KR100269086B1 - 제동식 스크롤 압축기 - Google Patents

제동식 스크롤 압축기

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KR100269086B1
KR100269086B1 KR1019950701740A KR19950701740A KR100269086B1 KR 100269086 B1 KR100269086 B1 KR 100269086B1 KR 1019950701740 A KR1019950701740 A KR 1019950701740A KR 19950701740 A KR19950701740 A KR 19950701740A KR 100269086 B1 KR100269086 B1 KR 100269086B1
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scroll compressor
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지. 벡 노만
제이. 앤더슨 게리
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에반스 에릭 씨
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Abstract

압축기의 역작동시 벽을 자동적으로 접촉하여 이에 의해 역작등을 신속하게 정지시킬 목적으로, 압축기의 일부를 형성하는 고정벽(53)과 그리고 스크롤부재 압축기의 구동샤프트(24) 및/또는 궤도를 선회하는 스크롤(40)사이에서 작동가능한 스톱장치의 여러 실시예가 개시되어 있다.
역으로 동력을 받는 경우에 압축기에 대한 손상은 이 기계가 자유롭게 가동되게 하거나 이 기계를 신속하게 정지시킴으로써 또한 방지된다.
약한 모터로 스타트업을 용이하게 하는 여러 방식이 또한 개시되어 있다.

Description

[발명의 명칭]
제동식 스크롤 압축기
[도면의 간단한 설명]
제1도는 본 발명의 제 1 실시예에 편입된 스크롤 압축기의 상부에 대한 부분수직단면도.
제2도는 제1도에 예시된 플로팅 시일의 일부에 대한 부분확대단면도.
제3도는 제1도의 선(3-3)을 따라 취한 단면도.
제4도는 제1도의 선(4-4)을 따라 취한 단면도.
제5도는 본 발명의 크랭크샤프트와 핀, 언로더캠 및 구동부시를 나타내는 사시도.
제6도는 본 발명의 제 1 실시예의 원리를 구체화하는 언로더캠의 평면도.
제7도는 제6도의 언로더캠의 저면도.
제8도는 제6도의 선(8-8)을 따라 취한 단면도.
제9도 내지 제18도는 본 발명의 언로더캠 실시예가 여러 작동단계에서 어떻게 기능하는가를 예시한 도면.
제19도는 본 발명의 제 2 실시예에 편입된 스크롤 압축기를 예시한, 제1도와 유사한 도면.
제20도는 제21도에서 선(20-20)을 따라 취한 단면도.
제21도 내지 제27도는 본 발명의 제 2 실시예를 형성하는 샤프트 스톱에 대하여 여러 작동위치에서 도시한 평면도.
제28도는 샤프트 스톱이 작동하는 방식을 기하학적으로 도시한 한 세트의 그래프.
제29도 및 제30도는 언로드캠상에 있는 피벗패드의 2개의 말단위치에 대한 기하학적 관계를 예시한 도면.
제31도 및 제32도는 수정된 플로팅 시일 배열을 도시하기 위해 스크롤 압축기의 상부에 대하여 90°간격을 두고 취한 부분단면도.
제33도는 본 발명의 다른 실시예의 원리를 설명하는 언로더캠의 평면도, 그리고,
제34도는 제33도에 도시된 언로더캠 실시예가 여러 작동단계에서 어떻게 기능을 하는가를 예시한 도면.
[발명의 상세한 설명]
[발명의 분야]
본 발명은 스크롤 기계에 관한 것이며, 보다 상세하게는 냉동, 공기조화 및 열펌프 시스템에 있는 냉매를 압축하는데 사용되는 스크롤 압축기에서 역회전문제를 제거하는 것에 관한 것이다.
[발명의 배경 및 개요]
스크롤 기계는 높은 작동효율을 갖고 있어서 냉동, 공기조화 및 열펌프 분야에서 압축기로서 널리 사용되고 있다.
일반적으로, 이들 기계는 하나가 다른 하나에 대하여 궤도를 그리며 돌도록 서로 맞물려 있는 한쌍의 스파이럴 날개를 갖고 있어서, 이들 날개들이 외측 흡입구로부터 중앙배출구를 향하여 이동함에 따라 크기에 있어서 점진적으로 감소하는 하나 또는 그 이상의 이동챔버를 구획형성한다. 궤도를 선회하는 스크롤부재를 구동샤프트를 경유하여 구동시키도록 작동하는 전동기가 제공된다.
스크롤 압축기가 압축용 연속챔버를 구획형성는데 날개들의 마주하는 측면들 사이에 만들어진 시일에 의존하기 때문에 흡입 및 배출밸브는 일반적으로 필요되지 않는다.
그러나, 이러한 압축기가 요구에 만족되는 결과로서 고의적으로 또는 동력의 일시적인 중단의 결과로서 비고의적으로 동력차단되면, 배출챔버로부터 압축가스의 역류 및/또는 압축챔버가 궤도를 선회하는 스크롤부재와 그리고 이 스크롤부재와 관련된 구동샤프트의 역궤도운동을 야기하는 두드러진 경향이 있다. 이러한 역운동은 불쾌한 소음과 손상을 자주 발생시킨다. 또한, 단상구동모터를 채용하고 있는 기계에서, 순간적인 동력부족이 발생한다면, 압축기가 역방향으로 가동되는 경우가 있다. 이러한 역작동은 압축기에 과열을 초래하거나 다른 손상을 초래할 수 있다. 또한, 폐색된 응축기팬과 같은 상황에서, 배출압력이 구동모터를 과부하상태로 만들어 작동되지 않게 하여 구동모터의 역회전을 야기하기에 충분할 정도로 증가하는 것은 가능하다.
궤도를 선회하는 스크롤이 역방향으로 궤도를 선회함에 따라, 배출압력은 모터가 다시 이배출압력 수두를 극복하여 정방향으로 스크롤부재를 궤도선회시킬 수 있는 압력으로 감소될 것이다. 그러나, 이 배출압력은 사이클이 반복되는 압력으로 이제 증가될 것이다. 이러한 순환은 압축기 및/또는 이 압축기에 결합된 장치에 또한 손상을 끼칠 수 있다.
본 발명의 1차 목적은 일실시예로서 매우 간단하고 신규의 언로더캠을 제공하는 것인데, 이 언로더캠은 전체 압축기 디자인의 두드러진 수정없이 스크롤 타입의 종래 가스압축기내로 쉽게 조립될 수 있어야 하고, 압축기가 동력차단될 때 궤도를 선회하는 스크롤을 신속하게 정지시켜 무부하상태로 만들어 정지상태를 유지하여 배출가스가 흡입가스와 균형을 이룰 수 있도록 기능하고, 이에 의해 배출가스가 압축기를 역방향으로 구동시키는 것(언로더캠의 기능에 필수적인 매우 작은 양이 아님)을 방지하여 역방향회전으로 인한 일상의 정지소음을 제거할 수 있는 것이어야 한다.
또다른 목적은 3상모터가 역방향으로의 동력원이 될 때 발생할 수 있는 압축기의 파생적인 동력역방향회전을 손상없이 수용할 수 있는 언로더캠을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 변경실시예로서, 더욱 간단하고 신규의 샤프트 스톱을 제공하는것인데, 이 샤프트 스톱은 전체 압축기 디자인의 두드러진 수정없이 종래의 스크롤압축기에 또한 쉽게 조립될 수 있어야 하고, 압축기가 동력차단될 때 샤프트를 신속하게 정지시켜 정지상태(궤도를 선회하는 스크롤을 무부하상태로 만듦없이)를 유지하게 하여 역방향회전을 방지하고 역방향회전과 관련된 정지시의 부수적인 소음을 방지할 수 있도록 기능하여야 한다.
또다른 목적은 3상모터에 의해 역방향으로 동력을 받을때 압축기의 파생적인 동력역방향회전을 방지하는 샤프트 스톱을 제공하는 것이다.
이와 연관된 목적들은, 압축기의 작동을 어떤 다른 방식으로 변경시키지 않는 장치, 스타팅 토오크를 증가시키지 않거나 효율을 어떠한 방식으로든 감소시키지 않는 장치, 기존 윤활시스템으로 쉽게 윤활되는 장치, 그리고 제조 및 조립에 저렴한 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 1차적인 실시예 양자는 압축기 가동기에 의해 회전식으로 구동되고 상응하는 조건하에서 지지 하우징의 고정벽과 마찰식으로 접촉하여 크랭크 샤프트의 역회전을 물리적으로 방지하고 이로 인해 궤도를 선회하는 스크롤 부재의 역방향 궤도운동을 물리적으로 방지하는 매우 단순한 장치를 이용하여 원하는 결과를 성취한다.
제 1 실시예에서, 이러한 장치로는 궤도를 선회하는 스크롤 구동 허브의 외경상에 저어널되어 있는 언로더캠이 있고, 그리고 제 2 실시예에서 이러한 장치로는 크랭크 샤프트의 상단부상에 저어널되어 있는 샤프트 스톱이 있다.
저 스타팅 토오크 모터로 스타팅을 용이하게 하는 2개의 또다른 실시예가 또한 개시되어 있다.
본 발명의 상기 특징과 다른 특징은 첨부된 도면과 연관하여 취해진 다음의 설명과 첨부된 청구범위로부터 명백하게 될 것이다.
[바람직한 실시예의 설명]
본 발명이 여러 다른 타입의 스크롤 기계에 편입되기에 적합한 것이지만, 여기에서는 예시적인 목적을 위해 제1도에 부분적으로 예시된 통상적인 구조의 스크롤 냉동제 압축기에 편입된 것으로 설명될 것이다.
대체적으로 말하면, 이 압축기는 상단부에서 캡(12)을 용접하여 가진 전체적으로 원통형인 밀봉쉘(10)을 포함하고 있으며, 이 캡(12)은 선택적으로 통상의 배출밸브를 안에 가지고 있는 냉동제 배출 피팅(14)으로 구비되며 또한 이 밀봉쉘은 폐쇄된 바닥부(도시되지 않음)를 가지고 있다.
쉘에 부착된 다른 요소는 캡(12)이 쉘(10)에 용접되는 지점과 동일한 지점에서 둘레에 용접되어 있는 전체적으로 횡으로 뻗은 칸막이(16), 쉘(10)에 상응하는 방식으로 고정된 주 지지하우징(18) 및 쉘의 내측과 연통하는 흡입가스입구피팅(20)을 포함하고 있다.
