KR102096884B1 - 압축기 오일 분리 및 조립 방법 - Google Patents
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Abstract
압축기는 쉘, 압축기구, 베어링 하우징, 슈라우드, 고정자 및 회전자를 포함할 수 있다. 압축기구는 쉘에 부착된 스크롤 부재를 포함한다. 슈라우드는 쉘에 대해 회전 가능하게 고정되고 베어링 하우징에 부착된다. 고정자는 쉘에 대해 고정되어있다. 슈라우드는 중심 슈라우드 통로를 정의하는 내부 표면을 포함하는 환형 본체를 가질 수 있다. 고정자는 고정자 통로를 정의하는 외부 표면을 가질 수 있다. 회전자의 외부 표면 및 고정자의 내부 표면은 이격되어 중심 슈라우드 통로 및 고정자 통로와 유체 연통하는 배출 간극을 정의할 수 있다. 연속 통로는 스크롤 부재의 상면과 슈라우드의 하면 사이에서 연장될 수 있으며 슈라우드 통로와 유체 연통될 수 있다.
Description
본 출원은 2017년 3월 8일자로 출원된 미국 특허 출원 제15/453,469호의 우선권을 주장하고 또한 2016년 3월 21일자로 출원된 미국 가출원 제62/310,953호의 혜택을 주장한다. 상기 출원들의 개시 내용 전체는 본원에 인용에 의해 포함된다.
본 발명은 고압 측 압축기에서의 오일 및 배출 가스의 분리 방법 및 고압 측 압축기의 조립 방법에 관한 것이다.
이 섹션은 본 개시 내용과 관련된 배경 정보를 제공하며 반드시 종래 기술인 것은 아니다.
예를 들어 히트-펌프 시스템, 냉동 시스템 또는 공기 조절 시스템과 같은 기후 제어 시스템은 실외 열 교환기, 실내 열교환 기, 실내 및 실외 열 교환기 사이에 배치된 팽창 장치 그리고 실내 및 실외 열 교환기 간에 작동 유체(예: 냉매 또는 이산화탄소)를 순환시키는 하나 이상의 압축기를 포함한다. 하나 이상의 압축기가 효율적이고 신뢰성 있게 작동하는 것은 하나 이상의 압축기가 설치된 기후 제어 시스템이 효율적으로 그리고 효과적으로 수요에 따라 냉각 및/또는 가열 효과를 제공할 수있게하는 데 바람직하다.
선회 스크롤 부재(orbiting scroll)와 비-선회 스크롤(non-orbiting scroll) 부재 사이의 마찰을 감소시키고 밀봉을 향상시키기 위해 그리고 전체 압축기 효율을 향상시키기 위해 고압측(high side) 압축기의 스크롤 부재에 오일을 될 수 있다. 예를 들어, 배출 압력 유체와 흡입 압력 유체 사이의 압력 차를 이용하여 오일이 스크롤에 전달될 수 있다. 오일 유동은 계측되어 초기 흡입 포켓으로 주입되어 그곳에서 분무 되고 압축되는 가스와 혼합된다. 가스 및 오일 혼합물은 압축되어 쉘(shell)로 배출된다. 가스가 쉘을 빠져나와 시스템으로 유입되기 전에, 오일은 가스로부터 분리되어 압축기 오일 섬프(sump)로 되돌아 갈 수 있다.
본 발명의 실시 예는 압축기에서의 오일 및 배출 가스의 분리 방법 및 압축기의 조립 방법을 제공한다.
이 섹션은 본 개시 내용의 일반적인 요약을 제공하고, 그 전체 범위 또는 모든 특징의 포괄적인 개시가 아니다.
한 형태에서, 본 발명은 쉘, 압축기구, 베어링 하우징, 슈라우드, 고정자 및 회전자를 포함하는 압축기를 제공할 수 있다. 압축기구는 쉘에 대해 회전 가능하게 고정되는 스크롤 부재를 포함할 수 있다. 베어링 하우징은 구동 샤프트를 회전 가능하게 지지할 수 있다. 슈라우드는 쉘에 대해 회전 가능하게 고정될 수 있고 베어링 하우징에 부착될 수 있다. 슈라우드는 중심 슈라우드 통로를 정의하는 내부 표면을 포함하는 환형 본체를 구비할 수 있다. 고정자는 쉘에 대해 고정될 수 있고 고정자 통로를 정의하는 외부 표면을 구비할 수 있다. 회전자는 구동 샤프트에 부착될 수 있다. 회전자의 외부 표면 및 고정자의 내부 표면은 이격되어 중심 슈라우드 통로 및 고정자 통로와 유체 연통하는 배출 간극을 정의할 수 있다. 제 1 연속 통로 스크롤 부재의 상면과 슈라우드의 하면 사이에서 연장되어 슈라우드 통로와 유체 연통될 수 있다.
일부 구성에서, 압축기의 쉘은 중심 슈라우드 통로와 유체 연통하는 챔버를 정의할 수 있고, 배출-압력 작동 유체를 함유할 수 있다. 압축기구는 작동 유체를 흡입 압력에서 배출 압력으로 압축할 수 있다.
일부 구성에서, 제 1 연속 통로는 스크롤 부재의 상면과 스크롤 부재의 하면 사이에서 연장되는 제 1 스크롤 통로를 포함할 수 있다. 상기 제 1 연속 통로는 상기 베어링 하우징의 상면과 상기 베어링 하우징의 하면 사이에서 연장되는 제 1 베어링 하우징 통로를 더 포함할 수 있다. 제 1 베어링 하우징 통로는 제 1 스크롤 통로와 유체 연통할 수 있다. 제 1 연속 통로는 또한 슈라우드의 상면과 슈라우드의 하면 사이에서 연장되는 제 1 슈라우드 통로를 포함할 수 있다. 제 1 슈라우드 통로는 제 1 베어링 하우징 통로와 유체 연통될 수 있다.
일부 구성에서, 압축기는 슈라우드의 상면과 스크롤 부재의 상면 사이에서 연장되는 제 2 연속 통로를 더 포함할 수 있다. 제 2 연속 통로는 중심 슈라우드 통로와 유체 연통될 수 있다. 다른 구성에서, 제 2 연속 통로는 제 2 슈라우드 통로를 포함할 수 있다. 제 2 슈라우드 통로는 중심 슈라우드 통로와 유체 연통될 수 있다. 제 2 연속 통로는 베어링 하우징의 상면과 베어링 하우징의 하면 사이에서 연장되는 제 2 베어링 하우징 통로를 더 포함할 수 있다. 제 2 베어링 하우징 통로는 제 2 슈라우드 통로와 유체 연통할 수 있다. 상기 제 2 연속 통로는 또한 스크롤 부재의 상면과 스크롤 부재의 하면 사이에서 연장되는 제 2 스크롤 통로를 포함할 수 있다. 제 2 스크롤 통로는 제 2 베어링 하우징 통로와 유체 연통될 수 있다. 또 다른 구성에서, 압축기는 쉘에 대해 고정되며, 오일 수집면 및 중심 통로를 구비하는 상부 캡 오일 분리기를 포함할 수 있다. 중심 통로는 제 2 연속 통로 및 압축기 배출 포트와 유체 연통될 수 있다. 오일 수집면의 적어도 일부는 메쉬 재료로 입혀질 수 있다.
일부 구성에서, 회전자의 외부 표면은 표면 특징부를 정의할 수 있으며, 이 표면 특징부는 회전자의 외부 표면으로부터 내측으로 연장되는 복수의 축방향 스캘럽일 수 있다. 다른 구성에서, 표면 특징부는 회전자의 외부 표면으로부터 외측으로 연장되는 복수의 축방향 핀일 수 있다.
일부 구성에서, 고정자의 내부 표면은 표면 특징부를 정의할 수 있으며 이 표면 특징부는 복수의 축방향 홈일 수 있다.
일부 구성에서, 고정자 통로는 세그먼트 형 고정자의 제 1 고정자 세그먼트와 제 2 고정자 세그먼트 사이의 공간에 의해 정의될 수 있다.
일부 구성에서, 슈라우드는 고정자 리드용 고정구를 더 포함할 수 있다.
일부 구성에서, 슈라우드는 슈라우드의 내부 표면으로부터 슈라우드의 외부 표면까지 연장되는 오일 배액 통로를 더 포함할 수 있다. 오일 배액 통로는 베어링 하우징 오일 배액 및 고정자 통로와 유체 연통할 수 있다.
일부 구성에서, 고정자의 적어도 일부는 메쉬 재료로 입혀진다.
일부 구성에서, 압축기는 회전자에 대해 고정된 상부 균형추를 더 포함할 수 있다. 상부 균형추는 환형 본체일 수 있으며 이 환형 본체의 상면으로부터 부분 원통형 돌출부가 연장된다. 부분 원통형 돌출부는 부분 원통형 돌출부의 내부 표면으로부터 부분 원통형 돌출부의 외부 표면까지 연장되는 균형추 통로를 포함할 수 있다. 부분 원통형 돌출부는 균형추 통로 위에 위치하는 립부를 또한 포함할 수 있다. 립부에서의 부분 원통형 돌출부의 내부 직경은 균형추 통로의 위치에서의 부분 원통형 돌출부의 내부 직경보다 작을 수 있다. 회전자의 회전은 베어링 하우징의 베어링으로부터 떨어지는 오일이 부분 원통형 돌출부의 내부 표면을 따라 상향 이동하고, 립부에 의해 편향되어, 균형추 통로를 통해 이동하게 할 수 있다. 다른 구성에서, 부분 원통형 돌출부는 하부, 상부 및 하부와 상부 사이에 배치된 각진 부분을 더 포함할 수 있다. 상부에서의 부분 원통형 돌출부의 내경은 하부에서의 부분 원통형 돌출부의 내경보다 클 수 있다. 부분 원통형 돌출부는 그 내부 직경이 상부보다 립부에서 더 작을 수 있다. 균형추 통로는 부분 원통형 돌출부의 상부에 배치될 수 있다.
다른 형태에서, 본 발명은 쉘, 압축기구, 베어링 하우징, 슈라우드, 고정자 및 회전자를 포함하는 압축기를 제공할 수 있다. 압축기구는 쉘에 대해 회전 가능하게 고정되는 스크롤 부재를 포함할 수 있다. 베어링 하우징은 구동 샤프트를 회전 가능하게 지지할 수 있다. 고정자는 쉘에 대해 고정될 수 있다. 고정자는 고정자 통로를 정의하는 외부 표면을 가질 수 있다. 고정자는 내부 표면을 갖는 엔드 턴 지지부를 포함할 수 있다. 내부 표면은 중심 엔드 턴 지지 통로를 정의할 수 있다. 회전자는 구동 샤프트에 부착될 수 있다. 회전자의 외부 표면 및 고정자의 내부 표면은 이격되어 중심 엔드 턴 지지 통로 및 고정자 통로와 유체 연통하는 배출 간극을 정의할 수 있다. 압축기는 스크롤 부재의 상면과 고정자의 엔드 턴 지지부의 하면 사이에서 연장되는 제 1 연속 통로를 더 포함할 수 있다. 제 1 연속 통로는 고정자 통로와 유체 연통될 수 있다. 압축기는 또한 고정자의 엔드 턴 지지부의 상면과 스크롤 부재의 상면 사이에서 연장되는 제 2 연속 통로를 포함할 수 있다. 제 2 연속 통로는 중심 엔드 턴 지지 통로와 유체 연통할 수 있다.
