KR20240082541A

KR20240082541A - 흡수식 칠러

Info

Publication number: KR20240082541A
Application number: KR1020220166274A
Authority: KR
Inventors: 이완수; 박성국; 유세훈
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2022-12-02
Filing date: 2022-12-02
Publication date: 2024-06-11

Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 흡수식 칠러는, 냉매를 증발하는 증발기와, 상기 증발기에서 증발된 냉매가 흡수제와 혼합되어 흡수액이 생성되는 흡수기와, 상기 흡수기로부터 공급된 흡수액을 가열시키는 재생기와, 상기 재생기에서 생성된 냉매가 공급되는 응축기를 포함하는 흡수식 칠러 유닛, 상기 칠러 유닛으로 유입되는 냉수의 온도를 센싱하는 입구 온도 센서와, 상기 칠러 유닛에서 배출되는 냉수의 온도를 센싱하는 출구 온도 센서를 포함하는 센서부, 및, 상기 칠러 유닛에 냉수를 공급하는 냉수펌프와 상기 칠러 유닛에 냉각수를 공급하는 냉각수펌프 제어시, 상기 입구 온도 센서에서 센싱되는 입구 온도와 상기 출구 온도 센서에서 센싱되는 출구 온도의 입출구 온도차에 기초하여, 상기 냉수펌프의 회전수와 상기 냉각수펌프의 회전수를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

흡수식 칠러 {Absorption type chiller}

본 발명은 흡수식 칠러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 부하량에 따라 동작하여 소비전력을 낮출 수 있는 흡수식 칠러에 관한 것이다.

흡수식 칠러는, 흡수액과 냉매를 이용한 사이클 운전으로, 냉매와 냉수를 열교환시켜서 냉방 또는 난방을 수행할 수 있는 장치이다.

흡수식 칠러는, 증발기에서 증발한 냉매가 흡수기에서 흡수액에 흡수되고, 냉매를 흡수한 흡수액이 재생기를 거치면서 냉매가 증발되며, 응축기를 거치면서 증발된 냉매가 응축되는 원리를 이용하여, 냉방 또는 난방을 수행할 수 있다. 흡수식 칠러는, 재생기의 수에 따라 단효용, 2중 효용, 3중 효용 및 그 이상으로 분류할 수 있다.

흡수식 칠러에서, 일반적으로 냉(난)방 부하에 관계없이, 냉(온)수 및 냉각수 유량을 정유량으로 공급하여, 부분부하 운전조건에서도 냉(온)수 펌프 및 냉각수 펌프 소비전력은 정격부하시와 동일하게 높다.

이를 개선하기 위하여, 선행문헌(한국 등록특허공보 제10-2074912호)은, 온수량을 조절하는 온수조절 밸브의 개도량에 따라 냉수 펌프의 회전 주파수를 인버터 제어하고, 냉각수 입구 온도에 따라 냉각수 펌프의 회전 주파수를 인버터 제어하여 냉동기 부하량에 따라 펌프의 회전 주파수를 조절함으로써, 부분 부하시 냉수, 냉각수 펌프의 소비전력을 낮추고 있다.

선행문헌(한국 등록특허공보 제10-2074912호)은, 냉각탑에서 냉동기의 냉각수 입구온도를 일정 온도 범위내에서 제어하므로, 냉방부하와 냉각수 입구온도와 일정한 관계가 없어, 냉각수 입구온도에 따른 냉각수 변유량 제어는 냉방부하와 무관하게 냉각수 유량이 제어된다. 이에 따라, 냉각수펌프의 변유량 제어 효과가 낮고, 이러한 제어는 냉수출구온도 제어의 외란으로 작용하여 냉수출구온도의 안정적 제어에도 비효율적이다.

또한, 선행문헌(한국 등록특허공보 제10-2074912호)은, 냉각수 입구온도가 냉방부하와 관계없이 매우 정밀하게 제어되는 경우, 냉방부하 변동에도 냉각수 입구온도 변동이 작아, 냉방부하에 따른 냉각수 변유량 제어 효과가 매우 낮다.

본 발명의 목적은, 냉수, 온수, 냉각수의 변유량 제어가 가능한 흡수식 칠러를 제공함에 있다.

본 발명의 목적은, 부하에 대응하여 냉수, 온수, 냉각수의 유량을 제어함으로써 소비전력을 낮출 수 있는 흡수식 칠러를 제공함에 있다.

본 발명의 목적은, 냉수, 냉각수, 온수 변유량 운전 상태에서 출구온도 목표값을 안정적으로 제어할 수 있는 흡수식 칠러를 제공함에 있다.

본 발명의 목적은, 변유량 제어중, 고온 및 고압 이상 정지가 발생하는 것을 방지할 수 있는 흡수식 칠러 및 그 동작 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 설명에 의해서 이해될 수 있다.

상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 흡수식 칠러는, 부하에 대응하여 냉수, 온수, 냉각수를 변유량 제어함으로써, 소비전력을 낮추고 효율적인 운전이 가능하다.

상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 흡수식 칠러는, 냉매를 증발하는 증발기와, 상기 증발기에서 증발된 냉매가 흡수제와 혼합되어 흡수액이 생성되는 흡수기와, 상기 흡수기로부터 공급된 흡수액을 가열시키는 재생기와, 상기 재생기에서 생성된 냉매가 공급되는 응축기를 포함하는 흡수식 칠러 유닛, 상기 칠러 유닛으로 유입되는 냉수의 온도를 센싱하는 입구 온도 센서와, 상기 칠러 유닛에서 배출되는 냉수의 온도를 센싱하는 출구 온도 센서를 포함하는 센서부, 및, 상기 칠러 유닛에 냉수를 공급하는 냉수펌프와 상기 칠러 유닛에 냉각수를 공급하는 냉각수펌프 제어시, 상기 입구 온도 센서에서 센싱되는 입구 온도와 상기 출구 온도 센서에서 센싱되는 출구 온도의 입출구 온도차에 기초하여, 상기 냉수펌프의 회전수와 상기 냉각수펌프의 회전수를 제어하는 제어부를 포함한다.

상기 제어부는, 상기 입출구 온도차가 온도차기준값보다 작으면, 상기 냉수펌프와 상기 냉각수펌프의 회전수를 감소시키고, 상기 입출구 온도차가 온도차기준값보다 크면, 상기 냉수펌프와 상기 냉각수펌프의 회전수를 증가시킬 수 있다.

상기 제어부는, 상기 냉수펌프와 상기 냉각수펌프의 동시 제어시, 상기 냉수펌프와 상기 냉각수펌프의 회전수를 쌍(pair)으로 비례 제어할 수 있다.

상기 센서부는, 상기 재생기의 온도를 센싱하는 재생기 온도 센서를 더 포함할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 재생기 온도 센서에서 센싱되는 상기 재생기의 온도가 고온기준값 이상이면, 상기 냉수펌프와 상기 냉각수펌프의 회전수를 각각 상한 설정값으로 제어할 수 있다.

상기 재생기는, 가열기를 구비하여, 상기 흡수기로부터 공급된 흡수액을 가열시키는 제1 재생기, 및, 상기 제1 재생기로부터 공급받은 냉매를 열원으로 사용하여 상기 흡수액을 가열시키는 제2 재생기를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제1 재생기에서 센싱되는 온도가 상기 고온기준값 이상이면, 상기 냉수펌프와 상기 냉각수펌프의 회전수를 각각 상한 설정값으로 제어할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 냉수펌프와 상기 냉각수펌프의 회전수를 상기 상한 설정값까지 단계적으로 상승시킬 수 있다.

냉방운전시, 상기 제어부는, 상기 재생기의 온도가 고온기준값보다 낮고, 상기 출구 온도가 기준설정치 이하이고, 상기 입출구 온도차가 온도차기준값보다 작으면, 상기 냉수펌프의 회전수를 감소시키고, 상기 재생기의 온도가 고온기준값보다 낮고, 상기 출구 온도가 상기 기준설정치 이하이고, 상기 입출구 온도차가 상기 온도차기준값보다 크면, 상기 냉수펌프의 회전수를 증가시킬 수 있다.

상기 제어부는, 상기 재생기의 온도가 고온기준값보다 낮으면서 상기 출구 온도가 기준설정치보다 높은 경우, 또는, 상기 재생기의 온도가 상기 고온기준값보다 높은 경우에, 상기 냉수펌프의 회전수를 증가시킬 수 있다.

상기 기준설정치는, 목표 냉수 온도보다 소정 온도 높게 설정될 수 있다.

상기 냉방운전을 시작하면, 상기 제어부는, 상기 냉수펌프와 상기 냉각수펌프의 회전수를 상한 설정값으로 제어할 수 있다.

냉방운전시, 상기 제어부는, 상기 재생기의 온도가 고온기준값보다 낮고, 상기 출구 온도가 기준설정치 이하이고, 상기 입출구 온도차가 상기 온도차기준값보다 작으면, 상기 냉각수펌프의 회전수를 감소시키고, 상기 재생기의 온도가 고온기준값보다 낮고, 상기 출구 온도가 상기 기준설정치 이하이고, 상기 입출구 온도차가 상기 온도차기준값보다 크면, 상기 냉각수펌프의 회전수를 증가시킬 수 있다.

상기 제어부는, 상기 재생기의 온도가 고온기준값보다 낮으면서 상기 출구 온도가 기준설정치보다 높은 경우, 또는, 상기 재생기의 온도가 상기 고온기준값보다 높은 경우에, 상기 냉각수펌프의 회전수를 증가시킬 수 있다.

상기 냉수펌프와 상기 냉각수펌프의 동시 제어시, 상기 제어부는, 상기 냉수펌프의 회전수와 소정 변환식에 기초하여, 상기 냉각수펌프의 회전수를 산출할 수 있다.

상기 소정 변환식은, 냉각수펌프 출력회전수 = 냉수펌프 회전수 상한 설정값 - (냉수펌프 회전수 상한 설정값 - 냉각수펌프 회전수 상한 설정값) - (냉각수펌프 회전수 상한 설정값 - 냉각수펌프 회전수 하한 설정값) / (냉수펌프 회전수 상한 설정값 - 냉수펌프 회전수 하한 설정값) X (냉수펌프 회전수 상한 설정값 - 냉수펌프 출력회전수)일 수 있다.

난방운전시, 상기 제어부는, 상기 출구 온도가 난방기준설정치 이상이고, 상기 입출구 온도차가 온도차기준값보다 작으면, 상기 칠러 유닛에 온수를 공급하는 온수펌프의 회전수를 감소시키고, 상기 출구 온도가 상기 난방기준설정치보다 낮고, 상기 입출구 온도차가 상기 온도차기준값보다 크면, 상기 온수펌프의 회전수를 증가시킬 수 있다.