모터고정자(21)는 쉘(10)에 상응하는 방식으로 고정되어 있다.
상단부에 편심크랭크핀(26)을 가진 크랭크샤프트(24)는 상단부에 인접하여서 지지하우징(18)에 있는 베어링(28)에 그리고 하단부에서 쉘(10)의 바닥부 부근에 배치된 제 2 베어링(도시되지 않음)에 회전가능하게 저어널되어 있다.
크랭크 샤프트(24)의 하단부는 상기 하단부에서 상향으로 크랭크 샤프트의 상부로 뻗어 방사상 바깥방향으로 경사진 작은 직경의 보어(30)와 연통하는 통상의 비교적 대직경의 오일-펌핑보어(도시되지 않음)를 가진다.
내부쉘(10)의 하부는 통상적인 방식으로 윤활오일로 채워지고 크랭크 샤프트의 바닥부에서의 펌핑보어는 제 2 펌프로서 작용하는 보어(30)와 연관하여 작용하여 윤활유를 윤활이 필요되는 압축기의 여러부위 모두에 펌핑시키는 제 1 펌프이다.
크랭크 샤프트(24)는 고정자(21), 이 고정자를 관통하는 배선(32) 및 크랭크 샤프트상에 억지끼워맞춤된 회전자(도시되지 않음)를 포함하는 전동기에 의해 회전식으로 구동된다. 카운터 웨이트(35)는 샤프트에 또한 부착되어 있다.
통상적인 타입의 모터안전장치(36)는 모터배선(32)에 밀접하여 제공되어 모터가 정상작동시의 온도범위를 초과하면 상기 안전장치는 모터를 비여자화시킨다.
상기 배선이 명료하게 하기 위해서 도면에서 생략되었지만, 터미널블록(37)은 쉘(10)의 벽에 장착되어 모터에 동력을 제공한다.
주 지지 하우징(18)의 상면은 궤도를 선회하는 제 2 스크롤부재인 스크롤부재(40)가 배치되어 있는 환형의 편평한 쓰러스트 지지면(38)으로 구비되어 있는데 이 스크롤부재(40)는 상부표면상에 통상의 스파이럴 베인 또는 날개(44)를 가진 엔드플레이트(42), 하부표면상에서 지지면(38)을 맞물림하는 환형의 편평한 쓰러스트면(46), 그리고 크랭크핀(26)이 안에 구동적으로 배치된 내부보어(54)를 가진 구동부시(52)가 회전가능하게 안에 배치되어 있는 내부 저어널베어링(50)과 외부 원통형면(49)을 가지고 있으면서 환형의 편평한 쓰러스트면에서 하향으로 돌출하고 있는 원통형 허브(48)로 구성된다.
크랭크핀(26)은 보어(54)에 있는 편평한 면(58)과 구동적으로 접촉하고 있는 편평한 면(55)을 가지고(제3도 및 제5도) 있어서 확실한 구동적 방사상 배열을 제공하여 여기에서 참조로 편입되는 본 출원인에 의한 미국특허 제4,877,382호에서 예시되는 바와 같이, 궤도를 선회하는 스크롤부재(40)가 궤도경로에서 이동하게 한다.
허브(48)는 외부 원통형면을 가지고 있으며, 크랭크샤프트(24)의 회전축선과 동심인 원형벽(53)에 의해 지지하우징(18)내에 구획형성된 오목부내에 배치되어 있다.
윤활오일은 크랭크샤프트(24)에 있는 보어(30)의 상단부로부터 부시(52)의 보어(54)에 공급된다. 보어(30)로부터 주입된 오일은 부시(52)의 상부엣지상에 있는 노치(57)에 또한 모여지며, 이 노치로부터 오일은 베어링(50)을 윤활시킬 목적으로 부시(52)의 외면상에 있는 편평면(58)에 의해 구획형성된 연결통로를 통하여 하향으로 유동할 수 있다. 윤활시스템에 대한 부가적인 정보가 상기 미국특허 제4,877,382호에 개시되어 있다.
날개(44)는 주 지지하우징(18)에 장착되어 궤도를 선회하지 않는 제 1 스크롤부재인 스크롤부재(60)의 일부를 형성하는 궤도를 선회하지 않는 스파이럴 날개(59)와, 스크롤부재(60)의 제한된 축선상의 운동(결코 회전운동이 아님)을 제공하는 방식으로 맞물린다.
이러한 특정 장착방식은 본 발명에는 중요한 것이 아니지만, 본 실시예에서 예시적인 목적으로 궤도를 선회하지 않는 스크롤부재(60)가 여기에서 참조로 편입되는 본 출원인에 의한 미국특허 제5,102,316호에 상세하게 예시된 방식으로 정착된 것으로 한다.
궤도를 선회하지 않는 스크롤부재(60)는, 칸막이(16)에 있는 개구(64)를 경유하여, 캡(12)과 칸막이(16)에 의해 구획형성되는 배출 머플러 챔버(66)와 유체연통하는 상향 개방오목부(62)와 연통하여서 중앙에 배치된 배출통로(61)를 가진다.
개구(64)로의 입구는 그 주위에 환형시트부(67)를 가진다.
궤도를 선회하지 않는 스크롤부재(60)는 평행한 동축 측벽을 가진 환형오목부(68)를 상면에 가지고 있으며, 이 오목부내에서 오목부(68)의 바닥부를 72에서의 흡입압력하에 있는 가스와 74에서의 배출압력하에 있는 가스로부터 격리시키는 작용을 하고 통로(75)에 의해 중간유체압력원과의 유체연통상태로 위치될 수 있는(제1도 및 제2도 참조) 환형플로팅시일(70)을 상대적인 축선상 운동을 시키기 위해 밀봉적으로 배치되어 있다.
그 결과, 궤도를 선회하지 않는 스크롤부재는 궤도를 선회하는 스크롤부재에 대하여 축선상으로 가압되어 스크롤부재(60)의 중앙부상에 작용하는 배출압력에 의해 야기된 힘과 그리고 오목부(68)의 바닥부상에 작용하는 중간유체압력에 의해 야기된 힘에 의해 날개선단밀봉을 향상시킨다. 오목부(62)와 개구(64)에 있는 배출가스는 시트(67)를 대항하여 76에서 작용하는 시일(70)에 의해 쉘에 있는 흡입압력상태의 가스와 또한 격리된다(제1도 및 제2도 참조). 이러한 축선상 압력의 불균형과 플로팅시일(70)의 기능은 여기에서 참조로 편입되는 본 출원인에 의한 미국특허 제5,156,539호에 보다 상세하게 개시되어 있다.
스크롤부재의 상대적인 회전은, 여기에 참조로 편입된 계류중인 미국특허출원 제591,443호(1990.10.1.)에 상세하게 개시되는 바와 같이, 스크롤부재(60)에 있는 직경상으로 마주하는 슬롯(82)(하나만이 도시됨)에 미끄럼가능하게 배치된 한쌍의 제 1 키이(80)(하나만이 도시됨)와 그리고 슬롯(82)으로부터 90° 변위된 스크롤부재에 있는 직경상으로 마주하는 슬롯(도시되지 않음)에 미끄럼가능하게 배치된 한쌍의 제 2 키이(도시되지 않음)를 가진 링(78)으로 구성된 올덤 커플링에 의해 방지된다.
압축기는 바람직하게 “로우 사이드(low side)” 타입이며, 여기에서 피팅(20)을 경유하여 들어온 흡입가스는 부분적으로 쉘안으로 빠져나와 모터를 냉각하는데 도움을 준다.
복귀하는 흡입가스의 적절한 유동이 있는한 모터는 소정된 온도제한내로 유지된다.
그러나 이러한 유동이 정지되면 냉각손실은 모터 안전장치(36)를 작동시켜 이 압축기를 정지 시킬것이다.
폭넓게 설명된 스크롤 압축기는 당해 분야에서 공지되어 있거나, 본 출원인의 특허 또는 특허출원들에 주된 사항이다.
언급한 바와 같이, 본 발명의 1차 실시예 양자는 크랭크 샤프트에 의해 회전식으로 구동되고 그리고 상응하는 조건하에서 지지하우징(18)의 벽(53)과 기능적으로 접촉하여 크랭크샤프트의 역회전과 그로 인한 궤도를 선회하는 스크롤부재의 역궤도운동을 물리적으로 방지하는 매우 단순한 스톱장치를 이용한다. 그러므로 벽(53)은 본 발명에 있어서 제동면을 구성한다. 제 1 실시예에서 스톱장치는 허브(48)의 외경상에 저어널된 언로더캠이고 제 2 실시예에서 스톱장치는 크랭크 샤프트의 상단부상에 저어널된 샤프트 스톱부이다.
본 발명의 모든 1차 실시예가 선단밀봉을 향상시키는데 압력가압이 존재하는 여부에 관계없이 궤도를 선회하는 스크롤날개와 궤도를 선회하지 않는 스크롤날개를 이용하는 스크롤 압축기의 어떠한 타입에도 충분히 적용가능하다는 것으로 믿어진다.
제 1 실시예는 제1도 내지 제18도에 예시되어 있고, 100으로 지시된 캠은 제4도 내지 제8도에 가장 잘 도시되어 있다. 캠(100)은 전체적인 형상에 있어서 컵형상으로 되어 있고 허브(48)의 외경상에 작은 간격(도시되지 않음)을 가지고서 저어널되어 있는 원통형 내측면(104)과, 윤활제와 이물질을 드레인시키는 한쌍의 드레인구멍(108)을 가진 전체적으로 편평한 바닥벽(106)으로 구성된다.
벽(102)의 일부에는 소정된 위치에서 무게중심을 위치결정할 목적으로 두꺼운 부분(110)으로 구비되고 이 부분(110)상에 일체적으로 형성된 것은 제9도 내지 제13도를 참조하여 상세하게 설명되는 바와 같이 제동면(53)과 마찰식으로 접촉하기에 적합하게 되어 역회전을 방지하는 스톱패드(112)이다. 스톱패드(112)의 반대위치에 있는 것은 일체적으로 형성된 피벗패드(114)이고 이 피벗패드는 상기 장치의 작동시 임의시기에 제동면(53)과 접촉하기에 또한 적합하게 되어 있다.
