(57)【要約】【課題】この発明は、ウォータポンプ装置について、シール部材と軸受との間に流出する水蒸気を効率よくポンプハウジングの外部に排出し、水抜き孔から出る凝縮水の量を減少させることを目的とする。【解決手段】この発明は、シール部材と回転軸との間で発生する水蒸気が流入する空間部を形成し、空間部の外周壁を形成するポンプハウジングに蒸気抜き孔と水抜き孔とを形成したエンジンのウォータポンプ装置において、空間部を回転軸の中心を通る仮想平面で第１空間部と第２空間部とに分割した場合、回転軸の回転方向で第１空間部および第２空間部の各後半部とに夫々蒸気抜き孔と水抜き孔とを形成し、回転軸の回転方向で第１空間部および第２空間部の各前半部に夫々空気導入口を形成したことを特徴とする。【選択図】図１
2011179486.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インペラを取り付けた回転軸を軸受によって円筒状のポンプハウジング内に支持し、
前記インペラが配置されるポンプ室と前記軸受との間に冷却水をシールするシール部材を配置し、
前記シール部材と前記回転軸との間で発生する水蒸気が流入する空間部を前記軸受と前記シール部材との間に形成し、
前記空間部の外周壁を形成する前記ポンプハウジングに水蒸気を外部に排出する蒸気抜き孔と凝縮水を外部に排出する水抜き孔とを形成したエンジンのウォータポンプ装置において、
前記空間部を前記回転軸の中心を通る仮想平面で第１空間部と第２空間部とに分割した場合、前記回転軸の回転方向で前記第１空間部および前記第２空間部の各後半部とに夫々前記蒸気抜き孔と前記水抜き孔とを形成し、
前記回転軸の回転方向で前記第１空間部および前記第２空間部の各前半部に夫々空気導入口を形成したことを特徴とするエンジンのウォータポンプ装置。
【請求項２】
前記仮想平面に直交する方向で、前記各空気導入口を前記回転軸の外周面よりも外側に配置したことを特徴とする請求項１に記載のエンジンのウォータポンプ装置。
【請求項３】
前記回転軸の少なくとも前記空間部に位置する部分の断面を多角形の角柱部に形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエンジンのウォータポンプ装置。
【請求項４】
前記回転軸の少なくとも前記空間部に位置する部分の断面に羽根部を形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエンジンのウォータポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はエンジンのウォータポンプ装置に係り、特に、ウォータポンプ装置のシール部材と軸受との間に流出する水蒸気を効率よくポンプハウジングの外部に排出し、水抜き孔から出る凝縮水の量を減少させることができるエンジンのウォータポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のエンジンのウォーターポンプ装置には、回転部分より外部への冷却水の漏れを防ぐために、メカニカルシールからなるシール部材が使用されている。シール部材は、回転軸に接するシール部分の数μｍの隙間により水漏れを防ぐものであるが、原理上、シール部分の水分は作動中に回転軸の回転により熱せられ、水蒸気が発生する。この水蒸気は、軸受とシール部材との間の空間部に流入する。
空間部の水蒸気をポンプハウジングの外部へ排出するウォータポンプ装置の構造としては、図５に示すものがある。図５において、１０１はウォータポンプ装置、１０２はポンプハウジング、１０３はインペラを取り付けた回転軸、１０４は軸受とシール部材との間の空間部である。ウォータポンプ装置１０１は、空間部１０４の外周壁を形成するポンプハウジング１０２の上部に水蒸気を外部に排出する蒸気抜き孔１０５を設け、空間部１０４の外周壁を形成するポンプハウジング１０２の下部に凝縮水を外部に排出する水抜き孔１０６を設けている。蒸気抜き孔１０５および水抜き孔１０６は、ポンプハウジング１０２の周方向の対向する位置に夫々１箇所設けられ、主に自然対流によって水蒸気を排出していた。
しかし、このような従来のウォータポンプ装置１０１では、蒸気抜き孔１０５および水抜き孔１０６で空間部１０４からポンプハウジング１０２の外部に排出しようとする水蒸気と、ポンプハウジング１０２の外部から空間部１０４内ヘ流入しようとする空気とが衝突し合ってしまい、水蒸気がポンプハウジング１０２の外部に排出されにくくなり、水蒸気が空間部１０４内に貯まってしまう問題があった。
