JP2020163872A - 船舶推進装置用動力源の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】船舶の航行中に水中に存在するマイクロプラスチック等の環境汚染物質を回収して効果的に除去できること。【解決手段】エンジン１５が、船舶１を推進させる船舶推進装置としての船外機１０の動力源とし、この動力源を含む冷却水路３０には、船舶外から水を冷却水として取り込んで動力源を冷却し、この冷却後の冷却水を冷却水路から排水する船舶推進装置用動力源の冷却装置において、冷却水路３０を流れる冷却水は、取水口３１のストレーナ３４により冷却水路を目詰まりさせるレベルの異物が除去された冷却水とし、冷却水路３０には、この冷却水路を流れる冷却水に残留する残留異物を除去可能なろ過装置３５が設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンまたは電動モータ冷却用の冷却水をろ過することで、冷却水中の残留異物を除去する船舶推進装置用動力源の冷却装置に関する。

近年、海や湖、河川におけるゴミ（特にマイクロプラスチック）による汚染が深刻な環境破壊問題となっており、何らかの回収対策が望まれている。マイクロプラスチックの定義は定まってないが、一般には大きさが５ｍｍ以下の微細なプラスチック粒子を指すことが多い。一般的に、ゴミは大きさが小さいほど回収が難しく、特にマイクロプラスチックは水中生物への影響も大きいので、積極的な回収対策が望まれる。

船舶推進装置のエンジンまたは電動モータの冷却には、船舶推進装置の外部の水を船舶推進装置内に冷却水として取り込んで、エンジンまたは電動モータの発熱部分を冷却し、冷却後の冷却水を船舶推進装置外へ排水している。しかしながら、一度汲み上げた水は、そのまま水中に戻すだけであり、せっかく汲み上げた冷却水について、浄化の観点（環境対策）が見落とされていた。

船舶推進装置における冷却水の取水口には一般的にストレーナ等が設けられており（例えば特許文献１参照）、大きなゴミ（例えばペットボトルの蓋など）は船舶推進装置内の冷却水路には入り込みにくい。しかしながら、ストレーナをすり抜ける微細なゴミ（例えば１ｍｍ程度のゴミ）は冷却水路内にそのまま吸い込まれる可能性が高い。このため、冷却水として吸い込んだ水に対して、ゴミ回収のチャンスがありながら、特に回収が難しいマイクロプラスチックを捕捉するチャンスをそのまま見逃していた。

また、特許文献２に記載のように、冷却水路にフィルタを設ける例があるが、このフィルタは小石や藻の除去を目的としたものである。つまり、特許文献２に記載のフィルタは単なる異物除去が目的であり、基本的には特許文献１と同様である。

特開昭６１−１８４１９８号公報 特開２００３−６３４９７号公報

排気量が４０００ｃｃ超で、出力が３００ｐｓレベルの船舶推進装置では、１００Ｌ（リットル）／分の冷却水を流すことが可能であり、一時間当たりに換算すると６０００Ｌ（ドラム缶３０本分に相当）の冷却水が流れる。従来の船舶推進装置では、このような大量の冷却水について、上述のようにマイクロプラスチックなどのゴミを回収することなく、そのまま排水していた。また、冷却水中の上述のゴミ回収に際して、船舶推進装置の動力性能が犠牲になったり、複雑な装置を付加したりすることは、船舶推進装置の商品価値の低下につながり、現実的な対策とは言えない。

本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、船舶の航行中に水中に存在するマイクロプラスチック等の環境汚染物質を回収して効果的に除去できる船舶推進装置用動力源の冷却装置を提供することにある。

本発明に係る船舶推進装置用動力源の冷却装置は、エンジンまたは電動モータが船舶を推進させる船舶推進装置の動力源であり、この動力源を含む冷却水路に前記船舶外から水を冷却水として取り込んで前記動力源を冷却し、この冷却後の冷却水を前記冷却水路から排水する船舶推進装置用動力源の冷却装置において、前記冷却水路を流れる冷却水は、前記冷却水路を目詰まりさせるレベルの異物が除去された冷却水であり、前記冷却水路には、この冷却水路を流れる冷却水に残留する残留異物をろ過可能なろ過装置が設けられたことを特徴とするものである。

本発明によれば、船舶推進装置の動力源を含む冷却水路には、この冷却水路を流れて動力源を冷却するための冷却水に残留する残留異物をろ過可能なろ過装置が設けられている。このため、動力源を駆動させることで推進する船舶の航行中に、水中に存在するマイクロプラスチック等の環境汚染物質を、冷却水に残留する残留異物としてろ過装置によりろ過して回収し、効果的に除去することができる。

