KR20150027510A - 차량용 공조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 공조장치에 관한 것으로서, 압축기의 가변 변화율이 증가될 시에, 팽창밸브가 동시에 가변되는 것에 의한 헌팅현상과, 그로 인한 "냉매 유량 제어"의 어려움과 차실내의 냉방성능 저하현상을 해소할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 압축기와 응축기와 팽창밸브와 증발기를 포함하며, 압축기는, 차실내의 냉방부하에 따라 냉매 토출량을 가변시키고, 팽창밸브는, 냉매의 과열도에 따라 교축유로의 개도량을 가변시켜 상기 증발기의 냉매 유입량을 가변시키는 차량용 공조장치에 있어서, 압축기에서 토출되는 냉매 토출량의 단위시간당 변화율이 미리 설정된 기준 냉매 토출량 변화율 이상으로 상승될 시에, 헌팅방지모드로 진입하면서 팽창밸브의 개도량을 강제 제어하는 제어부를 구비한다. 그리고 제어부는, 헌팅방지모드로 진입할 시에, 팽창밸브의 개도량을 제어하되, 헌팅방지모드 진입시점의 개도량이 일정하게 유지될 수 있도록 팽창밸브를 제어한다.

Description

차량용 공조장치{AIR CONDITIONING SYSTEM FOR AUTOMOTIVE VEHICLES}
본 발명은 차량용 공조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 압축기의 가변 변화율이 증가될 시에, 팽창밸브가 동시에 가변되는 것에 의한 헌팅현상과, 그로 인한 "냉매 유량 제어"의 어려움과 차실내의 냉방성능 저하현상을 해소할 수 있는 차량용 공조장치에 관한 것이다.
자동차는 차실내를 냉, 난방하기 위한 공조장치를 갖추고 있다. 공조장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 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 감압 팽창시키고, 증발기(40)는 감압 팽창된 저온·저압의 냉매를 유입한 후, 주변의 공기와 열교환시켜 냉기를 발생시킨다. 따라서 차실내를 냉방한다.
통상적으로, 압축기(10)는, 가변용량형으로 구성된다. 특히, 사판식 가변용량형 압축기로 구성되는데, 이렇게 구성된 사판식 압축기는 냉방부하에 따라 사판의 기울기가 능동적으로 변화되면서 냉매 토출량을 가변시킨다.
그리고 팽창밸브(30)는, 전자식으로 구성된다. 전자식 팽창밸브(30)는, 응축기(20)에서 증발기(40)로 유동하는 고압냉매가 통과할 수 있는 교축유로(32)와, 교축유로(32)의 개도량을 조절하는 밸브체(34)를 구비하는 것으로, 냉매의 과열도에 따라 밸브체(34)가 상,하로 운동하면서 교축유로(32)의 개도량을 조절한다. 따라서, 냉매의 과열도에 따라 냉매의 감압 팽창량을 능동적으로 조절한다. 이로써, 냉매의 과열도에 따라 증발기(40)의 냉매 유입량을 능동적으로 가변시킨다.
그런데, 이러한 종래의 공조장치는, 도 2에 도시된 바와 같이, 차실내의 냉방부하가 빈번하게 변동되어 압축기(10)의 냉매 토출량이 빈번하게 가변(A)될 경우, 장치내의 전체 냉매 유량도 민감하게 변화되는데, 이러한 과정에서 냉매의 과열도 증가(B)에 따라 팽창밸브(30)의 개도량도 변화될 경우, 냉매 유량의 변화가 가중된다는 단점이 있다. 그리고 이러한 단점 때문에 냉매가 울컥거리고 맥동이 발생되는 이른 바, 헌팅(Hunting)현상이 발생된다는 문제점이 있다.
특히, 냉방부하의 변동율이 매우 심할 경우, 압축기(10)의 냉매 토출량은 더욱 빈번하게 가변(A)되는데, 이러한 과정에서 팽창밸브(30)의 개도량마저 변화될 시에, 냉매 유량의 변화율은 더욱 심화된다는 단점이 있으며, 이러한 단점 때문에 심한 헌팅현상이 발생된다는 문제점이 있다.
