KR102314325B1 - 엔진 구동 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기와 가스연료의 혼합기를 연소시켜서 동력을 발생시키는 엔진; 상기 혼합기를 상기 엔진을 향해 과급하기 위하여 상기 엔진의 상류에 배치되고, 팬하우징에 수용된 팬; 상기 팬하우징과 결합되며 고정자 및 회전자를 수용하는 모터하우징을 구비하고, 상기 회전자 및 상기 팬에 결합되는 회전축을 구비하는 모터; 및 상기 팬의 상류에 구비되며, 공기와 연료를 혼합하도록 형성된 믹서를 포함하고, 상기 믹서로 공급되는 공기는 상기 모터하우징을 경유하여 상기 믹서로 공급되는 것을 특징으로 하는 엔진 구동 장치에 관한 것이다.

Description

엔진 구동 장치{Engine Driving Apparatus}

본 발명은 엔진 구동 장치에 관한 것으로서, 구체적으로, 엔진에 혼합기를 과급하기 위한 수퍼차저가 적용되고, 엔진에 혼합기를 과급하기 위한 모터에 혼합기의 누설로 인한 모터의 수명 단축 및 엔진의 효율이 떨어지는 것을 방지할 수 있는 엔진 구동 장치에 관한 것이다.

일반적으로 엔진 구동 장치는 엔진을 구동시키는 장치를 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 엔진 구동 장치는 엔진을 포함할 수 있으며, 히트펌프 및 엔진 발전 시스템은 엔진 구동 장치에 의해 구동될 수 있다. 이때, 엔진은 공기와 연료를 혼합한 혼합기의 연소를 통해 동력을 제공할 수 있다.

히트펌프는 냉매를 압축하는 압축기, 실내공기와 열교환하는 실내열교환기, 냉매를 팽창시키는 팽창밸브, 실외공기와 열교환하는 실외열교환기를 포함한다.

상기 압축기 및 상기 실외열교환기는 실외기에 포함될 수 있고, 상기 팽창밸브 및 상기 실내열교환기는 실내기에 포함될 수 있다. 제품에 따라서, 상기 팽창밸브가 실외기에 포함되는 경우도 있다. 또한, 엔진 발전 시스템은 엔진에 의해 구동되는 발전기를 포함할 수 있다.

즉, 히트펌프의 압축기 및 엔진 발전 시스템의 발전기는 엔진의 동력에 의해 구동될 수 있다.

한편, 종래의 엔진 구동 장치는 상기 엔진 내의 부압에 의해 혼합기를 상기 엔진 내로 유입시키기 때문에, 엔진에 공급되는 혼합기의 단위시간당 유량에 한계가 있는 문제가 있다.

엔진에 공급되는 혼합기의 단위시간당 유량의 한계는 엔진 출력의 한계를 의미할 수 있다. 따라서, 엔진의 출력 증대를 위하여, 엔진에 공급되는 혼합기의 단위시간당 유량을 증가시키기 위한 연구가 계속되고 있다.

또한, 혼합기를 과급하기 위한 팬을 구동시키는 모터를 향해 혼합기가 누설된 경우, 모터의 수명이 단축되고 엔진 전체의 효율이 떨어진다는 문제가 있다.

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 엔진에 혼합기를 과급할 수 있는 엔진 구동 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 엔진에 혼합기를 과급하기 위한 모터에 혼합기의 누설로 인해 발생할 수 있는 모터의 수명단축과 엔진 전체의 비효율을 방지할 수 있는 엔진 구동 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위한 것으로서, 공기와 가스연료의 혼합기를 연소시켜서 동력을 발생시키는 엔진; 상기 혼합기를 상기 엔진을 향해 과급하기 위하여 상기 엔진의 상류에 배치되고, 팬하우징에 수용된 팬; 상기 팬하우징과 결합되며 고정자 및 회전자를 수용하는 모터하우징을 구비하고, 상기 회전자 및 상기 팬에 결합되는 회전축을 구비하는 모터; 및 상기 팬의 상류에 구비되며, 공기와 연료를 혼합하도록 형성된 믹서를 포함하는 엔진 구동 장치를 제공한다.

이때, 상기 믹서로 공급되는 공기는 상기 모터하우징을 경유하여 상기 믹서로 공급될 수 있다. 따라서, 모터하우징으로 누설될 수 있는 혼합기가 믹서로 다시 공급될 수 있고, 모터의 방열이 수행될 수 있다.

상기 모터하우징의 둘레에는 복수개의 홀이 형성될 수 있다. 따라서, 공기의 유동저항이 최소화될 수 있고, 모터의 방열 효율이 증대될 수 있다.

상기 엔진 구동 장치는 상기 믹서로 공기를 안내하는 공기유로; 및 상기 믹서로 연료를 안내하는 연료유로를 더 포함할 수 있다. 그리고, 상기 모터하우징은 상기 공기유로 내에 배치될 수 있다.

즉, 모터하우징을 공기유로 내에 배치함에 따라서, 별도의 추가적인 구성 없이도 모터하우징 내로 누설된 혼합기의 제거 및 모터의 방열이 효율적으로 이루어질 수 있다.

본 발명의 제1실시예에 따르면, 상기 팬하우징은 상기 공기유로에 결합될 수 있다. 그리고, 상기 모터하우징은 상기 공기유로 내에 배치된 상태로 상기 팬하우징의 일측에 결합될 수 있다. 따라서, 최소한의 공간을 활용한 컴팩트한 구조가 구현될 수 있다.

상기 팬하우징은 혼합기가 유입되는 유입단 및 팬에 의해 가압된 혼합기가 토출되는 토출단을 구비할 수 있다. 또한, 상기 유입단은 상기 모터의 회전축의 연장방향으로 연장될 수 있다. 그리고, 상기 토출단은 상기 모터의 회전축의 연장방향에 수직인 방향으로 연장될 수 있다.

