KR20120032629A - 연료전지용 전동식 워터펌프의 증기 배출 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연료전지용 전동식 워터펌프의 증기 배출 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 미케니컬 씰을 통해 펌프실에서 모터실로 침투하는 냉각수의 증기를 용이하게 배출시킬 수 있도록 한 연료전지용 전동식 워터펌프의 증기 배출 장치에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 모터실과 펌프실 사이에 설치된 미케니컬 씰의 후부쪽 위치를 중심으로 모터 바디 하우징을 제1하우징과 제2하우징으로 분리 형성하고, 제1하우징 및 제2하우징의 각 내측면에 상호간에 밀폐된 공간을 이루는 증기배출홀을 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 연료전지용 전동식 워터펌프의 증기 배출 장치를 제공한다.

Description

연료전지용 전동식 워터펌프의 증기 배출 장치{Vapor exhaust device for water pump}

본 발명은 연료전지용 전동식 워터펌프의 증기 배출 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 미케니컬 씰을 통해 펌프실에서 모터실로 침투하는 냉각수의 증기를 용이하게 배출시킬 수 있도록 한 연료전지용 전동식 워터펌프의 증기 배출 장치에 관한 것이다.

연료전지 시스템은 연료가 가지고 있는 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 일종의 발전시스템으로서, 전기에너지를 발생시키는 연료전지 스택, 연료전지 스택에 연료(수소)를 공급하는 연료공급장치, 연료전지 스택에 전기화학반응에 필요한 산화제인 공기중의 산소를 공급하는 공기공급장치, 연료전지 스택의 반응열을 제거하고 연료전지 스택의 운전온도를 제어하는 냉각장치 등을 포함하여 구성되어 있다.

이러한 연료전지 시스템 구성들이 탑재된 연료전지 차량은 내연기관을 사용하지 않고, 연료전지 스택에서 발생된 전기에너지로 모터를 구동시킴과 함께 모터에서 발생된 토크에 의하여 거동하는 무공해 차량으로서, 차세대 차량으로 지속적인 연구가 진행되고 있다.

한편, 연료전지 차량에 탑재된 연료전지 스택을 비롯하여 실질적인 주행 구동력을 제공하는 모터, 그리고 인버터 및 모터제어유닛(MCU) 등을 냉각시키기 위한 구성들로서, 차량의 전면에는 라디에이터와, 오일쿨러와, 에어컨 컨덴서 등이 장착되어 있고, 이들 구성들을 따라 냉각수를 순환시키기 위한 전동식 워터펌프가 포함되어 있으며, 이 전동식 워터펌프는 냉각수를 고속으로 순환시키는 동시에 일정한 유량으로 맞추어 주는 역할을 하게 된다.

종래의 전동식 워터펌프는 첨부한 도 1에 도시된 바와 같이, 모터실(100)과 펌프실(200)로 나누어져 있는 바, 모터 바디 하우징(110)과 벌류트 하우징(210)이 결합되는 경계부를 기준으로 모터실(100)과 펌프실(200)로 구분된다.

모터 바디 하우징(110)내에는 베어링(108)의 지지를 받으며 구동축(102)이 회전 가능하게 배열되고, 벌류트 하우징(210)내에는 냉각수 순환을 위한 임펠러(202)가 배치되어, 벌류트 하우징(210)내로 연장되는 구동축(102)의 전단끝에 임펠러(202)가 결합된다.

특히, 모터 바디 하우징(110)에서 바로 빠져나온 부분 즉, 임펠러(202)의 뒤쪽 부분의 구동축(102)에는 펌프실(200)로부터 모터실(100)쪽으로 냉각수 등이 침투하는 것을 방지하기 위한 미케니컬 씰(104)이 장착되어 있다.

또한, 미케니컬 씰(104)의 후부쪽 모터 바디 하우징(102)에는 침출수 배출통로(106)가 외기쪽으로 관통 형성되어 있다.

그러나, 상기 미케니컬 씰(104)은 그 구조상 윤활의 목적을 가지고 있기 때문에 시간당 3cc 정도의 냉각수(증기 또는 액체 상태)가 모터실(100)쪽으로 누수되는 현상이 발생되는 단점이 있고, 누수된 냉각수에 의하여 구동축(102)을 지지하고 있는 베어링(108) 등의 부식을 초래되는 문제점이 있었다.

