JP4265710B2 - 水中推進機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水中に位置するエンジンによりスクリューを回転駆動して推進力を発生させるようにした水中推進機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ダイバーの遊泳を補助する小型水中推進機，いわゆるアクアスクータが市販されている。この小型水中推進機は、水中に位置するエンジンの上部に浮力タンクを載置し、該エンジンによりスクリューを回転駆動して推進力を発生させるように構成されており、上記浮力タンクにダイバーが覆い被さるようにして乗り、この状態で水面付近を航走するものである。
【０００３】
この種の水中推進機としては、従来、エンジンをクランク軸を進行方向に水平に向けるとともに、気筒軸を垂直上方に向けて搭載し、該クランク軸の後端にスクリューを直結した構造が一般的である。また上記クランク軸の前端部にはフライホイールマグネトウ，リコイルスタータ等が装着される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来のようにクランク軸を水平に向けた構造とした場合には、、フライホイールマグネトウ等の電気系が常に水中に位置することから、防水機能を高めなければならず、コストが上昇するという問題がある。また上記従来構造では、リコイルスタータを水中で引いてエンジン始動することとなり、エンジン始動がし難いという問題がある。
【０００５】
また、上記従来のようにクランク軸にスクリューを直結する構造を採用した場合には、エンジントルクに比べてスクリューの回転数が過大となることから、充分な推力が得られない場合がある。
【０００６】
本発明は、上記従来の状況に鑑みてなされたもので、電気系の防水要求度を緩和できるとともにエンジン始動を容易に行うことができ、さらにはエンジントルクに対するスクリューの回転数を最適化して推力を高めることができる水中推進機を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、水中に位置するエンジンによりスクリューを回転駆動して推進力を得るようにした水中推進機において、上記エンジンを、気筒軸が進行方向前方に略水平を向くとともにクランク軸が略垂直を向くように配設し、該クランク軸の上端にフライホイールマグネトウを装着するとともに下端に傘歯車機構を介して上記気筒軸と平行に配設されたスクリュー軸の前部を連結し、該スクリュー軸の後端部に上記スクリューを装着したことを特徴としている。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１において、シリンダブロックの気筒外周壁にウォータジャケットが形成されており、該ウォータジャケットの冷却水流入口及び排出口が外部に開口するように形成され、かつ冷却水流入口が排出口より低所に位置していることを特徴としている。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１又は２において、上記エンジンのシリンダブロックの下方に排気ポートに連通する第１排気膨張室が設けられており、上記スクリューの外方を囲むように配設された整流ノズル内に上記第１排気膨張室に連通する第２排気膨張室が形成され、さらに該第２排気膨張室に連通する排気パイプの排気口が噴流の中心部に開口していることを特徴としている。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１ないし３の何れかにおいて、上記エンジンの上部に浮力タンクが配設されており、該浮力タンクに上記クランク軸のフライホイールマグネトウ周りを囲むようにパワーユニット部気密室が形成され、かつ該パワーユニット部気密室と区分けされた浮力体気密室が形成されていることを特徴としている。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項１ないし４の何れかにおいて、上記スクリューからの噴流を斜め後下方に向けるダクトノズルが配設されていることを特徴としている。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項１ないし５の何れかにおいて、水中推進機本体に操舵ハンドルが配設されており、該操舵ハンドルの後方にダイバーの腕を後側から支持するエルボサポートが外方に突出するように配設されていることを特徴としている。
【００１３】
【発明の作用効果】
本発明に係る水中推進機によれば、エンジンの気筒軸を前方に水平に向けるとともにクランク軸を垂直に向けて配置し、該クランク軸の上端にフライホイールマグネトウを装着するとともに、下端に傘歯車機構を介してスクリュー軸を連結したので、上記フライホイールマグネトウ周りの電気系を水面より上方に位置させることが可能となり、従来の水中に位置させる場合に比べて防水要求度を緩和でき、それだけコスト上昇を抑制できる。
【００１４】
また上記クランク軸のフライホイールマグネトウの上側にリコイルスタータを配置することが可能であるから、エンジン始動を水面より上で行うことができ、エンジン始動性を良好にできる。
【００１５】
上記クランク軸に傘歯車機構を介してスクリュー軸を連結したので、傘歯車機構により減速することによって、エンジントルクに見合ったスクリュー回転数とすることができ、推力を高めることができる。
【００１６】
請求項２の発明では、シリンダブロックの気筒外周壁にウォータジャケットを形成し、冷却水流入口，排出口を外部に開口させたので、外部の水が自然対流でウォータジャケット内を流れることとなり、ウォータジャケット内の水が保温剤として機能し、周囲の水の流れがシリンダブロックの気筒壁に直接接することはなく、周囲の水で気筒壁を直接冷却する場合の過冷却を防止でき、シリンダ温度の変動を防止でき、安定したエンジン性能が得られるとともに、構造の簡略化を図ることができる。
