JPH0939892A

JPH0939892A - ウォータージェット推進機

Info

Publication number: JPH0939892A
Application number: JP7211322A
Authority: JP
Inventors: Tomokazu Tabata; 智一田畑; Hiroki Nakamura; 拓樹中村; Soichi Ide; 壮一井出
Original assignee: K B SHOKUHIN KK
Current assignee: K B SHOKUHIN KK
Priority date: 1995-07-28
Filing date: 1995-07-28
Publication date: 1997-02-10
Anticipated expiration: 2015-07-28
Also published as: JP2816658B2

Abstract

(57)【要約】【目的】消音効果の大きいウォータージェット推進
機を提供すること、ポンプの吸込口から排気を吸い込む
ことがないウォータージェット推進機を提供すること、
消音室を内在させることにより、垂直方向にコンパクト
な、かつ、製造コストを抑えることができるウォーター
ジェット推進機を提供すること。【解決手段】エンジン１とボリュートケーシング２と
の間に消音室３を構成する消音ブロック３Ａを備えてお
り、該消音室３にはボリュートケーシング２から高圧水
Ｗが注入され、その水とエンジン１の排気ガスＥとを混
合させて、排気ガスＥの音響エネルギーを吸収し、消音
して排気出口４から大気中に排出する。前記消音室３
は、エンジン１の排気ポート３０に連接する第１次膨張
室３１と、該第１次膨張室３１に連接する第２次膨張室
３２と、第１次膨張室３１から排気ガスを下方に導く排
気流路３３と、該排気流路３３からの排気ガスとボリュ
ートケーシング２から供給された水とが混合する水中排
気室３４とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウォータージェッ
ト型の推進機に関するもので、より詳しくは、消音室を
内在させたウォータージェット型の推進機に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の排気ガスは、高圧・高温であ
り、これを直接大気中に放出すると、ガスが急激に膨張
して爆発音となるので、これを避けるため、船外機等で
は排気ガスを船外の海水中に排気し、消音することが一
般的な消音方法であった。水を利用する消音方法は、水
の粘性によって排気ガスの音響エネルギーを減衰させる
ものであり、例えば、スクリュー式船外機では排気流路
を水面下まで延ばしてプロペラ軸のまわり等から排気ガ
スを水中に放出し、消音効果を得ていた。また、ウォー
タージェット式推進機では、図１２に示す消音構造のも
のが知られている。該消音構造は、エンジンの排気ポー
トに連通する排気パイプを吐出口２０に導くことによ
り、ジェット噴流の作る円柱Ｃに排気Ｅを閉じこめ、そ
の噴流に排気音のエネルギーを吸収させて消音し、後進
時にはリバースゲート４０を上げてジェット噴流の方向
を船の進行方向と逆方向に変えるとともに、そのリバー
スゲート４０の切欠き４１から排気を後方に逃してい
た。かかる切欠き４１は、排気が混入されたままの噴流
が吸込口に吸い込まれると、推力が著しく低下し、振動
が発生し機関に重大な影響を及ばす恐れがあるので、こ
れらを避けるためのものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ウォータージ
ェット式推進機の最大の利点は、船底より下に突出する
プロペラを持たないことであり、そもそも水面下深く排
気することは不可能であるばかりか、上記消音構造は、
次のような問題点があった。まず、巡航速度で走行中
は、図１２に示した消音構造では、噴流の作る円柱Ｃに
閉じこめられた排気Ｅは、その浮力により上方に分離し
大気に放出されていたため、実際には効率のよい消音効
果は得られていなかった。また、ウォータージェット式
推進機は、その周囲の水をポンプによって汲み入れ、後
方に噴出する噴流の反力によって推力を得ているため、
水面下の浅い位置に吸込口２４を設けており、従来の船
外機と同様に水中排気を行おうとすると、ポンプ自身が
その吸込口２４から排気を吸い込んでしまう恐れがあっ
た。従って、ウォータージェット式推進機にあっては、
水中排気による消音は現実的に困難なものであった。さ
らに、後退時にリバースゲート４０を上げてジェット噴
流の方向を船の進行方向と逆方向に変えた場合、そのリ
バースゲート４０の切欠き４１から排気が大気中に放出
されるため、消音効果が全く失われていた。

