(57)【要約】【課題】電動機で回転駆動されるインペラによりジェット水路に吸い込んだ外部の水を加圧し、この加圧した水を噴射して推力を得る電動機ウォータージェット推進機を、電動機が過熱されることを防止でき、メンテナンス性のよい構造とする。【解決手段】吸込口１１と、吐出口１２と、吸込口から吐出口に通じるジェット水路１３とを有するケーシング１を備える。ケーシングの吸込口側の端面１４ａを構成する隔壁１４に連続して電動機ハウジング２をケーシングに一体に形成する。インペラに連結される駆動軸３を、隔壁を通して電動機ハウジング内に挿入し、電動機ハウジング内に存する駆動軸の部分に回転子６１を設けると共に、電動機ハウジング内に固定子６２を設けて電動機６を構成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸込口と、吐出口と、吸込口から吐出口に通じるジェット水路とを有するケーシングを備え、ジェット水路に電動機で回転駆動されるインペラを設け、このインペラによりジェット水路に吸い込んだ外部の水を加圧し、この加圧した水を噴射して推力を得る電動式ウォータージェット推進機において、
上記ケーシングの吸込口側の端面を構成する隔壁に連続して電動機ハウジングをケーシングに一体に形成し、ジェット水路内のインペラに連結される駆動軸を、隔壁を通して電動機ハウジング内に挿入し、電動機ハウジング内に存する駆動軸の部分に回転子を設けると共に、この回転子に対応させて電動機ハウジング内に固定子を設けて電動機を構成したことを特徴とする電動式ウォータージェット推進機。
【請求項２】
前記駆動軸を支承する軸受が、前記隔壁の電動機ハウジング側の部分に設けられることを特徴とする請求項１記載の電動式ウォータージェット推進機。
【請求項３】
請求項１または請求項2記載の電動式ウォータージェット推進機であって、前記電動機をキャンド構造として電動機ハウジング内を水没させるものにおいて、
前記インペラの下流側のジェット水路の部分から電動機ハウジングに通じる往水路と、インペラの上流側のジェット水路の部分に通じる復水路とを備えることを特徴とする電動式ウォータージェット推進装置。
【請求項４】
前記往水路は、インペラの下流側のジェット水路の部分に存する駆動軸の端部から当該駆動軸内を通って電動機ハウジングに通じるように形成され、前記復水路は、前記隔壁に形成されることを特徴とする請求項３記載の電動式ウォータージェット推進装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶や水上オートバイ等の水上乗物用の電動式ウォータージェット推進機に関し、より詳しくは、吸込口と、吐出口と、吸込口から吐出口に通じるジェット水路とを有するケーシングを備え、ジェット水路に電動機で駆動されるインペラを設け、このインペラによりジェット水路に吸い込んだ外部の水を加圧し、この加圧した水を噴射して推力を得るものに関する。
【背景技術】
【０００２】
水上乗物等の船体に搭載される電動式ウォータージェット推進機は、例えば特許文献１で知られている。このものでは、船底に密閉構造の機関室が設けられ、この機関室内に電動機とこの電動機に給電するバッテリとが夫々配置されている。また、船体には、機関室に隣接させて船底から船尾へ抜けるジェット水路を備えるケーシングが設けられている。ジェット水路には、電動機から後方へのびる駆動軸により回転駆動されるインペラが配置されている。そして、電動機によりインペラが一方向に回転駆動されると、ジェット水路を通じて船底から吸い込まれた水が加圧され、この加圧された水が船尾に設けた噴射ノズルから後方の水中へ噴射されることで、その反動で推進力が得られて上記水上乗物が水面上を前方に推進する。
【０００３】
ここで、上記特許文献１のものでは、ウォータージェット推進機のインペラを含む軸系がウォータージェット推進機のケーシングに軸支されており、電動機が船底に載置されている。この場合、船体は、上架時と係留時、静止時と走行時、あるいは温度等で船底に発生する歪が異なるため、電動機に連結しているウォータージェット推進機の軸受に掛かる負荷が大きくなる。
【０００４】
