KR20170052017A

KR20170052017A - 냉각수 순환 펌프

Info

Publication number: KR20170052017A
Application number: KR1020150153871A
Authority: KR
Inventors: 임차유
Original assignee: 한온시스템 주식회사
Priority date: 2015-11-03
Filing date: 2015-11-03
Publication date: 2017-05-12
Also published as: KR102346009B1

Abstract

본 발명의 냉각수 순환 펌프(1000)는 제1관(111)과, 상기 제1관(111)을 감싸며 상기 제1관(111)보다 높은 크기의 제2관(112)을 포함하는 케이스(100); 상기 케이스(100)에 연결되어 냉각수가 유입되는 유입부(210) 및 배출되는 배출부(220); 상기 케이스(100) 내부에 구비되는 회전체(300); 상기 회전체(300)와 결합되어 상기 회전체(300)를 회전시키는 모터(400); 및 상기 케이스(100) 내부의 제1관(111)과 제2관(112) 사이 영역에 구비되어 냉각수를 가열하는 가열수단(500)을 포함하여, 차량 난방을 성능을 향상할 수 있고, 가열수단(500)이 케이스(100) 내부의 제1관(111)과 제2관(112) 사이에 형성됨에 따라 장착 공간 및 배관을 별도로 마련할 필요가 없으며, 히터코어의 토출 풍량에는 영향을 미치지 않아 난방 성능 및 장착성을 보다 높일 수 있다.

Description

냉각수 순환 펌프{COOLANT WATER PUMP}

본 발명은 냉각수 순환 펌프에 관한 것으로서, 더욱 상세하게, 케이스가 제1관과 제2관을 포함하며, 가열수단이 제1관을 나선형으로 감싸는 형태로 형성됨에 따라 차량 난방을 성능을 향상할 수 있는 냉각수 순환 펌프에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 공조시스템이 설치된다. 그리고 공조시스템은 차량 실내의 난방을 위한 난방시스템, 차량 실내의 냉방을 위한 냉방시스템, 차량 실내로 유입되는 공기의 온도/세기/방향을 조절하는 공조장치(HVAC : Heating, Ventilation and Air Conditioning) 등을 포함한다. 화석에너지로 구동하는 차량에서는 차량 실내 난방을 위한 열원으로 엔진 냉각수가 직접 사용된다. 즉, 엔진으로부터 열을 빼앗은 냉각수는 공조장치(HVAC) 내의 히터코어를 경유한 후 다시 엔진으로 유입되고, 이 과정에서 냉각수는 히터코어를 통과하는 공기에 열을 전달한다. 그리고 히터코어를 경유한 공기는 차량 실내로 유입되어 차량 실내를 난방한다.

도 1에 종래의 차량용 난방 시스템(10)의 일부 구성을 나타내는 개략도를 도시하였다. 도시된 바와 같이 종래의 차량용 난방 시스템(10)는 공조장치의 내부에 장착되는 히터코어(1), 엔진(2), 냉각수 순환펌프(3), 서모스탯(5) 및 라디에이터(6) 내부를 냉각수가 순환하도록 구성하여, 엔진(2)을 경유하여 가열된 냉각수를 공조장치의 내부에 구비되는 히터코어(1)를 경유시켜서 열교환 시키는 것에 의해 자동차의 실내에 대한 난방을 수행하게 된다.

상기와 같은 종래의 차량용 난방 시스템의 경우 동절기에 자동차를 이용하고자 하는 경우에는, 차량 실내가 과냉각되어 있어, 자동차에 탑승하면 운전자가 추위로 인한 곤란함을 겪게 된다.

