자동차 에어컨 컴프레서는 자동차 에어컨 냉매 시스템의 핵심 부품으로, 냉매 증기를 압축하고 이송하는 역할을 합니다. 컴프레서에는 고정 용량형과 가변 용량형 두 가지 유형이 있습니다. 작동 원리에 따라 에어컨 컴프레서는 고정 용량형 컴프레서와 가변 용량형 컴프레서로 나눌 수 있습니다.
압축기는 작동 방식에 따라 크게 왕복식과 회전식으로 나눌 수 있다. 일반적인 왕복식 압축기에는 크랭크축 연결봉형과 축 피스톤형이 있으며, 일반적인 회전식 압축기에는 로터리 베인형과 스크롤형이 있다.
자동차 에어컨 압축기는 자동차 에어컨 냉동 시스템의 핵심 부품으로, 냉매 증기를 압축하고 이송하는 역할을 합니다.
분류
압축기는 고정 용량형과 가변 용량형의 두 가지 유형으로 나뉩니다.
에어컨 압축기는 내부 작동 방식에 따라 왕복식과 회전식으로 크게 나뉩니다.
작동 원리 분류 편집 방송
작동 원리에 따라 에어컨 압축기는 고정 용량 압축기와 가변 용량 압축기로 나눌 수 있습니다.
고정 용량 압축기
고정 용량형 컴프레서는 엔진 회전수 증가에 비례하여 배기량이 증가합니다. 냉방 수요에 따라 출력을 자동으로 조절할 수 없으며, 엔진 연료 소비에 비교적 큰 영향을 미칩니다. 일반적으로 증발기 공기 배출구의 온도 신호를 수집하여 제어합니다. 온도가 설정 온도에 도달하면 컴프레서의 전자 클러치가 해제되어 컴프레서가 정지하고, 온도가 상승하면 전자 클러치가 작동하여 컴프레서가 가동됩니다. 또한 고정 용량형 컴프레서는 에어컨 시스템의 압력에 의해서도 제어됩니다. 배관 내 압력이 너무 높으면 컴프레서가 정지합니다.
가변 용량 에어컨 컴프레서
가변 용량 압축기는 설정 온도에 따라 출력을 자동으로 조절할 수 있습니다. 에어컨 제어 시스템은 증발기 공기 배출구의 온도 신호를 수집하지 않고, 에어컨 배관의 압력 변화 신호에 따라 압축기의 압축비를 제어하여 공기 배출 온도를 자동으로 조절합니다. 냉방 과정 전체에서 압축기는 항상 작동하며, 냉방 강도 조절은 압축기 내부에 설치된 압력 조절 밸브에 의해 완벽하게 제어됩니다. 에어컨 배관 고압단의 압력이 너무 높으면 압력 조절 밸브가 압축기 피스톤의 행정을 단축하여 압축비를 낮추고 냉방 강도를 감소시킵니다. 고압단의 압력이 특정 수준으로 떨어지고 저압단의 압력이 특정 수준으로 상승하면 압력 조절 밸브가 피스톤 행정을 증가시켜 냉방 강도를 향상시킵니다.
업무 스타일 분류
압축기는 작동 방식에 따라 크게 왕복식과 회전식으로 나눌 수 있다. 일반적인 왕복식 압축기에는 크랭크축 연결봉형과 축 피스톤형이 있으며, 일반적인 회전식 압축기에는 로터리 베인형과 스크롤형이 있다.
크랭크축 커넥팅 로드 압축기
이 압축기의 작동 과정은 압축, 배기, 팽창, 흡입의 네 단계로 나눌 수 있습니다. 크랭크축이 회전하면 커넥팅 로드가 피스톤을 왕복 운동시키고, 실린더 내벽, 실린더 헤드, 피스톤 상면으로 구성된 작동 부피가 주기적으로 변화하면서 냉동 시스템 내의 냉매를 압축하고 이송합니다. 크랭크축 커넥팅 로드 압축기는 1세대 압축기로, 널리 사용되고 있으며, 제조 기술이 성숙되어 있고, 구조가 간단하며, 가공 재료 및 기술에 대한 요구 사항이 낮고, 비용이 비교적 저렴합니다. 또한 적응성이 뛰어나 다양한 압력 범위와 냉동 용량에 적용할 수 있으며, 유지보수가 용이합니다.
