KR20010022907A

KR20010022907A - 2단 왕복 압축기와 이것을 이용한 ｈｖａｃ시스템 및 그방법

Info

Publication number: KR20010022907A
Application number: KR1020007001512A
Authority: KR
Inventors: 죠셉에프 롭렛; 마이클알 영; 존더블유주니어 톨버트; 데이비드티 몽크; 필립씨 와그너; 조 티 힐; 레리 피핀; 로버트비 피터스
Original assignee: 브리스톨 콤프레서즈 인코포레이션
Priority date: 1997-08-14
Filing date: 1998-08-13
Publication date: 2001-03-26
Also published as: US6591621B2; CN1192165C; EP1003971B1; US6092993A; BR9811903A; US20020170301A1; WO1999009319A8; CN1271406A; US6389823B1; IL134413A; WO1999009319A9; WO1999009319A3; WO1999009319A2; IL134413A0; DE69832882D1; DE69832882T2; US6331925B1; US6953324B1; US6132177A; EP1003971A2

Abstract

본 발명은 2단 왕복 압축기와 이것을 이용한 HVAC 시스템 그리고 그 방법에 관한 것으로, 편심된 크랭크 핀을 갖는 크랭크 샤프트와, 이 크랭크 샤프트를 정역방향으로 회전시켜 주는 모터와, 상기 크랭크 핀에 회전가능하도록 장착된 편심된 두방향 캠으로 구성되어 있다. 상기 크랭크 샤프트와 캠은 모터가 정방향으로 회전할 때에 제 1행정을 수행하고 모터가 역방향으로 회전할 때 제 2행정을 수행하도록 결합되어 있다. 또한, 상기 캠과 크랭크 핀은 안정화 수단을 포함하여 크랭크 핀에 대한 캠의 상호 회전을 제한하게 된다. 윤활장치는 크랭크 샤프트와 캠 사이의 표면과 상기 컨네팅 로드의 캠과 베어링 표면 사이에서 윤활작용을 하게 된다. 또한, 상기 모터를 제 1파워 로드에서 정방향으로 회전시켜 주고 제 2파워 로드에서 역방향으로 회전시켜 주도록 제어하게 된다. 또한, 모터용 보호기도 제공된다. 부가적으로 에어 컨디션과 열펌프에 왕복 압축기가 적용된 시스템이 공개된다.

Description

2단 왕복 압축기와 이것을 이용한 ＨＶＡＣ시스템 및 그 방법{Two stage reciprocal compressors and associated HVAC systems and methods}

본 발명은 2단 왕복 압축기에 관한 것으로, 미국 특허 제4,838,769호에서 보여주는 것과 같은 스코치 요크 압축기를 포함하는 2단 왕복 압축기에 관한 것이다. 이러한 압축기에서는, 피스톤의 왕복운동이 크랭크 핀에 회전가능하도록 장착된 베어링을 갖는 컨넥팅 로드나 이와 유사한 컨넥팅 구조로 피스톤에 장착되는 크랭크 핀의 궤적에 의해 효과적으로 이루어지게 된다.

본 발명에 따르는 압축기는 특히 다단 실린더의 냉매 압축기인 가스 압축기를 포함하게 되며, 이 가스 압축기에는 적어도 하나의 피스톤에 장착된 컨넥팅 로드 베어링이 크랭크 핀에 회전가능하도록 결합된 편심캠에 취부되어 있다. 상기 편심캠은 크랭크 샤프트 구동 모터와 크랭크 샤프트의 회전을 제어하여, 크랭크 핀의 행정 길이를 길게하거나 짧게 하거나 피스톤 행정을 조절해 주게 된다. 이러한 행정이나 행정의 조절은 원하는 고압력의 냉매 행정 용적을 뽑을 수 있게 되어 부하가 변하는 상황에서도 쉽게 상기 압축기 효율을 유지시켜 주게 된다.

본 발명에서 적용하는 행정 스위칭 압축기(throw switching compressors)는 미국 특허 제4,479,419호, 제4,236,874호, 제4,494,447호, 제4,245,966호, 그리고 제4,248,053호에 기술되어 있으며, 실시예에서 상세하게 기재되어 있다. 이들 특허에서, 상기 크랭크 핀 저어널은 저어널을 구성할 수 있도록 편심된 하나의 인너 저어널과 하나 이상의 아웃터 저어널로 이루어져서 결합되어 있으며, 상기 인너 저어널은 크랭크 핀 샤프트의 외표면을 이루게 되고, 상기 아웃터 저어널은 편심캠 또는 링의 형태로 이루어져 있으며 상기 인너 저어널에 회전가능하도록 결합되어 있다. 상기 컨넥팅 로드의 베어링은 상기 저어널의 단부 외주면에 결합되어 있다.

이들 특허에서, 크랭크 샤프트로부터 컨넥팅 로드쪽으로 동력을 전달시켜 주는 트레인의 모든 저어널과 베어링 표면은 일반적으로 원형으로 이루어져서 인너 저어널상에 설치된 아웃터 저어널과 저어널의 단부에 설치된 컨넥팅 로드 베어링이 회전운동이 가능한 구조로 이루어져 있다. 이러한 양쪽 방향으로의 회전운동은 상기 인너 베어링 표면에 대하여 저어널 단부에 설치된 아웃터 저어널 표면에 편심을 유발시키게 되고 크랭크 샤프트의 회전축으로부터 크랭크 핀의 샤프트의 직경을 변화시켜 결국 크랭크 핀의 행정과 피스톤의 행정을 변화시키게 된다.

이를 상기 미국 특허 제4,479,419호를 참조하여 설명하면, 상기 크랭크 핀(34)상에 설치된 캠(38)의 각 위치(angular positioning)는 크랭크 핀(34)과 같은 크랭크 샤프트의 부분에 형성된 한쌍의 구동멈춤쇠(상기 특허 제4,479,419호에서는 도시하지 않았지만 다른 특허 제4,494,447호에서 "끝단(end points)로 표기되어 58,60으로 도시됨)와 상기 캠(38)에 형성된 구동 꺽쇠(48)에 의해 이루어지게 된다. 이러한 멈춤쇠와 꺽쇠는 별도의 각 위치에 위치하여 크랭크 샤프트가 한쪽 방향으로 회전하게 되면 멈춤쇠 중의 하나가 꺽쇠의 일측에 걸리게 하여 크랭크 핀 상에서 원하는 첫번째 각 위치로 회전시켜 피스톤의 행정 길이를 얻게 된다. 일반적으로, 크랭크 샤프트를 반대로 회전시키게 되면 첫번째 각 위치 상태는 끝나게 되고 다른 멈춤쇠가 회전하여 꺽쇠의 반대쪽 측면에 걸리면서 크랭크 핀 상에 미리 설정된 2번째 각 위치까지 캠을 회전시켜 피스톤의 행정 거리를 달리하게 된다. 이러한 각 위치는 여기에서 끝단 또는 멈춤쇠-꺽쇠 정션(junction) 또는 접촉 정션으로 표기되어 있으나, 이하 정션(junction)으로 표기한다.

또한, 적어도 크랭크 핀의 각 단부가 연결되는 이루어지는 캠의 회전 부분은 캠의 관성이나 이 캠의 아웃터 저어널 상에 설치되는 컨넥팅 로드의 단부 베어링의 회전 드레그로 얻게 된다.

이미 주어진 크랭크 핀의 행정에 있어서, 피스톤 행정 수단의 가능한 최대치는 인너 베어링 표면과 캠의 아웃터 저어널 표면의 편심 정도에 기인한다는 것은 명백하다. 편심정도가 클수록 크랭크 핀에 설치된 캠의 각 위치에 따라 행정을 증감시켜 주게 된다. 이 때문에, 적당한 편심은 상기 크랭크 핀의 궤도축이 크랭크 샤프트의 궤도축과 일치하게 되고, 이에 따라 크랭크 핀의 행정과 피스톤 행정을 제로로 둘 수 있게 되어 행정과 피스톤 그리고 실린더를 조정할 수 있게 된다. 행정이 제로이거나 양의 모드에서, 완전하게 조정된 피스톤은 감소 용적 모드에서 압축기의 작동이 진행되는 동안에 그 상단 중심과 하단 중심사이에서 이론적으로 1/2방식으로 남게 된다.

상술한 바와 같이, 동력 전달 트레인을 포함하는 모든 저어널과 베어링은 최근의 기술적 능력 내에서 원형으로 제작하여 사용하고 있으며, 다른 하나와의 접촉에 의하 회전에 있어서도 특별한 마찰이 없이도 가능하다. 이렇게 꺽쇠의 일측면이 주어진 시간에 멈춤쇠에 걸리게 되면 어떻게 캠이 최소한의 힘으로 멈춤쇠에 의해 구동될 때 크랭크 핀에서 캠의 동시 회전과 정션을 분리할 수 있을까? 이 분리는 부하가 변하는 상황에서 최대 압축기을 얻는데 필요한 것을 방해하는 계획되지 않은 피스톤의 운동이나 행정의 과다로 이루어지게 된다. 상기 특허를 종합해 보면, 상기 정션은 단순히 캠의 관성에 의해 얻어지게 되는 것이다.

미국 특허 제4,494,447호는 가스 스러스트, 피스톤 로드의 관성과 원심력과 가스 토크의 회젼력이 캠을 불안정하게 한다는 불안정한 현상에 대하여 언급하고 있다. 그렇지만 이 특허에서는 제로 행정 피스톤 모드에 대해서는 명확하게 드러나 있지 않다. 물론, 이 특허에서 "-----진동의 가능성을 막기 위한 힘은 마찰력, 다양한 드래그 부하 그리고 캠 관성력----"이라고 하는 부분이 있지만 가변 정도나 모든 냉매 압축기에서의 상술한 여러가지 힘의 교환으로 나타나게 되고, 특히 제로 피스톤 행정 모드에서의 불안정한 문제점을 해결할 수는 없다.

그래서, 이 특허에서는 안정화을 얻기 위한 구조물이 공개되었는데, 이 구조물은 원하는 위치에서 캠을 고정시켜 주는 것이다. 상기 구조물은 약 270°간격으로 떨어진 단부에 멈춤쇠(58,60)를 구비하여 상기 특허의 첨부도면 도 4와 도 5에서 도시한 바와 같이, 원심력 토크 "CFT"가 회전하는 캠의 단부에 멈춤쇠와 꺽쇠에 의한 접촉을 유지하는 쪽으로 개발한 것이다. 또한, 이 특허에서 공개한 것에 따르면, 상기 CFT는 이 특허의 첨부도면 도 6과 도 7에서 도시한 바와 같이 상기 크랭크 샤프트 축(30a)와 크랭크 핀 축(32a)를 통과하는 행정 축으로부터 떨어진 캠의 질량(62)의 중심을 원래의 위치로 되돌아 가게 하는 것으로 발생하게 된다.

본 출원인은 전형적인 압축기의 작동 조건에서 크랭크 핀 저어널에서 캠의 관성만으로 정션의 안정성과 유동력을 받는 상태에서 행정의 변화로부터 벗어나는 것에 대해서 비효율적이라는 것을 발견하게 되었으며, 더욱이 이론적으로 이러한 문제를 완전히 해결할 수 있는 실린더가 없다는 것을 알게 되었다. 또한, 이러한 압축기는 판로를 넓히는데 적당하지 않게 되었다.

간단히 말해서, 종래의 기술로 알려진 2단 압축기에서 그 구조나 특성 그리고 HVAC 시스템 및 여기에 적용하는 방법에 개선이 필요하게 되었다.

본 발명은 2단 왕복 압축기와 이 압축기를 적용한 온열기 및 에어 컨디션 시스템과 그 방법에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 하나 또는 그 이상의 왕복 피스톤이 갖는 행정 길이가 압축 용적을 변화시켰을 때 안정성을 가질 수 있는 압축기에 관한 것이다. 또 다른 목적은 이러한 압축기의 행정 블럭과 윤활장치를 개선하는데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 상기 압축기의 크랭크 샤프트 구동모터를 작동시켜 주는 단일 전기 회로를 제공하여, 행정을 증감시켜 주기 위한 상기 구동모터의 회전이 정상적으로 구동되고 특히 시동 초기에 전류 용적의 감소를 효율적으로 처리할 수 있게 한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 2단 압축기를 적용한 새로운 에어 컨디션과 열 펌프 시스템과 그 방법을 제공하는 것으로, 더욱 바람직하기로는 2단 요소를 포함하는 시스템에 관한 것이다.

도 1은 냉매 압축기를 명확하게 보여주기 위한 각 구성요소와, 본 발명의 편심캠을 한정하는 바닥의 크랭크 핀 행정과, 상기 크랭크 핀의 최대 행정 상태의 활동 모드를 보여주는 상기 캠과, 피스톤 헤드에 압력 변형 유입 랩이 구비되어 있으며 압축실의 압력을 강하시켜 주는 피스톤이 구비된 본 발명에 따른 냉매 압축기의 단면도,

도 2는 캠의 정점이 피스톤의 중심 위치에 있게 하여 크랭크 핀의 행정이 제로로 되는 양의 모드에 있는 캠을 도시한 도 1에서의 바닥의 피스톤과 크랭크 샤프트의 행정 영역을 보여주는 단면도로,

도 3은 도면부호 1-4로 표기된 사이클의 분할영역을 가지고 있으며 양의 위치에서의 피스톤을 나타낸 도 2의 구조에서 양의 행정 사이클을 설명하기 위한 도면,

도 4는 원심력으로 작동되는 래칭 구조를 보여주기 위한 도 2에서의 4-4를 따라 단면한 단면도,

도 4a는 라인 4A 방향에서 상면에서 본 도 4의 래칭 구조의 평면도,

도 4b는 도 4a에서의 4b-4b선을 따라 절개한 단면도,

도 4c는 래칭 또는 구동 모드에서 도 4의 안정화 수단의 바람직한 구조와 구성을 나타내는 측면도,

도 4d는 첨부도면 도 4c에서의 안정화 수단을 나타내는 평면도,

도 4e는 래치의 풀림 또는 멈춤 모드에 있는 첨부도면 도 4c의 안정화 수단을 나타내는 측면도,

도 5는 안정화 구조의 작동으로 압력 디퍼렌셜을 보여주는 단면도,

도 6은 도 5의 안정화 구조의 다른 변형 상태를 보여주는 일부 확대 단면도,

도 7은 도 2에서 4-4선을 따라 절개한 단면도로, 크랭크 핀 저어널에 글로브와 O-링을 제공하여 캠 베어링 표면과 슬라이딩되는 상태를 보여주는 단면도,

도 8은 마찰 드레그를 향상키고 상기 정션을 얻을 수 있게 하는 압력 롤러와 같은 메카니컬 수단을 보여주는 도 2의 화살표 방향으로 4-4선을 따른 베어링-저어널 영역을 나타내는 단면도,

도 9는 도 13의 롤러를 장착용 체결구를 보여주는 도 8에서의 9-9선을 따라 절개한 단면도,

도 10은 마찰 드레그의 안정화 장치를 보여주는 첨부도면 도 5와 같은 단면도,

도 11은 마찰 드레그 수단의 변형된 형태를 보여주는 단면도,

도 12는 스프링 리드 타입의 흡입밸브와 배출밸브를 보여주는 도 1의 밸브 부분을 나타내는 단면도,

도 13은 닫혀 있는 리드 밸브가 점차적으로 열리면서 밸브판의 흡입구를 통해 틈새로 압력 강하가 일어나는 것을 보여주는 양의 압력 적용 수단의 사용 상태를 보여주는 도 12에서의 단면도,

도 14는 실린더 벽을 통해 압력 강하가 이루어지고 크랭크 케이스의 가스-오일 영역으로부터 제거된 위치에서 압축기의 저압측으로 제공되는 도관 수단을 통해 연결되는 압축기의 일부를 보여주는 도 1에서의 단면도,

도 15는 하나 또는 그 이상의 직경이 작은 압력 강하 홀을 갖는 피스톤의 단면도,

도 16은 피스톤이 명확하게 보이도록 한 크랭크 케이스부의 단면도,

도 17은 부유된 흡입밸브를 갖는 피스톤을 도시한 도 6에서의 파단부를 보여주는 단면도,

도 18은 누설 흡입 모드에서 스프링 압축 링과 글로브 구조를 보여주는 피스톤부의 측단면도,

도 19는 도 18에서의 19-19선 단면도,

도 20은 밀봉 압축 모드에서의 링을 보여주는 도 18의 도면,

도 21은 도 20에서의 21-21선을 따라 절개한 단면도,

도 22는 정션을 안정화시켜 주기 위해 CFT를 향상시킨 적절한 무게를 갖는 복수의 멈춤쇠를 갖는 캠의 저면도,

도 23은 도 22에서 도면지를 90°회전시킨 캠의 측면도,

도 24는 도 22의 캠을 나타내는 평면도,

도 25는 도 2의 캠을 이용하기 위한 단일 꺽쇠 부싱을 나타내는 측면도,

도 26는 도 25의 부싱을 나타내는 평면도,

도 27은 도 26의 27-27선을 따라 절개한 것으로 크랭크 샤프트의 단부에서 도 22의 캠과 도 25의 부싱의 결합 상태를 보여주는 일부 단면도,

도 28은 pacified 피스톤을 나타내는 확대도,

도 29는 최대 행정 모드와 같은 작동 상태에 있는 도 28의 피스톤을 나타내는 확대도,

도 30은 두개의 피스톤을 최대로 작동시켜 주기 위한 모터 회로의 전기 흐름도,

도 31은 하나의 피스톤을 최대로 작동시켜 주기 위한 도 30의 회로 흐름도,

도 32는 압축에서 도 1과 도 2에서의 압력 강하 흡입 밸브 디스크의 구조를 설명하는 실린더, 피스톤과 비드 구조를 나타내는 단면도,

도 33은 실린더가 작동하는 동안에 상기 밸브 디스크의 구조를 설명하기 위한 도 32의 흡입 밸브부를 나타내는 확대도,

도 34는 흡입행정에서 상기 블배 디스크부를 보여주는 도 33에서의 단면도,

도 35는 종래의 실린더용 행정 데이터를 보여주기 위한 도 3에서의 유사한 도면,

도 36은 도 35와 유사한 것으로 종래의 행정 데이터를 보여주기 위한 도면,

도 37은 도 22와 유사한 것으로 최대 작동 피스톤에서 원하는 CFT를 측정할 수 있는 지를 보여주는 도면,

도 38은 도 37과 유사한 도면으로 원하는 CFT를 계산하고 그 방법을 보여주기 위한 도면,

도 39는 전형적인 압축기의 측면이나 헤드 쪽과 같이 실린더의 상부 쪽을 보여주기 위한 두 실린더 압축의 일부 단면도,

도 40은 도 39에서 화살표 방향으로 40-40선을 따라 절개한 절개부를 보여주는 단면도,

도 41은 편심축과 크랭크 핀을 설명하기 위해 크랭크 샤프트와 캠이 결합상태를 보여주는 사시도,

도 42는 도 41의 크랭크 샤프트와 캠의 결합 상태를 보여주는 사시도,

도 43은 두 실린더 모드의 작동을 설명하기 위해 도 41에서의 크랭크 샤프트와 캠 결합체를 나타내는 사시도,

도 44는 단 실린더 모드의 작동을 설명하기 위한 도 41에서의 사시도,

도 45a와 45b는 본 발명에 따른 윤활장치의 일실시예에서 크랭크 핀 샤프트와 여기에 형성된 2개의 각도 포지션을 나타내는 단면도,

도 47a와 47b는 윤활장치의 다른 실시예를 나타내는 단면도,

도 48은 본 발명에 따른 세단자 모터의 보호기를 나타내는 도면,

도 49는 본 발명에 따른 보호기의 단면도,

도 50은 2단 압축기를 포함하는 에어 컨디션 시스템을 나타내는 사시도,

도 51은 2단 압축기를 포함하는 열 펌프 시스템을 나타내는 사시도.

