KR101179030B1 - 수냉식 공기조화기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수냉식 공기조화기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유량제어수단이 구비되어 부하 용량에 따라 냉각수의 유량이 제어되는 수냉식 공기조화기에 관한 것이다.

본 발명에 의한, 수냉식 공기조화기는, 공기 조화를 위한 실내 공간의 공기가 열교환되는 제1열교환기와, 상기 제1열교환기와 배관에 의해 연통되며, 냉매와 냉각수가 열교환되는 제2열교환기와, 상기 제2열교환기에 성형되며 제2열교환기의 내부 공간으로 냉각수가 공급되는 통로인 냉각수공급부와, 상기 냉각수공급부와 체결되어 냉각수의 유동을 안내하는 냉각수공급분지관과, 실내 공간의 부하 용량에 따라 상기 제2열교환기의 내부로 공급되는 냉각수의 공급량을 제어하기 위하여, 상기 냉각수공급분지관의 일측에 구비되는 유량제어수단과, 상기 유량제어수단에 구비되며, 냉각수의 온도를 감지하는 냉각수온도센서 및 상기 유량제어수단을 제어하는 메인 마이컴을 포함하고, 상기 메인 마이컴은, 상기 냉각수온도센서에서 감지된 온도를 통해 상기 제2열교환기의 내부공간으로 유동되는 냉각수의 유동량을 산출하고, 상기 실내 공간의 부하 용량이 증가하는 경우에는, 상기 유량제어수단은 냉각수의 공급량이 증가되도록 제어하고, 상기 실내 공간의 부하 용량이 감소하는 경우에는, 상기 유량제어수단은 냉각수의 공급량이 감소되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 의한 수냉식 공기조화기에 의하면, 효율적인 냉각수의 유동이 가능하며, 실외열교환기의 소손이 예방되는 이점이 있다.

수냉식, 공기조화기, 실외측, 실외열교환기, 유량제어수단, 냉각수공급관, 냉각수 유동량 산출

Description

수냉식 공기조화기 {Water cooling type air conditioner}

도 1 은 종래 기술에 의한 일반적인 분리형 공기조화기의 설치 상태를 나타낸 개략적인 설치상태도.

도 2 는 종래 기술에 의한 일반적인 분리형 공기조화기의 구성을 나타낸 블럭구성도.

도 3 은 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 수냉식 공기조화기의 설치 상태를 나타낸 개략적인 설치상태도.

도 4 는 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 수냉식 공기조화기의 구성을 나타낸 블럭구성도.

도 5 는 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 수냉식 공기조화기의 실외기 외형을 나타낸 사시도.

도 6 은 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 수냉식 공기조화기 실외기의 내부 구성을 나타낸 분해사시도.

도 7 은 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 수냉식 공기조화기 실외기의 구성을 나타낸 블럭구성도.

도 8 은 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 수냉식 공기조화기의 요부 구성인 유량제어수단이 장착된 상태를 나타낸 개략도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100. 실내기 120. 제1열교환기

140. 팽창밸브 200. 실외기

210. 캐비넷 211. 전면판넬

212. 좌측판넬 213. 우측판넬

214. 후면판넬 215. 상면판넬

216. 베이스 220. 프레임

222. 세로프레임 224. 가로프레임

230. 제2열교환기 231. 냉각수공급부

232. 냉각수회수부 233. 냉매입구부

234. 냉매출구부 235. 장착브라켓

236. 보조브라켓 237. 전방브라켓

238. 후방브라켓 240. 유량제어수단

242. 냉각수온도센서 250. 컨트롤박스

252. 컨트롤박스커버 260. 압축기

261. 정속압축기 262. 인버터압축기

263. 균유관 264. 어큐뮬레이터

265. 오일분리기 266. 오일회수관

267. 오일분리기체크밸브 268. 핫가스관

269. 핫가스밸브 270. 냉매제어밸브

280. 실외체크밸브 281. 실외전자밸브

282. 과냉각기 300. 냉매배관

400. 냉각탑 420. 냉각수공급관

422. 냉각수공급분지관 440. 냉각수회수관

442. 냉각수회수분지관 444. 냉각수회수밸브

460. 냉각수펌프 A. 공조실

본 발명은 수냉식 공기조화기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유량제어수단이 구비되어 부하 용량에 따라 냉각수의 유량이 제어되는 수냉식 공기조화기에 관한 것이다.

공기조화기는 사무실 또는 주택 등과 같은 실내 공간의 공기를 냉방하거나 난방하게 되는 냉/난방 기기로서 압축?응축?팽창?증발로 이루어지는 일련의 사이클을 구성하게 된다. 이러한 공기조화기는 주로 실외 공간의 공기를 이용하여 응축열 또는 증발열을 실외 공간으로 배출하게 된다.

또한, 알려진 바와 같이 공기조화기는 일반적으로 실내 공간의 공기를 조화시키는 실내기와 실내기로부터 유동되는 냉매를 열교환시키는 실외기가 일체로 성형되는 일체형 공기조화기 및 실내기와 실외기가 분리되어 실내기는 실내 공간에 설치되고, 실내기는 실외 공간에 설치되는 분리형 공기조화기로 구분된다.

공기조화기는 최근에 냉/난방 외에 실내의 오염된 공기를 흡입하여 여과시킨 후 깨끗한 공기를 실내로 재투입하는 공기 정화기능과, 다습한 공기를 건습 공기로 만들어 실내로 재투입하는 제습 기능 등 여러가지 부가적인 기능들을 수행하게 된다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 실내기와 실외기가 분리되어 각각 장착되는 분리형 공기조화기를 살펴보도록 한다.

도 1에는 종래 기술에 의한 일반적인 분리형 공기조화기의 설치 상태가 개략적으로 도시된 설치상태도가 도시되어 있으며, 도 2에는 종래 기술에 의한 공기조화기의 구성 및 냉매의 흐름을 나타낸 블럭구성도가 도시되어 있다.

도시된 도면을 참조하여 분리형 공기조화기를 살펴보면, 분리형 공기조화기는 하나의 실외기(1)에 다수개의 실내기(50)가 연결되어 설치된다. 상기 실외기(1)와 실내기(50) 사이에는 상대적으로 높은 압력을 가진 고압의 냉매가 유동되는 고압관(80)과 상대적으로 낮은 압력을 가진 저압의 냉매가 유동되는 저압관(90)이 연통되어 작동 유체인 냉매가 순환되도록 설치된다.

상기 실외기(1)의 내부 공간에는 작동 유체인 냉매를 고온 고압으로 압축하는 압축기(10)가 구비되며, 상기 압축기(10)는 정속 운전을 하는 정속압축기(10')와 가변속 운전이 가능한 인버터압축기(10")로 구성된다. 즉, 상기 실내기(50)에서 요구되는 부하의 용량에 따라 압축기(10)에서 냉매를 압축하여 순환시키게 된다. 이러한 압축기(10)의 출구측은 공기조화기의 작동 모드에 따라 냉매의 방향을 전환시켜주는 4방향밸브(12)와 연결된다.

상기 압축기(10)의 측방에는 어큐뮬레이터(20)가 장착된다. 상기 어큐뮬레이터(20)는 압축기(10)의 내부로 유입되는 냉매 가운데 기체 상태의 냉매만이 압축기(10)의 내부로 유동되도록 분리하게 된다.

상기 실외기(1)의 내부 공간의 측면에는 실외열교환기(30)가 구비된다. 상기 실열교환기(30)는 내부에 냉매가 유동되도록 소정의 직경을 가지는 원형 파이프가 다수회 절곡되도록 성형된다. 이처럼 절곡된 원형 파이프의 내부로 냉매가 유동될 때 외부 공간의 공기가 원형파이프의 사이사이를 통과하면서 냉매와 열교환하게 된다.

이와 같이 상기 실외기(1)의 내부 공간에는 냉매의 압축 및 열교환 등을 위한 다수의 부품이 장착되며, 이러한 부품들에 의해 냉매는 상기 실내기(50)의 내부 공간과 유동된다.

상기 실내기(50)의 내부에는 실내열교환기(60)가 구비된다. 상기 실내열교환기(50)는 내부에 냉매가 유동되도록 소정의 직경을 가지는 원형파이프가 다수회 절곡되어 성형되며, 이러한 실내열교환기(60)의 입구부에는 냉매를 팽창시킴으로써 저압으로 감압시키는 팽창밸브(70)가 구비된다.

따라서, 상기 실외기(1)의 내부 공간에는 상기 압축기(10)와, 4방향밸브(12), 어큐뮬레이터(20), 실외열교환기(30) 등이 장착되며, 상기 실내기(50)에는 실내열교환기(60)와 팽창밸브(70)가 장착된다.

그러나, 상기한 바와 같이 구성되는 종래 기술에 의한 분리형 공기조화기에서는 다음과 같은 문제점이 발생하게 된다.

상기한 바와 같이 구성되는 종래 기술에 의한 분리형 공기조화기에 의하면, 상기 실외열교환기(30)의 내부에 유동되는 냉매는 외부 공간의 공기와 열교환된다. 따라서, 실외열교환기(30)의 외면이 외부 공간의 공기와 접하는 접촉면이 넓어져야 열교환 효율이 향상됨에 따라 실외열교환기(30)의 크기가 커지는 문제점이 발생하게 된다.

