KR101641245B1

KR101641245B1 - 냉각장치

Info

Publication number: KR101641245B1
Application number: KR1020100010625A
Authority: KR
Inventors: 양동근; 이기섭; 전지훈; 황본창
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2010-02-04
Filing date: 2010-02-04
Publication date: 2016-07-20
Also published as: KR20110090687A

Abstract

본 발명은 냉각장치에 관한 것이다. 본 발명은 한 개의 냉각장치를 이용하여 난방용 부하기기와 냉방용 부하기기를 함께 연결하여 동시 운전을 할 수 있게 됨에 따라 난방과 냉방이 동시에 필요한 경우에도 복수 개의 냉각장치를 구비할 필요가 없게 되어 비용을 크게 절감할 수 있다. 또, 경우에 따라서는 복수 개의 난방용 부하기기 또는 냉방용 부하기기를 동시에 작동할 수 있게 됨에 따라 집중난방이나 집중냉방을 실시할 수 있어 냉각장치의 효율을 크게 높일 수 있다.

Description

냉각장치{CHILLER}

본 발명은 냉각장치(chiller)에 관한 것으로, 특히 냉난방 동시 운전이 가능한 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로 냉각장치는 열 매체의 방열방식에 따라 수냉식과 공랭식으로 구분할 수 있다. 수냉식 냉각장치는 냉각탑에서 열 매체를 비산시켜 방열하는 방식이고, 공랭식 냉각장치는 열 매체가 흐르는 열교환기를 공기와 접촉시켜 방열하는 방식이다.

공랭식 냉각장치는 외기의 온도 변화에 대응하여 최소한의 에너지로 열 매체를 거의 실온으로 냉각할 수 있다. 하지만, 밀폐 증발식 냉각탑은 산수조, 집수조, 양수 펌프 등이 필요하며 구조가 복잡하다. 또, 산수용 물의 공급원이 필요하므로 설치 장소가 제한된다. 또, 보급수의 수질이 나쁜 경우나, 분진, 매연, 염분 등을 포함하는 설치환경이 나쁜 장소에서는 배관에 부식이나 스케일이 발생하므로 정기적인 보수 점검이 번거롭다.

반면, 공랭식 냉각장치는 전열관에 물을 뿌리지 않으므로 산수조나 집수조 등이 불필요하다. 이에 따라, 공랭식 냉각장치는 산수에 의한 전열관의 부식이나 스케일이 발생하지 않아 수냉식 냉각 장치보다 보수가 간단하다. 또, 냉각수를 공급하는 펌프가 불필요하여 소비 전력을 절약할 수 있다.

한편, 공랭식 냉각장치는 압축기의 출구에 냉매전환밸브를 설치하여 냉매의 순환방향을 제어하면서 하절기에는 냉수를 제공하고 동절기에는 온수를 공급하는 히트펌프방식의 공랭식 냉각장치(이하, 히트펌프식 칠러로 약칭함)가 알려져 있다.

도 1은 종래의 히트펌프식 칠러를 보인 계통도이다.

이에 도시된 바와 같이 종래의 히트펌프식 칠러(10)는, 케이스(11)의 내부에 압축기(12)와 제1 열교환기(13) 그리고 팽창 밸브(14)와 제2 열교환기(15)로 된 냉동사이클이 설치되고, 상기 케이스(11)의 상면 또는 측면에는 외부의 공기를 흡입하여 제1 열교환기(13)와 열교환되도록 하기 위한 복수 개의 흡기팬(16)이 설치되며, 상기 제2 열교환기(15)에는 실내기(20)들로 냉수 또는 온수를 공급하기 위한 매질순환관(30)이 연결되어 있다.

그리고 상기 압축기(12)의 출구에는 그 압축기(12)에서 압축되는 냉매를 운전조건에 따라 제1 열교환기 방향 또는 제2 열교환기 방향으로 전환하기 위한 냉매전환밸브(17)가 설치되어 있다. 상기 냉매전환밸브(17)는 통상 4방밸브로 이루어져 있다.