また、電動機は、発熱して高温になり易く、例えば電動機の固定子に永久磁石を用いているような場合、温度上昇や固定子への通電電流の磁界で熱減磁が生じる。このように熱減磁が生じると、電動機の性能低下を招来することから、使用時の電動機の冷却が必須となる。そこで、ジェット水路内に船体で支持される軸受ケースを配置し、この軸受ケースに電動機を内蔵すると共に、軸受ケースで支承される、電動機の駆動軸（出力軸）にインペラを連結したものが知られている（例えば、特許文献２、図１及び図５参照）。これによれば、ジェット水路内を流れる水で軸受ケースを介して電動機が常時熱交換されることで、電動機の回転子や固定子が過熱されることを防止できる。
【０００５】
ところで、駆動軸を支承する軸受等の部品は定期的に交換する必要があり、また、電動機の故障時には電動機を分解修理する必要がある。然し、上記従来例のものでは、ジェット水路内に配置される軸受ケースに電動機が内蔵されているため、例えば、部品交換や電動機の分解修理を行う場合には、これらに先立って、船体を上架し、ジェット水路から軸受ケースを取り外して当該軸受ケースを分解する必要があり、しかも、部品交換や分解修理後に再度軸受ケースを組み付けてジェット水路に戻すことが必要となる。このため、電動機の部品交換や分解修理に多大な時間を要し、メンテナンス性が著しく悪い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−８５４７１号公報
【特許文献２】特開２００２−３６２４８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、以上の点に鑑み、使用時に電動機が過熱されることを防止できるという機能は損なわれず、メンテナンス性がよい電動式ウォータージェット推進機を提供することをその課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、吸込口と、吐出口と、吸込口から吐出口に通じるジェット水路とを有するケーシングを備え、ジェット水路に電動機で駆動されるインペラを設け、このインペラによりジェット水路に吸い込んだ外部の水を加圧し、この加圧した水を噴射して推力を得る電動式ウォータージェット推進機において、上記ケーシングの吸込口側の端面を構成する隔壁に連続して電動機ハウジングをケーシングに一体に形成し、ジェット水路内のインペラに連結される駆動軸を、隔壁を通して電動機ハウジング内に挿入し、電動機ハウジング内に存する駆動軸の部分に回転子を設けると共に、この回転子に対応させて電動機ハウジング内に固定子を設けて電動機を構成したことを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、インペラを回転駆動させたとき、吸込口からジェット水路内に順次吸い込まれる水との熱交換で、ケーシングの隔壁に一体の電動機ハウジングが常時冷却される。このため、電動機が過熱されることを効果的に防止できる。また、電動機ハウジングをウォータージェット推進機の軸系を配設する部位と同芯に加工すれば、軸芯の調整が容易で、軸受に大きな負荷が掛かることがない。そして、ケーシングの隔壁に一体の電動機ハウジング内に挿入される駆動軸に回転子を設けると共に、電動機ハウジンに固定子を設けて電動機とする構成としたため、上記従来例のものとは異なり、電動機ハウジング側でのみ電動機を組み付けたり、分解したりすることができ、著しくメンテナンス性がよい。
【００１０】
この場合、前記駆動軸を支承する軸受が、前記隔壁の電動機ハウジング側部分に設けられることが好ましい。これにより、電動機を分解しても、ウォータージェット推進機の軸系を固定でき、電動機を組み立てた後の芯出し調整が容易となる。また、電動機ハウジング側で電動機を分解できるので、船体内から軸受の交換等が可能となり、船体を上架する必要がない。
【００１１】
また、本発明において、電動機をキャンド構造として電動機ハウジング内を水没させる構成を採用する場合、前記インペラの下流側のジェット水路の部分から電動機ハウジングに通じる往水路と、インペラの上流側のジェット水路の部分に通じる復水路とを備えることが好ましい。これによれば、吸込口からジェット水路内に順次吸い込まれる水が、電動機ハウジング内を循環することで電動機が一層冷却され、有利である。
