KR20020082740A - 복수 압축기 - Google Patents

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Abstract

하나의 압축기 시스템이 공통 셸 내에 위치된 한쌍의 압축기를 포함하고 있다. 하나의 공통 구동 샤프트가 2개의 압축기 모두를 구동시키고, 구동 샤프트는 단일 모터에 의해 동력이 공급된다. 2개의 압축기들 중 하나 또는 양자 모두가 펄스폭 변조 용량제어 시스템과 증기 분사 시스템을 구비할 수 있다. 하나의 압축기가 이들 시스템을 구비하고 있을 때, 용량은 50% 에서 110% 까지 변동될 수 있다. 2개의 압축기 모두가 이들 시스템을 구비하고 있을 때는, 용량은 0% 에서 120% 까지 변동될 수 있다.

Description

복수 압축기{PLURAL COMPRESSORS}
본 발명은 단일 셸 내에 배치된 복수 압축기에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 동일 모터에 의해 구동되는, 단일 셸 내에 배치된 복수 압축기에 관한 것이다.
에너지 비용 및 에너지 보존으로 인하여, 요구에 따라 변화될 수 있는 출력을 가진 냉매 모터-압축기 유닛에 대한 요구가 있다. 이 요구를 충족시키기 위해, 많은 상이한 시스템들이 제안되어져 왔다. 그와같은 하나의 시스템은 다-실린더 압축기 내의 하나 또는 그 이상의 실린더의 무부하 또는 압축기 시스템의 출력을 변화시킬 목적의 재팽창 체적의 변경을 도입하고 있다. 이러한 시스템은 상대적으로 복잡하게 되는 경향이 있고, 무부하 상태에서의 압축기 시스템의 효율이 최적으로 되지 못한다. 가변속도 압축기들이 또한 사용되어져 왔지만, 그것들은 고비용의 제어를 필요로 하고 스피드 제어와 모터-압축기 효율 또한 적어도 떨어진 출력 조건일 때에는 약간의 효율상의 문제를 나타낸다.
최대 부하를 산출하기에 충분히 큰 단일 압축기 대신에, 요구되는 최대 출력과 동등한 결합 출력을 가지는 보다 작은 복수의 모터-압축기를 포함하고 있는 압축기 시스템들이 또한 개발되어져 왔다. 이러한 다-압축기 시스템들은 출력을 변화시키는 것이 요구될 때 전체 압축기들보다 작은 수의 압축기를 선택적으로 활성화시키고 비활성화시키는 방식으로 전체 시스템을 제어하는 수단을 포함하고 있다.이러한 다-압축기 유닛들은 양호한 효율을 가지지만 모든 오일이 각 압축기들 사이에 균등하게 분배되어 유지되는 것을 보장하기 위해 윤활유 관리를 처리하는 수단을 포함하고 있는 복잡한 후크-업 배관을 필요로 한다.
다-압축기 시스템의 보다 진전된 개발이 하나이 공통 셸 내에 복수의 표준 모터 압축기를 도입하는 것을 포함하여 행해졌다. 공통 셸은 시스템의 컴팩트화를 최대화시키고, 균등한 오일 분배를 위한 하나의 공통 오일 섬프, 하나의 공통 흡입가스 유입구 및 하나의 공통 배출가스 배출구를 제공한다. 이러한 단일 셸 다-압축기 유닛들은 시장에서 만족할 만한 것으로 판명났지만, 그것들은 상대적으로 큰 경향이 있고 전체 시스템을 제어하기 위한 수단은 여전히 다소 복잡하다.
다-압축기 시스템의 계속된 개발은 이러한 시스템들의 출력량을 지시하는 제어 시스템을 간소화하는 한편 전체 비용 및 전체 크기를 감소시키는 데 방향설정되어져 왔다.
