KR102863473B1

KR102863473B1 - 워터 펌프

Info

Publication number: KR102863473B1
Application number: KR1020240023473A
Authority: KR
Inventors: 이현태; 박성웅; 손성진
Original assignee: 주식회사 코아비스
Priority date: 2024-02-19
Filing date: 2024-02-19
Publication date: 2025-09-24
Anticipated expiration: 2044-02-19
Also published as: US12410810B2; US20250264110A1; KR20250127503A

Abstract

본 발명은 상부 케이싱과 하부 케이싱이 서로 결합되어 내부에 임펠러가 회전 가능하게 수용된 워터 펌프에서, 상부 케이싱은 반경방향으로 임펠러 수용 공간과 토출 채널 사이의 위치에 상부 격벽이 돌출 형성되며, 하부 케이싱은 반경방향으로 임펠러 수용 공간과 토출 채널 사이의 위치에 하부 격벽이 돌출 형성되며, 반경방향으로 펠러의 외측단 상측과 상부 격벽 사이의 간극(TcA)이 반경방향으로 임펠러의 외측단 하측과 하부 격벽 사이의 간극(TcB) 보다 크게 형성됨으로써, 임펠러의 회전 시 발생되는 추력이 감소시킬 수 있는 워터 펌프에 관한 것이다.

Description

워터 펌프 {Water pump}

본 발명은 임펠러를 회전시켜 냉각수를 압송할 수 있는 워터 펌프에 관한 것이다.

워터 펌프는 엔진의 냉각이나 실내의 난방 등을 위해 엔진 또는 히터에 냉각수를 순환시키기 위한 장치이다. 이러한 워터 펌프는 크게 기계식 워터 펌프와 전기식 워터 펌프로 나누어진다.

기계식 워터 펌프는 엔진의 크랭크축에 연결되어 크랭크축의 회전에 따라 구동되는 방식의 펌프이며, 전기식 워터 펌프는 제어 장치에 의해 제어되는 모터의 회전에 의해 구동되는 방식의 펌프이다.

도 1 및 도 2는 종래의 전기식 워터 펌프를 나타낸 분해사시도 및 정면단면도이다.

도 1 및 2를 참조하면, 종래의 전기식 워터 펌프는 크게 하우징(10), 스테이터(20), 캔(30), 로터(40), 회전축(41), 하측 베어링(42), 상측 베어링(43), 임펠러(50) 및 상부 케이싱(60)을 포함한다.

보다 상세하게는 오목하게 수용 공간이 형성된 하우징(10)의 내부에 스테이터(20)가 구비되고, 캔(30)의 아래쪽으로 볼록하게 형성된 돌출부가 스테이터(20)의 중앙부를 통과하도록 삽입되며, 캔(30)의 상측 부분이 하우징(10)의 상단부에 결합된다. 그리고 캔(30)의 돌출부 부분의 안쪽은 오목하게 공간이 형성되어 그 내측에 로터(40)가 배치되며, 로터(40)에 결합된 회전축(41)의 양단부가 하측 베어링(42) 및 상측 베어링(43)에 결합되어 지지된다. 또한, 캔(30)의 상측에는 상부 케이싱(60)이 결합되어 캔(30)과 상부 케이싱(60)의 결합에 의해 형성된 내부 공간에 임펠러(50)가 구비되며, 임펠러(50)는 회전축(41)에 결합되어 로터(40)와 함께 회전될 수 있도록 구성된다. 그리하여 임펠러(50)의 회전에 의해 상부 케이싱(60)에 형성된 입구 파이프(61)로 유입된 유체가 임펠러(50)를 거쳐 승압된 후 상부 케이싱(60)에 형성된 출구 파이프(62)를 통해 배출될 수 있다.

그런데 임펠러(50)의 회전 시 임펠러(50)에서 토출된 유체의 일부는 임펠러(50)의 하면과 캔(30)의 사이로 유입되어 압력이 작용하게 된다. 그리고 임펠러(50)에서 토출된 유체의 다른 일부는 임펠러(50)의 상면과 상부 케이싱(60)의 사이를 통해 유동되어 임펠러(50)의 유입측으로 리턴된다. 이때, 임펠러(50)의 상면과 상부 케이싱(60) 사이에서 유체의 압력이 임펠러(50)의 하면과 캔(30) 사이의 유체의 압력보다 낮기 때문에, 임펠러(50) 및 로터(40)가 축방향 상측방향으로 이동하려고 하는 상측 방향 추력이 발생하게 된다.

