KR100494510B1 - 자동차용 증발기의 과냉 방지 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 증발기의 과냉 방지 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 히터코어와 증발기간에 핫에어 리턴라인을 연결하여 이루어지는 단순한 구조를 가지면서, 증발기에 핫에어를 리턴시켜 증발기의 과냉을 보다 효율적으로 방지할 수 있고, 그에따라 압축기의 온/오프 사이클링이 거의 일어나지 않도록 하여 실내 냉방온도를 일정한 온도로 유지시킬 수 있도록 한 것이다.

이를 위해 본 발명은 자동차용 증발기의 과냉 방지 장치는 히터코어와 증발기 사이를 리턴덕트로 연결하고, 상기 리턴덕트에 액튜에이터 구동형 개폐밸브를 설치하며, 상기 액튜에이터를 증발기의 핀에 장착되어 있는 써미스터와 연결된 콘트롤러와 연결시켜서 달성된 자동차용 증발기의 과냉 방지 장치 및 그 제어 방법을 제공한다.

Description

자동차용 증발기의 과냉 방지 장치 및 그 제어 방법{Device and control method for preventing excessive cooling of evaporator for vehicle}

본 발명은 자동차용 증발기의 과냉 방지 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 히터코어와 증발기간에 핫에어 리턴라인을 연결하여서, 증발기에 핫에어를 리턴시켜 증발기의 과냉을 방지할 수 있도록 한 자동차용 증발기의 과냉 방지 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

통상적으로 자동차용 냉방장치는 액체상태의 냉매를 기체로, 다시 액체상태로 순환시켜주는 냉동사이클을 이용한 장치로서, 먼저 냉매가스가 증발기 유니트에서 컴프레서로 흡입/압축되어, 고온/고압의 가스상태로 된 다음 응축기로 보내어진다.

상기 응축기로 보내어진 냉매는 전동팬등에 의하여 강제 냉각되어 액화되고, 액화된 냉매는 리시버 드라이어로 들어가 수분과 먼지등이 제거된 다음 팽창밸브로 흘러간다.

다음으로, 상기 팽창밸브에서 냉매는 저온/저압의 안개상태로 변하여, 증발기 코어를 지나는 냉매관으로 흐르는 바, 이때 증발기 코어는 냉매관을 흐르는 저온/저압의 냉매에 의하여 냉각되는 동시에 블로워유니트의 모터 팬의 송풍을 받게 됨에 따라, 송풍 공기가 증발기 코어를 통과하여 냉각되는 동시에 냉각된 공기는 히터유니트의 히터코어를 거쳐 각 벤트(중앙, 좌측, 우측, 디프로스트)를 통하여 각 실내 사용처로 유입된다.

상술한 바와 같이, 자동차의 실내 냉방은 냉매의 순환에 의하여 이루어지는 바, 냉매가 압축기에 의해 송출되어 파이프를 통해 증발기로 유입되고 증발기 핀을 통과하는 공기의 열을 빼앗아 열교환이 이루어져 냉방이 진행되는 것이다.

상기 냉매의 온도는 에어컨 가동시 0℃ 근방까지 하강하게 되지만, 0℃ 이하로 떨어지는 것을 방지하기 위하여 증발기에 설치된 온도센서가 증발기의 핀 온도를 검출하여 콘트롤러에 그 검출신호를 보내면 콘트롤러는 압축기를 오프시키게 되고, 이를 통상 사이클링(Cycling)이라 칭하고, 만일 상기 압축기를 오프시키지 않는면 증발기를 통과하는 습공기는 얼어버려 냉방성능이 거의 제로상태가 된다.

이러한 압축기의 온/오프 사이클링은 특히 여름철이 빈번하게 일어나는데, 이 경우 실내온도가 지속적으로 유지되지 못하고, 불규칙적인 온도변화를 초래하여, 현재 사이클링이 고정식 압축기 장착형 에어컨의 고질적인 문제점중의 하나가 되고 있다.

이에, 상기 증발기의 핀 온도를 약 2℃ 이상으로 지속적으로 유지시켜 상기와 같은 사이클링이 일어나지 않게 하는 장치, 즉 증발기의 과냉을 방지할 수 있는 장치의 개발이 계속 이루어지고 있다.

