KR100753593B1 - Oil circulation structure of external pump - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래의 외장형 펌프의 분리 사시도,1 is an exploded perspective view of a conventional external pump,
도 2 및 도 3은 본 발명의 순환라인이 형성되는 회전자에 대한 사시도 및 개념도2 and 3 are a perspective view and a conceptual view of a rotor is formed a circulation line of the present invention
도 4는 본 발명의 순환라인에 의해 오일이 순환되는 것을 도시하는 개념도.Figure 4 is a conceptual diagram showing that the oil is circulated by the circulation line of the present invention.
도 5는 본 발명의 또 다른 순환라인이 형성되는 회전자에 대한 사시도,5 is a perspective view of a rotor in which another circulation line of the present invention is formed;
도 6은 본 발명에 의한 열전소자에 의한 냉각구성의 분리 사시도이다.6 is an exploded perspective view of a cooling configuration by a thermoelectric device according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>
110 : 이송챔버 111 : 공간부110: transfer chamber 111: space
112 : 흡입구 113 : 토출구112: suction port 113: discharge port
R : 고정자 R10 : 제1순환라인R: Stator R10: First circulation line
R20 : 제2순환라인 141 : 제1플레이트R20: Second circulation line 141: First plate
145 : 제2플레이트 120 : 모터부145: second plate 120: motor portion
본 발명은 엘피지용 외장형 펌프에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고정자안에서 회전하는 회전자의 내부에 순환라인을 형성한 후 상기 순환라인을 통해 오일을 순환시켜 냉각을 하게 되는 측류방식 엘피지용 외장형 펌프의 모터부 오일 순환 구조에 관한 것이다.The present invention relates to an external type pump for LLP, and more particularly, the external type pump for side flow type LLP which forms a circulation line in the rotor rotating in the stator and circulates oil through the circulation line to cool. It relates to a motor oil circulation structure.
일반적으로 펌프라고 하는 것은 에너지를 투입하여 유체를 이송시키는 장치를 말하는 것으로서 통상 날개차의 회전에 의해 유체에 운동에너지를 공급하는 터보펌프와 공간용적을 주기적으로 변화시켜 유체를 흡입, 배출시켜 이송하는 용적형 펌프와 기타 다른 방식에 의한 특수형 펌프로 나누어진다.In general, a pump refers to a device that transfers fluid by inputting energy. A turbo pump that supplies kinetic energy to the fluid by rotation of a vane and a space that periodically changes the space to inhale and discharge the fluid are transported. It is divided into volumetric pumps and special pumps by other means.
상술한 바와 같은 펌프중 용적형 펌프가 사용유량은 적지만 유압이 매우 높아 자동차의 연료 펌프로서 사용되고 있다. Among the pumps described above, the volumetric pump is used as a fuel pump of an automobile because of its low flow rate but very high hydraulic pressure.
근래에는 환경친화적인 연료인 엘피지를 자동차 연료로서 사용하기 위한 액상 엘피지 분사(LPLI : Liquid Phase LPG Injection)방식이 사용되고 있는데 종래에는 상기 액상 엘피지 분사를 위해 연료탱크내에 상기 펌프를 장착하는 내장형 펌프가 사용되고 있었다. 그러나 상기 내장형 펌프의 경우 고장이 생기는 경우 연료탱크와 동시에 교체해야하는 문제가 있어 최근에는 연료라인에 펌프를 설치하는 외장형 연료펌프가 제시되고 있다.In recent years, liquid phase LPG injection (LPLI) has been used for the use of environmentally friendly fuel, such as LPG as an automobile fuel. there was. However, in the case of the built-in pump, there is a problem that must be replaced at the same time as the fuel tank when a failure occurs, and in recent years, an external fuel pump for installing a pump in a fuel line has been proposed.
