KR101525530B1 - 응축 폐열 제상 과냉각 냉동 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

응축 폐열 제상 과냉각 냉동 장치 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

응축 폐열 제상 과냉각 냉동 장치 및 그 제어 방법이 개시된다.
개시되는 응축 폐열 제상 과냉각 냉동 장치는 냉매를 압축하는 압축기; 상기 압축기에서 압축된 냉매가 경유되면서 응축되는 응축측 복합 열교환기; 상기 응축측 복합 열교환기에서 응축된 냉매가 팽창되는 팽창 밸브; 상기 팽창 밸브에서 팽창된 냉매가 경유되면서 증발되는 증발측 복합 열교환기; 및 상기 응축측 복합 열교환기를 경유하는 냉매가 응축되면서 토출되는 응축열을 상기 응축측 복합 열교환기를 경유하면서 흡수한 순환수가 경유하면서 상기 응축열을 축적하는 응축열 저장 부재;를 포함하고, 상기 증발측 복합 열교환기에 대한 제상이 요구되는 경우, 상기 응축열 저장 부재에 저장된 상기 응축열을 함유한 순환수가 상기 증발측 복합 열교환기로 유동되면서 상기 증발측 복합 열교환기를 제상하는 것을 특징으로 한다.
개시되는 응축 폐열 제상 과냉각 냉동 장치 및 그 제어 방법에 의하면, 응축 폐열 제상 과냉각 냉동 장치가 압축기, 응축측 복합 열교환기, 팽창 밸브, 증발측 복합 열교환기 및 응축열 저장 부재를 포함함에 따라, 증발측 복합 열교환기에 대한 제상이 요구되는 경우, 응축열 저장 부재에 저장된 응축열을 함유한 순환수가 증발측 복합 열교환기로 유동되면서 증발측 복합 열교환기를 제상할 수 있으므로, 냉동사이클에서 증발기에 해당되는 증발측 복합 열교환기에 대한 제상이 이루어지면서도 물을 분사하여 제상하는 경우 또는 제상 과정에서 발생된 물이 드레인되면서 결빙되는 경우 등 증발측 복합 열교환기 주변에서의 결빙 현상이 방지될 수 있게 되는 장점이 있다.

Description

응축 폐열 제상 과냉각 냉동 장치 및 그 제어 방법{Condensation waste heat defrost supercooling freeze apparatus and controlling method thereof}
본 발명은 응축 폐열 제상 과냉각 냉동 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
냉동 장치에는 압축기, 응축기, 팽창 밸브 및 증발기로 구성되는 냉동 사이클이 구비되고, 이러한 냉동 장치에서 냉동 운전이 수행되는 동안 증발기에는 성에가 발생될 수 있기 때문에, 이러한 성에 제거를 위한 제상 운전이 필수적으로 요구된다.
이러한 냉동 장치에서의 제상 운전 방식으로 제시될 수 있는 것이 아래 제시된 특허문헌이다.
그러나, 위 특허문헌을 포함한 종래의 냉동 장치에서의 제상 운전 방식에 의하면, 증발기에 물을 뿌려 제상을 수행하기 때문에, 그 뿌려진 제상수가 드레인 판을 향해 흘러내리는 과정에서 동결되어 드레인 판의 배수홀이 막히게 되고, 그에 따라 제상 운전이 제대로 수행되지 못하는 단점이 있었다.