이에, 미케니컬 씰(104)을 통해 모터실(100)쪽으로 침투된 냉각수를 침출수 배출통로(106)를 통해 외부로 배출시킬 수 있지만, 냉각수에서 전환된 증기의 경우에는 별도의 배출통로가 없어 미케니컬씰 후면 공간에서 응축되거나 모터실로 바로 침투되어, 베어링을 비롯하여 모터실내의 마그네트와 코일로 이루어진 전동부까지 부식되는 동시에 절연이 파괴되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 모터실 입구와 미케니컬 씰의 후부쪽 사이에서 외부로 연장되는 별도의 증기배출홀을 모터 바디 하우징에 형성하여, 미케니컬 씰을 통해 침투한 증기를 외부로 용이하게 배출시킬 수 있도록 한 연료전지용 전동식 워터펌프의 증기 배출 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 모터실과 펌프실 사이에 설치된 미케니컬 씰의 후부쪽 위치를 중심으로 모터 바디 하우징을 제1하우징과 제2하우징으로 분리 형성하고, 제1하우징 및 제2하우징의 각 내측면에 상호간에 밀폐된 공간을 이루는 증기배출홀을 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 연료전지용 전동식 워터펌프의 증기 배출 장치를 제공한다.

바람직하게는, 상기 제1하우징 및 제2하우징의 각 내측 외주면과 증기배출홀의 외주면에는 기밀을 위한 오링이 삽입된 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 증기배출홀의 출구 위치에는 암나사산이 형성되고, 이 암나사산에는 역 U자형의 벤트 커버가 나사 체결된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 증기배출홀은 압력 구배를 감안하여 미케니컬 씰의 후부쪽 위치인 입구에서 외기와 통하는 출구까지 점차 작은 직경으로 형성된 것을 특징으로 한다.

상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

본 발명에 따르면, 전동식 워터펌프의 모터실 입구와 미케니컬 씰의 후부쪽 사이에서 외부로 연장되는 별도의 증기배출홀을 모터 바디 하우징에 형성하여, 미케니컬 씰의 후단에서 발생하는 증기를 실시간으로 배출할 수 있고, 이에 따라 모터실쪽으로 냉각수를 비롯한 증기 등의 침투를 방지하는 동시에 모터실의 절연 성능이 보장할 수 있고, 구동축을 지지하는 베어링의 부식을 방지할 수 있으며, 결과적으로 워터펌프의 내구성 향상을 도모할 수 있다.

도 1은 종래의 전동식 워터펌프 구조를 나타내는 개략적 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 전동식 워터펌프 구조를 나타내는 개략적 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 전동식 워터펌프의 가스배출홀 부분을 나타내는 요부 단면도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.

첨부한 도 2에서 보듯이, 전동식 워터펌프는 모터 바디 하우징(110)과 벌류트 하우징(210)이 결합되는 경계부를 기준으로 모터실(100)과 펌프실(200)로 나누어져 있고, 모터 바디 하우징(110)내에는 베어링(108)의 지지를 받으며서 구동축(102)이 회전 가능하게 배열되어 있으며, 벌류트 하우징(210)내로 연장되는 구동축(102)의 전단끝에 임펠러(202)가 결합되어 있다.

또한, 모터 바디 하우징(110)에서 바로 빠져나온 부분 즉, 베어링(108)에 의의하여 지지되는 부분과 임펠러(202)의 뒤쪽 부분 사이의 구동축(102) 구간에는 미케니컬 씰(104)이 장착되어 있고, 이 미케니컬 씰(104)은 펌프실(200)로부터 모터실(100)쪽으로 냉각수 등이 침투하는 것을 방지하는 역할을 한다.

본 발명에 따르면, 미케니컬 씰(104)을 통과하여 펌프실(200)로부터 모터실(100)로 침투하는 냉각수의 증기를 실시간으로 외부로 배출시키기 위한 증기배출홀(120)을 모터 바디 하우징(110)에 형성시킨 점에 주된 특징이 있다.