상기 난방기준설정치는 목표 온수 온도보다 소정 온도 낮게 설정될 수 있다.

상기 난방운전을 시작하면, 상기 제어부는, 상기 온수펌프의 회전수를 상한 설정값으로 제어할 수 있다.

상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 흡수식 칠러는, 상기 냉수펌프를 구동하는 냉수펌프인버터;와 상기 냉각수펌프를 구동하는 냉각수펌프인버터;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 부하에 대응하여 냉수, 온수, 냉각수의 유량을 제어함으로써 소비전력을 낮출 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 냉수, 냉각수, 온수 변유량 운전 상태에서 출구온도 목표값을 안정적으로 제어할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 변유량 제어중, 고온 및 고압 이상 정지가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

한편, 그 외의 다양한 효과는 후술될 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 것이다.

도 1와 도 2는 흡수식 칠러에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 흡수식 칠러의 간략한 내부 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 흡수식 칠러의 주요 구성을 도시한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 흡수식 칠러의 동작 방법을 도시한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 흡수식 칠러의 동작 방법을 도시한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 흡수식 칠러의 동작 방법을 도시한 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 흡수식 칠러의 냉수 펌프와 냉각수 펌프 비례 제어에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 흡수식 칠러의 동작 방법을 도시한 순서도이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 냉방운전 제어로직에 대한 설명에 참조되는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 난방운전 제어로직에 대한 설명에 참조되는 도면이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다.

도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다.

한편, 본 명세서에서, 다양한 요소들을 설명하기 위해 제1, 제2 등의 용어가 이용될 수 있으나, 이러한 요소들은 이러한 용어들에 의해 제한되지 아니한다. 이러한 용어들은 한 요소를 다른 요소로부터 구별하기 위해서만 이용된다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

이하에서 설명하는 온도에 관한 고온, 중온, 저온의 표현과 압력에 관한 고압, 중압, 저압에 관한 표현은 각 재생기 또는 각 열교환기 간의 압력, 온도를 상대적인 개념으로 나타낸 것으로써, 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 어느 특정 구간을 한정하는 것이 아니다.

도 1와 도 2는 흡수식 칠러에 관한 설명에 참조되는 도면으로, 더욱 상세하게는 재생기(4)(140, 150)를 포함하는 흡수식 칠러 유닛(10)을 예시한다.

도 1은 일반적인 흡수식 칠러 유닛(10a)의 일례에 대한 개략적인 도면이다.

도 1을 참조하면, 흡수식 칠러 유닛(10a)은, 냉매와 냉수를 열교환시키는 증발기(2), 상기 증발기(2)에서 증발된 기상 냉매를 흡수액을 통해 흡수시키는 흡수기(3), 흡수기(3)에서 공급된 흡수액으로부터 기상 냉매를 분리하기 위한 재생기(4) 및 상기 재생기(4)에서 분리된 기상 냉매와 냉각수를 열교환시켜서 기상 냉매를 응축시키는 응축기(5)를 포함한다.

흡수식 칠러 유닛(10a)은, 흡수식 냉수기일 수 있다.

상기 증발기(2)와 상기 흡수기(3)는 하나의 쉘(shell)을 통해 구현될 수 있으며, 상기 재생기(4)와 상기 응축기 (5) 역시 하나의 쉘을 통해 구현될 수 있다.

상기 흡수식 칠러 유닛(10a)의 사이클을 설명하면 아래와 같다.

흡수기(3)에서 나온 희용액(즉, 기상 냉매를 상대적으로 많이 함유하는 흡수액)은 저농도 배관(3')을 통해 재생기(4)로 공급된다.

재생기(4)에서 희용액이 가열되면, 희용액으로부터 기상 냉매가 분리된다. 기상 냉매가 분리된 고농도 흡수액(즉, 기상 냉매를 상대적으로 적게 함유하는 흡수액)은 고농도 배관(4')을 통해 흡수기(3)로 다시 공급된다.

상기 흡수기(3) 내로 냉각수 배관(7)이 통과하며, 상기 냉각수 배관(7)은 상기 흡수기(3) 내의 온도를 낮춰서 흡수액에 의한 기상 냉매의 흡수 효율을 증가시킨다.

상기 재생기(4)에서 희용액으로부터 분리된 기상 냉매는 상기 재생기(4) 일측에 구비되는 응축기(5)로 공급된다.

상기 응축기(5)는 기상 냉매와 냉각수를 열교환시켜서 기상 냉매를 응축시키도록 형성된다.

예를 들어, 상기 응축기(5) 내로 냉각수 배관(6)이 통과하며, 상기 냉각수 배관(7)은 응축기(5) 내의 기상 냉매와 열교환된다.

상기 응축기(5)에서 응축된 액상 냉매는 고압 배관(5')을 통해 증발기(2)로 공급되고, 증발기(2) 내에서 액상 냉매와 냉수가 열교환된다.

예를 들어, 상기 증발기(2) 내로 냉수 배관(6)이 통과하며, 상기 냉수 배관(6)과 액상 냉매가 열교환하여, 냉수를 냉각시킨다.

증발기(2)에서 액상 냉매의 증발에 의해 생성된 기상 냉매는 상기 증발기(2) 일측의 흡수기(3)로 공급된다.

상기 증발기(2)와 상기 흡수기(3) 사이에는 증발기(2)로부터의 기상 냉매는 상기 흡수기(3)로 공급되고, 상기 흡수기(3) 내의 흡수액은 상기 증발기(2)로 공급되지 않도록 하기 위한 엘리미네이터(9)가 구비될 수 있다.

즉, 상기 엘리미네이터(9)는 상기 증발기(2)에서 생성된 기상 냉매를 상기 흡수기(3)를 향해 통과시키고, 상기 흡수기(3)에 공급되는 흡수액의 상기 증발기(2)로의 유입을 방지하도록 형성될 수 있다.

도 2는 2중 효용 직화 흡수식 사이클 사이클 흡수식 칠러를 예시한다. 흡수식 칠러 유닛(10b)은, 흡수식 냉온수기일 수 있다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 흡수식 칠러 유닛(10b)은, 냉매(예를 들어, 물)와 냉수를 열교환시키고, 상기 냉매를 토출하는 증발기(110), 상기 증발기(110)에서 토출된 냉매가 흡수제와 혼합되어 흡수액이 생성되는 흡수기(120), 상기 흡수기(120)로부터 공급된 흡수액을 가열시키는 재생기(140, 150), 및 상기 재생기(140, 150)에서 생성된 냉매가 공급되는 응축기(130)를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 흡수식 칠러는, 상기 흡수기120)와 상기 재생기(140) 사이를 연결하는 난방 배관(320), 상기 난방 배관(320)과 상기 재생기(140) 사이를 연결하는 압력 강하 배관(310), 및, 상기 압력 강하 배관(310)에 배치되는 압력 안전 장치(330)를 더 포함할 수 있다.

재생기(140)를 하나 포함하는 흡수식 칠러의 경우에 상기 흡수기(120)와 상기 재생기(140) 사이를 연결하는 난방 배관(320)에서 상기 압력 강하 배관(310)이 분지되고, 상기 압력 강하 배관(310)에 상기 압력 안전 장치(330)가 배치될 수 있다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 2중 효용 직화 흡수식 사이클에서. 상기 재생기(140, 150)는, 가열기(141)를 구비하여 상기 흡수기(120)로부터 공급된 흡수액을 가열시키는 제1 재생기(140), 상기 제1 재생기(140)로부터 공급받은 냉매를 열원으로 사용하여 흡수액을 가열시키는 제2 재생기(150)를 포함할 수 있다.

상기 제1 재생기(140)는, 상기 흡수기(120)에서 제1 흡수액을 공급받고, 상기 제1 흡수액을 재생하여 상기 제1 흡수액보다 고농도인 제2 흡수액을 생성할 수 있다.

또한, 상기 제2 재생기(150)는, 상기 제1 재생기(140)로부터 상기 제2 흡수액을 공급받고, 상기 제2 흡수액을 재생하여 상기 제2 흡수액보다 고농도인 제3 흡수액을 생성할 수 있다.

이 경우에, 상기 압력 강하 배관(310)은 상기 난방 배관(320)과 상기 제1 재생기(140) 사이를 연결할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 흡수식 칠러는, 상기 제2 재생기(150)에서 토출된 냉매와 상기 흡수기(120)로부터 토출된 흡수액을 열교환시키는 냉매 드레인 열교환기(250), 상기 흡수기(120)와 상기 제1 재생기(140) 사이에 배치되는 고온 열교환기(220), 및, 상기 제2 재생기(150)와 상기 흡수기(120) 사이에 배치되는 저온 열교환기(210)를 더 포함할 수 있다.

이 경우에, 상기 흡수기(120)에서 토출된 흡수액은, 상기 저온 열교환기(210), 상기 냉매 드레인 열교환기(250), 및, 상기 고온 열교환기(220)를 거쳐 상기 제1 재생기(140)로 유입되어 연소열로 재생될 수 있다.

상기 제1 재생기(140)에서 재생된 흡수액은, 상기 고온 열교환기(220)를 통과하여 상기 제2 재생기(150)로 유입되어 상기 제1 재생기(140)에서 발생한 증기 냉매를 열원으로 재생될 수 있다.

상기 제2 재생기(150)에서 재생된 흡수액은, 상기 저온 열교환기(210)를 거쳐 상기 흡수기(120)로 유입될 수 있다.

또한, 상기 제2 재생기(150)의 열원으로 사용된 냉매는, 상기 냉매 드레인 열교환기(250)를 통과한 후 상기 응축기(130)로 유입되고, 상기 응축기(130)에서 응축된 냉매는 상기 증발기(110)로 유입될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 난방 모드를 위하여, 제1 재생기(140)로부터 제2 재생기(150)로 연장되는 냉매 증기관으로부터 난방 배관(320)을 분기하여 상기 흡수기(120)에 연결할 수 있다. 상기 난방 배관(320)은 난방용 냉매 증기가 이동하는 관으로, 제1 재생기(140)에서 발생한 고온의 냉매 증기가 모두 흡수기(120)로 유입되도록 한다. 흡수기(120)에 유입된 고온의 냉매증기는 엘리미네이터(E1)를 통과하여 증발기(110)로 들어가서 열교환 한다. 이 과정에서 냉수는 냉매증기에 의해 가열된 후 난방 부하측으로 보내진다. 고온 열교환기(220)로 유입된 흡수액은 열을 공급받은 뒤, 제1 재생기(140)로 유입된다. 냉매와 흡수제로 분리되어 분리된 흡수제는 난방 배관(320)을 통해 흡수기(120)로 유입된다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 흡수식 칠러는, 상기 흡수기(120) 및 상기 응축기(130)를 통과하는 냉각수 배관을 더 포함할 수 있다.

