KR20190087189A

KR20190087189A - 하이브리드 냉방장치 및 그의 제어방법

Info

Publication number: KR20190087189A
Application number: KR1020180005674A
Authority: KR
Inventors: 박희태
Original assignee: 주식회사 쏠리드벤투스
Priority date: 2018-01-16
Filing date: 2018-01-16
Publication date: 2019-07-24
Also published as: KR102061760B1

Abstract

본 발명은 하이브리드 냉방장치 및 그의 제어방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 하이브리드 냉방장치는, 냉매가 순환되는 순환배관과, 상기 순환배관 상에 배치되어 외기에 의해 냉매를 냉각시켜 순환시키는 자연공조 유닛과, 압축기와 응축기와 팽창밸브와 증발기로 구성되어 냉매를 강제적으로 냉각시켜 순환시키는 강제냉각유닛을 각각 구비하는 복수의 실외기 모듈들을 구비하는 실외기와; 상기 복수의 실외기 모듈들과 각각 연결되고 서로 다른 실내공간에 각각 설치되는 복수의 실내기들과; 실내온도를 기준으로 상기 복수의 실내기들 중 냉방이 필요한 실내기를 선택하고, 상기 복수의 실외기 모듈들 중 적어도 하나의 실외기 모듈을 선택하여 선택된 실내기에 대응시켜 동작을 제어함에 의해, 실내공간의 냉방을 제어하는 컨트롤러를 구비한다.

Description

하이브리드 냉방장치 및 그의 제어방법{HYBRID AIR CONDITIONING APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING THE SAME}

본 발명은 하이브리드 냉방장치 및 그의 제어방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 복수의 실외기 모듈들을 구비하여, 필요에 따라 동작되는 실외기 모듈을 선택하여 제어할 수 있는 하이브리드 냉방장치 및 그의 제어방법에 관한 것이다.

일반적인 냉방장치(Air Conditioner)는 냉매가 증발할 때 주위에서 열을 빼앗는 증발열을 이용하는 것이다.

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 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.

이러한 냉방장치는 설치될 때, 실내공간의 사이즈에 대응하여 대응되는 용량을 가지는 실외기 및 실내기를 설치하는 것이 일반적이다. 그러나, 상황에 따라 실내공간이 설치당시에 비해 커지는 경우가 발생될 수 있고, 사고나 기상변화로 인하여 실내공간의 온도가 짧은 시간에 급격히 높아지는 경우가 있을 수 있다. 이러한 경우에는 미리 정해진 용량의 실외기나 실내기로는 실내공간의 냉방에 어려움이 발생되게 된다.

대한민국 등록특허공보 제10-0773959호(2007.10.31.)

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 극복할 수 있는 하이브리드 냉방장치 및 그의 제어방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 냉방효율을 높일 수 있고, 소비전력을 절감할 수 있으며, 빠른 냉방이 가능해 장비 보호 및 실내냉방부하 해소에 기여할 수 있는 하이브리드 냉방장치 및 그의 제어방법을 제공하는 데 있다.

상기한 기술적 과제들의 일부를 달성하기 위한 본 발명의 구체화에 따라, 본 발명에 따른 하이브리드 냉방장치는, 냉매가 순환되는 순환배관과, 상기 순환배관 상에 배치되어 외기에 의해 냉매를 냉각시켜 순환시키는 자연공조 유닛과, 압축기와 응축기와 팽창밸브와 증발기로 구성되어 냉매를 강제적으로 냉각시켜 순환시키는 강제냉각유닛을 각각 구비하는 복수의 실외기 모듈들을 구비하는 실외기와; 상기 복수의 실외기 모듈들과 각각 연결되고 서로 다른 실내공간에 각각 설치되는 복수의 실내기들과; 실내온도를 기준으로 상기 복수의 실내기들 중 냉방이 필요한 실내기를 선택하고, 상기 복수의 실외기 모듈들 중 적어도 하나의 실외기 모듈을 선택하여 선택된 실내기에 대응시켜 동작을 제어함에 의해, 실내공간의 냉방을 제어하는 컨트롤러를 구비한다.

상기 컨트롤러는, 상기 복수의 실내기들 중 냉방이 필요하지 않은 실내기로 공급되는 냉매는 바이패스 되도록 제어할 수 있다.

상기 컨트롤러는, 상기 실내온도에 대응하여, 상기 복수의 실외기 모듈들 중 동작을 위해 선택되는 실외기 모듈의 개수를 달리할 수 있다.

상기 컨트롤러는 냉방을 통해 도달하기를 원하는 기준온도와 상기 실내온도의 차이값이 미리 설정된 기준값보다 크면 상기 복수의 실외기 모듈들 중 선택되어 동작되는 실외기 모듈의 개수를 증가시키고, 상기 실내온도와 상기 기준온도의 차이값이 상기 기준값보다 작으면 상기 복수의 실외기 모듈들 중 선택되어 동작되는 실외기 모듈의 개수를 감소시킬 수 있다.

