KR101864690B1 - 차음 피처를 갖는 컴프레서 - Google Patents

차음 피처를 갖는 컴프레서 Download PDF

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마이클 에이. 손더스
스티븐 엠. 세이벨
케빈 제이. 게렛
로버트 씨. 스토버
패트릭 알. 길레스피
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Abstract

스크롤 컴프레서 디자인은 진동, 음향 및 노이즈 전달을 최소화하도록 제공된다. 스크롤 컴프레서는 베어링 하우징과 선회 및 비선회 스크롤 부재를 가진다. 비선회 스크롤 부재는 축선방향 연장 보어와 실질적으로 정렬되는 적어도 하나의 구멍을 구비한 반경방향 연장 플랜지부를 가진다. 적어도 하나의 파스너가 구멍과 보어 내에 배치된다. 노이즈 전달을 감소시키거나 제거하기 위해, 차음 부재가 비선회 스크롤 부재, 파스너 및 베어링 하우징 중의 적어도 하나와 접촉한다. 차음 부재는 주위 재료보다 더 큰 음향 임피던스 값을 갖는 폴리머 복합재로 형성될 수 있다. 차음 부재는 비제한적인 예로서 환형의 와셔, O-링 또는 바이어싱 부재일 수 있다. 다른 변경예에 있어서, 음향 및 노이즈를 추가로 감소시키기 위한 윤활제 오일의 유입을 용이하게 하기 위해, 유체 통로들이 파스너 및/또는 베어링 하우징 내에 제공된다.

Description

차음 피처를 갖는 컴프레서{COMPRESSOR HAVING SOUND ISOLATION FEATURE}
본 발명은 컴프레서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차음 피처를 갖는 컴프레서에 관한 것이다.
이 식별항목은 본 발명과 관련한 배경 정보를 제공하며, 반드시 종래기술인 것은 아니다.
컴프레서는 열교환기와 팽창 장치를 갖는 유체 회로를 통해 작동 유체(예컨대, 냉매)를 압축 및 순환시키도록 가열 및 냉각 시스템 및/또는 다른 작동 유체 순환 시스템에 사용될 수 있다. 스크롤 컴프레서는 각각이 서로 맞물림 결합 상태로 위치되는 랩을 가지는 비선회 스크롤 부재 및 선회 스크롤 부재를 사용하여 유체를 흡입 압력으로부터 흡입 압력보다 더 큰 배출 압력으로 압축시킬 수 있다. 스크롤 부재들 사이의 상대 운동은 유체가 흡입구 개구부로부터 배출 포트로 이동에 따라 유체 압력이 증가하게 만든다.
컴프레서의 효율적이고 신뢰성 있는 작동은 컴프레서가 설치되는 시스템이 요구에 따라 냉각 및/또는 가열 효과를 효과적이고 효율적으로 제공할 수 있는 것을 보장하기 위해 바람직하다. 컴프레서의 압축 용량이 감소되어(예컨대, 용량 조절 이벤트(capacity modulation event)로 인해), 선회 스크롤 부재와 비선회 스크롤 부재 사이의 상대 선회 운동이 변화될 때는, 컴프레서가 바람직하지 않은 진동, 음향 및 노이즈를 발생시킬 수 있다.
이 식별항목은 본 발명의 일반적인 개요를 제공하며, 그 전체 범위 또는 모든 특징들의 포괄적인 개시는 아니다.
본 발명은 개선된 차음성을 가지고, 그에 따라 진동 및 음향 전달을 최소화하는 스크롤 컴프레서 디자인들을 제공한다. 특정 변경예에 있어서, 본 발명은 축선방향 연장 보어를 가진 적어도 하나의 반경방향 연장 암을 포함하는 베어링 하우징을 포함하는 스크롤 컴프레서를 제공한다. 스크롤 컴프레서는 또한 선회 스크롤 부재와 비선회 스크롤 부재를 포함한다. 선회 스크롤 부재는 제1 엔드 플레이트 및 상기 제1 엔드 플레이트로부터 연장된 제1 스크롤 랩을 포함한다. 비선회 스크롤 부재는 제2 엔드 플레이트, 상기 제2 엔드 플레이트로부터 연장되어 상기 제1 스크롤 랩과 맞물림 결합되는 제2 스크롤 랩 및 상기 축선방향 연장 보어와 실질적으로 정렬되는 적어도 하나의 축선방향 연장 구멍을 포함하는 반경방향 연장 플랜지부를 포함한다. 스크롤 컴프레서는 또한 상기 구멍과 상기 보어 내에 배치되는 적어도 하나의 파스너를 포함한다. 상기 비선회 스크롤 부재는 제1 음향 임피던스 값을 가진다. 차음 부재가 상기 파스너의 적어도 일부분과 상기 비선회 스크롤 부재의 적어도 일부분 사이에 배치된다. 상기 차음 부재는 폴리머 및 복수의 입자를 포함하는 복합재 재료를 포함한다. 상기 복합재 재료는 상기 제1 음향 임피던스 값보다 더 큰 제2 음향 임피던스 값을 가진다. 상기 복합재 재료는 또한 0.25 mm의 성장에 대해 약 1.5 x 10-3 mm/(mm-°K) 이하의 열팽창 계수(CTE)를 가질 수 있다.
다른 변경예에 있어서, 본 발명은 축선방향 연장 보어를 가진 적어도 하나의 반경방향 연장 암을 포함하는 베어링 하우징을 포함하는 스크롤 컴프레서를 제공한다. 스크롤 컴프레서는 또한 선회 스크롤 부재와 비선회 스크롤 부재를 포함한다. 선회 스크롤 부재는 제1 엔드 플레이트 및 상기 제1 엔드 플레이트로부터 연장된 제1 스크롤 랩을 포함한다. 비선회 스크롤 부재는 제2 엔드 플레이트 및 상기 제2 엔드 플레이트로부터 연장되어 상기 제1 스크롤 랩과 맞물림 결합되는 제2 스크롤 랩을 포함한다. 비선회 스크롤 부재는 또한 상기 축선방향 연장 보어와 실질적으로 정렬되는 적어도 하나의 축선방향 연장 구멍을 포함한다. 스크롤 컴프레서는 또한 상기 구멍과 상기 보어 내에 배치되는 적어도 하나의 파스너를 포함한다. 스크롤 컴프레서 작동 중에 상기 비선회 스크롤 부재의 이동에 의해 발생되는 진동 및 음향을 감소시키기 위해, 차음 부재가 상기 비선회 스크롤 부재를 축선방향으로 바이어싱하도록 작동가능한 바이어싱 부재를 포함한다.
또 다른 변경예에 있어서, 축선방향 연장 보어를 가진 적어도 하나의 반경방향 연장 암을 포함하는 베어링 하우징을 포함하는 스크롤 컴프레서가 제공된다. 스크롤 컴프레서는 선회 스크롤 부재와 비선회 스크롤 부재를 포함한다. 선회 스크롤 부재는 제1 엔드 플레이트 및 상기 제1 엔드 플레이트로부터 연장된 제1 스크롤 랩을 포함한다. 비선회 스크롤 부재는 제2 엔드 플레이트 및 상기 제2 엔드 플레이트로부터 연장되어 상기 제1 스크롤 랩과 맞물림 결합되는 제2 스크롤 랩 및 반경방향 연장 플랜지부분을 포함한다. 상기 반경방향 연장 플랜지부는 상기 축선방향 연장 보어와 실질적으로 정렬되는 적어도 하나의 축선방향 연장 구멍을 포함한다. 스크롤 컴프레서는 또한 상기 구멍 내에 배치되는 제1 부분 및 상기 보어 내에 배치되는 제2 부분을 가지는 적어도 하나의 파스너를 포함한다. 적어도 하나의 환형 와셔가 상기 적어도 하나의 파스너 둘레에 배치되고, 상기 적어도 하나의 환형 와셔는 폴리머 및 복수의 입자를 포함하는 복합재 재료를 포함한다.
다른 양태에 있어서, 본 발명은 스크롤 컴프레서를 제공한다. 스크롤 컴프레서는 축선방향 연장 보어를 가진 적어도 하나의 반경방향 연장 암을 포함하는 베어링 하우징을 포함한다. 스크롤 컴프레서는 선회 스크롤 부재와 비선회 스크롤 부재를 포함한다. 선회 스크롤 부재는 제1 엔드 플레이트 및 상기 제1 엔드 플레이트로부터 연장된 제1 스크롤 랩을 포함한다. 비선회 스크롤 부재는 제2 엔드 플레이트 및 상기 제2 엔드 플레이트로부터 연장되어 상기 제1 스크롤 랩과 맞물림 결합되는 제2 스크롤 랩을 포함한다. 상기 비선회 스크롤 부재는 또한 제1 표면 및 제2 표면을 가지고, 상기 제1 표면과 상기 제2 표면 사이에 축선방향으로 연장된 적어도 하나의 구멍을 포함하는 반경방향 연장 플랜지부를 포함한다. 상기 구멍은 상기 축선방향 연장 보어와 실질적으로 정렬된다. 적어도 하나의 슬리브 가이드가 상기 적어도 하나의 구멍 내에 배치된다. 또한, 적어도 하나의 파스너가 상기 적어도 하나의 슬리브 가이드 내에 배치되는 제1 부분 및 상기 보어 내에 배치되는 제2 부분을 가진다. O-링 부재가 상기 파스너 둘레에 배치되어, 상기 적어도 하나의 슬리브 가이드와 상기 구멍 사이의 계면을 제1 축선방향 부분과 제2 축선방향 부분으로 밀봉적으로 분할하도록 작용가능하다.
또 다른 양태에 있어서, 본 발명은 축선방향 연장 파스너 보어를 가진 적어도 하나의 반경방향 연장 암을 포함하는 베어링 하우징을 포함하는 스크롤 컴프레서를 제공한다. 스크롤 컴프레서는 선회 스크롤 부재와 비선회 스크롤 부재를 포함한다. 선회 스크롤 부재는 제1 엔드 플레이트 및 상기 제1 엔드 플레이트로부터 연장된 제1 스크롤 랩을 포함하고, 제1 축선을 중심으로 선회하도록 작동가능한 선회 스크롤 부재를 포함한다. 비선회 스크롤 부재는 제2 엔드 플레이트, 상기 제2 엔드 플레이트로부터 연장되어 상기 제1 스크롤 랩과 맞물림 결합되는 제2 스크롤 랩 및 반경방향 연장 플래지부를 포함한다. 상기 반경방향 연장 플랜지부는 제1 표면 및 제2 표면을 가지고, 상기 제1 표면과 상기 제2 표면 사이에 축선방향으로 연장된 적어도 하나의 구멍을 포함한다. 상기 구멍은 상기 축선방향 연장 파스너 보어와 실질적으로 정렬된다. 적어도 하나의 파스너가 상기 구멍과 상기 파스너 보어 내에 배치된다. 상기 파스너는 상기 제1 축선과 실질적으로 평행한 방향으로 연장된 제1 통로 및 상기 제1 축선에 실질적으로 수직한 방향으로 연장된 제2 통로를 가진다. 상기 제2 통로는 상기 제1 통로와 유체 연통하도록 작용가능하다.
다른 양태에 있어서, 본 발명은 또한 제1 통로, 제2 통로, 카운터웨이트 캐비티 및 축선방향 연장 파스너 보어를 가진 적어도 하나의 반경방향 연장 암을 포함하는 베어링 하우징을 포함하는 스크롤 컴프레서를 제공한다. 스크롤 컴프레서는 또한 선회 스크롤 부재와 비선회 스크롤 부재를 포함한다. 선회 스크롤 부재는 제1 엔드 플레이트 및 상기 제1 엔드 플레이트로부터 연장된 제1 스크롤 랩을 포함한다. 비선회 스크롤 부재는 제2 엔드 플레이트, 상기 제2 엔드 플레이트로부터 연장되어 상기 제1 스크롤 랩과 맞물림 결합되는 제2 스크롤 랩, 및 제1 표면 및 제2 표면을 가지고, 상기 제1 표면과 상기 제2 표면 사이에 축선방향으로 연장된 적어도 하나의 구멍을 포함하는 반경방향 연장 플랜지부를 포함한다. 상기 구멍은 상기 파스너 보어와 실질적으로 정렬된다. 적어도 하나의 슬리브 가이드가 상기 적어도 하나의 구멍 내에 배치되고, 상기 슬리브 가이드는 제3 통로를 포함한다. 적어도 하나의 파스너가 상기 슬리브 가이드 내에 배치되는 제1 부분 및 상기 보어 내에 배치되는 제2 부분을 가진다. 상기 제1 통로는 상기 카운터웨이트 캐비티 및 상기 제2 통로와 유체 연통하도록 작용가능하다. 상기 제2 통로는 상기 제3 통로와 유체 연통하도록 작용가능하다. 상기 제3 통로는 상기 슬리브 가이드와 상기 구멍 사이의 계면과 유체 연통하도록 작용가능하다.
