JP4627131B2 - 小型滑走艇の排気構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水流を後方に噴出してその反動で水上を航行するジェット推進型の小型滑走艇（PWC：Personal Watercraft）に関し、特に、消音効果が大きい小型滑走艇の排気構造に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
レジャー，スポーツ，及びレスキュー等の用途として、所謂ジェット推進型の小型滑走艇が近年多用されている。該小型滑走艇は、一般的にハルの底面に設けられた吸水口から吸い込んだ水を、ウォータージェットポンプで加圧・加速して噴射口から後方へ噴射することによって推進する。
【０００３】
ところで、上記小型滑走艇では、ウォータージェットポンプを駆動するエンジンからの排気は、ウォーターマフラ等を含む排気通路を介して導かれ、トランサムボードに設けられた排気出口から外部へ排出されるのが一般的である。
【０００４】
上記ウォーターマフラは、その内部を所謂ラビリンス構造とされ、艇の転倒時であっても、前記排気出口から浸入する水をエンジンへ到達させないようにする作用を有している。特に、艇の転倒時には、艇後方からの追い波が前記排気出口から浸入することがあるため、このような構造は有効である。特に、４サイクルエンジンを搭載した小型滑走艇にあっては、該エンジン内への水の浸入は、エンジン出力特性に影響を及ぼすことがあるため、排気系への水の浸入は阻止する必要がある。
【０００５】
一般に、ウォーターマフラは、その外壁をアルミニウム合金製，ステンレス鋼製等の板材から形成されているため、内部を通流する排気の脈動により所謂「ハジキ音」が発生することがある。
【０００６】
このようなことから、特開平10-278888号公報には、ウォーターマフラを二重壁構造とし、この壁間にエンジンの冷却水を通流させるものが開示されており、これによれば、上記のようなハジキ音が抑制される。また、このような水冷式のウォーターマフラは、自然空冷式のウォーターマフラに比べて冷却効果が大きく、また、排気に水を直接噴霧して冷却する所謂「ウェット排気」式のウォーターマフラに対して、所謂「ドライ排気」式であるため、排気圧の低下が抑制され、エンジン出力が向上される一方、ウェット排気式と同等程度に外壁温度を抑えることができるものである。
【０００７】
本発明は、上記状況に鑑みて行なわれたものであり、ウォーターマフラの更なる冷却効率の向上を図ったジェット推進型の小型滑走艇の排気構造を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を以下のような構成からなるジェット推進型の小型滑走艇によって解決することができる。
【０００９】
本発明に係る小型滑走艇の排気構造は、ウォータージェットポンプで加圧・加速された水を後方の噴射口から噴射してその反動によって推進し、前記ウォータージェットポンプを駆動するエンジンからの排気を、二重壁構造とされ、その壁間に冷却水を通流（流入及び流出）できるように構成されたウォーターマフラを介して船外へ排出する小型滑走艇の排気構造において、前記ウォーターマフラが円筒状に形成され、その中心軸線を水平に向けており、前記ウォーターマフラは、前記壁間に通流される冷却水を、当該ウォーターマフラの上流端部の下側から取り入れて、当該ウォーターマフラの下流端部の上側から排出するように構成されていることを特徴とする。
【００１０】
上記発明によれば、二重壁間を通流させる冷却水は、該ウォーターマフラの下側から取り入れて、上側から排出するように構成することから、壁間の空気が効率良くウォーターマフラから排出され、従ってウォーターマフラの冷却効率が向上される。
【００１１】
上記ウォーターマフラは、その少なくとも一方の壁を有底筒状に形成されており、その少なくとも一方の端壁の一部又は全部を周壁とは別体に構成した板材から形成し、該板材に穿設された孔を通じて排気を出し入れすると共に、該板材によりウォーターマフラを他の排気通路と接続するように構成することも可能である。このように構成した場合、例えば、周壁を、加工が容易な材料から形成する一方、強度を要求される他の排気通路との接続箇所である上記板材を強固な材料から形成することができる等、材料選定の自由度が大となる。
【００１２】
また、上記壁を、端壁を巻き締め加工により周壁と締結することによって形成することも可能である。このように構成した場合、端壁と周壁との接合を簡易なものとすることができる。
【００１３】
