(57)【要約】      （修正有）【課題】水シール構造のウォーターポンプは、ポンプ室からモータ室に循環水が侵入し、ウォーターポンプの信頼性を低下させること。【解決手段】ウォーターポンプは、ポンプハウジング１の一部分を壁部とする構造と、循環水を循環するインペラ３を備えたポンプ室２と、ステータ８とステータ８に巻回された巻線９と、ロータ１０及び軸受１１とで構成するモータ部１２とを内蔵するモータ室６が、水シール５によって分離された構成とを含む。ポンプハウジングの内壁の一部にモータ室の水分を気化する気化部１５と気化した蒸気をモータ室外に導く蒸気排出孔７を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトと、前記シャフトを支承する軸受と、前記シャフトが貫装する水シール構造と、前記シャフトの他端に固定するインペラと、前記インペラの側に配置するポンプ室と、前記軸受の側に配置するモータ室と、前記ポンプと前記モータ室とを隔てる壁部を兼ねるポンプハウジングと、前記水シール構造を前記ポンプハウジングの一部に配置する構成と、前記モータ室の室壁を構成するモータハウジングと、前記モータ室の前記室壁の一部に配置する通気孔とを含むウォーターポンプにおいて、
前記モータ室の内壁の一部に前記モータ室の内に水分を気化する気化部を配置する構成を含むウォーターポンプ。
【請求項２】
請求項１記載のウォーターポンプにおいて、前記気化部には凸凹構造を含むウォーターポンプ。
【請求項３】
請求項１記載のウォーターポンプにおいて、前記気化部には傾斜面及び／又は凹構造を含むウォーターポンプ。
【請求項４】
請求項１記載のウォーターポンプにおいて、前記水シール構造にはメカニカルシールを含む構成を含むウォーターポンプ。
【請求項５】
請求項１記載のウォーターポンプにおいて、前記モータハウジングには、少なくともアルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム合金、鋳鉄又は黄銅のいずれかを含むウォーターポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウォーターポンプに関し、特に自動車用エンジンの冷却に利用されるウォーターポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の燃費向上を目的に、自動車の電動化が急速に進んでいる。それに伴い、従来、エンジンに架け渡した無限ベルトにより駆動していたポンプ類も電動化が要求され、モータを駆動源とした電動ポンプ類が必要とされてきている。
【０００３】
エンジン冷却用やインバータ冷却用等のウォーターポンプも電動化が要望され、自動車の燃費向上及び低価格の観点から、小型化及び軽量化したウォーターポンプが求められており、ポンプ室とモータ室とが別体で形成され、ポンプの回転軸とモータの回転軸を同一のシャフトで共用し、そのシャフトに水シール構造が施され、その水シール構造によりポンプ室とモータ室を分離した、小型で軽量なウォーターポンプの構造が提案されてきた。
【０００４】
水シール構造を用いたウォーターポンプの場合、ポンプの回転軸とモータの回転軸が同一のシャフトで共用しているため、水シール構造がリップ方式、メカニカル方式に関わらず、ポンプ室内からモータ室内に循環水が漏洩する可能性があり、漏洩した循環水に対して、モータ部が損傷しないように何らかの対策を要する。
【０００５】
その対策として、例えば、モータハウジング部に水排出孔を具備する構造が用いられるが、この構造の場合、最終的には、ウォーターポンプ外に循環水が排出されるため、実用的な品質には問題が無い状態であっても、ウォーターポンプから水が漏れるということ自体の現象は、好まれるものではない。
【０００６】
これに対して、例えば、特許文献１には、ポンプ室からモータ室に侵入した循環水に対して、モータ室のモータハウジング部に蒸気排出孔と水溜り部を具備したウォーターポンプ構造が記されている。
【０００７】
また、例えば、特許文献２には、ポンプの回転軸とモータの回転軸を共有しているシャフトのモータ室内側のシャフトに、切溝を付けることで、モータ部への循環水の侵入を抑制したウォーターポンプ構造が記されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−３１４４９１号公報