증발기의 과냉을 방지하는 장치를 본원 출원인은 이미 출원하여 등록받은 바 있다.(특허등록번호: 10-0326668호, 명칭:차량의 에어콘용 증발기의 과냉방지 장치 및 제어방법)

이러한 기존의 차량의 에어콘용 증발기의 과냉방지 장치 및 제어 방법은 증발기로부터 배출되는 냉매가스를 다시 증발기로 유입시키는 분기수단을 포함시킨 있는 점에 그 주된 특징이 있지만 다음과 같은 단점이 있었다.

즉, 상기 분기수단은 증발기와 압축시 사이의 주냉매 관로 상에 설치되어 증발기 출구를 통해 배출되는 냉매가스의 방향을 전환시키는 방향전환밸브와, 방향전환밸브로부터 분기되어 상기 증발기 입구측으로 연결되는 분기관로와, 상기 분기관로의 증발기 입구측에 설치되어 냉매가스가 분기관로 및 증발기를 통하여 순환되도록 작동하는 리턴펌프로 구성되고, 또한 분기관로상에 역류방지용 체크밸브가 더 설치되어 있는 바, 그 구성 부품수가 많아 실차에 적용하기에 대단히 어려운 단점이 있었다.

또한, 증발기의 과냉을 방지하는 기존의 장치(특허공개번호: 2001-0109550호, 명칭:보조 열교환수단이 구비된 에어컨 시스템)가 공개되어 있는 바, 이는 증발기의 입구측에 보조 열교환기를 설치하되, 이 보조 열교환기는 콘데서과 팽창밸브의 입구에 각각 연결시켜 열교환 작용이 이루어지도록 하고, 또한 콘데서의 출구측과 압축기 사이에도 보조 열교환기를 설치한 것을 특징으로 하고 있지만, 다음과 같은 단점이 있다.

즉, 보조 열교환기 두 개를 설치하였으나, 이는 어떤 형태의 보조 열교환기인지 모호하고, 설사 보조 열교환기를 설치한다 하더라도 전체적인 냉방사이클에 영향을 미쳐 오히려 냉방성능을 떨어뜨릴 수 있는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 기존의 장치들이 갖는 단점을 감안하여 발명한 것으로서, 히터코어와 증발기간에 핫에어 리턴라인을 연결하여 이루어지는 단순한 구조를 가지면서, 증발기에 핫에어를 리턴시켜 증발기의 과냉을 보다 효율적으로 방지할 수 있고, 그에따라 압축기의 온/오프 사이클링이 거의 일어나지 않도록 하여 실내 냉방온도를 일정한 온도로 유지시킬 수 있도록 한 자동차용 증발기의 과냉 방지 장치 및 그 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동차용 증발기의 과냉 방지 장치는 히터코어와 증발기 사이를 리턴덕트로 연결하고, 상기 리턴덕트에 액튜에이터 구동형 개폐밸브를 설치하며, 상기 액튜에이터를 증발기의 핀에 장착되어 있는 써미스터와 연결된 콘트롤러와 연결시켜서 달성된 것을 특징으로 한다.

바람직한 구현예로서, 상기 리턴덕트는 히터코어의 후류공간과 증발기의 공기유입공간 사이에 연결된 것을 특징으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동차용 증발기의 과냉 제어 방법은 차량의 시동후 에어컨 스위치가 온되었는지를 판단하는 제1단계와; 상기 에어컨 작동과 함께 압축기가 작동되면, 리턴덕트 내부의 개폐밸브가 초기상태(닫힘상태)인지를 판단하는 제2단계와; 상기 증발기의 핀 온도를 써미스터에서 검출하는 제3단계와; 증발기의 핀 온도가 2℃ 에 도달함을 감지한 써미스터는 콘트롤러에 신호를 보내는 동시에 콘트롤러는 액튜에이터에 구동 전류신호를 보내어, 상기 개폐밸브와 히터코어의 입구도어가 개방되는 제4단계와; 상기 히터코어를 통과한 핫에어가 상기 리턴덕트를 경유하여 증발기의 입구로 흘러가서 증발기의 과냉을 방지할 수 있도록 한 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직한 구현예로서, 상기 증발기의 핀 온도가 2℃ 이상으로 감지되면, 상기 개폐밸브와 히터코어의 입구도어가 닫히게 되는 단계가 더 진행되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 자동차용 증발기의 과냉 방지 장치에 대한 구성을 나타내는 사시도이고, 도 2는 단면도이다.