상기 컨트롤러에 의해 선택된 실외기 모듈은, 상기 자연공조유닛이 동작하는 자연공조모드, 상기 강제냉각유닛이 동작하는 강제공조모드, 상기 자연공조유닛과 상기 강제냉각유닛이 함께 동작하는 복합공조모드 중 어느 하나의 모드로 동작 가능하고, 상기 컨트롤러는, 선택된 실외기 모듈이 상기 자연공조모드 또는 상기 복합공조모드로 동작하는 경우, 선택되지 않은 나머지 실외기 모듈들도 상기 자연공조모드로 동작하도록 제어할 수 있다.

상기한 기술적 과제들의 일부를 달성하기 위한 본 발명의 다른 구체화에 따라, 본 발명에 따른 하이브리드 냉방장치는, 냉매가 순환되는 순환배관과, 상기 순환배관 상에 배치되어 외기에 의해 냉매를 냉각시켜 순환시키는 자연공조 유닛과, 압축기와 응축기와 팽창밸브와 증발기로 구성되어 냉매를 강제적으로 냉각시켜 순환시키는 강제냉각유닛을 각각 구비하는 복수의 실외기 모듈들을 구비하는 실외기와; 상기 복수의 실외기 모듈들과 각각 연결되고 서로 다른 실내공간에 각각 설치되는 복수의 실내기들과; 상기 실외기의 출수온도를 기준으로 상기 복수의 실외기 모듈들 중 적어도 하나의 실외기 모듈을 선택하여 동작을 제어함에 의해, 실내공간의 냉방을 제어하는 컨트롤러를 구비한다.

상기 컨트롤러는, 상기 출수온도에 대응하여, 상기 복수의 실외기 모듈들 중 동작을 위해 선택되는 실외기 모듈의 개수를 달리할 수 있다.

상기 컨트롤러는 상기 출수온도와 상기 기준출수온도의 차이값이 미리 설정된 기준값보다 크면 상기 복수의 실외기 모듈들 중 선택되어 동작되는 실외기 모듈의 개수를 증가시키고, 상기 출수온도와 상기 기준출수온도의 차이값이 상기 기준값보다 작으면 상기 복수의 실외기 모듈들 중 선택되어 동작되는 실외기 모듈의 개수를 감소시킬 수 있다.

상기한 기술적 과제들의 일부를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 구체화에 따라, 본 발명에 따른 하이브리드 냉방장치의 제어방법은, 외기에 의해 냉매를 냉각시켜 순환시키는 자연공조 유닛과, 압축기와 응축기와 팽창밸브와 증발기로 구성되어 냉매를 강제적으로 냉각시켜 순환시키는 강제냉각유닛을 각각 구비하는 복수의 실외기 모듈들을 구비하는 실외기와, 상기 복수의 실외기 모듈들과 각각 연결되는 실내기를 구비하는 하이브리드 냉방장치의 제어방법으로, 상기 실내기가 위치한 실내공간의 실내온도 또는 실외기의 출수온도를 측정하는 제1단계와; 측정된 온도값에 대응하여 상기 복수의 실외기 모듈들 중 적어도 하나의 실외기 모듈을 선택하는 제2단계와; 선택된 적어도 하나의 실외기 모듈을 상기 자연공조유닛이 동작하는 자연공조모드, 상기 강제냉각유닛이 동작하는 강제공조모드, 상기 자연공조유닛과 상기 강제냉각유닛이 함께 동작하는 복합공조모드 중 어느 하나의 모드로 동작시켜 상기 실내공간을 냉방하는 제3단계를 구비한다.

상기 제3단계에서, 상기 선택된 적어도 하나의 실외기 모듈이 상기 자연공조모드 또는 상기 복합공조모드로 동작하는 경우, 선택되지 않은 나머지 실외기 모듈들의 전체 또는 일부도 상기 자연공조모드로 동작하도록 제어할 수 있다.

본 발명에 따르면, 복수의 실외기 모듈들을 구비하는 실외기와 복수의 실내공간에 각각 배치되는 실내기들을 구비하여, 특정 실내공간의 냉방시, 필요에 따라 동작되는 실외기 모듈을 선택하여 제어함에 의해, 냉방효율을 높일 수 있고, 소비전력을 절감할 수 있으며, 빠른 냉방이 가능해 장비 보호 및 실내냉방부하 해소에 기여할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 하이브리드 냉방장치의 개략도이고,
도 2는 도 1의 실외기를 구성하는 복수의 실외기 모듈들 각각의 내부 개략도이고,
도 3은 도 1의 실내기의 내부개략도이고,
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 하이브리드 냉방장치의 개략도이다.

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.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 하이브리드 냉방장치의 개략도이고, 도 2는 도 1의 실외기를 구성하는 실외기 모듈의 내부 개략도이고, 도 3은 도 1의 실내기의 내부개략도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 하이브리드 냉방장치(500)는 실외기(100)와 복수의 실내기(200)들, 및 컨트롤러(300)를 구비한다.

상기 실외기(100)는 복수의 실외기 모듈(150)들을 구비한다. 상기 복수의 실외기 모듈(150)들 각각은, 도 2에 도시된 바와 같이, 냉매가 순환되는 순환배관(110), 자연공조유닛(120) 및 강제냉각유닛(130)을 구비한다. 상기 복수의 실외기 모듈(150)들 각각은 추가적으로 개폐밸브(V1,V2)를 더 구비할 수 있다. 여기서 상기 실외기(100)와 실내기(200) 사이를 순환하는 냉매는 물(water)이나 다른 냉매가 사용되는 것도 가능하다.

