KR101794449B1

KR101794449B1 - 공기조화기

Info

Publication number: KR101794449B1
Application number: KR1020160072934A
Authority: KR
Inventors: 최규선; 이승준; 윤영진
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2016-06-13
Filing date: 2016-06-13
Publication date: 2017-12-01

Abstract

본 실시예는 제1냉방압축기와, 제2냉방압축기와, 제1쉘앤튜브 열교환기와, 제2쉘앤튜브 열교환기와, 냉방팽창기구와, 메인열교환기를 갖는 냉방 사이클 장치와; 난방압축기와, 리히트열교환기와, 난방팽창기구와, 쉘앤코일 증발기를 갖는 난방 사이클 장치와; 공기를 메인열교환기와 리히트열교환기로 유동시킨 후 실내로 공급하는 실내팬과; 제1쉘앤코일 응축기와 제2쉘앤코일 응축기와 쉘앤코일 증발기와 냉각탑을 연결하는 냉각수라인과; 냉각수라인에 설치되어 냉각수를 제1쉘앤코일 응축기와 제2쉘앤코일 응축기와 쉘앤코일 증발기와 냉각탑 순서로 순환시키는 펌프와; 메인열교환기의 이전에 설치된 흡입온도센서와, 메인열교환기와 리히트열교환기 사이에 설치된 메인열교환기 출구 온도센서와; 리히트열교환기의 이후에 설치된 토출온도센서와; 흡입온도센서에서 측정된 온도가 토출온도센서에서 측정된 온도 초과이면, 제1냉방압축기와, 제2냉방압축기를 온시키는 냉방사이클 제어부와; 제1냉방압축기와, 제2냉방압축기를 온시킨 후, 메인 열교환기 출구 온도센서에서 측정된 온도가 토출온도센서에서 측정된 온도 보다 작으면 난방압축기를 온시키는 난방사이클 제어부를 포함하여, 제1,2 냉방압축기의 잦은 온,오프를 최소화할 수 있는 이점이 있다.

Description

공기조화기{Air conditioner}

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉각탑에서 유동된 냉각수와 압축기에서 압축된 냉매가 쉘앤코일 응축기에서 열교환되는 공기조화기에 관한 것이다.

공기조화기는 공기의 온도와, 습도와, 청정도 중 적어도 하나를 변화시켜 실내에 공급하는 기기이다.

공기조화기는 냉매를 압축하는 압축기와, 압축기에서 압축된 냉매가 실외공기나 냉각수와 열교환되어 응축되는 응축기와, 응축기에서 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창기구와, 팽창기구에 의해 팽창된 냉매를 공기와 열교환시키는 증발기(실내 열교환기)를 포함할 수 있다.

공기조화기는 응축기를 통과하는 냉매와 열교환되는 대상에 따라, 실외공기를 이용하여 응축기의 냉매를 응축시키는 공랭식 공기조화기와, 냉각수를 이용하여 응축기의 냉매를 응축시키는 수냉식 공기조화기로 구분될 수 있다.

공기조화기는 수냉식 공기조화기로 구성될 경우, 응축기가 실외에 설치된 냉각탑과 냉각수 라인으로 연결될 수 있고, 냉각수는 냉각탑과 응축기를 순환하며, 응축기를 통과하는 냉매는 냉각탑에서 응축기로 공급된 냉각수로 열을 빼앗기면서 응축될 수 있다.

KR 10-2014-0091947 A (2014년07월23일 공개)

본 발명은 메인열교환기를 신속하게 냉각하여 빠른 냉방을 개시할 수 있고, 메인열교환기에 의한 공기의 과냉각시 리히트 열교환기로 신속하게 대응할 수 있으며, 냉방압축기의 잦은 온,오프를 최소화할 수 있는 공기조화기를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기는 제1냉방압축기의 제1토출라인에 제1쉘앤튜브 열교환기가 연결되고, 제2냉방압축기의 제2토출라인에 제2쉘앤튜브 열교환기가 연결되며, 상기 제1쉘앤튜브 열교환기 및 제2쉘앤튜브 열교환기가 냉방팽창기구와 냉방팽창기구 연결라인으로 연결되고, 상기 냉방팽창기구가 메인열교환기와 메인열교환기 연결라인으로 연결되며, 상기 메인열교환기가 상기 제1냉방압축기 및 제2냉방압축기에 냉방압축기의 흡입라인으로 연결된 냉방 사이클 장치와; 냉매가 순환되는 난방압축기와, 리히트열교환기와, 난방팽창기구와, 쉘앤코일 증발기를 갖는 난방 사이클 장치와; 공기를 상기 메인열교환기와 리히트열교환기로 유동시킨 후 실내로 공급하는 실내팬과; 상기 제1쉘앤코일 응축기와 제2쉘앤코일 응축기와 쉘앤코일 증발기와 냉각탑을 연결하는 냉각수라인과; 상기 냉각수라인에 설치되어 냉각수를 상기 제1쉘앤코일 응축기와 제2쉘앤코일 응축기와 쉘앤코일 증발기와 냉각탑 순서로 순환시키는 펌프와; 공기의 유동방향으로 상기 메인열교환기의 이전에 설치된 흡입온도센서와; 공기의 유동방향으로 상기 메인열교환기와 리히트열교환기 사이에 설치된 메인열교환기 출구 온도센서와; 공기의 유동방향으로 상기 리히트열교환기의 이후에 설치된 토출온도센서와; 상기 흡입온도센서에서 측정된 온도가 상기 토출온도센서에서 측정된 온도 초과이면, 상기 제1냉방압축기와, 제2냉방압축기를 온시키는 냉방사이클 제어부와; 상기 제1냉방압축기와, 제2냉방압축기를 온시킨 후, 상기 메인 열교환기 출구 온도센서에서 측정된 온도가 상기 토출온도센서에서 측정된 온도 보다 작으면 상기 난방압축기를 온시키는 난방사이클 제어부를 포함한다.

