JP4098651B2

JP4098651B2 - ウォーターポンプ

Info

Publication number: JP4098651B2
Application number: JP2003078848A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　　修; 飛宋
Original assignee: Yamada Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Apic Yamada Corp
Priority date: 2003-03-20
Filing date: 2003-03-20
Publication date: 2008-06-11
Anticipated expiration: 2023-03-20
Also published as: JP2004285911A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポンプにおいて蒸気排出通路及び水抜き通路及びこれらへの泥水，異物等の混入を防止する部位を一体的に鋳抜き成形することができるウォーターポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常のウォーターポンプには、ポンプハウジング内にポンプ室と，インペラ軸受室を有し、そのポンプ室と軸受室とを水密的に区画するメカニカルシールが装着されている。さらに上記ウォーターポンプの具体例として、下記特許文献１が存在している。この特許文献１は、以下のような構造となっている。メカニカルシール装着箇所は、軸受室から延長されて形成される空間が設けられており、メカニカルシールの周囲に適宜の容積の空間が形成されている。そして、その空間箇所にポンプハウジングの外部に連通する蒸気排出通路と水抜き通路が形成されている。その蒸気排出通路と水抜き通路とは、ポンプハウジングの軸線方向に沿って形成された別々の通路と連通している。
【０００３】
すなわち、蒸気排出通路の開口箇所は、ポンプハウジングの外部に形成された上部側カバー部により覆われる構造となる。また、水抜き通路の水抜き開口は、ウォーターポンプハウジングの外側に設けられた下部側カバーにより覆われる構造となる。その下部側カバー部は、メカニカルシールからの漏水を貯蔵するための水滴溜部としての役目をなす。さらに、その水滴溜部の開口部に蓋体を取り付けている構造である。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２１３３４９
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１に記載されている種のウォーターポンプでは、蒸気排出口及び水滴排出口は、インペラの回転軸の軸方向と垂直な方向に形成されている。この蒸気排出口及び水滴排出口が切削加工されるには、水滴溜部の下面から蒸気排出口側にある外部連通孔に向かってドリルを移動させることによって孔開け室加工される。さらにまた、蒸気排出口と水抜き口とが、それぞれ軸心が異なるように斜め方向に孔開け室加工されるタイプも存在するが、このタイプでは蒸気排出口と水抜き口とを形成する孔開け室加工を別々に行う必要があり、工程数が増し、ひいては加工コストも上昇するものである。
【０００６】
さらに、上記特許文献１では、水抜き口の開口側に設けられた水滴溜部はウォーターポンプハウジングの軸方向にテーパー状に開口しているので、ポンプハウジングの外部に蓋体を設けて、溜部を形成しなければ水滴溜部として使用できない。そのため、ポンプボディーとは別材の蓋体という構成部品を設けて水滴溜部を構成しなければならないので、構成部品が増加し、且つコストを高めることになる。
