KR101698243B1 - 칠러 시스템 및 칠러 세트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 칠러 세트에 관한 것이다.
일 측면에 따른 칠러 세트는, 제1압축기를 구비하는 제1칠러 모듈; 제2압축기를 구비하는 제2칠러 모듈; 및 상기 제1칠러 모듈 및 제2칠러 모듈을 제어할 수 있는 컨트롤러를 포함하고, 상기 컨트롤러는, 상기 제1압축기와 상기 제2압축기 중 어느 한 압축기가 작동하는 중에 다른 한 압축기의 작동 조건이 만족되면, 상기 다른 한 압축기를 추가로 작동시킨다.

Description

칠러 시스템 및 칠러 세트{Chiller system and chiller set}

본 명세서는 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 시스템을 보여주는 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래의 칠러 시스템(1)은, 칠러 유닛 및 수요처(6)를 포함한다. 상기 수요처(6)는 일 예로 냉수를 이용하는 공기조화 장치로서 이해될 수 있다.

상기 칠러 유닛은, 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)를 포함한다.

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

상기 칠러 시스템(1)은, 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)를 포함한다.

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. 일 예로, 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 발명의 목적은, 제품 생산성 및 시장 대응성이 양호한 칠러 시스템을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 복수의 압축기가 순차적으로 작동될 수 있는 칠러 시스템 및 칠러 세트를 제공하는 것에 있다.

일 측면에 따른 칠러 세트는, 제1압축기를 구비하는 제1칠러 모듈; 제2압축기를 구비하는 제2칠러 모듈; 및 상기 제1칠러 모듈 및 제2칠러 모듈을 제어할 수 있는 컨트롤러를 포함하고, 상기 컨트롤러는, 상기 제1압축기와 상기 제2압축기 중 어느 한 압축기가 작동하는 중에 다른 한 압축기의 작동 조건이 만족되면, 상기 다른 한 압축기를 추가로 작동시킨다.

또한, 상기 각 칠러 모듈은 냉수를 공급받아 냉매와 열교환시킨 후 냉수를 토출하는 증발기를 포함하고, 상기 컨트롤러는, 냉수 입수 온도와 냉수 출수 온도의 목표값을 비교하여, 상기 작동 조건의 만족 여부를 판단할 수 있다.

또한, 상기 컨트롤러는, 상기 냉수 입수 온도가 상기 냉수 출수 온도의 목표값과 기준값의 합 이상인 경우, 상기 작동 조건이 만족된 것으로 판단할 수 있다.

또한, 상기 컨트롤러는, 복수의 조건 만족 여부 판단을 통하여 상기 다른 한 압축기의 작동 조건의 만족 여부를 판단할 수 있다.

또한, 상기 복수의 조건은 제1조건과 제2조건을 포함하고, 상기 각 칠러 모듈은 냉수를 공급받아 냉매와 열교환시킨 후 냉수를 토출하는 증발기를 포함하고, 상기 컨트롤러는, 냉수 입수 온도와 냉수 출수 온도의 목표값을 비교하여, 상기 제1조건의 만족 여부를 판단할 수 있다.

또한, 상기 컨트롤러는, 상기 냉수 입수 온도가 상기 냉수 출수 온도의 목표값과 기준값의 합 이상인 경우, 상기 제1조건이 만족된 것으로 판단할 수 있다.

또한, 상기 제1조건이 만족된 경우 상기 제2조건의 만족 여부를 판단하고, 상기 제2조건이 만족된 경우는, 상기 어느 한 압축기의 전류값이 기준값 이상인 경우일 수 있다.

또한, 상기 제1압축기와 상기 제2압축기가 함께 작동하는 중에 상기 다른 한 압축기의 정지 조건이 만족되면, 상기 컨트롤러는 상기 다른 한 압축기를 정지시킬 수 있다.

또한, 상기 컨트롤러는, 냉수 입수 온도와 냉수 출수 온도의 목표값을 비교하여, 상기 정지 조건의 만족 여부를 판단할 수 있다.

또한, 상기 컨트롤러는, 상기 냉수 입수 온도가 상기 냉수 출수 온도의 목표값과 기준값의 합 이하인 경우, 상기 정지 조건이 만족된 것으로 판단할 수 있다.

또한, 상기 컨트롤러는, 복수의 조건 만족 여부 판단을 통하여 상기 다른 한 압축기의 정지 조건의 만족 여부를 판단할 수 있다.

또한, 상기 복수의 조건은 제3조건과 제4조건을 포함하고, 상기 각 칠러 모듈은 냉수를 공급받아 냉매와 열교환시킨 후 냉수를 토출하는 증발기를 포함하고, 상기 컨트롤러는, 냉수 입수 온도와 냉수 출수 온도의 목표값을 비교하여, 상기 제3조건의 만족 여부를 판단할 수 있다.

또한, 상기 컨트롤러는, 상기 냉수 입수 온도가 상기 냉수 출수 온도의 목표값과 기준값의 합 이하인 경우, 상기 제3조건이 만족된 것으로 판단할 수 있다.

또한, 상기 제3조건이 만족된 경우 상기 제4조건의 만족 여부를 판단하고, 상기 제4조건이 만족된 경우는, 상기 다른 한 압축기의 전류값이 기준값 이하인 경우일 수 있다.

다른 측면에 따른 칠러 시스템은, 각각이 복수의 압축기와 복수의 증발기를 구비하는 복수의 칠러 모듈; 및 상기 복수의 칠러 모듈을 제어할 수 있는 컨트롤러를 포함하고, 상기 복수의 압축기는, 결정된 운전 순위에 기초하여 작동할 수 있고, 선 순위의 하나 이상의 압축기가 작동하는 중에 후 순위의 압축기의 작동 조건이 만족된 경우, 상기 컨트롤러는 후 순위의 압축기를 작동시킨다.

또한, 상기 컨트롤러는, 냉수 입수 온도와 냉수 출수 온도의 목표값을 비교하여, 후 순위 압축기의 작동 조건의 만족 여부를 판단할 수 있다.

또한, 상기 컨트롤러는, 상기 냉수 입수 온도가 상기 냉수 출수 온도의 목표값과 기준값의 합 이상인 경우, 후 순위의 압축기의 작동 조건이 만족된 것으로 판단할 수 있다.

또한, 압축기의 운전 순위 별로 상기 기준값이 달라질 수 있다.

또한, 복수의 압축기 중 2 이상의 압축기가 작동하는 중, 후 순위의 압축기의 정지 조건이 만족된 경우, 상기 컨트롤러는 후 순위의 압축기를 정지시킬 수 있다.

또한, 상기 컨트롤러는, 냉수 입수 온도와 냉수 출수 온도의 목표값을 비교하여, 후 순위의 압축기의 정지 조건의 만족 여부를 판단할 수 있다.