본 발명은 하나의 공통 구동 샤프트의 양 단부에 하나의 압축기들이 위치된 이중 압축기 시스템을 가진 기술을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따르는 모터-압축기 시스템을 통한 수직 단면도;
도 2는 2개의 압축기 중 하나가 본 발명에 따르는 펄스폭 변조 용량제어를 도입하고 있는, 도 1에 도시된 모터 압축기 시스템의 수직 단면도;
도 3은 도 2에 도시된 피스톤 어셈블리의 확대 단면도;
도 4는 도 3에 도시된 배출 끼워맞춤부의 평면도;
도 5는 도 2에 도시된 압축기의 끝부 단면도;
도 6은 도 2에 도시된 비궤도선회 스크롤 부재들 중 하나의 측면도;
도 7은 도 6에 도시된 비궤도선회 스크롤 부재의 단면 평면도;
도 8은 도 2에 도시된 분사 끼워맞춤부의 확대 단면도;
도 9는 도 8에 도시된 끼워맞춤부의 끝부도;
도 10은 본 발명에 따르는 용량제어 시스템을 사용한 냉매 시스템의 개략적인 모식도;
도 11은 본 발명에 따르는 용량제어 시스템을 사용한 압축기의 용량을 도시한 그래프;
도 12는 2개의 압축기 모두가 본 발명에 따르는 펄스폭 변조 용량제어를 도입하고 있는, 도 1에 도시된 모터-압축기 시스템의 수직 단면도.
하나의 모터 로터가 구동 샤프트의 중심부에 압력끼워맞춤되고, 이 모터 로터는 모터 고정자 내부에 배치된다. 따라서, 양 압축기는 동일 모터에 의해 동력이 공급된다. 이중 압축기 시스템의 출력의 제어는 가변속도 모터에 의해 또는 2개의 압축기들 중 하나의 압축기 내로 또는 양 압축기 내로 결합되어지는 하나의펄스폭 변조(PWM) 용량제어 시스템에 의해 성취된다. 용량제어를 위해 가변속도 모터를 도입하는 경우, 용량은 0% 에서 100% 까지 변동될 수 있다. 압축기들 중 하나에 PWM 용량제어 시스템을 도입하는 경우, 용량은 50% 에서 100% 까지 변동될 수 있다. 양 압축기에 PWM 용량제어 시스템을 도입하는 경우, 용량은 0% 에서 100% 까지 변동될 수 있다. 하나의 압축기 또는 양 압축기의 용량은 원한다면 이중 압축기 시스템의 범위를 증가시키기 위해 증기 분사를 사용하여 용량의 대략 120% 까지 증가되어질 수 있다.
본 발명의 또다른 적용영역은 이후에 제공되는 실시예로부터 명백해 질 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내는 실시예 및 구체예들은 예시만을 위해 의도된 것으로 본 발명의 범위를 제한하기 위해 의도된 것이 아니라는 것을 알아야 한다.
본 발명은 첨부된 실시예 및 첨부된 도면으로부터 보다 완전히 이해되어질 것이다.
(실시예)
이어지는 바람직한 실시예의 설명은 단순히 예시적인 것이며 본 발명, 그것의 적용 또는 사용을 제한하기 위해 의도된 것은 결코 아니다.
이제 여러 도면들에 걸쳐 동일한 도면부호가 동일하거나 상응하는 부품을 지시하는 도면을 참조하면, 도 1에는 전체적으로 도면부호 10으로 지시되는 본 발명에 따르는 하나의 다-압축기 압축 시스템이 도시되어져 있다. 압축 시스템(10)은 그것의 각각의 단부에 용접된 단부 캡(14)과 그것의 중앙부에 하나의 베이스(16)를가지고 있는 전체적으로 원통형인 밀폐형 셸(12)을 포함하고 있다. 셸(12)은 흡입 유입구 끼워맞춤부(18)을 구비하고 있고 각각의 캡(14)은 내부에 일반적인 배출 밸브를 가질 수 있는 냉매 배출 끼워맞춤부(20)를 구비하고 있다. 횡단식 연장 칸막이(22)가 각 단부 캡(14)가 셸(12)에 용접되어져 있는 동일 지점에서 셸(12)의 각 단부의 외주 둘레로 용접되어짐으로써 셸(12)의 각 단부에 부착되어져 있다. 압축기 장착 프레임(24)이 셸(12) 내부에 압력끼워맞춤되어져 있다.
