KR101777089B1 - 차량용 공기 압축기 유닛 - Google Patents

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아키라 다카하시
다츠오 미야우치
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나부테스코 가부시키가이샤
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Abstract

차량용 공기 압축기 유닛(2)은, 흡입한 공기를 압축하는 공기 압축기(13)와, 공기 압축기(13)를 구동하는 전동 모터(14)와, 공기 압축기(13)에서 생성된 압축 공기를 냉각하는 애프터 쿨러(17)와, 전동 모터(14)의 구동력에 의해 구동되고, 애프터 쿨러(17)의 냉각풍을 발생시키는 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)을 구비한다. 공기 압축기(13) 및 전동 모터(14)가 상하로 배치되어 있다.

Description

차량용 공기 압축기 유닛{AIR COMPRESSOR UNIT FOR VEHICLE}
본 발명은, 차량에 탑재되는 차량용 공기 압축기 유닛에 관한 것이다.
예를 들어, 일본 실용신안 등록 제3150077호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 차량에 탑재되어 그 차량에 있어서 사용되는 압축 공기를 생성하는 장치가 알려져 있다. 일본 실용신안 등록 제3150077호 공보에 개시된 장치는, 복수의 공기 압축기와 복수의 구동 모터를 구비하고 있다. 각 공기 압축기는, 각 구동 모터에 의해 구동된다. 그리고, 각 공기 압축기는, 각각 대응하는 구동 모터와 직렬로 연결되어 있다. 또한, 각 공기 압축기는, 스크롤 공기 압축기로서 구성되어 있다.
일본 실용신안 등록 제3150077호 공보에 개시된 장치에 있어서는, 공기 압축기와 구동 모터가 직렬로 연결되어 있다. 이로 인해, 공기 압축기와 구동 모터를 구비하는 공기 압축기 유닛의 치수가 길게 연장되어 버리게 된다. 그리고, 이 공기 압축기 유닛을 차량에 탑재하여 설치할 때 필요해지는 설치 면적이, 길게 연장되어 버림과 함께 크게 넓어져 버리게 된다.
상기한 바와 같은 공기 압축기 유닛은, 예를 들어 일본 실용신안 등록 제3150077호 공보에도 개시되어 있는 바와 같이, 차량 바닥의 하측에 설치된다. 따라서, 상기의 공기 압축기 유닛을 차량에 설치하기 위해서는, 차량 바닥의 하측에 있어서, 크게 넓어진 설치 면적이 필요해진다. 또한, 상기의 공기 압축기 유닛이 차량 지붕의 상부에 설치되는 경우이더라도, 차량 지붕의 상부에 있어서, 크게 넓어진 설치 면적이 필요해진다. 따라서, 상기의 공기 압축기 유닛을 차량에 설치하는 경우, 차량에서의 설치 면적의 증대를 초래해 버린다. 또한, 차량에 상기의 공기 압축기 유닛을 복수 설치하는 경우, 설치 면적의 가일층의 증대를 초래해 버린다.
일본 실용신안 등록 제3150077호 공보
본 발명의 목적은, 차량에 있어서의 설치 면적의 증대를 억제할 수 있는 차량용 공기 압축기 유닛을 제공하는 것이다.
본 발명의 어떤 국면에 따른 차량용 공기 압축기 유닛은, 차량에 탑재되는 차량용 공기 압축기 유닛이며, 흡입한 공기를 압축하는 공기 압축기와, 상기 공기 압축기를 구동하는 전동 모터를 구비한다. 상기 공기 압축기 및 상기 전동 모터가 상하로 배치되어 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 차량용 공기 압축 장치 및 차량용 공기 압축기 유닛이 차량에 설치된 상태를 나타내는 모식도이다.
도 2는, 도 1에 도시한 공기 압축 장치 및 공기 압축기 유닛의 차량에 있어서의 설치 위치를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 3은, 도 1에 도시한 공기 압축 장치 및 공기 압축기 유닛을 나타내는 사시도이다.
도 4는, 도 3에 도시한 공기 압축 장치의 사시도이며, 공기 압축기 유닛에 있어서의 공기 압축 장치의 내측에 배치된 부분이 보이도록 공기 압축 장치의 일부 요소를 제외한 상태에서 공기 압축 장치를 나타내는 사시도이다.
도 5는, 도 3에 도시한 공기 압축 장치 및 공기 압축기 유닛의 시스템 구성을 나타내는 모식도이다.
도 6은, 도 4에 도시한 공기 압축기 유닛의 사시도이다.
도 7은, 도 6에 도시한 공기 압축기 유닛에 대하여 도 6과는 다른 방향에서 본 사시도이며, 공기 압축기 유닛의 주위에 배치되는 요소를 제외한 상태에서 공기 압축기 유닛을 나타내는 사시도이다.
도 8은, 도 7에 도시한 공기 압축기 유닛에 대하여 내부 구조가 보이도록 일부 요소를 제외한 상태에서 나타내는 사시도이며, 도 7과는 다른 방향에서 본 사시도이다.
도 9는, 도 6 내지 도 8에 도시한 공기 압축기 유닛의 쿨러 모식도이며, 쿨러에 있어서의 압축 공기의 유로 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 10은, 변형예에 관한 쿨러의 모식도이며, 쿨러에 있어서의 압축 공기의 유로 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 11은, 변형예에 관한 차량용 공기 압축 장치 및 차량용 공기 압축기 유닛의 시스템 구성을 나타내는 모식도이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 일 실시 형태에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 본 실시 형태는, 차량에 탑재되는 차량용 공기 압축기 유닛 및 차량용 공기 압축 장치에 관하여 널리 적용할 수 있다.
[공기 압축 장치 및 공기 압축기 유닛의 설치 형태]
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 차량용 공기 압축 장치(1) 및 차량용 공기 압축기 유닛(2)이 철도 차량으로서 구성된 차량(100)에 탑재되어 설치된 상태를 그린 모식도이다. 도 2는, 차량용 공기 압축 장치(1) 및 차량용 공기 압축기 유닛(2)의 차량(100)에 있어서의 설치 위치를 모식적으로 그린 평면도이다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 차량용 공기 압축 장치(1)는, 복수의 차량용 공기 압축기 유닛(2)을 구비하고 있다. 본 실시 형태의 차량용 공기 압축기 유닛(2)은, 본 실시 형태의 차량용 공기 압축 장치(1)에 구비되는 공기 압축기 유닛(2)으로서도 구성되어 있다. 또한, 이하의 설명에 있어서는, 차량용 공기 압축 장치(1)에 대해서는, 단순히 「공기 압축 장치(1)」라고도 칭한다. 또한, 차량용 공기 압축기 유닛(2)에 대해서는, 단순히 「공기 압축기 유닛(2)」이라고도 칭한다.
본 실시 형태에서는, 공기 압축 장치(1)가, 2개의 공기 압축기 유닛(2)을 구비한 형태가 예시된다. 그러나, 이대로가 아니어도 된다. 공기 압축 장치(1)는, 3개 이상의 공기 압축기 유닛(2)을 구비하고 있어도 된다.
공기 압축 장치(1) 및 공기 압축기 유닛(2)은, 예를 들어 차량(100)의 바닥(100a)의 하측에 설치된다(도 1을 참조). 공기 압축 장치(1) 및 공기 압축기 유닛(2)은, 차량(100)에 있어서 사용되는 압축 공기를 생성하기 위해서, 차량(100)에 탑재된다. 공기 압축 장치(1) 및 공기 압축기 유닛(2)에서 생성된 압축 공기는, 차량(100)에 탑재된 각종 공압 기기를 작동시키기 위해 사용된다.
도 2의 평면도는, 차량(100)의 일부를 상방에서 본 상태를 나타낸다. 그리고, 도 2에 있어서는, 차량(100)의 바닥(100a)의 하부에 설치된 공기 압축 장치(1) 및 공기 압축기 유닛(2)을 이점쇄선으로 나타내고 있다. 또한, 도 2에 있어서는, 차량(100)이 주행하는 궤도의 레일(101) 및 침목(102)에 대해서도, 이점쇄선으로 나타내고 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 공기 압축 장치(1) 및 공기 압축기 유닛(2)은, 차량(100)의 폭 방향에 있어서, 차량(100)의 폭 방향에 있어서의 중심에서 한쪽 측으로 치우친 위치에 설치되어 있다. 또한, 차량(100)의 폭 방향에 대해서는, 도 2에 있어서 양단 화살표 A로 나타내고 있다. 차량(100)의 폭 방향은, 차량(100)의 진행 방향에 대하여 직교하는 방향이며, 레일(101)이 연장되는 방향과 직교하는 침목(102)의 길이 방향에 대하여 평행한 방향이다.
또한, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 복수의(본 실시 형태에서는 2개의) 공기 압축기 유닛(2)은, 차량(100)의 진행 방향으로 배열된 상태에서, 차량(100) 바닥(100a)의 하측에 설치되어 있다. 또한, 도 1 및 도 2에 도시한 공기 압축 장치(1) 및 공기 압축기 유닛(2)의 설치 형태는 예시이다.
[공기 압축 장치의 전체 구성]
도 3은, 공기 압축 장치(1) 및 공기 압축기 유닛(2)을 나타내는 사시도이다. 도 4는, 공기 압축 장치(1)의 사시도이며, 공기 압축기 유닛(2)에 있어서의 공기 압축 장치(1)의 내측에 배치된 부분이 보이도록 공기 압축 장치(1)의 일부 요소를 제외한 상태에서 공기 압축 장치(1)를 그리고 있다. 도 5는, 도 3에 도시한 공기 압축 장치(1) 및 공기 압축기 유닛(2)의 시스템 구성을 나타내는 모식도이다.
도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 공기 압축 장치(1)는, 복수(본 실시 형태에서는 2개)의 공기 압축기 유닛(2)과, 케이스 유닛(11)을 구비하여 구성되어 있다.
케이스 유닛(11)은, 복수(본 실시 형태에서는 2개)의 개별 케이스(12)를 구비하고 있다. 각 개별 케이스(12)는, 각각 공기 압축기 유닛(2)을 보유 지지하는 하우징으로서 구성되어 있다. 각 개별 케이스(12)는, 직육면체 형상으로 조립된 프레임체(12a)와, 프레임체(12a)에 설치된 복수의 패널체(12b)를 구비하고 있다. 복수의 패널체(12b)는, 공기 압축기 유닛(2)의 주위를 덮도록, 프레임체(12a)에 설치되어 있다. 또한, 도 4는, 복수의 개별 케이스(12) 중 한쪽에서의 1매의 패널체(12b)를 제외한 상태에서 공기 압축 장치(1)를 나타내고 있다.
각각 공기 압축기 유닛(2)을 보유 지지하는 복수의 개별 케이스(12)는, 일렬로 배열된 상태에서 일체로 고정되고, 차량(100)에 설치된다. 이에 의해, 케이스 유닛(11)은, 일렬로 배열된 상태의 복수의 공기 압축기 유닛(2)을 보유 지지하면서, 차량(100)에 설치되는 것이 가능하게 구성되어 있다.
