JP2006312894A - エンジン駆動作業機 - Google Patents

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Abstract

【課題】電装品の防塵性に優れ、かつ、電装品を効率良く冷却できるエンジン駆動作業機を提供する。
【解決手段】エンジン50と、このエンジン50により駆動される作業機本体と、発熱する電装品85、86を収納した電装品収納箱90とが筐体内の通風路内に配設されたエンジン駆動作業機であって、電装品収納箱90を密閉構造とし、この電装品収納箱90の内部を貫通するように吸熱用の中空管80を複数並設し、中空管80の一端をエンジン50の吸気マニホールドに連通させる構成とした。
【選択図】 図3

Description

本発明は、エンジン駆動式の圧縮機、発電機、溶接機又はポンプ等のエンジン駆動作業機に関し、具体的にはエンジン駆動作業機を制御する電装品の冷却構造に関する。
エンジン駆動作業機の筐体内部に制御用の電装品を配設する場合の構造例として、雨水の浸入による故障回避や危険防止のため、前記筐体内に別途設けたダクトや電装品収納箱等に電装品を収納する構造が挙げられる。この場合、電装品の発熱によるダクト内部や電装品収納箱内部の温度上昇を抑えるため、従来ではエンジン駆動作業機内に設けた冷却ファンによる冷却風を利用した冷却構造が採用されている。
前記冷却構造の従来例が特許文献1に記載されている。本願の図7、図8は特許文献1における図3、図4に準じた説明図である。以下、図7、図8を用いて特許文献1の構造を説明するに当たり、構成部材の呼称は特許文献1の記載に準じ、符号については本願との混乱を避けるため別符号を付すものとする。
エンジン駆動作業機の筐体の構成は、基台であるベースBとベースB上に載置されたボンネットNとからなる。ボンネットN内においては、エンジンファン211を有したエンジン210と、エンジン210に直結駆動される溶接用発電機Gと、制御装置YとがベースB上に配設されている。
前記エンジン駆動作業機における冷却は、エンジンファン211により外気を吸引して内部の冷却を行って、吸熱した排風をボンネットNの外部に排出する構造となっている。ベースBの前面壁B1には下部吸風口Baが形成され、この下部吸風口Baより吸引された冷却風は、下部ダクト240の端面に形成された連通口232a、連通口232bを経て上部ダクト230に吸引され、エンジンダクト212を経てエンジン210等を冷却した後に外部に排出される。
また、上部ダクト230の側壁面には複数の上部吸風口235aが形成されており、この上部吸風口235aから入った冷却風は、下部吸風口Baから入った冷却風とともにエンジンファン211により吸引され、エンジンダクト212を経てエンジン210等を冷却した後に外部に排出される構造となっている。
上部ダクト230の内部において、上部吸風口235aから入った冷却風と下部吸風口Baから入った冷却風とが送風される位置には、冷却が必要とされる電装品であるところのDCリアクタ221やバッテリ222が配設されており、これらは冷却風を直接受けることで効率良く冷却される。
次に、冷却構造の他の従来例を図9に示す。図9はエンジン駆動作業機の内部に配設した電装品収納箱270を冷却する構造を示す側面説明図である。
図9において、エンジン駆動作業機250の内部には、エンジン265と、エンジン265に直結駆動される作業機本体266とが配設され、これらに付随して、筐体252の内部を冷却するための冷却ファン267、ラジエータ268、エンジン265の燃焼空気を吸引濾過するエアクリーナ262、エンジン駆動作業機250の運転に必要な電装品を収納する電装品収納箱270が配設されている。
筐体252における図示右側面には、外気を吸引するための吸気口252c、252dが形成され、それぞれを覆うように吸気カバー253、254が配設されている。筐体252の側壁面には内部を点検するための扉255、256が取り付けられ、それぞれには外気を吸引するための吸気口255a、256aが形成されている。
冷却ファン267により吸気口252c、252dからそれぞれ冷却風Q20、Q21が筐体252の内部に吸引され、これらの冷却風Q20、Q21は電装品収納箱270の周囲を冷却した後、図示しない排風口から排風Q28となって外部に排出される。また、吸気口255a、256aからそれぞれ冷却風Q22、Q23が吸引され、内部の冷却を行った後に排風Q28の一部として外部に排出される。
