KR101766509B1

KR101766509B1 - 가변 용량형 사판식 압축기

Info

Publication number: KR101766509B1
Application number: KR1020130012996A
Authority: KR
Inventors: 윤영섭; 송세영; 신정식; 임권수
Original assignee: 한온시스템 주식회사
Priority date: 2013-02-05
Filing date: 2013-02-05
Publication date: 2017-08-08
Anticipated expiration: 2033-02-05
Also published as: KR20140100133A

Abstract

본 발명은 가변 용량형 사판식 압축기에 관한 것으로, 부시(600)의 후단에 메인 스프링(S1)을 매개로 연결되어 상기 부시(600)와 더불어 축방향으로 슬라이딩 이동하고, 그 일측에는 상기 메인 스프링(S1)의 스프링력과 흡입실(132)의 압력이 작용하고, 그 타측에는 상기 토출실(134)의 압력이 작용하는 감지체(710)와, 상기 후방헤드(130)의 일측에 상기 감지체(710)와 대향하도록 설치되어 상기 감지체(710)의 이동을 감지하는 센서(720)를 포함하는 유량 검출 기구(700)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 가변 용량형 사판식 압축기에 따르면 실제의 토크와 큰 차이가 없는 토크 추정값을 얻을 수 있게 되며, 이에 따라 엔진 토크의 효율적인 제어가 이루어질 수 있게 된다. 또한, 감지부가 별도의 교축부 없이 후방하우징 내에 설치됨으로써, 유량 저하 현상이 방지되고 저 유량시에도 측정값의 정확도가 유지되어 냉매 토출량의 정확한 측정이 이루어질 수 있게 된다.

Description

가변 용량형 사판식 압축기{VARIABLE DISPLACEMENT SWASH PLATE TYPE COMPRESSOR}

본 발명은 사판식 압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압축기의 토크 변동을 검출함으로써 엔진 회전수 변동 감소 및 연비 개선이 가능한 가변 용량형 사판식 압축기에 관한 것이다.

일반적으로, 차량용 냉각시스템에서 냉매를 압축시키는 역할을 하는 압축기는 다양한 형태로 개발되어 왔다. 이와 같은 압축기에는 냉매를 압축하는 구성이 왕복운동을 하면서 압축을 수행하는 왕복식과 회전운동을 하면서 압축을 수행하는 회전식이 있다. 왕복식에는 구동원의 구동력을, 크랭크를 사용하여 복수개의 피스톤으로 전달하는 크랭크식, 사판이 설치된 회전축으로 전달하는 사판식, 워블 플레이트를 사용하는 워블 플레이트식이 있고, 회전식에는 회전하는 로터리축과 베인을 사용하는 베인로터리식, 선회 스크롤과 고정 스크롤을 사용하는 스크롤식이 있다.

한편, 사판식 압축기로는 고정 용량형 타입과 가변 용량형 타입이 있다. 이들 압축기는 차량의 엔진의 회전력으로부터 동력을 전달받아 구동되는데, 상기 고정용량형 타입에는 전자 클러치가 구비되어 사판식 압축기의 구동을 제어한다. 그러나 상기 전자클러치가 구비된 고정 용량형 타입의 경우, 압축기의 구동시 또는 정지시 차량의 RPM이 유동하여 안정적인 차량운행을 방해하는 문제점이 있었다.

따라서, 최근에는 클러치가 구비되지 않고, 차량의 엔진의 구동과 함께 항상 구동되며, 사판의 경사각을 변화시켜 토출 용량을 변화시킬 수 있는 가변 용량형 타입이 널리 사용되고 있다. 이러한 가변 용량형 사판식 압축기에는 일반적으로 냉매 토출량의 조절을 위하여 사판의 경사각 조절을 위한 압력조절밸브가 사용된다.

한편, 도 1에는 일반적인 가변 용량형 사판식 압축기의 구성이 도시되어 있다. 이하, 도 1을 참고하여 가변 용량형 사판식 압축기의 개략적인 구성을 설명하기로 한다.

가변 용량형 사판식 압축기(10, 이하, '압축기')에는 압축기(10)의 외관과 골격의 일부를 형성하는 실린더 블럭(20)이 구비된다. 이때, 실린더 블럭(20)의 중앙을 관통하여 센터 보어(21)가 형성되며, 이 센터 보어(21)에는 회전축(60)이 회전 가능하게 설치된다.