이하 첨부된 도 1을 참조하여 상기 외장형 연료펌프에 대해 설명하기로 한다. 상기 도 1에 도시된 연료펌프는 측류방식의 외장형 연료펌프로서, 모터가 내장된 모터부(120)와 상기 모터에 의해 공급되는 회전력을 이용하여 작동유체 즉 엘피지 연료를 이송하는 이송 챔버(110)로 구성된다. 이때 상기 이송 챔버(110)에 형성 되는 공간부(111)에 배치되는 것으로서, 로터(142)와 롤러(143)가 실린더(144)내에 배치된 후 상기 실린더(144)상하에 각각 제1플레이트(141)와 제2플레이트(145)가 배치된다. 이러한 구성에 의해 작동유체가 흡입 토출되는데 그 방향이 상기 로터(142)의 회전방향에 접하게 되는 것이다. 즉, 상기 로터(142)의 회전방향에 접하는 방향으로 흡입구(112)를 통해 흡입된 후 공간용적의 변화(등록특허 제505821호 참조)에 의해 토출구(113)를 통해 토출되며 그 방향이 상기 로터(142)의 회전방향에 접하게 되는 것이다. Hereinafter, the external fuel pump will be described with reference to FIG. 1. The fuel pump shown in FIG. 1 is an external fuel pump having a side flow type, and includes a
또한 상기 모터부(120)의 경우 모터가 내장되는데, 상기 모터는 고정자 내부에서 회전자가 회전하며 회전력을 발생한다. 이때 상기 모터부(120)내부에는 오일이 충진되어 윤활과 냉각을 수행하고 있다. In addition, in the case of the
즉, 상기 모터부(120)의 표면은 요철형상으로 형성되어 주위와의 접촉면적을 증가시켜 상기 오일로 전달된 열을 대기로 방출시켜 냉각을 수행하게 된다. 이는 상기 외장형 펌프의 경우 연료탱크 외부에 위치하는 관계로 따로이 냉각을 해야할 필요성이 있으며 상기 냉각을 위해서 오일을 충진하여 냉각을 하게되는 것이다.That is, the surface of the
그러나, 상술한 바와 같이 단순히 오일을 충진한 후 상기 오일에 흡수된 열을 상기 모터부(120)표면을 통해 대기로 방출하는 것은 그 방열 성능에 한계가 있으며, 특히 엘피지를 연료로 사용하는 경우에는 저온에서 증발하는 엘피지 연료의 특성상 상술한 냉각방식에 의한 경우 기화에 의한 캐비테이션이 발생하는 경우가 있다. As described above, however, simply filling the oil and then dissipating the heat absorbed by the oil to the atmosphere through the surface of the
상기 캐비테이션이라고 하는 것은 특정 유동 지점에 발생하는 공동현상(空洞 現像)을 일컫는데, 상술한 바와 같은 온도 상승에 의해 발생되는 캐비테이션이 발생하는 경우 상기 펌프로부터 토출되는 연료의 토출량이 불규칙해지고, 이에 의해 엔진의 부조현상이 발생하는 문제점이 있었다.The cavitation refers to a cavity phenomenon occurring at a specific flow point. When the cavitation generated by the temperature rise as described above occurs, the discharge amount of the fuel discharged from the pump becomes irregular, whereby There was a problem that the relief of the engine occurs.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 고정자안에서 회전하는 회전자의 내부에 순환라인을 형성한 후 상기 순환라인을 통해 모터부에 충진되어 있는 오일을 순환함에 의해 냉각성능을 향상시키게 되어 저온에서 기화하는 엘피지 연료를 사용하는 경우에도 캐비테이션의 발생을 억제할 수 있는 엘피지용 외장형 펌프의 모터부 오일 순환 구조에 관한 것이다.The present invention is to solve the above-described problems by forming a circulation line in the rotor rotating in the stator to improve the cooling performance by circulating the oil filled in the motor through the circulation line at a low temperature The present invention relates to an oil circulation structure of the motor part of an external type pump for elbow, which can suppress the occurrence of cavitation even when using an evaporated Elf fuel.
상술한 목적은 고정자와 상기 고정자 내부에서 회전하는 한편 회전축을 수용하는 회전자를 포함하는 모터부와, 상기 모터부의 회전축으로부터 회전력을 공급받아 엘피지 연료를 이송하는 이송 챔버로 구성되는 외장형 펌프에 있어서,In the external pump comprising a motor unit including a stator and a rotor that rotates inside the stator and receives a rotating shaft, and a transfer chamber that receives the rotational force from the rotating shaft of the motor unit and transfers the LPI fuel.
상기 회전자 내부에 형성되는 순환라인을 더 포함하여 상기 모터부에 충진되는 오일을 순환하는 외장형 펌프의 모터부 오일 순환 구조에 의해 달성될 수 있다.It may be achieved by the motor unit oil circulation structure of the external pump for circulating the oil filled in the motor unit further comprising a circulation line formed inside the rotor.
이하 첨부된 도면과 실시예를 참조하여 본 발명의 구성을 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings and embodiments will be described in more detail the configuration of the present invention.
본 발명은 상술한 바와 같이 회전자 내부에 순환라인을 설치함에 의해 오일을 순환시켜 냉각 성능을 향상시키는 것으로서 이하 각 실시예를 통해 설명하기로 한다.The present invention to improve the cooling performance by circulating the oil by installing a circulation line inside the rotor as described above will be described through the following embodiments.
