JPH0515532Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、船の主機関で発生する高温の排気ガ
スに冷却水を混合して冷却し、船外へ排出するた
めの気液混合冷却継手の構造に関するものであ
る。

［従来の技術］ 小型船舶においては、主機関で発生する排気ガ
スを船尾から外気に排出している。第５図は、従
来の排気管路の構造模式図である。主機関１には
排気ガスを排出するための排気管２ａ，２ｂが接
続されている。排気管２ａの途中には吸水管路３
が接続されている。さらに、その下流側には消音
器４が接続されている。そして、消音器４の下流
側には排気管２ｂが接続されている。排気管２ａ
はステンレス製パイプで構成されている。吸水管
路３は排気管２ａの側面を開口し斜めに挿入して
取付けられた注水パイプ５と、この注水パイプ５
に接続されるゴムホース６とからなる。ゴムホー
ス６の一端は海水供給ラインに接続されている。
また、ゴムホース６の途中には開閉弁（図示せ
ず）が設けられている。

主機関１で発生する排気ガスは主機関の出口で
ほぼ450〜480℃程度の高温度で排出される。排気
ガスは排気管２ａの内部を進行し、高温度を維持
したまま注水パイプ５近傍に到達する。ここで排
気管２ａの内部にはゴムホース６を介して注水パ
イプ５から低温度の海水が注入される。そして、
低温度の海水と高温度の排気ガスとが混合され排
気ガスが冷却される。冷却された排気ガスは海水
と混在した状態で排気管２ａの下流側へ流れ、消
音器４に到達する。消音器４は排気管２ａに比べ
て大きな消音空間を構成している。排気ガスは消
音器４の容積変化による消音効果によつて騒音が
消された後、排気管２ｂの内部を進行し、船尾か
ら外気へ排出される。排気ガスは排気管２ｂの下
流側出口においてほぼ80℃以下の温度で排出され
る。

［考案が解決しようとする課題］ 従来の排気ガスの排気管路においては、排気管
２ａ内に直接注水パイプ５から冷却用の海水が噴
出される。排気管２ａより径の小さい注水パイプ
５から噴出した海水は排気管２ａの内部に均一に
広がらず、ほぼ水柱状に噴出する。このために高
温の排気ガスとの接触面積が小さくなり十分な熱
交換を行なわせることができない。したがつて、
十分な冷却作用を行なわせるためには注入する海
水量を多くする必要がある。ところが、排気管２
ａ内に注入する海水の量が多くなると、排気ガス
の通過面積が小さくなり、その結果、排気ガス２
ａ内の排気ガスの圧力が上昇し、主機関１に対す
る背圧が上昇して主機関１に負荷をかけることに
なる。

また、排気管２ａの内部で海水と排気ガスとが
混合する部分は、ガスや気泡のキヤビテーシヨン
によつて排気管２ａの内面や注水パイプ５近傍が
壊蝕されて壁面に孔があいてしまうなどの問題が
生じた。また、海水により冷却効果が不十分なた
めに、高温度下の腐食により早期に排気管２ａが
破損するなどの問題点もあつた。

したがつて、本考案はこのような問題点を解消
するためになされたもので、排気ガスの冷却作用
を十分に行ない、腐食や壊蝕によつて壁面が破損
することのない気液混合冷却継手を提供すること
を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本考案は、船の主機関で発生する高温の排気ガ
スと、低温の冷却水とを混合して船外へ排出する
ために、排気ガスを通過させる排気管路と、冷却
水を通過させ排気管路に冷却水を導入する冷却水
管路とを接続する気液混合冷却継手であつて、冷
却水導入口と、排気ガス導入口と、排出口とを含
む中空の継手本体を備えている。さらに継手本体
は、その外壁に囲まれて形成され、冷却水導入口
から導入された冷却水を通過させる外側通路と、
外側通路の内側に隔離壁によつて外側通路と分離
して形成され、排気ガス導入口から導入された排
気ガスを通過させる内側通路と、外側通路と内側
通路の下流側に設けられ、冷却水と排気ガスとを
混合し排気口から排出する混合通路とを備えてい
る。

上記構成の気液混合冷却継手において、本発明
の特徴とするところは、内側通路を規定する隔離
壁のうち、冷却水導入口から導入された冷却水が
衝突する上面部分に、通路の長手方向に長く延び
た凹溝部が形成されていることである。