[공기 압축기 유닛의 전체 구성]
도 6은, 도 4에 도시한 2개의 공기 압축기 유닛(2) 중 1개를 나타내는 사시도다. 도 7은, 도 6에 도시한 공기 압축기 유닛(2)에 대하여 도 6과는 다른 방향에서 본 사시도이다. 또한, 도 7의 사시도에서는, 공기 압축기 유닛(2)의 주위에 배치되는 요소인 개별 케이스(12)를 제외한 상태에서 공기 압축기 유닛(2)을 나타내고 있다. 도 8은, 도 7에 도시한 공기 압축기 유닛(2)에 대하여 내부 구조가 보이도록 일부 요소를 제외한 상태에서 나타내는 사시도이며, 도 7과는 다른 방향에서 본 사시도이다.
도 3 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 복수(본 실시 형태에서는 2개)의 공기 압축기 유닛(2)의 각각은, 공기 압축기(13), 전동 모터(14), 공기 압축기용 냉각 팬(15), 베이스부(16), 애프터 쿨러(17), 애프터 쿨러용 냉각 팬(18), 제습기 (19), 구동력 전달부(20), 필터부(21), 컨트롤러(22) 등을 구비하고 있다. 또한, 2개의 공기 압축기 유닛(2)은, 동일한 구성이다. 따라서, 이하의 설명에서는, 2개의 공기 압축기 유닛(2) 중 하나의 공기 압축기 유닛(2)에 대하여 설명하고, 또 하나의 공기 압축기 유닛(2)에 대한 중복되는 설명을 생략한다.
[공기 압축기]
흡입한 공기를 압축하는 공기 압축기(13)는, 요동 스크롤과 고정 스크롤을 구비하는 스크롤식 공기 압축기로서 구성되어 있다. 또한, 공기 압축기(13)는, 기름을 수반하지 않고 공기를 압축하는 오일 프리식 공기 압축기로서 구성되어 있다.
공기 압축기(13)에 있어서 공기가 흡입되는 입구인 흡입구는, 흡입 배관(24)을 통해 공기 흡입부(23)에 접속되어 있다. 흡입구는, 흡입 배관(24) 및 흡입부(23)를 통해 외부와 연통하고 있다. 외부의 공기는, 공기 흡입부(23) 및 흡입 배관(24)을 통해, 공기 압축기(13)에 흡입된다. 또한, 공기 흡입부(23)에는, 흡입되는 공기가 통과할 때 모래 먼지 등의 분진의 통과를 억제하는 분진 필터가 설치되어 있다.
공기 압축기(13)는, 전동 모터(14)로부터의 구동력에 의해 구동된다. 이때, 요동 스크롤이 고정 스크롤에 대하여 요동하면서 회전한다. 이에 의해, 요동 스크롤과 고정 스크롤의 사이에서 공기가 압축된다. 공기 압축기(13)에 있어서 압축 공기를 토출하는 출구인 토출구는, 토출 배관(25)을 통해 애프터 쿨러(17)에 접속되어 있다. 즉, 토출구는 애프터 쿨러(17)에 연통하고 있다. 공기 압축기(13)에 있어서 생성된 압축 공기는, 토출 배관(25)을 통해 애프터 쿨러(17)에 공급된다. 토출 배관(25)은, 테플론(등록상표) 등의 탄성체로 구성된 배관에 의해 구성되어도 되고, 동관이나 강관으로 구성되어도 된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 공기 압축기(13)와 애프터 쿨러(17)를 접속하는 토출 배관(25)으로서, 테플론 등의 탄성체로 구성된 배관이 아니라, 강관이 사용되고 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 스크롤식 공기 압축기인 공기 압축기(13)가 설치된 공기 압축기 유닛(2)의 형태를 예시하였지만, 이와 다른 구성이어도 된다. 스크루식 공기 압축기가 설치된 공기 압축기 유닛이 구성되어도 된다. 또한, 전동 모터(14)로부터의 회전 구동력이 크랭크축을 개재하여 왕복 구동력으로 변환되어 전달되어 구동되는 레시프로식 공기 압축기가 설치된 공기 압축기 유닛이 구성되어도 된다. 또한, 기름을 수반하여 공기를 압축하는 오일식 공기 압축기가 설치된 공기 압축기 유닛이 구성되어도 된다.
[필터부]
필터부(21)는, 공기 흡입부(23) 및 후술하는 공기 압축기용 냉각 팬(15)에 흡입되는 공기가 통과하는 필터 요소로서 설치되어 있다. 외부의 공기가 필터부(21)를 통과할 때 이물이 제거된다. 필터부(21)는, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 개별 케이스(12)에 대하여 설치된다.
필터부(21)는, 예를 들어 복수의 구멍이 형성된 금속 플레이트에 의해 구성된다. 또는, 필터부(21)는, 금망에 의해 구성되어도 된다. 그리고, 필터부(21)는, 금속 플레이트 또는 금망에 있어서의 면 형상으로 평탄하게 넓어지는 부분이 공기 흡입부(23) 및 공기 압축기용 냉각 팬(15)을 서로 향하는 자세로, 개별 케이스(12)에 설치되어 있다. 또한, 도 6에서는, 개별 케이스(12)로부터 필터부(21)가 제거된 상태가 도시되어 있다.
[전동 모터, 컨트롤러]
도 5 내지 도 8에 도시한 전동 모터(14)는, 공기 압축기(13)를 구동하는 구동원으로서 설치되어 있다. 전동 모터(14)는, 후술하는 구동력 전달부(20)를 개재하여 공기 압축기(13)를 구동한다. 즉, 전동 모터(14)에서 발생한 구동력이 구동력 전달부(20)를 개재하여 공기 압축기(13)에 전달된다. 이에 의해, 공기 압축기(13)의 요동 스크롤이 요동하면서 회전 구동된다.
도 6 내지 도 8에 도시한 컨트롤러(22)는, 전원(도시생략)으로부터의 전류를 전동 모터(14)에 공급하여 전동 모터(14)의 구동을 제어하는 제어 장치로서 구성되어 있다. 전동 모터(14)에 공급되는 전류 및 전동 모터(14)의 회전수(회전 속도)는 컨트롤러(22)에 의해 제어된다.
[공기 압축기용 냉각 팬]
도 5 내지 도 8에 도시한 공기 압축기용 냉각 팬(15)은, 공기 압축기(13)를 냉각하기 위한 팬으로서 구성되어 있다. 냉각 팬(15)은, 공기 압축기(13)의 측방에 배치되어 있다. 그리고, 냉각 팬(15)은, 공기 압축기(13)의 냉각풍을 발생시킨다. 그 냉각풍의 흐름의 하류측에 배치된 공기 압축기(13)가 냉각풍에 의해 냉각된다.
공기 압축기용 냉각 팬(15)은, 복수 설치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 공기 압축기용 냉각 팬(15)은, 2개 설치되어 있다. 2개의 공기 압축기용 냉각 팬(15)의 각각은, 축 둘레로 회전하는 프로펠러를 갖는 축류 팬으로서 구성되어 있다. 2개의 공기 압축기용 냉각 팬(15)은, 전동 모터(14)와는 별개로 설치된 다른 전동 모터에 의해 구동된다. 2개의 공기 압축기용 냉각 팬(15)은, 축 방향으로 일렬로 배열되도록 배치되어 있다. 즉, 각 공기 압축기용 냉각 팬(15)은, 회전축이 동일 직선상으로 배열되도록 배치되어 있다.
또한, 공기 압축기용 냉각 팬(15)에 있어서의 프로펠러의 주위 커버는, 공기 압축기(13)의 본체 부분을 덮는 커버와 결합되어 있다. 이에 의해, 공기 압축기용 냉각 팬(15)에 의해 발생하는 공기 압축기(13)의 냉각풍이 효율적으로 공기 압축기(13)에 송풍되어, 공기 압축기(13)가 효율적으로 냉각된다. 또한, 도 5에서는, 공기 압축기(13)의 냉각풍의 흐름 방향과, 후술하는 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)에 의해 발생하는 애프터 쿨러(17)의 냉각풍의 흐름 방향이, 파선의 화살표로 나타내어져 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 공기 압축기용 냉각 팬(15)이 2개 설치된 공기 압축기 유닛(2)의 형태를 예시하였지만, 이와 다른 구성이어도 된다. 공기 압축기용 냉각 팬(15)이 1개만 설치된 공기 압축기 유닛이 구성되어도 된다. 또한, 공기 압축기용 냉각 팬(15)이 3개 이상 설치된 공기 압축기 유닛이 구성되어도 된다.
[베이스부]
도 6 내지 도 8에 도시한 베이스부(16)는, 공기 압축기(13), 전동 모터(14) 등이 설치되어 고정되는 부재로서 설치되고, 예를 들어 강제의 부재에 의해 구성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 베이스부(16)는, 평판 형상의 플레이트부로서 구성되어 있다.
베이스부(16)는, 평탄하게 넓어지는 부재에 의해 구성되어 있으며, 그 양면 각각을 구성하는 제1 면(16a) 및 제2 면(16b)을 갖고 있다. 즉, 제1 면(16a) 및 제 2면(16b)은, 서로 대략 평행한 평탄 면으로서 구성되어 있다.
베이스부(16)의 제1 면(16a)에 공기 압축기(13)가 설치되어 고정되어 있다. 한편, 베이스부(16)의 제2 면(16b)에 전동 모터(14)가 설치되어 고정되어 있다. 그리고, 공기 압축기(13) 및 전동 모터(14)는 베이스부(16)를 상하에서 그 사이에 위치시킨 상태에서 상하 방향을 따라 나란히 배치된다. 이와 같은 배치가 되도록, 공기 압축기 유닛(2)은 차량(100)에 설치된다. 이 상태를 위에서 보면, 전동 모터(14)의 적어도 일부는, 공기 압축기(13)와 겹쳐 있다. 또한, 복수의 공기 압축기 유닛(2)의 각각에 있어서의 공기 압축기(13) 및 전동 모터(14)가 베이스부(16)를 사이에 두고 상하 방향을 따라 나란히 배치된다. 이와 같은 배치가 되도록, 케이스 유닛(11) 및 복수의 공기 압축기 유닛(2)이 차량(100)에 설치된다. 이와 같이, 공기 압축기 유닛(2)에서는, 공기 압축기(13) 및 전동 모터(14)가 상하 방향을 따라 배치되어 있다.