프레임(24)에 부착되어져 있는 압축 시스템(10)의 주요 요소들로는 한쌍의 2 피스 메인 베어링 어셈블리(26)와 모터 고정자(28)가 있다. 양 단부에 한쌍의 편심 크랭크 핀(32)을 가진 하나의 구동 샤프트 또는 크랭크샤프트(30)가 각각의 메인 베어링 어셈블리에 고정된 오일 펌프(36) 내에 각각 고정된 한쌍의 베어링(34)내에 회전가능하게 저널지지되어 있다. 크랭크샤프트(30)는 그것의 각 단부에 윤활유를 압축기 시스템(10)의 이동 구성요소들에 제공하기 위해 개별의 방사상 연장 보어(40)과 연통하는 축선방향 연장 보어(38)를 가지고 있다. 셸(12)의 하부는 회전자(44)의 하부의 약간 위의 수준까지 윤활유로 채워지는 오일 섬프(42)를 형성하고 있다. 각각의 오일 펌프(36)는 오일을 오일 섬프(42)로부터 끌어들여 오일을 오일 펌프(36)와 메인 베어링 어셈블리에 의해 형성된 챔버(46)내로 펌핑한다. 시일(48)이 각 챔버(46)를 밀봉하고 드레인 포트(도시안됨)가 채머(46) 내의 오일 수준을 유지시킨다. 챔버(46)에서 나온 오일은 방사상 보어(40)를 통과하여 축선방향 연장 보어(38) 내로 그리고 윤활이 필요한 압축기 시스템(10)의 이동 구성요소들로 유동한다.
크랭크샤프트(30)는 고정자(28), 고정자를 지나가는 와인딩(50) 및 크랭크샤프트(30) 상에 압력끼워맞춤된 로터(44)를 포함하고 있는 전기 모터에 의해 회전가능하게 구동된다. 한쌍의 균형추(52)가 각각의 크랭크 핀(32)에 인접하여 크랭크샤프트(30)의 양 단부에 고정되어 있다.
각각의 2 피스 메인 베어링 어셈블리(26)의 상부면에는 단부 플레이트(60)로부터 외측으로 뻗어있는 일반적인 스파이럴 베인 또는 랩(58)을 가진 개별적인 궤도선회 스크롤 부재(56)이 위에 배치되어 있는 편평한 스러스트 베어링면(54)이 제공되어져 있다. 각각의 궤도선회 스크롤 부재(56)의 각각의 단부 플레이트(60)의 하부면으로부터 외측으로 돌출하고 있는 것은 내부에 저널 베어링을 가지고 있고 개별적인 크랭크 핀(32)이 구동적으로 배치되어 있는 내측 보어를 가진 구동 부싱(66)이 내부에 회전 배치되어 있는 원통형 허브(62)이다. 각각의 크랭크 핀(32)은, 그 개시가 여기에 참고되는 본 양수인의 미국 특허공보 4,877,382에 개시된 것과 같은, 방사상으로 유연한 구동배열을 제공하기 위해 각 구동 부싱(66)의 내측 보어의 일부분에 형성된 편평한 표면과 구동적으로 맞물림하는 하나의 표면 상의 편평부를 가지고 있다. 한쌍의 올덤 커플링(68)이 또한 각 궤도선회 스크롤 부재(56)와 각 2 피스 베어링 하우징 어셈블리(26) 사이에 위치되어 제공된다. 각 올덤 커플링(68)은 개별의 궤도선회 스크롤 부재(56)의 회전을 방지하기 위해 개별 궤도선회 스크롤 부재(56)에 그리고 개별 비궤도선회 스크롤 부재(70)에 키이 삽입된다.
각 비궤도선회 스크롤 부재(70)에도 또한 개별 궤도선회 스크롤 부재(56)의개별 랩(58)과 메시 결합으로 위치된 단부 플레이트(74)로주터 외측으로 뻗어있는 랩(72)이 제공되어진다. 각 비궤도선회 스크롤 부재(70)는 중앙 개방형 리세스(78)와 연통되고 결과적으로 각 엔드 캡(14)과 각 칸막이(22)에 의해 형성된 각 배출 압력 챔버(80)과 유체연통되는 중앙에 배치된 배출통로(76)를 가지고 있다. 환형 리세스(82)가 또한 내부에 개별의 부동 시일 어셈블리(84)가 배치된 각 비궤도선회 스크롤 부재(70) 내에 형성되어 있다.
