JP2009168008A - 内燃機関の火炎噴出防止用トラップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】火炎熱吸収網部を備えることにより熱吸収能力を強化させ、中空構造を無くして火炎および火花の相殺効率を向上させた火炎噴出防止用トラップ装置の提供。
【解決手段】板面に放射状に凸凹が設けられた多数のストラップ１０ａが重ねられた構造を有し、クランクケースの開口部の外周に設置し、外部に流出する火炎を、ストラップの間に設けられた導出孔１０ｂを通して１次的に吸収させる１次火炎導出ダクト部１０と、多数の金属線材が交差され重なり合った網構造の１次火炎導出ダクト部の外部に流出する火炎を２次的に吸収および分散させる第１火炎熱吸収網部２０と、第１火炎熱吸収網部の外側に設置され、多数のストラップ３０ａが重ねられた構造を有し、第１火炎熱吸収網部を通過した残余の火炎を、ストラップ間の導出孔３０ｂを通して３次的に吸収させ、酸素欠乏による不燃焼で未火花状態として吐き出させる２次火炎導出ダクト部３０とを備える。
【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、内燃機関の誤爆の際に、外部に放出される火炎を吸収および減圧させる性能をさらに向上させ、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可能な内燃機関の火炎噴出防止用トラップ装置に関する。

一般に、船舶では、燃料を機関内で燃焼させ、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。通常の内燃機関の構造は、多数のシリンダ装置を備えているエンジン部から動力を発生させ、その動力を機械的運動エネルギーに転換させるシステムである。

エンジン部には伝動装置である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によって取り囲まれているので、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および圧力を保つが、クランクケースの内部圧力が所定の圧力（通常、０．０３〜０．０６ｋｇ／ｃｍ^２）以上に上昇すると、過度な圧力だけ内部ガスを外部に流出させてクランクケースの内部を常に定常圧力に保つことができるようにしている。

クランクケースの内部に誤爆によって火炎が発生する場合には、火炎が外部に広く流出し、クランクケースの周囲の各種機械装置だけでなく、人体に致命的な被害を与える。

これを防止するために、内燃機関のエンジン部の周囲には、爆発の際に火炎の外部への噴出を遮断することが可能な火炎噴出防止用トラップ装置が要求される。

これにより、本出願人によって「内燃機関の火炎噴出防止用トラップ装置」が特許文献１に提案されており、性能向上のための持続的な開発が行われている。

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取り付けられ、これにより、クランクケースの内部で誤爆によって火炎が発生するとき、その火炎を遮断することができるようになっている。
具体的には、従来の火炎噴出防止用トラップ装置は、板面に放射状に凸凹が設けられた多数のストラップ１１が重ねられた構造を有し、クランクケースの開口部の外周に設置され、前記クランクケースの外部に流出する火炎を、前記ストラップ１１の間に設けられた導出孔１２を通して１次的に吸収させ、酸素欠乏による不燃焼で未火花状態として吐き出させる１次火炎導出ダクト部１０と、多数の金属線材が交差され重なり合った網構造によって、前記１次火炎導出ダクト部１０の外部に流出する火炎を２次的に吸収およ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の外側に設置され、前記火炎熱吸収網部２０が所定の幅以内で歪み変形できる空の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と同様に多数のストラップが重ねられた構造を有し、前記変形防止空間部３０の外側に設置され、前記変形防止空間部３０を通過した残余の火炎を、前記ストラップ４１の間に設けられた導出孔４２を通して３次的に吸収させ、酸素欠乏による不燃焼で未火花状態として吐き出させる２次火炎導出ダクト部４０とを含んでなる。
すなわち、外部に流出する火炎を、ストラップの間に設けられた導出孔を通して吸収し、酸素欠乏による不燃焼で未火花状態として吐き出させる１次火炎導出ダクト部１０をクランクケースの開口部に設けることにより、さらに多くの熱吸収能力を強化させ、２次火炎導出ダクト部４０を火炎熱吸収網部２０の外側にして密接にくっ付いているように構成し、火炎吸収空間を極大化したのである。
ところが、最近では、船舶の大型化に伴い、内燃機関も大型化する傾向にある。よって、従来の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および２次火炎導出ダクト部４０からなる構造だけでは、爆発の際に火炎吸収空間が少なくて抵抗効果のみがあって、熱相殺効率が低下し或いは一部の火炎が外部に噴出するという問題点があった。

また、前記火炎熱吸収網部２０と２次火炎導出ダクト部４０との間に変形防止空間部３０を構成している。ところが、このような中空構造は、火炎を吸収および減圧させる性能をそのまま維持するとともに、金属網または多数のストラップが爆圧の衝撃によって変形することを効果的に防止可能であるという利点はあるが、製造過程が複雑になるという問題点があり、火炎の移動距離上に中空を有する離隔構造なので、隙間が多い場合または距離が遠い場合には、圧力は減衰するが、火炎は移動中にさらに火花が出るという性質があって火花が減少しないため、火炎の相殺効率が低下するという問題点があった。

