KR200482323Y1 - 보조 발전기를 이용한 차량용 냉방시스템 - Google Patents

Abstract

압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기를 구성하는 한편, 외부 전원을 받아 상기 압축기를 구동시키기 위한 전동기를 구성하며, 상기 압축기의 회전축에는 상기 전동기 또는 차량의 엔진과 연결을 제어하기 위한 양방향 클러치가 설치된 보조 발전을 이용한 차량용 냉방시스템에 관한 것으로서, 구체적으로는 상기 압축기, 양방향 클러치 및 전동기를 엔진이 설치된 차량의 엔진실로부터 분리하고, 상기 엔진실로부터 근접한 차량의 수납 공간에 상기 분리된 압축기, 양방향 클러치 및 전동기를 고정 설치하며, 상기 엔진과 양방향 클러치 사이에는 상호 동력을 연결하기 위한 연결수단을 구비함에 따라, 제한된 엔진실 내에 압축기와 전동기의 설치를 위한 기술적 부담을 줄이고, 작업성 향상 및 유지 보수의 편리성이 더욱 향상되는 보조 발전을 이용한 차량용 냉방시스템을 제공하게 된다.

Description

보조 발전기를 이용한 차량용 냉방시스템{Automotive air-conditioning system using an auxiliary generator}

본 고안은 엔진이 정지한 상태에서도 전동기를 이용하여 냉방을 가동할 수 있는 보조 발전을 이용한 차량용 냉방시스템에 관한 것이다.

일반적으로 차량에 설치되는 에어컨 시스템은 다른 에어컨 시스템과 마찬가지로 크게 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기로 구성되고, 이 중 압축기는 엔진의 동력을 이용하여 구동된다. 따라서 종래 차량의 에어컨 시스템은 엔진이 구동되는 동안에만 가동이 가능하였지만, 최근에는 차량의 엔진을 정지한 상태에서도 전동기를 구동시켜 에어컨 시스템을 가동할 수 있는 기술이 제공되어 있다.

상기 기술을 살펴보면 대한민국 특허 제0816779호에 기재된 바와 같이 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기가 구성된 차량용 냉방시스템에 있어서, 상기 압축기와 응축기 사이의 순환측 배관에 연결하여 분기시킨 순환측 분기배관과, 상기 증발기와 압축기 사이의 복귀측 배관에 연결하여 분기시킨 복귀측 분기배관과, 상기 순환측 및 복귀측 분기배관에 연결되어 냉매가스를 고압으로 압축시키는 보조 압축기와, 상기 보조 압축기를 구동하기 위한 교류 전동 모터와, 상기 교류 전동 모터에 교류전압을 공급하기 위해 차량의 외부 교류 전원에 접속하기 위한 교류 전원 접속부와, 상기 순환측 배관과 분기배관의 연결부분에 설치되어 냉매의 흐름을 선택적으로 제어하는 순환측 3웨이 밸브와, 상기 복귀측 배관과 분기배관의 연결부분에 설치되어 냉매의 흐름을 선택적으로 제어하는 복귀측 3웨이 밸브를 포함한 기술이 제공되어 있다. 즉, 상기 기술은 엔진이 정지시 냉방시스템을 가동시키기 위한 별도의 보조 압축기와 교류 전동 모터를 구비하는 한편, 엔진을 구동할 때와 교류 전동 모터를 구동 할 때 서로 냉매가 서로 다른 경로로 순환하도록 한 것이 특징이다.

이어, 대한민국 등록실용신안 제0457782호 및 특허 제1039289호에는 보조 압축기 없이 기존의 단일 압축기를 이용하는 단일 순환 구조로 이루어지면서 엔진이나 압축기의 회전축에 설치되는 클러치를 이용하여 엔진이 정지할 때는 전동기와 연결되도록 하여 냉방시스템을 가동할 수 있는 기술이 제공되어 있다.

이와 같이 전자와 후자의 두 기술을 비교해보면 상기 전자의 기술에 비하여 후자의 기술이 설치 규모나 운용방식에 있어서 매우 간편해진 것은 분명하나, 여전히 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 전동기와 클러치의 설치가 필요하기 때문에 기존의 엔진실 내에 모든 구성을 설치하기가 어려워지는 단점이 있다. 특히, 최근 자동차의 엔진은 안전성과 효율을 높이기 위해서 기존의 규모보다 더 커지고 있는데, 이와 같이 엔진의 규모가 커질 경우 기존 자동차의 엔진실 내부에 전동기나 클러치의 설치는 더욱 어려워지게 된다.