本発明に係る船舶推進装置用動力源の冷却装置における一実施形態が適用された船舶推進装置としての船外機を示す左側面図。 図１の船外機に搭載された動力源としてのエンジン等を示す斜視図。 図２のIII矢視図。 図１に示す船舶の運転席に設置された操作盤の表示窓を示す正面図。 （Ａ）及び（Ｂ）は、図２及び図３におけるろ過装置を示す斜視図。

以下、本発明を実施するための実施形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係る船舶推進装置用動力源の冷却装置における一実施形態が適用された船舶推進装置としての船外機を示す左側面図である。この図１に示す船舶推進装置としての船外機１０は、エンジンカバー１１と、このエンジンカバー１１の下側に設けられるドライブシャフトハウジング１２と、このドライブシャフトハウジング１２の下側に設けられるギアケース１３とを有する。船外機１０は、その前部に設けられたブラケット装置１４を用いて船舶１のトランサム１Ａに装着される。

船外機１０の駆動系は、内燃機関であるエンジン１５と、ドライブシャフト１６と、プロペラシャフト１８と、推進プロペラ１９Ａ、１９Ｂとを有する。エンジン１５は船外機１０の動力源であり、エンジンホルダ２０に搭載され、このエンジンホルダ２０と共にエンジンカバー１１内に収容される。エンジン１１は水冷式エンジンであり、クランクシャフト２１の軸線方向が上下になる向きに配置され、図２に示すように、前方からクランクケース２２、シリンダブロック２３、シリンダヘッド２４及びヘッドカバー２５が順次配置されて構成される。

図１に示すドライブシャフト１６は、ドライブシャフトハウジング１２内に上下方向に延びるように配置され、エンジン１５の回転動力が伝達される。ドライブシャフト１６は、第１ドライブシャフト１６Ａと、第２ドライブシャフト１６Ｂとを備える。第１ドライブシャフト１６Ａと第２ドライブシャフト１６Ｂとの間にシフト機構(不図示)が配置され、このシフト機構が回転動力の伝達の断続、及び回転方向の切替えを行う。

プロペラシャフト１８は、ギアケース１３内に前後方向に延びるように配置され、ドライブシャフト１６に伝達されたエンジン１５の回転動力を推進プロペラ１９Ａ、１９Ｂに伝達する。これら推進プロペラ１９Ａ、１９Ｂが二重反転プロペラを形成する。

エンジンカバー１１は、アンダカバー１１Ａと、このアンダカバー１１Ａの上部に着脱可能に装着されるアッパカバー１１Ｂとにより構成される。アンダカバー１１Ａがエンジン１５の下部及びエンジンホルダ２０を覆い、アッパカバー１１Ｂがエンジン１５の上部を覆う。アッパカバー１１Ｂの左右側方に燃焼用空気取入口２６が開口している。

エンジン１５は、前述のように水冷式であり、船外機１０には、エンジン１５の図示しないウォータジャケットを含む冷却水路３０が設けられている。この冷却水路３０は、エンジン１５のウォータジャケットへ冷却水を供給するための給水側水路３０Ａと、エンジン１５を冷却した後の冷却水を導く排水側水路３０Ｂと、を備える。

給水側水路３０Ａの最上流は、ギアケース１３の前端部に開口した取水口３１である。また、排水側水路３０Ｂの最下流は、推進プロペラ１９Ｂのハブに形成された排水口３２である。給水側水路３０Ａは、ギアケース１３、ドライブシャフトハウジング１２及びエンジンホルダ２０の内側に形成され、エンジン１５に給水する。また、排水側水路３０Ｂは、エンジン１５のシリンダブロック２３とエンジンホルダ２０とを接続する排水パイプ３３を備え、更に、エンジンホルダ２０、ドライブシャフトハウジング１２及びギアケース１３内に形成される。

船舶１及び船外機１０の外部の水が、取水口３１から冷却水として給水側水路３０Ａに取り込まれ、この冷却水は、ドライブシャフト１６により駆動される図示しないウォータポンプの作用で、給水側水路３０Ａを流れてエンジン１５のウォータジャケットに至り、エンジン１５の燃焼室及び排気通路（共に図示せず）等を冷却する。エンジン１５を冷却した後の冷却水は、排水パイプ３３を含む排水側水路３０Ｂを流れて排水口３２から船外機１０外へ排水される。

給水側水路３０Ａの取水口３１には、小石や藻などの異物等の、冷却水路３０を目詰まりさせるレベルの異物を捕捉するストレーナ３４が配置されている。あるいは、取水口３１にストレーナ３４が配置されていない場合には、取水口３１自体が多数の小径を集積した多孔構造に形成される。このストレーナ３４の作用によって、冷却水路３０内を流れる冷却水は、冷却水路３０を目詰まりさせるレベルの異物が除去された冷却水になっている。