일부 구성에서, 제 1 연속 통로는 스크롤 부재의 상면과 스크롤 부재의 하면 사이에서 연장되는 제 1 스크롤 통로를 포함할 수 있다. 제 1 연속 통로는 베어링 하우징의 상면과 상기 베어링 하우징의 하면 사이에서 연장되는 제 1 베어링 하우징 통로를 더 포함할 수 있다. 제 1 베어링 하우징 통로는 제 1 스크롤 통로와 유체 연통할 수 있다. 제 1 연속 통로는 또한 고정자의 엔드 턴 지지부의 상면과 고정자의 엔드 턴 지지부의 하면 사이에서 연장되는 제 1 엔드 턴 지지 통로를 포함할 수 있다. 제 1 엔드 턴 지지 통로는 제 1 베어링 하우징 통로와 유체 연통할 수 있다
일부 구성에서, 제 2 연속 통로는 제 2 엔드 턴 지지 통로를 포함할 수 있다. 제 2 엔드 턴 지지 통로는 중심 엔드 턴 지지체 통로와 유체 연통할 수 있다. 제 2 연속 통로는 베어링 하우징의 상면과 베어링 하우징의 하면 사이에서 연장되는 제 2 베어링 하우징 통로를 더 포함할 수 있다. 제 2 베어링 하우징 통로는 제 2 엔드 턴 지지 통로와 유체 연통할 수 있다. 제 2 연속 통로는 또한 상기 스크롤 부재의 상면과 스크롤 부재의 하면 사이에서 연장되는 제 2 스크롤 통로를 포함할 수 있다. 제 2 스크롤 통로는 제 2 베어링 하우징 통로와 유체 연통될 수 있다.
일부 구성에서, 고정자는 복수의 세그먼트를 더 포함할 수 있다. 복수의 세그먼트 중 각각의 세그먼트는 복수의 세그먼트 중 다른 세그먼트와 맞물린다(interlocked).
다른 형태에서, 본 발명은 쉘, 압축기구, 베어링 하우징, 슈라우드, 고정자 및 회전자를 포함하는 압축기를 제공할 수 있다. 압축기구는 쉘에 대해 회전 가능하게 고정된 스크롤 부재를 포함할 수 있다. 베어링 하우징은 구동 샤프트를 회전 가능하게 지지할 수 있다. 슈라우드는 쉘에 대해 회전 가능하게 고정될 수 있다. 슈라우드는 중심 슈라우드 통로를 정의하는 내부 표면을 포함하는 환형 본체를 구비할 수 있다. 슈라우드는 외부 표면을 더 포함할 수 있다. 슈라우드의 외부 표면과 쉘의 내부 표면 사이의 간극은 슈라우드 간극을 정의할 수 있다. 고정자는 쉘에 대해 고정될 수 있다. 고정자는 고정자 통로를 정의하는 외부 표면을 가질 수 있다. 고정자 통로는 슈라우드 간극과 유체 연통할 수 있다. 회전자는 구동 샤프트에 부착될 수 있다. 회전자의 외부 표면과 고정자의 내부 표면은 이격되어 배치되어 배출 간극을 정의할 수 있다. 배출 간극은 중심 슈라우드 통로 및 고정자 통로와 유체 연통할 수 있다. 압축기는 스크롤 부재의 상면과 베어링 하우징의 하면 사이에서 연장되는 제 1 연속 통로를 더 포함할 수 있다. 제 1 연속 통로는 슈라우드 간극과 유체 연통될 수 있다. 압축기는 또한 베어링 하우징의 하면과 스크롤 부재의 상면 사이에서 연장되는 제 2 연속 통로를 포함할 수 있다. 제 2 연속 통로는 중심 슈라우드 통로와 유체 연통될 수 있다.
일부 구성에서, 제 1 연속 통로는 스크롤 부재의 상면과 스크롤 부재의 하면 사이에서 연장되는 제 1 스크롤 통로를 포함할 수 있다. 제 1 연속 통로는 베어링 하우징의 상면과 베어링 하우징의 하면 사이에서 연장되는 제 1 베어링 하우징 통로를 더 포함할 수 있다. 제 1 베어링 하우징 통로는 제 1 스크롤 통로와 유체 연통할 수 있다.
일부 구성에서, 제 2 연속 통로는 베어링 하우징의 상면과 베어링 하우징의 하면 사이에서 연장되는 제 2 베어링 하우징 통로를 포함할 수 있다. 제 2 연속 통로는 스크롤 부재의 상면과 스크롤 부재의 하면 사이에 연장되는 제 2 스크롤 통로를 더 포함할 수 있다. 제 2 스크롤 통로는 제 2 베어링 하우징 통로와 유체 연통될 수 있다.
일부 구성에서, 슈라우드는 금속을 포함할 수 있다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 베이스 고정구에 내부 압축기 어셈블리를 배치하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다. 내부 압축기 어셈블리는 고정자, 슈라우드 및 베어링 하우징을 포함할 수 있다. 슈라우드는 베어링 하우징 및 고정자에 대해 고정될 수 있다. 상기 방법은 쉘의 내주면을 내부 압축기 어셈블리의 방사상 최외측 표면과 정렬시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은 쉘을 가열하고 쉘을 내부 압축기 어셈블리 주위에 배치하는 단계; 쉘이 주위 온도로 되돌아가게 함으로써 쉘과 내부 압축기 어셈블리 사이에 수축 끼워 맞춤을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다 .
일부 구성에서, 상기 방법은 슈라우드의 상면으로부터 연장하는 복수의 정렬 핀을 베어링 하우징의 하면에 정의된 복수의 정렬 구멍과 정렬시키는 단계를 포함할 수 있다.
일부 구성에서, 상기 방법은 나사를 사용하여 하부 베어링 하우징에 하부 베어링을 부착하는 단계; 및 나사를 사용하여 쉘을 배치한 후에 하부 베어링 어셈블리의 위치를 조정하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 구성에서, 상기 방법은 고정자와 회전자 사이의 간극 내에 적어도 부분적으로 하부 균형추 커버를 부분적으로 배치하여, 고정자의 내부 표면이 하부 균형추 커버의 외부 표면과 접촉하고 회전자의 외부 표면이 하부 균형추 커버의 내부 표면과 접촉하도록 하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 구성에서, 상기 방법은 쉘의 배치 후에 고정자와 회전자 사이의 간극으로부터 하부 균형추 커버를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
적용 가능성의 다른 영역은 본 명세서에 제공된 설명으로부터 명백해질 것이다. 이 섹션의 설명 및 특정 예는 설명의 목적을 위한 것이며 본 발명의 범위를 제한하려는 것이 아니다.
본 명세서에 설명된 도면은 선택된 실시 예만을 예시하기 위한 것이며 모든 가능한 구현 예는 아니며 본 발명의 범위를 제한하려는 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 원리에 따른 압축기의 단면도이다.
도 2a는 도 1의 압축기의 슈라우드의 사시도이다.
도 2b는 도 1의 슈라우드의 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 원리에 따른 세그먼트 형 고정자이다.
도 3b는 본 발명의 원리에 따른 비-세그먼트 형 고정자이다.
도 4a는 본 발명의 원리에 따른 회전자의 사시도이다.
도 4b는 본 발명의 원리에 따른 외부 표면에 스캘럽을 구비한 회전자의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 원리에 따른 상부 캡 오일 분리기를 구비한 압축기의 부분 단면도이다.
도 6은 본 발명의 원리에 따른 고정자의 바닥부에 메쉬를 갖는 압축기의 부분 단면도이다.
도 7a는 본 발명의 원리에 따른 측면 배출 포트를 갖는 압축기의 단면도이다.
도 7b는 도 7a의 압축기의 슈라우드의 사시도이다.
도 8은 오일 통로를 갖는 상부 균형추를 나타내는 본 발명의 원리에 따른 압축기의 부분 단면도이다.
도 9a는 본 발명의 원리에 따른 얇은 벽이 있는 슈라우드를 구비한 압축기의 단면도이다.
도 9b는 도 9a의 압축기의 주 베어링 하우징의 사시도이다.
도 9c는 도 9a의 압축기의 얇은 벽이 있는 슈라우드의 사시도이다.
도 10a는 본 발명의 원리에 따라 슈라우드 부재를 대체하도록 구성된 단부에 지지부를 포함하는 압축기용 고정자의 사시도이다.
도 10b는 도 10a의 고정자의 단일 세그먼트의 사시도이다.
도 11a는 도 1의 압축기의 상부 압축기 어셈블리의 분해도이다.
도 11b는 도 1의 압축기의 상부 압축기 어셈블리의 조립도이다.
도 12a는 도 1의 압축기의 하부 압축기 어셈블리의 분해도이다.
도 12b는 도 12a의 하부 압축기 어셈블리의 사시도이다.
도 12c는 도 12b의 하부 압축기 어셈블리의 부분 단면도이다.
도 13a는 도 1의 압축기의 내부 압축기 어셈블리의 분해도이다.
도 13b는 도 13a의 어셈블리의 사시도이다.
도 14a는 본 발명의 원리에 따른 압축기 쉘 및 내부 압축기 어셈블리의 분해도이다.
도 14b는 도 14a의 어셈블리의 횡단면도이다.
도 15a는 샤프트 및 회전자 어셈블리와 하부 베어링 어셈블리를 포함하는 압축기 쉘 및 내부 압축기 어셈블리의 분해 단면도이다.
도 15b는 조립된 상태의 도 15a의 구성 요소의 단면도이다.
도 16a는 예비 조립 상태의 하부 균형추 커버를 포함하는 내부 압축기 어셈블리 및 압축기 쉘의 분해 단면도이다.
도 16b는 조립된 상태의도 16a의 구성 요소의 단면도이다.
도 16c는 도 16a의 내부 압축기 어셈블리의 하부 균형추 커버의 사시도이다.
대응하는 참조 번호는 도면의 여러 도면에서 대응하는 부분을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 원리에 따른 압축기의 단면도이다.
도 2a는 도 1의 압축기의 슈라우드의 사시도이다.
도 2b는 도 1의 슈라우드의 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 원리에 따른 세그먼트 형 고정자이다.
도 3b는 본 발명의 원리에 따른 비-세그먼트 형 고정자이다.
도 4a는 본 발명의 원리에 따른 회전자의 사시도이다.
도 4b는 본 발명의 원리에 따른 외부 표면에 스캘럽을 구비한 회전자의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 원리에 따른 상부 캡 오일 분리기를 구비한 압축기의 부분 단면도이다.
도 6은 본 발명의 원리에 따른 고정자의 바닥부에 메쉬를 갖는 압축기의 부분 단면도이다.
도 7a는 본 발명의 원리에 따른 측면 배출 포트를 갖는 압축기의 단면도이다.
도 7b는 도 7a의 압축기의 슈라우드의 사시도이다.
도 8은 오일 통로를 갖는 상부 균형추를 나타내는 본 발명의 원리에 따른 압축기의 부분 단면도이다.
도 9a는 본 발명의 원리에 따른 얇은 벽이 있는 슈라우드를 구비한 압축기의 단면도이다.
도 9b는 도 9a의 압축기의 주 베어링 하우징의 사시도이다.
도 9c는 도 9a의 압축기의 얇은 벽이 있는 슈라우드의 사시도이다.
도 10a는 본 발명의 원리에 따라 슈라우드 부재를 대체하도록 구성된 단부에 지지부를 포함하는 압축기용 고정자의 사시도이다.
도 10b는 도 10a의 고정자의 단일 세그먼트의 사시도이다.
도 11a는 도 1의 압축기의 상부 압축기 어셈블리의 분해도이다.
도 11b는 도 1의 압축기의 상부 압축기 어셈블리의 조립도이다.
도 12a는 도 1의 압축기의 하부 압축기 어셈블리의 분해도이다.
도 12b는 도 12a의 하부 압축기 어셈블리의 사시도이다.
도 12c는 도 12b의 하부 압축기 어셈블리의 부분 단면도이다.