센터 보어(21)를 방사상으로 둘러싸도록 복수의 실린더 보어(22)가 실린더 블럭(20)을 관통하여 형성되며, 실린더 보어(22)의 내부에는 피스톤(70)이 직선 왕복 운동 가능하게 설치된다. 이때, 피스톤(70)은 원기둥 형상으로 형성되고, 실린더 보어(22)는 이에 대응되는 원통형의 공간이며, 피스톤(70)의 왕복 운동에 의해 실린더 보어(22) 내의 냉매가 압축된다.

실린더 블럭(20)의 전방에 전방하우징(30)이 결합된다. 전방하우징(30)은 실린더 블럭(20)과의 대향면이 요입되어 실린더 블럭(20)과 함께 내부에 크랭크실(31)을 형성한다.

전방하우징(30)의 전방에는 엔진 등 외부 동력원(미도시)과 연결되는 풀리(32)가 회전 가능하게 설치되며, 풀리(32)의 회전에 연동하여 회전축(60)이 회전하게 된다.

실린더 블럭(20)의 후방에는 후방하우징(40)이 결합된다. 이때, 후방하우징(40)에는 실린더 보어(22)와 선택적으로 연통되게, 후방하우징(40)의 외주 측 가장자리에 인접한 위치를 따라 토출실(41)이 형성되고, 토출실(41)의 반경방향 내측 즉, 후방하우징(40)의 중앙부에는 흡입실(42)이 형성된다.

이때, 실린더 블럭(20)과 후방하우징(40) 사이에는 밸브플레이트(50)가 개재되며, 토출실(41)은 밸브플레이트(50)에 형성되는 토출구(51)를 통해 실린더 보어(22)와 연통되고, 흡입실(42)은 밸브플레이트(50)의 흡입구(52)를 통해 실린더 보어(22)와 연통된다.

또한, 회전축(60)에는 사판(61)이 설치되는데, 사판(61)의 테두리를 따라 구비되는 슈(62)에 의해 각각의 피스톤(70)과 연결되며, 사판(61)의 회전에 의해 피스톤(70)은 실린더 보어(22) 내에서 직선 왕복 운동하게 된다.

이때, 압축기(10)의 냉매 토출량이 조절될 수 있도록, 회전축(60)에 대한 사판(61)의 각도가 가변될 수 있게 설치되는데 이를 위해, 토출실(41)과 크랭크실(31)을 연통하는 유로의 개도가 압력조절밸브(미도시)에 의해 조절된다.

한편, 가변 용량형 사판식 압축기의 경우, 압축기의 압축부하 변동이 엔진부하 변동과 연결되기 때문에, 압축기의 토크 변동을 검출해서 이 검출토크 변동을 고려하여 엔진 회전수를 제어할 필요가 있다.

도 2에는 이러한 압축기의 토크 변동을 검출하기 위한 종래기술로서, 일본공개특허공보 특개2007-303416에 개시된 유량 검출 장치가 도시된다.

도 2에 도시된 유량 검출 장치는, 실린더 블럭(1)의 외측에 접합되는 플랜지 부재로서의 토출 플랜지(2)에 구비되며, 토출 플랜지(2)에 수용되고 상단에 자석(3a)이 구비되는 가동체(3)와, 가동체(3)를 탄성 지지하는 코일 스프링(4)과, 토출 플랜지(2)의 표면에 고정되는 검출 센서로서의 자기 센서(5)를 포함하여 구성되고 있다.

이때, 고압실(6a)과 저압실(6b)의 압력차에 의해 가동체(3)가 승강하는 과정에서, 자석(3a)의 자속밀도 변화를 자기 센서(5)로 검출하여 냉매의 유량을 알게 되는데, 접속선(7a)을 통해 자기 센서(5)로부터 검출값을 전송받은 앰프(7)가 유량 데이터에 근거하여 압축기의 토출 용량을 산출하고, 압력조절밸브를 피드백 제어함으로써 엔진의 회전수를 최적으로 제어하게 된다.