캠(100)의 바닥벽(106)은 크랭크핀(26)의 베이스에 그리고 크랭크 사프트(24)의 상부에 형성된 상대적으로 평행한 구동면(126, 128)에 의해 구동되기에 적합하게 된 비교적 편평한 5개의 별개의 피구동면(118, 120, 122, 124)을 구획형성하는 불규칙한 형상의 개구(116)로 구비된다. 캠(100)은 구동면(126, 128)이 피구동면(118, 120) 각각을 상대회전의 정방향으로 접촉하는 상태에서 그리고 구동면(126, 127)이 피구동면(122 및 124 또는 125) 각각을 상대회전의 역방향으로 접촉하는 상태에서 크랭크샤프트(24)의 전체적으로 편평한 상부(130)상에 놓여져 있다.
그 결과 캠과 크랭크 샤프트 사이의 공회전이 존재하는 구동연결을 초래한다.
캠(100)은 압축기가 동력차단되었을 때에 기능을 하여 궤도를 선회하는 스크롤부재(40)를 무부하상태로 만들어 이 스크롤부재를 정지상태로 유지하면서 배출가스를 흡입가스와 균형을 이루게 한다. 이렇게 행함에 의해, 캠은 배출가스가 압축기를 역으로 구동시키는 것을 방지하여 이와 관련된 정지소음을 제거한다.
제9도는 “정상작동” 위치에서의 구성요소와 이들 위치를 유지하는 힘을 도시하고 있다.
제9도에서 크랭크핀(26)과 스크롤허브(48)의 중심은 os로서 표시되고, 크랭크 샤프트(24)의 회전중심과 제동면(53)의 중심은 cs로서 표시된다.
os와 cs를 이은 중심선은 lc로서 도시된다. 작동중, 캠(100)은 크랭크 샤프트(24)와 함께 시계방향으로 (도시된 바와 같이) 회전하고 설계안에 의해, 피구동면(118, 120)을 경유하여 샤프트에 의해 구동된다.
결과적으로, 캠(100)과 스크롤허브(48)(궤도를 선회함) 및 제동면(53)(고정적임) 사이에는 상대회전운동이 있다. 이 상대운동으로 인하여, 캠과 다른 2개의 구성요소 사이의 금속 접촉은 불필요한 시간지연과 마모를 야기하므로 회피될 필요가 있다.
이러한 것은 원심력이 제9도에 도시된 바와 같이 반시계방향 모우멘트를 산출하는 위치에 캠의 무게중심(cg)을 위치시킴으로써 이루어진다. 이러한 반시계방향 모우멘트는 캠(100)이 구동샤프트(24)를 대항하여 회전식으로 부하를 받도록 하고, 결과적으로 피벗패드(114)가 제동면(53)을 따라 질질 끌려가는 작용을 하지 않게 한다.
제9도에 도시된 바와 같이, F1은 크랭크 샤프트(24)의 중심축선(cs)에서 방사상으로 작용하는 캠(100) 상의 방사상 원심력이다. F1은 크랭크핀(26)의 중심축선(os)을 통한 등가의 반작용력(F2)에 의해 균형이 잡힌다.
F1과 F2가 약간 오프셋(캠의 무게중심을 상응하게 위치결정함으로써)되어 있기 때문에 반시계방향 모우멘트는 캠상에 발생된다.
이러한 반시계방향 모우멘트는 반작용력(Fx, Fy)에 의해 발생된 시계방향 모우멘트에 의해 균형이 잡혀 정상작동시 제9도의 위치에서 캠이 유지되게 한다.
수직상의 가스부하가 반드시 일정하지 않기 때문에 압축기는 각각의 회전에 약간의 가속 및 감속을 받을 수 있어 언로더캠상에 가변적인 모우멘트를 초래한다.
결과적으로, 이러한 반시계방향 모우멘트(힘(F1, F2)을 오프셋시킴으로써 발생됨)는 0보다 크게 힘(Fx, Fy)을 유지하여 불필요한 소음을 발생시킬 수 있는 면(118, 120)의 무부하상태를 방지하기에 충분한 크기로 되어 있어야 한다.
압축기가 동력이 끊기면, 각도상의 감속이 초래되어 캠상에 시계방향 모우멘트를 발생시킨다. 이러한 시계방향 모우멘트는 2개의 성분을 가지고 있는데, 하나는 캠질량과 관계가 있고 다른 하나는 캠회전 관성과 관계가 있다.
제9도의 힘의 다이아그램에 대한 이들 2개의 새로운 성분이 점선으로 도시되어 있다.
질량과 관련된 모우멘트는 F3로 언급되고 cg에서 시계방향으로 작용하고, 관성과 관련된 모우멘트는 M3로 언급되고 캠상에서 시계방향으로 또한 작용한다.
초기원심력(F1)은 반시계방향 모우멘트를 발생시키는데 사용되지만, F1에 의해 야기된 반시계방향 모우멘트가 각속도가 감소됨에 따라 감소되는 동안 F3및 M3에 의해 야기된 시계방향 모우멘트는 실질적으로 일정하게 유지된다.
감속중 임의시기에서, 반시계방향 모우멘트는 시계방향 모우멘트보다 작게 되고, 캠은 제11도에서 132로서 도시된 바와 같이 결국 퍼벗패드(114)가 제동면(53)을 따라 접촉하여 질질 끌려갈 때까지 구동수단(제10도의 면(118과 126) 사이와 면(128과 120) 사이의 공간을 참조)으로부터 떨어져 약간 시계방향으로 회전한다. 이러한 상태는 크랭크의 정방향 수 회전동안에 존재할 수 있다.
이제 캠은 압축기가 타성정방향운동을 마지막으로 정지하여 역으로 회전하기 시작할 때 궤도를 선회하는 스크롤을 무부하상태로 만드는 위치에 있게 된다.
제11도는 “피벗패드접촉” 위치들에서 구성요소를 도시하고 있다.
제12도는 구성요소의 “피벗”된 위치를 나타낸다.
압축기 정방향운동을 감속시켜 정지시킨 상기 수직상의 가스힘은 이제 a에서 시작하는 약간의 역회전을 야기한다.
궤도를 선회하는 스크롤부재의 정상작동시의 운동경로는 지점 a에서 지점 c로 그리고 궤도 반경에 의해 한정되는 경로 d를 따라 지나서 있게 되지만, 피벗패드(114)와 면(53)이 접촉하기 때문에 궤도를 선회하는 스크롤부재는 스톱패드(112)가 면(53)과 접촉하는 지점(b)으로 경로(e)(캠피벗지점(132) 상에 중심이 있음)를 따라 이동하도록 가압된다.
라인(lc)을 따른 지점(b)과 지점(c) 사이의 거리(제12도 참조)는 궤도를 선회하는 스크롤부재의 날개와 궤도를 선회하지 않는 스크롤부재의 날개와의 사이에 만들어진 갭이다.
이 갭은 배출압력에서의 가스가 압축기를 통해서 흡입압력에서의 가스구역으로 역유동하게함으로써 압축기를 무부하상태로 만든다. 갭을 초래시키는 “피벗”은 수직상의 배출가스력에 의한 궤도를 선회하는 스크롤부재의 초기 역방향회전에 의해 야기된다.
제11도 및 제12도에서 피벗각도(θ)에 의해 한정되는 피벗패드의 위치는 캠의 기능에 중요한 것이며 가동기어에서 전개된 동역학적 에너지와 그리고 이용가능한 벽마찰 사이의 교환이다.
제29도 및 제30도는 큰 피벗각도(θ)와 작은 피벗각도(θ) 사이의 차이를 나타낸다.
작은 각도(제29도 참조)는 소정된 측면분리(b 내지 c)가 이루어지기 전에 경로(e)상에서 보다 긴 거리를 궤도선회 스크롤부재가 주행하는 것을 필요로 한다.
보다 긴 거리와 연관된 것은 충격과 마찰을 통해서 소산되어야만 하는 스크롤, 구동부시, 캠 및 샤프트에서의 보다 큰 동역학적 에너지이다.
역으로, 큰 각도(제30도 참조)는 캠이 상응하게 작용하게 하는 보다 큰 벽 마찰계수를 필요로 한다. 이렇게 요구된 벽마찰은 피벗각도(θ)가 증가함에 따라 증가하는 각도(θ)의 크기에 비례적이다.
각도(θ)가 너무 크게 된다면, 필요되는 벽 마찰계수는 이용할 수 있는 것보다 더 크게 될 수 있다. 각도(θ)가 너무 작게 된다면, 받아들일 수 없는 양의 동역학적 에너지는 충격손상을 야기할 수 있다.
측면분리가 소정된 간격(배출가스를 흡입쪽으로 역유동을 시키기에 충분한, 즉 대략 0.010인치)에 이르게 되면, 캠스톱패드(112)는 벽면(53)(제12도 참조)에 충돌하여 정지하여서, 샤프트가 역방향으로 계속 회전하더라도 궤도를 선회하는 스크롤, 구동부시 및 언로더캠에서의 에너지를 신속하게 소산시킨다.
캠기능을 작용시키는 데 필수적인 압축기의 약간의 역회전시 이들 3개의 성분으로 형성된 에너지는 샤프트에서 형성된 에너지와 비교하면 작다.
샤프트에 있는 에너지는 또한 소산되어야만 하고 이러한 작용은 충격이나 마찰에 의해 행해질 수 있다. 충격을 이용함으로써, 크랭크핀(26)의 뒤쪽(마주하는 구동면(55))은 이미 멈추어진 구동부시와 부딪치도록 되어 있다. 마찰(샤프트에너지를 소산시키는데 바람직한 방식)을 이용함으로써 상이한 접근이 취해진다.
크랭크핀과 이미 정지된 구동부시와의 충격이 발생하기 전에, 크랭크 샤프트 구동면(126, 128)은 언로더캠(100) 상에서 피구동면(122, 124)을 맞물림 하여 이 피구동면을 역으로 회전시킨다(제13도 참조). 그러나, 캠(100)은 피벗패드와 스톱패드(114, 112) 양자에서 스크롤허브(48)와 벽면(53) 사이에 박혀 있다.
그 결과 이들 패드에서의 마찰은 샤프트가 캠을 역으로 회전시킬려고 할 때에 샤프트에너지를 소산시키는 데 사용된다. 캠은 샤프트를 정지시키기 전에 벽면(53)을 따라 단지 10°내지 15° 정도의 회전을 필요로 한다.
