JP2012236475A - 冷却装置および船舶 - Google Patents

Abstract

【課題】動力伝達装置を効率よく冷却できる冷却装置およびこの冷却装置を備えた船舶を提供する。
【解決手段】エンジンの駆動力を推進用のプロペラに伝達するために船体の外部に設けられた動力伝達装置を冷却するための冷却装置であって、船体の推進力によって生ずる水流を利用することにより周囲の水を導入可能な導入口と、一端が導入口に連結されるとともに、他端が動力伝達装置を収容するハウジングケース７０まで延びるホース２２とを備え、ホース２２は、他端側の一部がハウジングケース７０の側面と対向するように配置されているとともに、ハウジングケース７０の側面に向けて水を噴射可能な噴射孔２３が複数形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、船舶において、エンジンの駆動力を推進用のプロペラに伝達する動力伝達装置を冷却するための冷却装置、および、この冷却装置を備える船舶に関する。

船内外機の一種であるスターンドライブは、船体の内側に装備されるエンジンと、船体の外側に装備されるアウトドライブ装置とで構成される主機である。アウトドライブ装置は、エンジンから伝達される駆動力によりプロペラを高速で回転駆動させて船体を前後に推進させる推進装置である。アウトドライブ装置は、エンジンからの駆動力をプロペラに伝達するためのクラッチ、ギアなどが組み込まれた動力伝達装置を備えており、これらは一体的にハウジングケース内に収容されている。この動力伝達装置に対しては、クラッチ、ギアなどの焼き付きを防止するために、潤滑油が供給されるとともに、この潤滑油の温度が、動力伝達装置の作動温度により上昇すると、潤滑油の劣化、あるいは、動力伝達装置の耐久性を劣化させるおそれがあることから、動力伝達装置（具体的には、潤滑油）を冷却するための冷却装置が設けられている。

この冷却装置としては、海中から冷却用の海水を取り入れ、この海水により動力伝達装置を収容するハウジングケースを冷却することによって、動力伝達装置を冷却するようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）

特許文献１では、図１２に示すように、アウトドライブ装置下部を構成するロアーハウジング１００の喫水線下の位置に水の導入口１０１が形成されている。導入口１０１には、アウトドライブ装置上部を構成するアッパーハウジング１０２へ向けて延びるホース１０３の一端が連結されており、ホース１０３の他端はアッパーハウジング１０２の動力伝達装置を収容するハウジングケース１０５とこれを覆うカバー１０６との間の隙間を通って、ハウジングケース１０５の側面のフランジ部１０４に取り付けられている。特許文献１によると、プロペラの回転駆動によって船体が推進すると、導入口１０１付近では、プロペラの回転駆動によって生じる、プロペラの遠心方向に向かう水の流れにより圧力変化が発生する。この圧力変化により、導入口１０１の周囲の海水が導入口１０１に吸引される結果、海水がホース１０３に自動的に取り入れられ、この海水がホース１０３内を通ってホース他端の排水口１０７から排出されることで、ハウジングケース１０５の側面に噴射されるようになっている。

米国特許公報７４７９０４８号公報

上記した特許文献１では、海水を取り入れるためのポンプなどを船体に設けることなく、海水を自動的に取り入れることが可能であり、これをハウジングケース１０５の側面に噴射して内部の動力伝達装置を冷却しているため、冷却装置全体が複雑にならず、また、部品点数の削減によるコスト低減を実現できるなどの利点がある。ただし、ホース１０３の排水口１０７が、ハウジングケース１０５の側面と水平になる向きで取り付けられているため、ホース１０３から排出された海水をハウジングケース１０５の側面の全体に万遍なく噴射させることが難しく、冷却効率の向上という点で課題を有している。

本発明は、上記した問題に着目してなされたもので、クラッチなどの動力伝達装置を収容するハウジングケース全体に満遍なく水を噴射して、動力伝達装置を効率よく冷却することができる冷却装置およびこの冷却装置を備えた船舶を提供することを目的とする。