그런데, 상기와 같은 종래의 유량 검출 장치의 경우, 가동체의 설치를 위해 고압실과 저압실 사이에 별도의 교축부를 형성함에 따라 유량 저하의 문제점이 있고, 그 교축부가 고정 크기인 경우 저유량시 측정값의 정확도가 떨어진다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 공조장치의 초기 기동시나, ON/OFF시와 같이 급격한 토크 변동을 유발할 때에도 실제의 토크와 근사한 토크 추정값을 얻을 수 있으며, 따라서 엔진의 회전수 변동 감소 및 연비 개선을 꾀할 수 있는 가변 용량형 사판식 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가변 용량형 사판식 압축기는 복수의 실린더 보어와 센터 보어 및 센터 보어의 후측 일정 부분을 구성하는 수용실이 형성된 실린더 블럭, 상기 실린더 블럭 앞쪽에 배치되고 크랭크실이 형성된 전방헤드, 및 상기 실린더 블럭 뒤쪽에 배치되고 흡입포트와 흡입실과 토출포트와 토출실이 형성된 후방헤드로 이루어져 외부 몸체를 형성하는 하우징과, 상기 하우징의 일측을 관통하여 회전 가능하게 장착되는 회전축과, 상기 회전축 상에 설치되어 회전축과 일체로 회전하고, 냉매 토출량이 조절될 수 있도록 상기 회전축에 대한 각도가 가변될 수 있게 설치되는 사판과, 상기 사판의 가장자리 부분에 상대 이동 가능하게 조인트 연결되어 상기 사판의 회전에 의해 상기 실린더 보어의 내주면을 따라 직선 왕복운동을 함으로써, 상기 흡입포트를 통해 흡입된 냉매를 압축하여 상기 토출실로 토출시키는 복수의 피스톤과, 상기 실린더 블럭과 후방헤드 사이에 설치되어 냉매를 흡입, 배출하는 밸브유니트와, 상기 센터 보어에 슬라이드 이동 가능하게 설치되고, 상기 회전축에 결합되며, 상기 밸브유니트를 관통하는 부시와, 상기 부시의 후단에 메인 스프링을 매개로 연결되어 상기 부시와 더불어 축방향으로 슬라이딩 이동하는 감지체와, 상기 후방헤드의 일측에 상기 감지체와 대향하도록 설치되어 상기 감지체의 이동을 감지하는 센서를 포함하는 유량 검출 기구를 포함하며, 상기 감지체의 일측에는 상기 메인 스프링의 스프링력과 흡입실의 압력이 작용하고, 상기 감지체의 타측에는 상기 토출실의 압력이 작용하는 것을 특징으로 한다.

상기 부시는 상기 회전축에 결합됨에 있어서, 상기 회전축과 일체로 회전하도록 결합되는 것이 바람직하다.

상기 부시는 상기 회전축에 결합됨에 있어서, 상기 회전축의 회전에 연동되지 않고, 상기 사판의 각도 변화와 연동되어 축방향으로 이동하도록 결합되는 것이 바람직하다.

상기 감지체는 상기 후방헤드의 내벽에서 돌출 형성되는 관 형상의 가이드부의 내측에 슬라이딩 이동 가능하게 설치되고, 상기 센서는 상기 후방헤드의 후면에 형성된 센서 장착부에 삽입 설치되어 상기 감지체의 근접 또는 이격을 감지하는 것이 바람직하다.

상기 토출실의 압력은 감압 수단에 의해 감압된 뒤 상기 감지체의 타측에 작용하는 것이 바람직하다.

상기 감지체는 자성체로 이루어지고, 상기 센서는 상기 감지체의 자속밀도 변화를 검출하는 자기센서인 것이 바람직하다.

상기 감지체는 상기 가이드부의 내측에 보조 스프링을 매개로 지지되며, 상기 보조 스프링이 위치되는 공간은 상기 토출실과 연통되는 것이 바람직하다.

상기 메인 스프링의 탄성계수가 상기 보조 스프링의 탄성계수보다 크거나 같은 것이 바람직하다.

상기 감지체는 상기 후방헤드의 내벽에서 돌출 형성되는 관 형상의 가이드부의 내측에 슬라이딩 이동 가능하게 설치되고, 상기 센서는 상기 후방헤드의 후면에서 상기 후방헤드의 내측으로 함입 형성되어 상기 가이드부의 측부에 위치하는 센서 장착부에 삽입 설치되어 상기 감지체의 이동을 측방향에서 감지하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같은 가변 용량형 사판식 압축기에 따르면, 실제의 토크와 큰 차이가 없는 토크 추정값을 얻을 수 있게 되며, 이에 따라 엔진 토크의 효율적인 제어가 이루어질 수 있게 된다. 또한, 감지부가 별도의 교축부 없이 후방하우징 내에 설치됨으로써, 유량 저하 현상이 방지되고 저 유량시에도 측정값의 정확도가 유지되어 냉매 토출량의 정확한 측정이 이루어질 수 있게 된다.