그러나, 히터코어(1)에 공급되는 냉각수가 엔진(2)을 통해 충분히 가열되기까지는 많은 시간이 소요되므로, 차량 내부의 저온상태는 일정 시간 동안 지속될 수밖에 없는 문제가 있다. 특히, 최근 개발되고 있는 디젤 엔진을 포함하는 대부분의의 엔진은 매우 좋기 때문에 냉각수 온도 상승이 지연된다. 즉, 엔진의 효율이 좋다는 것은 곧 엔진이 최소한의 구동력으로 동작 가능하다는 것으로, 엔진을 순환하는 냉각수가 가열되는데 비교적 오랜 시간이 걸리게 된다. 이에 따라 엔진에서 발생한 열을 흡수한 냉각수를 이용하는 초기 난방이 지연되게 되며, 특히 동절기 저온 시동 후 초기 실내 난방이 더욱 취약해진다. 더 나아가, 최근 연비 규제에 따라 오토미션 오일 가열 성능 및 엔진 오일가열 성능 증대를 위해 열원이 필요하게 됨에 따라 동절기 저온 시동시 열원이 부족하여 난방 성능이 저하되는 문제가 있으며, 냉각수를 순환시키기 위한 냉각수 순환펌프는 엔진의 회전수에 연동되는데, 변속기의 다단화에 따라 차속별 엔진 회전수 감소에 따라 냉각수 순환펌프의 순환 효율이 떨어지게 되고, 냉각수의 유량이부족하여 난방 성능이 취약해지는 문제도 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 초기 저온 시동 시, 아이들 스탑(Idle stop) 상태, 및 전기 자동차(Electric Vehicle) 구동 모드 등에서, 전기를 이용한 보조 히터를 히터코어(1)의 발열부 측에 장착하는 경우가 있다. 그러나 이는 히터코어(1)의 토출 풍량을 감소시키는 문제가 있어 여전히 동절기 초기 난방 효율이 낮은 문제가 있다.

KR 2014-0106788 A (2014.09.04.)

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 케이스가 제1관과 제2관을 포함하며, 가열수단이 제1관을 나선형으로 감싸는 형태로 형성됨에 따라 차량 난방을 성능을 향상할 수 있는 냉각수 순환 펌프를 제공하는 것이다.

특히, 본 발명의 목적은 냉각수의 순환을 위해 구비되어야 하는 구성으로서, 가열수단이 케이스 내부의 제1관과 제2관 사이에 형성됨에 따라 장착 공간 및 배관을 별도로 마련할 필요가 없으며, 히터코어의 토출 풍량에는 영향을 미치지 않아 난방 성능 및 장착성을 보다 높일 수 있는 냉각수 순환 펌프를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 가열수단이 냉각수가 처음 유입되는 제1관과 제2관 사이에 구비되어 가열수단이 냉각수에 의해 잠긴 상태를 유지할 수 있어 냉각수를 원활히 가열할 수 있으며, 냉각수가 존재하지 않아 발생될 수 있는 과열에 의한 문제점을 미연에 방지하여 안전성을 더욱 높일 수 있는 냉각수 순환 펌프를 제공하는 것이다.

본 발명의 냉각수 순환 펌프는 제1관과, 상기 제1관을 감싸며 상기 제1관보다 높은 크기의 제2관을 포함하는 케이스; 상기 케이스에 연결되어 냉각수가 유입되는 유입부 및 배출되는 배출부; 상기 케이스 내부에 구비되는 회전체; 상기 회전체와 결합되어 상기 회전체를 회전시키는 모터; 및 상기 케이스 내부의 제1관과 제2관 사이 영역에 구비되어 냉각수를 가열하는 가열수단을 포함하여, 차량 난방을 성능을 향상할 수 있고, 가열수단이 케이스 내부의 제1관과 제2관 사이에 형성됨에 따라 장착 공간 및 배관을 별도로 마련할 필요가 없으며, 히터코어의 토출 풍량에는 영향을 미치지 않아 난방 성능 및 장착성을 보다 높일 수 있다.

