JP2008088974A - 内燃機関の火炎噴出防止用トラップ装置 - Google Patents

内燃機関の火炎噴出防止用トラップ装置 Download PDF

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Abstract

【課題】過熱した内燃機関の誤爆時、外部へ放出される火炎噴出防止用トラップ装置を提供する。
【解決手段】１次火炎導出ダクト部１０は板面に放射状に凹凸が形成された複数のストラップ１１が内外側への火炎移動経路を提供する複数の導出孔１２を形成するように重なった構造で、火炎の噴出通路になるクランクケースの開口部の外周に設置される。前記１次火炎導出ダクト部１０の導出孔１２は、前記ストラップ１１の凹凸が上下側壁を形成して広い表面積を提供するだけでなく、内部に冷たい空気との接触面積を拡張させることにより、クランクケースの開口部を通過する火炎を効果的に冷却させる。そして、速い流速を有する火炎がそれぞれの導出孔１２によって形成される長い経路をそれぞれ通過する途中、瞬間的に酸素が欠乏する現象が発生することになり、酸素欠乏によって火炎を格段に減らすことができる。
【選択図】図２

Description

本発明は内燃機関の火炎噴出防止用トラップ装置に係り、より詳しくは過熱した内燃機関の誤爆時、外部へ放出される火炎を吸収及び減圧させる性能をそのまま維持しながらも爆圧の衝撃による内部構成要素の変形を最小化させることができる内燃機関の火炎噴出防止用トラップ装置に関するものである。
通常、船舶、自動車などでは、燃料を機関内で燃消させて発生した高温、高圧のガスを直接仕事エネルギーに転換させる内燃機関を使用することになる。普遍的な内燃機関の構造は、複数のシリンダー装置を備えているエンジン部から動力を発生させ、この動力を機械的運動エネルギーに転換させるシステムからなっている。
エンジン部には電動装置のクランク部が連結されており、クランク部はクランクケースで取り囲まれ、クランクケースの内部はエンジンの高温、高圧ガスによって比較的高い温度及び圧力を維持することになるが、クランクケースの内部圧力が規定圧力（通常に、０．０３〜０．０５ｋｇ／ｃｍ２）以上に上昇すれば、過度な圧力の分だけ内部ガスを外部へ流出させてクランクケースの内部を常に正常圧力に維持させるようにしている。
クランクケースの内部で誤爆によって火炎が発生する場合には、火炎が外部へ広く流出して、クランクケース周囲の各種機械装置だけでなく人体に致命的な被害を及ぼすことになる。
これを防止するために、内燃機関のエンジン部周囲には、爆発時に火炎が外部へ噴出することを遮断することができる火炎噴出防止用トラップ装置が要求される。
これに応じて、本出願人は“内燃機関の火炎噴出防止用トラップ装置”を提案し、性能向上のための持続的な開発を行っている。
図１は従来の火炎噴出防止用トラップ装置を示す縦断面図である。
図１に示すように、クランクケースの開口部には火炎噴出防止用トラップ装置が装着され、クランクケースの内部で誤爆によって火炎が発生する時、この火炎を遮断するようになっている。
具体的に、従来の火炎噴出防止用トラップ装置は、外部へ放出される火炎を多重に吸収して減圧させるために、クランクケースの開口部に隣接した内側から順に１次火炎熱吸収網部１０、減圧拡散空間部２０、及び２次火炎熱吸収網部３０からなる火炎熱吸収網部と、板面に放射状に凹凸が形成された複数のストラップ６１が重畳した構造を有する火炎導出ダクト部６０とを備えた火炎噴出防止用トラップ装置であって、前記火炎熱吸収網部と火炎導出ダクト部６０との間に高強度変形防止部４０と変形防止空間部５０がさらに備えられた構造を有する。
すなわち、外部へ流出する火炎を１次火炎熱吸収網部１０と減圧拡散空間部２０によって１次に吸収し、減圧された火炎を２次に吸収及び分散させる２次火炎熱吸収網部３０から構成されている。
このような１次火炎熱吸収網部１０及び２次火炎熱吸収網部３０は、複数の金属線材が交差して重なった網構造を持っている。この金属網は幅１５ｍｍ〜２０ｍｍ程度に過ぎないから、爆発時に火炎を奪う空間が少なくて抵抗する効果だけがあるので、熱相殺効率の低下する問題点があった。
また、前記火炎熱吸収網部と火炎導出ダクト部６０との間に高強度変形防止部４０と変形防止空間部５０を備えている。このような中空構造は火炎を吸収及び減圧させる性能はそのまま維持しながらも金属網ないし複数のストラップが爆圧の衝撃によって変形されることを効果的に防止することができる利点はあるが、製造過程が複雑になる問題点があり、火炎の移動距離上に中空を有する離隔した構造であるので、隙間が多いか距離が遠い場合には、圧力は減殺するが、移動中に火炎が蘇る性質があるため、炎が減少しなくて火炎の相殺効率が低下する問題点があった。
大韓民国特許出願第２００５−１１２６９１号明細書
