(57)【要約】【課題】小型の自動車搭載用ポンプを提供する。【解決手段】消防自動車用ポンプ１は、ＰＴＯ装置に接続されて回転する動力入力シャフト１０と、１枚のインペラ３２の回転中心に設けられたポンプシャフト３１と、動力入力シャフト１０の回転をポンプシャフト３１に伝達するチェーン伝達機構２０と、を備える。消防自動車用ポンプ１は、吸水口３０Ａおよび吐出口３０Ｂが形成されたポンプハウジング３０をさらに備えてもよい。ポンプハウジング３０は、インペラ３２が収容されており、吸水口３０Ａから水が吸水されるインペラ室３０Ｄと、インペラ室３０Ｄと連通しており、インペラ室３０Ｄから流入した水を吐出口３０Ｂへ導く整流室３０Ｆと、を有してもよい。整流室３０Ｆは下流へ向かうに従って断面積が大きくなる形状で有してもよい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＴＯ装置に接続されて回転する動力入力シャフトと、
１枚のインペラの回転中心に設けられたポンプシャフトと、
前記動力入力シャフトの回転を前記ポンプシャフトに伝達する伝達機構と、
を備えることを特徴とする自動車搭載用ポンプ。
【請求項２】
吸水口および吐出口が形成されたポンプハウジングをさらに備え、
前記ポンプハウジングは、
前記インペラが収容されており、前記吸水口から水が吸水されるインペラ室と、
前記インペラ室と連通しており、前記インペラ室から流入した水を前記吐出口へ導くとともに、下流へ向かうに従って断面積が大きくなる形状を有する整流室と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の自動車搭載用ポンプ。
【請求項３】
前記整流室は、前記インペラ室と前記ポンプシャフトの軸方向に隣接することを特徴とする請求項２に記載の自動車搭載用ポンプ。
【請求項４】
前記インペラ室は、前記ポンプシャフトに直交する断面が略円形に形成され、その外周側に、周方向へ水をガイドするガイド流路を複数有し、
前記ガイド流路の先端には、前記整流室と連通する接続口が形成されたことを特徴とする請求項２または３に記載の自動車搭載用ポンプ。
【請求項５】
前記整流室は、ボリュート状に形成されたことを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の自動車搭載用ポンプ。
【請求項６】
前記ポンプシャフトは先端に向かって細くなるテーパー部を有し、
前記テーパー部が前記インペラの回転中心に形成された貫通孔に圧入され、前記インペラが前記ポンプシャフトに固定されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の自動車搭載用ポンプ。
【請求項７】
前記伝達機構は、
前記動力入力シャフトに設けられた第１のスプロケットと、
前記ポンプシャフトに設けられた第２のスプロケットと、
前記第１のスプロケットと前記第２のスプロケットとの間に掛け回されたサイレントチェーンと、
を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の自動車搭載用ポンプ。
【請求項８】
前記第１および第２のスプロケットがキーで固定され、交換可能であることを特徴とする請求項７項に記載の自動車搭載用ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車搭載用ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車搭載用ポンプは自動車に搭載されるポンプである。自動車搭載用ポンプでは、自動車内の限られたスペースの中に設けられ、かつ、所定のポンプ性能を満たす必要があるため、例えば特許文献１に記載のように、２枚のインペラを備える２段式タービンポンプが多く採用されている。
【０００３】
特許文献１に記載の２枚のインペラは、共通のポンプシャフト（特許文献１では「シャフト」）に取り付けられており、シャフトは、ポンプ本体に対して回転可能に取り付けられている。自動車搭載用ポンプが備えるポンプシャフトの一端は、通常、自動車のエンジンの駆動力を伝達する機構を備えるＰＴＯ（Power take-off）装置のドライブシャフトに接続されている。これにより、自動車搭載用ポンプは、エンジンの駆動力を利用して、貯水槽などから水を汲み上げて、所定の圧力で吐出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−０８０４１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
