냉방장치(에어컨 구조)

[행운]

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1. 에어컨 구성품 

1) 에어컨 사이클  구성도

2)  에어컨 사이클 구성품

2. 컴프레서와 클러치

1)  기능

     압축기(컴프레서 : compressor)의 역할은 증발기에서 증발한 냉매 증기가 응축되기 쉽도록 냉매의 압력을 높이는 것, 즉 증기를 압축하는 것이라고 할 수 있다. 이러한 압축기의 작용에 의하여 냉매는 응축과 증발과정을 반복하면서 SYSTEM 장치내를 순환하며 열을 차가운 곳에서 따뜻한 곳으로 운반하게 되는 것이다. 이것을 인체에 비교하면, 냉매는 혈액에 상당하는데, 혈액을 순환시키는 것이 심장이므로, 냉동장치내에서의 압축기는 바로 냉동장치의 심장이라고 말할 수 있다.

①흡입 작용 : 에바포레이터내에 냉매압력을 저하시켜 액상의 냉매가 낮은 온도에서 증발될 수 있도록 한다.

② 압축 작용 : 기화된 냉매를 고온 고압으로 압축시켜 콘덴서로 보내 상온으로 액화될 수 있도록 한다.

③ PUMPING : 상기 흡입, 압축작용을 통하여 냉매를 순환시켜 연속적인 작동이 되도록 한다.

2)  사판식(SWASH PLATE TYPE) COMPRESSOR

①구 조    사판식 COMPRESSOR는 샤프트(SHAFT)에 사판(SWSH PLATE)을 설치하여 샤프트를 회전시킴으로써 사판의 회전운동을 피스톤의 왕복운동으로 변화시켜 냉매가스의 흡입 및 압축을 행한다. 피스톤 양단에서는 냉매가스의 흡입, 토출을 행하는 밸브 플레이트, 샤프트와 실린더 헤드 사이에는 누설을 방지하기 위한 샤프트 씨일이 조립되어 있다.

② 작동

▶냉매가스의 흡입(하사점)

피스톤이 리어(REAR)측으로 이동하면, 프론트(FRONT)측 실린더내의 입력이 저하하여, 저온실의 냉매가스가 흡입구멍을 통하여 석션 밸브를 밀어내려 실린더 내로 흡입된다.(리어측 실린더는 압축)

▶ 냉매가스의 압축(행정)

피스톤이 프론트 측으로 이동하면, 프론트측 실린더내의 압력이 높아져 실린더 내의 냉매가스가 토출구멍을 통하여 리드밸브를 밀어 올려 고압실로 토출된다. (리어측 실린더는 흡입)

▶ 냉매가스의 압축(상사점)

피스톤이 프론트측 최대위기로 이동하면 프론트 측 실린더내의 압축 및 리어측의 흡입행정은 종료된다.

3) 클러치(CLUTCH) 각부의 명칭 및 기본동작

(1) PULLEY ASSEMBLY : 자동차 엔진으로부터 전달되는 동력이 벨트로 연결되어 공회전하다가 A/CON의 ON/OFF 동작에 의해 COMPRESSOR를 구동시킨다.

(2) FIELD COIL ASSEMBLY : BATTERY에서 나오는 DC 12V 전원에 의해 자기장(MAGNETIC FIELD)이 형성되고, 자속이 PULLEY의 벽을 타고 흘러서 자기력을 발생시켜, DISC/HUB ASSY의 DISC를 흡입하게 된다.

(3) DIS/HUB ASSEMBLY : PULLEY의 벽을 타고 흐르는 자속이 DISC로 전달되면서 공극의 차이(AIR GAB)으로 N극 S극의 교번이 형성되면서 흡입 자기력이 발생될 때, SPRING 특성을 갖는 탄겅 부품이 일정거리를 변위하면서 DISC가 PULLEY의 마찰면과 붙게 된다.

