JP2009225554A - エンジン駆動発電機 - Google Patents

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Abstract

【課題】被水しやすい環境において使用の制限を緩和することができるエンジン駆動発電機を提供する。
【解決手段】エンジン駆動発電機10は、エンジン21のクランク軸31に発電部22の駆動軸33が連結され、駆動軸33に冷却ファン25が設けられ、冷却ファン25を回転させてダクト導入口45から冷却用の空気を導入し、空気を発電部22に導くものである。このエンジン駆動発電機10は、発電部22およびエンジン21の上方に燃料タンク16が設けられ、燃料タンク16の真下にダクト導入口45が設けられ、ダクト導入口45から吸い込んだ空気中の水分を分離する気液分離部24が設けられている。
【選択図】図6

Description

本発明は、エンジンのクランク軸に発電部の駆動軸を連結し、駆動軸で冷却ファンを回転して冷却用の空気を発電部内に導くエンジン駆動発電機に関する。
エンジン駆動発電機のなかには、エンジンのクランク軸に発電部の駆動軸が同軸上に連結され、発電部の冷却ファンがエンジンと発電部との間に設けられ、冷却ファンの反対側に外気(空気)の空気導入口が設けられたものがある(例えば、特許文献1参照。)。
特開平7−312846号公報
特許文献1のエンジン駆動発電機によれば、発電部の冷却ファンを駆動軸で回転することで、冷却ファンの反対側の空気導入口から発電部内に外気(空気)を吸い込み、吸い込んだ空気を発電部内に導くことで発電部を冷却することが可能である。
しかし、特許文献1のエンジン駆動発電機は、空気導入口が冷却ファンの反対側に設けられている。よって、空気導入口は、エンジン駆動発電機の外側部に位置している。
空気導入口がエンジン駆動発電機の外側部に位置することで、例えば、被水しやすい環境においてエンジン駆動発電機を使用した場合、空気導入口から水分を含んだ空気を吸い込む虞がある。
このため、水分を含んだ空気を発電部の内部に導いてしまうことが考えられ、これらの環境においてエンジン駆動発電機を使用することが制限されていた。
本発明は、被水しやすい環境において使用の制限を緩和することができるエンジン駆動発電機を提供することを課題とする。
請求項1に係る発明は、エンジンのクランク軸に発電部の駆動軸が連結され、前記駆動軸で冷却ファンを回転させて空気導入口から冷却用の空気を導入し、導入した空気を前記発電部内に導くエンジン駆動発電機において、前記発電部および前記エンジンの上方に前記エンジンの燃料タンクが設けられ、前記燃料タンクの真下に前記空気導入口が設けられ、前記空気導入口から吸い込んだ空気中の水分を分離する気液分離部が前記発電部の上流側に設けられたことを特徴とする。
請求項2において、前記気液分離部は、前記空気導入口が一端部に設けられ、前記空気導入口から吸い込まれた空気を排出する空気導出口が他端部に設けられ、前記空気導入口および前記空気導出口が上部で隣接するように環状に形成された環状ダクトであって、前記空気導入口からダクト下部間の部位に、空気中の水分を遠心力で分離する遠心分離部が設けられ、前記ダクト下部から前記空気導出口間の部位に、空気中の水分を自重で分離する重力分離部が設けられたことを特徴とする。
請求項3は、前記ダクト下部に、前記遠心分離部に対して対向する段差部が設けられ、前記段差部に設けられた排水口が下向きに設けられたことを特徴とする。
請求項1に係る発明では、空気導入口を燃料タンクの真下に設けたので、空気導入口を燃料タンクで覆うことができる。
これにより、例えば、被水しやすい環境下においても、空気導入口を燃料タンクで覆うことで、水分を含んだ空気を空気導入口から吸い込むことを防止できる。
さらに、発電部の上流側に気液分離部を設け、空気導入口から吸い込んだ空気中の水分を分離するようにした。
これにより、水分を含んだ空気を発電部内に導くことを防止することができる。
このように、水分を含んだ空気を空気導入口から吸い込むことを防止し、かつ、空気中の水分を分離することで、水分を含んだ空気を発電部内に導くことを防止できる。
