KR101242192B1

KR101242192B1 - 압축기의 회전수를 이용한 차량용 냉방 제어 시스템

Info

Publication number: KR101242192B1
Application number: KR1020100135926A
Authority: KR
Inventors: 조홍현; 명치욱
Original assignee: 조선대학교산학협력단
Priority date: 2010-12-27
Filing date: 2010-12-27
Publication date: 2013-03-11
Also published as: KR20120073987A

Abstract

본 발명은 압축기의 회전수를 이용한 차량용 냉방 제어 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기를 포함하여 구성된 차량용 냉방 장치를 제어하되, 상기 팽창밸브를 개도량의 조절이 가능한 전자팽창밸브로 구성하고, 사용자의 액셀러레이터의 조작에 의해 엔진의 회전수가 변화되고 그에 따라 압축기의 회전수가 변화됨으로써 압축기에서 토출되는 냉매의 질량유량이 변화되는 경우 증발기에서 그에 대응되는 이상과열도를 추구할 수 있도록 상기 압축기의 회전수에 따라 상기 팽창밸브의 개도량을 조절하는 제어부를 구비함으로써 효과적인 냉방이 가능한 압축기의 회전수를 이용한 차량용 냉방 제어 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 압축기의 회전수를 이용한 차량용 냉방 제어 시스템은, 차량의 엔진 작동에 의해 소정의 회전수로 회전되며 냉매를 압축하여 토출하는 압축기와, 상기 압축기를 통과한 냉매를 방열하는 응축기와, 상기 응축기를 통과한 냉매를 팽창시키는 팽창밸브와, 상기 팽창밸브를 통과한 냉매를 송풍공기와 열교환시키도록 공조케이스에 내장되는 증발기를 포함하여 구성된 차량용 냉방 장치를 제어하는 차량용 냉방 제어 시스템에 있어서, 상기 팽창밸브는, 개도량의 조절이 가능한 전자팽창밸브로 이루어지고, 상기 압축기의 회전수에 매칭되게 설정되어 있는 이상과열도에 따라 셋팅되어 있는 값으로 상기 팽창밸브의 개도량을 조절하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

압축기의 회전수를 이용한 차량용 냉방 제어 시스템{COOLING CONTROL SYSTEM FOR VEHICLE USING COMPRESSOR REVOLUTIONS}

본 발명은 압축기의 회전수를 이용한 차량용 냉방 제어 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기를 포함하여 구성된 차량용 냉방 장치를 제어하되, 상기 팽창밸브를 개도량의 조절이 가능한 전자팽창밸브로 구성하고, 사용자의 액셀러레이터의 조작에 의해 엔진의 회전수가 변화되고 그에 따라 압축기의 회전수가 변화됨으로써 압축기에서 토출되는 냉매의 질량유량이 변화되는 경우 증발기에서 그에 대응되는 이상과열도를 추구할 수 있도록 상기 압축기의 회전수에 따라 상기 팽창밸브의 개도량을 조절하는 제어부를 구비함으로써 효과적인 냉방이 가능한 압축기의 회전수를 이용한 차량용 냉방 제어 시스템에 관한 것이다.

차량용 공조 장치는 차량의 실내를 냉방하기 위한 냉방 장치와, 차량의 실내를 난방하기 위한 난방 장치를 포함한다.

도 1에는 일반적인 차량용 공조 장치를 도시하였는데, 도면을 살펴보면 냉방 장치는 압축기(10)의 구동에 의하여 응축기(20)(리시버 드라이어(Receiver Dryer)는 도시 생략), 팽창밸브(30) 및 증발기(40)를 거쳐 다시 압축기(10)로 순환하는 냉매와, 송풍기(60)에 의해 증발기(40)의 표면을 거치는 송풍공기와의 열교환에 의해 상기 송풍공기가 냉기로 바뀌어 차량 실내로 토출됨으로써 차량의 실내를 냉방하도록 구성된다.

또한, 난방 장치는, 엔진(80)을 냉각하기 위한 냉각수를 히터코어(70)로 유입하여 송풍공기와 열교환시킴으로써 차량 실내를 난방하도록 구성된다.