［作用］ 本考案における気液混合冷却継手は、低温度の
冷却水が継手本体の外壁と内部に設けられた隔離
壁とによつて挟まれて形成された外側通路を通過
して混合通路へ噴出する。このために継手本体の
外面は冷却水によつて常に低温度に保持される。
また、高温度の排気ガスは外側通路によつて取囲
まれて形成された内側通路を通過して混合通路に
導かれる。したがつて、混合通路では外側通路を
通過した冷却水は高温度の排気ガスの周囲を取囲
むような形状で噴出する。このために冷却水の液
表面と高温度のガスの接触面積が大きくなり、し
かも継手本体内部で均一に接触することができ
る。これにより高温度のガスと低温度の冷却水と
の熱交換の効率が向上し排気ガスを低温度に冷却
することができる。

さらに、冷却された排気ガスは十分に降圧され
ることにより排気管の消音効果を同時に奏するこ
とができる。

冷却水導入口から導入された冷却水の量を少な
いとき、冷却水は、内側通路を規定する隔離壁の
上面に形成されている凹溝部に沿つて流れて混合
通路へ向かう。その後、その冷却水は、隔離壁の
上面側から混合通路に向かつて噴出され、混合通
路の内面に沿つてウオーターカーテンを形成す
る。したがつて、冷却水の量が少量であつても、
混合通路内において冷却水と排気ガスとを効率的
に混合させることができる。

［実施例］ 以下、本考案の一実施例を図を用いて詳細に説
明する。

第１図は、本考案の前提となる改良された気液
混合冷却継手の断面構造図を示している。気液混
合冷却継手７は、ほぼ円形断面を有する外筒８
と、外筒８より径の小さい内筒（隔離壁）９およ
び分岐ノズル１０とから構成される。内筒９は外
筒８の内部に焼き嵌め加工して外筒８と一体的に
形成されている。外筒８と内筒９の圧入部分２０
はエポキシ樹脂などの耐熱性樹脂材が塗布されて
いる。この耐熱性樹脂材は、気液混合冷却継手７
が使用時において、その外筒８と内筒９との不均
一な温度分布によつて両者が隙間を生じて分離し
たりするのを防止する緩衝材として構成されてい
る。外筒８の外面には分岐ノズル１０がねじ込み
固定されており、この分岐ノズル１０が冷却水の
導入口を構成する。外筒８と内筒９とが二重管構
造を構成する部分では、外筒８の外径は内筒９に
比べて比較的大きく形成されており、この外筒８
と内筒９とによつて構成される空間領域が冷却水
が通過する外側通路１１を構成している。また、
外筒８の下流側は管径を先細に絞つた異形管形状
を有しており、その小径端部１２は内筒９より下
流方向に長く延びて形成されている。そして、内
筒９の内部空間が排気ガスが通過する内側通路１
３を構成し、さらに外筒８の小径端部１２の内部
空間が混合通路１４を構成している。排気ガスは
船の主機関１から導かれた排気管２ａの内部を通
つて気液混合冷却継手７の内筒９の内側に導入さ
れ、さらに混合通路１４へと導かれる。海水など
の冷却水は分岐ノズル１０から外側通路１１に導
入され、さらに外筒８の壁面と内筒９の下流端部
９ａとの隙間から混合通路１４に向かつて噴出さ
れる。第２図は第１図において切断線−に沿
つた方向から見た断面を示しており、本図におい
て外筒８の壁面と内筒９の下流端部９ａとの隙間
形状が示されている。この隙間部は数mm程度の間
隔を構成することにより、この隙間部分を通つて
混合通路１４内に噴出する冷却水を円筒状に下流
側へ長く延びるように噴出させることができる。
さらに、このような効果は、外筒８のテーパ部８
ａを滑らかな傾斜形状で構成することによつて助
長される。そして、混合通路１４内において円筒
状に延びた、いわゆるウオーターカーテン状の冷
却水の内部に高温度の排気ガスが導入されると、
両者の円筒状の接触面において効率良く熱交換が
均一に行なわれる。この熱交換によつて、主機関
１の出口で480℃程度の高温であつた排気ガスは
40℃程度にまで冷却される。また、このとき同時
に、この混合通路１４においては排気ガスの排気
音を消す消音効果を奏する。すなわち、混合通路
１４の断面積は排気管２ａの断面積に比べてほぼ
1.5倍程度の大きさに構成されている。このよう
に、排気ガスの通過空間を拡大することにより、
また低温の冷却水により有効に排気ガスを冷却す
ることによつてその消音効果を達成している。

