KR20190106021A

KR20190106021A - 과급기

Info

Publication number: KR20190106021A
Application number: KR1020180026913A
Authority: KR
Inventors: 임차유
Original assignee: 한온시스템 주식회사
Priority date: 2018-03-07
Filing date: 2018-03-07
Publication date: 2019-09-18

Abstract

본 발명은 과급기에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 과급기 상에 냉각유체가 유통되는 냉각유로가 형성되게 함으로써 과급기 내로 공급되는 공기의 과열을 방지하여 궁극적으로는 과급기 내 베어링 손상 방지 및 모터 효율 향상을 도모하는 과급기를 제공함에 있다. 본 발명의 다른 목적은, 과급기 임펠러 상에 요철을 형성함으로써 공기 냉각 효율을 더욱 향상시키는 과급기를 제공함에 있다.

Description

과급기 {Charger}

본 발명은 과급기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 과급기 내로 공급되는 공기를 효과적으로 냉각함으로써 공기의 과열을 방지하여 베어링 손상 방지 및 모터 효율 향상을 도모하는 과급기에 관한 것이다.

자동차, 선박 등의 동력원으로 널리 사용되는 내연기관은, 휘발유, 경유 등과 같은 액상의 화석연료 및 공기를 공급받아 연료를 연소시킴으로써 동력을 생산한다. 연료의 원활한 연소를 위해 필요한 산소는 공급된 공기에 의해 제공된다. 내연기관으로의 공기 공급 과정을 간략히 설명하자면, 내연기관의 동작 과정 중 피스톤의 하강행정에서 발생되는 실린더 내 부압을 이용하여 공기를 빨아들임으로써 공기 공급이 이루어지게 된다. 그러나 밸브가 열려 있는 짧은 시간 안에 충분한 흡기가 이루어지기 어려워 충분한 출력을 얻을 수 없는 문제가 있다.

과급기란 바로 이러한 문제를 해소하도록 내연기관의 출력을 향상시키기 위해 공기를 압축하여 내연기관의 실린더에 밀어넣는 일종의 압축기이다. 과급기를 사용함으로써 내연기관에 충분한 공기가 공급될 수 있으며, 이에 따라 실효압축비 및 폭발압력이 올라가서 출력이 크게 향상될 수 있다. 과급기는 유입부로 기체를 유입받고, 임펠러의 회전에 의해 유입된 기체를 압축하여 배출하도록 이루어진다. 과급기의 대표적인 예시로서 일반적으로 터보 차저(turbo charger)라고 불리는 기계식 과급기의 경우, 임펠러 및 터빈이 축을 공유하도록 형성되며, 엔진에서 배출되는 배기가스가 터빈을 회전시킴으로써 이와 연결된 임펠러도 함께 회전되도록 이루어진다. 그런데 터보 차저는 기계식이기 때문에 주행 초기 등과 같이 엔진이 저속 운전 영역에서 작동할 경우 과급 상태까지 도달하는데 시간이 지연되는, 이른바 터보 랙(turbo lag) 현상이 발생하게 되는 문제점이 있다. 이를 해소하기 위해, 터보 랙을 저감하면서 주행 초기의 응답성을 향상하는 슈퍼 차저(super charger)를 채용한 2단 과급 시스템이 적용되고 있으며, 이러한 예시가 한국특허공개 제2012-0006239호("차량용 복합 과급 시스템 및 그 제어 방법", 2012.01.18) 등에 개시되고 있다. 슈퍼 차저 역시 임펠러의 회전에 의해 유입된 기체를 압축하여 배출한다는 점에서는 터보 차저와 마찬가지이나, 터보 차저는 (배기가스에 의해 회전하는) 터빈에 의해 임펠러의 회전이 이루어지는 것과는 달리 슈퍼 차저는 전기 모터에 의해 임펠러의 회전이 이루어진다.

