KR20140109038A - 증발기의 과냉 방지 장치 - Google Patents

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KR20140109038A KR1020130023168A KR20130023168A KR20140109038A KR 20140109038 A KR20140109038 A KR 20140109038A KR 1020130023168 A KR1020130023168 A KR 1020130023168A KR 20130023168 A KR20130023168 A KR 20130023168A KR 20140109038 A KR20140109038 A KR 20140109038A
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Abstract

본 발명은 증발기의 과냉 방지 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공조 장치(1000) 내부에 형성된 증발기(70)의 과냉을 방지하기 위하여 압축기(71)의 동작을 제어하는 증발기의 과냉 방지 장치에 있어서, 상기 공조 장치(1000) 내부에 형성되며, 상기 증발기(70)의 표면 온도에 따라 상기 압축기(71)의 동작을 제어하는 클러치(71a)로 제어 신호를 전달하는 센서부(100)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 증발기의 과냉 방지 장치에 관한 것이다.

Description

증발기의 과냉 방지 장치 {Supercooling prevention device of Evaporator}
본 발명은 증발기의 과냉 방지 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공조 장치 내부에 형성되어 있는 증발기의 핀 부분에 발생하는 결빙 및 서리 현상을 미연에 방지하여 차량 실내로 냉풍이 토출되는 냉방 시스템의 성능을 개선하고, 증발기의 내구성을 향상시킬 수 있는 증발기의 과냉 방지 장치에 관한 것이다.
일반적으로 차량용 공조 장치(1000)는 외부에서 유입된 외부공기 및 실내를 순환하는 실내공기를 증발기(70) 또는, 히터코어(60)에서 냉각 또는 가열시킨 다음, 차량의 실내로 토출시키고 있다.
상기 차량용 공조 장치(1000)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 도어(20, 30, 40)에 의하여 개도가 조절되는 토출구(21, 31, 41)가 설치된 공조 케이스와, 상기 공조 케이스의 입구단에 연결되어 상기 공조 케이스의 내부로 외기를 송풍하는 블로워(10)와, 상기 공조 케이스 내부에 구비되며, 송풍 유로상에 일정 간격 이격 설치되는 증발기(70) 및 히터코어(60)와, 상기 증발기(70)와 상기 히터코어(60) 사이에 설치되어, 상기 공조 케이스의 냉기통로(P1)와 온기통로(P2)의 개도를 조절하는 템프도어(50)를 포함하여 형성된다.
상기 차량용 공조 장치(1000)의 난방 시스템이 수행될 경우, 상기 템프도어(50)는 상기 냉기통로(P1)를 폐쇄함과 동시에, 상기 온기통로(P2)를 개방한다. 따라서, 상기 블로워(10)에 의하여 송풍되는 공기는 상기 히터코어(60)를 통과하면서, 상기 히터코어(60)의 내부로 유동하는 냉각수와 열교환되어 온기로 바뀐 뒤, 상기 온기통로(P2) 쪽으로 유동되고, 개방된 상기 토출구(21, 31, 41)들을 통하여 차량의 실내로 토출되어 난방을 수행한다.
또한, 상기 차량용 공조 장치(1000)의 냉방 시스템이 수행될 경우, 상기 템프도어(50)는 상기 온기통로(P2)를 폐쇄함과 동시에, 상기 냉기통로(P1)를 개방한다. 따라서, 상기 블로워(10)에 의하여 송풍되는 공기는 상기 증발기(70)를 통과하면서, 상기 증발기(70)의 내부를 유동하는 냉매와 열교환되어 냉기로 바뀐 뒤, 상기 냉기통로(P1) 쪽으로 유동되고, 개방된 상기 토출구(21, 31, 41)들을 통하여 상기 차량의 실내로 토출되어 냉방을 수행한다.
즉, 상기 냉방 시스템은 압축기(71)의 구동에 의하여 토출되는 냉매가 응축기(72), 리시버 드라이버(73), 팽창 밸브(74) 및 증발기(70)를 거쳐 다시 압축기(71)로 순환하는 과정에서, 증발기(70)에 의한 열교환에 의하여 상기 차량의 실내를 냉방하도록 구성되며, 상기 난방 시스템은 엔진으로부터 냉각수를 히터코어(60)로 유입하여 열교환시킴으로써 상기 차량의 실내를 난방하도록 구성된다.
상기 증발기(70)는 두 플레이트가 접합된 다수의 플랫 튜브와 다수의 전열핀이 교대로 적층되고, 좌우측에는 엔드 플레이트에 의하여 각각 보강되는 구조의 적층형 열교환기로서, 히터코어와 함께 상기 공조 장치(1000)에 내장된다.