【００１７】
請求項３の発明では、シリンダブロックの下方に排気ポートに連通する第１排気膨張室を設け、整流ノズル内に第１排気膨張室に連通する第２排気膨張室を形成したので、排気ガスの膨張容量を２段膨張によって増やすことができ、低速性能を向上できる。また上記第２排気膨張室には温度低下した排気ガスが流入することから、整流ノズルを例えば樹脂部材により構成することが可能となり、推進機全体の軽量化に貢献できる。
【００１８】
請求項４の発明では、浮力タンクにフライホイールマグネトウ周りを囲むパワーユニット部気密室を形成するとともに、これとは区分けして浮力体気密室を形成したので、電気系の防水を図りながら浮力機能を高めることができ、また他用途への展開が可能となる。
【００１９】
請求項５の発明では、ダクトノズルを配設して噴流を斜め後下方に向けたので、噴流がダイバーの体に当たったりすることなく後方にスムーズに流れることとなり、安定した航走姿勢を得ることができる。また上記ダクトノズルからの噴流が浮力方向に作用することから、顔を水面から上げ易くなり、この点からも安定した航走姿勢を得ることができる。
【００２０】
請求項６の発明では、水中推進機本体に配設されたハンドルの後方にダイバーの腕を後側から支持するエルボサポートを配設したので、ダイバーの両腕に推力が後側から前方に押すように作用することとなり、手でハンドルを把持するだけの場合に比べて航走が楽であり、安定した航走姿勢を保持できるとともに、推進機と一体感のある動きができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１ないし図５は、本発明の一実施形態による水中推進機を説明するための図であり、図１，図２は水中推進機の側面図，平面図、図３，図４，図５はそれぞれパワーユニットの断面側面図，断面背面図，底面図である。
【００２２】
図において、１は小型水中推進機であり、これは主として、水中に位置する２サイクル単気筒エンジン２が搭載されたパワーユニット３と、エンジン動力をスクリュー４に伝達する傘歯車機構５，及びスクリュー４による噴流の推力を高めるための整流ノズル６を備えた推進ユニット７と、上記エンジン２の上方，及び左右側方を覆うように載置された側面視大略楕円形状の浮力タンク８とから構成されている。
【００２３】
上記浮力タンク８は板金製のもので中空状に形成されており、上記エンジン２に取り外し可能に固定されている。この浮力タンク８内の前部には浮力体気密室として機能する吸気チャンバ室８ａが、中央部にはパワーユニット部気密室８ｂが、また後部には燃料貯溜室８ｃがそれぞれ独立して形成されている。
【００２４】
上記浮力タンク８の前部には上記吸気チャンバ室８ａに連通するシュノーケル９が接続されており、該シュノーケル９は上端開口が水面Ａより高所に位置するように立設されている。また上記浮力タンク８の後部には燃料貯溜室８ｃに連通する燃料注入口８ｄが形成されており、該注入口８ｄには燃料キャップ１０が開閉可能に締結されている。この浮力タンク８の浮力は、停止状態で水面Ａが浮力タンク８の高さ方向中央部で、かつエンジン２の後述するシリンダブロック３３の少し上方に位置するように設定されている。これにより水面Ａ上には浮力タンク８のみ露出することとなる。
【００２５】
上記浮力タンク８の下面前端部には操舵ハンドル１１が固定されており、該操舵ハンドル１１は枠状のフレームに樹脂を被覆した構造のものであり、ダイバーが両手で把持するようになっている。
【００２６】
また上記浮力タンク８の下面後端部には左, 右のエルボサポート１２，１２が配設されている。このエルボサポート１２は、鋼管１２ａの外周面にゴム等のクッション材１２ｂを装着した構造のものであり、平面視で回動部材１３を中心に浮力タンク８の内方に位置する収納位置と、進行方向直角方向外方に突出する使用位置との間で回動可能となっている。
【００２７】
また上記エルボサポート１２は不図示の調節機構により前後にスライド調節可能にかつ上下に角度調節可能となっている。この調節機構は、浮力タンク８の底壁に前後方向に延びるパイプを固定し、該パイプに円筒体を軸方向に移動可能にかつ周方向に回動可能に挿入し、上記円筒体にロック螺子を螺着し、該円筒体に円筒状のボス部を固着し、該ボス部内に上記回動部材１３を回動可能に挿着し、該回動部材１３に上記エルボサポート１２を固定した概略構造のものである。
【００２８】
上記エンジン２の下面にはアルミ合金製のユニットケース１５が接続固定されている。このユニットケース１５は、上記エンジン２のクランク室２ａに連通する歯車室１６ａが形成されたユニット本体１６と砲弾形の中空ケース１７とからなるものであり、該中空ケース１７は上記ユニット本体１６に一体形成された上半部１６ｂに別体の下半部１８をボルト締め固定して構成されており、この上半部１６ｂと下半部１８とで第１排気膨張室１９が形成されている。この第１排気膨張室１９には上記エンジン２の排気ポート２ｂが開口している。
【００２９】
上記ユニット本体１６内には水平に向けて配置されたスクリュー軸２０の前半部が挿入されており、該スクリュー軸２０は一対の軸受２１，２１を介して上記ユニット本体１６に回転自在に支持されている。このスクリュー軸２０の後半部はユニット本体１６の後端開口から後方に突出しており、該スクリュー軸２０の後端に上記スクリュー４が固着されている。また上記ユニット本体１６の後端開口は蓋部材２２により気密に閉塞されている。
【００３０】
上記ユニットケース１５の後方に上記整流ノズル６が配設されており、該整流ノズル６内に上記スクリュー４が挿入配置されている。この整流ノズル６は樹脂部材により形成されたものであり、ステー２３を介して上記ユニットケース１５，エンジン２に固定されている。上記整流ノズル６は、外周壁６ａが二重壁構造からなる円筒状のものであり、該外周壁６ａは軸方向断面でみて大略翼型の断面形状となっており、これにより外周壁６ａ内には第２排気膨張室２５が形成されている。