공개특허 제 10-1994-0020079호, 공개일자: 1994.09.15., 발명의 명칭: 냉장제상시스템
본 발명은 증발기에 대한 제상이 이루어지면서도 그 증발기 주변에서의 결빙 현상이 방지될 수 있는 응축 폐열 제상 과냉각 냉동 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 응축 폐열 제상 과냉각 냉동 장치는 냉매를 압축하는 압축기; 상기 압축기에서 압축된 냉매가 경유되면서 응축되는 응축측 복합 열교환기; 상기 응축측 복합 열교환기에서 응축된 냉매가 팽창되는 팽창 밸브; 상기 팽창 밸브에서 팽창된 냉매가 경유되면서 증발되는 증발측 복합 열교환기; 및 상기 응축측 복합 열교환기를 경유하는 냉매가 응축되면서 토출되는 응축열을 상기 응축측 복합 열교환기를 경유하면서 흡수한 순환수가 경유하면서 상기 응축열을 축적하는 응축열 저장 부재;를 포함하고,
상기 증발측 복합 열교환기에 대한 제상이 요구되는 경우, 상기 응축열 저장 부재에 저장된 상기 응축열을 함유한 순환수가 상기 증발측 복합 열교환기로 유동되면서 상기 증발측 복합 열교환기를 제상하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 응축 폐열 제상 과냉각 냉동 장치의 제어 방법은 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 냉매가 경유되면서 응축되는 응축측 복합 열교환기와, 상기 응축측 복합 열교환기에서 응축된 냉매가 팽창되는 팽창 밸브와, 상기 팽창 밸브에서 팽창된 냉매가 경유되면서 증발되는 증발측 복합 열교환기와, 상기 응축측 복합 열교환기를 경유하는 냉매가 응축되면서 토출되는 응축열을 상기 응축측 복합 열교환기를 경유하면서 흡수한 순환수가 경유하면서 상기 응축열을 축적하는 응축열 저장 부재를 포함하는 응축 폐열 제상 과냉각 냉동 장치를 제어하는 방법에 관한 것으로,
상기 압축기, 상기 응축측 복합 열교환기, 상기 팽창 밸브 및 상기 증발측 복합 열교환기로 구성된 냉동 사이클이 작동되어 냉매가 순환되면서 냉동 저장고에 대한 냉동 운전이 수행되는 단계; 상기 냉동 운전 수행 중, 상기 응축측 복합 열교환기에서 상기 냉매와 상기 순환수의 열교환에 의해 상기 순환수가 응축열을 흡수하는 단계; 및 상기 응축열을 흡수한 순환수가 상기 응축열 저장 부재로 환수되어 상기 응축열 저장 부재에 상기 응축열을 축적하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따른 응축 폐열 제상 과냉각 냉동 장치 및 그 제어 방법에 의하면, 응축 폐열 제상 과냉각 냉동 장치가 압축기, 응축측 복합 열교환기, 팽창 밸브, 증발측 복합 열교환기 및 응축열 저장 부재를 포함함에 따라, 증발측 복합 열교환기에 대한 제상이 요구되는 경우, 응축열 저장 부재에 저장된 응축열을 함유한 순환수가 증발측 복합 열교환기로 유동되면서 증발측 복합 열교환기를 제상할 수 있으므로, 냉동사이클에서 증발기에 해당되는 증발측 복합 열교환기에 대한 제상이 이루어지면서도 물을 분사하여 제상하는 경우 또는 제상 과정에서 발생된 물이 드레인되면서 결빙되는 경우 등 증발측 복합 열교환기 주변에서의 결빙 현상이 방지될 수 있게 되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 응축 폐열 제상 과냉각 냉동 장치의 구성을 보이는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 응축 폐열 제상 과냉각 냉동 장치를 구성하는 증발측 복합 열교환기에 대한 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 응축 폐열 제상 과냉각 냉동 장치를 구성하는 증발측 복합 열교환기를 우측에서 바라본 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 응축 폐열 제상 과냉각 냉동 장치를 구성하는 증발측 복합 열교환기를 정면에서 바라본 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 응축 폐열 제상 과냉각 냉동 장치를 구성하는 증발측 복합 열교환기를 좌측에서 바라본 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 응축 폐열 제상 과냉각 냉동 장치를 구성하는 증발측 복합 열교환기에 적용되는 드레인 판과 드레인 히터를 보이는 사시도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 응축 폐열 제상 과냉각 냉동 장치를 구성하는 증발측 복합 열교환기에서의 냉매 흐름을 보이는 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 응축 폐열 제상 과냉각 냉동 장치에서 응축열 저장 운전에 관한 제어 방법을 보이는 순서도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 응축 폐열 제상 과냉각 냉동 장치에서 제상 운전에 관한 제어 방법을 보이는 순서도.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 응축 폐열 제상 과냉각 냉동 장치 및 그 제어 방법에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 응축 폐열 제상 과냉각 냉동 장치의 구성을 보이는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 응축 폐열 제상 과냉각 냉동 장치를 구성하는 증발측 복합 열교환기에 대한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 응축 폐열 제상 과냉각 냉동 장치를 구성하는 증발측 복합 열교환기를 우측에서 바라본 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 응축 폐열 제상 과냉각 냉동 장치를 구성하는 증발측 복합 열교환기를 정면에서 바라본 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 응축 폐열 제상 과냉각 냉동 장치를 구성하는 증발측 복합 열교환기를 좌측에서 바라본 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 응축 폐열 제상 과냉각 냉동 장치를 구성하는 증발측 복합 열교환기에 적용되는 드레인 판과 드레인 히터를 보이는 사시도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 응축 폐열 제상 과냉각 냉동 장치를 구성하는 증발측 복합 열교환기에서의 냉매 흐름을 보이는 도면이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 응축 폐열 제상 과냉각 냉동 장치에서 응축열 저장 운전에 관한 제어 방법을 보이는 순서도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 응축 폐열 제상 과냉각 냉동 장치에서 제상 운전에 관한 제어 방법을 보이는 순서도이다.
