KR100372493B1 - 압력비와 압력차 조합식 릴리이프 밸브를 가지는 스크롤압축기 - Google Patents

Abstract

압력 릴리이프 장치는 스크롤 압축기와 같은 스크롤형 기계의 고정 스크롤에 형성된 챔버를 가지고 있다. 피스톤은 챔버 내에 수용되고 챔버를 고정 스크롤 내에 형성되어 있는 배출 포트에 노출하는 제1통로와 밀봉 해제식으로 결합된다. 제2통로는 챔버를 흡입 플리넘에 노출된다. 제3통로는 챔버를 스크롤 압축기의 고정 및 선회 스크롤에 의해서 형성된 포켓에 노출시킨다. 양호한 실시예에서, 스템과 헤드를 가지는 압력 릴리이프 밸브가 피스톤 내에 형성된 공동 내에 수용된다. 헤드는 스프링에 의해 편향되어서 피스톤에 형성된 구멍에 밀봉 해제식으로 결합된다. 압력 릴리이프 밸브는 배출 압력과 흡입 압력의 차가 소정의 값을 초과할 때마다 유체를 흡입 플리넘으로 통과시킨다. 피스톤은 흡입 압력에 대한 배출 압력의 비가 소정의 값을 초과할 때마다 유체를 흡입 플리넘으로 통과시킨다.

Description

압력비와 압력차 조합식 릴리이프 밸브를 가지는 스크롤 압축기 {SCROLL COMPRESSOR WITH COMBINED PRESSURE RATIO AND PRESSURE DIFFERENTIAL RELIEF VALVE}

고정 스크롤과 선회 스크롤을 사용하는 스크롤 압축기와 같은 스크롤 기계는 이 산업분야에 잘 알려져 있다. 스크롤 압축기의 각 스크롤은 기부판으로부터 축방향으로 연장되는 와류형 덮개를 가진다. 와류형 덮개는 가변 체적의 포켓을 형성하기 위해 서로 겹쳐져 있다. 포켓의 저압 영역으로 유입되는 유체는 와류형 덮개의 협동 운동에 의해서 압축되고, 덮개의 중심부 근처의 고압 영역으로부터 배출된다. 모터는 크랭크축을 구동시키고, 이로써 크랭크축은 선회 스크롤을 선회 경로를 따라서 구동한다. 올드햄 커플링과 같은 회전 방지 기구는 선회 스크롤이 선회 운동을 할 때, 선회 스크롤의 회전을 방지하는 데 사용된다.

다른 형태의 스크롤 기계뿐만 아니라 스크롤형 압축기도 이의 설계 용량을 초과하는 높은 압력차 부하를 받게 되고 적절한 압력 릴리이프 장치에 의해서 보호되지 않는다면 파손될 것이다. 스크롤 기계는 높은 압축비 상태에 대해서도 보호되어야 한다. 높은 압축비 상태는 충전물을 손실하는 동안에 발생하고, 압축기 펌프 내에 높은 온도 상승을 일으킨다. 이로써, 손상 모드의 범위가 팁 및 바닥 스코어링을 포함하게끔 한다. 또한, 높은 압축비는 선회 스크롤 내에 흔들림 불안정을 유발할 수 있고, 이는 손상을 일으키게 한다.

스크롤 기계용 압축비 제한 장치는 Barito에게 허여된 미국 특허 제5,169,294호에 도시되어있다. 압축비가 소정의 값을 초과했을 때, 이 장치는 배출압력의 유체를 스크롤 하우징의 흡입 압력부로 역으로 통과시키도록 작동하지만, 과도한 압력차의 축적을 방지하지는 못한다.

Anderson 등에게 허여된 미국 재발행 특허 제35,216호는 압력비가 소정의 값을 초과할 때, 배출 압력 유체를 하우징의 흡입 압력부로 통과시키는 밸브를 가지는 스크롤 기계를 개시한다. Anderson 등의 밸브는 압축기의 스크롤들 중 하나와 압축기의 다른 부재의 사이에 형성된 시일을 가진다.

Ramsey 등에게 허여된 미국 특허 제5,527,158호는 감지된 압력이 소정의 값을 초과할 때 배출 가스를 통과시키는 밸브를 가지는 스크롤 기계를 개시한다. Ramsey 등의 장치는 과도 압력 차 또는 과도 압력비에 응답하지 못한다.