공기 압축기 유닛(2)에 있어서는, 공기 압축기(13) 및 전동 모터(14)가 베이스부(16)를 사이에 두고 상하로 분리되어 배치된다. 그리고, 공기 압축기(13)의 측방에 설치되어 공기 압축기(13)를 냉각하는 공기 압축기용 냉각 팬(15)이, 공기 압축기(13)와 동일한 제1 면(16a) 측에 배치된다. 즉, 공기 압축기용 냉각 팬(15) 및 전동 모터(14)도 베이스부(16)를 사이에 두고 상하로 분리되어 배치된다. 상기에 의해, 공기 압축기(13) 및 공기 압축기용 냉각 팬(15)과, 전동 모터(14)가, 베이스부(16)에 의해, 열적으로 분리되어 있다. 이로 인해, 공기 압축기 유닛(2)에 의하면, 전동 모터(14)에서 발생하는 열이, 공기 압축기용 냉각 팬(15)에 의한 공기 압축기(13)의 냉각에 영향을 미치게 되는 것을 억제할 수 있다. 이로 인해, 공기 압축기용 냉각 팬(15)에 의한 공기 압축기(13)의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 공기 압축기 유닛(2)에 있어서는, 컨트롤러(22)가, 전동 모터(14)의 측방에 배치되어 있다. 다시 말하자면, 컨트롤러(22)는, 베이스부(16)에 대하여 공기 압축기(13)가 배치되는 제1 면(16a) 측과 반대측[전동 모터(14)가 배치되는 제2 면(16b)측]에 배치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 컨트롤러(22)는, 베이스부(16)의 제2 면(16b)에 고정되지 않은 상태에서, 베이스부(16)에 대하여 제2 면(16b)측에 배치되어 있다. 그러나, 이와 다른 구성이어도 된다. 컨트롤러(22)는, 베이스부(16)의 제2 면(16b)에 고정된 상태에서, 베이스부(16)에 대하여 제2 면(16b)측에 배치되어 있어도 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 공기 압축기 유닛(2)이 차량(100)에 탑재된 상태에서는, 공기 압축기(13) 및 공기 압축기용 냉각 팬(15)이 베이스부(16)의 상방에 배치되고, 전동 모터(14) 및 컨트롤러(22)가 베이스부(16)의 하방에 배치된다. 그러나, 이와 다른 구성이어도 된다. 공기 압축기 유닛(2)이 차량(100)에 탑재된 상태에서, 공기 압축기(13) 및 공기 압축기용 냉각 팬(15)이 베이스부(16)의 하방에 배치되고, 전동 모터(14) 및 컨트롤러(22)가 베이스부(16)의 상방에 배치되는 형태이어도 된다.
[애프터 쿨러용 냉각 팬]
도 5, 도 7 및 도 8에 도시한 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)은, 전동 모터(14)의 구동력에 의해 구동되는 송풍기로서 구성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)은, 원심 송풍기로서 구성되어 있다. 보다 구체적으로는, 냉각 팬(18)은, 시로코 팬으로서 구성되어 있다. 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)은, 후술하는 애프터 쿨러(17)의 냉각풍을 발생시켜서, 애프터 쿨러(17)를 외부로부터 냉각한다. 또한, 전술한 바와 같이, 애프터 쿨러(17)의 냉각풍의 흐름의 방향에 대해서는, 도 5에 있어서 파선의 화살표로 나타내고 있다.
애프터 쿨러용 냉각 팬(18)은, 공기 압축기용 냉각 팬(15)의 축 방향에 대하여 직교하는 방향에 있어서 공기 압축기(13)에 인접하고 있다. 공기 압축기 유닛(2)에 있어서는, 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)의 회전축(26)과 공기 압축기(13)의 회전축(27)이, 동축에 설치되어 있다(도 5를 참조). 즉, 회전축(26) 및 회전축(27)은, 일렬로 나란히 배치되고, 일체로 회전하도록 설치되어 있다. 또한, 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)은, 공기 압축기(13)의 회전축(27)의 근방에 공기 흡입측이 설치되어 있다. 이로 인해, 공기 압축기 유닛(2)에 있어서는, 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)의 공기 흡입측에 인접하여 공기 압축기(13)가 설치되어 있다. 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)의 분출구는, 공기 압축기용 냉각 팬(15)의 분출 방향과 평행한 방향으로 되어 있다.
전동 모터(14)의 구동력에 의해 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)이 구동되면, 이 회전에 의해 발생한 부압에 의해, 공기 압축기(13)의 회전축(27) 근방의 공기가, 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)의 중심측의 흡입측으로부터 팬(18)으로 흡입된다. 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)에 흡입된 공기는, 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)의 회전에 의해, 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)의 직경 방향 외측을 향해 유동한다. 그리고, 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)에 의해 발생한 냉각풍은, 덕트(28)에 의해 유도된다. 덕트(28)에 의해 유도된 냉각풍은, 후술하는 애프터 쿨러(17)로 분사되어, 애프터 쿨러(17)를 냉각한다(도 5, 도 7을 참조). 또한, 도 8에서는, 덕트(28) 및 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)의 커버의 도시가 생략되었다.
[구동력 전달부]
도 5 및 도 8에 도시한 구동력 전달부(20)는, 전동 모터(14)에서 발생한 구동력을 애프터 쿨러용 냉각 팬(18) 및 공기 압축기(13)로 전달하고, 애프터 쿨러용 냉각 팬(18) 및 공기 압축기(13)를 구동하는 기구로서 설치되어 있다. 구동력 전달부(20)는, 구동 풀리(29), 종동 풀리(30) 및 구동 벨트(31)를 구비하고 있다.
구동 풀리(29)는, 전동 모터(14)의 회전축(32)과 일체적으로 회전하도록 구성되어 있다. 종동 풀리(30)는, 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)의 회전축(26)에 결합되어 있다. 구동 벨트(31)는, 구동 풀리(29) 및 종동 풀리(30)에 주회하도록 걸어 감겨짐과 함께 전동 모터(14)의 구동력을 애프터 쿨러용 냉각 팬(18) 및 공기 압축기(13)로 전달되는 무단상의 벨트로서 구성되어 있다.
전동 모터(14)의 운전이 개시되어 전동 모터(14)의 회전축(32)이 회전하면, 회전축(32)과 함께 구동 풀리(29)가 회전된다. 그리고, 구동 풀리(29)의 회전과 함께 구동 벨트(31)가 주회 동작을 행하고, 종동 풀리(30)도 회전한다. 이에 의해, 종동 풀리(30)와 함께 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)의 회전축(26)이 회전하고, 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)이 작동한다. 또한, 전술한 바와 같이, 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)의 회전축(26)과 공기 압축기(13)의 회전축(27)은, 결합되어 있다. 이로 인해, 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)의 회전축(26)과 함께 공기 압축기(13)의 회전축(27)도 회전한다. 즉, 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)과 함께 공기 압축기(13)도 작동하게 된다.
[애프터 쿨러]
도 5 내지 도 8에 도시한 애프터 쿨러(17)는, 공기 압축기(13)에서 생성된 압축 공기를 냉각하는 기구로서 설치되어 있다. 애프터 쿨러(17)는, 전술한 바와 같이, 토출 배관(25)을 통해 공기 압축기(13)에 접속되어 있다. 애프터 쿨러(17)는, 공기 압축기(13)에서 생성되어 토출 배관(25)을 통해 공급된 압축 공기를 냉각한다. 애프터 쿨러(17)는, 도 6 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 베이스부(16)에 대하여 제1 면(16a)에 있어서 고정되어 설치되어 있다.
도 5, 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 애프터 쿨러(17)는, 제1 쿨러부(33) 및 제2 쿨러부(34)를 구비하여 구성되어 있다.
제1 쿨러부(33)는, 제1 유로(35)를 갖는다. 제1 유로(35)에는, 공기 압축기(13)에서 생성된 압축 공기가 흐른다. 이 압축 공기는, 공기 압축기용 냉각 팬(15)에 의해 발생된 냉각풍에 의해 냉각된다. 또한, 제1 쿨러부(33)[애프터 쿨러(17)]는, 공기 압축기(13)에 대하여 공기 압축기용 냉각 팬(15)과는 반대측에 배치되어 있다. 즉, 제1 쿨러부(33)[애프터 쿨러(17)]는, 냉각 팬(15)의 회전축의 연장선상에 배치되어 있다. 제1 쿨러부(33)는, 공기 압축기용 냉각 팬(15)에 의해 발생하여 공기 압축기(13)를 향해 분사하는 냉각풍의 흐름의 방향에서의 공기 압축기(13)의 하류측에 배치되어 있다.
상기의 구성에 의해, 공기 압축기용 냉각 팬(15)에 의해 발생하여 공기 압축기(13)를 냉각한 후의 냉각풍이, 제1 쿨러부(33)의 제1 유로(35)를 외부로부터 냉각한다. 그리고, 제1 유로(35)의 내부를 유동하는 압축 공기가, 냉각된 제1 유로(35)에 의해 냉각된다. 또한, 공기 압축기용 냉각 팬(15)에 의해 발생하여 공기 압축기(13)를 냉각한 후의 냉각풍의 흐름의 방향에서의 공기 압축기(13)의 하류측의 영역의 주위에는, 덕트(37)가 설치되어 있다(도 5를 참조). 덕트(37)는, 공기 압축기용 냉각 팬(15)에 의해 발생하여 공기 압축기(13)를 냉각한 후의 냉각풍을 제1 쿨러부(33)로 유도하도록 설치되어 있다.
제2 쿨러부(34)는, 제1 쿨러부(33)에 접속되어 있다. 제2 쿨러부(34)는, 공기 압축기(13)에 의해 압축된 후에 제1 쿨러부(33)에서 냉각된 압축 공기가 유입되는 제2 유로(36)를 갖고 있다. 즉, 제2 유로(36)는, 제1 유로(35)의 하류측에 접속되어 있다.
또한, 제2 쿨러부(34)는, 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)에 의해 발생한 냉각풍에 의해 냉각된다. 즉, 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)에 의해 발생한 냉각풍이, 제2 쿨러부(34)의 제2 유로(36)를 외부로부터 냉각한다. 그리고, 제2 유로(36)의 내부를 유동하는 압축 공기가, 냉각된 제2 유로(36)에 의해 냉각된다. 이로 인해, 공기 압축기(13)에서 생성된 압축 공기는, 우선 제1 쿨러부(33)에서 냉각되고, 계속해서, 제2 쿨러부(34)에서 냉각된다.
또한, 제1 쿨러부(33)는 공기 압축기(13)의 측방에 배치되고, 제2 쿨러부(34)는 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)의 측방에 배치된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 공기 압축기 유닛(2)이 차량(100)에 탑재된 상태에 있어서, 제1 쿨러부(33)와 제2 쿨러부(34)는, 수평 방향을 따라 나란히 배치된다. 또한, 케이스 유닛(11) 및 복수의 공기 압축기 유닛(2)이 차량(100)에 탑재된 상태에 있어서, 복수의 공기 압축기 유닛(2)의 각각에 있어서, 제1 쿨러부(33)와 제2 쿨러부(34)가, 수평 방향을 따라 나란히 배치된다.
