KR20150048946A - 방열 기능을 개선한 캔드 모터 펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 펠티어 소자를 이용하여 제어기를 장착한 공간에서 유체가 흐르는 공간 측으로 방열 작용을 할 수 있게 함으로써, 제어기에서 발생한 열을 적정 시기에 적절한 방열을 통해 제어기의 파손 및 이 때문에 오작동이 생기는 것을 방지할 수 있게 한 방열 기능을 개선한 캔드 모터 펌프를 제공하는 데 그 목적이 있다.
특히, 본 발명은 상기 펠티어 소자가 냉각수와 같은 유체와 접하게 구성함으로써, 펠티어 소자를 통해 방열할 때에 열전달 하는 효율을 높여 방열 효과를 한층 더 높일 수 있게 한 방열 기능을 개선한 캔드 모터 펌프를 제공하는 데 다른 목적이 있다.

Description

방열 기능을 개선한 캔드 모터 펌프{RADIATION-IMPROVED CANNED MOTOR PUMP}

본 발명은 방열 기능을 개선한 캔드 모터 펌프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 펠티어 소자를 이용하여 캔드 모터 펌프를 제어하는 제어기에서 발생한 열을 캔드 모터 펌프에서 펌핑하는 유체로 냉각시켜 줌으로써, 제어기의 고장이나 손상을 최소화할 뿐만 아니라 최적의 모터 제어 상태를 유지할 수 있게 한 것이다.

일반적으로 캔드 모터 펌프(Canned Motor Pump)는 펌프와 모터를 일체형으로 제작한 것으로, 펌프의 임펠러와 모터의 로터를 하나로 구성하고, 이 로터를 구동하기 위한 모터 스테이터를 펌프 안에 구성한 것이다. 이때, 이 모터 스테이터와 로터 사이에는 막이 존재하여 모터 스테이터에는 유체가 닿지 않게 제작한다.

이처럼 구성하는 캔드 모터 펌프는 그 구조 및 기밀 작용 그리고 구조적 요구 등을 충족하기 위하여 아래의 특허문헌 1 내지 특허문헌 4와 같이 다양한 형태로 제작한다.

특허문헌 1에 따른 캔드 모터 타입 전동식 워터 펌프는 수력부 하우징과 모터 하우징 사이에 배치되어 수력부와 구동모터를 분리하는 벌류트 보디부와, 로터와 스테이터 사이에 배치되어 로터와 스테이터를 분리하는 캔부로 구성되며, 상기 벌류트 보디부와 캔부가 일체형으로 이루어지는 캔 일체형 벌류트 바디; 및 상기 벌류트 보디부의 내측에 설치되어, 로터 및 모터축을 회전할 수 있게 지지하는 회전자 지지부;를 포함하고, 상기 캔 일체형 벌류트 바디와 회전자 지지부의 체결구조에 임펠러가 결합한 상태에서 로터의 회전 발란싱을 측정할 수 있게 한 것을 특징으로 한다.

특허문헌 2는, 보강 브래킷, 모터 케이싱 및 모터 뒤쪽 케이싱을 포함하는 방식 하우징 내의 영구자석 캔드 모터 펌프에 관한 것이다. 보강 브래킷은 내식성 플라스틱으로 만들어지고, 모터 케이싱 및 모터 뒤쪽 케이싱은 알루미늄 합금으로 만들어진다. 따라서, 방식 하우징은 알루미늄 합금 구성요소들에 대한 약액의 부식을 방지할 수 있다. 또한, 영구자석 캔드 모터 펌프는 방식 하우징의 구조적 요구를 충족시키면서 열 방산 메커니즘을 제공해서, 모터는 충분한 속도로 열을 발산할 수 있다.

특허문헌 3은 방열형 캔드 모터 펌프에 관한 것으로, 수력부의 완전 방수 구조를 해치지 않으면서 전도를 통한 제어기 열 발산이 가능하도록 하우징과 수력부 커버 간에 열전달 통로를 형성함으로써 대류와 전도를 통한 열 방출이 가능하도록 구성한 방열형 캔드 모터 펌프에 관한 것이다.

특허문헌 4는 수지제의 캔의 두께를 줄이기 위한 것으로, 진공 펌프에 연결되어, 진공 펌프의 회전 구동원으로서 사용되는 캔드 모터는, 스테이터 코어와, 스테이터 코어의 내측에 배치된 로터와, 스테이터 코어와 로터 사이에 배치되어, 스테이터 코어와 로터를 격리하는 캔이며, 수지, 세라믹스, 또는 그들의 복합재를 재료로 하는 비도전성의 캔을 구비한다. 캔은 접착제에 의해 스테이터 코어와 접착한다.

하지만, 이러한 종래의 캔드 모터 펌프는 다음과 같은 문제가 있었다.

