KR20240074869A

KR20240074869A - 동기화 메커니즘을 갖는 상호회전 스크롤 압축기

Info

Publication number: KR20240074869A
Application number: KR1020247015448A
Authority: KR
Inventors: 키릴 엠. 이그나티예프; 미하일 에이. 안티모노프; 로버트 씨. 스토버
Original assignee: 코프랜드 엘피
Priority date: 2021-11-05
Filing date: 2022-10-13
Publication date: 2024-05-28
Also published as: EP4426943A1; US11732713B2; WO2023081001A1; US20230313796A1; US20230145998A1; CN118202149A

Abstract

압축기는 쉘, 제1 압축 부재, 베어링 하우징 및 제2 압축 부재를 포함한다. 제1 압축 부재는 제1 축을 중심으로 쉘에 대해 회전 가능하다. 베어링 하우징은 제1 압축 부재에 결합되고 제1 축을 중심으로 쉘에 대해 회전 가능하다. 베어링 하우징은 그로부터 연장되는 제1 핀을 포함한다. 제2 압축 부재는 제2 축을 중심으로 쉘에 대해 회전 가능하다. 제2 압축 부재는 베이스 플레이트와 아치형의 제1 핀 포켓을 포함한다. 제1 핀 포켓은 베이스 플레이트에 형성되어 제1 핀을 수용한다. 제1 압축 부재는 제1 핀이 제1 핀 포켓의 표면과 체결되는 제1 위치와 제1 핀이 제1 핀 포켓의 표면으로부터 분리되는 제2 위치 사이에서 이동 가능하다.

Description

동기화 메커니즘을 갖는 상호회전 스크롤 압축기

본 개시는 동기화 메커니즘을 갖는 상호회전 스크롤 압축기에 관한 것이다.

<관련 출원에 대한 상호 참조>

본 출원은 2021년 11월 5일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 17/519,721호를 우선권 주장한다. 상기 출원의 전체 개시 사항은 그 인용에 의해 본 출원에 포함된다.

본 섹션은 본 개시 내용과 관련된 배경 정보를 제공하며 반드시 종래 기술인 것은 아니다.

온도 제어 시스템(예를 들어, 열 펌프 시스템, 공조 시스템, 냉동 시스템 등)은 실외 열 교환기, 실내 열 교환기, 실외 열 교환기와 실내 열 교환기 사이에 배치된 팽창 장치, 그리고 실내 열교환기와 실외 열 교환기 사이에 작동유체를 순환시키는 압축기를 구비하는 유체 회로를 포함한다. 압축기가 설치된 온도 제어 시스템이 필요에 따라 냉각 및/또는 가열 효과를 효과적이고 효율적으로 제공할 수 있도록 하려면 압축기의 효율적이고 안정적인 작동이 바람직하다.

이 섹션은 본 개시의 전반적인 개요를 제공하며, 전체 범위 또는 모든 특징에 대한 포괄적인 개시는 아니다.

일 형태에서, 본 개시는 쉘 어셈블리, 제1 압축 부재, 베어링 하우징 및 제2 압축 부재를 포함하는 압축기를 개시한다. 상기 제1 압축 부재는 제1 축을 중심으로 상기 쉘 어셈블리에 대해 회전 가능하다. 상기 베어링 하우징은 상기 제1 압축 부재에 결합되고 상기 제1 축을 중심으로 상기 쉘 어셈블리에 대해 회전 가능하다. 상기 베어링 하우징은 자신으로부터 연장하는 제1 핀을 포함한다. 상기 제2 압축 부재는 상기 제1 축으로부터 이격된 제2 축을 중심으로 상기 쉘 어셈블리에 대해 회전 가능하다(즉, 상기 제1 축과 상기 제2 축은 서로 동일 선상에 있지 않다). 상기 제2 압축 부재는 상기 제1 압축 부재와 협력하여 유체 포켓들을 한정한다. 상기 제2 압축 부재는 베이스 플레이트와 제1 핀 포켓을 포함한다. 상기 제1 핀 포켓은 상기 베이스 플레이트에 형성되어 상기 제1 핀을 수용한다. 상기 제1 압축 부재는 상기 제1 핀이 상기 제1 핀 포켓의 표면과 체결되는 제1 위치와 상기 제1 핀이 상기 제1 핀 포켓의 표면으로부터 분리되는 제2 위치 사이에서 이동 가능하다.

위 단락의 상기 압축기의 일부 구성에서, 상기 제1 핀 포켓은 아치형이고, 상기 제1 핀 포켓의 표면은 제1 원호 중심을 갖는 작동 표면이다. 상기 제1 핀 포켓은 상기 제1 원호 중심으로부터 이격된 제2 원호 중심을 갖는 비작동 표면을 더 포함한다.

위 단락들 중 어느 하나 이상의 단락의 상기 압축기의 일부 구성에서, 상기 작동 표면은 적어도 60도 각도로 걸쳐 있다.

위 단락들 중 어느 하나 이상의 단락의 상기 압축기의 일부 구성에서, 상기 작동 표면은 미리 결정된 각도를 가지고 있다. 상기 미리 결정된 각도는 360도/핀 수로 정의된다.

위 단락들 중 어느 하나 이상의 단락의 상기 압축기의 일부 구성에서, 상기 제1 압축 부재가 상기 제2 위치에 있을 때 상기 제1 핀은 상기 작동 표면과 상기 비작동 표면으로부터 분리된다.

위 단락들 중 어느 하나 이상의 단락의 상기 압축기의 일부 구성에서, 상기 제1 핀 포켓은 상기 작동 표면과 상기 비작동 표면 사이에 배치된 전이 표면을 더 포함한다. 상기 제1 압축 부재는 상기 제1 핀이 상기 전이 표면과 이동식으로 체결되는 제3 위치로 이동 가능하다.