【００１２】
この場合、前記往水路を、インペラの下流側のジェット水路の部分に存する駆動軸の端部から当該駆動軸内を通って電動機ハウジングに通じるように形成し、前記復水路を、前記隔壁に形成すれば、別個の部品を用いることなく、電動機ハウジング内を循環する構成が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態のウォータージェット推進機が搭載される船舶の側面図。
【図２】第１の実施形態に係るウォータージェット推進機の模式断面図。
【図３】第２の実施形態に係るウォータージェット推進機の模式断面図。
【図４】変形例に係るウォータージェット推進機の模式断面図。
【図５】他の変形例に係るウォータージェット推進機の模式断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、小型船舶に搭載した場合を例に本発明の実施形態のウォータージェット推進機を説明する。以下では、船舶の進行方向を「前」、その逆方向を「後」として説明する。
【００１５】
図１及び図２を参照して、ＷＪ１は、第１の実施形態の電動式ウォータージェット推進機である。電動式ウォータージェット推進機ＷＪ１は、水上乗物たる船舶Ｓの船体Ｓ１の船尾Ｓ２に搭載されており、船底Ｓ３に位置する吸込口１１から船尾Ｓ２に位置する吐出口１２へ抜ける、断面視への字状のジェット水路１３を形成するケーシング１を備える。吐出口１２には、噴射ノズルＳ４が設けられ、噴射ノズルＳ４には航走方向変換用ディフレクターＳ５が連結されている。そして、船尾後方に向けて後述のインペラで加圧した水を噴射することで、船舶Ｓが推進するようになっている。
【００１６】
ケーシング１の吸込口１１側の前後方向に対し直交する方向にのびる端面１４ａを構成する隔壁１４に連続して前方にのびる、前面を開口した筒状の電動機ハウジング２がケーシング１に一体に形成されている。この場合、電動機ハウジング２が一体のケーシング１は、アルミニウム等の熱伝導が良く、かつ、耐食性を有する材料で形成される。隔壁１４には、前後方向にのびる透孔１４ｂが開設され、この透孔１４ｂには、ジェット水路１３から電動機ハウジング２内までのびる駆動軸３が挿設されている。駆動軸３は、隔壁１４の電動機ハウジング２側部分に設けられたアンギュラ玉軸受（軸受）４で支承されている。
【００１７】
アンギュラ玉軸受４は、径方向（図１中、上下方向）外方にのびるフランジ４１ａを備える軸受ケース４１に収納され、この状態で電動機ハウジング２側から透孔１４ｂに嵌着される。この場合、透孔１４ｂの電動機ハウジング２側の周縁部には前後方向（軸方向）の段差部１４ｃが形成され、この段差部１４ｃにフランジ４１ａが係止されると、アンギュラ玉軸受４が前後方向で位置決めされる。
【００１８】
また、アンギュラ玉軸受４を、軸受ケース４１を介して透孔１４ｂに嵌着した後、アンギュラ玉軸受４の前側への抜け止めする環状の押え板４２が、端面１４ａに平行な電動機ハウジング２側の端面２１に取り付けられる。隔壁１４には、アンギュラ玉軸受４より後方に位置させて止水用のシール機構５が着脱自在に設けられている。なお、シール機構５については公知のものが利用できるため、ここでは、詳細な説明を省略する。
【００１９】
電動機ハウジング２内に存する駆動軸３の部分には回転子６１が外挿されている。駆動軸３の当該部分には、前後方向にのびるキー溝３１が形成され、このキー溝３１に対応するキー６１ａが回転子６１の内面に形成されている。そして、駆動軸３の前端側からキー溝３１にキー６１ａを挿入し、このキー溝３１の後端でキー６１ａが係止されると、回転子６１が前後方向で位置決めされると共に、駆動軸３に対して回転方向に規制される。なお、駆動軸３に対する回転子６１の前後方向の位置決めや回転方向の規制方法については、これに限定されるものではなく、公知の他の方法を用いることができる。
【００２０】