【０００４】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたもので、その目的とするところは、第１に、消音
効果の大きいウォータージェット推進機を提供するこ
と、第２に、ポンプの吸込口から排気を吸い込むことが
ないウォータージェット推進機を提供すること、第３に
消音室を内在させることにより、垂直方向にコンパクト
な、かつ、製造コストを抑えることができるウォーター
ジェット推進機を提供することである。

【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に記載した発明は、内燃機関の排気ガスの
音響エネルギーを減衰させるに十分な量の水がボリュー
トケーシングから直接供給されるとともに、その水中に
排気ガスを排気させる消音室を備えたウォータージェッ
ト推進機である。ここで、排気ガスの音響エネルギーを
減衰させるに十分な量の水のために、消音室が排気ガス
との混合比を大きくすることができる水量を収容できる
ようにする。また、かかる水がボリュートケーシングか
ら直接供給されるとは、ボリュートケーシングと消音室
との間に介在するものがないことをいい、例えば、ボリ
ュートケーシングから供給される水が、エンジンの冷却
水として利用された後に、消音室に供給されることはな
いことである。このように請求項１に記載の発明によれ
ば、排気ガスの音響エネルギーを減衰させるに十分な量
の水がボリュートケーシングから消音室に直接供給され
るので、消音効果の大きいウォータージェット推進機を
提供することができる。

【０００６】請求項２に記載した発明は、請求項１記載
の発明において、前記消音室は、ウォータージェット推
進機を備えたボートの走行時の水面よりも高い位置に配
置されていることを特徴とするものである。かかる発明
によれば、消音室に設ける排気ガスの排気出口を水面よ
り上に設けることができるので、ポンプの吸込口が排気
を吸い込むことがないウォータージェット推進機を提供
することができる。

【０００７】請求項３に記載した発明では、請求項２記
載の発明において、消音室は内燃機関とボリュートケー
シングの間に配置されていることを特徴とする。かかる
発明によれば、ウォータージェット推進機に消音室を内
在させることができ、垂直方向にコンパクトな、かつ、
製造コストを抑えることができるウォータージェット推
進機を提供することができる。

【０００８】請求項４に記載した発明では、請求項３記
載の発明において、前記消音室は、内燃機関の排気ポー
トに連接された膨張室と、ボリュートケーシングから水
が供給される水中排気室と、排気ガスを前記膨張室から
前記水中排気室に導く排気流路と、水中排気室に満され
た水によりその音響エネルギーが減衰した排気ガスを排
気する排気出口とからなることを特徴とする。かかる発
明によれば、高温・高圧の排気ガスは、膨張室で減圧さ
れ、排気流路を介して、水中排気室に至り、その水によ
りエネルギーが吸収されて、消音され、排気出口より大
気中に排気される。従って、あたかも水面下深く排気さ
れたように、消音効果の大きいウォータージェット推進
機を提供することができる。

【０００９】請求項５に記載した発明では、請求項４記
載の発明において、前記消音室は、前記膨張室に連接す
る第２の膨張室を備え、内燃機関の低速回転時に、排気
ガスを第２の膨張室から大気に放出することを特徴とす
る。この発明は、エンジンの高回転時に比べ、排気ガス
の圧力が弱いアイドリング時や低速回転時の排気を考慮
したもので、かかる排気ガスの圧力は、水中排気室内の
水の圧力よりも弱いので、排気ガスが水中排気室を経由
せずに、第２膨張室を経由して大気中に排気できるよう
にしたものである。従って、エンジンの低速回転時で
も、エンジンの安定した回転を維持することができる。