図10は図9の電装品収納箱270を断面視した図であり、冷却風の流れを説明する図である。作業機本体266の上部には、内部に電装品275を収納した電装品収納箱270が配設されている。
電装品収納箱270は、上面板271、側面板272、273、紙面奥―手前方向に一対として配設される側面板274等で形成され、電装品収納箱枠体276にボルト277で螺着されている。電装品収納箱270の下部には、配線を通したり、電装品収納箱270の内部の換気を行うための連通口270aが複数、形成されている。
吸気口252cから筐体252内に入り込んだ冷却風Q20は、電装品収納箱270の周囲を覆うように流れて電装品収納箱270の熱を吸熱する。吸気口252dから筐体252内に入り込んだ冷却風Q21も、電装品収納箱270の周囲を覆うように流れて電装品収納箱270の熱を吸熱する。そして、電装品収納箱270の下端には連通口270aが形成されており、この連通口270aを介して電装品収納箱270内の換気が自由に行える構造となっている。
実用新案登録公報第3065852号
近年、エンジン駆動作業機の使用環境や設置環境が多様化し、粉塵の多い環境や鉄粉を含んだ粉塵が舞う環境でも、エンジン駆動作業機を使用できることが求められている。
この点について従来例を考察すると、図7、図8で示した例では、冷却風が直接電装品に触れながら冷却するので冷却効率の点では優れているものの、冷却風に粉塵が多く含まれている場合や冷却風に鉄粉が含まれている場合には、粉塵や鉄粉が電装品に付着することにより、電装品に不具合を発生させるおそれがある。個々の電装品が密閉された部材であったり、防塵対策の施された仕様である場合にはこの構造でも問題はないのであるが、そのような電装品は一概に高価であり、経済性の点で不利となる。
これに対し、図9、図10に示した例では、上面板271と各側面板272、273、274とによって上面および側面が閉塞された電装品収納箱270の内部に電装品を収納した構造であることから、防水性の点についてはある程度期待できるものの、下面側には連通口270aが形成されているため、粉塵や鉄粉がこの連通口270aから電装品収納箱270の内部に侵入し、電装品に付着するおそれがある。
本発明は以上のような課題を解決するために創案されたものであり、電装品の防塵性に優れ、かつ、電装品を効率良く冷却できるエンジン駆動作業機を提供することを目的としている。
前記課題を解決するため、本発明は、エンジンと、このエンジンにより駆動される作業機本体と、発熱する電装品を収納した電装品収納箱とが筐体内の通風路内に配設されたエンジン駆動作業機であって、前記電装品収納箱を密閉構造とし、この電装品収納箱の内部を貫通するように吸熱用の中空管を複数並設し、前記中空管の一端を前記エンジンの吸気マニホールドに連通させる構成とした。
また、本発明は、前記中空管の他端を、前記筐体に形成された吸気口の近傍に位置させる構成とした。
また、本発明は、前記中空管の一端と前記エンジンの吸気マニホールドとは、前記筐体内の通風路内に配設された吸気チャンバを介して連通している構成とした。
また、本発明は、前記中空管は、前記電装品収納箱の天井面近傍において少なくとも上下2列として並設されている構成とした。
また、本発明は、前記電装品収納箱の内部に、前記中空管に向けて下側から空気を吹き付ける送風ファンを配設する構成とした。
また、本発明は、前記中空管を外周面に複数の平面部を有した多角柱形中空管とし、この多角柱形中空管の平面部に前記電装品を密着させて取り付ける構成とした。
電装品収納箱を密閉構造とし、この電装品収納箱の内部を貫通するように吸熱用の中空管を複数並設し、中空管の一端をエンジンの吸気マニホールドに連通させる構成とすることにより、電装品への粉塵、鉄粉の付着の問題が解消され、かつ、電装品収納箱の内部に発生した熱を、吸気マニホールドからの負圧によって流れる中空管内の冷却風により、効率良く冷却することができる。したがって、エンジン駆動作業機を、粉塵の多い環境や鉄粉が舞うような環境でも支障なく運転できる。
中空管の他端を、筐体に形成された吸気口の近傍に位置させることで、筐体の外部から流れ込む冷却風を効率良く中空管に吸引させることができる。
