KR101415785B1 - 이물질 침투 방지 기능을 갖는 bldc 펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 BLDC(Brushless direct current) 펌프에 관한 것으로,
보다 상세하게는 회전축과 일체로 형성되는 회전자를 포함하는 BLDC 모터를 이용한 펌프에 있어서, 펌핑실의 유체에 포함된 이물질이 회전자가 수용되어 회전하는 모터의 수용부에 유입되는 것을 방지할 수 있는 밀폐판을 포함하는 이물질 침투 방지 기능을 갖는 BLDC 펌프에 관한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 이물질 침투 방지 기능을 갖는 BLDC 펌프는 수용부를 갖는 모터하우징과, 상기 수용부에 일측이 결합되어 회전하는 회전축을 회전자를 포함하는 모터; 상기 모터하우징에 결합되어 펌핑실을 형성하고, 유체 유입구와 배출구를 갖는 펌프하우징; 상기 펌핑실에 배열되어 상기 회전축의 타측과 결합하는 임펠러; 및 상기 회전축이 통과하는 통과공을 갖고, 상기 수용부를 덮어 수용부로 이물질이 유입되는 것을 방지하는 밀폐판;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

이물질 침투 방지 기능을 갖는 BLDC 펌프{PUMP EQUIPPED WITH BRUSHLESS DIRECT CURRENT MOTOR}

본 발명은 BLDC(Brushless direct current) 펌프에 관한 것으로,

보다 상세하게는 회전축과 일체로 형성되는 회전자를 포함하는 BLDC 모터를 이용한 펌프에 있어서, 펌핑실의 유체에 포함된 이물질이 회전자가 수용되어 회전하는 모터의 수용부에 유입되는 것을 방지할 수 있는 밀폐판을 포함하는 이물질 침투 방지 기능을 갖는 BLDC 펌프에 관한 것이다.

일반적으로 BLDC 펌프는 종래 모터의 원리와 같이, 자기장 변화에 따라 고정자와 회전자의 상호 작용으로 회전력을 얻고, 상기 회전자의 회전 동력을 임펠러가 전달받아 회전하여, 임펠러가 흡입력과 배출 압력을 발생시켜 유체의 강제적인 움직임을 일으킨다.

이러한 BLDC 모터를 이용한 펌프는 기존의 DC 모터를 이용한 펌프에서 모터의 회전 구동을 위한 브러시(BRUSH)를 구비하지 않아 소음을 줄이고 유지비를 저감시킬 수 있고, 기존의 DC 모터를 이용한 펌프보다 극수 변환이 용이하고 고효율에 유리하며 소형화, 경량화할 수 있는 것이 특징으로 가정용 보일러, 온수 순환용으로 많이 이용되는데, 이러한 펌프에 관한 종래 기술로는 공개특허 제10-2009-0119169호(공개일자 2009.11.19.)가 있다.

상기 발명은 모터 펌프에 관한 것으로, 상기 모터 펌프는 유입수가 유입되도록 적어도 하나이상의 유입공을 가지는 유입고정구가 내부에 형성된 유입구를 구비한 유입케이스, 상기 유입케이스의 외부 둘레로 배치되어 있는 유입체결부, 상기 유입체결부에 체결되도록 외부 둘레로 체결부가 형성되고, 내부에 펌핑되는 펌핑공간을 가지는 케이싱, 상기 케이싱의 내부로 펌핑공간이 구획되도록 배치되어 중앙에 회전축안치공을 가지는 펌핑격벽, 그리고 상기 케이싱의 일면으로 펌핑공간에 가압수가 토출되는 토출구가 포함된 펌프몸체, 상기 펌핑공간의 내측에 배치되어 있는 회전결합공을 가지는 임펠러, 상기 임펠러의 외부 둘레로 형성되어 있는 임펠러날개, 그리고 상기 임펠러의 회전결합공에 삽입 결합되고, 내부에 지지공간을 가지는 지지회전축이 포함된 펌핑부, 상기 유입고정구에 일측단부가 고정되고 상기 지지공간에 삽입된 상태로 타측단부가 축고정구로 고정되는 회전지지축, 상기 축고정구가 내부에 배치되어 있는 회전케이스, 상기 회전케이스의 내측에 위치하고, 상기 지지회전축에 상기 임펠러와 일체로 결합되는 회전자, 그리고 상기 회전케이스의 외부로 회전자를 회전시키는 전자석이 포함된 회전부를 포함하는 모터펌프 및 이를 포함하는 온수전기장판에 관한 것이다.