これにより、従来のウォータポンプ装置では、水蒸気がポンプハウジング１０２の外部に排出される前に凝縮してしまい、水抜き孔１０４から排出される凝縮水の量が増加することで、冷却水漏れ故障と誤認される虞があった。
【０００３】
上記問題を解決すべく、従来のウォータポンプ装置には、ウォータポンプのポンプハウジングの空間部に凝縮した凝縮水を一定時間の間だけ外部に排出しないように貯水する貯水機能を有する貯水部を設け、冷却水漏れ故障であるとの誤認識を防止するものがあった。（特許文献１）
また、従来のウォータポンプ装置には、インペラを取り付けた回転軸にポンプ室側を閉塞した排出軸穴を形成し、シール部材との接する部分の回転軸に形成した吸入口を排出軸穴に連通し、ポンプハウジング外部に突出された回転軸に羽根車を固着し、この羽根車のボス部に放射状に形成したドレン孔を前記排出軸穴に連通し、能動的に水蒸気を排出する構造も考案されている。（特許文献２）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３２８９９２号公報
【特許文献２】実公平７−２１８６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、前記特許文献１のウォータポンプ装置は、凝縮水が一定量を超えてしまうと、凝縮水が外部に排出されてしまうため、根本的改善にはならない問題がある。根本的改善のためには、水蒸気が結露する前に、ポンプハウジングの外部に排出することが必要である。
また、前記特許文献２のウォータポンプ装置は、回転軸に排出軸穴及び吸入口を形成し、回転軸に羽根車を取り付けてドレン孔を形成しているため、構造が複雑となってコストの上昇を招く問題がある。
【０００６】
この発明は、ウォータポンプ装置について、シール部材と軸受との間に流出する水蒸気を効率よくポンプハウジングの外部に排出し、水抜き孔から出る凝縮水の量を減少させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、インペラを取り付けた回転軸を軸受によって円筒状のポンプハウジング内に支持し、前記インペラが配置されるポンプ室と前記軸受との間に冷却水をシールするシール部材を配置し、前記シール部材と前記回転軸との間で発生する水蒸気が流入する空間部を前記軸受と前記シール部材との間に形成し、前記空間部の外周壁を形成する前記ポンプハウジングに水蒸気を外部に排出する蒸気抜き孔と凝縮水を外部に排出する水抜き孔とを形成したエンジンのウォータポンプ装置において、前記空間部を前記回転軸の中心を通る仮想平面で第１空間部と第２空間部とに分割した場合、前記回転軸の回転方向で前記第１空間部および前記第２空間部の各後半部とに夫々前記蒸気抜き孔と前記水抜き孔とを形成し、前記回転軸の回転方向で前記第１空間部および前記第２空間部の各前半部に夫々空気導入口を形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明のエンジンのウォータポンプ装置の第１空間部および第２空間部の各前半部に形成される空気導入口に進入した空気は、回転軸の回転運動によって夫々空気導入口の下流側（第１空間部および第２空間部の各後半部）に形成される蒸気抜き孔および水抜き孔に運ばれる。つまり、第１空間部を流動する空気は、蒸気抜き孔からポンプハウジングの外部へと排出され、第２空間部を流動する空気は、水抜き孔からポンプハウジングの外部へと排出される。
これにより、この発明のエンジンのウォータポンプ装置は、夫々の空気導入口から空間部に進入した空気がポンプハウジングの外部ヘと排出される際に、蒸気抜き孔および水抜き孔で空気（気流）が互いに衝突し合うことがなくなり、空間部からポンプハウジングの外部へと空気および水蒸気をスムーズに排出できる。
したがって、この発明のエンジンのウォータポンプ装置は、空間部内の換気性能が向上できるため、空間部に流入した水蒸気が凝縮水になる前に、水蒸気を空間部内に流入する空気と共に蒸気抜き孔および水抜き孔からポンプハウジングの外部へと排出でき、空間部内での水蒸気の凝縮を抑えることができる。
よって、この発明のエンジンのウォータポンプ装置は、水抜き孔から流出する凝縮水の量を減少させ、冷却水漏れと誤認されるのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１のウォータポンプ装置のＡ−Ａ線による断面図である。（実施例）
【図２】ウォータポンプ装置の断面図である。（実施例）
【図３】図１のウォータポンプ装置のＡ−Ａ線による断面図である。（変形例１）