캠의 설계에 있어서의 또다른 고려대상은 압축기가 3상모터에 의해 역방향으로 동력을 받아 역방향으로 회전하게 되는 경우에 손상되지 않을 능력 또는 손상을 야기하지 않을 능력이다. 역으로 동력을 받게 되는 경우는 동력차단시의 통상적인 역방향이동보다 미묘하지만 두드러지게 상이하다.
언로더캠이 통상적인 동력차단시 역회전을 방지하지만, 역방향으로 동력을 받는 경우에는 언로더캠이 역회전을 허용하여 손상없이 압축기가 비효율적으로 가동되어 과열되어서 모터안전장치를 작동시킬 것이다. 역방향으로 동력을 받는 것은 샤프트에 의해 개시되어 다른 구성요소(언로더캠, 구동부시 및 궤도를 선회하는 스크롤부재)에서의 연속적인 운동을 야기하며, 이에 반하여, 동력차단시의 통상적인 역방향운동은 수직상의 가스힘에 의해 개시되어 모든 구성요소(궤도를 선회하는 스크롤부재, 구동부시 샤프트 및 언로더캠)를 동시적으로 역으로 구동시킨다.
제14도는 통상적인 정지후에 있을 수 있는 위치에서 언로더캠과 함께 역방향으로 동력을 받은 초기상태를 도시한다(이것은 여기에 설명되는 바와 같은 실지 결과치를 가진 역방향으로 동력을 받은 시작상태에서의 일련의 다른 위치일 수도 있다).
제14도는 제동면(53)상에서 양 패드의 접촉과 그리고 지점(g, h 및 i) 각각에서의 언로더캠과 스크롤허브 사이의 접촉을 도시하고 있다.
작은 간격(도면에서는 확대되어 도시됨)이, 140으로서 도시된 바와 같이 캠(100)과 허브(48) 사이에서 존재한다. 이 간격은 0.015인치 정도에서 역방향으로 동력을 받을때 캠의 기능에 도움을 준다. 또한 샤프트는 캠패드(124, 122) 각각에서 언로더캠상에 힘(F1, F2)을 작용시키는 것으로 도시되어 있다. 단지 샤프트와 언로더캠만이 반시계방향으로 회전을 시작한다. 이러한 것은 양 패드가 벽면(53)을 따라 단순하게 질질 끌며가는 상태에서 샤프트와 언로더캠이 샤프트 중심선에 대하여 유니트로서 단순회전하는 것이다.
제15도는 일정각도의 반시계방향 회전에 대한 결과를 도시하고 있다.
접촉지점(i)은 간극이 되고 그리고 언로더캠과 스크롤허브 사이의 접촉지점(j)이 나타나게 된다(즉, 접촉지점이 이동하게 된다).
힘(F2)은 이제 전이 스테이지에 존재하게 되어 언로더캠의 지점(j)에서 표면(104) 상에 부분적으로 그리고 패드(122) 상에서 부분적으로 작용한다.
제16도는 언로더캠벽(104)으로의 F2의 전이 이후 샤프트의 계속적인 회전을 도시하고 있다. F2(스크롤허브(48)가 캠상에 있을 때 스크롤허브(48)상에서 같은 크기로 작용된다)의 크기는 스크롤의 질량으로 인해 스크롤운동을 야기시키기에는 불충분하다. 그러나, Fl과 협력하여, 이들 힘은 아직 운동하지 않는 스크롤허브에 대하여 언로더캠을 회전시키는 모우멘트를 발생시킨다(면(122, 126)의 분리를 참조). 이 회전은 벽면(53)으로부터 떨어지게 언로더캠패드(114, 112)를 분리시키는 작용을 한다. 패드(112, 114)와 벽면(53) 사이를 상응하는 분리가 성취된 후, 크랭크핀(26) 뒤의 샤프트가 제17도에 도시된 바와 같이 지점(k)에서 구동부시와 접촉한다. 이러한 접촉은 구동부시와 궤도를 선회하는 스크롤부재 운동의 개시를 의미한다. 모든 구성요소가 역으로 운동하면, F2는 회전속도가 증가함에 따라 그 원래의 위치(제16도 참조)로부터 그 최종위치(제18도 참조)로 느리게 이동한다.
제18도는 압축기가 역으로 동력을 받을때 캠상에서의 정상상태의 힘을 도시하고 있다.
충분한 회전속도가 cg에서 작용하는 원심력(Fc)을 발생시킨다.
이 원심력은 캠이 궤도를 선회하는 스크롤허브에 대하여 약간 더 회전하도록 하여 F1이 언로더캠패드(124)로부터 패드(125)로 이동하게 한다.
이것은 언로더캠면(112, 114)과 벽(53) 사이의 간격을 더 증가시킨다.
원심력(Fc)에 의해서 캠과 벽사이에 큰 간격이 유지되고 그 힘들은 피구동면(125)과 구동면(128)이 접촉하는 상태에서 평형상태를 이루고 있다(면(124)으로부터의 약간의 릴리이프는 패드와 제동면사이의 갭을 증가시킨다).
본 발명의 제 2 실시예는 단순하지만 독특한 샤프트 스톱을 이용하여 역회전을 방지하는 것이다. 이 실시예에 편입된 이 압축기는 제19도에 예시되어 있다. 이 압축기는 적어도 본 발명이 관련이 되는 모든 것이 제1도의 압축기와 유사한 것이어서 유사한 참조번호가 유사한 부재를 나타내는데 사용된다. 두드러진 상이점은 여러부품들이 상이하게 구성되어 있다는 것이며, 가장 상이한 것은 지지하우징(18)이 별개의 상하 하우징부분(17, 19) 각각으로 형성되고 본 발명의 샤프트스톱(200)과 카운터 웨이트(35)가 이들 하우징부분사이와 크랭크 베어링(28)위에 배치되어 있다는 것이다.
궤도를 선회하지 않는 스크롤을 장착시키는 새로운 방식뿐만 아니라 지지 하우징 설계가 참조로 여기에 편입된 계류중인 미국 특허출원 제863,949호(1992. 4. 6.)에 상세하게 개시되어 있다. 또한 제2의 한쌍의 올덤 키이중 하나가 궤도를 선회하는 스크롤부재(40)에 있는 슬롯(86)에 배치되어 84로서 도시되어 있다(올덤링(78)의 우측부는 좌측끝에 대하여 90°위치에서 제19도에 도시되어 있다).
샤프트 스톱기구(200)(제20도 및 제21도에 도시됨)는 정상작동시 한단부에서 제동면(53)으로부터 약간 이격되어 있지만 작용시 마찰식으로 이 제동면에 접촉하기에 적합하게 되어 수직배치된 일체 스톱패드(204)를 가지고 있는 것으로 도시된 형상을 갖고서 직경상으로 배열된 편평한 경화 스틸 샤프트스톱(202)으로 구성되어 있다. 그 반대쪽 방사상 단부 근처에는 샤프트스톱(202)이 원주상 노치(206)로 구비되고, 이 노치에서 카운터 웨이트(35)의 일부를 형성하는 핀(208)이 배치되고, 이 샤프트 스톱은 크랭크 샤프트(24)에 고정되어서 크랭크 샤프트상에 있는 편평부(210)에 의해 구동된다.
카운터 웨이트는 핀(208)이 일체적으로 형성되는 상태에서 정밀 블랭킹 가공에 의해 형성될 수 있다.
샤프트 스톱(202)은 cg에서 무게중심을 갖는 형상으로 되어 있으며, 핀(26)의 축선과 동심인 크랭크 샤프트(24)상에 있는 어깨부(212) 상에 어깨부와의 상대회전을 위해 장착된다.
샤프트스톱은 언로더캠과 매우 유사하게 기능하지만 아주 단순한 방식으로 기능을 한다. 그 목적은 정상적인 동력차단시와 역으로 동력을 받을시에 샤프트가 역으로 회전하는 것을 방지하는 것이다. 이것은 측면분리를 유도하지 않고 스크롤부재를 무부하상태로 만든다. 궤도를 선회하는 스크롤부재와 구동부시(언로더캠과 달리)는 샤프트 스톱기능에 영향을 받지 않고 필수적이지도 않다.
제21도는 정상상태의 구동위치에서 샤프트 스톱상의 힘들을 도시하고 있다. 무게중심(cg)은 원심력이 반작용력(Fp, Fd)을 유도하는 방식으로 위치결정되어 있다. Fd는 Fp와 Fc에 의해서 만들어진 모우멘트에 대립한 것이며, 이것은 샤프트스톱상에 무게중심의 위치에 의해 야기된다. 구동력(Fd)의 크기는 언로더캠으로 행하여지는 것과 같이, 정상작동시 샤프트스톱(202)이 구동핀(208)으로부터 분리되지 않도록 되어 있다.
제22도는 압축기가 동력차단되어 감속을 시작하자마자 샤프트스톱상에 작용하는 모우멘트와 힘을 나타내고 있다. 샤프트스톱질량과 관계된 수직력(Ft)과 그 관성과 관계된 모우멘트(M) 양자는 감속에 의해 유도된다. 이들 벡터 양자는 Fd의 크기를 감소시키는 작용을 한다. 원심력(Fd를 만들어냄)이 각속도에서 연속감소되어 작게 되면, 결국 Fd는 0이 된다. 이 경우에 샤프트스톱은 구동핀(208)으로부터 떨어져 정방향으로 회전하기 시작한다.
제23도는 샤프트의 약간 정방향으로 회전된 샤프트스톱을 도시하고 있다(이들 양자는 여전히 저속이지만 상이한 속도로 회전하고 있다). 샤프트스톱패드(204)와 벽면(53)사이의 간극은 제24도에 도시된 바와 같이 0이 될 때까지 감소한다.
면(53)과의 접촉은 샤프트스톱과 크랭크 샤프트의 상대위치들에서의 변화를 방지하여 이들이 동일한 속도로 운동(3 내지 7회전 정도)하도록 한다. 또한, 이 경우에 벽힘(Fw)이 나타난다. 샤프트(24)와 샤프트스톱(202)이 계속 감속(같은 비율로)되지만 계속 정방향으로 진행하기 때문에 벽마찰력(μFw)이 나타나고, 이것은 샤프트스톱의 시계방향운동에 대립되는 것이다.(μ는 접촉표면들사이의 마찰계수이다).
