特許 6500309 ウォータージェット推進船

(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】6500309

(24)【登録日】2019年3月29日

(45)【発行日】2019年4月17日

(54)【発明の名称】ウォータージェット推進船

(51)【国際特許分類】

   B63H 11/08 20060101AFI20190408BHJP

   B63H 21/32 20060101ALI20190408BHJP

   F01N 13/08 20100101ALI20190408BHJP

【ＦＩ】

   B63H11/08 A

   B63H21/32 B

   B63H21/32 Z

   F01N13/08 B

【請求項の数】8

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-247135(P2014-247135)

(22)【出願日】2014年12月5日

(65)【公開番号】特開2016-107825(P2016-107825A)

(43)【公開日】2016年6月20日

【審査請求日】2017年7月20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】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100162868

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 英輔

(74)【代理人】

【識別番号】100161702

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100189348

【弁理士】

【氏名又は名称】古都 智

(74)【代理人】

【識別番号】100196689

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 康一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100210572

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 太一

(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

(72)【発明者】

【氏名】川北 千春

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 慎輔

【審査官】 福田 信成

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−０６６９７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１１９８９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６８８１１１０（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 米国特許第０７１６０１６１（ＵＳ，Ｂ２）

【文献】 特開２００６−０９６０７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０５８３１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０３２７７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０９１３７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５５５６３１４（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０４９７９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 登録実用新案第３０９０３０３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０９−０９９８９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０９８９７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１６５５９８４（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６３Ｈ １１／０８

Ｂ６３Ｈ ２１／３２

Ｆ０１Ｎ １３／０８

Ｆ０４Ｆ ５／０４

Ｆ０４Ｆ ５／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

船体と、
前記船体の底部に配される開口部から水が導入可能な流路を形成する流路形成部と、
前記流路形成部の端部に設けられ、前記流路形成部の延びる方向で外側に向かうに従って前記流路の断面積が減少するように形成されるノズルと、
前記流路形成部の内部に配され、前記開口部から導入された水を圧送するインペラと、
少なくとも前記インペラを駆動する内燃機関と、
前記流路形成部に合流接続される第一分岐部と、前記船体の外面に開口を有する第二分岐部と、を有し、前記内燃機関から排出される排気ガスを導く排気流路形成部と、
前記排気流路形成部に設けられて、前記第一分岐部と、前記第二分岐部とに流れる排気ガスの流量を調節可能な弁部と、
を備えるウォータージェット推進船。

【請求項2】

前記弁部は、前記第二分岐部に配されて前記第二分岐部の内部を流れる排気ガスの流量を調整する請求項１に記載のウォータージェット推進船。

【請求項3】

前記弁部は、
前記第一分岐部に配されて前記第一分岐部の内部を流れる排気ガスの流量を調整する第一弁部と、
前記第二分岐部に配されて前記第二分岐部の内部を流れる排気ガスの流量を調整する第二弁部と、を備える請求項１に記載のウォータージェット推進船。

【請求項4】

前記第一分岐部は、前記ノズルと前記インペラとの間の前記流路形成部に合流接続される請求項１から３に何れか一項に記載のウォータージェット推進船。

【請求項5】

前記ノズルを外周側から囲むように設けられるとともに外部に開口する噴出口を有するケーシングと、
前記ノズルから噴射される水流を整流可能な静翼と、を有し、
前記第一分岐部は、前記内燃機関の排気ガスを前記ケーシングと前記ノズルとの間に供給して、前記排気ガスを前記ノズルと前記静翼との間に流入させる請求項１から３の何れか一項に記載のウォータージェット推進船。

【請求項6】

前記ケーシングは、前記ノズルと前記静翼との間に、前記ノズルの端部が配される位置の内径よりも縮径して形成される絞り部を備える請求項５に記載のウォータージェット推進船。

【請求項7】

前記ノズルの先端側の直径をＤ１、前記絞り部の内径をＤ２、前記噴出口の内径をＤ３とした場合に、Ｄ１≦Ｄ２＜Ｄ３の関係を満たす請求項６に記載のウォータージェット推進船。