다른 종래 기술로는 공개특허 제10-2011-0125102호(공개일자 2011.11.18.)가 있는데,

상기 발명은 비엘디시 모터 및 이를 구비한 배수펌프에 관한 것으로, 하우징 내부에 스테이터(구동마그넷)가 밀봉되어 형성됨으로써 스테이터 내부로 오수가 침투하는 것을 방지할 수 있는 펌프에 관한 것이다.

그러나 상기 발명들은 회전하는 로터(회전자)와 로터가 삽입되는 수용부(회전케이스)로 이루어진 모터 내부로 유체에 포함된 이물질이 침투하여 로터의 회전 효율이 떨어져 펌프 용량이 저하되고, 모터내의 이물질로 인하여 내구성까지도 저하되며, 모터의 작동을 제어하는 제어수단 등이 누전이 발생하여 펌프가 고장을 일으키는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,

본 발명은 모터 내부로 유입되는 유체에 포함된 이물질이 회전자와 수용부 사이에 적층되어 회전자의 회전 효율을 떨어뜨리고, 이물질로 인하여 내구성이 저하되는 것을 방지할 수 있도록 모터와 임펠러 사이에 게재되어 모터로 이물질이 침투하는 것을 방지하기 위한 밀폐판을 포함하는 이물질 침투 방지 기능을 갖는 BLDC 펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또 본 발명은 회전자가 회전하면서 다른 구성부와의 마찰에 의하여 발생하는 발열을 펌핑실의 유체를 통하여 해소하여 과열에 의한 고장을 방지할 수 있도록 회전축의 길이방향을 따라 관통하여 형성된 유체소통로를 포함하는 냉각수단을 구비한 BLDC 펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

나아가 본 발명은 상술한 모터 내부의 발열을 효과적으로 해소하기 위하여 유입되는 유체의 양을 조절할 수 있도록 조절부재를 포함하는 냉각수단을 구비한 BLDC 펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이어서 본 발명은 모터의 수용부로 유체가 최초 유입 시 모터하우징의 수용부와 회전자 사이에 형성되는 공기층에 의하여 유체 유입이 원활하게 이루어지지 않는 문제점을 방지할 수 있도록 상기 밀폐판의 외변 일측에 공기배출공을 구비한 BLDC 펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 이물질 침투 방지 기능을 갖는 BLDC 펌프는

수용부를 갖는 모터하우징과, 상기 수용부에 일측이 결합하여 회전하는 회전축을 갖는 회전자를 포함하는 모터;

상기 모터하우징에 결합되어 펌핑실을 형성하고, 유체 유입구와 배출구를 갖는 펌프하우징;

상기 펌핑실에 배열되어 상기 회전축의 타측과 결합하는 임펠러; 및

상기 회전축이 통과하는 통과공을 갖고, 상기 수용부를 덮어 수용부로 이물질이 유입되는 것을 방지하는 밀폐판;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 이물질 침투 방지 기능을 갖는 BLDC 펌프에서 상기 모터는 모터 내부에서 발생한 발열을 해소하기 위한 냉각수단을 포함하여 이루어지고,

상기 냉각수단은 상기 회전축의 길이방향을 따라 관통 형성되어 상기 펌핑실의 유체를 상기 수용부로 안내하는 유체소통로를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

나아가 본 발명에 따른 이물질 침투 방지 기능을 갖는 BLDC 펌프에서 상기 냉각수단은 상기 회전축의 말단에 형성되고 상기 유체소통로와 연통되는 수용홈과, 상기 수용홈을 덮고 상기 펌핑실에서 유체가 유입되는 유입공을 갖는 캡부재와, 상기 수용홈에 수용되어 상기 유입공을 통해 유입되는 유체의 양을 조절하는 조절부재를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 이물질 침투 방지 기능을 갖는 BLDC 펌프에서 상기 밀폐판은 일측에 공기배출공이 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 이물질 침투 방지 기능을 갖는 BLDC 펌프는 모터 내부로 이물질이 침투하는 것을 방지하는 밀폐판을 도입하여 모터 내부에 이물질이 적층되어 회전자의 회전 효율을 떨어뜨리는 것을 방지하고, 이물질에 의한 내구성 저하 및 고장 발생을 방지할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 이물질 침투 방지 기능을 갖는 BLDC 펌프는 회전축의 길이방향을 따라 관통하여 형성된 유체 소통로를 포함하는 냉각수단을 갖는 모터를 도입하여 상기 회전축과 모터의 수용부의 마찰 등에 의한 마찰열을 펌핑실의 유체를 통해 해소함으로써, 펌프를 장시간 사용하여도 과열에 의한 고장 등을 방지할 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 이물질 침투 방지 기능을 갖는 BLDC 펌프는 상기 밀폐판의 외변에 공기배출공을 구비하여 펌핑실의 유체가 상기 모터의 수용부로 최초 유입 시 회전자와 모터하우징에 형성되는 공기층으로 인하여 유입이 원활하게 이루어지지 않는 것을 방지할 수 있다.