위 단락들 중 어느 하나 이상의 단락의 상기 압축기의 일부 구성에서, 상기 베어링 하우징은 제2 핀을 포함하고, 상기 제2 압축 부재는 상기 베이스 플레이트에 형성된 아치형 제2 핀 포켓을 포함한다. 상기 제2 핀은 상기 제2 핀 포켓을 통해 연장되고, 상기 제1 압축 부재가 상기 제1 위치에 있을 때 상기 제2 핀 포켓의 표면과 분리된다.

위 단락들 중 어느 하나 이상의 단락의 상기 압축기의 일부 구성에서, 상기 제2 핀은 상기 제1 핀에 인접해 있다.

위 단락들 중 어느 하나 이상의 단락의 상기 압축기의 일부 구성에서, 상기 베어링 하우징은 제2 핀을 포함하고, 상기 제2 압축 부재는 상기 베이스 플레이트에 형성된 아치형 제2 핀 포켓을 포함한다. 상기 제2 핀은 상기 제2 핀 포켓을 통해 연장된다.

위 단락들 중 어느 하나 이상의 단락의 상기 압축기의 일부 구성에서, 상기 제2 핀 포켓은 제2 작동 표면, 제2 비작동 표면, 및 상기 제2 작동 표면과 상기 제2 비작동 표면 사이에 배치된 전이 표면을 포함한다. 상기 제2 핀은, 상기 제1 압축 부재가 상기 제1 위치에 있을 때, 상기 전이 표면과 체결된다. 상기 제2 작동 표면은 제3 원호 중심을 가지며 각도가 적어도 60도에 걸쳐 있다.

위 단락들 중 어느 하나 이상의 단락의 상기 압축기의 일부 구성에서, 구동 샤프트는 상기 제1 압축 부재에 결합되며, 상기 구동 샤프트는 제1 및 제2 핀을 각각 수용하여 상기 제1 압축 부재와 베어링을 결합하는 제1 하우징 및 제2 하우징을 포함한다.

위 단락들 중 어느 하나 이상의 단락의 상기 압축기의 일부 구성에서, 상기 제1 핀은 원통형 형상이다.

위 단락들 중 어느 하나 이상의 단락의 상기 압축기의 일부 구성에서, 상기 제1 핀 포켓은 상기 베이스 플레이트의 외경 표면에 형성되고 상기 베이스 플레이트를 통해 연장된다.

위 단락들 중 어느 하나 이상의 단락의 상기 압축기의 일부 구성에서, 상기 제1 핀은 상기 베어링 하우징으로부터 축 방향(예를 들어, 상기 제1 축 및 상기 제2 축에 평행한 방향)으로 연장된다.

위 단락들 중 어느 하나 이상의 단락의 상기 압축기의 일부 구성에서, 상기 구동 샤프트는 상기 제1 압축 부재에 결합되고, 상기 구동 샤프트는 상기 제1 핀을 수용하여 상기 제1 압축 부재와 상기 베어링 하우징을 결합하는 제1 하우징을 포함한다.

다른 형태에서, 본 개시의 압축기는 쉘 어셈블리, 제1 압축 부재, 베어링 하우징, 및 제2 압축 부재를 개시한다. 상기 제1 압축 부재는 제1 축을 중심으로 상기 쉘 어셈블리에 대해 회전 가능하다. 상기 베어링 하우징은 상기 제1 압축 부재에 결합되며 상기 제1 축을 중심으로 상기 쉘 어셈블리에 대해 회전 가능하다. 상기 베어링 하우징은 자신으로부터 연장되는 복수의 핀을 포함한다. 상기 제2 압축 부재는 상기 제1 축으로부터 이격된 제2 축을 중심으로 상기 쉘 어셈블리에 대해 회전 가능하다(즉, 상기 제1 축과 상기 제2 축은 서로 동일 선상에 있지 않다). 상기 제2 압축 부재는 상기 제1 압축 부재와 협력하여 유체 포켓들을 한정한다. 상기 제2 압축 부재는 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트에 형성되고 대응하는 핀을 수용하는 핀 포켓들을 포함한다. 각 핀 포켓에는 작동 표면이 있다. 상기 제1 압축 부재는 상기 복수의 핀 중 단지 하나의 핀이 대응하는 핀 포켓의 작동 표면과 체결되는 제1 위치와 상기 복수의 핀 중 상기 하나의 핀이 대응하는 핀 포켓의 작동 표면에서 분리되는 제2 위치 사이에서 이동 가능하다.

위 단락의 상기 압축기의 일부 구성에서, 각 핀 포켓의 작동 표면은 제1 원호 중심을 구비하고, 각 핀 포켓의 비작동 표면은 제2 원호 중심을 구비한다. 상기 제2 원호 중심은 상기 제1 원호 중심에서 이격되어 있다.

위 단락들 중 어느 하나 이상의 단락의 상기 압축기의 일부 구성에서, 각 핀 포켓은 상기 작동 표면과 상기 비작동 표면 사이에 배치된 전이 표면을 구비한다. 상기 복수의 핀 중 단지 하나의 핀이, 상기 제1 압축 부재가 상기 제1 위치에 있을 때, 대응하는 핀 포켓의 전이 표면에 이동식으로 체결된다.

위 단락들 중 어느 하나 이상의 단락의 상기 압축기의 일부 구성에서, 상기 핀 포켓들은 원주 방향으로 배치되며 상기 베이스 플레이트 주위로 이격되어 있고, 상기 핀들은 원주 방향으로 배치되며 상기 베어링 하우징의 축방향 단부 표면 주위로 이격되어 있다. 상기 핀 포켓들은 아치형이다.

위 단락들 중 어느 하나 이상의 단락의 상기 압축기의 일부 구성에서, 상기 핀 포켓들은 상기 베이스 플레이트의 외경 표면에 형성되며 상기 베이스 플레이트를 통해 연장된다.

