KR100330455B1

KR100330455B1 - 역회전보호식스크롤머신

Info

Publication number: KR100330455B1
Application number: KR1019970061663A
Authority: KR
Inventors: 자로슬라브 블라스; 쟝-룩 카이에; 무자퍼 세이란
Original assignee: 코프랜드 코포레이션
Priority date: 1996-11-21
Filing date: 1997-11-21
Publication date: 2002-11-23
Also published as: US5800141A; CN1079915C; KR19980042643A; DE69715782D1; EP0844398B1; CN1184894A; DE69715782T2; EP0844398A1; JP4124506B2; JPH10169575A

Abstract

스크롤 압축기는 배출챔버로부터의 스크롤 부재를 통한 압축냉매 유동을 차단하기 위한 배출밸브 조립체를 포함한다. 이 유동 차단은 정지시에 역회전을 없애는 결과로 된다. 이 배출밸브 조립체는 배출밸브를 지난 제한된 양의 냉매 유동이 유동력상태 역회전시 진공 형성을 없애게하는 누출경로를 포함한다. 한 실시예에서 이 누출경로내에 위치된 밸브는 배출밸브 조립체의 성능을 최적화하도록 시간지연을 제공한다.

Description

역회전 보호식 스크롤 머신

본 발명은 일반적으로 스크롤(scroll) 머신에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 본 발명은 냉각, 공기조화, 그리고 열 펌프 시스템의 냉매를 압축하는 압축기와 공기압축 시스템에 사용되는 압축기로서 사용되는 스크롤 기계내의 역회전 문제를 감소시키거나 제거시키기 위한 장치에 관련된다.

스크롤 머신은 주로 극히 효과적인 작동능력으로 인해 냉동 및 공기조화 그리고 열 펌프의 적용에서 압축기로서의 용도로 인기를 얻고 있다. 보통, 이 기계는 상호 맞물린 한쌍의 나선형 랩(wrap)을 장치하고 있으며 그중 하나는 외측 흡입포트로부터 중앙 배출 포트쪽으로 이동함에 따라 치수가 점차적으로 감소하는 하나 또는 그 이상의 이동챔버를 형성하도록 다른 하나에 대해 궤도이동하게 된다. 전기모터는 통상 적합한 구동축을 통해 궤도이동 스크롤 부재를 구동시키도록 작동하게 구비되어 있다.

스크롤 압축기가 압축, 흡입 및 배출과정을 위한 연속적인 챔버에 의존하므로, 흡입 및 배출밸브는 보통 필요없다. 그러나 이 압축기가 만족되어야 할 요구의 결과로서 의도적으로 또는 동력차단의 결과로서 뜻하지 않게 정지할때 배출챔버로부터 압축가스의 역류의 강한 경향과 가압챔버내의 가스의 다소 덜한 정도의 역류의 경향이 있어 궤도 이동 스크롤 부재와 그 결합된 구동축의 역방향의 궤도이동을 낳는다. 이 역방향 이동은 종종 불쾌하고 바람직하지 않은 소음과 괴음을 발생한다. 더욱이, 단상 구동 모터를 사용하는 기계에 있어서는 순간적인 동력차단이 되면 압축기가 역방향으로 작동하기 시작하는 것이 가능하다. 이 역방향 작동은 압축기의 과열 및/또는 시스템의 이용에 그 밖의 불편을 초래하는 결과가 될 수도 있다. 게다가 콘덴서 팬이 차단된 것과 같은 상태에서는 배출압력이 구동모터를 정지시키며 구동모터의 역방향 회전을 초래하게 하기에 충분하게 증대될 수 있다. 궤도 이동 스크롤이 역방향으로 궤도이동함에 따라 배출압력은 모터가 다시 이 압력 헤드를 극복할 수 있는 점까지 감소되어 스크롤 부재를 전방 방향으로 궤도이동시킬 것이다. 그러나 배출압력은 구동모터가 정지되는 점까지 다시 증대될 것이며 그 사이클은 반복된다. 이 같은 순환은 자체 영속화한다는 점에서 바람직하지 않다.

