KR20010063168A - 건설 중장비 에어컨 시스템의 컴프레셔 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에어컨 시스템에서 냉매를 압축시키기 위한 컴프레셔를 제어하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법은 엔진 연료량 조절 레버의 각도에 따른 목표 엔진 회전수를 감지하는 목표 회전수 센서와 엔진의 실제 회전수를 감지하는 엔진 회전수 센서를 구비하여 엔진의 목표 회전수와 엔진의 실제 회전수에 의해 콤프레서의 작동을 제어하도록 된 컴프레셔 제어장치에 있어서, 상기 목표 회전수 센서로부터 감지된 목표 회전수와 상기 엔진 회전수 센서로부터 감지된 실제 회전수의 편차를 구하고, 컴프레셔를 작동하기 위한 작동 기준편차와 컴프레셔를 정지하기 위한 정지 기준편차를 다르게 설정하여 상기 감지된 편차가 작동 기준편차보다 크면 컴프레셔를 작동하게 제어하고, 상기 감지된 편차가 정지 기준편차보다 작으면 컴프레셔를 정지하게 제어한다. 그리고 증발기에 증발기 온도센서를 설치한 후 상기 증발기 온도센서가 감지한 온도가 소정 온도 이하가 되면 상기 컴프레셔의 작동을 정지하도록 제어한다. 따라서, 본 발명에 따르면 엔진의 출력을 작업 부하에 효과적으로 이용하게 하여 작업 효율을 높이고, 엔진의 과부하를 방지하므로써 수명을 연장하는 효과가 있다.

Description

건설 중장비 에어컨 시스템의 컴프레셔 제어방법{Method for controlling a compressor of air conditioning systems}

본 발명은 건설 중장비의 에어컨 시스템에서 냉매를 압축시키기 위한 컴프레셔를 제어하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 에어컨 시스템은 차량이나 중장비의 실내 공기를 환기시키거나 실내 공기의 온도 및 습도를 조절하고 정화시키는 기능을 하는 공기조화 시스템의 일종이다. 이러한 에어컨 시스템은 기본적으로 기체 냉매를 고온, 고압으로 압축하는 컴프레셔와, 컴프레셔에 의해 압축된 기체 냉매를 액체 상태로 변화시키는 응축기, 응축기에 의해 액체 상태로 변화된 냉매를 저온, 저압의 액체 상태로 변화시키는 팽창기 및, 팽창기에 의해 저온, 저압의 액체 상태로 변화된 냉매를 증발시켜 다시 기체 상태로 변화시키므로써 공기의 열을 흡수하여 차량이나 중장비의 실내 공기를 차갑게 하는 증발기로 이루어 지며, 응축기와 팽창기 및 증발기를 순환하는 냉매는 엔진의 구동력에 의해 작동되는 컴프레셔에 의해 시스템 내를 순환하도록 되어 있다.

즉, 통상의 건설기계용 냉방장치의 냉매 압축용 컴프레셔는 원동기(엔진)의 회전축과 벨트로 연결되어 구동된다. 컴프레셔의 압축기구와, 압축기구와 엔진 사이에 회전력을 전달하는 풀리부와는 전기식 클러치(마그네트 클러치)에 의해 제어되도록 되어 있으며, 마그네트 클러치의 코일부에 전압이 인가되면 코일의 흡인력이 클러치부에 작용하여 엔진의 회전력이 컴프레셔의 압축기구부에 전달되어 압축작용을 하여 냉매를 순환시키도록 작동된다.

이러한 에어컨 시스템에서 종래의 컴프레셔 제어회로는 도 1에 도시된 바와 같이, 조작스위치(10)와 에어컨 제어장치(12), 증발기 온도센서(16), 에어컨 컴프레셔(14)로 구성되어 있다. 도 1을 참조하면, 컴프레셔(14)의 동작은 운전자가 에어컨 조작 스위치(10)를 켰을 때, 컴프레셔의 클러치 코일부에 전압이 인가되도록 되어 있다. 그리고 운전실에 설치된 에어컨 유닛 내부의 증발기의 결빙을 방지하기 위하여 증발기 표면에 온도센서(16)를 설치하여 에어컨 제어장치(12)가 온도센서(16)로부터 신호를 검출하여 증발기 표면 온도가 수분의 결빙 온도(예컨대, 1℃~3℃) 부근 이하로 떨어지면 자동적으로 컴프레셔(14)의 인가전압을 차단하여 냉방작용을 정지시키고, 다시 온도가 상승하면 컴프레셔(14)에 전압을 인가하여 컴프레셔(14)를 작동시키므로써 증발기의 결빙을 방지하도록 제어한다.