상기 공조 장치(1000)가 냉방 시스템을 가동하는 과정에서, 상기 증발기(70)의 표면온도는 점차 내려가고 특히 냉매의 과냉각에 의하여 과냉각영역에서는 송풍 공기 중에 포함된 수분이 증발기 표면에 얼어붙는 결빙 현상(아이싱 현상, icing)이 발생하게 된다. 상기 결빙 현상은 냉방 시스템이 더 유지될수록 점차 발달하여, 송풍 공기와 냉매와의 열교환을 방해하게 되므로, 냉방 효율이 급격하게 저하될 뿐만 아니라, 더 나아가 증발기 고장의 원인이 되기도 한다.
이에 따라서, 상기 증발기(70)의 이러한 결빙 현상을 방지할 필요가 있다.
도 1은 상기 증발기(70)에 온도 센서인 써미스터(Thermistor)(1)가 장착된 상태를 나타낸 도면이며, 상기 증발기(70)의 표면온도를 센싱하기 위해서 상기 써미스터(1)를 구비하는 경우, 상기 써미스터(1)를 상기 증발기(70)의 표면에 고정하기 위해서 별도의 브라켓, 나사 및 씰링부재가 필요할 뿐만 아니라, 상기 써미스터(1)에서 측정한 저항값을 디지털화하여 온도값으로 변환하기 위하여 별도의 회로부까지 구성해야하므로, 이에 따른 부품수가 증대되어 원가상승을 초래하는 문제점이 있었다.
게다가, 상기 써미스터(1)가 고정되어 있는 위치에 따라서, 감지하는 상기 증발기(70)의 표면온도가 변화하게 되므로, 이에 대한 정확한 상기 증발기(70)의 표면온도를 결정하는데 어려움이 있다.
또한, 한국공개특허 제2005-0018218호(2005.02.23., 명칭 : 증발기 과냉 방지를 위한 공기조화장치 제어방법)에서는 송풍량에 따라 증발기의 한계온도를 적절하게 보정하여 압축기의 구동을 송풍량에 따라 가변적으로 단속함으로써 증발기의 과냉발생 확률은 낮추면서 공기조화장치의 공기조화성능은 향상시킬 수 있는 증발기 과냉 방지를 위한 공기조화장치 제어방법을 개시하고 있다.
한국공개특허 제2005-0018218호(2005.02.23., 명칭 : 증발기 과냉 방지를 위한 공기조화장치 제어방법)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 공조 장치 내부에 형성되어 있는 증발기의 핀 부분에 발생하는 결빙 및 서리 현상을 미연에 방지하여 차량 실내로 냉풍이 토출되는 냉방 시스템의 성능을 개선하고, 증발기의 내구성을 향상시킬 수 있는 증발기의 과냉 방지 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 증발기의 과냉 방지 장치는, 공조 장치(1000) 내부에 형성된 증발기(70)의 과냉을 방지하기 위하여 압축기(71)의 동작을 제어하는 증발기의 과냉 방지 장치에 있어서, 상기 공조 장치(1000) 내부에 형성되며, 상기 증발기(70)의 표면 온도에 따라 상기 압축기(71)의 동작을 제어하는 클러치(71a)로 제어 신호를 전달하는 센서부(100)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 센서부(100)는 소정 온도에서 부피가 팽창 또는, 수축하는 열팽창성 액체(110), 상기 열팽창성 액체(110)가 밀폐되도록 형성되며, 일측이 탄성막(121)으로 형성되는 하우징(120) 및 상기 클러치(71a) 또는 제어부(200)에 연결되어, 상기 제어 신호를 센싱하는 압력 센서(130)를 포함하여 구성되며, 상기 열팽창성 액체(110)는 상기 소정 온도에서 팽창된 부피로 인해 상기 탄성막(121)을 팽창시키며, 팽창된 상기 탄성막(121)이 상기 압력 센서(130)에 분포하중을 가하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 센서부(100)는 사익 압력 센서(130)에 가압이 있을 경우, 상기 클러치(71a)를 오프(OFF)하기 위한 제어 신호가 발생되며, 상기 제어 신호를 상기 클러치(71a)로 전달하는 것을 특징으로 한다.
더불어, 상기 센서부(100)는 상기 제어부(200)로 상기 제어 신호를 전달하여, 상기 제어부(200)를 통해서 상기 제어 신호를 상기 클러치(71a)로 전달하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 열팽창성 액체(110)가 팽창하는 상기 소정 온도는 상기 열팽창성 액체(110)의 구성 성분을 이용하여 설정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 증발기의 과냉 방지 장치는 증발기의 핀 부분에 발생할 수 있는 결빙 및 서리 현상으로 인한 증발기의 과냉을 미연에 방지하여 차량 실내로 토출되는 냉방 시스템의 성능을 개선시킬 수 있으며, 더불어 증발기의 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 열팽창성 액체의 구성 성분에 따라서, 열팽창성 액체의 부피가 팽창되는 온도를 용이하게 변경할 수 있다.