공기의 유동방향으로 상기 메인열교환기의 이전에 설치된 전기 히터를 더 포함할 수 있다.

상기 냉방압축기의 흡입라인에 설치된 저압센서를 더 포함할 수 있고, 상기 냉방 사이클 제어부는 상기 제1냉방압축기와, 제2냉방압축기를 온시킨 후 상기 저압센서에서 측정된 현재저압이 목표저압보다 작으면 상기 제1냉방압축기와, 제2냉방압축기 중 어느 하나를 오프시킬 수 있다.

상기 냉방 사이클 제어부는 상기 제1냉방압축기와, 제2냉방압축기 중 어느 하나를 오프시킨 후, 상기 저압센서에서 측정된 현재저압이 목표저압보다 크면, 현재 온 중인 냉방압축기의 주파수를 상승시킬 수 있다.

상기 난방압축기의 토출라인에 설치된 고압센서을 더 포함할 수 있고, 상기 난방 사이클 제어부는 상기 고압센서에서 측정된 현재고압이 목표 고압보다 작으면 상기 난방압축기의 주파수를 증가할 수 있으며, 상기 고압센서에서 측정된 현재고압이 목표 고압보다 크면 상기 난방압축기의 주파수를 감소할 수 있다.

상기 흡입온도센서 및 토출온도센서와 연결되고, 상기 냉방 사이클 제어부와 연결된 냉방사이클 센서제어부와, 상기 메인열교환기 출구 온도센서및 토출온도센서와 연결되고 상기 난방 사이클 제어부와 연결된 난방사이클 센서제어부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 제1냉방압축기와 제2냉방압축기가 함께 온되어 신속한 냉방을 개시할 수 있고, 메인열교환기에 의한 공기의 과냉각시 난방압축기가 구동되어 히트 열교환기로 공기를 가열할 수 있으며, 제1,2 냉방압축기의 잦은 온, 오프를 최소화할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 공기조화기의 구성이 도시된 도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 공기조화기의 구성이 도시된 제어 블록도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 공기조화기의 냉방 사이클 장치 단독 운전시 냉매 흐름 및 냉각수 흐름이 도시된 도,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 공기조화기의 냉방 사이클 장치와 난방 사이클 장치의 동시 운전시 냉매 흐름 및 냉각수 흐름이 도시된 도,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 공기조화기의 운전시 온도와 습도의 변화가 도시된 도,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 공기조화기의 운전방법이 도시된 순서도이다.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 공기조화기의 구성이 도시된 도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 공기조화기의 구성이 도시된 제어 블록도이며, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 공기조화기의 냉방 사이클 장치 단독 운전시 냉매 흐름 및 냉각수 흐름이 도시된 도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 공기조화기의 냉방 사이클 장치와 난방 사이클 장치의 동시 운전시 냉매 흐름 및 냉각수 흐름이 도시된 도이며, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 공기조화기의 운전시 온도와 습도의 변화가 도시된 도이다.

공기조화기는 냉방 사이클 장치(1)와, 난방 사이클 장치(2)와, 냉각탑(3)을 포함할 수 있다.

냉방 사이클 장치(1)는 냉각탑(3)에서 냉각된 냉각수가 냉매와 열교환되게 구성될 수 있다.

난방 사이클 장치(2)는 냉방 사이클 장치(1)에서 냉방 사이클 장치(1)의 냉매와 열교환된 냉각수가 냉매와 열교환되게 구성될 수 있다.

냉각탑(3)에는 냉방 사이클 장치(1)와 난방 사이클 장치(2)를 순차적으로 통과한 냉각수가 유입될 수 있고, 냉각탑(3)은 냉각수를 실외공기와 열교환시켜 냉각시킬 수 있다.

냉방 사이클 장치(1)는 냉매가 순환되는 냉방압축기(11)와, 쉘앤코일 응축기(14)와, 냉방팽창기구(16)와 메인열교환기(19)를 포함할 수 있다.

냉방 사이클 장치(1)는 냉방압축기(11)와, 냉방압축기(11)의 토출라인(12)에 연결된 쉘앤코일 응축기(14)와; 쉘앤코일 응축기(14)와 냉방팽창기구 연결라인(15)으로 연결된 냉방팽창기구(16)와; 냉방팽창기구(16)와 메인열교환기 연결라인(17)으로 연결되고 냉방압축기(11)의 흡입라인(18)에 연결된 메인열교환기(19)를 갖을 수 있다.

냉방압축기(11)는 냉방 사이클 장치(1)에 복수개 구비될 수 있고, 냉방압축기(11)는 제1냉방압축기(11A)와, 제2냉방압축기(11B)를 포함할 수 있다. 냉방압축기(11)는 주파수에 따라 압축 용량이 가변되는 용량 가변 압축기, 예를 들면 인버터 압축기로 구성될 수 있다.

쉘앤코일 응축기(14)는 냉방 사이클 장치(1)에 복수개 구비될 수 있고, 쉘앤코일 응축기(14)는 제1쉘앤코일 응축기(14A)와, 제2쉘앤코일 응축기(14B)를 포함할 수 있다.

쉘앤코일 응축기(14)는 냉매와 냉각수 중 어느 하나가 통과하는 튜브와, 튜브을 둘러싸고 튜브와 사이에 냉매와 냉각수 중 다른 하나가 통과하는 쉘을 포함할 수 있다. 쉘은 복수개 부재의 결합체로 구성될 수 있고, 쉘의 분해시 튜브와 쉘은 세척이 가능할 수 있다.