【特許文献２】特開２０１２−１１２３４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、ポンプ室からモータ室に侵入した循環水に対して、モータ室のモータハウジング部に蒸気排出孔と水溜り部を具備したウォーターポンプ構造の場合は、ポンプ室からモータ室内に侵入した循環水に対して、気化した循環水の部分については、モータハウジング部に具備した蒸気排出孔から排出し、液体状態の循環水は、モータハウジング部に具備した水溜り部に留める構造をとることで、モータ部及び軸受けへの循環水の侵入を抑制し、かつウォーターポンプ外部に水を排出しない構造をとっている。
【００１０】
しかしながら、モータ室のモータハウジング部に大きな水溜り部を具備する必要性があり、ウォーターポンプ自体の形状の小型化には限界がある。また、モータ室内に侵入した循環水も常にウォーターポンプ内に保持した状態を維持する為、ウォーターポンプ自体の軽量化も限界があり、車載用途としては、自動車の燃費向上には寄与乏しいものである。
【００１１】
また、ポンプの回転軸とモータの回転軸を共有しているシャフトのモータ室内側のシャフトに、切溝を付けることで、モータ部への循環水の侵入を抑制したウォーターポンプ構造の場合は、インペラに直結したポンプの回転軸及びモータの回転軸として存在するシャフトにおいて、シャフトのモータ室内でモータ部及び軸受け部よりポンプ室側に切溝を入れることで、モータ部及び軸受け部に循環水が侵入するのを抑制し、ウォーターポンプの信頼性向上を意図する構造も可能である。
【００１２】
しかしながら、シャフトの切溝からモータ室内に滴下した循環水については、モータハウジング部に具備した水排出孔よりウォーターポンプ外部に排出している。この構成では、ウォーターポンプ自体は小型化を維持でき、実用的な品質についても問題が無い状態であっても、ウォーターポンプから水が漏れるということは、好まれるものではなく、不具合感を招き易い。
【００１３】
図２、図３及び図４には、従来技術によるウォーターポンプの一例を示す。
【００１４】
図２に示す従来技術によるウォーターポンプにおいては、モータ室６内に侵入した循環水に対して、モータハウジング１３に循環液の水排出孔１６を設けて、ウォーターポンプ外部に排出し対処している。
【００１５】
しかし、この構成では、モータ部１２及び軸受け１１への循環水の影響は避けられるが、ウォーターポンプの外部に侵入した循環水を液体状態で排出する。
【００１６】
また、図３に示す従来技術によるウォーターポンプにおいては、モータ室６のモータハウジング１３に具備する蒸気排出孔７によって、気体状態でモータ室６に侵入した循環水は排出し、液体状態でモータ室６に侵入した循環水は、モータハウジング１３に具備した水溜り部１４に留める構造をとることで、モータ部１２及び軸受け１１への循環水の侵入を抑制し、かつウォーターポンプ外部に液状の循環水を排出しない構造をとっている。
【００１７】
しかし、この構造では、モータ室６のモータハウジング１３に大きな水溜り部１４を具備する必要性があり、ウォーターポンプ自体の形状が大きくなってしまうという課題がある。また、モータ室６に侵入した循環水を常にウォーターポンプ内に保持した状態を維持する為、その分、僅かといえどもウォーターポンプ自体の重量が重くなり易い。
【００１８】
更に、図４に示す従来技術によるウォーターポンプにおいては、インペラ３に直結したポンプの回転軸及びモータの回転軸として存在するシャフト４において、シャフト４のモータ室６内でモータ部１２及び軸受け１１よりポンプ室２側に切溝１７を具備することで、モータ部１２及び軸受け１１に循環水が侵入するのを抑制し、ウォーターポンプの信頼性を向上する構造としている。
【００１９】
しかし、この構造では、シャフト４の切溝１７からモータ室６内に滴下した循環水については、モータハウジング１３に具備した水排出孔１６よりウォーターポンプ外部に排出することとなる。この構成では、ウォーターポンプ自体は小型化を維持でき、実用的な品質についても問題が無い状態であっても、ウォーターポンプから水が漏れる現象を示し易い。
【００２０】
本発明は、以上のような課題を解決するものであり、ポンプ室とモータ室が水シール構造により分離するウォーターポンプにおいて、モータハウジング部に蒸気排出孔とモータハウジング内周面に気化部を具備することによって、信頼性の高い小型のウォーター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】
【００２１】
上記課題を解決する第１の発明は、シャフトと、前記シャフトを支承する軸受と、前記シャフトが貫装する水シール構造と、前記シャフトの他端に固定するインペラと、前記インペラの側に配置するポンプ室と、前記軸受の側に配置するモータ室と、前記ポンプと前記モータ室とを隔てる壁部を兼ねるポンプハウジングと、前記水シール構造を前記ポンプハウジングの一部に配置する構成と、前記モータ室の室壁を構成するモータハウジングと、前記モータ室の前記室壁の一部に配置する通気孔とを含むウォーターポンプにおいて、前記モータ室の内壁の一部に前記モータ室の内に水分を気化する気化部を配置する構成を含むウォーターポンプである。
