KR101221775B1 - 차량 공조장치용 가변용량형 압축기의 사이클링 방지방법 - Google Patents

차량 공조장치용 가변용량형 압축기의 사이클링 방지방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량 공조장치용 가변용량형 압축기에서 외기온에 낮을 때 발생하는 사이클링 현상에 따른 소음을 방지할 수 있도록 하는 차량 공조장치용 가변용량형 압축기의 사이클링 방지방법에 관한 것으로서,
전자식 팽창밸브와 가변용량형 압축기를 구비한 자동차용 공조장치의 제어에 있어서,
외기온도를 검출하는 단계와; 검출된 외기온도가 일정 온도 이하인 경우 가변용량형 압축기의 냉매 토출량이 최소가 되도록 설정하고, 증발기 출구측 공기 온도가 압축기의 온·오프 제어의 기준 온도 이상이 되도록 증발기로 유입되는 공기의 온도를 상승시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 외기온도에 관계없이 가변용량형 압축기가 항상 온 상태에 있게 되어 가변용량형 압축기가 온/오프를 반복하는 사이클링 현상에 의한 소음이 발생하지 않게 된다.
공조장치, 가변용량형 압축기, 전자식 팽창밸브, 사이클링, 내기, 외기온도

Description

차량 공조장치용 가변용량형 압축기의 사이클링 방지방법{The Prevention Method of Cycling in Capacity Variable Compressor for Air Conditioner of Vehicle}
도 1은, 일반적인 가변용량형 압축기가 포함된 차량 공조장치의 회로도.
도 2는, 종래의 차량 공조장치용 가변용량형 압축기의 제어방법이 도시된 순서도.
도 3은, 본 발명에 의한 차량 공조장치용 가변용량형 압축기의 사이클링 방지방법이 도시된 순서도.
도 4는, 본 발명의 가변용량형 압축기의 사이클링 방지방법이 적용된 공조장치의 내기모드 및 외기모드시 공기 흐름이 도시된 도면.
본 발명은 차량 공조장치용 가변용량형 압축기에서 외기온에 낮을 때 발생하는 사이클링 현상을 개선하기 위한 방법에 관한 것으로서, 특히 외기온도가 낮더라도 증발기 토출측 온도가 특정 온도 이상을 유지하도록 하여 가변용량 컴프레서의 사이클링 현상에 따른 소음이 발생하지 않도록 하는 차량 공조장치용 가변용량형 압축기의 사이클링 방지방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차용 공조장치는, 도 1에 도시된 바와 같이 엔진(10)에 의해 구동되어 냉매를 압축하고 냉방 요구량에 따라 토출량이 변화되는 가변용량형 압축기(11)와, 상기 가변용량형 압축기(11)에서 토출되는 냉매를 응축하는 응축기(12)와, 상기 응축기(12)를 통과하여 액화된 냉매를 단열팽창시켜 기체와 액체가 혼합된 상태로 만들고 상기 가변용량형 압축기(11)의 냉매 토출량에 따라 그 개도가 변화되는 전자식 팽창밸브(TXV;13)와, 냉매가 기화될 때의 증발잠열을 이용하여 주위 공기를 냉각시킨 후 상기 가변용량형 압축기(11)로 냉매를 귀환시키는 증발기(14)와, 자동차의 실내외에 각각 설치되는 각종 센서들로부터 입력되는 실내온도와 실외온도 등의 공조환경과 사용자에 의해 입력된 공조조건에 따라 상기 가변용량형 압축기(11)의 냉매 토출량을 제어하는 제어부(20)로 구성되어 있다.
상기와 같이 구성된 종래의 자동차용 공조장치는 도 2에 도시된 자동차용 공조장치 제어방법과 같이 공조환경과 공조조건에 따라 가변용량형 압축기에서 토출되는 냉매량을 결정하여 공기조화가 최적으로 이루어지도록 하고 있다.
