KR20140076029A

KR20140076029A - 차량용 공조장치

Info

Publication number: KR20140076029A
Application number: KR1020120144107A
Authority: KR
Inventors: 이준민; 김용식; 황재현; 조중원; 백영기; 이정기; 남수병
Original assignee: 한라비스테온공조 주식회사
Priority date: 2012-12-12
Filing date: 2012-12-12
Publication date: 2014-06-20
Also published as: KR101941425B1

Abstract

본 발명은 아이들 스톱 차량용 공조장치에 관한 것으로서, 아이들 스톱 시에 축냉기의 냉기를 이용하여 차실내를 냉방하되, 축냉기의 축냉효율을 높일 수 있도록 구성함으로써 차실내의 냉방효율을 향상시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 압축기와 응축기와 팽창밸브와 증발기 및, 냉기를 저장할 수 있는 축냉기를 포함하는 차량용 공조장치에 있어서, 팽창밸브로 도입되기 전의 응축기측 냉매를 바이패스하는 바이패스 밸브와; 바이패스 밸브에 의해 바이패스된 응축기측 냉매를 저온, 저압으로 감압 팽창시킨 후, 축냉기와 열교환시켜 축냉기를 축냉시키는 축냉용 냉각유닛과; 축냉용 냉각유닛에서 배출되는 냉매를 압축기측으로 리턴시키는 리턴밸브와; 공조장치의 냉방부하에 따라, 응축기측 냉매가 축냉용 냉각유닛으로 바이패스될 수 있도록 바이패스 밸브를 제어하는 제어유닛을 구비한다.

Description

차량용 공조장치{AIR CONDITIONING SYSTEM FOR AUTOMOTIVE VEHICLES}

본 발명은 아이들 스톱(Idle Stop & Go) 차량용 공조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 아이들 스톱 시에 축냉기의 냉기를 이용하여 차실내를 냉방하되, 축냉기의 축냉효율을 높일 수 있도록 구성함으로써, 차실내의 냉방효율을 향상시킬 수 있는 차량용 공조장치에 관한 것이다.

최근 들어, 연비가 높고 배기가스의 배출이 적은 친환경 차량이 다양하게 개발되고 있다. 그 일례로서, 아이들 스톱(ISG:Idle Stop & Go) 차량이 있다.

아이들 스톱 차량은, 엔진의 공회전을 방지하는 차량으로서, 교통 신호 등에 의해 차량이 정차할 경우에 "아이들 스톱모드"로 진입하면서 엔진을 정지시키고, 차량이 재출발할 경우에 "아이들 스톱모드"가 해제되면서 엔진을 재작동시킨다.

이러한 아이들 스톱 차량은, 엔진의 공회전을 방지하므로, 불필요한 연료소비를 줄일 수 있고, 배기가스의 배출도 저감시킬 수 있다. 따라서, 차량의 연비를 높이고, 대기오염을 줄여준다.

그런데, 아이들 스톱 차량은, "아이들 스톱모드" 시에 차량의 엔진이 정지되므로, 차실내의 냉,난방을 위한 공조장치도 작동을 멈춘다는 단점이 있으며, 이러한 단점 때문에 차실내의 쾌적성이 떨어진다는 문제점이 있다.

이를 감안하여, "아이들 스톱모드" 시에도 차실내에 냉기를 지속적으로 공급하여 차실내의 쾌적성을 유지시킬 수 있는 공조장치가 제안되고 있다. 그 일례로서, "축냉식 공조장치"가 있다.

축냉식 공조장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 증발기(1)측 부분에 축냉기(3)를 설치하는 것으로, 차량의 "주행모드" 시에는 증발기(1)의 냉기를 축냉기(3)에 저장시키고, 차량의 "아이들 스톱모드" 시에는, 축냉기(3)에 저장된 냉기를 차실내로 공급하는 기술이다.(부재번호, 5는 압축기, 7은 응축기, 9는 팽창밸브이며, 그에 대한 설명은 생략함).

따라서, "아이들 스톱모드" 시에, 냉방작용을 멈춘 증발기(1)를 대신하여 차실내에 냉기를 지속적으로 공급한다. 이로써, "아이들 스톱모드" 시에도 차실내를 냉방할 수 있다. 그 결과, "아이들 스톱모드" 시에도 차실내의 쾌적성을 어느 정도 유지할 수 있게 된다.