상기 응축기(130)에는 냉각수가 통과할 수 있다. 냉각수의 흐름을 중점으로 사이클을 살펴보면, 흡수기(120)로 유입된 냉각수는 열교환과정을 거친 뒤, 응축기(130)로 유입된다. 응축기(130)에서 냉각수는 냉매로부터 열을 흡수하여 냉매를 응축시킨 뒤, 토출된다.

상기 흡수기(120)로 유입된 냉각수는, 열교환과정을 거친 뒤, 상기 응축기(130)로 유입되고, 상기 냉매로부터 열을 흡수하여 상기 냉매를 응축시킨 뒤, 토출될 수 있다.

냉수의 흐름을 중점으로 사이클을 살펴보면, 냉수가 증발기(110)로 유입되고, 냉매로 열을 방출하여 냉매를 증발시킨 뒤, 온도가 낮아진 상태로 배출된다.

한편, 상기 압력 안전 장치(330)는, 상기 압력 강하 배관(310)을 막고 있다가, 압력이 소정 기준치 이상이 되면 상기 압력 강하 배관(310)을 열 수 있다.

온도 센서의 고장이나 오작동으로 인하여 고온에도 입열량 제어가 이루어지지 않는 상황을 대비하기 위하여, 제1 재생기(140) 압력이 일정 이상이 되면 밸브가 열리는 안전 밸브(safety valve)나, 판이 찢어지는 파열판(ex, rapture disk, breakable plate) 등 압력 안전 장치(330)를 설치할 수 있다.

제1 재생기(140)의 압력이 상승하면, 상기 압력 안전 장치(330)가 활성화되어, 상기 압력 강하 배관(310)이 열리게 된다.

한편, 상기 압력 안전 장치(310)가 동작하면, 상기 제1 재생기(140)의 고온 고압 냉매 증기와 상기 흡수액이 상기 압력 강하 배관(310)을 통하여 상기 흡수기(120)로 유입될 수 있다. 즉, 압력 상승 시 안전 동작이 고온 고압 냉매 증기와 흡수액을 외부가 아닌 흡수기(120)로 배출하는 것이다.

종래에는 재생기의 압력 이상으로 압력 안전 장치가 열리게 되면 재생기의 고온, 고압의 흡수액과 냉매가 공기 중으로 분출되는데, 이로 인하여 주위가 오염되고, 주변 장치들의 고장을 야기 할 수도 있으며 안전상으로도 문제가 된다. 또한, 냉온수기는 공기에 노출이 되어 냉온수기의 수명과 성능에 영향을 줄 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 흡수식 칠러는, 고온의 제1 재생기(140)와 난방 배관(320)으로 연결되어 있는 압력 강하 배관(310)에 압력 안전 장치(330)가 설치 된다. 제1 재생기(140)의 압력이 일정 이상이 되면, 압력 안전 장치(330)가 열려 제1 재생기(140)의 압력을 떨어뜨리고, 제1 재생기(140)에서 분출되는 고온, 고압, 고농도의 흡수액과 냉매 증기가 흡수기(120)로 유입된다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 흡수식 칠러는, 압력 강하 배관(310)이 제1 재생기(140)와 난방 배관(320) 사이에 연결되어, 제1 재생기(140)의 압력 이상 시 고온, 고압의 흡수액과 냉매가 공기 중으로 분출되지 않고, 흡수기(120)로 유입되어, 주위 오염이 없고, 냉온수기의 공기 노출이 없기 때문에 사후 처리가 용이 하다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 흡수식 칠러는, 증발기(110)에서 증발된 기화 냉매가 흡수기(120)로 쉽게 유입되도록 증발기(110)와 흡수기(120)가 하나의 쉘에 형성될 수 있다. 또한, 증발기(110)의 증발 영역과 흡수기(120)의 흡수 영역을 구분하고, 증발기(110)에서 흡수기(120)로 기화 냉매가 이동할 수 있도록, 제1 엘리미네이터(E1)가 증발기(110)와 흡수기(120)의 경계면에 형성될 수 있다.

제1 엘리미네이터(E1)는, 액화 냉매가 기화 냉매와 함께 흡수기(120)로 이동하여, 냉온수기의 냉난방 성능이 저하되는 것을 방지하기 위한 장치이다. 제1 엘리미네이터(E1)는 강판 또는 스테인레스 강판을 절곡하여 형성될 수 있다.

증발기(110)에서, 적하된 냉매액은 냉수에서 열을 얻어 증발하고 냉매증기로 된다. 냉각된 냉수는 냉방에 사용하게 된다. 또한, 난방시, 증발기(110)는 온수기의 역할을 한다. 제1 재생기(140)로부터 온 냉매증기가 온수에 열을 주고 온도가 높아진 온수는 난방에 사용하게 된다.

증발기(110)는, 냉매를 증발시키는 증발 영역에, 냉매를 분사하는 냉매 분사 장치를 더 포함할 수 있다. 냉매 분사 장치는 냉매를 분사하고, 분사된 냉매는 냉수 라인 내부의 냉수와 열교환하여 기화 냉매로 변화할 수 있다. 기화된 기화 냉매는 제1 엘리미네이터(E1)를 통과하여 흡수기(120)의 흡수영역으로 이동할 수 있다.

구체적으로, 상기 증발기(110) 내에는 응축기(130)로부터 고압배관을 통해 공급된 액상 냉매가 수용될 수있다. 상기 증발기(110) 내에 수용된 액상 냉매는 상기 증발기(110) 하단에 구비된 냉매펌프(115)에 의해 가압되어, 순환라인을 통해 증발기(110) 상부로 안내된다.

상기 순환라인을 통해 증발기(110) 상부로 안내된 액상 냉매는 상기 냉매분사부를 통해 상기 증발기(110) 내로 분사될 수 있다. 이때, 상기 냉매분사부는 액상 냉매를 미세한 입자 형태로 분사하도록 형성될수 있다.

즉, 상기 냉매분사부는 증발기(110)의 상부에 구비될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 냉매분사부는 상기 증발기(110) 내에서 상부에 구비될 수 있다.

상기 증발기(110)에는 냉수가 유동하는 냉수배관이 통과할 수 있다. 즉, 냉수배관의 일부가 상기 증발기(110) 내에 배치될 수 있다.

따라서, 상기 냉매분사부로부터 분사된 냉매와 상기 냉수배관을 유동하는 냉수가 열교환하여 냉수가 냉각될 수 있다. 냉각된 냉수는 별도의 공기조화기(미도시) 또는 실내기(미도시) 등에서 열교환매체로 사용될 수 있다.

흡수기(120)는 내부에 냉각수가 통과되는 흡수기 전열관, 흡수액 분사 장치, 흡수액 받이를 포함할 수 있다. 흡수기(120) 내부의 흡수액은, 증발기(110)로부터 온 냉매증기를 흡수하고 냉각수에 의해 냉각될 수 있다.

흡수기(120)는, 증발기(110)에서 증발한 기화 냉매를 제3 흡수액에 흡수시키기 위하여, 제3 흡수액을 분사하는 흡수액 분사 장치를 더 포함할 수 있다. 흡수액 분사 장치는 제3 흡수액을 분사하고, 분사된 제3 흡수액은 흡수 영역 내로 유입된 기화 냉매를 흡수할 수 있다.

상기 흡수기(120)에는 냉각수(colling water) 배관이 통과될 수 있다. 이는, 흡수액이 기상 냉매를 흡수할 때 열이 발생하기 때문에, 흡수기(120) 내의 온도를 낮추기 위함이다.

즉, 상기 흡수기(120)를 통과하는 냉각수 배관에 의해 흡수액에 의한 기상 냉매의 흡수 효율이 증가될 수 있다.

상기 흡수기(120)의 하단에는 흡수액펌프(125)가 구비될 수 있다. 상기 흡수기(120) 내에서 기상 냉매를 흡수한 흡수액은 상기 흡수액펌프(125)의 구동에 의해 재생기(140, 150)로 안내될 수 있다. 흡수액펌프(125)는 흡수기(120)의 희용액을 재생기(140, 150)로 이송시킬 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 흡수기(120)는 흡수액 공급라인을 통해 상기 재생기(140, 150)에 연결될 수 있고, 상기 흡수액 공급라인 상에 상기 흡수액펌프(125)가 구비될 수 있다. 상기 흡수액펌프(125)는, 흡수기(120)의 희용액을 제1 재생기(140)로 이송시킬 수 있다.

제3 흡수액은 제1 재생기(140) 및 제2 재생기(150)를 거치면서, 냉매가 분리된 흡수액일 수 있다. 제3 흡수액은 고농도 흡수액(농용액)으로 명명될 수 있다.

제3 흡수액은, 흡수기(120)에서 기화 냉매를 흡수하여, 농도가 낮아진 제1 흡수액이 될 수 있다. 따라서, 제1 흡수액은 제3 흡수액보다 흡수액의 농도가 더 낮을 수 있다. 제1 흡수액은 저농도 흡수액(희용액)으로 명명될 수 있다.

한편, 농용액 펌프(205)는, 제2 재생기(150)에서 재생을 마친 농용액을 흡수기(120)로 이송시킬 수 있다.

제1 재생기(140)는, 흡수기(120)에서 토출된 제1 흡수액을 공급받고, 제1 흡수액을 1차 재생하여 제2 흡수액을 생성할 수 있다. 제1 재생기(140)는, 흡수기(120)에서 토출되고, 저온 열교환기(210), 고온 열교환기(220), 냉매 드레인 열교환기(250)를 거친 제1 흡수액을 공급받을 수 있다.

제1 재생기(140)는, 제1 흡수액을 가열하여, 제1 흡수액에 섞인 냉매를 기화 냉매로 분리함으로써, 제1 흡수액을 제2 흡수액으로 만들 수 있다. 따라서, 제2 흡수액은 제1 흡수액보다 흡수액의 농도가 더 높을 수 있다. 제2 흡수액은 중농도 흡수액(중용액)으로 명명될 수 있다.

제1 흡수액, 제2 흡수액 및 제3 흡수액은 리튬 브로마이드(LiBr) 수용액일 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시 예에서, 냉매는 물일 수 있다.

제1 재생기(140)는, 제1 흡수액을 가열하기 위한 가열기(141) 및 제1 재생기(140)의 상부에 배치되어 가열기(141)에 의해 분리된 기화 냉매를 토출하기 위한 기화 냉매 출구를 포함할 수 있다.

제2 재생기(150)는, 제1 재생기(140)로부터 1차 재생된 제2 흡수액을 공급받고, 제2 흡수액을 2차 재생하여 제3 흡수액을 생성할 수 있다. 제2 재생기(150)는, 제1 재생기(140)에서 분리된 기화 냉매를 열원으로 이용하여, 제1 재생기(140)로부터 공급받은 제2 흡수액과 기화 냉매를 열교환시킴으로써, 제2 흡수액에 섞인 냉매를 분리하여 제2 흡수액을 제3 흡수액으로 만들 수 있다.

