KR101558347B1 - 차량용 전동식 워터 펌프의 증기 배출장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량용 전동식 워터 펌프의 증기 배출장치는, 모터실과 펌프실로 구분되며, 실링유닛이 개재된 상태로 모터실과 펌프실로 연결되는 샤프트 및 상기 펌프실에서 샤프트에 장착되는 임펠러를 포함하는 전동식 워터 펌프에 구성되며, 상기 펌프실에서 상기 실링유닛을 통해 상기 모터실로 누수되며 발생하는 증기를 배출시키기 위한 것으로서, ⅰ)상기 증기가 배출될 수 있는 증기 배출 통로가 형성되며, 상기 모터실을 이루는 펌프 바디에 체결될 수 있는 본체와, ⅱ)상기 본체의 상부면에서 상기 증기 배출 통로의 가장자리를 따라 일정 높이로 설치되며 수분의 침투를 막으면서 기체는 통과시킬 수 있는 멤브레인과, ⅲ)상기 멤브레인을 지지하며 상기 본체와 일정 갭을 두고 그 본체에 결합되는 캡을 포함하여 이루어진다.

Description

차량용 전동식 워터 펌프의 증기 배출장치 {WATER PUMP}

본 발명의 예시적인 실시예는 차량에 적용되는 전동식 워터 펌프(water pump)에 관한 것으로서, 미케니컬 씰과 같은 실링수단을 통해 누수되며 발생하는 증기를 외부로 배출시킬 수 있도록 한 차량용 전동식 워터 펌프의 증기 배출장치에 관한 것이다.

일반적으로, 워터 펌프는 엔진의 냉각 및 실내 난방을 위하여 엔진 및 히터에 냉각수를 순환시키기 위한 장치이다. 워터 펌프에서 토출된 냉각수는 엔진, 히터, 또는 라디에이터와 열교환을 하며 순환한 후 워터 펌프로 다시 유입된다.

이러한 워터 펌프는 크게 기계식 워터 펌프와 전동식 워터 펌프(당 업계에서는 통상적으로 "전기식 워터 펌프" 라고도 한다)로 나뉘어진다.

기계식 워터 펌프는 엔진의 크랭크 샤프트에 고정된 풀리에 연결되어 크랭크 샤프트의 회전(즉, 엔진의 회전)에 따라 구동한다. 따라서, 기계식 워터 펌프에서 토출되는 냉각수의 유량은 엔진의 회전 속도에 따라 결정된다. 그런데, 히터 및 라디에이터에서 필요로 하는 냉각수의 유량은 엔진의 회전 속도와 상관없이 정해져 있다. 따라서, 엔진 회전수가 낮은 영역에서는 히터 및 라디에이터가 정상적으로 작동되지 못하였고, 히터 및 라디에이터를 정상적으로 작동시키기 위하여 엔진 회전수를 높여야 하였다. 이로 인하여, 차량의 연비가 떨어지는 문제점이 생겼다.

전동식 워터 펌프는 제어 장치에 의하여 제어되는 모터에 의하여 구동된다. 따라서, 전동식 워터 펌프는 엔진의 회전 속도와는 상관 없이 냉각수의 유량을 결정할 수 있는 장점이 있다. 그러나, 전동식 워터 펌프에 사용되는 부품들은 전기에 의하여 작동하므로, 전기적으로 작동하는 부품들이 충분한 방수 성능을 갖도록 하는 것이 중요하다. 충분한 방수 성능의 확보는 전자식 워터 펌프의 성능을 향상시키고 내구성을 증가시킨다.

현재에는 차량에 전동식 워터 펌프의 적용이 증가하고 있는 추세이다. 이에 따라, 전자식 워터 펌프의 성능을 향상시키고 내구성을 증가시키기 위한 다양한 기술들이 개발되고 있다.

한편, 상기에서와 같은 전동식 워터 펌프는 고정자와 회전자를 포함하여 구성되는 모터실과, 냉각수를 실질적으로 펌핑하는 펌프실로 구분되며, 모터실을 이루는 펌프 바디 및 펌프실을 이루는 볼류트 하우징이 결합된 구조로 이루어진다.

여기서, 상기 모터실과 펌프실은 펌프실의 냉각수가 모터실로 침투하는 것을 막기 위한 미케니컬 씰로서의 실링수단을 통해 구분될 수 있으며 그 실링수단은 모터실과 펌프실로 연결되는 샤프트에 장착된다. 그리고 펌프실에서 샤프트에는 냉각수를 가압하기 위한 임펠러가 장착된다.