【０００７】
このように、蒸気排出通路と水抜き通路のそれぞれの開口に塵埃、泥水などの侵入を防ぐ構造とするために、必要な構造物を装着し、且つ水滴溜部を形成することは構造が複雑となり、製造を簡単にし、コスト低減を図る等ということは極めて困難となる。本発明の目的は、蒸気排出通路及び水抜き通路において塵埃、泥水などの侵入を防止する構造と、メカニカルシールからの漏水溜構造を極めて簡単にして、鋳抜きによる効率的な製造ができる構造とすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで、発明者は、上記課題を解決すべく、鋭意，研究を重ねた結果、本発明を、内部にポンプ室と軸受室との間に空隙室が形成されたポンプハウジングの前記空隙室箇所の内部と外部とを連通する蒸気排出通路と水抜き通路とが上下方向にそれぞれ形成され、前記蒸気排出通路の外面側排出開口と水抜き通路の各外面側水抜き開口が包囲される包囲部が形成され、前記水抜き通路は前記空隙室の略直下箇所に外面側水抜き開口が形成され、前記蒸気排出通路は軸孔状とし、前記包囲部の頂面部と底面部及び蒸気排出通路は略平行且つ傾斜し、その傾斜上方側に包囲開口部が形成されてなるウォーターポンプとしたことにより、ポンプハウジングに蒸気排出通路及び水抜き通路を形成するとともに、これらに対する塵埃、泥水などの侵入防止の構造物及びメカニカルシールからの漏水溜部を極めて簡単な構造とし、且つ極めて効率的に製造することができ、上記課題を解決したものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず、本発明の第１タイプから説明すると、ポンプハウジングＡは、その内部に、図４に示すように、ポンプ室１と軸受室２とが形成されている。該軸受室２は、内周が円形状であり、インペラ軸１１の軸受部１１ａが収納状態にて装着される。さらに前記ポンプ室１と軸受室２との間には、空隙室３が形成されている。該空隙室３は、前記軸受室２と同一内径の円周内壁面にて囲まれた部屋である。或いは、その空隙室３の内径は軸受室２よりも大きく形成されることもある。前記ポンプ室１には、インペラ１０がインペラ軸１１を介して回動自在に配置されている。そのインペラ軸１１の軸受部１１ａは、前記軸受室２に装着される。前記メカニカルシール９は、軸受室２に装着され、軸受室２と空隙室３とが仕切られる。
【００１０】
ポンプハウジングＡにおいて、前記軸受室２及び空隙室３の外部側は、同一軸心を共有する円筒形状とした円筒状外部Ａ₁として形成されている。すなわち、換言すると該円筒状外部Ａ₁の内部に軸受室２及び空隙室３が一列状に存在するものである。また、ポンプ室１の外部側は、インペラ筺部Ａ₂としている。そして、その円筒状外部Ａ₁の周囲と前記インペラ筺部Ａ₂とは、略直角に接続し、その接続箇所に補強リブ等が形成されている。その円筒状外部Ａ₁とインペラ筺部Ａ₂との接続箇所は、略ポンプハウジングＡ内部の空隙室３の位置に対応している。
【００１１】
この箇所における円筒状外部Ａ₁に、ポンプハウジングＡの内部と外部とを連通する水抜き通路４と蒸気排出通路５とが形成される。具体的には、ポンプハウジングＡの空隙室３箇所において水抜き通路４と蒸気排出通路５とが形成されている。その蒸気排出通路５は、図１（Ａ）に示すように、直線の軸孔状に形成されており、且つ空隙室３側が下方となるように傾斜している。
【００１２】
その水抜き通路４の外面側水抜き開口４ａは、ポンプハウジングＡの外部側に位置する開口であり、同様に蒸気排出通路５の外面側排出開口５ａはポンプハウジングＡの外部側に位置する開口である。その水抜き通路４の形状は、図１（Ａ）に示すように、円筒状外部Ａ₁の一部が切除されて、空隙室３の略直下箇所にて内部と外部とが連通するように形成されたものである。さらに前記外面側水抜き開口４ａと、外面側排出開口５ａとは、図１（Ｂ）に示すように、後述する包囲部６によって包囲されるように覆われている。
