压缩器
技术领域
本发明涉及一种压缩器，更详细地，本发明涉及用于精确检测活塞的移动行程的压缩器。
背景技术
汽车的制冷装置包括压缩器、冷凝器、膨胀阀及蒸发器，上述压缩器(Compressor)将蒸发器排出的制冷剂气体压缩成易液化的高温高压状态来向冷凝器传递。并且，压缩器起到抽吸制冷剂并使制冷剂再循环的作用，以便持续进行制冷。
冷凝器(condenser)通过使高温高压的制冷剂气体与外部空气进行热交换来冷却制冷剂并使其液化，上述膨胀阀(expansion valve)通过对液态制冷剂进行绝热膨胀来降低温度与压力，从而起到使制冷剂变换为便于在蒸发器蒸发的状态的作用。
上述蒸发器(evaporator)通过使液态制冷剂与向室内导入的外部空气进行热交换，来吸收热量、蒸发并由此汽化，上述外部空气通过使热量被制冷剂吸收来被冷却，之后通过鼓风机向汽车室内送风。
压缩器分为通过使压缩工作流体(制冷剂)的部分进行往复运动来执行压缩的往复式和通过进行旋转运动来执行压缩的旋转式。
上述往复式分为通过使用曲柄来向多个活塞传递驱动源的驱动力的曲柄式、向设置有斜盘的旋转轴传递的斜盘式以及使用摇板的摇板式。
双重斜盘式压缩器分为斜盘的角度恒定的固定型和可改变斜盘角度的可变型。
将参照附图来说明现有的可变斜盘式压缩器。
参照图1，现有的可变斜盘式压缩器1包括：驱动轴20，设置于外壳内部；斜盘26，设置于驱动轴20上，可一体式旋转，可调节角度；活塞14，与斜盘26相连接，以与斜盘26的旋转相联动的方式进行前后往复移动；滑轮70，设置于驱动轴20的前方端部，通过带从引擎接收驱动力。
上述压缩器的外观包括：气缸块10；以及前方外壳32和后方外壳60，分别设置于上述气缸块10的两侧，在上述气缸块10中，沿着圆周方向形成有多个气缸筒(cylinder bore)11，活塞14将插入于气缸筒11。
斜盘26以滑块19为介质来与连接部18相连接，上述连接部18形成于上述活塞14的一端部，斜盘26与安装于驱动轴20并以一体方式进行旋转的转子22相连接。
可变斜盘式压缩器的驱动部包括：驱动轴20；转子22，安装于驱动轴20；以及斜盘26，以可滑动的方式设置于驱动轴20，并与转子22相连接。
斜盘26的连接臂28通过铰链销来与形成于上述转子22的铰链臂24相连接，铰链销设置于在铰链臂24所形成的铰链缝隙24’，可改变斜盘26的倾斜角。
滑轮70安装于驱动轴20的端部，通过带(未图示)来与引擎侧滑轮相连接，从而随着引擎的工作而进行旋转。
例如，若通过传递引擎动力来使滑轮70进行旋转，则驱动轴20、转子22、斜盘26进行旋转，与之相联动地，活塞14在气缸筒11的内部进行前后移动，从而压缩气缸筒11内部中的制冷剂。
控制阀80设置于后方外壳60，控制阀80用于连接使制冷剂压缩并排出的排出室3、吸入室62、作为前方外壳32的内部空间的曲轴室31。
通过控制阀80，来根据制冷负荷调节曲轴室31的制冷剂压力，随着曲轴室31的压力增加，斜盘26的倾斜角将变小(沿着垂直于驱动轴20的方向转动)，活塞14的行程也会随之减少。
因此，当制冷负荷大时，通过减少曲轴室(31)的压力来使斜盘(26)的倾斜角增加，由此通过增加活塞(14)的行程来增加制冷剂的排出量，当制冷负荷小时，通过增加曲轴室(31)的压力来使斜盘(26)的倾斜角减少，由此通过减少活塞(14)的行程来减少制冷剂的排出量。
在以这种方式使用的可变斜盘式压缩器中，当活塞(14)进行往复移动时，很难精确测定行程，从而会产生无法根据所产生的多种负荷进行准确的引擎负荷补偿的问题。
近来，虽然为了精确测定活塞的移动行程尝试了多种方法，但还是产生了上述活塞的感测精确度下降的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP 5414115B2(2013年11月22日授权)。