리세스(78,82)와 부동 시일 어셈블리(84)는 공조하여 축선방향 가압 챔버를 형성하는데, 축선방향 가압 챔버는 개별의 랩(58,72)에 의해 압축되어 개별의 비궤도선회 스크롤 부재(70) 상에 축선방향 가압력을 가하여 그것에 의해 개별의 랩(58,70)의 팁을 단부 플레이트(74,60)의 양 단부 플레이트 표면과 각각 밀봉결합하도록 가압하는 압축유체를 수용한다. 부동 시일 어셈블리(84)는 그 개시가 여기에 참고되는 본 출원인의 미국 특허 제5,156,539호에 보다 상세히 설명되어 있는 형태의 것이 바람직하다. 비궤도선회 스크롤 부재는 그 개시가 여기에 참고되는 상술한 미국 특허 제4,877,382호 또는 본 출원인의 미국 특허 제5,102,316호에 개시된 바와 같은 적합한 방식으로 개별의 2 피스 메인 베어링 하우징 어셈블리(26)에 대해 제한된 축선방향 운동이 이루어지는 식으로 장착되도록 설계되어져 있다.
셸(12)은 흡입가스 유입구 끼워마춤부(18)로부터 압축을 위한 가스를 수용하는 흡입 압력 챔버(90)를 형성하고 있다. 흡입 압력 챔버(90) 내부의 가스는 양 세트의 상호 메시결합된 스크롤(56,70)의 방사상 외측 부분에서 취입되고, 양 세트의 랩(58,72)에 의해 압축되고, 배출통로(76)와 리세스(78)를 통해 개별의 배출압력 구역(80) 내로 배출된다. 압축가스는 개별의 배출 끼워맞춤부(20)를 통해 각 배출압력 구역(80)을 빠져나간다. 각 배출 끼워맞춤부에 고정된 배관(도시 안됨)이 양 배출 끼워맞춤부(20)로부터의 가스를 하나의 공통 튜브(도시 안됨)로 통합하고, 이후 경로에서 공통 튜브는 압축가스를 활용하는 장치에 파이프연결되어 있다.
용량제어 시스템을 압축 시스템(10) 내에 도입하는 것이 요망되어지는 경우, 전기 모터는 가변속도 모터로서 설계되어질 수 있다. 고정자(28), 와인딩(50) 및 회전자(44)를 포함하고 있는 가변속도 모터를 위한 설계는 당해 기술분야에 잘 알려져 있는 것이므로 상세히 설명하지는 않는다. 전기 모터에 가변속도 용량을 제공함으로써, 압축기(10)의 용량은 0% 에서 100% 까지 변동될 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 또다른 실시예에 따르는 단일 용량제어 시스템을 포함하고 있는 전체적으로 도면부호 10으로 지정된 하나의 압축기 시스템이 도시되어 있다. 압축기 시스템(110)은 한쌍의 스크롤(56,70)이 용량제어 시스템(112)을 도입하고 있다는 것을 제외하고는 압축기 시스템(10)과 동일하다.
제어 시스템(112)은 배출 끼워맞춤부(114), 피스톤(116), 셸 끼워맞춤부(118), 솔레노이드 밸브(120), 제어 모듈(122) 및 하나 또는 그 이상의 적합한 센서를 가진 센서 어레이를 포함하고 있다. 배출 끼워맞춤부(114)는 개방형 리세스(78) 내에 나사식으로 수납되거나 다른 방식으로 고정된다. 배출 끼워맞춤부(114)는 내부 공동부(126)와 복수의 배출통로(128)를 형성하고 있다. 하나의 배출 밸브(130)가 끼워맞춤부(114)의 아래에 그리고 공동부(126)의 아래에 배치되어 있다. 따라서, 압축가스는 배출 밸브(130)의 가압 부하를 극복하여 배출밸브(130)를 개방하여 압축가스로 하여금 공동부(126) 내로, 통로(128)를 통과하여 배출 압력 챔버(80) 내로 유동하는 것을 가능하게 해준다.
