KR20010011180A - 차량용 공기조화기 - Google Patents

Abstract

밀폐된 덮개 내부에 냉각액이 들어있는, 내연기관을 갖는 차량을 위한 공기 조화시스템으로, 전기 모터가 냉각액을 위한 콤프레서를 구동시키는 밀폐된 덮개 내부에 위치한다.

핫열교환기, 팽창밸브 및 콜드 열교환기를 포함한 유로를 위한 부착수단이 구비되고, 또한 시스템을 차량 내부에 설치하기 위한 부착수단이 구비된다.

Description

차량용 공기조화기 {AIR CONDITIONER FOR A MOTOR VEHICLE}

본 출원은 지금은 포기되었지만, 미국 특허 출원 번호 08/558,084의 부분연속출원(CIP)이다.

본 발명은 일반적으로 내연기관에 의해 동력을 공급받는 차량을 위한 공기조화시스템에 관한 것이다. 그리고, 더 자세하게, 이 발명은 자동차에 사용하기 위한 환경친화적인 공기조화시스템에 관한 것이다.

자동차를 위한 공기조화시스템은 R-12로서 산업계에서 알려져 있는 프레온같은 할로겐합성물인 유동성 냉각제를 담고 있는 것으로 알려져 있다. 이 합성물은, 지구상의 대기에 방출될 때, 오존의 분해를 촉진시키는 성층권으로 운반되는 것으로 생각된다. 그러므로, 지구표면에 도달하는 자외선 방사의 양이 증가하여 환경적인 손상이 발생된다. 이러한 이유때문에, R-12는 금지되어 왔다. 물론, 다른 할로겐계 냉각제도 마찬가지이다.

자동차를 위한 공기조화시스템의 선행기술은 일반적으로 개방 구동형이다. 콤프레서의 기동력은 냉각제를 담고 있는 압력경계선을 통해서 통과하는 축에 의해서 공급된다. 이 축봉인은 대기로 냉각제를 방출하는 누출에 관건이 있다. 추가적으로 축봉인은 마찰로 인해 힘이 감소된다.

선행기술시스템은 일반적으로 자동차엔진의 속도에 의존해서 다양한 속도로 작동되어진다. 구동되는 속도에 관계없이 충분한 냉각을 준비하기 위한 공기조화시스템에 필요한 것은 상당한 힘의 감소를 일으키는 설계상 고려가 필요하다.

선행기술시스템은 풀리(pulley)로부터 콤프레서의 축을 연결하지 않거나, 차량의 모터에 의해 구동되는 풀리로 콤프레서의 축을 선택적으로 연결하기 위한 기계전기식 장치를 요구한다. 이 기계전기식 장치는 일반적으로 콤프레서를 구동하는 벨트를 연결하는 클러치를 관여하는 브러시레노이드(solenoid)이다. 브러시레노이드는 공기조화기장치가 사용될 때마다 상당한 전류를 끌어들인다. 그러므로서, 추가적인 힘의 감소를 가져온다.

이 선행기술시스템은 벨트가 콤프레서에 구동하기 때문에 심지어 공기조화기장치가 사용되지 않을 때도 힘의 감소를 또한 일으킨다.

선행기술시스템은 또한 차량엔진에 다양한 부하을 부여한다. 공기조화기장치가 켜지고 꺼지며 순환함에 따라, 엔진 위에 있는 부하는 변화한다. 이것은 안전성 위험을 가져온다. 왜냐하면 순환은 뜻밖에 발생하기 때문이다. 그리고 만약 차량이 다른 차량에 아주 근접해 있으면, 차량작동기는 공기조화기장치의 요구하는 힘 안에서 아주 빨리 변화하기 위해 응해야 한다.

차량의 공기조화기장치를 준비하기 위해 시도하는 첫번째 시도는 위에서 논의한 시스템의 축봉인과 개방구동을 제거하는 것이다. 이 시스템은 압력덮개 내부에 위치하는 DC모터를 사용한다. DC모터는 자동차의 DC 전기적 시스템에 의해 동력이 공급된다. 이러한 접근은 DC모터의 브러시(brush)가 마멸하는 것과 보수를 요구하는 것이 제시되는 불이익을 가지고 있다. 그러므로서 대기로 냉각제의 더 많은 방출이 야기된다.

추가적인 배경 정보는 빌딩을 위한 창문 공기조화기장치의 기술로부터 이용될 수 있다. 이것은 압력덮개 안으로 AC 전기모터를 가지고 있고, 축봉인을 요구하지 않는다. 전기모터의 힘은 공기조화기장치가 설치된 빌딩의 배선시스템으로부터 얻어진다. 이 힘은 압력덮개를 관통하는 전도경로의 의해 압력덮개 안으로 가져와 진다. 그리고 그것으로부터 격리되어진다. 냉각제의 감소가 발생되지 않기 위해서, 유닛은 납땜봉인에 의해 대기로부터 전적으로 봉인되어 진다.

현재 이용할 수 있는 냉각제의 소유권에 관한 정보는 Dupont Chemicals Inc.에 의한 다음의 간행물 안에 나타나 있다. 이 간행물이 제시하는 것은 간행물의 참조에 의해 연계되어 있다.

Safety of SUVA^＠Refrigerants (AS-1)

Dupont SUVA^＠HP Refrigerants (P-HP)

자동차를 위한 환경친화적인 공기조화기장치를 제공하는 것은 본 발명의 주된 과제 중에 하나이다.

본 발명의 또 다른 과제는 선행기술 차량의 공기조화시스템의 개방구동부를 제거하는 자동차를 위한 자연친화적인 공기 제어시스템을 제공하는 것이다. 그러므로서 대기에 영향을 받지 않기 위해 냉각제를 허용하는 축봉인을 제거한다.

