자동차 에어컨

Automobile air conditioning
1953년 크라이슬러 임페리얼, 공장 트렁크 장착 "Airtemp" 시스템 탑재

자동차 에어컨 시스템은 자동차 안의 공기를 식히기 위해 에어컨을 사용한다.

역사

미국 뉴욕의 한 회사가 1933년에 처음으로 자동차용 에어컨 설치를 제안했다.그들의 고객 대부분은 리무진과 고급차를 [1]운행했다.

1935년 10월 7일 뉴욕 버팔로 후드 엔지니어링의 랄프 페오는 "자동차용 공기 냉각 장치"에 대한 특허를 출원했다.미국 특허 2,099,227은 1937년 11월 16일에 부여되었다.

1939년, Packard는 자동차에 [2]에어컨 장치를 제공하는 최초의 자동차 제조사가 되었다.이 부피가 큰 유닛은 오하이오주 클리블랜드의 Bishop and Babcock(B&B)에 의해 제조되어 약 2,000대의 [3]차량에 주문되었습니다."비숍 앤 밥콕 날씨 조절기"는 또한 히터를 포함했다.이 옵션으로 주문한 차량은 패커드의 이스트 그랜드 대로 시설에서 개조 작업이 수행된 B&B 공장으로 배송되었습니다.일단 완성되면, 차는 고객에게 인도하기 위해 지역 딜러에게 발송되었습니다.

Packard는 이 전환을 보증하고 지원했습니다.그러나 다음과 같은 이유로 상업적으로 성공하지 못했습니다.

  • 메인 증발기 및 송풍기 시스템이 트렁크 공간의 절반을 차지했습니다(단, 전후 트렁크가 커짐에 따라 이것이 문제가 되지 않게 되었습니다).
  • 전후 몇 년 동안 그것은 보다 효율적인 시스템으로 대체되었다.
  • 송풍기를 끄는 것 외에는 온도 조절 장치나 차단 메커니즘이 없었습니다. (드라이브 벨트가 컴프레서에 지속적으로 연결되어 있을 때 차가운 공기가 차량으로 유입되는 경우가 있었습니다. 이후 시스템은 전기 작동식 클러치를 사용하여 이 문제를 해결했습니다.)
  • 엔진실과 트렁크 사이를 왔다 갔다 하는 수 피트의 배관은 서비스에서는 신뢰할 수 없는 것으로 판명되었습니다.
  • 가격은 274달러(2021년 5,338달러)로 대공황/전전 미국 대부분의 사람들이 감당할 수 없는 가격이었다.

그 [3]옵션은 1941년 이후로 중단되었다.

크라이슬러 에어템프

1953년형 크라이슬러 임페리얼은 1940년 패커드와 1941년 [5]캐딜락의 잠정 실험 이후 12년 만에 현대식 자동차 에어컨을 옵션으로 제공하는 최초의 생산차 중 하나였다.월터 크라이슬러는 1930년대에 크라이슬러 빌딩을 위해 에어템프 에어컨의 발명을 보고 1941-42년, 그리고 1951-52년에 다시 자동차로 에어컨을 제공했습니다.

에어템프는 1953년까지 경쟁 자동차 에어컨보다 더 발전했다.낮은 위치, 중간 위치 및 높은 위치가 표시된 대시보드의 단일 스위치로 작동되었습니다.이 시스템은 당시 사용 가능한 최대 용량 장치로서 조수석 컴파트먼트를 빠르게 냉각하고 습도, 먼지, 꽃가루 및 담배 연기를 줄일 수 있었습니다.이 시스템은 현대 시스템보다 더 많은 외부 공기를 흡입하여 당시 자동차 에어컨과 관련된 정숙성을 감소시켰습니다.GM 자동차처럼 뒷유리 패키지 선반에 플라스틱 튜브를 장착하는 대신 작은 덕트가 시원한 공기를 차 천장으로 유도해 승객을 직접 불어오는 대신 승객 주위로 스며들게 했다.[5]

캐딜락, 뷰익, 올드모빌은 1953년식 [6]일부 모델에 에어컨을 옵션으로 추가했다.이 프리기다이어 시스템은 모두 엔진과 트렁크에 장착된 [7][8]개별 부품을 사용했다.