그런데, 이러한 종래의 축냉식 공조장치는, 축냉기(3)의 축냉효율이 떨어진다는 단점이 있으며, 이러한 단점 때문에 "아이들 스톱모드" 시에, 차실내에 충분한 냉기를 공급할 수 없고, 이로써, 차실내의 쾌적성이 현저하게 떨어진다는 문제점이 지적되고 있다.

즉, 축냉기(3)는 증발기(1)의 냉기를 저장하는 구조이므로, 증발기(1)보다 낮은 온도를 유지할 수 없다. 따라서, "아이들 스톱모드"에 진입하더라도, 증발기(1)보다 낮은 온도의 냉기를 차실내에 공급할 수 없다는 단점이 지적되고 있다.

그리고 이러한 단점 때문에 "아이들 스톱모드" 시에 대한 "차실내 냉방성능 개선"에 한계가 있다는 문제점이 있다. 그 결과, "아이들 스톱모드" 시에 차실내의 쾌적성이 저하된다는 결점이 지적되고 있다.

특히, "아이들 스톱모드" 시간이 길어질 경우, 축냉기(3)의 낮은 축냉효율 때문에 축냉기(3)의 잔존 냉기가 조기에 소진(消盡)된다는 문제점이 있으며, 이러한 문제점 때문에 "아이들 스톱모드" 시간이 길어질수록 차실내의 냉방성능이 현저하게 떨어진다는 문제점이 지적되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은, 축냉기의 축냉효율을 향상시킬 수 있는 차량용 공조장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 축냉기의 축냉효율을 향상시킬 수 있도록 구성함으로써, "아이들 스톱모드" 시에 저온의 냉기를 차실내에 충분하게 공급할 수 있는 차량용 공조장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, "아이들 스톱모드" 시에 저온의 냉기를 차실내에 충분하게 공급할 수 있도록 구성함으로써, "아이들 스톱모드" 임에도 불구하고 차실내의 온도를 쾌적하게 유지시킬 수 있는 차량용 공조장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 축냉기의 축냉효율을 향상시킬 수 있도록 구성함으로써, "아이들 스톱모드" 시간이 길어지더라도 저온의 냉기를 차실내에 지속적으로 공급할 수 있고, 따라서, "아이들 스톱모드" 시간이 길어짐에도 불구하고 차실내의 쾌적성을 지속적으로 유지시킬 수 있는 차량용 공조장치를 제공하는 데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 차량용 공조장치는, 압축기와 응축기와 팽창밸브와 증발기 및, 냉기를 저장할 수 있는 축냉기를 포함하는 차량용 공조장치에 있어서, 상기 팽창밸브로 도입되기 전의 상기 응축기측 냉매를 바이패스하는 바이패스 밸브와; 상기 바이패스 밸브에 의해 바이패스된 상기 응축기측 냉매를 저온, 저압으로 감압 팽창시킨 후, 상기 축냉기와 열교환시켜 상기 축냉기를 축냉시키는 축냉용 냉각유닛과; 상기 축냉용 냉각유닛에서 배출되는 냉매를 상기 압축기측으로 리턴시키는 리턴밸브와; 상기 공조장치의 냉방부하에 따라, 상기 응축기측 냉매가 상기 축냉용 냉각유닛으로 바이패스될 수 있도록 상기 바이패스 밸브를 제어하는 제어유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 바이패스 밸브는, 상기 응축기측에서 상기 축냉용 냉각유닛으로 바이패스되는 냉매의 유량을 조절할 수 있는 유량제어식 밸브이며; 상기 제어유닛은, 상기 공조장치의 냉방부하가 작아질수록, 이에 반비례하여 상기 축냉용 냉각유닛측으로 바이패스되는 냉매량이 점차 증가될 수 있도록 상기 바이패스 밸브를 제어하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 리턴밸브는, 상기 축냉용 냉각유닛에서 상기 압축기측으로 리턴되는 냉매의 유량을 조절할 수 있는 유량제어식 밸브이며; 상기 제어유닛은, 상기 공조장치의 냉방부하가 작아질수록, 이에 반비례하여 상기 축냉용 냉각유닛측에서 상기 압축기측으로 리턴되는 냉매량을 증가시킴으로써 상기 축냉용 냉각유닛의 입구측에 대한 출구측의 냉매압력을 낮춰서 상기 축냉용 냉각유닛에서의 냉매 감압율을 증가시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 차량용 공조장치에 의하면, 축냉기를 독립적으로 축냉시킬 수 있는 축냉용 냉각유닛을 별도로 갖추고 있으므로, 차실내 냉방용 증발기를 통해 축냉시키는 종래의 기술에 비해 축냉기의 축냉효율을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 축냉용 냉각유닛으로 축냉기를 축냉시키되, 축냉용 냉각유닛측의 냉매량과 냉매압력을 조절하여 축냉용 냉각유닛의 냉각온도를 조절할 수 있는 구조이므로, 축냉기의 축냉온도를 조절할 수 있는 효과가 있다.

