KR101900034B1 - 용량 조절 스크롤 압축기 - Google Patents

Abstract

압축기는 제1 나선형 랩, 제1 챔버, 및 제1 개구를 갖는 제1 스크롤 부재를 포함할 수 있다. 제2 스크롤 부재는 상기 제1 나선형 랩과 맞물려 결합되어 일련의 압축 포켓을 형성하는 제2 나선형 랩과 제2 개구를 포함할 수 있다. 상기 제1 개구는 제1 압축 포켓과 연결되어 상기 제1 압축 포켓과 상기 제1 챔버 사이의 연결을 제공할 수 있다. 상기 제2 개구는 제2 압축 포켓과 연결될 수 있다. 용량 조절 어셈블리는 제1 위치에서 상기 제1 개구와 제1 통로 사이의 연결을 막고, 제2 위치에서 제1 개구와 제1 통로 사이의 연결을 제공하는 제1 피스톤을 포함할 수 있다. 제2 피스톤은 제1 위치에서 제2 개구와 제3 통로 사이의 연결을 막고, 제2 위치에서 제2 개구와 제3 통로 사이의 연결을 제공할 수 있다.

Description

용량 조절 스크롤 압축기{CAPACITY MODULATED SCROLL COMPRESSOR}

본 발명은 압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용량 조절 시스템을 갖는 압축기에 관한 것이다.

이 항목은 반드시 선행기술이 아닌 본 발명과 관련된 배경 정보를 제공한다.

스크롤 압축기는 압축기의 작동 용량을 변화시키는 다양한 용량 조절 기구를 포함한다. 용량 조절 기구는 압축기의 압축 포켓과 다른 압력 영역간의 유체 연결을 선택적으로 제공하기 위해 스크롤 부재를 통해 연장되는 유체 통로를 포함할 수 있다.

이 항목은 본 발명의 일반적인 개요를 제공하는 것이고, 그 전체 범위 또는 모든 특징의 포괄적인 개시는 아니다.

한 형태에서, 압축기가 제공되고, 압축기는 배출 압력 영역 및 흡입 압력 영역을 포함하는 하우징을 포함할 수 있다. 제1 스크롤 부재는 상기 하우징 내에 지지되고, 제1 단부 플레이트, 상기 제1 단부 플레이트의 제1 측면으로부터 연장되는 제1 나선형 랩, 상기 제1 단부 플레이트의 제2 측면 상에 배치되고, 제1 및 제2 통로와 연결되는 제1 챔버, 및 상기 제1 단부 플레이트를 통해 연장되고 상기 제1 챔버와 연결되는 제1 개구를 가질 수 있다. 제1 스크롤 부재는 상기 하우징 내에 지지되고, 제2 단부 플레이트로부터 연장되고 상기 제1 나선형 랩과 맞물려 결합되어 일련의 압축 포켓을 형성하는 제2 나선형 랩을 갖는 상기 제2 단부 플레이트, 및 상기 제2 단부 플레이트를 통해 연장되는 제2 개구를 포함할 수 있다. 상기 제1 개구는 제1 압축 포켓과 연결되어 상기 제1 압축 포켓과 상기 제1 챔버 사이의 연결을 제공할 수 있다. 상기 제2 개구는 제2 압축 포켓과 연결될 수 있다.

용량 조절 어셈블리는 상기 제1 챔버 내에 배치되고, 제1 위치 및 제2 위치 사이를 이동 가능한 제1 피스톤을 포함할 수 있다. 제1 피스톤은 상기 제1 위치에서 상기 제1 개구와 상기 제1 통로 사이의 연결을 막고, 상기 제2 위치에서 상기 제1 개구와 상기 제1 통로 사이의 연결을 제공할 수 있다. 구조는 상기 제1 스크롤 부재에 대해 선회 이동을 위한 제2 스크롤 부재를 지지하고, 일반적으로 상기 제2 개구와 정렬된 리세스 및 상기 리세스와 연결되는 제3 및 제4 통로를 포함할 수 있다. 제2 피스톤은 상기 리세스 내에 배치되고 축 방향으로 제1 및 제2 위치 사이에 이동 가능할 수 있다. 상기 제2 피스톤은 상기 제1 위치에서 상기 제2 개구와 상기 제3 통로 사이의 연결을 막고, 상기 제2 위치에서 상기 제2 개구와 상기 제3 통로 사이의 연결을 제공할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 플로팅 밀봉 어셈블리는 상기 하우징 및 상기 제1 스크롤 부재와 결합하여 상기 배출 압력 영역과 상기 흡입 압력 영역을 격리시킬 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 피스톤은 축 방향으로 상기 플로팅 밀봉 어셈블리와 상기 제1 단부 플레이트 사이에 배치된다.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 피스톤은 상기 플로팅 밀봉 어셈블리에 대해 축 방향으로 이동 가능하다.

일 실시예에 있어서, 바이어싱 부재는 상기 제1 피스톤을 상기 제2 위치를 향해 편향(bias)시킨다.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 통로는 반경 방향으로 상기 제1 스크롤 부재를 통해 상기 제1 챔버로 연장되고, 상기 제2 통로는 반경 방향으로 상기 제1 스크롤 부재를 통해 상기 제1 챔버로 연장되며, 상기 제3 통로는 반경 방향으로 상기 제2 스크롤 부재를 통해 상기 리세스로 연장되고, 상기 제4 통로는 반경 방향으로 상기 제2 스크롤 부재를 통해 상기 리세스로 연장된다.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 피스톤은 상기 제1 위치에서 상기 제1 단부 플레이트에 인접한다.

일 실시예에 있어서, 솔레노이드는 상기 제2 통로와 상기 리세스 사이의 연결을 선택적으로 제공하는 연결 통로를 가질 수 있다. 상기 솔레노이드가 상기 제2 통로와 상기 리세스 사이의 연결을 제공하는 경우, 상기 제1 피스톤은 상기 제1 위치에 있을 수 있고, 상기 솔레노이드가 상기 제2 통로와 상기 리세스 사이의 연결을 막는 경우, 상기 제1 피스톤은 상기 제2 위치에 있을 수 있다.

일 실시예에 있어서, 밸브 어셈블리는 상기 제2 통로와 연결되고 가압 유체를 상기 제2 통로로 선택적으로 제공하여 상기 제1 피스톤을 상기 제1 단부 플레이트를 향해 편향시킬 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 챔버는 환형 챔버일 수 있고, 상기 리세스는 환형 리세스일 수 있으며, 상기 제1 피스톤은 환형 피스톤일 수 있고, 상기 제2 피스톤은 환형 피스톤일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 스크롤 부재는 비-선회 스크롤일 수 있고, 상기 제2 스크롤 부재는 선회 스크롤일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 통로는 상기 흡입 압력 영역과 연결될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 제3 통로는 상기 흡입 압력 영역과 연결될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 밸브 기구는 상기 제4 통로와 연결되고 가압 유체를 상기 제4 통로로 제공하여 상기 제2 피스톤을 상기 제2 단부 플레이트를 향해 편향시시킬 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 제2 피스톤은 상기 제1 위치에서 상기 제2 단부 플레이트에 인접할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 펄스 폭 조절 용량 모드로 작동 가능한 밸브는 전용량과 제로 용량 사이의 중간 용량에서 압축기를 작동시킬 수 있다.

다른 형태에서, 압축기가 제공되고 압축기는 흡입 압력 영역과 배출 압력 영역을 포함하는 쉘 어셈블리를 포함할 수 있다. 제1 스크롤 부재는 상기 쉘 어셈블리 내에 지지되고, 제1 단부 플레이트, 상기 단부 플레이트의 제1 측면으로부터 연장되는 제1 나선형 랩, 상기 제1 단부 플레이트의 제2 측면 상에 배치되고, 제1 및 제2 통로와 연결되는 제1 챔버, 및 상기 제1 단부 플레이트를 통해 연장되고 상기 제1 챔버와 연결되는 제1 개구를 가질 수 있다. 제2 스크롤 부재는 상기 쉘 어셈블리 내에 지지되고, 제2 단부 플레이트, 상기 제2 단부 플레이트로부터 연장되고 상기 제1 나선형 랩과 맞물려 결합되어 일련의 압축 포켓을 형성하는 제2 나선형 랩, 및 상기 제2 단부 플레이트를 통해 연장되는 제2 개구를 가질 수 있다. 상기 제1 개구는 제1 압축 포켓과 연결되어 상기 제1 압축 포켓과 상기 제1 챔버 사이의 연결을 제공할 수 있다. 상기 제2 개구는 제2 압축포켓과 연결될 수 있다.

