KR100770375B1

KR100770375B1 - 칠러

Info

Publication number: KR100770375B1
Application number: KR1020050033048A
Authority: KR
Inventors: 조학준; 김종남
Original assignee: 주식회사 누리앤텍
Priority date: 2005-04-21
Filing date: 2005-04-21
Publication date: 2007-10-25
Also published as: KR20050044790A

Abstract

본 발명은 MRI, CT 등 의료장비나 XRD, XRF 등 측정 장비의 방열 부품에 주위에 냉각수를 순환시켜 냉각시켜 줄 수 있는 칠러(chiller)에 관한 것으로, 압축기, 실외기, 열교환기 및 제어부를 구비하여 냉각이 필요한 장치에 냉각수를 공급하는 칠러에 있어서, 상기 열교환기와 냉각을 요하는 장비 사이에 냉각수 탱크를 구비하고 그 냉각수 탱크에는 온도 센서를 구비하여, 열교환기와 냉각수 탱크를 순환하는 열교환기측 냉각수 순환 경로와 냉각수 탱크와 냉각을 요하는 장비 사이를 순환하는 장비측 냉각수 순환 경로를 별도로 형성하고, 상기 제어부는 상기 온도 센서로 부터 냉각수 온도를 입력 받아 냉각수 탱크의 온도가 항상 일정 범위 이내로 유지 되도록 상기 압축기 및 실외기를 제어하는 것을 특징으로 하며, 본 발명에 의하면, 대 용량의 압축기나 열교환기를 갖추지 않고도 항상 일정한 온도 범위의 냉각수를 준비하여 냉각을 요하는 장비에 필요한 냉각수를 즉시 공급할 수 있을 뿐만 아니라, 냉각이 필요한 장비의 냉각 시기, 냉각 기간, 냉각 횟수 등의 변동이 매우 심한 경우에도 압축기의 큰 부하변동이나 손상 없이 안정적으로 냉각수를 공급할 수 있는 장점이 있다.

칠러, 열교환기, 증발기

Description

칠러{CHILLER}

도 1은 본 발명에 따른 칠러의 블럭도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1, 5 : 압축기 3, 7 : 압축기출려관

9 : 방열콘덴서입력관 11 : 체크밸브

13 : 방열콘덴서 15 : 냉각팬

21 : 송풍기 23 : 방열콘덴서출력관

27 : 수액기 31, 35 : 수액기출력관

33 : 필터드라이어 37, 45 : 증발기입력관

39 : 냉방용 솔레노이드밸브 41, 59 : 해동용 바이패스밸브

43, 57 : 팽창밸브 47 : 증발기

49 : 증발기출력관 51, 67 : 증발압력조절밸브

53, 61 : 열교환기입력관 55 : 냉각수용 솔레노이드밸브

63 : 열교환기 65 : 열교환기출력관

69 : 압축기입력관 81 : 냉각수 탱크

85 : 제어부 87, 89 : 온도센서

91, 97 : 입수관 93, 95 : 열교환기측 순환펌프

99 : 출수관 101, 111, 117, 124 : 급수관

121, 125, 127 : 회수관 103, 105, 113, 115 : 급수밸브

107, 109 : 장비측 순환펌프 119, 123 : 의료 장비

H : 하우징

본 발명은 칠러(chiller)에 관한 것으로, 더 상세하게는 MRI, CT 등 의료장비나 XRD, XRF 등 측정 장비의 방열 부품에 주위에 냉각수를 순환시켜 냉각시켜 줄 수 있는 칠러(chiller)에 관한 것이다.

종래 사용되어 온 대표적인 칠러(chiller) 구조가 대한민국 등록실용신안공보 등록번호 20-313027호 고안의 도 1, 도 2 및 "그 분야의 종래기술"란에 기재되어 있다.