결국 압축기는 완전히 정지하게 된다. 압축기를 정방향으로 저속시켜 정지시키는 수직상의 가스힘은 역방향으로의 운동을 유도한다. 결과적으로, 벽마찰력은 역시 방향을 변화시키며 샤프트스톱은 패드(204)를 경유한 벽면(53)과 샤프트(24)의 단부상의 크랭크핀 어깨부(212)와의 사이에서 쐐기고정되어 있다. 역방향운동을 멈추면, 이들 힘은 샤프트스톱에서 평형을 이루며 그리고 이 샤프트스톱은 제위치에서 쐐기식으로 고정되어 유지된다. 제26도는 제25도의 쐐기고정위치에서 샤프트상의 힘을 도시하고 있다. 샤프트상에 도시된 힘, 즉 크랭크핀상의 반작용력(FP)과 수직의 가스힘(Ftg)은 단지 회전운동을 산출할 수 있는 힘이며, 이들 역시 평형을 이루고 있다. 결과적으로, 샤프트의 어떠한 각운동도 없다. 압축기는 역방향 회전이 억제된다.
샤프트스톱은 또한 동력원이 3상모터라면 역방향 동력일 때 압축기를 잠금하는 작용을 한다. 동력이 공급될 때 샤프트는 반시계방향으로 회전하기 시작한다. 이것은 샤프트스톱상에 힘(FP)을 산출하는데, 이 힘은 제27도에 도시된 바와 같이, 무게중심(cg)에서 관성력(Fi)에 의해 반작용된다. 이렇게 초래된 모우멘트는 샤프트스톱(202)을 역시 반시계방향으로 하지만 샤프트(24)의 것보다 상당히 늦은 속도로 회전시키는 경향이 있다. 신속하게, 샤프트와 샤프트스톱은 제25도 및 제26도에 도시된 위치에 있게 된다. 단지 차이점은 잠금을 유발하는 수직 가스힘 대신에 반시계방향 모터토오크이다.
과부하로 작동되지 않는 모터는 신속하게 과열되어 안전장치(36)를 가동시켜 모터를 동력차단시켜서 상기 문제점이 치유될 수 있다.
제28도는 시간의 함수로서 샤프트스톱의 각도상 위치, 각속도 및 각 가속도를 예시하고 있다. 이 그래프에서 T=0은 동력차단순간이고, T1은 노치(206)로부터 핀(208)이 분리되는 순간이고, T2는 벽면(53)과 패드(204)의 접촉순간이다.
단상모터는 낮은 스타팅 토오크를 가지고 있어서 스크롤기계에 적용되면 스타팅될 수 없는데, 그 이유는 모터속도가 지속 토오크 레벨을 달성하기에 충분하게 증가되기 전에 궤도를 선회하는 스크롤이 방사상 바깥쪽으로 이동하여 펌핑을 시작하기 때문이다. 이와 같은 현상은 본 발명이 이용될 때 특히 그렇다. 본 스톱장치가 없으면, 압축기는 충분히 긴 기간동안 역방향으로 작동하여 충분한 진공이 발생되어 플로팅시일(70)을 아래로 당겨 배출을 흡입으로 변화시킨다. 하지만 본 발명에 의하면 압축기는 플로팅시일을 아래로 당기지 않고 펌핑을 시작할 정도로 빨리 멈춘다.
조기 펌핑을 막는데 2가지 해결책이 있지만, 이들 모두는 양자 택일적이고 임의의 특정적용에서는 필수적인 것은 아니다. 제 1 해결책은 충분한 초기토오크가 나타날 때까지 날개들이 방사상으로 분리되고 그 다음 궤도선회하는 스크롤이 방사상 바깥쪽으로 완전히 이동하는 것을 지연시키는 것을 확실하게 하는 것이다. 이것은 제3도에 도시된 바와 같이 샤프트 구동핀(26)과 구동부시(52) 사이에서 단순한 판스프링(300)을 설치함으로써 달성될 수 있다. 스프링은 압축기가 작동되지 않을때 스크롤 날개를 무부하상태로 하기에 충분히 강성이지만, 날개 밀봉에 필수적인 작동시 발생된 원심력에 의해 스프링 힘이 쉽게 극복되기에 충분히 약해야 한다. 두번째 해결책은 시간적으로 높은 사이드 리크를 가짐으로써 펌핑에 있어서 시간지연시키는 것이다.
본 발명의 스크롤기계에서 이러한 것은 동력차단시에 완전히 개방되도록 플로팅시일에 부하를 주는 스프링에 의해 용이하게 달성된다.
제31도 및 제32도에 도시된 바와 같이, 시트(67)로부터 아래쪽으로 떨어지게 플로팅시일(70)을 가압하기 위해서 제19도와 유사한 압축기에 조립된 스프링(400)이 있다. 스프링(400)은 그 엣지가 시트(67)와 접촉하고 볼록만곡부분이 직경방향으로 이격된 지점들에서 플로팅시일(70)의 상부에 대하여 탄성적으로 밀어낼 정도로 구부러진 환형 판스프링이다. 스프링(400)은 모터가 토오크를 형성할 수 있는 수회전을 시일을 폐쇄하는데 취하도록 디자인되어 있다.
제33도 및 제34도는 500으로 표시된 본 발명의 캠에 대한 다른 실시예를 도시하고 있다. 캠(500)은 캠(500)이 캠(100)에 대해서 상기된 피벗운동의 특징을 제거하도록 설계된 것을 제외하고는 캠(100)과 유사하다. 이러한 피벗운동 특징의 제거는 아래에서 설명되는 바와 같이 무부하시 저마찰 필요조건에 대한 패드의 재위치 결정을 허용하여 크랭크 샤프트회전을 감소시킨다.
캠(500)은 전반적인 형상이 컵 형상으로, 허브(48)의 외경에 저어널되는 장방형의 내면(504)을 가진 원통형 측벽(502)과 그리고 윤활유와 이물질의 배출을 위한 한쌍의 드레인구멍(108)을 가진 전체적으로 편평한 바닥벽(106)으로 구성되어 있다. 벽(502)의 일 부분은 캠(100)의 두꺼운 부분(110)과 유사하게 원하는 위치에 무게중심을 위치시킬 목적으로 두꺼운 부분(510)으로 구비되어 있다. 역방향 회전을 방지하기 위하여 제동면(53)과 마찰접촉되는 제 1 스톱패드(512)가 부분(510)에 일체로 형성되어 있다. 전체적으로 제 1 스톱패드(512)와 마주하는 것은 제동면(53)과 접촉하게 되는 일체로 형성된 제 2 스톱패드(514)이다. 제 1 및 제 2 스톱패드(512, 514)가 캡(500)상에 원주상으로 위치결정되어 작동동안 스톱패드(512, 514)가 근본적으로 동시에 제동면(53)과 접촉하게 되어 있다.
장방형 내면(504)은 2개의 별개의 등근 면(501, 503)으로 구성되어 있다. 둥근 면(503)의 중심은 제33도에 도시된 바와 같이 둥근 면(501)의 중심보다 약간 아래 좌측에 배치되어 있다. 바람직한 실시예에서, 둥근 면(503)의 중심은 제33도에 도시된 바와 같이, 둥근 면(501)의 중심에서 아래로 0.323밀리미터 그리고 좌측으로 0.239밀리미터에 배치되어 있다.
둥근 면(501)은 둥근 면(503)보다 약간 크다. 바람직한 실시 예에서 둥근 면(501)은 반경이 21.80밀리미터이고, 둥근 면(503)은 반경이 21.68밀리미터이다. 둥근 면(501, 503)은 일반적으로 꼭지점(505: cusp point)과 편평한 부분(507)에서 만난다.
캠(500)의 바닥벽(106)은 5개의 별개의 비교적 편평한 피구동면(118, 120, 122, 124, 125)을 구획형성하는 불규칙적인 모양의 개구부(116)로 구비되어 있는데, 이 피구동면은 크랭크핀(26)의 기부에서 크랭크 샤프트(24)의 상부에 형성된 구동면(126, 128)에 의해 구동되도록 되어 있다. 캠(500)은 구동면(126, 128)이 상대회전의 정방향으로 피구동면(118, 120) 각각과 결합되고 그리고 구동면(126, 128)이 상대회전의 역방향으로 피구동면(122, 124 또는 125) 각각 결합되는 상태로 크랭크 샤프트(24)의 전체적으로 편평한 상부(130)에 놓여 있다. 따라서 캠(500)과 크랭크 샤프트(24)사이에 공회전 정방향 구동연결을 초래한다.
캠(100)과 유사한 캠(500)은 압축기에 대한 동력차단시 배출가스가 흡입가스와 균형을 이루면서 궤도선회하는 스크롤부재(40)를 무부하상태로 만들어 이 스크롤부재를 정지상태로 유지시키는 기능을 한다. 이렇게 하여, 캠은 배출가스가 압축기를 역방향으로 구동하는 것을 방지하여, 압축기에 대한 동력차단시의 정지소음을 제거한다.
압축기가 동력차단되면, 캠(100)에 대하여 상기한 바와 유사하게, 각도상의 감속이 유도되어, 캠상에 시계방향 모우멘트를 일으킨다. 이러한 시계방향 모우멘트는 2개의 성분을 가지고 있는데, 하나는 캠질량과 관련되고, 다른 하나는 캠회전관성과 관련된다. 제9도의 힘 다이어그램에 이들 2개의 새로운 성분의 도입은 점선으로 도시되어 있다. 질량이 관련된 모우멘트는 F3으로 표시하고 cg에서 시계방향으로 작용하고 그리고 관성과 관련된 모우멘트는 M3으로 표시하고 그리고 또한 캠상에서 시계방향으로 또한 작용한다.
초기에 원심력(F1)은 반시계방향 모우멘트를 만드는데 사용되지만, 각속도가 감소함에 따라 F1에 의해 야기된 반시계방향 모우멘트는 감소되는 한편, F3와 M3에 의해 야기된 시계방향 모우멘트는 실제로 일정하게 유지된다.
