KR102367211B1

KR102367211B1 - 냉각수 순환 펌프

Info

Publication number: KR102367211B1
Application number: KR1020150149261A
Authority: KR
Inventors: 임차유; 김재훈
Original assignee: 한온시스템 주식회사
Priority date: 2015-10-27
Filing date: 2015-10-27
Publication date: 2022-02-24
Also published as: KR20170048764A

Abstract

본 발명의 냉각수 순환 펌프(1000)는 내부에 유로(101)가 형성되며, 상기 유로(101)와 연통되는 유입부(102) 및 배출부(103)가 형성되는 케이스(100); 상기 케이스(100) 내부에 구비되는 회전체(200); 상기 회전체(200)와 결합되어 상기 회전체(200)를 회전시키는 모터(300); 및 상기 케이스(100)에 장착되어 상기 유로(101) 내부의 냉각수를 가열하는 가열수단(400)을 포함하여 차량 난방 성능을 향상할 수 있다.

Description

냉각수 순환 펌프{COOLANT WATER PUMP}

본 발명은 냉각수 순환 펌프에 관한 것으로서, 더욱 상세하게, 케이스에 가열수단이 포함되어 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 케이스에 가열수단이 포함되어 차량 난방 성능을 향상할 수 있는 냉각수 순환 펌프를 제공하는 것이다.

특히, 본 발명의 목적은 냉각수의 순환을 위해 구비되어야 하는 구성으로서, 가열수단이 일체로 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.

본 발명의 냉각수 순환 펌프는 내부에 유로가 형성되며, 상기 유로와 연통되는 유입부 및 배출부가 형성되는 케이스; 상기 케이스 내부에 구비되는 회전체; 상기 회전체와 결합되어 상기 회전체를 회전시키는 모터; 및 상기 케이스에 장착되어 상기 유로 내부의 냉각수를 가열하는 가열수단을 포함하여 차량 난방 성능을 향상할 수 있다.

특히, 상기 냉각수 순환 펌프는, 상기 케이스의 유로가 길이방향으로 길게 형성되며, 상기 유입부가 상기 케이스의 외주면에서 상기 유로와 연통되고, 상기 배출부가 상기 유로의 일측 단부와 연결되는 원심형인 것이 바람직하다.

또한, 상기 케이스는 상기 유로에 인접하여 상기 가열수단이 삽입되는 공간을 형성하는 삽입부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 삽입부는 원주방향으로 상기 유로에 인접한 측이 평면형태이고, 그 반대측이 유로 방향으로 곡면진 아치형태인 것을 특징으로 하한다.

아울러, 상기 케이스는 상기 삽입부의 개방된 일측 단부를 폐쇄하는 커버를 더 포함할 수 있다.

이 때, 상기 가열수단은 피티씨(PTC, Positive Temperature Coefficient)소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 냉각수 순환 펌프는, 상기 케이스의 삽입부가 유로의 둘레를 따라 복수개 형성되고, 상기 가열수단이 상기 삽입부에 대응되게 복수개 구비되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 케이스는 유로를 형성하는 제1관과, 상기 제1관을 감싸는 제2관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 가열수단은 제1관의 외주면에 일체로 형성되는 필름 히터인 것을 특징으로 한다.

또, 상기 케이스는 상기 유로, 유입부, 및 배출부가 형성된 제1케이스와, 제1케이스와 결합되어 그 사이 공간에 상기 임펠러 및 모터가 내장되는 제2케이스를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 본 발명의 냉각수 순환 펌프는 히터코어를 보조하여 차량 난방을 수행함에 따라 탑승객의 온도 쾌적성을 보다 높일 수 있는 장점이 있다.

특히, 본 발명의 냉각수 순환 펌프는 냉각수의 순환을 위해 구비되어야 하는 구성으로서, 가열수단이 일체로 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.

도 1은 종래의 차량용 난방 시스템의 개념도.
도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 냉각수 순환 펌프의 사시도, 단면도, 상측 평면도.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 냉각수 순환 펌프의 다른 세로방향 및 가로방향 단면도.
도 7은 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 5 및 도 6은 본 발명에 따른 냉각수 순환 펌프(1000)의 다른 세로방향 및 가로방향 단면도이며, 도 7은 본 발명에 따른 냉각수 순환 펌프(1000)를 포함하는 차량용 난방 시스템(S)의 개념도이다.

본 발명의 냉각수 순환 펌프(1000)는 케이스(100), 회전체(200), 모터(300) 및 가열수단(400)을 포함한다.

상기 케이스(100)는 냉각수 순환 펌프(1000)를 구성하는 기본 몸체로서, 유로(101), 유입부(102) 및 배출부(103)가 형성된다. 상기 유로(101)는 내부에 냉각수가 유동되는 공간을 형성하며, 상기 유로(101)와 연통되어 냉각수가 유입되는 유입부(102) 및 냉각수가 배출되는 배출부(103)가 형성된다. 이 때, 상기 케이스(100)는 상기 유로(101)가 길이방향으로 길게(상기 도 2 및 도 3에서 높이방향) 형성되며, 상기 유입부(102)가 상기 케이스(100)의 외주면에서 유로(101)와 연통되어, 상기 배출부(103)가 상기 유로(101)의 일측 단부(상기 도 2 및 도 3에서 유로(101)의 상측)와 연결되는 원심형으로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 원심형의 냉각수 순환 펌프(1000)는 냉각수의 적정 압력으로 상승하여 공급하는 것에 용이한 장점이 있다.

