자동차 에어컨의 원리 2009년 2월 13일 ㈜그린공조 품질관리팀

목차 1. 자동차 에어컨 개요 2. 에어컨 시스템 작동원리 3. 에어컨 구성 부품 - 컨덴서 - 라디에타 - 팬 쉬라우드 - 에바 블로아 유닛 - 리시버 드라이어 4. 컴프레서 - 차량장착위치 - 구성부품도 - 분해도 및 작동원리 - 종류 5. 컴프레서 불량 요인 6. 컴프레서 점검 방법

1. 자동차 에어컨 개요 - 자동차 실내는 태양 대기, 도로 또는 엔진 등과 같이 외부 및 내부에서 가해지는 여러 가지 열에 의해 실내좌석이나 계기류 등이 뜨거워 지며, 이렇게 차내 공기가 더워지게 되면 에어컨을 가동하게 됩니다. - 자동차용 에어컨시스템은 에어컨 냉매를 압축-응축-팽창-증발시키는 과정을 반복함으로써 난방, 냉방, 제습을 시스템적으로 조절하여 사계절 언제나 차 실내를 쾌적한 상태로 유지하게 해주는 공기조절 시스템입니다.

1. 자동차 에어컨 개요 - 에어컨시스템을 구성하는 주요부품으로는 냉매를 증발시키는 기능을 하는 에바포레이터(Evaporator), 압축하는 컴프레서(Compressor) 그리고 응축하는 컨덴서(Condenser)와 이를 연결하는 파이프와 호스(Pipe & Hose) 등이 있으며, 또한 이를 자동 혹은 수동으로 통제하는 컨트롤러(Controller) 와 여러 가지 안전장치가 있습니다.

2. 에어컨 시스템 작동원리

3. 에어컨 구성 부품 - 컨덴서(Condenser) - 컨덴서는 자동차 엔진룸의 맨 앞에 위치하여 공기와의 열교환을 통해 컴프레서에서 전달된 고온 고압의 기체냉매를 차게 해 액체상태의 냉매로 전환해주는 역할을 합니다. - 컨덴서의 열교환은 에어컨 시스템상에서 차량의 내부에서 에바포레이터(EVAPORATOR)에 의해 얻어진 열을 차량 외부로 방출시키는 것입니다.

3. 에어컨 구성 부품 – 라디에타(RADIATOR) - 라디에이터(RADIATOR)는 냉각수와 대기와의 열교환을 통하여 엔진을 냉각시키는 장치이며, 열 교환을 촉진시키기 위한 FAN이 추가로 적용됩니다. - 라디에이터는 그 구조에 따라 수관형(水管形)과 세포형이 있으며, 냉각수의 온도를 일정(75∼80℃)하게 유지하기 위해 물 재킷 출구에 수온조절기가 설치되어 있습니다.

3. 에어컨 구성 부품 – 팬 쉬라우드 (Fan shroud) - 라디에이터 및 컨덴서의 후방에 위치하여 팬을 동작시켜 바람을 강제적으로 통과하게 함으로써 라디에이터 및 컨덴서의 냉각 성능을 유지시키는 기능을 합니다. – 바람개비 형태의 팬(Fan)과 이를 돌려 주는 모터(Motor), 그리고 모터 지지와 에어가이드(Air Guide) 역할을 하는 쉬라우드(Shroud)로 구성되어 있으며 냉각수의 온도, 에어컨의 작동상태와 냉매의 압력 등에 따라 작동합니다.

3. 에어컨 구성 부품- 에바 블로아 유닛(Evaporator & blower) - 습포화 증기상태의 저온저압 냉매는 에바 코어(Evaporator Core)에 의해 차 실내의 공기와 열이 교환되어 과열증기 상태의 기체로 변화 되고 공기는 송풍기(Blower)에 의해 차량의 실내로 토출되어 차 실내 환경을 쾌적하게 유지시켜 줍니다. - 에바 코어와 이를 감싸고 있는 케이스, 팽창밸브, 온도를 감지하는 센서, 그리고 Blower Unit(송풍기) 등으로 구성되어 있습니다.

3. 에어컨 구성 부품 – 리시버 드라이어(Receiver Drier) - 냉매 중에 포함된 습기 및 기타 불순물을 걸러주는 기기로서 상부에 사이트글라스(sight Glass)가 부착되어 냉매 흐름의 상태를 알 수 있다. - 사이트 글라스 측면에 가용전(Fusible Plug)이 부착되어 냉매회로에 맙력이나 온도가 이상 상승하면 녹아서 냉매를 배출하므로 배관이나 압축기의 파손을 방지한다.

4. 컴프레서(Compressor) - 컴프레서는 에어컨 시스템에 있어서 사람의 심장과 같은 역할을 하는 핵심 정밀제품입니다. 자동차의 엔진의 동력으로 작동되며 냉매를 흡입, 압축, 순환시키는 과정을 반복합니다. - 저압 가스 상태의 냉매를 압축하여 고온고압의 가스상태로 만들어 응축기(condenser)로 보내고 증발기(Evaporator)에 있는 냉매를 흡입하여 기화 시킴으로서 냉각 기능을 하게 합니다.