본 발명의 목적은 종래의 알려진 장치에서의 전술한 내재하는 문제점들 중 일부 또는 전부를 감소시키거나 완전히 해결하는 압력 릴리이프 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 특정한 목적이나 이점은 이 기술 분야에 지식이 있거나 경험 있는 자에게는 이하의 발명의 개시 내용 및 양호한 실시예의 상세한 설명으로부터 명백해진다.

본 발명은 압축기에 관한 것으로, 특히 압축기용의 개선된 릴리이프 밸브에 관한 것이다.

도1은 본 발명의 양호한 실시예에 따른 스크롤형 압축기를 부분적으로 절개하여 부분적으로 단면으로 도시한 개략 정면도이다.

도2는 도1의 압축기의 압력 릴리이프 밸브를 부분적으로 절개한 확대 개략 단면도이다.

도3은 도2의 압력 릴리이프 밸브의 변경 실시예를 부분적으로 절개한 확대 개략 단면도이다.

본 발명의 원리는 개선된 압력 릴리이프 밸브를 가지는 압축기와 같은 스크롤형 기계를 제공하는 데 사용될 수 있다.

제1 실시예에 따르면, 스크롤형 기계는 흡입 플리넘을 형성하는 하우징을 가진다. 와류형 덮개를 가지는 선회 스크롤은 하우징 내에 위치된다. 고정 스크롤은 하우징 내에 장착되고, 흡입 플리넘으로부터의 흡입 압력의 유체를 중간 압력을 거쳐 고정 스크롤 내에 형성된 배출 포트의 배출 압력으로 점진적으로 압축하기 위해 덮개들 사이의 가동 초생달형 압축 포켓을 형성하기 위하여 선회 스크롤의 와류형 덮개와 겹치는 와류형 덮개를 가진다. 챔버는 고정 스크롤 내에 형성된다. 제1통로는 배출 포트에서 챔버로 고정 스크롤 내에 형성된다. 제2통로는 챔버에서부터 흡입 플리넘으로 고정 스크롤 내에 형성되고, 제3통로는 챔버에서부터 초생달형 압축 포켓으로 고정 스크롤 내에 형성된다. 압력 릴리이프 장치는 고정 스크롤 내의 챔버 내에 수용되고, 제2통로와 제3통로사이에서 챔버 내에 유체 압력 시일을 형성하기 위하여 고정 스크롤의 제1표면과 밀봉식 결합하고, 제1통로와 제2통로사이에서 챔버 내에 해제 가능한 유체 압력 시일을 형성하기 위하여 고정 스크롤의 제2표면과 밀봉 해제식으로 결합 가능하다.

다른 실시예에 따르면, 스크롤형 기계는 흡입 압력의 유체를 내장하기 위한 흡입 플리넘을 형성하는 하우징을 가진다. 선회 스크롤은 하우징 내에 위치되고 와류형 덮개를 가진다. 고정 스크롤은 하우징 내에 장착되고, 선회 스크롤의 와류형 덮개와 겹쳐져서, 상기 두 덮개들 사이에 중간 압력 유체를 통과시키기 위한 포켓을 형성하는 와류형 덮개를 가진다. 고정 스크롤은 배출 압력의 유체를 통과시키기 위한 배출 포트를 갖고, 고정 스크롤 내에 형성되는 챔버를 갖는다. 챔버는 배출 포트, 흡입 플리넘 및 포켓에 노출되어 있다. 압력 릴리이프 장치는 챔버 내에 수용되며, 고정 스크롤의 제1표면과 밀봉 해제식으로 결합되어 포켓과 흡입 플리넘 사이에 시일을 제공하고, 고정 스크롤의 제2표면과 밀봉 해제식으로 결합되어 배출 포트와 흡입 플리넘 사이에 해제 가능한 시일을 제공한다. 압력 릴리이프 장치는 흡입 압력에 대한 배출 압력의 비가 소정의 값을 초과할 때 유체를 배출 포트로부터 흡입 플리넘으로 통과시키도록 구성된다.

다른 실시예에 따르면, 스크롤형 기계는 하우징 내에 장착되고 와류형 덮개와 그 내부에 형성된 챔버 및 배출 압력의 유체를 통과시키기 위한 배출구를 갖는 고정 스크롤을 갖고 있다. 선회 스크롤은 유체를 흡입 압력에서 중간 압력을 거쳐 배출 압력으로 점진적으로 압축하기 위해, 고정 스크롤의 와류형 덮개와 겹쳐져서 그 사이에서 포켓을 형성하는 와류형 덮개를 갖는다. 흡입 플리넘은 흡입 압력의 유체를 내장하기 위해 제공된다. 압력 릴리이프 장치는 챔버 내에 수용되고, 배출 압력과 흡입 압력 사이의 차가 소정의 값을 초과하고, 흡입 압력에 대한 배출 압력의 비가 소정의 값을 초과할 때, 유체를 배출 포트에서 흡입 플리넘으로 통과시키도록 구성된다.

