(57)【要約】【課題】船外機の効率や耐久性等を有効に向上する船外機の冷却装置を提供する。【解決手段】主ポンプ３８は、ロアケース２６の取水口４０とエンジンユニット１１のウォータジャケット４２とを接続する主冷却水通路４３に配置され、副ポンプ３９は、主ポンプ３８の吸水側の主冷却水通路４３Ａの一部を迂回するように形成されたバイパス通路４４に配置され、副ポンプ３９の単位時間当たりの冷却水移送能力が、主ポンプ３８よりも小さく設定される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却水ポンプにより船外機外部の水中から水を取り込んで、エンジンユニット側に冷却水を供給する船外機の冷却装置であって、
前記冷却水ポンプを船外機上部に配置される主ポンプと、船外機下部に設けられて取水口を備えたロアケースに配置される副ポンプとで構成し、
前記主ポンプは、前記ロアケースの前記取水口と前記エンジンユニットのウォータジャケットとを接続する主冷却水通路に配置され、
前記副ポンプは、前記主ポンプの吸水側の前記主冷却水通路の一部を迂回するように形成されたバイパス通路に配置され、
前記副ポンプの単位時間当たりの冷却水移送能力が、前記主ポンプよりも小さく設定されたことを特徴とする船外機の冷却装置。
【請求項２】
前記主ポンプを非容積型の渦巻きポンプで形成する一方、副ポンプを容積型のベーンポンプで形成することを特徴とする請求項１に記載の船外機の冷却装置。
【請求項３】
前記バイパス通路の前記副ポンプの吸水側を、船が停止中の喫水線よりも下方の前記主冷却水通路あるいは専用の副取水口に接続することを特徴とする請求項１又は２に記載の船外機の冷却装置。
【請求項４】
船が停止中の喫水線よりも下方の前記主冷却水通路内に、冷却水の前記取水口側への逆流を阻止する逆止弁を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の船外機の冷却装置。
【請求項５】
前記主ポンプを電動モータで駆動し、前記副ポンプはエンジン駆動力を前記ロアケースのプロペラシャフトに伝達するドライブシャフトで駆動することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の船外機の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船外機外部の水中から冷却水ポンプにより水を取り込んで、エンジンユニット側に冷却水を供給する船外機の冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水冷エンジンを搭載した船外機の冷却水ポンプは、例えば特許文献１に記載されているように、推進機（プロペラ）と共に水中に没するギヤケース（ロアケース）内に配置され、エンジンの駆動力をプロペラに伝達するドライブシャフトで直接駆動される一種のベーンポンプを使用している。
【０００３】
上記ベーンポンプは円筒状のポンプケースとこのポンプケース内に収容されて回動するロータ（羽根車）とで構成される。このロータは、ポンプケースに対して偏心した回転軸に支持され、その回転軸支部から放射状に延びる複数のベーン（翼）を備え、これらのベーンは弾性材料により形成される。そして、各ベーンは半径方向に変形して、ポンプケースの内周面と常に接触するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２１１６１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の船外機の冷却装置では、ベーンポンプはその作動時、ベーンとポンプケースとの摩擦接触によるメカニカルロスが大きい。結果的にエンジンの燃費性能に影響し、船外機の効率が低下せざるを得ない。また、吸入する冷却水中に砂や泥等の異物が混入していると、ベーンとポンプケースとの接触部が磨耗する。このためそのままではポンプ性能が低下し、定期的にロータを交換する必要があり、このように必ずしも十分な耐久性を持つものではなかった。
【０００６】
本発明はかかる実情に鑑み、船外機の効率や耐久性等を有効に向上する船外機の冷却装置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】
