JP2007146827A - 内燃機関の火炎噴出防止用トラップ装置 - Google Patents

内燃機関の火炎噴出防止用トラップ装置 Download PDF

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Abstract

【課題】金属網ないし複数のストラップが爆圧によって変形することを効果的に防止することができる内燃機関の火炎噴出防止用トラップ装置を提供する。
【解決手段】クランクケースの開口部の外周に取り付けられ、クランクケースの外部へ流出する火炎を吸収及び分散させる火炎熱吸収網部と；前記火炎熱吸収網部の外側に隣接して取り付けられ、前記火炎熱吸収網部より耐久性の強い素材からなり、前記火炎熱吸収網部の外側への屈曲変形を外側で阻止する高強度変形防止部と；前記高強度変形防止部の外側に、前記高強度変形防止部が所定幅以内で歪曲変形できるようにする空間部を提供する変形防止空間部と；板面に放射状に凹凸が形成された複数のストラップが重なった構造を持って前記変形防止空間部の外側に取り付けられ、前記変形防止空間部を通過した残余の火炎を吸収し、酸素欠乏によって未火花状態で吐き出す火炎導出ダクト部とを含んでなる。
【選択図】図１

Description

本発明は内燃機関の火炎噴出防止用トラップ装置に関し、より詳しくは、過熱した耐熱機関の誤爆の際、外部へ放出される火炎を吸収及び減圧させる性能をそのまま維持しながらも爆圧の衝撃による内部構成要素の変形を最小化させることができる内燃機関の火炎噴出防止用トラップ装置に関するものである。
通常、船舶、自動車などにおいては、燃料を機関内で燃焼させることで発生する高温、高圧のガスを直接仕事エネルギーに転換させる内燃機関を使用する。通常の内燃機関の構造は、複数のシリンダー装置を具備しているエンジン部から動力を発生させ、この動力を機械的運動エネルギーに転換するシステムからなっている。
エンジン部には電動装置のクランク部が連結され、クランク部はクランクケースによって取り囲まれることで、クランクケースの内部はエンジンの高温、高圧ガスによって比較的高い温度及び圧力を維持することになるが、クランクケースの内部圧力が規定圧力（通常は、０．０３〜０．０５ｋｇ／ｃｍ２）以上に上昇すれば、過度な圧力だけ内部ガスを外部へ流出させてクランクケースの内部を常に正常圧力に維持させるようにしている。
クランクケースの内部で、誤爆によって火炎が発生する場合には、火炎が外部へ広く流出してクランクケースの周囲の各種機械装置のみならず、人体に致命的な被害を及ぼすことになるので、これを防止するために、内燃機関のエンジン部の周囲には、爆発時、火炎が外部へ噴出することを遮断することができる火炎噴出防止用トラップ装置が設置される。
従来のこの種の火炎噴出防止用トラップ装置は、外部へ流出する火炎を、複数の網ないし複数のストラップが形成する板面間を通過させながら吸収及び減殺させるようにしているが、爆発時に発生する爆圧によって、金属網ないしストラップが外側に曲がる変形が発生することになり、持続的な使用時、火炎の相殺移動経路が均一に維持されることができなくて、火炎の熱気及び高圧を効果的に相殺させることができなくなる問題点があった。
したがって、本発明は前述したような問題点を解決するためになされたもので、火炎を吸収及び減殺ないし遮断させるために具備される金属網ないし複数のストラップが爆圧によって変形することを効果的に防止することができる構造の内燃機関の火炎噴出防止用トラップ装置を提供することにその目的がある。
前述したような目的達成のため、本発明は、クランクケースの開口部の外周に取り付けられ、複数本の金属線材が交差して重なった網構造によって、前記クランクケースの外部へ流出する火炎を吸収及び分散させる火炎熱吸収網部と；前記火炎熱吸収網部と同様な網構造を持ち、前記火炎熱吸収網部の外側に隣接して取り付けられ、前記火炎熱吸収網部より耐久性の強い素材からなり、前記火炎熱吸収網部の外側への屈曲変形を外側で阻止する高強度変形防止部と；前記高強度変形防止部の外側に、前記高強度変形防止部が所定幅以内で歪曲変形できるようにする空間部を提供する変形防止空間部と；板面に放射状に凹凸が形成された複数のストラップが重なった構造を持って前記変形防止空間部の外側に取り付けられ、前記変形防止空間部を通過した残余の火炎を前記ストラップ間に形成された導出孔を通過するうちに最終的に吸収し、酸素欠乏による不完全燃焼によって未火花状態で吐き出す火炎導出ダクト部と；を含んでなる内燃機関の火炎噴出防止用トラップ装置を技術的要旨とする。
ここで、前記火炎熱吸収網部は、クランクケースの開口部の外周に取り付けられ、複数本の金属線材が交差して重なった網構造によって、前記クランクケースの外部へ流出する火炎を１次に吸収及び分散させる１次火炎熱吸収網部と；前記１次火炎熱吸収網部の外側に、より拡張した空間部を提供して、前記１次火炎熱吸収網部を通過しながら分散及び弱化した火炎の圧力を減少させる減圧拡散空間部と；前記減圧拡散空間部の外側に前記１次火炎熱吸収網部と同様な網構造で取り付けられ、前記１次火炎熱吸収網部と減圧拡散空間部で１次に吸収されて減圧された火炎を２次に吸収及び分散させる２次火炎熱吸収網部と；を含んでなる実施例を含むことが望ましい。
