KR100820281B1 - 차량용 냉동사이클장치 및 제어시스템 - Google Patents

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히로마사 다나카
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Abstract

본 발명에 따른 냉동사이클장치는 증발기로부터 가스 냉매를 흡입해서 압축하기 위해 차량 엔진에 의해 구동되는 압축기(2), 상기 압축기의 흡입압력이 소정의 흡입압력에 가까워지도록 외부로부터의 제어값(Ic)에 기초해서 압축기의 배출용량을 변화시키는 가변변위기구(15), 및 상기 압축기의 배출용량을 제어하기 위한 제어유닛(14)을 포함한다. 상기 제어유닛(14)은 차량 엔진의 가속상태를 판정하기 위한 판정부(판정수단)(S110), 상기 증발기의 열부하를 검출하는 검출부재(13), 상기 열부하에 따라 최소제어값(Ic(min))을 설정하기 위한 설정부(설정수단)(S120), 및 제어부(제어수단)(S130, S140)를 포함한다. 상기 제어부는 제어값을 최소제어값으로 감소시키며 상기 판정수단이 차량 엔진을 가속상태로 판정한 경우에 상기 감소된 제어값을 감소시키기 전의 제어값으로 복귀시킨다.
냉동사이클장치, 압축기, 가변변위기구, 제어유닛, 제어값, 최소제어값

Description

차량용 냉동사이클장치 및 제어시스템{REFRIGERANT CYCLE DEVICE AND CONTROL SYSTEM FOR VEHICLE}
도1은 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 냉동사이클장치를 나타낸 다이어그램.
도2는 본 발명의 제1실시예에 따른 최소제어전류를 결정하기 위한 제어맵.
도3a는 본 발명에 따른 제어맵을 작성하기 위하여 제어전류(Ic)의 변화를 나타낸 그래프.
도3b는 본 발명에 따른 제어맵을 작성하기 위하여 토크의 변화를 나타낸 그래프.
도3c는 본 발명에 따른 제어맵을 작성하기 위하여 송풍되는 공기 온도의 변화를 나타낸 그래프.
도4는 본 발명의 제1실시예에 따른 제어과정을 나타낸 다이어그램.
도5는 도4에 나타낸 제어과정에서 가속상태가 검출된 경우에 제어전류(Ic)의 변화를 나타낸 도표.
도6은 도4에 나타낸 제어과정에서 가속상태가 검출된 경우에 압축기 구동력의 변화를 나타낸 도표.
도7은 본 발명의 제2실시예에 따른 최소제어전류를 결정하기 위한 제어맵.
도8은 스와시플레이트식 가변변위압축기를 나타낸 단면도.
도9는 도8에 나타낸 압축기에서 가변변위기구를 나타낸 다이어그램.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1: 냉동사이클장치 2: 압축기
6: 증발기 10: 벨트
11: 엔진 13: 증발기후 온도센서
14: 전자제어유닛 15: 가변변위기구
본 발명은 차량 엔진에 의해 구동되는 압축기의 배출용량(discharge capacity)을 제어할 수 있는 차량용 냉동사이클장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 압축기의 배출용량을 제어하는 제어시스템에 관한 것이다.
일본 특개2000-335232호에 제안된 차량용 냉동사이클장치에는 외부로부터의 제어신호에 기초해서 압축기의 배출용량(변위)을 변화시키기 위한 가변변위기구가 제공된다. 이러한 냉동사이클장치에서, 제어기가 차량 엔진을 가속상태로 판정하는 경우, 상기 압축기는 소정 시간 동안 정지되고, 그 후에 상기 가변변위기구는 부분 용량 상태로 설정되어 상기 압축기는 부분 배출용량으로 작동한다. 상기 압축기가 부분 배출용량으로 작동한 후, 상기 압축기는 100% 배출용량으로 작동한다.
이에 따라, 상기 차량 엔진의 가속 상태 직후, 상기 차량 엔진에 의한 압축기 구동력은 제로(0)로 되고, 상기 차량의 가속성은 향상될 수 있다. 이때, 상기 압축기는 부분 배출용량으로 작동하기 때문에, 상기 냉동사이클장치에서 순환하는 냉매 양은 소정의 유량으로 유지될 수 있고, 이에 의하여 차량 실내로 송풍되는 공기의 온도 증가를 감소시킨다. 그러나, 본 발명에 따르면, 상기의 종래기술은 압축기의 제어에서 다음의 문제점이 발생될 수 있다.
