KR101314129B1 - 압축기 - Google Patents

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윌리암 엘. 콥코
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존슨 컨트롤스 테크놀러지 컴퍼니
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Abstract

스크루 압축기의 체적비를 조정하기 위한 장치가 제공된다. 장치는 압축챔버로부터 압축기의 배출통로로 증기를 바이패스하기 위해 로터 실린더에 있는 포트를 이용할 수 있다. 압축기에서 다른 체적비를 얻기 위하여 상기 포트를 개폐시키도록 밸브가 사용될 수 있다.

Description

압축기{COMPRESSOR WITH A BYPASS PORT}
관련출원의 상호참조
본 출원은 "압축기(Compressor)"라는 발명의 명칭으로 2009년 3월 26일자로 출원된 미국 임시출원 제 61/163,647 호(여기에서는 참조로서 통합됨)의 우선권을 주장한다.
본 출원은 일반적으로 양변위 압축기에 관한 것이다. 본 출원은 특히 스크루 압축기의 체적비를 제어하는 것에 관한 것이다.
회전 스크루 압축기에 있어서, 흡입과 압축은 가스를 스레드(threads) 내로 교대로 도입하여 고압으로 압축하는 2개의 치밀하게 맞물리는 회전 나선형 돌기(lobed) 로터들에 의해서 달성될 수 있다. 스크루 압축기는 피스톤/왕복 압축기와 유사한 흡입 및 압축 사이클을 갖는 양변위 장치이다. 스크루 압축기의 로터들은 치밀하게 끼워맞춘 보어들 내에 수용될 수 있는데, 여기에는 압축기의 체적비에 빌트(built)를 제공하도록 압축기의 유입 및 배출 압력들을 한정하는 기하학적 특징들에 있어서 빌트를 갖는다. 압축기의 체적비는 압축기가 통합되는 장치의 체적비에 부합하여야 하고, 이에 의해서 과하거나 부족한 압축 그리고 일의 상실을 회피할 수가 있는 것이다. 폐 루프 냉각장치에 있어서, 장치의 체적비는 고온측 및 저온측 열교환기들에서 설정될 것이다.
고정 체적비 압축기들은 가변 체적비 기계장치의 비용상승과 복잡화를 회피하도록 사용될 수 있다. 하우징 내로 설치된 고정 유입구와 배출구를 갖는 스크루 압축기는 특정 세트의 흡입 및 배출 조건/압력에 대하여 최적화될 수 있다. 그러나, 상기 기계장치에서 압축기는 동일한 조건하에서 일정 시간부터 일정 시간까지, 특히 공기 조화 응용에 있어서 정확하게 작동하도록 연결되어 있다. 밤과 낮, 그리고 계절에 따라 다른 온도는 고압측 압력이 상승하거나 하강하게 하는 변동성에 좋지않은 영향을 끼칠 수 있고, 이것은 결국 압축기의 최적 체적비에는 벗어나는 압축비를 야기하게 된다.
예를 들면, 냉각장치는 압축기, 응축기, 팽창장치 및 증발기를 포함할 수 있다. 압축기의 효율은 증발기와 응축기 내에서의 포화상태에 관련된다. 응축기와 증발기 내의 압력은 압축기 외부의 장치의 압력비를 조성하도록 사용될 수 있다. 현행 예에서, 압력비/압축비는 4가 될 수 있다. 압축비 또는 Vi는 1/k의 파워로 상승한 관계 Vi에 의해서 압축비로 연결되고, 이때 k는 압축될 가스나 냉매의 비열의 비이다. 앞의 관계를 사용하여, 현행 예에 대하여 압축기 기하학에 통합될 체적비는 전체 부하 조건에서 최적성등에 대하여 3.23이다.
그러나, 부분적인 부하, 낮은 주위 조건 또는 밤 동안에, 냉각장치의 응축기의 포화상태는 감소하는 반면에 증발기 상태는 상대적으로 일정하게 유지된다. 부분적인 부하나 낮은 주위조건하에서 압축기의 최적 성능을 유지하기 위해서, 압축기에 대한 Vi는 2.5로 낮아져야 한다.
그러므로, 슬라이드 밸브와 같이 가격이 비싸고 복잡한 장치들을 사용함이 없이 부분적인 부하 또는 낮은 주위 조건하에서 압축기의 체적비를 변화시키기 위한 장치가 필요하다.
본 발명은 압축 기구를 포함하는 압축기에 관한 것이다. 압축기구는 흡입 통로로부터 증기를 수용하고 압축 증기를 배출 통로로 제공하도록 구성되고 위치한다. 또한, 압축기구는 압축기구에 있는 증기의 일부를 배출통로 및 밸브로 바이패스하도록 압축기구에 위치한 포트를 포함하며, 이때 상기 밸브는 상기 포트를 통해서 유동하는 증기 흐름을 제어하도록 구성되고 위치한다. 밸브는 압축기구로부터 나오는 증기가 배출통로로 흐르는 것을 허용하는 제 1 위치와 압축기구로부터 나오는 증기가 배출통로로 흐르는 것을 금지하는 제 2 위치를 갖는다. 압축기는 밸브가 제 2 위치에 놓이는 것에 반응하여 제 1 체적비를 가지며, 밸브가 제 1 위치에 놓이는 것에 반응하여 제 2 체적비를 갖는다. 제 1 체적비는 제 2 체적비보다 크다. 밸브는 압축기를 제 1 체적비나 제 2 체적비로 작동시키도록 소정 조건들에 반응하여 제어 가능하다.
또한 본 발명은 증기를 수용하기 위한 흡입통로, 증기를 공급하기 위한 배출 통로 및 한쌍의 맞물리는 로터들을 포함하는 스크루 압축기에 관한 것이다. 한쌍의 맞물리는 로터들의 각각의 로터는 대응하는 실린더에 위치한다. 서로 맞물리는 로터들의 쌍은 흡입통로로부터 증기를 수용하고 배출통로로 압축 증기를 제공하도록 구성된다. 스크루 압축기는 또한 서로 맞물리는 로터들의 쌍에 의해서 형성된 압축 포켓에 있는 증기의 일부를 배출통로 및 밸브로 바이패스하도록 적어도 하나의 로터 실린더에 위치한 포트를 포함하며, 이때 상기 밸브는 포트를 통해서 유동하는 증기 흐름을 조절하도록 위치한다. 밸브는 압축 포켓으로부터 배출통로로 증기가 흐르는 것을 허용하는 개방위치와 압축 포켓으로부터 배출통로로 증기가 흐르는 것을 금지하는 폐쇄위치를 갖는다. 압축기는 밸브가 폐쇄 위치에 놓이는 것에 반응하여 제 1 체적비를 가지며, 밸브가 개방 위치에 놓이는 것에 반응하여 제 2 체적비를 갖는다. 제 1 체적비는 제 2 체적비보다 크다. 밸브는 압축기를 제 1 체적비나 제 2 체적비로 작동시키도록 소정 조건들에 반응하여 제어 가능하다.
본 출원의 한가지 장점은 낮은 체적비의 사용을 통해서 얻어지는 양호한 부분 부하 성능으로 인하여 고정 체적비 압축기를 능가하는 개선된 에너지 효율 등급(FER)이다.
도 1은 가열, 통기 및 공기조화장치에 대한 예시적인 실시 예를 나타낸 도면.
도 2는 예시적인 증기 압축장치의 등각도를 나타낸 도면.
도 3 및 4는 증기 압축장치의 예시적인 실시 예들을 개략적으로 나타낸 도면.
도 5는 체적비 제어장치의 예시적인 실시 예를 갖는 압축기의 부분 절개도.
도 6은 도 5의 압축기의 일부 확대도.
도 7은 제 1 체적비로 구성된 도 5의 압축기의 단면도.
도 8은 제 1 체적비로 구성된 도 5의 압축기의 단면도.
도 9는 밸브 몸체의 다른 예시적인 실시 예를 갖는 도 5의 압축기의 단면도.