これにより、被水しやすい環境においても、エンジン駆動発電機の使用の制限を緩和することができる。
請求項2に係る発明では、空気導入口からダクト下部間の部位に遠心分離部を設けるとともに、ダクト下部から空気導出口間の部位に重力分離部を設けた。
そして、遠心分離部で空気中の水分を遠心力で分離し、重力分離部で空気中の水分を自重で分離するようにした。
これにより、空気中の水分を気液分離部で空気中から分離することができる。
請求項3に係る発明では、ダクト下部に段差部を設け、この段差部を遠心分離部に対して対向させた。
よって、遠心分離部で分離した水分が、ダクト下部まで移動したとき、水分を段差部に当てることができる。
そして、段差部に連通させて排水口を下向きに設けた。
これにより、段差部に当たった水分を、排水口から滴下させて確実に排出することができる。
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図1は本発明に係るエンジン駆動発電機を示す斜視図である。
エンジン駆動発電機10は、複数の支柱12などで略立方形に形成されたフレーム11と、フレーム11の支柱12,12に架け渡されたコントロールパネル13と、フレーム11内に設けられたエンジン/発電部ユニット15と、エンジン/発電部ユニット15の上方に設けられた燃料タンク16およびマフラー17とを備えている。
コントロールパネル13は、各種電装品を収納し、エンジン制御や電力取出部を構成するものである。
図2は本発明に係るエンジン/発電部ユニットを示す斜視図、図3は本発明に係るエンジン/発電部ユニットを示す分解斜視図である。
エンジン/発電部ユニット15は、エンジン21と、エンジン21に設けられた発電部22と、発電部22およびエンジン21間の空間に設けられた気液分離部24と、発電部22の前端部22aに設けられた冷却ファン25と、冷却ファン25を覆うファンカバー26とが備えられている。
エンジン21は、クランクケース28の前壁部28aからクランク軸31の前端部31aが突出されている。
クランクケース28の前壁部28aに発電部22が設けられている。
発電部22は、クランク軸31の前端部31aに駆動軸33の後端部33aが同軸上に連結されている。
この発電部22は、ステータ34の前後の端部34a,34bにそれぞれ前後のカバー35,36がボルト37…で取り付けられ、ステータ34および前後のカバー35,36に駆動軸33が貫通され、駆動軸33にロータ38が設けられている。
後カバー36の側壁36aには発電部導入口41が形成されている。この発電部導入口41は、発電部22内の冷却風吸込路42(図4も参照)に連通されている。
前カバー35の前壁35aには発電部導出口43が形成されている。
冷却風吸込路42は、図4に示すように、発電部22の内部に、ステータ34とロータ38との間の空間で形成されている。
発電部22とエンジン21との間の空間に気液分離部24が設けられている。
気液分離部24は、環状に形成された環状ダクトであって、一端部24aにダクト導入口(空気導入口)45が設けられ、他端部24bにダクト導出口(空気導出口)46が設けられている。
ダクト導入口45は、図1に示す燃料タンク16の真下に配置されている。
ダクト導出口46は、発電部22の発電部導入口41に連通されている。
この気液分離部24は、発電部22の上流側に設けられ、ダクト導出口46から吸い込んだ空気中の水分を分離する部材である。
なお、気液分離部24については図5〜図6で詳しく説明する。
また、発電部22の前側において、前カバー35から突出された駆動軸33に冷却ファン25が設けられている。
冷却ファン25は、後端部25aが前カバー35の前壁35a(詳しくは、前壁35aの発電部導出口43)に臨むように設けられている。
冷却ファン25は、一例として、シロッコファンが用いられている。
冷却ファン25としてシロッコファンを用いた理由は図4で詳しく説明する。
冷却ファン25はファンカバー26で覆われている。
ファンカバー26は、前カバー35の前端部(発電部22の前端部)22aにボルト47…で設けられている。