また、上記ウォーターマフラは、その少なくとも一方の壁を有底筒状に形成されており、該壁を、その少なくとも一方の端壁を周壁と一体形成することによって構成することも可能である。このように構成した場合、端壁と周壁との接合が不要となる。ここで、端壁と周壁との一体形成は、これらをブロー成形、ならし成形、絞り成形等の様々な加工方法により実現することが可能である。
【００１４】
さらに、上記発明においては、一方の端壁に穿設された孔を通じて排気を出し入れするように構成することも可能である。このように構成した場合には、ウォーターマフラと他の排気通路との接続のための加工を該ウォーターマフラの一方の端壁のみに施すだけでよい。
【００１５】
なお、上記発明においては、前記エンジンは、２サイクルであっても４サイクルであってもよいことは言うまでもない。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係るジェット推進型の小型滑走艇について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００１７】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係る小型滑走艇の全体側面図、図２は、その平面図である。図１，図２において、Aは船体であり、該船体Aは、ハルHとその上方を覆うデッキDとから構成されている。これらハルHとデッキDとを全周で接続するラインはガンネルラインGと呼ばれ、本実施の形態では、このガンネルラインGは、本小型滑走艇の喫水線Lより上方に位置されている。
【００１８】
上記デッキDの中央よりやや後部には、図２に示すように、船体Aの上面に前後方向に延びる、平面視において略長方形の開口16が形成され、該開口16を上方から覆う態様に騎乗用シートSが取り付けられている。また、上記シートS下方のハルHとデッキDとに囲まれた空間20内に、エンジンEが配置されている。
【００１９】
上記エンジンEは、多気筒（例えば３気筒）を備え、図１に示すように、そのクランクシャフト10bが船体Aの前後方向に沿って配置されている。クランクシャフト10bの出力端は、ウォータージェットポンプPのポンプ軸にプロペラ軸15を介して回転自在に連結されている。ウォータージェットポンプPのポンプ軸には、インペラ21が取着され、該インペラ21は、その外周方をポンプケーシング21Cにより覆われている。
【００２０】
ハルHの底面には、吸水口17が設けられ、該吸水口17から取り入れられた水を吸水通路を介してウォータージェットポンプPへ送り込み、該ウォータージェットポンプPは、送り込まれた水を加圧・加速し、通水断面積が後方へいくに従って小さくされたポンプノズル（噴出部）21Rを通じてその後端の噴射口21Kから吐出し、推進力を得るようになっている。なお、図１において、21Vはインペラ21後方の水流を整流するための静翼である。
【００２１】
また、図１，図２において、10はバー式の操舵ハンドルであり、該ハンドル10は、上記ポンプノズル21R後方にて図示しない揺動軸により左右への揺動自在に設けられたステアリングノズル18と連動するようになっている。従って、ライダーが、ハンドル10を時計方向又は反時計方向に回動操作することによって、ステアリングノズル18を逆方向に揺動させ、艇を所望する方向に転舵することができるようになっている。
【００２２】
図１に示すように、上記ステアリングノズル18の上後方には、ボウル形状の後進用ディフレクター19が、水平配置された揺動軸19aを中心として下方へ揺動可能に設けられている。このディフレクター19をステアリングノズル18後方の下方位置へ揺動動作せしめ、ステアリングノズル18から後方に吐出された水を前方に転向させることによって、前進から後進に切り換えるようになっている。
【００２３】
さらに、図１，図２において、12は後側デッキであり、該後側デッキ12には、後側ハッチカバー29が開閉自在に設けられ、該ハッチカバー29の下方に小容量の後側コンパートメント（図示せず）が設けられている。23は前側ハッチカバーであり、該ハッチカバー23の下方には、備品等のための前側コンパートメント（図示せず）が設けられている。上記前側ハッチカバー23の上方には、別のハッチカバー25が設けられて二層式とされ、該ハッチカバー25の内側へは、その後端に設けられた開口（図示せず）からライフジャケット等を収納することができるようになっている。
【００２４】
図３は、第１の実施の形態に係る小型滑走艇の排気構造を示す要部の側面透視図である。図３にて白抜矢符で示すように、エンジンEからの排気は、順に、排気管33，ウォーターマフラ31，ウォーターキャッチャ34等からなる排気通路30を介して船外に排出されるように構成されている。