【図４】図１のウォータポンプ装置のＡ−Ａ線による断面図である。（実施例２）
【図５】ウォータポンプ装置のポンプハウジングの断面図である。（従来例）
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。
【実施例】
【００１１】
図１〜図２は、この発明の実施例を示すものである。図２において、１はエンジンのウォータポンプ装置である。ウォータポンプ装置１は、円筒状のポンプハウジング２を備えている。ポンプハウジング２は、ポンプ室部３と、このポンプ室部３よりも径小な軸受部４とからなる。ポンプ室部３には、内部にポンプ室５を形成し、ポンプ室５に冷却水を吸い込む吸込口６と、ポンプ室５から冷却水を吐き出す吐出口とを設けている。軸受部４には、内部に前記ポンプ室５に連通する軸受孔７を設けている。
ポンプハウジング２の軸受部４の軸受孔７内には、回転軸８を軸受９により支持している。軸受９は、軸受部４に嵌合された外輪１０と、回転軸８に外嵌された内輪１１と、外輪１０及び内輪１１間に転動可能に保持された玉状の転動体１２とからなり、回転軸８を回転可能に支持している。ポンプハウジング２に軸支された回転軸８には、軸受部４から突出された外端に取付プレート１３を固定している。回転軸８は、取付プレート１３に取り付けられたポンププーリにエンジンの補機ベルトを巻掛け、補機ベルトにより回転される。また、ポンプハウジング２に軸支された回転軸８には、ポンプ室５に突出された内端にインペラ１４を取り付けている。回転軸７は、インペラ１４を回転させて、ポンプ室５に吸込口６から冷却水を吸い込み、冷却水を吐出口から吐き出す。
ポンプハウジング２は、インペラ１４が配置されるポンプ室５と軸受９が配置された軸受孔７との間に、冷却水をシールするシール部材１５を配置している。シール部材１５は、メカニカルシールからなる。ポンプハウジング２には、軸受９とシール部材１５との間に、シール部材１５と回転軸７との間の接する部分（シール部分）で発生する水蒸気が流入する空間部１６を形成している。この空間部１６の外周壁を形成するポンプハウジング２の軸受部４には、空間部１６の水蒸気を外部に排出する蒸気抜き孔１７と、凝縮水を外部に排出する水抜き孔１８とを形成している。蒸気抜き孔１７は、ポンプハウジング２の上部に形成している。水抜き孔１８は、ポンプハウジング２の下部に形成している。
【００１２】
このウォータポンプ装置１は、図１に示すように、ポンプハウジング２の空間部１６を回転軸８の中心Ｃを通る仮想平面Ｐで第１空間部１９と第２空間部２０とに分割した場合、回転軸８の回転方向（矢印Ｂ）で第１空間部１９の後半部１９Ｒに前記蒸気抜き孔１７を形成するとともに、回転軸８の回転方向（矢印Ｂ）で第２空間部２０の後半部２０Ｒに前記水抜き孔１８を形成している。また、ウォータポンプ装置１は、回転軸８の回転方向（矢印Ｂ）で第１空間部１９の前半部１９Ｆに蒸気抜き孔１７と対になる空気導入口２１を形成するとともに、回転軸８の回転方向（矢印Ｂ）で第２空間部２０の前半部２０Ｆに水抜き孔１８と対になる空気導入口２２を形成している。
第１空間部１９の前半部１９Ｆおよび後半部１９Ｒと、第２空間部２０の前半部２０Ｆおよび後半部２０Ｒとは、仮想平面Ｐに直交する方向に描出した直交線Ｌａにより分割される。各空気導入口２１・２２は、仮想平面Ｐに直交する方向で、回転軸８の外周面２３よりも外側に配置している。
このウォータポンプ装置１は、蒸気抜き孔１７および水抜き孔１８が形成されたポンプハウジング２の上下方向に対して、回転軸８の中心Ｃを通る仮想平面Ｐを傾斜させて描出することで、蒸気抜き孔１７およびこの蒸気抜き孔１７と対になる空気導入口２１を結ぶ中心線Ｌ１が回転軸８の外周面２３と交差しないように、蒸気抜き孔１７および空気導入口２１を中心線Ｌ１上に並べて形成し、また、水抜き孔１８およびこの水抜き孔１８と対になる空気導入口２２を結ぶ中心線Ｌ２が回転軸８の外周面２３と交差しないように、水抜き孔１８および空気導入口２２を中心線Ｌ２上に並べて形成している。
【００１３】
このエンジンのウォータポンプ装置１の第１空間部１９および第２空間部２０の各前半部１９Ｆ・２０Ｆに形成される空気導入口２１・２２に進入した空気は、回転軸８の回転運動によって夫々空気導入口２１・２２の下流側、言い換えると、第１空間部１９および第２空間部２０の各後半部１９Ｒ・２０Ｒに形成される蒸気抜き孔１７および水抜き孔１８に運ばれる。つまり、第１空間部１９を流動する空気は、図１に矢印Ｄに示すように、蒸気抜き孔１７からポンプハウジング２の外部へと排出される。第２空間部２０を流動する空気は、図１に矢印Ｅに示すように、水抜き孔１８からポンプハウジング２の外部へと排出される。