또한, 축냉기의 축냉온도를 조절할 수 있으므로, 차실내 냉방용 증발기를 통해 축냉시키는 종래의 기술에 비해 축냉기의 축냉온도를 현저하게 낮출 수 있다. 따라서, 축냉기의 축냉효율을 대폭적으로 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 축냉용 냉각유닛의 냉각온도를 조절하여 축냉기의 축냉온도를 낮추되, 공조장치의 냉방부하가 작을 경우에만 축냉기의 축냉온도를 낮추는 구조이므로, 차실내의 냉방성능과 차량의 연비에 영향을 끼지치 않고서도, 축냉기의 축냉효율을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 축냉기의 축냉효율을 현저하게 증가시킬 수 있으므로, "아이들 스톱모드" 시에 저온의 냉기를 차실내에 충분하게 공급할 수 있다. 따라서, "아이들 스톱모드" 시에도 차실내의 온도를 쾌적하게 유지시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 축냉기의 축냉효율을 현저하게 증가시킬 수 있으므로, "아이들 스톱모드" 시간이 길어지더라도 저온의 냉기를 차실내에 지속적으로 공급할 수 있고, 따라서, "아이들 스톱모드" 시간이 길어짐에도 불구하고 차실내의 쾌적성을 지속적으로 유지시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 축냉기의 축냉율이 높아지면, 에어컨을 오프시키고 축냉기의 냉기만으로 차실내를 냉방하는 구조이므로, 에어컨의 작동을 최소화시킬 수 있다. 따라서, 차량의 연비 저감의 효과를 도모할 수 있다.

도 1은 종래의 차량용 공조장치를 나타내는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 차량용 공조장치를 나타내는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 작동예를 나타내는 플로우챠트이다.

이하, 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 특징부를 살펴보기에 앞서, 도 2를 참조하여 차량용 공조장치에 대해 간략하게 설명한다.

차량용 공조장치는, 압축기(10)와 응축기(20)와 팽창밸브(30)와 증발기(40)를 구비한다.

압축기(10)는 기화된 냉매를 고온·고압의 가스로 압축하고, 응축기(20)는 고온·고압의 냉매를 액화시킨다.

팽창밸브(30)는 액화된 냉매를 저온·저압으로 팽창시키고, 증발기(40)는 팽창된 저온·저압의 냉매를 유입한 후, 주변의 공기와 열교환시켜 냉기를 발생시킨다.

다음으로, 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 특징부를 도 2를 참조하여 상세하게 설명한다.

먼저, 본 발명의 공조장치는, 축냉기(50)와, 축냉기(50)를 냉각시키기 위한 축냉용 냉각유닛(60)을 더 구비한다.

축냉기(50)는, 축냉제를 내장하고 있는 것으로, 냉기(冷氣)를 일시적으로 저장한다.

축냉용 냉각유닛(60)은, 팽창밸브(62)와 증발기(64)를 포함한다. 팽창밸브(62)는, 도입된 냉매를 저온·저압으로 팽창시킨다.

증발기(64)는, 축냉기(50)측에 설치되며, 팽창밸브(62)에서 팽창된 저온·저압의 냉매를 유입한 다음, 유입된 저온의 냉매와 축냉기(50)를 열교환시킨다. 따라서, 축냉기(50)를 냉각시킨다. 이로써, 축냉기(50)가 저온의 냉기를 저장할 수 있게 한다.

그리고 본 발명의 공조장치는, 응축기(20)측의 냉매를 축냉용 냉각유닛(60)측으로 바이패스하는 유량제어식 바이패스밸브(70)를 구비한다.

유량제어식 바이패스밸브(70)는, 바이패스 유량을 조절하는 일종의 삼방향밸브로서, 팽창밸브(30)로 도입되기 전의 응축기(20)측 냉매를 축냉용 냉각유닛(60)측으로 바이패스하도록 구성된다.