도8은 가변변위기구(제어밸브)(15)를 구비한 스와시플레이트(swash-plate)식 압축기(2)를 나타낸 것이다. 상기 가변변위기구(15)는 스와시플레이트(21)의 경사각을 변화시켜 압축기(2)의 배출용량을 제어하기 위해서 크랭크챔버(22)의 압력을 조절한다. 또한, 도9에 나타낸 바와 같이, 상기 가변변위기구(제어밸브)(15)는 밸브몸체(15b) 및 상기 밸브몸체(15b)를 밀어내기 위한 전자기코일(15a)을 포함하고, 상기 가변변위기구(15)는 압축기(2)의 통로(25)를 통해 크랭크챔버(22), 배출챔버(24), 및 흡입챔버(23)에 연결된다. 상기 가변변위기구(15)에서, 상기 전자기코일(15a)의 가압력(pushing force)(Pf)과 상기 흡입챔버(23)의 흡입압력(Ps) 사이의 밸런스를 이용함으로써 상기 크랭크챔버(22)와 배출챔버(24) 사이의 통로(25)에 위치되는 밸브몸체(15b)의 개방도는 조절되고, 이에 의하여 상기 크랭크챔버(22)의 압력(Pc)은 조절된다.
예를 들어, 상기 흡입압력(Ps)이 소정 압력값보다 큰 경우, 상기 밸브몸 체(15b)는 밸브폐쇄방향으로 이동한다. 이 경우, 상기 배출챔버(24)로부터 크랭크챔버(22)로의 통로(25)는 차단상태로 되고, 이에 의하여 상기 배출용량은 커지며 상기 흡입압력(Ps)은 낮아진다. 한편, 상기 흡입압력(Ps)이 소정 압력값보다 작은 경우, 상기 밸브몸체(15b)는 밸브개방방향으로 이동한다. 이 경우, 상기 배출챔버(24)로부터 크랭크챔버(22)로 고압 냉매가 흐르고, 이에 의하여 상기 배출용량은 작아지며 상기 흡입압력(Ps)은 증가된다. 이 결과, 상기 흡입압력(Ps)은 소정값에 가까워질 수 있다.
상기 압축기(2)는 전술한 바와 같은 특성을 갖고 있기 때문에, 상기 제어전류값이 동일한 경우에도, 증발기의 열부하(thermal load)에 따라 제어되는 압축기(2)의 필수 배출용량은 다르고, 상기 압축기(2)의 구동력도 다르다. 예를 들어, 상기 증발기의 열부하가 작은 경우, 상기 흡입압력(Ps)은 낮아진다. 이 경우, 상기 압축기(2)의 필수 배출용량은 작아지고, 상기 압축기(2)의 구동력도 작아진다. 한편, 상기 증발기의 열부하가 큰 경우, 상기 흡입압력(Ps)은 커진다. 이 경우, 상기 흡입압력(Ps)을 얻기 위한 압축기(2)의 필수 배출용량은 커지고, 상기 압축기(2)의 구동력도 커진다.
따라서, 상기 차량 엔진의 가속제어가 실행되는 때에, 상기 열부하가 변화되는 경우, 상기 압축기 구동력은 제어전류의 감소에 따라서만 결정되지 않는다. 예를 들어, 상기 열부하가 작은 경우에 제어전류가 낮아지면, 상기 배출용량은 과도하게 저하될 수 있다. 이 경우, 상기와 같은 제어 후에 배출용량을 증가시키기 위한 시간은 길어지게 되며, 상기 차량 실내의 탑승자에게 불쾌감이 전달될 수 있다. 한편, 상기 열부하가 큰 경우에 제어전류가 낮아지면, 상기 압축기의 배출용량은 충분히 감소될 수 없어서, 상기 차량 엔진의 소비동력도 효과적으로 감소될 수 없다.
따라서, 본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 차량 엔진의 가속성능이 향상될 수 있는 동안에 냉각용량도 향상시킬 수 있는 차량용 냉동사이클장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 차량 엔진의 가속성능의 저하 없이 압축기의 배출용량을 효과적으로 제어하기 위한 제어시스템을 제공하는데 다른 목적이 있다.
본 발명의 일관점에 따른 차량용 냉동사이클장치는 차량 실내로 송풍되는 공기를 냉각하기 위한 증발기; 상기 증발기에서 증발된 가스 냉매(기상냉매)를 흡입해서 압축하기 위해 동력전달기구를 통해 차량 엔진에 의해 구동되는 압축기; 상기 압축기의 흡입압력이 소정의 흡입압력에 가까워지도록 외부로부터의 제어값(제어전류)에 기초해서 압축기의 배출용량을 변화시키는 가변변위기구; 및 상기 압축기의 배출용량을 제어하기 위한 제어유닛(전자제어유닛)을 포함한다. 또한, 상기 제어유닛은 차량 엔진의 가속상태를 판정하기 위한 판정수단; 상기 증발기의 열부하를 검출하는 검출부재; 상기 검출부재에 의해 검출된 열부하에 따라 압축기의 허용용량 으로 최소제어값(최소제어전류)을 설정하기 위한 설정수단; 및 상기 가변변위기구에 가해지는 제어값을 상기 설정수단에 의해 설정된 최소제어값으로 감소시키며, 상기 판정수단이 차량 엔진을 가속상태로 판정한 경우에 상기 감소된 제어값을 감소시키기 전의 제어값으로 복귀시키는 제어수단을 포함한다.