한편, 액압축을 방지하기 위하여 압축기(10)로 기상 냉매만을 분리하여 복귀시키도록 상기 압축기(10)와 상기 증발기(40)와의 사이의 유로에 어큐뮬레이터(50)가 설치될 수 있다.

상기 일반적인 차량용 냉방 장치를 다시 한번 살펴보면, 상기 압축기(10)는 차량의 엔진(80) 작동에 의해 상기 엔진(80)의 회전수에 비례하게 소정의 회전수로 회전되며 냉매를 압축하여 토출하도록 구성되는데, 상기 압축기(10)의 회전수가 증가됨에 따라 상기 압축기(10)에서 토출되는 냉매의 질량유량 또한 증가하게 된다.

하지만, 종래의 차량용 냉방 장치는 사용자의 설정 온도 및 실내 온도 등이 냉방 장치의 작동을 제어하는 변수가 될지언정 상기 압축기(10)의 회전수는 냉방 장치의 작동을 제어하는 변수가 되지 못함으로써 상기 압축기(10)에서 토출되는 냉매의 질량유량에 무관하게 제어되어 효과적인 냉방을 하지 못하는 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 본 발명의 목적은 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기를 포함하여 구성된 차량용 냉방 장치를 제어하되, 상기 팽창밸브를 개도량의 조절이 가능한 전자팽창밸브로 구성하고, 사용자의 액셀러레이터의 조작에 의해 엔진의 회전수가 변화되고 그에 따라 압축기의 회전수가 변화됨으로써 압축기에서 토출되는 냉매의 질량유량이 변화되는 경우 증발기에서 그에 대응되는 이상과열도를 추구할 수 있도록 상기 압축기의 회전수에 따라 상기 팽창밸브의 개도량을 조절하는 제어부를 구비함으로써 효과적인 냉방이 가능하도록 한 압축기의 회전수를 이용한 차량용 냉방 제어 시스템을 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하고자 본 발명에 따른 압축기의 회전수를 이용한 차량용 냉방 제어 시스템은, 차량의 엔진 작동에 의해 소정의 회전수로 회전되며 냉매를 압축하여 토출하는 압축기와, 상기 압축기를 통과한 냉매를 방열하는 응축기와, 상기 응축기를 통과한 냉매를 팽창시키는 팽창밸브와, 상기 팽창밸브를 통과한 냉매를 송풍공기와 열교환시키도록 공조케이스에 내장되는 증발기를 포함하여 구성된 차량용 냉방 장치를 제어하는 차량용 냉방 제어 시스템에 있어서, 상기 팽창밸브는, 개도량의 조절이 가능한 전자팽창밸브로 이루어지고, 상기 압축기의 회전수에 매칭되게 설정되어 있는 이상과열도에 따라 셋팅되어 있는 값으로 상기 팽창밸브의 개도량을 조절하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 압축기의 회전수를 이용한 차량용 냉방 제어 시스템은, 상기 제어부에 설정되어 있는 이상과열도는, 25℃ 내지 10℃의 범위에서 상기 압축기의 회전수에 반비례하도록 설정되되, 상기 압축기의 회전수를 일정 간격의 구간으로 나누는 경우 각 구간에 따라 단계별로 설정되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성에 의하여 본 발명에 따른 압축기의 회전수를 이용한 차량용 냉방 제어 시스템은 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기를 포함하여 구성된 차량용 냉방 장치를 제어하되, 상기 팽창밸브를 개도량의 조절이 가능한 전자팽창밸브로 구성하고, 사용자의 액셀러레이터의 조작에 의해 엔진의 회전수가 변화되고 그에 따라 압축기의 회전수가 변화됨으로써 압축기에서 토출되는 냉매의 질량유량이 변화되는 경우 증발기에서 그에 대응되는 이상과열도를 추구할 수 있도록 상기 압축기의 회전수에 따라 상기 팽창밸브의 개도량을 조절하는 제어부를 구비함으로써 효과적인 냉방이 가능한 효과가 있다.