또한, 상기와 같은 전동식 워터 펌프의 펌프 바디에는 펌프실에서 실링수단을 통해 모터실로 누수되며 발생하는 증기를 배출시키기 위한 증기 배출부를 구성하고 있다.

그런데, 종래 기술에 따른 증기 배출장치는 펌프실에서 실링수단을 통해 모터실로 누수되며 발생하는 증기를 단순히 외부로 배출시킬 수 있는 증기 배출 통로를 형성하므로, 워터펌프의 침수 시 반대로 외부에서 물이 증기 배출부를 통해 펌프 바디의 내부로 유입되며 베어링 부식 등의 여러가지 문제점을 야기시킬 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시예는 상기에서와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 증기를 원활하게 배출할 수 있고, 워터펌프의 침수 시 외부에서 물이 증기 배출부를 통해 펌프 바디의 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있도록 한 차량용 전동식 워터 펌프의 증기 배출장치를 제공한다.

또한, 본 발명의 예시적인 실시예는 전체적인 구조가 단순하면서 증기의 배출량을 증대시킬 수 있고, 펌프 바디에 더욱 견고하게 장착할 수 있도록 한 차량용 전동식 워터 펌프의 증기 배출장치를 제공한다.

이를 위해 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량용 전동식 워터 펌프의 증기 배출장치는, 모터실과 펌프실로 구분되며, 실링유닛이 개재된 상태로 모터실과 펌프실로 연결되는 샤프트 및 상기 펌프실에서 샤프트에 장착되는 임펠러를 포함하는 전동식 워터 펌프에 구성되며, 상기 펌프실에서 상기 실링유닛을 통해 상기 모터실로 누수되며 발생하는 증기를 배출시키기 위한 것으로서, ⅰ)상기 증기가 배출될 수 있는 증기 배출 통로가 형성되며, 상기 모터실을 이루는 펌프 바디에 체결될 수 있는 본체와, ⅱ)상기 본체의 상부면에서 상기 증기 배출 통로의 가장자리를 따라 일정 높이로 설치되며 수분의 침투를 막으면서 기체는 통과시킬 수 있는 멤브레인과, ⅲ)상기 멤브레인을 지지하며 상기 본체와 일정 갭을 두고 그 본체에 결합되는 캡을 포함하여 이루어진다.

상기 전동식 워터 펌프의 증기 배출장치에 있어서, 상기 본체에는 상기 증기 배출 통로가 관통되게 형성되며, 상기 펌프 바디에 접속될 수 있는 접속부가 일체로 형성될 수 있다.

상기 전동식 워터 펌프의 증기 배출장치에 있어서, 상기 접속부에는 오-링이 설치되고, 상기 펌프 바디에 체결될 수 있는 나사산이 형성될 수 있다.

상기 전동식 워터 펌프의 증기 배출장치에 있어서, 상기 본체의 상부면에는 상기 증기 배출 통로의 가장자리를 따라 다수의 보스가 일정 간격 이격되게 형성될 수 있다.

상기 전동식 워터 펌프의 증기 배출장치에 있어서, 상기 캡은 상기 본체의 상부면에 결합되며 상기 보스를 통해 상기 본체와 소정의 갭을 형성할 수 있다.

상기 전동식 워터 펌프의 증기 배출장치에 있어서, 상기 본체의 상부면에는 상기 증기 배출 통로의 가장자리 측에 상기 멤브레인의 하단부를 지지하는 지지홈을 형성할 수 있다.

상기 전동식 워터 펌프의 증기 배출장치에 있어서, 상기 캡은 상기 본체와 결합되는 제1 결합홈과, 상기 멤브레인의 상단부와 결합되는 제2 결합홈을 형성할 수 있다.