また、電動機ハウジング２の内面には、回転子６１に対応させて固定子６２が設けられており、これら回転子６１と固定子６２とで電動機６が構成される。この場合、電動機ハウジング２の内周面には、前後方向（軸方向）の段差部２２が形成され、電動機ハウジング２の開口側から固定子６２を挿入し、この段差部２２で係止されると、前後方向に位置決めされるようになっている。回転子６１及び固定子６２については、鉄心にコイルを巻回したものや永久磁石を用いた公知のものであるため、ここでは詳細な説明を省略する。また、電動機を、磁石を使用しない誘導電動機とすることもできる。そして、例えば電動機６のコイルに通電するため、船体Ｓ１内には、バッテリＢと、通電電流を制御するインバータ回路等を備えた制御ユニットＣとが搭載されている。そして、電動機ハウジング２内に電動機６を組み付けた後、電動機ハウジングの前端開口には、当該電動機ハウジング２内を閉塞する蓋体７が装着される。
【００２１】
上記第１実施の形態では、隔壁１４にアンギュラ玉軸受４を設けたものを例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えば隔壁１４にスラスト軸受を設け、蓋体７の内面にラジアル軸受を設けるようにしてもよい。また、隔壁１４と蓋体７の内面とに夫々アンギュラ玉軸受４を設けてもよい。
【００２２】
他方、ケーシング１内に存する駆動軸３の部分には、インペラ８が連結されている。そして、電動機６によりインペラ８が一方向に回転駆動されると、ジェット水路１３を通じて船底Ｓ３の吸込口１１から吸い込まれた外部の水が加圧され、この加圧された水が船尾Ｓ２に設けた噴射ノズルＳ４から後方の水中へ噴射されることで、その反動で推進力が得られて船舶Ｓが水面上を前方に推進する。
【００２３】
以上説明したように、第１の実施形態によれば、インペラ８を回転駆動したとき、吸込口１１からジェット水路１３内に順次吸い込まれる水との熱交換で、ケーシング１の隔壁１４に一体の電動機ハウジング２が常時冷却される。このため、電動機６が過熱されることを効果的に防止できる。また、電動機ハウジング２をウォータージェット推進機の軸系を配設する部位と同芯に加工されているため、軸芯の調整が容易で、アンギュラ玉軸受４に大きな負荷が掛かることがない。そして、ケーシング１の隔壁１４に一体の電動機ハウジング２内の駆動軸３の部分に回転子６１を設けると共に、電動機ハウジン２内に固定子６２を設けて電動機６とする構成としたため、上記従来例のものとは異なり、電動機ハウジング２側でのみ電動機６を船体Ｓ１内から組み付けたり、分解したりすることができ、著しくメンテナンス性がよく、しかも、アンギュラ玉軸受４を上記の如く設けたことで、電動機ハウジング２側で電動機６を分解すれば、船体Ｓ１からアンギュラ玉軸受４の交換等のメンテナンスもでき、船体を上架する必要がない。
【００２４】
次に、第２の実施形態のウォータージェット推進機を説明する。図３を参照して、ＷＪ２は、第２の実施形態のウォータージェット推進機である。以下においては、上記第１の実施形態のウォータージェット推進機ＷＪ１と同一の部材または要素に同一の符号が用いられ、特に説明しない限り、同一の形態を有するものとする。
【００２５】
ウォータージェット推進機ＷＪ２は、上記同様、ジェット水路１３を構成するケーシング１に電動機ハウジング２が一体に形成されている。そして、電動機ハウジング２内に設けられる電動機６０がキャンド構造に構成されている。即ち、電動機ハウジング２内に存する駆動軸３０の部分に外挿される回転子６１０の外表面が樹脂や金属製のキャン６３０で被覆されていると共に、固定子６２０の外表面もまた樹脂や金属製のキャン６３０で被覆されている。
【００２６】
また、駆動軸３０内には、インペラ８の下流側のジェット水路１３の部分に存する駆動軸３０の後端面３０ａから当該駆動軸３０内を通って電動機ハウジング２に通じる往水路９１が形成されている。この場合、駆動軸３０の前端面３０ｂに対向する蓋体７０の部分には、往水路９１からの水を受け入れる受入れ凹部７１が形成されている。また、隔壁１４には、インペラ８の上流側のジェット水路１３の部分に通じる復水路９２が形成されている。そして、インペラ８を回転駆動すると、ジェット水路１３内のうち比較的高圧となるインペラ８の下流側と、比較的低圧となる上流側との圧力差で、往水路９１内にジェット水路１３内の水が吸い込まれ、電動機ハウジング内が水没され、電動機ハウジング２内の水が復水路９２を介してジェット水路１３へと戻される。
【００２７】