추가적인 적용가능 분야들이 여기에 제공되는 설명으로부터 명백해질 것이다. 이 개요 부분의 설명 및 특정 실시예들은 단지 예시의 목적으로 의도된 것으로 본 발명의 범위를 한정하기 위해 의도된 것이 아니다.
여기에 간단히 설명되는 도면들은 단지 선택된 실시형태들의 예시를 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 한정하기 위해 의되된 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 특정 양태에 따른 스크롤 컴프레서의 단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 특정 변경예에 따른 차음 피처를 포함하는, 도 도 1의 컴프레서의 부분 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 양태에 따른 차음 피처의 또 다른 구성을 도시한 스크롤 컴프레서의 부분 단면도이다.
도 4는 본 발명의 특정 양태에 따른 차음 피처의 또 다른 구성을 도시한 스크롤 컴프레서의 부분 단면도이다.
도 5는 본 발명의 특정 양태에 따른 차음 피처의 또 다른 대안적인 구성을 도시한 스크롤 컴프레서의 부분 단면도이다.
도 6은 본 발명의 특정 양태에 따른 차음 피처의 또 다른 대안적인 구성을 도시한 스크롤 컴프레서의 부분 단면도이다.
도 7은 본 발명의 특정 양태에 따른 차음 피처의 또 다른 대안적인 구성을 도시한 스크롤 컴프레서의 부분 단면도이다.
도 8은 본 발명의 특정 양태에 따른 차음 피처의 또 다른 대안적인 구성을 도시한 스크롤 컴프레서의 부분 단면도이다.
도 9는 본 발명의 특정 양태에 따른 차음 피처의 또 다른 대안적인 구성을 도시한 스크롤 컴프레서의 부분 단면도이다.
도 10은 본 발명의 특정 양태에 따른 차음 피처의 또 다른 대안적인 구성을 도시한 스크롤 컴프레서의 부분 단면도이다.
도 11은 본 발명의 특정 양태에 따른 차음 피처의 또 다른 대안적인 구성을 도시한 스크롤 컴프레서의 부분 단면도이다.
도 12는 본 발명의 특정 양태에 따른 차음 피처의 또 다른 대안적인 구성을 도시한 스크롤 컴프레서의 부분 단면도이다.
도 13은 본 발명의 특정 양태에 따른 차음 피처의 또 다른 대안적인 구성을 도시한 스크롤 컴프레서의 부분 단면도이다.
도 14는 본 발명의 특정 양태에 따른 차음 피처의 또 다른 대안적인 구성을 도시한 스크롤 컴프레서의 부분 단면도이다.
도 15는 본 발명의 특정 양태에 따른 차음 피처의 또 다른 대안적인 구성을 도시한 스크롤 컴프레서의 부분 단면도이다.
도 16은 본 발명의 특정 양태에 따라 차음 피처의 또 다른 대안적인 구성을 도시한 스크롤 컴프레서의 부분 단면도이다.
여러 도면에 걸쳐 대응하는 참조 부호는 대응하는 부분을 나타낸다.
이제 예시적인 실시형태들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명이 당업자에게 충분히 이해되고 전달되도록 예시의 실시형태들이 제공된다. 본 발명의 실시형태들의 완전한 이해를 제공하기 위해 특정 구성요소, 장치 및 방법의 실시예와 같은 다수의 특정 구체예들이 설명된다. 본 발명을 위해 반드시 특정 구체예가 채용될 필요는 없고, 예시의 실시형태들이 수많은 다른 형태로 구체화될 수 있으며, 본 발명의 범위를 한정하도록 해석되어서는 안된다는 것은 당업자에게 자명할 것이다. 일부 실시형태에 있어서, 공지의 프로세스, 공지의 장치 구조 및 공지의 기법은 상세히 설명되지 않는다.
여기에 사용되는 용어는 특정 실시형태의 설명을 위한 것일 뿐, 한정을 위한 것이 아니다. 여기에 사용되는 것으로서, 단수형으로 표기된 것은 그 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수형도 포함할 수 있는 것을 의도한 것이다. "포함하다", "구비하다", 및 "가지다" 에 준하는 용어들은 포함의 의미이며, 따라서 기재된 특징부, 통합체, 단계, 작동, 요소 및/또는 구성요소가 존재함을 나타내는 것으로, 하나 이상의 다른 특징부, 통합체, 단계, 작동, 요소, 구성요소 및/또는 그것들의 그룹의 존재나 추가를 배제하는 것은 아니다. 여기에 설명되는 방법 단계, 프로세스 및 작동은 실행 순서가 특별히 지시되어 있지 않은 한 반드시 예시된 특정 순서의 실행을 요하는 것으로 해석되어서는 안된다. 또한, 추가적인 또는 대안적인 단계가 채용될 수 있다는 것도 이해하여야 한다.
어떤 요소나 층이 또 다른 요소나 층을 대상으로 단순히 "위에(상에) 있다", "에 결합되다", "에 연결되다", 또는 "에 커플링되다" 에 준하는 표현으로 언급되는 경우에는, 그 어떤 요소나 층이 다른 요소나 층에 대해 바로 위에(직접적으로 표면 상에) 존재하거나, 바로(직접적으로) 결합되거나, 바로(직접적으로) 연결되거나 또는 바로(직접적으로) 커플링되는 것과 중간 개재하는 요소나 층이 존재하는 것 모두를 포괄할 수 있다. 반면에, 요소가 또 다른 요소나 층을 대상으로 "바로 위에(직접적으로 표면상에) 있다", "에 바로(직접적으로) 결합되다", "에 바로(직접적으로) 연결되다", 또는 "에 바로(직접적으로) 커플링되다" 에 준하는 표현으로 언급되는 경우에는, 어떠한 중간 개재하는 요소나 층도 없다는 것을 의미하게 된다. 요소들 사이의 관계를 설명하기 위해 사용되는 다른 표현들도 마찬가지 방식으로 해석되어야만 한다(예컨대, "사이"와 "바로 그 사이", "인접한"과 "바로 인접한", 등). 여기에 사용되는 것으로서, 용어 "및/또는"은 관련하여 열거되는 항목들의 각각의 하나 또는 하나 이상의 조합을 포함한다.
다양한 요소, 구성요소, 영역, 층 및/또는 구역을 설명하기 위해 제1, 제2, 제3 등의 용어가 여기에 사용될 수 있지만, 이러한 요소, 구성요소, 영역, 층 및/또는 구역이 이러한 제1, 제2, 제3 등의 용어에 의해 한정되어서는 안된다. 제1, 제2, 제3 등의 용어는 하나하나의 요소, 구성요소, 영역, 층 또는 구역을 구별하기 위한 의미로만 사용될 수 있다. "제1", "제2" 및 다른 숫자 용어는 여기서 사용될 때 문맥에서 특별히 지시하지 않는다면 순차나 순서를 의미하지 않는다. 따라서, 아래에 언급되는 제1 요소, 제1 구성요소, 제1 영역, 제1 층 또는 제1 구역은 예시의 실시형태의 교시에 벗어나지 않는다면 제2 요소, 제2 구성요소, 제2 영역, 제2 층 또는 제2 구역으로 바꾸어 칭해질 수도 있을 것이다.
"내측(내부)", "외측(외부)", "바로 아래", "아래의" "하부의", "위의", "상부의" 등과 같은 공간상의 상대 용어들은 여기서 도면에 예시되는 하나의 요소 또는 특징부의 또 다른 요소 또는 특징부에 대한 관계를 설명하기 위한 설명의 편의를 위해 사용될 수 있다. 공간상의 상대 용어들은 도면에 도시된 배향뿐만 아니라 사용 또는 작동에 있어서의 다른 배향도 포함하는 것으로 의도될 수 있다. 예컨대, 도면 내의 장치가 상하전도된다면, 다른 요소나 특징부의 "아래" 또는 "바로 아래"로 설명되었던 요소는 이번에는 다른 요소나 특징부의 "위"로 배향될 것이다. 따라서, 예컨대 용어 "아래"는 위와 아래의 모든 배향을 포괄할 수 있다. 장치는 다르게 배향(90도 회전 배향 또는 다른 배향)될 수 있으며, 여기에서 사용되는 공간상 상대 용어는 그에 따라 해석될 수 있다.
도 1을 참조하면, 컴프레서(10)는 밀폐형 셸 어셈블리(12), 모터 어셈블리(14), 압축 기구(16) 및 베어링 하우징 어셈블리(18)를 포함하는 것으로 도시되어 있다. 셸 어셈블리(12)는 모터 어셈블리(14), 압축 기구(16) 및 베어링 하우징 어셈블리(18)를 수용할 수 있다. 셸 어셈블리(12)는 실내 또는 실외 열교환기(도시 안됨) 중의 일방으로부터 흡입 압력의 작동 유체를 수취하는 흡입구 포트(20)와 압축 기구(16)에 의해 압축된 후에 작동 유체를 실내 또는 실외 열교환기 중의 타방으로 배출시키는 배출구 포트(22)를 포함할 수 있다. 셸 어셈블리(12)의 바닥부는 윤활제(예컨대, 오일) 공간을 포함하는 리저버 또는 섬프(24)를 형성할 수 있다.
모터 어셈블리(14)는 모터 스테이터(26), 로터(28) 및 구동 샤프트(30)를 포함할 수 있다. 모터 스테이터(26)는 셸 어셈블리(12) 내로 압력 끼워맞춤될 수 있다. 로터(28)는 구동 샤프트(30) 상에 압력 끼워맞춤될 수 있으며, 구동 샤프트(30)에 회전 동력을 전달할 수 있다. 구동 샤프트(30)는 압축 기구(16)와 구동 맞물림하는 편심 크랭크 핀(32)을 포함할 수 있다. 구동 샤프트(30)는 또한 당해 구동 샤프트(30)를 관통하여 연장되어 윤활제 섬프(24)와 연통하는 윤활제 통로(34)를 포함할 수 있다.
압축 기구(16)는 선회 스크롤 부재(36) 및 비선회 스크롤 부재(38)를 포함할 수 있다. 비선회 스크롤 부재(38)는 나사 볼트나 이와 유사한 부착 피처 등의 복수의 파스너(54)에 의해 베어링 하우징 어셈블리(18)에 고정될 수 있다. 선회 및 비선회 스크롤 부재(36, 38)는 서로 맞물림 결합하고 각각이 선회 및 비선회 엔드 플레이트(41, 43)로부터 연장된 선회 및 비선회 스파이럴 랩(40, 42)을 각각 포함하고 있다. 올덤 커플링(44)은 선회 스크롤 부재(36)와 고정 구조부((예를 들면, 베어링 하우징 어셈블리(18) 또는 비선회 스크롤 부재(38))에 키이(key) 결합되어 선회 및 비선회 스크롤 부재(36, 38) 사이의 상대 회전을 방지하는 한편 선회 스크롤 부재(36)가 비선회 스크롤 부재(38)에 대한 선회 경로로 이동하는 것을 가능하게 해줄 수 있다. 반경방향 외측 위치로부터 반경방향 내측 위치로 이동함에 따라 크기가 감소함으로써, 내부의 작동 유체를 흡입 압력으로부터 배출 압력으로 압축시키는 이동 유체 포켓(46)이 선회 및 비선회 스파이럴 랩(40, 42) 사이에 형성된다.
비선회 스크롤 부재(38)는 적어도 하나의 반경방향 연장 플랜지부(45)를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 반경방향 연장 플랜지부(45)는 당해 플랜지부(45)의 상부 또는 제1 표면(49)과 하부 또는 제2 표면(51) 사이에 축선방향으로 연장된 복수의 구멍(47)을 포함할 수 있다. 제1 표면(49)은 축선방향 리세스부(53)를 포함할 수 있다. 한 가지 구성에 있어서, 축선방향 리세스부(53)는 구멍(47)에 동심적인 복수의 카운터 보어 피처(counter bore feature)일 수 있다.
