特許 6308472 排気ガスダクト、船舶

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6308472

(24)【登録日】2018年3月23日

(45)【発行日】2018年4月11日

(54)【発明の名称】排気ガスダクト、船舶

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/02 20060101AFI20180402BHJP

   F01N 3/05 20060101ALI20180402BHJP

   F01N 3/04 20060101ALI20180402BHJP

   F01N 3/24 20060101ALI20180402BHJP

   B63H 21/32 20060101ALI20180402BHJP

【ＦＩ】

   F01N3/02 101J

   F01N3/05

   F01N3/04 A

   F01N3/24 N

   B63H21/32 A

【請求項の数】9

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-9571(P2015-9571)

(22)【出願日】2015年1月21日

(65)【公開番号】特開2016-133091(P2016-133091A)

(43)【公開日】2016年7月25日

【審査請求日】2016年11月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100134544

【弁理士】

【氏名又は名称】森 隆一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100108578

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 詔男

(74)【代理人】

【識別番号】100126893

【弁理士】

【氏名又は名称】山崎 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 慎輔

(72)【発明者】

【氏名】川北 千春

(72)【発明者】

【氏名】吉田 豊

(72)【発明者】

【氏名】石田 浩司

【審査官】 稲村 正義

(56)【参考文献】

【文献】 実開平０４−０７７０９３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００９−１６８３８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／１１１１１８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−２１１６３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２２４６０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１９０１７４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｎ ３／００−１３／２０

Ｂ６３Ｈ ２１／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

排気ガスが流れる第一流路を形成するとともに、前記第一流路の途中に冷却液を噴射する噴射部を有する噴射ダクト部と、
前記噴射ダクト部の上流側に設けられて、前記第一流路に連通されて少なくとも一部が湾曲する第二流路を形成するとともに、前記第二流路を流れる排気ガスの旋回を促進させる旋回促進部を具備する湾曲ダクト部と、
を備え、
前記旋回促進部は、
前記湾曲ダクト部のうち前記第二流路が湾曲する外周側にのみ配され、前記湾曲ダクト部の内周面から突出する凸部を備える排気ガスダクト。

【請求項2】

前記凸部は、
前記排気ガスの流れる方向における下流側に向かうに従って、その断面積が減少する請求項１に記載の排気ガスダクト。

【請求項3】

排気ガスが流れる第一流路を形成するとともに、前記第一流路の途中に冷却液を噴射する噴射部を有する噴射ダクト部と、
前記噴射ダクト部の上流側に設けられて、前記第一流路に連通されて少なくとも一部が湾曲する第二流路を形成するとともに、前記第二流路を流れる排気ガスの旋回を促進させる旋回促進部を具備する湾曲ダクト部と、
を備え、
前記旋回促進部は、
前記湾曲ダクト部のうち前記第二流路が湾曲する外周側にのみ配され、前記湾曲ダクト部の内周面から突出するとともに、前記排気ガスを旋回させる旋回方向に延びる案内壁部を有する排気ガスダクト。

【請求項4】

前記第一流路と前記第二流路との少なくとも一方に流れる排気ガスに対して、他の排気ガスを合流させるノズル部を備える請求項１から３の何れか一項に記載の排気ガスダクト。

【請求項5】

前記ノズル部は、
前記第一流路と前記第二流路との少なくとも一方の周方向に向かって前記他の排気ガスを噴射する請求項４に記載の排気ガスダクト。

【請求項6】

前記ノズル部は、
前記第一流路と第二流路との少なくとも一方の軸線方向の下流側に向かって前記他の排気ガスを噴射する請求項４又は５に記載の排気ガスダクト。

【請求項7】

前記ノズル部は、
前記軸線方向の下流側で、且つ、前記軸線に対して傾斜する方向に向かって前記他の排気ガスを噴射する請求項６に記載の排気ガスダクト。

【請求項8】

前記噴射部の上流側の内壁面に形成されるとともに、対辺が前記第一流路の下流側を向き、隣辺が上流側から下流側に向かって延びる三角形の板状に形成され、前記第一流路を流れる排気ガスに乱流を生じさせるボルテックスジェネレータを備える請求項１から７の何れか一項に記載の排気ガスダクト。