도 13a는 도 1의 압축기의 내부 압축기 어셈블리의 분해도이다.
도 13b는 도 13a의 어셈블리의 사시도이다.
도 14a는 본 발명의 원리에 따른 압축기 쉘 및 내부 압축기 어셈블리의 분해도이다.
도 14b는 도 14a의 어셈블리의 횡단면도이다.
도 15a는 샤프트 및 회전자 어셈블리와 하부 베어링 어셈블리를 포함하는 압축기 쉘 및 내부 압축기 어셈블리의 분해 단면도이다.
도 15b는 조립된 상태의 도 15a의 구성 요소의 단면도이다.
도 16a는 예비 조립 상태의 하부 균형추 커버를 포함하는 내부 압축기 어셈블리 및 압축기 쉘의 분해 단면도이다.
도 16b는 조립된 상태의도 16a의 구성 요소의 단면도이다.
도 16c는 도 16a의 내부 압축기 어셈블리의 하부 균형추 커버의 사시도이다.
대응하는 참조 번호는 도면의 여러 도면에서 대응하는 부분을 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예들을 상세히 설명한다.
실시 예들은 본 발명 개시가 완전해 지고 당 분야에 통상적 지식을 가진 자에게 그 범위를 완전히 전달하도록 제공된다. 특정한 세부 수치 정보는 본 발명 개시사항의 실시 예들의 완전한 이해를 제공하기 위해 특정한 부품, 장치 및 방법의 예들로 주어진다. 당 분야에 통상적 지식을 가진 자는 특정한 세부 정보가 채택될 필요가 없고, 실시 예들이 다수의 서로 다른 형태로 실시될 수 있고 이는 본 발명 개시의 범위를 한정하는 것으로 해석될 수도 없음을 분명히 알 것이다. 일부 실시 예에서, 주지의 공정, 주지의 장치 구조 및 주지의 기술은 상세하게 설명되지 않는다.
본 출원 명세서에 사용된 용어는 특정한 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 사용될 뿐이며 한정적인 의도가 없다. 본 출원 명세서에 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 명확하게 달리 지칭하지 않는 한 복수 형태도 마찬가지로 포함하는 것으로 의도될 수 있다. 용어, "포함하는", "구비하는" 및 "가지는"은 포괄의 의미로서, 언급된 특징, 정수, 단계, 동작, 요소 그리고/또는 부품이 있다는 것을 나타내나, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 동작, 요소, 부품 그리고/또는 이들의 그룹이 존재하거나 추가되는 경우를 배제하지 않는다. 본 출원 명세서에 설명된 단계, 공정, 및 동작은 실행 순서가 구체적으로 식별되지 않는 한 논의되거나 도시된 특정한 순서로 반드시 실행할 필요가 있는 것으로 해석되지 않는다. 또한, 부가적이거나 대안적인 단계가 채택될 수 있음도 명확하다.
하나의 요소 또는 층이 다른 요소 또는 층 "에", "에 체결된", "에 연결된" 또는 "에 결합된" 것으로 지칭된 경우, 이는 다른 요소 또는 층에 직접적으로 있거나, 체결되거나, 연결되거나 결합된 것일 수 있거나 중간 요소 또는 층이 존재할 수 있다. 반면, 하나의 요소가 다른 요소 또는 층 "에 직접적으로", "에 직접적으로 체결된", "직접적으로 연결된" 또는 "직접적으로 결합된" 것으로 지칭된 경우, 중간 요소 또는 층이 없을 수 있다. 요소들 간의 관계를 설명하기 위해 사용된 다른 단어들은 유사한 방식으로 해석되어야 한다(예들 들어, "사이에" vs. "직접적으로 사이에", "인접하여" vs. "직접적으로 인접하여" 등). 본 출원 명세서에 사용된 바와 같이 용어 "그리고/또는"은 관련하여 열거된 항목들 중 하나 이상의 임의 조합 및 모든 조합을 포함한다.
본 출원 명세서에서, 제1, 제2, 제3 등의 용어는 다양한 요소, 부품, 영역, 층 그리고/또는 섹션을 설명하기 위해 사용될 수 있으나, 이러한 요소, 부품, 영역, 층 그리고/또는 섹션은 이러한 용어에 의해 한정되지 않아야 한다. 이러한 용어는 하나의 요소, 부품, 영역, 층 또는 섹션을 다른 요소, 부품, 영역, 층 또는 섹션으로부터 구별하기 위한 용도로만 사용될 수 있다. "제1", "제2" 및 다른 수치 용어와 같은 용어는 문맥으로 명백하게 지시되지 않는 한 서열 또는 순서를 암시하지 않는다. 그러므로 이하에 논의되는 제1 요소, 제1 부품, 제1 영역, 제1층 또는 제1 섹션은 실시 예들의 교시를 벗어나지 않고 제2 요소, 제2 부품, 제2 영역, 제2 층 또는 제2 섹션을 지칭할 수 있다.
"내부", "외부", "아래쪽", "아래에", "하부", "위에", "상부" 등과 같은 공간 관련 용어는 하나의 요소 또는 특징이 도면에 도시된 다른 요소(들) 또는 특징(들)에 대하여 갖는 관계를 용이하게 설명하기 위해 본 출원 명세서에 사용될 수 있다. 공간 관련 용어는 도면에 표시된 방향에 더하여, 사용 또는 동작 시 장치의 다른 방향을 포함하는 것으로 의도될 수 있다. 예를 들어, 도면에서 장치가 뒤집어 져 있는 경우, 다른 요소 또는 특징의 "아래에" 또는 "아래쪽에"로 설명된 요소는 다른 요소 또는 특징의 "위"로 된다. 그러므로 "아래에"라는 예시적 용어는 아래와 위, 양 방향을 모두 포함할 수 있다. 장치는 다른 방식으로 배치될 수 있고(90도 회전 또는 다른 방향으로), 본 출원 명세서에 사용된 공간 관련 설명도 그에 따라 해석될 수 있다.
도 1을 참조하면, 쉘 어셈블리(shell assembly)(12), 주 베어링 어셈블리(main bearing assembly)(14), 하부 베어링 어셈블리(lower bearing assembly)(16), 모터 어셈블리(motor assembly)(18), 압축기구(compression mechanism)(20) 및 밀봉 어셈블리(seal assembly)(22)를 포함할 수 있는 압축기(10)가 제공된다. 쉘 어셈블리(12)는 고압측 배출 챔버(high-pressure discharge chamber)(24)를 정의(형성)할 수 있고, 원통형 쉘(cylindrical shell)(26), 상단부에 단부 캡(end cap)(28), 및 하단부에 베이스(base)(30)를 포함할 수 있다. 배출 튜브(discharge tube)(32)가 단부 캡(28)에 부착될 수 있고, 배출 튜브(32)는 배출 챔버(24)와 유체 연통(fluid communication)할 수 있다. 압축기(10)는 고압측 압축기 (즉, 모터 어셈블리(18) 및 압축기구(20)가 배출 챔버(24) 내에 배치된다)일 수 있다. 흡입 주입구 피팅(sunction inlet fitting)(34)이 쉘 어셈블리(12)에 부착될 수 있고 흡입 도관(sunction conduit)(36)에 의해 압축기구에 유체 연통되도록 연결될 수 있다.
주 베어링 어셈블리(14) 및 하부 베어링 어셈블리(16)는 쉘 어셈블리(12)에 대해 상대적으로 고정될 수 있고, 구동 샤프트(drive shaft)(38)의 각 단부를 회전 가능하게 지지할 수 있다. 주 베어링 어셈블리(14)는 상부 베어링 어셈블리 일수 있고 주 베어링 하우징(40)과 주 베어링(42)을 포함할 수 있다. 도 11a에 도시된 바와 같이, 주 베어링 하우징(40)은 일반적으로 통(bowl) 형상의 환형 부재일 수 있다. 도 1을 다시 참조하면, 주 베어링 하우징(40)은 계단 형 공동(stepped cavity)(44)과, 주 베어링(42)이 수용되고 구동 샤프트(38)가 관통하는 애퍼처(aperture)(46)를 정의할 수 있다.
모터 어셈블리(18)는 배출 챔버(24) 내에 배치될 수 있고 모터 고정자(motor stator)(48) 및 회전자(rotor)(50)를 포함할 수 있다. 모터 고정자(48)는 쉘 어셈블리(12)에 대해 고정될 수 있다. 회전자(50)는 구동 샤프트(38)에 프레스 끼워 맞춤(press fit)으로 연결될 수 있고 회전력을 구동 샤프트(38)에 전달할 수 있다. 구동 샤프트(38)는 언로더 부싱(unloader bushing)(54)에 수용된 편심 크랭크 핀(eccentric crank pin)(52)을 포함할 수 있다. 크랭크 핀(52)은 압축기구(20)를 구동한다.
압축기구(20)는 배출 챔버(24) 내에 배치될 수 있고, 선회 스크롤(orbiting scroll)(56) 및 비선회 스크롤(non-orbiting scroll)(58)을 포함할 수 있다. 선회 스크롤(56)은 연장되는 나선형 랩(spiral wrap)(62)을 갖는 단부 판(end plate)(60)을 포함할 수 있다. 허브(hub)(64)는 크랭크 핀(52) 및 언로더 부싱(54)을 수용할 수 있다. 올덤 커플링(Oldham coupling)(66)은 선회 스크롤(56) 및 주 베어링 하우징(40)과 체결되어 선회 스크롤(56)의 회전을 방지한다.
비선회 스크롤(58)은 단부 판(68) 및 단부 판(68)으로부터 하향 돌출된 나선형 랩(70)을 포함할 수 있다. 나선형 랩(70)과 선회 스크롤(56)의 나선형 랩(62)은 엇갈리게 체결되어(meshingly engage), 일련의 이동 유체 포켓(moving fluid pocket)을 형성한다. 나선형 랩(62)와 나선형 랩(70)에 의해 정의된 유체 포켓들은 압축기구(20)의 압축 사이클을 통해 반경 방향 외측 위치(radially outer position) (저압에서)에서 반경 방향 중간 위치(radially intermediate position) (중간 압력에서)로 반경 방향 내측 위치(radially inner position) (높은 압력)로 이동함에 따라 그 부피가 감소할 수 있다. 단부 판(68)은 반경 방향 내측 위치에서 유체 포켓들 중 하나와 연통하는 배출 통로(discharge passage)(72)를 포함할 수 있고 압축된 작동 유체(고압에서)가 배출 챔버(24)로 흘러들어갈 수 있도록 한다. 스크롤 커버(scroll cover)(74)가 비선회 스크롤(58)의 단부 판(68)에 장착될 수 있다.
모터 어셈블리(18)는 상부 균형추(upper counterweight)(76)와 하부 균형추(78)를 포함할 수 있다. 일 구성에서, 상부 균형추(76) 및 하부 균형추(78)는 구동 샤프트(38)의 균형 회전(balanced rotation)을 용이하게 하기 위해 회전자(50)에 고정될 수 있다. 상부 균형추 커버(upper counterweight cover)(80)는 적어도 부분적으로 상부 균형추(78)를 덮을 수 있다. 하부 균형추 커버(82)는 하부 균형추(78)를 적어도 부분적으로 덮을 수 있다. 하부 균형추 커버(82)는 하부 균형추(78)와 오일 섬프(oil sump)(84) 사이의 구동 샤프트(38)에 장착될 수 있다.
