KR101984509B1 - 압축기의 냉매 토출유량 계측장치 - Google Patents

Abstract

압축기 냉매의 메인토출 경로로부터 분지되는 바이패스 경로의 신설과 함께 바이패스 경로 중에서 냉매의 토출 유량에 따라 변화하는 스풀 밸브에 대한 자속 밀도의 검출로부터 토출 유량의 보다 정밀한 검출을 가능하게 함으로써 압축기의 가동 중 토크를 최적의 상태로 제어하고 이를 통해 불필요한 구동력의 손실을 최소화할 수 있는 압축기의 냉매 토출유량 계측장치를 개시한다.
전술한 냉매의 토출유량 계측장치는 압축기(100)의 토출실(262)과 교통하는 메인토출 통로(300), 상기 메인토출 통로(300)로부터 분지되어 상기 메인토출 통로(300)와 합류하는 바이패스 통로(310), 상기 바이패스 통로(310) 중에 형성되는 체임버(320), 상기 체임버(320) 중에 설치되어 바이패스되는 냉매의 유량에 따라 변위를 가변적으로 조절하는 스풀 밸브(330), 상기 스풀 밸브(330)에 설치되는 자성체(340), 및 상기 자성체(340)의 변위에 따라 수반되는 자속 밀도의 변화를 검출하는 자기센서(350)를 구비한다.

Description

압축기의 냉매 토출유량 계측장치{Device for measuring amount of refrigerant flow in compressor}

본 발명은 압축기의 냉매 토출유량 계측장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압축기 냉매의 메인토출 경로로부터 분지되는 바이패스 경로를 신설하고, 이를 통해 냉매의 토출 유량을 보다 정밀하게 검출하여 압축기의 토크를 최적의 상태로 제어함으로써 불필요한 구동력의 손실을 최소화하는 데 기여할 수 있는 압축기의 냉매 토출유량 계측장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 냉각시스템에서 냉매를 압축시키는 역할을 하는 압축기는 다양한 형태로 개발되어 왔으며, 이와 같은 압축기에는 냉매를 압축하는 구성이 왕복운동을 하면서 압축을 수행하는 왕복식과, 회전운동을 하면서 압축을 수행하는 회전식이 있다.

여기서, 왕복식 압축기에는 구동원의 구동력을, 크랭크를 사용하여 복수개의 피스톤으로 전달하는 크랭크식과, 사판이 설치된 회전축으로 전달하는 사판식, 및 워블 플레이트를 사용하는 워블 플레이트식이 있고, 회전식 압축기에는 회전하는 로터리축과 베인을 사용하는 베인로터리식, 및 선회 스크롤과 고정 스크롤을 사용하는 스크롤식이 있다.

한편, 사판식 압축기로는 사판의 설치각도가 고정된 고정 용량형 타입과, 사판의 경사각을 변화시켜 토출 용량을 변화시킬 수 있는 가변 용량형 타입이 있다.

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 관계되기 때문에, 압축기의 토크 변동을 검출해서 이 검출토크 변동을 고려하여 엔진 회전수를 제어할 필요가 있다. 도 2는 이러한 압축기의 토크 변동을 검출하기 위해 일본공개특허공보 특개2007-303416(특허문헌 1)에 개시된 유량 검출 장치를 도시하고 있다.

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 고압실(6a)과 저압실(6b) 사이에 별도의 교축부를 형성해야 함에 따라 압력 손실을 수반하여 토출 유량을 저하시키는 문제점이 있고, 그 교축부가 고정 크기인 경우 저유량시 측정값의 정확도가 떨어진다는 문제점이 있다.