도면부호는 본 발명의 바람직한 실시예에서 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 가능한 동일 부호에 대해서는 도면에서도 같거나 유사한 부분을 나타낸다.

본 발명은 역회전이 가능한 2단 왕복 압축기와 이것을 이용하는 히팅과 에어 컨디션(HVAC) 시스템에 적용한 것을 개선한 것이다. 상기 압축기는 모터가 회전할 때 적어도 하나의 피스톤 행정을 변화시켜 줄 수 있도록 구성된 적어도 하나의 편심캠을 포함하고 있다. 이러한 압축기는 단일 압축실과 피스톤 또는 다단 압축실과 이에 대응하는 피스톤이 구비되어 있다. 만일 상기 압축기가 단일 피스톤 압축기라면, 상기 피스톤은 한쪽 방향으로 최대 행정만큼 작동하게 되고 그 반대방향으로는 이보다 줄어든 행정(예로, 절반 정도의 행정)만큼 작동하게 된다.

복식의 피스톤 실린더에서 각 피스톤이 갖는 최대 행정은 주어진 상황에 따라 최적의 조건을 갖출 수 있도록 그 길이를 같게 하거나 다르게 제작하게 된다. 편심된 두개의 포지션 캠에 의해 구동되는 피스톤의 최소 행정은 제로에서 최대 행정보다 작은 행정 길이로 천천히 변하게 된다. 원하는 행정 길이는 크랭크 샤프트의 편심 정도나 각 피스톤을 구동시켜 주는 크랭크 샤프트와 캠의 조합에 의해 얻게 되며, 그 길이는 주어진 상황에 맞는 최적의 출력을 얻는데 관련이 있다. 일예로, 상기 압축기는 두개의 압축실과 피스톤, 편심 피스톤을 사용하여 가변 행정을 갖는 하나의 피스톤을 가지고 있다. 이러한 압축기에서, 상기 캠에 의해 구동되는 피스톤은 캠이 제 2 포지션에 있을 때에 제로 행정을 가지도록 제작하거나 두번째 피스톤을 갖는 압축기에서 짧은 행정을 가지도록 제작하여, 상기 압축기가 상기 피스톤이 같은 행정에서 최대 용적을 가지고 하나의 피스톤은 모터의 회전에 의해 일부 용적에서 행정을 가지지 못하도록 제작되어 있다. 이는 편심캠을 180°회전할 수 있게 제작하여 피스톤 중에서 하나의 중심선을 크랭크 샤프트의 중심선에 맞추는 것으로 실현하게 된다. 이와 같은 압축기는 100%와 50%의 출력값을 갖게 된다. 이와 유사한 두개의 실린더를 갖는 압축기는 출력의 40%를 제공하는 하나의 피스톤과 나머지 60%를 차지하는 피스톤의 행정을 제로로 감시키는 것으로 그 출력이 60%와 40%를 차지하게 된다. 이러한 가변 옵션은 특유의 로드 특성을 갖는 압축기를 제공함으로서 가능하게 된다.

다른 실시예에서, 상기 압축기는 세개 또는 네개의 압축실과 피스톤을 구비하도록 제작할 수 있으며, 이때에는 편심캠에 의해 하나나 두개가 구동되도록 제작하게 된다. 결과적으로, 로드 특성을 넓게 가변시킬 수 있는 압축기는 다양하게 제작할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예는 첨부도면을 참조하여 설명한다. 상기 가변 용적을 갖는 가스 압축기는 더블 피스톤(26,28)이 구비되어 있다. 상기 압축기는 각각의 피스톤(26,28)이 장착된 실린더(32,34)로 이루어진 실린더 블럭(29)을 포함하고 있다. 또한, 상기 압축기는 흡입밸브(38)와 배출밸브(40)를 가진 밸브판(36)을 포함하고 있다. 물론, 상기 흡기 밸브는 미국 특허 제5,080,130호와 제5,106,278호에서와 같이 피스톤 헤드에 장착되고 상기 밸브판에는 흡입밸브를 필요로 하지 않는다는 것이 알려져 있다.

크랭크 샤프트(42)는 회전가능하도록 블럭에 장착되어 크랭크 샤프트 또는 편심(44,46)을 제공하게 된다. 컨넥팅 로드(48,50)는 각각 일단부(58)에 베어링(56)이 형성되고, 타단부(62)에 리스트 핀(wrist pin)이 형성되어 있다. 상기 편심캠(64)는 적어도 하나의 크랭크 핀에 회전가능하도록 장착되고, 적어도 하나의 베어링(56)은 상기 캠에 회전가능하도록 설치된다. 첨부도면 도 4에서 도시한 바와 같은 일실시예에서, 구동멈춤쇠(66,67)는 미리 설정된 각도 포지션 상에 오도록 크랭크 샤프트에 형성되고, 구동 꺽쇠(68)는 미리 설정된 각도 포지션 상에 위치하도록 상기 캠에 형성되어 있다.

두개의 멈춤쇠는 그 사이에 위치하도록 하나의 꺽쇠가 형성되거나 두개의 꺽쇠는 그 사이에 위치하도록 하나의 멈춤쇠가 형성되어 있다. 상기 멈춤쇠와 꺽쇠는 크랭크 핀 상에서 캠의 회전에 대한 각도를 제한하거나 엔드 포인트를 한정해 주게 된다.

상기 압축기 쉘(72) 내에 설치된 역전가능한 모터(70)는 작동 전기 신호에 맞춰 크랭크 샤프트를 선택적으로 구동시켜 주게 되고, 상기 캠은 멈춤쇠와 꺽쇠가 정션을 구성함에 따라 이에 응답하여 크랭크 샤프트를 일방향으로 회전할 수 있도록 상기 엔드 포인트를 회전시켜 주게 되며, 상기 크랭크 샤프트를 반대 방향으로 회전할 수 있도록 다른 엔드 포인트를 회전시켜 주게 된다.

안정화 메카니즘과 장치

상술한 역전가능한 2단 압축기에서, 복잡한 형상의 캠이 상황에 따라 구동되는 동안에 멈춤쇠와 꺽쇠 사이에서 이루어진 정션을 분리시켜 주게 된다. 이러한 분리는 압축기의 신뢰성과 유용성에 있어서 반대로 해를 주게 된다.

예를 들어, 출원인은 캠이 크랭크 핀 상에서 제로 피스톤 행정을 산출할 수 있도록 회전되는 특별한 경우를 발견하게 되었는데, 압축실에서 생성된 불명확한 압력(예로, 압축기의 저압측보다 높은)보다 큰 임의로 발생된 압력이 피스톤과 컨넥팅 로드에 작용하게 되며, 이는 상기 캠이 제 1사분면(첨부도면 도 3을 보라) 내에서 크랭크 핀 상에서의 회전을 야기시켜 상기 정션을 분리시키게 된다. 이러한 압력은 비작동 실린더에서 배출밸브를 통한 고압에서의 누설과 적정 모드에서 압축기를 구동시키게 된다. 또한, 이러한 압력은 상기 피스톤을 바닥의 중심으로부터 행정의 절반 정도만큼 움직이게 하여, 비작동 실린더의 체적을 반으로 감소시켜 분리를 야기할 수 있는 충분한 압력을 만들어 내게 된다.

이러한 분리 현상은 감지에 어려움이 있으며 원하는 않는 피스톤 행정의 길이 변화를 발생시키게 된다. 물론, 출원인은 이러한 분리 현상으로부터 발생된 몇가지 문제점을 발견했는데, 멈춤쇠와 꺽쇠가 빠르고 강한 재결합으로 발생되는 찰칵 거리는 소음의 발생, 특히 제 2사사면에서 분리각이 우발적인 압력에서 위아래로 순환과 함께 제로로 떨어지게 된다.

이 경우에 상기 피스톤은 크랭크 샤프트의 회전으로 최대 행정 위치에 있게 되는데, 출원인은 재팽창 가스와 같은 압축 행정에서에 배기되지 않은 압축 가스에 의해 그 흡입 행정의 시작에서 피스톤에 가해지는 압력이 제 1사면에서의 정션을 분리시키게 된다. 그래서, 이러한 분리 현상은 계속 진행되어 제 2사사면에서 점점 커지게 되는데, 피스톤과 컨넥팅 로드의 질량의 합으로 생기는 선형 관성이 캠 상에서의 회전력을 유지시키고 이것과 꺽쇠를 멈춤쇠의 저부로 움직이게 하여 크랭크 핀의 선형 속도가 저부의 중심으로 떨어질 때까지 계속된다. 이러한 조건에서, 상기 제 2사사면에서 멈춤쇠와 꺽쇠가 반복하여 이루어지는 결합에 의해 실질적인 운동량과 충격을 초래하게 된다.

또 다른 정션의 불안정화를 초래하는 주된 요인은 크랭크 핀의 저부 회전으로 발생되는데, 상기 압축실에서 생기는 저감 압력이 임의의 압력을 피스톤에 가하여 실린더 안쪽으로 급격하게 밀게 되고, 이에 따라 상기 멈춤쇠의 진행으로 캠을 회전시켜 분리 현상을 가중시키게 된다. 그래서, 상기 압축실 내의 압력이 급격하게 압축 행정을 증가시키게 되어, 상기 피스톤의 선형 속도가 크랭크 핀의 궤도 속도를 떨어뜨리고 상기 멈춤쇠가 소음과 외력을 가지고 꺽쇠에 부딛히면서 충격을 가하게 된다.

본 발명은 편심캠을 조정하여 행정의 안정화 구조를 포함하고 있는데, 반대 위치에 형성된 엔드 포인트에 캠을 위치하게 한 상기 구조는 상기 크랭크 샤프트에 구동 멈춤쇠 수단과 상기 캠에 구동 꺽쇠 수단이 구비되어 있다. 상기 안정화 구조는 후술하는 것 중에서 적어도 하나를 포함하게 된다.

(A) 후술하는 잠금수단으로부터 선택된 양의 잠금수단

(a) 상기 엔드 포인트에서 각각 원심력에 의해 물리거나 풀리도록 구성된 구성요소가 상기 크랭크 샤프트와 캠에 형성된 래칭수단과, 그리고

(b) 상기 엔드 포인트에서 크랭크 핀 샤프트와 캠에 사이 반대 각도로 작동하거나 갑자기 연동과 비연동을 하도록 상기 크랭크 샤프트와 캠에 형성된 구성요소를 포함하는 압력 차동 작동수단;

(B) 상기 캠과 크랭크 샤프트에 형성된 작동요소를 가지면서 상기 크랭크 핀 샤프트에서 캠을 회전시켜 주는 불안정력으로 연동되어 상기 엔드포인트의 어느 한곳에서 정선을 분리시켜 주는 마찰 드레그 수단

(C) 상기 압축기의 저부와 실린더의 압축실 사이의 압력차를 최소화시켜 주는 압력 조정수단

압축기가 작동되는 상황에서 상기 엔드 포인트의 양쪽에 각 정션에 안정화 구조를 구비해야 하는 필요성에 대해서 고려하지 않고, 상기 각 엔드 포인트에 상술한 안정화 구조를 적어도 하나 제공하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 이루어진 (A), (B) 그리고 (C) 중에서 적어도 하나 이상으로 이루어진 본 발명에 따른 안정화 장치는 첨부도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명하게 되는데, 첨부도면 도 4-6은 (A)의 실시예를 보여주는 도면이고, 첨부도면 도 7-11은 (B)의 실시예를, 그리고 첨부도면 도 12-21은 (C)의 실시예를 나타낸다.

첨부도면 도 3은 상기 캠(64)이 크랭크 샤프트의 센터축(74)이 크랭크 샤프트(76)과 캠의 중심 또는 회전축(59)을 관통하여 상기 크랭크 핀에 의해 이루어지는 궤적의 중심축이 크랭크 샤프트의 회전축과 일치하도록 설치하여 안정적인 방위를 갖게 하는 것을 보여주고 있다. 이와 같은 캠의 설치는 크랭크 핀을 재구성하여 크랭크 샤프트의 질량과 형상을 이루게 된다. 첨부도면 도 3에서 보는 바와 같이, 상기 크랭크 핀의 각 회전 또는 궤적은 상술한 불안정화력과 후술할 안정화 구조를 고려하여 1-4사분면으로 나뉘어져 있다.

첨부도면 4, 4a 그리고 4b에서, 도며부호 78은 상기 래칭 수단의 일시예를 나타내는 것으로, 상기 멈춤쇠와 꺽쇠를 이송시켜 주는 부싱(88)의 스커트부(86)와 같은 크랭크 샤프트부에 피봇핀(84)으로 장착된 레버(82)의 단부(81)에 5-10온스 정도의 메스(80)를 포함하고 있다. 걸림부재(90)는 상기 레버의 중간 부분에 형성되어 있으며, 상기 크랭크 샤프트의 회전으로 메스(80)에 가해지는 원심력 "F"(첨부도면 도 4를 보라)가 윗쪽으로 가해짐에 따라 멈춤쇠(66)에 꺽쇠(68)를 고정시켜 주게 된다.

상기 크랭크 샤프트가 회전하여 천천히 아래로 내려 감에 따라 메스(80)의 무게가 원심력에 의한 고정력"F"와 피봇부재(90)보다 커지게 되고, 이에 따라 상기 캠의 회전하여 멈춤쇠(67)의 타단부에 위치하도록 꺽쇠(68)의 록킹이 풀리게 된다. 이러한 풀림작용은 첨부도면 도 4에서 도시한 바와 같이 크랭크 샤프트, 캠 그리고 러버 구조에서 첨부도면 도 4에서와 같은 구조적으로 수직인 상태로 있을 때 쉽게 일어나게 된다.

상기 장치(78)는 상술한 것과 같은 방법으로 멈춤쇠(67)와 꺽쇠(68)의 정션 작용을 얻을 수 있도록 멈춤쇠(67)의 근처에 있는 부싱 스커트(86)에 형성하게 된다. 부싱(88)은 플레이트(92,94)에 의해 상기 크랭크 샤프트와 부싱이 각각 크랭크 샤프트에 키 결합되어 있다. 물론, 상기 키결합은 이러한 목적으로 채용된 것이다.

첨부도면 도 4c, 4d 그리고 4e에서, 도면부호 130으로 도시된 부싱의 변경된 형태는 첨부도면 도 25-27의 130으로부터 보어 축(127) 상에서 180°회전시킨 것으로, 양측부(134,135)을 통해 래칭 암(132)이 피봇축(131)에 피봇고정된 개구부(131)를 가지도록 디자인 된 보스를 포함하는 안정화 수단(138)이 구성되어 있는 것을 보여 주고 있다. 상기 래칭 암(132)은 부싱의 길이방향으로 연장되어 있으면서 메스(136)가 형성되어 있다. 또한, 상기 래칭 암에는 첨부도면 도 4에서 보는 바와 같이 꺽쇠에 결합가능하도록 숄더(137)가 형성되어 있어서 크랭크 샤프트가 회전할 때 원심력에 의해 첨부도면 도 4e에서 도시한 바와 같은 풀림 상태로부터 상기 암(132)을 윗쪽으로 들어 올리게 된다. 이 실시예에서 다른 안정화 수단(138)은 부싱의 반대쪽 상단부에 형성하여 엔드 포인트에서 정션을 안정화시킬 수도 있다.

첨부도면 도 5에서, 상기 안정화 구조는 밀폐가능한 구멍(96)과 플런저(98)로 이루어져 있다. 상기 구멍(96)은 압축기가 작동하는 동안 압축유가 유입되며, 상기 멈춤쇠-꺽쇠 정션이 이루어지게 되면 오일 실이 상기 플런저(98) 주위에 형성되게 된다. 그래서, 상기 구멍으로부터 플런저가 빠지도록 캠에 힘이 작용하게 되면, 압력변화에 의해 상기 플런저를 구멍 안쪽으로 미는 힘을 가지게 된다. 물론, 모터의 회전으로 상기 캠의 내부 관성과 크랭크 샤프트의 가속력은 구멍으로부터 플런저를 미는 힘이 충분하여 정션이 풀리게 할 수 있다.

첨부도면 도 6에서, 첨부도면 도 5의 안정화 장치는 구멍(96)의 안쪽단이 크랭크 케이스의 상태에 따라 개구되도록 컷 아웃(100)을 형성하고, 여기(100)에 핀(104)이나 이와 유사한 것으로 스커트에 고정되는 얇고 고탄력성을 갖는 밸브(102)와 같은 첵크 밸브가 설치되어 있다. 상기 밸브는 그 닫혀진 상태에를 향하도록 탄성을 받으며 플런저(98)가 쉽게 구멍(96) 안쪽으로 삽입될 수 있도록 정션이 계속되는 동안에는 적은 유압에 대해서도 개구되도록 이루어져 있지만, 차동압이 계속되고 상기 플런저의 부적절한 탈거를 방지하기 위해서 닫혀지게 된다.

첨부도면 도 7에서, 상기 안정화 장치는 상기 캠의 베어링 표면(110)에 결합되어 크랭크 핀 샤프트 저어널 표면에 환상 글로브(108)를 형성하게 되는 O-링이 구비되어 있다. 상기 O-링은 저어널과 캠에 불안정화를 일으키는 힘에 의해 압도되지 않도록 드레그를 제공하게 된다.

첨부도면 도 8과 도 9에서, 상기 마찰 드레그는 롤러(61)에 의해 얻어지게 되는데, 바람직하기로는 상기 롤러(61)를 나이론, 테프론, 또는 이와 유사한 세미 하드 플래스틱 으로 제작하는 것이 바람직하며, 이렇게 제작된 롤러는 상기 샤프트(65)에 의해 캠(64)의 몸체에 형성되는 홈부(63)에 장착된다. 또한, 상기 롤러는 어떠한 원하는 안정화를 하는데 필요한 임을 제공하는 것이 가능하게 된다.

첨부도면 도 10은 도 5에서의 차동압력의 안정화 구조의 변형된 형태를 보여주는 것으로, 스커트(86)에 형성된 보어(73)를 통해 플런저(71)가 마찰력에 의해 O-링에 끼워지게 하는 방법으로 원하는 마찰 드레그를 얻을 수 있게 한 것이다.

첨부도면 도 11에서, 상기 마찰 드레그는 꺽쇠(68)상에 장착되는 볼(75)과 압축 스프링(77)에 의해 얻을 수 있게 한 것으로, 상기 크랭크 샤프트 상에 꺽쇠의 주위에 경사면(79)이 형성되어 있다. 상기 정션이 형성되면 볼은 경사면과 스프링의 작용으로 멈춤쇠를 향해 경사면(79)을 따라 내려가게 된다. 이러한 힘은 안정화를 방해하는 힘에 대해서 어느 정도 정션이 이루어진 상태를 유지해 주게 된다.

또한, 첨부도면 도 4-11의 안정화 구조에 대한 모든 실시예에서 멈춤쇠(67)에서 정션을 안정화를 기하고 있다. 물론, 특별한 압축기를 원하는 경우에, 상기 멈춤쇠(66,67)는 어떤한 각도 변위에서도 작동할 수 있도록 약 180°보다 크거나 작게 위치를 바꿔 형성하게 된다.

첨부도면 도 12-22, 도 32-34 그리고 도 39-40을 참조해 보면, 안정화 장치는 완전히 안정적이거나 부분적으로 안정된 실린더와 같이 작동중인 실린더의 압축실 내의 압력을 균일하게 해 주는 것을 보여주고 있다. 이러한 구조는 본 발명의 범주 내에 있다.