상기 실외열교환기(30)의 크기가 커짐에 따라 상기 실외기(1)의 크기가 커지는 문제점이 있으며, 실외기(1)의 크기가 커짐에 따라 실외기(1)가 구비되는 공간이 넓어야 되는 문제점이 있다.

또한, 상기 실외열교환기(30)의 내부에 유동되는 냉매는 외부 공간의 공기와 열교환됨에 따라 외부 공간 공기의 온도에 따라 열교환 효율이 달라지게 되는 문제점이 발생하게 된다. 즉, 외부 공간의 공기 온도가 고온이 되면, 실외열교환기(30)의 내부에 유동되는 냉매가 외부 공기와 열교환될 때 고온으로 열교환되며, 외부 공간의 공기 온도가 저온이 되면, 실외열교환기(30)의 내부에 유동되는 냉매가 외부 공기와 열교환될 때 저온으로 열교환되는 문제점이 발생하게 된다.

이처럼, 외부 공간의 공기 온도에 따라 열교환되는 냉매의 온도가 일정하지 않게 됨에 따라 열교환된 냉매와 다시 열교환되는 실내 공간의 공기 온도가 일정하지 못하게 되는 문제점이 발생하게 된다.

뿐만아니라, 열교환 효율이 감소하게 됨에 따라 공기조화기를 사용하기 위한 에너지의 사용이 증가하게 되는 문제점이 발생하게 된다. 에너지 사용의 증가는 공기조화기 사용의 유지비가 증가하게 되는 문제점이 발생하게 된다.

그리고, 냉매와 외부 공기가 열교환하게 될 때 상기 실외열교환기(30)를 통과하게 되는 공기는 항상 일정한 양으로 유동하게 된다. 이처럼, 일정한 양의 공기가 실외열교환기(30)를 통과하게 되면, 공기조화기에 부가되는 부하 용량에 따른 열교환 정도의 제어가 불가능하게 구성되어 공기조화기의 에너지 소비가 효율적이지 못하게 되는 문제점이 발생하게 된다.

즉, 부하용량이 큰 경우에도 일정한 양의 공기가 통과하면서 냉매와 열교환되며, 부하용량이 적은 경우에도 일정한 양의 공기가 통과하면서 냉매와 열교환하게 됨에 따라 열교환되는 냉매의 온도가 항상 일정하게 되어 부하용량이 큰 경우의 냉매 온도와 부하용량이 작은 경우의 냉매 온도가 동일하게 형성되는 문제점이 발생하게 된다.

이러한 문제점으로 인해 부하용량이 클 경우 공기조화기의 가동 시간이 길어지는 문제점이 발생하게 되며, 부하용량이 작을 경우 압축기가 가동 중단되어 냉매의 순환이 중지되어도 냉매는 계속적으로 열교환되는 문제점이 발생하게 된다.

냉매의 순환이 불필요한 상태에서 냉매의 계속적인 열교환은 불필요한 에너지의 낭비를 초래하게 되는 문제점을 발생시키게 되며, 불필요한 에너지의 낭비로 인해 공기조화기를 가동하기 위한 유지비를 증가시키는 문제점을 발생시키게 된다.

뿐만아니라, 냉각수를 유동시키기 위한 냉각수펌프의 불필요한 가동으로 에너지의 낭비 및 냉각수펌프의 수명 단축 등의 문제점이 발생하게 된다. 이러한 에너지의 낭비 및 냉각수펌프의 수명 단축 등의 문제점으로 인해 제품에 대한 신뢰성이 저하되는 문제점이 발생하게 된다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 의한 수냉식 공기조화기는 유량제어수단이 구비되어 냉각수 유동량의 제어가 가능한 수냉식 공기조화기를 제공하는 것이다.

본 발명에 의한 수냉식 공기조화기의 다른 목적은, 냉각수의 유동 여부의 감지가 가능한 수냉식 공기조화기를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 수냉식 공기조화기는, 공기 조화를 위한 실내 공간의 공기가 열교환되는 제1열교환기와, 상기 제1열교환기와 배관에 의해 연통되며, 냉매와 냉각수가 열교환되는 제2열교환기와, 상기 제2열교환기에 성형되며 제2열교환기의 내부 공간으로 냉각수가 공급되는 통로인 냉각수공급부와, 상기 냉각수공급부와 체결되어 냉각수의 유동을 안내하는 냉각수공급분지관과, 실내 공간의 부하 용량에 따라 상기 제2열교환기의 내부로 공급되는 냉각수의 공급량을 제어하기 위하여, 상기 냉각수공급분지관의 일측에 구비되는 유량제어수단과, 상기 유량제어수단에 구비되며, 냉각수의 온도를 감지하는 냉각수온도센서 및 상기 유량제어수단을 제어하는 메인 마이컴을 포함하고, 상기 메인 마이컴은, 상기 냉각수온도센서에서 감지된 온도를 통해 상기 제2열교환기의 내부공간으로 유동되는 냉각수의 유동량을 산출하고, 상기 실내 공간의 부하 용량이 증가하는 경우에는, 상기 유량제어수단은 냉각수의 공급량이 증가되도록 제어하고, 상기 실내 공간의 부하 용량이 감소하는 경우에는, 상기 유량제어수단은 냉각수의 공급량이 감소되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 유량제어수단은, 전자밸브로 성형되어 밸브의 열림 정도의 제어가 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 메인 마이컴은, 냉각수의 유동이 원활하지 않은 것으로 인지되면, 이상신호를 발생시키거나, 작동이 정지되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 유량제어수단은, 상기 제2열교환기의 내부로 공급되는 냉각수의 온도와 실내 부하 용량에 따라 냉각수의 유동량을 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2열교환기의 내부 공간으로 유동되는 냉각수의 온도를 감지하는 냉각수온도감지단계와, 상기 냉각수온도감지단계에서 검출된 온도를 이용하여 상기 제2열교환기의 내부 공간으로 유동되는 냉각수의 유량을 감지하는 유량감지단계와, 공기조화기에 요구되는 부하 용량을 감지하는 부하용량감지단계 및 상기 냉각수온도감지단계에서 감지되는 냉각수의 온도와, 상기 유량감지단계에서 감지되는 냉각수의 유량을 판단하여 상기 부하용량감지단계에서 감지되는 부하용량과 비교하는 비교단계를 포함하고, 상기 비교단계의 비교결과에 따라, 상기 부하용량을 감당하기에 상기 냉각수량이 적은 경우에는 유량제어수단에 의하여 냉각수의 공급량이 증가되고, 상기 부하용량을 감당하기에 상기 냉각수량이 많은 경우에는 상기 유량제어수단에 의하여 냉각수의 공급량이 감소되는 것을 특징으로 한다.
상기 부하용량이 증가하면, 상기 유량제어수단은 상기 제2열교환기의 내부로 유동되는 냉각수의 유량이 증가되도록 작동되고, 상기 부하용량이 감소하면, 상기 유량제어수단은 냉각수의 유량이 감소되도록 작동되는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성되는 본 발명에 의한 수냉식 공기조화기에 의하면, 효율적인 냉각수의 유동이 가능하며, 공기조화기의 효율이 향상되는 이점이 있다.

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멀티형 수냉식 공기조화기의 경우 실내기와 실외기가 별도로 설치되는 구성을 가지며, 각각의 실내 공간에 적합한 실내기가 설치되어 실내 공간을 조화시키게 된다. 이때, 실내기와 실외기는 냉매배관으로 연결된다. 이러한 냉매배관으로 냉매 가 실내기와 실외기 사이를 이동하면서 열교환되어 실내 공간을 조화시키도록 구성된다.

반면, 일체형 수냉식 공기조화기의 경우 실내기와 실외기가 별도로 설치되지 않고, 일체로 구성된다. 각각의 실내 공간에 적합한 실내토출구 및 실내흡입구가 장착되어 실내 공간의 공기를 조화시키게 된다. 이때, 실내 공간과 공기조화기는 덕트에 의해 연결된다. 이러한 덕트를 따라 조화된 공기 및 실내 공간의 공기가 유동하면서 실내 공간을 조화시키게 된다.

이하에서는 상기와 같이 구성되는 수냉식 공기조화기를 도시된 도면을 참조하여 멀티형 공기조화기를 실시예를 들어 살펴보기로 한다.

도 3에는 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 수냉식 공기조화기의 설치 상태를 나타낸 개략적인 설치상태도가 도시되어 있으며, 도 4에는 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 수냉식 공기조화기의 구성을 나타낸 블럭구성도가 도시되어 있다.

도 3과 도 4를 참조하여 본 발명에 의한 수냉식 공기조화기가 설치된 상태를 실시예를 들어 살펴보기로 한다. 수냉식 공기조화기는 다수의 실내 공간이 구비되는 대형 건물 및 고층 건물 등의 실내 공간을 조화시키기 위하여 설치된다. 따라서, 수냉식 공기조화기가 설치되는 건물에는 다수의 실내 공간이 구비되고, 이러한 실내 공간을 조화시키기 위하여 수냉식 공기조화기가 설치된다.