【０００７】
本発明の船外機の冷却装置は、冷却水ポンプにより船外機外部の水中から水を取り込んで、エンジンユニット側に冷却水を供給する船外機の冷却装置であって、前記冷却水ポンプを船外機上部に配置される主ポンプと、船外機下部に設けられて取水口を備えたロアケースに配置される副ポンプとで構成し、前記主ポンプは、前記ロアケースの前記取水口と前記エンジンユニットのウォータジャケットとを接続する主冷却水通路に配置され、前記副ポンプは、前記主ポンプの吸水側の前記主冷却水通路の一部を迂回するように形成されたバイパス通路に配置され、前記副ポンプの単位時間当たりの冷却水移送能力が、前記主ポンプよりも小さく設定されたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の船外機の冷却装置において、前記主ポンプを非容積型の渦巻きポンプで形成する一方、副ポンプを容積型のベーンポンプで形成することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の船外機の冷却装置において、前記バイパス通路の前記副ポンプの吸水側を、船が停止中の喫水線よりも下方の前記主冷却水通路あるいは専用の副取水口に接続することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の船外機の冷却装置において、船が停止中の喫水線よりも下方の前記主冷却水通路内に、冷却水の前記取水口側への逆流を阻止する逆止弁を設けたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の船外機の冷却装置において、前記主ポンプを電動モータで駆動し、前記副ポンプはエンジン駆動力を前記ロアケースのプロペラシャフトに伝達するドライブシャフトで駆動することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電動モータで駆動する主ポンプの移送能力をエンジンが要求する冷却水量を移送可能に設定し、副ポンプは、主ポンプを起動させる際の呼び水を移送できる程度の容量に設定される。シリンダ壁温管理による適切な冷却水量を供給すると共に、副ポンプを収容する船外機下部のケーシングが小型化することができ、航走時の水抵抗が軽減されて、船外機の効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る船外機の概略構成例を示す左側面図である。
【図２】本発明に係る冷却装置の冷却水路まわりの構成例を示す左側面図である。
【図３】本発明に係る冷却装置における主ポンプの構成例を示す（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。
【図４】本発明に係る冷却装置における副ポンプの構成例を示す（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のII−II線に沿う断面図である。
【図５】本発明に係る冷却装置の冷却水路まわりの構成例及びその変形例を示すそれぞれブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面に基づき、本発明による船外機の冷却装置における好適な実施の形態を説明する。
図１は、本発明に係る船外機１０の概略構成例を示す左側面図である。この場合、船外機１０は図示のように、その前部側にて船舶の船体の後尾板Ｐに固定されている。なお、以下の説明中で各図において必要に応じて、船外機１０の前方を矢印Ｆｒにより、また後方を矢印Ｒｒによりそれぞれ示し、また船外機１０の側方右側を矢印Ｒにより、側方左側を矢印Ｌによりそれぞれ示す。
【００１５】