본 발명의 주요한 목적은 플로팅 실과 결합되어 있으며 전체 압축기 설계의 중요한 변경없이 스크롤 타입의 종래의 가스 압축기에 용이하게 조립될 수 있으며 압축기 정지시 배출압력 지역으로부터 흡입압력 지역까지 가스가 유동하도록 이동하는 플로팅 실의 효율을 증대시키도록 압축기 정지시 작용을 하는 매우 간단하며 독특한 밸브를 제공하는데 있다. 이 유동은 배출가스와 흡입가스의 균형을 맞출것이며 그 결과 배출가스가 압축기를 역방향으로 구동시키는 것을 방지하여 그 결과 이같은 역회전과 관련된 일반적인 정지 소음을 제거할 것이다.

본 발명의 이들 및 그 밖의 특징은 첨부도면과 함께 설명된 다음 명세서와 첨부도면에서 명백해질 것이다.

도면에서 본 발명을 실행하기 위해 현재 의도된 최선의 모드를 예시한다.

도 1은 본 발명에 따른 밸브 조립체가 결합된 스크롤 압축기의 중심을 통하는 수직단면도,

도 2는 캡과 칸막이 부분이 제거된 상태에서 도 1에 도시된 압축기의 평면도,

도 3은 도 1에서 예시된 플로팅 실(floating seal) 조립체의 확대도,

도 4는 도 3과 유사한 본 발명에 따를 또 다른 실시예를 도시하는 도면.

본 발명은 여러가지 타입의 스크롤 기계와 결합하는데 적합하며, 여기에서 예시적 목적을 위해 도 1에 예시된 구조의 스크롤 냉매 압축기에 결합되어 설명될 것이다. 도면을 참조하면 특히 도 1에서 압축기(10)가 상부 끝부에 캡(14)이 용접된 대체로 원통형 밀봉 셸(12)을 포함하여 도시되어 있다. 캡(14)은 이는 냉매 배출 피팅(fitting)(18)을 구비하고 있으며, 이는 통상의 배출밸브(도시 안됨)를 내부에 갖출수도 있다. 이 셸에 고정된 그밖의 주된 요소는 유입피팅(20), 캡(14)이 셸(12)에 용접된 동일 지점에서의 이 셸의 원주 둘레에 용접되어서 횡으로 뻗어 있는 격벽부(22), 2편(片)의 메인 베어링 하우징(24) 및 각각이 셸(12)에 적당하게체결되어서 반경방향 외부로 뻗어 있는 복수의 레그를 갖추고 있는 하부 베어링 하우징(26)을 포함한다. 하부 베어링 하우징(26)은 셸(12)내에서 2편의 메인 베어링 하우징(24)과 모터 고정자(30)를 포함하는 모터(28)를 위치시키고 지지한다.

그 상부 끝부에 편심 크랭크 핀(34)을 갖추고 있는 구동축 또는 크랭크 축(32)은 메인 베어링 하우징(24)내의 베어링(36)과 하부 베어링 하우징(26)내의 제2 베어링(38)에 회전가능하게 져널지지되어 있다. 크랭크축(32)은 그 하부끝부로부터 크랭크축(32) 상부까지 위쪽으로 뻗어 있는 반경방향 외부로 위치된 작은 직경의 보어(42)와 연통하는 상대적으로 큰 직경의 동심 보어(40)를 하부끝부에 갖추고 있다. 보어(40)내에 배치된 것은 교반기(44)이다. 내부 셸(12)의 하부 부분은 윤활유가 차 있는 오일섬프(46)를 형성한다. 보어(40)는 윤활유를 크랭크축(32)까지 그리고 보어(42)내로 그리고 결국 윤활이 필요한 압축기의 여러 부분 모두까지 펌프로 퍼올리는 펌프역할을 한다.

크랭크축(32)은 모터 고정자(30), 고정자를 통과하는 와인딩(48), 및 크랭크축(32)상에 압력끼워맞춤된 모터 회전자(50)를 포함하고 있고 상하부 카운터웨이트(52,54)를 가지고 있는 전기 모터(28)에 의해 회전식으로 구동된다.