【００１３】
その包囲部６は、前記円筒状外部Ａ₁とインペラ筺部Ａ₂との間に筺体形状として形成されたものであって、図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、頂面部６ａと底面部６ｂ及び覆部６ｃとからなり、包囲開口部６ｄを有している。また、前記包囲部６の内部には、隔壁部７が形成されており、該隔壁部７によって前記包囲部６内の外面側水抜き開口４ａと外面側排出開口５ａとが仕切られる。
【００１４】
そして、前記包囲開口部６ｄ側の包囲部６の稜線の上下方向が鉛直方向になるような状態にして見たときに、前記円筒状外部Ａ₁側より見た包囲部６の正面形状は、略平行四辺形状となっている。そして、図１（Ａ）に示すように、ポンプハウジングＡを上下（鉛直）方向に設定した状態で、前記頂面部６ａ及び底面部６ｂは、傾斜状に形成され、且つ頂面部６ａと底面部６ｂとは、平行（略平行も含む）に形成される。さらに、前記蒸気排出通路５の軸孔方向における軸孔心５ｐは、前記頂面部６ａ及び底面部６ｂと平行である。この平行には、略平行状態も含まれ、図１（Ａ），図２（Ｂ）に示すように、その蒸気排出通路５の軸孔心５ｐと前記頂面部６ａ又は底面部６ｂとの平行に対して相互に傾斜角度が約５°程度となる傾斜状態も平行の許容範囲とする。
【００１５】
その頂面部６ａと底面部６ｂは、図１（Ａ）に示すように、傾斜上方すなわち包囲開口部６ｄ側に向かうに従い、次第に肉厚が薄くなるように形成される。これは、中子１５を介して鋳抜きを行うときの抜け勾配となる〔図２（Ａ），（Ｂ）参照〕。また、前記蒸気排出通路５の軸孔心５ｐと頂面部６ａ（底面部６ｂも含む）とは同一の傾斜になっている。その水抜き通路４の形状は、図１（Ａ）に示すように、円筒状外部Ａ₁の一部が切除されて、空隙室３の内部と外部とが連通するように形成されたものである。
【００１６】
また、蒸気排出通路５の外面側排出開口５ａが位置する箇所には、前記円筒状外部Ａ₁の外周面より突出状の厚肉膨出部８が形成され、該厚肉膨出部８に外面側排出開口５ａが形成されるものである。その厚肉膨出部８の外面側排出開口５ａが形成される成形面は、前記ポンプハウジングＡの上下（鉛直）方向の軸線に略平行又はその軸線に対して下方向きに傾斜した平坦面に形成されている。この水抜き通路４，蒸気排出通路５，包囲部６及び隔壁部７の成形は、ポンプハウジングＡをアルミニウム合金，マグネシウム合金等でダイカスト鋳造等の鋳造をするときに、中子１５にて鋳抜き成形される。
【００１７】
その隔壁部７は、水抜き通路４の外面側水抜き開口４ａの上方箇所を覆うようにして包囲し、塵埃、泥水などが外面側水抜き開口４ａから水抜き通路４内に侵入するのを防止し、また、外面側水抜き開口４ａの下方に位置して設けられた底面部６ｂは雨水などが包囲部６内に溜まることを防ぐ役目をなし、さらにその内部では、後述するように漏水貯蔵面６ｂ₁としての役目をなすものである。さらに、前記隔壁部７は、ポンプハウジングＡの包囲部６の補強リブとしての役目もなすものである。
【００１８】
本発明では、水抜き通路４，蒸気排出通路５，包囲部６及び隔壁部７は、中子１５によって鋳抜き成形されるものである。そして、前記隔壁部７の上面側を傾斜面状にして、包囲開口部６ｄ側に向けて肉厚が次第に薄くなるようにして、（ポンプハウジングＡを上下方向に設定した状態における）隔壁部７の断面形状を扁平三角形状或いは楔形状にすることで、鋳抜きにおける抜け勾配となる。さらに、完成後には、前記蒸気排出通路５側からの垂水が隔壁部７上面側に溜まることなく、迅速に排水できるものである。また前記隔壁部７の上面側を隔壁上面７ａと称し、下面側を隔壁下面７ｂと称すると、前記隔壁上面７ａは前記包囲部６の包囲開口部６ｄ側が下方となるような傾斜面であり、隔壁下面７ｂは前記包囲開口部６ｄ側が上方となる傾斜面として形成される。これによって、中子１５により隔壁部７の鋳抜き成形を行いやすくできる。
