KR102015958B1 - 이물질 제거를 위한 전동식 워터펌프용 임펠러 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전동식 워터펌프의 동작시 샤프트의 반대측에 퇴적되는 이물질을 제거하고, 이물질의 퇴적을 방지할 수 있는 이물질 제거를 위한 전동식 워터펌프용 임펠러 어셈블리에 관한 것으로, 유체가 유입되는 유입구가 형성되는 상부 하우징, 상기 상부 하우징의 하부에 결합되어 유체가 토출되는 토출공간이 형성되는 하부 하우징, 상기 토출공간에 형성되어 유체를 토출시키는 블레이드, 상기 하부 하우징에 결합되어 회전하는 샤프트 및 상기 하부 하우징의 하부에 연장되어 상기 샤프트의 외곽에 형성되되, 내주면이 상기 샤프트와 일정거리 이격되어 내부공간을 형성하고, 자성체를 포함하는 자성체 몰딩을 포함하되, 상기 하부 하우징에는 중공홀이 형성되어 상기 토출공간과 상기 내부공간을 연결하는 것을 특징으로 한다.

Description

이물질 제거를 위한 전동식 워터펌프용 임펠러 어셈블리{Impeller assembly of electric water pump for removing particle}

본 발명은 전동식 워터펌프의 동작시 샤프트의 반대측에 퇴적되는 이물질을 제거하고, 이물질의 퇴적을 방지할 수 있는 이물질 제거를 위한 전동식 워터펌프용 임펠러 어셈블리에 관한 것이다.

전동식 워터펌프(Electric Water Pump, EWP)는 별도의 장치에 의하여 제어되는 모터에 의해 구동되는 펌프로써, 주로 냉각수의 순환에 사용된다. 전동식 워터 펌프는 엔진의 회전 속도와 무관하게 냉각수의 유량을 결정할 수 있고, 기계식 워터 펌프 대비 60~70%의 소요 동력을 감소시킬 수 있으며, 벨트 구동이 아닌 모터로 구동되기 때문에 구조적으로 단순해 최근 들어 차량에 널리 적용되고 있다.

전동식 워터펌프에 관한 종래 기술로는 한국 등록특허공보 제10-1332853호("냉각부재를 내장한 자동차용 전동식 워터펌프", 공고일 2013.11.27., 이하 선행기술 1)에 개시되어 있다. 도 1은 선행기술 1의 도면 중 하나로써, 도 1을 참고하여 종래 전동식 워터펌프의 구조를 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 전동식 워터펌프는 펌프 케이스(10) 내부에 모터 본체(20)가 설치된다. 모터 본체(20)는 샤프트(30)와 샤프트(30)에 연결된 임펠러(40)를 회전시키면서 유입구(50)측에서 유입된 유체를 토출구(60)로 배출시킨다.

종래 이러한 전동식 워터펌프를 사용하다보면, 유체가 흐르는 부분의 금속부품의 녹 또는 금속분말 등의 이물질이 샤프트(30) 또는 샤프트(30)의 외부에 위치한 회전자(70)와 케이스 사이에 형성된 좁은 통로를 통해 임펠러(40) 반대의 공간(A)에 퇴적되어, 회전 불량이 일어나 냉각수의 순환이 원활하지 않아 냉각 기능이 상실되는 것과 같은 문제점이 발생할 수 있다.