따라서 본 발명에 따른 이물질 침투 방지 기능을 갖는 BLDC 펌프는 밀폐판을 통하여 유체에 포함된 이물질의 침투를 방지함과 동시게 펌핑실의 유체를 유용하여 수냉식의 냉각수단으로 전용함으로써, 모터의 냉각을 위한 별도의 냉각수단을 구비하지 않고도 간단한 구조 설계를 통해 냉각이 이루어지므로 BLDC 펌프의 경량화, 소형화를 달성하고, 제작이 용이하며, 제작 단가를 저감시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 BLDC 펌프의 상면도 및 정면도.
도 2는 본 발명에 따른 BLDC 펌프의 정면 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 BLDC 펌프의 분해 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 BLDC 펌프의 밀폐판을 도시한 상면도 및 종단면도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.

또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.

본 발명에 따른 이물질 침투 방지 기능을 갖는 BLDC 펌프를 설명함에 있어 편의를 위하여 엄밀하지 않은 대략의 방향 기준을 도 1 및 도 3을 참고하여 특정하면, 중력이 작용하는 방향을 하측으로 하여, 보이는 방향 그대로 상하좌우를 정한다.

또한 본 발명에 따른 펌프를 설명함에 있어 설명의 편의를 위하여 가정용 보일러에 사용되는 순환용 펌프를 대표하여 설명하나 본 발명은 물, 기름 등의 유체를 배수, 급수, 순환시킬 수 있는 모든 펌프를 포함하는 것으로써 본 상세한 설명에서 제시되는 것으로 한정되지 않는다.

이하에서는 본 발명에 따른 이물질 침투 방지 기능을 갖는 BLDC 펌프를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 펌프는 모터(1)와 모터(1)의 상면에 결합되어 내부공간에 펌핑실(30)을 형성하고, 유체 유입구(31)와 배출구(32)를 갖는 펌프하우징(3)과, 상기 펌핑실(30)에서 상기 모터(1)의 동력을 전달받아 회전하는 임펠러(2)를 포함하여 이루어진다.

상기 모터(1)는 BLDC 모터로써, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 구동마그넷(10A)을 포함하는 고정자를 내장하고 중앙에 수용부(11)를 갖는 모터하우징(10)과, 종동마그넷(15A)과 일체로 형성되는 회전축(16)을 포함하고 상기 수용부(11)에서 상기 구동마그넷(10A)의 자기장 변화에 따라 회전하는 회전자(15)로 이루어진다.

상기 회전자(15)는 회전축(16)의 일부가 중앙에 삽입되어 내장되고, 회전자(15)를 둘러싸는 회전자하우징(15B)과 회전축(16)은 수밀성을 갖도록 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 모터하우징(10) 역시 내측벽과 상측벽이 일체로 형성되어 수밀성을 확보함으로써 모터하우징(10)에 내장된 구동마그넷(10A)에 이물질이 침투하는 것을 방지할 수 있다.

또한 상기 회전축(16)은 펌핑실(30)에 배열되는 임펠러(2)와 결합되므로 유체와의 접촉에 의하여 녹이 스는 등이 문제점을 방지하기 위하여 합성수지 계열의 내식성을 갖는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 모터(1)는 통상적인 펌프에서와 마찬가지로 각종 회로 소자들이 실장된 PCB 기판을 포함할 수 있으며, 미도시된 접속단자를 포함하는 전원접속부를 통하여 전원이 공급되고, 각종 제어신호가 입력될 수 있다.

또한 상기 모터하우징(10)의 수용부(11) 저면 중앙에는 회전공(12)이 형성되어 있으며, 상기 회전자(15)의 저면에는 상기 회전축(16)의 일측이 관통 형성되어 상기 회전공(12)에 삽입된다.