또한, 상기 케이스(100)는 제1케이스(110) 및 제2케이스(100)로 구성될 수 있다.

상기 제1케이스(110)는 상기 유로(101), 유입부(102) 및 배출부(103)가 형성되며, 상기 제2케이스(100)는 상기 제1케이스(110)와 결합되어 내부에 일정 공간을 형성하는 구성으로, 일정 공간에 상기 임펠러 및 모터(300)가 내장될 수 있다. 이 경우, 상기 제1케이스(110)에 가열수단(400)이 구비되는 형태로, 상기 제1케이스(110) 및 제2케이스(100)의 결합에 의해 임펠러 및 모터(300)를 장착하는 것이 용이하다.

상기 회전체(200)는 상기 케이스(100) 내부에 구비되어 회전하는 구성으로, 상기 모터(300)의 구동력에 의해 회전되어 냉각수룰 유동한다. 이 때, 상기 회전체(200)는 임펠러일 수 있다.

상기 모터(300)는 상기 회전체(200)와 구동축이 결합되어 상기 회전체(200)를 회전시키는 구성이다.

상기 가열수단(400)은 상기 케이스(100)에 장착되어 상기 유로(101) 내부를 유동하는 냉각수를 가열하는 수단이다. 상기 가열수단(400)은 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 먼저, 도 2 내지 도 4에 도시한 형태를 설명한다.

상기 도 2 내지 도 4에 도시한 형태는 상기 가열수단(400)이 피티씨(PTC, Positive Temperature Coefficient)소자(400a)를 포함하는 형태로, 전원이 공급되면 발열하는 피티씨 소자(400a)가 이용될 수 있다. 이 때, 상기 피티씨 소자(400a)는 일정 두께를 갖는 판형태이므로, 상기 케이스(100)는 상기 유로(101)에 인접하여 상기 가열수단(400)이 삽입되는 공간을 형성하는 삽입부(111)가 형성된다. 그에 따라, 도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 삽입부(111)에 배치되는 상기 가열수단(400)은 상기 유로(101)를 따라 흐르는 냉각수와 분리되어 비접촉할 수 있다. 상기 삽입부(111)는 상기 피티씨 소자(400a)가 삽입되도록 상기 케이스(100) 일정 영역이 중공되는 부분으로, 상기 케이스(100)의 상측이 개방되며 높이방향으로 길게 가열수단(400)이 삽입되는 형태로 형성될 수 있다. 이 때, 상기 삽입부(111)는 원주방향으로 상기 유로(101)에 인접한 측이 평면형태이고, 그 반대측이 유로(101) 방향으로 곡면진 아치형태인 것이 바람직하다. 즉, 상기 피티씨 소자(400a)의 발열면이 평면형태의 삽입부(111)에 맞닿는 형태로서 상기 피티씨 소자(400a)의 발열면이 상기 유로(101)에 인접하게 넓게 형성되어 상기 유로(101) 내부의 냉각수를 용이하게 가열할 수 있다.

상기 삽입부(111)는 상기 유로(101)의 둘레를 따라 복수개 형성되고, 상기 가열수단(400)이 상기 삽입부(111)의 개수에 대응되게 복수개 형성될 수 있다. 상기 도 4에서, 상기 삽입부(111) 및 가열수단(400)이 각각 4개 형성된 예를 나타내었으나, 본 발명의 냉각수 순환 펌프(1000)는 상기 가열수단(400)의 형성 크기 및 발열량을 고려하여 그 개수는 더욱 다양하게 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 냉각수 순환 펌프(1000)는 상기 삽입부(111)가 형성된 경우, 상기 피티씨 소자(400a)를 삽입하기 위하여 개방된 상기 케이스(100)의 일측 단부를 폐쇄하는 커버(130)를 더 포함할 수 있다.

상기 도 5 및 도 6에 도시한 형태는 상기 케이스(100)가 제1관(110a)과 제2관(110b)을 포함하여 형성된다. 상기 제1관(110a)은 유로(101)를 형성하는 파이프 형태이며, 상기 제2관(110b)은 상기 제1관(110a)을 감싸는 파이프 형태로 2중관 형태로 형성된다. 그에 따라, 도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 제1관(110a)의 외주면에 배치되는 상기 가열수단(400)은 상기 유로(101)를 따라 흐르는 냉각수와 분리되어 비접촉할 수 있다. 이 때, 상기 가열수단(400)은 제1관(110a)의 외주면에 일체로 형성되는 필름 히터(400b)일 수 있다. 본 발명의 냉각수 순환 펌프(1000)에서, 상기 필름 히터(400b)는 열선 필름을 부착한 것, 페이스트를 제1관(110a) 외주면에 프린팅하는 것을 모두 포함한다.