また、冷却水路３０（給水側水路３０Ａ、排水側水路３０Ｂ）には、この冷却水路３０内を流れる冷却水に残留する残留異物、特にマイクロプラスチックなどの環境汚染物質をろ過して回収可能なろ過装置３５が配設されている。ここで、マイクロプラスチックは、海洋などの環境中に拡散した微小（一般的には大きさが５ｍｍ以下）なプラスチック粒子をいう。また、本実施形態では、ろ過装置３５にて捕捉され回収される残留異物は、肉眼で目視可能な小さなレベルの大きさ（一般的には０．１〜０．２ｍｍ程度までの大きさと言われる。）までの残留異物である。

上述のように、冷却水路３０にろ過装置３５が配設されることで、エンジン１５を駆動させる船外機１０の運転中、即ち船舶１の航行中に、水中に存在するマイクロプラスチックなどの環境汚染物質をろ過装置３５により捕捉し回収して効果的に除去することができる。

特に、排水量が大きく出力が高い船外機１０では、大量の冷却水を流すことが可能になる。例えば、排水量が４０００ｃｃ超で出力が３００ｐｓレベルの船外機１０では、１００Ｌ（リットル）／分の冷却水、つまり１時間当たりに換算すると６０００Ｌ（ドラム缶３０本分に相当）の冷却水を流すことが可能になるので、１回の航海で大量の冷却水中の海洋汚染物質(マイクロプラスチック等)を除去することができる。

また、生け簀を使用する養殖業者にとっては、生け簀の周囲を船外機１０を装備した船舶１で周回することで、船外機１０に設置されたろ過装置３５によって、マイクロプラスチックのほかに餌の残り等を効果的に捕捉することができ、海洋の汚染防止に積極的に貢献できる。

上述のろ過装置３５は、冷却水路３０の給水側水路３０Ａと排水側水路３０Ｂのいずれに設けてもよいが、本実施形態では、エンジン１５を冷却した後の冷却水を排水口３０に導く排水側水路３０Ｂ、特に排水パイプ３３の途中に配設されている。この排水パイプ３３は、図１及び図２に示すように、エンジン１５のシリンダヘッド２４の側方に配置されることで、この排水パイプ３３に配設されたろ過装置３５は、エンジンカバー１１のアッパカバー１１Ｂ内に設置される。これにより、ろ過装置３５は、アッパカバー１１Ｂをアンダカバー１１Ａから離脱させることで、メンテナンスが容易に行なわれる。

また、ろ過装置３５が冷却水路３０の排水側水路３０Ｂ（排水パイプ３３）の途中に配設されたことで、冷却水中の残留異物（マイクロプラスチックなどの環境汚染物質）を効率的に捕捉して回収できる。つまり、排水側水路３０Ｂ内を流れる冷却水は、エンジン１５が暖機状態であれば加熱されて高温状態になっており、エンジン１５の冷却前の冷水状態の冷却水と比べて粘性が低下している。このため、マイクロプラスチックなどの残留異物を含んだ冷却水は流れ易く、ろ過装置３５内を低い通路抵抗で流れるので、このろ過装置３５によって残留異物を効率良く捕捉することができる。

しかも、排水側水路３０Ｂ内の冷却水をろ過装置３５によりろ過することで、エンジン１５に滞留していたゴミも捕捉して回収することができる。このように、エンジン１５を冷却後の冷却水をろ過装置３５によりろ過することで、エンジン１５の動力性能に影響を及ぼすことなく環境汚染物質を除去でき、船外機１０の商品価値を高めることができる。

上述のろ過装置３５は、図５に示すように、着脱自在なカートリッジ式のろ過装置である。例えば、ろ過装置３５は、図５（Ａ）に示すように、排水パイプ３３に接続された流入管３６及び流出管３７を備えた容器３８に、格子状の籠体３９が着脱自在に取り付けられて収容され、容器３８の開口が、この容器３８にねじ結合される透明な蓋４０により閉塞された籠タイプのろ過装置が用いられてもよい。この場合には、籠体３９が、冷却水中の残留異物であるマイクロプラスチックなどを捕捉し、その結果、籠体３９が残留異物により目詰まりしたときに、籠体３９を容器３８から取り外し、捕捉した残留異物を取り除いた後に容器３８に再び取り付ける。

また、ろ過装置３５は、図５（Ｂ）に示すように、排水パイプ３３に接続された装置本体４１に、カプセル状のフィルタ４２が着脱自在に装着され、このフィルタ４２が透明なキャップ４３に覆われ、このキャップ４３が装置本体４１にねじ結合されたカセットタイプのろ過装置が用いられてもよい。この場合には、フィルタ４２が冷却水中の残留異物であるマイクロプラスチックなどを捕捉し、この結果フィルタ４２が残留異物により目詰まりしたときに、このフィルタ４２を新しいものと交換する。上述のようなカートリッジ式のろ過装置３５用いることで、ろ過装置３５のメンテナンスを誰でも容易に行なうことができる。

