KR101970738B1 - System for fuel cell vehicle - Google Patents

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KR101970738B1
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박치용
양현섭
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한온시스템 주식회사
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Abstract

본 발명은 차량용 연료전지 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 일실시예에 의하면, 공기 블로워의 모터 하우징 일측에 볼텍스 튜브가 설치되고, 임펠러에 의해 압축된 공기의 일부가 볼텍스 튜브로 유입되어 온기와 냉기로 분리되며, 분리된 냉기는 모터 하우징의 내부로 공급되어 회전 샤프트를 지지하는 베어링과 모터를 냉각하는 연료전지 차량용 공기 블로워를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, a vortex tube is installed on one side of a motor housing of an air blower, a part of air compressed by the impeller flows into a vortex tube, And the separated cool air is supplied to the inside of the motor housing to support the rotating shaft and the air blower for the fuel cell vehicle for cooling the motor.

Description

차량용 연료전지 시스템{SYSTEM FOR FUEL CELL VEHICLE}[0001] SYSTEM FOR FUEL CELL VEHICLE [0002]

본 발명은 차량용 연료전지 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량용 연료전지 시스템 중 볼텍스 튜브에 의해 압축공기로부터 분리된 냉기가 모터 하우징 내부로 공급되는 공기 블로워에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a vehicle fuel cell system, and more particularly, to an air blower in which cool air separated from compressed air by a vortex tube is supplied into a motor housing.

일반적으로, 연료전지 차량은 연료공급부에서 공급되는 수소와, 공기공급부에서 공급되는 공기 중 산소가 가습기에 공급되어, 물의 전기분해 역반응인 전기화학반응에 의해 연속적으로 생성되는 전기에너지를 사용하여 구동하게 된다.Generally, the fuel cell vehicle is driven by using hydrogen supplied from the fuel supply unit and oxygen in the air supplied from the air supply unit is supplied to the humidifier and is continuously generated by the electrochemical reaction, which is the reverse reaction of electrolysis of water do.

여기서, 연료전지 차량은 전기를 생산하는 연료전지 스택과, 이 연료전지 스택에 연료와 공기를 가습하여 공급하는 가습기와, 가습기에 수소를 공급하는 연료공급부와, 가습기에 산소를 포함하는 공기를 공급하는 공기공급부, 및 연료전지 스택을 냉각하기 위한 냉각모듈을 포함하고 있다.Here, the fuel cell vehicle includes a fuel cell stack for producing electricity, a humidifier for humidifying and supplying fuel and air to the fuel cell stack, a fuel supply unit for supplying hydrogen to the humidifier, And a cooling module for cooling the fuel cell stack.

이때, 공기공급부는 공기 중에 포함된 이물질을 여과하는 에어클리너와, 에어클리너에서 여과된 공기를 압축하여 공급하는 공기 블로워, 및 공기 블로워를 제어하는 컨트롤박스를 포함하여 구성된다.The air supply unit includes an air cleaner for filtering foreign substances contained in the air, an air blower for compressing and supplying the air filtered by the air cleaner, and a control box for controlling the air blower.

그런데, 공기 블로워는 압축공기를 생성하기 위해 모터가 고속으로 구동되고, 이로 인해 회전 샤프트의 고속회전시 이를 지지하는 베어링이 과열되므로, 정상운전을 위해서는 이들을 적절히 냉각시킬 필요가 있다.However, in the air blower, since the motor is driven at a high speed to generate compressed air, and therefore the bearings supporting the rotating shaft at the high-speed rotation are overheated, it is necessary to properly cool them for normal operation.

도 1은 베어링과 모터의 냉각이 가능한 연료전지차량용 공기블로워에 관한 것으로, 한국공개특허 제10-2012-0027726호(특허문헌 1)에서 개시된 것이다.[0003] Fig. 1 relates to an air blower for a fuel cell vehicle capable of cooling a bearing and a motor, and is disclosed in Korean Patent Laid-Open No. 10-2012-0027726 (Patent Document 1).

도 1에 도시된 연료전지차량용 공기블로워(10)는, 볼루트 하우징(20), 볼루트 하우징(20) 내부에 장착되어 공기를 압축하는 임펠러(30), 볼루트 하우징(20)과 결합되어 내부에 모터수용부(41)가 형성되는 모터 하우징(40), 및 모터 하우징(40) 내부에 설치되는 모터(50)를 포함한다.The air blower 10 for a fuel cell vehicle shown in Fig. 1 includes a ball root housing 20, an impeller 30 mounted inside the ballast housing 20 for compressing air, and a ballast housing 20 A motor housing 40 in which a motor housing portion 41 is formed, and a motor 50 installed inside the motor housing 40.

