KR20100039851A

KR20100039851A - 컴프레서용 용량 조절 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20100039851A
Application number: KR1020107001464A
Authority: KR
Inventors: 프랭크 에스 월리스; 미치 엠 크냅케; 어니스트 알 버그만
Original assignee: 에머슨 클리메이트 테크놀로지즈 인코퍼레이티드
Priority date: 2007-07-23
Filing date: 2008-07-23
Publication date: 2010-04-16
Also published as: WO2009029154A3; EP2181263B1; ES2585183T3; US8807961B2; EP2181263A2; RU2010105925A; US20140377089A1; BRPI0814352A2; NZ582385A; CN101772643A; KR101148821B1; RU2439369C2; EP3076018A1; CN101772643B; MX2010000442A; WO2009029154A2; AU2008294060B2; US20120177508A1; EP2181263A4; US8157538B2

Abstract

본 발명의 장치는 압축 기구, 압축 기구와 결합되며 압축 기구와 유체 연통하는 적어도 하나의 포트를 가지고 있는 밸브 플레이트, 밸브 플레이트에 인접하여 배치된 매니폴드를 포함하고 있다. 실린더가 매니폴드에 형성되고, 피스톤이 매니폴드 내에 배치되며 피스톤은 밸브 플레이트로부터 분리되는 제1 위치와 밸브 플레이트와 결합하는 제2 위치 사이에서 매니폴드에 대해 이동가능하다. 밸브 요소가 피스톤 내에 배치되어 피스톤 및 매니폴드에 대해 이동가능하다. 밸브 요소는 밸브 플레이트로부터 이격되어 포트를 통하여 압축 기구내로 유동을 허용하는 개방 위치와 밸브 플레이트와 결합되어 포트를 통하여 압축 기구내로 유동을 제한하는 폐쇄 위치 사이에서 이동가능하다.

Description

컴프레서용 용량 조절 시스템 및 방법{CAPACITY MODULATION SYSTEM FOR COMPRESSOR AND METHOD}

본 발명은 전체적으로 컴프레서에 관한 것이며 구체적으로는 컴프레서용 용량 조절 시스템 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 히트 펌프 및 냉동 시스템은 변화하는 환경 조건으로 인해 광범위한 부하 조건하에서 작동된다. 이와 같이 변화하는 조건하에서 원하는 냉각 및/또는 가열을 효과적이며 효율적으로 달성하기 위하여, 전형적인 히트 펌프 또는 냉동 시스템은 환경 조건에 기초하여 컴프레서의 출력을 조정하는 용량 조절 시스템을 갖고 있는 컴프레서를 포함할 수 있다.

본 발명의 목적은 환경 조건의 변화에 따라 컴프레서의 출력을 조정할 수 있는 용량 조절 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 장치는 압축 기구, 압축 기구와 결합되며 압축 기구와 유체 연통하는 적어도 하나의 포트를 가지고 있는 밸브 플레이트, 밸브 플레이트에 인접하여 배치된 매니폴드를 포함하고 있다. 실린더가 매니폴드에 형성되고, 피스톤이 매니폴드 내에 배치되며 피스톤은 밸브 플레이트로부터 이격되어 포트를 통하여 압축 기구내로 유동을 허용하는 제1 위치와 밸브 플레이트와 결합되어 포트를 통하여 압축 기구내로 유동을 제한하는 제2 위치 사이에서 실린더에 대해 이동가능하다. 피스톤과 실린더 사이에 시일이 배치되며 시일은 피스톤을 제1 위치로 바이어스 시키기 위하여 압력 유체를 그 안에 수용하는 시일 챔버를 포함하고 있다. 밸브 기구가 실린더와 유체 연통하고 압력 유체를 실린더에 선택적으로 공급하므로써 피스톤을 제1 위치로부터 제2 위치로 이동시키도록 시일 챔버 내의 압력 유체에 의해서 피스톤에 가해지는 힘에 대항하여 피스톤을 이동시킨다.

본 발명의 장치는 압축 기구, 압축 기구와 결합되는 밸브 플레이트, 밸브 플레이트를 통해 압축 기구내로 유동을 허용하는 제1 위치와 밸브 플레이트를 통해 압축 기구내로 유동을 제한하는 제2 위치 사이에서 이동가능한 압력 감응 언로더 밸브를 포함하고 있다. 제어 밸브가 제1 위치와 제2 위치 사이에서 언로더 밸브를 이동시킬 수 있고, 제어 밸브는 언로더 밸브를 제1 위치와 제2 위치 중의 하나의 위치로 이동시키기 위하여 언로더 밸브에 방출 압력 가스를 공급하는 제1 상태와 언로더 밸브를 제1 위치와 제2 위치 중의 다른 하나의 위치로 이동시키기 위하여 언로더 밸브로부터 방출 압력 가스를 배출하는 제2 상태 사이에서 이동가능한 적어도 하나의 압력 감응 밸브 부재를 포함하고 있다.

본 발명의 방법은 챔버에 제어 유체를 선택적으로 공급하는 단계, 챔버 내에 배치된 피스톤의 제1 단부에 제어 유체에 의해서 힘을 가하는 단계, 피스톤의 내부 체적에 제어 유체를 공급하는 단계를 포함하고 있다. 본 발명은 방법은 디스크를 피스톤의 제2 단부로 이동시키기 위하여 피스톤 내에 배치된 디스크에 제어 유체에 의해서 힘을 가하는 단계, 제어 유체의 힘이 가해진 상태하에서 피스톤 및 디스크를 챔버에 대하여 이동시키는 단계, 컴프레서의 밸브 플레이트와 디스크를 접촉시키는 단계, 디스크와 밸브 플레이트가 접촉한 이후에 컴프레서의 밸브 플레이트와 피스톤의 보디를 접촉시키는 단계를 더 포함하고 있다.

본 발명의 방법은 챔버에 제어 유체를 선택적으로 공급하는 단계, 피스톤을 챔버에 대해 제1 방향으로 이동시키기 위하여 챔버 내에 배치된 피스톤의 제1 단부에 제어 유체에 의해서 힘을 가하는 단계, 밸브를 개방하고 제어 유체가 피스톤을 통과하도록 허용하기 위하여 피스톤에 형성된 보어를 통하여 제어 유체를 인도하는 단계를 포함하고 있다. 본 발명은 방법은 컴프레서의 연소 챔버에 흡입 압력 가스의 유동을 허용하는 제1 위치와 컴프레서의 연소 챔버에 흡입 압력 가스의 유동을 차단하는 제2 위치 중의 하나의 위치로 언로더 밸브를 이동시키기 위하여 제어 유체를 언로더 밸브와 연통시키는 단계를 더 포함하고 있다.

다른 적용 분야에 대해서는 명세서에 기재된 상세한 설명으로부터 명확하게 될 것이다. 상세한 설명 및 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 청구범위를 제한하도록 의도된 것은 아니다.

명세서에 첨부된 도면은 단지 예시적인 목적을 위한 것이며 본 발명을 제한하도록 의도된 것은 아니다.

본 발명에 의해, 환경 조건의 변화에 기초하여 신속하게 컴프레서의 유체 유동을 제어함으로써 컴프레서의 출력을 조정할 수 있는 용량 조절 장치 및 용량 조절 방법이 제공된다.

도 1 은 폐쇄 위치에서 도시된 본 발명에 따른 밸브 장치를 포함하고 있는 컴프레서의 단면도,
도 2 는 도 1의 밸브 장치의 사시도,
도 3 은 개방 위치에서 도시된 도 1의 밸브 장치의 단면도,
도 4 는 도 3의 밸브 장치의 사시도,
도 5 는 제1 위치에서 도시된 압력 감응 밸브 부재의 단면도,
도 6 은 제2 위치에서 도시된 도 5의 압력 감응 밸브 부재의 단면도,
도 7 은 폐쇄 위치에서 도시된 본 발명에 따른 압력 감응 밸브 부재의 단면도,
도 8 은 제1 위치에서 도시된 본 발명에 따른 압력 감응 밸브의 단면도,
도 9 는 제2 위치에서 도시된 도 8의 압력 감응 밸브의 단면도,
도 10 은 폐쇄 위치 및 개방 위치에서 도시된 본 발명에 따른 밸브 장치와 컴프레서의 단면도, 및
도 11 은 본 발명에 따른 밸브 장치와 조합된 컴프레서의 개략도.

이하의 설명은 단지 예시적인 것이며 본 발명의 기술내용, 응용 또는 용도를 제한하도록 의도된 것은 아니다. 도면 전체에 걸쳐서 동일한 도면부호는 동일하거나 대응하는 부분 및 특징부를 나타낸다. 본 발명의 장치는 밀폐형 기계, 개방형 구동 기계 및 비-밀폐형 기계를 포함하는 다양한 종류의 스크롤 컴프레서 및 로터리 컴프레서에 통합하기에 적합하다.

유체 유동을 허용하거나 차단하는 다양한 실시형태의 밸브 장치가 개시되고 예를 들면 밸브 장치는 컴프레서에 유체 유동을 조절하기 위하여 사용될 수 있다. 밸브 장치는 내부에 미끄럼 이동가능하게 배치된 피스톤을 가지고 있는 챔버 및 챔버와 연통하는 압력 제어 통로를 포함하고 있다. 챔버와 연통하는 제어 압력은 밸브 개구에 대해 피스톤을 이동시키기 위해 피스톤을 바이어스 시킴으로써 밸브 개구를 통한 유체 연통을 허용하거나 저지한다. 압력 유체가 챔버와 연통할 때, 피스톤은 밸브 개구쪽으로 이동하도록 바이어스되고 예를 들면 컴프레서의 흡입 입구에 유체 유동을 차단하기 위해 사용될 수 있다. 밸브 장치는, 이격되어 있지만 컴프레서의 입구와 유체 연통하게 결합된 별개의 구성요소이거나 또는 대안으로 컴프레서 조립체내에 포함된 구성요소가 될 수 있다. 밸브 장치는 예를 들면 외부 유동 제어 장치를 통한 제어 압력의 연통에 의해서 제어될 수 있는 독립적인 유닛으로 컴프레서와 함께 작동될 수 있다. 또한 옵션으로 밸브 장치는 압력 제어 통로에 고압 또는 저압의 압력 제어 유체를 선택적으로 제공하기 위하여 압력 감응 밸브 부재 및 솔레노이드 밸브를 포함할 수 있다.

