JP4275490B2

JP4275490B2 - ウォーターマフラの排水構造

Info

Publication number: JP4275490B2
Application number: JP2003296566A
Authority: JP
Inventors: 登横谷; 猛君島; 泰典岡崎; 健小藪
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2003-08-20
Filing date: 2003-08-20
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2023-08-20
Also published as: JP2005067270A

Description

本発明は、船舶におけるウォーターマフラの排水構造に関するものである。

従来の船舶として、船体内の水を排水する電動ビルジポンプを有しているとともに、エンジンの排気チャンバーと前記電動ビルジポンプとをビルジパイプで接続し、排気チャンバー内に所定以上の水がたまったときに電動ビルジポンプを駆動して排気チャンバー内の水を排水する構造のものが知られている（例えば特許文献１）。
また、エンジンの排気系に、排気ガスと水とが流入する膨張室とこの膨張室内の排気ガスと水とを排出する排気・排水管とを有するウォーターマフラを備えている船舶も知られている（例えば特許文献２）。
特開２０００−２６４２８８号公報特開２００３−０７２６８８号公報

上記特許文献２記載のものでは、ウォーターマフラ内に排気ガスと水とが流入し、この排気ガスと水は、排気・排水管により排出されるが、排気・排水管のウォーターマフラ内開口は、ウォーターマフラ内底部よりも所定量上方において開口しているので、エンジンの稼働時においても、ウォーターマフラ内には、上記開口部下方まで水が溜まることとなる。
エンジンがアイドリング状態にあるときには、エンジンからの排気力が弱くなるため、ウォーターマフラ内には、上記開口部が略水で閉塞される状態となるまで水が溜まることとなる。
従来技術では、このような状況、すなわちアイドリング状態からエンジンの回転数を上昇させようとした際、上記開口部に一気に流れ込もうとする水が大きな排気抵抗となり、エンジン回転数のスムーズな上昇が阻害されるという課題があった。
なお、上記特許文献１記載の構造では、このような課題は解決できない。
この発明の目的は、上記課題を解決し、アイドリング状態からエンジンの回転数を上昇させようとした際、エンジン回転数がスムーズに上昇するようにすることにある。

本発明のウォーターマフラの排水構造は、上記目的を達成するため、エンジンの排気系に、排気ガスと水とが流入する膨張室とこの膨張室内の排気ガスと水とを排出する排気・排水管とを有するウォーターマフラを備えている船舶において、前記排気・排水管のウォーターマフラ内開口を傾斜状に開口させて該傾斜状の開口の下端部はウォーターマフラ底部から上方へ離して設けるとともに，前記ウォーターマフラに排水用パイプを設けてこの排水用パイプをポンプに接続し、かつ、この排水用パイプのウォーターマフラ内開口を、ウォーターマフラ内底部と前記排気・排水管のウォーターマフラ内開口の上端部との間において，ウォーターマフラの底部以外の位置であって前記排気・排水管のウォーターマフラ内開口下端部と略同じ高さ以上の位置に開口させたことを特徴とする
また，エンジンの排気系に、排気ガスと水とが流入する膨張室とこの膨張室内の排気ガスと水とを排出する排気・排水管とを有するウォーターマフラを備えている船舶において、前記排気・排水管のウォーターマフラ内開口を水平に開口させて該開口はウォーターマフラ底部から上方へ離して設けるとともに，前記ウォーターマフラに排水用パイプを設けてこの排水用パイプをポンプに接続し、かつ、この排水用パイプのウォーターマフラ内開口を、ウォーターマフラ内底部と前記排気・排水管のウォーターマフラ内開口との間において，ウォーターマフラの底部以外の位置に開口させたことを特徴とする。
望ましくは、前記ポンプは、前記エンジンで駆動されるジェット推進ポンプで構成する。