그리고 이러한 문제점 때문에 냉매의 유량 제어가 어렵고, 차실내의 냉방성능이 현저하게 떨어진다는 결점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은, 압축기의 냉매 토출량이 빈번하게 가변될 시에, 팽창밸브를 적절하게 제어하도록 구성함으로써, 압축기와 팽창밸브의 동시 가변으로 인한 헌팅현상을 사전에 방지할 수 있는 차량용 공조장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 압축기와 팽창밸브의 동시 가변으로 인한 헌팅현상을 사전에 방지할 수 있도록 구성함으로써, 헌팅현상으로 인한 "냉매 유량 제어"의 어려움을 해소할 수 있고, 이로써, 차실내의 냉방성능을 향상시킬 수 있는 차량용 공조장치를 제공하는 데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 차량용 공조장치는, 압축기와 응축기와 팽창밸브와 증발기를 포함하며, 상기 압축기는, 차실내의 냉방부하에 따라 냉매 토출량을 가변시키고, 상기 팽창밸브는, 냉매의 과열도에 따라 교축유로의 개도량을 가변시켜 상기 증발기의 냉매 유입량을 가변시키는 차량용 공조장치에 있어서, 상기 압축기에서 토출되는 냉매 토출량의 단위시간당 변화율이 미리 설정된 기준 냉매 토출량 변화율 이상으로 상승될 시에, 헌팅방지모드로 진입하면서 상기 팽창밸브의 개도량을 강제 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제어부는, 헌팅방지모드로 진입할 시에, 상기 팽창밸브의 개도량을 제어하되, 상기 헌팅방지모드 진입시점의 개도량이 일정하게 유지될 수 있도록 상기 팽창밸브를 제어하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제어부는, 상기 압축기의 단위시간당 냉매 토출량 변화율이 기준 냉매 토출량 변화율 미만으로 저하될 시에, 헌팅방지모드로부터 해제되면서 상기 팽창밸브의 강제 제어를 해제하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 압축기의 냉매 토출량을 초(Sec)단위로 감지하는 압축기 냉매 토출량 감지수단과; 상기 압축기 냉매 토출량 감지수단으로부터 초단위로 입력된 상기 압축기의 냉매 토출량들을 미리 내장된 프로그램으로 연산처리하여, 상기 압축기의 단위시간당 냉매 토출량 변화율을 산출하는 연산부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량용 공조장치에 의하면, 압축기에서의 냉매 토출량 변화가 심화될 시에는, 팽창밸브의 개도량을 일정하게 유지시켜 팽창밸브에서의 냉매 유량 변화를 제한하는 구조이므로, 압축기에서의 냉매 토출량 변화와, 팽창밸브에서의 냉매 유량 변화가 동시에 일어나는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 압축기에서의 냉매 토출량 변화와, 팽창밸브에서의 냉매 유량 변화가 동시에 일어나는 것을 방지하는 구조이므로, 장치내에서의 급격한 냉매 유량 변화를 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 장치내에서의 급격한 냉매 유량 변화를 방지할 수 있는 구조이므로, 급격한 냉매 유량 변화로 인한 헌팅현상을 방지할 수 있고, 이로써, 헌팅현상으로 인한 "냉매 유량 제어"의 어려움을 해소할 수 있으며, 따라서, 차실내의 냉방성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 차량용 공조장치를 나타내는 단면도,
도 2는 종래의 차량용 공조장치의 작동예를 나타내는 그래프로서, 헌팅현상이 나타날 때의 압축기의 냉매 토출량과 냉매 과열도와 차실내 공기토출온도 관계를 나타내는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 구성을 나타내는 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 작동예를 나타내는 플로우챠트이다.
이하, 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다(종래와 동일한 구성요소는 동일한 부호를 사용하여 설명한다).
먼저, 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 특징부를 살펴보기에 앞서, 도 3을 참조하여 차량용 공조장치에 대해 간략하게 살펴본다.
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 감압 팽창시키고, 증발기(40)는 감압 팽창된 저온·저압의 냉매를 유입한 후, 주변의 공기와 열교환시켜 냉기를 발생시킨다.
통상적으로, 압축기(10)는, 사판식 가변용량형 압축기로 구성된다. 특히, 전자제어방식(ECV) 압축기로 구성되는데, 이렇게 구성된 압축기(10)는, 냉방부하에 상응한 ECV의 듀티(Duty)가 입력될 경우, 입력된 듀티에 따라 사판의 기울기를 능동적으로 가변시키면서 냉매 토출량을 가변시킨다. 이로써, 냉방부하에 따라 냉매 토출량을 가변시킨다.
그리고 팽창밸브(30)는, 전자식으로 구성되며, 교축유로(32)와, 교축유로(32)의 개도량을 조절하는 밸브체(34)를 구비한다. 이러한 팽창밸브(30)는, 냉매의 과열도에 따라 밸브체(34)를 운동시키면서 교축유로(32)의 개도량을 조절한다. 따라서, 냉매의 과열도에 따라 증발기(40)의 냉매 유입량을 능동적으로 가변시킨다.