【００３１】
また上記中空ケース１７の第１排気膨張室１９と整流ノズル６の第２排気膨張室２５とは排気連通管２６により連接接続されている。また整流ノズル６には第２排気膨張室２５に連通する排気パイプ２７が接続されており、該排気パイプ２７の排気口２７ａはスクリュー４の後方の噴流の中心部に開口している。
【００３２】
排気ポート２ｂから排出された排気ガスは、第１排気膨張室１９に流入し、該第１排気膨張室１９から排気連通管２６を通って第２排気膨張室２５に流入し、該第２排気膨張室２５から排気パイプ２７を通って水中に放出される（図３の→印参照）。
【００３３】
上記整流ノズル６の後端開口６ｂにはダクトノズル２９が装着されており、該ダクトノズル２９の噴流口２９ａは斜め後下方に向けられている。この噴流口２９ａの傾斜角度は噴流がダイバーに当たらないように設定されており、具体的には後端開口６ｂに対して後方に３０度程度傾斜している。
【００３４】
上記エンジン２は、上記クランク室２ａ内に収納されたクランク軸３０を一対の軸受３１，３１を介して回転自在に支持するクランクケース３２の前合面に略円筒状のシリンダブロック３３を結合し，該シリンダブック３３の前合面にシリンダヘッド３４を結合した概略構造のものである。
【００３５】
上記シリンダブロック３３のシリンダボア３３ａ内にはピストン（不図示）が摺動自在に挿入され、該ピストンはコンロッド（不図示）を介して上記クランク軸３０のクランクピン３０ｃに連結されている。またシリンダヘッド３４の燃焼凹部３４ａ内には点火プラグ３５の電極部が挿入されている。
【００３６】
上記クランクケース３２の後壁にはクランク室２ａに連通する吸気開口３２ａが形成されており、該吸気開口３２ａにはリードバルブ（不図示）を内蔵するバルブボディ３６が接続されている。このバルブボディ３６の上部には気化器３７が接続されており、該気化器３７には吸気管３８の下流口が接続されている。この吸気管３８は前方に略水平に延びており、該吸気管３８の上流口は上記浮力タンク８の吸気チャンバ室８ａに連通接続されている。上記シュノーケル９から吸気チャンバ室８ａ内に導入された空気は、ここで水分が分離されて吸気管３８，気化器３７，バルブボディ３６を通ってクランク室２ａ内に燃料とともに供給され、該クランク室２ａで一次圧縮されて掃気ポート（不図示）を介してシリンダボア３３ａ内に供給される。
【００３７】
上記シリンダブロック３３，及びシリンダヘッド３４の気筒壁にはウォータジャケット４０が形成されており、このウォータジャケット４０は燃焼凹部３４ａ，シリンダボア３３ａの燃焼部，及び排気ポート２ｂを囲むように形成されている。
【００３８】
また上記シリンダブロック３３の低所に位置する下壁には外部に向かって開口しウォータジャケット４０に連通する冷却水流入口４０ａが形成されており、この流入口４０ａは上記中空ケース１７の上半部１６ｂのシリンダ接続部に形成された冷却水取り入れ口１７ａに連通している。この取り入れ口１７ａは進行方向前方に向けて開口しており、これにより冷却水が流入し易くなっている。
【００３９】
また上記シリンダブロック３３の高所に位置する上壁にはウォータジャケット４０に連通する冷却水排出口４１が上向きに開口するよう接続形成されている。これにより冷却水は、自然対流によって取り入れ口１７ａ，流入口４０ａからウォータジャケット４０内を通って流出口４１から排出される。
【００４０】
そして上記エンジン２は、シリンダブロック３３の気筒軸Ｃが進行方向前方に水平を向くとともに、クランク軸３０が垂直を向くように搭載されており、このクランク軸３０の上端部３０ａ及び下端部３０ｂはそれぞれクランクケース３２から外方に突出している。
【００４１】
上記クランク軸３０の上端部３０ａにはフライホイールマグネトウ４５が装着されており、該フライホイールマグネトウ４５の上部にはワイヤ（不図示）を引っ張ることによりエンジン２を始動させるリコイルスタータ４６が配置されている。このリコイルスタータ４６，フライホイールマグネトウ４５は上記浮力タンク８のパワーユニット部気密室８ｂ内に収納されている。
【００４２】
上記クランク軸３０の下端部３０ａは歯車室１６ａ内にて上記傘歯車機構５を介して上記スクリュー軸２０に連結されている。この傘歯車機構５は、上記クランク軸３０に装着された駆動傘歯車５ａと、上記スクリュー軸２０に装着された従動傘歯車５ｂとを噛合してなるものであり、両歯車５ａ，５ｂの減速比は１：１．５〜１：２程度に設定されている。
【００４３】
このようにしてスクリュー軸２０は気筒軸Ｃと平行に配置され、スクリュー４はクランク軸３０を挟んだシリンダブロック３３の反対側に配置されている。また中空ケース１７はシリンダブロック３３とクランク軸３０との間でかつシリンダヘッド３４より前方に突出するように配置されている。
【００４４】
平面から見て、上記パワーユニット３，推進ユニット７，操舵ハンドル１１，及び収納状態のエルボサポート１２は、何れも浮力タンク８の投影面内に位置しており、これにより推進機全体のコンパクト化が図られている。
【００４５】
次に本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態の小型水中推進機１は、浮力タンク８の後部に覆い被さるようにして乗り、両手で操舵ハンドル１１を把持するとともに、両腕のなるべく肩に近い部分をエルボサポート１２で後側から支え、この状態で水面付近を航走するものである。
【００４６】
本実施形態によれば、エンジン２をこれの気筒軸Ｃを進行方向前方に水平に向けるとともにクランク軸３０を垂直に向けて搭載し、該クランク軸３０の上端部３０ａにフライホイールマグネトウ４５，リコイルスタータ４６を装着するとともに、下端部３０ｂに傘歯車機構５を介してスクリュー軸２０を連結したので、上記フライホイールマグネトウ４５周りの電気系を水面Ａより上方に位置させることができ、従来の水中に位置させる場合に比べて防水要求度を緩和でき、それだけコスト上昇を抑制できる。