또한, 상기 컨트롤러는, 상기 냉수 입수 온도가 상기 냉수 출수 온도의 목표값과 기준값의 합 이하인 경우, 후 순위의 압축기의 정지 조건이 만족된 것으로 판할 수 있다.

또한, 압축기의 운전 순위 별로 상기 기준값이 달라질 수 있다.
다른 측면에 따른 칠러 세트는, 제1압축기를 구비하는 제1칠러 모듈; 제2압축기를 구비하는 제2칠러 모듈; 및 상기 제1칠러 모듈 및 제2칠러 모듈을 제어할 수 있는 컨트롤러를 포함하고, 상기 컨트롤러는, 상기 제1압축기와 상기 제2압축기 중 어느 한 압축기가 작동하는 중에 다른 한 압축기의 작동 조건이 만족되면, 상기 다른 한 압축기를 추가로 작동시키고, 상기 각 칠러 모듈은 냉수를 공급받아 냉매와 열교환시킨 후 냉수를 토출하는 증발기를 포함하고, 상기 컨트롤러는, 냉수 입수 온도가 냉수 출수 온도의 목표값과 기준값의 합 이상인 경우, 상기 작동 조건이 만족된 것으로 판단하고, 작동할 압축기의 운전 순위 별로 상기 기준값이 달라지되, 운전 순위가 늦을수록 기준값이 크다.

제안되는 발명에 의하면, 칠러 세트가 모듈화 되어 제공되므로, 칠러 시스템이 설치되는 건물의 크기 또는 필요한 공기조화 능력등에 따라 칠러 세트의 제작이 신속하고 효과적으로 이루어질 수 있다는 장점이 있다.

또한, 칠러 시스템을 사용하는 과정에서 일부 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, 필요한 냉동능력에 따라, 복수의 칠러 모듈이 결정된 운전 순위에 기초하여 순차적으로 기동될 수 있으므로, 기동전류의 급격한 상승에 따른 전력 소비를 줄일 수 있는 장점이 있다.

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

도 1은 종래의 칠러 시스템을 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 칠러 시스템의 구성을 보여주는 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 칠러 모듈의 구성을 보여주는 시스템 도면.
도 4는 도 3의 칠러 모듈의 개념도.
도 5는 본 발명의 일 실시예와 관련된 칠러 모듈의 사시도.
도 6은 도 5에 도시된 칠러 모듈의 정면도.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 칠러 세트를 보여주는 사시도.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 칠러 시스템을 개략적으로 보여주는 블럭도.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 칠러 시스템의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 10은 압축기의 작동 조건 판단 방법을 설명하는 흐름도.
도 11은 압축기의 정지 조건 판단 방법을 설명하는 흐름도.
도 12a 내지 도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 컨트롤러에서 표시되는 화면을 보여주는 도면.

이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 칠러 시스템의 구성을 보여주는 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 칠러 모듈의 구성을 보여주는 시스템 도면이고, 도 4는 도 3의 칠러 모듈의 개념도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 칠러 시스템(10)은, 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)를 포함할 수 있다.

상기 냉수 수요처(30)는 냉수를 이용하여 공기조화를 수행하는 장치 또는 공간으로 이해될 수 있다.

상기 칠러 모듈(100)와 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 배관이다.

상기 냉각수 순환유로(40)는, 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)를 포함할 수 있다.

상기 냉각수 입수유로(42) 및 냉각수 출수유로(44) 중 적어도 하나의 유로에는, 냉각수의 유동을 위하여 구동되는 냉각수 펌프(46)가 제공될 수 있다. 일 예로 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 냉각수 출수 온도센서(47)가 제공된다. 그리고, 상기 냉각수 입수유로(42)에는, 상기 냉각탑(20)으로부터 토출되는 냉각수의 온도를 감지하는 냉각수 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 배관이다.

상기 냉수 순환유로(50)는, 냉수가 상기 증발기(140)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)를 포함할 수 있다.

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

상기 냉수 입수유로(52)에는 상기 칠러 모듈(100)로 유입되는 냉수의 온도를 감지하는 냉수 입수 온도센서(53)가 제공되고, 상기 냉수 출수유로(54)에는 상기 칠러 모듈(100)에서 토출되는 냉수의 온도를 감지하는 냉수 출수 온도센서(55)가 제공될 수 있다.

다른 예로는, 상기 냉수 입수 온도센서(53)와 상기 냉수 출수 온도센서(55)가 상기 칠러 모듈(100)에 구비될 수 있다.

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

일 예로, 상기 냉수 수요처(30)는, 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 유닛을 포함할 수 있다.

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

상세히, 상기 에어 핸들링 유닛은, 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)를 포함할 수 있다.

상기 송풍기(63, 64)는, 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)를 포함할 수 있다.

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)은, 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)를 포함할 수 있다.

상기 팽창장치(131, 132)는, 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)를 포함할 수 있다.

상기 칠러 모듈(100)은, 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)을 더 포함할 수 있다.

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 제공될 수 있다.

상기 압축기(110)는, 냉매를 압축시키기 위한 임펠러(111, impeller)를 포함한다. 또한, 상기 압축기(110)는 상기 임펠러(111)를 구동시키기 위한 모터(112)를 포함한다. 또한, 상기 압축기(110)는 상기 모터(112)의 구동력을 상기 임펠러(111) 측으로 전달시키기 위한 하나 이상의 기어를 포함할 수 있다.

또한, 상기 압축기(110)는 임펠러(111)로 유입 및 토출되는 냉매의 유량을 조절하기 위한 가이드 베인(114)을 포함할 수 있다. 즉, 상기 가이드 베인(114)은 냉매가 유동하는 경로의 개도를 조절할 수 있으며, 개도 조절에 따라 냉매의 유량이 조절될 수 있다. 일 예로 상기 가이드 베인(114)의 개도가 증가하는 경우 냉매의 유량이 증가되고, 개도가 감소하는 경우 냉매의 유량이 감소된다.

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

상세히, 상기 응축기(120)는, 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)를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 응축기(120)는, 상기 쉘(121)의 내부에 제공되며 냉각수의 유동을 가이드 하는 냉각수 튜브 어레이(124)와, 상기 쉘(121)의 단부 일측에 형성되며 상기 냉각수 튜브 어레이(124)로 냉각수가 유입되도록 하는 냉각수 유입부(125) 및 상기 쉘(121)의 단부 타측에 형성되며 상기 냉각수 튜브 어레이(124)로부터 냉각수가 유출되도록 하는 냉각수 유출부(126)를 더 포함할 수 있다.

상기 냉각수 유입부(125)는 상기 냉각수 입수유로(42)와 연결되며, 상기 냉각수 유출부(126)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 분리시킬 수 있다. 분리된 기상 냉매는 상기 압축기(110)로 유입되며, 분리된 액상 냉매는 상기 제 2 팽창장치(132)로 유입되어 2차 감압될 수 있다.