응축기(130)는, 내부에 냉각수가 통과되는 응축기전열관을 포함할 수 있다. 응축기(130)는, 제2 재생기(150)에서 발생하여 이동하여 온 냉매증기를 냉각·응축시켜 냉매액으로 상변화를 시킬 수 있다.

응축기(130)는, 제2 재생기(150)에서 제3 흡수액을 생성하는 과정에서 분리된 기화 냉매를 응축할 수 있다. 제2 재생기(150)에서 열원으로 활용되고 응축된 액화 냉매는, 냉매 드레인 열교환기(250)를 거쳐, 응축기(130)로 유입될 수 있다. 응축기(130)에 모아진 액화 냉매는, 증발기(110)로 이동할 수 있다.

제2 재생기(150)에서 분리된 기화 냉매가 응축기(130)로 쉽게 유입될 수 있도록, 제2 재생기(150)와 응축기(130)는 하나의 쉘에 형성될 수 있다. 또한, 제2 재생기(150)의 증발 영역과 응축기(30)의 응축 영역을 구분하고, 제2 재생기(150)에서 응축기(130)로 기화 냉매가 이동할 수 있도록, 제2 엘리미네이터(E2)가 제2 재생기(150)와 응축기(130)의 경계면에 형성될 수 있다.

제2 엘리미네이터(E2)는, 제1 엘리미네이터(E1)와 같이, 액화 냉매가 기화 냉매와 함께 응축기(130)로 이동하여, 냉온수기의 냉난방 성능이 저하되는 것을 방지하기 위한 장치이다.

저온 열교환기(210)는, 흡수기(120)에서 토출되어 제1 재생기(140)로 유입되는 제1 흡수액과, 제2 재생기(150)에서 토출되어 흡수기(120)로 유입되는 제3 흡수액이 열교환되는 장치이다.

고온 열교환기(220)는, 제1 재생기(140)에서 토출되어 제2 재생기(150)로 유입되는 제2 흡수액과, 흡수기(120)에서 토출되어 제1 재생기(140)로 유입되는 제1 흡수액이 열교환되는 장치이다.

냉매 드레인 열교환기(250)에서, 온도가 높은 증기드레인과 온도가 낮은 흡수액이 열교환할 수 있다. 냉매 드레인 열교환기(250)는, 흡수기(120)에서 토출되어 제1 재생기(140)로 유입되는 제1 흡수액과, 제2 재생기(150)에서 토출되어 응축기(130)로 유입되는 액화 냉매가 열교환되는 장치이다. 냉매 드레인 열교환기(250)에서, 액화 냉매는 열교환을 통해 냉각될 수 있고, 제1 흡수액은 열교환을 통해 가열될 수 있다.

실시 예에 따라서, 고온 재생기(140)의 배기가스를 열교환하는 배기가스 열교환기(290)가 더 구비될 수 있다.

한편, 본 명세서에서, 제1 재생기(140)는 고온 재생기로 명명되고, 제2 재생기(150)는 저온 재생기로 명명될 수 있다.

상기 저온 재생기(150)는 상기 고온 재생기(140)에서의 열원(예를 들어, 증기, 온수 또는 가스 등)에 의해 상기 흡수기(120)로부터 공급된 흡수액을 가열하도록 형성될 수 있다.

상기 흡수액이 상기 저온 재생기(150)에서 가열되면, 상기 흡수액으로부터 기상 냉매가 분리될 수 있다. 상기 흡수액으로부터 분리된 기상 냉매는 상기 저온 재생기(150) 일측의 응축기(130)로 안내된다.

상기 저온 재생기(150)에서 가열되어 기상 냉매가 분리된 흡수액은 흡수액 회수라인을 통해 흡수기(120)로 회수될 수 있다.

상기 흡수액 회수라인의 일 단부는 상기 저온 재생기(150)에 연통되고, 상기 흡수액 회수라인의 타 단부는 상기 흡수기(120)에 연통될 수 있다.

상기 흡수액 회수라인의 타 단부에는 흡수액분사부가 구비될 수 있다. 상기 흡수액분사부는 상기 흡수기(120) 내로 흡수액을 미세한 입자 형태로 분사하도록 형성될 수 있다. 상기 흡수액이 미세한 입자 형태로 분사되면, 흡수액에 의한 기상 냉매의 흡수 효율이 증가될 수 있다.

상기 흡수액 공급라인은 상기 흡수액 회수라인과 열교환하도록 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 흡수액 공급라인의 일부는 상기 흡수액 회수라인의 일부와 저온 열교환기(210)를 통해 서로 열교환될수 있다.

구체적으로, 상기 흡수액 공급라인의 일부와 상기 흡수액 회수라인의 일부는 저온 열교환기(210)를 통과할 수 있다. 즉, 상기 저온 열교환기(210)를 통하여, 상기 흡수액 공급라인 내의 희용액과 상기 흡수액 회수라인 내의 고농도 흡수액 사이에 열교환이 이루어질 수 있다.

이때, 상기 흡수액 공급라인 내의 희용액은 열을 흡수하고 상기 흡수액 회수라인 내의 고농도 흡수액은 열을 방출할 수 있다.

여기서, 희용액은 흡수기(120)에서 기상 냉매를 흡수한 상태의 흡수액을 나타내며, 고농도 흡수액은 저온 재생기(150)에서 기상 냉매가 분리된 상태의 흡수액을 나타낼 수 있다.

이러한 저온 열교환기(210)에 의해, 저온 재생기(150)에서의 흡수액으로부터 기상 냉매의 분리 효율(즉, 흡수액의 재생 효율)이 증가됨과 동시에, 흡수기(120)에서의 흡수액에 의한 기상 냉매의 흡수 효율(즉, 흡수액의 흡수효율)이 증가될 수 있다.

전술한 냉각수 배관은 상기 응축기(130)를 통과할 수 있다. 따라서, 상기 응축기(130) 내로 공급된 기상냉매는 상기 냉각수 배관과 열교환하여 응축될 수 있다.

상기 냉각수 배관는 전술한 흡수기(120) 및 상기 응축기(130)를 순차적으로 경유하도록 마련될 수 있다.

이는, 상기 응축기(130)보다 상기 흡수기(120)에서 더 많은 냉각수의 냉열을 필요로 하기 때문이다.

냉각수 배관으로 안내되는 냉각수는 상기 흡수기(120) 및 상기 응축기(130)를 통과한 후에 별도의 냉각탑(미도시) 등을 통해 다시 냉각될 수 있다.

상기 응축기(130)에서 응축된 액상 냉매는 냉매배관을 통해 증발기(110)로 안내될 수 있다. 이때, 상기 냉매배관을 통한 액상 냉매의 안내를 위하여, 상기 응축기(130)는 상기 증발기(110)에 비해 상측에 배치될 수 있다.

흡수식 칠러는, 흡수액인 리튬 브로마이드(LiBr) 용액의 농도 변화에 따라 열의 흡수가 가변되기 때문에, 리튬 브로마이드 용액이 결정화되는 것을 방지해야 한다.

흡수 용액의 온도가 낮고, 농도가 높을수록, 흡수식 칠러 내에서 결정이 발생할 확률이 높다. 냉온수기 내에 결정이 생성되면, 흡수액이 통과하는 배관의 일부가 막히는 현상이 발생할 수 있다. 특히, 흡수기(120)로 유입되는 고농도 흡수액에서, 결정이 발생할 가능성이 가장 높다.

효율이 감소하는 경우, 블로우다운을 수행하여 흡수식 칠러의 효율을 향상시킬 수 있다. 블로우다운이란, 증발기(110)의 오염된 냉매를 흡수기로 전량 이송시켜 재생되고 응축된 순수한 냉매를 다시 증발기(110)에 모으는 작업이다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 흡수식 칠러는, 상기 흡수기(120)와 상기 증발기(110) 사이에 배치되는 블로우다운(blow down) 밸브(160)를 더 포함할 수 있다.

도 2를 참조하면, 증발기(110)에서 증발한 냉매는 흡수기(120)로 유입되어 흡수액에 흡수되고 흡수액의 농도는 낮아진다. 농도가 낮아진 흡수액은, 저온 열교환기(210), 냉매 드레인 열교환기(250), 및, 고온 열교환기(220)를 거쳐 고온 재생기(140)로 유입된다.

흡수액은, 고온 재생기(140)에서 연소열로 재생되고, 고온 열교환기(220)를 통과하여, 저온 재생기(150)로 유입된다. 또한, 저온 재생기(150)는, 고온 재생기(140)에서 발생한 증기 냉매를 열원으로 흡수액을 재생한다.

저온 재생기(150)에서 재생된 흡수액은, 저온 열교환기(210)를 거쳐 흡수기(120)로 들어간다. 이 때 저온 재생기(150)의 열원으로 사용되어 응축된 냉매는, 냉매 드레인 열교환기(250)를 통과한 후, 응축기(130)로 유입된다.

응축기(130)에서 응축된 냉매는, 증발기(110)로 유입되어 증발하며 냉수의 열을 빼았아 냉수 온도가 낮아지게 되고, 흡수기(120)로 넘어온 냉매를 농용액이 흡수하며 발생하는 흡수열과, 응축기(130)에서 증기 냉매가 응축되며 발생한 잠열은 냉각수가 흡입하여 냉각수 온도가 올라간다.

한편, 압력 강하 배관(310)은, 고온 재생기(140)와 바로 연결되고, 흡수기(120)와 고온 재생기(140)를 연결하는 난방 배관(320)에 연결된다. 압력 강하 배관(310)에는 압력 안전 장치(330)가 배치된다.

고온 재생기(140)의 압력이 일정 기준치 이상으로 상승하면, 압력 강하 배관(310)이 열리도록 압력 안전 장치(330)가 동작한다. 이로써 냉매 배관으로 흡수액이 유입될 가능성이 낮아지고, 고농도의 흡수액이 바로 흡수기(120)로 유입되기 때문에 결정 발생 가능성도 낮아진다. 또한 필요에 따라 증발기(110)와 흡수기(120)를 연결하는 블로우다운 밸브(160)를 열어 증발기(110)의 냉매를 흡수기(120)로 유입시켜 흡수액 농도를 낮춰 결정을 방지할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 흡수식 칠러의 간략한 내부 블록도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 흡수식 칠러의 주요 구성을 도시한 개념도이다. 도 3과 도 4를 참조하면, 흡수식 칠러는, 재생기(4)(140, 150)를 포함하는 흡수식 칠러 유닛(10), 복수의 센서를 포함하는 센서부(440), 전반적인 동작을 제어하는 제어부(450)를 포함한다.

