(57)【要約】【課題】ウォーターポンプを提供する。【解決手段】本発明は、外部駆動力を伝達されて回転する駆動軸と、駆動軸と連結されて回転するインペラと、インペラが収容される収容空間が内部に形成されるメインフレームと、メインフレームの一側に連通されるように形成され、収容空間の内部に流体が吸い込まれる吸入管と、吸入管で延設されて、メインフレームとインペラとの間の一側に配される隔壁と、を含むカバーフレームと、を含むウォーターポンプを提供する。本発明によるウォーターポンプによれば、メインフレームとインペラとの間に隔壁を追加することによって、インペラ上端部に異物の流入を防止することができる。また、本発明によるウォーターポンプによれば、インペラベースの外側端を傾けることによって、異物がウォーターポンプから円滑に吐き出されうる。【選択図】図２
2018076866.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部駆動力を伝達されて回転する駆動軸と、
前記駆動軸と連結されて回転するインペラと、
前記インペラが収容される収容空間が内部に形成されるメインフレームと、前記メインフレームの一側に連通されるように形成され、前記収容空間の内部に流体が吸い込まれる吸入管と、前記吸入管で延設されて、前記メインフレームと前記インペラとの間の一側に配される隔壁と、を含むカバーフレームと、
を含むウォーターポンプ。
【請求項２】
前記インペラは、前記駆動軸が中心に連結される円板状のベースと、
前記ベースの上面に結合し、前記ベースの中心から放射状に延設される複数個のブレードと、
前記ブレードの上端に結合する円板状のシュラウドと、
前記シュラウドの一側に連通されるように形成され、前記インペラの内部に流体が流入される流入管と、を含み、
前記隔壁は、前記流入管の内側に延設される請求項１に記載のウォーターポンプ。
【請求項３】
前記カバーフレームは、前記メインフレームの内部にそれぞれ突設され、前記シュラウド及び前記ベースの外周面に配され、前記インペラに流入された流体が吐き出される吐出口を形成する一対の突出片を含む請求項２に記載のウォーターポンプ。
【請求項４】
前記ベースは、外側端が傾斜して形成されて、前記吐出口の中心に流体をガイドする請求項３に記載のウォーターポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウォーターポンプに係り、より詳細には、冷却水を吸いこんで冷却水をエンジン内部に循環させるウォーターポンプ及び車両の冷却システムに使われるウォーターポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
ウォーターポンプとは、冷却水をエンジン内部に強制に循環させるポンプ及び車両内部の電装品を冷却させる製品を意味する。一般的に、自動車のエンジンのように燃料の爆発力を用いて動力を得る機関は、作動中、高温の熱を発生する。これを適切に制御することができなければ、エンジン自体はもとより、隣接した他の機関に対しても悪影響を及ぼす。したがって、前記熱を冷やすための手段として冷却水が必須的に使われる。
【０００３】
一般的に、内燃機関のウォーターポンプは、エンジンのクランクシャフトと連結されたベルトによって強制駆動されて、ポンプ内部のインペラを回転させる。
電気自動車、ハイブリッド、プラグインハイブリッド、燃料電池などの環境に優しい車両の場合、インバータ、ＨＳＧ、スタックなどの冷却のために冷却水（ウォーター）ポンプが設けられる。
【０００４】
このような冷却水ポンプは、通常のエンジンと連動して駆動するように形成するか、別途の電源を供給されて自体的に駆動するように構成される。
回転するインペラは、中央に冷却水を吸い込み、吸い込まれた冷却水に遠心力を加えて、冷却水がエンジン内部に循環可能にする。
【０００５】
ウォーターポンプに流入される冷却水には、少量であるが、異物が含まれている場合が多い。このような異物がウォーターポンプに流入される場合、ウォーターポンプの駆動が止められうる。それにより、冷却水の循環ができず、エンジン及びインバータが過熱によって深刻な損傷を受けることになる。
【０００６】
このような異物によってウォーターポンプが受ける影響を減らすためのものとして、特許文献１が案出された。図１を参照すれば、特許文献１は、インペラ１とケーシング２との間に挟まれた異物を排出することができるポンプの異物除去装置に関するものであって、より詳細には、流体が吸い込まれる方向に摺動して、前記インペラ１と前記ケーシング２との間に流入された異物を掻き出すスクレーパーリング３を主な構成とするポンプの異物除去装置に関したものである。
【０００７】
この際、特許文献１によれば、インペラ上端部とウォーターポンプの上端部フレームとの間への異物の流入を防止することはできない。すなわち、一旦流入された異物を容易に除去することはできるが、異物の流入自体を根本的に防ぐことはできない。
【０００８】
また、特許文献１は、インペラの内部に流入された異物がウォーターポンプの内部への流入を防ぐ方法は全く開示しない。すなわち、回転軸とウォーターポンプフレームとの間には、軸受、シールユニットのような付随的な装備が多いが、このような装備への異物の流入は全く防ぐことができない。