여기서, 볼루트 하우징(20)의 전방에는 공기유입구(21)가 형성되고, 볼루트 하우징(20)의 둘레를 따라 공기토출구(22)로 연통되는 송풍부(23)가 형성되며, 볼루트 하우징(20)의 내부에 임펠러(30)가 회전 가능하게 장착된다. Here, an air inlet 21 is formed in front of the ball root housing 20, a blow-out portion 23 communicating with the air outlet 22 is formed along the circumference of the ball root housing 20, The impeller 30 is rotatably mounted in the interior of the rotor 20.

또한, 모터 하우징(40)은 볼루트 하우징(20)의 후단에 결합되고, 내부에 모터수용부(41)가 형성되며, 모터 하우징(40)의 일측에 인버터제어모듈(45)이 구비된다.The motor housing 40 is coupled to the rear end of the ballast housing 20 and has a motor housing portion 41 therein and an inverter control module 45 at one side of the motor housing 40.

이때, 모터(50)는, 고정자(51)와, 고정자(51)를 관통하여 임펠러(30)와 연결되는 회전축(52)과, 회전축(52)의 중앙 외주면에 형성되는 회전자(53)를 포함하며, 회전축(52)의 임펠러(30)가 연결된 일측 내부에 전방베어링(54)이 구비되고, 회전축(52)의 타측에는 후방베어링(55)이 구비되어 회전축(52)을 회전 가능하게 지지하며, 모터 하우징(40)에는 모터(50)의 냉각을 위한 냉각수유로(42)가 형성된다.At this time, the motor 50 includes a stator 51, a rotating shaft 52 passing through the stator 51 and connected to the impeller 30, and a rotor 53 formed on a central outer circumferential surface of the rotating shaft 52 And a rear bearing 55 is provided on the other side of the rotary shaft 52 to support the rotary shaft 52 in a rotatable manner And a cooling water flow path 42 for cooling the motor 50 is formed in the motor housing 40.

이때, 중앙영역에 후방베어링(55)이 구비된 회전축(52)의 타측이 삽입되는 지지부재(60)가 모터 하우징(40)에 고정되며, 회전축(52)의 돌출된 타측을 감싸도록 지지부재(60)에 캡(61)이 고정된다.The support member 60 is fixed to the motor housing 40 and the other end of the rotation shaft 52 having the rear bearing 55 is inserted into the center area. The cap 61 is fixed to the cap 60.

또한, 모터 하우징(40)의 전방베어링(54)과 맞닿는 부분, 및 지지부재(60)의 후방베어링(55)이 맞닿는 부분에 회전축(52)을 따라 공기가 유동되도록, 제1공기유동홈(43) 및 제2공기유동홈(44)이 오목하게 형성된다.The first air flow grooves (not shown) are formed so that air flows along the rotary shaft 52 at a portion of the motor housing 40 which abuts the front bearing 54 and at a portion where the rear bearing 55 of the support member 60 abuts, 43 and the second air flow grooves 44 are concave.

이때, 제1공기유동홈(43)은 임펠러(30)를 통해 압축된 일부 공기가 전방베어링(54)에 인접하게 유동하여 전방베어링(54)을 냉각하고, 모터 하우징(40) 내부를 유동하여 모터(50)를 구성하는 회전축(52), 회전자(53), 및 고정자(51) 등의 구성을 냉각하도록 하기 위한 것이다.At this time, the first air flow grooves 43 allow some air compressed through the impeller 30 to flow adjacent to the front bearings 54 to cool the front bearings 54, to flow inside the motor housing 40 The rotor 53, and the stator 51 constituting the motor 50 in order to cool the constitution of the motor 50. [

또한, 제2공기유동홈(44)은 제1공기유동홈(43) 및 고정자(51)와 회전자(53) 사이를 통해 이동된 압축공기가 이동되어 후방베어링(55)을 냉각하도록 하기 위한 구성이며, 제2공기유동홈(44)을 통해 이동된 압축공기는 캡(61)에 형성된 연통홀(62)을 통해 외부로 배출된다.The second air flow grooves 44 are formed in the first air flow grooves 43 and for moving the compressed air moved between the stator 51 and the rotor 53 to cool the rear bearings 55 And the compressed air moved through the second air flow groove 44 is discharged to the outside through the communication hole 62 formed in the cap 61.

즉, 임펠러(30)를 통해 형성된 압축공기 중 일부는 제1공기유동홈(43), 회전자(53)와 고정자(51) 사이 영역, 제2공기유동홈(44) 및 연통홀(62)을 차례로 거쳐 배출되며, 이러한 공기의 유동과정에서 인접하게 위치한 모터(50)의 각 구성을 냉각하게 되는 것이다.A portion between the rotor 53 and the stator 51, the second air flow groove 44, and the communication hole 62. The first air flow groove 43, And the respective components of the motor 50 positioned adjacent to each other are cooled during the flow of the air.