또 다른 형태에서, 본 개시의 압축기는 쉘 어셈블리, 제1 압축 부재, 제2 압축 부재 및 핀을 개시한다. 상기 제1 압축 부재는 제1 축을 중심으로 상기 쉘 어셈블리에 대해 회전 가능하다. 상기 제2 압축 부재는 상기 제1 축으로부터 이격된 제2 축을 중심으로 상기 쉘 어셈블리에 대해 회전 가능하다. 상기 제2 압축 부재는 상기 제1 압축 부재와 협력하여 유체 포켓들을 한정한다. 상기 제2 압축 부재는 베이스 플레이트와 아치형 핀 포켓을 포함한다. 상기 핀 포켓은 상기 베이스 플레이트에 형성되어 있다. 상기 핀은 상기 제1 압축 부재에 결합되며 상기 핀 포켓에 수용된다. 상기 제1 압축 부재는 상기 핀이 상기 핀 포켓의 표면과 체결되는 제1 위치와 상기 핀이 상기 핀 포켓의 표면으로부터 분리되는 제2 위치 사이에서 이동 가능하다.

위 단락의 상기 압축기의 일부 구성에서, 상기 핀 포켓의 표면은 제1 원호 중심을 갖는 작동 표면이다. 상기 핀 포켓은 상기 제1 원호 중심으로부터 이격된 제2 원호 중심을 갖는 비작동 표면을 더 포함한다.

위 단락들 중 어느 하나 이상의 단락의 상기 압축기의 일부 구성에서, 상기 핀은 상기 제1 압축 부재가 상기 제2 위치에 있을 때 상기 작동 표면과 상기 비작동 표면으로부터 분리된다.

위 단락들 중 어느 하나 이상의 단락의 상기 압축기의 일부 구성에서, 상기 핀 포켓은 상기 작동 표면과 상기 비작동 표면 사이에 배치된 전이 표면을 더 포함한다. 상기 제1 압축 부재는 상기 핀이 상기 전이 표면과 체결되는 제3 위치로 이동 가능하다.

위 단락들 중 어느 하나 이상의 단락의 상기 압축기의 일부 구성에서, 상기 베어링 하우징은 상기 핀을 통해 상기 제1 압축 부재에 결합되고 상기 제1 축을 중심으로 상기 쉘 어셈블리에 대해 회전 가능하다.

본 개시의 적용 가능성의 추가 영역은 본 명세서에 제공된 설명으로부터 명백해질 것이다. 본 섹션의 개시 내용 및 구체적인 예들은 단지 설명을 위한 것이며 본 개시의 범위를 제한하려는 것이 아니다.

본 명세서에 설명된 도면들은 단지 선택된 실시예들을 예시하기 위한 것이며 모든 가능한 구현이 아니며 본 개시의 범위를 제한하려는 의도가 아니다.
도 1은 본 개시의 원리에 따른 압축기의 단면도이다.
도 2는 도 1의 압축기의 부분 단면도이다.
도 3은 도 1의 압축기의 압축 메커니즘과 베어링 하우징의 분해도이다.
도 4는 도 1의 선 4-4를 따라 취한 압축기의 단면도이다. 그리고
도 5는 도 4의 영역 5로 표시된 압축기 부분의 확대도이다.
대응하는 참조 번호는 도면의 여러 도 전체에 걸쳐 대응하는 부분을 나타낸다.

예시적인 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 더욱 완전하게 설명될 것이다.

예시적인 실시예들은 본 개시가 완전해 지고 당 분야에 통상적 지식을 가진 자에게 그 범위를 완전히 전달하도록 제공된다. 다수의 특정한 세부 사항은 본 개시의 실시 예들의 완전한 이해를 제공하기 위해, 특정한 부품(component), 장치 및 방법의 예들로 주어진다. 당 분야에 통상적 지식을 가진 자는 특정한 세부 사항이 채택될 필요가 없고, 예시적인 실시 예들이 다수의 서로 다른 형태로 실시될 수 있고 양자는 본 발명 개시의 범위를 한정하는 것으로 해석될 수도 없음을 분명히 알 것이다. 어떤 예시적인 실시 예들에서, 주지의 공정, 주지의 장치 구조 및 주지의 기술은 상세하게 설명되지 않는다.

본 출원 명세서에 사용된 용어는 특정한 예시적인 실시예를 설명하기 위한 목적으로 사용될 뿐이며 한정적인 의도가 없다. 본 출원 명세서에 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 명확하게 달리 언급하지 않는 한 복수 형태도 마찬가지로 포함하는 것으로 의도될 수 있다. 용어, "포함하다", "포함하는", "구비하는" 및 "가지는"은 포괄의 의미로서, 언급된 특징, 정수, 단계, 작동, 요소(element) 및/또는 부품이 존재한다는 것을 나타내나, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 작동, 요소, 부품 및/또는 이들의 그룹이 존재하거나 추가되는 경우를 배제하지 않는다. 본 출원 명세서에 설명된 단계, 공정, 및 작동은 실행 순서가 구체적으로 식별되지 않는 한 논의되거나 도시된 특정한 순서로 반드시 실행할 필요가 있는 것으로 해석되지 않는다. 또한, 부가적이거나 대안적인 단계가 채택될 수 있음도 명확하다.

하나의 요소 또는 층이 다른 요소 또는 층 "위에", "체결된"(engaged), "연결된" 또는 "결합된" 것으로 지칭된 경우, 이는 다른 요소 또는 층에 직접적으로 바로 위에 있거나, 체결되거나, 연결되거나 결합된 것일 수 있거나 중간 요소 또는 층이 존재할 수 있다. 반면, 하나의 요소가 다른 요소 또는 층의 "직접적으로 위에", "직접적으로 체결된", "직접적으로 연결된" 또는 "직접적으로 결합된" 것으로 지칭된 경우, 중간 요소 또는 층이 없을 수 있다. 요소들 간의 관계를 설명하기 위해 사용된 다른 단어들은 유사한 방식으로 해석되어야 한다(예들 들어, "사이에" vs. "직접적으로 사이에", "인접하여" vs. "직접적으로 인접하여" 등). 본 출원 명세서에 사용된 바와 같이 용어 "및/또는"은 관련하여 열거된 항목들 중 하나 이상의 임의 조합 및 모든 조합을 포함한다.