상기와 같은 종래의 히트펌프식 칠러(10)는 하절기에는 냉방기로 운전을 하는 반면 동절기에 난방기로 전환하여 운전을 하게 된다. 예를 들어, 하절기에는 압축기(12)에서 고온,고압으로 압축된 냉매를 냉매전환밸브가 제1 열교환기(13)로 안내하여 그 제1 열교환기(13)에서 공기와 열교환되어 방열하고 팽창 밸브(14)에서 저온, 저압으로 만든 후 제2 열교환기(15)에서 물과 열교환되어 그 열교환된 물을 냉방 열원으로 사용하는 실내기(20)들에 공급하게 된다.

한편, 동절기에는 상기 냉매전환밸브(17)가 냉매를 제2 열교환기 방향으로 안내하여 고온,고압의 냉매가 제2 열교환기(15)에서 물과 열교환되어 그 열교환된 물을 난방 열원으로 사용하는 실내기(20)들에 공급하게 되는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래의 히트펌프식 칠러(10)는, 전술한 바와 같이 냉방용으로 사용할 때와 난방용으로 사용할 때 냉매의 순환방향을 전환시켜 주는 것으로, 한 개의 칠러가 냉방운전과 난방운전을 번갈아 수행할 수는 있지만 냉방운전과 난방운전을 동시에 수행하지 못하는 한계가 있다. 따라서 냉방과 난방이 동시에 필요한 경우를 대비해서 복수 개의 칠러가 구비되어야 하고 이로 인해 시설비용은 물론 운전비용이 과다하게 소모되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은, 한 개의 칠러를 이용하여 냉방과 난방을 동시에 수행할 수 있는 칠러를 제공하려는데 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위해, 압축기; 상기 압축기에 연결되어 난방용 부하기기와 열교환되는 제1 열교환기; 상기 제1 열교환기에 연결되어 냉방용 부하기기와 열교환되는 제2 열교환기; 및 상기 제1 열교환기와 제2 열교환기의 사이에서 분관되어 그 일단이 연결되고 상기 압축기에 타단이 연결되는 제3 열교환기;를 포함하는 냉각장치가 제공된다.

본 발명에 의한 냉각장치는, 한 개의 냉각장치를 이용하여 난방용 부하기기와 냉방용 부하기기를 함께 연결하여 동시 운전을 할 수 있게 됨에 따라 난방과 냉방이 동시에 필요한 경우에도 복수 개의 냉각장치를 구비할 필요가 없게 되어 비용을 크게 절감할 수 있다.

또, 경우에 따라서는 복수 개의 난방용 부하기기 또는 냉방용 부하기기를 동시에 작동할 수 있게 됨에 따라 집중난방이나 집중냉방을 실시할 수 있어 냉각장치의 효율을 크게 높일 수 있다.

도 1은 종래 히트펌프식 냉각장치의 일례를 개략적으로 보인 계통도,
도 2는 본 발명 히트펌프식 냉각장치의 일례를 보인 계통도,
도 3은 도 2에 따른 히트펌프식 냉각장치를 개략적으로 보인 블록도,
도 4는 도 2에 따른 히트펌프식 냉각장치의 제어유닛을 개략적으로 보인 블록도,
도 5 내지 도 7은 도 2에 따른 히트펌프식 냉각장치의 운전모드를 각각 보인 계통도,
도 8은 본 발명 히트펌프식 냉각장치의 다른 실시예를 보인 계통도.

이하, 본 발명에 의한 냉각장치를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명 히트펌프식 냉각장치의 일례를 보인 계통도이고, 도 3은 도 2에 따른 히트펌프식 냉각장치를 개략적으로 보인 블록도이며, 도 4는 도 2에 따른 히트펌프식 냉각장치의 제어유닛을 개략적으로 보인 블록도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 공랭식 냉각장치(100)는, 복수 개의 압축기(111)(112)들과, 상기 압축기(111)(112)들의 출구에 설치되어 냉매의 유동방향을 전환하는 냉매전환밸브(120)와, 상기 냉매전환밸브(120)에 연결되고 난방용 부하기기(210)와 열교환되도록 설치되는 제1 열교환기(130)와, 상기 제1 열교환기(130)에 연결되고 냉방용 부하기기(220)와 열교환되도록 설치되는 제2 열교환기(140)와, 상기 제2 열교환기(140)와 분지되어 상기 제1 열교환기(130)에 연결되는 제3 열교환기(150)를 포함한다.