베어링 하우징 어셈블리(18)는 제1 베어링(48), 메인 베어링 하우징(50) 및 복수의 슬리브 가이드(52)를 포함할 수 있다. 메인 베어링 하우징(50)은 구동 샤프트(30)를 회전가능하게 지지하는 제1 베어링(48)을 수용할 수 있다. 메인 베어링 하우징(50)은 제1 베어링과 선회 스크롤 부재(36) 사이에 카운터웨이트 캐비티(56)를 획정할 수 있다. 구동 샤프트(30)에 부착된 카운터웨이트(58)가 카운터웨이트 캐비티(56) 내에서 회전할 수 있다. 슬리브 가이드(52)는 대체로 기다란 튜브 또는 와셔형 부재일 수 있다. 슬리브 가이드(52)는 복수의 구멍(47) 내에 배치될 수 있다.
메인 베어링 하우징(50)은 셸 어셈블리(12)의 내부 표면과 고정 맞물림하는 복수의 반경방향 연장 암(60)을 포함할 수 있다. 반경방향 연장 암(60)의 각각은 제1 축선방향 연장 보어(62)를 포함할 수 있다. 보어(62)는 나사형 보어일 수 있다. 따라서, 슬리브 가이드(52)는 비선회 스크롤 부재(38)의 구멍(47)을 통해 연장되어, 메인 베어링 하우징(50)의 반경방향 연장 암(60)의 제1 표면(54)과 결합할 수 있다. 파스너(54)는 슬리브 가이드(52) 내에 수취되고 슬리브 가이드(52)를 통해 연장되고 보어(62)와 나사결합되어, 슬리브 가이드(52)를 메인 베어링 하우징(50)에 고정시킬 수 있다. 비교적 작은 공간(예컨대, 대략 0.028 mm)이 슬리브 가이드(52)와 비선회 스크롤 부재(38)의 구멍(47) 사이에 존재하여 조립을 용이하게 해줄 수 있다. 마찬가지로, 비교적 작은 공간(예컨대, 대략 0.305 mm)이 파스너와 슬리브 가이드(52) 사이에 존재하여 조립을 더욱 용이하하게 해줄 수 있다.
컴프레서(10) 내에서의 압축 기구(16)의 작동 시, 축선방향 바이어싱(axial biasing)이 일반적으로 비선회 스라이럴 랩(42)(비선회 스크롤 부재(38)의)의 말단 팁이 선회 엔드 플레이트(41)(선회 스크롤 부재(36)의)와 밀접하거나 접촉하게 만드는 것과 더불어 선회 스파이럴 랩(40)(선회 스크롤 부재(36)의)의 말단 팁이 비선회 엔드 플레이트(43)(비선회 스크롤 부재(38)의)와 밀접하거나 접촉하게 만드는 것을 용이하게 해준다. 이러한 축선방향 바이어싱 또는 축선방향 컴플라이언스(compliance)는 비선회 스크롤 부재(38)가 경미하게 축선방향으로 이동하는 것을 가능하게 해주어, 작동 시의 효율을 증가시키기 위한 최적 범위의 힘으로 비선회 스크롤 부재(38)와 선회 스크롤 부재(36)를 함께 맞물림시킨다. 따라서, 압축 기구(16)의 작동 중에, 선회 스크롤 부재(36)와 비선회 스크롤 부재(38) 사이의 약간의 축선방향 병진운동이 발생하고, 이는 마찬가지로 예컨대 베어링 하우징 어셈블리(18) 및 셸 어셈블리(12)와 같은 고정 구성요소에 대한 이동도 일으킬 수 있다. 또한, 특정 컴프레서 디자인에 있어서, 용량 조절(capacity modulation)이 의도적으로 비선회 스파이럴 랩(42)의 말단 팁과 선회 엔드 플레이트(41) 사이와 선회 스파이럴 랩(40)의 말단 팁과 비선회 엔드 플레이트(43) 사이에 일시적인 갭을 생성할 수 있다.
예를 들어, 특정 조절 용량 컴프레서 디자인에 있어서, 피스톤(여기에는 예시되지 않았지만, 비한정적인 예로 그 전체 내용이 여기에 참조되는 미국 특허 공개공보 2009/0071183호에 개시되어 있음)이 비선회 스크롤 부재(38)에 부착될 수 있다. 피스톤이 이동할 때, 비선회 스크롤 부재(38)도 이동한다. 솔레노이드 밸브(여기에는 도시 안됨)가 피스톤 주위에서의 2가지 상이한 작동 조건을 생성하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 솔레노이드 밸브가 폐쇄 위치에 있을 때는, 피스톤 양측의 압력이 방출되어, 스프링력이 부하되어 선회 스크롤 부재(36)와 비선회 스크롤 부재(38)를 서로 밀접하게 또는 접촉하게 만든다. 솔레노이드 밸브가 활성화될 때는, 피스톤을 이동하게 만들고 그 결과 비선회 스크롤 부재(38)도 마찬가지로 이동하게 만드는 저압 조건이 생성된다. 따라서, 솔레노이드 밸브가 활성화될 때는, 선회 스크롤 부재(36)와 비선회 스크롤 부재(38)는 서로 이격되고, 어떠한 유량도 유통하지 않는다. 비선회 스크롤 부재(38)의 축선방향 이동은 일반적으로 예컨대 약 1mm와 같이 최소량이고, 이는 고압측으로부터 저압측으로 유출되는 압력의 크기가 비교적 작다는 것을 의미한다. 외부 솔레노이드 밸브를 비활성화시키면, 다시 컴프레서(10)에 완전한 부하가 걸리고, 작동 유체의 압축이 압축 기구(16) 내에서 재개된다. 하지만, 조절 이벤트(modulation event) 중에 비선회 스크롤 부재(38)의 부하가 해제될 때, 그 움직임 및 진동이 바람직하지 않게 높은 음향 레벨을 야기할 수 있다. 일부 종래 방법이 스크롤 컴프레서의 음향을 감쇠시키려 하였지만, 다수의 그와 같은 종래 재료들은 종래 재료 및 디자인의 불충분한 음향 감소성 및/또는 높은 레벨의 피로성(fatigue)과 스웰링(swelling) 때문에 장기간의 노이즈 감소 및 음향 감쇠를 성취하는 데 실패했다.
도 1을 참조하면, 다른 조절 용량 조절 용량 컴프레서 디자인에 있어서, 환형 플로팅 시일(59)이 비선회 스크롤 부재(38)에 의해 지지될 수 있다. 환형 플로팅 시일(59)은 배출 가스 압력을 흡입 가스 압력으로부터 분리시키는 데 사용될 수 있다. 이와 관련하여, 비선회 스크롤 부재(38)는 그것의 상부 표면에 환형 플로팅 시일(59)이 상대 축선방향 운동을 위해 내부에 밀봉 배치되는 평행한 동축 측벽들을 갖는 환형 리세스(61)를 포함할 수 있다. 솔레노이드 밸브(63)가 환형 플로팅 시일(59) 주위에 2가지 상이한 작동 조건을 생성하는 데 사용될 수 있다. 솔레노이드 밸브(63)는 셸(12)의 외부에 배치될 수 있고, 유체 파이프(71)가 솔레노이드 밸브(63)를 리세스(61)와 유체 연통 상태에 놓이게 하기 위해 셸(12)에 부착된 피팅(72)을 통해 연장될 수 있다. 유체 파이프(73)가 솔레노이드 밸브(63)를 컴프레서(10)의 흡입 압력과 유체 연통 상태에 놓이게 하기 위해 솔레노이드 밸브(63)와 흡입구 포트(20) 사이에 연장된다. 솔레노이드 밸브(63)는 적어도 부분적으로 비선회 스크롤 부재(38) 내에 배치되는 통로(74)를 개폐시키도록 작동할 수 있다. 통로(74)는 컴프레서(10)의 작동 중에 중간 압력에 있을 수 있는 리세스(61)의 바닥부로부터 흡입 가스 압력의 흡입 가스를 수용하는 컴프레서(10)의 영역까지 연장된다.
작동에 있어서, 시스템 작동 조건(예를 들면, 부하 조건)이 컴프레서(10)의 전용량(full capacity)이 요구되지 않도록 될 때에는, 센서(도시 안됨)가 그것을 지시하는 신호를 제어 모듈(도시 안됨)에 제공하고, 그 결과 제어 모듈이 솔레노이드 밸브(63)를 비활성화시킴으로써, 통로(74)를 컴프레서(10)의 흡입 영역과 연통 상태에 놓이게 한다. 환형 리세스(61) 내의 중간 압력이 통로(74)를 통해 배기 또는 방출되어, 비선회 스크롤 부재(38)를 선회 스크롤 부재(36)와 밀봉 결합하도록 가압하는 바이어싱력(biasing force)을 제거한다. 스프링(75)이 플로팅 시일(59)을 상방으로 가압하여, 배출 압력을 흡입 압력으로부터 분리시키는 파티션(77)과의 밀봉 관계를 유지시킬 수 있고, 비선회 스크롤 부재(38)가 선회 스크롤 부재(36) 반대쪽으로 바이어싱될 것이다. 따라서, 환형 플로팅 시일(59)이 이동함에 따라, 비선회 스크롤 부재(38)가 선회 스크롤 부재(36) 쪽과 그 반대쪽으로 이동될 수 있어, 예컨대 파스너(54)와 맞닿음할 때와 같이 노이즈를 발생시킨다.
따라서, 본 발명의 여러 가지 양태에 따라, 컴프레서(10) 내의 여러 가지 차음 피처 또는 구성요소가 종래기술과 비교했을 때 스크롤 컴프레서를 위한 우수한 노이즈 감소 및 음향 감쇠를 제공하도록 디자인된다. 특히, 특정 양태에 있어서, 노이즈 감소 기술은 그렇게 하지 않을 경우 음파가 통과하게 되는 음향 전달 경로 내에 배치되는 차음 재료를 사용한다. 예컨대, 도 1 및 2a-2b에 도시된 바와 같이, 비선회 스크롤 부재(38)의 적어도 하나의 반경방향 연장 플랜지부(45) 내의 축선방향 리세스부(53)가 차음 부재(55)를 포함할 수 있다. 특정 변경예에 있어서의 차음 부재(55)와 같은 차음 부재는 비금속 재료로 형성된 디스크형 부재일 수 있다.
특정 양태에 있어서, 본 발명에 따른 차음 부재는 비선회 스크롤 부재(38) 및/또는 파스너(54)의 제2 음향 임피던스 값과 다른 제1 음향 임피던스 값을 갖는 재료로부터 형성될 수 있다. 주어진 재료에 대한 고유 음향 임피던스(Z)는 다음과 같이 정의된다.
Z = ρV (식 1)
여기서, ρ는 재료의 밀도이며, V는 재료의 음속이다. 음향 임피던스는 또한 음파 내의 가상의 표면 위의 압력의 그 표면을 가로지르는 입자 유속에 대한 비(예컨대, 음압(p)의 음향 체적 유량(U)에 대한 비)로도 이해될 수 있다. 음향 임피던스는 상이한 음향 임피던스 값을 갖는 2가지 재료 사이의 경계에서의 음향 투과 및 반사를 결정하는데 사용될 수 있다. 또한, 음향 임피던스는 음향을 흡수하는 재료의 능력에 관련된다. 여러 가지 양태에 있어서, 음향 임피던스에 있어서의 차이는 예컨대 차음 부재 또는 피처의 제1 음향 임피던스와 비선회 스크롤 부재와 같은 인접한 재료의 제2 음향 임피던스 사이에서 최대화된다. 특정 양태에 있어서, 감쇠 기구를 채용하는 것보다, 음향 임피던스 부정합이 채터링(chattering) 및 진동에 기인한 음향 및 노이즈 감소를 제공한다.