이 때, 상기 케이스는 상기 유입부가 상기 제2관과 연통되고 상기 배출부가 상기 제1관과 연통되며, 상기 냉각수 순환 펌프는 상기 유입부를 통해 유입된 냉각수가 상기 제1관과 제2관 사이 영역에 채워진 다음 상기 제1관 내부로 공급되어 상기 배출부를 통해 배출되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 케이스는 상기 유입부 및 배출부가 상기 케이스 높이방향으로 상측 및 하측에 나란하게 구비될 수 있다.

또, 상기 유입부는 상기 배출부의 상측에서 상기 배출부와 나란하게 형성되는 제1영역과, 상기 제1영역으로부터 하측방향으로 경사지게 형성되는 제2영역을 포함하며, 상기 제2영역의 일측 단부가 상기 제2관의 하측과 연통될 수 있다.

이 때, 상기 케이스는, 길이방향으로 양측이 개방된 형태로, 상기 제1관, 제2관, 유입부 및 배출부가 형성된 제1케이스; 상기 제1케이스의 일측을 폐쇄하는 제2케이스; 및 상기 제1케이스의 타측을 폐쇄하되, 상기 제1케이스와의 사이에 상기 회전체 및 모터가 내장되는 제3케이스를 포함한다.

또한, 상기 가열수단은 상기 제1관을 나선형으로 감싸는 형태인 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 본 발명의 냉각수 순환 펌프는 케이스가 제1관과 제2관을 포함하며, 가열수단이 제1관을 나선형으로 감싸는 형태로 형성됨에 따라 차량 난방을 성능을 향상할 수 있는 장점이 있다.

특히, 본 발명의 냉각수 순환 펌프는 냉각수의 순환을 위해 구비되어야 하는 구성으로서, 가열수단이 케이스 내부의 제1관과 제2관 사이에 형성됨에 따라 장착 공간 및 배관을 별도로 마련할 필요가 없으며, 히터코어의 토출 풍량에는 영향을 미치지 않아 난방 성능 및 장착성을 보다 높일 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 냉각수 순환 펌프는 가열수단이 냉각수가 처음 유입되는 제1관과 제2관 사이에 구비되어 가열수단이 냉각수에 의해 잠긴 상태를 유지할 수 있어 냉각수를 원활히 가열할 수 있으며, 냉각수가 존재하지 않아 발생될 수 있는 과열에 의한 문제점을 미연에 방지하여 안전성을 더욱 높일 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래의 차량용 난방 시스템의 개념도.
도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 냉각수 순환 펌프의 사시도, 단면도, 상측 평면도.
도 5는 본 발명에 따른 냉각수 순환 펌프의 냉각수 흐름을 나타낸 개략도.
도 6은 본 발명에 따른 냉각수 순환 펌프를 포함하는 차량용 난방 시스템의 개념도.

이하, 상술한 바와 같은 특징을 가지는 본 발명의 냉각수 순환 펌프(1000)를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 냉각수 순환 펌프(1000)의 사시도, 단면도, 상측 평면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 냉각수 순환 펌프(1000)의 냉각수 흐름을 나타낸 개략도이며, 도 6은 본 발명에 따른 냉각수 순환 펌프(1000)를 포함하는 차량용 난방 시스템의 개념도이다.

본 발명의 냉각수 순환 펌프(1000)는 케이스(100), 유입부(210), 배출부(220), 회전체(300), 모터(400) 및 가열수단(500)을 포함한다.

상기 케이스(100)는 본 발명의 냉각수 순환 펌프(1000)를 구성하는 기본 몸체로서, 제1관(111) 및 제2관(112)을 포함한다. 상기 제1관(111) 및 제2관(112)은 모두 냉각수가 유동되는 공간을 형성하는 부분이다. 더욱 상세하게, 상기 제1관(111)은 길이방향으로 내부가 중공된 관형태이고, 상기 제2관(112)은 상기 제1관(111)과 같이 길이방향으로 내부가 중공된 관형태이되 제1관(111)을 감싸는 형태로 형성되며 그 높이가 상기 제1관(111)보다 높게 형성된다. 즉, 상기 제2관(112)은 제1관(111)이 그 내부에 구비되는 형태로서, 상기 제2관(112) 내부의 공간은 제1관(111)에 의해 2개의 영역으로 구분되며, 높이 차이에 의해 제2관(112)의 상측 일정 영역만 서로 연통된다.

