(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気を、ウォータジャケットを有する排気管を通じてそのウォータジャケットを通過した水とともに、ウォータマフラ内に排出する排気・排水構造であって、
前記排気管における排気出口をウォータマフラのケース内側面に直接向けて指向させるとともに、前記排気管における水の吐出口を、前記ケース内側面に直接向けて指向させ、かつ前記排気管から排出される排気が直接当たる部位の上部に向けて指向させたことを特徴とする船舶の排気・排水構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、船舶の排気・排水構造に関する。特に、船舶に搭載されたエンジンの排気を、ウォータジャケットを有する排気管を通じてそのウォータジャケットを通過した水とともに、ウォータマフラ内に排出する排気・排水構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、船舶の排気・排水構造として図５に示すようなものが知られている（特許第２７７０１３５号公報）。
この排気・排水構造は、船舶に搭載されたエンジン１の排気を、ウォータジャケット２ａを有する排気管２を通じてそのウォータジャケット２ａを通過した水とともに、ウォータマフラ３内に排出するようになっている。
ウォータマフラ３の内部は、仕切板３ａ、３ｂで第１室３ｃ、第２室３ｄ、および第３室３ｅに区画されており、第１室３ｃに排気管２が接続されている。第１室３ｃと第２室３ｄとの間には両室を連通させる第１連通管３ｆが、第２室３ｄと第３室３ｅとの間には両室を連通させる第２連通管３ｇが設けられている。また、第３室３ｅには排気・排水管４が接続されている。
したがって、排気管２からウォータマフラ３内の第１室３ｃに排出された排気および水は、第１室３ｃから第１連通管３ｆを経て第２室３ｄに入り、第２室３ｄから第２連通管３ｇを経て第３室３ｅに入り、第３室３ｅから排気・排水管４を通って船外に排出される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の排気・排水構造では、排気管２における排気出口２ｂと水の吐出口２ｃとが、いずれもウォータジャケット３の仕切板３ａに向かって略水平方向に指向している。したがって、排気出口２ｂからの高温の排気が仕切板３ａに向かって直接吹き付けられ、これによって仕切板３ａにおける排気の吹きつけ部位３ａ１は高温になろうとするが、この部位３ａ１には吐出口２ｃからの水も吐出されるので、その温度上昇はある程度抑制される。
しかしながら、このような従来技術では、高温の排気の吹き付け部位３ａ１と水の吐出部位３ａ１とが略同一部位であって同一高さとなっているので、必ずしも排気の吹き付け部位３ａ１の冷却が効率的には行われれず、結果としてウォータマフラの温度が上昇しがちになるという問題があった。
【０００４】
この発明の目的は、以上のような問題を解決し、ウォータマフラを効率的に冷却することのできる船舶の排気・排水構造を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１記載の船舶の排気・排水構造は、エンジンの排気を、ウォータジャケットを有する排気管を通じてそのウォータジャケットを通過した水とともに、ウォータマフラ内に排出する排気・排水構造であって、前記排気管における水の吐出口を、排気管から排出される排気が直接当たるウォータマフラの内壁面の上部に向けて指向させたことを特徴とする。
請求項２記載の船舶の排気・排水構造は、エンジンの排気を、ウォータジャケットを有する排気管を通じてそのウォータジャケットを通過した水とともに、ウォータマフラ内に排出する排気・排水構造であって、
前記排気管における排気出口をウォータマフラのケース内側面に直接向けて指向させるとともに、前記排気管における水の吐出口を、前記ケース内側面に直接向けて指向させ、かつ前記排気管から排出される排気が直接当たる部位の上部に向けて指向させたことを特徴とする。
【０００６】
【作用効果】
請求項１記載の船舶の排気・排水構造は、エンジンの排気を、ウォータジャケットを有する排気管を通じてそのウォータジャケットを通過した水とともに、ウォータマフラ内に排出する排気・排水構造であって、前記排気管における水の吐出口を、排気管から排出される排気が直接当たるウォータマフラの内壁面の上部に向けて指向させてあるので、この船舶の排気・排水構造によれば、次のような作用効果が得られる。
すなわち、ウォータマフラの内壁面における排気の吹き付け部位に比べて水の吐出部位が上方に位置することとなるので、その水の吐出部位に吐出された水が内壁面に沿って流下する過程において、上記排気の吹き付け部位を効率的に冷却することとなる。
したがって、この請求項１記載の船舶の排気・排水構造によれば、排気の吹き付け部位の冷却が効率的に行われ、結果としてウォータマフラが効率的に冷却されることとなる。