发明内容
所要解决的技术问题
本发明用于解决如上所述的问题，本发明的目的在于，提供精确检测活塞的移动行程，并将检测数据精确地变换为数字信号，能够精确检测上述活塞的位置及工作的压缩器。
解决问题的方案
本发明第一实施例的压缩器包括：前方外壳，形成有曲轴室102；气缸块200，结合在与上述前方外壳100相向的相对面，配置有在多个气缸筒210的内部沿着内侧圆周方向进行往复运动的活塞220；后方外壳300，结合在与上述气缸块200相向的相对面，在内部形成吸入室310和排出室320；以及旋转轴400，插入有斜盘50，经由上述前方外壳100和气缸块200的中心插入设置，上述活塞220包括：直径维持部222，以轴方向为基准来维持规定直径；以及传感部500，通过位于上述直径维持部222的一侧的位置决定部221的位置变化来检测速度与行程。
本发明的特征在于，从上述位置决定部221与上述直径维持部222之间的变换点P到活塞末端为止的距离B小于上述直径维持部222的轴方向长度A。
当通过上述活塞220的往复运动检测到的传感值从上述位置决定部221向上述直径维持部222移动或从上述直径维持部222向上述位置决定部221移动时，上述传感部500接收以垂直方向上的隔开距离为基础的开关切换动作信号。
本发明的特征在于，当上述活塞220进行一次往复运动时，延伸上述传感部500的轴方向中心的虚拟延伸线DL与上述变换点P接触两次。
本发明的特征在于，当上述传感部500的检测对象为上述位置决定部221时，通过上述传感部500输入的数据为基于时间t的第一磁场信号t1，当上述传感部500的检测对象为上述直径维持部222时，通过上述传感部500输入基于时间t的第二磁场信号t2，上述第二磁场信号t2高于上述第一磁场信号t1。
上述直径维持部222形成涂敷层222a，以维持均匀的表面。
上述压缩器还包括运算部700，通过接收上述传感部500检测到的数据来实时运算上述活塞的速度与行程。
本发明第二实施例的一种压缩器包括：前方外壳100，形成有曲轴室102；气缸块200，结合在与上述前方外壳100相向的相对面，配置有在多个气缸筒210的内部沿着内侧圆周方向进行往复运动的活塞220；后方外壳300，结合在与上述气缸块200相向的相对面，在内部形成吸入室310和排出室320；旋转轴400，插入有斜盘50，经由上述前方外壳100和气缸块200的中心插入设置；以及传感部500，通过上述活塞220的位置变化来检测速度与行程，上述传感部500包括：本体部510，形成外形，由绝缘体形成；以及支撑部520，插入于上述本体部510的轴方向，设置有固定部522，以防止上述本体部510脱离的方式进行固定，通过支撑部520来与气缸块200相结合。
上述传感部500以压缩器的重心为基准来位于重力方向的上侧。
在上述本体部510形成向外侧突出的台阶511，在上述支撑部520形成与上述台阶511相对应的向内侧凹入的槽521。
上述固定部522以围绕上述台阶511的方式向内侧弯曲而成。
在上述本体部510设置有挡板，上述挡板40通过利用上述本体部510的圆周方向张力来防止脱离。
在上述本体部510与上述气缸块200之间设置有密封部件502。
发明的效果
本发明实施例的压缩器根据活塞的移动行程及斜盘的斜盘角度来精确控制负荷，由此可以补偿上述压缩器的扭矩的引擎负荷。
本发明实施例的压缩器基于活塞的行程进行准确的检测及稳定的信号变换，可以精确无误地运算周期和占空比，从而提高压缩器的控制稳定性。
附图说明
图1为示出现有可变斜盘式压缩器的剖视图。
图2为示出本发明第一实施例的压缩器的剖视图。
