KR20210105592A - 압축기 및 이를 포함하는 공조시스템과 차량 - Google Patents

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metal powder
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vehicle
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송광훈
김새봄
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한온시스템 주식회사
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Abstract

본 발명은 압축기 및 이를 포함하는 공조시스템 및 차량에 관한 것으로서, 압축기가 구동원으로부터 동력을 전달받아 회전되는 구동축; 상기 구동축에 연동되어 회전 가능한 피동축; 상기 피동축에 연동되어 냉매를 압축하는 압축기구; 상기 구동축과 상기 피동축 사이에 자기장을 형성하는 솔레노이드 코일; 자기장의 세기에 따라 배치가 가변되며 상기 구동축과 상기 피동축을 연결 및 분리시키는 금속 파우더; 및 상기 금속 파우더의 마찰열을 공조시스템으로 전달하는 열 변환기를 포함함으로써, 기계적 손상을 방지하고, 주행 가능 거리를 증가시키며, 에너지 손실을 감소시킬 수 있다.

Description

압축기 및 이를 포함하는 공조시스템과 차량{COMPRESSOR, AIR CONDITIONING SYSTEM AND VEHICLE INCLUDING THE SAME}
본 발명은, 압축기 및 이를 포함하는 공조시스템과 차량에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 클러치에 의해 구동원과 연결 및 분리되는 압축기 및 이를 포함하는 공조시스템과 차량에 관한 것이다.
일반적으로, 차량은 운행에 필요한 동력을 발생시키는 구동원을 포함하고, 구동원은 화학적 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 내연 기관 엔진, 전기 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 모터 등으로 형성된다.
여기서, 내연 기관 엔진을 구동원으로 사용하는 차량은 내연 기관 차량이라 지칭되고, 내연 기관 엔진과 모터를 구동원으로 사용하는 차량은 하이브리드 차량이라 지칭되며, 모터를 구동원으로 사용하는 차량은 전기 차량이라 지칭된다.
한편, 차량은 구동원의 종류와는 무관하게 실내의 냉난방을 위한 공조시스템을 포함하고, 공조시스템은 구동원으로부터 동력을 전달받아 냉매를 압축하는 압축기를 포함한다.
도 1은 종래의 압축기 및 이를 포함하는 공조시스템과 차량을 도시한 계통도이고, 도 2는 도 1의 압축기를 도시한 단면도이다.
첨부된 도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 차량은 차량의 운행에 필요한 동력을 발생시키는 구동원, 상기 구동원으로 부터 동력을 전달받아 회전되는 휠 및 상기 구동원으로부터 동력을 전달받아 실내의 온도를 조절하는 공조시스템을 포함한다.
상기 구동원은 배터리(40)로부터 공급받는 전기 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 모터(10)로 형성된다.
여기서, 상기 휠은 전륜(21) 및 후륜(22)을 포함하고, 상기 모터(10)는 상기 전륜(21)을 구동시키기 위한 제1 모터(11) 및 상기 후륜(22)을 구동시키기 위한 제2 모터(12)를 포함하고, 상기 제1 모터(11)와 상기 제2 모터(12)는 상기 배터리(40)에 전기적으로 연결된다.
그리고, 상기 배터리(40)는 차량의 제네레이터(50)와 외부 전원(60) 중 적어도 하나로부터 전기를 공급받아 저장한 후 상기 모터(10)와 같은 전기 수요처로 방전하도록 형성된다.
상기 공조시스템은, 상기 모터(10)로부터 동력을 전달받아 저온 저압의 기상 냉매를 고온 고압의 기상 냉매로 압축하는 압축기(31), 상기 압축기(31)로부터 토출되는 고온 고압의 기상 냉매를 저온 고압의 액상 냉매로 응축하는 응축기(32), 상기 응축기(32)로부터 토출되는 저온 고압의 액상 냉매를 저온 저압의 액상 냉매로 팽창시키는 팽창 밸브(33), 상기 팽창 밸브(33)로부터 토출되는 저온 저압의 액상 냉매를 저온 저압의 기상 냉매로 증발시키며 실내로 송풍되는 공기를 냉각시키는 증발기(34) 및 상기 실내로 송풍되는 공기를 가열하는 히터(35)를 포함한다.