韓国特許登録第１０−０７６７２８３号明細書

そこで、本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたもので、その目的とするところは、１次火炎導出ダクト部の内側部または２次火炎導出ダクト部の外側部に少なくとも一つの火炎熱吸収網部をさらに備えることにより、内燃機関の大型化による熱吸収能力をさらに強化させ、中空構造を無くして火炎および火花の相殺効率を向上させ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にある。

上記目的を達成するために、本発明の好適な一実施例によれば、板面に放射状に凸凹が設けられた多数のストラップが重ねられた構造を有し、クランクケースの開口部の外周に設置され、前記クランクケースの外部に流出する火炎を、前記ストラップの間に設けられた導出孔を通して１次的に吸収させ、酸素欠乏による不燃焼で未火花状態として吐き出させる１次火炎導出ダクト部と、多数の金属線材が交差され重なり合った網構造によって、前記１次火炎導出ダクト部の外部に流出する火炎を２次的に吸収および分散させる第１火炎熱吸収網部と、前記第１火炎熱吸収網部の外側に設置され、前記１次火炎導出ダクト部と同様に多数のストラップが重ねられた構造を有し、前記第１火炎熱吸収網部を通過した残余の火炎を、前記ストラップの間に設けられた導出孔を通して３次的に吸収させ、酸素欠乏による不燃焼で未火花状態として吐き出させる２次火炎導出ダクト部とを含んでなるが、前記１次火炎導出ダクト部の内側部または前記２次火炎熱導出ダクト部の外側部に第２火炎熱吸収網部が設置され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を提供する。

一方、本発明に係る前記２次火炎導出ダクト部は、前記１次火炎導出ダクト部の厚さと同一またはより厚い厚さにし、前記１次火炎導出ダクト部の幅と同一またはそれより広い幅にすることが好ましい。

また、本発明に係る前記１次火炎導出ダクト部は、内側に接する多数の支持ボルトによって形状維持され、固着されることが好ましい。

上述したような構成による本発明によれば、過熱された内燃機関の誤爆の際に、外部に放出される火炎の熱気を１次的に１次火炎導出ダクト部、第１火炎熱吸収網部および２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火炎の量を著しく減らすことができると共に、第２火炎熱吸収網部によって２次的に吸収および減衰させて大型化内燃機関における火炎の外部への放出を最大限抑えることができるという効果がある。

また、本発明によれば、１次火炎導出ダクト部と２次火炎導出ダクト部間の無駄な中空を無くして密接に隣接していてその構造が簡単であり、全体的にトラップ装置の大きさを小さくすることができるという別の効果がある。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施例について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。本説明に使用される用語は、本発明の所定の特定実施例の詳細な説明と共に使用されるため、単純に限定または制限するものと解釈されない。また、本発明の実施例は多様な新しい特徴として含むことができ、要求される特性に対して単に専用的に適用されるのではなく、本発明を実行するにおいて基本的な内容である。

図２は本発明の好適な第１実施例に係る内燃機関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２に示すように、本発明の第１実施例に係る内燃機関の火炎噴出防止用トラップ装置は、クランクケースの開口部に隣接した内側から１次火炎導出ダクト部１０、第１火炎熱吸収網部２０、２次火炎導出ダクト部３０および第２火炎熱吸収網部４０を順次設置し、外部に放出される火炎を多重に吸収および減圧させることができるようにする構成を持つ。

まず、本発明に係る１次火炎導出ダクト部１０について説明する。

前記１次火炎導出ダクト部１０は、板面に放射状に凸凹が設けられた多数のストラップ１０ａが、内外側への火炎移動経路を提供する多数の導出孔１０ｂを形成するように重ねられた構造であって、火炎の噴出通路と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１０ｂは、前記ストラップ１０ａの凸凹が上下側壁を形成して広い表面積を提供するうえ、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が効果的に冷却される。そして、速い流速を持つ火炎が、それぞれの導出孔１０ｂが形成する長い各経路を通過しながら瞬間的に酸素欠乏現象が発生するが、その酸素欠乏によって火炎を著しく減らすことができる。

また、前記１次火炎導出ダクト部１０は、多数のストラップ１０ａおよび導出孔１０ｂが重ねられた構造であって、２０ｎｍ〜２５ｎｍ程度の幅を有し、火炎が前記ストラップ１０ａおよび導出孔１０ｂを通過する空気流れに対する抵抗力が大きいため、爆圧の衝撃による変形が少なく生ずる。