상기 등록번호 20-313027호 고안의 도 1 및 도 2를 참조하면, 종래 칠러는 콤푸레셔(1), 응축기(2), 팬모터(3) 및 열교환기(51)를 통상의 칠러 몸체(98) 내부 에 배치하여 이루어 진다. 콤프레셔(1)에서 압축된 고온 고압의 냉매 가스는 냉매관(31)을 통해 응축기(2)로 보내지고, 응축기(2)의 일단에 설치된 팬모터(3)에 의해 인입되는 공기로 응축기(2) 내부를 지나는 냉매가 냉각되어 저온 고압의 액체 냉매로 되어 냉매관(32)을 통해 열교환기(51) 내부의 냉매관(33)으로 보내지면, 냉매관(33)에서 팽창되어 냉각되면서 열교환기(51) 내부의 냉각수(66)를 냉각시키고, 다시 냉매관(34)을 톨해 콤푸레셔(1)로 보내져 냉매는 계속 순환된다. 또한, 열교환기(51)에서 냉각된 냉각수(66)는 열교환기(51)에 연결된 급수관(62)을 통해 펌프(61)로 보내지고, 다시 펌프에 의하여 MRI 등 냉각일 필요한 특정장비(88)로 보내지며, 특정장비(88)에서 더워진 냉각수는 다시 급수관(63)을 통해 열교환기(51)로 직접 보내져 계속 순환하게 된다.

상술한 종래의 칠러는 다음과 같은 문제점이 있어 그 개선이 요구되는 실정이다.

우선, 종래의 칠러는 특정장비(88)의 냉각이 필요할 때마다 정지된 콤푸레셔(1)를 재가동하여 열교환기(51)에서 냉각수를 만들고 이를 열교환기(51)에서 특정장비로 직접 공급하도록 구성되어 있다. 이러한 구성에 의하면, 콤푸레셔(1)를 가동하고 열교환기(51)에서 냉각수를 만드는데 상당한 시간이 소요되므로 특정장비에서 급냉각이 필요한 경우 이에 효과적으로 대처할 수 없는 문제점이 있다. 급냉각을 위하여 용량이 매우 큰 콤푸레샤(1)와 열교환기(51)를 구비하는 것도 고려할 수 있으나, 콤푸레샤(1)와 열교환기(51)의 용량을 키우는 것 만으로는 한계가 있는 것이다.

다음, 냉각이 필요한 특정장비(88)의 방열 시기, 방열 기간, 방열 횟수 등의 변동이 매우 심하여 이를 냉각시키기 위한 콤푸레셔(1)의 부하변동이 매우 급격하게 일어난다. 이것은 콤푸레셔(1)에 많은 데미지(damage)를 줘 콤푸레셔의 수명을 단축시키고, 칠러의 정상적인 사용 중에도 콤푸레셔(1)에 발정을 야기하는 문제점이 있다.

다음, 종래의 칠러는 칠러 및 특정장비가 설치된 룸의 냉방을 위하여 별도의 에어콘을 설치하였다. 그러나, 칠러 또는 특정장비의 설치 장소가 비좁은 경우, 칠러와 함께 에어콘을 설치하는 것이 매우 불편한 문제점이 있다.

상술한 종래 기술의 문제점을 해결하고자 안출된 본 발명은 대 용량의 압축기나 열교환기를 갖추지 않고도 항상 일정한 온도 범위의 냉각수를 준비하여 즉시 냉각을 요하는 장비에 냉각수를 공급할 수 있는 칠러를 공급하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 냉각이 필요한 장비의 냉각 시기, 냉각 기간, 냉각 횟수 등의 변동이 매우 심한 경우에도 압축기의 큰 부하변동이나 손상 없이 안정적으로 냉각수를 공급할 수 있는 칠러를 공급하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 냉각수의 공급과 함께 칠러 등이 설치된 실내의 냉방을 겸할 수 있는 칠러를 공급하는데 있다.