첨부도면 도 12는 흡입부분(81)과 배출부분(83)를 갖는 밸브판을 보여주고 있다. 흡입부(85)를 갖는 흡입부분(81)에서, 리드 타입의 흡입밸브(87)는 이미 알려진 방법으로 상기 밸브판의 일단부에 장착된 것을 보여주고 있다. 이 밸브는 첨부도면에서 보는 바와 같이 약한 탄성을 받아 조금 개구된 상태로 설치되어, 피스톤이 완전히 안정된 상태에 있을 때에 고압의 냉매 누설이 흡입밸브를 통해 불안정화를 야기하는 힘이 압축기의 저압부분 쪽으로 유도되도록 압축실로 향하도록 배기밸브를 열게 된다. 이 흡입밸브는 5-10온스 정도의 적은 힘에도 개구되도록 탄성지지되어 실린더의 재가동으로도 닫히게 된다.

첨부도면 도 12에서, 배출밸브(91)는 밸브판의 단부(93)에 고정되어 배출부(95)를 개폐시켜 주는 기능을 가지고 있다. 이렇게 특수한 배출밸브는 상기 배출부를 감싸며 밸브에 형성된 환상 글로브에 설치된 O-링에 의해 유도되지 않도록 제작되어 있다. 이러한 밸브는 완전하게 안정된 실린더의 압축실 내에서 생기는 압력을 감소시켜 주는데 도음을 주게 된다.

첨부도면 도 13에서, 상기 밸브(87)는 상기 판에 장착된 매우 약한 압축 스프링(99)에 의해 피스톤이 개구되어 경사진 상태를 보여주고 있다. 이 구조에서는 상기 압축기의 저면과 통하도록 밸브판의 흡입부분에 형성된 직경이 10-20마이크론 정도인 구멍(101)이 적어도 하나 이상 형성된 안정화가 이루어지는 실린더로서 안정화 수단을 보여 주고 있다.

첨부도면 도 14에서, 압력 저감용 통로(103)가 블럭의 외측부나 지시된 바와 같이 안쪽으로 형성되어 있으며, 이 통로는 압축실(105)과 연통되고 피스톤에 저부와 연통하는 출구로서 연장성형되어 오일-냉매의 혼합물로부터 압력을 제거하게 된다. 이렇게 실린더 벽에 형성된 구멍은 가스의 흐름 특성을 제한하여 후술하게 될 압력 제거를 하게 된다.

첨부도면 도 39와 도 40은 압력을 안정시키기 위해 블럭에 형성된 벤트 홀의 바람직한 예를 보여주고 있다. 첨부도면 도 39에서, 상기 압축기는 동일한 냉매 흡입장치를 갖는 3단 실린더 압축기이다. 바람직한 실시예에서, 상기 압축기는 모터의 회전방향을 고려하지 않고 최대 행정을 갖는 하나의 피스톤을 구비하여, 모터가 한쪽으로 회전할 때 두번째 실린더가 최대 행정을 갖고 이 실린더가 반대 방향으로 회전할 때 제로 행정을 가지도록 제작되어 있다. 벤트 홀(154)은 상술한 안정화된 피스톤을 갖는 실린더의 벽에 형성되어 있다. 상기 벤트부는 압축기의 흡입측과 유체 교환이 가능하도록 구성되어, 어떤 압력 변화도 안정화를 시켜 주게 된다. 바람직한 구현예에서, 상기 벤트부(154)는 안정화된 피스톤을 갖는 실린더에 형성된 흡힙구와 유체 교환을 할 수 있게 하고 이것이 안정화되는 시점에서 피스톤의 상면 위에 위치하도록 형성되어 있다. 이러한 것은 상기 압축기의 블럭에 형성된 블리드 체널에 의해 얻게 된다.

첨부도면 도 39-40은 벤트 홀을 형성하는 한가지 방법을 설명하는 것으로 본 발명에 따르는 압축기에 안정된 통로를 결부시킨 것이다. 하나의 홀(152)은 블럭에 크랭크 케이스의 덱(158)으로부터 흡입구부(156)의 안쪽으로 드릴로 뚫게 된다. 이 구멍의 덱 단부는 나중에 압축기를 조립할 때 밸브판으로 마감하여 막게 되며, 이 홀에 의해 형성되는 통로가 상기 흡입구와 유체 교환을 하게 된다.

그래서, 상기 실린더로부터 홀(152) 사이에 형성된 벤트부는 블럭에 형성하게 된다. 이는 상기 제 1홀과 실린더 보어 사이를 드릴로 구멍을 뚫어 형성하게 된다. 바람직하기로는, 상기 홀(150)은 실린더에 뚫는 구멍을 시작하는 위치에 작은 직경을 갖는 스텝 드릴로 형성하는 것이 좋다. 홀(150)은 실린더와 흡입부 사이에서의 유체 통로로서 홀(152)을 구획하게 된다. 상기 실린더로부터 떨어져 있는 이 홀(150)의 개구된 단부는 조립시 조그마한 코퍼 플러그 등과 같은 것으로 마감되어 있다.

상술한 벤트부와 통로는 충분한 유체를 통과시킬 수 있게 되어 피스톤이 안정화 모드에 있을 때 실린더에서 생성된 어떠한 압력도 안정화시켜 줄 수 있게 된다. 물론, 상기 홀은 피스톤이 작동 모드에 있는지 피스톤의 작동이 순차적으로 벤트부를 막거나 누설이 발생과 같은 것에 따라 크기와 위치가 결정된다.

다단 실린더 압축기에서는 캠과 벤트부(154)상에 적당하게 평형을 이루도록 하는 구성이 캠에 안정화를 주게 되며 최대와 감속된 상태의 용적 작용으로 발생되는 정션에서의 소음을 크게 줄이거나 그렇지 않으면 높혀주게 되는 것을 알 수 있다.

상기 벤트 홀의 직경에 대한 범위는 압축기의 안정화 구조와 작동 특성에 따라 결정된다. 특히, 상기 벤트부는 압축기의 효율에 영향을 주지 않고 충분하게 압력을 안정시킬 수 있는 크기로 제작하게 된다.

첨부도면 도 15는 도 12에서 설명한 구멍(101)과 같은 틈새(107)가 피스톤의 상부나 헤드(109)를 관통해서 형성되어 그 저부와 연통되도록 형성된 것을 보여주고 있다.

첨부도면 16에서, 상기 피스톤(26)에는 환형의 오일 글로브(111)을 형성하여 종래의 오일 펌핑 작용에 의해 상기 베어링과 레스트 핀에 오일을 공급시켜 주기 위해 상기 크랭크 샤프트와 컨넥팅 로드에 형성된 오일 체널이나 통로에 연결되게 하여 오일 공급구멍(112)을 통해 오일 교환이 가능하게 한 것이다. 작동 피스톤이 작동을 하는 동안에 펌핑 작용으로 글로브(111)에 압력을 주게 되고, 이 오일은 고압력 냉매가 저부로 유동하지 못하도록 상기 피스톤과 실린더 사이를 막아 주게 된다. 물론, 상기 피스톤이 양의 압력을 가지게 되면 상기 피스톤과 실린더 벽 사이에 형성된 틈새(113)이 밀폐되지 않고, 이에 따라 압축실에 있던 임의 압력이 저부로 유동되게 된다.

첨부도면 도 17에서, 이러한 유동압은 도면부호 115로 부기된 리테이너부재에 의해 피스톤 헤드에서 느슨해진 자유 유동 디스켓(114)에 의해 유동이 이루어지게 된다. 상기 디스켓은 정상적인 흡입 행정을 가지고 있는 것처럼 넓게 개구된 위치를 보여주고 있는데, 저부의 흡입가스와 교환 작용을 하는 흡입부(116)가 넓게 개구되게 된다. 상기 실린더의 부동 상태에서 흡입 디스크가 실링에 필요로 하는 가스 압력에 대한 시험을 하지 않고 피스톤의 상단(109)에 설치하면, 상기 피스톤 헤드에 설치된 디스크와 밸브 포트는 가스에 대해 우수한 실이 되지 않고 압축실에서 생성된 임의의 압력에 의해 디스크를 통해 저압측으로 감압시키게 된다. 이에 대해서는 첨부도면 도 32-34를 참조하여 상세하게 후술하기로 한다.

첨부도면 도 18-21에서, 상술한 임의 압력의 감압은 비틀리거나 코크 형태로 이루어진 피스톤 링(119)의 단부 사이에 형성된 틈새(118)를 통해 이루어지게 된다. 비압축되어 누설되는 상태의 링은 첨부도면 도 18과 도 19에서 도시되어 있으며, 정규 압축 행정이 이루어져서 압축되어 실링을 하는 상태는 첨부도면 도 20과 도 21에 도시되어 있다.

특히, 첨부도면 도 32-34에 도시되고 청구범위 19-24항에서 언급한 바와 같이, 상기 압력 조정 수단은 자유롭게 부유하는 밸브 디스크(140)와 흡입 포트 시트(141)을 가지도록 제작된 흡입밸브 구조로 이루어지되, 상기 디스크는 탄력을 가지면서 압력에 변형되지 않는 재질로 제작되어 피스튼 헤드(142)에 장착됨에 따라 이 디스크의 실링면(143)이 상기 시트의 실링면(144)과 미세한 공간인 압력 감압 통로(145)를 구성하며, 이 디스크는 압축 행정에서 압축실(105) 내부의 압력에 의해 변형되지 않게 함으로써 상기 각 실링면이 환상 접촉으로 압축 실이 형성된다.

상기 디스크(140)는 압축에 대해서 변형이 일어나지 않고 세미 리지드(semi-rigid) 상태이고 높은 탄성력을 가지고 있는 것으로, 폴리메이드, 폴리마이드, 폴리(아이드-마이드), 폴리카본네이트, 폴리스틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 셀룰로즈 에스터, 폴리에스터, 비닐 폴리머, 폴리올레핀 또는 코폴리머 중에서 어느 하나 또는 혼합된 것으로 이루어져 있다. 상기 누설통로(145)는 상술한 2개의 실링면(143,144) 사이의 거리 약 0.001∼0.02inch 범위에 있게 되며, 이러한 거리는 상기 디스크의 재질적 구성과 원하는 누설량("COL")의 효율에 따라 결정하게 된다.

본 발명에 따른 캠의 꺽쇠와 크랭크 샤프트의 멈춤쇠는 첨부도면 도 22-27에 도시되어 있으며, 첨부도면 도 24에서 상기 크랭크 샤프트는 시계방향으로 회전하고, 상기 캠은 그 안정화된 위치에 있게 된다. 본 발명의 실시예에서, 상기 부싱(88)은 하나의 멈춤쇠(119)를 이송시켜 주고 상기 캠(64)은 한쌍의 꺽쇠(120,121)을 이송시켜 주게 되는데, 상기 멈춤쇠와 꺽쇠는 캠의 정점(122)이 캠 회전으로 그 양단(120,121)이나 각 꺽쇠에서 크랭크 핀의 궤적판(123)에 오도록 하는 위치에 있게 된다. 상기 궤적판(123)은 상기 크랭크 핀 샤프트 중심축(74)과 크랭크 샤프트의 회전축(76)에 의해 결정된다. 이러한 구조는 피스톤 행정을 최대로 또는 최소로 하는 것을 결정해 주게 된다.

양단에서 크랭크 핀과 캠 그리고 크랭크 샤프트의 상호 각도에 대한 위치는 첨부도면 도 28과 도 29에 도시되어 있으며, 상기 캠은 첨부도면 도 28의 그 중심 또는 안정된 위치에서 상기 크랭크 핀(크랭크 핀 샤프트와 캠)의 궤적(124)이 크랭크 샤프트 축(76)에 집중되어 있다. 반대로, 첨부도면 도 29에 도시된 바와 같이 상기 캠의 최대로 작동된 상태에서 크랭크 핀의 궤적(124)은 최대 반경이 "r"인 위치에 있게 된다.

실시예에서, 상기 안정화 구조는 캠 보디(126)에 부가되어 평형력으로 작용되는 메스(125)를 포함하고 있는데, 바람직한 하기로는 상기 꺽쇠(120,121) 또는 엔드 포인트를 이 메스에 형성하는 것이 좋다. 물론, 상기 캠에 형성된 멈춤쇠의 표면(꺽쇠)은 캠에 설치되는 표면이나 위치를 바꿀 수 있다. 동시에, 상기 캠의 꺽쇠에에 대향하는 표면에 오도록 크랭크 샤프트에 형성하거나 그 표면을 가변시켜 형성하게 된다.

이렇게 부가된 메스(125)는 첨부도면 도 3에서 도시한 중력 중심(CG)를 첨부도면 도 22에서 도시한 바와 같이 새로운 위치로 변화시키게 된다. 이 새로운 CG 위치에 의해, 상술한 궤적판이 크랭크 샤프트 축과 크랭크 핀 축이 상술한 불안정화시키는 힘에 대해서 정션을 유지시켜 주는 CFT를 발생시켜 주는 것이다. 이러한 구조와 무게의 분배를 통해 제조된 캠 부조는 3600rpm으로 회전하는 종래의 크랭크 샤프트의 회전속도에서 약 10-50lb 범위의 원하는 CFT를 가변시킬 수 있게 된다. 이러한 CFT는 전부는 아니지만 피스톤의 왕복운동이 계속되는 동안에 발생된 불안정화시키는 힘을 없애주게 된다.

본 발명에 따르는 2단 압축기의 실시예에서, 상기 크랭크 샤프트에 편심캠을 조립하고 피스톤에 캠을 고정시켜 주기 위한 수단을 필요로 하게 된다. 일예로, 상기 수단으로 크랭크 샤프트의 단부에 씌워져서 편심캠을 원하는 위치에 고정시켜 주는 캡이 있다. 다른 예로서, 상기 수단은 후술하게 될 홀과 핀 구조를 포함하게 된다.

첨부도면 도 22-27과 이미 설명한 바와 같이, 상기 캠의 꺽쇠와 크랭크 샤프트의 멈춤쇠 구조를 나타내는 일 실시예에서 부싱(88)이 크랭크 샤프트에 장착되어 캠에 형성된 한쌍의 멈춤쇠(120,121)에 맞닿는 하나의 단일 멈춤쇠(119)를 제공하게 된다. 이 실시예와 다른 실시예에서, 상기 멈춤쇠는 회전 각도로 분리되는 위치에 오도록 크랭크 핀이나 그 근처에 하나 또는 그 이상을 형성하고, 상기 편심캠도 상기 멈춤쇠에 대응하는 다수의 꺽쇠를 포함하게 된다. 더욱이, 이 장치는 크랭크 핀 상에서 편심캠이과 크랭크 샤프트가 완전히 결합된 상태되면 캠의 축 위치를 잡아 고정시켜 주기 위한 메카니컬 시스템을 포함하고 있다.

멈춤쇠가 상기 크랭크 샤프트에 형성된 부싱을 갖는 실시예에서, 상기 메카니컬 시스템은 상기 샤프트에 엔드 캡 방열판이 구비되어 있다. 상기 엔드 캡은 선택적으로 샤프트에 체결되어 있다. 상기 부싱 또는 엔드 캡을 샤프트에 고정시켜 주기 위해 이미 알려진 메카니컬 수단은 본 발명의 범주 안에 있으며, 상기 엔드 캡은 캠에 상호 작용하는 멈춤쇠를 포함하거나 포함하지 않아도 된다. 상기 엔드 캡은 이러한 멈춤쇠를 포함하지 않게 하여, 상기 멈춤쇠가 크랭크 샤프트 자체에 형성되게 하고, 상기 캡이 크랭크 샤프트와 캠 그리고 엔드 캡 요소가 완전히 조립됨에 따라 크랭크 샤프트의 축 위치에서 캠을 고정시켜 주게 된다.

상기 크랭크 샤프트와 캠의 결합체에 대한 본 발명의 바람직한 실시예는 첨부도면 도 41 내지 도 44에 도시되어 있다. 첨부도면 도 41은 첨부도면 도 42-도 44에 도시된 결합체에서의 편심캠(160)과 크랭크 핀(162)을 분해하여 보여주는 분해 사시도이다. 첨부도면 도 43에서 상기 캠은 2단 실린더 모드 작동에서 회전하는 것을 그리고 첨부도면 도 44에서는 상기 캠이 1단 실린더 모드에서 작동하는 것을 것으로, 상기 캠과 크랭크 샤프트는 상기 피스톤의 행정을 제로로 감소시켜 주도록 제작되어 있다. 이러한 실시예에서, 상기 크랭크 핀은 이 크랭크 핀 상에 형성되는 2개의 랜드(164,166)이 형성되어 잇으며, 상기 캠에는 압축기가 반대 방향으로 회전시 어느 하나의 랜드에 멈춤쇠 또는 꺽쇠의 표면이 맞닿도록 하는 두개의 측면을 갖는 연장부(168)를 포함하게 된다. 첨부도면에서 도시한 바와 같이, 상기 편심축(160)은 크랭크 샤프트에 고정되어서 압축기가 작동하는 동안에 상기 랜드와 멈춤쇠가 다른 하나에 걸려 정렬되게 된다. 결합체에서 상기 편심축(160)은 크랭크 샤프트의 엔드 또는 섬프 저어널(170) 위로 슬라이딩 되고, 또한 편심되게 설치된 크랭크 샤프트부와 섬프 저어널 사이에서 공전 부분(172) 위를 슬라이딩된다.

첨부도면에서 도시한 바와 같이, 원형의 구멍(174)이 크랭크 핀에 형성되어 있으며, 상기 캠은 섬프 저어널과 공전부분의 직경보다 크거가 같은 크기의 직경을 가지고 공전부분보다 짧은 축 길이로 이루어져 있다. 상기 캠이 섬프 저어널과 공전 부분을 넘어 슬라이딩되면, 상기 핀은 크랭크 핀의 원형 구멍 안으로 들어가서 축운동으로 캠을 잡아 주는 측면에 걸리게 된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 캠에는 일측면에 편심되어 평형추(178)가 구비되어 있다. 가장 바람직하기로는, 상기 평형추는 "C" 형상으로 형성하는 것이 좋다. 상기 캠의 외관(180)은 평형추(178)의 반대쪽 측면에 형성되어 있다. 상기 평형추(178)와 캠은 크랭크 샤프트가 정역 방향으로 회전이 되는 동안에 랜드와 멈춤쇠의 결합을 유지시켜 주는 원심력을 향상시켜 줄 수 있게 형성되어 있다.

상기 크랭크 샤프트에 크랭크 캠을 조립하는 방법은 중심단과 끝단을 갖는 크랭크 샤프트를 제공하는 과정과, 상기 크랭크 샤프트의 끝단에 설치되어 이 크랭크 샤프트에 정렬되는 섬프 저어널을 제공하는 과정과, 상기 섬프 저어널 근방에 크랭크 샤프트의 축으로부터 벗어나게 설치되는 공전 부분을 제공하는 과정과, 상기 공전 부분과 크랭크 샤프트의 중앙 사이에 설치되는 크랭크 핀을 제공하는 과정을 포함하고 있다. 상기 크랭크 핀에는 안쪽에서 그 외표면 쪽으로 연장되게 원형의 구멍이 형성되어 있다. 또한, 상술한 방법은 섬프 저어널과 공전 부분의 직경보다 크거나 같은 인너 보어를 갖는 편심캠을 제공하는 과정과, 상기 공전 부분의 축 길이보다 짧은 길이를 갖는 액슬을 제공하는 과정을 포함하고 있다. 상기 캠은 크랭크 핀 상에서 섬프 저어널과 공전 부분 위로 슬라이딩된다. 그리고, 상기 크랭크 핀의 원형 구멍을 통해 삽입되어 연결되는 핀은 크랭크 핀에 고정되어 측면부에 걸리게 된다.