このファンカバー26は、内部空間49(図4も参照)が冷却風吸込路42の前端部42aに連通され、周壁26aの略1/3の領域にカバー導出口52(図4も参照)が設けられている。
カバー導出口52は、図4に示すように、内部空間49を経て冷却風吸込路42に連通されている。
ファンカバー26の前壁26bに軸受53(図4参照)が設けられ、この軸受53に駆動軸33の前端部33bが回転自在に支持されている。
図4は本発明に係るエンジン/発電部ユニットの発電部を示す断面図である。
冷却ファン25は、ファンカバー26の内部空間49に収納されている。
ファンカバー26の内部空間49は、前カバー35の発電部導出口43を経て冷却風吸込路42に連通されている。
また、冷却風吸込路42は、後カバー36の発電部導入口41や気液分離部24のダクト導出口46を経て気液分離部24の内部空間55に連通されている。
さらに、気液分離部24の内部空間55は、気液分離部24のダクト導入口45を経て外部に連通されている。
よって、ファンカバー26の内部空間49は、冷却風吸込路42や気液分離部24の内部空間55などを経て外部に連通されている。
さらに、ファンカバー26の内部空間49は、カバー導出口52を経て外部に連通されている。
よって、冷却ファン25を回転することで、ファンカバー26の内部空間49に空気を送り出し、送り出した空気をカバー導出口52を経て外部に排出することが可能である。
冷却ファン25を回転して空気を送り出すことにより、冷却風吸込路42や気液分離部24の内部空間55の空気を冷却ファン25で吸い込むことができる。
これにより、冷却風吸込路42にダクト導入口45から吸い込んだ外気(空気)を導いて、導いた空気で発電部22を冷却することが可能である。
ここで、冷却風吸込路42として、ステータ34とロータ38との間の空間を利用している。このため、冷却風吸込路42はある程度駆動軸33側に近づくことになる。
そこで、冷却ファン25としてシロッコファンを用いた。冷却ファン25は、外周に沿って複数の羽根57…が設けられている。
この冷却ファン25は、羽根57…の内周端57a…側から空気を吸い込んで、吸い込んだ空気を羽根の外周端57b…側から送り出すファンである。
冷却ファン25によれば、羽根57…の内周端57a…を、冷却風吸込路42と略同じ円弧上に配置することが可能である。
よって、冷却風吸込路42の空気を流れ方向を変えずに直線状に冷却ファン25側に吸い込むことができる。
これにより、冷却風吸込路42の空気を冷却ファン25で効率よく吸い込むことができる。
エンジン駆動発電機10によれば、エンジン21を駆動してクランク軸31を回転することで、クランク軸31と一体に駆動軸33が回転する。
駆動軸33が回転することで、駆動軸33と一体にロータ38が回転して電力が発生する。
さらに、駆動軸33が回転することで冷却ファン25が回転する。冷却ファン25が回転することで、冷却ファン25から下流側(すなわち、ファンカバー26の内部空間49側)に空気を送り出す。
ファンカバー26の内部空間49に送り出された空気は、カバー導出口52を経て外部に排出される。
一方、冷却ファン25の回転で、冷却ファン25の上流側(発電部22内の冷却風吸込路42側)から空気を矢印の如く吸い込む。
よって、ダクト導入口45から矢印の如く吸い込んだ外気(空気)が、発電部導入口41を経て冷却風吸込路42に矢印の如く導かれる。
冷却風吸込路42に導かれた空気が、冷却風吸込路42を矢印の如く流れることで発電部22を冷却することが可能である。
図5は本発明に係るエンジン駆動発電機の気液分離部を示す分解斜視図である。
後カバー36は、クランクケース28の前壁部28aにボルト56で取り付けられている。この状態で、後カバー36の開口部36bからクランク軸31の前端部31aが内部空間72に突出されている。
後カバー36には気液分離部24が締結部材(図示しない)で設けられている。
気液分離部24は、環状に形成された環状ダクトであって、前半分ダクト部61と後半分ダクト部62との半割体を一体に組み合わせて形成されている。
このように、気液分離部24を半割体に2分割し、2分割したダクト部61,62を一体に組み合わせることで、気液分離部24を簡単に形成することができる。