通常、ＰＴＯ装置のドライブシャフトは、３つのシャフト部材が、２つのユニバーサルジョイントを介して接続されている。この場合、ドライブシャフトに含まれる両端のシャフトは、中央のシャフトを含む平面において、同じ方向または逆の方向に同じ角度で使用されることが望ましいとされる。
【０００６】
しかしながら、従来の自動車搭載用ポンプでは、ポンプシャフトに順に、ＰＴＯ装置のドライブシャフトとの接続部、２枚のインペラなどが取り付けられるため、ポンプシャフト方向の長さが長くなる。
【０００７】
自動車搭載用ポンプは、消防隊員などが乗車するキャビンの後方にて、自動車のフレーム上に取り付けられるところ、キャビンの後方には、後輪が設けられる他に、種々の機器など（例えば、消防自動車の場合、救助機器）が搭載される。そのため、自動車において、自動車搭載用ポンプを設置するためのスペースには、制約が多い。
【０００８】
これに加えて、自動車のエンジンの位置は、その車種によって決まっていることが多い。ＰＴＯ装置のドライブ部材を構成する３つのシャフトの各々の長さも、その機種によって概ね決まっていることがある。
【０００９】
このような多くの制約の中で、ポンプシャフト方向に長い自動車搭載用ポンプを自動車に設置しようとすると、ＰＴＯ装置のドライブシャフトを上述のような望ましい角度で使用することが難しいことが多い。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、小型の自動車搭載用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】
【００１１】
本発明に係る自動車搭載用ポンプは、
ＰＴＯ装置に接続されて回転する動力入力シャフトと、
１枚のインペラの回転中心に設けられたポンプシャフトと、
前記動力入力シャフトの回転を前記ポンプシャフトに伝達する伝達機構と、
を備えることを特徴とする。
【００１２】
吸水口および吐出口が形成されたポンプハウジングをさらに備え、
前記ポンプハウジングは、
前記インペラが収容されており、前記吸水口から水が吸水されるインペラ室と、
前記インペラ室と連通しており、前記インペラ室から流入した水を前記吐出口へ導くとともに、下流へ向かうに従って断面積が大きくなる形状を有する整流室と、
を有してもよい。
【００１３】
前記整流室は、前記インペラ室と前記ポンプシャフトの軸方向に隣接してもよい。
【００１４】
前記インペラ室は、前記ポンプシャフトに直交する断面が略円形に形成され、その外周側に、周方向へ水をガイドするガイド流路を複数有し、
前記ガイド流路の先端には、前記整流室と連通する接続口が形成されてもよい。
【００１５】
前記整流室は、ボリュート状に形成されてもよい。
【００１６】
前記ポンプシャフトは先端に向かって細くなるテーパー部を有し、
前記テーパー部が前記インペラの回転中心に形成された貫通孔に圧入され、前記インペラが前記ポンプシャフトに固定されてもよい。
【００１７】
前記伝達機構は、
前記動力入力シャフトに設けられた第１のスプロケットと、
前記ポンプシャフトに設けられた第２のスプロケットと、
前記第１のスプロケットと前記第２のスプロケットとの間に掛け回されたサイレントチェーンと、
を有してもよい。
【００１８】
前記第１および第２のスプロケットがキーで固定され、交換可能であってもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、小型の自動車搭載用ポンプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（Ａ）が本発明の一実施形態に係る消防自動車用ポンプの上面図、（Ｂ）が左側面図、（Ｃ）が正面図、（Ｄ）が右側面図である。
【図２】一実施形態に係る消防自動車用ポンプの断面図である。
【図３】（Ａ）が一実施形態に係るインペラの断面図、（Ｂ）がその右側面図である。
【図４】（Ａ）が一実施形態に係るポンプシャフトの正面図、（Ｂ）がＢ−Ｂ断面図である。