中空管の一端とエンジンの吸気マニホールドとを、筐体内の通風路内に配設された吸気チャンバを介して連通する構成とすれば、中空管から吸気チャンバに流れた燃焼用空気は、吸気チャンバの外側を流れる冷却風により冷却された後、吸気マニホールドに流れる。したがって、エンジンに冷却された空気が供給されることとなり、エンジンの燃焼効率を所定値に維持できる。また、吸気マニホールド側からの吸気脈動による騒音が吸気チャンバにより低減される。
中空管を電装品収納箱の天井面近傍において少なくとも上下2列として並設する構成とすれば、電装品収納箱の床面積を増やすことなく、中空管を電装品収納箱に多数並設させることができる。また、熱は上方に移動することから、中空管を電装品収納箱の天井面近傍において並設することで、冷却効果が高まる。
電装品収納箱の内部に、中空管に向けて下側から空気を吹き付ける送風ファンを配設すれば、上方に移動する熱を効果的に中空管に送ることができ、より冷却効果が高まる。
中空管を外周面に複数の平面部を有した多角柱形中空管とし、この多角柱形中空管の平面部に電装品を密着させて取り付ける構成とすれば、電装品の冷却効率がより優れることとなる。
「実施例1」
図1は本発明の一実施例を示すエンジン駆動作業機の側面図、図2は図1で示したエンジン駆動作業機を上方より内部を透視した図であり、先ずこれらの図を参照して本発明の概略について説明する。
エンジン駆動作業機100の外郭は、筐体110と基礎枠体であるベース120とで形成され、内部にはエンジン50やこのエンジン50により駆動される作業機本体55等が配設され、これらに付随して筐体110の内部を冷却する冷却ファン51、エンジンを冷却する水冷式のラジエータ52、エンジンの燃焼空気を吸引して濾過するエアクリーナ60、エンジン駆動作業機100の運転に必要な制御機器(電装品)を収納した電装品収納箱90が配設されている。
前記電装品収納箱90は密閉構造をなし、発熱する電装品を内蔵している。この密閉構造をなす電装品収納箱90には、内部を貫通して図示左右の側壁面から突出する中空管80が配設されている。電装品収納箱90の図示左側壁面には、中空管80の外径寸法よりも小さい径寸法の貫通口を有した弾性部材91を挟むようにして、中空管80と弾性部材91とを固定支持するかたちで、固定板92が図示しないボルトで螺着されている。
電装品収納箱90の図示右側壁面にも、中空管80の外径寸法よりも小さい径寸法の貫通孔を有した弾性部材91を挟むように、中空管80と弾性部材91とを固定支持するかたちで、固定板93が図示しないボルトで螺着されている。弾性部材91は板状部材として形成されていて、固定板92、93と電装品収納箱90の左右の壁面とによって圧縮挟持され、各貫通孔にて、この貫通孔を貫通する中空管80の外周面周りをシールすることで、電装品収納箱90の内部を気密状態に保持する。
電装品収納箱90の図示右側壁面から外部に突出した中空管80の先端は、箱型を呈した吸気チャンバ70の図示上部左側壁面からこの吸気チャンバ70の内部に挿通される。吸気チャンバ70は、図示右側壁面の下端に取り付けられた吸気管62を介してエアクリーナ60と連通している。エアクリーナ60は吸気管61を介してエンジン50の吸気マニホールドと連通している。
冷却風の流れについて概略的に説明すると、エンジン50の運転に連動して冷却ファン51が回転することにより、筐体110の図示左側壁面に形成された吸気口114から冷却風Q1が筐体110の内部に流れ込む。なお、吸気口114の内面側にはフィルタ115が取り付けられており、このフィルタ115で筐体110の内部への所定の大きさを有した粉塵の侵入を阻止するようになっている。
前記吸気口から筐体110内に吸引された冷却風Q2は、電装品収納箱90の周囲を流れて作業機本体55やエンジン50を冷却する冷却風Q8となり、前記冷却ファン51に押し出されるかたちでラジエータ52を冷却した後、筐体110の外部へ排風Q9として排出される。
また、前記冷却風Q2の一部である後述する冷却風Q3は、エンジン50の吸気マニホールドからの負圧によって前記複数の中空管80の内部に吸引される。この吸引された冷却風Q3は中空管80の外周面で電装品収納箱90内の熱を吸熱したうえで吸気チャンバ70に流れ込む。そして、吸気管62、エアクリーナ60、吸気管61を経てエンジン50の吸気マニホールドに流れ、エンジンの燃焼に供される。