도 10은 예시적인 실시 예에서 선택된 포화 배출 온도들에 대하여 밸브 몸체에서의 힘 차이들를 보여주는 그래프.
도 11은 체적비 제어장치의 다른 예시적인 실시 예를 갖는 압축기의 단면도.
도 12는 도 11의 압축기의 단면도.
도 13은 도 11의 압축기에 대한 구멍 패턴의 예시적인 실시 예를 나타낸 도면.
도 14는 도 11의 압축기와 함께 사용될 수 있는 체적비 제어장치의 다른 실시 예를 개략적으로 나타낸 도면.
도 15는 체적비 제어장치와 함께 사용되는 밸브의 다른 예시적인 실시 예를 갖는 압축기의 단면도.
도 16은 체적비 제어장치의 다른 예시적인 실시 예를 갖는 압축기의 단면도.
도 17은 도 16의 압축기의 단면도.
도 18은 예시적인 구멍 패턴을 갖는 도 16의 압축기의 단면도.
도 1은 통상적인 상업적 셋팅을 위해서 빌딩(12)에서 가열, 통기 및 공기조화(HVAC) 장치에 대한 예시적인 환경을 나타낸다. 장치(10)는 빌딩(12)을 냉각시키는데 사용될 냉각된 액체를 공급할 수 있는 증기 압축장치(14)를 포함할 수 있다. 장치(10)는 빌딩(12)을 가열하는데 사용될 가열된 액체를 공급하기 위한 보일러(16) 및 빌딩(12)을 통해서 공기를 순환시키는 공기 분배장치를 포함할 수 있다. 공기 복귀 덕트(18), 공기 공급 덕트(20) 및 에어 핸들러(22)를 포함할 수 있다. 에어 핸들러(22)는 열교환기를 포함할 수 있다. 도관(24)에 의해서 보일러(16)와 증기 압축장치(14)에 연결되는 열교환기를 포함할 수 있다. 에어 핸들러(22)에 있는 열교환기는 장치(10)의 작동모드에 따라서 보일러(16)로부터 나오는 가열된 액체나 증기 압축장치(14)로부터 나오는 냉각된 액체를 수용할 것이다. 장치(10)는 빌딩(12)의 각 층에서 별도의 에어 핸들러를 구비하고 있는 것으로 나타냈으나, 그 부품들은 층들 사이에서 공유될 수 있음을 알 수 있다.
도 2 및 3은 HVAC 장치(10)에 사용될 수 있는 예시적인 증기 압축 시스템(14)을 나타낸 도면이다. 증기 압축 시스템(14)은 압축기(32)에서 시작하여 응축기(34), 팽창밸브 또는 장치(36) 및 증발기나 액체 냉각기(38)를 포함하는 회로를 통해서 냉매를 순환시킬 수 있다. 증기 압축 시스템(14)은 아날로그 대 디지털(A/D) 변환기(42), 마이크로프로세서(44), 비휘발성 메모리(46) 및 인터페이스 보드(146)를 포함할 수 있는 제어패널(40)을 또한 포함할 수 있다. 증기 압축 시스템(14)에서 냉매로서 사용될 유체의 몇가지 예들은 하이드로플루오로카본(HFC) 기지 냉매들(예를 들면 R-410A, R-407, R-134a), 하이드로플루오로 올레핀(HFO), 암모니아(NH3), R-717, 이산화탄소(CO2), R-744와 같은 "천연" 냉매들, 또는 하이드로카본 기지 냉매들, 수증기 또는 다른 적당한 타입의 냉매들이다. 바람직한 실시 예에 있어서, 증기 압축 시스템(14)은 변속 드라이브(VSDs)(52), 모터(50), 압축기(32), 응축기(34), 팽창밸브(36) 및/또는 증발기(38)의 각각의 하나 또는 그 이상을 사용할 것이다.
압축기(32)와 함께 사용되는 모터(50)는 가변속 드라이브(VSD)(52)에 의해서 동력을 인가받거나 혹은 교류(AC)나 직류(DC) 전원으로부터 직접적으로 동력을 인가받을 수 있다. 가변속 드라이브(52)는, 사용되는 경우에, 특별한 고정 라인 전압과 고정 라인 주파수를 갖는 AC 전력을 AC전원으로부터 수용하고, 가변 전압과 주파수를 갖는 전압을 모터(50)로 제공한다. 모터(50)는 VSD에 의해서 전력이 인가되거나 또는 AC나 DC전원으로부터 직접적으로 전력이 인가되는 소정 형식의 전기 모터가 될 수 있다. 예를 들면, 모터(50)는 스위치드 리럭턴스 모터, 유도전동기, 전자 정류식 영구자석 모터 또는 소정의 다른 적당한 모터 형식이 될 수 있다. 다른 바람직한 실시 예에 있어서, 증기나 가스 터빈들 또는 엔진들과 같은 다른 구동 기구들 및 그와 연관된 부품들이 압축기(32)를 구동시키는데 사용될 수 있다.
압축기(32)는 냉매 증기를 압축하고 그 증기를 배출 라인을 통해서 응축기(34)로 운반한다. 바람직한 실시 예에 있어서, 압축기(32)는 스크루 압축기가 될 수 있다. 압축기(32)에 의해서 응축기(34)로 운반된 냉매 증기는 유체, 예를 들어 물이나 공기로 열을 전달한다. 유체와의 열전달의 결과로서 냉매 증기는 응축기(34)에서 냉매 액체로 응축된다. 응축기(34)로부터 배출된 액체 냉매는 팽창장치(36)를 통해서 증발기(38)로 유동한다. 도 3에 도시된 실시 예에 있어서, 응축기(34)는 수냉되고, 냉각 타워(56)에 연결된 튜브 번들(54)을 포함한다.
증발기(38)로 운반된 액체 냉매는 응축기(34)에 대하여 사용된 동일한 타입의 유체가 되거나 되지 않을 것이며, 냉매 증기로의 상변화를 겪게 된다. 도 3에 도시된 바람직한 실시 예에 있어서, 증발기(38)는 공급 라인(60S) 및 냉각 부하(62)에 연결된 복귀 라인(60R)을 갖는 튜브 다발을 포함한다. 처리 유체, 예를 들어, 물, 에틸렌 글리콜, 염화칼슘 브라인, 염화나트륨 브라인 또는 다른 적당한 액체가 복귀라인(60R)을 경유하여 증발기(38)로 들어가고 공급라인(60S)을 경유하여 증발기(38)를 빠져나간다. 증발기(38)는 튜브에서 처리 유체의 온도를 낮춘다. 증발기(38)에 있는 튜브 다발은 다수의 튜브들 및 다수의 튜브 다발들을 포함할 수 있다. 증기 냉매는 증발기(38)를 빠져나가고 사이클을 완결시키도록 흡입 라인에 의해서 압축기(32)로 복귀한다.
도 4는 도 3과 유사한 도면으로서, 응축기(34)와 팽창장치(36) 사이에 통합된 중간 회로(64)를 갖는 증기 압축 시스템(14)을 나타낸 도면이다. 중간 회로(64)는 응축기(34)에 직접적으로 연결되거나 아니면 유체 연결될 수 있는 유입 라인(68)을 갖는다. 도시된 바와 같이, 유입 라인(68)은 중간 베셀(70)의 상류에 위치한 팽창 장치(66)를 포함한다. 중간 베셀(70)은 바람직한 실시 예에 있어서 플래시 인터쿨러로서도 언급되는 플래시 탱크가 될 수 있다. 다른 바람직한 실시 예에 있어서, 중간 베셀(70)은 열교환기 또는 "표면 절탄기(surface economizer)"로서 구성될 수 있다. 도 4에 도시된 구성에 있어서, 중간 베셀(70)은 플래시 탱크로서 사용되고, 제 1 팽창장치(66)는 응축기(34)로부터 수용된 액체의 압력을 낮추도록 작동한다. 팽창과정 동안에, 액체의 일부가 증발한다. 중간 베셀(70)은 제 1 팽창장치(66)로부터 수용된 액체로부터 증기를 분리하도록 사용될 것이며, 액체의 추가적인 팽창을 허용한다. 증기는 압축기(32)에 의해서 중간 베셀(70)로부터 라인(74)을 통해서 흡입과 배출 사이 또는 압축의 중간단계의 중간 압력으로 흡입 유입구, 포트로 추출될 것이다. 중간 베셀(70)에서 수집되는 액체는 팽창과정으로부터 낮은 엔탈피를 나타낸다. 중간 베셀(70)로부터 나오는 액체는 제 2 팽창장치(36)를 통해서 증발기(38)로 라인(72)을 거쳐서 유동한다.