【図５】図１（Ｃ）に示すＡ−Ａ断面におけるポンプハウジングの断面図である。
【図６】図１（Ｃ）のＣ矢視図である。
【図７】（Ａ）が本発明の一実施形態に係る消防自動車用ポンプを搭載した消防自動車の断面図、（Ｂ）が従来の消防自動車用ポンプを搭載した消防自動車の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。本実施形態では、自動車搭載用ポンプとして消防自動車用ポンプを例に説明する。図中、同一または同等の部分には同一の符号を付す。なお図１（Ａ）、（Ｃ）、図２〜図４および図７において、左側が消防自動車２００のエンジン側（ＰＴＯ装置側）である。
【００２２】
本発明の一実施形態に係る消防自動車用ポンプ１は、１枚のインペラを備える１段式のボリュートポンプであって、例えばアルミニウム製である。本実施形態に係る消防自動車用ポンプ１は、図１に示すように、右側にポンプハウジング３０があり、左側に、動力伝達機構を収容するチェーンケース２５および真空ポンプ５０が配置されている。チェーンケース２５の左側面には、図１（Ｂ）に示すように、上方に、インペラ３２を回転させるポンプシャフト３１が設けられ、その下方に、ＰＴＯ装置のドライブシャフト４００を接続する動力入力シャフト１０が設けられている。本実施形態に係る消防自動車用ポンプ１は２軸式のポンプであり、ＰＴＯ装置を介して消防自動車２００のエンジンの動力を受けて動作するポンプである。
なお、真空ポンプ５０は、消防自動車用ポンプ１を起動させたときに、ポンプハウジング３０内の空気を排気してポンプハウジング３０内を呼び水で満たすためのポンプである。この消防自動車用ポンプ１はいわゆる呼び水をするポンプである。
【００２３】
消防自動車用ポンプ１は、図２に示すように、動力入力シャフト１０およびポンプシャフト３１と、チェーン伝達機構２０と、ポンプハウジング３０と、インペラ３２と、ベルト伝達機構４０と、真空ポンプ５０と、で構成されている。
【００２４】
動力入力シャフト１０は、上記のようにＰＴＯ装置に接続され、消防自動車２００のエンジンの動力が入力されるシャフトである。動力入力シャフト１０の左端部にはＰＴＯ装置のドライブシャフト４００を接続するＰＴＯカップリング１１が設けられている。一方、動力入力シャフト１０の右端部はチェーンケース２５の開口部に差し込まれている。チェーンケース２５の開口部にはベアリング２６、２７が設けられ、動力入力シャフト１０は、このベアリング２６、２７に回転可能に保持されている。チェーンケース２５内では、動力入力シャフト１０の中間部にチェーン伝達機構２０のスプロケット２１が設けられている。
【００２５】
ポンプシャフト３１は、インペラ３２の回転中心に設けられ、インペラ３２とともに回転するシャフトである。ポンプシャフト３１の右端部側は、ポンプハウジング３０に設けられた開口部３０Ｈに挿入され、ポンプハウジング３０内でインペラ３２を支持している。一方、ポンプシャフト３１の左端部には、ポンプシャフト３１の回転をベルト伝達機構４０へ伝達または遮断する電磁クラッチ３６が設けられている。ポンプシャフト３１の中間部は、チェーンケース２５を貫通するとともに、チェーンケース２５に設けられたベアリング２８、２９に回転可能に保持されている。チェーンケース２５内では、ポンプシャフト３１の中間部に、チェーン伝達機構２０のスプロケット２２が設けられている。
【００２６】
チェーン伝達機構２０は、上記のスプロケット２１および２２と、スプロケット２１と２２の間に掛け回されたサイレントチェーン２３と、で構成されている。チェーン伝達機構２０は、動力入力シャフト１０の回転を、スプロケット２１と２２との歯数の比に応じた回転数の回転に変換してポンプシャフト３１に伝達する。チェーン伝達機構２０のスプロケット２１、２２は、消防自動車２００のエンジンの回転数を所望のポンプシャフト３１の回転数へ変換する歯数に設計される。スプロケット２１、２２は、動力入力シャフト１０、ポンプシャフト３１にキーで固定される。
【００２７】
一方、ポンプハウジング３０は、吸水口３０Ａと、吐出口３０Ｂと、これらに連通するインペラ室３０Ｄと、を有している。インペラ室３０Ｄの左壁部には開口部３０Ｈが形成され、この開口部３０Ｈにメカニカルシール３４を介してポンプシャフト３１が挿入されている。インペラ室３０Ｄはポンプシャフト３１に直交する断面が略円形に形成され、その内側にはインペラ３２が収容される。なお、メカニカルシール３４は軸封装置と称されるもので給油が不要なシールである。メカニカルシール３４はインペラ室３０Ｄの開口部３０Ｈとポンプシャフト３１の側面とに設けられている。
