KR20070082934A - 자동차용 공조장치의 가변용량 컴프레서 사이클링 방지방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차동차용 공조장치에서 냉방 부하의 변동에 따라 냉매 토출량을 제어하는 자동차용 공조장치의 가변용량 컴프레서 사이클링 방지방법에 관한 것으로서; 전자식 팽창밸브와 가변 용량 컴프레서를 구비한 자동차용 공조장치의 제어에 있어서, 외기온도가 소정 온도 이하인지를 확인하는 단계와; 외기 온도가 소정 온도 이하인 경우 상기 전자식 팽창밸브의 개도를 최대로 하여 냉매의 교축효과를 최소화함으로써 상기 가변 용량 컴프레서의 사이클링을 방지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 외기 온도가 소정 온도 이하일 경우에는 증발기에서의 열교환을 차단하여 증발기 출구의 온도를 특정 온도 이상으로 유지시킴으로써 엔진과 가변 용량 컴프레서를 연결하는 클러치의 온/오프에 따른 소음을 방지할 수 있다.

공조장치, 가변용량, 전자식 팽창밸브, 컴프레서, 냉매, 과열도, 개도

Description

자동차용 공조장치의 가변용량 컴프레서 사이클링 방지방법{The Prevent Method of Variable Capacity Compressor Cycling for Air Conditioner of Car}

도 1은, 일반적인 자동차용 공조장치가 개략적으로 도시된 구성도.

도 2는, 종래의 자동차용 공조장치 제어방법이 도시된 순서도.

도 3은, 본 발명에 의한 자동차용 공조장치의 가변용량 컴프레서 사이클링 방지방법이 도시된 순서도.

본 발명은 차량 실내의 냉방 또는 난방을 위한 자동차용 공조장치에 관한 것으로서, 특히 외기 온도가 낮을 때 가변용량 컴프레서가 온/오프를 반복하는 사이클링 현상을 방지할 수 있도록 하는 차동차용 공조장치의 가변용량 컴프레서 사이클링 방지방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차용 공조장치는, 도 1에 도시된 바와 같이 엔진(10)에 의해 구동되어 냉매를 압축하고 냉방 요구량에 따라 토출량이 변화되는 가변 용량 컴프레서(11)와, 상기 가변 용량 컴프레서(11)에서 토출되는 냉매를 응축하는 응축기(12)와, 상기 응축기(12)를 통과하여 액화된 냉매를 단열팽창시켜 기체와 액체가 혼합된 상태로 만들고 상기 가변 용량 컴프레서(11)의 냉매 토출량에 따라 그 개도가 변화되는 전자식 팽창밸브(TXV;13)와, 냉매가 기화될 때의 증발잠열을 이용하여 주위 공기를 냉각시킨 후 상기 가변 용량 컴프레서(11)로 냉매를 귀환시키는 증발기(14)와, 자동차의 실내외에 각각 설치되는 각종 센서들로부터 입력되는 실내온도와 실외온도 등의 공조환경과 사용자에 의해 입력된 공조조건에 따라 상기 가변 용량 컴프레서(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 가변 용량 컴프레서에서 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 가변 용량 컴프레서(11)의 냉매 토출량을 변화시키게 된다. 상기 가변 용량 컴프레서(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 가변 용량 컴프레서(11)의 냉매 토출량에 따라 그 개도가 변화된다. 이후, 증발기(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 가변 용량 컴프레서(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 가변 용량 컴프레서(11)로 동력을 전달하는 클러치(22)를 오프시켜 가변 용량 컴프레서(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 가변 용량 컴프레서(11)의 작동을 중지시키는 특정 온도 이하로 하강되는 경우, 상기 클러치(22)가 오프되어 가변 용량 컴프레서(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 가변 용량 컴프레서(11)가 작동된다. 물론, 상기 가변 용량 컴프레서(11)가 다시 작동되면 증발기 출구의 온도가 하강되므로, 상기한 과정이 반복될 수 있다.

이를 가변 용량 컴프레서(11)의 사이클링(Cycling)이라 하는데, 가변 용량 컴프레서(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 외기 온도가 낮을 때 발생하게 된다. 일반적으로 외기 온도가 낮아지면 가변 용량 컴프레서(11)의 냉매 토출량이 감소되어 증발기(14)에서의 열교환을 최소화시키게 된다. 그러나 상기 가변 용량 컴프레서(11)의 가변량을 최대로 하더라도 일정량의 냉매가 순환하게 되고, 냉매의 순환에 따라 증발기 (14)에서는 열교환이 이루어지게 되므로, 상기한 가변 용량 컴프레서(11)의 사이클링 현상을 방지할 수 없는 실정이다.

다시 말해서, 종래의 자동차용 차량 공조장치 제어방법에 따르면, 외기 온도가 낮을 경우 가변 용량 컴프레서의 냉매 토출량을 최소로 하더라도 냉매가 순환되어 가변 용량 컴프레서의 사이클링 현상이 발생되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 외기의 온도가 일정 이하로 내려갈 경우 냉매의 팽창을 제한하여 증발기 출구의 온도가 특정 온도 이하로 하강하지 않도록 함으로써 엔진과 가변 용량 컴프레서를 연결하는 클러치가 온/오프를 반복하는 가변 용량 컴프레서의 사이클링에 따른 소음을 방지할 수 있도록 한 자동차용 공조장치의 가변 용량 컴프레서 사이클링 방지방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동차용 공조장치의 가변 용량 컴프레서 사이클링 방지방법에 따르면, 전자식 팽창밸브와 가변용량형 컴프레서를 구비한 자동차용 공조장치의 제어에 있어서, 외기온도가 소정 온도 이하인지를 확인하는 단계와; 외기 온도가 소정 온도 이하인 경우에는 냉방 부하가 변화되면 상기 전자식 팽창밸브의 개도를 최대로 하여 냉매의 교축효과를 최소화함으로써 상기 가변 용량 컴프레서의 사이클링을 방지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 자동차용 공조장치의 가변 용량 컴프레서 사이클링 방지방법 에 따르면, 상기 소정 온도는 5℃인 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 자동차용 공조장치의 가변 용량 컴프레서 사이클링 방지방법에 따르면, 상기 외기 온도가 상기한 소정 온도보다 높을 경우 냉방 부하에 따라 상기 전자식 팽창밸브의 개도를 조절하는 것을 특징으로 한다.