따라서, 축냉용 냉각유닛(60)측으로 바이패스된 냉매가, 축냉용 냉각유닛(60)의 팽창밸브(62)를 통과하면서 저온·저압으로 팽창되게 하고, 팽창된 저온·저압의 냉매가 증발기(64)로 유입되면서 주변의 축냉기(50)와 열교환되게 한다.

이로써, 축냉기(50)를 냉각시킨다. 그 결과, 축냉기(50)가 저온의 냉기를 저장할 수 있게 한다. 특히, 상기 축냉기(50)가 기존의 증발기(40)에 의존하지 않고 독립적으로 저온의 냉기를 저장할 수 있게 한다.

한편, 이러한 유량제어식 바이패스밸브(70)는, 바이패스 유량을 조절할 수 있으므로, 축냉용 냉각유닛(60)측으로 바이패스되는 냉매의 유량을 조절할 수 있다.

특히, 축냉용 냉각유닛(60)측으로 바이패스되는 냉매의 유량을 증가시킬 수 있다. 따라서, 축냉용 증발기(64)의 냉각성능을 강화시킬 수 있다. 이로써, 축냉기(50)의 축냉효율을 증가시킬 수 있게 된다.

그 결과, 차량의 "아이들 스톱모드"로 진입할 경우, 차실내에 충분한 냉기가 공급될 수 있게 한다. 이에 따라, "아이들 스톱모드" 시에도 차실내의 온도가 쾌적한 상태를 유지할 수 있게 한다.

다시, 도 2를 참조하면, 본 발명의 공조장치는, 공조장치의 냉방부하에 따라 상기 유량제어식 바이패스밸브(70)를 제어하는 제어유닛(80)을 포함한다.

제어유닛(80)은, 공조장치의 냉방부하를 감지하는 냉방부하 감지수단(82)과, 냉방부하 감지수단(82)으로부터 입력된 데이터에 따라 유량제어식 바이패스밸브(70)를 제어하는 제어부(84)를 구비한다.

냉방부하 감지수단(82)은, 차속감지장치(도시하지 않음)로 구성된다.

차속감지장치는, 차속센서를 포함하는 것으로, 차속을 감지함으로써 공조장치의 냉방부하를 간접적으로 감지하는 역할을 한다.

즉, 공조장치의 냉방부하는, 차속이 빨라서 엔진의 회전수(RPM)가 점차 증가하면, 이에 반비례하여 점차 작아진다. 반대로, 차속이 느려서 엔진의 회전수가 점차 감소되면, 이에 반비례하여 점차 커지게 된다. 따라서, 차속을 감지하면, 공조장치의 냉방부하를 간접적으로 감지할 수 있게 된다.

제어부(84)는, 마이크로 프로세서를 갖추고 있는 것으로, 냉방부하 감지수단(82)으로부터 공조장치의 냉방부하가 입력되면, 입력된 공조장치의 냉방부하에 따라 유량제어식 바이패스밸브(70)를 제어하도록 구성된다.

특히, 입력된 공조장치의 냉방부하가 커질수록, 이에 반비례하여 축냉용 냉각유닛(60)측으로 바이패스되는 냉매량이 점차 감소되게 제어하고, 이와 반대로, 입력된 공조장치의 냉방부하가 작아질수록, 이에 반비례하여 축냉용 냉각유닛(60)측으로 바이패스되는 냉매량이 점차 증가되게 제어한다.

따라서, 공조장치의 냉방부하에 따라, 축냉용 냉각유닛(60)측으로 바이패스되는 냉매의 유량이 능동적으로 제어될 수 있게 한다.

특히, 공조장치의 냉방부하가 작아질 경우에, 축냉용 냉각유닛(60)측으로바이패스되는 냉매량이 점차 증가되면서 축냉용 증발기(64)의 냉각성능이 더욱 강화될 수 있게 한다.

이로써, 공조장치의 냉방부하가 작아질 경우에, 축냉기(50)의 축냉효율이 더욱 더 증가될 수 있게 한다. 그 결과, 공조장치의 냉방부하가 작아질 경우에, 축냉기(50)에 대한 "냉기 비축량"이 더 증가될 수 있게 한다. 따라서, "아이들 스톱모드" 진입에 대비할 수 있게 한다. 이에 따라, "아이들 스톱모드"의 진입 시, 차실내에 충분한 냉기가 공급될 수 있게 한다.