상기 제어값은 차량 엔진의 가속상태 시에 열부하에 따라 설정수단에 의해 설정된 최소제어값으로 감소되기 때문에, 상기 압축기의 흡입압력과 상관없이 열부하에 기초해서 최소제어값을 제어할 수 있다. 따라서, 상기 압축기의 흡입압력이 소정 압력으로 제어되는 경우, 상기 냉동사이클장치는 차량 엔진의 가속성능 및 상기 증발기의 냉각성능 모두를 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 설정수단은 열부하가 커지는 만큼 최소제어값이 작아지도록 설정할 수 있으며, 상기 설정수단은 열부하가 소정부하보다 커지는 만큼 최소제어값의 감소율이 작아지도록 설정할 수 있다. 또한, 상기 검출부재는 증발기에 의해 냉각되는 공기의 온도를 검출함으로써 또는 상기 압축기의 흡입압력을 검출함으로써 열부하를 검출할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따른 냉동사이클장치의 압축기의 배출용량을 제어하기 위한 제어시스템은 상기 압축기의 흡입압력을 소정의 흡입압력으로 설정하도록 외부로부터의 제어값에 기초해서 압축기의 배출용량을 변화시키는 가변변위기구; 및 상기 압축기의 배출용량을 제어하기 위한 제어유닛을 포함한다. 또한, 상기 제어유닛은 차량 엔진의 가속상태를 판정하기 위한 판정수단; 상기 냉동사이클장치의 열부하를 검출하는 검출부재; 상기 검출부재에 의해 검출된 열부하에 따라 압축기 의 허용용량으로 최소제어값을 설정하기 위한 설정수단; 및 제어수단을 포함한다. 상기 제어수단은 가변변위기구에 가해지는 제어값을 상기 설정수단에 의해 설정된 최소제어값으로 감소시키며, 상기 판정수단이 차량 엔진을 가속상태로 판정한 경우에 상기 감소된 제어값을 감소시키기 전의 제어값으로 복귀시킨다. 따라서, 상기 제어시스템은 차량 엔진의 가속성능의 저하 없이 압축기의 배출용량을 효과적으로 제어할 수 있다.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 실시예를 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
[제1실시예]
도1은 냉매 압축용 압축기(2)를 구비한 냉동사이클장치(1)를 나타낸 것이다. 도1에 나타낸 바와 같이, 상기 압축기(2)는 벨트(10) 등과 같은 동력전달기구를 통해 내연기관인 엔진(11)에 의해 구동되고, 이에 따라 상기 압축기(2)는 냉매를 흡입해서 압축하며 상기 압축된 냉매를 배출한다. 상기 압축기(2)는 스와시플레이트(swash-plate)식 가변변위압축기이고, 상기 가변변위압축기는 피스톤을 왕복운동시키는 스와시플레이트의 경사각(tilt angle)을 변화시킴으로써 압축기의 배출용량을 연속적으로 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 압축기(2)는 도8 및 도9에 나타낸 바와 같은 구조를 갖는다.
상기 압축기(2)로부터 배출되는 냉매의 압력은 가변변위기구(압력제어밸브)(15)에 의해 제어되고, 이와 같이 압력이 제어된 냉매는 스와시플레이트가 수용 된 챔버에 유입된다. 상기 챔버의 내압(내부 압력)은 제어되고, 이에 따라 상기 스와시플레이트에 작용하는 경사회전운동은 제어된다. 상기 가변변위기구(15)는 전자제어유닛(ECU; electronic control unit)(14)으로부터 제어신호(제어전류(Ic) 같은 제어값)에 의해 전기적으로 제어되어, 상기 압축기(2)의 배출용량은 제어될 수 있다. 상기 가변변위기구(15)에 가해지는 제어전류(Ic)가 커지는 만큼 상기 압축기(2)의 배출용량은 커질 수 있다. 상기 압축기(2)의 배출용량은 0%와 100% 용량 사이에서 연속적으로 변화될 수 있다. 예를 들어, 상기 압축기(2)의 배출용량은 압축기(2) 샤프트의 1회전에 의해 배출되는 냉매 양이다.