도 1을 참조하면, 압력 감응 밸브 장치 또는 언로더 밸브(100)가 도시되어 있는데, 이 밸브 장치는 유체 유동을 제어하기 위하여 밸브 플레이트(107)의 개구(106)에 대해 이동하는 피스톤 조립체(110)가 내부에 배치되어 있는 챔버(120)를 포함하고 있다. 피스톤(110)은, 피스톤(110)이 배치되어 있는 챔버(120)에 제어 압력의 연통에 의해서 이동된다. 제어 압력은 예를 들면 밸브에 의해 챔버(120)와 연통되는 저압과 고압 중의 하나가 될 수 있다. 고압 또는 저압의 제어 압력을 선택적으로 제공하기 위하여, 옵션으로 밸브 장치(100)는 이하에 설명하는 압력 감응 밸브 부재 및 솔레노이드 밸브를 포함할 수 있다.

도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 피스톤(110)은 밸브 장치(100)를 통한 유체 유동을 저지할 수 있고, 컴프레서(10)의 흡입 입구와 연통하는 통로(104)에 대한 유체 유동을 차단하기 위해 사용될 수 있다. 이하에서 밸브 장치(100)는 컴프레서(10)와 결합된 것으로 설명되지만, 밸브 장치(100)는 또한 펌프와 결합되거나 또는 유체 유동을 제어하기 위하여 다른 장치에 사용될 수 있다.

도 1, 10 및 11에 컴프레서(10)가 도시되어 있으며 컴프레서는 매니폴드(12), 압축 기구(14) 및 배출 조립체(16)를 포함하고 있다. 매니폴드(12)는 밸브 플레이트(107)에 근접하여 배치되며 적어도 하나의 흡입 챔버(18)를 포함하고 있다. 압축 기구(14)는 마찬가지로 매니폴드(12) 내에 배치되며 매니폴드(12)에 형성된 실린더(24)내에 수용된 적어도 하나의 피스톤(22)을 포함하고 있다. 배출 조립체(18)는 실린더(24)의 출구에 배치되며 실린더(24)로부터 배출 압력 가스의 유동을 제어하는 배출 밸브(26)를 포함하고 있다.

챔버(120)는 밸브 장치(100)의 보디(102)에 형성되며 내부에 피스톤(110)을 미끄럼 이동가능하게 수용한다. 밸브 플레이트(107)는 내부에 형성되어 밸브 개구(106)와 선택적으로 연통하는 통로(104)를 포함하고 있다. 밸브 장치(100)의 통로(104)는 예를 들면 컴프레서(10)의 입구에 대한 유체 연통을 제공한다. 보디(102)는 챔버(120)와 연통하는 압력 제어 통로(124)를 포함하고 있다. 제어 압력은 피스톤(110)을 밸브 개구(106)에 대해 이동시키기 위하여 압력 제어 통로(124)를 통해 챔버(120)와 연통할 수 있다. 밸브 플레이트(107)가 압축 기구(14)와 보디(102) 사이에 배치되도록 보디(102)는 압축 기구(14)에 대해서 위치될 수 있다(도 1, 10 및 11 참조).

압력 유체가 챔버(120)와 연통될 때, 개구를 통한 유체 유동을 저지하기 위하여 피스톤(110)은 밸브 개구(106) 쪽으로 이동한다. 컴프레서를 언로딩 시키기 위해 피스톤(110)이 컴프레서(10)의 흡입 입구에 대한 유체 유동을 차단하는 경우에, 피스톤(110)은 언로더 피스톤이라 칭한다. 이러한 경우의 컴프레서에서, 압력 유체는 컴프레서(10)의 배출 압력 가스에 의해 제공된다. 피스톤(110)을 밸브 개구(106)로부터 떨어지게 바이어스 시키기 위하여 컴프레서(10)의 흡입 챔버(18)로부터의 흡입 압력 가스가 또한 챔버(120)와 연통한다. 따라서, 피스톤(110)은 통로(104)에 대한 유체 연통을 허용하거나 저지하기 위하여 밸브 개구(106)에 대해 이동가능하다.

계속해서 도 1을 참조하면 피스톤(110)은, 내부에 피스톤(110)이 배치되는 챔버(120)에 대한 제어 압력에 의해서 이동된다. 예를 들면, 피스톤(110) 아래의 위치(182)에서 개구(106) 내의 체적에는 저압 또는 흡입 압력이 존재하며 컴프레서의 흡입 압력 가스와 연통하고 있다. 피스톤(110) 위의 챔버(120)가 피스톤(110) 아래의 구역보다 상대적으로 고압일 때, 상대적인 압력 차이로 피스톤(110)은 챔버 내(120)에서 하강 방향으로 이동하게 된다.

챔버(120) 내의 압력 유체와 저압 통로(104) 사이에 밀봉을 제공하기 위하여 O 링 시일(134)이 챔버(120)의 벽(121)에 설치된 인서트(136)에 제공될 수 있다. 챔버 벽(121)이 인서트(136)와 통합되어 형성될 수 있고, 이렇게 함으로써 O 링 시일(134)에 대한 필요성은 제거된다.

피스톤(110)은 피스톤(110) 상하의 압력 차이에 의해서 그리고 시일(B)의 직경에 의해 한정되는 면적에 작동하는 압력에 의해서 아래로 눌려진다. 따라서, 피스톤(110) 위의 챔버(120)에 배출 압력 가스가 연통함으로써 피스톤(110)은 밸브 개구(106) 쪽으로 이동하여 밸브 개구를 밀봉시킨다.

피스톤(110)은 피스톤(110)의 개방 단부에 배치된 디스크 형태의 시일 요소(140)를 더 포함하고 있다. 개구(106)의 밸브 시트(108)가 피스톤(110)의 하단부에 배치된 디스크 형태의 시일 요소(140)와 결합될 때 개구(106)를 통한 유체 유동의 차단이 달성된다.

피스톤(110)은 피스톤 실린더(114)를 포함하고 있고 피스톤 실린더(114)의 상단부에 근처에는 플러그(116)가 배치되어 있다. 대안으로, 플러그(116)는 피스톤 실린더(114)와 일체로 형성될 수 있다. 피스톤 실린더(114)는 피스톤(110)의 하단부 내에 디스크 형태의 시일 요소(140), 시일(C) 및 시일 캐리어 또는 디스크(142)를 유지하는 유지 부재 또는 립(118)을 포함하고 있다. 압력 유체(예를 들면, 배출 압력 가스)는 포트(P)를 통해서 피스톤(110)의 내부와 연통될 수 있다. 시일 요소(140)는 시일(C)에 의해 피스톤(110) 내에 가두어진 포트(P)에서 작용하는 배출 압력 가스에 의해서 밸브 시트(108)와 결합하게 이동된다. 구체적으로, 피스톤(110) 내부의 압력 유체가 시일 캐리어(142)를 아래쪽으로 바이어스 시키고, 디스크 형태의 시일 요소(140) 쪽으로 시일(C)을 압축한다. 시일 캐리어(142), 시일(C) 및 디스크 형태의 시일 요소(140)는 피스톤(110) 안에 존재하는 배출 압력 가스에 의해서 피스톤 실린더(114)의 하단부 내에서 이동가능하다. 앞서 설명한 바와 같이, 밸브 시트(108)와 결합하게 피스톤(110)이 이동하는 것은 밸브 개구(106)를 통한 유동을 방지한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 피스톤(110)은 피스톤(110)의 하단부에 미끄럼 이동가능하게 배치된 디스크 형태의 시일 요소(140)를 가지고 있다. 유지 부재(118)는 피스톤(110)의 하단부에 배치되고 시일 요소(140)를 피스톤(110)의 하단부 내에 유지하기 위하여 디스크 형태의 시일 요소(140)와 결합한다. 피스톤(110) 내에 시일 요소(140)를 이동가능하게 배열한 것은 시일 요소(140)가 밸브 개구(106)를 폐쇄할 때 피스톤(110)에 대한 시일 요소(140)의 이동을 허용한다. 배출 압력 가스가 챔버(120)와 연통할 때, 피스톤(110)의 상부에 작용하는 배출 압력 가스의 힘은 밸브 개구(106)에 인접한 상승된 밸브 시트(108)를 향하여 피스톤(110) 및 시일 요소(140)를 이동시킨다. 피스톤(110) 위의 고압 가스 및 피스톤(110) 아래(밸브 시트(108)에 의해 한정된 구역)의 저압 가스에 의해 피스톤(110)은 아래쪽으로 눌려진다. 디스크 형태의 시일 요소(140)의 상부에 가해진 배출 압력 가스에 의해서 디스크 형태의 시일 요소(140)는 아래쪽으로 밸브 개구(106)와 맞닿게 유지된다. 또한 시일(C)과 밸브 시트(108) 사이의 환형부에서 시일 요소(140) 아래에는 흡입 압력 가스가 존재한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 유지 부재(118)의 두께는 밸브 시트(108)의 높이보다 작다. 유지 부재(118) 및 밸브 시트(108)의 높이 사이에 상대적인 차이가 존재하므로, 밸브 개구(106)와 밸브 시트(108)가 배치되는 밸브 플레이트(107)에 피스톤(110)의 바닥이 도달하기 전에 시일 요소(140)가 밸브 시트(108)와 결합하여 밸브 시트를 폐쇄한다. 구체적으로, 유지 부재 또는 립(118)의 높이가 밸브 시트(108)의 높이보다 작으므로, 시일 요소(140)가 밸브 시트(108)와 결합할 때 유지 부재(118)는 밸브 플레이트(107)와 결합하지 않는다. 그 다음에, 시일 요소(140)가 밸브 시트(108)에 맞닿아 폐쇄되는 지점을 초과하여, 유지 부재(118)가 밸브 플레이트(107)와 결합하는 위치까지, 피스톤(110)은 계속해서 이동한다.

상기 "초과 이동" 거리는 유지 부재(118)이 밸브 플레이트(107)에 대하여 위치하기 전에 시일 요소가(140)가 밸브 시트(108)와 결합하여 밸브 시트에 대하여 고정되는 지점을 초과하여 피스톤(110)이 이동할 수 있는 거리이다. 이와 같은 피스톤(110)의 "초과 이동"은 피스톤(110)과 시일 요소(140) 간의 상대 이동을 일으킨다. 이러한 상대 이동은 피스톤(110)의 내부에서의 압력에 대항하여 시일(C) 및 시일 캐리어(142)의 변위를 일으키는데, 이것은 밸브 시트(108)에 대해 시일 요소(140)를 유지하기 위한 힘을 제공한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 시일 디스크 요소(140)에 대한 피스톤 실린더(114)의 "초과 이동"의 양은 유지 부재(118)와 시일 요소(140) 간에 약간의 분리(또는 거리)(D)를 일으킨다. 하나의 예에서, 초과 이동의 양은 0.001 내지 0.040 인치의 범위가 될 수 있고, 명목상으로는 0.020 인치가 될 수 있다.