여기서, 제1 유로(35) 및 제2 유로(36)의 구성에 대하여, 더 상세히 설명한다. 도 9는, 도 6 내지 도 8에 도시한 공기 압축기 유닛(2)의 애프터 쿨러(17)의 모식도이며, 애프터 쿨러(17)에 있어서의 압축 공기의 유로 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 7 및 도 9에 도시한 바와 같이, 제1 유로(35)는, 공기 압축기 유닛(2)이 차량(100)에 탑재된 상태에 있어서, 수평 방향을 따라 연장되는 복수의 제1 수평 유로(38)를 포함하여 구성되어 있다. 제1 유로(35)는, U자부를 개재하여 복수의 제1 수평 유로(38)가 연결됨으로써, 수평 방향을 따라 사행하도록 구성되어 있다.
제2 유로(36)는, 공기 압축기 유닛(2)이 차량(100)에 탑재된 상태에 있어서, 수평 방향을 따라 연장되는 복수의 제2 수평 유로(39)를 포함하여 구성되어 있다. 제2 유로(36)는, U자부를 개재하여 복수의 제2 수평 유로(39)가 연결됨으로써, 수평 방향을 따라 사행하도록 설치되어 있다.
또한, 도 9에서는, 공기 압축기 유닛(2)이 차량(100)에 탑재된 상태에서의 수평 방향에 대해서는, 양단 화살표 B로 나타내고 있다. 또한, 도 9에서는, 공기 압축기 유닛(2)이 차량(100)에 탑재된 상태에서의 상하 방향에 대해서는, 양단 화살표 C로 나타내고 있다. 또한, 도 9에서는, 제1 유로(35)에 유입되는 압축 공기의 흐름의 방향을 화살표 D로 나타내고, 제2 유로(36)로부터 유출되는 압축 공기의 흐름의 방향을 화살표 E로 나타내고 있다.
도 9에 도시한 바와 같이, 복수의 제1 수평 유로(38)는, 굴곡 형성된 유로를 통해 순서대로 접속되도록 구성되어 있다. 복수의 제2 수평 유로(39)는, 굴곡 형성된 유로를 통해 순서대로 접속되도록 구성되어 있다. 복수의 제1 수평 유로(38)는, 공기 압축기 유닛(2)이 차량(100)에 탑재된 상태에 있어서, 1열의 상태로 또는 복수 열의 상태로 상하 방향을 따라 나란히 배치된다. 마찬가지로, 복수의 제2 수평 유로(39)는, 공기 압축기 유닛(2)이 차량(100)에 탑재된 상태에 있어서, 1열의 상태에서 또는 복수 열의 상태에서 상하 방향을 따라 나란히 배치된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 복수의 제1 수평 유로(38)는, 공기 압축기 유닛(2)이 차량(100)에 탑재된 상태에 있어서, 복수 열의 상태에서 상하 방향을 따라 나란히 배치된다. 즉, 상하 방향을 따라 나란히 배치되는 제1 수평 유로(38)의 열이 복수 있으며, 복수의 열은, 수평 방향으로 나란히 배치되어 있다. 제1 유로(35)에 있어서는, 압축 공기는 열마다 순서대로 각 열의 제1 수평 유로(38)에서 냉각된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 복수의 제2 수평 유로(39)는, 공기 압축기 유닛(2)이 차량(100)에 탑재된 상태에 있어서, 복수 열의 상태에서 상하 방향을 따라 나란히 배치된다. 즉, 상하 방향을 따라 나란히 배치되는 제2 수평 유로(39)의 열이 복수 있으며, 복수의 열은, 수평 방향으로 나란히 배치되어 있다. 제2 유로(36)에 있어서는, 압축 공기는 열마다 순서대로 각 열의 제2 수평 유로(39)에서 냉각된다.
또한, 도 9의 모식도에서는, 상하 방향을 따라 나란히 배치되는 복수의 제1 수평 유로(38)의 상태의 설명을 이해하기 쉽게 하기 위해서, 복수의 제1 수평 유로(38)가 1열의 상태에서 상하 방향을 따라 나란히 배치된 상태를 모식적으로 나타내고 있다. 마찬가지로, 도 9의 모식도에서는, 상하 방향을 따라 나란히 배치되는 복수의 제2 수평 유로(39)의 상태의 설명을 이해하기 쉽게 하기 위해서, 복수의 제2 수평 유로(39)가 1열의 상태에서 상하 방향을 따라 나란히 배치된 상태를 모식적으로 나타내고 있다.
[제습기]
도 5 및 도 8에 도시한 제습기(19)는, 공기 압축기(13)에서 생성되어 애프터 쿨러(17)에 의해 냉각된 압축 공기를 제습하는 기구로서 설치되어 있다. 제습기(19)는, 제2 쿨러부(34)의 하류측에 접속되고, 제2 쿨러부(34)에서 냉각된 압축 공기가 유입되도록 구성되어 있다. 또한, 제습기(19)는, 공기 압축기 유닛(2)에서 생성된 압축 공기를 외부로 송출하는 압축 공기 송출부(40)에도 접속되어 있다. 또한, 압축 공기 송출부(40)로부터 송출된 압축 공기는, 케이스 유닛(11)의 외부에 설치되어 압축 공기를 저류하는 어큐뮬레이터(도시 생략)에 공급된다.
상기의 구성에 의해, 우선, 제2 쿨러부(34)에서 냉각되어 제습기(19)로 유입된 압축 공기는, 제습기(19)에 의해 제습된다. 계속해서, 제습기(19)에 의해 제습된 압축 공기는, 압축 공기 송출부(40)로부터 송출되고, 어큐뮬레이터에 공급된다.
[공기 압축 장치 및 공기 압축기 유닛의 작동]
다음으로, 전술한 공기 압축 장치(1) 및 공기 압축기 유닛(2)의 작동에 대하여 설명한다. 복수의 공기 압축기 유닛(2)이 각각 작동함으로써, 공기 압축 장치(1)가 작동한다. 또한, 공기 압축 장치(1) 및 공기 압축기 유닛(2)의 작동 시에서의 공기의 흐름에 대해서는, 도 5의 모식도에 있어서, 실선의 화살표로 나타내고 있다.
공기 압축 장치(1) 및 공기 압축기 유닛(2)의 운전이 행해지고 있는 상태에서는, 우선 외기인 공기가, 공기 압축기(13)의 작동에 의해 발생하는 부압에 의해, 공기 흡입부(23)로부터 흡입된다. 공기 압축기(13)는, 컨트롤러(22)의 제어에 의해 작동하는 전동 모터(14)의 운전이 행해짐으로써 작동한다. 또한, 공기 압축기(13)는, 공기 압축기용 냉각 팬(15)에 의해 발생한 냉각풍에 의해 냉각된다.
공기 흡입부(23)로부터 흡입된 공기는, 공기 압축기(13) 내에 유입되고, 공기 압축기(13)에 의해 압축된다. 공기 압축기(13)에 의해 압축된 공기(압축 공기)는 애프터 쿨러(17)에 유입되고, 애프터 쿨러(17)에 의해 냉각된다. 이때, 우선, 압축 공기는, 공기 압축기용 냉각 팬(15)에 의해 발생하여 공기 압축기(13)를 냉각한 후의 냉각풍에 의해 외부로부터 냉각된 제1 쿨러부(33)의 제1 유로(35)를 통과한다. 이에 의해, 압축 공기는 제1 유로(35) 내에서 냉각된다. 계속해서, 제1 쿨러부(35)에서 냉각된 압축 공기는, 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)에서 발생한 냉각풍에 의해 외부로부터 냉각된 제2 쿨러부(34)의 제2 유로(36)를 통과한다. 이에 의해, 압축 공기는 제2 유로(36) 내에서 더 냉각된다.
애프터 쿨러(17)에 의해 냉각된 압축 공기는, 제습기(19)로 유입되고, 제습기(19)에서 제습된다. 제습기(19)에 의해 제습된 압축 공기는, 압축 공기 송출부(40)로부터 송출되고, 어큐뮬레이터에 공급된다.
[공기 압축기 유닛의 작용 효과]
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 차량용 공기 압축기 유닛(2)은, 공기 압축기(13) 및 전동 모터(14)가 상하 방향을 따라 배치되도록, 차량(100)에 탑재되어 설치된다. 이로 인해, 차량용 공기 압축기 유닛(2)을 차량(100)에 탑재하여 설치할 때 필요해지는 설치 면적이 길게 연장되어 넓어져 버리는 것이 효율적으로 억제된다. 이에 의해, 차량(100)에 있어서의 차량용 공기 압축기 유닛(2)의 설치 면적의 증대가 억제되게 된다. 또한, 차량(100)에 복수의 차량용 공기 압축기 유닛(2)을 설치할 때의 설치 면적의 증대도 억제되게 된다.
따라서, 본 실시 형태에 의하면, 차량(100)에 있어서의 설치 면적의 증대를 억제할 수 있는 차량용 공기 압축기 유닛(2)을 제공할 수 있다. 그리고, 본 실시 형태에 의하면, 차량(100)에 있어서의 설치 면적의 증대가 억제되기 때문에, 차량용 공기 압축기 유닛(2)의 차량(100)으로의 의장(艤裝)의 자유도를 향상시킬 수 있다.
또한, 차량용 공기 압축기 유닛(2)에서는, 공기 압축기(13)에서 생성된 압축 공기를 냉각하는 애프터 쿨러(17)의 냉각풍을 발생시키는 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)이, 전동 모터(14)의 구동력에 의해 구동된다. 이로 인해, 전동 모터(14)의 동력을 효율적으로 활용하여 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)을 구동할 수 있다. 또한, 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)의 구동원을 별도 설치할 필요가 없으므로, 차량용 공기 압축기 유닛(2) 전체적으로, 구조를 콤팩트화할 수 있어 설치 면적을 대폭 작게 할 수 있다.
또한, 차량용 공기 압축기 유닛(2)에서는, 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)의 공기 흡입구가 공기 압축기(13) 측을 향하고 있다. 이로 인해, 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)은, 주위의 공기를 흡입할 때, 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)의 공기 흡입측에 인접한 공기 압축기(13)의 주위에서 공기의 흐름을 발생시키게 된다. 그 결과, 공기 압축기(13)가 냉각되게 된다. 이로 인해, 공기 압축기(13)를 냉각하기 위한 구성을 콤팩트한 구조로 실현할 수 있다. 그리고, 차량용 공기 압축기 유닛(2) 전체적으로, 구조를 콤팩트화할 수 있어 설치 면적을 대폭 작게 할 수 있다.
또한, 차량용 공기 압축기 유닛(2)에서는, 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)의 회전축(26)과 공기 압축기(13)의 회전축(27)이 동축에 설치되어 있다. 이로 인해, 기어 등의 동력 전달 기구가 불필요해진다. 따라서, 차량용 공기 압축기 유닛(2) 전체적으로, 구조를 콤팩트화할 수 있어 설치 면적을 대폭 작게 할 수 있다.