상기 엔진 구동 장치는 상기 믹서와 상기 유입단 사이에 구비되는 혼합기 유입 유로; 상기 팬에 의해 가압된 혼합기를 상기 엔진을 향해 안내하기 위하여 상기 토출단에 연통되는 혼합기 공급 유로; 상기 혼합기 공급 유로에 구비되어 혼합기를 냉각시키는 인터쿨러; 및 상기 혼합기 공급 유로에 구비되어 혼합기의 유량을 제어하는 스로틀밸브를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 제2실시예에 따르면, 상기 팬은 서로 직렬로 연통되는 제1팬하우징 및 제2팬하우징 내에 각각 구비되는 제1팬 및 제2팬을 포함할 수 있다. 또한, 상기 모터는 상기 제1팬을 구동하고 제1모터하우징을 구비하는 제1모터 및 상기 제2팬을 구동하고 제2모터하우징을 구비하는 제2모터를 포함할 수 있다.

이때, 상기 제1모터하우징 및 상기 제2모터하우징은 상기 공기유로 내에 배치될 수 있다. 따라서, 혼합기가 2회에 걸쳐서 가압될 수 있다. 또한, 두 개의 모터하우징으로 누설될 수 있는 혼함기의 제거 및 두 개의 모터의 방열이 동시에 이루어질 수 있다.

상기 제1모터하우징 및 상기 제2모터하우징 각각의 둘레에는 복수개의 홀이 형성될 수 있다.

제2실시예에서, 상기 공기유로는, 공기가 안내되는 제1공기유로; 상기 제1팬하우징과 상기 제2팬하우징을 둘러싸도록 형성되고, 상기 제1공기유로와 연통되는 공기입구 및 상기 공기입구로부터 이격된 공기출구를 외부 둘레에 각각 구비하는 모터케이스; 및 상기 공기출구와 상기 믹서 사이에 구비되는 제2공기유로를 포함할 수 있다.

상기 모터케이스의 길이방향 일 단부에 상기 제1팬하우징이 결합되고, 길이바향 타 단부에 상기 제2팬하우징이 결합될 수 있다. 따라서, 한정된 공간 내에서 컴팩트게 2단 과급구조가 구현될 수 있다.

컴팩트한 구조의 구현을 위하여, 상기 제1모터 및 상기 제2모터는 상기 모터케이스 내에서 상기 모터 케이스의 길이방향으로 서로 대향하도록 배치될 수 있다.

공기의 유동저항을 최소화하기 위하여, 상기 공기입구와 상기 공기출구는 동일선 상에 배치될 수 있다.

모터케이스 내의 혼합기 제거 효율 및 모터의 방열 효율을 증대시키기 위하여, 상기 공기입구와 상기 공기출구는 상기 모터 케이스의 반경방향 중심을 기준으로 180도보다 작은 각도로 이격되도록 배치될 수 있다.

상기 믹서를 통과한 혼합기가 상기 제1팬 및 상기 제2팬에 의해 순차적으로 가압될 수 있다.

상기 제1팬하우징은 제1모터의 제1회전축 방향으로 혼합기를 유입하기 위한 제1유입단 및 상기 제1회전축에 직교하는 방향으로 제1팬에 의해 가압된 혼합기를 토출하기 위한 제1토출단을 구비할 수 있다.

상기 제2팬하우징은 제2모터의 제2회전축 방향으로 혼합기를 유입하기 위한 제2유입단 및 상기 제2회전축에 직교하는 방향으로 제2팬에 의해 가압된 혼합기를 토출하기 위한 제2토출단을 구비할 수 있다.

그리고, 상기 제1토출단 및 상기 제2유입단은 연결유로를 통해 연통될 수 있다.

본 발명에 따르면, 엔진에 혼합기를 과급할 수 있는 엔진 구동 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 엔진에 혼합기를 과급하기 위한 모터에 혼합기의 누설로 인한 모터의 수명 단축 및 엔진의 비효율을 방지할 수 있는 엔진 구동 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 엔진이 적용된 히트펌프를 나타내는 개념도이다.
도 2는 제1실시예에 따른 엔진 구동 장치에 구비되는 엔진에 대한 혼합기의 공급 경로를 나타내는 개념도이다.
도 3은 도 2에 도시된 엔진 구동 장치에 구비되는 과급기의 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 제2실시예에 따른 엔진 구동 장치에 구비되는 엔진에 대한 혼합기의 공급경로를 나타내는 개념도이다.
도 5는 도4에 도시된 엔진 구동 장치에 구비되는 과급기의 구조를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 엔진 구동 장치를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.

또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.

도 1은 엔진이 적용된 히트펌프를 나타내는 개념도이다.

도 1을 참조하면, 히트펌프는 공기와 가스연료의 혼합기를 연소시켜서 동력을 발생시키는 엔진(10)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 히트펌프는 상기 엔진(10)에 의해 구동되는 압축기(20), 실내열교환기(30) 및 실외열교환기(40)를 더 포함할 수 있다.

상기 엔진(10)은 연료에 의해 구동될 수 있다. 구체적으로, 상기 엔진(10)은 가스 연료(예를 들어, LNG)에 의해 구동될 수 있으며, 상기 압축기(20)에 동력을 제공할 수 있다. 이러한 엔진(10)에 대해서는 이하 다른 도면을 더 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.

상기 압축기(20)는 냉매를 압축하도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 압축기(20)는 저온 저압의 냉매를 가압하여 고온 고압의 냉매로 만들도록 형성될 수 있다. 상기 압축기(20)는 히트펌프에 하나 이상이 구비될 수 있다. 상기 압축기(20)의 구동 동력은 상기 엔진(10)으로부터 제공 받을 수 있다.

상기 실내열교환기(30)는 냉매와 실내공기를 열교환시키도록 형성될 수 있다. 상기 실내열교환기(30)는 히트펌프의 냉방 모드에서 증발기로 작동되고, 히트펌프의 난방 모드에서 응축기로 작동될 수 있다.

