(57)【要約】【課題】メカニカルシールに異物が噛み込むことがないウォータポンプを提供する。【解決手段】ウォータポンプ９は、ポンプハウジング２０とカバーハウジング２２と回転軸２５とを有しており、回転軸２５の一端部にインペラ２６を固定している。回転軸２５は、軸受け２５で軸支されていると共にメカニカルシール２７で水封されている。インペラ２６の背面に、メカニカルシール２７の側に向いた筒状の仕切り部３１が形成されており、仕切り部３１により、異物がメカニカルシール２７に向かうことが阻止される。仕切り部３１にフィン３２や螺旋条３３を設けて羽根構造（ポンプ構造）にすると、異物排除機能は一層向上する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端部をポンプ室に露出させた回転軸と、この回転軸が軸受けにて回転自在に保持されたハウジングとを備えており、前記回転軸の一端部にはインペラを設けており、更に、前記軸受けとインペラとの間にはシール部材を設けている構成であって、
前記軸受けとインペラとの間に、インペラの側から軸受けの側に異物が進入することを阻止する仕切り部を設けている、
内燃機関のポンプ装置。
【請求項２】
前記仕切り部は前記回転軸に一体的に設けられており、前記仕切り部を、回転にて流体を前記シール部材の側からインペラの側に押しやる羽根構造と成している、
請求項１に記載した内燃機関のポンプ装置。
【請求項３】
一端部をポンプ室に露出させた回転軸と、この回転軸が軸受けにて回転自在に保持するハウジングとを備えており、前記回転軸の一端部にはインペラを設けており、更に、前記軸受けとインペラとの間にはシール部材を設けている構成であって、
前記インペラに、インペラの側から軸受けの側に異物が進入することを阻止する仕切り部を設けている、
内燃機関のポンプ装置。
【請求項４】
前記仕切り部を、回転にて流体を前記シール部材の側からポンプ室の側に押しやる羽根構造と成している、
請求項３に記載した内燃機関のポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、内燃機関で使用するポンプ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関では、冷却水の圧送手段としてウォータポンプが使用されている。このウォータポンプは、軸受けによってハウジングに回転自在に保持された回転軸の一端にインペラを設けており、インペラが回転すると、冷却水はポンプ室に軸方向から流入して接線方向に排出される。
【０００３】
ハウジングには軸受けを配置するために回転軸と同心の中心穴が空いており、この中心穴から冷却水が軸受けに至ることを阻止するため、中心穴のうち軸受けよりもインペラに寄った側にメカニカルシールを配置しており、その例が例えば特許文献１に開示されている。特許文献１では、メカニカルシールを中心穴の端に寄せて（インペラに近接させて）配置している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭６１−１５９６９８号のマイクロフィルム
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さて、メカニカルシールは高い液封効果を発揮するが、異物を噛み込むとシール効果が低下し、すると、冷却水が軸受けに至って腐食や水漏れ等のトラブルを引き起こすおそれがある。従って、メカニカルシールの信頼性とは別に、異物がメカニカルシールに至ることを極力阻止する必要がある。
【０００６】
特に、回転軸の長さが長くて撓みが発生しやすくなると、メカニカルシールにも異物が進入しやすくなるため、異物の進入防止対策の必要性は高くなると云える。しかし、特許文献１を初めとして従来は、このような異物対策の配慮は成されていない。
【０００７】
本願発明はかかる現状に鑑み成されたものであり、メカニカルシールのようなシール部材への異物を進入を阻止することで、シール材の機能確保を図らんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明の構成は多岐に亙っており、その典型例を各請求項で特定している。このうち請求項１の発明は、一端部をポンプ室に露出させた回転軸と、この回転軸が軸受けにて回転自在に保持されたハウジングとを備えており、前記回転軸の一端部にはインペラを設けており、更に、前記軸受けとインペラとの間にはシール部材を設けている、という基本構成において、前記軸受けとインペラとの間に、インペラの側から軸受けの側に異物が進入することを阻止する仕切り部を設けている。
【０００９】