图3为示出设置于本发明第一实施例的压缩器的活塞的立体图。
图4为图3的纵向剖视图。
图5为示出设置于本发明第一实施例的压缩器的传感部的设置位置的图。
图6为示出本发明第一实施例的压缩器的基于时间的电磁场信号图表的图。
图7为示出本发明第二实施例的压缩器及连接有运算部的结构的图。
图8为示出本发明第一实施例的设置于压缩器的传感部的纵向剖视图。
图9为示出通过本发明第一实施例的挡板来安装的传感部的纵向剖视图。
附图标记的说明
50：斜盘
100：前方外壳
200：气缸块
210：气缸筒
220：活塞
221：位置决定部
222：直径维持部
224：滑块结合部
300：后方外壳
400：旋转轴
500：传感部
600：速度行程传感器
700：运算部
具体实施方式
以下，将参照附图详细说明本发明第一实施例的压缩器。图2为示出本发明第一实施例的压缩器的剖视图，图3为示出设置于本发明第一实施例的压缩器的活塞的立体图，图4为图3的纵向剖视图。
参照图2至图4，本发明第一实施例的压缩器在多种负荷条件中工作时，根据斜盘的斜盘角度精确测定活塞220的行程数据，并通过进行实时监控来补偿基于上述压缩器的负荷变动的扭矩，从而改善燃油经济性。
并且，本实施例中后述的传感部500精确测定活塞220之间的隔开距离，计算基于活塞220行程的精确位置，使压缩器稳定、高效地工作。
为此，本实施例包括：前方外壳100，形成有曲轴室102；气缸块200，结合在与前方外壳100相向的相对面，配置有在多个气缸筒210的内部沿着内侧圆周方向进行往复运动的活塞220；后方外壳300，结合在与上述气缸块200相向的相对面，在内部形成吸入室310和排出室320。
上述前方外壳100、气缸块200及后方外壳300形成压缩器的外形。
而且，设置有经由上述前方外壳100和气缸块200的中心插入设置的旋转轴400，在上述旋转轴400插入有斜盘50。上述斜盘50在半径方向端部设置有滑块30。
并且，上述活塞220包括：直径维持部222，以轴方向为基准来维持规定直径；以及传感部500，通过位于上述直径维持部222的一侧的位置决定部221的位置变化来检测速度与行程。
而且，还包括运算部700，上述运算部700通过接收上述传感部500检测到的数据来实时运算上述活塞的速度与行程。
上述活塞220在直径以轴方向为基准来维持规定的长度的前端部设置有在上述活塞220的圆周方向以规定的长度形成槽的位置决定部221。
上述位置决定部221以规定的长度形成于活塞220的圆周方向中的与上述传感部500相向的位置，由于维持与上述直径维持部222之间的高度差，从而可通过传感部500检测出基于活塞220的往复移动的位置。
上述活塞220朝向上述前方外壳100所在的方向以规定的长度水平延伸而成，包括与滑块相结合的滑块结合部224。
作为一例，本实施例的传感部500使用位置传感器，详细结构将在后述内容中进行说明。当通过上述活塞220的往复运动检测到的传感值从上述位置决定部221向上述直径维持部222移动或从上述直径维持部222向上述位置决定部221移动时，上述传感部500接收以垂直方向上的隔开距离为基础的电磁场信号。
根据本实施例，当根据斜盘式压缩器的负荷来使旋转轴400旋转时，斜盘50的斜盘角度会发生变化，随着上述斜盘角度的变化，活塞220沿着筒(bore)210来在最低点与最高点之间的区间进行往复移动。在这种情况下，通过将精确的位置数据输入到运算部700来根据上述压缩器的基于负荷的工作状态来对上述活塞进行负荷控制。
活塞220包括直径维持部222与滑块结合部224，可在上述直径维持部222形成涂敷层222a，以维持均匀的表面。上述直径维持部222使外周面的直径沿着轴方向维持恒定，为了更精密地维持公差而形成涂敷层222a。