상기 실외열교환기(40)는 냉매와 실외공기를 열교환시키도록 형성될 수 있다. 상기 실외열교환기(40)는 히트펌프의 냉방 모드에서 응축기로 작동되고, 히트펌프의 난방 모드에서 증발기로 작동될 수 있다.

상기 압축기(20)에서 토출된 냉매는 히트펌프의 작동모드에 기초하여 상기 실내열교환기(30) 및 상기 실외열교환기(40) 중 하나로 선택적으로 안내될 수 있다.

상기 히트펌프는 압축기(20)로부터 토출된 냉매의 진행 방향을 결정하기 위한 유로전환밸브(50)를 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 유로전환밸브(50)는 상기 압축기(20)로부터 토출된 냉매가 실내열교호환기(30) 및 실외열교환기(40) 중 하나를 향하도록 유로를 전환할 수 있다.

상기 유로전환밸브(50)는 난방모드에서 상기 압축기(20)로부터 토출된 냉매를 상기 실내열교환기(30)를 향해 안내하고, 냉방모드에서 상기 압축기(20)로부터 토출된 냉매를 상기 실외열교환기(40)를 향해 안내하도록 형성될 수 있다.

상기 히트펌프는 냉매를 감압하기 위한 팽창밸브(60)를 더 포함할 수 있다. 상기 팽창밸브(60)는 실내열교환기(30)와 실외열교환기(40) 사이에 구비될 수 있다. 상기 팽창밸브(60)는 실내열교환기(30)와 실외열교환기(40) 중 증발기로 기능하는 열교환기로 유입되는 냉매를 팽창시킬 수 있다. 다시 말해서, 상기 팽창밸브(60)는 실내열교환기(30)와 실외열교환기(40) 중 응축기로 작동하는 열교환기를 통과한 냉매를 팽창시키도록 형성될 수 있다.

상기 히트펌프는 압축기(20)로 유입되는 냉매를 기상 냉매와 액상 냉매로 분리하여 기상 냉매만 압축기(20)로 공급하는 어큐뮬레이터(70)를 더 포함할 수 있다. 상기 어큐뮬레이터(70)는 압축기(20) 압축기의 상류에 구비될 수 있다. 상기 어큐뮬레이터(70)는 실내열교환기(30) 또는 실외열교환기(40)에서 증발되어 압축기(20)를 향하는 이상냉매에서 기상 냉매만을 분리하여 압축기(20)로 안내하도록 형성될 수 있다.

한편, 전술한 엔진(10)은 공기와 연료의 혼합기를 연소시켜서 출력을 발생시킬 수 있다. 엔진(10)의 출력은 엔진(10)으로 공급되는 혼합기의 단위시간당 유량과도 관련이 있다. 예를 들어, 엔진(10)으로 공급되는 혼합기의 단위시간당 유량이 증가하면 엔진(10)의 출력이 증가될 수 있다.

이하, 다른 도면을 참조하여, 엔진(10)을 향해 혼합기를 과급하기 위한 구성(소위 '수퍼차저' 또는 '과급기'라고 함)에 대하여 설명한다.

도 2는 제1실시예에 따른 엔진 구동 장치에 구비되는 엔진에 대한 혼합기의 공급 경로를 나타내는 개념도이다. 이하, 다른 설명이 없더라도, 특정 구성의 '상류'는 상기 특정 구성의 '전단'을 의미할 수 있고, 특정 구성의 '하류'는 상기 특정 구성의 '후단'을 의미할 수 있다. 또한, '연료'는 '가스연료'를 의미할 수 있으며, 예를 들어, 가스연료는 LNG가 될 수 있다. 또한, '공기'는 '외부공기'를 의미할 수 있다.

도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 엔진 구동 장치는 공기와 연료의 혼합기를 엔진(10)을 향해 과급하기 위한 팬(110), 상기 팬(110)을 구동시키는 모터(120) 및 상기 팬(110)의 상류에 구비되어 공기와 연료를 혼합하는 믹서(140)를 더 포함할 수 있다.

상기 팬(110)은 상기 엔진(10)의 상류에 배치될 수 있다. 상기 팬(110)의 구동에 의해 혼합기가 엔진(10)으로 과급될 수 있다. 즉, 상기 팬(110)의 구동에 의해 엔진(10)으로 공급되는 혼합기의 단위시간당 유량이 증가될 수 있고, 상기 엔진(10)의 출력이 증대될 수 있다.

상기 모터(120)는 외부 전원에 의해 구동될 수 있다. 상기 모터(120)는 도시되지 않은 제어부에 의해 제어될 수 있다. 상기 모터(120)에 의해 상기 팬(110)이 회전될 수 있다. 즉, 상기 모터(120)는 외부 전원에 의해 구동될 수 있으므로, 상기 모터(120)에 의한 상기 팬(110)의 구동이 능동적으로 수행될 수 있다.

이와 같이, 엔진(10)에 혼합기를 과급하기 위하여 모터(120)에 의해 구동되는 팬(110)은 소위 수퍼차저를 의미할 수 있다.

상기 믹서(140)는 공기유로(145)를 통해 공급되는 공기 및 연료유로(147)를 통해 공급되는 연료를 혼합하도록 형성될 수 있다. 상기 믹서(140)에서 혼합된 공기와 연료의 혼합기는 상기 팬(110)을 통해 과급된 후에 엔진(10)으로 안내될 수 있다.

한편, 상기 팬(110)과 상기 모터(120)는 회전축에 의해 서로 연결되어 있으며, 회전축의 일측 둘레에는 베어링(미도시) 등이 구비될 수 있다. 즉, 팬(110)과 모터(120) 사이에는 결합 공차 등을 고려한 미세한 틈이 존재할 수 있다.