여기서, 상기 히터(35)는 상기 배터리(40)로부터 전기 에너지를 공급받아 발열되도록 형성된다.
그리고, 상기 압축기(31)는 상기 모터(10)로부터 동력을 전달받아 작동되도록 형성된다.
구체적으로, 상기 압축기(31)는, 상기 모터(10)로부터 동력을 전달받아 회전되는 풀리(31a), 상기 풀리(31a)에 연동되어 회전 가능한 회전축(31b), 상기 회전축(31b)에 연동되어 냉매를 압축하는 압축기구(31c) 및 상기 풀리(31a)와 상기 회전축(31b)을 선택적으로 단속시키는 클러치를 포함한다.
상기 클러치는, 상기 회전축(31b)과 체결되고 상기 풀리(31a)와 선택적으로 접촉 및 이격되는 디스크 허브 조립체(31d), 전원 인가 시 자화되어 상기 풀리(31a)와 상기 디스크 허브 조립체(31d)를 접촉시키는 필드 코일 조립체(31e)를 포함한다.
이러한 구성에 따른 종래의 차량은, 상기 모터(10)가 상기 배터리(40)로부터 공급받는 전기 에너지를 기계적 에너지로 변환하고, 상기 휠이 상기 모터(10)에 의해 변환된 기계적 에너지를 전달받아 회전됨으로써, 주행 가능하다.
그리고, 상기 공조시스템은 상기 모터(10)에 의해 변환된 기계적 에너지와 상기 배터리(40)로부터 공급받는 전기 에너지로 작동됨으로써, 실내에 냉난방을 공급한다.
구체적으로, 상기 압축기(31)는 다음과 같이 작동된다.
즉, 상기 풀리(31a)는 상기 모터(10)로부터 구동력을 전달받아 회전된다.
이러한 상태에서, 상기 배터리(40)로부터 상기 필드 코일 조립체(31e)로 전원이 인가되면, 상기 필드 코일 조립체(31e)의 자기유도에 의한 흡인력에 의하여 상기 디스크 허브 조립체(31d)가 상기 풀리(31a) 측으로 이동되어 상기 풀리(31a)에 밀착된다. 즉, 상기 디스크 허브 조립체(31d)와 상기 풀리(31a)가 결속됨으로써, 상기 모터(10)의 동력이 상기 풀리(31a) 및 상기 디스크 허브 조립체(31d)를 통해 상기 회전축(31b)에 전달된다. 그리고, 상기 회전축(31b)은 전달받은 동력으로 상기 압축기구(31c)를 작동시켜 냉매를 압축한다.
반면, 상기 필드 코일 조립체(31e)에 전원 인가가 중단되면, 상기 필드 코일 조립체(31e)의 자기유도에 의한 흡인력이 더는 발생되지 않고, 상기 디스크 허브 조립체(31d)가 상기 풀리(31a)로부터 멀어지는 방향으로 이동되어 상기 풀리(31a)와 이격된다. 즉, 상기 모터(10)로부터 상기 회전축(31b)으로의 동력 전달이 중단된다. 그리고, 상기 압축기구(31c)는 작동이 중단되고, 냉매 압축이 중단된다.
한편, 상기 히터(35)는 상기 배터리(40)로부터 전기 에너지를 공급받아 발열된다.
그러나, 이러한 종래의 압축기(31) 및 이를 포함하는 공조시스템과 차량에 있어서는, 압축기(31)에 기계적 손상이 발생되는 문제점이 있었다. 즉, 상기 디스크 허브 조립체(31d)가 상기 풀리(31a)에 접촉 및 이격될 때 손상이 발생되는 문제점이 있었다.
또한, 상기 공조시스템(특히, 히터)이 상기 배터리(40)로부터 전기 에너지를 공급받아 작동되도록 형성됨에 따라, 상기 배터리(40)로부터 상기 모터(10)로 공급 가능한 전기 에너지의 양이 감소되고, 차량의 주행 가능 거리가 감소되는 문제점이 있었다.