3. 에바포레이터

1) 기능

  증발기는(에바포레이터:evaporator) 팽창과정을 거쳐 유입되는 습포화 증기 상태의 저온 저압의 냉매를 차 실내외의 공기와 열교환 시켜 과열증기로 변환시킨다. 열을 빼앗긴 공기는 저온 저습 상태로 변환하고 이 공기는 송풍기(BLOWER)에 의해 차량의 실내로 토출되어 차실내 환경을 쾌적하게 유지시킬 수 있다.

2) EVAPORATOR 동결방지 기능

냉방부하가 감소함에도 불구하고 컴프레서가 계속 가동되는 경우에는 증발기 표면이 동결되어 공기의 흐름량을 감소시켜 결과적으로 냉방성능 저하를 초래한다. 따라서 동결방지 기능을 하는 THERMOSTAT, THERMISTER, EVAP SENSOR는 증발기 표면온도(또는 공기온도)를 감지하여,  냉동 CYCLE을 일시 중단시켜 EVAPORATOR의 동결을 방지한다.

3) DRAIN HOSE (드레인 호스)

   습한 공기가 EVAPORATOR를 통과하면서 제거되는 수분을 실외로 배출하기 위한 통로이다.

4) AIR FILTER(에어필터)

    AIR FILTER는 차량외부로부터 유입되는 먼지를 제거하는 PARTICLE FILTER(파티클 필터)와 냄새 제거 기능이 추가된 COMBINATION FILTER(컴비네이션 필터)의 두 종류가 있다.

4. 팽창밸브

     팽창밸브(thermal expansion valve)는 본체, 다이아프램(DIAPHRAGM), 볼 밸브(BALL VALVE), 스프링, 감온통, 균압관 등으로 구성되어 있다. 구성 부품중, 감온통은 증발기 출구측의 냉매온도를 감지, 이를 압력으로 변환하여 다이아프램 상부에 전달하며, 균압관은 냉매의 압력을 감지하여 다이아프램 하단으로 전달, 이들 힘과 스프링 힘의 평형관계에 의하여 냉매 유로의 개도를 조절한다.

5. 콘덴서

1)  기능

  콘덴서(condensor)는 압축기로부터 유입되는 고온고압의 냉매가스를 냉각용 팬(COOLING FAN)을 작동 시킴으로서 강제 냉각시켜 냉매를 액화 시키는 기능을 한다. 응축기의 방열량은 압축기의 방열량과 증발기의 증발량에 의하여 결정되며, 응축상태가 불량하면 냉동사이클의 압력이 과다 상승하게 되어 냉방성능을 저하시키므로 용량 결정 및 관리에 유의하여야 한다.

2) 구조와 작동

CONDENSER의 응축기능은 열교환기와 같이 공기측 핀(FIN)과 냉매측 튜브(TUBE)로 구성되어 있다. 핀과 튜브는 주로 알루미늄을 사용하고 있다. 냉매 가스는 튜브내를 흐르면서 외기로 열을 방출하며, 핀 사이를 통과하는 공기로 열을 방출한다.

6. 리시버 드라이브

1) 리시버 드라이어(Receiver Drier) 기능 

① 저장기능 : 냉동사이클의 부하변동에 대응하여 냉매 순환량도 변동되어야 하므로, 적절한 양의 냉매를 저장하며, 그 변동 대응하도록 한다.

② 기포분리 : 응축기로부터 토출된 액냉매가 기포를 포함하고 있는 경우, 냉방성능의 저하를 초래하게 되므로 기포와 액체를 분리하여 액체 냉매만 팽창밸브로 보낸다.

③ 수분흡수 : 건조제(DESICANT)와 필터(FILTER)를 사용하여 냉매중의 수분 및 이물질을 제거한다.

④냉매량 관찰 : 사이트 글래스(SIGHT GLASS)를 통하여 냉매량의 적정 여부를 확인하는 기능이나, 최근에는 냉매가 R-134a로 바뀌면서 삭제되는 추세이다.

2)  리시버 드라이어 구조와 작동

  철제 또는 알루미늄제 원통형 본체에 필터, 건조제, 파이프, 사이트 글래스 등으로 구성되어 있다. 입구측 파이프로 유입된 액냉매는 필터와 건조제를 통과하면서 이물질 및 수분이 제거되고 본체 바닥 부근까지 내려와 있는 출구측 파이프를 통하여 팽창밸브쪽으로 배출된다.

