 1 수배관의 외측에 배치되며,
    상기 물의 유출 공간부는 상기 제 2 수배관의 외측에 배치되는 것을 특징으로 하는 칠러 시스템.
12. 제 9 항에 있어서,
    상기 응축기 또는 증발기의 외관을 형성하는 쉘의 일측에 제공되며, 상기 수배관이 결합되는 배관 결합부를 가지는 쉘 결합판이 더 포함되는 칠러 시스템.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 유로 구획부는,
    상기 제 1 캡 본체의 일면으로부터 상기 쉘 결합판으로 연장되는 것을 특징으로 하는 칠러 시스템.
14. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 캡 어셈블리에 제공되며,
    상기 수배관에 결합되는 튜브 시트;
    상기 튜브 시트의 일측에 제공되는 제 1 가스켓; 및
    상기 튜브 시트의 타측에 제공되는 제 2 가스켓이 포함되는 칠러 시스템.
15. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 응축기는 제 1 증발기의 상측 또는 하측에 배치되며,
    상기 제 1 응축기의 일측에 제공되는 제 1 캡 어셈블리에는 냉각수 유입부 및 냉각수 유출부가 형성되고,
    상기 제 1 증발기의 일측에 제공되는 제 1 캡 어셈블리에는 냉수 유입부 및 냉수 유출부가 형성되는 칠러 시스템.
16. 제 15 항에 있어서,
    상기 냉각수 유입부의 상측 또는 하측에는, 상기 냉수 유출부가 배치되고,
    상기 냉각수 유출부의 상측 또는 하측에는, 상기 냉수 유입부가 배치되는 칠러 시스템.

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