본 고안은 엔진실로부터 압축기와 전동기를 분리하여 다른 공간으로 안전하게 이격 설치하는 보조 발전을 이용한 차량용 냉방시스템을 제공하려는 것이다.

본 고안은 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기를 구성하는 한편, 외부 전원을 받아 상기 압축기를 구동시키기 위한 전동기를 구성하며, 상기 압축기의 회전축에는 상기 전동기 또는 차량의 엔진과 연결을 제어하기 위한 양방향 클러치가 설치된 보조 발전을 이용한 차량용 냉방시스템에 있어서, 상기 압축기, 양방향 클러치 및 전동기를 엔진이 설치된 차량의 엔진실로부터 분리하고, 상기 엔진실로부터 근접한 차량의 수납 공간에 상기 분리된 압축기, 양방향 클러치 및 전동기를 고정 설치하며, 상기 엔진과 양방향 클러치 사이에는 상호 동력을 연결하기 위한 연결수단을 구비한다.

상기 양방향 클러치는 상기 압축기에 결합되는 회전축; 상기 회전축 상에 결합되고, 전후로 휘어지는 판 스프링; 상기 판 스프링의 전후에 결합되고, 자성을 띠는 제1,2 회전 디스크; 상기 제1 회전 디스크 측에 위치하고, 상기 압축기에 고정되는 제1 전자석; 상기 제1 회전 디스크와 제1 전자석 사이에 위치하고, 상기 회전축 상에 제1 베어링을 통해 설치되며, 상기 제1 전자석을 커버하는 외측 테두리면에는 제1 벨트 홈이 형성된 제1 풀리; 상기 제2 회전 디스크 측에 위치하고, 상기 회전축 상에 제2 베어링을 통해 설치되는 고정 디스크; 상기 제2 회전 디스크 측에 위치하고, 상기 고정 디스크에 결합되는 제2 전자석; 및 상기 제2 회전 디스크와 제2 전자석 사이에 위치하고, 상기 회전축 상에 제3 베어링을 통해 설치되며, 상기 제2 전자석을 커버하는 외측 테두리면에는 제2 벨트 홈이 형성된 제2 풀리;를 포함하여 이루어진다.

상기 수납 공간에 설치된 압축기, 양방향 클러치 및 전동기를 커버하기 위한 케이스;를 포함하여 구성된다.

상기 케이스 하부에 설치되고, 상기 압축기, 양방향 클러치 및 전동기로 전달되는 충격을 완충하기 위한 방진고무를 포함하여 구성된다.

본 고안의 보조 발전을 이용한 차량용 냉방시스템에 의하면 기존의 엔진실로부터 압축기와 전동기를 분리하여 다른 공간으로 안전하게 이격 설치함으로써, 제한된 엔진실 내에 압축기와 전동기의 설치를 위한 기술적 부담을 줄이고, 작업성 향상 및 유지 보수의 편리성이 더욱 향상되는 효과가 있다.

도 1 및 도 2는 종래 엔진실 및 엔진실 내의 엔진 압축기 전동기의 배치 구조를 도시한 설명도.
도 3은 본 고안이 적용된 보조 발전을 이용한 차량용 냉방시스템이 적용된 압축기와 전동기의 설치 구조를 도시한 예시도.
도 4는 본 고안이 적용된 보조 발전을 이용한 차량용 냉방시스템의 엔진과 클러치 사이의 연결수단을 도시한 예시도.
도 5 및 도 6은 본 고안이 적용된 보조 발전을 이용한 차량용 냉방시스템의 클러치의 구성을 도시한 예시도.

본 고안의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거하여 구체적으로 살펴본다.

본 고안의 보조 발전을 이용한 차량용 냉방시스템에 의하면 도 3 내지 도 7에 도시된 바와 같이 상기 압축기(100), 양방향 클러치(400) 및 전동기(200)를 엔진(300)이 설치된 차량의 엔진실(1)로부터 분리하고, 상기 엔진실로부터 근접한 차량의 수납 공간(2)에 상기 분리된 압축기, 양방향 클러치 및 전동기를 고정 설치하며, 상기 엔진과 양방향 클러치(400) 사이에는 상호 동력을 연결하기 위한 연결수단(500)을 구비하여 이루어진다.

따라서 이와 같은 냉방시스템은 승용차 보다는 버스와 같이 별도의 수납 공간(1)을 갖추고 있거나, 갖출 수 있는 승합차량 또는 특수차량에 적용하는 것이 바람직하다.