한편 최근, 촉매나 매연저감장치(Diesel Particulate Filter, DPF)를 지나면서 정화된 저압의 배기가스를 재순환시키는 LP EGR(Low Pressure Exhaust Gas Recycling) 기술이 많은 차량에 도입되고 있다. LP EGR 기술을 적용하면 질소산화물(NOx)의 배출이 비약적으로 저감된다는 장점이 있어 그 적용 범위는 갈수록 확장되는 실정이다. 이처럼 LP EGR 기술을 적용할 경우에는 과급기로 유입되는 공기에 배기가스가 혼합되게 된다. 그런데 배기가스 자체가 (비록 촉매 등을 지나면서 어느 정도 냉각되었다 하더라도) 외기에 비해 상당히 고온인 데다가 과급기 내에서 압축되면서 더욱 온도가 상승하므로, 과급기 내 온도가 기존에 비해 훨씬 더 상승하게 된다.

임펠러 등과 같은 부품은 상대적으로 강성이 높은 재질이기 때문에 작동 환경이 변화하여도 어느 정도 견딜 수 있지만, 임펠러 축을 지지하는 베어링 등과 같은 부품의 경우 이처럼 작동 온도가 급격히 증가함에 따라 손상이 발생될 위험성이 매우 커진다. 뿐만 아니라 특히 전동식인 슈퍼 차저에 있어서, 과열된 기체가 베어링 주변을 지나 모터실로 유입될 경우 로터에서의 자기장 전달 손실이 발생하여 결과적으로 모터 효율이 저하될 위험성 또한 있다.

1. 한국특허공개 제2012-0006239호("차량용 복합 과급 시스템 및 그 제어 방법", 2012.01.18)

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 과급기 상에 냉각유체가 유통되는 냉각유로가 형성되게 함으로써 과급기 내로 공급되는 공기의 과열을 방지하여 궁극적으로는 과급기 내 베어링 손상 방지 및 모터 효율 향상을 도모하는 과급기를 제공함에 있다. 본 발명의 다른 목적은, 과급기 임펠러 상에 요철을 형성함으로써 공기 냉각 효율을 더욱 향상시키는 과급기를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 과급기(100)는, 회전축(131)에 의해 회전하며, 기체를 흡입 및 압축하여 토출하는 임펠러(110); 상기 임펠러(110)가 수납되는 임펠러실(120); 상기 회전축(131)을 지지하며, 상기 임펠러(110)와 인접하게 배치되는 전방 베어링(151); 및 상기 임펠러(110)와 상기 전방 베어링(151)에 인접하게 배치되고, 냉각유체가 유통하는 냉각유로(160); 를 포함할 수 있다. 이 때 상기 임펠러(110)는, 코어(111) 및 복수 개의 블레이드(112)를 포함할 수 있으며, 또한 상기 임펠러실(120)은, 기체흡입구(121a), 기체토출구(121b) 및 기체유통로(121c)를 포함하는 임펠러실 전방부재(121); 및 임펠러실 후방부재(122)를 포함하며, 상기 임펠러(110)를 수용 및 지지하는 임펠러실(120)을 포함할 수 있다. 또한 상기 전방 베어링(151)은, 상기 임펠러실 후방부재(122)에 지지되어 상기 회전축(131) 전단 측면을 지지할 수 있으며, 또한 상기 냉각유로(160)는, 상기 임펠러실 후방부재(122) 내의 공동(空洞) 형태로 형성될 수 있다. 더불어 여기서, 냉각유체는 냉각수일 수 있다.

이 때 상기 과급기(100)는, 상기 임펠러(110)가 회전함에 따라, 상기 코어(111)와 동축상에 형성되는 상기 기체흡입구(121a)를 통해 기체가 흡입되고, 흡입된 기체가 상기 블레이드(112)를 따라 상기 기체유통로(121c)로 흘러가면서 압축되며, 압축된 기체가 상기 기체토출구(121b)에 모여서 외부로 토출되도록 이루어질 수 있다.