응축기(3)는 냉매를 냉각 및 응축하기 위한 고압측 열교환기이다. 상기 응축기(3)는 압축기(2)로부터 배출되는 고압 고온 냉매와 냉각팬(미도시)에 의해 송풍되는 외기(exterior air) 사이에서 열교환을 실행한다.
수액기(4)는 응축기(3)로부터 흐르는 냉매를 기상냉매와 액상냉매로 분리하기 위한 기액분리기(가스/액체 분리기)이다. 상기 액상냉매는 수액기(4)에 과잉냉매로 축적된다. 이와 같이 축적된 액상냉매는 수액기(4)로부터 팽창밸브(5)로 공급된다. 상기 팽창밸브(5)는 수액기(4)로부터 공급된 고압의 액상냉매를 기액(gas-liquid) 2 상의 상태로 감압하기 위한 감압유닛이다. 본 실시예에서, 상기 팽창밸브(5)를 열팽창밸브로 이용한다. 상기 팽창밸브(5)는 증발기(6)의 출구측에서 냉매의 온도를 감지하기 위한 열감지 실린더(5a)를 구비한다. 이 경우, 상기 팽창밸브(5)는 스로틀 개방도를 제어하고, 이에 따라 상기 증발기(6)의 출구측에서 압축기(2)로 흡입된 냉매의 과열도는 소정의 과열도로 제어된다.
상기 증발기(6)는 저압 냉매와 차량 실내로 송풍되는 공기 사이에서 열교환을 실행하는 저압측 열교환기이다. 상기 팽창밸브(5)에 의해 감압된 저압 냉매는 증발기(6)에서 증발되고, 이에 따라 상기 차량 실내로 송풍되는 공기는 냉각된다. 예를 들어, 상기 증발기(6)는 공조덕트(7)에 위치되고, 상기 공조덕트를 통해 공기는 차량 실내로 유입된다. 이 경우, 상기 증발기(6)로 유입되는 저압 냉매는 공조덕트(7)를 통과하는 공기로부터 흡열함으로써 증발되고, 이에 따라 상기 공기는 냉각된다.
상기 압축기(2), 응축기(3), 수액기(4), 팽창밸브(5), 증발기(6) 등은 냉동사이클을 구성하기 위해 배관으로 연결된다.
상기 차량 실내로 공기를 송풍하기 위해 공조덕트(7)에 송풍기(12)가 제공된다. 상기 송풍기(12)는 내외기(interior/exterior air) 스위칭박스(미도시)로부터 흡입된 내기 및/또는 외기를 송풍시킨다. 상기 내기는 차량 실내의 내측 공기이고, 상기 외기는 차량 실내의 외측 공기이다.
상기 공조덕트(7)에서 공기 흐름 방향에 대하여 증발기(6)의 하류측에 히터(미도시)가 제공된다. 상기 증발기(6)를 통과한 후의 공기는 히터에 의해 가열된다. 예를 들어, 상기 히터는 공기의 가열량을 제어하고, 이에 따라 상기 차량 실내로 송풍되는 공기 온도는 제어된다. 상기 증발기(6)를 통과한 직후에 송풍된 공기의 온도를 검출하기 위하여, 상기 공조덕트(7)에서 증발기(6)의 공기 출구의 하류측에 가깝게 증발기후 온도센서(post-evaporator temperature sensor)(검출부재)(13)가 제공된다. 본 실시예에서, 상기 증발기후 온도센서(13)는 증발기의 냉각 용량(열부하(thermal load))을 검출하는데 이용될 수 있다. 상기 증발기후 온도센서(13)의 온도검출신호(Te; 증발기후 온도(post-evaporator temperature), 증발기를 통과한 직후에 송풍된 공기의 온도)는 전자제어유닛(ECU)(14)에 입력된다.
이하, 본 발명에 따른 제어시스템을 도1을 참조하여 설명한다. 상기 전자제어유닛(14)은 CPU, ROM, 및 RAM으로 이루어진 마이크로 컴퓨터 및 연결회로를 포함한다. 상기 전자제어유닛(14)은 공조에 필수적인 센서(16)의 검출신호 같은 여러 종류의 신호 및 공조작동패널(A/C 패널)(18)의 작동스위치로부터의 작동신호가 입력되는 입력단자를 구비한다. 상기 센서(16)는 내기의 온도를 검출하기 위한 내부온도센서, 상기 외기의 온도를 검출하기 위한 외부온도센서, 상기 차량 실내로 입사되는 일사(solar radiation)를 검출하기 위한 일사센서, 및 히터코어로 유입되는 온수의 온도를 검출하기 위한 엔진수온센서를 포함한다. 또한, 상기 전자제어유닛에 입력되는 신호를 검출하기 위한 센서로는 전술한 바와 같이 증발기(6)의 온도(예를 들면, 공기 온도)(Te)를 검출하기 위한 증발기후 온도센서(13)도 포함한다. 또한, 상기 엔진(11)의 가속상태(고부하 상태)를 검출하기 위한 검출유닛인 스로틀센서(17)는 엔진(11)의 스로틀 개방도에 따라 신호를 발생시키고, 상기 스로틀센서는 전자제어유닛(14)의 입력단자에 연결된다.