【請求項9】

内燃機関と、
前記内燃機関から排出される排気ガスを導く請求項１から８の何れか一項に記載の排気ガスダクトと、
を備える船舶。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、排気ガスダクト、船舶に関する。

【背景技術】

【0002】

船舶には、主機関としてはガスタービンなどの内燃機関を備えたものがある。このような内燃機関からは、一般に高温の排気ガスが排出される。高温の排気ガスを大気中などに放出すると、環境に悪影響を及ぼす可能性がある。そのため、排気ガスを冷却する排ガス冷却促進装置が知られている。

【0003】

特許文献１には、排気ガスの配管の中に冷却水を噴霧することで、冷却水の気化熱により排気ガスの温度を低下させる技術が記載されている。この特許文献１においては、さらに螺旋状の一対のガイド板を設けることで、排気ガスを旋回させて、この旋回させた排気ガスの流れの中に冷却水を噴霧することで、冷却水を排気ガスに対して均一に混合させることが可能となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００９−１６８３８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上述した特許文献１に記載された技術を用いたとしても、排気ガスに対する冷却水の混合が十分ではなく、例えば、排気ガス中に高温の部分が残存して、排気ガスに温度分布が生じてしまう場合がある。更に、排気ガスに温度分布が生じてしまうと冷却水が蒸発するまでの蒸発距離が長くなる部分が生じ、意図した通りの温度低減効果が得られない場合がある。
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、排気ガスに対して冷却液をより均一に混合させて、排ガス温度の均一度を向上して、意図した通りの温度低減効果を得られる排気ガスダクト、船舶を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この発明の第一態様によれば、排気ガスダクトは、排気ガスが流れる第一流路を形成するとともに、前記第一流路の途中に冷却液を噴射する噴射部を有する噴射ダクト部と、前記噴射ダクト部の上流側に設けられて、前記第一流路に連通されて少なくとも一部が湾曲する第二流路を形成するとともに、前記第二流路を流れる排気ガスの旋回を促進させる旋回促進部を具備する湾曲ダクト部と、を備え、前記旋回促進部は、前記湾曲ダクト部のうち前記第二流路が湾曲する外周側にのみ配され、前記湾曲ダクト部の内周面から突出する凸部を備える。
ここで、湾曲した第二流路に流入する排気ガスは、その遠心力により湾曲ダクト部の外周側の内面に衝突して周方向成分を含む流れである旋回流（二次流れ）となるが、上記第一態様のように構成することで、第二流路に流れる排気ガスの旋回を更に旋回促進部によって促進させることができる。また、旋回が促進された排気ガスに対して噴射部から冷却液を噴射して、排気ガスと冷却液とを混合させることができる。その結果、排気ガスに対して冷却液をより均一に混合させて、排ガス温度の均一度を向上して、意図した通りの温度低減効果を得ることができる。

【0007】

さらに、湾曲ダクト部に形成される第二流路の流路断面を、周方向で非対称形状とすることができる。その結果、周方向の非対称形状により旋回流を生じさせることができるとともに、上述した第二流路の湾曲によって生じる旋回流と、非対称形状による旋回流との旋回する方向をずらすことができるため、これら複数の旋回流によって第二流路から第一流路に流入する排気ガスの流れを乱すことができる。その結果、排気ガスに対する冷却液の混合を、より均一化させることができる。

【0008】

さらに、排気ガスを凸部に衝突させることができる。これにより、排気ガスを凸部の両側に分かれさせて、それぞれ旋回流とすることができる。

【0009】

この発明の第二態様によれば、排気ガスダクトは、第一態様における凸部が、前記排気ガスの流れる方向における下流側に向かうに従って、その断面積が減少するようにしてもよい。
このように構成することで、第二流路の下流側に向かうに従って、流路断面積が増加する。そのため、第二流路をディフューザとして機能させることができる。その結果、旋回流を形成しつつ、流路断面積が排気ガスの流れる方向で変化しない場合と比較して圧力損失を低減することができる。