바람직한 실시 예에 있어서, 압축기(32)는 압축기(32)의 작용 부분을 포함하는 압축기 하우징을 포함할 수 있다. 증발기(38)로부터 나오는 증기는 압축기(32)의 흡입 통로로 향할 수 있다. 압축기(32)는 압축기구를 사용하여 증기를 압축하고, 압축된 증기를 배출통로를 통해서 응축기(34)로 운반한다. 모터(50)는 구동축에 의해서 압축기(32)의 압축 기구에 연결된다.
증기는 압축기(32)의 흡입통로로부터 흐르고 압축기구의 압축포켓에 들어간다. 압축포켓은 증기를 압축시키도록 압축기구의 작동에 의해서 크기가 감소한다. 압축된 증기는 배출통로 내로 배출될 수 있다. 예를 들면, 스크루 압축기에 있어서, 압축 포켓은 압축기의 로터들의 표면들 사이에 한정된다. 압축기의 로터들이 서로 결합함에 따라서, 압축기의 로터들 사이의 압축포켓들은 로브로서 언급되며, 크기가 감소하고, 압축기의 배출측으로 축방향 이동한다.
압축 포켓에서 증기가 이동함에 따라서, 포트는 배출단부에 전의 압축기구에 위치할 수 있다. 포트는 압축 기구에서 중간 지점으로부터 배출통로로 압축 포켓에서 증기에 대한 유동 경로를 제공할 수 있다. 밸브는 포트에 의해서 제공된 유동 경로를 개방(완전히 또는 부분적으로) 및 폐쇄하도록 사용될 수 있다. 바람직한 실시 예에 있어서, 밸브는 포트로부터 배출통로로의 증기 유동을 가능하게 하거나 불가능하게 함에 의해서 압축기(32)의 체적비를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 밸브는 밸브의 위치에 따라서 압축기(32)에 대한 두개(또는 그 이상)의 소정의 체적비를 제공할 수 있다.
압축기(32)에 대한 체적비는 흡입통로로 들어가는 증기의 체적(또는 증기의 압축이 시작되기 전에 압축 포켓에서의 증기의 체적)을 배출통로로부터 배출되는 증기의 체적(또는 증기의 압축후에 압축 포켓으로부터 얻어진 증기의 체적)으로 나누는 것에 의해서 계산될 수 있다. 포트가 압축기구의 배출단부 전 또는 상류에 위치하므로, 포트로부터 나오는 큰 체적을 갖는 부분적으로 압축된 증기가 작은 체적을 갖는 압축기구의 배출단부로부터 나오는 완전히 혹은 부분적으로 압축된 증기와 혼합되기 때문에, 포트로부터 배출통로로 유동하는 증기는 배출통로에서 증기의 체적을 증가시킬 수 있다. 압력과 부피가 반비례하기 때문에 포트로부터 나오는 증기의 체적은 압축기구의 배출단부로부터 나오는 증기의 체적보다 크고, 그러므로 낮은 압력 증기는 높은 압력 증기보다 상당히 큰 체적을 갖는다. 그러므로, 압축기(32)에 대한 체적비는 증기가 포트로부터 유동할 수 있는지의 여부에 따라서 조정될 수 있다. 밸브가 폐쇄 위치에 있으면, 즉 포트로부터 증기가 유동하는 것을 밸브가 금지하는 경우, 압축기(32)는 전체 부하 체적비로 작동한다. 밸브가 개방 위치에 있으면, 즉 포트로부터 증기가 유동하는 것을 밸브가 허용하는 경우, 압축기는 전체 부하 체적비보다 작은 부분 부하 체적비로 작동한다. 바람직한 실시 예에 있어서, 전체 부하 체적비와 부분 부하 체적비 사이의 차이를 결정할 수 있는 몇몇 요소들, 예를 들면, 포트들의 수와 위치 그리고 밸브에 의해서 포트를 통해서 허용되는 증기 유동의 양이 압축기(32)에 대한 부분 부하 체적비를 조정하도록 사용될 수 있다. 다른 바람직한 실시 예에 있어서, 포트들(88)의 구성이나 형상은 압축기(32)의 부분 부하 체적비를 조정하도록 사용될 수 있다.
도 5 및 도 6은 압축기의 바람직한 실시 예를 보여준다. 압축기(132)는 압축기(132)의 작동 부품들을 포함하는 압축기 하우징(76)을 포함한다. 압축기 하우징(76)은 흡입 하우징(78)과 로터 하우징(80)을 포함한다. 증발기(38)로부터 나오는 증기는 압축기(132)의 흡입 통로(84)로 향할 수 있다. 압축기(132)는 증기를 압축하여 배출통로(82)를 통해서 압축 증기를 응축기(34)로 운반한다. 모터(50)는 구동축에 의해서 압축기(132)의 로터들에 연결될 것이다. 압축기(132)의 로터들은 딱 들어맞는 랜드와 홈들을 거쳐서 서로 결합할 수 있다. 압축기(132)의 로터들의 각각은 로터 하우징(80) 내에서 정확하게 기계가공된 실린더(86)에서 회전할 수 있다.
도 5 내지 도 8에 도시된 바람직한 실시 예에 있어서, 포트(88)는 로터들의 배출 단부 전에 실린더(86)에 위치할 수 있다. 포트(88)는 압축포켓에 있는 증기에 대한 유동 경로를 로터들에 있는 중간 지점으로부터 배출통로(82)로 제공할 수 있다. 밸브(90)는 포트(88)에 의해서 제공돈 유동 경로를 개방(완전히 또는 부분적으로) 또는 폐쇄하도록 사용될 수 있다. 밸브(90)는 로터들 아래에 위치할 수 있고, 증기의 유동에 대하여 실질적으로 수직하게 압축기(132)를 가로질러서 연장할 수 있다. 바람직한 실시 예에 있어서, 밸브(90)는 포트(88)로부터 나오는 증기가 배출통로(82)로 유동할 수 있도록 하거나 유동하지 못하게 함으로써, 압축기(132)의 체적비를 자동적으로 조절할 수 있다. 밸브(90)는 밸브(90)의 위치에 따라서 압축기(132)에 대한 2개(또는 그 이상)의 소정의 체적비를 제공할 수 있다. 포트들(88)은 수 로터 및/또는 암 로터와 연관된 실린더(86)의 일부에서 실린더(86)를 통해서 연장될 수 있다. 바람직한 실시 예에 있어서, 수 로터와 연관된 포트(88)의 크기는 암 로터와 연관된 포트(88)의 크기와는 다르다. 배출통로(82)는 밸브(90) 아래를 통해서 부분적으로 연장되고, 포트(88)는 배출통로(82)로 유체 연결된 채널들을 포함할 것이다.
도 7 및 8은 포트(88)로부터 나오는 증기가 배출통로(82)로 유동하는 것을 허용하거나 금지하는 각각 개방위치와 페쇄위치에 있는 밸브(90)를 나타낸다. 도 7에 있어서, 밸브(90)는 폐쇄위치에 위치하고, 이에 의해서 포트(88)로부터 나오는 증기가 배출통로(82)로 유동하는 것을 금지하거나 차단하게 된다. 밸브(90)가 폐쇄위치에 있게 되면, 압축기(132)에서 로터들에 의한 증기의 압축은 증기가 배출통로(82)로 축방향 이동함에 따라서(압축기(132)에 대한 전체 부하 체적비를 야기함)로터들에 의한 체적의 감소를 통해서 일어날 수 있다.
