KR101365465B1 - Air supply device for vehicles - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량용 공기공급장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 디퓨저 통로를 굴곡지게 형성하고 상기 디퓨저 통로의 상측에 볼루트를 형성함으로써 디퓨저 통로의 길이를 충분히 확보하여 압력전환성능을 높이면서도 전체시스템의 크기는 줄일수 있고, 아울러 임펠러의 입구측으로 공기유동을 안내하는 가이드를 별도의 부품으로 장착함으로써 모터하우징을 통과한 공기가 임펠러 입구로 유동할 때 발생하는 손실을 최소화 하고 출구덕트의 무게도 줄일수 있는 차량용 공기공급장치에 관한 것이다.The present invention relates to a vehicle air supply device, and more particularly, to form a diffuser passage bent and to form a volute on the upper side of the diffuser passage to secure a sufficient length of the diffuser passage to increase the pressure conversion performance while the overall system Size can be reduced, and by installing a guide that guides the air flow to the inlet of the impeller as a separate part, it minimizes the loss caused when the air passing through the motor housing flows into the inlet of the impeller and reduces the weight of the outlet duct. It relates to a vehicle air supply device that can be.
이에 본 발명은 중앙에 설치되는 회전축(141)을 회전시키는 모터부(140); 상기 모터부(140)가 중앙에 상,하방향으로 삽입/설치됨과 아울러 상기 모터부(140)의 바깥방향 둘레에 공기유로(134)가 상,하방향으로 관통 형성된 모터하우징(130); 상기 모터하우징(130)의 상단 가장자리에 결합됨과 아울러 입구(111)를 통해 유입되는 공기를 상기 모터하우징(130)의 공기유로(134)로 안내하는 입구덕트(110); 상기 회전축(141)의 하단에 결합되어 회전축(141)과 함께 회전하면서 공기를 압축시키는 임펠러(170); 상기 모터하우징(130)의 하단에 결합됨과 아울러 상기 모터하우징(130)의 공기유로(134)를 통과한 공기를 상기 임펠러(170)로 압축하여 출구(164)로 토출할 수 있도록, 내부 하단에 상기 임펠러(170)를 회전가능하게 수용하도록 형성되고 상기 공기유로(134)와 연통하는 임펠러수용부(161)와, 상기 임펠러(170)를 통해 송풍되는 공기의 운동에너지가 압력으로 전환되어 통과할 수 있도록 상기 임펠러수용부(161)의 반경방향으로 연장 형성되는 제1통로(162a) 및 상기 제1통로(162a)에서 회전축(141)의 축방향으로 연장 형성되는 제2통로(162b)로 이루어진 디퓨저(DIFFUSER) 통로(162)와, 상기 디퓨저 통로(162)의 상측에 연통 형성됨과 아울러 디퓨저 통로(162)를 통과하면서 압축된 공기를 모아 출구(164)측으로 보내는 볼루트(volute)(163)로 구성된 출구덕트(160)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention is a motor unit for rotating the rotating shaft 141 is installed in the center 140; A motor housing 130 in which the motor unit 140 is inserted / installed in an upper and lower direction at the center thereof and an air passage 134 penetrates in an upper and lower direction around the outer direction of the motor unit 140; An inlet duct 110 coupled to the upper edge of the motor housing 130 and guiding air introduced through the inlet 111 to the air passage 134 of the motor housing 130; An impeller 170 coupled to a lower end of the rotation shaft 141 to compress air while rotating together with the rotation shaft 141; Coupled to the lower end of the motor housing 130 and to the air passing through the air flow path 134 of the motor housing 130 to the impeller 170 to be discharged to the outlet 164, the inner bottom The impeller accommodating part 161 is formed to rotatably receive the impeller 170 and communicates with the air flow path 134, and the kinetic energy of the air blown through the impeller 170 is converted into pressure to pass therethrough. The first passage 162a extending in the radial direction of the impeller receiving portion 161 and the second passage 162b extending in the axial direction of the rotation shaft 141 from the first passage 162a to be formed. A volute 163 is formed in communication with a diffuser passage 162 and an upper side of the diffuser passage 162 and collects compressed air while passing through the diffuser passage 162 to the outlet 164. Including the outlet duct 160 consisting of And that is characterized.
