JP4677807B2 - ウォータポンプ - Google Patents

Description

本発明は、水冷式エンジンに用いられるウォータポンプに関するものである。

従来、水冷式エンジンに用いられるウォータポンプは、ボデーに軸受を介して支持された回転軸の一端にインペラを設け、回転軸を回転させてエンジンに冷却水を循環させるものである（例えば特許文献１〜３など）。このウォータポンプでは、インペラ及び軸受間に設けられたメカニカルシールと軸受との間に形成される空間にメカニカルシールを経てベーパ状で浸入してきた水滴の一部が凝縮するため、この凝縮した水滴（漏水）をボデーの下部に設けられた溜部にドレイン排出孔を介して排出するようにしている。

また、溜部はボデーの下部に形成された凹部の開口部をプラグで閉塞することで形成されており、プラグの上方には溜部と大気とを連通する水抜き孔が設けられている。従って、このウォータポンプでは、凝縮した水滴が直接ドレイン排出孔から外部に流出することはなく、一定量の範囲内で溜部に溜められるようになっている。

特に、特許文献１のウォータポンプでは、ドレイン排出孔から流出する水滴を溜部の下方へと導く溝を溜部に形成して、水滴（漏水）を確実に溜部に溜めることが提案されている。
特開平１１−３３６６９９号公報 特開２００４−１０８２５０号公報 登録実用新案第０２０５５７７７号公報

ところで、特許文献１のウォータポンプでは、溜部におけるドレイン排出孔の開口面（ドレイン排出孔が開口している溜部の連続する内壁面）と、水抜き孔の内壁面とが直接繋がっており、これらドレイン排出孔及び水抜き孔が隣接していることも多々ある。従って、ドレイン排出孔から流出（漏出）した水滴が表面張力にて水抜き孔の内壁面を伝わって、大気側（外部）へと流出する可能性がある。

一方、特許文献２のウォータポンプでは、水抜き孔がドレイン排出孔の開口面よりも上方となるように開口面の一部に段差部が設けられているものの、依然としてドレイン排出孔の開口面が水抜き孔の内壁面に直接繋がっていることから、同様にドレイン排出孔から流出（漏出）した水滴が大気側（外部）へと流出する可能性がある。

本発明の目的は、一定量の漏水を確実に溜部に溜め、漏水がある一定量を越えない限り外部に流出されないウォータポンプを提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ボデーに軸受を介して支持された回転軸の一端に設けられたインペラと、前記インペラ及び前記軸受間に設けられたメカニカルシールと、前記メカニカルシールを経て前記インペラ側から漏れてきた水滴を前記ボデーの下方に設けられた溜部へと導くドレイン排出孔と、前記溜部上部に設けられ、該溜部を大気に連通する水抜き孔とを備えたウォータポンプにおいて、前記水抜き孔と、前記ドレイン排出孔が前記溜部に開口する開口面との間に、前記水抜き孔が前記開口面より上方となるように全周にわたって径方向に突出する段差部が設けられていることを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のウォータポンプにおいて、前記段差部は、前記水抜き孔側に鋭角をなすように傾斜していることを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のウォータポンプにおいて、前記溜部は、前記ボデーの下部に形成された凹部の、前記段差部を介して拡開された開口部をプラグで閉塞することで形成されており、前記水抜き孔は、前記段差部よりも前記プラグ側に配置されていることを要旨とする。

（作用）
請求項１に記載の発明によれば、前記水抜き孔と、前記ドレイン排出孔が溜部に開口する開口面との間に、前記水抜き孔が前記開口面より上方となるように全周にわたって径方向に突出する段差部を設けたことで、前記開口面と前記水抜き孔の内壁面とが直接繋がることはない。従って、前記ドレイン排出孔から漏れてきた水滴が水抜き孔の内壁面を伝わって大気側（外部）へと流出することを防ぐことができ、溜部に確実に漏水を溜めることができる。また、前記段差部が全周にわたって径方向に突出することから、該段差部自体の機能はその軸心（溜部の軸心）周りのウォータポンプの搭載角度に影響を受けることはなく、ウォータポンプの搭載角度の自由度を増大させることができる。

請求項２に記載の発明によれば、前記段差部は、前記水抜き孔側に鋭角をなすように傾斜していることで、仮に前記ドレイン排出孔から漏れてきた水滴が前記段差部に伝わったとしても、この傾斜によって鋭角をなすように形成される前記水抜き孔側の角部である程度の水量が表面張力にて溜められることになり、前記水抜き孔の内壁面を伝わって大気側（外部）へと流出することをより確実に防ぐことができる。

請求項３に記載の発明によれば、前記水抜き孔は、前記段差部よりも前記プラグ側に配置されていることで、前記水抜き孔と前記開口面とがその分、離隔される。特に、前記水抜き孔は、前記段差部よりも前記プラグ側で前記溜部上部に設けられることで、前記開口面から前記水抜き孔に至る間に２つの段差が設定されることになる。以上により、前記ドレイン排出孔から漏れてきた水滴が水抜き孔の内壁面を伝わって大気側（外部）へと流出することを更に確実に防ぐことができる。

