KR20040084524A - 냉난방 겸용 에어컨의 제상 운전 제어방법 - Google Patents

냉난방 겸용 에어컨의 제상 운전 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 냉난방 겸용 에어컨의 제상 운전 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉난방 겸용 에어컨의 난방 운전시 실외 온도가 소정 온도인 점을 기준으로, 소정온도 이상인 영역에서는 실외 열교환기 온도를 일정 온도보다 낮은지 판단하고, 소정온도 미만인 영역에서는 실외 열교환기 온도를 소정 연산식에 의해 산출되는 값보다 낮은지 판단하여 제상 진입 조건이 되면, 실외 열교환기에 사방변을 냉방 모드로 전환하여 제상운전을 수행하여 난방 가동율을 극대화시키는 이점이 있다.

Description

냉난방 겸용 에어컨의 제상 운전 제어방법{THE METHOD OPERATING AGAINST FROSTING OF AIR-CONDITIONER USED BOTH COOLER AND HEATER}
본 발명은 냉난방 겸용 에어컨의 제상운전 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉난방 겸용 에어컨의 난방 운전시 실외 온도가 소정 온도인 점을 기준으로, 소정온도 이상인 영역에서는 실외 열교환기 온도를 일정 온도보다 낮은지 판단하고, 소정온도 미만인 영역에서는 실외 열교환기 온도를 소정 연산식에 의해 산출되는 값보다 낮은지 판단하여 제상 진입 조건이 되면, 실외 열교환기에 사방변을 냉방 모드로 전환하여 제상운전을 수행하여 난방 가동율을 극대화키도록 한 냉난방 겸용 에어컨의 제상운전 제어방법에 관한 것이다.
일반적인 에어컨은 액체가 증발할 때 주위의 열을 흡수하는 현상을 이용하여 냉방작용을 하는 것으로서 이러한 냉방작용 이외에도, 제습작용을 함께 수행한다. 그러나, 냉난방 겸용 에어컨의 경우 냉방과 난방의 경우 상기의 냉매의 순환경로와 반대로 하여, 난방운전시에는 실외의 열을 흡수하여 실내로 방출하게 되고, 냉방운전시에는 실내의 열을 흡수하여 실외로 방출한다.
그러나 상기에서과 같은 냉난방 겸용 에어컨이 실외의 열을 흡수하여 실내로 방출하는 과정에서, 주위의 열을 흡수하는 증발과정시 실외열교환기 코일에 성에가 착상되기 때문에 이를 제거하기 위한 제상운전을 수행하게 된다.
도1 은 일반적인 냉난방 겸용 에어컨의 냉매순환도이다.
여기에 도시된 바와 같이, 실외기(20)는 냉매를 압축시키는 압축기(210)와,압축기(210)의 출력단에 냉매의 순환 경로를 변경하기 위한 사방변(240)이 설치된다. 그리고, 일측이 사방변(240)이 연결되어 실외에서 열교환이 이루어지는 실외열교환기(40)와, 일측이 사방변(240)과 연결되어 실내에서 열교환이 이루어지는 실내열교환기(30)의 타측과 실외열교환기(40)의 타측간에 매개된 감압장치(50)로 이루어진다.
그리고, 실내열교환기(30)에는 실내온도를 측정하는 실내온도센서(110)와, 실내열교환기(30)의 코일온도를 측정하는 실내열교환기 코일온도센서(120)가 설치되고, 실외열교환기(40)에는 실외온도를 측정하는 실외온도센서(260)와, 실외열교환기(40)의 코일온도를 측정하는 실외열교환기 코일온도센서(270)가 설치된다.
위와 같은 냉난방 겸용 에어컨의 냉매순환경로를 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 냉방운전시에는 즉, 실선 화살표로 나타낸 바와 같이 압축기에서 압축된 냉매는 사방변(240)에서 실외열교환기(40)로 흐르도록 경로를 설정함에 따라 실외열교환기(40)로 흘러 함유된 열을 방출한 후 감압장치(50)로 보내지고, 다시 실내열교환기(30)로 보내져 액체상태에서 기체상태로 증발되면서 주위의 열을 흡수하는 열교환이 이루어진 후 사방변(240)을 통해 다시 압축기(210)로 보내져 순환하게 된다.
이때, 실내에 설치된 실내열교환기(30)에서 주위의 열을 흡수하기 때문에 실내를 냉방하게 된다.