도 8에 있어서, 밸브(90)는 개방위치에 위치하고, 이에 의해서 포트(88)로부터 나오는 증기가 배출통로(82)로 유동하는 것을 허용하게 된다. 밸브(90)가 개방위치에 있게 되면, 압축기(132)에서 로터들에 의한 증기의 압축은 증기가 배출통로(82)로 축방향 이동함에 따라서 로터들에 의한 체적의 감소를 통해서 일어날 수 있다. 그런데, 증기의 일부는 포트(88)내로 유동하여 배출통로로 유동할 수 있다. 다시 말해서, 밸브(90)가 개방위치에 놓이는 경우에 포트(88)를 통해서 배출통로(82)로 이동함에 의해서, 압축 포켓에 있는 증기의 일부는 로터들의 일부를 바이패스할 수 있다. 로터들의 배출단부로부터 배출통로(82)에 있는 증기와 포트(88)로부터 나오는 증기는 배출 및 압축기(132)에 대한 부분 부하 압축비하에서 큰 체적의 증기를 야기한다.
밸브(90)는 불필요한 누설을 회피하기 위해서 보어(104)에 넉넉하게 위치하는 밸브 몸체 또는 셔틀(102)을 포함할 수 있다. 밸브 몸체(102)는 유체의 누설을 방지하기 위해서 하나 또는 그 이상의 개스킷을 포함할 수 있다. 밸브 몸체(102)는 큰 직경부(106) 및 작은 직경부(108)를 포함하는 가변 직경들을 가질 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같은 하나의 바람직한 실시 예에 있어서, 밸브 몸체(102)는 실린더(86)에 있는 각각의 포트(88)에 대응하는 큰 직경부(106)를 가질 수 있다. 하나의 바람직한 실시 예에 있어서, 보어(104)의 단부들은 밀봉될 수 있고, 보어(104)의 부분들이나 체적들은 밸브 몸체(102)를 보어(104)에서 전후로 이동하도록 유체로 가압되거나 통기될 수 있다. 밸브 몸체(102)가 폐쇄위치(도 7 및 9 참조)에 위치하는 경우, 밸브 몸체(102)의 큰 직경부는 포트들(88)을 차단 또는 폐쇄한다. 밸브 몸체(102)가 개방위치(도 8 참조)에 위치하는 경우, 밸브 몸체(102)의 작은 직경부(108)는 포트(88)로부터 나오는 증기가 작은 직경부(108) 주위로부터 배출통로로 유동하는 것들 허용하도록 포트(88) 근처에 위치한다.
바람직한 실시 예에 있어서, 밸브(90)는 흡입압력, 즉, 흡입통로(84)로 들어가는 증기의 압력, 및 배출압력, 즉, 배출통로(82)로부터 배출되는 증기의 압력에 반응하여 자동적으로 개폐될 수 있다. 예를 들면, 흡입압력은 밸브 몸체(102)의 일단에 위치한 큰 직경부(106)에 적용되고, 배출압력은 밸브 몸체(102)의 타단부에 위치한 작은 직경부(108)에 적용될 것이다. 흡입압력하의 유체는 밸브 몸체(102)상에 제 1의 힘을 생성하기 위해서 내부 또는 외부 배관을 통해서 보어(104)와 큰 직경부(106)로 공급될 수 있다. 밸브 몸체(102)에 작용하는 제 1의 힘은 유체압력(흡입 압력)에 큰 직경부(106)의 영역을 곱한 것과 같다. 마찬가지로, 배출압력하의 유체는 밸브 몸체(102)상에 작용하는 제 1의 힘에 대항하여 밸브 몸체(102) 상에 작용하는 제 2의 힘을 생성하기 위해서 내부 또는 외부 배관을 통해서 보어(104)와 작은 직경부(108)로 공급될 수 있다. 밸브 몸체(102)에 작용하는 제 2의 힘은 유체압력(배출 압력)에 작은 직경부(108)의 영역을 곱한 것과 같다.
제 1의 힘이 제 2의 힘과 같은 경우, 밸브 몸체(102)는 대체적으로 정적인 위치에서 유지될 수 있다. 제 1의 힘이 제 2의 힘을 초과하는 경우, 밸브 몸체(102)는 밸브(90)를 개방위치나 폐쇄위치로 위치시키도록 보어(104)에서 가압되거나 이동될 수 있다. 도 7에 도시된 바람직한 실시 예에 있어서, 제 1의 힘은 밸브 몸체(102)를 폐쇄위치로 이동시키게 된다. 이에 비해서, 제 2의 힘이 제 1의 힘보다 큰 경우, 밸브 몸체(102)는 제 1의 힘이 큰 경우에 얻어진 위치로부터 반대쪽 위치로 밸브(90)를 개방위치나 폐쇄위치로 위치시키도록 보어(104)에서 가압되거나 이동될 수 있다. 도 8에 도시된 바람직한 실시 예에 있어서, 제 2의 힘은 밸브 몸체(102)를 개방위치로 이동시키게 된다. 도 10은 바람직한 실시 예에서 선택된 포화 배출 온도들에 대하여 밸브 몸체(102) 상에 작용하는 제 1의 힘과 제 2의 힘 간의 힘 차이를 보여주고 밸브 몸체(102)에 대한 특정 스위치 포인트의 예를 제공하는 챠트이다. 스위치 포인트는 밸브 몸체(102)에 작용하는 압력이나 스프링력을 조정함으로써 이동될 수 있다.
바람직한 실시 예에 있어서, 큰 직경부(106)와 작은 직경부(108)의 크기는 흡입 압력과 배출 압력이 소정의 포인트에 도달하는 경우에 밸브 몸체(102)의 자동적인 움직임을 허용할 것이다. 예를 들면, 소정의 포인트는 미리 선택된 압력비나 체적비와 연관될 것이다. 다른 바람직한 실시 예에 있어서, 밸브 몸체(102)의 운동을 2개 위치(예를 들면, 폐쇄 및 개방위치)로 제한하기 위해서 밸브(90)는 기계적인 스톱(stop), 예를 들면 보어(104)에 위치한 쇼울더를 포함할 수 있다. 다른 바람직한 실시 예에 있어서, 밸브 몸체(102)는 개방위치와 폐쇄위치 사이의 중간위치로 이동될 수 있으며, 상기 중간위치란 압축기(132)에 대한 다른 체적비를 얻기 위해서 포트(88)로부터 나오는 증기의 부분적인 유동을 허용하는 위치이다. 다른 바람직한 실시 예에 있어서, 밸브 몸체(102)는 각각의 가변 직경들을 허용하는 포트(88)로부터 나오는 증기 유동의 양을 기초하여 압축기(132)에 대한 다른 체적비를 얻도록 가변 직경의 몇몇 부분들을 가질 수 있다.
다른 바람직한 실시 예에 있어서, 제 1의 힘을 보완하기 위해서 큰 직경부(106) 근처의 보어(104)에 스프링이 위치할 수 있다. 스프링의 사용은 폐쇄위치와 개방위치 사이의 전이를 매끄럽게 할 수 있고, 만일 힘 차이가 스위칭 포인트 근처에 남아있는 경우에 그 위치들 사이의 빈번한 스위칭을 회피할 수 있다. 다른 바람직한 실시 예에 있어서, 제 2의 힘을 보완하기 위해서 작은 직경부(108) 근처의 보어(104)에 스프링이 위치할 수 있다.
다른 바람직한 실시 예에 있어서, 밸브 몸체(102)의 위치는 밸브 몸체(102)의 각 단부에서의 압력을 변화시키도록 하나 또는 그 이상의 솔레노이드 밸브를 사용하여 제어될 수 있다. 솔레노이드 밸브는 압축기(132)의 흡입압력과 외부 배출압력을 감지하고 밸브 몸체(102)의 각 단부에 작용하는 압력을 조정함으로써 제어될 수 있다.