본 발명의 추가적인 과제는 축에 구동하는 벨트와 축봉인에 의해 발생되는 마찰을 제거하는 자동차를 위한 환경친화적인 공기 제어시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 더욱더한 과제는 차량의 모터에 의해 지시되는 속도라기보다 공기조화시스템에 대해 최적인 속도로 실행되는 차량용 공기조화시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 추가적인 과제는 풀리로부터 콤프레서의 축을 연결하지 않는 것과 차량의 모터에 의해 구동되는 풀리에 콤프레서의 축을 선택적으로 연결하기 위한 기계식 전기장치를 요구하지 않는 차량용 공기조화시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다시 추가적인 과제는 차량이 다른 차량과 아주 근접하여 작동될 때 구동위험을 일으키기 때문에, 요구된 힘 안에서 뜻밖에 변화를 발생시키지 않는 차량용 공기조화시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다시 추가적인 과제는 브러시의 교체가 요구되지 않기 위하여, 공기조화시스템의 압력덮개 안으로 브러시가 없는 AC유도모터를 가지는 차량용 공기조화시스템을 제공하는 것이다.

게다가, 일반적으로 위에서 설명되어진 본 발명의 이점과 다양한 과제는, 특별히 자세한 설명이 추가적인 청구범위와 부착된 도면과 관련하여 가져와 질 때, 이 발명에 관한 다음의 상세한 설명으로부터 공기조절기술에 숙련된 사람들에게 좀 더 손쉽게 명백해질 발명의 이점과 다른 과제는 다양할 것이다.

도 1은 액체수용덮개를 포함하는 모터-콤프레서 유닛을 개략적으로 나타내는 것이다.

도 2는 콜드코일(cold coil)과 팽창밸브와 핫코일(hot coil)과 콤프레서를 포함하는 전체시스템의 액체흐름회로를 나타내는 것이다.

도 3은 다양한 스위치와 시동 축전기(starting capacitor)와 모터와 변환장치와 배터리와 교류발전기를 포함하는 전기적인 개략도를 나타내는 것이다.

첫 번째 면에서, 본 발명은 내연기관을 가지고 있는 자동차에 위해 공기조화기장치에 대한 모터-콤프레서 결합체를 준비한다. 그 결합체는 액체수용덮개와 그 덮개 안으로 흐르는 전기유도모터와 적어도 하나의 전기적인 와인딩(winding)과 적어도 하나의 연동부을 가지고 있는 모터를 포함한다. 콤프레서는 액체수용덮개의 한 부분으로서 형성되거나 액체수용덮개 안으로 놓여지는 고정된 부분을 가지는 것이 준비되어 진다. 콤프레서는 모터의 이동식 부분에 의해 구동되는 이동식 부분을 가지고 있다. 그리고, 냉각액을 압축하거나 펌프질 하는 콤프레서의 고정된 부분을 가지고 협력하는 이동식 부분을 가지고 있다.

모터 콤프레서 결합체는 적어도 액체 수용덮개를 통하여 통과하고, 외부 액체 통로와의 부착을 위해 형성된 외부부분을 가지고 있는 하나의 입력유로를 가지고 있다. 결합체는 외부 액체 통로와의 부착을 위해 형성된 외부부분을 가지고 있고, 액체수용덮개를 통하여 통과하는 하나의 출력유로를 포함한다.

결합체는 또한 모터와인딩 또는 와인딩을 위한 액체수용덮개를 통하여 전류를 나르는 적어도 두 개의 전기전도경로를 포함한다. 결합체는 자동차에 부착하기 위한 수단을 추가적으로 가지고 있다.

두 번째 면에서, 이 발명은 내연기관을 가지고 있는 자동차를 위한 공기조화기장치를 제공한다. 이 발명된 시스템은 전기모터를 위한 내부적인 공간을 준비하는 부분과 자동차를 냉각하는 열교환기의 콜드사이드(cold side)를 위한 내부공간과 팽창밸브를 위한 내부공간과 전체 시스템을 냉각하기 위한 열교환기의 핫사이드(hot side)를 위한 액체통로와 콤프레서를 위한 내부 공간을 가지고 있는 밀봉된 액체수용덮개를 가지고 있다. 이 시스템은 적어도 하나의 전기적인 와인딩과 적어도 하나의 연동부을 가지고 있는 흐름모터를 교차하는 전기모터를 포함한다. 이 시스템은 액체수용덮개 내에 배치되거나 액체수용덮개의 한 부분으로서 형성되는 콤프레서의 고정부을 포함한다. 콤프레서는 전기모터의 연동부에 의해 구동되는 가동부을 가지고 있다. 콤프레서의 가동부와 고정부는 협력하여 수용덮개 안으로 냉각액을 압축하고 펌프질한다. 적어도 두 개의 전기전도경로는 전기모터의 와인딩 또는 와인딩을 위한 수용덮개를 통하여 전류를 운반한다. 모터를 위한 힘은 자동차의 발전기 및/또는 배터리로부터 전력을 받는 변환장치에 의해 보충되어 진다. 전기스위치는 전기모터에 적용되는 전압을 조절하기 위해 준비되어 진다. 이 스위치는 온도조절수단에 의해 조절되어 진다. 그리고 또한 자동차의 운전자에 의해 조절되어 진다. 전체시스템을 냉각하는 열교환기의 뜨거운 쪽은 수용덮개의 외부수단에 의해 냉각되어 진다. 게다가, 수용덮개의 외부수단은 자동차의 내부로부터 자동차의 내부를 냉각하는 열교환기의 콜드사이드로 이송하기 위해 준비되어 진다. 냉각액의 보충은 수용덮개 안으로 놓여진다.

본 발명의 대한 아주 자세한 설명을 하기 이전에, 본 발명의 명쾌한 이해를 위해, 도면안에서 설명되는 동안에 동일한 기능을 가지고 있는 동일한 구성요소는 동일한 참조번호로 정의내려지는 것을 알아야 한다.

참조는 이제 일반적으로 10으로서 나타내는 모터콤프레서 유닛의 현재 가장 좋은 구체화를 설명하는 도 1로 만들어져 있다. 이 모터콤프레서유닛(10)은 내부공간(13)을 둘러싼 그리고 냉각액체로 채워져 있는 액체수용덮개(12)를 가지고 있다. 덮개(12)는 모터를 위한 부분(17)과 콤프레서를 위한 부분(15)를 가지고 있다. 전기모터(14)는 부분(17) 안으로 배치되어 있다. 모터(14)는 연동부(16)과 적어도 하나의 전기코일(18)을 가지고 있다.