2편의 메인 베어링 하우징(24)의 상부 표면은 그 상부 표면상에 통상의 나선형 베인 또는 랩(60)을 갖추고 있는 궤도 이동 스크롤 부재(58)가 배치되어 있는 편평한 스러스트 베어링 표면(56)으로 구비되어 있다. 궤도 이동 스크롤 부재(58)의 하부 표면에서 아래쪽으로 돌출되고 있는 것은 내부에 져널 베어링(62)을 갖추고 있으며 내부 보어(66)를 갖추고 있고 그 내부에 크랭크 핀(34)이 가동하게 배치된 구동 부싱(64)이 회전식으로 내부에 배치된 원통형 허브이다. 크랭크 핀(34)은 일 표면 상에 평탄부를 갖추고 있으며, 이는 양수인의 미국특허 제 4,877,382호에 개시된 것과 같은 반경방향으로 탄력성 있는(complicant) 구동장치를 제공하도록 보어(66)의 일부분에 형성된 편평한 표면(도시안됨)과 가동식으로 맞물린다. 또한 올덤 커플링(oldham coupling)(68)이 궤도이동 스크롤 부재(58)와 베어링 하우징(24)사이에 위치되어 구비되어 있다. 올덤 커플링(68)은 궤도이동 스크롤 부재(58)의 회전이동을 방지하도록 궤도이동 스크롤 부재(58)와 비 궤도이동 스크롤 부재(70)에 키이 고정되어 있다. 올덤 커플링(68)은 바람직하게는 양수인의 미국특허 제 5,320,506호에 개시된 타입이다.

비 궤도 이동 스크롤 부재(70)는 또한 궤도 이동 스크롤 부재(58)의 랩(60)과 맞물려 위치된 랩(72)을 갖추어 구비되어 있다. 비 궤도 이동 스크롤 부재(70)는 상부쪽으로 개방된 오목부(76)와 연통하여 그 결과 격벽부(22)내의 개구부(78)를 거쳐 캡(14)과 격벽부(22)에 의해 형성된 배출머플러 챔버(80)와 유체 연통상태에 있는 중앙에 배치된 배출통로(74)를 갖추고 있다. 개구부(78)로의 유입부는 그 주위에 환형 시트 부분(82)을 갖추고 있다. 비 궤도 이동 스크롤 부재(70)는 그 상부표면 내에 평행 동축 측벽을 갖춘 환형오목부(84)를 가지며, 이 오목부에는 환형 플로팅 시일 조립체(86)가 상대적인 축방향 이동이 가능하게 밀봉식으로 배치되어 있으며, 이는 88의 배출압력과 90의 흡입압력의 가스의 존재로부터 오목부(84)의 바닥부를 격리시키는 역할을 하며, 통로(92)에 의해 중간 유체압력원과 유체 연통상태로 배치된다. 따라서 비 궤도 이동 스크롤 부재(70)는 스크롤 부재(70)의중앙부분상에 작용하는 배출압력에 의해 발생된 힘과 오목부(84)의 바닥부 상에 작용하는 중간 유체압력에 의해 발생된 힘에 의하여 랩 팁 밀봉을 향상시키도록 궤도 이동 스크롤 부재(58)에 대해 축방향으로 가압된다. 또한 오목부(76)와 개구부(78)내의 배출가스는 시트 부분(82)에 대해 작용하는 실 조립체(86)에 의해 셸내의 흡입압력의 가스로부터 밀봉된다. 이 축방향의 압력과 플로팅 실 조립체(86)의 작용은 출원인의 양수인의 미국특허 제 5,156,539호에 보다 더 상세하게 개시되어 있다. 비 궤도 이동 스크롤 부재(70)는 비 궤도 이동 스크롤 부재(70)의 제한된 축방향(및 비회전식)이동을 제공하는 적합한 방식으로 베어링 하우징(24)에 장착되도록 설계되어 있다. 비 궤도 이동 스크롤 부재(70)는 위에서 언급된 미국특허 제 4,877,382호 또는 미국특허 제 5,102,316호에 개시된 방식으로 장착될 수 있다.

바람직하게는 압축기는 피팅(20)을 거쳐 유입되는 흡입가스가 부분적으로 셸내로 유동되며 그리고 모터를 냉각시키는데 도움을 주는 것을 허용하는 "하부측면(low side)"타입이다. 흡입가스를 복귀시키는 적합한 유동이 있는 한 모터는 원하는 온도한계내에서 유지될 것이다. 그러나 이 유동이 현저하게 감소되거나 또는 중지될 때 냉각손실은 모터 프로텍터(94)가 시동되어 기계를 정지시킬 것이다.

여기까지 광범하게 설명한 바와 같이 스크롤 압축기는 당해 기술분야에서 알려져 있거나 또는 출원인의 양수인의 특허 또는 그밖의 계류중인 출원사항이다.

