KR101702008B1 - 복합공조 방식의 통신장비용 냉방장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기지국, 데이터센터, 통신실, 전산실 부스 등에 설치되는 외기 활용이 가능한 복합 공조 방식의 냉방장치의 작동시 압축기의 이상 작동을 효율적으로 제어하여 압축기의 파손을 막는 복합공조 방식의 통신장비용 냉방장치와 그 제어방법에 관한 것으로, 브라인 방식의 열교환기와 냉매방식의 열교환기를 포함하는 복합 공조 방식의 통신장비용 냉방장치에 있어서, 제1 실내 열교환기와, 냉매가 순환되는 순환배관과, 제2 실내 열교환기와, 제1차 실내 열교환기를 거치지 않고 냉매를 순환시키는 바이패스배관과, 순환배관 및 바이패스배관에 각각 설치되는 바이패스밸브로 구성되는 제1 냉각수단과, 압축기와, 상기 제2 실내 열교환기와 열교환하는 응축기와, 팽창밸브와, 증발기로 구성되는 제2 냉각수단과, 상기 순환배관의 실내 인입부의 일측에 인입되는 냉수의 온도를 측정하는 냉수측정센서와, 상기 냉수측정센서에 의해 측정된 온도와 미리 설정한 온도를 비교하는 제어부와, 상기 제어부에 의해 측정 온도가 설정 온도보다 낮은 경우 압축기의 동작을 차단하는 동작부를 구비한다.

Description

복합공조 방식의 통신장비용 냉방장치{COMBINE AIR CONDITIONING SYSTEM FOR COMMUNICATION EQUIPMENT}

본 발명은 통신장비나 전산장비의 냉방에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기지국, 데이터센터, 통신실, 전산실 부스 등에 설치되는 통신장비를 냉방함에 있어서 외기를 냉방에 활용하는 복합 공조 방식의 냉방장치의 작동시 압축기의 이상 작동을 효율적으로 제어하여 압축기의 파손을 막는 통신장비용 복합공조 냉방장치에 관한 것이다.

일반적인 냉방장치(Air Conditioner)는 냉매가 증발할 때 주위에서 열을 빼앗는 증발열을 이용하는 것으로, 냉매로는 통상 저온에서도 쉽게 증발하는 암모니아, 프레온, 공비혼합냉매, 클로로메틸 등과 같은 액체를 사용한다.

이러한 통상적인 냉방장치는 압축기에서 고압으로 압축된 기체 상태의 냉매가 응축기를 거치면서 외기와의 열교환에 의해 고압의 액체상태의 냉매로 응축된 후에 팽창밸브 또는 모세관 등을 통해 저압의 분무상태 냉매로 변환된다.

그리고, 저압의 분무상태의 냉매는 증발기로 유입되어 내기와의 열교환에 의해 증발된 후에 다시 압축기로 유입되어 상술한 과정의 사이클이 순환되는데, 이 때 증발기에서 발생된 냉매의 증발열로 냉각된 공기는 송풍팬에 의해 냉방하고자 하는 소정의 공간이나 대상체로 송풍된다.

즉, 이러한 일반적인 냉방장치는 액화 및 증발 등과 같은 상변화가 용이한 냉매를 이용하여 냉방하고자 하는 소정의 공간이나 대상체를 냉각시킨다.

특히, 통신 기지국 또는 통신차량 등의 경우 그 내부에 다수의 유무선 통신장비들이 설치되는데, 이러한 통신장비들은 잦은 열발생에 의해 접촉불량 및 기기고장 등과 같은 각종 오동작을 유발할 수 있으므로 4계절 연중무휴로 냉방시켜야만 작동의 안정성을 확보할 수 있다.

하지만, 종래의 통신장비용 냉방장치는 외부의 온도에 따른 자연상태의 냉기를 활용하는 냉방이 가능함에도 불구하고 단순히 전력을 사용하는 냉각 사이클을 가동하여 냉방하는 방식을 채택함으로써 냉방 자체에 소요되는 전력이 상당하다는 단점이 있다.