상기 증발기(140)는, 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)를 포함할 수 있다. 상기 냉매 유출구(143)는 상기 흡입배관(101)에 연결될 수 있다.

상기 증발기(140)는, 상기 쉘(141)의 내부에 제공되며 냉수의 유동을 가이드 하는 냉수 튜브 어레이(144)와, 상기 쉘(141)의 단부 일측에 형성되며 상기 냉수 튜브 어레이(144)로 냉수가 유입되도록 하는 냉수 유입부(145) 및 상기 쉘(141)의 단부 타측에 형성되며 상기 냉수 유로(145)로부터 냉수가 유출되도록 하는 냉수 유출부(146)를 더 포함할 수 있다.

상기 냉수 유입부(145)는 상기 냉수 입수유로(52)와 연결되며, 상기 냉수 유출부(146)는 상기 냉수 출수유로(54)와 연결된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예와 관련된 칠러 모듈의 사시도이고, 도 6은 도 5에 도시된 칠러 모듈의 정면도이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 상기 칠러 모듈(100)은 상기 칠러 시스템을 구성하는 베이스 유닛의 기능을 수행한다.

상기 압축기(110)는 냉매를 압축하기 위한 임펠러(111)를 포함할 수 있다. 한편, 미설명부호 C1은 상기 임펠러의 회전중심을 나타낸다.

상기 응축기(120)에서는 상기 압축기(110)로부터 유입된 냉매와 냉각수의 열교환이 이루어진다. 상기 응축기(120)는 외관을 형성하는 원통 형상의 쉘과 상기 쉘 내부에 마련된 냉각수 튜브 어레이(124)를 포함할 수 있다.

상기 냉각수 튜브 어레이(124)를 통해 냉각수가 유동하게 되고, 상기 냉각수의 유동과정에서 쉘 내부에 수용된 냉매와의 열교환이 이루어진다. 한편, 미설명부호 C3는 상기 응축기(120)의 중심(또는 중심축)을 나타낸다.

또한, 설명의 편의를 위하여 냉각수 또는 냉수의 유동방향을 응축기(120) 또는 증발기(140)의 길이방향이라 각각 지칭하기로 한다.

또한, 상기 냉각수 튜브 어레이(124)는 상기 응축기(120)의 중심(C3)을 기준으로 상부 영역에 마련될 수 있다. 이는 응축기(120)로 유입되는 냉매의 상태가 기체 상태임을 고려한 설계이다.

또한, 상기 증발기(140)에서는 상기 응축기(120)로부터 토출된 냉매와 냉수의 열교환이 이루어진다. 또한, 상기 증발기(140)는 외관을 형성하는 원통 형상의 쉘과 상기 쉘 내부에 마련된 냉수 튜브 어레이(144)를 포함할 수 있다.

상기 냉수 튜브 어레이(144)를 통해 냉수가 유동하게 되고, 상기 냉수의 유동과정에서 쉘 내부에 수용된 냉매와의 열교환이 이루어진다. 한편, 미설명부호 C2는 상기 증발기(140)의 중심(또는 중심축)을 나타낸다.

또한, 상기 냉수 튜브 어레이(144)는 상기 증발기(140)의 중심(C2)을 기준으로 하부 영역에 마련될 수 있다. 이는 증발기(140)로 유입되는 냉매가 액체 상태를 포함하는 것을 고려한 설계이다.

여기서, 상기 압축기(110)와 증발기(140) 및 응축기(120)는 소정 방향을 따라 각각 적층된 상태로 배치된다.

또한, 상기 압축기(110)와 증발기(140) 및 응축기(120)는, 상기 칠러 모듈(100)의 설치면(F)의 수직 방향(y축 방향)을 따라 각각 적층된 상태로 배치될 수 있다.

여기서, 상기 증발기(140)는 상기 응축기(120)와 상기 압축기(110) 사이에 위치될 수 있다. 구체적으로, 상기 칠러 모듈(100)은 설치면(F)을 기준으로, 응축기(120)와 증발기(140) 및 압축기(110)가 각각 차례로 적층된 구조를 갖는다.

이는 증발기(140) 상부의 기체 냉매가 압축기(110)로 용이하게 흡입될 수 있도록 압축기(110)와 증발기(140) 사이의 간격을 줄이기 위함이다.

또한, 상기 압축기(110)와 증발기(140) 및 응축기(120)를 차례로 적층시킴으로써 설치면적을 줄일 수 있다.

또한, 상기 압축기(110)와 증발기(140)는, 상기 임펠러의 회전 중심(C1)과 상기 증발기(140)의 중심(C2)이 동일 수직선 상에 각각 위치되도록 배치될 수 있다. 구체적으로, 도 6을 참조하면, 상기 임펠러의 회전 중심(C1)과 상기 증발기(140)의 중심(C2)은 y축과 실질적으로 평행한 임의의 축에 각각 위치될 수 있다.

또한, 상기 응축기(120)와 증발기(140)는, 상기 응축기(120)의 중심(C3)과 상기 증발기(140)의 중심(C2)이 동일 수직선 상에 위치되도록 배치될 수 있다.

이와는 다르게, 도 6을 참조하면, 상기 응축기(120)와 증발기(140)는, 상기 응축기(120)의 중심(C3)과 상기 증발기(140)의 중심(C2)이 수평 방향(x축 방향)으로 이격되도록 배치될 수 있다.

전술한 바와 같이, 상기 증발기(140) 및 상기 응축기(120)는 각각 원통 형상을 가지며, 상기 증발기(140)의 체적은 상기 응축기(120)의 체적보다 클 수 있다. 이러한 경우에도, 압축기(110)와 증발기(140) 사이의 간격을 줄이기 위하여, 상기 증발기(140)는 상기 압축기(110)와 상기 응축기(120) 사이에 위치될 수 있다.

상기 칠러 모듈(100)은 상기 압축기(110)를 제어하기 위한 컨트롤 패널(180)을 추가로 포함할 수 있다. 상기 컨트롤 패널(180)은 각종 제어명령의 입력 및 칠러 모듈(100)의 상태정보를 표시하는 기능을 수행할 수 있다.

일 실시 태양으로, 사용자는 상기 컨트롤 패널(180)을 통해 압축기(110)의 운전을 제어할 수 있다. 또한, 상기 컨트롤 패널(180)은 증발기(140)를 통과하는 냉수의 입출구 온도와 응축기(120)를 통과하는 냉각수의 입출구 온도 및 압축기 온도 등을 표시할 수 있다.

이때, 상기 컨트롤 패널(180) 및 상기 증발기(140)는 상기 응축기(120) 상부에 각각 위치될 수 있다.