본 발명은 플로팅 실 조립체(86)내로 일체화된 기계식 밸브 조립체(100)에대해 방향맞추어져 있다. 밸브 조립체(100)는 압축기(10)의 작동이 정상상태인 동안은 완전개방되어 있으며 압축기(10)가 정지상태인 동안에만 폐쇄될 것이다. 일단 밸브 조립체(100)가 완전폐쇄되면 플로팅 실 조립체(86)는 압력차이로 인하여 아래로 밀려질 것이며 가스가 배출측면으로부터 압축기(10)의 흡입측까지 유동하게 할 것이다.

이제 도 2 및 도 3을 참조하면, 플로팅 실 조립체(86)는 동축 샌드위치 구조로 되어 있으며 확대된 베이스 부분(106)을 갖추고 있는 등간격된 직립하고 있는 복수의 일체식 돌출부(104)를 갖추고 있는 환형 베이스 플레이트(102)를 포함한다. 플레이트(102)상에 배치되어 있는 것은 베이스 부분(106)과 짝이 되며 이를 수용하는 등간격된 복수의 구멍을 갖추고 있는 환형 가스킷 조립체(108)이다. 가스킷 조립체(108)의 상부상에는 또한 베이스 부분(106)과 짝이 되며 이를 수용하는 등간격된 복수의 구멍을 갖추고 있는 환형 스페이서 플레이트(110)가 배치되어 있다. 플레이트(110)상에는 돌출부(104)와 짝이 되며 이를 수용하는 등간격된 복수의 구멍을 갖추고 있는 환형 가스킷 조립체(112)가 있다. 실 조립체(86)의 조립은 돌출부(104)와 짝이 되며 이를 수용하는 등간격된 복수의 구멍을 갖추고 있는 환형 상부 실 플레이트(114)에 의해 유지된다. 실 플레이트(114)는 실 조립체(86)에 안정성을 제공하도록 스페이서 플레이트(110)내의 복수의 구멍과 짝이 되며 이 구멍내로 뻗는 복수의 환형 돌출부(116)를 포함한다. 실 플레이트(114)는 또한 환형의 상향으로 돌출한 평면 실링 립(118)을 포함한다. 또한 실 조립체(86)는 120으로 표시된 바와 같이 돌출부(104)의 끝부를 스웨이징함으로써 함께 체결된다.

이제 도 3을 참조하면, 실 조립체(86)는 따라서 3개의 상이한 실을 구비한다. 첫째, 2개의 접촉면에서의 내경 실(122), 둘째, 2개의 접촉면의 외경 실(124) 및 126의 정상부 실이다. 실(122)은 오목부(84)의 바닥부내의 중간 압력하의 유체를 오목부(76)내의 유체로부터 격리시킨다. 실(124)은 오목부(84)의 바닥부내의 중간 압력하의 유체를 셸(12)내의 유체로부터 격리시킨다. 실(126)은 실링 립(118)과 환형 시트부분(82)사이에 있다. 실(126)은 흡입압력에서의 유체를 실 조립체(86)의 정상부를 통과하는 배출압력에서의 유체로부터 격리시킨다.

실(126)의 직경은 압축기(10)의 정상 작동상태하에서, 즉 정상 압력차에서 실 조립체(86)상에 양의 밀봉의 힘이 존재하도록 선택된다. 따라서 원치않는 압력상태가 일어날때 실 조립체(86)는 아래쪽으로 가압되어 그에 따라 압축기(10)의 배출 압력 지역으로부터 압축기(10)의 흡입압력 지역까지 유체가 유동하게 한다. 이 유동이 충분히 크면 모터의 냉각 흡입가스(누출되는 배출가스의 과대온도로 악화된)의 유동의 합성 손실은 모터 프로텍터(94)가 시동되게 하여 그에 따라 모터(28)로의 에너지 공급을 중단시킬 것이다. 실(126)의 폭은 실링 립(118)과 시트 부분(82)사이의 단위 압력이 통상 발생하는 배출압력보다 크도록 선택되며, 따라서 일정한 밀봉을 보장한다.