【００４７】
また上記クランク軸３０のフライホイールマグネトウ４５の上部にリコイルスタータ４６を配置したので、水面Ａより上側にてリコイルスタータ４６のワイヤを引っ張ることができ、エンジン始動を容易に行うことができる。
【００４８】
上記クランク軸３０とスクリュー軸２０とを傘歯車機構５により連結したので、傘歯車機構５の駆動傘歯車５ａ，従動傘歯車５ｂの減速比を設定することによって、エンジントルクに見合ったスクリュー４の回転数とすることができ、ひいては推力を高めることができる。
【００４９】
本実施形態では、シリンダブロック３３，シリンダヘッド３４の気筒壁にウォータジャケット４０を形成したので、ウォータジャケット４０内の水が保温剤として機能し、また周囲の水の流れがシリンダブロック３３の気筒壁に直接接することはなく、周囲の水でシリンダを直接冷却する場合の過冷却を防止でき、シリンダ温度の変動を防止でき、安定したエンジン性能が得られるとともに、構造の簡略化を図ることができる。
【００５０】
本実施形態では、シリンダブロック３３の下方に排気ポート２ｂに連通する第１排気膨張室１９が形成されたアルミ製中空ケース１７を配設し、整流ノズル６の外周壁６ａ内に第１排気膨張室１９に連通する第２排気膨張室２５を形成したので、排気ガスの膨張容量を増大することができ、低速性能を向上できる。
【００５１】
また上記第２排気膨張室２５には第１排気膨張室１９で温度低下した排気ガスが流入することから、整流ノズル６を樹脂部材により構成することができ、推進機全体を軽量化できる。さらに上記中空ケース１７をシリンダブロック３３とクランク軸３０との間に形成された空きスペースに配置したので、第１排気膨張室１９の容量を大きくとることができる。
【００５２】
本実施形態では、浮力タンク８の中央部にフライホイールマグネトウ４５，リコイルスタータ４６を囲むパワーユニット部気密室８ｂを形成するとともに、前部に浮力体気密室として機能する吸気チャンバ室８ａを形成したので、電気系の防水を図りながら浮力機能を高めることができる。また浮力タンク８を取り外すことにより、パワーユニット３，推進ユニット７を船体の船底に取付けることができ、他用途への展開が可能となる。
【００５３】
また本実施形態では、上記整流ノズル６の後端開口６ｂに噴流を斜め後下方に向けるダクトノズル２９を接続したので、噴流がダイバーの体に当たったりすることなく後方にスムーズに流れることとなり、安定した航走姿勢を得ることができる。また上記ダクトノズル２９からの噴流が浮力方向に作用することから、顔を水面から上げ易くなり、この点からも安定した航走姿勢を得ることができる。
【００５４】
本実施形態では、浮力タンク８の下面前端部に操舵ハンドル１１を配置し、下面後端部にダイバーの両腕を後側から支持するエルボサポート１２を配設したので、ダイバーの両腕の肩に近いところに推力が後側から前方に押すように作用することにより、手でハンドルを把持するだけの場合に比べて航走が楽であり安定した航走姿勢を保持できるとともに、水中推進機１と一体感のある動きができる。
【００５５】
また上記エルボサポート１２を浮力タンク８の内方に位置する収納位置と進行方向直角外向きに位置する使用位置との間で回動可能としたので、携行時の取り扱いが容易であるとともに、別のフロートの取り付けが容易に行える。さらにエルボサポート１２を前後にスライド調節可能にかつ上下に角度調節可能としたので、ダイバーの体格に合わせた調節ができる。
【００５６】
なお、本実施形態では、ダイバーの遊泳を補助する小型水中推進機を例に説明したが、本発明は、船体の船底に配設して推進力を得るようにした水中推進機にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による水中推進機を説明するための側面図である。
【図２】上記水中推進機の平面図である。
【図３】上記水中推進機のバワーユニット，推進ユニットの断面側面図である。
【図４】上記バワーユニット，推進ユニットの断面背面図である。
【図５】上記推進ユニットのユニットケースの底面図である。
【符号の説明】
１ 小型水中推進機
２ エンジン
２ｂ 排気ポート
３ パワーユニット
４ スクリュー
５ 傘歯車機構
６ 整流ノズル
７ 推進ユニット
８ 浮力タンク
８ａ 吸気チャンバ室（浮力体気密室）
８ｂ パワーユニット部気密室
１１ 操舵ハンドル
１２ エルボサボート
１９ 第１排気膨張室
２０ スクリュー軸
２５ 第２排気膨張室
２７ 排気パイプ
２９ ダクトノズル
３０ クランク軸
３０ａ 上端部
３０ｂ 下端部
３３ シリンダブロック
４０ ウォータジャケット
４０ａ 冷却水流入口
４１ 冷却水流出口
４５ フライホイールマグネトウ
４６ リコイルスタータ
Ａ 水面
Ｃ 気筒軸
【発明の属する技術分野】
本発明は、水中に位置するエンジンによりスクリューを回転駆動して推進力を発生させるようにした水中推進機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ダイバーの遊泳を補助する小型水中推進機，いわゆるアクアスクータが市販されている。この小型水中推進機は、水中に位置するエンジンの上部に浮力タンクを載置し、該エンジンによりスクリューを回転駆動して推進力を発生させるように構成されており、上記浮力タンクにダイバーが覆い被さるようにして乗り、この状態で水面付近を航走するものである。
【０００３】