7. 어큐물레이터

1) 어큐물레이터(accumulator) 기능

어큐뮬레이터의 주요 기능은 리시버 드라이어와 유사하나, 리시버 드라이어는 TXV 타입에서 고압축에 설치되는데 반하여 어큐뮤레이터는 CCOT TYPE에서 저압측에 위치하는 점에서 다르다. ① 저장 및 2차 증발기능 : 냉동사이클의 부하변동에 대응하여 냉매 순환량도 변동되어야 하므로, 적절한 냉매를 저장하며, 그 변동에 대응하도록 한다. ② 액체분리 : 증발기에서 증발된 냉매는 때에 따라서 완전 증발이 일어나지 못하고 일부 액냉매를 포함하는 경우가 있다. 이 액냉매가 COMPRESSOR로 유입되면 구동부의 손실을 초래할 수 있으므로, 액냉매를 분리하여 완전한 냉매 기체만이 COMPRESSOR로 유입되도록 한다. ③ 수분흡수 : 건조제(DESICANT)를 사용하여 냉매 중의 수분을 흡수한다. ④ 오일순환 기능 : 출구측 파이프 하단에 오일 회수용 필터를 설치, COMPRESSOR 오일의 순환이 용이하게 한다. ⑤ 증발기 동결방지 기능 : 저압스위치(LOW PRESSURE SWITCH-A/C CLUTCH CYCLING)를 설치하여 저압측 압력이 규정치보다 낮아지는 경우에 COMPRESSOR의 작동을 일시 정지시켜 EVAPORATOR의 동결을 방지한다. 2) 어큐물레이터(accumulator) 구조와 작동   철제 또는 알루미늄제 원통형 본체에 필터, 건조제, 파이프, 저압스위치 등으로 구성되어 있다. 입구측 파이프로 유입된 냉매는 건조제를 통과하면서 수분이 제거되고 본체 상단부에 있는 출구측 파이프를 통하여 컴프레서로 배출된다. 또한 출구용 파이프 하단에 설치된 오일 순환용 필터를 통하여 COMPRESSOR 오일을 회수, COMPRESSOR로 순환시킨다. 본체내에 잔류되는 액냉매는 2차 증발이 되어 다시 COMPRESSOR로 보낸다.

8. 각종 스위치

1) 듀얼 압력스위치(DUAL PRESSURE S/W)

① 기능 :  DUAL RPESSURE S/W는 일반적으로 고압측의 RECRIBE DRIER에 설치되며, 두 개의 압력 설정치(저압 및 고압)를 갖고 한 개의 스위치로 두 가지의 기능을 수행한다.

② HIGH SIDE LIW PRESSUER : A/CON SYSTEM내에 냉매가 없거나 외기온도가 0℃ 이하인 경우, S/W를 "OPEN"시켜 COMPRESSOR CLUTCH로의 전원 공급을 차단하여 COMPRESSOR의 파손을 예방한다.

③ HIGH PRESSURE CUT-OUT: 고압측 냉매 압력을 감지, 압력이 규정치 이상으로 올라가면 스위치를 접점을 "OPEN"시켜 전원 공급을 차단하여 A/CON SYSTEM을 이상 고압으로부터 보호한다.

 

2) 트리플 스위치(TRIPLE S/W)

  TRIPLE S/W는 세 개의 압력 설정치를 갖고 있으며, DUAL S/W 기능에  FAN SPEED 조정용 HIGH PRESS. S/W 기능을 접목시킨 것이다. 고압측 냉매 압력을 감지, 압력이 규정치 이상으로 올라가면 S/W의 접점을 "CLOSE"시켜, COOLING FAN을 HIGH speed용 릴레이로 전환시켜 FAN이 고속으로 작동하게 한다.