용량 조절 어셈블리는 상기 제1 챔버 내에 배치되고, 제1 위치 및 제2 위치 사이를 이동 가능한 제1 피스톤을 포함할 수 있다. 상기 제1 피스톤은 상기 제1 위치 및 상기 제2 위치에서 상기 제1 통로와 상기 제2 통로의 연결을 격리시킬 수 있다. 상기 제1 피스톤은 상기 제1 위치에서 상기 제1 개구와 상기 제1 통로 사이의 연결을 막을 수 있다. 상기 제1 피스톤은 상기 제2 위치에서 상기 제1 개구와 상기 제1 통로 사이에 연결을 제공할 수 있다. 바이어싱 부재는 상기 제1 위치 및 상기 제2 위치 중 어느 하나에서 상기 제1 피스톤을 편향시킬 수 있다. 제1 구동 기구는 상기 제2 통로와 연결되고, 상기 제2 통로로 선택적으로 유체를 제공하여 상기 바이어싱 부재를 극복하고 상기 제1 피스톤을 상기 제1 및 제2 위치 중 다른 위치로 이동시킬 수 있다.

구조는 상기 제1 스크롤 부재에 대해 선회 이동을 위한 상기 제2 스크롤 부재를 지지할 수 있다. 구조는 일반적으로 상기 제2 개구와 정렬된 제2 챔버 및 상기 제2 챔버와 연결되는 제3 및 제4 통로를 포함할 수 있다. 상기 제2 피스톤은 상기 제2 챔버 내에 배치되고, 축 방향으로 제1 위치 및 제2 위치 사이를 이동 가능할 수 있다. 상기 제2 피스톤은 상기 제1 위치 및 상기 제2 위치에서 상기 제3 통로와 상기 제4 통로의 연결을 격리시킬 수 있다. 상기 제2 피스톤은 상기 제1 위치에서 상기 제2 개구와 상기 제3 통로 사이의 연결을 막을 수 있다. 상기 제2 피스톤은 상기 제2 위치에서 상기 제2 개구와 상기 제3 통로 사이의 연결을 제공할 수 있다. 제2 구동 기구는 압력 공급원 및 제4 통로와 연결되고, 상기 제4 통로로 선택적으로 유체를 제공하여 상기 제2 피스톤을 상기 제1 위치 및 상기 제2 위치 중 다른 위치로 이동시킬 수 있다.

또 다른 형태에서, 압축기는 제1 단부 플레이트, 상기 제1 단부 플레이트의 제1 측면으로부터 연장되는 제1 나선형 랩, 상기 제1 단부 플레이트의 제2 측면 상에 배치되고, 제1 및 제2 통로와 연결되는 제1 챔버, 및 상기 제1 단부 플레이트를 통해 연장되고 상기 제1 챔버와 연결되는 제1 개구를 갖는 제1 스크롤 부재를 포함할 수 있다. 제2 스크롤 부재는 제2 단부 플레이트, 상기 제2 단부 플레이트로부터 연장되고 상기 제1 나선형 랩과 맞물려 결합되어 일련의 압축 포켓을 형성하는 제2 나선형 랩, 및 상기 제2 단부 플레이트를 통해 연장되는 제2 개구를 가질 수 있다. 제1 피스톤은 상기 제1 챔버 내에 배치되고, 제1 위치 및 제2 위치 사이를 이동 가능할 수 있다. 상기 제1 피스톤은 상기 제1 위치에서 상기 제1 개구와 상기 제1 통로 사이의 연결을 막을 수 있다. 상기 제1 피스톤은 상기 제2 위치에서 상기 제1 개구와 상기 제1 통로 사이의 연결을 제공할 수 있다.

구조는 상기 제1 스크롤 부재에 대해 선회 이동을 위한 상기 제2 스크롤 부재를 지지하고, 일반적으로 상기 제2 개구와 정렬된 리세스 및 상기 리세스와 연결되는 제3 및 제4 통로를 포함할 수 있다. 제2 피스톤은 상기 리세스 내에 배치되고, 축 방향으로 제1 위치 및 제2 위치 사이를 이동 가능할 수 있다. 상기 제2 피스톤은 상기 제1 위치에서 상기 제2 개구와 상기 제3 통로 사이의 연결을 막을 수 있고, 상기 제2 피스톤은 상기 제2 위치에서 상기 제2 개구와 상기 제3 통로 사이의 연결을 제공할 수 있다.

상기 제1 피스톤이 상기 제1 위치에 있고, 상기 제2 피스톤이 상기 제1 위치에 있는 경우, 제1 레벨의 용량 조절을 제공할 수 있다. 상기 제1 피스톤이 제1 위치에 있고, 상기 제2 피스톤이 제2 위치에 있는 경우, 제2 레벨의 용량 조절을 제공할 수 있다. 상기 제1 피스톤이 상기 제2 위치에 있고, 상기 제2 피스톤이 상기 제2 위치에 있는 경우, 제3 레벨의 용량 조절을 제공할 수 있다. 상기 제1 레벨의 용량 조절은 전용량 작동이고, 상기 제2 레벨의 용량 조절은 상기 제1 레벨의 용량 조절보다 작은 용량에서 작동이며, 상기 제3 레벨의 용량 조절은 상기 제2 레벨의 용량 조절보다 작은 용량에서 작동일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 레벨의 용량 조절에서 작동하는 경우, 상기 제1 피스톤은 상기 제1 단부 플레이트에 인접하고, 상기 제2 피스톤은 상기 제2 단부 플레이트에 인접할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 제2 레벨의 용량 조절에서 작동하는 경우, 상기 제1 피스톤은 상기 제1 단부 플레이트에 인접하고, 상기 제2 피스톤은 상기 제4 통로에 인접할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 제3 레벨의 용량 조절에서 작동하는 경우, 상기 제1 피스톤은 환형 링에 인접하고, 상기 제2 피스톤은 상기 제4 통로에 인접할 수 있다.

다른 영역의 적용가능성은 본 명세서에 제공된 설명으로부터 명백해질 것이다. 이 항목에서의 설명 및 특정예들은 단지 설명을 위한 것이며 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.

본 명세서의 도면들은 선택된 실시예들의 예시 목적이고 가능한 모든 구현에 대한 것은 아니며, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 압축기의 단면도이다.
도 2는 도 1의 압축기의 전용량 상태의 압축기를 보여주는 선회 스크롤, 비-선회 스크롤, 밀봉 어셈블리, 및 조절 시스템의 단면도이다.
도 3은 도 1의 압축기의 저감 용량 상태의 압축기를 보여주는 선회 스크롤, 비-선회 스크롤, 밀봉 어셈블리, 및 조절 시스템의 단면도이다.
도 4는 도 1의 압축기의 저감 용량 상태의 압축기를 보여주는 선회 스크롤, 비-선회 스크롤, 밀봉 어셈블리, 및 조절 시스템의 단면도이다.
도 5는 도 1의 압축기의 선회 스크롤 및 비-선회 스크롤의 평면도이다.
도 6은 도 1의 압축기의 선회 스크롤 및 비-선회 스크롤의 평면도이다.
도 7은 도 1의 압축기의 선회 스크롤 및 비-선회 스크롤의 평면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 비-선회 스크롤, 밀봉 어셈블리, 및 조절 시스템의 단면도이다.
도 9는 도 8의 비-선회 스크롤, 밀봉 어셈블리, 및 조절 시스템의 단면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 비-선회 스크롤, 밀봉 어셈블리, 및 조절 시스템의 단면도이다.
도 11은 도 10의 비-선회 스크롤, 밀봉 어셈블리, 및 조절 시스템의 단면도이다.
도 12는 도 1, 도 8, 및 도 10의 압축기의 작동을 상세하게 나타낸 흐름도이다.
해당 참조번호는 여러 도면에서 대응하는 부분을 나타낸다.

이하의 설명은 본질적으로 단지 예시적인 것이며, 본 발명, 응용 또는 용도를 한정하는 것은 아니다. 도면 전체에서, 해당 참조번호는 동일하거나 대응하는 부분 및 특징을 나타낸다는 것을 이해해야 한다.