【請求項8】

前記排気流路形成部は、排気ガスの温度を予め低下させる予冷装置を備える請求項１から７の何れか一項に記載のウォータージェット推進船。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、ウォータージェット推進器を備えるウォータージェット推進船に関する。

【背景技術】

【0002】

ウォータージェット推進器を備えるウォータージェット推進船にあっては、船底等から吸引した水を後方等に噴出することで推進力を得ている。このウォータージェット推進船によれば、スクリュープロペラにより推進力を得る船舶と比較して高速航行や浅瀬での航行が可能となる点で有利となる。

【0003】

ウォータージェット推進船において、ウォータージェット推進器を駆動する内燃機関や、スクリュープロペラを駆動する内燃機関の排ガス圧損の低減、および、周囲環境に出される音響、電磁気等の信号であるシグネチャーを低減することが望まれている。
そこで特許文献１，２においては、ウォータージェット推進器のケーシングから噴出する水流に内燃機関の排ガスを合流させることで、エダクター効果により排ガス圧損を低減するとともに、大気中に排気音を放出する場合よりも低シグネチャー化を図ることが可能な技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】米国特許第６８８１１１０号明細書

【特許文献2】米国特許第７１６０１６１号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、上述したウォータージェット推進船においては、上述した排ガス圧損の低減や低シグネチャー化に加えて、周囲環境への影響を抑制するために、排気ガス温度の低減が望まれている。しかしながら、特許文献１，２に記載のウォータージェット推進船の場合、水流の外側に接続された管路から排ガスが合流しているため、大部分の排ガスが水流の外側を流れてしまい、水に対して排ガスが十分に混合されない。そのため、船外に噴出された排ガスの温度が十分に低減されない可能性がある。
さらに、ウォータージェット非作動時には、水流によるエゼクター効果が得られないため、排ガス圧損が増加してしまうという課題がある。
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ウォータージェットの作動、非作動に関わらず排気ガス圧損の低減を図ることができるとともに、ウォータージェットの作動時には、低シグネチャー化を図り、また排気ガス温度を十分に低下させて周囲環境への影響を低減することが可能なウォータージェット推進船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、ウォ―タージェット推進船は、船体と、前記船体の底部に配される開口部から水が導入可能な流路を形成する流路形成部と、前記流路形成部の端部に設けられ、前記流路形成部の延びる方向で外側に向かうに従って前記流路の断面積が減少するように形成されるノズルと、前記流路形成部の内部に配され、前記開口部から導入された水を圧送するインペラと、少なくとも前記インペラを駆動する内燃機関と、前記流路形成部に合流接続される第一分岐部と、前記船体の外面に開口を有する第二分岐部と、を有し、前記内燃機関から排出される排気ガスを導く排気流路形成部と、前記排気流路形成部に設けられて、前記第一分岐部と、前記第二分岐部とに流れる排気ガスの流量を調節可能な弁部と、を備える。
このように構成することで、排気流路形成部に流れる排気ガスを、排気流路形成部の第一分岐部を介して、インペラとノズルとの間に流れる水流に合流させることができる。これにより、強い旋回成分を含む水流に対して排気ガスを合流させることができる。そのため、流路形成部の内部を流れる水流に対して排気ガスを十分に混合させることができる。
さらに、インペラが非作動時には、第二分岐部を介して排気ガスを船体の外部に排出することができるため、排気ガス圧損が上昇することを抑制できる。その結果、ウォータージェットの作動、非作動に関わらず排気ガス圧損の低減を図ることができる。さらに、ウォータージェットの作動時には、低シグネチャー化を図り、また排気ガス温度を十分に低下させて周囲環境への影響を低減することが可能となる。

【0007】

この発明の第二態様によれば、ウォ―タージェット推進船は、第一態様における弁部が、前記第二分岐部に配されて前記第二分岐部の内部を流れる排気ガスの流量を調整するようにしてもよい。
このように構成することで、弁部によって第二分岐部内部の排気流路を流れる排気ガスの流量を調節することが可能となる。また、弁部を閉塞側に調節することで、この閉塞した分だけ、第一分岐部の排気流路を流れる排気ガスの流量を増加させることができる。その結果、第二分岐部に配される弁部のみの簡単な構成によって、第一分岐部の排気流路に流れる排気ガスの流量を容易に調整することができる。