그런데, 상기 특허문헌 1의 공기블로워(10)의 경우, 모터 하우징(40)에 냉각수유로(42)를 형성함에 있어서 가공이 어려워 제작비용과 시간이 많이 소요되며, 냉각수유로(42)에 의한 냉각효과가 전방베어링(54)에만 적용되어 후방베어링(55)의 냉각에는 취약하다는 문제점이 있다.However, in the case of the air blower 10 of Patent Document 1, it is difficult to form the cooling water flow path 42 in the motor housing 40, There is a problem that the effect is applied only to the front bearing 54 and is insufficient to cool the rear bearing 55. [

또한, 임펠러(30)에 의해 압축된 공기는 온도가 약 100℃에 이를 정도로 고온이기 때문에, 제1공기유동홈(43)과 제2공기유동홈(44)을 통한 공기의 이동에 의해서는 실질적인 냉각 효과를 보기 어렵다는 문제점이 있다.
In addition, since the air compressed by the impeller 30 is high in temperature so as to reach about 100 캜, it is possible to prevent substantial There is a problem that it is difficult to see the cooling effect.

KRKR 10-2012-002772610-2012-0027726 AA (2012.03.22(March 23, 2012 공개)open)

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 일실시예는, 전방베어링과 모터 및 후방베어링을 통과하여 유동하는 공기의 온도를 낮춤으로써, 모터와 베어링의 냉각 효과를 향상시킬 수 있는 차량용 연료전지 시스템의 제공을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a cooling device for a motor and a bearing which can reduce the cooling effect of a motor and a bearing by lowering the temperature of air flowing through a front bearing, The present invention relates to a fuel cell system for a vehicle.

본 발명의 바람직한 일실시예에 의하면, 차량의 연료전지 시스템은, 수소를 공급하는 연료공급부; 공기를 공급하는 공기공급부; 상기 수소와 공기 중 산소를 이용하여 전기를 생산하는 연료전지 스택; 및 상기 연료전지 스택을 냉각하기 위한 냉각모듈을 포함하되, 상기 공기공급부는, 상기 공기 중에 포함된 이물질을 여과하는 에어클리너; 여과된 공기를 압축하여 공급하는 공기 블로워; 및 상기 공기 블로워를 제어하는 컨트롤박스를 포함하고, 상기 공기 블로워는, 일측에 공기유입구(210)가 형성되고 다른 일측에 공기토출구(220)가 형성되는 볼루트 하우징(200); 상기 볼루트 하우징(200)의 일측에 결합되고, 회전 샤프트(332)를 가진 모터(330)가 내부에 장착되는 모터 하우징(300); 상기 볼루트 하우징(200)의 내부에 장착되며, 상기 모터(330)의 구동에 의해 공기를 압축하는 임펠러(400); 및 상기 모터 하우징(300)의 외주면 일측에 설치되며, 상기 임펠러(400)에 의해 압축된 공기로부터 냉기를 분리하여 상기 모터 하우징(300) 내부로 공급하는 볼텍스 튜브(500);를 포함하되, 상기 볼텍스 튜브(500)는, 상기 모터 하우징(300)의 외주면에 둘레 방향으로 다수회 권취되는 송풍부(230)와 바이패스관(510)으로 연결되되, 상기 바이패스관(510)은 상기 송풍부(230)의 단부에 형성되는 공기토출구(220)와 인접한 위치에서 연결되고, 상기 바이패스관(510)을 통해 유입된 압축공기 중 온기는 상기 모터 하우징(300)의 외측을 향해 연장된 온기배기구(520)로 배출되고, 나머지 압축공기 중 냉기는 상기 볼텍스 튜브(500)에서 상기 모터 하우징(300)의 일측과 연결된 냉기배기관(530)으로 공급되어, 상기 모터 하우징의 일측에 형성되는 냉기유로(370)를 거쳐 상기 임펠러(400)와 상기 모터(330) 사이에 설치되어 상기 회전 샤프트(332)의 선단부를 회전 가능하게 지지하는 전방 베어링(610)을 냉각한 후, 상기 회전 샤프트(332)의 후단부를 회전 가능하게 지지하는 후방 베어링(620)을 냉각하되, 상기 냉기유로(370)는, 상기 모터 하우징(300)에서 전방 베어링(610)이 장착된 지점과 인접하는 지점까지 연장 형성되고, 상기 냉기유로(370)는 상기 모터 하우징(300)의 외주면 일측으로부터 상기 모터 하우징(300)의 내부를 향해 수직하게 형성되는 제1냉기유로(371)와, 상기 제1냉기유로(371)의 끝단으로부터 상기 모터 하우징(300)과 상기 임펠러(400) 사이 공간으로 연장 형성되는 제2냉기유로(372)를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to a preferred embodiment of the present invention, a fuel cell system of a vehicle includes: a fuel supply unit for supplying hydrogen; An air supply unit for supplying air; A fuel cell stack for producing electricity using the hydrogen and oxygen in the air; And a cooling module for cooling the fuel cell stack, wherein the air supply unit includes: an air cleaner for filtering foreign substances contained in the air; An air blower for compressing and supplying the filtered air; And a control box for controlling the air blower, wherein the air blower includes: a ball root housing (200) having an air inlet (210) formed on one side and an air outlet (220) formed on the other side; A motor housing 300 coupled to one side of the ballast housing 200 and having a motor 330 with a rotating shaft 332 mounted therein; An impeller 400 installed in the ball route housing 200 and compressing air by driving the motor 330; And a vortex tube 500 installed at one side of the outer circumferential surface of the motor housing 300 and separating the cold air from the air compressed by the impeller 400 and supplying the cold air into the motor housing 300, The vortex tube 500 is connected to the outer circumferential surface of the motor housing 300 by a plurality of windings 230 wound in the circumferential direction a plurality of times and a bypass tube 510, And the air in the compressed air introduced through the bypass pipe 510 is connected to the air discharge port 220 formed at the end of the motor housing 300, The cold air in the remaining compressed air is supplied to the cold air exhaust pipe 530 connected to one side of the motor housing 300 in the vortex tube 500, 370 to the impeller 400, A rear bearing installed between the motor and cooling a front bearing which rotatably supports a tip of the rotary shaft and a rear bearing rotatably supporting the rear end of the rotary shaft, The cooling air passage 370 is extended to a point adjacent to a point where the front bearing 610 is mounted on the motor housing 300 and the cooling air passage 370 is formed in the motor housing A first cooling air flow path 371 vertically formed from one side of the outer circumferential surface of the motor housing 300 toward the inside of the motor housing 300 and a second cooling air flow path 371 extending from the end of the first cooling air flow path 371 to the motor housing 300 and the impeller And a second cooling air flow path (372) extending to a space between the first cooling air path (400) and the second cooling air path (372).