한편, 제어부(84)는, 공조장치의 냉방부하별 "바이패스밸브 제어값"이 미리 내장되어 있다. 따라서, 냉방부하 감지수단(82)으로부터 공조장치의 냉방부하가 입력되면, 이에 대응되는 "바이패스밸브 제어값"을 검출한 다음, 검출된 제어값에 따라 유량제어식 바이패스밸브(70)를 제어한다. 이로써, 입력된 공조장치의 냉방부하에 따라 축냉용 냉각유닛(60)측으로의 바이패스 냉매량을 제어하게 된다.

이와 같은 구성의 제어유닛(80)에 의하면, 공조장치의 냉방부하가 작을수록, 축냉용 냉각유닛(60)측으로 바이패스되는 냉매량을 점차 증가시키는 구조이므로, 공조장치의 냉방부하가 작을수록 축냉기(50)의 축냉율을 점차 증가시킬 수 있다.

따라서, 종래의 기술에 비해 축냉기(50)의 축냉효율을 효과적으로 개선시킬 수 있고, 차실내의 냉방성능과 차량의 연비에 영향을 끼치지 않고서도, 축냉기(50)의 축냉효율을 증가시킬 수 있다. 이로써, "아이들 스톱모드" 시에 대한 "차실내 냉방성능"을 현저하게 개선시킬 수 있다.

다시, 도 2를 참조하면, 본 발명의 공조장치는, 축냉용 냉각유닛(60)측으로부터 배출되는 냉매를 압축기(10)측으로 리턴시키기 위한 유량제어식 리턴밸브(90)를 더 구비한다.

유량제어식 리턴밸브(90)는, 리턴 유량을 조절하는 삼방향밸브로서, 축냉용 냉각유닛(60)측으로부터 배출되는 냉매를 압축기(10)의 입구측으로 리턴시킨다. 따라서, 리턴된 냉매가 압축기(10)로 다시 도입되면서 재순환될 수 있게 한다.

한편, 이러한 유량제어식 리턴밸브(90)는, 리턴 유량을 조절할 수 있으므로, 축냉용 냉각유닛(60)측에서 배출되는 냉매의 유량을 조절할 수 있다. 그 결과, 축냉용 냉각유닛(60)측으로 유입된 냉매량에 대한 축냉용 냉각유닛(60)측에서의 냉매 배출량이 조절될 수 있게 된다. 이로써, 축냉용 냉각유닛(60)의 입구측에 대한 출구측의 냉매압력을 조절할 수 있게 된다.

따라서, 축냉용 팽창밸브(62)에서의 "냉매 감압율"이 조절될 수 있게 한다. 특히, 축냉용 팽창밸브(62)에서의 "냉매 감압율"을 높일 수 있게 한다. 이로써, 축냉용 증발기(64)의 냉각온도를 현저하게 낮출 수 있다. 특히, 축냉용 증발기(64)의 냉각온도를 "영하"의 온도까지 낮출 수 있게 된다.

그 결과, 축냉기(50)의 축냉율을 대폭적으로 증가시킬 수 있다. 특히, 축냉기(50)의 축냉율을 높여서 상기 축냉기(50)를 냉동시킬 수도 있다. 이로써, "아이들 스톱모드" 시에, 매우 낮은 온도의 냉기가 축냉기(50)로부터 차실내로 공급될 수 있게 한다. 이에 따라, "아이들 스톱모드" 임에도 불구하고 차실내의 온도가 쾌적한 상태로 유지될 수 있다.

더우기, "아이들 스톱모드" 시에, 매우 낮은 온도의 냉기가 차실내로 공급되므로, "아이들 스톱모드" 시간이 길어지더라도, 이에 효과적으로 대응할 수 있다. 따라서, "아이들 스톱모드" 시간이 길어짐에도 불구하고 차실내의 쾌적성은 지속적으로 유지될 수 있다.

한편, 이러한 유량제어식 리턴밸브(90)는, 제어유닛(80)에 의해 제어되도록 구성되는데, 이때, 제어유닛(80)의 제어부(84)는, 냉방부하 감지수단(82)으로부터 입력된 공조장치의 냉방부하에 따라 유량제어식 리턴밸브(90)를 제어하도록 구성된다.