또한, 칠러 모듈(100)을 구성하는 각종 배관(예를 들어, 냉매 배관)은 상기 컨트롤 패널(180)이 노출된 방향으로 연장 및 연결될 수 있다. 이는 복수 개의 터보 칠러를 조합함으로써 칠러 시스템을 구성하는 경우, 서비스 접근을 용이하게 하기 위함이다.

한편, 상기 칠러 모듈(100)은 증발기(140) 및 응축기(120)를 각각 고정시키기 위한 지지부재(160)를 더 포함할 수 있다. 상기 지지부재(160)는 상기 증발기(140)의 일 종단부 및 상기 응축기(120)의 일 종단부를 각각 지지 및 고정할 수 있다.

또한, 상기 칠러 모듈(100)은 적어도 2개 이상의 지지부재(160)를 추가로 포함할 수 있다. 이때, 각 지지부재(160)는 증발기(140) 및 응축기(120)의 양 종단부에 각각 마련될 수도 있다.

또한, 상기 지지부재(160)는 상기 증발기(140)의 일 종단부 및 상기 응축기(120)의 일 종단부를 동시에 지지 및 고정할 수 있는 단일 플레이트로 구성될 수도 있고, 복수 개의 플레이트의 조합으로 구성될 수도 있다.

상기 지지부재(160)는 증발기(140)를 고정시키기 위한 제1 플레이트(161)와 상기 응축기(120)를 고정시키기 위한 제2 플레이트(162)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 플레이트(161)와 제2 플레이트(162)의 경계부는 각각 경사면으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 지지부재(160)는 제1 플레이트(161)와 제2 플레이트(162)에 각각 연결되는 제3 플레이트(163)를 포함할 수 있다. 제3 플레이트(163)는 상기 지지부재(160)의 무게중심을 보상하는 기능을 수행할 수 있다. 또한, 각 플레이트(161 내지 163)는 용접 및/또는 스크류 체결 방식으로 조립될 수 있다.

상기 증발기(140)의 길이방향의 종단부에는 캡(148)이 마련될 수 있다. 또한, 상기 캡(148)에는 냉수가 유동하기 위한 유동홀(148a)이 마련될 수 있다. 설치상태에 따라, 상기 유동홀(148a)은 냉수 유입부 또는 냉수 유출부의 기능을 수행할 수 있다.

또한, 상기 응축기(120)의 길이방향의 종단부에는 캡(128)이 마련될 수 있다. 또한, 상기 캡(128)에는 냉각수가 유동하기 위한 유동홀(128a)이 마련될 수 있다. 설치상태에 따라, 상기 유동홀(128a)은 냉각수 유입부 또는 냉각수 유출부의 기능을 수행할 수 있다.

한편, 상기 증발기(140)를 통해 유동하는 냉수의 유동방향과 상기 응축기(120)를 통해 유동하는 냉각수의 유동방향이 반대방향이 되도록 구성할 수 있다. 즉, 도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 증발기(140)의 유동홀(148a)이 냉수 유출부인 경우, 상기 응축기(120)의 유동홀(128a)은 냉각수 유입부일 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 칠러 세트를 보여주는 사시도이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 칠러 세트는, 복수의 칠러 모듈(100a, 200)을 포함할 수 있다. 복수의 칠러 모듈(100, 120)은 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다.

도 7에는 일 예로 복수의 칠러 모듈(100a, 120)이 병렬로 연결된 것이 도시된다.

상기 복수의 칠러 모듈(100a, 120)은 제1 칠러 모듈(100a) 및 제2 칠러 모듈(200)를 포함할 수 있다. 여기서 제1 칠러 모듈(100a)와 제2 칠러 모듈(200)은 도 5 및 도 6을 통해 설명한 칠러 모듈과 동일한 구조를 갖는다. 또한, 제1 칠러 모듈(100a)와 제2 칠러 모듈(200)는 동일한 용량 및 크기를 가질 수도 있고, 서로 다른 용량 및 크기를 가질 수도 있다.

상기 제1 칠러 모듈(100a)은 제1 압축기(110), 제1 응축기(120) 및 제2 증발기(140)를 포함할 수 있고, 상기 제2 칠러 모듈(200)은 제2 압축기(210), 제2 응축기(120) 및 제2 증발기(140)를 포함할 수 있다.

또한, 상기 칠러 세트는, 도시되지는 않았으나, 상기 제1 응축기(120)와 상기 제2 응축기(220)를 연결하는 냉각수 연결관과, 상기 제1 증발기(220)와 상기 제2 증발기(240)를 연결하는 냉수 연결관을 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 냉수 연결관은 제1 증발기(140)의 냉수 튜브 어레이를 통과한 냉수를 제2 증발기(220) 측으로 전달하는 통로 기능을 수행한다. 구체적으로, 제1 증발기(140)의 냉수 튜브 어레이를 통과한 냉수는 냉수 연결관에서 합류된 후, 제2 증발기(240)의 냉수 튜브 어레이로 분지된다.

또한, 상기 냉각수 연결관은 제1 응축기(120)의 냉각수 튜브 어레이를 통과한 냉각수를 제2 응축기(220) 측으로 전달하는 통로 기능을 수행한다. 구체적으로, 제1 응축기(120)의 냉각수 튜브 어레이를 통과한 냉각수는 냉각수 연결관에서 합류된 후, 제2 응축기(220)의 냉각수 튜브 어레이로 분지된다.

이때, 전술한 바와 같이, 상기 제1 압축기와 제1 증발기 및 제1 응축기는, 상기 제1 칠러 모듈(100a)의 설치면의 수직 방향을 따라 각각 적층된 상태로 배치되고, 상기 제2 압축기와 제2 증발기 및 제2 응축기는, 상기 제2 칠러 모듈(200)의 설치면의 수직 방향을 따라 각각 적층된 상태로 배치된다.

구체적으로, 제1 증발기(140)는 상기 제1 압축기와 제1 응축기 사이에 위치되고, 제2 증발기(240)는 상기 제2 압축기와 제2 응축기 사이에 위치된다.

각 응축기(120, 220) 및 각 증발기(140, 240)의 종단부에는 캡(128, 228, 1488, 248)이 마련되며, 각 캡에는 유동홀(128a, 228a, 148a, 248a)이 마련된다.

이때, 냉수 연결관은 인접하는 2개의 증발기(140, 240)의 유동홀들(148a, 248a)을 연결한다. 마찬가지로, 냉각수 연결관은 인접하는 2개의 응축기(120, 220)의 유동홀들(128a, 228a)을 연결한다.

또한, 제1 칠러 모듈(100)와 제2 칠러 모듈(200)이 병렬로 배치된 상태에서, 제1 증발기(140)와 제2 증발기(140) 사이의 간격은 제1 응축기(120)와 제2 응축기(220) 사이의 간격보다 짧게 형성될 수 있다.