다음으로, 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 특징부를 도 3을 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명의 공조장치는, 압축기(10)의 냉매 토출량을 감지하는 압축기 냉매 토출량 감지수단(50)을 구비한다.
압축기 냉매 토출량 감지수단(50)은, 압축기(10)의 "ECV 듀티"를 감지하는 ECV 듀티 감지센서(도시하지 않음)를 포함한다.
ECV 듀티 감지센서는, 압축기(10)의 "ECV 듀티"를 감지함으로써, 현재 압축기(10)의 사판 기울기를 감지할 수 있게 하고, 이로써, 압축기(10)의 현재 냉매 토출량을 감지할 수 있게 한다.
한편, 이러한 압축기 냉매 토출량 감지수단(50)은, 압축기(10)의 냉매 토출량을 초(Sec)단위로 감지하는 것이 바람직하다.
그리고 본 발명의 공조장치는, 제어부(60)를 구비한다.
제어부(60)는 마이크로 프로세서를 갖추고 있는 것으로, 연산부(62)를 구비한다.
연산부(62)는, 일종의 연산프로그램으로서, 압축기 냉매 토출량 감지수단(50)으로부터 "압축기 냉매 토출량"이 초(Sec)단위로 입력되면, 입력된 초(Sec)단위의 "압축기 냉매 토출량"들을 연산처리하여 "단위시간당 냉매 토출량 변화율"을 산출한다. 예를 들면, 2분 이전의 시점에서부터 현재 시점까지의 2분동안의 "냉매 토출량 변화율"을 산출한다.
한편, 제어부(60)는, 연산부(62)에서 "단위시간당 냉매 토출량 변화율"이 산출되면, 산출된 "단위시간당 냉매 토출량 변화율"과 미리 내장된 "기준 냉매 토출량 변화율"을 비교하여, "단위시간당 냉매 토출량 변화율"이, "기준 냉매 토출량 변화율" 이상인지를 판단한다.
판단 결과, "기준 냉매 토출량 변화율"이상이면, 제어부(60)는, 현재 압축기(10)의 냉매 토출량이 빈번하게 가변되므로, 팽창밸브(30)의 개도량마저 가변될 경우, 냉매 유량의 급격한 변화가 유발되어 심한 헌팅현상이 발생될 우려가 있다고 판단한다.
그리고 이러한 판단이 들면, 제어부(60)는, "헌팅방지모드"로 진입하면서 팽창밸브(30)를 강제 제어한다. 특히, 교축유로(32)의 개도량이 "헌팅방지모드" 진입시점의 개도량을 일정하게 유지할 수 있도록 강제 제어한다.
따라서, 압축기(10)에서의 냉매 토출량 변화와, 팽창밸브(30)에서의 토출 냉매 유량 변화가 동시에 일어나는 것을 방지한다. 이로써, 압축기(10)에서의 냉매 토출량 변화와, 팽창밸브(30)에서의 냉매 유량 변화로 인한 전체 냉매 유량의 급격한 변화를 방지한다.
그 결과, 냉매 유량의 급격한 변화로 인한 헌팅현상을 방지한다. 이에 따라, 헌팅현상으로 인한 "냉매 유량 제어"의 어려움을 해소할 수 있고, 이로써, 차실내의 냉방성능을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 제어부(60)는, 산출된 "단위시간당 냉매 토출량 변화율"이, "기준 냉매 토출량 변화율" 미만으로 저하될 시에는, 압축기(10)의 냉매 토출량이 빈번하게 가변되지 않으므로, 팽창밸브(30)의 개도량이 가변되더라도, 냉매 유량의 급격한 변화가 없고, 이로써, 헌팅현상이 발생될 우려가 없다고 판단한다.
그리고 이러한 판단이 들면, 제어부(60)는 "헌팅방지모드"로부터 해제되면서 팽창밸브(30)의 강제 제어를 해제한다. 이로써, 팽창밸브(30)의 개도량이 원래의 상태로 자동제어될 수 있게 한다.
다음으로, 이와 같은 구성을 갖는 공조장치의 작동예를 도 3과 도 4를 참조하여 설명한다.
먼저, 공조장치가 온(ON)된 상태에서(S101), 압축기 냉매 토출량 감지수단(50)으로부터 압축기(10)의 냉매 토출량이 입력된다(S103).
그러면, 제어부(60)는, 입력된 "압축기 냉매 토출량"을 연산 처리하여, "단위시간당 냉매 토출량 변화율"을 산출한다(S105).