【００２２】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記気化部には凸凹構造を含むウォーターポンプである。
【００２３】
また、第３の発明は、第１の発明において、前記気化部には傾斜面及び／又は凹構造を含むウォーターポンプである。
【００２４】
また、第４の発明は、第１の発明において、前記水シール構造にはメカニカルシールを含む構成を含むウォーターポンプである。
【００２５】
また、第５の発明は、第１の発明において、前記モータハウジングには、少なくともアルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム合金、鋳鉄又は黄銅のいずれかを含むウォーターポンプである。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、ポンプ軸に取り付けられたインペラを備えるポンプ室と、ポンプ軸を回転するモータを備えるモータ室が、水シール構造により分離するウォーターポンプにおいて、モータ室を構成するモータハウジングに、蒸気排出孔を具備することで、ポンプ室からモータ室内に気体状態で侵入してきた循環水に対して、ウォーターポンプ外部に排出することが可能である。また、モータハウジング内周面に気化部を具備することで、ポンプ室からモータ室内に液体状態で侵入してきた循環水を、比表面性の大きい気化部で気化し、気化した循環水を蒸気排出孔から排出することで、ウォーターポンプの外部に液状の循環水を排出することなく、ポンプ室からモータ室内に侵入した循環水がモータ部及び軸受け部に接触して不具合現象を発生することを抑制でき、かつ、小型のウォーターポンプを提供可能である。
【００２７】
また、本発明によれば、モータハウジング部内周面に具備した気化部を、ブラスト処理で形成することで比表面積の大きい気化部を容易に形成でき、モータ室内に侵入してきた循環水を気化でき、信頼性の高い小型のウォーターポンプを提供可能である。
【００２８】
また、本発明によれば、モータハウジング部内周面に具備した気化部を、ゼオライト、セピオライト等の塗装もしくはエッチィング等の表面処理で形成することで比表面積の大きい気化部を形成でき、モータ室内に侵入してきた循環水を気化して外部に排出することで、信頼性の高い小型のウォーターポンプを提供可能である。
【００２９】
また、本発明によれば、ポンプ室とモータ室とを分離する水シール構造を、メカニカル
シール構造とすることで、ポンプ室からモータ室内に侵入する循環水の量を低減でき、気化部の面積を低減可能であることから、安価で小型のウォーターポンプが提供可能である。
【００３０】
また、本発明によれば、モータ室を構成し、内周面に気化部を具備するモータハウジング部の材料を、熱伝導率の高いアルミニウム合金、マグネシウム合金、鋳鉄、黄銅等とすることで、ウォーターポンプ運転時にモータ部で発生した熱を、効率よく気化部に伝達することが可能となり、その結果、侵入してきた循環水を短時間で気化することが可能となり、気化部の面積を低減可能であることから、安価で小型のウォーターポンプが提供可能である。
【００３１】
また、本発明によれば、モータハウジング部に具備した気化部をポンプ側に傾斜する、もしくは気化部を侵入した循環水が滞留しやすく凹形状とすることで、より確実に気化部で循環水を気化することが可能となり、より確実にモータ部への循環水の侵入を抑制でき、信頼性が高く小型のウォーターポンプが提供可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施例１のウォーターポンプの構造を示す断面図
【図２】一従来例のウォーターポンプにおいて排出孔を有する構造を示す断面図
【図３】一従来例のウォーターポンプにおいて水溜り部を有する構造を示す断面図
【図４】一従来例のウォーターポンプにおいてシャフトに切溝を有する構造を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００３４】
図１は、本実施携の形態のウォーターポンプの断面図である。ウォーターポンプは、ポンプハウジング１によって形成し、循環水を循環するインペラ３を備えたポンプ室２と、ステータ８とステータ８に巻装する巻線９とロータ１０で構成されるモータ部１２及び軸受け１１を内蔵するポンプ室２が、水シール５によって分離する構成となっている。
【００３５】