【0008】

この発明の第三態様によれば、ウォ―タージェット推進船は、第一態様における弁部が、前記第一分岐部に配されて前記第一分岐部の内部を流れる排気ガスの流量を調整する第一弁部と、前記第二分岐部に配されて前記第二分岐部の内部を流れる排気ガスの流量を調整する第二弁部と、を備えてもよい。
このように構成することで、第一弁部と第二弁とによって、第一分岐部に流れる排気ガスの流量と、第二分岐部に流れる排気ガスの流量とを調整できるため、それぞれ第一分岐部から水流に混合される排気ガスの量と、第二分岐部から大気に放出される排気ガスの量とを変化させることができる。その結果、インペラの回転数等に応じて水流に混合する排気ガスの量を調整して、排気ガス圧損が上昇することを抑制できる。

【0009】

この発明の第四態様によれば、ウォ―タージェット推進船は、第一から第三態様の何れか一つの態様における第一分岐部が、前記ノズルと前記インペラとの間の前記流路形成部に合流接続されていてもよい。
このように構成することで、第一分岐部に流れる排気ガスを、ノズルと静翼との間の水流に合流させることができる。これにより、強い旋回成分を含む水流に対して排気ガスを合流させることができる。そのため、流路形成部の内部を流れる水に対して排気ガスを十分に混合させることができる。その結果、排気ガス圧損の低減、および、低シグネチャー化を図りつつ、排気ガス温度を十分に低下させて周囲環境への影響を低減することが可能となる。

【0010】

この発明の第五態様によれば、ウォ―タージェット推進船は、第一から第三態様の何れか一つの態様において、前記ノズルを外周側から囲むように設けられるとともに外部に開口する噴出口を有するケーシングと、前記ノズルから噴射される水流を整流可能な静翼と、を有し、前記第一分岐部は、前記内燃機関の排気ガスを前記ケーシングと前記ノズルとの間に供給して、前記排気ガスを前記ノズルと前記静翼との間に流入させるようにしてもよい。
このように構成することで、第一分岐部に流れる排気ガスを、ノズルと静翼との間に流れる水に合流させることができる。また、排気ガスが合流した水流の旋回流を静翼により整流して軸方向流れに変換することができる。さらに、この旋回流を静翼によって整流する際には、水流が撹拌されて水流に対する排気ガスの混合を促進させることができる。その結果、排気ガス圧損の低減、および、低シグネチャー化を図りつつ、排気ガス温度を十分に低下させて周囲環境への影響を低減することが可能となる。

【0011】

この発明の第六態様によれば、ウォ―タージェット推進船は、第五態様におけるケーシングが、前記ノズルと前記静翼との間に、前記ノズルの端部が配される位置の内径よりも縮径して形成される絞り部を備えていてもよい。
このように構成することで、ケーシングの内部の流路断面積を、ノズルの近傍で低減させることができる。そのため、エダクター効果が高まり、ノズルとケーシングとの間の排気流路から流入する排気ガスを、ノズルから噴出する水流に対してより効率よく混合させることができる。その結果、更なる排気ガス温度の低減を図ることができる。

【0012】

この発明の第七態様によれば、ウォ―タージェット推進船は、第六態様において、前記ノズルの先端側の直径をＤ１、前記絞り部の内径をＤ２、前記噴出口の内径をＤ３とした場合に、Ｄ１≦Ｄ２＜Ｄ３の関係を満たすようにしてもよい。
このように構成することで、絞り部から噴出口に向かって流路断面積が増加するため、水流の剥離が生じて、水流と排気ガスとの混合がより一層促進される。

【0013】

この発明の第八態様によれば、ウォ―タージェット推進船は、第一から第七態様の何れか一つの態様における排気流路形成部が、排気ガスの温度を予め低下させる予冷装置を備えていても良い。
このように構成することで、水流に混合される排気ガスの温度が低下するため、船外に排出される排気ガス温度の更なる低減を図ることができる。