또 다른 양태에 있어서, 차음 부재(예컨대, 차음 부재(55))는 다음의 특성값들: 즉 소정의 피로 수명을 제공하는 소정의 범위 내의 압축 탄성률; 소정의 범위 내의 열팽창 계수(CTE); 및 감소된 체적 스웰링(volume swelling) 중의 하나 이상을 충족시키는 차음 재료로부터 형성될 수 있다. 예를 들어, 차음 부재에 특히 적합한 재료는 그 내에 입자들이 분산된 적어도 하나의 폴리머를 포함하는 폴리머 복합재(예컨대, 폴리머 매트릭스)를 포함한다. 특정 양태에 있어서, 상기 복합재는 폴리머 매트릭스 전체에 걸쳐 균일하게 또는 균등하게 분포된 충전제 입자를 포함한다.
특정 변경예에 있어서, 차음 재료 복합재는 약 25 중량% 이상 내지 약 95 중량% 이하의 총량의 복수의 입자를, 선택적으로 약 30 중량% 이상 내지 약 90 중량% 이하의, 선택적으로 약 50 중량% 이상 내지 약 75 중량% 이하의, 선택적으로 약 55 중량% 이상 내지 약 70 중량% 이하의, 선택적으로 약 60 중량% 이상 내지 약 65 중량% 이하의 총량의 입자를 복합재 내에 포함할 수 있다. 물론, 당업자가 이해할 수 있는 바와 같이, 복합재 재료 내의 입자의 적정량은 재료 특성값들 및 특정 매트릭스 재료 내의 특정 유형의 입자에 대한 다른 파라미터들에 의존한다.
특정 변경예에 있어서, 차음 복합재 재료는 약 5 중량% 이상 내지 약 75 중량% 이하의 총량의 폴리머(예컨대, 매트릭스 재료)를, 선택적으로 약 10 중량% 이상 내지 약 70 중량% 이하의, 선택적으로 약 15 중량% 이상 내지 약 65 중량% 이하의, 선택적으로 약 25 중량% 이상 내지 약 50 중량% 이하의, 선택적으로 약 30 중량% 이상 내지 약 45 중량% 이하의, 선택적으로 약 35 중량% 이상 내지 약 40 중량% 이하의 총량의 매트릭스 재료를 복합재 내에 포함할 수 있다. 다시 말하지만, 이러한 값은 복합재 재료에 요구되는 재료 및 특성값들에 따라 변경될 수 있다.
이러한 차음 복합재 재료들은 높은 피로 수명, 여전히 낮은 음향 임피던스 및 바람직한 범위 내에서의 최소의 CTE에 맞춤된 특성값들을 가질 수 있다. CTE는 일반적으로 단위 온도 상승당 길이 증가 비율로서 정의된다. 체적 스웰링을 최소화함에 있어, 차음 재료는 예컨대 용량 조절 시에 적절히 부하해제하기 위한 비선회 스크롤 부재의 약간의 이동 즉 축선방향 이동을 위한 충분한 공간을 허용한다.
차음 재료의 적합한 압축 탄성률 범위는 재료의 탄성률 및 차음 부재의 두께를 모두 고려한다. 그 범위가 일반적으로 피로 수명에 바람직하지 않은 영향을 미칠 정도로 낮지는 않지만, 낮은 압축 탄성률이 대체로 소정의 차음을 제공하는 데 유리하다(그에 따라, 더 큰 두께가 피로 수명을 향상시키기 위해 사용될 수 있다). 따라서, 특정 변경예에 있어서, 차음 재료의 압축 탄성률은 조기 피로를 회피하고 장기 사용에 충분한 하한값을 가지는 한편, 압축 탄성률의 상한값은 예컨대 주철의 압축 탄성률보다 낮다. 차음 부재가 본 발명의 특정 양태에 따라 입자를 가진 폴리머 매트릭스를 포함하는 폴리머 차음 복합재를 포함하는 경우, 입자 즉 충전제가 압축 탄성률에 바람직한 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 입자가 섬유인 경우, 섬유가 길면 길수록, 압축 탄성률이 더 높다. 따라서, 본 발명의 특정 양태에 따라, 더 낮은 압축 탄성률이 소정의 차음을 제공하는 데 더 바람직하고, 따라서 섬유의 길이와 같은 충전제의 길이는 비교적 작은 값으로 제한된다.
다른 양태에 있어서, 본 발명의 특정 양태에 따른 차음 부재에 사용하기 위해 선택되는 차음 재료는 비교적 낮은 열팽창 계수(CTE)를 갖는다. 차음 부재가 입자를 가진 폴리머를 포함하는 복합재인 경우, 열경화성 폴리머가 온도에 따른 바람직하지 않은 팽창을 회피할 수 있는 성능을 제공할 수 있다. 또한, 복합재 내의 특정 충전제는 아무런 부하해제 피처도 발생시키지 못하게 할 수 있는 팽창을 회피하도록 CTE를 제한/저하시킨다. 특정 양태에 있어서, 유리(예컨대, 실리콘 다이옥사이드, 보로실리케이트 등), 탄소 함유 충전제 및 이들의 조합을 포함하는 입자가 CTE 값의 바람직한 저하를 제공한다. 복합재 내의 입자가 섬유인 경우, 긴 섬유가 짧은 섬유보다 상대적으로 CTE를 더 낮추는 경향이 있다. 특정 변경예에 있어서, 최대 CTE는 1.5 mm 성장에 대해 8.9 x 10-3 mm/(mm-°K)(스웰링 계수(swelling factor) 미포함)이다. 다른 변경예에 있어서, 최대 CTE는 0.25 mm 성장에 대해 약 1.5 x 10-3 mm/(mm-°K)(스웰링 계수 미포함)이다. 이러한 값들은 입력이 121 ℃ 차이이거나 변화가 온도이고 변화량이 작게는 0.25 mm이고 크게는 1.5 mm인 경우에 적합하다. 다른 양태에 있어서, 백분율로서의 체적 스웰링은 최소화된다.
특정 변경예에 있어서, 차음 부재에 특히 적합한 차음 재료는 그 내부에 유리 섬유 입자를 분포시킨 폴리에스테르 복합재를 포함한다. 예를 들어, 복합재를 형성하는 유리 섬유를 갖는 열경화성 비닐에스테르가 특히 적합하며, 소정의 압축 탄성률, CTE 및 피로 수명을 제공한다. 따라서, 하나의 변경예에 있어서, 복합재 내의 유리 섬유는 약 1 인치의 공칭 길이를 가질 수 있다. 유리 섬유 입자는 복합재(폴리머 매트릭스 재료가 복합재 내에 약 37 중량%로 존재하는) 내에 약 63 중량%로 존재할 수 있다. 이러한 복합재는 약 18.6 GPa의 압축 탄성률 및 약 1.5 x 10-5 1/℃의 CTE를 가지며, 미국 미시건 베이 시티 소재의 콴텀 컴포지츠(Quantum Composites)사의 QC-8800™으로 상용가능하다. QC-8800™은 높은 구조 강도를 요하는 구성요소의 압축 성형을 위해 디자인된 폴리에스테르 하이브리드 엔지니어드 구조 복합재 몰딩 컴파운드(polyester hybrid engineered structural composite molding compound)이다. 이것은 충격과 거친 취급이 발생할 수 있고 또한 우수한 피로 저항을 제공하는 적용처를 위한 높은 인성을 나타낸다. 따라서, 하나의 구성에 있어서, 차음 부재(55)는 폴리에스테르 및 유리 섬유를 포함하는 복합재로부터 형성될 수 있다. 이러한 차음 부재(55)는 환형 형상을 가지며, 예를 들어 와셔로서 기능할 수 있다.
다른 변경예에 있어서, 한 가지 차음 피처는 슬리브 가이드(52)의 외부 표면 상에 배치되는 비금속 코팅의 형태일 수 있다. 하나의 구성에 있어서, 슬리브 가이드의 외부 표면(52)은 상술한 소정의 재료 특성값들 중의 하나 이상을 제공할 수 있는, 울버린 어드밴스드 머터리얼스(Wolverine Advanced Materials)로부터 상용가능한 WOLVERINE® 개스킷 재료와 같은 가요성 또는 고무화 컴파운드로 코팅될 수 있다.
도 2a 및 2b를 참조하여, 이제 컴프레서(10) 및 차음 부재(55)의 작동이 상세히 설명될 것이다. 슬리브 가이드(52)의 높이(H)는, 파스너(54)의 헤드(66)와 차음 부재(55) 사이에 공간 즉 갭(68)이 존재하도록, 반경방향 연장 암(60)의 제1 표면(64)과 차음 부재(55) 사이의 거리(d)보다 더 클 수 있다. 조립된 구성에서, 슬리브 가이드(52)의 제1 단부는 주 베어링 하우징(50)과 접촉 상태에 있을 수 있고, 슬라브 가이드(52)의 제2 단부(69)는 파스너(54)의 헤드(66)와 접촉 상태에 있을 수 있다. 제1 위치(도 2a)에서, 비선회 스파이럴 랩(42)은, 갭(68)이 차음 부재(55)와 파스너(54)의 헤드(66) 사이에 존재하도록, 선회 엔드 플레이트(41)와 맞닿음할 수 있다. 제1 위치에서, 컴프레서(10)는 부하 상태에서 작동될 수 있고, 이 부하 상태에서 압축 기구(16)가 작동 유체를 흡입 압력으로부터 배출 압력으로 압축시킨다. 제2 위치(도 2b)에서, 비선회 스크롤 부재(38)는, 당해 비선회 스크롤 부재(38)가 구멍(47)을 통해 슬리브 가이드(52)를 따라, 갭이 폐쇄되어 파스너(54)가 차음 부재(55)와 접촉할 때까지 슬라이딩하도록, 축선방향으로 선회 스크롤 부재(36) 반대쪽으로 이동할 수 있다.
차음 부재(55)는 상술한 차음 복합재 재료로 형성될 수 있고, 축선방향 리세스부(53) 내에 안착하기 위한 환형 형상을 가지는 동시에 파스너(54)를 수취하기 위한 구멍(47)에 대응하는 중심 배치 구멍을 포함할 수 있다. 특정 양태에 있어서, 차음 부재(55)는 차음 복합재 재료로 형성된 와셔로 간주될 수 있다. 따라서, 차음 부재(55)는 약 0.10 mm 이상 내지 약 10 mm 이하의 두께를 가질 수 있고, 선택적으로 약 0.25 mm 이상 내지 약 5 mm 이하의, 선택적으로 약 0.5 mm 이상 내지 약 4 mm 이하의, 선택적으로 약 0.75 mm 이상 내지 약 3 mm 이하의, 선택적으로 약 1 mm 이상 내지 약 2 mm 이하의 두께를 가질 수 있으며, 특정 변경예에 있어서, 약 1.4 mm 내지 약 1.5의 두께를 가질 수 있다.
특정 실시형태에 있어서, 비선회 스크롤 부재(38)의 적어도 하나의 반경방향 플랜지부(45)는 당해 플랜지부의 상부에 안착되는 차음 부재(55)(도 2a-2b에 도시 된 것과 같이)를 포함할 수 있다. 특정 대안적 양태에 있어서, 반경방향 연장 플랜지(45)는 축선방향 리세스부(53)를 생략할 수 있고, 차음 부재(예컨대, 차음 부재(55)와 유사한)는 비금속 복합재 재료로부터 형성되는 디스크형 와셔 부재일 수 있으며, 여기서 와셔는 반경방향으로 스웰링하여 팽창되는 것이 허용된다. 적어도 하나의 반경방향 플랜지부(45)는 그와 같은 디자인을 수용하도록 더 얇아질 수 있는 것이 고려된다.
또 다른 변경예에 있어서, 차음 부재는 비금속 복합재 재료로부터 형성되는 디스크형 와셔 부재일 수 있으며, 여기서 차음 와셔는 파스너(54)의 헤드(예컨대, 볼트 헤드)와의 사이의 슬리브 가이드(52) 상에 안착되고, 따라서 적어도 하나의 반경방향 연장 플랜지부(45)의 디자인에 대한 어떠한 수정도 필요치 않다. 이와 같은 실시형태가 하기 도 11의 문맥에서 상세히 설명된다.
도 3을 참조하면, 다른 구성에 있어서, 상술한 바와 같은 복합재 재료 형태의 차음 부재 대신에, 컴프레서(10A)는 파스너(54) 둘레로 구멍(47) 또는 축선방향 리세스부(53) 내에 배치된 헬리컬 스프링과 같은 바이어싱 부재(57)일 수 있는 차음 부재를 가진다. 이와 같은 바이어싱 부재(57)는 금속 재료로 형성될 수 있다.