다른 실시예에 따르면, 압축기는 흡입 플리넘을 형성하는 하우징을 가진다. 제1스크롤 부재는 하우징 내에 위치된다. 제2스크롤 부재는 하우징 내에 위치되고, 제1스크롤 부재와 서로 맞물려서 상기 두 덮개 사이에 가동 초생달형 압축 포켓을 형성해서 흡입 플리넘에서부터의 흡입 압력의 유체를 중간 압력을 거쳐 제1스크롤 부재 내에 형성된 배출 포트의 배출 압력으로 점진적으로 압축한다. 챔버는 제1스크롤 부재 내에 형성되고, 제1통로는 배출 포트에서 챔버로 제1스크롤 부재 내에 형성된다. 제2통로는 챔버에서 흡입 플리넘으로 제1스크롤 부재 내에 형성되고, 제3통로는 챔버에서 초생달형 압축 포켓으로 제1스크롤 부재 내에 형성된다. 압력 릴리이프 장치는 제1스크롤 부재 내의 챔버 내에 위치되고, 제1스크롤 부재의 제1표면과 밀봉식으로 결합되어 제2통로와 제3통로사이에 챔버 내에 유체 압력 시일을 형성하고, 제1통로와 제2통로 사이에 챔버 내에 해제 가능한 유체 압력 시일을 형성하기 위하여 제1스크롤 부재의 제2표면과 밀봉 해제식으로 결합 가능하다. 압력 릴리이프 장치는 제2통로 내의 유압에 대한 제1통로 내의 유압의 비가 소정의 값을 초과할 때, 유체를 제1통로에서 제2통로로 통과시키도록 구성된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 스크롤형 기계는 하우징 내에 내장되고 와류형 덮개를 가진 선회 스크롤을 가진다. 고정 스크롤은 하우징 내에 내장되고 선회 스크롤의 와류형 덮개와 겹쳐져서 그 사이에 포켓을 형성하는 와류형 덮개를 가진다. 고정 스크롤은 그 내부에 형성된 챔버, 배출 포트, 배출 포트와 챔버 사이에 유체 연통을 제공하는 제1통로, 흡입 플리넘과 챔버 사이에 유체 연통을 제공하는 제2통로 및 포켓과 챔버 사이에 유체 연통을 제공하는 제3통로를 가진다. 압력 릴리이프 장치는 챔버 내에 수용되고, 고정 스크롤의 제1표면과 밀봉식으로 결합되어 포켓과 흡입 플리넘 사이의 시일을 제공하고, 고정 스크롤의 제2표면과 결합하여 배출 포트와 흡입 플리넘 사이에 시일을 제공한다. 압력 릴리이프 장치는흡입 압력에 대한 배출 압력의 비가 소정의 값을 초과할 때, 유체를 배출 포트에서 흡입 플리넘으로 통과시키도록 구성되고, 배출 압력과 흡입 압력의 차가 소정의 값을 초과할 때, 유체를 배출 포트에서 흡입 플리넘으로 통과시키도록 구성된다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 스크롤형 기계는 흡입 플리넘을 형성하는 하우징을 가진다. 선회 스크롤은 하우징 내에 위치되고, 와류형 덮개를 갖는다. 고정 스크롤은 하우징 내에 장착되고 선회 스크롤의 와류형 덮개와 겹쳐져서 그 사이에 포켓을 형성하는 와류형 덮개를 갖는다. 챔버는 고정 스크롤 내에 형성되고, 고정 스크롤 내에 형성된 배출 포트, 흡입 플리넘 및 포켓과 유체 연통한다. 압력 릴리이프 장치는 챔버 내에 수용되고, 흡입 압력에 대한 배출 압력의 비가 소정의 값을 초과할 때, 유체를 배출 포트에서 흡입 플리넘으로 통과시키기 위해 스크롤형 기계에 대하여 반경 방향으로 작동한다.

