KR101192642B1 - 용량조절 시스템을 가진 압축기 - Google Patents

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Abstract

압축기는 일련의 압축 포켓을 형성하기 위해 맞물려 결합하는 선회 및 비선회 스크롤 멤버를 포함하며, 이러한 압축기는 선회 스크롤 멤버가 제 1 위치에 있는 때에는 제 1 포켓을 포함한다. 비선회 스크롤 멤버에 있는 제 1 포팅은 압축 사이클의 일부분 동안 제 1 포켓과 연통한다. 제 1 포켓은, 제 1 포팅에 관하여 반경 방향의 내측에 위치하며 압축 사이클 동안 제 1 포팅과의 연통으로부터 격리되는 반경 방향의 최외각 포켓 세트를 포함할 수 있다. 선회 스크롤 멤버가 제 1 위치에 있는 때에는, 제 1 포팅은 스파이럴 랩의 반경 방향으로 외측의 위치에 있되 제 1 포켓에 바로 인접한 위치에서 선회 스크롤 멤버의 스파이럴 랩에 정렬하다. 선회 스크롤 멤버가 제 1 위치에 있는 때에는, 추가 포팅은 제 1 포켓에 관하여 반경 방향으로 외측에 있는 각각의 압축 포켓과 연통한다.

Description

용량조절 시스템을 가진 압축기{COMPRESSOR HAVING CAPACITY MODULATION SYSTEM}
본 발명은 압축기, 특히 용량조절 시스템을 가진 압축기와 관련된다.
이 식별항목에서는 반드시 종래기술은 아닌 것으로, 본 발명과 관련된 배경기술을 설명한다.
스크롤 압축기는 압축기의 작동 용량을 변화시키는 다양한 용량 조절 장치를 포함한다. 용량 조절 장치는 스크롤 멤버를 관통하여 연장되는 유체 통로를 포함하여, 이에 의해 압축 포켓과 압축기의 다른 압력부 사이의 유체 연통을 선택적으로 제공할 수 있다.
압축기는 하우징과 상기 하우징 내에 지지되며, 제 1 엔드 플레이트 및 상기 제 1 엔드 플레이트로부터 연장되는 제 1 스파이럴 랩을 포함하는 비선회 스크롤 멤버를 포함할 수 있다. 선회 스크롤 멤버는 상기 하우징 내에 지지되며, 제 2 엔드 플레이트로부터 연장되는 제 2 스파이럴 랩을 가지는 상기 제 2 엔드 플레이트를 포함하며, 상기 제 1 스파이럴 랩과 맞물려 결합하여 일련의 압축 포켓을 형성할 수 있다. 제 1 포팅은 상기 제 1 엔드 플레이트를 통과해 연장되며, 상기 제 1 스파이럴 랩의 반경 방향의 외부 표면에 대해 반경 방향의 외측에 있되, 상기 제 1 스파이럴 랩의 바깥쪽 말단에서부터 상기 제 1 스파이럴 랩을 따라 내측으로 적어도 540°에 위치한다. 상기 제 1 포팅은 상기 선회 및 비선회 스크롤 멤버의 압축 사이클의 일부분 동안 상기 일련의 압축 포켓 중 하나인 제 1 압축 포켓과 연통할 수 있다. 상기 선회 스크롤 멤버가 제 1 위치에 있는 때에는 상기 제 1 및 제 2 스파이럴 랩은 서로 인접하여 제 1 조절 용량 포켓을 형성할 수 있다. 상기 제 1 조절 용량 포켓은, 상기 제 1 포팅에 대해 반경 방향으로 내부에 위치하고 상기 압축 사이클의 전체 사이클 동안 상기 제 1 포팅과의 연통으로부터 격리되는 반경 방향의 최외각 압축 포켓 세트를 포함할 수 있다. 상기 선회 스크롤 멤버가 제 1 위치에 있는 때에는, 상기 제 1 포팅은 반경 방향으로 상기 제 2 스파이럴 랩의 외측에 있되 상기 제 1 조절 용량 포켓에 바로 인접한 위치에서 상기 제 2 스파이럴 랩에 정렬할 수 있다. 추가 포팅은, 상기 제 1 엔드 플레이트를 통과해 연장되며, 상기 선회 스크롤 멤버가 제 1 위치에 있는 때에 상기 제 1 조절 용량 포켓에 대해 반경 방향으로 외측에 있는 각각의 상기 압축 포켓과 연통할 수 있다.
상기 압축기의 제 1 포팅은 20°이상의 환형의 각도 범위를 가질 수 있다.
상기 압축기는 상기 제 1 과 제 2 스파이럴 랩의 상기 인접에 의해 형성되는 제 1 각도 위치를 포함하며, 상기 제 1 각도 위치는 상기 제 1 포팅의 출발 위치이다.
상기 압축기는 상기 제 1 엔드 플레이트를 통과해 연장되며, 상기 제 1 스파이럴 랩의 반경 방향의 내부 표면에 대해 반경 방향의 내측에 있되, 상기 제 1 스파이럴 랩의 바깥쪽 말단에서부터 상기 제 1 스파이럴 랩을 따라 내측으로 적어도 360°에 위치하는 제 2 포팅을 포함할 수 있다. 상기 제 2 포팅은 상기 압축 사이클의 일부분 동안 상기 일련의 압축 포켓 중 하나인 제 2 압축 포켓과 연통할 수 있다. 상기 선회 스크롤 멤버가 제 1 위치의 다음의 위치인 제 2 위치에 있는 때에는 상기 제 1 과 제 2 스파이럴 랩은 서로 인접하여 제 2 조절 용량 포켓을 형성할 수 있다. 상기 제 2 조절 용량 포켓은, 상기 제 1 및 제 2 포팅에 대해 반경 방향으로 내부에 위치하고 상기 압축 사이클의 전체 사이클 동안 상기 제 1 및 제 2 포팅과의 연통으로부터 격리되는 반경 방향의 최외각 압축 포켓 세트를 포함할 수 있다.