도 11 내지 도 14에 도시된 바람직한 실시 예에 있어서, 포트들(288)은 로터들의 배출단부 전에 실린더(286)에 위치할 수 있다. 포트들(288)은 압축 포켓에서 로터들에 있는 중간지점으로부터 배출 통로(282)로 증기에 대한 유동 경로를 제공할 수 있다. 밸브들(290)은 포트들(288)에 의해서 제공된 유동 경로를 개방(완전히 또는 부분적으로) 및 폐쇄시키도록 사용될 수 있다. 밸브들(290)은 로터들 아래에 위치할 수 있고, 압축기(232)에서 증기의 유동에 대하여 대체로 평행하게 연장된다. 바람직한 실시 예에 있어서, 밸브(290)는 장치 조건에 반응하여 포트(288)로부터 배출통로(282)로의 증기의 유동을 가능하게 하거나 또는 불가능하게 함으로써, 압축기(232)의 체적비를 제어할 수 있다. 밸브들(290)은 밸브들(290)의 위치에 따라서 압축기(232)에 대하여 2개(또는 그 이상)의 소정 체적비를 제공할 수 있다. 포트들(288)은 수 로터 및/또는 암 로터와 연관된 실린더(286)의 부분들에서 실린더(286)를 통해서 연장될 수 있다. 바람직한 실시 예에 있어서, 수 로터와 연관된 포트들(288)의 크기는 암 로터와 연관된 포트(288)의 크기와는 다를 것이다. 배출 통로(282)는 밸브들(290) 아래로 부분적으로 연장되고, 포트들(288)은 배출 통로(282)에 유체 연결된 채널을 포함할 것이다.
도 12는 폐쇄위치에 위치하여 포트(288)로부터 배출통로(282)로 증기가 유동하는 것을 방지하거나 차단하는 밸브(290A) 및 개방위치에 위치하여 포트(288)로부터 배출통로(282)로 증기가 유동하는 것을 허용하는 밸브(290B)를 나타낸다. 밸브(290A)가 폐쇄위치에 있고 밸브(290B)가 개방위치에 있는 경우, 압축기(232)에 있는 로터들에 의한 증기의 압축은 증기가 밸브(290A) 및 (290B)에 대하여 배출통로(282)를 향하여 축방향으로 이동함에 따라서 로터들에 의한 체적의 감소를 통해서 일어날 수 있다. 그런데, 증기의 일부는 밸브(290B)와 연관된 포트(288) 내로 유동하여 배출통로(282)로 유동할 수 있다. 배출통로(282)에서 로터들의 배출단부로부터 나오는 증기 및 밸브(290B)와 연관된 포트(288)로부터 나오는 증기는 배출시에 큰 체적의 증기 및 압축기(232)에 대한 제 1 부분 부하 압축비를 야기한다.
밸브(290A)와 밸브(290B)가 폐쇄위치에 있는 경우, 압축기(232)에 있는 로터들에 의한 증기의 압축은 증기가 배출통로(282)를 향하여 축방향으로 이동함에 따라서(압축기(232)에 대한 전체 부하 압축비를 야기함) 로터들에 의한 체적의 감소를 통해서 일어날 수 있다. 밸브(290A)와 (290B)가 개방위치에 있는 경우, 압축기(232)에 있는 로터들에 의한 증기의 압축은 증기가 배출통로(282)를 향하여 축방향으로 이동함에 따라서 로터들에 의한 체적의 감소를 통해서 일어날 수 있다. 그런데, 증기의 일부는 포트(288) 내로 그리고 배출통로(282)로 유동할 수 있다. 다시 말해서, 밸브(290A)와 (290B)가 개방위치에 놓이는 경우에 포트(288)를 통해서 배출통로(82)로 이동함에 의해서, 압축 포켓에 있는 증기의 일부는 로터들의 일부를 바이패스할 수 있다. 로터들의 배출단부로부터 배출통로(282)에 있는 증기와 포트(88)로부터 나오는 증기는 배출 및 압축기(132)에 대한 제 2의 부분 부하 압축비(제 1의 부분 부하 압축비보다 낮음)하에서 큰 체적의 증기를 야기한다.
밸브들(290)은 불필요한 누설을 방지하기 위해서 보어(204)에 넉넉하게 위치한 밸브 몸체(202)를 포함할 수 있다. 밸브 몸체(202)는 유체의 누설을 방지하도록 밀봉하기 위해서 하나 또는 그 이상의 개스킷들을 포함할 수 있다. 밸브 몸체(202)는 실질적으로 균등한 직경을 가질 수 있다. 바람직한 실시 예에 있어서, 보어(204)의 일단부는 밀봉될 수 있고, 유체 연결부(206)가 보어(204)의 밀봉된 단부 근처에 제공될 수 있다. 보어(204)의 타단부는 배출압력하에서 유체에 노출될 수 있다. 유체 연결부(206)는 보어(204)의 밀봉된 단부에서 유체 압력의 크기를 조정하도록, 즉, 보어(204)의 밀봉된 단부를 가압하거나 통기시키도록 밸브 몸체(202)를 보어(204)에서 전후로 이동시키기 위해 사용될 수 있다. 유체 연결부(206)는 유체 연결부(206)를 통해서 보어(204)의 밀봉단부(204)로 다른 압력의 유체를 공급하는데 사용되는 예를 들어 비례밸브나 삼방밸브와 같은 밸브(208)(도 14 참조)에 연결될 수 있다. 밸브(208)는 배출압력(PD)하의 유체, 배출압력(PD)보다 작은 참조압력하의 유체 또는 배출압력과 참조압력하의 유체의 혼합물이 유체 연결부(206) 내로 유동하는 것을 허용할 수 있다. 바람직한 실시 예에 있어서, 참조압력은 흡입압력과 같거나 클 수 있다. 다른 바람직한 실시 예에 있어서, 밸브(208)는 윤활장치로부터 제공되는 오일하에서 작동될 수 있다. 또 다른 바람직한 실시 예에 있어서, 하나 이상의 밸브가 유체 연결부(206)로 유체를 공급하도록 사용될 수 있다. 밸브(208)는 배출압력, 흡입압력, 증발온도, 응축온도 또는 다른 적당한 매개변수들과 같은 측정된 장치 매개변수들을 기초하여 제어장치에 의해서 제어될 수 있다. 밸브 몸체(202)가 폐쇄위치에 위치하는 경우, 밸브 몸체(202)는 포트(288)를 차단하거나 폐쇄한다. 밸브 몸체(202)가 개방위치에 위치하는 경우, 밸브 몸체(202)는 포트(288)로부터 나오는 증기가 배출통로(282)로 유동할 수 있도록 허용하기 위해서 포트(288)로부터 적어도 부분적으로 멀어지게 이동한다. 압축포켓에서의 압력이 배출압력보다 높은 압력이기 때문에 증기는 포트(288)로부터 배출통로(282)로 유동할 수 있다. 일단 증기가 포트(288)로 들어가면, 보어(204) 내로의 증기의 팽창 때문에 증기에서의 압력강하가 일어날 수 있다.
바람직한 실시 예에 있어서, 밸브(290)는 보어(204)의 밀봉된 단부로부터 유체의 공급이나 철회에 반응하여 개폐될 수 있다. 밸브 몸체(202)를 폐쇄위치 내로 이동시키기 위해서, 배출압력하의 유체가 밸브(208)에 의해서 유체 연결부(206)로 제공된다. 배출압력하의 유체는 밸브 몸체(202)의 반대쪽에 적용된 힘을 극복함으로써 포트들(288)을 폐쇄 또는 밀봉하도록 밸브 몸체(202)를 보어(204)의 밀봉된 단부로부터 멀어지게 이동시킨다. 이에 비해서, 밸브 몸체(202)를 개방위치로 이동시키기 위해서, 참조압력하의 유체가 밸브(208)에 의해서 유체 연결부(206)로 제공된다. 밸브 몸체(202)의 반대쪽에 가해진 힘이 보어(204)의 밀봉된 단부에서 밸브 몸체(202)에 적용된 힘보다 크기 때문에, 참조압력하의 유체는 포트들(288)을 개방시키기 위해서 밸브 몸체(202)를 보어(204)의 밀봉된 단부쪽으로 이동시킬 수 있다. 보어(204)의 밀봉된 단부에서 유체 압력의 크기를 조정하기 위해서 밸브(208)를 사용하는 것은 특정한 장치 조건에 반응하여 밸브들(290)이 개방 및 페쇄될 수 있게 한다.