본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 내용이충분히 전달되도록 실시예들이 제공된다. 본 발명의 실시예들의 완전한 이해를 제공하기 위해 특정 구성 요소, 장치 및 방법의 예 등의 많은 특정 세부 사항이 제시된다. 특정 세부 사항들이 채용될 필요는 없고, 예시적인 실시예들이 많은 다른 형태로 구현될 수 있으며, 어느 것도 본 발명의 범위를 한정하도록 해석되어서는 안된다는 것은 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 프로세스, 잘 알려진 장치 구조 및 잘 알려진 기술은 상세히 설명되지 않는다.

본 명세서에서 사용되는 용어는 특정 실시예의 설명을 위한 것일 뿐, 한정을 위한 것이 아니다. 본 명세서에 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. 본 명세서에서 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 실시예의 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.

본 발명은 밀폐형 기계, 개방 구동 기계 및 비-밀폐형 기계를 포함하는 다수의 다른 유형의 스크롤 및 회전 압축기에 통합하는데 적합하다. 예시적인 목적으로, 도 1에 나타난 수직 단면도에 도시된 바와 같이, 압축기(10)는 저측면 타입(low-side type)의 밀폐형 스크롤 냉매 압축기(즉, 모터 및 압축기가 밀폐형 쉘 내의 흡입 가스에 의해 냉각되는 곳)로 도시되어있다.

도 1을 참조하면, 압축기(10)가 제공되고, 압축기는 밀폐형 쉘 어셈블리(12), 주 베어링 하우징 어셈블리(14), 모터 어셈블리(16), 압축 기구 (18), 밀봉 어셈블리(20), 냉매 배출부(22), 배출 밸브 어셈블리(26), 흡입 가스 유입부(26), 제1 조절 어셈블리(28), 및 제2 조절 어셈블리(30)를 포함할 수 있다. 쉘 어셈블리(12)는 주 베어링 하우징 어셈블리(14), 모터 어셈블리(16), 및 압축 기구(18)를 수용할 수 있다.

쉘 어셈블리(12)는 일반적으로 압축기 하우징을 형성할 수 있고, 원통형 쉘 (32), 상단부에 단부 캡 (34), 가로로 연장되는 격벽(36) 및 하단부에 베이스(38)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 단부 캡(34)과 격벽(36)은 배출 챔버(40)를 형성할 수 있다. 일반적으로, 배출 챔버(40)는 압축기(10)를 위한 배출 머플러(muffler)를 형성할 수 있다. 냉매 배출부(22)는 단부 캡(34)의 개구(42)에서 쉘 어셈블리(12)에 부착될 수 있다. 일반적으로 배출 밸브 어셈블리(24)는 배출부(22) 내에 배치될 수 있고, 역류 상태를 방지할 수 있다. 흡입 가스 유입부(26)는 개구(44)에서 쉘 어셈블리(12)에 부착될 수 있다. 격벽(36)은 압축 기구(18)와 배출 챔버(40) 사이의 연결을 제공하는 배출 통로(46)를 포함할 수 있다.

주 베어링 하우징 어셈블리(14)는 스테이킹(staking)과 같은 임의의 바람직한 방식으로 복수의 지점에서 쉘(32)에 부착될 수 있다. 주 베어링 하우징 어셈블리(14)는 주 베어링 하우징(48), 내부에 배치된 제1 베어링(50), 부싱(52), 및 체결구(54)를 포함할 수 있다. 주 베어링 하우징(48)은 이로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 일련의 아암(58)을 갖는 중앙 몸체부(56)를 포함할 수 있다. 중앙 몸체부(56)는 이를 통해 연장되는 개구(64)를 갖는 제1 부분(60) 및 제2 부분(62)을 포함할 수 있다. 제2 부분(62)은 내부에 제1 베어링(50)을 수용할 수 있다. 제1 부분(60)은 이의 축 방향 단부면 상에 환형 평평한 스러스트 베어링(thrust bearing) 표면(66)을 형성할 수 있다. 아암(58)은 이를 통해 연장되고 체결구(54)를 수용하는 구멍(68)을 포함할 수 있다.

주 베이링 하우징(48)은 스러스트 베어링 표면(72)으로 연장되는 환형 리세스(recess)를 형성하는 환형 통로(70)를 더 포함할 수 있다. 제1 반경 방향 통로(74)는 반경 방향으로 제1 부분(60)을 통해 환형 통로(70)로 연장되어 환형 통로(70)과 흡입 압력 영역 사이의 연결을 제공할 수 있다. 제2 반경 방향 통로(76)는 반경 방향으로 제1 부분(60)을 통해 환형 통로(70)로 연장될 수 있고, 후술할 바와 같이 용량 조절 어셈블리(78)와 연결될 수 있다.

모터 어셈블리(16)은 일반적으로 모터 고정자(80), 회전자(82), 및 구동축(84)을 포함할 수 있다. 권선(86)은 고정자(80)를 통과할 수 있다. 모터 고정자(80)는 쉘(32) 내로 압입될 수 있다. 구동축(84)은 회전자(82)에 의해 회전가능하게 구동될 수 있다. 회전자(82)는 구동축(84) 상에 압입될 수 있다. 구동축(84)은 플랫(90)을 갖는 편심 크랭크 핀(eccentric crank pin)(88)을 포함할 수 있다.

압축 기구(18)는 일반적으로 선회 스크롤(100)과 비-선회 스크롤(102)를 포함할 수 있다. 선회 스크롤(100)은 그 상부 표면상에 나선형 베인(vane) 또는 랩(106)을 갖는 단부 플레이트(104)를 포함할 수 있고, 그 하부 표면상에 환형 평평한 스러스트를 포함할 수 있다. 스러스트 표면(108)은 주 베어링 하우징(48) 상의 환형 평평한 스러스트 베어링 표면(66)과 접촉할 수 있다. 원통형의 중심(110)은 스러스트 표면(108)으로부터 하방으로 돌출될 수 있고, 그 내부에 회전가능하게 배치된 구동 부싱(112)을 가질 수 있다. 구동 부싱(112)은 크랭크 핀(88)이 구동 가능하게 배치되는 내부 구경(bore)을 포함할 수 있다. 크랭크 핀 플랫(90)은 구동 부싱(112)의 내부 구경의 일부분에 편평한 표면을 구동 가능하게 결합하여 반경 방향을 따르는 구동 방식을 제공할 수 있다. 올담(Oldham) 커플링(114)은 선회 스크롤(100)과 맞물려 선회 스크롤(100)과 비-선회 스크롤(102) 사이의 상대 회전을 방지할 수 있다.

도 2 내지 도 7을 더 참조하면, 비-선회 스크롤(102)은 그 하부 표면상에 나선형 랩(118)을 갖는 단부 플레이트(116)와 반경 방향으로 외측으로 연장하는 일련의 플랜지 부분(120)(도 5)을 포함할 수 있고, 환형 링(122)을 수용할 수 있다. 나선형 랩(118)은 선회 스크롤(100)의 랩(106)과 맞물림 결합하여 입구 포켓 (124), 중간 포켓(126, 128, 130, 132) 및 출구 포켓(134)을 형성할 수 있다. 비-선회 스크롤(102)은 주 베어링 하우징 어셈블리(14), 쉘 어셈블리(12) 및 선회 스크롤(100)에 대해 축 방향으로 이동 가능할 수 있다. 비-선회 스크롤(102)은 출구 포켓(134)과 연결되는 배출 통로(136) 및 격벽(36) 내의 배출 통로(46)를 통해 배출 챔버(40)와 유체 연결될 수 있는 상향 개방 리세스(138)를 포함할 수 있다.

플래지 부분(120)은 이를 관통하여 형성된 개구(140)을 포함할 수 있다. 개구(140)는 그 내부에 각각의 체결구(54)를 수용하는 각각의 부싱(52)을 수용할 수 있다. 체결구(54)는 주 베어링 하우징(48)과 맞물릴 수 있고, 부싱(52)은 일반적으로 비-선회 스크롤(102)의 축 방향의 이동을 위한 가이드를 형성할 수 있다. 또한 체결구(54)는 주 베어링 하우징 어셈블리(14)에 대한 비-선회 스크롤(102)의 회전을 방지할 수 있다.