도 1 내지 도 9를 함께 참조하면, 본 실시예에 따른 응축 폐열 제상 과냉각 냉동 장치(100)는 압축기(110), 응축측 복합 열교환기(120), 팽창 밸브(130), 증발측 복합 열교환기(140) 및 응축열 저장 부재(160)를 포함한다.
상기 압축기(110), 상기 응축측 복합 열교환기(120), 상기 팽창 밸브(130) 및 상기 증발측 복합 열교환기(140)는 냉매가 순환되면서 냉기를 형성하는 냉동 사이클을 이루는 것이다.
상기 압축기(110)는 상기 냉매를 압축하는 것이다.
도면 번호 111은 상기 압축기(110)에서 상기 응축측 복합 열교환기(120)로 향하는 냉매 중의 냉동유가 분리되는 냉동유 분리기로, 상기 냉동유 분리기(111)에서 분리된 냉동유는 상기 압축기(110)로 다시 공급될 수 있다.
상기 응축측 복합 열교환기(120)는 상기 압축기(110)에서 압축된 냉매가 경유되면서 응축되는 것이다.
상세히, 상기 응축측 복합 열교환기(120)는 상기 압축기(110)에서 압축된 냉매가 경유되는 응축 배관(121)과, 상기 응축열 저장 부재(160)를 경유한 순환수가 경유되는 응축열 흡수 배관(122)과, 상기 응축 배관(121)에 외부 공기를 유동시켜 주는 응축 팬(123)을 포함한다.
상기 응축열 흡수 배관(122)을 경유하는 순환수는 상기 응축 배관(121)을 경유하는 냉매가 응축되면서 발생되는 응축열을 흡수한 다음 상기 응축열 저장 부재(160)로 향하게 된다. 이 때, 상기 응축열이 상기 응축열 흡수 배관(122)을 경유하는 순환수에 최대한 회수될 수 있도록, 상기 응축 팬(123)은 정지되는 것이 바람직하다.
도 2 내지 도 5에 도시된 상기 증발측 복합 열교환기(140)처럼, 상기 응축측 복합 열교환기(120)도 상기 응축열 흡수 배관(122)은 상기 응축 배관(121)에 의해 감싸진 형태로 배치될 수 있다.
도면 번호 125는 상기 응축측 복합 열교환기(120)에서 상기 팽창 밸브(130)로 향하는 냉매 중의 액을 분리하는 액분리기이다.
상기 팽창 밸브(130)는 상기 응축측 복합 열교환기(120)에서 응축된 냉매가 팽창되는 것이다. 상기 팽창 밸브(130)로는 전자팽창변이 적용되어, 제어 부재(150)의 명령에 따라 자동으로 작동될 수 있다.
상기 증발측 복합 열교환기(140)는 상기 팽창 밸브(130)에서 팽창된 냉매가 경유되면서 증발되는 것이다.