上述活塞220通过上述涂敷层222a来使表面的平坦度维持恒定，在通过使上述活塞220进行移动来使上述位置决定部位于上述传感部500的下侧的情况下，通过上述传感部500来检测垂直方向上的隔开距离数据。
在本实施例中，位置决定部221的表面维持恒定，以不向一侧方向倾斜的方式延伸，也不会形成直径产生变化的区间，从而可通过上述传感部500对活塞200进行精确的位置检测。
例如，在表面凹凸不平、向一侧方向倾斜或者形成直径产生变化的区间的情况下，上述位置决定部221与上述传感部500之间的垂直方向上的隔开距离发生多种变化，因此，模拟数据的精确度会降低，在变化成数字化的过程中也会发生复杂的变换过程。
在本实施例中，位置决定部221以如上所述的方式形成涂敷层222a，因而可使传感部500进行精确的感测，感测过程中产生误差的情况将减少，并通过提高数据的精确度及简单的变换过程来计算出基于活塞200的行程的精确位置，从而可控制压缩器的负荷。
本实施例的活塞220在上述直径维持部222的端部形成位置决定部221。为了通过传感部500精确检测活塞220的位置来精确控制基于活塞200的行程的负荷量，上述位置决定部221形成于上述位置。
上述位置决定部221形成于上述位置的理由为通过向运算部700提供基于活塞200行程的精确位置数据来提高精确度。
作为一列，上述位置决定部221在上述活塞220的圆周方向上以规定的长度形成槽，在轴方向以规定长度延伸。上述位置决定部221通过设置于传感部500的位置传感器来精确区分直径维持部222与滑块结合部224的位置，获取精确的位置数据，当将基于上述位置决定部221与上述直径维持部222及上述滑块结合部224之间的高度差的边界区分变换为模拟信号时，提供开关切换动作点。
传感部500在内部设置有线圈(未图示)，在向上述线圈导入电流的条件下，通过检测基于与上述位置决定部221或直径维持部222之间的隔开距离而产生的不同的涡电流(eddy current)，由此可精确测定并运算出压缩器中的活塞220的行程。
上述传感部500将检测到的数据作为压缩器的负荷控制所需的重要数据来使用，用于诊断当前压缩器的状态，并可调整转速，以求有效率地工作。
上述传感部500将检测涡电流，将其转换成作为上述涡电流电流值的模拟信号，最终变换为PWM信号。
为了感测精确的数据，通过模拟方式优先检测与进行往复运动的活塞220表面隔开的距离数据。在此情况下，为了精确检测，活塞220与传感部500尽量保持近距离，根据隔开距离的差及上述直径维持部222、位置决定部221及上述滑块结合部224的位置，检测数据相互不同才能在变换为数字信号时有利于精确的运算。
本实施例中，上述位置决定部221位于上述传感部500的下侧，在斜盘50的斜盘角度发生变化的情况下，可通过模拟信号精确提供基于活塞220的前进或后退移动的开关切换动作点。
尤其，位置决定部221形成于深度比上述直径维持部222或滑块结合部224的表面更深的内侧，因此当传感部500检测到的模拟信号变换为数字信号时，可精确区分。
并且，传感部500通过基于活塞220的行程变化的精确的数据测定，有利于调整压缩器的负荷及补偿扭矩，最终，可改善燃油经济性。
作为参考，上述直径维持部222和上述滑块结合部224使沿着活塞220的轴方向与上述传感部500相对应的相对面的平坦度维持恒定，仅在上述位置决定部221形成朝向活塞220的内侧凹陷的槽，当传感部500检测隔开距离时，可精确检测。
本实施例的位置决定部221在活塞220的轴方向、圆周方向上形成相同的深度。在这种情况下，可全部满足传感部500具有的位置传感器的感测范围，从而可获取基于活塞220移动的精确数据。