상기 압축기(111)(112)들은 용량이 동일하게 형성될 수도 있지만 운전형태에 따라 최적의 효율을 얻기 위해서는 복수 개의 압축기(111)(112)들의 용량이 서로 상이하게 형성되는 것이 바람직할 수 있다.

그리고 상기 복수 개의 압축기(111)(112)들은 그 입구끼리와 출구끼리가 서로 합관되어 입구측은 한 개의 어큐뮬레이터(113)를 통해 각 열교환기(130)(140)(150)들에 연결되는 반면, 출구측은 상기 냉매전환밸브(120)를 통해 각 열교환기(130)(140)(150)들에 연결된다.

상기 냉매전환밸브(120)는 압축기(111)(112)들과 각 열교환기(130)(140)(150)가 선택적으로 연결될 수 있도록 통상 4방밸브로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 냉매전환밸브(120)는 상기 압축기(111)(112)들의 출구가 제1 열교환기(130)와 연결되고 그 제1 열교환기(130)가 제2 열교환기(140)와 제3 열교환기(150)에 병렬 연결되며 그 제2 열교환기(140)와 제3 열교환기(150)의 출구가 상기 압축기(111)(112)들의 입구에 연결되도록 하거나, 또는 상기 압축기(111)(112)들의 출구가 제3 열교환기(150)와 연결되고 그 제3 열교환기(150)가 제1 열교환기(130)와 제2 열교환기(140)에 병렬 연결되며 그 제1 열교환기(130)와 제2 열교환기(140)의 출구가 상기 압축기(111)(112)들의 입구에 연결되도록 할 수 있다.

상기 제1 열교환기(130)는 스테인레스판에 헤링본(herringbone)무늬의 복잡한 유로(channel)가 양각형태로 형성된 복수 개의 전열판이 적층되는 판형 열교환기(plate heat exchanger)가 주로 사용될 수 있다. 상기 판형 열교환기는 그 모서리에 냉매가 순환 이동하는 냉매유로와 물과 같은 열 매체가 순환 이동하는 매체유로가 서로 분리되어 흐르도록 냉매측 입출구와 매체측 입출구가 각각 독립적으로 형성된다. 그리고 상기 판형 열교환기는 유로가 복잡하게 형성됨에 따라 유체의 활발한 난류 유동을 유도할 수 있어 높은 열전도계수를 갖을 수 있을 뿐만 아니라, 상기 전열판의 각 접점들이 진공상태에서 브레이징 될 때 콤팩트한 열교환기로 제작되어 기존의 쉘 앤드 튜브 방식 열교환기(shell and tube type heat exchanger)에 비해서는 훨씬 가볍고 구조가 단순하면서도 전열면적은 크게 확장될 수 있다.

그리고, 상기 제1 열교환기(130)는 냉매가 그 제1 열교환기(130)로 유입되는 냉매측 입구와 냉매가 그 제1 열교환기(130)에서 유출되는 냉매측 출구가 형성되고, 상기 냉매측 입구와 냉매측 출구는 압축기 등과 함께 냉동사이클을 이루는 냉매관이 폐루프를 이루도록 연결된다.

그리고 상기 제1 열교환기(130)는 열 매체(예를 들어, 물)가 실내에 설치된 공기조화기(Air Handling Unit:AHU)(211) 또는 팬코일유닛(Fan Coil Unit:FCU)(212)과 같은 난방용 열교환기와 열 교환될 수 있도록 매체입구와 매체출구가 구비되어 제1 순환관(161)이 폐루프를 이루도록 연결 설치된다. 그리고 상기 제1 열교환기(130)는 압축된 냉매가 응축되는 일종의 응축기 역할을 하도록 상기 압축기(111)(112)들의 출구에 연결된다.

상기 제2 열교환기(140)는 제1 열교환기(130)와 같이 스테인레스판에 헤링본(herringbone)무늬의 복잡한 유로(channel)가 양각형태로 형성된 복수 개의 전열판이 적층되는 판형 열교환기(plate heat exchanger)가 주로 사용될 수 있다.