상세히, 상기 증발측 복합 열교환기(140)는 상기 팽창 밸브(130)에서 팽창된 냉매가 경유되는 증발 배관(141)과, 상기 응축열 저장 부재(160)에 축적된 상기 응축열을 함유한 순환수가 경유되는 제상수 공급관(142)과, 상기 제상수 공급관(142)과 상기 증발 배관(141)이 열교환되면서 상기 증발 배관(141)에 대한 제상이 이루어짐에 따라 발생되는 수분이 낙하되어 외부로 드레인되는 드레인 판(145)과, 상기 응축열 저장 부재(160)에서 상기 제상수 공급관(142)으로 향하는 순환수 중 일부가 바이패스되면서 상기 드레인 판(145)에서의 결빙을 방지하는 드레인 히터(144)와, 상기 증발 배관(141)에 외부 공기를 유동시켜 주는 증발 팬(143)을 포함한다.
도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제상수 공급관(142)은 상기 증발 배관(141)에 의해 감싸진 형태로 배치되고, 상기 드레인 판(145)은 상기 증발 배관(141)과 상기 제상수 공급관(142)의 하측에 그 일 측이 낮게 기울어진 형태로 배치되며, 상기 드레인 판(145)의 저점에는 배수홀이 형성된다. 그러면, 상기 드레인 판(145)으로 낙하된 수분은 상기 배수홀을 통해 외부로 드레인될 수 있다.
상기 드레인 히터(144)는 상기 드레인 판(145)의 바닥에 깔리는 형태로 배치되고, 상기 응축열 저장 부재(160)에서 상기 제상수 공급관(142)으로 향하는 순환수 중 일부가 바이패스되도록 형성됨으로써, 제상 운전 중 상기 드레인 판(145)에 낙하된 수분의 결빙을 방지한다. 그러면, 별도의 전기 에너지가 요구되는 전기 히터 등의 구비가 없이도, 상기 드레인 판(145)에서의 결빙이 방지될 수 있게 된다.
도면 번호 146은 상기 증발 배관(141)에 성에가 형성되었는지 여부를 감지하는 성에 감지 센서이고, 도면 번호 147은 상기 증발측 복합 열교환기(140)에서 상기 압축기(110)로 향하는 냉매 중의 액을 분리하는 기액분리기이다.
상기 응축열 저장 부재(160)는 상기 응축측 복합 열교환기(120)를 경유하는 냉매가 응축되면서 토출되는 응축열을 상기 응축측 복합 열교환기(120)를 경유하면서 흡수한 순환수가 경유하면서 상기 응축열을 축적하는 것이다.
상세히, 상기 응축열 저장 부재(160)는 상기 응축열 흡수 배관(122)을 경유하면서 응축열을 흡수한 순환수가 유입되면서 상기 응축열이 축적되는 것이다. 상기 응축열을 상기 응축열 저장 부재(160)에 축적시킨 순환수는 다시 상기 응축열 흡수 배관(122)을 경유하면서 다시 응축열을 흡수하게 된다.
상기 증발측 복합 열교환기(140)에 대한 제상이 요구되는 경우, 상기 응축열 저장 부재(160)에 저장된 상기 응축열을 함유한 순환수가 상기 증발측 복합 열교환기(140)의 상기 제상수 공급관(142)으로 공급되어 상기 제상수 공급관(142)을 통해 유동되면서 상기 증발 배관(141)에 낀 성에를 제거함으로써, 상기 증발측 복합 열교환기(140)를 제상하게 된다.
한편, 상기 응축 폐열 제상 과냉각 냉동 장치(100)는 상기 응축측 복합 열교환기(120)의 응축 성능이 요구되는 수준으로 유지될 수 있도록, 상기 응축열 저장 부재(160)에 축적된 응축열을 지중으로 버릴 수 있는 지열 교환 부재(165)를 포함할 수 있다.
상기 응축열 저장 부재(160)에 응축열 축적이 한계 수준 이상으로 이루어지게 되면, 더 이상 응축열 축적이 이루어질 수 없게 되고, 그에 따라 상기 응축측 복합 열교환기(120)에서의 응축이 제대로 이루어질 수 없게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 본 실시예에서는 지중에 그 하부가 매설된 상기 지열 교환 부재(165)를 통해 상기 응축열 저장 부재(160)에 축적된 응축열 중 적어도 일부가 지중으로 버려질 수 있게 되고, 그에 따라 상기 응축측 복합 열교환기(120)에서의 응축 성능이 저하되는 현상이 방지되면서, 상기 응축측 복합 열교환기(120)에서 과냉각이 가능할 수 있게 된다.