前半分ダクト部61は、一端部61aと他端部61bとが互いに対向するように環状に形成され、かつ、前壁64、前外周壁65および前内周壁66で断面略凹状に形成されている。
また、前内周壁66のうち、他端部61b側にダクト導出口46が設けられている。
後半分ダクト部62は、一端部62aと他端部62bとが互いに対向するように環状に形成され、かつ、後壁67、後外周壁68および後内周壁69で断面略凹状に形成されている。
また、後壁67のうち、一端部62a側にダクト導入口45が設けられている。
前半分ダクト部61の前外周壁65と後半分ダクト部62の後外周壁68とが組み合わされ、前半分ダクト部61の前内周壁66と後半分ダクト部62の後内周壁69とが組み合わされることで、気液分離部24が一体に組み合わされている。
気液分離部24は、前半分ダクト部61および後半分ダクト部62が組み合わされることで、断面略矩形状の閉断面に形成されている。
なお、前外周壁65および後外周壁68が組み合わされて、気液分離部24の外周壁58が形成されている。
また、前内周壁66および後内周壁69が組み合わされて、気液分離部24の内周壁59が形成されている。
気液分離部24は、内周壁59が大径内周壁部59aと小径内周壁部59bとで段差状に形成されている。内周壁59は後カバー36に後方から嵌合されている。
内周壁59が後カバー36に嵌合された状態で、気液分離部24のダクト導出口46が、後カバー36の発電部導入口41に重ね合わされている。
よって、気液分離部24の内部空間71にダクト導入口45から空気が矢印の如く導かれる。内部空間71に導かれた空気は、内部空間71において内周壁59に沿って矢印の如く導かれる。
導かれた空気は、ダクト導出口46および発電部導入口41を経て、後カバー36の内部空間72に導かれる。
後カバー36内に導かれた空気は、図4に示す冷却風吸込路42を経てファンカバー26の内部空間49に導かれる。
図6は本発明に係るエンジン駆動発電機の気液分離部を示す分解図である。
気液分離部24は、ダクト導入口45が一端部24aに設けられ、ダクト導入口45から吸い込まれた空気を排出するダクト導出口46が他端部24bに設けられ、ダクト導入口45およびダクト導出口46が上部24cで隣接するように環状に形成された環状ダクトである。
ダクト導入口45は、燃料タンク16の真下に設けられている。よって、ダクト導入口45は燃料タンク16で覆われている。
気液分離部24は、ダクト導入口45からダクト下部24d間の導入側部位(左側半分の部位)に、空気中の水分を遠心力で分離する遠心分離部75が設けられ、ダクト下部24dからダクト導出口46間の導出側部位(右側半分の部位)に、空気中の水分を自重で分離する重力分離部76が設けられ、ダクト下部24dに段差部77が設けられ、段差部77の下部に排水口78が下向きに設けられている。
遠心分離部75は、内周壁59が半径Rの円弧状に形成され、外周壁58が内周壁59から半径方向外側に距離L1と大きく離れている。
よって、ダクト導入口45から導かれた空気が矢印Aの如く流れて遠心分離部75に到達すると、空気中の水分(以下、「混合水分」という)81が遠心力で半径方向外側に向けて矢印Bの如く飛ばされる。
これにより、混合水分81が遠心分離部75で空気中から分離される。
分離された混合水分81は、遠心分離部75の外周壁58に当たり、ダクト下部24dに向かって矢印Cの如く流れる。
ダクト下部24dに流れた混合水分81は、排水口78から矢印Dの如く排水される。
ここで、ダクト下部24dに、遠心分離部75に対して対向する段差部77が設けられている。段差部77は、ダクト下部24dに対して高さ寸法Sに設定されている。
よって、ダクト下部24dに流れた混合水分81は、段差部77に当たって、排水口78から矢印Dの如く確実に排水することができる。
なお、段差部77の高さ寸法Sは、遠心分離部75からダクト下部24dに向けて導かれた空気の流れが損なわれないように設定されている。
重力分離部76は、ダクト導出口46および発電部導入口41の下方に設けられ、内周壁59が半径Rの円弧状に形成され、外周壁58が内周壁59から半径方向外側に距離L2離れている。