쉘앤튜브 응축기(14)의 튜브는 냉방압축기의 토출라인(12) 및 냉방팽창기구 연결라인(15)와 연결될 수 있고, 쉘앤튜브 응축기(14)의 쉘은 후술하는 냉각수라인(4)과 연결될 수 있다. 쉘앤튜브 응축기(14)의 쉘은 후술하는 제1냉각수라인(41) 및 제2냉각수라인(45)과 연결될 수 있고, 제1냉각수라인(41)을 통해 쉘의 내부로 입수된 냉각수는 쉘과 튜브의 사이에서 유동되면서 튜브와 열교환될 수 있고, 제2냉각수라인(45)으로 출수될 수 있다.

반대로, 쉘앤튜브 응축기(14)의 튜브는 냉각수라인(4)과 연결될 수 있고,

쉘앤튜브 응축기(14)의 쉘은 냉방압축기의 토출라인(12) 및 냉방팽창기구 연결라인(15)와 연결될 수 있다. 쉘앤튜브 응축기(14)의 튜브는 후술하는 제1냉각수라인(41) 및 제2냉각수라인(45)과 연결될 수 있고, 제1냉각수라인(41)을 통해 쉘앤튜브 응축기(14)의 튜브로 유입된 냉각수는 쉘앤튜브 응축기(14)의 튜브를 통과하면서 냉각수와 열교환될 수 있고, 제2냉각수라인(45)으로 출수될 수 있다.

냉방 사이클 장치(1)가 제1냉방압축기(11A)와, 제2냉방압축기(11B)를 포함할 경우, 냉방압축기(11)의 흡입라인(18)은 제1냉방압축기(11A) 및 제2냉방압축기(11B)에 각각 연결될 수 있다. 냉방압축기(11)의 흡입라인(18)은 제1냉방 압축기(11A)에 연결된 제1냉방압축기 흡입라인(18A)와, 제2냉방압축기(11B)에 연결된 제2냉방압축기 흡입라인(18B)와, 제1냉방압축기 흡입라인(18A) 및 제2냉방압축기 흡입라인(18B)이 연결된 공통흡입라인(18C)를 포함할 수 있다. 냉방압축기(11)의 흡입라인(18)은 공통흡입라인(18C)이 메인열교환기(19)와 연결될 수 있다.

냉방 사이클 장치(1)가 제1냉방압축기(11A)와, 제2냉방압축기(11B)와, 제1쉘앤코일 응축기(14A)와, 제2쉘앤코일 응축기(14B)를 포함할 경우, 냉방압축기 토출라인(12)은 제1냉방압축기(11A)와 제1쉘앤코일 응축기(14A)를 연결하는 제1토출라인(12A)과, 제2냉방압축기(11B)와 제2쉘앤코일 응축기(14B)를 연결하는 제2토출라인(12B)을 포함할 수 있다.

냉방 사이클 장치(1)가 제1쉘앤코일 응축기(14A)와, 제2쉘앤코일 응축기(14B)를 포함할 경우, 냉방팽창기구 연결라인(15)은 제1쉘앤코일 응축기(14A) 및 제2쉘앤코일 응축기(14B)에 각각 연결될 수 있다. 냉방팽창기구 연결라인(15)는 제1쉘앤코일 응축기(14A)에 연결된 제1연결라인(15A)와, 제2쉘앤코일 응축기(14B)에 연결된 제2연결라인(15B)와, 제1연결라인(15A)와 제2연결라인(15B)이 연결된 공통연결라인(15C)를 포함할 수 있다. 냉방팽창기구 연결라인(15)은 공통연결라인(15C)이 냉방팽창기구(16)와 연결될 수 있다.

냉방팽창기구(16)는 그 개방정도(이하, 개도라 칭함)가 가변될 수 있는 개도조절밸브로 구성될 수 있다.

메인열교환기(19)는 공기와 냉매를 열교환할 수 있는 공기-냉매 열교환기로 구성될 수 있고, 냉매가 통과하는 튜브를 포함할 수 있다. 메인열교환기(19)는 튜브에 결합된 핀을 더 포함하는 핀-튜브 열교환기로 구성될 수 있다.

냉방 사이클 장치(1)는 2개의 냉방압축기(11A)(11B) 및 2개의 쉘앤코일 응축기(14A)(14B)를 포함할 수 있고, 제1냉방압축기(11A)의 제1토출라인(12A)에 제1쉘앤튜브 열교환기(14A)가 연결되고, 제2냉방압축기(11B)의 제2토출라인(12B)에 제2쉘앤튜브 열교환기(14B)가 연결되며, 제1쉘앤튜브 열교환기(14A) 및 제2쉘앤튜브 열교환기(14B)가 냉방팽창기구(16)와 냉방팽창기구 연결라인(15)으로 연결되고, 냉방팽창기구(16)가 메인열교환기(19)와 메인열교환기 연결라인(17)으로 연결되며, 메인열교환기(19)가 제1냉방압축기(11A) 및 제2냉방압축기(12B)에 냉방압축기의 흡입라인(18)으로 연결될 수 있다.

제1냉방압축기(11A) 및 제2냉방압축기(11B)의 구동시, 제1냉방압축기(11A) 에서 압축된 냉매는 제1쉘앤코일 응축기(14A)로 유동되어 제1쉘앤코일 응축기(14A)를 통과하는 냉각수와 열교환되면서 응축될 수 있고, 제2냉방압축기(11B) 에서 압축된 냉매는 제2쉘앤코일 응축기(14B)로 유동되어 제2쉘앤코일 응축기(14B)를 통과하는 냉각수와 열교환되면서 응축될 수 있다. 제1쉘앤코일 응축기(14A)에서 응축된 냉매와 제2쉘앤코일 응축기(14B)에서 응축된 냉매는 냉방팽창기구(16)로 유동되어 냉매팽창기구(16)에 의해 팽창될 수 있다. 냉매팽창기구(16)에 의해 팽창된 냉매는 메인열교환기(19)로 유동되어 메인열교환기(19) 주변의 공기와 열교환되면서 증발될 수 있다. 메인열교환기(19)에 의해 증발된 냉매는 제1냉방압축기(11A) 및 제2냉방압축기(11B)로 흡입되어 압축될 수 있다.