공기공급장치, 출구덕트, 볼루트, 디퓨저통로, 가이드 Air Supply Unit, Outlet Duct, Volute, Diffuser Path, Guide
Description
본 발명은 차량용 공기공급장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 디퓨저 통로를 굴곡지게 형성하고 상기 디퓨저 통로의 상측에 볼루트를 형성함으로써 디퓨저 통로의 길이를 충분히 확보하여 압력전환성능을 높이면서도 전체시스템의 크기는 줄일수 있고, 아울러 임펠러의 입구측으로 공기유동을 안내하는 가이드를 별도의 부품으로 장착함으로써 모터하우징을 통과한 공기가 임펠러 입구로 유동할 때 발생하는 손실을 최소화 하고 출구덕트의 무게도 줄일수 있는 차량용 공기공급장치에 관한 것이다.The present invention relates to a vehicle air supply device, and more particularly, to form a diffuser passage bent and to form a volute on the upper side of the diffuser passage to secure a sufficient length of the diffuser passage to increase the pressure conversion performance while the overall system Size can be reduced, and by installing a guide that guides the air flow to the inlet of the impeller as a separate part, it minimizes the loss caused when the air passing through the motor housing flows into the inlet of the impeller and reduces the weight of the outlet duct. It relates to a vehicle air supply device that can be.
일반적으로 차량은 차량의 구동을 위해 엔진을 탑재하고 있으며, 이 차량들은 엔진에서 사용하는 연료에 따라 가솔린차량, 디젤차량, LPG차량 등으로 구분된다. 이와 같은 차량들은 시동시 시동모터가 배터리로부터 전원을 공급받아 구동되어 크랭크축의 일단에 고정된 플라이휠을 회전시키고, 이에 따라 크랭크축이 회전되어 그에 연결된 커넥링로드가 왕복운동 함으로써 엔진을 가동시키게 된다.In general, the vehicle is equipped with an engine for driving the vehicle, these vehicles are divided into gasoline vehicle, diesel vehicle, LPG vehicle, etc. according to the fuel used in the engine. Such vehicles are driven by a starter motor powered from a battery at start-up to rotate a flywheel fixed to one end of the crankshaft, thereby rotating the crankshaft to reciprocate the connecting rod connected thereto to operate the engine.
한편, 디젤차량에는 엔진의 출력을 높이기 위해 배기가스의 에너지로 터빈(turbine)을 돌려 엔진으로 흡입되는 공기를 압축해서 엔진에 공급함으로써 엔진 의 출력을 향상시키는 이른 바 공기공급장치가 함께 구비된다.On the other hand, the diesel vehicle is provided with a so-called air supply device that improves the output of the engine by supplying the engine by compressing the air sucked into the engine by turning the turbine (turbine) with the energy of the exhaust gas to increase the output of the engine.
이러한 공기공급장치(1)는 도 1에 도시한 바와 같이, 터빈부(2)와 압축부(3)가 베어링 하우징(4)을 사이에 두고 동축상에 일체로 구비되며, 터빈부(2)와 압축부(3)의 터빈휠(6)과 임펠러(7)는 베어링 하우징(4)에 지지된 한 개의 회전축(5) 양단부에 함께 장착되어 있다. 이에 따라 엔진에서 배출된 배기가스가 터빈부(2)를 지나면서 터빈휠(6)을 회전시키면, 압축부(3)의 임펠러(7)가 동시에 회전하게 되어 흡입공기를 압축하고, 압축된 공기를 엔진의 실린더내로 공급함으로써 체적효율 향상에 의해 엔진의 출력을 향상시키게 된다. As shown in FIG. 1, the air supply device 1 includes a
그러나, 엔진의 배기가스를 이용하여 터빈휠(6)을 돌릴경우, 엔진 배기가스의 맥동현상에 의해 공기공급장치(1)에서 소음과 진동이 과다하게 발생하는 문제가 있다.However, when turning the
또한, 연료전지 차량에서는 배기가스의 사용이 불가하여 상기에서 설명한 배기가스를 에너지로 사용하는 공기공급장치(1)를 사용할 수 없으며, 이에 따라 연료전지 차량에서는 공기공급장치의 구동을 위해서 별도의 구동 모터가 설치되어 있다.In addition, in the fuel cell vehicle, the use of the exhaust gas is not possible, and thus the air supply device 1 using the exhaust gas as the energy described above cannot be used. Accordingly, in the fuel cell vehicle, a separate driving is performed for driving the air supply apparatus. The motor is installed.
참고로, 연료전지는 다수의 셀이 적층되어 이루어지는데, 이를 스택(stack)이라 하며, 상기 스택에 연료(수소가스)와 공기(산소)를 공급하여 물의 전기분해 역반응으로 전기화학반응이 진행되어 전기와 열을 발생하는 전지계로써 실제로는 발전장치라고 볼 수 있다. For reference, a fuel cell is formed by stacking a plurality of cells, which is called a stack, and supplies a fuel (hydrogen gas) and air (oxygen) to the stack, and an electrochemical reaction proceeds by reverse electrolysis of water. As a battery system that generates electricity and heat, it can actually be considered as a power generation device.