한편, 상기 응축 폐열 제상 과냉각 냉동 장치(100)는 상기 응축열 저장 부재(160)에 축적된 응축열을 난방 수요처(10)에 대한 난방에 공급할 수 있는 난방 공급 부재(170)를 포함한다.
간절기 등 부분 난방 또는 전체 난방이 요구되는 경우에는, 상기 응축열 저장 부재(160)에 축적된 응축열을 함유한 순환수가 실내 등 난방 수요처(10)에 설치된 공기조화기 등의 상기 난방 공급 부재(170) 내의 실내 열교환기(171)를 경유하면서 응축열을 상기 난방 수요처(10)로 공급함으로써, 상기 난방 수요처(10)에 부분 난방 또는 전체 난방을 공급할 수 있게 된다.
도면 번호 101은 오픈되는 경우 외부 공기가 유입되면서 상기 제상수 공급관(142)과 상기 응축열 저장 부재(160) 사이의 배관 상에 잔존하는 순환수가 상기 응축열 저장 부재(160)로 환수될 수 있도록 하는 에어벤트 밸브이고, 도면 번호 102는 상기 응축측 복합 열교환기(120)와 상기 팽창 밸브(130) 사이의 배관을 개폐시킬 수 있는 응축 팽창 개폐 밸브이며, 도면 번호 103은 상기 에어벤트 밸브의 오픈 시에 함께 오픈되어 상기 제상수 공급관(142)과 상기 응축열 저장 부재(160) 사이의 배관 상에 잔존하는 순환수가 상기 응축열 저장 부재(160) 쪽으로 유입될 수 있게 하는 배수용 밸브이고, 도면 번호 104는 상기 응축열 저장 부재(160)에서 상기 제상수 공급관(142) 쪽으로 제상을 위해 순환수가 공급되는 배관을 개폐시키는 제상용 밸브이며, 도면 번호 105는 상기 응축열 저장 부재(160)에서 상기 응축열 흡수 배관(122)으로 순환수가 유동되는 배관을 개폐시키는 과냉용 밸브이고, 도면 번호 106은 상기 응축열 저장 부재(160)에서 상기 난방 수요처(10)에 설치된 상기 난방 공급 부재(170) 내의 상기 실내 열교환기(171)로 순환수가 유동되는 배관을 개폐시키는 난방용 밸브이다.
상기 과냉용 밸브(105)와 상기 난방용 밸브(106)는 어느 하나가 열리면 다른 하나는 닫히도록 선택적으로 개폐될 수 있다.
도면 번호 107은 상기 응축열 저장 부재(160)에서 순환수가 유동되도록 하는 순환 펌프이고, 도면 번호 108은 상기 지열 교환 부재(165)와 상기 응축열 저장 부재(160) 사이에 지하 순환수가 순환되도록 하는 지하 순환수 펌프이며, 도면 번호 109는 상기 난방 수요처(10) 내부의 온도를 감지하는 실내 온도 센서이고, 도면 번호 115는 상기 냉동 사이클에 의해 공급되는 냉기에 의해 냉동이 이루어진 공간인 냉동 저장고 내의 온도를 감지하는 저장고 온도 센서이며, 도면 번호 116은 상기 응축열 흡수 배관(122)의 토출측 온도를 감지하는 응축 폐열 온도 센서이고, 도면 번호 117은 상기 응축열 저장 부재(160)에서 상기 제상수 공급관(142)으로 공급되는 순환수의 온도를 감지하는 제상수 공급 온도 센서이며, 도면 번호 118은 상기 응축열 저장 부재(160) 내의 온도를 감지하는 저장 온도 센서이다.
