JPWO2013038828A1 - ウォータポンプ - Google Patents

Abstract

冷却水が外部へ流出する不具合を抑制するウォータポンプを提供する。ボディに軸受を介して支持された回転軸と、回転軸の一端に設けられたインペラと、インペラと軸受の間に設けられたシール部材と、を備え、ボディに、シール部材を挟んでインペラとは反対側に形成された空間に連通するドレン通路と、ドレン通路の下流側に溜部とを形成し、溜部を形成する壁部の上方位置にドレン孔を設けるとともに、溜部に吸水性を有する面状部材を配置した。

Description

本発明は、自動車等に用いられる内燃機関（エンジン）の冷却用に有用なウォータポンプに関する。

内燃機関（エンジン）の冷却用に用いられるウォータポンプは、ボディに軸受を介して回転軸が支持されている。回転軸の一端には駆動プーリが固定され、他端にはインペラが固着されている。インペラと軸受との間にはメカニカルシールが配設されており、冷却水が回転軸の隙間から漏れ出るのを防止している。しかしながら、このようなウォータポンプでは、メカニカルシール部からの冷却水の漏れを完全に止めることは困難である。そのため、漏れた冷却水をポンプの外部に放出するようポンプのボディにドレン流路を設けてあるものがある。だたし、ドレン流路から漏れ出た冷却水はボディ及び他の部品の表面に水跡を形成し、部品に悪影響を及ぼしたり、ウォータポンプの不具合と判断されてしまうおそれがあった。

このような不具合の対策として、特許文献１のウォータポンプでは、メカニカルシールと軸受との間に形成された空間に連通する排出口と、この排出口の下方に連通する溜部とをボディに設ける。これにより、メカニカルシールから漏れた冷却水を溜部に貯留させることができ、ボディの外部への冷却水の漏出を防止する。
また、特許文献２のウォータポンプでは、軸受のシール室内に漏れた冷却水を抜き出すドレン孔をボディに設け、ドレン孔の下流側に吸水部材（フェルト等）を設け、メカニカルシールから漏れた冷却水が吸水部材に貯留するよう構成されている。

実公平６−２３７６０号公報 実開平２−９０３９９号公報

特許文献１のウォータポンプでは、単に冷却水を溜部に貯留するだけである。このため、メカニカルシールから漏れた冷却水が溜部に更に流入すると、溜部の容積を越えた冷却水が外部に漏出してしまい、正常なポンプであっても不具合品と判定されてしまうことがある。
また、特許文献２のウォータポンプでは、ドレン孔の下流側において吸水部材が収納されている部分は収納溝であって側方が開口されている。よって、重力や車体の振動の影響を受けると、吸水部材に貯留された冷却水が外部に流出しまうこともある。また、フェルト等からなる吸水部材は、冷却水がフェルト全体に拡散し冷却水の総表面積を増やす効果がある。しかし、フェルト地の内部に冷却水が含浸される結果、冷却水は大気と効率良く接触することが妨げられる。よって、吸水部材に貯留された冷却水の蒸発速度は遅い。このため、メカニカルシールから漏れ出た冷却水の量が多くなると、冷却水は吸水部材の吸水量を越えて外部に漏出することとなる。

本発明は、冷却水が外部へ流出する不具合を抑制するウォータポンプを提供することを目的としている。

本発明のウォータポンプの第１特徴構成は、ボディに軸受を介して支持された回転軸と、前記回転軸の一端に設けられたインペラと、前記インペラと前記軸受の間に設けられたシール部材と、を備え、前記ボディに、前記シール部材を挟んで前記インペラとは反対側に形成された空間に連通するドレン通路と、前記ドレン通路の下流側に溜部とを形成し、前記溜部を形成する壁部の上方位置にドレン孔を設けるとともに、前記溜部に吸水性を有する面状部材を配置してある点にある。