여기서, 상기 스택에 공급되는 공기는 모터로 구동되는 공기공급장치(10)를 통해 공급되며, 도 2는 이러한 연료전지 차량용 공기공급장치(10)를 나타면 도면으로써, 간략히 설명하면, 중앙에 설치된 회전축(12)을 회전시키도록 회전축(12)의 둘레에 고정자(13)를 설치하여 구성된 모터부(11) 및 상기 모터부(11)를 수용하는 모터하우징(15)과, 상기 회전축(12)의 일단부에 결합되어 공기를 압축시키는 임펠러(16)와, 상기 모터하우징(15)의 전방에 결합되어 상기 임펠러(16)를 수용함과 아울러 상기 임펠러(16)의 회전시 입구(17a)를 통해 흡입된 공기를 압축하여 볼루트(17b)로 토출시키는 압축하우징(17)과, 상기 모터하우징(15)의 후방에 결합되어 상기 회전축(12)의 타단부를 회전가능하게 지지하는 베어링 하우징(18)으로 구성된다.Here, the air supplied to the stack is supplied through an
또한, 상기 회전축(12)의 내부에는 자석(미도시)이 설치된다.In addition, a magnet (not shown) is installed inside the rotating
따라서, 상기 모터부(11)를 구동하여 상기 회전축(12)을 회전시키면, 상기 압축하우징(17)내의 임펠러(16)가 동시에 회전하게 되면서 상기 압축하우징(17)의 입구(17a)를 통해 공기가 흡입된다. 이렇게 흡입된 공기는 상기 임펠러(16)를 통과하면서 운동에너지를 얻고 상기 압축하우징(17)의 디퓨저 통로(17c)를 통과하면서 압력으로 전환되어 상기 볼루트(17b)로 모이게 되며, 이때 상기 볼루트(17b)내에서는 압력이 상승하게 되고 이렇게 압력이 상승된 공기는 스택으로 공급된다.Accordingly, when the
한편, 상기 압축하우징(17)이나 베어링하우징(18)에는 상기 회전축(12)을 회전가능하게 지지하는 볼베어링(14)이 설치된다.On the other hand, the compression housing 17 or the bearing
그러나, 상기 종래의 공기공급장치(10)는, 압력전환성능을 높이기 위해 상기 디퓨저 통로(17c)의 길이를 반경 방향으로 길게 하면, 전체시스템의 크기도 함께 커지게 되고, 또한 장착공간이 협소한 차량용 부품의 특성상 시스템 크기에 제약이 있으므로, 결국 상기 디퓨저 통로(17c)의 길이를 충분히 확보하지 못하게 되고 이에 따라 압력전환성능을 높이는데에도 한계가 있었다.However, in the conventional
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 디퓨저 통로를 굴곡지게 형성하고 상기 디퓨저 통로의 상측에 볼루트를 형성함으로써 상기 디퓨저 통로의 길이를 충분히 확보하여 압력전환성능을 높이면서도 전체시스템의 크기는 줄일수 있고, 아울러 임펠러의 입구측으로 공기유동을 안내하는 가이드를 별도의 부품으로 장착함으로써 모터하우징을 통과한 공기가 임펠러 입구로 유동할 때 발생하는 손실을 최소화 하고 출구덕트의 무게도 줄일수 있는 차량용 공기공급장치를 제공하는데 있다.An object of the present invention for solving the above problems is to form a diffuser passage bent and to form a volute on the upper side of the diffuser passage to sufficiently secure the length of the diffuser passage to increase the pressure conversion performance while the size of the overall system In addition, by installing a guide that guides the air flow to the inlet of the impeller as a separate part, it is possible to minimize the loss caused when the air passing through the motor housing flows into the inlet of the impeller and to reduce the weight of the outlet duct. To provide an air supply.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 중앙에 설치되는 회전축을 회전시키는 모터부; 상기 모터부가 중앙에 상,하방향으로 삽입/설치됨과 아울러 상기 모터부의 바깥방향 둘레에 공기유로가 상,하방향으로 관통 형성된 모터하우징; 상기 모터하우징의 상단 가장자리에 결합됨과 아울러 입구를 통해 유입되는 공기를 상기 모터하우징의 공기유로로 안내하는 입구덕트; 상기 회전축의 하단에 결합되어 회전 축과 함께 회전하면서 공기를 압축시키는 임펠러; 상기 모터하우징의 하단에 결합됨과 아울러 상기 모터하우징의 공기유로를 통과한 공기를 상기 임펠러로 압축하여 출구로 토출할 수 있도록, 내부 하단에 상기 임펠러를 회전가능하게 수용하도록 형성되고 상기 공기유로와 연통하는 임펠러수용부와, 상기 임펠러를 통해 송풍되는 공기의 운동에너지가 압력으로 전환되어 통과할 수 있도록 상기 임펠러수용부의 반경방향으로 연장 형성되는 제1통로 및 상기 제1통로에서 회전축의 축방향으로 연장 형성되는 제2통로로 이루어진 디퓨저(DIFFUSER) 통로와, 상기 디퓨저 통로의 상측에 연통 형성됨과 아울러 디퓨저 통로를 통과하면서 압축된 공기를 모아 출구측으로 보내는 볼루트(volute)로 구성된 출구덕트를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is a motor unit for rotating a rotating shaft installed in the center; A motor housing in which the motor unit is inserted / installed in an up and down direction at the center thereof and an air flow passage penetrates up and down in an outer circumference of the motor unit; An inlet duct coupled to an upper edge of the motor housing and guiding air introduced through the inlet to the air flow path of the motor housing; An impeller coupled to a lower end of the rotating shaft to compress air while rotating together with the rotating shaft; It is coupled to the lower end of the motor housing and is formed to rotatably receive the impeller in the inner lower end so as to compress the air passing through the air flow path of the motor housing to the impeller to discharge to the outlet and communicate with the air flow path The impeller receiving portion and the first passage formed in the radial direction extending in the radial direction so that the kinetic energy of the air blown through the impeller is converted into the pressure and extends in the axial direction of the rotation axis in the first passage A diffuser passage formed of a second passage formed therein, and an outlet duct formed in communication with the upper side of the diffuser passage and a volute which collects compressed air while passing through the diffuser passage and sends the compressed air to the outlet side. It is characterized by.