本发明的特征在于，从上述位置决定部221与上述直径维持部222之间的变换点P到活塞末端为止的距离B小于上述直径维持部222d的轴方向长度A。
上述位置决定部221位于直径维持部222的延伸端部，以规定的高度维持高度差。上述高度差用于通过设置于传感部500的位置传感器来检测高度差，传感部500可通过高度与直径维持部222与滑块结合部224的表面不同的位置决定部221来精确检测基于活塞220的移动的准确位置。
传感部500的设置位置从气缸块200的外侧向内侧，以附图为基准，以上述气缸块200的轴方向为基准来位于与前方外壳100相邻的左侧。
上述位置为上述位置决定部221与传感部500相互在轴方向上相向的位置，相当于检测上述位置决定部221位置所需的最佳位置，传感部500位于附图中图示的位置。
图5为从后方观察外壳的状态图，参照图5，传感部500以上述后方外壳300的重心G为基准，倾斜设置于上侧(图中右侧上部，两点方向)。设置传感部500之后，为了避免浸在被残留在曲轴室102内部的油，以如图所示的位置作为上述位置。
尤其，上述传感部500位于与重力方向相反的方向，位于活塞220的上侧，可防止传感部500的运转不正常，并可精确检测基于上述活塞220的移动的位置。
图6为活塞的最少行程工作条件，当斜盘的斜盘角度在最少斜盘角度范围内工作时的状态图。
作为参考，图表中的X轴为时间(time)，Y轴为电磁场。
参照图6，在本实施例中，在上述条件下，当斜盘50位于与上述旋转轴400呈直角的位置时，延伸上述传感部500的轴方向中心的延伸线DL位于上述活塞220的前端部。上述前端部相当于直径维持部222，上述延伸线DL位于上述直径维持部222。
因为活塞200在最少行程工作条件的情况相当于产生最少压缩器负荷的情况，上述斜盘50的行程如图所示，从旋转轴500的轴方向最小限度地移动。
上述延伸线DL相当于不是上述位置决定部221的直径维持部222的外周面，在上述传感部500与上述直径维持部222中有延伸传感部500的轴方向中心的延伸线DL。
并且，在上述活塞200处于最少行程工作条件且上述活塞220随着上述筒210移动并位于最高点位置的情况下，延伸上述传感部500的轴方向中心的虚拟延伸线DL以上述位置决定部221的宽度方向中心为基准来位于一侧。
例如，在活塞200处于最少行程工作条件且上述活塞220随着上述筒210移动并位于最高点位置的情况下，根据上述传感部500与上述位置决定部221之间的分隔的垂直距离，通过上述传感部500输入的数据为基于时间t的第一磁场信号t1。
而且，在上述斜盘50的斜盘角度对上述旋转轴400呈直角的情况下，延伸上述传感部500的轴方向中心的虚拟延伸线位于上述活塞220的前端部，根据上述传感部500与上述位置决定部221之间的分隔的垂直距离，通过上述传感部500输入的数据为基于时间t的第二磁场信号t2。
当上述活塞200以最少行程工作时，上述第一磁场信号t1与第二磁场信号t2根据时间t交替反复变化，在变换为数字信号的情况下，可通过时间t确切区分。
在本实施例中，上述第二磁场信号t2高于第一磁场信号t1。上述第二磁场信号t2相当于直径维持部222，在传感部500的位置传感器检测涡电流(eddy current)的情况下，如图表所示。
因为上述第二磁场信号t2高于第一磁场信号t1，随着时间进行反复交替，所以可精确获取基于斜盘50的行程的可变斜盘式压缩器的转速信息。
尤其，因为随着时间t变化的电磁场的图表并不复杂，简单而确切地进行反复，因此可精确地反映用于压缩器负荷控制的数据。
并且，根据本实施例的第一磁场信号t1随着时间规定维持后，在检测第二磁场信号t2的边界点A位置中根据斜盘50的移动，传感部500对照的相对面变成位置决定部221，电磁场垂直向上后可维持规定时间。