이러한 상측 방향 추력에 의해 워터 펌프의 성능 및 효율이 저하되고 로터의 회전축을 축방향으로 받쳐주는 베어링 등에서의 마찰이 증가하여 내구성이 저하되는 문제점이 있다.

KR

10-2015-0052436

A (2015.05.14.) "워터펌프"

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 임펠러의 회전 시 발생되는 추력을 감소시켜 성능 및 효율을 향상시킬 수 있는 워터 펌프를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 워터 펌프는, 서로 결합되어 내부에 임펠러가 회전 가능하게 수용되는 임펠러 수용 공간이 형성되고, 상기 임펠러 수용 공간의 상측에 임펠러 수용 공간과 연통되어 유체가 유입되는 유입구가 형성되며, 반경방향으로 상기 임펠러 수용공간의 바깥쪽에 임펠러 수용 공간과 연통된 토출 채널 및 상기 토출 채널과 연결되어 외부로 유체를 배출하는 토출구가 형성된 상부 케이싱과 하부 케이싱; 및 상기 임펠러 수용 공간에 회전 가능하게 구비된 임펠러; 를 포함하고, 상기 상부 케이싱은 반경방향으로 상기 임펠러 수용 공간과 토출 채널 사이의 위치에 상부 격벽이 돌출 형성되며, 상기 하부 케이싱은 반경방향으로 상기 임펠러 수용 공간과 토출 채널 사이의 위치에 하부 격벽이 돌출 형성되며, 반경방향으로 상기 임펠러의 외측단 상측과 상부 격벽 사이의 간극(TcA)은 반경방향으로 상기 임펠러의 외측단 하측과 하부 격벽 사이의 간극(TcB) 보다 크게 형성될 수 있다.

또한, 반경방향으로 상기 임펠러의 내측 상단의 외측면과 상부 케이싱 사이의 간극(TcC)은 반경방향으로 상기 임펠러의 외측단 하측과 하부 격벽 사이의 간극(TcB) 보다 작거나 같게 형성될 수 있다.

또한, 상기 임펠러의 반경방향 외측단 위치에 인접한 영역에서, 축방향으로 상기 임펠러의 상면과 상부 케이싱의 하면 사이의 간극(AcA)은 축방향으로 상기 임펠러의 하면과 하부 케이싱의 상면 사이의 간극(AcB) 보다 크거나 같게 형성될 수 있다.

또한, 상기 상부 케이싱의 상부 격벽을 기준으로 반경방향 안쪽의 일부 영역에는 상부 케이싱의 하면에서 상측으로 오목하게 압력 챔버가 형성될 수 있다.

또한, 상기 상부 격벽은 하부 격벽보다 반경방향으로 바깥쪽에 배치될 수 있다.

또한, 상기 임펠러의 반경방향 외측단 하측은 외측단 상측보다 반경방향으로 바깥쪽으로 돌출될 수 있다.

또한, 상기 임펠러는, 상하로 이격되어 배치된 상판 및 하판, 상기 상판과 하판 사이에 개재되어 결합되며 원주방향을 따라 서로 이격되어 배열된 복수의 블레이드를 포함하고, 상기 상부 격벽은 임펠러의 상판과 대응되는 높이로 형성되며, 상기 하부 격벽은 임펠러의 하판과 대응되는 높이로 형성될 수 있다.

또한, 상기 임펠러의 하판의 반경방향 외측단은 상판의 반경방향 외측단 및 복수의 블레이드의 반경방향 외측단 보다 반경방향 바깥쪽으로 돌출될 수 있다.

또한, 상기 임펠러는 원심식 임펠러일 수 있다.

또한, 상기 하부 케이싱은 중앙부에 상면에서 하측으로 오목하게 로터 수용 공간이 형성된 로터 수용부가 하측으로 돌출 형성되고, 상기 로터 수용부에 구비되어 임펠러와 결합된 로터를 더 포함할 수 있다.