전술한 내용으로부터 본 발명이 중요한 기술적 진보를 제공한다는 것이 이 기술 영역에 지식이 있고 경험이 있는 자에게는 명백할 것이다. 본 발명의 릴리이프 밸브의 양호한 실시예는 종래의 다른 릴리이프 밸브보다도 간단하고 효율적이며, 경제적인 압력 릴리이프를 제공한다. 바람직하게도, 이러한 릴리이프 밸브는 과도 압력 차 및 압력비로부터의 릴리이프를 제공한다. 여기에 개시되는 압력 릴리이프 밸브를 가진 스크롤형 기계의 상기 및 부가적인 특징과 이점은 후속하는 양호한 실시예에 대한 상세한 설명으로부터 이해할 수 있다.

양호한 실시예는 첨부한 도면을 참조하여 아래에서 상세하게 설명된다.

상기의 도면은 치수에 맞게 그려지지 않았고, 상기의 이론을 도시하는 본 발명을 대표로 나타냄을 알 수 있다. 도면에 도시된 압력비와 압력차 조합식 릴리이프 밸브의 특징은 설명과 이해를 용이하기 위하여 다른 것에 비해서 확대되거나 왜곡되어 있다. 다양한 변경 실시예에서 도시되는 유사 또는 동일 부품과 모양에 대해서 도면에서는 동일 참조 번호가 사용된다.

고정 스크롤과 선회 스크롤로 구성되는 스크롤형 압축기가 다양한 기능을 제공하는 것은 산업계에 잘 알려져 있다. 대표적인 스크롤형 기계는 냉매와 같은 유체를 압축하는 데 사용되는 스크롤 압축기이다. 본 발명에 따른 스크롤 기계는 부분적으로 그 기계가 사용되는 의도된 용도와 환경에 의해서 정해진 형상과 부품을 갖는다. 도시와 설명을 위하여, 다음의 설명은 양호한 실시예에 따른 스크롤 압축기에 초점을 맞추었다. 그렇지만, 이 기술분야의 숙련자는 여기에 개시된 본 발명의 특징이나 원리를 다른 스크롤형 기계에 용이하게 응용할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 문맥이나 스크롤 기계에 관한 상용구로부터 명확하다면, 편의를 위하여 다음의 설명은 도1에 도시된 형태의 직립 스크롤 압축기의 방향이나 위치를 참조하기 위하여, 상부 또는 위로 및 아래, 더 아래 또는 아래로 라는 방향 용어를 사용할 것이다. 또한, 본 발명은 수평 및 다른 방향의 스크롤형 기계에 응용 가능하다는 것을 이해할 수 있다.

도1에 도시된 양호한 제1실시예에서, 스크롤 압축기(2)는 실질적으로 원통형 하우징 또는 중심 쉘(4) 및 중심 쉘(4)의 상단부에 양호하게는 용접되어서 고정된 상부 쉘(6)로 구성된다. 크랭크케이스(8)는 이의 외부 에지에서 중심 쉘(4)의 내부면에 고정되어 있다. 기부판(13)의 하부면(11)으로부터 축방향 아래로 연장되는 와류형 덮개(12)를 가지는 고정 스크롤(10)은 크랭크케이스(8) 위에 위치되고, (도시되지 않은) 볼트에 의해서 이에 고정된다. 양호한 실시예에서, 볼트 또는 다른 유사한 고정 기구 없이 고정 스크롤(10)을 크랭크케이스(8)에 직접 연결함으로써 고정 스크롤(10)은 중심 쉘(4) 내에 견고하게 장착된다. 기부판(19)의 상부면(17)으로부터 축방향 위로 연장되는 와류형 덮개(18)를 가지는 선회 스크롤(16)은 고정 스크롤(10)과 크랭크케이스(8) 사이에 위치된다. 덮개(12, 18)는 서로 겹쳐져서 두 스크롤들 사이에 일련의 가동 초승달형 압축 포켓(20)을 형성한다.