그리고, 상기 제2 열교환기(140)는 그 냉매측 입구와 냉매측 출구가 구비되어 상기 냉매관이 폐루프를 이루도록 연결 설치되고, 그 매체측 입구와 매체측 출구가 구비되어 열 매체(예를 들어, 물)가 실내에 설치된 항온항습기(220)와 같은 냉방용 부하기기의 열교환기와 열 교환될 수 있도록 제2 순환관(162)이 폐루프를 이루도록 연결 설치된다. 그리고 상기 제2 열교환기(140)는 상기 제1 열교환기(130)에서 응축된 냉매가 증발되는 일종의 증발기 역할을 하도록 상기 제1 열교환기(130)에 연결된다.

여기서, 상기 압축기(111)(112)들과 제1 열교환기(130)와 제2 열교환기(140) 그리고 제3 열교환기(150)는 공랭식 냉각장치가 다양하게 운전될 수 있도록 복수의 배관으로 연결될 수 있다.

예를 들어, 상기 냉매전환밸브(120)의 제1 포트(121)에는 제1 연결관(171)이 연결되고, 상기 냉매전환밸브(120)의 제2 포트(122)에는 제2 연결관(172)이 연결되며, 상기 냉매전환밸브(120)의 제3 포트(123)에는 제3 연결관(173)이 연결되고, 상기 냉매전환밸브(120)의 제4 포트(124)는 상기 압축기(111)(112)들의 출구에 연결될 수 있다.

상기 제1 연결관(171)에는 제4 연결관(174)과 제5 연결관(175)이 각각 분관되어 연결되고, 상기 제4 연결관(174)과 제5 연결관(175)의 타단은 각각 상기 제2 연결관(172)에 연결된다. 그리고 상기 제4 연결관(174)과 제5 연결관(175)의 중간에는 상기 제1 열교환기(130)와 제2 열교환기(140)가 각각 설치되고, 상기 제1 열교환기(130)와 제2 열교환기(140)의 일측, 즉 상기 제1 연결관(171)쪽에는 상기 제4 연결관(174)과 제5 연결관(175)을 제3 연결관(173)에 연결하기 위한 제6 연결관(176)과 제7 연결관(177)이 각각 연결된다. 그리고 상기 제3 연결관(173)의 중간에는 어큐뮬레이터(113)의 입구가 연결된다.

상기 제1 연결관(171)의 중간에는 제3 연결관(173)의 타단이 분관되어 연결되고, 상기 제3 연결관(173)에는 상기 제1 연결관(171)을 통해 유동하는 냉매가 제3 연결관(173)으로 유입되는 것을 선택적으로 차단하기 위한 제1 밸브(181)가 설치되고, 상기 제1 열교환기(130)의 일측에는 상기 제1 연결관(171)과 제4 연결관(174) 사이의 냉매유동을 제어하는 제2 밸브(182)가 설치되며, 상기 제2 열교환기(140)의 일측에는 제1 연결관(171)과 제5 연결관(175) 사이의 냉매유동을 제어하는 제3 밸브(183)가 설치된다. 그리고 상기 제6 연결관(176)에는 제3 연결관(173)과 제6 연결관(176) 사이의 냉매유동을 제어하는 제4 밸브(184)가 설치되고, 상기 제7 연결관(177)에는 제3 연결관(173)과 제7 연결관(177) 사이의 냉매유동을 제어하는 제5 밸브(185)가 설치된다. 그리고 상기 제1 열교환기(130)의 타측과 제2 열교환기(140)의 타측 그리고 제3 열교환기(150)의 일측에는 각각 서비스 밸브(미부호)가 설치될 수 있다.

한편, 도 4에서와 같이 상기 제1 밸브(181)와 제2 밸브(182)와 제3 밸브(183)와 제4 밸브(184) 그리고 상기 제5 밸브(185)는 공랭식 냉각장치의 운전을 제어하는 마이콤(101)에 전기적으로 연결되어 선택된 운전모드에 따라 자동으로 개폐될 수 있도록 제어될 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 의한 공랭식 냉각장치는 선택된 운전모드에 따라 다음과 같이 작동하게 된다.