상술한 목적을 달성하고자 하는 본 발명은

압축기, 실외기, 열교환기 및 제어부를 구비하여 냉각이 필요한 장치에 냉각수를 공급하는 칠러에 있어서,

상기 열교환기와 냉각을 요하는 장비 사이에 냉각수 탱크를 구비하고 그 냉각수 탱크에는 온도 센서를 구비하여, 열교환기와 냉각수 탱크를 순환하는 열교환기측 냉각수 순환 경로와 냉각수 탱크와 냉각을 요하는 장비 사이를 순환하는 장비측 냉각수 순환 경로를 별도로 형성하고, 상기 제어부는 상기 온도 센서로 부터 냉각수 온도를 입력 받아 냉각수 탱크의 온도가 항상 일정 범위 이내로 유지 되도록 상기 압축기 및 실외기를 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 열교환기와 병렬로 증발기를 더 구비하고, 칠러의 하우징에는 상기 증발기를 통과하는 공기 흐름을 형성할 수 있는 통풍구와 송풍기를 더 구비하여 실내 공기의 냉방을 겸하게 할 수 있다.

상기 열교환기 또는 증발기의 냉매 입력관에는, 팽창밸브와 병렬로, 열교환기 또는 증발기 내부의 코일이 결빙되어 일정 압력 이하로 떨어질 경우 열리는 해동용 바이패스밸브를 더 구비하여, 상기 실외기에서 형성된 상온고압의 냉매가 고압을 유지한 채로 상기 열교환기 또는 증발기 내부의 코일에 투입되게 하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 칠러의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 칠러의 블럭도이다.

도 1에서 1점 쇄선은 칠러의 하우징(H)을 나타낸다. 도 1에는 압축기(1, 5)와 실외기(13, 15)가 하우징(H) 외부에 구비되고, 수액기(27), 필터드라이어(33), 열교환기(63), 열교환기측 순환펌프(93, 95), 증발기(47) 및 송풍기(21)가 하우징(H) 내부에 구비된 경우를 예시적으로 도시하고 있지만, 실시 예에 따라서는 상기 압축기(1, 5)를 하우징(H) 내부에 설치할 수도 있으며, 상기 압축기(1, 5) 및 실외기(13, 15)와 함께 수액기(27) 및 열교환기측 순환펌프(93, 95)도 하우징(H) 외부에 설치할 수도 있다.

또한, 도 1에서 상기 압축기(1, 5)는 2대의 압축기가 병렬로 설치되어 있지 만, 용량이 큰 1대의 압축기를 사용하거나 용량이 더 적은 3대의 압축기를 병렬로 연결하여 설치할 수도 있다.

또한, 도 1에서 상기 냉각수 탱크(81)에는 1개의 열교환기를 포함하는 1 개의 냉매순환사이클이 연결되어 있지만, 실시 예에 따라서는 2개의 열교환기를 포함하는 2개의 냉매순환사이클이 연결될 수도 있으며, 그 이상의 갯수의 냉매순환사이클이 연결될 수도 있다. 즉, 냉각을 요하는 장치(MRI, CT 등)에서 필요로 하는 냉각 용량에 비례하여 상기 냉각수 탱크(81)에 연결되는 냉매순환사이클 더 증설해 갈 수 있는 것이다.

또한, 도 1에서 냉각수 탱크(81)에 연결되는 의료 장비 등 냉각을 요하는 장치의 수도 그 제한이 없다. 즉, 급수관(101, 111, 117, 124), 급수밸브(103, 105, 113, 115), 회수관(121, 125, 127) 및 장비측 순환펌프(107, 109)를 필요한 수 만큼 더 증설하거나 더 감소하여 1대 또는 복수대의 장비를 상기 냉각수 탱크에 연결할 수 있는 것이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 칠러는, 열교환기(63)에서 냉각수를 만들기 위하여, 냉매가스를 압축하여 고온 고압 가스로 만드는 압축기(1, 5)와, 압축기(1, 5)에 만들어진 고온 고압 가스를 입력 받아 냉각팬(15)으로 냉각시킨 후 상온 고압의 액체 냉매를 출력하는 방열콘덴서(13)와, 방열콘덴서(13)에서 만들어진 상 온고압 액체 냉매를 저장하여 상기 열교환기(63)에 공급하는 수액기(27)와, 상기 압축기 등을 콘트롤하기 위한 제어부(85)를 구비한다. 상기 방열콘덴서(13)와 냉각팬(15)은 결합하여 실외기를 구성한다.