공조장치를 작동시키면 제어부(20)는 각종 센서로부터 전해지는 실내온도와 실외온도 등의 공조환경과 사용자에 의해 설정된 공조조건에 따라 가변용량형 압축기(11)의 냉매 토출량을 변화시키게 된다. 상기 가변용량형 압축기(11)에서 토출된 냉매는 응축기(12)를 거치면서 응축되어 액화되고, 전자식 팽창밸브(13)를 통과하면서 기체와 액체가 혼합된 상태가 된다. 이때, 상기 전자식 팽창밸브(13)는 상기 가변용량형 압축기(11)의 냉매 토출량에 따라 그 개도가 변화된다. 이후, 증발 기(14)로 유입된 냉매가 기화되며 주변 공기와의 열교환을 통해 주변 공기를 냉각시키게 된다. 즉, 냉매가 기화되는데 필요한 증발잠열을 주변 공기로부터 빼앗게 되므로, 증발기(14)의 주변 공기의 온도가 하강하는 것이다. 기화된 냉매는 다시 상기 가변용량형 압축기(11)로 유입되고, 열교환을 통해 냉각된 공기가 실내로 공급되어 실내를 냉방하게 된다.
이때, 상기 증발기(14)의 출구측에는 공기의 온도를 감지하는 온도 감지센서(21)가 설치되는데, 증발기 출구측의 온도가 일정 온도 이하이면 상기 제어부(20)가 엔진(10)으로부터 상기 가변용량형 압축기(11)로 동력을 전달하는 클러치(22)를 오프시켜 가변용량형 압축기(11)의 작동을 중지시키게 된다. 이는 공기 중에 포함된 수증기가 증발기(14)에 응축된 상태에서 동결되어 열교환을 저해하는 것을 방지하기 위한 것이다.
이에 따라 증발기 출구의 온도가 가변용량형 압축기(11)의 작동을 중지시키는 기준 온도 이하로 하강되는 경우, 상기 클러치(22)가 오프되어 가변용량형 압축기(11)의 작동이 중지되고 냉매의 순환이 정지된다. 냉매의 순환이 정지되면 증발기(14)에서 공기가 냉각되지 않게 되어 증발기 출구 온도는 서서히 상승하게 되고, 증발기 출구 온도가 한계 온도 이상으로 상승하게 되면 클러치(22)가 연결되어 다시 가변용량형 압축기(11)가 작동된다. 물론, 상기 가변용량형 압축기(11)가 다시 작동되면 증발기 출구의 온도가 하강되므로, 상기한 과정이 반복될 수 있다.
이를 가변용량형 압축기(11)의 사이클링(Cycling)이라 하는데, 가변용량형 압축기(11)와 엔진(10)을 연결하는 클러치(22)가 온/오프를 반복하게 되고, 그에 따라 소음이 발생되어 사용자에게 불쾌감을 줄 수 있다.
상기한 현상은 보통 외기온도가 낮을 때 발생하게 된다. 일반적으로 외기온도가 낮아지면 가변용량형 압축기(11)의 냉매 토출량이 감소되어 증발기(14)에서의 열교환을 최소화시키게 된다. 그러나 상기 가변용량형 압축기(11)의 가변량을 최대로 하더라도 일정량의 냉매가 순환하게 되고, 냉매의 순환에 따라 증발기(14)에서는 열교환이 이루어지게 되므로, 상기한 가변용량형 압축기(11)의 사이클링 현상을 방지할 수 없는 실정이다.
