KR101106537B1

KR101106537B1 - 차량용 초임계 냉매 시스템

Info

Publication number: KR101106537B1
Application number: KR1020040108044A
Authority: KR
Inventors: 장길상
Original assignee: 한라공조주식회사
Priority date: 2004-12-17
Filing date: 2004-12-17
Publication date: 2012-01-20
Also published as: KR20060069552A

Abstract

본 발명은 차량용 초임계 냉매 시스템을 개시한다. 본 발명에 따른 차량용 초임계 냉매 시스템은, 압축기, 가스쿨러, 교축밸브, 증발기를 구비하며, 상기 압축기의 흡입측 및 토출측에는 온도 및 압력 센서가 장착되어, 상기 센서와 차량의 엔진은 시스템을 제어하는 제어부에 접속되며, 상기 교축밸브는 압축기 흡입측 냉매의 과열도에 연동하여 제어부에 의해 제어되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 사용자의 요구에 대응하여 편의성과 차량 내부 공간의 쾌적성을 향상시키면서 시스템의 냉방성능을 향상시킬 수 있으며, 냉각 시스템의 성적계수를 최적화하면서 시스템을 안정적으로 작동시킬 수 있게 되어 시스템의 부품을 보호할 수 있게 되고, 나아가 시스템의 내구성이 향상되게 된다.

Description

차량용 초임계 냉매 시스템{Supercritical refrigerant system for vehicle}

도 1은 종래의 냉매 시스템의 구성도이고,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 초임계 냉매 시스템의 구성도이며,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 초임계 냉매 시스템의 제어 관계를 나타내는 블럭도이며,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 초임계 냉매 시스템의 작동 순서를 나타내는 순서도이며,

도 5는 도 2의 차량용 초임계 냉매 시스템의 압력 엔탈피선도이며,

도 6은 흡입측 과열도에 따른 성적계수의 상관관계를 나타내는 그래프이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>

110 : 압축기 112 : 개스쿨러

114 : 내부 열교환기 116 : 교축밸브

118 : 증발기 120 : 어큐뮬레이터

122 : 제어부

124 : 압축기 흡입측 온도 및 압력 센서

126 : 압축기 토출측 온도 및 압력센서 128 : 엔진

130 : 사용자 입력부

본 발명은 차량용 초임계 냉매 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 사용자의 요구에 따라 주행 상태를 고려하여 시스템을 최적화할 수 있는 차량용 초임계 냉매 시스템에 관한 것이다.

최근에는 환경 친화적인 냉매에 대한 세계적인 요구로 인하여 차량용 냉매 시스템에도 고압측 냉매 유동이 냉매의 임계 온도 이상의 온도에서 작동하는 초임계 냉매 시스템에 대한 필요성이 강력하게 대두되고 있다. 예를 들면, 이산화탄소를 냉매로 사용하는 공기 조화 시스템은 기존의 HFC-134a를 냉매로서 사용하는 냉매 시스템에 비하여 냉방성능이 우수할 뿐만 아니라 효율이 향상되어 자동차의 연비를 줄일 수 있는 장점이 확인되고 있다. 그러나, 기존의 다른 냉매를 사용하는 냉매 시스템은 효율을 향상시키기 위해서는 여러가지 기술적 과제를 가지고 있었다.

냉매 시스템에 관련한 종래의 기술로서, 일본 공개 특허 제2003-002048호는 차량용 공조장치에 관한 것으로서, 이산화탄소를 냉매로 사용하는 냉매 시스템에 있어서 압축기에서 소요되는 소비동력이 과도하게 상승하는 것을 방지함과 동시에 압축기나 고무부품 등이 열손상되는 것을 방지하기 위한 장치에 관한 것이다. 여기서, 증발기를 통과한 직후의 공기 온도가 대략 0도가 되도록 압축기의 토출용량을 가변제어함으로써 압축기로부터 토출되는 냉매유량이 소정유량을 넘는 것을 방 지한다. 이것에 의해 고압측의 냉매의 압력 및 냉매의 온도가 과도하게 상승해 버리는 것을 방지할 수 있기 때문에 압축기에서 소요되는 소비동력이 과도하게 상승하는 것을 방지하면서 압축기나 고무부품등이 열에 의해 손상되는 것을 방지하는 구조이다.