상기 회전공(12)은 상기 수용부(11) 중앙에 형성되어 상기 회전자(15)가 회전 시 회전자(15)의 외주면이 상기 수용부(11)의 내벽과 접촉되지 않도록 중심을 잡아주는 기능을 한다.

또한 펌프의 유지 보수를 위하여 모터(1)를 비롯한 각 구성부를 분해할 시에는 상기 회전공(12)을 통해 회전축(16)의 일측을 수용부(11)의 개구부 방향으로 가압하여 회전자(15)를 분리시켜 작업의 편의성을 제공한다.

상기 펌프하우징(3)은 상기 모터(1)와 결합하여 내부 공간에 펌핑실(30)을 갖고, 펌핑실(30) 내부로 유체가 유입되거나 배출되는 유입구(31)와 배출구(32)가 형성되어 있다.

또 도 1 에 도시된 바와 같이, 상기 펌프하우징(3)에는 본 발명의 펌프가 사용되는 장치 또는 특정 장소에 펌프가 보다 쉽게 설치되도록 하기 위하여 특히 펌프하우징(3)과 일체형인 장착브라켓(35)이 형성되어 있으며,

각 브라켓에는 볼트 삽입을 위한 장착공이 형성되어 있으며, 필요에 따라 상기 장착브라켓(35)의 형성 위치, 개수, 크기 등이 변형될 수 있다.

또 일반적으로 합성수지로 이루어지는 펌프하우징(3)에서 재료절감 효과를 얻으면서도 강도를 높이기 위하여 상기 유입구를 중심으로 방사상의 보강살(33)이 다수 형성되어 있어 재료 소모량을 줄이면서도 충분한 강도 보강이 가능하도록 되어 있다.

상기 펌핑실(30)에 배열되는 임펠러(2)는 상기 모터(1)의 회전축(16)의 타측과 결합하여 회전함으로써 유체의 흡입력과 배출력을 발생시킨다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 임펠러(2)는 상면에 다수의 블레이드(22)를 갖는 메인디스크(21)를 포함하여 이루어진다.

상기 메인디스크(21)의 중앙에는 상기 회전축(16)과 결합되기 위한 결합공(23)이 형성되어 있다.

상기 결합공(23)은 상기 회전축(16)과 견고한 결합을 위하여 나사 결합될 수 있으나,

본 발명은 상술한 바와 같이, 합성수지로 이루어지는 회전축(16)을 도입하고 있으므로 상기 메인디스크(21)와 상기 회전축(16)이 나사 결합할 경우 마모에 의한 파손이 발생하기 쉽기 때문에 상기 결합공(23)의 내측면에는 상기 회전축(16)과 동일 재질로 이루어진 패킹부재(미도시)를 도입하여 상기 회전축(16)과 상기 메인디스크(21)가 상호 억지끼움 방식으로 결합되는 것이 바람직하다.

또한 상기 임펠러(2)는 회전 시 상기 메인디스크(21)의 블레이드(22) 중앙에서 외측으로 향하는 흡입력의 강도와 집중력을 높이기 위하여 상기 블레이드(22) 상면에는 별도로 중공부(26)를 갖는 보조디스크(25)가 결합될 수 있으며,

이를 위하여 상기 블레이드(22)의 상면에는 장착돌기(22A)가 형성되고, 상기 보조디스크(25)에는 상기 장착돌기와 대응하는 장착공(미도시)이 형성되어 메인디스크(21)와 보조디스크(25)의 결합력을 확보하는 것이 바람직하다.

또한 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 보조디스크(25)의 중공부(26) 둘레는 유입구(31)를 향하여 만곡지도록 형성된 안내부(27)를 구비하여, 중앙으로 유입되는 유체를 외측 배출구(32)를 향하여 보다 원활하게 배출할 수 있을 뿐만 아니라,

상기 펌프하우징(3)의 유입구(31) 둘레에 형성되는 안내홈(34)에 상기 안내부(27)가 삽입됨으로써, 임펠러(2)의 안정된 회전을 보장할 수 있다.