도 4 내지 도 6을 전반적으로 참조하면, 컴프레서의 다른 구성들(10B-10D로 도시됨)은 차음 디자인의 일부로서 바이어싱 부재를 포함할 수 있다. 여러 도면들에 도시된 상이한 구성들 및 컴프레서들 간에 구성요소들이 어느 정도 동일할 경우에는, 달리 지시되지 않는다면, 그와 같은 구성요소들은 동일한 것으로 간주될 수 있고, 여기서는 간략화를 위해 설명을 생략하기로 한다. 명백히, 본 발명은 하나의 변경예의 문맥에서 다루어진 차음 피처 또는 부재와 임의의 다른 변경예들의 임의의 조합을 의도한다. 각각의 구성에 대해 상세히 설명되는 바와 같이, 컴프레서가 부하해제 조건(예컨대, 0% 용량 또는 저용량 작동 조건)에서 작동하고 있을 때는, 바이어싱 부재의 바이어싱력은 비선회 스크롤 부재(38)를 파스너(54)의 각각의 헤드(66)와 접촉하도록 또는 파스너(54)의 각각의 헤드(66)의 방향으로 가압하기에 충분할 수 있다. 이 바이어싱력이 비선회 스크롤 부재(38)와 파스너(54) 사이의 채터링 또는 진동을 감소시키거나 제거하도록 기능할 수 있다.
컴프레서(예컨대, 10B-10D)가 부하 조건(예컨대, 전용량 또는 고용량 작동 조건)에서 작동하고 있을 때는, 흡입 챔버와 비선회 스크롤 부재(38) 내에 형성되는 리세스(61) 내의 중간 압력 바이어싱 챔버 사이의 유체 압력차에 의해 발생되는 힘이 비선회 스크롤 부재(38)를 축선방향으로 하향 가압하여 선회 스크롤 부재(36)와 밀봉 결합하게 하는 바이어싱 부재의 바이어싱력을 극복하기에 충분할 수 있다. 이 위치에서, 비선회 스크롤 부재(38)의 제1 표면(49)은 파스너(54)의 헤드로부터 이격될 수 있고, 비선회 스크롤 부재(38)가 선회 스크롤 부재(36)에 대해 확실하게 바이어싱될 수 있다.
다른 구성에 있어서, 상기 바이어싱 부재는 부하해제 조건에서의 작동 중에는 비선회 스크롤 부재(38)를 파스너(54)의 헤드에 대해 바이어싱하고, 부하 조건에서의 작동 중에는 비선회 스크롤 부재(38)가 선회 스크롤 부재(36)에 대해 가압되는 것을 가능하게 해주도록 다른 방식으로 형성, 위치 및/또는 구성될 수 있다.
특히 도 4를 참조하면, 컴프레서의 하나의 구성(10b)에 있어서, 바이어싱 부재(70)는 메인 베어링 하우징(50)의 제1 표면(64)과 비선회 스크롤 부재(38)의 제2 표면(51) 사이에 위치될 수 있다. 바이어싱 부재(70)는 슬리브 가이드(52)의 각각의 둘레에 원주방향으로 배치되는 헬리컬 스프링 일 수 있다. 바이어싱 부재(70)는 컴프레서(10B)의 부하해제 시에 비선회 스크롤 부재(38)에 축선방향력을 적용시켜 비선회 스크롤 부재(38)를 메인 베어링 하우징(50) 및 선회 스크롤 부재(36) 반대쪽으로 바이어싱함으로써 컴프레서(10B)의 부하해제력을 향상시키도록 선택적으로 작동가능하다.
도 5를 참조하면, 컴프레서의 또 다른 구성(10c)에 있어서, 적어도 하나의 바이어싱 부재(76)는 선회 및 비선회 스크롤 부재(36, 38)의 각각의 선회 및 비선회 엔드 플레이트(41, 43) 사이에 위치될 수 있다. 바이어싱 부재(76)는 컴프레서(10C)의 부하해제 시에 선회 스크롤 부재(36) 및 비선회 스크롤 부재(38)에 축선방향력을 적용시켜 비선회 스크롤 부재(38)를 메인 베어링 하우징(50) 및 선회 스크롤 부재(36) 반대쪽으로 바이어싱하도록 선택적으로 작동할 수 있는 웨이브 스프링, 헬리컬 스프링 또는 다른 유사한 스프링 형태일 수 있다.
도 6을 참조하면, 컴프레서(10D)는 또한 메인 베어링 하우징(50)과 선회 스크롤 부재(36) 사이에 배치되는 스러스트 플레이트(78)를 포함할 수 있다. 선회 및 비선회 스파이럴 랩(4., 42) 사이의 이동 유체 포켓(46) 내의 압력에 의해 발생되는 축선방향력이 선회 스크롤 부재(36)로부터 스러스트 플레이트(78)를 통해 메인 베어링 하우징(50)으로 전달될 수 있다. 적어도 하나의 바이어싱 부재(80)가 스러스트 플레이트(78)와 메인 베어링 하우징(50) 사이에 위치될 수 있다. 바이어싱 부재(80)는 웨이브 스프링, 헬리컬 스프링 또는 기타 유사한 스프링 형태일 수 있다. 바이어싱 부재(80)는, 컴프레서(10D)의 부하 시에 이동 유체 포켓(46) 내에 압력이 발생될 때, 스러스트 플레이트(78) 및 메인 베어링 하우징(50)에 축선방향력을 적용시켜, 스러스트 플레이트(78) 및 선회 스크롤 부재(36)를 메인 베어링 하우징(50) 반대쪽으로 비선회 스크롤 부재(38)의 방향으로 바이어싱하도록 선택적으로 작동가능하다.
도 7 내지 11을 참조하면, 컴프레서의 또 다른 구성들(컴프레서(10E-10I)에 있어서는, 엘라스토머 또는 폴리머 복합재 재료(상술한 바와 같은 차음 재료) 형태의 차음 부재가 부하해제 과정 중에 컴프레서에 의해 발생되는 노이즈의 크기를 감소시키기 위해 슬리브 가이드(52)와 협력하여 사용되어, 컴프레서의 작동을 개선할 수 있다. 전술한 바와 같이, 차음 재료(예컨대, 엘라스토머 또는 폴리머 재료)는 음향 전달을 방지하거나 감소시키기 위해 비선회 스크롤 부재(38), 파스너(54) 및/또는 슬리브 가이드(52)의 임피던스 값과 다른 음향 임피던스 값을 가진다.
특히 도 7을 참조하면, 하나의 구성에 있어서, 차음 재료(예컨대, 엘라스토머 또는 폴리머 복합재)가 슬리브 가이드(52)의 외부 표면 상에 또는 둘레에 환형 코팅 또는 슬리브(82)를 형성할 수 있다. 폴리머 슬리브(82)는 오버몰딩(overmolding) 또는 다른 적합한 제조 공정에 의해 슬리브 가이드(52)와 일체로 형성될 수 있다. 선택적으로, 폴리머 슬리브(82)는 접착제, 압축 끼워맞춤, 마찰 용접 또는 다른 적절한 부착 공정을 이용하여 슬리브 가이드(52)에 고정될 수 있다. 폴리머 슬리브(82)의 직경은 폴리머 슬리브(82)와 슬리브 가이드(52)가 구멍(47) 내에 조립될 수 있도록 비선회 스크롤 부재(38)의 구멍(47)의 직경보다 작을 수 있다.
도 7의 컴프레서(10E)의 작동 중에, 폴리머 슬리브(82)는 상술한 바와 같이 컴프레서(10E)가 부하 및/또는 부하해제되는 동안 비선회 스크롤 부재(38)가 축선방향으로 이동할 때 비선회 스크롤 부재(38)와 슬리브 가이드(52)에 의해 발생되는 노이즈와 그 사이의 마찰의 크기를 감소시킬 수 있다.
특히 도 8을 참조하면, 차음 재료는 슬리브 가이드(52a)의 내부 층(86)과 외부 층(88)(양자 모두 금속층일 수 있음) 사이에 원주방향으로 위치되는 폴리머 코팅 또는 슬리브(84)를 형성할 수 있다. 폴리머 슬리브(84)는 오버몰딩 또는 다른 적합한 제조 공정에 의해 슬리브 가이드(52a)의 내부 및 외부 층(86, 88) 중의 하나와 일체로 형성될 수 있다. 선택적으로, 폴리머 슬리브(84)는 접착제, 압축 끼워맞춤, 마찰 용접 또는 다른 적절한 부착 공정을 이용하여 슬리브 가이드(52a)의 내부 및 외부 층(86, 88) 중의 하나에 고정될 수 있다.
컴프레서(10F)의 작동 중에, 예컨대 밀도 및 임피던스 값을 포함하는 폴리머 슬리브(84)의 재료 특성들이 그렇게 하지 않을 경우 상술한 바와 같이 컴프레서(10F)의 부하 및/또는 부하해제 시에 비선회 스크롤 부재(38)가 축선방향으로 이동할 때 발생되는 노이즈의 크기를 감소시킨다.
특히 도 9를 참조하면, 또 다른 구성에 있어서, 차음 재료는 슬리브 가이드(52)의 외부 표면 상에 또는 둘레에 배치되어, 슬리브 가이드(52)의 제1 단부(67)에 인접하는 제1 단부(89)로부터 제2 단부(91)까지 연장될 수 있는 폴리머 코팅 또는 슬리브(84a)를 형성할 수 있다. 폴리머 슬리브(84a)의 직경은 비선회 스크롤 부재(38)의 구멍(47)의 직경보다 더 클 수 있다. 또한, 폴리머 슬리브(84a)의 높이(H1)는, 컴프레서(10G)가 부하 상태에서 작동하고, 선회 및 비선회 스파이럴 랩(40, 42)이 각각 비선회 및 비선회 엔드 플레이트(41, 43)와 접촉하고 있을 때, 제1 단부(89)가 메인 베어링 하우징(50)과 접촉하고, 제2 단부(91)가 비선회 스크롤 부재(38)과 접촉하게 되는 높이일 수 있다.
컴프레서(10G)의 작동 중에, 예컨대 밀도 및 임피던스 값을 포함하는 폴리머 슬리브(84a)의 차음 재료 특성들이 그렇게 하지 않을 경우 상술한 바와 같이 컴프레서(10G)의 부하 및/또는 부하해제 시에 비선회 스크롤 부재(38)가 축선방향으로 이동할 때 발생되는 노이즈의 크기를 감소시킨다.
특히 도 10 및 11을 참조하면, 또 다른 구성에 있어서, 본 발명의 또 다른 변경예에 따른 차음 재료는 파스너(54) 위에 동심적으로 또한 변형된 슬리브 가이드(52b)(도 10) 또는 슬리브 가이드(52)(도 11)의 제1 단부(도 10) 및/또는 제2 단부(69)(도 11)에 인접하여 조립되는 폴리머 튜브부(92a)(도 10)나 가스 또는 오일 충전 챔버(92b)(도 11)를 제공할 수 있다. 도 10에 있어서는, 변형된 슬리브 가이드(52b)는 단절되고, 튜브(92a)는 그렇게 하지 않을 경우 슬리브 가이드(52b)가 차지하였을 영역의 일부분을 메우고, 슬리브 가이드(52b)의 상부 부분보다 약간 더 큰 직경을 가진다. 따라서, 튜브(92a)는 플랜지부(45)의 하부 제2 표면(51)으로부터 슬리브 가이드(52b)의 제1 단부(67)에 인접한 곳까지 연장된다. 도 11에 있어서는, 챔버(92b)는 가스 또는 오일로 충전된 환형 챔버이다. 챔버(92b)는 오일(도시 안됨)이 공급되고, 릴리프 구멍(relief aperture)(도시 안됨)을 포함하고, 파스너(54)의 헤드(예컨대, 볼트 헤드)와의 사이에서 슬리브 가이드(52) 상에 안착되고, 따라서 적어도 하나의 반경방향 연장 플랜지부(45)의 디자인에 대한 어떠한 수정도 필요치 않다. 챔버(92b)는 컴프레서(10I)가 부하해제될 때 비선회 스크롤 부재(38)의 감쇠를 제공한다.