상기 흡수식 칠러 유닛(10)은 도 1, 도 2를 참조하여 설명한 것과 같이 다양한 방식의 흡수식 칠러 유닛(10a)(10b)을 사용할 수 있다. 상기 흡수식 칠러 유닛(10)은, 냉매를 증발하는 증발기(2)(110)와, 상기 증발기(2)(110)에서 증발된 냉매가 흡수제와 혼합되어 흡수액이 생성되는 흡수기(3)(120)와, 상기 흡수기로부터 공급된 흡수액을 가열시키는 재생기(4)(140, 150)와, 상기 재생기(4)(140, 150)에서 생성된 냉매가 공급되는 응축기(5)(130)를 포함한다.

센서부(440)는, 다수의 센서를 포함하고, 센서들의 센싱 데이터를 제어부(450)로 송신할 수 있다. 예를 들어, 상기 센서부(440)는, 상기 칠러 유닛(10)으로 유입되는 냉수의 온도를 센싱하는 입구 온도 센서(441)와, 상기 칠러 유닛에서 배출되는 냉수의 온도를 센싱하는 출구 온도 센서(442)를 포함한다. 상기 입구 온도 센서(441)와 상기 출구 온도 센서(442)는, 센싱되는 온도 데이터를 상기 제어부(450)로 전달한다.

상기 제어부(450)는, 사용자 입력, 센서부(440)의 센싱 데이터 등에 기초하여 흡수식 칠러의 동작을 제어한다.

상기 제어부(450)는, 펌프(421, 422)를 포함하는 펌프부(420)의 동작을 제어할 수 있다. 또한, 상기 제어부(450)는, 구동부(410)를 제어하여 펌프를 동작시킬 수 있다.

상기 구동부(410)는 상기 제어부(450)의 제어명령에 대응하여 상기 펌프부(420)의 펌프(421, 422)에 구비되는 모터의 구동을 제어함으로써, 펌프가 동작하도록 한다. 상기 구동부(410)는 펌프모터로 동작전원을 공급하여 설정된 회전속도로 회전동작하도록 제어한다. 이를 위해, 상기 구동부(410)는 각 펌프/모터에 대응하는 인버터(411, 412)를 포함할 수 있다. 상기 구동부(410)는, 상기 냉수펌프(421)를 구동하는 냉수펌프인버터(411)와 상기 냉각수펌프(422)를 구동하는 냉각수펌프인버터(412)를 포함한다.

상기 제어부(450)는 인버터들(411, 412)을 제어할 수 있다. 실시예에 따라서, 상기 제어부(450)는 입출력 모듈(430)을 통하여, 인버터들(411, 412)과 연결될 수 있다.

상기 펌프부(420)는, 상기 칠러 유닛(10)에 냉수를 공급하는 냉수펌프(421)와 상기 칠러 유닛(10)에 냉각수를 공급하는 냉각수펌프(422)를 포함한다.

상기 제어부(450)는, 상기 입구 온도 센서(441)에서 센싱되는 입구 온도와 상기 출구 온도 센서(442)에서 센싱되는 출구 온도의 입출구 온도차에 기초하여, 상기 냉수펌프(421)의 회전수와 상기 냉각수펌프(422)의 회전수를 제어한다. 상기 냉수펌프(421)의 회전수는 냉수펌프인버터(411)의 운전주파수에 대응하고, 상기 냉각수펌프(422)의 회전수는 냉각수펌프인버터(412)의 운전주파수에 대응한다. 따라서, 상기 제어부(450)는, 상기 냉수펌프인버터(411)와 냉각수펌프인버터(412)의 운전주파수를 조절하여, 상기 냉수펌프(421)의 회전수와 상기 냉각수펌프(422)의 회전수를 제어한다. 상기 제어부(450)는, 상기 입구 온도 센서(441)에서 센싱되는 입구 온도와 상기 출구 온도 센서(442)에서 센싱되는 출구 온도의 입출구 온도차에 기초하여, 상기 냉수펌프인버터(411)와 냉각수펌프인버터(412)의 운전주파수를 제어한다.

상기 제어부(450)는, 상기 입출구 온도차가 온도차기준값보다 작으면, 상기 냉수펌프(421)를 감소시키고, 상기 입출구 온도차가 온도차기준값보다 크면, 상기 냉수펌프(421)의 회전수를 증가시킨다. 냉방운전시, 상기 제어부(450)는, 냉수의 입출구 온도차를 이용하여 냉수펌프인버터(411)의 운전주파수를 가감할 수 있다.

또한, 상기 제어부(450)는, 상기 입출구 온도차가 온도차기준값보다 작으면, 상기 냉각수펌프(422)를 감소시키고, 상기 입출구 온도차가 온도차기준값보다 크면, 상기 냉각수펌프(422)의 회전수를 증가시킨다. 냉방운전시, 상기 제어부(450)는, 냉수의 입출구 온도차를 이용하여 냉각수펌프인버터(412)의 운전주파수를 가감할 수 있다.

또한, 상기 제어부(450)는, 난방운전시, 상기 제어부(450)는, 온수의 입출구 온도차를 이용하여 온수펌프(미도시)를 구동하는 온수펌프인버터(미도시)의 운전주파수를 가감할 수 있다. 경우에 따라서, 냉온수가 동일한 배관으로 흡수식 칠러 유닛(10)에 공급되고, 펌프와 인버터도 공용으로 사용할 수 있으나, 냉온수를 각각 공급 제어할 수 있도록 부품들이 구비될 수 있다.

한편, 상기 제어부(450)는, 냉(온)수, 냉각수 변유량 운전 상태에서 냉(온)수 출구온도 목표값(기준설정치)을 안정적으로 제어한다. 상기 제어부(450)는, 냉(온)수출구온도가 목표값 또는 목표값 기준 일정범위 이내에 도달하면, 냉(온)수 입출구 온도차에 기초하여, 냉(온)수 펌프(421)와 냉각수펌프(422)의 회전수를 제어할 수 있다.

냉(온)수 입출구 온도차가 온도차기준값(설정온도차) 보다 작은 경우, 상기 제어부(450)는, 냉(온)수펌프(421) 운전 주파수를 현재보다 감소시킨다. 반대로, 냉(온)수 입출구온도차가 온도차기준값(설정온도차) 보다 큰 경우, 상기 제어부(450)는, 냉(온)수펌프(421) 운전 주파수를 현재보다 증가시킨다.

또한, 상기 제어부(450)는, 냉수 입출구 온도차가 온도차기준값(설정온도차) 보다 작은 경우, 냉각수펌프(422) 운전 주파수를 현재보다 감소시키고, 냉수 입출구 온도차가 온도차기준값(설정온도차) 보다 큰 경우, 냉각수펌프(422) 운전 주파수를 현재보다 증가시킬 수 있다.

냉방능력은 유량과 입출구온도차의 곱으로, 유량과 입출구온도차를 제어하여 냉방능력을 조절할 수 있다. 입출구 온도차를 조건으로 제어함으로써 냉(난)방 부하에 정비례하게 냉(온)수 유량이 제어된다. 부분 부하시, 상기 제어부(450)는, 냉(온)수 펌프(421)와 냉각수펌프(422)의 회전수(유량)를 제어하는 인버터(411, 412)를 냉난방부하에 비례하는 운전 주파수로 제어함으로써, 소비전력을 절감할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제어부(450)는, 상기 냉수펌프(421)와 상기 냉각수펌프(422)의 동시 제어시, 상기 냉수펌프와 상기 냉각수펌프의 회전수를 쌍(pair)으로 비례 제어할 수 있다. 상기 제어부(450)는, 냉수펌프(421)와 냉각수펌프(422)의 동시 제어시, 냉수펌프 운전주파수를 기반으로 일정 관계식을 이용하여 냉각수펌프 운전주파수를 계산하여, 냉수펌프(421)와 냉각수펌프(422) 운전주파수를 쌍(pair)으로 적용할 수 있다.

냉(온)수펌프 유량과 냉각수 펌프 유량을 모두 냉(온)수 입출구 온도차를 이용하여 항상 쌍(pair)으로 펌프 회전 주파수를 적용하여, 냉(난)방부하와 냉수,냉각수펌프 유량은 항상 양의 비례관계로 제어된다. 입출구 온도차를 조건으로 제어함으로써 냉(난)방 부하에 정비례하게 냉(온)수 유량이 제어된다. 냉(온)수 유량과 냉각수 유량 모두 부하에 비례하게 제어하여, 냉(온)수펌프(421) 및 냉각수펌프(422) 소비전력 절감효과를 극대화할 수 있다.

냉(온)수 유량 뿐만 아니라 냉각수 유량도 냉각수 입구온도가 아닌 냉난방부하 상태(냉(온)수출구온도, 냉(온)수 입출구 온도차)를 측정하여, 냉(온)수 및 냉각수 유량을 서로 엇갈리지 않고 동일 경향으로 비레제어 하여 부분 부하 운전 시 냉(온)수 및 냉각수 펌프의 소비전력 절감을 극대화할 수 있다.

냉수 유량과 냉각수 유량을 서로 쌍(pair)으로 함으로써, 냉수 유량과 냉각수 유량을 동일한 경향으로 비례제어하여 변유량제어으로 인한 칠러의 열교환 외란을 최소화할 수 있다.

한편, 상기 센서부(440)는, 상기 재생기(4)(140, 150)의 온도를 센싱하는 재생기 온도 센서(443)를 더 포함할 수 있다.

이 경우에, 상기 제어부(450)는, 상기 재생기 온도 센서(443)에서 센싱되는 상기 재생기(4)(140, 150)의 온도가 고온기준값 이상이면, 상기 냉수펌프(421)와 상기 냉각수펌프(422)의 회전수를 각각 상한 설정값으로 제어할 수 있다.

(온)수, 냉각수 변유량 운전 상태에서, 특히 냉각수 변유량 제어로 인한 흡수식 칠러 열전달 능력 저하로 고온 및 고압 이상 정지가 발생하는 것을 우선적으로 방지하여 칠러 유닛(10) 정지로 인한 손실을 방지할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 재생기(140, 150)는, 가열기(141)를 구비하여 상기 흡수기(120)로부터 공급된 흡수액을 가열시키는 제1 재생기(140), 상기 제1 재생기(140)로부터 공급받은 냉매를 열원으로 사용하여 흡수액을 가열시키는 제2 재생기(150)를 포함할 수 있다.

이 경우에, 상기 제어부(450)는, 상기 제1 재생기(140)에서 센싱되는 온도가 상기 고온기준값 이상이면, 상기 냉수펌프(421)와 상기 냉각수펌프(422)의 회전수를 각각 상한 설정값으로 제어할 수 있다.