【００２８】
インペラ３２は、図３（Ｂ）に示すように複数の羽根３２Ａが放射状に配置されている。この複数の羽根３２Ａは全体として渦巻状である。インペラ３２は、ポンプシャフト３１が回転することにより、インペラ３２内の水の流速を増加させる。インペラ３２は吸水口３０Ａから水を吸水させ、その水を吐出口３０Ｂへ吐出させる。
【００２９】
インペラ３２には、図３（Ａ）に示すように、回転中心に、右側に向かうに従い径が小さくなる貫通孔３２Ｂが形成されている。その貫通孔３２Ｂの側壁にはキー溝３２Ｃが形成されている。一方、ポンプシャフト３１には、図４に示すように、右端部側に向かって直径が小さくなるテーパー部３１Ａが形成され、テーパー部３１Ａにはキー溝３１Ｃが形成されている。そして、インペラ３２の貫通孔３２Ｂには、図２に示すように、ポンプシャフト３１のテーパー部３１Ａが挿入されている。また、キー溝３１Ｃ、３２Ｃにはキーが嵌め込まれている（図示せず）。インペラ３２では、ポンプシャフト３１右先端のネジにナット３１Ｆが締め付けられることで、インペラ３２の貫通孔３２Ｂにインデューサ３３を介してテーパー部３１Ａが圧入される。テーパー部３１Ａは貫通孔３２Ｂを押し広げ、テーパー部３１Ａがくさびとして作用する。これにより、ナット３１Ｆの締め付けが比較的小さい場合であっても、インペラ３２がポンプシャフト３１に強固に固定される。インペラ３２およびポンプシャフト３１では、その回転によってキー溝３１Ｃ、３２Ｃが拡大したりキーが縮小したりすることが防止される。そのため、インペラ３２が、がたつくことなく回転する。
【００３０】
図１に戻って、ベルト伝達機構４０は、真空ポンプ５０へポンプシャフト３１の回転を伝達する機構である。ベルト伝達機構４０は、図１（Ｂ）に示すように、ポンプシャフト３１に設けられたベルトプーリー４１と、真空ポンプ５０の真空ポンプシャフト５１に設けられたベルトプーリー４２と、ベルトプーリー４１と４２の間に掛け回されたリブベルト４５と、リブベルト４５に当接するベルトテンショナー４３と、で構成されている。
【００３１】
ベルトプーリー４１は上記の電磁クラッチ３６を介してポンプシャフト３１に配置されている（図２参照）。消防自動車用ポンプ１では起動時に真空ポンプ５０を動作させてポンプハウジング３０内の空気を排出して、ポンプハウジング３０内に呼び水を入れる必要がある。そこで、電磁クラッチ３６は、消防自動車用ポンプ１の起動時に、ポンプシャフト３１の回転を遮断した状態からポンプシャフト３１の回転をベルト伝達機構４０（すなわち、真空ポンプ５０側）に伝達可能な状態へ切り替えられる。ベルトプーリー４１は、電磁クラッチ３６がポンプシャフト３１の回転を伝達可能な状態に切り替えられた場合に、電磁クラッチ３６およびポンプシャフト３１とともに回転する。
【００３２】
リブベルト４５には、バネを有するベルトテンショナー４３が押し付けられている。リブベルト４５は、このベルトテンショナー４３によって張力の限界が規定され、張力が強くなりすぎることがない。リブベルト４５の張力は、例えば、真空ポンプシャフト５１が凍結して固着した場合に、電磁クラッチ３６に対してリブベルト４５が滑るように調整される。これにより、電磁クラッチ３６の破損が防止される。リブベルト４５はベルトプーリー４１の回転を真空ポンプシャフト５１のベルトプーリー４２へ伝達する。これにより、真空ポンプシャフト５１が回転する。
【００３３】
真空ポンプ５０は、真空ポンプシャフト５１の回転により、上記のようにポンプハウジング３０内の空気を排気する。真空ポンプ５０は無給油式ポンプで構成される。真空ポンプ５０はオイルの供給が不要である。
【００３４】
なお、図２に示すポンプシャフト３１右先端に設けられた羽根は、与圧羽根と称されるインデューサ３３である。消防自動車用ポンプ１では、インペラ３２を高速回転させて使用する場合に、その入口での流速が速くなりすぎると、キャビテーションが発生し、揚水量が限界値に達してしまうことがある。インデューサ３３は、この限界値を向上させるために設けられる軸流形の羽根である。