請求項２記載の船舶の排気・排水構造は、エンジンの排気を、ウォータジャケットを有する排気管を通じてそのウォータジャケットを通過した水とともに、ウォータマフラ内に排出する排気・排水構造であって、前記排気管における排気出口をウォータマフラのケース内側面に直接向けて指向させるとともに、前記排気管における水の吐出口を前記ケース内側面に直接向けて指向させてあるので、ウォータマフラ内における排気および水の通過経路を長くすることが可能となる。
排気出口をウォータマフラのケース内側面に直接向けて指向させると、ウォータマフラのケース温度が上昇しようとするが、この請求項２の構造によれば、排気管における水の吐出口が、ケース内側面に直接向けて指向しており、かつ排気管から排出される排気が直接当たる部位の上部に向けて指向しているので、ウォータマフラのケース内側面における排気の吹き付け部位に比べて水の吐出部位が上方に位置することとなり、その水の吐出部位に吐出された水がケース内側面に沿って流下する過程において、上記排気の吹き付け部位を効率的に冷却することとなる。
したがって、この請求項２記載の船舶の排気・排水構造によれば、ウォータマフラ内における排気および水の通過経路を長くすることができると同時に、排気管における排気出口をウォータマフラのケース内側面に直接向けて指向させてあるにもかかわらず、排気の吹き付け部位の冷却が効率的に行われ、結果としてウォータマフラが効率的に冷却されるという効果が得られる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る船舶の排気・排水構造の一実施の形態を用いた小型滑走艇の一例示す概略側面図、図２は同じく平面図である。
【０００８】
これらの図（主として図１）に示すように、この小型滑走艇１０は、鞍乗り型小型船舶であり、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作ハンドル１３を握って操行可能である。
船体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ポンプ（ジェット推進ポンプ）３０がハル１４後部に設けられている。
【０００９】
ジェットポンプ３０は、船底に開口した取水口１７から船体後端に開口した噴流口３１およびノズル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からノズル３２を経て噴出され、これによって船体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１３ａ（図２参照）の回動操作によって操作される。ノズル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。
なお、４０は燃料タンク、４１は収容室である。
【００１０】
図３は主としてエンジン２０を示す図で、図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ部分拡大断面図（部分省略断面図）である。
このエンジン２０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、図１に示すように、そのクランクシャフト２０ａが船体１１の前後方向に沿うように配置されている。
図３に示すように、船体１１の進行方向に向かってエンジン２０の左側には、吸気ポート２０ｉに連通するサージタンク（インテークチャンバ）２１とインタークーラ２２とが接続配置され、エンジン２０の右側には、排気ポート２０ｏに連通する排気マニホルド２３が接続配置されている。
図１に示すように、エンジン２０の後方にはターボチャージャ（過給機）２４が配置され、このターボチャージャ２４のタービン部に排気マニホルド２３の排気出口が接続され、ターボチャージャ２４のコンプレッサ部に前記インタークーラ２２が接続されている。
【００１１】
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１、図２に示すように、また後に詳しく説明するように、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による水流内へと排出される。
【００１２】
図４は、第１排気管５１，逆流防止室５２，第２排気管５３，ウォーターマフラ６０，および排気・排水管５４を示す部分省略断面図である。
第１排気管５１の一端５１ａは前記ターボチャージャ２４のタービン部に接続され、他端５１ｂは逆流防止室５２に接続されている。第１排気管５１に接続される逆流防止室５２における排気導入管５２ｂの逆流防止室５２内側の先端（逆流防止室５２内への排気出口）５２ｃは下向きに傾斜した状態に形成されている。