흡수식 칠러의 (고온) 재생기 온도를 항상 감지하고, 고온이상 설정온도값의 일정 수준에 도달시, 최우선적으로 냉(온)수펌프(421) 및 냉각수펌프(422)의 주파수(유량)를 현재 보다 계속 증가시켜, 열전달을 촉진시켜, 고온으로 인한 흡수식 칠러 이상 정지를 사전에 방지할 수 있다.

한편, 상기 제어부(450)는, 상기 냉수펌프(421)와 상기 냉각수펌프(422)의 회전수를 상기 상한 설정값까지 단계적으로 상승시킬 수 있다. 운전중(냉수, 냉각수펌프 변유량 제어중) 흡수식 칠러의 고온 및 고압에 의한 이상방지를 목적으로, (고온) 재생기 온도 및 압력를 감지하여, 설정값 이상인 경우, 냉수펌프(421), 냉각수펌프(422) 유량 제어용 인버터 주파수를 증가시켜 냉수, 냉각수 유량을 단계적으로 최대값까지 증가시킬 수 있다.

냉방운전시, 상기 제어부(450)는, 상기 재생기(4)(140, 150)의 온도가 고온기준값보다 낮고, 상기 출구 온도가 기준설정치 이하이고, 상기 입출구 온도차가 온도차기준값보다 작으면, 상기 냉수펌프(421)의 회전수를 감소시킬 수 있다. 냉방운전시, 상기 기준설정치는, 목표 냉수 온도보다 소정 온도 높게 설정될 수 있다.

상기 제어부(450)는, 상기 재생기(4)(140, 150)의 온도가 고온기준값보다 낮고, 상기 출구 온도가 상기 기준설정치 이하이고, 상기 입출구 온도차가 상기 온도차기준값보다 크면, 상기 냉수펌프(421)의 회전수를 증가시킬 수 있다.

상기 제어부(450)는, 상기 재생기(4)(140, 150)의 온도가 고온기준값보다 낮으면서 상기 출구 온도가 기준설정치보다 높은 경우, 또는, 상기 재생기(4)(140, 150)의 온도가 상기 고온기준값보다 높은 경우에, 상기 냉수펌프(421)의 회전수를 증가시킬 수 있다.

냉(온)수 출구온도 목표값 미도달 및 (고온)재생기 온도가 일정 이상 높은 경우, 상기 제어부(450)는, 최우선적으로 냉(온)수 유량을 증가하여 냉(온)수 출구온도 목표값 도달을 용이하게 하고, 칠러 유닛(10)의 고온.고압에 의한 이상 정지를 사전에 방지할 수 있다.

상기 냉방운전을 시작하면, 상기 제어부(450)는, 상기 냉수펌프(421)와 상기 냉각수펌프(422)의 회전수를 상한 설정값으로 제어할 수 있다. 즉, 초기 운전시에는 최대 유량으로 제어할 수 있다.

냉방운전시, 상기 제어부(450)는, 상기 재생기(4)(140, 150)의 온도가 고온기준값보다 낮고, 상기 출구 온도가 기준설정치 이하이고, 상기 입출구 온도차가 상기 온도차기준값보다 작으면, 상기 냉각수펌프(422)의 회전수를 감소시키고, 상기 재생기의 온도가 고온기준값보다 낮고, 상기 출구 온도가 상기 기준설정치 이하이고, 상기 입출구 온도차가 상기 온도차기준값보다 크면, 상기 냉각수펌프(422)의 회전수를 증가시킬 수 있다.

상기 제어부(450)는, 상기 재생기(4)(140, 150)의 온도가 고온기준값보다 낮으면서 상기 출구 온도가 기준설정치보다 높은 경우, 또는, 상기 재생기(4)(140, 150)의 온도가 상기 고온기준값보다 높은 경우에, 상기 냉각수펌프(422)의 회전수를 증가시킬 수 있다.

또한, 상기 제어부(450)는, 상기 재생기(4)(140, 150)의 온도가 고온기준값보다 낮으면서 상기 출구 온도가 기준설정치보다 높은 경우, 또는, 상기 재생기(4)(140, 150)의 온도가 상기 고온기준값보다 높은 경우에, 상기 냉각수펌프(422)의 회전수를 증가시킬 수 있다.

한편, 상기 냉수펌프(421)와 상기 냉각수펌프(422)의 동시 제어시, 상기 제어부(450)는, 상기 냉수펌프(421)의 회전수와 소정 변환식에 기초하여, 상기 냉각수펌프(422)의 회전수를 산출할 수 있다.

상기 소정 변환식은, 다음과 같을 수 있다.

냉각수펌프 출력회전수 = 냉수펌프 회전수 상한 설정값 - (냉수펌프 회전수 상한 설정값 - 냉각수펌프 회전수 상한 설정값) - (냉각수펌프 회전수 상한 설정값 - 냉각수펌프 회전수 하한 설정값) / (냉수펌프 회전수 상한 설정값 - 냉수펌프 회전수 하한 설정값) X (냉수펌프 회전수 상한 설정값 - 냉수펌프 출력회전수)

한편, 난방운전시, 상기 제어부(450)는, 상기 출구 온도가 난방기준설정치 이상이고, 상기 입출구 온도차가 온도차기준값보다 작으면, 상기 칠러 유닛(10)에 온수를 공급하는 온수펌프의 회전수를 감소시키고, 상기 출구 온도가 상기 난방기준설정치보다 낮고, 상기 입출구 온도차가 상기 온도차기준값보다 크면, 상기 온수펌프의 회전수를 증가시킬 수 있다.

여기서, 상기 난방기준설정치는 목표 온수 온도보다 소정 온도 낮게 설정될 수 있다. 상기 난방운전을 시작하면, 상기 제어부(450)는, 상기 온수펌프의 회전수를 상한 설정값으로 제어하고, 이후, 입출구 온도차에 기초하여 제어할 수 있다.

냉수펌프제어, 냉각수펌프제어, 동시제어는 옵션(option)으로 소비자가 상황에 맞게 선택할 수 있다. 또한, 현장 상황에 따라 냉수펌프제어, 냉각수펌프제어, 동시제어 중 일부모드만 적용할 수 있다. 예를 들어, 냉방운전 시 냉각수펌프(422)는 정유량 제어하고, 냉수펌프(421)는 변유량 제어하는 냉수펌프 단독 유량 제어(도 5 참조), 냉방운전 시 냉수펌프(421)는 정유량 제어하고, 냉각수펌프(422)는 변유량 제어하는 냉각수 펌프 단독 유량 제어(도 6 참조), 냉수펌프(421)와 냉각수펌프(422)를 동일한 방향으로 비례제어하는 냉수펌프/ 냉각수펌프 동시 유량 제어(도 7 참조), 난방운전 시 온수펌프를 변유량 제어하는 온수펌프 단독 유량 제어(도 9 참조) 중 하나 이상을 적용할 수 있다.

또한, 출수온도를 사용자가 설정하면 그에 따라 유량제어 현장에 있는 냉수펌프, 냉각수펌프의 사양에 따라 최대 최소 주파수를 설정하고, 최대 주파수와 최소 주파수 사이에서 제어될 수 있다.

상기 제어부(450)는, 냉방운전 중 냉수펌프(421) 및 냉각수펌프(442) 유량 제어용 인버터 주파수를 계산할 때, 냉수출구온도 목표값 도달 여부 및 냉수 입출구온도차를 이용하고, 입력 설정된 타겟(Target) 냉수 입출구 온도차를 목표로 인버터 주파수를 증가 또는 감소시킬 수 있다.

상기 제어부(450)는, 난방운전 중 온수펌프 유량 제어용 인버터 주파수를 계산할 때, 온수출구온도 목표값 도달 여부 및 온수 입출구온도차를 이용하고, 입력 설정된 타겟(Target) 온수 입출구 온도차를 목표로 인버터 주파수를 증가 또는 감소시킬 수 있다.

또한, 상기 제어부(450)는, 동시제어시, 냉수펌프인버터(411) 운전 주파수를 이용하여 냉각수인버터(412) 운전주파수를 계산하고, 냉수펌프인버터(411) 주파수와 냉각수인버터(412)가 일정 관계식에 의해 항상 쌍(pair)을 이루어 가감된다.

흡수식 칠러에서 부분부하시 냉(온)수, 냉각수 유량을 반드시 정격운전 조건과 동일(정유량 방식)하게 사용할 필요는 없다. 부분부하시 부하에 비례하여 냉(온)수, 냉각수 유량을 제어(변유량 방식)할 수 있다면 냉수, 냉각수펌프의 소비전력을 절감할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 운전 시 냉(온)수 입.출구 온도, (고온) 재생기 온도를 상시 센싱하여 냉(온)수 출구온도가 목표값에 도달하였는지, (고온)재생기 온도가 일정 온도 이하에서 운전되는지, 그리고 냉(온)수 입출구 온도차를 계산하여 냉(온)수와 냉각수 펌프 제어용 인버터 주파수를 산출하게 된다.

냉방운전(흡수식 칠러 전기종 해당)시, 제어부(450)는, 초기에, 냉수,냉각수 펌프 인버터 주파수는 설정된 최대 주파수를 출력한다.

(고온)재생기 온도가 일정값 이하이고 냉수출구온도가 설정값 이하인 경우, 냉수 입출구 온도차가 설정된 값 보다 작다면, 냉수펌프인버터(411) 주파수는 현재 주파수에서 일정 값을 감소시키고, 냉수 입출구 온도차가 설정된 값보다 크다면, 냉수펌프인버터(411) 주파수는 현재 주파수에서 일정 값을 증가시킨다.

(고온)재생기 온도가 일정값 이하이고 냉수출구온도가 설정값 보다 높은 경우 또는 (고온) 재생기 온도가 일정값 보다 높은 경우, 냉수펌프인버터(411) 주파수는 현재 주파수에서 일정 값을 증가시킨다.

상기 제어부(450)는 냉각수펌프인버터(412) 주파수는 냉수펌프인버터(411) 주파수를 기반으로 일정 관계식을 적용하여 계산한다.

한편, 기능 사용시 냉(온)수. 냉각수 유량 제어범위를 위하여 인버터 최대, 최저 주파수를 설정한다.

난방운전(흡수식 칠러중 냉온수기 해당)시, 제어부(450)는, 초기에, 온수펌프 인버터 주파수는 설정된 최대 주파수를 출력한다.

온수출구온도가 설정값 이상으로 상승한 경우, 온수 입출구 온도차가 설정된 값 보다 작다면, 온수펌프인버터 주파수는 현재 주파수에서 일정 값을 감소시키고, 온수 입출구 온도차가 설정된 값 보다 크다면, 온수펌프 인버터 주파수는 현재 주파수에서 일정 값을 증가시킨다.

한편, 상기 제어부(450)는. 온수출구온도가 설정값 이하로 내려간 경우, 온수펌프 인버터 주파수를 현재 주파수에서 일정 값을 증가시킨다.

