(57)【要約】【課題】あらゆる取付姿勢に適用可能なウォータポンプを提供する。【解決手段】ボディ１１に軸受１３を介して支持された回転軸１５と、回転軸１５の一端に設けられ、流体を搬送するインペラ１８と、インペラ１８と軸受１３との間の位置において回転軸１５とボディ１１とに亘って設けられたシール部材１９と、ボディ１１のうちシール部材１９を挟んでインペラ１８とは反対側の領域において回転軸１５の周囲を取り囲んだ状態で配置され、シール部材１９から進入した流体を受け止める流体進入部２０と、流体進入部２０よりも外方において回転軸１５の周方向に沿って分散配置された複数の溜部２３と、流体進入部２０から複数の溜部２３のうち少なくとも一つに連通され、流体進入部２０の流体を排出するドレン流路２１と、を設けてある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボディに軸受を介して支持された回転軸と、
当該回転軸の一端に設けられ、流体を搬送するインペラと、
当該インペラと前記軸受との間の位置において前記回転軸と前記ボディとに亘って設けられたシール部材と、
前記ボディのうち前記シール部材を挟んで前記インペラとは反対側の領域において前記回転軸の周囲を取り囲んだ状態で配置され、前記シール部材から進入した前記流体を受け止める流体進入部と、
当該流体進入部よりも外方において前記回転軸の周方向に沿って分散配置された複数の溜部と、
前記流体進入部から前記複数の溜部のうち少なくとも一つに連通され、前記流体進入部の流体を排出するドレン流路と、を設けてあるウォータポンプ。
【請求項２】
前記複数の溜部のうち、前記ドレン流路を設けたものとは異なる溜部と前記流体進入部とに亘り、前記流体進入部に存在する蒸気を排出する蒸気流路を形成してある請求項１に記載のウォータポンプ。
【請求項３】
前記複数の溜部が、前記ボディの周方向に沿って均等に配置される請求項１又は２に記載のウォータポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の内燃機関（エンジン）に用いられる冷却用のウォータポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のウォータポンプは、ボディに軸受を介して支持された回転軸と、回転軸の一端にインペラと、回転軸とボディとに亘ってメカニカルシールと、ボディのうちメカニカルシールを挟んでインペラとは反対側の領域に、メカニカルシールから進入した流体を受け止める流体進入部と、ボディの下部に流体進入部よりも外方に設けられる流体の溜部と、流体進入部と溜部とを連通するドレン流路と、蒸発した流体をボディの上部から外部に放出する蒸気排出口と、を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
メカニカルシールは、回転軸の側に固定されたシール部材とボディの側に固定されたシール部材とを相対摺動させながら液漏れを防止している。このため、シール部材どうしの僅かな隙間を通してインペラの側から回転軸の軸受の側に流体が漏れ出すことが避けられない。
特許文献１に記載の技術によると、メカニカルシールから漏れ出た流体のうち凝縮した液分は、流体進入部からドレン流路を経て溜部に貯留される。一方、流体のうち気化した蒸気は、流体進入部から蒸気排出口を通って外部に放出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実公平６−２３７６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この種のウォータポンプは、通常、エンジンブロックの外面に取り付けられるが、エンジンやエンジン周辺部品の配置によっては、取付姿勢に制約を受けることがある。例えば、周辺部品に対する干渉を避けるべく、ウォータポンプをエンジンブロックに対して斜めに配置するといったことが考えられる。
【０００６】
この場合、従来のウォータポンプでは、ボディの溜部の位置が鉛直方向下方に位置しないので、メカニカルシールから漏れ出た液分がドレン流路から溜部へと排出されず、回転軸の軸受の方へ流動し、軸受内部に液分が進入するおそれがある。その結果、グリースの乳化や金属の錆付きなどが生じてしまい、ウォータポンプの機能が損われるおそれがあった。