통로(25)는 선회 스크롤(16) 내에 형성되고, 선회 스크롤(16)의 기부판(19)의 하부면을 포켓(20)의 중간 압력 P_i의 영역과 유체 연통시켜 고정 스크롤(10)의 하부면(11)에 대해 와류형 덮개(18)의 팁을 편향시키는 축방향 컴플라이언스 힘을 제공한다. (도시되지 않은) 한 쌍의 주연방향 시일 또는 밀봉 요소는 선회스크롤(16)과 크랭크케이스(8) 사이에 위치되어, 이러한 축방향 컴플라이언스 힘을 제공하는 중간 압력 유체를 보유하기 위하여 그 사이에 환형의 공동을 제공한다. 이러한 축방향 컴플라이언스 힘을 제공하는 다른 수단도 본 발명과 함께 활용될 수 있다는 것을 알 수 있다. 양호한 실시예에서, 분리판(5)은 이의 외부 주연 방향 에지에서 상부 쉘(6)에 고정되어서, 상부 쉘(6)과 분리판(5)사이에서 머플러 챔버(14)를 형성한다. 흡입 압력 P_s을 가지는 흡입 플리넘(35)은 분리판(5) 아래에 스크롤 압축기(2) 내에 형성된다. 정지 시에 머플러 챔버(14)에서 스크롤들로의 유체 역유동을 막기 위하여 체크 밸브(7)가 고정 스크롤(10)의 배출 포트(15) 위에 있는 분리판(5) 상에 위치된다. 러그(9)는 압축기(2)의 취급을 용이하게 하기 위해서 상부 쉘(6)의 외부면 상에 제공된다.

작동 중에, 모터(30)는 크랭크축(32)의 상단부(29)로부터 축방향 위로 연장되는 편심 핀(34)을 갖는 크랭크축(32)을 회전 구동시킨다. 이에 의해서, 편심 핀(34)은 슬라이더 블록(28)과 부싱(27)을 통해서 선회 스크롤(16)을 구동시킨다. 올드햄 커플링(36)과 같은 회전 방지 기구는 도시된 대로 크랭크케이스(8)와 선회 스크롤(16) 사이에 위치되거나, 고정 스크롤(10)과 선회 스크롤(16)사이에 배치되어 선회 스크롤(16)이 이러한 선회 운동을 할 때, 선회 스크롤(16)의 회전을 방지한다. 올드햄 커플링과 이의 작동은 이 기술분야의 숙련자에게는 주지되어 있으므로 더 이상 설명하지 않는다. 통상적으로 냉매인 유체는 통상적으로 와류형 덮개(12, 18)의 반경 외부 에지 근처에 있는 포켓(20)의 낮은 압력 영역으로 유입된다. 선회 스크롤(16)이 선회함에 따라서, 포켓(20)은 점진적으로 체적이 감소하면서, 와류형으로 내향으로 움직여서, 포켓(20) 내부의 유체를 압축하여 점진적으로 높은 압력으로 되게 한다. 그런 후, 압축된 유체는 배출 압력 P_d에서 배출 포트(15)를 통해서 체크 밸브(7)를 거쳐서 챔버(14)로 포켓(20)의 높은 압력 영역을 빠져 나간다. 그런 후, 압축된 유체는 상부 쉘(6)의 외부 표면을 통해서 연장되는 출구(3)를 통해서 챔버(14)로부터 배출된다. 통상적으로, 흡입 압력 P_s유체를 포트(21)를 거쳐서 흡입 플리넘(35)으로 돌려보내기 위해서 폐쇄 루프가 압축기(2)의 외부에 제공된다. 통상적으로, 이 폐쇄 루프는 증기 압축 냉각 시스템의 부분이 된다. 도2에서 더 명확하게 도시된 대로, 개방단부(41)를 가지는 챔버(40)는 고정 스크롤(10) 내에 형성된다. 커버(43)는 챔버(40)의 개방단부(41)를 폐쇄하기 위하여 개방단부(41)에서 정합 나사부 또는 다른 적절한 수단에 의해서 고정 스크롤(10)에 밀봉식 고정된다. 챔버(40)는 제1통로(42)를 통해서 배출 포트(15) 내의 배출 압력 P_d유체에, 제2통로(44)를 통해서 흡입 플리넘(35) 내의 흡입 압력 P_s유체에, 제3통로를 통해서 포켓(20) 내의 중간 압력 P_i유체에 유체 연통되어 노출되어 있다. 압력 릴리이프 장치(49)는 챔버(40)내에 수용되어 있다. 압력 릴리이프 장치(49)는 피스톤(50)과 같은 그 내부에 형성된 공동(52)을 가진 밸브 부재를 포함한다. 양호하게도 피스톤(50)은 중간 압력 P_i유체와 흡입 플리넘(35) 사이에 유체 압력 시일을 제공하도록 챔버(40) 내에 고정 스크롤(10)의 제1표면(67)과 밀봉식 결합하기 위해서 압축기에 대해 실질적으로 반경 방향으로 움직인다. 여기서 사용될 때, 고정 스크롤(10)의 표면은 단일체의 표면 소위 일편구조물인 고정 스크롤의 표면을 의미한다. 다른 양호한 실시예에서 피스톤(50)은 압축기(2)의 축에 대하여 경사각으로 움직인다는 것을 알 수 있다.

