(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流部のエキゾーストマニホールド部がエンジンに接続される一方、下流部が船体の転覆時にエンジンに水が逆流するのを防止するウォーターロックに接続された排気管を有し、前記ウォーターロックに排気ガスを船外に排出する排気ホースを備え、前記排気管に流入した排気ガスを触媒により浄化する水上走行船の排気ガス浄化装置において、
前記エンジンよりも船首側に燃料タンクを配設し、エンジンの一側方かつ前記ウォーターロックよりも船首側に位置し、かつ、該ウォーターロックよりも上流のエンジン側の排気管を構成する着脱自在の触媒保持管内に前記触媒を配設すると共に、該触媒保持管に形成した冷却水流通路に冷却水を供給して前記触媒を冷却することを特徴とする水上走行船の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種の自動二輪車や水上走行船などに利用される排気浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の排気浄化装置としては、図示しないが、特開平７−１５８４３１号公報や特開平８−２３０７８７号公報に開示されたものが知られている。特開平７−１５８４３１号公報における排気浄化装置は、周壁に多数の孔を備えた円筒形の担持体に触媒を担持させ、排気管に該担持体を同軸に嵌め着けるようにしている。また、特開平８−２３０７８７号公報における排気浄化装置は、排気管の上流部を二重管構造に構成してその内管と外管との間を冷却水用の流路に区画形成し、二重管部分の下流部で冷却水を排気通路中に排出するものであって、エンジンのシリンダボディの前端部より船体の後方で、かつ冷却水の排出部よりも上流側に触媒を設置するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の排気浄化装置は、以上のように構成されているので、以下に示す問題点があった。先ず、排気管の内部を流れる排気ガスは、管路の断面中心部で量が最大となり、周壁に近づくほど量が減少する。にもかかわらず、特開平７−１５８４３１号公報における排気浄化装置の場合、排気管の内壁に触媒が平行、かつ接近して設置されるため、触媒と接触する排気ガスの量が少なく、結果として浄化効率が悪いという問題があった。また、排気管の内部に触媒保持用のブラケットを設けなければならないので、構造の複雑化を招くという問題があった。
【０００４】
また、特開平８−２３０７８公報における排気浄化装置は、排気管の内周壁にハニカム構造の触媒の外周部を接触するよう設置しているので、排気管の内部を往復する圧力波の伝播の障害となり、結果としてエンジンの出力が大きくダウンする（２サイクルエンジンは、排気管の内部で生じる負圧波と正圧波とを利用して給気比、及び充填効率をアップさせ、出力を向上させるので）という問題があった。
【０００５】
本発明は、前記従来の問題点に鑑みなされたもので、触媒と接触する排気ガスの量を増大させて浄化効率を向上させるとともに、構造の簡素化を図ることができる水上走行船の排気浄化装置を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を達成するため、上流部のエキゾーストマニホールド部がエンジンに接続される一方、下流部が船体の転覆時にエンジンに水が逆流するのを防止するウォーターロックに接続された排気管を有し、前記ウォーターロックに排気ガスを船外に排出する排気ホースを備え、前記排気管に流入した排気ガスを触媒により浄化する水上走行船の排気ガス浄化装置において、前記エンジンよりも船首側に燃料タンクを配設し、エンジンの一側方かつ前記ウォーターロックよりも船首側に位置し、かつ、該ウォーターロックよりも上流のエンジン側の排気管を構成する着脱自在の触媒保持管内に前記触媒を配設すると共に、該触媒保持管に形成した冷却水流通路に冷却水を供給して前記触媒を冷却することを特徴とする水上走行船の排気浄化装置を構成している。
【０００７】
本発明によれば、排気ガスは、排気管を通過して触媒に流れ込み、この触媒で有害成分が除去される。有害成分を除去された排気ガスは、触媒から排気管を通過して直接、又は他の配管系を介して外部に排出される。本発明によれば、排気管の内部に触媒を直接備えるので、触媒と排気ガスとの接触量が増加し、しかも、触媒取付用の治具などを省略できる。
【０００８】
また、本発明によれば、冷却水が触媒保持管の冷却水流通路に供給され、加熱された触媒を冷却する。また、排気管の着脱自在の触媒保持管内に触媒がセットされるので、触媒のメンテナンス性が向上する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図１ないし図６を参照して本発明の実施の形態を説明する。本実施形態における排気浄化装置は、水上走行船１の排気管１０の開口下流端部を閉そくし、排気管１０に触媒保持管１６を接合している。
【００１０】