また、ボディの取付姿勢によっては、大気解放している蒸気排出口から液分が排出されて流体漏れのトラブルが生じていると誤解される不都合が生じる。
本発明は、上記背景を鑑み、あらゆる取付姿勢に適用可能なウォータポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るウォータポンプの特徴構成は、ボディに軸受を介して支持された回転軸と、  当該回転軸の一端に設けられ、流体を搬送するインペラと、当該インペラと前記軸受との間の位置において前記回転軸と前記ボディとに亘って設けられたシール部材と、前記ボディのうち前記シール部材を挟んで前記インペラとは反対側の領域において前記回転軸の周囲を取り囲んだ状態で配置され、前記シール部材から進入した前記流体を受け止める流体進入部と、当該流体進入部よりも外方において前記回転軸の周方向に沿って分散配置された複数の溜部と、前記流体進入部から前記複数の溜部のうち少なくとも一つに連通され、前記流体進入部の流体を排出するドレン流路と、を設けてある点にある。
【０００８】
本構成によると、ウォータポンプにおいてインペラと軸受との間のシール部材を越えて漏れた流体は、ドレン流路を通過してドレン流路の下流側の溜部に流れ込む。この溜部は、回転軸の周方向に沿って複数配置されているので、ボディの取付姿勢に関わらず、流体をいずれかの溜部に確実に排出させることができる。
【０００９】
ドレン流路は、周方向に分散配置される溜部のすべてに連通させる必要はなく、ボディの取付姿勢に応じて、最も下方に位置する溜部に対してドレン通路を連通させれば良い。従って、ボディの取付姿勢が変更される度に溜部の配置を変更する必要がなく、ウォータポンプの部材を共通化することができるので、製造工数や製造コストを低減できる。
【００１０】
本発明のウォータポンプにあっては、前記複数の溜部のうち、前記ドレン流路を設けたものとは異なる溜部と前記流体進入部とに亘り、前記流体進入部に存在する蒸気を排出する蒸気流路を形成してあると好適である。
【００１１】
流体進入部には、流体が流れる他に、高温になった回転軸などに流体が接触して蒸気が発生する。この蒸気を排出するために、前記溜部を用いると好都合である。
本構成のようにドレン流路を設けたものとは異なる溜部と流体進入部とを連通させることで、蒸気の排出が容易となる。すなわち、流体が流入する溜部の場合は、プラグなどを圧入して外部への流出を防ぐ必要があるが、蒸気流路が連通する溜部は、プラグを挿入せずに開口した状態にしておけば外部と連通する。
このように、溜部を蒸気排出空間として活用できるので、ボディの取付姿勢に関わらず、部材を共通化することができる。
【００１２】
本発明のウォータポンプにあっては、前記複数の溜部が、前記ボディの周方向に沿って均等に配置されると好適である。
【００１３】
本構成のように複数の溜部を均等に配置することで、ボディの取付姿勢が変化しても、何れか一つの溜部は軸受の下方に位置し易くなる。従って、ボディの取付姿勢に関わらず、流体を溜部へ確実に排出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態におけるウォータポンプの要部を示す縦断面図である。
【図２】図１におけるII−II線断面図である。
【図３】別実施形態における図１のIII−III線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明に係るウォータポンプの実施形態について、図面に基づいて説明する。本実施形態では、一例として、車両用エンジン（駆動機構の一例）に装備された冷却水循環用のウォータポンプ１として説明する。ただし、以下の実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。
【００１６】
ウォータポンプ１は、流体としての冷却水を、例えば、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。
【００１７】