도 2, 3 및 4를 참조하면, 배출 끼워맞춤부(114)와 피스톤(116)으로 된 어셈블리가 보다 상세히 도시되어 있다. 배출 끼워맞춤부(114)는 하나의 환형 플랜지(134)를 형성하고 있다. 플랜지(134)에 착좌된 것은 립 시일(136)과 부동 리테이너(138)이다. 피스톤(116)은 배출 끼워맞춤부(114)에 압력끼워맞춤되거나 다른 방식으로 고정되고, 피스톤(116)은 플랜지(140)와 플랜지(134) 사이에 시일(136)과 리테이너(138)를 샌드위치식으로 끼우는 환형 플랜지(140)를 형성하고 있다. 배출 끼워맞춤부(114)는 배출 끼워맞춤부(114)를 관통하여 뻗어있어 배출 압력 챔버(80)를 배출 끼워맞춤부(114), 피스톤(116), 시일(136), 리테이너(138) 및 단부 캡(14)에 의해 형성된 압력 챔버(146)와 유체접속시키는 통로(142)와 오리피스(144)를 형성하고 있다. 셸 끼워맞춤부(118)는 단부 캡(114)에 의해 형성된 보어 내에 고정되고 배출 끼워맞춤부(114), 피스톤(116), 시일(136) 및 리테이너(138)로 이루어진 어셈블리를 미끄럼식으로 수납하고 있다. 압력 챔버(146)는 튜브(150)에 의해 솔레노이드 밸브(120)에 그리고 튜브(152)를 통해 흡입 끼워맞춤부(18) 및 그에따라 흡입 압력 챔버(90)와 유체접속되어 있다. 피스톤(116), 시일(136) 및 부동 리테이너(138)의 조합은 자체 중심맞춤 밀봉 시스템을 제공하여 셸 끼워맞춤부(118)의 내부 보어와의 정밀한 정렬을 제공한다. 시일(136)과 부동 리테이너(138)는 셸 끼워맞춤부(118)의 내부 보어와 배출 끼워맞춤부(114)가 내부에 고정되는 개방형 리세스(78)의 내부 보어 사이의 어떠한 오정렬도 시일(136)과 부동 리테이너(138)에 의해 수용될 수 있도록 충분한 방사상 컴플라이언스를 가지고 있다.
정상적인 전부하 작동을 위해 궤도선회 스크롤 부재(56)와 밀봉결합되도록 비궤도선회 스크롤 부재(70)를 가압하기 위해, 솔레노이드 밸브(120)는 튜브(150)와 튜브(152) 사이의 유체 유동을 차단하도록 센서 어레이(124)에 응답하여 제어 모듈(122)에 의해 비활성화된다(또는 활성화된다). 이 위치에서, 챔버(146)는 통로(142)와 오리피스(144)를 통해 배출 압력 챔버(80)과 연통상태로 된다. 챔버(80,146) 내의 배출압력의 압축유체는 피스톤(16)의 양 측면에 대해 작용하여 궤도선회 스크롤 부재(56)를 향한 비궤도선회 스크롤 부재(70)의 정상적인 가압이 각 스크롤 부재의 축선방향 단부들을 반대편 스크롤 부재의 개별의 단부 플레이트와 밀봉결합시키는 것을 가능하게 해준다. 두 스크롤 부재(56,70)의 축선방향 밀봉은 압축기 시스템(110)이 100% 용량으로 작동하게 한다.
압축기 시스템(110)을 무부하로 만들기 위해, 솔레노이드 밸브(120)는 센서 어레이(124)에 응답하여 제어 모듈(122)에 의해 활성화될 것이다(또는 비활성화될 것이다). 솔레노이드 밸브(120)가 활성화되면(또는 비활성화되면), 흡입 압력 챔버(90)는 흡입 끼워맞춤부(18), 튜브(152), 솔레노이드 밸브(120) 및 튜브(150)를 통하여 챔버(146)와 직접적인 연통상태로 된다. 배출 압력으로 압축된 유체가 챔버(146)로부터 흡입측으로 방출되기 때문에, 피스톤(116)의 양 측면 상의 압력차가 비궤도선회 스크롤 부재(70)를 도 2에 도시된 바와같이 오른쪽으로 이동시켜 각 스크롤 부재의 팁의 축선방향 단부를 그것의 개별의 단부 플레이트와 분리시키게 되고 고압으로 압축된 포켓은 저압으로 압축된 포켓으로 유체를 흘려보내 최종적으로는 흡입 압력 챔버(90)으로 유체를 흘려보내게 된다. 오리피스(144)는 배출 압력 챔버(80)와 챔버(146) 사이의 배출 가스의 유동을 제어하는 데 일조하게 된다. 따라서, 챔버(146)가 압축기의 흡입측에 접속되어 있을 경우, 피스톤(116)의 양 측면 상의 압력차가 발생될 것이다. 하나의 웨이브 스프링(160)이 비궤도선회 스크롤 부재(70)의 조정시에 부동 시일 어셈블리(84)와 칸막이(22) 사이의 밀봉 관계를 유지시키기 위해 도입되어 있다. 두 스크롤 부재(56,70) 사이에 틈이 발생되어졌을 때, 흡입 가스의 계속된 압축이 제거될 것이다. 이런 무부하화가 발생할 때, 배출 밸브(130)는 그것의 폐쇄위치로 이동하여 배출 압력 챔버(80) 또는 하류의 냉각 시스템으로부터의 고압 유체의 역류를 방지한다. 흡입 가스의 압축이 재개되어져야 할 때, 솔레노이드 밸브(120)는 튜브(150,152) 사이의 유체 유동을 다시 차단하여 챔버(146)가 통로(142)와 오리피스(144)를 통하여 배출 챔버(80)에 의해 압축되어지는 것을 가능하게 해주도록 비활성화될 것이다(또는 활성화될 것이다).