다음으로, 난방운전시에는 점선 화살표로 나타낸 바와 같이 압축기(210)에서 압축된 냉매는 사방변(240)에서 실내열교환기(30)로 흐르도록 경로를 설정함에 따하 실내열교환기(30)로 흘러 함유된 열을 방출한 후 감압장치(50)로 보내지고, 다시 실외열교환기(40)로 보내져 액체상태에서 기체상태로 증발되면서 주위의 열을 흡수하는 열교환이 이루어진 후 사방변(240)을 통해 다시 압축기(210)로 보내져 순환하게 된다.
이때, 실내에 설치된 실내열교환기(30)에서 냉매에 함유된 열을 방출하기 때문에 실내를 난방하게 된다.
위와 같이 이루어진 냉난방 겸용 에어컨의 난방운전시 실외열교환기(40)에서 주위의 열을 흡수하는 증발과정시 실외열교환기(40) 코일에 성에가 착상되기 때문에 이를 제거하기 위한 제상운전을 수행하게 된다.
따라서, 제상운전을 수행하기 위해서는 실외열교환기 온도센서(270)를 통해 실외열교환기의 온도가 빙점이하에서 일정시간 지속될 경우 제상운전을 수행하도록 하고 있다.
그러나, 최근의 소용량의 냉난방 겸용 에어컨에서는 실외온도센서(260)와 실외열교환기 온도센서(270)를 설치하기 위한 전기배선의 복잡함으로 인해 실외온도센서(260)와 실외열교환기 온도센서(270)를 설치하지 않고 실내온도센서(110)와 실내열교환기 온도센서(120)를 이용하여 제상운전시점을 판단하여 제상운전을 수행하고 있다.
도 2는 종래의 냉난방 겸용 에어컨의 제상운전 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
여기에 도시된 바와 같이 제상운전을 수행하기 위한 제상운전 시점을 판단하기 위해 먼저, 난방운전이 4시간동안 연속적으로 운전되었는가 판단한다(S10). 이때 난방운전이 4시간동안 연속적으로 운전되었을 경우에는 강제적으로 제상운전으로 수행하기 위해 실내온도와 실내열교환기의 코일온도의 온도차에 의한 제상운전 시간을 설정하게 된다(S16).
그러나, 4시간이 경과하지 않았을 경우에는 연속해서 30분 동안 연속해서 운전되었는가 비교한다(S12).
이때 30분동안 연속해서 운전되었을 경우에는 실내온도(Tr)와 실내열교환기의 코일온도(Te)의 온도차가 17℃ 이하인가 비교한다(S14).
즉, 온도차가 17℃ 이하일 경우에는 온도차에 따라 제상운전시간을 설정한다(S16).
예를들어, 온도차가 15℃이상일 경우에는 A분으로 설정하고, 온도차가 13℃보다 크고 15℃보다 작을 경우에는 B분으로 설정하고, 온도차가 13℃이하일 경우에는 C분으로 설정한다.
그러나, 온도차가 17℃ 이상 차이날 경우에는 제상운전을 수행하지 않고 난방운전 경과시간을 비교하는 단계(S10)로 리턴된다.
이와 같이 실내온도(Tr)와 실내열교환기의 코일온도(Te)의 온도차가 적어지게 될 경우 실외열교환기에서 정상적으로 열교환이 이루어지지 않는 것으로 판단하고 제상운전을 수행하게 된다(S18).
이후 제상운전을 설정된 시간동안 수행하게 되면 제상운전을 중지하고 난방운전으로 복귀하게 된다(S20).
이와 같이 실내온도(Tr)와 실내열교환기의 코일온도(Te)의 온도차에 의해 실외열교환기의 온도변화를 유추하여 제상운전을 수행하기 때문에 외기 온도 및 실내기의 부하변동에 대한 실외열교환기의 코일온도 변화를 제대로 감지하지 못하기 때문에 제상이 제대로 되지 않게 되면 실외기에 착상이 이루어지게 되어 실외기 열교환기의 성능이 급격히 저하되어 제상운전을 위한 운전시간 설정이 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 보다 상세하게는 냉난방 겸용 에어컨의 난방 운전시 실외 온도가 소정 온도인 점을 기준으로, 소정온도 이상인 영역에서는 실외 열교환기 온도를 일정 온도보다 낮은지 판단하고, 소정온도 미만인 영역에서는 실외 열교환기 온도를 소정 연산식에 의해 산출되는 값보다 낮은지 판단하여 제상 진입 조건이 되면, 실외 열교환기에 사방변을 냉방 모드로 전환하여 제상운전을 수행하여 난방 가동율을 극대화시키는냉난방 겸용 에어컨의 제상운전 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1 은 일반적인 냉난방 겸용 냉매순환도이다.