또한, 상측이 개방된 오목한 용기 형태로 형성되고 상기 하부 케이싱에 결합된 모터 하우징; 및 상기 모터 하우징의 내부에 구비되고 상기 하부 케이싱의 로터 수용부가 중앙부에 삽입되어 결합된 스테이터; 를 더 포함할 수 있다.

본 발명은 임펠러의 회전 시 발생되는 추력이 감소되어 워터 펌프의 성능 및 효율이 향상되는 장점이 있다.

또한, 로터의 회전축과 이를 축방향으로 받쳐주는 베어링의 마찰이 줄어들어 워터 펌프의 내구성이 향상되는 장점이 있다.

도 1은 종래의 전동식 워터 펌프의 일례를 나타낸 정면단면도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 워터 펌프를 나타낸 조립사시도 및 분해사시도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 워터 펌프를 나타낸 정면 단면도이다.
도 5는 도 4의 부분 확대도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 워터 펌프와 종래의 워터 펌프의 유량에 따른 압력, 효율, 추력을 비교하여 나타낸 그래프이며, CFD(전산 유체 역학) 프로그램을 이용해 유체의 흐름을 시뮬레이션하여 분석한 것이다.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 워터 펌프를 나타낸 정면 단면도이다.
도 9는 도 8의 부분 확대도이다.

이하, 본 발명의 워터 펌프를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 워터 펌프를 나타낸 조립사시도 및 분해사시도이고, 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 워터 펌프를 나타낸 정면 단면도이며, 도 5는 도 4의 부분 확대도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 워터 펌프는 크게 하부 케이싱(200), 상부 케이싱(600) 및 임펠러(500)를 포함하여 구성될 수 있다. 그리고 본 발명의 제1실시예에 따른 워터 펌프는 로터(400), 모터 하우징(300) 및 스테이터(100)를 더 포함할 수 있다.

상부 케이싱(600)은 임펠러(500)의 일부가 삽입될 수 있도록 하면에서 상측으로 오목하게 상부 안치홈(630)이 형성될 수 있다. 그리고 상부 케이싱(600)의 하면에는 반경방향으로 상부 안치홈(630)의 바깥쪽에 상부 유로홈(632)이 오목하게 형성되어, 임펠러(500)에서 토출되는 유체가 상부 유로홈(632)을 따라 유동될 수 있다. 여기에서 상부 안치홈(630)과 상부 유로홈(632)은 서로 인접하되 이격되어 형성될 수 있다. 상부 안치홈(630)과 상부 유로홈(632)은 반경방향으로 연통되어 있되 그 사이의 위치에서 상부 격벽(631)에 의해 상하방향의 일부 영역이 구획될 수 있다. 그리고 상부 케이싱(600)은 유체가 유입되는 유입구(610)가 형성되고, 일례로 상부 케이싱(600)에 유체가 배출되는 토출구(620)가 형성될 수 있다. 또한, 상부 케이싱(600)은 상측 중앙부에 유입구(610)가 배치되고 유입구(610)는 임펠러 수용 공간(601)과 연통되며, 토출구(620)는 상부 유로홈(632)의 끝단에 연결되어 연통될 수 있다.

하부 케이싱(200)은 상부 케이싱(600)의 하측에 결합되며, 상부 케이싱(600)과 하부 케이싱(200)의 결합에 의해 상부 케이싱(600)과 하부 케이싱(200)의 사이의 내부에 임펠러(500)가 수용될 수 있는 임펠러 수용 공간(601)이 형성될 수 있다. 하부 케이싱(200)은 임펠러(500)의 하측 일부가 삽입될 수 있도록 상면에서 하측으로 오목하게 하부 안치홈(210)이 형성되고, 반경방향으로 하부 안치홈(210)의 바깥쪽에는 임펠러(500)에서 토출되는 유체가 유동될 수 있도록 오목하게 하부 유로홈(212)이 형성될 수 있다. 여기에서 하부 유로홈(212)은 하부 안치홈(210)에 인접하되 이격되어 형성될 수 있다. 그리고 하부 안치홈(210)과 하부 유로홈(212)은 반경방향으로 연통되어 있되 하부 격벽(211)에 의해 그 사이의 위치에서 상하방향의 일부 영역이 구획될 수 있다.