前述したような問題点を解決するために、本発明は、火炎をストラップの間に形成された導出孔を通過する間に吸収し、酸素欠乏による不燃焼によって未発火状態で吐き出す１次火炎導出ダクト部をクランクケースの開口部に備えて一層高い熱吸収能力を提供し、２次火炎導出ダクト部を火炎熱吸収網部の外側に密接に付着させて、火炎を奪う空間を極大化した内燃機関の火炎噴出防止用トラップ装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、火炎が蘇る不要な中空構造を最小限に残して、全体的な構造を簡単にした内燃機関の火炎噴出防止用トラップ装置を提供することを他の目的とする。
前記のような目的を達成するために、本発明は、板面に放射状に凹凸が形成された複数のストラップが重なった構造で、クランクケースの開口部外周に設置され、前記クランクケースの外部へ流出する火炎を１次的に前記ストラップ間に形成された導出孔を通過させながら吸収し、酸素欠乏による不燃焼によって未発火状態で吐き出す１次火炎導出ダクト部と；複数の金属線材が交差して重なった網構造によって、前記１次火炎導出ダクト部の外部へ流出する火炎を２次的に吸収及び分散させる火炎熱吸収網部と；前記火炎熱吸収網部の外側に設けられ、前記火炎熱吸収網部が所定幅以内で歪み変形できるようにする空間部を提供する変形防止空間部と；前記１次火炎導出ダクト部と同様な複数のストラップが重なった構造で、前記変形防止空間部の外側に設置され、前記変形防止空間部を通過した残余火炎を３次的に前記ストラップ間に形成された導出孔を通過させながら最終的に吸収し、酸素欠乏による不燃焼によって未発火状態で吐き出す２次火炎導出ダクト部と；を含んでなることを特徴とする。
前記２次火炎導出ダクト部は、１次火炎導出ダクト部の厚さと同じかそれより厚く形成され、その幅も同じかそれより長く形成されることが望ましい。
前記１次火炎導出ダクト部と前記２次火炎導出ダクト部は、内外側に接する複数の支持ボルトによって形状が維持され、固定設置されることが望ましい。
前記内燃機関の火炎噴出防止用トラップ装置は、前記１次火炎導出ダクト部、前記火炎熱吸収網部、前記変形防止空間部及び前記２次火炎導出ダクト部を上側で拘束する上板カバーの上面上に運搬具が形成されることが望ましい。
前述したような構成を有する本発明は、過熱した内燃機関の誤爆の時、外部へ放出される火炎の量を、１次的に１次火炎導出ダクト部によって火炎熱吸収空間を極大化して格段に減らすことができることになり、さらに火炎熱吸収網部及び２次火炎導出ダクト部によって２次及び３次に多重に吸収及び減殺させることで、火炎が外部へ放出されることを最大限抑制することができる効果を得ることができる。
以下、前記のような構成を有する本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図２は本発明による内燃機関の火炎噴出防止用トラップ装置の一実施例を示す縦断面図である。
図２に示すように、本発明による内燃機関の火炎噴出防止用トラップ装置は、外部へ放出される火炎を多重に吸収して減圧させるために、クランクケースの開口部に隣接した内側から順に１次火炎導出ダクト部１０、火炎吸収網部２０、変形防止空間部３０及び２次火炎導出ダクト部４０を含んでなる構成を有する。
前記１次火炎導出ダクト部１０は板面に放射状に凹凸が形成された複数のストラップ１１が内外側への火炎移動経路を提供する複数の導出孔１２を形成するように重なった構造で、火炎の噴出通路になるクランクケースの開口部の外周に設置される。前記１次火炎導出ダクト部１０の導出孔１２は、前記ストラップ１１の凹凸が上下側壁を形成して広い表面積を提供するだけでなく、内部に冷たい空気との接触面積を拡張させることにより、クランクケースの開口部を通過する火炎を効果的に冷却させる。そして、速い流速を有する火炎がそれぞれの導出孔１２によって形成される長い経路をそれぞれ通過する途中、瞬間的に酸素が欠乏する現象が発生することになり、酸素欠乏によって火炎を格段に減らすことができる。
したがって、前記１次火炎導出ダクト部１０を１次的にクランクケースの開口部に設けることにより、従来の火炎熱吸収網部が先に配置される構造に比べ、より高い熱吸収能力を提供することができるものである。
また、前記１次火炎導出ダクト部１０は複数のストラップ１１及び導出孔１２が重なった構造で、通常に、その幅は２０ｍｍ〜２５ｍｍ程度であるため、火炎が前記ストラップ１１及び導出孔１２を通過する空気流れに対する抵抗力が大きいので、爆圧の衝撃による変形が少なく起こることになる。したがって、従来のような高強度変形防止部が不要になる利点がある。
ついで、前記火炎熱吸収網部２０は複数の金属線材が交差して重なった網構造を持ち、１次火炎導出ダクト部１０の開口部外周に設置される構成要素で、前記１次火炎導出ダクト部１０を通過した火炎は前記火炎熱吸収網部２０を通過しながら複数の金属線材にぶつかって空気流れが停滞し、金属線材の隙間ごとに分散されながらエネルギーを消耗して圧力が減少し、前記金属線材との接触によって熱気が冷却されて炎の力が弱化する。