제어 모듈(122)은 그 때 존재하는 압푹기 시스템(110)을 포함하는 냉각 시스템의 특정 조건에 대해 필요되는 무부화의 정도를 결정하도록 제어 모듈(122)을 위한 필요 정보를 제공하는 센서 어레이와 접속상태에 있게 된다. 이 정보를 기초로 하여, 제어 모듈(122)은 펄스폭 변조 모드로 솔레노이드 밸브(120)를 작동시켜 챔버(146)를 배출 압력 챔버(80) 및 흡입 압력 챔버(90)와 연통되도록 교호로 위치시킨다. 솔레노이드 밸브(120)가 펄스폭 변조 모드로 작동하게 되는 주파수는 압축기 시스템(110)의 한 세트의 스크롤(56,70)의 작동의 퍼센트 용량을 결정하게 될것이다. 감지된 조건이 변화할 때, 제어 모듈(122)은 솔레노이드 밸브(120)의 작동 주파수 및 그에따라 압축기 시스템(110)의 한쌍의 스크롤(56,70)이 일정 부하 조건 및 무부하 조건으로 작동되는 상대적인 시간 주기를 변경시킬 것이다. 솔레노이드 밸브(120)의 작동 주파수의 변경은 전부하 즉 100% 용량과 완전 무부하 즉 0% 용량 사이에서의 또는 시스템 조건에 응답하여 그 사이에서의 수많은 세팅 중 어느 하나에서의 한쌍의 스크롤(58,70)의 작동을 야기할 수 있다. 이는 50% 와 100% 사이에서 압축기 시스템(110)의 용량을 변경시키는 효과를 가진다.
이제 도 5, 6 및 7을 참조하면, 압축기 시스템(110)을 위한 하나의 유체 분사 시스템(168)이 보다 상세히 도시되어 있다. 압축기 시스템(110)은 흡입 압력 챔버(90)와 배출 압력 챔버(80)의 중간지점에 있는 중간 압축 이동 챔버내로 유체가 분사되게 하는 기능을 포함하고 있다. 하나의 유체 분사 끼워맞춤부(170)가 셸(12)를 통과하여 뻗어 결과적으로 비궤도선회 스크롤 부재(70)에 고정된 분사 끼워맞춤부(174)에 유체접속되는 분사 튜브(172)에 유체접속되어 있다. 비궤도선회 스크롤 부재(70)는 각각이 분사 끼워맞춤부(174)와 한쌍의 축선방향 통로(178) 사이에 뻗어있는 한쌍의 방사상 통로(176)를 형성하고 있다. 축선방향 통로(178)는 압축기 시스템(110)의 하나의 비궤도선회 스크롤 부재(70)의 양 측면 상의 이동 챔버들로 개방되어 있어 당해 기술분야에서 잘 알려진 바와 같은 제어 시스템에 의해 요구되어지는 바와 같이 이들 이동 챔버들내로 유체를 분사한다.
이제 도 8 및 9를 참조하면, 끼워맞춤부(170)가 보다 상세히 도시되어 있다. 끼워맞춤부(170)는 내부 부분(180)과 외부 부분(182)을 포함하고 있다. 내부부분(180)은 한쪽 단부에서 분사 튜브(172)를 밀봉수납하는 L-자형 통로(184)를 포함하고 있다. 외부 부분(182)은 셸(12)의 외부로부터 셸(12)의 내부까지 뻗어있으며, 내부 부분(180)과 단일체 또는 일체형으로 되어 있다. 용접 또는 납땜 부착부(186)가 끼워맞춤부(170)를 셸(12)에 고정시키고 있다. 외부 부분(182)은 L-자형 통로(184)의 연장부인 보어(190)를 형성하고 있다. 외부 부분(182)은 또한 냉각 시스템의 배관이 고정되는 원통형 보어(192)를 형성하고 있다.