次に、本発明に係る第１火炎熱吸収網部２０について説明する。

前記第１火炎熱吸収網部２０は、多数の金属線材が交差され重なり合った網構造を有し、１次火炎導出ダクト部１０の開口部の外周に設置される構成要素であって、前記１次火炎導出ダクト部１０を通過した火炎は、前記第１火炎熱吸収網部２０を通過しながら多数の金属線材にぶつかってその空気流れが停滞し、金属線材の隙間ごとに分散しながらエネルギーを消耗して減圧し、前記金属線材との接触によって熱気が冷却されて火花の力が弱化する。

また、前記第１火炎熱吸収網部２０を構成する金属線材は、線材または網状への加工が容易であり、熱吸収率に優れたワイヤ素材などから製作できる。

次に、前記２次火炎導出ダクト部３０について説明する。

前記２次火炎導出ダクト部３０は、火炎を最終的に吸収および減衰させる構成要素であって、前記１次火炎導出ダクト部１０と同様に、板面に放射状に凸凹が設けられた多数のストラップ１０ａが、内外側への火炎移動経路を提供する多数の導出孔１０ｂを形成するように重ねられた構造であって、前記第１火炎熱吸収網部２０の外側に設置される。

また、前記２次火炎導出ダクト部３０の導出孔３０ｂは、前記ストラップ３０ａの凸凹が上下側壁を形成して広い表面積を提供するうえ、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３０を通過する火炎が効果的に冷却され、速い流速を持つ火炎が、それぞれの導出孔３０ｂが形成する長い各経路を通過しながら瞬間的に酸素欠乏現象が発生し、その酸素欠乏によって火炎は火花ではなく煙の状態に変わって外部に吐き出される。

ここで、前記２次火炎導出ダクト部３０は、前記１次火炎導出ダクト部１０の厚さと同一またはより厚い厚さにし、前記１次火炎導出ダクト部１０の幅と同一またはより広い幅にする。すなわち、同じ高さの空間内でも、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３０は面積が増加する。このように面積が増加すると、空間も増加する。したがって、前記２次火炎導出ダクト部３０では、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、厚さを同一またはより厚くし、その幅も同一またはより広くして、最終的に火炎を完全に消し止めるのである。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３０の厚さは０．５ｔ〜１．０ｔ程度であることが好ましく、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３０の幅は２５ｍｍ〜４０ｍｍ程度であることが好ましい。このような厚さの数値は多様な内燃機関に応じていくらでも調整可能であり、いずれの範囲内では同一に使用することもできるであろう。

次に、本発明に係る第２火炎熱吸収網部４０について説明する。

前記第２火炎熱吸収網部４０は、多数の金属線材が交差され重なり合った網構造を有し、前記２次火炎導出ダクト部３０の開口部の外周に設置される構成要素であって、前記第１火炎熱吸収網部２０と同様の構造を有し、金属線材との接触によって熱気が冷却されて火花の力をさらに弱化させる。したがって、前記第２火炎熱吸収網部４０を最終的に２次火炎導出ダクト部３０の外周に配置することにより、火炎が外部に流出する余地を完全に遮断させたのである。

一方、前記１、２次火炎導出ダクト部１０、３０は、第１、２火炎熱吸収網部２０、４０を介して多数の支持ボルト１１の外周面に内外側部が隣接、支持されるように設置され、円筒状に形状維持され、互いに一定の離隔距離を置き、火炎の放出経路が阻害されないようにする。

このような構造による本発明の第１実施例によれば、まず、２次火炎導出ダクト部３０に比べて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としての導出孔１０ｂに円滑に流れ込み、前記導出孔１０ｂを通過する火炎を冷却させる。

１次火炎導出ダクト部１０を通過した火炎は、相次いで第１火炎熱吸収網部２０の多数の金属線材の間を２次的に通過しながら、空気の流れが多数の金属線材にぶつかって停滞し、金属線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、前記金属線材との接触によって熱気が２次的に冷却されて火花の力が弱化する。

３次的に２次火炎導出ダクト部３０を通して、前記１次火炎導出ダクト部１０と同一の原理で著しく弱化した火炎の熱気を遮断させることができる。

最終的に、２次火炎導出ダクト部３０を通過した火炎は、相次いで第２火炎熱吸収網部４０の多数の金属線材の間を３次的に通過しながら、空気の流れが多数の金属線材にぶつかって停滞し、金属線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、前記金属線材との接触によって熱気が３次的に冷却されて火花の力が弱化し、著しく弱化した火炎の熱気が外部に放出されることを完全に遮断させることができる。