상기 전동식 워터 펌프의 증기 배출장치에 있어서, 상기 제2 결합홈은 상기 제1 결합홈 보다 더 깊게 형성될 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량용 전동식 워터 펌프의 증기 배출장치에 의하면, 본체의 증기 배출 통로에 수분은 막고 기체를 통과시킬 수 있는 멤브레인을 설치하므로, 워터펌프의 침수 시 외부에서 물이 증기 배출부를 통해 펌프 바디의 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 멤브레인이 본체의 상부면에서 증기 배출 통로의 가장자리를 따라 일정 높이로 설치되기 때문에, 이로 인해 본체와 캡 사이의 갭을 통해 멤브레인과 외부와의 접촉 면적이 증대되고, 본체에 대한 증기 배출 통로의 입구경을 크게 할 수 있으므로 결과적으로는 증기의 배출량을 증대시킬 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 캡에 본체와 결합될 수 있는 제1 결합홈과, 멤브레인의 상단부와 결합될 수 있는 제2 결합홈을 형성하고, 제2 결합홈을 제1 결합홈 보다 더 깊게 형성하므로, 멤브레인의 하단부가 본체의 지지홈에 결합된 상태로 제1 결합홈에 본체가 먼저 고정된 후 멤브레인의 상단부가 제2 결합홈에 결합될 수 있다.

따라서, 본 실시예에서는 캡의 제1 및 제2 결합홈을 통해 멤브레인을 견고하게 장착할 수 있으므로, 멤브레인의 파손을 방지할 수 있으며, 접착 스티커 등을 사용하지 않고서도 멤브레인을 더욱 견고하게 장착할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 본체에 펌프 바디와 접속될 수 있는 접속부를 일체로 형성하고, 그 접속부에 오-링과 나사산을 형성하므로, 전체 장치의 구조를 단순화시킬 수 있으며, 접속부를 통해 전체 장치를 펌프 바디에 더욱 견고하게 장착할 수 있다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 증기 배출장치가 적용되는 차량용 전동식 워터 펌프의 일 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량용 전동식 워터 펌프의 증기 배출장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 부분 단면 구성도이다.
도 4는 도 2에 도시된 본체의 평면 구성도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 증기 배출장치가 적용되는 차량용 전동식 워터 펌프의 일 예를 개략적으로 도시한 도면이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 증기 배출장치(100)는 전기식으로 작동하며 냉각수를 펌핑하여 차량의 냉각이 필요한 부분으로 압송할 수 있는 차량용 전동식 워터 펌프(200)에 적용될 수 있다.

상기 전동식 워터 펌프(200)는 연료전지 차량, 하이브리드 차량, 및 일반적인 내연기관 차량에 구성될 수 있는 바, 예를 들면 연료 전지 차량에서 연료 전지 스택을 냉각시키기 위한 것이다.

이러한 전동식 워터 펌프(200)는 기본적으로, 고정자와 회전자를 포함하여 구성되는 모터실(110)과, 냉각수를 실질적으로 펌핑하는 펌프실(120)로 구분되며, 모터실(110)을 이루는 펌프 바디(111) 및 펌프실(120)을 이루는 볼류트 하우징(121)이 결합된 구조로 이루어진다.

여기서, 상기 모터실(110)과 펌프실(120)은 펌프실(120)의 냉각수가 모터실(110)로 침투하는 것을 막기 위한 실링유닛(130: 당 업계에서는 통상적으로 "미케니컬 씰" 이라고 한다)을 통해 구분될 수 있으며, 그 실링유닛(130)은 모터실(110)과 펌프실(120)로 연결되는 샤프트(140)에 장착된다.

그리고, 상기 펌프실(120)에서 샤프트(140)에는 냉각수를 가압하기 위한 임펠러(150)가 장착되어 있다.

상기에서와 같은 차량용 전동식 워터 펌프(200)에 있어 언급한 바 있는 펌프 바디(111)에는 펌프실(120)에서 실링유닛(130)을 통해 모터실(110)로 누수되며 발생하는 증기를 배출시키기 위한 본 실시예에 따른 증기 배출장치(100)가 구성될 수 있다.

즉, 본 실시예에 의한 상기 증기 배출장치(100)는 증기를 펌프 바디(111)의 외부로 배출하기 위해 그 펌프 바디(111)에 형성되는 증기 배출부(160)에 구성될 수 있다.

본 실시예에 의한 상기 증기 배출장치(100)는 증기를 원활하게 배출할 수 있고, 워터펌프(200)의 침수 시 외부에서 물이 증기 배출부(160)를 통해 펌프 바디(111)의 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있는 구조로 이루어진다.

또한, 본 실시예에 의한 상기 증기 배출장치(100)는 전체적인 구조가 단순하면서 증기의 배출량을 증대시킬 수 있고, 펌프 바디(111)에 더욱 견고하게 장착할 수 있는 구조로 이루어진다.