そして、前記高強度変形防止部は、ステンレス鋼材からなり、前記火炎熱吸収網部を構成する金属線材の０．５倍〜２．５倍に相当する直径を持つ金属線材からなる実施例を含むことが望ましい。
また、前記内燃機関の火炎噴出防止用トラップ装置は、前記火炎熱吸収網部、前記高強度変形防止部、及び前記火炎導出ダクト部を上側で拘束する上板カバーの上面上に運搬リンクが形成される実施例を含むことが望ましい。
したがって、高強度変形防止部及び変形防止空間部を具備して、火炎を吸収及び減圧させる性能をそのまま維持しながらも金属網ないし複数のストラップが爆圧の衝撃によって変形することを効果的に防止することができるという利点を有する。
これにより、火炎熱及び爆圧の衝撃がストラップの変形部位に集中することによって主に発生する寿命短縮要因を減らすことで、寿命を一層向上させることができるという他の利点を有する。
前述したような構成による本発明は、高強度変形防止部及び変形防止空間部を具備して、火炎を吸収及び減圧させる性能をそのまま維持しながらも、金属網ないし複数のストラップが爆圧の衝撃によって変形することを効果的に防止することができるという効果がある。
これにより、火炎熱及び爆圧の衝撃がストラップの変形部位に集中することによって主に発生する寿命短縮要因を減らすことで、寿命を一層向上させることができるという他の効果がある。
前記のような構成を持つ本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明による内燃機関の火炎噴出防止用トラップ装置の一実施例を示す縦断面図、図２は図１の横断面図である。
本発明による内燃機関の火炎噴出防止用トラップ装置は、複数本の金属線材が交差して重なった網構造を持つ火炎熱吸収網部と、板面に放射状に凹凸が形成された複数のストラップ６１が重なった構造を持つ火炎導出ダクト部６０とを具備した既存の火炎噴出防止用トラップ装置において、前記火炎熱吸収網部と火炎導出ダクト部６０との間に高強度変形防止部４０と変形防止空間部５０をさらに備えた構造を持つ。
前記火炎熱吸収網部は、複数本の金属線材が交差して重なった網構造を持ち、火炎の噴出通路となるクランクケースの開口部外周に取り付けられる構成要素であって、火炎は前記火炎熱吸収網部を通過しながら複数本の金属線材にぶつかってその空気の流れが停滞し、金属線材の隙間ごとに分散しながらエネルギーを消耗して圧力が減少し、前記金属線材との接触によって熱気が冷却して火花の力が弱化する。
前記火炎熱吸収網部を構成する金属線材は、線材または網状への加工が容易で、熱伝導性に優れた一般構造用圧延鋼材または機械構造用炭素鋼材を素材として製作されることが望ましいが、火炎及び爆圧に持続的、かつ反復的に露出する時には、外側に曲がる変形が不可避に発生することになる。
前記高強度変形防止部４０は、前記火炎熱吸収網部と同様な網構造で前記火炎熱吸収網部の外側に隣接して取り付けられ、前記高強度変形防止部４０を形成する金属線材は、ステンレス鋼材のように、前記火炎熱吸収網部より耐久性の強い素材からなる。
前記高強度変形防止部４０は網構造に形成されるもので、前記火炎熱吸収網部を通過した火炎の移動経路及び運動特性を阻害しないながら、前記火炎熱吸収網部の外側部を堅く支持することにより、前記火炎熱吸収網部を外側に歪曲させる程度の爆圧の発生時にも、前記火炎熱吸収網部の外側への歪曲変形を阻止させることになる。
前記高強度変形防止部４０は、耐久性が強い材質の固有特性によって、前記火炎熱吸収網部を構成する金属線材の０．５倍〜１倍に相当する直径で構成しても前記火炎熱吸収網部を火炎及び爆圧に対して安定に支持することができる場合があるので、このような場合、単価を下げて自重を減らすように、前記の直径を持つ金属線材で構成させることが望ましい。
そして、前記火炎熱吸収網部より太い金属線材で製作すれば、材質の固有特性だけではなく、構造的にもより堅い特性をさらに付け加えることができるので、火炎及び爆圧に対するより高い安全性が要求される時には、前記火炎熱吸収網部を構成する金属線材より太い金属線材で構成することが望ましい。
しかし、前記高強度変形防止部４０を、前記火炎熱吸収網部を構成する金属線材より太すぎる線材で構成すれば、前記火炎熱吸収網部が形成する火炎の移動経路を阻害することができるので、直径が前記火炎熱吸収網部より２．５倍以内の太さを持つ金属線材で構成することが望ましい。
そして、前記高強度変形防止部４０を前記火炎熱吸収網部より太い直径の金属線材で構成する場合は、クランクケースの外部へ流出する火炎を減殺させるための既存装置の特性をそのまま維持させながら火炎の運動特性を阻害しないように金属線材間の隙間の大きさもこれに比例して増加した大きさに形成させることが望ましい。