임펠러(500)는 상부 케이싱(600)과 하부 케이싱(200)의 결합에 의해 형성된 내부 공간인 임펠러 수용 공간(601)에 구비되며, 임펠러(500)는 로터(400)에 연결되어 로터(400)의 구동에 따라 임펠러(500)가 함께 회전될 수 있다. 그리고 일례로 임펠러(500)는 일례로 원심식 임펠러일 수 있다. 임펠러(500)는 상판(510), 하판(520) 및 복수의 블레이드(530)를 포함할 수 있으며, 상하로 이격되어 배치된 상판(510)과 하판(520)의 사이에 복수의 블레이드(530)가 원주방향을 따라 이격되게 배열될 수 있다. 그리고 상판(510)의 중앙부에는 상하로 양면을 관통하는 관통공이 형성되어, 이 관통공을 통해 임펠러(500)의 내부가 유입구(610)와 연통된다. 또한, 임펠러(500)의 외주면은 토출 채널인 하부 유로홈(212) 및 상부 유로홈(632)에 인접하게 배치되되, 상판(510)의 외주면과 상부 격벽(631)은 반경방향으로 특정한 간극을 갖고 서로 이격되어 있으며, 하판(520)의 외주면과 하부 격벽(211)은 반경방향으로 특정한 간극을 갖고 서로 이격되어 있을 수 있다. 또한, 일례로 임펠러(500)는 블레이드(530)들 및 하판(520)이 로터(400)의 코어부와 일체로 형성될 수 있으며 상판(510)이 블레이드(530)의 상측에 결합되는 형태로 형성될 수 있다. 이외에도 임펠러는 다양한 형태로 형성될 수 있다. 그리하여 상부 케이싱(600)의 유입구(610)로 유입된 유체는 임펠러(500)의 상판(510)에 형성된 관통공을 통해 임펠러(500)의 내부로 유입될 수 있다. 이후 임펠러(500)의 회전에 따른 원심력에 의해 승압된 유체는 상부 케이싱(600)의 상부 유로홈(632) 및 하부 케이싱(200)의 하부 유로홈(212)에 의해 형성된 토출 채널을 따라 유동된 후 토출구(620)를 통해 외부로 배출될 수 있다. 또한, 임펠러(500)의 상판(510)의 상면과 상부 케이싱(600)의 하면인 상부 안치홈(630)은 축방향으로 특정한 간극을 갖고 이격되어 있을 수 있으며, 임펠러(500)의 하판(520)의 하면과 하부 케이싱(200)의 상면인 하부 안치홈(212)은 축방향으로 특정한 간극을 갖고 이격되어 있을 수 있다. 반경방향은 임펠러(500)의 반경방향이고 축방향은 임펠러(500)의 중심축인 회전축(410) 방향이 될 수 있다.

여기에서 반경방향으로 임펠러(500)의 외측단 상측과 상부 격벽(631) 사이의 간극(TcA)은 반경방향으로 임펠러(500)의 외측단 하측과 하부 격벽(211) 사이의 간극(TcB) 보다 크게 형성될 수 있다.(TcA＞TcB) 임펠러(500)의 외측단 상측은 상판(510)의 외주면이 될 수 있고, 임펠러(500)의 외측단 하측은 하판(520)의 외주면이 될 수 있다. 그리고 상기 간극(TcA)은 반경방향으로 상기 임펠러의 외측단 상측과 상부 격벽 사이의 최소 간극이며, 상기 간극(TcB)은 반경방향으로 상기 임펠러의 외측단 하측과 하부 격벽 사이의 최소 간극일 수 있다.