더불어, 종래의 써미스터의 저항값을 읽기 위한 전자회로가 불필요하게 되므로, 이에 따른 원가 절감의 효과도 있다.
도 1은 종래기술에 따른 증발기에 써미스터가 장착된 상태를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증발기의 과냉 방지 장치를 장착한 공조 장치(1000)를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 또다른 일 실시예에 따른 증발기의 과냉 방지 장치를 장착한 공조 장치(1000)를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 증발기의 과냉 방지 장치를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 증발기의 과냉 방지 장치가 동작하고 있는 상태를 나타낸 단면도이다.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 증발기의 과냉 방지 장치를 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
이 때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 증발기의 과냉 방지 장치는 상기 공조 장치(1000) 내부에 형성된 상기 증발기(70)가 낮은 표면 온도에 의해서 과냉되는 것을 방지하기 위하여, 상기 압축기(71)의 동작을 제어하고자 하는 것이다. 이를 위해서, 본 발명의 일 실시예에 따른 증발기의 과냉 방지 장치는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 센서부(100)를 구비하여, 상기 압축기(71)로 동작의 제어를 위한 신호를 전달할 수 있다.
이 때, 상기 압축기(71)의 동작을 제어하기 위해 상기 센서부(100)는 상기 압축기(71)에 구비된 클러치(71a)로 보내지는 전류를 차단하여, 상기 압축기(71)의 동작을 정지시키는 스위치 역할을 수행하게 된다.
상기 센서부(100)를 통해서 발생되는 상기 제어 신호는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 센서부(100)에서 제어부(200)로 전달한 후, 상기 제어 신호를 상기 클러치(71a)로 전달하여 상기 클러치(71a)의 동작을 정지시키거나, 또는,
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 센서부(100)에서 직접 상기 제어 신호를 상기 클러치(71a)로 전달할 수도 있다.
상기 클러치(71a)란, 일반적으로 상기 압축기(71)를 필요에 따라서 회전과 정지가 가능하게 하는 제어 장치를 의미한다.
자세히 알아보자면, 상기 센서부(100)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 열팽창성 액체(110), 하우징(120) 및 압력 센서(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 열팽창성 액체(110)는 소정 온도에서 부피가 팽창 또는, 수축하게 되는 성질이 있는 액체를 의미하며, 일반적인 액체는 그 특성이 온도가 높아지면, 액체를 이루고 있는 분자들의 이동이 빨라지기 때문에 부피가 증가하고, 이와 반대로 온도가 낮아지면, 부피가 감소하게 된다.
그러나, 순수한 물의 경우, 0℃ ~ 4℃에서 부피가 가장 수축되어 있으며, 그보다 온도가 낮은 경우에, 물이 얼음으로 변하면서 분자 모양이 수소결합으로 인하여 6각 결정으로 변하면서 부피가 증가하게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 열팽창성 액체(110)는 이러한 특징이 있는 순수한 물과, 특정 액체를 혼합하여 이용할 수 있으며, 상기 증발기(70)의 표면 온도가 -4℃이하일 경우 상기 열팽창성 액체(110)의 부피가 하도록 상기 소정 온도, 즉, 상기 열팽창성 액체(110)의 부피가 증가되는 온도를 설정할 수 있다.
상기 하우징(120)은 상기 열팽창성 액체(110)가 밀폐되도록 형성되며, 그 일측이 탄성막(121)으로 형성된다.
이를 통해서, 상기 하우징(120) 내부에 밀폐되어 있는 상기 열팽창성 액체(110)의 부피가 증가하게 되면, 상기 탄성막(121)에 압력이 가해져 부풀게 되며, 팽창된 상기 탄성막(121)은 상기 압력 센서(130)에 분포하중을 가하게 된다.
즉, 상기 압력 센서(130)는 상기 클러치(71a) 또는, 상기 제어부(200)와 연결되어 있으며, 상기 압력 센서(130)에 압력이 센싱되는 경우, 상기 클러치(71a) 또는, 상기 제어부(200)로 상기 클러치(71a)를 제어하기 위한 상기 제어 신호를 전달할 수 있다.
이를 위해서, 상기 압력 센서(130)는 상기 탄성막(121)에 인접하게 구비될 수 있으며, 상기 열팽창성 액체(110)의 부피 증가로 인해서, 상기 탄성막(121)이 팽창하게 되며, 팽창된 상기 탄성막(121)에 의해서 상기 압력 센서(130)에 가압에 발생하게 된다.
상기 압력 센서(130)는 상기 탄성막(121)에 의해서 압력이 가해지면, 상기 클러치(71a)를 오프(Off)하기 위한 제어 신호를 발생하게 된다.