또한, 상기 공조시스템(특히, 히터)으로 전기 에너지를 공급하는 경로가 복잡한 문제점이 있었다. 즉, 상기 공조시스템(특히, 히터)으로 전기 에너지를 공급하는 경로에 존재하는 단계(발전 단계, 전송 단계, 충전 단계, 방전 단계)의 개수가 많은 문제점이 있었다. 이에 따라, 에너지 손실이 큰 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허공보 10-1982077호 대한민국 등록특허공보 10-2040764호
따라서, 본 발명은, 기계적 손상을 방지할 수 있는 압축기 및 이를 포함하는 공조시스템과 차량을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 배터리로부터 공조시스템으로 공급되는 전기 에너지의 양을 감소시켜, 배터리로부터 구동원으로 공급 가능한 전기 에너지의 양을 증가시킴으로써, 주행 가능 거리를 증가시킬 수 있는 압축기 및 이를 포함하는 공조시스템과 차량을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 공조시스템으로 전기 에너지를 공급하는 경로를 단순화하여 에너지 손실을 감소시킬 수 있는 압축기 및 이를 포함하는 공조시스템과 차량을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 목적 달성을 위해, 구동원으로부터 동력을 전달받아 회전되는 구동축; 상기 구동축에 연동되어 회전 가능한 피동축; 상기 피동축에 연동되어 냉매를 압축하는 압축기구; 상기 구동축과 상기 피동축 사이에 자기장을 형성하는 솔레노이드 코일; 및 자기장의 세기에 따라 배치가 가변되며 상기 구동축과 상기 피동축을 연결 및 분리시키는 금속 파우더;를 포함하는 압축기를 제공한다.
상기 구동축과 상기 금속 파우더 사이 마찰열을 열 수요처로 전달하는 열 변환기를 더 포함할 수 있다.
상기 열 변환기는 상기 금속 파우더의 마찰열을 차량의 실내로 송풍되는 공기를 가열하는 히터로 전달하도록 형성될 수 있다.
상기 열 변환기는 상기 금속 파우더의 마찰열을 상기 압축기구에 흡입되는 냉매로 전달하도록 형성될 수 있다.
상기 솔레노이드 코일을 제어하는 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는 사전에 결정된 조건일 때 상기 구동축과 상기 금속 파우더 사이에 슬립이 발생되도록 상기 솔레노이드 코일을 제어하도록 형성될 수 있다.
상기 제어부는 차량의 실내 온도가 목표 온도 이상이면 상기 구동축과 상기 금속 파우더 사이에 슬립이 발생되도록 상기 솔레노이드 코일을 제어하도록 형성될 수 있다.
한편, 본 발명은, 상기 압축기; 상기 압축기로부터 토출되는 냉매를 응축하는 응축기; 상기 응축기로부터 토출되는 냉매를 팽창시키는 팽창 밸브; 상기 팽창 밸브로부터 토출되는 냉매를 증발시키며 실내로 송풍되는 공기를 냉각시키는 증발기; 및 상기 실내로 송풍되는 공기를 가열하는 히터;를 포함하고, 상기 히터는 상기 압축기의 금속 파우더의 마찰열로 작동되는 것을 특징으로 하는 공조시스템을 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 공조시스템을 포함하는 차량을 제공한다.
상기 차량은, 배터리; 및 상기 배터리로부터 전기를 공급받아 운행에 필요한 동력을 발생시키는 모터;를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 히터는 상기 배터리로부터 전기를 공급받지 않도록 형성될 수 있다.
본 발명에 의한 압축기 및 이를 포함하는 공조시스템과 차량은, 압축기가 구동원으로부터 동력을 전달받아 회전되는 구동축; 상기 구동축에 연동되어 회전 가능한 피동축; 상기 피동축에 연동되어 냉매를 압축하는 압축기구; 상기 구동축과 상기 피동축 사이에 자기장을 형성하는 솔레노이드 코일; 및 자기장의 세기에 따라 배치가 가변되며 상기 구동축과 상기 피동축을 연결 및 분리시키는 금속 파우더;를 포함함으로써, 기계적 손상을 방지할 수 있다.