또한, 종래 압축기의 유량 검출 장치는 고압실(6a)과 저압실(6b) 사이에서 검출되는 차압을 매개로 토출 유량을 추정하는 방식이므로, 토출 유량이 작을 경우 검출되는 차압의 수준도 낮기 때문에 정확한 유량의 계측을 수행할 수 없는 문제를 야기하게 된다. 특히, 종래 압축기의 유량 검출 장치는 가동체(3) 전후의 압력차인 차압에 의해 냉매의 토출 유량을 산출하는 방식이므로 가동체(3)의 기능상 전후의 차압을 이상적으로 유지하는 것이 필수적이지만, 냉매의 유동에 의해 발생되는 차압의 정도에 따라 가동체(3)의 이동이 수반되는 구조이므로 가동체(3)와 이를 감싸는 부위 사이에서 냉매 가스의 누설이 발생할 수밖에 없는 데, 이는 차압을 이상적으로 감지하지 못하는 결과로 귀결되어 정확한 유량을 계측하는 데 한계를 야기하게 된다.

특허문헌 1 : 일본공개특허공보 특개2007-303416(2007.11.22 공개)

이에 본 발명은 상기와 같은 제반 사안들을 감안하여 안출된 것으로, 압축기 냉매의 메인토출 경로로부터 분지되는 바이패스 경로의 신설과 함께 바이패스 경로 중에서 냉매의 토출 유량에 따라 변화하는 스풀 밸브에 대한 자속 밀도의 검출로부터 토출 유량의 보다 정밀한 검출을 가능하게 함으로써 압축기의 가동 중 토크를 최적의 상태로 제어하고 이를 통해 불필요한 구동력의 손실을 최소화할 수 있도록 하는 압축기의 냉매 토출유량 계측장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 압축기의 토출실을 통해 외부로 토출되는 냉매의 유량을 검출하기 위한 계측 장치에 있어서, 상기 토출실과 교통하는 메인토출 통로, 상기 메인토출 통로로부터 분지되어 상기 메인토출 통로와 합류하도록 형성되는 바이패스 통로, 상기 바이패스 통로 중에 형성되는 체임버, 상기 체임버 중에 설치되어 바이패스되는 냉매의 유량에 따라 변위를 가변적으로 조절하는 스풀 밸브, 상기 스풀 밸브에 설치되는 자성체, 및 상기 자성체의 변위에 따라 수반되는 자속 밀도의 변화를 검출하는 자기센서를 구비한다.

본 발명에 있어, 상기 바이패스 통로는 상기 체임버의 내부로 냉매를 유입하도록 형성되는 바이패스통로의 입구, 및 상기 체임버의 내부로부터 상기 메인토출 통로로 냉매를 유출하도록 형성되는 바이패스통로의 출구를 구비한다.

본 발명에 있어, 상기 스풀 밸브는 비자성체로서, 상기 바이패스통로의 입구를 항상 개방상태로 유지하는 제1랜드, 상기 제1랜드로부터 이격되는 위치에서 상기 바이패스통로의 출구에 대한 개폐를 상기 압축기의 가동 여부와 연동하여 조절하는 제2랜드, 및 상기 제1랜드와 상기 제2랜드 사이에서 냉매의 유동을 허용하는 그루브를 구비한다.

본 발명에 있어, 상기 제1랜드의 수압면적은 상기 제2랜드의 수압면적 보다 작게 설정된다.

본 발명에 있어, 상기 스풀 밸브는 상기 압축기의 비가동시 상기 바이패스통로의 출구를 폐쇄하도록 탄성력을 제공하는 제1리턴 스프링을 더 포함하고, 상기 제1리턴 스프링은 상기 체임버 내에서 상기 제2랜드의 자유단부를 상기 제1랜드를 향한 방향으로 가압하도록 설치된다.

본 발명에 있어, 상기 스풀 밸브는 상기 압축기의 비가동시 상기 바이패스통로의 출구를 폐쇄하도록 탄성력을 제공하는 제1리턴 스프링, 및 상기 압축기의 가동시 상기 바이패스통로의 출구를 개방시키도록 탄성력을 제공하는 제2리턴 스프링을 더 포함하고, 상기 제1리턴 스프링은 상기 체임버 내에서 상기 제2랜드의 자유단부를 상기 제1랜드를 향한 방향으로 가압하도록 설치되고, 상기 제2리턴 스프링은 상기 체임버 내에서 상기 제1랜드의 자유단부를 상기 제2랜드를 향한 방향으로 가압하도록 설치되며, 상기 제1리턴 스프링과 상기 제2리턴 스프링의 탄성력은 상기 압축기의 비가동시 상기 바이패스통로의 입구를 개방시킴과 동시에 상기 바이패스통로의 출구를 폐쇄시키는 위치에 상기 스풀 밸브가 위치하도록 설정된다.