실링 립(118)의 내주에 배치된 것은 배출밸브 베이스(130)이다. 배출밸브 베이스(130)는 압축가스가 오목부(76)로부터 머플러 챔버(80)내로 유동하게 하는 복수의 개구부(132)를 포함한다. 버섯 형상의 밸브 리테이너(134)는 나사식 연결 또는 당해 기술에서 알려진 방식에 의해 밸브 베이스(130)내에 배치된 중앙개구부(136)에 체결되어 있다. 밸브 베이스(130)와 밸브 리테이너(134) 사이에 배치된 것은 환형 밸브 디스크(138)이다. 밸브 디스크(138)의 직경은 밸브 디스크(138)가 도 3에 도시한 바와 같이 밸브 베이스(130)상에 착좌될 때 복수의 개구부(132)를 덮기에 충분히 크다. 밸브 디스크(138)와 접촉상태인 리테이너(134)의 상부 부분의 직경은 압축기(10)의 작동 및 정지 동안내 밸브에 작용하는 힘을 제어하도록 밸브 디스크(138)의 직경 보다 작도록 그리고 원하는 비율로 선택된다. 리테이너(134)의 상부 부분의 직경은 밸브 디스크(138)의 직경의 50%와 100% 사이가 되도록 선택된다. 바람직한 실시예에서 리테이너(134)의 상부 부분의 직경은 밸브 디스크(138)의 직경의 대략 95%가 되도록 선택된다. 작동 동안에, 압축기(10)가 밸브 디스크(138)가 고압력비에서와 같은 극도의 작동상태중 발생되는 유동 맥동(flow pulsation)하에서 동적이 되는 것은 바람직하지 않다. 밸브 디스크(138)와 밸브 리테이너(134)사이의 적당한 접촉부위와 "스틱션(stiction)"으로 알려진 현상은 밸브 디스크(138)가 동적으로 되는 것을 방지할 것이다. 스틱션은 밸브 디스크(138)와 밸브 리테이너(134)사이에 배치되어 있는 윤활유의 표면장력에 의해 발생된 밸브 리테이너(134)에 대한 밸브디스크(138)의 일시적 시간 의존식 접착이다.

밸브 리테이너(134)는 밸브 디스크(138)가 개구부(132)를 페쇄시킬 때 적당한 양의 배출가스가 밸브 리테이너(134)를 통과하게 하도록 치수가 이루어진 중앙 관통개구부(140)로 구비되어 있다. 밸브 리테이너(134)를 통하는 가스의 이 유동은 압축기(10)의 유동력(有動力)상태 역회전시 발생될 수 있는 진공량을 제한한다.이 유동력상태 역회전은 3상 불량 배선 상태로 인해 발생할 수 있거나 또는 배출압력이 구동모터(28)의 정지점까지 상승하는 차단된 콘덴서 팬과 같은 여러가지 상태로 인해 발생할 수 있다. 개구부(140)의 직경이 너무 작게 선택되면 과다한 진공이 역회전 작동중 발생될 것이다. 개구부(140)가 크게 선택되면 정지시의 압축기(10)의 역회전은 적절하게 방지되지 못할 것이다.

압축기(10)의 정상 작동중 밸브 디스크(138)는 도 3에 도시된 바와 같이 개방위치내에 위치되며, 압축된 냉매는 배출통로(74)로부터 개방 오목부(76)내로, 복수의 개구부(132)를 통해 배출머플러 챔버(80)내로 유동된다. 압축기(10)가 만족되어야 할 요구의 결과로서 의도적으로 또는 동력 차단의 결과로서 뜻하지 않게 정지될 때 배출머플러 챔버(80)로부터 압축냉매의 역류의 강한 경향이 그리고 다소 덜한 정도로 스크롤 랩(60,72)에 의해 형성된 가압 챔버내의 가스의 역류의 경향이 있어 궤도 이동 부재(58)의 역 궤도이동을 낳는다. 밸브 디스크(138)는 초기에는 상술한 스틱션으로 인해 개방위치내에 유지된다. 압축기(10)가 정지될 때 압축냉매의 초기 역류로 인한 힘과, 본 특정설계에 있어서 다소 덜한 정도의 중력으로 인한 힘은 결국 일시적 시간 의존 스틱션 접착을 극복할 것이며 밸브 디스크(138)는 밸브 베이스(130)상에 낙하하여 복수의 개구부(132)를 폐쇄시켜 개구부(140)를 통해 유동하게 허용되는 양을 제외하고는 배출머플러 챔버(80) 외부로의 압축냉매의 유동을 정지시킬 것이다. 개구부(140)를 통과하는 제한된 유동은 플로팅 실 조립체(86)가 낙하하는 것을 방지할 정도로 충분하지 않아 따라서 실(126)의 기능상실을 가능하게 하고 배출압력에서의 냉매가 압축기(10)의 흡입압력 지역까지 유동하게 허용하며 두 압력을 동등화시켜 궤도이동 스크롤 부재(58)의 역회전을 막는다.