本発明のウォーターマフラの排水構造は、エンジンの排気系に、排気ガスと水とが流入する膨張室とこの膨張室内の排気ガスと水とを排出する排気・排水管とを有するウォーターマフラを備えている船舶において、前記ウォーターマフラに排水用パイプを設けてこの排水用パイプをポンプに接続してあるので、エンジンがアイドリング状態にあるときでも、ポンプにより排水用パイプを通じてウォーターマフラ内の水が排水されることとなる。
そして、この排水用パイプのウォーターマフラ内開口は、前記排気・排水管のウォーターマフラ内開口を傾斜状に開口させて該傾斜状の開口の下端部をウォーターマフラ底部から上方へ離して設けた場合にはウォーターマフラ内底部と前記排気・排水管のウォーターマフラ内開口の上端部との間において，ウォーターマフラの底部以外の位置に開口させ，前記排気・排水管のウォーターマフラ内開口を水平に開口させて該開口をウォーターマフラ底部から上方へ離して設けた場合にはウォーターマフラ内底部と排気・排水管のウォーターマフラ内開口との間において，ウォーターマフラの底部以外の位置に開口させてあるので、エンジンがアイドリング状態にあるときでも、前記排気・排水管のウォーターマフラ内開口が水で閉塞されてしまうということがなくなる。
したがって、この発明のウォーターマフラの排水構造によれば、アイドリング状態からエンジンの回転数を上昇させようとした際、開口部に流れ込もうとする水が大きな排気抵抗になるということがなくなり、エンジン回転数がスムーズに上昇することとなる。
しかも、ウォーターマフラ内の水が前記排水用パイプによっても排水される結果として、その分、前記排気・排水管を細くすることができ、結果として排気音を低減させることができる。
さらに、前記排気・排水管を細くすることができる結果として、転覆時に排気・排水管およびウォーターマフラから上流側（エンジン側）へ逆流する水の量を少なくすることができるため、転覆に対して強い構造となる。
また、前記排水用パイプのウォーターマフラ内開口上端を、前記排気・排水管のウォーターマフラ内開口下端部と略同じ高さ以上の高さに位置させた場合には、ウォーターマフラ内に所定の水量を確保できるので、ウォーターマフラの過加熱を防止することができる。
また、前記ポンプを前記エンジンで駆動されるジェット推進ポンプで構成すると、エンジンのアイドリング時を含む稼働時に、これと同期して、ウォーターマフラ内の水が排水されることとなるので、エンジンの稼働と同期させて有効にウォーターマフラ内の水位を制御することが可能となる。

図１は、本発明に係るウォーターマフラの排水構造の実施の形態を適用するのに適した船舶の一例としての小型艇を示す概略側面図、図２はジェット推進ポンプおよびその周辺の拡大断面図である。
図１に示すように、この小型艇１０は、鞍乗り型小型艇であり、艇体（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舵ハンドル１３を握って操行可能である。
艇体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推進ポンプ（以下ジェットポンプともいう）３０がハル１４後部に設けられている。

図２にも示すように、ジェットポンプ３０は、船底に開口した取水口１７から艇体後端に開口した噴流口３１およびディフレクタ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（図１参照）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からディフレクタ３２を経て噴出され、これによって艇体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（図示せず）の回動操作によって操作される。ディフレクタ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。

ジェットポンプ３０には、船底のビルジ水を排出するためのビルジ管３６が挿入されている。したがって、ジェットポンプ３０はビルジポンプを構成している。ビルジ管３６は、ジェットポンプ３０の上部に形成された流路３０ａを介してピルジパイプ３７に接続されており、このビルジパイプ３７の他端が船底に開口していることにより船底のビルジ水がジェットポンプ３０内のジェット水流内へと排水される。
また、ピルジパイプ３７には分岐パイプ（この分岐パイプもまたビルジパイプである）３８が連結されており、この分岐パイプ（ビルジパイプ）３８が後述するウォーターマフラ６０の排水用パイプ６６に接続されている（図３参照）。

エンジン２０（図１参照）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、そのクランクシャフト（出力軸）２０ａが艇体１１の前後方向に沿うように配置されている。
エンジン２０の後方にはターボチャージャ２４が配置され、このターボチャージャ２４のタービン部にエンジン排気マニホルドの排気出口が接続されている。
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４にも示すように、それぞれ冷却水が流されるウォータジャケットＪが設けられている第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がおさめられている、艇外に開ロしたポンプ室１８（図２参照）へと排出される。
したがって、エンジン２０の排気は、ウォータジャケットＪを有する排気管（この実施の形態では上記第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Ｊを通過した水とともに、ウォータマフラ６０および排気・排水管５４を経て艇外へ排出されることとなる。

