信頼性・長寿命高性能化伝熱（放熱・冷却）流体ポンプ・ファン

ウォーターポンプとは、エンジンなどを冷やす冷却水を、羽根車を回して強制的に循環させるポンプです。自動車では、ベルトやチェーンで回す機械式と、モーターで回す電動があります。壊れると水漏れ・異音・オーバーヒートにつながるので、症状が出たら早めに点検します。

この記事では、ウォーターポンプのしくみと構造、機械式と電動の違い、故障の症状と原因、交換の時期と費用の目安、リコールの事例、装置に組み込むときの選び方までを、部品メーカーの技術資料とリコール届出をもとにまとめます。ポンプ全体の種類と選び方は、技術ページ「ポンプ」で扱っています。

知りたいことから読む

• ウォーターポンプの役割を知りたい　→ ウォーターポンプの役割
• 中の構造を知りたい　→ 構造
• 機械式と電動の違いを知りたい　→ 機械式と電動の違い
• 水漏れ・異音など、故障の症状を調べたい　→ 故障の症状と原因
• 交換の時期と費用を知りたい　→ 交換の時期と費用の目安
• タイミングベルトと一緒に替えるのか知りたい　→ タイミングベルトとの関係
• 装置に組み込むポンプを選びたい　→ 装置の冷却水ポンプの選び方

ウォーターポンプとは

ウォーターポンプの役割

エンジンの熱で高温になった冷却水はラジエーターで冷やされ、再びエンジンへ戻ります。この循環を強制的に起こしているのがウォーターポンプです（GMB）。冷却水が通るのは、エンジン内部の水路であるウォータージャケット、熱を外へ放散するラジエーター、水温に応じて通路と流量を変えるサーモスタットなどです（Astemo）。

「ウォーターポンプ」は、水を送るポンプ全般を指して使われることもあります。この記事では、エンジンや電池・インバーターの冷却水を回すポンプを中心に扱い、後半で装置用の小型のポンプにも触れます（呼び方の整理は編集部によるものです）。

出典：トラブルシューティング ウォーターポンプ｜GMB、WATER PUMP TECHNICAL SUPPORT BOOK｜Astemo

構造

主な部品は、ハブ（またはプーリー）、ボディ、ベアリング、メカニカルシール、インペラー（羽根車）、ドレン穴、ガスケットです（Astemo）。クランクシャフトの動力がプーリーとベアリングを通ってインペラーを回し、遠心力で冷却水を外周へ押し出します（GMB）。

エンジンがかかっている間は、ベルトなどによって一般にエンジンより高い回転数で回り続けるので、高い耐久性が求められます（GMB）。材質の例は、ボディがアルミダイカストや鋳物など、インペラーがプレス・鋳物・樹脂などです（GMB）。

出典：WATER PUMP TECHNICAL SUPPORT BOOK｜Astemo、トラブルシューティング ウォーターポンプ｜GMB

水が流れるしくみ

冷却水はインペラーの中心から入り、遠心力で外周へ押し出されます。ボリュートは速度を与えられた水を一定方向に導き、ディフューザは水の速度のエネルギーを、冷却経路の抵抗に負けずに循環できる圧力に変えます（Astemo）。

出典：WATER PUMP TECHNICAL SUPPORT BOOK｜Astemo、トラブルシューティング ウォーターポンプ｜GMB

メカニカルシール：水とベアリングを隔てる

冷却水で満たされたポンプ室とベアリングを隔てているのがメカニカルシールです（GMB）。ベアリング軸と一緒に回るメイティングリングと、固定側のシールリングがこすれ合いながら水を止め、スプリングが適度な面圧を与えます。摺動面には微細な液膜ができ、微量の水や蒸気が外側へ出ることがあります。そのためボディの上部に蒸気穴、下部にドレン穴があり、水や蒸気がベアリングに入らないようにしています（Astemo）。

取り付けた直後に出る蒸気は、摺動面がなじめば止まるとされています（GMB）。ドレン穴のにじみがすべて故障とは限りませんが、続くときは次の章の点検が必要です。

出典：WATER PUMP TECHNICAL SUPPORT BOOK｜Astemo、トラブルシューティング ウォーターポンプ｜GMB

ベアリング：シャフトが内輪を兼ねる

ウォーターポンプのベアリングは、シャフトが内輪を兼ね、外輪をボディに圧入し、グリースを封入した一体の部品です。2列の転動体（2列ボール、またはボールとローラー）で荷重を受け、両端のリップシールが異物や水を止めます。中に水分が入るとグリースが劣化し、ベアリングの破損（異音・ロック）につながります（Astemo）。