이러한 문제점을 개선하기 위해, 계절에 따라 외기의 온도가 냉방에 활용할 수 있을 정도에는 그 냉기를 냉방에 활용하여 종래의 냉방장치와 복합적으로 구성함으로서 종래 냉방장치만으로 냉각할 경우보다 소요 전력을 낮춤은 물론 안정적이고 효율적인 냉방장치가 제안되고 있다.

도 3은 종래 기술에 의한 통신장비용 냉방장치를 나타내는 개략적인 구성도이다. 도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 복합공조 방식의 통신장비용 냉방장치는, 기지국의 실내공간에 배치된 실내기 모듈(10) 및 기지국의 실외공간에 배치된 실외기 모듈(20)로 구성된다.

상기 실내기 모듈(10)은, 실내 송풍기(260)와, 냉매가 순환되는 순환배관(110)과, 상기 순환배관(110) 상에 배치되어 외기에 의해 냉각된 냉매가 실내 공기와 1차적으로 열교환하는 제1 실내 열교환기(120)와, 순차적으로 제1 실내 열교환기(120)를 거친 냉매가 응축기(220)와 2차적으로 열교환하는 제2 실내 열교환기(130)와, 제1차 실내 열교환기(120)를 거치지 않고 제2 실내열교환기(130)로 냉매를 순환시키는 바이패스배관(140)과, 순환배관(110) 및 바이패스배관(140)에 각각 설치되는 바이패스밸브(150)로 구성되는 제1 냉각수단(100)과,

압축기(210)와, 상기 제2 실내 열교환기(130)와 열교환하는 응축기(220)와, 팽창밸브(230)와, 증발기(240)로 구성되는 제2 냉각수단(200)으로 구성된다.

상기 실외기 모듈(20)은 순환배관(110) 상에 설치되는 순환펌프(22), 실외 열교환기(24) 및 실외 송풍기(26)로 구성된다.

이러한 복합공조 방식의 통신장비용 냉방장치는 외기의 온도 상황에 따라 외기를 활용하는 브라인 냉각방식만으로 또는 브라인 냉각방식과 일반 냉매 냉각방식을 복합적으로 활용하여 대상체를 냉각할 수 있으므로 에너지의 효율적 사용이 가능하다.

그러나, 이러한 종래 기술에 의한 복합공조 방식에 의한 냉방장치는 설정온도에 따라 외기의 온도가 낮은 겨울철에도 일반 냉매 냉각방식을 구동해야 하는 등의 상황에 있어서, 압축기 등의 파손 우려 등의 문제가 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 복합공조 방식의 통신장비용 냉방장치에 있어서 냉방 대상체인 통신장비용 부스 내에서 이상 작동의 발생 또는 저온의 외기상태에서도 냉매 방식의 냉각기를 구동해야 하는 상황에 있어서 외기 활용에 따른 문제가 발생했을 때 압축기의 작동을 제어함으로써 압축기의 파손을 사전에 차단할 수 있게 하는 시스템을 갖춘 복합공조 방식의 통신장비용 냉방장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 복합 공조 방식의 통신장비용 냉방장치는, 내부에 열교환용 튜브가 구비되고 브라인 배관 상에 설치되며 브라인펌프와 연결되는 브라인 방식의 열교환기와, 내부에 열교환용 튜브가 구비되고 냉매배관 상에 설치되며 압축기 및 팽창밸브와 연결되는 냉매방식의 열교환기를 포함하는 통신장비용 냉방장치에 있어서,

제1 실내 열교환기와, 냉매가 순환되는 순환배관과, 제2 실내 열교환기와, 제1차 실내 열교환기를 거치지 않고 냉매를 순환시키는 바이패스배관과, 순환배관 및 바이패스배관에 각각 설치되는 바이패스밸브로 구성되는 제1 냉각수단과, 압축기와, 상기 제2 실내 열교환기와 열교환하는 응축기와, 팽창밸브와, 증발기로 구성되는 제2 냉각수단으로 구성되고,