상기 자연공조유닛(120)은 실외 열교환기(122) 및 실외 송풍기(124)를 구비하여, 실외온도가 상대적으로 낮은 경우 등에 있어서, 외기에 의해 냉각된 냉매를 순환시켜 실내를 냉각시키기 위한 것이다.

예를 들어 겨울철과 같이 외기의 온도가 낮은 경우에 외기에 의해 냉각된 냉매를 순환시켜 실내를 냉각시키기 위한 것이다. 즉 상기 냉매를 상기 실외열교환기(122)를 통과시켜 외기를 이용하여 냉각시키고, 냉각된 냉매를 상기 실내기(200)로 공급하여 실내공간을 냉방하게 된다.

여기서 상기 실외열교환기(122)와 실외 송풍기(124)는 상기 강제냉각유닛(130)의 동작시에도 필요할 수 있으나, 자연공조유닛(120)에는 필수적으로 필요한 구성이므로 편의상 구분을 위해 상기 자연공조유닛(120)에 포함되는 것으로 하였다.

상기 강제냉각유닛(130)은 압축기(132), 응축기(134), 팽창밸브(136) 및 증발기(138)로 구성되어, 냉매를 강제적으로 냉각시켜 순환시킨다. 상기 강제냉각유닛(130)은 자연공조유닛(120)을 이용해서 실내공간을 냉방하는 것이 불가능하거나 힘든 경우에 동작하게 된다. 즉 냉매를 상기 강제냉각유닛(130)을 이용해 냉각시켜 상기 실내기(200)로 공급하여 실내공간을 냉방하게 된다. 상기 압축기(132), 응축기(134), 팽창밸브(136) 및 증발기(138)로 구성된 강제냉각유닛(130)의 동작은 통상의 기술자에게 잘 알려져 있으므로 더 이상의 설명을 생략한다.

상기 개폐밸브(V1,V2)는 상기 자연공조유닛(120) 및 상기 강제냉각유닛(130)의 동작시에 냉매의 순환을 제어하기 위한 것으로 솔레노이드 밸브로 구성될 수 있다. 제1개폐밸브(V1)는 실내기(200) 측에서 공급되는 냉매를 상기 자연공조유닛(120)을 통해 냉각시켜 상기 실내기(200)측에 제공하기 위한 밸브이고, 제2개폐밸브(V2)는 실내기(200) 측에서 공급되는 냉매를 상기 강제냉각유닛(130)을 통해 냉각시켜 상기 실내기(200)측에 제공하기 위한 밸브이다.

즉 자연공조유닛(120)이 동작하는 자연공조모드에서는 제1개폐밸브(V1)는 개방되고 제2개폐밸브(V2)는 폐쇄되어, 냉매가 자연공조유닛(120)에 의해 냉각되도록 한다. 상기 강제냉각유닛(130)이 동작하는 강제공조모드에서는 제1개폐밸브(V1)는 폐쇄되고 제2개폐밸브(V2)는 개방되어, 냉매가 상기 강제냉각유닛(130)을 통해 냉각되도록 한다. 상기 자연공조유닛(120) 및 상기 강제냉각유닛(130)이 함께 동작하는 복합공조모드에서는 제1개폐밸브(V1) 및 제2개폐밸브(V2)는 개방되어, 냉매가 자연공조유닛(120) 및 상기 강제냉각유닛(130)을 통해 냉각되도록 한다.

상기 복수의 실내기(200)들 각각은 도 3에 도시된 바와 같이, 실내열교환기(220) 및 실내송풍기(230)를 구비한다. 상기 실내열교환기(220) 및 실내송풍기(230)는 상기 실외기(100)에서 냉각되어 제공되는 냉매와 실내공기를 열교환시켜 실내공간을 냉방하기 위한 것이다. 상기 실내열교환기(220) 및 실내송풍기(230)의 구체적인 동작이나 구성은 통상의 기술자에게 잘 알려져 있으므로 더 이상의 설명을 생략한다.

상기 복수의 실내기(200)들 각각은 서로 다른 실내공간에 각각 설치된다. 하나의 실내공간에 하나의 실내기가 설치되는 방식으로 복수의 실내공간에 복수의 실내기(200)들이 설치되게 된다.

상기 복수의 실내기(200)들 각각은 통합배관(210)에 병렬로 연결되는 구조를 가지고, 상기 복수의 실외기 모듈(150) 또한 각각 상기 순환배관(110)을 통해 상기 통합배관(210)과 병렬로 연결되는 구조를 가지게 된다. 그리고 상기 통합배관(210) 상에는 상기 컨트롤러(300)에 의해 제어되는 적어도 하나의 순환펌프(212)가 배치될 수 있고, 냉매 부족시 공급을 위한 냉매탱크(215)가 별도로 배치될 수 있다.

상기 복수의 실내기(200)들 각각은 냉방이 불필요한 경우에, 상기 실외기(100)를 통해 제공되는 냉매를 바이패스 시킬 수 있는 바이패스 구성(미도시), 즉 바이패스배관 및 바이패스 밸브를 포함한다. 이에 따라 냉방이 필요하지 않은 실내공간의 냉방이 제한되어 냉방이 필요한 실내공간에 위치한 실내기의 냉방효율을 향상시킬 수 있게 한다. 예를 들어 냉방이 불필요한 실내기의 경우는 상기 컨트롤러(300)를 통해 상기 바이밸브 밸브를 개방하여 상기 실외기(100)에서 공급되는 냉매가 상기 실내열교환기(220)를 거침이 없이 바로 바이패스 배관을 통해 상기 통합배관(210)으로 빠져 나가는 구조를 가지게 된다.

