JP3818905B2 - 船舶の排気・排水構造 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、船舶の排気・排水構造に関する。特に、船舶に搭載されたエンジンの排気を、ウォータジャケットを有する排気管を通じてそのウォータジャケットを通過した水とともに、ウォータマフラ内に排出する排気・排水構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、船舶の排気・排水構造として図5に示すようなものが知られている(特許第2770135号公報)。
この排気・排水構造は、船舶に搭載されたエンジン1の排気を、ウォータジャケット2aを有する排気管2を通じてそのウォータジャケット2aを通過した水とともに、ウォータマフラ3内に排出するようになっている。
ウォータマフラ3の内部は、仕切板3a、3bで第1室3c、第2室3d、および第3室3eに区画されており、第1室3cに排気管2が接続されている。第1室3cと第2室3dとの間には両室を連通させる第1連通管3fが、第2室3dと第3室3eとの間には両室を連通させる第2連通管3gが設けられている。また、第3室3eには排気・水管4が接続されている。
したがって、排気管2からウォータマフラ3内の第1室3cに排出された排気および水は、第1室3cから第1連通管3fを経て第2室3dに入り、第2室3dから第2連通管3gを経て第3室3eに入り、第3室3eから排気・水管4を通って船外に排出される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の排気・排水構造では、排気管2における排気出口2bと水の吐出口2cとが、いずれもウォータジャケット3の仕切板3aに向かって略水平方向に指向している。したがって、排気出口2bからの高温の排気が仕切板3aに向かって直接吹き付けられ、これによって仕切板3aにおける排気の吹きつけ部位3a1は高温になろうとするが、この部位3a1には吐出口2cからの水も吐出されるので、その温度上昇はある程度抑制される。
しかしながら、このような従来技術では、高温の排気の吹き付け部位3a1と水の吐出部位3a1とが略同一部位であって同一高さとなっているので、必ずしも排気の吹き付け部位3a1の冷却が効率的には行われれず、結果としてウォータマフラの温度が上昇しがちになるという問題があった。
【0004】
この発明の目的は、以上のような問題を解決し、ウォータマフラを効率的に冷却することのできる船舶の排気・排水構造を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項1記載の船舶の排気・排水構造は、エンジンの排気を、ウォータジャケットを有する排気管を通じてそのウォータジャケットを通過した水とともに、ウォータマフラ内に排出する排気・排水構造であって、前記排気管における水の吐出口を、排気管から排出される排気が直接当たるウォータマフラの内壁面の上部に向けて指向させたことを特徴とする。
請求項2記載の船舶の排気・排水構造は、エンジンの排気を、ウォータジャケットを有する排気管を通じてそのウォータジャケットを通過した水とともに、ウォータマフラ内に排出する排気・排水構造であって、
前記排気管における排気出口をウォータマフラのケース内側面に直接向けて指向させるとともに、前記排気管における水の吐出口を、前記ケース内側面に直接向けて指向させ、かつ前記排気管から排出される排気が直接当たる部位の上部に向けて指向させたことを特徴とする。
【0006】
【作用効果】
請求項1記載の船舶の排気・排水構造は、エンジンの排気を、ウォータジャケットを有する排気管を通じてそのウォータジャケットを通過した水とともに、ウォータマフラ内に排出する排気・排水構造であって、前記排気管における水の吐出口を、排気管から排出される排気が直接当たるウォータマフラの内壁面の上部に向けて指向させてあるので、この船舶の排気・排水構造によれば、次のような作用効果が得られる。
すなわち、ウォータマフラの内壁面における排気の吹き付け部位に比べて水の吐出部位が上方に位置することとなるので、その水の吐出部位に吐出された水が内壁面に沿って流下する過程において、上記排気の吹き付け部位を効率的に冷却することとなる。
したがって、この請求項1記載の船舶の排気・排水構造によれば、排気の吹き付け部位の冷却が効率的に行われ、結果としてウォータマフラが効率的に冷却されることとなる。
請求項2記載の船舶の排気・排水構造は、エンジンの排気を、ウォータジャケットを有する排気管を通じてそのウォータジャケットを通過した水とともに、ウォータマフラ内に排出する排気・排水構造であって、前記排気管における排気出口をウォータマフラのケース内側面に直接向けて指向させるとともに、前記排気管における水の吐出口を前記ケース内側面に直接向けて指向させてあるので、ウォータマフラ内における排気および水の通過経路を長くすることが可能となる。