상기 순환배관의 실내 인입부의 일측에 인입되는 냉수의 온도를 측정하는 냉수측정센서와, 상기 냉수측정센서에 의해 측정된 온도와 미리 설정한 온도를 비교하는 제어부와, 상기 제어부에 의해 측정 온도가 설정 온도보다 낮은 경우 압축기의 동작을 차단하는 동작부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 복합 공조 방식의 통신장비용 냉방장치의 제어방법에 있어서, 외기와 열교환하여 냉각된 상태로 냉방 대상체로 인입되는 냉수의 온도를 측정하는 단계와, 상기 측정된 온도를 미리 설정한 온도와 비교하는 단계와, 상기 비교 단계에서 측정된 온도가 설정 온도보다 낮은 경우 압축기의 동작을 차단하는 명령을 내리는 단계와, 상기 비교 단계에서 측정된 온도가 설정 온도보다 높거나 같은 경우 압축기의 동작을 유지하는 명령을 내리는 단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 겨울철과 같이 인입되는 냉수의 온도가 충분히 낮은 경우에 있어서, 통상적으로 냉각 사이클의 작동되지 않는 것이 일반적이나, 실내 특이 상황이 발생하여 실내 온도가 이상적으로 높이 올라 냉각 사이클이 작동할 경우가 발생하기도 한다. 또한 실내의 이상상황이 발생하지 않는 경우라고 해도 설정온도에 의해 저온의 외기 상태에서도 일반 냉매방식의 냉각기가 구동되는 경우도 일반적으로 자주 발생된다. 이 경우 영하에 가까운 저온의 인입 냉수가 응축기에 유입되는 냉매를 과냉시킴으로써 증발기에서 충분한 증발이 되지 않고 액체 상태로 압축기에 인입되는 상황에 의해 발생할 수 있는 압축기의 축이나 스크롤의 손상 등을 미연에 방지함으로써 냉방의 효율화와 장비의 신뢰성 보장이란 효과를 거둘 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 복합공조 방식의 통신장비용 냉방장치를 나타내는 개략적인 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 복합공조 방식의 통신장비용 냉방장치의 제어방법을 나타내는 흐름도,
도 3은 종래 기술에 의한 통신장비용 냉방장치를 나타내는 구성도이다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예가, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 철저한 이해를 제공할 의도 외에는 다른 의도 없이, 첨부한 도면들을 참조로 하여 상세히 설명될 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 통신장비용 냉방장치를 나타내는 개략적인 구성도이다.

본 발명은 내부에 열교환용 튜브가 구비되고 브라인 배관 상에 설치되며 브라인펌프와 연결되는 브라인 방식의 열교환기와, 내부에 열교환용 튜브가 구비되고 냉매배관 상에 설치되며 압축기 및 팽창밸브와 연결되는 냉매방식의 열교환기와, 실내 및 실외 송풍기가 구비된 실내기 모듈과 실외기 모듈을 포함하는 통신장비용 냉방장치와 기본적인 구성은 같다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 통신장비용 냉방장치는 기지국의 실내공간에 배치된 실내기 모듈(10) 및 기지국의 실외공간에 배치된 실외기 모듈(20)로 구성된다.

상기 실내기 모듈(10)은, 실내 송풍기(260)와, 냉매가 순환되는 순환배관(110)과, 상기 순환배관(110) 상에 배치되어 외기에 의해 냉각된 냉매가 실내 공기와 1차적으로 열교환하는 제1 실내 열교환기(120)와, 순차적으로 제1 실내 열교환기(120)를 거친 냉매가 응축기(220)와 2차적으로 열교환하는 제2 실내 열교환기(130)와, 제1 실내 열교환기(120)를 거치지 않고 제2 실내열교환기(130)로 냉매를 순환시키는 바이패스배관(140)과, 순환배관(110) 및 바이패스배관(140)에 각각 설치되는 바이패스밸브(150)로 구성되는 제1 냉각수단(100)과, 압축기(210)와, 상기 제2 실내 열교환기(130)와 열교환하는 응축기(220)와, 팽창밸브(230)와, 증발기(240)로 구성되는 제2 냉각수단(200)으로 구성된다.