本構成により、ウォータポンプにおいてインペラと軸受の間のシール部材を越えて漏れた冷却水は、ドレン通路を通過してドレン通路の下流側の溜部に流れ込む。ここで、溜部には吸水性を有する面状部材が配置されているので、ドレン通路を通過した冷却水は面状部材の表面に沿って広がる。これにより、冷却水の表面積が面状部材の表面積と同程度まで広がり、冷却水の蒸発が促進される。すなわち、溜部内での冷却水の溜り速度を低減させ、冷却水が外部へ漏出するのを防止することができる。その結果、溜部の冷却水が漏れて良品のウォータポンプが不良品と誤判定されてしまう不具合を抑制することができる。

本発明のウォータポンプの第２特徴構成は、前記面状部材を屈折部または曲部を有する形状とした点にある。

本構成の如く、面状部材を屈折部または曲部を有する形状としたので、面状部材の表面積が大きくなり、面状部材に吸収された冷却水の蒸発を促進することができる。

本発明のウォータポンプの第３特徴構成は、前記面状部材を前記ドレン孔から離間させてある点にある。

溜部内の面状部材をドレン孔から離間させておくことで、溜部内の面状部材を伝う冷却水がそのままドレン孔に流れ出てしまうのを防止することができる。

本発明のウォータポンプの第４特徴構成は、ボディに軸受を介して支持された回転軸と、前記回転軸の一端に設けられたインペラと、前記インペラと前記軸受の間に設けられたシール部材と、を備え、前記ボディに、前記シール部材を挟んで前記インペラとは反対側に形成された空間に連通するドレン通路と、前記ドレン通路の下流側に溜部とを形成し、前記溜部を形成する壁部の上方位置にドレン孔を設けるとともに、前記溜部に吸水性を有する複数の吸水部材を互いの間に冷却水が流通可能な隙間が存在する状態で配置してある点にある。

本構成により、ウォータポンプにおいてインペラと軸受の間のシール部材を越えて漏れた冷却水は、ドレン通路を通過してドレン通路の下流側の溜部に流れ込む。ここで、溜部には吸水性を有する複数の吸水部材を互いの間に冷却水が流通可能な隙間が存在する状態で配置されているので、ドレン通路を通過した冷却水は複数の吸水部材の表面に沿って広がる。これにより、冷却水の表面積が複数の吸水部材の表面積と同程度まで広がり、冷却水の蒸発が促進される。すなわち、溜部内での冷却水の溜り速度を低減させ、冷却水が外部へ漏出するのを防止することができる。その結果、溜部の冷却水が漏れて良品のウォータポンプが不良品と誤判定されてしまう不具合を抑制することができる。

本発明のウォータポンプの第５特徴構成は、前記複数の吸水部材を前記ドレン孔から離間させてある点にある。

溜部内の複数の吸水部材をドレン孔から離間させておくことで、溜部内の複数の吸水部材を伝う冷却水がそのままドレン孔に流れ出てしまうのを防止することができる。

は、第１実施形態のウォータポンプの全体構成を示す縦断面図である。 は、溜部付近の正面断面図である。 は、溜部内に配置された面状部材の斜視図である。 は、第２実施形態の溜部付近の縦断面図である。 は、別実施形態の面状部材の斜視図である。 は、別実施形態の面状部材の斜視図である。 は、別実施形態の面状部材の斜視図である。 は、別実施形態の面状部材の斜視図である。 は、別実施形態の面状部材の斜視図である。 は、別実施形態の面状部材の斜視図である。

以下、本発明に係るウォータポンプを図面に基づいて説明する。

[第１実施形態]
ウォータポンプ１は、冷却水を、図示しない車両のエンジン及びラジエータに循環させる。冷却水は、エンジンで発生した熱によって温められ、ラジエータで熱を放出することでエンジンを冷却する。