排気出口をウォータマフラのケース内側面に直接向けて指向させると、ウォータマフラのケース温度が上昇しようとするが、この請求項2の構造によれば、排気管における水の吐出口が、ケース内側面に直接向けて指向しており、かつ排気管から排出される排気が直接当たる部位の上部に向けて指向しているので、ウォータマフラのケース内側面における排気の吹き付け部位に比べて水の吐出部位が上方に位置することとなり、その水の吐出部位に吐出された水がケース内側面に沿って流下する過程において、上記排気の吹き付け部位を効率的に冷却することとなる。
したがって、この請求項2記載の船舶の排気・排水構造によれば、ウォータマフラ内における排気および水の通過経路を長くすることができると同時に、排気管における排気出口をウォータマフラのケース内側面に直接向けて指向させてあるにもかかわらず、排気の吹き付け部位の冷却が効率的に行われ、結果としてウォータマフラが効率的に冷却されるという効果が得られる。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図1は本発明に係る船舶の排気・排水構造の一実施の形態を用いた小型滑走艇の一例示す概略側面図、図2は同じく平面図である。
【0008】
これらの図(主として図1)に示すように、この小型滑走艇10は、鞍乗り型小型船舶であり、船体11上のシート12に乗員が座り、スロットルレバー付きの操ハンドル13を握って操行可能である。
船体11は、ハル14とデッキ15とを接合して内部に空間16を形成した浮体構造となっている。空間16内において、ハル14上には、エンジン20が搭載され、このエンジン20で駆動される推進手段としてのジェットポンプ(ジェット推進ポンプ)30がハル14後部に設けられている。
【0009】
ジェットポンプ30は、船底に開口した取水口17から船体後端に開口した噴流口31およびノズル32に至る流路33と、この流路33内に配置されたインペラ34とを有しており、インペラ34のシャフト35がエンジン20の出力軸20aに連結されている。したがって、エンジン20によりインペラ34が回転駆動されると、取水口17から取り入れられた水が噴流口31からノズル32を経て噴出され、これによって船体11が推進される。エンジン20の駆動回転数、すなわちジェットポンプ30による推進力は、前記操作ハンドル13のスロットルレバー13a(図2参照)の回動操作によって操作される。ノズル32は、図示しない操作ワイヤーで操作ハンドル13と連係されていて、ハンドル13の操作で回動操作され、これによって進路を変更することができる。
なお、40は燃料タンク、41は収容室である。
【0010】
図3は主としてエンジン20を示す図で、図1におけるIII−III部分拡大断面図(部分省略断面図)である。
このエンジン20はDOHC型で直列4気筒のドライサンプ式4サイクルエンジンであり、図1に示すように、そのクランクシャフト20aが船体11の前後方向に沿うように配置されている。
図3に示すように、船体11の進行方向に向かってエンジン20の左側には、吸気ポート20iに連通するサージタンク(インテークチャンバ)21とインタークーラ22とが接続配置され、エンジン20の右側には、排気ポート20oに連通する排気マニホルド23が接続配置されている。
図1に示すように、エンジン20の後方にはターボチャージャ(過給機)24が配置され、このターボチャージャ24のタービン部に排気マニホルド23の排気出口が接続され、ターボチャージャ24のコンプレッサ部に前記インタークーラ22が接続されている。
【0011】
ターボチャージャ24のタービン部にてタービンを回転させた排気は、図1、図2に示すように、また後に詳しく説明するように、第1排気管51,転覆時の水の逆流(ターボチャージャ24等への水の侵入)を防止するための逆流防止室52,および第2排気管53を通じてウォーターマフラ60へと排出され、さらにウォーターマフラ60から排気・排水管54を経てジェットポンプ30による水流内へと排出される。
【0012】
図4は、第1排気管51,逆流防止室52,第2排気管53,ウォーターマフラ60,および排気・排水管54を示す部分省略断面図である。
第1排気管51の一端51aは前記ターボチャージャ24のタービン部に接続され、他端51bは逆流防止室52に接続されている。第1排気管51に接続される逆流防止室52における排気導入管52bの逆流防止室52内側の先端(逆流防止室52内への排気出口)52cは下向きに傾斜した状態に形成されている。
逆流防止室52と第2排気管53とは一体的に構成されており、第2排気管53の先端部53aがウォーターマフラ60内に挿入されている。ウォーターマフラ60のケース61には、第2排気管53の挿入口62が設けられており、この挿入口62に第2排気管53の先端部53aを挿入した後、挿入口62と第2排気管53の上部とを蛇腹状の連結部材55で連結することによって、第2排気管53とウォーターマフラ60とが結合されている。56,56は、連結部材55の両端を挿入口62と第2排気管53の上部とにそれぞれ締め付けるリング状の締め付け部材である。