그런데 컴프레셔가 구동될 경우 소요 동력은 통상 수 마력이 되고, 이 소요 동력은 엔진이 부담하게 된다. 건설기계(예로 들면, 굴삭기)가 작업을 하는 경우 굴삭부하는 작업 조건에 따라 변화하게 되며, 작업 부하가 큰 경우 원동기의 부담이 커지게 된다. 따라서 에어컨을 작동시키게 되면 컴프레셔의 소요 동력만큼 엔진 출력에서 소비하게 되므로 실제 작업에 투입되는 원동기 출력은 저하하게 되어 작업 효율의 저하를 가져온다. 즉, 종래와 같이 부하변동을 고려하지 않고 단순히 증발기의 온도제어에 의해서만 컴프레셔의 동작을 제어할 경우에 작업 효율이 저하되고 과부하에 의해 원동기의 수명이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 에어컨을 가동시키면서 작업을 행할 경우 부하의 상태를 고려하여 컴프레셔의 작동을 제어하기 위한 에어컨 시스템의 컴프레셔 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 컴프레셔 제어장치를 도시한 블록도,

도 2는 본 발명에 따른 컴프레셔 제어장치를 도시한 블록도,

도 3은 본 발명에 따른 컴프레셔 제어장치의 세부 블록도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

21: 조작스위치 22: 목표회전수센서

23: 엔진회전수센서 24: 증발기 온도센서

25: 에어컨제어장치 26: 컴프레셔

31,32: 비교기 33: 앤드게이트

34: 컴프레셔 구동회로 35: 컴프레셔 마그네트 클러치

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 방법은, 엔진 연료량 조절 레버의 각도에 따른 목표 엔진 회전수를 감지하는 목표 회전수 센서와 엔진의 실제 회전수를 감지하는 엔진 회전수 센서를 구비하여 목표 회전수와 엔진의 실제 회전수에 의해 콤프레셔의 작동을 제어하도록 된 컴프레셔 제어장치에 있어서, 상기 목표 회전수 센서로부터 감지된 목표 회전수와 상기 엔진 회전수 센서로부터 감지된 실제 회전수의 편차를 구하고, 상기 컴프레셔를 작동하기 위한 작동 기준편차와 상기 컴프레셔를 정지하기 위한 정지 기준편차를 다르게 설정하여 상기 감지된 편차가 상기 작동 기준편차보다 크면 상기 컴프레셔를 작동하게 제어하고, 상기 감지된 편차가 상기 정지 기준편차보다 작으면 상기 컴프레셔를 정지하게 제어하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 컴프레셔 제어장치를 도시한 블록도로서, 조작 스위치(21), 목표 회전수센서(22), 엔진 회전수센서(23), 증발기 온도센서(24), 에어컨 컴프레셔(26)가 에어컨 제어장치(25)와 연결되어 있다. 도 2에서 조작 스위치(21)는 에어컨의 동작을 온시키기 위한 온/오프 스위치이고, 목표 회전수 센서(22)는 엔진 분사펌프의 연료조절 레버(트로틀 레버)의 설정 위치를 검출하여 목표회전수에 대한 값을 감지하도록 되어 있다. 엔진 회전수 센서(23)는 엔코더 등과 같이 회전을 감지하기 위한 센서로 구현되어 엔진의 실제 회전수에 대응하는 신호를 검출하고, 증발기 온도센서(24)는 증발기의 결빙을 방지하기 위하여 증발기의 온도를 감지하는 센서이다. 에어콘 제어장치(25)는 조작스위치(21)와 목표 회전수센서(22), 엔진회전수센서(23), 증발기 온도센서(24)로부터 입력되는 신호들을 처리하여 에어컨 컴프레셔(26)의 동작을 제어한다.

도 3은 본 발명에 따른 컴프레셔 제어장치의 세부 블록도로서, 이 장치는 조작 스위치(21), 증발기 온도센서(24), 목표 회전수 센서(22), 엔진 회전수 센서(23), 제1 비교기(31), 제2 비교기(32), 앤드게이트(33), 컴프레셔 구동회로(34), 컴프레셔 마그네트 클러치(35)를 포함하고 있다.