【００２５】
詳述すれば、エンジンEからの排気は、排気マニホールド（図示せず），排気管33等を順に介してウォーターマフラ31内に導かれ、内部をラビリンス構造とされたウォーターマフラ31内で或る程度消音される。消音された排気は、次いで、ウォーターマフラ31の後端面に突設された接続口を通じて、ウォーターキャッチャ34内に導かれる。
【００２６】
ウォーターキャッチャ34は、主としてアルミニウム合金製の直管から製作され、その長手方向を艇の上下方向に沿って配されており、その上端は封止されている。ウォーターキャッチャ34の長手方向（上下方向）の中途には、上述したウォーターマフラ31の接続口と略同径の接続口が突設されており、この接続口は、ウォーターマフラ31の接続口と突き合わされて共に連結バンド45で締結されている。
【００２７】
本実施の形態においては、ウォーターキャッチャ34の下端は、直角に曲げられて艇の後方へ導かれ、トランサムボード14の外面に取り付けられた排気出口38から船外に開放されている。
【００２８】
一般に、排気出口38は、図３に一点鎖線で示す喫水線Lの直上の位置に配され、本実施の形態においては、ウォーターマフラ31とウォーターキャッチャ34との接続位置は、この排気出口38よりも若干高い位置に配されている。これにより、航行状態，停止時状態等の正姿勢時において、排気出口38から逆流する水は、これより高い位置にある上記接続口からウォーターマフラ31、更にエンジンE内へ流入することはない。
【００２９】
また、艇の転倒時には、排気出口38から流入してきた水は、ウォーターキャッチャ34の上部に溜まり、その液面が上記接続口に水が達するまでウォーターマフラ31内へ流入することはない。そして、艇が起こされたときに、ウォーターキャッチャ34の上部に溜まった水は、再び排気出口38へ自然に流れ、船外へ排出される。
【００３０】
図４は、排気管とウォーターマフラとの接続形態及び両者の断面構造を示す該接続部分近傍の断面図である。本実施の形態において、ウォーターマフラ31は、有底円筒形をなし、その軸方向を艇の前後方向に沿って配置されており、その前方側（図４において右側）の端壁に開口311を有している。
【００３１】
一方、排気管33は、一端を、艇の下方位置に配された排気マニホールド（図示せず）等を介してエンジンEに接続されており、他端に設けられたインロー部33aをウォーターマフラ31の開口311に挿入され、該インロー部33aに隣設されたフランジ部33fをウォーターマフラ31の前端壁に突き当てられている。該ウォーターマフラ31の前端壁と排気管33のフランジ部33fとは、これらの間に介在されたガスケット47により内部の排気を密封した状態で、ボルト48b及びナット48nにより締結されている。
【００３２】
より詳しくは、ウォーターマフラ31は、その外壁を二重壁構造とされており、ここでは説明の便宜上、二重壁の外側の壁を「アウターシールド」31out、内側の壁を「インナーシールド」31inとそれぞれ称する。アウターシールド31out及びインナーシールド31inの双方は、それらの周壁に、環状をなす端壁部分を、例えば巻き締め加工により締結して構成され、これら２つの端壁の間に、環状をなす別の端壁部分31eを挟んで溶接することによって両方のジャケット31out，31inの共通の端壁を形成している。
【００３３】
従って、環状をなす端壁部分31eの中央に上記した開口311が設けられ、この開口311を囲むように端壁部分31eに穿設された複数の取付孔を介して、前述の如くに排気管33にボルト48b及びナット48nにより締結される。
【００３４】
このように、本実施の形態においては、端壁の一部を各ジャケット31out，31inから別体に構成した板材、即ち端壁部分31eから形成したので、例えば、この板材を各ジャケット31out，31inを構成するアルミニウム合金よりも硬質な材料から形成することができ、従って、ウォーターマフラ31と排気管33との締結をより強固なものとすることができる。
【００３５】
なお、ここでは、ウォーターマフラ31の前方側の端壁について記述したが、後方側の端壁についても同様の構造を採用することが可能である。
【００３６】
図４に示す如く、本実施の形態においては、排気管33及びウォーターマフラ31の双方が、その外壁を二重壁構造とされており、それぞれ、その壁間に冷却水を通流する所謂「ウォータージャケット」33w，31wを形成されている。
【００３７】