本発明の前記目的は、エンジンの駆動力を推進用のプロペラに伝達する動力伝達装置を冷却するための冷却装置であって、船体の推進力によって生ずる水流を利用することにより周囲の水を導入可能な導入口と、一端が前記導入口に連結されるとともに、他端が前記動力伝達装置を収容するハウジングケースまで延びるホースとを備え、前記ホースは、他端側の一部が前記ハウジングケースの側面と対向するように配置されているとともに、前記ハウジングケースの側面に向けて水を噴射可能な噴射孔が複数形成されている冷却装置により達成される。

本発明の好ましい実施態様においては、前記ホースは、前記ハウジングケースの側面の前記ホースと対向する領域の面積が増加するよう、折り曲げられた状態で配置されていることを特徴としている。

本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記ホースの前記ハウジングケースの側面と対向する部分は、円弧状または渦巻状に折り曲げられていることを特徴としている。

本発明のさらに好ましい他の実施態様においては、前記ホースの前記ハウジングケースの側面と対向する部分は、ジグザグ状に折り曲げられていることを特徴としている。

本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記ホースは少なくとも２つのホース部材で構成され、各ホース部材が接続部材により接続されており、前記接続部材には、前記ホースを流れる水の一部を分岐させる分岐ホースが設けられており、前記分岐ホースの水の導出口が、前記ハウジングケースを覆うカバーに形成された検水口に連結されていることを特徴としている。

本発明の前記目的は、上記した構成の冷却装置を備えた船舶によっても達成される。

本発明によれば、動力伝達装置を収容するハウジングケース全体に満遍なく水を噴射することができるため、動力伝達装置を効率よく冷却することができる。

本発明の一実施形態に係る冷却装置を備える船舶の概略構成図である。 図１の船舶のアウトドライブ装置３の外観を示す斜視図である。 図１の船舶のハウジングケースの外観を示す斜視図である。 冷却装置の構成を示す側面図である。 水の導入口の構成を示す断面図である。 接続部材の構成を示す断面図である。 冷却装置の他の例の構成を示す側面図である。 他の実施形態の冷却装置を備える船舶のハウジングケースの外観を示す斜視図である。 他の実施形態の冷却装置の構成を示す断面図である。 他の実施形態の冷却装置を備える船舶のアウトドライブ装置の示す断面図である。 検水パイプの取付構造を示す断面図である。 従来の冷却装置の構成を示す側面図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る冷却装置を備える船舶１の概略構成図である。また、図２は、船舶１のアウトドライブ装置３の外観を示す斜視図であり、図３は、図２のアウトドライブ装置３上部のアッパーハウジング７において、カバー７１を取り外したときのハウジングケース７０の外観を示す斜視図である。なお、本明細書では、船体の船首側を「前」と称し、船尾側を「後」と称することとする。また、「左右方向」とは、右舷から左舷に向かう方向またはその反対方向を意味する。

図１に示すように、船舶１に設けられる船内外機は、エンジン２とアウトドライブ装置３とを備えている。エンジン２は船体１０の内部に設けられる一方、アウトドライブ装置３は船体１０の外部に設けられている。アウトドライブ装置３は、プロペラ４、クラッチなどを含む推進装置であり、エンジン２の駆動力がアウトドライブ装置３に伝達されることにより、プロペラ４が高速で回転駆動して船体１０が前後に推進する。アウトドライブ装置３は、船尾に設けられたトランサム部１１に取り付けられており、エンジン２からの駆動力は、船外へ延びる入力軸１２を介してアウトドライブ装置３へ伝達される。

アウトドライブ装置３は、トランサム部１１に取り付けられる本体部５と、この本体部５の後端に連結されるハウジング６とで構成されている。ハウジング６は、上下方向に配置されたアッパーハウジング７とロアーハウジング８とで構成されている。

アッパーハウジング７は、前進用歯車、後進用歯車、クラッチなど、エンジン２からの駆動力をプロペラ４に伝達するための動力伝達装置９を収容しているハウジングケース７０と、ハウジングケース７０の側面および上面を覆うカバー７１とを有している。エンジン２からの入力軸１２は、アッパーハウジング７内でクラッチに取り付けられたクラッチ軸に連結されている。クラッチ軸には、クラッチを挟んで、前側および後側のそれぞれに前進用歯車および後進用歯車が回転自在に嵌め込まれており、クラッチの作動により、これらの歯車のいずれかがクラッチ軸に連結されるようになっている。