상술한 임펠러(2)의 소재는 소위 Noryl로 불리는 MMPO(modified polyphenylene oxide)가 사용될 수 있는데,

상기 MPPO는 PP의 내열성과 PS의 가공성을 적절히 조합하여 만든 수지로 비중이 낮고 성형수축률이 작으며 흡수율이 낮은 특성을 지니고 있어 사출성형 시 매우 우수한 수치안정성을 갖고 있으며, 전기적 성질과 내열성이 우수하고 뛰어난 난연특성을 가지며, 성형온도 범위가 넓고 열안정성이 좋기 때문에 성형성이 매우 우수하며 금형 등을 부식시키지도 않고, 인장강도, 내충격강도 등의 강도가 우수하고 또한 성질을 넓은 온도범위에서 유지하고 있어, 최근 각광받고 있다.

본 발명은 이러한 임펠러(2) 특히, 상기 블레이드(22) 및 메인디스크(21)를 일체로 한번에 사출 성형할 수 있으므로 제작이 매우 쉽다.

이어서 본 발명에 따른 BLDC 펌프는 다양한 분야에서 유체를 순환시키기 위하여 활용될 수 있는 바, 경우에 따라 순환시키는 유체가 청정수가 아닐 경우 유체에 포함된 이물질이 상기 모터, 즉 수용부의 내측벽 또는 회전자 등에 점착되거나, 수용부 자체에 적층되어 모터의 고장을 유발할 수 있다.

따라서 본 발명은 유체에 포함된 이물질이 모터 내부로 침투되는 것을 방지하기 위한 밀폐수단을 도입하였다.

이를 위하여 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명은 상기 회전축(16)이 관통하여 상기 펌핑실(30) 내부로 수용될 수 있는 통과공(41)을 갖고, 상기 수용부(11)를 덮어 수용부(11) 내부로 이물질이 유입되는 것을 방지하는 밀폐판(4)을 더 포함하여 이루어진다.

상기 밀폐판(4)은 스테인레스강 등의 내식성을 갖는 재질 또는 내식성 코팅층이 포함된 기계구조용 탄소강재로 이루어질 수 있다.

상기 밀폐판(4)은 상기 모터하우징(10)의 수용부(11)를 덮어 모터(1)의 수밀성을 확보하는데, 모터하우징(10)과의 결합을 위하여 별도의 나사부재가 결합되는 나사공 등이 형성되어 상호 결합될 수 있다.

더 나아가 본 발명은 상기 나사부재와 상기 나사공 사이에 형성되는 간극을 통하여 유체에 포함된 이물질이 모터(1) 내부로 유입될 수 있으므로 도 4에 도시된 바와 같이, 일체의 판으로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명은 밀폐판(4)을 통하여 수밀성을 확보함과 동시에 상기 밀폐판(4)과 상기 모터하우징(10)사이의 결합력을 확보하기 위하여 상기 밀폐판(4)의 외변을 따라 하향 절곡되어 형성되는 받침부(45)를 갖는 밀폐판(4)을 도입하고, 상기 모터하우징(10)의 수용부(11) 둘레에는 상기 받침부(45)에 상응하는 받침홈(11B; 도 3 참고)을 도입하였다.

상기 받침홈(11B)은 상기 밀폐판(4), 특히 상기 받침부(45)의 두께와 동일한 깊이를 갖도록 이루어짐으로써 상기 받침부(45)가 상기 받침홈(11B)에 삽입되어 결합된 후 상기 펌프하우징(3)이 상기 모터(1)의 외주면에 형성된 나사공들에 나사결합되면서 상기 받침부(45)를 덮으면서 가압하여 수밀성을 확보할 수 있다.

또한 상기 펌프하우징(3), 밀폐판(4) 및 모터하우징(10) 각각의 접촉부에 오링(46)을 구비하여 수밀성을 증대시킬 수 있으며, 상기 펌프하우징(3)과 상기 모터하우징(10)에는 상기 오링이 결합되는 결합홈(34)이 구비되는 것이 바람직하다.

또한 상기 모터(1)는 모터하우징(10)에 구동마그넷(10A)이 내장되고 상기 회전자(15) 역시 종동마그넷(15A)을 포함하고 있으므로 상기 밀폐판(4)은 상기 마그넷들의 자기력에 의하여 상기 모터하우징(10)에 더욱 밀착하게 됨으로써 보다 강력한 수밀성을 확보할 수 있다.

그리고 본 발명은 상기 밀폐판(4)의 통과공(41)에 상기 회전자(15)와 회전축(16)과의 마찰력 해소를 위한 마모방지부재(44; 이하 제1마모방지부재라 칭함)를 더 구비하는 것이 바람직하다.