또한, 상기 금속 파우더의 마찰열을 공조시스템으로 전달하는 열 변환기를 포함함에 따라, 배터리로부터 공조시스템으로 공급되는 전기 에너지의 양을 감소시켜, 배터리로부터 구동원으로 공급 가능한 전기 에너지의 양을 증가시킴으로써, 주행 가능 거리를 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 열 변환기를 포함함에 따라, 공조시스템으로 전기 에너지를 공급하는 경로를 단순화하여 에너지 손실을 감소시킬 수 있다.
도 1은 종래의 압축기 및 이를 포함하는 공조시스템과 차량을 도시한 계통도,
도 2는 도 1의 압축기를 도시한 단면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 및 이를 포함하는 공조시스템과 차량을 도시한 계통도,
도 4는 도 3의 압축기를 도시한 단면도로서 솔레노이드 코일이 자기장을 형성하지 않은 상태를 도시한 단면도,
도 5는 도 3의 압축기를 도시한 단면도로서 솔레노이드 코일이 사전에 결정된 값 미만으로 자기장을 형성한 상태를 도시한 단면도,
도 6은 도 3의 압축기를 도시한 단면도로서 솔레노이드 코일이 사전에 결정된 값 미만으로 자기장을 형성한 상태를 도시한 단면도이다.
이하, 본 발명에 의한 압축기 및 이를 포함하는 공조시스템과 차량을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 및 이를 포함하는 공조시스템과 차량을 도시한 계통도이고, 도 4는 도 3의 압축기를 도시한 단면도로서 솔레노이드 코일이 자기장을 형성하지 않은 상태를 도시한 단면도이고, 도 5는 도 3의 압축기를 도시한 단면도로서 솔레노이드 코일이 사전에 결정된 값 미만으로 자기장을 형성한 상태를 도시한 단면도이며, 도 6은 도 3의 압축기를 도시한 단면도로서 솔레노이드 코일이 사전에 결정된 값 미만으로 자기장을 형성한 상태를 도시한 단면도이다.
첨부된 도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량은, 차량의 운행에 필요한 동력을 발생시키는 구동원, 상기 구동원으로부터 동력을 전달받아 회전되는 휠 및 상기 구동원으로부터 동력을 전달받아 실내의 온도를 조절하는 공조시스템을 포함할 수 있다.
상기 구동원은 배터리(400)로부터 공급받는 전기 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 모터(100)로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 휠은 전륜(210) 및 후륜(220)을 포함하고, 상기 모터(100)는 상기 전륜(210)을 구동시키기 위한 제1 모터(110) 및 상기 후륜(220)을 구동시키기 위한 제2 모터(120)를 포함하고, 상기 제1 모터(110)와 상기 제2 모터(120)는 상기 배터리(400)에 전기적으로 연결될 수 있다.
그리고, 상기 배터리(400)는 차량의 제네레이터(500)와 외부 전원(600) 중 적어도 하나로부터 전기를 공급받아 저장한 후 상기 모터(100)와 같은 전기 수요처로 방전하도록 형성될 수 있다.
상기 공조시스템은, 저온 저압의 기상 냉매를 고온 고압의 기상 냉매로 압축하는 압축기(310), 상기 압축기(310)로부터 토출되는 고온 고압의 기상 냉매를 저온 고압의 액상 냉매로 응축하는 응축기(320), 상기 응축기(320)로부터 토출되는 저온 고압의 액상 냉매를 저온 저압의 액상 냉매로 팽창시키는 팽창 밸브(330), 상기 팽창 밸브(330)로부터 토출되는 저온 저압의 액상 냉매를 저온 저압의 기상 냉매로 증발시키며 실내로 송풍되는 공기를 냉각시키는 증발기(340) 및 상기 실내로 송풍되는 공기를 가열하는 히터(350)를 포함할 수 있다.