以上詳述したように、請求項１乃至３に記載の発明では、一定量の漏水を確実に溜部に溜め、漏水がある一定量を越えない限り外部に流出されないウォータポンプを提供することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面を参照して説明する。
図１において、ボデー１１はシリンダブロック１２に固定部材（例えば、ボルト等）により固定され、ボデー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の一端にはプーリブラケット１６を介して駆動プーリ１５がボルト等による固定部材により固定され、他端にはインペラ１７が圧入により固着されており、回転軸１４の回転によりインペラ１７は回転する。インペラ１７と軸受１３との間には環状のメカニカルシール１８が配設されており、メカニカルシール１８及び軸受１３間には空間１９が形成されている。この空間１９に対してメカニカルシール１８と回転軸１４間の僅かな隙間２０が存在し、隙間２０を介してベーパ状となった水滴（漏水）が冷却水の流れるインペラ側から浸入する。

ボデー１１には、この水滴のうちベーパ状のものを斜め上方に逃がすベーパ排出孔２１と、凝縮した水滴を斜め下方に排出するドレイン排出孔２２が形成されている。このドレイン排出孔２２は、空間１９から斜め下方に延びてボデー１１の下方に設けられた溜部２２ａと連通している。この溜部２２ａは、前記ボデー１１の下部において、インペラ１７と反対側（駆動プーリ１５側）の側部から回転軸１４と平行に中心線が延びるように断面略円形に形成された凹部２２ｄの駆動プーリ１５内に開口している開口部をプラグ２３で閉塞することにより形成されている。また、ボデー１１には、プラグ２３の上端よりも上方に凹設される態様でプラグ２３の上部に設けられた、溜部２２ａと大気と連通する水抜き孔２４が形成されている。なお、前記ドレイン排出孔２２の延出方向は、上記水抜き孔２４に対し周方向にずらして配置されている（図２（ｂ）参照）。

図２（ａ）（ｂ）に示すように、前記水抜き孔２４と、前記ドレイン排出孔２２が前記溜部２２ａに開口する開口面２２ｂ（ドレイン排出孔２２が開口している溜部２２ａの連続する内壁面）との間に、水抜き孔２４が開口面２２ｂより上方となるように全周にわたって径方向に突出する段差部２２ｃが設けられている。つまり、この溜部２２ａは、プラグ２３により閉塞される開口部が段差部２２ｃを介して拡開される態様で、小径部と大径部とを有している。そして、ドレイン排出孔２２は小径部に開口しており、水抜き孔２４は、拡開された開口部（プラグ２３）よりも更に上方に配置されている。

従って、前記開口面２２ｂと前記水抜き孔２４の内壁面とが直接繋がることはなく、段差部２２ｃはドレイン排出孔２２から漏れてきた水滴が水抜き孔２４の内壁面を伝わって大気側（外部）へと流出することを防ぐことができ、水滴を溜部２２ａへ滴下させることができる。

また、この段差部２２ｃは、前記水抜き孔２４側（プラグ２３側）に鋭角をなすように傾斜して円環状の傾斜面を形成している。すなわち、この段差部２２ｃは、溜部２２ａのプラグ２３により閉塞される開口部（大径部）と断面においてなす角度θが鋭角となるように形成されている。従って、ドレイン排出孔２２から漏れてきた水滴が段差部２２ｃを伝わったとしても、この鋭角をなす水抜き孔２４側の角部である程度の水量が溜められることになり、水抜き孔２４の内壁面を伝わって大気側（外部）へと流出することをより確実に防ぐことができる。

次に、ウォータポンプの作用について説明する。このウォータポンプでは外部の駆動源の回転に伴い、駆動プーリ１５にかけられたベルト２５の回転により回転軸１４が一体で駆動される。回転軸１４が駆動すると、回転軸１４と一体回転するインペラ１７が回転して、エンジンの各箇所に供給される冷却水はシリンダブロック１２内に形成された冷却水入口２６から吸入され、冷却水出口２７より排出され、エンジンに供給される。

このとき、メカニカルシール１８と回転軸１４との間に形成される隙間２０を通ってベーパ状の水滴が空間１９内に浸入し、ベーパ状の水滴はベーパ排出孔２１より排出される。このベーパ状から凝縮した水滴は、下側のドレイン排出孔２２より溜部２２ａに導かれ、溜部２２ａにおいては水抜き孔２４が形成される水位を越えるまでの一定量（溜部２２ａの許容容量）が溜部２２ａに溜められる。この場合、水滴は開口面２２ｂを表面張力により伝わってゆき、大気側へと流出しようとするが、段差部２２ｃを設けたことで、ドレイン排出孔２２から漏れてきた水滴が水抜き孔２４の内壁面を伝わって大気側へと流出するのを防ぐことができ、水滴を溜部２２ａへ滴下させることができる。