특히, 제어부(84)는, 냉방부하 감지수단(82)으로부터 입력된 공조장치의 냉방부하가 작아질수록, 이에 반비례하여 축냉용 냉각유닛(60)측에서 압축기(10)측으로 배출되는 냉매량을 증가시키도록 제어한다.

따라서, 공조장치의 냉방부하가 작아질수록, 축냉용 냉각유닛(60)의 입구측에 대한 출구측의 냉매압력을 점차 낮춰주도록 구성된다. 이로써, 공조장치의 냉방부하가 작아질수록, 축냉용 팽창밸브(62)에서의 "냉매 감압율"이 점차 커질 수 있도록 한다. 이에 따라, 공조장치의 냉방부하가 작아질수록, 축냉용 증발기(64)의 냉각온도를 더 낮춰서 축냉기(50)의 축냉율을 더 증가시킬 수 있게 한다.

그 결과, 공조장치의 냉방부하가 작아지면 작아질수록, 공조장치의 냉기를 더 비축할 수 있게 한다. 이에 따라, 차실내의 냉방성능과 차량의 연비에 영향을 끼지치 않는 한도내에서 축냉기(50)의 축냉율을 최대한 증가시킬 수 있게 한다. 이로써, "아이들 스톱모드" 시에 대한 "차실내 냉방성능"을 극대화시킬 수 있게 한다.

한편, 제어부(84)는, 공조장치의 냉방부하별 "리턴밸브 제어값"이 미리 내장되어 있다. 따라서, 냉방부하 감지수단(82)으로부터 공조장치의 냉방부하가 입력되면, 이에 대응되는 "리턴밸브 제어값"을 검출한 다음, 검출된 제어값에 따라 유량제어식 리턴밸브(90)를 제어한다. 이로써, 입력된 공조장치의 냉방부하에 따라 축냉용 냉각유닛(60)측에서 압축기(10)측으로 리턴되는 냉매의 유량을 제어하게 된다.

다시, 도 2를 참조하면, 본 발명의 공조장치는, 축냉기(50)의 축냉율을 감지하는 축냉율 감지수단(100)을 더 구비한다.

축냉율 감지수단(100)은, 축냉기(50)의 온도를 감지하는 온도센서로 구성된다.

이러한 축냉율 감지수단(100)은, 축냉기(50)의 온도를 감지함으로써, 축냉기(50)의 축냉율을 간접적으로 감지하고, 감지된 축냉기(50)의 축냉율 데이터를 제어유닛(80)의 제어부(84)에 입력시킨다.

한편, 제어부(84)는, 축냉율 감지수단(100)으로부터 축냉율 데이터가 입력되면, 입력된 축냉기(50)의 축냉율이 미리 설정된 "기준 축냉율" 이상인지를 판단한다.

판단 결과, "기준 축냉율" 이상이면, 축냉기(50)의 축냉율이 매우 높아서 축냉기(50)의 냉기만으로도 차실내를 냉방할 수 있다고 판단한다. 그리고 이러한 판단에 따라 압축기(10)를 오프(OFF)시키도록 제어한다.

따라서, 차실내가 증발기(40)의 냉각작용없이 축냉기(50)의 냉기만으로 냉방될 수 있게 한다. 이로써, 에어컨의 작동을 최소화시킬 수 있다. 그 결과, 차량의 연비를 현저하게 개선시킬 수 있다.

한편, 제어부(84)는, 축냉율 감지수단(100)으로부터 입력된 축냉율 데이터가, "기준 축냉율" 미만으로 저감되면, 축냉기(50)의 축냉율이 낮아져서 축냉기(50)의 냉기만으로는 차실내를 냉방이 어렵다고 판단한다.

그리고 이러한 판단에 따라 압축기(10)를 다시 온(ON)시킨다. 이로써, 공조장치의 증발기(40)가 정상적으로 작동하면서 차실내를 다시 냉방할 수 있게 한다.

다음으로, 이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 작동예를 도 2와 도 3을 참조하여 설명한다.

먼저, 에어컨이 온(ON)된 상태에서(S101), 냉방부하 감지수단(82)은, 공조장치의 냉방부하를 감지한다(S103).

그리고 냉방부하의 감지가 완료되면, 제어부(84)는 감지된 냉방부하에 대응되는 "바이패스밸브 제어값"과 "리턴밸브 제어값"을 각각 검출한다(S105).