따라서, 밸브 베이스(130), 밸브 리테이너(134) 및 밸브 디스크(138)를 포함하는 플로팅 실 조립체(86)는 정지후 압축기(10)를 통해 역류하는 것이 허용된 압축냉매의 양을 제한한다. 냉매 역류의 이 제한은 압축기(10)의 성능상에 불리한 영향을 주지 않고서 정지 소음을 제어하는 능력을 가진다. 따라서 정지소음의 제어는 간단하며 저원가 방식으로 성취된다.

유동력상태 역회전시 개구부(140)는 충분한 냉매 역류가 발생되는 진공을 제한하도록 하여 모터 프로텍터(94)가 시동되어 압축기(10)를 정지시킬 때까지 스크롤 부재(58,70)를 보호하도록 충분한 체적의 냉매를 제공한다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플로팅 실 조립체(286)를 예시한다. 역회전 제거와 유동력상태 역회전 보호는 상호 배타적인 요구사항을 가진다. 역회전 제거는 소량의 가압가스가 팽창을 위해 스크롤 부재(58,70)에 공급되자마자 최대한 신속히 밸브 디스크(138)가 개구부(132)를 폐쇄시켜 역회전을 위한 구동력을 제거하는 것을 필요로 한다. 유동력상태 역회전 보호는 스크롤 랩(60,72)에 의해 형성된 압축 챔버내의 진공이 제한되도록 배출머플러 챔버(80)로부터의 가스가 스크롤 부재(58,70)를 통해 역방향으로 유동되게 하는 것을 필요로 한다. 진공의 제한은 스크롤 부재(58,70)사이의 마찰손상을 방지하는 것을 도울 것이다.

도 1 내지 도 3에 있어 상술한 실시예는 역회전 제거와 유동력상태 역회전시의 보호제공 사이의 기능적 절충이 된다. 개구부(140)의 직경은 유동력상태 역회전시 적당량의 가스가 밸브 디스크(138)를 통과하도록 선택되어 있으나 정지시 스크롤의 역회전량을 현저하게 감소하도록 유동량을 제한한다. 플로팅 실 조립체(286)는 유동력상태 역회전시 냉매의 역류를 위한 시간 지연 특성을 제공함으로써 상반되는 요구사항을 조정한다. 배출압력 지역과 흡입압력지역 사이의 압력의 동등화는 비교적 단시간내에 발생한다. 이 압력 동등화 시간과 동일한 시간동안 밸브디스크(138)를 통과하는 냉매의 역류를 지체시킴으로써 역회전 제거와 유동력상태 역회전 보호는 모두가 성취될 수 있다.

플로팅 실 조립체(286)는 실링 립(118)의 내주에 배출밸브 베이스(130)를 포함한다. 배출밸브 베이스(130)는 압축가스가 오목부(76)로부터 머플러 챔버(80)내로 유동하게 하는 복수의 개구부(132)를 포함한다. 버섯 형상의 밸브 리테이너(234)는 당해기술에서 알려진 나사식 연결 또는 그 밖의 다른 방식에 의해 밸브 베이스(130)내에 배치된 중앙 개구부(136)에 체결되어 있다. 밸브 리테이너(234)와 밸브 베이스(130)사이에 배치된 것은 환형 밸브디스크(138)이다. 밸브 디스크(138)의 직경은 도 4에 도시된 바와 같이 밸브 디스크(138)가 밸브 베이스(130)상에 착좌되어 있을 때 복수의 개구부(132)를 덮기에 충분한 크기이다. 밸브 디스크(138)와 접촉상태에 있는 밸브 리테이너(234)의 상부부위의 직경은 압축기(10)의 작동과 정지중 밸브상에 작용하는 힘을 제어하도록 밸브 디스크(138)의 직경보다 작도록 그리고 바람직한 비율로 선택되어 있다. 리테이너(234)의 상부 부분의 직경은 밸브 디스크(138)의 직경의 50%와 100%사이가 되도록 선택되어 있다. 바람직한 실시예에서 리테이너(234)의 상부부분의 직경은 밸브 디스크(138)의 직경의 대략 95%가 되도록 선택되어 있다. 밸브 리테이너(234)는 내부에 밸브 스템(242)이 미끄럼이동식으로 배치되어 있는 중앙 관통 개구부(240)로 구비되어 있다. 밸브 스템(242)은 축(244)과 밸브 헤드(246)를 포함한다. 축(244)과 개구부(240)사이의 미끄럼이동 마찰은 밸브 스템(242)의 이동에 감쇠효과를 제공한다. 스프링(248)은 관통 개구부(240)에 의해 형성된 숄더(250)와 축(244)의 끝부를 통해 뻗어 있는 리테이너(252)사이에 배치되어 있다. 스프링(248)이 밸브 스템(242)을 가압하여 밸브 헤드(246)는 밸브 리테이너(234)의 끝부에 대해 가압된다. 밸브 스템(242)은 직경상으로 뻗어 있는 보어(256)와 짝이 되는 축방향으로 뻗어 있는 보어(254)를 형성한다.