발생된 상기 제어 신호를 상술한 바와 같이, 상기 클러치(71a)로 직접 전달하여, 상기 센서부(100)에서 직접 상기 압축기(71)의 동작을 제어하거나,
또는, 상기 제어 신호를 상기 제어부(200)로 전달하여, 상기 제어부(200)를 통해서 상기 압축기(71)의 동작을 제어할 수 있다.
상기 제어 신호에 의해서 상기 압축기(71)의 클러치(71a)로 보내지는 전류가 차단될 수 있으며, 즉, 상기 센서부(100)는 상기 압축기(71)의 동작을 정지시켜서 상기 증발기(70)의 과냉을 방지할 수 있는 스위치 역할을 수행한 것이다.
즉, 다시 말하자면, 본 발명의 일 실시예에 따른 증발기의 과냉 방지 장치는 상기 증발기(70)에서 제습된 수분이 빙결되어 냉각핀을 막을 경우, 열교환이 저하되어 상기 차량 실내로 토출되는 공기의 풍량이 현저하게 약해지고, 빙결된 응축수에 의해서 발생할 수 있는 퀘퀘한 냄새가 상기 차량 실내로 토출되는 것을 방지하기 위하여, 상기 차량용 공조 장치(1000)의 내부에 상기 센서부(100)를 구비할 수 있다.
상기 센서부(100)는 상기 증발기(70)의 표면 온도가 소정 온도, 즉, 상기 열팽창성 액체(110)의 부피가 증가될 수 있는 온도인 경우, 상기 열팽창성 액체(110)의 부피가 증가되고, 상기 열팽창성 액체(110)에 의해서 상기 하우징(120)의 탄성막(121)이 부풀게 된다.
이를 통해서, 상기 탄성막(121)은 상기 압력 센서(130)에 가압을 주어 이에 따른 상기 제어 신호가 발생하게 된다.
상기 제어 신호에 의해서, 상기 압축기(71)에 구비되어 있는 클러치(71a)로 보내지는 전류가 차단되며, 상기 압축기(71)의 동작이 정지되게 된다.
즉, 상기 증발기(70)가 낮은 표면 온도에 의해서 과냉되어 결빙 현상이 나타나는 것이 방지되는 효과가 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것 일 뿐, 본 발명은 상기의 일 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허 청구 범위뿐 아니라 이 특허 청구 범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
1000 : 차량용 공조 장치
70 : 증발기 71 : 압축기
71a : 클러치 72 : 응축기
73 : 리시버 드라이버 74 : 팽창 밸브
100 : 센서부
110 : 열팽창성 액체 120 : 하우징
121 : 탄성막 130 : 압력 센서
200 : 제어부

Claims (6)

  1. 공조 장치(1000) 내부에 형성된 증발기(70)의 과냉을 방지하기 위하여 압축기(71)의 동작을 제어하는 증발기의 과냉 방지 장치에 있어서,
    상기 공조 장치(1000) 내부에 형성되며, 상기 증발기(70)의 표면 온도에 따라 상기 압축기(71)의 동작을 제어하는 클러치(71a)로 제어 신호를 전달하는 센서부(100);
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 증발기의 과냉 방지 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 센서부(100)는
    소정 온도에서 부피가 팽창 또는, 수축하는 열팽창성 액체(110);
    상기 열팽창성 액체(110)가 밀폐되도록 형성되며, 일측이 탄성막(121)으로 형성되는 하우징(120); 및
    상기 클러치(71a) 또는 제어부(200)에 연결되어, 상기 제어 신호를 센싱하는 압력 센서(130);
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 증발기의 과냉 방지 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 열팽창성 액체(110)는
    상기 소정 온도에서 팽창된 부피로 인해 상기 탄성막(121)을 팽창시키며, 팽창된 상기 탄성막(121)이 상기 압력 센서(130)에 분포하중을 가하는 것을 특징으로 하는 증발기의 과냉 방지 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 센서부(100)는
    사익 압력 센서(130)에 가압이 있을 경우, 상기 클러치(71a)를 오프(OFF)하기 위한 제어 신호가 발생되며,
    상기 제어 신호를 상기 클러치(71a)로 전달하는 것을 특징으로 하는 증발기의 과냉 방지 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 센서부(100)는
    상기 제어부(200)로 상기 제어 신호를 전달하여, 상기 제어부(200)를 통해서 상기 제어 신호를 상기 클러치(71a)로 전달하는 것을 특징으로 하는 증발기의 과냉 방지 장치.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 열팽창성 액체(110)가 팽창하는 상기 소정 온도는
    상기 열팽창성 액체(110)의 구성 성분을 이용하여 설정되는 것을 특징으로 하는 증발기의 과냉 방지 장치.
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