도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량용 전동식 워터 펌프의 증기 배출장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 도 2의 부분 단면 구성도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량용 전동식 워터 펌프의 증기 배출장치(100)는 기본적으로, 본체(10), 멤브레인(50), 및 캡(70)을 포함하여 구성되며, 이를 구성 별로 설명하면 다음과 같다.

본 실시예에서, 상기 본체(10)는 펌프 바디(111)의 증기 배출부(160)에 연결되게 설치되며, 그 증기 배출부(160)로 유입되는 증기를 외부로 배출시킬 수 있는 구조로 이루어진다.

이러한 본체(10)는 증기가 배출될 수 있는 증기 배출 통로(11)가 형성되며, 증기 배출부(160)와 연결되게 펌프 바디(111)에 체결될 수 있다. 상기 증기 배출 통로(11)는 본체(10)의 길이 방향을 따라 관통 형성된다.

상기 본체(10)에는 펌프 바디(111)에 접속될 수 있는 접속부(21)가 일체로 형성되는 바, 그 접속부(21)에는 오-링(23)이 설치되고, 펌프 바디(111)에 나사 결합될 수 있는 나사산(25)이 형성되어 있다.

그리고, 상기 본체(10)의 상부면에는 도 4에서와 같이 증기 배출 통로(11)의 가장자리를 따라 다수의 보스들(27)이 일정 간격 이격되게 형성되며, 도 3에서와 같이 증기 배출 통로(11)의 가장자리 측에는 뒤에서 더욱 설명될 멤브레인(50)의 하단부를 지지하기 위한 지지홈(29)이 형성되어 있다.

본 실시예에서, 상기 멤브레인(50)은 펌프 바디(111)의 증기 배출부(160)로 유입되며 본체(10)의 증기 배출 통로(11)를 통해 외부로 배출되는 증기 중의 수분은 막고, 기체 만을 외부로 배출할 수 있으며, 그 증기 배출부(160)를 통해 외부에서 유입되는 액체가 펌프 바디(111)의 내부로 유입되는 것을 막을 수 있는 구조로 이루어진다.

상기 멤브레인(50)은 본체(10)의 상부면에서 증기 배출 통로(11)의 가장자리를 따라 일정 높이로 설치되는 바, 위에서 언급한 바 있는 지지홈(29)에 이의 하단부가 결합될 수 있다.

상기 멤브레인(50)은 수분의 침투를 막으면서 기체는 통과시킬 수 있는 소재로 이루어지는데, 이러한 소재는 당 업계에서 널리 알려진 소재로 이루어지므로, 본 명세서에서 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

본 실시예에서, 상기 캡(70)은 본체(10)의 상부면을 커버링 하기 위한 것으로서, 멤브레인(50)의 상단부를 지지하며 위에서 언급한 바 있는 보스들(27)에 의해 본체(10)와 일정 갭을 두고 그 본체(10)에 결합될 수 있다.

이러한 캡(70)은 본체(10)와 결합될 수 있는 제1 결합홈(71)과, 멤브레인(50)의 상단부와 결합될 수 있는 제2 결합홈(72)을 형성한다. 여기서, 상기 제2 결합홈(72)은 제1 결합홈(71) 보다 더 깊게 형성되는 것이 바람직하다.

따라서, 상기와 같이 구성되는 차량용 전동식 워터 펌프의 증기 배출장치(100)에 의하면, 본 실시예에서는 본체(10)의 증기 배출 통로(11)에 수분은 막고 기체를 통과시킬 수 있는 멤브레인(50)을 설치하므로, 워터펌프(200)의 침수 시 외부에서 물이 증기 배출부(160)를 통해 펌프 바디(111)의 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 멤브레인(50)이 본체(10)의 상부면에서 증기 배출 통로(11)의 가장자리를 따라 일정 높이로 설치되기 때문에, 이로 인해 본체(10)와 캡(70) 사이의 갭을 통해 멤브레인(50)과 외부와의 접촉 면적이 증대되고, 본체(10)에 대한 증기 배출 통로(11)의 입구경을 크게 할 수 있으므로 결과적으로는 증기의 배출량을 증대시킬 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 캡(70)에 본체(10)와 결합될 수 있는 제1 결합홈(71)과, 멤브레인(50)의 상단부와 결합될 수 있는 제2 결합홈(72)을 형성하고, 제2 결합홈(72)을 제1 결합홈(71) 보다 더 깊게 형성하므로, 멤브레인(50)의 하단부가 본체(10)의 지지홈(29)에 결합된 상태로 제1 결합홈(71)에 본체(10)가 먼저 고정된 후 멤브레인(50)의 상단부가 제2 결합홈(72)에 결합될 수 있다.