다른 예로 상기 복수의 실내기(200)들 각각은 냉방이 불필요한 경우에, 상기 컨트롤러(300)에 의해 제어되는 별도의 차단밸브(미도시)를 구비하여 상기 통합배관(210)을 통한 냉매공급이 차단되도록 하는 것도 가능하다.

상기 실외기(100)의 복수의 실외기 모듈(150)들 중 어느 하나가 동작하는 경우, 동작하는 실외기 모듈(150)을 통해 냉각된 냉매는 상기 복수의 실내기(200)들 모두에 제공될 수도 있고 어느 하나의 선택된 실내기(200)에 제공되는 것이 가능하다. 또한 어느 하나의 실내기(200)에 제공되는 냉매는 상기 실외기(100)를 구성하는 모든 실외기 모듈(150)에서 제공되는 것 일수도 있고, 특정한 적어도 하나의 실외기 모듈(150)에서 제공되는 것일 수도 있다. 이 경우 동작하는 실내기(200)와 동작되는 실외기 모듈(150)의 냉매순환은 상기 컨트롤러(300)의 제어를 통해 수행되는 것이다.

상기 컨트롤러(300)는 실내기(200) 각각에 설치된 실내기 컨트롤러와 실외기(100)에 설치되거나 실외기 모듈(150) 각각에 설치된 실외기 컨트롤러 등의 서브컨트롤러와 실내기 컨트롤러 및 실외기 컨트롤러를 컨트롤하는 메인 컨트롤러로 구분될 수도 있다.

상기 컨트롤러(300)는 실내공간의 실내온도를 기준으로 상기 복수의 실내기(200)들 중 냉방이 필요한 적어도 하나의 실내기(200)를 선택하고, 선택된 적어도 하나의 실내기(200)에 대응되는 실외기 모듈(150)을 선택하여 동작시키게 된다. 즉 상기 복수의 실외기 모듈(150)들 중 적어도 하나의 실외기 모듈(150)을 선택하여 선택된 적어도 하나의 실내기에 대응시켜 동작을 제어함에 의해, 실내공간의 냉방하게 된다.

예를 들어, 특정 실내공간에 대한 냉방이 필요한 경우, 특정 실내공간의 실내기(200)를 선택하고, 상기 실외기(100)에서 복수의 실외기 모듈(150) 중 적어도 하나의 실외기 모듈(150)을 선택하여 서로 매칭시켜 동작을 제어하게 된다. 상기 적어도 하나의 실외기 모듈(150)의 선택은 상기 개폐밸브(V1,V2)의 개폐를 통해 선택(예를 들면, 미선택시 상기 개폐밸브(V1,V2) 모두 폐쇄)할 수도 있고, 별도로 각 실외기 모듈(150)의 전원을 온/오프하는 방식, 별도의 밸브를 제어하는 방식 등 통상의 기술자에게 잘 알려진 다양한 방법으로 가능할 수 있다.

상기 컨트롤러(300)는 실내공간 각각에 구비되어 있는 실내온도센서의 온도신호를 입력받아 실내온도를 확인하여, 정해진 기준 실내온도보다 높은 경우에 해당 실내공간의 실내기(200)를 선택하여 실내공간에 대한 냉방 동작을 수행하게 된다. 이 경우 상기 실외기(100)에서 해당 실내공간의 냉방에 필요한 실외기 모듈(150)의 개수를 선택하고, 상기 실외기(100)에서 해당 개수만큼의 실외기 모듈(150)을 선택하여 냉방동작을 수행하게 된다.

그리고, 냉방이 필요하지 않은 실내기(200)의 경우 실내 공기가 정체되지 않도록 실내 송풍기(230)는 정상 동작하게 할 수 있다. 또한 냉방이 필요하지 않은 실내기(200)의 경우에는 공급되는 냉매를 바이패스시키거나 차단하게 된다.

상기 컨트롤러(300)는 하나의 실내기(200)에 대응되도록 선택가능한 실외기 모듈(150)의 최대개수를 설정하고, 최대개수의 한도 내에서 실내온도에 따라 선택되는 실외기 모듈(150)의 개수를 설정하는 것이 가능하다. 일반적으로 빠른 냉방을 원하는 경우에는 복수의 실외기 모듈을 선택하는 것이 일반적이다.

상기 컨트롤러(300)는, 상기 실내온도에 대응하여, 상기 복수의 실외기 모듈(150)들 중 동작을 위해 선택되는 실외기 모듈(150)의 개수를 달리할 수 있다. 냉방을 통해 도달하고자 하는 기준온도를 기준으로 하여 실내온도와 상기 기준온도의 차이값이 미리 설정된 기준값보다 크면 상기 복수의 실외기 모듈(150)들 중 선택되어 동작되는 실외기 모듈(150)의 개수를 증가시키고, 상기 실내온도와 상기 기준온도의 차이값이 상기 기준값보다 작으면 상기 복수의 실외기 모듈(150)들 중 선택되어 동작되는 실외기 모듈의 개수를 감소시키는 방식으로, 실내공간에 대한 냉방을 수행할 수 있다.