한국 등록특허공보 제10-1332853호

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 본 발명에 의한 이물질 제거를 위한 전동식 워터펌프용 임펠러 어셈블리의 목적은 전동식 워터펌프의 동작시 샤프트를 통해 샤프트의 일측 공간에 퇴적되는 이물질들을 제거하여 임펠러의 회전 불량을 방지할 수 있는 전동식 워터펌프용 임펠러 어셈블리를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 의한 이물질 제거를 위한 전동식 워터펌프용 임펠러 어셈블리는, 유체가 유입되는 유입구가 형성되는 상부 하우징, 상기 상부 하우징의 하부에 결합되어 유체가 토출되는 토출공간이 형성되는 하부 하우징, 상기 토출공간에 형성되어 유체를 토출시키는 블레이드, 상기 하부 하우징에 결합되어 회전하는 샤프트 및 상기 하부 하우징의 하부에 연장되어 상기 샤프트의 외곽에 형성되되, 내주면이 상기 샤프트와 일정거리 이격되어 내부공간을 형성하고, 자성체를 포함하는 자성체 몰딩을 포함하되, 상기 하부 하우징에는 중공홀이 형성되어 상기 토출공간과 상기 내부공간을 연결하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 자성체 몰딩은 내주면과 상기 샤프트를 연결하는 중공홀 블레이드를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 중공홀 블레이드의 하측 단부는 상기 자성체 몰딩의 하측 단부보다 상측에 위치하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 자성체 몰딩은 하면에 형성된 보조 블레이드를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보조 블레이드는 소정 길이로 연장되되, 외곽측 단부가 회전 방향으로 기울어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 내부공간은 나선형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하부 하우징은 하면에 함몰 형성되는 밸런싱 슬롯을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같은 본 발명에 의한 이물질 제거를 위한 전동식 워터펌프용 임펠러 어셈블리에 의하면, 유체가 토출되는 토출공간이 임펠러의 하부 하우징의 하부에서 연장되어 내부공간을 형성하는 내부공간과 연결되고, 토출공간으로 유입되는 유체의 일부가 내부공간으로 유입되기 때문에, 내부공간과 연결된 공간에 퇴적되는 이물질이 유체에 의해 다시 토출공간으로 유입되어 유체와 함께 도출될 수 있기 때문에, 이물질의 퇴적을 방지 및 퇴적된 이물질을 제거할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 의하면, 내부공간에 형성되는 중공홀 블레이드와 자성체 몰딩의 하면에 형성되는 보조 블레이드가 내부공간으로 유입되는 유체를 교반하기 때문에, 유체의 유동성을 극대화하여 퇴적되는 이물질을 보다 잘 제거할 수 있고, 이물질의 퇴적을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 전동식 워터펌프의 단면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 이물질 제거를 위한 전동식 워터펌프용 임펠러 어셈블리의 부분 단면 사시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 이물질 제거를 위한 전동식 워터펌프용 임펠러 어셈블리의 하부 사시도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 이물질 제거를 위한 전동식 워터펌프용 임펠러 어셈블리의 하부 평면도.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 이물질 제거를 위한 전동식 워터펌프의 바람직한 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명에 의한 이물질 제거를 위한 전동식 워터펌프용 임펠러 어셈블리는 종래 전동식 워터 펌프 내에서 회전하는 부분, 즉 임펠러 어셈블리에 관한 것으로, 도 1을 기준으로 설명하면 펌프 케이스(10) 내부에 위치하여 회전하는 부분에 관한 것이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 이물질 제거를 위한 전동식 워터펌프용 임펠러 어셈블리의 부분 단면을 도시한 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 이물질 제거를 위한 전동식 워터펌프용 임펠러 어셈블리는 상부 하우징(100), 하부 하우징(200), 블레이드(300), 샤프트(400) 및 자성체 몰딩(500)을 포함할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상부 하우징(100)은 유체가 유입되는 유입구(110)가 형성되어 유입구(110)를 통해 유입되는 유체를 밀어내는 임펠러의 상부를 구성한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 하부 하우징(200)은 상부 하우징(100)의 하부에 결합되어 임펠러의 외곽을 형성하고, 상부 하우징(100)과 하부 하우징(200) 사이에 유입구(110)를 통해 유입된 유체를 회전 외곽방향으로 밀어내는 공간인 토출공간(B)을 형성한다.

상부 하우징(100)과 하부 하우징(200)이 서로 결합되는 방법은 다양한 방법이 있지만, 도 2에 도시된 본 실시예에서는 상부 하우징(100)에 형성된 결합수단(120)이 하부 하우징(200)에 형성된 결합구조(결합홀)와 결합되는 방식이 있을 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 블레이드(300)는 토출공간(B)상에 형성되어 회전하며 유체를 회전 외곽방향으로 밀어내는 부분으로, 상부 하우징(100)과 하부 하우징(200) 사이에 형성된다. 도 2에 도시된 본 실시예에서 블레이드(300)는 상부 하우징(100)의 하부에서 연장되어 형성되지만, 본 발명은 이에 한정하지 않고 하부 하우징(200)의 상부에 블레이드가 형성되고, 상부 하우징(100)이 하부 하우징(200)과 결합되는 실시예가 있을 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이 블레이드(300)는 하부 하우징(200)에 형성된 홈에 끼워져 상부 하우징(100)과 하부 하우징(200)이 보다 견고하게 결합됨과 동시에 블레이드(300)가 회전할 때, 유체의 압력에 의해 변형되거나 파손되는 것을 방지할 수 있다.