図3は電装品収納箱90周りにおける冷却風の流れを示す側面説明図、図4は図3におけるA−A断面図である。これらの図面を参照して以下、本発明を詳細に説明する。
電装品収納箱90は、左側壁90aや右側壁90bを含む壁面やカバー90e等で直方体状に形成された密閉構造をなす。なお、メンテナンス時等には内部に臨めるように、6面の内の少なくともいずれか1面は開閉式となっている。電装品収納箱90の内部には電装品85〜87が配設されており、電装品収納箱90の天井面近傍の左側壁90aと右側壁90bとには、複数の中空管80を貫通させるための丸孔が横方向に連なる貫通口90c、90dが形成されている。
左側壁90aと右側壁90bとの各外側には、中空管80の外径寸法よりも小さい径寸法の貫通孔を中空管80の配設ピッチに合わせて複数形成した弾性部材91が配設されている。弾性部材91はゴム材等からなり、前記したように貫通孔にて中空管80の外周面周りをシールすることで、電装品収納箱90の内部を気密状態に保持する。
中空管80は上下2列として配設され、各列において横方向に等ピッチで並設されている。図4では上列で4本、下列で7本配した場合を示している。中空管80としては熱伝導率の高いアルミニウム材が好適であり、本実施形態では肉厚の薄い直管を使用している。また、電装品収納箱90および吸気チャンバ70の筐体としては鉄の熱伝導率以上の熱伝導率を有する金属で形成することが好ましい。電装品収納箱90の内部には、中空管80による吸熱を促進させるべく、電装品85、86の上方に複数の送風ファン88が配設されている。この送風ファン88は、中空管80に向けて下側から空気を吹き付けている。
左側壁90aに配設された弾性部材91の外側には、弾性部材91と中空管80とを固定支持する固定板92が配設され、この固定板92には中空管80の外径寸法よりも大きい径寸法の貫通孔が中空管80の配設ピッチに合わせて複数形成されている。中空管80の図示左側先端は固定板92の前記貫通孔を貫通して電装品収納箱90の外部に突出し、筐体110(図2)に開口形成された吸気口114(図2)の近傍に位置する。この固定板92から電装品収納箱90の外部に突出する中空管80の図示左側先端が、請求項に記載の「中空管の他端」に相当する。なお、固定板92の上部は屈曲形成され、中空管80への水滴の侵入を防止する防水カバーとして機能する。以上により、固定板92を図示しないボルトで左側壁90aに螺着することで、弾性部材91が固定板92と左側壁90aとによって圧縮挟持され、中空管80はこの弾性部材91によりシールされ、かつ、位置決め固定される。
電装品収納箱90の右側壁90b側についても、固定板93が前記防水カバーとしての屈曲部を有さない点を除けば、左側壁90a側の固定板92と同様の構造である。
固定板93から電装品収納箱90の外部に突出した中空管80の図示右側先端は、吸気チャンバ70の図示左側壁面に開口形成された貫通口70a、70bを介して吸気チャンバ70の内部に臨む。この固定板93から電装品収納箱90の外部に突出する中空管80の図示右側先端が、請求項に記載の「中空管の一端」に相当する。貫通口70a、70bの径寸法は前記した貫通口90c、90dの径寸法と同一であり、貫通口70a、70bの形成位置は複数の中空管80の配設位置に対応している。
貫通口70a、70bを貫通する中空管80の外周面周りをシールすべく、電装品収納箱90の左側壁90aに取り付けたものと同様の弾性部材91、固定板93が吸気チャンバ70の側壁面に取り付けられる。そして、前記したように、吸気チャンバ70は図示右側壁面の下端に取り付けられた吸気管62を介してエアクリーナ60と連通し、エアクリーナ60は吸気管61を介してエンジン50の吸気マニホールドと連通している。
以上の構成からなるエンジン駆動作業機100の作用を説明すると、電装品86等に対する冷却は、電装品収納箱90の筐体表面で行われることはもちろんであるが、電装品収納箱90の内部においても、エンジン50の運転による吸気マニホールドの負圧によって中空管80の内部に冷却風を強制的に流れ込ませることにより行われる。つまり、図3において、冷却風Q3が中空管80内を流れることにより、中空管80の表面を介して電装品86等が放熱した熱を吸熱する。これにより電装品収納箱90の内部が冷却される。
