KR101765583B1

KR101765583B1 - 공기 압축기의 냉각유닛

Info

Publication number: KR101765583B1
Application number: KR1020140096511A
Authority: KR
Inventors: 이창하
Original assignee: 현대자동차 주식회사
Priority date: 2014-07-29
Filing date: 2014-07-29
Publication date: 2017-08-07
Also published as: KR20160014376A; US9863430B2; DE102014224774A1; US20160032931A1

Abstract

공기 압축기의 냉각유닛이 개시된다. 개시된 공기 압축기의 냉각유닛은 볼루트 하우징과, 볼루트 하우징에 장착되는 임펠러와, 임펠러를 구동시키는 모터를 포함하는 공기 압축기에서, 임펠러 출구 측의 공기를 통해 모터 및 그 모터의 회전축을 지지하는 베어링을 냉각하기 위한 것으로서, 볼루트 하우징에 결합되는 모터 하우징에 전후 방향을 따라 다수 개로 형성되며 냉각수를 유동시키는 냉각수 채널과, 모터 하우징의 냉각수 채널 사이에 형성되며 공기를 유동시키는 냉각공기 채널을 포함할 수 있다.

Description

공기 압축기의 냉각유닛 {COOLING UNIT OF AIR COMPRESSURE}

본 발명의 실시예는 연료전지 차량에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연료전지 차량의 연료전지 시스템에 채용되는 공기 압축기의 냉각 구조에 관한 것이다.

일반적으로, 연료전지 차량에는 구동 모터를 구동시키기 위한 전원 공급원으로서 연료전지에 의한 수소와 공기의 전기 화학적인 반응으로 전기 에너지를 발생시키는 연료전지 시스템을 구비하고 있다.

연료전지 시스템은 연료전지들이 적층된 스택, 스택으로 수소를 공급하는 수소 공급 계통과, 스택으로 공기를 공급하는 공기 공급 계통, 그리고 스택에서 발생하는 열을 냉각시키는 냉각 계통을 구비하고 있다.

여기서, 공기 공급 계통은 공기를 압축한 압축 공기를 스택으로 공급하기 위한 공기 압축기와, 스택에서 발생되는 수분으로 압축 공기를 가습하는 가습기를 구비한다.

그러나, 스택의 고출력 운전 조건에서 공기 압축기를 통해 압축된 공기는 높은 압축비와 많은 공기량으로 인해 100~150℃ 정도의 온도로 상승하게 된다.

이러한 압축 공기의 온도는 스택의 정상적인 운전 온도인 60~80℃ 보다 높기 때문에, 가습기의 가습 효율 및 스택의 운전 효율에 불리한 조건으로 작용한다. 따라서 연료전지 시스템은 공기 압축기에 의해서 가습기로 공급되는 고온의 압축 공기를 냉각시킬 필요가 있다.

부연 설명하면, 고속으로 회전하는 터보형 공기 압축기에 있어 임펠러를 회전시키는 모터와, 그 모터의 회전축을 지지하는 베어링의 냉각은 전체 기기의 성능과 수명을 결정하는 중요한 설계 요소이다.

모터의 경우는 코일 권선과 로터의 마그넷에서 발생하는 발열을 적절히 냉각하지 못하면, 코일이 손상되거나 절연에 문제가 발생하게 된다. 또한 모터에 사용되는 희토류계 마그넷의 경우는 고온 감자에 취약한 특성을 가지므로 그 마그넷의 냉각 또한 중요하다.

또한, 공기 압축기의 모터에는 회전축을 지지하기 위한 베어링이 적용되는데, 베어링의 종류에 따라 차이는 있으나 그 종류나 재질에 따라 적정 사용 온도가 정해져 있어 베어링 또한 적절한 냉각이 필요하다.

통상적으로 공기 압축기에서는 압축기 출구의 공기를 활용하여 베어링과 모터를 냉각하게 된다. 이 경우 출구 공기는 이미 고온으로 압축된 상태이기 때문에 베어링과 모터를 원활히 냉각하는 것에는 한계가 있다.

즉, 임펠러 출구 측의 공기는 임펠러 후방을 통해 모터의 내부로 유입되고, 이 공기는 내부 유로를 통해 유동하며 전방 측의 베어링을 냉각한 후 모터와 후방 측의 베어링을 차례로 냉각하고, 후방으로 배출되거나 내부에서 순환되어 임펠러 입구로 돌아오게 된다.