도 1은 일반적인 가변 용량형 사판식 압축기의 단면도.
도 2는 종래의 유량 검출 장치 구성도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가변 용량형 사판식 압축기의 종단면도.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 가변 용량형 사판식 압축기의 종단면도.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 가변 용량형 사판식 압축기의 종단면도.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 또한 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 사용된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가변 용량형 사판식 압축기의 종단면도이고, 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 가변 용량형 사판식 압축기의 종단면도이며, 도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 가변 용량형 사판식 압축기의 종단면도이다.

먼저, 도 3을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 가변 용량형 사판식 압축기를 설명한다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 가변 용량형 사판식 압축기는 크게 하우징(100)과, 회전축(200)과, 사판(300)과, 복수의 피스톤(400)과, 밸브유니트(500)와, 부시(600)와, 유량 검출 기구(700)를 포함한다.

상기 하우징(100)은 가변 용량형 사판식 압축기의 외부 몸체를 이루는 부분으로서, 실린더 블럭(110)과 전방헤드(121) 및 후방헤드(130)로 이루어진다. 여기에서, 상기 실린더 블럭(110)은 하우징(100)의 길이방향으로 중간 부분에 배치되는 관체로서, 도시된 것처럼 내부에 회전축(200)은 물론, 복수의 피스톤(400)을 수용하도록 중공부가 형성되어 있다.

전방헤드(121)와 후방헤드(130)는 위 실린더 블럭(110) 앞뒤의 개방단을 마감하는 통체로서, 전방헤드(121)는 실린더 블럭(110)을 향해 후단이 개방되어 사판(300)의 회전 공간인 크랭크실(120)을 확보하면서 경사조정기구(320)를 수용할 수 있는 형상으로 이루어진다.

상기 후방헤드(130)는 상기 실린더 블럭(110)을 향해 전단이 개방된 형상으로 이루어지며, 흡입행정시 실린더 블럭(110)의 실린더 보어(111)로 냉매를 공급하는 흡입실(132)과 압축행정시 실린더 보어(111) 내의 냉매가 배출되는 토출실(134)이 형성되어 있다. 또한, 상기 후방헤드(130)의 외벽면에는 상기 흡입실(132) 및 토출실(134)로 각각 연결되는 흡입포트(131)와 토출포트(미도시)가 형성된다.

상기 회전축(200)은 외부 구동원의 회전 구동력을 압축기의 내부로 전달하는 수단으로서, 하우징(100)의 일측 즉, 전방헤드(121)의 중심부분을 관통하여 회전 가능하게 장착된다. 또한, 상기 전방헤드(121)의 외부로 노출된 회전축(200)의 일단에는 회전풀리가 결합되며, 이 회전풀리를 통해서 외부의 회전 구동력이 상기 회전축(200)으로 전달되어 회전축(200)이 회전하게 된다.

상기 사판(300)은 상기 회전축(200)의 회전 구동력을 피스톤(400)의 왕복 직선운동으로 전환하는 수단으로서, 회전축(200) 상에 경사진 상태로 장착되어, 회전축(200)과 함께 회전하도록 되어 있다. 이때, 사판(300)의 가장자리 부분에는 복수의 슈(310)가 원주방향으로 장착되어 이 슈(310)를 통해 복수의 피스톤(400)이 상대 이동 가능하게 미끄럼 지지된다.

특히, 도 3에 도시된 사판식 압축기는 가변 용량형 사판식 압축기로서, 사판(300)의 경사각도가 가변되도록 설치되며, 회전축(200)에 대한 사판(300)의 경사가 90°인 경우, 피스톤(400)의 왕복 운동이 사라지므로 회전축(200)은 공회전하게 된다. 반대로, 사판(300)이 회전축(200)에 대해 경사지게 되면 피스톤(400)이 실린더 보어(111) 내에서 왕복 운동을 하면서 냉매를 압축하게 된다. 이때, 사판(300)의 경사 각도 조절은 토출실(134)과 크랭크실(120)을 연통하는 유로의 개도를 조절하도록 후방하우징(130)의 일측에 설치되는 압력조절밸(V)에 의해 이루어진다.

상기 복수의 피스톤(400)은 사판(300)에 의해 실린더 보어(111)의 내부를 왕복 운동하면서 냉매를 압축하는 수단으로서, 사판(300)의 가장자리 부분에 슈(310)를 통해 상대 이동 가능하게 연결되며, 사판(300)의 회전에 의해 실린더 블럭(110)의 실린더 보어(111) 내주면을 따라 직선 왕복운동을 함으로써, 후방헤드(130)의 흡입포트(131)를 통해 상기 실린더 보어(111) 안으로 흡입한 냉매를 후방헤드(130)의 토출실(134)로 토출한다.