상기 공조작동패널(18)의 작동스위치는 공조제어를 자동으로 설정하기 위한 자동스위치, 상기 차량 실내의 설정온도를 설정하기 위한 온도설정스위치, 공기 송풍량 선택스위치, 송풍모드 선택스위치, 내외기 선택스위치, 및 상기 압축기(2)를 온(ON) 및 오프(OFF)로 전환하기 위한 공조스위치(A/C 스위치)를 포함한다. 상기 공조스위치는 압축기의 배출용량을 제로(0) 또는 소정값으로 설정할 수 있다.
상기 전자제어유닛(14)의 ROM은 도2에 나타낸 바와 같은 제어맵을 저장한다. 상기 제어맵은 증발기후 온도(Te)(증발기(6)의 열부하)와 상기 가변변위기구(15)에 가해지는 제어전류(Ic) 사이의 관계를 나타낸 것이다. 본 실시예에서, 상기 증발기(6)의 열부하는 증발기후 온도(Te)로 나타낸다. 도2에 나타낸 제어맵은 엔진(11)이 가속상태로 판정된 경우에 압축기(2)의 배출용량을 제어하는데 이용된다.
도2에 나타낸 제어맵의 제어전류(Ic)는, 예를 들어 상기 송풍기(12)로부터 송풍된 공기 양이 L0, M2, M4, 및 Hi의 순서로 높게 되는 경우에 증발기(6)의 증발기후 온도(Te)에 대해 설정된다. 또한, 상기 제어전류(Ic)가 통상적인 작동으로부터 감소된 경우에서, 상기 증발기후 온도(Te)와 제어전류(Ic)의 관계는 압축기(2)의 배출용량의 감소량으로 인한 토크 감소량이 소정양(예를 들어, 2N) 이상인 경우 및 상기 차량 실내로 송풍된 공기의 상승 온도가 소정 온도(예를 들어, 3℃) 이하인 경우로 이루어진다. 도3a는 고열부하(high thermal load; Hi)에서 제어전류(Ic)의 변화를 나타낸 것이고, 도3b는 고열부하(Hi)에서 압축기(2)의 토크 변화를 나타낸 것이며, 도3c는 고열부하(Hi)에서 차량 실내로 송풍되는 공기 온도의 변화를 나타내 것이다.
상기 압축기(2)의 토크 감소의 소정양(예를 들어, 2N)은 엔진(11)에 대해 압축기 구동력을 감소시킴으로써 엔진(11)의 가속성능을 얻는데 필수적인 값으로 설정된다. 상기 차량 실내로 송풍된 공기의 상승 온도의 소정 온도(예를 들어, 3℃)는 공기의 상승 온도로 인해 차량 실내의 탑승자가 받는 불쾌감이 허용될 수 있는 범위 내에 있도록 설정된다.
최소제어전류(Ic(min))는 제어맵을 이용하여 증발기후 온도(Te)(열부하)에 기초해서 계산될 수 있다. 따라서, 본 실시예에서, 상기 열부하에 따라 허용용량을 얻을 수 있는 최소제어전류(Ic(min))가 설정될 수 있다.
도2에 나타낸 제어맵에서, 상기 제어전류(Ic)는 증발기후 온도(Te)가 커지는 만큼 작게 설정된다. 그러나, 상기 증발기후 온도(Te)가 소정 온도(예를 들어, 8℃)보다 큰 경우, 즉 상기 증발기(6)의 열부하가 소정값보다 큰 경우, 상기 제어전류(Ic)는 거의 일정하게 이루어진다. 이 경우, 상기 제어전류(Ic)의 감소율은 작게 이루어진다(거의 제로(0)로 된다).
이하, 본 실시예에 따른 전자제어유닛(14)의 제어 작동을 도4 내지 도6을 참조하여 설명한다. 도4는 전자제어유닛(14)에 의해 실행되는 제어과정을 나타낸 플로우차트이고, 도5는 가속상태가 검출된 경우에 제어전류(Ic)의 변화를 나타낸 도표이고, 도6은 가속상태가 검출된 경우에 압축기(2)의 구동력의 변화를 나타낸 도표이다.
상기 엔진(11)의 점화스위치 및 상기 공조작동패널(18)의 자동스위치가 켜지는 경우, 도4에 나타낸 제어루틴이 시작된다.