한편, 일본 공개 특허 제2000-234811호는 이산화탄소등의 냉매를 사용하는 공조장치에서 압축기의 신뢰성을 증대시키기 위해 방열측, 즉 개스 쿨러측에서 초임계 상태가 될 수 있는 냉매를 봉입하고 토출 압력에 따라 감압기의 개도를 조작하는 토출 압력 제어기와 토출 온도에 따라 감압기의 개도를 조절하는 토출 온도 제어기, 토출 온도에 따라 토출 압력 제어기와 토출 온도 제어기를 바꾸고 감압기의 개도를 조작하는 감압기 개도 조작기를 구비한 공조장치에 관한 것이다.

도 1에는 이러한 종래의 일반적인 냉매 사이클에서 공통적으로 나타나는 구조적 특성을 가진 냉매 시스템의 구성도가 도시되어 있다. 이러한 종래의 이산화탄소 초임계 냉매 시스템에 대한 기술은 압축기(compressor : 10), 개스 쿨러(gas cooler : 12), 내부 열교환기(internal heat exchanger : 14), 교축 밸브(expansion valve : 18), 증발기(evaporator : 18), 어큐뮬레이터(accumulator : 20)가 냉매라인(28)에 연결되어 이루어지며, 제어기(22)에 의해 상기 압축기(10)로부터 토출되는 냉매의 온도와 압력만을 센싱하여 제어한다.

이 경우, 압축기로부터 토출되는 냉매의 온도와 압력만을 제어하여 시스템을 보호함으로써 고압측의 냉매의 압력 및 냉매의 온도가 과도히 상승해 버리는 것을 방지할 수 있는 점은 장점이라고 할 수 있지만, 효율면에서 시스템의 최적 상태를 감지할 수 없고 단지 시스템을 보호하는데만 중점을 둔 기술에 불과하였다. 특히, 초임계 냉매 시스템에서 최적의 효율로 운전할 수 있는지 여부는 차량 주행과 관련된 부분을 포함하는 시스템 전체의 효율과 관련하여 상당히 중요한 문제인데, 운전상태에 따른 시스템의 효율의 변화는 바로 연료 소모와 직결되기 때문에 종래의 기술에서는 차량 전체에서 소모되는 연료의 효율적 소비측면에서는 미흡한 점이 많이 존재하는 문제점이 있었다.

본 발명의 초임계 냉매 시스템은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 다음과 같은 발명의 목적을 가지고 있다.

첫째, 이산화탄소를 냉매로 채용한 차량용 초임계 냉매 시스템의 작동제어를 향상시켜서 냉매 시스템의 효율을 극대화함과 동시에 시스템을 보호할 수 있는 제어방법이 고려된 차량용 초임계 냉매 시스템을 제공하는 것이다.

둘째, 연료소모를 최소화하고, 냉매 시스템의 내구성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 차량용 초임계 냉매 시스템을 제공하는 것이다.

셋째, 사용자의 요구에 최대한 부응하면서 사용자의 편의를 증대시키고 차량의 작동상태에 맞춰 냉매 시스템을 작동하여 차량의 운전성도 향상시킬 수 있는 차량용 초임계 냉매 시스템을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명인 차량용 초임계 냉매 시스템은, 압축기, 가스쿨러, 교축밸브, 증발기를 구비하는 차량용 초임계 냉매 시스템으로서, 상 기 압축기의 흡입측에는 온도 및 압력 센서가 장착되어, 상기 센서와 차량의 엔진은 시스템을 제어하는 제어부에 접속되며, 상기 교축밸브는 압축기 흡입측 냉매의 과열도에 연동하여 제어부에 의해 제어되며, 상기 엔진으로부터 전달된 신호가 급가감속 신호일 경우, 압축기를 오프하거나 또는 압축기 토출 용량을 최소로 조정하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 급가감속 신호는 상기 엔진 흡기측의 연료 분사량을 센싱하게 된다.