【００１９】
その包囲開口部６ｄは、図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、包囲部６の頂面部６ａ及び底面部６ｂの傾斜上方に位置する側面に形成されている。その包囲開口部６ｄの奥側に、水抜き通路４の外面側水抜き開口４ａと、蒸気排出通路５の外面側排出開口５ａとが位置することになる。そして、包囲開口部６ｄから、水抜き通路４からの漏水が排出され、蒸気排出通路５からの蒸気が排出される。包囲開口部６ｄは、その包囲部６を正面よりみたときに前述したように平行四辺形状をなしているが、その上方に位置する側面〔図１（Ａ）において包囲部６の左側〕に包囲開口部６ｄが形成され、下方側に位置する側面〔図１（Ａ）において包囲部６の右側〕は閉鎖側面６ｅとなっている。
【００２０】
そして、外面側水抜き開口４ａは、その閉鎖側面６ｅ側寄りに位置することになる。該閉鎖側面６ｅは、前記円筒状外部Ａ₁の外周より突出状に形成されるが、他の頂面部６ａ，底面部６ｂ及び覆部６ｃ等に比較するとあまり目立たない部位である。前記外面側水抜き開口４ａと前記底面部６ｂとの間には、適宜の間隔を有する形状とすることで、その底面部６ｂは水抜き通路４からの漏水を一時的に貯蔵する漏水貯蔵面６ｂ₁とすることができる。前記水抜き通路４の外面側水抜き開口４ａの下方には、閉鎖側面６ｅが形成され、該閉鎖側面６ｅに略直角となるようにして底面部６ｂが形成される。前記底面部６ｂの漏水貯蔵面６ｂ₁は、底面部６ｂと閉鎖側面６ｅにより構成されるものである。
【００２１】
その漏水貯蔵面６ｂ₁の傾斜状態は、適宜に設定されればよいが、特にメカニカルシール９からの許容漏量が適正に溜められて、正常の範囲の排出水を管理できることが必要である。前記隔壁部７は、図１（Ａ）等に示すように底面部６ｂの傾斜状上端箇所より外方へ張り出していることが好ましい。さらに、漏水貯蔵面６ｂ₁は、ポンプハウジングＡと同じ材質にて一体成形されているので、エンジンブロックの熱などにより、水の乾燥を促進させることができ、ポンプハウジングＡの外面に形成される水漏れ跡などによる汚れを低減できるものである。
【００２２】
次に中子１５は、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、包囲部６の内部と、水抜き通路４及び蒸気排出通路５等を鋳抜き成形するものである。実際には、包囲部６の内部に形成される隔壁部７の上方箇所と下方箇所に分けて２つの水抜き側中子１５ａ及び蒸気排出側中子１５ｂから構成されるものである。そして、水抜き側中子１５ａ，蒸気排出側中子１５ｂは、一体化されたブロック状に形成され、前記包囲部６の底面部６ｂと水抜き通路４を成形し、蒸気排出側中子１５ｂは、包囲部６の頂面部６ａと蒸気排出通路５及び厚肉膨出部８を成形する。
【００２３】
前記水抜き側中子１５ａ及び蒸気排出側中子１５ｂは、それぞれ覆部６ｃを成形するとともに、隔壁部７の下面及び上面を傾斜状に成形する。特に、蒸気排出側中子１５ｂには、蒸気排出通路５を直線の軸孔状に形成するための、軸中子１５ｂ₁を有している。ポンプハウジングＡを鋳造するときには、この中子１５が鋳型内部に配置される。その包囲部６が形成された状態で中子１５が鋳抜きされるが、蒸気排出通路５の通路方向は、前記頂面部６ａ，底面部６ｂと略平行にしているので、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、一つの中子１５の鋳抜きにて、前記軸中子１５ｂ₁が蒸気排出通路５の軸状孔を成形し、水抜き側中子１５ａの角部箇所が水抜き通路４を成形つ、一回の鋳抜きにより極めて容易に水抜き通路４，蒸気排出通路５及び包囲部６の成形ができる。
