KR101076608B1 - 증발기 아이싱 방지 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 증발기 아이싱 방지 제어방법에 관한 것으로서, 다양한 주행조건에 대하여 압축기의 구동을 보정제어할 수 있도록 함으로써 악조건에서도 증발기의 아이싱을 방지할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 증발기 아이싱 방지 제어방법은, 속도감지센서에 의해서 제어유니트에 입력되는 엔진 회전수 또는 압축기 회전수로 압축기 온/오프온도를 보정하는 단계; 타이머에 의해서 제어유니트에 입력되는 자동차 주행시간에 따라 압축기 온/오프온도를 보정하는 단계; 그리고, 상기 두 단계에서 엔진 회전수 및 자동차 주행시간에 따라 보정된 압축기 온/온프온도로 압축기의 구동을 제어하는 단계를 포함하여 이루어진다.

증발기, 이배퍼레이터, 이베퍼레이터, 증발기결빙, 증발기아이싱

Description

증발기 아이싱 방지 제어방법{METHOD FOR CONTROLLING DEICING OF EVAPORATOR}

도 1은 본 발명에 따른 증발기 아이싱 방지 제어방법을 수행하기 위한 공기조화장치를 나타내는 구성도이다.

도 2는 본 발명에 따른 증발기 아이싱 방지 제어방법을 나타내는 흐름도이다.

도 3a는 엔진 또는 압축기 회전수와 온도보정량과의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 3b는 주행거리와 온도보정량과의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 3c는 주행거리와 온도보정량과의 다른 관계를 나타내는 그래프이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 제어유니트, 320 : 속도감지센서,

700 : 증발기, 702 : 증발기 온도감지센서,

720 : 압축기

본 발명은 자동차 공기조화장치에 있어서의 증발기 아이싱 방지 제어방법에 관한 것으로서, 특히 다양한 주행조건에 대하여 압축기의 구동을 보정제어할 수 있도록 함으로써 악조건에서도 증발기의 아이싱을 방지할 수 있는 증발기 아이싱 방지 제어방법에 관한 것이다.

자동차용 공기조화장치는 자동차의 실내를 냉방하기 위한 냉방시스템과 자동차의 실내를 난방하기 위한 난방시스템을 포함한다. 냉방시스템은 압축기의 구동에 의하여 토출되는 냉매가 응축기, 리시버 드라이어, 팽창밸브 및 증발기를 거쳐 다시 압축기로 순환하는 과정에서 증발기에 의한 열교환에 의하여 자동차의 실내를 냉방하도록 구성되며, 한편 난방시스템은 엔진으로부터 냉각수를 히터 코어로 유입하여 열교환시킴으로써 자동차의 실내를 난방하도록 구성된다.

한편, 증발기는 두 플레이트가 접합된 다수의 플랫 튜브와 다수의 전열핀이 교대로 적층되고, 좌우측에는 엔드 플레이트에 의하여 각각 보강되는 구조의 적층형 열교환기로서, 히터코어와 함께 공기조화케이스에 내장되며, 공기조화케이스의 입구에는 송풍기가 연결된다. 따라서, 송풍기에 의하여 송풍되는 공기가 냉난방모드에 따라 증발기 및/또는 히터코어를 거치면서 열교환되어 냉기 또는 온기로 바뀌고, 이 냉기 또는 온기가 공기조화케이스의 냉난방모드에 따라 개방된 벤트들을 통하여 자동차 실내로 토출됨으로써 자동차 실내의 냉난방이 수행된다.

공기조화장치가 냉방모드로 가동되는 과정에서 증발기의 표면온도는 점차 내려가고 특히 냉매의 과냉각에 의하여 과냉각영역에서는 송풍공기중에 포함된 수분이 증발기 표면에 얼어붙은 아이싱 현상(결빙현상)이 발생한다. 이와 같은 아이싱 현상은 냉방모드가 더 유지될수록 점차 발달하여 송풍공기와 냉매와의 열교환을 방해하게 되므로 냉방효율이 급격하게 저하된다. 따라서, 이 아이싱 현상을 방지할 필요가 있다.