또한, 상기 압축기 흡입측의 온도 및 압력 센서에서 센싱된 온도 및 압력에서 연산되는 과열도가 소정의 범위에 오도록 교축밸브를 제어하게 된다.

여기서, 상기 과열도는 20K 내지 30K 인 것이 바람직하다.

또한, 상기 제어부로 최대성능이 입력되는 경우, 상기 압축기 흡입측의 과열도가 최대로 되도록 교축밸브를 제어하게 된다.

특히, 사용되는 냉매는 이산화탄소인 것이 바람직하다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명에 바람직한 실시예에 따른 차량용 초임계 냉매 시스템의 개략적인 구성도이다. 도 2에서 화살표는 냉매의 유동 방향을 가리키며, 실선은 냉매의 유동라인을 나타내며, 파선은 전기적 제어 신호선을 나타낸다.

도 2를 참조하면, 냉매를 압축하는 압축기(110), 상기 압축기에 의해 압축된 냉매를 응축시키는 개스 쿨러(112), 내부 열교환기(114), 상기 냉매를 팽창시키는 교축 밸브(116), 유입된 냉매를 공기와 열교환시키는 증발기(118), 및 어큐뮬레이터(120)가 냉매라인(실선으로 도시)으로 연결되며, 상기 압축기(110)의 흡입측에는 압력 및 온도센서(124)가 설치되고, 상기 압축기(110)의 토출측에는 압축기 토출측 온도 및 압력센서(126)가 설치되어 각각의 지점에서의 냉매 상태가 체크되어 제어 신호선(파선으로 도시)을 통해 제어부(122)에 해당 정보를 전달한다. 또한 상기 교축 밸브(116)와 차량의 엔진(128)도 제어 신호선을 통하여 상기 제어부(122)에 전기적으로 연결됨으로서 제어기의 제어하에 놓이게 된다. 제어부(122)는 전송된 정보를 기초로 제어 신호선을 통해 신호에 응답하여 차량용 냉매 시스템 전체의 과정을 제어하게 된다. 이때, 냉매라인에 냉매가 흐르면서 압력과 온도가 상승하거나 하강하여 냉각 효과를 달성하게 되는 구조이다.

이러한 구성에 따라 냉매의 유동 경로를 살펴보면, 냉매는 압축기(110), 개스 쿨러(112), 내부 열교환기(114), 교축 밸브(116), 증발기(118), 그리고 다시 내부 열교환기(114)를 거쳐서 압축기(110)로 돌아와 계속적인 순환 과정을 반복하게 된다.

실선으로 표시된 냉매 유동 라인과는 별도로 각각의 구성요소를 제어하는 제어 신호선(파선으로 도시)을 통하여 압축기(110)의 흡입측에 설치된 압축기 흡입측 온도 및 압력 센서(124)와 압축기(110)의 토출측에 설치된 압축기 토출측 온도 및 압력 센서(126)는 시스템을 제어하는 제어부(122)에 접속되어 있어 압축기(110)의 흡입측과 토출측의 온도와 압력에 대한 정보를 제어부에 전달한다.

또한 상기 제어부(122)는 교축 밸브의 상태와 작동 지시를 위하여 제어 신호 선을 통하여 상기 교축 밸브(116)에도 전기적으로 접속되어 있다. 뿐만 아니라, 직접적으로 냉매 시스템의 구성요소는 아니지만, 차량의 엔진(128)도 상기 제어부(128)에 제어 신호선을 통하여 접속되어 엔진의 가감속 상태를 제어부가 체크하게 된다.