상술한 원하는 무게를 갖는 캠은 다양한 압축기의 구조와 변수의 작용으로 불안정화를 유발시키는 힘을 효과적으로 줄여 주게 된다. 물론, 상기 피스톤이 적어도 제로 행정 모드가 진행되는 데에는 부수적인 안정화 수단을 필요로 하게 되는데, 특히 상기 구조와 가능한 크랭크 핀과 컨넥팅 로드 베어링의 용적과 압축기용 크랭크 케이스의 구조적인 한계로 컨넥팅 로드에 의해 생기는 진동의 가능한 용적에 의해 부과되는 공간적인 한계에 있어서 더욱 필요로 하게 된다.

이와 같이 상술되고 후술하게 될 본 발명에 따른 안정화 구조의 조합은 효율적인 사용이 가능하게 되는데, 특히 상술한 바와 같이 가중된 캠을 갖는 조합에 의해 포괄적인 안정화 구조를 제공하게 된다.

이러한 본 발명은 불안정화를 유발시키는 힘에 대하여 복합 크랭크 핀 저어널을 갖는 압축기의 캠을 조절할 수 있는 압축기 행정을 안정화시키는 방법을 포함하여, 상기 캠이 저어널의 일부가 되도록 형성하고 크랭크 샤프트 상에 구조적인 멈춤쇠와 꺽쇠수단으로 정션의 결합과 분리를 가능케 하는 공간적으로 떨어져 있는 엔드 포인트와 캠에 각각 크랭크 핀의 샤프트에 대해 각도 조절이 가능하게 하며, 상기 불안정화를 유발하는 힘이 상기 크랭크 행정을 갖는 피스톤의 작동으로 생기는 구조적인 관성력과 냉매의 압력변동으로 이루어지게 된 것이다. 바림작한 방법으로는 적어도 하나의 하나의 상기 정션을 얻을 수 있는 관성 평형추를 갖는 캠에 의해 발생되는 원심 토크의 조합과, 상기 피스톤의 실린더와 압축기의 저부 사이에서 발생되는 압력 변동을 감소시켜 주기 위한 압력 저감 수단으로 불안정화를 유발시키는 힘을 중화시켜 주게 된다. 본 발명에 따른 바람직한 결합은 첨부도면 도 41-44에 도시된 캠과, 첨부도면 도 39-40으로 도시된 벤트 포트 시스템 또는 첨부도면 도 32-34로 도시도니 흡입 밸브로 이루어지게 된다.

본 발명에 따른 압축기의 실시예를 일예를 들어 설명한다.

본 발명의 목적은 다단 실린더 압축기에 적어도 하나의 크랭크 핀을 갖는 크랭크 핀 행정을 가변시켜 구조를 제공하는데 있다. 상기 구조는 피스톤 작동으로 생기는 양성 모드 또는 작동 모드가 진행되는 동안 불안정에 따른 음성적인 효과를 극복하고, 상기 모드에서 작동중일 때 멈춤쇠-꺽쇠 정션의 반복으로 생기는 노이즈를 증감시킬 수 있다. 본 발명의 다른 목적은 안정화 구조를 제공하여 양성 모드에서 피스톤이 제로 피스톤 행정을 가질 수 있게 한 것이다. 게다가, 본 발명의 다른 목적은 역회전이 가능한 2단 압축기의 다른 요소의 다소한 변경으로 얻을 수 있는 안정화 구조를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 2단 압축기의 크랭크 핀과 편심캠 결합체용 윤활장치를 개선하는데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 2단 왕복 압축기용 편심캠과 크랭크 핀의 결합체를 개선하고 이러한 압축기를 결합하는 방법을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 충진 용적과 감량 용적 사이에서 변화하는 압축기용 시스템을 역회전시켜 주는 효율이 좋은 구동 모터를 제공하는데 있다. 본 발명의 다른 목적은 상기 모터 컨트롤를 보호하기 위한 보호 시스템을 제공하는데 있다. 또한, 본 발명에 따른 또 다른 목적은 압축기, 증발기, 응축팬이나 이와 유사한 서로 다른 2단 HVAC 요소를 경제적이고 효과적으로 제어할 수 있는 모터 제어를 제공하는데 있다.

더구나, 본 발명의 다른 목적은 본 발명에 따르는 2단 압축기를 사용하여 에어 컨디션이나 열펌 시스템 및 그 방법을 개선하는데 있다. 이러한 목적을 달성하기 위해 R-410을 사용하여 효율을 높여주는 장치를 포함하는 다양한 냉매를 사용하는 2단 특성을 가지면서 효율적이고 경제적인 HVAC 시스템을 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 목적과 장점에 대해서는 다음의 상세한 설명에서 자세하게 설명하고, 부분적으로 상세한 설명으로부터 명확하게 하거나 본 발명에 따른 실시예에서 알 수 있게 하였다. 이러한 본 발명의 목적과 장점에 대해서는 첨부한 청구범위에서 나타나는 구성 요소 및 그 결합에 의해 얻어지는 수단에 의해 알 수 있게 된다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 적어도 하나의 실린더와 여기에 구성되는 압축실과 피스톤을 갖는 블럭을 포함하는 2단 왕복 실린더와, 편심캠을 갖는 크랭크 샤프트와, 정역방향으로 크랭크 샤프트를 회전시켜 주기 위한 정역 모터와, 편심되어 있으면서 상기 크랭크 핀에 회전가능하도록 장착된 2개의 위치 캠을 포함하고 있다. 상기 캠은 모터가 정방향으로 구동할 때 크랭크 핀과 같이 제 1위치에서 회전 작동하고 상기 모터가 역방향으로 구동할 때 크랭크 핀과 같이 제 2위치에서 회전 작동하게 된다. 상기 크랭크 핀과 캠의 편심은 모터가 정방향으로 구동할 때 피스톤이 제 1행정에 오고 상기 모터가 역방향으로 회전할 때 제 2행정에 위치하도록 조합되어 있다. 상기 제 2행정은 제 1행정보다 짧고 경우에 따라서는 제로이게 된다. 또한, 상기 압축기는 미리 결정된 제 1동력 부하에서 정방향으로나 미리 결정된 제 2동력 부하에서 상기 모터를 선택적으로 구동시켜 주기 위한 제어를 포함하고 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에서, 상기 압축기를 구동시켜 주는 모터는 윈딩(winding)을 시작하거나 구동하는 유도 전동기이다. 상기 모터는 윈딩이 구동되면 정방향으로 작동하고 윈딩이 시작하게 되면 역방향으로 작동하게 된다. 이러한 윈딩의 구동과 시작은 상기 구동모터가 양단에서 작동을 시작할 때 가능한 최적의 효율을 얻을 수 있도록 선택하는 것이 바람직하다. 상기 모터 제어는 이미 알고 있거나 알려진 상황에서 윈딩의 구동으로부터 시작에 이르기까지 모터의 작동을 제어하는 스위칭 제어를 포함하게 된다. 이 제어 회로의 구성은 블로어나 팬과 같은 다른 HVAC 요소들보다 압축기의 2단 작동을 가능하게 해 주는 단일이면서 효과적인 방법을 제공한다.

바람직하기로는, 상기 모터와 그 2단 제어는 압축기에서 적어도 하나의 피스톤이 갖는 행정을 조절해 주는 2개의 위치 조절용 편심캠을 갖는 2단 왕복 압축기에 적용하는 것이 좋다. 상기 압축기는 모터가 정방향으로 구동될 때 크랭크 핀에 대하여 캠의 상대 회전을 제한하는 제 1멈춤쇠 구조와, 상기 모터가 역방향으로 회전할 때 크랭크 핀에 대하여 캠이 상대 회전을 제한해 주는 제 2멈춤쇠 구조를 포함하는 안정화 수단을 포함하는 것이 바람직하다. 일실시예에서, 상기 제 1멈춤쇠 구조는 편심축상에 형성된 편심 질량의 형태로 형성되고, 상기 제 2멈춤쇠 구조는 피스톤의 압축실과 압축기의 저부 사이에서 압력차를 규제해 주기 위한 압력 압력 안전장치의 형태로 형성되어 있다.

또한, 본 발명은 모터를 보호하기 위한 보호기가 구비되어 있다. 상기 모터는 한방향으로 회전할 때 윈딩을 실행하도록 작동되고 다른 방향으로 회전할 때 스타트 윈딩과 런 윈딩을 갖는 단상 역회전이 가능한 인덕션 모터가 포함되어 있다. 상기 모터의 회로는 열감지 스위치와 한쌍의 히터를 보호하는 프로텍터가 구비되어 있다. 바람직하기로는 저항 형태로 이루어진 히터는 일단이 상기 열감지 스위치에 연결되어 타단이 모터의 시작과 실행 윈딩에 각각 연결되어 있다. 상기 프로텍터의 내부 온도가 미리 설정된 온도에 도달하게 되면 상기 열감지 스위치가 작동하여 회로를 개구시키게 되고 미리 설정된 시간동안 동력으로부터 윈딩을 제거하게 된다. 바람직하기로는, 상기 모터는 2단 역회전 가능한 모터를 구동가능한 것을 사용하고, 상기 프로텍터와 모터는 압축기 하우징 내에 설치하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 목적은 적어도 하나의 실린더와 크랭크 핀상에 크랭크 핀과 편심축의 결합으로 구동되는 피스톤을 갖는 가변 부하 압축기용 크랭크 샤프트와 캠 결합체를 제공하는데 있다. 상기 크랭크 샤프트는 중심단(proximal ends)와 말단(distal ends) 사이에 적어도 하나의 편심 크랭크 핀이 형성된 샤프트로 이루어져 있다. 멈춤쇠는 각도상으로 떨어진 위치에 오도록 크랭크 핀이나 그에 인접한 곳에 형성되어 있다. 상기 편심 캠은 크랭크 핀에 돌출되어 있으며 그 말단에서 크랭크의 직경과 같거나 크게 형성되어 있다. 상기 캠은 크랭크 핀에서 선택적으로 멈춤쇠를 잡아 주기 위한 한쌍의 꺽쇠를 포함하고 있다. 이러한 시스템에는 상기 멈춤쇠가 꺽쇠에 걸릴 때에 크랭크 핀 상에서 캠 축의 위치를 고정시켜 주기 위한 메카니컬 시스템이 구비되어 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에서, 상기 메카니컬 시스템은 상기 샤프트를 고정시켜 주기 위한 엔드 캡을 포함하고 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 메카니컬 시스템은 크랭크 핀에 형성된 방사상 구멍과 이 구멍의 안쪽으로 연장되어 내부 슬롯에 슬라이딩되는 핀을 포함하고 있다. 부수적인 실시예에 대해서는 아래에서 설명하기로 한다.

본 발명은 상기 2단 압축기의 크랭크 샤프트 및 캠의 표면 뿐만 아니라 컨넥팅 로드의 캠과 베어링 표면 사이에 윤활작용을 할 수 있게 하는 윤활장치를 제공하는데 있다. 본 발명의 바람직한 구현예에서, 상기 윤활장치는 크랭크 샤프트에 형성된 긴 축 공급기와, 상기 크랭크 샤프트에 형성되어 상기 공급기와 크랭크 샤프트의 표면사이에서 유체를 교환시켜 주는 크로스 드릴과, 상기 캠에 형성된 오일 교환용 구멍을 포함하고 있다. 상기 오일 교환용 구멍은 캠이 제 1위치와 제 2위치에 있을 때에 크랭크 샤프트의 방사형 드릴과 중심이 맞춰지게 되며, 이 두 위치에서 컨넥팅 로드의 베어링 표면과 유체 교환이 가능하게 된다. 윤활장치에 대한 다른 실시예에 대해서는 후술하기로 한다.

또한, 본 발명은 2단 압축기를 적용한 것을 포함하게 되는데, 더욱 상세하게는 본 발명에 따르는 2단 압축기를 에어 컨디션 시스템에 적용한 장치와 방법에 관한 것이다. 이러한 발명은 최대로 설정된 제 1부한나 감소된 제 2부하 상태에서 작동되는 2단 압축기를 구성하는 공간을 냉각시켜 주는 시스템과, 팽창장치와, 증발기 그리고 응축기로 이루어지는 압축기의 냉매 루프를 포함하고 있다. 물론, 상기 시스템은 제 1최대 부하에서 또는 제 2동력부하 상태에서 작동되는 2단 증발 블로어가 포함되어 있다. 또한, 상기 에어 컨디션 시스템은 상기 압축기와 블로어를 제어하는 제어장치를 포함하고 있으며, 냉각에 필요한 조건이 미리 설정된 값보다 클 때 각각 1단에서 상기 압축기와 블로어가 작동되고 상기 설정값보다 냉각에 필요한 조건이 떨어질 때에 각각 제 2단에서 압축기와 블로어가 작동되도록 제작되어 있다.

바람직하기로는, 상기 압축기와 블로어의 1단과 2단은 상기 시스템에서 요구되는 필요조건에 따라 최적의 효과를 얻을 수 있도록 서로 연계되어 있다. 상기 시스템의 압축기는 본 발명에 따르는 역회전이 가능한 2단 왕복 압축기를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제어장치는 2단 서모스탯을 사용하고 상기 팽창밸브는 2단 장치를 이용하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 냉각장치는 다양한 냉매를 사용할 수 있으며, 종래의 냉각장치에 비해 냉각 효율이 좋은 R-410을 사용할 수 있다.

또한, 본 발명은 2단 압축기를 열펌프 장치에 적용한 장치와 그 방법에 관한 것이다. 이에 따른 본 발명은 2단 압축기, 응축기, 팽창장치, 증발기 그리고 이것들을 작동시켜 주기 위한 수단으로 이루어진 열펌프 장치를 포함하고 있다. 본 발명에 따른 이 장치는 히팅에 필요한 조건에 맞게 1단 또는 2단에서 압축기를 구동시켜 주는 히팅 모드와 1단에서 압축기를 구동시키기 위한 에어 컨디션 모드에서 상기 시스템을 작동시켜 주기 위한 제어장치를 포함하고 있다. 바람직하기로는, 상기 히트 펌프 장치는 단판 오리피스 팽창 밸브를 구비하고, 상기 압축기가 에어 컨디션 모드에서 60∼70%에서 작동되게 하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 역회전이 가능한 2단 압축기를 이 장치에 적용하여 사용하는 것이 바람직하다.

위에서 설명과 내용과 앞으로 설명할 상세한 설명은 본 발명의 청구범위의 내용을 한정하는 것이 아니라 일예로서 기재한 것이다.

첨부도면은 본 발명의 일실시예를 설명한 것으로, 본 발명의 원리를 설명하기 위한 것이다.

본 발명에 따른 안정화 수단 또는 그 구조에 대한 실시예에서는 약 40,000Btu/hr 용적을 갖는 듀얼 피스톤 냉매 압축기의 예로 들어 설명하게 되며, 구조적인 면, 용적 그리고 작동 변수를 제한하는 수단에 대해서는 언급하지 않는다. 상기 압축기는 체용적 실린더 #2가 구비되어 있으며, 특히 크랭크 핀의 행정이 피스톤의 제로 행정에서 최대 행정까지 가변되는 실린더 #2가 갖추어져 있다. 여기서, 상기 안정화 구조는 첨부도면 도 17과 첨부도면 도 32-34에서 도시한 바와 같은 타입의 자유롭게 부유되는 흡입 밸브 디스크가 구비되어 있고, 이미 상술한 미국 특허 제5,080,130호; 제5,106,278호 그리고 제5,203,857호에 기재되고 첨부도면 도 22와 도 41-44에 도시된 가중 캠에 의해 얻어지는 CFT를 갖게 하는 조합을 포함하게 된다. 상기 밸브 디스크의 무게는 누설 계수(Coefficient-Of-Leakage :COL)을 계산하는데 변수로 작용하지는 않는다. 물론, 이 COL은 상기 디스크와 흡입포트의 작동이나 실링 면적의 구조와 면적에 따라 달라지게 된다.

(1) 가변되는 실린더 #1의 최대 체용적 --- (3.5in³);

(2) 실린더 #2의 비가변 체용적 --- (3.5in³);

(3) 최대 작동 모드에서 가변 실린더 #1의 일반 작동 압력 범위 --- (77 + 297Psig);

(4) 최대 작동 모드에서 가변 실린더 #2의 일반 작동 압력 범위 --- (77- 297Psig);

(5) 최대 비활성 모드에 있는 피스톤 #1과 함께 피스톤 #2의 일반 압축 작용이 진행되는 동안에 실린더 #1의 가변상태에서 상기 피스톤#1을 최대 행정의 중간 부분의 양방향에서 약 10% 이내로 움직여서 얻은 경험적인 압력 범위 --- (0-40Psig);

(6) COL^*(0.2, 바람직한 범위는 약 0.03-0.5이고 가장바람직하기로는 액 0.5-0.35);

(7) 3600rpm의 크랭크 샤프트 속도에서 캠에 의해 얻어지는 CFT --- (10.0-20in·lb);

(8) 피스톤 #1에서의 최대 크랭크 핀의 행정 반지름 --- 0.55in;

(9) 피스톤 #2에서의 최대 크랭크 핀의 행정 반지름 --- 0.55in;

(10) 흡입 밸브 디스크의 상면 표면적 --- 약 2.0-2.5in²

이 계수는 상기 흡입밸브를 통해 누설되는 냉매의 유체율에 대한 상기 흡입 밸브 디스크 구조의 실링 압력의 비로 나타나게 되며, 특히 상기 실링 압력은 in·lb로 표기되는 흡기 밸브의 상면 전체 표면과 같은 압축실 측면에 작용하는 모든 압력의 합과 같고, 상기 유체율의 누설은 20℃의 온도에서 상기 공전 압력실과 저면 사이에 20Psig만큼의 흡입 밸브를 통해 압력차에서 흡입밸브가 닫히거나 반정도 닫혀져서 생기는 냉매의 누설량에 대한 분(min)당 in³을 나타낸다.

COL = lb·min/(in)³

- 원심력 토크(CFT)의 계산 - 첨부도면 도 37과 도 38 참조

m = 캠의 질량 = 0.3 lb·in.

w = 크랭크 샤프트의 회전 속도 = 3600rpm = 377r/s(2pi 라디안 당 크랭크 샤프트의 회전수).

R = 중력에 대한 캠의 중심축과 크랭크 샤프트의 회전축 사이의 거리 = 0.500 in.

lbm = 파운드 매스 그리고 lbf = 파운드 힘.

Fcg = 회전에 대한 캠의 cg(중력에 대한 중심)에서 작용하는 힘.

Fcg = m·w²·R/gc = 0.3×377²×0.5 = 55.18 lbf

Fcg·D = 중심 토크를 발생시키는 크랭크 핀 샤프트 주변에서 CFT를 유발시켜 주는 원심력.

D = 크랭크 핀 샤프트의 중심축(76)과 캠의 cg와 크랭크 샤프트의 회전축을 통과하여 생기는 선과 같은 작동으로 얻어지는 Fcg 선과의 거리.

CFT = 55.18lbf(0.120in) = 6.90 in·lbf

멈춤쇠와 꺽쇠의 접촉력 = Fs =

L = 크랭크 핀 샤프트의 중심축으로부터 멈춤쇠와 꺽쇠가 접촉하는 중심까지의 거리.