前進用歯車および後進用歯車は、上下方向に延びる駆動軸１３（図１に示す）の上端に固定されたベベルギア（図示せず）と噛み合っているとともに、駆動軸１３の下端にもベベルギア１４が固定されており、このベベルギア１４を介して、ロアーハウジング８内を前後方向に延びるプロペラ軸１５を回転させるようになっている。プロペラ４は、プロペラ軸１５の外周面に複数枚取り付けられている。

ハウジングケース７０の後端部には、図示は省略するが、油圧ポンプ、クラッチなどに供給する作動油や潤滑油を制御する油圧回路などを内蔵する油圧制御ユニットを、内部に収容するケーシングが取り付けられている。このケーシングの後端部には、前進用・後進用電磁弁などが装着されており、これらは、カバー７１の内側に配置された防水カバーに７２よってさらに覆われている。ハウジングケース７０の防水カバー７２との境界には、フランジ部７３が形成されており、このフランジ部７３にボルト７４を介して防水カバー７２が固定されている。

ロアーハウジング８の喫水線よりも下方であり、かつ、プロペラ４よりも上方に位置する底面８０には、図４および図５に示すように、水の導入口２０が形成されている。導入口２０は、ロアーハウジング８内に形成された空洞部８１と連通している。空洞部８１は、ロアーハウジング８を上下方向に延びており、ロアーハウジング８の前記底面８０の反対側の上面８２に設けられた中空のジョイント２１と連通している。ジョイント２１には、動力伝達装置９を冷却する冷却装置を構成するホース２２の一端が連結される。ホース２２は、例えばゴムなどの可撓性を有する材料により形成された筒状のものであり、その適所において自在に折り曲げが可能になっている。

例えば、船体１０がプロペラ４の回転駆動により前方に推進されると、プロペラ４上方のロアーハウジング８の底面８０では、このプロペラ４の回転駆動によって生ずる、プロペラ４の遠心方向に向かう水の流れにより、圧力変化が発生する。この圧力変化により、ロアーハウジング８下方の導入口２０周囲の海水が導入口２０に吸引される結果、海水が導入口２０から空洞部８１に自動的に取り込まれるとともに、ジョイント２１を経て、ホース２２内を上方に向かって勢いよく流れるようになっている。

ホース２２は、図３および図４に示すように、アッパーハウジング７内を上方に向かって延びており、他端側の適箇所において、ハウジングケース７０に形成されたフランジ部７３を貫通してフランジ部７３に固定されている。さらに、フランジ部７３を貫通するホース２２の他端側の一部分が、ハウジングケース７０とカバー７１との間で、ハウジングケース７０の側面と対向するように配備されている。このハウジングケース７０の側面と対向するホース２２の他端側の一部分は、所望の形状に折り曲げられた状態で配備されており、これにより、ハウジングケース７０の側面のホース２２と対向する領域の面積が増大するように構成されている。本実施形態では、ホース２２は、上方から下方に向けて略円弧状に折り曲げられており、ホース２２の他端がハウジングケース７０のフランジ部７３に固定具（図示せず）を介して固定されている。

ホース２２のハウジングケース７０の側面と対向する部分には、ハウジングケース７０の側面と対向する側の面に、噴射孔２３が複数形成されている。図示例では、各噴射孔２３が所定の間隔をあけて一列に並べられており、各噴射穴２３を介して、ホース２２内を流れる水が外部に導出されるようになっている。本実施形態の冷却装置では、ホース２２の各噴射孔２３が、ハウジングケース７０の側面の正面に相対しているので、噴射孔２３から導出される水は、正面からハウジングケース７０の側面にダイレクトに噴射される。これにより、ハウジングケース７０の側面に冷却水を効率よく噴射することができる。また、ホース２２を折り曲げて、ハウジングケース７０の側面の至る箇所にホース２２を対向させることにより、ハウジングケース７０の側面の全体に満遍なく冷却水を噴射することができるので、ハウジングケース７０の側面の冷却水との接触面積が増大する。このように、本実施形態の冷却装置では、ハウジングケース７０の側面に冷却水を効率よく噴射できるとともに、ハウジングケース７０の側面のほぼ全域を冷却水により冷却することができるので、効率よくハウジングケース７０内の動力伝達装置９を冷却することができる。