또한, 제1 칠러 모듈(100a)은, 제1 응축기(120)와 제1 증발기(140)를 각각 고정시키기 위한 제1 지지부재(160)를 포함하고, 제2 칠러 모듈(200)은, 제2 응축기(140)와 제2 응축기(240)를 각각 고정시키기 위한 제2 지지부재(260)를 포함할 수 있다.

이때, 제1 칠러 모듈(100a)과 제2 칠러 모듈(200)가 병렬로 배치된 상태에서 상기 제1 지지부재(160)와 제2 지지부재(260)는 접촉될 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 칠러 시스템을 개략적으로 보여주는 블럭도이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 칠러 시스템은, 복수의 칠러 세트(301, 302)와, 상기 복수의 칠러 세트(301, 302)로 전원을 공급할 수 있는 기동장치(320)와, 상기 기동장치(330)와 연결되는 메인 제어장치(340)를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 복수의 칠러 세트(301, 302) 각각은 복수의 칠러 모듈을 포함할 수 있다.

일 예로 복수의 칠러 세트(301, 302)는 제1칠러 세트(301)와, 제2칠러 세트(302)를 포함할 수 있다.

상기 제1칠러 세트(310)은 일 예로 제1칠러 모듈(311)과 제2칠러 모듈(312)을 포함할 수 있다. 상기 제2칠러 세트(320)는 일 예로 제3칠러 모듈(313)과 제4칠러 모듈(314)을 포함할 수 있다.

상기 각 칠러 모듈(311, 312, 313, 314)은 압축기(315, 316, 317, 318)를 포함할 수 있다. 일 예로 상기 제1 칠러 모듈(311)은 제1압축기(315)를 포함하고, 상기 제2 칠러 모듈(312)은 제2압축기(316)를 포함하고, 상기 제3 칠러 모듈(313)은 제3압축기(317)를 포함하고, 상기 제4 칠러 모듈(314)은 제4압축기(318)를 포함할 수 있다.

본 명세서에서, 상기 복수의 칠러 세트의 개수, 및 각 칠러 세트를 구성하는 복수의 칠러 모듈의 개수에는 제한이 없음을 밝혀둔다.

도시되지는 않았으나, 상기 각 칠러 모듈(311, 312, 313, 314)는 증발기 및 응축기를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1칠러 세트(301)는 제1칠러 모듈(311) 및 제2칠러 모듈(312)을 제어할 수 있는 제1컨트롤 패널(321)을 더 포함할 수 있고, 상기 제2칠러 세트(302)는 제3칠러 모듈(313) 및 제4칠러 모듈(314)을 제어할 수 있는 제2컨트롤 패널(322)을 더 포함할 수 있다.

상기 메인 제어장치(300)는, 요구되는 냉동부하 또는 칠러 모듈의 운전부하에 따라 칠러 모듈의 운전여부를 제어할 수 있다.

상기 기동장치(330)는 상기 제1컨트롤 패널(321) 및 상기 제2컨트롤 패널(322)과 통신할 수 있다. 상기 기동장치(320)는 상기 메인 제어장치(300)의 제어명령을 상기 각 컨트롤 패널(321, 322)으로 전달할 수 있다.

상기 각 컨트롤 패널(321, 322)은 도시되지는 않았으나, 메모리를 포함할 수 있고, 상기 각 컨트롤 패널(321, 322)의 메모리에 저장된 정보는 상기 기동장치(330)의 메모리 및/또는 상기 메인 제어장치(340)의 메모리에 동일하게 저장될 수 있다.

상기 기동장치(330)는, 복수의 칠러 모듈(311, 312, 313, 314)에 전원을 인가하기 위하여 선택적으로 온/오프 되는 복수의 스위치(331, 332, 333, 334)를 포함할 수 있다.

상기 복수의 스위치(331, 332, 333, 334)는, 제1 칠러 모듈(311)에 연결되는 제1 스위치(331)와, 제2 칠러 모듈(312)에 연결되는 제2 스위치(332), 제3 칠러 모듈(313)에 연결되는 제3 스위치(333) 및 제4 칠러 모듈(314)에 연결되는 제4 스위치(334)를 포함할 수 있다.

본 실시 예에서 복수의 스위치의 개수는 복수의 칠러 모듈의 개수와 동일할 수 있다.

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

상기 메인 제어장치(340)는 시스템에 요구되는 냉동능력에 기초하여, 칠러 모듈이 1대씩 기동될 수 있도록 칠러 모듈의 운전신호를 상기 기동장치(330)로 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 제어장치(340)는 미리 결정된 순서에 기초하여, 차례로 3개의 칠러 모듈이 운전되도록 하기 위한 제어 명령을 상기 기동장치(330)로 전달할 수 있다.

그리고, 3대의 칠러 모듈이 운전되고 있는 상태에서, 시스템의 부하, 즉 냉수 온도부하 또는 압축기 운전부하에 기초하여, 운전되는 칠럼 모듈의 수를 유지, 증가 또는 감소시킬 수 있다.

본 실시 예에 의하면, 칠러 세트가 모듈화 되어 제공되므로, 칠러 시스템이 설치되는 건물의 크기 또는 필요한 공기조화 능력등에 따라 칠러 세트의 제작이 신속하고 효과적으로 이루어질 수 있다.

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

도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 칠러 시스템의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 10은 압축기의 작동 조건 판단 방법을 설명하는 흐름도이고, 도 11은 압축기의 정지 조건 판단 방법을 설명하는 흐름도이다.

도 8 내지 도 11을 참조하면, 칠러 시스템의 작동 시작 명령이 입력되면 칠러 시스템의 작동이 시작된다(S1).

상기 메인 제어장치(340)는 상기 칠러 시스템의 작동 시작 명령이 입력되면, 복수의 칠러 세트를 구성하는 복수의 압축기의 운전 순위를 결정할 수 있다.

구체적으로, 상기 메인 제어장치(340)의 메모리에는 복수의 압축기의 운전 이력 정보가 저장되고, 상기 메모리에 저장된 복수의 압축기의 운전 이력 정보를 기초로 복수의 압축기의 운전 순위를 결정한다.

이 때, 운전 이력 정보는 각 압축기의 누적 운전 시간을 포함할 수 있다.

예를 들어, 제1압축기(315)의 누적 운전 시간이 26시간이고, 제2압축기(316)의 누적 운전 시간이 35시간이고, 제3압축기(317)의 누적 운전 시간이 32시간이고, 제4압축기(318)의 누적 운전 시간이 30시간인 것으로 가정한다.