【０００９】
したがって、ウォーターポンプの内部に冷却水に含まれた異物の流入を最小化するための、別途の構造を有したウォーターポンプに対する必要性が台頭しつつある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】大韓民国登録特許第１０−１６３５５３８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、前記のような目的を果たすために案出されたものであって、ウォーターポンプインペラとメインフレームとの間への異物の流入を最小化する構造を有したウォーターポンプを提供するところにその目的がある。また、インペラの内部に流入された異物を容易に吐き出す構造を有したウォーターポンプを提供するところにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、外部駆動力を伝達されて回転する駆動軸と、前記駆動軸と連結されて回転するインペラと、前記インペラが収容される収容空間が内部に形成されるメインフレームと、前記メインフレームの一側に連通されるように形成され、前記収容空間の内部に流体が吸い込まれる吸入管と、前記吸入管で延設されて、前記メインフレームと前記インペラとの間の一側に配される隔壁と、を含むカバーフレームと、を含むウォーターポンプを提供する。
【００１３】
前記インペラは、前記駆動軸が中心に連結される円板状のベースと、前記ベースの上面に結合し、前記ベースの中心から放射状に延設される複数個のブレードと、前記ブレードの上端に結合する円板状のシュラウドと、前記シュラウドの一側に連通されるように形成され、前記インペラの内部に流体が流入される流入管と、を含み、前記隔壁は、前記流入管の内側に延設されうる。
【００１４】
前記カバーフレームは、前記メインフレームの内部にそれぞれ突設され、前記シュラウド及び前記ベースの外周面に配され、前記インペラに流入された流体が吐き出される吐出口を形成する一対の突出片を含みうる。
前記ベースは、外側端が傾斜して形成されて、前記吐出口の中心に流体をガイドすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によるウォーターポンプによれば、メインフレームとインペラとの間に隔壁を追加することによって、インペラとメインフレームとの間への異物の流入を防止することができる。また、本発明によるウォーターポンプによれば、インペラベースの外側端が傾斜して形成されることによって、異物がウォーターポンプから円滑に吐き出されるように流路を構成するところにその目的がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来のウォーターポンプを示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態によるウォーターポンプの断面図である。
【図３Ａ】従来のウォーターポンプに流入される冷却水及び異物の移動を示す断面図である。
【図３Ｂ】本発明の一実施形態によるウォーターポンプに流入される冷却水及び異物の移動を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は、図面に示された実施形態を参考にして説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これより多様な変形及び均等な他実施形態が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決定されるべきである。
【００１８】
たとえ本発明の一実施形態によるウォーターポンプは、自動車内部に設けられて、自動車エンジン及びインバータなどの内部に循環される冷却水を吸い込むことを特徴とするが、これは一実施形態に過ぎず、インペラの回転力を用いて流体を吸い込み、排出する構造を有したあらゆるポンプに対して本発明によるウォーターポンプの構造が適用可能であるということはいうまでもない。したがって、以下、冷却水、ウォーターポンプという単語を使用して説明するとしても、これは冷却水を含んだあらゆる流体、ウォーターポンプを含んだあらゆるポンプ種類を意味すると解釈することが望ましいと言える。
【００１９】
図２を参照すれば、本発明の一実施形態によるウォーターポンプ１００は、駆動軸１１０と、インペラ１２０と、カバーフレーム１３０と、を含む。
前記駆動軸１１０は、外部駆動力を伝達されて回転する。別途に図示していないが、外部駆動力は、別途に備えられた駆動モータによって前記駆動軸１１０に伝達されても、エンジンのクランクシャフトと連結されたベルトによって強制駆動されることによって、前記駆動軸１１０に伝達されてもよい。
【００２０】
前記インペラ１２０は、前記駆動軸１１０と連結されて回転する。より詳細には、前記インペラ１２０は、前記駆動軸１１０が中心に連結される円板状のベース１２１と、前記ベース１２１の上面に結合し、前記ベース１２１の中心から放射状に延設される複数個のブレード１２２と、前記ブレード１２２の上端に結合する円板状のシュラウド１２３と、前記シュラウド１２３の一側に連通されるように形成され、前記インペラの内部に流体が流入される流入管１２４と、を含みうる。