그리고 "단위시간당 냉매 토출량 변화율"이 산출되면, 제어부(60)는, 산출된 "단위시간당 냉매 토출량 변화율"이 미리 설정된 "기준 냉매 토출량 변화율" 이상인지의 여부를 판단한다(S107).
판단 결과, "기준 냉매 토출량 변화율"이상이면, 제어부(60)는, "헌팅방지모드"로 진입하면서 팽창밸브(30)를 강제 제어하여 팽창밸브(30)의 개도량을 일정하게 유지시킨다(S109).
그러면, 압축기(10)에서의 냉매 토출량 가변현상과, 팽창밸브(30)에서의 냉매 유량 가변현상이 동시에 발생되는 것을 방지한다. 이로써, 압축기(10)의 냉매 토출량 가변과, 팽창밸브(30)에서의 냉매 유량 가변에 따른 급격한 냉매 유량 변화를 차단한다. 그 결과, 급격한 냉매 유량의 변화로 인한 헌팅현상이 방지된다.
한편, 제어부(60)는, 팽창밸브(30)를 제어한 상태에서, 산출된 "단위시간당 냉매 토출량 변화율"이, "기준 냉매 토출량 변화율" 미만으로 저하되는 지를 다시 판단한다(S111).
판단 결과, "기준 냉매 토출량 변화율" 미만으로 저하되면, 제어부(60)는 "헌팅방지모드"로부터 해제되면서 팽창밸브(30)의 강제 제어를 해제한다(S113). 이로써, 팽창밸브(30)의 개도량이 원래의 상태로 자동제어될 수 있게 한다.
이와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 압축기(10)에서의 냉매 토출량 변화가 심화될 시에는, 팽창밸브(30)의 개도량을 일정하게 유지시켜 팽창밸브(30)에서의 냉매 유량 변화를 제한하는 구조이므로, 압축기(10)에서의 냉매 토출량 변화와, 팽창밸브(30)에서의 냉매 유량 변화가 동시에 일어나는 것을 방지한다.
또한, 압축기(10)에서의 냉매 토출량 변화와, 팽창밸브(30)에서의 냉매 유량 변화가 동시에 일어나는 것을 방지하는 구조이므로, 장치내에서의 급격한 냉매 유량 변화를 방지할 수 있다.
또한, 장치내에서의 급격한 냉매 유량 변화를 방지할 수 있는 구조이므로, 급격한 냉매 유량 변화로 인한 헌팅현상을 방지할 수 있고, 이로써, 헌팅현상으로 인한 "냉매 유량 제어"의 어려움을 해소할 수 있으며, 따라서, 차실내의 냉방성능을 향상시킬 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 32: 교축유로
34: 밸브체 40: 증발기
50: 압축기 냉매 토출량 감지수단 60: 제어부
62: 연산부

Claims (4)

  1. 압축기(10)와 응축기(10)와 팽창밸브(30)와 증발기(40)를 포함하며, 상기 압축기(10)는, 차실내의 냉방부하에 따라 냉매 토출량을 가변시키고, 상기 팽창밸브(30)는, 냉매의 과열도에 따라 교축유로(32)의 개도량을 가변시켜 상기 증발기(40)의 냉매 유입량을 가변시키는 차량용 공조장치에 있어서,
    상기 압축기(10)에서 토출되는 냉매 토출량의 단위시간당 변화율이 미리 설정된 기준 냉매 토출량 변화율 이상으로 상승될 시에, 헌팅방지모드로 진입하면서 상기 팽창밸브(30)의 개도량을 강제 제어하는 제어부(60)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부(60)는,
    헌팅방지모드로 진입할 시에, 상기 팽창밸브(30)의 개도량을 제어하되, 상기 헌팅방지모드 진입시점의 개도량이 일정하게 유지될 수 있도록 상기 팽창밸브(30)를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제어부(60)는,
    상기 압축기(10)의 단위시간당 냉매 토출량 변화율이 기준 냉매 토출량 변화율 미만으로 저하될 시에, 헌팅방지모드로부터 해제되면서 상기 팽창밸브(30)의 강제 제어를 해제하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압축기(10)의 냉매 토출량을 초(Sec)단위로 감지하는 압축기 냉매 토출량 감지수단(50)과;
    상기 압축기 냉매 토출량 감지수단(50)으로부터 초단위로 입력된 상기 압축기(10)의 냉매 토출량들을 미리 내장된 프로그램으로 연산처리하여, 상기 압축기(10)의 단위시간당 냉매 토출량 변화율을 산출하는 연산부(62)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
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