감속중 어느 시기에, 반시계방향 모우멘트는 시계방향 모우멘트보다 작게 되며, 캠은 구동수단으로부터 떨어져 약간 시계방향으로 회전한다(제10도에서 표면(118, 126) 사이 그리고 표면(120, 128) 사이의 공간 참조). 이때까지는 캠(500)의 작동은 캠(100)의 작동과 동일하다. 캠(100)의 계속되는 시계방향 회전은 결국 제34도에서 지점(532)에 도시된 바와 같이, 제 1 스톱패드(512)와 제 2 스톱패드(514)가 동시에 제동면(53)과 접촉하게 할 것이다. 패드(512, 514)가 제동면(53)과의 접촉과 동시에 지점(m)에서 캠(500)의 내면(504)과 허브 사이에 접촉이 있다. 캠(500)은 압축기가 마침내 정방향 타성운동을 멈추고 역방향으로 막 회전하기 시작할 때 궤도선회하는 스크롤을 무부하상태로 되게 하는 위치에 있게 된다. 피벗운동 특징의 제거로 인하여 무부하를 위해 필요한 역방향 회전양은 감소되고 패드(514)와 제동면(53) 사이에서 “구성요소들을 피벗운동시키기”를 위한 마찰접촉은 제거된다.
제동면(53)과 스톱패드(512, 514) 사이의 마찰접촉은 이제 압축기의 무부하시에만 단지 필요된다. 무부하상태를 위한 마찰정도는 캠(100)의 구성요소들의 “피벗운동”을 위해 필요한 것보다 상당히 낮다.
제34도는 압축기의 무부하시의 구성요소들의 위치를 나타낸다. 압축기의 정방향 운동을 서행시켜 멈추게 한 상기 수직 가스힘은 a에서 약간의 역방향 운동을 개시시킨다. 가스분리힘과 병용하여 수직상의 가스힘은 편평부(507)를 따르는 궤도선회 스크롤의 방사상 운동이 압축기를 무부하상태를 만들게 한다. 궤도선회하는 스크롤부재의 정상적인 운동경로는 궤도선회반경에 의해 정의된 경로(d)를 따라 지점(a)에서 지점(c)을 넘게 되어 있다.
스톱패드(512, 514)와 제동면(53)과의 접촉으로 인해, 궤도선회하는 스크롤은 선연결 지점(m, n)을 연결하는 선에 평행한 선을 따라 지점(a)에서 지점(b)으로 움직이도록 힘을 받는다. 이것은 내면(504)의 장방형 형상 때문이다.
지점(m, n)은 궤도선회하는 스크롤의 운동전후에 허브가 내면(514)과 접촉하는 지점들로서 정의된다. 지점(b)과 지점(a) 사이의 거리(제34도)는 궤도선회하는 스크롤부재의 날개와 궤도선회하지 않는 스크롤부재의 날개 사이에서 만들어진 갭이다.
이러한 갭은 배출압상태의 가스가 역류하여 압축기를 통하여 흡입압상태의 가스의 구역으로 유동하게 함으로써 압축기를 무부하상태로 만든다. 캠(500) 내의 궤도선회 스크롤의 운동은 수직상의 배출가스 힘으로 인한 궤도선회 스크롤의 초기 역방향 회전에 의해 그리고 압축기내에서의 가스분리힘에 의해서 야기된다.
측면 분리가 내면(504)의 디자인에 따른 소정 간극에 도달할 때, 벽면(43)에 대한 스톱패드들(512, 514) 사이의 접촉은 샤프트가 여전히 역방향으로 회전하고 있을지라도 궤도선회하는 스크롤, 구동부시 그리고 언로더캠 자체에서 에너지를 신속히 소멸시킨다. 압축기의 약간의 역방향 회전동안 이들 3개의 구성요소에서 형성된 에너지는 샤프트에서 형성된 에너지와 비교하여 작다. 샤프트에서의 에너지는 역시 소멸되어야 하며, 그리고 이것은 충격 또는 마찰에 의해 이루어질 수 있다. 충격을 이용하므로써, 크랭크핀(26)의 후면측(구동면(55)에 마주함)은 이미 멈추어진 구동부시를 타격한다. 마찰을 이용함으로써(샤프트 에너지를 소비하는 바람직한 방법) 다른 해결책이 취해진다. 이미 멈추어진 구동부시와 크랭크핀의 충격이 발생하기 전에, 크랭크 샤프트 구동면(126, 128)은 언로더캠(500) 상의 피구동면(122, 124과 접촉되고 이 언로더캠을 역방향으로 회전시킨다. 하지만, 캠(500)은 양 스톱패드(514, 512)에서 스크롤 허브(48)와 벽면(53)사이에 박혀 있다. 따라서 이들 패드에서 마찰은 샤프트가 캠을 역방향으로 회전시킴에 따라 샤프트 에너지를 소멸시키는데 사용된다. 상기 캠은 샤프트를 정지시키기 전에 벽면(53)을 따라 단지 10°∼15°회전을 필요로 한다.
캠의 피벗운동의 제거는 ΘP의 감소를 허용하여, 지점(a)에서 지점(b)으로의 운동이 더이상 캠의 피벗운동에 의해 결정되지 않음에 따라, 내면(504)의 디자인에 의해 결정되므로, 캠이 적절하게 기능하는데 필요한 벽 마찰계수를 감소시킨다.
동력을 받은 역방향 회전동안 캠(500)의 작동과 기능은 상기한 캠(100)의 작동과 기능과 유사하다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예들이 상기한 장점과 특징을 제공하기에 적합하게 되어 있으며 첨부된 청구범위의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경이 가능하다.

Claims (92)

  1. (a) 스파이럴 날개를 위에 가지고 있는 제 1 스크롤부재; (b) 스파이럴 날개를 위에 가지고 있는 제 2 스크롤부재; (c) 점진적으로 변하는 체적의 공간이 정 방향으로의 궤도운동에 따라서 상기 스크롤부재들 사이에서 만들어지는 방식으로 각각의 스크롤부재의 각각의 스파이럴 날개가 서로 결합되어 있는 상태에서 상기 제 2 스크롤부재가 상기 제 1 스크롤부재에 대하여 궤도선회하도록 상기 스크롤부재들을 장착하는 고정장착수단; (d) 정상작동시 정방향으로 회전하여 상기 궤도운동을 정방향으로 야기하는 동력회전샤프트; (e) 상기 장착수단에 구획형성된 제동면; 그리고 (f) 역방향으로의 상기 압축기의 감지된 초기작동에 응하여 상기 제동면과 접촉하여 상기 역방향 작동을 멈추게 하는 스톱수단; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스톱수단은 상기 제 2 스크롤부재에 저어널되어 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 스톱수단은 상기 샤프트에 저어널되어 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제동면은 전반적으로 원형이고 상기 샤프트의 회전축선과 동심인 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제동면은 원통형인 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  6. 제4항에 있어서, 상기 스톱수단은 상기 제 2 스크롤부재와 상기 제동면 사이에 배치된 환형캠인 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  7. 제4항에 있어서, 상기 샤프트는 궤도경로에서 상기 제 2 스크롤부재를 구동하기 위해 한끝에서 편심핀을 갖추고 있고, 상기 스톱수단은 상기 샤프트에 의해서 회전가능하게 지지되고 그리고 상기 핀과 상기 제동면 사이에 배치된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  8. 제7항에 있어서, 상기 압축기가 작동되지 않을때 상기 날개들을 분리시키는 방향으로 제 2 스크롤부재를 가압하여 요구되는 스타팅 토오크를 감소시키도록, 상기 핀과 상기 제 2 스크롤부재 사이에서 작동가능한 스프링 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  9. 제8항에 있어서, 상기 스프링수단은 상기 샤프트의 수 회전 후에 상기 제 2 스크롤부재의 원심력에 의해 상기 스프링수단의 작용이 극복되게 충분히 약한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  10. 제1항에 있어서, 상기 압축기에 의해 압축된 배출가스 및 흡입가스 사이에서 정상작동시 폐쇄된 누출통로를 구획형성하는 수단과 그리고 상기 압축기가 작동되지 않을때 상기 누출통로를 개방하여 요구되는 스타팅 토오크를 감소시키는 스프링수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  11. 제10항에 있어서, 상기 스프링 수단은 상기 샤프트의 수회전에 의해 만들어진 압력에 의해 상기 스프링수단의 작용이 극복되게 충분히 약한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  12. 제1항에 있어서, 상기 스톱수단은 상기 압축기의 정상 작동동안에 상기 샤프트에 의해 정 방향으로 구동되어 상기 샤프트와 함께 회전하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  13. 제1항에 있어서, 상기 스톱수단은 상기 샤프트의 동력 역회전을 방지하기 위해 비작동되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  14. 제1항에 있어서, 상기 스톱수단은 상기 샤프트의 동력 역회전을 멈추도록 작동하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  15. 제1항에 있어서, 상기 샤프트와 상기 스톱수단 사이에 공전식 구동연결이 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  16. (a) 스파이럴 날개를 갖춘 제 1 스크롤부재; (b) 스파이럴 날개와 환형구동허브를 갖춘 제2 스크롤부재; (c) 점진적으로 변하는 체적의 공간이 정방향으로의 궤도운동에 따라서 상기 스크롤 부재들 사이에서 만들어지는 방식으로 각각의 스크롤 부재의 각각의 스파이럴 날개가 서로 결합되어 있는 상태에서 상기 제 2 스크롤부재가 상기 제 1 스크롤부재에 대하여 궤도선회하도록 상기 스크롤부재들을 장착하는 고정장착수단; (d) 상기 장착수단에 의해 회전가능하게 장착되어 있고 정상작동시 정방향으로의 회전을 위해 동력을 받는 동력 샤프트; (e) 상기 정방향으로 상기 샤프트가 회전할 때 상기 제 2 스크롤부재가 상기 정방향으로 궤도선회하도록 상기 허브내에 배치된 상기 샤프트상의 편심구동핀; (f) 상기 허브를 둘러싸고 그리고 상기 샤프트의 회전축선과 동심인 상기 장착수단에 구획형성된 원통형 제동면; 그리고 (g) 상기 제 2 스크롤부재의 감지된 초기 역방향 궤도운동에 응하여 상기 제동면과 접촉하여 상기 역방향 운동을 멈추게 하는 스톱면을 갖추고 그리고 상기 허브의 외측에 저어널된 환형캠을 포함하고 있는 스톱수단; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  17. 제16항에 있어서, 상기 캠은 정상작동시 상기 스톱면과 상기 제동면 사이에 간극을 갖고서 상기 샤프트와 함께 회전하여 상기 샤프트에 의해 동력을 받는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  18. 제17항에 있어서, 상기 캠과 상기 샤프트 사이의 구동연결은 공전식 연결인 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  19. 제18항에 있어서, 상기 스톱수단은 상기 샤프트의 정상작동시의 정방향 회전동안에 상기 샤프트에 대한 상기 캠의 상대운동을 방지하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제어수단은 정상작동시의 정방향 회전동안에 상기 상대 회전에 저항하는 방향으로 모우멘트를 만드는 위치에 무게중심이 위치되게 하는 상기 캠의 형태인 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  21. 제20항에 있어서, 상기 무게중심은 상기 압축기가 동력을 받지 않을 때 상기 모우멘트가 감소하기 시작하여 상기 샤프트의 각도상 위치가 상기 캠의 상응하는 각도상 위치에 뒤떨어지기 시작하도록 위치결정되어 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  22. 제21항에 있어서, 상기 캠은 상기 뒤떨어지는 양이 소정값에 도달할 때 상기 제동면과 접촉하는 피벗패드를 외면상에 갖춘 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  23. 제22항에 있어서, 상기 스톱면이 상기 제동면과 접촉하여 상기 제 2 스크롤부재의 역방향 운동을 마찰적으로 억제할 때까지 상기 제 2 스크롤부재를 가압하여 역방향으로 궤도선회시키는 방출가스압력에 응하여 상기 피벗패드에 대하여 상기 캠은 피벗운동하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  24. 제23항에 있어서, 상기 캠의 상기 피벗운동은 상기 제 2 스크롤부재에 전달되어 상기 제 2 스크롤부재상의 스파이럴 날개가 상기 제 1 스크롤부재상의 스파이럴 날개로부터 독립되게 하여 압축기를 무부하상태로 만드는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  25. 제23항에 있어서, 상기 캠은 상기 샤프트가 상기 배출가스압력에 의해 역방향으로 피구동되기 시작함에 따라 상기 샤프트에 의해 접촉되는 역방향 구동표면을 갖추고 있고, 상기 스톱면과 상기 퍼벗패드의 마찰적 접촉이 상기 샤프트의 역방향 회전을 마찰적으로 억제하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  26. 