본 발명에 의한 수냉식 공기조화기는 건물의 내부에 구비되는 다수의 실내 공간에 실내기(100)가 각각 설치되고, 상기 실내기(100)가 설치되는 실내공간의 측 방에는 다수의 실내기(100)와 배관에 의해 연결되는 실외기(200)가 설치되는 공조실(A)이 구비된다.

한편, 본 발명의 실시예인 멀티형 공기조화기가 아닌 일체형 공기조화기로 구성되는 수냉식 공기조화기에서는 별도의 덕트에 의해 각각의 실내 공간과 공기조화기가 연결되어 있으며, 공기조화기의 내부 공간에서 조화된 공기는 덕트를 통해 각각의 실내 공간으로 유동되어 실내 공간을 조화시키게 된다.

이때, 각각의 실내 공간으로 유동되는 조화된 공기의 유동을 제어하여 불필요한 공간으로 조화된 공기가 유동되는 것을 방지하게 되며, 각각의 실내 공간의 조건에 적합하도록 실내 공간을 조화시키게 되어 조화된 공기의 소비를 방지하게 된다.

각각의 실내 공간에는 실내 공간에 적합한 형태의 상기 실내기(100)가 장착되어 실내 공간을 조화시키게 된다. 즉, 실내기(100)는 스탠드형, 천정형, 벽걸이형 등 다양한 모델의 사용이 가능하게 되며, 사용자의 선택에 따라 설치된다. 이러한 실내기(100)는 상기 실외기(200)와 냉매배관(300)에 의해 연통되도록 설치되며, 상기 냉매배관(300)은 실내기(100)와 실외기(200) 사이의 냉매 유동을 안내하게 된다.

상기 실내기(100)는 공기 조화를 위한 실내 공간에 설치되며, 실내 공간의 공기를 흡입하여 냉매와 열교환시킨 다음 열교환된 공기를 실내 공간으로 재투입함으로써 실내 공간의 공기를 사용자의 의도에 적합하도록 조화시키게 된다. 이러한 실내기(100)는 공기 조화를 위한 실내 공간에 적합한 형상의 실내기(100)가 사용된 다.

즉, 상기 실내기(100)는 실내 공간의 크기 또는 형태, 용도 등에 적합한 형상의 실내기(100)를 설치하게 되는데, 이러한 실내기(100)에는 스탠드형, 천정형, 벽걸이형 등이 주로 설치된다.

상기 실내기(100)와 실외기(200)의 사이를 연결하도록 설치되며, 내부 공간으로 냉매가 유동되는 상기 냉매배관(300)은 소정의 직경을 가지는 원형파이프 형상으로 성형되며, 내부 공간으로 작동 유체인 냉매가 유동하게 된다. 따라서, 냉매배관(300)은 실외기(200)로부터 연결되는 배관에서 각각의 실내기(100)로 분지되도록 설치된다.

한편, 수냉식 공기조화기가 설치되는 건물의 옥상 등에는 물을 냉각시켜 냉각수를 형성하게 되는 냉각탑(400)이 설치된다. 상기 냉각탑(400)은 물을 공기와 직접 접촉시킴으로써 물을 냉각시켜 냉각수를 형성하게 된다.

즉, 물이 찬 공기와 접촉하게 되면, 물의 일부가 증발하게 되면서 증발에 필요한 열을 주변으로부터 빼앗아 수온(水溫)을 하강시키게 된다. 이러한 현상을 이용하여 상기 냉각탑(400)에서는 상방에서 하방으로 물을 흘려보내고, 하단부에서 공기를 주입하여 물을 냉각시키게 된다.

상기 냉각탑(400)의 내부에서 생성되는 냉각수는 냉각수공급관(420)에 의해 안내되어 상기 실외기(200)의 내부 공간으로 공급된다. 상기 냉각수공급관(420)은 내부 공간이 비어있는 원형 파이프 형상으로 성형되어 건물의 외측 벽면을 따라 하방으로 연장 형성된다.

상기 냉각수공급관(420)의 측방에는 상기 실외기(200)의 내부 공간에서 작동 유체인 냉매와 열교환된 냉각수가 상기 냉각탑(400)으로 회수되도록 안내하는 냉각수회수관(440)이 설치된다. 상기 냉각수회수관(440)은 내부가 비어있는 원형 파이프 형상으로 성형되어 건물의 외측 벽면을 따라 설치되며, 단부는 냉각탑(400)의 상단부와 연통되도록 설치된다.

따라서, 상기 냉각탑(400)의 내부 공간에서 생성되는 냉각수는 상기 냉각수공급관(420)에 의해 안내되어 상기 실외기(200)의 내부 공간으로 유동되며, 실외기(200)의 내부 공간에서 작동 유체인 냉매와 열교환된 냉각수는 상기 냉각수회수관(440)에 의해 안내되어 냉각탑(400)의 상단부로 유동된 다음 냉각탑(400)의 내부 공간에서 다시 냉각되어 실외기(200)의 내부 공간으로 유동되는 과정을 반복하게 된다.

상기 냉각수공급관(420)에는 냉각수펌프(460)가 장착되어 상기 냉각탑(400)에서 생성되는 냉각수를 상기 실외기(200)의 내부 공간으로 일정한 압력으로 공급하게 된다.

상기 냉각수공급관(420)과 냉각수회수관(440)은 건물의 외측 벽면을 따라 연장 설치되며, 각각의 실외기(200)로 분지되어 실외기(200)의 내부 공간으로 냉각수를 유동시키게 된다. 즉, 냉각수공급관(420)과 냉각수회수관(440)으로부터 분지되는 냉각수공급분지관(422)과 냉각수회수분지관(442)이 상기 공조실(A)의 측면을 관통하여 설치됨으로써 냉각수를 실외기(200)의 내부 공간으로 안내하게 된다.

이처럼, 상기 냉각수공급관(420)에서 분지되어 상기 실외기(200)의 내부 공 간으로 냉각수를 공급하는 상기 냉각수공급분지관(422)은 일단부가 냉각수공급관(420)과 연통되도록 성형되고, 타단부는 실외기(200)의 내부 공간으로 인입된다. 실외기(200)의 내부 공간으로부터 인출되는 냉각수회수분지관(442)은 단부가 상기 냉각수회수관(440)과 연통되도록 설치된다.

상기 냉각수회수분지관(442)에는 냉각수회수밸브(444)가 장착되어 상기 냉각탑(400)으로부터 상기 실외기(200)의 내부 공간으로 공급되는 냉각수가 냉매와 열교환된 다음 냉각수회수분지관(442)으로 회수되는 냉각수의 유동을 제어하게 된다.

즉, 공기조화기를 정상적으로 사용하여 작동하게 될 경우에는 상기 냉각수회수밸브(444)를 개방하여 공기조화기의 내부 공간에서 냉매와 열교환된 냉각수가 상기 냉각탑(400)으로 회수되도록 하며, 다수의 층 가운데 하나의 층에 설치되는 공기조화기를 사용하지 않아 작동하지 않게 될 경우 냉각수회수밸브(444)를 차폐하여 공기조화기의 내부 공간에 충만되는 냉각수가 냉각탑(400)으로 회수되지 않도록 하게 된다.

이처럼, 공기조화기의 내부 공간에 충만되는 냉각수가 상기 냉각탑(400)으로 회수되지 않도록 하는 것은 작동하지 않던 공기조화기를 필요에 의해 작동하게 될 경우 공기조화기의 초기 가동시 냉매와 충만되어 있던 냉각수가 열교환하여 냉매를 냉각시킴으로써 뜨거운 냉매가 압축기로 유동되는 것을 방지함으로써 압축기가 소손되는 것을 예방하기 위함이다.

그리고, 상기 냉각탑(400)의 측방에는 보일러(480)가 구비된다. 상기 보일러(480)는 수냉식 공기조화기가 난방 모드 또는 온수 사용시 작동하게 될 때, 즉, 냉각수의 동결방지를 위해 가동하게 되며, 냉각탑(400)에서 생성되는 냉각수는 보일러(480)를 통과하여 상기 실외기(200)의 내부 공간으로 유동된다.

상기 실내기(100)의 내부에는 실내 공간의 공기를 흡입하여 냉매와 열교환시킴으로써 실내기(100)가 설치되어 있는 공간을 조화시키는 제1열교환기(120)가 장착된다. 상기 제1열교환기(120)는 소정의 직경을 가지는 원형 파이프가 다수회 절곡되어 성형되며, 이러한 제1열교환기(120)의 내부에는 작동 유체인 냉매가 유동된다.

상기 제1열교환기(120)의 입구측에는 팽창밸브(140)가 구비된다. 상기 팽창밸브(140)는 통과하는 냉매를 팽창시킴으로써 냉매가 가지는 압력을 감압시키는 역할을 수행하게 된다. 즉, 팽창밸브(140)로 유입되는 냉매는 고압의 냉매가 유입되고, 팽창밸브(140)를 통과하여 토출되는 냉매는 저압의 냉매가 토출된다.