비-선회 스크롤(102)은 이의 상부면에 평행한 동축의 내부 및 외부 측벽(144, 146)에 의해 형성된 환형 리세스(142)를 포함할 수 있다. 환형 링(122)은 환형 리세스(142) 내에 배치될 수 있고, 환형 리세스(142)를 서로 이격된 제1 및 제2 환형 리세스(148, 150)로 분리할 수 있다. 제1 환형 리세스(148)는 선회 스크롤(100)에 대해 비-선회 스크롤(102)의 축방향 바이어스(biasing)를 제공할 수 있다. 보다 구체적으로 통로(152)는 비-선회 스크롤(102)의 단부 플레이트(116)을 통해 연장되어 제1 환형 리세스(148)가 중간 포켓(126, 128, 130, 132) 중 하나와 유체 연결되게 배치될 수 있다. 통로(152)는 중간 포켓(126)으로 연장되는 것으로 도시되어 있으나, 대안적으로 통로(152)는 다른 중간 포켓(126, 128, 130, 132) 중 어느 하나와 연결되도록 배치될 수 있다.

추가 통로(154, 146)는 단부 플레이트(116)을 통해 연장되어 제2 환형 리세스(150)이 중간 유체 포켓(126, 128, 130, 132) 중 두 개와 유체 연결되게 배치될 수 있다. 제2 환형 리세스(150)는 제1 환형 리세스(148)와 상이한 중간 유체 포켓(126, 128, 130, 132)과 유체 연결될 수 있다. 보다 구체적으로, 제2 환형 리세스(150)는 제1 환형 리세스(148)와 유체 연결된 중간 유체 포켓(126, 128, 130, 132)에 대해 반경 방향으로 외측에 배치된 중간 유체 포켓(126, 128, 130, 132)과 유체 연결될 수 있다. 그러므로, 제1 환형 리세스(148)는 제2 환형 리세스(150)의 작동 압력보다 큰 압력에서 작동할 수 있다. 제1 및 제2 반경 방향 통로(158, 160)는 후술할 바와 같이, 제2 환형 리세스(150)로 연장될 수 있고, 제2 조절 어셈블리(30)와 협력할 수 있다.

밀봉 어셈블리(20)는 제1 환형 리세스(148) 내에 배치된 플로팅 밀봉부(floating seal)를 포함할 수 있다. 밀봉 어셈블리(20)는 압축기(10)의 배출 및 흡입 압력 영역을 서로 격리시키기 위해 격벽(36)과 밀봉 결합을 유지하면서 비-선회 스크롤(102)의 축 방향 이동을 제공하기 위해, 쉘 어셈블리(12)와 비-선회 스크롤(102)에 대해 축 방향으로 이동 가능할 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 환형 리세스(148) 내의 압력은 통상의 압축기 작동 중에 밀봉 어셈블리(20)가 격벽(36)과 맞물리도록 압박할 수 있다.

제2 조절 어셈블리(30)는 피스톤 어셈블리(162), 솔레노이드(164), 및 바이어싱 부재(168)를 포함할 수 있다. 피스톤 어셈블리(162)는 환형 피스톤(170), 제1 및 제2 환형 밀봉부(172, 174)를 포함할 수 있다. 환형 피스톤(170)은 제2 환형 리세스(150) 내에 배치될 수 있고, 제1 및 제2 환형 밀봉부(172, 174)는 제2 환형 리세스(150)를 서로 이격된 제1 및 제2 부분(176, 178)으로 분리하기 위해 내측벽(144) 및 외측벽(146)에 결합될 수 있다. 제1 부분(176)는 제1 반경 방향 통로(158)와 연결될 수 있고, 제2 부분(178)은 제2 반경 방향 통로(160)와 연결될 수 있다. 솔레노이드(164)는 제3 반경 방향 통로(182) 및 제1 반경 방향 통로(158)와 유체 연결되는 연결 통로(180)를 포함할 수 있다. 따라서, 연결 통로(180)는 제3 반경 방향 통로(182)와 제1 반경 방향 통로(158)를 통해 제1 환형 리세스(148) 및 제1 부분(176)에 유체 연결된다. 바이어싱 부재(168)는 제2 부분(178)에 위치하고 환형 피스톤(170)에 맞물리는 스프링을 포함할 수 있다.

환형 피스톤(170)은 제1 부분과 제2 부분 사이를 이동할 수 있다. 제1 위치(도 2, 3, 5 및 6)에서, 환형 피스톤(170)은 제2 환형 리세스(150)의 제2 부분(178)과 연결되지 않도록 통로(154, 156)를 밀봉한다. 또한, 솔레노이드(164)는 제1 위치에서 제1 부분(176)과 제1 환형 리세스(148)의 연결을 제공한다. 이렇게 함으로써, 솔레노이드(164)는 흡입 압력보다 높고 배출 압력보다 낮은 중간 압력에서 유체를 갖는 제1 부분(176)을 제공한다. 중간 압력 유체는 리세스(148)와 통로(182, 158)을 통해 제1 부분에 연결되고, 리세스(148)는 통로(152)를 통해 포켓(126)으로부터 중간 압력 유체를 수용한다. 중간 압력 유체의 힘은 환형 피스톤 (170)에 작용하여 피스톤(170)이 통로(154, 156)를 결합 및 폐쇄하게 한다.

제2 위치에서(도 4 및 7), 환형 피스톤(170)은 통로(154, 156)로부터 이동되어 통로(154, 156)과 제2 환형 리세스(150)의 제2 부분 사이의 연결을 제공한다. 솔레노이드(164)도 마찬가지로 제1 부분(176)과 제1 환형 리세스(148) 사이의 연결을 막기 위해 제2 위치도 이동된다. 이렇게 함으로써, 제1 부분(176)은 바이어싱 부재(168)가 환형 피스톤(170)을 개방 통로(154, 156)로부터 멀어지게 이동시키는 흡입 압력하에 있게된다. 그러므로, 환형 피스톤(170)과 솔레노이드(164)가 제2 위치에 있을 때, 통로(154, 156)는 제2 반경 방향 통로(160)를 통해 압축기(10)의 흡입 압력 영역과 연결되어 압축기(10)의 제1 저감 용량 작동 모드를 제공한다.

선회 스크롤(100)은 단부 플레이트(104)를 통해 연장되고, 중간 유체 포켓(126, 128, 130, 132)과 환형 통로(70) 사이의 연결을 제공하는 제1 및 제2 통로(184, 186)를 포함할 수 있다. 환형 통로(70)와 연결된 중간 유체 포켓(126, 128, 130, 132)은 환형 리세스(148)와 연결된 중간 유체 포켓(126, 128, 130, 132)과 다를 수 있다. 보다 구체적으로, 환형 리세스(148)와 연결된 중간 유체 포켓(126, 128, 130, 132)은 환형 통로(70)와 연결된 중간 유체 포켓(126, 128, 130, 132)에 대해 반경 방향으로 외측에 위치할 수 있고, 환형 통로(70)와 연결된 중간 유체 포켓(126, 128, 130, 132)보다 큰 압력에서 작동할 수 있다.

제1 조절 어셈블리(28)는 피스톤 어셈블리(188)와 밸브 어셈블리(190)를 포함할 수 있다. 피스톤 어셈블리(188)는 환형 통로(70) 내에 배치된 환형 피스톤(192)을 포함할 수 있다. 환형 피스톤(192)은 제1 및 제2 위치 사이에서 이동될 수 있다. 제1 위치에서(도 2 및 5), 환형 피스톤(192)은 제1 및 제2 통로(184, 186)를 제1 반경 방향 통로(74)와 격리시킨다. 제2 위치에서(도 3, 4, 6, 및 7), 환형 피스톤(192)은 제1 및 제2 통로(184, 186)와 제1 반경 방향 통로(74) 사이의 연결을 제공하기 위해 이동된다. 제2 위치에서, 제1 및 제2 통로(184, 186)는 제1 반경 방향 통로(74)를 통해 압축기(10)의 흡입 압력 영역과 연결되어 저감 용량 작동 모드의 압축기(10)를 제공한다. 제1 및 제2 위치 모두에서, 환형 피스톤(192)은 제1 및 제2 반경 방향 통로(74, 76)를 서로 격리시키고, 제1 및 제2 통로(184, 186)를 제2 반경 방향 통로(76)로부터 추가적으로 격리시킨다.