S100 단계에서, 상기 전자제어유닛(14)은 센서(13, 16, 17)의 검출값을 읽고, 또한 공조작동패널(18)의 여러 작동스위치로부터 작동신호를 읽는다. 다음으로, S110 단계에서 상기 전자제어유닛(14)의 판정수단은 엔진(11)이 가속상태에 있는지 없는지를 판정한다. 예를 들어, 상기 전자제어유닛(14)의 판정수단은 스로틀 센서(17)에 의해 검출된 엔진(11)의 스로틀 개방도가 소정값보다 큰 경우의 가속상태를 판정한다.
S110 단계에서, 상기 엔진(11)의 가속상태가 판정되지 않은 경우(즉, 엔진이 가속상태에 있지 않은 경우), 제어프로그램은 S100 단계로 복귀한다. 상기 전자제어유닛(14)의 판정수단이 S110 단계에서 엔진(11)의 가속상태를 판정한 경우, 상기 전자제어유닛(14)의 설정수단은 전자제어유닛(14)의 ROM의 제어맵에 기초해서 최소제어전류(Ic(min))를 설정한다. 즉, 상기 설정수단은 증발기후 온도센서(13)로부터 얻은 증발기후 온도(Te)(열부하)에 대응하는 제어전류(Ic)를 최소제어전류(Ic(min))로 설정한다.
이어서, 상기 제어과정은 S120 단계의 설정수단으로부터 S130 단계 및 S140 단계의 제어수단(감소-복귀 수단)으로 이동한다. S130 단계에서, 상기 가변변위기구(15)에 가해지는 제어전류(Ic)는 도5에 A라인으로 나타낸 바와 같이 S120 단계에서 설정된 최소제어전류(Ic(min))로 감소된다. 상기 제어전류(Ic)를 최소제어전류(Ic(min))로 감소시키는 작동과 함께, 상기 차량 엔진(11)으로 인한 압축기(2)의 구동력은 도6에 C라인으로 나타낸 바와 같이 감소되고, 이에 의하여 상기 엔진(11)의 가속율은 증가된다. 전술한 바와 같이, 상기 압축기(2)의 배출용량의 증가로 인한 공기의 온도 증가가 3℃ 이하로 되게 상기 최소제어전류(Ic(min))는 설정된다. 그리고, S140 단계에서, 상기 최소제어전류(Ic(min))는 도5에 B라인으로 나타낸 바와 같은 소정 비율로 증가된다. 따라서, 상기 압축기(2)의 배출용량은 제어전류(Ic)의 증가와 함께 증가 및 복귀된다. 도5에 B라인으로 나타낸 바와 같이, 상기 가변변위기구(15)에 가해지는 최소제어전류(Ic(min))의 증가율(증가량)은 엔진(11)에 의한 압축기(2)의 구동력이 빠르게 증가되지 않도록 설정된다. 즉, 상기 압축기(2)의 감소된 구동력은 도6에 D라인으로 나타낸 바와 같이 완만하게 복귀되고, 이에 따라 상기 증발기(6)의 냉각성능은 차량 엔진(11)의 가속성능을 저하시키지 않으면서 완만하게 증가될 수 있다.
다음으로, S150 단계에서, 상기 압축기(2)는 가속상태 판정 전의 배출용량으로 작동한다.
본 실시예에서, 상기 가속상태가 판정된 경우, 상기 가변변위기구(15)에 가해지는 제어전류(Ic)는 압축기(2)의 구동력의 감소량 및 상기 증발기(6)의 냉각성능 저하의 허용범위에 기초해서 결정되는 최소제어전류(Ic(min))까지 감소된다. 즉, 상기 압축기(2)의 가속상태에서 압축기(2)의 배출용량은 최소제어전류(Ic(min))에 기초해서 감소된다. 따라서, 상기 가속상태에서도, 상기 압축기(2)의 배출용량은 가변변위기구(15)로 흡입압력을 유지하기 위한 용량변화와 상관없이 증발기(6)의 열부하에 따라 설정될 수 있다. 그 결과, 상기 압축기(2)의 배출용량은 엔진 가속상태 시에 최소제어전류(Ic(min))에 대응하는 양까지 감소될 수 있고, 그리고 가속 전 상태의 배출용량으로 정확하게 복귀될 수 있다. 따라서, 상기 차량 엔진(11)의 가속성능 및 증발기(6)의 냉각성능은 흡입압력제어가 가변변위기구(15)에 의해 제어되는 압축기(2)에서도 향상될 수 있다.