また、前記火炎熱吸収網部２０を構成する金属線材は、線状または網状への加工が容易であり、熱伝導性に優れたワイヤ素材などから製作される。
ついで、前記変形防止空間部３０は前記火炎熱吸収網部３０の外側に所定間隔の空間部を提供する構成要素である。このように、本発明は最小限の中空構造だけでなっているので、従来のような不要な中空構造による火炎の熱減殺効率が低下することを防止することができるものである。
ついで、前記２次火炎導出ダクト部４０は火炎を最終的に吸収及び減殺させる構成要素で、前記１次火炎導出ダクト部１０と同様に、板面に放射状に凹凸が形成された複数のストラップ１１が内外側への火炎移動経路を提供する複数の導出孔１２を形成するように重なった構造で、前記火炎熱吸収網部２０の外側に前記変形防止空間部３０を形成しながら円筒形状に離隔して取り付けられる。
また、前記２次火炎導出ダクト部４０の導出孔４２は、前記ストラップ４１の凹凸が上下側壁を形成して広い表面積を提供するだけでなく、内部に冷たい空気との接触面積を拡張させることにより、前記２次火炎導出ダクト部４０を通過する火炎を効果的に冷却させ、速い流速を有する火炎がそれぞれの導出孔４２が形成する長い経路をそれぞれ通過する途中、瞬間的に酸素が欠乏する現象が発生することになり、酸素欠乏によって火炎はそれ以上炎の形態でない煙状態に変わって外部へ吐き出される。
ここで、前記２次火炎導出ダクト部４０の厚さは前記１次火炎導出ダクト部１０の厚さと同じであるかまたはそれより大きい厚さ形成され、その幅も同じであるか大きく形成される。すなわち、同じ高さの空間であっても、１次火炎導出ダクト部１０の外側を取り囲む円筒状の２次火炎導出ダクト部４０は面積が増えることになり、面積が増えれば空間も増えることになる。したがって、前記２次火炎導出ダクト部４０において、火炎の接触面積に比べて増えた隙間空間を相殺させるために厚さを同じか大きく形成させ、その幅も同じか大きく形成することで、最終的に火炎をすべて取ることになるものである。例えば、前記１次火炎導出ダクト部１０の厚さが０．５ｔであれば、２次火炎導出ダクト部４０の厚さは０．５ｔ〜１．０ｔ程度であることが望ましく、前記１次火炎導出ダクト部１０の幅が２５ｍｍであれば、２次火炎導出ダクト部４０の幅は２５ｍｍ〜４０ｍｍ程度であることが望ましい。このような厚さの数値は多様な内燃機関によっていくらでも変更が可能であり、ある範囲内では同一に使用することもできる。
このような構造によって、本発明による内燃機関の火炎噴出防止用トラップ装置は、相対的に厚さの薄い１次火炎導出ダクト部１０では、火炎が火炎移動空間である導出孔１２に円滑に流れることにより、前記導出孔１２を通過する火炎を冷却させることになり、１次火炎導出ダクト部１０を通過した火炎は続いて火炎熱吸収網部２０の複数の鉄線部材間を２次に通過する過程で、空気の流れが複数の鉄線部材にぶつかって停滞し、鉄線部材の隙間ごとに分散しながらエネルギーを消耗して圧力が減少し、前記鉄線部材との接触によって熱気が２次的に冷却されて炎の力が弱化し、３次に２次火炎導出ダクト部４０を通過する過程で、前記１次火炎導出ダクト部１０と同様な原理で格段に弱化した火炎の熱気を遮断させることができるものである。
したがって、クランクケースの内部で爆発が起こっても、外部への火炎放出は完全に遮断される。
前記１、２次火炎導出ダクト部１０、４０は、火炎熱吸収網部２０を介在して複数の支持ボルト１３の外周面に、内、外側部が隣接して支持されることにより、円筒状に維持され、相互間に一定の離隔距離を置きながらも火炎の放出経路が邪魔されないようにする。
前記一実施例において、前記１次火炎導出ダクト部１０、火炎熱吸収網部２０、変形防止空間部３０、２次火炎導出ダクト部４０、及び支持ボルト１３を上側で拘束する上板カバー５０は、既存に装置の運搬容易性のためにリング形態の運搬具５１を前記上板カバー５０上に固着させるにあたって、従来の火炎導出ダクト部４０の外側で下向きに折り曲げられた外側部上に設置したものとは異なり、上面上に運搬具５１を取り付けることで、下向きに折り曲げられた外側部の占有面積を減らすことにより、小型化、軽量化させた構造を有する。
本発明は、過熱した内燃機関の誤爆時、外部へ放出される火炎を吸収及び減圧させる性能をそのまま維持しながらも爆圧の衝撃による内部構成要素の変形を最小化させることができる内燃機関の火炎噴出防止用トラップ装置に適用可能である。
従来の内燃機関の火炎噴出防止用トラップ装置の一実施例を示す縦断面図である。 本発明による内燃機関の火炎噴出防止用トラップ装置の一実施例を示す縦断面図である。
符号の説明
１０ １次火炎導出ダクト部
１１ ストラップ
１２ 導出孔
１３ 支持ボルト
２０ 火炎熱吸収部
３０ 変形防止空間部
４０ ２次火炎導出ダクト部
４１ ストラップ
４２ 導出孔
５０ 上板カバー
５１ 運搬具