船外機１０の全体構成において、上部から下部へエンジンユニットもしくはパワーユニット１１、ミッドユニット１２及びロアユニット１３が順に配置され、これらのユニットは一体的に結合構成される。エンジンユニット１１においてエンジン１４はエンジンベースもしくはエンジンホルダを介して、そのクランクシャフト１５が鉛直方向を向くように縦置きに搭載支持される。なお、エンジン１４としては、例えばＶ型多気筒エンジン等を採用可能である。ミッドユニット１２は、アッパマウント１６及びロアマウント１７を介して、スイベルブラケット１８に設定された支軸１９（ステアリング軸）のまわりに一体に回動可能となるように支持される。スイベルブラケット１８の左右両側にはクランプブラケット２０が設けられ、このクランプブラケット２０を介して船体の後尾板Ｐに固定される。スイベルブラケット１８は、左右水平方向に設定された支軸２１（チルト軸）のまわりに上下方向に回動可能に支持される。
【００１６】
図２をも参照してミッドユニット１２において、クランクシャフト１５の下端部に連結するドライブシャフト２２が上下方向に貫通配置され、このドライブシャフト２２の駆動力が、ロアユニット１３のギヤケース内の後述するプロペラシャフトに伝達されるようになっている。ドライブシャフト２２の前側には、前後進の切換等を行うためのシフトロッド２３が上下方向に平行配置される。ミッドユニット１２は、ドライブシャフト２２を収容するドライブシャフトハウジングを有している。
【００１７】
ロアユニット１３において、ドライブシャフト２２の駆動力によりプロペラ２４を回転駆動する複数のギヤ等を含むギヤケース２５を有する。ミッドユニット１２から下方へ延出したドライブシャフト２２はそれ自体に取り付けたギヤが、ギヤケース２５内のギヤと噛合することで最終的にプロペラ２４を回転させるが、シフトロッド２３の作用でギヤケース２５内のギヤ装置の動力伝達経路を切り換える、即ちシフトするようになっている。また、一体形成されたケーシング２６（本実施形態ではロアケースとする）にはミッドユニット１２との合せ面付近にて上下に配置されたアンチスプラッシュプレート２７及びアンチキャビテーションプレート２８を有し、これらの下方へ延出したケーシング２６の下部には、前後方向に弾丸状もしくは砲弾状を呈するように配置されたギヤケース２５が配置される。
【００１８】
ケーシング２６におけるギヤケース２５の砲弾状の先端部側にシフトロッド２３が上下に挿通支持される。シフトロッド２３は、プロペラシャフト２９の軸線延長線と交差する位置まで垂設される。また、ケーシング２６の前後方向の略中央部付近には、ドライブシャフト２２が挿通支持される。ギヤケース２５において、プロペラシャフト２９が前後方向に沿って配置され、複数のベアリングを介して回転自在に支持される。ドライブシャフト２２の下端部にはドライブギヤ３０が取り付けられ、プロペラシャフト２９にはドライブギヤ３０と噛合する前後一対のフォワード（前進）ギヤ３１及びリバース（後進）ギヤ３２が、それぞれ回転自在に支持される。
【００１９】
シフトロッド２３を介してのシフト操作によりフォワードギヤ３１又はリバースギヤ３２からプロペラシャフト２９への動力伝達経路が形成される。エンジン１４が始動することで、その出力トルクがドイブシャフト２２から推進装置に伝達される。即ち、フォワードギヤ３１又はリバースギヤ３２を介してプロペラシャフト２９及びプロペラ２４が回転して船外機１０が推進力を発生し、従ってこれを搭載する船体が前進又は後進する。
【００２０】
次に、本発明の船外機の冷却装置について説明する。本発明の冷却装置は、冷却水ポンプにより船外機１０の外部の水中から水を取り込んで、エンジンユニット１１側に冷却水を供給するが、先ず、本実施形態の冷却装置に関連してエンジンユニット１１まわりの具体的構成例を説明する。なお、ここでは各構成部材の図示は省略する。
エンジン１４は、例えば図２に略記するようにシリンダヘッド３３、シリンダブロック３４及びクランクケース３５等を組み合わせて構成された水冷４サイクルＶ型６気筒エンジンであり、後方に向けて開くように左右のシリンダブロック３４を平面視でＶ型に配置することにより、両シリンダブロック３４間にＶバンクを形成する。エンジン１４の最前部に配置されるクランクケース３５の後方には左右一体のシリンダブロック３４が船外機１０の幅方向に広がるＶ字状に配置される。
【００２１】