밸브 플레이트(107)는 더 이상의 피스톤(110)의 이동을 저지하고 피스톤(110)의 질량(고정 시일 캐리어(142), 시일(C) 및 시일 요소(140)의 질량보다 작음) 모멘트와 관련한 충격을 흡수한다. 구체적으로, 피스톤(110)은 밸브 시트(108)에 위치되는 고정 시일 요소(140) 보다는 밸브 플레이트(107)에 대하여 충돌하는 유지 부재(118)에 의해서 저지된다. 따라서, 시일 요소(140)는 피스톤(110)에 의해 부여되는 어떠한 충격도 경험하지 않으며, 이에 의해 시일 요소(140)의 손상을 감소시키고 밸브 장치(100)의 사용 수명을 연장시킨다. 그러므로, 이동하는 피스톤(110)의 운동 에너지는 피스톤(110) 상에 배치된 시일 요소(140)에 의해서라기 보다는 밸브 플레이트(107)에 의해서 흡수된다.

시일 요소(140)를 포함하고 있는 피스톤(110)은 예를 들면 컴프레서 용량을 제어하기 위해 컴프레서에 대한 흡입 유동 또는 펌프에 대한 유동의 듀티 사이클 조절에서 반복적인 폐쇄가 일어나는 경우에 적합하다. 예로서, 피스톤 조립체(110)의 질량은 47 그램이 될 수 있고 한편 시일 요소(140), 시일 캐리어(142), 시일(C)은 단지 1.3 그램, 3.7 그램, 7 그램의 질량을 갖는 것이 될 수 있다. 밸브 시트(108)에 대해 충격을 주는 질량을 단지 시일 요소(140), 시일 캐리어(142) 및 시일(C)의 질량으로 제한함으로써, 시일 요소(140) 및 밸브 시트(108)는 피스톤 조립체(110)의 훨씬 큰 질량과 관련한 운동 에너지를 흡수하는 것을 회피한다. 이러한 특성은 시일 요소(140)에 대한 손상 가능성을 감소시키고, 약 100만 내지 4000만 작동 사이클을 초과하여 연장된 밸브 기능을 제공한다. 이하에 설명하는 바와 같이, 또한 피스톤(110)은 향상된 피스톤 하강 또는 상승 운동을 제공한다.

도 3 및 4를 참조하면, 밸브 개구(106)에 대한 개방 상태에서의 피스톤(110)이 도시되어 있다. 피스톤(110)이 밸브 개구(106)로부터 멀어지게 이동시키고 밸브 개구를 통한 흡입 유동을 허용하기 위하여 챔버(120)는 저압 유체 공급원(예를 들면, 컴프레서에서의 흡입 압력 가스)과 연통하게 될 수 있다. 압력 제어 통로(124) 및 챔버(120)에 저압 가스를 공급하기 위하여, 밸브 부재(126)(도 5 및 6에 도시되어 있음)는 는 제2 위치로 이동하여야 한다. 바꾸어 말하면, 제2 위치로 밸브 부재(126)의 이동에 의해서 챔버(120)가 흡입 압력으로 통기될 때까지 고압 가스는 챔버(120)에 갇히게 된다. 저압 또는 흡입 압력이 챔버(120)에 연통하는 동안 피스톤(110)은 개방 상태에 유지된다. 이 상태에서, 피스톤(110)은 최대 용량을 위해 위치되어 있고, 흡입 가스는 밸브 개구(106)를 통하여 밸브 플레이트(107) 내의 흡입 통로(104)로 제한없이 유동한다. 피스톤(110) 위의 챔버(120)와 연통하는 흡입 압력 가스는 피스톤(110)이 보디(102)에 대해 위쪽 방향으로 이동하도록 허용한다. 흡입 압력 가스는 밸브 플레이트(107)의 흡입 통로(104)를 통하여 챔버(120)와 연통하게 될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이 피스톤(110)을 위쪽 방향으로 바이어스 시키도록 제어 체적 또는 제어 통로(122)에 압력 유체를 제공함으로써 피스톤(110)은 밸브 개구(106)로부터 멀어지게 이동될 수 있다. 피스톤(110)과 챔버(120) 사이에 함께 위치된 시일(A, B)은 그 사이에 체적(122)을 한정하도록 형성되어 있으므로, 압력을 받을 때 피스톤(110)을 밸브 개구(106)로부터 멀어지게 위쪽으로 이동시킨다. 구체적으로, 피스톤(110)과 챔버(120)의 표면은 상부 시일(A)과 하부 시일(B)에 의해서 밀봉되는 방식으로 유지되는 체적(122)을 그 사이에 한정하도록 형성되어 있다. 피스톤(110)은 쇼울더 표면(112)을 더 포함하고 있고, 시일(A, B) 사이 및 체적(122) 내에 놓인 압력 유체가 쇼울더 표면에 대하여 팽창하여 챔버(120) 내의 피스톤(110)을 이동시키도록 쇼울더 표면(112)에 대하여 누른다.

시일(A)은 챔버(120)와 피스톤(110) 사이의 체적(122) 내의 압력 유체가 피스톤(110) 위의 챔버(120)로 빠져나가지 못하게 한다. 하나의 예에서, 배출 압력 가스는 피스톤(110)과 챔버(120) 사에 시일(A, B)에 의해서 한정된 체적(122)에 제공하는 오리피스(113) 및 통로(111)를 통하여 공급된다. 시일(A, B)에 의해 갇혀진 피스톤(110) 바깥쪽의 체적은 항상 배출 압력 가스로 채워짐으로써, 흡입 압력 가스가 압력 제어 통로(124)에 가까운 챔버(120)의 상부내에 그리고 피스톤(110) 위에 존재할 때 리프팅 힘을 제공한다. 피스톤(110)을 상승시키거나 하강시키기 위하여 가스 압력만을 사용하는 것은 스프링에 대한 필요성을 제거하고 이러한 스프링과 관련한 단점(예를 들면, 피로 한계, 마모 및 피스톤 쪽의 힘)을 제거한다. 단일의 피스톤(110)이 설명되었지만, 컴프레서 또는 펌프가 복수의 흡입 통로를 포함하고 있는 경우에 복수의 피스톤(110)을 갖고 있는 밸브 장치(100)가 사용될 수 있다(예를 들면, 병렬로 작동하는 것).

밸브 장치(100)는 컴프레서와 이격되어 있지만 컴프레서의 입구에 유체 연결되어 있는 별개의 구성요소이거나, 또는 대안으로 컴프레서에 연결된 것(도시 생략)이 될 수 있다. 밸브 장치(100)는 예를 들면 외부의 유체 제어 장치를 통하여 제어 압력의 연통에 의해서 제어될 수 있는 독립적인 유닛으로서 컴프레서와 함께 작동될 수 있다. 피스톤(110)을 개구(106)에 대해 이동시키기 위하여, 압력 제어 통로(124)에 흡입 압력 가스와 배출 압력 가스 중의 하나와 선택적으로 연통시키기 위해 다양한 유동 제어 장치가 사용될 수 있다.

도 5 및 6을 참조하면, 밸브 장치(100)는 압력 제어 통로(124) 근처에 압력 감응 밸브 부재(126)를 더 포함할 수 있다. 압력 감응 밸브 부재(126)는 앞서 설명한 바와 같이 피스톤(110)을 이동시키기 위하여 압력 제어 통로(124)에 제어 압력을 연통시킬 수 있다. 밸브 부재(126)는 밸브 부재(126)에 압력 유체가 연통되는 것에 응답하여 제1 위치와 제2 위치 사이에서 이동가능하다. 압력 유체가 밸브 부재(126)에 연통될 때, 밸브 부재(126)는 피스톤(110)을 폐쇄 위치로 이동시키기 위하여 압력 제어 통로(124)에 고압 가스의 연통을 허용하도록 제1 위치로 이동될 수 있다. 압력 유체는 예를 들면 컴프레서로부터의 배출 압력 가스가 될 수 있다. 제1 위치에서, 또한 밸브 부재(126)는 압력 제어 통로(124)와 저압 또는 흡입 압력 통로(186) 사이에 유체 연통을 저지할 수 있다.

압력 유체가 존재하지 않을 때, 밸브 부재(126)는 압력 제어 통로(124)와 흡입 압력 통로(186) 사이에 유체 연통이 허용되는 제2 위치로 이동된다. 흡입 압력은 예를 들면 컴프레서의 흡입 라인과 연통함으로써 제공될 수 있다. 밸브 부재(126)(도 5 및 6에 도시)는 압력 제어 통로(124)와 챔버(120) 내에 저압 가스를 공급하기 위하여 제2 위치로 이동해야 한다. 저압 가스(예를 들면, 흡입 압력 가스)가 챔버(120)에 존재하는 이후에만 피스톤(110)이 위쪽으로 이동하게 된다. 바꾸어 말하면, 밸브 부재(126)가 제2 위치로 이동하는 것에 의해 흡입 압력으로 통기될 때까지 고압 가스는 챔버(120)에 갇혀진다. 밸브 부재(126)는 압력 제어 통로(124)와 흡입 압력 통로(186) 사이에 유체 연통이 저지되는 제1 위치와 압력 제어 통로(124)와 흡입 압력 통로(186) 사이에 유체 연통이 허용되는 제2 위치 사이에서 이동가능하다. 따라서, 밸브 부재(126)는 흡입 압력 가스와 배출 압력 가스 중의 하나를 압력 제어 통로(124)에 연통시키기 위해 선택적으로 이동가능하다.

밸브 부재(126)에 고압 가스를 적용시키는 것에 의존하여 밸브 부재(126)는 도 5에 도시된 제1 위치와 도 6에 도시된 제2 위치 사이에서 이동가능하다. 밸브 부재(126)가 압력 유체와 연통될 때, 밸브 부재(126)는 도 5에 도시된 바와 같이 제1 위치로 이동되어 있다. 압력 유체는 예를 들면 컴프레서로부터의 배출 압력 가스가 될 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 밸브 부재(126)는 압력 감응 슬레이브 피스톤(slave piston)(160) 및 시일 시트(168)를 포함하고 있다. 슬레이브 피스톤(160)은 시일 표면(166)에 대해 아래쪽으로 이동함으로써 고압 입력(예를 들면, 컴프레서로부터의 배출 압력 가스)에 응답한다. 압력 감응 밸브 부재(126)는 슬레이브 피스톤(160), 체크 밸브 또는 볼(164), 시일 표면(166) 및 결합 시일 시트(168)에 스프링 부하를 가하기 위한 스프링(162), 공통 포트(170), 슬레이브 피스톤 외경 상의 시일(172) 및 통기 오리피스(174)를 포함하고 있다. 슬레이브 피스톤(160)의 작동은 이하에서 설명된다.