【0010】

この発明の第三態様によれば、排気ガスダクトは、排気ガスが流れる第一流路を形成するとともに、前記第一流路の途中に冷却液を噴射する噴射部を有する噴射ダクト部と、前記噴射ダクト部の上流側に設けられて、前記第一流路に連通されて少なくとも一部が湾曲する第二流路を形成するとともに、前記第二流路を流れる排気ガスの旋回を促進させる旋回促進部を具備する湾曲ダクト部と、を備え、前記旋回促進部は、前記湾曲ダクト部のうち前記第二流路が湾曲する外周側にのみ配され、前記湾曲ダクト部の内周面から突出するとともに、前記排気ガスを旋回させる旋回方向に延びる案内壁部を有する。
このように構成することで、湾曲ダクト部が形成する第二流路の内部に流入した排気ガスを案内壁部によって旋回方向に案内することができる。その結果、効率よく旋回流を発生させることができる。

【0011】

この発明の第四態様によれば、排気ガスダクトは、第一から第三態様の何れか一つの態様において、前記第一流路と前記第二流路との少なくとも一方に流れる排気ガスに対して、他の排気ガスを合流させるノズル部を備えていてもよい。
このように構成することで、ノズル部から他の排気ガスを合流させて、第一流路又は第二流路を流れる排気ガスの流れを乱すことができる。その結果、排気ガスに対する冷却液の混合を、より一層均一にすることができる。

【0012】

この発明の第五態様によれば、排気ガスダクトは、第四態様におけるノズル部が、前記第一流路と前記第二流路との少なくとも一方の周方向に向かって前記他の排気ガスを噴射するようにしてもよい。
このように構成することで、ノズル部から合流する他の排気ガスによって、第一流路と第二流路との少なくとも一方に流れる排気ガスの流れの向きを周方向に変更することができる。その結果、旋回流をより積極的に促進させることができるため、排気ガスに対する冷却液の混合を、更に均一化することができる。

【0013】

この発明の第六態様によれば、排気ガスダクトは、第四または第五態様におけるノズル部が、前記第一流路と第二流路との少なくとも一方の軸線方向の下流側に向かって前記他の排気ガスを噴射するようにしてもよい。
このように構成することで、軸線方向に流れる排気ガスに対して速度分布を形成させることができる。この速度分布によって第一流路と第二流との少なくとも一方の排気ガスの流れを乱すことができる。その結果、排気ガスに対して冷却液を均一に混合することができる。

【0014】

この発明の第七態様によれば、排気ガスダクトは、第六態様におけるノズル部が、前記軸線方向の下流側で、且つ、前記軸線に対して傾斜する方向に向かって前記他の排気ガスを噴射するようにしてもよい。
このように構成することで、軸線方向に対して傾斜する方向に他の排気ガスを噴射することができるため、軸線方向に流れる排気ガスに対して速度分布を形成させつつ、軸線方向に流れる排気ガスの流れを大きく乱すことができる。

【0015】

この発明の第八態様によれば、排気ダクトは、第一から第七態様の何れか一つの態様において、前記噴射部の上流側の内壁面に形成されるとともに、対辺が前記第一流路の下流側を向き、隣辺が上流側から下流側に向かって延びる三角形の板状に形成され、前記第一流路を流れる排気ガスに乱流を生じさせるボルテックスジェネレータを備えていてもよい。
このように構成することで、噴射部の上流側における第一流路と第二流路との少なくとも一方の内周面近傍に小さな渦流を形成することができる。その結果、境界層領域を小さくして、冷却液の液滴が内周面に衝突することによる熱衝撃を緩和することができる。

【0021】

この発明の第九態様によれば、船舶は、内燃機関と、前記内燃機関から排出される排気ガスを導く第一から第八態様の何れか一つの態様における排気ガスダクトと、を備える。
このように構成することで、排ガス温度の均一度を向上して、意図した通りの温度低減効果を得ることができるため、周囲環境の負担軽減を図ることができる。

【発明の効果】

【0022】

上記排気ガスダクト、船舶によれば、排気ガスに対して冷却液をより均一に混合させて、排ガス温度の均一度を向上して、意図した通りの温度低減効果を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】この発明の第一実施形態における船舶の模式図である。