도 1은 일반적인 차량용 공조 장치를 도시한 구성도
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 압축기의 회전수를 이용한 차량용 냉방 제어 시스템의 흐름도
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 압축기의 회전수와 압축기에서 토출되는 냉매의 질량유량의 관계를 도시한 그래프
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 압축기의 회전수와 그에 따른 이상과열도의 관계를 도시한 그래프

이하에서는 도면에 도시된 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 압축기의 회전수를 이용한 차량용 냉방 제어 시스템을 보다 상세하게 살펴보기로 한다.

도 1은 일반적인 차량용 공조 장치를 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 압축기의 회전수를 이용한 차량용 냉방 제어 시스템의 흐름도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 압축기의 회전수와 압축기에서 토출되는 냉매의 질량유량의 관계를 도시한 그래프이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 압축기의 회전수와 그에 따른 이상과열도의 관계를 도시한 그래프이다.

도면을 살펴보면 본 발명의 일실시예에 따른 압축기의 회전수를 이용한 차량용 냉방 제어 시스템은 차량의 엔진(80) 작동에 의해 소정의 회전수로 회전되며 냉매를 압축하여 토출하는 압축기(10)와, 상기 압축기(10)를 통과한 냉매를 방열하는 응축기(20)와, 상기 응축기(20)를 통과한 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(30)와, 상기 팽창밸브(30)를 통과한 냉매를 송풍공기와 열교환시키도록 공조케이스에 내장되는 증발기(40)를 포함하여 구성된 차량용 냉방 장치를 제어하는 차량용 냉방 제어 시스템에 관한 것으로 상기 팽창밸브(30)는 개도량의 조절이 가능한 전자팽창밸브로 이루어지고, 제어부(100)와, 온도센싱부(200)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부(100)는 상기 팽창밸브(30)의 개도량을 조절하는 구성으로 사용자의 액셀러레이터의 조작에 의해 차량 엔진(80)의 회전수가 변화되고, 그에 따라 상기 엔진(80)으로부터 동력을 제공받는 상기 압축기(10)의 회전수가 변화되며, 결과적으로 상기 압축기(10)에서 토출되는 냉매의 질량유량 또한 변화되게 된다. 도 3은 이러한 상기 압축기(10)의 회전수와 상기 압축기(10)에서 토출되는 냉매의 질량유량의 관계를 도시한 것이다.

상기와 같이 상기 압축기(10)의 회전수의 변화에 따라 상기 압축기(10)에서 토출되는 냉매의 질량유량 또한 그에 비례하여 변화하게 되는데 본 발명은 상기 압축기에서 토출되는 냉매의 질량유량에 대응하여 상기 증발기(40)에서의 과열도가 이론상의 이상과열도에 근접하도록 상기 팽창밸브(30)의 개도량을 조절하는 점이 핵심구성인 것이다.

상기 증발기(40)에서의 과열도란 상기 증발기(40) 출구측의 기체상태의 냉매온도와 과열시작점의 2상영역의 냉매온도의 차를 말하는 것으로 본 발명의 일실시예에서는 상기 증발기(40)의 입구측 및 출구측에서의 냉매 온도를 측정할 수 있는 온도센싱부(200)를 구비함으로써 측정된 양 온도의 온도차로부터 과열도를 산출할 수 있게 되는 것이다.

상기 제어부(100)에는 상기 압축기(10)의 회전수에 매칭되게 즉, 상기 압축기(10)에서 토출되는 냉매의 질량유량에 매칭되는 이상과열도가 설정되어 있는데, 본 발명의 일실시예에서 상기 제어부(100)에 설정되어 있는 이상과열도는 25℃ 내지 10℃의 범위에서 상기 압축기(10)의 회전수에 반비례하도록 설정되되, 상기 압축기(10)의 회전수를 도 3 및 4에 도시된 바와 같이 A, B, C, D의 일정 간격의 구간으로 나누는 경우 각 구간에 따라 단계별로 설정된다.

즉, 본 발명의 일실시예에서는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 압축기(10)의 회전수에 따른 이상과열도를 다양한 실험을 통해 검토한 바, 상기 압축기(10)의 회전수가 0~900rpm인 A구간에서는 이상과열도를 25℃로 설정하고, 상기 압축기(10)의 회전수가 900~1800rpm인 B구간에서는 이상과열도를 20℃로 설정하며, 상기 압축기(10)의 회전수가 1800~2700rpm인 C구간에서는 이상과열도를 15℃로 설정하고, 상기 압축기(10)의 회전수가 2700rpm을 초과하는 D구간에서는 이상과열도를 10℃로 설정하였다.