따라서, 제어부(122)는 엔진(128)으로부터 전송되는 엔진의 상태와, 압축기 흡입측 온도 및 압력 센서(124)와 압축기 토출측 온도 및 압력센서(126)로부터 전달된 정보를 접수하고, 차량의 사용자의 입력에 따른 지시사항을 고려하여 교축 밸브(116)의 작동상태를 제어하게 된다.

도 3은 상기와 같은 구성에 따른 차량용 초임계 냉매 시스템의 제어 관계를 나타내는 블록도이다.

도 3을 참고하면, 제어부(122)는 차량의 사용자가 차량 내부의 대시보드 등에 설치된 콘트롤 패널, 즉 차량의 운행과 차량 내부의 공조 시스템에 대하여 원하는 작동유형에 대한 정보를 입력하는 사용자 입력부(130)를 통하여 사용자의 지시사항을 접수하며, 이와 함께 가속기 페달에 의해 가속 정도가 결정되는 엔진(128)으로부터 엔진의 상태를 체크하게 된다. 엔진(128)으로부터 전달되는 정보가 냉매 시스템의 가동과 무관한 정보라면 제어부(122)는 냉매 시스템에 별도의 작동 신호를 전달하지 않겠지만, 엔진으로부터 전달되는 정보가 냉매 시스템의 가동과 관련된 작동 정보를 포함한다면, 제어부(122)는 냉매 시스템에 소정의 작동신호를 전달하게 된다.

여기서, 제어부(122)가 냉매 시스템에 소정의 작동신호를 전달함에 있어서, 압축기 흡입측 온도 및 압력센서(124)와 압축기 토출측 온도 및 압력 센서(126)로부터 전달된 냉매의 온도와 압력에 대한 정보를 바탕으로 교축 밸브(116)에 소정의 작동지시를 전달하게 된다.

특히, 교축 밸브(116)에 대한 작동지시는 상기 압축기 흡입측에 설치된 압축기 흡입측 온도 및 압력센서(124)에서 측정된 정보를 바탕으로 이에 연동하여 수행된다. 즉, 교축 밸브의 조절은 압축기 흡입측에서 냉매가 포화온도보다 높은 상태에 놓이게 되는 정도를 나타내는 과열도를 조절하게 된다.

압축기 토출측 온도 및 압력 센서(126)는 고압측의 냉매의 압력과 온도가 과도하게 상승하는 것을 미연에 방지하기 위하여 토출측 온도와 압력을 제어부에 전달하게 되고 제어부는 이를 바탕으로 토출측 온도와 압력이 과도하게 상승하는 것을 방지하도록 시스템을 제어하게 된다.

압축기(110)의 흡입측 냉매의 과열도는 흡입측 온도와 압력을 측정하여 다음과 같은 식 1로 계산된다.

과열도(K) = 온도(℃) - 0.8864 × 압력(bar) + 30.636 (식 1)

상기 식 1에서 과열도는 압축기 흡입측의 과열도를 나타내며, 상기 온도는 압축기 흡입측에 설치된 압축기 흡입측 온도 및 압력 센서에서 측정된 온도이며, 상기 압력은 역시 압축기 흡입측에 설치된 압축기 흡입측 온도 및 압력 센서에 의해 측정된 압력이다.

상기와 같은 과열도에 연동되어 조절되는 교축밸브(116)의 작동은 본 발명의 차량용 초임계 냉매 시스템에서 항상 동일하게 수행되는 것이 아니라, 엔진의 상태 및 사용자의 설정 입력에 따라 소정의 단계에서 적절하게 수행되게 된다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 초임계 냉매 시스템의 작동 순서를 나타내는 순서도이다.