또한 상기 순환배관(110)의 실내 인입부의 일측에 인입되는 냉수의 온도를 측정하는 냉수측정센서(310)와, 상기 냉수측정센서(310)에 의해 측정된 온도와 미리 설정한 온도를 비교하는 제어부(320)와, 상기 제어부(320)에 의해 측정 온도가 설정 온도보다 낮은 경우 압축기(210)의 동작을 차단하는 동작부(330)를 구비한다.

상기 실외기 모듈(20)은 순환배관(110) 상에 설치되는 순환펌프(22), 실외 열교환기(24) 및 실외 송풍기(26)로 구성된다.

또한 이중 열교환이 가능하도록 상기 증발기(240)가 상기 제1 실내 열교환기(120)보다 송풍구에 가깝게 배치되어 실내 송풍기(260)에 의해 실내공기가 제1 실내 열교환기(120)와 증발기(240)에 순차적으로 경유하며 통신장비로 송풍하도록 구성한다.

위에서 언급한 실시예는 제1 냉각수단(100)과 제2 냉각수단(200)이 모두 실내기 모듈(10)에 구비된 것에 대하여 설명하였으니 이에 한정되지 아니하며, 외기를 활용하는 복합 공조 방식의 경우에는 냉각 수단의 실내외 배치와 무관하게 적용될 수 있다.

이하, 본 발명에 의한 냉방장치의 제어방법을 살펴본다.

통상적으로 복합공조 방식의 통신장비용 냉방장치는 겨울철이나 봄가을철의 오전이나 저녁과 같이 외기의 온도로도 통신장비 부스의 냉방에 충분한 정도의 외기 온도 조건에서는 그 외기를 활용하는 제1 냉각수단(100)으로 냉방하며, 외기 온도가 냉방에 부적절한 봄가을의 낮시간이나 여름철의 경우에는 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기에 의한 일반적인 냉각사이클을 갖는 제2 냉각수단(200)을 같이 또는 독립적으로 사용하여 냉방하는 형태로 운영된다.

이러한 제1 냉각수단(100)과 제2 냉각수단(200)의 독립적 또는 복합적 작동은 실내 온도를 체크하여 실내 온도의 상황 변화에 따라 유동적으로 선택 활용된다.

이 경우에 있어서, 겨울철과 같이 외기의 온도가 냉방에 충분한 영하의 온도가 유지될 때에는 제2 냉각수단(200)은 동작을 멈추고 제1 냉각수단(100)에 의한 냉방만으로 운영되는 것이 일반적이다.

그런데, 간혹 겨울철과 같이 제2 냉각수단(200)의 운전이 멈춰진 상태에서 실내의 이상 상황이 발생하여 실내 온도가 급히 오르는 경우가 있을 수 있다. 이 경우에 실내 온도를 감지하여 제2 냉각수단(200)이 작동하는 경우가 있다.

한편 외기의 온도가 냉방에 충분한 영하의 온도가 유지되는 상황에서도 실내의 냉방조건에 따라 설정온도를 낮게 하는 경우 제2 냉각수단(200)이 동작하는 경우도 많이 발생한다.

이러한 경우에 영하에 가까운 온도를 갖는 냉수가 인입되어 제1 실내 열교환기(120)에서 실내 공기와 1차적으로 열교환한 후, 순차적으로 응축기(220)와의 열교환을 위해 제2 실내 열교환기(130)로 유입되는데, 이 때 응축기(220)에 유입되는 냉매가 제1 실내 열교환기(120)를 거쳐 제2 실내 열교환기(130)에 유입되는 냉수에 의해 과냉되게 된다.