図１に示すように、ウォータポンプ１は、ボディ１１がエンジンブロック１２にボルト２４で固定されている。ボディ１１には軸受１３を介して回転軸１５が支持されている。回転軸１５の一端には冷却水（流体の一例）を搬送するインペラ１８が設けられており、他端にはプーリブラケット１７を介して駆動プーリ１６が固定されている。また、インペラ１８と軸受１３との間には冷却水が回転軸１５の隙間から漏れ出ないよう、ボディ１１と回転軸１５とに亘ってメカニカルシール１９（シール部材の一例）が配設されている。なお、図示しないが、クランクプーリからタイミングベルトを介して駆動プーリ１６を回転させても良いし、電動モータから駆動力を得る構成にしても良い。
【００１８】
軸受１３は、ボールベアリングで構成され、球体で形成される転動部２５と、転動部２５を介して外側には外周壁部２６と、軸芯方向両端にリップシール部１４とを有している。転動部２５には、回転軸１５が円滑に回転するようグリースが塗布されている。リップシール部１４によって、グリースが漏出することや、軸受１３内部に鉄屑等が侵入することが防止される。なお、軸受１３は、ボールベアリングに限定されるものではなく、すべり軸受などどのような形態でもあっても良い。
【００１９】
駆動プーリ１６により回転軸１５が駆動されると、インペラ１８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、メカニカルシール１９と軸受１３との間の領域において回転軸１５の周囲を取り囲んだ状態で配置される流体進入部２０には、メカニカルシール１９と回転軸１５との間の微小な隙間を通って、冷却水が漏洩する。
【００２０】
メカニカルシール１９から漏洩した冷却水は、回転によって高温になった回転軸１５やボディ１１から伝熱されて気化された蒸気と、蒸気が凝縮された液分とに区分される。
なお、本発明における流体とは、冷却水のうち、液分と蒸気とを含んだものとして定義され、以降、特に区分する必要がある場合を除いて流体として説明する。
【００２１】
メカニカルシール１９から進入した流体は、ボディ１１のうちメカニカルシール１９を挟んでインペラ１８とは反対側の領域において、回転軸１５の周囲を取り囲んだ状態で配置される流体進入部２０で受け止められる。
【００２２】
この受け止められた流体のうち液分は、図１及び図２に示すように、流体進入部２０よりも外方において回転軸１５の周方向に分散配置された複数の溜部２３において、鉛直方向下方に位置する溜部２３ａに、ドレン流路２１を経由して排出される。
一般的に、ウォータポンプ１は、クランクシャフトからの駆動力がボディ１１の外側に形成される駆動プーリ１６を介して伝達される。駆動プーリ１６の内周側と回転軸１５の外周側との間には、空間部として通常形成される部分があってスペースも大きい。このスペースを有効活用して、溜部２３を回転軸１５の周方向に沿って分散配置することで、溜部２３用の新たな空間を設ける必要がないので、装置がコンパクトになる。
【００２３】
溜部２３ａのうちインペラ１８と反対側は開口されており、液分が外部に排出されないようプラグ２８が圧入固定される。また、溜部２３ａの上方位置にボディ１１の外方と連通するドレン孔２９が形成されている。本実施形態では、ドレン孔２９はプラグ２８の上方位置に形成されている。
このため、溜部２３ａに排出された液分は、基本的に外部に流出されることがないが、溜部２３ａの許容貯留量をオーバーした場合のみ、ドレン孔２９から外部に放出される。また、溜部２３ａに排出された液分は高温になったボディ１１から伝熱されて蒸気となるので、溜部２３ａは所定の貯留量を確保できる容積を持ったもので形成される。
なお、プラグ２８は、例えば、シール部材を備えたねじ締結などで溜部２３ａの開口を閉塞するなど、溜部２３ａの開口を密封するものであればどのようなものでも良い。また、溜部２３ａの内部に吸水性の良い面状部材などを設け、表面積を増大させることで蒸発を促進させても良い。
【００２４】
また、流体のうち蒸気は、複数の溜部２３において鉛直方向上方に位置する溜部２３ｂと流体進入部２０とに亘り形成された蒸気流路２２を通過して排出される。また、溜部２３ｂのインペラ１８と反対側は開口されているので、溜部２３ｂに流入した蒸気は、外部に排出される。このとき、蒸気が溜部２３ｂの壁面に接触することで凝縮した液分は、流体進入部２０に戻され、ドレン流路２１を経由して溜部２３ａに貯留される。
【００２５】