상기 실내기(100)와 실외기(200)의 사이에는 냉매가 유동되도록 상기 냉매배관(300)이 연결된다. 냉매배관(300)은 고압의 냉매가 유동되는 고압관과, 저압의 냉매가 유동되는 저압관으로 구성되며, 실외기(200)로부터 연결되는 냉매배관(300)으로부터 각각의 실내기(100)로 분지되도록 성형되어 상기 제1열교환기(120)의 내부로 냉매가 안내되어 유동된다.

따라서, 상기 실외기(200)에는 상기 냉매배관(300)을 따라 유동되는 냉매가 유입되어 상기 냉각수공급분지관(422)에 의해 안내되어 유동되는 냉각수와 열교환하게 되고, 열교환된 냉매는 냉매배관(300)을 따라 유동되어 상기 제1열교환기(120)의 내부로 유동되며, 실내기(100)가 설치되는 공간의 공기와 열교환되어 실 내 공간을 조화시키게 된다.

또한, 상기 실외기(200)의 내부에서 작동유체인 냉매와 열교환된 냉각수는 상기 냉각수회수분지관(442)에 의해 안내되어 상기 냉각수회수관(440)을 따라 상기 냉각탑(400)의 내부 공간으로 유동되면서 냉각수는 하나의 사이클을 형성하게 된다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 멀티형 공기조화기의 실외기에 대하여 살펴보도록 한다. 도 5에는 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 수냉식 공기조화기 실외기의 외형을 나타낸 사시도가 도시되어 있으며, 도 6에는 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 수냉식 공기조화기 실외기의 내부 구성을 나타낸 분해사시도가 도시되어 있다.

상기 공조실(A)의 내부 공간에는 상기 냉매배관(300)에 의해 상기 실내기(100)와 연결되는 실외기(200)가 설치되며, 이러한 실외기(200)는 전체적으로 대략 직육면체 형상으로 성형되는 캐비넷(210)에 의해 외관을 형성하게 된다.

상기 캐비넷(210)은 전면(도 5에서 볼 때) 외관을 형성하는 전면판넬(211)과, 좌측면 외관을 형성하는 좌측판넬(도 6의 212), 우측면 외관을 형성하는 우측판넬(213), 후면 외관을 형성하는 후면판넬(도 6의 214), 상면 외관을 형성하는 상면판넬(215), 하면 외관을 형성하는 베이스(216)가 각각 체결되어 형성된다.

따라서, 상기 캐비넷(210)은 소정의 내부 공간을 형성하게 되며, 이러한 내부 공간에는 공기 조화를 위한 공간의 공기를 조화시키기 위한 다수의 부품이 장착된다.

상기 캐비넷(210)의 전면 외관을 형성하는 상기 전면판넬(211)에는 서비스 인원이 서비스 작업을 수행하기 용이하도록 다수개의 서비스판넬(211')이 구비된다. 이러한 서비스판넬(211')은 착탈이 용이하도록 장착됨으로써 전면판넬(211)을 탈거하지 않고도 캐비넷(210)의 내부 공간에 장착되는 다수의 부품에 대한 서비스가 가능해진다.

또한, 상기 전면판넬(211)과 후면판넬(214)은 서로 대응되도록 성형됨으로써 전면판넬(211)과 후면판넬(214)은 상호 교체하여 사용 가능하도록 형성되며, 상기 좌측판넬(212)과 우측판넬(213) 또한, 서로 대응되도록 성형되어 상호 교체하여 사용 가능하도록 형성된다.

이처럼, 상기 전면판넬(211)과 후면판넬(214) 및 좌측판넬(212)과 우측판넬(213)이 서로 대응되는 형상으로 성형됨에 따라 상기 캐비넷(210)의 조립성이 향상되며, 각각의 판넬 제작이 용이해짐에 따라 제품의 생산성이 향상된다.

상기 캐비넷(210)의 하면 외관을 형성하는 상기 베이스(216)는 소정의 두께를 가지는 사각판재 형상으로 성형되며, 베이스(216)의 하면 전단부와 후단부에는 가로 방향으로 긴 사각통상의 베이스지지부(216')가 성형된다.

상기 베이스지지부(216')에는 지게차의 포크 등이 가로질러 관통되는 것이 가능하도록 포크홀(도시되지 않음)이 성형되고, 베이스지지부(216')에 의해 베이스(216)의 하면이 바닥면으로부터 소정의 간격을 가지면서 이격되도록 하며 상기 실외기(200)의 이동 및 운반 등이 용이하게 된다.

한편, 상기 캐비넷(210)을 형성하는 각각의 판넬들은 대략 소정의 두께를 가 지는 사각판재 형상으로 성형되며, 각각의 판넬들은 프레임(220)에 체결되면서 지지된다. 상기 프레임(220)은 상기 베이스(216)의 상면 각 모서리로부터 상방으려 연장 형성되는 세로프레임(222)과, 상기 세로프레임(222)의 상단부에 체결되어 세로프레임(222)의 상단부를 이어주는 가로프레임(224)으로 구성된다.

상기 세로프레임(222)은 소정의 두께를 가지면서 세로 방향으로 긴 사각판재 형상으로 성형되어 각각의 모서리와 대응되는 방향으로 절곡되도록 성형된다. 이처럼, 각각의 모서리와 대응되는 방향으로 절곡되는 세로프레임(222)의 외면에 각 판넬의 내면이 접하면서 체결되어 상기 캐비넷(210)을 형성하게 되며, 캐비넷(210)의 내부 공간을 형성하게 된다.

상기 세로프레임(222)의 상단부에는 상기 가로프레임(224)이 체결되어 고정된다. 이러한 가로프레임(224)은 소정의 두께를 가지면서 가로 방향으로 긴 사각판재 형상으로 성형되며, 세로프레임(222)의 상단부에서 외측면 하방으로 절곡되도록 성형된다. 가로프레임(224) 절곡면의 내면이 세로프레임(222)의 외측면에 접하면서 체결되어 장착된다.

상기 베이스(216)의 상면에는 작동 유체인 냉매가 냉각수와 열교환되는 제2열교환기(230)가 장착된다. 상기 제2열교환기(230)는 전체적으로 세로 방향으로 긴 직육면체의 형상으로 성형되어 내부에는 소정의 공간을 형성하게 된다. 제2열교환기(230)의 내부 공간에는 다수의 박판(薄板)이 소정의 간격을 두고 구비되어 박판과 박판 사이에 공간을 형성하게 된다. 이러한 공간으로 냉매와 냉각수가 유동하게 된다.

즉, 상기 제2열교환기(230)의 내부에 구비되는 다수의 박판 사이에 형성되는 공간 가운데 가장 전방에 형성되는 공간에 작동 유체인 냉매가 상방에서 하방으로 유동하는 것으로 가정하게 되면, 냉매가 유동하는 다음 공간에는 냉각수가 하방에서 상방으로 유동하게 되고, 그 다음 공간에는 냉매가 상방에서 하방으로 유동하게 된다. 따라서, 냉매와 냉각수는 상호 대향되는 방향으로 유동하면서 박판에 의해 전달되는 열에 의해 냉매와 냉각수는 서로 열교환하게 된다.

상기 제2열교환기(230)의 전면 좌측 하단부에는 제2열교환기(230)의 내부 공간으로 냉각수가 공급되는 통로인 냉각수공급부(231)가 전방으로 돌출되도록 성형된다.

상기 냉각수공급부(231)는 소정의 직경을 가지는 원형 파이프 형상으로 성형되며, 내부 공간이 상기 제2열교환기(230)의 내부 공간과 연통되도록 성형된다. 냉각수공급부(231)의 상측 다시말해, 제2열교환기(230)의 전면 상단부에는 제2열교환기(230)의 내부 공간에서 상방으로 유동되면서 냉매와 열교환된 냉각수가 제2열교환기(230)의 외부로 유동되는 통로인 냉각수회수부(232)가 성형된다. 상기 냉각수회수부(232)는 냉각수공급부(231)와 대응되는 형상으로 성형된다.

상기 냉각수공급부(231)의 타단부는 상기 냉각수공급분지관(422)과 연결되어 상기 냉각탑(400)으로부터 냉각수를 공급받게 된다. 즉, 냉각수는 냉각탑(400)으로부터 유동되어 상기 냉각수공급관(420)을 거쳐 냉각수공급분지관(422)을 통해 냉각수공급부(231)로 유동되어 상기 제2열교환기(230)의 내부 공간으로 유동된다.

상기 냉각수회수부(232)의 타단부는 상기 냉각수회수분지관(442)과 연결되어 열교환된 냉각수를 상기 냉각탑(400)으로 회수하게 된다. 즉, 냉매와 열교환된 냉각수는 냉각수회수부(232)를 통해 상기 제2열교환기(230)의 외부로 유동되며, 냉각수회수부(232)와 연결되는 냉각수회수분지관(442)을 거쳐, 상기 냉각수회수관(440)을 통해 냉각탑(400)으로 회수된다. 회수된 냉각수는 냉각탑(400)에서 다시 냉각되어 상기 제2열교환기(230)의 내부 공간으로 공급된다.