혼합기가 상기 팬(110)을 경유하는 과정에서, 혼합기의 일부가 모터(120)를 향해 누설될 수 있다. 혼합기가 모터(120)를 향해 지속적으로 누설되는 경우, 혼합기는 모터(120)가 구비되는 공간을 지나 믹서(140)로 유입되어 연료와 한번 더 혼합될 수 있다. 이에 따라, 연료가 보다 많이 혼합된 혼합기가 엔진으로 유입되어 엔진의 비효율을 야기할 수 있다. 더불어, 혼합기가 지속적으로 모터(120)와 접촉되는 경우, 모터(120)의 수명이 단축될 수 있다.

따라서, 모터(120)를 향한 혼합기의 누설을 고려하여, 모터(120)의 내부를 적절히 환기시킬 필요가 있다.

상기 믹서(140)로 공급되는 공기는 상기 모터(120)를 경유하여 상기 믹서(140)로 공급될 수 있다. 즉, 외부 공기가 상기 공기유로(145)를 통해 상기 믹서(140)로 유입되기 전에 외부 공기가 상기 모터(120)를 경유하도록, 상기 모터(120)가 배치될 수 있다. 구체적으로, 외부 공기는 모터(120)의 모터하우징을 경유할 수 있으며, 이에 대한 구체적인 설명은 후술하기로 한다.

따라서, 모터(120)로 누설될 수 있는 혼합기는 상기 공기유로(145)를 통해 안내되는 공기와 함께 상기 믹서(140)로 다시 공급될 수 있다. 또한, 공기가 상기 모터(120)를 통과하므로, 모터(120)가 구동되는 동안에 모터(120)의 방열이 지속적으로 수행될 수 있다.

공기유로(145)에는 필터(190)가 구비될 수 있다. 상기 필터(190)는 모터(120)의 상류에 배치될 수 있다. 외부 공기는 상기 필터(190)를 경유하여 믹서(140)로 공급될 수 있다.

믹서(140)에서 혼합된 공기와 연료의 혼합기는 팬(110)을 통해 가압된 후에 혼합기 공급유로(135)를 통해 엔진(10)으로 공급될 수 있다.

상기 혼합기 공급유로(135)에는 혼합기를 냉각하는 인터쿨러(150) 및 엔진(10)으로 유입되는 혼합기의 유량을 제어하는 스로틀밸브(160)가 구비될 수 있다.

상기 스로틀밸브(160)는 상기 인터쿨러(150)의 하류에 구비될 수 있다. 즉, 상기 팬(110)과 상기 엔진(10) 사이에는 상기 인터쿨러(150)와 상기 스로틀밸브(160)가 순차적으로 구비될 수 있다.

인터쿨러(150)는 공냉식 또는 수냉식으로 혼합기를 냉각하도록 형성될 수 있다. 상기 인터쿨러(150)에 의해 혼합기가 냉각되면 엔진(10)으로 유입되는 혼합기의 밀도가 높아져서 연소 효율이 증대될 수 있다.

엔진(10)에는 혼합기가 연소된 후의 배기가스가 배출되는 배기유로(19)가 연결될 수 있다. 혼합기가 연소된 배기가스는 상기 배기유로(19)를 통해 엔진(10)의 외부로 배출될 수 있다.

이하, 다른 도면을 더 참조하여, 과급기(즉, 팬 및 모터)의 구조 및 배치에 대하여 구체적으로 설명한다.

도 3은 도 2에 도시된 엔진 구동 장치에 구비되는 과급기의 구조를 나타내는 도면이다.

도 2 및 3을 함께 참조하면, 공기유로(145)를 통해 안내되는 공기 및 연료유로(147)를 통해 안내되는 연료는 믹서(140)에서 혼합기로 혼합된 후, 혼합기 유입 유로(134)를 통해 팬(110)으로 안내될 수 있다.

그리고, 상기 팬(110)을 통해 가압된 혼합기는 혼합기 공급 유로(135)를 통해 엔진(10)을 안내될 수 있다.

상기 팬(110)은 팬하우징(115)에 수용될 수 있다. 상기 팬하우징(115)에는 팬(110)을 향해 공기 또는 혼합기가 유입되는 유입단(111) 및 팬(110)의 구동에 의해 가압된 공기 또는 혼합기가 토출되는 토출단(112)이 구비될 수 있다.

상기 팬하우징(115)의 유입단(111) 및 토출단(112)은 팬(110)의 유입단 및 토출단을 의미할 수도 있다.

상기 팬(110)은 회전축 방향으로 혼합기가 유입되고 가압된 혼합기가 상기 회전축에 수직인 방향으로 토출되는 3D 팬으로 형성될 수 있다.

도시된 실시예에서, 상기 모터(120)는 상기 팬(110)의 상측 또는 하측에서 상기 팬(110)에 결합될 수 있다. 그리고, 혼합기는 모터(120)를 향하는 방향으로 상기 팬하우징(115) 내로 유입될 수 있다.

상기 모터(120)는 외관을 형성하는 모터하우징(125), 상기 모터하우징(125) 내에 수용되는 고정자(127) 및 상기 고정자(127)의 반경방향 내측에 구비되는 회전자(129)를 포함할 수 있다.

상기 모터하우징(125)는 상기 팬하우징(115)의 상측 또는 하측에서 상기 팬하우징(115)에 밀봉 결합될 수 있다. 도시된 실시예에서, 모터하우징(125)은 팬하우징(115)의 상측에 결합되어 있으나 이에 한정되지 않는다.

상기 회전자(129)에는 회전축(123)이 결합될 수 있다. 또한, 상기 회전축(123)의 길이방향 일 단부는 상기 팬(110)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 회전축(123)의 길이방향 일 단부는 상기 팬(110)의 중앙부에 결합될 수 있다.

상기 모터하우징(125) 내에는 상기 회전축(123)을 지지하는 하나 이상의 베어링(124)이 구비될 수 있다.

상기 팬하우징(115)에 구비되는 유입단(111)은 상기 회전축(123)의 연장방향으로 공기 또는 혼합기를 안내하도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 유입단(111)은 상기 팬(110)의 상측에서 상기 회전축의 연장방향으로 연장하도록 형성될 수 있다.