한편, 상기 토출실(134)로 토출된 냉매는 토출실(134)의 일측에 형성된 토출유로(136)를 경유하여 토출포트(133)를 통해 외부의 냉매라인으로 토출된다.

상기 밸브유니트(500)는 상기 전방헤드(121) 또는 실린더 블럭(110)과 후방헤드(130) 간에 냉매가 유통될 수 있도록 냉매의 흡입, 배출을 조절하기 위한 것으로서, 실린더 블럭(110)과 후방헤드(130) 사이에 설치되며, 이러한 밸브유니트(500)에는 다수의 흡입밸브 및 토출밸브가 형성되어 있다.

상기 부시(600)는 대략의 원통체 형상으로 형성되며, 상기 센터 보어(112)에 슬라이드 이동 가능하게 설치되고, 상기 회전축(200)에 결합되어 회전축(200)과 함께 회전한다. 또한, 상기 부시(600)는 상기 사판(300)의 경사가 가변될 때 상기 회전축(200)과 함께 축방향으로 슬라이드 이동하며, 축방향으로 슬라이드 이동시 상기 밸브유니트(500)를 관통하여 이동한다. 이때, 상기 부시(600)의 내부에는 압력 조절 및 오일 분리를 위한 구조부가 형성될 수 있다.

상기 유량 검출 기구(700)는 압축기의 토크 변동을 검출함으로써 엔진 회전수 변동 감소 및 연비 개선이 가능하도록 하는 구성으로서, 상기 부시(600)의 후단에 메인 스프링(S1)을 매개로 연결되어 상기 부시(600)와 더불어 축방향으로 슬라이딩 이동하는 감지체(710)와, 상기 후방헤드(130)의 일측에 상기 감지체(710)와 대향하도록 설치되어 상기 감지체(710)의 근접 또는 이격을 감지하는 센서(720)를 포함한다.

여기서, 상기 센서(720)는 감지체(710)의 이동을 검출하기 위한 것으로, 예를 들어 감지체(710)는 자성체로 이루어질 수 있고, 상기 센서(720)는 감지체(710)의 근접 또는 이격시 변화하는 자속밀도를 검출하기 위한 자기 센서로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 감지체(710)는 상기 후방헤드(130)의 내벽에서 돌출 형성되는 관 형상의 가이드부(730)의 내측에 슬라이딩 이동 가능하게 설치되고, 상기 센서(720)는 상기 후방헤드(130)의 후면에 형성된 센서 장착부(740)에 삽입 설치된다.

한편, 상기 감지체(710)의 일측은 메인 스프링(S1)을 매개로 상기 부시(600)의 후단에 설치되는 베어링(610)의 일측에 연결된다. 따라서 상기 부시(600)가 축방향으로 이동함에 따라 상기 메인 스프링(S1)을 매개로 연결된 상기 감지체(710)도 상기 부시(600)와 동일한 축방향으로 이동하게 된다.

또한, 상기 감지체(710)는 상기 가이드부(730)의 내측에서 보조 스프링(S2)을 매개로 후방헤드(130)에 지지될 수 있으며, 이처럼 상기 감지체(710)가 보조 스프링(S2)을 매개로 후방헤드(130)에 지지되도록 함으로써, 감지체(710)가 갑작스럽게 축방향으로 이동하는 것을 완화시킬 수 있다.

한편, 상기 메인 스프링(S1)의 탄성계수는 상기 보조 스프링(S2)의 탄성계수보다 크거나 같도록 하는 것이 바람직하며, 이러한 탄성계수의 상대적 설정을 통해 사판(300)의 경사각이 최소가 되도록 구동될 때 상기 감지체(710)가 상기 센서(720)로 접근함에 있어서, 상기 보조 스프링(S2)의 압축변형이 먼저 진행될 수 있게 되어 상기 센서(720)에 의한 자속밀도의 측정이 원활히 이루어질 수 있게 된다.