도 4를 참고하면, 차량의 냉매 시스템, 즉 에어콘이 작동되었는지 여부를 판단하는 에어콘 작동여부 판단 단계(S1)가 수행되어, 에어콘 작동이 이루어지고 있지 않다고 판단되면 본 발명에 따른 차량용 초임계 냉매 시스템의 작동이 보류되고 작동이 개시될 때까지 판단을 대기하게 된다. 그러나, 일단 에어콘, 즉 냉매 시스템이 작동된다면, 단순히 차량 내부의 냉방을 위한 냉매 시스템만을 가동하게 되는 것이 아니라, 차량의 엔진상태에 따른 주행상태를 점검하는 엔진상태 입력단계(S2)를 수행하게 된다. 이 단계에서, 엔진(128)에서 제어부로 엔진상태가 전송되게 된다.

일반적으로 엔진이 작동하여 차량을 가속시키거나 감속시킬 경우에 엔진에는 큰 작동 변화가 수반되게 되고, 차량의 주행 속도에 변화가 없다면 엔진에서도 작동상의 큰 변화는 없게 된다. 따라서, 차량의 사용자가 가속기 페달을 작동하여 엔진에서 큰 동력이 출력되도록 하거나, 제동기를 작동하여 엔진의 작동을 급속히 감속시키는 경우, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 이러한 엔진의 작동상태의 변화는 그대로 제어부(122)로 전달된다.

그 다음으로, 상기 엔진상태 입력단계(S2)에서 제어부(122)로 전달된 엔진의 작동상태에 대한 정보가 제어부(122)에 사전에 입력된 엔진의 작동상태에 대한 여러 가지의 정보중에 급가감속에 해당하는 정보인지를 판단하는 급가감속 판단단계 (S3)가 수행된다. 즉, 엔진으로부터 전달된 신호가 급가감속 신호인지 여부를 판단하게 되는 것이다. 여기서, 상기 급가감속 신호는 상기 엔진 흡기측의 연료 분사량을 센싱하여 발생된다.

만약 급가감속 판단단계(S3)에서 엔진의 작동상태로 보아 차량이 급가감속하는 상태라면 냉매 시스템은 이에 따라 가감속 모드를 수행하는 가감속 모드 수행단계(S9)를 거치게 된다. 가감속 모드 수행단계에서는 차량의 주행에 우선점이 주어진 상태이므로 냉매 시스템에 주어지는 동력과 에너지는 차량의 주행에 방해를 주지 않는 상태에서 가장 소극적으로 운용된다. 특히, 엔진으로부터 전달된 신호가 급가감속 신호일 경우, 압축기를 오프하거나, 또는 압축기 토출 용량을 최소로 조정하게 된다.

특히, 가감속 모드 수행단계(S9)는 차량이 급속하게 가속하거나 감속하는 경우로서 엔진 흡기측에 설치된 센서(도시 않음)의 신호를 통해 감지된다. 엔진이 급속하게 가속할 경우, 에어콘 성능보다 엔진의 성능이 중요하므로 압축기의 클러치가 단속되거나, 압축기의 운전에 사용되는 용량은 최소로 조절된다.

에어콘의 압축기 회전수가 급격히 늘었을 경우 냉매의 유량이 증가되고 고압측 압력이 증대되는 것이 일반적이 경향이다. 이 경우, 이는 시스템에 무리를 주어서 시스템에 손상을 가져올 수도 있으므로 제어부(122)는 교축밸브(116)가 열리도록 제어하고, 이로 인하여 압축기 회전수가 안정적인 회전수의 범위에 오게 되면 제어부(122)는 다시 교축 밸브가 서서히 닫히도록 시스템을 제어하여 압축기 흡입측에서 측정되는 온도와 압력에 따라 상기 식 1에서 계산되는 과열도는 적절한 범 위를 유지할 수 있게 된다.

다시 도 4로 돌아와서, 급가감속 판단단계(S3)에서 엔진의 상태가 급가감속 상태가 아니라고 판단되면, 제어부(122)는 차량의 사용자가 콘트롤 패널을 통해 입력한 설정값을 전송받는 사용자 설정입력단계(S4)를 수행하게 되고, 이를 통하여 입력된 사용자의 설정 입력치가 냉매 시스템이 최대 성능을 발휘해야 하는 입력치인지 여부를 판단하는 최대성능 판단단계(S5)를 수행하게 된다.