내쉬 통합 시스템

공장 출하 시 에어컨 시스템이 설치된 1957년식 자동차의 로고

1954년, 내쉬 앰배서더는 전면부 완전 통합 난방, 환기 및 에어컨 [9][10]시스템을 갖춘 최초의 미국 자동차였습니다.Nash-Kelvinator사는 냉동에 대한 경험을 살려 자동차 업계 최초의 콤팩트하고 저렴한 단일 유닛 난방 및 에어컨 시스템을 내쉬 [11]모델에 도입했습니다.이것은 대시와 전동 [12]클러치를 제어하는 최초의 대중 시장 시스템이었다.또한 이 시스템은 모든 구성 요소를 후드 아래 또는 뚜껑 [13]부분에 설치하여 컴팩트하고 서비스 가능했습니다.

난방, 냉방, 환기가 결합된 내쉬 자동차용 새로운 에어컨 시스템은 "전천후 눈"[14]이라고 불렸다.이는 [13]1938년에 처음 사용된 내쉬의 자동차 난방 및 환기 시스템의 "웨더 아이"라는 마케팅 이름을 따왔다.단일 자동 온도 조절 기능을 갖춘 내쉬 실내 공기 냉각 옵션은 "매우 저렴하고 우수한"[15] 시스템이었습니다.그 시스템은 승객들이 대시로 설치된 [16]통풍구를 통해 들어갈 수 있도록 차가운 공기를 가지고 있었다.내쉬의 독점적인 "놀라운 진보"는 "세련된" 통합 시스템뿐 아니라 다른 [17]모든 시스템을 능가하는 345달러의 가격이었다.

대부분의 경쟁 시스템은 별도의 난방 시스템과 엔진 크랭크축에 의해 벨트를 통해 구동되는 엔진에 장착된 컴프레서를 사용했으며, 차량 트렁크에 증발기가 있어 리어 트렁크 선반과 오버헤드 환기구로 냉기를 공급했습니다.제너럴 모터스는 해리슨 사업부에서 1954년 폰티악스에 8개의 [18]직진 엔진을 장착한 전면 장착형 에어컨 시스템을 제공했다.그것은 매우 비쌌고 공기 [19][20]분배를 위한 별도의 제어와 덕트를 갖춘 완전히 통합된 시스템은 아니었다.히터 코어는 계속해서 별도의 "벤티 시트"이거나 자체 [21]제어 장치가 있는 프론트 시트 시스템 아래에 있었습니다.내쉬가 개척한 통일된 대체 레이아웃은 "실천을 확립했고 계속해서 현대적이고 정교한 자동 온도 [22]조절 시스템의 기초를 형성하고 있다."

수요의 증가

자동차용 에어컨은 1980년대부터 널리 사용되기 시작했다.에어컨은 상당한 전력을 사용하지만, 창문을 닫은 차의 끌림은 창문을 열어 탑승자를 시원하게 하는 것보다 덜합니다.에어컨이 차량의 연비에 미치는 영향에 대해서는 많은 논란이 있어 왔다.실제 연료 연비를 추정할 때 에어컨 시스템을 사용하는 것과 사용하지 않는 것의 진정한 차이를 찾기 위해 풍력, 공기역학, 엔진 출력 및 무게와 같은 요소를 고려해야 합니다.다른 요인도 엔진에 영향을 미칠 수 있으며, 전반적인 엔진 열 증가는 차량의 냉각 시스템에 영향을 미칠 수 있습니다.

이 혁신은 빠르게 채택되었고 다이얼 서모스탯에 의해 설정된 완전 자동 냉난방 시스템인 캐딜락 컴포트 컨트롤과 같은 에어컨의 새로운 기능이 1964년식 [23]연식에 업계 최초로 도입되었습니다.1960년까지 미국 내 모든 자동차의 약 20%가 에어컨을 사용했으며,[24] 남서부의 따뜻한 지역에서는 에어컨 비율이 80%로 증가했습니다.아메리칸 모터스 코퍼레이션(AMC)은 1968년식부터 모든 AMC 앰배서더에 에어컨 표준 장비를 생산했으며, 이는 대중 시장 최초로 기본 가격이 2671달러부터이다.[25][26]1969년까지 국내 자동차의 54%가 에어컨을 장착하여 승객의 쾌적함뿐만 아니라 재판매 [27]가치를 높이기 위한 기능이 필요했습니다.