モータハウジング１３には、蒸気排出孔７（通気孔）が形成され、モータハウジング１３の内周面には気化部１５が施されている。また、ポンプの回転軸とモータの回転軸を担うシャフト４は水シール５と軸受け１１を介してモータハウジング１３に回転自在に支持されている。
【００３６】
モータ室は、熱伝導率９５Ｗ／ｍ・Ｋのアルミニウム合金からなるモータハウジング１３で形成し、そのモータハウジング１３には、蒸気排出孔７とモータハウジング１３の内周面の循環水滴下方向に塗布するゼオライト塗装によって構成する凸凹構造からなる気化部１５をモータ部１２より低い位置に配置する構造である。
【００３７】
また、シャフト４には、確実に気化部１５に侵入した循環水を滴下するように切溝１７が配置し、ポンプ室２とモータ室６とは、摺動面にテクスチャー構造を有するメカニカルシールによって構成する水シール５により分離する構成である。この構成により、ポンプ室２からシャフト４を経由してモータ室６内に侵入した循環水は、モータ部１２及び軸受け１１に達することなく、ウォーターポンプの外部に気体状態で排出され、高い信頼性を有する小型のウォーターポンプを実現可能である。
【００３８】
本実施例においては、モータ室６を構成するモータハウジング１３に、蒸気排出孔７を
具備することで、ポンプ室２からモータ室６内に気体状態で侵入してきた循環水に対して、ウォーターポンプ外部に排出することが可能である。また、モータハウジング１３内周面の少なくとも循環水が滴下される下方に、ゼオライトの塗装によって構成する凸凹構造からなる気化部１５を具備することで、ポンプ室２からモータ室６内に液体状態で侵入してきた循環水を、気化部１５で気化し、気化した循環水を蒸気排出孔７から排出することで、ウォーターポンプの外部に液状で循環水を排出することなく、ポンプ室２からモータ室６内に侵入した循環水がモータ部１２及び軸受け１１に接触して不具合現象を発生することを抑制でき、かつ、小型のウォーターポンプを提供可能である。
【００３９】
気化部１５に関しては、侵入する循環水が少ない場合は、ブラスト処理で安価に形成することが可能であり、また、ゼオライトの塗装以外にも、セピオライト等の耐熱性の高い比表面積の大きい物質を塗布することで、同等の効果が得られる。また、硫酸や過酸化水素等を用いた化学エッチィングの表面処理よって比表面積を大きくしても、気化する効果が得られる。
【００４０】
更に、シャフト４を伝って侵入した循環水が切溝１７により気化部１５に滴下した際に、気化部１５をポンプ室２側に傾斜する構成とすることで循環水の気化部１５での滞留が確実となり、循環水が気化するまでにモータ部１２及び軸受け１１に侵入することなく、気化部１５で気化する。また、気化部１５の位置をモータ部１２より低い位置に設定することでも同様の効果が得られる。
【００４１】
そして、モータハウジング１３の材質を熱伝導の高いアルミニウム合金で構成することで、ウォーターポンプ運転時に、モータ部１２で発せられる熱が、モータハウジング１３に効率よく伝わり、気化部１５の温度を上昇することが可能となり、その結果、侵入した循環水の気化をより促進することが可能である。
【００４２】
更に、ポンプ室２とモータ室６とを分離する水シール５を、摺動面にテクスチャー構造を配置するテメカニカルシールを含む構造とすることで、エンジン冷却用のウォーターポンプ等の水圧の高い用途であっても、ポンプ室２からモータ室６内に侵入する循環水の量を低減することが可能となり、仮に侵入した循環水があっても、この循環水は気化部１５で気化可能であり、侵入した循環液がモータ部１２及び軸受け１１に侵入することを抑制可能である。本発明によれば、モータ部及び軸受け部の信頼性を確保し、かつ小型であるウォーターポンプを実現可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
車載用途の水シール構造を用いたウォーターポンプにおいて、小型化を実現しかつ信頼性を高めた、ウォーターポンプを提供可能である。また、本発明のウォーターポンプは、車載用途のみならず、ウォーターポンプを搭載する他の用途の装置についても適用可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１  ポンプハウジング
２  ポンプ室
３  インペラ
４  シャフト
５  水シール
６  モータ室
７  蒸気排出孔
８  ステータ
９  巻線
１０  ロータ
１１  軸受
１２  モータ部
１３  モータハウジング
１４  水溜り部
１５  気化部
１６  水排出孔
１７  切溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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