[제1 운전모드]

도 5에서와 같이, 사용자가 냉난방 동시 운전모드를 선택하게 되면, 마이콤(101)에 의해 상기 냉매전환밸브(120)의 제1 포트(121)가 제1 연결관(171)과 연결되고, 상기 제2 포트(122)는 제2 연결관(172)과 연결되며, 상기 제3 포트(123)는 제3 연결관(173)과 연결되고, 상기 제4 포트(124)는 압축기(111)(112)들의 출구와 연결된다. 이때, 상기 제1 밸브(181)와 제3 밸브(183) 그리고 제4 밸브(184)는 닫히는 반면 상기 제2 밸브(182)와 제5 밸브(185)는 열리게 된다.

그러면 상기 압축기(111)(112)들에서 토출되는 냉매는 제1 연결관(171)을 따라 이동하여 제4 연결관(174)을 통해 제1 열교환기(130)로 유입되고, 이 냉매의 일부는 상기 제2 연결관(172)을 통해 제2 열교환기(140)로 유입되는 동시에 나머지 냉매는 제3 열교환기(150)로 유입된다.

그러면 상기 제1 열교환기(130)로 유입되는 냉매는 그 제1 열교환기(130)에서 응축되면서 열을 발생하고, 이 열은 제1 순환관(161)을 통해 순환하는 물을 가열하여 온수를 생산하며, 그 온수를 난방용 부하기기(211)(212)로 순환시킴으로써 실내에 온기를 공급할 수 있게 된다. 반면, 상기 제2 열교환기(140)로 유입되는 냉매는 그 제2 열교환기(140)에서 증발되면서 냉기를 발생하고, 이 냉기는 제2 순환관(162)을 통해 순환하는 물을 냉각하여 냉수를 생산하며, 이 냉수를 냉방용 부하기기(220)의 열교환기로 순환시킴으로써 실내에 냉기를 공급할 수 있게 된다.

그러면 상기 제2 열교환기(140)를 거친 냉매는 제5 연결관(175)과 제7 연결관(177)을 통해 제3 연결관(173)으로 유입되고, 이 냉매는 어큐뮬레이터(113)를 통해 상기 압축기(111)(112)들로 회수된다. 반면, 상기 제3 열교환기(150)로 유입되는 냉매는 그 제3 열교환기(150)에서 증발된 후 냉매전환밸브(120)를 거쳐 상기 제3 연결관(173)으로 유입되고, 이 냉매는 상기 제2 열교환기(140)를 거친 냉매와 합해져 상기 어큐뮬레이터(113)를 통해 압축기(111)(112)들로 회수되는 일련의 과정을 반복하게 된다.

이렇게 하여, 한 개의 공랭식 냉각장치에 난방용 부하기기와 냉방용 부하기기가 함께 연결되어 동시에 작동할 수 있게 됨에 따라 난방과 냉방이 동시에 필요한 경우에도 복수 개의 공랭식 냉각장치를 구비할 필요가 없게 되어 비용을 크게 절감할 수 있다.

[제2 운전모드]

도 6에서와 같이, 사용자가 집중난방 운전모드를 선택하게 되면, 마이콤(101)에 의해 상기 냉매전환밸브(120)는 전술한 냉난방 동시 운전모드와 동일한 방향으로 냉매를 유동시킬 수 있도록 작동하게 된다. 다만, 상기 밸브들 중에서 제5 밸브(185)가 전술한 냉난방 동시 운전모드와 반대로 작동하여 제5 밸브(185)는 닫히게 된다. 즉, 상기 제1 밸브(181)와 제3 밸브(183)와 제4 밸브(184) 그리고 제5 밸브(185)는 닫히는 반면 상기 제2 밸브(182)는 열리게 된다.

그러면 상기 압축기(111)(112)들에서 토출되는 냉매는 제1 연결관(171)을 따라 이동하여 제4 연결관(174)을 통해 제1 열교환기(130)로만 유입된다.