본 발명은, 상기 디퓨저 통로를 굴곡지게 형성하고 상기 디퓨저 통로의 상측에 볼루트를 형성함으로써 상기 디퓨저 통로의 길이를 충분히 확보하여 압력전환성능을 높일 수 있고, 전체시스템의 크기도 줄일수 있다.According to the present invention, the diffuser passage is formed to be bent and a volute is formed on the upper side of the diffuser passage to sufficiently secure the length of the diffuser passage to increase the pressure switching performance and to reduce the size of the entire system.
또한, 상기 임펠러의 공기유입구측으로 공기유동을 안내하는 가이드를 별도의 부품으로 장착함으로써 상기 모터하우징의 공기유로를 통과한 공기가 임펠러의 공기유입구측으로 유동할 때 발생하는 손실을 최소화하여 시스템의 효율을 향상하고 출구덕트의 무게도 줄일수 있다.In addition, by installing a guide for guiding the air flow to the air inlet side of the impeller as a separate component to minimize the loss caused when the air flows through the air inlet of the motor housing to the air inlet side of the impeller to improve the efficiency of the system It can improve the weight of outlet duct.
그리고, 상기 디퓨저 통로의 제 2 통로를 상기 가이드측 또는 임펠러의 공기유입구측을 향해 연장 형성함과 동시에 상기 볼루트를 상기 가이드와 인접되게 배 치함으로써, 전체시스템의 크기를 더욱 줄일수 있다.In addition, the second passage of the diffuser passage extends toward the guide side or the air inlet side of the impeller, and at the same time, the volute is disposed adjacent to the guide, thereby further reducing the size of the entire system.
또한, 상기 입구덕트를 통해 유입된 공기가 상기 모터하우징을 통과하기 때문에 상기 모터부를 냉각시키는 효과가 있다.In addition, since the air introduced through the inlet duct passes through the motor housing, there is an effect of cooling the motor unit.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
종래에 있어서와 동일한 구성 및 작용에 대한 반복되는 설명은 생략한다.Repeated explanations of the same configuration and operation as those in the conventional art will be omitted.