본 발명의 특징은 상기 열교환기(63)와 냉각을 요하는 장비(119, 123) 사이에 냉각수 탱크(81)를 구비하고 그 냉각수 탱크(81)에는 온도 센서(89)를 구비하여, 열교환기(63)와 냉각수 탱크(81)를 순환하는 열교환기측 냉각수 순환 경로와 냉각수 탱크(81)와 냉각을 요하는 장비(119, 123) 사이를 순환하는 장비측 냉각수 순환 경로를 별도로 형성하고, 상기 제어부(85)는 상기 냉각수 탱크(81)에 설치된 온도 센서(89)로 부터 냉각수 온도를 입력 받아 냉각수 탱크(85)의 온도가 항상 일정 범위 이내로 유지 되도록 상기 압축기(1, 5) 및 실외기(13, 15)를 제어하도록 구성한 데 있다. 이렇게 구성함으로써, 의료 장비 등 냉각을 요하는 장비(119, 123) 가동 유무와 상관 없이, 상기 냉각수 탱크(81) 내에는 일정한 온도 범위의 냉각수가 항상 준비되어 있게 되고, 의료 장비에서 냉각수가 필요할 경우 즉시 투입될 수 있게 된다. 또한, 상기 압축기(1, 5)는 의료 장비 등(119, 123)의 구동과 상관없이 , 냉각수 탱크(81)의 온도가 일정 범위를 넘어 설 때 만 가동하게 되어 큰 부하의 변동이 없게 되고, 손상도 없게 된다.

본 발명의 다른 특징은 상기 열교환기(63)와 병렬로 증발기(47)를 더 구비하고, 칠러의 하우징(H)에는 상기 증발기(47)를 통과하는 공기 흐름을 형성할 수 있 게 통풍구(77)와 송풍기(21)를 더 구비하여 냉각수의 생성 뿐만 아니라 칠러가 설치된 실내 공기의 냉방도 겸하게 한 데 있다. 이를 위하여, 냉매는 압축기(1, 5)->압축기출력관(3, 7)->방열콘덴서입력관(9)->체크밸브(11)->방열콘덴서(13)->방열콘덴서출력관(23)->수액기(27)->수액기출력관(31)->필터드라이어(33)->수액기출력관(35)를 경유한 후 열교환기입력관(53) 및 증발기입력관(37)으로 나누어 지고, 각각 열교환기입력관(53)->팽창밸브(57)->열교환기입력관(61)->열교환기(63)->열교환기출력관(65)->압축기입력관(69)->압축기(1, 5)의 경로와, 증발기입력관(37)->팽창밸브(43)->증발기입력관(45)->증발기(47)->증발기출력관(49)->압축기입력관(69)->압축기(1, 5)의 경로를 거쳐 순환한다. 냉각수 생성을 위한 열교환기(63)측으로의 냉매 순환과 냉방을 위한 증발기(47)측으로의 냉매 순환이 동시적으로 또는 선택적으로 이루어질 수 있게 제어하기 위하여, 실내 온도를 감지하여 그 값을 상기 제어부에 전송할 수 있는 실내 온도센서(90)를 하우징(H) 외측에 더 구비하고, 상기 열교환기입력관(53)과 증발기입력관(37)에는 각각 냉각수용 솔레노이드밸브(55)와 냉방용 솔레노이드밸브(56)를 더 구비하여, 상기 제어부에서 상기 냉각수 온도센서(89) 또는 실내 온도센서(90)의 입력값에 따라 냉각수용 솔레노이드밸브(55) 또는 냉방용 솔레노이드밸브(56)를 개폐 제어하도록 구성하는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 특징은 상기 열교환기입력관(53) 또는 증발기입력관(37)에 설치된 팽창밸브(57, 43)와 병렬로, 열교환기(63) 또는 증발기(47) 내부의 코일이 결빙되어 일정 압력 이하로 떨어질 경우 열리는 해동용 바이패스밸브(59, 41)를 더 구비하여, 상기 실외기의 방열콘덴서(13)에서 형성된 상온고압의 냉매가 수액기(27) 및 필터드라이어(33)를 경유한 후 고압을 유지한 채로 상기 열교환기(63) 또는 증발기(47) 내부의 코일에 바로 투입되게 한 데 있다. 이러한 방법에 의하여, 열교환기(63) 또는 증발기(47)의 냉매 순환 코일이 결빙되어 냉매 순환을 방해하거나 동파되어 손상되는 것을 방지할 수 있는 것이다. 필요에 따라서는 상기 압축기출력관(3, 7)으로 부터 직접 상기 열교환기(63) 코일 또는 증발기(47) 코일의 입력단에 연결되는 바이패스관(도면 미도시)을 구비하고, 이 바이패스관에 상기 바이패스밸브(59, 41)를 설치할 수도 있다. 이 경우에는 상기 압축기(1, 5)의 고온고압 가스가 직접 열교환기(63)의 코일 또는 증발기(47)의 코일에 투입되어 짧은 시간에 결빙된 코일을 해빙할 수 있게 된다.