なお、ハウジングケース７０の側面に噴射された水は、下方に流れ落ち、アッパーハウジング７の下部において、ハウジングケース７０とカバー７１との間に設けられた隙間（図示せず）からアッパーハウジング７の外部に排出されるようになっている。

また、本実施形態では、ホース２２は、図６に示すように、その途中位置に中空の接続部材３０を備えており、接続部材３０により２つのホース部材２２ａ，２２ｂが互いに接続された構成になっている。接続部材３０には、ホース２２を流れる水の一部を分岐させる継手部３１が形成されており、継手部３１に中空の分岐ホース３２の一端が連結されている。分岐ホース３２の他端は、カバー７１に形成された検水口３３にコネクタ３４を介して連結されており、ホース２２を流れる水の一部が、接続部材３０の継手部３１および分岐ホース３２を経て、カバー７１の検水口３３から外部に導出されるようになっている。

ホース２２内がゴミなどで詰まって、ホース２２を流れる水の量が減少すると、ハウジングケース７０の側面に十分な量の水を噴射することが阻害される結果、潤滑油の温度が上昇して、潤滑油の劣化、あるいは、動力伝達装置９の耐久性の劣化などの問題が生じる。この検水口３３は、ホース２２のゴミなどによる目詰まりを検知するためのものであり、船舶１の航走時に検水口３３からホース２２から分岐して外部に導出される水量を目視でチェックすることにより、ホース２２の目詰まりを容易に検出することが可能になっている。検水口３３は、船舶１の航走時、船舶１の後部において、乗船者が容易にチェック可能な位置に設けられることが好ましい。

なお、上記した説明においては、ハウジングケース７０の左舷側の側面に配備した冷却用のホース２２を例にとって説明しているが、ハウジングケース７０の右舷側の側面にも、ハウジングケース７０の左舷側の側面と同様に、同様の構成の冷却用のホース２２を配備することができるのは言うまでもない。

以上、本発明に係る冷却装置の一実施形態について説明したが、本実施形態の冷却装置は上記説明のものに限定されない。例えば、上記説明では、ホース２２のハウジングケース７０の側面と対向する部分を、円弧状に折り曲げているが、必ずしもこれに限られるものではなく、図７に示すように、ホース２２を、上方から下方に向けて、ハウジングケース７０の側面の前後方向に沿って、交互に前下がりまたは後下がりに傾斜するジグザグ状に折り曲げてもよい。その他にも、ハウジングケース７０の側面のホース２２と対向する領域の面積が増加するのであれば、ホース２２をどのように折り曲げてもよい。

また、ロアーハウジング８の底面８０の水の導入口２０に、海水の吸引に伴って、吸い上げた海水中に含まれるゴミなどを除去してホース２２内に導入されることを防止するためのフィルターのような濾過部材を装着してもよい。これにより、ホース２２にゴミなどが混入してホース２２が目詰まりするのを前もって防止することができる。

また、水の導入源が上記したホース２２とは異なる別のホースを、上記ホース２２に追加して設けてもよい。具体的には、ロアーハウジング８の底面８０の導入口２０よりも前方の位置に、新たな水の導入口（以下、「前方導入口」という。）を別個に形成し、この前方導入口に、上記ホース２２と同様、冷却用のホース（以下、「前方ホース」という。）の一端を連結して、前方ホースの他端の排水口がハウジングケース７０の前方からハウジングケース７０の側面まで延びるように配備する。これにより、ハウジングケース７０の後方からハウジングケース７０まで延びて、ハウジングケース７０の側面を冷却する上記ホース２２とは水の導入源が独立した前方ホースによっても、ハウジングケース７０の側面に水を噴射することができるので、冷却効率をさらに向上できるとともに、例えば後方のホース２２がゴミなどの目詰まりにより、ハウジングケース７０の側面に噴射する水量が減少したとしても、前方ホースにより、ハウジングケース７０の側面に噴射される水量がバックアップされるので、冷却効率の低下を防止することもできる。