또한, 차량용 공기 압축기 유닛(2)에서는, 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)이, 많은 풍량을 용이하게 발생시킬 수 있는 원심 송풍기로서 구성되어 있다. 이로 인해, 원심 송풍기로서의 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)에 의해, 애프터 쿨러(17)를 효율적으로 냉각할 수 있다. 그리고, 애프터 쿨러(17)를 효율적으로 냉각할 수 있음으로써, 공기 압축기(13)에서 생성된 압축 공기를 효율적으로 냉각할 수 있다.
또한, 차량용 공기 압축기 유닛(2)에 의하면, 공기 압축기용 냉각 팬(15)에 의해 공기 압축기(13)를 효율적으로 냉각하고, 또한, 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)에 의해 애프터 쿨러(17)를 효율적으로 냉각할 수 있다. 그리고, 애프터 쿨러(17)를 효율적으로 냉각할 수 있음으로써, 공기 압축기(13)에서 생성된 압축 공기를 효율적으로 냉각할 수 있다. 예를 들어, 소정의 조건하에서 행해진 측정 결과에 의하면, 공기 압축기(13)로부터 토출된 압축 공기의 온도가 약 250℃일 때, 차량용 공기 압축기 유닛(2)에 의해 약 40℃까지 냉각할 수 있다는 사실이 확인되었다.
또한, 차량용 공기 압축기 유닛(2)에서는, 원심 송풍기로서의 애프터 쿨러용 냉각 팬(18) 및 공기 압축기(13)의 회전축(26, 27)이 동축에 설치되어 있다. 이로 인해, 애프터 쿨러(17)를, 애프터 쿨러용 냉각 팬(18) 및 공기 압축기(13)에 대하여 측방, 상방, 또는 하방에 배치할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 애프터 쿨러(17)는, 애프터 쿨러용 냉각 팬(18) 및 공기 압축기(13)의 측방에 배치된다. 이로 인해, 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)으로부터의 냉각풍을 애프터 쿨러(17)까지 유도하기 위한 덕트 길이를 짧게 할 수 있다. 이에 의해, 차량용 공기 압축기 유닛(2) 전체적으로, 구조를 콤팩트화할 수 있어 설치 면적을 대폭 작게 할 수 있다.
또한, 차량용 공기 압축기 유닛(2)에서는, 원심 송풍기로서 구성된 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)의 회전축(26)과 공기 압축기(13)의 회전축(27)이 동축에 설치되어 있다. 이로 인해, 공기 압축기(13)에서 발생한 열에 의해 따뜻해진, 공기 압축기(13)의 회전축(27) 근방의 공기가, 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)에 흡입되기 쉬워진다. 이에 의해, 공기 압축기(13)의 회전축(27)에 설치된 베어링 등의 기기가, 공기 압축기(13)에서 발생한 열에 의해 가열되어 버리는 것을 억제할 수 있다. 또한, 공기 압축기(13)로서, 요동 스크롤과 고정 스크롤을 구비하는 스크롤식 공기 압축기가 사용되고 있다. 이 경우, 원심 송풍기인 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)을 고정 스크롤에 대하여 요동 스크롤측에 배치할 수 있다. 그리고, 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)의 회전축(26)과 공기 압축기(13)의 회전축(27)을 동축에 설치할 수 있다. 본 실시 형태와 같이 차량용 공기 압축기 유닛(2)이 구성된 경우에는, 공기 압축기(13)의 회전축(27)에 설치됨과 함께 요동 스크롤측에 설치된 베어링 등의 기기가 가열되어 버리는 것을 억제할 수 있다.
또한, 차량용 공기 압축기 유닛(2)에 의하면, 공기 압축기용 냉각 팬(15)이, 공기 압축기(13)의 측방에 설치된 축류 팬으로서 구성된다. 축류 팬은, 원심 송풍기에 비해서 소형의 팬으로서 구성된다. 이로 인해, 차량용 공기 압축기 유닛(2)에 있어서의 공기 압축기용 냉각 팬(15)을 설치하기 위한 공간이 좁은 경우이더라도, 공기 압축기용 냉각 팬(15)을 용이하게 설치할 수 있다. 또한, 공기 압축기용 냉각 팬(15)을 구비하는 차량용 공기 압축기 유닛(2)의 소형화를 도모할 수도 있다. 또한, 공기 압축기(13)를 구동하는 전동 모터(14)의 구동력에 의해 구동되는 원심 송풍기를 설치하고, 이 원심 송풍기로부터의 송풍에 의해 공기 압축기(13)를 냉각하는 것도 고려된다. 그러나, 이 경우, 굴곡된 덕트를 개재하여, 원심 송풍기로부터의 냉각풍을 공기 압축기(13)까지 유도할 필요가 있다. 이로 인해, 압력 손실이 발생하여, 냉각 효율이 저하될 우려가 있다. 그러나, 공기 압축기용 냉각 팬(15)이, 공기 압축기(13)의 측방에 설치된 축류 팬으로서 구성되는 경우, 굴곡된 덕트는 불필요해진다. 이 결과, 효율적으로 공기 압축기(13)를 냉각할 수 있다. 또한, 공기 압축기용 냉각 팬(15)이 축류 팬인 경우, 공기 압축기용 냉각 팬(15)은, 공기 압축기(13)를 구동하는 전동 모터(14)와는 별개로 설치된 전동 모터에 의해 구동된다. 이로 인해, 공기 압축기(13)가 운전을 정지한 후이더라도, 공기 압축기용 냉각 팬(15)에 의해 공기 압축기(13)를 냉각할 수 있다.
또한, 차량용 공기 압축기 유닛(2)에서는, 공기 압축기(13)에서 생성된 비교적 온도가 높은 압축 공기는, 제1 쿨러부(33)에서 냉각된다. 제1 쿨러부(33)는, 축류 팬인 공기 압축기용 냉각 팬(15)으로부터의 냉각풍이며 공기 압축기(13)를 냉각한 후의 비교적 온도가 높은 냉각풍에 의해 냉각되어 있다. 계속해서, 제1 쿨러부(33)에서 냉각된 압축 공기는, 제2 쿨러부(34)에서 냉각된다. 제2 쿨러부(34)는, 원심 송풍기인 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)으로부터의 보다 저온의 냉각풍에 의해 냉각되어 있다. 이로 인해, 공기 압축기용 냉각 팬(15)으로부터의 냉각풍에 의한 냉각과 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)으로부터의 냉각풍에 의한 냉각이, 이 순으로 순서대로 실시되고, 압축 공기가 효율적으로 냉각된다. 또한, 본 실시 형태에 의하면, 제1 쿨러부(33)가 공기 압축기(13)의 측방에 배치되고, 제2 쿨러부(34)가 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)의 측방에 배치된다. 이로 인해, 공기 압축기 (13), 애프터 쿨러용 냉각 팬(18) 및 애프터 쿨러(17)를 콤팩트하게 배치할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 의하면, 공기 압축기(13)의 냉각용 축류 팬으로부터의 냉각풍을 애프터 쿨러(17)의 냉각에 사용할 수 있다. 이로 인해, 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)의 냉각 능력을 낮게 설정할 수 있으므로, 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)의 소형화를 도모할 수도 있다. 이들에 의해, 차량용 공기 압축기 유닛(2) 전체적으로, 구조를 콤팩트화할 수 있어 설치 면적을 대폭 작게 할 수 있다.
또한, 애프터 쿨러(17)의 유로 구성이, 공기 압축기용 냉각 팬(15)으로부터의 냉각풍에 의한 냉각과 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)으로부터의 냉각풍에 의한 냉각이 교대로 반복되어 버리는 유로 구성인 경우, 일단 냉각된 압축 공기가 따뜻해져서, 다시 냉각되는 상태가 발생할 우려가 있다. 이 경우, 압축 공기를 냉각할 때의 냉각 효율의 저하를 초래할 우려가 있다. 그러나, 본 실시 형태에 의하면, 이와 같은 냉각 효율의 저하를 초래할 우려가 없기 때문에, 압축 공기를 효율적으로 냉각할 수 있다.
또한, 차량용 공기 압축기 유닛(2)에 의하면, 제1 쿨러부(33)에 있어서의 압축 공기의 유로인 제1 유로(35)는, 수평 방향을 따라 사행하도록 설치된다. 마찬가지로, 제2 쿨러부(34)에 있어서의 압축 공기의 유로인 제2 유로(36)도, 수평 방향을 따라 사행하도록 설치된다. 이로 인해, 본 실시 형태에 의하면, 유로 내에서 결로가 발생하고, 유로 내에 물방울이 발생한 경우이더라도, 유로 내의 물방울이 유동하기 쉬워, 그 물방울이 하류로 배출되기 쉽다. 따라서, 제1 쿨러부(33) 및 제2 쿨러부(34)에 있어서, 유로 내에 물방울이 잔존해 버리는 것을 억제할 수 있는 구성을 간소한 구조로 용이하게 실현할 수 있다.
또한, 차량용 공기 압축기 유닛(2)에 의하면, 공기 압축기(13) 및 전동 모터(14)가 상하로 배치되고, 전동 모터(14)의 컨트롤러(22)가, 전동 모터(14)의 측방에 배치된다. 이로 인해, 컨트롤러(22)를 공기 압축기(13)로부터 이격하여 배치할 수 있어, 공기 압축기(13)에서 발생하는 열이 컨트롤러(22)에 영향을 미치게 되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 전동 모터(14) 및 컨트롤러(22)를 서로 근접 배치할 수 있다. 따라서, 공기 압축기(13)와 컨트롤러(22)를 열적으로 분리하면서, 전동 모터(14)와 컨트롤러(22)를 근접 배치하여 구조의 콤팩트화를 도모할 수 있다.
또한, 차량용 공기 압축기 유닛(2)에서는, 진동 발생원이 되는 공기 압축기(13) 및 전동 모터(14)와 함께, 진동을 발생하지 않는 애프터 쿨러(17)도, 베이스부(16)에 설치된다. 이로 인해, 공기 압축기(13), 전동 모터(14), 애프터 쿨러(17) 및 베이스부(16)가, 일체로 고정된 상태로 된다. 즉, 공기 압축기(13), 전동 모터(14), 애프터 쿨러(17) 및 베이스부(16)는, 일체화된 구조체로 된다. 이로 인해, 공기 압축기(13), 전동 모터(14), 애프터 쿨러(17) 및 베이스부(16)는, 거의 동일한 고유 진동수를 가짐과 함께 거의 동일한 진동 모드를 갖게 된다. 이에 의해, 압축 공기 유동용 배관이며 공기 압축기(13)와 애프터 쿨러(17)를 접속하는 배관으로서, 테플론 등의 탄성체로 구성된 배관이 아니라, 저비용으로 입수할 수 있는 강관을 사용할 수 있다. 즉, 토출 배관(25)으로서, 강관을 사용할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 의하면, 공기 압축기(13)와 마찬가지로, 애프터 쿨러(17)가, 베이스부(16)의 제1 면(16a)에 설치된다. 이로 인해, 공기 압축기(13)와 애프터 쿨러(17)를 짧은 토출 배관(25)에서 용이하게 접속할 수 있다. 이에 의해, 차량용 공기 압축기 유닛(2)에 있어서, 배관 구조의 간소화와 저비용화를 도모할 수 있다. 또한, 공기 압축기(13)와 애프터 쿨러(17)를 접속하는 토출 배관(25)으로서 강관을 사용할 수 있기 때문에, 그 토출 배관(25)을 반영구적으로 혹은 극히 장기간에 걸쳐 사용할 수 있다. 이로 인해, 차량용 공기 압축기 유닛(2)의 메인터넌스가 용이해진다.