일반적으로, 상기 흡입압력제어를 갖는 압축기(2)에서, 상기 흡입압력이 낮아지는 만큼 상기 용량 증가 동안의 제어전류(Ic)는 증가될 필요가 있다. 이와 반 대로, 상기 흡입압력이 높아지는 만큼 상기 용량 증가 동안의 제어전류(Ic)는 감소될 필요가 있다. 상기 압축기(2)의 흡입압력이 증발기(6)의 열부하에 대하여 변화되기 때문에, 상기 차량 엔진(11)의 가속상태를 판정하는 때의 제어는 흡입압력제어를 갖는 압축기(2)의 특징에 따라 실행될 수 있다.
도2에 나타낸 제어맵에서, 상기 열부하가 소정의 열부하보다 큰 경우, 즉 상기 증발기후 온도(Te)가 소정 온도보다 높은 경우, 상기 최소제어전류(Ic(min))를 결정하기 위한 제어전류(Ic)의 감소율은 작게 이루어진다. 예를 들어, 본 실시예에서, 상기 열부하가 소정의 열부하보다 큰 경우에 상기 최소제어전류(Ic(min))는 대략 일정한 값으로 설정된다. 따라서, 이로 인하여 상기 제어전류(Ic)가 고열부하(높은 열부하)에서 과도하게 감소되는 것을 방지할 수 있고, 이에 의해 상기 냉각성능이 가속상태 또는 가속상태 후의 제어에서 저하되는 것을 방지할 수 있다.
상기 가변변위기구(15)를 구비한 압축기(2)에서, 상기 배출용량을 대략 제로(0)로 변화시킴으로써, 상기 엔진(11)에 의한 압축기(2) 구동력은 대략 제로(0)로 이루어질 수 있다. 따라서, 상기 압축기(2)는 클러치기구를 사용하지 않고 벨트(10)를 통해 엔진에 항상 연결될 수 있다.
[제2실시예]
이하, 본 발명에 따른 제2실시예를 도7을 참조하여 설명한다. 본 발명의 제2실시예에서, 상기 최소제어전류(Ic(min))는 압축기(2)의 흡입압력에 따른 도7의 제어맵에 기초해서 결정된다.
도7은 가변변위기구(15)에 가해지는 제어전류(Ic)와 압력센서에 의해 검출되 는 압축기(2)의 흡입압력 사이의 관계를 나타낸 것이다. 도7에 나타낸 바와 같이, 상기 압축기(2)의 흡입압력이 소정값보다 큰 경우에 상기 최소제어전류(Ic(min))를 결정하기 위한 제어전류(Ic)의 감소율은 감소된다. 예를 들어, 상기 압축기(2)의 흡입압력이 소정값보다 큰 경우에 상기 최소제어전류(Ic(min))를 결정하기 위한 제어전류(Ic)는 대략 일정하게 설정될 수 있다. 또한, 상기 최소제어전류(Ic(min))를 결정하기 위한 제어전류(Ic)의 감소율은 증발기(6)의 냉각용량 또는 흡입압력에 따라 대략 일정하게 설정될 수 있다.
[다른 실시예]
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예와 관련해서 기재하였지만, 이에 한정되는 것은 아니고 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
예를 들어, 전술한 제1실시예에서, 상기 최소제어전류(Ic(min))를 결정하기 위한 제어맵의 열부하가 큰 경우에 상기 최소제어전류(Ic(min))의 감소율은 작게 이루어지나; 그러나, 상기 감소율은 열부하가 큰 경우에도 대략 작게 이루어지지 않을 수 있다.
도4의 제어과정에 나타낸 S140 단계에서, 상기 제어전류(Ic)가 최소제어전류(Ic(min))로 감소된 후, 상기 감소된 제어전류(Ic)는 소정의 증가량(소정의 증가율)만큼 증가된다. 그러나, 상기 제어전류(Ic)의 증가율은 점차 커지게 설정될 수 있거나 또는 단계별로 설정될 수 있다.
전술한 실시예에서, 상기 엔진의 가속상태는 엔진(11)의 스로틀 개방도에 기 초해서 판정된다. 그러나, 상기 엔진(11)의 가속상태는 가속작동기구의 작동량(페달 밟는 양)에 기초해서 판정될 수 있다.
또한, 상기 엔진(11)의 회전속도는 스로틀 개방도와 관계되기 때문에, 상기 엔지(11)의 가속상태는 엔진(11)의 회전속도 또는 압축기(2)의 회전속도에 기초해서 판정될 수 있다.
또한, 상기 압축기(2)로서는 스와시플레이트식과는 다른 스크롤식(scroll type) 또는 베인식(vane type)과 같은 임의의 압축기 등이 이용될 수 있다. 또한, 상기 압축기(2)를 이용한 냉동사이클장치는 공조장치 또는 냉동장치로 적절하게 이용될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 차량 엔진의 가속성능이 향상될 수 있는 동안에 냉각용량도 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 차량 엔진의 가속성능의 저하 없이 압축기의 배출용량을 효과적으로 제어할 수 있는 효과도 있다.