한편, 상기 감지체(710)의 일측에는 상기 부시(600)와의 사이에 연결된 메인 스프링(S1)의 스프링력과 흡입실(132)의 압력이 작용하고, 상기 감지체(710)의 타측에는 상기 토출실(134)의 압력이 작용하며, 상기 감지체(620)의 타측으로 토출실(134)의 압력이 작용하도록 하기 위해, 상기 토출실(134)과 상기 가이드부(730)의 내부 공간 중 상기 감지체(710)의 타측 및 상기 보조 스프링(S2)이 위치하는 공간을 연통시키는 연통로(135)가 형성된다. 이때, 상기 연통로(135)에는 상기 토출실(134)의 압력을 감암하기 위한 감압 수단(750)이 더 설치될 수 있으며, 이러한 감압 수단(750)을 통해 상기 감지체(710)의 타측에 과도한 압력이 작용하는 것을 방지하여 감지체(710)의 갑작스런 이동을 완화시킬 수 있다.

한편, 위와 같이 구성된 본 발명의 제1 실시예에 따른 가변 용량형 사판식 압축기의 작동이 진행되는 과정에서 상기 감지체(710)는 상기 부시(600)의 이동에 따른 연동과 상기 흡입실(132)의 압력 및 상기 토출실(134)의 압력에 반응하여 축방향으로 이동하게 되고, 이러한 감지체(710)의 축방향 이동에 따라 센서(720)에서 측정되는 자속밀도의 변화 값은 압축기의 일측에 구비되는 별도의 제어부(미도시)로 전송되며, 제어부는 측정값에 근거하여 냉매의 토출량과 압축기의 토크를 산출하여 압력조절밸브(V)를 제어하고, 엔진 제어수단(미도시)에 대해서는 피드백 제어를 수행하여 엔진 회전수가 최적으로 제어되게끔 한다.

여기서, 압축기의 토크는 센서(720)의 출력 값에 반비례하고, 사판(300)의 경사각도 및 토출실(134)과 흡입실(132) 사이의 압력차에는 비례하기 때문에 이러한 관계를 통해 압축기의 토크 변동이 보다 정밀히 예측될 수 있게 된다.

이하에서는, 도 4를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 가변 용량형 사판식 압축기를 설명한다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 가변 용량형 사판식 압축기는 앞서 설명한 본 발명의 제1 실시예에 따른 가변 용량형 사판식 압축기와 전체적인 구성은 동일하다. 즉, 크게 하우징(100)과, 회전축(200)과, 사판(300)과, 복수의 피스톤(400)과, 밸브유니트(500)와, 부시(600)와, 유량 검출 기구(700)를 포함한다는 점은 동일하다. 다만, 부시(600)와 회전축(200) 사이의 설치 구조 및 회전축(200)의 이동에 대한 연동 작동 유무에 차이가 있다.

즉, 본 발명의 제2 실시예에 따른 사판식 압축기에 적용된 부시(600)의 경우 도 4에 도시된 것처럼, 회전축(200)에 쓰러스트 베어링(800)을 매개로 결합된다. 따라서 상기 부시(600)는 상기 회전축(200)의 회전에 연동되지 않고, 다만 상기 사판(300)의 각도 변화와 연동되어 축방향으로 이동한다는 점에 차이가 있다.

이러한 부시(600)의 회전축(200)에서의 설치구조의 차이로 인해 상기 부시(600)의 움직임이 축방향으로만 한정될 수 있게 되어 상기 부시(600)와 연결된 감지체(710)의 이동에 따른 보다 정확한 자속밀도의 검출이 이루어질 수 있게 된다.

위와 같이 구성된 본 발명의 제2 실시예에 따른 가변 용량형 사판식 압축기의 작동이 진행되는 과정에서 상기 감지체(710)는 상기 부시(600)의 이동에 따른 연동과, 흡입실(132)의 압력과 토출실(134)의 압력에 반응하여 축방향으로 이동하게 되고, 이러한 감지체(710)의 축방향 이동에 따라 센서(720)에서 측정되는 자속밀도의 변화 값은 압축기의 일측에 구비되는 별도의 제어부(미도시)로 전송되며, 제어부는 측정값에 근거하여 냉매의 토출량과 압축기의 토크를 산출하여 압력조절밸브(V)를 제어하고, 엔진 제어수단(미도시)에 대해서는 피드백 제어를 수행하여 엔진 회전수가 최적으로 제어되게끔 한다.

이하에서는, 도 5를 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 가변 용량형 사판식 압축기를 설명한다. 본 발명의 제3 실시예에 따른 가변 용량형 사판식 압축기는 앞서 설명한 본 발명의 제1 실시예에 따른 가변 용량형 사판식 압축기와 전체적인 구성은 동일하다. 즉, 크게 하우징(100)과, 회전축(200)과, 사판(300)과, 복수의 피스톤(400)과, 밸브유니트(500)와, 부시(600)와, 유량 검출 기구(700)를 포함한다는 점은 동일하다. 다만, 상기 센서(720)의 설치 구조 및 감지체(710)에 대한 감지 방향에 있어서 차이가 있다.