도 3은 본 발명에 따른 차량용 공기공급장치를 나타내는 결합사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 차량용 공기공급장치를 나타내는 분해사시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 차량용 공기공급장치를 나타내는 결합단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 차량용 공기공급장치에서 디퓨저통로의 제2통로를 경사지게 형성한 경우를 나타내는 결합단면도이다.Figure 3 is a combined perspective view showing a vehicle air supply apparatus according to the present invention, Figure 4 is an exploded perspective view showing a vehicle air supply apparatus according to the present invention, Figure 5 is a combined cross-sectional view showing a vehicle air supply apparatus according to the present invention. 6 is a cross-sectional view illustrating a case in which the second passage of the diffuser passage is inclined in the vehicle air supply device according to the present invention.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 공기공급장치(100)는 연료전지 차량의 스택(stack)에 압축된 공기를 공급하는 역할을 한다.As shown, the vehicle
이러한 공기공급장치(100)는 크게 모터부(140)와, 모터하우징(130)과, 입구덕트(110)와, 베어링홀더(120)와, 임펠러(170)와, 출구덕트(160)와, 엔드플레이트(180)로 구성된다.The
먼저, 상기 모터부(140)는 상기 모터하우징(130)의 중앙에 삽입설치됨과 아울러 중앙에 설치되는 회전축(141)을 회전시키게 된다.First, the
상기 모터부(140)는, 상기 회전축(141)의 내부에 설치되는 자석(142)과, 상기 회전축(141)의 둘레에 회전축(141)의 반경방향으로 일정 간격을 두고 설치되는 고정자(145)로 구성된다.The
여기서, 상기 고정자(145)는 공지된 것으로써 스테이터 코어 어셈블리(Stator Core Ass'y)에 코일(Coil)을 감아서 구성된다. 따라서, 상기 고정자(145)에 전류를 공급하게 되면 상기 회전축(141)이 회전하게 되는 것이다.Here, the
그리고, 상기 모터하우징(130)은, 상기 모터부(140)가 중앙에 상,하방향으로 삽입/설치됨과 아울러 상기 모터부(140)의 바깥방향 둘레에는 공기유로(134)가 상,하방향으로 관통되게 형성되어 있다.In addition, the
즉, 상기 모터하우징(130)은 상기 모터부(140)가 내부에 삽입 설치되는 내부원통(131)과, 상기 내부원통(131)과 동심이면서 내부원통(131) 보다 큰 직경을 갖는 외부원통(132)과, 내부원통(131)과 외부원통(132)을 일체로 연결하는 다수의 방열판(133)으로 구성된다. 또한 상기 내부원통(131)과 외부원통(132)의 사이에는 상기 입구덕트(110)를 통해 유입되는 공기가 상기 출구덕트(160)측으로 유동할 수 있도록 공기유로(134)가 상,하방향으로 관통되어 형성된다.That is, the
상기 공기유로(134)는 상기 다수의 방열판(133)에 의해 분할되어 있다.The
아울러, 상기 방열판(133)은 상기 모터부(140)에서 발생하는 열을 전달받아 상기 공기유로(134)를 통과하는 공기와 열교환시킴으로써 상기 모터부(140)를 냉각시키는 역할도 한다.In addition, the heat sink 133 serves to cool the
한편, 상기 모터하우징(130)에는 상기 내부원통(131)의 내부에 설치된 상기 모터부(140)에 전원을 공급할 수 있도록 전선이 통과하는 설치공(135)이 형성되어 있다.On the other hand, the
또한, 상기 모터하우징(130)의 하단 외주면에는 플랜지(136)가 돌출 형성되어 상기 출구덕트(160)의 상단과 볼트 결합된다.In addition, a
그리고, 상기 입구덕트(110)는 상기 모터하우징(130)의 외부원통(132) 상단에 볼트로 결합됨과 아울러 상단 중앙에는 공기가 유입될 수 있도록 입구(111)가 형성되고 하단은 개방되어 있다. 따라서, 상기 입구(111)를 통해 유입되는 공기를 상기 모터하우징(130)의 공기유로로 안내하게 된다.In addition, the
또한, 상기 베어링 홀더(120)는 상기 입구덕트(110)의 내측에 위치하여 상기 모터하우징(130)의 내부원통(131) 상단에 볼트로 결합됨과 아울러 상기 회전축(141)의 상단을 회전가능하게 지지하도록 내주면에 베어링(125)이 설치되어 있다.In addition, the
즉, 상기 베어링 홀더(120)는 상기 베어링(125)이 삽입/설치되는 내주링(121)과, 상기 내주링(121)과 동심이면서 내주링(121) 보다 큰 직경을 가짐과 아울러 상기 모터하우징(130)의 내부원통(131) 상단에 볼트로 고정되는 외주링(122)과, 상기 내주링(121)과 외주링(122)을 일체로 연결하는 다수의 스테이터(123)로 구성된다.That is, the