상기 제1마모방지부재는 링 형태로 이루어지되 상기 밀폐판(4)의 통과공(41)에서 하측을 향하여 돌출되도록 결합되어 회전축(16)과의 마찰 면적을 넓혀 마모를 방지할 수 있다.

또 본 발명은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 펌프하우징(3)의 회전공(12)에도 상기 마모방지부재(13; 이하 제2마모방지부재라 칭함)를 구비하는 것이 바람직하다.

이어서 본 발명은 상기 밀폐판에 의하여 모터의 내부와 펌핑실이 격리되므로 유체가 모터 내부를 순환하지 않기 때문에 모터 내부에서 발생하는 발열을 해소하기 위한 냉각수단이 필요하다.

공지의 냉각수단으로는 대표적으로 공랭 방식와 수냉 방식을 들 수 있는데,

공랭 방식으로 발열을 해소할 경우 수냉 방식에 비하여 그 효율이 떨어져 과열에 의한 고장이 발생하기 쉽고, 별도의 발열 해소 수단을 구비할 경우 펌프의 경량화, 소형화를 달성할 수 없다.

이에 본 발명은 상기 펌핑실(30)의 유체를 상기 모터하우징의 수용부 내부로 소통시킬 수 있는 수냉 방식의 냉각수단을 도입하여 발열을 해소할 수 있도록 하였다.

이를 위하여 본 발명의 냉각수단은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 길이방향을 따라 관통하여 형성된 유체소통로(16A)를 포함하여 이루어진다.

상기 유체소통로(16A)를 통하여 펌핑실(30)의 유체가 모터의 내부 즉, 상기 회전자가 회전하는 수용부 내부로 소통됨으로써 수냉식의 모터(1)를 제공할 수 있다.

또한 상기 펌프하우징(3)은 상기 회전공(12) 저면에 배출부재(14)를 도입하여 펌프의 작동을 중지하거나 펌프를 분해하여 유지 보수가 필요할 경우 유체를 펌프 외부로 배출시킬 수 있다.

그리고 상기 배출부재(14)는 공지의 드레인콕으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한 본 발명은 상기 유체소통로(16A)로 유입되는 유체의 유입양을 조절할 수 있는 냉각수단을 도입하여 유체의 과잉 소통을 방지할 수 있다.

이를 위하여 상기 냉각수단은 상기 회전축(16)의 타측 말단에 상기 유체소통로(16A)로의 유체 유입양을 조절할 수 있는 공지의 체크밸브를 구비할 수 있다.

체크밸브란 통상적으로 유체를 한쪽방향으로만 흐르게 하고 반대방향으로 흐르지 못하게 하는 밸브로써 유체의 역류 방지뿐만 아니라 유체의 양을 선택적으로 조절할 수 있는 것을 말한다.

그러나 본 발명은 펌프의 소형화를 하나의 목적으로 하므로 공지의 체크밸브를 상기 회전축(16)의 말단에 구비하기 어려울 뿐만 아니라, 체크 밸브 도입 시 제작 단가의 상승을 피할 수 없다.

상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 단순화된 기구적인 구조를 통해 유체의 유입양을 조절할 수 있는 냉각수단을 제공한다.

이를 위하여 상기 냉각수단은 상기 회전축의 타측 말단에 형성되고 상기 유체소통로(16A)와 연통되는 수용홈(16B)과, 상기 수용홈(16B)을 덮고 상기 펌핑실(30)에서 유체가 유입되는 유입공(17A)을 갖는 캡부재(17)와, 상기 수용홈(16B)에 수용되어 상기 유입공(17A)을 통해 유입되는 유체의 양을 조절하는 조절부재(18)를 포함하여 이루어진다.

상기 캡부재(17)는 별도로 형성되어 상기 회전축(16)과 결합하거나, 도 3과 같이 상기 메인디스크(21)의 결합공(23)에서 연장 형성되어 메인디스크(21)와 일체로 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고 상기 조절부재(18)는 부력을 갖는 재질로 이루어져 유체가 유입됨에 따라 부력에 의하여 상기 유체소통로(16A)를 개방하여 유체가 모터 내부로 유입되도록 한다.

따라서 상기 조절부재(18)는 유체의 유입이 시작될 때 부력에 의하여 상기 유체소통로(16A)를 개방하여 유체가 소통되도록 하고, 유체가 다량 유입되어 상기 유체소통로(16A)에 유체가 가득 찰 경우 상기 조절부재(18)가 부력으로 상승하여 상기 유입공(17A)을 폐쇄시켜 유체의 유입을 차단한다.