3) 저압 스위치(LOW PRESSURE SWITCH)

   저압스위치(클러치 사이클링 스위치)는 CCOT TYPE에 사용되는 것으로 어큐뮤레이터 상부로 설치되어 있으며, 어큐뮤레이터의 흡입압력에 의해 스위치 작동이 조정된다. 전기적 접점은 석션 압력이 144kpa(21psi)일떄 정상적으로 열린다. 석션 압력이 약 323kpa(47psi) 이상 상승시 닫히게 된다. 이 스위치는 컴프레서 마그네틱 코일의 전기적 회로를 조정한다. 스위치가 'ON'일 경우, 마그네틱 클러치 코일이 작동하여 에어콘 클러치가 컴프레서를 작동 시키게 된다. 스위치가 'OFF'일 결우, 마그네틱 클러치 코일이 끊어져 에어콘 클러치 작동을 중단시켜 컴프레서를 중지시킨다. 저압스위치의 기능은 PLATE/FIN 표면온도가 빙점의 바로 위 온도를 유지할 수 있도록 EVAP. CORE의 압력을 조절하는 것이며, EVAP ICING과 공기의 흐름이 막히는 것을 방지하여 준다.

2. 오리피스 튜브와 각종호스

1) 오리피스 튜브(FICED ORIFICE TUBE)      오리피스 튜브는 다음과 같이 구성되어 있다. ① 오리피스 관(ORIFICE) : 작용을 하는 주요 부품으로서 각 차종별 냉동 시스템에 적합한 구경을 선정 사용한다. 승용차용으로는 1.2mm~1.5mm 구경의 제품이 사용된다. ② 스크린(FINE MESH SCREEN) : 냉매내에 포함될 수 있는 이물질의 여과 기능을 한다. ③ O-RING : 파이프 속에 삽입되므로 오리피스 튜브 외경부와 파이프 내경부간의 밀봉기능을 한다.

2) 파이프와 호스(PIPE & HOSE)

  파이프와 호스는 냉동 시스템의 각 구성 부품들을 연결하여 냉매를 순환시키는 기능을 한다. 파이프는 알루미늄 또는 철제이며 진동부위 또는 협소한 공간 등에는 파이프 사이에 호스(FLEXIBLE HOSE)를 추가하여 사용한다. 이런 파이프와 호스류는 각 차종별로 크기 및 형상이 상이하다. 저압용 파이프 및 호스의 직경은 상대적으로 큰 16 또는 20짜리를 사용하는데 이는 순환냉매가 기체 상태로 비체적이 상대적으로 크기 때문이다. 고압용 파이프 및 호스는 반대로 직경이 작은 8 또는 12 짜리를 사용한다.

 

3) 파이프 연결부(FITTING)

  파이프의 연결방식은 스프링 락 커플링(SPRING LOCK COULPING)방식. O-RING 방식 및 조인트 플랜지(JOINT PLANGE) 방식의 3가지가 있으며, 연결부 치수로는 인치(INCH)계와 밀리미터(mm)계가 사용되는데 R-134a 시스템에서는 R-12 시스템과의 구분을 위하여 밀리미터계가 통용되고 있다.

①스프링 락 커플링(SPRING LOCK COULPING) 방식 : 일명 SLC 타입이라고도 불리우는 원터치 조립 방식이며 FORD사의 특허 제품이다.

② 오링(O-RING) 방식 : 일명 UNIT 타입이라고도 하며 유니온 솔더(UNION SOLDER)에 오링이 조립된 파이프 너트로 조립하는 형식이다. 주로 작업공간이 협소한 부위의 연결부에 사용된다.

③ 조인트 플랜지(JOINT FLANGE) 방식 : 형상이 땅콩처럼 생겼다 하여 일명 땅콩타입(PEANUT TYPE)이라고 불리우며, 각각의 MALE, FEMALE 땅콩형 플랜지를 조립하는 형식이다. 오링 타입과 함꼐 가장 널리 사용되는 형식으로 체결이 용이하다.

4) 호스(FLEXIBLE HOSE)

  등부위나 치수관리가 어려운 부위의 배관에 사용되며 냉매나 COMPRESSOR 오일과 상용성이 있는 재질의 특수성 고무가 사용된다. R-134a용 호스는 사용 냉매 특성상 투과율이 크기 떄문에 호스 내측면에 플라스틱 코팅처리된 전용 호스를 사용 가능하다.