상기 메인 제어장치(340)는, 누적 운전 시간이 가장 적은 제1압축기(315)를 제1순위로 결정한다. 그리고, 상기 제1압축기(315)와 하나의 칠러 세트를 이루는 제2압축기(316)를 제2순위로 결정한다. 여기서, 상기 제4압축기(318)의 누적 운전 시간이 두 번째로 적으나, 상기 제4압축기(318)는 제2칠러 세트를 구성하는 것으로서, 만약, 제1압축기(315)를 동작시킨 후에 상기 제4압축기(318)를 동작시키는 경우, 두 개의 칠러 세트가 각각 운전되어야 하므로, 전력 소모가 커지는 문제가 있을 수 있다.

따라서, 본 실시 예는 복수의 칠러 세트 중 제1순위로 결정된 압축기가 속하는 칠러 세트 내에서 압축기의 누적 운전 시간 순으로 운전 순위를 결정하고, 그 다음, 나머지 칠러 세트 중에서 누적 운전 시간이 적은 압축기를 다음 운전 순위로 결정한다.

물론, 칠러 세트와 무관하게, 각 압축기 별로 누적 운전 시간 순으로 운전 순위를 결정하는 것도 가능하다.

본 실시 예에서 압축기의 운전 순위 결정 시에 장애 발생한 압축기는 순위 결정 대상에서 제외될 수 있다.

또한, 수동 모드로 설정된 압축기도 운전 순위 결정 시, 순위 결정 대상에서 제외될 수 있다. 즉, 본 실시 예에서 압축기는 자동 모드 또는 수동 모드로 작동될 수 있으며, 수동 모드 시에는 사용자에 의해서 오프되거나 온될 수 있으므로, 수동 모드로 설정된 압축기는 순위 결정 대상에서 제외될 수 있다.

압축기 간의 누적 운전 시간이 동일한 경우에는 과거의 장애 발생 횟수가 적은 압축기가 선 순위로 결정될 수 있다.

위에서는 압축기의 누적 운전 시간을 기초로 압축기의 운전 순위가 결정되는 것으로 설명하였으나, 이와 달리 압축기의 누적 운전 횟수를 기초로 압축기의 운전 순위가 결정되는 것도 가능하다.

상기 메인 제어장치(340)는 칠러 시스템이 작동하면, 제1순위로 결정된 압축기를 작동시킨다. 즉, 상기 메인 제어장치(340)는 제1순위로 결정된 제1압축기(315)를 작동시킨다(S2).

상기 메인 제어장치(340)는 제1순위의 압축기 작동 중에 후 순위의 압축기의 작동 조건이 만족되었는지 여부를 판단한다(S3).

상술한 바와 같이 상기 메인 제어장치(340)는 시스템에 요구되는 냉동능력에 기초하여, 후 순위의 압축기의 작동 여부를 결정할 수 있다.

구체적으로, 상기 냉수 입수 온도센서(53)에서 상기 증발기(140)로 유입되는 냉수의 입수 온도가 감지된다(S41).

그리고, 상기 메인 제어장치(340)는, 감지된 냉수 입수 온도와 냉수 출수 온도 목표값을 비교한다(S42). 그리고 상기 메인 제어장치(340)는 표1의 운전 조건을 기초로 압축기 추가 운전 여부를 결정한다(S43).

	제2순위 압축기	제3순위 압축기	제4순위 압축기
운전 조건	Y ≥ X + 제1기준값	Y ≥ X + 제2기준값	Y ≥ X + 제3기준값

표1을 참조하면, Y는 냉수 입구 온도이고, X는 냉수 출수 온도 목표값이다.

이 때, 각 순위의 압축기 별로 운전 조건은 다르게 설정된다. 즉, 각 기준값은 다르게 설정된다. 상기 제2기준값은 상기 제1기준값 보다 크고 상기 제3기준값 보다는 작다. 그리고, 상기 각 기준값은 설정되는 냉수 출수 온도 목표값이나 칠러 시스템 설치 조건에 따라 가변될 수 있다.

예를 들어, 제1순위의 압축기가 작동하는 중에, 냉수 출수 온도 목표값과 제1기준값의 합이 냉수 입구 온도 이하가 되는 경우, 제2순위의 압축기의 운전 조건이 만족된 것으로 판단된다.

제1순위 및 제2순위의 압축기가 각각 작동하는 중에 냉수 출수 온도 목표값과 제2기준값의 합이 냉수 입구 온도 이하가 되는 경우, 제3순위의 압축기의 운전 조건이 만족된 것으로 판단된다.

제1순위 내지 제3순위의 압축기가 각각 작동하는 중에 냉수 출수 온도 목표값과 제3기준값의 합이 냉수 입구 온도 이하가 되는 경우, 제4순위의 압축기의 운전 조건이 만족된 것으로 판단된다.

즉, 상기 메인 제어장치(340)는 선 순위의 압축기 작동 중에 후 순위의 압축기의 작동 조건이 만족된 경우, 후 순위의 압축기를 추가로 작동시킨다(S4).

그 다음, 상기 메인 제어장치(340)는, 복수의 압축기가 작동하는 중에 압축기의 작동 정지 조건이 만족되었는지 여부를 판단한다(S5).

구체적으로, 상기 냉수 입수 온도센서(53)에서 상기 증발기(140)로 유입되는 냉수의 온도가 감지된다(S51).

그리고, 상기 메인 제어장치(340)는, 감지된 냉수 입수 온도와 냉수 출수 온도 목표값을 비교한다(S52). 그리고 상기 메인 제어장치(340)는 표2의 정지 조건을 기초로 압축기의 작동 정지 여부를 결정한다(S53).

	제2순위 압축기	제3순위 압축기	제4순위 압축기
정지 조건	Y ≤ X + 제4기준값	Y ≤ X + 제5기준값	Y ≤ X + 제6기준값

표2를 참조하면, Y는 냉수 입구 온도이고, X는 냉수 출수 온도 목표값이다.

이 때, 각 순위의 압축기 별로 정지 조건은 다르게 설정된다. 즉, 각 기준값은 다르게 설정된다. 상기 제5기준값은 상기 제4기준값 보다 크고 상기 제6기준값 보다는 작다. 그리고, 상기 각 기준값은 설정되는 냉수 출수 온도 목표값이나 칠러 시스템 설치 조건에 따라 가변될 수 있다.

예를 들어, 제1순위 내지 제4순위의 압축기가 작동하는 중에, 냉수 출수 온도 목표값과 제6기준값의 합이 냉수 입구 온도 이상이 되는 경우, 제4순위의 압축기의 정지 조건이 만족된 것으로 판단된다.

제1순위 내지 제3순위의 압축기가 각각 작동하는 중에 냉수 출수 온도 목표값과 제5기준값의 합이 냉수 입구 온도 이상이 되는 경우, 제3순위의 압축기의 정지 조건이 만족된 것으로 판단된다.