따라서, 상기 팬(110)이 구동되면, 상기 믹서(140)에서 형성된 혼합기는 믹서(140)와 상기 유입단(111) 사이에 구비된 혼합기 유입 유로(134)를 통하여 상기 유입단(111)으로 안내될 수 있다.

즉, 상기 혼합기 유입 유로(134)의 길이방향 일단은 상기 믹서(140)에 연통결합되고, 길이방향 타단은 상기 유입단(111)에 연통결합될 수 있다.

그리고, 상기 혼합기는 상기 유입단(111)을 통하여 그리고 상기 회전축(123)에 평행하는 방향으로 상기 팬하우징(115) 내로 안내될 수 있다.

팬(110)에 의해 가압된 혼합기는 상기 회전축(123)에 수직인 방향(즉, 상기 팬(110)의 반경방향 외측)을 향하여 연장되는 상기 토출단(112)을 통해 토출될 수 있다. 그리고, 상기 토출단(112)을 통해 토출된 혼합기는 혼합기 공급 유로(135)를 통해 엔진(10)을 향해 안내될 수 있다.

한편, 상기와 같은 혼합기의 유동으로 인해, 혼합기가 상기 팬(110)을 경유하는 과정에서, 혼합기의 일부가 모터(120)를 향해(즉, 모터하우징(125) 내로) 누설될 수 있다. 이 경우, 모터(120)를 향해 지속적으로 누설된 혼합기는 모터(120)의 수명을 단축시키고 엔진의 비효율을 야기할 수 있다.

누설되는 혼합기에 의한 연료의 손실을 방지하기 위해 모터(120)를 향해 누설된 혼합기를 다시 믹서로 공급할 필요가 있다.

본 발명에 따르면, 믹서(140)로 공급되는 공기는 상기 모터하우징(125)을 경유하여 상기 믹서(140)로 공급될 수 있다. 따라서, 모터하우징(125)으로 누설될 수 있는 혼합기가 다시 믹서(140)를 통해 엔진(10)으로 공급될 수 있다.

상기 모터하우징(125)의 둘레에는 복수개의 홀(126)이 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 복수개의 홀(126)은 상기 모터하우징(125)의 측면 둘레에 구비될 수 있다. 따라서, 공기가 모터하우징(125)을 경유하는 과정에서 모터하우징(125) 내에 존재할 수 있는 혼합기가 다시 믹서(140)로 공급될 수 있다.

상기 모터하우징(125)은 상기 공기유로(145) 내에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 모터하우징(125)의 바닥면(도 3에서 모터하우징의 상면)이 상기 공기유로(145)의 내주면과 이격되도록 상기 모터하우징(125)이 상기 공기유로(145) 내에 배치될 수 있다.

따라서, 공기유로(145)를 통과하는 공기의 유동저항을 최소화하면서 상기 모터하우징(125) 내에 존재할 수 있는 혼합기가 믹서(140)로 공급될 수 있다. 또한, 공기유로(145)를 통해 안내되는 공기에 의해, 상기 모터(120)의 방열이 효율적으로 수행될 수 있다.

구체적으로, 상기 팬하우징(115)은 상기 공기유로(145)에 결합될 수 있다. 그리고, 상기 모터하우징(125)은 상기 공기유로(145) 내에 배치된 상태로 상기 팬하우징(115)의 일측에 결합될 수 있다.

즉, 상기 팬하우징(115)과 상기 모터하우징(125)이 서로 결합된 상태에서, 모터하우징(125)은 상기 공기유로(145) 내에 배치되고, 상기 팬하우징(115)은 적어도 일부가 상기 공기유로(145) 외에 배치되도록 상기 공기유로(145)에 결합될 수 있다.

도시된 실시예에서, 상기 팬하우징(115)의 일부는 상기 공기유로(145) 내에 배치되고 나머지는 상기 공기유로(145) 밖에 배치될 수 있다. 그리고, 팬하우징(115) 내에 수용된 팬(110)은 상기 공기유로(145) 외측에 배치될 수 있다.

상기와 같은 결합구조를 통하여, 모터하우징(125)이 상기 팬하우징(115)에 결합된 상태로 상기 공기유로(145) 내에 안정적으로 배치될 수 있다.

한편, 과급기(즉, 팬 및 모터)가 하나인 경우, 혼합기의 과급에 한계가 있으며, 엔진의 출력에도 한계가 있을 수 있다.

이하, 다른 도면을 참조하여, 엔진에 공급되는 혼합기의 과급기가 복수개 구비되는 엔진 구동 장치의 다른 실시예에 대하여 설명한다.

도 4는 제2실시예에 따른 엔진 구동 장치에 구비되는 엔진에 대한 혼합기의 공급경로를 나타내는 개념도이다. 도 4에는 서로 직렬로 연통된 2개의 팬(즉, 2단 과급 구조)이 도시되어 있으나, 3개 이상의 팬이 동일한 방식으로 연통되도록 구성할 수도 있다.

이하, 제2실시예에 따른 엔진 구동 장치를 설명함에 있어서, 도 2 및 3을 통해 설명한 제1실시예에 따른 엔진 구동 장치와 동일한 구성에 대한 설명은 생략하고, 차이점을 중심으로 설명한다.

필터(190)를 통과한 공기가 팬(110)을 구동하도록 형성된 모터(120)를 경유하여 믹서(140)로 안내되고, 믹서(140)에서 형성된 혼합기가 팬(110)을 통해 가압된 후에 엔진(10)으로 공급되는 특징은 제1실시예와 동일하다.

도 4에 도시된 바와 같이, 제2실시예에 따르면, 전술한 팬(110)은 복수개가 구비될 수 있다. 즉, 믹서(140)를 통과한 혼합기는 복수개의 팬을 순차적으로 통과하면서 복수회 가압될 수 있다.