압력 유체가 슬레이브 피스톤(160)과 연통할 때, 슬레이브 피스톤(160)은 시일 표면(166)에 대하여 맞닿은 상태를 유지한다. 압력 유체는 예를 들면 컴프레서로부터의 배출 압력 가스가 될 수 있다. 압력 유체가 슬레이브 피스톤(160) 위의 체적과 연통할 때, 압력 유체는 슬레이브 피스톤(160)의 중앙의 구멍(178)을 경유하여 압력 감을 슬레이브 피스톤(160)을 통하여 유동하여 체크 밸브 볼(164)을 통과하도록 허용된다. 배출 압력이거나 배출 압력에 가까운 압력 유체는 앞서 설명한 바와 같이 피스톤(110)을 밸브 개구(106)에 대해 아래쪽으로 누르기 위해 챔버(120)와 연통되므로 흡입 유동은 차단되고 컴프레서(10)는 "무부하" 상태가 된다. 압력 유체가 체크 밸브 볼(164)을 구멍(178)으로부터 멀어지게 바이어스 시키는 스프링(162)의 힘을 극복하도록 작용한 결과로 인하여, 체크 밸브 볼(164)을 통과하여 압력 감소가 존재한다. 슬레이브 피스톤(160)을 가로질러 이러한 압력 차이는 밀봉을 제공하기 위하여 슬레이브 피스톤(160)을 표면(166)에 대하여 아래쪽으로 누르기에 충분하다. 이와 같은 밀봉은 압력 제어 통로(124)로 인도되는 공통 포트(170)에 고압 가스를 효과적으로 가두거나 제한한다. 압력 제어 통로(124)는 하나 또는 둘 이상의 피스톤(110)을 개폐하기 위해 하나 또는 둘 이상의 챔버(120)와 연통할 수 있다. 공통 포트(170)와 압력 제어 통로(124)는 피스톤(110)에 대항하여 배출 압력 가스를 챔버(120)로 인도하고, 이에 의해 피스톤(110)을 아래쪽으로 누른다.

슬레이브 피스톤(160) 위에 고압(시스템 흡입 압력보다 높은 압력)이 존재하는 한, 통기 오리피스(174)를 통과하는 누출이 일어난다. 통기 오리피스(174)는 충분히 작아서, 통기 오리피스(174)를 통과하는 누출이 일어나는 동안 시스템 작동 효율에 대한 영향은 무시할 수 있다. 통기 오리피스(174)는 부스러기에 의해 막힘을 방지하기에 충분할 정도로 크고, 시스템의 효율에 맞추어 오리피스를 통한 유동을 적어도 부분적으로 제한하기에 충분한 정도로 작은 직경을 가지고 있다. 하나의 예에서, 통기 오리피스(174)는 대략 0.04 인치의 직경을 가질 수 있다. 통기 오리피스(174)는 위치(182)에서 피스톤(110)의 상류를 배출시키므로, 통로(104)에서 피스톤(110)의 하류의 압력은 실질적으로 진공으로 유지된다. 구체적으로, 밸브 개구(106)를 통한 유동을 차단하도록 압력 유체가 피스톤(110)을 폐쇄할 때, 통기 오리피스(174)를 통한 유체 빠짐은 흡입 통로(180)를 통해서 피스톤(110)의 폐쇄된 또는 차단된 쪽의 위치(182)로 배출된다(도 1 참조). 통기 오리피스(174)를 통하여 빠져 나가는 배출 유체는 피스톤(110)에 의해서 차단되고, 통로(104)를 통하여 연통되지 않는다. 예를 들면 밸브 장치(100)가 컴프레서(10)의 흡입 입구로의 유체 유동을 제어하는 경우, 통로(104)를 통해서 컴프레서(10)로 통기되는 유체 유동이 존재하지 않는 것은 컴프레서(10)의 전력 소모를 감소시킨다. 피스톤(110)의 상류에서 배출 가스의 통기는, 피스톤(110)의 하류의 압력이 더욱 신속하게 진공으로 감소하도록 허용함으로써 컴프레서(10)의 전력 소모를 감소시킨다.

도 6을 참조하면, 슬레이브 피스톤(160)에 대한 압력 유체 또는 배출 압력 가스의 연통이 저지되는 제2 위치에 슬레이브 피스톤(160)(또는 밸브 부재(126))이 도시되어 있다. 이 위치에서, 밸브 부재는 흡입 압력 통로(186)와 연통하므로 피스톤(110)은 "부하" 위치로 이동된다. 솔레노이드 밸브(130)와 슬레이브 피스톤(160) 사이의 챔버 또는 통로(184)의 내부 체적이 실제적인 것(설계 및 경제적 제한을 고려)처럼 작으므로 그 안에 갇혀진 압력 유체의 양은 피스톤(110)의 신속한 폐쇄를 실행하기 위하여 신속히 빠져나간다. 슬레이브 피스톤(160)에 대한 압력 유체의 연통이 불연속적일 때, 슬레이브 피스톤(160) 위에 갇혀진 압력은 통기 오리피스(174)를 통과하여 빠져나간다. 슬레이브 피스톤(160) 위의 압력이 감소할 때 체크 밸브(164)가 구멍(178)에 대해 폐쇄되고, 공통 포트(170)의 압력이 슬레이브 피스톤(160) 위의 챔버로 유동하는 것을 방지한다. 피스톤(110) 위의 챔버(120)로 공급하는 공통 포트(170)는 특히 밸브 장치(100)가 복수의 피스톤(110)을 포함하고 있는 경우 "공통" 포트로 지칭된다.

슬레이브 피스톤(160)을 가로질러 압력 균형 지점이 존재하며, 이에 의해 통기 오리피스(174)를 통한 유출은 상부측 압력을 더욱 낮아지게 하고 슬레이브 피스톤(160)을 위쪽으로 들어올리며 슬레이브 피스톤(160)을 시일 표면(166)으로부터 떨어지게 한다. 이 지점에서, 공통 포트(170)의 압력은 슬레이브 피스톤 시일 시트(168)를 가로질러 흡입 압력 통로(186)로 통기된다. 흡입 압력 통로(186)는 공통 포트(170)를 통해 챔버(120)로 흡입 압력을 연통시키고, 그 다음에 피스톤(110)의 상부의 압력이 낮아질 때 피스톤(110)은 올라간다. 부가적으로, 슬레이브 피스톤의 체크 밸브를 가로질러 압력 감소를 이용하는 것은 피스톤(110)을 아래쪽으로 누르기 위해 필요한 유체 질량의 양을 감소시키는데 기여할 것이다.

피스톤(110)을 구동하기 위하여 슬레이브 피스톤(160)을 이용하는 것은 피스톤(110)의 신속한 응답을 제공한다. 밸브 장치(100)의 응답 시간은 압력 유체가 갇혀지는 슬레이브 피스톤(160) 위의 체적 및 통기 오리피스(174)의 크기의 함수이다. 밸브 장치(100)가 컴프레서(10)의 흡입 입구에 대한 유체 유동을 제어하는 경우, 예를 들면 공통 포트(170)의 체적을 감소시키는 것은 응답 시간을 향상시키고 컴프레서를 조절하기 위하여 사이클당 더욱 적은 냉매 사용량을 필요로 할 것이다. 상기 압력 감응 슬레이브 피스톤(160)은 압력 제어 통로(124)에 배출 압력 가스와 흡입 압력 가스 중의 하나를 선택적으로 제공하기에 적합하지만, 이하에 설명하는 바와 같이 압력 감응 밸브 부재를 제공하기 위한 다른 대체 수단이 압력 감응 슬레이브 피스톤 대신에 사용될 수 있다.

도 7을 참조하면, 대체 구성의 압력 감응 밸브(200)가 도시되어 있는데, 제1 실시예의 슬레이브 피스톤(160)이 다이어프램 밸브(260)로 대체되어 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 통로(186)의 흡입 압력 가스는 피스톤(110)을 개방 위치로 바이어스 시키기 위한 공통 포트(170) 및 압력 제어 통로(124)와 연통하도록 밸브 부재 또는 다이어프램(260)이 시일 표면(166)으로부터 이격되어 있다. 다이어프램(260)의 상부측에 대한 압력 유체(즉, 배출 압력 가스)의 연통은 다이어프램(260)을 아래쪽으로 이동시키며 통로(186)에서 흡입 압력 가스가 압력 제어 통로(124)로 연통하는 것을 저지하도록 시일 표면(166)에 대하여 밀봉된다. 또한 압력 유체는 공통 포트(170) 및 압력 제어 통로(124)에 압력 유체의 연통을 설정하도록 체크 밸브(164)를 변위시키며, 이에 의해 피스톤(110)을 폐쇄 위치로 이동시킨다. 이 구성에서, 공통 포트(170)는 다이어프램 밸브(260) 아래에 배치되어 있고, 흡입 압력 통로(186)는 다이어프램 밸브(260) 중간의 아래에 배치되어 있다. 작동의 근본적인 개념은 도 6에 도시된 밸브 실시예와 동일하다.

예를 들면 압력 감응 밸브 부재(126)에 대한 압력 유체(즉, 배출 압력)의 연통에 의해서 제어될 수 있는 독립적인 유닛으로서, 상기 압력 감응 밸브 부재(126)를 포함하고 있는 밸브 장치(100)가 컴프레서와 함께 작동될 수 있다. 압력 감응 밸브 부재(126)에 대한 배출 압력의 연통을 선택적으로 허용하거나 저지하기 위해 다양한 유동 제어 장치가 사용될 수 있다.

밸브 장치(100)는 압력 감응 밸브 부재(126)에 대한 배출 압력의 연통을 선택적으로 허용하거나 저지하기 위해, 솔레노이드 밸브(130)를 더 포함할 수 있다.

도 5 내지 9를 참조하면, 솔레노이드 밸브(130)는 압력 유체와 연통하게 구비된다. 압력 유체는 예를 들면 컴프레서(10)로부터의 배출 압력 가스가 될 수 있다. 솔레노이드 밸브(130)는 밸브 부재(126) 또는 슬레이브 피스톤(160)에 압력 유체의 연통을 허용하거나 저지하도록 이동가능하다. 솔레노이드 밸브(130)는 앞서 설명한 것과 상응하는 슬레이브 피스톤(160)에 대한 배출 압력 가스의 연통을 설정 및 중단하기 위한 2-포트(온/오프) 밸브로서 기능한다.