상기 제어 부재(150)는 상기 성에 감지 센서(146), 상기 실내 온도 센서(109), 상기 저장고 온도 센서(115), 상기 응축 폐열 온도 센서(116), 상기 제상수 공급 온도 센서(117) 및 상기 저장 온도 센서(118)와 연결되어, 각 센서들에서 감지되는 값에 따라 상기 에어벤트 밸브(101), 상기 응축 팽창 개폐 밸브(102), 상기 배수용 밸브(103), 상기 제상용 밸브(104), 상기 과냉용 밸브(105), 상기 난방용 밸브(106) 및 상기 팽창 밸브(130)의 작동을 제어할 수 있는 것이다.
이하에서는 도면, 특히 도 8 및 도 9를 참조하여 본 실시예에 따른 응축 폐열 제상 과냉각 냉동 장치(100)의 작동 및 제어 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 상기 냉동 저장고에 대한 냉동이 요구되는 경우, 상기 압축기(110), 상기 응축측 복합 열교환기(120), 상기 팽창 밸브(130) 및 상기 증발측 복합 열교환기(140)로 구성된 냉동 사이클이 작동되어, 냉매가 순환되면서 냉동 저장고에 대한 냉동 운전이 수행된다(S101, S111).
이러한 냉동 운전 수행 중, 상기 응축측 복합 열교환기(120)에는 냉매 뿐만 아니라 상기 응축열 저장 부재(160)에서 공급된 순환수도 냉매의 대향류로 유동되면서 냉매와 열교환되어 응축열을 흡수한다(S103, S113).
상기와 같이 응축열을 흡수한 순환수는 상기 응축열 저장 부재(160)로 환수되어 상기 응축열 저장 부재(160)에 응축열을 축적하고(S105, S115), 다시 상기 응축측 복합 열교환기(120)로 향하는 과정을 반복한다.
이러한 과정을 거치면서 상기 응축열 저장 부재(160)에 응축열이 축적된다.
이러한 응축열 축적 과정 중, 상기 저장 온도 센서(118)에서 감지되는 상기 응축열 저장 부재(160) 내의 온도가 일정 온도 이상이 되어 상기 응축열 저장 부재(160)에 미리 설정된 기준값 이상의 응축열이 과축적된 것으로 상기 제어 부재(150)에서 판단되면(S107), 상기 응축측 복합 열교환기(120)의 응축 성능 저하가 방지되도록, 상기 제어 부재(150)는 상기 지하 순환수 펌프(108)를 온시켜 상기 응축열 저장 부재(160)에 저장된 응축열의 일부가 상기 지열 교환 부재(165)를 통해 지중으로 버려지도록 한다(S109).
또는 환절기 등 상기 난방 수요처(10)에 대한 난방이 요구되는 경우, 상기 제어 부재(150)는 상기 과냉용 밸브(105)는 닫고 상기 난방용 밸브(106)를 열어, 상기 응축열 저장 부재(160)에 저장된 응축열의 일부가 상기 공기 조화기(170)를 통해 상기 난방 수요처(10)에 대한 난방에 이용되도록 한다.
물론, 상기 지열 교환 부재(165)를 통한 지중으로 응축열 버리는 운전과 상기 공기 조화기(170)를 통한 상기 난방 수요처(10)에 대한 난방으로 응축열을 소진하는 운전은 함께 진행될 수도 있다.
한편, 상기 냉동 운전 수행 중, 상기 성에 감지 센서(146)에서 성에가 일정 수준 이상으로 형성된 것으로 감지되어 제상이 필요한 것으로 판단되면(S117), 상기 제어 부재(150)는 상기 제상용 밸브(104)를 열어, 상기 응축열 저장 부재(160)에 저장된 응축열을 함유한 순환수를 상기 증발측 복합 열교환기(140) 측으로 공급한다. 그러면, 상기 증발측 복합 열교환기(140)로 공급된 순환수가 상기 제상수 공급관(142)을 경유하면서 상기 증발 배관(141) 표면에 형성된 성에를 녹여 제거하게 되고, 성에가 제거되면서 형성된 수분은 상기 드레인 판(145)으로 낙하되어 드레인되면서 응축열을 이용한 제상 운전이 수행된다(S119).