한편, 본 고안의 냉방시스템은 기본적으로 압축기(100), 응축기, 팽창밸브 및 증발기를 포함하여 구성되는 것이지만 상기 응축기, 팽창밸브 및 증발기는 도면과 설명에서 생략한다. 또한, 본 고안과 같이 외부 전원을 연결하여 압축기를 가동할 수 있도록 한 기술의 배경에 대해서는 앞서 설명된 대한민국 등록실용신안 제0457782호 및 특허 제1039289호에 기재되어 있으므로 그 전반적인 설명은 생략한다.

본 고안은 상기 압축기(100), 양방향 클러치(400) 및 전동기(200)를 엔진(300)이 설치된 차량의 엔진실(1)로부터 분리하고, 상기 엔진실(1)로부터 근접한 차량의 후방 수납 공간(2)에 상기 분리된 압축기(100), 양방향 클러치(400) 및 전동기(200)를 고정 설치하는 한편, 상기 엔진(300)과 양방향 클러치(400) 사이에는 상호 동력을 연결하기 위한 연결수단(500)을 구비한다.

상기 연결수단(500)은 동력의 손실 없이 효율적인 전달이 이루어져야 하는데, 그 구체적인 실시 예로서 도 4에 도시된 바와 같이 엔진(300)과 벨트로 연결하는 풀리와 상기 양방향 클러치와 벨트로 연결하는 풀리가 서로 직각이 되도록 축 설치한 후 상기 각 풀리의 단부에 베벨 기어를 형성하여 서로 맞물려 구동하도록 한다. 이와 같은 연결수단은 엔진실(1)에 설치하거나 수납 공간(2)에 선택적으로 설치할 수 있다.

상기 수납 공간(1)에는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 압축기(100), 양방향 클러치(400) 및 전동기(200)를 커버하기 위한 케이스(600)를 포함하여 구성된다. 상기 케이스(600)는 수납 공간(1) 내에 다른 물품을 수납할 수 있도록 하기 위해서 상기 압축기(100), 양방향 클러치(400) 및 전동기(200)를 수납 공간(2) 내에 은폐시키기 위한 것이다.

이때, 상기 케이스(600)는 실시 예로서 하부에 상기 압축기, 양방향 클러치 및 전동기로 전달되는 충격을 완충하기 위한 방진고무(610)가 설치된다.

상기 전동기(200)는 실시 예로서 도 7에 도시된 바와 같이 220v의 단상 교류 전원을 220v의 3상 교류 전원으로 변환하기 위한 변환기(210)가 설치된다. 즉, 본 고안은 상기 변환기(210)를 설치함으로써, 가정이나 상가에 설치되는 220v의 단상 교류 전원을 상기 변환기(210)를 이용하여 냉방시스템을 가동할 수 있도록 한다.

이때, 상기 전동기는 도 3에 도시된 바와 같이 원거리에 있는 외부 전원을 연결할 수 있도록 릴선을 포함할 수 있다.

상기 양방향 클러치(400)는 실시 예로서 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 상기 압축기에 결합되는 회전축(410), 상기 회전축 상에 결합되면서 전후로 휘어지는 판 스프링(420), 상기 판 스프링의 전후에 결합되면서 자성을 띠는 제1,2 회전 디스크(430a, 430b), 상기 제1 회전 디스크 측에 위치하면서 상기 압축기에 고정되는 제1 전자석(440), 상기 제1 회전 디스크와 제1 전자석 사이의 회전축 상에 설치되면서 상기 제1 전자석을 커버하는 외측 테두리면에 벨트 홈이 형성된 제1 풀리(450), 상기 제2 회전 디스크 측에 위치하여 상기 회전축 상에 설치되는 고정 디스크(460), 상기 제2 회전 디스크 측에 위치하면서 상기 고정 디스크에 결합되는 제2 전자석(470) 및 상기 제2 회전 디스크와 제2 전자석 사이의 회전축 상에 설치되면서 상기 제2 전자석을 커버하는 외측 테두리면에는 벨트 홈이 형성된 제2 풀리(480)를 포함하여 이루어진다.

상기 회전축(410)은 압축기(100)에 축 결합한다.

상기 판 스프링(420)은 상기 회전축 상의 중심에 결합되는 것으로서, 전후로 휘어지도록 일정한 탄성계수를 갖는 판 형태로 형성된다. 따라서 상기 판 스프링(420)은 상기 제1,2 전자석(440, 470) 사이의 중간에 위치하면서 상기 제1,2 전자석(140, 170) 중 어느 하나가 자성을 띠면 그와 마주하는 제1,2 회전 디스크(430a, 430b) 중 어느 하나가 인력(引力)에 의해 끌리면서 휘어지는 것이다.