만약, 상기 최대성능 판단단계(S5)에서 사용자가 입력한 입력치가 에어콘이 최대성능으로 작동하라는 지시에 해당한다면, 제어부의 제어에 의해 에어콘, 즉 냉매 시스템은 최대의 냉방 효과를 발휘하는 최대성능모드 수행단계(S8)를 실시하게 된다.

상기의 최대성능 모드는 사용자의 의도에 따라 차량의 주행보다는 차량 실내의 쾌적한 공기 조화가 필요할 경우에 사용되는 모드로서, 압축기 흡입측의 과열도가 최대가 되도록 교축밸브를 제어하는 모드이다. 차량의 사용자가 차량 내부에 설치된 콘트롤 패널에 있는 최대 성능 모드의 스위치를 온(on)함으로써 이러한 최대성능모드가 수행된다.

이러한 최대성능모드에서 제어부(122)는 압축기(110)의 흡입측의 과열도를 높혀주도록 시스템을 제어한다. 과열도는 전술한 식 1에 따른 수치이다. 단 압축기 토출측에 설치된 압축기 토출측 온도 및 압력센서(126)에 의해 측정된 토출측 온도와 압력이 소정 설정치 이하인 조건하에서 수행된다. 즉, 토출측 압력과 온도가 설정치를 넘지 않는 한 제어부(122)는 교축 밸브(116)를 닫도록 제어하여 압축 기 흡입측의 과열도를 최대로 높힌다.

선택적으로, 상기 최대성능 판단단계(S5)에서 사용자의 입력치가 최대성능모드를 수행하라는 지시가 아니라면, 압축기 흡입측 온도 및 압력 센서(124)와 압축기 토출측 온도 및 압력 센서(126)로부터 압력과 온도에 대한 정보를 전송받은 제어부(122)는 시스템이 에너지 효율 측면에서 가장 경제적으로 운용되는 최대효율 모드를 수행하는 단계(S7)를 실시하도록 제어한다.

최대효율모드는 전술한 두가지 제어모드를 제외한 경우로서, 차량의 연비를 최대로 경제적으로 운행할 수 있는 모드이다. 이산화탄소를 냉매로 사용하는 냉매시스템의 효율을 좌우하는 것은 압축기 흡입측의 과열도이다. 이러한 압축기 흡입측의 과열도를 조절함으로써 냉매 시스템 자체를 최적의 상태로 제어할 수 있게 된다.

압축기 흡입측의 과열도를 설명하기 위하여, 도 2의 차량용 초임계 냉매 시스템의 압력 엔탈피 선도를 나타내는 도 5를 참고한다.

도 5에서 a, b, c, d, e지점은 도 2의 해당 지점에서의 압력과 엔탈피의 해당 지점에 대한 대략적인 정량적 추이를 나타낸다. 도5에서 Tc는 냉매의 임계 온도를 나타낸다. 압축기 토출측은 온도면에서 Ta에 해당하며, 개스 쿨러(112)와 내부 열교환기(114)를 거치면 지점b에 도달하게 된다. 냉매는 교축밸브(116)을 거치면서 압력은 하강하게 되어 포화액체선과 포화증기선내부에서 액체와 기체가 공존하는 상태로 되며, 증발기(118)와 어큐뮬레이터(120)을 거쳐서 포화증기선에 도달하게 된다. 이어서 내부 열교환기(114)를 다시 통과하게 되면서 냉매는 포화온도 인 Td보다 높은 상태에 있는 e 지점에 기체 상태가 된다. e 지점에서의 냉매의 온도는 Te 에 해당하게 된다.