水上走行船１は、図１や図２に示すように、各種の合成樹脂で一体成形された船体２を備え、この船体２の上部前方に回転可能な操向ハンドル３が、船体２の上部後方にはシート４がそれぞれ設けられ、このシート４の左右両側部には足乗せ用のステップがそれぞれ一体形成されており、シート４に跨がった図示しない乗員が操向ハンドル３などを適宜操作することにより走行する。船体２は、直進安定性、反力の抑制、及び凌波性などを考慮した構造に成形され、その内部の船首側に燃料タンク５が、内部のほぼ中央部のエンジン室には燃料タンク５から燃料が供給されるエンジン６がそれぞれ設置されており、内部の船尾部のポンプ室にはジェットポンプ７が設置されている。
【００１１】
エンジン室は、図示しない複数の大気流通ダクトを介して大気を導入するよう構成されている。また、エンジン６は、図示しない吸気装置や吸気サイレンサなどを備えた２サイクル２気筒型からなり、エンジン室の中央部に設置されている。このエンジン６は、２個の気筒が前後に並べられ、ジェットポンプ７に継手を介し連結されており、このジェットポンプ７と共にジェット推進装置を構成している。また、ジェットポンプ７は、図２に示すように、その吐出側に冷却水取入口８が設けられ、この冷却水取入口８からエンジン６、排気管１０、及び触媒保持管１６に冷却水Ｗが冷却パイプ９を介して順次給水される。
【００１２】
排気管１０は、図６に示すように、基本的には上流部のエキゾーストマニホールド部１１、縮径のエキゾーストパイプ部１２、排気ガスの排出を促進するダイバージェントコーン部１３、ストレート部１４、及び開口下流端部が閉そくされたコンバージェントコーン部１５を直列に連接して備えている。排気管１０は、図１ないし図３に示すように、エンジン６のシリンダにエキゾーストマニホールド部１１がフランジなどを介し接続されて上方向に伸長され、湾曲して船尾方向に伸びるとともに、下部前方に湾曲して船首方向に伸長している。さらに、排気管１０は、図示しないが、縮径の内管と拡径の外管とを備えた二重管構造に構成され、内管と外管との間には冷却水流通路が区画形成されており、この冷却水流通路に冷却水Ｗが給水される。
【００１３】
触媒保持管１６は、図３ないし図６に示すように、起立した倒Ｌ型管からなり、その拡径の上流端部が排気管１０のストレート部１４の周壁にフランジなどを介して、下流端部がウォーターロックにフランンジ及び連結ホース１７を介してそれぞれ接続されており、排気管１０に流入した排気ガスをウォーターロック１８に導送する。触媒保持管１６は、縮径の内管１９と拡径の外管２０とを備えた二重管構造に構成され、内管１９と外管２０との間には冷却水流通路２１が区画形成されている。内管１９は、その上流部に各種触媒金属からなる円板形の触媒２２が密着して嵌め着けられ、下流寄りのエルボ部の上側には冷却水流通路２１と連通する冷却水噴出孔２３が貫通して開け設けられており、この冷却水噴出孔２３の穿孔方向が屈曲方向と一致している（図５参照）。なお、図４における２３Ａは触媒保持管１６の下流端部に形成された複数の冷却水噴出孔である。
【００１４】
ウォーターロック１８は、船体２の転覆時に水がエンジン６に逆流するのを防止するよう機能する。このウォーターロック１８は、その内部に複数の排気室が前後方向に並べて形成され、この複数の排気室が連通管を介し相互に連通されており、船外排出用のほぼＬ字形の排気ホース２４が接続されている。
【００１５】
前記構成において、シート４に座乗した乗員がエンジン６を始動させると、排気ガス（矢印参照）の一部は、エンジン６からエキゾーストマニホールド部１１、エキゾーストパイプ部１２、ダイバージェントコーン部１３、ストレート部１４、及び触媒保持管１６を順次通過して触媒２２に流入し、有害成分が燃焼除去される。なお、排気ガスの残部は、ダイバージェントコーン部１３、ストレート部１４、コンバージェントコーン部１５、及び触媒保持管１６を通過して触媒２２に流入し、有害成分が燃焼除去される。こうして有害成分を除去された排気ガスは、触媒２２から連結ホース１７、ウォーターロック１８、及び排気ホース２４を順次経由して船体２の船尾から外部に排出される。
【００１６】
また、エンジン６の始動に伴い、海水や湖水からなる冷却水Ｗが冷却水取入口８に流入し、この冷却水取入口８から冷却パイプ９を介し冷却水Ｗがエンジン６、排気管１０の冷却水流通路、及び触媒保持管１６の冷却水流通路２１に順次給水され、加熱された触媒２２を冷却する。こうして触媒２２を冷却した冷却水Ｗは、触媒保持管１６の冷却水流通路２１を通って冷却水噴出孔２３から触媒保持管１６の内管１９の内部に噴出し、連結ホース１７、ウォーターロック１８、及び排気ホース２４を順次冷却し、排気ガスと共に船外に排出される。
【００１７】
前記構成によれば、着脱自在の触媒保持管１６の内管１９の内部に触媒２２を嵌め着けるので、触媒２２と接触する排気ガスの量が増加し、浄化効率を著しく向上させることができるとともに、触媒２２のメンテナンス作業の作業性を大幅に向上させることができる。また、触媒保持管１６の内管１９に触媒２２を直接嵌め着けるので、触媒保持用のホルダやブラケットなどを省略することができ、部品点数の削減や構造の簡素化などをきわめて有効に図ることが可能となり、しかも、十分な剛性を確保することができる。