【図2】この発明の第一実施形態における排気ガスダクトを示す模式図である。

【図3】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。

【図4】図２のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。

【図5】図２のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。

【図6】この発明の実施形態における排気ガスダクトの軸線に沿う断面図である。

【図7】この発明の第二実施形態における図２に相当する模式図である。

【図8】この発明の第二実施形態における図６に相当する断面図である。

【図9】図７のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図である。

【図10】この発明の第三実施形態における図２に相当する模式図である。

【図11】図１０のノズル部近傍の速度分布を示す拡大図である。

【図12】この発明の第三実施形態の第一変形例における図１１に相当する断面図である。

【図13】この発明の第三実施形態の第二変形例における図１１に相当する断面図である。

【図14】この発明の第四実施形態における図２に相当する模式図である。

【図15】この発明の第四実施形態におけるボルテックスジェネレータによる境界層の状態を示すコンター図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、この発明の一実施形態に係る排気ガスダクト、および、船舶を図面に基づき説明する。
（第一実施形態）
図１は、この発明の第一実施形態における船舶の模式図である。
この第一実施形態における船舶１１０は、推力を得るための推力源として、ガスタービンエンジン１を備えている。ガスタービンエンジン１は、燃料を燃焼したエネルギーを回転エネルギーに変換して出力する。この回転エネルギーは、プロペラ軸を介してプロペラ（図示せず）に伝達される。これにより船舶１１０は、船首１０２側すなわち図１中矢印Ｄで示す前方側に向かって進むことができる。ガスタービンエンジン１は、船体１００の内部に設けられており、使用済みの燃焼ガスである排気ガスＧを、排気ガスダクト２を介して船尾側から大気中に排出するようになっている。ここで、ガスタービンエンジン１から排出される排気ガスＧは非常に高温になっている。

【0025】

図２は、この発明の第一実施形態における排気ガスダクトを示す模式図である。
排気ガスダクト２は、噴射ダクト部３と、湾曲ダクト部４とを備えている。
噴射ダクト部３は、排気ガスＧが流れる第一流路５を形成する。この噴射ダクト部３により形成される第一流路５は、湾曲ダクト部４と排気ガスダクト２の船尾側の開口部２ａとの間に配索されている。この第一実施形態における噴射ダクト部３は、直線状に延びる断面円形の配管からなる。この噴射ダクト部３は、第一流路５の途中に冷却液Ｗを噴射する噴射部６を有している。この第一実施形態における冷却液は、例えば、船底等から導入される海水Ｗ（図１参照、以下冷却液Ｗと称する）であり、噴射部６によって第一流路５の内部に噴霧される。

【0026】

湾曲ダクト部４は、噴射ダクト部の上流側に設けられている。この湾曲ダクト部４は、第二流路７を形成している。この第二流路７は、第一流路５に連通されて少なくともその一部が湾曲している。この実施形態における第二流路７は、全体が一定な曲率半径で湾曲する円弧状に形成されている。さらに、この実施形態における湾曲ダクト部４は、断面円環状で、入口部４ａの向きと出口部４ｂの向きとが９０°異なる、いわゆる９０°エルボの形状となっている。

【0027】

図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。図５は、図２のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。図６は、この発明の実施形態における排気ガスダクトの軸線に沿う断面図である。
図２から図５に示すように、湾曲ダクト部４は、旋回促進部１０を有している。この旋回促進部１０は、第二流路７を流れる排気ガスＧの旋回を促進させる。ここで、湾曲ダクト部４の第二流路７においては、入口部４ａから流入した排気ガスＧが、湾曲ダクト部４を直進すると外周側の内壁部４ｃに衝突する。すると、排気ガスＧは、衝突点から内壁部４ｃに沿って周方向両側に流れる２つの旋回流（二次流れ；図３中、破線で示す）となる。上述した旋回促進部１０は、この第二流路７を流れる排気ガスＧの旋回を促進させる機能を有している。

【0028】

第一実施形態における旋回促進部１０は、湾曲ダクト部４のうち第二流路７が湾曲する外周側に配されている。この旋回促進部１０は、湾曲ダクト部４の内壁部４ｃから湾曲ダクト部４の中心に向かって突出する凸部１１を備えている。すなわち、旋回促進部１０は、湾曲ダクト部４の中心軸Ｃ周りに非対称に配されている。より具体的には、凸部１１は、第二流路７が湾曲する外周側のうち、第二流路７の湾曲により生じる２つの旋回流のうちの一方と重なる位置に配されている。