그리고 "바이패스밸브 제어값"과 "리턴밸브 제어값"의 검출이 완료되면, 검출된 "제어값"에 따라 유량제어식 바이패스밸브(70)와 유량제어식 리턴밸브(90)를 제어하여 냉매의 바이패스 유량과 리턴 유량을 조절한다(S107).

이때, 제어부(84)는, 공조장치의 냉방부하가 작아질수록, 냉매의 바이패스 유량을 점차 증가시키고, 냉매의 리턴 유량도 점차 증가시킨다. 따라서, 축냉용 냉각유닛(60)측으로 도입되는 냉매량은 증가시키고, 축냉용 냉각유닛(60)측에서 배출되는 냉매량은 증가시킨다.

이로써, 축냉용 팽창밸브(62)에서의 "냉매 감압율"이 커질 수 있게 한다. 이에 따라, 증발기(64)의 냉각성능을 강화시킨다. 그 결과, 축냉기(50)의 축냉율이 현저하게 증가되면서 "아이들 스톱모드" 진입 시에 대비하여 충분한 량의 냉기가 비축할 수 있게 된다(S109).

한편, 제어부(84)는, 축냉율 감지수단(100)으로부터 축냉기(50)의 축냉율 데이터를 지속적으로 제공받는데, 이때, 제공받은 축냉기(50)의 축냉율이 미리 설정된 "기준 축냉율" 이상인지를 판단한다(S111).

판단 결과, "기준 축냉율" 이상이면, 축냉기(50)의 축냉율이 매우 높아서 축냉기(50)의 냉기만으로도 차실내를 냉방할 수 있다고 판단하고, 이러한 판단에 따라 압축기(10)를 오프(OFF)시킨다(S113).

그러면, 에어컨이 꺼지면서 축냉기(50)의 냉기만으로 차실내가 냉방된다. 이로써, 차량의 연비가 현저하게 개선된다.

한편, 제어부(84)는, 축냉율 감지수단(100)으로부터 제공된 축냉기(50)의 축냉율 데이터가, "기준 축냉율" 미만으로 저감되면(S111-1), 축냉기(50)의 축냉율이 낮아져서 축냉기(50)의 냉기만으로는 차실내의 냉방이 어렵다고 판단한다.

그리고 이러한 판단에 따라 압축기(10)를 다시 온(ON)시킨다(S115). 이로써, 공조장치의 증발기(40)가 정상적으로 작동하면서 차실내를 다시 냉방할 수 있게 한다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 공조장치에 의하면, 축냉기(50)를 독립적으로 축냉시킬 수 있는 축냉용 냉각유닛(60)을 별도로 갖추고 있으므로, 차실내 냉방용 증발기(40)를 통해 축냉시키는 종래의 기술에 비해 축냉기(50)의 축냉효율을 증가시킬 수 있다.

또한, 축냉용 냉각유닛(60)으로 축냉기(50)를 축냉시키되, 축냉용 냉각유닛(60)측의 냉매량과 냉매압력을 조절하여 축냉용 냉각유닛(60)의 냉각온도를 조절할 수 있는 구조이므로, 축냉기(50)의 축냉온도를 조절할 수 있다.

또한, 축냉기(50)의 축냉온도를 조절할 수 있으므로, 차실내 냉방용 증발기(40)를 통해 축냉시키는 종래의 기술에 비해 축냉기(50)의 축냉온도를 현저하게 낮출 수 있다. 따라서, 축냉기(50)의 축냉효율을 대폭적으로 증가시킬 수 있다.

또한, 축냉용 냉각유닛(60)의 냉각온도를 조절하여 축냉기(50)의 축냉온도를 낮추되, 공조장치의 냉방부하가 작을 경우에만 축냉기(50)의 축냉온도를 낮추는 구조이므로, 차실내의 냉방성능과 차량의 연비에 영향을 끼지치 않고서도, 축냉기(50)의 축냉효율을 증가시킬 수 있다.

또한, 축냉기(50)의 축냉효율을 현저하게 증가시킬 수 있으므로, "아이들 스톱모드" 시에 저온의 냉기를 차실내에 충분하게 공급할 수 있다. 따라서, "아이들 스톱모드" 시에도 차실내의 온도를 쾌적하게 유지시킬 수 있다.