이때 상기 내주링(121)과 외주링(122)의 사이에는 공기가 유동할 수 있는 통로(124)가 형성되어 있으며, 상기 통로(124)를 통해 상기 입구덕트(110)로 유입된 공기중 일부가 상기 모터부(140)측으로 공급되어 상기 모터부(140)의 냉각효과를 더욱 향상시키게 된다.In this case, a
그리고, 상기 임펠러(170)는 상기 회전축(141)의 하단에 결합됨과 아울러 아 래에서 설명될 출구덕트(160)의 임펠러수용부(161)에 회전가능하게 설치된다.The
상기 임펠러(170)는 외주면에 다수의 유선형 날개(171)가 형성되어 있다. 따라서, 상기 회전축(141)과 함께 회전할 경우, 상기 입구덕트(110)의 입구(111)를 통해 공기를 흡입하고, 이렇게 흡입한 공기를 임펠러(170)의 반경방향에 구비된 디퓨저통로(162)측으로 송풍하는 과정에서 공기를 압축시키게 된다.The
그리고, 상기 출구덕트(160)는 상,하단이 모두 개방되어 있으며, 이때 개방된 상단은 상기 모터하우징(130)의 하단 외주면에 끼움결합된 후 상기 모터하우징(130)의 플랜지(136)와 볼트로 결합되고, 개방된 하단은 상기 엔드플레이트(180)가 볼트로 결합되어 밀폐된다.In addition, the
즉, 상기 출구덕트(160)는, 내부 하단에 상기 임펠러(170)를 회전가능하게 수용하도록 형성됨과 아울러 상기 모터하우징(130)의 공기유로(134)와 연통하는 임펠러수용부(161)와, 상기 임펠러(170)를 통해 송풍되는 공기의 운동에너지가 압력으로 전환되어 통과할 수 있도록 상기 임펠러수용부(161)의 반경방향으로 연장 형성되는 제1통로(162a) 및 상기 제1통로(162a)의 상기 임펠러(170)와 이격된 가장자리에서 상기 회전축(141)의 축방향으로 연장 형성되는 제2통로(162b)로 이루어진 디퓨저(DIFFUSER)통로(162)와, 상기 디퓨저 통로(162)의 상측에 연통 형성됨과 아울러 디퓨저 통로(162)를 통과하면서 압축된 공기를 모아 출구(164)측으로 보내는 볼루트(volute)(163)로 구성된다.That is, the
여기서, 상기 임펠러수용부(161)의 내주면은 상기 임펠러(170)의 날개(171) 외측면을 따라 곡면으로 형성되고, 이때 상기 임펠러수용부(161)의 내주면과 상기 임펠러(170)의 날개(171) 사이의 간격이 작을수록 압축효율을 높일수 있다.Here, the inner circumferential surface of the
또한, 상기 볼루트(163)는 상기 출구덕트(160)의 외주면에 나선형으로 형성되되 출구(164)측으로 갈수록 직경이 점차 커지는 형태로 형성되며 상기 디퓨저통로(162)의 상측에 위치하게 된다.In addition, the
그리고, 상기 임펠러(170)의 회전시, 상기 임펠러(170)의 상부쪽에서 흡입된 공기는 임펠러(170)의 반경방향에 구비된 상기 디퓨저통로(162)를 거쳐 상기 볼루트(163)측으로 이동하는 과정에서 공기가 압축되게 되는데, 즉, 공기가 상기 임펠러(170)를 통과하면서 얻은 운동에너지는 상기 디퓨저통로(162)를 통과하면서 압력으로 전환된다. 이때 상기 디퓨저통로(162)의 길이가 길수록 압력 전환 효율이 높아진다.In addition, when the
따라서, 본 발명은 압력 전환 효율을 높일 수 있도록 상기 디퓨저통로(162)의 길이를 충분히 확보하면서도 전체시스템의 크기가 함께 증가하는 단점을 보완하기 위해, 상기 디퓨저통로(162)를 굴곡지게 형성하였다.Therefore, in order to compensate for the disadvantage that the size of the entire system increases together while sufficiently securing the length of the
즉, 상기 디퓨저통로(162)의 제1통로(162a)와 제2통로(162b)가 이루는 각도는 90∼150°인 것이 바람직하다.That is, the angle formed by the
도 5는, 상기 디퓨저통로(162)의 제2통로(162b)를 상기 제1통로(162a)의 단부에서 상측방향으로 90°가 되게 형성한 것이다. 이렇게 하면, 상기 디퓨저통로(162)의 길이를 충분히 길게 확보할 수 있게 되어 압력전환효율을 높일수 있고, 상기 디퓨져통로(162)의 상측에 볼루트(163)가 형성되게 되어 전체시스템이 커지는 것을 방지할 수 있다.5 shows that the
도 6은, 상기 디퓨저통로(162)의 제2통로(162b)를 상기 제1통로(162a)의 단 부에서 상측방향으로 경사지게 형성한 것이다. 즉, 상기 제2통로(162b)는 제1통로(162a)와 90∼150°범위 내에서 경사지게 형성된다. 이렇게 하면, 상기 도 5와 같은 효과를 얻을수 있고 동시에 상기 디퓨저통로(162)를 통과하는 공기의 유동저항까지 감소시킬 수 있게 되어 전체시스템의 효율을 향상시킬 수 있다.FIG. 6 illustrates that the
한편, 상기 디퓨저통로(162)의 제1통로(162a)와 제2통로(162b)가 이루는 각도가 90°보다 작을 경우에는 상기 디퓨저통로(162)를 통과하는 공기의 유동이 급격하게 변하게(꺽이게) 되어 공기의 유동저항이 증가하고 전체시스템의 효율이 저하되는 문제가 있고, 150°보다 클 경우에는 상기 디퓨저통로(162)를 통과하는 공기의 유동저항이 감소되긴 하나 전체시스템이 커지는 문제가 있다.On the other hand, when the angle formed by the