또한, 복수의 실내공간들에 대한 냉방이 필요하게 되고, 실내공간들 각각에 배치된 실내기(200) 들 중 전부 또는 일부의 동작이 필요한 경우가 있다.

이 경우, 상기 컨트롤러(300)는 각 실내공간의 실내온도와 각 실내공간의 실내기(200)의 냉방용량을 고려하여 동작을 위해 선택된 적어도 하나의 실내기(200)에 대응되도록, 상기 실외기(100)에서 적어도 하나의 실외기 모듈(150)을 선택하여 동작시키게 된다.

예를 들어, 5개의 실내공간이 존재하고 각 실내공간에 하나씩 실내기(200)가 배치되어 제1 실내기 내지 제5실내기의 5개의 실내기(200)가 존재하고, 상기 실외기(100)에 제1 내지 제10의 10개의 실외기 모듈(150)이 구성되어 있다고 가정하자. 이 경우, 제1실내공간에 대한 냉방이 필요하여 제1실내기가 동작하는 경우, 총 10개의 실외기 모듈(150)들 중 제1 및 제2 실외기 모듈 2개가 선택되어 동작한다면, 이후에 추가적으로 제2실내공간에 대한 냉방이 필요하여 제2실내기가 선택되어 냉방하고자 하는 경우, 제3 및 제4실외기 모듈이 추가로 선택되어 동작가능하다.

여기서 제1실내기 또는 제2실내기가 선택되어 동작할때, 실내온도가 냉방에 의해 도달하기를 원하는 기준온도와의 차이값정도에 따라, 각각 하나의 실외기 모듈이 선택되어 동작하는 것이 가능하다. 또한 제1실내기에 대응하여 제1 및 제2실외기 모듈이 선택되어 동작하는 경우에, 제2실내기가 추가로 동작하는 경우, 이미 선택되어 동작중인 제1실외기 모듈 및 제2실외기 모듈로서도 용량이 충분하다면 추가적으로 실외기 모듈이 선택되지 않을 수도 있다. 또한 제3 실외기 모듈만 선택되는 것도 가능하고, 제3 및 제4 실외기 모듈이 동시에 함께 선택되어 동작하는 것이 가능하다. 그리고 여기에 추가하여 제5실외기 모듈이 추가적으로 선택되어 동작하는 것이 가능하다.

즉 상기 컨트롤러(300)는 총 냉방용량을 고려하거나 각 실내공간의 실내온도에 따라 필요한 실외기 모듈을 선택하여 동작시키는 것이 가능하다.

이후 제3실내기 내지 제5실내기가 순차적으로 추가 선택되어 동작되는 경우, 나머지 동작하지 않던 제5 내지 제10 실외기 모듈을 냉방용량이나 추가로 선택된 실내공간의 실내온도에 따라 순차적으로 추가 선택하여 동작시키게 된다.

그리고, 5개의 실내기들중 1개 내지 4개의 실내기가 동작중이고, 이때 10개의 실외기 모듈 모두가 동작이라면, 추가적으로 실내기가 선택된다고 하여도 실외기 모듈의 증가가 불가능하기 때문에 최대의 실외기 모듈 개수인 10개의 실외기 모듈 동작상태를 유지하게 된다.

결과적으로 상기 컨트롤러(300)는 복수의 실내기(200)들이 선택되어 복수의 실내공간에 대한 냉방을 수행하는 경우, 각 실내공간의 실내온도 또는/및 냉방용량을 고려하여 필요한 실외기 모듈(150)의 개수를 선택하여 동작시키게 된다. 또한 상기 컨트롤러는, 복수의 실내기들이 복수의 실내공간에 대한 냉방을 수행하는 경우, 각 실내공간의 실내온도 또는/및 냉방용량을 고려하여, 상기 실외기에서 필요한 실외기 모듈의 개수를 증가 또는 감소시켜 적절한 개수의 실외기 모듈(150)만 동작되도록 하여, 전력을 절감시킬 수 있다.

상기 컨트롤러(300)에 의해 선택된 실내기(200) 및 선택된 실외기 모듈(150)은 상기 자연공조모드, 상기 강제공조모드, 및 상기 복합공조모드 중 어느 하나의 모드로 동작하게 된다.

상기 컨트롤러(300)는 상기 자연공조모드 및 상기 복합공조모드의 경우, 상기 실외기(100) 내의 실외송풍기(124) 모두 또는 일부를 가동시켜 외기를 충분히 활용할 수 있도록 할 수 있다. 예를 들어, 선택된 실외기 모듈(150)이 자연공조모드로 동작하는 경우, 나머지 전체 또는 일부의 실외기 모듈(150) 또한 자연공조모드로 동작하도록 하여 외기를 충분히 활용할 수 있도록 제어하는 것이 가능하다. 또한, 선택된 실외기 모듈(150)이 복합공조모드로 동작하는 경우, 선택되지 않은 나머지 전체 또는 일부 실외기 모듈(150)이 자연공조모드로 동작하도록 하여 외기를 충분히 활용할 수 있도록 제어하는 것이 가능하다.

