KR100482430B1 - 자동차용 듀얼 임펠러 워터펌프 - Google Patents

자동차용 듀얼 임펠러 워터펌프 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차용 듀얼 임펠러 워터펌프에 관한 것으로서, 1차 임펠러 및 2차 임펠러의 조합형으로 구성된 임펠러를 구비하여 엔진 시동 후 웜업 기간이나 웜업 후 각각의 임펠러가 적절하게 제기능을 수행하면서 냉각수를 순환시킬 수 있도록 함으로써, 웜업 기간을 단축하여 편의성을 향상시킬 수 있고, 매연발생을 줄일 수 있는 동시에 냉각성능을 높일 수 있으며, 워터펌프 구동 소비마력을 저감시켜 연비를 향상시킬 수 있는 등 궁극적으로 엔진의 전반적인 성능향상을 도모할 수 있도록 한 자동차용 듀얼 임펠러 워터펌프를 제공하고자 한 것이다.

Description

자동차용 듀얼 임펠러 워터펌프{Dual impeller water pump for automobile}
본 발명은 자동차용 듀얼 임펠러 워터펌프에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 워터펌프의 임펠러를 1차 임펠러 및 2차 임펠러의 조합형으로 구성하여 엔진 시동 후 웜업 기간중에는 1차 임펠러를 이용하여 냉각수를 순환시키고, 웜업 후에는 1차 임펠러 및 2차 임펠러를 모두 이용하여 냉각수를 순환시킬 수 있도록 한 듀얼 임펠러 워터펌프를 제공함으로써, 웜업 기간을 단축할 수 있는 동시에 워터펌프 구동 소비마력을 저감시킬 수 있으며, 궁극적으로 연비개선의 효과를 도모할 수 있도록 한 자동차용 듀얼 임펠러 워터펌프에 관한 것이다.
일반적으로 엔진의 냉각계통을 살펴보면, 엔진 시동 후 웜업 기간이나 냉각수 온도가 서모스탯 작동온도(보통 80℃) 이하에서는 서모스탯 케이스의 바이패스 통로를 통해 워터펌프로 유입되어 순환되고, 냉각수 온도가 일정온도 이상 올라가면 서모스탯이 열리기 시작하여(보통 95℃에서 완전 개방된다) 냉각수는 라디에이터로 가서 냉각된 후 다시 워터펌프로 순환된다.
서모스탯의 상단부에서는 에어밴팅을 위한 통로가 서지탱크로 연결되어 있으며, 서지탱크는 냉각수 팽창시 오버플로되는 냉각수를 흡수하는 기능과 냉각수 보충시 이용된다.
도 1 내지 도 3은 종래 워터펌프의 구조를 보여주고 있다.
워터펌프 케이스(10)의 내부는 임펠러(11)와, 이것을 회전시키기 위한 샤프트(12)와, 기타 워터 실 및 베어링 등으로 구성된다.
또한, 상기 케이스(10)에는 냉각수의 흡입 및 토출을 위한 라디에이터측 흡입구(13)와, 서모스탯 바이패스측 흡입구(14)와, 실린더블럭측 토출구(15)로 냉각수를 보내기 위한 볼루트실(16)이 갖추어져 있다.
여기서, 미설명 부호 21과 22는 블레이드와 풀리를 각각 나타낸다.
상기 임펠러는 성능, 소음, 소비마력 등을 고려하여 여러가지 타입이 적용되며, 최근에는 저가격, 경량화를 위한 플라스틱 임펠러도 많이 사용되고 있다.
이와 같은 워터펌프를 포함하는 냉각계통을 구비한 디젤엔진 차량의 경우, 겨울철 웜업 기간이 길고, 매연발생이 심하여 심지어는 법으로 공회전을 규제하고 있는 실정이다.
또한, 여름철에는 냉각이 잘 안될 경우 엔진이 오버히트가 되는 경우가 발생하는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 1차 임펠러 및 2차 임펠러의 조합형으로 구성된 임펠러를 구비하여 엔진 시동 후 웜업 기간이나 웜업 후 각각의 임펠러가 적절하게 제기능을 수행하면서 냉각수를 순환시킬 수 있도록 함으로써, 웜업 기간을 단축하여 편의성을 향상시킬 수 있고, 매연발생을 줄일 수 있는 동시에 냉각성능을 높일 수 있으며, 워터펌프 구동 소비마력을 저감시켜 연비를 향상시킬 수 있는 등 궁극적으로 엔진의 전반적인 성능향상을 도모할 수 있도록 한 자동차용 듀얼 임펠러 워터펌프를 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 냉각수의 출입을 위한 다수의 흡입구 및 토출구를 갖는 케이스(10)와, 상기 케이스(10)의 내부에 조립되는 임펠러(11) 및 이것의 구동을 위한 샤프트(12)를 포함하는 자동차용 워터펌프에 있어서, 상기 샤프트(12)상에 앞뒤로 순차적으로 조합되는 1차 임펠러(17) 및 2차 임펠러(18)와, 상기 1차 및 2차 임펠러(17),(18)를 각각 수용할 수 있는 용적을 갖는 1차 볼루트실(19) 및 2차 볼루트실(20)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 1차 임펠러(17)는 서모스탯 바이패스측 흡입구(14)와 실린더블럭측 토출구(15)에 근접 배치되어 서모스탯과 실린더블럭 사이의 냉각수 순환을 수행하는 것을 특징으로 한다.