양호한 실시예에서, 피스톤(50)은 (아래에 설명된 구멍(66)을 제외하고는) 폐쇄된 제1단부(56)와 개방된 제2단부(58)를 가지는 원통형 제1부분(54)으로 형성된다. 내부 표면(57)으로부터 (피스톤(50)에 대해서) 축방향으로 연장되는 리세스(62)를 가진 캡(60)은 개방 단부(58)에 밀봉식으로 고정된다. 캡(60)은 중간 압력 P_i유체에 노출되는 외부 표면적 A를 가진다. O형 링(63)과 같은 탄성 부재는 캡(60)의 외부 표면(69) 내부의 환형 리세스(65) 내에 배치된다. O형 링(63)은 피스톤(50)과 챔버(40)의 내부 표면(67) 사이에 위치하고, 중간 압력 P_i유체를 내장하는 포켓(20)과 챔버(40) 사이에 유체 압력 시일을 제공한다.

피스톤(50)의 제1단부(56)는 고정 스크롤(10)의 제2표면(59)과 밀봉 해제식으로 결합한다. 도시된 양호한 실시예에서, 제2표면(59)은 제1통로(42)의 절두 원추형 부분이고, 제1단부(56)는 대응 절두 원추형 프로파일을 갖는다. 제1단부(56)의 표면적 A'은 배출 압력 P_d유체에 노출되어 있다. 포트(64)는 공동(52)이 챔버(40)와 유체 연통하도록 피스톤(50)의 측벽 내에 형성된다. 구멍(66)은 제1단부(56)가 제1통로(42)와 밀봉 해제식으로 결합할 때, 구멍(66)이 제1통로(42)와 동축상에 있도록 피스톤(50)의 제1단부(56) 내에 형성된다.

헤드(70)와 스템(72)을 갖는 플런저(68)와 같은 압력 릴리이프 밸브는 공동(52)내에 수용된다. 스템(72)은 플런저(68)가 반경 방향으로 (다시 말하면, 전체 압축기에 대해 반경 방향으로) 움직임에 따라 캡(60)의 리세스(62)에 의해 수납되어 그 안에서 움직인다. 양호한 실시예에서 플런저(68)와 피스톤(50)은 동축으로 정렬되어 있다. 헤드(70)는 소정의 스프링 힘을 갖는 스프링(74)과 같은 편향 부재에 의해서 편향되어서 구멍(66)과 밀봉 해제식으로 결합된다. 헤드(70)의 외부 표면적 A"은 구멍(66)과 제1통로(42)를 통해서 배출 압력 P_d유체에 노출된다. 도시된 실시예에서, 스프링(74)은 압축된 코일 스프링이고, 한 단부에서 캡(60)의 내부 표면에 대해 편향되고, 다른 단부에서 플런저(68)의 헤드(70)에 대해 편향되어 있다.

작동 중에, 흡입 압력 P_s에 대한 배출 압력 유체 P_d의 비가 소정의 값을 초과할 때, 피스톤(50)은 배출 압력 P_d유체를 배출 포트(15)에서 흡입 플리넘(35)으로 통과시킨다. 흡입 압력에 대한 배출 압력의 비가 소정의 값을 초과할 때, 특히, 수학식1을 만족할 때, 피스톤(50)은 배출 압력 P_d유체를 제1통로(42)와 제2통로(44)를 통해서 흡입 플리넘(35)으로 통과시키도록 작동한다.

[수학식 1]

P_d/ P_sA/A'[(P_i/P_s)-1]+1+(F/A'P_s)

여기서, F는 챔버(40)의 내부 표면(67) 상에서 피스톤(50)에 대하여 작용하는 마찰력이다.

P_i/ P_s의 비는 기본적으로 제 시간에 주어진 지점에서 지배적인 조건에 따른 압축기(2)의 형상과 운동학의 함수임을 알 수 있다. 스크롤형 압축기에서, 와류형 덮개에 의해서 형성되는 포켓 내의 압력은 와류형 덮개의 외부 주변 에지에서의 낮은 값으로부터 중심에서의 높은 값으로 증가한다. 따라서, P_i는 와류형 덮개(12)에 대한 제3통로(46)의 반경 위치에 의해서 주로 결정된다. 다른 형상에서는, 통로(46)는 중간 및 배출 압력과 교대로 연통하여 통로(46) 내에 시 평균 압력값를 발생시킨다. 여기서

도시된 양호한 실시예에서, [P_d-P_s]A"의 값이 스프링(74)의 소정의 스프링 힘을 초과할 때마다, 플런저(68)는 배출 압력 P_d유체를 배출 포트(15)에서 제1통로(42), 구멍(66), 포트(64) 및 제2통로를 거쳐서 흡입 플리넘(35)으로 통과시킨다. 따라서, 플런저(68)는 압축기(2)의 과도 압력차에 응답하여 이를 완화시킨다.