그리하여 임펠러(500)가 회전되면 유입구(610)를 통해 유입된 유체가 임펠러(500)를 통과한 다음 토출 채널인 상부 유로홈(632) 및 하부 유로홈(212)에 의해 형성된 공간을 따라 원주방향으로 유동되면서 승압된 후 토출구(620)를 통해 외부로 배출될 수 있다. 그리고 임펠러(500)에서 토출되어 임펠러(500)의 하판(520)과 하부 케이싱(200)의 사이로 유입되는 유체의 압력에 의해 임펠러(500) 및 로터(400)가 축방향 상측으로 이동하려고 하는 상측 방향 추력이 발생하게 된다. 이때, 임펠러(500)의 상판(510)의 외주면과 상부 격벽(631) 사이의 간극(TcA)이 임펠러(500)의 외측단 하측과 하부 격벽(211) 사이의 간극(TcB) 보다 크기 때문에, 상판(510)의 외주면과 상부 격벽(631) 사이의 간극(TcA)을 통해 임펠러(500)의 상판(510)과 상부 케이싱(600)의 사이로 유입되는 유체의 압력이 증가되어 임펠러(500) 및 로터(400)를 축방향 하측으로 밀어주는 하측 방향 추력이 발생하게 된다. 즉, 하측 방향 추력에 의해 상측 방향 추력이 상쇄되어 결과적으로는 추력의 발생을 감소시킬 수 있다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 워터 펌프와 종래의 워터 펌프의 유량에 따른 압력, 효율, 추력을 비교하여 나타낸 그래프이며, CFD(전산 유체 역학) 프로그램을 이용해 유체의 흐름을 시뮬레이션하여 분석한 것이다.

도시된 바와 같이 특정한 유량(20LPM) 이하의 작동 범위 내에서 본 발명의 워터 펌프는 종래의 워터 펌프에 비해 압력 및 효율이 거의 저하되지 않으면서 추력이 현저하게 줄어든 것을 알 수 있다.

따라서 본 발명의 워터 펌프는 임펠러의 회전 시 발생되는 추력이 감소되어 로터의 회전축과 이를 축방향으로 받쳐주는 베어링의 마찰이 줄어들어 워터 펌프의 내구성이 향상될 수 있다.

그리고 상부 케이싱(600)은 유입구(610)의 하단 부근에서 임펠러 수용 공간(601)쪽으로 상부 베어링 장착부(602)가 연장 형성될 수 있으며, 상부 베어링 장착부(602)는 복수의 지지대(612)를 더 포함할 수 있다. 복수의 지지대(612)는 원주방향을 따라 서로 이격되게 배치될 수 있다. 복수의 지지대(612)는 각각의 상단이 유입구(610)의 하단 내벽에 연결되고 하단은 상기 베어링 장착부(602)에 연결될 수 있으며, 복수의 지지대(612)는 상단에서 하단쪽으로 가면서 반경방향 안쪽을 향해 경사진 형태로 연장 형성될 수 있다. 또한, 상부 베어링 장착부(602)는 상측이 위쪽으로 가면서 반경방향 안쪽을 향해 경사지게 형성되고, 복수의 지지대(612)는 하단이 상부 베어링 장착부(602)의 경사진 상면에 연결될 수 있다. 즉, 상부 베어링 장착부(602)는 상하방향으로 대략 중간지점에서부터 상측 방향으로 가면서 외경이 점점 작아지는 형태로 형성될 수 있다. 또한, 상부 베어링 장착부(602)에 상부 베어링(412)이 결합될 수 있으며, 상부 베어링(412)은 로터(400)의 회전축(410) 상단을 반경방향으로 지지할 수 있는 부싱(B)과 회전축(410) 상단을 축방향으로 지지할 수 있는 지지핀(P)을 포함할 수 있다. 또한, 상부 베어링 장착부(602) 및 지지대(612)는 사출에 의해 상부 케이싱(600)과 일체로 형성될 수 있다.