상기 압축기의 제 2 포팅은 20°이상의 환형의 각도 범위를 가질 수 있다.
상기 압축기의 제 2 포팅은, 상기 선회 스크롤 멤버가 제 2 위치에 있는 때에는, 제 2 스파이럴 랩으로부터 반경 방향으로 외측에 있되 상기 반경 방향의 최외각 압축 포켓 세트에 바로 인접한 위치에서 상기 제 2 스파이럴 랩에 정렬될 수 있다.
상기 압축기의 제 2 포팅은, 상기 선회 스크롤 멤버가 제 1 위치에 있는 때에는 상기 제 1 조절 용량 포켓과 연통할 수 있다.
상기 선회 스크롤 멤버가 제 1 위치에서 제 2 위치로 변위한 후에는, 상기 제 2 조절 용량 포켓은 상기 제 1 조절 용량 포켓에 대응할 수 있다.
상기 압축기의 상기 추가 포팅은, 상기 제 1 스파이럴 랩의 반경 방향의 외부 표면에 대해 반경 방향의 외측에 있되, 상기 제 1 스파이럴 랩의 바깥쪽 말단에서부터 상기 제 1 스파이럴 랩을 따라 내측으로 540°보다 작은 각도에 위치하는 제 3 포팅을 포함할 수 있다.
상기 압축기의 추가 포팅은, 상기 제 1 스파이럴 랩의 반경 방향의 내부 표면에 대해 반경 방향의 내측에 있되, 상기 제 1 스파이럴 랩의 바깥쪽 말단에서부터 상기 제 1 스파이럴 랩을 따라 내측으로 360°보다 작은 각도에 위치하는 제 4 포팅을 포함할 수 있다.
상기 제 1 포팅 내의 압력은 상기 압축 사이클 동안 연속적으로 증가할 수 있다.
상기 압축기는, 상기 선회 스크롤 멤버가 제 1 위치에 있는 때에는 상기 제 1 포팅의 전체를 덮는 상기 제 2 스파이럴 랩를 포함할 수 있다.
상기 선회 스크롤 멤버가 제 1 위치에 있는 때에는, 상기 제 1 포팅은 상기 제 2 스파이럴 랩에 의해 상기 압축 포켓과의 연통으로부터 격리될 수 있다.
상기 압축기의 제 1 포팅은 연속적인 구멍을 포함할 수 있다.
상기 압축기의 포팅은 일련의 불연속적인 구멍을 포함할 수 있다.
상기 압축기는, 상기 제 1 조절 용량 포켓으로부터 반경 방향의 외측에 위치하는 상기 압축 포켓과 상기 압축 포켓의 외부에 있는 바이패스 로케이션 사이에 선택적인 연통을 제공하기 위해, 상기 제 1 포팅 및 상기 추가 포팅과 연통하는 밸브 멤버를 포함할 수 있다.
상기 바이패스 로케이션은 압축기의 흡입 압력부를 포함할 수 있다.
본 발명의 적용 가능한 추가적인 분야를 본 명세서의 설명으로부터 명백히 알 수 있을 것이다. 상세한 설명 및 특정 실시예는 설명의 편의를 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 의도한 것이 아니다.
여기에 설명하는 도면은 단순히 설명을 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 의도한 것이 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 압축기의 단면도이다.
도 2는 도 1의 압축기의 비선회 스크롤 멤버의 평면도이다.
도 3은 도 1의 압축기의 비선회 스크롤, 시일 어셈블리, 및 모듈레이션 시스템의 단면도이다.
도 4는 도 3의 비선회 스크롤, 시일 어셈블리, 및 모듈레이션 시스템의 추가적인 단면도이다.
도 5는 도 1의 선회 스크롤 멤버가 하나의 위치에 있는 경우의 개략도이다.
도 6은 도 1의 선회 스크롤 멤버가 다른 위치에 있는 경우의 개략도이다.
도 7은 도 1의 선회 스크롤 멤버가 다른 위치에 있는 경우의 개략도이다.
도 8은 도 1의 선회 스크롤 멤버가 다른 위치에 있는 경우의 개략도이다.
도 9는 도 1의 선회 스크롤 멤버가 다른 위치에 있는 경우의 개략도이다.
도 10은 도 1의 선회 스크롤 멤버가 다른 위치에 있는 경우의 개략도이다.
도 11은 도 1의 선회 스크롤 멤버가 다른 위치에 있는 경우의 개략도이다.
도 12는 본 발명에 따른 변형된 압축 기구에 대한 개략적인 도시이다.
이하의 실시형태의 설명은 단순히 예시적인 것일 뿐이며, 본 발명, 그 적용 또는 사용을 한정하는 것으로 의도된 것이 아니다. 도면 전체에 걸쳐 상응하는 도면부호는 같거나 상응하는 부분을 지시하는 것은 물론이다.