비선회 스크롤(58)은 상면(top surface)(100)과 하면(bottom surface)(102)을 포함할 수 있다. 제 1 스크롤 통로(first scroll passage)(104)는 상면(100)과 하면(102) 사이에서 연장될 수 있다. 일부 실시 예에서, 제 1 스크롤 통로(104)는 복수 개로 제공될 수 있다. 제 1 스크롤 통로(104)는 원형 단면을 갖는 구멍(hole) 일 수 있다. 비선회 스크롤(58)은 외부 표면(outer surface)(106)을 포함할 수 있다. 제 2 스크롤 통로(108)는 상면(100)과 하면(102) 사이에서 연장될 수 있다. 제 2 스크롤 통로(108)는 외부 표면(106)에 정의된 축방향 슬롯(axial slot)일 수 있다. 일부 실시 예에서, 비선회 스크롤(58)은 복수의 제 2 스크롤 통로(108)를 포함할 수 있다.
주 베어링 하우징(40)은 상면(110)과 하면(112)을 구비할 수 있다. 주 베어링 하우징(40)은 상면(110)과 하면(112) 사이에 연장되는 제 1 베어링 하우징 통로(114)를 구비할 수 있다. 제 1 베어링 하우징 통로(114)는 원형 단면을 갖는 구멍 일 수 있다. 일부 실시 예에서, 주 베어링 하우징(40)은 복수의 제 1 베어링 하우징 통로(114)를 포함할 수 있다. 주 베어링 하우징(40)은 외부 표면(outer surface)(116)을 포함할 수 있다. 제 2 베어링 하우징 통로(118)는 상면(110)과 하면(112) 사이에서 연장될 수 있다. 제 2 베어링 하우징 통로(118)는 외부 표면(116)에 정의된 축방향 슬롯일 수 있다. 일부 실시 예에서, 주 베어링 하우징(40)은 복수의 제 2 베어링 하우징 통로(118)를 포함할 수 있다.
도 1, 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 압축기(10)는 슈라우드(shroud)(120)를 더 포함할 수 있다. 슈라우드(120)는 외부 표면(outer surface)(124) 및 내부 표면(inner surface)(126)을 포함하는 환형 본체(annular body)(122)를 가질 수 있다. 내부 표면(126)은 중심 슈라우드 통로(center shroud passage)(128)를 정의할 수 있다. 슈라우드(120)는 상면(130)과 하면(132)을 구비할 수 있다. 제 1 슈라우드 통로(133)가 상면(130)과 하면(132) 사이에서 연장될 수 있다. 제 1 슈라우드 통로(133)는 상면(130)에서 외부 표면(124)으로 연장하는 구멍(134)과, 외부 표면(124)에 정의된 축방향 슬롯 또는 간극(gap)(135)을 포함할 수 있으며, 구멍(134)과 축방향 슬롯(135)은 유체 연통한다. 축방향 슬롯(135)은 슈라우드(120)의 외부 표면(124)과 쉘(26)의 내부 표면(139) 사이에 슈라우드 간극(137)을 형성한다. 일부 실시 예에서, 슈라우드(120)는 복수의 제 1 슈라우드 통로(133)를 포함할 수 있다. 슈라우드(120)는 중심 슈라우드 통로(128)에서 외부 표면(124)으로 연장하는 제 2 슈라우드 통로(136)를 포함할 수 있다. 제 2 슈라우드 통로(136)는 상면(130)에 의해 형성된 반경방향 슬롯(radial slot) 또는 반경방향 함몰 부(radial depression)일 수 있다. 일부 실시 예에서, 슈라우드(120)는 복수의 제 2 슈라우드 통로(136)를 포함할 수 있다.
도 1을 다시 참조하면, 제 1 스크롤 통로(104), 제 1 베어링 하우징 통로(114) 및 제 1 슈라우드 통로(133)는 유체 연통되어 제 1 연속 통로(first continous passage)(140)를 형성할 수 있다. 제 2 슈라우드 통로(136), 제 2 베어링 하우징 통로(118) 및 제 2 스크롤 통로(108)는 유체 연통되어 제 2 연속 통로(142)를 정의할 수 있다.
도 1 내지 도 3a를 참조하면, 고정자(48)는 외부 표면(144)과 내부 표면(146)을 구비할 수 있다. 고정자(48)는 복수의 세그먼트(148)를 포함하는 세그먼트 형 고정자 일 수 있다. 복수의 세그먼트 중 각 세그먼트 사이의 주변 공간(circumferential space)은 고정자(48)의 내부 표면(146)에 축방향 홈(axial groove)(150)을 형성할 수 있다. 고정자(48)는 박편부(lamination)(152), 권선(154)들, 및 권선 엔드 턴 지지부(winding end turn support)(156)들을 포함할 수 있다. 고정자(48)의 외부 표면(144)은 복수의 축방향 평탄부(axial flat)(158)를 정의할 수 있다.
일부 실시 예에서, 고정자(48)의 내부 표면(146)은 회전자(50)를 향해 내측으로 연장되는 복수의 축방향 핀(axial fin)(도시 생략)을 포함할 수 있다. 핀의 단면은 직사각형, 삼각형, 또는 반원형 일 수 있다. 핀은 고정자의 박편부(152)의 일부로서 생성될 수 있다.
도 3b를 참조하면, 고정자는 비-세그먼트(non-segmented) 고정자(159)일 수 있다. 비세그먼트 고정자(159)의 내부 표면(160)은 복수의 축방향 와이어 슬롯 개구(axial wire slot opening)(161)를 정의할 수 있다. 비세그먼트 고정자(159)의 외부 표면(162)은 복수의, 내측으로 연장하는 축방향 홈(axial groove)(163)을 정의할 수 있다. 비세그먼트 고정자(159)의 내부 표면(160)은 또한 복수의 내측으로 연장하는 축방향 핀(axial fin)(미도시)을 포함할 수 있다. 핀의 단면은 직사각형, 삼각형 또는 반원형을 포함하는 다양한 형상일 수 있다. 핀은 축방향 와이어 슬롯 개구(161)로부터 돌출하도록 권선 셀 절연체를 연장함으로써 생성될 수 있다.
도 1 및 도 4a를 참조하면, 회전자 어셈블리(164)는 구동 샤프트(38), 회전자(50), 상부 균형추(76) 및 하부 균형추(78)를 포함할 수 있다. 상부 균형추(76)는 상면(166)을 갖는 전반적으로 환형 본체(165)를 구비할 수 있다. 부분적 원통형 돌출부(partial cylindrical extrusion)(167)가 상부 균형추(76)의 환형 본체(165)의 상면(166)으로부터 연장될 수 있다. 회전자(50)는 외부 표면(168)을 구비할 수 있다.
도 4b를 참조하면, 대안적 실시 예에서, 회전자 어셈블리(169)는 상부 균형추(170) 및 회전자(171)를 포함할 수 있다. 회전자(171)의 외부 표면(172)은 복수의 내측으로 연장되는 축방향 스캘럽(scallop)(173)을 정의할 수 있다. 축방향 스캘럽(173)은 압축기의 작동 중에 회전자(171)가 회전함에 따라 오일을 바깥쪽으로 전환시켜 오일 및 가스의 분리를 더욱 용이하게 할 수 있다. 축방향 스캘럽(173)은 상부 균형추(170) 내로 연장될 수 있다. 도 4b가 축방향 스캘럽(173)을 도시하지만, 옴폭 들어간 구조(딤플(dimple)) 또는 홈과 같은 다른 표면 형상이 사용될 수 있고 본 개시의 범위 내에 있음에 유의해야 한다. 대안적으로, 회전자(171)의 외부 표면(172)은 작동 중에 오일을 바깥쪽으로 전환시키기 위해 외측으로 연장하는 핀(fin) 또는 범프(bump)(미도시)를 포함할 수 있다. 핀 또는 범프의 단면은 직사각형, 삼각형 또는 반원형을 포함하는 다양한 형상일 수 있다.
도 1로 돌아가서, 압축기(10)의 작동 중에 가스와 오일의 배출 혼합물이 배출 통로(72)에서 압축기구(20)를 빠져나갈 수 있다. 배출 혼합물은 비선회 스크롤(58)의 상면(100)과 스크롤 커버(74)의 하면(175)에 의해 정의된 제 1 배출 간극(174)을 통과해 흐를 수 있다. 배출 혼합물은 제 1 연속 통로(140)를 지나고, 이어 고정자(48)의 외부 표면(144)의 축방향 평탄부(axial flat)(158)를 따라 고정자(48)의 하면으로 흐를 수 있다. 배출 혼합물은 회전자(50)의 외부 표면(168)과 고정자(48)의 내부 표면(146)에 의해 정의된 제 2 배출 간극(176)을 통과해 흐를 수 있다. 압축기(10)가 작동할 때의 회전자(50)의 회전은 오일을 외측으로 이동시켜 고정자(48)의 내부 표면(146)에 접촉하도록 할 수 있다. 오일은 고정자(48)의 내부 표면(146)의 축방향 홈(150)들에 수집될 수 있다. 도 3b를 참조하면, 비세그먼트 고정자(159)에서, 오일은 내부 표면(160)의 축방향 와이어 슬롯 개구(161)들에 수집될 수 있다. 도 4b를 참조하면, 오일은 또한 축방향 스캘럽(173)일 수 있는, 회전자(171)의 외부 표면(172)의 표면 특징 구조에 수집될 수 있다. 다시 도 1을 참조하면, 오일의 적어도 일부는 아래로 흘러 압축기(10)의 오일 섬프(oil sump)(84) 내로 유동할 수 있다.
배출 혼합물은 계속해서 제 2 배출 간극(176)을 통해 위쪽으로 흐를 수 있다. 이 같은 흐름은 압축기(10)의 작동 중에 회전자 어셈블리(164)의 냉각을 제공할 수 있다. 배출 가스의 적어도 일부는 또한 고정자 권선(154)들을 통해 흐를 수 있으며, 이때 오일은 와이어에 수집되어 아래로 흘러 오일 섬프(oil sump)(84)로 흐를 것이다. 배출 가스는 제 2 배출 간극(176)으로부터 슈라우드(120)의 중심 통로(128)를 통해 제 2 연속 통로(142)로 흐를 수 있다. 배출 가스는 배출 튜브(discharge tube)(32)를 통해 압축기(10)를 빠져나갈 수 있다. 제 2 배출 간극(176)을 통해 라우팅된 배출 가스는 또한 액 유입 상태 기동(flooded start) 동안 모터 냉각 및 액체 제거(liquid clearing)를 제공할 수 있다.
도 5를 참조하면, 다른 실시 예에서, 오일 분리는 압축기(179)의 상부 캡 오일 분리기(178)의 사용에 의해 개선될 수 있다. 상부 캡 오일 분리기(178)는, 메쉬 재료(181)로 입혀진(lined with) 오일 분리 표면(180)과 배출 튜브(183)와 유체 연통하는 중심 통로(182)를 포함할 수 있다. 도 6을 참조하면, 또 다른 실시 예에서, 고정자(184)의 하면(바닥)은 메쉬 재료(185)가 제공되어 압축기(186)의 작동 중에 더 높은 회전자 속도에서 예를 들어 4500RPM에서 추가적인 오일 분리를 제공할 수 있다.
다시 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 슈라우드(120)는 고정자 리드 가이드(stator lead guide)(188)를 포함할 수 있다. 고정자 리드 가이드(188)는 슈라우드(120)의 상면(130)으로부터 축방향으로 연장될 수 있고, 고정자 리드(194) 용 통로(192)를 갖는 융기 보스(raised boss)(190)일 수 있다. 고정자 리드 가이드(188)는 주 베어링 하우징(40) (도 1에 도시 됨)의 슬롯 개구(slot opening) 내로 연장될 수 있다. 스크롤 커버(74) (도 1에 도시 됨)는 고정자 리드(194)를 상부 캡 용접으로부터 떨어진 위치에 유지하기 위한 그로멧(grommet) (도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 고정자 리드 가이드(188)는 압축기(10)의 조립 및 작동 중에 고정자 리드(194)를 안내하고 보호할 수 있다.