【００１８】
また、排気管１０ではなく、触媒保持管１６に触媒２２をセットするので、排気管１０の内部を往復する圧力波の伝播の障害となることが全くなく、エンジン出力の低下防止が期待できるとともに、触媒２２の取り付け位置や大きさなどの自由度を高めることができる。さらに、冷却水噴出孔２３の穿孔方向が屈曲方向と一致しているので、冷却水噴出孔２３から噴出流下する冷却水Ｗが排気ガスを同方向にきわめて有効にガイドする。したがって、排気ガスの流れの著しい円滑化及び効率化を図ることが可能となる。
【００１９】
次に、図７は本発明の第２の実施形態を示すもので、この実施形態における排気浄化装置は、排気管１０のストレート部１４の周壁に触媒保持管１６Ａをフランジなどを介し所定の傾斜角度θで接続している。その他の部分については前記実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００２０】
本実施形態においても、前記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、触媒保持管１６Ａの取り付けスペースや位置の自由度、選択度が向上するので、船体２のレイアウトなどの支障物になることが全くない。なお、図７に示すように、ダイバージェントコーン部１３、又はコンバージェントコーン部１５の周壁に触媒保持管１６Ｂ、１６Ｃをフランジなどを介し所定の傾斜角度で接続することも可能である。こうすれば、船体２のレイアウトやエンジン出力の兼ね合いから問題を生じることがない。
【００２１】
次に、図８は本発明の第３の実施形態を示すもので、この実施形態における排気浄化装置は、エンジン６のシリンダに排気管１０Ａのエキゾーストマニホールド部１１をフランジなどを介し接続して下方向に伸長し、この排気管１０Ａを船尾方向に伸ばすとともに、さらに上方向に湾曲させて排気管１０Ａの向きを反転させ、さらにまた排気管１０Ａを船首方向に指向させている。その他の部分については前記実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００２２】
本実施形態においても、前記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、排気管１０Ａのレイアウトの自由度、選択度が増大するので、船体２のレイアウトなどの障害になることが全くない。
【００２３】
次に、図９ないし図１１は本発明の第４の実施形態を示すもので、この実施形態における排気浄化装置は、エンジン６のシリンダに排気管１０Ｂのエキゾーストマニホールド部１１をフランジなどを介し接続して横方向に伸長し、排気管１０Ｂを湾曲させて船首方向に伸ばすとともに、エンジン６の前端部と干渉しない領域において横方向にさらに湾曲させて排気管１０Ｂの向きを変え、さらにまた排気管１０Ｂを反接続側方向に水平に指向させている。
【００２４】
また、排気管１０Ｂのストレート部１４の上部周壁に触媒保持管１６Ｄをフランジなどを介し縦に接続し、この触媒保持管１６Ｄを船尾方向に水平に曲げるとともに、この触媒保持管１６Ｄの下流部をさらに下方向に曲げてウォーターロック１８にフランンジ及びエルボ形の連結ホース１７などを介し接続している。したがって、触媒保持管１６Ｄは、図１１に示すように、ほぼ逆Ｕ字形を呈することとなる。触媒保持管１６Ｄを構成する内管１９の屈曲上部には冷却水流通路２１と連通する冷却水噴出孔２３が開け設けられ、内管１９の下流部には冷却水流通路２１と連通する冷却水噴出孔２３Ａが開け設けられており、冷却水噴出孔２３、２３Ａの穿孔方向が排気ガスの流れる方向と一致している。その他の部分については前記実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００２５】
本実施形態においても、前記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、触媒保持管１６Ｄの取付スペースの自由度、選択度が増大するので、船体２のレイアウトなどの障害になることが全くなく、スペースの有効利用などを大いに図ることができる。また、図１０に示すように、船底の近くに重い排気管１０Ｂを配管するので、重心を低くすることができ、これを通じて船体２の安定性や運動性などを著しく向上させることが可能になる。
【００２６】
次に、図１２及び図１３は本発明の第５の実施形態を示すもので、この実施形態における排気浄化装置は、排気管１０のストレート部１４の上部周壁に触媒保持管１６Ｅをフランジなどを介し縦に接続し、この触媒保持管１６Ｅを船尾方向に水平以下の角度で曲げて下流端部をウォーターロック１８にフランンジ及び連結ホース１７などを介し接続している。したがって、触媒保持管１６Ｅはほぼ釣針形を呈することとなる。触媒保持管１６Ｅを構成する内管１９の下流部には冷却水流通路２１と連通する冷却水噴出孔が開け設けられ、この冷却水噴出孔の穿孔方向が排気ガスの流れる方向と平行関係となっている。その他の部分については前記実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００２７】