본 발명은 핫에어를 증발기(10) 유입구로 리턴시켜 증발기(10) 핀의 온도를 약 2℃ 이상으로 지속적으로 유지시켜줌에 따라, 압축기의 온/오프 사이클이 거의 일어나지 않게 한 것이다.

또한, 본 발명은 압축기의 온/오프 사이클의 빈도를 최소화시킴에 따라 여름철 에어컨 오프시 실내 토출구로 유입되는 공기 온도가 약 5℃∼8℃로 급격하게 올라가 순간적으로 실내냉방 성능을 떨어뜨리는 현상을 방지하고자 한 것이다.

이를 위한 본 발명의 구성을 살펴보면 히터코어(20)와 증발기(10) 사이를 도 1내지 도 2에 도시한 바와 같이 이중으로 만곡되게 절곡된 플라스틱 재질의 리턴덕트(30)로 연결하되, 바람직하기로는 상기 리턴덕트(30)는 히터코어(20)의 후류공간과 증발기(10)의 공기유입공간 사이에 연결되도록 한다.

그 이유는 히터코어(20)를 통과한 공기가 고온의 공기이므로, 이 고온 공기를 증발기(10)로 흘려보내기 위하여 히터코어(20)의 후류에 리턴덕트(30)의 일측단을 연결하는 것이고, 또한 증발기(10)의 유입공간에 타단을 연결시킨 이유는 고온의 공기가 증발기(10)의 유입공간에 흘러감과 동시에 증발기(10)의 코어핀을 통과하면서 과냉되는 증발기를 식혀줄 수 있도록 하기 위함이다.

한편, 상기 리턴덕트(30)의 내부 일정 부위에는 액튜에이터(40) 구동형 개폐밸브(50)가 개폐 가능하게 설치되고, 이때 개폐밸브(50)를 개폐 동작시키는 수단으로 리턴덕트(30)의 외측면에 액튜에이터(40)를 장착하게 된다.

또한, 상기 액튜에이터(40)에 대한 구동 제어수단으로서 콘트롤러(60)가 연결되고, 이 콘트롤러(60)의 제어 전류신호를 받아서 액튜에이터(40)가 구동되도록 한다.

이때, 상기 콘트롤러(60)에는 증발기(10)의 코어 핀에 장착되어 있는 써미스터(70)(일종의 온도감지센서)와 연결된 상태이다.

따라서, 증발기(10)가 과냉되는 경우, 상기 히터코어(20)를 통과한 고온의 공기가 리턴덕트(30)를 따라 증발기(10)의 유입공간으로 제공되는 동시에 증발기(10)로 유입되는 공기와 섞이면서, 결국 고온의 공기가 과냉 상태의 증발기 코어핀에 닿아 증발기의 과냉이 용이하게 방지되어진다.

여기서, 본 발명에 따른 자동차용 증발기의 과냉 제어 방법을 첨부한 도 3을 참조로 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 차량의 시동후 에어컨 스위치가 온되었는지를 판단하게 된다.

다음으로, 에어컨 스위치의 온과 함께 에어컨 작동이 개시되면, 압축기가 구동을 하게 되는 바, 이때 상기 리턴덕트(30) 내부의 개폐밸브(50)가 초기상태(닫힘상태)인지를 판단하게 된다.

이와 동시에 상기 써미스터(70)는 증발기(10)의 핀 온도를 검출하게 되는데, 증발기(10)의 핀 온도가 2℃ 에 도달함을 감지한 써미스터(70)는 그 감지신호를 콘트롤러(60)에 보내게 되고, 이때 콘트롤러(60)는 액튜에이터(40)에 구동 전류신호를 보내어, 상기 개폐밸브(50)가 열리게 되고, 동시에 히터코어(20)의 입구도어(80)에 연결되어 있던 액튜에이터에도 전류신호를 보내어 히터코어(20)의 입구도어(80)를 개방시키게 된다.