하지만 크랭크축 커넥팅 로드 압축기는 고속 회전이 어렵고, 크기가 크고 무거워 경량화가 어렵다는 등의 명백한 단점도 가지고 있습니다. 또한 배기가스가 불규칙적이고, 기류 변동이 심하며, 작동 중 진동이 크다는 문제도 있습니다.
위와 같은 크랭크축-커넥팅로드 압축기의 특성 때문에 소형 배기량 압축기에는 이 구조가 거의 채택되지 않았습니다. 현재 크랭크축-커넥팅로드 압축기는 주로 승용차와 트럭의 대형 배기량 에어컨 시스템에 사용되고 있습니다.
축 피스톤 압축기
축 피스톤 압축기는 2세대 압축기로 불리며, 대표적인 예로는 로커 플레이트 또는 스와시 플레이트 압축기가 있는데, 이는 자동차 에어컨 압축기의 주류 제품입니다. 스와시 플레이트 압축기의 주요 구성 요소는 주축과 스와시 플레이트입니다. 실린더는 압축기의 주축을 중심으로 원주 방향으로 배열되며, 피스톤의 운동 방향은 압축기의 주축과 평행합니다. 대부분의 스와시 플레이트 압축기는 피스톤이 쌍날 피스톤으로 제작되는데, 예를 들어 6기통 축류 압축기의 경우 3개의 실린더는 압축기 앞쪽에, 나머지 3개의 실린더는 뒤쪽에 위치합니다. 쌍날 피스톤은 마주 보는 실린더에서 나란히 슬라이딩합니다. 피스톤의 한쪽 끝이 앞쪽 실린더의 냉매 증기를 압축하면, 다른 쪽 끝은 뒤쪽 실린더의 냉매 증기를 흡입합니다. 각 실린더에는 고압 및 저압 공기 밸브가 장착되어 있으며, 또 다른 고압 파이프를 사용하여 전방 및 후방 고압 챔버를 연결합니다. 경사판은 압축기의 주축에 고정되어 있으며, 경사판의 가장자리는 피스톤 중앙의 홈에 조립되고, 피스톤 홈과 경사판 가장자리는 강구 베어링으로 지지됩니다. 주축이 회전하면 스와시판도 회전하고, 스와시판 가장자리가 피스톤을 축 방향으로 왕복 운동시킵니다. 스와시판이 한 바퀴 회전하면 전방 및 후방의 두 피스톤이 각각 압축, 배기, 팽창 및 흡입의 사이클을 완료하며, 이는 두 개의 실린더가 작동하는 것과 같습니다. 축류형 6기통 압축기의 경우, 3개의 실린더와 3개의 양날 피스톤이 실린더 블록 단면에 고르게 배치됩니다. 주축이 한 바퀴 회전하면 6개의 실린더가 작동하는 것과 같은 효과를 냅니다.
스와시 플레이트 압축기는 소형화 및 경량화가 비교적 용이하고 고속 운전이 가능합니다. 또한, 구조가 콤팩트하고 효율이 높으며 성능이 안정적입니다. 가변 배기량 제어가 구현된 후 자동차 에어컨에 널리 사용되고 있습니다.