Claims (13)

  1. 차량 실내로 송풍되는 공기를 냉각하기 위한 증발기;
    상기 증발기에서 증발된 가스 냉매를 흡입해서 압축하기 위해 동력전달기구를 통해 차량 엔진에 의해 구동되는 압축기;
    상기 압축기의 흡입압력이 소정의 흡입압력에 가까워지도록 외부로부터의 제어값(Ic)에 기초해서 압축기의 배출용량을 변화시키는 가변변위기구; 및
    상기 압축기의 배출용량을 제어하기 위한 제어유닛
    을 포함하며,
    상기 제어유닛은 차량 엔진의 가속상태를 판정하기 위한 판정수단; 상기 증발기의 열부하를 검출하는 검출부재; 상기 검출부재에 의해 검출된 열부하에 따라 압축기의 허용용량 내에서 최소제어값(Ic(min))을 설정하기 위한 설정수단; 및 상기 가변변위기구에 가해지는 제어값(Ic)을 상기 설정수단에 의해 설정된 최소제어값(Ic(min))으로 감소시키며, 상기 판정수단이 차량 엔진을 가속상태로 판정한 경우에 상기 최소제어값(Ic(min))으로 감소된 제어값(Ic)을 감소시키기 전의 제어값(Ic)으로 복귀시키는 제어수단을 포함하는
    차량용 냉동사이클장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 설정수단은
    상기 열부하가 커지는 만큼 최소제어값(Ic(min))이 작아지도록 설정하는
    차량용 냉동사이클장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 설정수단은
    상기 열부하가 소정부하보다 커지는 만큼 최소제어값(Ic(min))의 감소율이 작아지도록 설정하는
    차량용 냉동사이클장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출부재는
    상기 증발기에 의해 냉각되는 공기의 온도를 검출하여 열부하를 검출하는
    차량용 냉동사이클장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출부재는
    상기 압축기의 흡입압력을 검출하여 열부하를 검출하는
    차량용 냉동사이클장치.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압축기는
    상기 동력전달기구를 통해 차량 엔진과 항상 연결상태에 있는
    차량용 냉동사이클장치.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 판정수단이 엔진을 가속상태로 판정하는 경우, 상기 제어수단은 제어값(Ic)을 최소제어값(Ic(min))으로 감소시키고, 최소제어값(Ic(min))으로부터 판정수단이 가속상태로 판정하기 전의 제어값(Ic)으로 상기 제어값(Ic)을 소정시간 동안 점차적으로 복귀시키는
    차량용 냉동사이클장치.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어값(Ic)은
    상기 제어유닛으로부터 상기 가변변위기구에 가해지는 전류인
    차량용 냉동사이클장치.
  9. 냉동사이클장치의 압축기의 배출용량을 제어하기 위한 제어시스템으로서,
    상기 압축기의 흡입압력이 소정의 흡입압력에 가까워지도록 외부로부터의 제어값(Ic)에 기초해서 압축기의 배출용량을 변화시키는 가변변위기구; 및
    상기 압축기의 배출용량을 제어하기 위한 제어유닛
    을 포함하며,
    상기 제어유닛은 차량 엔진의 가속상태를 판정하기 위한 판정수단; 상기 냉동사이클장치의 열부하를 검출하는 검출부재; 상기 검출부재에 의해 검출된 열부하에 따라 압축기의 허용용량으로 최소제어값(Ic(min))을 설정하기 위한 설정수단; 및 상기 가변변위기구에 가해지는 제어값(Ic)을 상기 설정수단에 의해 설정된 최소제어값(Ic(min))으로 감소시키며, 상기 판정수단이 차량 엔진을 가속상태로 판정한 경우에 상기 최소제어값(Ic(min))으로 감소된 제어값(Ic)을 감소시키기 전의 제어값(Ic)으로 복귀시키는 제어수단을 포함하는
    제어시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 설정수단은
    상기 열부하가 커지는 만큼 최소제어값(Ic(min))이 작아지도록 설정하는
    제어시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 설정수단은
    상기 열부하가 소정부하보다 커지는 만큼 최소제어값(Ic(min))의 감소율이 작아지도록 설정하는
    제어시스템.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출부재는
    상기 증발기에 의해 냉각되는 공기의 온도를 검출하여 열부하를 검출하는
    제어시스템.
  13. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출부재는
    상기 압축기의 흡입압력을 검출하여 열부하를 검출하는
    제어시스템.
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