この種の水中推進機としては、従来、エンジンをクランク軸を進行方向に水平に向けるとともに、気筒軸を垂直上方に向けて搭載し、該クランク軸の後端にスクリューを直結した構造が一般的である。また上記クランク軸の前端部にはフライホイールマグネトウ，リコイルスタータ等が装着される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来のようにクランク軸を水平に向けた構造とした場合には、、フライホイールマグネトウ等の電気系が常に水中に位置することから、防水機能を高めなければならず、コストが上昇するという問題がある。また上記従来構造では、リコイルスタータを水中で引いてエンジン始動することとなり、エンジン始動がし難いという問題がある。
【０００５】
また、上記従来のようにクランク軸にスクリューを直結する構造を採用した場合には、エンジントルクに比べてスクリューの回転数が過大となることから、充分な推力が得られない場合がある。
【０００６】
本発明は、上記従来の状況に鑑みてなされたもので、電気系の防水要求度を緩和できるとともにエンジン始動を容易に行うことができ、さらにはエンジントルクに対するスクリューの回転数を最適化して推力を高めることができる水中推進機を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、水中に位置するエンジンによりスクリューを回転駆動して推進力を得るようにした水中推進機において、上記エンジンを、気筒軸が進行方向前方に略水平を向くとともにクランク軸が略垂直を向くように配設し、該クランク軸の上端にフライホイールマグネトウを装着するとともに下端に傘歯車機構を介して上記気筒軸と平行に配設されたスクリュー軸の前部を連結し、該スクリュー軸の後端部に上記スクリューを装着したことを特徴としている。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１において、シリンダブロックの気筒外周壁にウォータジャケットが形成されており、該ウォータジャケットの冷却水流入口及び排出口が外部に開口するように形成され、かつ冷却水流入口が排出口より低所に位置していることを特徴としている。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１又は２において、上記エンジンのシリンダブロックの下方に排気ポートに連通する第１排気膨張室が設けられており、上記スクリューの外方を囲むように配設された整流ノズル内に上記第１排気膨張室に連通する第２排気膨張室が形成され、さらに該第２排気膨張室に連通する排気パイプの排気口が噴流の中心部に開口していることを特徴としている。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１ないし３の何れかにおいて、上記エンジンの上部に浮力タンクが配設されており、該浮力タンクに上記クランク軸のフライホイールマグネトウ周りを囲むようにパワーユニット部気密室が形成され、かつ該パワーユニット部気密室と区分けされた浮力体気密室が形成されていることを特徴としている。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項１ないし４の何れかにおいて、上記スクリューからの噴流を斜め後下方に向けるダクトノズルが配設されていることを特徴としている。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項１ないし５の何れかにおいて、水中推進機本体に操舵ハンドルが配設されており、該操舵ハンドルの後方にダイバーの腕を後側から支持するエルボサポートが外方に突出するように配設されていることを特徴としている。
【００１３】
【発明の作用効果】
本発明に係る水中推進機によれば、エンジンの気筒軸を前方に水平に向けるとともにクランク軸を垂直に向けて配置し、該クランク軸の上端にフライホイールマグネトウを装着するとともに、下端に傘歯車機構を介してスクリュー軸を連結したので、上記フライホイールマグネトウ周りの電気系を水面より上方に位置させることが可能となり、従来の水中に位置させる場合に比べて防水要求度を緩和でき、それだけコスト上昇を抑制できる。
【００１４】
また上記クランク軸のフライホイールマグネトウの上側にリコイルスタータを配置することが可能であるから、エンジン始動を水面より上で行うことができ、エンジン始動性を良好にできる。
【００１５】
上記クランク軸に傘歯車機構を介してスクリュー軸を連結したので、傘歯車機構により減速することによって、エンジントルクに見合ったスクリュー回転数とすることができ、推力を高めることができる。
【００１６】
請求項２の発明では、シリンダブロックの気筒外周壁にウォータジャケットを形成し、冷却水流入口，排出口を外部に開口させたので、外部の水が自然対流でウォータジャケット内を流れることとなり、ウォータジャケット内の水が保温剤として機能し、周囲の水の流れがシリンダブロックの気筒壁に直接接することはなく、周囲の水で気筒壁を直接冷却する場合の過冷却を防止でき、シリンダ温度の変動を防止でき、安定したエンジン性能が得られるとともに、構造の簡略化を図ることができる。
【００１７】
請求項３の発明では、シリンダブロックの下方に排気ポートに連通する第１排気膨張室を設け、整流ノズル内に第１排気膨張室に連通する第２排気膨張室を形成したので、排気ガスの膨張容量を２段膨張によって増やすことができ、低速性能を向上できる。また上記第２排気膨張室には温度低下した排気ガスが流入することから、整流ノズルを例えば樹脂部材により構成することが可能となり、推進機全体の軽量化に貢献できる。
【００１８】
請求項４の発明では、浮力タンクにフライホイールマグネトウ周りを囲むパワーユニット部気密室を形成するとともに、これとは区分けして浮力体気密室を形成したので、電気系の防水を図りながら浮力機能を高めることができ、また他用途への展開が可能となる。
【００１９】
請求項５の発明では、ダクトノズルを配設して噴流を斜め後下方に向けたので、噴流がダイバーの体に当たったりすることなく後方にスムーズに流れることとなり、安定した航走姿勢を得ることができる。また上記ダクトノズルからの噴流が浮力方向に作用することから、顔を水面から上げ易くなり、この点からも安定した航走姿勢を得ることができる。