排気管33のウォータージャケット33w内の冷却水は、排気管33の外壁の最も高い位置、即ち図示の例ではウォーターマフラ31との接続部近傍の上側位置から排出され、適宜の冷却水通路44aを介してウォーターマフラ31のウォータジャケット31wへ下側から送り込まれるようになっている。同様に、図３に示す如く、ウォーターマフラ31内の冷却水も、ウォーターマフラ31の外壁の最も高い位置、即ち図示の例ではウォーターマフラ31の外壁（より詳しくは、アウターシールド31out）の上側位置から排出され、適宜の冷却水通路44を介してウォーターキャッチャ34の上端から該ウォーターキャッチャ34内部へ放出されるようになっている。
【００３８】
これにより、ウォータージャケット31w内部での空気の滞留がなく、その全体部分に冷却水が行き渡り、従ってより高い冷却効果を発揮することができる。
【００３９】
また、ウォーターマフラ31は、以上のようにウォータージャケット31wを有しており、これによって外壁の温度が低く抑えられるので、軽量なアルミニウム材料から形成されることが可能である。また、外壁の温度が低く抑えられるため、排気管33との接続箇所に設けられたガスケット47、ウォーターキャッチャ34との接続箇所に設けられた連結バンド45等の熱による損傷が抑えられつつ、エンジンEの出力を高くすることができる所謂「ドライ排気」を「ウェット排気」と同等の外壁温度を維持して実現することができる。
【００４０】
（第２の実施の形態）
図５は、別の端壁構造を備えるウォーターマフラを示す要部断面図である。図５に示す如く、本実施の形態のウォーターマフラ31は、上記第１の実施の形態に対して、その端壁構造が異なる。
【００４１】
具体的には、アウターシールド31out及びインナーシールド31inの双方の端壁は、それらを単純に貼り合わせられ、この貼り合わせられた端壁を介して直接的に排気管33と接続されている。このように、排気管33と直接接続される端壁が双方の端壁を貼り合わせることによって形成されているので、端壁に、排気管33との接続のための十分な強度を持たせることができる。
【００４２】
本実施の形態は以上の如き構成とされており、その他の構成及び作用は上記第１の実施の形態と同様であり、同様の部分には同一の参照符号を付してその説明は省略する。
【００４３】
（第３の実施の形態）
図６は、さらに別の端壁構造を備えるウォーターマフラを示す要部断面図である。図６に示す如く、本実施の形態のウォーターマフラ31は、上記第２の実施の形態に対して、その周壁と端壁との形成方法が異なる。
【００４４】
具体的には、アウターシールド31out及びインナーシールド31inの双方の端壁は、これらの周壁と、例えば絞り成形によって一体成形されている。これによって、上記第１及び第２の実施の形態のように端壁を周壁とは別体に構成する必要がなく、これらの接合の手間が省ける。
【００４５】
なお、各ジャケット31out，31inの端壁と周壁とを一体形成する方法としては、他にも、ブロー成形，ならし成形等の適宜の加工方法を採用することが可能である。
【００４６】
また、本実施の形態の如く周壁と一体形成されたアウターシールド31out及びインナーシールド31inの端壁の間に、上記第１の実施の形態に示した如き別体構成の端壁部分31e（図４参照）を介在させる構成としてもよい。
【００４７】
本実施の形態は以上の如き構成とされており、その他の構成及び作用は上記第２の実施の形態と同様であり、同様の部分には同一の参照符号を付してその説明は省略する。
【００４８】
（第４の実施の形態）
図７は、別の外壁構造を備えるウォーターマフラの全体を示す模式的断面図である。本実施の形態のウォーターマフラ31は、そのアウターシールド31out及びインナーシールド31inをそれぞれ深絞り成形により、一方の端壁のみを有した有底円筒状に形成されている。
【００４９】
深絞り成形されたインナーシールド31inは、アウターシールド31outの内径形状に一致させた別体の端壁部分31eにその開口を覆われ、外方から互いに溶接されている。このインナーシールド31inの内部には、図３に示した第１の実施の形態と同様のラビリンス構造が形成され、端壁部分31eからは、該ラビリンス構造に挿通された排気取入れ管321及び排気取出し管322が外方へ適長突出して設けられている。
【００５０】
インナーシールド31inの外側には、これと同一の向きにアウターシールド31outが被せられ、該アウターシールド31outの開口端部には、上記端壁部分31eがアウターシールド31outの端面から若干落ち込ませた位置に内嵌溶接されている。
【００５１】