증발 냉각

주요 기사 : 카쿨러
자동차 냉각기

자동차 쿨러는 자동차의 증발식 쿨러로,[28][29] 늪 쿨러라고도 합니다.대부분은 움직이는 부품이 없는 외부 윈도우 장착 금속 실린더로 구성된 비교적 저렴한 애프터마켓 액세서리이지만, 내부 대시보드 또는 전동 팬이 있는 센터 플로어 유닛을 사용할 [30][31]수 있습니다.그것은 초기 타입의 자동차[32] 에어컨이었고 실내를 식히기 위해 냉장 시스템에 의존하는 현대 자동차에는 사용되지 않는다.

공기를 냉각하기 위해 잠열(즉,[33] 물 증발로 냉각)을 사용했습니다.장치 내부의 물이 증발하고 그 과정에서 주변 공기로부터 열을 전달합니다.그런 다음 습기가 찬 공기가 [33][34]차 내부로 보내집니다.증발 "냉각" 효과는 습도와 함께 감소합니다. 공기는 이미 물로 포화되어 있기 때문입니다.따라서 건조한 사막 지역과 같이 습도가 낮을수록 시스템이 더 잘 작동합니다.자동차 냉각기는 특히 미국 남서부 캘리포니아, 애리조나, 텍사스, 뉴멕시코, [31]네바다주를 방문하거나 횡단하는 여름 관광객들 사이에서 인기가 있었다.

동작 원리

참고 항목: 냉동 사이클
냉동 사이클의 간단한 스타일화된 다이어그램: 1) 응축 코일, 2) 팽창 밸브, 3) 증발기 코일, 4) 압축기
포드 포커스의 에어컨을 재가스하다.

냉동 사이클에서는 열이 실내에서 환경으로 운반됩니다.냉장고는 열을 내부와 주변 환경으로 운반하기 때문에 이러한 시스템의 한 예입니다.

증발기에서 순환하는 냉매 가스 증기(시스템 전체에 컴프레서 윤활유 오일을 운반하기도 함)는 엔진 베이의 가스 컴프레서(일반적으로 축방향 피스톤 펌프 컴프레서)로 들어가 더 높은 압력으로 압축되어 온도가 상승합니다.고온의 압축 냉매 증기는 이제 응축할 수 있는 온도와 압력에 도달하여 일반적으로 차량의 라디에이터 앞에 있는 콘덴서를 통해 전달됩니다.여기서 냉매는 콘덴서 코일(차량 이동 또는 팬에서 나오는 공기로 냉각되며, 콘덴서가 장착된 경우 냉각 라디에이터의 팬과 동일하며, 차량이 정지해 있거나 저속 주행 중일 때 자동으로 켜짐)이 액체로 응축됩니다.따라서 순환 냉매는 시스템의 열을 거부하고 열은 공기에 의해 운반됩니다.

열팽창 밸브 에어컨 시스템에서 응축 및 가압된 액체 냉매는 리시버 드라이어를 통해 전달됩니다. 즉, 냉매와 컴프레서 윤활유 혼합물을 모두 탈수하여 잔류 수분 함량(팽창 내부의 얼음이 됨)을 제거합니다.n) 충전 프로세스 전에 수행된 진공이 시스템에서 제거되지 않았으며, 혼합물에 의해 운반되는 고체 입자를 제거하기 위해 이를 필터링하고, 낮은 냉각 수요 기간 동안 여분의 액체 냉매를 보관하는 용기로서의 역할을 한 다음 열팽창 밸브를 통해 냉각합니다.압력이 갑자기 감소하기 전에이 압력 감소는 액체 냉매의 일부를 순간적으로 증발시켜 온도를 낮춥니다.그런 다음 냉매는 조수석 컴파트먼트의 증발기 코일을 통해 전달됩니다.