또한, 축냉기(50)의 축냉효율을 현저하게 증가시킬 수 있으므로, "아이들 스톱모드" 시간이 길어지더라도 저온의 냉기를 차실내에 지속적으로 공급할 수 있고, 따라서, "아이들 스톱모드" 시간이 길어짐에도 불구하고 차실내의 쾌적성을 지속적으로 유지시킬 수 있다.

또한, 축냉기(50)의 축냉율이 높아지면, 에어컨을 오프시키고 축냉기(50)의 냉기만으로 차실내를 냉방하는 구조이므로, 에어컨의 작동을 최소화시킬 수 있다. 따라서, 차량의 연비 저감의 효과를 도모할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

10: 압축기 20: 응축기
30: 팽창밸브 40: 증발기
50: 축냉기 60: 축냉용 냉각유닛
62: 팽창밸브 64: 증발기
70: 유량제어식 바이패스밸브(Bypass Valve)
80: 제어유닛 82: 냉방부하 감지수단
84: 제어부 90: 유량제어식 리턴밸브(Return Valve)
100: 축냉율 감지수단

Claims

압축기(10)와 응축기(20)와 팽창밸브(30)와 증발기(40) 및, 냉기를 저장할 수 있는 축냉기(50)를 포함하는 차량용 공조장치에 있어서,
상기 팽창밸브(40)로 도입되기 전의 상기 응축기(20)측 냉매를 바이패스하는 바이패스밸브(70)와;
상기 바이패스밸브(70)에 의해 바이패스된 상기 응축기(20)측 냉매를 저온, 저압으로 감압 팽창시킨 후, 상기 축냉기(50)와 열교환시켜 상기 축냉기(50)를 축냉시키는 축냉용 냉각유닛(60)과;
상기 축냉용 냉각유닛(60)에서 배출되는 냉매를 상기 압축기(10)측으로 리턴시키는 리턴밸브(90)와;
상기 공조장치의 냉방부하에 따라, 상기 응축기(20)측 냉매가 상기 축냉용 냉각유닛(60)으로 바이패스될 수 있도록 상기 바이패스밸브(70)를 제어하는 제어유닛(80)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
제 1항에 있어서,
상기 바이패스밸브(70)는,
상기 응축기(20)측에서 상기 축냉용 냉각유닛(60)으로 바이패스되는 냉매의 유량을 조절할 수 있는 유량제어식 밸브이며;
상기 제어유닛(80)은,
상기 공조장치의 냉방부하가 작아질수록, 이에 반비례하여 상기 축냉용 냉각유닛(60)측으로 바이패스되는 냉매량이 점차 증가될 수 있도록 상기 바이패스밸브(70)를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
제 2항에 있어서,
상기 리턴밸브(90)는,
상기 축냉용 냉각유닛(60)에서 상기 압축기(10)측으로 리턴되는 냉매의 유량을 조절할 수 있는 유량제어식 밸브이며;
상기 제어유닛(80)은,
상기 공조장치의 냉방부하가 작아질수록, 이에 반비례하여 상기 축냉용 냉각유닛(60)측에서 상기 압축기(10)측으로 리턴되는 냉매량을 증가시킴으로써 상기 축냉용 냉각유닛(60)의 입구측에 대한 출구측의 냉매압력을 낮춰서 상기 축냉용 냉각유닛(60)에서의 냉매 감압율을 증가시키는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 축냉기(50)의 축냉율을 감지하는 축냉율 감지수단(100)을 더 포함하며;
상기 제어유닛(80)은,
상기 축냉율 감지수단(100)으로부터 입력된 상기 축냉기(50)의 축냉율이 미리 설정된 기준 축냉율 이상이면, 상기 축냉기(50)의 냉기만으로도 차실내를 냉방할 수 있도록, 상기 압축기(10)를 오프(OFF)시키고,
상기 축냉율 감지수단(100)으로부터 입력된 상기 축냉기(50)의 축냉율이 상기 기준 축냉율 미만으로 저하되면, 상기 압축기(10)를 다시 온(ON)시키는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
제 1항에 있어서,
상기 축냉용 냉각유닛(60)은,
상기 바이패스밸브(70)에 의해 바이패스된 상기 응축기(20)측 냉매를 저온, 저압으로 감압 팽창시키는 팽창밸브(62)와;
상기 팽창밸브(62)에서 감압 팽창된 저온, 저압의 냉매를 상기 축냉기(50)와 열교환시켜 상기 축냉기(50)를 냉각시키는 증발기(64)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.