【００２４】
また、水抜き側中子１５ａと蒸気排出側中子１５ｂとの間は隔壁部側成形凹部１５ｃとなっており、該隔壁部側成形凹部１５ｃの形状を三角凹状とすることで、断面三角形状の隔壁部７が鋳抜き成形される。特に前記隔壁部７の上面側が包囲開口部６ｄ側に向かって下向き傾斜状とした場合には、鋳抜きがより一層行い易くなる。本発明では、包囲部６内に水抜き通路４，蒸気排出通路５及び隔壁部７が形成され、且つこれら水抜き通路４，蒸気排出通路５及び隔壁部７が一方向に向くようにしているので、これらの中子１５による鋳抜き成形が極めて容易且つ効率的にできるものである。また、図３（Ａ）は、本発明の第２タイプであり包囲部６の内部に隔壁部７が形成されない構造としたものである。また、図３（Ｂ）は、本発明の第３タイプであり、隔壁部７が平板状に形成された構造としたものである。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１の発明は、内部にポンプ室１と軸受室２との間に空隙室３が形成されたポンプハウジングＡの前記空隙室３箇所の内部と外部とを連通する蒸気排出通路５と水抜き通路４とが上下方向にそれぞれ形成され、前記蒸気排出通路５の外面側排出開口５ａと水抜き通路４の各外面側水抜き開口４ａが包囲される包囲部６が形成され、前記水抜き通路４は前記空隙室３の略直下箇所に外面側水抜き開口４ａが形成され、前記蒸気排出通路５は軸孔状とし、前記包囲部６の頂面部６ａと底面部６ｂ及び蒸気排出通路５は略平行且つ傾斜し、その傾斜上方側に包囲開口部６ｄが形成されてなるウォーターポンプとしたことにより、ポンプハウジングＡに水抜き通路４及び蒸気排出通路５を形成するとともに、これらに対する塵埃、泥水などの侵入防止の構造及びメカニカルシール９からの漏水溜構造を極めて簡単な構造により形成することができ、その構造と前記水抜き通路４及び蒸気排出通路５等を包囲する包囲部６とともに極めて効率的に製造することができる。
【００２６】
上記効果を詳述すると、ポンプハウジングＡの内部と外部とを連通する蒸気排出通路５と水抜き通路４とが上下方向に形成され、前記蒸気排出通路５の外面側排出開口５ａと水抜き通路４の各外面側水抜き開口４ａを包囲する包囲部６が形成され、該包囲部６の頂面部６ａと底面部６ｂとが略平行且つ傾斜し、その傾斜上方側に包囲開口部６ｄが形成されている。特に、前記蒸気排出通路５は、軸孔状に形成されるとともに、その軸孔方向が前記包囲部６の頂面部６ａと底面部６ｂと平行としたので、この包囲部６が中子１５にて成形されるときには、該中子１５による一回の鋳抜きで成形が可能となり、前記蒸気排出通路５と水抜き通路４とを包囲部６とともに一体成形することができる。このとき、水抜き通路は、特に軸孔状にする必要はなく、空隙室３の略直下に開口が成形されるのみで、十分に水抜きが行われる。
【００２７】
さらに、水抜き通路４及び蒸気排出通路５は中子１５により鋳抜き成形され、ドリル等の切削手段による孔開け加工が不要であるため、加工コストが低減できる。また、包囲部６等がポンプハウジングＡに鋳抜きにより一体的に成形されるので、構成部品を増加させないため、コスト低減ができる。これによって、ポンプハウジングＡの製造が極めて効率的にできる。
【００２８】
さらに、包囲部６の頂面部６ａと底面部６ｂとが略平行且つ傾斜し、その傾斜上方側に包囲開口部６ｄが形成されているので、包囲部６の形状のみで外面側水抜き開口４ａと外面側排出開口５ａに対する塵埃、泥水などの侵入を防止する構成とすることができ、且つ底面部６ｂには漏水貯蔵面６ｂ₁が中子１５の鋳抜きにて容易に形成されるものである。