압축기(10)의 정상 작동중 밸브 디스크(138)는 도 4에 도시된 바와 같이 개방위치내에 유지되며, 압축냉매는 배출통로(74)로부터 개방오목부(76)내로 그리고 복수의 개구부(132)를 통해 배출머플러 챔버(80)내로 유동한다. 스프링(248)은 개구부(240,254,256)를 폐쇄하도록 밸브 리테이너(234)의 끝부에 대해 밸브 헤드(246)를 가압한다. 압축기(10)가 만족되어야 할 요구의 결과로서 의도적으로 또는 동력차단의 결과로서 뜻하지 않게 정지되었을때 배출머플러 챔버(80)로 부터 압축냉매의 역류의 강한 경향과 다소 덜한 정도의 스크롤랩(60,72)에 의해 형성된 가압챔버내의 가스의 역류의 경향이 있어, 궤도이동 스크롤 부재(58)의 역궤도 이동을 낳는다. 압축냉매의 초기 역유동은 밸브 디스크(138)가 밸브 베이스(130)상에 낙하되게하며 복수의 개구부(132)를 폐쇄시키도록 할 것이다. 스프링(248)의 가압으로 인해 개구부(240,254,256)를 폐쇄시키는 밸브 헤드(246)와 조합한 복수의 개구부(132)의 폐쇄는 배출머플러 챔버(80)로부터 스크롤 부재(58,70)내로의 압축냉매의 전체유동을 정지시키며 따라서 스크롤 부재(58)의 역회전을 제거시킨다. 냉매유동의 이 정지는 플로팅 실 조립체(286)가 낙하하게 하여 실(126)의 기능상실을 가능하게 하며 배출압력에서의 냉매가 압축기(10)의 흡입압력지역으로 유동하게 한다. 이 유동은 압력을 동등화시키며 스크롤 부재(58)의 역회전을 방지한다. 이 압력 동등화는 원하는 시간지체를 제공하는 스프링(248)의 가압, 시스템의 관성, 그리고 축(244)과 개구부(240)사이의 마찰의 감쇄효과로 인해 밸브 헤드(246)가 밸브 리테이너(234)로부터 이탈되기 위해 필요한 시간보다 빠르며, 대략 0.2초내에 발생한다.

따라서 밸브 베이스(130), 밸브 리테이너(234), 밸브 디스크(138) 및 밸브 스템(242)을 포함하는 플로팅 실 조립체(286)는 압력 동등화가 발생하기에 충분한 시간의 정지기간 후 압축기(10)를 통해 유동하는 가압유체의 유동을 차단한다. 냉매 역류에 대한 이 차단은 압축기(10)의 성능에 불리한 영향을 주지 않고서 정지소음을 제어한다. 정지소음의 제어는 따라서 간단하며 저원가의 방식으로 달성된다.