【００２０】
請求項６の発明では、水中推進機本体に配設されたハンドルの後方にダイバーの腕を後側から支持するエルボサポートを配設したので、ダイバーの両腕に推力が後側から前方に押すように作用することとなり、手でハンドルを把持するだけの場合に比べて航走が楽であり、安定した航走姿勢を保持できるとともに、推進機と一体感のある動きができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１ないし図５は、本発明の一実施形態による水中推進機を説明するための図であり、図１，図２は水中推進機の側面図，平面図、図３，図４，図５はそれぞれパワーユニットの断面側面図，断面背面図，底面図である。
【００２２】
図において、１は小型水中推進機であり、これは主として、水中に位置する２サイクル単気筒エンジン２が搭載されたパワーユニット３と、エンジン動力をスクリュー４に伝達する傘歯車機構５，及びスクリュー４による噴流の推力を高めるための整流ノズル６を備えた推進ユニット７と、上記エンジン２の上方，及び左右側方を覆うように載置された側面視大略楕円形状の浮力タンク８とから構成されている。
【００２３】
上記浮力タンク８は板金製のもので中空状に形成されており、上記エンジン２に取り外し可能に固定されている。この浮力タンク８内の前部には浮力体気密室として機能する吸気チャンバ室８ａが、中央部にはパワーユニット部気密室８ｂが、また後部には燃料貯溜室８ｃがそれぞれ独立して形成されている。
【００２４】
上記浮力タンク８の前部には上記吸気チャンバ室８ａに連通するシュノーケル９が接続されており、該シュノーケル９は上端開口が水面Ａより高所に位置するように立設されている。また上記浮力タンク８の後部には燃料貯溜室８ｃに連通する燃料注入口８ｄが形成されており、該注入口８ｄには燃料キャップ１０が開閉可能に締結されている。この浮力タンク８の浮力は、停止状態で水面Ａが浮力タンク８の高さ方向中央部で、かつエンジン２の後述するシリンダブロック３３の少し上方に位置するように設定されている。これにより水面Ａ上には浮力タンク８のみ露出することとなる。
【００２５】
上記浮力タンク８の下面前端部には操舵ハンドル１１が固定されており、該操舵ハンドル１１は枠状のフレームに樹脂を被覆した構造のものであり、ダイバーが両手で把持するようになっている。
【００２６】
また上記浮力タンク８の下面後端部には左, 右のエルボサポート１２，１２が配設されている。このエルボサポート１２は、鋼管１２ａの外周面にゴム等のクッション材１２ｂを装着した構造のものであり、平面視で回動部材１３を中心に浮力タンク８の内方に位置する収納位置と、進行方向直角方向外方に突出する使用位置との間で回動可能となっている。
【００２７】
また上記エルボサポート１２は不図示の調節機構により前後にスライド調節可能にかつ上下に角度調節可能となっている。この調節機構は、浮力タンク８の底壁に前後方向に延びるパイプを固定し、該パイプに円筒体を軸方向に移動可能にかつ周方向に回動可能に挿入し、上記円筒体にロック螺子を螺着し、該円筒体に円筒状のボス部を固着し、該ボス部内に上記回動部材１３を回動可能に挿着し、該回動部材１３に上記エルボサポート１２を固定した概略構造のものである。
【００２８】
上記エンジン２の下面にはアルミ合金製のユニットケース１５が接続固定されている。このユニットケース１５は、上記エンジン２のクランク室２ａに連通する歯車室１６ａが形成されたユニット本体１６と砲弾形の中空ケース１７とからなるものであり、該中空ケース１７は上記ユニット本体１６に一体形成された上半部１６ｂに別体の下半部１８をボルト締め固定して構成されており、この上半部１６ｂと下半部１８とで第１排気膨張室１９が形成されている。この第１排気膨張室１９には上記エンジン２の排気ポート２ｂが開口している。
【００２９】
上記ユニット本体１６内には水平に向けて配置されたスクリュー軸２０の前半部が挿入されており、該スクリュー軸２０は一対の軸受２１，２１を介して上記ユニット本体１６に回転自在に支持されている。このスクリュー軸２０の後半部はユニット本体１６の後端開口から後方に突出しており、該スクリュー軸２０の後端に上記スクリュー４が固着されている。また上記ユニット本体１６の後端開口は蓋部材２２により気密に閉塞されている。
【００３０】
上記ユニットケース１５の後方に上記整流ノズル６が配設されており、該整流ノズル６内に上記スクリュー４が挿入配置されている。この整流ノズル６は樹脂部材により形成されたものであり、ステー２３を介して上記ユニットケース１５，エンジン２に固定されている。上記整流ノズル６は、外周壁６ａが二重壁構造からなる円筒状のものであり、該外周壁６ａは軸方向断面でみて大略翼型の断面形状となっており、これにより外周壁６ａ内には第２排気膨張室２５が形成されている。
【００３１】
また上記中空ケース１７の第１排気膨張室１９と整流ノズル６の第２排気膨張室２５とは排気連通管２６により連接接続されている。また整流ノズル６には第２排気膨張室２５に連通する排気パイプ２７が接続されており、該排気パイプ２７の排気口２７ａはスクリュー４の後方の噴流の中心部に開口している。
【００３２】
排気ポート２ｂから排出された排気ガスは、第１排気膨張室１９に流入し、該第１排気膨張室１９から排気連通管２６を通って第２排気膨張室２５に流入し、該第２排気膨張室２５から排気パイプ２７を通って水中に放出される（図３の→印参照）。
【００３３】
上記整流ノズル６の後端開口６ｂにはダクトノズル２９が装着されており、該ダクトノズル２９の噴流口２９ａは斜め後下方に向けられている。この噴流口２９ａの傾斜角度は噴流がダイバーに当たらないように設定されており、具体的には後端開口６ｂに対して後方に３０度程度傾斜している。