次いで、吸熱した冷却風Q3は燃焼用空気Q4として吸気チャンバ70に流れ込むこととなるが、この温度上昇した燃焼用空気Q4は、吸気チャンバ70の外側を流れる冷却風Q8により冷却される。なお、吸気チャンバ70の容積を大きくすれば、それだけ燃焼用空気Q4が吸気チャンバ70内に滞留している時間が長くなるので、燃焼用空気Q4の冷却がより促進される。また、吸気チャンバ70の内面は音響性の観点からすれば全面に吸音材を貼着することが好ましい。しかし、その場合冷却効果が薄れるおそれがあるので、必要に応じ、例えば一部の壁面にのみ吸音材を貼着し、他の壁面は金属をむき出しにするなどの措置が採られる。
そして、吸気チャンバ70内で冷却された燃焼用空気Q4は、燃焼用空気Q5となって吸気管62、エアクリーナ60を経てエンジン50の燃焼室(図示せず)に供給される。エンジン50に供給される燃焼用空気Q5は所定の温度以下に制限されているので、必要に応じて、吸気チャンバ70をより熱伝導率の高い材料から形成したり、外部を流れる冷却風Q8の風量を増やす等の措置が採られる。
以上のように、電装品収納箱90を密閉構造とし、この電装品収納箱90の内部を貫通するように吸熱用の中空管80を複数並設し、中空管80の一端をエンジン50の吸気マニホールドに連通させる構成とすれば、電装品収納箱90を密閉したことにより、電装品85等への粉塵、鉄粉の付着の問題が解消され、かつ、電装品収納箱90の内部に発生した熱を、吸気マニホールドからの負圧によって流れる中空管80内の冷却風により、効率良く冷却することができる。したがって、エンジン駆動作業機100(図1)を、粉塵の多い環境や鉄粉が舞うような環境でも支障なく運転できる。
また、図1に示すように、中空管80の他端を、筐体110に形成された吸気口114の近傍に位置させることで、筐体110の外部から流れ込む冷却風Q1を効率良く中空管80に吸引させることができる。
さらに、中空管80の一端とエンジン50の吸気マニホールドとを、筐体110内の通風路内に配設された吸気チャンバ70を介して連通する構成とすれば、中空管80から吸気チャンバ70に流れた燃焼用空気は、吸気チャンバ70の外側を流れる冷却風により冷却された後、吸気マニホールドに流れる。したがって、エンジン50に冷却された空気が供給されることとなり、エンジン50の燃焼効率を所定値に維持できる。また、吸気マニホールド側からの吸気脈動による騒音が吸気チャンバ70により低減される。
また、電装品収納箱90に並設された中空管80は、下流側の管、本実施形態の場合、吸気管62より小径の中空管で形成されている。かかる場合に吸気抵抗を増やすことなく構成するために必要となる中空管80の総断面積は、吸気管62の断面積の数倍以上となる。つまり、中空管80の必要本数が多くならざるを得ない。かかる場合に中空管80を電装品収納箱90の天井面近傍において少なくとも上下2列として並設する構成とすれば、電装品収納箱90の床面積を増やすことなく、中空管80を電装品収納箱90に並設させることができる。また、熱は上方に移動することから、中空管80を電装品収納箱90の天井面近傍において並設することで、冷却効果が高まる。
また、電装品収納箱90の内部に、中空管80に向けて下側から空気を吹き付ける送風ファン88を配設すれば、上方に移動する熱を効果的に中空管80に送ることができ、より冷却効果が高まる。
「第2実施例」
図5は図3で示した中空管を多角柱形中空管とし、その表面に電装品の一部を配設した場合の説明図であり、図6は図5におけるB−B断面図である。この第2実施例は、図3に示した中空管80に対して、外周面に平面部を有する多角柱形中空管131として構成したものである。多角柱形中空管131の材質は、例えば熱伝導率の良いアルミニウム材からなる。多角柱形中空管131の平面部には高発熱体である電装品138が密着状態でボルト139により着脱可能に螺着されている。なお、ボルト139には図示しないシールワッシャが挿入されており、多角柱形中空管131の内部に侵入した雨水等の飛沫が電装品収納箱130の内部に侵入することを防いでいる。多角柱形中空管131に固定される電装品138としては、放熱フィンを有したものや、放熱を考慮した金属製の取付座を有したものであることが冷却効率の点で好ましい。