또한, 역회전의 상태와 같은 P_sP_d의 경우마다, 유체를 흡입 플리넘(35)에서 배출 포트(15)로 통과시켜서 이 장치가 압축기(2)의 부하를 제거한다는 것을 알 수 있다.

피스톤(50)의 다른 양호한 실시예가 도3에 도시된다. 이 실시예에서, 제1통로(42)는 원추형 부분이 없이 고정 스크롤(10)을 통해서 연장된다. 제1단부(56)는 상승된 환형 부분(76)을 가지고, 제1통로(42)를 통해서 배출 압력 P_d유체에 노출되는 오목한 표면적 A"을 이룬다. 환형 부분(76)은 제1통로(42) 부근에서 고정 스크롤(10)과 접촉해서 밀봉식으로 결합된다. 이 실시예는 위에서 설명된 실시예처럼 과도 압력비와 압력차를 완화하기 위하여 동일한 방법으로 작동한다.

스크롤 압축기(2)는 높은 압력 차 또는 압력비의 경우에 모터(30) 부근의 영역에 배출 가스를 통과시키기 위한 (도시되지 않은) 통로 및/또는 적절한 도관이 구비하는 것을 알 수 있다. 이러한 가스들은 이러한 조건하에서 (도시되지 않은) 고온감지 정지장치 또는 모터 프로텍터가 압축기 모터를 정지시키는 것을 허용하는 상승된 온도를 가진다. 이러한 고온 감지 장치는 이 기술분야의 숙련자에게 주지의 사실이므로, 여기서는 더 자세한 설명을 필요로 하지 않는다.

전술한 발명의 개시 내용과 양호한 실시예의 설명에 의해서, 이 기술분야의 숙련자는 본 발명의 사상 내에서 다양한 변경과 개조가 이루어질 수 있음을 알 수 있다. 이러한 모든 변경과 개조를 첨부한 청구항에 의해 보호하고자 한다.

Claims (30)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 흡입 압력의 유체를 내장하기 위한 흡입 플리넘(35)을 형성하는 하우징(4)과, 하우징(4) 내에 위치되고 와류형 덮개(18)를 가진 선회 스크롤(16)과, 하우징 내(4)에 장착되며, 선회 스크롤(16)의 와류형 덮개(18)와 겹쳐져서 그 사이에 중간 압력 유체를 내장하기 위한 포켓(20)을 형성하는 와류형 덮개(12), 배출 압력의 유체를 통과시키기 위한 배출 포트(15) 및 고정 스크롤 내부에 형성되어 상기 배출 포트(15)와 흡입 플리넘(35) 및 포켓(20)에 노출되는 챔버(40)를 가지는 하우징(4) 내에 위치되는 고정 스크롤(10)과, 고정 스크롤(10)의 제1표면(67)과 밀봉식으로 결합하여 포켓(20)과 흡입 플리넘(35) 사이에 시일을 제공하고, 고정 스크롤(10)의 제2표면(59)과 밀봉 해제식으로 결합하여 배출 포트와 흡입 플리넘 사이에 해제 가능한 시일을 제공하는 방식으로 챔버 내(40)에 형성된 압력 릴리이프 장치(49)를 조합식으로 포함하는 스크롤형 기계(2)에 있어서,