이를 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4와 도 5에 도시한 바와 같이, 워터펌프의 샤프트(12)에 직렬로 조립되는 2개의 임펠러, 즉 1차 임펠러(17)와 2차 임펠러(18)를 구비하고, 워터펌프 케이스(10)에는 1차 임펠러(17)와 2차 임펠러(18)를 각각 수용할 수 있는 1차 볼루트실(19)과 2차 볼루트실(20)를 각각 조성한다.
이때의 1차 임펠러(17)가 배치되는 1차 볼루트실(19)은 서모스탯 바이패스측 흡입구(14)와 실린더블럭측 토출구(15) 사이를 직접 연통시켜줄 수 있는 구조를 갖도록 하고, 라디에이터측 흡입구(13)와 1차 볼루트실(19) 및 2차 볼루트실(20)도 직접 통할 수 있는 구조를 갖도록 한다.
따라서, 웜업 기간중이나 냉각수 온도가 낮은 상태에서는 서모스탯 바이패스측 흡입구(14)를 통해 들어오는 냉각수는 1차 임펠러(17)를 이용하여 실린더블럭측 토출구(15)를 통해 순환시킨다.
이때의 블레이드(21)의 수는 엔진별로 소요 냉각수 용량에 따라 결정되며, 특히 1차 임펠러(17)의 블레이드 수는 바이패스로의 냉각수 유속 등을 고려하여 결정된다.
본 발명에서는 1차 블레이드 수는 2차 보다는 작으며, 재질도 플라스틱 재질 등을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 냉각수 온도가 일정온도 이상으로 올라간 상태에서는 라디에이터측 흡입구(13)를 통해 들어오는 냉각수는 1차 임펠러(17)와 2차 임펠러(18)를 이용하여 실린더블럭측 토출구(15)를 통해 순환시킨다.
이와 같이, 본 발명의 워터펌프에서는 2개의 임펠러를 직렬배치로 사용함으로써, 워터펌프의 용량이 대폭 증대되며, 엔진 아이들링시나 웜업시에는 용량이 작은 1차 임펠러를 사용함으로써, 즉 블레이드의 수를 줄여 냉각수와의 마찰저항을 최대한 저감시킨 상태로 사용함으로써, 워터펌프의 구동 소비마력을 감소시킬 수 있게 된다.
이상에서와 같이 본 발명은 2개의 조합형 임펠러를 구비하여 각각의 엔진 구동상태에 따라 적절하게 냉각수를 순환시킬 수 있는 역할을 수행할 수 있도록 한 듀얼 임펠러 워터펌프를 제공함으로써, 웜업 기간을 단축할 수 있고, 매연발생을 줄일 수 있고, 워터펌프 구동 소비마력을 저감시킬 수 있고, 연비를 향상시킬 수 있는 등 궁극적으로 엔진의 전반적인 성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있는 것이다.
도 1은 종래 워터펌프를 보여주는 단면도
도 2는 종래 워터펌프를 보여주는 정면도
도 3은 종래 워터펌프의 임펠러를 보여주는 정면도
도 4는 본 발명에 따른 워터펌프를 보여주는 단면도
도 5는 본 발명에 따른 워터펌프를 보여주는 정면도
도 6은 본 발명에 따른 워터펌프의 듀얼 임펠러 중에서 1차 임펠러를 보여주는 정면도
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
10 : 케이스 11 : 임펠러
12 : 샤프트 13 : 라디에이터측 흡입구
14 : 서모스탯 바이패스측 흡입구 15 : 실린더블럭측 토출구
16 : 볼루트(Volute)실 17 : 1차 임펠러
18 : 2차 임펠러 19 : 1차 볼루트실
20 : 2차 볼루트실 21 : 블레이드
22 : 풀리

Claims (3)

  1. 냉각수의 출입을 위한 다수의 흡입구 및 토출구를 갖는 케이스(10)와, 상기 케이스(10)의 내부에 조립되는 임펠러(11) 및 이것의 구동을 위한 샤프트(12)를 포함하는 자동차용 워터펌프에 있어서,
    상기 샤프트(12)상에 앞뒤로 순차적으로 조합되는 1차 임펠러(17) 및 2차 임펠러(18)와, 상기 1차 및 2차 임펠러(17),(18)를 각각 수용할 수 있는 용적을 갖는 1차 볼루트실(19) 및 2차 볼루트실(20)을 포함하여 구성되며, 상기 1차 임펠러(17)는 서모스탯 바이패스측 흡입구(14)와 실린더블럭측 토출구(15)에 근접 배치되어 서모스탯과 실린더블럭 사이의 냉각수 순환을 수행할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 자동차용 듀얼 임펠러 워터펌프.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 1차 임펠러(17)는 원주방향을 따라 배치되는 다수의 블레이드(21)를 갖는 것을 특징으로 하는 자동차용 듀얼 임펠러 워터펌프.
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