また、インデューサ３３、ポンプハウジング３０、およびインペラ３２はアルミ鋳造品である。
【００３５】
上記のように、本実施形態に係る消防自動車用ポンプ１はインペラ３２を１枚だけ備えている。これにより、ポンプハウジング３０を小型化、軽量化している。しかし、インペラ３２が１枚である場合、ポンプ効率が十分でないおそれがある。そこで、ポンプハウジング３０を小型にしつつ、十分なポンプ効率を有するようにするため、消防自動車用ポンプ１のポンプハウジング３０には、図５に示すように、整流室３０Ｆが形成されている。また、ポンプハウジング３０には、図６に示す、整流室３０Ｆとインペラ室３０Ｄを連通させるガイド流路３０Ｅと、図５に示す、整流室３０Ｆの吐出口３０Ｂ側の終端に設けられた拡大路３０Ｇと、が形成されている。
なお、ポンプ効率とは、水動力をポンプの軸動力で除した値（水動力（ｋＷ）／エンジンからもらう機械仕事（ｋＷ））をいうものである。
【００３６】
ガイド流路３０Ｅはインペラ３２で増速された水を整流室３０Ｆへ導水する水路であり、案内羽根と称される水路である。ガイド流路３０Ｅは、図６に示すように、複数形成され、インペラ室Ｄの外周に均等に配置されている。各ガイド流路３０Ｅは略Ｌ字型に形成されている。各ガイド流路３０Ｅは、インペラ室Ｄの略円形の外周からその円周方向へ（図６では円周の左回り方向へ）伸び、徐々にその断面積が拡大している。これにより、各ガイド流路３０Ｅは水の流速を圧力に変換し、水圧を上昇させる。そして、各ガイド流路３０Ｅは、その途中で屈曲し、その屈曲部近傍から先端までの領域に、整流室３０Ｆと連通するポート３０Ｊが形成されている。
【００３７】
整流室３０Ｆは、ガイド流路３０Ｅから排水された水を下流に設けられた吐出口３０Ｂへ導く水路である。整流室３０Ｆはインペラ室３０Ｄの左側に隣接するように設けられ、ポート３０Ｊによってインペラ室３０Ｄと接続している。整流室３０Ｆには上流側のガイド流路３０Ｅから次々と加圧された水が流れ込む。整流室３０Ｆはボリュート状かつ管状に形成されている。
【００３８】
具体的には、整流室３０Ｆでは、外周側の壁部３０２が断面略円形状に形成され、その内周側の壁部３０１が断面ボリュート状に形成されている。ここでボリュートとは渦巻状、巻貝状のことであり、中心から旋回するにつれて徐々に線の間隔が広くなる円弧のことである。
【００３９】
整流室３０Ｆでは、下流側に向かうに従い、外周側の壁部３０２と内周側の壁部３０１との間隔が徐々に広がり、断面積が拡大する。これにより、整流室３０Ｆでは、水の速度変化が小さくなり排水の効率の低下を防止する。
【００４０】
このような形状を有する整流室３０Ｆに、インペラ３２により増速された水が複数のガイド流路３０Ｅの各々から上流から下流へ向けて順に流れ込む。ガイド流路３０Ｅの各々から水が流れ込むことで、整流室３０Ｆの水流が乱れることを抑えることができる。その結果、整流室３０Ｆおよびガイド流路３０Ｅが消防自動車用ポンプ１のエネルギー損失を低減させて、ポンプ効率の向上が可能になる。
【００４１】
拡大路３０Ｇは整流室３０Ｆで整流された水の流れを拡大する水路である。拡大路３０Ｇは下流へ向かうに従い断面積が拡大する。拡大路３０Ｇは流速を水圧に変換し水圧を上昇させる。拡大路３０Ｇはポンプ効率をさらに向上させる。拡大路３０Ｇは吐出口３０Ｂへ水を排出する。
【００４２】
次に、消防自動車用ポンプ１の動作について説明する。通常、消防自動車２００では、動力入力シャフト１０のＰＴＯカップリング１１にＰＴＯ装置のドライブシャフト４００が接続されている（図７（Ａ）参照）。消火作業を開始する場合、まず、消防自動車２００のエンジンを回転した状態で、ＰＴＯ装置を、エンジンの動力を取り出す状態に切り替える。動力入力シャフト１０が回転し、チェーン伝達機構２０によってポンプシャフト３１が回転する。消防自動車２００のエンジンの回転数に対するＰＴＯ装置のギヤ比が十分でない場合、予め所望の回転数に変換するスプロケット２１、２２を設計し、そのスプロケット２１、２２に交換しておく。
【００４３】
次に、電磁クラッチ３６をポンプシャフト３１の回転を伝達する状態へ切り替え、真空ポンプシャフト５１を回転させる。真空ポンプ５０が動作し、ポンプハウジング３０内の空気が排出される。吸水口３０Ａからポンプハウジング３０内へ水が吸水され、ポンプハウジング３０内に呼び水が入る。呼び水が入った段階で、電磁クラッチ３６をポンプシャフト３１の回転を遮断する状態へ切り替える。この切り替えにより真空ポンプ５０が停止する。
