자동차 에어컨의 구동 원리와 공조부품의 기능

자동차 에어컨은 엔진을 켜게 되면 전원이 동작하게 되면서 외부공기가 유입되어 압축기가 작동하여 냉매를 압축시킵니다. 압축된 냉매는 응축기로 보내져 열을 방출합니다. 열을 방출한 냉매는 팽창기로 보내져 압력이 낮아집니다. 압력이 낮아진 냉매는 증발기로 보내져 기체로 변하면서 열을 흡수합니다. 흡수된 열은 실내 공기를 냉각하여 차량 내부에 시원함을 제공합니다.

 

냉매의 흐름을 기준으로는 액체 상태에서 실내기로 들어가면 기체로 변화하면서 실내의 열을 흡수합니다. 기화된 냉매는 실외기로 이동하여 압축기를 통해 액체로 변화하면서 열을 방출합니다. 액체 냉매는 다시 실내기로 이동하여 순환하는 과정을 반복하면서 차량내부가 시원해 지는 것입니다.

 

 

자동차 에어컨의 온도 조절은 에어컨 컨트롤러의 신호에 따라 압축기, 응축기, 팽창기, 증발기의 작동이 제어되며 풍량 조절은 팬의 rpm 속도를 제어함으로서 조절할 수 있는 것입니다.

 

자동차 에어컨 주요 구성부품과 기능

 1. 압축기(컴프레셔 : compressor)

압축기는 일반적으로 냉매 증기를 흡입하여 압축합니다. 이 과정에서 압축기는 회전하는 움직임에 의해 일어나는 동력을 이용하여 냉매 증기를 압축합니다. 압축되는 동안 냉매 증기는 압력이 증가하고 동시에 온도도 상승합니다. 이렇게 압축된 냉매는 고압 기체상태로 응축기로 이동하게 됩니다.

압축기는 냉매 순환 시스템에서 핵심적인 역할을 담당합니다. 냉매는 압축기를 통해 반복적으로 압축과 증발 과정을 거치면서 시스템 내에서 열을 흡수한 후, 차가운 곳에서 따뜻한 곳으로 운반됩니다. 이러한 과정은 냉매가 열을 흡수하여 공간이나 물체를 냉각하는 데 사용되며, 냉매 순환을 통해 열 효율을 최적화합니다.

 

 

1-1. 압축기 원리

흡입 단계 (Suction): 압축기는 흡입구를 통해 냉매 증기를 흡입합니다. 흡입구에는 일반적으로 피스톤이나 회전식 원심 압축기의 로터가 있습니다. 피스톤이 내려가거나 로터가 회전함으로써 흡입구에서 냉매 증기가 흡입되는 압축 공간이 형성됩니다.

압축 단계 (Compression): 흡입된 냉매 증기는 압축기의 압축 공간에서 압축됩니다. 피스톤이 상승하거나 로터가 회전함에 따라 압축 공간의 부피가 감소하면서 냉매 증기의 압력과 온도가 상승합니다. 이 단계에서 압축기는 회전 운동이나 원심력을 활용하여 냉매 증기를 압축합니다.

 

방출 단계 (Discharge): 압축된 냉매는 압축기를 통해 방출구로 이동합니다. 압축기는 방출구를 통해 냉매를 다음 단계인 응축기로 전달합니다. 이 단계에서 냉매는 고압 상태로 방출되며, 이후 응축기에서 액체 상태로 응축됩니다. 이렇게 압축기는 회전 운동이나 원심력을 이용하여 냉매 증기를 압축하여 압력과 온도를 증가시키는 원리로 작동합니다. 이로써 냉매는 응축기에서 열을 방출하고, 냉매 순환이 반복되면서 냉각 과정이 이루어집니다.

 

2. 응축기(컨덴서 : condensor)

응축기의 역할은 고온 고압의 냉매 가스를 냉각하여 액체 냉매로 변환하는 것입니다. 응축기에 주입된 냉매가스는 열량을 방출하며, 이는 증발기에서 흡입한 냉동 능력과 압축 과정에서 압축된 열량의 합입니다. 응축기는 이 열을 물이나 공기와 열 전달하여 외부로 방열되도록 합니다.

 

응축기의 기능을 더 자세히 설명해 보자면, 응축기는 냉매 가스를 압축하여 온도와 압력을 높입니다. 이러한 과정에서 냉매 가스는 열이 발생하며, 응축기는 이 열을 외부로 전달하여 냉매 가스의 온도를 낮춥니다. 이렇게 냉매 가스의 온도가 낮아지면, 액체 상태로 변환되어 다시 냉매 순환 과정에 사용됩니다.

응축기는 냉매 순환 시스템에서 열 전달 과정 중요한 부분을 담당하며, 냉매를 계속해서 순환시키는 역할을 수행합니다. 이를 통해 냉매는 증발기에서 열을 흡수하여 공간이나 물체를 냉각하는데 사용됩니다.

 

3. 팽창밸브(expansion valve)

자동차 에어컨 팽창밸브는 냉매의 압력과 온도를 낮추는 역할을 하는 장치입니다. 팽창밸브는 냉매가 고압 상태에서 저압 상태로 전환될 때, 냉매의 압력을 낮추고 온도를 높이는 역할을 합니다. 팽창밸브가 고장나면 냉매가 제대로 냉각되지 않아 에어컨의 효율이 떨어집니다. 

 

4. 증발기(에바포레이터: evaporator)

증발기 내부에는 열 전달을 위한 열교환 표면이 존재합니다. 이 표면은 일반적으로 냉매를 흐르게 할 수 있는 늑골 형태의 판, 파이프, 냉매 흡수기 등으로 구성됩니다. 액체 냉매가 열교환 표면을 흐르면서 저압 상태에서 증발합니다.

증발기에서 냉매가 기화하면 주변의 열을 흡수하고, 이 열은 증발기의 냉각 코일을 통해 방출됩니다. 냉각된 공기는 블로워팬을 통해 실내로 공급되어 실내 공기를 냉각합니다.