슈라우드(120)는 슈라우드(120)의 내부 표면(126)으로부터 슈라우드(120)의 외부 표면(124)까지 연장되는 오일 배액 통로(oil drain passage)(196)를 더 포함할 수 있다. 오일 배액 통로(196)는 주 베어링(42)으로부터 오일을 받아 슈라우드(120)의 외부 표면(124)으로 흐르게 한다. 오일 배액 통로(196)는 오일 배액 튜브(도시 생략)에 대한 필요성을 제거 할 수 있다.
도 7a를 참조하면, 쉘 어셈블리(302), 주 베어링 어셈블리(304), 하부 베어링 어셈블리(306), 모터 어셈블리(308) 및 압축기구(310)를 포함할 수 있는 압축기(300)가 제공된다. 쉘 어셈블리(302), 주 베어링 어셈블리(304), 하부 베어링 어셈블리(306), 모터 어셈블리(308) 및 압축기구(310)는 이하에서 논의되는 예외 사항을 제외하고는 전술한 압축기(10)의 부품(120, (14), (16), (18) 및 (20)가 각각 유사하거나 동일할 수 있다.
압축기구(310)는 비선회 스크롤(312)을 포함할 수 있다. 비선회 스크롤(312)은 상면(316)과 하면(318) 사이에서 연장되는 스크롤 통로(314)를 포함할 수 있다. 스크롤 통로(314)는 비선회 스크롤(312)의 외부 표면(320)에 정의된 축방향 슬롯일 수 있다. 일부 실시 예에서, 비선회 스크롤은 복수의 스크롤 통로(314)를 포함할 수 있다.
주 베어링 어셈블리(304)는 주 베어링 하우징(322)을 포함할 수 있다. 주 베어링 하우징(322)은 상면(326)과 하면(328) 사이에서 연장되는 베어링 하우징 통로(324)를 포함할 수 있다. 베어링 하우징 통로(324)는 주 베어링 하우징(322)의 외부 표면(330)에 정의된 축방향 슬롯일 수 있다. 일부 실시 예에서, 주 베어링 하우징(322)은 복수의 베어링 하우징 통로(324)를 포함할 수 있다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 압축기(300)는 슈라우드(332)를 더 포함할 수 있다. 슈라우드(332)는 외부 표면(336) 및 내부 표면(338)을 포함하는 환형 본체(334)를 가질 수 있다. 내부 표면(338)은 중심 슈라우드 통로(340)를 정의할 수 있다. 슈라우드(332)는 상면(342)과 하면(344)을 가질 수 있다. 슈라우드(332)는 상면(342)과 하면(344) 사이에서 연장되는 제 1 슈라우드 통로(346)를 포함할 수 있다. 제 1 슈라우드 통로(346)는 축방향 슬롯 또는 함몰부(depression)일 수 있다. 일부 실시 예에서, 슈라우드(332)는 복수의 제 1 슈라우드 통로(346)를 포함할 수 있다. 슈라우드(332)는 내부 표면(338)과 외부 표면(336) 사이에서 연장되는 제 2 슈라우드 통로(348)를 포함할 수 있다. 제 2 슈라우드 통로(348)는 구멍일 수 있다. 슈라우드(332)는 또한 고정자 리드 가이드(350)를 포함할 수 있다. 고정자 리드 가이드(350)는 상술 한 압축기(10)의 고정자 리드 가이드(188)와 유사하거나 동일할 수 있다. 슈라우드(332)는 또한 내부 표면(338)과 외부 표면(336) 사이에서 연장되는 오일 배액 통로(352)를 가질 수 있다. 오일 배액 통로(352)는 전술 한 압축기(10)의 오일 배액 통로(196)와 유사하거나 동일 할 수 있다.
스크롤 통로(314), 베어링 하우징 통로(324) 및 제 1 슈라우드 통로(346)는 유체 연통하며 제 1 연속 통로(354)를 형성한다. 중심 슈라우드 통로(340)와 제 2 슈라우드 통로(348)는 유체 연통하며, 제 2 연속 통로(356)를 정의한다.
다시 도 7a를 참조하면, 모터 어셈블리(308)는 고정자(358), 회전자(360), 상부 균형추(362) 및 하부 균형추(364)를 포함할 수 있다. 고정자(358), 회전자(360), 상부 균형추(362) 및 하부 균형추(364)는 아래에서 설명되는 것을 제외하고는 상술한 압축기(10)의 부품(48), (50), (76) 및 (78)과 각각 유사하거나 동일할 수도 있다. 고정자(358)는 축방향 통로(368)를 정의하는 외부 표면(366)을 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 고정자(358)는 복수의 축방향 통로(368)를 포함할 수 있다.
압축기(300)의 작동 중에, 가스와 오일의 배출 혼합물이 압축기구(310)의 배출 통로(370)에서 압축기구(310)를 빠져나갈 수 있다. 배출 혼합물은 비선회 스크롤의 상부 표면(316) 위로 흐를 수 있다. 배출 혼합물은 제 1 연속 통로(354) 및 고정자(358)의 축방향 통로(368)를 통해 흐를 수 있다. 배출 혼합물은 회전자(360)의 외부 표면(374) 및 고정자(358)의 내부 표면(376)에 의해 정의된 배출 간극(372)을 통해 흘러 올라갈 수 있다. 압축기(300)가 작동할 때의 회전자(360)의 회전은 오일이 외측으로 이동하여 고정자(358)의 내부 표면(376)과 접촉하게 할 수 있다. 오일은 압축기(300)의 오일 섬프(378)로 흘러내릴 수 있다. 배출 혼합물의 적어도 일부는 고정자(358)의 권선(380)들을 통해 흘러 올라갈 수 있으며, 여기서 오일은 권선(380) 상에 수집되어 오일 섬프(378)로 떨어질 수 있다. 배출 혼합물은 배출 간극(372) 및 제 2 연속 통로(356)를 통해 계속하여 흘러 올라갈 수 있다. 배출 혼합물은 쉘 어셈블리(302)의 원통형 본체(384)에 장착된 배출 튜브(382)를 통해 압축기(300)를 빠져 나갈 수 있다.
도 8을 참조하면, 상부 균형추(362)는 회전자(360)에 대해 고정될 수 있다. 상부 균형추(362)는 환형 본체(400)를 구비할 수 있으며 부분 원통형 돌출부(402)가 환형 본체(400)의 상면(404)으로부터 위로 연장된다. 부분 원통형 돌출부(402)는 부분 원통형 돌출부(402)의 내부 표면(408)과 부분 원통형 돌출부(402)의 외부 표면(410) 사이에서 연장되는 균형추 통로(406)를 가질 수 있다. 부분 원통형 돌출부(402)는 균형추 통로(406) 위에 위치한 립부(lip)(412)를 구비할 수 있다. 립부(412)에서 부분 원통형 돌출부(402)의 직경은 균형추 통로(406)에서 부분 원통형 돌출부(402)의 직경보다 작을 수 있다. 압축기(300)의 작동 중에, 오일은 주 베어링 어셈블리(304)의 주 베어링(414)으로부터 떨어질 수 있다. 회전자(360)의 회전은 주 베어링(414)으로부터의 오일이 부분 원통형 돌출부(401)의 내부 표면(408)을 따라 위쪽으로 이동하고, 립부(412)에 의해 이동이 전환되어 균형추 통로(406)를 통해 이동할 수 있도록 한다.
일부 실시 예에서, 상부 균형추(362)의 부분 원통형 돌출부(402)는 하부(416), 상부(418) 및 하부(416)와 상부(418) 사이에 배치된 각진 부분(angled portion)(420)을 더 포함할 수 있다. 상부(418)는 하부(416)의 직경보다 큰 직경을 가질 수 있다. 립부(412)는 상부(418)의 직경보다 작은 직경을 가질 수 있다. 균형추 통로(406)는 부분 원통형 돌출부(402)의 상부(418) 상에 배치될 수 있다. 상부 균형추(362)의 사용은 압축기(300)에 한정되지 않는다. 압축기(10)와 같은 다른 압축기에 사용이 가능하고 본 발명 개시의 범위 내에 있다.
도 9a를 참조하면, 쉘 어셈블리(502), 주 베어링 어셈블리(504), 하부 베어링 어셈블리(506), 모터 어셈블리(508) 및 압축기구(510)를 포함할 수 있는 압축기(500)가 제공된다. 쉘 어셈블리(502), 주 베어링 어셈블리(504), 하부 베어링 어셈블리(506), 모터 어셈블리(508) 및 압축기구(510)는 이하 논의되는 예외 사항을 제외하고는 전술 한 압축기(10)의 부품(12), (14), (16), (18) 및 (20)과 각각 유사하거나 동일하다.
압축기구(510)는 비선회 스크롤(512)을 포함할 수 있다. 비선회 스크롤(512)은 상면(516)과 하면(518) 사이에서 연장되는 제 1 스크롤 통로(514)를 포함할 수 있다. 제 1 스크롤 통로(514)는 코어형 통로(cored passage)일 수 있다. 일부 실시 예에서, 비선회 스크롤(512)은 복수의 제 1 스크롤 통로(514)를 포함할 수 있다. 비선회 스크롤(512)은 외부 표면(520)을 더 포함할 수 있다. 비선회 스크롤(512)은 상면(516) 및 하면(518) 사이에서 연장하는 제 2 스크롤 통로(522)를 포함할 수 있다. 제 2 스크롤 통로(522)는 축방향 슬롯 또는 함몰부일 수 있다. 일부 실시 예에서, 비선회 스크롤(512)은 복수의 제 2 스크롤 통로(522)를 포함할 수 있다.
주 베어링 어셈블리(504)는 주 베어링 하우징(524)을 포함할 수 있다. 도 9b를 참조하면, 주 베어링 하우징(524)은 상면(526) 및 하면(528)을 포함할 수 있다. 구동 샤프트(537) (도 9a)는 주 베어링 하우징(524)의 중심 개구(539)를 통해 연장할 수 있다. 중심 개구(539)는 주 베어링 하우징(524) 전체를 통해 축방향으로 연장한다. 제 1 베어링 하우징 통로(530)가 상면(526)과 하면(528) 사이에서 연장될 수 있다. 제 1 베어링 하우징 통로(530)는 주 베어링 하우징(524)의 외부 표면(532)에 정의된 축방향 슬롯일 수 있다. 제 1 베어링 하우징 통로(530)는 제 1 스크롤 통로(514)와 유체 연통할 수 있다. 일부 실시 예에서, 주 베어링 하우징(524)은 복수의 제 1 베어링 하우징 통로(530)를 포함할 수 있다. 제 2 베어링 하우징 통로(534)가 상면(526)과 하면(528) 사이에서 연장될 수 있다. 제 2 베어링 하우징 통로(534)는 코어형 통로 일 수 있다. 제 2 베어링 하우징 통로(534)는 제 2 스크롤 통로(522)와 유체 연통할 수 있다. 일부 실시 예에서, 주 베어링 하우징(524)은 복수의 제 2 베어링 하우징 통로(534)를 포함할 수 있다.