Ｖバンクの各シリンダブロック３４内にはそれぞれ三つの筒状スリーブ（気筒）が上下３段に略水平に並んで形成され、各スリーブ内にはピストン３６（図１参照、なお、図１では２つのピストン３６が図示されている。）がスリーブの軸線上を軸方向に摺動自在に収容される。クランクケース３５とシリンダブロック３４の接合面にはクランクシャフト１５が略垂直に配置され、クランクシャフト１５とピストン３６とがコンロッド３７によって連結される。これによりピストン３６の往復ストロークがクランクシャフト１５の回転運動に変換される。
【００２２】
シリンダヘッド３３には各スリーブに整合する燃焼室が形成され、その外方から点火プラグが装着される。また、シリンダヘッド３３内には燃焼室に連通する吸気ポート及び排気ポートが形成される。排気ポートは、左右のシリンダブロック３４の幅方向外側に形成された排気通路に接続されると共に、吸気ポートはＶバンク内方に向かって延出する。
【００２３】
エンジン１４において冷却を要する部位、即ちシリンダヘッド３３の燃焼室まわり、シリンダブロック３４のスリーブまわり及び排気通路まわりにはそれぞれ冷却水を流通させるためのウォータジャケットが形成される。これらのウォータジャケットは所定の冷却水通路を形成するように相互に連通しており、かかる冷却水通路に後述の冷却水ポンプによって冷却水を供給、循環させることによりエンジン１４を冷却するようにしている。
【００２４】
さて、本発明の冷却装置において、冷却水通路に冷却水を供給する冷却水ポンプは、図２に示されるように船外機１０の上部に配置される主ポンプ３８と、船外機１０の下部に設けられて、この例では主取水口４０及び副取水口４１を備えたロアケースに配置される副ポンプ３９とにより構成される。主ポンプ３８の具体的構成については後述するが、船外機１０の上部のエンジンユニット１１においてエンジン１４を下方から支持するエンジンホルダを利用して、その適所に配置することができる。具体的にはシリンダヘッド３３の下側であって、シリンダブロック３４の近傍に主ポンプ３８が配置される。副ポンプ３９は、ロアケースであるロアユニット１３のケーシング２６に配置される。このように一方の主ポンプ３８を船外機１０の上部に、他方の副ポンプ３９を船外機１０の下部とし、２つの主ポンプ３８及び副ポンプ３９が船外機１０において上下に離隔する配置構成となっている。
【００２５】
また、主ポンプ３８は上記のように船外機１０の上部に配置されるが、ケーシング２６の下部前側付近に開設された主取水口４０とエンジンユニット１１の前述したウォータジャケット４２（図２参照、なお、図２ではその詳細図示を省略する。）とを接続する主冷却水通路４３に配置される。副ポンプ３９は、主ポンプ３８の吸水側の主冷却水通路４３（吸水側の主冷却水通路４３Ａ）の一部を迂回するように形成されたバイパス通路４４に配置される。バイパス通路４４は図２に示されるように、ドライブシャフト２２の前側で且つ平行、即ち上下方向に配置され、その吸水側の下端が専用の副取水口４１に接続される。副ポンプ３９の吐出側のバイパス通路４４は図２のように、ケーシング２６の上部付近で主冷却水通路４３Ａに接続される。この場合、主取水口４０及び副取水口４１は、当該船舶が停止中の喫水線Ｗ（図１参照）よりも下方に設定される。
【００２６】
ここで、副ポンプ３９の単位時間当たりの冷却水移送（もしくは吐出）能力が、主ポンプ３８よりも小さく設定される。この場合、本実施形態では主ポンプ３８を非容積型の渦巻きポンプで形成する一方、副ポンプ３９を容積型のベーンポンプで形成する。主ポンプ３８の移送能力を、エンジン１４が要求する冷却水量を移送可能に設定すると共に、副ポンプ３９については少なくとも主ポンプ３８を起動させる際に必要な呼び水を供給できる程度の移送能力に設定する。ポンプ形式が容積型か否かに応じて、移送能力及びメカロス等との関係で主ポンプ３８及び副ポンプ３９の配置構成を最適化するものである。
【００２７】
具体的には主ポンプ３８は図３に示されるように、ケーシング４５内に回転軸４６に放射状に取り付けられたインペラ４７を有する。インペラ４７が回転することで、吸入口４８から吸入した水を吐出口４９から吐出するようになっている。吸入口４８には主冷却水通路４３Ａの上端が接続され、吐出口４９はウォータジャケット４２に接続される。
【００２８】