Fs =

윤활구성과 그 장치

본 발명에 따르는 캠과 크랭크 샤프트 구조에서는 윤활에 대한 문제가 발생하게 되는데, 특히 상기 캠이 메인 오일 겔러리 또는 통로와 조합식 로드 베어링 및 레스트(wrist) 핀 베어링 사이에 끼워짐에 따라 상기 컨넥팅 로드와 레스트 핀 베어링 사이에서 윤활에 대한 문제가 대두된다. 상기 갤러리는 일반적으로 크랭크 샤프트를 관통하여 길이방향을 따라 수직으로 형성되어 각 결합식 로드 베어링으로 퍼져 나가게 되며, 이에 따라 상기 결합식 로드 베어링을 통해 레스트 핀 베어링으로 오일 공급이 가능하게 된다.

첨부도면 도 45a와 도 45b, 46a와 46b 그리고 47a와 47b는 상기 결합식 로드 베어링에 오일을 공급해 주는 세개의 단일 윤활 장치를 보여주고 있다. 이러한 윤활장치는 상기 크랭크 핀 샤프트와 결합식 로드 베어링 사이에 장착되는 캠의 구조를 조정하는 것으로 행정이 조절된 압축기에 적용하여 사용하게 된다.

첨부도면 도 45a 내지 47b은 크랭크 샤프트와 편심캠의 결합 구조를 나타내는 단면도이다. 여기서, a가 붙어 있는 도면은 최대 행정 위치에 있을 때를 도시한 것이고, b가 붙어 있는 도면은 최소 행정 위치에 있는 것을 도시한 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 이러한 편심은 크랭크 샤프트에 대해 첫번째 위치로부터 두번째 위치까지 약 180°회전된 위치에 형성되어 있다. 물론, 회전된 정도는 본 발명의 범주 내에 있다. 후술하는 바와 같이, 윤활 장치는 오일을 캠과 컨넥팅 로드의 베어링 표면 사이에 크랭크 샤프트와 캠의 표면에 공급하게 된다. 각 윤활장치에는 크랭크 샤프트의 내부에 길이방향으로 축을 따라 오일을 공급할 수 있도록 공급기 형성되어 있으며, 종래에 이미 알려진 바와 같은 윤활 통로를 형성하게 된다.

첨부도면 도 45a와 45b에서와 같은 본 발명의 바람직한 실시예에서, 오일 공급기(190)는 압축기의 저부로부터 윗쪽으로 윤활유를 공급할 수 있도록 크랭크 샤프트에 형성되어 있다. 상기 크랭크 샤프트에는 천공(192)이 관통 성형되어 첨부도면에서 보는 바와 같이 상기 공급기와 크랭크 핀의 외표면 사이에서 유체 교환이 이루어지게 된다. 그리고, 오일 교환을 위한 홀(194)이 첨부도면에서와 같이 캠에 형성되어 있어서, 상기 캠이 첫 번째 위치나 두 번째 위치에 있을 크랭크 샤프트에 천공이 맞춰지게 된다. 상기 캠에 형성된 오일 교환용 홀(194)는 첨부도면에는 도시되지 않은 컨넥팅 로드의 베어링 표면과 오일 교환이 이루어진다. 결과적으로 압축기가 작동되는 동안에, 오일은 길이방향으로 형성된 공급기(190)을 통해 윗쪽으로 공급되고, 이렇게 공급된 오일의 일부가 상기 천공(192)을 통해 캠과 크랭크 샤프트의 내면에 공급되며 상기 오일 교환용 홀(194)을 통해 컨넥팅 로드의 베어링 표면에도 공급되게 되는 것이다.

첨부도면 도 46a와 도 46b에서 도시한 실시예에서는 한쌍의 공급기(196,197)이 크랭크 샤프트에 형성된 것으로 보여주고 있다. 그리고, 상기 크랭크 샤프트에 한쌍의 천공(198)이 형성되어 한쌍의 공급기와 크랭크 핀의 외표면과 각각 유체교환이 이루어지게 된다. 상기 캠에는 오일 교환용 홀(194)가 형성되어, 상기 캠이 첫 번째 위치에 있을 때에 천공중의 하나와 맞춰지고 캠이 두 번째 위치에 있을 때에 천공의 다른 하나와 맞춰지게 된다. 상기 오일 교환용 홀은 첨부도면에서 도시하지는 않았지만 컨넥팅 로드의 베어링 표면과 유체 교환이 이루어진다. 상기 압축기가 작동하는 동안에 오일은 오일 갤러리를 통해 윗쪽으로 압송되며, 상기 천공을 통해 컨넥팅 로드와 편심의 내표면으로 분출되게 된다. 상기 캠이 첫 번째 위치나 두 번째 위치에 있게 되면, 상기 오일 교환용 홀은 천공의 어느 하나와 맞춰지게 되고, 이에 따라 상기 컨넥팅 로드의 베어링 표면과 윤활이 이루어지게 된다.

첨부도면 도 47a와 47b에 도시된 실시예에서는 상기 크랭크 샤프트에 하나 또는 그 이상의 길이방향으로 축을 따라 형성된 공급기를 보여주고 있다. 상기 크랭크 샤프트와 캠 사이의 작동 표면에는 오일 글로브(202)가 형성되고, 상기 크랭크 샤프트에는 천공(204)이 형성되어 상기 공급기와 오일 글로브 사이에서 오일 교환이 가능하도록 위치하게 된다. 또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 캠에 오일 교환용 홀(194)이 형성되어 첨부도면에서는 도시하지 않았지만 컨넥팅 로드의 베어링 표면과 오일 글로브(202) 사이에서 오일 교환을 가능케 한다. 상기 압축기가 작동하게 되면, 오일은 상기 공급기를 통해 위로 압송되어 천공을 통해 베어링 표면으로 분출되게 된다.

본 발명에 따르는 윤활장치의 실시예는 일예를 보인 것으로, 이러한 기술을 포함하고 있다.

모터제어

본 발명에 따르는 역전 가능한 모터의 제어를 위하여 단일 전기 제어용 회로를 제공한다. 물론, 상기 모터 제어용 회로는 2단 작동시에 사용되는 다른 모터에도 적용할 수 있다. 첨부도면 도 30과 31은 이러한 회로의 일예를 보여주고 있다.

첨부도면 도 30과 도 31은 모터 제어용 시스템을 보여주고 있는 것으로, 미리 설정된 동력 공급기를 사용하는 모터를 작동시켜 주기 위해 배선된 종래의 PSC(permanet,split capacitor)를 적용한 것이다. 이 제어에서 상기 모터는 한쪽방향으로 회전할 때 윈딩을 구동시키켜 주고, 다른 한 방향으로 회전할 때 윈딩을 시작하게 된다. 상기 윈딩은 모터가 정방향으로 작동하여 압축기의 최대 부하가 있을 때인 첫 번째 제 1부하상태와, 상기 모터가 역방향으로 작동하여 압축기의 부하가 감쇠되는 제 2부하 상태에 따라 선택되게 된다.

라인 I는 모터 보호기 안쪽으로 유도하는 공통의 터미널을 통하도록 연결되어 있으며, 이에 대해서는 후술하기로 한다. 상기 모터 보호기를 지난 전원은 나뉘어져서 모터가 M모드나 스위치가 닫혀 있을 때 시작(S)과 런(R) 윈딩과 같은 메인(M)을 통과하게 된다. 을 실행하게 된다. 그 다음 단계에서, 상기 모터는 메인 윈딩으로서 런(R) 윈딩을 사용하여 모터의 회전이 완전하게 이루어지는 두 번째 위치에 오도록 스타는 윈딩과 함께 런 용적기(capacitor)에 위치하게 된다. 본 발명의 바람직한 구현예에서, 이러한 접속은 값싸고 쉽게 사용할 수 있는 단일 폴 스위치를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 모터가 역방향으로 압축기를 구동시키게 되면, 접속이나 스위치 M이 전원을 받게 되고, 접속 M이 열리게 된다. 그래서, 상기 모터는 메인과 같은 시작 윈딩을 사용하여 원래의 메인 윈딩과 함께 런 용적기에 두게 된다. 이 모드에 있어서의 런 용적기 위치는 모터와 메카니칼 회전 변화를 촉진하고, 동시에 피스톤 행정을 증감시켜 주는 모터의 힘을 줄여 부하를 줄여 모터 효율을 최대로 높여 주게 된다.

상기 모터의 역회전으로 상기 시스템에서 릴레이 의한 지연이 일어나서 시스템의 안정화를 추구하거나 하드 스타트 키드를 이용하여 부하에 대한 모터의 역회전이 가능케 한다. 예로, 상기 모터가 반대방향으로 회전하기 전에 약 1분이나 2분 정도 전원공급이 차단되고 나서 역방향으로 회전을 하게 된다.

바람직하기로는 상기 모터의 윈딩은 상기 모터에 적용되는 동력과 속도에 맞게 제작하게 하여, 최대와 저부하 상태에서 작동할 때에 압축기(또는 이것을 이용하는 장치)에서 최대의 동력과 효율을 얻을 수 있게 하는 것이 좋다. 또한, 주어진 압축기에 사용되는 모터는 정방향으로 회전할 때 압축기의 최대 부하 용적을 가지고 역방향으로 회전할 때 부분적인 부하 용적을 가지도록 제작하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 모터는 정역방향으로 회전시 같은 속도로 회전하도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르는 HVAC 시스템에 사용되는 압축기에 사용할 수 있도록 하기 위한 모터는 시스템에 걸리는 부하와 적절한 동력을 얻을 수 있도록 최적의 상태에서 작동하게 된다. 예로, 상기 모터는 증발기가 55。F에서 작동하고 응축기가 155。F에서 작동하며 라인 파워가 표준 220V/60Hz에서 190V/69Hz로 감소될 때 시스템에서 요구하는 최적의 부하 조건에 맞게 된다. 상기 모터는 350。F의 온도를 넘지 않고서 작동되지 않도록 제작되어 있다. 2개의 실린더와 하나의 실린더 작동으로 100%/50%로 나누어진 압축기의 2단 작동에서, 저단에 있는 상기 모터는 증발기 온도가 55°, 응축온도가 130° 그리고 190V/60Hz에서 2단 모드가 작동되도록 제작되어 있다.

본 발명의 I실시에에 따른 압축기를 사용하는 회로는 다음과 같은 구조와 작동 변수를 가지고 있다.

모터(역전가능한 것임) 304hp, 단상

보호기 - 양 부하 모드에서 과부하를 보호. T°와 전류를 감지.

파워 공급기 - 230-60Hz 단상과 같이 주파수 또는 전압이 균일.

스위치 구조 - 2단 서모스탯과 같은 HVAC에 제어되는 2개의 단일 폴 스위치. 상기 제어 회로는 부하 상태에 따라 발생되는 시작 윈딩 또는 메인 윈딩에 따르는 런 용적기의 위치에 따라 얻어지는 부하 상태에 응답하게 된다.

모터 보호기

첨부도면 도 30과 도 31에서는 3개의 모터 보호기가 도시되어 있으며 더욱 바람직하기로는 도 48과 도 49에 각 작동 모드에 따르는 모터 윈딩을 보호하기 위한 본 발명에 따르는 모터 보호기가 도시되어 있다. 이러한 모터 보호기는 하나의 열 감지 스위치와 보호기의 기능을 갖는 2개의 히팅에 의해 구성되며서, 각 구성 요소는 각 작동 모드에 맞게 적절한 크기로 제작되어 있다. 예를 들어, 상기 열 감지 스위치는 상기 보호기 내부에 온도를 감지하는 바이메탈 디스크의 내장으로 이루어진다. 바람직하기로는, 상기 보호기 자체에 모터에 의해 구동되는 압축기의 케이싱 내부에 장착하는 것이 좋다.

첨부도면 도 48에서 도시한 바와 같이, 상기 보호기(208)은 히터A(210)와 또 다른 히터B(212)가 내장되어, 밀폐된 보호기 내부에서 발생된 열에 대하여 보호기능을 가지도로고 모터의 시작 윈딩(214)와 메인 윈딩(216)에 전기적으로 연결되어 있다. 상기 2개의 히터A와 B로부터 발생된 열의 양은 서로 다른 저항값을 갖는 각 히터를 통과하는 전류와 관계가 있다. 이러한 상기 히터A와 B의 저항값은 모터 윈딩에서의 전류값에 따라 선택된다.

또한, 상기 보호기(208)는 서로 다른 저항값을 갖는 바이메탈 디스크(208)를 포함하여, 보호기 내부에서 발생되는 열의 다른 요소로서 작용하게 된다. 이러한 보호기는 압축기 내에서 발생되는 부적절한 상황에서 보호기를 보호할 수 있도록 히터A와 B, 바이메탈 디스크 그리고 압축기가 조합되어 있다.

셋팅온도(부적절한 상황에 상응하는)에 도달하게 되면, 상기 바이메탈 디스크(218)가 열려 동력의 공통 레그가 무너져서 압축기의 모터에 전원공급이 이루어지게 된다. 이렇게 셋팅된 개구 온도는 여러 가지 잘못된 상황이나 과부하 상태에서 압축기를 시험하는 것을 유도하게 된다. 만일 동력 차단으로 압축기가 냉각되게 되면, 상기 바이메탈 디스크는 셋팅된 밀페 온도에서 닫히고서 압축기에 동력을 다시 공급하게 된다. 이때, 상기 압축기나 시스템은 오류나 작동에 대해서 명확하게 오류 인식을 반복하거나 보호기를 개구시키도록 제작하게 된다.

2단 모드에서 상기 모터가 최대 용적에서 작동할 때, 상기 모터의 메인 윈딩은 상기 라인을 가로 질러 위치하고 선택적으로 상기 히터B(212)를 보호할 수 있도록 연결된다. 이 히터는 높은 과전류 상황이 계속되는 동안에 메인 윈딩(216)을 보호할 수 있도록 선택된다. 상기 모터의 시작 윈딩(214)은 용적기와 함께 라인을 가로질러 위치하여 전류와 상에 대한 각도 변위를 제공하여 메인 윈딩이 계속되도록 한다. 이러한 시작 윈딩은 히터A(210)를 보호할 수 있도록 연결된다. 2단 실린더의 작동에 있어서의 이러한 히터의 선택은 시작 용적의 지연으로 접속 불량이나 접속상태가 붙어버리는 것과 같은 상황에서 시작 윈딩의 전류에 따라 이루어지게 된다.

단일 실린더의 작동에서, 상기 히터A는 높은 고전압 상황으로부터 시작 윈딩을 보호하게 된다. 이러한 단일 실린더의 동작으로 히터B를 선택하는 것은 시작 용적 지연으로 접속불량이나 접속이 붙어버리는 것과 같은 시작 윈딩의 전류 상태에 따라 결정된다.

에어 컨디션에의 적용

본 발명에 따르는 2단 압축기는 에어 컨디션 장치에 효과적으로 적용할 수 있다. 더욱 바람직하기로는 2단 블로어 모터와 같은 2단 구성 요소를 포함하는 에어 컨디션 장치에 적용할 수 있다. 첨부도면 도 50은 이러한 장치의 일예를 보여주고 있다. 종래의 에어 컨디션 장치에서, 본 발명에 따르는 상기 2단 압축기는 팽창장치, 증발기, 응축기, 압축기를 포함하는 냉매 루프로 구성되어 있다. 1단과 2단에서 상기 압축기의 출력은 1단에서 시스템의 최대 부하 상태와 2단에서의 감소된 부하 상태에 의해 선택된다. 바람직한 부하의 감소율은 40-60%의 범위에 있게 하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하기로는 40-50%의 범위에 있게 하는 것이 좋다. 상기 압축기를 구동시켜 주는 모터는 압축기의 선택된 2개의 부하 특성에 맞게 제작하는 것이 바람직하며, 상기 압축기가 낮은 부하 상황에서 작동되는 동안에 에너지 소비를 줄여 주는 것이 좋다.

바람직한 본 발명의 에어 컨디션 장치는 최대의 동력 부하에 맞춰진 1부하 상태나 동력이 감소된 상태에 맞춰진 2부하 상태에서 작동되는 2단 증발기 블로어(220)를 포함하고 있다. 다시, 상기 블로어 모터의 단계별 로드는 압축기의 2단으로 구분된 두 개의 로드 상태에 있는 장치의 부하 요구에 맞게 선택된다. 바람직하기로는, 상기 블로어 모터는 2단 모터로 후술하게 될 제어방법에 의해 제어되게 된다.

또한, 바람직한 본 발명의 상기 장치는 상술한 루프 상에서 응축기에 구비되는 외부에 설치된 응축기 팬과 2개의 2단 팽창밸브를 포함하고 있다.

바람직한 실시예에서, 상기 장치는 압축기와 내부에 설치된 블로어 모터에 각각 연결되는 제어 모듈(222,224)에 연결되는 제어 커뮤니케이션과 2단 서모스탯에 의해 각각 제어된다. 첨부도면 도 50에 도시된 본 발명에 따른 바람직한 실시에에서 제어 모드는 외부에 설치된 응축기 팬(226)과의 전기적 커뮤니케이션을 보여주고 있다. 이러한 제어 회로는 내부에 설치된 제어 트랜스포머를 통해 얻어지는 동력의 낮은 볼트를 제공하고, 각 작동요소(압축기, 블로어 모터, 그리고 응축기 팬)는 라인 전류로 상호 연결되어 직간접적으로 제어모듈을 통해 작동요소에 볼트를 제공하게 된다.

상기 2단 압축기는 서로 다른 2단 작동을 하는 블로어 모터를 작동시켜 주기 위한 제어 모듈(222)을 포함하고 있으며, 이러한 모듈은 상기 압축기의 단에 연결하여 사용하는 것이 바람직하다. 바람직하기로는, 상기 제어 모듈은 스위치 장치와 라인 파워로부터 낮은 저주파수를 발생시켜 주기 위한 제너레이터를 포함하고 있다. 본 발명에 따른 바람직한 구현예에서, 상기 블로어 모터는 라인 파워가 최대 부하 상태, 예로 60Hz에서 작동하고, 낮은 부하(2단)인 30Hz에서 작동하게 된다. 상기 블로어 모터는 단상의 유도 모터를 포함하고 있으며, 바람직하기로는 파형의 감소와 2단 서모스탯을 감지한 상태에서 파워 라인 또는 두 번째 동력을 모터에 연결시켜 주기 위한 스위치에서 라인 전원으로부터 발생되는 인버터 또는 파형을 발생시켜 주는 제너레이터를 포함하게 된다. 상기 블로어 모터 제어의 바람직한 실시예는 1998년 1월 28일에 출원한 출원번호 09/014,752호 2단계 동력 출력 모터와 이 출원에 대한 연속하여 출원한 출원번호 제---------호 2단계 출력 모터와 이것을 이용한 HVAC와 그 방법에서 상세하게 설명되어 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상술한 외부에 설치되는 응축기 팬(226)은 본 발명의 장치에 따르는 최상의 최적의 특성을 갖는 2단 또는 그 이상에서 작동하게 된다. 상기 팬 모터는 단일 속도나 2단 또는 가변되는 단에 의해 구동되게 된다.

또한, 본 발명에 따르는 상기 장치는 전기 제어 시스템에 의해 제어되거나 기계적으로 제어되는 2단 팽창 장치를 포함하고 있다. 본 발명의 바람직한 구현예에서, 상기 2단 팽창장치는 오리피스를 선택하여 사용할 수 있도록 솔레노이드 스위치를 갖는 2개의 오리피스가 구비되어 있으며, 이러한 솔레노이드 스위치는 오리피스의 사용을 선택하는데 사용되며, 상기 솔레노이드는 상기 제어 시스템에 연결되어 있다. 본 발명에 따른 선택적인 실시예에서, 상기 팽창밸브는 압축기의 부하 상태에 따라 기계적으로 변하는 오리피스를 지지할 수있도록 2개의 스프링이 구비되어 있다. 이 실시예에서, 상기 팽창 밸브는 가변가능한 오리피스를 갖는 열적 팽창 밸브이다. 상기 가변가능한 오리피스의 크기는 증발기로부터 토출되는 가스의 온도와 압력에 따라 변하게 된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 압축기와 블로어의 1단은 상술한 시스템의 최대 냉각 용적에 있어서 최적의 효율을 가지고, 제 2단에서는 적어도 40%의 냉각 용적을 감소시킬 수 있게 하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 바람직한 구현예에서, 상기 2단 압축기는 1단에서 100 작동되며, 2단에서 약 40% 작동되도록 하는 것이 바람직하다. 상기 팽창밸브는 압축기가 1단에서 작동시 1단에서 작동하고, 압축기가 2단에서 작동시 2단에서 작동하도록 되어 있다.