상기한 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 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 자동차용 공조장치의 가변 용량 컴프레서 사이클링 방지방법을 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 의한 자동차용 공조장치의 가변 용량 컴프레서 사이클링 방지방법의 실시 예가 도시된 순서도이다.

본 발명의 자동차용 공조장치의 가변 용량 컴프레서 사이클링 방지방법은, 전자식 팽창밸브와 가변용량형 컴프레서를 구비한 자동차용 공조장치의 제어에 있어서, 외기온도가 5℃ 이하인지를 확인하는 단계와; 외기 온도가 5℃ 이하인 경우에는 냉방 부하가 변화되면 전자식 팽창밸브의 개도를 최대로 하여 냉매의 교축효과를 최소화함으로써 상기 가변 용량 컴프레서의 사이클링을 방지하는 단계와; 외기 온도가 5℃ 이상이면 냉방 부하에 따라 전자식 팽창밸브의 개도를 조절하는 단계를 포함한다.

즉, 외기 온도가 5℃ 이상일 경우에는 통상적인 제어방법에 따라 제어하게 되는데, 냉방 부하가 작으면 전자식 팽창밸브의 개도를 서서히 증가시키는 방향으로 제어하고, 냉방 부하가 크면 전자식 팽창밸브의 개도를 서서히 감소시키는 방향으로 제어한다.

상기한 본 발명의 자동차용 공조장치의 가변 용량 컴프레서 사이클링 방지방법에 따르면 외기 온도가 일정 온도 이하일 경우에는 증발기 출구의 온도를 특정 온도 이상으로 유지하여 가변 용량 컴프레서의 사이클링을 방지하게 된다.

외기 온도가 낮은 상태에서 공조장치를 작동시키면 외기 온도가 5℃ 이하인지를 확인한다. 이때, 외기 온도가 5℃ 이상이면 통상적인 제어방법에 따라 전자식 팽창밸브의 개도를 제어하고, 외기 온도가 5℃ 이하이면 전자식 팽창밸브의 개도를 최대로 제어한다.

따라서, 외기 온도가 5℃ 이상인 경우에는 냉방부하에 따라 전자식 팽창밸브의 개도를 제어하는데, 냉방 부하가 작으면 전자식 팽창밸브의 개도를 서서히 증가시키는 방향으로 제어하고, 냉방 부하가 크면 전자식 팽창밸브의 개도를 서서히 감소시키는 방향으로 제어한다. 물론, 가변 용량 컴프레서의 냉매 토출량도 냉방 부하에 따라 적절하게 제어하는 것은 당연하다.

그리고, 외기 온도가 5℃ 이하인 경우에는 전자식 팽창밸브의 개도를 최대로 제어하는데, 전자식 팽창밸브의 개도를 최대로 하면 냉매가 거의 팽창되지 않은 상태로 증발기에 유입된다. 따라서, 증발기 내부로 유입된 냉매는 중온 고압을 유지하게 되며, 증발기 내에서 냉매 증발이 거의 이루어지지도 않게 된다. 그 결과 증 발기에서 공기와의 열교환이 이루어지지 않게 되고, 증발기 출구의 공기 온도도 클러치를 오프시키는 특정 온도 이하로 하강되지 않게 된다.

다시 말해서 가변 용량 컴프레서가 계속 작동되어 냉매를 순환시키지만 증발기에서 냉매의 증발이 거의 이루어지지 않아 증발기 출구에 설치된 온도 감지센서에 감지된 온도가 클러치를 오프시키는 특정 온도 이하로 하강하지 않게 된다. 따라서, 상기 가변 용량 컴프레서와 엔진을 연결하는 클러치는 항상 온 상태에 있게 되고, 클러치의 온/오프 반복에 따른 가변 용량 컴프레서의 사이클링 현상이 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 자동차용 공조장치의 가변 용량 컴프레서 사이클링 방지방법에 따르면, 외기 온도가 소정 온도 이하일 경우에는 증발기에서의 열교환을 차단하여 증발기 출구의 온도를 특정 온도 이상으로 유지시킴으로써 엔진과 가변 용량 컴프레서를 연결하는 클러치의 온/오프에 따른 소음을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 전자식 팽창밸브와 가변 용량 컴프레서를 구비한 자동차용 공조장치의 제어에 있어서,

   외기온도가 소정 온도 이하인지를 확인하는 단계와; 외기 온도가 소정 온도 이하인 경우 상기 전자식 팽창밸브의 개도를 최대로 하여 냉매의 교축효과를 최소화함으로써 상기 가변 용량 컴프레서의 사이클링을 방지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 공조장치의 가변용량 컴프레서 사이클링 방지방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 소정 온도는, 5℃인 것을 특징으로 하는 자동차용 공조장치의 가변용량 컴프레서 사이클링 방지방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 외기 온도가 소정 온도보다 높은 경우 냉방 부하에 따라 상기 전자식 팽창밸브의 개도를 조절하는 것을 특징으로 하는 자동차용 공조장치의 가변용량 컴프레서 사이클링 방지방법.

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