【0029】

図３に示す入口部４ａの近傍の断面において、凸部１１の内側面１２は、湾曲ダクト部４の周方向における両端部１１ｂから中心部１１ａに向かう凸状の緩やかな第一曲面１２ａを備えている。さらに、凸部１１の内側面１２は、その中心部１１ａに、第一曲面１２ａよりも曲率半径が小さい第二曲面１２ｂを有している。つまり、凸部１１は、入口部４ａの近傍においては、中心部１１ａが、最も湾曲ダクト部４の中心（軸線Ｃ）に向かって突出する部分となっている。

【0030】

また、図４に示す湾曲ダクト部４の長さ方向の中間部の断面において、凸部１１の内側面１２は、両端部１１ｂを渡るように形成されて実質的に一様な曲率半径を有した凸状の第三曲面１２ｃを備えている。この第三曲面１２ｃの曲率半径は、上述した第二曲面１２ｂの曲率半径よりも大きくなるように形成されている。

【0031】

さらに、図５に示す出口部４ｂ近傍の断面において、凸部１１の内側面１２は、凹状に形成された第四曲面１２ｄを有している。この第四曲面１２ｄの曲率半径は、湾曲ダクト部４の内壁部４ｃの曲率半径よりも僅かに大きくなるように形成されている。
つまり、凸部１１は、入口部４ａから出口部４ｂに向かうに従って、その断面積が徐々に減少するように形成されている。言い換えれば、図６に示すように、湾曲ダクト部４の流路断面積は、入口部４ａから出口部４ｂに向かうに従って拡大している。

【0032】

図３に示すように、第二流路７に流入した排気ガスＧは、周方向で非対称形状な旋回促進部１０の凸部１１に衝突して旋回流Ｓ１（図３中、実線で示す）となる。さらに排気ガスＧは、湾曲ダクト部４の第二流路７の湾曲によって旋回流Ｓ２（図３中、破線で示す）となる。これら２つの旋回流Ｓ１，Ｓ２は、それぞれ旋回する方向が異なるため、湾曲ダクト部４の第二流路７の湾曲による旋回流Ｓ２のみが生じている場合と比較して、より排気ガスＧの流れを乱すことができる。さらに、これら２つの旋回流Ｓ１，Ｓ２の向きの重なる部分Ｂにおいては、その部分Ｂの旋回方向への排気ガスＧの流速を増加させることができる。つまり旋回流を促進することができる。

【0033】

したがって、上述した第一実施形態によれば、周方向で非対称形状な旋回促進部１０の凸部１１によって旋回流Ｓ１を形成することができる。そのため、第二流路７に流れる排気ガスＧの旋回を促進させることができる。さらに、この旋回が促進された排気ガスＧに対して噴射部６から冷却液Ｗを噴射して、排気ガスＧと冷却液Ｗとを混合させることができるため、排気ガスＧに対して冷却液Ｗをより均一に混合させることができる。その結果、排ガス温度の均一度を向上して、意図した通りの温度低減効果を得ることができる。

【0034】

また、湾曲ダクト部４に形成される第二流路７の流路断面を、周方向で非対称形状とすることができるため、流れる向きが異なる旋回流Ｓ１と旋回流Ｓ２とを生じさせることができる。そのため、排気ガスＧの流れを乱すことができる。その結果、排気ガスＧに対する冷却液Ｗの混合を、より均一化させることができる。

【0035】

さらに、湾曲ダクト部４の外周側に凸部１１を形成すればよいため、単純な形状で、効果的に排気ガスＧの温度を低減することができる。
また、第二流路７の下流側に向かうに従って、流路断面積を増加させることができるため、第二流路７をディフューザとして機能させることができる。その結果、旋回流を形成しつつ、流路断面積が排気ガスＧの流れる方向で変化しない場合と比較して、圧力損失を低減することができる。

【0036】

（第二実施形態）
次に、この発明の第二実施形態に係る排気ガスダクト、および、船舶を図面に基づき説明する。この第二実施形態は、上述した第一実施形態と旋回促進部の構成が異なるだけである。そのため、同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複説明を省略する。