本実施形態においても、前記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、触媒保持管１６Ｅの取付スペースの自由度、選択度が向上するので、船体２のレイアウトなどの支障物になることが全くない。さらに、触媒保持管１６Ｅが上流部から下流部にかけて徐々に下方に傾斜しているので、冷却水Ｗが触媒２２に逆流するおそれをきわめて有効に除去することができる。
【００２８】
なお、前記実施形態では水上走行船１に排気浄化装置を適用したが、なんらこれに限定されるものではなく、排気ガスを排出する各種の走行体、例えば自動車や自動二輪車などに排気浄化装置を適宜取り付けても良い。また、各種のエンジン６や冷却媒体を適宜用いても良い。また、排気管１０、１０Ａ、１０Ｂは、その下流端部が閉そくしていれば、その形状や構造などを適宜変更することが可能である。例えば、排気管１０、１０Ａ、１０Ｂの結合方式は、ねじ込み式、突き合わせ溶接式、差し込み溶接式、食い込み式、又はフレア式などを用いることができる。また、触媒保持管１６、１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ、１６Ｅの形状や構造なども適宜変更することが可能である。
【００２９】
例えば、触媒保持管１６、１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ、１６Ｅの結合方式は、ねじ込み式、突き合わせ溶接式、差し込み溶接式、食い込み式、又はフレア式などでも良い。また、触媒保持管１６の内管１９の下流部などに単数複数の冷却水噴出孔２３を開け設けて排気ガスの流れとほぼ平行させ、出力低下を防止するようにしても良い。また、単数複数の冷却水噴出孔２３をオリフィス形状などにしたり、冷却水噴出孔２３にノズルやそれと同等の機能を有する部材などを適宜取り付けることもできる。また、触媒保持管１６の内管１９の最上流部側の連結部やその近傍などに単数複数の触媒２２を取り付けても良い。さらに、前記各実施形態を適宜組み合わせても良いのはいうまでもない。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、触媒と接触する排気ガスの量を増大させて浄化効率を向上させるとともに、構造の簡素化を図ることができるという効果がある。
【００３１】
また、本発明によれば、排気管の着脱自在の触媒保持管内に触媒がセットされるので、触媒に関する作業の作業性を向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る排気浄化装置の実施の形態を示す断面平面図である。
【図２】本発明に係る排気浄化装置の実施の形態を示す側面説明図である。
【図３】図２の要部拡大断面図である。
【図４】図３のＩＶの要部拡大図である。
【図５】図３のＶ部の要部拡大断面図である。
【図６】本発明に係る排気浄化装置の実施形態における排気管を示す側面説明図である。
【図７】本発明に係る排気浄化装置の第２の実施形態における排気管を示す側面説明図である。
【図８】本発明に係る排気浄化装置の第３の実施形態を示す側面説明図である。
【図９】本発明に係る排気浄化装置の第４の実施形態を示す断面平面図である。
【図１０】本発明に係る排気浄化装置の第４の実施形態を示す側面説明図である。
【図１１】本発明に係る排気浄化装置の第４の実施形態における触媒保持管を示す断面説明図である。
【図１２】本発明に係る排気浄化装置の第５の実施形態を示す要部拡大断面図である。
【図１３】本発明に係る排気浄化装置の第５の実施形態を示す要部拡大説明図である。
【符号の説明】
１        水上走行船
２        船体
３        操向ハンドル
４        シート
６        エンジン
７        ジェットポンプ
１０      排気管
１０Ａ    排気管
１０Ｂ    排気管
１１      エキゾーストマニホールド部
１２      エキゾーストパイプ部
１３      ダイバージェントコーン部
１４      ストレート部
１５      コンバージェントコーン部
１６      触媒保持管（排気連通管）
１６Ａ    触媒保持管（排気連通管）
１６Ｂ    触媒保持管（排気連通管）
１６Ｃ    触媒保持管（排気連通管）
１６Ｄ    触媒保持管（排気連通管）
１６Ｅ    触媒保持管（排気連通管）
１７      連結ホース（排気連通管）
１９      内管
２０      外管
２１      冷却水流通路（冷却媒体流通路）
２２      触媒
２３      冷却水噴出孔（冷却媒体導入孔）
Ｗ        冷却水（冷却媒体）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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