出典：WATER PUMP TECHNICAL SUPPORT BOOK｜Astemo

機械式と電動の違い

比べるとどう違うか

	機械式	電動
動かし方	ベルトやチェーンでエンジンの動力を使う	モーターで回す。バッテリーの電気を使う
流量	エンジン回転数に左右されるので、任意に制御しにくい	エンジンの作動状態と関係なく決められる
回るとき	エンジンがかかっている間はずっと	冷却が必要なときだけ
主な摩耗・故障	シールとベアリングの摩耗	樹脂ハウジングの割れ、インペラーの破損、ベアリングの摩耗、漏れた冷却水によるモーターや電子部品の腐食
使われる車	ガソリン車の主ポンプはたいていこちら	ハイブリッド車・電気自動車・燃料電池車。一部のガソリン車や補助のポンプにも

GMB の海外向けの解説によると、ガソリン車の主ポンプはたいてい機械式で、BMW のように主ポンプを電動にする例もあります。停止後の熱だまりの低減やヒーター・ターボへの流れの改善のために、補助の電動ポンプを使う車も多いとされています。

出典：クーリングシステム｜GMB、Common Questions Consumers Have About Electric Water Pumps｜GMB (North America)、電動ウォーターポンプの効果、開発の難しさ［内燃機関超基礎講座］｜モーターファン

機械式はなぜ余分に流れるのか

機械式の流量はエンジン回転数で決まります。そこで、冷却に最も厳しい低回転・高負荷（登坂など）を基準に流量を決めます。すると、高回転で負荷が低いときは、要らない量まで流れることになります（モーターファン）。電動ならこの余分をなくせるので、ポンプを小さくできます。

出典：電動ウォーターポンプの効果、開発の難しさ［内燃機関超基礎講座］｜モーターファン

電動の開発例：3代目プリウスのポンプ

プリウスは3代目から電動ウォーターポンプを採用し、ベルトで回す補機がなくなりました。開発を担当したアイシン精機のエンジニアによると、機械式と同等で考えると 500 W クラスが必要で 12 V のバッテリーから電源を取れなくなるため、最終的に最大流量 80 L/分、12 V 電源、入力 160 W のポンプに落ち着きました（モーターファン）。

記事で紹介されている設計のポイントは次のとおりです。

• インペラーとモーターのマグネットを一体にし、インペラーは CFD 解析で最適化した
• 軸受の耐摩耗性と防錆性のため、シャフトとスラストワッシャーに DLC コーティングを施した
• 腐食に弱いマグネットを、樹脂の2色成形でフルモールドした
• 地域で塩素濃度などが違うので、世界中の水を集めて試験した

出典：電動ウォーターポンプの効果、開発の難しさ［内燃機関超基礎講座］｜モーターファン

電動ではシールのない方式もある

ポンプの漏れの止め方には、メカニカルシールのほかに、軸を壁に貫通させないマグネットカップリング式とキャンド式があります。外部に漏れない構造にできますが、マグネットカップリング式はカップリング部が大きくなり、メカニカルシール式より小型にしにくく、コストも高くなります（SMC）。

出典：流体制御・用語集｜SMC

故障の症状と原因

症状と、まず見るところ

よくある症状は水漏れ（エンジンの下に滴る、白い固まりができる、冷却水が減る、冷却水のにおい）、異音、オーバーヒート（水温計が H に振れる）です（レスポンス、グーネット）。部品メーカーの資料では、場所と音色ごとに原因が整理されています（Astemo）。