그러면 상기 제1 열교환기(130)로 유입되는 냉매는 그 제1 열교환기(130)에서만 응축되면서 열을 발생하고, 이 열은 제1 순환관(161)을 통해 순환하는 물을 가열하여 온수를 생산하여 각각의 난방용 부하기기(211)(212)로 순환시킴으로써 실내에 온기를 공급할 수 있게 된다.

그러면 상기 제1 열교환기(130)를 거친 냉매는 제2 연결관(172)를 통해 상기 제3 열교환기(150)로 유입되어 그 제3 열교환기(150)에서 증발된 후 냉매전환밸브(120)를 거쳐 상기 제3 연결관(173)으로 유입되고, 이 냉매는 상기 어큐뮬레이터(113)를 통해 압축기(111)(112)들로 회수되는 일련의 과정을 반복하게 된다.

이렇게 하여, 공랭식 냉각장치에서 응축용 열교환기에 복수 개의 난방용 부하기기가 연결되어 작동됨에 따라 난방효율을 높일 수 있다.

한편, 도면으로 도시하지는 않았으나, 상기 제1 열교환기와 제2 열교환기를 모두 난방용 부하기기에 연결될 수 있다면 상기 제1 열교환기와 제2 열교환기로 냉매가 동시에 유입될 수 있도록 해당 밸브를 제어하여 전체 난방용 부하기기를 동시에 작동시킬 수도 있다.

[제3 운전모드]

도 7에서와 같이, 사용자가 집중냉방 운전모드를 선택하게 되면, 마이콤(101)에 의해 상기 냉매전환밸브(120)는 전술한 냉난방 동시 운전모드 또는 난방집중 운전모드와 반대로 냉매를 순환시킬 수 있도록 작동하게 된다. 즉, 상기 냉매전환밸브(120)의 제1 포트(121)가 제3 연결관(173)과 연결되고, 상기 제2 포트(122)는 압축기(111)(112)들의 출구와 연결되며, 상기 제3 포트(123)는 제2 연결관(172)과 연결되고, 상기 제4 포트(124)는 제1 연결관(171)과 연결된다. 이때, 상기 제1 밸브(181)와 제2 밸브(182)와 제4 밸브(184) 그리고 제5 밸브(185)는 닫히는 반면 상기 제3 밸브(183)는 열리게 된다.

그러면 상기 압축기(111)(112)들에서 토출되는 냉매는 제2 연결관(172)을 따라 이동하여 제3 열교환기(150)로 유입되고, 그 냉매는 상기 제3 열교환기(150)에서 응축된 후 제2 열교환기(140)로 유입된다. 이때, 냉매는 전술한 집중난방 운전모드와 반대방향으로 제2 열교환기(140)로 유입된다.

그러면 상기 제2 열교환기(140)로 유입되는 냉매는 그 제2 열교환기(140)에서 증발되면서 냉기를 발생하고, 이 냉기는 제2 순환관(162)을 통해 순환하는 물을 냉각시켜 냉수를 생산하며, 그 냉수를 냉방용 부하기기(220)로 순환시킴으로써 실내에 냉기를 공급할 수 있게 된다.

그러면 상기 2 열교환기(140)를 거친 냉매는 제1 연결관(171)과 냉매전환밸브(120)를 거쳐 상기 제3 연결관(173)으로 유입되고, 이 냉매는 상기 어큐뮬레이터(113)를 통해 압축기로 회수되는 일련의 과정을 반복하게 된다.

이렇게 하여, 공랭식 냉각장치에서 증발용 열교환기에 냉방용 부하기기가 연결되어 작동할 수 있게 됨에 따라 냉방효율을 높일 수 있다.

한편, 상기 밸브들 중에서 상기 제1 밸브(181)와 제2 밸브(182)와 제3 밸브(183)와 제4 밸브(184)를 닫고 제5 밸브(185)를 열어 제2 열교환기(140)를 거친 냉매가 제3 연결관(173)을 통해 압축기(111)(112)로 회수되도록 할 수도 있다. 이 경우에도 집중냉각 운전모드는 동일하게 진행될 수 있을 뿐만 아니라 회수되는 냉매가 냉매전환밸브를 거치지 않고 압축기로 곧바로 회수될 수 있어 상기 냉매전환밸브에서의 열손실을 미연에 방지할 수도 있다.