【発明の効果】

【0014】

上記ウォ―タージェット推進船によれば、ウォータージェットの作動、非作動に関わらず排気ガス圧損の低減を図ることができるとともに、ウォータージェットの作動時には、低シグネチャー化を図り、また排気ガス温度を十分に低下させて周囲環境への影響を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】この発明の第一実施形態におけるウォータージェット推進船の側面図である。

【図2】この発明の第一実施形態におけるウォータージェット推進器の構成図である。

【図3】この発明の第二実施形態における図２に相当する構成図である。

【図4】この発明の第二実施形態におけるウォータージェット推進器の静翼の正面図である。

【図5】この発明の第三実施形態における図２に相当する構成図である。

【図6】この発明の第一実施形態の変形例における図２に相当する構成図である。

【図7】この発明の第二実施形態の変形例における図３に相当する構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

（第一実施形態）
以下、この発明の一実施形態に係るウォータージェット推進船を図面に基づき説明する。
図１は、この発明の第一実施形態におけるウォータージェット推進船の側面図である。
ウォータージェット推進船１１０は、推力を得るための推力源として、ウォータージェット推進器１を備えている。ウォータージェット推進器１は、船体１００内部に設けられる推進装置である。ウォータージェット推進器１は、船体１００内部に水Ｗを取り込み、この取り込まれた水Ｗを船体１００後方から噴射することで推進力を得る。このウォータージェット推進器１は、船体１００の内部の船尾部１０３寄りの位置に設けられている。

【0017】

図２は、この発明の第一実施形態におけるウォータージェット推進器の構成図である。
図２に示すように、ウォータージェット推進器１は、流路形成部２と、インペラ３と、を備えている。
流路形成部２は、吸込み管路２ａと、インペラ収容部１３と、静翼収容部１６と、ノズル部１４と、を備えている。

【0018】

吸込み管路２ａは、外部から水Ｗを吸込むための流路Ｒ１を形成する。吸込み管路２ａは、直線部１１と、湾曲部１２と、を備えている。直線部１１は、図１に示す船体１００の外面となる船底１０１に開口部Ｋを有している。この直線部１１は、船首部１０２側から船尾部１０３側に向かって下方から上方に傾斜して形成される。通常は、この直線部１１の開口部Ｋから水Ｗが取り込まれる。

【0019】

湾曲部１２は、直線部１１に連続して船尾方向を向くように湾曲して形成されている。この湾曲部１２の船尾側には、インペラ収容部１３と、静翼収容部１６と、ノズル部１４と、が順次連続して形成されている。
インペラ収容部１３は、その内部にインペラ３を収容する収容空間を形成する。

【0020】

インペラ３は、内燃機関であるエンジンＥの駆動力により回転可能となっている。インペラ３は、そのインペラボス部３ａの外周に複数の翼４を備えている。インペラ３は、エンジンＥにより軸線Ｏ回りに翼４が回転することで、水Ｗを吸込み管路２ａ内の後方、すなわち静翼５側に向かって圧送する。このインペラ３により圧送される水Ｗは、インペラ３の回転による、軸線Ｏを旋回中心とする強い旋回流を含んでいる。

【0021】

静翼収容部１６は、インペラ収容部１３とノズル部１４との間に配されている。この静翼収容部１６の内部空間には、静翼５が収容されている。この静翼収容部１６は、インペラ収容部１３を船尾側に延長するようにして形成され、インペラ収容部１３と同等の流路断面積を有している。

【0022】

静翼５は、インペラ３によってノズル部１４側に圧送される水Ｗを整流する。この静翼５は、ボスキャップ部６と、翼部７とを備えている。ボスキャップ部６は、インペラ３のインペラボス部３ａのノズル部１４側に僅かな隙間を有して配置されている。ボスキャップ部６の中心と、インペラボス部３ａの中心とは、何れも軸線Ｏ上に配されている。ボスキャップ部６は、ノズル部１４側に向かうに従って縮径するように外側に向かって凸となる曲面８を有している。ボスキャップ部６の曲面８は、上述したインペラボス部３ａの外面３ｂの延長上に連続するように形成されている。翼部７は、ボスキャップ部６の曲面８と、静翼収容部１６の内面との間に渡るように形成されている。翼部７は、軸線Ｏを中心とする周方向に複数配されている。これら静翼５の翼部７は、インペラ３の回転により生じる水Ｗの旋回成分を打ち消すような翼プロファイルを有している。