[변형예]
이상, 본 발명의 일 실시 형태에 대해 설명하였지만, 본 발명은 전술한 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 청구범위에 기재한 범위에 있어서 다양하게 변경하여 실시할 수 있는 것이다. 예를 들어, 다음과 같은 변형예가 실시되어도 된다.
(1) 전술한 실시 형태에서는, 스크롤식 공기 압축기가 설치된 차량용 공기 압축기 유닛의 형태를 예시하였지만, 이와 다른 구성이어도 된다. 예를 들어, 스크루식 공기 압축기가 설치된 차량용 공기 압축기 유닛이 실시되어도 된다. 또한, 전동 모터로부터의 회전 구동력이 크랭크축을 통하여 왕복 구동력으로 변환되어 구동되는 레시프로식 공기 압축기가 설치된 차량용 공기 압축기 유닛이 실시되어도 된다. 또한, 기름을 수반하여 공기를 압축하는 오일식 공기 압축기가 설치된 차량용 공기 압축기 유닛이 실시되어도 된다.
(2) 전술한 실시 형태에서는, 차량용 공기 압축기 유닛이 차량에 탑재된 상태에서, 공기 압축기가 상방에 배치되고, 전동 모터가 하방에 배치된 형태를 예시하였지만, 이 구성과 상이하여도 된다. 차량용 공기 압축기 유닛이 차량에 탑재된 상태에서, 공기 압축기가 하방에 배치되고, 전동 모터가 상방에 배치된 형태가 실시되어도 된다.
(3) 전술한 실시 형태에서는, 공기 압축기용 냉각 팬이 2개 설치된 차량용 공기 압축기 유닛의 형태를 예시하였지만, 이와 다른 구성이어도 된다. 공기 압축기용 냉각 팬이 1개만 설치된 차량용 공기 압축기 유닛이 실시되어도 된다. 또한, 공기 압축기용 냉각 팬이 3개 이상 설치된 차량용 공기 압축기 유닛이 실시되어도 된다.
(4) 전술한 실시 형태에서는, 차량에 탑재되는 차량용 공기 압축 장치 및 차량용 공기 압축기 유닛이, 차량 바닥의 하부에 설치된 형태를 예시하였지만, 이와 다른 구성이어도 된다. 차량용 공기 압축 장치 및 차량용 공기 압축기 유닛은, 차량에 대하여 바닥의 하부 이외의 장소에서 설치되어도 된다. 예를 들어, 차량 지붕의 상부에 차량용 공기 압축 장치 및 차량용 공기 압축기 유닛이 설치되어도 된다.
(5) 전술한 실시 형태에서는, 제1 쿨러부의 제1 유로가 복수의 제1 수평 유로를 포함하여 구성되고, 제2 쿨러부의 제2 유로가 복수의 제2 수평 유로를 포함하여 구성된 형태를 예로 들어 설명하였지만, 이와 다른 구성이어도 된다. 전술한 실시 형태에서 설명한 유로 구성 이외의 유로 구성을 구비하는 제1 유로 및 제2 유로가 실시되어도 된다.
도 10은, 변형예에 관한 차량용 공기 압축기 유닛의 애프터 쿨러(41)의 모식 도이며, 애프터 쿨러(41)에 있어서의 압축 공기의 유로 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다. 또한, 도 10에 도시한 변형예에 대한 이하의 설명에 있어서는, 변형예에 관한 차량용 공기 압축기 유닛에 있어서 전술한 실시 형태와 마찬가지로 구성되는 요소에 대해서는, 전술한 실시 형태와 동일한 부호를 인용함으로써, 설명을 생략한다.
도 10에 도시한 애프터 쿨러(41)는, 공기 압축기(13)에서 생성된 압축 공기를 냉각하는 기구로서 설치되어 있다. 애프터 쿨러(41)는, 토출 배관(25)을 통해 공기 압축기(13)에 접속되어 있다. 그리고, 애프터 쿨러(41)는, 공기 압축기(13)에서 생성되어 토출 배관(25)을 통해 공급된 압축 공기를 냉각한다. 또한, 애프터 쿨러(41)는, 베이스부(16)의 제1 면(16a)에 고정되고, 베이스부(16)에 설치되어 있다.
도 10에 도시한 바와 같이, 애프터 쿨러(41)는, 제1 쿨러부(42) 및 제2 쿨러부(43)를 구비하고 있다.
제1 쿨러부(42)는, 공기 압축기(13)에서 생성된 압축 공기가 흐르는 제1 유로(44)를 갖는다. 제1 유로(44)는, 공기 압축기용 냉각 팬(15)에 의해 발생한 냉각풍에 의해 냉각된다. 제1 쿨러부(42)는, 공기 압축기용 냉각 팬(15)에 의해 발생하여 공기 압축기(13)를 향해 분사하는 냉각풍의 흐름의 방향에서의 공기 압축기(13)의 하류측에 배치되어 있다.
상기한 구성에 의해, 공기 압축기용 냉각 팬(15)에 의해 발생하여 공기 압축기(13)를 냉각한 후의 냉각풍이, 제1 쿨러부(42)의 제1 유로(44)를 외부로부터 냉각한다. 그리고, 냉각된 제1 유로(44)의 내부를 유동하는 압축 공기가 제1 유로(44)에 의해 냉각된다.
제2 쿨러부(43)는, 제1 쿨러부(42)에 접속되어 있다. 그리고, 제2 쿨러부(43)는, 공기 압축기(13)에 의해 압축되어 제1 쿨러부(42)에서 냉각된 압축 공기가 유입되는 제2 유로(45)를 갖고 있다. 즉, 제2 유로(45)는, 제1 유로(44)의 하류측에 접속되어 있다.
또한, 제2 쿨러부(43)는, 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)에 의해 발생한 냉각풍에 의해 냉각된다. 즉, 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)에 의해 발생한 냉각풍이, 제2 쿨러부(43)의 제2 유로(45)를 외부로부터 냉각한다. 그리고, 냉각된 제2 유로(45)의 내부를 흐르는 압축 공기가 제2 유로(45)에 의해 냉각된다. 이로 인해, 공기 압축기(13)에서 생성된 압축 공기는, 우선, 제1 쿨러부(42)에서 냉각되고, 계속해서, 제2 쿨러부(43)에서 냉각된다.
또한, 제1 쿨러부(42)는 공기 압축기(13)의 측방에 배치되고, 제2 쿨러부(43)는 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)의 측방에 배치된다. 예를 들어, 본 변형예에 관한 공기 압축기 유닛이 차량(100)에 탑재된 상태에 있어서, 제1 쿨러부(42)와 제2 쿨러부(43)는, 수평 방향을 따라 나란히 배치된다. 또한, 케이스 유닛(11) 및 복수의 본 변형예에 관한 공기 압축기 유닛이 차량(100)에 탑재된 상태에서, 복수의 본 변형예에 관한 공기 압축기 유닛의 각각에 있어서, 제1 쿨러부(42)와 제2 쿨러부(43)가, 수평 방향을 따라 나란히 배치된다.
도 10에 도시한 바와 같이, 본 변형예에 관한 공기 압축기 유닛이 차량(100)에 탑재된 상태에 있어서, 제1 유로(44)는, 상하 방향을 따라 연장되는 복수의 제1 상하 유로(46)를 포함하고 있다. 복수의 제1 상하 유로(46)가 서로 연결됨으로써, 제1 유로(44)는, 상하 방향을 따라 사행하도록 구성되어 있다.
제2 유로(45)는, 본 변형예에 관한 공기 압축기 유닛이 차량(100)에 탑재된 상태에 있어서, 상하 방향을 따라 연장되는 복수의 제2 상하 유로(47)를 포함하여 구성되어 있다. 복수의 제2 상하 유로(47)가 서로 연결됨으로써, 제2 유로(45)는, 상하 방향을 따라 사행하도록 구성되어 있다.
또한, 도 10에서는, 본 변형예에 관한 공기 압축기 유닛이 차량(100)에 탑재된 상태에서의 수평 방향에 대해서는, 양단 화살표 B로 나타내고 있다. 또한, 도 10에서는, 본 변형예에 관한 공기 압축기 유닛이 차량(100)에 탑재된 상태에서의 상하 방향에 대해서는, 양단 화살표 C로 나타내고 있다. 또한, 도 10에서는, 제1 유로(44)에 유입되는 압축 공기의 흐름 방향을 화살표 D로 나타내고, 제2 유로(45)로부터 유출되는 압축 공기의 흐름 방향을 화살표 E로 나타내고 있다.
도 10에 도시한 바와 같이, 복수의 제1 상하 유로(46)는, 굴곡 형성된 유로를 통해 순서대로 접속되도록 구성되어 있다. 복수의 제2 상하 유로(47)는, 굴곡 형성된 유로를 통해 순서대로 접속되도록 구성되어 있다. 복수의 제1 상하 유로(46)는, 본 변형예에 관한 공기 압축기 유닛이 차량(100)에 탑재된 상태에 있어서, 1열의 상태에서 또는 복수 열의 상태에서 수평 방향을 따라 나란히 배치된다. 마찬가지로, 복수의 제2 상하 유로(47)는, 본 변형예에 관한 공기 압축기 유닛이 차량(100)에 설치된 상태에 있어서, 1열의 상태에서 또는 복수 열의 상태에서 수평 방향을 따라 나란히 배치된다.
전술한 변형예에서는, 제1 쿨러부(42)에 있어서의 압축 공기의 유로인 제1 유로(44)는, 상하 방향을 따라 사행하도록 설치된다. 마찬가지로, 제2 쿨러부(43)에 있어서의 압축 공기의 유로인 제2 유로(45)도, 상하 방향을 따라 사행하도록 설치된다. 이로 인해, 본 변형예에 의하면, 상하 방향을 따라 사행하면서 연장되는 유로를 설치한 간소한 구성에 의해, 용이하게 압축 공기를 제1 쿨러부(42) 및 제2 쿨러부(43)에 의해 효율적으로 냉각하는 구성을 실현할 수 있다.