【００３４】
上記エンジン２は、上記クランク室２ａ内に収納されたクランク軸３０を一対の軸受３１，３１を介して回転自在に支持するクランクケース３２の前合面に略円筒状のシリンダブロック３３を結合し，該シリンダブック３３の前合面にシリンダヘッド３４を結合した概略構造のものである。
【００３５】
上記シリンダブロック３３のシリンダボア３３ａ内にはピストン（不図示）が摺動自在に挿入され、該ピストンはコンロッド（不図示）を介して上記クランク軸３０のクランクピン３０ｃに連結されている。またシリンダヘッド３４の燃焼凹部３４ａ内には点火プラグ３５の電極部が挿入されている。
【００３６】
上記クランクケース３２の後壁にはクランク室２ａに連通する吸気開口３２ａが形成されており、該吸気開口３２ａにはリードバルブ（不図示）を内蔵するバルブボディ３６が接続されている。このバルブボディ３６の上部には気化器３７が接続されており、該気化器３７には吸気管３８の下流口が接続されている。この吸気管３８は前方に略水平に延びており、該吸気管３８の上流口は上記浮力タンク８の吸気チャンバ室８ａに連通接続されている。上記シュノーケル９から吸気チャンバ室８ａ内に導入された空気は、ここで水分が分離されて吸気管３８，気化器３７，バルブボディ３６を通ってクランク室２ａ内に燃料とともに供給され、該クランク室２ａで一次圧縮されて掃気ポート（不図示）を介してシリンダボア３３ａ内に供給される。
【００３７】
上記シリンダブロック３３，及びシリンダヘッド３４の気筒壁にはウォータジャケット４０が形成されており、このウォータジャケット４０は燃焼凹部３４ａ，シリンダボア３３ａの燃焼部，及び排気ポート２ｂを囲むように形成されている。
【００３８】
また上記シリンダブロック３３の低所に位置する下壁には外部に向かって開口しウォータジャケット４０に連通する冷却水流入口４０ａが形成されており、この流入口４０ａは上記中空ケース１７の上半部１６ｂのシリンダ接続部に形成された冷却水取り入れ口１７ａに連通している。この取り入れ口１７ａは進行方向前方に向けて開口しており、これにより冷却水が流入し易くなっている。
【００３９】
また上記シリンダブロック３３の高所に位置する上壁にはウォータジャケット４０に連通する冷却水排出口４１が上向きに開口するよう接続形成されている。これにより冷却水は、自然対流によって取り入れ口１７ａ，流入口４０ａからウォータジャケット４０内を通って流出口４１から排出される。
【００４０】
そして上記エンジン２は、シリンダブロック３３の気筒軸Ｃが進行方向前方に水平を向くとともに、クランク軸３０が垂直を向くように搭載されており、このクランク軸３０の上端部３０ａ及び下端部３０ｂはそれぞれクランクケース３２から外方に突出している。
【００４１】
上記クランク軸３０の上端部３０ａにはフライホイールマグネトウ４５が装着されており、該フライホイールマグネトウ４５の上部にはワイヤ（不図示）を引っ張ることによりエンジン２を始動させるリコイルスタータ４６が配置されている。このリコイルスタータ４６，フライホイールマグネトウ４５は上記浮力タンク８のパワーユニット部気密室８ｂ内に収納されている。
【００４２】
上記クランク軸３０の下端部３０ａは歯車室１６ａ内にて上記傘歯車機構５を介して上記スクリュー軸２０に連結されている。この傘歯車機構５は、上記クランク軸３０に装着された駆動傘歯車５ａと、上記スクリュー軸２０に装着された従動傘歯車５ｂとを噛合してなるものであり、両歯車５ａ，５ｂの減速比は１：１．５〜１：２程度に設定されている。
【００４３】
このようにしてスクリュー軸２０は気筒軸Ｃと平行に配置され、スクリュー４はクランク軸３０を挟んだシリンダブロック３３の反対側に配置されている。また中空ケース１７はシリンダブロック３３とクランク軸３０との間でかつシリンダヘッド３４より前方に突出するように配置されている。
【００４４】
平面から見て、上記パワーユニット３，推進ユニット７，操舵ハンドル１１，及び収納状態のエルボサポート１２は、何れも浮力タンク８の投影面内に位置しており、これにより推進機全体のコンパクト化が図られている。
【００４５】
次に本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態の小型水中推進機１は、浮力タンク８の後部に覆い被さるようにして乗り、両手で操舵ハンドル１１を把持するとともに、両腕のなるべく肩に近い部分をエルボサポート１２で後側から支え、この状態で水面付近を航走するものである。
【００４６】
本実施形態によれば、エンジン２をこれの気筒軸Ｃを進行方向前方に水平に向けるとともにクランク軸３０を垂直に向けて搭載し、該クランク軸３０の上端部３０ａにフライホイールマグネトウ４５，リコイルスタータ４６を装着するとともに、下端部３０ｂに傘歯車機構５を介してスクリュー軸２０を連結したので、上記フライホイールマグネトウ４５周りの電気系を水面Ａより上方に位置させることができ、従来の水中に位置させる場合に比べて防水要求度を緩和でき、それだけコスト上昇を抑制できる。
【００４７】
また上記クランク軸３０のフライホイールマグネトウ４５の上部にリコイルスタータ４６を配置したので、水面Ａより上側にてリコイルスタータ４６のワイヤを引っ張ることができ、エンジン始動を容易に行うことができる。
【００４８】
上記クランク軸３０とスクリュー軸２０とを傘歯車機構５により連結したので、傘歯車機構５の駆動傘歯車５ａ，従動傘歯車５ｂの減速比を設定することによって、エンジントルクに見合ったスクリュー４の回転数とすることができ、ひいては推力を高めることができる。
【００４９】
本実施形態では、シリンダブロック３３，シリンダヘッド３４の気筒壁にウォータジャケット４０を形成したので、ウォータジャケット４０内の水が保温剤として機能し、また周囲の水の流れがシリンダブロック３３の気筒壁に直接接することはなく、周囲の水でシリンダを直接冷却する場合の過冷却を防止でき、シリンダ温度の変動を防止でき、安定したエンジン性能が得られるとともに、構造の簡略化を図ることができる。