또 다른 바람직한 실시 예에 있어서, 밸브를 폐쇄하도록 사용된 유체의 힘을 보완하기 위해서 보어(204)의 밀봉된 단부에 스프링이 위치할 수 있다. 스프링의 사용은 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서의 전이를 매끄럽게 할 수 있으며, 만일 스위칭 포인트 근처에 힘 차이가 존재하면 위치들 사이에서 빈번한 스위칭을 회피할 수 있다.
또 다른 바람직한 실시 예에 있어서, 밸브(290)는 다른 밸브(290)를 폐쇄하는 동안에 한 밸브(290)가 개방될 수 있도록 허용하기 위해서 독립적으로 제어될 수 있다. 밸브(290)가 독립적으로 제어되는 경우, 각각의 밸브(290)는 장치 조건에 의해서 결정되는 바와 같이 밸브(290)에 대한 유체를 공급하도록 독립적으로 제어되는 대응하는 밸브(208)를 가질 수 있다. 또 다른 바람직한 실시 예에 있어서, 밸브들(290)은 밸브들이 동시에 개방 및 폐쇄되도록 함께 제어될 수 있다. 밸브들이 함께 제어되는 경우에, 밸브(290)로 유체를 공급하기 위해서 단일 밸브(208)가 사용될 수 있다. 그러나, 각각의 밸브(290)는 밸브들(290)을 개방 또는 폐쇄시키도록 명령어나 결합 제어신호를 수용하는 대응하는 밸브(208)를 가질 것이다.
도 15에 도시된 다른 바람직한 실시 예에 있어서, 보어들(204)은 채널들(210)에 의해서 배출통로(282)에 연결된다. 채널들(210)은 보어(204)의 크기가 보어(204)와 배출통로(282) 사이의 직접 유체연결을 허용하지 않는 경우에 사용될 것이다. 채널들(210)은 보어(204)로부터 배출통로(282)로 유체가 유동할 수 있게 허용하도록 적당한 크기와 형상을 가질 수 있다.
도 16 내지 도 18에 도시된 다른 바람직한 실시 예에 있어서, 포트들(388)은 로터들의 배출단부 전에 실린더(386)에 위치할 수 있다. 포트들(388)은 로터들에서의 중간지점으로부터 배출통로(382)로 압축포켓에 있는 증기에 대한 유동 경로를 제공할 수 있다. 밸브(390)는 포트들(388)에 의해서 제공된 유동경로를 개방(완전히 혹은 부분적으로) 및 폐쇄하도록 사용될 수 있다. 밸브(390)는 로터들 사이에서 실질적으로 중앙에 놓이는 위치에서 로터들 아래에 위치할 수 있으며, 압축기(332)에서 증기의 유동에 대하여 대체로 평행하게 연장된다. 바람직한 실시 예에 있어서, 밸브(390)는 장치 조건에 반응하여 포트(388)로부터 배출통로(382)로의 증기의 유동을 가능하게 또는 불가능하게 함으로써 압축기(332)의 체적비를 제어할 수 있다. 밸브(390)는 밸브(390)의 위치에 따라서 압축기(332)에 대한 2개(또는 그 이상)의 소정 체적비를 제공할 수 있다. 포트들(388)은 수 로터 및/또는 암 로터와 연관된 실린더(386)의 일부에서 실린더(386)를 통해서 연장될 수 있다. 바람직한 실시 예에 있어서, 수 로터와 연관된 포트들(388)의 크기는 암 로터와 연관된 포트들(388)의 크기와는 다를 것이다.
도 16은 밸브(390)가 폐쇄위치에 놓이고 이에 의해서 포트(388)로부터 배출통로(382)로 증기가 유동하는 것을 금지하거나 차단하는 것을 보여주는 도면이다. 밸브(390)가 폐쇄위치에 놓이는 경우, 압축기(332)에서 로터들에 의한 증기의 압축은 증기가 배출통로로 축방향 이동함으로써(압축기(332)에 대한 전체 부하 체적비를 야기함)로터들에 의한 체적의 감소를 통해서 일어날 것이다. 도 17은 밸브(390)가 개방 위치에 놓인 것을 보여주며, 이에 의해서 포트(388)로부터 배출통로(382)로 증기가 유동하는 것을 허용한다. 밸브 몸체(390)가 개방위치에 위치하는 경우, 압축기(332)에서 로터들에 의한 증기의 압축은 증기가 배출통로(382) 쪽으로 축방향으로 이동함에 따라서 로터들에 의한 체적의 감소를 통해서 일어날 수 있다. 그러나, 증기의 일부는 포트(388)내로 그리고 배출통로(382)로 유동할 수 있다. 다시 말해서, 압축 포켓에 있는 증기의 일부는 밸브(390)가 개방위치에 놓이는 경우에 포트들(388)을 통해서 배출통로(382)로 이동함으로써 로터들의 일부를 바이패스할 수 있다. 로터들의 배출단부로부터 배출통로(382)에 존재하는 증기와 포트들(388)로부터 나오는 증기는 배출하에서 큰 체적의 증기를 야기하고 전체 부하 압축비보다 낮은 압축기(332)에 대한 부분 부하 압축비를 야기한다.
밸브(390)는 불필요한 누설을 회피하기 위해서 보어(304)에 넉넉하게 위치한 밸브 몸체(302)를 포함할 수 있다. 밸브 몸체(302)는 유체의 누설을 방지하기 위해서 하나 또는 그 이상의 개스킷이나 밀봉을 포함할 수 있다. 밸브 몸체(302)는 실질적으로 균등한 직경을 가질 수 있다. 바람직한 실시 예에 있어서, 보어(304)의 일단부는 밀봉될 수 있고, 보어(304)의 밀봉된 단부 근처에는 유체 연결부(306)가 제공될 수 있다. 보어의 타단부는 배출압력하의 유체에 노출될 수 있다. 유체 연결부(306)는 보어(304) 내에서 밸브 몸체(302)를 전후로 이동시키기 위해서 보어(204)의 밀봉된 단부를 가압하거나 통기하도록 보어(204)의 밀봉된 단부에서 유체 압력의 크기를 조정하기 위해 사용될 수 있다. 유체 연결부(306)는 유체 연결부(306)를 통해서 보어(304)의 밀봉된 단부로 다른 압력의 유체들을 공급하도록 사용되는 밸브, 예를 들어 비례 밸브나 삼방밸브에 연결될 수 있다.
배출압력(PD)하의 유체, 배출압력보다 작은 참조압력하(PREF)의 유체 또는 배출압력과 참조압력하의 유체의 혼합물이 유체 연결부(206) 내로 유동할 수 있다. 또 다른 바람직한 실시 예에 있어서, 하나 이상의 밸브가 유체 연결부(206)로 유체를 공급하도록 사용될 수 있다. 유체 연결부(306)로 유체를 공급하는 밸브는 배출압력, 흡입압력, 증발온도, 응축온도 또는 다른 적당한 매개변수들과 같은 측정된 장치 매개변수들을 기초하여 제어장치에 의해서 제어될 수 있다. 밸브 몸체(302)가 폐쇄위치에 위치하는 경우, 밸브 몸체(302)는 포트(388)를 차단하거나 폐쇄한다. 밸브 몸체(302)가 개방위치에 위치하는 경우, 밸브 몸체(302)는 포트(388)로부터 나오는 증기가 배출통로(382)로 유동할 수 있도록 허용하기 위해서 포트(388)로부터 적어도 부분적으로 멀어지게 이동한다.