난방 사이클 장치(2)는 냉매가 순환되는 난방압축기(21)와, 리히트열교환기(23)와, 난방팽창기구(25)와; 쉘앤코일 증발기(28)를 포함한다.

난방 사이클 장치(2)는 난방압축기(21)와, 난방압축기(21)의 토출라인(22)에 연결된 리히트열교환기(23)와, 리히트열교환기(23)와 난방팽창기구 연결라인(24)으로 연결된 난방팽창기구(25)와; 난방팽창기구(25)와 쉘앤코일 증발기 연결라인(26)으로 연결되고 난방압축기(21)의 흡입라인(27)에 연결된 쉘앤코일 증발기(28)를 갖을 수 있다.

난방압축기(21)는 주파수에 따라 압축 용량이 가변되는 용량 가변 압축기, 예를 들면 인버터 압축기로 구성될 수 있다.

리히트열교환기(23)은 공기와 냉매를 열교환할 수 있는 공기-냉매 열교환기로 구성될 수 있고, 냉매가 통과하는 튜브와, 튜브에 결합된 핀을 포함하는 핀-튜브 열교환기로 구성될 수 있다.

난방팽창기구(25)는 그 개방정도(이하, 개도라 칭함)가 가변될 수 있는 개도조절밸브로 구성될 수 있다.

쉘앤코일 증발기(28)는 냉매와 냉각수 중 어느 하나가 통과하는 튜브과, 튜브을 둘러싸고 튜브과 사이에 냉매와 냉각수 중 다른 하나가 통과하는 쉘을 포함할 수 있다. 쉘은 복수개 부재의 결합체로 구성될 수 있고, 쉘의 분해시 튜브와 쉘은 세척이 가능할 수 있다.

쉘앤튜브 증발기(28)의 튜브는 쉘앤코일 증발기 연결라인(26) 및 난방압축기(21)의 흡입라인(27)와 연결될 수 있고, 쉘앤튜브 증발기(28)의 쉘은 후술하는 냉각수라인(4)과 연결될 수 있다. 쉘앤튜브 증발기(28)의 쉘은 후술하는 제2냉각수라인(45) 및 제3냉각수라인(49)과 연결될 수 있고, 제2냉각수라인(45)을 통해 쉘의 내부로 입수된 냉각수는 쉘과 튜브의 사이에서 유동되면서 튜브와 열교환될 수 있고, 제3냉각수라인(49)으로 출수될 수 있다.

반대로, 쉘앤튜브 증발기(28)의 튜브는 후술하는 냉각수라인(4)과 연결될 수 있고, 쉘앤튜브 증발기(28)의 쉘은 쉘앤코일 증발기 연결라인(26) 및 난방압축기(21)의 흡입라인(27)와 연결될 수 있다. 쉘앤튜브 증발기(28)의 튜브는 후술하는 제2냉각수라인(45) 및 제3냉각수라인(49)과 연결될 수 있고, 제2냉각수라인(45)을 통해 쉘앤튜브 증발기(28)의 튜브로 입수된 냉각수는 쉘앤튜브 증발기(28)의 튜브를 통과화면서 냉매와 열교환될 수 있고, 제3냉각수라인(49)으로 출수될 수 있다.

난방압축기(21)의 구동시, 냉방압축기(11)에서 압축된 냉매는 리히트열교환기(23)으로 유동되어 리히트열교환기(23) 주변의 공기와 열교환되어 응축될 수 있다. 리히트열교환기(23)에서 응축된 냉매는 실내팽창기구(25)로 유동되어 실내팽창기구(25)에 의해 팽창될 수 있다. 실내팽창기구(25)에 의해 팽창된 냉매는 쉘앤코일 증발기(28)로 유동되어 쉘앤코일 증발기(28)를 통과하는 냉각수와 열교환되면서 증발될 수 있다. 쉘앤코일 증발기(28)에서 증발된 냉매는 난방압축기(21)로 흡입되어 압축될 수 있다.

공기조화기는 쉘앤코일 응축기(14)와 쉘앤코일 증발기(28)와 냉각탑(3)을 연결하는 냉각수라인(4)과; 냉각수라인(4)에 설치되어 냉각수를 쉘앤코일 응축기(14)와 쉘앤코일 증발기(28)와 냉각탑(3)의 순서로 유동시키는 펌프(5)를 포함할 수 있다.

냉각수라인(4)은 냉각탑(3)과 쉘앤코일 응축기(14)를 연결하는 제1냉각수라인(41)과, 쉘앤코일 응축기(14)와 쉘앤코일 증발기(28)를 연결하는 제2냉각수라인(45)과, 쉘앤코일 증발기(28)와 냉각탑(3)을 연결하는 제3냉각수라인(49)을 포함할 수 있다.

제1냉각수라인(41)는 냉각탑(3)에 연결된 공통입수라인(42)와, 제1쉘앤코일 응축기(14A)의 쉘과 공통입수라인(42)에 연결된 제1입수라인(43)과, 제2쉘앤코일(14B)의 쉘과 공통입수라인(42)에 연결된 제2입수라인(44)를 포함할 수 있다.

제2냉각수라인(42)는 제1쉘앤코일 응축기(14A)의 쉘에 연결된 제1출수라인(46)와, 제2쉘앤코일 응축기(14B)의 쉘에 연결된 제2출수라인(47)와, 제1출수라인(46) 및 제2출수라인(37)에 연결되고 쉘앤코일 증발기(28)에 연결된 공통출수라인(48)을 포함할 수 있다.

제3냉각수라인(49)는 일단이 쉘앤코일 증발기(28)에 연결될 수 있고, 타단이 냉각탑(3)에 연결될 수 있다.