【0037】

図７は、この発明の第二実施形態における図２に相当する模式図である。図８は、この発明の第二実施形態における図６に相当する断面図である。図９は、図７のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図である。
図７に示すように、この第二実施形態の排気ガスダクト２は、第一実施形態と同様に、噴射ダクト部３と、湾曲ダクト部４と、を備えている。

【0038】

湾曲ダクト部４は、旋回促進部１０を有している。この第二実施形態における旋回促進部１０は、排気ガスＧの旋回流を促進するための案内壁部２０を有している。
案内壁部２０は、湾曲ダクト部４に流入した排気ガスＧを、内壁部４ｃに沿って上流側から下流側に向かって螺旋状に流れるように導く。

【0039】

図８に示すように、案内壁部２０は、内壁部４ｃから軸線Ｃに向かって径方向に突出する平板状に形成されている。案内壁部２０は、軸線Ｃ方向に間隔をあけて複数形成されている。これら案内壁部２０の全ては、軸線Ｃに垂直な仮想平面に対して、周方向の第一端部が、周方向で第一端部と反対側に配される第二端部よりも上流側又は下流側にずれるように配されることで傾斜している。つまり、湾曲ダクト部４の第二流路７に流入した排気ガスＧは、案内壁部２０に衝突することで、案内壁部２０に沿って流れる。言い換えれば排気ガスＧは、案内壁部２０の第一端部から第二端部、又は、第二端部から第一端部に向かって流れる。これにより、排気ガスＧは、軸線Ｃ周りに旋回しながら上流側から下流側に向かって流れる。ここで、案内壁部２０の第一端部が第二端部よりも上流側に配される場合と、下流側に配される場合とは、軸線Ｃ周りに旋回する方向が異なるだけである。

【0040】

この第二実施形態の案内壁部２０は、第一実施形態の凸部１１と同様に、湾曲ダクト部４における第二流路７の湾曲の外周側にのみ形成されている。

【0041】

図９に示すように、第二流路７に流入した排気ガスＧは、周方向で非対称形状な旋回促進部１０の案内壁部２０に衝突して案内され旋回流Ｓ３（図９中、実線で示す）となる。さらに排気ガスＧは、第一実施形態と同様に、湾曲ダクト部４の第二流路７の湾曲によって旋回流Ｓ２（図９中、破線で示す）となる。これら２つの旋回流Ｓ２，Ｓ３は、それぞれ旋回する方向が異なるため、湾曲ダクト部４の第二流路７の湾曲による旋回流Ｓ２のみが生じている場合と比較して、より排気ガスＧの流れを乱すことができる。さらに、これら２つの旋回流Ｓ２，Ｓ３の向きの重なる部分Ｂ２においては、その部分Ｂ２の旋回方向への排気ガスＧの流速を増加させることができる。つまり旋回流を促進することができる。

【0042】

したがって、上述した第二実施形態によれば、湾曲ダクト部４が形成する第二流路７の内部に流入した排気ガスＧを案内壁部２０によって旋回方向に案内することができる。その結果、効率よく旋回流Ｓ３を発生させることができる。
また、湾曲ダクト部４のうち第二流路７が湾曲する外周側に旋回促進部１０が設けられていることで、第二流路７の湾曲によって生じる旋回流Ｓ２と、案内壁部２０による旋回流Ｓ３との旋回方向をずらすことができる。そのため、これら複数の旋回流Ｓ２，Ｓ３によって第二流路７から第一流路５に流入する排気ガスＧの流れを乱すことができる。その結果、排気ガスＧに対する冷却液Ｗの混合を、より均一化させることができる。

【0043】

（第三実施形態）
次に、この発明の第三実施形態における排気ガスダクト、および、船舶を図面に基づき説明する。この第三実施形態は、上述した第一、第二実施形態と、旋回流を生じさせる構成が異なる。そのため、第一、第二実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複説明を省略する。
図１０は、この発明の第三実施形態における図２に相当する模式図である。図１１は、図１０のノズル部近傍の速度分布を示す拡大図である。