콤프레서 고정부(20)는 내부 용량(21)을 둘러싼 콤프레서 고정부(20)와 덮개부분(15) 안으로 보여진다. 콤프레서 가동부(22)도 또한 보여진다. 이 도면에서 가동부(22)는 피스톤핀(48)과 피스톤로드(46)을 가지고 있는 피스톤이다. 피스톤로드(46)은 모터 연동부(16)으로부터 커플링(42)를 통하여 구동되는 크랭크(44)에 의해 이동된다. 베어링(58)은 크랭크(44)를 지원한다.

전력은 절연슬리브(33, 35, 37)에 의해 이러한 수용덮개(12)로부터 절연되는 전기적인 전도경로(32, 34, 36)에 의한 액체수용덮개(12)를 통하여 전해진다. 이 슬리브는 내부공간(13)으로부터 냉각액체의 손실을 막기 위하여 덮개(12)와 전도경로(32),(34),(36)에 각각 밀폐적으로 봉인되어 있다. 전기유도를 위한 추가적인 경로는 액체수용덮개(12)에 대해서 내부와 외부쪽으로 각각 전기적으로 연결되어 있는 터미널들(38, 40)에 의해서 공급되어질 것이다. 이 경우에, 액체수용덮개(12)는 전기적인 전도성 물질로 만들어진다. 터미널(38)는 이 유닛이 설치된 모터차량(도시되어 있지는 않음)의 바닥(41)로 연결되어지는 것이 더 좋다.

입력유로(28)는 모터-콤프레서 결합체(10)의 내부공간(13)과 교통한다. 피스톤(22)은 공간(21)의 부피를 증가시키기 위해 이동할 때, 포트(port)(27)를 통하여 공간(13)으로부터 공간(21)안으로 냉각액이 흐르게한다. 그리고, 또한 냉각액이 입력유로(28)을 통하여 공간(13)안으로 유입되게 한다.

피스톤(22)이 공간(21)의 부피를 줄이기 위해 이동할 때, 액체는 오리피스(o rifice)(23)에서 유로(24)를 통하여 공간(21) 밖으로 흐른다. 이 순환이 있는 동안, 공간(21)에서 공간(13)으로의 역류는 오리피스(27)에 대응하여 설치하기 위하여 이동하는 밸브 연동부(29)에 의해 막아진다. (밸브 연동부(29)의 동작을 조절하기 위한 수단은 도시되어 있지 않음). 입력유로(28)는 외부액체유로와의 부착을 위하여 외부부착수단(30)을 가지고 있다. 외부부착수단(30)은 결합체(10)의 외부에 있는 브레이싱될(braised) 수 있는 튜브(도시되어 있지는 않음) 안으로 소켓을 끼워져 있다.

피스톤(22)이 공간(21)의 부피를 증가시키기 위해 이동할 때, 유로(24)에서 공간(21)로의 역류는 오리피스(23)에 대응하여 설치한 밸브 연동부(25)에 의해서 막아진다.(밸브 연동부(25)의 동작을 조절하기 위한 수단은 도시되어 있지 않음)

출력유로(24)는 외부액체 유로에의 부착을 위한 외부부착수단(26)을 가지고 있다. 외부부착수단(26)은 결합체(10)의 외부에 있는 브레이싱될(braised) 수 있는 튜브(도시되어 있지 않음) 안으로 소켓이 끼워져 있다.

추가적인 외부연결(31)은 냉각액을 시스템에 충전하기 위해 준비되어 있다. 이것은 구리와 같은 변형할 수 있는 금속으로된 배관의 한 조각으로서 처음에 형성하는 외부연결(31)에 의해 이루어질 것이다. 이 모터-콤프레서결합체(10)를 포함하는 시스템이 냉각액으로 채워지고 밀봉되어질 준비가 되었을 때, 외부연결(31)은 핀치오프(pinch off)될 것이다. 그리고 밀폐적으로 액체금속을 봉인할 것이다. 예를 들어, 만약 연결(31)이 구리로 만들어 진다면 땜질화합물은 핀치오프된 끝에 적용되어 질 것이다.

설치받침대(50)는 모터결합체(10)가 위치한 차량(도시되어 있지 않음)에 발명된 모터-콤프레서결합체(10)을 설치하기위해 준비되어 진다. 설치받침대(50)는 설치오리피스(52, 54)를 가지고 있을 것이다. 그리고, 탄력적인 패드(56)을 가지고 있다.

도 2는 시스템의 액체순환을 도시한 다이어그램(diagram)이다. 모터-콤프레서 결합체(10)는 유로(73)에의 부착을 위한 외부부착수단(26)과 출력유로(24)를 가지고 있고, 이 외부부착수단(26)은 진동완충기(62)를 가지고 있을 수 있다. 유로(73)는 시스템이 설치되어 있는 차량(도시되어 있지 않음)의 라디에이터의 앞쪽에 놓여지는 핫코일(68)을 가지고 있는 일반적으로 69로서 나타내어지는 핫 열교환기에 연결된다. 그 시스템이 설치되어 있는 차량의 라디에이터 냉각팬(70)은 코일(68)을 넘어가는 공기의 흐름을 제공한다.

열이 코일(68)안에 존재하는 냉각액으로부터 제거된 후에, 팽창밸브(66)를 포함하고 있는 유로(77)을 통하여 흐른다. 그리고 나서 냉각된 공간과 함께 열교류관계에 있는 콜드코일(64)를 포함하는 일반적으로 65로서 나타내어지는 차가운 열교환기에 들어간다. 팬(72)는 공기를 차갑게하기 위한 코일(64)을 흐르는 공기흐름을 일으킨다. 코일(64)로부터, 공기는 모터-콤프레서결합체(10)으로 돌아오는 액체를 통하여 그리고 유로(28)의 외부부착수단(30)으로 진동완충기(60)을 포함하는 유로(61)을 통하여 흐른다.