   압력 릴리이프 장치(49)는 흡입 압력에 대한 배출 압력의 비가 소정의 값을 초과하고 배출 압력과 흡입 압력의 차가 소정의 값을 초과할 때 유체를 배출 포트(15)로부터 흡입 플리넘(35)으로 통과시키도록 스크롤형 기계에 대해 반경 방향으로 작동하는 것을 특징으로 하는 스크롤형 기계.
5. 제4항에 있어서, 압력 릴리이프 장치가 배출 압력과 흡입 압력 사이의 차가 소정의 값을 초과할 때, 유체를 흡입 플리넘으로 통과시키는 것을 특징으로 하는스크롤형 기계.
6. 제4항에 있어서, 고정 스크롤(10)이 배출 포트(15)와 챔버(40) 사이에 유체 연통을 제공하는 제1통로(42), 흡입 플리넘(35)과 챔버(40) 사이에 유체 연통을 제공하는 제2통로(44) 및 포켓(20)과 챔버(40) 사이에 유체 연통을 제공하는 제3통로(46)를 가지는 것을 특징으로 하는 스크롤형 기계.
7. 제6항에 있어서, 압력 릴리이프 장치(49)가 피스톤(50)을 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤형 기계.
8. 제7항에 있어서, 고정 스크롤(10)의 제2표면(59)이 제1통로(42)의 표면이고, 배출 포트(15)와 흡입 플리넘(35) 사이의 해제 가능한 시일이 피스톤(50)의 제1단부(56)가 제1통로(42)의 표면과 해제 가능하게 결합함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤형 기계.
9. 제7항에 있어서, 피스톤(50)은, 그 내부에 형성되어 압력 릴리이프 밸브를 수용하는 공동(52)과, 챔버(40)와 상기 공동(52) 사이에 유체 연통을 제공하는 포트(64)를 가지는 것을 특징으로 하는 스크롤형 기계.
10. 제9항에 있어서, 압력 릴리이프 밸브가 피스톤(50)의 제1단부(56)에 형성된 구멍(66)과 밀봉 해제식으로 결합되게 편향된 플런저를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤형 기계.
11. 제10항에 있어서, 플런저가 편향되어서 스프링(74)을 거쳐 구멍(66)과 밀봉 해제식으로 결합된 것을 특징으로 하는 스크롤형 기계.
12. 제10항에 있어서, 플런저와 피스톤(50)이 동축상에 있고, 스크롤형 기계에 대하여 반경 방향으로 움직이는 것을 특징으로 하는 스크롤형 기계.
13. 제7항에 있어서, 제1통로(42)가 챔버(40) 부근에서 절두 원추형 부분을 가지고, 피스톤(50)의 제1단부(56)가 제1통로(42)의 절두 원추형 부분과 밀봉 해제식으로 정합 결합을 하기 위한 대응 절두 원추형인 것을 특징으로 하는 스크롤형 기계.
14. 제10항에 있어서, 피스톤(50)의 제1단부(56)가 제1통로(42) 부근에서 고정 스크롤(10)과 밀봉 해제식으로 결합되는 상승된 환형의 부분(76)을 가지는 것을 특징으로 하는 스크롤 기계.
15. 제4항에 있어서, 탄성 부재(63)가 제1표면(67)과의 밀봉식 결합을 제공하는 것을 특징으로 하는 스크롤형 기계.
16. 제15항에 있어서, 탄성 부재(63)가 O형 링을 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤형 기계.
17. 삭제
18. 제4항에 있어서, 압력 릴리이프 장치(49)가,

    내부에 형성되고 포트(44)를 통해 흡입 플리넘(35)과 유체 연통하고 제1구멍(66)을 통해 배출 포트(15)와 유체 연통하는 공동(52), 배출 포트(15)에 노출된 제1단부(56), 포켓(20)에 노출된 제2단부(60), 제1단부(56) 내에 형성된 제1구멍(66) 및 외부 표면에 형성된 포트(64)를 가지는 피스톤(50)과,

    공동(52) 내에 수용되는 플런저와,

    플런저와 공동(52)의 표면(57) 사이에 위치되고, 플런저를 제1구멍에 대하여 편향시켜 제1구멍(66)과 밀봉 해제식으로 결합시키도록 구성된 편향 부재(74)를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤형 기계.
19. 제18항에 있어서, 피스톤(50)이 흡입 압력에 대한 배출 압력의 비가 소정의 값을 초과할 때 유체를 흡입 플리넘(35)으로 통과시키고,

    플런저가 배출 압력과 흡입 압력의 차가 소정의 값을 초과할 때 유체를 흡입 플리넘(35)으로 통과시키는 것을 특징으로 하는 스크롤형 기계.
20. 제18항에 있어서, 고정 스크롤(10)이 배출 포트(15)와 챔버(40) 사이에 유체 연통을 제공하는 제1통로(42), 흡입 플리넘(35)과 챔버(40) 사이에 유체 연통을 제공하는 제2통로(44) 및 포켓(20)과 챔버(40) 사이에 유체 연통을 제공하는 제3통로(46)를 갖는 것을 특징으로 하는 스크롤형 기계.
21. 삭제
22. 삭제
23. 삭제
24. 삭제
25. 삭제
26. 삭제
27. 삭제
28. 삭제
29. 삭제
30. 삭제