그리고, 상기 엔드플레이트(180)는 상기 출구덕트(160)의 개방된 하단을 밀폐하도록 볼트 결합됨으로써 상기 임펠러(170)의 회전시 상기 임펠러수용부(161)내로 흡입된 공기가 상기 디퓨저통로(162)로 유동할 수 있도록 한다.In addition, the
또한, 상기 엔드플레이트(180)에는 상기 회전축(141)의 하단을 회전가능하게 지지하도록 내주면에 베어링(181)이 설치된다.In addition, the
그리고, 상기 출구덕트(160)의 내측에는 상기 모터하우징(130)과 상기 임펠러수용부(161)의 사이에, 상기 모터하우징(130)의 공기유로(134)를 통과한 공기를 상기 임펠러(170)의 공기유입구측으로 안내하는 유선형의 가이드(150)가 결합된다.In addition, the
즉, 상기 입구덕트(110)의 입구(111)를 통해 흡입된 공기가 상기 모터하우징(130)의 내부 가장자리쪽에 형성된 공기유로(134)를 따라 유동하다가 상기 출구덕트의 중앙에 설치된 상기 임펠러의 공기유입구측으로 유입되려면 유로가 급격히 변경되어야 한다. 만일 상기 공기유로(134)의 출구측과 상기 임펠러(170)의 공기유입구측을 연결하는 유로가 갑자기 변경되는 경우, 시스템의 효율 저하가 발생할 수 있다.That is, the air sucked through the
따라서, 본 발명은 상기 모터하우징(130)의 공기유로(134)를 통과한 공기가 상기 임펠러(170)의 공기유입구측으로 유입될 때 발생하는 손실을 최소화 할 수 있도록 상기 모터하우징(130)과 상기 임펠러수용부(150)의 사이에 상기 가이드(150)를 설치한 것이다.Thus, the present invention is to minimize the loss caused when the air passing through the
즉, 상기 가이드(150)는 하나의 변곡점(155)을 갖는 곡선의 형태로 형성되어 공기 유동의 흐름 방향이 급격히 꺽이는 것을 방지한다.That is, the
이러한 상기 가이드(150)의 내주면은, 상단에서 변곡점(155)까지는 오목한 곡률로 형성되고, 상기 변곡점(155)에서 하단까지는 볼록한 곡률로 형성된다. 이때, 상단에서 변곡점(155)까지의 곡률 중심은 상기 가이드(150)의 안쪽에 위치하며, 상기 변곡점(155)에서 하단까지의 곡률 중심은 상기 가이드(150)의 바깥쪽에 위치하게 된다.The inner circumferential surface of the
또한, 상기 가이드(150)를 별도의 부품으로 따로 제작하여 결합함으로써, 상기 볼루트(163)와 가이드(150)의 사이를 빈공간으로 비워둘 수 있게 되어 상기 출구덕트(160)의 무게도 줄일수 있다.In addition, by separately manufacturing the
그리고, 상기 가이드(150)의 상단면에는 상기 모터하우징(130)의 외부원통(132)의 내주면에 끼움결합되는 돌출부(151)가 형성되어 있다. 아울러, 상기 가이드(150)의 상단은 상기 모터하우징(130)의 하단에 볼트로 결합된다.In addition, the upper surface of the
한편, 상기 회전축(141)의 하단에는 상기 엔드플레이트(180)의 중앙에 설치되어 회전축(141)의 하단을 회전가능하게 지지하는 베어링(181)의 이탈을 방지할 수 있도록 와셔(144)와 볼트(143)가 결합되며, 또한 상기 베어링(181)을 보호할 수 있도록 상기 엔드플레이트(180)에는 커버(190)가 결합된다.On the other hand, the lower end of the
도 7은 본 발명에 따른 차량용 공기공급장치의 다른 실시예를 나타내는 결합단면도로써, 도시된 바와 같이, 상기 디퓨저 통로(162)의 제 2 통로(162b)를 상기 가이드(150)측을 향해 연장 형성한 것이다. 즉, 상기 제 2 통로(162b)는 상기 제 1 통로(162a)의 단부에서 상기 회전축(141)의 축방향으로 연장형성되되 끝부분은 상기 가이드(150)측을 향해 연장 형성되는 것이다.7 is a cross-sectional view illustrating another embodiment of the vehicle air supply apparatus according to the present invention. As illustrated, the
이때, 상기 볼루트(163)는 상기 가이드(150)와 인접되게 배치된다.In this case, the
따라서, 상기 디퓨저 통로(162)의 길이를 충분히 확보하여 압력전환성능을 높이면서 상기 공기공급장치(100)의 전체 크기를 더욱 줄일 수 있는 것이다.Therefore, the length of the
한편, 상기에서는 상기 디퓨저 통로(162)의 제 2 통로(162b)가 상기 가이드(150)측을 향해 연장 형성된 경우만 설명하였지만, 이 외에도 상기 제 2 통로(162b)가 상기 임펠러(170)의 공기유입구측을 향해 연장 형성되어도 동일한 효과를 얻을 수 있다.Meanwhile, in the above description, only the case where the
이하, 본 발명에 따른 차량용 공기공급장치(100)의 작용을 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation of the vehicle
먼저, 상기 고정자(145)에 전류가 공급되면, 상기 회전축(141)이 회전하게 되며, 상기 회전축(141)이 회전하게 되면 회전축(141)의 하단에 결합된 임펠 러(170)도 함께 회전하게 된다.First, when a current is supplied to the
이후, 상기 임펠러(170)가 회전하게 되면, 상기 입구덕트(110)의 입구(111)를 통해 공기가 흡입되는데, 이때 흡입된 공기는 상기 모터하우징(130)의 공기유로(134)를 따라 유동하게 된다.Thereafter, when the
