KR101461864B1 - 워터펌프를 구비한 엔진 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 워터펌프를 구비한 엔진은, 하우징에서 회전가능하도록 장착된 구동축, 상기 하우징의 외측으로 돌출된 상기 구동축의 단부에 장착된 임펠러, 일측에 상기 하우징이 고정 장착되되, 상기 임펠러가 그 내부 공간에 장착되는 수용부가 형성되고, 상기 수용부로 냉각수가 흡입되는 흡입유로와 상기 수용부의 외측으로 냉각수가 유출되는 공급유로가 형성된 실린더블록, 및 상기 임펠러와 인접하여 상기 하우징에 설치되어 열을 발생시켜 상기 수용부를 지나는 냉각수를 가열하는 발열소자를 포함할 수 있다.
따라서, 모터 하우징에 냉각수를 가열시키는 발열소자를 설치하여, 냉각수를 설정된 온도까지 신속하게 웜웝시킬 수 있고, 발열소자에 부착되는 인슐레이터는 모터의 구동부품들로 열이 전달되는 것을 방지하여 모터의 내구성을 향상시킬 뿐만 아니라, 펌프의 임펠러 수용부를 엔진블록에 형성함으로써, 중량이 저감되고, 원가가 절감된다.
모터, 워터펌프, 웜업, warm??up, 발열소자, PTC

Description

워터펌프를 구비한 엔진{ENGINE THAT IS PROVIDED WITH WATER PUMP}
본 발명은 워터펌프를 구비한 엔진에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기로 작동되어 냉각수를 원활하게 순환시키는 워터펌프를 구비한 엔진에 관한 것이다.
일반적으로 엔진에는 쿨링 시스템이 필요하다. 만약 쿨링 시스템이 없으면 부품들은 고열에 의해서 정상적으로 작동하지 않는다.
상기 쿨링 시스템은 워터 자켓, 써모스탯, 워터펌프, 라디에이터, 캡, 팬, 팬 벨트 및 냉각수 호스 등을 포함한다.
일반적으로 워터펌프는 자체적인 구동력을 가지고 있지 않다. 따라서 상기 워터펌프는 엔진의 크랭크 샤프트의 운동 에너지를 전달받아 작동된다.
엔진이 시동되면 엔진의 냉각수온이나 운전조건에 상관없이 상기 워터펌프는 작동되고, 냉각수는 상기 엔진 내부 또는 라디에이터를 순환한다.
엔진이 웜웝(warm up)되기 전에 냉각수가 강제로 순환되므로 배기가스의 온도도 천천히 올라가게 된다. 한편 배기가스의 정화효율을 향상시키기 위해서는 배기가스의 온도가 적정한 고온(예를 들면, 250℃)이 되어야 한다.
최근에는, 엔진을 신속하게 웜웝(warm up) 시키고, 연료의 소모를 줄이기 위해서, 모터 구동식 워터펌프가 장착되고 있다.
한편, 추운 날씨에 엔진을 시동하는 경우, 워터펌프가 작동되지 않더라도 엔진이 웜웝되는 시간이 필요하다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 냉각수를 설정된 온도로 신속하게 웜업시키는 워터펌프를 구비한 엔진을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 워터펌프를 구비한 엔진은, 하우징에서 회전가능하도록 장착된 구동축, 상기 하우징의 외측으로 돌출된 상기 구동축의 단부에 장착된 임펠러, 일측에 상기 하우징이 고정 장착되되, 상기 임펠러가 그 내부 공간에 장착되는 수용부가 형성되고, 상기 수용부로 냉각수가 흡입되는 흡입유로와 상기 수용부의 외측으로 냉각수가 유출되는 공급유로가 형성된 실린더블록, 및 상기 임펠러와 인접하여 상기 하우징에 설치되어 열을 발생시켜 상기 수용부를 지나는 냉각수를 가열하는 발열소자를 포함할 수 있다.
상기 발열소자에서 발생된 열이 상기 하우징의 내측으로 전달되지 못하도록 상기 발열소자의 후면에 장착되는 인슐레이터를 더 포함할 수 있다.
상기 발열소자는 상기 임펠러와 마주하는 상기 하우징의 내측면에 부착될 수 있다.
상기 발열소자는 상기 임펠러의 회전방향으로 연속 또는 간격을 두고 형성될 수 있다.
상기 발열소자는 설정된 온도에 도달하면 저항이 높아져 공급되는 전류를 차단하여 발열을 중단하는 피씨티(PTC) 소자일 수 있다.
상기 회전축의 일측 외주면에 장착된 회전자유닛, 상기 자석과 설정된 갭을 두고 상기 하우징에 장착된 고정자유닛 및 상기 회전자유닛 또는 상기 고정자유닛에 전원을 공급하여 상기 임펠러를 회전시키는 파워부를 포함하되, 상기 파워부는 커넥터를 통해서 상기 발열소자로 전원을 공급할 수 있다.