【００５０】
本実施形態では、シリンダブロック３３の下方に排気ポート２ｂに連通する第１排気膨張室１９が形成されたアルミ製中空ケース１７を配設し、整流ノズル６の外周壁６ａ内に第１排気膨張室１９に連通する第２排気膨張室２５を形成したので、排気ガスの膨張容量を増大することができ、低速性能を向上できる。
【００５１】
また上記第２排気膨張室２５には第１排気膨張室１９で温度低下した排気ガスが流入することから、整流ノズル６を樹脂部材により構成することができ、推進機全体を軽量化できる。さらに上記中空ケース１７をシリンダブロック３３とクランク軸３０との間に形成された空きスペースに配置したので、第１排気膨張室１９の容量を大きくとることができる。
【００５２】
本実施形態では、浮力タンク８の中央部にフライホイールマグネトウ４５，リコイルスタータ４６を囲むパワーユニット部気密室８ｂを形成するとともに、前部に浮力体気密室として機能する吸気チャンバ室８ａを形成したので、電気系の防水を図りながら浮力機能を高めることができる。また浮力タンク８を取り外すことにより、パワーユニット３，推進ユニット７を船体の船底に取付けることができ、他用途への展開が可能となる。
【００５３】
また本実施形態では、上記整流ノズル６の後端開口６ｂに噴流を斜め後下方に向けるダクトノズル２９を接続したので、噴流がダイバーの体に当たったりすることなく後方にスムーズに流れることとなり、安定した航走姿勢を得ることができる。また上記ダクトノズル２９からの噴流が浮力方向に作用することから、顔を水面から上げ易くなり、この点からも安定した航走姿勢を得ることができる。
【００５４】
本実施形態では、浮力タンク８の下面前端部に操舵ハンドル１１を配置し、下面後端部にダイバーの両腕を後側から支持するエルボサポート１２を配設したので、ダイバーの両腕の肩に近いところに推力が後側から前方に押すように作用することにより、手でハンドルを把持するだけの場合に比べて航走が楽であり安定した航走姿勢を保持できるとともに、水中推進機１と一体感のある動きができる。
【００５５】
また上記エルボサポート１２を浮力タンク８の内方に位置する収納位置と進行方向直角外向きに位置する使用位置との間で回動可能としたので、携行時の取り扱いが容易であるとともに、別のフロートの取り付けが容易に行える。さらにエルボサポート１２を前後にスライド調節可能にかつ上下に角度調節可能としたので、ダイバーの体格に合わせた調節ができる。
【００５６】
なお、本実施形態では、ダイバーの遊泳を補助する小型水中推進機を例に説明したが、本発明は、船体の船底に配設して推進力を得るようにした水中推進機にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による水中推進機を説明するための側面図である。
【図２】上記水中推進機の平面図である。
【図３】上記水中推進機のバワーユニット，推進ユニットの断面側面図である。
【図４】上記バワーユニット，推進ユニットの断面背面図である。
【図５】上記推進ユニットのユニットケースの底面図である。
【符号の説明】
１ 小型水中推進機
２ エンジン
２ｂ 排気ポート
３ パワーユニット
４ スクリュー
５ 傘歯車機構
６ 整流ノズル
７ 推進ユニット
８ 浮力タンク
８ａ 吸気チャンバ室（浮力体気密室）
８ｂ パワーユニット部気密室
１１ 操舵ハンドル
１２ エルボサボート
１９ 第１排気膨張室
２０ スクリュー軸
２５ 第２排気膨張室
２７ 排気パイプ
２９ ダクトノズル
３０ クランク軸
３０ａ 上端部
３０ｂ 下端部
３３ シリンダブロック
４０ ウォータジャケット
４０ａ 冷却水流入口
４１ 冷却水流出口
４５ フライホイールマグネトウ
４６ リコイルスタータ
Ａ 水面
Ｃ 気筒軸
Claims (6)
- 水中に位置するエンジンによりスクリューを回転駆動して推進力を得るようにした水中推進機において、上記エンジンを、気筒軸が進行方向前方に略水平を向くとともにクランク軸が略垂直を向くように配設し、該クランク軸の上端にフライホイールマグネトウを装着するとともに下端に傘歯車機構を介して上記気筒軸と平行に配設されたスクリュー軸の前部を連結し、該スクリュー軸の後端部に上記スクリューを装着したことを特徴とする水中推進機。
- 請求項１において、シリンダブロックの気筒外周壁にウォータジャケットが形成されており、該ウォータジャケットの冷却水流入口及び排出口が外部に開口するように形成され、かつ冷却水流入口が排出口より低所に位置していることを特徴とする水中推進機。
- 請求項１又は２において、上記エンジンのシリンダブロックの下方に排気ポートに連通する第１排気膨張室が設けられており、上記スクリューの外方を囲むように配設された整流ノズル内に上記第１排気膨張室に連通する第２排気膨張室が形成され、さらに該第２排気膨張室に連通する排気パイプの排気口が噴流の中心部に開口していることを特徴とする水中推進機。
- 請求項１ないし３の何れかにおいて、上記エンジンの上部に浮力タンクが配設されており、該浮力タンクに上記クランク軸のフライホイールマグネトウ周りを囲むようにパワーユニット部気密室が形成され、かつ該パワーユニット部気密室と区分けされた浮力体気密室が形成されていることを特徴とする水中推進機。
- 請求項１ないし４の何れかにおいて、上記スクリューからの噴流を斜め後下方に向けるダクトノズルが配設されていることを特徴とする水中推進機。
- 請求項１ないし５の何れかにおいて、水中推進機本体に操舵ハンドルが配設されており、該操舵ハンドルの後方にダイバーの腕を後側から支持するエルボサポートが外方に突出するように配設されていることを特徴とする水中推進機。
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