밸브 어셈블리(190)는 압력 공급원(196) 및 제2 반경 방향 통로(76)와 연결되는 밸브 부재(194)를 포함할 수 있다. 바이어싱 부재(미도시)는 환형 통로(70) 내에 포함될 수 있고, 환형 피스톤(192)와 단부 플레이트(104) 사이에 배치될 수 있다. 바이어싱 부재는 스프링을 포함할 수 있고, 피스톤(192)을 단부 플레이트(104)로부터 멀어지는 방향으로 편향시키기 위해 환형 피스톤(192)과 결합될 수 있다. 밸브 어셈블리(190)는 반경 방향 통로(76)에 가압 유체를 선택적으로 공급함으로써, 제1 및 제2 위치 사이에 환형 피스톤(192)을 이동시킬 수 있다.

밸브 부재(194)는 환형 피스톤(192)을 제1 위치로 편향시키기 위해 압력 공급원(196)과 제2 반경 방향 통로(76) 사이의 연결을 제공할 수 있다. 예로서, 압력 공급원(196)은 배출 챔버(40)로부터의 배출 압력을 갖는 반경 방향 통로(76)를 제공할 수 있다. 배출 압력에서 유체는 중간 포켓(126, 128, 130, 132)의 작동 압력보다 큰 압력에 있다. 따라서, 배출 압력 유체는 환형 피스톤(192)와 단부 플레이트(104) 사이에 배치된 바이어싱 부재에 의해 환형 피스톤(192)에 가해진 바이어싱 힘을 극복하고, 결과적으로 환형 피스톤(192)을 단부 플레이트(104)와 결합된 상태로 유지시킨다. 또한, 반경 방향 통로(76) 내의 배출 압력 유체는 환형 피스톤에 작용하는 통로(184, 186) 내의 중간 압력 유체보다 큰 압력에 있고, 이에 따라 피스톤(192)을 단부 플레이트(104)와 접촉된 상태로 유지시킨다. 이러한 결합은 통로(184, 186)를 폐쇠하고, 통로(184, 186)와 반경 방향 통로(74)를 통한 흡입 압력 사이의 유체 연결을 막는다.

밸브 부재(194)는 압력 공급원(196)과 제2 반경 방향 통로(76) 사이의 연결을 막고, 환형 피스톤(192)이 제2 위치로 이동되도록 하기 위해 제2 반경 방향 통로(76)를 흡입 압력 영역으로 배출할 수 있다. 환형 피스톤(192)과 단부 플레이트(104) 사이에 배치된 바이어싱 부재는 일반적으로 제2 반경 방향 통로(76)가 흡입 압력으로 배출되는 경우 환형 피스톤(192)을 제2 위치로 편향시킬 수 있다.

일반적으로 도 1 내지 도 7을 참조하면, 3단계 조절 시스템(200)이 제공되고, 3단계 조절 시스템은 전용량 모드 또는 제1 레벨 용량 조절, 조절 단계-1 모드 또는 제2 레벨 용량 조절, 및 조절 단계-2 모드 또는 제3 레벨 용량 조절을 포함할 수 있다. 상이한 작동 모드하에서, 압축기(10)는 압축기(10)의 용량을 최적화하기 위해 선택적으로 제1 조절 어셈블리(28)와 제2 조절 어셈블리(30)를 작동시킨다. 제1 조절 어셈블리(28) 및 제2 조절 어셈블리(30)의 환형 피스톤(192, 170)이 제1 위치에 있는 경우, 압축기(10)는 전용량으로 작동한다(도 2 및 도 5). 전용량으로 작동하는 경우, 전체 압축 사이클이 이용되고 압축기(10)는 최대 성능(즉, 100% 용량)을 달성한다.

제1 조절 어셈블리(28)의 밸브 부재(194)가 환형 피스톤(192)을 제2 위치로 이동시키는 경우, 제2 반경 방향 통로(76)는 흡입 압력으로 배출된다. 압축기(10)가 제2 위치에 있는 제1 조절 어셈블리(28)의 환형 피스톤(192)과 제1 위치에 있는 제2 조절 어셈블리(30)의 환형 피스톤(170)으로 작동하는 경우, 압축기(10)는 조절 단계-1 모드(도 3 및 도 6)로 작동한다. 조절단계-1 모드로 작동하는 경우, 압축기(10)는 전용량에서 저감된 용량(총 용량의 약 70%)에서 작동한다. 즉, 환형 피스톤(192)이 초기 압축을 흡입 압력으로 배출하기 때문에, 그 전체 압축 사이클이 이용되지 않고 그 결과 압축기의 최대 가능 출력이 달성되지 않는다.

환형 피스톤(170)이 제2 위치로 이동되는 경우, 통로(154, 156)는 제2 반경 방향 통로(160)를 통해서 압축기(10)의 흡입 압력 영역으로 배출될 수 있다. 압축기(10)가 제2 위치에 있는 제2 조절 어셈블리(30)의 환형 피스톤(170)과 제2 위치에 있는 제1 조절 어셈블리(28)의 환형 피스톤(192)으로 작동하는 경우, 압축기는 조절 단계-2 모드(도 4 및 도 7)로 작동한다. 조절단계-2 모드로 작동하는 경우, 압축기(10)는 조절 단계-1 모드보다 저감된 용량(총 용량의 약 50%)에서 작동한다. 즉, 환형 피스톤(170, 192)이 초기 압축을 압축기(10)의 흡입 압력 영역으로 배출하기 때문에, 그 전체 압축 사이클이 이용되지 않고 그 결과 압축기의 최대 가능 출력이 달성되지 않는다. 실제로, 압축기(10)가 단계-2 모드에서 작동하는 경우, 압축기(10)의 출력은 압축기가 단계-1 모드에서 작동할 때보다 작다.

압축기(10)는 통상의 상황하에서는 전용량으로 작동할 수 있고, 압축기(10)에 설치된 시스템(즉, 냉동 시스템)의 요구에 따라 조절 단계-1 모드 및 조절 단계-2 모드에서 저감 용량으로 작동할 수 있다. 그러나, 압축기(10)는 정상 작동 모드에서도 조절 단계-2 모드에서 작동할 수 있고, 요구가 증가하는 경우 조절 단계-1 모드 또는 전용량에서 작동하도록 변경할 수 있다. 또한, 압축기(10)는 조절 단계-1 모드에서 작동할 수 있고, 필요한 경우 용량을 증가시키거나(전용량 작동으로), 용량을 감소시키는(조절 단계-2 모드 작동으로) 가변성을 가질 수 있다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 대체의 비-선회 스크롤(302)과 조절 어셈블리(330)가 도시된다. 비-선회 스크롤(302)은 일반적으로 비-선회 스크롤(102)와 유사할 수 있다. 그러므로, 비-선회 스크롤(102)의 설명은 후술할 설명을 제외하고는 비-선회 스크롤(302)에 동일하게 적용된다. 또한, 비-선회 스크롤(302)과 조절 어셈블리(330)는 비-선회 스크롤(102) 및 제2 조절 어셈블리(30)를 대신하여 압축기(10)와 같은 압축기에 통합될 수 있으며, 3단계 조절 시스템에서 제2 조절 어셈블리(30)를 대신하여 기능할 수 있다.

조절 어셈블리(330)는 피스톤 어셈블리(362), 밸브 어셈블리(380), 및 바이어싱 부재(368)를 포함할 수 있다. 피스톤 어셈블리(362)는 환형 피스톤(370), 제1 및 제2 환형 밀봉부(372, 374)를 포함할 수 있다. 환형 피스톤(370)은 제2 환형 리세스(350) 내에 배치될 수 있고, 제1 및 제2 환형 밀봉부(372, 374)는 제2 환형 리세스(350)를 서로 이격된 제3 및 제2 부분(376, 378)으로 분리하기 위해 내측벽(344) 및 외측벽(346)에 결합될 수 있다. 제1 부분(376)는 제1 반경 방향 통로(358)와 연결될 수 있고, 제2 부분(378)은 제2 반경 방향 통로(360)와 연결될 수 있다. 밸브 어셈블리(380)는 압력 공급원(384), 제1 반경 방향 통로(358), 및 제1 부분(376)과 연결되는 밸브 부재(382)를 포함할 수 있다. 바이어싱 부재(368)는 스프링을 포함할 수 있고, 제2 부분(378) 내에 배치될 수 있으며, 환형 피스톤(370)과 맞물릴 수 있다.