次に、図８および図９は、他の実施形態に係る冷却装置の概略構成を示している。なお、本実施形態の冷却装置において、上記した実施形態の構成と対応する構成には、同一の符号を付することで説明を省略する。図８および図９の実施形態の冷却装置においても、ハウジングケース７０の側面に海水（冷却水）を供給する冷却用のホース２４は、その一端がロアーハウジング８の底面８０の導入口２０にジョイント２１および空洞部８１を介して水の流通が可能に連結されている。一方、ホース２４の他端は、アッパーハウジング７内を上方に向かって延び、ハウジングケース７０に形成されたフランジ部７３に固定具（図示せず）を介して固定されている。

ハウジングケース７０の側面には、傾斜壁２５Ａ〜２５Ｄにより、上下方向に複数（図示例では４つ）の階層に区分けされており、ホース２４の他端の水の排出口２８は最上段の階層に水を排出するように配置されている。各傾斜壁２５Ａ〜２５Ｄはハウジングケース７０の側面より垂直に突き出ており、カバー７１の側面まで達するようにその突出長さが設定されている。

傾斜壁２５Ａは、前方（図中の左側）より後方（図中の右側）が低くなるように所定の勾配が設けられており、最上段の階層に導入された水は、まず、傾斜壁２５Ａの前方に勢いよく噴射された後、傾斜壁２５Ａに形成された立壁２６Ａにより跳ね返って、傾斜壁２５Ａ上を後方から前方に向かって流れ落ちていく。

傾斜板２５Ａの後端部（図中の右端部）には、１つ下の下層に水を誘導するための誘導口２７Ａが設けられており、傾斜壁２５Ａ上の水は誘導口２７Ａを通って１つ下の傾斜壁２５Ｂ上に誘導される。傾斜壁２５Ｂは、後方（図中の右側）より前方（図中の左側）が低くなるように所定の勾配が設けられており、傾斜壁２５Ｂ上に導かれた水は傾斜壁２５Ｂ上を後方から前方に向かって流れ落ちていく。

傾斜板２５Ｂの前端部（図中の左端部）には、１つ下の下層に水を誘導するための誘導口２７Ｂが設けられており、傾斜壁２５Ｂ上の水は誘導口２７Ｂを通って１つ下の傾斜壁２５Ｃ上に誘導される。傾斜壁２５Ｃは、前方（図中の左側）より後方（図中の右側）が低くなるように所定の勾配が設けられており、傾斜壁２５Ｃ上に導かれた水は傾斜壁２５Ｃ上を前方から後方に向かって流れ落ちていく。

傾斜板２５Ｃの後端部（図中の右端部）には、１つ下の下層に水を誘導するための誘導口２７Ｃが設けられており、傾斜壁２５Ｃ上の水は誘導口２７Ｃを通って１つ下の傾斜壁２５Ｄ上に誘導される。傾斜壁２５Ｄは、後方（図中の右側）より前方（図中の左側）が低くなるように所定の勾配が設けられており、傾斜壁２５Ｄ上に導かれた水は傾斜壁２５Ｄ上を後方から前方に向かって流れ落ちていく。

傾斜板２５Ｄの前端部（図中の左端部）には、１つ下の下層に水を誘導するための誘導口２７Ｄが設けられており、傾斜壁２５Ｄ上の水は誘導口２７Ｄを通って、アッパーハウジング７の下部に誘導され、ハウジングケース７０とカバー７１との間に形成された隙間２９Ａからアッパーハウジング７の外部に排出される。

この実施形態の冷却装置では、ホース２４から排出される水が、ハウジングケース７０の側面と接触した状態で、ハウジングケース７０の側面に沿って前後方向に移動しながら、上方から下方に向かって流れ落ちるように構成されている。これにより、ハウジングケース７０の側面のほぼ全域に冷却水を接触させること（ハウジングケース７０の側面の冷却水との接触面積を増大すること）ができるので、ハウジングケース７０の側面の全体を満遍なく冷却水で冷却することができ、その結果、効率よくハウジングケース７０内の動力伝達装置９を冷却することが可能となっている。