請求項２の発明は請求項１を好適に具体化したものであり、この発明では、前記仕切り部は前記回転軸に一体的に設けられており、前記仕切り部を、回転にて流体を前記シール部材の側からインペラの側に押しやる羽根構造と成している。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１と同じ基本構成において、前記インペラに、インペラの側から軸受けの側に異物が進入することを阻止する仕切り部を設けている。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項３において、前記仕切り部を、回転にて流体を前記シール部材の側からポンプ室の側に押しやる羽根構造と成している。なお、請求項４における「ポンプ室の側に押しやる」は、「シール部材の側から吸い込む」と同義である。
【発明の効果】
【００１２】
本願では、いずれの発明においても、異物が流体に乗ってポンプ室からシール部材の側に進入しても（或いは、進入しようとしても）、異物がシール部材に到達することを仕切り部によって阻止できる。従って、シール部材の機能を確保して高い液封効果を確保し、軸受けが液体で濡れて腐食や液漏れ等のトラブルになることを防止できる。
【００１３】
請求項１，２のように仕切り部を回転軸とインペラとの間に設けると、構造が簡単になる利点がある。請求項１では、仕切り部は回転軸とハウジングとのうちいずれに設けることもできるが、請求項２のように回転軸を回転軸に設けてこれを羽根構造にすると、異物を積極的にポンプ室の側に押しやることができるため、異物がシール部材に至ることをより確実に阻止できる利点がある。
【００１４】
また、請求項３のように仕切り部をインペラに設けると、ポンプ室に近接した部位で異物の進入を阻止できるため、異物進入に対して高い阻止効果を発揮すると云える（インペラの回転に伴い、流体は仕切り部の箇所でも遠心力を受けつつ旋回運動をしているため、異物も流体の流れに乗ってポンプ室に排出される。）。特に、請求項４のように仕切り部に羽根機能を持たせると、異物を確実に除去できて好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】内燃機関の概略正面図である。
【図２】フロントカバーの斜視図である。
【図３】（Ａ）は図１のIII-III 視断面図、（（Ｂ）（Ｃ）は変形例の部分側面図である。
【図４】第２実施形態を示す図で、図３と同様の断面図である。
【図５】第３実施形態を示す図で、図３と同様の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
(1).内燃機関の概略
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、内燃機関のウォータポンプに適用している。内燃機関の基本的な構成は従来と同様であり、機関本体の主要要素として、シリンダブロック１とその上面に固定されたシリンダヘッド２、並びにこれらの一端面に多数のボルトで固定されたフロントカバー（チェーンカバー、チェーンケース）３を備えている。シリンダヘッド２の上面にはヘッドカバー４が固定されて、シリンダブロック１の下面にはオイルパン５が固定されている。
【００１７】
クランク軸６の一端部はフロントカバー３の外側に突出している一方、正面視で機関本体を挟んだ左側にはモータジェネレータ（ＩＳＧ）７を配置し、右側にはエアコン用コンプレッサ８を配置している。また、フロントカバー３のうち、概ね上下中間部でかつ左寄りの部位にはウォータポンプ９を配置している。
【００１８】
モータジェネレータ７、エアコン用コンプレッサ８、ウォータポンプ９は、それぞれ回転軸に固定されたプーリ１０，１１，１２を備えており、モータジェネレータ７のプーリ１０と第１クランクプーリ１３とに第１ベルト１４が巻き掛けられて、エアコン用コンプレッサ８のプーリ１１と第２クランクプーリ１５とに第２ベルト１６が巻き掛けられて、ウォータポンプ９のプーリ１２と第３クランクプーリ１７とに第３ベルト１８が巻き掛けられている。
【００１９】
３本のベルト１４，１６，１８は、第１ベルト１４がフロントカバー３に最も近くて、第３ベルト１８がフロントカバー３から最も遠い配置関係になっている。従って、ウォータポンプ９のプーリ１２は、各補機を１本のベルトで駆動している場合に比べて、フロントカバー３からの突出寸法が大きくなっている。フロントカバー３はウォータポンプ９のポンプハウジングを兼用している。そこで、図２に示すように、フロントカバー３にはウォータポンプ９のポンプハウジング２０が一体化されており、ポンプハウジング２０にポンプ室（渦巻き室）２１が空いている。
【００２０】
(2).ウォータポンプの構造
次に、ウォータポンプ９の構造を説明する。まず、図３に示す第１実施形態を説明する。ウォータポンプ９は、ポンプ室２１を有するポンプハウジング２０とこれに重ね固定されたカバーハウジング２２とを有している。カバーハウジング２２にはクランク軸６と平行な中心穴２３が空いており、中心穴２３に、軸受け２４を介して回転軸２５が回転自在に保持されている。