이러한 성에 제거 중, 상기 제상수 공급관(142)으로 향하는 순환수 중 일부가 상기 드레인 히터(144)로 바이패스되면서, 상기 드레인 판(145)으로 낙하된 수분이 결빙되는 현상을 방지한다.
상기와 같은 성에 제거가 완료된 것으로 상기 제어 부재(150)에서 판단되면, 상기 제어 부재(150)는 상기 제상용 밸브(104)를 닫고 상기 에어벤트 밸브(101)와 상기 배수용 밸브(103)를 연다. 그러면, 상기 에어벤트 밸브(101)를 통해 외부 공기가 유입되면서, 상기 응축열 저장 부재(160)와 상기 증발측 복합 열교환기(140) 사이의 배관에 잔존하는 순환수가 상기 응축열 저장 부재(160)로 환수된다.
상기와 같이, 상기 응축 폐열 제상 과냉각 냉동 장치(100)가 압축기(110), 응축측 복합 열교환기(120), 팽창 밸브(130), 증발측 복합 열교환기(140) 및 응축열 저장 부재(160)를 포함함에 따라, 상기 증발측 복합 열교환기(140)에 대한 제상이 요구되는 경우, 상기 응축열 저장 부재(160)에 저장된 상기 응축열을 함유한 순환수가 상기 증발측 복합 열교환기(140)로 유동되면서 상기 증발측 복합 열교환기(140)를 제상할 수 있으므로, 냉동사이클에서 증발기에 해당되는 상기 증발측 복합 열교환기(140)에 대한 제상이 이루어지면서도, 물을 분사하여 제상하는 경우 또는 제상 과정에서 발생된 물이 드레인되면서 결빙되는 경우 등 상기 증발측 복합 열교환기(140) 주변에서의 결빙 현상이 방지될 수 있게 된다.
상기에서 본 발명은 특정한 실시예에 관하여 도시되고 설명되었지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 알 수 있을 것이다. 그렇지만 이러한 수정 및 변형 구조들은 모두 본 발명의 권리범위 내에 포함되는 것임을 분명하게 밝혀두고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 응축 폐열 제상 과냉각 냉동 장치 및 그 제어 방법에 의하면, 증발기에 대한 제상이 이루어지면서도 그 증발기 주변에서의 결빙 현상이 방지될 수 있으므로, 그 산업상 이용가능성이 높다고 하겠다.
110 : 압축기 120 : 응축측 복합 열교환기
121 : 응축 배관 122 : 응축열 흡수 배관
130 : 팽창 밸브 140 : 증발측 복합 열교환기
141 : 증발 배관 142 : 제상수 공급관
144 : 드레인 히터 145 : 드레인 판
150 : 제어 부재 160 : 응축열 저장 부재

Claims (8)

  1. 냉매를 압축하는 압축기;
    상기 압축기에서 압축된 냉매가 경유되면서 응축되는 응축측 복합 열교환기;
    상기 응축측 복합 열교환기에서 응축된 냉매가 팽창되는 팽창 밸브;
    상기 팽창 밸브에서 팽창된 냉매가 경유되면서 증발되는 증발측 복합 열교환기; 및
    상기 응축측 복합 열교환기를 경유하는 냉매가 응축되면서 토출되는 응축열을 상기 응축측 복합 열교환기를 경유하면서 흡수한 순환수가 경유하면서 상기 응축열을 축적하는 응축열 저장 부재;를 포함하고,
    상기 증발측 복합 열교환기에 대한 제상이 요구되는 경우, 상기 응축열 저장 부재에 저장된 상기 응축열을 함유한 순환수가 상기 증발측 복합 열교환기로 유동되면서 상기 증발측 복합 열교환기를 제상하며,
    상기 증발측 복합 열교환기는
    상기 팽창 밸브에서 팽창된 냉매가 경유되는 증발 배관과,
    상기 응축열 저장 부재에 축적된 상기 응축열을 함유한 순환수가 경유되는 제상수 공급관과,
    상기 제상수 공급관과 상기 증발 배관이 열교환되면서 상기 증발 배관에 대한 제상이 이루어짐에 따라 발생되는 수분이 낙하되어 외부로 드레인되는 드레인 판과,
    상기 응축열 저장 부재에서 상기 제상수 공급관으로 향하는 순환수 중 일부가 바이패스되면서 상기 드레인 판의 결빙을 방지하는 드레인 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 응축 폐열 제상 과냉각 냉동 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제상수 공급관은 상기 증발 배관에 의해 감싸진 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 응축 폐열 제상 과냉각 냉동 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 응축 폐열 제상 과냉각 냉동 장치는
    상기 응축측 복합 열교환기의 응축 성능이 요구되는 수준으로 유지될 수 있도록, 상기 응축열 저장 부재에 축적된 응축열을 지중으로 버릴 수 있는 지열 교환 부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 응축 폐열 제상 과냉각 냉동 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 응축 폐열 제상 과냉각 냉동 장치는
    상기 응축열 저장 부재에 축적된 응축열을 난방 수요처에 대한 난방에 공급할 수 있는 난방 공급 부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 응축 폐열 제상 과냉각 냉동 장치.