또한, 하부 케이싱(200)은 하부 안치홈(210)의 중앙부에서 아래쪽으로 돌출된 형태로 로터 수용부(220)가 형성되며, 로터 수용부(220)는 상측에 아래쪽으로 오목한 용기 형태로 형성될 수 있다. 또한, 로터 수용부(220)는 오목한 내부인 로터 수용 공간(221)의 하단에 하부 베어링 장착부(222)가 형성되어, 하부 베어링 장착부(222)에 하부 베어링(411)이 결합될 수 있다. 여기에서 하부 베어링(411)은 로터(400)의 회전축(410) 하단을 반경방향으로 지지할 수 있는 부싱(B)과 회전축(410) 하단을 축방향으로 지지할 수 있는 구 형태의 볼(S)을 포함할 수 있다. 그리하여 로터(400)가 로터 수용부(220)의 내부인 로터 수용 공간(221)에 삽입되어 배치되며, 로터(400)의 외주면은 로터 수용부(220)의 내주면에서 이격되게 배치될 수 있다. 또한, 로터 수용부(220)는 사출에 의해 하부 케이싱(200)과 일체로 형성될 수 있다. 또한, 하부 케이싱(200)의 로터 수용부(220)는 스테이터(100)의 중공된 내측에 삽입되어 로터 수용부(220)가 스테이터(100)를 관통하여 로터 수용부(220)의 하단이 스테이터(100)의 하단보다 아래쪽으로 돌출될 수 있으며, 로터 수용부(220)의 하단은 모터 하우징(300)의 바닥면과 이격된 상태가 될 수 있다. 또한, 로터 수용부(220)의 외주면은 스테이터(100)의 내주면에 접촉되어 밀착된 상태로 결합될 수 있다.

또한, 반경방향으로 임펠러(500)의 내측 상단의 외측면과 상부 케이싱(600) 사이의 간극(TcC)은 반경방향으로 임펠러(500)의 외측단 하측과 하부 격벽 사이의 간극(TcB) 보다 작거나 같게 형성될 수 있다.(TcC≤TcB) 이에 따라 임펠러(500)의 반경방향 외측단에서 토출된 유체가 임펠러(500)의 상판(510)과 상부 케이싱(600)의 사이를 통해 임펠러(500)의 유입측으로 리턴되는 유체의 양이 줄어들어 추력의 발생을 더욱 감소시킬 수 있다.

또한, 반경방향으로 임펠러(500)의 외측단에 인접한 위치에서, 축방향으로 임펠러(500)의 상면과 상부 케이싱(600)의 하면 사이의 간극(AcA)은 축방향으로 임펠러(500)의 하면과 하부 케이싱(200)의 상면 사이의 간극(AcB) 보다 크거나 같게 형성될 수 있다.(AcA≥AcB) 그리하여 임펠러(500)의 상면과 상부 케이싱(600)의 하면 사이에서 유체의 압력이 높아져 유체가 임펠러(500)를 하측 방향으로 눌러주는 힘이 증가함에 따라 추력의 발생을 감소시킬 수 있다.

또한, 상부 케이싱(600)의 상부 격벽(631)을 기준으로 반경방향 안쪽의 일부 영역에는 상부 케이싱(600)의 하면에서 상측으로 오목하게 압력 챔버(635)가 형성될 수 있다. 이때 압력 챔버(635)는 상부 안치홈(630)보다 상측으로 오목하게 들어가있는 형태로 형성될 수 있으며, 압력 챔버(635)는 상부 격벽(631)에서부터 반경방향 안쪽으로 연장 형성될 수 있다. 그리고 압력 챔버(635)는 원주방향 전체에 걸쳐 연속되게 형성될 수 있다. 그리하여 압력 챔버(635) 내에서 유체의 압력이 높아져 압력 챔버(635) 내의 유체가 임펠러(500)를 하측 방향으로 눌러주는 힘이 증가함에 따라 추력의 발생을 감소시킬 수 있다.

또한, 상부 격벽(631)은 하부 격벽(211)보다 반경방향으로 바깥쪽에 배치될 수 있다. 즉, 도시된 바와 같이 상부 격벽(631)과 임펠러(500)의 상판(510)의 외주면 사이의 간극(TcA)을 임펠러(500)의 하판(520)의 외주면과 하부 격벽(211) 사이의 간극(TcB)보다 크게 형성하기 위해, 하부 격벽(211)에 비해 상부 격벽(631)이 반경방향 바깥쪽으로 밀려 나가있는 형태로 형성될 수 있다.

도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 워터 펌프를 나타낸 정면 단면도이며, 도 9는 도 8의 부분 확대도이다.