컴프레서(10H)의 작동 중에, 예컨대 밀도 및 임피던스 값을 포함하는 슬리브 가이드(52b)의 폴리머 튜브부(92a)의 차음 재료 특성들이 그렇게 하지 않을 경우 상술한 바와 같이 컴프레서(10H)의 부하 시에(도 10) 비선회 스크롤 부재(38)가 축선방향으로 이동할 때 발생되는 노이즈의 크기를 감소시킨다.
컴프레서(10I)의 작동 중에, 예컨대 밀도 및 임피던스 값을 포함하는 슬리브 가이드(52b)의 챔버(92b)의 차음 재료 특성들이 그렇게 하지 않을 경우 상술한 바와 같이 컴프레서(10I)의 부하해제 시에(도 11) 비선회 스크롤 부재(38)가 축선방향으로 이동할 때 발생되는 노이즈의 크기를 감소시킨다.
도 12를 참조하면, 또 다른 구성에 있어서, 컴프레서(10J)는 슬리브 가이드(52) 둘레에 배치되는 O-링을 가진다. 조립된 구성에 있어서, O-링(93)의 외부 벽은 비선회 스크롤 부재(38a)의 구멍(47a)에 접촉할 수 있고, O-링(93)의 내부 벽은 슬리브 가이드(52)와 접촉할 수 있어, 슬리브 가이드(52)와 구멍(47a) 사이의 계면을 효과적으로 밀봉시킨다. 이와 관련하여, 환형 그루브(94)가 슬리브 가이드(52)와 구멍(47a) 사이의 계면 내에 O-링(93)을 고정시키기 위해 비선회 스크롤 부재(38a)의 반경방향 연장 플랜지부(45)의 구멍(47a) 내에 기계가공되거나 다른 방식으로 형성될 수 있다. 리세스부 또는 디봇(96)이 구멍(47a)에 인접한 비선회 스크롤 부재(38a)의 플랜지부(45)의 제1 표면(49)에 기계가공되거나 다른 방식으로 형성될 수 있다.
컴프레서(10J)의 작동 중에, 섬프(24)로부터의 윤활제는 비선회 스크롤 부재(38a)의 제1 표면(49)에 제공될 수 있고, 디봇(96) 내로 배출되거나 다른 방식으로 디봇(96)에 의해 수집될 수 있다. 그런 다음 윤활제는 O-링(93)에 도달할 때까지 디봇(96)으로부터 구멍(47a)과 슬리브 가이드(52) 사이의 계면 내로 유동할 수 있다. 구멍(47a)과 슬리브 가이드(52) 사이의 윤활제는 그렇게 하지 않을 경우 상술한 바와 같이 컴프레서(10J)가 부하 및/또는 부하해제되는 동안 비선회 스크롤 부재(38)가 축선방향으로 이동할 때 발생되는 노이즈와 마찰의 크기를 감소시킬 것이다. 또한, 윤활제의 임피던스 값은, 비선회 스크롤 부재(38a)의 이동에 의해 발생되는 음향이 감소되거나 메인 베어링 하우징(50)으로 또는 셸 어셈블리(12)로 전달되지 않도록, 파스너(54), 슬리브 가이드(52), 비선회 스크롤 부재(38a) 및/또는 메인 베어링 하우징(50)의 임피던스 값과 상이할 수 있다.
도 13을 참조하면, 또 다른 구성에 있어서, 컴프레서(10K)는 적어도 하나의 슬리브 가이드(52c) 및 적어도 하나의 파스너(54b)를 포함할 수 있다. 슬리브 가이드(52c)는 그것의 제1 및 제2 단부(67, 69) 사이에 반경방향 연장 구멍(96)을 포함할 수 있다. 파스너(54b)는 제1 통로(98) 및 제2 통로(100)를 포함할 수 있다. 제1 통로(98)는 파스너(54b)의 헤드(66)로부터 샤프트(65) 내로 축선방향으로 연장된 보어일 수 있다. 제2 통로(100)는 당해 제2 통로(100)가 제1 통로(98)와 유체 연통 상태에 있도록 파스너(54b)의 샤프트(65) 내로 반경방향으로 연장된 보어일 수 있다. 조립된 구성에 있어서, 구멍(96)은 제2 통로(100)와 실질적으로 정렬되어 유체 연통 상태에 있을 수 있다.
슬리브 가이드(52c)는 당해 슬리브 가이드(52c)의 제2 통로(100)와 당해 슬리브 가이드(52c)와 비선회 스크롤 부재(38)의 구멍(47) 간의 계면 사이에 유체 연통을 제공하는 그루브(122)를 포함할 수 있다. 그루브(122)는 슬리브 가이드(52c)의 제1 및 제2 단부(67, 69) 사이의 슬리브 가이드(52c)의 외부 벽에 배치된 환형 그루브일 수 있다. 제1 및 제2 O-링(126, 128)이 슬리브 가이드(52c)의 제1 및 제2 단부(67, 69) 각각에 배치될 수 있다. 제1 O-링(126)은 메인 베어링 하우징(50)과 슬리브 가이드(52c)의 제1 단부(67) 사이의 계면을 밀봉시킬 수 있다. 제2 O-링(128)은 슬리브 가이드(52c)의 제2 단부(69)와 파스너(54b)의 헤드(66) 사이의 계면을 밀봉시킬 수 있다.
컴프레서(10K)의 작동 중에, 섬프(24)로부터의 윤활제는 파스너(54b)의 헤드(66) 위를 유동하고, 제1 통로(98) 내로 배출되거나 다른 방식으로 제1 통로(98)에 의해 수집될 수 있다. 윤활제가 제1 통로(98)에 충전됨에 따라, 윤활제는 제2 통로(100) 및 구멍(96) 내로 유동하고, 그곳으로부터 슬리브 가이드(52c)와 비선회 스크롤 부재(38)의 구멍(47) 사이의 계면 내로 유동하여 그 계면을 윤활시킬 수 있다. 구멍(47)과 슬리브 가이드(52c) 사이의 윤활제는 그렇게 하지 않을 경우 상술한 바와 같이 컴프레서(10K)가 부하 및/또는 부하해제되는 동안 비선회 스크롤 부재(38)가 축선방향으로 이동할 때 비선회 스크롤 부재(38)와 슬리브 가이드(52c) 사이에 발생되는 노이즈와 마찰의 크기를 감소시킬 것이다. 또한, 윤활제의 음향 임피던스 값은, 비선회 스크롤 부재(38a)의 이동에 의해 발생되는 음향이 감소되거나 메인 베어링 하우징(50)으로 또는 셸 어셈블리(12)로 전달되지 않도록 하는 값일 수 있다.
도 14를 참조하면, 또 다른 구성에 있어서, 컴프레서(10L)는 메인 베어링 하우징(50c), 하나 이상의 슬리브 가이드(52d) 및 적어도 하나의 파스너(54c)를 포함할 수 있다. 슬리브 가이드(52d)는 도 13의 슬리브 가이드(52c)와 일치할 수 있다. 파스너(54c)는 제1 통로(102) 및 제2 통로(104)를 포함할 수 있다. 제1 통로(102)는 파스너(54c)의 샤프트(65)를 통해 축선방향으로 연장된 보어일 수 있다. 제1 통로(102)는 메인 베어링 하우징(50c)의 보어(62)와 유체 연통 상태에 있을 수 있다. 제2 통로(104)는 당해 제2 통로(104)가 제1 통로(102)와 유체 연통 상태에 있도록 파스너(54c)의 샤프트(65) 내로 반경방향으로 연장된 보어일 수 있다. 조립된 구성에 있어서, 구멍(96)은 제2 통로(104)와 실질적으로 정렬되어 유체 연통 상태에 있을 수 있다.
메인 베어링 하우징(50c)은 제1 통로(106) 및 제2 통로(108)를 포함할 수 있다. 제1 통로(106)는 축선방향으로 연장된 보어일 수 있고, 메인 베어링 하우징(50c)의 보어(62)와 유체 연통 상태에 있을 수 있다. 제2 통로(108)는 반경방향으로 연장된 보어일 수 있고, 제1 통로(106)와 유체 연통 상태에 있을 수 있다. 제2 통로(108)의 제1 단부(112)가 카운터웨이트 캐비티(56)와 유체 연통 상태에 있을 수 있다.
컴프레서(10L)의 작동 중에, 섬프(24)로부터의 윤활제는 구동 샤프트(30)를 통해 카운터웨이트 캐비티(56) 내로 펌핑될 수 있다. 카운터웨이트 캐비티(56) 내의 윤활제는 제2 통로(108) 및 제1 통로(106)를 통해 메인 베어링 하우징(50c)의 보어(62) 내로 유동할 수 있다. 보어(62)로부터, 윤활제는 파스너(54c)의 제1 및 제2 통로(102, 104) 내로 그리고 슬리브 가이드(52d)의 구멍(96) 내로 유동할 수 있다. 구멍(96)으로부터, 윤활제는 슬리브 가이드(52d)와 비선회 스크롤 부재(38)의 구멍(47) 사이의 계면 내로 유동하여 그 계면을 윤활시킬 수 있다. 구멍(47)과 슬리브 가이드(52d) 사이의 윤활제는 그렇게 하지 않을 경우 상술한 바와 같이 컴프레서(10L)가 부하 및/또는 부하해제되는 동안 비선회 스크롤 부재(38)가 축선방향으로 이동할 때 비선회 스크롤 부재(38)와 슬리브 가이드(52d) 사이에 발생되는 노이즈와 마찰의 크기를 감소시키는 기능을 한다. 또한, 윤활제의 음향 임피던스 값은, 비선회 스크롤 부재(38a)의 이동에 의해 발생되는 음향이 최소화되거나 메인 베어링 하우징(50c)으로 또는 셸 어셈블리(12)로 전달되지 않도록, 파스너(54c), 슬리브 가이드(52d), 비선회 스크롤 부재(38) 및/또는 메인 베어링 하우징(50c)의 음향 임피던스 값과 상이할 수 있다.
도 15 및 16을 참조하면, 또 다른 구성에 있어서, 컴프레서(10M)(도 15) 또는 컴프레서(10N)(도 16)는 메인 베어링 하우징(50d) 및 적어도 하나의 슬리브 가이드(52e)(도 15) 또는 적어도 하나의 슬리브 가이드(52f)(도 16)를 포함할 수 있다. 도 15 및 16의 양자의 메인 베어링 하우징(50d)의 반경방향 연장 암(60d)의 각각은 반경방향 연장 통로(114) 및 제1 축선방향 연장 통로(116)를 포함할 수 있다. 반경방향 연장 통로(114)는 카운터웨이트 캐비티(56) 및 제1 축선방향 연장 통로(116)의 모두와 유체 연통 상태에 있을 수 있다. 도 15에 있어서는, 윤활제 배출 구멍(118)이, 카운터웨이트 캐비티(56) 내의 과잉 윤활제가 카운터웨이트 캐비티(56)로부터 배출되어 모터 어셈블리(14)를 거쳐 윤활제 섬프(24)로 복귀하는 것을 가능하게 해주도록, 카운터웨이트 캐비티(56)의 상부 부분에 반경방향 연장 통로(114)보다 더 높게 배치될 수 있다.
슬리브 가이드(52e, 52f)의 각각은 공통적으로 제1 및 제2 그루브(120, 122)와 제2 축선방향 연장 통로(124)를 포함할 수 있다. 제1 그루브(120)는 제1 및 제2 축선방향 연장 통로(116, 124) 사이의 임의의 오정렬에 상관없이 메인 베어링 하우징(50d)의 제1 축선방향 연장 통로(116)와 슬리브 가이드(52e 또는 52f)의 제2 축선방향 연장 통로(124) 사이에 유체 연통을 제공할 수 있다. 하나의 구성(도 15)에 있어서, 제1 그루브(120)는 슬리브 가이드(52e)의 제1 및 제2 단부(67, 69) 사이의 슬리브 가이드(52e)의 외부 벽에 배치되는 환형 그루브일 수 있다. 또 다른 구성(도 16)에 있어서는, 제1 그루브(120)는 슬리브 가이드(52f)의 제1 단부(67)에 배치되는 환형 그루브일 수 있다. 제2 그루브(122)는 제2 축선방향 연장 통로(124) 및 슬리브 가이드(52e)와 비선회 스크롤 부재(38)의 구멍(47) 사이의 계면과 유체 연통 상태에 있을 수 있다.