압력 감응 밸브 부재(126)와 관련하여, 솔레노이드 밸브(130)는 실질적으로 3-포트 솔레노이드 밸브의 출력 기능을 가지고 있다(즉, 흡입 압력 가스 또는 배출 압력 가스는 피스톤(10)을 상승시키거나 하강시키기 위하여 압력 제어 통로(124) 또는 공통 포트(170)로 안내될 수 있다). 솔레노이드 밸브(130)가 배선(132)을 통하여 동력을 공급받아 개방 위치로 활성화될 때, 솔레노이드 밸브(130)는 슬레이브 피스톤(160)에 대한 배출 압력 가스의 연통을 설정한다. 앞서 설명되고 도 5에 도시된 바와 같이, 슬레이브 피스톤(160)은 시일 표면(166)에 맞닿게 되는 제1 위치로 이동된다. 솔레노이드 밸브(130)가 활성화되고 배출 압력 가스 압력이 슬레이브 피스톤(160) 및 챔버(120)와 연통되는 동안, 피스톤(110)은 밸브 플레이트(107)의 개구(106) 근처에서 흡입 가스 유동 통로(186)를 폐쇄한다. 압력 유체의 연통을 저지하기 위하여 솔레노이드 밸브(130)가 비활성화될 때 슬레이브 피스톤(160)는, 압력 제어 통로(124) 및 챔버(120)와 흡입 압력의 연통이 설정되는 제2 위치로 이동한다. 앞서 설명한 바와 같이, 피스톤(110)위의 챔버(120)와 연통하는 흡입 압력은 피스톤(110)을 위쪽 방향으로 바이어스 시킨다. 솔레노이드 밸브(130)가 비활성화되고 흡입 압력이 압력 제어 통로(124)와 연통되는 동안, 피스톤(110)은 최대 용량을 위해 밸브 개구(106)를 통해 흡입 통로(128)내로 흡입 가스 유동이 제한되지 않는 상태로 위치된다. 흡입 압력 가스는 밸브 플레이트(107)의 흡입 통로(128)를 통해 챔버(120)와 연통한다.

도 8 및 9를 참조하면, 압력 감응 밸브(300)가 구비되어 있으며 압력 감응 밸브는 제1 밸브 부재(302), 제2 밸브 부재(304), 밸브 시트 부재(306), 중간 격리 시일(308), 상부 시일(310) 및 체크 밸브(312)를 포함하고 있다. 압력 감응 밸브(300)는 부하 위치와 무부하 위치 사이에서 피스톤(110)의 이동을 용이하게 하기 위하여 활성화 및 비활성화되는 솔레노이드 밸브(130)에 대응하여 이동 가능하다.

제1 밸브 부재(302)는 상부 플랜지부(314), 상부 플랜지부(314)로부터 아래쪽으로 뻗은 종방향 연장부(316), 종방향으로 뻗은 통로(318)를 포함하고 있다. 통로(318)는 제1 밸브 부재(302)를 완전히 관통하여 뻗을 수 있으며 플레어 형상 체크 밸브 시트(320)를 포함할 수 있다.

제2 밸브 부재(304)는 제1 밸브 부재(302)의 종방향 연장부(316) 둘레에 배치된 환형상 디스크일 수 있으며 제1 밸브 부재(302)에 고정되어 부착될 수 있다. 제1 및 제2 밸브 부재(302, 304)는 별개의 구성요소로 설명되고 도시되어 있지만, 대안으로 제1 및 제2 밸브 부재(302, 304)는 일체로 형성될 수 있다. 제1 및 제2 밸브 부재(302, 304)(공동적으로는 슬레이브 피스톤(302, 304)이라 지칭함)는, 압력 제어 통로(124)와 진공 포트(322) 사이에 유체 연통을 저지 및 허용하기 위하여 제1 위치(도 8)와 제2 위치(도 9) 사이에서 보디내에서 이동가능하다.

중간 격리 시일(308) 및 상부 시일(310)은 시일 홀더 부재(324)에 고정 유지되며, 결국 보디(102) 내에 고정된다. 중간 격리 시일(308)은 제1 밸브 부재(302)의 종방향 연장부(316) 둘레(즉, 상부 플랜지부(314) 아래)에 배치될 수 있고 전체적으로 U자형 단면을 가지고 있다. 제1 밸브 부재(302)의 상부 플랜지부(314)와 중간 격리 시일(308)의 U자형 단면 사이에 중간 압력 캐비티(326)가 형성될 수 있다.

상부 시일(310)은 상부 플랜지부(314) 둘레에 배치될 수 있고 또한 솔레노이드 밸브(130)의 베이스 아래에 상부 캐비티(328)를 형성하는 전체적으로 U자형 단면을 가지고 있다. 상부 캐비티(328)는 보디(102)에 형성된 압력 레저버(330)와 유체 연통될 수 있다. 압력 레저버(330)는 흡입 압력 포트(334)와 유체 연통하는 통기 오리피스(332)를 포함할 수 있다. 흡입 압력 포트(334)는 예를 들면 컴프레서의 흡입 입구와 같은 흡입 가스의 공급원과 유체 연통될 수 있다. 중간 압력 캐비티(326)를 흡입 압력으로 계속해서 유지하도록 흡입 압력 포트(334)와 중간 압력 캐비티(326) 사이에 유체 연통을 용이하게 하기 위하여 공급 구멍 또는 통로(336, 338)가 보디(102) 및 시일 홀더 부재(324)에 각각 형성될 수 있다. 흡입 압력은 배출 압력보다 작고 진공 포트(322)의 진공 압력보다 큰 임의의 압력이 될 수 있다. 본 발명의 목적을 위한 진공 압력은 흡입 압력보다 작은 압력이며 순수 진공일 필요는 없다.

밸브 시트 부재(306)는 보디(102) 내에 고정될 수 있고 시트 표면(340) 및 환형상 통로(342)을 포함할 수 있다. 제1 위치(도 8)에서, 제2 밸브 부재(304)는 시트 표면(340)과 접촉되고, 이에 의해 밀봉을 형성하고 압력 제어 통로(124)와 진공 포트(322) 사이에 유체 연통을 저지한다. 제2 위치(도 9)에서, 제2 밸브 부재(304)는 압력 제어 통로(124)와 진공 포트(322) 사이에 유체 연통을 허용하도록 시트 표면(340)과 분리된다.

체크 밸브(314)는 스프링(346)과 접촉하는 볼(344)을 포함할 수 있고 밸브 시트 부재(306)의 환형상 통로(342)를 통하여 뻗어 있다. 볼(344)은 솔레노이드 밸브(130)와 압력 제어 통로(124) 사이에 배출 가스의 연통을 저지하기 위하여 제1 밸브 부재(302)의 체크 밸브 시트(320)와 선택적으로 결합할 수 있다.

계속해서 도 8 및 9를 참조하여, 압력 감응 밸브(300)의 작동을 상세하게 설명한다. 압력 감응 밸브(300)는 제1 위치(도 8)과 제2 위치(도 9) 사이에서 선택적으로 이동가능하다. 압력 감응 밸브(300)는 솔레노이드 밸브(130)에 의해 방출되는 배출 가스에 대응하여 제1 위치로 이동할 수 있다. 구체적으로, 배출 가스가 솔레노이드 밸브(130)로부터 유동하여 제1 밸브 부재(302)의 상부 플랜지부(314)의 상부에 힘을 가할 때, 밸브 부재(302, 304)는 도 8에 도시된 하강 위치로 이동된다. 밸브 부재(302, 304)를 하강 위치로 이동시키는 힘을 가하는 것은 진공 포트(322)와 압력 제어 통로(124) 사이에 유체 연통을 저지하도록 시트 표면(340)에 대하여 제2 밸브 부재(304)를 밀봉시킨다.

배출 가스는 상부 시일(310)에 의해 형성되는 상부 캐비티(328) 및 통기 오리피스(332)를 통하여 흡입 압력 포트(334)내로 배출될 수 있는 배출 가스 레저버(330)에 모인다. 통기 오리피스(332)는 솔레노이드 밸브(130)가 활성화되는 동안 배출 가스 레저버를 실질적으로 배출 압력에 유지할 수 있도록 충분히 작은 직경을 가지고 있다.

배출 가스의 일부는 종방향으로 뻗은 통로(318)를 통하여 유동하도록 허용되어 체크 밸브(312)의 볼(344)을 아래쪽으로 이동시키며, 이에 의해 배출 가스가 압력 제어 통로(124)를 통하여 유동하는 통로를 생성한다(도 8). 이 방식에서, 피스톤(110)을 무부하 위치내로 아래쪽으로 이동시키기 위하여 배출 가스는 솔레노이드 밸브(130)로부터 챔버(120)내로 유동하도록 허용된다.

피스톤(110)을 상승 위치(부하 위치)로 복귀시키기 위하여, 솔레노이드 밸브(130)가 비활성화되고 이에 의해 솔레노이드 밸브로부터 배출 가스의 유동을 저지한다. 종방향으로 뻗은 통로(318), 상부 캐비티(328), 배출 가스 레저버(330)가 실질적으로 흡입 압력에 도달할 때까지 배출 가스는 통기 오리피스(332)를 통하여 배출 가스 레저버(330) 밖으로 그리고 흡입 압력 포트(334) 내로 계속 배출될 수 있다. 이 시점에서, 제2 밸브 부재(304)를 밸브 시트 부재(306)의 시트 표면(340)에 대하여 누르는 순수한 하강력은 더이상 존재하지 않는다. 그 이후에 체크 밸브(312)의 스프링(346)이 체크 밸브 시트(320)와 밀봉 결합하게 볼(344)을 바이어스 시키며, 이에 의해 압력 제어 통로(124)와 종방향으로 뻗은 통로(318) 사이에 유체 연통을 저지한다.

앞에서 설명한 바와 같이, 중간 압력 캐비티(326)에는 흡입 압력(즉, 중간 압력)의 유체가 계속해서 공급되고, 이에 의해 진공 압력의 진공 포트(322)와 중간 압력의 중간 압력 캐비티(326) 사이에 압력 차이를 생성한다. 중간 압력 캐비티(326)와 진공 포트(322) 사이에 압력 차이는 밸브 부재(302, 304)에 힘을 가하며 밸브(302, 304)를 위쪽으로 이동시킨다. 밸브 부재(302, 304)의 충분한 상승 이동은 챔버(120)와 진공 포트(322) 사이에 유체 연통을 허용한다. 챔버(120)를 진공 포트(322)와 유체 연통시키는 것은 챔버(120)를 점유하고 있는 배출 가스가 진공 포트(322)를 통하여 방출되도록 허용한다. 챔버(120)로부터 진공 포트(322)로 유동하는 방출되는 배출 가스(도 9)는 중간 압력 캐비티(326)에 의해 밸브 부재(302, 304)에 작용하는 위쪽으로의 바이어스 힘을 보조할 수 있다. 체크 밸브 시트(320)에 대한 체크 밸브(312)의 위쪽으로의 바이어스 힘은 체크 밸브(302)의 볼(344)과 제1 밸브 부재(302)의 밸브 시트(320) 간의 결합으로 인해 밸브 부재(302, 304)의 상승 이동을 보조할 수 있다. 일단 챔버(120)가 흡입 압력으로 통기되면, 피스톤(100)은 부하 위치로 위쪽으로 미끄럼 이동하도록 허용되고, 이에 의해 컴프레서의 용량을 증가시킨다.