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본 발명의 일실시예에 따른 차량용 연료전지 시스템에 의하면, 종래와 같이 모터 하우징에 별도의 냉각유로를 형성할 필요가 없으므로, 공정수 감소에 따른 제작비용과 시간이 절감되는 효과가 있다.According to the fuel cell system for a vehicle according to an embodiment of the present invention, there is no need to form a separate cooling channel in the motor housing as in the prior art.

또한, 압축공기로부터 분리된 냉기에 의해 모터와 베어링이 냉각되므로, 모터와 베어링의 내구성이 증대되는 효과가 있다.Further, since the motor and the bearing are cooled by the cold air separated from the compressed air, the durability of the motor and the bearing is increased.

아울러, 베어링의 내구성 증대로 인해, 베어링으로부터 발생되는 진동 및 소음이 저감되는 효과가 있다.
In addition, there is an effect that the vibration and noise generated from the bearing are reduced due to the increase of durability of the bearing.

도 1은 종래의 공기블로워 단면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 연료전지 시스템 중 공기 블로워의 사시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 연료전지 시스템 중 공기 블로워의 단면도.1 is a sectional view of a conventional air blower;
2 is a perspective view of an air blower in a fuel cell system for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of an air blower in a fuel cell system for a vehicle according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 연료전지 시스템의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of a fuel cell system for a vehicle according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this process, the thicknesses of the lines and the sizes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.In addition, the terms described below are defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the user, the operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.

아울러, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.
In addition, the following embodiments are not intended to limit the scope of the present invention, but merely as exemplifications of the constituent elements set forth in the claims of the present invention, and are included in technical ideas throughout the specification of the present invention, Embodiments that include components replaceable as equivalents in the elements may be included within the scope of the present invention.

실시예Example

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 연료전지 시스템 중 공기 블로워의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 연료전지 시스템 중 공기 블로워의 단면도이다.FIG. 2 is a perspective view of an air blower in a fuel cell system for a vehicle according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view of an air blower in a vehicle fuel cell system according to an embodiment of the present invention.