【００２９】
請求項２の発明は、請求項１において、前記外面側水抜き開口４ａと前記底面部６ｂとの間には適宜の間隔を有してなるウォーターポンプとしたことにより、前記底面部６ｂの上面側に形成される漏水貯蔵面６ｂ₁は、適当な量の漏水の貯蔵ができ、ウォーターポンプのメカニカルシール９からの漏水により、メカニカルシール９の状態を適正に判断することができる。
【００３０】
請求項３の発明は、請求項１又は２において、前記包囲部６内には前記外面側排出開口５ａと前記外面側水抜き開口４ａとを仕切る隔壁部７が形成されてなるウォーターポンプとしたことにより、水抜き通路４及び蒸気排出通路５への塵埃、泥水などの侵入をより一層確実に防止することができるし、包囲部６の補強ができる等の効果を奏する。
【００３１】
その隔壁部７は、水抜き通路４と蒸気排出通路５とを仕切る部位であり、これによって、水抜き通路４と蒸気排出通路５との包囲開口部６ｄも二つに分けられ、水抜き通路４と蒸気排出通路５に連通する通路が狭くなる。したがって、隔壁部７により水抜き通路４及び蒸気排出通路５がそれぞれ個別に包囲される状態となり、塵埃、泥水などが侵入しにくい構造にすることができる。さらに、隔壁部７は、包囲部６の内部において補強リブとしての役目もなすものである。
【００３２】
次に、請求項４の発明は、請求項３において、前記隔壁部７における隔壁上面７ａは前記包囲部６の包囲開口部６ｄ側が下方となる傾斜面とし、隔壁下面７ｂは前記包囲部６の包囲開口部６ｄ側が上方となる傾斜面としてなるウォーターポンプとしたことにより、蒸気排出通路５側の垂水を迅速に排出することができる。これは、蒸気排出通路５からの蒸気が冷やされて垂水となったときに、外面側排出開口５ａが包囲開口部６ｄ側に向かうにしたがい下方に傾斜するので、蒸気排出通路５側からの垂水が隔壁部７上面側に溜まることなく、包囲開口部６ｄから迅速に排水できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明の第１タイプの要部縦断正面図
（Ｂ）は本発明の第１タイプの要部の斜視図
【図２】（Ａ）は第１タイプにおける包囲部成形位置に中子が設けられている状態図
（Ｂ）は第１タイプにおける包囲部成形箇所から中子を引き抜いた状態図
【図３】（Ａ）は本発明の第２タイプの要部縦断正面図
（Ｂ）は本発明の第３タイプの要部縦断正面図
【図４】本発明のウォーターポンプの縦断側面図
【符号の説明】
Ａ…ポンプハウジング
４…水抜き通路
４ａ…外面側水抜き開口
５…蒸気排出通路
５ａ…外面側排出開口
６…包囲部
６ａ…頂面部
６ｂ…底面部
６ｄ…包囲開口部
７…隔壁部

Claims

内部にポンプ室と軸受室との間に空隙室が形成されたポンプハウジングの前記空隙室箇所の内部と外部とを連通する蒸気排出通路と水抜き通路とが上下方向にそれぞれ形成され、前記蒸気排出通路の外面側排出開口と水抜き通路の各外面側水抜き開口が包囲される包囲部が形成され、前記水抜き通路は前記空隙室の略直下箇所に外面側水抜き開口が形成され、前記蒸気排出通路は軸孔状とし、前記包囲部の頂面部と底面部及び蒸気排出通路は略平行且つ傾斜し、その傾斜上方側に包囲開口部が形成されてなることを特徴とするウォーターポンプ。
請求項１において、前記外面側水抜き開口と前記底面部との間には適宜の間隔を有してなることを特徴とするウォーターポンプ。
請求項１又は２において、前記包囲部内には前記外面側排出開口と前記外面側水抜き開口とを仕切る隔壁部が形成されてなることを特徴とするウォーターポンプ。
請求項３において、前記隔壁部における隔壁上面は前記包囲部の包囲開口部側が下方となる傾斜面とし、隔壁下面は前記包囲部の包囲開口部側が上方となる傾斜面としてなることを特徴とするウォーターポンプ。