도 2는 본 발명의 순환라인을 직선으로 형성한 실시예1을 도시한 것으로서, 설명의 편의를 위해 모터부(120)에서 회전자(R)와 상기 회전자(R)에 설치되는 회전축(121)만을 도시하였다.2 is a view illustrating a first embodiment in which a circulation line of the present invention is formed in a straight line, and for the convenience of description, a rotating
상기 도 2에서 알 수 있듯이 고정자(도시되지 않음)에 의해 회전되는 회전자(R) 내부에 제1순환라인(R10)을 형성하였는데, 상기 제1순환라인(R10)은 회전자(R) 내부에 직선형상으로 관통되는 것으로서 반경방향 거리는 동일하되, 상기 회전자 양단의 흡입구(R11)와 토출구(R12)의 위치가 일치하지 않는 형상이다. 다시 말해서, 상기 제1순환라인(R10)은 반경방향의 거리는 일정하게 유지하면서 기울어져 있는 형상이다. 이와 같은 형상의 제1순환라인(R10)에 의해 상기 모터부(120)에 충진되어 있는 오일이 순환되는 것이다. As shown in FIG. 2, a first circulation line R10 is formed inside the rotor R that is rotated by a stator (not shown), and the first circulation line R10 is formed inside the rotor R. The radial distance is the same, but the radial distances are the same, but the positions of the suction port R11 and the discharge port R12 on both ends of the rotor do not coincide. In other words, the first circulation line R10 is inclined while maintaining a constant radial distance. The oil filled in the
그 원리에 대해 도 3을 참조하여 설명하면, 상기 제1순환라인(R10)이 형성되는 회전자(R)가 회전될때 상기 제1순환라인(R10)은 상기 도 3에 도시된 바와 같이 상기 제1순환라인(R10)의 면에 수직한 방향(F)으로 작동유체를 누르게 된다. 이때 상기 힘은 수평방향 분력(Ft)와 수직방향 분력(Fn)으로 분리할 수 있으며, 상기 수평방향 분력(Ft)에 의해 상기 작동유체가 밀려가게 되는 것이다.The principle will be described with reference to FIG. 3. When the rotor R, in which the first circulation line R10 is formed, is rotated, the first circulation line R10 is formed as shown in FIG. 3. The working fluid is pressed in the direction F perpendicular to the surface of the first circulation line R10. In this case, the force may be separated into a horizontal component force (Ft) and a vertical component force (Fn), and the working fluid is pushed by the horizontal component force (Ft).
이러한 원리에 의해 상기 작동유체가 밀려가서 토출구(R12)측으로 배출되면 그 빈 공간은 흡입구(R11)를 통해 다시 오일이 충진되게 되고 이러한 현상이 반복되면 결국 상기 모터부(120)에 충진되어 있는 오일이 상기 제1순환라인(R10)을 통해 순환되는 것이다.By this principle, when the working fluid is pushed out and discharged to the discharge port R12, the empty space is filled with oil again through the suction port R11, and when this phenomenon is repeated, the oil filled in the
결국 상술한 바와 같이 오일이 순환됨에 의해 열을 전달받은 오일이 상기 모 터부(120) 표면에서 대기와 열전달을 하여 냉각되고 상기 냉각된 오일이 순환에 의해 다시 상기 제1순환라인(R10)으로 유입되어 전반적으로 모터부(120)의 냉각성능을 향상시키게 되는 것이다.(도 4참조)Eventually, as described above, the oil, which has received heat by circulating the oil, is cooled by heat transfer with the atmosphere on the surface of the
이하 도 5를 참조하여 상기 순환라인을 나사산 형상으로 형성한 실시예2를 설명하기로 한다.Hereinafter, Embodiment 2 in which the circulation line is formed in a thread shape will be described with reference to FIG. 5.
상기 실시예2에서는 상기 회전자(R)에 삽입되는 회전축(121)상에 나사산(121a)을 형성하고, 상기 회전자(R)에는 상기 나사산(121a)이 끼움되어 회전하기 위해 상기 나사산(121a)과 대응되게 형성되는 제2순환라인(R20)이 형성되어 있다. 이는 마치 볼트와 상기 볼트가 끼움되는 너트와의 관계와 유사하다.In the second embodiment, a
상술한 바와 같이 상기 회전축(121)의 나사산(121a)이 상기 제2순환라인(R20)에 끼움되어 회전하면서 상기 나사산(121a)과 상기 제2순환라인(R20)사이의 틈새를 통해 상기 오일이 이송되어 결국 순환되는 것이다.As described above, while the
이와 같은 순환작용에 의해 열을 전달받은 오일이 상기 모터부(120)의 표면측으로 순환되어 상기 표면을 통해 대기로 열을 방출하며 냉각을 수행하게 되는 것이다.The oil, which has received heat by such a circulation action, is circulated to the surface side of the
한편 상술한 실시예1 또는 실시예2의 순환라인을 측류형 외장형 펌프에 적용하는 것이 더욱 바람직하다. 일반적인 외장형 펌프의 경우 엘피지 연료가 상기 일반적인 외장형 펌프를 관통하며 지나가게 되어 상기 엘피지 연료에 의해 냉각되게 된다. On the other hand, it is more preferable to apply the circulation line of Example 1 or Example 2 to a side flow type external pump. In the case of a general external pump, the LLP fuel is passed through the general external pump to be cooled by the LLP fuel.