판형열교환기로 성형되는 상기 제2열교환기(230)는 상기 베이스(216)의 상면에 장착브라켓(235)에 의해 장착된다. 상기 장착브라켓(235)은 소정의 두께를 가지는 사각판재 형상으로 성형되며, 중앙부가 상방으로 함몰 형성되고, 좌측단부는 좌측방으로, 우측단부는 우측방으로 절곡되어 절곡된 하면이 베이스(216)의 상면에 접하면서 체결되어 고정된다.

상기 장착브라켓(235)의 중앙부는 상기 제2열교환기(230)의 하면에 억지 끼워맞춤으로 체결되어 장착된다. 즉, 장착브라켓(235)의 절곡된 하면이 상기 베이스(216)의 상면에 접하면서 체결되면, 장착브라켓(235)의 중앙부에 상방으로 함몰 형성되는 제2열교환기(230)의 하면을 억지 끼워맞춤으로 체결하여 제2열교환기(230)를 베이스(216)의 상면에 장착하게 된다.

상기 제2열교환기(230)의 우측(도 5에서 볼 때)에는 보조브라켓(236)이 구비된다. 상기 보조브라켓(236)은 세로 방향으로 긴 사각판재 형상으로 성형되며, 중앙부가 전방으로 함몰 형성되고, 좌측단부는 좌측방으로, 우측단부는 우측방으로 절곡되도록 성형된다.

상기 보조브라켓(236)의 좌측단부 절곡면에는 상기 제2열교환기(230)를 정방 에서 지지하는 전방브라켓(237)의 우측단부가 체결되고, 제2열교환기(230)를 후방에서 지지하는 후방브라켓(238)의 우측단부가 체결된다. 이처럼, 제2열교환기(230)는 다수의 브라켓들과 체결되면서 상기 베이스(216)에 장착된다.

상기 제2열교환기(230)의 전면(前面) 우측 상단부에는 작동 유체인 냉매가 제2열교환기(230)의 내부 공간으로 유입되는 통로인 냉매입구부(233)가 성형되며, 상기 냉매입구부(233)의 하측 즉, 제2열교환기(230)의 전면 우측 하단부에는 냉매입구부(233)를 통해 유입되는 냉매가 냉각수와 열교환된 다음 제2열교환기(230)의 외부로 유동되는 통로인 냉매출구부(234)가 성형된다.

따라서, 상기 제2열교환기(230)의 전면(前面)에는 냉각수가 공급되는 통로인 냉각수공급부(231)와 냉각수가 회수되는 통로인 냉각수회수부(232)가 구비되며, 냉매가 유입되는 냉매입구부(233)와 냉매가 유출되는 냉매출구부(234)가 구비된다.

상기 냉각수공급부(231)는 상기 냉각수공급분지관(422)과 연통되도록 성형되며, 상기 냉각수회수부(232)는 상기 냉각수회수분지관(442)과 연통되도록 성형된다. 또한, 상기 냉매입구부(233)는 다음에 설명할 냉매제어밸브(270)의 한 포트와 연결되며, 상기 냉매출구부(234)는 다음에 설명할 실외전자밸브(281)가 설치되는 배관과 연결되도록 성형된다.

상기 냉각수공급부(231)의 타단부와 연결되도록 체결되는 상기 냉각수공급분지관(422)에는 다음에 설명할 유량제어수단(도 6의 240)이 장착된다. 상기 유량제어수단(240)은 냉각수공급분지관(422)으로 공급되는 냉각수가 냉각수공급부(231)로 유동되는 유량을 제어하는 역할을 담당하게 된다. 이러한 유량제어수단(240)에는 냉각수의 온도를 감지하는 냉각수온도센서(242)가 장착된다.

상기 제2열교환기(230)의 전면 외관을 형성하는 전면판넬(211)의 후측에는 컨트롤박스(250)가 구비된다. 상기 컨트롤박스(250)는 소정의 공간을 가지는 직육면체 형상으로 성형되며, 전면(前面)이 개구된 형상으로 성형된다. 컨트롤박스(250)의 내부 공간에는 다수의 전장 부품이 장착되어 공기조화기의 작동을 제어하게 된다.

상기 컨트롤박스(250)의 개구된 전면에는 소정의 두께를 가지는 사각판재 형상으로 성형되는 컨트롤박스커버(252)가 장착되어 컨트롤박스(250)의 전면을 선택적으로 개폐하게 된다.

상기 컨트롤박스(250)의 후측에는 압축기(260)가 장착된다. 상기 압축기(260)는 복수개가 구비되며, 소정의 직경을 가지는 원기둥 형상으로 성형된다. 이러한 압축기(260)는 냉매를 고온 고압의 기체 상태가 되도록 압축하는 역할을 담당하게 되며, 통상적으로 소음이 작고 효율이 뛰어난 스크롤압축기가 사용된다.

상기 압축기(260)는 정속운전을 하는 정속압축기(261)와 가변속열펌프(Variable Speed Heat Pump)인 인버터압축기(262)로 구성되며, 상기 정속압축기(261)와 인버터압축기(262)의 사이에는 균유관(263)이 장착되어 정속압축기(261)와 인버터압축기(262)가 서로 연통되도록 성형된다.

상기 균유관(263)은 어느 하나의 압축기(260)에서 급유 부족이 발생하게 되면, 다른 압축기(260)로부터 균유관(263)을 통해 오일이 보충되도록 하여 오일 부족에 의한 압축기(260)의 소손을 방지하게 된다.

상기 정속압축기(261)는 부하 용량에 관계없이 정속운전을 하게 되며, 상기 인버터압축기(262)는 부하용량에 따라 회전수가 조절되어 다른 속도로 변속 운전하게 된다. 즉, 공기 조화를 위한 실내 공간과 실외 공간의 온도차가 적거나, 소수의 실내 공간에 대한 공기 조화가 필요하여 부하용량이 적은 경우에는 먼저 인버터압축기(262)가 가동되며, 점차 부하 용량이 증가하여 인버터압축기(262)만으로 감당할 수 없는 경우에 비로소 정속압축기(261)가 가동된다.

상기 압축기(260)의 후방에는 어큐뮬레이터(264)가 구비된다. 상기 어큐뮬레이터(264)는 액체 상태의 냉매를 걸러내어 기체 상태의 냉매만 압축기(260)의 내부로 유입되도록 하는 역할을 담당하게 된다.

이처럼, 상기 어큐뮬레이터(264)에 의해 액체 상태의 냉매가 걸러지는 것은 상기 실내기(100)로부터 유입되는 냉매 중 미처 기체로 증발되지 못하고, 액체 상태로 남아있는 냉매가 상기 압축기(260)의 내부 공간으로 유입되면, 냉매를 고온 고압의 기체 상태로 형성시키는 압축기(260)에 부하가 증가되어 압축기(260)가 손상되므로 압축기(260)의 손상을 방지하기 위함이다.

상기 어큐뮬레이터(264)의 내부에서는 어큐뮬레이터(264)의 내부로 유입되는 냉매 중 증발되지 못하고 액체 상태로 남아있는 냉매는 기체 상태의 냉매보다 상대적으로 무겁기 때문에 어큐뮬레이터(264)의 하부에 저장되고, 상대적으로 상부에 위치하게 되는 기체 상태의 냉매만 상기 압축기(260)로 유동하게 된다.

이하에서는 도 6과 도 7을 참조하여 바람직한 실시예를 보다 상세히 살펴보도록 한다. 도 6에는 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 수냉식 공기조화 기의 실외기(200) 구성을 나타낸 블럭도가 도시되어 있으며, 도 7에는 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 수냉식 공기조화기의 요부 구성인 유량제어수단이 장착된 상태를 나타낸 부분개략도가 도시되어 있다.

도 6을 참조하여 상기 실외기(200)의 내부 구성을 보다 상세히 살펴보면, 상기 압축기(260)의 출구측에는 압축기(260)의 내부 공간에서 고온 고압으로 압축되어 압축기(260)의 외부로 토출되는 냉매에 포함되어 냉매와 동시에 토출되는 오일을 분리하는 오일분리기(265)가 장착된다. 상기 오일분리기(265)는 소정의 직경과 높이를 가지는 원기둥 형상으로 성형된다.

상기 오일분리기(265)에는 오일분리기(265)의 내부 공간에서 냉매와 분리된 오일을 상기 압축기(260)의 내부 공간으로 회수하기 위한 오일회수관(266)이 구비된다. 이러한 오일회수관(266)의 일단부는 오일분리기(265)의 내부 공간과 연통되도록 성형되고, 타단부는 압축기(260)의 내부 공간과 연통되도록 성형된다.

즉, 상기 압축기(260)의 구동시 발생하게 되는 마찰열을 냉각시키기 위해 오일을 압축기(260)의 내부로 유동시키게 되고, 압축기(260)의 내부 공간으로 유동되는 오일은 압축기(260)의 내부 공간에서 고온 고압으로 압축되는 냉매에 포함되어 압축기(260)의 외부로 토출된다. 냉매에 포함되어 압축기(260)의 외부로 토출되는 오일은 상기 오일분리기(265)에서 분리되어 상기 오일회수관(266)을 통해 압축기(260)로 되돌려 보내지게 된다.