副ポンプ３９は図４に示されるように、ケーシング５０内に回転軸に取り付けられたインペラ５１が偏心して収容される。インペラ５１はゴム等の弾性材料により形成される。インペラ５１が回転することで、吸入口５２から吸入した水を吐出口５３から吐出するようになっている。吸入口５２には吸入側のバイパス通路４４Ａの上端が接続される。
【００２９】
更に、主ポンプ３８及び副ポンプ３９の駆動方式に関して、主ポンプ３８を電動モータで駆動し、副ポンプ３９は、エンジン１４の駆動力をケーシング２６内のプロペラシャフト２９に伝達するドライブシャフト２２で駆動する。
主ポンプ３８には図２に示されるように駆動用の電動モータ５４が一体的に結合し、この電動モータ５４の駆動力で、その出力軸に連結された回転軸４６が回転される。なお、電動モータ５４の駆動電源としては例えば、船体側に搭載したバッテリをその電源として用いることができる。この場合、シリンダヘッド３３及びシリンダブロック３４まわりのエンジン１４のシリンダ壁温を温度センサにより検知し、その検知信号に基づきシステム制御部により電動モータ５４を駆動制御するようにできる。
【００３０】
また、副ポンプ３９において、図４のようにそのケーシング５０内にドライブシャフト２２が貫通配置される。ドライブシャフト２２の周囲にインペラ５１が取付固定され、ドライブシャフト２２の回転でインペラ５１も回転する。このためドライブシャフト２２、つまりエンジン１４の作動時にはこれに同期して副ポンプ３９が駆動される。
【００３１】
上記の場合、ウォータジャケット４２を循環してエンジン１４まわりを冷却した冷却水は、最終的に排水口５５（図５（Ａ），（Ｂ）参照）から船外機１０外部へ排出されるようになっている。
また、冷却水通路に冷却水が正常に循環しているかを、排水状態から確認するための検水口を備える。この例では図５（Ａ）に示されるように主ポンプ３８の吐出側の主冷却水通路４３側に接続された検水口５６を有する。
【００３２】
本発明の冷却装置において、エンジン１４が始動すると、ドライブシャフト２２が同時に回転し、これにより副ポンプ３９が作動する。副ポンプ３９が作動することで取水口４１から外部の水（海水、湖水、河水等）を冷却水として汲み上げられる。この汲み上げられた冷却水は、バイパス通路４４から主冷却水通路４３Ａを経て主ポンプ３８に供給される。主ポンプ３８に供給された冷却水はその呼び水として作用し、このため主ポンプ３８は随時作動可能である。
【００３３】
本発明では特に、そのときのシリンダ壁温に応じて電動モータ５４が駆動される。電動モータ５４が駆動された場合には、主ポンプ３８が作動することでウォータジャケット４２に冷却水が供給される。つまりシリンダ壁温の温度管理により冷却水の供給を制御し、エンジン１４が要求している冷却水量となるように適切に供給することができる。
【００３４】
なお、従来では例えば、ドライブシャフトで駆動される容積型ポンプを用いると共に、図５（Ａ）において仮想的に示したようにサーモスタットを設け、このサーモスタットの水温管理で冷却水の流量を調整していた。つまりエンジンのアイドリング時や外気温が低い場合等、シリンダブロックまわりを冷却するとエンジンの温度が低くなり過ぎて潤滑オイルの粘性が高まって、そのままでは十分にその機能を果たさない場合がある。そのような場合には冷却水が所定温度になるまで排水されない、即ち冷却水が循環されない構成としていた。本発明ではエンジン１４の駆動状態に関係なく、シリンダ壁温に応じて電動モータ５４をオン・オフ制御し、冷却水の流量を調整可能とする。これにより図５（Ａ）に示したようなサーモスタットを廃止することができる上、同図に併記したウォータプレッシャバルブ等も廃止することができる。
【００３５】
本発明では更に、主ポンプ３８の移送能力をエンジン１４が要求する冷却水量を移送可能に設定し、副ポンプ３９は、主ポンプ３８を起動させる際の呼び水を移送できる程度の容量に設定される。副ポンプ３９については容積型のベーンポンプとしながらも、その容量を必要最低限に抑えることで小型のものを用いることが可能になる。これにより副ポンプ３９を収容する船外機１０の下部のケーシング２６が小型化することができ、航走時の水抵抗が軽減されて、船外機１０の効率が向上する。
【００３６】