逆流防止室52および第2排気管53はウォータジャケット52aを有しており、このウォータジャケット52aは第1排気管51のウォータジャケット51cに連通している。
前述したジェットポンプ30におけるインペラ34の上流側には冷却水取り出し口(図示せず)が設けられており、この取り出し口に接続された冷却水供給パイプ(図示せず)を通じて冷却対象(エンジン20、インタークーラ22等)のウォータジャケットに冷却水が供給される。
この実施の形態では、排気マニホルド23のウォータジャケット23a(図3参照)に供給され、さらにターボチャージャ24のウォータジャケット(図示せず)に供給された冷却水が上記第1排気管51のウォータジャケット51cおよびに逆流防止室52,第2排気管53のウォータジャケット52aに供給され、第2排気管53の先端部53aからウォーターマフラ60内に排出される。
したがって、エンジン20の排気は、ウォータジャケットを有する排気管(この実施の形態では排気マニホルド23,ターボチャージャ24,第1排気管51,逆流防止室52,および第2排気管53)を通じてそのウォータジャケットを通過した水とともに、ウォータマフラ60内に排出されることとなる。
【0013】
第2排気管53の先端部53aは、湾曲状に形成されており、その排気出口53bは多少上向きに傾斜している。したがってこの排気出口53bから排出される排気ガスは矢印EGで示すように多少上向きに(後述する第1連通管65から遠ざかる方向へ)指向され、ウォーターマフラ60の内壁面(この場合ケース61の内側面)61aに直接吹き付けられることとなる。
一方、第2排気管53の先端部53aには、ウォータジャケット52aに連通する、水(冷却水)の吐出口53cが設けられており、この吐出口53cは上記排気ガスGEが直接当たるウォータマフラ60の内壁面61aの上部61bに向けて指向させてある。したがって、吐出口53cからの水は、矢印Wで示すように、ウォータマフラ60の内壁面61aの上部61bに向けて吐出される。
別言すれば、この実施の形態の排気・排水構造は、排気管53における排気出口53bをウォータマフラ60のケース内側面61aに直接向けて指向させるとともに、排気管53における水の吐出口53cを、ケース内側面61aに直接向けて指向させ、かつ排気管53から排出される排気EGが直接当たる部位61a1の上部61bに向けて指向させた構成となっている。
【0014】
ウォータマフラ60の内部は、仕切板63a,63bで第1室64a、第2室64b、および第3室64cに区画されており、第1室64aに上記第2排気管53が接続されている。この実施の形態では、第1室64aと第2室64bとの間に第3室64cが配置されている。第1室64aと第2室64bとの間には第3室64cを貫通して第1室64aと第2室64bとを連通させる第1連通管65が設けられており、第2室64bと第3室64cとの間には両室を連通させる第2連通管66が設けられている。また、第3室64cには排気・配水管67が設けられており、この排気・配水管67に、前述した排気・排水管54(図1,図2参照)が接続されている。
したがって、第2排気管53からウォータマフラ60内の第1室64aに排出された排気および水は、第1室64aから第1連通管65を経て第2室64bに入り、第2室64bから第2連通管66を経て第3室64cに入り、第3室64cから排気・配水管67および54を通って船外に排出される。
【0015】
以上のような船舶の排気・排水構造によれば、次のような作用効果が得られる。
(a)エンジン20の排気EGを、ウォータジャケットを有する排気管53を通じてそのウォータジャケット52aを通過した水Wとともに、ウォータマフラ60内に排出する排気・排水構造であって、排気管53における水の吐出口53cを、排気管53から排出される排気EGが直接当たるウォータマフラ60の内壁面61aの上部61bに向けて指向させてあるので、ウォータマフラ60の内壁面61aにおける排気EGの吹き付け部位61a1に比べて水Wの吐出部位61bが上方に位置することとなる。
したがって、水Wの吐出部位61bに吐出された水が内壁面61aに沿って流下する過程において、上記排気EGの吹き付け部位61a1を効率的に冷却することとなり、結果としてウォータマフラ60が効率的に冷却されることとなる。
なお、このような作用効果(a)は、排気および水の吹きつけ部位がウォーターマフラ60のケース61の内側面61aでない場合(例えば仕切板63aに対して排気および水を吹き付ける場合)にも得られる。
(b)排気管53における排気出口53bをウォータマフラ60のケース61の内側面61aに直接向けて指向させるとともに、排気管53における水の吐出口53cをケース内側面61aに直接向けて指向させてあるので、ウォータマフラ60内における排気および水の通過経路を長くすることが可能となる。例えば、図4において、排気管53における排気出口53bおよび水の吐出口53cを仕切板63a側に向けて指向させた場合に比べて、ウォータマフラ60内における排気および水の通過経路を長くすることが可能となる。したがって、排気音を低減させることができるとともに、排気温度も低下させることができる。