다시 말해서, 종래의 자동차용 차량 공조장치 제어방법에 따르면, 외기온도가 낮을 경우 가변용량형 압축기의 냉매 토출량을 최소로 하더라도 냉매가 순환되어 가변용량형 압축기의 사이클링 현상이 발생되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 외기온도가 낮을 경우에는 증발기로 유입되는 공기의 온도를 상승시켜 증발기 출구측 공기 온도가 특정 온도 이하로 하강하지 않도록 함으로써 가변용량형 압축기가 온/오프를 반복하는 사이클링 현상이 발생하지 않도록 함은 물론 그로 인한 소음을 방지할 수 있는 차량 공조장치용 가변용량형 압축기의 사이클링 방지방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또, 본 발명은 외기온도가 일정 온도 이하일 경우에만 사이클링 방지제어가 이루어지도록 하여 보통때에는 정상적인 제어가 가능한 차량 공조장치용 가변용량형 압축기의 사이클링 방지방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 외기온이 일정 온도 이하일 경우에는 내기 통로를 개방하여 실내의 따뜻한 공기가 증발기로 유입되도록 함으로써 증발기 출구측 공기 온도가 항상 일정 온도 이상을 유지할 수 있도록 하는 차량 공조장치용 가변용량형 압축기의 사이클링 방지방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량 공조장치용 가변용량형 압축기의 사이클링 방지방법에 따르면, 전자식 팽창밸브와 가변용량 컴프레서를 구비한 자동차용 공조장치의 제어에 있어서, 외기온도를 검출하는 단계와; 검출된 외기온도가 일정 온도 이하인 경우 가변용량형 압축기의 냉매 토출량이 최소가 되도록 설정하고, 증발기 출구측 공기 온도가 압축기의 온/오프 제어의 기준 온도 이상이 되도록 증발기로 유입되는 공기의 온도를 상승시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 차량 공조장치용 가변용량형 사이클링 방지방법에 따르면, 상기 증발기로 유입되는 공기의 온도를 상승시키기 위하여 외기 유입 모드시에 인테이크 도어를 작동시켜 내기를 일부 유입시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 차량 공조장치용 가변용량형 압축기의 사이클링 방지방법에 따르면, 상기 인테이크 도어에 의한 내기 유입통로의 개방 정도는 25~35%인 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 차량 공조장치용 가변용량형 압축기의 사이클링 방지방법을 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 의한 차량 공조장치용 가변용량형 압축기의 사이클링 방지방법이 도시된 순서도이고, 도 4는 본 발명의 가변용량형 압축기의 사이클링 방지방법이 적용된 공조장치의 내기모드 및 외기모드시 공기 흐름이 도시된 도면이다.
본 발명의 차량 공조장치용 가변용량형 압축기의 사이클링 방지방법은, 공조모드가 디프(DEF) 혹은 혼합(MIX) 모드인 경우 에어컨 온(A/C ON) 상태가 되도록 하는 제1단계와; 외기온도를 검출하여 5℃ 이상인지를 확인하는 제2단계와; 검출된 외기온도가 5℃ 이상이면 냉방부하에 따라 상기 가변용량형 압축기의 냉매 토출량을 조절함과 아울러 상기 전자식 팽창밸브의 개도를 조절하며, 외기온도가 5℃ 이하이면 가변용량형 압축기의 냉매 토출량이 최소가 되도록 설정함과 아울러 증발기 출구측 공기 온도가 압축기의 온·오프 제어 온도 이상이 되도록 증발기로 유입되는 공기의 온도를 상승시키는 제3단계를 포함한다.
상기 증발기로 유입되는 공기의 온도가 상승시키기 위해서는 도 4에 도시된 바와 같이 외기 유입모드시에 인테이크 도어를 작동시켜 내기를 일부 유입시키게 된다. 즉, 내기 유입통로를 일정 정도 개방하게 되는데, 그 개방 정도는 대략 25~35%인 것이 바람직하다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 차량 공조장치용 가변용량형 압축기의 사이클링 방지방법은 외기온도가 낮더라도 증발기 출구측 공기 온도가 일정 수준 이상을 유지하게 하여 가변용량형 압축기의 사이클링 현상이 발생되지 않도록 한다.
공조장치의 공조모드를 디프(DEF) 혹은 혼합(MIX) 모드로 설정하게 되면, 강제적으로 에어컨 온(A/C ON) 상태가 된다. 이때, 외기온도를 감지하여 외기온도가 5℃ 이상인 경우 냉방부하에 따라 전자식 팽창밸브의 개도를 조절함과 아울러 가변용량형 압축기를 가변 작동시키는 방식으로 공조장치를 정상 제어하고, 외기온도가 5℃ 이하인 경우 사이클링 방지제어를 실시한다.