도 9a 및 9c를 참조하면, 압축기(500)는 쉘 어셈블리(502)에 대해 고정되는 슈라우드(536)를 더 포함할 수 있다. 슈라우드(536)는 얇은 벽을 가질 수 있다. 일부 형태에서, 슈라우드(536)는 금속을 포함할 수 있으며, 금속판(sheet stock), 주조 금속 또는 분말 금속으로부터 제조될 수 있다. 슈라우드(536)는 외부 표면(540) 및 내부 표면(542)을 갖는 대체로 환형의 본체(538)를 가질 수 있다. 내부 표면(542)은 중심 통로(544)를 정의할 수 있다. 슈라우드(536)는 외부 표면(540)과 내부 표면(542) 사이에서 연장하는 오일 배액 구멍(546)을 더 포함할 수 있다. 오일 배액 구멍(546)은 외부 표면(540)에 정의되고 상면(550)과 하면(552) 사이에서 연장되는 축방향 슬롯 또는 함몰부(548)에 위치될 수 있다. 오일 배액 구멍(546)은 주 베어링 하우징(524)의 오일 배액 통로(도 9a에 도시됨)와 유체 연통할 수 있다. 슈라우드(536)는 또한 고정자 리드 와이어 (미도시)용 그로멧(554)을 포함할 수 있다. 슈라우드(536)의 외부 표면(540)과 쉘 어셈블리(502)의 원통형 쉘(558)의 내부 표면 사이의 간극은 슈라우드 통로(560)(도 9a에 도시)를 형성할 수 있다.
제 1 스크롤 통로(514) 및 제 1 베어링 하우징 통로(530)는 제 1 연속 통로(562)를 형성할 수 있다. 제 1 연속 통로(562)는 슈라우드 통로(560)와 유체 연통할 수 있다.
모터 어셈블리(508)는 고정자(564), 회전자(566), 상부 균형추(568) 및 하부 균형추(570)를 포함할 수 있다. 고정자(564), 회전자(566), 상부 균형추(568) 및 하부 균형추(570)는 아래에서 설명된 예외 사항을 제외하고는 압축기(10)와 관련하여 앞서 논의된 부품(48), (50), (76) 및 (78)와 각각 유사하거나 동일하다. 고정자(564)는 축방향 통로(574)를 정의하는 외부 표면(572)을 포함할 수 있다. 고정자(564)의 축방향 통로(574)는 슈라우드 통로(560)와 유체 연통할 수 있다. 회전자(566)의 외부 표면(576) 및 고정자(564)의 내부 표면(578)은 은 이격되어 배출 간극(580)을 정의할 수 있다. 배출 간극(580)은 고정자(564)의 축방향 통로(574) 및 슈라우드(536)의 중심 통로(544)와 유체 연통할 수 있다.
압축기(500)의 작동 중에, 가스와 오일의 배출 혼합물이 비선회 스크롤(512)의 배출 통로(581)를 통해 압축기구(510)를 빠져나갈 수 있다. 배출 혼합물은 스크롤 커버(584)의 하면(582)과 비선회 스크롤(512)의 상면(516) 사이를 통해 흐르고 아래로 흘러 제 1 연속 통로(562)를 통해 흐를 수 있다. 배출 혼합물은 계속해서 고정자(564)의 축방향 통로(574)를 통해 아래로 그리고 배출 간극(580)을 통해 위로 흐를 수 있다. 회전자(566)의 회전은 배출 혼합물이 오일과 가스로 분리되도록 할 수 있다. 오일은 고정자(564)의 내부 표면(578) 상에 수집될 수 있고 오일 섬프(586)로 떨어질 수 있다.
배출 혼합물은 제 2 베어링 하우징 통로(534)를 통해 계속해서 올라간 다음 제 2 스크롤 통로(522)를 통해 계속 흐를 수 있다. 배출 혼합물은 배출 튜브(588)를 통해 압축기(500) 외부로 유동할 수 있다.
도 10a 및 도 10b를 참조하면, 복수의 세그먼트(602)를 포함하는 고정자(600)가 제공된다. 세그먼트(602)는 9개일 수 있다. 고정자(600)는 권선(604)들, 박편부(606), 코어(608), 하부 권선 지지체(610) 및 상부 권선 지지체(612)를 포함할 수 있다. 각 세그먼트(602)의 상부 권선 지지체(612)는 세그먼트들을 서로 결합하기 위한 체결 특징부(locking feature)(614)를 포함할 수 있다. 각 세그먼트(602)는 상부 권선 지지체(612)의 상면(618)과 상면 권선 지지체(612)의 하면(620) 사이에서 연장하는 제 1 구멍(616)을 포함할 수 있다. 상부 권선 지지체(612)의 하면(620)은 박편부(606)와 접촉할 수 있다. 상부 권선 지지체(612)는 복수의 제 1 구멍(616)과 복수의 핀(pin)(622)을 포함할 수 있다. 핀(622)들은 강철(steel)을 포함할 수 있고, 각 고정자 세그먼트(602)에 대한 강성 지지(rigid support)를 제공할 수 있다.
고정자(600)의 상부 권선 지지체(612)는 엔드 턴 지지부(end turn support)(612)의 상면(618)과 상부 권선 지지체(620)의 하면(620) 사이에서 연장되는 제 1 통로(624)를 포함할 수 있다. 제 1 통로(624)는 엔드 턴 지지부(612)의 상면(618)과 엔드 턴 지지부(612)의 외부 표면(628) 사이에서 연장하는 제 2 구멍(626)을 포함할 수 있다. 제 1 통로(624)는 엔드 턴 지지부(612)의 외부 표면(628)에 정의된 함몰부(630)를 더 포함할 수 있다. 제 2 구멍(626)과 함몰부(630)는 유체 연통될 수 있다. 상부 권선 지지체(612)는 고정자(600)가 조립될 때 중심 통로(634)를 정의하는 내부 표면(632)을 더 포함할 수 있다. 고정자(600)는 또한 제 2 통로(636)를 포함할 수 있다. 제 2 통로(636)는 반경 방향 슬롯 또는 함몰부일 수 있다. 상부 권선 지지체(612)의 제 1 통로(624), 중심 통로(634) 및 제 2 통로(636)는 압축기(10)의 슈라우드(120)의 제 1 슈라우드 통로(133), 중심 통로(128) 및 제 2 슈라우드 통로(136)와 각각 유사하거나 동일할 수 있다.
상부 권선 지지체(612)는 고정자 리드 가이드(640)를 더 포함할 수 있다. 고정자 리드 가이드(640)는 상부 권선 지지체(612)의 상면(618)으로부터 축방향으로 연장될 수 있고, 고정자 리드(646)용 통로(644)를 갖는 융기 보스(642)일 수 있다. 상부 권선 지지체(612)는 또한 상부 권선 지지체의 내부 표면(632)과 상부 권선 지지체의 외부 표면(628) 사이에서 연장되는 오일 배액 통로(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 고정자 가이드(640) 및 고정자(600)의 상부 권선 지지체(612)의 오일 배액 통로는 전술한 압축기(10)의 슈라우드(120)의 고정자 리드 가이드(188) 및 오일 배액 통로(196)와 유사하거나 동일할 수 있다. 고정자(600)는 예를 들어, 압축기(10)의 고정자(48) 및 슈라우드(120)를 대체하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명 개시의 교시에 따른 압축기의 조립 방법이 또한 제공된다. 조립 방법이 도 1의 압축기(10)를 참조하여 논의되지만, 이 방법은 본 발명 개시의 압축기 중 임의의 것에 사용될 수 있다. 도 11a 및 도 11b를 참조하면, 상부 압축기 어셈블리(700)가 도시되어 있다. 언로더 부싱(54), 밀봉 어셈블리(22) 및 올덤 커플링(66)이 주 베어링 하우징(40)의 계단식 공동(stepped cavity)(44) 내에 배치될 수 있다. 올덤 커플링(66)은 하방으로 연장하는 키(key)(702)가 주 베어링 하우징(40)의 올덤 키 슬롯(704)과 체결되도록 주 베어링 하우징(40) 내에 배치될 수 있다. 선회 스크롤(56)은 주 베어링 하우징(40)의 내부에 배치될 수 있다. 비선회 스크롤(58) 및 주 베어링 하우징(40)상의 각도 정렬 특징부(706) 및 (708)는 축방향으로 정렬되고, 비선회 스크롤(58)은 주 베어링 하우징(40)의 상부에 위치될 수 있다. 주 베어링 하우징(40)과 비선회 스크롤(58)을 정렬시키는데 조립 고정구(assembly fixture)(미도시)가 사용될 수 있다.
3개의 가변 체적비(VVR) 밸브(710)가 비선회 스크롤(58)의 상면(100)의 카운터 보어 구멍(counter-bored hole)(712)에 장착될 수 있다. VVR 밸브(710)는 밸브 좌(valve seat)와 스크롤 베이스 표면(scroll base surface) 사이의 불용 체적(dead volume)을 감소시켜 압축기 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 이 같은 밸브 디자인은 기존의 리드 값(reed value)에 비해 몇 가지 장점을 제공한다. 밸브 고정 장치가 필요 없어 테이퍼 구멍(tapered hole)이 필요 없기 때문에 조립이 더 쉽다. 또한, 리드 밸브보다 소형이다. 이 같은 공간을 절약할 수 있는 기능으로 더 많은 밸브를 추가할 수 있어 더 넓은 범위의 스크롤을 제공할 수 있다. 일부 실시 예에서, 나선형 밸브 스프링(helical valve spring)(714)은 계류 어셈블리(captive assembly)를 생성하기 위해 VVR 밸브(710)에 부착될 수 있다. 향상된 증기 분사(enhanced vapor injection, "EVI")와 같은 다른 특징도 통합될 수 있다. 흡입 밸브(716) 및 스프링(718)은 비선회 스크롤(58)의 상면(100) 상의 카운터 보어 흡입 밸브 구멍(720)에 장착된다.
스크롤 커버(74)는 스크롤 커버(74)의 흡입 밸브 구멍(722)이 흡입 밸브(716)와 정렬되도록 비선회 스크롤(58) 위에 정렬될 수 있다. 스크롤 커버(74)는 선회 스크롤(74)의 하면(175)이 비선회 스크롤(58)의 상면과 접촉하고 스크롤 커버(74)의 하면(175)이 VVR 밸브(710)를 유지하도록 비선회 스크롤(58)의 상면상에 배치될 수 있다. 스크롤 커버(74)는 스크롤 커버(74)의 복수의 구멍(726)을 통해 연장되는 복수의 볼트(724)로 고정될 수 있다.
도 12a, 12b 및 12c를 참조하면, 하부 압축기 어셈블리(730)를 조립하는 방법이 제공된다. 하부 압축기 어셈블리(730)는 고정자(48) 및 슈라우드(120)를 포함한다. 고정자(48)는 권선(winding)(154)들, 권선 엔드 턴 지지부(156) 및 박편부(152)를 포함한다. 지지 핀(support pin)(738)들이 고정자(48)의 권선 엔드 턴 지지부(156) 내의 개구(740)들을 통과할 수 있다. 각 지지 핀(738)의 하면(742)은 고정자(48)의 박편부(152)와 접촉할 수 있다. 슈라우드(120)는 상면(130)에서 하면(132)으로 연장하는 축방향 구멍(744)들을 포함할 수 있다. 슈라우드(120)의 축방향 구멍(744)은 슈라우드(120)의 축방향 구멍(744)들은 지지 핀(738)들과 정렬될 수 있고, 슈라우드(120)는 슈라우드(120)의 하면(132)이 고정자(48)와 접촉하도록 고정자(48)의 상부에 놓일 수 있다. 각 핀(738)의 상단(746)은 슈라우드(120)의 상면(130)과 동일면이 될 수 있다(높이가 같을 수 있다). 대체 조립 방법에서, 슈라우드(120)는 소정 위치에 성형된(molded) 지지 핀(738) (도시되지 않음)을 갖는 폴리머 재료로 제조될 수 있다. 세그먼트형 고정자(48)에서, 지지 핀(738)은 각 세그먼트(148)에 사용되어 각 고정자 세그먼트(148)에 대한 강성 지지체를 생성할 수 있다. 고정자(48)의 고정자 리드 와이어(stator lead wire)(194)들은 슈라우드(120)의 중심 통로(128)를 통과하여 고정자 리드 가이드(188)를 통과할 수 있다. 적어도 2개의 정렬 핀(748)이 슈라우드(120)의 상면(130)으로부터 축방향으로 연장될 수 있다.