즉, 본 발명의 제3 실시예에 따른 사판식 압축기에 적용된 센서(720)는 상기 후방헤드(130)의 후면에서 상기 후방헤드(130)의 내측으로 함입 형성되어 상기 가이드부(730)의 측부에 위치하는 삽입형 센서 장착부(740)에 삽입 설치되어 상기 감지체(710)의 이동을 측방향에서 감지한다는 점에 차이가 있다.

이러한 센서(720)의 설치 구조 및 감지체(710)의 이동을 측방향에서 감지하는 감지 방향의 차이로 인해 상기 감지체(710)의 움직임이 더욱 정밀하게 감지될 수 있게 되어 더욱 정확한 자속밀도의 검출이 이루어질 수 있게 된다.

위와 같이 구성된 본 발명의 제3 실시예에 따른 가변 용량형 사판식 압축기의 작동이 진행되는 과정에서 상기 감지체(710)는 상기 부시(600)의 이동에 따른 연동과, 흡입실(132)의 압력과 토출실(134)의 압력에 반응하여 축방향으로 이동하게 되고, 이러한 감지체(710)의 축방향 이동에 따라 센서(720)가 감지체(710)의 측방향에서 감지체(710)의 이동을 보다 정밀하게 감지함으로써 측정되는 자속밀도의 변화 값은 압축기의 일측에 구비되는 별도의 제어부(미도시)로 전송되며, 제어부는 측정값에 근거하여 냉매의 토출량과 압축기의 토크를 산출하여 압력조절밸브(V)를 제어하고, 엔진 제어수단(미도시)에 대해서는 피드백 제어를 수행하여 엔진 회전수가 최적으로 제어되게끔 한다.

상술한 본 발명의 실시예에 따른 가변 용량형 사판식 압축기에 따르면, 실제의 토크와 큰 차이가 없는 토크 추정값을 얻을 수 있게 되며, 이에 따라 엔진 토크의 효율적인 제어가 이루어질 수 있게 된다. 또한, 감지부가 별도의 교축부 없이 후방하우징 내에 설치됨으로써, 유량 저하 현상이 방지되고 저 유량시에도 측정값의 정확도가 유지되어 냉매 토출량의 정확한 측정이 이루어질 수 있게 된다.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음이 이해될 필요가 있다.

100 : 하우징 110 : 실린더 블럭
120 : 크랭크실 121 : 전방헤드
130 : 후방헤드 131 : 흡입포트
132 : 흡입실 133 : 토출포트
134 : 토출실 135 : 연통로
200 : 회전축 300 : 사판
400 : 피스톤 500 : 밸브유니트
600 : 부시 700 : 유량 검출 기구
710 : 감지체 720 : 센서
740 : 삽입형 센서 장착부 800 : 쓰러스트 베어링