【0023】

ノズル部１４は、インペラ収容部１３、および、静翼収容部１６と連続して形成されている。このノズル部１４は、船首尾方向において船尾側に向かうに従って流路断面積が縮小するように形成されている。このノズル部１４により、インペラ３によって圧送された水Ｗの船尾側に向かう流速が増加する。この増速された水Ｗは、船尾側に向かって噴射される。ノズル部１４により水Ｗの船尾側に向かう流速が増すことで、水Ｗの旋回流が相対的に弱まり、船尾側に向かう強い流れとなる。

【0024】

上述した流路形成部２には、排気流路形成部１５が合流接続されている。この排気流路形成部１５は、エンジンＥの排気ガスＧが流れる排気流路Ｒ２を形成する配管である。
排気流路形成部１５は、本体部１５ａと、第一分岐部１５ｂと、第二分岐部１５ｃと、を備えている。

【0025】

本体部１５ａは、その基端（図示せず）が、エンジンＥの排気ポートに接続されている。
第一分岐部１５ｂは、本体部１５ａから分岐して、流路形成部２に合流接続される。
第二分岐部１５ｃは、本体部１５ａから分岐して大気解放されている。第二分岐部１５ｃは、船体１００の乾舷の外面に開口１５ｄを有している。この第二分岐部１５ｃに、弁部４０が設けられている。

【0026】

弁部４０は、第二分岐部１５ｃにより形成される排気流路Ｒ２を閉塞する閉位置と、第二分岐部１５ｃにより形成される排気流路Ｒ２を開放する開位置との間で開度調整可能となっている。この弁部４０の開度を調整することで、第二分岐部１５ｃにより形成される排気流路Ｒ２に流れる排気ガスＧの流量を調節することが可能となっている。

【0027】

ここで、第一分岐部１５ｂは、内部に水Ｗが流れる流路形成部２に合流接続されているため、弁部４０が全開位置にある場合には、本体部１５ａの内部を流れる大部分の排気ガスＧが大気解放された第二分岐部１５ｃへと流れ込む。これは、第一分岐部１５ｂに対して、第二分岐部１５ｃの流路抵抗が非常に小さいためである。

【0028】

一方で、弁部４０を開位置から閉位置側に変位させると、第二分岐部１５ｃの流路抵抗が徐々に上昇する。これにより、第一分岐部１５ｂと第二分岐部１５ｃとの各抵抗の割合に応じて排気ガスＧが第一分岐部１５ｂと第二分岐部１５ｃとに分流するようになる。その後、弁部４０が閉位置になると、本体部１５ａに流れる排気ガスＧの全てが第一分岐部１５ｂを介して流路形成部２の内部空間に流入するようになる。

【0029】

第一分岐部１５ｂは、流路形成部２のうち、静翼５と、インペラ３との間に接続されている。つまり、第一分岐部１５ｂの内部を流れる排気ガスＧは、静翼５とインペラ３との間で流路形成部２の内部を流れる水Ｗに合流する。ここで、この実施形態における第一分岐部１５ｂは、インペラ３と静翼５との間に加えて、静翼５のうち軸線Ｏ方向におけるインペラ３側の一部を含む範囲に合流接続されている。また、インペラ３と静翼５との間の水Ｗの圧力は、第一分岐部１５ｂと第二分岐部１５ｃとの分岐点における排気ガスＧの圧力よりも低くなっている。そのため、水Ｗが第一分岐部１５ｂを介して逆流することはない。

【0030】

したがって、上述した第一実施形態によれば、排気流路形成部１５に流れる排気ガスＧを、排気流路形成部１５の第一分岐部１５ｂを介して、インペラ３とノズル部１４との間に流れる水Ｗの流れに合流させることができる。これにより、強い旋回成分を含む水Ｗに対して排気ガスＧを合流させることができる。そのため、流路形成部２の内部を流れる水Ｗに対して排気ガスＧを十分に混合させることができる。