도 3은 본 발명의 전기적인 부분의 다이어그램이다. 차량(도시되어 있지 않음)을 위한 전원(80)은 차량바닥(84)에 연결된 음극터미널(82)을 가지고 있다. 빌전기로서 언급되어 있는 이 유닛은 현재 사용할 수 있는 기술에 의하면, 조립된 정류기를 가지고 있는 교류발전기일 것이고, 양극터미널(86)을 가지고 있을 것이다. 배터리인 에너지 저장수단(90)은 차량바닥(94)에 연결된 음극터미널(92)을 가지고 있다. 배터리(90)과 전원(80)이 동시대의 자동차에 존재하는 유닛을 양쪽다 표준화할 수 있다는 것이 발견되었다. 전기적으로 구동되는 콤프레서의 최고 효율때문에 12볼트에 80과 160암페어사이에서 최대출력을 가지는 자동차발전기가 존재하는 것은 자동차를 위한 뛰어난 냉각력을 제공하는 데에 충분하다.

에너지저장수단(90)은 전원(80)의 양극터미널(86)으로 연결된 양극터미널(96)을 가지고 있다. 이 유닛의 각각의 양극터미널(86, 96)은 코일(104)를 통하는 흐름과 일치하여 열리고 닫히는 릴레이(relay)(102)로 주 전기스위치( 1 00)을 통하여 연결된다. 이 흐름은 기후조절시스템 또는 온도조절의 하나 또는 그 이상의 감지기로부터 신호에 의해 작동하거나 자동차의 운전자에 의해 직접 작동되는 스위치(108)에 의해 조절되어진다. 릴레이(12)는, 차량바닥(124)로 연결하는 음극(122)과 양극입력터미널(126)을 갖는, 인버터(120)로 전력을 허용하거나 방해하는 전력 스위치(106)을 포함한다. 스위치(106)는 보통 인버터(120)에 전력을 막기 위해 열려지고, 코일(104)에 전류가 통할때 전력이 허용되기 위해 닫혀져야 한다. 코일(104)에 전력을 허용하는 스위치(108)는 콤프레서에 축힘을 허용하는 솔레노이달(solenoidal) 클러치(clutch)로 전압을 가하는 기존의 축 구동식 AC시스템 내의 스위치일 수 있다.

만약 차량이 양극 배터리 터미널과 양극 교류발전기터미널이 접지되어 있는 전기적인 시스템을 가지고 있어서, 전력이 음극 터미널에서 발생한다면, 앞에서 예기한 양극과 음극은 바뀔 것이다. 추가로, 어떠한 경우에는, 접지연결(84, 94, 124)은 전원(80)과 에너지저장수단(90)으로의 전류 복귀 컨덕터(current return conductor)에 의해 대체되어질 것이다.

교류발전기는 터미널들(130 및 132)사이에 교류전압 전력을 생산한다. 이 전력의 일부는 전기적 전력이 터미널들(130 및 132)을 통해 시스템에 공급될때, 크랭크실이 너무 식었다면, 크랭크실이 동작에 충분할 정도로 따뜻해 질때까지 가열되도록 열활성 스위치(136)에 의해 제어되는 크랭크실 가열기(134)에 이용된다. 다음에 스위치(136)가 크랭크실 가열기(134)를 통해 추가의 전력 누수를 막기위해 열린다.

모터(14)를 위한 AC전력이 열활성 스위치들(138 및 140)을 통해 공급된다. 스위치(138)는 저온 컷아웃(cutout)이고 스위치(140)는 고온 컷아웃이다. 스위치(138)는 크랭크실 온도 - 덮개(12)외부에서 측정할 수 있다 - 가 동작하기에 너무 낮다면 전력이 모터(14)로 공급되는 것을 막는다. 이 스위치(138)는 스위치(136)와 같은 온도 조절방식을 가져서 어떤 시점에서 그것들 중 단지 하나만 닫히도록 할 수 있다. 스위치(140)는 바람직하게는 모터(14) 와인딩(winding) 내에 위치되고, 고온에서 모터(14) 와인딩이 과부하의 결과로 타는 것을 막기위해 차단한다.

모터(14)는 런(run) 터미널(152), 시동 터미널(154) 및 공통 터미널(158)을 가진 축전기 시동형 모터일 수 있다. 이 경우, 축전기(154)는 런 터미널과 시동 터미널에 연결된다. 이런 축전기(156)는 액체수용덮개(12) 외부에 위치할 수 있지만, 그러나, 모터(14)는 그 안에 위치된다. 전력은 덮개(12)를 통한 적어도 2개의 전기 전도경로(32, 34 또는 36)를 거쳐 전해지고, 또는 덮개(12)를 통한 터미널(38)로부터 터미널(40)까지의 하나의 경로를 이용할 수도 있다.

현재로선 이른 실행에 가장 적합한 본 발명의 실시예에서, 인버터(inverter)(120)가 약 60Hz의 120V의 전압을 생산한다. 모터-콤푸레서 유닛(moter-compressor unit)(10)이 건물용 창문 공기조화기 기술에 적용되면, 이것은 단상의 상기의 전압에서 동작한다. 이 기술에 추가로 모터는 스필트페이스(spilt phase) 축전기 구동 모터이다. 이 실시예에서, 인버터(120)는 현재의 인버터들과 유사한 전기적 설계를 가지나, 자동차안에 이용가능한 내부 공간에 적합한 물리적 구성을 갖는다. 모터-콤프레서 유닛(10)과 인버터(120)는 모터, 샤시 또는 차체에 마운트(mount)될 수 있다.

다른 현재 가장 적합한 실시예 내에서, 인버터(120)에 의해 공급되는 AC전압은 인버터(120)와 모터(14)의 조합에 최적으로 선택된 전압일 것이다. 전압는 변압기를 필요치 않도록 선택된다. 이 전압은 120볼트보다 많이 낮을 수 있고, 배터리(90)의 전압에 달려 있다. 이 인버터가, 3상 전기 유도 모터일 수 있는, 모터(14)에 3상의 전력을 공급하는 것은 바람직하다.