제1순위 및 제2순위의 압축기가 각각 작동하는 중에 냉수 출수 온도 목표값과 제4기준값의 합이 냉수 입구 온도 이상이 되는 경우, 제2순위의 압축기의 정지 조건이 만족된 것으로 판단된다.

즉, 상기 메인 제어장치(340)는 복수의 압축기 작동 중에 후 순위의 압축기의 정지 조건이 만족된 경우, 후 순위의 압축기를 정지시킨다(S6).

다른 실시 예로서, 상기 메인 제어장치(340)는, 후 순위 압축기의 작동 조건으로서, 제1조건의 만족 여부 및 제2조건의 만족 여부를 판단할 수 있다.

상기 제1조건의 만족 여부 판단은, 냉수 입수 온도와 냉수 출수 온도 목표값을 비교하는 것이고, 상기 제2조건의 만족 여부 판단은, 어느 한 칠러 세트에서 선 순위인 압축기의 전류값과 제1기준 전류값의 비교이다.

예를 들어, 상기 제1조건이 만족된 상태에서, 선 순위인 압축기의 전류값(모터의 전류값일 수 있음)이 제1기준 전류값 보다 작으면, 상기 메인 제어장치(340)는 후순위 압축기의 작동 조건이 만족되지 않은 것으로 판단할 수 있다.

이 때, 상기 제1기준 전류값은 일 예로 선 순위의 압축기의 최대 전류값의 90% 전류값일 수 있다.

상기 제2조건의 만족 여부를 추가로 판단하는 이유는, 선 순위인 압축기의 전류값(모터의 전류값일 수 있음)이 제1기준 전류값 보다 작은 상태에서는 후 순위인 압축기를 운전시키지 않고, 선 순위의 압축기의 전류값을 증가시켜, 냉수 출수 온도를 낮추고 부하에 대응할 수 있기 때문이다.

또한, 상기 메인 제어장치(340)는 후 순위 압축기의 정지 조건으로서, 제3조건의 만족 여부 및 제4조건의 만족 여부를 판단할 수 있다.

상기 제3조건의 만족 여부 판단은 냉수 입수 온도와 냉수 출수 온도 목표값을 비교하는 것이고, 상기 제4조건의 만족 여부 판단은 후 순위의 전류값과 제2기준 전류값의 비교이다.

예를 들어, 상기 제3조건이 만족된 상태에서, 후 순위인 압축기의 전류값(모터의 전류값일 수 있음)이 제2기준 전류값을 초과하면, 상기 메인 제어장치(340)는 후순위 압축기의 정지 조건이 만족되지 않은 것으로 판단할 수 있다.

본 명세서에서 각 칠러 세트 별로 후 순위의 압축기는 선 순위의 압축기의 작동을 추종하여 제어될 수 있다. 예시적으로, 선 순위의 압축기는 냉수 출수 온도가 목표온도에 도달하도록 제어될 수 있고, 후 순위의 압축기는 상기 선 순위의 압축기의 전류를 추종하여 제어될 수 있다.

위와 같은 압축기의 제어방법에 의하면, 선 순위의 압축기 부하와 후 순위의 압축기의 부하가 유사하게 된다.

이 때, 후 순위인 압축기의 전류값(모터의 전류값일 수 있음)이 제2기준 전류값을 초과한 상태에서 후 순위의 압축기를 정지시키게 되면, 선 순위의 압축기의 전류값을 증가시켜도 선 순위의 압축기가 부하에 대응하지 못하는 문제가 있을 수 있으므로, 이러한 문제를 해결하기 위하여, 제3조건의 만족 여부 판단과 함께 제4조건의 만족 여부를 판단할 수 있다.

본 명세서에서 칠러 모듈의 종류에 따라서 압축기의 작동 조건 및 압축기의 정지 조건이 다를 수 있다.

예를 들어, 스크류식 압축기를 구비하는 칠러 모듈인 경우, 압축기의 작동 조건으로서 제1조건과, 압축기의 정지 조건으로서 제3조건의 만족 여부를 판단할 수 있다.

반대로, 터보식 압축기를 구비하는 칠러 모듈인 경우, 압축기의 작동 조건으로서, 제1조건 및 제2조건과, 압축기의 정지 조건으로서 제3조건 및 제4조건의 만족 여부를 판단할 수 있다.

본 실시 예의 제어방법에서, 상기 메인 제어장치가 수행하는 기능은 상기 기동장치 또는 컨트롤 패널에서 동일하게 수행할 수 있다. 즉, 상기 기동장치 및 컨트롤 패널이 복수의 압축기 간의 운전 순위 결정, 단계 S3, 단계 S5를 수행할 수 있다.

따라서, 상기 메인 제어장치, 기동장치 및 상기 컨트롤 패널을 통칭하여 컨트롤러라 이름하기로 한다.

도 12a 내지 도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 컨트롤러에서 표시되는 화면을 보여주는 도면이다.

도 12a 내지 도 15에는 일 예로 컨트롤러가 컨트롤 패널인 것을 예를 들어 설명한다.

도 12a 및 도 13b는 제2컨트롤 패널에서 표시되는 화면을 보여주고, 도 12b, 도 13b, 도 14 및 도 15는 제1컨트롤 패널에서 표시되는 화면을 보여준다.

먼저, 도 8 및 도 12a을 참조하면, 상기 제2컨트롤 패널(322)의 표시부에는 메인 화면(402)이 표시될 수 있다.

상기 제1컨트롤 패널(321)과 상기 제2컨트롤 패널(322) 중 어느 하나가 마스터이고, 다른 하나가 슬레이브일 수 있다. 도 12a에는 제2컨트롤 패널(322)이 마스터인 것이 도시된다.

상기 메인 화면(402)은 제2칠러 세트(302)를 구성하는 제3압축기(317)의 상태 정보와, 제4압축기(318)의 상태 정보와, 상기 제3압축기(317)와 제4압축기(318)의 운전 순위 정보(422)와, 명령을 입력하기 위한 각종 버튼을 포함하는 메뉴를 포함할 수 있다.

또한, 상기 메인 화면(402)은 냉수 온도 정보와 냉각수 온도 정보를 더 포함할 수 있다.

상기 각 압축기의 상태 정보는, 일 예로 압축기의 전류와, 가이드 베인의 개도와, 베어링 온도와, 오일 온도와, 압축기 입출구 압력의 차이값 등을 포함할 수 있다.

상기 가이드 베인의 개도는 일 예로 "%" 형태로 표시될 수 있다.

상기 운전 순위 정보(422)는 제3압축기(317) 및 제4압축기(318)의 운전 순위와 작동 여부를 포함할 수 있다.

이하에서는 제2칠러 세트의 제4압축기(318)가 제1순위로 결정되고, 제3압축기(317)가 제2순위로 결정되고, 제1칠러 세트의 제1압축기(315)가 제3순위로 결정되고, 제2압축기(316)가 제4순위로 결정된 것으로 설명한다.