상기 압축기(310)는 상기 구동원으로부터 동력을 전달받아 작동되도록 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 압축기(310)는, 상기 구동원으로부터 동력을 전달받아 회전되는 풀리(311), 상기 풀리(311)에 연동되어 회전 가능한 회전축(316), 상기 회전축(316)에 연동되어 냉매를 압축하는 압축기구(317) 및 상기 풀리(311)와 상기 회전축(316)을 선택적으로 단속시키는 클러치를 포함할 수 있다.
상기 풀리(311)는, 상기 풀리(311)는 대략 환형으로 형성되고, 상기 풀리(311)의 외주면에는 상기 구동원으로부터 상기 풀리(311)로 구동력을 전달하는 구동벨트가 설치되며, 상기 풀리(311)의 내주면은 후술할 구동축(312)과 체결되거나 일체로 형성될 수 있다.
상기 회전축(316)은 상기 회전축(316)의 일단부가 후술할 피동축(313)과 체결되거나 일체로 형성되고, 상기 풀리(311)의 반대측으로 연장되며, 상기 회전축(316)의 타단부가 상기 압축기구(317)에 체결될 수 있다.
상기 압축기구(317)는 사판 방식, 스크롤 방식 등 다양한 방식으로 형성될 수 있다.
상기 클러치는 소위 파우더 클러치로 형성될 수 있다.
즉, 상기 클러치는, 상기 풀리(311)와 함께 회전 가능한 구동축(312), 상기 회전축(316)과 함께 회전 가능한 피동축(313), 상기 배터리(400)로부터 전기 에너지를 공급받아 상기 구동축(312)과 상기 피동축(313) 사이에 자기장을 형성하는 솔레노이드 코일(314) 및 상기 구동축(312)과 상기 피동축(313) 사이에 충진되고 상기 솔레노이드 코일(314)에 의해 형성되는 자기장의 세기에 따라 배치가 가변되어 상기 구동축(312)과 상기 피동축(313)을 연결 및 분리시키는 금속 파우더(315)를 포함할 수 있다.
한편, 상기 압축기(310)는, 상기 구동축(312)과 상기 금속 파우더(315) 사이 마찰열을 열 수요처로 전달하는 열 변환기(318)를 더 포함하고, 상기 열 수요처는 상기 히터(350)로 형성되며, 상기 열 변환기(318)는 예를 들어 물과 같은 열유체가 상기 클러치와 상기 히터(350)를 순환하며 상기 마찰열을 상기 히터(350)로 전달하도록 형성될 수 있다.
상기 응축기(320)는 냉매의 열을 예를 들어 공기로 방열하는 열교환기로 형성될 수 있다.
상기 팽창 밸브(330)는 냉매의 유동 단면적을 가변시키도록 형성될 수 있다.
상기 히터(350)는 상기 열유체의 열을 차량의 실내로 송풍되는 공기로 방열하는 열교환기로 형성될 수 있다.
이하, 본 실시예에 따른 압축기(310) 및 이를 포함하는 공조시스템과 차량의 작용효과에 대해 설명한다.
즉, 본 실시예에 따른 차량은, 상기 모터(100)가 상기 배터리(400)로부터 공급받는 전기 에너지를 기계적 에너지로 변환하고, 상기 휠이 상기 모터(100)에 의해 변환된 기계적 에너지를 전달받아 회전됨으로써, 주행될 수 있다.
그리고, 상기 공조시스템은 상기 모터(100)에 의해 변환된 기계적 에너지와 상기 배터리(400)로부터 공급받는 전기 에너지로 작동됨으로써, 실내에 냉난방을 공급할 수 있다.
구체적으로, 상기 압축기(310)는 다음과 같이 작동될 수 있다.
즉, 상기 풀리(311)는 상기 구동벨트를 통해 상기 모터(100)로부터 동력을 전달받아 회전되고, 상기 구동축(312)은 상기 풀리(311)와 함께 회전될 수 있다.