【００４４】
インペラ３２が回転し、インペラ室３０Ｄの水の流速が上昇する。インペラ３２の貫通孔３２Ｂにポンプシャフト３１のテーパー部３１Ａが圧入されているため、インペラ３２はがたつくことなく回転する。水の流速と水圧が安定して上昇する。流速が上昇した水はポンプハウジング３０のガイド流路３０Ｅを介して整流室３０Ｆへ流れる。ガイド流路３０Ｅで水圧が上昇し、整流室３０Ｆで水流が整流される。このとき、水のエネルギーの損失は小さい。その後、拡大路３０Ｇで水圧が上昇する。これにより、吐出口３０Ｂから高圧の水が吐出する。
【００４５】
消火作業が終了後、ＰＴＯ装置を、エンジンの動力から切り離す状態に切り替える。これにより、消防自動車用ポンプ１の動作が停止する。
【００４６】
以上のように、本実施形態に係る消防自動車用ポンプ１は、ＰＴＯ装置が接続される動力入力シャフト１０と、インペラ３２が固定されたポンプシャフト３１と、動力入力シャフト１０の回転をポンプシャフト３１に伝達するチェーン伝達機構２０と、を備えている。消防自動車用ポンプ１は動力入力シャフト１０およびポンプシャフト３１の２つの軸で構成されているので、図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ＰＴＯ装置をポンプシャフト３１に接続する、１つの軸で構成される従来の消防自動車用ポンプ１００と比較して、ポンプの全長をより小さくすることができる。その結果、消防自動車２００のポンプ室長さＷを小型化することができる。
【００４７】
図７（Ｂ）に示す従来の消防自動車用ポンプ１００の場合、エンジン側へ（消防自動車２００の前方側へ）ポンプを搭載すると、ＰＴＯ装置のドライブシャフト４００の傾斜角度が大きくなる。これに対して、本実施形態に係る消防自動車用ポンプ１では動力入力シャフト１０がポンプシャフト３１よりも下方に設けられている。そのため、消防自動車用ポンプ１を同じ位置に搭載した場合、従来の消防自動車用ポンプ１００よりもＰＴＯ装置のドライブシャフト４００の傾斜角度がより小さい。従来の消防自動車用ポンプ１００ではドライブシャフト４００の傾斜角度が大きくユニバーサルジョイントの許容角度を超えることがあったが、本実施形態によれば、ドライブシャフト４００の傾斜角度をユニバーサルジョイントの許容角度内におさめることが可能である。また、本実施形態によれば、ドライブシャフト４００の両端で、ＰＴＯ装置側のシャフトと動力入力シャフト１０とを同じ方向または逆方向へ同じ角度で接続することができる。その結果、ドライブシャフト４００のユニバーサルジョイントで発生する騒音や振動をより小さくすることができる。
【００４８】
消防自動車用ポンプ１は、インペラ３２を１枚だけ備える１段式のポンプである。本実施形態によれば、従来のインペラを２枚備える２段式のポンプと比較してポンプハウジング３０をより小型化、軽量化することができる。その結果、小型化、軽量化された消防自動車用ポンプ１を提供することができる。
【００４９】
ポンプシャフト３１にはメカニカルシール３４が設けられている。消防自動車用ポンプ１は上記のように１段式のポンプであるので、１枚のインペラ３２を取り外すだけで容易にメカニカルシール３４を交換することができる。本実施形態によれば、メンテナンス性が高い消防自動車用ポンプ１を提供することができる。
【００５０】
また、消防自動車用ポンプ１では、ＰＴＯ装置のドライブシャフト４００をポンプシャフト３１ではなく動力入力シャフト１０に接続する。そのため、ＰＴＯ装置のドライブシャフト４００が保守、点検の障害とならない。
【００５１】
従来の消防自動車用ポンプ１００では、ポンプハウジング３０のＰＴＯ装置側（本実施形態の場合でいうチェーンケース２５側）からメカニカルシール３４を交換していた。その交換で真空ポンプ５０等の各部材を取り外す必要があった。そのため、ポンプそれ自体を消防自動車から降ろして作業を行っていた。
【００５２】
これに対して、本実施形態に係る消防自動車用ポンプ１では、チェーンケース２５側からメカニカルシール３４を交換する場合であっても、ＰＴＯ装置のドライブシャフト４００が交換作業の障害とならない。本実施形態によれば、消防自動車用ポンプ１の保守、点検が容易であり、メンテナンス性を高めることができる。