본 출원 명세서에서, 제1, 제2, 제3 등의 용어는 다양한 요소, 구성요소, 영역, 층 및/또는 섹션을 설명하기 위해 사용될 수 있으나, 이러한 요소, 구성요소, 영역, 층 및/또는 섹션은 이러한 용어에 의해 한정되지 않아야 한다. 이러한 용어는 하나의 요소, 구성요소, 영역, 층 또는 섹션을 다른 요소, 구성요소, 영역, 층 또는 섹션으로부터 구별하기 위한 용도로만 사용될 수 있다. "제1", "제2" 및 다른 숫자 관련 용어와 같은 용어는 문맥으로 명백하게 지시되지 않는 한 서열 또는 순서를 암시하지 않는다. 그러므로 이하에 논의되는 제1 요소, 제1 구성요소, 제1 영역, 제1층 또는 제1 섹션은 예시적인 실시 예들의 교시를 벗어나지 않고 제2 요소, 제2 구성요소, 제2 영역, 제2 층 또는 제2 섹션을 지칭할 수 있다.

"내부", "외부", "아래쪽", "아래에", "하부", "위(쪽)에", "상부" 등과 같은 공간 관련 용어는 하나의 요소 또는 특징이 도면에 도시된 다른 요소(들) 또는 특징(들)에 대하여 갖는 관계를 용이하게 설명하기 위해 본 출원 명세서에 사용될 수 있다. 공간 관련 용어는 도면에 표시된 배향(orientation)에 더하여, 사용 또는 작동 시 장치의 다른 배향을 포함하는 것으로 의도될 수 있다. 예를 들어, 도면에서 장치가 뒤집어 져 있는 경우, 다른 요소 또는 특징의 "아래에" 또는 "아래쪽에"로 설명된 요소는 다른 요소 또는 특징의 "위"가 된다. 그러므로 "아래에"라는 예시적 용어는 아래와 위, 양 방향을 모두 포함할 수 있다. 장치는 다른 방식으로 배향될 수 있고(90도 회전 또는 다른 방향으로), 본 출원 명세서에 사용된 공간 관련 설명도 그에 따라 해석될 수 있다.

도 1을 참조하면, 압축기(10)가 제공되며 상기 압축기(10)는 밀폐형 쉘 어셈블리(hermetic shell assembly)(12), 베어링 하우징 어셈블리(bearing housing assembly)(14), 모터 어셈블리(motor assembly)(16) 및 압축 메커니즘(compression mechanism)(18)을 포함할 수 있다.

쉘 어셈블리(12)는 전반적으로 압축기 하우징을 형성할 수 있고, 원통형 쉘(22), 쉘(22)의 일 단부에 있는 제1 단부 캡(end cap)(24), 파티션(partition)(25), 그리고 쉘(22)의 다른 단부에 있는 제2 단부 캡(26)을 포함할 수 있다. 쉘(22)과 제1 단부 캡(24)은 협력하여(함께) 흡입 압력 챔버(suction-pressure chamber)(30)를 한정(define)(형성)한다. 흡입 가스 입구 피팅(suction gas inlet fitting)(32)은 제1 단부 캡(24)의 개구(opening)에서 쉘 어셈블리(12)에 부착될 수 있다. 흡입 압력 작동 유체(즉, 저압 작동 유체)는, 압축을 위해, 흡입 가스 입구 피팅(32)을 통해 압축 메커니즘(18)으로 흡입되될 수 있습니다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 파티션(25)과 제2 단부 캡(26)은 협력하여 배출 압력 챔버(discharge-pressure chamber)(33)를 한정할 수 있다. 파티션(25)은 흡입 압력 챔버(30)와 배출 압력 챔버(33)를 분리할 수 있다. 배출 가스 출구 피팅(34)은 제2 단부 캡(26)의 다른 개구에서 쉘 어셈블리(12)에 부착될 수 있고, 배출 압력 챔버(33)와 연통할 수 있다. 배출 압력 작동 유체(즉, 흡입 압력보다 더 높은 압력의 작동 유체)는 압축 메커니즘(18)에 의해 배출되고 배출 압력 챔버(33)로 흐를 수 있다. 배출 압력 챔버(33) 내의 배출 압력 작동 유체는 배출 가스 출구 피팅(34)을 통해 압축기(10)에서 배출될 수 있다. 일부 구성에서, 배출 밸브(예를 들어, 체크 밸브)가 배출 가스 출구 피팅(34) 내에 또는 인접하게 배치될 수 있고, 유체가 배출 가스 출구 피팅(34)을 통해 배출 압력 챔버(33)를 빠져나가게 하고 배출 가스 출구 피팅(34)을 통해 배출 압력 챔버(33)로 유입되는 것을 방지한다.

베어링 하우징 어셈블리(14)는 흡입 압력 챔버(30) 내에 배치될 수 있고 주 베어링 하우징(main bearing housing)(38) 및 베어링(40)을 포함할 수 있다. 주 베어링 하우징(38)은 내부에 베어링(40)을 수용할 수 있다. 베어링(40)은 롤링 요소 베어링 또는 임의의 다른 적합한 유형의 베어링일 수 있다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 주 베어링 하우징(38)은, 자신의 축방향 단부 표면(42)으로부터 축방향으로 연장되는 복수의 원통형 핀(41)을 포함할 수 있다. 핀(41)들은 서로 이격될 수 있고, 주 베어링 하우징(38)의 축방향 단부 표면(42)에 원주 방향을 따라(circumerentially) 배치될 수 있다. 각각의 핀(41)은 근위 단부(proximal end)(43) 및 원위 단부(distal end)(44)를 가질 수 있다. 근위 단부(43)는 주 베어링 하우징(38)의 축방향 단부 표면(42)으로부터 연장될 수 있다. 원위 단부(44)는, 주 베어링 하우징(38)이 구동 샤프트(drive shaft)(46)에 결합되도록, 구동 샤프트(46)에 결합될 수 있다. 일부 구성에서, 핀(41)들은, 주 베어링 하우징(38)의 축방향 단부 표면(42)과 일체로 형성되는 대신에, 나사산 방식(thread) 또는 압입(press-fit)을 통해 주 베어링 하우징(38)의 축방향 단부 표면(42)에 부착되는 별개의 부품일 수 있다.