이 경우, 압축기 출구의 공기는 그 압축기의 사양에 따라 다르지만 출구 압력이 2bar를 넘게 되면 100℃ 이상의 온도로 상승하게 된다. 특히 오일 윤활 및 냉각 구조가 없는 그리스 함입 볼 베어링의 경우에는 사용 온도가 150℃를 넘지 않는다. 따라서 종래 기술에서는 베어링과 모터를 모두 냉각하기에는 냉각용 공기의 온도가 너무 높다는 문제점이 있다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 임펠러 출구의 공기를 냉각수로서 냉각하고 그 냉각 공기를 이용하여 베어링과 모터를 냉각할 수 있도록 한 공기 압축기의 냉각유닛을 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예에 따른 공기 압축기의 냉각유닛은, 볼루트 하우징과, 상기 볼루트 하우징에 장착되는 임펠러와, 상기 임펠러를 구동시키는 모터를 포함하는 공기 압축기에서, 임펠러 출구 측의 공기를 통해 상기 모터 및 그 모터의 회전축을 지지하는 베어링을 냉각하기 위한 것으로서, 상기 볼루트 하우징에 결합되는 모터 하우징에 전후 방향을 따라 다수 개로 형성되며 냉각수를 유동시키는 냉각수 채널과, 상기 모터 하우징의 냉각수 채널 사이에 형성되며, 상기 공기를 유동시키는 냉각공기 채널을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 공기 압축기의 냉각유닛은, 상기 냉각수 채널을 따라 흐르는 냉각수로서 상기 냉각공기 채널을 따라 흐르는 상기 공기를 냉각하고, 그 냉각된 공기로서 상기 모터 및 베어링을 냉각할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 공기 압축기의 냉각유닛에 있어서, 상기 냉각수 채널은 상기 모터 하우징에 전후 방향으로 형성되는 적어도 하나의 냉각수 통로를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 공기 압축기의 냉각유닛에 있어서, 상기 냉각공기 채널은 상기 볼루트 하우징과 결합되는 모터 하우징의 전방 측에 형성되며 상기 임펠러의 후방 측과 연결되는 제1 연결 통로와, 상기 제1 연결 통로와 연결되며 상기 모터 하우징의 전방에서 후방으로 형성되는 제1 패스와, 상기 제1 패스의 후단과 연결되며 상기 모터 하우징의 후방에서 전방으로 형성되는 제2 패스와, 상기 제2 패스의 전단과 연결되며 상기 모터 하우징의 내부와 연결되는 제2 연결 통로를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 공기 압축기의 냉각유닛에 있어서, 상기 냉각공기 채널은 상기 공기를 상기 제1 연결 통로, 제1 및 제2 패스 그리고 제2 연결 통로를 통해 상기 모터 하우징의 내부로 유입시키며, 상기 모터 하우징의 후방을 통해 배출할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 공기 압축기의 냉각유닛에 있어서, 상기 냉각공기 채널은 상기 볼루트 하우징과 결합되는 모터 하우징의 전방 측에 형성되며 상기 임펠러의 후방 측과 연결되는 연결 통로와, 상기 연결 통로와 연결되며 상기 모터 하우징의 전방에서 후방으로 형성되는 제1 패스와, 상기 제1 패스의 후단에 연결되게 형성되며 상기 모터 하우징의 내부와 연결되는 제2 패스를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 공기 압축기의 냉각유닛에 있어서, 상기 냉각공기 채널은 상기 모터 하우징의 내부에서 상기 공기를 전방 측의 베어링 및 후방 측의 베어링으로 분기할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 공기 압축기의 냉각유닛에 있어서, 상기 냉각공기 채널은 상기 후방 측으로 베어링으로 분기된 공기를 상기 모터 하우징의 후방을 통해 배출할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 공기 압축기의 냉각유닛에 있어서, 상기 회전축에는 상기 전방 측의 베어링으로 분기된 공기를 상기 볼루트 하우징 측으로 순환시키는 순환 통로가 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 공기 압축기의 냉각유닛에 있어서, 상기 냉각공기 채널은 상기 볼루트 하우징과 결합되는 모터 하우징의 전방 측에 형성되며 상기 임펠러의 후방 측과 연결되는 제1 연결 통로와, 상기 제1 연결 통로와 연결되며 상기 모터 하우징의 전방에서 후방으로 형성되는 제1 패스와, 상기 제1 패스의 후단과 연결되며 상기 모터 하우징의 후방에서 전방으로 형성되는 제2 패스와, 상기 제2 패스의 전단과 연결되며 상기 모터 하우징의 내부와 연결되는 제2 연결 통로와, 상기 회전축에 형성되며 상기 공기를 상기 볼루트 하우징 측으로 순환시키는 순환 통로를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예는 냉각수 채널들로 냉각수를 순환시키며 그 냉각수 채널들 사이의 냉각공기 채널로 공기를 공급함에 따라, 냉각수를 통해 공기의 온도를 저감시키며 그 온도가 저감된 냉각 공기로서 모터와 베어링을 냉각할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 공기 압축기의 모터와 베어링에 대한 냉각 성능을 더욱 향상시킬 수 있으며, 모터와 베어링의 원활한 냉각을 통해 공기 압축기 내구 성능의 향상을 도모할 수 있다.