따라서, 본 실시예에서는 캡(70)의 제1 및 제2 결합홈(71, 72)을 통해 멤브레인(50)을 견고하게 장착할 수 있으므로, 멤브레인(50)의 파손을 방지할 수 있으며, 접착 스티커 등을 사용하지 않고서도 멤브레인(50)을 더욱 견고하게 장착할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 본체(10)에 펌프 바디(111)와 접속될 수 있는 접속부(21)를 일체로 형성하고, 그 접속부(21)에 오-링(23)과 나사산(25)을 형성하므로, 전체 장치(100)의 구조를 단순화시킬 수 있으며, 접속부(21)를 통해 전체 장치(100)를 펌프 바디(111)에 더욱 견고하게 장착할 수 있다.

지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 증기 배출장치(100)는 차량용 전동식 워터 펌프(200)에 구성되는 것으로 설명되었으나, 본 발명에서는 반드시 이에 한정되지 않고 자동차용 제어기류 및 램프류 등에 적용되면서 작은 면적 대비 통기성이 우수하고, 제어기 등의 열 방출 효과를 도모할 수 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

10... 본체 11... 증기 배출 통로
21... 접속부 23... 오-링
25... 나사산 27... 보스
29... 지지홈 50... 멤브레인
70... 캡 71... 제1 결합홈
72... 제2 결합홈 110... 모터실
111... 펌프 바디 120... 펌프실
121... 볼류트 하우징 130... 실링유닛
140... 샤프트 150... 임펠러
160... 증기 배출부

Claims (6)

1. 모터실과 펌프실로 구분되며, 실링유닛이 개재된 상태로 모터실과 펌프실로 연결되는 샤프트 및 상기 펌프실에서 샤프트에 장착되는 임펠러를 포함하는 차량용 전동식 워터 펌프에 구성되며,
   상기 펌프실에서 상기 실링유닛을 통해 상기 모터실로 누수되며 발생하는 증기를 배출시키기 위한 증기 배출장치로서,
   상기 증기가 배출될 수 있는 증기 배출 통로가 형성되며, 상기 모터실을 이루는 펌프 바디에 체결될 수 있는 본체;
   상기 본체의 상부면에서 상기 증기 배출 통로의 가장자리를 따라 일정 높이로 설치되며 수분의 침투를 막으면서 기체는 통과시킬 수 있는 멤브레인; 및
   상기 멤브레인을 지지하며 상기 본체와 일정 갭을 두고 그 본체에 결합되는 캡;을 포함하고,
   상기 본체의 상부면에는 상기 증기 배출 통로의 가장자리를 따라 다수의 보스가 일정 간격 이격되게 형성되고,
   상기 캡은 상기 본체의 상부면에 결합되며 상기 보스를 통해 상기 본체와 소정의 갭을 형성하는 것을 특징으로 하는 차량용 전동식 워터 펌프의 증기 배출장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 본체에는 상기 증기 배출 통로가 관통되게 형성되며, 상기 펌프 바디에 접속될 수 있는 접속부가 일체로 형성되는 차량용 전동식 워터 펌프의 증기 배출장치.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 접속부에는 오-링이 설치되고, 상기 펌프 바디에 체결될 수 있는 나사산이 형성되는 차량용 전동식 워터 펌프의 증기 배출장치.
4. 삭제
5. 제1 항에 있어서,
   상기 본체의 상부면에는 상기 증기 배출 통로의 가장자리 측에 상기 멤브레인의 하단부를 지지하는 지지홈을 형성하는 차량용 전동식 워터 펌프의 증기 배출장치.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 캡은,
   상기 본체와 결합되는 제1 결합홈과, 상기 멤브레인의 상단부와 결합되는 제2 결합홈을 형성하고,
   상기 제2 결합홈이 상기 제1 결합홈 보다 더 깊게 형성되는 차량용 전동식 워터 펌프의 증기 배출장치.

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