여기서, 상기 포화증기선상의 d 지점과 이에서 더 나아가 Te 의 온도에 있는 e 지점과의 차이가 과열도에 해당하게 된다. 냉매에 있어서 d점은 그 특성상 지정되는 압력과 엔탈피의 상관관계에 해당하는 지점이므로 과열도를 증가시키거나 감소시키기 위해서는 e점의 위치를 이동시킴으로써 과열도도 이에 연동하여 변화할 수 있게 된다.

e 점은 바로 압축기(110)의 흡입측에 해당하는 지점이며, 압축기 흡입측 온도 및 압력센서(124)는 e점의 압력과 온도를 측정함으로써 과열도를 연산할 수 있게 되고, 제어부(122)는 이러한 e 점의 위치를 조절하기 위하여, 교축밸브(116)의 작동을 제어하게 되는 것이다.

도 6은 냉매가 이산화탄소인 경우에 흡입측 과열도와 냉매 시스템의 성적계수(coefficient of performance)의 상관관계에 대한 실험 결과를 나타낸 그래프이다.

성적계수는 단위 소모동력에 대한 냉방량의 비를 나타낸다.

도 6을 참고하면, 흡입측 과열도(단위는 캘빈, K)는 10K이하에서는 과열도가 증가함에 따라 급격하게 증가하다가 대략 과열도가 20K 내지 30K 사이에 이르면 최대 1.8에 수렴하게 됨을 알 수 있다.

이러한 실험결과를 바탕으로, 과열도가 20K 내지 30K 사이에서 이산화탄소를 냉매로 하는 초임계 냉매 시스템의 효율이 가장 우수함을 알 수 있다. 따라서, 전 술한 세가지 작동모드 중에서, 냉매 시스템을 가장 효율적으로 작동시키는 최대효율모드는 압축기 흡입측 냉매의 과열도가 20K 내지 30K 가 되도록 조절하는 것이 바람직하다.

전술한 바와 같은 구성을 구비한 본 발명의 초임계 압력 사이클에 따르면 다음과 같은 효과가 기대된다.

첫째, 사용자의 요구에 대응하여 편의성과 차량 내부 공간의 쾌적성이 향상시키면서 시스템의 냉방성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

둘째, 냉각 시스템의 성적계수를 최적화하면서 시스템을 안정적으로 작동시킬 수 있게 되어 시스템의 부품을 보호할 수 있게 되고, 나아가 시스템의 내구성이 향상되는 장점이 있다.

셋째, 연료소비율을 감소시킬 수 있어 경제적인 운용이 가능하게 하는 장점이 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims

압축기, 가스쿨러, 교축밸브, 증발기를 구비하는 차량용 초임계 냉매 시스템 에 있어서,

상기 압축기의 흡입측에는 온도 및 압력 센서가 장착되어, 상기 센서와 차량의 엔진은 시스템을 제어하는 제어부에 접속되며, 상기 교축밸브는 압축기 흡입측 냉매의 과열도에 연동하여 제어부에 의해 제어되며, 상기 엔진으로부터 전달된 신호가 급가감속 신호일 경우, 압축기를 오프하거나 또는 압축기 토출 용량을 최소로 조정하는 차량용 초임계 냉매 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 급가감속 신호는 상기 엔진 흡기측의 연료 분사량을 센싱하여 발생되는 것을 특징으로 하는 차량용 초임계 냉매 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 압축기 흡입측의 온도 및 압력 센서에서 센싱된 온도 및 압력에서 연산되는 과열도가 소정의 범위에 오도록 교축밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 초임계 냉매 시스템.
제 3 항에 있어서,

상기 과열도는 20K 내지 30K 인 것을 특징으로 하는 차량용 초임계 냉매 시스템.
제 3 항에 있어서,

상기 제어부로 최대성능이 입력되는 경우, 상기 압축기 흡입측의 과열도가 최대로 되도록 교축밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 초임계 냉매 시스템.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

사용되는 냉매는 이산화탄소인 것을 특징으로 하는 차량용 초임계 냉매 시스템.