これにより、このエンジンのウォータポンプ装置１は、夫々の空気導入口２１・２２から空間部１６に進入した空気がポンプハウジング２の外部ヘと排出される際に、蒸気抜き孔１７および水抜き孔１８で空気（気流）が互いに衝突し合うことがなくなり、空間部１６からポンプハウジング２の外部へと空気および水蒸気をスムーズに排出できる。
したがって、このエンジンのウォータポンプ装置１は、空間部１６内の換気性能が向上できるため、空間部１６に流入した水蒸気が凝縮水になる前に、水蒸気を空間部１６内に流入する空気と共に蒸気抜き孔１７および水抜き孔１８からポンプハウジング２の外部へと排出でき、空間部１６内での水蒸気の凝縮を抑えることができる。
よって、このエンジンのウォータポンプ装置１は、水抜き孔１８から流出する凝縮水の量を減少させ、冷却水漏れと誤認されるのを防止できる。
【００１４】
このエンジンのウォータポンプ装置１は、仮想平面Ｐに直交する方向にて、各空気導入口２１・２２を回転軸８の外周面２３よりも外側に配置したことで、各空気導入口２１・２２から空間部１６内に流入した空気が回転軸８に真っ向から衝突して気流が乱れるのを抑制できる。
また、このエンジンのウォータポンプ装置１は、各空気導入口２１・２２から空間部１６内に流入した空気を回転軸８の外周面２３に沿って流すことができ、回転軸８の回転運動によってスムーズに蒸気抜き孔１７および水抜き孔１８へと流すことができる。
これにより、このエンジンのウォータポンプ装置１は、空間部１６内の空気の流れをスムーズにでき、換気性能をより一層向上することができる。
【００１５】
図３は、エンジンのウォータポンプ装置１の変形例１を示すものである。このウォータポンプ装置１は、回転軸８の少なくとも空間部１６に位置する部分の断面を六角形の角柱部２４に形成したものである。
このエンジンのウォータポンプ装置１は、回転軸８の少なくとも空間部１６に位置する部分の断面を六角形の角柱部２４に形成することで、角柱部２４の回転によって、回転軸８の外周面２３を流れる気流（空気）の速度を増加させることができる。
これにより、このエンジンのウォータポンプ装置１は、空間部１６内で発生した水蒸気を蒸気抜き孔１７および水抜き孔１８の方向に送り、ポンプハウジング２の外部へと吐き出すことができ、空間部１６内の換気性能を向上させることができる。なお、角柱部２４の断面形状としては、六角形以外にも、回転軸８の剛性を損なわない範囲であって、回転軸８の外周面２３を流れる気流（空気）の速度を増加させることができる形状であれば、三角形、四角形、五角形、七角形などの多角形とすることができる。
【００１６】
図４は、エンジンのウォータポンプ装置１の変形例２を示すものである。このウォータポンプ装置１は、回転軸８の少なくとも空間部１６に位置する部分の断面に羽根部２５を形成したものである。
このエンジンのウォータポンプ装置１は、回転軸８の少なくとも空間部１６に位置する部分の断面に羽根部２５を形成したことで、羽根部２５の回転によって、回転軸８の外周面２３を流れる気流（空気）の速度を増加させることができる。
これにより、このエンジンのウォータポンプ装置１は、空間部１６で水蒸気が凝縮され凝縮水になる前にポンプハウジング２の外部へと吐き出すことができ、空間部１６内の換気性能を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
この発明は、ウォータポンプ装置のシール部材と軸受との間に流出する水蒸気を効率よくポンプハウジングの外部に排出し、水抜き孔から出る凝縮水の量を減少させることができるものであり、シール部材で水をシールする回転機構に応用することができる。
【符号の説明】
【００１８】
１  ウォータポンプ装置
２  ポンプハウジング
３  ポンプ室部
４  軸受部
５  ポンプ室
７  軸受孔
８  回転軸
９  軸受
１４  インペラ
１５  シール部材
１６  空間部
１７  蒸気抜き孔
１８  水抜き孔
１９  第１空間部
１９Ｆ  前半部
１９Ｒ  後半部
２０  第２空間部
２０Ｆ  前半部
２０Ｒ  後半部
２１  空気導入口
２２  空気導入口
２３  外周面
Ｐ  仮想平面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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