도 15에 있어서, 제1 및 제2 O-링(126, 128)은 슬리브 가이드(52e)의 제1 및 제2 단부(67, 69)의 각각에 배치될 수 있다. 제1 O-링(126)은 제1 그루브(120) 및 메인 베어링 하우징(50d)과 슬리브 가이드(52e)의 제1 단부(67) 사이의 계면을 밀봉시킬 수 있다. 제2 O-링(128)은 슬리브 가이드(52e)의 제2 단부(69)와 파스너(54)의 헤드(66) 사이의 계면을 밀봉시킬 수 있다.
컴프레서(10M 또는 10N)의 작동 중에, 윤활제는 원심력에 의해 구동 샤프트(30) 내의 윤활제 통로(34)를 통해 윤활제 섬프(24)로부터 카운터웨이트 캐비티(56)로 펌핑될 수 있다. 이러한 방식으로, 윤활제 통로(34)로부터의 윤활제 공급분은 카운터웨이트 캐비티(56) 내에 수집될 수 있다. 카운터웨이트 캐비티(56) 내에서의 카운터웨이트의 회전이 카운터웨이트 캐비티(56) 내의 윤활제를 메인 베어링 하우징(50d)의 각각의 반경방향 연장 암(60d) 내의 반경방향 연장 통로(114)를 통해 그리고 제1 축선방향 연장 통로(116)를 통해 대응하는 슬리브 가이드(52e)의 제1 그루브(120) 내로 펌핑시킬 수 있다. 제1 그루브(120)로부터, 윤활제는 슬리브 가이드(52e) 내의 제2 축선방향 연장 통로(124)를 통해 제2 그루브(122)로 유동할 수 있다. 제2 그루브(122)로부터, 윤활제는 슬리브 가이드(52e)와 비선회 스크롤 부재(38)의 대응하는 구멍(47) 사이의 계면 내로 유동할 수 있다. 슬리브 가이드(52e)와 구멍(47) 사이의 계면 내의 윤활제가 비선회 스크롤 부재(38)의 운동을 감쇠시켜, 진동을 감소시키고 바람직하지 않은 노이즈를 감소시키거나 제거한다.
윤활제가 카운터웨이트 캐비티(56)로부터 슬리브 가이드(52e)로 공급되는 것으로 상술되었지만, 또한 윤활제는 다른 방식으로 슬리브 가이드(52e, 52f)로 공급될 수 있을 것이라 이해된다. 예를 들어, 윤활제는 카운터웨이트 캐비티(56)로부터가 아닌 베인 베어링 하우징(50d) 내에 수용된 베어링(48d)으로부터 슬리브 가이드(52e, 52f)로 펌핑될 수 있을 것이다.
실시예 1
이 실시예에서는, 용량 조절 작동을 가지는 COPELAND SCROLL™ 디지털 컴프레서(ZF 32 모델)가 시험된다. 하나의 예로, COPELAND SCROLL™ 디지털 컴프레서는 본 발명의 특정 변경예에 따른 차음 부재를 포함한다. 차음 부재는 파스너 볼트 둘레에 배치된 비선회 스크롤 플랜지의 상부에 배치되는 환형 형상의 와셔이다. 따라서, 차음 부재는 파스너의 일부분과 반경방향 연장 플랜지의 구멍의 일부분 사이에 배치된다. 예를 들어, 도 2a에 도시된 구성 참조. 차음 부재는 미국 미시건 베이 시티 소재의 콴텀 컴포지츠(Quantum Composites)사의 QC-8800™으로서 상용가능한 폴리에스테르(비닐에스테르) 폴리머 및 유리 복합재를 포함하는 차음 재료를 포함한다. 비교예는 차음 부재가 없는 기존의 COPELAND SCROLL™ 디지털 컴프레서이다.
비교 음압 시험이 각각의 컴프레서가 용량 조절될 때 수행된다. 시험의 조건은 미국 냉동 협회(ARI)에 의해 설정된 저온 정격 조건(-25℉/105℉/65F RG)에 대한 것이다. 냉매는 1,1,1-트리플루오로에탄의 혼합물(HFC-143A 또는 R143A), 펜타플루오로에탄(HFC-125 또는 R125) 및 1,1,1,2-테트라플루오로에탄(HFC-134A 또는 R134A)의 거의 공비의 혼합물인 HFC-404A 또는 R404A이다. 솔레노이드 밸브(용량 조절을 제어하는)는 20초 온 및 20초 오프(20 seconds on and 20 seconds off)를 가지도록 설정된다.
음압 시험 결과는 과도기적 부하해제 이벤트(솔레노이드 밸브에 의해 결정됨)에 대해 기록된다. 부하해제 이벤트 전후의 음압 범위가 측정된다. "오버슈트(Overshoot)"는 과도기적인 최고 음압과 정상 상태 부해해제 음압(steady state unloading sound pressure)(비과도기적 부분) 사이의 음압차이다. 따라서, 용량 조절의 일부로서 컴프레서가 축선방향으로 부하해제되는 동안에 과도기적 음압이 측정된다. 부하 상태에서 부하해제 상태로의 과도기적 이벤트에 대한 음압 범위가 아래 표 1에 보여진다.



선주파수(Line Frequency)		 비교예

음압 범위
(차음 부재 없음)		 본 발명 실시예

음압 범위
(차음 부재 있음)


개선량
50 Hz 20.9 dBA 13.6 dBA 7.3 dBA
60 Hz 18.3 dBA 10.8 dBA 7.5 dBA
비교예(복합재 차음 부재 없음)의 컴프레서의 음압이 선주파수 50 Hz로 측정된다. 4번의 부하해제 이벤트가 측정되고 4개의 음압 범위의 평균은 20.9 dBA이다. 이러한 충격음들은 인간의 귀에 불편하고, 이는 음질 문제이다. 또한, 오버 슈트가 높다.
본 발명의 실시예는 동일한 컴프레서이지만, 복합재 재료로 형성된 차음 부재를 설치하였다. 평균 음압 범위는 13.58 dBA로 하강하고, 따라서 본 발명의 차음 부재의 존재에 의한 음압 범위의 감소는 20.9 - 13.58 = 7.32 dBA이다. 또한, 오버 슈트가 복합재 차음 부재의 존재에 의해 거의 제거된다.
비슷한 측정이 선주파수 60Hz에서 이루어진다. 약 7.5 dBA의 감소가 차음 부재의 존재에 의해 발생한다. 또한, 60Hz의 선주파수에서, 오버슈트도 실질적으로 제거된다. 차음 부재의 존재에 의한 부하해제 시의 과도기적 음향 감소는 상당히 크다.
앞선 실시형태들의 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제공되었다. 이는 본 발명을 총망라하거나 제한하려고 의도한 것이 아니다. 특정 실시형태의 개별 요소 또는 피처는 일반적으로 그 특정 실시형태에만 한정되는 것이 아니며, 적용가능한 경우, 특정적으로 도시되거나 설명되지 않았더라도, 교체될 수 있고 선택된 실시형태에 사용될 수 있다. 같은 요소도 다양한 방식으로 변경될 수 있다. 이러한 변경은 본 발명으로부터 벗어난 것으로 간주되지 않으며, 모든 이러한 변경들은 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다.

Claims (34)

  1. 스크롤 컴프레서에 있어서,
    축선방향 연장 보어를 가진 적어도 하나의 반경방향 연장 암을 포함하는 베어링 하우징;
    제1 엔드 플레이트 및 상기 제1 엔드 플레이트로부터 연장된 제1 스크롤 랩을 포함하는 선회 스크롤 부재;
    제1 음향 임피던스 값을 가지고, 제2 엔드 플레이트, 상기 제2 엔드 플레이트로부터 연장되어 상기 제1 스크롤 랩과 맞물림 결합되는 제2 스크롤 랩 및 상기 축선방향 연장 보어와 실질적으로 정렬되는 적어도 하나의 축선방향 연장 구멍을 포함하는 반경방향 연장 플랜지부를 포함하는 비선회 스크롤 부재;
    상기 적어도 하나의 축선방향 연장 구멍과 상기 축선방향 연장 보어 내에 배치되는 적어도 하나의 파스너; 및
    상기 파스너의 적어도 일부분과 상기 비선회 스크롤 부재의 적어도 일부분 사이에 배치되는 차음 부재로서, 상기 차음 부재는 폴리머 및 복수의 입자를 포함하는 복합재 재료를 포함하고, 상기 복합재 재료는 상기 제1 음향 임피던스 값보다 더 큰 제2 음향 임피던스 값을 가지고, 0.25 mm의 성장에 대해 1.5 x 10-3 mm/(mm-°K) 이하의 열팽창 계수(CTE)를 가지는 바의 차음 부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 컴프레서.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 차음 부재는 상기 파스너와 상기 비선회 스크롤 부재의 일부분 사이에 배치되는 환형 와셔인 것을 특징으로 하는 스크롤 컴프레서.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 복합재 재료는 폴리에스테르 및 복수의 유리 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 컴프레서.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 복합재 재료는 비닐에스테르 폴리에스테르를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 컴프레서.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 복수의 입자는 50 중량% 이상 내지 75 중량% 이하로 상기 복합재 재료 내에 존재하는 유리 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 컴프레서.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 축선방향 연장 구멍 내에 배치되는 적어도 하나의 슬리브 가이드를 포함하고, 상기 적어도 하나의 파스너는 상기 적어도 하나의 슬리브 가이드 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 스크롤 컴프레서.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 슬리브 가이드는 제1 부분 및 제2 부분을 포함하고, 상기 차음 부재는 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에서 상기 적어도 하나의 슬리브 가이드에 인접하여 축선방향으로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 컴프레서.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 슬리브 가이드는 제1 단부로부터 제2 단부까지 축선방향으로 연장되고, 상기 차음 부재는 상기 적어도 하나의 슬리브 가이드의 상기 제2 단부로부터 상기 베어링 하우징까지 축선방향으로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 컴프레서.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 파스너는 헤드 부분을 포함하고, 상기 적어도 하나의 슬리브 가이드는 제1 단부로부터 제2 단부까지 축선방향으로 연장되고, 상기 적어도 하나의 슬리브 가이드의 상기 제1 단부는 상기 헤드 부분에 인접하고, 상기 제2 단부는 상기 베어링 하우징에 인접하고, 상기 차음 부재는 상기 베어링 하우징의 일부분과 접촉 상태로 배치되는 것을 특징으로 하는 스크롤 컴프레서.
  10. 제 6 항에 있어서, 상기 비선회 스크롤 부재는 제1 위치와 제2 위치 사이에서 상기 적어도 하나의 슬리브 가이드에 대해 축선방향으로 이동가능하고, 상기 차음 부재는 상기 제1 위치에서 상기 파스너로부터 이격되어 있고, 상기 차음 부재는 상기 제2 위치에서 상기 파스너와 접촉 상태에 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 컴프레서.
  11. 제 6 항에 있어서, 상기 차음 부재의 제1 축선방향 단부가 상기 베어링 하우징과 인접하고, 상기 차음 부재의 제2 축선방향 단부가 상기 비선회 스크롤 부재와 인접하는 것을 특징으로 하는 스크롤 컴프레서.
  12. 스크롤 컴프레서에 있어서,
    축선방향 연장 보어를 가진 적어도 하나의 반경방향 연장 암을 포함하는 베어링 하우징;
    제1 엔드 플레이트 및 상기 제1 엔드 플레이트로부터 연장된 제1 스크롤 랩을 포함하는 선회 스크롤 부재;
    제2 엔드 플레이트, 상기 제2 엔드 플레이트로부터 연장되어 상기 제1 스크롤 랩과 맞물림 결합되는 제2 스크롤 랩 및 상기 축선방향 연장 보어와 실질적으로 정렬되는 적어도 하나의 축선방향 연장 구멍을 포함하는 반경방향 연장 플랜지부를 포함하는 비선회 스크롤 부재;
    상기 적어도 하나의 축선방향 연장 구멍과 상기 축선방향 연장 보어 내에 배치되는 적어도 하나의 파스너;
    스크롤 컴프레서 작동 중에 상기 비선회 스크롤 부재의 이동에 의해 발생되는 진동 및 음향을 감소시키기 위해, 상기 비선회 스크롤 부재를 축선방향으로 바이어싱하도록 작동가능한 바이어싱 부재를 포함하는 차음 부재; 및
    상기 적어도 하나의 축선방향 연장 구멍 내에 배치되는 적어도 하나의 슬리브 가이드;를 포함하고, 상기 파스너는 상기 적어도 하나의 슬리브 가이드 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 스크롤 컴프레서.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 바이어싱 부재는 상기 선회 스크롤 부재의 상기 제1 엔드 플레이트와 상기 비선회 스크롤 부재의 상기 반경방향 연장 플랜지부 사이에 배치되는 웨이브 스프링인 것을 특징으로 하는 스크롤 컴프레서.