이러한 상태에서, 상기 배터리(400)로부터 상기 솔레노이드 코일(314)로 전원이 인가되면 상기 솔레노이드 코일(314)에 의해 상기 구동축(312)과 상기 피동축(313) 사이 밀폐공간에 자기장이 형성되고, 상기 밀폐공간에 고르게 분산되어 있던 상기 금속 파우더(315)가 상기 자기장에 의해 도 6에 도시된 바와 같이 상기 구동축(312)과 상기 피동축(313) 사이 이격공간에 집중되어 상기 구동축(312)과 상기 피동축(313)이 상기 금속 파우더(315)를 매개로 하여 체결될 수 있다. 이에 따라, 상기 모터(100)의 동력이 상기 풀리(311), 상기 구동축(312), 상기 금속 파우더(315), 상기 피동축(313) 및 상기 회전축(316)을 통해 상기 압축기구(317)로 전달되고, 동력을 전달받은 상기 압축기구(317)는 냉매를 압축할 수 있다.
반면, 상기 솔레노이드 코일(314)에 전원 인가가 중단되면, 상기 밀폐공간에 자기장이 더 이상 형성되지 않고, 상기 이격공간에 집중되어 있던 상기 금속 파우더(315)가 도 4에 도시된 바와 같이 상기 밀폐공간으로 분산되어 상기 구동축(312)과 상기 피동축(313) 사이 연결이 해제될 수 있다. 이에 따라, 상기 모터(100)로부터 상기 압축기구(317)로의 동력 전달이 중단되고, 냉매 압축이 중단될 수 있다.
여기서, 상기 솔레노이드 코일(314)에 인가되는 전류값에 따라 상기 자기장의 세기가 조절되고, 상기 자기장의 세기에 따라 상기 금속 파우더(315)의 분산 및 집중 정도가 가변되며, 상기 금속 파우더(315)의 분산 및 집중 정도에 따라 상기 구동축(312)으로부터 상기 피동축(313)으로의 동력의 전달율이 가변될 수 있다.
구체적으로, 상기 솔레노이드 코일(314)에 인가되는 전류값, 상기 자기장의 세기, 상기 금속 파우더(315)의 집중 정도 및 상기 구동축(312)으로부터 상기 피동축(313)으로의 동력 전달율은 서로 비례 관계에 있음에 따라, 상기 솔레노이드 코일(314)에 인가되는 전류값이 사전에 결정된 전류값 이상이 되어 상기 자기장의 세기가 사전에 결정된 값 이상이 되면, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 금속 파우더(315)의 대부분이 상기 이격공간 내에서 서로 결속되며 상기 구동축(312)과 상기 피동축(313)에 부착되어 상기 금속 파우더(315)의 집중 정도가 증가(분산 정도가 감소)될 수 있다. 이에 의하여, 상기 금속 파우더(315)를 매개로 하는 상기 구동축(312)과 상기 피동축(313) 사이 체결력이 증가되고, 상기 구동축(312)으로부터 상기 피동축(313)으로의 동력 전달율이 향상될 수 있다.
반면, 상기 솔레노이드 코일(314)에 인가되는 전류값이 상기 사전에 결정된 전류값 미만이 되어 상기 자기장의 세기가 상기 사전에 결정된 값 미만이 되면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 금속 파우더(315)의 일부는 상기 구동축(312)의 표면과 상기 피동축(313)의 표면에 부착되지만 상기 금속 파우더(315)의 나머지는 분산되어 상기 금속 파우더(315)의 집중 정도가 감소(분산 정도가 증가)될 수 있다. 이에 의하여, 상기 금속 파우더(315)를 매개로 하는 상기 구동축(312)과 상기 피동축(313) 사이 체결력이 감소되고, 상기 구동축(312)으로부터 상기 피동축(313)으로의 동력 전달율이 감소될 수 있다. 즉, 상기 구동축(312)과 상기 금속 파우더(315) 사이 및 상기 금속 파우더(315)와 상기 피동축(313) 사이에 슬립이 발생되어, 상기 구동축(312)의 동력 중 일부는 상기 금속 파우더(315)를 통해 상기 피동축(313)으로 전달되지만, 상기 구동축(312)의 동력 중 일부는 상기 금속 파우더(315)의 슬립으로 발생되는 마찰열로 변환될 수 있다.