공조장치의 정상 제어는 여러 환경 요인을 바탕으로 하는 냉방부하에 따라 전자식 팽창밸브의 개도 및 가변용량형 압축기의 용량을 제어하는 것이다. 따라서, 상기 가변용량형 압축기에서 토출되는 냉매량이 변화되며, 증발기 출구측 공기 온도도 변화된다.
또, 상기 사이클링 방지제어는 상기 가변용량형 압축기의 냉매 토출량이 최소화되도록 함과 아울러 증발기 출구측 공기 온도가 상기 압축기의 온/오프 제어를 위한 기준 온도 이하로 하강하지 않도록 제어하는 것이다. 즉, 인테이크 도어(15)를 작동시켜 내기 유입통로를 일정 정도, 대략 25~35% 정도 개방함으로써, 증발기로 유입되는 공기의 온도를 상승시키는 것이다. 이와 같이 상기 가변용량형 압축기의 냉매 토출량이 최소화됨과 동시에 상기 내기 유입통로의 일부가 개방됨에 따라 증발기로 유입되는 공기의 온도가 높아지게 되므로 증발기 출구측 공기 온도가 상승하게 되며, 증발기 출구측 공기 온도는 항상 상기 가변용량형 압축기를 온/오프시키는 스위치를 작동시키는 기준 온도 이상으로 유지된다.
따라서, 상기 가변용량형 압축기는 온/오프를 반복하는 사이클링 현상을 반복하지 않고 항상 온 상태를 유지하게 되며, 상기 가변용량형 압축기의 사이클링에 따르는 소음이 발생하지 않게 된다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이 같은 특정 실시 예에만 한정되지 않으며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 차량 공조장치용 가변용량형 압축기의 사이클링 방지방법에 따르면, 외기온도에 관계없이 가변용량형 압축기가 항상 온 상태에 있게 되어 가변용량형 압축기가 온/오프를 반복하는 사이클링 현상에 의한 소음이 발생하지 않게 되는 효과가 있다.
또, 본 발명의 차량 공조장치용 가변용량형 압축기의 사이클링 방지방법에 따르면, 외기온도가 일정 온도 이하로 하강되더라도 증발기 토출측 온도가 특정 온도 이하로 하강하지 않게 되어 가변용량형 압축기의 온/오프에 따른 소음을 방지할 수 있고 가변용량형 압축기의 내구성이 향상되는 다른 효과가 있다.
또한, 본 발명의 차량 공조장치용 가변용량형 압축기의 사이클링 방지방법에 따르면, 외기온도가 일정 온도 이하일 경우 외기 모드에서도 일정량의 따뜻한 실내 공기를 증발기 측으로 보내게 되므로 증발기 출구측의 공기 온도를 항상 특정 온도 이상으로 유지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 전자식 팽창밸브와 가변용량형 압축기를 구비한 자동차용 공조장치의 제어에 있어서,
    외기온도를 검출하는 단계와;
    검출된 외기온도가 일정 온도 이하인 경우 가변용량형 압축기의 냉매 토출량이 최소가 되도록 설정하고, 증발기 출구측 공기 온도가 압축기의 온/오프 제어의 기준 온도 이상이 되도록 증발기로 유입되는 공기의 온도를 상승시키는 단계; 를 포함하고,
    상기 증발기로 유입되는 공기의 온도를 상승시키기 위하여 외기 유입 모드시에 인테이크 도어(15)를 작동시켜 내기를 일부 유입시키는 것을 특징으로 하는 차량 공조장치용 가변용량형 압축기의 사이클링 방지방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 인테이크 도어(15)에 의한 내기 유입통로의 개방 정도는 25~35%인 것을 특징으로 하는 차량 공조장치용 가변용량형 압축기의 사이클링 방지방법.
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