펌프(5)는 제1냉각수라인(41)과 제2냉각수라인(45)과 제3냉각수라인(49) 중 적어도 하나에 설치될 수 있다.

펌프(5)는 제1냉각수라인(41)의 공통입수라인(42)과, 제2냉각수라인(45)의 공통출수라인(48)과, 제3냉각수라인(49) 중 하나에 설치될 수 있다.

펌프(5)는 제3냉각수라인(49)에 설치될 수 있고, 이 경우 제3냉각수라인(49)는 펌프(5)를 사이에 두고 배치된 한 쌍의 냉각수라인을 포함할 수 있다.

펌프(5)의 구동시, 냉각수는 냉각탑(3)으로 유동되어 냉각탑(3)에서 실외공기와 열교환되어 냉각될 수 있고, 이후 쉘앤코일 응축기(14)로 유동될 수 있다. 쉘앤코일 응축기(14)로 유동된 냉각수는 쉘앤코일 응축기(14)를 통과하는 고온고압 냉매의 열을 흡열할 수 있고, 쉘앤코일 응축기(14)에서 가열될 수 있다. 쉘앤코일 응축기(14)에서 가열된 냉각수는 냉각탑(3)으로 곧바로 회수되지 않고, 쉘앤코일 증발기(28)로 유동될 수 있고, 쉘앤코일 증발기(28)를 통과하면서 쉘앤코일 증발기(28)를 통과하는 저온저압의 냉매로 열을 전달할 수 있다. 즉, 쉘앤코일 응축기(14)에서 회수된 열은 난방 사이클 장치(2)로 회수될 수 있다. 쉘앤코일 증발기(28)를 통과한 냉각수는 냉각탑(3)으로 유동되어 다시 냉각될 수 있다.

공기조화기는 실외부(O)와, 실내부(I)를 포함할 수 있다.

실외부(O)는 냉각탑(3)과 근접하게 설치되는 것이 바람직하다. 실외부(O)는 냉각탑(3)과 함께 건물의 옥상과 같은 실외에 배치될 수 있다. 실외부(O)는 실외기 케이스를 포함할 수 있다.

실내부(O)는 건물의 공조실에 배치될 수 있고, 실내부(0)는 공기가 통과할 수 있는 실내기 케이스를 포함할 수 있다. 실내부 케이스에는 실내부(O)를 통과하면서 공조된 공기를 실내로 안내하는 토출덕트(D)가 연결될 수 있다.

냉방 사이클 장치(1)의 구성은 실외부(O)와 실내부(I)에 분산되어 배치될 수 있고, 냉방압축기(11)와, 쉘앤튜브 응축기(14)는 실외부(O)의 내부에 구비될 수 있으며, 냉방팽창기구(16)와 메인열교환기(19)는 실내부(I) 내부에 구비될 수 있다.

난방 사이클 장치(2)의 구성은 실외부(O)와 실내부(I)에 분산되어 배치될 수 있고, 난방압축기(21)와, 쉘앤튜브 증발기(28)는 실외부(O)의 내부에 구비될 수 있으며, 난방팽창기구(16)와 리히트열교환기(23)는 실내부(I) 내부에 구비될 수 있다.

공기조화기는 공기를 메인열교환기(19)와 리히트열교환기(23)로 유동시킨 후 실내로 공급하는 실내팬(6)을 더 포함할 수 있다. 실내팬(6)은 실내부(I)에 구비될 수 있다. 실내팬(6)은 공기의 유동방향으로 리히트열교환기(23)의 이후에 설치되어 공기가 메인열교환기(19)와 리히트열교환기(23)를 순차적으로 통과하게 공기를 흡인할 수 있고, 흡인된 공기를 덕트(D)로 송풍할 수 있다.

공기조화기는 공기의 유동방향으로 메인열교환기(19)의 이전에 설치된 전기 히터(7)를 더 포함할 수 있다. 전기 히터(7)는 실내부(I)에 구비될 수 있다. 전기 히터(7)는 메인열교환기(19)를 향해 유동되는 공기를 예열할 수 있다.

실내부(I)는 공기 유동방향으로 전기 히터(7), 메인열교환기(19) 및 리히트열교환기(23)와 실내팬(6)의 순서로 배치될 수 있다.

공기조화기는 실외부(O)와 실내부(I)에 분산되어 설치된 다수의 센서를 포함할 수 있다.

공기조화기는 공기의 유동방향으로 메인열교환기(19)의 이전에 설치된 흡입온도센서(71)와, 공기의 유동방향으로 메인열교환기(19)와 리히트열교환기(23) 사이에 설치된 메인열교환기 출구 온도센서(73)와; 공기의 유동방향으로 리히트열교환기(23)의 이후에 설치된 토출온도센서(74)를 더 포함할 수 있다.

그리고, 공기조화기는 냉방압축기(11)의 흡입라인(18)에 설치된 저압센서(77)과, 난방압축기(21)의 토출라인(22)에 설치된 고압센서(78)을 더 포함할 수 있다.

저압센서(88)는 냉방압축기(11)의 흡입라인(18) 중 공통흡입라인(18C)에 설치될 수 있다.

공기조화기는 냉방사이클 장치(1)을 제어하는 냉방사이클 제어부(81)를 포함할 수 있다. 공기조화기는 난방 사이클 장치(2)를 제어하는 난방 사이클 장치(82)를 포함할 수 있다.

공기조화기는 흡입온도센서(71) 및 토출온도센서(74)와 연결되고, 냉방 사이클 제어부(81)와 연결된 냉방사이클 센서제어부(83)를 포함할 수 있다. 공기조화기는 메인열교환기 출구 온도센서(S3) 및 토출온도센서(S4)와 연결되고 난방 사이클 제어부(82)와 연결된 난방사이클 센서제어부(84)를 더 포함할 수 있다.