종래에는 일반적으로 제어유니트의 압축기 사이클링 알고리즘에 의하여 증발기에 설치되는 온도감지센서의 감지온도만을 이용하여 압축기를 온/오프 제어하는 아이싱 방지 제어방법이 주로 채용되었다. 예컨대, 국내 공개특허 제97-34542호에는 송풍기속도제어기와, 상기 송풍기속도제어기로부터 송풍기에 입력되는 전압을 검출하는 전압검출기와, 증발기의 공기출구온도를 감지하는 온도감지기와, 증발기를 통과하는 송풍량에 따라 각각 다른 다단계 임계온도에 대한 기준동작점을 설정하고 그 기준동작점에 따라 상기 전압검출기의 출력전압과 온도감지기의 출력전압을 비교하여 압축기 운전 단속신호를 출력하는 온도제어기와, 상기 온도제어기의 출력에 따라 압축기의 마그네트 클러치로 흐르는 압축기 구동전류를 단속하는 압축기 구동용 릴레이를 구비하는 장치에 의하여 증발기의 과냉각을 방지하는 기술이 제안되어 있다.

그러나, 이와 같은 증발기 아이싱 방지 제어방법은 공기조화장치의 작동 성능 및 아이싱 방지 측면에서는 효과적이지만 엔진 회전수가 높아지거나 낮아지는 경우에 적절하게 대응할 수 없어 증발기의 과냉각 방지를 효과적으로 제어하기 어 렵다.

한편, 일본 공개특허 평5-238252호에는, 압축기와, 증발기와, 상기 증발기 내의 냉매의 증발압력을 일정 압력 이상으로 조정하는 압력조정밸브와, 히터코어와, 상기 증발기 및 히터코어가 설치되는 공기조절덕트와, 상기 히터코어에 의한 공기가열량을 조정하는 온도조정수단과, 상기 증발기의 냉각정도에 따른 물리량을 검출하는 온도감지센서와, 상기 온도감지센서의 검출신호에 근거하여 압축기의 전자클러치를 단속제어하여 압축기의 구동을 제어하는 압축기단속제어수단과, 자동차의 주행상태 또는 엔진회전수의 적어도 1개를 검출하는 검출수단과, 상기 검출수단에 의하여 자동차 주행속도가 소정 속도 이하인 상태 또는 엔진 회전수가 소정 회전수 이하인 상태의 적어도 1개가 검출된 때 상기 전자클러치에 통전하여 압축기를 강제적으로 구동하는 압축기 강제구동수단을 구비하는 자동차용 공조장치가 개시되어 있다. 이 자동차용 공조장치에 따르면, 압력조정밸브에 의한 냉매압력조절과 온도감지센서에 따른 전자클러치의 단속에 의하여 압축기를 구동함으로써 냉방부하에 따라 압축기를 구동하는 제어방식과, 주행속도 또는 엔진회전수에 따른 전자클러치의 단속에 의하여 압축기를 구동하는 제어방식이 동시에 적용됨으로써 증발기의 결빙을 방지하도록 되어 있지만, 자동차 주행시간과 외기온도와 같은 다른 조건 등, 기타 특이한 환경에서 악조건이 누적되어 증발기에 아이싱 현상이 발생할 경우 적절하게 대처할 수 없는 단점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 문제점을 고려하여 이루어진 것으로서, 다양한 주행조건에 대하여 압축기의 구동을 보정제어할 수 있도록 함으로써 악조건에서도 증발기의 아이싱을 방지할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 증발기 아이싱 방지 제어방법은, 속도감지센서에 의해서 제어유니트에 입력되는 엔진 회전수 또는 압축기 회전수로 압축기 온/오프온도를 보정하는 단계; 타이머에 의해서 제어유니트에 입력되는 자동차 주행시간에 따라 압축기 온/오프온도를 보정하는 단계; 그리고, 상기 두 단계에서 엔진 회전수 및 자동차 주행시간에 따라 보정된 압축기 온/온프온도로 압축기의 구동을 제어하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 보정되는 압축기 온/오프온도는 엔진 회전수와 주행시간에 비례하여 상승하도록 이루어진 것이 바람직하다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미 와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 1에는 본 발명에 따른 증발기 아이싱 방지 제어방법을 수행할 수 공기조화장치가 도시되어 있다.

이 공기조화장치는 자동차 내/외부의 센서류(300)들 및 증발기 온도감지센서(310)로부터 각종 내/외기 정보가 제어유니트(100)에 입력되어 처리됨으로써 공기조화장치의 공조모드가 자동적으로 제어되도록 되어 있다. 또한 공조모드의 제어는 인스트루먼트 패널에 설치되는 조작부(200)의 각종 버튼을 조작함으로써 수동으로도 수행된다.