도 5는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 흡수식 칠러의 동작 방법을 도시한 순서도로, 냉방운전 시 냉수펌프 단독 유량 제어 상세 로직(냉각수펌프 미제어 (정유량))을 도시한 것이다.

도 5를 참조하면, 흡수식 칠러를 냉방모드로 기동하면(S500), 고객측 냉수펌프 유량제어를 위한 인버터 주파수는 미리 설정한 최대 주파수(냉수펌프 주파수 상한 설정값(HFE))를 출력하여 흡수식 칠러에 유입되는 냉수유량이 최대가 되게한다(S510).

이후, 제어부(450)는, 흡수식 칠러의 현재 고온재생기 온도와 고온기준값(Tgc)을 비교한다(S520).

상기 고온기준값(Tgc)은, 다음과 같이, 설정될 수 있다.

Tgc = (고온)재생기 고온이상 * 0.95 예)직화식 = 165 * 0.95 = 156.8 ℃

고온재생기 온도가 이상값 (Tgc) 보다 작고(S520), 냉수출구온도가 설정값 + 기준 설정값 (냉수출구온도 설정값(SV)+냉수 출구온도 목표값 도달 기준 설정값(Dev)) 이하이고(S530), 냉수 입출구 온도차가 유량제어 온도차 불감대 (냉수유량 제어 온도차(DTE) -냉수출구온도 불감대(Diff))보다 작으면(S540), 냉수펌프 제어 출력주파수(FCD)는 현재값에 설정한 주파수 변동폭을 감소하여 (현재값 - 인버터 주파수 변동폭(S) Hz) 출력한다(S550). 다만, 냉수펌프 제어 출력주파수(FCD)는 냉수펌프 주파수 하한 설정값(LFE)으로 제한된다.

냉수 입출구 온도차가 유량제어 온도차 - 불감대 (DTE - Diff) 이상이고(S540), 냉수 입출구 온도차가 유량제어 온도차 + 불감대 (DTE + Diff) 보다 크면(S570), 냉수펌프 제어 출력주파수(FCD)는 현재값에 설정한 주파수 변동폭을 증가하여 (현재값 + S Hz) 출력한다(S580).

냉수출구온도가 설정값 + 기준 설정값 (SV+Dev) 보다 크면(S530), 냉수펌프 출력주파수(FCD)는 현재값에 설정한 주파수 변동폭을 증가하여 (현재값 + S Hz) 출력한다(S560).

또한, 고온재생기 온도가 이상값(Tgc) 이상이면(S520), 냉수펌프 제어 출력주파수(FCD)는 현재값에 설정한 주파수 변동폭을 증가하여 (현재값 + S Hz) 출력한다(S560). 단, 이 값이 미리 설정한 최대 주파수 보다 큰 경우에는 그 값은 최대 주파수로 한다.

한편, 주파수 출력(S550, S560.S580) 후, 연산주기(예를 들어, 30초)가 경과되면 해당 로직을 반복 수행한다(S590). 또한, 냉수 입출구 온도차가 유량제어온도차 + 불감대 (DTE + Diff) 이하이면(S570), 냉수펌프 출력주파수는 현재 주파수를 유지한 상태에서, 해당 로직을 반복 수행한다(S590).

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 흡수식 칠러의 동작 방법을 도시한 순서도로, 냉방운전 시 냉각수펌프 단독 유량 제어 상세 로직(냉수펌프 미제어 (정유량))을 도시한 것이다.

도 6을 참조하면, 흡수식 칠러를 냉방모드로 기동하면(S600), 고객측 냉각수펌프 유량제어를 위한 인버터 주파수는 미리 설정한 최대 주파수(냉각수펌프 주파수 상한 설정값(HFC))를 출력하여 흡수식 칠러에 유입되는 냉각수유량이 최대가 되게한다(S610).

이후, 제어부(450)는, 흡수식 칠러의 현재 고온재생기 온도와 고온기준값(Tgc)을 비교한다(S620).

고온재생기 온도가 이상값 (Tgc) 보다 작고(S620), 냉수출구온도가 설정값 + 기준 설정값 (냉수출구온도 설정값(SV)+냉수 출구온도 목표값 도달 기준 설정값(Dev)) 이하이고(S630), 냉수 입출구 온도차가 유량제어 온도차 불감대 (냉수유량 제어 온도차(DTE) -냉수출구온도 불감대(Diff))보다 작으면(S640), 냉각수펌프 제어 출력주파수(FCL)는 현재값에 설정한 주파수 변동폭을 감소하여 (현재값 - 인버터 주파수 변동폭(S) Hz) 출력한다(S650). 다만, 냉각수펌프 제어 출력주파수(FCL)는 냉각수펌프 주파수 하한 설정값(LFC)으로 제한된다.

냉수 입출구 온도차가 유량제어 온도차 - 불감대 (DTE - Diff) 이상이고(S640), 냉수 입출구 온도차가 유량제어 온도차 + 불감대 (DTE + Diff) 보다 크면(S670), 냉각수펌프 제어 출력주파수(FCL)는 현재값에 설정한 주파수 변동폭을 증가하여 (현재값 + S Hz) 출력한다(S680).

냉수출구온도가 설정값 + 기준 설정값 (SV+Dev) 보다 크면(S630), 냉각수펌프 제어 출력주파수(FCL)는 현재값에 설정한 주파수 변동폭을 증가하여 (현재값 + S Hz) 출력한다(S660).

또한, 고온재생기 온도가 이상값(Tgc) 이상이면(S620), 냉각수펌프 제어 출력주파수(FCL)는 현재값에 설정한 주파수 변동폭을 증가하여 (현재값 + S Hz) 출력한다(S660). 단, 이 값이 미리 설정한 최대 주파수 보다 큰 경우에는 그 값은 최대 주파수로 한다.

한편, 주파수 출력(S650, S660. S680) 후, 연산주기(예를 들어, 30초)가 경과되면 해당 로직을 반복 수행한다(S690). 또한, 냉수 입출구 온도차가 유량제어온도차 + 불감대 (DTE + Diff) 이하이면(S670), 냉각수펌프 출력주파수는 현재 주파수를 유지한 상태에서, 해당 로직을 반복 수행한다(S690).

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 흡수식 칠러의 동작 방법을 도시한 순서도로, 냉방운전 시 냉수펌프(421) / 냉각수펌프(422) 동시 유량 제어 상세 로직을 도시한 것이다.

흡수식 칠러를 냉방모드로 기동하면(S700), 고객측 냉각수펌프 유량제어를 위한 인버터 주파수는 미리 설정한 최대 주파수(냉수펌프 주파수 상한 설정값(HFE), 냉각수펌프 주파수 상한 설정값(HFC))를 출력하여 흡수식 칠러에 유입되는 냉수 및 냉각수 유량이 최대가 되게한다.

이후 제어로직은 냉수펌프 유량 제어로직에 의해 냉수펌프 인버터 주파수가 결정되며, 이 값을 변수로 하여 냉각수펌프 인버터 주파수는 우측에 표시된 냉각수펌프 출력주파수 계산식에 의해 결정된다(S710).

FCL = HFE - (HFE - HFC) - (HFC - LFC) / (HFE - LFE) X (HFE - FCD)

FCL : 냉각수펌프 출력주파수

FCD : 냉수펌프 출력주파수

HFE : 냉수펌프 주파수 상한 설정값

LFE : 냉수펌프 주파수 하한 설정값

HFC : 냉각수펌프 주파수 상한 설정값

LFC : 냉각수펌프 주파수 하한 설정값

이러한 관계로 인하여, 냉수와 냉각수펌프 인버터 주파수는 항상 쌍을 이루며 변동된다. 예를 들면, 냉수펌프 주파수 상한 60Hz, 주파수 하한 15Hz, 냉각수펌프 주파수 상한 54Hz, 주파수 하한 22 Hz로 설정하였다면, 냉수펌프 1Hz 변동시 냉각수 펌프는 0.71 Hz 변동된다.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 흡수식 칠러의 냉수 펌프와 냉각수 펌프 비례 제어에 관한 설명에 참조되는 도면으로, 상기 변환식에 따라 쌍으로 설정된 냉수펌프의 출력주파수와 냉각수펌프의 출력주파수를 예시한다.

냉수 펌프 주파수가 결정되면 상기 변환식에 의해 냉각수 펌프 주파수는 도 8과 같이 결정될 수 있다.

한편, 주파수 출력(S710) 후, 연산주기(예를 들어, 30초)가 경과되면 해당 로직을 반복 수행한다(S720).

도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 흡수식 칠러의 동작 방법을 도시한 순서도로, 난방운전 시 온수펌프 단독 유량 제어 상세 로직(냉각수펌프는 미운전)을 도시한 것이다.

도 9를 참조하면, 흡수식 칠러를 난방모드로 기동하면(S900), 고객측 온수펌프 유량제어를 위한 인버터 주파수는 미리 설정한 최대 주파수(온수펌프 주파수 상한 설정값(HFE))를 출력하여 흡수식 칠러에 유입되는 온수유량이 최대가 되게한다(S910).

온수출구온도가 설정값 - 기준 설정값 (온수출구온도 설정값(SV)-온수 출구온도 목표값 도달 기준 설정값(Dev)) 이상이고(S920), 온수 입출구 온도차가 유량제어 온도차 불감대 (온수유량 제어 온도차(DTH) -온수출구온도 불감대(Diff))보다 작으면(S930), 온수펌프 제어 출력주파수(FHT)는 현재값에 설정한 주파수 변동폭을 감소하여 (현재값 - 인버터 주파수 변동폭(S) Hz) 출력한다(S940). 다만, 온수펌프 제어 출력주파수(FHT)는 온수펌프 주파수 하한 설정값(LFE)으로 제한된다.

온수 입출구 온도차가 유량제어 온도차 - 불감대 (DTH - Diff) 이상이고(S930), 온수 입출구 온도차가 유량제어 온도차 + 불감대 (DTH + Diff) 보다 크면(S960), 온수펌프 제어 출력주파수(FHT)는 현재값에 설정한 주파수 변동폭을 증가하여 (현재값 + S Hz) 출력한다(S970).

온수출구온도가 설정값 - 기준 설정값 (SV-Dev) 보다 작으면(S920), 온수펌프 제어 출력주파수(FHT)는 현재값에 설정한 주파수 변동폭을 증가하여 (현재값 + S Hz) 출력한다(S950). 단, 이 값이 미리 설정한 최대 주파수 보다 큰 경우에는 그 값은 최대 주파수로 한다.

한편, 주파수 출력(S940, S950. S970) 후, 연산주기(예를 들어, 30초)가 경과되면 해당 로직을 반복 수행한다(S980). 또한, 온수 입출구 온도차가 유량제어온도차 + 불감대 (DTH + Diff) 이하이면(S960), 온수펌프 출력주파수는 현재 주파수를 유지한 상태에서, 해당 로직을 반복 수행한다(S980).