도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 연료전지 시스템 중 공기 블로워(이하, '공기 블로워')(100)는, 볼루트 하우징(200)과, 볼루트 하우징(200)의 후단에 결합되고 내부에 모터(330)가 설치되는 모터 하우징(300)과, 볼루트 하우징(200)의 내부에 장착되어 공기를 압축하는 임펠러(400)와, 모터 하우징(300)의 외주면 일측에 설치되며 임펠러(400)에 의해 압축된 공기로부터 냉기를 분리하여 모터 하우징(300) 내부로 공급하는 볼텍스 튜브(500)를 포함한다.2 and 3, an air blower 100 (hereinafter, referred to as an "air blower") of a fuel cell system for a vehicle according to an embodiment of the present invention includes a ball root housing 200, A motor housing 300 coupled to a rear end of the housing 200 and provided with a motor 330 therein, an impeller 400 installed inside the ball housing 200 to compress air, And a vortex tube 500 installed at one side of the outer circumferential surface of the motor housing 300 for separating the cool air from the air compressed by the impeller 400 and supplying the cool air into the motor housing 300.

여기서, 볼루트 하우징(200)에는 축방향과 반경방향으로 공기유입구(210)와 공기토출구(220)가 각각 형성되고, 내부에는 임펠러(400)가 장착되며, 볼루트 하우징(200)의 둘레에는 원주방향으로 스크롤 형태의 송풍부(230)가 형성된다.An air inlet 210 and an air outlet 220 are formed in the axial direction and the radial direction of the ball housing 200 and the impeller 400 is mounted in the ball housing 200. A scroll-shaped blowing portion 230 is formed in the circumferential direction.

이때, 송풍부(230)의 내부에는 임펠러(400)에 의해 고압으로 압축된 공기가 이송되도록 공기유로(231)가 형성되는데, 이 공기유로(231)는 공기유입구(210)와 공기토출구(220)를 연통한다.At this time, an air flow path 231 is formed in the air supply part 230 so that air compressed at a high pressure by the impeller 400 is transferred. The air flow path 231 includes an air inlet 210 and an air outlet 220 ).

즉, 볼루트 하우징(200) 전방의 공기유입구(210)를 통해 내부로 유입된 공기는, 고속으로 회전하는 임펠러(400)에 의해 압축되어 송풍부(230)의 공기유로(231)를 따라 이송되며, 공기토출구(220)를 통해 외부로 공급되는 것이다.That is, the air introduced into the interior of the ball route housing 200 through the air inlet 210 in the front of the ball route housing 200 is compressed by the impeller 400 rotating at a high speed and is conveyed along the air flow path 231 of the blowing unit 230 And is supplied to the outside through the air outlet 220.

볼루트 하우징(200)의 후단에 모터 하우징(300)이 결합된다.The motor housing 300 is coupled to the rear end of the ball root housing 200.

이때, 모터 하우징(300)의 내부에는 모터수용부(310)가 형성되고, 모터 하우징(300)의 후단은 개방되며, 모터 하우징(300)의 전단 중앙에는 중공(320)이 형성된다.At this time, the motor housing 310 is formed in the motor housing 300, the rear end of the motor housing 300 is opened, and the hollow 320 is formed at the center of the front end of the motor housing 300.

모터(330)는 모터 하우징(300) 내에 장착되는데, 모터수용부(310)의 내주면에 인접하게 설치되는 고정자(331)와, 고정자(331)를 관통하도록 설치되고 그 선단부에 전술한 임펠러(400)가 결합되는 회전 샤프트(332)와, 회전 샤프트(332)의 외주면에 결합되는 회전자(333)를 포함하여 구성되며, 고정자(331)에 권선된 코일(331a)에 전원이 인가되면 자기력에 의해 회전자(333)와 함께 회전 샤프트(332)가 회전하게 된다.The motor 330 is mounted in the motor housing 300 and includes a stator 331 provided adjacent to the inner circumferential surface of the motor receiving portion 310 and a stator 331 provided to pass through the stator 331, And a rotor 333 coupled to the outer circumferential surface of the rotating shaft 332. When power is applied to the coil 331a wound on the stator 331, The rotating shaft 332 rotates together with the rotor 333.

이때, 모터(330)의 후단에는 후방커버(340)가 결합되어 모터수용부(310)를 밀폐하고, 모터 하우징(300) 전단의 중공(320)에는 회전 샤프트(332)가 관통하도록 전방커버(350)가 결합되며, 전방커버(350)와 회전 샤프트(332)의 외주면 사이에 전방 베어링(610)이 개재되어 회전 샤프트(332)를 회전 가능하게 지지한다.At this time, the rear cover 340 is coupled to the rear end of the motor 330 to seal the motor receiving portion 310, and the hollow 320 of the front portion of the motor housing 300 is connected to the front cover And a front bearing 610 is interposed between the front cover 350 and the outer circumferential surface of the rotating shaft 332 to rotatably support the rotating shaft 332.

또한, 모터 하우징(300)의 후단에는 지지부재(360)가 결합되는데, 이 지지부재(360)의 중공에는 회전 샤프트(332)의 후단부를 회전 가능하게 지지하기 위한 후방 베어링(620)이 장착된다. A support member 360 is coupled to a rear end of the motor housing 300. A rear bearing 620 for rotatably supporting the rear end of the rotation shaft 332 is mounted in the hollow of the support member 360 .