症状	場所	主な原因
ドレン穴から水漏れ	メカニカルシール	冷却水中の異物の噛み込みと面荒れ、液体ガスケットや漏れ止め剤の混入、冷却水不足で空回りしたあとの割れ・焼け
取付面から水漏れ	O リング・ガスケット	むしれ、液体ガスケットの塗布、固着、亀裂、取付ボルトのトルク不足
ボディから水漏れ	ボディ	冷却水の劣化や冷却水不足、ラジエーターキャップの不良によるキャビテーションの浸食（虫食い状態）
ガーガー・ゴーゴー音	ベアリング	ベルトからの過大な入力、シールから漏れた水の侵入、ハブやプーリーの振れ
高周波音・低周波音	メカニカルシール	LLC の濃度不足による潤滑不足、面圧の過大、冷却水不足での空回り
キュルキュル・カタカタ音	プーリー・ハブ	ベルトの劣化や張力不足、アライメント不良、異物の噛み込み、ボルトの緩み
インペラーの空転・羽根の欠損	インペラー	冷却水の劣化による腐食、ラジエーターキャップの不良によるキャビテーションの浸食

水漏れはラジエーターやホース、ヒーターコアからも起きるので、ウォーターポンプ以外の場所も確かめます（GMB）。

出典：WATER PUMP TECHNICAL SUPPORT BOOK｜Astemo、トラブルシューティング ウォーターポンプ｜GMB、ウォーターポンプを徹底解説（2020年10月22日）｜レスポンス、ウォーターポンプの解説｜グーネットマガジン

冷却水の管理が寿命を左右する

古い冷却水は内部の金属を劣化させ、故障の原因として最も多いと説明されています（グーネット）。粗悪なクーラントは、キャビテーション、メカニカルシールの異常摩耗、インペラーなどの腐食の原因になります（GMB）。冷却水の劣化では、酸性化と消泡能力の低下が挙げられています（Astemo）。キャビテーションのしくみは「基礎知識：キャビテーション」で説明しています。

• クーラントなしでエンジンをかけない。メカニカルシールが損傷する（GMB）
• エンジンが熱いときに冷水や冷たいクーラントを入れない。急な温度変化でシールなどが傷む（GMB）
• LLC は車のメーカーが指定する濃度（30〜50％）で使い、漏れ止め剤などを入れない（Astemo）

出典：ウォーターポンプの解説｜グーネットマガジン、トラブルシューティング ウォーターポンプ｜GMB、WATER PUMP TECHNICAL SUPPORT BOOK｜Astemo

交換の時期と費用の目安

交換の目安は、走行距離で約10万 km、または約10年とする解説があります（レスポンス、グーネット）。10万 km は本来タイミングベルトの交換目安で、それに合わせて一緒に替えるという説明です（グーネット、レスポンス）。部品メーカーが寿命を保証した数値ではないので、症状と点検の結果で判断します。

出典	費用の目安
レスポンス（2020年）	本体 約1万円、工賃込みで1万5000円〜2万円
グーネット	部品 1万円程度が多い。工賃込みで1万数千円〜2万円程度、車種によっては約7万円。タイミングベルトも同時に替えると10万円以上になる場合がある

車種と整備の内容で大きく変わるので、見積もりで確かめてください。

出典：ウォーターポンプを徹底解説（2020年10月22日）｜レスポンス、ウォーターポンプの解説｜グーネットマガジン

交換のときの注意

• 交換の前に、古いポンプのまま水を2〜3回替えて冷却水路を洗い、異物を除く（Astemo）
• 交換後は冷却水（LLC）を新品にする（Astemo）
• 取付面や O リングに液体ガスケットを使わない。はみ出した分がシールに噛み込む（Astemo）
• ハンマーなどで打撃を与えない。水漏れやベアリング損傷の原因になる（GMB）
• エンジンが完全に冷えてから作業する。熱いと冷却水が噴き出してやけどをする（GMB）
• ベルトの張力はメーカーの基準に合わせる。過大な張力は軸受部の破損につながる（Astemo）

交換は専門知識のある人が行うものとされています（GMB）。

出典：WATER PUMP TECHNICAL SUPPORT BOOK｜Astemo、トラブルシューティング ウォーターポンプ｜GMB

タイミングベルトとの関係

タイミングベルトで回すタイプでは、ポンプの交換と同時にタイミングベルトとテンショナも交換するよう部品メーカーが求めています（GMB）。ポンプの交換にはタイミングベルトを外す必要があり（レスポンス）、外す部品が同じなので工賃を抑えられるとも説明されています（グーネット）。

出典：トラブルシューティング ウォーターポンプ｜GMB、ウォーターポンプを徹底解説（2020年10月22日）｜レスポンス、ウォーターポンプの解説｜グーネットマガジン、リコール届出（平成24年6月7日）｜富士重工業