상기 제어 시스템은 미리 설정된 값보다 높은 냉각 요구 조건에 있을 때 1단에서 팽창밸브, 블로어 모터 그리고 압축기를 제어하고, 상기 냉각 조건이 미리 설정된 값보다 낮게 떨어질 때 저단에서 작동하도록 제어하게 된다. 첨부도면에서 도시한 바와 같이, 상기 제어 시스템은 서모스탯(228)을 포함하고 있으며, 전기적으로 제어되는 장치를 사용할 수 있도록 모터, 압축기, 블로어와 팬에 연결되어 있다. 이러한 제어을 위해서 2단 서모스탯이 구비되어 있다. 예로, 상기 서모스탯은 Emerson Electric Co.사의 화이트 로저 디비젼(WHITE-ROGERS DIVISION)과 같은 것을 사용할 수 있으며, 이것에 대해서는 소개책자에 부품번호 제37-3421호로 상세하게 기재되어 있다.

또한, 상기 냉각장치는 다단 증발기 또는 소형 분리 시스템을 적용하여 상황에 따라 공간적인 시스템 제어를 할 수 있게 된다. 상기 시스템은 단일 응축기를 갖는 다단 증발기를 사용하여, 효율과 비용을 조절할 수 있다. 이러한 시스템은 낮은 설치 비용, 낮은 에너지 비용 그리고 간단한 제어를 가능케 한다. 물론, 소음이나 유지를 낮추고 서비를 쉽게 할 수 있게 되어 신뢰도를 높이게 된다.

이러한 작동으로, 냉각에 대한 공간적인 조건은 서모스탯과 압축기에 의해 감지하게 되고, 상기 블로어 모터는 냉각 부하가 설정된 값보다 과다하게 높을 때에 1단에서 작동하게 된다. 이러한 구성은 냉각 부하가 설정된 값보다 낮게 떨어지게 되면 2단에서 작동하게 된다. 만일 2단 응축기 팬이 상술한 장치를 포함하게 되면, 상기 냉각 부하가 설정값보다 낮게 떨어질 때에 2단에서 작동하게 된다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 증발기는 본 발명의 장치에서 응측기와 같거나 큰 용적을 갖게 된다.

히터 펌프의 적용

본 발명에 따르는 역전가능한 2단 압축기는 열 펌프와 그 방법에도 적용할 수 있으며, 바람직하기로는 냉각용 열펌프에 적용하는 것이 좋다. 이미 알려져 있는 바와 같이 열펌프는 압축기, 응축기, 팽창장치, 증발기 그리고 반전가능한 밸브로 이루어진 냉매 루프를 가지고 있다. 상기 열펌프는 냉각 모드에 있으면 냉매가 상술한 루프의 한쪽으로 유동하게 된다. 이 분야에서 잘 알려져 있는 바와 같이, 이러한 것은 반전밸브와 여기에 연결되는 제어 및 장치의 작동을 통해 얻어지게 된다.

종래에 공개된 2단 에어 컨디션닝 장치는 반전밸브와 제어를 구비하여 에어 컨디션닝과 열펌프의 작동이 2단에 있는 2단 열펌프 시스템으로 작동하게 된다. 그래서, 이러한 장치는 2단 압축기와, 2단 블로어 모터, 2단 또는 다단 가변 팽창 밸브 그리고 2단 서모스탯을 포함하고 있다.

제한된 냉각을 요구하는 차가운 기온을 갖는 지역에서, 본 발명에 따르는 2단 압축기는 구성요소가 적고 비용을 효율적으로 사용할 수 있어 부분으로 유리하게 적용할 수 있게 된다. 이에 대해 상세하게 설명해 보면, 이와 같은 시스템에는 2단 압축기의 최대 또는 낮은 부하 용적을 부하 상태에 따라 히팅을 얻는데 사용하게 되어 압축기와 다른 장치를 1단인 것을 사용하여 냉각하게 되는 것이다.

첨부도면 도 51은 본 발명에 따른 전기적 구성과 열펌프에 대한 일실시예를 도시한 것이다. 첨부도면에서 보는 바와 같이, 상기 시스템은 2단 압추기(230)와, 외부에 설치된 응축기 팬(226)와, 내부에 설치된 블로어 모터(232)와 그리고 상기 장치를 제어하기 위해 외부에 설치된 서모스탯(228)을 포함하고 있다. 첨부도면에서, 상기 시스템은 저전압 제어용 회로를 포함하고 있으며, 그 구성은 압추기와 팬 그리고 블로어 모터 각각에 제어 모듈(234,236)을 통해 라인 전원으로 연결되어 있다. 작동에 있어서 상기 히트 열펌프는 상기 압축기의 저단을 이용해서 공간을 냉각시켜 주게 된다. 히팅 모드에서, 상기 압축기는 외부에 온도가 외부에 설치된 서모스탯의 감지에 의해 30°-40。F와 같이 설정된 값보다 낮게 떨어지면 1단이나 저단에서 작동을 하게 된다. 외부 온도가 설정값보다 높아지게 되면 상기 압축기는 저단에서 작동하게 된다.

바람직하기로는 상기 압축기는 상술한 바와 같이, 한쪽에서 시작 윈딩으로 작동하고 다른 한쪽에서는 윈딩을 실행할 수 있도록 제작하는 것이 좋다. 상기 외부에 설치된 응축기 팬(226) 또는 내부에 설치된 팬은 1단 또는 2단으로 작동하는 것을 사용하게 되며, 바람직하기로는 1단인 것을 사용하는 것이 좋다. 만일 2단 모터를 사용하는 경우 이 모터는 60/30Hz 시스템을 포함하는 장치에 사용하게 된다.

상기 히터 펌프는 에어 컨디션닝 부하가 히팅 부하보다 크지 않은 에어 컨디션닝 부하에서 작동가능하도록 제작하는 것이 바람직하다. 이러한 열펌프는 높은 용적 레벨에서 2단 압축기의 사용으로 고용적의 열을 얻고 저용적 레벨에서 이 압축기의 사용으로 안정된 냉각 수요를 얻게 된다. 이러한 것은 단순한 제어를 필요로 하게 되며 비용적인 면에서도 효과적이다. 물론, 이러한 장치는 사용자의 편의성을 더욱 높일 수 있도록 내부의 유니트로부터 따뜻한 공기를 제공하게 된다.

본 발명에 따르는 바람직한 실시예에서, 단실린더의 냉각과 낮은 외부의 히팅 모드에서 두 개의 실린더를 작동시킬 수 있는 크기의 증발기와 컨덴서를 구비하게 된다. 일예로, 2톤의 용적을 갖는 에어 컨디션닝 시스템은 4톤의 압축기를 사용하여 에어 컨디셔닝 상황에서 하나의 실린더(2톤)를 작동시키게 되고, 애매하게 차가운 조건에서 열을 하나 또는 2개의 실린더(4톤)를 사용하게 된다.

이러한 열펌프에의 적용에 있어서, 상기 시스템은 차가운 날씨에도 높은 열 용적을 제공하고 보조열에 대한 필요 여부를 증가시키거나 점차적으로 감소시켜 주게 된다. 또한, 에너지를 비용을 낮추면서 가스 또는 오일 노를 대신할 수 있게 된다. 동시에 히팅과 쿨링을 하는 필요한 용적을 갖는 부하와 적거나 낮은 서리 사이클을 제공하게 된다. 부가적으로 따뜻한 공기는 레지스터로부터 상황에 맞는 공간으로 공급하여 소음 레벨을 줄여 주게 된다.

개요

본 발명에 따르는 2단 압축기의 에어 컨디셔닝과 열펌프에의 적용은 높은 SEER(Seasonal Energy Efficiency Ratio) 범위와, 같은 SEER 비율에 대한 낮은 비용, 잠재적인 다단 증발기 작동, 규격화와 편의성을 높여주게 된다. 에어 컨디셔닝 시스템의 개선은 열과환기, 시트 메탈 그리고 에어 유동 장치를 다시 제작하지 않고서도 가능하다. 10, 12, 그리고 14 SEER 제품을 제작하는데 사용되는 응축용 유니트는 규격화 되어 있다. 부수적으로, 에어 컨디셔닝 작동의 지속으로 습도 제어에 따라 내부 온도가 지속적으로 유지된다. 다른 잇점은 다른용적을 갖는 시스템에 비해 본 발명의 시스템의 비용에 따른 효율이 좋다. 첫 번째, 시스템 자체의 비용이 적고 비싸지 않은 구성요소를 이용해서 종래의 시스템을 업그래이드 시켰기 때문에 저렴하다. 두 번째, 저단에서 작동시 에너지 소비가 줄어들어 사용자는 에너지 비용을 낮추는 것으로 이득을 보게 된다.

상기 압축기의 용적은 50/100, 40/100, 60/100으로 나뉘어져 있으나 상술한 시스템과 부하 특성에 맞게 최상의 범위로 세분이 가능하다. 특히 열펌프에 사용되는 제품은 단일단을 갖는 압축기에 의해 너무 많은 냉각 용적을 갖게 되는 것을 막기 위한 열 펌프의 성능을 절충해야 하는 문제점을 해결할 수 있다. 또한, 이러한 시스템은 TS 모듈에서의 성능에 대한 제어와 소음 레벨을 개선할 수 있게 된다.

상술한 기술구성의 적용으로 상술한 비율과 11.0 SEER을 갖는 제품을 제조하는데 비용을 낮출 수 있다. 표준 압축기는 10 SEER을 산출할 때 같은 범주의 2단 압축기는 12 SEER을 산출해 낸다. 내부에 설치된 블로어의 회전 속도를 줄이거나 올리는데에도 2단 압축기 시스템과 비교해 보면 각각 13과 14 SEER을 얻게 된다.

더욱 상세하게는, 상기 시스템은 열펌프에 적용하여 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하기로는 냉동 차가운 날씨에 더 적합하다. 이러한 장치의 적용에 있어서 약 15。F 낮추는데 전기적인 열량 공급의 사용은 지양한다.

상기 시스템에는 R-407 냉매보다는 R-407과 R-407C 냉매가 적합하다. 이것은 소형으로 분립되거나 다중 증발기를 작게 분립시켜 사용하는데 적합하게 하기 위한 것이다. 본 발명에 따르는 에어 컨디셔너 시스템으로 얻어지는 개선된 특성은 멈춤쇠와 스타트의 수를 줄이고, 단 실린더의 작동의 결과로 베어링, 밸브, 그리고 주요부의 각 수어 요소에 가해지는 부하를 감소시켜 주게 된다. 또한, 본 발명은 단 실린더의 작동의 결과로서 작동시 중요 부분에 대한 모터에 인가되는 전원을 저감시켜 주게 된다.

에어 컨디셔너 모드에서, 본 발명은 11 SEER과 그 이상의 낮은 시스템 유지 비용을 얻게 된다. 낮은 에너지 비용으로 높은 SEER을 얻을 수 있게 된다. 또한, 보다 낳은 습기 제어로 지속적인 내부 온도를 유지할 수 있게 된다. 이러한 시스템과 그 작동은 많은 시간을 단일 실린더 조작으로 평균보다 높아지게 된다. 동시에, 상기 시스템은 내부의 블로어 작동을 명료하게 하고 낮은 사이클링을 통해 높은 신뢰도를 가지게 할 수 있으며, 제품을 규격화할 수 있게 된다.

또한, 상기 2단 압축기를 HVAC 시스템에 적용하여 적어도 다른 것에 비해 R22 냉매에 비해 향상된 효율을 제공하게 된다. 압축기의 이론적 효율(EER)은 상기 시스템에서 적절한 증발기와 응측기 온도 그리고 과열과 과냉각의 양을 통해 최대의 효과를 얻게 된다. 이러한 이론적 효율은 열적 특성으로부터 알 수 있다. 상기 이론적 효율은 증발기(h2-h1, watts 단위)를 통한 엔탈피 변화에 의해 증발기(h1-h4, Btu/hr 단위)에서의 엔탈피 변화를 나누는 것으로 알 수 있다. 이러한 증발기에서의 엔탈피 변화는 증발기와 응축기 온도에서의 P-H선도에서의 폭과 같은 기능을 갖게 된다. 상기 압축기를 통한 엔탈피 변화는 일정한 엔탈피 라인의 기울기에 의해 안정적인 증발 곡선을 얻게 된다. 상기 P-h 다이어그램에서의 폭과 일정 엔탈피 라인의 기울는 각 냉매에 대한 열적 성질을 갖게 된다.

고온 압축기(증발기 -20。F-55。F, 응축기 80。F-150。F)의 전형적인 작동선에서, R22는 R410A에 비해 높은 열적 효율을 갖는다. 물론, 낮은 응축 온도에 있어서, 상기 2개의 냉매에 대한 차이는 낮아진다. R410A는 고온의 응축 온도에서 좁은 P-h 다이어프램으로 나타나는 낮은 임계점을 갖고 있다. 그렇지만 R410A는 높은 응축 온도에서 작용이 좋지 않은 냉매이다. 낮은 온도에서, R410A의 P-h의 폭은 R22와 유사하다. 그 결과 R410A는 45/130에서 이론적 효율이 7.8% 낮고 45/90에서 2.8% 낮게 된다.

단 실린더 모드에서 구동되는 TS 압축기는 2단 실린더 모드에서 보다 낮은 응축 온도에서 작동하게 된다. 상기 응축기 코일은 상기 압축기가 1단 실린더 모드에 있을 때보다 필요한 것보다 더 많이 필요로 하게 되고, 이에 따라 상기 시스템은 코일과 코일 흐름 사이에서 발생되는 낮은 온도에서 작동하게 된다. 차례로 이것은 응축기가 낮은 온도에서 작동되게 되는 것이다. 따라서, R410A는 이론적으로 2단 실린더 모드에서보다 1단 실린더 모드에서 R22와 더욱 밀접해 지게 되는 것이다. R22와 R410A를 냉매로 작동되는 TS 압축기로부터 얻은 데이터는 100。F와 같은 낮은 응축기 온도에서 R410A는 낮은 이론적 효율을 갖는 높은 작동 효율을 갖게 된다. R410A는 R22에 비해 40% 높은 흡입 밀도를 가지고 있어, 40% 낮은 속도에서 동일한 용적을 가지게 된다. 이것은 R410A가 그 이론적 효율에 더욱 근접한 것으로 낮은 유동 손실의 결과이다. 응축 온도를 낮추어 2개의 냉매가 같은 이론적 효율을 가지더라도 R410A는 작동 효율에서 R22보다 커지게 된다.

또한, 본 발명은 다음의 청구범위에서 기재된 내용으로부터 얻을 수 있는 범주를 포함하게 된다.

본발명은 범위는 상기 예시와 실시예에 한정하지 않고 첨부된 청구범위의 요지를 벗어남이 없는 범위 내에서 명시된다.

Claims

배출부를 갖는 다수의 실린더로 형성된 블럭과,

상기 각 실린더에는 서로 대향되게 장착된 피스톤과,

압축챔버가 장착되도록 상기 배출부 위쪽의 블럭상에 장착된 헤드과,

상기 압축기의 상면과 하면이 통하도록 각 압축기 챔버에 배치되어 장착되는 상기 압축기상의 흡입밸브와 배출밸브수단과,

상기 블럭상에 회전 가능하게 장착된 크랭크샤프트와 이 크랭크샤프트에 형성되고 적어도 하나는 고정된 다수의 크랭크핀 및 회전축과,

상기 크랭크핀의 인너샤프트상에 회전 가능하게 장착되고 표면에 내부 베어링을 갖고, 커넥팅 로드중 적어도 하나에 사용되도록 저어널 기능을 하는 외부에 저어널 표면을 갖는 편심캠과,

상기 크랭크샤프트의 회전축에 대하여 하나 이상으로 미리 설정된 환형 위치에 위치되도록 캠상에 형성된 적어도 하나의 꺽쇠와,

상기 캠 수단의 회전축에 대하여 하나 이상으로 미리 설정된 환형 위치에 위치되도록 캠상에 형성된 적어도 하나의 꺽쇠와,

전달된 작동신호에 따라 회전축에 대하여 하나의 회전 방향이 선택되어 크랭크샤프트를 구동시키기 위한 정역모터와,

일방향으로 회전하는 크랭크샤프트의 일측 끝단부 회전에 지지되거나, 반대방향으로 회전하는 크랭크샤프트의 반대측 끝단부 회전에 지지되며 회전 가능한 캠과,

상기 크랭크샤프트의 각 끝단점에 결합부를 형성하도록 한 멈춤쇠와 꺽쇠와,

상기 멈춤쇠중 적어도 하나를 고정시키시 위한 고정 수단을 포함하는 가변용량형 가스 압축기는

(a) 상기 래칭수단의 요소에 적용되는 원심력을 해제하거나 적용하는 각 끝점들의 적어도 하나에 분리 가능하게 장착된 요소와, 상기 크랭크샤프트와 캠 수단상에 형성된 조합요소를 포함하는 래칭 수단과,

(b) 크랭크샤프트와 캠상에 형성되고 크랭크핀 샤프트와 캠간에 역환형 운동을 하며 분리 가능하게 장착된 요소를 포함하는 압력 차동압 작동수단으로 구성된 그룹으로부터 선택된

(A) 포지티브 잠금수단과;

(B) 크랭크샤프트와 캠상에 형성되고 크랭크핀 샤프트상의 캠을 회전시키려는 불안정력에 저항하며 장착되며 각 끝점의 적어도 하나에 연결부를 분리시키는 마찰 드래그 수단과:

(C)압축기의 하면과 통과모드로 있는 실린더의 압축 챔버간의 압력 차를 최소화시키는 압력조절수단

으로 구성된 것을 특징으로 하는 2단 왕복 압축기
제 1 항에 있어서, 상기 고정수단은 약 5에서 50in lb와 3600rpm에서의 CFT를 제공하기 위하여 형성된 캠의 조합과 약 0.03에서 0.5 범위의 누설 계수를 갖는 흡입밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 2단 왕복 압축기.
제 2 항에 있어서, 상기 복합 크랭크핀의 각 샤프트는 중심축을 갖고, 이 중심축과 연관된 피스톤은 왕복축을 갖으며, 상기 캠 구조는 캠 정점과 중력중심을 갖도록 구성되는 바, 상기 회전축과 중심축은 궤도상에 배치되고, 상기 중력중심은 상기 궤도면에 환형으로 배치되므로서, 연결점 밀폐 CFT는 상기 크랭크샤프트의 회전에 의하여 발생되고, 상기 멈춤쇠와 멈춤쇠는 서로 대향되게 위치됨으로서, 상기 각 끝점에서 정점과 왕복축은 궤도면에 위치되고, 정점은 상기 피스톤과 인접되어 피스톤을 안정화시키는 것을 특징으로 하는 2단 왕복 압축기.
제 1 항에 있어서, 상기 래칭수단은 크랭크샤프트의 회전운동에 대한 가감속에 반응하여 상기 꺽쇠에서 떨어지거나, 그 앞으로 스윙운동을 하는 크랭크샤프트의 일정부분에 회전 가능하게 장착되는 암수단을 포함하고, 이 암수단에는 일방향으로 크랭크샤프트가 회전하는 동안 상기 연결부에 있는 꺽쇠를 지탱하는 동시에 이 꺽쇠의 표면에 수용되는 보호수단이 장착된 것을 특징으로 하는 2단 왕복 압축기.
제 4 항에 있어서, 상기 암 수단을 위한 주축 설치는 상기 크랭크샤프트의 회전축에 수직으로 된 주축으로 제공된 것을 특징으로 하는 2단 왕복 압축기.
제 5 항에 있어서, 상기 크랭크샤프트의 일정부분은 상기 캠과 근접된 크랭크샤프트와 결합된 부싱을 포함하는 것을 특징으로 하는 2단 왕복 압축기.
제 1 항에 있어서, 상기 모터는 분할 런과 시동권선을 포함하고, 전기적 스위칭 수단은 런 권선의 모터 오프를 실시하게 하고, 모터수단의 역회전에 의존하여 시동권선상에 위치되는 것을 특징으로 하는 2단 왕복 압축기
배출부를 갖는 다수의 실린더로 형성된 블럭과,