【0044】

図１０に示すように、この第三実施形態における排気ガスダクト２は、噴射ダクト部３と、湾曲ダクト部４と、を備えている。噴射ダクト部３は、ノズル部３０を備えている。
ノズル部３０は、噴射ダクト部３の第一流路５を流れる排気ガスＧに対して、他の排気ガスＧ２を噴射して合流させる。この第三実施形態の他の排気ガスＧ２は、例えば、発電機を駆動するためのディーゼル機関等の排気ガスを用いている。このノズル部３０は、噴射部６の上流側に配置されている。第三実施形態におけるノズル部３０は、噴射ダクト部３の周方向に間を空けて複数配置され、それぞれ軸線Ｃに沿って下流側を向いている。これらノズル部３０から噴射される他の排気ガスＧ２は、第一流路５を流れる排気ガスＧよりも流速が高い状態とされている。

【0045】

したがって、上述した第三実施形態によれば、図１１に示すように、軸線Ｃ方向に第一流路５を流れる排気ガスＧに対して、流速の高い他の排気ガスＧ２を合流させていることで、噴射部６の上流側において速度分布（図１１中、細線で示す。）を形成することができる。この速度分布によって、湾曲ダクト部４で生じた排気ガスＧの旋回流に、例えば、小さな渦流等を生じさせて更に乱すことができる。その結果、排気ガスＧ（合流した他の排気ガスＧ２を含む）に対して冷却液Ｗを均一に混合することができる。

【0046】

（第三実施形態の変形例）
図１２は、この発明の第三実施形態の第一変形例における図１１に相当する断面図である。図１３は、この発明の第三実施形態の第二変形例における図１１に相当する断面図である。
ここで、上述した第三実施形態においては、ノズル部３０の向きを軸線Ｃに沿って下流側に向ける場合について説明した。しかし、ノズル部３０の向きは、第三実施形態で例示した向きに限られない。

【0047】

例えば、図１２に示す第三実施形態の第一変形例のように、ノズル部３０は、軸線Ｃ方向の下流側で、且つ、軸線Ｃに対して傾斜する方向に向かって他の排気ガスＧ２を噴射するようにしても良い。併せて、ノズル部３０を周方向に傾斜させるようにしても良い。

【0048】

この第三実施形態の第一変形例のように構成することで、軸線Ｃ方向に対して傾斜する方向に他の排気ガスＧ２を噴射することができるため、軸線Ｃ方向に流れる排気ガスＧに対して速度分布を形成させつつ、ノズル部３０が向く方向に流れる旋回流を形成することができるため、噴射部６の上流側で軸線Ｃ方向に流れる排気ガスＧの流れを大きく乱すことができる。

【0049】

また、図１３に示す第三実施形態の第二変形例のように、ノズル部３０の向きを、軸線Ｃと垂直な方向、言い換えれば排気ガスダクト２の周方向の一方に向けるようにしても良い。
この第三実施形態の第二変形例のように構成することで、湾曲ダクト部４の第二流路７の湾曲により生じる旋回流に対して、軸線Ｃ周りの旋回流を更に加えることができる。その結果、噴射部６の上流側で軸線Ｃ方向に流れる排気ガスＧの流れを大きく乱すことができる。また、軸線Ｃ周りの旋回流を加えることで、第二実施形態と同様に、部分的に排気ガスＧの旋回を促進することができる。

【0050】

（第四実施形態）
次に、この発明の第四実施形態の排気ガスダクト、および、船舶を図面に基づき説明する。この第四実施形態は、上述した第三実施形態のノズル部３０の代わりに、ボルテックスジェネレータを設けたものである。そのため、第三実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複説明を省略する。

【0051】

図１４は、この発明の第四実施形態における図２に相当する模式図である。図１５は、この発明の第四実施形態におけるボルテックスジェネレータによる境界層の状態を示すコンター図である。
図１４に示すように、この第四実施形態における排気ガスダクト２は、噴射部６の上流側にボルテックスジェネレータ４０を有している。このボルテックスジェネレータ４０は、第一流路５を流れる排気ガスＧに乱流を生じさせる。