컴프레서가 배출 압력 및 흡입 압력이 실질적으로 균형을 이루고 피스톤이 무부하 위치에 존재하는 상태에서 시동되는 상황에서, 중간 압력 캐비티(326)와 진공 포트(322) 사이의 압력 차이는 밸브 부재(302, 304)에 대한 상승 알짜 힘을 제공하고, 이에 의해 챔버(120)와 진공 포트(322) 간에 유체 연통을 용이하게 한다. 비록 중간 압력 캐비티(326)와 위치(182)의 상류 영역 사이에 압력 차이가 피스톤(110)을 부하 위치로 위쪽으로 힘을 가하기에 충분하지 않더라도, 진공 포트(322)의 진공 압력은 피스톤(110)을 부하 위치로 위쪽으로 당길 것이다. 이것은 배출 압력 및 흡입 압력이 실질적으로 균형을 이루는 시동 상태에서 피스톤(110)을 무부하 위치에서 부하 위치로 이동시키는 것을 용이하게 한다.

도 10을 참조하면, 피스톤(410)의 하단부 내에 미끄럼 이동가능하게 배치된 리드 또는 밸브 링(440)을 각각 가지고 있는 복수의 피스톤(410)(예시적인 목적으로 상승된 것과 하강된 것으로 도시)을 포함하고 있는 밸브의 다른 실시예가 도시되어 있다. 밸브 링(440)의 작동은 앞서 설명한 시일 요소(140)와 유사한데, 피스톤(410)이 하강 위치로 이동될 때 밸브 링(440)의 상부의 배출 압력 가스가 밸브 시트(408)에 대해 밸브 링(440)을 유지한다. 시일(C) 위의 배출 압력 가스는 시일(C)의 외경과 내경에 의해서 갇혀진다. 시일(C) 위에 고압 그리고 시일(C) 아래에 저압(시스템 흡입 및/또는 진공)을 가지고 있는 시일(C)에 대해 작용하는 피스톤(410)의 압력에 의해서 밸브 링(440)은 밸브 시트(408)에 맞닿게 로드된다. 피스톤(410)이 무부하(하강) 위치에 있고 밸브 링(440)이 밸브 시트(408)에 맞닿아 있을 때, 흡입 가스는 밸브 링(440)의 상부 표면과 시일(C)의 바닥 표면 사이에서 누출 가능성을 가지고 있다. 시일(C)의 표면 마무리 및 설계 특성은 밸브 링(440)의 상부 표면과 시일(C)의 바닥 표면 사이의 경계에서 누출을 방지하도록 적절하게 선택되어야 한다.

포트 플레이트(480)를 사용하는 것은 솔레노이드 밸브(430)로부터 단일 또는 다중 피스톤(410)의 상부의 챔버(420)로 흡입 압력 가스 또는 배출 압력 가스를 인도하기 위한 수단을 제공한다. 피스톤(410)를 로드 또는 언로드 시키도록 가스의 유동을 제어하는 솔레노이드 밸브(430)의 포트는 공통 포트(470)라 지칭하는데, 공통 포트는 압력 제어 통로(424)를 통해서 챔버(420)와 연통한다. 이러한 응용에서의 솔레노이드 밸브(430)는 피스톤(410)의 소정 상태에 의존하여 흡입 압력 가스 또는 배출 압력 가스로 채워지는 공통 포트(470)와 흡입 및 배출 압력 가스를 연통시키는 3-포트 밸브가 될 수 있다.

용량은 유동 용량을 제어하기 위하여 복수의 피스톤(410) 중의 하나 이상을 개폐함으로써 조절될 수 있다. 예를 들면, 컴프레서로 흡입 가스의 유동을 차닥하기 위하여 소정 개수의 피스톤(410)이 사용될 수 있다. 용량 감소의 비율은 실린더의 전체 개수에 대한 차단된 실린더 개수의 비율과 대략 동일하다. 용량 감소는 밸브 기구를 조절하는 다양한 밸브 기구 특성 및 방법에 의해서 달성될 수 있다. 또한 배출 압력 가스 및 흡입 압력 가스의 밸브 제어는 듀티 사이클 형태로 차단된 피스톤을 활성화 및 비활성화 시키는 것에 의해서 용량이 조절되는 방식으로 또는 흡입 차단 방식으로 이용될 수 있다. 이용가능한 유동 구역을 증가시키기 위하여 다중 피스톤(410)을 이용하는 것은 최대 부하 컴프레서 효율을 증가시킨다.

게다가, 밸브 실린더의 뱅크를 형성하는 하나 이상의 피스톤(110)이 함께 또는 독립적으로 조절되거나, 또는 다른 것이 조절되는 동안 하나 이상의 뱅크가 조절되지 않을 수 있다. 복수의 뱅크가 매니폴드를 구비한 단일의 솔레노이드 밸브에 의해서 제어되거나, 또는 밸브 실린더의 각각의 뱅크가 각자의 솔레노이드 밸브에 의해서 제어될 수 있다. 조절 방법은 예를 들면 소정의 오프 타임 기간 동안 유동 제어가 차단될 수 있는 오프 타임에 대해 0 내지 100% 범위의 온 타임을 제공하는 듀티 사이클 조절을 포함할 수 있다. 더욱이, 사용되는 조절 방법은 디지털(듀티 사이클 조절), 전형적인 흡입 차단 또는 이들의 조합이 될 수 있다. 조합 방식을 이용하는 것이 경제적일 수 있다. 예를 들면, 상술한 디지털 조절 언로더 피스톤 구성이 실린더의 하나의 뱅크에 구비되어 있는 하나의 뱅크를 제외한 모든 것에 낮은 비용의 전형적인 흡입 차단을 사용함으로써 다중 뱅크 컴프레서에서 용량 조절의 전체 범위가 제공될 수 있다. 도 11은 컴프레서(10)의 흡입 입구와 연통하는 통로(502), 컴프레서(10)의 배출 압력과 연통하는 챔버(504)를 포함하고 있는 컴프레서(10)의 일부를 도시하고 있다. 도 11에 도시된 컴프레서(10)의 부분은 밸브 장치(100)를 더 포함하고 있다. 밸브 장치(100)를 포함하고 있는 컴프레서(10)는, 컴프레서(10)의 흡입 입구와 연통하는 통로(502)로 유체 유동을 제어가능하게 조절하기 위한 적어도 하나의 언로더 밸브(즉, 피스톤(110))를 가지고 있다.

앞에서 설명하고 도 1에 도시된 바와 같이, 밸브 장치(100)은 컴프레서(10)의 흡입 입구와 연통하는 통로(502)에 인도되는 적어도 하나의 밸브 개구(106)를 가지고 있다. 피스톤(110)은 밸브 장치(100)의 흡입 입구 내에 미끄럼 이동가능하게 배치되어 있다. 피스톤(110)은 밸브 개구를 통해 통로(502)로 유동하는 것을 저지하기 위하여 밸브 개구(106)를 차단하도록 이동가능하다. 피스톤(110)과 챔버(120)는 그 사이에 체적(122)을 형성하며, 체적(122)에 배출 가스를 연통시키는 것이 피스톤(110)을 밸브 개구(106)로부터 멀어지게 이동시키는 바이어스 힘을 설정한다.

컴프레서(10)는 챔버(120)와 연통하는 압력 제어 통로(124)를 더 포함하고 있고, 압력 제어 통로(124)는 흡입 압력 가스와 배출 압력 가스 중의 하나를 챔버(120)와 연통시킨다. 챔버(120)에 배출 압력 가스의 연통은 밸브 개구를 통한 유동을 저지하기 위하여 밸브 개구(106)를 차단하도록 피스톤(110)을 이동시킨다. 챔버(120)에 흡입 압력 가스의 연통 및 체적(122)에 배출 압력 가스의 연통은 밸브 개구를 통한 유동을 허용하기 위하여 밸브 개구(106)로부터 멀어지게 피스톤(110)을 이동시킨다.

컴프레서(10)는 압력 제어 통로(124) 근처에 밸브 부재(126)를 더 포함할 수 있다. 앞서 설명되고 도 5에 도시된 바와 같이, 밸브 부재(126)는 압력 제어 통로(124)가 흡입 통로(502)와 연통되는 것이 저지되는 제1 위치와 압력 제어 통로(124)가 흡입 통로(502)와 연통하게 되는 제2 위치 사이에서 이동가능하다. 대안으로, 컴프레서(10)는 압력 제어 통로(124)와 흡입 통로(502) 사이에 유체 연통을 선택적으로 허용 및 저지하기 위하여 도 8 및 9에 도시된 압력 감응 밸브(300)를 포함할 수 있다.

밸브 장치(100)를 포함하고 있는 컴프레서(10)는 밸브 부재(126)(또는 압력 감응 밸브(300))에 배출 압력의 연통을 설정하거나 저지하기 위한 솔레노이드 밸브(130)를 더 포함할 수 있다. 앞서 설명되고 도 5 내지 10에 도시된 바와 같이, 밸브 부재(126)에 배출 압력 가스의 연통은 밸브 부재(126)를 제1 위치로 이동시킨다. 제1 위치에서, 배출 압력 가스는 압력 제어 통로(124)를 통해 챔버(120)와 연통되어 밸브 개구(106)를 통한 흡입 유동을 차단하도록 피스톤(110)을 밸브 개구(106)에 맞닿게 이동시킨다. 배출 압격 가스의 연통을 중단시키거나 차단하는 것은 밸브 부재(126)를 제 2 위치로 이동시키는데, 흡입 압력 가스가 챔버(120)와 연통하므로써 피스톤(110)을 개구(106)로부터 멀어지게 이동시키며 개구를 통한 흡입 유동을 허용한다.

앞서 설명되고 도 1에 도시된 바와 같이, 밸브 장치(100)를 포함하고 있는 조합은 피스톤(110)에 미끄럼 이동가능하게 배치되고 밸브 개구(106)에 인접한 밸브 시트(108)와 결합하도록 구성된 밸브 요소(140)를 더 포함할 수 있다. 밸브 요소(140)가 밸브 시트(108)와 결합할 때, 밸브 요소(140)는 고정된 상태로 유지되는 한편 피스톤(110)이 상기 고정된 밸브 요소(140)에 대해 미끄럼 이동함으로써 밸브 개구(106)에 맞닿도록 형성되어 있다. 이 방식에서, 피스톤(110)은 밸브 요소(140)에 대해 충격을 주지 않고, 이에 의해 밸브 요소(140)에 대한 손상을 방지한다.