【００５３】
消防自動車用ポンプ１のポンプシャフト３１は先端に向かって細くなるテーパー部３１Ａを有し、テーパー部３１Ａがインペラ３２の貫通孔３２Ｂに圧入されている。テーパー部３１Ａは、インペラ３２の貫通孔３２Ｂ内でくさびとして機能する。そのため、ポンプシャフト３１にインペラ３２が強固に固定され、インペラ３２にがたつきが発生しない。その結果、消防自動車用ポンプ１のメンテナンス回数を減らすことができる。
【００５４】
また、インペラ３２が安定して回転するので、インペラ３２が１枚だけであるにもかかわらず、消防自動車用ポンプ１のポンプ効率が高い。例えば、消防自動車２００のエンジンが４サイクル４気筒で構成され、エンジンの回転数が小さい場合、回転に強弱が発生することがある。そのような場合であっても、ポンプシャフト３１にインペラ３２が強固に固定されているので、インペラ３２が、がたつくことなく回転する。
【００５５】
消防自動車用ポンプ１は、チェーン伝達機構２０が、スプロケット２１および２２と、サイレントチェーン２３とで構成されている。スプロケット２１は、消防自動車２００のエンジンが動力入力シャフト１０に動力を与えることによって回転するところ、消防自動車２００のエンジンはその車種等によって回転数が様々である。この消防自動車用ポンプ１では、設計段階で、消防自動車２００のエンジンの回転数を所望の回転に変換するスプロケット２１、２２を選定することができる。このようなスプロケット２１、２２に交換することにより、消防自動車用ポンプ１は、消防自動車２００のエンジンの回転数によらず、十分な吸水効率を有するようになる。
【００５６】
従来の消防自動車用ポンプ１００では、ポンプの能力が最大となるエンジンの回転数が３０００回転程度であることが多かった。しかし、近時のエンジンの回転数は減少する傾向にある。消防自動車２００では２７００〜２８００回転程度のエンジンを採用する例が増加している。そのため、消防自動車２００でポンプの能力を十分に発揮させることができないという問題があった。
【００５７】
これに対して、本実施形態に係る消防自動車用ポンプ１では、スプロケット２１、２２の歯数の比を高くすることで、低い回転数のエンジンでもポンプの能力を十分に発揮させることができる。
【００５８】
また、本実施形態に係る消防自動車用ポンプ１は低い回転数のエンジンを利用できるので、消防自動車用ポンプ１が動作しているときの騒音や振動をより小さくすることができる。
【００５９】
消防自動車用ポンプ１ではチェーン伝達機構２０がサイレントチェーン２３を備えている。そのため、騒音や振動が小さい。さらに、消防自動車用ポンプ１は、従来の消防自動車用ポンプ１００（２段式タービンポンプ）と比較してインペラ３２の数が少ないので、振動が小さい。そのため、消防自動車用ポンプ１は従来の消防自動車用ポンプ１００と比較して騒音や振動がほぼ同等かそれ以下である。
【００６０】
消防自動車用ポンプ１では、ポンプハウジング３０にインペラ室３０Ｄと整流室３０Ｆとが形成されている。整流室３０Ｆは吐出口３０Ｂへ向かうに従い断面積が広くなる形状を有し、整流室３０Ｆ内の水を整流する。そのため、消防自動車用ポンプ１のポンプ効率を高めることができる。本実施形態に係る消防自動車用ポンプ１は小型、軽量であるにもかかわらずポンプ効率が高い。
【００６１】
従来、消防自動車用ポンプ１００にボリュートポンプを採用したものがあった。しかし、インペラ室３０Ｄの外側にボリュート状の整流室３０Ｆが設けられていたため、ポンプハウジング３０が大きくなり、ポンプが大型化していた。
【００６２】
これに対して、本実施形態に係る消防自動車用ポンプ１では、整流室３０Ｆがインペラ室３０Ｄの外周の外側ではなくインペラ室３０Ｄの左側に隣接している。そのため、消防自動車用ポンプ１ではポンプハウジング３０の径が大きくならない。本実施形態によれば、小型化された消防自動車用ポンプ１を提供することができる。また、インペラ室３０Ｄ内に水圧を上昇させるガイド流路３０Ｅが設けられているので、消防自動車用ポンプ１のポンプ効率を高めることができる。
【００６３】
また、消防自動車用ポンプ１では、ポンプハウジング３０の各ガイド流路３０Ｅが略Ｌ字状に形成されている。各ガイド流路３０Ｅはインペラ室３０Ｄの外周の外側へ広がらない。そのため、消防自動車用ポンプ１ではポンプハウジング３０の径を小型化することができる。