図３は本発明の好適な第２実施例に係る内燃機関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３に示すように、本発明の第２実施例に係る内燃機関の火炎噴出防止用トラップ装置は、クランクケースの開口部に隣接した内側から第２火炎熱吸収網部４０、１次火炎導出ダクト部１０、第１火炎熱吸収網部２０および２次火炎導出ダクト部３０を順次設置することにより、外部に放出される火炎を多重に吸収および減圧させることができるようにする構成を持つ。

このような第２実施例に係る内燃機関の火炎噴出防止用トラップ装置は、まず、クランクケースの開口部に隣接した内側に第２火炎熱吸収網部４０を設け、火炎が多数の金属線材の間を１次的に通過するようにする。多数の金属線材の間を１次的に通過した火炎は、空気の流れが多数の金属線材にぶつかって停滞し、金属線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、前記金属線材との接触によって熱気が１次的に冷却されて火花の力が弱化する。

前記第２火炎熱吸収網部４０の金属線材を経た火炎は、２次的に１次火炎導出ダクト部１０の火炎移動空間である導出孔１０ｂに円滑に流れ込み、１次火炎導出ダクト部１０では、前記導出孔１０ｂを通過する火炎をさらに冷却させる。

１次火炎導出ダクト部１０を通過した火炎は、相次いで第１火炎熱吸収網部２０の多数の金属線材の間を３次的に通過しながら、第２火炎熱吸収網部４０と同一の原理で空気の流れが多数の金属線材にぶつかって停滞し、金属線材の隙間ごとに分散しながらエネルギーをさらに消耗して圧力が十分減少し、前記金属線材との接触によって熱気が３次的に冷却されて火花の力がさらに弱化する。

最終的に、１次火炎導出ダクト部１０に比べて相対的に厚さの厚い２次火炎導出ダクト部３０を通して、前記１次火炎導出ダクト部１０と同一の原理で著しく弱化した火炎の熱気を完全に遮断させることができる。よって、内燃機関のクランクケースの内部で爆発が起こっても、外部に放出される火炎を完全に遮断されることができる。

一方、本発明の好適な第３実施例に係る内燃機関の火炎噴出防止用トラップ装置は、図示してはいないが、上述した第１実施例と第２実施例を同時に適用して１次火炎導出ダクト部１０の内側に第２火炎熱吸収網部４０を設置し、これと同時に２次火炎導出ダクト部３０の外側にも第２火炎熱吸収網部をさらに設置することができるのは当たり前である。

以上、本発明について特定の実施例を中心として説明したが、本発明の特許請求の範囲に記載された技術思想から逸脱しない範囲内において、多様な変形および均等な実施例が可能であることを理解するであろう。よって、本発明の真正な技術的保護範囲は、請求の範囲によって定められるべきであり、本発明の詳細な説明および添付図面は、本発明の技術思想を限定するものではなく、例示するものと解釈されるべきである。

従来の技術に係る内燃機関の火炎噴出防止用トラップ装置の実施例を示す縦断面図である。 本発明の好適な第１実施例に係る内燃機関の火炎噴出防止用トラップ装置を示す縦断面図である。 本発明の好適な第２実施例に係る内燃機関の火炎噴出防止用トラップ装置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
１０ａ ストラップ
１０ｂ 導出孔
１１ 支持ボルト
２０ 第１火炎熱吸収網部
３０ ２次火炎導出ダクト部
３０ａ ストラップ
３０ｂ 導出孔
４０ 第２火炎熱吸収網部

Claims (3)

1. 板面に放射状に凸凹が設けられた多数のストラップが重ねられた構造を有し、クランクケースの開口部の外周に設置され、前記クランクケースの外部に流出する火炎を、前記ストラップの間に設けられた導出孔を通して１次的に吸収させ、酸素欠乏による不燃焼で未火花状態として吐き出させる１次火炎導出ダクト部と、
   多数の金属線材が交差され重なり合った網構造によって、前記１次火炎導出ダクト部の外部に流出する火炎を２次的に吸収および分散させる第１火炎熱吸収網部と、
   前記第１火炎熱吸収網部の外側に設置され、前記１次火炎導出ダクト部と同様に多数のストラップが重ねられた構造を有し、前記第１火炎熱吸収網部を通過した残余の火炎を、前記ストラップの間に設けられた導出孔を通して３次的に吸収させ、酸素欠乏による不燃焼で未火花状態として吐き出させる２次火炎導出ダクト部とを含んでなり、
   前記１次火炎導出ダクト部の内側部または前記２次火炎熱導出ダクト部の外側部に第２火炎熱吸収網部が設置され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は、前記１次火炎導出ダクト部の厚さと同一またはより厚い厚さにし、前記１次火炎導出ダクト部の幅と同一またはより広い幅にす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は、内側に接する多数の支持ボルトによって形状維持され、固着されることを特徴とする、請求項１または２に記載の内燃機関の火炎噴出防止用トラップ装置。