逆流防止室５２と第２排気管５３とは一体的に構成されており、第２排気管５３の先端部５３ａがウォーターマフラ６０内に挿入されている。ウォーターマフラ６０のケース６１には、第２排気管５３の挿入口６２が設けられており、この挿入口６２に第２排気管５３の先端部５３ａを挿入した後、挿入口６２と第２排気管５３の上部とを蛇腹状の連結部材５５で連結することによって、第２排気管５３とウォーターマフラ６０とが結合されている。５６，５６は、連結部材５５の両端を挿入口６２と第２排気管５３の上部とにそれぞれ締め付けるリング状の締め付け部材である。
逆流防止室５２および第２排気管５３はウォータジャケット５２ａを有しており、このウォータジャケット５２ａは第１排気管５１のウォータジャケット５１ｃに連通している。
前述したジェットポンプ３０におけるインペラ３４の上流側には冷却水取り出し口（図示せず）が設けられており、この取り出し口に接続された冷却水供給パイプ（図示せず）を通じて冷却対象（エンジン２０、インタークーラ２２等）のウォータジャケットに冷却水が供給される。
この実施の形態では、排気マニホルド２３のウォータジャケット２３ａ（図３参照）に供給され、さらにターボチャージャ２４のウォータジャケット（図示せず）に供給された冷却水が上記第１排気管５１のウォータジャケット５１ｃおよびに逆流防止室５２，第２排気管５３のウォータジャケット５２ａに供給され、第２排気管５３の先端部５３ａからウォーターマフラ６０内に排出される。
したがって、エンジン２０の排気は、ウォータジャケットを有する排気管（この実施の形態では排気マニホルド２３，ターボチャージャ２４，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を通過した水とともに、ウォータマフラ６０内に排出されることとなる。
【００１３】
第２排気管５３の先端部５３ａは、湾曲状に形成されており、その排気出口５３ｂは多少上向きに傾斜している。したがってこの排気出口５３ｂから排出される排気ガスは矢印ＥＧで示すように多少上向きに（後述する第１連通管６５から遠ざかる方向へ）指向され、ウォーターマフラ６０の内壁面（この場合ケース６１の内側面）６１ａに直接吹き付けられることとなる。
一方、第２排気管５３の先端部５３ａには、ウォータジャケット５２ａに連通する、水（冷却水）の吐出口５３ｃが設けられており、この吐出口５３ｃは上記排気ガスＧＥが直接当たるウォータマフラ６０の内壁面６１ａの上部６１ｂに向けて指向させてある。したがって、吐出口５３ｃからの水は、矢印Ｗで示すように、ウォータマフラ６０の内壁面６１ａの上部６１ｂに向けて吐出される。
別言すれば、この実施の形態の排気・排水構造は、排気管５３における排気出口５３ｂをウォータマフラ６０のケース内側面６１ａに直接向けて指向させるとともに、排気管５３における水の吐出口５３ｃを、ケース内側面６１ａに直接向けて指向させ、かつ排気管５３から排出される排気ＥＧが直接当たる部位６１ａ１の上部６１ｂに向けて指向させた構成となっている。
【００１４】
ウォータマフラ６０の内部は、仕切板６３ａ，６３ｂで第１室６４ａ、第２室６４ｂ、および第３室６４ｃに区画されており、第１室６４ａに上記第２排気管５３が接続されている。この実施の形態では、第１室６４ａと第２室６４ｂとの間に第３室６４ｃが配置されている。第１室６４ａと第２室６４ｂとの間には第３室６４ｃを貫通して第１室６４ａと第２室６４ｂとを連通させる第１連通管６５が設けられており、第２室６４ｂと第３室６４ｃとの間には両室を連通させる第２連通管６６が設けられている。また、第３室６４ｃには排気・配水管６７が設けられており、この排気・配水管６７に、前述した排気・排水管５４（図１，図２参照）が接続されている。
したがって、第２排気管５３からウォータマフラ６０内の第１室６４ａに排出された排気および水は、第１室６４ａから第１連通管６５を経て第２室６４ｂに入り、第２室６４ｂから第２連通管６６を経て第３室６４ｃに入り、第３室６４ｃから排気・配水管６７および５４を通って船外に排出される。
【００１５】
以上のような船舶の排気・排水構造によれば、次のような作用効果が得られる。
（ａ）エンジン２０の排気ＥＧを、ウォータジャケットを有する排気管５３を通じてそのウォータジャケット５２ａを通過した水Ｗとともに、ウォータマフラ６０内に排出する排気・排水構造であって、排気管５３における水の吐出口５３ｃを、排気管５３から排出される排気ＥＧが直接当たるウォータマフラ６０の内壁面６１ａの上部６１ｂに向けて指向させてあるので、ウォータマフラ６０の内壁面６１ａにおける排気ＥＧの吹き付け部位６１ａ１に比べて水Ｗの吐出部位６１ｂが上方に位置することとなる。
したがって、水Ｗの吐出部位６１ｂに吐出された水が内壁面６１ａに沿って流下する過程において、上記排気ＥＧの吹き付け部位６１ａ１を効率的に冷却することとなり、結果としてウォータマフラ６０が効率的に冷却されることとなる。
なお、このような作用効果（ａ）は、排気および水の吹きつけ部位がウォーターマフラ６０のケース６１の内側面６１ａでない場合（例えば仕切板６３ａに対して排気および水を吹き付ける場合）にも得られる。