(1) 압송하고자 하는 유체의 기밀이나 방수 구조 그리고 모터 펌프의 구조적인 구성에서는 충분히 보완하였으나, 이 캔드 모터 펌프를 제어하는 제어기에서 발생한 열을 방출하는 구조에서 문제가 발생하였다.

(2) 즉, 캔드 모터 펌프는 펌프 제어에 사용하는 제어기를 하우징 내부에 장착한다. 이 때문에 장시간 캔드 모터 펌프를 구동하는 경우 밀폐된 형태로 설치한 제어기에서 많은 열이 발생한다.

(3) 물론, 캔드 모터 펌프는 제어기에서 발생한 열을 외부로 방출할 수 있는 구조로 제작하기는 하지만, 장시간 구동으로 제어기에서 발생하는 열이 충분히 방출되지 못하면 제어기를 설치한 공간의 내부 온도를 상승하게 하는 요인으로 작용한다.

(4) 이처럼 제어기를 설치한 공간의 내부 온도의 상승은 제어기를 구성하는 구성요소들의 파손을 일으킬 우려가 있을 뿐만 아니라 이 때문에 제어기에서 오작동을 일으키게 하는 요인으로 작용한다.

한국공개특허 제10-2013-0045504호(공개일 : 2013.05.06) 한국공개특허 제10-2013-0050240호(공개일 : 2013.05.15) 한국공개특허 제10-2013-0066009호(공개일 : 2013.06.20) 한국공개특허 제10-2013-0111411호(공개일 : 2013.10.10)

본 발명은 이러한 점을 고려하여 발명한 것으로, 펠티어 소자를 이용하여 제어기를 장착한 공간에서 유체가 흐르는 공간 측으로 방열 작용을 할 수 있게 함으로써, 제어기에서 발생한 열을 적정 시기에 적절한 방열을 통해 제어기의 파손 및 이 때문에 오작동이 생기는 것을 방지할 수 있게 한 방열 기능을 개선한 캔드 모터 펌프를 제공하는 데 그 목적이 있다.

특히, 본 발명은 상기 펠티어 소자가 냉각수와 같은 유체와 접하게 구성함으로써, 펠티어 소자를 통해 방열할 때에 열전달 하는 효율을 높여 방열 효과를 한층 더 높일 수 있게 한 방열 기능을 개선한 캔드 모터 펌프를 제공하는 데 다른 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 방열 기능을 개선한 캔드 모터 펌프는, 내부에 제어기(C)를 설치하기 위한 제어 공간(110a)과 유체가 채워지는 작동 공간(110b)으로 나뉜 공간을 갖는 하우징(100); 상기 작동 공간(110b)에 설치하는 스테이터(200); 상기 스테이터(200)에 회전할 수 있게 설치한 로터(300); 상기 하우징(100) 외부로 돌출하도록 로터(300)에 장착하여 유체를 순환시켜 주는 캔 보디(400); 및 상기 캔 보디(400)를 감싸도록 하우징(100)에 설치하는 커버(500);를 포함하되;, 상기 하우징(100)에는 제어 공간(110a)과 작동 공간(110b)을 구획하는 격벽(120)에 펠티어 소자(121)를 갖춰 제어 공간(110a)에서 발생한 열을 작동 공간(110b) 측으로 전달할 수 있게 한 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 펠티어 소자(121)는 방열 측이 작동 공간(110b)에 채워진 유체와 접하도록 구성한 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 펠티어 소자(121)는 제어 공간(110a) 내부의 온도 변화에 따라 제어기(C)의 제어를 받아 작동하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 방열 기능을 개선한 캔드 모터 펌프에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

(1) 펠티어 소자를 이용하여 제어기에서 발생한 열을 방출할 수 있으므로 이 열로 제어기가 고장을 일으키거나 오작동을 일으키는 것을 방지할 수 있다.

(2) 특히, 이 펠티어 소자의 방열 측이 캔드 모터 펌프에 흐르는 냉각수와 같은 유체를 통해 냉각이 이루어지게 함으로써, 제어기의 냉각 효율을 한층 더 향상할 수 있다.

(3) 이처럼 펠티어 소자를 추가하고 여기에 유체를 통해 냉각 효율을 높임에 따라 캔드 모터 펌프에 이미 구성된 구성 요소를 이용하여 제어기에서 발생한 열을 방열하므로 방열 구조가 간단하면서도 방열 효과를 높일 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 캔드 모터 펌프의 구성을 설명하기 위한 단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용한 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 최고의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 따라 본 발명의 기술적 사상에 적합한 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예가 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

(구성)

본 발명에 따른 캔드 모터 펌프는, 도 1과 같이, 하우징(100), 하우징(100) 내에 설치하는 모터 구성 부분인 스테이터(200)와 로터(300), 이 로터(300)와 함께 작동하는 펌프 구성 부분인 캔 보디(400), 그리고 캔 보디(400)를 감싸면서 하우징(100)을 마감하여 유체를 유동시켜 주는 공간을 제공하기 위한 커버(500)를 포함한다.