상기 오일분리기(265)의 출구측에는 오일분리기체크밸브(267)가 더 구비되어 냉매의 역류를 방지하게 된다. 이러한 오일분리기체크밸브(267)는 상기 정속압축 기(261) 또는 인버터압축기(262) 중 어느 하나만 가동되는 경우 가동되지 않는 압축기(260)의 내부 공간으로 압축된 냉매가 역류되지 않도록 하기 위하여 구비된다.

상기 오일분리기(265)는 배관에 의해 냉매제어밸브(270)와 연통되도록 성형된다. 상기 냉매제어밸브(270)는 4방향밸브가 사용되어 수냉식 공기조화기의 운전 모드에 따라 냉매의 유동 방향을 전환시켜 주는 역할을 담당하게 되며, 이러한 냉매제어밸브(270)에 구비되는 각각의 포트 중 하나는 오일분리기(265)와 연통되고, 그 외 각각의 포트는 상기 제1열교환기(120), 제2열교환기(230), 어큐뮬레이터(264)와 배관에 의해 연결되도록 성형된다.

상기 오일분리기(265)에는 상기 메인제어밸브(270)로 유동되는 냉매의 일부가 상기 어큐뮬레이터(264)의 내부로 바로 투입될 수 있도록 하는 핫가스(Hot gas)관(268)이 구비된다.

상기 핫가스관(268)은 수냉식 공기조화기의 운전 중에 상기 어큐뮬레이터(264)로 유입되는 저압의 냉매 압력을 높일 필요가 있는 경우 상기 압축기(260)로부터 토출되는 고압의 냉매가 어큐뮬레이터(264)로 직접 공급되도록 하기 위하여 구비되며, 이러한 핫가스관(268)에는 바이패스밸브인 핫가스밸브(269)가 장착되어 핫가스관(268)을 선택적으로 개폐하게 된다.

상기 냉매제어밸브(270)의 포트 가운데 하나의 포트와 상기 제2열교환기(230)가 연결되도록 성형되는 배관의 단부는 제2열교환기(230)의 내부 공간으로 냉매가 유입되는 통로인 상기 냉매입구부(233)와 연결되며, 냉매입구부(233)를 통해 제2열교환기(230)의 내부를 통과하면서 냉각수와 열교환되는 냉매가 유출되는 통로인 상기 냉매출구부(234)는 상기 제1열교환기(120)와 배관에 의해 연결되도록 성형된다.

상기 냉매출구부(234)와 상기 제1열교환기(120)가 연결되도록 성형되는 배관에는 실외체크밸브(280)가 장착되며, 상기 실외체크밸브(280)의 일측에는 실외전자밸브(281)가 장착된다.

즉, 상기 냉매출구부(234)와 상기 제1열교환기(120)가 연결되도록 성형되는 배관에는 상기 실외체크밸브(280)가 장착되며, 냉매출구부(234)와 실외체크밸브(280)의 사이에 성형되는 배관으로부터 분지되는 배관에 상기 실외전자밸브(281)가 장착된다. 실외전자밸브(281)가 장착되는 배관은 다시 실외체크밸브(280)와 제1열교환기(120)가 연결되도록 성형되는 배관에 합지된다.

이처럼, 성형되는 배관에 의해 상기 냉매출구부(234)를 통과하여 유동되는 냉매는 상기 실외체크밸브(280)를 통과하여 상기 제1열교환기(120)로 유동되며, 제1열교환기(120)로부터 유동되어 냉매출구부(234)로 유동되는 냉매는 실외전자밸브(281)를 통과하여 상기 제2열교환기(230)의 내부 공간으로 유동하게 된다.

상기 실외체크밸브(280)와 상기 제1열교환기(120)의 사이 배관에는 냉매를 과냉각시키는 과냉각기(282)가 구비된다. 상기 과냉각기(282)는 제1열교환기(120) 및 제2열교환기(230)에서 열교환된 냉매를 과냉각시키기 위한 수단이며, 이러한 과냉각기(282)는 이중관 형상으로 성형된다.

이하에서는 도 7을 참조하여 상기 제2열교환기(230)에 유량제어수단(240)이 장착된 상태를 살펴보도록 한다.

상기 제2열교환기(230)의 전면에는 냉각수가 공급되는 통로인 상기 냉각수공급부(231)와 냉각수가 회수되는 통로인 상기 냉각수회수부(232) 그리고, 냉매가 유입되는 통로인 상기 냉매입구부(233)와 냉매가 유출되는 통로인 상기 냉매출구부(234)가 성형된다.

상기 냉각탑(400)에서 냉각되는 냉각수는 냉각탑(400)과 연결되도록 성형되며, 건물의 외측 벽면을 따라 설치되는 상기 냉각수공급관(420)에 의해 안내되면서 유동된다. 냉각수공급관(420)에 의해 안내되면서 유동되는 냉각수는 냉각수공급관(420)으로부터 분지되는 상기 냉각수공급분지관(422)에 의해 안내되어 수냉식 공기조화기가 설치되는 각각의 공간으로 공급된다.

상기 냉각수공급부(231)가 상기 냉각수공급분지관(422)의 단부와 체결되면서, 냉각수공급분지관(422)에 의해 안내되어 공급되는 냉각수는 냉각수공급부(231)를 거쳐 상기 제2열교환기(230)의 내부 공간으로 유동하게 된다.

상기 냉각수공급분지관(422)의 상기 냉각수공급부(231)측 단부에는 냉각수의 유량을 제어하는 유량제어수단(240)이 장착된다. 상기 유량제어수단(240)은 상기 제2열교환기(230)의 내부 공간으로 공급되는 냉각수의 공급량을 제어함으로써 제2열교환기(230)의 내부 공간에서 열교환되는 냉매의 열교환 정도를 제어하게 된다.

즉, 냉각수의 유량(공급량)을 제어하게 되면, 상기 제1열교환기(120)가 설치되는 실내 공간에서 요구되는 부하용량에 적합하도록 상기 제2열교환기(230)의 내부 공간에서 냉매를 열교환시키는 것이 가능하게 되어, 실내 공간에서 요구되는 부하용량에 적합하게 열교환된 냉매를 제1열교환기(120)로 공급하는 것이 가능하게 된다.

다시말해, 상기 제1열교환기(120)가 설치되는 실내 공간에서 보다 많은 공기조화가 필요하도록 요구되면, 상기 유량제어수단(240)은 보다 많은 양의 냉각수가 상기 제2열교환기(230)의 내부 공간으로 유동되도록 제어하여 제2열교환기(230)의 내부 공간에서 냉매가 많은 열교환을 통하여 보다 저온이 되도록 형성하여 제1열교환기(120)로 저온의 냉매를 유동시키게 된다.

또한, 상기 제1열교환기(120)가 설치되는 실내 공간에서 보다 적은 공기 조화가 필요하도록 요구되면, 상기 유량제어수단(240)은 보다 적은 양의 냉각수가 상기 제2열교환기(230)의 내부 공간으로 유동되도록 제어하여, 제2열교환기(230)의 내부 공간에서 냉매가 적당한 열교환을 통하여 적합한 온도로 형성됨으로써 실내 공간에서 요구되는 적합한 온도의 냉매를 제1열교환기(120)로 유동시키게 된다.

본 발명의 실시예에서는 상기 유량제어수단(240)이 유량제어밸브로 성형되는 것을 예를 들어 살펴보도록 한다.

상기 유량제어밸브는 상기 냉각수공급분지관(422)에 장착되어 전기적인 신호를 이용하여 밸브의 열림 정도를 제어함으로써 냉각수공급분지관(422)의 내부에 유동되는 냉각수의 유량을 제어할 수 있게 된다.

따라서, 상기 유량제어밸브의 열림 정도를 제어하게 되면, 상기 제2열교환기(230)의 내부 공간으로 공급되는 냉각수의 유량이 제어됨으로써 제2열교환기(230)의 내부 공간에서 유동되는 냉각수와 열교환되는 냉매의 열교환 정도를 제어하게 된다.

상기 유량제어밸브의 내부에는 유량제어밸브의 내부를 유동하는 냉각수의 온도를 감지하는 냉각수온도센서(242)가 장착된다. 상기 냉각수온도센서(242)는 유량제어밸브의 내부를 유동하게 되는 냉각수의 온도를 감지함으로써 냉각수의 유동 여부를 감지하는 것이 가능하게 되며, 실내 공간에서 요구되는 부하 용량에 적합한 냉각수의 유동량을 산출하는 자료를 제공하게 된다.

즉, 상기 냉각탑(400)으로부터 유동되는 냉각수는 상기 유량제어밸브까지 유동하게 되면서 소정의 온도 변화가 발생하게 된다. 이러한 온도 변화에 의해 냉각탑(400)의 냉각수 온도와 상기 냉각수온도센서(242)에서 감지되는 온도는 소정의 차이를 나타내게 된다.