환형 피스톤(370)은 제1 부분과 제2 부분 사이를 이동할 수 있다. 제1 위치(도 9)에서, 환형 피스톤(370)은 제2 환형 리세스(350)의 제2 부분(378)과 연결되지 않도록 통로(354, 356)를 밀봉한다. 제2 위치에서(도 9), 환형 피스톤(370)은 통로(354, 356)로부터 이동되어 통로(354, 356)과 제2 환형 리세스(350)의 제2 부분(378) 사이의 연결을 제공한다. 그러므로, 환형 피스톤(370)이 제2 위치에 있을 때, 통로(354, 356)는 제2 반경 방향 통로(360)를 통해 압축기(10)의 흡입 압력 영역과 연결되어 압축기(10)의 저감 용량 작동 모드를 제공한다.

압력 공급원(384)은 중간 포켓(126, 128, 130, 132)의 작동 압력보다 큰 압력을 포함할 수 있다. 예로서, 압력 공급원(384)은 배출 챔버(40)(도 1)로부터 수용된 배출 압력 유체일 수 있고, 따라서 배출 압력에 있을 수 있다. 밸브 부재(382)는 환형 피스톤(370)을 제1 위치로 이동시키기 위해, 압력 공급원(384)과 제2 환형 리세스(350)의 제1 부분(376) 사이의 연결을 제공할 수 있다. 마찬가지로, 밸브 부재(382)는 환형 피스톤(370)을 제2 위치로 이동시키기 위해, 압력 공급원(384)과 제2 환형 리세스(350)의 제1 부분(376) 사이의 연결을 제공할 수 있다. 또한, 밸브 부재(382)는 환형 피스톤(370)을 제2 위치로 이동시키기 위해, 제1 부분(376)을 압축기(10) 흡입 압력 영역으로 배출할 수 있다. 바이어싱 부재(368)는 일반적으로 환형 피스톤(370)을 제2 위치를 향해 편향시킬 수 있다. 또한, 압축기(10)의 압축 포켓 내에 위치한 중간 압력 유체는 환형 피스톤(370)에 작용하여 환형 피스톤(370)이 통로(354, 356)로부터 멀어지게 압박할 수 있다. 이러한 중간 압력 유체는 배출 압력 유체가 제1 부분(376)에 존재하지 않을 때, 환형 피스톤(370)을 통로(354, 356)로부터 멀어지게 이동시킬 수 있다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 대체의 비-선회 스크롤(402) 및 조절 어셈블리(430)가 도시된다. 비-선회 스크롤(402)은 일반적으로 비-선회 스크롤(102)와 유사할 수 있다. 그러므로, 비-선회 스크롤(102)의 설명은 후술할 설명을 제외하고는 비-선회 스크롤(402)에 동일하게 적용된다. 또한, 비-선회 스크롤(402)과 조절 어셈블리(430)는 비-선회 스크롤(102) 및 제2 조절 어셈블리(30)를 대신하여 압축기(10)와 같은 압축기에 통합될 수 있으며, 3단계 조절 시스템에서 제2 조절 어셈블리(30)를 대신하여 기능할 수 있다.

비-선회 스크롤(402)은 제1 환형 리세스(448)과 제2 환형 리세스(450)의 제1 부분(476) 사이를 연장하고, 그 사이에 연결을 제공하는 통로(486)를 포함할 수 있다. 조절 어셈블리(430)는 반경 방향 통로(458)에 배치된 밸브 부재(482)를 갖는 밸브 어셈블리(480)를 포함할 수 있다. 밸브 부재(482)는 환형 리세스(448)로부터 중간 압력 유체를 제1 부분(476)에 선택적으로 공급함으로써, 제1 및 제2 위치 사이의 환형 피스톤(470)을 제1 및 제2 위치 사이에서 이동시킬 수 있다. 즉, 밸브 부재(482)는 제1 부분(476)에 중간 압력 유체를 공급하는 경우, 환형 피스톤(470)은 통로(454, 456)를 향해 편향된다, 반대로, 밸브 부재(482)가 통로(486)를 차단함으로써 중간 압력 유체가 제1 부분(476)에 도달하는 것을 막는 경우, 환형 피스톤(470)은 바이어싱 부재(468) 및 통로(454, 456) 내에 위치하는 중간 압력 유체의 힘에 의해 통로(454, 456)로부터 멀리 이동하여 통로(454, 456)를 개방한다. 환형 피스톤(470)의 제1 및 제2 위치 그리고 이에 대응하는 용량 감소는 일반적으로 제2 조절 어셈블리(30)에서 상술한 바와 유시하다. 그러므로, 간략화를 위해, 조절 어셈블리(430)에 동등하게 적용되는 것으로 이해되는 상기 설명은 반복하지 않는다.

밸브 부재(482)가 제1 위치에 있는 경우(도 10), 밸브 부재(482)는 제1 및 제2 환형 리세스(448, 450) 사이에 연결을 제공할 수 있다. 제1 환형 리세스(448)는 제2 환형 리세스(450)보다 높은 압력(즉, 중간 압력)에서 작동하기 때문에, 밸브 부재(482)가 통로(486)를 통해 중간 압력 유체가 제1 부분(476)에 도달하게 하는 경우, 환형 피스톤(470)은 제1 위치로 이동(또는 개방)할 수 있다. 밸브 부재(482)는 환형 피스톤(470)을 제2 위치로 이동시키기 위해(도 11), 제2 위치로 이동될 수 있고 제2 환형 리세스(450)의 제1 부분(476)을 흡입 압력으로 배출할 수 있다. 제2 위치에서, 밸브 부재(482)는 통로(486)를 밀봉하여 제1 및 제2 환형 리세스(448, 450)를 서로 격리시킬 수 있다. 제1 및 제2 환형 리세스(448, 450)가 서로 격리되는 경우, 바이어싱 부재(468)는 통로(454, 456)가 흡입 압력 영역과 연결되는 제2 위치로 환형 피스톤(470)을 압박할 수 있다.

도 1 내지 도 11을 참조하면, 제1 환형 리세스(148, 348, 448)와 흡입 압력 영역 사이에 연결을 제공하는 것은 통상정으로 선회 스크롤(104)을 향해 비-선회 스크롤(102, 302, 402)을 압박하는, 통로(152)로부터 수용되는 축 방향 바이어싱 힘을 제거할 수 있다. 이렇게 함으로써, 선회 스크롤(100)로부터 비-선회 스크롤(102, 302, 402)을 축 방향으로 분리시키는 것에 의해 저감된 압축기 작동 용량이 제공된다. 축 방향 바이어싱 힘이 제거되고 선회 스크롤(100)과 특정 비-선회 스크롤(102, 302, 402) 사이에 축 방향의 틈이 존재할 때, 용량은 0으로 감소된다.

도 12를 참조하면, 압축기(10) 제어 방법(600)이 도시된다. 방법(600)은 제1 위치의 제1 환형 피스톤(170)과 제2 환형 피스톤(192)을 갖는 압축기를 작동시킨다(602). 방법(600)은 환형 피스톤(170)을 포함하는 압축기(10)로 설명되지만, 대안적으로 압축기(10)는 환형 피스톤(170) 대신하여 환형 피스톤(370, 470) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 즉, 제1 조절 어셈블리(28) 및 제2 조절 어셈블리(30)와 관련된 제어기(500)(도 1)는 솔레노이드(164) 및 밸브 부재(194)를 제어하여 제1 환형 피스톤(170) 및 제2 환형 피스톤(192)을 제1 위치에 위치시킨다(602). 604 에서, 현재 압축기 용량이 결정된다. 현재 용량은 센서 판독값 또는 사용자의 입력으로부터 결정될 수 있다. 606에서, 원하는 압축기 용량이 결정된다. 원하는 용량은 사용자에 의해 입력된 복수의 파라미터 및/또는 압축기(10)와 관련된 센서 판독값 및/또는 압축기(10) 내에 설치된 시스템에 기초하여 결정될 수 있다.

608에서, 방법(600)은 원하는 용량이 제1 희망 임계값보다 작은지 여부를 결정한다. 제1 희망 임계값은 제1 레벨의 용량 조절과 제2 레벨의 용량 조절 사이의 임계값일 수 있다. 제1 희망 임계값은 압축기(10)의 응용에 따라 가변될 수 있고, 사용자에 의해 입력될 수 있다. 원하는 용량이 제1 희망 임계값보다 큰 경우, 610에서, 압축기(10)는 제1 위치의 제1 및 제2 환형 피스톤(170, 192)으로 제1 레벨의 용량 조절에서 작동을 계속한다.