상기 유입부(210) 및 배출부(220)는 상기 케이스(100)에 연결되어 각각 냉각수를 유입 및 배출한다. 본 발명의 냉각수 순환 펌프(1000)는 냉각수가 원활히 이동되면서 가열되고, 안전성을 보다 확보하기 위한 유입 및 배출 구조를 가질 수 있다. 이를 위하여, 상기 유입부(210)는 상기 제2관(112)과 연통되고, 상기 배출부(220)가 상기 제1관(111)과 연통된다. 즉, 냉각수는 상기 유입부(210)를 통해 상기 제1관(111)과 제2관(112) 사이의 영역으로 이동되고, 이 영역에 상기 가열수단(500)이 구비되어 가열된다. 냉각수를 가열하는 가열수단(500)의 경우, 냉각수가 존재하지 않는 상태에서 전원이 공급되면 과열이 발생할 수 있는데, 본 발명의 냉각수 순환 펌프(1000)는 상기 가열수단(500)이 구비되는 영역이 좁게 형성되고, 유입부(210)를 통해 유입되는 저온의 냉각수와 가열수단(500)이 먼저 접함에 따라 냉각수를 용이하게 가열할 수 있으며, 가열수단(500)이 냉각수에 의해 잠긴 상태를 유지할 수 있어 과열을 미연에 방지할 수 있다. 상기 제1관(111)과 제2관(112) 사이의 영역에서, 상측 영역을 통해 상기 제1관(111)으로 이동된 냉각수는 상기 제1관(111)에 연결되는 배출부(220)를 통해 배출된다. 이 때, 냉각수 순환 펌프(1000) 내부의 냉각수의 흐름은 모터(400)에 의한 구동력에 의해 회전되는 회전체(300)에 의해 수행된다.

또한, 상기 유입부(210) 및 배출부(220)는 상기 케이스(100)의 높이방향으로 상측 및 하측에 나란하게 구비될 수 있다.

추가적으로, 상기 유입부(210)는 상기 배출부(220)의 상측에서 상기 배출부(220)와 나란하게 형성되는 제1영역(210a)과, 상기 제1영역(210a)의 하측방향으로 경사지게 형성되는 제2영역(210b)을 포함할 수 있다. 상기 유입부(210)의 제1영역(210a)은 냉각수가 유입되도록 제2냉각수 순환라인(L2)과 연결되는 부분이며, 상기 제2영역(210b)은 제1영역(210a)의 단부에서 하측방향으로 경사지게 형성된 부분이다. 상기 제2영역(210b)을 통해 냉각수는 상기 제1영역(210a)만 형성되는 형태와 비교하여, 상기 제1영역(210a) 및 제2영역(210b) 사이 공간의 하측으로 냉각수가 유입되어 차량 움직임에 따라 냉각수가 바로 상기 제1영역(210a) 내부로 이동되지 않고, 상기 가열수단(500)을 통해 가열된 후 수위가 상승됨에 따라 상기 제1영역(210a) 내부로 이동된다. 이를 통해, 본 발명의 냉각수 순환 펌프(1000)는 안전성을 더욱 높일 수 있다. 또한, 상기 제2영역(210b)을 통해 냉각수가 역류하는 것을 방지할 수 있다. 도 4 및 도 5에서, 상기 제2영역(210b)과 제2관이 서로 연통되는 부분을 연통공(211) 도번, 211로 표시하였다.