도 13a를 참조하면, 상기 운전 순위 정보(422)에는 제4압축기(318)(2호기의 압축기 B참조)가 제1순위인 것이 표시되고, 제3압축기(317)(2호기의 압축기 A참조)가 제2순위인 것이 표시된다.

그리고, 제4압축기(318)가 작동하면, 제4압축기가 온 상태인 것으로 표시된다. 반면, 제3압축기는 오프 상태인 것으로 표시된다.

도 12b를 참조하면, 상기 제1컨트롤 패널(321)의 표시부에는 메인 화면(401)이 표시될 수 있다.

상기 메인 화면(401)에는 상기 제2컨트롤 패널(322)에 표시된 메인 화면(402)과 동일한 정보가 표시될 수 있다.

다만, 상기 메인 화면(401)에서 운전 순위 정보(421)에는 제1압축기 및 제2압축기의 운전 순위 및 작동 여부 뿐만 아니라, 제3압축기(317) 및 제4압축기(318)의 운전 순위 및 작동 여부가 표시될 수 있다.

상기 제4압축기(418) 만이 온된 상태인 경우, 상기 운전 순위 정보(421)에는 제4압축기가 온 상태인 것과 함께 제1압축기 내지 제3압축기가 오프 상태인 것이 표시된다.

다음으로, 도 13a를 참조하면, 제2순위의 제3압축기(317)가 추가로 작동하면, 상기 메인 화면(402)의 운전 순위 정보(422)에는 제4압축기(318) 및 제3압축기(317)가 온 상태인 것이 표시된다.

또한, 도 13b를 참조하면, 상기 메인 화면(401)의 운전 순위 정보(421)에도 제4압축기(318) 및 제3압축기(317)가 온 상태인 것이 표시된다.

다음으로, 도 14를 참조하면, 제3순위의 제1압축기(315)가 추가로 작동하면, 상기 메인 화면(401)의 운전 순위 정보(421)에는 제4압축기(318), 제3압축기(317) 및 제1압축기(315)(1호기의 압축기 A 참조)가 온 상태인 것이 표시된다.

다음으로, 도 15를 참조하면, 제4순위의 제2압축기(316)가 추가로 작동하면, 상기 메인 화면(401)의 운전 순위 정보(421)에는 제4압축기(318), 제3압축기(317), 제1압축기(315) 및 제2압축기(316)(1호기의 압축기 B 참조)가 온 상태인 것이 표시된다.

이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 칠러 시스템 100: 칠러 모듈
40: 냉각수 순환 유로 50: 냉수 순환 유로
301: 제1칠러 세트 302: 제2칠러 세트
315: 제1압축기 316: 제2압축기

Claims (22)

1. 제1압축기를 구비하는 제1칠러 모듈;
   제2압축기를 구비하는 제2칠러 모듈;
   제3압축기를 구비하는 제3칠러 모듈; 및
   상기 제1칠러 모듈 내지 제3칠러 모듈을 제어할 수 있는 컨트롤러를 포함하고,
   상기 컨트롤러는, 상기 제1압축기가 작동하는 중에 상기 제2압축기의 제1작동 조건이 만족되면 상기 제2압축기를 추가로 작동시키고, 상기 제1압축기와 상기 제2압축기가 함께 작동하는 중에 상기 제3압축기의 제2작동 조건이 만족되면 상기 제3압축기를 추가로 작동시키며,
   상기 각 칠러 모듈은 냉수를 공급받아 냉매와 열교환시킨 후 냉수를 토출하는 증발기를 포함하고,
   상기 컨트롤러는, 냉수 입수 온도가 냉수 출수 온도의 목표값과 제1기준값의 합 이상인 경우, 상기 제1작동 조건이 만족된 것으로 판단하고,
   상기 컨트롤러는, 냉수 입수 온도가 냉수 출수 온도의 목표값과 제2기준값의 합 이상인 경우, 상기 제2작동 조건이 만족된 것으로 판단하며,
   상기 제2기준값은 상기 제1기준값 보다 큰 것을 특징으로 하는 칠러 세트.
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3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 컨트롤러는, 복수의 조건 만족 여부 판단을 통하여 상기 각 작동 조건의 만족 여부를 판단하는 칠러 세트.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 복수의 조건은 제1조건과 제2조건을 포함하고,
   상기 제1조건이 만족된 경우는, 냉수 입수 온도가 냉수 출수 온도의 목표값과 각 기준값의 합 이상인 경우인 칠러 세트.
6. 삭제
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 제1조건이 만족된 경우 상기 제2조건의 만족 여부를 판단하고,
   상기 제2조건이 만족된 경우는, 동작 중인 압축기의 전류값이 기준값 이상인 경우인 칠러 세트.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1압축기와 상기 제2압축기가 함께 작동하는 중에 상기 제2압축기의 제1정지 조건이 만족되면, 상기 컨트롤러는 상기 제2압축기를 정지시키고,
   상기 제1압축기 내지 제3압축기가 함께 작동하는 중에 상기 제3압축기의 제2정지 조건이 만족되면, 상기 컨트롤러는 상기 제3압축기를 정지시키는 칠러 세트.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 컨트롤러는, 냉수 입수 온도와 냉수 출수 온도의 목표값을 비교하여, 상기 각 정지 조건의 만족 여부를 판단하는 칠러 세트.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 냉수 입수 온도가 상기 냉수 출수 온도의 목표값과 제1기준값의 합 이하인 경우, 상기 제1정지 조건이 만족된 것으로 판단하고,
    상기 냉수 입수 온도가 상기 냉수 출수 온도의 목표값과 제2기준값의 합 이하인 경우, 상기 제2정지 조건이 만족된 것으로 판단하는 칠러 세트.
11. 제 8 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 복수의 조건 만족 여부 판단을 통하여 상기 각 정지 조건의 만족 여부를 판단하는 칠러 세트.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수의 조건은 제3조건과 제4조건을 포함하고,
    상기 각 칠러 모듈은 냉수를 공급받아 냉매와 열교환시킨 후 냉수를 토출하는 증발기를 포함하고,
    상기 컨트롤러는, 냉수 입수 온도와 냉수 출수 온도의 목표값을 비교하여, 상기 제3조건의 만족 여부를 판단하는 칠러 세트.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 냉수 입수 온도가 상기 냉수 출수 온도의 목표값과 각 기준값의 합 이하인 경우, 상기 제3조건이 만족된 것으로 판단하는 칠러 세트.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제3조건이 만족된 경우 상기 제4조건의 만족 여부를 판단하고,
    상기 제4조건이 만족된 경우는, 작동 중인 압축기의 전류값이 기준값 이하인 경우인 칠러 세트.
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