특히, 상기 하우징(100)에는 제어기(C)를 설치하기 위한 제어 공간(110a)과 모터와 펌프를 구성하는 다른 구성요소들을 장착하기 위한 작동 공간(110b)을 나눠주는 격벽(120)에 펠티어 소자(121)를 장착함으로써, 제어 공간(110a)에 설치한 제어기(C)에서 발생한 열을 작동 공간(110b)으로 방출하여 제어기(C)가 과열되지 않게 하고 또한 과열로 인한 파손이나 오작동을 방지할 수 있게 한 것이다.

이하, 이러한 구성에 대하여 구성요소별로 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

하우징(100)은, 도 1과 같이, 하부에 커버(500)로 마감되어 캔드 모터 펌프의 전체 외곽을 구성한다. 특히, 이 하우징(100)에는 내부에 격벽(120)을 기준으로 양측에 제어 공간(110a)과 작동 공간(110b)을 구성한다.

제어 공간(110a)은 캔드 모터 펌프를 제어하기 위한 제어기(C)를 장착하기 위한 공간이다. 이러한 제어 공간(110a)은 내부에 제어기(C)를 장착하거나 분리할 수 있도록 마감 덮개(111)로 마감 처리한다.

작동 공간(110b)은 펌프와 모터를 구성하는 요소, 즉 스테이터(200)·로터(300) 그리고 캔 보디(400)의 일부를 수용하기 위한 공간이며, 개방된 일단에는 후술할 커버(500)로 마감한다. 특히, 이 작동 공간(110b)에는 냉각수와 같은 유체가 채워지는데, 상기 펌프와 모터를 구성하는 요소들은 이 유체와 직접 접하지 않게 설치한다. 이때, 유체는 캔드 모터 펌프 내부에서 윤활과 냉각 작용을 한다.

격벽(120)은, 도 1과 같이, 하우징(100)의 내부 공간을 제어 공간(110a)과 작동 공간(110b)으로 나눠준다. 특히, 이 격벽(120)에는 제어 공간(110a)에서 발생한 열을 작동 공간(110b) 측으로 열전달 할 수 있도록 펠티어 소자(121)가 갖춰진다. 여기서, 펠티어 소자(121)는 서로 다른 두 개의 소자 양단에 직류 전압을 가하면 직류의 방향에 따라 한쪽에서는 흡열하고 반대쪽에서는 방열하는 펠티어(Peltier) 효과를 이용한 통상의 기술로 제작한 열전 소자를 말한다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 펠티어 소자(121)는 열전달 효율을 높이기 위하여 격벽(120)과 같은 두께로 형성하고 이 격벽(120)을 대신하여 하우징(100)에 설치하여 제어 공간(110a)에서 발생한 열을 직접 작동 공간(110b)으로 열전달 할 수 있게 할 수도 있고, 도 1과 같이 펠티어 소자(121)를 보호하기 위하여 격벽(120)과 접하여 제어 공간(110a)에서 발생한 열을 격벽(120)을 통해 작동 공간(110b)으로 열전달 하도록 구성할 수도 있다.

이에, 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 펠티어 소자(121)의 방열 측이 유체(냉각수)와 접하게 하여 열전달 효율을 높일 수 있게 구성하는 것이 바람직하다. 이러한 구성의 일예로서, 도 1과 같이 펠티어 소자(121)는 제어 공간(110a)에 격벽(120)과 밀착하게 장착하고, 이 격벽(120)에는 유공(122)을 관통 형성함에 따라 이 유공(122)을 통해 유체(냉각수)가 펠티어 소자(121)와 접하여 열전달 효율을 향상할 수 있게 하는 것이다. 그리고, 유공(122)은 도면에서는 하나를 형성한 것으로 도시하였으나, 미리 정해진 간격으로 격벽(120)에 여러 개를 미리 정해진 위치에 여러 개를 형성할 수도 있다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 펠티어 소자(121)는 이처럼 발열 작용과 흡열 작용을 하기 위해서는 전원 공급과 제어가 필요한데, 이를 위하여 별도의 전원과 제어수단(미도시됨)을 구성할 수도 있다. 하지만, 캔드 모터 펌프에 공급하는 전원과 상기 제어 공간(110a)에 장착하여 이 캔드 모터 펌프를 제어하기 위한 제어기(C)를 통해 이 펠티어 소자(121)를 제어할 수 있게 함으로써, 본 발명에 따른 캔드 모터 펌프의 전체적인 구성을 줄일 수 있게 하는 것이 바람직하다.