도시된 실시예에서, 상기 팬(110)은 서로 직렬로 연통되는 제1팬(110') 및 제2팬(110")을 포함할 수 있다. 상기 제1팬(110') 및 상기 제2팬(110")은 상기 믹서(140)의 하류에 순차적으로 배치될 수 있다. 즉, 믹서(140)를 통과한 혼합기는 상기 제1팬(110') 및 상기 제2팬(110")을 순차적으로 통과하면서 2회에 걸쳐서 가압될 수 있다.

상기 제1팬(110')은 제1모터(120')에 의해 구동되고, 상기 제2팬(110")은 제2모터(120")에 의해 구동될 수 있다. 상기 제1모터(120') 및 상기 제2모터(120")는 도시되지 않은 제어부에 의해 독립적으로 제어될 수 있다. 따라서, 혼합기의 공급압력이 보다 정밀하게 그리고 폭넓게 제어될 수 있다.

믹서(140)를 향해 공기를 안내하는 공기유로(145)는 외부 공기가 유입되는 제1공기유로(1451), 상기 제1모터(120')와 상기 제2모터(120")의 적어도 일부를 둘러싸도로록 형성된 모터케이스(1453) 및 상기 모터케이스(1452)와 상기 믹서(140) 사이에 구비되는 제2공기유로(1452)를 포함할 수 있다.

상기 제1공기유로(1451)에 필터(190)가 구비되고, 상기 모터케이스(1453)에 연통되어 상기 제1공기유로(1451)는 필터를 통과한 공기를 상기 모터케이스(1453) 내로 안내하도록 형성될 수 있다.

상기 모터케이스(1453)는 상기 제1모터(120')와 상기 제2모터(120")를 수용하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1모터(120')와 상기 제2모터(120")는 상기 모터케이스(1453) 내에서 상하방향으로 서로 마주하도록 배치될 수 있다. 즉, 상기 제1모터(120')의 바닥면과 상기 제2모터(120")의 바닥면은 서로 이격되어 마주하도록 배치될 수 있다.

상기 제1공기유로(1451)를 통해 상기 모터케이스(1453) 내로 안내된 공기는 상기 제1모터(120')와 상기 제2모터(120")를 경유하여 상기 제2공기유로(1452)로 유입될 수 있다.

이때, 상기 제1모터(120')와 상기 제2모터(120")로 누설된 혼합기가 공기와 함께 상기 제2공기유로(1452)로 유입될 수 있으며, 상기 공기의 유동에 의해 상기 제1모터(120')와 상기 제2모터(120")가 방열될 수 있다.

상기 제2공기유로(1452)는 상기 모터케이스(1452) 및 상기 믹서(140) 사이에 구비될 수 잇다. 상기 제2공기유로(1452)의 길이방향 일 단부는 상기 모터케이스(1452)에 연통되고, 길이방향 타 단부는 상기 믹서(140)에 연통될 수 있다.

상기 제2공기유로(1452)를 통해 안내되는 공기는 상기 믹서(140)에서 연료와 혼합되고, 혼합기는 제1팬(110') 및 제2팬(110")을 순차적으로 경유하여 엔진(10)에 공급될 수 있다.

이하, 다른 도면을 더 참조하여, 2단 과급기의 구조에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 5는 도4에 도시된 엔진 구동 장치에 구비되는 과급기의 구조를 나타내는 도면이다. 구체적으로, 도 5의 (a)는 과급기를 일 측면에서 본 도면이고, 도 5의 (b)는 과급기를 다른 측면에서 본 도면이다.

도 4 및 5를 함께 참조하면, 제1팬(110')은 제1팬하우징(115') 내에 구비되고, 제2팬(110")은 제2팬하우징(115") 내에 구비될 수 있다.

상기 제1팬하우징(115')과 상기 제2팬하우징(115")은 서로 직렬로 연통될 수 있다. 즉, 상기 제1팬하우징(115')의 제1토출단(112')과 상기 제2팬하우징(115")의 제2유입단(111")은 서로 연통될 수 있다.

따라서, 혼합기는 상기 제1팬(110') 및 상기 제2팬(110")에 의해 순차적으로 가압될 수 있다.

제1모터(120')는 고정자 및 회전자를 수용하는 제1모터하우징(125')을 구비하고, 제2모터(120") 역시 고정자 및 회전자를 수용하는 제2모터하우징(125")을 구비할 수 잇다.

상기 제1모터하우징(125') 및 상기 제2모터하우징(125")은 상기 공기유로(145) 내에 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1모터하우징(125') 및 상기 제2모터하우징(125")은 상기 모터케이스(1453) 내에 배치될 수 있다.

모터케이스(1453)의 크기를 최소화하기 위하여, 상기 제1모터(120') 및 상기 제2모터(120")는 상기 모터케이스(1453) 내에서 상기 모터케이스(1453)의 길이방향으로 서로 대향하도록 배치될 수 있다. 즉, 상기 제1모터하우징(125') 및 상기 제2모터하우징(125")은 상기 모터케이스(1453)의 길이방향으로 서로 대향하도록 배치될 수 있다.

또한, 모터하우징으로 누설될 수 있는 혼합기의 제거 효율 및 모터의 냉각 효율을 증대시키기 위하여, 상기 제1모터하우징(125') 및 상기 제2모터하우징(125")은 상기 모터케이스(1453)의 길이방향으로 서로 이격되도록 배치될 수 있다.

또한, 누설된 혼합기의 제거 효율 및 모터 방열 효율의 증대를 위하여, 제1실시예와 마찬가지로, 상기 제1모터하우징(125') 및 상기 제2모터하우징(125") 각각의 둘레에는 복수개의 홀이 형성될 수 있다.

상기 모터케이스(1453)는 원통 형상으로 형성될 수 있다. 상기 모터케이스(1453)의 길이방향 일 단부에는 상기 제1팬하우징(115')이 결합될 수 있다. 또한, 상기 모터케이스(1453)의 길이방향 타 단부에는 상기 제2팬하우징(115")이 결합될 수 있다.