상기 실린더블록에는, 상기 임펠러의 회전중심부로 상기 흡입유로가 형성되고, 상기 임펠러의 방사방향 일측으로 상기 공급유로가 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 워터펌프를 구비한 엔진에 의하면, 모터 하우징에 냉각수를 가열시키는 발열소자를 설치하여, 냉각수를 설정된 온도까지 신속하게 웜웝시킬 수 있다.
아울러, 발열소자에 부착되는 인슐레이터는 모터의 구동부품들로 열이 전달되는 것을 방지하여 모터의 내구성을 향상시킨다.
뿐만 아니라, 펌프의 임펠러 수용부를 엔진블록에 형성함으로써, 중량이 저감되고, 원가가 절감된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 워터펌프의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 워터펌프(100)는 모터하우징(120), 드라이버케이스(130), 임펠러(110), 및 고정부재(140)를 포함한다.
상기 모터하우징(120)이 가운데 배치되고, 그 전방에 상기 임펠러(110)가 회전가능하도록 장착되며, 그 후방에 상기 드라이버케이스(130)가 장착된다. 상기 드라이버케이스(130) 내에는 전원을 공급하는 파워부가 장착된다.
상기 고정부재(140)는 상기 모터 하우징을 엔진의 실린더블록(도 2참조)에 고정하고, 상기 임펠러(110)의 회전으로 냉각수를 흡입하고 펌핑하는 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 워터펌프를 구비한 엔진의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 엔진은 상기 워터펌프(100)와 상기 실린더블록(200)을 포함한다.
상기 실린더블록(200)에는 임펠러가 수용되는 수용부(205)가 형성되고, 상기 수용부(205)는 외부로 개방된 구조를 갖는다.
상기 수용부(205) 안으로 상기 임펠러(110)가 장착되도록, 상기 워터펌프가(100) 상기 실린더블록에 장착된다.
상기 고정부재(140)를 상기 실린더블록(200)에 나사 체결함으로써 상기 워터펌프(100)가 상기 실린더블록(200)에 장착되며, 상기 워터펌프(100)와 상기 실린더블록(200)이 밀착되는 부분에는 냉각수가 새지 않도록 실링구조를 형성하는 것이 바람직하다.
상기 실린더블록(200)에는 상기 수용부(205)로 냉각수가 흡입되는 흡입유로(210)가 형성되고, 상기 수용부(205)에 배치된 상기 임펠러(110)의 회전에 의해서 냉각수가 유출되는 공급유로(202)가 형성된다.
상기 워터펌프(100)의 구조에 대해서 상세하게 설명하면, 상기 워터펌프(100)는 모터하우징(120), 드라이버케이스(130), 임펠러(110), 구동축(250), 고정자유닛(254), 회전자유닛(262), 발열소자(220), 및 인슐레이터(230)를 포함한다.
그리고, 상기 회전자유닛(262)은 회전자코어(264), 영구자석(266), 및 회전자커버(268)를 포함하고, 상기 고정자유닛(254)은 고정자코어(256)와 코일(258)을 포함한다.
상기 드라이버케이스(130)로 전원이 입력되고, 그 전원이 상기 회전자유닛(262) 또는 상기 고정자유닛(254)으로 전달되어 상기 구동축(250)을 회전시킨다. 그 상세한 구조는 공지기술이므로 생략한다.
상기 모터하우징(120)의 외측으로 돌출된 상기 구동축(250)의 선단부에 상기 임펠러(110)가 장착되고, 상기 임펠러(110)의 회전에 의해서 상기 흡입유로(210)를 통해서 냉각수를 흡입하고, 상기 공급유로(202)를 통해서 냉각수를 펌핑한다.
상기 실린더블록(200)에 형성된 상기 수용부(205)는 상기 임펠러(110)의 회전형상을 따라서 형성되고, 그 내면과 상기 임펠러(110)가 서로 간섭되지 않는다.
아울러, 본 발명의 실시예에서는 상기 워터펌프(100)에는 상기 발열소자(220)와 상기 인슐레이터(230)가 장착된다.
상기 발열소자(220)는 상기 하우징(120)의 내측에 장착되는데, 좀 더 상세하게는, 상기 임펠러(110)와 마주하는 상기 하우징(120)의 외측벽의 내측면에 장착되어, 상기 발열소자(220)는 상기 수용부를 지나는 냉각수를 가열한다.
엔진이 낮은 온도에서 시동되는 경우, 냉각수의 온도가 낮아서 시동성이 떨어지고, 시동 후 연료의 소모가 많은 문제점이 있으나, 본 발명의 실시예에서는 상기 발열소자(220)가 상기 냉각수를 가열함으로써 상기와 같은 문제점을 해소할 수 있다.