상기 제1,2 회전 디스크(430a, 430b)는 상기 판 스프링(420)의 전후에 결합되고, 자성을 띠는 금속재질로 형성된다. 상기 제1,2 회전 디스크(430a, 430b)는 상기 판 스프링(420)이 중앙에서 균형을 잡을 수 있도록 동일한 형태와 질량으로 형성되어야 한다.

상기 제1 전자석(440)은 상기 제1 회전 디스크(430a) 측에 위치하고, 상기 압축기(100)에 고정된다. 상기 제1 전자석(440)에는 전원을 공급하기 위한 선이 연결되어야 하므로 회전하지 않도록 해야 하는데, 이를 위해서 상기 압축기(100)에 고정하는 것이다. 상기 제1 전자석(440)은 제1 회전 디스크(430a)에 강한 자력을 미칠 수 있도록 근접하여 설치되어야 한다.

상기 제1 풀리(450)는 상기 회전축(410) 상에 베어링을 통해 연결 설치된다. 따라서 상기 제1 풀리(150)는 예를 들어 엔진(300)측 풀리와 벨트로 연결된 상태에서 엔진(300)이 정지하고 전동기(200)가 구동할 경우 회전축(410)에 구속되지 않고 정지된 상태를 유지할 수 있다.

상기 고정 디스크(460)는 상기 회전축(410) 상에 베어링을 통해 연결 설치된다. 즉, 상기 고정 디스크(460)는 상기 제2 전자석(470)을 결합하면서 상기 제2 전자석(470)에 전원을 공급하기 위한 선이 연결되어야 하므로 회전하지 않도록 해야 하는데, 이를 위해 상기 회전축(410) 상에 상기베어링을 통해 설치하는 것이다. 따라서 상기 회전축(110)이 회전하더라도 상기 베어링에 의해 고정 디스크(460)가 구속되지 않기 때문에 정지된 상태를 유지할 수 있다.

상기 제2 전자석(470)은 상기 제2 회전 디스크(430b) 측에 위치하고, 고정 디스크(460)에 고정된다. 상기 제2 전자석(170)에는 전원을 공급하기 위한 선이 연결되어야 하므로 회전하지 않도록 해야 하는데, 이를 위해서 상기 고정 디스크(160)에 고정하는 것이다. 상기 제2 전자석(470)은 제2 회전 디스크(130b)에 강한 자력을 미칠 수 있도록 근접하여 설치되어야 한다.

상기 제2 풀리(480)는 상기 제2 회전 디스크(430b)와 제2 전자석(470) 사이에 위치하고, 상기 회전축(410) 상에 베어링을 통해 연결 설치된다. 즉, 상기 제2 풀리(480)는 상기 베어링을 통해 회전축(410) 상에 설치되어 있으므로, 상기 제2 풀리(480)가 예를 들어 전동기(200)측 풀리와 벨트로 연결된 상태에서 전동기(200)가 정지하고 엔진(300)이 구동할 경우 회전축(410)에 구속되지 않고 정지된 상태를 유지할 수 있다.

상기 제2 풀리(480)는 제2 회전 디스크(430b)와 제2 전자석(470) 사이에 위치하면서 상기 제2 회전 디스크(430b)와 제2 전자석(470) 사이에 일정간격 이격되어 있는데, 이때 상기 제2 전자석(470)에 자력이 발생하면 제2 회전 디스크(430b)가 제2 전자석(470) 방향으로 끌리면서 제2 회전 디스크(430b)와 밀착되는 것이다. 이와 같이 제2 회전 디스크(430b)가 밀착된 상태에서 예를 들어 벨트로 연결된 전동기(200)가 구동하면 제2 풀리(480)가 회전하면서 밀착된 제2 회전 디스크(430b)를 회전시키기 때문에 상기 회전축(410)과 연결된 압축기(100)를 가동시키는 것이다.

이와 같은 양방향 클러치(400)의 구성에 의하면 예를 들어 상기 차량의 엔진(300)이 구동되는 상태에서 냉방시스템을 가동시키면 상기 제1 전자석(440)에 전원이 인가되어 자력이 발생하고, 그로 인해 제1 회전 디스크(430a)가 제1 풀리(450)와 밀착되는데, 상기 제1 풀리(450)는 엔진(300)측 풀리와 벨트로 연결되어 있으므로 엔진(300)의 구동력에 의해 회전하면서 제1 회전 디스크(430a)와 판 스프링(420) 및 회전축(410)을 회전시켜 압축기(300)가 가동되도록 한다.