【0052】

ボルテックスジェネレータ４０は、噴射ダクト部３のうち噴射部６の上流側の内壁面３ｃに形成されている。ボルテックスジェネレータ４０は、内壁面３ｃの周方向に間隔をあけて複数設けられている。図１４に示すように、これらボルテックスジェネレータ４０は、それぞれ三角形、より具体的には直角三角形の板状に形成されている。ボルテックスジェネレータ４０の三角形の対辺４１は、第一流路５の下流側を向き、隣辺４２が上流側から下流側に向かって延びている。これらボルテックスジェネレータ４０は、隣り合う２つを一組として、上流側から下流側に向かうに従って隙間Ｌ１が徐々に狭くなるように形成されている。

【0053】

したがって、上述した第四実施形態によれば、図１５に示すように、噴射部６の上流側における第一流路５の内周面（内壁面３ｃ）近傍に、小さな渦流を形成することができる。この小さな渦流は、ボルテックスジェネレータ４０の対辺４１側において一組のボルテックスジェネレータ４０の並ぶ方向の外側で内壁面３ｃに向かう渦流となる。その結果、渦流により境界層領域を圧縮して内壁面３ｃの表面に形成される境界層領域を小さくすることができる。そのため、冷却液Ｗの液滴が内壁面３ｃに衝突することによる熱衝撃を緩和することができる。

【0054】

この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な形状や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。

【0055】

例えば、上述した各実施形態においては、湾曲ダクト部４の第二流路７の全体が湾曲するように形成される場合について説明した。しかし、湾曲ダクト部４は、全体が湾曲するものに限られず、例えば、軸線Ｃ方向の一部のみが湾曲するように形成するようにしても良い。また、噴射ダクト部３は直線状に限られない。

【0056】

上述した第二実施形態においては、湾曲ダクト部４のうち第二流路７の湾曲する方向における外周側に案内壁部２０を設ける場合について説明した。しかし、案内壁部２０は、軸線Ｃ周りの全周に連続するように設けるようにしても良い。この場合案内壁部２０は、らせん状に形成される。

【0057】

また、上述した第三実施形態、その各変形例、および、第四実施形態、においては、湾曲ダクト部４に、旋回促進部１０を備えていない場合について説明したが、第一実施形態や第二実施形態の旋回促進部１０を組み合わせて用いるようにしても良い。

【0058】

さらに、第三実施形態においては、他の排気ガスＧ２がディーゼル機関など、第二流路７に流入する排気ガスＧとは異なる内燃機関から排出される排気ガスを用いる場合について説明した。しかし、この構成に限られるものではなく、例えば、同一の内燃機関から排出される排気ガスＧを分流させて、ノズル部３０に供給するようにしても良い。

【0059】

また、第三実施形態においては、噴射ダクト部３にノズル部３０を設ける場合について説明した。さらに、第四実施形態においては、噴射ダクト部３にボルテックスジェネレータ４０を設ける場合について説明した。しかし、ノズル部３０、および、ボルテックスジェネレータ４０は、噴射部６の上流側に配置されていればよく、例えば、湾曲ダクト部４の途中に設けても良い。また、第三実施形態、および、第四実施形態においては、湾曲ダクト部４に対して、旋回促進部１０を設けない場合を一例にして説明した。しかし、例えば、第一実施形態や第二実施形態の旋回促進部１０を備える排気ガスダクト２に対して、ノズル部３０や、ボルテックスジェネレータ４０を設けるようにしても良い。

【0060】

さらに、ノズル部３０とボルテックスジェネレータ４０を併用するなど、上述した第一実施形態から第四実施形態の構成を適宜組み合わせて用いるようにしても良い。

【符号の説明】

【0061】

１ ガスタービンエンジン
２ 排気ガスダクト
２ａ 開口部
３ 噴射ダクト部
３ｃ 内壁面
４ 湾曲ダクト部
４ａ 入口部
４ｂ 出口部
４ｃ 内壁部
５ 第一流路
６ 噴射部
７ 第二流路
１０ 旋回促進部
１１ 凸部
１１ａ 中心部
１１ｂ 端部
１２ 内側面
１２ａ 第一曲面
１２ｂ 第二曲面
１２ｃ 第三曲面
１２ｄ 第四曲面
２０ 案内壁部
３０ ノズル部
４０ ボルテックスジェネレータ
４１ 対辺
４２ 隣辺
１００ 船体
１１０ 船舶
Ｃ 中心軸
Ｇ 排気ガス
Ｇ２ 他の排気ガス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】