한 측면에서, 본 발명은 모터(14)를 덮는 액체수용덮개(12)를 갖는 모터-콤프레서 유닛(10)을 제공한다. 이 콤프레서는 덮개(12)의 내부가 되거나, 그 부분으로서 형성되는 고정부(20)를 갖는다. 모터(14)는 적어도 하나의 전기적 와인딩(18)을 포함하고, 콤프레서의 가동부(22)에 연결되고 구동되는 연동부(16)를 갖는다. 이 가동부(22)는 고정부(20)와 협력하여 냉각액을 압축하고 펌프질한다.

입력유로(28)가 액체수용덮개(12)를 통하여 지나가고, 이 입력유로(28)는 외부액체 통과수단(61)과 부착하여 형성된 외부 부착수단(30)을 갖는다. 이 외부 부착수단(30)은 금속 튜브가 브레이싱된(braised) 소켓일 수도 있다.

적어도 2개의 전기 전도 경로가 전류를 이 액체수용덮개(12)를 통해 와인딩(18)이나 이런 전기 모터(14)의 와인딩으로 나르도록 구비된다.

차내에 마운트하기 위해 브라켓(50) 또는 다른 마운팅수단이 이 결합체(10)위에 구비된다. 이 마운팅수단(50)은 탄력 패드(56)같은 진동흡수수단을 포함할 수도 있다.

전기 전도 경로들중 하나는 덮개 부분을 포함할 수 있는데, 이 경우, 터미널들(38 및 40)사에에 전기를 전도한다. 다른 전기 전도 경로는 덮개를 통과하여 지나갈 수 있고 그것과 전기적으로 절연된다. 3개의 경로(32, 34, 36)가 제공될 수 있고, 하나는 전기 모터(14)의 런 터미널과 연결되었고, 다른 하나는 이 모터(14)의 시동 터미널(154)과 연결되었고, 다른 하나는 모터(14)의 공통 터미널과 연결되었고, 이경우 모터(14)는 3상 전기유도 모터이다.

이 모터-콤프레서 결합체(10)은 실질적으로 1기압보다 낮은 양압(陽壓)의 냉각액을 함유하게 구비될수 있다. 이것은 결합체(10)가 공기와 습기에 자유로울 것을 확립한다. 고무 스토퍼(stopper)(도시하지 않음)같은 제거가능한 밀봉수단이 이 유닛의 입력 부착수단(30)과 출력 부착수단(26)에 적용될 수 있다. 이 모터-콤프레서 결합체(10)이 냉각 시스템내에 설치된 후에, 추가적인 냉각액이 부가된 다음, 누액을 막기위해 밀봉된다.

유로는 이 전기 모터(14)가 입력액체으로 싸이도록 설계되어서, 이 액체에의해 냉각된다.

전기 모터(14)는 낮은 시동 전류를 갖는 방식이어야 한다. 이는 예컨데, 스필트페이스 축전기 시동 모터 또는 3상 유도 모터같은 다상 유도 모터가 될 수 있다.

추가적으로 입력 유로(28)를 갖는 이 결합체(10)은, 이 시스템에 냉각액을 부여하는 추가적인 유로(31)을 포함한다. 이 유로(31)는 기계적으로 닫혀 있고 밀폐되었다. 예를 들어, 유로(31)는 핀치오프(pinch off)되는 구리같은 연금속의 튜브가 될수 있고, 이 핀치오프엔드를 밀봉하도록 브레이싱 된다(braised). 결합체(10)는 기존의 차량용 공기조화기로 재구성(retrofit)될 수 있다. 기존의 축(shaft) 구동식 콤프레서는 제거된다. 이 제거는 콤프레서에서, 전형적으로 라디에이터 앞의 공기흐름내에 있는, 핫코일(hot coil)까지 냉매를 나르던 튜브를 자르는 것을 포함한다. 콜드코일(cold coil)에서 콤프레서 입력구까지 복귀 튜브 역시 잘라질 것이다. 이 구식의 축 구동식 콤프레서는 다음 제거될 것이고, 결합체(10)가 이 공간에 설치된다.

결합체(10)은, 축 구동식 콤프레서에서는 필수적이던, 아이들링(idling) 속도에서 최대 냉각을 공급할 필요가 없으므로, 일반적으로 대체하는 축 구동식 유닛보다 작다. 인버터(120)가 결합체(10)위에 마운트되는 것은 바람직하지만 필수적이지는 않다. 다음에 핫코일 튜브의 절단면은 출력구(26)로 브레이싱되고, 콜드코일 튜브의 절단면은 입력구(30)로 브레이싱된다. 축 구동식 시스템의 전자기적인 클러치(clutch)에의 전기적인 연결은 다음에 코일(104)과 릴레이(relay)(102)에 연결된다.

부가적인 양태에서, 본 발명이 제공하는 차량용 공기조화시스템은 콤프레서를 위한 첫번째 부분(15), 첫번째 열교환기(69)의 핫 사이드(hot side)(68)를 포함하는 두번째 부분, 팽창밸브(66)를 포함한 세번째 부분, 두번째 열교환기(65)의 콜드 사이드로서 형성되는 네번째 부분 및 전기적 모터를 둘러싸는 다섯번째 부분(17)을 갖는다. 상기 첫번째 부분은 두번째 부분에의 액체흐름연결을 포함하고, 상기 두번째 부분은 세번째 부분에의 액체흐름연결을 포함하고, 상기 세번째 부분은 네번째 부분에의 액체흐름연결을 포함하고, 상기 네번째 부분은 다섯번째 부분에의 액체흐름연결을 포함한다. 연동부(16)와 전기적 와인딩(18)을 갖는 교류 전기모터가 다섯번째 부분내에 배치된다.