また、第３図は、第１図中の切断線−に沿
つた方向からの断面図を示している。本図に示す
ように、分岐ノズル１０が接続される外側通路１
１の上部は通路空間を大きくして給水溜め空間１
５を構成している。この給水溜め空間１５は主機
関１の出力変動により排気ガスの量が変動した場
合においても冷却水を水切れせずに連続的に放出
するために形成されている。

第４図には、本気液混合冷却継手７が取付けら
れた排気ガスの排気管路の構成を模式的に示して
いる。気液混合冷却継手７は主機関１に接続され
た排気管２とフランジ継手によつて接続される。
また、この気液混合冷却継手７の下流側に接続さ
れる排気管２ｂは布巻ゴムホース１６によつて接
続される。上記したように、気液混合冷却継手の
混合通路１４においては、低温度の冷却水がウオ
ーターカーテンを形成するために気液混合冷却継
手７の外表面は低温度に保持されている。したが
つて、排気管２と気液混合冷却継手７との接続は
布巻のゴムホース１６等の材料を使用することが
可能となる。さらに、排気管２の内部を通過する
排気ガスは低温度に冷却されているので耐熱性の
低いエスロンパイプなどを使用することが可能と
なる。

このように、本気液混合冷却継手７を用いるこ
とによつて、排気ガスの冷却作用を十分に達成す
ることが可能となり、しかも同時に消音効果をも
奏するので、排気管路にさらに消音器を設置する
必要がなくなる。そして、この気液混合冷却継手
７の内部の混合通路１４で行なわれる熱交換を、
外筒８と内筒９とで構成する二重管構造によつて
内面に形成されたウオーターカーテンの内部で行
なわせるようにしたので、壊蝕や腐食によつてこ
の気液混合冷却継手７部分やその周辺が破損する
ことを防止することができる。

本発明は、上述の気液混合冷却継手をさらに改
良したものである。第６図は、この発明の実施例
による気液混合冷却継手の断面構造図であり、第
７図は、第６図中の切断線−方向からの断面
図である。この実施例においては、内筒９の上面
部分に、内筒９の長手方向に長く延びた凹溝部３
０が形成されている。凹溝部３０は一端がほぼ分
岐ノズル１０の導入口の下部に位置し、他端が内
筒９の先端部近傍に位置するように形成されてい
る。そして、内筒９の先端部では内筒９の壁面が
円形断面を構成するように再び盛上がつて凹溝部
３０の終端部を形成している。内筒９に形成され
た凹溝部３０は次のような働きをなす。たとえ
ば、船舶の主機関がアイドリング状態にあるとき
などでは、分岐ノズル１０から供給される冷却水
の水量が主機関の全開時の半分程度に減量する場
合がある。冷却水の水量が減少した場合、第１図
に示すような内筒９の形状においては、外側通路
１１から混合通路１４に向かつて噴出する冷却水
が下方側に偏つて噴出され、外筒８の小径端部１
２の上面部分が高温の排気ガスに直接さらされる
場合がある。このような場合に、凹溝部３０は分
岐ノズル１０から導入された冷却水を凹溝部３０
の内部に沿つて一時的に蓄えながら混合通路１４
側へ導く。そして、凹溝部３０の終端部から外筒
８の内壁面上方に向かつて冷却水を噴出する。こ
のような冷却水の流れを図中実線３１で示してい
る。冷却水を凹溝部３０に添わせて内筒９の上面
側から混合通路１４に向かつてその大部分を噴出
させることにより、冷却水量が減少した場合にお
いても均一な円筒状のウオーターカーテンを形成
することが可能となる。また、内筒９の混合通路
１４側の外周部には切欠部３２が形成されてい
る。この切欠部３２は、内筒９の外周面に沿つて
流動する冷却水の方向を外筒８の内壁面に向かつ
て跳ね上げるような効果を奏する。この切欠部３
２によつても冷却水のいわゆるウオーターカーテ
ンの形成が助長される。