【００１０】請求項６に記載した発明では、請求項５記
載の発明において、前記水中排気室は排気流路を囲うよ
うに設けられていることを特徴とする。かかる発明で
は、高温・高圧である排気ガスを水冷することができ、
排気体積を縮小させ、排気効率を高めると同時に、音エ
ネルギーを熱として吸収し、消音効果を得ることができ
る。

【００１１】請求項７に記載した発明では、請求項４，
５又は６に記載の発明において、前記水中排気室とボリ
ュートケーシングは、吐出口に近いボリュートケーシン
グの渦形室の上壁に設けられた孔によって連通されてい
ることを特徴とする。かかる発明によれば、吐出口に近
いボリュートケーシングの渦形室内の高圧水が、常時、
水中排気室に供給されることになる。従って、前記排気
出口から、排気ガスとともに水中排気室内の水が放出さ
れても水量が不足することはなく、常に一定の消音効果
を得ることができる。また、エンジンの高回転時には、
排気ガス量が増えて排気圧力も高まり、水中排気室内の
水が排気出口から多量に放出されても、ボリュートケー
シング内の圧力は回転が高まるにしたがってさらに高ま
り、より大量の水が水中排気室に流入し、放出分を補う
ことができるので、常に一定の消音効果を得ることがで
きる。

【００１２】請求項８に記載した発明では、上記各発明
において、内燃機関はボートの前後方向に沿う幅よりも
ボートの左右方向に沿う幅の方が広くなっていることを
特徴とする。かかる発明では、ウォータージェット推進
機の内燃機関は横置きとなり、トランサム板上に推進機
を配置せずとも、従来の縦方向に長い推進機と同じ重心
位置が得られる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明に係るウォータージェット
推進機の実施の形態を図１乃至図８に基づき以下に説明
する。図１は本発明に係るウォータージェット推進機を
取付たボートの平面図、図２はボートに対する取付状態
を示す同ウォータージェット推進機の左側面図、図３は
同ウォータージェット推進機の背面図、図４は図２に示
したＡ−Ａ線の内燃機関を除いた断面図である。また、
図５乃至図８は、消音室を構成する消音ブロックの平面
図、底面図、背面図及び左側面図である。

【００１４】本発明に係るウォータージェット推進機Ｊ
は、図２及び図３に示すようにエンジン１とボリュート
ケーシング２との間に消音室３を構成する消音ブロック
３Ａを備えたもので、図４に示すように該消音室３には
ボリュートケーシング２から高圧水Ｗが注入され、その
水とエンジン１の排気ガスＥとを混合させて、排気ガス
Ｅの音響エネルギーを吸収し、消音して排気出口４から
大気中に排出するようになっている。このような消音メ
カニズムによれば、排気ガスの音響エネルギーを吸収す
る媒質として、高圧水を用いているので、走行中は大量
の水を、常時、消音室に供給することができ、排気ガス
に対する水の混合比を高めることができて、消音効果を
発揮することができる。また、ウォータージェット推
進機Ｊに消音室３を内在させることができ、垂直方向に
コンパクトな、かつ、製造コストを抑えることができる
ウォータージェット推進機を提供することができる。

【００１５】前記消音室３は、図４に示すように、エン
ジン１の排気ポート３０に連接する第１次膨張室３１
と、該第１次膨張室３１に連接する第２次膨張室３２
と、第１次膨張室３１から排気ガスを下方に導く排気流
路３３と、該排気流路３３からの排気ガスとボリュート
ケーシング２から供給された水とが混合する水中排気室
３４とからなる。