  6. 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 냉매가 경유되면서 응축되는 응축측 복합 열교환기와, 상기 응축측 복합 열교환기에서 응축된 냉매가 팽창되는 팽창 밸브와, 상기 팽창 밸브에서 팽창된 냉매가 경유되면서 증발되는 증발측 복합 열교환기와, 상기 응축측 복합 열교환기를 경유하는 냉매가 응축되면서 토출되는 응축열을 상기 응축측 복합 열교환기를 경유하면서 흡수한 순환수가 경유하면서 상기 응축열을 축적하는 응축열 저장 부재를 포함하고, 상기 증발측 복합 열교환기는 상기 팽창 밸브에서 팽창된 냉매가 경유되는 증발 배관과, 상기 응축열 저장 부재에 축적된 상기 응축열을 함유한 순환수가 경유되는 제상수 공급관과, 상기 제상수 공급관과 상기 증발 배관이 열교환되면서 상기 증발 배관에 대한 제상이 이루어짐에 따라 발생되는 수분이 낙하되어 외부로 드레인되는 드레인 판과, 상기 응축열 저장 부재에서 상기 제상수 공급관으로 향하는 순환수 중 일부가 바이패스되면서 상기 드레인 판의 결빙을 방지하는 드레인 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 응축 폐열 제상 과냉각 냉동 장치의 제어 방법에 있어서,
    상기 압축기, 상기 응축측 복합 열교환기, 상기 팽창 밸브 및 상기 증발측 복합 열교환기로 구성된 냉동 사이클이 작동되어 냉매가 순환되면서 냉동 저장고에 대한 냉동 운전이 수행되는 단계;
    상기 냉동 운전 수행 중, 상기 응축측 복합 열교환기에서 상기 냉매와 상기 순환수의 열교환에 의해 상기 순환수가 응축열을 흡수하는 단계; 및
    상기 응축열을 흡수한 순환수가 상기 응축열 저장 부재로 환수되어 상기 응축열 저장 부재에 상기 응축열을 축적하는 단계;를 포함하는 응축 폐열 제상 과냉각 냉동 장치의 제어 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 응축 폐열 제상 과냉각 냉동 장치의 제어 방법은
    상기 응축열 축적 과정 중, 상기 응축열 저장 부재에 미리 설정된 기준값 이상의 상기 응축열이 과축적된 것으로 판단되면, 상기 응축열 저장 부재에 저장된 상기 응축열의 일부가 지열 교환 부재를 통해 지중으로 버려지도록 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 응축 폐열 제상 과냉각 냉동 장치의 제어 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 응축 폐열 제상 과냉각 냉동 장치의 제어 방법은
    상기 냉동 운전 수행 중, 상기 증발측 복합 열교환기에 성에가 일정 수준 이상으로 형성된 것으로 감지되어 제상이 필요한 것으로 판단되면, 상기 응축열 저장 부재에 저장된 상기 응축열을 함유한 순환수를 상기 증발측 복합 열교환기 측으로 공급하여, 상기 응축열을 이용하여 상기 증발측 복합 열교환기에 대한 제상 운전을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 응축 폐열 제상 과냉각 냉동 장치의 제어 방법.
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