リコールに学ぶ設計の注意点

国内のリコール届出から、ウォーターポンプが原因の例を挙げます。不具合は、ベアリング、ベルトまわりの締結、電動ではコイルやマグネットの腐食に分かれます。

ベアリングの組付け隙間（富士重工業、2012年）

出典：リコール届出（平成24年6月7日）｜富士重工業

プーリーの締結ボルトの緩み（本田技研工業、2011年・2013年）

出典：リコール届出番号2785｜本田技研工業

出典：リコール届出番号3243｜本田技研工業

電動ポンプのコイルとマグネットの腐食（トヨタ自動車 2012年、本田技研工業 2019年）

出典：リコール届出番号3055｜トヨタ自動車

出典：リコール届出番号4488｜本田技研工業

先に挙げたプリウスのポンプがマグネットを樹脂でフルモールドしていたように、電動ポンプでは、冷却水に触れる部分の防食が設計の要所になります（2つの事例を並べた整理は編集部によるものです）。

装置の冷却水ポンプの選び方

流量と揚程：ポンプカーブで確かめる

ポンプの能力は、どの圧力（揚程）のときにどれだけの流量が流せるかで表します。圧力と流量の関係を示す特性曲線（ポンプカーブ）はポンプの形式で違うので、用途に合うかを確かめます（SMC）。揚程 10 m は水で約 0.1 MPa です（SMC）。

全揚程の求め方、性能曲線と運転点、吸込み側の条件（NPSH）は「ポンプ」で詳しく説明しています。

出典：流体制御・用語集｜SMC

選ぶときのチェックポイント

装置の冷却水の循環に使うポンプを選ぶときに確かめる項目を、編集部が整理しました。

項目	確かめること
液	水か不凍液か、濃度、温度、異物の有無。接液部の材質が合うか
流量・揚程	発熱量と許せる水温差から要る流量を出し、配管・コールドプレートの圧力損失を見積もる
シール	メカニカルシール式か、シールのない方式か。漏れを許せるか、交換できるか
電源・制御	AC か DC か。回転数を変えて流量を調整したいか。専用のコントローラーが要るか
空回り	液がない状態で回らないように、エア抜きと液の検知をどうするか
取付・保守	空気がたまりにくい向きか。交換しやすい位置か

水冷の配管や冷却プレートの選び方は「液冷」で説明しています。

ウォーターポンプの空回しは、メカニカルシール式ではシール面の損傷につながります（GMB・Astemo）。

出典：トラブルシューティング ウォーターポンプ｜GMB、WATER PUMP TECHNICAL SUPPORT BOOK｜Astemo

企業紹介（ウォーターポンプの技術）

自動車用の機械式・電動と、装置用の小型ポンプの会社を紹介します。掲載は順位ではありません。各社の説明は公式サイトの情報をもとにしています。各社のサイトの規約で画像の転載が認められていないため、公式の写真は載せず、公開された数値をもとにした図にしています。

会社	機械式（自動車）	電動（自動車）	DC ブラシレス（装置用）	マグネット駆動
アイシン		●
GMB	●	●
三相電機			●
イワキ				●

●は各社の公式サイトで確認できた種類です。空欄は扱っていないという意味ではありません。

株式会社アイシン｜エンジン冷却用とインバーター冷却用の電動ウォーターポンプ

愛知県刈谷市に本社を置く自動車部品の会社です。2006年から電動ウォーターポンプを市場に出していると同社は説明しています。

技術	内容
エンジン冷却用 電動ウォーターポンプ	モーターの動力で必要に応じて冷却水を送る。2017年の新型カムリ向けは、モーターの磁石の形状や配置を工夫し、従来の同型品に比べ 39％ 小型化、36％ 軽量化したと同社は説明
インバーター冷却用 電動ウォーターポンプ	2021年の新型アクア向けは、サイズを変えずに約 1.5 倍の出力とし、3D インペラーとモーターの通電制御の変更でシステム効率 約 39％ と同社は説明