【0031】

さらに、インペラ３が非作動時には、第二分岐部１５ｃを介して排気ガスＧを船体１００の外部に排出することができるため、排気ガス圧損が上昇することを抑制できる。その結果、ウォータージェットの作動、非作動に関わらず排気ガス圧損の低減を図ることができる。さらに、ウォータージェットの作動時には、低シグネチャー化を図り、また排気ガス温度を十分に低下させて周囲環境への影響を低減することが可能となる。

【0032】

また、第二分岐部１５ｃの内部に配される弁部４０のみにより、第一分岐部１５ｂの排気流路Ｒ２を流れる排気ガスＧの流量を調節することが可能となる。また、弁部４０を閉塞側に調節することで、この閉塞した分だけ、第一分岐部１５ｂの排気流路Ｒ２を流れる排気ガスＧの流量を増加させることができる。その結果、第二分岐部１５ｃに配される弁部４０の簡単な構成によって、第一分岐部１５ｂの排気流路Ｒ２に流れる排気ガスＧの流量を容易に調整することが可能となる。

【0033】

（第二実施形態）
次に、この発明の第二実施形態におけるウォータージェット推進船を図面に基づき説明する。この第二実施形態におけるウォータージェット推進船は、上述した第一実施形態と静翼５の配置が異なるだけである。そのため、第一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、重複する説明を省略する。

【0034】

図３は、この発明の第二実施形態における図２に相当する構成図である。
図３に示すように、ウォータージェット推進器１は、第一実施形態と同様に、流路形成部２と、インペラ３と、を備えている。
流路形成部２は、吸込み管路２ａと、インペラ収容部１３と、ノズル部１４と、外部ケーシング（ケーシング）５０と、を備えている。この第二実施形態における流路形成部２は、インペラ収容部１３の船尾側に、ノズル部１４が配されている。つまり、この第二実施形態においては、インペラ３とノズル部１４との間に、静翼５が配置されていない。

【0035】

外部ケーシング５０は、ノズル部１４を外周側から囲むように設けられている。この外部ケーシング５０は、ノズル部１４よりも船尾側に向かって延びており、その船尾側の端部に、船体１００の外部の水中に開口する噴出口５１を有している。より具体的には、外部ケーシング５０は、ノズル収容部５２と、絞り部５３と、静翼収容部５４と、を備えている。

【0036】

ノズル収容部５２は、軸線Ｏを中心とする径方向において、ノズル部１４から所定距離だけ離間した状態でノズル部１４を外側から覆うように形成されている。この実施形態におけるノズル収容部５２は、軸線Ｏ方向において、インペラ３の翼４と僅かに重なる位置から船尾側に向かって延びるように筒状に形成されている。このノズル収容部５２は、その軸線Ｏ方向におけるインペラ３側の端部の外周側に、排気流路形成部１５の本体部１５ａが接続されている。

【0037】

上述したインペラ収容部１３の外周面１３ａ、および、ノズル部１４の外周面１４ａと、ノズル収容部５２の内周面５２ａとにより、排気ガスＧが流れる管状の排気流路Ｒ２が形成される。この排気流路Ｒ２は、排気流路形成部１５の本体部１５ａ内部の排気流路Ｒ２と連通されている。これにより、排気流路形成部１５の本体部１５ａを流れる排気ガスＧが、インペラ収容部１３の外周面１３ａ、および、ノズル部１４の外周面１４ａと、ノズル収容部５２の内周面５２ａとにより形成される排気流路Ｒ２を通じて、ノズル部１４と静翼５との間に供給可能となっている。

【0038】

すなわち、この第二実施形態におけるノズル収容部５２とインペラ収容部１３とノズル部１４とが、上述した第一実施形態の第一分岐部１５ｂに相当する。これらノズル収容部５２とインペラ収容部１３とノズル部１４とにより形成される排気流路Ｒ２の排気ガスＧ流量は、第一実施形態の第一分岐部１５ｂと同様に、第二分岐部１５ｃに設けられた弁部４０の開度を調節することで増減可能となっている。