이렇게 과냉된 냉매는 증발기(240)에서 충분히 증발되지 아니하여 액체 상태로 잔존할 수도 있으며, 이렇게 미증발된 액체 상태의 냉매가 압축기(210)에 유입될 때, 압축기의 축이나 스크롤부에 부딪치며 악영향을 끼치게 되고 결국에는 압축기(210)의 파손에 이르게 할 수도 있다.

따라서 인입되는 냉수의 온도가 충분히 낮은 경우에 있어서, 실내의 특이 상황으로 압축기 등의 동작이 이루어질 것을 감안하여, 미리 설정한 온도보다 인입 냉수의 온도가 낮을 경우 압축기의 동작을 차단하는 제어가 필요하다.

이에, 본 발명에 의한 냉방장치의 제어방법에 있어서, 외기와 열교환하여 냉각된 상태로 냉방 대상체로 인입되는 냉수의 온도를 측정하는 단계(S110)와, 상기 측정된 온도를 미리 설정한 온도와 비교하는 단계(S112)와, 상기 비교 단계에서 측정된 온도가 설정 온도보다 낮은 경우 압축기의 동작을 차단하는 명령을 내리는 단계와(S114), 상기 비교 단계에서 측정된 온도가 설정 온도보다 높거나 같은 경우 압축기의 동작을 유지하는 명령을 내리는 단계(S116)를 포함하여 구성된다.

또한 상기 설정 온도는 0~15℃의 범위로 함이 바람직하다.

이러한 압축기의 임의적 동작 제어 상황이 발생한다고 하더라도 외기의 온도만으로도 실내 냉각 부하를 담당하기에 충분한 용량이므로 냉방량의 저하 등의 문제는 발생되지 아니한다.

상기한 실시예의 설명은 본 발명의 더욱 철저한 이해를 위하여 도면을 참조로 예를 든 것에 불과하므로, 본 발명을 한정하는 의미로 해석되어서는 안 될 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기본적 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 명백하다 할 것이다.

10: 실내기 모듈 20: 실외기 모듈
100: 제1 냉각수단 110: 순환배관
120: 제1 실내 열교환기 130: 제2 실내 열교환기
140: 바이패스배관 150: 바이패스밸브
200: 제2 냉각수단 210: 압축기
220: 응축기 230: 팽창밸브
240: 증발기 260: 실내 송풍기
310: 냉수측정센서 320: 제어부
330: 동작부 22: 순환펌프
24: 실외 열교환기 26: 실외 송풍기

Claims (3)

1. 브라인 방식의 열교환기와 냉매방식의 열교환기를 포함하는 복합 공조 방식의 통신장비용 냉방장치에 있어서:
   냉매가 순환되는 순환배관과, 상기 순환배관 상에 배치되어 외기에 의해 냉각된 냉매가 실내공기와 1차적으로 열교환하는 제1 실내 열교환기와, 상기 제1실내 열교환기를 거친 냉매가 2차적으로 열교환하는 제2 실내 열교환기와, 상기 제1 실내 열교환기를 거치지 않고 냉매를 순환시키는 바이패스배관과, 순환배관 및 바이패스배관에 각각 설치되는 바이패스밸브로 구성되는 제1 냉각수단과;
   압축기와, 상기 제2 실내 열교환기와 열교환하는 응축기와, 팽창밸브와, 증발기로 구성되는 제2 냉각수단과;
   상기 순환배관의 일측에 인입 냉수의 온도를 측정하는 냉수측정센서와;
   상기 냉수측정센서에 의해 측정된 온도와 미리 설정한 온도를 비교하는 제어부와;
   상기 제어부에 의해 측정 온도가 설정 온도보다 낮은 경우 압축기의 동작을 차단하는 동작부를 구비하는 것을 특징으로 하는 복합 공조 방식의 통신장비용 냉방장치.
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