콤프레서 고정부(20)는 액체수용덮개의 첫번째 부분(15)내에 포함될 수 있거나, 또는 그것의 일부로서 형성된다. 콤프레서 가동부(22)는 모터 연동부(16)에 의해 움직여지도록 모터 연동부(16)와 기계적으로 부착되어 있다. 콤프레서 가동부(22)는 콤프레서 고정부(20)와 협력하여 열교환기(69)의 핫사이드인 두번째 부분으로 흐르는 냉각액을 펌프질하거나 압축한다. 다음에 이 냉각액은 냉각액이 팽창밸브(66)를 통해 흐를때 냉각되는 액체수용덮개의 세번째 부분으로 흐른다. 다음에 이것은 열교환기(65)의 콜드사이드이고 차량내의 공간을 냉각하는 네번째 부분으로 흐른다.

이 시스템은 적어도 경로들(32, 34 및 36)중 하나를 포함하고 적어도 2개의 전기 전도 경로를 가지며, 터미널(38)과 터미널(40)사이에 덮개를 통한 전도 경로를 역시 포함할 수 있다. 이 전기 전도 경로들은 전류를 액체수용덮개를 통해 전기 모터로 나르기 위함이다.

이 시스템은 DC전력을 배터리 및/또는 차량의 발전기로 부터 받아서, AC전력으로 보내는데, 이것은 모터로의 두개 혹은 그 이상의 전기 전도 경로를 통해 보내진다.

하나 혹은 그이상의 스위치들은 전기 모터에 적용되는 전압을 켜거나 끄기위해 구비된다. 하나 혹은 그 이상의 스위치들은 차량운전자에 의해 직접 제어될 수 있거나, 서머스탯(thermostat)같은 온도제어수단에 의해 제어된다.

액체수용덮개의 외부로의 수단(70)이 첫번째 열교환기(69)의 핫사이드(68)를 냉각한다. 액체수용덮개의 외부로의 수단(72)이 차량내부의 공간에서 열교환기(65)의 콜드사이드(64)로 열전달을 촉진한다.

이 시스템은 역시 액체수용덮개 내부에 충전액 충전을 포함한다.

이 시스템은 네번째 부분(64)에서 첫번째 부분까지의 액체유로가 다섯번째 부분(17)을 통해 지나게 되어서, 이 액체가 전기모터(14)를 냉각시키도록 설계될 수 있다.

상기 인버터(120)는 실질적으로 고정 주파수를 제공할 수 있고, 그 전압은 약 120볼트가 될 수 있다. 인버터(120)는 또한 변압기가 팔요없는 전압으로 전력을 제공할 수 있고, 이 경우 전기 모터(14)는 이 전압에 맞게 채택된다.

상기 인버터(120)는 열이 인버터(120)로부터 제거되도록 액체수용덮개와 열적 접촉을 이룰수 있다.

상기 전기모터(14)는 스필트페이스 축전기 시동 모터 등 전기 유도 모터일 수 있거나, 3상 유도 모터 등 다상 유도 모터일수 있다.

축전기 시동 모터의 경우에, 축전기는 압력덮개(12)외부에 위치될 수 있다. 3개의 전기 전도 경로들(32, 34, 36) 또는 터미널(38)에서 터미널(40)까지 전기전도 경로가 이 경우 압력 덮개(12)를 통해 지날것이 요구된다.

전기 모터(14)가 3상 유도 모터라면, 압력 덮개(12)를 통해 지나는 상술한 3개의 전기 전도 경로가 필요하다. 이 경우 인버터(120)는 3상 전원을 공급한다.

핫열교환기(69)는 차량의 라디에이터 팬(fan) 등의 냉각수단(69)을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 차량 내부에 위치한 공간에서 콜드 열교환기(65)까지의 남는 열의 전달은 팬 또는 송풍기(72)에 의해 촉진될 수 있다.

이 냉각액은 이 기술분야 사람들에게 R-22로 알려진 액체일수 있다.

잠재적인 누출부를 제거하기 위해 용융금속이 케스팅(casting), 조이닝(joining) 또는 실링(sealing)에 쓰일 수 있다. 예컨데, 유로(73)가 출력부 부착수단(26)에 브레이싱에의해 결합될 수 있다.

팽창밸브(66)가 서로 병렬적인 플루와이즈(flowwise)에 배치된 다수의 모세관을 포함하거나, 그렇게 형성될 수 있다.

본 발명의 현재 바람직하고 다양한 부가 선택적인 실시예들이 특허법에 따라 위에 상세히 설명하였다. 본 발명의 다양한 다른 수정과 채택이 본 발명의 정신과 청구 범위를 벗어남없이 차량용 공기조화기 기술분야의 사람들에 의해 만들어 질 수 있다.

본 발명에 따른 차량용 공기조화기에 의하면, 자동차를 위한 환경친화적인 공기조화기장치를 제공할 수 있고, 선행기술 차량의 공기조화시스템을 재구성할수 있는 자연친화적인 공기 제어시스템을 제공할 수 있고, 축에 구동하는 벨트와 축봉인에 의해 발생되는 마찰을 제거하는 자동차를 위한 환경친화적인 공기 제어시스템을 제공할 수 있고, 차량의 모터에 의해 구속되는 속도라기보다 공기조화시스템에 대해 최적인 속도로 실행되는 차량용 공기조화시스템을 제공할 수 있고, 풀리로부터 콤프레서의 축을 연결하지 않는 것과 차량의 모터에 의해 구동되는 풀리에 콤프레서의 축을 선택적으로 연결하기 위한 기계식 전기장치를 요구하지 않는 차량용 공기조화시스템을 제공할 수 있고, 요구된 힘 안에서 뜻밖에 변화를 발생시키지 않아서 차량이 다른 차량과 아주 근접하여 작동될 때 구동위험을 일으키지 않는 차량용 공기조화시스템을 제공할 수 있고, 브러시의 교체가 요구되지 않기 위하여 공기조화시스템의 압력덮개 안으로 브러시가 없는 AC유도모터를 가지는 차량용 공기조화시스템을 제공할 수 있다.