【0039】

絞り部５３は、ノズル収容部５２と静翼収容部５４との間に形成されている。この絞り部５３は、ノズル部１４の端部が配される位置の内径Ｄ４よりも縮径して形成されている。この絞り部５３のうち最も縮径されている位置の内径Ｄ２は、ノズル部１４の端部の直径Ｄ１以上となるように形成されている。絞り部５３の内面は、船尾側に向かって徐々に内径の縮小率が減少するように、径方向内側に向かって凸の曲面で形成されている。

【0040】

静翼収容部５４は、絞り部５３の船尾側に配されている。この静翼収容部５４には、静翼５が収容され、上述した噴出口５１が形成されている。静翼収容部５４は、その噴出口５１の内径Ｄ３が絞り部５３の内径Ｄ２より大きく形成されている。つまり、外部ケーシング５０は、ノズル部１４の先端側の直径をＤ１、絞り部５３の内径をＤ２、噴出口５１の内径をＤ３とした場合に、Ｄ１≦Ｄ２＜Ｄ３の関係を満たすように形成されている。

【0041】

図４は、この発明の第二実施形態におけるウォータージェット推進器の静翼の正面図である。
図３、図４に示すように、静翼５は、ボス部６ａと、翼部７とを備えている。翼部７は、静翼収容部５４の中心に配されるボス部６ａの周方向に等間隔に配置され、ボス部６ａから放射方向に延びている。これら静翼５は、絞り部５３を介して流れてきた水Ｗの旋回成分が打ち消す翼プロファイルをそれぞれ有している。静翼５は、外部ケーシング５０の出口で水Ｗを整流している。

【0042】

したがって、上述した第二実施形態によれば、第一分岐部１５ｂに相当するノズル収容部５２とインペラ収容部１３とノズル部１４とにより形成される排気流路Ｒ２を流れる排気ガスＧを、ノズル部１４と静翼５との間に流れる水Ｗに合流させることができる。また、排気ガスＧが合流した水Ｗの旋回流を静翼５により整流して軸方向流れに変換することができる。さらに、この旋回流を静翼５によって整流する際には、水Ｗが撹拌されて水Ｗに対する排気ガスＧの混合を促進させることができる。その結果、排気ガス圧損の低減、および、低シグネチャー化を図りつつ、排気ガス温度を十分に低下させて周囲環境への影響を低減することが可能となる。

【0043】

また、外部ケーシング５０が絞り部５３を備えていることで、外部ケーシング５０の内部の流路断面積を、ノズル部１４の近傍で低減させることができる。そのため、エダクター効果が高まり、ノズル部１４と外部ケーシング５０との間の排気流路Ｒ２から流入する排気ガスＧを、ノズル部１４から噴出する水Ｗに対してより効率よく混合させることができる。その結果、更なる排気ガス温度の低減を図ることができる。

【0044】

さらに、Ｄ１≦Ｄ２＜Ｄ３の関係を満たすことで、絞り部５３から噴出口５１に向かって流路断面積が増加するため、水Ｗの流れに剥離が生じて、水Ｗと排気ガスＧとの混合がより一層促進される。

【0045】

（第三実施形態）
次に、この発明の第三実施形態におけるウォータージェット推進船を図面に基づき説明する。この第三実施形態は、第一実施形態に対して予冷装置３０を設けたものである。そのため、第一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、重複する説明を省略する。

【0046】

図５は、この発明の第三実施形態における図２に相当する構成図である。
上述した各実施形態においては、エンジンＥの排気ガスＧを、排気流路形成部１５を介して流路形成部２の内部に流れる水Ｗに合流させる場合について説明した。しかし、この構成に限られない。例えば、図５に示すように、エンジンＥから排出された排気ガスＧの温度を予め低下させる予冷装置３０を設けるようにしても良い。

【0047】

このようにすることで、エンジンＥから排出された排気ガスＧは、予冷装置３０によってある程度冷却された後に、流路形成部２の内部に流れる水Ｗに合流される。そのため、船外に排出される排気ガスＧの温度の更なる低減を図ることができる。ここで、図２においては、第一実施形態に対して予冷装置３０を追加する場合を例示したが、第二実施形態の構成に対して予冷装置３０を追加するようにしても良い。