로터리 베인 압축기
로터리 베인 압축기의 실린더 형상에는 원형과 타원형 두 가지 유형이 있습니다. 원형 실린더에서는 로터의 주축이 실린더 중심에서 편심 거리를 두고 위치하여 로터가 실린더 내면의 흡입구와 배기구 사이에 밀착됩니다. 타원형 실린더에서는 로터의 주축과 타원의 중심이 일치합니다. 로터의 날개는 실린더 내부를 여러 공간으로 나눕니다. 주축이 로터를 한 바퀴 회전시키면 이 공간들의 부피가 지속적으로 변화하고, 이에 따라 냉매 증기의 부피와 온도도 변화합니다. 로터리 베인 압축기는 날개가 냉매를 흡입하고 압축하는 역할을 하기 때문에 흡입 밸브가 없습니다. 날개가 2개이면 주축이 한 바퀴 회전할 때 배기 과정이 두 번 발생합니다. 날개 수가 많을수록 압축기 토출량의 변동이 작아집니다.
3세대 압축기인 로터리 베인 압축기는 부피와 무게를 작게 만들 수 있어 좁은 엔진룸에도 설치가 용이하며, 저소음·저진동, 높은 체적 효율 등의 장점을 지니고 있어 자동차 에어컨 시스템에도 적용되고 있습니다. 그러나 로터리 베인 압축기는 가공 정밀도가 매우 높고 제조 비용이 많이 든다는 단점이 있습니다.
스크롤 압축기
이러한 압축기는 4세대 압축기로 불릴 수 있습니다. 스크롤 압축기의 구조는 크게 동적-정적형과 복회전형 두 가지 유형으로 나뉩니다. 현재는 동적-정적형이 가장 널리 사용됩니다. 이 유형의 작동 부품은 주로 동적 터빈과 정적 터빈으로 구성됩니다. 동적 터빈과 정적 터빈의 구조는 매우 유사하며, 둘 다 엔드 플레이트와 엔드 플레이트에서 뻗어 나온 인벌류트 나선형 톱니로 이루어져 있습니다. 이 두 터빈은 편심 배치되어 있으며, 차이점은 180°입니다. 정적 터빈은 고정되어 있고, 동적 터빈은 특수 회전 방지 장치의 구속 하에 크랭크축에 의해 편심 회전 및 병진 운동을 합니다. 즉, 회전은 없고 공전만 합니다. 스크롤 압축기는 여러 가지 장점을 가지고 있습니다. 예를 들어, 압축기의 크기가 작고 무게가 가벼우며, 터빈을 구동하는 편심축이 고속으로 회전할 수 있습니다. 흡입 밸브와 배출 밸브가 없기 때문에 스크롤 압축기는 신뢰성 있게 작동하며, 가변 속도 및 가변 용량 기술을 쉽게 구현할 수 있습니다. 스크롤 압축기는 여러 개의 압축실이 동시에 작동하여 인접한 압축실 사이의 가스 압력 차이가 작고, 가스 누출이 적으며, 체적 효율이 높습니다. 이러한 장점 덕분에 스크롤 압축기는 소형 냉동 분야에서 점점 더 널리 사용되고 있으며, 컴팩트한 구조, 높은 효율 및 에너지 절약, 낮은 진동 및 소음, 그리고 뛰어난 작동 신뢰성을 자랑하며 압축기 기술 개발의 주요 방향 중 하나가 되었습니다.
일반적인 오작동
고속으로 회전하는 작동 부품인 에어컨 컴프레서는 고장 발생 확률이 높습니다. 일반적인 고장으로는 이상 소음, 누수 및 작동 불능 등이 있습니다.
(1) 비정상 소음 압축기의 비정상 소음에는 여러 가지 원인이 있습니다. 예를 들어 압축기의 전자 클러치가 손상되었거나 압축기 내부가 심하게 마모된 경우 등 비정상 소음이 발생할 수 있습니다.
① 압축기의 전자 클러치는 이상 소음이 발생하는 일반적인 부위입니다. 압축기는 고부하 상태에서 저속에서 고속으로 자주 회전하기 때문에 전자 클러치에 대한 요구 조건이 매우 높으며, 일반적으로 설치 위치가 지면과 가까워 빗물이나 흙에 노출되는 경우가 많습니다. 전자 클러치 내부의 베어링이 손상되면 이상 소음이 발생합니다.