Claims (26)

1. (a)액체수용덮개와;

   (b)적어도 하나의 전기적 연동부와 적어도 하나의 전기적 와인딩을 갖고, 상기 액체수용덮개 내에 배치된 교류 전기 유도 모터와;

   (c)상기 액체수용덮개 내에 배치되고 상기 액체수용덮개의 부분으로서 형성되는 콤프레서 고정부와;

   (d)적어도 하나는 상기 콤프레서 고정부와 협력하여 냉각액을 압축하고 펌프질하고, 상기 전기 모터의 상기 적어도 하나의 전기적 연동부에 기계적으로 부착되고, 상기 액체수용덮개 내에 배치되는 적어도 하나의 콤프레서 가동부와;

   (e)외부액체 통과수단에 부착하기 위해 형성된 외부 부착수단을 가지고, 상기 액체수용덮개를 통해 지나가는 상기 콤프레서 상에 배치된 적어도 하나의 입력 유로와;

   (f)외부액체 통과수단에 부착하기 위해 형성된 외부 부착수단을 가지고, 상기 액체수용덮개를 통해 지나가는 상기 콤프레서 상에 배치된 적어도 하나의 출력 유로와;

   (g)상기 액체수용덮개를 통과하여 상기 전기 유도 모터의 상기 적어도 하나의 전기적 와인딩에 전류를 보내기위한 적어도 2개의 전기 전도 경로들과;

   (h)차량 등에 부착하기 위해 배치된 부착수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는,

   내연기관과 적어도 80A(Ampere)에서 최대 160A까지 생산하는 전기 발전기를 가진 차량용 공기조화시스템을 위한 모터-콤프레서 결합체.
2. 제1항에 있어서, 상기 모터-콤프레서 결합체를 차량등에 부착하기 위해 상기 모터-콤프레서 결합체 상에 배치된 상기 부착수단은, 진동흡수수단을 포함하거나 구비할 수 있는 것을 특징으로 하는 모터-콤프레서 결합체.
3. 제2항에 있어서, 상기 진동흡수수단은 적어도 하나의 탄성 패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터-콤프레서 결합체.
4. 제1항에 있어서, 상기 적어도 2개의 전기 전도 경로들중 하나는 전기전도성의 상기 액체수용덮개 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터-콤프레서 결합체.
5. 제1항에 있어서, 상기 적어도 2개의 전기 전도 경로들중 적어도 하나는 상기 액체수용덮개를 통과하여 지나가는 경로이고, 상기 액체수용덮개와 전기적으로 절연된 것을 특징으로 하는 모터-콤프레서 결합체.
6. 제1항에 있어서, 상기 적어도 2개의 전기 전도 경로들은 적어도 3개의 전기 전도 경로이고;

   상기 적어도 3개의 전기 전도 경로의 첫번째것은 상기 전기 모터의 런 터미널에 연결되고, 상기 적어도 3개의 전기 전도 경로의 두번째것은 상기 전기 모터의 시동 터미널에 연결되고, 상기 적어도 3개의 전기 전도 경로의 세번째것은 상기 전기 모터의 공통 터미널에 연결되는 것을 특징으로 하는 모터-콤프레서 결합체.
7. 제1항에 있어서, 상기 결합체는 비교적 작은 양압(陽壓)의 상기 냉각액을 포함하고, 상기 냉각액은 상기 적어도 하나의 입력유로와 상기 적어도 하나의 출력유로에 적용되는 제거가능한 밀폐수단에 의해 오염이 방지되는 것을 특징으로 하는 모터-콤프레서 결합체.
8. 제1항에 있어서, 상기 입력유로는 상기 전기 모터의 적어도 한 부분을 포함하고, 상기 전기 모터는 상기 냉각액에 의해 냉각되는 것을 특징으로 하는 모터-콤프레서 결합체.
9. 제1항에 있어서, 상기 교류 전기 유도 모터는 3상 전기 유도 모터인 것을 특징으로 하는 모터-콤프레서 결합체.
10. 제1항에 있어서, 상기 결합체는 상기 공기 조화시스템에 냉각액을 충전하기 위한 상기 액체수용덮개를 통해 흐르는 외부액체 연결부를 추가로 갖는 것을 특징으로 하는 모터-콤프레서 결합체.
11. 제10항에 있어서, 상기 외부액체 연결부는 금속으로 제작되고 기계적으로 폐쇄적으로 형성되고, 용융금속을 사용해 밀폐된 것을 특징으로 하는 모터-콤프레서 결합체.
12. (a)콤프레서를 위한 적어도 하나의 내부공간을 제공하는 첫번째 부분과, 첫번째 열교환기의 핫사이드을 위한 적어도 하나의 액체통로로서 형성되는 두번째 부분과, 적어도 하나의 팽창밸브를 위한 적어도 하나의 내부공간을 제공하는 세번째 부분과, 두번째 열교환기의 콜드 사이드를 위한 적어도 하나의 액체통로로서 형성되는 네번째 부분 및 전기 모터를 넣기위한 적어도 하나의 내부공간을 제공하는 다섯번째 부분을 갖고, 상기 첫번째 부분은 상기 두번째 부분과 유로 연결을 포함하고, 상기 두번째 부분은 상기 세번째 부분과 유로 연결을 포함하고, 상기 세번째 부분은 상기 네번째 부분과 유로 연결을 포함하고, 상기 네번째 부분은 상기 다섯번째 부분과 유로 연결을 포함하는 것을 특징으로 하는, 닫힌 액체수용덮개와;

    (b)상기 닫힌 액체수용덮개의 상기 다섯번째 부분 내에 배치되고, 적어도 하나의 연동부와 적어도 하나의 전기적 와인딩을 갖는 교류 전기 모터와;

    (c)상기 액체수용덮개의 상기 첫번째부분에 적어도 일부분으로서 형성되거나 그 내부에 포함되는 콤프레서 고정부와;

    (d)상기 전기 모터의 적어도 상기 하나의 연동부에 연결되고, 상기 전기 모터의 적어도 상기 하나의 연동부에 의해 움직이고, 상기 액체수용덮개 내에 배치된 액체를 펌프질과 압축의 적어도 하나를 하기 위해 콤프레서 고정부와 협력하는 콤프레서 가동부와;

    (e)상기 액체수용덮개의 상기 세번째부분에 적어도 일부분으로서 형성되거나 그 내부에 포함되는 적어도 하나의 팽창밸브와;