도시된 바와 같이 본 발명의 제2실시예에 따른 워터 펌프는 상부 격벽(631)과 임펠러(500)의 상판(510)의 외주면 사이의 간극(TcA)을 임펠러(500)의 하판(520)의 외주면과 하부 격벽(211) 사이의 간극(TcB)보다 크게 형성하기 위해, 임펠러(500)의 하판(520)이 상판(510) 및 임펠러(530)보다 반경방향 바깥쪽으로 돌출된 형태로 형성될 수 있다. 여기에서 임펠러(500)의 돌출부(521)는 원주방향 전체에 걸쳐 형성될 수 있으며, 돌출부(521)에 의해 하판(520)의 외경이 상판(510)의 외경보다 약간 큰 형태가 될 수 있다. 그리하여 임펠러(500)에서 토출된 유체가 임펠러(500)의 상면과 상부 케이싱(600)의 하면 사이로 유입되기 용이해져 유체가 임펠러(500)를 하측 방향으로 눌러주는 힘이 증가함에 따라 추력의 발생을 감소시킬 수 있다.

모터 하우징(300)은 하부 케이싱(200)에 결합될 수 있다. 모터 하우징(300)은 금속 재질의 오목한 용기 형태로 형성될 수 있으며, 내부가 비어 있고 상측이 개방된 형태로 형성될 수 있다. 그리고 모터 하우징(300)은 하단이 막혀있고 측면쪽은 원통형으로 형성되며 상단에는 외주면에서 반경방향 바깥쪽으로 돌출된 형태의 플랜지가 형성될 수 있다.

스테이터(100)는 일례로 원통형 코어의 내주면에서 반경방향 내측으로 복수의 티스들이 돌출 형성되고, 티스들은 서로 원주방향으로 이격되게 배치되며, 전기 절연성 재질의 인슐레이터가 코어 및 티스들을 감싸고 인슐레이터에 의해 둘러싸인 티스의 외측에 코일들이 권취되어 있는 형태가 될 수 있다. 그리고 중앙부가 상하로 뚫려있는 형태가 될 수 있다. 이외에도 스테이터(100)는 다양한 형태 및 구성으로 형성될 수 있다. 또한, 스테이터(100)는 모터 하우징(300)의 내부에 구비되며, 스테이터(100)의 외주면이 모터 하우징(300)의 내주면에 밀착된 상태로 결합되어 고정될 수 있다.

로터(400)는 하부 케이싱(200)의 로터 수용 공간(221)에 구비되며, 로터(400)의 외주면이 로터 수용부(220)의 내주면과 이격되게 배치되어 회전 가능하게 구비될 수 있다. 그리고 로터(400)는 코어의 반경방향 바깥쪽 부분에 영구자석이 결합되어 있으며 코어의 중심축에 회전축(410)이 결합되어 있다. 또한, 로터(400)는 회전축(410)의 하단이 하부 베어링(411)에 회전 가능하게 결합되고 상단이 상부 베어링(412)에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 또한, 상부 베어링 장착부(602)는 일부 또는 전부가 상기 임펠러(500)의 유입측 내부에 배치될 수 있다. 일례로 임펠러(500)의 유입측 하단인 하판(520)의 중앙부 및 로터(400)의 상단에는 하측으로 오목하게 삽입홈(420)이 형성되고, 상부 베어링 장착부(602)는 삽입홈(420)에 삽입되어, 삽입홈(420)과 상부 베어링 장착부(602)가 이격되게 배치될 수 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

100 : 스테이터
200 : 하부 케이싱
210 : 하부 안치홈 211 : 하부 격벽
212 : 하부 유로홈 220 : 로터 수용부
221 : 로터 수용 공간 222 : 하부 베어링 장착부
300 : 모터 하우징
400 : 로터 410 : 회전축
411 : 하부 베어링 412 : 상부 베어링
420 : 삽입홈
B : 부싱 P : 지지핀
S : 볼
500 : 임펠러
510 : 상판 520 : 하판
521 : 돌출부 530 : 블레이드
600 : 상부 케이싱
601 : 임펠러 수용 공간 602 : 상부 베어링 장착부
610 : 유입구 612 : 지지대
620 : 토출구 630 : 상부 안치홈
631 : 상부 격벽 632 : 상부 유로홈
635 : 압력 챔버