제16항에 있어서, 상기 샤프트의 동력 역방향 회전은 상기 캠이 역방향으로 초기에 회전하게 하며, 그리고 상기 캠은 이러한 역방향 회전이 캠상에서 모우멘트를 야기하여 상기 캠이 상기 샤프트에 대하여 약간 회전하게 하여서 상기 스톱면과 상기 제동면 사이에 갭을 만들어 상기 스톱면이 상기 제동면에 접촉하지 않게 또는 질질 끌리지 않게 하는 것을 보장하는 형상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  27. 제26항에 있어서, 상기 허브와 상기 캠 사이에 비교적 작은 간극이 있어 상기 갭을 향상시키는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  28. 제17항에 있어서, 상기 샤프트는 한쌍의 원주상으로 이격되어 바깥쪽으로 면한 구동면들을 갖추고 있고 그리고 상기 캠은 적어도 4개의 피구동면을 갖추고 있는데, 상기 피구동면중 2개는 한방향으로 상기 캠과 샤프트 사이의 상대회전이 있을 때 상기 구동면들과 각각 접촉되고, 상기 피구동면중 다른 2개는 상기 상대회전이 반대방향으로 될 때 상기 구동면들과 각각 접촉되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  29. 제28항에 있어서, 상기 구동면들은 전체적으로 서로 평행한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  30. 제28항에 있어서, 상기 캠은 형상에 있어서 전체적으로 컵형상으로 되어 있고 그리고 전체적으로 편평한 바닥벽을 가지고 있으며, 상기 피구동면은 상기 바닥벽에 있는 개구부에서 구획형성된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  31. 제30항에 있어서, 상기 바닥벽내에서 상기 바닥벽 둘레부에 인접하여 그리고 상기 개구부로부터 이격되어 있는 드레인 구멍을 구획형성하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  32. 제16항에 있어서, 상기 허브내측에 회전가능하게 저어널되고 그리고 편평한 피구동면에 의해 부분적으로 구획형성된 중앙개구부를 갖춘 구동부시를 더 포함하고 있고, 상기 구동핀은 상기 개구부내에 배치되고 상기 편평한 피구동면과 구동적으로 접촉되는 편평한 구동면을 갖추고 있으며, 상기 편평한 면들은 상기 압축기의 무부하를 허용하도록 서로에 대하여 미끄럼가능한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  33. 제16항에 있어서, 각각의 상기 스크롤부재는 한면상에 스파이럴 날개가 배치된 엔드플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  34. 제33항에 있어서, 상기 허브는 상기 스파이럴 날개가 있는 상기 엔드플레이트의 상기 한면에 대하여 반대쪽에 있는 다른 한면에 배치된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  35. 제16항에 있어서, 상기 제 1 스크롤부재는 궤도를 선회하지 않는 스크롤부재인 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  36. 제16항에 있어서, 상기 압축기가 작동되지 않을때 상기 날개들을 분리시키는 방향으로 상기 제 2 스크롤부재를 가압하여 요구되는 스타팅 토오크를 감소시키도록, 상기 핀과 상기 제 2 스크롤부재 사이에서 작동가능한 스프링 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  37. 제36항에 있어서, 상기 스프링수단은 상기 샤프트의 수 회전 후에 상기 제 2 스크롤부재의 원심력에 의해 상기 스프링수단의 작용이 극복되게 충분히 약한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  38. 제16항에 있어서, 상기 압축기에 의해 압축된 배출가스 및 흡입가스 사이에서 정상작동시 폐쇄된 누출통로를 구획형성하는 수단과 그리고 상기 압축기가 작동되지 않을 때 상기 누출통로를 개방하여 요구되는 스타팅 토오크를 감소시키는 스프링수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  39. 제38에 있어서, 상기 스프링 수단은 상기 샤프트의 수 회전에 의해 만들어진 압력에 의해 상기 스프링 수단의 작용이 극복되게 충분히 약한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  40. (a) 스파이럴 날개를 위에 가지고 있는 제 1 스크롤부재; (b) 스파이럴 날개를 위에 가지고 있는 제 2 스크롤부재; (c) 점진적으로 변하는 체적의 공간이 정방향으로의 궤도운동에 따라서 상기 스크롤 부재들 사이에서 만들어지는 방식으로 각각의 스크롤부재의 각각의 스파이럴 날개가 서로 결합되어 있는 상태에서 상기 제 2 스크롤부재가 상기 제 1 스크롤부재에 대하여 궤도선회하도록 상기 스크롤부재들을 장착하는 고정장착수단; (d) 정상작동시 정방향으로 회전하여 상기 궤도운동을 정방향으로 야기하는 동력회전샤프트 ; (e) 상기 샤프트의 회전축선과 동심인 상기 장착수단에 구획형성된 원통형 제동면; 그리고 (f) 상기 샤프트의 회전축선에 평행하여 이 회전축선으로부터 이격된 축선에 대한 회전을 위해 상기 샤프트에 저어널되어 있고, 역방으로의 상기 샤프트의 감지된 초기회전에 응하여 상기 제동면과 접촉하여 상기 역방향 회전을 멈추게 하는 스톱면을 가지고 있는 스톱수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  41. 제40항에 있어서, 상기 스톱수단은 정상작동시 상기 스톱면과 상기 제동면 사이에 간극을 갖고서 상기 샤프트와 함께 회전하여 상기 샤프트에 의해 동력을 받는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  42. 제41항에 있어서, 상기 스톱수단과 상기 샤프트 사이의 구동연결은 공전식 연결인 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  43. 제42항에 있어서, 상기 스톱수단은 상기 샤프트의 정상작동시의 정방향 회전동안에 상기 샤프트에 대한 상기 스톱수단의 상대운동을 방지하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  44. 제43항에 있어서, 상기 제어수단은 정상작동시의 정방향 회전동안에 상기 상대회전에 저항하는 방향으로 모우멘트를 만드는 위치에 무게중심이 위치되게 하는 상기 스톱수단의 형태인 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  45. 제44항에 있어서, 상기 무게중심은 상기 압축기가 동력을 받지 않을 때 상기 모우멘트가 감소하기 시작하여 상기 샤프트의 각도상 위치가 상기 스톱수단의 상응하는 각도상 위치에 뒤떨어지기 시작하도록 위치결정되어 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  46. 제45항에 있어서, 상기 스톱면은 상기 뒤떨어지는 양이 소정값에 도달할 때 상기 제동면과 접촉하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  47. 제46항에 있어서, 상기 스톱수단과 샤프트는, 압축기가 완전히 멈출때까지 함께 타성운동하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  48. 제47항에 있어서, 상기 샤프트를 역방향으로 구동시키려는 압축가스에 의한, 어떠한 가압도 상기 제동면과 상기 샤프트 사이에서 상기 스톱수단이 쐐기작용하게 하여 상기 역방향 회전을 방지하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  49. 제40항에 있어서, 역방향으로 상기 샤프트에 동력을 주는 것은 상기 제동면과 상기 샤프트 사이에서 상기 스톱수단이 쐐기작용하게 하여 상기 역방향회전을 방지하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  50. 제40항에 있어서, 상기 스톱수단의 회전축선은 상기 제 2 스크롤부재의 궤도운동 반경만큼 상기 샤프트의 회전축선으로부터 이격된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  51. 제40항에 있어서, 상기 스톱수단은 상기 제동면에 의해 구획형성된 공동을 직경방향으로 가로질러 뻗어 있는 길다란 경화된 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  52. 제40항에 있어서, 상기 샤프트와 함께 회전하기 위해 상기 샤프트에 고정되어 있고 구동맞닿음부를 갖춘 구동부재를 더 포함하고 있고, 상기 스톱수단은 상기 구동맞닿음부에 의해 구동적으로 접촉가능한 피구동맞닿음부를 갖추고 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  53. 제52항에 있어서, 상기 구동부재는 카운터웨이트인 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  54. 제53항에 있어서, 상기 스톱수단과 상기 구동부재는 비교적 편평하고 서로 인접하여 평행하게 배치된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  55. 제52항에 있어서, 상기 맞닿음부들중에 하나는 핀이고 그리고 상기 맞닿음부들 중 다른 하나는 상기 핀을 수용하는 슬롯인 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  56. 제55항에 있어서, 상기 슬롯은 원주방향으로 아치형인 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  57. 제55항에 있어서, 상기 핀은 상기 구동부재상에 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  58. 제54항에 있어서, 상기 구동부재와 상기 스톱수단 사이의 구동연결은 공전식 연결인 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  59. 제40항에 있어서, 상기 샤프트는 상기 제 2 스크롤부재가 궤도경로에서 움직이게 하는 편심크랭크핀을 갖추고 있고, 상기 스톱수단은 상기 크랭크핀에 저어널되어 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  60. 제40항에 있어서, 상기 샤프트는 상기 제 2 스크롤부재가 궤도경로에서 움직이게 하는 편심크랭크핀을 갖추고 있고, 그리고 상기 압축기가 작동되지 않을 때 상기 날개들을 분리시키는 방향으로 상기 제 2 스크롤부재를 가압하여 요구되는 스타팅 토오크를 감소시키도록 상기 크랭크핀과 상기 제 2 스크롤부재 사이에서 작동가능한 스프링 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  61. 제60항에 있어서, 상기 스프링수단은 상기 샤프트의 수 회전 후에 상기 제 2 스크롤부재의 원심력에 의해 상기 스프링수단의 작용이 극복되게 충분히 약한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  62. 제40항에 있어서, 상기 압축기에 의해 압축된 배출가스 및 흡입가스 사이에서 정상작동시 폐쇄된 누출통로를 구획형성하는 수단과 그리고 상기 압축기가 작동되지 않을 때 상기 누출통로를 개방하여 요구되는 스타팅 토오크를 감소시키는 스프링수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  63. 제62항에 있어서, 상기 스프링 수단은 상기 샤프트의 수 회전에 의해 만들어진 압력에 의해 상기 스프링수단의 작용이 극복되게 충분히 약한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  64. (a) 스파이럴 날개를 위에 가지고 있는 제 1 스크롤부재; (b) 스파이럴 날개를 위에 가지고 있고 그리고 허브를 가지고 있는 제 2 스크롤부재; (c) 점진적으로 변하는 체적의 공간이 정방향으로의 궤도운동에 따라서 상기 스크롤 부재들 사이에서 만들어지는 방식으로 각각의 스크롤 부재의 각각의 스파이럴 날개가 서로 결합되어 있는 상태에서 상기 제 2 스크롤부재가 상기 제 1 스크롤 부재에 대하여 궤도선회하도록 상기 스크롤부재들을 장착하는 고정장착수단; (d) 정상작동시 정방향으로 회전하여 상기 궤도운동을 정방향으로 야기하는 동력회전샤프트; (e) 상기 장착수단에 구획형성된 제동면; 그리고 (f) 상기 제 2 스크롤부재의 감지된 초기 역방향 궤도운동에 응하여 상기 제동면과 접촉하여 상기 역방향 운동을 멈추게 하는 적어도 하나의 스톱면을 가지고 있는 환형캠으로서, 상기 허브의 외면과 접촉하는 직사각형의 내면을 가지고 있는 상기 환형캠을 포함하는 스톱수단; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  65. 제64항에 있어서, 상기 캠은 정상작동시 상기 스톱면과 상기 제동면 사이에서 간극을 갖고서 상기 샤프트와 함께 회전하여 상기 샤프트에 의해 동력을 받는 것을 특징으로 스크롤 압축기.