상기 제2열교환기(230)의 내부 공간에서 냉각수의 유동이 원활하지 않게 되면, 제2열교환기(230)의 내부 공간을 유동하게 되는 냉매와 냉각수의 열교환이 원활하지 않게 됨에 따라 냉각수의 온도가 상승하게 된다.

다시말해, 고온의 냉매는 계속적으로 상기 제2열교환기(230)의 내부 공간을 유동하게 되면서 제2열교환기(230) 내부 공간의 냉각수와 계속적으로 열교환을 하게 되고, 이러한 열교환으로 인해 냉매는 저온으로 온도변화를 하게 된다. 이때, 냉각수의 유동이 원활하지 않게 되면, 냉각수의 유동속도가 느려짐으로써 냉각수가 냉매와 계속적으로 열교환되어 냉각수의 온도가 상승하게 된다.

따라서, 상기 제2열교환기(230)의 내부 공간에서 유동되는 냉각수의 온도가 상기 냉각수온도센서(242)에 의해 상승되는 것으로 감지되면, 제2열교환기(230)의 내부 공간에 유동되는 냉각수의 유동이 원활하지 않은 것을 인지할 수 있게 된다.

이와 같이, 냉각수의 유동이 원활하지 않은 것으로 인지되면, 이상 신호를 발생시키거나, 작동이 정지됨으로써 사용자가 냉각수의 유동이 원활하지 않다는 것을 인지할 수 있도록 조치함으로써 공기조화기의 파손을 사전에 예방하게 된다.

이처럼, 냉각탑(400)의 냉각수 온도와 냉각수온도센서(242)에서 감지되는 온도의 온도차에 의해 상기 유량제어밸브로 유동되는 냉각수의 유동 여부를 감지하여 상기 제2열교환기(230)의 내부 공간에서 결빙 등의 문제점을 파악하하여 공기조화기의 파손을 사전에 예방하는 것이 가능하게 된다.

또한, 상기 냉각수온도센서(242)에서 감지되는 냉각수의 온도에 의해 냉각수의 유동량이 제어된다.

이는 공기조화기가 냉방 모드로 운전될 경우 공기조화기의 부하 용량이 50％ 저감되면, 상기 제2열교환기(230)의 내부 공간으로 유동되는 냉각수의 유량(공급량)을 50％ 저감되도록 제어하여 냉각수와 열교환되는 냉매의 열교환 정도를 제어함으로써 공기조화기의 부하 용량에 적합한 양의 냉각수를 제2열교환기(230)의 내부 공간으로 공급하게 된다.

이하에서는 도 6을 참조하여 본 발명에 의한 수냉식 공기조화기의 작동을 살펴보기로 한다.

먼저, 수냉식 공기조화기가 냉방 모드로 운전되는 경우의 수냉식 공기조화기의 작동을 살펴보면, 사용자는 수냉식 공기조화기를 사용하기 위해 공기조화기에 외부의 전원을 인가하게 된다. 외부의 전원이 공기조화기에 인가되면, 상기 컨트롤박스(250)에 전원이 인가되고, 인가되는 전원에 의해 컨트롤박스(250)의 내부 공간 에 장착되는 다수의 전장 부품에 전원이 인가된다.

상기 컨트롤박스(250)의 내부 공간에 장착되는 전장 부품에 전원이 인가되면, 상기 실내기(100)와 실외기(200)에도 전원이 인가된다. 상기 실외기(200)에 전원이 인가되면, 상기 압축기(260)가 가동되어 냉매를 고온 고압으로 압축하게 된다.

상기 압축기(260)의 내부 공간에서 고온 고압으로 압축되는 냉매는 상기 오일분리기(265)를 통과하면서 오일과 분리되어 상기 냉매제어밸브(270)로 유동되며, 분리되는 오일은 상기 오일회수관(266)을 통해 다시 압축기(260)의 내부 공간으로 회수된다.

상기 냉매제어밸브(270)로 유동되는 냉매는 냉매제어밸브(270)의 한 포트와 연통되도록 성형되는 배관에 의해 안내되어 상기 제2열교환기(230)의 전면에 성형되는 상기 냉매입구부(233)를 통해 제2열교환기(230)의 내부 공간으로 유동된다.

상기 냉매입구부(233)를 통해 상기 제2열교환기(230)의 내부 공간으로 유동되는 냉매는 하방으로 유동되면서 냉각수와 열교환하게 되고, 열교환된 냉매는 상기 냉매출구부(234)를 통해 제2열교환기(230)의 외부로 유출된다. 냉매출구부(234)를 통해 제2열교환기(230)의 외부로 유출되는 냉매는 상기 실외체크밸브(280)를 통과하여 상기 과냉각기(284)로 유동하게 된다.

상기 과냉각기(284)로 유동되는 냉매는 과냉각기(284)를 통과하면서 과냉각되고, 과냉각된 냉매는 냉매배관을 따라 유동하면서 각각의 실내기(100)의 내부에 장착되는 상기 제1열교환기(120)로 유동하게 된다. 제1열교환기(120)로 유동되는 냉매는 상기 실내기(100)가 설치되는 실내 공간의 공기와 열교환하게 되고, 열교환된 냉매는 상기 냉매배관을 따라 상기 실외기(200)의 내부로 유동되어 상기 냉매제어밸브(270)의 한 포트와 연통되도록 체결되는 배관에 의해 안내되어 냉매제어밸브(270)로 유동된다.

상기 냉매제어밸브(270)로 유동되는 냉매는 냉매제어밸브(270)의 다른 포트를 통해 상기 어큐뮬레이터(264)의 내부 공간으로 유동된다. 어큐뮬레이터(264)의 내부 공간으로 유동되는 냉매는 기체 상태의 냉매만이 상기 압축기(260)의 내부 공간으로 유동되고, 액체 상태의 냉매는 어큐뮬레이터(264)에 남게 된다.

상기 압축기(260)의 내부 공간으로 유동되는 냉매는 다시 고온 고압으로 압축되면서 하나의 냉방 사이클을 형성하게 되며, 냉매는 이러한 냉방 사이클을 따라 반복적으로 유동하게 되면서 실내 공간을 냉방시키게 된다.

상기와 같이 구성되는 수냉식 공기조화기의 난방 운전에 따른 냉매의 유동은 냉방 운전에 따른 냉매의 유동과 반대 방향으로 유동되면서 난방 사이클을 형성하게 되며, 냉매는 난방 사이클을 따라 반복적으로 유동하게 되면서 실내 공간을 난방시키게 된다.

한편, 상기 냉각탑(400)의 내부에서 냉각된 냉각수는 공기조화기의 작동 모드와 관계없이 계속적으로 유동하게 된다. 이러한 냉각수의 유동을 살펴보면, 냉각탑(400)의 내부에서 냉각되는 냉각수는 상기 냉각수공급관(420)에 의해 안내되어 유동된다.

상기 냉각수공급관(420)은 건물의 외벽을 따라 하방으로 연장 형성되면서 설 치되고, 이러한 냉각수공급관(420)으로부터 상기 냉각수공급분지관(422)이 분지되면서 냉각수는 공기조화기의 상기 실외기(200)가 설치되는 공간으로 냉각수공급분지관(422)에 의해 안내되어 유동하게 된다.

상기 냉각수공급분지관(422)에 의해 안내되면서 유동되는 냉각수는 상기 유량제어수단(240)을 통과하여 상기 냉각수공급부(231)를 통해 상기 제2열교환기(230)의 내부 공간으로 유동하게 된다.

이때, 냉각수는 상기 유량제어수단(240)을 통과하면서 상기 제2열교환기(230)의 내부 공간으로 유동되는 유량이 제어된다. 유량제어수단(240)에 의해 제2열교환기(230)의 내부 공간으로 공급되는 유량이 제어됨으로써 냉매와 열교환되는 냉각수의 유량이 제어된다.

예를 들어, 수냉식 공기조화기가 냉방 모드로 작동하게 될 경우 사용자가 실내 공간의 온도를 10℃로 설정한 상태에서, 냉각수가 100ℓ 유동하게 된다고 가정하면, 사용자가 실내 공간의 온도를 20℃로 설정하게 될 경우, 냉각수는 50ℓ만 유동시키면, 실내 공간의 온도를 20℃로 유지할 수 있게 된다.

즉, 공기조화기의 부하 용량이 50％로 저감되면, 냉각수의 유량(공급량)을 50％로 제어함으로써 부하 용량에 적합한 냉각수를 유동시키게 되고, 냉각수의 유량이 50％로 제어됨에 따라 냉각수와 열교환되는 냉매를 부하 용량에 적합한 온도로 열교환시키게 된다.

수냉식 공기조화기가 난방 모드로 작동하게 될 경우를 예를 들면, 사용자가 실내 공간의 온도를 20℃로 설정한 상태에서, 냉각수가 100ℓ 유동하게 된다고 가 정하면, 사용자가 실내 공간의 온도를 10℃로 설정하게 될 경우, 냉각수는 50ℓ를 유동시킴으로써 요구되는 부하 용량에 가장 적합한 냉각수를 유동시키게 된다.