바람직한 실시 예에 있어서, 밸브(390)는 보어(304)의 밀봉된 단부로부터 유체의 공급이나 철회에 반응하여 개폐될 수 있다. 밸브 몸체(302)를 폐쇄위치로 이동시키기 위해서, 배출압력하의 유체가 유체 연결부(306)로 제공된다. 배출압력하의 유체는 밸브 몸체(302)의 반대쪽에 적용된 힘을 극복함으로써 포트들(388)을 폐쇄 또는 밀봉하도록 밸브 몸체(302)를 보어(304)의 밀봉된 단부로부터 멀어지게 이동시킨다. 이에 비해서, 밸브 몸체(302)를 개방위치로 이동시키기 위해서, 참조압력하의 유체가 유체 연결부(306)로 제공된다. 밸브 몸체(302)의 반대쪽에 가해진 힘이 보어(304)의 밀봉된 단부에서 밸브 몸체(302)에 적용된 힘보다 크기 때문에, 참조압력하의 유체는 포트들(388)을 개방시키기 위해서 밸브 몸체(302)를 보어(304)의 밀봉된 단부쪽으로 이동시킬 수 있다. 보어(304)의 밀봉된 단부를 가압하거나 통기시키는 것은 밸브(390)를 특정한 조건에 반응하여 개폐시킬 수 있게 한다.
또 다른 바람직한 실시 예에 있어서, 밸브를 폐쇄하도록 사용된 유체의 힘을 보완하기 위해서 보어(304)의 밀봉된 단부에 스프링이 위치할 수 있다. 스프링의 사용은 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서의 전이를 매끄럽게 할 수 있다.
바람직한 실시 예들에 있어서, 체적비 제어장치의 포트들 및/또는 밸브들은 포트들 및/또는 밸브들의 크기를 조정하거나, 및/또는 로터들 및/또는 배출경로에 대하여 포트들 및/또는 밸브들을 위치선정함으로써, 압축기의 체적비를 조정하도록 사용될 수 있다. 포트들의 크기를 증가시킴으로써, 큰 체적의 증기가 포트를 통과할 수 있다. 마찬가지로, 포트들의 크기를 감소시킴으로써, 작은 체적의 증기가 포트를 통과할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 한 밸브에 대하여 다중의 포트들을 포함시키면 증기의 체적을 증가시킬 수 있다. 포트들과 밸브들을 로터들의 배출단부에 가깝게 위치시키면, 포트들을 통해서 유동하는 증기의 체적차이가 낮아지게 된다. 마찬가지로, 포트들과 밸브들을 로터들의 배출단부에 멀게 위치시키면, 포트들을 통해서 유동하는 증기의 체적차이가 커지게 된다.
다른 바람직한 실시 예에 있어서, 밸브들에 사용된 보어와 밸브 몸체들은 쉽게 제조되는 표준형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 보어들은 직원기둥 형상을 포함하여 원통형상을 가질 수 있으며, 밸브 몸체들은 직원기둥 형상을 포함하여 대응하는 원통형 또는 피스톤 형상을 가질 수 있다. 그러나, 보어와 밸브 몸체들은 실린더에 있는 포트들을 필요에 따라서 개폐시킬 수 있는 적당한 형상을 가질 수 있다.
또 다른 바람직한 실시 예에 있어서, 슬라이드 밸브와 대응하는 제어가 체적비 제어장치와 함께 사용될 수 있다. 체적비 장치와 함께 슬라이드 밸브를 사용하면 매끄러운 Vi 대 용량성 곡선을 제공할 수 있다.
본 발명의 어떤 특징들과 실시 예들이 도시되고 설명되었지만, 특허청구범위에서 언급된 주제의 신규한 특징과 장점으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변경(크기, 치수, 구조, 형성 및 다양한 요소들의 비율, 매개변수들(예를 들어, 온도, 압력 등)의 값, 장착 배열, 재료, 색채 및 배향의 사용 등에서의 변화)이 이루어질 수 있음을 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 이해할 수 있을 것이다. 공정이나 방법상의 순서나 절차는 대안적인 실시 예들에 따라서 변화되거나 재-순서화될 수 있다. 그러므로, 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 진실한 사상 내에서의 모든 변형과 변화를 커버하도록 의도된 것이다. 또한, 예시적인 실시 예들의 간결한 설명을 제공하기 위해서, 실제적인 이행상의 모든 특징들(예를 들어, 본 발명을 수행하는데 현재 최선의 모드와 관련되지 않거나 또는 청구한 발명을 가능하게 하는데 관련되지 않은 것들)이 설명되지는 않았다. 엔지니어링 또는 디자인 프로젝트, 다수의 이행상의 특정한 결정들이 이루어질 수 있음을 그러한 실제적인 이행상의 발전에 있어서 고려되어야 한다. 그러한 발전상의 노력은 복잡하고 시간소모가 많으나, 그럼에도 불구하고 해당 기술분야의 숙련된 당업자가 지나친 실험없이 본 명세서상의 잇점을 활용한 설계, 조립 및 제조의 일상적인 작업이라고 할 수 있다.

Claims (20)

  1. 압축기로서,
    흡입통로로부터 증기를 수용하고 압축된 증기를 배출통로로 제공하도록 구성되고 위치한 압축기구;
    상기 압축기구에 있는 증기의 일부를 상기 배출통로로 바이패스하도록 상기 압축기구와 상기 배출통로 사이에 형성되어 있는 포트;
    상기 포트를 통한 증기 유동을 제어하도록 구성되고 위치한 밸브 - 상기 압축기구로부터 상기 배출통로로 증기가 유동하는 것을 허용하는 제 1 위치와 상기 압축기구로부터 상기 배출통로로 증기가 유동하는 것을 금지하는 제 2 위치를 가짐 -;를 포함하며,
    상기 압축기는 상기 밸브가 상기 제 2 위치에 놓이는 것에 반응하여 제 1 체적비를 갖고, 상기 밸브가 상기 제 1 위치에 놓이는 것에 반응하여 제 2 체적비를 가지며, 상기 제 1 체적비는 상기 제 2 체적비보다 크고,
    상기 밸브는 상기 압축기를 상기 제 1 체적비 또는 상기 제 2 체적비하에서 작동하도록 소정 조건들에 반응하여 제어 가능한 압축기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 밸브는 보어에 위치한 밸브 몸체를 포함하는 압축기.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 밸브 몸체는 상기 밸브 몸체의 대향하는 단부들에 적용된 힘들의 차이에 반응하여 상기 제 1 위치와 상기 제 2 위치 사이에서 보어에서 이동 가능한 압축기.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 보어는 상기 압축기구에서의 증기의 유동에 대하여 가로질러서 상기 압축기구에 위치하는 압축기.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 밸브 몸체는 제 1 직경을 갖는 제 1 부분 및 상기 제 1 직경보다 작은 제 2 직경을 갖는 제 2 부분을 포함하는 압축기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    제 1 압력하의 제 1 유체가 상기 밸브 몸체의 상기 제 1 부분에 제 1의 힘을 가하도록 상기 보어로 공급되고;
    제 2 압력하의 제 2 유체가 상기 밸브 몸체의 상기 제 2 부분에 제 2의 힘을 가하도록 상기 보어로 공급되고; 그리고
    상기 제 2 압력은 상기 제 1 압력보다 큰 압축기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 밸브는 상기 제 1 위치에서, 상기 포트를 통해서 그리고 상기 보어 내로 증기가 유동할 수 있게 하기 위해서 상기 밸브 몸체의 상기 제 1 부분이 상기 포트로부터 소정 거리만큼 위치하는 것에 반응하고;
    상기 밸브는 상기 제 2 위치에서, 상기 포트를 통해서 그리고 상기 보어 내로 증기가 유동하는 것을 금지하도록 상기 포트를 폐쇄하기 위해서 상기 밸브 몸체의 상기 제 1 부분이 상기 보어에 위치하는 것에 반응하고; 그리고
    상기 밸브는 제 2 힘이 제 1 힘보다 큰 것에 반응하여 상기 제 1 위치에 놓이고, 상기 밸브는 제 1 힘이 제 2 힘보다 큰 것에 반응하여 상기 제 2 위치에 놓이는 압축기.