상기 각 실린더에 왕복 가능하게 장착된 피스톤과,

상기 실린더의 개방된 끝단과 다수의 압축챔버 위의 블럭상에 장착괸 밸브플레이트와,

상기 압축기의 상면과 통하도록 각 압축기 챔버에 배치되는 다수의 배출밸브를 갖는 플레이트와,

상기 압축기의 하면과 통하도록 각 압축기 챔버에 배치되는 상기 압축기상의 다수의 흡입밸브와,

다수의 크랭크핀과 회전축을 가지며 블럭상에 회전 가능하게 장착된 크랭크샤프트와,

상기 크랭크핀상에 장착되는 각 픽스톤용 커넥팅로드와,

상기 크랭크핀의 인너샤프트상에 회전 가능하게 장착되고 표면에 내부 베어링을 갖고, 커넥팅 로드중 적어도 하나에 사용되도록 저어널 기능을 하는 외부에 저어널 표면을 갖는 편심캠과,

상기 크랭크샤프트의 회전축에 대하여 하나 이상으로 미리 설정된 환형 위치에 위치되도록 캠상에 형성된 적어도 하나의 꺽쇠와,

상기 캠 수단의 회전축에 대하여 하나 이상으로 미리 설정된 환형 위치에 위치되도록 캠상에 형성된 적어도 하나의 꺽쇠와,

전달된 작동신호에 따라 회전축에 대하여 하나의 회전 방향이 선택되어 크랭크샤프트를 구동시키기 위한 정역모터와,

일방향으로 회전하는 크랭크샤프트의 일측 끝단부 회전에 지지되거나, 반대방향으로 회전하는 크랭크샤프트의 반대측 끝단부 회전에 지지되며 회전 가능한 캠과,

상기 크랭크샤프트의 각 끝단점에 결합부를 형성하도록 한 멈춤쇠와 꺽쇠와,

상기 멈춤쇠중 적어도 하나를 고정시키시 위한 고정 수단을 포함하는 가변용량형 가스 압축기는

(a) 상기 래칭수단의 요소에 적용되는 원심력을 해제하거나 적용하는 각 끝점들의 적어도 하나에 분리 가능하게 장착된 요소와, 상기 크랭크샤프트와 캠 수단상에 형성된 조합요소를 포함하는 래칭 수단과,

(b) 크랭크샤프트와 캠상에 형성되고 크랭크핀 샤프트와 캠간에 역환형 운동을 하며 분리 가능하게 장착된 요소를 포함하는 압력 차동압 작동수단으로 구성된 그룹으로부터 선택된

(A) 포지티브 잠금구조와;

(B) 크랭크샤프트와 캠상에 형성되고 크랭크핀 샤프트상의 캠을 회전시키려는 불안정력에 저항하며 장착되며 각 끝점의 적어도 하나에 연결부를 분리시키는 마찰 드래그 수단과:

(C)압축기의 하면과 통과모드로 있는 실린더의 압축 챔버간의 압력 차를 최소화시키는 압력조절수단

으로 구성된 것을 특징으로 하는 2단 왕복 압축기
제 8 항에 있어서, 상기 고정수단은 약 10에서 50in lb와 3600rpm에서의 CFT를 제공하기 위하여 형성된 캠의 조합과 약 0.05에서 0.35 범위의 누설 계수를 갖는 흡입밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 2단 왕복 압축기.
제 8 항에 있어서, 상기 크랭크샤프트는 회전축을 포함하고 상기 복합 크랭크핀의 각 샤프트는 중심축을 갖고, 이 중심축과 연관된 피스톤은 왕복축을 갖으며, 상기 캠 구조는 캠 정점과 중력중심을 갖도록 구성되는 바, 상기 회전축과 중심축은 궤도상에 배치되고, 상기 중력중심은 상기 궤도면에 환형으로 배치되므로서, 연결점 밀폐 CFT는 상기 크랭크샤프트의 회전에 의하여 발생되고, 상기 멈춤쇠와 쐐기는 서로 대향되게 위치됨으로서, 상기 각 끝점에서 정점과 왕복축은 궤도면에 위치되고, 정점은 상기 피스톤과 인접되어 피스톤을 안정화시키는 것을 특징으로 하는 2단 왕복 압축기.
제 8 항에 있어서, 상기 래칭장치는 크랭크샤프트의 회전운동에 대한 가감속에 반응하여 상기 꺽쇠에서 떨어지거나, 그 앞으로 스윙운동을 하는 크랭크샤프트의 일정부분에 회전 가능하게 장착되는 암수단을 포함하고, 이 암수단에는 일방향으로 크랭크샤프트가 회전하는 동안 상기 연결부에 있는 꺽쇠를 지탱하는 동시에 이 꺽쇠의 표면에 수용되는 보호구조가 장착된 것을 특징으로 하는 2단 왕복 압축기.
제 11 항에 있어서, 상기 암은 위한 주축 설치는 상기 크랭크샤프트의 회전축에 수직으로 된 주축으로 제공된 것을 특징으로 하는 2단 왕복 압축기.
제 11 항에 있어서, 상기 크랭크샤프트의 일정부분은 상기 캠과 근접된 크랭크샤프트와 결합된 부싱을 포함하는 것을 특징으로 하는 2단 왕복 압축기.
제 8 항에 있어서, 상기 모터는 분할 런과 시동권선을 포함하고, 전기적 스위칭 메카니즘은 런 권선의 모터 오프를 실시하게 하고, 하나 이상의 모터 회전을 안정화시키는 모터의 역회전에 의존하여 시동권선상에 위치되는 것을 특징으로 하는 2단 왕복 압축기
불안정력에 대항하여, 복합 크랭크핀을 갖는 압축기의 행정조절용 캠을 안정화시키는 방법은 각각의 크랭크샤프트와 캠상의 꺽쇠와 멈춤쇠에 의한 연결부로서 설정된 환형공간 각 끝점간에 크랭크핀의 일부분에 캠을 형성하고, 상기 불안정력은 냉동압력차와 각 복합 크랭크핀에 연관되어 작용하는 기계적 관성력을 포함되도록 하여, 상기 방법은 상기 연결부를 유지하려는 힘과 캠, 차동압을 감소시키려는 압력수단에 의하여 발생된 원심력 토크(CFT) 조합에 의한 차단력과 불안정력은 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기와 연관된 hvac 방법.
제 15 항에 있어서, 상기 각 끝점은 실질적으로 180°위치에서 서로 환형공간을 이루고, 상기 행정은 제로행정 또는 최대행정까지 캠에 의하여 선택 조절되는 것을 특징으로 하는 압축기와 연관된 hvac 방법.
제 16 항에 있어서, 상기 CFT는 약 10.0에서 20.0in lb 사이 이며, 상기 압력 감소수단은 0.05에서 0.35의 누설계수를 갖는 것을 특징으로 하는 압축기와 연관된 hvac방법.
제 17 항에 있어서, 상기 압축기는 왕복피스톤이고, 각 실린더를 갖는 이중 실린더 압축기는 3.0에서 4.0in³의 최대용적량을 갖도록 하여, 여러 행정중 하나의 행정은 조절 가능한 것을 특징으로 하는 압축기와 연관된 hvac 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 압력조절수단은 흡입포트시트와와 자유뜨개밸브 디스크를 갖는 흡입밸브 구조를 포함하고, 상기 디스크는 탄성재과 압력변형재로 구성되어 피스톤헤드에 장착되어, 상기 디스크의 밀봉면은 압력감압경로에 제공된 시트의 밀봉면과 일정간격을 유지되고, 압력스트로크상의 압력챔버에 압력에 의하여 디스크는 변형 가능하게 되므로서, 디스크의 각 면은 서로 접촉되고 압력실로 형성된 것을 특징으로 하는 2단 왕복 압축기
제 19 항에 있어서, 상기 디스크는 변형 가능하고, 반경화성이며, 높은 탄성력을 갖는 바, 폴리아미드, 폴리(아미드-이미드), 폴리카본나이트, 폴리에틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 셀룰로우스 에스테르, 폴리에스테르, 비닐폴리머, 폴리올레핀, 코폴리머중 하나 또는 그 화합물로부터 선택된 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 2단 왕복 압축기.
제 19 항에 있어서, 상기 디스크의 밀봉면과 상기 시트의 밀봉면은 환상(環狀)으로서, 밸브구조는 약 0.05에서 0.35 범위의 누설계수를 갖는 것을 특징으로 하는 2단 왕복 압축기.
제 21 항에 있어서, 상기 디스크는 변형가능한 구조로서, 25psig이상 압력챔버내의 압력에서 디스크는 가스실(seal)로 형성되는 것을 특징으로 하는 2단 왕복 압축기.
제 22 항에 있어서, 상기 캠은 약 10에서 30lb, 3600rpm에서 CFT에 장착되도록 형성된 것을 특징으로 하는 2단 왕복 압축기.
제 1항
2단 왕복 압축기는

피스톤과 압축챔버과 연관되고 적어도 하나의 실린더를 갖는 블럭과;

편심 크랭크핀을 포함하는 크랭크샤프트와;

정역방향으로 크랭크샤프트를 회전시키는 정역모터와;

모터가 앞으로 회전구동할때 크랭크핀에 대한 제1위치에서 작동 회전하는 캠과, 모터가 역방향으로 회전구동할때 크랭크핀에 대한 제2위치에서 작동 회전하는 캠으로 구성되고, 상기 크랭크핀과 캠의 편심은 모터가 앞으로 회전할때 피스톤이 제1스트로크를 하도록 하고, 모터가 역으로 회전할때 피스톤이 제1스트로크 이하의 제2스트로크를 하도록 크랭크 핀 위에 회전 가능하게 장착된 편심의 이중위치 캠과;

미리선택되어 고정된 제 1전력에서 앞으로 회전하거나 미리선택되어 고정되고 제 1전력 이하의 제 2전력에서 역방형으로 회전하는 모터를 선택적 작동되도록 한 제어부로 구성된 것을 특징으로 하는 2단 왕복 압축기.
제 25 항에 있어서, 상기 모터는 스타드와 런 권선을 갖는 유도모터로서, 런 권선을 일방향으로 작동되도록 하고 스타트 권선을 역방향으로 작동되도록 하는 것을 특징으로 하는 2단 왕복 압축기.
제 26 항에 있어서, 상기 압축기는 다수의 실린더를 포함하고, 이 실린더중 하나는 편심의 크랭크핀과 조합된 캠이 서로 결합됨으로써 구동되는 피스톤을 포함하고, 다른 이외의 것은 크랭크샤프트상에 제2크랭크핀에 의하여 단독으로 구동되는 피스톤을 포함하는 것을 특징으로 하는 2단 왕복 압축기.
제 25 항에 있어서, 상기 압축기는 모터가 일방향으로 구동될 경우 상기 크랭크핀에 대하여 캠의 회전을 제한하는 제1멈춤 메카니즘과, 모터가 역방향으로 구동될 경우 상기 크랭크핀에 대한 캠의 회전을 제한하는 제2멈춤 메카니즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 2단 왕복 압축기.
제 28 항에 있어서, 상기 제1멈춤 메카니즘은 상기 크랭크샤프트상의 멈춤쇠와 상기 캠상의 꺽쇠로 구성된 것을 특징으로 하는 2단 왕복 압축기.
제 29 항에 있어서, 상기 제2멈춤 메카니즘은 상기 크랭크샤프트상의 멈춤쇠와 상기 캠상의 꺽쇠로 구성된 것을 특징으로 하는 2단 왕복 압축기.
제 27 항에 있어서, 상기 압축기는 모터가 일방향으로 구동될 경우 제1위치에서 떨어진 캠의 이동을 제한하는 미케니컬 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 2단 왕복 압축기.
제 31 항에 있어서, 상기 미케니컬 시스템은 크랭크샤프트와 캠상에 조합요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 2단 왕복 압축기.
제 32 항에 있어서, 상기 조합요소는 풀림가능한 래치인것을 특징으로 하는 2단 왕복 압축기.
제 32 항에 있어서, 상기 조합요소들은 서로 마찰 가능하게 결합되고, 서로 이동을 제한하는 마찰 드래그를 제공하는 것을 특징으로 하는 2단 왕복 압축기.
제 27 항에 있어서, 상기 미케니컬 시스템은 모터가 일방향으로 구동될 경우 상기 제1위치을 향하여 상기 캠을 비스듬하게 하는 원심력이 발생하도록 상기 캠의 일면에 형성된 편심질량을 포함하는 것을 특징으로 하는 2단 왕복 압축기.
제 35 항에 있어서, 상기 편심질량은 C 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 2단 왕복 압축기.
제 27 항에 있어서, 상기 크랭크핀과 캠은 크랭크핀에 의하여 구동되는 피스톤의 제2스트로크가 가능하게 배열되고, 모터가 역방향으로 회전할 경우 상기 캠은 실질적으로 제로 피스톤은 한번 왕복되는 것을 특징으로 하는 2단 왕복 압축기.
제 37 항에 있어서, 모터가 역방향으로 회전할 경우 상기 압축기는 압축기의 하면과 피스톤의 압력챔버간의 압력차를 조절하는 압력조절시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 2단 왕복 압축기.
제 38 항에 있어서, 상기 압력조절시스템은 압축기의 하면과 연통되는 유체 또는 피스톤과 관련된 압축챔버과 연통되는 유체의 벤트를 포함하는 것을 특징으로 하는 2단 왕복 압축기.
제 38 항에 있어서, 상기 압력조절시스템은 피스톤과 연관된 압축챔버용 흡입밸브를 포함하고, 이 밸브는 압축기의 하부 압력면과 유체가 연통되도록 비스듬하게 열림 위치로 되는 것을 특징으로 하는 2단 왕복 압축기.
제 38 항에 있어서, 상기 압력조절시스템은 피스톤과 연관된 압축챔버용 밸브플레이트에 형성된 적어도 하나의 개구부를 포함하고, 이 개구부는 압축기의 하면과 유체가 연통 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 2단 왕복 압축기.
제 38 항에 있어서, 상기 압력조절시스템은 피스톤과, 관련된 압축챔버와 압축기의 하면에 유체가 연통되도록 하고, 압축기의 블럭에 형성된 경로를 포함하는 것을 특징으로 하는 2단 왕복 압축기.
제 42 항에 있어서, 상기 경로는 피스톤의 전체 스트로크의 중간지점 위치에서 그 끝단에 형성된 것을 특징으로 하는 2단 왕복 압축기.
제 14 항에 있어서, 상기 압력조절수단은 0.05에서 0.35 사이의 범위를 갖는 COL을 포함하는 것을 특징으로 하는 2단 왕복 압축기.
제 11 항에 있어서, 상기 캠은 3600rpm의 크랭크샤프트 속도, 10에서 50 in lbs 범위에서 CFT가 생산되도록 설계된 것을 특징으로 하는 2단 왕복 압축기.
2단 압축기를 정역으로 작동시키기 위한 모터는

런 권선과 스타트 권선을 포함하는 유도 모터와,

런 권선상에 일방향으로 모터가 회전 작동하도록 선택하거나, 스타트 권선을 역방향으로 회전 작동하도록 선택하는 스위치로 구성된 것을 특징으로 하는 2단 왕복 압축기.
제 46 항에 있어서, 상기 런 권선은 압축기의 최대부하와 같은 수준의 동력으로 모터를 구동시키고, 스타크 권선은 압축기의 최소부하와 같은 수준의 동력으로 모터를 구동시키는 것을 특징으로 하는 2단 왕복 압축기.
제 47 항에 있어서, 상기 모터는 압축기의 요구 부하에 대응하여 상기 스위치 메카니즘을 작동시키는 제어회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 2단 왕복 압축기.
제 48 항에 있어서, 상기 제어회로는 2단 서모스탯을 포함하는 것을 특징으로 하는 2단 왕복 압축기.
제 46 항에 있어서, 상기 모터는 캐패시터를 포함하는 바, 이 캐패시터는 모터가 일방향으로 회전할 경우 스타트 권선과 열로서 연결되고, 모터가 역방향으로 회전할 경우 런 권선과 열로서 연결되는 것을 특징으로 하는 2단 왕복 압축기.
제 50 항에 있어서, 상기 스위치는 모터의 회전방향을 바꾸기 전에 미리 설정된 시간동안 모터에 전기력을 단락시키는 지연장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 2단 왕복 압축기.
제 50 항에 있어서, 상기 스위치는 모터의 회전방향을 즉시 변화시키는 스타트 보조 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 2단 왕복 압축기.
2단 왕복 압축기는

적어도 두개의 실린더인 제1압축챔버와 피스톤을 갖는 제1실린더와, 제2압축챔버와 피스톤을 갖는 제2실린더을 포함하는 블럭과;

정역방향으로 크랭크샤프트를 회전시키는 정역모터와;

모터가 앞으로 회전구동할때 전체 스트로크로서 피스톤이 실린더에서 왕복하도록 하고, 모터가 역방향으로 회전구동할때 실질적으로 제2피스톤은 제로 스트로크를 갖도록 하고 제1피스톤은 전체스트로크로서 왕복운동하도록 하는 모터와 피스톤간의 미케니칼 시스템과;

미리선택되어 고정된 제 1전력에서 앞으로 회전하거나 미리선택되어 고정되고 제 1전력 이하의 제 2전력에서 역방형으로 회전하는 모터를 선택적 작동되도록 한 제어부와;

모터가 역방향으로 회전할 경우 압축기의 하면과 제2피스톤의 압축챔버간의 압력차를 조절하기 위한 제2피스톤의 압축챔버와 연관되는 압력 조절시스템으로 구성된 것을 특징으로 하는 2단 왕복 압축기.
제 53 항에 있어서, 상기 미케니컬 시스템은

제1피스톤과 관련된 제1크랭크핀과 제2피스톤과 관련된 제2피스톤을 포함하고 정역모터와 연결된 크랭크샤프트와; 모터가 일방향으로 회전할 경우 제2크랭크핀에 대하여 제1위치에서 작동 회전하고, 모터가 역방향으로 회전할 경우 제2크랭크핀에 대하여 제2위치에서 작동회전하도록 제2크랭크 핀에 회전 가능하게 장착되는 두 위치 편심 캠을 포함하는 것을 특징으로 하는 2단 왕복 압축기.
제 54 항에 있어서, 상기 미케니컬 시스템은 일방향으로 모터가 구동될때 제1위치에서 일정거리 유지된 편심캠의 이동을 제한하는 제한시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 2단 왕복 압축기.
제 55 항에 있어서, 상기 제한 시스템은 모터가 전방으로 회전할 경우에 상기 첫번째 위치에서 상기 캠에 원심력 편향을 발생시키기 위하여 상기 캠의 측면에 형성된 편심 질량을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
제 56 항에 있어서, 상기 모터는 스타트와 런 와인딩을 갖는 유도 운동이고 상기 모터는 런 와인딩시에 전방으로 작동하고 스타트 와인딩시에 후방으로 작동하는 것을 특징으로 하는 압축기.
적어도 하나의 실린더와 크랭크핀과 상기 크랭크핀에 부착된 편심캠의 조합에 의해 구동되는 공동 피스톤을 갖는 가변 부하 압축기용 크랭크 샤프트에 있어서,