図３はウォーターマフラー６０を示す図で、（ａ）は部分切断側面図、（ｂ）は図（ａ）における部分省略ｂ−ｂ断面図である。
このウォーターマフラー６０は、その内部が、膨張室６１と、レゾネーターチャンバー６２（このチャンバー６２も膨張室である）とに区画されており、その膨張室６１に、エンジン２０に連結した前記排気管５３と、艇外に開ロした前記排気・排水管５４とが接続される。上述したように排気ガスＧと冷却水Ｗは、排気管５３からウォーターマフラー６０内に導入され、ウォーターマフラー６０から排気・排水管５４を通じて艇外へと排出される。
ウォーターマフラー６０には、膨張室６１内に開ロした排気管５３と排気・排水管５４との間において、膨張室６１内の上側に、抑水板６３を設けてある。
レゾネーターチャンバー６２は、低周波数域（１００〜２００Ｈｚ）の減衰量が大きい特性を持っている。
６４は膨張室６１とレゾネーターチャンバー６２とを連通している連通管、６５は膨張室６１とレゾネーターチャンバー６２とを連通している連通孔である。

このウォーターマフラー６０は、第１の筒状体７０，第２の筒状体８０，第３の筒状体９０，および円板１００を備えている。
第１の筒状体７０は、その前面７１が閉塞されており、後面７２が開口している。第１の筒状体７０には、その上部に、排気管５３を連結するための連結管７３が溶接等により接続されている。後面７２には円板１００が設けられている。円板１００は、その円周部が９０度に屈曲されている（屈曲部を符号１０１で示す）。円板１００の略下半分が図３（ｂ）に示すように半円状に打ち抜かれており、この打ち抜き部が半円状の開口１０２となっているとともに、上部が前記抑水板６３を形成している。このような円板１００が、その屈曲部１０１を第１の筒状体７０の開口７２の内円周部に溶接等することにより第１の筒状体７０の後部に接合されている。
第２の筒状体８０は、その前面８１が開口している。後壁８２には連通管６４が溶接等により設けられているとともに、その下方において連通口６５が開けられている。また、第２の筒状体８０の上部には、排気・排水管５４を連結するための連結管（この連結管自体、排気・排水管である）８３が溶接等により接続されている。このような第２の筒状体８０の前部円周部を前記円板１００（および／または第１の筒状体７０の後部）に溶接等で接合することにより第１の筒状体７０と第２の筒状体８０とが接合され、単一の膨張室６１が形成されている。
第３の筒状体９０は、その前面９１が開口しているとともに、後面９２が閉塞されている。このような第３の筒状体９０の前部円周部を第２の筒状体８０の後部円周部に溶接等で接合することによりレゾネーターチャンバー６２が形成されている。

第３の筒状体９０には、排水用パイプ６６が溶接等により接続されており、この排水用パイプ６６に前記ビルジパイプ３８が接続される。このビルジパイプ３８は前述したように、ピルジパイプ３７を介してビルジポンプをなすジェットポンプ３０へ接続されている。
したがって、エンジン稼働時（すなわちジェットポンプ３０駆動時）には、ウォーターマフラ６０内に溜まろうとする水が、ビルジパイプ３８および３７を通じてジェットポンプ３０によるジェット水流内へと排水されることとなる。なお、ピルジパイプ３７、３８の少なくとも一部は喫水線よりも上方に位置させる。