또, 도면으로 도시하지는 않았으나, 상기 제1 열교환기와 제2 열교환기를 모두 냉방용 부하기기에 연결될 수 있다면 상기 제1 열교환기와 제2 열교환기로 냉매가 동시에 유입될 수 있도록 해당 밸브를 제어하여 전체 냉방용 부하기기를 동시에 작동시킬 수도 있다.

한편, 본 발명에 의한 공랭식 냉각장치에 대한 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.

즉, 전술한 실시예에서는 상기 냉매전환밸브가 4개의 포트가 모두 압축기와 연결관들에 각각 연결되는 4방밸브로 이루어진 것이나, 본 실시예에 따른 냉매전환밸브는 4개의 포트 중에서 한 개의 포트는 닫히고 나머지 3개의 포트가 압축기와 연결관들에 연결되는 각각 연결되는 것이다.

예를 들어, 본 발명에 의한 공랭식 냉각장치는 도 8에서와 같이 4방밸브로된 냉매전환밸브(1200)가 압축기(1100)의 출구측에 구비되어 그 냉매전환밸브(1200)의 제1 포트(1210)가 압축기(1100)에 연결되고, 상기 냉매전환밸브(1200)의 제2 포트(1220)는 제2 연결관(1720)과 연결되며, 상기 냉매전환밸브(1200)의 제3 포트(1230)는 제3 연결관(1730)과 연결되고, 상기 냉매전환밸브(1200)의 제4 포트(1740)는 폐쇄된다. 그리고 상기

따라서, 상기 공랭식 냉각장치가 냉난방 운전을 하는 경우에는, 상기 압축기(111,112)에서 토출되는 냉매가 제1 연결관(171)과 제4 연결관(174)을 통해 제1 열교환기(130)로 유입되고, 이 냉매는 제1 열교환기(130)에서 열교환되면서 열을 발생하여 온수를 생산하게 되며, 이 온수는 난방용 부하기기(211,212)로 전달되어 난방이 필요한 실내에 온기를 전달하게 된다. 상기 제1 열교환기(130)를 통과하는 냉매는 그 일부가 제3 열교환기(150)로 직접 이동하여 증발된 뒤 제3 연결관(173)을 통해 압축기(111,112)로 회수되는 한편 일부의 냉매는 상기 제5 연결관(175)을 통해 제2 열교환기(140)로 유입되어 증발되고, 이 제2 열교환기(140)로 유입되는 냉매는 증발되면서 냉수를 생산하여 냉방용 부하기기(220)로 전달된다. 그러면 상기 냉방용 부하기기(220)는 냉방이 필요한 실내에 냉기를 공급하게 된다. 도면중 전술한 실시예와 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하였다.

본 실시예에 의한 공랭식 냉각장치의 다른 구성은 전술한 실시예와 대동소이하므로 구체적인 설명은 생략한다.

본 발명에 의한 공랭식 냉각장치는, 상기와 같은 복수 개의 단위 냉각장치가 연접되도록 배치되어 소형 건물에 설치될 수도 있고, 다수 개의 단위 냉각장치가 연접되도록 배치되어 대형 건물에 설치될 수도 있다.

111,112 : 압축기 120 : 냉매전환밸브
130 : 제1 열교환기 140 : 제2 열교환기
150 : 제3 열교환기 161,162 : 순환관
171~177 : 연결관 181~185 : 밸브