상기 크랭크 샤프트는 근단부와 원단부 사이에 형성된 적어도 하나의 편심 크랭크핀을 갖는 원단부와 근단부를 갖는 샤프트와;

크랭크핀에 또는 크랭크핀에 인접하여 일정 각도로 분리된 위치에 형성된 하나 이상의 멈추개와;

크랭크샤프트의 원단부에서 상기 크랭크샤프트의 지름과 동일하거나 더 큰 지름을 갖고 상기 멈추개와 선택적인 인게이지먼트를 위한 한쌍의 도그를 포함하며 크랭크핀을 중심으로 회전하기 위한 편심캠과;

크랭크핀 상에서 캠의 축위치에서 캠을 지지하기 위한 기계 시스템으로 구성된 것을 특징으로 하는 크랭크샤프트.
제 58 항에 있어서, 상기 기계 시스템은 샤프트에 부착된 엔드캡 히트 슈렁크를 포함하는 것을 특징으로 하는 크랭크샤프트.
제 58 항에 있어서, 상기 기계 시스템은 샤프트에 고정된 엔드캡을 포함하는 것을 특징으로 하는 크랭크샤프트.
제 58 항에 있어서, 상기 기계 시스템은 샤프트에 나사결합된 엔드캡을 포함하는 것을 특징으로 하는 크랭크샤프트.
제 58 항에 있어서, 상기 기계 시스템은 크랭크핀에 형성된 방사상의 홀과, 크랭크핀 반대편 캠의 내부면에 형성된 연장된 슬롯과, 크랭크핀의 방사상의 홀에 연장되고 내부 슬롯과 함께 회전하는 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 크랭크샤프트.
제 62 항에 있어서, 상기 크랭크샤프트의 원단부는 섬프 저어널을 제공하기 위하여 형성된 것을 특징으로 하는 크랭크샤프트.
제 63 항에 있어서, 상기 크랭크핀은 축방향으로 크랭크샤프트의 아이들러 부채꼴기어에 의해 섬프 저어널로부터 축방향으로 분리되고 캠은 섬프 저어널과 부채꼴기어의 지름과 동일하거나 더 큰 지름을 갖으며 부채꼴기어의 축길이보다 짧은 축길이를 갖는 것을 특징으로 하는 크랭크샤프트.
제 58 항에 있어서, 상기 크랭크샤프트는 크랭크샤프트의 근단부에 인접한 첫번째 크랭크핀과 크랭크샤프트의 원단부에 인접한 두번째 크랭크핀을 포함하고 상기 캠은 두번째 크랭크핀에 형성된 것을 특징으로 하는 크랭크샤프트.
제 58 항에 있어서, 상기 멈추개는 크랭크핀에 형성된 두개의 랜드로 구성된 것을 특징으로 하는 크랭크샤프트.
제 58 항에 있어서, 상기 도그는 캠에 형성된 두개의 내부 랜드를 포함하며, 상기 캠에 형성된 각각의 랜드는 상기 크랭크핀에 형성된 랜드 중 어느 하나에 선택적으로 인게이지되는 것을 특징으로 하는 크랭크샤프트.
제 67 항에 있어서, 상기 캠은 일측에 편심 카운터 웨이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 크랭크샤프트.
제 68 항에 있어서, 상기 편심 카운터 웨이트는 일반적으로 'C' 형태인 것을 특징으로 하는 크랭크샤프트.
근단부와 원단부와, 상기 크랭크샤프트와 축방향으로 정열되고 크랭크샤프트의 원단부에 부착되는 섬프 저어널과, 상기 크랭크샤프트와 축방향으로 정력되지 않고 상기 섬프 저어널에 인접한 아이들러 부채꼴기어와, 외부면에 연장되며 방사상의 홀을 포함하고 아이들러 부채꼴기어와 크랭크샤프트의 근단부 사이의 크랭크핀을 크랭크샤프트에 장착하는 단계와;

섬프 저어널과 아이들러 부채꼴기어의 지름과 동일하거나 더 크고 축길이는 아이들러 부채꼴기어의 축길이보다 짧은 내부 보어를 갖는 편심캠을 장착하는 단계와;

섬프 저어널과 아이들러 부채꼴기어 상부와 크랭크핀 상면으로 캠을 슬라이딩 시키는 단계와;

핀이 크랭크핀에 고정될 때까지 크랭크핀의 방사상 홀을 통하여 핀을 삽입함으로써 크랭크핀을 캠에 연결하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 편심캠을 크랭크샤프트에 조립하는 방법.
블록과;

공동 압축기 챔버와 공동 피스톤을 갖는 적어도 하나의 실린더와;

크랭크핀을 포함하는 크랭크샤프트와;

크랭크샤프트를 회전시키기 위한 가역 모터와;

일단에 피스톤이 부착되고 타단에 원형의 베어링 표면을 갖는 커넥팅로드와;

모터가 전방으로 회전할 경우에 첫번째 포지션에서 작동하고 모터가 후방으로 회전할 경우에 두번째 포지션으로 작동하며, 크랭크핀 상부에 회전 가능하도록 장착되고 원형의 베어링 표면에 회전 가능하도록 지지된 편심 2포지션 캠과;

모터가 전방으로 회전할 경우에 피스톤은 첫번째 행정을 갖고 모터가 후방으로 회전할 경우에 두번째 행정을 갖는 바, 상기 두번째 행정은 첫번째 행정보다 짧으므로 상기 크랭크핀과 상기 캠의 결합으로부터 야기되는 편심과;

크랭크샤프트와 캠의 인게이징 표면 그리고 캠과 커넥팅로드의 베어링 표면 사이에 윤활유를 사용하기 위한 윤활 시스템으로 구성된 것을 특징으로 하는 2단 왕복 압축기.
제 71 항에 있어서, 상기 윤활 시스템은 크랭크샤프트에 형성된 연장된 축방향 서플라이와;

축방향 서플라이와 크랭크핀의 외면가 유체가 유동하며 크랭크샤프트에 형성된 크로스 드릴과;

크랭크샤프트 내에서 상기 방사상의 크로스 드릴과 정열되어 캠 내부에 형성되며, 캠이 첫번째 그리고 두번째 포지션을 모두 갖는 경우에 상기 상기 케넥팅로드의 베어링 표면과 유체 유동하는 것을 특징으로 하는 오일 유동홀.
제 71 항에 있어서, 상기 윤활 시스템은 크랭크샤프트 내부에 형성된 한쌍의 연장된 축방향 서플라이와;

하나는 한쌍의 축방향 서플라이 각각과 크랭크핀의 외부면과 유체 유동하며 크랭크샤프트 내부에 형성된 한쌍의 크로스 드릴과;

캠이 첫번째 포지션인 경우에 하나의 크로스 드릴과 정열되고 캠이 두번째 포지션일 경우에 다른 크로스 드릴과 정열되며, 상기 커넉텡로드의 베어링 표면과 유체 유동되고, 캠 내부에 형성된 오일 유동홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
제 71 항에 있어서, 상기 윤활 시스템은 크랭크샤프트 내부에 형성된 연장된 축방향 서플라이와;

크랭크샤프트의 반대 표면과 캠 사이에 형성된 주변의 오일 그루브와;

상기 축방향 서플라이와 상기 오일 그루브와 유체 유동하며 크랭크샤프트 내부에 형성된 크로스 드릴과;

상기 오일 그루브와 상기 케넥팅로드의 베어링 표면과 유체 유동하며 캠 내부에 형성된 오일 유동홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복 압축기.
한방향으로 회전할 경우에 런 와인딩이 작동하고 두번째 방향으로 회전할 경우에 스타트 와인딩으로 작동되도록 설계되어 스타트와 런 와인딩을 갖는 단상 가역 유도 모터와;

열 감지 스위치와 상기 열 감지 스위치에 일단이 연결되고 각각의 타단은 모터의 스타트와 런 와인딩에 연결된 한쌍의 히터를 갖는 인클로저를 포함하며, 내부 온도가 예약된 온도에 도달하면 상기 열 감지 스위치는 회로를 개방하고 예약된 기간의 시간동안 전원으로부터 와인딩을 제거하는 보호기로 이루어진 것을 특징으로 하는 보호 모터.
제 75 항에 있어서, 상기 열 감지 스위치는 바이메탈 스위치인 것을 특징으로 하는 보호 모터.
제 76 항에 있어서, 상기 히터는 R₁과 R₂로 설계된 저항기인 것을 특징으로 하는 보호 모터.
제 77 항에 있어서, 상기 바이메탈 스위치는 부가의 열원을 제공하는 별개의 저항값을 갖는 것을 특징으로 하는 보호 모터.
제 78 항에 있어서, 상기 각각의 저항값 R₁과 R₂는 각각의 저항기가 연결된 와인딩에 적용되는 전류값에 대응하여 선택되는 것을 특징으로 하는 보호 모터.
제 79 항에 있어서, 상기 보호 모터는 축전기와 콘트롤 스위치를 더 포함하며, 콘트롤 스위치가 첫번째 포지션인 경우에 스타트 와인딩과 축전기는 직렬이 되고 콘트롤 스위치가 두번째 포지션인 경우에 런 와인딩과 축전기가 직렬이 되는 것을 특징으로 하는 보호 모터.
첫번째 고정된 최대 부하 또는 줄어든 두번째 고정된 부하를 작동하는 2단 압축기와;

상기 압축기와 함께 냉동 루프를 만드는 증발기, 응축기 그리고 팽창장치와;

첫번째 고정된 최대 부하 또는 두번째 줄어든 고정된 부하를 작동하는 2단 증발기 블로워와;

압축기와 블로워와 상호 연결되며 냉각 요구량이 예약된 수치를 초과할 경우에 압축기와 블로워를 각각 첫번째 단에서 작동하도록 설계되고 냉각 요구량이 예약된 수치보다 적을 경우에 압축기와 블로워를 각각 두번째 단에서 작동하도록 설계된 것을 특징으로 하는 공간을 냉각시키기 위한 시스템.
제 81 항에 있어서, 상기 압축기와 블로워의 첫번째 단은 시스템의 최대 냉각 용량을 위한 최적 효휼을 제공하기 위해 정합되는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 82 항에 있어서, 상기 두번째 단은 적어도 40%의 냉각 용량이 감소된 것을 특징으로 하는 시스템.
제 81 항에 있어서, 상기 압축기는 모터가 전방으로 작동할 경우에 첫번째 단으로 작동하고 모터가 후방으로 작동할 경우에 두번째 단으로 작동하는 가역 2단 왕복 압축이인 것을 특징으로 하는 시스템.
제 84 항에 있어서, 상기 콘트롤 시스템은 2단 서모스탯을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 84 항에 있어서, 상기 시스템은 콘트롤 시스템에 연결된 응축기용 팬 모터를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 시스템.
제 86 항에 있어서, 상기 팬 모터는 2속 모터이고, 콘트롤 시스템은 냉각 요구량이 예약된 수치를 초과할 경우에 상기 팬 모터를 첫번째 속도로 작동시키고, 냉각 요구량이 예약된 수치보다 낮을 경우에 감속된 속도로 작동시키는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 87 항에 있어서, 상기 2단 압축기는 모터가 정방향으로 회전할 경우에 첫번째 단으로 작동하고, 모터가 역방향으로 회전할 경우에 두번째 단으로 작동하는 가역 2단 왕복 압축기인 것을 특징으로 하는 시스템.
제 83 항에 있어서, 상기 2단 압축기는 모터가 전방으로 회전할 경우에 첫번째 단으로 작동하고 모터가 후방으로 회전할 경우에 두번째 단으로 작동하는 가역 2단 왕복 압축기인 것을 특징으로 하는 시스템.
제 89 항에 있어서, 상기 압축기 모터는 전방으로 회전할 경우에 런 와인딩으로 작동하고 후방으로 회전할 경우에 스타트 와인딩으로 작동하는 유도 모터인 것을 특징으로 하는 시스템.
제 90 항에 있어서, 상기 압축기의 두번째 단의 동력 부하는 첫번째 단의 동력 부하의 40% 내지 60%인 것을 특징으로 하는 시스템.
제 90 항에 있어서, 상기 블로워의 두번째 단은 첫번째 단의 속도의 40% 내지 60% 영역인 것을 특징으로 하는 시스템.
제 81 항에 있어서, 상기 시스템은 압축기가 첫번째 단에서 작동할 경우에 첫번째 단에서 작동하고 두번째 단에서 작동할 경우에 두번째 단에서 작동하는 2단 팽창 밸브를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 시스템.
제 93 항에 있어서, 상기 2단 팽창 밸브는 오리피스의 작용을 선택하기 위하여 솔레노이드 스위치를 갖는 두개의 오리피스를 포함하는 바, 상기 솔레노이드는 콘트롤 시스템에 연결되고, 상기 콘트롤 시스템은 냉각 요구량이 예약된 수치를 초과할 경우에 밸브를 첫번째 오리피스로 작동시키고 냉각 요구량이 예약된 수치보다 낮을 경우에 다른 오리피스를 작동시키는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 93 항에 있어서, 상기 팽창 밸브는 직렬로 연결된 두개의 스프링이 부착된 오리피스를 갖는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 81 항에 있어서, 상기 시스템은 다수개의 증발기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 81 항에 있어서, 상기 압축기는 각각 압축실과 피스톤을 갖는 두개의 실린더를 포함하는 바, 모터가 정방향으로 회전할 경우에 상기 두개의 피스톤은 가스를 압축하기 위해 작동하고 모터가 역방향으로 회전할 겨우에 두갸의 피스톤 중 하나만이 가스를 압축하기 위해 작동하는 왕복 압축기인 것을 특징으로 하는 시스템.
제 97 항에 있어서, 상기 시스템은 압축기가 첫번째 단에서 작동할 경우에 첫번째 단에서 작동하고 압축기가 두번째 단에서 작동할 경우에 두번째 단에서 작동하는 2단 팽창 밸브를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 시스템.
제 98 항에 있어서, 상기 압축기는 런 그리고 스타트 와인딩을 갖는 유도 모터에 의해 구동되고 상기 모터는 압축기가 첫번째 단에서 작동할 경우에 런 와인딩으로 작동하고 압축기가 두번째 단에서 작동할 경우에 스타트 와인딩으로 작동하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 99 항에 있어서, 상기 압축기와 블로워의 두번째 단은 냉각 용량이 감소되고 적어도 40%의 부하가 감소된 것을 특징으로 하는 시스템.
첫번째 고정 부하와, 두번째 고정 부하와, 증발기와, 2단 증발기 블로워와, 팽창 장치와, 응축기를 포함하는 에어 컨디셔닝 시스템을 장착하는 단계와;

냉각되는 공간의 상태를 감지하는 단계와;

각각의 압축기와 블로워를 냉각 부하가 예약된 수치를 초과할 경우에 첫번째 단에서 작동하고 예약된 수치보다 낮을 경우에 두번째 단에서 작동하도록 제어하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 공간을 냉각하는 방법.
제 101 항에 있어서, 상기 장착 단계는 압축기가 첫번째 단에서 작동할 경우에 첫번째 단에서 작동하고 두번째 단에서 작동할 경우에 두번째 단에서 작동하는 다단 팽창 밸브를 장착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 102 항에 있어서, 상기 제어 단계는 냉각 부하가 예약된 수치를 초과할 경우에 첫번째 단에서 작동하고 냉각 부하가 예약된 수치보다 낮을 경우에 두번째 단에서 작동하도록 팽창 밸브를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 102 항에 있어서, 시스템에 단지 하나의 응축기가 포함되고 다수개의 증발기가 포함되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 103 항에 있어서, 상기 응축기는 2단 팬 모터를 포함하고 상기 제어 단계는 냉각 부하가 예약된 수치를 초과할 경우에 첫번째 단에서 작동하고 예약된 수치보다 낮을 경우에 두번째 단에서 작동하도록 응축이의 팬 모터를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 105 항에 있어서, 상기 응축기는 압축기의 최대 작동 용량과 정합되거나 초과되도록 설계된 것을 특징으로 하는 방법.
제 106 항에 있어서, 상기 증발기는 응축기의 용량과 동일하거나 더 크게 설계된 것을 특징으로 하는 방법.
제 107 항에 있어서, 상기 제어 단계는 주로 2단 서모스탯의 이용을 통하여 달성되는 것을 특징으로 하는 방법.
2단 압축기와;

응축기와;

팽창 장치와;

증발기와;

필요에 따라 선택적으로 에어 컨디셔닝과 히팅을 위하여 상기 압축기, 응축기, 팽창 장치, 증발기를 작동하기 위한 수단과;

히팅 요구에 의해 압축기를 첫번째 단 또는 두번째 단에서 작동시켜 히팅 모드로 작동시키고, 단지 첫번째 단에서 압축기를 작동시켜 에어 컨디셔닝 모드로 작동시키기 위한 콘트롤 시스템으로 이루어진 것을 특징으로 하는 히트 펌프 시스템.
제 109 항에 있어서, 상기 팽창 장치는 하나의 오리피스 팽창 장치인 것을 특징으로 하는 시스템.
제 109 항에 있어서, 상기 압축기는 에어 컨디셔닝 모드에서는 60% 내지 70% 용량에서 작동하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 111 항에 있어서, 상기 압축기는 압복 압축기인 것을 특징으로 하는 시스템.
제 112 항에 있어서, 상기 압축기는 두개의 고정된 동력 부하 중 하나에서 작동할 수 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 111 항에 있어서, 상기 압축기는 두개의 실린더와 상기 실린더에 각각의 공동 압축실과 피스톤을 갖으며, 상기 압축기는 모터가 후방으로 회전할 경우에 하나의 실린더를 가지고 가스를 압축하고 모터가 전방으로 회전할 경우에 두개의 실린더를 가지고 가스를 압축하는 왕복 압축기인 것을 특징으로 하는 시스템.
제 114 항에 있어서, 상기 증발기와 응축기의 용량은 첫번째 단에서 작동하는 압축기의 용량과 관계된 냉각 용량과 정합되도록 설계된 것을 특징으로 하는 시스템.
제 109 항에 있어서, 상기 콘트롤 시스템은 외부 온도를 감지하고 히팅 모드에서 감지된 외부 온도의 수치에 의해 시스템을 첫번째 또는 두번째 단에서 작동시키는 것을 특징으로 하는 시스템.
고정된 첫번째 부하와 고정된 두번째 부하, 응축기, 증발기 그리고 하나의 팽창 장치를 갖는 2단 압축기를 포함하는 히트 펌프 시스템을 장착하는 단계와;

외부 온도를 감지하는 단계와;

시스템이 냉각 모드인 경우에 압축기를 단지 첫번째 단에서 작동시키는 단계와;

히팅 모드에서 외부 온도가 예약된 수치보다 높을 경우에 첫번째 단에서 압축기를 작동시키는 단계와;

히팅 모드에서 외부 온도가 예약된 수치보다 낮을 경우에 두번째 단에서 압축기를 작동시키는 단계를 포함하는 추운 기후에 히트 펌프를 가지고 공간을 냉각시키고 가열시키는 방법.
제 117 항에 있어서, 상기 팽창 장치는 하나의 오리피스 팽창 밸브인 것을 특징으로 하는 방법.