상기 컨트롤러(300)는 상기 강제공조모드의 경우에도, 선택된 실외기모듈(150)의 실외송풍기(120)만 가동되도록 하고, 나머지 선택되지 않은 실외기 모듈(150)의 실외송풍기(120)는 가동되지 않도록 하여 불필요한 외기 활용을 방지하고, 실외송풍기에 소비되는 전력을 절감하도록 제어한다.

상기 컨트롤러(300)는 상기 실외기(100) 내의 복수의 실외기 모듈(150)들 중 적어도 하나를 선택하는 경우에, 특정한 실외기 모듈(150)의 경우에만 오랜시간 동안 동작하거나 오랜시간 동안 정지되어 있는 상태를 방지하기 위해, 순서를 정하여 순차적으로 선택한다.

또한 상기 순환펌프(212)가 복수로 구비되어 병렬연결로 구성되는 경우에, 순환펌프를 교번하여 동작시킴으로서, 특정 순환펌프만 오랜시간 운전하거나 정지되는 일이 없게 할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 하이브리드 냉방장치의 개략도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 하이브리드 냉방장치(500)는 실외기(100)와 복수의 실내기(200)들, 및 컨트롤러(300)를 구비한다.

상기 순환배관(210)에 출수온도를 측정하기 위한 온도센서(250)가 더 구비된다는 점을 제외하고 상기 실외기(100)의 구조 및 복수의 실내기(200)들의 구조는 본 발명의 제1실시예의 경우와 동일하므로 간략하게 설명한다.

상기 실외기(100)는 복수의 실외기 모듈(150)들을 구비한다. 상기 복수의 실외기 모듈(150)들 각각은, 도 2에 도시된 바와 같이, 냉매가 순환되는 순환배관(110), 자연공조유닛(120) 및 강제냉각유닛(130)을 구비한다. 상기 복수의 실외기 모듈(150)들 각각은 추가적으로 개폐밸브(V1,V2)를 더 구비할 수 있다. 여기서 상기 실외기(100)와 실내기(200) 사이를 순환하는 냉매는 물(water) 또는 공기가 사용될 수 있으며 이외에 다른 냉매가 사용되는 것도 가능하다.

상기 자연공조유닛(120)은 실외 열교환기(122) 및 실외 송풍기(124)를 구비하여, 외기에 의해 냉각된 냉매를 순환시켜 실내를 냉각시키기 위한 것이다.

상기 복수의 실내기(200)들 각각은 실내열교환기(220) 및 실내송풍기(230)를 구비한다. 상기 실내열교환기(220) 및 실내송풍기(230)는 상기 실외기(100)에서 냉각되어 제공되는 냉매와 실내공기를 열교환시켜 실내공간을 냉방하기 위한 것이다. 상기 실내열교환기(220) 및 실내송풍기(230)의 구체적인 동작이나 구성은 통상의 기술자에게 잘 알려져 있으므로 더 이상의 설명을 생략한다.

상기 복수의 실내기(200)들 각각은 통합배관(210)에 병렬로 연결되는 구조를 가지고, 상기 통합배관(210)에는 상기 복수의 실외기 모듈(150) 또한 각각 병렬로 연결되는 구조를 가지게 된다. 그리고 상기 통합배관(210) 상에는 상기 컨트롤러(300)에 의해 제어되는 적어도 하나의 순환펌프(212)와 냉매탱크(215)가 별도로 배치되게 된다.

상기 컨트롤러(300)는 상기 온도센서(250)를 통해 측정되는 상기 실외기(100)의 출수온도를 기준으로 냉방을 제어하게 된다. 상기 출수온도란, 상기 실외기(100)에서 상기 통합배관(210)을 통해 실내기(200)로 공급되는 냉매의 온도를 의미할 수 있다.

상기 컨트롤러(300)는 실내공간의 실내온도를 기준으로 상기 복수의 실내기(200)들 중 냉방이 필요한 실내기(200)를 선택할 수 있다. 실내기(200)를 선택하지 않는 경우는 전체 실내기(200)가 위치한 모든 실내공간이 냉방 대상이 되게 된다.

상기 컨트롤러(300)는 상기 실외기(100)의 출수온도를 확인하여, 정해진 기준온도보다 낮게 유지되도록 상기 실외기(100)에서 냉방에 필요한 실외기 모듈(150)의 개수를 선택하고, 상기 실외기(100)에서 해당 개수만큼의 실외기 모듈(150)을 선택하여 냉방동작을 수행하게 된다.

상기 컨트롤러(300)는, 냉방이 필요하지 않은 실내기(200)의 경우 실내 공기가 정체되지 않도록 실내 송풍기(230)는 정상 동작하게 할 수 있다. 또한 냉방이 필요하지 않은 실내기(200)의 경우에는 공급되는 냉매를 바이패스시키거나 차단하게 된다.

상기 컨트롤러(300)는 선택가능한 실외기 모듈(150)의 최대개수를 설정하고, 최대개수의 한도 내에서 상기 출수온도에 따라 선택되는 실외기 모듈(150)의 개수를 설정하는 것이 가능하다. 일반적으로 빠른 냉방을 원하는 경우에는 더 많은 개수의 실외기 모듈(150)을 선택하는 것이 일반적이다.