본 발명에 있어, 상기 체임버는 상기 제1랜드 또는 상기 제2랜드 중 적어도 하나의 배면에서 외부로 교통 가능한 드레인 홀을 형성하여 누설되는 냉매의 배출을 도모하고, 드레인 홀을 통해 누설되는 냉매는 상기 압축기의 흡입실과 교통하도록 설정된다.

본 발명에 있어, 상기 자성체는 상기 스풀 밸브의 그루브에 설치된다. 또한, 상기 자성체는 상기 스풀 밸브의 제1랜드와 제2랜드에 각각 설치된다. 또한, 상기 자기센서는 상기 체임버의 측부에서 상기 자성체의 변위 구간 전체를 커버하는 위치에 설치된다.

본 발명에 따른 압축기의 냉매 토출유량 계측장치는 냉매의 메인토출 경로부터 분지되어 메인토출 경로와 재접속하는 바이패스 경로를 신설하고, 신설된 바이패스 경로 중에 압축기의 가동시 유동하는 냉매의 토출 유량의 정도에 따라 변화하는 스풀 밸브의 변위로부터 자속 밀도의 변화를 검출하여 토출 유량을 보다 정밀하게 계측할 수 있으므로, 압축기의 가동에 필요로 하는 토크를 최적의 상태로 제어할 수 있고, 이를 통해 압축기를 가동하는 데 소요되는 구동력의 불필요한 손실을 최소화함으로써 에너지의 소비 효율을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.

즉, 본 발명은 압축기 냉매의 메인토출 경로로부터 분지되어 재접속되는 바이패스 경로 중에 스풀 밸브의 설치 및 변위를 허용하는 체임버를 형성하고, 체임버의 내에서 냉매의 토출 유량에 상응하여 수반되는 스풀 밸브의 변위로부터 자속 밀도를 측정하여 냉매의 전체 토출 유량을 정밀하게 산출할 수 있으므로, 압축기의 가동에 필요로 하는 토크의 최적 제어를 통해 불필요한 구동력의 손실을 예방하고 에너지 효율의 향상을 구현할 수 있게 된다.

특히, 본 발명은 종래 압축기의 냉매 유량 계측장치에 비해 교축부의 형성이 불필요하므로 장비의 제작이 용이하고, 무엇보다도 교축부의 형성에 따라 구분되는 고압실과 저압실 사이의 차압이 작을 경우에 토출 유량의 정확한 계측을 수행할 수 없었던 문제를 해소하며, 냉매의 유량을 계측하는 부위에서 변위를 수반되는 누설의 문제를 해소할 수 있는 효과를 제공한다.

도 1은 일반적인 가변 용량형 사판식 압축기의 전체 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 종래 압축기의 토출 유량을 검출하기 위한 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 냉매의 토출유량 계측장치를 갖춘 압축기의 전체 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 냉매의 토출유량 계측장치에 대한 구성만을 확대하여 도시한 도면으로, 압축기의 비가동시 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 도 3에 도시된 냉매의 토출유량 계측장치에 대한 구성만을 확대하여 도시한 도면으로, 압축기의 가동시 상태를 도시한 도면이다.
도 6과 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉매의 토출유량 계측장치를 도시한 도면으로, 도 6은 압축기의 비가동 상태이고, 도 7은 압축기의 가동 상태를 각각 도시한다.

이하, 본 발명인 압축기의 냉매 토출유량 계측장치에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.

아울러, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.