また、大容量の主ポンプ３８を渦巻きポンプにしたことで、全ての冷却水をベーンポンプで移送するようにしていた従来の船外機と比較して、冷却水ポンプのメカニカルロスを大幅に低減することができる。副ポンプ３９を主ポンプ３８のための呼び水を供給できる程度に小型化することで、そのメカニカルロスの低減効果に加えてインペラ５１の磨耗消耗の程度、更にはそれらの交換等を極力抑制し、耐久性を格段に高めることができる。
【００３７】
また、主ポンプ３８を形成する渦巻きポンプは、ベーンポンプ等に比べて吸引力が弱いため、渦巻きポンプを起動するためにそのポンプ室及び吸入通路内を水で満たす必要がある。他方の“呼び水ポンプ”として機能する副ポンプ３９は、吸引力の強いベーンポンプで構成することで、副ポンプ３９を喫水面Ｗよりも高い位置に配置しても、副取水口４１から確実に水を取り込むことができる。これにより副ポンプ３９自体の小型化と相俟って水中に埋没するケーシング２６も小型化することができ、航走時の水抵抗が軽減されて、この点でも船外機１０の効率が向上する。
【００３８】
また、主ポンプ３８を、エンジンホルダ等を利用して船外機１０の上部に配置することで、船外機１０の下部のケーシング２６の小型化を実現し、この場合にも水抵抗が軽減されて、船外機１０の効率が向上する。この場合、主ポンプ３８を駆動する電動モータ５４を水面から離れた高い位置に配置できるので、水に濡れるのを防止して電動モータ５４の耐久性が向上する。
【００３９】
ここで、本発明の変形例において、図５（Ｂ）に示されるように副ポンプ３９の吸入側のバイパス通路４４Ａが主取水口４０に接続され、この例では副ポンプ３９は専用の取水口を持たない。また、喫水線Ｗよりも下方の主冷却水通路４３Ａ内に、冷却水の主取水口４０側への逆流を阻止する逆止弁５７が設けられる。
【００４０】
この場合にもシリンダ壁温に応じて電動モータ５４を作動制御し、主ポンプ３８により冷却水の流量を調整可能とする。図５（Ｂ）に示したようなサーモスタットやウォータプレッシャバルブ等も廃止することができる。単一の主取水口４０のみを持つことで、構成を簡素化することができる等の利点がある。
【００４１】
以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。
上記実施形態においてエンジン１４がＶ型６気筒エンジンの例を説明したが、形式や気筒数等はこの例に限られず、その他の態様も採用可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  船外機、１１  エンジン（パワー）ユニット、１２  ミッドユニット、１３  ロアユニット、１４  エンジン、１５  クランクシャフト、１６  アッパマウント、１７  ロアマウント、１８  スイベルブラケット、１９，２１  支軸、２０  クランプブラケット、２２  ドライブシャフト、２３  シフトロッド、２４  プロペラ、２５  ギヤケース、２６  ケーシング２６（ロアケース）、２７  アンチスプラッシュプレート、２８  アンチキャビテーションプレート、２９  プロペラシャフト、３０  ドライブギヤ、３１  フォワード（前進）ギヤ、３２  リバース（後進）ギヤ、３３  シリンダヘッド、３４  シリンダブロック、３５  クランクケース、３６  ピストン、３７  コンロッド、３８  主ポンプ、３９  副ポンプ、４０  主取水口、４１  副取水口、４２  ウォータジャケット、４３  主冷却水通路、４４  バイパス通路、４５  ケーシング、４６  回転軸、４７  インペラ、４８  吸入口、４９  吐出口、５０  ケーシング、５１  インペラ、５２  吸入口、５３  吐出口、５４  電動モータ、５５  排水口、５６  検水口、５７  逆止弁、Ｐ  後尾板。
【図１】
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【図２】
2015067191.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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