도 10은 압축기 시스템(110)의 유체 분사 시스템을 위해 유체를 공급하는 증기 분사 시스템(168)을 도시하고 있다. 압축기 시스템(110)은 응축기(194), 제1 팽창 밸브 또는 스로틀(196), 플래시 탱크 또는 이코노마이저(198), 제2 팽창 밸브 또는 스로틀(200), 증발기(202) 및 도 10에 도시된 구성요소들을 상호접속하는 일련의 배관(204)을 포함하고 있는 냉각 시스템내에 도시되어 있다. 압축기 시스템(110)은 모터에 의해 작동되어 냉매 가스를 압축시킨다. 압축된 가스는 그런다음 응축기(194)에 의해 액화된다. 액화된 냉매는 팽창 밸브(196)를 통과하여 플래시 탱크(198) 내에서 팽창하고 여기서 가스와 액체로 나누어진다. 가스상 냉매는 이후 배관(206)을 통과하여 끼워맞춤부(170)를 통해 압축기 시스템(110) 내로 도입된다. 다른 한편, 나머지 액상 냉매는 이후 팽창 밸브(200) 내에서 팽창된 다음 증발기(202) 내에서 증기화되어 압축기 시스템(110)으로 다시 취입된다.
플래시 탱크(198)와 나머지 증기 분사 시스템(168)의 결합은 압축기 시스템(110)의 한쌍의 스크롤(56,70)의 용량을 압축기 시스템(110)의 한쌍의 스크롤(56,70)의 고정용량 이상으로 증가시켜 준다. 통상적으로, 표준 공조 조건에서,스크롤들 중 하나의 용량이 대략 20% 만큼 증가될 수 있어, 한쌍의 스크롤들에는 자체 용량의 120% 를 제공하게 되고, 이 한쌍의 스크롤들의 120% 용량은 도 11 그래프에 도시된 바와 같이 전체 압축기 시스템(110) 용량의 110% 에 해당한다. 압축기 시스템(110)의 한쌍의 스크롤(58,70)의 용량을 제어할 수 있기 위해, 하나의 솔레노이드 밸브(208)가 배관(206) 내에 위치된다. 압축기 시스템(110)의 한쌍의 스크롤(56,70)의 용량에 있어서의 퍼센트 증가량은 펄스폭 변조 모드로 솔레노이드 밸브(208)를 작동시킴으로써 제어될 수 있다. 압축기 시스템(110)의 용량제어 시스템(112)과의 조합으로 펄스폭 변조 모드로 작동될 때 솔레노이드 밸브(208)는 압축기 시스템(110)의 용량이 도 11에 도시된 라인을 따라 어느 곳이든지 위치되어지는 것을 가능하게 해준다.
이제 도 12를 참조하면, 본 발명의 또다른 실시예에 따르는 단일 용량제어 시스템을 포함하고 있고 전체적으로 도면부호 210으로 지정되어져 있는 하나의 압축기 시스템이 도시되어 있다. 압축기 시스템(210)은 2쌍의 스크롤(56,70) 모두가 용량제어 시스템(112)과 유체 분사 시스템(168) 양자 모두를 도입하고 있다는 것을 제외하고는 압축기 시스템(110)과 동일하다. 용량제어 시스템(112)과 유체 분사 시스템(168)을 2쌍의 스크롤(56,70) 양자 모두에 도입함으로써, 압축기 시스템(210)의 용량은 0% 에서 120% 까지 변동될 수 있다.
본 발명의 설명은 순전히 예시적인 것일 뿐이므로, 본 발명의 요지를 벗어남이 없는 변경은 본 발명의 범위 내에 있다는 것으로 의도되어 진다. 그와같은 변경은 본 발명의 정신과 범위를 벗어나는 것으로서 간주되어져서는 안된다.
본 발명의 압축기 시스템은 공통 셸 내에 위치된 한쌍의 압축기를 포함하고 있다. 하나의 공통 구동 샤프트가 2개의 압축기 모두를 구동시키고, 구동 샤프트는 단일 모터에 의해 동력이 공급된다. 2개의 압축기들 중 하나 또는 양자 모두가 펄스폭 변조 용량제어 시스템과 증기 분사 시스템을 구비할 수 있다. 하나의 압축기가 이들 시스템을 구비하고 있을 때, 용량은 50% 에서 110% 까지 변동될 수 있다. 2개의 압축기 모두가 이들 시스템을 구비하고 있을 때는, 용량은 0% 에서 120% 까지 변동될 수 있다. 따라서, 압축기 시스템의 출력 제어를 용이하게 성취할 수 있다.