실시예

본 발명의 실시예에 따른 압축기의 냉매 토출유량 계측장치는 사판의 설치각도가 고정된 고정 용량형 타입과, 사판의 경사각을 변화시켜 토출 용량을 변화시킬 수 있는 가변 용량형 타입을 비롯하여, 스크롤식 등 다양한 압축기에 공통적으로 적용될 수 있는 바, 이하에서는 가변 용량형 사판식 압축기에 적용된 경우를 실시예로서 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 냉매의 토출유량 계측장치를 갖춘 압축기의 전체 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 3을 참조로 하면, 본 발명의 실시예에 따른 냉매의 토출유량 계측장치를 적용하는 사판식 압축기(100)는 압축기(100)의 외관과 골격의 일부를 형성하는 실린더 블록(120), 상기 실린더 블럭(120)의 중앙을 관통하여 형성되는 센터 보어(122), 상기 센터 보어(122)의 중앙부위에서 회전 가능하게 설치되는 회전축(140), 상기 회전축(140)을 중심으로 방사 대칭의 구조로 배치되는 다수의 실린더 보어(160), 상기 실린더 보어(160) 내에서 직선방향으로 왕복 운동 가능하게 설치되는 피스톤(180), 및 상기 회전축(140)에 설치되어 상기 피스톤(180)에 직선방향으로의 이동력을 제공하는 사판(200)을 포함한다.

전방하우징(220)은 상기 실린더 블록(120)의 전방부위에 결합된다. 상기 전방하우징(220)은 실린더 블럭(120)과의 대향면이 요입되어 실린더 블럭(120)과 함께 내부에 크랭크실(222)을 형성한다. 상기 전방하우징(220)은 전방에 엔진 등 외부 동력원(미도시)과 연결되는 풀리(240)를 회전 가능하게 설치하고, 상기 풀리(240)의 회전에 연동하여 상기 회전축(140)이 회전하게 된다.

후방하우징(260)은 상기 실린더 블럭(120)의 후방부위에 결합된다. 상기 후방하우징(260)은 상기 실린더 보어(160)와 선택적으로 연통되게, 후방하우징(260)의 외주 측 가장자리에 인접한 위치를 따라 토출실(262)이 형성되고, 상기 토출실(262)의 반경방향 내측 즉, 상기 후방하우징(260)의 중앙부에는 흡입실(264)이 형성된다.

이때, 상기 실린더 블록(120)과 후방하우징(260) 사이에는 밸브플레이트(280)가 개재되며, 상기 토출실(262)은 밸브플레이트(280)에 형성되는 토출구(282)를 통해 상기 실린더 보어(160)와 연통되고, 상기 흡입실(264)은 상기 밸브플레이트(280)의 흡입구(284)를 통해 상기 실린더 보어(160)와 연통된다.

또한, 상기 회전축(140)에 설치되는 사판(200)은 테두리를 따라 구비되는 슈(202)에 의해 각각의 피스톤(180)과 연결되며, 상기 사판(200)의 회전에 의해 상기 피스톤(180)은 상기 실린더 보어(160) 내에서 직선 왕복 운동하게 된다. 이때, 상기 압축기(100)의 냉매 토출량이 조절될 수 있도록, 상기 회전축(140)에 대한 상기 사판(200)의 각도가 가변될 수 있게 설치되는데 이를 위해, 상기 토출실(262)과 상기 크랭크실(222)을 연통하는 유로의 개도가 압력조절밸브(미도시)에 의해 조절된다.

도 4는 도 3에 도시된 냉매의 토출유량 계측장치에 대한 구성만을 확대하여 도시한 도면으로, 압축기의 비가동시 상태를 도시한 도면이다. 도 3과 도 4를 참조로 하면, 상기 후방하우징(260)은 내부의 토출실(262)을 통해 외부로 냉매를 유출시키기 위한 메인토출 통로(300)를 형성하고, 상기 메인토출 통로(300)는 이로부터 분지되어 별도의 유동경로를 설정한 다음, 상기 메인토출 통로(300)와 다시 합류하여 냉매의 외부 유출을 도모하는 바이패스 통로(310)를 형성하며, 상기 바이패스 통로(310)는 냉매의 유동경로 중에 소정 용적의 체임버(320)를 형성한다.