608에서 원하는 용량이 제1 희망 임계값보다 작은 경우, 612에서, 방법(600)은 원하는 용량이 제2 희망 임계값보다 작은지 여부를 결정한다. 제2 희망 임계값은 제2 레벨의 용량 조절과 제3 레벨의 용량 조절의 사이의 임계값일 수 있다. 제2 희망 임계값은 압축기의 응용에 따라 가변될 수 있고, 사용자에 의해 입력될 수 있다. 원하는 용량이 제2 희망 임계값보다 작은 경우, 614에서, 압축기(10)는 제2 위치의 제1 및 제2 환형 피스톤(170, 192)으로 제3 레벨의 용량 조절에서 작동한다. 612에서 원하는 용량이 제2 희망 임계값보다 큰 경우, 616에서, 압축기(10)는 제1 위치의 제1 환형 피스톤(170)과 제2 위치의 제2 환형 피스톤(192)으로 제2 레벨의 용량 조절에서 작동한다.

도 12의 흐름도는 통상의 작동 조건하에서 제1 위치의 제1 환형 피스톤(170)과 제2 환형 피스톤(192)을 갖는 압축기(10)를 작동하는 방법을 제공한다. 즉, 방법(600)은 통상의 작동 조건하에서 전용량으로 압축기(10)를 작동시킨다. 대안적으로, 압축기(10)는 요구가 증가되면 압축기(10)의 용량을 전용량으로 증가되게 하고 요구가 감소되면 압축기(10)의 용량을 조절 단계-2 모드로 감소되게 하기 위해, 통상 작동 조건하에 조절 단계-1 모드에서 작동될 수 있다. 예로서, 압축기(10)는 통상 작동 조건하에 조절 단계-1 모드에서 작동될 수 있고, 용량 감소가 요구되는 경우(즉, 요구가 감소된 경우), 조절 단계-2 모드로 이동될 수 있다.

유사하게, 압축기(10)는 통상 조건하에 조절 단계-2 모드로 작동될 수 있다. 압축기(10)가 통상 작동 조건하에 조절 단계-2 모드에서 작동되는 경우, 압축기(10)의 용량은 압축기(10)의 용량은 조절 단계-2에서 조절 단계-1로, 그리고 조절 단계-1 에서 전용량으로 단계적으로 증가될 수 있다. 압축기(10)의 용량을 조절 단계-1 또는 전용량으로 증가시킬지 여부를 결정하는 것은 얼마나 많은 요구가 증가되는지에 의존될 수 있다. 예로서, 압축기(10)가 통상적으로 조절 단계-2로 작동되고 요구가 약간만 증가되는 경우, 압축기(10)는 조절 단계-2에서 조절 단계-1로 이동하여 증가된 요구를 만족시킬 수 있다. 반대로, 압축기(10)가 통상적으로 조절 단계-2로 작동되고 요구가 상당기 증가된 경우(즉, 기설정된 양보다 많은 경우), 압축기(10)는 요구를 만족시키기 위해 조절 단계-1을 우회하고 전용량으로 작동될 수 있다.

요약하면, 압축기(10)는 통상적으로 전용량(도 12), 조절 단계-1, 또는 조절 단계-2에서 작동되는지 여부와 관계없이, 압축기(10)의 용량은 요구에 기초하여 조절되어 압축기 출력과 요구를 일치시킴으로써 압축기(10)의 효율을 증가시킬 수 이따.

앞선 실시예들의 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제공되었다. 이는 본 발명을 총망라하거나 제한하려고 의도한 것이 아니다. 특정 실시예의 개별 요소 또는 특징은 일반적으로 그 특정 실시예에만 한정되는 것이 아니며, 적용가능한 경우, 구체적으로 도시되거나 설명되지 않았더라도, 교체될 수 있고 선택된 실시예에 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 (22)