このように、端壁部分31eがアウターシールド31out及びインナーシールド31inとは別体に構成されるので、端壁部分31eを高い強度の材料から形成することが可能となる。さらには、アウターシールド31out及びインナーシールド31inの双方が深絞り成形されるので、成形が容易であり、端壁部分31eとは反対側の端壁の周壁への接合の手間等がかからない。
【００５２】
加えて、図７において排気の流れを白抜矢符により示してあるように、一方の端壁である端壁部分31eのみから排気を出し入れするように構成したので、他方の端壁に排気の出し入れのための開口を穿設する必要がなくなり、加工が更に容易となる。
【００５３】
本実施の形態のような一方の端壁から排気を出し入れする構成の場合、例えば、ウォーターマフラ31を、その軸方向を艇の上下方向に沿って配置することも可能であり、ウォーターマフラ31の配置構成により大きな自由度を持たせることができる。
【００５４】
なお、本実施の形態のような端壁部分31eの周壁への接合形態は、図４及び図５に示した如き上記第１及び第２の実施の形態にも適用することが可能である。
【００５５】
本実施の形態は以上の如き構成とされており、その他の構成及び作用は上記第１又は第３の実施の形態と同様であり、同様の部分には同一の参照符号を付してその説明は省略する。
【００５６】
【発明の効果】
本発明に係るジェット推進型の小型滑走艇の排気構造によれば、二重壁構造とされたウォーターマフラの壁間に通流される冷却水を、下側から取り入れて、上側から排出するように構成したので、ウォーターマフラの更なる冷却効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る小型滑走艇の全体側面図である。
【図２】 図１の全体平面図である。
【図３】 本発明に係る小型滑走艇の排気構造を示す要部の側面透視図である。
【図４】 本発明に係る小型滑走艇の排気管とウォーターマフラとの接続構造及びそれらの断面構造を示す要部断面図である。
【図５】 別の端壁構造を備えるウォーターマフラを示す要部断面図である。
【図６】 さらに別の端壁構造を備えるウォーターマフラを示す要部断面図である。
【図７】 別の外壁構造を備えるウォーターマフラの全体を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
30 排気通路
31 ウォーターマフラ
33 排気管
34 ウォーターキャッチャ
38 排気出口
31e 端壁部分
31in インナーシールド
31out アウターシールド
31w ウォータージャケット
321 排気取入れ管
322 排気取出し管
E エンジン
P ウォータージェットポンプ

Claims (6)

1. ウォータージェットポンプで加圧・加速された水を後方の噴射口から噴射してその反動によって推進し、前記ウォータージェットポンプを駆動するエンジンからの排気を、二重壁構造とされ、その壁間に冷却水を通流できるように構成されたウォーターマフラを介して船外へ排出する小型滑走艇の排気構造において、
   前記ウォーターマフラが円筒状に形成され、その中心軸線を水平に向けており、
   前記ウォーターマフラは、前記壁間に通流される冷却水を、当該ウォーターマフラの上流端部の下側から取り入れ、当該ウォーターマフラの下流端部の上側から排出するように構成されていることを特徴とする小型滑走艇の排気構造。
2. 前記ウォーターマフラの少なくとも一方の壁は、有底筒状をなし、その少なくとも一方の端壁の一部又は全部を周壁とは別体に構成した板材から形成し、該板材に穿設された孔を通じて排気を出し入れすると共に、該板材により前記ウォーターマフラを他の排気通路と接続するように構成したことを特徴とする請求項１記載の小型滑走艇の排気構造。
3. 前記ウォーターマフラの少なくとも一方の壁は、有底筒状をなし、その少なくとも一方の端壁を、周壁とは別体に構成した板材を該周壁に巻き締め加工により締結することによって構成したことを特徴とする請求項１記載の小型滑走艇の排気構造。
4. 前記ウォーターマフラの少なくとも一方の壁は、有底筒状をなし、その少なくとも一方の端壁を周壁と一体形成してあることを特徴とする請求項１記載の小型滑走艇の排気構造。
5. 前記少なくとも一方の端壁の中央部に、前記端壁に固定される排気管との間で排気を出し入れするための孔が穿設され、
   前記端壁の外径が前記排気管の外径よりも大きく、前記排気管が前記端壁の内径部分に固定されることを特徴とする請求項２乃至４の何れかに記載の小型滑走艇の排気構造。
6. 一方の端壁に穿設された孔を通じて排気を出し入れするように構成したことを特徴とする請求項２乃至５の何れかに記載の小型滑走艇の排気構造。

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