4. 컴프레서(Compressor) – 차량 장착 위치

4. 컴프레서(Compressor) – 구성 부품도 샤프트 피스톤 실린더 스와쉬플래이트 레이스 베어링 프론트해드 리어해드 샤프트 & 스와쉬플래이트 & 피스톤 & 실린더 아세이 디스크 & 허브 풀리 필드코일 컴프레서본체 컴프레서 완제품 가스켓 리드(D) 리드(S) 밸브플래이트 아세이

4. 컴프레서(Compressor) – 분해도 및 작동원리 - 컴프레서는 피스톤의 구동방식에 따라 왕복식과 회전식으로 나눌 수 있습니다. - 왕복식 컴프레서는 크랭크 형(Crank Type), 사판 형(Swash Plate Type), 워블 플레이트 형 (Webble Plate Type)이 있습니다. - 회전式 컴프레서는 베인 로터리식(Vane Rotary Type), 스크롤 식(Scroll Type), 가변식(Variable Type)이 있습니다.

4. 컴프레서(Compressor) - 종류

5. 컴프레서 불량요인 1) 냉매 부족에 의한 윤활부족(냉매 저충진, 냉매 LEAK) - 에어컨 시스템 내 오일은 냉매와 함께 순환하면서 컴프레서 운동부에 분무상태로 뿌려져 윤활 작용을 하고 있으므로 냉매가 부족할 시 컴프레서로 유입되는 오일량 또한 작아 윤활부족현상이 일어남. - 동시에 에어컨 성능 저하로 인한 컴프레서로의 흡입온도가 높아 져 이상 고열 발생됨으로써 운동 마찰부의 조기 손상을 야기하여 고착 발생됨. ▶에어컨 성능저하 시 즉시 냉매량 점검 및 재충진 필요함. - 겨울철 에어컨 미사용 기간 주기적으로(1회/2주) IDLE상태에서 에어컨 작동 시켜 냉매 LEAK 방지 2) 액냉매 유입에 의한 액압축 - 냉매 과충진에 의한 고압 발생 및 미 증발 GAS가 액상태로 컴프레서에 유입되어 액압축이 일어나 컴프레서 운동부 과부하 발생으로 손상 및 고착 또는 DISC SLIP이 발생됨. - 에어컨 장착 후 엔진 고속 상태에서 최초 작동 시 컴프레서 내 오일이 일시에 유출되며 저 압측 액냉매가 컴프레셔로 유입되면서, 운동부 마찰면에 도포되어 있던 오일 마저도 씻김으로써 고착 발생됨. ▶냉매 작업 후 최초 에어컨은 반드시 IDLE 상태에서 ON시켜 5분 정도 작동할 것.

5. 컴프레서 불량요인 3) 냉매 회로 막힘으로 인한 윤활 부족 - 냉매 주입 전 진공불량으로 시스템 내부 잔존 에어(AIR)속에 포함되어 있는 수분으로 인해 EXPANSION V/V ICING 현상 발생되어 순간적인 회로 막힘으로 무 윤활 상태에서 컴프레서 작동 되어 윤활 부족 및 고착 발생. ▶수분 유입차량의 경우 냉매 회수 후 충분히 진공(30분 이상) 작업을 실시 하여야 시스템 내의 수분이 제거됨 . 4) 컴프레셔 오일 상분리 및 이동(MIGRATION) - 신냉매(R-134a) 특성상 장시간 운송 및 방치 시 외기온도 편차에 의한 냉매와 오일 분리현상 및 오일 이동으로 에어컨 작동 시 초기에는 냉매만 컴프레서로 유입되어 윤활 부족으로 야기 시킴 ▶수출차 PORT 및 동절기 이후 에어컨 시즌 초기 IDLE 상태에서 에어컨 ON하여 PRE-RUNNING 실시 요망됨.

6. 컴프레서 점검 방법 1)컴프레서 탈거 및 장착 ①배터리 케이블을 탈거한다. ②냉매충전기를 이용하여 냉매를 완전 회수한다. ③드라이브 벨트를 푼다. ④컴프레서 석션 라인(A)과 디스챠지 라인(B) 연결 너트를 분리하고, 즉시 플러그나 캡(C)을 씌워 습기나 먼지로 부터 시스템을 보호한다. ⑤컴프레서 커넥터(D)를 탈거하고 컴프레서 마운팅 볼트(E)를 푼 후, 컴프레서(F)를 탈거한다. ⑥조립은 분해의 역순.

6. 컴프레서 점검 방법 2)컴프레서 검사 ①디스크 & 허브 어셈블리의 색깔변화, 껍질 벗겨짐 등 다른 손상을 점검하고, 만약 손상이 있을 경우 클러치 세트를 교환한다. ②손으로 풀리를 돌려 풀리베어링의 움직임과 걸림을 점검한다. 만약 소음이 발생하거나 지나친 움직임/걸림이 있다면 클러치 세트를 새것으로 교환한다. ③풀리(G)와 디스크 & 허브 어셈블리(H) 사이의 간격을 돌려가며 측정한다. 만약 간격이 한계치 범위를 벗어나면 간격을 조정한다. ④마그네틱 클러치의 작동을 점검한다. 배터리(+)단자를 컴프레서 마그네틱 클러치 커넥터에 연결하고 배터리(-)단자를 컴프레서 바디에 연결한 후 마그네틱 클러치 작동상태를 확인한다.