【0048】

（その他変形例）
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。

【0049】

図６は、この発明の第一実施形態の変形例における図２に相当する構成図である。図７は、この発明の第二実施形態の変形例における図３に相当する構成図である。
例えば、上述した第一実施形態においては、第二分岐部１５ｃに弁部４０が設けられる場合を一例にして説明した。しかし、図６に示すように、第一分岐部１５ｂに第一弁部４０ａ設け、第二分岐部１５ｃに第二弁部４０ｂを設けても良い。第一弁部４０ａは、第一分岐部１５ｂ内部の排気流路Ｒ２を開閉し、第二弁部４０ｂは、第二分岐部１５ｃ内部の排気流路Ｒ２を開閉する。

【0050】

このようにすることで、第一分岐部１５ｂ内部の排気流路Ｒ２を流れる排気ガスＧの流量を第一弁部４０ａにより調整できるとともに、第二分岐部１５ｃ内部の排気流路Ｒ２を流れる排気ガスＧの流量を第二弁部４０ｂにより調整することができる。そのため、第一分岐部１５ｂ内部の排気流路Ｒ２に流れる排気ガスＧの流量調整を直接的且つ容易に行うことができる。

【0051】

また、図７に示す第二実施形態の変形例のように、第二実施形態の構成に対して、弁部として、第一弁部４０ａ、および、第二弁部４０ｂを設けるようにしても良い。このようにすることで、上述した第一実施形態の変形例と同様に、流路形成部２の内部に供給する排気ガスＧの流量を直接的、且つ、容易に調整することができる。また、図示は省略するが、上述した第一実施形態の変形例と、第二実施形態の変形例とにおける第一弁部４０ａ、第二弁部４０ｂに代えて、三方弁を用いても良い。この場合、大気放出される排気ガスＧの流量と、流路形成部２内部の水Ｗに混合される排気ガスＧの流量とは、一つの三方弁によって各々調整することができる。

【0052】

さらに、上述した実施形態においては、船舶として、ウォータージェット推進器１により推進力を得るウォータージェット推進船１１０を一例にして説明した。しかし、この発明を適用可能な船舶は、ウォータージェット推進器１のみによって推進する船舶に限られない。例えば、推進力を得るために、ウォータージェット推進器１と、プロペラとの両方を備えている船舶にも適用できる。

【0053】

さらに、上述した各実施形態においては、ウォータージェット推進器１を駆動するためのエンジンＥの排気ガスＧをウォータージェット推進器１に供給する場合について説明した。しかし、排気ガスＧの供給源としては、ウォータージェット推進器１を駆動するエンジンＥに限られない。例えば、発電用のエンジンや、プロペラ駆動用のエンジンからの排気ガスをウォータージェット推進器１に供給しても良い。さらに、エンジンＥは、レシプロエンジンに限られず、例えばガスタービンエンジン等であっても良い。

【符号の説明】

【0054】

１ ウォータージェット推進器
２ 流路形成部
２ａ 吸込み管路
３ インペラ
３ａ インペラボス部
４ 翼
５ 静翼
６ ボスキャップ部
７ 翼部
８ 曲面
１１ 直線部
１２ 湾曲部
１３ インペラ収容部
１３ａ 外周面
１４ ノズル部（ノズル）
１５ 排気流路形成部
１５ａ 本体部
１５ｂ 第一分岐部
１５ｃ 第二分岐部
１５ｄ 開口
１６ 静翼収容部
２２ 静翼通路
３０ 予冷装置
４０ 弁部
５０ 外部ケーシング
５１ 噴出口
５２ ノズル収容部
５３ 絞り部
５４ 静翼収容部
１００ 船体
１０１ 船底
１０２ 船首部
１０３ 船尾部
１１０ ウォータージェット推進船
Ｅ エンジン（内燃機関）
Ｇ 排気ガス
Ｋ 開口部
Ｏ 軸線
Ｒ１ 流路
Ｒ２ 排気流路
Ｗ 水

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】