그리고, 상기 솔레노이드 코일(314)에 인가되는 전류값이 영(0)이 되어 상기 자기장의 세기가 영(0)이 되면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 금속 파우더(315)의 대부분이 분산되어 상기 금속 파우더(315)의 집중 정도가 급감(분산 정도가 급증)될 수 있다. 이에 의하여, 상기 구동축(312)과 상기 피동축(313) 사이 연결이 해제되고, 상기 구동축(312)으로부터 상기 피동축(313)으로 동력 전달이 중단될 수 있다. 이때, 상기 구동축(312)은 계속 회전되고 있으므로, 상기 구동축(312)과 상기 금속 파우더(315) 사이에 슬립 및 이에 따른 마찰열은 계속 발생될 수 있다.
한편, 상기 금속 파우더(315)의 마찰열은 상기 열 변환기(318)를 통해 상기 히터(350)로 전달되고, 상기 히터(350)는 상기 금속 파우더(315)의 마찰열을 열원으로 사용하며 차량의 실내로 송풍되는 공기를 가열할 수 있다.
여기서, 상기 압축기(310)는 상기 솔레노이드 코일(314)을 제어하는 제어부(미도시)를 더 포함하는데, 상기 제어부(미도시)는 상기 압축기(310)의 냉매 압축에 악영향을 미치지 않으면서 상기 히터(350)를 안정적으로 작동시키기 위해 사전에 결정된 조건일 때(예를 들어, 실내 온도가 목표 온도 이상일 때) 상기 구동축(312)과 상기 금속 파우더(315) 사이에 슬립이 발생되도록 상기 솔레노이드 코일(314)을 제어하도록 형성될 수 있다.
이와 같은, 본 실시예에 따른 압축기(310) 및 이를 포함하는 공조시스템과 차량은, 상기 클러치가 파우더 클러치로 형성됨에 따라, 종래에 풀리(311)와 디스크가 충돌될 때 발생되는 기계적 손상이 방지될 수 있다.
그리고, 상기 열 변환기(318)를 포함하여 상기 금속 파우더(315)에서 발생되는 마찰열을 상기 히터(350)의 열원으로 사용함에 따라, 상기 히터(350)가 상기 배터리(400)의 전기 에너지를 사용하지 않을 수 있다. 이에 의하여, 상기 배터리(400)로부터 상기 공조시스템으로 공급되는 전기 에너지의 양을 감소시켜, 상기 배터리(400)로부터 상기 모터(100)로 공급 가능한 전기 에너지의 양을 증가시킴으로써, 차량의 주행 가능 거리를 증가시킬 수 있다.
그리고, 상기 히터(350)로 에너지를 공급하는 경로가 단순화됨으로써, 에너지 손실이 감소되고, 차량의 전체적인 에너지 효율이 향상될 수 있다.
그리고, 일종의 손실인 상기 금속 파우더(315)의 마찰열을 상기 히터(350)의 열원으로 사용함에 따라, 차량의 전체적인 에너지 효율이 더 향상될 수 있다.
한편, 본 실시예의 경우 상기 열 변환기(318)는 물과 같은 유체가 상기 클러치와 상기 히터(350)를 순환하며 상기 마찰열을 상기 히터(350)로 전달하도록 형성되나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 예를 들어 금속과 같은 열전도체가 상기 클러치로부터 상기 히터(350)까지 연장 형성되어 열전도에 의해 상기 마찰열을 상기 히터(350)로 전달하도록 형성될 수 있다. 또는, 예를 들어 열전대(thermocouple)로 상기 마찰열을 전기 에너지로 변환하고 상기 히터(350)가 상기 열전대에 의해 변환된 전기 에너지를 공급받아 발열되도록 형성될 수도 있다.