상기 바이패스 통로(310)는 체임버(320)의 내부로 냉매의 유입을 안내하는 바이패스통로의 입구(312), 및 상기 체임버(320)의 내부로부터 메인토출 통로(300)를 향해 냉매의 유출을 안내하는 바이패스통로의 출구(314)를 형성하는 바, 상기 바이패스통로의 입구(312)와 바이패스통로의 출구(314)의 형성을 통해 상기 바이패스 통로(310)는 상기 메인토출 통로(300)에 대해 분기 접속되는 구조를 이루게 된다.

상기 체임버(320)는 메인토출 통로(300)로부터 바이패스 통로(310)를 통해 분기 유동하는 냉매의 유량에 상응하여 변위를 가변적으로 조절하는 스풀 밸브(330)를 내부에 설치한다.

상기 스풀 밸브(330)는 비자성체로서, 상기 바이패스통로의 입구(312)를 항상 개방상태로 유지하도록 상기 체임버(320) 내에서 기밀한 상태에서 이동 가능하게 설치되는 제1랜드(331), 상기 제1랜드(331)로부터 이격되는 위치에서 상기 바이패스통로의 출구(314)에 대한 개폐를 상기 압축기(100)의 가동 여부와 연동하여 조절하도록 상기 체임버(320) 내에서 기밀한 상태에서 이동 가능하게 설치되는 제2랜드(332), 및 상기 제1랜드(331)와 상기 제2랜드(332) 사이에서 냉매의 유동을 허용하도록 상기 랜드부(331,332) 보다 작은 단면적으로 가지도록 설정되는 그루브(333)를 포함하여 구성된다.

이 경우, 상기 제1랜드(331)의 수압면적은 상기 제2랜드(332)의 수압면적 보다 작게 설정된다. 이에 따라, 압축기(100)의 가동시 상기 바이패스통로의 입구(312)를 통해 상기 체임버(320)의 내부로 냉매가 유입되면, 상기 스풀 밸브(330)는 도 4를 기준으로 상측 방향으로 이동하여 도 5에 도시된 바와 같은 상태로 전이되므로 상기 바이패스 통로(310)는 개방된 상태로 전환된다.

또한, 상기 스풀 밸브(330)는 상기 압축기(100)의 비가동시 상기 바이패스통로의 출구(314)를 폐쇄상태로 유지하도록 탄성력을 제공하는 제1리턴 스프링(334)을 더 포함하는 바, 상기 제1리턴 스프링(334)은 상기 체임버(320) 내에서 상기 제2랜드(332)의 자유단부를 상기 제1랜드(331)를 향한 방향으로 가압하도록 설치된다.

이 경우에 있어, 상기 스풀 밸브(330)는 압축기(100)의 비가동시 상기 제1랜드(331)는 저면이 상기 체임버(320)와 접촉하는 상태를 유지한다. 즉, 상기 체임버(320)는 압축기(100)의 비가동시 상기 스풀 밸브(330)의 제1랜드(331)의 저면과 접촉할 수 있도록 형성된다.

이에 반해, 상기 스풀 밸브(330)는 압축기(100)의 가동시 상기 체임버(320)의 내부로 유입된 냉매의 압력에 의해 수압면적을 달리하는 제1랜드(331)와 제2랜드(332) 사이에서 이루어지는 힘 평형관계에 의해 도 5에 도시된 상태로 이동하여 상기 바이패스 통로(310)를 개방시키게 된다.

또한, 상기 체임버(320)는 상기 제1랜드(331) 또는 상기 제2랜드(332) 중 적어도 하나의 배면에서 외부로 교통 가능한 드레인 홀(미도시)을 형성하여 누설되는 냉매의 배출을 도모하는 바, 특히 드레인 홀은 상기 압축기(100)의 흡입실과 교통하도록 설정되어 있어 누설되는 냉매를 재공급할 수 있는 역할을 수행한다.