설명된 컴프레서 조합에서의 하나 이상의 피스톤(110)은 예를 들면 각각의 피스톤의 상부에 배출 압력 또는 흡입 압력을 안내하는 솔레노이드 밸브 조립체에 의해서 제어될 수 있다. 솔레노이드 밸브 또는 압력 감응 밸브는 언로더 피스톤의 폐쇄된 쪽에 진공 압력 또는 흡입 압력의 챔버와 같은 저압 공급원에 밸브 부재(126)(302, 304 또는 슬레이브 피스톤(160)) 위의 압력을 통기시키도록 형성될 수 있다. 단일의 솔레노이드 밸브(130)가 구멍 및 가스 유동 통로의 조합을 통하여 동시에 밸브 장치(100)의 다중 언로더 피스톤(110)을 작동시킬 수 있다.

대안으로 컴프레서(10) 및 밸브 장치(100)는 별개의 외부 유동 제어 장치의 제어 압력 연통에 의해서 작동되거나 제어될 수 있다(도 8 및 9). 또한, 밸브 장치(100)를 포함하고 있는 컴프레서(10)는 컴프레서(10)와 별개이거나 또는 일체로 될 수 있는 솔레노이드 조립체(130)와 같은 하나 이상의 구성요소 또는 특징들의 조합으로 이루어질 수 있다.