이 도면들은 본 발명의 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기 압축기의 냉각유닛을 도시한 도면이다.
도 2의 (a)는 도 1의 A-A 선에 따른 단면 구성도이고, (b)는 도 1의 B-B 선에 따른 단면 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공기 압축기의 냉각유닛에 적용되는 냉각공기 채널의 제1 변형예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공기 압축기의 냉각유닛에 적용되는 냉각공기 채널의 제2 변형예를 도시한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 "...유닛", "...수단", "...부", "...부재" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기 압축기의 냉각유닛을 도시한 도면이고, 도 2의 (a)는 도 1의 A-A 선에 따른 단면 구성도이고, (b)는 도 1의 B-B 선에 따른 단면 구성도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공기 압축기는 수소와 공기의 전기 화학적인 반응에 의해 전기 에너지를 생산하는 연료전지 시스템에 적용될 수 있다.

예를 들면, 상기 연료전지 시스템은 전기 에너지로서 구동 모터를 작동시키며, 그 구동 모터의 구동력으로서 차륜을 구동시키는 연료전지 차량에 적용될 수 있다.

상기 공기 압축기는 연료전지 시스템의 공기 공급 계통에 적용되는 바, 임펠러의 회전으로서 공기를 흡입 및 압축하고 그 압축 공기를 공기 공급 계통의 가습기로 공급할 수 있다.

이러한 연료전지 시스템은 당 업계에서 널리 알려진 공지 기술이므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 실시예에 적용되는 공기 압축기는 일 예로서, 터보형 공기 압축기로 구비되는데, 상기 공기 압축기는 볼루트 하우징(1), 임펠러(2), 모터(3) 그리고 모터 하우징(4)을 포함한다.

상기 볼루트 하우징(1)은 볼루트(volute) 형상(당 업계에서는 맴돌이 형상 또는 스크류 형상이라고도 한다)으로 이루어지며, 축 방향과 전후 방향으로 공기 유입구(5)와 공기 토출구(6)를 형성하고 있다.

상기 임펠러(2)는 볼루트 하우징(1)의 내부에 장착되고, 그 볼루트 하우징(1)에 회전 가능하게 설치되며, 공기의 유입 경로 및 압축 공기의 배출 경로 사이에 배치된다.

상기 모터(3)는 임펠러(2)를 회전시키는 구동원으로서, 모터 하우징(4)의 내부에 설치된다. 상기 모터(3)는 고정자와 회전자를 구비하고 있으며, 그 회전자에는 회전축(7)이 설치되고, 그 회전축(7)에는 임펠러(2)가 결합된다.

그리고, 상기 모터 하우징(4)은 모터(3)를 수용하는 것으로, 볼루트 하우징(1)의 임펠러(2) 후방 측에 결합된다. 이 때, 상기 모터(3)의 회전축(7)은 전방 및 후방 측의 베어링(8)을 통해 모터 하우징(4)에 회전 가능하게 지지된다.

따라서, 상기 공기 압축기는 모터(3)에 의한 임펠러(2)의 회전으로서 볼루트 하우징(1)의 공기 유입구(5)를 통해 공기를 흡입하며, 그 흡입 공기를 압축하고, 그 압축 공기를 공기 토출구(6)를 통해 배출한다.

상기와 같은 공기 압축기는 일반 차량, 하이브리드 차량 및 전기 자동차 등에 구성될 수도 있는데, 이하에서는 연료전지 차량의 연료전지 시스템에 구성되는 공기 압축기를 예로 들어 설명하기로 한다.