도 6과 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉매의 토출유량 계측장치를 도시한 도면으로, 도 6은 압축기의 비가동 상태이고, 도 7은 압축기의 가동 상태를 각각 도시한다.

도 6과 도 7을 참조로 하면, 본 발명의 다른 실시예로서, 상기 스풀 밸브(330)는 도 4와 도 5에 각각 도시된 구성에 부가하여 상기 압축기(100)의 비가동시 상기 바이패스통로의 출구(314)를 폐쇄상태로 유지하도록 탄성력을 제공하는 제1리턴 스프링(334), 및 상기 압축기(100)의 가동시 상기 바이패스통로의 출구(314)를 개방상태로 전환하도록 탄성력을 제공하는 제2리턴 스프링(335)을 더 포함하는 바, 상기 제1리턴 스프링(334)은 상기 체임버(320) 내에서 상기 제2랜드(332)의 자유단부를 상기 제1랜드(331)를 향한 방향으로 가압하도록 설치되고, 상기 제2리턴 스프링(335)은 상기 체임버(320) 내에서 상기 제1랜드(331)의 자유단부를 상기 제2랜드(332)를 향한 방향으로 가압하도록 설치된다.

이때, 상기 제1리턴 스프링(334)과 상기 제2리턴 스프링(335)의 탄성력은 상기 압축기(100)의 비가동시 상기 바이패스통로의 입구(312)를 개방시킴과 동시에 상기 바이패스통로의 출구(314)를 폐쇄시키는 위치에 상기 스풀 밸브(330)가 위치하도록 설정되고, 상기 압축기(100)의 가동시에는 상기 체임버(320)의 내부로 유입된 냉매의 압력에 의해 수압면적을 달리하는 제1랜드(331)와 제2랜드(332) 사이에서 이루어지는 힘 평형관계과 함께 제1리턴 스프링(334)과 제2리턴 스프링(335) 사이의 탄성력 차이에 의해 수반되는 힘 평형관계에 의해 도 7에 도시된 상태로 이동하여 상기 바이패스 통로(310)를 개방시키게 된다.

이 경우, 상기 체임버(320)는 상기 제1랜드(331) 또는 상기 제2랜드(332) 중 적어도 하나의 배면에서 외부로 교통 가능한 드레인 홀(미도시)을 형성하여 누설되는 냉매의 배출을 도모하는 바, 특히 드레인 홀은 상기 압축기(100)의 흡입실과 교통하도록 설정되어 있어 누설되는 냉매를 재공급할 수 있는 역할을 수행한다.

도 5 내지 도 8을 참조로 하면, 상기 스풀 밸브(330)는 자체에 자성체(340)를 설치하고, 상기 자성체(340)는 바이패스 통로(310)를 통해 유동하는 냉매의 유량에 따라 변위를 달리하는 스풀 밸브(330)와 함께 이동한다.

또한, 상기 체임버(320)는 외부에 자기센서(350)를 설치하고 있는 바, 상기 자기센서(350)는 자성체(340)의 변위에 따라 수반되는 자속 밀도의 변화를 검출하는 기능을 수행한다. 특히, 상기 자성체(340)는 상기 스풀 밸브(330)의 그루브(333)에 설치되어 상기 압축기(100)의 가동시 바이패스 통로(310)를 통한 냉매의 유동에 의해 스풀 밸브(330)와 함께 이동함으로써 상기 자기센서(350)로 하여금 변화되는 자속 밀도를 검출 가능하게 한다.

이와 달리, 상기 자성체(340)는 도 4와 도 5에 도시된 스풀 밸브(330)에 있어 제1랜드(331)에 설치되거나, 도 6과 도 7에 도시된 스풀 밸브(330)에 있어 제1랜드(331)와 제2랜드(332)에 각각 설치됨으로써, 상기 자기센서(350)로부터 측정될 수 있는 자속 밀도의 변화를 보다 정밀하게 검출될 수 있도록 한다. 이 경우, 상기 자기센서(350)는 체임버(320)의 측부에서 상기 자성체(340)의 변위 구간 전체를 커버하는 위치 걸쳐 설치되는 것은 물론이다.