상기 모터하우징(130)의 공기유로(134)를 통과한 공기는 상기 가이드(150)에 안내되어 상기 임펠러(170)의 공기유입구측으로 유입된다.Air passing through the
계속해서, 상기 임펠러(170)로 유입된 공기는 임펠러(170)의 반경방향으로 송풍되는데, 이때 상기 디퓨저통로(162)를 거쳐 상기 볼루트(163)로 유동하는 과정에서 압력이 상승되고, 이후, 상기 볼루트(163)로 모아진 압력이 상승된 공기는 상기 출구덕트(160)의 출구(164)를 통해 토출된다.Subsequently, the air introduced into the
상기 출구덕트(160)의 출구(164)를 통해 토출된 높은 압력의 공기는 스택(stack)측으로 공급된다.The high pressure air discharged through the
한편, 상기에서는 상기 입구덕트(110)와 모터하우징(130)이 볼트 결합되고, 상기 출구덕트(160)와 모터하우징(130)도 볼트 결합된 구조에 대해서만 설명하였지만, 상기 입구덕트(110)와 모터하우징(130)을 일체로 형성하거나 상기 출구덕트(160)와 모터하우징(130)을 일체로 형성할 수도 있다.On the other hand, while the
도 1은 일반적인 디젤엔진 차량용 공기공급장치를 나타내는 단면도,1 is a cross-sectional view showing a general diesel engine vehicle air supply device,
도 2는 종래의 연료전지 차량용 공기공급장치를 나타내는 단면도,2 is a cross-sectional view showing a conventional fuel cell vehicle air supply apparatus,
도 3은 본 발명에 따른 차량용 공기공급장치를 나타내는 결합사시도,3 is a perspective view showing a vehicle air supply device according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 차량용 공기공급장치를 나타내는 분해사시도,4 is an exploded perspective view showing a vehicle air supply device according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 차량용 공기공급장치를 나타내는 결합단면도,5 is a cross-sectional view illustrating a vehicle air supply device according to the present invention;
도 6은 본 발명에 따른 차량용 공기공급장치에서 디퓨저통로의 제2통로를 경사지게 형성한 경우를 나타내는 결합단면도,6 is a cross-sectional view illustrating a case in which the second passage of the diffuser passage is inclined in the vehicle air supply device according to the present invention;
도 7은 본 발명에 따른 차량용 공기공급장치의 다른 실시예를 나타내는 결합단면도이다.7 is a cross-sectional view showing a further embodiment of the vehicle air supply apparatus according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호설명>Description of the Related Art [0002]
100: 공기공급장치 110: 입구덕트100: air supply device 110: inlet duct
111: 입구 120: 베어링홀더111: inlet 120: bearing holder
121: 내주링 122: 외주링121: inner ring 122: outer ring
123: 스테이터 124: 통로123: stator 124: passage
125,181: 베어링125,181: bearing
130: 모터하우징 131: 내부원통130: motor housing 131: inner cylinder
132: 외부원통 133: 방열판132: outer cylinder 133: heat sink
134: 공기유로 135: 설치공134: air flow path 135: installation worker
136: 플랜지136: flange
140: 모터부 141: 회전축140: motor portion 141: rotating shaft
142: 자석 143: 볼트142: magnet 143: bolt
144: 와셔 145: 고정자144: washer 145: stator
150: 가이드 151: 돌출부150: guide 151: protrusion
155: 변곡점155: inflection point
160: 출구덕트 161: 임펠러수용부160: outlet duct 161: impeller receiving portion
162: 디퓨저통로 162a: 제1통로162:
162b: 제2통로 163: 볼루트162b: Second passage 163: volute
164: 출구164: exit
170: 임펠러 171: 날개170: impeller 171: wings
180: 엔드플레이트 190: 커버180: end plate 190: cover
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