Claims

압축기;
상기 압축기에 연결되는 제1 열교환기;
상기 제1 열교환기의 출구에 연결되는 제2 열교환기;
상기 제1 열교환기의 출구와 제2 열교환기의 입구의 사이에서 분관되어 그 일단이 연결되고 상기 압축기에 타단이 연결되는 제3 열교환기;
실내에 설치되는 난방용 부하기기;
상기 난방용 부하기기와 별도로 실내에 설치되는 냉방용 부하기기;
상기 제1 열교환기와 난방용 부하기기 사이를 폐루프 형태로 연결하며, 열매체가 구비되어 상기 제1 열교환기에서 발생되는 열을 난방용 부하기기에 전달하는 제1 순환관; 및
상기 제2 열교환기와 냉방용 부하기기 사이를 폐루프 형태로 연결하며, 열매체가 구비되어 상기 제2 열교환기에서 발생되는 냉기를 냉방용 부하기기에 전달하는 제2 순환관;을 포함하는 냉각장치.
제1항에 있어서,
상기 압축기의 출구에는 그 압축기에서 토출되는 냉매의 유동방향을 선택적으로 전환할 수 있는 냉매전환밸브가 설치되는 냉각장치.
제2항에 있어서,
상기 제1 열교환기의 입구와 출구 그리고 상기 제2 열교환기의 입구와 출구에는 각각 냉매의 유동을 선택적으로 차단하도록 복수 개의 밸브들이 구비되는 냉각장치.
제3항에 있어서,
상기 밸브들은 상기 압축기에서 토출되는 냉매가 상기 제1 열교환기로 안내되도록 제1 패스를 형성하고, 상기 제1 열교환기를 거친 냉매의 일부가 상기 제3 열교환기로 안내되도록 제2 패스를 형성하며, 상기 제1 열교환기를 거친 냉매의 다른 일부가 상기 제2 열교환기로 안내되도록 제3 패스를 형성하고, 상기 제2 패스를 통과하는 냉매와 제3 패스를 통과하는 냉매가 압축기로 안내되도록 제4 패스를 형성하는 냉각장치.
제3항에 있어서,
상기 밸브들은 상기 압축기에서 토출되는 냉매가 상기 제1 열교환기로 안내되도록 제1 패스를 형성하고, 상기 제1 열교환기를 거친 냉매가 상기 제3 열교환기로 안내되도록 제2 패스를 형성하며, 상기 제2 패스를 통과하는 냉매가 압축기로 안내되도록 제3 패스를 형성하는 냉각장치.
제3항에 있어서,
상기 밸브들은 상기 압축기에서 토출되는 냉매가 상기 제3 열교환기로 안내되도록 제1 패스를 형성하고, 상기 제3 열교환기를 거친 냉매가 상기 제2 열교환기로 안내되도록 제2 패스를 형성하며, 상기 제2 패스를 통과하는 냉매가 압축기로 안내되도록 제3 패스를 형성하는 냉각장치.
제1항 내지 제6항의 어느 한 항에 있어서,
상기 압축기는 서로 독립적으로 운전될 수 있도록 복수 개의 압축기로 구비되고, 상기 복수 개의 압축기는 그 입구들이 서로 합관되는 동시에 그 출구들이 서로 합관되어 한 개의 배관으로 상기 열교환기들과 연결되는 냉각장치.
압축기, 상기 압축기에 연결되는 제1 열교환기, 상기 제1 열교환기의 출구에 연결되는 제2 열교환기, 상기 제1 열교환기의 출구와 제2 열교환기의 입구의 사이에서 분관되어 그 일단이 연결되고 상기 압축기에 타단이 연결되는 제3 열교환기를 포함하는 실외부;
실내에 설치되고, 상기 실외부의 제1 열교환기에서 발생되는 열을 이용하여 실내를 난방하는 난방용 부하기기;
실내에 설치되고, 상기 실외부의 제2 열교환기에서 발생되는 냉기를 이용하여 실내를 냉방하는 냉방용 부하기기;
상기 실외부의 제1 열교환기와 상기 난방용 부하기기 사이를 연결하여, 상기 실외부의 제1 열교환기에서 발생되는 열을 상기 난방용 부하기기에 전달하는 제1 순환관; 및
상기 실외부의 제2 열교환기와 상기 냉방용 부하기기 사이를 연결하여, 상기 실외부의 제2 열교환기에서 발생되는 냉기를 상기 냉방용 부하기기에 전달하는 제2 순환관;을 포함하는 냉각장치.
제8항에 있어서,
상기 압축기의 출구에는 그 압축기에서 토출되는 냉매의 유동방향을 선택적으로 전환할 수 있는 냉매전환밸브가 상기 실외부의 내부에 설치되는 냉각장치.