이를 위해, 모터 바디 하우징(110)을 제1하우징(111)과 제2하우징(112)으로 분리 가능하게 결합시키되, 모터실(100)과 펌프실(200) 사이에 설치된 미케니컬 씰(104)의 후부쪽 위치 즉, 베어링(108)에 의의하여 지지되는 부분과 미케니컬 씰(104)의 뒤쪽 부분 사이의 구동축(102) 위치를 중심으로 제1하우징(111)과 제2하우징(112)으로 분리하고, 분리된 제1 및 제2하우징(111,112)의 각 내측면에 상호간에 밀폐된 공간을 이루는 증기배출홀(120)을 형성하게 된다.

보다 상세하게는, 서로 밀착 결합되는 제1 및 제2하우징(111,112)의 경계면인 각 내측면에 상부쪽 반경방향을 따라 대략 반원형의 길다란 홀을 형성하고, 제1 및 제2하우징(111,112)을 밀착 결합시킴에 따라, 반원형의 길다란 홀은 하나의 밀폐된 증기배출홀(120)을 이루게 된다.

바람직하게는, 상기 증기배출홀(120)을 통해 외부로 배출되는 증기의 압력 구배에 의하여 증기가 지속적으로 빠져나갈 수 있도록 증기배출홀(120)의 출구는 입구에 비하여 작게 형성하는 것이 좋으며, 따라서 상기 증기배출홀(120)은 미케니컬 씰(104)의 후부쪽 위치인 입구에서 외기와 통하는 출구까지 사다리꼴 단면을 갖도록 점차 작은 직경으로 형성된다.

이때, 첨부한 도 3에서 보는 바와 같이 상기 제1하우징(111) 및 제2하우징(112)간의 경계면인 각 내측 외주면과 증기배출홀(120)의 외주면에 기밀을 위한 오링(122)이 삽입하여, 외부로부터 물이 스며드는 것을 차단하는 동시에 증기배출홀(120)에서 경계면쪽으로 증기가 침투되는 것을 차단할 수 있도록 한다.

한편, 상기 제1하우징(111) 및 제2하우징(112)의 경계면중 증기배출홀(120)의 출구 위치에는 암나사산(124)이 형성되는 바, 이 암나사산(124)에는 숫나사산을 갖는 역 U자형의 벤트 커버(126)가 나사 체결되며, 이에 외부 침수시 벤트 커버(126)에 갇힌 공기압에 의하여 외부로부터의 물이 용이하게 차단될 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따르면 모터 바디 하우징에 별도의 증기배출홀을 형성하여, 미케니컬 씰의 후단에서 발생하는 증기를 실시간으로 배출할 수 있고, 이에 따라 모터실로 냉각수를 비롯한 증기의 침투를 방지시킬 수 있다.

100 : 모터실 102 : 구동축
104 : 미케니컬 씰 106 : 침출수 배출통로
108 : 베어링 110 : 모터 바디 하우징
111 : 제1하우징 112 : 제2하우징
120 : 증기배출홀 122 : 오링
124 : 암나사산 126 : 벤트 커버
200 : 펌프실 202 : 임펠러
210 : 벌류트 하우징

Claims (4)

1. 모터실(100)과 펌프실(200) 사이에 설치된 미케니컬 씰(104)의 후부쪽 위치를 중심으로 모터 바디 하우징(110)을 제1하우징(111)과 제2하우징(112)으로 분리 형성하고, 제1하우징(111) 및 제2하우징(112)의 각 내측면에 상호간에 밀폐된 공간을 이루는 증기배출홀(120)을 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 연료전지용 전동식 워터펌프의 증기 배출 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1하우징(111) 및 제2하우징(112)의 각 내측 외주면과 증기배출홀(120)의 외주면에는 기밀을 위한 오링(122)이 삽입된 것을 특징으로 하는 연료전지용 전동식 워터펌프의 증기 배출 장치.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 증기배출홀(120)의 출구 위치에는 암나사산(124)이 형성되고, 이 암나사산(124)에는 역 U자형의 벤트 커버(126)가 나사 체결된 것을 특징으로 하는 연료전지용 전동식 워터펌프의 증기 배출 장치.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 증기배출홀(120)은 압력 구배를 감안하여 미케니컬 씰(104)의 후부쪽 위치인 입구에서 외기와 통하는 출구까지 점차 작은 직경으로 형성된 것을 특징으로 하는 연료전지용 전동식 워터펌프의 증기 배출 장치.

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