냉방사이클 제어부(81)는 실내부(I)의 온도에 따라 제1냉방압축기(11A)의 온,오프 및 주파수를 제어할 수 있고, 제2냉방압축기(11B)의 온,오프와 주파수를 제어할 수 있다.

냉방사이클 제어부(81)은 흡입온도센서(71)에서 측정된 온도가 토출온도센서(74)에서 측정된 온도 초과이면, 제1냉방압축기(11A)와, 제2냉방압축기(11B)를 온시킬 수 있다.

냉방 사이클 제어부(81)는 제1냉방압축기(11A)와, 제2냉방압축기(11B)를 온시킨 후 저압센서(77)에서 측정된 현재저압이 목표저압보다 작으면 제1냉방압축기(11A)와, 제2냉방압축기(11B) 중 어느 하나를 오프시킬 수 있다.

냉방 사이클 제어부(81)는 제1냉방압축기(11A)와, 제2냉방압축기(11B) 중 어느 하나를 오프시킨 후, 저압센서(77)에서 측정된 현재저압이 목표저압보다 작으면, 현재 온 중인 냉방압축기의 주파수를 상승시킬 수 있다.

난방사이클 제어부(82)는 실내부(I)의 온도에 따라 난방압축기(21)의 온,오프 및 주파수를 제어할 수 있다.

난방 사이클 제어부(82)는 제1냉방압축기(11A)와, 제2냉방압축기(11B)를 온시킨 후, 증발기 출구 온도센서(73)에서 측정된 온도(T3)가 토출온도센서(74)에서 측정된 온도(T4) 보다 작으면 난방압축기(21)를 온시킬 수 있다.

상기와 같은 난방압축기(21)의 온시, 공기조화기는 메인열교환기(19)의 온도를 높이기 위해 제1냉방압축기(11A)와 제2냉방압축기(11B)를 즉시 오프할 필요없이, 제1냉방압축기(11A)와 제2냉방압축기(11B)를 계속하여 구동될 수 있고, 공기조화기의 운전 도중에 제1냉방압축기(11A)와 제2냉방압축기(11B)가 자주 온,오프되는 것을 최소화할 수 있다.

한편, 난방 사이클 제어부(82)는 고압센서(78)에서 측정된 현재고압이 목표 고압보다 작으면 난방압축기(21)의 주파수를 증가할 수 있다.

그리고, 난방 사이클 제어부(82)는 고압센서(78)에서 측정된 현재고압이 목표 고압보다 크면 난방압축기(21)의 주파수를 감소할 수 있다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 공기조화기의 운전방법이 도시된 순서도이다.

먼저, 공기조화기의 운전시, 흡입온도센서(71)와, 메인열교환기 출구 온도센서(73)와, 토출온도센서(74)는 온도를 감지할 수 있다.

흡입온도센서(71)에서 측정된 온도(T1)가 토출온도센서(74)에서 측정된 온도(T4) 초과이면, 제1냉방압축기(11A)와, 제2냉방압축기(11B) 각각은 온될 수 있다. 상기와 같은 제1냉방압축기(11A)의 온과, 제2냉방압축기(11B)의 온시, 펌프(5)는 구동될 수 있으며, 실내팬(6)은 구동될 수 있다.(S1)(S2)

펌프(5)의 구동시, 냉각탑(3)의 냉각수는 제1쉘앤튜브 응축기(14A)와 제2쉘앤튜브 응축기(14B)로 유동되어 제1쉘앤튜브 응축기(14A)와 제2쉘앤튜브 응축기(14B)를 통과하고, 이후 쉘앤튜브 증발기(28)로 유동되어 쉘앤튜브 증발기(28)를 통과하며, 다시 냉각탑(3)의 유동될 수 있다.

실내팬(6)의 구동시, 실내부(I) 외부의 공기는 실내부(I)로 유입될 수 있고, 전기히터(7)와, 메인열교환기(19)와, 리히트열교환기(23)를 순차적으로 통과한 후 실내팬(6)으로 흡입될 수 있고, 실내팬(6)에서 덕트(D)로 송풍될 수 있으며, 덕트(D)로 송풍된 공기는 실내로 안내될 수 있다.

제1냉방압축기(11A)의 온과, 제2냉방압축기(11B)의 온시, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1냉방압축기(11A)와 제2냉방압축기(11B)의 각각은 냉매를 압축하여 토출할 수 있다. 제1냉방압축기(11A)에서 압축된 냉매는 제1쉘앤튜브 응축기(14A)로 유동되어 제1쉘앤튜브 응축기(14A)를 통과하는 냉각수와 열교환되어 응축될 수 있다. 그리고, 제2냉방압축기(11B)에서 압축된 냉매는 제2쉘앤튜브 응축기(14B)로 유동되어 제2쉘앤튜브 응축기(14B)를 통과하는 냉각수와 열교환되어 응축될 수 있다. 제1쉘앤튜브 응축기(14A)에서 응축된 냉매와 제2쉘앤튜브 응축기(14B)에서 응축된 냉매는 냉방팽창기구 연결라인(15)에서 혼합된 후 냉방팽창기구(16)로 유동되어 냉방팽창기구(16)에 의해 팽창될 수 있다. 냉방팽창기구(16)에 의해 팽창된 냉매는 메인열교환기(19)로 유동되어 메인열교환기(19)에서 증발될 수 있고, 메인열교환기(19)에서 증발된 냉매는 냉방압축기(11)의 흡입유로(18)를 통과하여 제1냉방압축기(11A)와 제2냉방압축기(11B)로 분산되면서 흡입될 수 있다.

상기와 같은 제1냉방압축기(11A)의 온과, 제2냉방압축기(11B)의 온과, 펌프(5)의 구동과, 실내팬(6)의 구동시, 공기는 도 5의 A -> B 와 같이, 온도와 습도가 함께 낮아질 수 있고, 실내는 냉방 및 제습될 수 있다.