상기 공기조화장치는, 출구에 각각 도어(510d, 520d, 530d)에 의하여 개도가 조절되는 디프로스트 벤트(510), 페이스 벤트(520) 및 푸트 벤트(530)가 설치된 공기조화케이스(500)와, 상기 공기조화케이스(500)의 입구(550)에 연결되고 상부에 전환도어(630)에 의하여 개도가 조절되는 내기흡입구(610) 및 외기흡입구(620)가 설치되며 송풍기 모터(650)에 의해 회전하는 송풍팬(640)에 의하여 내기 또는 외기를 공기조화케이스(500)의 내부로 송풍하는 송풍기(600)와; 상기 공기조화케이스(500)의 내부유로중 상류측에 설치되는 증발기(700)와; 그리고, 상기 공기조화케이스(500)의 내부유로중 하류측에 설치되고 전방에 설치되는 온도조절도어(540)에 의하여 송풍개도가 조절되는 히터코어(710)를 구비한다. 증발기 온도감지센서(702)는 상기 증발기(700) 뒤쪽에 설치되어 증발기(700)를 거친 송풍공기의 온도를 감지하게 된다. 상기 증발기(700)는 압축기(720)와 관로로 연결되고 압축기(720)는 응축기(730)와 연결되며, 응축기(730)는 리시버 드라이어(740)와 연 결되고, 리시버 드라이어(740)는 증발기(700)와 연결되는 팽창밸브(750)와 연결됨으로써 냉방사이클이 구성된다. 또한 히터코어(710)는 엔진(800)과 연결됨으로써 난방사이클이 구성된다.

따라서, 냉방모드시에는 송풍기(600)에 의하여 송풍되는 내기 또는 외기가 증발기(700)를 거치면서 증발기(700) 내부를 유동하는 냉매와 열교환되어 냉기로 바뀐 채 개방된 벤트들을 통하여 자동차 실내로 토출됨으로써 자동차 실내의 냉방이 수행되고, 송풍공기가 증발기(700) 및 히터코어(710)를 거치면서 히터코어(710) 내부를 유동하는 냉각수와 열교환되어 온기로 바뀐 채 개방된 벤트들을 통하여 자동차 실내로 토출됨으로써 자동차 실내의 난방이 수행된다.

제어유니트(100)는 바로 전환도어(630), 송풍기 모터(650), 온도조절도어(540) 및 각 벤트(510, 520, 530)의 도어(510d, 520d, 530d)를 구동하는 출력전압과 압축기(720)의 전자클러치(722)에 대한 통전여부를 제어함으로써 내/외기유입, 풍량, 온도 및 풍향에 대한 공조모드 및 압축기(720)의 구동을 제어하게 된다.

본 발명에 따르면, 증발기 온도감지센서(702)의 감지신호에 따라 압축기(720)의 전자클러치(722)의 통전을 제어하여 압축기(720)의 구동을 제어함으로써 증발기(700)의 표면에 과냉각에 의하여 아이싱 현상이 발생하는 것을 방지하는 것 이외에 악조건하에서 아이싱 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 하기 위하여, 압축기(720)의 구동이 엔진 회전수 또는 압축기 회전수를 감지하는 속도감지센서(320)의 감지신호에 따라 제어됨과 아울러 주행시간을 감지하는 타이머(330) 의 감지신호에 따라 제어되도록 되어 있다.

다음에, 증발기의 아이싱 방지 제어방법에 대하여 도 2를 참조하면서 구체적으로 설명한다.

먼저 자동차의 시동을 켠 후 조작부(200)의 에어컨작동버튼을 온조작(S100)하면 공기조화장치가 초기화(S110)되고 자동공조제어 중인지 수동공조제어 중인지를 판단(S120)한다. 공조제어(S130) 중 자동공조제어중인 경우에는 각종 센서류(300) 및 증발기 온도감지센서(702)에 의하여 제어유니트(100)로 입력되는 입력치에 따라 전환도어(630), 송풍기 모터(650), 온도조절도어(540) 및 각 벤트(510, 520, 530)의 도어(510d, 520d, 530d)를 구동하는 출력전압과 압축기(720)의 전자클러치(722)에 대한 통전여부가 제어된다. 수동공조제어는 조작부(200)의 각종 버튼을 수동조작함으로써 수행될 수 있다.

이와 같은 공조제어중 냉방모드가 선택(S140)되면 냉방모드가 실행됨으로써 압축기가 구동되고 냉방사이클링 온도, 즉 압축기 온/오프온도의 기본값이 설정(S150)된다.