1. 배출 압력 영역 및 흡입 압력 영역을 포함하는 하우징;
   상기 하우징 내에 지지되고, 제1 단부 플레이트, 상기 제1 단부 플레이트의 제1 측면으로부터 연장되는 제1 나선형 랩, 상기 제1 단부 플레이트의 제2 측면 상에 배치되고, 제1 및 제2 통로와 연결되는 제1 챔버, 및 상기 제1 단부 플레이트를 통해 연장되고 상기 제1 챔버와 연결되는 제1 개구를 갖는 제1 스크롤 부재;
   상기 하우징 내에 지지되고, 제2 단부 플레이트로부터 연장되고 상기 제1 나선형 랩과 맞물려 결합되어 일련의 압축 포켓을 형성하는 제2 나선형 랩을 갖는 상기 제2 단부 플레이트, 및 상기 제2 단부 플레이트를 통해 연장되는 제2 개구를 포함하는 제2 스크롤 부재; 및
   용량 조절 어셈블리를 포함하고,
   상기 제1 개구는 제1 압축 포켓과 연결되어 상기 제1 압축 포켓과 상기 제1 챔버 사이의 연결을 제공하고, 상기 제2 개구는 제2 압축 포켓과 연결되며,
   상기 용량 조절 어셈블리는:
   상기 제1 챔버 내에 배치되고, 제1 위치 및 제2 위치 사이를 이동 가능하며, 상기 제1 위치에서 상기 제1 개구와 상기 제1 통로 사이의 연결을 막고, 상기 제2 위치에서 상기 제1 개구와 상기 제1 통로 사이의 연결을 제공하는 제1 피스톤;
   상기 제1 스크롤 부재에 대해 선회 이동을 위한 제2 스크롤 부재를 지지하고, 일반적으로 상기 제2 개구와 정렬된 리세스 및 상기 리세스와 연결되는 제3 및 제4 통로를 포함하는 지지구조; 및
   상기 리세스 내에 배치되고 축 방향으로 제1 및 제2 위치 사이에 이동 가능하며, 상기 제1 위치에서 상기 제2 개구와 상기 제3 통로 사이의 연결을 막고,상기 제2 위치에서 상기 제2 개구와 상기 제3 통로 사이의 연결을 제공하는 제2 피스톤을 포함하는 용량 조절 어셈블리를 포함하는 압축기.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 하우징 및 상기 제1 스크롤 부재와 결합하여 상기 배출 압력 영역과 상기 흡입 압력 영역을 격리시키는 플로팅 밀봉 어셈블리를 더 포함하는 압축기.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 제1 피스톤은 축 방향으로 상기 플로팅 밀봉 어셈블리와 상기 제1 단부 플레이트 사이에 배치되는 압축기.
4. 제2 항에 있어서,
   상기 제1 피스톤은 상기 플로팅 밀봉 어셈블리에 대해 축 방향으로 이동 가능한 압축기.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 제1 피스톤을 상기 제2 위치를 향해 편향시키는 바이어싱 부재를 더 포함하는 압축기.
6. 제1 항에 있어서,
   상기 제1 통로는 반경 방향으로 상기 제1 스크롤 부재를 통해 상기 제1 챔버로 연장되고, 상기 제2 통로는 반경 방향으로 상기 제1 스크롤 부재를 통해 상기 제1 챔버로 연장되며, 상기 제3 통로는 반경 방향으로 상기 지지 구조를 통해 상기 리세스로 연장되고, 상기 제4 통로는 반경 방향으로 상기 지지 구조를 통해 상기 리세스로 연장되는 압축기.
7. 제1 항에 있어서,
   상기 제1 피스톤은 상기 제1 위치에서 상기 제1 단부 플레이트에 인접하는 압축기.
8. 제1 항에 있어서,
   상기 제2 통로와 상기 리세스 사이의 연결을 선택적으로 제공하는 연결 통로를 갖는 솔레노이드를 더 포함하고,
   상기 솔레노이드가 상기 제2 통로와 상기 리세스 사이의 연결을 제공하는 경우, 상기 제1 피스톤은 상기 제1 위치에 있고, 상기 솔레노이드가 상기 제2 통로와 상기 리세스 사이의 연결을 막는 경우, 상기 제1 피스톤은 상기 제2 위치에 있는 압축기.
9. 제1 항에 있어서,
   상기 제2 통로와 연결되고 가압 유체를 상기 제2 통로로 선택적으로 제공하여 상기 제1 피스톤을 상기 제1 단부 플레이트를 향해 편향시키는 밸브 어셈블리를 포함하는 압축기.
10. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 챔버는 환형 챔버이고,
    상기 리세스는 환형 리세스이며,
    상기 제1 피스톤은 환형 피스톤이고,
    상기 제2 피스톤은 환형 피스톤인 압축기.
11. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 통로는 상기 흡입 압력 영역과 연결되고,
    상기 제1 개구는 상기 제1 피스톤이 상기 제2 위치에 있는 경우 상기 흡입 압력 영역으로 노출되어 상기 압축기를 전용량보다 작은 제1 용량으로 작동시키는 압축기.
12. 제11 항에 있어서,
    상기 제3 통로는 상기 흡입 압력 영역과 연결되고,
    상기 제2 개구는 상기 제2 피스톤이 상기 제2 위치에 있는 경우 상기 흡입 압력 영역으로 노출되어 상기 압축기를 상기 제1 용량보다 작은 제2 용량으로 작동시키는 압축기.
13. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 개구는 반경 방향으로 상기 제2 개구의 외측에 배치된 압축기.
14. 제1 항에 있어서,
    상기 제4 통로와 연결되고 가압 유체를 상기 제4 통로로 제공하여 상기 제2 피스톤을 상기 제2 단부 플레이트를 향해 편향시키는 밸브 기구를 더 포함하는 압축기.
15. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 피스톤은 상기 제1 위치에서 상기 제2 단부 플레이트에 인접하는 압축기.
16. 제1 항에 있어서,
    전용량과 제로 용량 사이의 중간 용량에서 압축기를 작동시키기 위해 펄스 폭 조절 용량 모드로 작동 가능한 밸브를 더 포함하는 압축기.
17. 흡입 압력 영역과 배출 압력 영역을 포함하는 쉘 어셈블리;
    상기 쉘 어셈블리 내에 지지되고, 제1 단부 플레이트, 상기 단부 플레이트의 제1 측면으로부터 연장되는 제1 나선형 랩, 상기 제1 단부 플레이트의 제2 측면 상에 배치되고, 제1 및 제2 통로와 연결되는 제1 챔버, 및 상기 제1 단부 플레이트를 통해 연장되고 상기 제1 챔버와 연결되는 제1 개구를 갖는 제1 스크롤 부재;
    상기 쉘 어셈블리 내에 지지되고, 제2 단부 플레이트, 상기 제2 단부 플레이트로부터 연장되고 상기 제1 나선형 랩과 맞물려 결합되어 일련의 압축 포켓을 형성하는 제2 나선형 랩, 및 상기 제2 단부 플레이트를 통해 연장되는 제2 개구를 갖는 제2 스크롤 부재; 및
    용량 조절 어셈블리를 포함하고,
    상기 제1 개구는 제1 압축 포켓과 연결되어 상기 제1 압축 포켓과 상기 제1 챔버 사이의 연결을 제공하고, 상기 제2 개구는 제2 압축포켓과 연결되며,
    상기 용량 조절 어셈블리는:
    상기 제1 챔버 내에 배치되고, 제1 위치 및 제2 위치 사이를 이동 가능하며, 상기 제1 위치 및 상기 제2 위치에서 상기 제1 통로와 상기 제2 통로의 연결을 격리시키고, 상기 제1 위치에서 상기 제1 개구와 상기 제1 통로 사이의 연결을 막고, 상기 제2 위치에서 상기 제1 개구와 상기 제1 통로 사이에 연결을 제공하는 제1 피스톤;
    상기 제1 위치 및 상기 제2 위치 중 어느 하나에서 상기 제1 피스톤을 편향시키는 바이어싱 부재;
    상기 제2 통로와 연결되고, 상기 제2 통로로 선택적으로 유체를 제공하여 상기 바이어싱 부재를 극복하고 상기 제1 피스톤을 상기 제1 및 제2 위치 중 다른 위치로 이동시키는 제1 구동 기구;
    상기 제1 스크롤 부재에 대해 선회 이동을 위한 상기 제2 스크롤 부재를 지지하고, 일반적으로 상기 제2 개구와 정렬된 제2 챔버 및 상기 제2 챔버와 연결되는 제3 및 제4 통로를 포함하는 구조; 및
    상기 제2 챔버 내에 배치되고, 축 방향으로 제1 위치 및 제2 위치 사이를 이동 가능하며, 상기 제1 위치 및 상기 제2 위치에서 상기 제3 통로와 상기 제4 통로의 연결을 격리시키고, 상기 제1 위치에서 상기 제2 개구와 상기 제3 통로 사이의 연결을 막고, 상기 제2 위치에서 상기 제2 개구와 상기 제3 통로 사이의 연결을 제공하는 제2 피스톤;
    압력 공급원 및 제4 통로와 연결되고, 상기 제4 통로로 선택적으로 유체를 제공하여 상기 제2 피스톤을 상기 제1 위치 및 상기 제2 위치 중 다른 위치로 이동시키는 제2 구동 기구를 포함하는 압축기.
18. 제1 단부 플레이트, 상기 제1 단부 플레이트의 제1 측면으로부터 연장되는 제1 나선형 랩, 상기 제1 단부 플레이트의 제2 측면 상에 배치되고, 제1 및 제2 통로와 연결되는 제1 챔버, 및 상기 제1 단부 플레이트를 통해 연장되고 상기 제1 챔버와 연결되는 제1 개구를 갖는 제1 스크롤 부재;
    제2 단부 플레이트, 상기 제2 단부 플레이트로부터 연장되고 상기 제1 나선형 랩과 맞물려 결합되어 일련의 압축 포켓을 형성하는 제2 나선형 랩, 및 상기 제2 단부 플레이트를 통해 연장되는 제2 개구를 갖는 제2 스크롤 부재;
    상기 제1 챔버 내에 배치되고, 제1 위치 및 제2 위치 사이를 이동 가능하며,상기 제1 위치에서 상기 제1 개구와 상기 제1 통로 사이의 연결을 막고, 상기 제2 위치에서 상기 제1 개구와 상기 제1 통로 사이의 연결을 제공하는 제1 피스톤;
    상기 제1 스크롤 부재에 대해 선회 이동을 위한 상기 제2 스크롤 부재를 지지하고, 일반적으로 상기 제2 개구와 정렬된 리세스 및 상기 리세스와 연결되는 제3 및 제4 통로를 포함하는 구조; 및
    상기 리세스 내에 배치되고, 축 방향으로 제1 위치 및 제2 위치 사이를 이동 가능하며, 상기 제1 위치에서 상기 제2 개구와 상기 제3 통로 사이의 연결을 막고, 상기 제2 위치에서 상기 제2 개구와 상기 제3 통로 사이의 연결을 제공하는 제2 피스톤을 포함하고,
    상기 제1 피스톤이 상기 제1 위치에 있고, 상기 제2 피스톤이 상기 제1 위치에 있는 경우, 제1 레벨의 용량 조절을 제공하고,
    상기 제1 및 제2 피스톤 중 어느 하나가 상기 제2 위치에 있고, 상기 제1 및 제2 피스톤 중 다른 하나는 상기 제2 위치에 있는 경우, 제2 레벨의 용량 조절을 제공하며,
    상기 제1 피스톤이 상기 제2 위치에 있고, 상기 제2 피스톤이 상기 제2 위치에 있는 경우, 제3 레벨의 용량 조절을 제공하고,
    상기 제1 레벨의 용량 조절은 전용량 작동이고, 상기 제2 레벨의 용량 조절은 상기 제1 레벨의 용량 조절보다 작은 용량에서 작동이며, 상기 제3 레벨의 용량 조절은 상기 제2 레벨의 용량 조절보다 작은 용량에서 작동인 압축기.
19. 제18 항에 있어서,
    상기 제1 레벨의 용량 조절에서 작동하는 경우, 상기 제1 피스톤은 상기 제1 단부 플레이트에 인접하고, 상기 제2 피스톤은 상기 제2 단부 플레이트에 인접한 압축기.
20. 제18 항에 있어서,
    상기 제2 레벨의 용량 조절에서 작동하는 경우, 상기 제1 피스톤은 상기 제1 단부 플레이트에 인접하고, 상기 제2 피스톤은 상기 제2 단부 플레이트로부터 이격된 압축기.
21. 제18 항에 있어서,
    상기 제2 레벨의 용량 조절에서 작동하는 경우, 상기 제1 피스톤은 상기 제1 단부 플레이트로부터 이격되고, 상기 제2 피스톤은 상기 제2 단부 플레이트에 인접한 압축기.
22. 제18 항에 있어서,
    상기 제3 레벨의 용량 조절에서 작동하는 경우, 상기 제1 피스톤은 환형 링에 인접하고, 상기 제2 피스톤은 상기 제4 통로에 인접한 압축기.
    

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