【００１６】第１次膨張室３１は、排気ガスの急激な膨
張をさけるためのもので、ここに流入した排気ガスは、
エンジン１のアイドリング時或いは低速回転時には第２
次膨張室３２に抜けて、大気中に放出される。そして、
エンジン１の回転が上がるにつれて、その排気ガスの圧
力が高まり、前記排気流路３３を流下する。なお、この
第１次膨張室３１は、エンジン１停止時に前記排気流路
３３を囲む前記水中排気室３４の水柱によって冷やされ
て排気ガスの体積が縮むことに伴い、排気流路３３内を
上昇してくる水柱が排気ポートに浸入することを防ぐ逃
げ空間の役割も備えている。

【００１７】前記排気流路３３は、排気ガスを第１次膨
張室３１から水中排気室３４に導くもので、第１次膨張
室３１の底部に設けられた入口３２ａから水中排気室３
４内を降下するに従って、徐々にテーパが付けられて、
中空状に成形されている。このように成形された排気流
路３３は、図４に示すように、水中排気室３４に満たさ
れる水に囲まれるようになっており、その水の水柱で排
気流路３３を水冷し、排気ガスを冷却して消音するよう
になっている。第１次膨張室３１と、これに連続する排
気流路３３の断面形状は、略如雨露型になっているが、
その他、第１次膨張室３１と排気流路３３を連続的にテ
ーパ状に成形してもよい。

【００１８】前記水中排気室３４は、吐出口２０に近い
ボリュートケーシング２の渦形室２１の上壁に設けられ
た孔２２から水が供給され、その水中に前記排気流路３
３から排気ガスを排気させるものである。ボリュートケ
ーシング２は、エンジン１のドライブシャフト６１に固
定され、回転するインペラ２３によって吸込口２４の水
を吸込み、加圧し、吐出口２０から高圧水を噴出するも
ので、吐出口２０に向かって徐々に流路の断面積を拡げ
た渦形に成形され、インペラ出口における水の速度エネ
ルギーを圧力エネルギーに変換させるようになってい
る。従って、吐出口２０に近いボリュートケーシング２
の渦形室２１の上壁に設けられた孔２２からは、インペ
ラ２３の回転数に略比例して圧力が高まる高圧水が常
時、水中排気室３４に注入されるようになっている。ま
た、その水量は排気ガスに対し、その音響エネルギーを
吸収するのに十分な量となっている。前記孔２２は、少
なくとも１箇所設ければよく、また、ボリュートケーシ
ング２内の水の流路に沿うように、傾斜を付けるように
してもよい。この水中排気室３４の上部には、排気ガス
を排気する排気出口４が設けられてる。該排気出口４
は、図４に示すように、水面上に位置しているので、ポ
ンプがその吸込口２４から排気ガスを吸い込むことはな
い。

【００１９】尚、水中排気室３４の水の揺動を防ぐため
に、その水中排気室３４内に緩衝材を収容するようにし
てもよい。図４中、５はベアリングケース、６はボルト
・ナット、６０はドライビングシャフト室をそれぞれ示
す。

【００２０】以上のように構成されたウォータージェッ
ト推進機の消音ブロック３Ａとボリュートケーシング２
はそれぞれアルミニウム合金鋳物で作られ、それぞれパ
ッキングを介してボルト締めされてエンジン１とともに
組み立てられている。そして、図１等に示すようにクラ
ンプ５０を介して、内燃機関がボートＢの前後方向に沿
う幅よりもボートの左右方向に沿う幅の方が広くなって
横置きに取り付けられている。従来の船外機では、縦方
向に長い縦置きとなっておりその重心をできるだけ前寄
りにするため、エンジンの前半部分をトランサム板上に
載せかけていた。本発明のように、横置きにすれば、ト
ランサム板上に推進機を配置せずとも、従来の縦方向に
長い推進機と同じ重心位置が得られ、また丈が低くコン
パクトな推進機となる。

【００２１】次に、本発明に係るウォータージェット推
進機の作動を図９乃至図１１によって、説明する。

【００２２】図９は、エンジン１の始動前の状態を模式
的に示したもので、図１０は無負荷で回転速度が最低の
状態であるアイドリング時或いは低速回転時の状態を模
式的に示している。この状態では、大気圧に抗して前記
孔２２から水中排気室３４に導入され、一方、排気ガス
圧力も弱いので、排気ガスは第１次膨張室３１を介して
第２膨張室３２に至り、消音されて大気に放出される。