그러나 본 발명의 보호범위가 반드시 이에 한정되는 것으로 이해되어서는 아니되며, 다양한 종류 및 용도의 공기 공급 구조에 채용되는 공기 압축기라면 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 공기 압축기의 냉각유닛(100)은 임펠러(2) 출구 측의 공기를 모터 하우징(4)에서 냉각수로 냉각하고 그 냉각 공기로서 모터(3)와 베어링(8)을 냉각할 수 있는 구조로 이루어진다.

이를 위해 본 발명의 실시예에 따른 공기 압축기의 냉각유닛(100)은 기본적으로, 냉각수 채널(10) 및 냉각공기 채널(40)을 포함하며, 이를 구성 별로 설명하면 다음과 같다.

즉, 본 발명의 실시예에서는 상기 냉각수 채널(10)을 따라 흐르는 냉각수로서 냉각공기 채널(40)을 따라 흐르는 공기를 냉각하고, 그 냉각된 공기로서 모터(3) 및 베어링(8)을 냉각할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 냉각수 채널(10)은 모터 하우징(4)에 냉각수를 유동시키는 유로로서, 그 모터 하우징(4)의 전후 방향을 따라 다수 개로 형성될 수 있다.

이러한 냉각수 채널들(10)은 도 2의 (a)에서와 같이, 모터 하우징(4)에 전후 방향을 따라 형성되는 적어도 하나의 냉각수 통로(11)를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 냉각수 채널들(10)로 유동시키는 냉각수는 연료전지 차량의 전장 냉각 계통에 사용되는 냉각수일 수 있다. 상기 냉각수는 냉각수 리저버에서 냉각수 라인을 통해 냉각수 채널들(10)로 공급될 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 냉각공기 채널(40)은 모터 하우징(4)에 위에서 언급한 바 있는 임펠러 출구 측의 공기를 유동시키는 유로로서 구비되는 바, 모터 하우징(4)에서 냉각수 채널(10) 사이에 각각 형성될 수 있다.

상기 냉각공기 채널(40)은 도 2의 (b)에서와 같이, 제1 연결 통로(41), 제1 패스(43), 제2 패스(45) 그리고 제2 연결 통로(47)를 연결하는 유로로서 형성될 수 있다.

상기에서 제1 연결 통로(41)는 볼루트 하우징(1)과 결합되는 모터 하우징(4)의 전방 측에 형성되며, 임펠러(2)의 후방(출구) 측과 연결된다.

상기 제1 패스(43)는 제1 연결 통로(41)와 연결되며, 모터 하우징(4)의 전방에서 후방으로 형성된다. 상기 제2 패스(45)는 제1 패스(43)의 후단과 연결되며, 모터 하우징(4)의 후방에서 전방으로 형성된다. 상기 제2 패스(45)는 제1 패스(43)의 후단과 모터 하우징(4)의 두께 방향으로 연결될 수 있다.

그리고, 상기 제2 연결 통로(47)는 제2 패스(45)의 전단과 연결되며, 모터 하우징(4)의 내부와 연결된다.

이러한 냉각공기 채널(40)은 임펠러(2) 출구 측의 공기를 제1 연결 통로(41), 제1 및 제2 패스(43, 45) 그리고 제2 연결 통로(47)를 통해 모터 하우징(4)의 내부로 유입시키며, 그 모터 하우징(4)의 후방을 통해 배출할 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 공기 압축기의 냉각유닛(100)에 의하면, 우선 연료전지 시스템의 운전 시, 공기 압축기를 통해 압축 공기를 가습기로 공급한다.

상기 공기 압축기는 모터(3)에 의한 임펠러(2)의 회전으로서 볼루트 하우징(1)의 공기 유입구(5)를 통해 공기를 흡입하며, 그 흡입 공기를 압축하고, 그 압축 공기를 공기 토출구(6)를 통해 배출하며 가습기로 공급할 수 있다.

이러는 과정에, 본 발명의 실시예에서는 전장 냉각 계통의 냉각수를 냉각수 채널들(10)로 공급한다. 그러면, 상기 냉각수는 냉각수 채널들(10)의 냉각수 통로(11)를 따라 순환하게 된다.