따라서, 하나의 모터케이스(1453)에 두 개의 모터가 수용되고, 두 개의 팬하우징이 결합되므로, 컴팩트한 구조가 구현될 수 있다.

상기 모터케이스(1453)는 상기 제1공기유로(1451)와 연통되는 공기입구(137) 및 상기 공기입구(137)로부터 이격된 공기출구(138)를 각각 구비할 수 있다. 상기 공기입구(137)와 상기 공기출구(138)는 상기 모터케이스(1453)의 둘레에 마련될 수 있다.

상기 제1공기유로(1451)로 안내되는 공기는 상기 공기입구(137)를 통해 상기 모터케이스(1453) 내로 유입될 수 있다. 그리고, 모터케이스(1453) 내로 유입된 공기는 상기 제1모터(120') 및 상기 제2모터(120")를 경유하여 상기 공기출구(138)로 토출될 수 있다.

상기 공기출구(138)는 상기 제2공기유로(1452)와 연통될 수 있다. 따라서, 상기 공기출구(138)로 토출된 공기는 상기 제2공기유로(1452)를 통해 상기 믹서(140)로 안내될 수 있다.

도 5의 (a)에 도시된 것과 같이, 상기 공기입구(137)와 상기 공기출구(138)는 동일선상에 배치될 수 있다. 즉, 상기 공기입구(137)와 상기 공기출구(138)는 상기 서로 마주하도록 배치될 수 있다.

이 경우, 모터케이스(1453)를 통과하는 공기의 유동저항이 상대적으로 감소될 수 있다.

이와 달리, 상기 공기입구(137)와 상기 공기출구(138)는 상기 모터케이스(1453)의 반경방향 중심을 기준으로 180도보다 작은 각도로 서로 이격되도록 배치될 수 있다. 즉, 상기 공기입구(137)와 상기 공기출구(138)는 상기 모터케이스(1453)의 둘레를 따라서 180도 미만의 각도로 서로 이격되도록 배치될 수 있다.

이 경우, 모터케이스(1453) 내에서 공기의 유동방향이 변경되므로, 모터케이스(1453) 내에 존재할 수 있는 혼합기의 제거 효율 및 모터의 냉각 효율이 상대적으로 증대될 수 있다.

상기 제1팬하우징(115')은 혼합기를 유입하기 위한 제1유입단(111') 및 제1팬(110')에 의해 가압된 혼합기를 토출하기 위한 제1토출단(112')을 구비할 수 있다.

상기 제1유입단(111')은 상기 제1모터(120')의 제1회전축(123') 방향으로 혼합기를 유입하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1유입단(111')은 상기 제1회전축(123')의 연장방향으로 연장될 수 있다. 상기 믹서(140)와 상기 제1유입단(111') 사이에 혼합기 유입유로(134)가 구비되어, 믹서(140)에서 형성된 혼합기가 상기 혼합기 유입유로(134)를 통해 제1팬하우징(115') 내로 안내될 수 있다.

상기 제1토출단(112')은 상기 제1회전축(123')에 직교하는 방향으로 혼합기를 토출하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1토출단(112')은 상기 제1회전축(123')에 직교하는 방향으로 연장될 수 있다. 즉, 상기 제1토출단(112')은 제1팬(110')의 반경방향 외측으로 혼합기를 토출하도록 형성될 수 있다.

상기 제2팬하우징(115")은 혼합기를 유입하기 위한 제2유입단(111") 및 제2팬(110")에 의해 가압된 혼합기를 토출하기 위한 제2토출단(112")을 구비할 수 있다.

상기 제2유입단(111")은 상기 제2모터(120")의 제2회전축(123") 방향으로 혼합기를 유입하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2유입단(111")은 상기 제2회전축(123")의 연장방향으로 연장될 수 있다.

상기 제2토출단(112")은 상기 제2회전축(123")에 직교하는 방향으로 혼합기를 토출하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2토출단(112")은 상기 제2회전축(123")에 직교하는 방향으로 연장될 수 있다. 즉, 상기 제2토출단(112")은 제2팬(110")의 반경방향 외측으로 혼합기를 토출하도록 형성될 수 있다.

그리고, 상기 제1팬하우징(115')의 제1토출단(112') 및 상기 제2팬하우징(115")의 제2유입단(111")은 연결유로(136)를 통해 연통될 수 있다. 따라서, 믹서(140)를 통과한 혼합기는 제1팬(110') 및 제2팬(110")에 의해 순차적으로 가압될 수 있다.

본 실시예에서, 믹서(140)에서 형성된 혼합기는 혼합기 유입유로(134)를 통해 상기 제1팬하우징(115') 내로 유입되어 가압된 후에, 연결유로(136)를 통해 상기 제2팬하우징(115") 내로 유입되어 다시 가압될 수 있다.

제1 및 제2 모터하우징(125', 125") 또는 모터케이스(1453) 내로 누설될 수 있는 혼합기는 공기유로(145)로 안내되는 공기와 함께 믹서(140)로 안내될 수 있다. 또한, 공기유로(145)로 안내되는 공기에 의해 제1 및 제2 모터(120', 120")가 방열될 수 있다.

한편, 도시되어 있지는 않으나, 본 발명에 따른 엔진 구동 장치는 엔진 발전 시스템에도 적용될 수 있다. 구체적으로, 엔진 발전 시스템은 엔진(10)에 의해 발전기가 구동되는 장치 또는 시스템을 의미할 수 있다.

즉, 엔진 발전 시스템에서, 상기 엔진(10)은 발전기에 동력을 제공할 수 있다. 엔진(10)과 발전기는 동축으로 연결되거나, 또는 엔진(10)과 발전기는 밸트 및 풀리의 방식으로 연결될 수 있다. 엔진(10)의 구동력이 발전기에 제공되면, 상기 발전기가 발전 구동될 수 있다.