본 명세서에서 교시하는 사항은 밀폐형 머신(hermetic machines), 개방 구동형 머신(open drive machines), 비밀폐형 머신(non-hermetic machines)을 포함하여 많은 다양한 형태의 스크롤 압축기(scroll compressors) 및 로터리 압축기(rotary compressors)에 적용되기에 적합하다. 예시를 목적으로 하여, 압축기(10)는 도 1의 종단면도에 나타내진 바와 같이 로우-사이드 타입(low-side type), 즉 모터와 압축기가 밀폐 셸 내의 흡입 가스에 의해 냉각되는 밀폐형 스크롤 냉매 압축기로서 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 압축기(10)는 밀폐형 셸 어셈블리(12), 메인 베어링 하우징 어셈블리(14), 모터 어셈블리(16), 압축 기구(18), 시일 어셈블리(20), 냉매 배출 피팅(22), 배출 밸브 어셈블리(24), 흡입 가스 입구 피팅(26), 및 모듈레이션 어셈블리(27)를 구비할 수 있다. 셸 어셈블리(12)는 메인 베어링 하우징(14), 모터 어셈블리(16), 및 압축 기구(18)를 포함할 수 있다.
셸 어셈블리(12)는 압축기 하우징을 대체로 형성하며 원통형 셸(28), 엔드 캡(30), 횡단 방향으로 뻗어있는 파티션(32), 및 하단부의 베이스(34)를 포함할 수 있다. 엔드 캡(30)과 파티션(32)은 배출 챔버(36)를 대체로 형성할 수 있다. 배출 챔버(36)는 압축기(10)용 배출 소음기를 대체로 형성할 수 있다. 냉매 배출 피팅(22)은 엔드 캡(30)에 있는 개구부(38)에서 셸 어셈블리(12)에 부착될 수 있다. 배출 밸브 어셈블리(24)는 배출 피팅(22)에 장착될 수 있고, 이는 대체로 역 유동 조건을 방지할 수 있다. 흡입 가스 입구 피팅(26)은 개구부(40)에서 셸 어셈블리(12)에 장착될 수 있다. 파티션(32)은 압축 기구(18)와 배출 챔버(36) 사이에 통로를 제공하며 파티션을 통과하는 배출 통로(46)를 구비할 수 있다.
메인 베어링 하우징 어셈블리(14)는 스테이킹(staking) 공정과 같은 적절한 방법으로 복수의 지점에서 셸(28)에 고정될 수 있다. 메인 베어링 하우징 어셈블리(14)는 메인 베어링 하우징(52), 메인 베어링 하우징 안에 장착된 제 1베어링(54), 부싱(55), 및 잠금장치(57)를 구비할 수 있다. 메인 베어링 하우징(52)은 바깥쪽 반경 방향으로 이어진 암(58)을 가지는 중앙 몸통부(56)를 포함할 수 있다. 중앙 몸통부(56)는 개구부(64)를 가지는 제 1 부분(60) 및 제 2 부분(62)을 구비할 수 있다. 제 2 부분(62)는 제 1베어링(54)을 포함할 수 있다. 제 1 부분(60)은 축 방향 말단부 표면에 환형의 편평한 스러스트 베어링면(66)을 구비할 수 있다. 암(58)은, 암을 통해 연장되며 잠금장치(57)를 수용하는 개구(70)를 포함할 수 있다.
모터 어셈블리(16)는 일반적으로 모터 고정자(76), 회전자(78), 구동 샤프트(80)를 구비할 수 있다. 권선부(winding)(82)는 고정자(76)를 통과할 수 있다. 모터 고정자(76)는 셸(28) 내에 압력 끼워맞춤될 수 있다. 구동 샤프트(80)는 회전자(78)에 의해 회전구동될 수 있다. 회전자(78)는 구동 샤프트(80)에 압력 끼워맞춤될 수 있다. 구동 샤프트(80)는 평면(86)을 갖는 편심 크랭크 핀(84)을 포함할 수 있다.
압축 기구(18)는 선회 스크롤(104)과 비선회 스크롤(106)을 대체로 포함할 수 있다. 선회 스크롤(104)은 상부면에 스파이럴 베인 또는 랩(110)을 갖는 엔드 플레이트(108)와 하부면에 환형의 편평한 스러스트면(112)을 구비할 수 있다. 스러스트면(112)은 메인 베어링 하우징(52)의 상부면의 환형의 편평한 스러스트 베어링면(66)과 접촉할 수 있다. 원통형 허브(114)는 스러스트면(112)으로부터 하방으로 돌출하며 그 내부에 회전 가능하게 배치되는 구동 부싱(116)을 구비할 수 있다. 구동 부싱(116)은 내측 보어를 구비하며, 내측 보어는 그 내부에 크랭크 핀(84)을 구동 가능하게 배치할 수 있다. 크랭크 핀 평면(86)은 구동 부싱(116)의 내측 보어의 일부 평면과 구동 가능하게 결합하여 반경 방향에 적합한 구동계(driving arrangement)를 제공한다. 올덤 커플링(117)은 선회 스크롤(104)과 비선회 스크롤(106)과 결합하여 선회 및 비선회 스크롤 사이에 상대 회전이 발생하지 않게 할 수 있다.
도 2 내지 5를 참조하면, 비선회 스크롤(106)은 하부면에 스파이럴 랩(120), 외부 반경 방향으로 연장되는 일련의 플렌지 부(121), 및 환형 링(123)을 갖는 엔드 플레이트(118)를 구비할 수 있다. 스파이럴 랩(120)은 선회 스크롤(104)의 랩(110)과 결합하여, 일련의 포켓을 형성할 수 있다. 스파이럴 랩(110, 120)에 의해 형성되는 포켓은 아래에서 설명되는 바와 같이 압축 기구(18)의 압축 사이클 동안 변할 수 있다. 엔드 플레이트(118)는 아래에서 설명되는 바와 같이 엔드 플레이트 내에 제 1 및 제 2 포팅(148, 149) 만을 포함하거나, 제 3 및 제 4 포팅(150, 151)을 추가적으로 포함할 수 있다.