또한, 본 발명의 실시예에서 임펠러(2) 출구 측의 공기는 냉각수 채널들(10) 사이의 냉각공기 채널(40)로 공급된다.

상기 냉각공기 채널(40)은 임펠러(2) 출구 측의 공기를 제1 연결 통로(41), 제1 및 제2 패스(43, 45) 그리고 제2 연결 통로(47)를 통해 모터 하우징(4)의 내부로 유입시키며, 그 모터 하우징(4)의 후방을 통해 외부로 배출할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 냉각수 채널(10)을 따라 흐르는 냉각수로서 냉각공기 채널(40)을 따라 흐르는 공기를 냉각하고, 그 냉각된 공기를 모터 하우징(4)의 내부로 공급할 수 있다.

그러면, 상기 냉각 공기는 모터 하우징(4)의 내부에서 전방 측의 베어링(8), 모터(3) 및 후방 측의 베어링(8)을 순차적으로 냉각하며, 모터 하우징(4)의 후방 측을 통해 외부로 배출된다.

이로써, 본 발명의 실시예에서는 냉각수 채널들(10)로 냉각수를 순환시키며, 그 냉각수 채널들(10) 사이의 냉각공기 채널(40)로 공기를 공급함에 따라, 냉각수를 통해 공기의 온도를 저감시키며 그 온도가 저감된 냉각 공기로서 모터(3)와 베어링(8)을 냉각할 수 있다.

이로 인해 본 발명의 실시예에서는 공기 압축기의 모터(3)와 베어링(8)에 대한 냉각 성능을 더욱 향상시킬 수 있으며, 모터(3)와 베어링(8)의 원활한 냉각을 통해 공기 압축기 내구 성능의 향상을 도모할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공기 압축기의 냉각유닛에 적용되는 냉각공기 채널의 제1 변형예를 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 제1 변형예의 냉각공기 채널(140)은 임펠러(2) 출구 측의 공기를 모터 하우징(4)의 내부에서 전방 측의 베어링(8) 및 후방 측의 베어링(8)으로 분기하여 공급할 수 있다.

이러한 냉각공기 채널(140)은 연결 통로(141), 제1,2 패스(143, 145) 및 순환 통로(148)를 포함하고 있다.

상기 연결 통로(141)는 볼루트 하우징(1)과 결합되는 모터 하우징(4)의 전방 측에 형성되며, 임펠러(2)의 후방 측과 연결된다.

상기 제1 패스(143)는 연결 통로(141)와 연결되며, 모터 하우징(4)의 전방에서 후방으로 형성된다. 상기 제2 패스(145)는 제1 패스(143)의 후단에 모터 하우징(4)의 두께 방향으로 연결되게 형성되며, 그 모터 하우징(4)의 내부와 연결된다.

그리고, 상기 순환 통로(148)는 제2 패스(145)를 통해 모터 하우징(4)의 내부로 유입된 공기를 전방 측의 베어링(8)으로 분기시키기 위한 것으로, 모터(3)의 회전축(7)에 형성된다.

상기 순환 통로(148)는 전방 측의 베어링(8)에 대응하며 회전축(7)에 형성되는데, 그 회전축(7) 내부의 중공과 연결되고, 전방 측의 베어링(8)으로 분기되는 공기를 볼루트 하우징(1) 측으로 순환시키는 기능을 하게 된다.

따라서, 임펠러(2) 출구 측의 공기는 연결 통로(141)를 통해 제1 패스(143)로 유입되며, 제2 패스(145)를 통해 모터 하우징(4)의 내부로 공급되고, 그 모터 하우징(4)의 내부에서 전방 측의 베어링(8) 및 후방 측의 베어링(8)으로 각각 분기되며, 모터(3)와 전방 및 후방 측의 베어링(8)을 냉각할 수 있다.

여기서, 상기 전방 측의 베어링(8)으로 분기된 공기는 순환 통로(148)를 통해 볼루트 하우징(1) 측으로 순환되고, 후방 측의 베어링(8)으로 분기된 공기는 모터 하우징(4)의 후방 측을 통해 외부로 배출될 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공기 압축기의 냉각유닛에 적용되는 냉각공기 채널의 제2 변형예를 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 제2 변형예의 냉각공기 채널(240)은 임펠러(2) 후방 측의 공기를 모터 하우징(4)의 내부에서 볼루트 하우징(1) 측으로 순환시킬 수 있는 구조로 이루어진다.