Claims

복수의 실린더 보어(111)와 센터 보어(112)가 형성된 실린더 블럭(110), 상기 실린더 블럭(110) 앞쪽에 배치되고 크랭크실(120)이 형성된 전방헤드(121), 및 상기 실린더 블럭(110) 뒤쪽에 배치되고 흡입포트(131)와 흡입실(132)과 토출포트(133)와 토출실(134)이 형성된 후방헤드(130)로 이루어져 외부 몸체를 형성하는 하우징(100);
상기 하우징(100)의 일측을 관통하여 회전 가능하게 장착되는 회전축(200);
상기 회전축(200) 상에 설치되어 회전축(200)과 일체로 회전하고, 냉매 토출량이 조절될 수 있도록 상기 회전축(200)에 대한 각도가 가변될 수 있게 설치되는 사판(300);
상기 사판(300)의 가장자리 부분에 상대 이동 가능하게 조인트 연결되어 상기 사판(300)의 회전에 의해 상기 실린더 보어(111)의 내주면을 따라 직선 왕복운동을 함으로써, 상기 흡입포트(131)를 통해 흡입된 냉매를 압축하여 상기 토출실(134)로 토출시키는 복수의 피스톤(400);
상기 실린더 블럭(110)과 후방헤드(130) 사이에 설치되어 냉매를 흡입, 배출하는 밸브유니트(500);
상기 센터 보어(112)에 슬라이드 이동 가능하게 설치되고, 상기 회전축(200)에 결합되며, 상기 밸브유니트(500)를 관통하는 부시(600); 및
상기 부시(600)의 후단에 메인 스프링(S1)을 매개로 연결되어 상기 부시(600)와 더불어 축방향으로 슬라이딩 이동하는 감지체(710)와, 상기 후방헤드(130)의 일측에 상기 감지체(710)와 대향하도록 설치되어 상기 감지체(710)의 이동을 감지하는 센서(720)를 포함하는 유량 검출 기구(700);를 포함하며,
상기 감지체(710)의 일측에는 상기 메인 스프링(S1)의 스프링력과 흡입실(132)의 압력이 작용하고, 상기 감지체(710)의 타측에는 상기 토출실(134)의 압력이 작용하는 것을 특징으로 하는 가변 용량형 사판식 압축기.
청구항 1에 있어서,
상기 부시(600)는 상기 회전축(200)에 슬라이딩 가능하게 결합되되, 상기 회전축(200)과 함께 회전하도록 결합되는 것을 특징으로 하는 가변 용량형 사판식 압축기.
청구항 1에 있어서,
상기 부시(600)는 상기 회전축(200)에 결합됨에 있어서, 상기 회전축(200)의 회전에 연동되지 않고, 상기 사판(300)의 각도 변화와 연동되어 축방향으로 이동하도록 결합되는 것을 특징으로 하는 가변 용량형 사판식 압축기.
청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
상기 감지체(710)는 상기 후방헤드(130)의 내벽에서 돌출 형성되는 관 형상의 가이드부(730)의 내측에 슬라이딩 이동 가능하게 설치되고, 상기 센서(720)는 상기 후방헤드(130)의 후면에 형성된 센서 장착부(740)에 삽입 설치되어 상기 감지체(710)의 근접 또는 이격을 감지하는 것을 특징으로 하는 가변 용량형 사판식 압축기.
청구항 4에 있어서,
상기 토출실(134)의 압력은 감압 수단(750)에 의해 감압된 뒤 상기 감지체(710)의 타측에 작용하는 것을 특징으로 하는 가변 용량형 사판식 압축기.
청구항 5에 있어서,
상기 감지체(710)는 자성체로 이루어지고, 상기 센서(720)는 상기 감지체(710)의 자속밀도 변화를 검출하는 자기센서인 것을 특징으로 하는 가변 용량형 사판식 압축기.
청구항 6에 있어서,
상기 감지체(710)는 상기 가이드부(730)의 내측에 보조 스프링(S2)을 매개로 지지되며, 상기 보조 스프링(S2)이 위치되는 공간은 상기 토출실(134)과 연통되는 것을 특징으로 하는 가변 용량형 사판식 압축기.
청구항 7에 있어서,
상기 메인 스프링(S1)의 탄성계수가 상기 보조 스프링(S2)의 탄성계수보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 가변 용량형 사판식 압축기.
청구항 2에 있어서,
상기 감지체(710)는 상기 후방헤드(130)의 내벽에서 돌출 형성되는 관 형상의 가이드부(730)의 내측에 슬라이딩 이동 가능하게 설치되고, 상기 센서(720)는 상기 후방헤드(130)의 후면에서 상기 후방헤드(130)의 내측으로 함입 형성되어 상기 가이드부(730)의 측부에 위치하는 삽입형 센서 장착부(740)에 삽입 설치되어 상기 감지체(710)의 이동을 측방향에서 감지하는 것을 특징으로 하는 가변 용량형 사판식 압축기.
청구항 9에 있어서,
상기 토출실(134)의 압력은 감압 수단(750)에 의해 감압된 뒤 상기 감지체(710)의 타측에 작용하는 것을 특징으로 하는 가변 용량형 사판식 압축기.
청구항 10에 있어서,
상기 감지체(710)는 자성체로 이루어지고, 상기 센서(720)는 상기 감지체(710)의 자속밀도 변화를 검출하는 자기센서인 것을 특징으로 하는 가변 용량형 사판식 압축기.
청구항 11에 있어서,
상기 감지체(710)는 상기 가이드부(730)의 내측에 보조 스프링(S2)을 매개로 지지되며, 상기 보조 스프링(S2)이 위치되는 공간은 상기 토출실(134)과 연통되는 것을 특징으로 하는 가변 용량형 사판식 압축기.
청구항 12에 있어서,
상기 메인 스프링(S1)의 탄성계수가 상기 보조 스프링(S2)의 탄성계수보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 가변 용량형 사판식 압축기.