상기 컨트롤러(300)는, 상기 출수온도에 대응하여, 상기 복수의 실외기 모듈(150)들 중 동작을 위해 선택되는 실외기 모듈(150)의 개수를 달리할 수 있다. 냉방을 통해 도달하고자 하는 기준출수온도를 기준으로 하여 상기 출수온도와 상기 기준출수온도의 차이값이 미리 설정된 기준값보다 크면 상기 복수의 실외기 모듈(150)들 중 선택되어 동작되는 실외기 모듈(150)의 개수를 증가시키고, 상기 출수온도와 상기 기준출수온도의 차이값이 상기 기준값보다 작으면 상기 복수의 실외기 모듈(150)들 중 선택되어 동작되는 실외기 모듈의 개수를 감소시키는 방식으로, 실내공간에 대한 냉방을 수행할 수 있다.

상기 컨트롤러(300)에 의해 선택된 실외기 모듈(150)은 상기 자연공조모드, 상기 강제공조모드, 및 상기 복합공조모드 중 어느 하나의 모드로 동작하게 된다.

상기 컨트롤러(300)는 상기 자연공조모드로 동작하는 경우에는 상기 실외기(100) 내의 실외송풍기(124) 모두를 가동시켜 외기를 충분히 활용하는 것이 가능하고, 부분적으로 일부만 가동하도록 하는 것도 가능하다. 예를 들어, 선택된 실외기 모듈(150)이 자연공조모드로 동작하는 경우, 나머지 모든 실외기 모듈(150) 중 전체 또는 일부 만을 자연공조모드로 동작하도록 하여 외기를 충분히 활용하면서도 소비전력을 절약하는 것이 가능하다.

또한 상기 복합공조모드로 동작하는 경우, 상기 실외기(100) 내의 실외송풍기(124) 모두를 가동시켜 외기를 충분히 활용할 수 있도록 할 수 있다. 예를 들어, 선택된 실외기 모듈(150)이 복합공조모드로 동작하는 경우, 선택되지 않은 나머지 모든 실외기 모듈(150) 또는 일부 실외기 모듈(150)이 자연공조모드로 동작하도록 하여 외기를 충분히 활용할 수 있도록 제어하는 것이 가능하다.

상기 컨트롤러(300)는 상기 강제공조모드의 경우에는, 선택된 실외기모듈(150)의 실외송풍기(120)만 가동되도록 하고, 나머지 선택되지 않은 실외기 모듈(150)의 실외송풍기(120)는 가동되지 않도록 하여 불필요한 외기 활용을 방지하고, 실외송풍기에 소비되는 전력을 절감하도록 제어한다.

상기 컨트롤러(300)는 상기 실외기(100) 내의 복수의 실외기 모듈(150)들 중 적어도 하나를 선택하는 경우에, 특정한 실외기 모듈(150)의 경우에만 오랜시간 동안 동작하거나 오랜시간 동안 정지되어 있는 상태를 방지하기 위해, 순서를 정하여 순차적으로 선택하여 동작시킨다.

또한 상기 순환펌프(212)가 복수로 구비되어 병렬연결로 구성되는 경우에, 순환펌프(212)를 교번하여 동작시킴으로서, 특정 순환펌프만 오랜시간 운전하거나 정지되는 일이 없게 할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 복수의 실외기 모듈들을 구비하는 실외기와 복수의 실내공간에 각각 배치되는 실내기들을 구비하여, 특정 실내공간의 냉방시, 필요에 따라 동작되는 실외기 모듈을 선택하여 제어함에 의해, 냉방효율을 높일 수 있고, 소비전력을 절감할 수 있으며, 빠른 냉방이 가능해 장비 보호 및 실내냉방부하 해소에 기여할 수 있는 장점이 있다.

상기한 실시예의 설명은 본 발명의 더욱 철저한 이해를 위하여 도면을 참조로 예를 든 것에 불과하므로, 본 발명을 한정하는 의미로 해석되어서는 안될 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.