【００２３】図１１は、エンジン１の回転数を徐々に上
げていって、いわば巡航速度の場合の状態を模式的に示
しており、エンジン１の回転数の上昇とともに、排気ガ
スの圧力が上昇する。一方、インペラ２３の回転数の上
昇とともに、高圧水も前記孔２２から前記水中排気室３
４に注入される量が増加し、かつその圧力も上昇する。
そして排気流路３３の出口３３ｂ付近において、排気ガ
スの圧力が若干優勢になり排気ガスが排出される。従っ
て水中排気室３４の水が排気流路３３に浸入することは
なく、また、ボリュートケーシング２内の圧力は高圧で
あるため、排気ガスが孔２２から渦形室２１に侵入する
こともない。一方、前記排気流路３３を囲む水中排気室
３４では、大気圧に抗して水が上昇し、ほぼ排気口の近
くまで上昇する。しかして、排気音は、水中排気室３４
に満たされた水によってその音響エネルギーが吸収され
て消音されるとともに、その水によって冷却される。な
お、排気出口４から排気ガスとともに水も排出される場
合があるが、ボリュートケーシング２から高圧水が供
給され続けるので、消音効果は一定に保たれる。

【００２４】

【実施例】発明者は、下記構成の消音室３を備えたウォ
ータージェット推進機を試作した。前記排気流路３３の
高さは、約１０ｃｍ、前記排気流路入口３３ａ部分の断
面積は、約１０ｃｍ²、前記排気流路出口３３ｂ部分の
断面積は、約５ｃｍ²、前記孔２２の位置は、出口３３
ｂの端から約１ｃｍ水平方向にずらした位置から約２．
５ｃｍの直下に位置し、その直径は約６ｍｍに試作し
た。また、水中排気室３４の水の許容体積は、約１．５
l に試作した。前記エンジン１は、水冷エンジン（１０
ｐｓ／５，５００ｒｐｍ）を用いた。その結果、巡航速
度で走行中に乗員が１ｍの距離をおいて会話した場合
に、快適な会話が可能となる程度の消音効果を得た。

【００２５】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、排気ガ
スの音響エネルギーを減衰させるに十分な量の水がボリ
ュートケーシングから消音室に直接供給されるので、消
音効果の大きいウォータージェット推進機を提供するこ
とができる。

【００２６】請求項２に記載した発明によれば、消音室
に設ける排気ガスの排気口を水面より上に設けることが
できるので、ポンプの吸込口から排気を吸い込むことが
ないウォータージェット推進機を提供することができ
る。

【００２７】請求項３に記載した発明によれば、ウォー
タージェット推進機に消音室を内在させることができ、
垂直方向にコンパクトな、かつ、製造コストを抑えるこ
とができるウォータージェット推進機を提供することが
できる。

【００２８】請求項４に記載した発明によれば、高温・
高圧の排気ガスは、膨張室で減圧され、排気流路を介し
て、水中排気室に至り、その水によりエネルギーが吸収
されて、消音され、排気出口より大気中に排気される。
従って消音効果の大きいウォータージェット推進機を提
供することができる。

【００２９】請求項５に記載した発明では、エンジンの
高回転時に比べ、排気ガスの圧力が弱いアイドリング時
や低速回転時の排気を考慮したもので、かかる排気ガス
の圧力が、水中排気室内の水の圧力よりも弱い場合に
は、排気ガスが水中排気室を経由せずに、第２膨張室を
経由させて大気中に排気させるようにしたものである。