  66. 제65항에 있어서, 상기 캠과 상기 샤프트 사이의 구동연결은 공전식 연결인 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  67. 제66항에 있어서, 상기 스톱수단은 상기 샤프트의 정상작동시의 정방향 회전동안에 상기 샤프트에 대한 상기 캠의 상대운동을 방지하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  68. 제67항에 있어서, 상기 제어수단은 정상작동시의 정방향 회전동안에 상기 제동면으로부터 상기 적어도 하나의 스톱면을 접촉해제하는 모우멘트를 만드는 위치에 무게중심이 위치되게 하는 상기 캠의 형태인 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  69. 제68항에 있어서, 상기 무게중심은 상기 압축기가 동력을 받지 않을 때 상기 모우멘트가 감소하기 시작하여 상기 적어도 하나의 스톱면이 상기 제동면과 접촉되도록 위치결정되어 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  70. 제69항에 있어서, 상기 환형캠의 상기 직사각형 내면을 따르는 상기 허브의 운동은 상기 제 2 스크롤부재에 전달되어 상기 제 2 스크롤부재상의 스파이럴 날개가 상기 제 1 스크롤 부재상의 스파이럴 날개로부터 독립되게 하여 압축기를 무부하상태로 만드는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  71. 제69항에 있어서, 상기 캠은 상기 샤프트가 상기 배출가스압력에 의해 역방향으로 피구동되기 시작함에 따라 상기 샤프트에 의해 접촉되는 역방향 구동면을 갖추고 있고 상기 스톱면의 마찰적 접촉이 상기 샤프트의 역방향 회전을 마찰적으로 억제하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  72. 제64항에 있어서, 상기 샤프트의 동력 역방향 회전은 상기 캠이 역방향으로 초기에 회전하게 하며, 그리고 상기 캠은 이러한 역방향 회전이 캠상에서 모우멘트를 야기하여 상기 캠이 상기 샤프트에 대하여 약간 회전하게 하여서 상기 스톱면과 상기 제동면 사이에 갭을 만들어 상기 스톱면이 상기 제동면에 접촉하지 않게 또는 질질 끌리지 않게 하는 것을 보장하는 형상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  73. 제72항에 있어서, 상기 허브와 상기 캠 사이에 비교적 작은 간극이 있어 상기 갭을 향상시키는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  74. 제65항에 있어서, 상기 샤프트는 한쌍의 원주상으로 이격되어 바깥쪽으로 면한 구동면들을 갖추고 있고 그리고 상기 캠은 적어도 4개의 피구동면을 갖추고 있는데, 상기 피구동면중 2개는 한 방향으로 상기 캠과 샤프트 사이의 상대회전이 있을 때 상기 구동면과 각각 접촉되고, 상기 피구동면중 다른 2개는 상기 상대회전이 반대방향으로 될 때 상기 구동면과 각각 접촉되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  75. 제74항에 있어서, 상기 구동면들은 전체적으로 서로 평행한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  76. 제74항에 있어서, 상기 캠은 형상에 있어서 전체적으로 컵형상으로 되어 있고 그리고 전체적으로 편평한 바닥벽을 가지고 있으며, 상기 피구동면은 상기 바닥벽에 있는 개구부에서 구획형성된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  77. 제76항에 있어서, 상기 바닥벽내에서 상기 바닥벽 둘레부에 인접하여 그리고 상기 개구부로부터 이격되어 있는 드레인 구멍을 구획형성하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  78. 제64항에 있어서, 상기 허브내측에 회전가능하게 저어널되고 그리고 편평한 피구동면에 의해 부분적으로 구획형성된 중앙개구부를 갖춘 구동부시를 더 포함하고 있고, 상기 구동핀은 상기 개구부내에 배치되고 상기 편평한 피구동면과 구동적으로 접촉되는 편평한 구동면을 갖추고 있으며, 상기 편평한 면들은 상기 압축기의 무부하를 허용하도록 서로에 대하여 미끄럼가능한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  79. 제64항에 있어서, 각각의 상기 스크롤부재는 한면상에 스파이럴 날개가 배치된 엔드플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  80. 제79항에 있어서, 상기 허브는 상기 스파이럴 날개가 있는 상기 엔드플레이트의 상기 한면에 대하여 반대쪽에 있는 다른 한면에 배치된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  81. 제64항에 있어서, 상기 제 1 스크롤부재는 궤도를 선회하지 않는 스크롤부재인 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  82. 제64항에 있어서, 상기 압축기가 작동되지 않을때 상기 날개들을 분리시키는 방향으로 상기 제 2 스크롤부재를 가압하여 요구되는 스타팅 토오크를 감소시키도록, 상기 핀과 상기 제 2 스크롤부재 사이에서 작동가능한 스프링 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  83. 제82항에 있어서, 상기 스프링수단은 상기 샤프트의 수 회전 후에 상기 제 2 스크롤부재의 원심력에 의해 상기 스프링수단의 작용이 극복되게 충분히 약한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  84. 제64항에 있어서, 상기 압축기에 의해 압축된 배출가스 및 흡입가스 사이에서 정상작동시 폐쇄된 누출통로를 구획형성하는 수단과 그리고 상기 압축기가 작동되지 않을때 상기 누출통로를 개방하여 요구되는 스타팅 토오크를 감소시키는 스프링 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  85. 제84항에 있어서, 상기 스프링 수단은 상기 샤프트의 수 회전에 의해 만들어진 압력에 의해 상기 스프링 수단의 작용이 극복되게 충분히 약한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  86. 제64항에 있어서, 상기 직사각형 내면은 적어도 하나의 평면부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  87. 제64항에 있어서, 상기 직사각형 내면은 적어도 2개의 만곡부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  88. 제87항에 있어서, 상기 2개의 만곡부분을 다른 반경을 사용하여 형성된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  89. (a) 스파이럴 날개를 위에 가지고 있는 제 1 스크롤부재; (b) 스파이럴 날개를 위에 가지고 있고 그리고 허브를 가지고 있는 제 2 스크롤부재; (c) 점진적으로 변하는 체적의 공간이 정방향으로의 궤도운동에 따라서 상기 스크롤부재들 사이에서 만들어지는 방식으로 각각의 스크롤부재의 각각의 스파이럴 날개가 서로 결합되어 있는 상태에서 상기 제 2 스크롤부재가 상기 제 1 스크롤부재에 대하여 궤도선회하도록 상기 스크롤부재들을 장착하는 고정장착수단; (d) 정상작동시 정방향으로 회전하여 상기 궤도운동을 정방향으로 야기하는 동력회전샤프트; (e) 상기 장착수단에 구획형성된 제동면; 그리고 (f) 상기 제 2 스크롤부재의 감지된 초기 역방향 궤도운동에 응하여 상기 제동면과 접촉하여 상기 역방향 운동을 멈추게 하는 적어도 하나의 스톱면을 가지고 있는 환형캠으로서, 상기 허브의 외측과 접촉하기에 적합하게 되어 상기 샤프트로부터 상기 고정 장착수단으로의 제 2 스크롤 반작용력의 전달을 촉진시키는 형상으로 된 내면을 가지고 있는 상기 환형캠을 포함하는 스톱수단; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  90. 제89항에 있어서, 상기 내면은 적어도 하나의 평면부분을 포함하는 것을 특징으로하는 스크롤 압축기.
  91. 제89항에 있어서, 상기 내면은 적어도 2개의 만곡부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  92. 제91항에 있어서, 상기 2개의 만곡부분을 다른 반경을 사용하여 형성된 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
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