도 2 는 종래 기술에 따르는 냉난방 겸용 에어컨의 제상운전 제어방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3 은 본 발명에 따르는 냉난방 겸용 에어컨의 제상 운전 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4 는 본 발명에 따르는 냉난방 겸용 에어컨의 제상 운전 진입 조건을 그래프인 제상 진입 영역으로 도시하는 예시도이다.
도 5 는 본 발명에 따르는 냉난방 겸용 에어컨의 제상 진입시 압축기 압력 평형 대기 기간의 흐름을 나타낸 예시도이다.
도 6 은 본 발명에 따르는 냉난방 겸용 에어컨의 제상 운전시 압축기 운전 주파수 제어를 나타낸 예시도이다.
도 7 은 본 발명에 따르는 냉난방 겸용 에어컨의 제상 해제 후 압축기 압력 평형 대기 기간의 흐름을 나타낸 예시도이다.
상기와 같은 목적을 실현하기 위하여, 본 발명에 따르는 냉난방 겸용 에어컨의 제상 운전 제어 방법은 난방 운전 영역에서 압축기의 작동 시간이 제 1 설정시간을 경과했는지 판단하는 제 1 단계와, 상기 제 1 단계에서 제 1 설정시간이 경과했을 경우, 실외 온도가 제 1 설정 온도인 점을 기준으로 실외 열교환기 온도를 제 2 설정 온도 또는 아래 연산식에 의해 산출된 온도 중 어느 하나와 비교하여 제상 진입 조건을 만족하는지를 판단하는 제 2 단계와, 상기 제 2 단계에서 제상 진입 조건을 판단한 결과 실외 열교환기 온도가 제 2 설정 시간 동안 제상 진입 조건을 유지하였다고 판단되면 제 3 설정 온도 이상이 될때까지 제상 운전을 실시하는 제 4 단계를 포함하여 이루어진다.
(연산식)
는 실외 열교환기의 온도(℃)
는 실외 온도(℃)
위에서 제상 운전을 실시하는 제 4 단계에서 제상운전을 최소 제 3 설정시간 동안 진행하고, 또한 제 4 단계에서 상기 제 2 설정 시간 유지 상태를 판단할때 제상 진입 조건이 해제될 경우 제 2 설정 시간을 초기화한다. 제 1 단계에서 압축기의 작동시간은 주전원 오프시 초기화시킨다. 제 2 단계에서 실외온도가 제 1 설정 온도보다 이상일 경우에는 제 2 설정온도와 비교하고, 실외온도와 제 1 설정온도보다 미만일 경우에는 아래 연산식에 의해 산출된 값과 비교한다.
이하 본 발명에 따르는 냉난방 겸용 에어컨의 제상 운전 제어 방법에 있어서 제상 진입 조건을 도면과 실시예를 첨부하여 상세히 설명한다.
도3 은 본 발명에 따르는 실시예인 냉난방 겸용 에어컨의 제상 운전 제어 방법에 있어서 제상 진입 조건 판단 방법의 흐름도이고, 도 4 는 본 발명에 따르는 냉난방 겸용 에어컨의 제상 운전 진입 조건을 그래프인 제상 진입 영역으로 도시하는 예시도이며, 도 5 는 본 발명에 따르는 냉난방 겸용 에어컨의 제상 진입시 압축기 압력 평형 대기 기간의 흐름을 나타낸 예시도이다. 도 6 은 본 발명에 따르는 냉난방 겸용 에어컨의 제상 운전시 압축기 운전 주파수 제어를 나타낸 예시도이고, 도 7 은 본 발명에 따르는 냉난방 겸용 에어컨의 제상 해제 후 압축기 압력 평형 대기 기간의 흐름을 나타낸 예시도이다.
도3 에 도시된 바와 같이, 본발명에 따르는 냉난방 겸용 에어컨의 제상 운전 제어 방법에 있어서, 제상 진입 조건은 냉난방 겸용 에어컨의 난방 운전 모드(S1) 동작 중에만 판단한다.