모터 어셈블리(16)는 흡입 압력 챔버(30) 내에 배치될 수 있고 모터 고정자(52) 및 회전자(54)를 포함할 수 있다. 모터 고정자(52)는 쉘(22)에 부착될 수 있다(예를 들어, 압입, 고정봉(staking) 및/또는 용접(welding)을 통해). 회전자(54)는 구동 샤프트(46)에 부착될 수 있다(예를 들어, 압입, 고정봉 및/또는 용접을 통해). 구동 샤프트(46)는 회전자(54)에 의해 구동될 수 있고 쉘 어셈블리(12)에 대한 상대 회전을 위해 베어링(59)에 의해 지지될 수 있다. 베어링(59)은 쉘 어셈블리(12)의 제1 단부 캡(24)에 고정될 수 있다. 일부 구성에서 모터 어셈블리(16)는 가변 속도 모터이다. 다른 구성에서, 모터 어셈블리(16)는 다중 속도 모터 또는 고정 속도 모터일 수 있다.

구동 샤프트(46)는 구동 샤프트 섹션(56)과 허브 섹션(58)을 포함할 수 있다. 구동 샤프트 섹션(56)은 흡입 통로(suction passage)(62)를 포함할 수 있다. 흡입 통로(62)는 흡입 가스 입구 피팅(32)과 압축 메커니즘(18) 사이에 유체 연통을 제공한다. 흡입 통로(62)의 입구(65)는, 흡입 가스 입구 피팅(32)에 인접한 구동 샤프트 섹션(56)의 제1 단부(67)에 또는 그 근처에 배치될 수 있다. 흡입 통로(62)의 출구(66)는 압축 메커니즘(18)에 인접한 구동 샤프트 섹션(56)의 흡입 통로(62)의 제2 단부(69)에 또는 그 근처에 배치될 수 있다.

허브 섹션(58)은 구동 샤프트 섹션(56)의 제2 단부(69)로부터 연장될 수 있고, 제1 부분(70), 제2 부분(72) 및 플랜지(74)를 포함할 수 있다. 제1 부분(70)은 제2 단부(69)로부터 반경 방향(radial direction)(구동 샤프트(46)의 회전축(A1)에 수직인 방향)으로 연장된다. 제2 부분(72)은 제1 부분(70)의 주연부(periphery)로부터 축방향(구동 샤프트(46)의 회전축(A1)에 평행한 방향)으로 연장된다. 플랜지(74)는 제2 부분(72)의 단부로부터 반경방향으로 연장되며, 복수의 핀 하우징(75)을 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 핀 하우징(75)들은 서로 이격되어 플랜지(74) 주위에 원주방향으로 배치된다. 주 베어링 하우징(38)으로부터 연장되는 각각의 핀(41)은 대응하는 핀 하우징(75)에 수용되어, 주 베어링 하우징(38)과 구동 샤프트(46)을 서로 결합시킨다. 이러한 방식으로, 구동 샤프트(46)의 회전은, 구동 샤프트(46)의 회전축(A1)을 중심으로 주 베어링 하우징(38)의 상응하는 회전을 야기한다.

압축 메커니즘(18)은 흡입 압력 챔버(30) 내에 배치될 수 있다. 압축 메커니즘(18)은 제1 압축 부재와 제2 압축 부재를 포함할 수 있고 이들은 협력하여(함께) 그 사이에 유체 포켓들(즉, 압축 포켓들)을 한정한다. 예를 들어, 압축 메커니즘(18)은 제1 압축 부재가 제1 스크롤 부재(즉, 구동 스크롤 부재)(76)이고 제2 압축 부재가 제2 스크롤 부재(즉, 종동 스크롤 부재)(78)인 상호회전 스크롤 압축 메커니즘(co-rotating scroll compression mechanism)일 수 있다.

제1 스크롤 부재(76)는 제1 단부 플레이트(80)와 제1 단부 플레이트(80)로부터 연장되는 제1 나선형 랩(spiral wrap)(82)을 포함할 수 있다. 제1 단부 플레이트(80)는, 허브 섹션(58)이 제1 나선형 랩(82)을 둘러싸도록, 구동 샤프트(46)의 허브 섹션(58) 내에 배치되고 고정된다. 일부 구성에서, 제1 스크롤 부재(76) 및 구동 샤프트(46)는 서로 고정된 2개의 개별 부품이 아니라, 단일 부품일 수 있다. 제1 단부 플레이트(80)는 반경방향으로 연장되는 통로(84a)와 축방향으로 연장되는 통로(84b)를 포함할 수 있다. 반경방향 연장 통로(84a)는 제1 단부 플레이트(80)에 형성되고, 제1 단부 플레이트(80)의 중앙 영역으로부터 축방향 연장 통로(84b)까지 연장된다. 축방향 연장 통로(84b)는 반경방향 연장 통로(84a)의 단부로부터 제1 스크롤 부재(76)의 흡입 입구(85)까지 연장된다. 이러한 방식으로, 흡입 통로(62)를 통해 흐르는 흡입 가스는 통로(84a, 84b)를 통해 흐르고 그리고 흡입 입구(85)를 통해 유체 포켓들의 최외측 포켓 내로 흐른다. 통로(84a, 84b)를 통해 흐르는 흡입 가스의 일부는 흡입 압력 챔버(30)로 빠져나갈 수 있다.