이러한 냉각공기 채널(240)은 제1 연결 통로(241), 제1,2 패스(243, 245), 제2 연결 통로(247) 그리고 순환 통로(248)를 포함하고 있다.

상기 제1 연결 통로(241)는 볼루트 하우징(1)과 결합되는 모터 하우징(4)의 전방 측에 형성되며, 임펠러(2)의 후방 측과 연결된다.

상기 제1 패스(243)는 제1 연결 통로(241)와 연결되며, 모터 하우징(4)의 전방에서 후방으로 형성된다. 상기 제2 패스(245)는 제1 패스(243)의 후단과 모터 하우징(4)의 두께 방향으로 연결되며, 그 모터 하우징(4)의 후방에서 전방으로 형성된다.

그리고, 상기 제2 연결 통로(247)는 제2 패스(245)의 전단과 연결되며, 모터 하우징(4)의 내부와 연결된다.

상기 순환 통로(248)는 제2 연결 통로(247)를 통해 모터 하우징(4)의 내부로 유입된 공기를 모터(3)의 회전축(7)을 통해 볼루트 하우징(1) 측으로 순환시키기 위한 것으로, 그 회전축(7)에 형성된다.

여기서, 상기 순환 통로(248)는 후방 측의 베어링(8)에 대응하며 회전축(7)에 형성되는데, 그 회전축(7) 내부의 중공과 연결된다.

따라서, 임펠러(2) 출구 측의 공기는 제1 연결 통로(241), 제1,2 패스(243, 245) 및 제2 연결 통로(247)를 따라 유동하며 모터 하우징(4)의 내부로 유입되고, 전방 측의 베어링(8), 모터(3) 및 후방 측의 베어링(8)을 순차적으로 냉각하며 순환 통로(248)를 통해 볼루트 하우징(1) 측으로 순환될 수 있다.

이로써, 본 변형예에서는 모터(3) 및 베어링(8)의 냉각에 사용된 공기를 회전축(7)을 통해 볼루트 하우징(1) 측으로 순환시킴으로써 그 공기를 모터 하우징(4)의 외부로 배출하기 위한 외부 통기 유로를 차단할 수 있다.

대안으로서, 상기 순환 통로(248)는 후방 측의 베어링(8)에 대응하며 회전축(7)의 일측에만 형성되는 것에 반드시 한정되지 않고, 전방 측의 베어링(8)에 대응하며 회전축(7)의 다른 일측에도 형성될 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 본 명세서에서 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상을 이해하는 당업자는 동일한 기술적 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 든다고 할 것이다.

1... 볼루트 하우징 2... 임펠러
3... 모터 4... 모터 하우징
5... 공기 유입구 6... 공기 토출구
7... 회전축 8... 베어링
10... 냉각수 채널 11... 냉각수 통로
40... 냉각공기 채널 41... 제1 연결 통로
43... 제1 패스 45... 제2 패스
47... 제2 연결 통로 148, 248... 순환 통로