상기와 같이, 본 발명은 엔진에 혼합기를 과급하기 위한 모터에 혼합기의 누설로 인한 모터의 수명단축 및 엔진의 비효율을 방지하기 위한 것으로서, 엔진이 구비되는 히트펌프 및 엔진 발전 시스템에 동일하게 적용될 수 있다.

위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

10 엔진 20 압축기
30 실내열교환기 40 실외열교환기
110 팬 120 모터
140 믹서 150 인터쿨러
160 스로틀밸브 170 제2밸브

Claims (15)

1. 공기와 가스연료의 혼합기를 연소시켜서 동력을 발생시키는 엔진;
   상기 혼합기를 상기 엔진을 향해 과급하기 위하여 상기 엔진의 상류에 배치되고, 팬하우징에 수용된 팬;
   상기 팬하우징과 결합되며 고정자 및 회전자를 수용하는 모터하우징을 구비하고, 상기 회전자 및 상기 팬에 결합되는 회전축을 구비하는 모터; 및
   상기 팬의 상류에 구비되며, 공기와 연료를 혼합하도록 형성된 믹서; 및
   상기 믹서로 공기를 안내하는 공기유로를 포함하고,
   상기 팬하우징은 적어도 일부가 상기 공기유로 외에 배치되도록 상기 공기유로에 결합되며,
   상기 모터하우징은 상기 공기유로 내에 배치된 상태로 상기 팬하우징의 일측에 결합되며,
   상기 믹서로 공급되는 공기는 상기 모터하우징을 경유하여 상기 믹서로 공급되며, 상기 믹서로부터 유출되는 혼합기는 상기 팬을 경유하여 상기 엔진으로 유입되는 것을 특징으로 하는 엔진 구동 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 모터하우징의 둘레에는 복수개의 홀이 형성된 것을 특징으로 하는 엔진 구동 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 믹서로 연료를 안내하는 연료유로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 구동 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 팬하우징은 혼합기가 유입되는 유입단 및 팬에 의해 가압된 혼합기가
   토출되는 토출단을 구비하고,
   상기 유입단은 상기 모터의 회전축의 연장방향으로 연장되며,
   상기 토출단은 상기 모터의 회전축의 연장방향에 수직인 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 엔진 구동 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 믹서와 상기 유입단 사이에 구비되는 혼합기 유입 유로;
   상기 팬에 의해 가압된 혼합기를 상기 엔진을 향해 안내하기 위하여 상기 토출단에 연통되는 혼합기 공급 유로;
   상기 혼합기 공급 유로에 구비되어 혼합기를 냉각시키는 인터쿨러; 및
   상기 혼합기 공급 유로에 구비되어 혼합기의 유량을 제어하는 스로틀밸브를 더 포함하는 엔진 구동 장치.
6. 제3항에 있어서,
   상기 팬은 서로 직렬로 연통되는 제1팬하우징 및 제2팬하우징 내에 각각 구비되는 제1팬 및 제2팬을 포함하고,
   상기 모터는 상기 제1팬을 구동하고 제1모터하우징을 구비하는 제1모터 및
   상기 제2팬을 구동하고 제2모터하우징을 구비하는 제2모터를 포함하며,
   상기 제1모터하우징 및 상기 제2모터하우징은 상기 공기유로 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 엔진 구동 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제1모터하우징 및 상기 제2모터하우징 각각의 둘레에는 복수개의 홀이 형성된 것을 특징으로 하는 엔진 구동 장치.
8. 제6항에 있어서,
   상기 공기유로는,
   공기가 안내되는 제1공기유로;
   상기 제1모터하우징과 상기 제2모터하우징을 둘러싸도록 형성되고, 상기 제1공기
   유로와 연통되는 공기입구 및 상기 공기입구로부터 이격된 공기출구를 외부 둘레에 각각 구비하는 모터케이스;
   상기 공기출구와 상기 믹서 사이에 구비되는 제2공기유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 구동 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 모터케이스의 길이방향 일 단부에 상기 제1팬하우징이 결합되고, 길이 방향 타 단부에 상기 제2팬하우징이 결합되는 것을 특징으로 하는 엔진 구동 장치.
10. 제8항에 있어서,
    상기 제1모터 및 상기 제2모터는 상기 모터케이스 내에서 상기 모터케이스의 길이방향으로 서로 대향하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 엔진 구동 장치.
11. 제8항에 있어서,
    상기 공기입구와 상기 공기출구는 동일선 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 엔진 구동 장치.
12. 제8항에 있어서,
    상기 공기입구와 상기 공기출구는 상기 모터케이스의 반경방향 중심을 기준으로 180도보다 작은 각도로 이격되도록 배치된 것을 특징으로 하는 엔진 구동 장치.
13. 제8항에 있어서,
    상기 믹서를 통과한 혼합기가 상기 제1팬 및 상기 제2팬에 의해 순차적으로 가압되는 것을 특징으로 하는 엔진 구동 장치.
14. 제8항에 있어서,
    상기 제1팬하우징은 제1모터의 제1회전축 방향으로 혼합기를 유입하기 위한 제1유입단 및 상기 제1회전축에 직교하는 방향으로 제1팬에 의해 가압된 혼합기를 토출하기 위한 제1토출단을 구비하고,
    상기 제2팬하우징은 제2모터의 제2회전축 방향으로 혼합기를 유입하기 위한 제2유입단 및 상기 제2회전축에 직교하는 방향으로 제2팬에 의해 가압된 혼합기를 토출하기 위한 제2토출단을 구비하며,
    상기 제1토출단 및 상기 제2유입단은 연결유로를 통해 연통된 것을 특징으로 하는 엔진 구동 장치.
15. 제1항에 있어서,
    냉매를 압축하는 압축기;
    작동모드에 기초하여, 상기 압축기로부터 토출된 냉매가 선택적으로 안내되는 실내열교환기; 및 실외열교환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 구동 장치.
    

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