（ウォータポンプの全体構成）
ウォータポンプ１は、図１に示す如く、ボディ１１がシリンダブロック１２にボルトで固定されている。ボディ１１には軸受１３を介して回転軸１４が支持されている。回転軸１４の一端にはインペラ１７が設けられており、他端にはプーリブラケット１６を介して駆動プーリ１５が固定されている。また、インペラ１７と軸受１３との間には冷却水が回転軸１４の隙間から漏れ出ないようシール部材としてメカニカルシール１８が配設されている。

ボディ１１には、メカニカルシール１８と軸受１３との間の空間１９（メカニカルシール１８に隣接する空間１９）に連通するドレン通路２２と、ドレン通路２２の下流側の溜部２３とが形成されている。図１においては、ドレン通路２２は斜め下方に向けて形成されている。ドレン通路２２は下方に向けて形成されていればよく、必ずしも傾斜していなくてもよい。

溜部２３には、プラグ２４で閉塞される開口部がインペラ１７と反対側の側部に設けられている。溜部２３を形成する壁部２３ａの上方位置にボディ１１の外方と連通するドレン孔２５が形成されている。本実施形態では、ドレン孔２５はプラグ２４の上方位置に形成されている。

図１〜図３に示すように、溜部２３の内部には、吸水性を有し、屈折部２６ａを有する二つ折りの面状部材２６が配置されている。面状部材２６は、多孔質性の紙等で形成し、水分を含んだ後においても大幅に形くずれしないものであることが好ましい。面状部材２６は、溜部２３内に固定せずに配置してもよいし、溜部２３の内面に接着等により固定されていてもよい。

駆動プーリ１５により回転軸１４が駆動されると、インペラ１７が回転して冷却水が冷却水入口から吸入され、冷却水出口より排出される。このとき、冷却水が、メカニカルシール１８と回転軸１４との間の微小な隙間２０を通ってメカニカルシール１８と軸受１３との間の空間１９（メカニカルシール１８に隣接する空間１９）に漏洩する。この冷却水は、ドレン通路２２の内部に流入し溜部２３において吸水性を有する面状部材２６に吸収されて貯留される。

面状部材２６は屈折部２６ａを有する形状としたので、面状部材２６の表面積が大きくなり、面状部材２６に吸収された冷却水の蒸発をより促進することができる。蒸発した冷却水はドレン孔２５から外気に放出される。これにより、溜部２３内に流入した冷却水の外部への漏出を防止することができる。その結果、溜部２３の冷却水が漏れてウォータポンプ１が外観不良と誤判定されるのを防止することができる。面状部材２６は、溜部２３の内部において可能な限り全域に広がるように配置する方が好ましい。こうすると、溜部２３に溜まりかけた冷却水が溜部２３の内部空間いっぱいに拡散させることができる。

また、溜部２３内の面状部材２６はドレン孔２５から離間した位置に配置してある。このように面状部材２６をドレン孔２５から離間させておくことで、溜部２３内の面状部材２６を伝う冷却水がそのままドレン孔２５に流れ出てしまうのを防止することができる。

[第２実施形態]
第１実施形態の面状部材２６に代えて、図４に示すように、溜部２３に吸水性を有する複数の吸水部材２７を配置してもよい。この場合には、吸水部材２７どうしの間に隙間を設けておき、この隙間に冷却水が進入し流通できるようにしておくと、冷却水の吸水効果が高まって良い。吸水部材２７は例えば多孔質体であって、スポンジや樹脂等で構成されている。吸水部材２７の形状は、球状（図４）の他、隣接する吸水部材２７の間に隙間が形成される形状であれば多角形状であってもよい。また、溜部２３には、形状や大きさの異なる複数の吸水部材２７が混在した状態で配置されていてもよい。

溜部２３内の複数の吸水部材２７についても、第１実施形態の面状部材２６と同様にドレン孔２５から離間した位置に配置してある。このように複数の吸水部材２７をドレン孔２５から離間させておくことで、溜部２３内の複数の吸水部材２７を伝う冷却水がそのままドレン孔２５に流れ出てしまうのを防止することができる。