이때, 지지부재(360)의 후단에는 이물질의 유입을 방지하기 위한 캡(361)이 결합되는데, 이 캡(361)에는 모터(330)와 후방 베어링(620)을 거쳐 이송된 공기가 외부로 유출될 수 있도록 관통홀(362)이 형성되는 것이 바람직하다.At this time, a cap 361 is coupled to the rear end of the support member 360 to prevent foreign matter from flowing into the cap 361. The air conveyed through the motor 330 and the rear bearing 620 flows out to the outside It is preferable that the through holes 362 are formed.

이때, 임펠러(400)와 볼루트 하우징(200) 사이에는 임펠러(400)가 회전할 수 있도록 약간의 틈새가 형성되며, 따라서 임펠러(400)에 의해 압축된 공기의 일부가 이 틈새를 통해 전방 베어링(610) 방향으로 유동하는 한편, 모터 하우징(300)으로 유입되어 모터(330)와 후방 베어링(620)을 지나게 된다.At this time, a slight gap is formed between the impeller 400 and the ball groove housing 200 so that the impeller 400 can be rotated, so that a part of the air compressed by the impeller 400 passes through the gap, (610) and flows into the motor housing (300) and passes through the motor (330) and the rear bearing (620).

그런데, 임펠러(400)에 의해 압축된 공기는 약 100℃에 이를 정도로 상당히 고온이므로, 모터(330)와 베어링(610,620)의 실질적인 냉각을 위해서는 그 온도를 낮출 필요가 있다.However, since the air compressed by the impeller 400 is extremely high at about 100 ° C, it is necessary to lower the temperature of the motor 330 and the bearings 610 and 620 for the actual cooling of the bearings 610 and 620.

이에 따라, 본 발명의 일실시예에 따른 공기 블로워(100)는 모터 하우징(300)의 외주면에 볼텍스 튜브(500)가 설치된다.Accordingly, in the air blower 100 according to the embodiment of the present invention, the vortex tube 500 is installed on the outer circumferential surface of the motor housing 300.

이 볼텍스 튜브(500)는 기계적 구동부가 전혀 없이, 압축공기만으로 냉기를 획득할 수 있는 것으로, 내부에 형성되는 와류실에 의해 압축공기가 냉기와 온기로 분리되며, 그 구조와 기능에 대하여는 한국공개특허 제10-2012-0008805호(2012.02.01 공개) 등 다수의 선행문헌에서 공지된 바 있으므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.This vortex tube 500 can obtain cold air only by compressed air without any mechanical driving part. Compressed air is separated into cold air and warm air by a swirl chamber formed therein. Patent Publication No. 10-2012-0008805 (published on Feb. 01, 2012), and so detailed description thereof will be omitted.

볼텍스 튜브(500)에 압축공기를 공급하기 위해, 공기토출구(220)와 인접하는 송풍부(230)의 일측에, 볼텍스 튜브(500)로 연통되는 바이패스관(510)을 연결한다.A bypass pipe 510 communicating with the vortex tube 500 is connected to one side of the air flow portion 230 adjacent to the air discharge port 220 to supply compressed air to the vortex tube 500.

이에 따라, 임펠러(400)에 의해 압축되어 송풍부(230)의 공기유로(231)를 따라 공기토출구(220) 방향으로 유동하는 압축공기의 일부가 바이패스관(510)을 통해 볼텍스 튜브(500)로 유입되며, 볼텍스 튜브(500)로 유입된 압축공기는 볼텍스 튜브(500) 내에서 온기와 냉기로 분리된다.A part of the compressed air that is compressed by the impeller 400 and flows in the direction of the air discharge port 220 along the air flow path 231 of the blowing unit 230 is discharged through the bypass tube 510 to the vortex tube 500 The compressed air introduced into the vortex tube 500 is separated into warm air and cold air in the vortex tube 500.

이때, 볼텍스 튜브(500)의 일단에는 분리된 온기를 외부로 배출하는 온기배기구(520)가 형성되고, 볼텍스 튜브(500)의 타단에는 모터 하우징(300)의 외주면 일측으로 냉기배기관(530)이 연결되며, 볼텍스 튜브(500)에 의해 분리된 냉기는 냉기배기관(530)을 통해 모터 하우징(300)의 내부로 공급된다.At the other end of the vortex tube 500, a cool air exhaust pipe 530 is connected to one side of the outer circumferential surface of the motor housing 300, And the cold air separated by the vortex tube 500 is supplied to the inside of the motor housing 300 through the cold air exhaust pipe 530.