한편, 상기 차량이 장기 정차하여 엔진(300)을 정지한 상태에서 차량의 냉방시스템을 가동시키기 위해서는 먼저, 외부 전원을 연결하여 전동기(200)를 구동시킨다. 이와 같이 차량의 전동기(200)가 구동되는 상태에서 냉방시스템을 가동시키면 상기 제2 전자석(470)에 전원이 인가되어 자력이 발생하고, 그로 인해 제2 회전 디스크(430b)가 제2 풀리(480)와 밀착되는데, 상기 제2 풀리(480)는 전동기(200)측 풀리와 벨트로 연결되어 있으므로 전동기(200)의 동력에 의해 회전하면서 제2 회전 디스크(430b)와 판 스프링(420) 및 회전축(410)을 회전시켜 압축기(100)가 가동되도록 한다.

이와 같은 본 고안의 구성에 의하면 기존의 엔진실로부터 압축기와 전동기를 분리하여 다른 공간으로 안전하게 이격 설치함으로써, 제한된 엔진실 내에 압축기와 전동기의 설치를 위한 기술적 부담을 줄이고, 작업성 향상 및 유지 보수의 편리성이 더욱 향상된다.

1: 엔진실 2: 수납 공간
100: 압축기
200: 전동기 210: 변환기
300: 엔진
400: 양방향 클러치
410: 회전축 420: 판 스프링
430a, 430b: 제1,2 회전 디스크 440: 제1 전자석
450: 제1 풀리 460: 고정 디스크
470: 제2 전자석 480: 제2 풀리
500: 연결수단
600: 케이스 610: 방진고무

Claims (4)

1. 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기를 구성하는 한편, 외부 전원을 받아 상기 압축기를 구동시키기 위한 전동기를 구성하며, 상기 압축기의 회전축에는 상기 전동기 또는 차량의 엔진과 연결을 제어하기 위한 양방향 클러치가 설치된 보조 발전을 이용한 차량용 냉방시스템에 있어서,
   상기 압축기, 양방향 클러치 및 전동기를 엔진이 설치된 차량의 엔진실로부터 분리하고,
   상기 엔진실로부터 근접한 차량의 수납 공간에는 상기 압축기, 양방향 클러치 및 전동기를 커버하면서 상기 압축기, 양방향 클러치 및 전동기로 전달되는 충격을 완충하기 위한 방진고무가 하부에 설치된 케이스를 구성하며,
   상기 엔진실로부터 분리된 압축기, 양방향 클러치 및 전동기를 케이스에 고정 설치하되, 상기 양방향 클러치는 상기 압축기에 결합되는 회전축; 상기 회전축 상에 결합되고, 전후로 휘어지는 판 스프링; 상기 판 스프링의 전후에 결합되고, 자성을 띠는 제1,2 회전 디스크; 상기 제1 회전 디스크 측에 위치하고, 상기 압축기에 고정되는 제1 전자석; 상기 제1 회전 디스크와 제1 전자석 사이에 위치하고, 상기 회전축 상에 제1 베어링을 통해 설치되며, 상기 제1 전자석을 커버하는 외측 테두리면에는 제1 벨트 홈이 형성된 제1 풀리; 상기 제2 회전 디스크 측에 위치하고, 상기 회전축 상에 제2 베어링을 통해 설치되는 고정 디스크; 상기 제2 회전 디스크 측에 위치하고, 상기 고정 디스크에 결합되는 제2 전자석; 및 상기 제2 회전 디스크와 제2 전자석 사이에 위치하고, 상기 회전축 상에 제3 베어링을 통해 설치되며, 상기 제2 전자석을 커버하는 외측 테두리면에는 제2 벨트 홈이 형성된 제2 풀리;를 포함하고,
   상기 엔진과 양방향 클러치 사이에는 상호 동력을 연결하기 위한 연결수단을 구비하되, 상기 연결수단은 엔진과 벨트로 연결하는 풀리와 상기 양방향 클러치와 벨트로 연결하는 풀리가 서로 직각이 되도록 축 설치한 후 상기 각 풀리의 단부에 베벨 기어를 형성하여 서로 맞물려 구동하도록 형성한 것을 특징으로 하는 보조 발전을 이용한 차량용 냉방시스템.
   
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