본 발명에서는 냉방모드 실행중에 속도감지센서(320)에 의하여 감지되는 엔진회전수 또는 압축기회전수의 변화가 제어유니트(100)에 입력되면 제어유니트(100)는 이를 판단(S200)하여 증발기 온도감지센서(702)에 의하여 감지되는 온도에 대한 압축기 온/오프온도가 보정된 공조모드를 실행(S210)하게 된다. 예컨대, 증발기 온도감지센서(702)에 의하여 감지되는 증발기 온도(T)가 0.5℃ 이하일 때 압축기(720)의 구동이 정지되고 상기 증발기 온도(T)가 2.5℃ 이상일 때 압축기(720)가 구동된다고 가정할 때, 도 3a에 도시된 바와 같이 회전수가 2000∼4000rpm인 범위에서 온도보정량은 0℃∼1.0℃의 범위에서 비례하여 증가하게 된다. 따라서, 증발기 온도(T), 즉 0.5℃ 및 2.5℃에 대하여 상기 온도보정량만큼 증가한, 보정된 증발기 온도에 대하여 압축기(720)의 구동이 온/오프 제어된다.

또한, 본 발명에 따르면, 타이머(330)에 의하여 측정되는 주행시간이 제어유니트(100)로 입력되면 제어유니트(100)는 이를 판단(S300)하여 증발기 온도감지센서(702)에 의하여 감지되는 온도에 대한 압축기 온/오프온도가 보정된 공조모드를 실행(S310)하게 된다. 즉, 도 3b에 도시된 바와 같이 주행시간이 1시간∼2시간인 범위에서 온도보정량은 0℃∼1.0℃의 범위에서 비례하여 증가하게 된다. 따라서, 증발기 온도(T)에 대하여 상기 주행시간에 따른 온도보정량만큼 증가한, 보정된 증발기 온도에 대하여 압축기(720)의 구동이 온/오프 제어된다.

또한, 본 발명에 따르면, 또한 타이머(330)에 의하여 측정되는 주행시간에 의하여 제어하는 다른 방법으로서, 도 3c에 도시된 바와 같이, 주행시간이 시내주행시 1시간∼고속주행시 1시간인 범위에서 온도보정량은 0℃∼2.0℃의 범위에서 비례하여 증가하고, 이 온도보정량만큼 증발기 온도(T)에 대하여 증가한, 보정된 증발기 온도에 대하여 압축기(720)의 구동이 온/오프 제어되도록 하는 방법이 채용될 수 있다.

그리고, 증발기 온도감지센서(702)에 의하여 감지되는 증발기 온도(T)가 제어유니트(100)에 입력되면 제어유니트(100)는 이를 판단(S400)하여 증발기 온도(T)가 설정온도 또는 보정온도 범위 이내이면 그 공조모드를 실행(S410)하고, 상기 온 도범위를 벗어나면 냉방모드 실행단계(S150)로 돌아가 상기 과정을 반복하게 된다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 증발기 아이싱 방지 제어방법에 있어서는, 증발기 온도감지센서(702)에 의하여 압축기(720)의 구동이 제어되는 한편, 엔진 또는 압축기 회전수 및 도로조건에 따른 주행시간에 의하여 보정된 증발기 온도에 의하여 압축기(720)의 구동이 제어되도록 함으로써, 다양한 조건에 대하여 압축기(720)의 구동을 제어할 수 있으므로 예컨대 주행시간이 길거나 압축기(엔진)의 회전수가 높거나 또는 고속주행시 등 같이 증발기에 아이싱이 발생할 가능성이 그 반대의 경우 보다 높은 경우에 압축기 온/오프 온도를 상향 보정하여 증발기에 아이싱 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 따라서 쾌적한 환경에서 자동차 주행을 도모할 수 있다.

Claims (2)

1. 공기조화장치의 냉방모드 실행 중 증발기 온도감지센서가 감지한 증발기 온도에 의하여 압축기의 구동을 제어하는 증발기 아이싱 제어방법에 있어서,

   속도감지센서에 의해서 제어유니트에 입력되는 엔진 회전수 또는 압축기 회전수로 압축기 온/오프온도를 보정하는 단계;

   타이머에 의해서 제어유니트에 입력되는 자동차 주행시간에 따라 압축기 온/오프온도를 보정하는 단계; 그리고,

   상기 두 단계에서 엔진 회전수 및 자동차 주행시간에 따라 보정된 압축기 온/온프온도로 압축기의 구동을 제어하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 증발기 아이싱 방지 제어방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 압축기 온/오프온도는 압축기의 회전수와 주행시간에 비례하여 상승하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 증발기 아이싱 방지 제어방법.

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