상부 하우징(100), 하부 하우징(200) 및 블레이드(300)는 다양한 재질로 형성될 수 있으나, 대표적으로 합성수지로 형성될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 샤프트(400)는 하부 하우징(200)과 결합되어 하부 하우징(200)을 비롯하여 하부 하우징(200)과 연결되는 모든 부분(상부 하우징, 블레이드 뿐 아니라 후술하는 구성들)을 회전시키는 역할을 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 샤프트(400)가 하부 하우징(200)과 결합되기 위해 하부 하우징(200)은 중앙 부분에 샤프트(400)의 길이 방향을 따라 연장 형성되어 샤프트(400)를 감싸는 결합부(210)를 포함할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 자성체 몰딩(500)은 하부 하우징(200)의 하측으로 연장되어 형성되는 부분으로, 자성체(510)를 포함할 수 있다. 자성체(510)는 본 발명에 의한 임펠러 어셈블리가 회전하기 위해 자기장을 형성하는, 즉 일반적인 모터에서 영구자석 역할을 하는 부분으로, 다양한 자성체가 사용될 수 있지만 본 실시예에서 자성체(510)는 네오디움 자석일 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 자성체 몰딩(500)의 중앙 부분에는 샤프트(400)가 위치하며, 자성체 몰딩(500)의 내주면과 샤프트(400)는 일정간격 이격되어 내부공간(520)을 형성하며, 내부공간(520)은 중공홀(530)을 통해 토출공간(B)과 연결된다.

내부공간(520)이 중공홀(530)을 통해 토출공간(B)과 서로 연결되는 이유는, 유입구(110)를 통해 토출공간(B)으로 유입되는 유체 중 일부가 중공홀(530)을 통해 내부공간(520)으로 유입되도록 하기 위함이다.

보다 상세히 설명하면, 도 2에 도시된 본 발명에 의한 이물질 제거를 위한 전동식 워터펌프용 임펠러 어셈블리는 별도의 펌프 하우징에 결합되고, 펌프 하우징은 자성체 몰딩(500)을 감싸는데, 내부공간(520)은 펌프 하우징이 형성하는 공간과 연결된다. 중공홀(530)을 통해 토출공간(B)에서 내부공간(520)으로 유입된 유체의 일부는 펌프 하우징이 형성하는 공간으로 유입되는데, 해당 공간에 쌓이는 이물질(금속 분말, 녹 또는 마모된 부품의 조각들)은 내부공간(520)을 통해 유입되는 유체를 통해 이동 가능하도록 유동성이 부여되어, 토출공간(B)으로 다시 유입될 수 있도록 하는 것이다. 즉, 본 발명은 중공홀(530)을 통해 임펠러의 펌핑 효율을 다소 낮추되, 샤프트(400)의 하측으로 퇴적되는 이물질이 일정 정도 이상 퇴적되지 않고 다시 토출공간(B)으로 빠져나갈 수 있도록 하는 것이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 이물질 제거를 위한 전동식 워터펌프용 임펠러 어셈블리의 하부를 평면으로 도시한 것이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 중공홀(530)은 샤프트(400)를 중심으로 방사형으로 다수개가 형성될 수 있다. 중공홀(530)의 크기와 개수는 내부공간(520)으로 유입되는 유체의 양을 결정할 수 있기 때문에, 중공홀(530)의 크기 및 개수는 일반적으로 본 발명의 실시예에서 퇴적되는 이물질의 종류 및 양에 따라 적용될 수 있다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 자성체 몰딩(500)은 내주면과 샤프트(400), 보다 상세히는 샤프트(400)를 결합하는 결합부(210)와 연결되는 중공홀 블레이드(540)를 더 포함할 수 있다.

중공홀 블레이드(540)는 샤프트(400), 상부 하우징(100), 하부 하우징(200), 블레이드(300) 및 자성체 몰딩(500)이 서로 미끄러지지 않도록(Slip이 일어나지 않도록)하는 역할을 함과 동시에 내부공간(520) 및 펌프 하우징이 형성하는 공간에서 유체 흐름이 정체되는 것을 방지한다. 즉 중공홀 블레이드(540)는 내부공간(520)의 유체에 유동성을 부여하기 위해 교반하는 역할을 할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 이물질 제거를 위한 전동식 워터펌프용 임펠러 어셈블리의 하부를 도시한 것이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 중공홀 블레이드(540)는 자성체 몰딩(500)의 하부 끝단보다 상측에 위치한다. 이는 중공홀 블레이드(540)와 자성체 몰딩(500) 사이에 소정의 공간이 확보됨으로써, 중공홀 블레이드(540)가 유체를 교반하는 효과를 극대화하기 위한 것이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 이물질 제거를 위한 전동식 워터펌프용 임펠러 어셈블리의 하부를 평면으로 도시한 것이다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 자성체 몰딩(500)은 보조 블레이드(550)를 더 포함할 수 있다. 보조 블레이드(550)는 자성체 몰딩(500)과 펌프 하우징 사이에 위치하는 공간으로 유입되는 유체를 보다 더 교반시켜 유체의 유동성을 부가하기 위한 것으로, 샤프트(400)를 중심으로 자성체 몰딩(500)의 하면에 소정 정도 하측으로 돌출되되, 일측으로 연장된 형상일 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 보조 블레이드(550)는 외곽측 단부가 일측으로 기울어진 형태일 수 있는데, 여기서 일측은 회전방향일 수 있다. 보다 상세히 예를 들면, 도 4에 도시된 본 실시예에서 샤프트(400) 및 자성체 몰딩(500)이 시계 방향으로 회전한다고 했을 때, 보조 블레이드(550)는 회전방향인 시계 방향으로 기울어진 형태일 수 있다. 이는 보조 블레이드(550)의 역할인 교반 성능을 극대화하기 위한 것이다.