난방 운전 영역에서 압축기가 켜져 있고(S2), 상기 압축기가 켜져 있는 시간이 20분을 경과한 상태(S3)에서, 실외 온도가 2℃ 이상이고, 실외 열교환기 온도가 -6.5℃ 이하라면, 10분이 되는지 카운트하기 시작한다.
그러나 만약 난방 운전 영역에서 압축기가 켜져 있는 시간이 20분을 경과한 상태에서, 실외 열교환기 온도가 2℃ 미만이라면 실외 열교환기 온도가 다음 소정의 식의 값보다 이하일때 10분이 되는지 카운트하기 시작하고, 10분을 경과하면 제상에 진입한다(S4).
위에서는 실외 열교환기의 온도(℃)이고,는 실외 온도(℃)이다.
압축기가 켜져 있는 시간, 즉 상기 20분이 되는지 카운트 하는 것은 제상 운전에 진입하더라도 초기화시키지않고 계속해서 카운트한다.
상기에서 압축기가 켜져 있는 시간 20분이 경과한 이후에, 실외 온도가 2℃ 이상이고, 실외 열교환기 온도가 -6.5℃ 이하이거나, 실외 열교환기 온도가 2℃ 미만이라면 실외 열교환기 온도가 상기 소정의 식의 값보다 이하일때 10분이 되는지 카운트하기 시작하고, 10분을 경과할때, 이하 이를 실외 온도 및 실외 열교환기 온도가 제상 진입 조건을 만족한다고 한다.
압축기가 켜져 있는 시간이 20분이 경과한 이후에 실외 온도 및 실외 열교환기 온도가 제상 진입 조건을 만족하고, 압축기가 켜진 상태라면 10분이 되는지 카운트하여, 10분이 지나면 제상에 진입한다. 위의 10분이 되는지 카운트하는 중에 압축기가 꺼지거나, 실외 온도 및 실외 열교환기 온도가 제상 진입 조건을 불만족하면 10분이 되는지 카운트하던 타이머는 초기화시킨다.
냉난방용 에어컨의 동작을 정지시킨다면, 20분이 되는지 카운트 하던 타이머는 초기화시키지 않고 유지하며, 10분이 되는지 카운트하던 타이머만 초기화시킨다. 만일 주 전원이 꺼진다면, 메인 마이크로프로세서가 꺼지므로 모든 타이머를 초기화시킨다.
실외 온도 및 실외 열교환기 온도가 도 4에 도시된 바와 같은 제상 진입 영역에 있어 제상 진입 조건이 만족되면, 제상 운전으로 진입하는데 제상 운전에 진입하면, 제상운전은 다음과 같이 제어된다. 실외기 팬 모터는 오프시켜 실외기에서의 열교환을 정지시키고, 실내기 팬 모터는 냉풍 방지 풍량을 내보내며, 사방변은 냉방 모드로 한다. 상기 제상 운전을 하는 동안에는 풍향 조절이 불가능하며, 제상 운전중에 수신된 리모콘의 수신 신호는 제상 종료 후에 수행한다. 제상 진입시 운전 LCD만 점멸시켜, 백 라이트는 난방 운전 LED 인 적색 LED 는 온 상태를 유지시키고, 압축기는 도 5에 도시된 바와 같이 제상 시간 카운트 시작점에서 오프상태에서 온 상태로 전환시킨다.
제상 운전시 에어컨 시스템 제어 흐름은 최소 제상 시간은 3분은 도 5에 도시된 바와 같이 제상 진입시 압축기 압평형 대기 기간 흐름의 제상 시간 카운트 시작점부터 카운트 하여 최소 압축기 3분간 구동하여 실외 열교환기 온도가 14℃ 이상이 될때까지 제상 운전을 실시하고, 압축기 구동은 제상 시간 카운트 시작점부터 압축기를 온시켜 정격주파수 98㎐로 운전한다.
제상 운전에서의 최소 운전 조건은 제상 시간 카운트 시작점부터 최소 3분간은 압축기를 켠 상태로 제상 운전을 시행하고, 제상 시작후 실외 열교환기의 온도 센서 조건이 제상 해제 조건이라도 최소 3분간은 제상 운전을 수행하며, 제상 시간 카운트 시작점에 진입 후 3분이 경과한 이후 제상 해제 조건에 도달하면 제상은 즉시, 해제된다.
제상 운전시 압축기 운전 주파수는 도 6에 도시된 바와 같이 제어한다.