図２に示すように、本実施形態では、溜部２３ａ、２３ｂの他に、ボディ１１の周方向に沿って均等の間隔で分散配置される溜部２３ｃ、２３ｄを設けている。例えば、ボディ１１の取付姿勢が時計回りに９０度変更される場合、溜部２３ａが溜部２３ｄによって置き換わり、溜部２３ｂが溜部２３ｃによって置き換わるので、結局、溜部２３の位置に変化はない。
【００２６】
また、図１に示すように、回転軸１５の外周側は、軸受１３、ボディ１１、溜部２３の順番で配置されている。回転軸１５が回転すると、軸受１３には外方へ僅かに変位するよう遠心力がかかるが、この遠心力はボディ１１から溜部２３へと伝播する。このとき、溜部２３を形成する部材がボディ１１の周方向に沿って均等に配置されており、伝播経路に偏りがない。このため、軸受１３の受け態様が安定しボディ１１のがたつきが抑制されると共に、軸受１３にかかる遠心力に対してボディ１１から受ける反力は略一定であるので、リップシール部１４に無理な負荷がかからない。
【００２７】
一方、メカニカルシール１９から漏れ出た流体が、リップシール部１４の僅かな隙間を介して転動部２５に進入するおそれがある。このため、ドレン流路２１の入口は、リップシール部１４より下方に設けるのが好適である。
本実施形態では、溜部２３をボディ１１の周方向に沿って４箇所設けているので、いずれか一つの溜部２３は、必ず流体進入部２０より下方に設けることが可能である。従って、ボディ１１の取付姿勢に関わらず、流体は何れかの溜部２３によって受け止めることができる。
【００２８】
本実施形態では、エンジンや周辺部品の配置を考慮して、ボディ１１のエンジンブロック１２に対する組付姿勢を決定する。このとき、溜部２３のうち、鉛直方向に対して最も下方に位置する溜部２３ａが液体貯留空間となり、最も上方に位置する溜部２３ｂが蒸気排出空間となる。次いで、液体貯留空間の溜部２３ａにプラグ２８を圧入固定し、流体進入部２０にドリルなどの切削工具を挿入し、ドレン流路２１及び蒸気流路２２を形成する。
従って、ボディ１１の取付姿勢に応じて、ウォータポンプ１の部材を変更する必要がない。なお、すべての溜部２３に連通する連通路を予め形成し、何れかの連通路をドレン流路２１及び蒸気流路２２として利用しても良い。
【００２９】
［別実施形態］
上述の実施形態では、溜部２３をボディ１１の周方向に沿って４箇所設けたが、図３に示す如く、２箇所設けても良い。この場合、ボディ１１の取付姿勢が変化しても、常にドレン流路２１の入口をリップシール部１４より下方に形成できるように、溜部２３は、軸芯に垂直な断面視で長円状に形成するのが好適である。この場合、溜部２３ａの液体貯留空間の容積は大きく形成されるので、軸受１３への流体の進入をより確実に阻止できる。
【００３０】
［その他の実施形態］
（１）上記実施形態では、溜部２３を４箇所又は２箇所設けたが、例えば３箇所設けても良いし、５箇所以上設けても良い。４箇所以上設ける場合、液体貯留空間として２箇所の溜部２３を利用することができるので、貯留量を大きく確保することができる。
（２）上記実施形態では、複数の溜部２３をボディ１１の周方向に沿って均等配置する構成としたが、必ずしも等間隔に配置しなくても良い。
（３）上記実施形態では、溜部２３のうちインペラ１８とは反対側を開口する例を示したが、溜部２３の外周側を開口しても良い。この場合、溜部２３ｂ（蒸気排出空間）の上方が開口しているので、蒸気は円滑に大気解放される。このため、蒸気が溜部２３の壁部に接触することによって、凝縮されて液分となることが低減される。
（４）上記実施形態では、ドレン孔２９はボディ１１に形成される例を示したが、溜部２３の開口に取り付けるプラグ２８にドレン孔を形成しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
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。
【符号の説明】
【００３２】
１    ウォータポンプ
１１  ボディ
１３  軸受
１５  回転軸
１８  インペラ
１９  メカニカルシール（シール部材）
２０  流体進入部
２１  ドレン流路
２２  蒸気流路
２３  溜部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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