이러한 상태에서 상기 히터코어(20)를 통과한 핫에어가 상기 리턴덕트(30)를 경유하여 증발기(10)의 유입공간으로 흘러가고 동시에 핫에어는 증발기(10)의 코어핀을 통과하게 됨에 따라, 증발기(10)의 과냉이 방지되는 것이다.

한편, 상기 증발기(10)의 핀 온도를 써미스터가 2℃ 이상으로 감지하게 되면, 상기 콘트롤러(60)는 개폐밸브(50)와 히터코어(20)의 입구도어(80)가 닫히게 되는 전류신호를 보내게 되어, 개폐밸브(50)와 히터코어(20)의 입구도어(80)는 닫히게 된다.

이와 같이, 증발기의 온도를 약 2℃ 이상으로 지속적으로 유지시켜 줄 수 있도록 함으로써, 압축기의 온/오프 사이클링이 거의 발생되지 않게 되어, 전체 냉방시스템의 성능이 크게 향상될 수 있고, 과냉에 의한 증발기의 손상을 용이하게 방지할 수 있다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 증발기의 과냉 방지 장치 및 그 제어 방법에 의하면, 히터코어와 증발기간에 핫에어 리턴덕트를 연결하여, 증발기에 핫에어를 리턴시켜줌에 따라 증발기의 과냉을 보다 효율적으로 방지할 수 있다.

또한, 증발기의 과냉이 방지됨에 따라 압축기의 온/오프 사이클링이 거의 일어나지 않고, 항상 실내 냉방온도를 일정한 온도로 유지시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 자동차용 증발기의 과냉 방지 장치에 대한 구성을 나타내는 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 자동차용 증발기의 과냉 방지 장치에 대한 구성을 나타내는 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 자동차용 증발기의 과냉 방지 장치를 제어하는 방법을 나타내는 순서도,

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 증발기 20 : 히터코어

30 : 리턴덕트 40 : 액튜에이터

50 : 개폐밸브 60 : 콘트롤러

70 : 써미스터 80 : 입구도어

Claims (4)

1. 자동차용 증발기의 과냉 방지 장치에 있어서,

   히터코어(20)와 증발기(10) 사이를 리턴덕트(30)로 연결하고, 상기 리턴덕트(30)에 액튜에이터 구동형 개폐밸브(50)를 설치하며, 상기 액튜에이터(40)를 증발기(10)의 핀에 장착되어 있는 써미스터(70)와 연결된 콘트롤러(60)와 연결시켜서 달성된 것을 특징으로 하는 자동차용 증발기의 과냉 방지 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 리턴덕트(30)는 히터코어(20)의 후류공간과 증발기(10)의 공기유입공간 사이에 연결된 것을 특징으로 하는 자동차용 증발기의 과냉 방지 장치.
3. 자동차용 증발기의 과냉 제어 방법에 있어서,

   차량의 시동후 에어컨 스위치가 온되었는지를 판단하는 제1단계와;

   상기 에어컨 작동과 함께 압축기가 작동되면, 리턴덕트(30) 내부의 개폐밸브(50)가 초기상태(닫힘상태)인지를 판단하는 제2단계와;

   상기 증발기(10)의 핀 온도를 써미스터(70)에서 검출하는 제3단계와;

   증발기(10)의 핀 온도가 2℃ 에 도달함을 감지한 써미스터(70)는 콘트롤러(60)에 신호를 보내는 동시에 콘트롤러(60)는 액튜에이터(40)에 구동 전류신호를 보내어, 상기 개폐밸브(50)와 히터코어(10)의 입구도어(80)가 개방되는 제4단계와;

   상기 히터코어(20)를 통과한 핫에어가 상기 리턴덕트(30)를 경유하여 증발기(10)의 입구로 흘러가서 증발기(10)의 과냉을 방지할 수 있도록 한 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 증발기의 과냉 제어 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 증발기(10)의 핀 온도가 2℃ 이상으로 감지되면, 상기 개폐밸브(50)와 히터코어(20)의 입구도어(80)가 닫히게 되는 단계가 더 진행되는 것을 특징으로 하는 자동차용 증발기의 과냉 제어 방법.