또한 상기 과급기(100)는, 상기 블레이드(112) 후면에 형성되는 임펠러 요철부(165a) 및 상기 임펠러실 후방부재(122) 전면에 형성되되 상기 임펠러 요철부(165a)의 형상 및 위치에 상응하는 형상 및 위치로 형성되는 임펠러실 요철부(165b)를 포함하는 경로연장부(165); 를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

이 때 상기 경로연장부(165)는, 단면이 삼각형, 사각형, 물결형 중 선택되는 적어도 하나로 이루어질 수 있다.

또한 이 때 상기 상기 냉각유로(160)는, 상기 경로연장부(165)에 대응되는 위치에 배치될 수 있다.

또한 상기 과급기(100)는, 전동식 과급기인 슈퍼 차저로서, 상기 회전축(131)을 통해 상기 임펠러(110) 후단에 연결되어 상기 임펠러(110)를 회전시키는 모터(130); 모터실 전방부재(141) 및 모터실 후방부재(142)를 포함하며, 상기 임펠러실(120) 후단에 연결되며 상기 모터(130)를 수용 및 지지하는 모터실(140); 을 더 포함하여 이루어질 수 있다.

이 때 상기 과급기(100)는, 상기 모터실 전방부재(141) 내의 공동(空洞) 형태로 형성되며 내부에 냉각유체가 수용되는 메인워터자켓(141a)을 더 포함하여 이루어질 수 있다.

또한 이 때 상기 과급기(100)는, 상기 냉각유로(160) 및 상기 메인워터자켓(141a)가 연통되어, 냉각유체가 상기 냉각유로(160) 및 상기 메인워터자켓(141a)을 순환하며 유통되도록 이루어질 수 있다.

또한 상기 과급기(100)는, 상기 모터실 후방부재(142) 내의 공동(空洞) 형태로 형성되며 내부에 냉각유체가 수용되는 서브워터자켓(142a)을 더 포함하여 이루어질 수 있다.

본 발명에 의하면, 과급기 임펠러 축을 받치는 베어링 중 임펠러 쪽에 배치되는 베어링 주변에 냉각유로가 형성되게 함으로써, 과급기 내로 공급되는 공기에 의해 베어링 주변이 과열되는 문제를 효과적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.

특히 배기가스 재순환 기술(Exhaust Gas Recycling, EGR)이 적용된 차량 시스템에 있어서, 과급기에 유입되는 외기에 상대적으로 고온인 배기가스가 혼합됨으로써 과급기의 작동 환경 온도가 과도하게 상승함으로써 베어링 손상이 발생하였던 문제를 해결하여, 결과적으로 베어링 및 이를 포함하는 과급기의 내구성을 향상시키는 효과가 있다.

한편 이처럼 과열된 기체가 베어링 주변을 지나 모터실로 유입될 경우, 로터에서의 자기장 전달 손실이 발생하여 결과적으로 모터 효율이 저하될 위험성이 있었다. 그러나 본 발명에 의하면 냉각유체를 이용하여 베어링 주변을 효과적으로 냉각해 줌으로써 모터실로 유입되는 기체의 온도를 훨씬 낮출 수 있어, 상술한 바와 같은 모터 효율 저하 위험성을 효과적으로 배제할 수 있는 큰 효과가 있다.

부가적으로 본 발명에 의하면, 과급기 임펠러 상에 요철을 형성하여 줌으로써 베어링 주변을 지나는 공기 냉각 효율을 향상함으로써, 상술한 바와 같은 여러 효과들을 더욱 향상하는 효과가 있다.

도 1은 슈퍼 차저 형태로 된 종래의 과급기의 단면도.
도 2는 본 발명의 과급기의 단면도.
도 3은 본 발명의 과급기에서의 공기 흐름.
도 4는 본 발명의 과급기의 경로연장부 확대도.
도 5는 본 발명의 과급기의 경로연장부 상면도.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 과급기를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