【００２１】
回転軸２５の一端部はポンプ室２１に露出しており、この一端部にインペラ２６を固定している。他方、回転軸２５の他端部はカバーハウジング２２の外側に突出しており、この他端部にプーリ１２を固定している。プーリ１２は、カバーハウジング２２の先端部を覆うように椀状の形態になっている。
【００２２】
軸受け２４は中心穴２３のうちプーリ１２に寄った側に設けており、中心穴２３のうちポンプ室２１に寄った部位には、シール部材の一例としてのメカニカルシール２７を配置している。ポンプ室２１には、シリンダブロック１に設けた流入口２８が冷却水が流入する。また、ポンプハウジング２０には吐出口２９を設けており、吐出口２９は、シリンダブロック１に設けたメインギャラリー３０に連通している。
【００２３】
そして、インペラ２６には、中心穴２３に向いた筒状の仕切り部３１を一体に設けている（別部材で製造してから、溶接等で固定してもよい。）。仕切り部３１はインペラ２  ６と一体に回転するので、仕切り部３１の外周の外側には、仕切り部３１に連れ回転する水流が発生している。そして、仕切り部３１で囲われた部位は袋小路になっていて水流は流入せず、水流は逃げ場を求めて吐出口２９に向かう。
【００２４】
従って、冷却水に粒体等の異物が混入していても、異物は水流に乗って吐出口２９に排出され、メカニカルシール２７に向かうことはない。その結果、異物がメカニカルシール２７に噛み込んで水封機能が低下することを防止できる。
【００２５】
本実施形態では、既述のように、３つの補機を別々に駆動したことで、最も負荷が小さいウォータポンプ９のプーリ１２はフロントカバー３から最も遠くなっており、これに伴って、回転軸２５は従来よりも長くなっている。このため回転軸２５は撓みやすくなっていて、メカニカルシール２７にも隙間ができやすい状態になっているが、異物がメカニカルシール２７に至ることを仕切り部３１で阻止できるため、メカニカルシール２７の水封機能が低下することはなくて、冷却水が軸受け２４に至ることを的確に阻止できる。
【００２６】
図３（Ａ）では仕切り部３１は単なる筒状構造になっているが、仕切り部３１、冷却水を積極的に押し戻す羽根機能（或いはポンプ機能）も持たせるたことも可能である。その例として図３（Ｂ）では、仕切り部３１の外周に、軸線に対して傾斜した（ねじれた）多数のフィン（或いはリブ）３２を設けている。
【００２７】
他方、図３（Ｃ）に示す例では、仕切り部３１の外周に螺旋状３３を設けている。他にも、仕切り部３１を周方向に配置された飛び飛びに配置された多数の板で構成して、各板を軸線方向から見て少し捩じった姿勢とすることでも、仕切り部３１に羽根機能を持たせることができる。
【００２８】
図４に示す第２実施形態では、仕切り部３１はリング板状に形成されており、これを回転軸２５に固定している。仕切り部３１を回転軸２５に設けることに代えて、又はこれに加えて、図４に一点鎖線で示すように、中心穴２３にリング板状の仕切り部３１を取り付けることも可能である。これらリング板状の仕切り部３１は、回転軸２５又は中心穴２３に複数枚設けることが可能である。
【００２９】
図５に示す第３実施形態では、回転軸２５に仕切り部３１を設けた場合において、仕切り部３１のうちポンプ室２１に向いた部位にフィン部３４を設けることで、仕切り部３１に、冷却水をポンプ室２１の側に押しやる羽根機能を持たせている。
【００３０】
以上、本願発明の実施形態を説明したが、本願発明は他にも様々に具体化できる。例えば、回転軸の外周面に、仕切り部としてファン状の複数の羽根片を飛び飛びで複数個設け、羽根片の押し出し作用でポンプ室に向かう水流を形成するように構成してもよい。また、本願発明は、ウォータポンプのみでなく、オイルポンプなどにも適用できる。回転軸はモータで駆動してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本願発明は、ウォータポンプ等のポンプ装置に具体化できる。従って、産業上利用できる。
【符号の説明】
【００３２】
９  ウォータポンプ
１２  ウォータポンプのプーリ
２０  ポンプハウジング
２１  ポンプ室（渦巻き室）
２２  カバーハウジング
２３  中心穴
２４  軸受け
２５  回転軸
２６  インペラ
２７  シール部材の一例としてのメカニカルシール
３１  仕切り部
３２，３４  羽根構造の要素としてのフィン（リブ）
３３  羽根構造の要素としての螺旋条
【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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