이하, 제상 운전 해제후 시스템 제어를 도 7을 참조하여 설명한다. 제상 해제 조건은 실외 열교환기 온도 센서는 영상 14℃ 이상일때 인데, 제상 운전 진입후 최소 3분이 경과하지 않은 조건에서 실외 열교환기 온도가 영상 14℃ 이상일지라도 최소 2분간은 제상 운전을 수행한다. 또한 제상 진입 압평형 대기 기간(System Matching Time Flow)인 2분 30초 경과 후 제상 시간 카운트 시작점부터 최소 3분이 경과한 이후 실외기 열교환기 온도 센서가 영상 14℃ 이상일때, 실외기 팬모터를 켜고, 실내기 팬모터는 냉풍 방지 풍량에서 설정 풍량으로 동작시킨다.
사방변은 난방 모드로 시키고, 제상 해제 포인트에서 운전 LCD 케릭터는 정상 점등시킨다.
상기와 같은 본 발명은 냉난방 겸용 에어컨의 난방 운전시 실외 온도가 소정 온도인 점을 기준으로, 소정온도 이상인 영역에서는 실외 열교환기 온도를 일정 온도보다 낮은지 판단하고, 소정온도 미만인 영역에서는 실외 열교환기 온도를 소정 연산식에 의해 산출되는 값보다 낮은지 판단하여 제상 진입 조건이 되면, 실외 열교환기에 사방변을 냉방 모드로 전환하여 제상운전을 수행하여 난방 가동율을 극대화시키는 이점이 있다.

Claims (6)

  1. 난방 운전 영역에서 압축기의 작동 시간이 제 1 설정시간을 경과했는지 판단하는 제 1 단계와;
    상기 제 1 단계에서 제 1 설정시간이 경과했을 경우, 실외 온도가 제 1 설정 온도인 점을 기준으로, 실외 열교환기 온도를 제 2 설정 온도 또는 아래 연산식에 의해 산출된 온도 중 어느 하나와 비교하여 제상 진입 조건을 만족하는지를 판단하는 제 2 단계와;
    상기 제 2 단계에서 제상 진입 조건을 판단한 결과, 실외 열교환기 온도가 제 2 설정 시간 동안 제상 진입 조건을 유지하였다고 판단되면, 제 3 설정 온도 이상이 될때까지 제상 운전을 실시하는 제 4 단계를
    포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉난방 에어컨의 제상 운전 제어방법.
    (연산식)
    는 실외 열교환기의 온도(℃)
    는 실외 온도(℃)
  2. 제 1 항에 있어서,
    제상 운전을 실시하는 상기 제 4 단계에서 제상운전을 최소 제 3 설정시간 동안 진행하는 것을 특징으로 하는 냉난방 에어컨의 제상 운전 제어 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 4 단계에서 상기 제 2 설정 시간 유지 상태를 판단할때 제상 진입 조건이 해제될 경우 제 2 설정 시간을 초기화 하는 것을 특징으로 하는 냉난방 에어컨의 제상 운전 제어 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 단계에서 압축기의 작동시간은 주전원 오프시 초기화 되는 것을 특징으로 하는 냉난방 에어컨의 제상 운전 제어 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 단계에서 실외온도가 제 1 설정 온도보다 이상일 경우에는 제 2 설정온도와 비교하고, 실외온도와 제 1 설정온도보다 미만일 경우에는 아래 연산식에 의해 산출된 값과 비교하는 것을 특징으로 하는 냉난방 에어컨의 제상 운전 제어 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 설정시간은 20분이며,
    상기 제 2 설정시간은 10분이며,
    상기 제 3 설정시간은 3분이며,
    상기 제 1 설정온도는 2℃ 이며,
    상기 제 2 설정온도는 영하 6.5℃인
    것을 특징으로 하는 냉난방 겸용 에어컨의 제상 운전 제어 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100705669B1 (ko) * 2006-02-27 2007-04-09 주식회사 대우일렉트로닉스 히트펌프 공기조화기의 제상모드 제어방법
CN101551183B (zh) * 2008-04-03 2010-11-03 珠海格力电器股份有限公司 空调器的化霜控制方法
CN107192094A (zh) * 2017-05-27 2017-09-22 宁波奥克斯电气股份有限公司 一种柜式空调的除霜控制方法
CN109386966A (zh) * 2018-09-21 2019-02-26 珠海格力电器股份有限公司 热泵机组的化霜控制方法、装置、存储介质及热泵机组

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