기본 실시예

도 1은 슈퍼 차저 형태로 된 종래의 과급기의 단면도를 도시하고 있으며, 도2는 본 발명의 과급기의 단면도를 도시하고 있다. 본 발명의 과급기(100, 도 2 참조)는, 종래의 과급기와 마찬가지로 임펠러(110)를 회전시켜 공기를 흡입 및 압축하여 토출하도록 이루어지되, 종래의 과급기(100', 도 1 참조)와는 달리 전방 베어링(151) 부근에 냉각유체가 유통되는 냉각유로(160)를 포함함으로써 전방 베어링(151) 쪽으로 흘러가는 공기를 효과적으로 냉각해 준다. 본 발명의 과급기(100)는 물론 슈퍼 차저 형태로 한정되는 것은 아니며, 임펠러와 터빈이 연결되어 이루어지는 기계식 과급기에도 적용이 가능함은 물론이다. 이하에서는, 먼저 도 2를 참조하여 슈퍼 차저 형태로 된 본 발명의 과급기(100)의 구성 및 작동을 전반적으로 설명한다.

도 2에 예시적으로 도시된 바와 같이 본 발명의 과급기(100)는, 기본적으로 임펠리(110) 및 임펠러실(120), 전방베어링(151), 냉각유로(160)를 포함하여 이루어진다. 각부에 대하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

상기 임펠러(110)는, 코어(111) 및 복수 개의 블레이드(112)를 포함하며, 회전축(131)에 의해 회전하여 기체를 흡입 및 압축하여 토출하는 역할을 한다. 상기 블레이드(112)들은 상기 코어(111) 주변에 방사상으로 연결되며, 상기 회전축(131)은 도시된 바와 같이 상기 임펠러(110)의 코어(111)에 삽입되어 연결될 수 있다. 상기 블레이드(112)의 형상에 의하여, 상기 임펠러(110)가 회전함에 따라 상기 코어(111) 전방의 기체가 상기 블레이드(112)를 타고 흘러가 상기 블레이드(112) 끝단으로 진행하는데, 이 과정에서 원심력에 의하여 기체의 유속이 상승함으로써 기체 압축이 일어날 수 있게 된다.

상기 임펠러실(120)은 상기 임펠러(110)를 수용 및 지지하는 일종의 케이스로서, 도시된 바와 같이 기체흡입구(121a), 기체토출구(121b) 및 기체유통로(121c)를 포함하는 임펠러실 전방부재(121) 및 임펠러실 후방부재(122)를 포함하여 이루어진다. 도 3은 본 발명의 과급기에서의 공기 흐름을 간략히 도시하고 있는데(편의상 도 3에서 상기 냉각유로(160)를 제외한 도면부호는 기재를 생략함), 도 3의 연한 색의 큰 화살표로 표시된 바와 같이, 상기 임펠러(110)가 회전함에 따라, 상기 코어(111)와 동축상에 형성되는 상기 기체흡입구(121a)를 통해 기체가 흡입되고, 흡입된 기체가 상기 블레이드(112)를 따라 상기 기체유통로(121c)로 흘러가면서 압축되며, 압축된 기체가 상기 기체토출구(121b)에 모여서 외부로 토출되게 된다.

상기 전방 베어링(151)은 상기 회전축(131) 전단 측면을 지지하는 역할을 하는 것으로, 상기 임펠러실 후방부재(122)에 지지된다. 상기 회전축(131)의 후단에도 물론 도 2에 도시된 바와 같이 후방 베어링(152)이 구비되어 상기 회전축(131)을 지지하게 된다.

이 때 도 2를 참조하면, 상기 기체유통로(121c) 영역에서 상기 블레이드(111) 후면은 상기 임펠러실 후방부재(122) 전면과 거의 밀착해 있으며, 이상적으로는 여기로 기체가 새어 들어가지 않아야 한다. 그러나 실제로 장치를 운용하는 과정에서, 상기 블레이드(111)가 원활하게 움직이기 위해서는 상기 블레이드(111) 후면 - 상기 임펠러실 후방부재(122) 전면 간에는 미세한 틈이 형성되어 있게 되며, 이 틈새로 기체 일부가 새어 들어갈 수 있다. 여기에서 도 3을 참조하면, 이렇게 새어 들어간 기체는 진한 색의 선 및 작은 화살표로 표시된 바와 같은 경로로 흘러가서, 상기 전방 베어링(151)을 지나서까지 진행하게 된다.