なお、上記した図８および図９の実施形態では、ハウジングケース７０の側面に複数の傾斜壁２５Ａ〜２５Ｄを形成することで、ハウジングケース７０の側面のほぼ全域に冷却水を接触させ、この冷却水をアッパーハウジング７下部のハウジングケース７０とカバー７１との間に形成した隙間２９Ａからアッパーハウジング７の外部に排出しているが、例えば、カバー７１をハウジングケース７０に被せる際に、カバー７１とハウジングケース７０との間の空間が水が漏れない密閉状態となるように、ゴムなどのシール部材をハウジングケース７０とカバー７１との間隙に介在させてカバー７１をハウジングケース７０に装着するように構成してもよい。この実施形態では、ホース２４から排出される冷却水は、カバー７１とハウジングケース７０との間の前記空間に貯留されるようになり、貯留される水の量が増えていくに従って、ハウジングケース７０の側面のほぼ全域に冷却水を接触させること（ハウジングケース７０の側面の冷却水との接触面積を増大すること）ができる。よってこの実施形態によっても、ハウジングケース７０の側面の全体を満遍なく冷却水で冷却することができ、その結果、効率よくハウジングケース７０内の動力伝達装置９を冷却することが可能となっている。なお、この実施形態においては、図１０に示すように、カバー７１の側面などに水の排水孔２９Ｂを形成することで、冷却水を適宜、アッパーハウジング７の外部に排出することが可能である。この排水孔２９Ｂはハウジングケース７０の所望の位置に形成することができる。

また、このカバー７１とハウジングケース７０とをシール部材により密閉した実施形態においては、図１０および図１１に示すように、カバー７１に検水パイプ４０を取り付けるように構成してもよい。検水パイプ４０は、例えばカバー７１と同じ素材で形成され、接着などによりカバー７１に形成された貫通孔７５に取り付けられており、その内部がカバー７１とハウジングケース７０との間の前記空間と連通していて、前記空間に貯留された水をカバー７１の外部に導出することが可能になっている。この検水パイプ４０は、上記した図６の検水口３３と同様、ホース２４のゴミなどによる目詰まりを検知するためのものであり、検水パイプ４０を介して船舶１の航走時に、検水パイプ４０の先端から外部に導出される水量を目視でチェックすることにより、ホース２２の目詰まりを容易に検出することが可能になっている。検水パイプ４０は、船舶１の航走時、船舶１の後部において、乗船者が容易にチェック可能な位置に設けられるとともに、乗船者が容易にチェックできるよう、斜め上向きの角度で取り付けられることが好ましい。

１ 船舶
２ エンジン
４ プロペラ
９ 動力伝達装置
１０ 船体
２０ 導入口
２２ ホース
２２ａ，２２ｂ ホース部材
３０ 接続部材
３２ 分岐ホース
２３ 噴射孔

Claims (6)

1. エンジンの駆動力を推進用のプロペラに伝達する動力伝達装置を冷却するための冷却装置であって、
   船体の推進力によって生ずる水流を利用することにより周囲の水を導入可能な導入口と、
   一端が前記導入口に連結されるとともに、他端が前記動力伝達装置を収容するハウジングケースまで延びるホースとを備え、
   前記ホースは、他端側の一部が前記ハウジングケースの側面と対向するように配置されているとともに、前記ハウジングケースの側面に向けて水を噴射可能な噴射孔が複数形成されている冷却装置。
2. 前記ホースは、前記ハウジングケースの側面の前記ホースと対向する領域の面積が増加するよう、折り曲げられた状態で配置されていることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
3. 前記ホースの前記ハウジングケースの側面と対向する部分は、円弧状または渦巻状に折り曲げられていることを特徴とする請求項２に記載の冷却装置。
4. 前記ホースの前記ハウジングケースの側面と対向する部分は、ジグザグ状に折り曲げられていることを特徴とする請求項２に記載の冷却装置。
5. 前記ホースは少なくとも２つのホース部材で構成され、各ホース部材が接続部材により接続されており、前記接続部材には、前記ホースを流れる水の一部を分岐させる分岐ホースが設けられており、前記分岐ホースの水の導出口が、前記ハウジングケースを覆うカバーに形成された検水口に連結されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の冷却装置。
6. 請求項１〜請求項５のいずれかに記載の冷却装置を備えた船舶。

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