제 2 포팅(149)은 제 1 포팅(148)에 관하여 반경 방향으로 내부에 위치할 수 있으며, 제 4 포팅(151)은 제 3 포팅(150)에 관하여 반경 방향으로 내부에 위치할 수 있다. 더욱 상세하게 말하자면, 제 4 포팅(151)은 스파이럴 랩(120)의 반경 방향의 내부 표면에 관하여 반경 방향으로 내측에 위치하며, 스파이럴 랩(120)의 바깥쪽 말단(119)에서부터 스파이럴 랩(120)을 따라 내측으로 적어도 360°에 위치할 수 있다. 제 2 포팅(149)은 스파이럴 랩(120)의 반경 방향의 외부 표면에 관하여 반경 방향으로 외측에 위치하며, 선회 스크롤(104)의 스파이럴 랩(110)의 바깥쪽 말단(110-1)이 압축 사이클 동안 단속적으로 접촉하게 되는 위치(110-2)에서부터 스파이럴 랩(120)을 따라 내측으로 적어도 360°에 위치하거나, 바깥쪽 말단(119)으로부터 스파이럴 랩(120)을 따라 내측으로 적어도 540°에 위치할 수 있다. 제 3 포팅(150)은 스파이럴 랩(120)의 반경 방향의 내부에 표면에 관하여 스파이럴 랩(120)을 따라 반경 방향으로 내측에 위치할 수 있으며, 스파이럴 랩(120)의 바깥쪽 말단(119)에서부터 내측으로 360°이내에 위치할 수 있다. 제 1 포팅(148)은 스파이럴 랩(120)의 반경 방향의 외부 표면에 관하여 반경 방향으로 외측에 위치하며, 위치(110-2)로부터 내측으로 360°이내에 위치하거나, 바깥쪽 말단(119)으로부터 스파이럴 랩(120)을 따라 내측으로 540°이내에 위치할 수 있다.
도 5는 스파이럴 랩(110, 120)에 의해 형성되는 제 1, 제 2, 제 3, 제 4, 제 5 및 제 6 포켓(122-1, 124-1, 126-1, 128-1, 130-1, 132-1)을 도시한다. 더욱 상세하게 말하자면, 도 5는 제 1 및 제 2 포켓(122-1, 124-1)에 대한 압축 사이클의 시작을 도시한다. 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 포켓(122-1, 124-1, 126-1, 128-1)은 압축 포켓을 형성할 수 있으며, 제 5, 제 6 포켓(130-1, 132-1)은 비선회 스크롤(106) 내의 배출 통로(134)와 연통하는 배출 포켓을 형성할 수 있다. 선회 스크롤(104) 내의 리세스(176)는 제 5 포켓(130-1)과 배출 통로(134) 사이의 연통을 제공할 수 있다.
도 6은 제 1 위치에 있는 선회 스크롤(104)을 도시한다. 제 1 위치는 대략 도 5에 관하여 구동 샤프트의 거의 80°회전에 해당할 수 있다. 제 1, 제 2, 제 3, 제 4, 제 5, 및 제 6 포켓(122-2, 124-2, 126-2, 128-2, 130-2, 132-2)은, 선회 스크롤(104)이 제 1 위치에 있는 때에는 스파이럴 랩(110, 120)에 의해 형성될 수 있다. 제 1 위치에 있는 때에는, 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 포켓(122-2, 124-2, 126-2, 128-2)은 압축 포켓을 형성할 수 있으며, 제 5 및 제 6 포켓(130-2, 132-2)은 배출 포켓을 형성할 수 있다. 제 3 및 제 4 포켓(126-2, 128-2)은 제 2 포팅(149)에 관하여 압축 기구(18)에 있어서 제 1 용량 조절 포켓(modulated capacity pocket)을 형성할 수 있다.
제 1 용량 조절 포켓은, 제 2 포팅(149)에 관하여 반경 방향으로 내측에 배치되는 반경 방향의 최외각 압축 포켓(radially outermost compression pocket)으로 규정될 수 있으며, 제 1 용량 조절 포켓이 형성되는 시간부터 제 1 용량 조절 포켓에 있는 체적이 배출 통로(134)를 통하여 배출될 때까지 제 2 포팅(149)으로부터 격리될 수 있다. 따라서, 제 1 용량 조절 포켓 내의 체적은 아래에서 설명하는 바와 같이 압축 사이클의 나머지 시간 동안 제 2 포팅(149)으로부터 격리될 수 있다. 제 1 용량 조절 포켓의 체적은 선회 스크롤(104)의 제 1 위치에 있는 때에 최대 체적이 될 수 있으며, 배출 통로(134)를 통해 배출될 때까지 연속적으로 가압될 수 있다.
선회 스크롤(104)이 제 1 위치에 있는 때에는, 선회 스크롤(104)의 스파이럴 랩(110)은 제 1 위치(125-2)에서 스파이럴 랩(120)의 외부의 반경 표면에 인접할 수 있으며, 제 1 위치(125-2)와 통상 반대편인 제 2 위치(127-2)에서 스파이럴 랩(120)의 내부의 반경 표면에 인접할 수 있다. 제 2 포팅(149)은, 선회 스크롤(104)이 제 1 위치에 있는 때에는 제 1 위치(125-2)에 해당하는 제 1 각도 위치(angular position)에서 시작하여, 구동 샤프트(80)의 회전 방향(R)으로 스파이럴 랩(110)을 따라 적어도 20°의 각도로 연장될 수 있다. 선회 스크롤(104)이 제 1 위치에 있는 때에는 제 2 포팅(149)은 스파이럴 랩(110)에 의해 밀폐될 수 있다. 선회 스크롤(104)이 제 1 위치에 있는 때에는 제 4 포팅(151)의 일부는 제 3 및 제 4 포켓(126-2, 128-2)과 연통할 수 있다. 선회 스크롤(104)이 제 1 위치에 있는 때에는, 제 1 포팅(148)은 제 1 포켓(122-2)과 연통할 수 있으며, 제 3 포팅(150)은 제 2 포켓(124-2)과 연통할 수 있다.