• エンジンの冷却を必要な分だけにしたい
• ハイブリッド車のインバーターを効率よく冷やしたい

出典：会社概要｜アイシン、エンジン関連の製品｜アイシン、新型カムリ搭載製品（2017年）｜アイシン、新型アクアに新技術搭載（2021年）｜アイシン

GMB株式会社｜主要部品を内製する機械式と、20 W〜1.3 kW の電動

奈良県磯城郡川西町に本社を置く会社です。ウォーターポンプとファンクラッチを扱い、補修用と新車用のウォーターポンプを出しています。

技術	内容
メカニカルウォーターポンプ	国産車、外国車、軽自動車から大型車、産業車まで。軸受・インペラー・メカニカルシール・フランジ・ボディの主要部品を内製し、部品レベルで品質を管理していると同社は説明
電動ウォーターポンプ	ハイブリッド車、電気自動車、燃料電池車に搭載。容量は 20 W から 1.3 kW まで

• 旧モデルや少量の車種の補修部品がほしい
• 車の電動化に合わせて電動ポンプを調達したい

出典：会社概要｜GMB、クーリングシステム｜GMB

三相電機株式会社｜冷却水・不凍液の循環に使う DC ブラシレスポンプ

兵庫県姫路市に本社・工場を置く会社です。マグネットポンプ、ラインポンプ、循環ポンプ、DC ブラシレスポンプなどを出しています。

技術	内容
DC ブラシレスポンプ PD-103	用途は冷却水・不凍液・めっき液などの循環、工場設備や各種機器への組み込み。羽根車と回転子を一体にして小型化。専用インバータで回転数を変えられる（運転には専用コントローラーが必要）。主要部は PPS・ポリプロピレン、軸はセラミック

• 装置に組み込む冷却水ポンプの回転数を変えて省エネにしたい
• 不凍液やめっき液の循環に耐える材質がほしい

出典：拠点情報｜三相電機、DCブラシレスポンプ PD-103｜三相電機

株式会社イワキ｜シールのないマグネットポンプ

東京都千代田区に本社を置くポンプの会社です。薬液の移送などに使うマグネットポンプを出しています。自動車のエンジン用のポンプではなく、産業用の液体の移送に使うものです。

技術	内容
マグネットポンプ MD シリーズ	マグネット駆動のシールレス構造で液漏れがなく、軸シールの交換が要らないと同社は説明。全50機種。最大吐出量 5.5〜135 L/分（50 Hz）、最高揚程 1〜14.3 m（50 Hz）、モータ出力 5〜260 W（表の注に AC100V の場合の値とある）

• 液漏れを避けたい循環や移送に使いたい
• 軸シールの交換の手間をなくしたい

出典：会社概要｜イワキ、マグネットポンプ MDシリーズ｜イワキ

よくある質問

ウォーターポンプとは、わかりやすく言うと？

エンジンなどを冷やす冷却水を、羽根車を回して循環させるポンプです。止まると冷却水が回らず、オーバーヒートにつながります。

壊れるとどんな症状が出ますか？

冷却水の漏れ（エンジンの下に滴る、白い固まり、冷却水の減り）、異音、オーバーヒートです（症状と、まず見るところ）。

交換の時期はいつですか？

走行距離で約10万 km、または約10年を目安とする解説があります。10万 km は本来タイミングベルトの目安で、メーカーが保証した寿命ではないので、症状と点検の結果で判断します。

交換の費用はどのくらいですか？

工賃込みで1万5000円〜2万円とする記事があり、車種によっては約7万円、タイミングベルトも替えると10万円以上になる場合もあるとされています（交換の時期と費用の目安）。

タイミングベルトと一緒に替えるべきですか？

タイミングベルトで回すタイプでは、GMB はベルトとテンショナも同時に交換するよう求めています。

ドレン穴が濡れていたら故障ですか？

メカニカルシールは微量の水や蒸気が出ることがある構造で、取り付けた直後の蒸気はなじむと止まるとされています。漏れが続く、冷却水が減るときは点検します。

機械式と電動はどちらが良いですか？

電動は流量を自由に決められ、ポンプを回すベルトが要りませんが、モーターと電子部品があるので修理はしにくいとされます（GMB・モーターファン）。多くは車種で決まっていて、後から使う人が選べる場面は少なくなります。

冷却水を入れないで回してもいいですか？

いけません。クーラントなしでエンジンをかけると、メカニカルシールが損傷して水漏れを起こします（GMB）。

回答は、このページの出典をもとに編集部がまとめたものです。

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