상기 과급기(100)가 상기 기체흡입구(121a)를 통해 단지 외부 공기만을 흡입하는 경우에는, 상기 블레이드(111) 끝단까지 진행하면서 압축된 공기의 온도가 어느 정도 상승하기는 하겠으나 상기 전방 베어링(151)에 손상을 줄 정도까지는 아니다. 그러나 앞서 설명한 바와 같이, 배기가스 재순환 기술(EGR)이 적용된 경우에는 상기 기체흡입구(121a)를 통해 흡입되는 기체는 외부 공기 및 정화된 배기가스의 혼합 기체이다. 배기가스가 촉매, DPF 등의 정화 장치를 지나면서 일부 온도가 낮아졌다 하더라도 외부 공기보다는 높은 온도이기 때문에, 이 혼합 기체의 온도 역시 외부 공기보다는 높은 온도가 된다. 즉 초기 상태에서부터 높은 온도를 가지는 혼합 기체가 압축되면서 더 온도가 상승하기 때문에, 이러한 고온의 기체가 도 3에서 진한 색의 선 및 작은 화살표로 표시된 바와 같은 경로로 흘러가 상기 전방 베어링(151)을 손상시키게 될 위험성이 있다.

본 발명에서는 이러한 문제를 해소하기 위하여, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 전방 베어링(151) 쪽으로 새어 들어가는 고온의 기체가 지나는 경로 주변에 상기 냉각유로(160)를 구비시킨다. 상기 냉각유로(160)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 임펠러실 후방부재(122) 내의 공동(空洞) 형태로 형성되되 상기 전방 베어링(151)에 근접하게 배치되며, 내부에 냉각유체가 유통되도록 이루어진다. 도 3에서 A로 표시된 부분에서 보이는 바와 같이, 고온의 기체는 상기 냉각유로(160)가 배치된 부분을 반드시 지난 후에야 상기 전방 베어링(151)에 도달하게 된다. 따라서 상기 블레이드(111) 끝단에서 기체가 상당한 고온을 가지게 되었다 하더라도, 경로를 따라 진행하는 과정에서 상기 냉각유로(160) 내 냉각유체로 열을 방출하면서 충분히 온도가 떨어지게 된다. 따라서 결과적으로 상기 전방 베어링(151)을 통과하여 흘러가는 기체의 온도는, 상기 전방 베어링(151)을 손상시키기 않을 정도의 충분한 저온을 가질 수 있게 된다.

이와 같이 본 발명에 의하면, 상기 전방 베어링(151)으로 새어 들어가는 기체의 온도를 효과적으로 낮추어 줌으로써, 결과적으로 상기 전방 베어링(151) 및 이를 포함하는 상기 과급기(100)의 내구성을 향상시킬 수 있다.

앞서 간략히 설명한 바와 같이, 상기 과급기(100)는 도 2 등에 도시된 바와 같이 슈퍼 차저 형태일 수도 있고, 또는 임펠러에 터빈이 연결되어 이루어지는 기계식 과급기인 터보 차저 형태일 수도 있다. 그러나 슈퍼 차저 / 터보 차저는 임펠러의 동력원이 전동 모터 / 터빈이라는 점에서 상이할 뿐, 임펠러 및 임펠러실, 그리고 임펠러실에 밀접하게 배치되는 회전축 축받침용 베어링의 구성까지는 대동소이하다. 따라서 도 2 등에서 상기 과급기(100)가 슈퍼 차저 형태인 것으로 도시하여 설명하였다 하더라도, 본 발명이 반드시 슈퍼 차저 형태인 과급기에 한정되는 것은 아니며, 터보 차저 형태인 과급기에도 얼마든지 적용될 수 있음은 물론이다.