공기조화기는 상기와 같은, 제1냉방압축기(11A) 및 제2냉방압축기(11B) 각각의 온 이후에, 저압센서(77)에서 감지된 현재 저압과 목표 저압의 대소에 의해 제1냉방압축기(11A) 및 제2냉방압축기(11B)의 운전대수 및 주파수를 가변할 수 있다.

제1냉방압축기(11A) 및 제2냉방압축기(11B) 각각이 온인 도중에, 저압센서(77)에서 측정된 현재저압이 목표저압보다 작으면 제1냉방압축기(11A)와, 제2냉방압축기(11B) 중 어느 하나는 오프될 수 있다.(S3)(S4)

제1냉방압축기(11A)와, 제2냉방압축기(11B) 중 어느 하나의 오프시, 냉매는 오프인 냉방압축기로 흡입되지 않고, 온을 유지중인 냉방압축기로 흡입되어 압축될 수 있다.

예를 들어, 제1냉방압축기(11A)가 오프되고, 제2냉방압축기(11B)가 온 유지인 경우, 냉매는 제2냉방압축기(11B)와 제2쉘앤튜브 응축기(14B)와, 냉방팽창기구(16)와, 메인열교환기(19)를 순환할 수 있다.

반대로, 제2냉방압축기(11B)가 오프되고, 제1냉방압축기(11A)가 온 유지인 경우, 냉매는 제1냉방압축기(11A)와 제2쉘앤튜브 응축기(14B)와, 냉방팽창기구(16)와, 메인열교환기(19)를 순환할 수 있다.

상기와 같이, 제1냉방압축기(11A)와 제2냉방압축기(11B) 중 어느 하나가 온이고, 다른 하나가 오프일 경우, 압축기의 흡입라인(18)의 압력은 시간이 경과함에 따라 점차 상승될 수 있다.

제1냉방압축기(11A)와, 제2냉방압축기 중 어느 하나가 오프된 후, 저압센서(77)에서 측정된 현재저압이 목표저압보다 크면, 현재 온 중인 냉방압축기의 주파수를 상승시킬 수 있다.(S5)(S6) 현재 온 중인 냉방압축기의 주파수는 소정 주기로 설정주파수씩 상승될 수 있고, 상기와 같이 온 중인 냉방압축기의 주파수 상승시, 냉방압축기(11)의 흡입라인(18) 압력은 하강될 수 있다. 현재 온 중인 냉방압축기의 주파수는 저압센서(77)에서 측정된 현재저압이 목표저압에 도달될 때까지 소정주기로 설정주파수씩 상승될 수 있다.

상기와 같이, 제1냉방압축기(11A)와, 제2냉방압축기 중 어느 하나가 오프된 후, 저압센서(77)에서 측정된 현재저압이 목표저압보다 크면, 오프된 냉방압축기를 곧바로 온시키는 것도 가능하나, 이 경우, 냉방압축기를 자주 온,오프 시키게 되고, 냉방압축기의 잦은 온,오프를 최소화하도록 온 중인 냉방압축기의 주파수를 상승시키는 것이 바람직하다.

현재 온 중인 냉방압축기는 저압센서(77)에서 측정된 현재저압이 목표저압에 도달되지 못하면, 최대 주파수로 구동될 수 있다.

온 중인 냉방압축기의 주파수가 상승되고, 냉방압축기가 최대 주파수로 구동됨에도 불구하고, 저압센서(77)에서 측정된 현재저압이 목표저압에 도달되지 못하면, 오프되었던 냉방압축기는 다시 온될 수 있다.(S7)(S8)

한편, 공기조화기는 제1냉방압축기(11A)와, 제2냉방압축기(11B)를 온시킨 후, 증발기 출구 온도센서(73)에서 측정된 온도(T3)가 토출온도센서(74)에서 측정된 온도(T4) 보다 작으면 난방압축기(21)를 온시킬 수 있다.(S9)(S10)

난방압축기(21)의 온시, 도 4에 도시된 바와 같이, 난방압축기(21)는 냉매를 압축할 수 있고, 난방압축기(21)에서 압축된 냉매는 리히트열교환기(23)로 유동되어 리히트열교환기(23)에서 응축될 수 있고, 리히트열교환기(23)에서 응축된 냉매는 난방팽창기구(5)로 유동되어 팽창될 수 있고, 난방팽창기구(5)에 의해 팽창된 냉매는 쉘앤튜브 증발기(28)로 유동되어 쉘앤튜브 증발기(28)를 통과하는 냉각수와 열교환되어 증발될 수 있고, 쉘앤튜브 증발기(28)에서 증발된 냉매는 난방압축기(21)로 흡입될 수 있다.

상기와 같은, 냉방압축기(11) 및 난방압축기(21)의 동시 구동시, 냉각수는 쉘앤튜브 응축기(14)에서 냉매의 열을 흡수하여 쉘앤튜브 증발기(28)를 통과하는 냉매로 전달될 수 있고, 쉘앤튜브 증발기(28)를 통과하는 냉매에 회수된 열은 난방 사이클 장치(2)의 리히트열교환기(23)을 통해 실내부(I)를 통과하는 공기로 회수될 수 있고, 이 경우, 쉘앤튜브 응축기(14)를 통과한 냉각수를 냉각탑(3)으로 곧바로 이동시키는 경우 보다, 에너지 효율이 높게 된다.

한편, 상기와 같은, 냉방압축기(11) 및 난방압축기(21)의 동시 구동시, 메인열교환기(19)에 의해 냉각 및 제습된 공기는 리히트열교환기(23)에 의해 승온되어 도 5의 B -> C 와 같이, 승온될 수 있고, 실내에는 제습되고 승온된 공기가 공급될 수 있다.