제2 스크롤 부재(78)는 회전축(A1)에 평행하고 회전축(A1)으로부터 오프셋된 제2 회전축(A2)을 한정한다. 제2 스크롤 부재(78)는 제2 단부 플레이트(86), 제2 단부 플레이트(86)의 일측에서 연장되는 원통형 허브(88), 및 제2 단부 플레이트(86)의 반대측에서 연장되는 제2 나선형 랩(90)을 포함할 수 있다. 베어링 지지부재(92)(예를 들어, 배출 통로(93)를 갖는 일반적으로 원통형 샤프트 또는 몸체(body))는 파티션(25)에 대해 고정되며, 적어도 부분적으로 배출 압력 챔버(33) 내로 연장되는 제1 단부(94) 및 베어링(40)을 통해 허브(88) 내로 연장되는 제2 단부(96)를 포함한다(베어링(40) 및 허브(88)는 흡입 압력 챔버(30) 내에 배치된다). 배출 통로(93)는 베어링 지지부재(92)를 통해(즉, 제1 및 제2 단부(94, 96)를 통해) 축방향으로 연장되고, 압축 메커니즘(18)과 배출 압력 챔버(33) 사이에 유체 연통을 제공한다. 제2 스크롤 부재(78)의 허브(88)는, 허브(88)와 베어링 지지부재(92) 사이에 위치된 베어링(98)(예를 들어 니들 베어링)에 의해 회전 가능하게 지지된다.

밀봉 어셈블리(sealing assembly)(102)는 주 베어링 하우징(38) 내에 배치되고 하우징(104) 및 밀봉부재(106)를 포함한다. 하우징(104)은, 자신의 외경 표면(outer diametrical surface)(107)이 주 베어링 하우징(38)의 내경 표면(inner diametrical surface)(108)과 밀봉식으로 체결되도록, 주 베어링 하우징(38) 내에 압입 끼워맞춤 결합된다. 밀봉부재(106)는 하우징(104) 내에 배치되고 베어링 지지부재(92)의 외경 표면(109)과 밀봉 체결된다. 이 같은 방식으로 인해, 압축 메커니즘(18)의 유체 포켓들에서 배출된 유체가 베어링(40)과 흡입 챔버(30)로 흐르는 것이 방지된다.

제1 및 제2 나선형 랩(82, 90)은 서로 맞물려(intermeshed) 그 사이에 복수의 유체 포켓(즉, 압축 포켓)을 형성한다. 회전축(A1)을 중심으로 한 제1 스크롤 부재(76)의 회전과 제2 회전축(A2)을 중심으로 한 제2 스크롤 부재(78)의 회전은 유체 포켓들이 반경방향 외측 위치에서 반경방향 내측 위치로 이동할 때 크기가 감소하게 하며, 이에 따라 작동유체를 흡입 압력에서 배출 압력으로 압축한다.

제2 단부 플레이트(86)는 제1 단부 플레이트(80)와 주 베어링 하우징(38) 사이에 축방향으로 배치될 수 있다. 환형 밀봉부(annular seal)(110)들이 주 베어링 하우징(38)의 축방향 단부 표면(42)에 형성된 홈(111) 내에 배치될 수 있고, 환형 바이어싱 챔버(annular biasing chamber)(112)를 형성하기 위해 제2 단부 플레이트(86)에 밀봉식으로 그리고 활주식으로(slidably) 체결된다. 환형 밀봉부(110)는, 주 베어링 하우징(38)과 제2 스크롤 부재(78) 사이의 상대 이동을 허용하면서도, 바이어싱 챔버(112)를 흡입 압력 챔버(30) 및 배출 가스로부터 밀봉된 상태로 유지한다. 제2 단부 플레이트(86)는 중간 압력 압축 포켓과 바이어싱 챔버(112) 사이에 유체 연통을 제공하는 바이어싱 통로(미도시)를 포함할 수 있다.

[0062]

제2 단부 플레이트(86)는 배출 통로(114)와, 복수의 아치형 핀 포켓 또는 스캘럽(scallop)(116)을 포함할 수 있다(도 3-5). 배출 통로(114)는 제2 단부 플레이트(86)를 통해 연장되며, 유체 포켓들 중 반경방향 가장 안쪽에 있는 유체 포켓과 배출 가스 출구 피팅(34) 사이에 (베어링 지지부재(92)의 통로(93)를 통해) 유체 연통을 제공한다. 배출 밸브(예를 들어, 리드 밸브 또는 다른 체크 밸브)는 배출 통로(114) 내에 또는 인접하게 또는 베어링 지지부재(92)의 단부(94)에 배치될 수 있다. 배출 밸브는, 작동 유체가 압축 메커니즘(18)으로부터 배출되어 배출 통로를 통해 베어링 지지부재(92) 내로 유입되는 것은 허용하고, 베어링 지지부재(92) 내의 작동 유체가 압축 메커니즘(18)으로 다시 흐르는 것을 방지한다. 배출 통로(114)로부터 흐르는 배출 가스의 일부는 베어링 지지부재(92)의 통로를 통해 배출 압력 챔버(33) 내로 흘러 배출 가스 출구 피팅(34)을 통해 압축기(10) 밖으로 배출된다. 배출 통로(114)로부터 흐르는 배출 가스의 또 다른 부분은 베어링 지지부재(92)의 제2 단부(96) 주위로 유동하여 베어링(98)을 통해 흐르고 허브(88)와 베어링 하우징(38) 사이에 반경방향으로 형성된 포켓(115) 안으로 흐를 수 있다. 이러한 방식으로, 포켓(115) 내의 가스와 바이어싱 챔버(112)의 중간 작동유체가 제2 스크롤 부재(78)를 제1 스크롤 부재(76) 쪽으로 축방향으로 바이어싱한다.

핀 포켓(116)들과 핀(41)들은 동기화 메커니즘을 형성한다. 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 핀 포켓(116)들은 서로 이격되어 제2 단부 플레이트(86)의 외경 표면(117)에 형성될 수 있다. 핀 포켓(116)들은 또한 제2 단부 플레이트(86) 주위에 배치될 수도 있고 주 베어링 하우징(38)의 대응하는 핀(41)을 수용할 수 있다(각 핀(41)은 제2 단부 플레이트(86)에 형성된 대응하는 핀 포켓(116)을 통해 연장된다). 도 5에 도시된 바와 같이, 각각의 핀 포켓(116)은 작동 표면(working surface)(118), 비작동 표면(non-working surface)(120) 및 전이 표면(transition surface)(122)을 한정한다.