한편, 상기 과급기(100)가 슈퍼 차저 형태인 경우, 본 발명의 과급기(100)에 상기 냉각유로(160)가 구비됨으로써 또다른 효과를 얻게 되는데, 이러한 효과를 잘 설명할 수 있도록 먼저 상기 과급기(100)가 슈퍼 차저 형태인 경우 부가적인 구성에 대해 설명한다. 상기 과급기(100)가 전동식 과급기인 슈퍼 차저인 경우, 상기 과급기(100)는 모터(130) 및 모터실(140)을 더 포함하여 이루어진다.

상기 모터(130)는, 상기 회전축(131)을 통해 상기 임펠러(110) 후단에 연결되어 상기 임펠러(110)을 회전시킨다. 상기 모터(130)의 구성에 대하여 보다 구체적으로 설명하자면, 상기 모터(130)는 상기 회전축(131)의 외주면에 결합되는 로터(132)와, 상기 로터(132)에 상응하는 위치에 배치되며 플레이트(133a) 및 코일(133b)로 구성되어 상기 모터실(140)의 내주면에 고정 지지되는 스테이터(133)를 포함하여 이루어진다. 상기 스테이터(133)에 걸어주는 전력 신호에 따라 상기 로터(132) 및 상기 스테이터(133) 간 자기장 변화가 발생하며, 이 자기장 변화에 의해 회전력이 발생하여 상기 회전축(131)이 회전할 수 있게 된다.

상기 모터실(140)은 상기 임펠러실(120) 후단에 연결되며 상기 모터(130)를수용 및 지지하는 역할을 한다. 상기 모터실(140)은 도 2에 도시된 바와 같이 모터실 전방부재(141) 및 모터실 후방부재(142)를 포함하여 이루어지며, 상기 모터실 전방부재(141) 및 상기 모터실 후방부재(142)가 결합되어 그 사이에 생기는 공간에 상기 모터(130)가 구비된다. 한편 상기 모터실(140)에는 상기 모터(130)를 제어하기 위한 기판이 더 구비될 수 있으며, 이는 상기 모터실 후방부재(142)의 후방에 구비될 수 있는데, 이러한 기판을 보호하기 위해 모터실 커버(143)가 더 구비될 수 있다.

이처럼 상기 과급기(100)가 슈퍼 차저 형태로 이루어져 동력원이 상기 모터(130)로 이루어질 경우, 상기 냉각유로(160)에 의하여 다음과 같은 효과를 더 얻을 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 과열된 기체가 상기 전방 베어링(151) 주변을 지나 상기 모터실(140)로 유입될 경우, 상기 로터(132)에서의 자기장 전달 손실이 발생하여 결과적으로 상기 모터(130)의 효율이 저하될 위험성이 있었다. 그러나 본 발명의 상기 냉각유로(160)에 수용된 냉각유체를 이용하여 상기 전방 베어링(151) 주변을 효과적으로 냉각해 줌으로써 상기 모터실(140)로 유입되는 기체의 온도를 훨씬 낮출 수 있게 된다. 따라서 결과적으로 상술한 바와 같은 모터 효율 저하 위험성을 효과적으로 배제할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이 상기 모터(130)는 전력을 받아 회전력을 발생시키는 동력원으로서 동작하므로, 상기 모터(130)에서 상당한 발열이 일어난다. 따라서 이를 냉각시키기 위해서, 상기 과급기(100)는, 상기 모터실 전방부재(141) 내의 공동(空洞) 형태로 형성되며 내부에 냉각유체가 수용되는 메인워터자켓(141a)을 더 포함하여 이루어질 수 있다. 또한 냉각 성능을 더욱 높이기 위해서, 상기 과급기(100)는, 상기 모터실 후방부재(142) 내의 공동(空洞) 형태로 형성되며 내부에 냉각유체가 수용되는 서브워터자켓(142a)을 더 포함하여 이루어질 수 있다.