［別実施形態］
（１）上記の実施形態では、溜部２３の開口部を側方に形成する例を示したが、溜部２３の開口部を底部に形成し、その開口部をプラグ２４で封鎖するよう構成してもよい。

（２）上記の実施形態では、面状部材２６を二つ折りにした構成を示したが、面状部材２６は、例えば、図５に示すように、面状部材２６は九十九折り状に折り曲げて屈折部２６ａを多数備える形状にしてもよい。面状部材２６に屈折部２６ａに多数存在すると、その分剛性が高まるので、溜部内での面状部材２６の形状を安定化させ易い。面状部材２６は折り曲げ部を有さないシート状であってもよい。ただし、シート状の面状部材２６は、吸収された冷却水が蒸発し易いように周囲に十分な空隙が設けられた状態で配置する必要がある。

（３）面状部材２６は、曲部２６ｂを有する円筒状（図６）に形成してもよいし、渦巻きロール状（図７）に形成してもよい。また、面状部材２６は、断面形状を多角形にした筒状に形成してもよい。図８は断面が五角形、図９は断面が四角形、図１０は断面が星形であって筒状にした面状部材２６をそれぞれ示している。面状部材２６は吸収された冷却水を積極的に蒸発させるものであるので、その表面積ができるだけ大きいことが望ましい。したがって、上記のように、面状部材２６の全体形状を多種変更するのみならず、面状部材２６の表面にエンボス加工等を施すことで表面積を大きくしてもよい。

（４）上記の実施形態では、面状部材２６を溜部２３の内部に対して横向きに（面状部材２６を横に寝かせた姿勢で）配置する例を示したが、面状部材２６は溜部２３の内部に対して縦向きに（面状部材２６を立てた姿勢で）配置してもよい。

（５）溜部２３に配置される面状部材２６及び複数の吸水部材２７は、溜部２３の開口部を介して交換可能に構成してもよい。このように面状部材２６及び複数の吸水部材２７を交換可能にすることで、ウォータポンプ１の溜部２３に適した形状や素材の面状部材２６及び複数の吸水部材２７に容易に交換することができる。

（６）上記の実施形態では、ドレン孔２５はボディ１１に形成されている例を示したが、孔の開いたプラグ２４を用い、開口部に取付け後のプラグ２４の孔をドレン孔２５にしてもよい。

本発明に係るウォータポンプは、各種車両における幅広い冷却対象に用いられるウォータポンプに利用可能である。

Claims (5)

1. ボディに軸受を介して支持された回転軸と、
   前記回転軸の一端に設けられたインペラと、
   前記インペラと前記軸受の間に設けられたシール部材と、を備え、
   前記ボディに、前記シール部材を挟んで前記インペラとは反対側に形成された空間に連通するドレン通路と、前記ドレン通路の下流側に溜部とを形成し、
   前記溜部を形成する壁部の上方位置にドレン孔を設けるとともに、前記溜部に吸水性を有する面状部材を配置してあるウォータポンプ。
2. 前記面状部材を屈折部または曲部を有する形状とした請求項１記載のウォータポンプ。
3. 前記面状部材を前記ドレン孔から離間させてある請求項１または２記載のウォータポンプ。
4. ボディに軸受を介して支持された回転軸と、
   前記回転軸の一端に設けられたインペラと、
   前記インペラと前記軸受の間に設けられたシール部材と、を備え、
   前記ボディに、前記シール部材を挟んで前記インペラとは反対側に形成された空間に連通するドレン通路と、前記ドレン通路の下流側に溜部とを形成し、
   前記溜部を形成する壁部の上方位置にドレン孔を設けるとともに、前記溜部に吸水性を有する複数の吸水部材を互いの間に冷却水が流通可能な隙間が存在する状態で配置してあるウォータポンプ。
5. 前記複数の吸水部材を前記ドレン孔から離間させてある請求項４記載のウォータポンプ。

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