작동 표면(118)은 제1 원호 중심(arc center)(X)을 갖는다. 작동 표면(118)은 각도 A 만큼 걸쳐있다. 일부 구성에서, 각도 A는 적어도 60도 이다. 작동 표면(118)은 360/Npin (Npin은 핀의 개수)으로 정의되는 각도 A 만큼 걸쳐있다. 각 핀(41)은, 제1 스크롤 부재(76)의 회전의 일부 동안 대응하는 작동 표면(118)과 체결되도록 구성되며, 이는 구동 샤프트(46)로부터의 에너지가 제2 스크롤 부재(78)로 전달되도록 하여 제2 스크롤 부재(78)를 제2 회전축(A2)을 중심으로 회전시킨다. 예를 들어, 도면들에 도시된 실시예에서, 6개의 핀(41) 중 하나의 핀(41a)은 임의의 주어진 시간에 대응하는 작동 표면(118)과 체결되도록 구성된다(다른 핀(41)들은 대응하는 작동 표면(118)으로부터 분리된다). 이러한 방식으로, 압축기(10)는 반경방향 순응성(radial compliance)(즉, 회전축(A2)에 대한 회전축(A1)의 상대적 변위)을 제공한다.

비작동 표면(120)은 제1 원호 중심(X)으로부터 이격된 제2 원호 중심(Y)을 갖는다. 각각의 핀(41)은 핀 포켓(116) 내에서의 이동 경로 동안 대응하는 비작동 표면(120)으로부터 이격된다(구동 샤프트(46)와 베어링 하우징(38)이 제1 회전축(A1)을 중심으로 회전할 때 핀(41)은 비작동 핀(41)은 비작동 표면(120)과 체결되지 않는다). 전이 표면(122)은 작동 표면(118)과 비작동 표면(120) 사이에 배치된다. 각각의 핀(41)은, 대응하는 작동 표면(118)과 체결된 후 그리고 제2 단부 플레이트(86)로부터 분리되기 전에, 대응하는 전이 표면(122)에 이동식으로 체결되도록 구성된다. 하나의 핀(41)이 대응하는 전이 표면(122)과 체결될 때, 인접한 핀(41)은 대응하는 작동 표면(118)과 체결된다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 인접한 핀(41a)이 대응하는 작동 표면(188)과 체결되면 핀(41b)은 대응하는 전이 표면(122)과 체결된다. 구동 샤프트(46)가 더 회전하는 동안, 핀(41a)이 대응하는 작동 표면(118)을 횡단할 때 핀(41b)은 대응하는 전이 표면(122)에서 분리될 것이다.

본 발명의 압축기(10)의 이점 중 하나는 핀(41)이 제2 단부 플레이트(86)와 체결되어 제2 스크롤 부재(78)를 회전시키면서 여전히 반경방향 순응성을 제공하도록 구성된다는 점이다.

전술한 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제공되었다. 이는 포괄적인 것이 아니며 본 개시를 제한하는 것이 아니다. 특정 실시예의 개별 요소 또는 특징이 당해 특정 실시예를 제한하지 않으며, 적용가능하다면 대체될 수 있고 설령 구체적으로 도시되고 설명되지 않았더라도 선택된 실시에 사용될 수 있다. 동일한 것이 또한 많은 다양한 방식으로 변경될 수 있다. 이 같은 변경은 본 개시에서 벗어나는 것으로 간주되어서는 안되며 모든 변형은 본 개시의 범위 내에 포함된다.