또한, 상기 제어부(100)에는 상기와 같이 설정되어 있는 이상과열도에 따라 상기 팽창밸브(30)을 어느 정도 개도시켜야 하는지에 대한 개도량이 상기 팽창밸브(30)의 특성에 맞게 셋팅되어 있어 상기 압축기(10)의 회전수에 매칭되게 설정되어 있는 이상과열도에 따라 셋팅되어 있는 값으로 상기 팽창밸브(30)의 개도량을 조절하게 되는 것이다.

또한, 상기 제어부(100)는 상기 온도센싱부(200)에서 측정된 냉매 온도로부터 실제과열도를 산출하고, 상기 실제과열도와 상기 이상과열도를 비교하여 상기 실제과열도가 상기 이상과열도에 근접하도록 상기 팽창밸브(30)의 개도량을 조절하도록 구성된다.

즉, 상기 제어부(100)는 상기 실제과열도가 상기 압축기(10)의 회전수에 따른 이상과열도보다 크다고 판정되었을 경우에는 상기 실제과열도가 상기 이상과열도에 급접하도록 상기 팽창밸브(30)의 개도량을 넓혀주고, 상기 실제과열도가 상기 이상과열도보다 작다고 판정되었을 경우에는 상기 팽창밸브(30)의 개도량을 좁혀주게 되는 것이다.

상기와 같이 상기 압축기(10)의 회전수가 변화됨으로써 압축기에서 토출되는 냉매의 질량유량이 변화되는 경우 상기 증발기(40)에서의 실제과열도가 그에 대응되는 이상과열도에 근접할 수 있도록 상기 제어부(100)는 상기 압축기(10)의 회전수에 따라 상기 팽창밸브(30)의 개도량을 조절함으로써 효과적인 냉방이 가능한 것이다.

앞에서 설명되고 도면에 도시된 압축기의 회전수를 이용한 차량용 냉방 제어 시스템은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 이하의 특허청구범위에 기재된 사항에 의해서만 정하여지며, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 개량 및 변경된 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속한다고 할 것이다.

10 압축기
20 응축기
30 팽창밸브
40 증발기
50 어큐뮬레이터
60 송풍기
70 히터코어
80 엔진
100 제어부
200 온도센싱부

Claims

차량의 엔진 작동에 의해 소정의 회전수로 회전되며 냉매를 압축하여 토출하는 압축기와, 상기 압축기를 통과한 냉매를 방열하는 응축기와, 상기 응축기를 통과한 냉매를 팽창시키는 팽창밸브와, 상기 팽창밸브를 통과한 냉매를 송풍공기와 열교환시키도록 공조케이스에 내장되는 증발기를 포함하여 구성된 차량용 냉방 장치를 제어하는 차량용 냉방 제어 시스템에 있어서,
상기 팽창밸브는, 개도량의 조절이 가능한 전자팽창밸브로 이루어지고,
상기 압축기의 회전수에 매칭되게 설정되어 있는 이상과열도에 따라 셋팅되어 있는 값으로 상기 팽창밸브의 개도량을 조절하는 제어부를 포함하되,
상기 증발기의 입구측 및 출구측에서의 냉매 온도를 측정할 수 있는 온도센싱부를 더 포함하고,
상기 제어부는, 상기 온도센싱부에서 측정된 냉매 온도로부터 실제과열도를 산출하고, 상기 실제과열도와 상기 이상과열도를 비교하여 상기 실제과열도가 상기 이상과열도에 근접하도록 상기 팽창밸브의 개도량을 조절하는 것을 특징으로 하는 압축기의 회전수를 이용한 차량용 냉방 제어 시스템.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제어부에 설정되어 있는 이상과열도는, 25℃ 내지 10℃의 범위에서 상기 압축기의 회전수에 반비례하도록 설정되되, 상기 압축기의 회전수를 일정 간격의 구간으로 나누는 경우 각 구간에 따라 단계별로 설정되는 것을 특징으로 하는 압축기의 회전수를 이용한 차량용 냉방 제어 시스템.