【００２１】
前記カバーフレーム１３０は、前記インペラ１２０が収容される収容空間１３１ａが内部に形成されるメインフレーム１３１と、前記メインフレーム１３１の一側に連通されるように形成され、前記収容空間１３１ａの内部に流体が吸い込まれる吸入管１３２と、前記吸入管１３２で延設されて、前記メインフレーム１３１と前記インペラ１２０との間の一側に配される隔壁１３３と、を含む。
【００２２】
この際、前記隔壁１３３は、前記流入管１２４の内側に延設されうる。前記流入管１２４と前記隔壁１３３とが二重壁を形成することによって、前記シュラウド１２３と前記メインフレーム１３１の上部との間に生じる空間への異物の流入を防止することができる。
前記カバーフレーム１３０は、前記メインフレーム１３１の内部にそれぞれ突設され、前記シュラウド１２３及び前記ベース１２１の外周面に配され、前記インペラ１２０に流入された流体が吐き出される吐出口１３４ａを形成する一対の突出片１３４を含みうる。
【００２３】
前記吐出口１３４ａは、前記インペラ１２０に流入されて、前記ブレード１２２から回転力を受けて、前記インペラ１２０から抜け出る冷却水が、エンジン及びインバータ内部に流入されるように、前記ウォーターポンプ１００から冷却水が吐き出される出口である。前記吐出口１３４ａからエンジンなどの機関への冷却水の移送は多様な方法で設計され、これは公知技術なので、詳しい説明を省略する。
【００２４】
前記ベース１２１は、外側端が傾斜して形成されて、前記吐出口１３４ａの中心に流体をガイドすることができる。これは、前記ベース１２１の下端部に異物の流入を防止するためのものである。
【００２５】
望ましくは、前記ベース１２１の外側端が上側に屈曲して形成されて、前記インペラ１２０から抜け出る冷却水の速度ベクトルが上端部に向かわせる。これにより、異物が前記ベース１２１の下端部に流入されず、前記吐出口１３４ａに吐き出されうる。但し、これは、本発明の一実施形態に過ぎず、前記吐出口１３４ａの中心に流体をガイドするための前記ベース１２１の形状は、設計者の選択によって多様な形状に形成されうる。
【００２６】
本発明の一実施形態によるウォーターポンプ１００は、シャフトフレーム１４０と、シールユニット１５０と、軸受１６０と、をさらに含みうる。
【００２７】
前記シャフトフレーム１４０は、上端が前記カバーフレーム１３０と結合し、前記駆動軸１１０、前記シールユニット１５０、前記軸受１６０を内部に収容する。
【００２８】
前記シールユニット１５０は、前記シャフトフレーム１４０の内部に冷却水の流入を防止する機械要素である。図２には、前記シールユニット１５０が、前記駆動軸１１０と直接結合されていると示されているが、これは一実施形態に過ぎない。前記シールユニット１５０は、それ自体で軸受のように内側面が回転し、外側面が外部物体に固定される構造でも、別途の軸受を軸と結合させた後、その軸受の外面に前記シールユニット１５０を結合する構造でもあり得る。
【００２９】
前記軸受１６０は、内側面が前記駆動軸１１０と結合し、外側面が前記シャフトフレーム１４０と結合して、前記駆動軸１１０を支持する。軸受は、回転する軸を一定位置に固定させ、軸の自重と軸にかかる荷重とを支持しながら、軸を回転させる役割を行う機械要素である。図２には、ボール軸受を図示したが、これは一実施形態に過ぎず、多種の軸受が使われる。
【００３０】
図３Ａ及び図３Ｂを比較して参照すれば、本発明の特徴を明確に理解することができる。図３Ａには、従来のウォーターポンプに流入される冷却水及び異物の移動経路が示されており、図３Ｂには、本発明の一実施形態によるウォーターポンプ１００に流入される冷却水及び異物の移動経路が示されている。図３Ａを参照すれば、従来のウォーターポンプは、隔壁もなく、インペラベースの外側端に傾斜も形成されておらず、異物がウォーターポンプインペラとメインフレームとの間に流入される。しかし、図３Ｂを参照すれば、本発明の一実施形態によるウォーターポンプ１００は、隔壁１３３を備えており、インペラベース１２１の外側端に傾斜が形成されており、異物がウォーターポンプインペラ１２０とメインフレーム１３１との間に流入されず、吐出口１３４ａに即座に吐き出される。これにより、ウォーターポンプ１００が異物によって損傷されることを防止しながら、エンジン及びインバータなどに冷却水を円滑に循環させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、ウォーターポンプ関連の技術分野に適用可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１００：ウォーターポンプ
１１０：駆動軸
２０：インペラ
１２１：ベース
１２２：ブレード
１２３：シュラウド
１２４：流入管
１３０：カバーフレーム
１３１：メインフレーム
１３２：吸入管
１３３：隔壁
１３４：突出片
【図１】
2018076866.tif 000003
【図２】
2018076866.tif 000004
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2018076866.tif 000006