【００３０】請求項６に記載した発明では、高温・高圧
な排気ガスを水冷することができ、その面から消音効果
を得ることができる。

【００３１】請求項７に記載した発明では、吐出口に近
いボリュートケーシングの渦形室内の高圧水が、常時、
水中排気室に供給されることになる。従って、前記排気
出口から排気ガスとともに、水中排気室内の水が放出さ
れも水量が不足することはなく、常に一定の消音効果を
得ることができる。また、エンジンの高回転時には、排
気ガス量が増えて排気圧力も高まり、水中排気室内の水
が排気出口から多量に放出されても、ボリュートケーシ
ング内の圧力はさらに高まり、より大量の水が水中排気
室に流入し、放出分を補うことができるので、常に一定
の消音効果を得ることができる。

【００３２】請求項８に記載した発明では、ウォーター
ジェット推進機の内燃機関は横置きとなり、トランサム
板上に推進機を配置せずとも、従来の縦方向に長い推進
機と同じ重心位置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るウォータージェット推進機を取
付たボートの平面図、

【図２】ボートに対する取付状態を示す同ウォーター
ジェット推進機の左側面図、

【図３】同ウォータージェット推進機の背面図、

【図４】図２に示したＡ−Ａ線の内燃機関を除いた断
面図、

【図５】消音室ブロックの平面図、

【図６】消音室ブロックの底面図、

【図７】消音室ブロックの背面図、

【図８】消音室ブロックの左側面図、

【図９】本発明に係るウォータージェット推進機の動
作説明図、

【図１０】本発明に係るウォータージェット推進機の
動作説明図、

【図１１】本発明に係るウォータージェット推進機の
動作説明図、

【図１２】従来技術の説明図である。

【符号の説明】

１エンジン２ボリュートケーシング３消音室３Ａ消音ブロック４排気出口５ベアリングケース６ボルト・ナット２０吐出口２１渦形室２２孔２３インペラ２４吸込口３０排気ポート３１第１次膨張室３２第２次膨張室３３排気流路３４水中排気室３３ａ入口３３ｂ出口４０リバースゲート４１切り欠き５０クランプ６０ドライブシャフト室６１ドライブシャフト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者井出壮一東京都大田区矢口２−１−24 第１相沢ビル２階ケービー食品株式会社東京営業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の排気ガスの音響エネルギーを
減衰させるに十分な量の水がボリュートケーシングから
直接供給されるとともに、その水中に排気ガスを排気さ
せる消音室を備えたウォータージェット推進機。
【請求項２】前記消音室は、ウォータージェット推進
機を備えたボートの走行時の水面よりも高い位置に配置
されていることを特徴とする請求項１に記載のウォータ
ージェット推進機。
【請求項３】前記消音室は、内燃機関とボリュートケ
ーシングの間に配置されていることを特徴とする請求項
２に記載のウォータージェット推進機。
【請求項４】前記消音室は、内燃機関の排気ポートに
連接された膨張室と、ボリュートケーシングから水が供
給される水中排気室と、排気ガスを前記膨張室から前記
水中排気室に導く排気流路と、水中排気室に満された水
によりその音響エネルギーが減衰した排気ガスを排気す
る排気出口とからなることを特徴とする請求項３に記載
のウォータージェット推進機。
【請求項５】前記消音室は、前記膨張室に連接する第
２の膨張室を備え、内燃機関の低速回転時に、排気ガス
を第２の膨張室から大気に放出することを特徴とする請
求項４に記載のウォータージェット推進機。
【請求項６】前記水中排気室は排気流路を囲うように
設けられていることを特徴とする請求項４または５に記
載のウォータージェット推進機。
【請求項７】前記水中排気室とボリュートケーシング
は、吐出口に近いボリュートケーシングの渦形室の上壁
に設けられた孔によって連通されていることを特徴とす
る請求項４，５又は６に記載のウォータージェット推進
機。
【請求項８】内燃機関はボートの前後方向に沿う幅よ
りもボートの左右方向に沿う幅の方が広くなっているこ
とを特徴とする請求項１乃至７に記載のウォータージェ
ット推進機。