따라서 본 발명에 따른 압축기의 냉매 토출유량 계측장치는 냉매의 토출실(262)과 교통하는 메인토출 통로(300)로부터 분지되어 메인토출 통로(300)와 다시 접속되는 바이패스 통로(310)를 신설하고, 상기 바이패스 통로(310) 중에 압축기(100)의 가동시 유동하는 냉매의 토출 유량에 따라 종속적인 변위를 발생하는 스풀 밸브(330)를 설치하며, 상기 스풀 밸브(330)에 함께 이동하는 자성체(340)를 설치함과 동시에 외부에 자성체(340)의 변위로부터 자속 밀도의 변화를 검출하는 자기센서(350)를 설치함으로써, 상기 메인토출 통로(300)를 통해 배출되는 냉매의 양은 보다 정밀하게 계측될 수 있게 된다.

이 경우, 상기 메인토출 통로(300)를 통해 배출되는 냉매의 전체 양은 상기 바이패스 통로(310)의 통해 유동하는 냉매의 양과 상이하지만, 메인토출 통로(300)의 유동 단면적과 바이패스 통로(310)의 유동 단면적에 대한 면적의 비를 고려한다면, 상기 바이패스 통로(310)를 이용한 스풀 밸브(330)의 변위로부터 검출되는 냉매의 유동량으로부터 냉매의 전체 유동량은 쉽게 산출될 수 있다.

즉, 본 발명은 종래와 같이 차압에 의한 토출 유량의 계측이 아니라 메인토출 경로로부터 분지되는 바이패스 경로 중에서 냉매의 토출 유량과 연동하는 스풀 밸브의 변위를 토대로 자속 밀도의 변화를 계측하고, 이를 토대로 토출 유량을 산출하는 것이므로, 토출 유량에 대한 보다 정밀한 계측을 가능하게 한다.

이 결과, 본 발명은 압축기(100)의 가동시 토출되는 냉매량의 정확한 계측을 통해 압축기(100)를 가동하는 데 필요로 하는 토크를 최적의 상태로 제어할 수 있고, 이를 통해 엔진 구동력의 불필요한 손실을 최소화하여 에너지 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 종래 압축기의 냉매 유량 계측장치에 비해 교축부의 형성이 불필요하므로 장비의 제작이 용이하고, 무엇보다도 교축부의 형성에 따라 구분되는 고압실과 저압실 사이의 차압이 작을 경우에 토출 유량의 정확한 계측을 수행할 수 없었던 문제를 해소할 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 의해 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상과 이하에서 기재되는 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 형태의 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

100-압축기 120-실린더 블록
122-센터보어 140-회전축
160-실린더 보어 180-피스톤
200-사판
300-메인토출 통로 310-바이패스 통로
320-체임버 330-스풀 밸브
340-자성체 350-자기센서

Claims (12)