도 7은 제 2 위치에 있는 선회 스크롤(104)을 도시한다. 제 2 위치는 대략 도 5에 관하여 구동 샤프트의 거의 100°회전에 해당할 수 있다. 선회 스크롤(104)이 제 2 위치에 있는 때에는, 제 1, 제 2, 제 3, 제 4, 제 5, 및 제 6 포켓(122-3, 124-3, 126-3, 128-3, 130-3, 132-3)은 스파이럴 랩(110, 120)에 의해 형성될 수 있다. 제 2 위치에 있는 때에는, 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 포켓(122-3, 124-3, 126-3, 128-3)은 압축 포켓을 형성할 수 있으며, 제 5 및 제 6 포켓(130-3, 132-3)은 비선회 스크롤(106)에 있는 배출 통로(134)와 연통하는 배출 포켓을 형성할 수 있다. 제 3 및 제 4 포켓(126-3, 128-3)은 제 2 및 제 4 포팅(149, 151)에 관하여 압축 기구(18)에 있어서 제 2 용량 조절 포켓을 형성할 수 있다.
제 2 위치에 있는 때에는, 제 2 용량 조절 포켓은, 제 2 및 제 4 포팅(149, 151)에 관하여 반경 방향으로 내측에 배치되는 반경 방향의 최외각 압축 포켓으로 규정될 수 있으며, 선회 스크롤(104)이 제 2 위치에 있는 시간부터 제 2 용량 조절 포켓에 있는 체적이 배출 통로(134)를 통하여 배출될 때까지 제 2 및 제 4 포팅(149, 151)으로부터 격리될 수 있다. 선회 스크롤(104)이 제 1 위치에서 제 2 위치까지 이동하여 압축이 생긴 후, 제 2 용량 조절 포켓은 제 1 용량 조절 포켓에 해당할 수 있다. 예를 들면, 제 1 위치에서 제 2 위치까지의 압축은 구동 샤프트(80)의 거의 20°회전에 해당할 수 있다.
선회 스크롤(104)이 제 2 위치에 있는 때에는, 선회 스크롤(104)의 스파이럴 랩(110)은 제 3 위치(125-3)에서 스파이럴 랩(120)의 외부의 반경 표면에 인접할 수 있으며, 제 3 위치(125-3)와 통상 반대편인 제 4 위치(127-3)에서 스파이럴 랩(120)의 내부의 반경 표면에 인접할 수 있다. 제 4 포팅(151)은, 선회 스크롤(104)이 제 2 위치에 있는 때에는 제 4 위치(127-3)에 해당하는 제 2 각도 위치에서 시작하여, 구동 샤프트(80)의 회전 방향(R)과 반대 방향으로 스파이럴 랩(110)을 따라 적어도 20°의 각도로 연장될 수 있다. 선회 스크롤(104)이 제 2 위치에 있는 때에는 제 4 포팅(151)은 스파이럴 랩(110)에 의해 밀폐될 수 있다. 선회 스크롤(104)이 제 2 위치에 있는 때에는, 제 1 포팅(148)은 제 1 포켓(122-3)과 연통할 수 있으며, 제 3 포팅(150)은 제 2 포켓(124-3)과 연통할 수 있다.
도 8은 제 3 위치에 있는 선회 스크롤(104)을 도시한다. 제 3 위치는 대략 도 5에 관하여 구동 샤프트 거의 300°회전에 해당할 수 있다. 선회 스크롤(104)이 제 3 위치에 있는 때에는, 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 포켓(122-4, 124-4, 126-4, 128-4)은 스파이럴 랩(110, 120)에 의해 형성될 수 있다. 제 3 위치에 있는 때에는, 제 1 및 제 2 포켓(122-4, 124-4)은 압축 포켓을 형성할 수 있으며, 제 3 및 제 4 포켓(126-4, 128-4)은 배출 포켓을 형성할 수 있다. 선회 스크롤(104)이 제 2 위치에서 제 3 위치로 이동하면서 도 7에 나타난 제 5 및 제 6 포켓(130-3, 132-3)은 배출 통로(134)를 통해 배출될 수 있다.
선회 스크롤(104)이 제 3 위치에 있는 때에는, 선회 스크롤(104)의 스파이럴 랩(110)은 제 5 위치(125-4)에서 스파이럴 랩(120)의 외부의 반경 표면에 인접할 수 있으며, 제 5 위치(125-4)와 통상 반대편인 제 6 위치(127-4)에서 스파이럴 랩(120)의 내부의 반경 표면에 인접할 수 있다. 제 1 포팅(148)은, 선회 스크롤(104)이 제 3 위치에 있는 때에는 제 5 위치(125-4)에 해당하는 각도 위치에서 시작하여, 구동 샤프트(80)의 회전 방향(R)으로 스파이럴 랩(110)을 따라 적어도 20°의 각도로 연장될 수 있다. 선회 스크롤(104)이 제 3 위치에 있는 때에는 제 1 포팅(148)은 스파이럴 랩(110)에 의해 밀폐될 수 있다. 선회 스크롤(104)이 제 3 위치에 있는 때에는, 제 3 포팅(150)의 일부는 제 1 및 제 2 포켓(122-4, 124-4)과 연통할 수 있다.