Claims

쉘 어셈블리;
제1 축을 중심으로 상기 쉘 어셈블리에 대해 회전 가능한, 제1 압축 부재;
상기 제1 압축 부재에 결합되고, 상기 제1 축을 중심으로 상기 쉘 어셈블리에 대해 회전 가능하고, 제1 핀을 포함하는, 베어링 하우징;
상기 제1 축으로부터 이격된 제2 축을 중심으로 상기 쉘 어셈블리에 대해 회전 가능하고, 상기 제1 압축 부재와 협력하여 유체 포켓들을 한정하고, 베이스 플레이트와 상기 베이스 플레이트에 형성되어 상기 제1 핀을 수용하는 제1 핀 포켓을 포함하는, 제2 압축 부재를 포함하며;
상기 제1 압축 부재는 상기 제1 핀이 상기 제1 핀 포켓의 표면과 체결되는 제1 위치와 상기 제1 핀이 상기 제1 핀 포켓의 표면으로부터 분리되는 제2 위치 사이에서 이동 가능한,
압축기.
제1항에 있어서,
상기 제1 핀 포켓은 아치형이고, 상기 제1 핀 포켓의 표면은 제1 원호 중심을 갖는 작동 표면이고,
상기 제1 핀 포켓은 상기 제1 원호 중심으로부터 이격된 제2 원호 중심을 갖는 비작동 표면을 더 포함하는,
압축기.
제2항에 있어서,
상기 작동 표면은 미리 결정된 각도에 걸쳐있고, 상기 미리 결정된 각도는 360도/핀들의 수로 정의되는,
압축기.
제2항에 있어서,
상기 제1 압축 부재가 상기 제2 위치에 있을 때 상기 제1 핀은 상기 작동 표면과 상기 비작동 표면에서 분리되는,
압축기.
제2항에 있어서,
상기 제1 핀 포켓은 상기 작동 표면과 상기 비작동 표면 사이에 배치된 전이 표면을 더 포함하고,
상기 제1 압축 부재는 상기 제1 핀이 상기 전이 표면과 이동식으로 체결되는 제3 위치로 이동 가능한,
압축기.
제2항에 있어서,
상기 베어링 하우징은 제2 핀을 포함하고, 상기 제2 압축 부재는 상기 베이스 플레이트에 형성된 아치형 제2 핀 포켓을 포함하고, 상기 제2 핀은 상기 제2 핀 포켓을 통해 연장되며,
상기 제2 핀 포켓은 제3 원호 중심을 갖는 제2 작동 표면, 제2 비작동 표면, 그리고 상기 제2 작동 표면과 상기 제2 비작동 표면 사이에 배치된 전이 표면을 포함하고, 상기 제2 핀은 상기 제1 압축 부재가 상기 제1 위치에 있을 때 상기 전이 표면과 체결되는,
압축기.
제6항에 있어서,
상기 제2 핀은 상기 제1 핀에 인접해 있는,
압축기.
제6항에 있어서,
상기 압축기는 구동 샤프트를 더 포함하며,
상기 구동 샤프트는 상기 제1 압축 부재에 결합되고, 상기 구동 샤프트는 대응하는 제1 및 제2 핀을 수용하여 상기 제1 압축 부재와 베어링을 결합하는 제1 하우징 및 제2 하우징을 포함하는,
압축기.
제1항에 있어서,
상기 제1 핀 포켓은 상기 베이스 플레이트의 외경 표면에 형성되는,
압축기.
제1항에 있어서,
상기 압축기는 구동 샤프트를 더 포함하며,
상기 구동 샤프트는 상기 제1 압축 부재에 결합되고, 상기 구동 샤프트는 상기 제1 핀을 수용하여 상기 제1 압축 부재와 베어링을 결합하는 제1 하우징을 포함하는,
압축기.
쉘 어셈블리, 제1 압축 부재, 베어링 하우징, 및 제2 압축 부재를 포함하는 압축기이며,
상기 제1 압축 부재는 제1 축을 중심으로 상기 쉘 어셈블리에 대해 회전 가능하고;
상기 베어링 하우징은 상기 제1 압축 부재에 결합되고, 상기 제1 축을 중심으로 상기 쉘 어셈블리에 대해 회전 가능하며, 상기 베어링 하우징은 자신으로부터 연장되는 복수의 핀을 포함하고;
상기 제2 압축 부재는 상기 제1 축으로부터 이격된 제2 축을 중심으로 상기 쉘 어셈블리에 대해 회전 가능하고, 상기 제2 압축 부재는 상기 제1 압축 부재와 협력하여 유체 포켓들을 한정하고, 상기 제2 압축 부재는 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트에 형성되고 대응하는 핀을 수용하는 핀 포켓들을 포함하고, 각 핀 포켓은 작동 표면을 구비하며;
상기 제1 압축 부재는 상기 복수의 핀 중 단지 하나의 핀이 대응하는 핀 포켓의 작동 표면과 체결되는 제1 위치와 상기 복수의 핀 중 상기 하나의 핀이 대응하는 핀 포켓의 작동 표면에서 분리되는 제2 위치 사이에서 이동 가능한,
압축기.
제11항에 있어서,
각 핀 포켓의 작동 표면은 제1 원호 중심을 구비하고, 각 핀 포켓의 비작동 표면은 제2 원호 중심을 구비하며, 상기 제2 원호 중심은 상기 제1 원호 중심에서 이격되어 있는,
압축기.
제12항에 있어서,
각 핀 포켓은 상기 작동 표면과 상기 비작동 표면 사이에 배치된 전이 표면을 구비하며,
상기 복수의 핀 중 단지 하나의 핀이, 상기 제1 압축 부재가 상기 제1 위치에 있을 때, 대응하는 핀 포켓의 전이 표면에 체결되는,
압축기.
제11항에 있어서,
상기 핀 포켓들은 원주 방향으로 배치되고 상기 베이스 플레이트 주위로 이격되어 있고, 상기 핀들은 원주 방향으로 배치되고 상기 베어링 하우징의 축방향 단부 표면 주위로 이격되어 있으며,
상기 핀 포켓들은 아치형이고 상기 베이스 플레이트의 외경 표면에 형성되고 상기 베이스 플레이트를 통해 연장되는,
압축기.
쉘 어셈블리, 제1 압축 부재, 제2 압축 부재 및 핀을 포함하는 압축기이며,
상기 제1 압축 부재는 제1 축을 중심으로 상기 쉘 어셈블리에 대해 회전 가능하고;
상기 제2 압축 부재는 상기 제1 축으로부터 이격된 제2 축을 중심으로 상기 쉘 어셈블리에 대해 회전 가능하고, 상기 제2 압축 부재는 상기 제1 압축 부재와 협력하여 유체 포켓들을 한정하고, 상기 제2 압축 부재는 베이스 플레이트와 상기 베이스 플레이트에 형성된 아치형 핀 포켓을 포함하며;
상기 핀은 상기 제1 압축 부재에 결합되며 상기 핀 포켓에 수용되고;
상기 제1 압축 부재는 상기 핀이 상기 핀 포켓의 표면과 체결되는 제1 위치와 상기 핀이 상기 핀 포켓의 표면으로부터 분리되는 제2 위치 사이에서 이동 가능한,
압축기
제15항에 있어서,
상기 핀 포켓의 표면은 제1 원호 중심을 갖는 작동 표면이고,
상기 핀 포켓은 상기 제1 원호 중심으로부터 이격된 제2 원호 중심을 갖는 비작동 표면을 더 포함하는,
압축기.
제16항에 있어서,
상기 작동 표면은 미리 결정된 각도를 갖고, 상기 미리 결정된 각도는 360도/핀들의 수로 정의되는,
압축기.
제16항에 있어서,
상기 핀은 상기 제1 압축 부재가 상기 제2 위치에 있을 때 상기 작동 표면과 상기 비작동 표면으로부터 분리되는,
압축기.
제16항에 있어서,
상기 핀 포켓은 상기 작동 표면과 상기 비작동 표면 사이에 배치된 전이 표면을 더 포함하고,
상기 제1 압축 부재는 상기 핀이 상기 전이 표면과 체결되는 제3 위치로 이동 가능한,
압축기.
제15항에 있어서,
상기 압축기는 상기 핀을 통해 상기 제1 압축 부재에 결합되고 상기 제1 축을 중심으로 상기 쉘 어셈블리에 대해 회전 가능한 베어링 하우징을 더 포함하는,
압축기.