본 발명의 냉각수 순환 펌프(1000)는 냉각수의 공급을 위하여 냉각수가 유동되는 유로(101)에 인접하여 가열수단(400)이 구비됨에 따라, 냉각수를 용이하게 가열하여 공급할 수 있으며, 케이스(100)에 가열수단(400)이 일체로 형성됨에 따라 냉각수가 유동되는 난방 시스템(S) 상에 상기 가열수단(400)이 구비되는 장착 공간 및 배관을 별도로 마련할 필요가 없으며, 히터코어(2100)의 토출 풍량에는 영향을 미치지 않아 난방 성능 및 장착성을 보다 높일 수 있는 장점이 있다.

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.

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
101 : 유로
102 : 유입부 103 : 배출부
110 : 제1케이스 111 : 삽입부
110a : 제1관
110b : 제2관
120 : 제2케이스
130 : 커버
200 : 회전체
300 : 모터
400 : 가열수단
400a : 피티씨 소자 400b : 필름 히터
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

제1냉각수 순환라인(L1)을 통해 연결되는 엔진(2200)과 라디에이터(2500)에 의해 형성되는 냉각부(C), 및
제2냉각수 순환라인(L2)을 통해 연결되는 냉각수 순환 펌프(1000), 엔진(2200), 워터펌프(2300), 히터코어(2100)에 의해 형성되는 난방부(H)를 포함하고,
상기 냉각수 순환 펌프(1000)는,
내부에 유로(101)가 형성되며, 상기 유로(101)와 연통되는 유입부(102) 및 배출부(103)가 형성되는 케이스(100);
상기 케이스(100) 내부에 구비되는 회전체(200);
상기 회전체(200)와 결합되어 상기 회전체(200)를 회전시키는 모터(300); 및
상기 케이스(100)에 장착되어 상기 유로(101) 내부의 냉각수를 가열하는 가열수단(400)을 포함하고,
상기 냉각수 순환 펌프(1000)는 상기 가열수단(400)을 작동시켜 상기 히터코어(2100)로 공급되는 냉각수를 추가로 가열하며,
상기 유로(101)는 상기 가열수단(400)과 이격되게 배치되고,
상기 유로(101)를 따라 흐르는 냉각수와 비접촉하도록, 상기 가열수단(400)은 상기 케이스(100)에 의해 상기 유로(101)와 분리되는 것을 특징으로 하는 차량용 난방 시스템.
제1항에 있어서,
상기 냉각수 순환 펌프(1000)는,
상기 케이스(100)의 유로(101)가 길이방향으로 길게 형성되며, 상기 유입부(102)가 상기 케이스(100)의 외주면에서 상기 유로(101)와 연통되고, 상기 배출부(103)가 상기 유로(101)의 일측 단부와 연결되는 원심형인 것을 특징으로 하는 차량용 난방 시스템.
제1항에 있어서,
상기 케이스(100)는 일측 단부가 개방된 공간인 삽입부(111)를 포함하고,
상기 가열수단(400)이 삽입되는 상기 삽입부(111)는 상기 유로(101)와 이격되게 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 난방 시스템.
제3항에 있어서,
상기 삽입부(111)는 원주방향으로 상기 유로(101)에 인접한 측이 평면형태이고, 그 반대측이 유로(101) 방향으로 곡면진 아치형태인 것을 특징으로 하는 차량용 난방 시스템.
제3항에 있어서,
상기 케이스(100)는 상기 삽입부(111)의 개방된 일측 단부를 폐쇄하는 커버(130)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 난방 시스템.
제3항에 있어서,
상기 가열수단(400)은 피티씨(PTC, Positive Temperature Coefficient)소자(400a)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 난방 시스템.
제3항에 있어서,
상기 냉각수 순환 펌프(1000)는, 상기 케이스(100)의 삽입부(111)가 유로(101)의 둘레를 따라 복수개 형성되고, 상기 가열수단(400)이 상기 삽입부(111)에 대응되게 복수개 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 난방 시스템.
제2항에 있어서,
상기 케이스(100)는 유로(101)를 형성하는 제1관(110a)과, 상기 제1관(110a)을 감싸는 제2관(110b)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 난방 시스템.
제8항에 있어서,
상기 가열수단(400)은 제1관(110a)의 외주면에 일체로 형성되는 필름 히터(400b)를 포함하며,
상기 필름 히터(400b)는 상기 제1관(110a)에 의해 상기 유로(101)와 격리되는 것을 특징으로 하는 차량용 난방 시스템.
제2항에 있어서,
상기 케이스(100)는 상기 유로(101), 유입부(102), 및 배출부(103)가 형성된 제1케이스(110)와, 제1케이스(110)와 결합되어 그 사이 공간에 임펠러 및 모터(300)가 내장되는 제2케이스(100)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 난방 시스템.