以上によれば、別個の部品を用いることなく、吸込口１１からジェット水路１３内に順次吸い込まれる水が、電動機ハウジング２内を循環することで電動機６０が一層冷却され、有利である。なお、電動機ハウジング２内の水を循環させる構成は、上記に限定されるものではなく、例えば往水路をケーシング１に形成するか、あるいはインペラ８の下流側から電動機ハウジングまで管路で連通してもよい。また、電動機ハウジング側で循環ポンプを用いて外部の水が循環する構成としてもよい。
【００２８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではない。上記各実施形態では、電動機ハウジング２内に電動機６、６０のみを設けたものを例に説明したが、本発明のウォータージェット推進機ＷＪ１、ＷＪ２が搭載される船舶に応じて所定の回転トルクを得るため、電動機ハウジング２内に減速機１００を設けてもよい。
【００２９】
即ち、図４に示すように、ケーシング１に一体の電動機ハウジング２０には、駆動軸３が挿通される透孔２０ａと、電動機６が収納される収納空間２０ｂとが形成されている。この場合、収納空間２０ｂには、透孔２０ａに配置したアンギュラ玉軸受４で支承される駆動軸３に平行に、アンギュラ玉軸受４０，４０で支承される出力軸３００が配置され、この出力軸３００に回転子６１が外挿されている。また、電動機ハウジング２０の前側の開口面には内蓋７０１と外蓋７０２とが順次装着されている。そして、内蓋７０１と外蓋７０２とで画成される空間７０３に駆動軸３及び出力軸３００が挿入され、この空間７０３内に存する駆動軸３及び出力軸３００の部分に互いに歯数の異なる平歯車Ｇ１、Ｇ２が夫々外挿されている。
【００３０】
ここで、電動機ハウジング２０自体や駆動軸３と出力軸３００とを夫々支承する軸受４，４０が冷却されていないと、歯車Ｇ１，Ｇ２やその潤滑油も加熱され、歯車の熱膨張や空間７０３内の潤滑油の粘度変化（低下）により、歯車同士が噛み合うことによる機械的なノイズが発生し得るが、上記変形例では、吸込口１１からジェット水路１３内に順次吸い込まれる水との熱交換で、ケーシング１の隔壁１４に一体の電動機ハウジング２０も常時冷却されるため、上記不具合の発生を防止できる。
【００３１】
なお、減速機の構成は、上記変形例に限定されるものではなく、ラックピニオン等を用いたものや巻掛電動式のものを用いることもできる。また、上記変形例では、駆動軸３と出力軸３００とが平行に配置されるものを例に説明したが、同軸型の減速機を組み込んでもよい。
【００３２】
即ち、図５を参照して、ケーシング１に一体の電動機ハウジング２００には、前後方向に容積の異なる空間２００ａ、２００ｂが形成されている。後側の空間２００ａには遊星歯車機構ＰＧが収納されている。遊星歯車機構ＰＧは、後側の空間２００ａ内に存する駆動軸３部分に連結されたキャリアＰＧ１と、このキャリアＰＧ１に夫々軸支された３個の遊星歯車ＰＧ２と、この遊星歯車ＰＧ２と噛み合い、後側の空間２００ａ内に存する出力軸３０１部分に連結される太陽歯車ＰＧ３と、遊星歯車ＰＧ２と噛み合い、後側の空間２００ａを画成する内壁面に固定のリング歯車ＰＧ４とを備える。そして、前側の空間２００ｂ内に存する出力軸３０１部分に回転子６１が外挿され、これに対応させて、前側の空間２００ｂを画成する内壁面に固定子６２が設けられ、電動機６が構成される。なお、上記いずれの変形例においても、電動機ハウジング２０、２００側で電動機６を分解すれば、船体Ｓ１内から軸受の交換等が可能となり、有利である。
【符号の説明】
【００３３】
ＷＪ１、ＷＪ２…ウォータージェット推進機、１…ケーシング、１１…吸込口、１２…吐出口、１３…ジェット水路、１４…隔壁、１４ａ…端面、２，２０，２００…電動機ハウジング、３，３０，３００…駆動軸、４…アンギュラ玉軸受（軸受）、６、６０…電動機、６１，６１０…回転子、６２，６２０…固定子、８…インペラ、９１…往水路、９２…復水路。
【図１】
2013107609.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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