도 9는 제 4 위치에 있는 선회 스크롤(104)을 도시한다. 제 4 위치는 대략 도 5에 관하여 구동 샤프트 320°회전에 해당할 수 있다. 선회 스크롤(104)이 제 4 위치에 있는 때에는, 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 포켓(122-5, 124-5, 126-5, 128-5)은 스파이럴 랩(110, 120)에 의해 형성될 수 있다. 제 4 위치에 있는 때에는, 제 1 및 제 2 포켓(122-5, 124-5)은 압축 포켓을 형성할 수 있으며, 제 3 및 제 4 포켓(126-5, 128-5)은 배출 포켓을 형성할 수 있다.
선회 스크롤(104)이 제 4 위치에 있는 때에는, 선회 스크롤(104)의 스파이럴 랩(110)은 제 7 위치(125-5)에서 스파이럴 랩(120)의 외부의 반경 표면에 인접할 수 있으며, 제 7 위치(125-5)와 통상 반대편인 제 8 위치(127-5)에서 스파이럴 랩(120)의 내부의 반경 표면에 인접할 수 있다. 제 3 포팅(150)은, 선회 스크롤(104)이 제 4 위치에 있는 때에는 제 8 위치(127-5)에 해당하는 각도 위치에서 시작하여, 구동 샤프트(80)의 회전 방향(R)의 반대 방향으로 스파이럴 랩(110)을 따라 적어도 20°의 각도로 연장될 수 있다. 선회 스크롤(104)이 제 4 위치에 있는 때에는 제 3 포팅(150)은 스파이럴 랩(110)에 의해 밀폐될 수 있다.
도 10은 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 포켓(122-5, 124-5, 126-5, 128-5)(도 9)의 압축을 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 포켓(122-6, 124-6, 126-6, 128-6)으로 도시한다. 도 10은 도 6에 관하여 구동 샤프트(80)의 360°회전에 의한 압축을 대략 도시한다. 제 1 및 제 2 포켓(122-6, 124-6)은 도 10에서의 제 1 용량 조절 포켓이 될 수 있다.
도 11은 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 포켓(122-6, 124-6, 126-6, 128-6)(도 10)의 압축을 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 포켓(122-7, 124-7, 126-7, 128-7)으로 도시한다. 도 11은 도 7에 관하여 구동 샤프트(80)의 360°회전에 의한 압축을 대략 도시한다. 제 1 및 제 2 포켓(122-7, 124-7)은 도 11에서의 제 2 용량 조절 포켓이 될 수 있다. 제 1 및 제 2 포켓(122-7, 124-7)에 대한 압축 사이클을 완료하기 위해, 구동 샤프트(80)의 회전이 더 발생함에 따라 제 1 및 제 2 포켓(122-7, 124-7)은 배출 통로(134)를 통해 배출될 수 있다.
도 4를 다시 참조하면, 비선회 스크롤(106)은 동축의 평행한 내, 외측벽(140,142)에 의해 형성되는 상부 표면에 있는 환형 리세스(138)를 포함할 수 있다. 환형 링(123)은 환형 리세스(138) 내부에 배치될 수 있으며, 환형 링(123)은 환형 리세스(138)를 제 1 및 제 2 환형의 리세스(144,145)로 나눌 수 있다. 제 1 및 제 2 환형 리세스(144,145)는 서로 격리될 수 있다. 제 1 환형 리세스(144)는 아래에서 설명되는 것처럼, 선회 스크롤(104)에 대해 비선회 스크롤(106)의 축 방향 바이어싱에 대비할 수 있다. 더욱 구체적으로, 통로(146)는 비선회 스크롤(106)의 엔드 플레이트(118)를 통과하여 연장될 수 있으며, 이는 제 1 환형 리세스(144)를 스파이럴 랩(110, 120) 사이의 결합에 의해 형성되는 포켓 중 하나와 유체 연통할 수 있게 한다.
제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 포팅(148, 149, 150, 151)은 도 5 내지 11에서 연속적인 구멍으로서 각각 나타내어진다. 그러나, 변형된 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 포팅(148', 149', 150', 151')은 도 12에서 나타난 바와 같이 각각 일련의 불연속적인 구멍의 형태일 수 있다.
제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 포팅(148, 149, 150, 151)은, 압축 기구(18)의 압축 사이클의 일부분 동안 스파이럴 랩(110, 120) 사이의 결합에 의해 형성되는 압축 포켓 중 네 개와 연통하는 제 2 환형 리세스(145) 내에 배치될 수 있다. 제 2 환형 리세스(145)는 제 1 환형 리세스(144)가 연통하는 포켓과 다른 포켓과 연통할 수 있다. 더욱 구체적으로, 제 2 환형 리세스(145)는 제 1 환형 리세스(144)와 연통하는 포켓에 관하여 반경 방향으로 외측에 위치하는 포켓과 연통할 수 있다. 따라서, 제 1 환형 리세스(144)는 제 2 환형 리세스(145)의 작동 압력보다 더 높은 압력에서 작동할 수 있다. 제 1 및 제 2 반경 통로(152, 154)는, 제 2 환형 리세스(145) 내로 연장되며 아래에서 설명하는 바와 같이 모듈레이션 어셈블리(27)와 결합할 수 있다.
시일 어셈블리(20)는 제 1 환형 리세스(144) 내부에 위치하는 플로팅 시일을 포함할 수 있다. 시일 어셈블리(20)가 압축기(10)의 배출 압력부와 흡입 압력부를 상호 격리시키기 위해 파티션(32)과 실드 결합을 유지하는 동안, 시일 어셈블리(20)는 비선회 스크롤(106)의 축 방향 변위를 대비하기 위해 셸 어셈블리(12) 및 비선회 스크롤(106)에 대해 축 방향의 변위를 할 수 있다. 더욱 구체적으로, 통상의 압축기의 동작상태에서 제 1 환형 리세스(144)의 내부 압력에 의해 시일 어셈블리(20)가 파티션(32)과 맞물려 결합하게 할 수 있다.