図２及び図３に示すように、排水側水路３０Ｂの排水パイプ３３には、ろ過装置３５に目詰まりが発生した場合に、このろ過装置３５を迂回して冷却水を流すためのバイパス通路４５が接続されている。このバイパス通路４５の上流端と排水パイプ３３との接続部分に、リリーフバルブ４４が配設されている。

このリリーフバルブ４４は、ろ過装置３３に目詰まりが発生していないときには閉弁されており、排水パイプ３３を流れる冷却水をろ過装置３５へ導く。また、リリーフバルブは、ろ過装置３５に目詰まりが発生したときに開弁して、排水パイプ３３を流れる冷却水を、ろ過装置３５を迂回してバイパス通路４５に導く。これにより、ろ過装置３５に目詰まりが発生しこの目詰まりが解消されない場合でも、エンジン１５の冷却性能の低下を防止することができる。

ろ過装置３５の上述の目詰まりの発生は、例えば排水パイプ３３におけるろ過装置３５の上流側近傍に設置された圧力センサにより検出される。この圧力センサの検出値に基づいて、ろ過装置３５の目詰まりは、例えば、船舶１の運転席に設置された操作盤４６(図４)の表示窓４６Ａへの警報表示４７と、船外機１０のアッパカバー１１Ｂに設けられた警報表示４８(図１)との少なくとも一つによって、船外機１０の使用者に認識可能に告知される。あるいは、ろ過装置３５の目詰まりは、ブザーなどによる警報や音声などによって、船外機１０の使用者に認識可能に告知されてもよい。

更に、ろ過装置３５の目詰まりによるエンジン１５のオーバーヒートを防止するために、図示はしないが、エンジン１５の温度警報を船外機１０の使用者に告知することも効果的である。なお、図４中の符号４９は、エンジン１５を流れる冷却水の温度表示であり、符号５０はエンジン回転数表示であり、符号５１は船舶の推進速度表示であり、符号５２は船外機１０の前進、後進等の状態を示すシフト表示である。

以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができ、また、それらの置き換えや変更は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、船外機１０は、水冷式電動モータにより駆動されるものであってもよく、この電動モータを冷却する冷却水中の残留異物（マイクロプラスチックなどの環境汚染物質）をろ過装置３５により回収して除去してもよい。また、船舶推進装置は船外機１０に限らず、船舶を推進するための動力源で冷却が必要な動力源であれば全てを含むものとする。

１…船舶、１０…船外機（船舶推進装置）１１…エンジンカバー、１１Ｂ…アッパカバー、１５…エンジン（動力源）、３０…冷却水路、３０Ａ…給水側水路、３０Ｂ…排水側水路、３１…取水口、３２…排水口、３３…排水パイプ、３４…ストレーナ、３５…ろ過装置、３９…籠体、４２…フィルタ、４６…操作盤、４６Ａ…表示窓、４７、４８…警報表示

Claims (7)

1. エンジンまたは電動モータが船舶を推進させる船舶推進装置の動力源とし、この動力源を含む冷却水路に前記船舶外から水を冷却水として取り込んで前記動力源を冷却し、この冷却後の冷却水を前記冷却水路から排水する船舶推進装置用動力源の冷却装置において、
   前記冷却水路を流れる冷却水は、前記冷却水路を目詰まりさせるレベルの異物が除去された冷却水とし、
   前記冷却水路には、この冷却水路を流れる冷却水に残留する残留異物をろ過可能なろ過装置が設けられたことを特徴とする船舶推進装置用動力源の冷却装置。
2. 前記ろ過装置は、冷却水が動力源を冷却してから排水口に至るまでの前記冷却水路の排水側水路に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の船舶推進装置用動力源の冷却装置。
3. 前記冷却水路には、ろ過装置に目詰まりが発生した場合に前記ろ過装置を迂回して冷却水を流すバイパス通路が設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載の船舶推進装置用動力源の冷却装置。
4. 前記ろ過装置の目詰まりの発生は、警報、音声、または船舶の操作盤や船舶推進装置の表面の表示によって認識可能に構成されたことを特徴とする請求項３に記載の船舶推進装置用動力源の冷却装置。
5. 前記ろ過装置は、着脱自在なカートリッジ式のろ過装置であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の船舶推進装置用動力源の冷却装置。
6. 前記ろ過装置は、肉眼で目視可能な小さなレベルの大きさまでの残留異物を捕捉可能なろ過機能を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の船舶推進装置用動力源の冷却装置。
7. 前記船舶推進装置が船外機であり、この船外機のエンジンカバー内にろ過装置が配置されたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の船舶推進装置用動力源の冷却装置。

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