1. 압축기(100)의 토출실(262)을 통해 외부로 토출되는 냉매의 유량을 검출하기 위한 계측 장치에 있어서,
   상기 토출실(262)과 교통하는 메인토출 통로(300);
   상기 메인토출 통로(300)로부터 분지되어 상기 메인토출 통로(300)와 합류하는 바이패스 통로(310);
   상기 바이패스 통로(310) 중에 형성되는 체임버(320);
   상기 체임버(320) 중에 설치되어 바이패스되는 냉매의 유량에 따라 변위를 가변적으로 조절하는 스풀 밸브(330);
   상기 스풀 밸브(330)에 설치되는 자성체(340); 및
   상기 자성체(340)의 변위에 따라 수반되는 자속 밀도의 변화를 검출하는 자기센서(350)를 구비하는 것을 특징으로 하는 압축기의 냉매 토출유량 계측장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 바이패스 통로(310)는 상기 체임버(320)의 내부로 냉매를 유입하도록 형성되는 바이패스통로의 입구(312), 및 상기 체임버(320)의 내부로부터 상기 메인토출 통로(300)로 냉매를 유출하도록 형성되는 바이패스통로의 출구(314)를 구비하는 것을 특징으로 하는 압축기의 냉매 토출유량 계측장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 스풀 밸브(330)는 비자성체로서, 상기 바이패스통로의 입구(312)를 개방상태로 유지하는 제1랜드(331);
   상기 제1랜드(331)로부터 이격되는 위치에서 상기 바이패스통로의 출구(314)에 대한 개폐를 상기 압축기(100)의 가동 여부와 연동하여 조절하는 제2랜드(332); 및
   상기 제1랜드(331)와 상기 제2랜드(332) 사이에서 냉매의 유동을 허용하는 그루브(333)를 구비하는 것을 특징으로 하는 압축기의 냉매 토출유량 계측장치.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 제1랜드(331)의 수압면적은 상기 제2랜드(332)의 수압면적 보다 작게 설정되는 것을 특징으로 하는 압축기의 냉매 토출유량 계측장치.
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 스풀 밸브(330)는 상기 압축기(100)의 비가동시 상기 바이패스통로의 출구(314)를 폐쇄하도록 탄성력을 제공하는 제1리턴 스프링(334)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기의 냉매 토출유량 계측장치.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 제1리턴 스프링(334)은 상기 체임버(320) 내에서 상기 제2랜드(332)를 상기 제1랜드(331)를 향한 방향으로 가압하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 압축기의 냉매 토출유량 계측장치.
7. 청구항 3에 있어서,
   상기 스풀 밸브(330)는 상기 압축기(100)의 비가동시 상기 바이패스통로의 출구(314)를 폐쇄하도록 탄성력을 제공하는 제1리턴 스프링(334), 및 상기 압축기(100)의 가동시 상기 바이패스통로의 출구(314)를 개방시키도록 탄성력을 제공하는 제2리턴 스프링(335)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기의 냉매 토출유량 계측장치.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 제1리턴 스프링(334)은 상기 체임버(320) 내에서 상기 제2랜드(332)를 상기 제1랜드(331)를 향한 방향으로 가압하도록 설치되고, 상기 제2리턴 스프링(335)은 상기 체임버(320) 내에서 상기 제1랜드(331)를 상기 제2랜드(332)를 향한 방향으로 가압하도록 설치되며, 상기 제1리턴 스프링(334)과 상기 제2리턴 스프링(335)의 탄성력은 상기 압축기(100)의 비가동시 상기 바이패스통로의 입구(312)를 개방시킴과 동시에 상기 바이패스통로의 출구(314)를 폐쇄시키는 위치에 상기 스풀 밸브(330)가 위치하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 압축기의 냉매 토출유량 계측장치.
9. 청구항 3에 있어서,
   상기 체임버(320)는 상기 제1랜드(331) 또는 상기 제2랜드(332) 중 적어도 하나의 배면에서 상기 압축기(100)의 흡입실(264)과 교통하는 드레인 홀을 형성하는 것을 특징으로 하는 압축기의 냉매 토출유량 계측장치.
10. 청구항 3에 있어서,
    상기 자성체(340)는 상기 스풀 밸브(330)의 그루브(333)에 설치되는 것을 특징으로 하는 압축기의 냉매 토출유량 계측장치.
11. 청구항 3에 있어서,
    상기 자성체(340)는 상기 스풀 밸브(330)의 제1랜드(331)와 제2랜드(332)에 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 압축기의 냉매 토출유량 계측장치.
12. 청구항 1에 있어서,
    상기 자기센서(350)는 상기 체임버(320)의 측부에서 상기 자성체(340)의 변위 구간 전체를 커버하는 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 압축기의 냉매 토출유량 계측장치.

Images