이를 위해, 모터 하우징(300)의 외주면 일측에는 모터 하우징(300)의 내부로 연통되는 냉기유로(370)가 형성되며, 이 냉기유로(370)는 모터 하우징(300)에서 전방 베어링(610)이 장착된 지점과 인접하는 지점까지 연장 형성된다.A cool air passage 370 communicating with the inside of the motor housing 300 is formed at one side of the outer circumferential surface of the motor housing 300. The cool air passage 370 is connected to the front bearing 610 in the motor housing 300 And extends to a point adjacent to the mounted point.

이때 냉기유로(370)는, 모터 하우징(300)의 외주면 일측으로부터 모터 하우징(300)의 내부를 향해 수직하게 형성되는 제1냉기유로(371)와, 제1냉기유로(371)의 끝단으로부터 모터 하우징(300)과 임펠러(400) 사이 공간으로 연장 형성되는 제2냉기유로(372)를 포함한다.At this time, the cool air passage 370 includes a first cool air passage 371 vertically formed from one side of the outer circumferential surface of the motor housing 300 toward the inside of the motor housing 300 and a second cool air passage 371 extending from the end of the first cool air passage 371, And a second cool air flow path 372 extending in a space between the housing 300 and the impeller 400.

또한, 모터 하우징(300)의 전단에는 모터수용부(310)로 연통되는 연결유로(380)가 적어도 하나 이상 관통 형성된다.At least one connecting passage 380 communicating with the motor receiving portion 310 is formed at the front end of the motor housing 300.

따라서, 냉기유로(370)를 통해 모터 하우징(300) 내부로 유입된 냉기는 임펠러(400)와 모터 하우징(300) 사이의 공간을 통해 전방 베어링(610) 방향으로 유동하여 전방 베어링(610)을 냉각시키는 한편, 연결유로(380)를 통해 모터수용부(310)로 유입되어 모터(330)와 후방 베어링(620)을 냉각시킨 후, 캡(361)의 관통홀(362)을 지나 외부로 유출되는 것이다.
The cool air introduced into the motor housing 300 through the cool air passage 370 flows in the direction of the front bearings 610 through the space between the impeller 400 and the motor housing 300 to move the front bearings 610 The motor 330 and the rear bearing 620 are cooled through the connecting passage 380 to flow into the motor receiving portion 310 and then flow out through the through hole 362 of the cap 361 to the outside .

100 : 공기 블로워 200 : 볼루트 하우징
210 : 공기유입구 220 : 공기토출구
230 : 송풍부 231 : 공기유로
300 : 모터 하우징 310 : 모터수용부
330 : 모터 332 : 회전 샤프트
360 : 지지부재 370 : 냉기유로
371 : 제1냉기유로 372 : 제2냉기유로
380 : 연결유로 400 : 임펠러
500 : 볼텍스 튜브 510 : 바이패스관
530 : 냉기배기관
610 : 전방베어링 620 : 후방베어링100: air blower 200: ball route housing
210: air inlet 220: air outlet
230: a blower 231: an air passage
300: motor housing 310: motor housing part
330: motor 332: rotating shaft
360: support member 370:
371: first cool air passage 372: second cool air passage
380: connecting flow channel 400: impeller
500: Vortex tube 510: Bypass tube
530: cold exhaust pipe
610: front bearing 620: rear bearing

Claims (5)