단상 모터내의 순간 동력 단절후 발생할 수 있는 유동력상태 역회전시 밸브 디스크(138)와 밸브 헤드(246)는 냉매의 초기 역류를 차단할 것이다. 냉매 유동의 이 차단은 부분 진공을 발생시켜, 보어(254,256)를 통한 냉매의 유동이 발생되는 진공을 제한하도록 밸브 리테이너(234)로부터 밸브 헤드(246)를 신속히 이탈시킬 것이다. 진공의 제한은 모터 프로텍터(94)가 시동되어 압축기(10)를 정지시킬 때까지 스크롤 부재(58,70)를 보호하도록 냉매의 충분한 유동을 제공한다. 밸브 리테이너(234)와의 접촉상태에서 밸브 헤드(246)를 유지하는 스프링(248), 축(244)과 개구부(240)사이의 마찰로 인한 감쇄 및 밸브 시스템의 관성에 의해 발생된 냉매 역류의 순간 지체는 유동력상태 역회전 보호에는 보잘 것 없는 반면 역회전 제거에 뚜렷한 장점이 된다. 이 유동력상태 역회전 보호는 불량배선 상태로 인해 발생할 수 있으며 또는 배출압력이 구동모터(28)의 정지점까지 상승하는 차단된 콘텐서 팬과 같은 여러 상황으로 인하여 발생할 수 있다.

상술한 설명이 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하는 한편 본 발명은 첨부된 청구범위의 영역과 공정한 의미로부터 벗어나지 않으면 변형, 변화 및 변경을 할 수 있는 것은 말한 나위도 없다.

Claims

배출챔버를 형성하는 셸;

상기 셸내에 배치되고, 엔드 플레이트로부터 외부로 돌출되어있는 제1 나선형 랩을 갖추고 있는 제1 스크롤 부재;

상기 셸내에 배치되고, 엔드 플레이트로부터 외부로 돌출되어 있는 제2 나선형 랩을 갖추고 있으며, 상기 제2 나선형 랩이 상기 제1 나선형 랩과 맞물려 있는 제2 스크롤 부재;

상기 스크롤 부재가 서로에 대해 궤도 이동하게 하여 이에 따라 상기 나선형 랩이 흡입압력 지역과 배출압력 지역 사이에 점진적으로 변화하는 체적의 포켓을 발생시키고 상기 배출압력 지역은 상기 배출챔버와 유체의 연통상태에 있는 구동부재;

상기 배출압력 지역과 상기 배출챔버 사이에 배치되고 상기 배출압력 지역과 상기 배출챔버 사이의 유체의 유동이 허용되는 개방위치와 상기 배출챔버와 상기 배출압력 지역 사이의 유체의 유동이 금지되는 폐쇄위치사이에서 이동가능한 배출밸브;

상기 배출챔버와 상기 배출압력 지역 사이에 배치되고, 상기 배출밸브가 상기 폐쇄위치내에 있을 때 개방되어 있는 유동경로; 및

상기 유동경로내에 배치되고, 상기 유동경로를 통한 유체의 유동이 허용되는 개방위치와 상기 유동경로를 통한 유체의 유동이 금지되는 폐쇄위치 사이에서 이동가능한 제어 밸브;

로 구성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 머신.
제 1 항에 있어서, 상기 스크롤 머신은 상기 배출압력 지역과 상기 흡입압력지역 사이에 배치된 누출경로를 포함하며, 상기 누출경로는 가압유체의 영향으로 인해 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 스크롤 머신.
제 1 항에 있어서, 상기 배출밸브는

밸브 베이스;

상기 밸브 베이스에 체결된 밸브 리테이너;

상기 밸브 베이스와 상기 밸브 리테이너 사이에 배치된 밸브 디스크;

로 구성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 머신.
제 3 항에 있어서, 상기 유동경로는 상기 밸브 리테이너를 통해 뻗는 것을 특징으로 하는 스크롤 머신.
제 4항에 있어서, 상기 제어밸브는 상기 폐쇄위치내로 가압되는 것을 특징으로 하는 스크롤 머신.
제 3 항에 있어서, 상기 밸브 디스크는 외경을 갖춘 환형 형상의 디스크이며상기 밸브 리테이너는 상기 밸브 디스크와 짝이 되는 환형 접촉부위를 포함하고, 상기 환형 접촉부위는 상기 밸브 디스크의 외경의 50% 내지 100%와 동등한 외경을 갖추고 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 머신.
제 6 항에 있어서, 상기 환형 접촉부위의 상기 외경은 상기 밸브 디스크의 외경의 95%인 것을 특징으로 하는 스크롤 머신.
제 1 항에 있어서, 상기 제어밸브는 상기 폐쇄위치내로 가압되는 것을 특징으로 하는 스크롤 머신.