도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 냉방운전 제어로직에 대한 설명에 참조되는 도면으로, 냉방운전중 제어로직에 근거하여 계산된 냉수.냉각수 펌프 유량제어용 인버터 주파수 출력값 시뮬레이션(Simulation) 결과를 도시한 것이다..

사용하는 측정값은, 냉수 입출구온도, 냉수 입출구온도차, (고온) 재생기 온도 등이고, 비교값 (가변 설정 항목)은, 냉수 출구온도(목표값), 냉수 입출구온도차(설정값), (고온)재생기 온도(설정값)이다.

냉수출구 목표온도에 도달하고, 냉수 입출구 온도차가 설정값 이하이면, 냉방부하에 비해 냉수유량이 많아(냉수 입출구온도차 작음), 냉수, 냉각수 유량을 감소시킨다.

냉수출구 목표온도에 도달하고, 냉수 입출구 온도차가 설정값 이상이면, 냉방부하에 비해 냉수유량이 적어(냉수 입출구온도차 큼), 냉수, 냉각수 유량을 증가시킨다.

냉방부하가 증가하여, 냉수출구온도가 상승, 냉수출구 목표온도에서 이탈하면, 냉수, 냉각수 유량을 증가시킨다.

고온재생기 온도가 높으면, 기계(칠러 유닛) 이상 발생 방지를 위하여 냉수, 냉각수 유량을 증가시킨다.

도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 난방운전 제어로직에 대한 설명에 참조되는 도면으로, 난방운전중 제어로직에 근거하여 계산된 온수 펌프 유량제어용 인버터 주파수 출력값 시뮬레이션(Simulation) 결과를 도시한 것이다.

사용하는 측정값은, 온수입출구온도, 온수입출구온도차 등이고, 비교값 (가변 설정 항목)은 온수 출구온도(목표값), 온수입출구온도차(설정값)이다.

온수출구 목표온도에 도달하고, 온수 입출구 온도차가 설정값 이하이면, 난방부하에 비해 온수유량이 많아(온수입출구온도차 작음), 온수 유량을 감소시킨다.

온수출구 목표온도에 도달하고, 온수 입출구 온도차가 설정값 이상이면, 난방부하에 비해 온수유량이 적어(온수입출구온도차 큼), 온수 유량을 증가시킨다.

난방부하가 증가하여, 온도출구온도가 하강, 온수출구 목표온도에서 이탈하면, 온수 유량을 증가시킨다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 부분부하 운전 시 냉(온)수 및 냉각수 유량을 냉(난)방 부하에 비례하도록 가변 제어하여, 냉(온)수 및 냉각수 펌프 운전비용을 절감할 수 있다.

제어부(450)는, 냉(온)수 출구온도 목표값 도달 시 운전중 냉(온)수 입출구 온도차를 측정하고, 설정한 냉(온)수 정격입출구 온도차와 비교하여, 정격온도차 보다 작은 경우 펌프 제어용 인버터 주파수를 감소시킨다. 반대로 정격온도차 보다 큰 경우, 제어부(450)는, 인버터 주파수를 증가하여 냉(온)수 입출구 및 냉각수 입출구 온도차를 정격 온도차로 제어하게 된다. 이에 따라, 결과적으로 냉(온)수 및 냉각수 유량은 냉(난)방 부하에 비례하게 된다.

본 발명의 실시 예에 따른 따른 흡수식 칠러는, 상기한 바와 같이 설명된 실시 예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시 예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 흡수식 칠러의 동작 방법은, 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 프로세서에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 또한, 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 프로세서가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

흡수식 칠러 유닛: 10
구동부: 410
펌프부: 420
센서부: 440
제어부: 450

Claims

냉매를 증발하는 증발기와, 상기 증발기에서 증발된 냉매가 흡수제와 혼합되어 흡수액이 생성되는 흡수기와, 상기 흡수기로부터 공급된 흡수액을 가열시키는 재생기와, 상기 재생기에서 생성된 냉매가 공급되는 응축기를 포함하는 흡수식 칠러 유닛;
상기 칠러 유닛으로 유입되는 냉수의 온도를 센싱하는 입구 온도 센서와, 상기 칠러 유닛에서 배출되는 냉수의 온도를 센싱하는 출구 온도 센서를 포함하는 센서부; 및,
상기 칠러 유닛에 냉수를 공급하는 냉수펌프와 상기 칠러 유닛에 냉각수를 공급하는 냉각수펌프 제어시, 상기 입구 온도 센서에서 센싱되는 입구 온도와 상기 출구 온도 센서에서 센싱되는 출구 온도의 입출구 온도차에 기초하여, 상기 냉수펌프의 회전수와 상기 냉각수펌프의 회전수를 제어하는 제어부;를 포함하는 흡수식 칠러.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 입출구 온도차가 온도차기준값보다 작으면, 상기 냉수펌프와 상기 냉각수펌프의 회전수를 감소시키고,
상기 입출구 온도차가 온도차기준값보다 크면, 상기 냉수펌프와 상기 냉각수펌프의 회전수를 증가시키는 흡수식 칠러.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 냉수펌프와 상기 냉각수펌프의 동시 제어시, 상기 냉수펌프와 상기 냉각수펌프의 회전수를 쌍(pair)으로 비례 제어하는 흡수식 칠러.
제1항에 있어서,
상기 센서부는, 상기 재생기의 온도를 센싱하는 재생기 온도 센서를 더 포함하는 흡수식 칠러.
제4항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 재생기 온도 센서에서 센싱되는 상기 재생기의 온도가 고온기준값 이상이면, 상기 냉수펌프와 상기 냉각수펌프의 회전수를 각각 상한 설정값으로 제어하는 흡수식 칠러.
제5항에 있어서,
상기 재생기는,
가열기를 구비하여, 상기 흡수기로부터 공급된 흡수액을 가열시키는 제1 재생기, 및, 상기 제1 재생기로부터 공급받은 냉매를 열원으로 사용하여 상기 흡수액을 가열시키는 제2 재생기를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 제1 재생기에서 센싱되는 온도가 상기 고온기준값 이상이면, 상기 냉수펌프와 상기 냉각수펌프의 회전수를 각각 상한 설정값으로 제어하는 흡수식 칠러.
제5항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 냉수펌프와 상기 냉각수펌프의 회전수를 상기 상한 설정값까지 단계적으로 상승시키는 흡수식 칠러.
제4항에 있어서,
냉방운전시, 상기 제어부는,
상기 재생기의 온도가 고온기준값보다 낮고, 상기 출구 온도가 기준설정치 이하이고, 상기 입출구 온도차가 온도차기준값보다 작으면, 상기 냉수펌프의 회전수를 감소시키고,
상기 재생기의 온도가 고온기준값보다 낮고, 상기 출구 온도가 상기 기준설정치 이하이고, 상기 입출구 온도차가 상기 온도차기준값보다 크면, 상기 냉수펌프의 회전수를 증가시키는 흡수식 칠러.
제8항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 재생기의 온도가 고온기준값보다 낮으면서 상기 출구 온도가 기준설정치보다 높은 경우, 또는, 상기 재생기의 온도가 상기 고온기준값보다 높은 경우에,
상기 냉수펌프의 회전수를 증가시키는 흡수식 칠러.
제8항에 있어서,
상기 기준설정치는, 목표 냉수 온도보다 소정 온도 높게 설정되는 흡수식 칠러.
제8항에 있어서,
상기 냉방운전을 시작하면, 상기 제어부는, 상기 냉수펌프와 상기 냉각수펌프의 회전수를 상한 설정값으로 제어하는 흡수식 칠러.
제4항에 있어서,
냉방운전시, 상기 제어부는,
상기 재생기의 온도가 고온기준값보다 낮고, 상기 출구 온도가 기준설정치 이하이고, 상기 입출구 온도차가 상기 온도차기준값보다 작으면, 상기 냉각수펌프의 회전수를 감소시키고,
상기 재생기의 온도가 고온기준값보다 낮고, 상기 출구 온도가 상기 기준설정치 이하이고, 상기 입출구 온도차가 상기 온도차기준값보다 크면, 상기 냉각수펌프의 회전수를 증가시키는 흡수식 칠러.
제12항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 재생기의 온도가 고온기준값보다 낮으면서 상기 출구 온도가 기준설정치보다 높은 경우, 또는, 상기 재생기의 온도가 상기 고온기준값보다 높은 경우에,
상기 냉각수펌프의 회전수를 증가시키는 흡수식 칠러.
제12항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 재생기의 온도가 고온기준값보다 낮으면서 상기 출구 온도가 기준설정치보다 높은 경우, 또는, 상기 재생기의 온도가 상기 고온기준값보다 높은 경우에,
상기 냉각수펌프의 회전수를 증가시키는 흡수식 칠러.
제4항에 있어서,
상기 냉수펌프와 상기 냉각수펌프의 동시 제어시,
상기 제어부는,
상기 냉수펌프의 회전수와 소정 변환식에 기초하여, 상기 냉각수펌프의 회전수를 산출하는 흡수식 칠러.
제15항에 있어서,
상기 소정 변환식은,
냉각수펌프 출력회전수 = 냉수펌프 회전수 상한 설정값 - (냉수펌프 회전수 상한 설정값 - 냉각수펌프 회전수 상한 설정값) - (냉각수펌프 회전수 상한 설정값 - 냉각수펌프 회전수 하한 설정값) / (냉수펌프 회전수 상한 설정값 - 냉수펌프 회전수 하한 설정값) X (냉수펌프 회전수 상한 설정값 - 냉수펌프 출력회전수) 인 흡수식 칠러.
제4항에 있어서,
난방운전시, 상기 제어부는,
상기 출구 온도가 난방기준설정치 이상이고, 상기 입출구 온도차가 온도차기준값보다 작으면, 상기 칠러 유닛에 온수를 공급하는 온수펌프의 회전수를 감소시키고,
상기 출구 온도가 상기 난방기준설정치보다 낮고, 상기 입출구 온도차가 상기 온도차기준값보다 크면, 상기 온수펌프의 회전수를 증가시키는 흡수식 칠러.
제17항에 있어서,
상기 난방기준설정치는 목표 온수 온도보다 소정 온도 낮게 설정되는 흡수식 칠러.
제17항에 있어서,
상기 난방운전을 시작하면, 상기 제어부는, 상기 온수펌프의 회전수를 상한 설정값으로 제어하는 흡수식 칠러.
제1항에 있어서,
상기 냉수펌프를 구동하는 냉수펌프인버터;와
상기 냉각수펌프를 구동하는 냉각수펌프인버터;를 더 포함하는 흡수식 칠러.