상기 발열소자(220)는 상기 하우징(120)의 내측면에 장착되어 있으나, 외측면에 장착되어 냉각수와 직접적으로 접촉할 수도 있다.
상기 인슐레이터(230)는 상기 발열소자(220)의 열이 상기 워터펌프(100)의 내측 즉, 상기 고정자유닛(254)이나 상기 드라이버케이스(130) 측으로 전달되는 것을 방지하기 위해서, 상기 발열소자(220)의 뒷면에 밀착되어 장착된다.
즉, 상기 발열소자(220)의 전면이 냉각수와 근접하게 배치되고, 그 후면에 상기 인슐레이터(230)가 배치된다.
상기 발열소자(220)는 상기 커넥터(235)를 통해서 전류를 인가 받아, 그 전기에너지로 열을 형성하며, 설정된 온도에 이르면 자체적으로 저항이 높아져 발열기능을 정지한다.
상기 발열소자(220)로는 PTC소자가 사용될 수 있다. 상기 PTC소자는 히터의 발열체로서 전류가 인가되면, 발열을 하고, 규정치의 온도가 되면, 부도체가 되어 열을 발생치 않아 일정온도를 유지하는 셀프 레귤레이팅 부품이다. 본 발명의 실시 예에서, 상기 발열소자(220)는 커넥터(235)를 통해서 파워부(전원공급부)와 연결되어 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 워터펌프에 구비되는 발열소자의 특성을 보여주는 그래프이다.
도 3을 참조하면, 가로축은 온도이고 세로축은 저항이다.
B 발열소자는 섭씨 약 190도 부근에서 저항이 급격히 높아지고, A 발열소자는 섭씨 약 300도 부근에서 저항이 급격히 높아지는 특징을 갖고 있다.
즉, B 발열소자는 190도의 온도까지 발열을 하고, 그 이상이 되면 저항이 높아져 전류를 차단하여 발열기능을 정지하고, A 발열소자는 300도의 온도까지 발열을 하고, 그 이상이 되면 저항이 높아져 전류를 차단하여 발열기능을 정지한다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 워터펌프의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 워터펌프를 구비한 엔진의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 워터펌프에 구비되는 발열소자의 특성을 보여주는 그래프이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 워터펌프
110: 임펠러
120: 하우징
130: 드라이버케이스
140: 고정부재
200: 실린더블록
205: 수용부
202: 공급유로
210: 흡입유로
220: 발열소자
230: 인슐레이터
235: 커넥터
250: 구동축
254: 고정자유닛
256: 고정자코어
258: 코일
262: 회전자유닛
264: 회전자코어
266: 영구자석
268: 회전자커버

Claims (7)

  1. 모터의 하우징에서 회전가능하도록 장착된 구동축;
    상기 하우징의 외측으로 돌출된 상기 구동축의 단부에 장착된 임펠러;
    일측에 상기 하우징이 고정 장착되되, 상기 임펠러가 그 내부 공간에 장착되는 수용부가 형성되고, 상기 수용부로 냉각수가 흡입되는 흡입유로와 상기 수용부의 외측으로 냉각수가 유출되는 공급유로가 형성된 실린더블록; 및
    상기 임펠러와 인접하여 상기 하우징의 내측면에 부착되어 열을 발생시켜 상기 수용부를 지나는 냉각수를 가열하는 발열소자; 를 포함하고,
    상기 발열소자에서 발생된 열이 상기 하우징의 내측으로 전달되지 못하도록 상기 발열소자의 후면에 장착되는 인슐레이터; 를 더 포함하는 워터펌프를 구비한 엔진.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1 항에서,
    상기 발열소자는 상기 임펠러의 회전방향으로 연속 또는 간격을 두고 형성된 것을 특징으로 하는 워터펌프를 구비한 엔진.
  5. 제1 항에서,
    상기 발열소자는 설정된 온도에 도달하면 저항이 높아져 공급되는 전류를 차단하여 발열을 중단하는 피씨티(PTC) 소자인 것을 특징으로 하는 워터펌프를 구비한 엔진.
  6. 제1 항에서,
    상기 구동축의 일측 외주면에 장착된 회전자유닛; 및
    상기 회전자유닛과 설정된 갭을 두고 상기 하우징에 장착된 고정자유닛; 및
    상기 회전자유닛 또는 상기 고정자유닛에 전원을 공급하여 상기 임펠러를 회전시키는 파워부를 포함하되,
    상기 파워부는 커넥터를 통해서 상기 발열소자로 전원을 공급하는 워터펌프를 구비한 엔진.
  7. 제1 항에서,
    상기 실린더블록에는,
    상기 임펠러의 회전중심부로 상기 흡입유로가 형성되고, 상기 임펠러의 방사방향 일측으로 상기 공급유로가 형성된 것을 특징으로 하는 워터펌프를 구비한 엔 진.
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