한편, 본 실시예의 경우 상기 금속 파우더(315)의 마찰열을 상기 히터(350)로 전달하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 예를 들어, 상기 금속 파우더(315)의 마찰열을 상기 압축기구(317)에 흡입되는 냉매로 전달할 수 있다. 이 경우, 상기 마찰열을 이용함에 따라 에너지 효율이 향상되면서, 상기 압축기구(317)에 액냉매가 유입되는 것이 방지될 수 있다.
한편, 본 실시예의 경우 상기 구동원이 상기 모터(100)로 형성된다. 즉, 본 실시예에 따른 차량은 전기 차량으로 형성된다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 차량은 모터(100)와 내연 기관 엔진을 구동원으로 사용하는 하이브리드 차량으로 형성될 수 있고, 이 경우에도 히터(350)가 금속 파우더(315)의 마찰열을 열원으로 사용함으로써 배터리(400)부터 모터(100)로 공급 가능한 전기 에너지의 양이 증가되어 하여 주행 가능 거리가 향상될 수 있다. 또한, 차량은 내연 기관 엔진을 구동원으로 사용하는 내연 기관 차량으로 형성될 수도 있고, 이 경우에도 히터(350)가 금속 파우더(315)의 마찰열을 열원으로 사용함으로써 제네레이터(500)로 배터리(400)를 충전하는데 소모되는 연료량을 감소시켜 차량 연비가 향상될 수 있다.
100: 모터 310: 압축기
312: 구동축 313: 피동축
314: 솔레노이드 코일 315: 금속 파우더
316: 회전축 317: 압축기구
318: 열 변환기 320: 응축기
330: 팽창 밸브 340: 증발기
350: 히터 400: 배터리

Claims (10)

  1. 구동원으로부터 동력을 전달받아 회전되는 구동축;
    상기 구동축에 연동되어 회전 가능한 피동축;
    상기 피동축에 연동되어 냉매를 압축하는 압축기구;
    상기 구동축과 상기 피동축 사이에 자기장을 형성하는 솔레노이드 코일; 및
    자기장의 세기에 따라 배치가 가변되며 상기 구동축과 상기 피동축을 연결 및 분리시키는 금속 파우더;를 포함하는 압축기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동축과 상기 금속 파우더 사이 마찰열을 열 수요처로 전달하는 열 변환기를 더 포함하는 압축기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 열 변환기는 상기 금속 파우더의 마찰열을 차량의 실내로 송풍되는 공기를 가열하는 히터로 전달하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 열 변환기는 상기 금속 파우더의 마찰열을 상기 압축기구에 흡입되는 냉매로 전달하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 솔레노이드 코일을 제어하는 제어부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 사전에 결정된 조건일 때 상기 구동축과 상기 금속 파우더 사이에 슬립이 발생되도록 상기 솔레노이드 코일을 제어하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는 차량의 실내 온도가 목표 온도 이상이면 상기 구동축과 상기 금속 파우더 사이에 슬립이 발생되도록 상기 솔레노이드 코일을 제어하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 압축기;
    상기 압축기로부터 토출되는 냉매를 응축하는 응축기;
    상기 응축기로부터 토출되는 냉매를 팽창시키는 팽창 밸브;
    상기 팽창 밸브로부터 토출되는 냉매를 증발시키며 실내로 송풍되는 공기를 냉각시키는 증발기; 및
    상기 실내로 송풍되는 공기를 가열하는 히터;를 포함하고,
    상기 히터는 상기 압축기의 금속 파우더의 마찰열로 작동되는 것을 특징으로 하는 공조시스템.
  8. 제7항에 따른 공조시스템을 포함하는 차량.
  9. 제8항에 있어서,
    배터리; 및
    상기 배터리로부터 전기를 공급받아 운행에 필요한 동력을 발생시키는 모터;를 더 포함하는 차량.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 히터는 상기 배터리로부터 전기를 공급받지 않는 것을 특징으로 하는 차량.
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KR102040764B1 (ko) 2014-07-09 2019-11-06 한온시스템 주식회사 차량용 공조장치

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