상기 유량제어수단(240)에 의해 공급량이 제어되는 냉각수는 상기 제2열교환기(230)의 내부 공간을 하방에서 상방으로 유동하게 된다. 제2열교환기(230)의 내부 공간에서 상방으로 유동하면서 냉매와 열교환하게 되는 냉각수는 냉매를 공기조화기의 부하 용량에 적합하도록 열교환시킨 다음 상기 냉각수회수부(232)를 통해 제2열교환기(230)의 외부로 유동하게 된다.

상기 냉각수회수부(232)를 통해 유동되는 열교환된 냉각수는 냉각수회수부(232)와 연결되는 상기 냉각수회수분지관(442)에 의해 안내되어 상기 냉각수회수관(440)으로 유동된다. 냉각수회수관(440)으로 유동되는 냉각수는 냉각수회수관(440)에 의해 안내되어 상기 냉각탑(400)으로 유동된다. 냉각탑(400)으로 유동되는 냉각수는 다시 냉각되어 상기 냉각수펌프(460)에 의해 일정한 압력으로 상기 제2열교환기(230)로 공급된다.

이하에서는 상기 유량제어수단이 제어되는 과정을 살펴보도록 한다.

공기조화기에 전원이 인가되면, 상기 유량제어수단(240)의 내부에 구비되는 상기 냉각수온도센서(242)에도 전원이 인가된다. 냉각수온도센서(242)에 전원이 인가되면, 냉각수온도센서(242)를 통과하게 되는 냉각수의 온도를 감지하게 된다. 즉, 상기 제2열교환기(230)의 내부 공간으로 유동되는 냉각수의 온도가 감지되는 냉각수온도감지단계를 통해 냉각수의 온도가 감지된다.

상기 냉각수온도감지단계를 통해 감지되는 냉각수의 온도는 상기 실내 기(100)의 내부에 구비되는 메인마이컴(도시되지 않음)으로 전달된다. 냉각수온도감지단계에서 냉각수의 온도를 감지하게 되면, 상기 제2열교환기(230)의 내부 공간으로 유동되는 냉각수의 유량을 감지하는 유량감지단계가 수행된다.

상기 유량감지단계는 상기 냉각탑(400)에서 상기 제2열교환기(230)의 내부 공간으로 유동하게 되는 냉각수의 유량을 감지하는 단계로 유량감지단계에서 유량이 감지되는 냉각수는 상기 유랑제어수단(240)을 통과하여 유동하게 된다.

다음으로 상기 실내기(100) 즉, 공기조화기에 요구되는 부하용량을 감지하는 부하용량감지단계를 수행하게 된다. 상기 부하용량감지단계에서 감지되는 공기조화기의 부하 용량은 상기 냉각수온도감지단계에서 감지되는 냉각수의 온도와 상기 유량감지단계에서 감지되는 냉각수의 유량과 비교하게 되는 기준이 된다.

즉, 각각의 단계를 거치면서 감지되거나 수집되는 모든 정보는 상기 메인마이컴(미도시)으로 전달되며, 정보를 전달받은 메인마이컴(미도시)은 각각의 정보를 비교하게 된다. 각각의 정보를 비교하게 되는 메인마이컴은 비교된 정보를 바탕으로 유량제어단계를 통해 상기 유량제어수단(240)의 작동을 제어하여 냉각수의 유량을 제어하게 된다.

상기 메인마이컴(미도시)는 상기 부하용량감지단계에서 감지되는 실내기의 부하용량이 증가하면 상기 유량제어수단(240)이 상기 제2열교환기(230)의 내부 공간으로 유동되는 냉각수의 유량을 증가시키도록 작동하게 제어하며, 부하용량이 감소하게 되면, 유량제어수단(240)이 제2열교환기(230)의 내부 공간으로 유동되는 냉각수의 유량을 감소시키도록 작동하게 제어된다.

이러한 본 발명의 범위는 상기한 실시예에 한정되지 않고 상기와 같은 기술 범위안에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.

상기한 바와 같이 본 발명에 의한 바람직한 일실시예가 채용된 수냉식 공기조화기에서는 상기 실외열교환기의 내부 공간으로 냉각수를 공급하기 위한 냉각수공급분지관이 구비되며, 이러한 냉각수공급분지관에는 유량제어수단이 장착되어 냉각수의 유량(공급량)을 제어하게 된다.

상기 유량제어수단에 의해 상기 제2열교환기의 내부 공간으로 공급되는 냉각수의 유량을 제어함에 따라 공기조화기로부터 요구되는 부하 용량에 가장 적합한 양의 냉각수를 공급할 수 있게 되는 효과가 있다.

공기조화기의 부하 용량에 가장 적합한 양의 냉각수를 공급할 수 있게 되면, 불필요한 냉각수의 공급이 감소하게 되는 효과가 있으며, 불필요한 냉각수의 공급이 감소되면, 냉각수의 공급에 필요한 냉각수펌프 등의 부하가 감소하게 되어 보다 안정적인 수냉식 공기조화기의 작동이 가능하게 되는 효과가 있다.

이처럼, 부하 용량에 가장 적합한 냉각수만을 유동시키게 되면, 냉각수의 계속적인 유동으로 인한 불필요한 에너지의 낭비를 감소시키게 되며, 불필요한 에너지의 낭비로 인해 공기조화기를 가동하기 위한 유지비가 절감되는 효과가 있다.

또한, 냉각수를 유동시키기 위한 다수의 부품이, 요구되는 부하의 용량에 맞게 가동되면, 제품에 대한 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.

그리고, 상기 유량제어수단에 장착되는 냉각수온도센서에 의해 냉각수의 온도가 감지됨으로써 냉각수의 유동 여부를 확인할 수 있게 되는 효과가 있으며, 냉각수의 유동 여부를 확인할 수 있게 됨으로써 제2열교환기의 동파 및 막힘 현상 등을 예방하여 공기조화기의 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 공기 조화를 위한 실내 공간의 공기가 열교환되는 제1열교환기;

   상기 제1열교환기와 배관에 의해 연통되며, 냉매와 냉각수가 열교환되는 제2열교환기;

   상기 제2열교환기에 성형되며 제2열교환기의 내부 공간으로 냉각수가 공급되는 통로인 냉각수공급부;

   상기 냉각수공급부와 체결되어 냉각수의 유동을 안내하는 냉각수공급분지관;

   실내 공간의 부하 용량에 따라 상기 제2열교환기의 내부로 공급되는 냉각수의 공급량을 제어하기 위하여, 상기 냉각수공급분지관의 일측에 구비되는 유량제어수단;

   상기 유량제어수단에 구비되며, 냉각수의 온도를 감지하는 냉각수온도센서; 및

   상기 유량제어수단을 제어하는 메인 마이컴을 포함하고,

   상기 메인 마이컴은,

   상기 냉각수온도센서에서 감지된 온도를 통해 상기 제2열교환기의 내부공간으로 유동되는 냉각수의 유동량을 산출하고,

   상기 실내 공간의 부하 용량이 증가하는 경우에는, 상기 유량제어수단은 냉각수의 공급량이 증가되도록 제어하고,

   상기 실내 공간의 부하 용량이 감소하는 경우에는, 상기 유량제어수단은 냉각수의 공급량이 감소되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 수냉식 공기조화기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 유량제어수단은, 전자밸브로 성형되어 밸브의 열림 정도의 제어가 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 수냉식 공기조화기.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 메인 마이컴은,

   냉각수의 유동이 원활하지 않은 것으로 인지되면, 이상신호를 발생시키거나, 작동이 정지되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 수냉식 공기조화기.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 유량제어수단은, 상기 제2열교환기의 내부로 공급되는 냉각수의 온도와 실내 부하 용량에 따라 냉각수의 유동량을 제어하는 것을 특징으로 하는 수냉식 공기조화기.
5. 제2열교환기의 내부 공간으로 유동되는 냉각수의 온도를 감지하는 냉각수온도감지단계;

   상기 냉각수온도감지단계에서 검출된 온도를 이용하여 상기 제2열교환기의 내부 공간으로 유동되는 냉각수의 유량을 감지하는 유량감지단계;

   공기조화기에 요구되는 부하 용량을 감지하는 부하용량감지단계; 및

   상기 냉각수온도감지단계에서 감지되는 냉각수의 온도와, 상기 유량감지단계에서 감지되는 냉각수의 유량을 판단하여 상기 부하용량감지단계에서 감지되는 부하용량과 비교하는 비교단계를 포함하고,

   상기 비교단계의 비교결과에 따라, 상기 부하용량을 감당하기에 상기 냉각수량이 적은 경우에는 유량제어수단에 의하여 냉각수의 공급량이 증가되고, 상기 부하용량을 감당하기에 상기 냉각수량이 많은 경우에는 상기 유량제어수단에 의하여 냉각수의 공급량이 감소되는 것을 특징으로 하는 수냉식 공기조화기의 제어방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 부하용량이 증가하면, 상기 유량제어수단은 상기 제2열교환기의 내부로 유동되는 냉각수의 유량이 증가되도록 작동되고,

   상기 부하용량이 감소하면, 상기 유량제어수단은 냉각수의 유량이 감소되도록 작동되는 것을 특징으로 하는 수냉식 공기조화기의 제어방법.
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