Claims (17)

  1. 외측 셸;
    상기 셸 내에 배치되어 있는 제1 스크롤 압축기;
    상기 셸 내에 배치되어 있는 제2 스크롤 압축기;
    상기 제1 스크롤 압축기와 상기 제2 스크롤 압축기 사이에 뻗어있으며 상기 제1 스크롤 압축기와 상기 제2 스크롤 압축기 각각에 커플링되어 있는 구동 샤프트;
    상기 제1 스크롤 압축기와 상기 제2 스크롤 압축기 사이의 상기 셸 내에 배치되어 있으며, 상기 구동 샤프트에 구동적으로 커플링되어 있는 모터;를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 머신.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 모터는:
    상기 셸에 부착되어 있는 고정자; 및
    상기 구동 샤프트에 부착되어 있는 회전자;를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 머신.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 모터와 상기 셸 사이에 배치되는 프레임을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 머신.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 스크롤 압축기는:
    제1 단부 플레이트로부터 외측으로 돌출한 제1 스파이럴 랩을 가지고 있는 제1 스크롤 부재;
    제2 단부 플레이트로부터 외측으로 돌출한 제2 스파이럴 랩을 가지고 있는 제2 스크롤 부재로서, 상기 제2 스파이럴 랩은 상기 제1 스파이럴 랩과 상호 끼워넣어져서 그 사이에, 상기 제2 스크롤 부재가 상기 제1 스크롤 부재에 대해 궤도선회할 때, 제1 복수의 이동 챔버들을 형성하도록 되어 있는, 상기 제2 스크롤 부재; 및
    상기 셸에 부착되어 있고 상기 구동 샤프트를 회전가능하게 지지하는 제1 메인 베어링 하우징;을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 머신.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 모터와 상기 셸 사이에 배치되는 프레임을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 머신.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 프레임은 상기 제1 메인 베어링 하우징과 상기 셸 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 머신.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 제2 스크롤 압축기는:
    제3 단부 플레이트로부터 외측으로 돌출한 제3 스파이럴 랩을 가지고 있는 제3 스크롤 부재;
    제4 단부 플레이트로부터 외측으로 돌출한 제4 스파이럴 랩을 가지고 있는 제4 스크롤 부재로서, 상기 제4 스파이럴 랩은 상기 제3 스파이럴 랩과 상호 끼워넣어져서 그 사이에, 상기 제4 스크롤 부재가 상기 제3 스크롤 부재에 대해 궤도선회할 때, 제2 복수의 이동 챔버들을 형성하도록 되어 있는, 상기 제4 스크롤 부재; 및
    상기 셸에 부착되어 있고 상기 구동 샤프트를 회전가능하게 지지하는 제2 메인 베어링 하우징;을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 머신.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 모터와 상기 셸 사이에 배치되는 프레임을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 머신.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 프레임은 상기 제1 메인 베어링 하우징과 상기 셸 사이 그리고 상기 제2 메인 베어링 하우징과 상기 셸 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 머신.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 셸은 상기 제1 스크롤 압축기 및 상기 제2 스크롤 압축기와 연통되어 있는 흡입 압력 챔버, 상기 제1 스크롤 압축기와 연통되어 있는 제1 배출 압력 챔버 및 상기 제2 스크롤 압축기와 연통되어 있는 제2 배출 압력 챔버를 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 머신.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 제1 스크롤 압축기와 상기 제2 스크롤 압축기는 상기 흡입 압력 챔버 내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 머신.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 스크롤 압축기의 용량을 변동시키기 위한 제1 용량 변조 시스템을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 머신.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 제1 용량 변조 시스템은 펄스폭 변조 시스템을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 머신.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 제2 스크롤 압축기의 용량을 변동시키기 위한 제2 용량 변조 시스템을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 머신.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 제1 용량 변조 시스템은 제1 펄스폭 변조 시스템을 포함하고 있고, 상기 제2 용량 변조 시스템은 제2 펄스폭 변조 시스템을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 머신.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 모터는 가변속도 모터인 것을 특징으로 하는 스크롤 머신.
  17. 제 1 항에 있어서, 증기 분사 시스템을 삽입시키기 위한 유체 분사 끼워맞춤부를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 머신.
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