Claims

볼루트 하우징과, 상기 볼루트 하우징에 장착되는 임펠러와, 상기 임펠러를 구동시키는 모터를 포함하는 공기 압축기에서, 임펠러 출구 측의 공기를 통해 상기 모터 및 그 모터의 회전축을 지지하는 베어링을 냉각하기 위한 공기 압축기의 냉각유닛으로서,
상기 볼루트 하우징에 결합되는 모터 하우징에 전후 방향을 따라 다수 개로 형성되며, 냉각수를 유동시키는 냉각수 채널; 및
상기 모터 하우징에서 냉각수 채널 사이에 형성되며, 상기 임펠러 출구 측의 공기를 유동시키는 냉각공기 채널;을 포함하며,
상기 냉각수 채널을 따라 흐르는 냉각수로서 상기 냉각공기 채널을 따라 흐르는 공기를 냉각하고 그 냉각된 공기로서 모터 및 베어링을 냉각하되,
상기 냉각공기 채널은, 상기 볼루트 하우징과 결합되는 모터 하우징의 전방 측에 형성되며 상기 임펠러의 후방 측과 연결되는 제1 연결 통로와, 상기 제1 연결 통로와 연결되며 상기 모터 하우징의 전방에서 후방으로 형성되는 제1 패스와, 상기 제1 패스의 후단과 연결되며 상기 모터 하우징의 후방에서 전방으로 형성되는 제2 패스와, 상기 제2 패스의 전단과 연결되며 상기 모터 하우징의 내부와 연결되는 제2 연결 통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 압축기의 냉각유닛.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 냉각수 채널은,
상기 모터 하우징에 전후 방향으로 형성되는 적어도 하나의 냉각수 통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 압축기의 냉각유닛.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 냉각공기 채널은,
상기 공기를 상기 제1 연결 통로, 상기 제1 및 제2 패스 그리고 상기 제2 연결 통로를 통해 상기 모터 하우징의 내부로 유입시키며, 상기 모터 하우징의 후방을 통해 배출하는 것을 특징으로 하는 공기 압축기의 냉각유닛.
볼루트 하우징과, 상기 볼루트 하우징에 장착되는 임펠러와, 상기 임펠러를 구동시키는 모터를 포함하는 공기 압축기에서, 임펠러 출구 측의 공기를 통해 상기 모터 및 그 모터의 회전축을 지지하는 베어링을 냉각하기 위한 공기 압축기의 냉각유닛으로서,
상기 볼루트 하우징에 결합되는 모터 하우징에 전후 방향을 따라 다수 개로 형성되며, 냉각수를 유동시키는 냉각수 채널; 및
상기 모터 하우징에서 냉각수 채널 사이에 형성되며, 상기 임펠러 출구 측의 공기를 유동시키는 냉각공기 채널;을 포함하며,
상기 냉각수 채널을 따라 흐르는 냉각수로서 상기 냉각공기 채널을 따라 흐르는 공기를 냉각하고 그 냉각된 공기로서 모터 및 베어링을 냉각하되,
상기 냉각공기 채널은, 상기 볼루트 하우징과 결합되는 모터 하우징의 전방 측에 형성되며 상기 임펠러의 후방 측과 연결되는 연결 통로와, 상기 연결 통로와 연결되며 상기 모터 하우징의 전방에서 후방으로 형성되는 제1 패스와, 상기 제1 패스의 후단에 연결되게 형성되며 상기 모터 하우징의 내부와 연결되는 제2 패스와, 전방 측의 베어링에 대응하며 상기 회전축 내부의 중공과 연결되게 형성되는 순환통로를 포함하며, 상기 모터 하우징의 내부에서 공기를 전방 측의 베어링 및 후방 측의 베어링으로 분기하고, 후방 측의 베어링으로 분기된 공기를 상기 모터 하우징의 후방을 통해 배출하며,
상기 순환통로는 전방 측의 베어링으로 분기된 공기를 상기 볼루트 하우징 측으로 순환시키는 것을 특징으로 하는 공기 압축기의 냉각유닛.
삭제
삭제
삭제
볼루트 하우징과, 상기 볼루트 하우징에 장착되는 임펠러와, 상기 임펠러를 구동시키는 모터를 포함하는 공기 압축기에서, 임펠러 출구 측의 공기를 통해 상기 모터 및 그 모터의 회전축을 지지하는 베어링을 냉각하기 위한 공기 압축기의 냉각유닛으로서,
상기 볼루트 하우징에 결합되는 모터 하우징에 전후 방향을 따라 다수 개로 형성되며, 냉각수를 유동시키는 냉각수 채널; 및
상기 모터 하우징에서 냉각수 채널 사이에 형성되며, 상기 임펠러 출구 측의 공기를 유동시키는 냉각공기 채널;을 포함하며,
상기 냉각수 채널을 따라 흐르는 냉각수로서 상기 냉각공기 채널을 따라 흐르는 공기를 냉각하고 그 냉각된 공기로서 모터 및 베어링을 냉각하되,
상기 냉각공기 채널은, 상기 볼루트 하우징과 결합되는 모터 하우징의 전방 측에 형성되며 상기 임펠러의 후방 측과 연결되는 제1 연결 통로와, 상기 제1 연결 통로와 연결되며 상기 모터 하우징의 전방에서 후방으로 형성되는 제1 패스와, 상기 제1 패스의 후단과 연결되며 상기 모터 하우징의 후방에서 전방으로 형성되는 제2 패스와, 상기 제2 패스의 전단과 연결되며 상기 모터 하우징의 내부와 연결되는 제2 연결 통로와, 상기 회전축 내부의 중공과 연결되게 형성되며 공기를 상기 볼루트 하우징 측으로 순환시키는 순환통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 압축기의 냉각유닛.