重力分離部76の距離L2は、ダクト下部24dの距離L3と比較して大きく設定されている。
すなわち、重力分離部76の流路断面積S1(図示せず)が、ダクト下部24dの流路断面S2(図示せず)と比較して大きく設定されている。
よって、ダクト下部24dを経た空気が矢印Eの如く上昇しながら重力分離部76まで導かれると空気の流速が遅くなる。
空気の流速が遅くなることで、空気中に残留していた水分(以下、「残留水分」という)82を上方に持ち上げようとする力が小さくなり、残留水分82は自重で矢印Fの如く下方に滴下する。
これにより、残留水分82が重力分離部76で空気中から分離される。
分離された残留水分82は、重力分離部76の外周壁58に当たり、ダクト下部24dに向かって矢印Gの如く流れる。
ダクト下部24dに流れた残留水分82は、段差部77を経て排水口78から排水される。
一方、重力分離部76で残留水分が分離された空気は、ダクト導出口46および発電部導入口41を経て後カバー36の内部空間72に矢印Hの如く導かれる。
すなわち、気液分離部24は、後カバー36(すなわち、発電部22)の上流側に設けられている。
よって、ダクト導入口45から導かれた空気中の水分を気液分離部24で分離して、分離した空気を発電部22に導くことができる。
つぎに、エンジン駆動発電機10の発電部22を冷却する例を図7〜図8に基づいて説明する。
図7(a),(b)は本発明に係るエンジン駆動発電機の冷却ファンで空気を吸い込む例を説明する図である。
(a)において、エンジン21(図3参照)で駆動軸33を回転することで、駆動軸33と一体に冷却ファン25が矢印Iの如く回転する。
冷却ファン25が回転することで、冷却ファン25から下流側(すなわち、ファンカバー26の内部空間49側)に空気を矢印Jの如く送り出す。
ファンカバー26の内部空間49に送り出された空気は、カバー導出口52を経て外部に矢印Kの如く排出される。
(b)において、冷却ファン25の回転で、冷却ファン25の上流側(発電部22内の冷却風吸込路42や後カバー36の内部空間72側)から空気を矢印Lの如く吸い込む。
図8(a),(b)は本発明に係るエンジン駆動発電機の気液分離部で空気中の水分を分離する例を説明する図である。
(a)において、図7(b)に示す冷却風吸込路42や内部空間72から空気を吸い込むことで、気液分離部24のダクト導入口45から外気(空気)が矢印Mの如く内部空間71に吸い込まれる。
ここで、ダクト導入口45は、燃料タンク16の真下に設けられているので、ダクト導入口45を燃料タンク16で覆うことができる。
よって、例えば、被水しやすい環境下においても、ダクト導入口45を燃料タンク16で覆うことで、水分を含んだ空気をダクト導入口45から吸い込むことを防止できる。
(b)において、ダクト導入口45から導かれた空気が矢印Mの如く流れて遠心分離部75に到達すると、空気中の混合水分81が遠心力で半径方向外側に向けて矢印Nの如く飛ばされる。
これにより、空気中から混合水分81が分離され、遠心分離部75の外周壁58に当たる。
外周壁58に当たった混合水分81が、ダクト下部24dに向かって矢印Oの如く流れ、段差部77に当たって排水口78から矢印Pの如く排水される。
ダクト下部24dを経た空気が矢印Qの如く上昇しながら重力分離部76まで導かれる。
ここで、重力分離部76の流路断面積S1がダクト下部24dの流路断面S2と比較して大きく設定されている。
よって、ダクト下部24dを経た空気が重力分離部76まで導かれると空気の流速が遅くなる。
空気の流速が遅くなることで、空気中の残留水分82を上方に持ち上げようとする力が小さくなり、残留水分82が自重で矢印Rの如く下方に滴下される。
これにより、残留水分82が空気中から分離され、重力分離部76の外周壁58に当たる。
外周壁58に当たった残留水分82が、ダクト下部24dに向かって矢印Sの如く流れ、段差部77を経て排水口78から矢印Pの如く排水される。
一方、重力分離部76で残留水分が分離された空気は、ダクト導出口46および発電部導入口41を経て後カバー36の内部空間72に矢印Tの如く導かれる。
よって、水分が分離された空気を発電部22内(すなわち、後カバー36の内部空間72)に導くことができる。