(5) 도 11은, 변형예에 관한 차량용 공기 압축 장치(3) 및 차량용 공기 압축기 유닛(4)의 시스템 구성을 나타내는 모식도이다. 도 11에 도시한 차량용 공기 압축 장치(3)[이하, 단순히 「공기 압축 장치(3)」라고도 칭함] 및 차량용 공기 압축기 유닛(4)[이하, 단순히 「공기 압축기 유닛(4)」이라고도 칭함]은, 차량(100)에 탑재된다. 그리고, 공기 압축기 유닛(4)과, 공기 압축기 유닛(4)을 복수(본 변형예에서는 2개) 포함하는 공기 압축 장치(3)는, 전술한 실시 형태의 공기 압축기 유닛(2) 및 공기 압축 장치(1)와 마찬가지로 구성된다. 단, 공기 압축기 유닛(4) 및 공기 압축 장치(3)는, 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)이 설치되지 않은 점과, 애프터 쿨러(48)의 구성과, 공기 압축기(13)의 운전 조건이 발열량이 적은 운전 조건인 점에 있어서, 공기 압축기 유닛(2) 및 공기 압축 장치(1)와는 상이하다.
또한, 도 11에 도시한 변형예에 대한 이하의 설명에 있어서는, 마찬가지로 구성되는 2개의 공기 압축기 유닛(4) 중 1개에 대해서만 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서는, 전술한 실시 형태와 마찬가지로 구성되는 요소에 대해서는, 전술한 실시 형태와 동일한 부호를 도면에서 부여하거나 또는 인용함으로써, 설명을 생략한다.
공기 압축기 유닛(4)은, 공기 압축기(13)에서의 발열량이 적은 운전 조건으로 운전이 행해진다. 이로 인해, 공기 압축기 유닛(2)에 설치되어 있는 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)이 설치되지 않는다. 그리고, 공기 압축기(13)의 회전축(27)에 종동 풀리(30)가 고정되어 있다. 이로 인해, 공기 압축기(13)의 회전축(27)은 종동 풀리(30)와 함께 회전한다. 전동 모터(14)의 구동력은, 구동 풀리(29), 구동 벨트(31) 및 종동 풀리(30)를 통하여 공기 압축기(13)에 전달된다.
애프터 쿨러(48)는, 공기 압축기(13)에서 생성된 압축 공기를 냉각하는 기구로서 설치되어 있다. 애프터 쿨러(48)는, 공기 압축기(13)의 토출 배관(25)과 제습기(19)에 접속되어 있다. 그리고, 애프터 쿨러(48)는, 공기 압축기(13)에서 생성되어 토출 배관(25)을 통해 공급된 압축 공기를 냉각한다.
애프터 쿨러(48)는, 공기 압축기용 냉각 팬(15)에 의해 발생한 냉각풍의 흐름의 방향에서의 공기 압축기(13)의 하류측에 배치되어 있으며, 또한 공기 압축기(13)의 측방에서 공기 압축기(13)에 인접하여 설치되어 있다. 예를 들어, 도 11에 예시한 바와 같이, 애프터 쿨러(48)는, 공기 압축기용 냉각 팬(15)에 의해 발생하여 공기 압축기(13)를 냉각한 냉각풍이 유동하는 덕트(37)에 면하도록 배치되어 있다.
전술한 변형예에 의하면, 공기 압축기(13)에서 발생한 열에 의해 가열된 공기는 상방으로 이동한다. 이로 인해, 애프터 쿨러(48)가 공기 압축기(13)의 가로로 설치됨으로써, 가열된 공기의 영향을 최소한으로 억제하면서, 애프터 쿨러(48)를, 공기 압축기(13)에 인접하여 설치할 수 있다. 이로 인해, 차량용 공기 압축기 유닛(4) 전체적으로, 구조를 콤팩트화할 수 있어 설치 면적을 대폭 작게 할 수 있다. 또한, 전술한 변형예에 의하면, 전술한 실시 형태와 같은 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)이 불필요하기 때문에, 차량용 공기 압축기 유닛(4) 전체적으로, 구조를 콤팩트화할 수 있어 설치 면적을 대폭 작게 할 수 있다. 또한, 본 변형예와 같이, 공기 압축기(13)에서의 발열량이 적은 경우, 전술한 실시 형태와 같은 애프터 쿨러용 냉각 팬(18)을 적극적으로 삭감함으로써, 부품 개수의 삭감, 저소음화, 정숙화를 도모할 수 있다.
여기서, 상기 실시 형태에 대해 개략적으로 설명한다.
(1) 상기 실시 형태에 관한 차량용 공기 압축기 유닛은, 차량에 탑재되는 차량용 공기 압축기 유닛이며, 흡입한 공기를 압축하는 공기 압축기와, 상기 공기 압축기를 구동하는 전동 모터를 구비한다. 상기 공기 압축기 및 상기 전동 모터가 상하로 배치되어 있다.
이 구성에서는, 차량용 공기 압축기 유닛은, 공기 압축기 및 전동 모터가 상하 방향을 따라 배치되도록 차량에 설치된다. 이로 인해, 차량용 공기 압축기 유닛을 차량에 설치할 때 필요해지는 설치 면적이 길게 연장되어 넓어져 버리는 것이 효율적으로 억제된다. 이에 의해, 차량에 있어서의 차량용 공기 압축기 유닛의 설치 면적의 증대가 억제되게 된다. 또한, 차량에 복수의 차량용 공기 압축기 유닛을 설치할 때의 설치 면적의 증대도 억제되게 된다.
따라서, 상기의 구성에 의하면, 차량에서의 설치 면적의 증대를 억제할 수 있는 차량용 공기 압축기 유닛을 제공할 수 있다. 그리고, 상기의 구성에 의하면, 차량에 있어서의 설치 면적의 증대가 억제되기 때문에, 차량용 공기 압축기 유닛의 차량에 대한 의장의 자유도를 향상시킬 수 있다. 또한, 공기 압축기 및 전동 모터가 상하로 배치되는 구성에 대해서는, 상하로 연장하는 1개의 직선을 따라 공기 압축기 및 전동 모터가 나란해지도록 배치되는 구성으로 한정되는 것은 아니다. 상하로 연장되는 1개의 직선에 대하여 공기 압축기 및 전동 모터가 서로 어긋난 상태에 있어서, 즉, 공기 압축기 및 전동 모터가 오프셋한 상태에 있어서, 공기 압축기 및 전동 모터가 상하 방향으로 나란해지도록 배치되는 구성도 포함된다.
(2) 상기 차량용 공기 압축기 유닛은, 상기 공기 압축기에서 생성된 압축 공기를 냉각하는 애프터 쿨러와, 상기 전동 모터의 구동력에 의해 구동되고, 상기 애프터 쿨러의 냉각풍을 발생시키는 애프터 쿨러용 냉각 팬을 더 구비하고 있는 것이 바람직하다.
이 구성에서는, 애프터 쿨러의 냉각풍을 발생시키는 애프터 쿨러용 냉각 팬이, 전동 모터의 구동력에 의해 구동된다. 이로 인해, 애프터 쿨러용 냉각 팬의 구동원을 별도 설치할 필요가 없다. 따라서, 차량용 공기 압축기 유닛 전체적으로, 구조를 콤팩트화 할 수 있어, 설치 면적을 대폭 작게 할 수 있다.
(3) 상기 차량용 공기 압축기 유닛에 있어서, 상기 애프터 쿨러용 냉각 팬의 공기 흡입측에 인접하여 상기 공기 압축기가 배치되어 있는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 애프터 쿨러용 냉각 팬은, 주위의 공기를 흡입할 때, 공기 압축기의 주위에 있어서, 공기의 흐름을 발생시키게 된다. 그 결과, 공기 압축기가 냉각되게 된다. 이로 인해, 공기 압축기를 냉각하기 위한 구성을 콤팩트한 구조로 실현할 수 있다. 그리고, 차량용 공기 압축기 유닛 전체적으로, 구조를 콤팩트화할 수 있어 설치 면적을 대폭 작게 할 수 있다.
(4) 상기 차량용 공기 압축기 유닛에 있어서, 상기 애프터 쿨러용 냉각 팬의 회전축과 상기 공기 압축기의 회전축이 동축에 설치되어 있는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 애프터 쿨러용 냉각 팬의 회전축과 공기 압축기의 회전축이, 동축에 설치되어 있기 때문에, 기어 등의 동력 전달 기구가 불필요해진다. 이로 인해, 차량용 공기 압축기 유닛 전체적으로, 구조를 콤팩트화할 수 있어 설치 면적을 대폭 작게 할 수 있다.
(5) 상기 차량용 공기 압축기 유닛에 있어서, 상기 애프터 쿨러용 냉각 팬은 원심 송풍기인 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 애프터 쿨러용 냉각 팬이, 많은 풍량을 용이하게 발생시킬 수 있는 원심 송풍기로서 구성되어 있다. 이로 인해, 원심 송풍기로서의 애프터 쿨러용 냉각 팬에 의해, 애프터 쿨러를 효율적으로 냉각할 수 있다. 그리고, 애프터 쿨러를 효율적으로 냉각할 수 있음으로써, 공기 압축기에서 생성된 압축 공기를 효율적으로 냉각할 수 있다.
또한, 원심 송풍기로서의 애프터 쿨러용 냉각 팬 및 공기 압축기의 회전축이 동축에 설치되는 경우, 애프터 쿨러를, 애프터 쿨러용 냉각 팬 및 공기 압축기에 대하여 측방, 상방 또는 하방에 배치할 수 있다. 이 경우, 애프터 쿨러용 냉각 팬으로부터의 냉각풍을 애프터 쿨러까지 유도하기 위한 덕트 길이를 짧게 할 수 있다. 이에 의해, 차량용 공기 압축기 유닛 전체적으로, 구조를 콤팩트화할 수 있어 설치 면적을 대폭 작게 할 수 있다.
(6) 상기 차량용 공기 압축기 유닛은, 상기 공기 압축기에서 생성된 압축 공기를 냉각하는 애프터 쿨러를 더 구비하고 있어도 된다. 이 경우, 상기 애프터 쿨러는, 상기 공기 압축기의 가로로 설치되어 있는 것이 바람직하다.
공기 압축기에서 발생한 열에 의해 가열된 공기는 상방으로 이동한다. 애프터 쿨러를 가로로 설치함으로써, 가열된 공기의 영향을 최소한으로 억제하면서, 애프터 쿨러를, 공기 압축기에 인접하여 설치할 수 있다. 이로 인해, 차량용 공기 압축기 유닛 전체적으로, 구조를 콤팩트화할 수 있어 설치 면적을 대폭 작게 할 수 있다.