而且，在边界点B位置中再次反复上述图表的移动轨迹。
上述活塞200在最少行程工作条件下，上述第一磁场信号t1与上述第二磁场信号t2的反复交替的区间相当于周期T。
上述周期T相当于从边界点A至边界点B，随着时间可反复，因此，通过运算部700实时运算活塞220的速度与行程，可用于精确控制对活塞200最少行程中工作区间的数据。
在上述活塞200处于最少行程工作条件且将占空比(Duty cycle)假设为DC的情况下，上述DC＝t2/T(t2为第二磁场信号，T为周期)。计算上述占空比DC为50％。
运算部700以斜盘50工作50％的行程来运算，可提供用于控制负荷的精确数据。
当上述活塞220进行一次往复运动时，延伸上述传感部500的轴方向中心的虚拟延伸线DL与上述变换点P相接触两次。
参照附图详细说明本发明第二实施例的压缩器。
参照图7至图9，本实施例包括：前方外壳，形成有曲轴室102；气缸块200，结合在与上述前方外壳100相向的相对面，配置有在多个气缸筒210的内部沿着内侧圆周方向进行往复运动的活塞220；后方外壳300，结合在与上述气缸块200相向的相对面，在内部形成吸入室310和排出室320；旋转轴400，插入有斜盘50，经由上述前方外壳100和气缸块200的中心插入设置；以及传感部500，在上述气缸块200的外侧检测上述活塞220进行往复运动而产生的速度与行程。
传感部500包括：本体部510，形成外形，由绝缘体形成；以及支撑部520，插入于上述本体部510的轴方向，设置有固定部522，以防止上述本体部510脱离的方式进行固定。
上述传感部500在产生涡电流的条件下，为了稳定检测活塞220的位置，利用作为绝缘体的树脂材质形成上述本体部510。
上述支撑部520由金属材质形成，插入上述本体部510后通过上述固定部522固定。在侧面观察支撑部520时，上述固定部522附着于在本体部510的侧面形成的台阶511。
在上述本体部510与上述气缸块200之间设置密封部件502，上述密封部件502为了气密性可使用橡胶或即使在高温条件下也不会轻易产生变化的材质。
上述固定部522以防止上述传感部500脱离及分离的方式围绕上述本体部510的台阶511向内侧弯曲而成。
并且，上述支撑部520中形成与台阶511相对应的向内侧凹入的槽521，通过相互啮合来防止上述传感部500脱离。
上述支撑部520由金属材质形成，在上述本体部510中设置利用圆周方向张力来防止脱离的挡板40，可最大程度地减少间隔并稳定维持结合状态。
上述运算部700通过上述传感部500检测的模拟数据变换为数字数据来运算周期信息与占空比信息，并通过上述占空比信息来运算斜盘50的行程。
本实施例中，运算部700在活塞200处于最小行程和最大行程的情况下才控制压缩器的负荷。
运算部700与引擎控制系统2相联接工作，上述引擎控制系统2接收从设置于车辆的引擎4传达的信号。
上述运算部700将接收到的传感部500检测的活塞移动数据传送至电控阀8(ECV，Electronic control valve)，速度行程传感器600检测的压缩器的速度与行程信息将输入于上述运算部700。
上述电控阀8通过控制斜盘50的倾斜角度来控制曲轴室102的压力，并可变制冷剂的排出量。
本实施例中，可利用活塞220的精确位置和行程数据来精确控制上述电控阀，从而有利于控制扭矩。
例如，运算部700能够以在活塞200处于最少行程且活塞200位于最低点或最高点的情况下检测到的磁场信号和以在活塞200处于最大行程且活塞200位于最低点或最高点的情况下检测到的磁场信号为基础，来运算出周期信息与占空比信息。
而且，可利用基于压缩器的转速的行程数据来稳定地控制负荷，因而可在高负荷或低负荷条件下更精确、稳定地进行工作。