수소를 공급하는 연료공급부;
공기를 공급하는 공기공급부;
상기 수소와 공기 중 산소를 이용하여 전기를 생산하는 연료전지 스택; 및
상기 연료전지 스택을 냉각하기 위한 냉각모듈을 포함하되,
상기 공기공급부는,
상기 공기 중에 포함된 이물질을 여과하는 에어클리너;
여과된 공기를 압축하여 공급하는 공기 블로워; 및
상기 공기 블로워를 제어하는 컨트롤박스를 포함하고,
상기 공기 블로워는,
일측에 공기유입구(210)가 형성되고 다른 일측에 공기토출구(220)가 형성되는 볼루트 하우징(200);
상기 볼루트 하우징(200)의 일측에 결합되고, 회전 샤프트(332)를 가진 모터(330)가 내부에 장착되는 모터 하우징(300);
상기 볼루트 하우징(200)의 내부에 장착되며, 상기 모터(330)의 구동에 의해 공기를 압축하는 임펠러(400); 및
상기 모터 하우징(300)의 외주면 일측에 설치되며, 상기 임펠러(400)에 의해 압축된 공기로부터 냉기를 분리하여 상기 모터 하우징(300) 내부로 공급하는 볼텍스 튜브(500);를 포함하되,
상기 볼텍스 튜브(500)는,
상기 모터 하우징(300)의 외주면에 둘레 방향으로 다수회 권취되는 송풍부(230)와 바이패스관(510)으로 연결되되, 상기 바이패스관(510)은 상기 송풍부(230)의 단부에 형성되는 공기토출구(220)와 인접한 위치에서 연결되고,
상기 바이패스관(510)을 통해 유입된 압축공기 중 온기는 상기 모터 하우징(300)의 외측을 향해 연장된 온기배기구(520)로 배출되고,
나머지 압축공기 중 냉기는 상기 볼텍스 튜브(500)에서 상기 모터 하우징(300)의 일측과 연결된 냉기배기관(530)으로 공급되어, 상기 모터 하우징의 일측에 형성되는 냉기유로(370)를 거쳐 상기 임펠러(400)와 상기 모터(330) 사이에 설치되어 상기 회전 샤프트(332)의 선단부를 회전 가능하게 지지하는 전방 베어링(610)을 냉각한 후,
상기 회전 샤프트(332)의 후단부를 회전 가능하게 지지하는 후방 베어링(620)을 냉각하되,
상기 냉기유로(370)는, 상기 모터 하우징(300)에서 전방 베어링(610)이 장착된 지점과 인접하는 지점까지 연장 형성되고, 상기 냉기유로(370)는 상기 모터 하우징(300)의 외주면 일측으로부터 상기 모터 하우징(300)의 내부를 향해 수직하게 형성되는 제1냉기유로(371)와, 상기 제1냉기유로(371)의 끝단으로부터 상기 모터 하우징(300)과 상기 임펠러(400) 사이 공간으로 연장 형성되는 제2냉기유로(372)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 연료전지 시스템.A fuel supply unit for supplying hydrogen;
An air supply unit for supplying air;
A fuel cell stack for producing electricity using the hydrogen and oxygen in the air; And
A cooling module for cooling the fuel cell stack,
The air-
An air cleaner for filtering foreign substances contained in the air;
An air blower for compressing and supplying the filtered air; And
And a control box for controlling the air blower,
The air blower includes:
A ball duct housing (200) having an air inlet (210) formed on one side and an air outlet (220) formed on the other side;
A motor housing 300 coupled to one side of the ballast housing 200 and having a motor 330 with a rotating shaft 332 mounted therein;
An impeller 400 installed in the ball route housing 200 and compressing air by driving the motor 330; And
And a vortex tube 500 installed at one side of the outer circumferential surface of the motor housing 300 to separate cool air from the air compressed by the impeller 400 and supply the cooled air into the motor housing 300,
The vortex tube (500)
The bypass pipe 510 is connected to a blower 230 wound around the outer periphery of the motor housing 300 in a circumferential direction a plurality of times and the bypass pipe 510 is formed at an end of the blower 230 Which is connected to the air discharge port 220,
The warm air in the compressed air flowing through the bypass pipe 510 is discharged to the warm air outlet 520 extending toward the outside of the motor housing 300,
Cool air in the remaining compressed air is supplied from the vortex tube 500 to the cold air exhaust pipe 530 connected to one side of the motor housing 300 to be supplied to the impeller through the cool air passage 370 formed at one side of the motor housing. 400 and the motor 330 to cool the front bearing 610 which rotatably supports the front end of the rotating shaft 332,
The rear bearing 620 for rotatably supporting the rear end of the rotating shaft 332 is cooled,
The cool air passage 370 extends from the motor housing 300 to a point adjacent to a point where the front bearings 610 are mounted and the cool air passage 370 extends from one side of the outer circumferential surface of the motor housing 300 A first cooling air flow path 371 formed vertically toward the inside of the motor housing 300 and a second cooling air flow path 372 extending from the end of the first cooling air flow path 371 to a space between the motor housing 300 and the impeller 400 And a second cooling air flow path (372) formed on the second cooling air flow path (372). 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108035913A (en) * 2017-12-22 2018-05-15 安徽颐博思泵业有限责任公司 A kind of micro-tube pump with noise reduction refrigerating function

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002064956A (en) * 2000-08-14 2002-02-28 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd High speed-revolution motor and cooling method therefor
JP2002070657A (en) 2000-08-31 2002-03-08 Hino Motors Ltd Egr device
JP2004060686A (en) 2002-07-25 2004-02-26 Koyo Seiko Co Ltd Magnetic bearing device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110006918A (en) * 2009-07-15 2011-01-21 자동차부품연구원 Cooler for in-wheel motor of electric vehicle
KR101735042B1 (en) 2010-09-13 2017-05-12 한온시스템 주식회사 An air blower for fuel cell vehicle

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002064956A (en) * 2000-08-14 2002-02-28 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd High speed-revolution motor and cooling method therefor
JP2002070657A (en) 2000-08-31 2002-03-08 Hino Motors Ltd Egr device
JP2004060686A (en) 2002-07-25 2004-02-26 Koyo Seiko Co Ltd Magnetic bearing device

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