모듈레이션 어셈블리(27)는 피스톤 어셈블리(156), 밸브 어셈블리(158), 및 바이어싱 멤버(160)를 포함할 수 있다. 피스톤 어셈블리(156)는 환형 피스톤(162), 제 1 및 제 2 환형 시일(164, 166)을 포함할 수 있다. 환형 피스톤(162)은 제 2 환형 리세스(145) 내에 위치하고, 제 1 및 제 2 환형 시일(164,166)은 제 2 환형 리세스(145)를 상호 격리된 제 1 및 제 2 부분(168, 170)으로 분리하기 위해, 내측벽 및 외측벽(140,142)과 맞물려 결합될 수 있다. 제 1 부분(168)은 제 1 반경 통로(152)와 연통할 수 있고, 제 2 부분(170)은 제 2 반경 통로(154)와 연통할 수 있다. 밸브 어셈블리(158)는 압력 공급원(174), 제 1 반경 통로(152), 및 제 1 부분(168)과 연통하는 밸브 멤버(172)를 포함할 수 있다. 바이어싱 멤버(160)는 스프링을 포함할 수 있으며, 제 2 부분(170)에 위치할 수 있고 환형 피스톤(162)과 맞물려 결합될 수 있다.
환형 피스톤(162)은 제 1 및 제 2 위치 사이에서 변위할 수 있다. 제 1 위치(도 3)에서, 환형 피스톤(162)은 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 포팅(148, 149, 150, 151)을 제 2 환형 리세스(145)의 제 2 부분(170)과의 연통으로부터 밀폐할 수 있다. 제 2 위치(도 4)에서, 환형 피스톤(162)이 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 포팅(148, 149, 150, 151)으로부터 옮겨져서, 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 포팅(148, 149, 150, 151)과 제 2 환형 리세스(145)의 제 2 부분(170) 사이의 연통을 제공할 수 있다. 따라서, 환형 피스톤(162)이 제 2 위치에 있는 때에는, 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 포팅(148, 149, 150, 151)은 제 2 반경 통로(154)를 통해 흡입 압력부와 연통할 수 있어, 이에 의하여 압축기(10)에 있어서 작동 용량이 감소되게 된다. 추가적으로, 가스는, 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 포팅(148, 149, 150, 151) 중 하나에서부터 낮은 압력에서 작동하는 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 포팅(148, 149, 150, 151) 중 다른 곳으로 흘러 갈 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 제 2 포팅(149)은 제 1 포팅(148)에 관하여 반경 방향으로 내측에 위치할 수 있으며, 제 4 포팅(151)은 제 3 포팅(150)에 관하여 반경 방향으로 내측에 위치할 수 있다. 따라서, 제 1 및 제 2 용량 조절 포켓에 관해서 위에서 설명한 바와 같이, 환형 피스톤(162)이 제 2 위치에 있는 때에는, 제 2 및 제 4 포팅(149, 151)은 대략 압축기의 조절된 용량을 규정할 수 있다. 환형 피스톤(162)이 제 2 위치에 있는 때에는, 제 1 및 제 3 포팅(148, 150)은 제 2 및 제 4 포팅(149, 151)으로부터 반경 방향으로 외측에 위치하는 포켓에서의 압축을 방지하기 위해, 예비 포팅을 형성할 수 있다.
압력 공급원(174)은 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 포팅(148, 149, 150, 151)과 연통하는 포켓의 작동 압력보다 큰 압력을 포함할 수 있다. 환형 피스톤(162)이 제 1 위치에 놓이게 하기 위해, 밸브 멤버(172)는 압력 공급원(174)과 제 2 환형 리세스(145)의 제 1 부분(168)과의 연통을 가능하게 할 수 있다. 환형 피스톤(162)이 제 2 위치에 놓이게 하기 위해, 밸브 멤버(172)는 압력 공급원(174)과 제 2 환형 리세스(145)의 제 1 부분(168)과의 연통을 차단하게 할 수 있다. 밸브 멤버(172)는 추가적으로 제 1 부분(168)을 압축기의 흡입 압력부와 통할 수 있게 하여, 환형 피스톤(162)을 제 2 위치에 놓이게 할 수 있다. 바이어싱 멤버(160)는 통상적으로 환형 피스톤(162)을 제 2 위치로 치우치게 할 수 있다.
제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 포팅(148, 149, 150, 151)이 2 단계 용량 조절 구성을 제공하는 것으로 설명될지라도, 유사한 포팅은 3 단계 용량 조절 구성을 제공하는데에 변형되어 사용될 수 있는 것으로 이해된다.
“제 1”, “제 2”등의 용어는 단지 설명을 명확하게 하기 위해 사용되는 것이며, 청구항에서 유사한 용어를 한정하기 위한 의도는 아니다.