Claims

서로 결합되어 내부에 임펠러가 회전 가능하게 수용되는 임펠러 수용 공간이 형성되고, 상기 임펠러 수용 공간의 상측에 임펠러 수용 공간과 연통되어 유체가 유입되는 유입구가 형성되며, 반경방향으로 상기 임펠러 수용공간의 바깥쪽에 임펠러 수용 공간과 연통된 토출 채널 및 상기 토출 채널과 연결되어 외부로 유체를 배출하는 토출구가 형성된 상부 케이싱과 하부 케이싱; 및
상기 임펠러 수용 공간에 회전 가능하게 구비된 임펠러; 를 포함하고,
상기 상부 케이싱은 반경방향으로 상기 임펠러 수용 공간과 토출 채널 사이의 위치에 상부 격벽이 돌출 형성되며, 상기 하부 케이싱은 반경방향으로 상기 임펠러 수용 공간과 토출 채널 사이의 위치에 하부 격벽이 돌출 형성되며,
반경방향으로 상기 임펠러의 외측단 상측과 상부 격벽 사이의 간극(TcA)은 반경방향으로 상기 임펠러의 외측단 하측과 하부 격벽 사이의 간극(TcB) 보다 크게 형성되며,
상기 간극(TcA)은 반경방향으로 상기 임펠러의 외측단 상측과 상부 격벽 사이의 최소 간극이며,
상기 간극(TcB)은 반경방향으로 상기 임펠러의 외측단 하측과 하부 격벽 사이의 최소 간극이며,
반경방향으로 상기 임펠러의 내측 상단의 외측면과 상부 케이싱 사이의 간극(TcC)은 반경방향으로 상기 임펠러의 외측단 하측과 하부 격벽 사이의 간극(TcB) 보다 작거나 같게 형성된 것을 특징으로 하는 워터 펌프.
삭제
제1항에 있어서,
상기 임펠러의 반경방향 외측단 위치에 인접한 영역에서,
축방향으로 상기 임펠러의 상면과 상부 케이싱의 하면 사이의 간극(AcA)은 축방향으로 상기 임펠러의 하면과 하부 케이싱의 상면 사이의 간극(AcB) 보다 크거나 같게 형성된 것을 특징으로 하는 워터 펌프.
제3항에 있어서,
상기 상부 케이싱의 상부 격벽을 기준으로 반경방향 안쪽의 일부 영역에는 상부 케이싱의 하면에서 상측으로 오목하게 압력 챔버가 형성된 것을 특징으로 하는 워터 펌프.
제1항에 있어서,
상기 상부 격벽은 하부 격벽보다 반경방향으로 바깥쪽에 배치된 것을 특징으로 하는 워터 펌프.
제1항에 있어서,
상기 임펠러의 반경방향 외측단 하측은 외측단 상측보다 반경방향으로 바깥쪽으로 돌출된 것을 특징으로 하는 워터 펌프.
제1항에 있어서,
상기 임펠러는,
상하로 이격되어 배치된 상판 및 하판, 상기 상판과 하판 사이에 개재되어 결합되며 원주방향을 따라 서로 이격되어 배열된 복수의 블레이드를 포함하고,
상기 상부 격벽은 임펠러의 상판과 대응되는 높이로 형성되며, 상기 하부 격벽은 임펠러의 하판과 대응되는 높이로 형성된 것을 특징으로 하는 워터 펌프.
제7항에 있어서,
상기 임펠러의 하판의 반경방향 외측단은 상판의 반경방향 외측단 및 복수의 블레이드의 반경방향 외측단 보다 반경방향 바깥쪽으로 돌출된 것을 특징으로 하는 워터 펌프.
제1항에 있어서,
상기 임펠러는 원심식 임펠러인 것을 특징으로 하는 워터 펌프.
제1항에 있어서,
상기 하부 케이싱은 중앙부에 상면에서 하측으로 오목하게 로터 수용 공간이 형성된 로터 수용부가 하측으로 돌출 형성되고,
상기 로터 수용부에 구비되어 임펠러와 결합된 로터를 더 포함하는 워터 펌프.
제10항에 있어서,
상측이 개방된 오목한 용기 형태로 형성되고 상기 하부 케이싱에 결합된 모터 하우징; 및
상기 모터 하우징의 내부에 구비되고 상기 하부 케이싱의 로터 수용부가 중앙부에 삽입되어 결합된 스테이터; 를 더 포함하는 워터 펌프.