상기 유체소통로(16A) 및 상기 유입공(17A)의 원활한 개폐를 위하여 상기 조절부재(18)는 원형의 볼부재로 이루어지는 것이 더욱 바람직하다.

상기 볼부재는 상기 유입공(17A)과 상기 유체소통로(16A)보다 큰 직경을 갖고, 상기 수용홈(16B)보다 작은 직경을 갖는다.

이때 상기 회전축(16)의 일측과 상기 제2마모방지부재(13)와의 마찰면에는 간극이 형성되는데, 상기 간극을 통하여 상기 유체소통로(16A)로 유입된 유체가 상기 수용부(11)내로 유입되어 본 발명은 모터에서 발생하는 발열을 해소할 수 있다.

그리고 상기 조절부재는 상기 유입공(17A) 또는 상기 유체소통로(16A)를 통해 유체와 함께 수용부 내부로 침투할 수 있는 이물질을 일차적으로 걸러주는 기능을 함으로써, 이물질 침투 방지 기능을 구현할 수 있다.

이어서 본 발명은 상기 회전자(15)가 회전할 때 소음을 줄이고, 회전 동력이 간섭받지 않기 위하여 상기 수용부(11)를 형성하는 모터하우징(10)의 내벽(10B)과 회전자하우징(15B) 사이에 공기층(19)이 형성될 수 있도록 도 2의 하측 확대도에 도시된 바와 같이, 상기 회전자의 외주면(15B)과 상기 모터하우징의 내측벽(10B)는 상호 이격되도록 이루어지는 것이 바람직하다.

그런데 상기 냉각수단을 통하여 모터 내부로 유체가 최초 유입 시 수용부 내에 공기층이 형성되어 있고, 상기 공기층과 연결된 수용부는 상기 밀폐판에 의하여 수밀성을 갖도록 밀폐되어 있으므로 수용부의 공기가 배출되지 않을 경우 유체가 원활하게 수용부 내부로 유입되지 못하며,

유체와 공기가 혼합된 상태로 상기 수용부에 잔재된 상태로 펌프가 작동하면 소음이 발생하고, 회전자의 회전을 간섭하여 펌프의 동력 저하를 유발할 수 있다.

따라서 상기 수용부(11)의 미세 공기층(19)을 순환, 배출시켜 수용부 내에 유체만이 가득차는 것이 바람직하다.

이를 위하여 본 발명은 도 4의 확대도에 도시된 바와 같이, 상기 밀폐판(4)의 일측 외변에 상기 수용부(11)와 상기 펌핑실(30)이 상호 소통된 공기배출공(42)이 형성되어 있다.

상기 공기배출공(42)은 미세 구멍으로써 하나 이상 형성되는 것이 바람직하며, 그 크기는 0.1mm ~ 1.0 mm 로 이루어져 유체의 이물질이 수용부 내부로 침투하는 것을 방지하는 것이 바람직하다.

상기 펌핑실(30)은 유체를 순환시키는 임펠러(2)의 회전에 의하여 흡입력을 발생시키고, 상기 수용부(11) 내부는 발열에 의하여 미세 공기층(19)의 팽창압력이 증가함에 따라 본 발명은 미세한 크기를 갖는 공기배출공(42)을 통해 수용부 내부의 공기가 모터(1) 외부, 즉 펌핑실(30)로 배출되고,

상기 미세 공기층(19)이 상기 펌핑실(30) 내부로 배출되어 유체와 섞여 펌프 외부로 배출되므로, 수용부(11)내로의 유체 유입이 쉽게 이루어져 모터의 발열을 해소할 뿐만 아니라, 수용부 내에 유체가 가득차게 되면 모터의 회전에 따른 소음을 방지할 수 있는 방음 기능을 구현할 수 있다.

그리고 본 발명의 밀폐판(4)은 펌핑실(30)의 유체 배출 압력에 영향을 받는데, 펌프가 장시간 가동될 경우 얇은 판상의 밀폐판(4)은 변형이 발생하기 쉽고, 밀폐판(4)의 변형될 경우 밀폐판(4)으로서 수밀성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 상기 결합공(23) 둘레에 방사상으로 배열되는 변형방지홈(43)을 더 구비할 수 있다.