  8. 제 3 항에 있어서, 상기 보어는 상기 압축기구에서 증기의 유동에 대하여 평행하게 상기 압축기구에 위치한 압축기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    제 1 압력하의 제 1 유체가 상기 배출통로 근처의 상기 밸브 몸체의 제 1 단부에 제 1의 힘을 가하도록 상기 보어로 공급되고; 그리고
    제 2 압력하의 제 2 유체가 상기 제 1 단부에 대향하여 상기 밸브 몸체의 제 2 단부에 제 2의 힘을 가하도록 상기 보어로 공급되는 압축기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 밸브는 상기 포트를 통해서 그리고 상기 보어 내로 증기가 유동할 수 있게 하기 위해서 상기 밸브 몸체가 상기 포트로부터 소정 거리만큼 보어에 위치하는 것에 반응하여 제 1 위치에 놓이고;
    상기 밸브는 상기 포트를 통해서 그리고 상기 보어 내로 증기가 유동하는 것을 금지하도록 상기 포트를 폐쇄하기 위해서 상기 밸브 몸체가 상기 보어에 위치하는 것에 반응하여 제 2 위치에 놓이고;
    상기 밸브는 상기 제 2 위치에서, 상기 포트를 통해서 그리고 상기 보어 내로 증기가 유동하는 것을 방지하도록 상기 포트를 폐쇄하기 위해서 상기 밸브 몸체의 상기 제 1 부분이 상기 보어에 위치하는 것에 반응하고; 그리고
    상기 밸브는 제 1의 힘이 제 2의 힘보다 큰 것에 반응하여 상기 제 1 위치에 놓이고, 상기 밸브는 제 2의 힘이 제 1의 힘보다 큰 것에 반응하여 상기 제 2 위치에 놓이는 압축기.
  11. 스크루 압축기로서,
    증기를 수용하기 위한 흡입통로 및 증기를 공급하기 위한 배출통로;
    한쌍의 딱 들어맞는 로터들 - 상기 딱 들어맞는 각각의 로터는 대응하는 실린더에 위치하고, 상기 딱 들어맞는 로터들의 쌍은 흡입통로로부터 증기를 수용하고 압축된 증기를 배출통로로 제공하도록 구성됨 -;
    상기 딱 들어맞는 로터들의 쌍에 의해서 형성된 압축포켓으로부터 나오는 증기의 일부를 상기 배출통로로 바이패스하도록 적어도 하나의 로터 실린더에 위치한 포트;
    상기 포트를 통한 증기 유동을 제어하도록 구성되고 위치한 밸브 - 상기 압축포켓으로부터 상기 배출통로로 증기가 흐르는 것을 허용하는 제 1 위치와 상기 압축포켓으로부터 상기 배출통로로 증기가 흐르는 것을 금지하는 제 2 위치위치를 가짐 -;를 포함하며,
    상기 압축기는 상기 밸브가 폐쇄 위치에 놓이는 것에 반응하여 제 1 체적비를 갖고, 상기 밸브가 개방 위치에 놓이는 것에 반응하여 제 2 체적비를 가지며, 상기 제 1 체적비는 상기 제 2 체적비보다 크고,
    상기 밸브는 상기 압축기를 상기 제 1 체적비 또는 상기 제 2 체적비하에서 작동하도록 소정 조건들에 반응하여 제어 가능한 스크루 압축기.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 밸브는 보어에 위치한 밸브 몸체를 포함하는 스크루 압축기.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 보어는 딱 들어맞는 로터들의 쌍에서 증기의 유동에 대하여 대체로 평행하게 위치한 스크루 압축기.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 보어는 상기 실린더들 사이 또는 한 실린더 근처에 위치한 스크루 압축기.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 밸브는 제 1 보어에 위치한 제 1 밸브 몸체 및 제 2 보어에 위치한 제 2 밸브 몸체를 포함하고,
    상기 제 1 보어와 상기 제 2 보어는 상기 딱 들어맞는 로터들의 쌍에서의 증기의 유동에 대하여 대체로 평행하게 대응 실린더 근처에 위치하며, 그리고
    상기 포트를 통한 증기의 유동을 허용하기 위해서 상기 대응 포트로부터 일정 거리만큼 상기 제 1 밸브 몸체 또는 상기 제 2 몸체중 적어도 하나가 대응하는 보어에 위치하는 것에 반응하여 상기 개방 위치에 놓이는 스크루 압축기.
  16. 제 13 항에 있어서,
    배출압력하의 제 1 유체가 상기 배출통로 근처의 상기 밸브 몸체의 제 1 단부에 제 1의 힘을 가하도록 상기 보어로 공급되고;
    제 2 압력하의 제 2 유체가 상기 제 1 단부에 대양하여 상기 밸브 몸체의 제 2 단부에 제 2의 힘을 가하도록 상기 보어로 공급되고; 그리고
    상기 밸브 몸체는 상기 밸브 몸체에 가해진 제 1의 힘과 제 2의 힘에서의 차이에 반응하여 상기 개방위치와 상기 폐쇄위치 사이에서 상기 보어 내에서 이동 가능한 스크루 압축기.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 제 2 유체의 유동을 제어하기 위한 제어밸브를 더 포함하며, 상기 제어밸브는 배출압력 또는 상기 제 2 유체에서의 배출압력보다 작은 압력으로 유체를 제공하도록 구성된 스크루 압축기.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 밸브는 상기 포트를 통해서 그리고 상기 보어 내로 증기가 유동할 수 있게 하기 위해서 상기 밸브 몸체가 상기 포트로부터 소정 거리만큼 보어에 위치하는 것에 반응하여 개방 위치에 놓이고;
    상기 밸브는 상기 포트를 통해서 그리고 상기 보어 내로 증기가 유동하는 것을 방지하도록 상기 포트를 폐쇄하기 위해서 상기 밸브 몸체가 상기 보어에 위치하는 것에 반응하여 폐쇄 위치에 놓이고;
    상기 밸브는 제 1의 힘이 제 2의 힘보다 큰 것에 반응하여 상기 개방 위치에 놓이고, 상기 밸브는 제 2의 힘이 제 1의 힘보다 큰 것에 반응하여 상기 폐쇄 위치에 놓이는 스크루 압축기.
  19. 제 12 항에 있어서, 상기 보어는 상기 딱 들어맞는 로터들의 쌍에서의 증기의 유동에 대하여 대체로 가로질러서 위치하는 스크루 압축기.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 밸브 몸체는 제 1 직경을 갖는 제 1 부분 및 상기 제 1 직경보다 작은 제 2 직경을 갖는 제 2 부분을 포함하고;
    흡입 압력하에서 제 1 유체가 상기 보어로 공급되고, 상기 밸브 몸체의 상기 제 1 부분에 제 1의 힘을 적용하기 위해서 상기 밸브 몸체의 상기 제 1 부분 근처에서 상기 보어에 스프링이 위치하며;
    상기 밸브 몸체의 상기 제 2 부분에 제 2의 힘을 적용하기 위해서 상기 보어에 제 2 유체가 배출압력으로 공급되고;
    상기 밸브 몸체는 상기 밸브 몸체에 가해진 제 1의 힘과 제 2의 힘에서의 차이에 반응하여 상기 개방위치와 상기 폐쇄위치 사이에서 상기 보어 내에서 이동 가능하며;
    상기 밸브는 상기 포트를 통해서 그리고 상기 보어 내로 증기가 유동할 수 있게 하기 위해서 상기 밸브 몸체의 상기 제 1 부분이 상기 포트로부터 소정 거리만큼 보어에 위치하는 것에 반응하여 개방 위치에 놓이고;
    상기 밸브는 상기 포트를 통해서 그리고 상기 보어 내로 증기가 유동하는 것을 방지하도록 상기 포트를 폐쇄하기 위해서 상기 밸브 몸체의 상기 제 1 부분이 상기 보어에 위치하는 것에 반응하여 폐쇄 위치에 놓이고;
    상기 밸브는 제 2의 힘이 제 1의 힘보다 큰 것에 반응하여 상기 개방 위치에 놓이고, 상기 밸브는 제 1의 힘이 제 2의 힘보다 큰 것에 반응하여 상기 폐쇄 위치에 놓이는 스크루 압축기.
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