図7(b)に戻って、後カバー36の内部空間72に導かれた空気が、発電部22内の冷却風吸込路42を経てファンカバー26の内部空間49に矢印Lの如く導かれる。
このように、冷却風吸込路42に導かれた空気が、冷却風吸込路42を矢印Lの如く流れることで発電部22を冷却することができる。
以上説明したように、エンジン駆動発電機10によれば、ダクト導入口45を燃料タンク16の真下に設けることで、水分を含んだ空気をダクト導入口45から吸い込むことを防止することができる。
加えて、発電部22の上流側に気液分離部24を設けることで、空気中の水分を分離することができる。
これにより、水分が含まれた空気を発電部22内に導くことを防止して、被水しやすい環境において使用の制限を緩和することができる。
なお、前記実施の形態では、気液分離部24として遠心分離部75および重力分離部76を設けた例について説明したが、これに限らないで、遠心分離部75および重力分離部76のいずれか一方を設けることも可能である。
また、前記実施の形態では、気液分離部24に段差部77を設けた例について説明したが、これに限らないで、気液分離部24から段差部77を除去することも可能である。
さらに、前記実施の形態では、気液分離部24を半割体に2分割した例について説明したが、これに限らないで、気液分離部24を一体に成形することも可能である。
本発明は、エンジンのクランク軸に発電部の駆動軸を連結し、駆動軸で冷却ファンを回転して冷却用の空気を発電部内に導くエンジン駆動発電機への適用に好適である。
本発明に係るエンジン駆動発電機を示す斜視図である。 本発明に係るエンジン/発電部ユニットを示す斜視図である。 本発明に係るエンジン/発電部ユニットを示す分解斜視図である。 本発明に係るエンジン/発電部ユニットの発電部を示す断面図である。 本発明に係るエンジン駆動発電機の気液分離部を示す分解斜視図である。 本発明に係るエンジン駆動発電機の気液分離部を示す分解図である。 本発明に係るエンジン駆動発電機の冷却ファンで空気を吸い込む例を説明する図である。 本発明に係るエンジン駆動発電機の気液分離部で空気中の水分を分離する例を説明する図である。
符号の説明
10…エンジン駆動発電機、15…エンジン/発電部ユニット、16…燃料タンク、21…エンジン、22…発電部、24…気液分離部、24a…一端部、24b…他端部、24c…上部、24d…ダクト下部、25…冷却ファン、31…クランク軸、33…駆動軸、45…ダクト導入口(空気導入口)、46…ダクト導出口(空気導出口)、75…遠心分離部、76…重力分離部、77…段差部、78…排水口、81…混合水分(空気中の水分)、82…残留水分(空気中に残留していた水分)。

Claims (3)

  1. エンジンのクランク軸に発電部の駆動軸が連結され、前記駆動軸で冷却ファンを回転させて空気導入口から冷却用の空気を導入し、導入した空気を前記発電部内に導くエンジン駆動発電機において、
    前記発電部および前記エンジンの上方に前記エンジンの燃料タンクが設けられ、
    前記燃料タンクの真下に前記空気導入口が設けられ、
    前記空気導入口から吸い込んだ空気中の水分を分離する気液分離部が前記発電部の上流側に設けられたことを特徴とするエンジン駆動発電機。
  2. 前記気液分離部は、
    前記空気導入口が一端部に設けられ、前記空気導入口から吸い込まれた空気を排出する空気導出口が他端部に設けられ、
    前記空気導入口および前記空気導出口が上部で隣接するように環状に形成された環状ダクトであって、
    前記空気導入口からダクト下部間の部位に、空気中の水分を遠心力で分離する遠心分離部が設けられ、
    前記ダクト下部から前記空気導出口間の部位に、空気中の水分を自重で分離する重力分離部が設けられたことを特徴とする請求項1記載のエンジン駆動発電機。
  3. 前記ダクト下部に、前記遠心分離部に対して対向する段差部が設けられ、
    前記段差部に設けられた排水口が下向きに設けられたことを特徴とする請求項1記載のエンジン駆動発電機。
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