보조 블레이드(550)는 자성체 몰딩(500)의 하면에 다수개가 일정간격 이격되어 형성될 수 있다.

도 2에 도시된 내부공간(520)은 일자형으로 연장되어 형성되지만, 본 발명은 이에 한정하지 않고 내부공간(520)이 나선형으로 형성되는 실시예가 있을 수 있다. 내부공간(520)이 나선형으로 형성되는 이유는, 내부공간(520)이 나선형으로 형성되었을 경우 중공홀(530)을 통해 내부공간(520)으로 유입되는 유체의 유동성이 보다 극대화 될 수 있기 때문이다. 본 발명에 의한 임펠러 어셈블리는 동작시 지속적으로 회전하기 때문에, 나선형으로 내부공간(520)이 형성될 경우 유체의 유동성을 보다 더 극대화할 수 있다.

내부공간(520)이 나선형으로 형성되기 위해서는 중공홀 블레이드(540)의 형상이 일자로 형성되는 것이 아닌 나선형으로 휜 형태가 될 수 있으며, 중공홀 블레이드(540)의 형상이 나선형으로 휜 정도는 설계사양에 따라 변경될 수 있다.

본 발명에 의한 이물질 제거를 위한 전동식 워터펌프용 임펠러 어셈블리의 회전과, 펌프 하우징 내부의 유체 흐름(중공홀을 통해 유입되는 유체의 흐름)에 대한 축방향 압력에 대해, 서로 언밸런싱이 발생할 수 있다. 이를 해소하기 위해 도 2에 도시된 바와 같이 하부 하우징(200)의 하면에는 밸런싱 슬롯(220)이 나선형으로 형성될 수 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

10 : 펌프 케이스 20 : 모터 본체
30 : 샤프트 40 : 임펠러
50 : 유입구 60 : 토출구
70 : 회전자
100 : 상부 하우징 110 : 유입구
120 : 결합수단
200 : 하부 하우징 210 : 결합부
220 : 밸런싱 슬롯
300 : 블레이드
400 : 샤프트
500 : 자성체 몰딩 510 : 자성체
520 : 내부공간 530 : 중공홀
540 : 중공홀 블레이드 550 : 보조 블레이드
B : 토출공간

Claims (7)

1. 유체가 유입되는 유입구가 형성되는 상부 하우징;
   상기 상부 하우징의 하부에 결합되어 유체가 토출되는 토출공간이 형성되는 하부 하우징;
   상기 토출공간에 형성되어 유체를 토출시키는 블레이드;
   상기 하부 하우징에 결합되어 회전하는 샤프트; 및
   상기 하부 하우징의 하부에 연장되어 상기 샤프트의 외곽에 형성되되, 내주면이 상기 샤프트와 일정거리 이격되어 내부공간을 형성하고, 자성체를 포함하는 자성체 몰딩;
   을 포함하되,
   상기 하부 하우징에는 중공홀이 형성되어 상기 토출공간과 상기 내부공간을 연결하는 것을 특징으로 하는 이물질 제거를 위한 전동식 워터펌프용 임펠러 어셈블리.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 자성체 몰딩은 내주면과 상기 샤프트를 연결하는 중공홀 블레이드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이물질 제거를 위한 전동식 워터펌프용 임펠러 어셈블리.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 중공홀 블레이드의 하측 단부는 상기 자성체 몰딩의 하측 단부보다 상측에 위치하는 것을 특징으로 하는 이물질 제거를 위한 전동식 워터펌프용 임펠러 어셈블리.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 자성체 몰딩은 하면에 형성된 보조 블레이드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이물질 제거를 위한 전동식 워터펌프용 임펠러 어셈블리.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 보조 블레이드는 소정 길이로 연장되되, 외곽측 단부가 회전 방향으로 기울어진 것을 특징으로 하는 이물질 제거를 위한 전동식 워터펌프용 임펠러 어셈블리.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 내부공간은 나선형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이물질 제거를 위한 전동식 워터펌프용 임펠러 어셈블리.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 하부 하우징은 하면에 함몰 형성되는 밸런싱 슬롯을 포함하는 것을 특징으로 하는 이물질 제거를 위한 전동식 워터펌프용 임펠러 어셈블리.
   

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