排気出口53bをウォータマフラ60のケース内側面61aに直接向けて指向させると、ウォータマフラのケース61の温度、特に排気が直接吹き付けられる部位61a1の温度が上昇しようとするが、この実施の形態の構造によれば、排気管53における水の吐出口53cが、ケース内側面61aに直接向けて指向しており、かつ排気管63から排出される排気が直接当たる部位61a1の上部61bに向けて指向しているので、ウォータマフラ60のケース内側面61aにおける排気の吹き付け部位61a1に比べて水の吐出部位61bが上方に位置することとなり、その水の吐出部位61bに吐出された水がケース内側面61aに沿って流下する過程において、上記排気の吹き付け部位61a1を効率的に冷却することとなる。
したがって、この排気・排水構造によれば、ウォータマフラ60内における排気および水の通過経路を長くすることができると同時に、排気管63における排気出口63bをウォータマフラ60のケース内側面61aに直接向けて指向させてあるにもかかわらず、排気の吹き付け部位61a1の冷却が効率的に行われ、結果としてウォータマフラ60が効率的に冷却されるという効果が得られる。
【0016】
(c)ところでこの種の小型滑走艇は、主としてレジャーに利用されるため、しばしば転覆することがあり、転覆時に、ウォーターマフラ60内の底部にある水が第2排気管53の排気出口から入り込んで逆流防止室52および第1排気管51を逆流して、ターボチャージャ24や排気マニホルド23等に達すると、高温になっているターボチャージャ24や排気マニホルド23が急激に冷却されて熱疲労が大きくなるおそれがある。
これに対し、この実施の形態によれば、ウォーターマフラ60内に入り込んでいる第2排気管53の先端部53aが湾曲状に形成され、かつ、その排気出口53bが多少上向きに傾斜しているので、小型滑走艇10の転覆時には(図4の天地を逆にした状態では)、第2排気管53の先端部53aがいわば庇状になるとともに、排気出口53bが多少下向きに傾斜した状態となる。
このため、転覆時に、ウォーターマフラ60内の底部にある水が第2排気管53の排気出口53bへ入り込むという事態が極めて生じにくくなる。また仮に多少の水が入り込んだとしても、その水は、逆流防止室52に溜まり、第1排気管51へ入り込むという事態はほとんど生じなくなる。
さらに、逆流防止室52内における排気導入管52bの先端(逆流防止室52内への排気出口)52cは下向きに傾斜した状態に形成されているので、転覆した小型滑走艇10を正常姿勢に戻す際には、今度は排気導入管52bの先端52cがいわば庇状になって逆流防止室52内の水が排気導入管52bへと入り込むという事態がほとんど生じなくなる。
したがって、この実施の形態によれば、小型滑走艇10の転覆時および姿勢復帰時に、ウォーターマフラ60内の水がターボチャージャ24や排気マニホルド23等に向かって逆流するという事態がほとんど生じなくなり、結果として、ターボチャージャ24や排気マニホルド23の熱疲労に対する耐久性が向上することとなる。また、特に、高温になっているターボチャージャ24のタービン羽根の破損も確実に防止される。
【0017】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において適宜変形実施可能である。
【0018】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る船舶の排気・排水構造の一実施の形態を用いた小型滑走艇の一例示す概略側面図。
【図2】同じく平面図。
【図3】主としてエンジン20を示す図で、図1におけるIII−III部分拡大断面図(部分省略断面図)。
【図4】第1排気管51,逆流防止室52,第2排気管53,ウォーターマフラ60,および排気・排水管54を示す部分省略断面図。
【図5】従来技術の説明図。
【符号の説明】
20 エンジン
52a ウォータジャケット
53 第2排気管(排気管)
53c 水の吐出口
60 ウォータマフラ
61 ケース
61a 内側面(内壁面)
61b 内壁面の上部

Claims (1)

  1. エンジンの排気を、ウォータジャケットを有する排気管を通じてそのウォータジャケットを通過した水とともに、ウォータマフラ内に排出する排気・排水構造であって、
    前記排気管における排気出口をウォータマフラのケース内側面に直接向けて指向させるとともに、前記排気管における水の吐出口を、前記ケース内側面に直接向けて指向させ、かつ前記排気管から排出される排気が直接当たる部位の上部に向けて指向させたことを特徴とする船舶の排気・排水構造。
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