さらに、本発明の第２の実施例を第８図に示
す。第２の実施例では、外筒８の一部が窪んだ絞
り部８ｂが形成されている。そして、この絞り部
８ｂと内筒９との隙間部分が冷却水を噴出させる
ノズル作用を奏する。また、内筒９の上面には第
１の実施例と同様に凹溝部３０が形成されてい
る。なお、第８図中の切断線−に沿つた方向
からの断面図は第７図に示される断面図とほぼ同
様である。

なお、上記実施例においては気液混合冷却継手
の形状を円筒形状の場合について説明したが、こ
れに限定されることなく、たとえば正方形断面あ
るいは長方形断面であつても構わない。また、上
記実施例においては外筒８と内筒９とを個別に成
形した後、一体化させたが、同時に一体成形して
形成してもよい。

さらに、気液混合冷却継手と排気管などの接続
はフランジ継手に限定されるものではない。

さらに、上記の第２および第３の実施例におい
て示される内筒９の凹溝部３０は１列の溝形状に
限らず、複数列形成するような構造であつても構
わない。

［考案の効果］ 以上のように、本考案における気液混合冷却継
手は、内側通路に高温度の排気ガスを通過させ、
その周囲に継手本体の内面に沿うように冷却水を
通過させる外側通路を構成し、その後、冷却水と
排気ガスとを混合させるように構成している。こ
れによつて、継手本体の内表面は冷却水の層によ
つて保護され、キヤビテーシヨンなどによる壊蝕
や高温度の腐食作用などを防止することができ
る。また、排気ガスと冷却水との接触効率を向上
させることにより、同時に排気音の消音効果をも
達成し、新たに消音器を設ける必要性をなくして
いる。

本発明に従つた気液混合冷却継手においては、
特に、内側通路を規定する隔離壁のうち、冷却水
導入口から導入された冷却水が衝突する上面部分
に、通路の長手方向に長く延びた凹溝部が形成さ
れている。したがつて、導入される冷却水の量が
少ない場合であつても、その冷却水は、凹溝部に
沿つて流れて混合通路へ向かう。この冷却水は、
隔離壁の上面側から噴出し、混合通路の内面に沿
つてウオーターカーテンを形成しる。したがつ
て、冷却水の量が少量であつても、冷却水と排気
ガスとを効率的に混合することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の前提となるべき改良された
気液混合冷却継手の断面構造図である。第２図
は、第１図において切断線−に沿つた方向か
ら見た断面図である。第３図は、第１図において
切断線−に沿つた方向から見た断面構造図で
ある。第４図は、第１図の気液混合冷却継手を取
付けた船舶の排気管の構成模式図である。第５図
は、従来の小型船舶の排気管の構成模式図であ
る。第６図は、本発明の第１の実施例による気液
混合冷却継手の断面構造図であり、第７図は、第
６図および第８図中の切断線−に沿つた方向
からの断面図である。第８図は、本発明の第２の
実施例による気液混合冷却継手の断面構造図であ
る。 図において、７は気液混合冷却継手、８は外
筒、９は内筒、１０は分岐ノズル、１１は外側通
路、１３は内側通路、１４は混合通路、３０は凹
溝部を示している。なお、図中、同一符号は同一
または相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 船の主機関で発生する高温の排気ガスと、低温
   の冷却水とを混合して船外排出するために、 前記排気ガスを通過させる排気管路と、前記冷
   却水を通過させ前記排気管路に前記冷却水を導入
   する冷却水管路とを接続する気液混合冷却継手で
   あつて、 前記冷却水をその内部に導入する冷却水導入口
   と、前記排気ガスをその内部に導入する排気ガス
   導入口と、混合した前記冷却水と前記排気ガスと
   を排出する排出口とを含む中空の継手本体を備
   え、 前記継手本体は、 前記継手本体の外壁に囲まれて形成され、前記
   冷却水導入口から導入された冷却水を通過させる
   外側通路と、 前記外側通路の内側に隔離壁によつて前記外側
   通路と分離して形成され、前記排気ガス導入口か
   ら導入された排気ガスを通過させる内側通路と、 前記外側通路と前記内側通路の下流側に設けら
   れ、前記冷却水と前記排気ガスとを混合し前記排
   出口から排出する混合通路とを備え、 前記内側通路を規定する前記隔離壁のうち、前
   記冷却水導入口から導入された冷却水が衝突する
   上面部分に、通路の長手方向に長く延びた凹溝部
   が形成されている、気液混合冷却継手。