②전자기 클러치 자체의 문제 외에도, 컴프레서 구동 벨트의 장력 또한 전자기 클러치의 수명에 직접적인 영향을 미칩니다. 구동 벨트가 너무 느슨하면 전자기 클러치가 미끄러지기 쉽고, 너무 팽팽하면 전자기 클러치에 가해지는 부하가 증가합니다. 구동 벨트의 장력이 적절하지 않으면 컴프레서가 저부하에서는 작동하지 않고, 고부하에서는 손상될 수 있습니다. 구동 벨트가 작동 중일 때 컴프레서 풀리와 발전기 풀리가 동일 평면에 있지 않으면 구동 벨트 또는 컴프레서의 수명이 단축됩니다.
③ 전자기 클러치의 반복적인 흡입 및 폐쇄는 압축기에서 비정상적인 소음을 유발할 수도 있습니다. 예를 들어, 발전기의 발전량이 부족하거나, 에어컨 시스템의 압력이 너무 높거나, 엔진 부하가 너무 큰 경우 전자기 클러치가 반복적으로 작동하게 됩니다.
④ 전자기 클러치와 컴프레서 장착면 사이에는 일정한 간격이 있어야 합니다. 간격이 너무 크면 충격이 증가하고, 간격이 너무 작으면 작동 중에 전자기 클러치가 컴프레서 장착면에 간섭을 일으켜 이상 소음이 발생하는 경우가 많습니다.
⑤ 압축기는 작동 시 안정적인 윤활이 필요합니다. 압축기에 윤활유가 부족하거나 윤활유가 제대로 사용되지 않으면 압축기 내부에서 심각한 이상 소음이 발생하고, 심지어 압축기가 마모되어 폐기될 수도 있습니다.
(2) 냉매 누출 냉매 누출은 에어컨 시스템에서 가장 흔한 문제입니다. 압축기의 누출 부위는 일반적으로 압축기와 고압 및 저압 배관의 연결 부위인데, 설치 위치 때문에 점검이 어려운 경우가 많습니다. 에어컨 시스템의 내부 압력은 매우 높기 때문에 냉매가 누출되면 압축기 오일이 손실되어 에어컨 시스템이 작동하지 않거나 압축기 윤활이 불량해질 수 있습니다. 에어컨 압축기에는 압력 방출 보호 밸브가 설치되어 있습니다. 이 압력 방출 보호 밸브는 일반적으로 일회용으로 사용됩니다. 시스템 압력이 너무 높아지면 압력 방출 보호 밸브를 제때 교체해야 합니다.
(3) 작동하지 않음 에어컨 컴프레서가 작동하지 않는 데에는 여러 가지 이유가 있으며, 일반적으로 관련 회로 문제 때문입니다. 컴프레서의 전자 클러치에 직접 전원을 공급하여 컴프레서가 손상되었는지 예비적으로 확인할 수 있습니다.
에어컨 유지 관리 시 주의 사항
냉매 취급 시 주의해야 할 안전 문제
(1) 밀폐된 공간이나 화염 근처에서 냉매를 취급하지 마십시오.
(2) 보호 안경을 착용해야 합니다.
(3) 액체 냉매가 눈에 들어가거나 피부에 튀지 않도록 하십시오.
(4) 냉매 탱크의 바닥을 사람 쪽으로 향하게 하지 마십시오. 일부 냉매 탱크에는 바닥에 비상 배출 장치가 있습니다.
(5) 냉매 탱크를 40°C 이상의 뜨거운 물에 직접 넣지 마십시오.
(6) 액체 냉매가 눈에 들어가거나 피부에 닿으면 문지르지 말고 즉시 찬물로 충분히 헹구고 즉시 병원에 가서 의사의 전문적인 치료를 받으십시오. 스스로 처리하려고 하지 마십시오.