Claims

압축 기구;
상기 압축 기구와 결합되어 있으며 상기 압축 기구와 유체 연통하는 하나 이상의 포트를 포함하고 있는 밸브 플레이트;
상기 밸브 플레이트에 인접하여 배치된 매니폴드;
상기 매니폴드에 형성된 실린더;
상기 매니폴드 내에 배치되어 있으며 상기 밸브 플레이트로부터 분리되는 제1 위치와 상기 밸브 플레이트와 결합되는 제2 위치 사이에서 상기 매니폴드에 대해 이동가능한 피스톤;
상기 피스톤 내에 배치되어 있으며 상기 피스톤 및 상기 매니폴드에 대해 이동가능한 밸브 요소를 포함하고 있으며,
상기 밸브 요소는, 상기 밸브 플레이트로부터 이격되어 상기 포트를 통해 상기 압축 기구내로 유동을 허용하는 개방 위치와 상기 밸브 플레이트와 결합되어 상기 포트를 통해 사이 압축 기구내로 유동을 제한하는 폐쇄 위치 사이에서 이동가능한 것을 특징으로 하는 용량 조절 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 피스톤은 압력 유체가 배치되는 내부 체적을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 용량 조절 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 압력 유체는 상기 밸브 요소를 상기 피스톤의 하나의 단부에 가까이 이동시키기 위하여 상기 밸브 요소에 힘을 부여하는 것을 특징으로 하는 용량 조절 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 압력 유체는 컴프레서로부터 받아들이는 배출 압력 가스인 것을 특징으로 하는 용량 조절 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 피스톤의 상부 표면과 상기 실린더의 내부 표면 사이에 배치된 챔버를 더 포함하고 있고, 상기 챔버는 상기 피스톤을 상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치로 이동시키기 위하여 압력 유체를 선택적으로 받아들이는 것을 특징으로 하는 용량 조절 장치.
제 5 항에 있어서, 상기 압력 유체는 컴프레서로부터 받아들이는 배출 압력 가스인 것을 특징으로 하는 용량 조절 장치.
제 5 항에 있어서, 상기 챔버에 압력 유체를 선택적으로 공급하도록 작동 가능한 밸브 부재를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 용량 조절 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 밸브 부재는 솔레노이드 밸브를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 용량 조절 장치.
제 8 항에 있어서, 상기 솔레노이드 밸브와 상기 챔버 사이에 유체 연통을 선택적으로 허용하는 체크 밸브를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 용량 조절 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 밸브 부재는 진공 압력과 중간 압력 간의 압력 차이에 반응하는 것을 특징으로 하는 용량 조절 장치.
제 10 항에 있어서, 상기 중간 압력은 슬레이브 피스톤 시일과 슬레이브 피스톤에 의해서 한정되는 캐비티에 제공되는 것을 특징으로 하는 용량 조절 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 밸브 부재는 복수의 캐비티를 적어도 부분적으로 한정하는 복수의 슬레이브 피스톤 시일을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 용량 조절 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치로 상기 포트를 향한 상기 피스톤의 이동은 상기 포트를 향한 상기 밸브 요소의 동시 이동을 야기하는 것을 특징으로 하는 용량 조절 장치.
제 13 항에 있어서, 상기 피스톤이 상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치로 이동될 때 상기 밸브 요소는 상기 피스톤과 상기 밸브 플레이트 간의 결합 이전에 상기 밸브 플레이트와 결합하는 것을 특징으로 하는 용량 조절 장치.
제 13 항에 있어서, 상기 밸브 요소가 상기 폐쇄 위치에 있을 때 상기 피스톤이 상기 밸브 플레이트와 접촉하고 상기 제2 위치에 있을 때까지 상기 피스톤은 상기 밸브 요소에 대해 이동하는 것을 특징으로 하는 용량 조절 장치.
제 13 항에 있어서, 상기 피스톤이 상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치로 이동될 때 상기 밸브 요소는 상기 피스톤과 상기 밸브 요소 간의 상대 이동을 야기하는 상기 밸브 플레이트와 결합하는 것을 특징으로 하는 용량 조절 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 피스톤을 상기 제1 위치로 바이어스 시키는 압력 유체를 받아들이는 시일 챔버를 포함하고 상기 피스톤과 상기 실린더 사이에 배치된 시일을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 용량 조절 장치.
압축 기구;
상기 압축 기구와 결합되어 있으며 상기 압축 기구와 유체 연통하는 하나 이상의 포트를 포함하고 있는 밸브 플레이트;
상기 밸브 플레이트에 인접하여 배치된 매니폴드;
상기 매니폴드에 형성된 실린더;
상기 실린더 내에 배치되어 있으며 상기 포트를 통해 상기 압축 기구내로 유동을 허용하도록 상기 밸브 플레이트로부터 이격되는 제1 위치와 상기 포트를 통해 상기 압축 기구내로 유동을 제한하도록 상기 밸브 플레이트와 결합되는 제2 위치 사이에서 상기 실린더에 대해 이동가능한 피스톤;
상기 피스톤을 상기 제1 위치로 바이어스 시키는 압력 유체를 받아들이는 시일 챔버를 포함하고 상기 피스톤과 상기 실린더 사이에 배치된 시일;
상기 실린더와 유체 연통하며, 상기 피스톤을 상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치로 이동시키기 위하여 상기 시일 챔버에 배치된 상기 압력 유체에 의해 상기 피스톤에 가해지는 힘에 대항하여 상기 피스톤을 이동시키도록 상기 실린더에 압력 유체를 선택적으로 공급하는 밸브 기구;를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 용량 조절 장치.
제 18 항에 있어서, 상기 제1 위치와 상기 제2 위치 사이에서 상기 피스톤과 함께 이동가능한 밸브 요소를 더 포함하고 있고, 상기 피스톤이 상기 제2 위치에 있을 때 상기 밸브 요소는 상기 포트를 통한 유동을 방지하기 위하여 상기 밸브 플레이트와 결합하는 것을 특징으로 하는 용량 조절 장치.
제 19 항에 있어서, 상기 밸브 요소는 상기 피스톤에 대해 이동가능한 것을 특징으로 하는 용량 조절 장치.
제 19 항에 있어서, 상기 피스톤이 상기 제2 위치에 도달하기 전에 상기 밸브 요소는 상기 밸브 플레이트와 접촉하는 것을 특징으로 하는 용량 조절 장치.
제 21 항에 있어서, 상기 밸브 요소와 상기 밸브 플레이트 간의 접촉은 상기 피스톤과 상기 밸브 요소 간의 상대 이동을 야기하는 것을 특징으로 하는 용량 조절 장치.
제 22 항에 있어서, 상기 상대 이동은 상기 피스톤이 밸브 플레이트와 결합할 때까지 일어나는 것을 특징으로 하는 용량 조절 장치.
제 18 항에 있어서, 상기 시일은 상기 실린더에 대해 고정되는 것을 특징으로 하는 용량 조절 장치.
제 18 항에 있어서, 상기 압력 유체는 컴프레서로부터 받아들이는 배출 압력 가스인 것을 특징으로 하는 용량 조절 장치.
제 18 항에 있어서, 상기 피스톤의 내부 체적을 상기 시일 챔버와 유체 연통시키기 위하여 상기 피스톤을 관통하여 형성된 주입 포트 더 포함하고 있고, 상기 시일 챔버는 상기 주입 포트를 통하여 상기 내부 체적에 압력 유체를 공급하는 것을 특징으로 하는 용량 조절 장치.
제 26 항에 있어서, 상기 피스톤내에 미끄럼이동 가능하게 지지되고, 상기 내부 체적에 배치된 상기 압력 유체에 의해서 상기 피스톤의 제1 단부 쪽으로 이동되는 밸브 요소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용량 조절 장치.
제 18 항에 있어서, 상기 밸브 기구는 솔레노이드 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 용량 조절 장치.
제 18 항에 있어서, 상기 피스톤과 솔레노이드 밸브 사이의 유체 연통을 선택적으로 허용하는 체크 밸브를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 용량 조절 장치.
제 18 항에 있어서, 상기 밸브 기구는 격리 시일과 슬레이브 피스톤에 의해 적어도 부분적으로 한정되는 캐비티를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 용량 조절 장치.
제 30 항에 있어서, 공급 구멍이 상기 캐비티와 시스템 흡입 압력 포트 사이에 연통을 제공하는 것을 특징으로 하는 용량 조절 장치.
제 30 항에 있어서, 상기 슬레이브 피스톤을 상승 위치로 바이어스 시키기 위하여 중간 압력이 상기 캐비티에 공급되는 것을 특징으로 하는 용량 조절 장치.
제 32 항에 있어서, 상기 슬레이브 피스톤이 상기 상승 위치에 있을 때 밸브 기구는 진공 포트를 통해 배출 가스를 방출하도록 허용하는 것을 특징으로 하는 용량 조절 장치.
제 18 항에 있어서, 매니폴드의 내부 표면과 상기 피스톤의 외부 표면 사이의 상기 실린더 내에 배치된 챔버를 더 포함하고 있고, 상기 챔버는 상기 밸브 기구와 유체 연통하는 것을 특징으로 하는 용량 조절 장치.
제 34 항에 있어서, 상기 피스톤을 상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치로 이동시키기 위하여 상기 밸브 기구는 상기 챔버에 압력 유체를 선택적으로 공급하는 것을 특징으로 하는 용량 조절 장치.
제 34 항에 있어서, 상기 밸브 기구는 상기 챔버를 선택적으로 통기시켜 상기 시일 챔버 내에 배치된 상기 압력 유체가 상기 피스톤을 상기 제2 위치로부터 상기 제1 위치로 이동시키도록 허용하는 것을 특징으로 하는 용량 조절 장치.
압축 기구;
상기 압축 기구와 결합된 밸브 플레이트;
상기 밸브 플레이트를 통해 상기 압축 기구내로 유동을 허용하는 제1 위치와 상기 밸브 플레이트를 통해 상기 압축 기구내로 유동을 제한하는 제2 위치 사이에서 이동가능한 압력 감응 언로더 밸브;
상기 제1 위치와 상기 제2 위치 사이에서 상기 언로더 밸브를 이동시키도록 작동가능한 제어 밸브;를 포함하고 있으며,
상기 제어 밸브는 상기 제1 위치와 상기 제2 위치 중의 하나의 위치로 상기 언로더 밸브를 이동시키기 위하여 상기 언로더 밸브에 배출 압력 가스를 공급하는 제1 상태와 상기 제1 위치와 상기 제2 위치 중의 다른 하나의 위치로 상기 언로더 밸브를 이동시키기 위하여 상기 언로더 밸브로부터 상기 배출 압력 가스를 통기시키는 제2 상태 사이에서 이동가능한 하나 이상의 압력 감응 밸브 부재를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 용량 조절 장치.
제 37 항에 있어서, 상기 제어 밸브에 상기 배출 압력 가스를 선택적으로 공급하도록 작동가능한 솔레노이드 밸브를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 용량 조절 장치.
제 37 항에 있어서, 상기 하나 이상의 밸브 부재는 밸브 부재를 관통하여 형성된 보어를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 용량 조절 장치.
제 39 항에 있어서, 상기 보어는 상기 밸브 부재를 통하여 뻗어 있으며 상기 배출 압력 가스를 상기 언로더 밸브에 전달하는 것을 특징으로 하는 용량 조절 장치.
제 39 항에 있어서, 상기 밸브 요소가 상기 제2 상태에 있을 때 상기 보어를 통한 유동을 방지하는 볼을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 용량 조절 장치.
제 41 항에 있어서, 상기 볼을 상기 밸브 요소와 결합하게 바이어스 시키며 상기 밸브 요소를 상기 제2 상태로 이동시키기 위하여 상기 볼과 함께 작동하는 바이어스 요소를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 용량 조절 장치.
제 37 항에 있어서, 상기 배출 압력 가스는 상기 언로더 밸브에 도달하기 전에 상기 밸브 부재를 통하여 유동하는 것을 특징으로 하는 용량 조절 장치.
제 37 항에 있어서, 상기 언로더 밸브를 상기 제1 위치로 바이어스 시키기 위하여 상기 밸브 부재는 제1 상태와 제2 상태 중의 하나의 상태로 바이어스 되는 것을 특징으로 하는 용량 조절 장치.
제 37 항에 있어서, 상기 밸브 부재는 상기 배출 압력 가스보다 낮은 압력의 유체 공급원과 유체 연통하는 캐비티를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 용량 조절 장치.
제 45 항에 있어서, 상기 배출 압력 가스가 상기 언로더 밸브로부터 통기될 때 상기 유체는 상기 밸브 요소를 상기 제2 상태로 바이어스 시키는 것을 특징으로 하는 용량 조절 장치.
제 45 항에 있어서, 상기 언로더 밸브와 선택적인 유체 연통을 하고 상기 통기된 배출 압력 가스를 받아들이도록 작동가능한 진공 포트를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 용량 조절 장치.
제 47 항에 있어서, 상기 진공 포트는 상기 유체 공급원보다 낮은 압력인 것을 특징으로 하는 용량 조절 장치.
제 47 항에 있어서, 상기 밸브 요소가 상기 제1 상태에 있을 때 상기 밸브 요소는 상기 진공 포트와 상기 언로더 밸브 사이에 연통을 방지하는 것을 특징으로 하는 용량 조절 장치.
제 37 항에 있어서, 상기 언로더 밸브와 선택적인 유체 연통을 하고 상기 통기된 배출 압력 가스를 받아들이도록 작동가능한 진공 포트를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 용량 조절 장치.
제 50 항에 있어서, 상기 밸브 요소가 상기 제1 상태에 있을 때 상기 밸브 요소는 상기 진공 포트와 상기 언로더 밸브 사이에 연통을 방지하는 것을 특징으로 하는 용량 조절 장치.
제 37 항에 있어서, 상기 압력 감응 언로더 밸브는 상기 제어 밸브와 유체 연통하는 챔버 그리고 상기 챔버내에 미끄럼 이동가능하게 수용되며 상기 제1 위치와 상기 제2 위치 사이에서 이동가능한 피스톤을 포함하고 있고, 상기 피스톤을 상기 제2 위치로 이동시키기 위하여 상기 챔버는 상기 제어 밸브로부터 상기 배출 압력 가스를 선택적으로 받아들이는 것을 특징으로 하는 용량 조절 장치.
챔버에 제어 유체를 선택적으로 제공하는 단계;
상기 제어 유체에 의해 상기 챔버 내에 배치된 피스톤의 제1 단부에 힘을 가하는 단계;
상기 피스톤의 내부 체적에 상기 제어 유체를 제공하는 단계;
디스크를 상기 피스톤의 제2 단부로 이동시키기 위하여 상기 제어 유체에 의해 상기 피스톤 내에 배치된 상기 디스크에 힘을 가하는 단계;
상기 제어 유체의 힘이 작용하는 상태하에서 상기 피스톤 및 상기 디스크를 상기 챔버에 대해 이동시키는 단계;
컴프레서의 밸브 플레이트를 상기 디스크와 접촉시키는 단계;
상기 디스크와 상기 밸브 플레이트의 접촉 후에 상기 컴프레서의 밸브 플레이트와 상기 피스톤의 보디를 접촉시키는 단계를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 용량 조절 방법.
제 53 항에 있어서, 상기 피스톤의 상기 제2 단부로 상기 디스크를 이동시키는 것은 상기 디스크를 상기 제1 단부로부터 상기 피스톤의 반대쪽 단부로 이동시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 용량 조절 방법.
제 53 항에 있어서, 상기 피스톤의 내부 체적에 상기 제어 유체를 제공하는 단계는 상기 피스톤에 형성된 포트를 통하여 상기 유체를 주입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 용량 조절 방법.
제 53 항에 있어서, 제어 챔버에 상기 제어 유체를 선택적으로 제공하는 단계는 상기 컴프레서로부터 배출 압력 가스를 상기 제어 챔버에 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 용량 조절 방법.
제 53 항에 있어서, 제어 챔버에 상기 제어 유체를 선택적으로 제공하는 단계는 솔레노이드 밸브와 압력 감응 밸브 중의 적어도 하나를 작동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 용량 조절 방법.
제 53 항에 있어서, 상기 밸브 플레이트를 상기 디스크와 접촉시키는 단계는 상기 밸브 플레이트의 포트를 통한 유체 연통을 방지하는 것을 특징으로 하는 용량 조절 방법.
제 58 항에 있어서, 상기 포트를 통한 유체 연통을 방지하는 것은 상기 컴프레서의 압축 챔버에 흡입 압력 가스의 연통을 방지하는 것을 특징으로 하는 용량 조절 방법.
제 53 항에 있어서, 제어 챔버로부터 상기 제어 유체를 통기시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용량 조절 방법.
제 60 항에 있어서, 상기 피스톤 및 상기 디스크를 상기 밸브 플레이트로부터 멀어지게 이동시키기 위하여 상기 피스톤의 제어 통로에 압축 가스를 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용량 조절 방법.
제 61 항에 있어서, 상기 제어 통로에 압력 가스를 제공하는 단계는 상기 제어 통로에 배출 압력 가스를 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 용량 조절 방법.
챔버에 제어 유체를 선택적으로 제공하는 단계;
상기 챔버에 대해 제1 방향으로 피스톤을 이동시키기 위하여 상기 제어 유체에 의해 상기 챔버 내에 배치된 피스톤의 제1 단부에 힘을 가하는 단계;
밸브를 개방하고 상기 제어 유체가 상기 피스톤을 통과하도록 허용하기 위하여 상기 피스톤에 형성된 보어를 통해 상기 제어 유체를 인도하는 단계;
컴프레서의 연소 챔버로 흡입 압력 가스의 유동을 허용하는 제1 위치와 상기 컴프레서의 상기 연소 챔버로 흡입 압력 가스의 유동을 방지하는 제2 위치 중의 하나의 위치로 언로더 밸브를 이동시키기 위하여 상기 제어 유체를 상기 언로더 밸브에 연통시키는 단계를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 용량 조절 방법.
제 63 항에 있어서, 상기 밸브를 개방하는 것은 바이어스 부재에 의해 볼에 가해진 힘에 대항하여 상기 볼을 이동시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 용량 조절 방법.
제 63 항에 있어서, 상기 챔버에 제어 유체를 제공하는 단계는 제어 챔버에 배출 압력 가스를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 용량 조절 방법.
제 65 항에 있어서, 상기 배출 압력 가스를 제공하는 단계는 상기 컴프레서로부터 배출 압력 가스를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 용량 조절 방법.
제 63 항에 있어서, 상기 피스톤을 상기 제1 방향으로 충분히 이동시키는 것은 상기 피스톤이 진공 포트를 밀봉시키고 상기 진공 포트와 제어 챔버 사이의 유체 연통을 방지하게 하는 것을 특징으로 하는 용량 조절 방법.
제 63 항에 있어서, 제어 챔버로부터 상기 제어 유체를 방출시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용량 조절 방법.
제 68 항에 있어서, 상기 제어 유체가 상기 제어 챔버로부터 방출될 때 상기 피스톤을 상기 챔버에 대해 제2 방향으로 이동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용량 조절 방법.
제 69 항에 있어서, 상기 피스톤을 상기 제2 방향으로 이동시키는 것은 상기 피스톤과 바이어스 부재의 결합 및 상기 피스톤에 작용하는 압력 유체 중의 적어도 하나에 의해 야기되는 것을 특징으로 하는 용량 조절 방법.
제 63 항에 있어서, 상기 피스톤을 상기 제1 방향과 반대의 제2 방향으로 이동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용량 조절 방법.
제 71 항에 있어서, 상기 피스톤을 상기 제2 방향으로 이동시키는 것은 상기 피스톤과 하나 이상의 바이어스 부재의 결합 및 압력 유체 중의 적어도 하나에 의해 야기되는 것을 특징으로 하는 용량 조절 방법.
제 71 항에 있어서, 상기 피스톤을 상기 제2 방향으로 충분히 이동시키는 것은 진공 포트를 제어 챔버와 유체 연통하도록 하는 것을 특징으로 하는 용량 조절 방법.
제 73 항에 있어서, 일단 상기 진공 포트가 상기 제어 챔버와 유체 연통하게 되면, 상기 제어 챔버와 상기 진공 포트를 통해 상기 언로더 밸브로부터 상기 제어 유체를 방출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용량 조절 방법.