排水用パイプ６６のウォーターマフラ内開口６７は、ウォーターマフラ内の底部６０ａと前記排気・排水管８３のウォーターマフラ内開口８４の上端部８４ａとの間において開口している。
また、排水用パイプ６６のウォーターマフラ内開口６７の上端６７ａは、排気・排水管８３のウォーターマフラ内開口８４下端部８４ｂと略同じ高さかあるいはそれ以上の高さに位置させる。
すなわち、排水用パイプ６６のウォーターマフラ内開口６７の上端６７ａは、その高さ方向において略、排気・排水管８３のウォーターマフラ内開口８４の下端部８４ｂと上端部８４ａとの間に位置している。
なお、図示の排気・排水管８３のウォーターマフラ内開口８４は傾斜状に開口しているが、これが水平に開口している場合には、排水用パイプ６６のウォーターマフラ内開口６７は、ウォーターマフラ内の底部６０ａと排気・排水管８３の開口８４との間において開口させる。また、図示の排水用パイプ６６のウォーターマフラ内開口６７は傾斜状に開口しているが、これが水平に開口している場合には、その開口６７は、ウォーターマフラ内開口８４の下端部８４ｂ（ウォーターマフラ内開口８４が水平である場合にはその開口８４）と略同じ高さかあるいはそれ以上の高さに開口させる。

図３において、Ｗ１、Ｗ２は、エンジン２０がアイドリング状態にあるときに、排気管５３から排気とともにウォーターマフラー６０内に排出され貯留される水の水面（水位）を示しており、Ｗ１は排水用パイプ６６を設けない場合の水位を、Ｗ２は排水用パイプ６６を設けた場合の水位を示している。
すなわち、仮に排水用パイプ６６が設けられていないとしたならば、アイドリング時には、ウォーターマフラ６０内において、排気・排水管８３の開口８４が略あるいは完全に水で閉塞される水位Ｗ１まで水が溜まってしまうのに対し、この実施の形態のように排水用パイプ６６を設けた場合には、水位が排水用パイプ６６の開口６７の上端６７ａと略一致する水位Ｗ２まで下がる。したがって、排気・排水管８３の開口８４が水で閉塞されてしまうという事態は生じない。
なお、抑水板６３の下端（開口１０２の上端）１０３は水面Ｗ１よりも上方に位置しており、連通管６４も水面Ｗ１よりも上方に位置している。連通口６５は水面Ｗ２よりも下方に位置している。

以上のようなウォーターマフラの排水構造は、ポンプ３０を有しているとともに、エンジン２０の排気系に、排気ガスと水とが流入する膨張室６１とこの膨張室６１内の排気ガスと水とを排出する排気・排水管８３とを有するウォーターマフラを備えている船舶において、ウォーターマフラ６０に排水用パイプ６６を設けてこの排水用パイプ６６をポンプ３０に接続してあるので、エンジン２０がアイドリング状態にあるときでも、ポンプ３０により排水用パイプ６６を通じてウォーターマフラ６０内の水が排水されることとなる。
そして、この排水用パイプ６６のウォーターマフラ内開口６７は、ウォーターマフラ内底部６０ａと排気・排水管８３のウォーターマフラ内開口８４の上端部８４ａとの間において開口させてあるので、エンジン２０がアイドリング状態にあるときでも、排気・排水管８３のウォーターマフラ内開口８４が水で閉塞されてしまうということがなくなる。
したがって、このウォーターマフラの排水構造によれば、アイドリング状態から、操作ハンドル１３のスロットルレバーを回動させてエンジン２０の回転数を上昇させようとした際、開口８４に流れ込もうとする水が大きな排気抵抗になるということがなくなり、エンジン２０の回転数がスムーズに上昇して、船体１１をスムーズに加速させることができる。
しかも、ウォーターマフラ６０内の水が排水用パイプ６６によっても排水される結果として、その分、排気・排水管５４および８３を細くすることができ、結果として排気音を低減させることができる。
さらに、排気・排水管５４および８３を細くすることができる結果として、小型艇１０の転覆時に排気・排水管５４、８３、およびウォーターマフラ６０から上流側（エンジン２０側）へ逆流する水の量を少なくすることができるため、転覆に対して強い構造となる。別言すれば、逆流防止室５２の容積を小さくすることが可能となる。
また、排水用パイプ６６のウォーターマフラ内開口６７の上端６７ａを、排気・排水管８３のウォーターマフラ内開口８４の下端部８４ｂと略同じ高さ以上の高さに位置させてあるので、ウォーターマフラ６０内に所定の水量（水位Ｗ２の水量）を確保でき、ウォーターマフラ６０の過加熱を防止することができる。
また、ポンプをエンジン２０で駆動されるジェット推進ポンプ３０で構成してあるので、エンジン２０のアイドリング時を含む稼働時に、これと同期して、ウォーターマフラ６０内の水が排水されることとなり、エンジン２０の稼働と同期させて有効にウォーターマフラ６０内の水位を水位Ｗ２に制御することが可能となる。