공기조화기는 고압센서(78)에서 측정된 현재고압과 목표 고압에 따라 난방압축기(21)의 주파수를 가변할 수 있다. 고압센서(78)에서 측정된 현재고압이 목표 고압 보다 작으면, 난방압축기(21)의 주파수는 증가될 수 있다.(S11)(S12)

난방압축기(21)의 주파수 상승시, 난방압축기(21)의 토출라인(22)의 압력은 상승될 수 있고, 고압센서(78)에서 측정된 현재고압은 상승되어 목표 고압에 도달될 수 있다. 난방압축기(21)는 고압센서(78)에서 측정된 현재고압이 목표 고압에 도달될 때까지 소정주기로 난방압축기(21)의 주파수를 설정주파수씩 상승시킬 수 있다.

반대로, 고압센서에서 측정된 현재고압이 목표 고압보다 크면 상기 난방압축기(21)의 주파수를 감소할 수 있다.(S13)(S14)

난방압축기(21)의 주파수 감소시, 난방압축기(21)의 토출라인(22)의 압력은 하강될 수 있고, 고압센서(78)에서 측정된 현재고압은 하강되어 목표 고압에 도달될 수 있다. 난방압축기(21)는 고압센서(78)에서 측정된 현재고압이 목표 고압에 도달될 때까지 소정주기로 난방압축기(21)의 주파수를 설정주파수씩 감소시킬 수 있다.

본 명세서에 기재된 '라인'의 용어는 냉매나 냉각수가 통과할 수 있는 튜브나 배관을 의미할 수 있다.

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 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 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.

1: 냉방 사이클 장치 2: 난방 사이클 장치
3: 냉각탑 11: 냉방압축기
14: 쉘앤코일 응축기 16: 냉방팽창기구
19: 메인열교환기 21: 난방압축기
23: 리히트열교환기 25: 난방팽창기구
28: 쉘앤코일 증발기 71: 흡입온도센서
73: 메인열교환기 출구 온도센서 74: 토출온도센서
77: 저압센서 78: 고압센서

Claims

제1냉방압축기의 제1토출라인에 제1쉘앤튜브 응축기가 연결되고, 제2냉방압축기의 제2토출라인에 제2쉘앤튜브 응축기가 연결되며, 상기 제1쉘앤튜브 응축기 및 제2쉘앤튜브 응축기가 냉방팽창기구와 냉방팽창기구 연결라인으로 연결되고, 상기 냉방팽창기구가 메인열교환기와 메인열교환기 연결라인으로 연결되며, 상기 메인열교환기가 상기 제1냉방압축기 및 제2냉방압축기에 냉방압축기의 흡입라인으로 연결된 냉방 사이클 장치와;
냉매가 순환되는 난방압축기와, 리히트열교환기와, 난방팽창기구와, 쉘앤코일 증발기를 갖는 난방 사이클 장치와;
공기를 상기 메인열교환기와 리히트열교환기로 유동시킨 후 실내로 공급하는 실내팬과;
상기 제1쉘앤코일 응축기와 제2쉘앤코일 응축기와 쉘앤코일 증발기와 냉각탑을 연결하는 냉각수라인과;
상기 냉각수라인에 설치되어 냉각수를 상기 제1쉘앤코일 응축기와 제2쉘앤코일 응축기와 쉘앤코일 증발기와 냉각탑 순서로 순환시키는 펌프와;
공기의 유동방향으로 상기 메인열교환기의 이전에 설치된 흡입온도센서와;
공기의 유동방향으로 상기 메인열교환기와 리히트열교환기 사이에 설치된 메인열교환기 출구 온도센서와;
공기의 유동방향으로 상기 리히트열교환기의 이후에 설치된 토출온도센서와;
상기 흡입온도센서에서 측정된 온도가 상기 토출온도센서에서 측정된 온도 초과이면, 상기 제1냉방압축기와, 제2냉방압축기를 온시키는 냉방사이클 제어부와;
상기 제1냉방압축기와, 제2냉방압축기를 온시킨 후, 상기 메인 열교환기 출구 온도센서에서 측정된 온도가 상기 토출온도센서에서 측정된 온도 보다 작으면 상기 난방압축기를 온시키는 난방사이클 제어부를 포함하는 공기조화기.
제 1 항에 있어서,
공기의 유동방향으로 상기 메인열교환기의 이전에 설치된 전기 히터를 더 포함하는 공기조화기.
제 1 항에 있어서,
상기 냉방압축기의 흡입라인에 설치된 저압센서를 더 포함하고,
상기 냉방 사이클 제어부는 상기 제1냉방압축기와, 제2냉방압축기를 온시킨 후 상기 저압센서에서 측정된 현재저압이 목표저압보다 작으면 상기 제1냉방압축기와, 제2냉방압축기 중 어느 하나를 오프시키는 공기조화기.
제 3 항에 있어서,
상기 냉방 사이클 제어부는 상기 제1냉방압축기와, 제2냉방압축기 중 어느 하나를 오프시킨 후, 상기 저압센서에서 측정된 현재저압이 목표저압보다 크면, 현재 온 중인 냉방압축기의 주파수를 상승시키는 공기조화기.
제 1 항에 있어서,
상기 난방압축기의 토출라인에 설치된 고압센서을 더 포함하고,
상기 난방 사이클 제어부는 상기 고압센서에서 측정된 현재고압이 목표 고압보다 작으면 상기 난방압축기의 주파수를 증가하고,
상기 고압센서에서 측정된 현재고압이 목표 고압보다 크면 상기 난방압축기의 주파수를 감소하는 공기조화기.
제 5 항에 있어서,
상기 흡입온도센서 및 토출온도센서와 연결되고, 상기 냉방 사이클 제어부와 연결된 냉방사이클 센서제어부와,
상기 메인열교환기 출구 온도센서및 토출온도센서와 연결되고 상기 난방 사이클 제어부와 연결된 난방사이클 센서제어부를 더 포함하는 공기조화기.