다시 도 1을 참조하면, 상기 열교환기출력관(65) 또는 증발기출력관(49)에는 증발압력조절밸브(51, 67)를 더 구비하여, 열교환기측 또는 증발기측 증발압력이 셋팅 압력 이하로 떨어지면 냉매 순환을 차단하고 증발압력이 셋팅 압력보다 높으면 냉매 순환을 증가하게 하는 것이 바람직하다. 이 것은 증발 온도가 지나치게 낮아 지는 것을 방지하여 주어, 열교환기 코일 또는 증발기 코일이 결빙되는 것을 예방하여 준다.

본 발명에 의하면, 대 용량의 압축기나 열교환기를 갖추지 않고도 항상 일정 한 온도 범위의 냉각수를 준비하여 냉각을 요하는 장비에 필요한 냉각수를 즉시 공급할 수 있을 뿐만 아니라, 냉각이 필요한 장비의 냉각 시기, 냉각 기간, 냉각 횟수 등의 변동이 매우 심한 경우에도 압축기의 큰 부하변동이나 손상 없이 안정적으로 냉각수를 공급할 수 있는 장점이 있다. 또한, 냉각수의 공급과 함께 실내의 냉방이 가능하므로 좁은 공간에 칠러 및 의료 장비 등을 설치할 수 있는 장점이 있다.

이상, 본 발명에 따른 칠러를 도면에 도시된 실시 예에 의하여 설명하였지만, 본 발명의 보호 범위를 이에 한정하고자 하는 것은 아니며, 본 발명의 보호 범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의하여서만 결정되어야 할 것이다.

Claims

압축기, 실외기, 열교환기 및 제어부를 구비하여 냉각이 필요한 장치에 냉각수를 공급하는 칠러에 있어서, 상기 열교환기와 병렬로 증발기를 더 구비하고, 칠러의 하우징에는 상기 증발기를 통과하는 공기 흐름을 형성할 수 있게 통풍구와 송풍기를 더 구비하여 실내 공기의 냉방을 겸할 수 있게 하되,

상기 열교환기와 냉각을 요하는 장비 사이에 냉각수 탱크를 구비하고 그 냉각수 탱크에는 온도 센서를 구비하여, 열교환기와 냉각수 탱크를 순환하는 열교환기측 냉각수 순환 경로와 냉각수 탱크와 냉각을 요하는 장비 사이를 순환하는 장비측 냉각수 순환 경로를 별도로 형성하고, 상기 제어부는 상기 온도 센서로 부터 냉각수 온도를 입력 받아 냉각수 탱크의 온도가 항상 일정 범위 이내로 유지 되도록 상기 압축기 및 실외기를 제어하는 것을 특징으로 하는 칠러.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 열교환기 또는 증발기의 냉매 입력관에는, 팽창밸브와 병렬로, 열교환기 또는 증발기 내부의 코일이 결빙되어 일정 압력 이하로 떨어질 경우 열리는 해동용 바이패스밸브를 더 구비하여, 상기 실외기에서 형성된 상온고압의 냉매가 고압을 유지한 채로 상기 열교환기 또는 증발기 내부의 코일에 투입되게 한 것을 특징으로 하는 칠러.