さらに、水位がＷ２に下がる分、ウォーターマフラー６０の膨張室の実質的容量の増大化を図るとともに、この膨張室６１に、エンジン２０に連結した排気管５３と、艇外に開ロした排気管５４とを連接することによって、低周波数域の排気音に対する減衰作用を向上させることができる。また、ウォーターマフラー６０内に、レゾネーターチャンバー６２を区画して設けることにより、低周波数域の排気音を一層低減させることができる。
しかも、ウォーターマフラー６０内を膨張室６１と、レゾネーターチャンバー６２とに区画してあるので、そのレゾネーターチャンバー６２をウォーターマフラーとは別に設ける必要もなくなり、排気装置全体としての小型化を図ることもできる。したがってまた、狭い艇内でのレイアウトも容易になり、コストも低減できる。
また、膨張室６１内に開ロした排気管５３と排気管５４との間において、膨張室６１内の上側に抑水板６３を設けてあるので、転覆時に、この抑水板６３によって、水暴れが抑制され、結果として、エンジン側に水が逆流するおそれが一層低減される。

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。

本発明に係るウォーターマフラの排水構造の実施の形態を適用するのに適した船舶の一例としての小型艇を示す概略側面図。ジェット推進ポンプおよびその周辺の拡大断面図。ウォーターマフラーを示す図で、（ａ）は部分切断側面図、（ｂ）は図（ａ）における部分省略ｂ−ｂ断面図。排気系の部分省略断面図。

符号の説明

１１艇体（船体）
２０エンジン
３０ジェット推進ポンプ（ポンプ）
３７，３８ビルジパイプ
６０ウォーターマフラ
６０ａウォーターマフラ内底部
６６排水用パイプ
６７ウォーターマフラ内開口
６７ａ開口上端
８３排気・排水管
８４ウォーターマフラ内開口
８４ａ開口上端部
８４ｂ開口下端部

Claims

エンジンの排気系に、排気ガスと水とが流入する膨張室とこの膨張室内の排気ガスと水とを排出する排気・排水管とを有するウォーターマフラを備えている船舶において、前記排気・排水管のウォーターマフラ内開口を傾斜状に開口させて該傾斜状の開口の下端部はウォーターマフラ底部から上方へ離して設けるとともに，前記ウォーターマフラに排水用パイプを設けてこの排水用パイプをポンプに接続し、かつ、この排水用パイプのウォーターマフラ内開口を、ウォーターマフラ内底部と前記排気・排水管のウォーターマフラ内開口の上端部との間において，ウォーターマフラの底部以外の位置であって前記排気・排水管のウォーターマフラ内開口下端部と略同じ高さ以上の位置に開口させたことを特徴とするウォーターマフラの排水構造。
エンジンの排気系に、排気ガスと水とが流入する膨張室とこの膨張室内の排気ガスと水とを排出する排気・排水管とを有するウォーターマフラを備えている船舶において、前記排気・排水管のウォーターマフラ内開口を水平に開口させて該開口はウォーターマフラ底部から上方へ離して設けるとともに，前記ウォーターマフラに排水用パイプを設けてこの排水用パイプをポンプに接続し、かつ、この排水用パイプのウォーターマフラ内開口を、ウォーターマフラ内底部と前記排気・排水管のウォーターマフラ内開口との間において，ウォーターマフラの底部以外の位置に開口させたことを特徴とするウォーターマフラの排水構造。
前記ポンプは、前記エンジンで駆動されるジェット推進ポンプで構成されていることを特徴とする請求項１または２記載のウォーターマフラの排水構造。