한편 앞서 설명한 바와 같이 상기 냉각유로(160)는 상기 임펠러실 후방부재(122) 내에 형성된다. 이 때 상기 임펠러실 후방부재(122)의 후면 및 상기 모터실 전방부재(141)의 전면이 서로 밀착 결합되는 바, 상기 모터실 전방부재(141) 내에 형성되는 상기 메인워터자켓(141a)은 상기 냉각유로(160)와 상당히 가까운 위치에 놓이게 된다. 이 때 상기 냉각유로(160) 및 상기 메인워터자켓(141a)가 연통되어, 냉각유체가 상기 냉각유로(160) 및 상기 메인워터자켓(141a)을 순환하며 유통되도록 할 수 있다. 이와 같이 함으로써 보다 원활하게 냉각유체의 공급 및 유통이 이루어질 수 있게 된다.

부가 실시예

도 3을 다시 참조할 때, A 부분에서 기체가 흘러가면서 그 부근에 위치한 상기 냉각유로(160) 내 냉각유체로 열이 전달되어 기체가 냉각된다고 설명하였다. 이 때 A 부분에서 기체가 보다 오래 머무르게 할수록 열이 보다 많이 전달될 것으로 기대할 수 있다.

이를 위하여 상기 과급기(100)는, 도 4의 확대도에 도시된 바와 같이, 상기 블레이드(112) 후면에 형성되는 임펠러 요철부(165a) 및 상기 임펠러실 후방부재(122) 전면에 형성되되 상기 임펠러 요철부(165a)의 형상 및 위치에 상응하는 형상 및 위치로 형성되는 임펠러실 요철부(165b)를 포함하는 경로연장부(165)를 더 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

도 4의 확대도에 도시된 바와 같이, 상기 기체유통로(121c) 영역에서 상기 블레이드(112) 후면 및 상기 임펠러실 후방부재(122) 사이에는 미세한 틈새가 형성된다. 물론 상기 블레이드(111) 전면을 따라 압축된 기체는 대부분 도 4에서 연한 색의 큰 화살표로 도시된 경로를 따라 흘러가지만, 이 미세한 틈새를 따라 기체 일부가 도 4에서 진한 색의 작은 화살표로 도시된 경로를 따라 흘러가게 된다. 이 때 도시된 바와 같이 상기 과급기(100)에 상기 경로연장부(165)가 형성될 경우, 기체는 상기 경로연장부(165)를 지나면서 상기 냉각유로(160)에 가까운 위치에 좀더 오래 머무르게 되며, 따라서 기체에서 냉각유체로의 열전달량이 보다 늘어날 수 있게 되어, 기체의 냉각이 더욱 효과적으로 이루어질 수 있다. 더불어, 냉각유로(160)를 경로연장부(165)와 대응되는 위치 및 길이로 배치함으로써, 위 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.

도 4는 단면도로서 상기 경로연장부(165) 단면이 삼각형 형태인 예시를 도시하고 있지만, 물론 상기 경로연장부(165) 단면은 사각형, 물결형 등 다양한 형태로 될 수 있다. 한편 상기 경로연장부(165)를 상면에서 볼 때 도 5에 도시된 바와 같이 복수 개의 동심원들 형태를 이루게 하면, 상기 블레이드(112) 회전 각도별 상기 블레이드(112) 후면 - 상기 임펠러실 후방부재(122) 전면 간 상대위치가 항상 동일하게 형성된다. 따라서 이와 같이 함으로써 상기 블레이드(112)가 회전하더라도 회전 중 걸림 등이 발생할 우려가 전혀 없게 된다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

100: 과급기
110: 임펠러
111: 코어 112: 블레이드
120: 임펠러실
121: 임펠러실 전방부재 121a: 기체흡입구
121b: 기체토출구 121c: 기체유통로
122: 임펠러실 후방부재
130: 모터 131: 회전축
132: 로터 133: 스테이터
133a: 플레이트 133b: 코일
140: 모터실
141: 모터실 전방부재 141a: 메인워터자켓
142: 모터실 후방부재 142a: 서브워터자켓
143: 모터실 커버부재
151: 전방베어링 152: 후방베어링
160: 냉각유로 165: 경로연장부
165a: 임펠러 요철부 165b: 임펠러실 요철부