도 1에서 제1 비교기(31)는 증발기 온도센서(24)가 감지한 온도신호를 증발기의 결빙을 방지하기 위한 기준온도에 해당하는 기준값(Vth1)과 비교하여 감지된 온도신호가 기준값(Vth1)보다 크면 컴프레셔(26)를 동작시키기 위한 하이신호를 출력하고, 반대이면 로우신호를 출력한다. 제2 비교기(32)는 엔진 회전수 센서(23)가 실제 엔진의 회전수를 감지한 감지신호를 목표 회전수 센서(22)가 감지한 기준값(Vth2)과 비교하여 엔진 회전수값이 기준값(Vth2)보다 크면(즉, 실제 엔진회전수가 목표 회전수보다 크면) 컴프레셔(26)를 동작시키기 위한 하이신호를 출력하고, 반대이면 로우신호를 출력한다. 즉, 엔진의 부하가 커지면 실제 회전수가 저하되므로 감지된 회전수가 목표 회전수보다 작아지면 과부하로 판정하여 컴프레셔(26)를 오프하도록 한다. 이와 같이 컴프레셔(26)가 오프되면 엔진에 부가되는 부하량이 그만큼 줄어들어 과부하를 방지할 수 있다. 이때 본 발명에서는 컴프레셔의 작동과 정지를 결정하는 회전수 편차(즉, 미리 설정된 목표회전수와 실제 회전수의 차)를 결정함에 있어서 작동점을 위한 기준값과 정지점을 위한 기준값을 다르게 하여 히스테리시스 특성을 갖게 함으로써 작동과 정지의 경계점에서 불안정을 방지할 수 있다.

앤드게이트(33)는 조작 스위치값과 제1 비교기(31)의 출력 및 제2 비교기(32)의 출력에 따라 컴프레셔 구동회로(34)를 제어하고, 컴프레셔 구동회로(34)는 앤드게이트(33)의 출력에 따라 컴프레셔 마그네트 클러치(35)를 구동하기 위한 구동신호를 출력한다. 그리고 컴프레셔 마그네트 클러치(35)는 온되면 컴프레셔(26)를 엔진에 연결하여 컴프레셔가 작동되게 하고, 오프되면 컴프레셔를 엔진과 분리하여 컴프레셔가 작동되지 않게 한다.

이어서, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 동작을 설명하면 다음과 같다.

에어컨 조작 스위치(21)가 동작 위치로 설정되어 있는 경우 컴프레셔의 마그네트 클러치(35)는 증발기 온도센서(24)로부터 감지된 온도신호가 미리 설정된 결빙온도 이상인 상태에서 엔진의 실제 회전수가 목표 회전수보다 높은 경우 컴프레셔의 마그네트 클러치(35)에 전압을 인가하여 컴프레셔(26)를 작동시킨다. 엔진의실제 회전수가 목표 회전수보다 낮은 경우, 컴프레셔의 마그네트 클러치(35)에 인가되는 전압을 차단하여 컴프레셔(26)의 압축작용을 정지시킨다. 이상의 작용을 연속적으로 행하므로 엔진의 출력을 효율적으로 작업 부하에 활용하고, 엔진의 과부하를 방지할 수 있다.

에어컨 조작 스위치(21)가 정지위치로 설정되거나 증발기의 온도가 미리 설정된 결빙 온도보다 낮을 경우는 컴프레셔의 마그네트 클러치(35)의 전압을 차단하여 컴프레셔(26)의 압축작용을 정지시킨다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 에어컨을 가동하면서 작업을 행할 경우 엔진의 목표 회전수보다 실제 회전수가 낮으면 엔진 부하가 큰 것으로 판정하여 컴프레셔의 가동을 중단시키므로써 엔진의 출력을 작업 부하에 효과적으로 이용하게 하여 작업 효율을 높이고, 엔진의 과부하를 방지하므로써 수명을 연장하는 효과가 있다. 특히, 본 발명에서는 컴프레셔의 작동과 정지를 결정하는 회전수 편차를 결정함에 있어서 작동점을 위한 기준값과 정지점을 위한 기준값을 다르게 하여 히스테리시스 특성을 갖게 함으로써 작동과 정지의 경계점에서 불안정을 방지할 수 있다.

Claims (2)

1. 엔진 연료량 조절 레버의 각도에 따른 목표 엔진 회전수를 감지하는 목표 회전수 센서와 엔진의 실제 회전수를 감지하는 엔진 회전수 센서를 구비하여 목표 회전수와 엔진의 실제 회전수에 의해 콤프레셔의 작동을 제어하도록 된 컴프레셔 제어장치에 있어서,

   상기 목표 회전수 센서로부터 감지된 목표 회전수와 상기 엔진 회전수 센서로부터 감지된 실제 회전수의 편차를 구하고,

   상기 컴프레셔를 작동하기 위한 작동 기준편차와 상기 컴프레셔를 정지하기 위한 정지 기준편차를 다르게 설정하여

   상기 감지된 편차가 상기 작동 기준편차보다 크면 상기 컴프레셔를 작동하게 제어하고, 상기 감지된 편차가 상기 정지 기준편차보다 작으면 상기 컴프레셔를 정지하게 제어하는 것을 특징으로 하는 건설 중장비 에어컨 시스템의 컴프레셔 제어방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 컴프레셔 제어방법은

   증발기에 증발기 온도센서를 설치한 후 상기 증발기 온도센서가 감지한 온도가 소정 온도 이하가 되면 상기 컴프레셔의 작동을 정지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 건설 중장비 에어컨 시스템의 컴프레셔 제어방법.