前記変形防止空間部５０は、前記高強度変形防止部４０の外側に所定間隔の空間部を提供する構成要素である。
前記高強度変形防止部４０の耐久力を超える大きさの爆圧衝撃力が前記高強度変形防止部４０に加えられる時、前記高強度変形防止部４０が前記変形防止空間部５０の所定幅の範囲内で歪曲変形しても、前記変形防止空間部５０の外側構成要素には影響を及ぼさなくなる。
前記火炎導出ダクト部６０は、板面に放射状に凹凸が形成された複数のストラップ６１が内外側への火炎移動経路を提供する複数の導出孔６２を形成するように重なった構造であって、前記高強度変形防止部４０の外側に前記変形防止空間部５０を形成するように隔離して取り付けられる。
前記火炎導出ダクト部の導出孔６２は、前記ストラップ６１の凹凸が上下側壁を形成して広い表面積を提供するだけでなく、内部に冷空気との接触面積を拡張させることにより、前記火炎導出ダクト部６０を通過する火炎が効果的に冷却される。
そして、高流速の火炎がそれぞれの導出孔６２が形成する長い経路のそれぞれを通過しながら瞬間的に酸素が欠乏する現象が発生することになり、酸素欠乏によって、火炎はそれ以上火花の形態に変わらず、煙状態に変わって外部へ吐き出されることになる。
本発明の構成によれば、前記高強度変形防止部４０によって、前記火炎熱吸収網部の歪曲変形を格段に減らすことができるだけでなく、前記高強度変形防止部４０の変形が発生する時にも、前記変形防止空間部５０によって、前記高強度変形防止部４０と火炎導出ダクト部６０間の接続を防止することになる。
これにより、火炎熱及び爆圧の衝撃によって歪曲変形された前記火炎熱吸収網部と火炎導出ダクト部６０間の無理な加圧接続によって発生する損傷と、損傷ないし変形した部位が火炎導出経路を妨害して火炎熱及び爆圧を集中させることで性能を低下させる既存の主な寿命短縮要因を解決することにより、前記火炎熱吸収網部と火炎導出ダクト部６０が提供する既存装置の特性を持続的に維持させることができる。
図１及び図２に示す本発明の一実施例において、前記火炎熱吸収網部は、外部に放出される火炎を多重に吸収して減圧させるように、クランクケースの開口部に隣接した内側から順に１次火炎熱吸収網部１０、減圧拡散空間部２０、及び２次火炎熱吸収網部３０からなる構成を持つ。
前記１次火炎熱吸収網部１０は、複数本の鉄線部材が交差して重なった網構造を持ち、クランクケースの開口部の外周に最も隣接して取り付けられて、火炎の熱気及び圧力を１次に冷却、減少させることになる。
前記減圧拡散空間部２０は、前記１次火炎熱吸収網部１０の外側に、前記１次火炎熱吸収網部１０の隙間空間部より拡張した空間部を提供することで、前記１次火炎熱吸収網部１０を通過した火炎を急に拡張空間上に導入させて圧力急減を誘導し、前記減圧拡散空間部２０の全体に均一に圧力を形成させた後、前記２次火炎熱吸収網部３０に導入されるようにする。
前記２次火炎熱吸収網部３０は、前記１次火炎熱吸収網部１０と同様に、複数本の鉄線部材が交差して重なった網構造を持ち、前記１次火炎熱吸収網部１０の外側に前記減圧拡散空間部２０を形成するように隔離して取り付けられ、前記減圧拡散空間部２０で均一に分散及び減圧された火炎が複数本の鉄線部材間を２次に通過しながら、前記１次火炎熱吸収網部１０と同じ原理で、火炎の熱気をさらに吸収、冷却させて圧力を分散、低減させる。
前記１、２次火炎熱吸収網部１０、３０は複数の内側支持ボルト１１と外側支持ボルト１２の外周面に内外側部が隣接して支持されるように取り付けられ、円筒状に形状が維持され、相互間に一定の隔離距離を置きながらも火炎の放出経路が妨害されないようにする。
前記一実施例において、前記１、２次火炎熱吸収網部１０、３０、高強度変形防止部４０、火炎導出ダクト部６０、及び内外側支持ボルト１１、１２を上側で拘束する上板カバー７０は、従来に装置の運搬容易性のためにリング状の運搬リンクを前記上板カバー７０上に固定設置させるにあたって、前記火炎導出ダクト部６０の外側で下向きに折り曲げられた外側部上に取り付けるものとは異なり、上面上に運搬リンク７１を取り付けて、下向きに折り曲げられた外側部の占有面積を減らすことにより、より小型化、軽量化させた構造を持つ。
本発明は、火炎を吸収及び減殺ないし遮断させるために具備される金属網ないし複数のストラップが爆圧によって変形することを効果的に防止することができる構造の内燃機関の火炎噴出防止用トラップ装置に適用可能である。
本発明による内燃機関の火炎噴出防止用トラップ装置の一実施例を示す縦断面図である。 図１の横断面図である。
符号の説明
１０ １次火炎熱吸収部
１１ 内側支持ボルト
１２ 外側支持ボルト
２０ 減圧拡散空間部
３０ ２次火炎熱吸収部
４０ 高強度変形防止部
５０ 変形防止空間部
６０ 火炎導出ダクト部
６１ ストラップ
６２ 導出孔
７０ 上板カバー
７１ 運搬リンク