도 13a 및 도 13b를 참조하면, 내부 압축기 어셈블리(750)를 조립하는 방법이 제공된다. 내부 압축기 어셈블리는 도 11a 및 11b의 상부 압축기 어셈블리(700) 및 도 12a, 12b 및 12c의 하부 압축기 어셈블리(730)를 포함한다. 상부 압축기 어셈블리(700)는 스크롤 커버(74)가 아래를 향하도록 뒤집어 질 수 있다. 상부 균형추 커버(80)는 주 베어링 하우징(40)의 하면(112) 상에 배치될 수 있다. 하부 압축기 어셈블리(730)는 뒤집힐 수 있다. 슈라우드(120)의 적어도 두 개의 정렬 핀(748)은 주 베어링 하우징(40)의 하면(112) 안으로 연장되는 적어도 두 개의 정렬 구멍(752)과 정렬될 수 있다. 하부 압축기 어셈블리(730)는, 슈라우드(120)의 정렬 핀(748)이 주 베어링 하우징(40)의 정렬 구멍(752)과 체결되도록, 상부 압축기 어셈블리(700) 상에 배치될 수 있다. 슈라우드(120)는 고정자(48)와 주 베어링 하우징(40)의 각도 정렬(angular alignment)을 제공할 수 있다. 고정자 리드 와이어 (194)는 상부 압축기 어셈블리(700)의 함몰 통로(recessed passage)(754)를 통과할 수 있다. 고정자 리드 와이어(194)는 스크롤 커버(74)의 노치(notch)(758)에 위치된 그로멧(756)으로 고정될 수 있다. 그로멧(756)은 원통형 쉘 조립 동안 (도 14a 및 도 14b를 참조하여 아래에서 서술됨) 및 단부 캡(28)(도 1에 도시됨) 용접 동안, 고정자 리드 와이어(194)를 보호할 수 있다.
도 14a 및 도 14b를 참조하면, 원통형 쉘(26) 및 내부 압축기 어셈블리(750)를 포함하는 부분 압축기 어셈블리를 조립하는 방법이 제공된다. 내부 압축기 어셈블리(750)는 반전되어 베이스 고정구(base fixture)(760) 상에 배치될 수 있다. 열 (762)은 조립이 용이하게 팽창될 수 있도록 원통형 쉘(26)에 적용될 수 있다. 원통형 쉘(26)은 내부 압축기 어셈블리(750) 주위에 배치될 수 있다. 고정자(48)의 외부 표면(144)과 주 베어링 하우징(40)의 외부 표면(116)을 포함할 수 있는 내부 압축기 어셈블리의 외부 표면과 원통형 쉘(26)의 내부 표면(764) 사이의 수축 또는 억지 끼워 맞춤을 제공하기 위해 냉각될 수 있다. 이 방법은 주 베어링 하우징(40)의 적층 혹은 핀 용접에 대한 필요를 제거할 수 있다. 압축기(10)의 나머지 부품들(구성요소들)은 종래의 방법에 따라 조립될 수 있다.
도 15a 및 도 15b를 참조하면, 압축기(10)를 조립하는 다른 방법이 제공된다. 내부 압축기 어셈블리(770)는 상부 압축기 어셈블리(700) (도 11a 및 11b) 및 하부 압축기 어셈블리(730) (도 12a 및 12b)를 포함할 수 있다. 내부 압축기 어셈블리(770)는 또한 종래의 방법을 사용하여 조립될 수 있는 구동 샤프트(38), 회전자(50), 상부 균형추(76) 및 하부 균형추(78)를 포함할 수 있다. 내부 압축기 어셈블리(770)는 하부 베어링 어셈블리(16)를 더 포함할 수 있다. 하부 베어링 어셈블리(16)는 하부 베어링(772) 및 하부 베어링 하우징(774)을 포함할 수 있다. 하부 베어링(772)은 복수 개의 조정 나사(776)를 사용하여 하부 베어링 하우징(774)에 부착될 수 있다. 하부 베어링 하우징(772)은 고정자(48)에 부착될 수 있다. 원통형 쉘(26)은 도 14a 및 도 14b와 관련하여 논의된 방법에 따라 가열되어 내부 압축기 어셈블리(770)에 조립될 수 있다. 하부 베어링 어셈블리(16)의 조절 나사 (776)들은, 원통형 쉘(26)이 내부 압축기 어셈블리(770)에 조립된 후에 최적 베어링 정렬을 달성하기 위해 하부 베어링(772)의 최종 위치 설정을 위해 사용될 수 있다. 압축기(10)의 나머지 부품들은 종래의 방법에 따라 조립될 수 있다.
도 16a 및 도 16b를 참조하면, 압축기(10)를 조립하는 다른 방법이 제공된다. 이 방법은 미리 자화된 회전자와 함께 사용될 수 있다. 내부 압축기 어셈블리(780)는 상부 압축기 어셈블리(700), 하부 압축기 어셈블리(730), 구동 샤프트(38), 회전자(50), 상부 균형추(76), 하부 균형추(78) 및 하부 베어링 어셈블리(16)를 포함하며, 도 14a, 도 14b, 도 15a 및 도 15b와 관련하여 논의된 방법에 따라 조립될 수 있다. 하부 균형추 커버(82)는 전반적으로 환형의 형태를 나타낼 수 있고 전반적으로 평탄한 평탄부(planar portion)(782)를 포함할 수 있다. 도 16c에 도시된 바와 같이, 하부 균형추 커버(82)는 대체로 평탄한 평탄부(782)의 상면(786)으로부터 연장되는 상부 돌출부(upper extrusion)(784) 및 평탄부(782)의 하면(790)으로부터 연장되는 하부 돌출부(lower extrusion)(788)를 포함할 수 있다. 하부 돌출부(788)는 하부 돌출부(788)로부터 반경 방향 내측으로 연장되는 원형 립부(792)을 포함할 수 있다.
조립되기 전의 내부 압축기 어셈블리(780)가 도 16a에 도시되어 있다. 하부 균형추 커버(82)는 구동 샤프트(38) 주위에 배치되어 하부 압축기 어셈블리(730)쪽으로 미끄러질 수 있다. 하부 균형추 커버(82)의 내부 표면(794)의 적어도 일부분이 회전자(50)의 외부 표면(168)과 접촉하고 하부 균형추 커버(82)의 외부 표면(796)의 적어도 일부분이 고정자(48)의 내부 표면(146)과 접촉하도록, 하부 균형추 커버(82)의 상부 돌출부(784)가 고정자(48)와 회전자(50) 사이의 제 2 배출 간극(176) 안으로 압입된다. 하부 균형추 커버(82)의 상부 돌출부(784)는 제 2 배출 간극(176)에 보다 쉽게 삽입되도록 테이퍼 형태(tapered)를 나타낼 수 있다. 하부 균형추 커버(82)의 상부 돌출부(784)는 외부 표면(168) 원통형 쉘(26)과 함께 조립하는 동안 고정자(48)의 내부 표면(146)과 회전자(50)의 내부 표면(146) 사이에 끼움쇠(shim)로서 기능을 한다. 원통형 쉘(26)은 도 14a 및 도 14b와 관련하여 논의된 방법에 따라, 가열되어 내부 압축기 어셈블리(780)에 조립된다.
도 16b를 참조하면, 원통형 쉘(26)이 내부 압축기 어셈블리(780)에 조립된 후에, 하부 균형추 커버(82)는 그 작동 위치로 이동될 수 있다. 하부 베어링 하우징(774)은 원통형 쉘(26)과의 조립 후에 하부 균형추 커버(82)에 접근하기위한 구멍 또는 통로(미도시)를 포함할 수 있다. 하부 균형추 커버(82)가 제 2 배출 간극(176)으로부터 제거되기 전까지 하부 균형추 커버(82)는 하부 압축기 어셈블리(730)로부터 축방향으로 멀어지게 당겨지고 하부 균형추 커버(82)의 하부 돌출부(788)가 구동 샤프트(38)의 외부 표면(800)에 정의된 환형 홈(798) 안으로 스냅 체결된다.
대안적인 조립 방법에서, 하부 베어링 어셈블리(16)는 가열된 원통형 쉘 및 내부 압축기 어셈블리의 조립 중에 어셈블리 고정 장치에 의해 제 위치에 유지될 수 있다.
상기 실시 예에 대한 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제공되었으며, 포괄적이거나 본 발명 개시를 제한하기 위한 것이 아니다. 특정 실시 예의 개개의 구성 요소 또는 특징은 일반적으로 특정 실시 예에 한정되지 않지만, 적용 가능할 경우, 상호 교환 가능하며, 구체적으로 도시 또는 기술되지 않더라도, 선택된 실시 예에서 사용될 수 있다. 같은 것도 다양하게 변형될 수 있다. 이러한 변형은 본 발명 개시에서 벗어나는 것으로 간주되어서는 안되며, 그러한 모든 변형은 본 발명 개시의 범위 내에 포함되도록 의도된다.