    (f)전류를 상기 액체수용덮개를 통과하여 상기 전기모터의 상기 적어도 하나의 전기적 와인딩으로 나르는 적어도 2개의 전기전도 경로와;

    (g)배터리나 차량 등의 내부에 설치된 발전기에서 DC전력을 받고, AC전력을 생산하며, 상기 AC전력을 상기 적어도 2개의 전기 전도 경로로 공급하는 인버터와;

    (h)상기 전기 모터에 적용된 전압을 제어하고, 운전자와 온도 제어수단중 적어도 하나에 의해 조절되는 적어도 하나의 전기적 스위치와;

    (i)상기 첫번째 열교환기의 상기 핫사이드를 냉각하기 위한 상기 액체수용덮개 외부의 수단과;

    (j)차량내의 적어도 한 공간에서 상기 두번째 열교환기의 상기 콜드사이드까지 열전달을 위한, 차량의 내부 그러나 상기 액체수용덮개의 외부에 설치된 수단과;

    (k)상기 액체수용덮개 내에 배치된 냉각액의 충전부로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 내연기관과 적어도 80A(Ampere)에서 최대 160A까지 생산하는 전기 발전기를 가진 차량용 공기조화시스템.
13. 제12항에 있어서, 열이 상기 전기 모터로부터 제거되도록, 상기 수용덮개의 상기 네번째부분에서 상기 수용덮개의 상기 첫번째부분까지의 상기 유로 연결은 상기 수용덮개의 다섯번째 부분의 적어도 일부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화시스템.
14. 제12항에 있어서, 상기 인버터는 실질적으로 고정된 주파수를 생산하는 것을 특징으로 하는 공기조화시스템.
15. 제12항에 있어서, 상기 인버터는 120볼트의 출력 AC전력을 생산하는 것을 특징으로 하는 공기조화시스템.
16. 제12항에 있어서, 상기 인버터는 변압기가 필요없는 전압의 출력 AC전력을 생산하고, 상기 전기적 모터는 상기 전압에 적합화된 것을 특징으로 하는 공기조화시스템.
17. 제12항에 있어서, 열이 상기 인버터로부터 제거되도록 상기 인버터는 상기 액체수용덮개와 열적 접촉을 이룬 것을 특징으로 하는 공기조화시스템.
18. 제12항에 있어서, 상기 교류 전기 모터는 유도 모터인 것을 특징으로 하는 공기조화시스템.
19. 제18항에 있어서, 상기 유도 모터는 스필트페이스(spilt phase) 축전기 시동 유도 모터인 것을 특징으로 하는 공기조화시스템.
20. 제19항에 있어서, 상기 적어도 2개의 전기 전도 경로들이 적어도 3개의 전기 전도 경로이고, 상기 축전기 시동 유도 모터의 축전기는 상기 액체수용덮개의 외부에 위치되고, 상기 축전기는 상기 전기 전도 경로들중 적어도 하나에 의해 상기 전기 모터와 연결된 것을 특징으로 하는 공기조화시스템.
21. 제12항에 있어서, 상기 적어도 2개의 전기 전도 경로들이 적어도 3개의 전기 전도 경로이고, 상기 인버터는 3상 인버터이고, 상기 교류 전기 모터는 3상 유도 모터인 것을 특징으로 하는 공기조화시스템.
22. 제12항에 있어서, 상기 첫번째 열교환기의 상기 핫사이드를 냉각하기 위한, 상기 액체수용덮개의 외부에 설치된 수단이, 차량등에 배치된 모터의 라디에이터를 냉각하는 냉각팬에 의해 움직이는 공기흐름인 것을 특징으로 하는 공기조화시스템.
23. 제12항에 있어서, 차량내의 적어도 한 공간에서 상기 두번째 열교환기의 상기 콜드사이드까지 열전달을 위한, 차량의 내부 그러나 상기 액체수용덮개의 외부에 설치된 수단이 팬에 의해 움직이는 공기흐름을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화시스템.
24. 제12항에 있어서, 상기 팽창밸브는 병렬로 배치된 다수의 모세관을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화시스템.
25. (a)(I)밀봉가능한 압력덮개와;

    (II)상기 밀봉가능한 압력덮개 내에 배치된 AC 전기 유도 모터와;

    (III)상기 AC 전기 유도 모터에의해 구동되도록 상기 AC 전기 유도 모터의 연동부에 연결되는 가동부를 가지는 콤프레서와;

    (IV)축 구동식 공기조화시스템 등의 핫코일의 액체유로에 밀봉가능하게 연결된 액체유출구와;

    (V)축 구동식 공기조화시스템 등의 콜드코일의 액체유로에 밀봉가능하게 연결된 액체유입구와;

    (VI)전류를 상기 밀봉가능한 압력덮개를 통과하여 상기 전기 모터로 전달하기 위한 적어도 2개의 밀봉가능한 전기 전도 경로들로 구성되는, 모터-콤프레서 결합체와:

    (b)(I)배터리와 차량 등의 발전기중 적어도 하나로부터 DC전력을 받는 연결가능한 한쌍의 입력터미널과;

    (II)상기 AC 유도 모터에 AC 전력이 공급되는 상기 모터-콤프레서 결합체의 상기 적어도 2개의 전기 전도 경로들에 연결을 위한 적어도 2개의 출력 터미널들로 구성되는, 인버터와:

    (c)밀봉된 공기조화시스템에의 전력을 제어하는 자동차 등의 공기조화기 제어 신호에 의해 동작가능한 스위치로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 내연기관과 축 구동식 공기 조화시스템을 밀봉된 공기조화시스템과 함께 갖는 차량을 재구성하기 위한 장치.
26. 제25항에 있어서, 상기 결합체는 비교적 작은 양압에서 상기 냉각액을 함유하고, 상기 냉각액은 상기 적어도 하나의 입력과 상기 적어도 하나의 출력에 적용되는 제거가능한 밀봉수단에 의해 오염이 방지되는 것을 특징으로 하는 차량을 재구성하기 위한 장치.