상기 회전체(300)는 상기 케이스(100) 내부에 구비되어 회전하는 구성으로, 상기 모터(400)의 구동력에 의해 회전되어 냉각수를 유동하며, 이 때, 상기 회전체(300)는 임펠러일 수 있다.

상기 모터(400)는 상기 회전체(300)와 구동축이 결합되어 상기 회전체(300)를 회전시킨다.

상기 가열수단(500)은 상기 케이스(100) 내부에 구비되어 냉각수를 가열하는 구성으로, 상기 제1관(111)과 제2관(112) 사이 영역에 구비된다. 이 때, 상기 가열수단(500)은 상기 제1관(111)을 나선형으로 감싸는 형태일 수 있다. 이를 통해, 본 발명의 냉각수 순환 펌프(1000)는 상기 유입부(210)를 통해 유입되는 냉각수를 더욱 용이하게 가열할 수 있다. 상기 가열수단(500)은 코일형태를 포함하여, 전원에 의해 발열하여 상기 냉각수를 가열하는 다양한 수단이 이용될 수 있다.

한편, 본 발명의 냉각수 순환 펌프(1000)는 상기 케이스(100)가 제1케이스(110) 내지 제3케이스(130)를 포함할 수 있다. 상기 제1케이스(110)는 길이방향으로 양측이 개방된 형태로, 상기 제1관(111), 제2관(112), 유입부(210) 및 배출부(220)가 형성된다. 상기 제2케이스(120)는 상기 제1케이스(110)의 개방된 일측을 폐쇄하는 덮개 형태이다. 상기 제3케이스(130)는 상기 제1케이스(110)의 개방된 타측을 폐쇄하되, 상기 제1케이스(110)와의 사이에 상기 회전체(300) 및 모터(400)가 내장된다. 이 때, 상기 제2케이스(120)는 상기 가열수단(500)의 장착 및 전원 연결을 위한 구성이 관통 설치될 수도 있다. 본 발명의 냉각수 순환 펌프(100)는 상기 케이스(100)가 제1케이스(110) 내지 제3케이스(130)의 조립으로 이루어짐에 따라, 케이스 내부에 내장되는 가열수단(500), 회전체(300) 및 모터(400)의 장착이 용이하면서도 냉각수의 흐름을 원활히 할 수 있는 장점이 있다.

한편, 냉각수의 흐름을 화살표로 표시한 도 5를 참조하여, 본 발명의 냉각수 순환 펌프(1000)의 냉각수 흐름을 설명하면, 상기 회전체(300)의 회전에 의해 상기 유입부(210)를 통해 상기 제1관(111) 및 제2관(112) 사이 공간으로 유입된 냉각수는 상기 가열수단(500)에 의해 가열된 후, 상기 제1관(111)으로 공급되어 상기 배출부(220)를 통해 배출된다.

상기 도 7을 참조로, 본 발명의 냉각수 순환 펌프(1000)를 이용하는 난방 시스템(S)을 설명한다. 먼저, 엔진(2200)에 의해 가열된 냉각수를 냉각하기 위한 라디에이터(2500)가 제1냉각수 순환라인(L1)을 통해 연결되며 이는 차량용 엔진(2200) 냉각부(C)를 형성한다. 또한, 엔진(2200)에 의해 가열된 냉각수를 이용하여 난방하는 차량용 실내 난방부(H)는 엔진(2200), 워터펌프(2300) 및 히터코어(2100)가 제2냉각수 순환라인(L2) 상에 구비된다. 이 때, 엔진(2200)에 의해 가열된 냉각수와 공기가 열교환되어 실내 난방이 수행되며, 본 발명의 냉각수 순환 펌프(1000)가 제2냉각수 순환라인(L2) 상에 구비되어 빠르게 실내 난방이 필요한 경우 상기 가열수단(400)을 작동시켜 냉각수를 추가로 가열한다. 즉, 본 발명의 히터코어(2100)로 공급되는 냉각수의 온도를 더욱 높여 차량 난방을 수행함에 따라 탑승객의 온도 쾌적성을 보다 높일 수 있는 장점이 있다. 특히, 본 발명의 냉각수 순환 펌프(1000)는 냉각수의 순환을 위해 구비되어야 하는 구성으로서, 가열수단(500)이 케이스(100) 내부의 제1관(111)과 제2관(112) 사이에 형성됨에 따라 장착 공간 및 배관을 별도로 마련할 필요가 없으며, 히터코어의 토출 풍량에는 영향을 미치지 않아 난방 성능 및 장착성을 보다 높일 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안 된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.