Claims

회전축(131)에 의해 회전하며, 기체를 흡입 및 압축하여 토출하는 임펠러(110);
상기 임펠러(110)가 수납되는 임펠러실(120);
상기 회전축(131)을 지지하며, 상기 임펠러(110)와 인접하게 배치되는 전방 베어링(151); 및
상기 임펠러(110)와 상기 전방 베어링(151)에 인접하게 배치되고, 냉각유체가 유통하는 냉각유로(160);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 과급기(100).
제 1항에 있어서, 상기 임펠러(110)는,
코어(111) 및 복수 개의 블레이드(112)를 포함하는 것을 특징으로 하는 과급기(100).
제 2항에 있어서, 상기 임펠러실(120)은,
기체흡입구(121a), 기체토출구(121b) 및 기체유통로(121c)를 포함하는 임펠러실 전방부재(121); 및
임펠러실 후방부재(122)를 포함하며, 상기 임펠러(110)를 수용 및 지지하는 임펠러실(120)을 포함하는 것을 특징으로 하는 과급기(100).
제 3항에 있어서, 상기 전방 베어링(151)은,
상기 임펠러실 후방부재(122)에 지지되어 상기 회전축(131) 전단 측면을 지지하는 것을 특징으로 하는 과급기(100).
제 4항에 있어서, 상기 냉각유로(160)는,
상기 임펠러실 후방부재(122) 내의 공동(空洞) 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 과급기(100).
제 5항에 있어서, 상기 과급기(100)는,
상기 임펠러(110)가 회전함에 따라, 상기 코어(111)와 동축상에 형성되는 상기 기체흡입구(121a)를 통해 기체가 흡입되고, 흡입된 기체가 상기 블레이드(112)를 따라 상기 기체유통로(121c)로 흘러가면서 압축되며, 압축된 기체가 상기 기체토출구(121b)에 모여서 외부로 토출되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 과급기(100).
제 5항에 있어서, 상기 과급기(100)는,
상기 블레이드(112) 후면에 형성되는 임펠러 요철부(165a) 및 상기 임펠러실 후방부재(122) 전면에 형성되되 상기 임펠러 요철부(165a)의 형상 및 위치에 상응하는 형상 및 위치로 형성되는 임펠러실 요철부(165b)를 포함하는 경로연장부(165);
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 과급기(100).
제 7항에 있어서, 상기 경로연장부(165)는,
단면이 삼각형, 사각형, 물결형 중 선택되는 적어도 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 과급기(100).
제 5항에 있어서, 상기 과급기(100)는,
전동식 과급기인 슈퍼 차저로서,
상기 회전축(131)을 통해 상기 임펠러(110) 후단에 연결되어 상기 임펠러(110)를 회전시키는 모터(130);
모터실 전방부재(141) 및 모터실 후방부재(142)를 포함하며, 상기 임펠러실(120) 후단에 연결되며 상기 모터(130)를 수용 및 지지하는 모터실(140);
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 과급기(100).
제 9항에 있어서, 상기 과급기(100)는,
상기 모터실 전방부재(141) 내의 공동(空洞) 형태로 형성되며 내부에 냉각유체가 수용되는 메인워터자켓(141a)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 과급기(100).
제 10항에 있어서, 상기 과급기(100)는,
상기 냉각유로(160) 및 상기 메인워터자켓(141a)가 연통되어,
냉각유체가 상기 냉각유로(160) 및 상기 메인워터자켓(141a)을 순환하며 유통되는 것을 특징으로 하는 과급기(100).
제 10항에 있어서, 상기 과급기(100)는,
상기 모터실 후방부재(142) 내의 공동(空洞) 형태로 형성되며 내부에 냉각유체가 수용되는 서브워터자켓(142a)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 과급기(100).
제 7항에 있어서, 상기 냉각유로(160)는,
상기 경로연장부(165)에 대응되는 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 과급기(100).