100 : 실외기 150 : 실외기 모듈
200 : 실내기 300 : 컨트롤러

Claims

냉매가 순환되는 순환배관과, 상기 순환배관 상에 배치되어 외기에 의해 냉매를 냉각시켜 순환시키는 자연공조 유닛과, 압축기와 응축기와 팽창밸브와 증발기로 구성되어 냉매를 강제적으로 냉각시켜 순환시키는 강제냉각유닛을 각각 구비하는 복수의 실외기 모듈들을 구비하는 실외기와;
상기 복수의 실외기 모듈들과 각각 연결되고 서로 다른 실내공간에 각각 설치되는 복수의 실내기들과;
실내온도를 기준으로 상기 복수의 실내기들 중 냉방이 필요한 적어도 하나의 실내기를 선택하고, 상기 복수의 실외기 모듈들 중 적어도 하나의 실외기 모듈을 선택하여 선택된 적어도 하나의 실내기에 대응시켜 동작을 제어함에 의해, 실내공간의 냉방을 제어하는 컨트롤러를 구비함을 특징으로 하는 하이브리드 냉방장치.
청구항 1에 있어서,
상기 컨트롤러는, 상기 복수의 실내기들 중 냉방이 필요하지 않은 실내기로 공급되는 냉매는 바이패스 되도록 제어함을 특징으로 하는 하이브리드 냉방장치.
청구항 1에 있어서,
상기 컨트롤러는, 상기 실내온도에 대응하여, 상기 복수의 실외기 모듈들 중 동작을 위해 선택되는 실외기 모듈의 개수를 달리함을 특징으로 하는 하이브리드 냉방장치.
청구항 3에 있어서,
상기 컨트롤러는 냉방을 통해 도달하기를 원하는 기준온도와 상기 실내온도의 차이값이 미리 설정된 기준값보다 크면 상기 복수의 실외기 모듈들 중 선택되어 동작되는 실외기 모듈의 개수를 증가시키고, 상기 실내온도와 상기 기준온도의 차이값이 상기 기준값보다 작으면 상기 복수의 실외기 모듈들 중 선택되어 동작되는 실외기 모듈의 개수를 감소시킴을 특징으로 하는 하이브리드 냉방장치.
청구항 1에 있어서,
상기 컨트롤러는, 복수의 실내기들이 복수의 실내공간에 대한 냉방을 수행하는 경우, 각 실내공간의 실내온도 또는 냉방용량을 고려하여, 상기 실외기에서 필요한 실외기 모듈의 개수를 증가 또는 감소시킴을 특징으로 하는 하이브리드 냉방장치.
청구항 1에 있어서,
상기 컨트롤러에 의해 선택된 실외기 모듈은, 상기 자연공조유닛이 동작하는 자연공조모드, 상기 강제냉각유닛이 동작하는 강제공조모드, 상기 자연공조유닛과 상기 강제냉각유닛이 함께 동작하는 복합공조모드로 동작 가능하고,
상기 컨트롤러는, 선택된 실외기 모듈이 상기 자연공조모드 또는 상기 복합공조모드로 동작하는 경우, 선택되지 않은 나머지 실외기 모듈들의 전체 또는 일부도 상기 자연공조모드로 동작하도록 제어함을 특징으로 하는 하이브리드 냉방장치.
냉매가 순환되는 순환배관과, 상기 순환배관 상에 배치되어 외기에 의해 냉매를 냉각시켜 순환시키는 자연공조 유닛과, 압축기와 응축기와 팽창밸브와 증발기로 구성되어 냉매를 강제적으로 냉각시켜 순환시키는 강제냉각유닛을 각각 구비하는 복수의 실외기 모듈들을 구비하는 실외기와;
상기 복수의 실외기 모듈들과 각각 연결되고 서로 다른 실내공간에 각각 설치되는 복수의 실내기들과;
상기 실외기의 출수온도를 기준으로 상기 복수의 실외기 모듈들 중 적어도 하나의 실외기 모듈을 선택하여 동작을 제어함에 의해, 실내공간의 냉방을 제어하는 컨트롤러를 구비함을 특징으로 하는 하이브리드 냉방장치.
청구항 7에 있어서,
상기 컨트롤러는, 상기 출수온도에 대응하여, 상기 복수의 실외기 모듈들 중 동작을 위해 선택되는 실외기 모듈의 개수를 달리함을 특징으로 하는 하이브리드 냉방장치.
청구항 8에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 출수온도와 상기 기준출수온도의 차이값이 미리 설정된 기준값보다 크면 상기 복수의 실외기 모듈들 중 선택되어 동작되는 실외기 모듈의 개수를 증가시키고, 상기 출수온도와 상기 기준출수온도의 차이값이 상기 기준값보다 작으면 상기 복수의 실외기 모듈들 중 선택되어 동작되는 실외기 모듈의 개수를 감소시킴을 특징으로 하는 하이브리드 냉방장치.
외기에 의해 냉매를 냉각시켜 순환시키는 자연공조 유닛과, 압축기와 응축기와 팽창밸브와 증발기로 구성되어 냉매를 강제적으로 냉각시켜 순환시키는 강제냉각유닛을 각각 구비하는 복수의 실외기 모듈들을 구비하는 실외기와, 상기 복수의 실외기 모듈들과 각각 연결되는 실내기를 구비하는 하이브리드 냉방장치의 제어방법에 있어서:
상기 실내기가 위치한 실내공간의 실내온도 또는 실외기의 출수온도를 측정하는 제1단계와;
측정된 온도값에 대응하여 상기 복수의 실외기 모듈들 중 적어도 하나의 실외기 모듈을 선택하는 제2단계와;
선택된 적어도 하나의 실외기 모듈을 상기 자연공조유닛이 동작하는 자연공조모드, 상기 강제냉각유닛이 동작하는 강제공조모드, 및 상기 자연공조유닛과 상기 강제냉각유닛이 함께 동작하는 복합공조모드 중 어느 하나의 모드로 동작시켜 상기 실내공간을 냉방하는 제3단계를 구비함을 특징으로 하는 하이브리드 냉방장치의 제어방법.
청구항 10에 있어서,
상기 제3단계에서, 상기 선택된 적어도 하나의 실외기 모듈이 상기 자연공조모드 또는 상기 복합공조모드로 동작하는 경우, 선택되지 않은 나머지 실외기 모듈들의 전체 또는 일부도 상기 자연공조모드로 동작하도록 제어함을 특징으로 하는 하이브리드 냉방장치의 제어방법.