상기 변형방지홈(43)은 판상의 밀폐판(4)을 코러게이티드(corrugated) 형상의 파형을 갖도록 함으로써, 단면 2차 모멘트를 증대시켜 상, 하면에 발생하는 압력에 대항하여 충분한 휨 저항력을 확보할 수 있다.

상기 변형방지홈(43)은 가압 성형 등의 방식으로 상기 받침부(45)와 동시에 형성되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 공기배출공(42)은 그 둘레의 밀폐판(4) 저면과 함께 상측을 향하여 압착되어 성형되는 눌림부(42A)를 더 포함하여 이루어진다.

상기 눌림부(42A)는 도 4의 확대도에 도시된 바와 같이, 상기 공기배출공(42)과 연결되어 상협하광(上狹下廣)의 공기배출로를 형성하여 펌프 작동 시 상기 펌핑실(30)과 상기 수용부(11) 사이의 압력차를 발생시켜 상술한 미세공기층(19)의 배출이 더욱 원할하게 이루어질 수 있다.

그리고 본 발명은 방향의 특정을 통해 펌프가 도면에 도시된 바와 같이 수직 방향으로 설치되었을 경우를 대표하여 설명하고 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 것이고,

본 발명의 펌프가 수직 방향이 아닌 다른 방향(수평 또는 사선 등)으로 설치될 경우에도 상기 유입공(17A)의 위치와 상기 조절부재(18)의 형태를 달리하여 본 발명의 목적 중 하나인 유체 유입양의 조절을 달성할 수 있는 것은 명백하며,

본 발명의 기술 분야에 종사하는 통사의 기술자라면 충분히 예측하여 변형, 수정, 치환하여 재현할 수 있는 것으로, 본 발명의 권리해석이 제한되어서는 안될 것이다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 이물질 침투 방지 기능을 갖는 BLDC 펌프를 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

1 : 모터 10 : 모터하우징
11 : 수용부 12 : 회전공
13 : 마모방지부재 14 : 배출부재
15 : 회전자 16 : 회전축
17 : 캡부재 18 : 조절부재
19 : 공기층
2 : 임펠러 21 : 메인디스크
22 : 블레이드 23 : 결합공
25 : 보조디스크 26 : 중공부
3 : 펌프하우징 30 : 펌핑실
31 : 유입구 32 : 배출구
4 : 밀폐판 41 : 관통공
42 : 공기배출공 43 : 변형방지홈

Claims (4)

1. 수용부를 갖는 모터하우징과, 상기 수용부에 일측이 결합되어 회전하는 회전축을 갖는 회전자를 포함하는 모터;
   상기 모터하우징에 결합되어 펌핑실을 형성하고, 유체 유입구와 배출구를 갖는 펌프하우징;
   상기 펌핑실에 배열되어 상기 회전축의 타측과 결합하는 임펠러; 및
   상기 회전축이 통과하는 통과공을 갖고, 상기 수용부를 덮어 수용부로 이물질이 유입되는 것을 방지하는 밀폐판;을 포함하여 이루어지되,
   상기 모터는 모터 내부에서 발생한 발열을 해소하기 위한 냉각수단을 포함하여 이루어지고,
   상기 냉각수단은 상기 회전축의 길이방향을 따라 관통 형성되어 상기 펌핑실의 유체를 상기 수용부로 안내하는 유체소통로와,
   상기 회전축의 말단에 형성되고 상기 유체소통로와 연통되는 수용홈과,
   상기 수용홈을 덮고 상기 펌핑실에서 유체가 유입되는 유입공을 갖는 캡부재와,
   부력을 갖는 재질로 이루어져 상기 수용홈에 수용되면서, 유체가 유입됨에 따라 부력에 의하여 상기 유체소통로 또는 상기 유입공을 선택적으로 개폐시켜 상기 수용부로 유입되는 유체의 양을 조절하는 조절부재를 포함하여 이루어지는 이물질 침투 방지 기능을 갖는 BLDC 펌프.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 밀폐판은 일측에 공기소통공이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 이물질 침투 방지 기능을 갖는 BLDC 펌프.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 밀폐판은 상기 통과공 둘레에 방사상으로 배열되는 변형방지홈이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 이물질 침투 방지 기능을 갖는 BLDC 펌프.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 조절부재는 원형의 볼부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이물질 침투 방지 기능을 갖는 BLDC 펌프.

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