(7) 상기 차량용 공기 압축기 유닛은, 상기 공기 압축기의 측방에 설치되어 상기 공기 압축기를 냉각하는 공기 압축기용 냉각 팬을 더 구비하여도 된다. 이 경우, 상기 공기 압축기용 냉각 팬은, 축류 팬으로서 구성되어 있는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 공기 압축기용 냉각 팬이, 공기 압축기의 측방에 설치된 축류 팬으로서 구성된다. 축류 팬은, 원심 송풍기에 비해 소형 팬으로서 구성된다. 이로 인해, 차량용 공기 압축기 유닛에 있어서의 공기 압축기용 냉각 팬을 설치하기 위한 공간이 좁은 경우이더라도, 공기 압축기용 냉각 팬을 용이하게 설치할 수 있다. 또한, 공기 압축기용 냉각 팬을 구비하는 차량용 공기 압축기 유닛의 소형화를 도모할 수도 있다.
(8) 상기 차량용 공기 압축기 유닛은, 상기 공기 압축기에서 생성된 압축 공기를 냉각하는 애프터 쿨러와, 상기 전동 모터의 구동력에 의해 구동되는 원심 송풍기로서 구성되고, 상기 애프터 쿨러의 냉각풍을 발생시키는 애프터 쿨러용 냉각 팬을 더 구비하여도 된다. 이 경우, 상기 애프터 쿨러는, 상기 공기 압축기에서 생성된 압축 공기가 흐르고, 상기 공기 압축기용 냉각 팬에 의해 발생한 냉각풍에 의해 냉각되는 제1 유로를 갖는 제1 쿨러부와, 상기 제1 쿨러부에서 냉각된 압축 공기가 유입되는 제2 유로를 갖고, 상기 애프터 쿨러용 냉각 팬에 의해 발생한 냉각풍에 의해 냉각되는 제2 쿨러부를 포함하여도 된다. 상기 제1 쿨러부는 상기 공기 압축기의 측방에 배치되고, 상기 제2 쿨러부는 상기 애프터 쿨러용 냉각 팬의 측방에 배치되는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 공기 압축기에서 생성된 비교적 온도가 높은 압축 공기는, 제1 쿨러부에서 냉각된다. 이때, 제1 쿨러부는, 축류 팬인 공기 압축기용 냉각 팬으로부터의 냉각풍이며 공기 압축기를 냉각한 후의 비교적 온도가 높은 냉각풍에 의해 냉각되어 있다. 계속해서, 제1 쿨러부에서 냉각된 압축 공기는, 제2 쿨러부에서 더 냉각된다. 이때, 제2 쿨러부는, 원심 송풍기인 애프터 쿨러용 냉각 팬으로부터의 보다 저온의 냉각풍에 의해 냉각되어 있다. 이로 인해, 공기 압축기용 냉각 팬으로부터의 냉각풍에 의한 냉각과 애프터 쿨러용 냉각 팬으로부터의 냉각풍에 의한 냉각이, 이 순으로 순서대로 실시되고, 압축 공기가 효율적으로 냉각된다. 또한, 상기의 구성에 의하면, 제1 쿨러부가 공기 압축기의 측방에 배치되고, 제2 쿨러부가 애프터 쿨러용 냉각 팬의 측방에 배치된다. 이로 인해, 공기 압축기, 애프터 쿨러용 냉각 팬 및 애프터 쿨러를 콤팩트하게 배치할 수 있다. 또한, 상기의 구성에 의하면, 공기 압축기의 냉각용 축류 팬으로부터의 냉각풍을 애프터 쿨러의 냉각에 사용할 수 있다. 이로 인해, 애프터 쿨러용 냉각 팬의 냉각 능력을 낮게 설정하여, 애프터 쿨러용 냉각 팬의 소형화를 도모할 수도 있다. 이들에 의해, 차량용 공기 압축기 유닛 전체적으로, 구조를 콤팩트화 할 수 있어 설치 면적을 대폭 작게 할 수 있다.
또한, 애프터 쿨러의 유로 구성이, 공기 압축기용 냉각 팬으로부터의 냉각풍에 의한 냉각과 애프터 쿨러용 냉각 팬으로부터의 냉각풍에 의한 냉각이 교대로 반복되어 버리는 유로 구성인 경우, 일단 냉각된 압축 공기가 따뜻해져서 다시 냉각되는 상태가 발생할 우려가 있다. 이 경우, 압축 공기를 냉각할 때의 냉각 효율의 저하를 초래할 우려가 있다. 그러나, 상기의 구성에 의하면, 이러한 냉각 효율의 저하를 초래할 우려가 없기 때문에, 압축 공기를 효율적으로 냉각할 수 있다.
(9) 상기 차량용 공기 압축기 유닛에 있어서, 상기 제1 유로는, 당해 차량용 공기 압축기 유닛이 상기 차량에 탑재된 상태에서 수평 방향을 따라 사행하도록 설치되고, 상기 제2 유로는, 당해 차량용 공기 압축기 유닛이 상기 차량에 탑재된 상태에서 수평 방향을 따라 사행하도록 설치되는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 제1 쿨러부에 있어서의 압축 공기의 유로인 제1 유로는, 수평 방향을 따라 사행하도록 설치된다. 마찬가지로, 제2 쿨러부에 있어서의 압축 공기의 유로인 제2 유로도, 수평 방향을 따라 사행하도록 설치된다. 이로 인해, 상기의 구성에 의하면, 유로 내에서 결로가 발생하고, 유로 내에 물방울이 발생한 경우이더라도, 유로 내의 물방울이 유동하기 쉬워, 그 물방울이 하류로 배출되기 쉽다. 따라서, 제1 쿨러부 및 제2 쿨러부에 있어서, 유로 내에 물방울이 잔존해 버리는 것을 억제할 수 있는 구성을 간소한 구조로 용이하게 실현할 수 있다.
(10) 상기 차량용 공기 압축기 유닛에 있어서, 상기 제1 유로는, 당해 차량용 공기 압축기 유닛이 상기 차량에 탑재된 상태에서 상하 방향을 따라 사행하도록 설치되고, 상기 제2 유로는, 당해 차량용 공기 압축기 유닛이 상기 차량에 탑재된 상태에서 상하 방향을 따라 사행하도록 설치되는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 제1 쿨러부에 있어서의 압축 공기의 유로인 제1 유로는, 상하 방향을 따라 사행하도록 설치된다. 마찬가지로, 제2 쿨러부에 있어서의 압축 공기의 유로인 제2 유로도, 상하 방향을 따라 사행하도록 설치된다. 이로 인해, 상기의 구성에 의하면, 상하 방향을 따라 사행하면서 연장되는 유로를 설치한 간소한 구성에 의해, 용이하게 압축 공기를 제1 쿨러부 및 제2 쿨러부에 의해 효율적으로 냉각하는 구성을 실현할 수 있다.
(11) 상기 차량용 공기 압축기 유닛은, 상기 전동 모터의 구동을 제어하는 컨트롤러를 더 구비하여도 된다. 이 경우, 상기 컨트롤러는, 상기 전동 모터의 측방에 배치되어 있는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 공기 압축기 및 전동 모터가 상하 방향을 따라 배치되고, 전동 모터의 컨트롤러가, 전동 모터의 측방에 배치된다. 이로 인해, 컨트롤러를 공기 압축기로부터 이격하여 배치할 수 있어, 공기 압축기에서 발생하는 열이 컨트롤러에 영향을 미치게 되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 전동 모터 및 컨트롤러를 근접 배치할 수 있다. 따라서, 공기 압축기와 컨트롤러를 열적으로 분리하면서, 전동 모터와 컨트롤러를 근접 배치하여 구조의 콤팩트화를 도모할 수 있다.
본 발명에 의하면, 차량에 있어서의 설치 면적의 증대를 억제할 수 있는 차량용 공기 압축기 유닛을 제공할 수 있다.
본 발명은, 차량에 탑재되는 차량용 공기 압축기 유닛에 대하여 널리 적용할 수 있다.

Claims (11)

  1. 차량에 탑재되는 차량용 공기 압축기 유닛이며,
    흡입한 공기를 압축하는 공기 압축기와,
    상기 공기 압축기를 구동하는 전동 모터와,
    상기 공기 압축기에서 생성된 압축 공기를 냉각하는 애프터 쿨러와,
    상기 애프터 쿨러의 냉각풍을 발생시키는 애프터 쿨러용 냉각 팬과,
    상기 공기 압축기를 냉각하는 공기 압축기용 냉각 팬
    을 구비하고,
    상기 애프터 쿨러는,
    상기 공기 압축기에서 생성된 압축 공기가 흐르고, 상기 공기 압축기용 냉각팬에 의해 발생한 냉각풍이며 상기 공기 압축기를 냉각한 후의 냉각풍에 의해 냉각되는 제1 유로를 갖는 제1 쿨러부와,
    상기 제1 쿨러부에서 냉각된 압축 공기가 유입되는 제2 유로를 갖고, 상기 애프터 쿨러용 냉각팬에 의해 발생한 냉각풍에 의해 냉각되는 제2 쿨러부를 포함하는,
    차량용 공기 압축기 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 애프터 쿨러용 냉각 팬은 상기 전동 모터의 구동력에 의해 구동되는, 차량용 공기 압축기 유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 애프터 쿨러용 냉각 팬의 공기 흡입측에 인접하여 상기 공기 압축기가 배치되어 있는, 차량용 공기 압축기 유닛.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 애프터 쿨러용 냉각 팬의 회전축과 상기 공기 압축기의 회전축이 동축에 설치되어 있는, 차량용 공기 압축기 유닛.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 애프터 쿨러용 냉각 팬은 원심 송풍기인, 차량용 공기 압축기 유닛.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 애프터 쿨러는, 상기 공기 압축기의 가로로 배치되어 있는, 차량용 공기 압축기 유닛.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 공기 압축기용 냉각 팬은, 상기 공기 압축기의 측방에 설치되고,
    상기 공기 압축기용 냉각팬은 축류 팬으로서 구성되어 있는, 차량용 공기 압축기 유닛.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 애프터 쿨러용 냉각 팬은 상기 전동 모터의 구동력에 의해 구동되는 원심 송풍기로 구성되고,
    상기 제1 쿨러부는 상기 공기 압축기의 측방에 배치되고, 상기 제2 쿨러부는 상기 애프터 쿨러용 냉각팬의 측방에 배치되어 있는, 차량용 공기 압축기 유닛.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유로는, 당해 차량용 공기 압축기 유닛이 상기 차량에 탑재된 상태에서 수평 방향을 따라 사행하도록 설치되고,
    상기 제2 유로는, 당해 차량용 공기 압축기 유닛이 상기 차량에 탑재된 상태에서 수평 방향을 따라 사행하도록 설치되는, 차량용 공기 압축기 유닛.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유로는, 당해 차량용 공기 압축기 유닛이 상기 차량에 탑재된 상태에서 상하 방향을 따라 사행하도록 설치되고,
    상기 제2 유로는, 당해 차량용 공기 압축기 유닛이 상기 차량에 탑재된 상태에서 상하 방향을 따라 사행하도록 설치되는, 차량용 공기 압축기 유닛.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전동 모터의 구동을 제어하는 컨트롤러를 더 구비하고,
    상기 컨트롤러는, 상기 전동 모터의 측방에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 차량용 공기 압축기 유닛.
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