【００６４】
ポンプハウジング３０の整流室３０Ｆがボリュート状であるので、排水の効率が低下しにくい。その結果、本実施形態に係る消防自動車用ポンプ１では、高いポンプ効率を維持することができる。
【００６５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記の実施形態では、消防自動車用ポンプ１がインデューサ３３を備えていたが、本発明はこれに限定されない。本発明ではインペラ３２が１枚あればよい。本発明では、キャビテーションが発生する可能性が低い等の場合、消防自動車用ポンプ１にインデューサ３３を設けなくてもよい。
【００６６】
上記の実施形態では、テーパー部３１Ａとインペラ３２の貫通孔３２Ｂにキー溝３１Ｃ、３２Ｃが形成されていた。しかし、本発明はこれに限定されない。本発明では、テーパー部３１Ａがインペラ３２の貫通孔３２Ｂに圧入されていればよく、キー溝３１Ｃ、３２Ｃは形成されていなくてもよい。テーパー部３１Ａがインペラ３２の貫通孔３２Ｂに圧入されるだけでも、インペラ３２をポンプシャフト３１に強固に固定してインペラ３２の回転を安定させることができる。
【００６７】
上記の実施形態では、整流室３０Ｆの内周側の壁部３０１が断面ボリュート形状に形成されていたが、本発明はこれに限定されない。本発明では、整流室３０Ｆが吐出口３０Ｂへ向かうに従い断面積が広くなる形状であるとよい。例えば、整流室３０Ｆが円弧状の管で構成され、その管の直径が吐出口３０Ｂへ向かうに従い太くなる形状であってもよい。
【００６８】
上記の実施形態では、消防自動車用ポンプ１を例に説明した。しかし、本発明は消防自動車用ポンプ１に限られない。本発明は自動車搭載用ポンプ全般に適用可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１            消防自動車用ポンプ
１０            動力入力シャフト
１１            ＰＴＯカップリング
２０            チェーン伝達機構
２１、２２      スプロケット
２３            サイレントチェーン
２５            チェーンケース
２６〜２９      ベアリング
３０            ポンプハウジング
３０Ａ          吸水口
３０Ｂ          吐出口
３０Ｄ          インペラ室
３０Ｅ          ガイド流路
３０Ｆ          整流室
３０Ｇ          拡大路
３０Ｈ          開口部
３０Ｊ          ポート
３１            ポンプシャフト
３１Ａ          テーパー部
３１Ｃ          キー溝
３１Ｆ          ナット
３２            インペラ
３２Ａ          羽根
３２Ｂ          貫通孔
３２Ｃ          キー溝
３３            インデューサ
３４            メカニカルシール
３６            電磁クラッチ
４０            ベルト伝達機構
４１、４２      ベルトプーリー
４３            ベルトテンショナー
４５            リブベルト
５０            真空ポンプ
５１            真空ポンプシャフト
１００            従来の消防自動車用ポンプ
２００            消防自動車
３０１            内周側の壁部
３０２            外周側の壁部
４００            ドライブシャフト
Ｗ            ポンプ室長さ
【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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【図６】
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【図７】
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