（ｂ）排気管５３における排気出口５３ｂをウォータマフラ６０のケース６１の内側面６１ａに直接向けて指向させるとともに、排気管５３における水の吐出口５３ｃをケース内側面６１ａに直接向けて指向させてあるので、ウォータマフラ６０内における排気および水の通過経路を長くすることが可能となる。例えば、図４において、排気管５３における排気出口５３ｂおよび水の吐出口５３ｃを仕切板６３ａ側に向けて指向させた場合に比べて、ウォータマフラ６０内における排気および水の通過経路を長くすることが可能となる。したがって、排気音を低減させることができるとともに、排気温度も低下させることができる。
排気出口５３ｂをウォータマフラ６０のケース内側面６１ａに直接向けて指向させると、ウォータマフラのケース６１の温度、特に排気が直接吹き付けられる部位６１ａ１の温度が上昇しようとするが、この実施の形態の構造によれば、排気管５３における水の吐出口５３ｃが、ケース内側面６１ａに直接向けて指向しており、かつ排気管６３から排出される排気が直接当たる部位６１ａ１の上部６１ｂに向けて指向しているので、ウォータマフラ６０のケース内側面６１ａにおける排気の吹き付け部位６１ａ１に比べて水の吐出部位６１ｂが上方に位置することとなり、その水の吐出部位６１ｂに吐出された水がケース内側面６１ａに沿って流下する過程において、上記排気の吹き付け部位６１ａ１を効率的に冷却することとなる。
したがって、この排気・排水構造によれば、ウォータマフラ６０内における排気および水の通過経路を長くすることができると同時に、排気管６３における排気出口６３ｂをウォータマフラ６０のケース内側面６１ａに直接向けて指向させてあるにもかかわらず、排気の吹き付け部位６１ａ１の冷却が効率的に行われ、結果としてウォータマフラ６０が効率的に冷却されるという効果が得られる。
【００１６】
（ｃ）ところでこの種の小型滑走艇は、主としてレジャーに利用されるため、しばしば転覆することがあり、転覆時に、ウォーターマフラ６０内の底部にある水が第２排気管５３の排気出口から入り込んで逆流防止室５２および第１排気管５１を逆流して、ターボチャージャ２４や排気マニホルド２３等に達すると、高温になっているターボチャージャ２４や排気マニホルド２３が急激に冷却されて熱疲労が大きくなるおそれがある。
これに対し、この実施の形態によれば、ウォーターマフラ６０内に入り込んでいる第２排気管５３の先端部５３ａが湾曲状に形成され、かつ、その排気出口５３ｂが多少上向きに傾斜しているので、小型滑走艇１０の転覆時には（図４の天地を逆にした状態では）、第２排気管５３の先端部５３ａがいわば庇状になるとともに、排気出口５３ｂが多少下向きに傾斜した状態となる。
このため、転覆時に、ウォーターマフラ６０内の底部にある水が第２排気管５３の排気出口５３ｂへ入り込むという事態が極めて生じにくくなる。また仮に多少の水が入り込んだとしても、その水は、逆流防止室５２に溜まり、第１排気管５１へ入り込むという事態はほとんど生じなくなる。
さらに、逆流防止室５２内における排気導入管５２ｂの先端（逆流防止室５２内への排気出口）５２ｃは下向きに傾斜した状態に形成されているので、転覆した小型滑走艇１０を正常姿勢に戻す際には、今度は排気導入管５２ｂの先端５２ｃがいわば庇状になって逆流防止室５２内の水が排気導入管５２ｂへと入り込むという事態がほとんど生じなくなる。
したがって、この実施の形態によれば、小型滑走艇１０の転覆時および姿勢復帰時に、ウォーターマフラ６０内の水がターボチャージャ２４や排気マニホルド２３等に向かって逆流するという事態がほとんど生じなくなり、結果として、ターボチャージャ２４や排気マニホルド２３の熱疲労に対する耐久性が向上することとなる。また、特に、高温になっているターボチャージャ２４のタービン羽根の破損も確実に防止される。
【００１７】
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。
【００１８】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る船舶の排気・排水構造の一実施の形態を用いた小型滑走艇の一例示す概略側面図。
【図２】同じく平面図。
【図３】主としてエンジン２０を示す図で、図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ部分拡大断面図（部分省略断面図）。
【図４】第１排気管５１，逆流防止室５２，第２排気管５３，ウォーターマフラ６０，および排気・排水管５４を示す部分省略断面図。
【図５】従来技術の説明図。
【符号の説明】
２０    エンジン
５２ａ  ウォータジャケット
５３    第２排気管（排気管）
５３ｃ  水の吐出口
６０    ウォータマフラ
６１    ケース
６１ａ  内側面（内壁面）
６１ｂ  内壁面の上部
【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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