스테이터(200)와 로터(300)는 모터를 구성하는 구성요소로서, 도 1과 같이, 작동 공간(110b)에 장착한다. 스테이터(200)는 계자 코일이 감기는 부분으로서 후술할 로터(300)의 회전에 따라 이 로터(300)에서 발생한 자력선을 끊음에 따라 기전력을 발생하는 모터 측의 구성요소이다.

이러한 스테이터(200)는 보통 실린더 형태로 제작하여 상기 작동 공간(110b)의 내면에 장착한다. 이때, 스테이터(200)는 냉각수와 같이 작동 공간(110b)에 충진하는 유체와 접촉하지 않게 구성한다.

로터(300)는, 도 1과 같이, 스테이터(200)의 중앙에 회전가능하게 설치한다. 그리고, 로터(300)는 제어기(C)의 제어로 외부에서 전원을 공급받아 스테이터(200) 내에서 회전하면서 유체 공급을 위한 회전력을 제공한다. 이때, 로터(300)는 후술할 캔 보디(400)를 쉽게 장착할 수 있도록 그 선단이 하우징(100) 외부로 돌출되게 설치하는 것이 바람직하다.

상기 스테이터(200)와 로터(300)를 포함하는 모터의 구성과 작용은 캔드 모터 펌프 분야에서 통상의 기술로 이루어지는 것으로 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.

캔 보디(400)는, 도 1과 같이, 로터(300)와 일체로 회전할 수 있게 설치한다. 여기서, 캔 보디(400)는 유체를 압송시켜 주기 위한 펌프에 해당하는 구성요소로서, 캔 모터 펌프가 속하는 분야에서 통상의 기술로 제작한 것을 이용한다.

커버(500)는, 도 1과 같이, 캔 보디(400)를 감싸도록 하우징(100)에 장착한다. 그리고, 이 커버(500)에는 유체가 유출입할 수 있도록 입구 측과 출구 측이 형성된다. 도면에서는 냉각수가 유출입 하는 것을 예로 들어 보여준다.

도 1에서, 점선으로 표시한 부분은 냉각수와 같은 유체가 채워진 부분을 보여준다.

이처럼 이루어진 본 발명에 따른 캔 모터 펌프는, 이 펌프의 구동으로 제어기(C)에서 발생하여 제어 공간(110a)에 채워진 열이 펠티어 소자(121)를 통해 작동 공간(110b)으로 열전달 된다.

즉, 펠티어 소자(121)는 제어 공간(110a) 내에 격벽(120)과 접하게 설치하고, 제어기(C)를 통해 발열과 흡열 작용을 할 때에는 이 제어 공간(110a)의 열을 흡열하여 격벽(120)을 통해 발열한다.

이때, 상기 펠티어 소자(121)는 격벽(120)과 접하게 설치할 수도 있으나, 상술한 바와 같이, 유공(122)을 통해 유체와 접하므로 제어 공간(110a)에서 흡열 작용을 한 뒤에 발열 작용을 할 때 이 유체와 접한 상태에서 이루어지므로 유체를 통한 발열 작용으로 발열 효과를 더욱 높일 수 있게 되는 것이다.

100 : 하우징
110a : 제어 공간
110b : 작동 공간
120 : 격벽
121 : 펠티어 소자
122 : 유공
200 : 스테이터
300 : 로터
400 : 캔 보디
500 : 커버

Claims (3)

1. 내부에 제어기(C)를 설치하기 위한 제어 공간(110a)과 유체가 채워지는 작동 공간(110b)으로 나뉜 공간을 갖는 하우징(100); 상기 작동 공간(110b)에 설치하는 스테이터(200); 상기 스테이터(200)에 회전할 수 있게 설치한 로터(300); 상기 하우징(100) 외부로 돌출하도록 로터(300)에 장착하여 유체를 순환시켜 주는 캔 보디(400); 및 상기 캔 보디(400)를 감싸도록 하우징(100)에 설치하는 커버(500);를 포함하되,
   상기 하우징(100)에는 제어 공간(110a)과 작동 공간(110b)을 구획하는 격벽(120)에 펠티어 소자(121)를 갖춰 제어 공간(110a)에서 발생한 열을 작동 공간(110b) 측으로 전달할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 방열 기능을 개선한 캔드 모터 펌프.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 펠티어 소자(121)는 방열 측이 작동 공간(110b)에 채워진 유체와 접하도록 구성한 것을 특징으로 하는 방열 기능을 개선한 캔드 모터 펌프.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 펠티어 소자(121)는 제어 공간(110a) 내부의 온도 변화에 따라 제어기(C)의 제어를 받아 작동하는 것을 특징으로 하는 방열 기능을 개선한 캔드 모터 펌프.

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