Claims (5)

  1. クランクケースの開口部の外周に取り付けられ、複数本の金属線材が交差して重なった網構造によって、前記クランクケースの外部へ流出する火炎を吸収及び分散させる火炎熱吸収網部と；
    前記火炎熱吸収網部と同様な網構造を持ち、前記火炎熱吸収網部の外側に隣接して取り付けられ、前記火炎熱吸収網部より耐久性の強い素材からなり、前記火炎熱吸収網部の外側への屈曲変形を外側で阻止する高強度変形防止部と；
    前記高強度変形防止部の外側に、前記高強度変形防止部が所定幅以内で歪曲変形できるようにする空間部を提供する変形防止空間部と；
    板面に放射状に凹凸が形成された複数のストラップが重なった構造を持って前記変形防止空間部の外側に取り付けられ、前記変形防止空間部を通過した残余の火炎を前記ストラップ間に形成された導出孔を通過するうちに最終的に吸収し、酸素欠乏による不完全燃焼によって未火花状態で吐き出す火炎導出ダクト部と；
    を含んでなることを特徴とする、内燃機関の火炎噴出防止用トラップ装置。
  2. 前記火炎熱吸収網部は、
    クランクケースの開口部の外周に取り付けられ、複数本の金属線材が交差して重なった網構造によって、前記クランクケースの外部へ流出する火炎を１次に吸収及び分散させる１次火炎熱吸収網部と；
    前記１次火炎熱吸収網部の外側に、より拡張した空間部を提供して、前記１次火炎熱吸収網部を通過しながら分散及び弱化した火炎の圧力を減少させる減圧拡散空間部と；
    前記減圧拡散空間部の外側に前記１次火炎熱吸収網部と同様な網構造で取り付けられ、前記１次火炎熱吸収網部と減圧拡散空間部で１次に吸収されて減圧された火炎を２次に吸収及び分散させる２次火炎熱吸収網部と；
    を含んでなることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の火炎噴出防止用トラップ装置。
  3. 前記高強度変形防止部は、ステンレス鋼材からなることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の火炎噴出防止用トラップ装置。
  4. 前記高強度変形防止部は、前記火炎熱吸収網部を構成する金属線材の０．５倍〜２．５倍に相当する直径を持つ金属線材からなることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の火炎噴出防止用トラップ装置。
  5. 前記内燃機関の火炎噴出防止用トラップ装置は、前記火炎熱吸収網部、前記高強度変形防止部、及び前記火炎導出ダクト部を上側で拘束する上板カバーの上面上に運搬リンクが形成されることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の火炎噴出防止用トラップ装置。


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