팽창 장치가 오리피스 튜브로 알려진 단순한 고정 계량 오리피스인 경우, 리시버 드라이어는 대신 증발기 출구와 컴프레서 사이에 위치합니다. 이 경우 리시버 드라이어는 어큐뮬레이터라고 합니다.이러한 공조 시스템에서 축압기는 또한 낮은 냉각 수요 기간 동안 액체 냉매가 압축기에 도달하는 것을 방지합니다.

실내 공기 필터에 의해 여과된 공기는 종종 조정 가능한 속도의 전동 원심 팬에 의해 증발기 위로 날아가 냉매 혼합물의 액체 부분도 증발하여 온도를 더욱 낮춥니다.따라서 이 과정에서 따뜻한 공기가 냉각되고 습도(증발기 코일에 응축되어 차량 외부로 배출됨)도 없어집니다.그런 다음 엔진 냉각수가 순환하는 히터 매트릭스를 통과하면 사용자가 선택한 일정 정도 또는 특정 온도로 재가열된 후 조정 가능한 환기구 세트를 통해 차량 실내로 공급될 수 있습니다.이번에는 시스템의 냉각 용량에 대한 작업을 통해 원하는 공기 온도를 조정하는 또 다른 방법은 원심 팬 속도를 정밀하게 조절하여 증발기에 의해 엄격하게 필요한 공기 체적 유량만 냉각되도록 하는 것입니다.또한 사용자는 차량의 외부 에어 플랩을 닫아 실내에서 이미 냉각된 공기를 증발기로 재순환하여 더욱 빠르고 강력하게 냉각할 수 있습니다.마지막으로 컴프레서가 감소된 변위 상태에서 작동하도록 명령할 수 있을 때마다 컴프레서의 변위에 따라 환기구 온도도 제어할 수 있습니다.증발기 핀을 통해 공기가 흐르지 않도록 하는 증발기 프리즈 오버는 여러 가지 방법으로 방지할 수 있습니다.온도 스위치 또는 서미스터는 증발기 코일 표면 온도를 제어할 수 있으며 압력 스위치 또는 감지 소자는 흡입 압력(냉매의 증발 온도와 관계 있음)을 모니터링할 수 있습니다.두 제어 수단은 컴프레서의 클러치 결합 상태에 따라(직접 또는 데이터에 의해 공급되는 컨트롤 유닛을 통해) 작용하거나 가변용량 컴프레서의 경우 변위할 수 있습니다. 또한, 흡입 측에 위치한 보조 밸브가 냉매 흐름을 조절하여 증발기의 출구 온도를 높일 수 있습니다.ssure는 시스템 동작 중에 정확한 값을 밑돌지 않습니다.

냉동 사이클을 완료하기 위해 냉매 증기가 컴프레서로 다시 전달됩니다.

증발기에 도달하는 공기가 따뜻할수록 증발기에서 배출되는 증기 혼합물의 압력이 높아지며, 따라서 컴프레서와 엔진에 가해지는 부하가 높아져 냉매가 시스템을 통해 계속 흐르게 됩니다.압축기 부하도 응축 온도에 비례합니다.

컴프레서는 차량의 엔진(예: 벨트, 종종 서펜타인 벨트 및 전자적으로 구동되는 클러치를 통해 구동될 수 있습니다. 또한 전자적으로 구동되는 가변 용량 압축기는 클러치나 자석 없이 항상 벨트로 직접 구동될 수 있습니다.) 또는 전기 모터로 구동될 수 있습니다.

냉동 사이클을 보장하기 위해 튜브 연결부의 수리 및 유지 보수에는 여러 가지 방법이 있습니다.납땜이나 용접과 같은 기존 방법은 시간이 걸리고 오염 문제가 발생합니다.압축 피팅을 기반으로 하는 Lokring 연결은 사용이 간편하여 시간 [35]효율이 높습니다.

소비전력

현대 자동차의 경우, A/C 시스템이 엔진 출력의 약 4마력(3kW)을 사용하므로 차량의 [36]연료 소비량이 증가합니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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외부 링크