Claims (24)
- 쉘;
상기 쉘에 대해 회전 가능하게 고정되는 스크롤 부재를 포함하는 압축기구;
구동 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 베어링 하우징;
상기 쉘에 대해 회전 가능하게 고정되고 상기 베어링 하우징에 부착되며, 중심 슈라우드 통로를 정의하는 내부 표면을 포함하는 환형 본체를 구비하는, 슈라우드;
상기 쉘에 대해 고정되며, 고정자 통로를 정의하는 외부 표면을 구비하는 고정자;
상기 구동 샤프트에 부착되고, 상기 고정자의 내부 표면과 이격된 외부 표면을 구비하는 회전자로서, 상기 고정자의 내부 표면과 상기 회전자의 외부 표면은 중심 슈라우드 통로 및 고정자 통로와 유체 연통하는 배출 간극을 정의하는, 회전자; 그리고,
상기 스크롤 부재의 상면과 상기 슈라우드의 하면 사이에서 연장되며, 상기 고정자 통로와 유체 연통되는 제 1 연속 통로를 포함하고,
상기 제 1 연속 통로는:
상기 스크롤 부재의 상면과 상기 스크롤 부재의 하면 사이에서 연장되는 제 1 스크롤 통로;
상기 베어링 하우징의 상면과 상기 베어링 하우징의 하면 사이에서 연장되며, 상기 제 1 스크롤 통로와 유체 연통하는, 제 1 베어링 하우징 통로; 그리고,
상기 슈라우드의 상면과 상기 슈라우드의 하면 사이에서 연장되며, 상기 제 1 베어링 하우징 통로와 유체 연통하는, 제 1 슈라우드 통로를 포함하고,
상기 제 1 슈라우드 통로는 구멍, 그리고 축방향으로 연장하는 간극을 포함하고,
상기 구멍은 상기 슈라우드의 반경 방향 외부 표면을 관통하여 연장하고,
상기 축방향으로 연장하는 간극은 상기 슈라우드의 상기 반경 방향 외부 표면에 의해 정의되는,
압축기. - 청구항 1에 있어서,
상기 압축기구는 작동 유체를 흡입 압력에서 배출 압력으로 압축하고,
상기 쉘은, 상기 중심 슈라우드 통로와 유체 연통하고 상기 배출 압력의 작동 유체를 함유하는 챔버를 정의하는,
압축기. - 청구항 1에 있어서,
상기 구멍은, 상기 슈라우드의 상면을 통해 연장하여 상기 슈라우드의 상면으로부터 상기 슈라우드의 상기 반경 방향 외부 표면으로 연장하는,
압축기. - 청구항 1에 있어서,
상기 압축기는:
상기 중심 슈라우드 통로와 유체 연통하고, 상기 슈라우드의 상면과 상기 스크롤 부재의 상면 사이에서 연장하는, 제 2 연속 통로를 더 포함하는,
압축기. - 청구항 4에 있어서,
상기 제 2 연속 통로는:
상기 중심 슈라우드 통로와 유체 연통하는 제 2 슈라우드 통로;
상기 제 2 슈라우드 통로와 유체 연통하고, 상기 베어링 하우징의 상면과 상기 베어링 하우징의 하면 사이에서 연장되는, 제 2 베어링 하우징 통로; 그리고,
상기 제 2 베어링 하우징 통로와 유체 연통하고, 상기 스크롤 부재의 상면과 상기 스크롤 부재의 하면 사이에서 연장하는, 제 2 스크롤 통로를 포함하는,
압축기. - 청구항 4에 있어서,
상기 압축기는,
상기 쉘에 대해 고정되며, 오일 수집면 및 중심 통로를 구비하는 상부 캡 오일 분리기를 더 포함하며,
상기 중심 통로는 상기 제 2 연속 통로 및 배출 튜브와 유체 연통하는,
압축기. - 청구항 6에 있어서,
상기 오일 수집면의 적어도 일부는 메쉬 재료를 포함하는,
압축기. - 쉘;
상기 쉘에 대해 회전 가능하게 고정되는 스크롤 부재를 포함하는 압축기구;
구동 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 베어링 하우징;
상기 쉘에 대해 회전 가능하게 고정되고 상기 베어링 하우징에 부착되며, 중심 슈라우드 통로를 정의하는 내부 표면을 포함하는 환형 본체를 구비하는, 슈라우드;
상기 쉘에 대해 고정되며, 고정자 통로를 정의하는 외부 표면을 구비하는 고정자;
상기 구동 샤프트에 부착되고, 상기 고정자의 내부 표면과 이격된 외부 표면을 구비하는 회전자로서, 상기 고정자의 내부 표면과 상기 회전자의 외부 표면은 중심 슈라우드 통로 및 고정자 통로와 유체 연통하는 배출 간극을 정의하는, 회전자; 그리고,
상기 스크롤 부재의 상면과 상기 슈라우드의 하면 사이에서 연장되며, 상기 고정자 통로와 유체 연통되는 제 1 연속 통로를 포함하고,
상기 회전자의 외부 표면은 상기 회전자의 외부 표면으로부터 내측으로 연장되는 복수의 축방향 스캘럽을 정의하는,
압축기. - 쉘;
상기 쉘에 대해 회전 가능하게 고정되는 스크롤 부재를 포함하는 압축기구;
구동 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 베어링 하우징;
상기 쉘에 대해 회전 가능하게 고정되고 상기 베어링 하우징에 부착되며, 중심 슈라우드 통로를 정의하는 내부 표면을 포함하는 환형 본체를 구비하는, 슈라우드;
상기 쉘에 대해 고정되며, 고정자 통로를 정의하는 외부 표면을 구비하는 고정자;
상기 구동 샤프트에 부착되고, 상기 고정자의 내부 표면과 이격된 외부 표면을 구비하는 회전자로서, 상기 고정자의 내부 표면과 상기 회전자의 외부 표면은 중심 슈라우드 통로 및 고정자 통로와 유체 연통하는 배출 간극을 정의하는, 회전자; 그리고,
상기 스크롤 부재의 상면과 상기 슈라우드의 하면 사이에서 연장되며, 상기 고정자 통로와 유체 연통되는 제 1 연속 통로를 포함하고,
상기 회전자의 외부 표면으로부터 외측으로 복수의 축방향 핀이 연장하는,
압축기. - 청구항 1에 있어서,
상기 고정자의 내부 표면은 복수의 축방향 홈을 정의하는,
압축기. - 쉘;
상기 쉘에 대해 회전 가능하게 고정되는 스크롤 부재를 포함하는 압축기구;
구동 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 베어링 하우징;
상기 쉘에 대해 회전 가능하게 고정되고 상기 베어링 하우징에 부착되며, 중심 슈라우드 통로를 정의하는 내부 표면을 포함하는 환형 본체를 구비하는, 슈라우드;
상기 쉘에 대해 고정되며, 고정자 통로를 정의하는 외부 표면을 구비하는 고정자;
상기 구동 샤프트에 부착되고, 상기 고정자의 내부 표면과 이격된 외부 표면을 구비하는 회전자로서, 상기 고정자의 내부 표면과 상기 회전자의 외부 표면은 중심 슈라우드 통로 및 고정자 통로와 유체 연통하는 배출 간극을 정의하는, 회전자; 그리고,
상기 스크롤 부재의 상면과 상기 슈라우드의 하면 사이에서 연장되며, 상기 고정자 통로와 유체 연통되는 제 1 연속 통로를 포함하고,
상기 고정자 통로는 세그먼트형 고정자의 제 1 고정자 세그먼트와 제 2 고정자 세그먼트 사이의 공간에 의해 정의되는,
압축기. - 청구항 1에 있어서,
상기 슈라우드는 고정자 리드 가이드를 더 포함하고,
상기 고정자 리드 가이드는 통로를 포함하고,
상기 고정자 리드 가이드의 상기 통로를 통해 고정자 리드가 연장하는,
압축기. - 청구항 1에 있어서,
상기 슈라우드는 상기 슈라우드의 내부 표면으로부터 상기 슈라우드의 외부 표면까지 연장하는 오일 배액 통로를 더 포함하고,
상기 오일 배액 통로는 베어링 하우징 오일 배액 구멍 및 상기 고정자 통로와 유체 연통하는,
압축기. - 청구항 1에 있어서,
상기 고정자의 적어도 일부분은 메쉬 재료를 포함하는,
압축기. - 쉘;
상기 쉘에 대해 회전 가능하게 고정되는 스크롤 부재를 포함하는 압축기구;
구동 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 베어링 하우징;
상기 쉘에 대해 회전 가능하게 고정되고 상기 베어링 하우징에 부착되며, 중심 슈라우드 통로를 정의하는 내부 표면을 포함하는 환형 본체를 구비하는, 슈라우드;
상기 쉘에 대해 고정되며, 고정자 통로를 정의하는 외부 표면을 구비하는 고정자;
상기 구동 샤프트에 부착되고, 상기 고정자의 내부 표면과 이격된 외부 표면을 구비하는 회전자로서, 상기 고정자의 내부 표면과 상기 회전자의 외부 표면은 중심 슈라우드 통로 및 고정자 통로와 유체 연통하는 배출 간극을 정의하는, 회전자;
상기 스크롤 부재의 상면과 상기 슈라우드의 하면 사이에서 연장되며, 상기 고정자 통로와 유체 연통되는 제 1 연속 통로; 그리고,
상기 회전자에 대해 고정되며, 환형 본체를 구비하는 상부 균형추를 포함하고,
상기 환형 본체의 상면으로부터 부분 원통형 돌출부가 연장되고,
상기 부분 원통형 돌출부는:
상기 부분 원통형 돌출부의 내부 표면으로부터 상기 부분 원통형 돌출부의 외부 표면까지 연장하는 균형추 통로; 그리고,
상기 균형추 통로 위에 위치하는 립부를 더 포함하며,
상기 립부에서의 상기 부분 원통형 돌출부의 내부 직경은 상기 균형추 통로의 위치에서의 상기 부분 원통형 돌출부의 내부 직경보다 작고,
상기 회전자의 회전은 상기 베어링 하우징의 베어링으로부터 떨어지는 오일이 상기 부분 원통형 돌출부의 내부 표면을 따라 상향 이동하고, 상기 립부에 의해 편향되어, 상기 균형추 통로를 통해 이동하게 하는,
압축기. - 청구항 15에 있어서,
상기 부분 원통형 돌출부는 하부, 상부 및 상기 하부와 상기 상부 사이에 배치된 각진 부분을 더 포함하며,
상기 상부는 상기 하부에서의 내경보다 큰 내경을 가지며,
상기 립부는 상기 상부에서의 내경보다 작은 내경을 가지는,
압축기. - 청구항 16에 있어서,
상기 균형추 통로는 상기 부분 원통형 돌출부의 상부에 배치되는,
압축기. - 쉘;
상기 쉘에 대해 회전 가능하게 고정되는 스크롤 부재를 포함하는 압축기구;
구동 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 베어링 하우징;
상기 쉘에 대해 회전 가능하게 고정되고 상기 베어링 하우징에 부착되며, 중심 슈라우드 통로를 정의하는 내부 표면을 포함하는 환형 본체를 구비하는, 슈라우드;
상기 쉘에 대해 고정되며, 고정자 통로를 정의하는 외부 표면을 구비하는 고정자;
상기 구동 샤프트에 부착되고, 상기 고정자의 내부 표면과 이격된 외부 표면을 구비하는 회전자로서, 상기 고정자의 내부 표면과 상기 회전자의 외부 표면은 중심 슈라우드 통로 및 고정자 통로와 유체 연통하는 배출 간극을 정의하는, 회전자;
상기 스크롤 부재의 상면과 상기 슈라우드의 하면 사이에서 연장되며, 상기 고정자 통로와 유체 연통되는 제 1 연속 통로; 그리고,
상기 고정자의 엔드 턴 지지부들의 상면과 상기 스크롤 부재의 상면 사이에서 연장하며, 상기 엔드 턴 지지부들에 정의된 중심 엔드 턴 지지 통로와 유체 연통하는, 연속 통로를 포함하는,
압축기. - 청구항 1에 있어서,
상기 압축기는, 상기 스크롤 부재의 상면과 상기 베어링 하우징의 하면 사이에서 연장하며, 상기 슈라우드의 외부 표면과 상기 쉘의 내부 표면 사이의 슈라우드 간극과 유체 연통하는, 연속 통로를 더 포함하는,
압축기. - 고정자, 슈라우드 및 베어링 하우징을 포함하며, 상기 슈라우드가 상기 베어링 하우징 및 상기 고정자에 대해 고정되는, 압축기의 내부 압축기 어셈블리를 베이스 고정구에 배치하고;
상기 압축기의 쉘의 내주면을 상기 내부 압축기 어셈블리의 방사상 최외측 표면과 정렬하고;
상기 쉘을 가열하고 상기 쉘을 상기 내부 압축기 어셈블리 주위에 배치하고;
상기 쉘이 주위 온도로 되돌아가게 함으로써 상기 쉘과 상기 내부 압축기 어셈블리 사이에 수축 끼워 맞춤을 생성하고;
상기 슈라우드의 상면으로부터 연장하는 복수의 정렬 핀을 상기 베어링 하우징의 하면에 정의된 복수의 정렬 구멍과 정렬하고; 그리고,
상기 고정자와 회전자 사이의 간극 내에 적어도 부분적으로 하부 균형추 커버를 부분적으로 배치하여, 상기 고정자의 내부 표면이 상기 하부 균형추 커버의 외부 표면과 접촉하고 상기 회전자의 외부 표면이 상기 하부 균형추 커버의 내부 표면과 접촉하도록 함을 포함하는,
방법. - 삭제
- 청구항 20에 있어서,
상기 방법은 나사를 사용하여 하부 베어링 하우징에 하부 베어링을 부착하고; 그리고,
상기 나사를 사용하여 상기 쉘을 배치한 후에, 하부 베어링 어셈블리의 위치를 조정함을 더 포함하고,
상기 하부 베어링 어셈블리는 상기 하부 베어링 및 상기 하부 베어링 하우징을 포함하는,
방법. - 삭제
- 청구항 20에 있어서,
상기 방법은 상기 쉘의 배치 후에, 상기 고정자와 상기 회전자 사이의 간극으로부터 상기 하부 균형추 커버를 제거함을 더 포함하는,
방법.
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