Claims (17)

  1. 하우징;
    상기 하우징 내에 지지되며, 제 1 엔드 플레이트 및 상기 제 1 엔드 플레이트로부터 연장되는 제 1 스파이럴 랩을 포함하는 비선회 스크롤 멤버;
    상기 하우징 내에 지지되며, 제 2 엔드 플레이트로부터 연장되는 제 2 스파이럴 랩을 가지는 상기 제 2 엔드 플레이트를 포함하며, 상기 제 1 스파이럴 랩과 맞물려 결합하여 일련의 압축 포켓을 형성하는 선회 스크롤 멤버;
    상기 제 1 엔드 플레이트를 통과해 연장되며, 상기 제 1 스파이럴 랩의 반경 방향의 외부 표면에 대해 반경 방향의 외측에 있되, 상기 제 1 스파이럴 랩의 바깥쪽 말단에서부터 상기 제 1 스파이럴 랩을 따라 내측으로 적어도 540°에 위치하는 제 1 포팅으로서, 상기 제 1 포팅은 상기 선회 및 비선회 스크롤 멤버의 압축 사이클의 일부분 동안 상기 일련의 압축 포켓 중 하나인 제 1 압축 포켓과 연통하며, 상기 선회 스크롤 멤버가 제 1 위치에 있는 때에는 상기 제 1 및 제 2 스파이럴 랩은 서로 인접하여 제 1 용량 조절 포켓을 형성하며, 상기 제 1 용량 조절 포켓은, 상기 제 1 포팅에 대해 반경 방향으로 내부에 위치하고 상기 압축 사이클의 전체 사이클 동안 상기 제 1 포팅과의 연통으로부터 격리되는 반경 방향의 최외각 압축 포켓 세트를 포함하며, 상기 선회 스크롤 멤버가 제 1 위치에 있는 때에는 상기 제 1 포팅은 반경 방향으로 상기 제 2 스파이럴 랩의 외측의 위치에 있되 상기 제 1 용량 조절 포켓에 바로 인접한 위치에서 상기 제 2 스파이럴 랩에 정렬되는 상기 제 1 포팅; 및
    상기 제 1 엔드 플레이트를 통과해 연장되며, 상기 선회 스크롤 멤버가 제 1 위치에 있는 때에 상기 제 1 용량 조절 포켓에 대해 반경 방향으로 외측에 있는 각각의 상기 압축 포켓과 연통하는 추가 포팅;을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 포팅은 20°이상의 환형의 각도 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 압축기.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 과 제 2 스파이럴 랩의 상기 인접에 의해 형성되는 제 1 각도 위치는 상기 제 1 포팅의 출발 위치인 것을 특징으로 하는 압축기.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 엔드 플레이트를 통과해 연장되며, 상기 제 1 스파이럴 랩의 반경 방향의 내부 표면에 대해 반경 방향의 내측에 있되, 상기 제 1 스파이럴 랩의 바깥쪽 말단에서부터 상기 제 1 스파이럴 랩을 따라 내측으로 적어도 360°에 위치하는 제 2 포팅을 더 포함하며, 상기 제 2 포팅은 상기 압축 사이클의 일부분 동안 상기 일련의 압축 포켓 중 하나인 제 2 압축 포켓과 연통하며, 상기 선회 스크롤 멤버가 제 1 위치의 다음의 위치인 제 2 위치에 있는 때에는 상기 제 1 및 제 2 스파이럴 랩은 서로 인접하여 제 2 용량 조절 포켓을 형성하며, 상기 제 2 용량 조절 포켓은, 상기 제 1 및 제 2 포팅에 대해 반경 방향으로 내부에 위치하고 상기 압축 사이클의 전체 사이클 동안 상기 제 1 및 제 2 포팅과의 연통으로부터 격리되는 반경 방향의 최외각 압축 포켓 세트를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 2 포팅은 20°이상의 환형의 각도 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 압축기.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 선회 스크롤 멤버가 제 2 위치에 있는 때에는, 상기 제 2 포팅은 상기 제 2 스파이럴 랩으로부터 반경 방향으로 외측에 있되 상기 제 2반경 방향의 최외각 압축 포켓 세트에 바로 인접한 위치에서 상기 제 2 스파이럴 랩에 정렬하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 선회 스크롤 멤버가 제 1 위치에 있는 때에는, 상기 제 2 포팅은 상기 제 1 용량 조절 포켓과 연통하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  8. 제 4 항에 있어서, 상기 선회 스크롤 멤버가 제 1 위치에서 제 2 위치로 변위한 후에는, 상기 제 2 용량 조절 포켓은 상기 제 1 용량 조절 포켓에 대응하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  9. 제 4 항에 있어서, 상기 추가 포팅은, 상기 제 1 스파이럴 랩의 상기 반경 방향의 외부 표면에 대해 반경 방향의 외측에 있되, 상기 제 1 스파이럴 랩의 바깥쪽 말단에서부터 상기 제 1 스파이럴 랩을 따라 내측으로 540°이내에 위치하는 제3 포팅을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 추가 포팅은, 상기 제 1 스파이럴 랩의 반경 방향의 내부 표면에 대해 반경 방향의 내측에 있되, 상기 제 1 스파이럴 랩의 바깥쪽 말단에서부터 상기 제 1 스파이럴 랩을 따라 내측으로 360°이내에 위치하는 제4 포팅을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 포팅 내의 압력은 상기 압축 사이클 동안 연속적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 선회 스크롤 멤버가 제 1 위치에 있는 때에는, 상기 제 2 스파이럴 랩은 상기 제 1 포팅의 전체를 덮는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 선회 스크롤 멤버가 제 1 위치에 있는 때에는, 상기 제 1 포팅은 상기 제 2 스파이럴 랩에 의해 상기 압축 포켓과의 연통으로부터 격리되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 포팅은 연속적인 구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 포팅은 일련의 불연속적인 구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 용량 조절 포켓으로부터 반경 방향의 외측에 위치하는 상기 압축 포켓과 상기 압축 포켓의 외부에 있는 바이패스 로케이션 사이에 선택적인 연통을 제공하기 위해, 상기 제 1 포팅 및 상기 추가 포팅과 연통하는 밸브 멤버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 바이패스 로케이션은 상기 압축기의 흡입 압력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
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