1000 : 냉각수 순환 펌프
100 : 케이스
110 : 제1케이스 111 : 제1관
112 : 제2관
120 : 제2케이스
130 : 제3케이스
210 : 유입부 210a : 제1영역
210b : 제2영역
211 : 연통공
220 : 배출부
300 : 회전체
400 : 모터
500 : 가열수단
S : 난방 시스템
L1 : 제1냉각수 순환라인 L2 : 제2냉각수 순환라인
C : 차량용 엔진 냉각부 H : 차량용 실내 난방부
2100 : 히터코어 2200 : 엔진
2300 : 워터펌프 2400: 서모스탯
2500 : 라디에이터

Claims

제1관(111)과, 상기 제1관(111)을 감싸며 상기 제1관(111)보다 높은 크기의 제2관(112)을 포함하는 케이스(100);
상기 케이스(100)에 연결되어 냉각수가 유입되는 유입부(210) 및 배출되는 배출부(220);
상기 케이스(100) 내부에 구비되는 회전체(300);
상기 회전체(300)와 결합되어 상기 회전체(300)를 회전시키는 모터(400); 및
상기 케이스(100) 내부의 제1관(111)과 제2관(112) 사이 영역에 구비되어 냉각수를 가열하는 가열수단(500)을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각수 순환 펌프.
제1항에 있어서,
상기 케이스(100)는 상기 유입부(210)가 상기 제2관(112)과 연통되고 상기 배출부(220)가 상기 제1관(111)과 연통되며,
상기 냉각수 순환 펌프(1000)는 상기 유입부(210)를 통해 유입된 냉각수가 상기 제1관(111)과 제2관(112) 사이 영역에 채워진 다음 상기 제1관(111) 내부로 공급되어 상기 배출부(220)를 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 냉각수 순환 펌프.
제2항에 있어서,
상기 케이스(100)는 상기 유입부(210) 및 배출부(220)가 상기 케이스(100) 높이방향으로 상측 및 하측에 나란하게 구비되는 것을 특징으로 하는 냉각수 순환 펌프.
제2항에 있어서,
상기 유입부(210)는 상기 배출부(220)의 상측에서 상기 배출부(220)와 나란하게 형성되는 제1영역(210a)과, 상기 제1영역(210a)으로부터 하측방향으로 경사지게 형성되는 제2영역(210b)을 포함하며, 상기 제2영역(210b)의 일측 단부가 상기 제2관(112)의 하측과 연통되는 것을 특징으로 하는 냉각수 순환 펌프.
제4항에 있어서,
상기 케이스(100)는,
길이방향으로 양측이 개방된 형태로, 상기 제1관(111), 제2관(112), 유입부(210) 및 배출부(220)가 형성된 제1케이스(110);
상기 제1케이스(110)의 일측을 폐쇄하는 제2케이스(120); 및
상기 제1케이스(110)의 타측을 폐쇄하되, 상기 제1케이스(110)와의 사이에 상기 회전체(300) 및 모터(400)가 내장되는 제3케이스(130)를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각수 순환 펌프.
제1항 내지 제5항 중 선택되는 어느 한 항에 있어서,
상기 가열수단(500)은 상기 제1관(111)을 나선형으로 감싸는 형태인 것을 특징으로 하는 냉각수 순환 펌프.