以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）本実施形態では、前記水抜き孔２４と、前記ドレイン排出孔２２が溜部２２ａに開口する開口面２２ｂとの間に、前記水抜き孔２４が前記開口面２２ｂより上方となるように全周にわたって径方向に突出する段差部２２ｃを設けたことで、前記開口面２２ｂと前記水抜き孔２４の内壁面とが直接繋がることはない。従って、前記ドレイン排出孔２２から漏れてきた水滴が水抜き孔２４の内壁面を伝わって大気側（外部）へと流出することを防ぐことができ、溜部２２ａに確実に漏水を溜めることができる。また、前記段差部２２ｃが全周にわたって径方向に突出することから、段差部２２ｃ自体の機能はその軸心（溜部２２ａの軸心）周りのウォータポンプの搭載角度に影響を受けることはなく、ウォータポンプの搭載角度の自由度を増大させることができる。

（２）本実施形態では、前記段差部２２ｃは、前記水抜き孔２４側に鋭角をなすように傾斜している。従って、仮に前記ドレイン排出孔２２から漏れてきた水滴が前記段差部２２ｃに伝わったとしても、この傾斜によって鋭角をなすように形成される前記水抜き孔２４側の角部である程度の水量が表面張力にて溜められることになり、前記水抜き孔２４の内壁面を伝わって大気側（外部）へと流出することをより確実に防ぐことができる。

（３）本実施形態では、前記水抜き孔２４は、前記段差部２２ｃよりも前記プラグ２３側に配置されていることで、前記水抜き孔２４と前記開口面２２ｂとがその分、離隔される。特に、前記水抜き孔２４は、前記段差部２２ｃよりも前記プラグ２３側で前記溜部２２ａ上部に設けられることで、前記開口面２２ｂから前記水抜き孔２４に至る間に２つの段差が設定されることになる。以上により、前記ドレイン排出孔２２から漏れてきた水滴が水抜き孔２４の内壁面を伝わって大気側（外部）へと流出することを更に確実に防ぐことができる。

（４）本実施形態では、溜部２２ａの内壁面（凹部２２ｄ）を、中心線方向への鋳抜きのみで成形することができるため、コストの増大を抑制することができる。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。

・前記実施形態において、前記段差部２２ｃは、前記水抜き孔２４側に鈍角をなすように傾斜させてもよい。また、前記段差部２２ｃは、前記水抜き孔２４側に直角をなすように成形してもよい。

・前記実施形態において、水抜き孔２４を溜部２２ａの最深部（凹部２２ｄの底面）まで長手方向（溜部２２ａの中心線方向）に延出させてもよい。
・前記実施形態において、溜部２２ａの凹部２２ｄは、穴開けや切削加工などで成形してもよい。

・前記実施形態において、ドレイン排出孔２２と水抜き孔２４とが干渉（交差）しないのであれば、同ドレイン排出孔２２の延出方向を、上記水抜き孔２４に対し周方向にずらすことなく配置してもよい。

本発明の一実施形態を示す断面図。 （ａ）は、図１の範囲Ａを示す拡大図であり、（ｂ）は、その横断面図。

符号の説明

１１…ボデー、１３…軸受、１４…回転軸、１７…インペラ、１８…メカニカルシール、２２…ドレイン排出孔、２２ａ…溜部、２２ｂ…開口面、２２ｃ…段差部、２２ｄ…凹部、２３…プラグ、２４…水抜き孔。

Claims (3)

1. ボデーに軸受を介して支持された回転軸の一端に設けられたインペラと、
   前記インペラ及び前記軸受間に設けられたメカニカルシールと、
   前記メカニカルシールを経て前記インペラ側から漏れてきた水滴を前記ボデーの下方に設けられた溜部へと導くドレイン排出孔と、
   前記溜部上部に設けられ、該溜部を大気に連通する水抜き孔とを備えたウォータポンプにおいて、
   前記水抜き孔と、前記ドレイン排出孔が前記溜部に開口する開口面との間に、前記水抜き孔が前記開口面より上方となるように全周にわたって径方向に突出する段差部が設けられていることを特徴とするウォータポンプ。
2. 請求項１に記載のウォータポンプにおいて、
   前記段差部は、前記水抜き孔側に鋭角をなすように傾斜していることを特徴とするウォータポンプ。
3. 請求項１又は２に記載のウォータポンプにおいて、
   前記溜部は、前記ボデーの下部に形成された凹部の、前記段差部を介して拡開された開口部をプラグで閉塞することで形成されており、
   前記水抜き孔は、前記段差部よりも前記プラグ側に配置されていることを特徴とするウォータポンプ。

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