  14. 삭제
  15. 제 12 항에 있어서, 상기 바이어싱 부재는 상기 적어도 하나의 슬리브 가이드 둘레에 배치되는 헬리컬 스프링이고, 상기 바이어싱 부재는 상기 비선회 스크롤 부재의 상기 반경방향 연장 플랜지부에 인접한 제1 단부를 가지는 것을 특징으로 하는 스크롤 컴프레서.
  16. 제 12 항에 있어서, 상기 제1 엔드 플레이트와 상기 베어링 하우징 사이에 배치되는 스러스트 플레이트를 포함하고, 상기 바이어싱 부재는 상기 스러스트 플레이트와 상기 베어링 하우징 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 스크롤 컴프레서.
  17. 스크롤 컴프레서에 있어서,
    축선방향 연장 보어를 가진 적어도 하나의 반경방향 연장 암을 포함하는 베어링 하우징;
    제1 엔드 플레이트 및 상기 제1 엔드 플레이트로부터 연장된 제1 스크롤 랩을 포함하는 선회 스크롤 부재;
    제2 엔드 플레이트, 상기 제2 엔드 플레이트로부터 연장되어 상기 제1 스크롤 랩과 맞물림 결합되는 제2 스크롤 랩 및 상기 축선방향 연장 보어와 실질적으로 정렬되는 적어도 하나의 축선방향 연장 구멍을 포함하는 반경방향 연장 플랜지부를 포함하는 비선회 스크롤 부재;
    상기 적어도 하나의 축선방향 연장 구멍 내에 배치되는 제1 부분 및 상기 축선방향 연장 보어 내에 배치되는 제2 부분을 가지는 적어도 하나의 파스너; 및
    상기 적어도 하나의 파스너 둘레에 배치되고, 폴리머 및 복수의 입자를 포함하는 복합재 재료를 포함하는 적어도 하나의 환형 와셔;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 컴프레서.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 비선회 스크롤 부재는 제1 음향 임피던스 값을 가지고, 상기 복합재 재료는 상기 제1 음향 임피던스 값보다 더 큰 제2 음향 임피던스 값을 가지는 것을 특징으로 하는 스크롤 컴프레서.
  19. 스크롤 컴프레서에 있어서,
    축선방향 연장 보어를 가진 적어도 하나의 반경방향 연장 암을 포함하는 베어링 하우징;
    제1 엔드 플레이트 및 상기 제1 엔드 플레이트로부터 연장된 제1 스크롤 랩을 포함하는 선회 스크롤 부재;
    제2 엔드 플레이트, 상기 제2 엔드 플레이트로부터 연장되어 상기 제1 스크롤 랩과 맞물림 결합되는 제2 스크롤 랩 및 반경방향 연장 플랜지부를 포함하는 비선회 스크롤 부재로서, 상기 반경방향 연장 플랜지부는 제1 표면 및 제2 표면을 가지고, 상기 제1 표면과 상기 제2 표면 사이에 축선방향으로 연장된 적어도 하나의 구멍을 포함하고, 상기 적어도 하나의 구멍은 상기 축선방향 연장 보어와 실질적으로 정렬되는 바의 비선회 스크롤 부재;
    상기 적어도 하나의 구멍 내에 배치되는 적어도 하나의 슬리브 가이드;
    상기 적어도 하나의 슬리브 가이드 내에 배치되는 제1 부분 및 상기 축선방향 연장 보어 내에 배치되는 제2 부분을 가지는 적어도 하나의 파스너; 및
    상기 적어도 하나의 슬리브 가이드 둘레에 배치되어, 상기 적어도 하나의 슬리브 가이드와 상기 적어도 하나의 구멍 사이의 계면을 제1 축선방향 부분과 제2 축선방향 부분으로 밀봉적으로 분할하도록 작용가능한 O-링 부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 컴프레서.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 반경방향 연장 플랜지부의 상기 제1 표면은 상기 계면의 상기 제1 축선방향 부분과 유체 연통하도록 작용가능한 리세스부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 컴프레서.
  21. 스크롤 컴프레서에 있어서,
    축선방향 연장 파스너 보어를 가진 적어도 하나의 반경방향 연장 암을 포함하는 베어링 하우징;
    제1 엔드 플레이트 및 상기 제1 엔드 플레이트로부터 연장된 제1 스크롤 랩을 포함하고, 제1 축선을 중심으로 선회하도록 작동가능한 선회 스크롤 부재;
    제2 엔드 플레이트, 상기 제2 엔드 플레이트로부터 연장되어 상기 제1 스크롤 랩과 맞물림 결합되는 제2 스크롤 랩 및 반경방향 연장 플랜지부를 포함하는 비선회 스크롤 부재로서, 상기 반경방향 연장 플랜지부는 제1 표면 및 제2 표면을 가지고, 상기 제1 표면과 상기 제2 표면 사이에 축선방향으로 연장된 적어도 하나의 구멍을 포함하고, 상기 적어도 하나의 구멍은 상기 축선방향 연장 파스너 보어와 실질적으로 정렬되는 바의 비선회 스크롤 부재; 및
    상기 적어도 하나의 구멍과 상기 축선방향 연장 파스너 보어 내에 배치되는 적어도 하나의 파스너로서, 상기 파스너는 상기 제1 축선과 실질적으로 평행한 방향으로 연장된 제1 통로 및 상기 제1 축선에 실질적으로 수직한 방향으로 연장된 제2 통로를 가지고, 상기 제2 통로는 상기 제1 통로와 유체 연통하도록 작용가능한 바의 적어도 하나의 파스너;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 컴프레서.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 파스너와 상기 적어도 하나의 구멍이 상기 비선회 스크롤 부재와 상기 파스너 사이의 계면을 한정하고, 상기 제2 통로는 상기 계면과 유체 연통하도록 작용가능한 것을 특징으로 하는 스크롤 컴프레서.
  23. 제 21 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 구멍 내에 배치되는 적어도 하나의 슬리브 가이드를 포함하고, 상기 파스너는 상기 적어도 하나의 슬리브 가이드 내에 배치되고, 상기 적어도 하나의 슬리브 가이드는 상기 제2 통로와 유체 연통하도록 작용가능한 제3 통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 컴프레서.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 슬리브 가이드와 상기 적어도 하나의 구멍이 상기 비선회 스크롤 부재와 상기 적어도 하나의 슬리브 가이드 사이의 계면을 한정하고, 상기 제3 통로는 상기 계면과 유체 연통하도록 작용가능한 것을 특징으로 하는 스크롤 컴프레서.
  25. 제 23 항에 있어서, 상기 제3 통로는 상기 제2 통로와 실질적으로 평행한 방향으로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 컴프레서.
  26. 제 23 항에 있어서, 상기 파스너는 제1 축선방향 단부로부터 제2 축선방향 단부까지 연장되고, 상기 제1 통로는 상기 제1 축선방향 단부에 배치되는 보어인 것을 특징으로 하는 스크롤 컴프레서.
  27. 제 23 항에 있어서, 상기 파스너는 제1 축선방향 단부로부터 제2 축선방향 단부까지 연장되고, 상기 제1 통로는 상기 제2 축선방향 단부에 배치되는 보어이고, 상기 축선방향 연장 파스너 보어와 유체 연통하도록 작용가능한 것을 특징으로 하는 스크롤 컴프레서.
  28. 제 27 항에 있어서, 상기 베어링 하우징은 제4 통로 및 카운터웨이트 캐비티를 포함하고, 상기 제4 통로는 상기 축선방향 연장 파스너 보어와 유체 연통하도록 작용가능한 제1 단부 및 상기 카운터웨이트 캐비티와 유체 연통하도록 작용가능한 제2 단부를 가지는 것을 특징으로 하는 스크롤 컴프레서.
  29. 스크롤 컴프레서에 있어서,
    제1 통로, 제2 통로, 카운터웨이트 캐비티 및 축선방향 연장 파스너 보어를 가진 적어도 하나의 반경방향 연장 암을 포함하는 베어링 하우징;
    제1 엔드 플레이트 및 상기 제1 엔드 플레이트로부터 연장된 제1 스크롤 랩을 포함하는 선회 스크롤 부재;
    제2 엔드 플레이트, 상기 제2 엔드 플레이트로부터 연장되어 상기 제1 스크롤 랩과 맞물림 결합되는 제2 스크롤 랩 및 반경방향 연장 플랜지부를 포함하는 비선회 스크롤 부재로서, 상기 반경방향 연장 플랜지부는 제1 표면 및 제2 표면을 가지고, 상기 제1 표면과 상기 제2 표면 사이에 축선방향으로 연장된 적어도 하나의 구멍을 포함하고, 상기 적어도 하나의 구멍은 상기 축선방향 연장 파스너 보어와 실질적으로 정렬되는 바의 비선회 스크롤 부재;
    상기 적어도 하나의 구멍 내에 배치되고, 제3 통로를 포함하는 적어도 하나의 슬리브 가이드; 및
    상기 적어도 하나의 슬리브 가이드 내에 배치되는 제1 부분 및 상기 축선방향 연장 파스너 보어 내에 배치되는 제2 부분을 가지는 적어도 하나의 파스너;를 포함하고,
    상기 제1 통로는 상기 카운터웨이트 캐비티 및 상기 제2 통로와 유체 연통하도록 작용가능하고, 상기 제2 통로는 상기 제3 통로와 유체 연통하도록 작용가능하고, 상기 제3 통로는 상기 적어도 하나의 슬리브 가이드와 상기 적어도 하나의 구멍 사이의 계면과 유체 연통하도록 작용가능한 것을 특징으로 하는 스크롤 컴프레서.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 슬리브 가이드는 제1 환형 그루브 및 제2 환형 그루브를 포함하고, 상기 제3 통로는 상기 제1 환형 그루브와 상기 제2 환형 그루브 사이에 연장되어 상기 제1 환형 그루브 및 상기 제2 환형 그루브와 유체 연통하도록 작용가능한 것을 특징으로 하는 스크롤 컴프레서.
  31. 제 30 항에 있어서, 상기 제1 환형 그루브 및 상기 제2 환형 그루브는 각각 상기 적어도 하나의 슬리브 가이드의 축선방향 연장 벽에 배치되는 것을 특징으로 하는 스크롤 컴프레서.
  32. 제 30 항에 있어서, 상기 제1 환형 그루브는 상기 적어도 하나의 슬리브 가이드의 축선방향 연장 벽에 배치되고, 상기 제2 환형 그루브는 상기 적어도 하나의 슬리브 가이드의 반경방향 연장 벽에 배치되는 것을 특징으로 하는 스크롤 컴프레서.
  33. 스크롤 컴프레서에 있어서,
    축선방향 연장 보어를 가진 적어도 하나의 반경방향 연장 암을 포함하는 베어링 하우징;
    제1 엔드 플레이트 및 상기 제1 엔드 플레이트로부터 연장된 제1 스크롤 랩을 포함하는 선회 스크롤 부재;
    제1 음향 임피던스 값을 가지고, 제2 엔드 플레이트, 상기 제2 엔드 플레이트로부터 연장되어 상기 제1 스크롤 랩과 맞물림 결합되는 제2 스크롤 랩 및 상기 축선방향 연장 보어와 실질적으로 정렬되는 적어도 하나의 축선방향 연장 구멍을 포함하는 반경방향 연장 플랜지부를 포함하는 비선회 스크롤 부재;
    상기 적어도 하나의 축선방향 연장 구멍과 상기 축선방향 연장 보어 내에 배치되는 적어도 하나의 파스너; 및
    상기 파스너의 적어도 일부분과 상기 비선회 스크롤 부재의 적어도 일부분 사이에 배치되고, 유체 충전 챔버를 포함하는 차음 부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 컴프레서.
  34. 제 33 항에 있어서, 상기 유체 충전 챔버는 오일 또는 가스 중의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크롤 컴프레서.
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