그러나 상술한 측류 펌프의 경우 도 1에 도시된 바와 같이 흡입구(112)를 통 해 흡입된 후 토출구(113)를 통해 토출되는 구성이어서 모터부(120)를 경유하지 않는다. 따라서 상술한 일반적인 외장형 펌프와 같이 엘피지 연료에 의한 냉각효과는 기대할 수 없기 때문에 본 발명과 같이 상기 모터부(120)의 회전자(R)에 상기 실시예와 같은 순환라인(R10,R20)을 형성하는 것이 바람직하다.However, the above-described side flow pump is configured to be sucked through the
한편 상술한 바와 같은 본 발명의 순환라인을 형성하는 것에 부가하여 상기 모터부(120)의 표면에 열전소자를 이용하여 냉각하는 것도 바람직하다. 즉, 상기 순환라인에 의해 냉각함에 더해 상기 모터부(120) 표면에 열전소자를 이용한 냉각을 더하면 상기 모터부(120)의 냉각성능이 더 우수해지기 때문이다.On the other hand, in addition to forming the circulation line of the present invention as described above, it is also preferable to cool by using a thermoelectric element on the surface of the
이하 도 6을 참조하여 설명하면, 상술한 바와 같이 상기 모터부(120)표면은 일반적으로 주위 대기와의 접촉면적을 증가시키기 위해 요철형상으로 형성되는데 이러한 요철형상을 평탄하게 만든 평탄부(120a)를 형성하고 나서 상기 평탄부(120a)상에 열전소자(131)을 장착한다. 상기 열전소자(131)라고 하는 것은 펠티에 효과 즉, 특성이 다른 두 금속을 접합하고 전류를 흘렸을 때 한 쪽 접합면에서는 열이 발생하고 다른 한 쪽 접합면에서는 열이 흡수되는 효과를 이용하여 냉각을 수행하는 것을 말한다.Hereinafter, referring to FIG. 6, as described above, the surface of the
상술한 열전소자(131)에서 열을 흡수하는 측을 상기 평탄부(120a)에 장착하고 열을 방출하는 측에 방열판(132)을 장착하고나서 상기 방열판(132)상에 팬(133)을 설치하여 냉각을 수행하게 되는 것이다.The
한편 상기 모터부(120) 또는 이송 챔버(110)에 온도센서를 부착한 후 상기 온도센서를 자동차의 ECU(중앙처리장치)에 연결하여 상기 외장형 펌프의 온도를 실 시간으로 체크하는 것도 바람직하다.On the other hand, after attaching a temperature sensor to the
이상 살펴본 바와 같이 종래에는 모터부에 오일을 충진한 후 상기 오일에 흡수된 열을 상기 모터부 표면을 통해 대기로 방출하였으나 이러한 구성에 의한 경우 방열 성능에 한계가 있으며, 특히 엘피지를 연료로 사용하는 경우에는 저온에서 증발하는 엘피지 연료의 특성상 상술한 냉각방식에 의한 경우 기화에 의한 캐비테이션이 발생하는 문제점이 있었으나,As described above, conventionally, after filling oil in the motor unit, heat absorbed by the oil is discharged to the atmosphere through the surface of the motor unit. However, in this case, there is a limit in heat dissipation performance. In the case of the above-mentioned cooling method, the cavitation caused by vaporization occurs due to the characteristics of the Elpji fuel evaporating at low temperature.
본 발명에 따른 회전자의 경우 상기 회전자에 형성된 순환라인에 의해 상기 오일이 순환되게 하여 냉각성능을 향상시키고 이에 의해 상기 엘피지 연료의 캐비테이션 발생을 억제할 수 있는 효과가 있다.In the rotor according to the present invention, the oil is circulated by the circulation line formed in the rotor, thereby improving cooling performance and thereby suppressing the generation of cavitation of the LLP fuel.
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