図6では多角柱形中空管131を横に4本、等ピッチで並設した場合を示しており、図5に示す電装品収納箱130の側壁面130a、130bにはこれら複数の多角柱形中空管131を貫通させるための矩形状の貫通口130cが形成されている。貫通口130cの外側には、多角柱形中空管131の外郭形状よりも小さい角孔を有したゴム材からなる弾性部材132が配設され、固定板133、134が各弾性部材132を挟むようにして側壁面130a、130bに図示しないボルトにより螺着される。以上により、多角柱形中空管131は弾性部材132によりシールされ、かつ、位置決め固定される。
電装品収納箱130の側壁面130bから突出した多角柱形中空管131の一端は、吸気チャンバ135の側壁面に形成した貫通口135aを介して吸気チャンバ135の内部に臨む。この貫通口135a周りをシールするように、弾性部材132と固定板134が取り付けられている。その他の部材については第1実施例と同符号を付して、構成や効果については説明を省略する。
本実施例の場合、高発熱体である電装品138を多角柱形中空管131に密着させて取り付ける構成としたので、電装品138の冷却効率がより優れることとなる。
以上、本発明について好適な実施形態を説明した。図では中空管80、多角柱形中空管131を直管として示しているが、より高い吸熱効果を期待する場合、これらの表面に放熱フィンを形成しても良く、この場合も本発明に包含されるものである。
本発明の一実施例を示すエンジン駆動作業機の側面図である。 図1で示したエンジン駆動作業機を上方より内部を透視した平面図である。 電装品収納箱周りにおける冷却風の流れを示す側面説明図である。 図3におけるA−A断面図である。 図3で示した中空管を多角柱形中空管とし、その表面に電装品の一部を配設した場合の説明図である。 図5におけるB−B断面図である。 従来のエンジン駆動作業機の側面図である。 図7の要部の分解斜視図である。 他の従来のエンジン駆動作業機の側面説明図である。 図9の電装品収納箱を断面視した図である。
符号の説明
50 エンジン
55 作業機本体
70 吸気チャンバ
80 中空管
85〜87 電装品
88 送風ファン
90 電装品収納箱
100 エンジン駆動作業機
110 筐体
114 吸気口
130 電装品収納箱
131 多角柱形中空管(中空管)
138 電装品

Claims (6)

  1. エンジンと、このエンジンにより駆動される作業機本体と、発熱する電装品を収納した電装品収納箱とが筐体内の通風路内に配設されたエンジン駆動作業機であって、
    前記電装品収納箱を密閉構造とし、この電装品収納箱の内部を貫通するように吸熱用の中空管を複数並設し、前記中空管の一端を前記エンジンの吸気マニホールドに連通させる構成としたことを特徴とするエンジン駆動作業機。
  2. 前記中空管の他端を、前記筐体に形成された吸気口の近傍に位置させたことを特徴とする請求項1に記載のエンジン駆動作業機。
  3. 前記中空管の一端と前記エンジンの吸気マニホールドとは、前記筐体内の通風路内に配設された吸気チャンバを介して連通していることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のエンジン駆動作業機。
  4. 前記中空管は、前記電装品収納箱の天井面近傍において少なくとも上下2列として並設されていることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のエンジン駆動作業機。
  5. 前記電装品収納箱の内部に、前記中空管に向けて下側から空気を吹き付ける送風ファンを配設したことを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載のエンジン駆動作業機。
  6. 前記中空管を外周面に複数の平面部を有した多角柱形中空管とし、この多角柱形中空管の平面部に前記電装品を密着させて取り付ける構成としたことを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれかに記載のエンジン駆動作業機。
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