Claims (4)

  1. 板面に放射状に凹凸が形成された複数のストラップ１１が重なった構造で、クランクケースの開口部外周に設置され、前記クランクケースの外部へ流出する火炎を１次的に前記ストラップ１１間に形成された導出孔１２を通過させながら吸収し、酸素欠乏による不燃焼によって未発火状態で吐き出す１次火炎導出ダクト部１０と；
    複数の金属線材が交差して重なった網構造によって、前記１次火炎導出ダクト部１０の外部へ流出する火炎を２次的に吸収及び分散させる火炎熱吸収網部２０と；
    前記火炎熱吸収網部２０の外側に設けられ、前記火炎熱吸収網部４０が所定幅以内で歪み変形できるようにする空間部を提供する変形防止空間部３０と；
    前記１次火炎導出ダクト部１０と同様な複数のストラップが重なった構造で、前記変形防止空間部４０の外側に設置され、前記変形防止空間部３０を通過した残余火炎を３次的に前記ストラップ４１間に形成された導出孔４２を通過させながら最終的に吸収し、酸素欠乏による不燃焼によって未発火状態で吐き出す２次火炎導出ダクト部４０と；を含んでなることを特徴とする、内燃機関の火炎噴出防止用トラップ装置。
  2. 前記２次火炎導出ダクト部４０は、１次火炎導出ダクト部１０の厚さと同じかそれより厚く形成され、その幅も同じかそれより長く形成されることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の火炎噴出防止用トラップ装置。
  3. 前記１次火炎導出ダクト部１０と前記２次火炎導出ダクト部４０は、内外側に接する複数の支持ボルト１３によって形状が維持され、固定設置されることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の火炎噴出防止用トラップ装置。
  4. 前記内燃機関の火炎噴出防止用トラップ装置は、前記１次火炎導出ダクト部１０、前記火炎熱吸収網部２０、前記変形防止空間部３０及び前記２次火炎導出ダクト部４０を上側で拘束する上板カバー５０の上面上に運搬具５１が形成されることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の火炎噴出防止用トラップ装置。
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