JP2013092085A - エンジン作業機 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン発電機を制御するための操作ボックス内を、エンジン冷却風を利用して強制的に冷却する空冷構造を提供する。
【解決手段】エンジン発電機４はエンジン２によって駆動される発電機３と、発電機３の制御装置を収納する操作ボックス５とを有する。エンジン２はファン２ａによって冷却される。操作ボックス５には、外気を取り込むための上部開口３３と、操作ボックス５から外部へ空気を排出するための下部開口３２とを備える。操作ボックス５の下部開口３２が、ファン２ａによって生じる冷却風の流れに指向して配置される。好ましくは、エンジン２の冷却ファン２ａの回転によってエンジン２に外気を取り込むための空気取り入れ口２０に対して操作ボックス５の底板１６ａが斜めに配置され、底板１６ａに下部開口３２が穿たれる。
【選択図】図３

Description

本発明は、エンジン作業機に関するものであり、特に、操作ボックスの冷却効果を高める構成を有するエンジン作業機に関する。

エンジンで駆動される作業機であるエンジン発電機には、操作盤あるいは操作ボックスが備えられる。操作ボックスには、エンジン発電機の発電出力電圧を自動制御する装置（ＡＶＲ）や、電気配線等が収容されており、通電により熱を発生する。この熱は操作ボックス内の温度を上げて、電子部品に悪影響を及ぼすので、温度上昇を回避する対策が講じられる。

例えば、特許文献１には、発電機の上に配置された制御ボックスにおいて、発電機の後部周壁に制御ボックスとの連通口を設けるとともに、制御ボックスに外気取り入れ口を設けたエンジン発電機が記載されている。このエンジン発電機ではファンによる吸引力によって、外気取り入れ口から連通口を経て発電機のケース内に外気を流通させるようにして制御ボックス内を冷却する。

また、特許文献２には、冷却ファンによる冷却風をエンジンのファンケースに吸い込み、エンジンの周囲に流通させてから排出させる防音ケースにおいて、ファンケースの上半部前側に操作盤を位置させた構造が記載されている。

実開昭６３−１２５１２９号公報 実開平５−５８８２６号公報

特許文献１に記載されている装置では、換気ファンによって発電機内に空気を取り込む案内口が後部ケースによって覆われた内部空間に開口しているので、制御ボックスから連通口を介して導入される外気と後部ケースに設けられた給風口から導入される外気とが内部空間で合流して案内口に吸気される。つまり、給風口からの外気は案内口に直接導入される一方、制御ボックスの外気取り入れ口からの外気は連通口を経て、案内口に導入される。ここで、制御ボックスの外気取り入れ口から連通口を経由して案内口に至る給風経路は、給風口から直接案内口に外気が導入される給風経路よりも流路抵抗が大きいので、連通口を経て案内口に流入する空気の流速が、給風口から案内口へ直接流入する空気の流速の方より小さくなり、制御ボックスの十分な冷却効果が得られにくいという課題がある。

さらに、特許文献１に記載されている装置では、外気取り入れ口が制御ボックスの側壁であって、連通口に隣接する壁に設けられているので、外気取り入れ口から離れた壁部に隣接する空間には外気が流れにくく、その空間においては冷却効果が小さいという課題がある。

特許文献２に記載されている防音ケースは、操作盤にエンジンからの放射熱が伝達されにくいように構成されているが、操作盤は、給風室との間に設けられる仕切板で仕切られた防音室の上部室内に設けられていて、操作盤の周囲に空気の流れが生じにくいので、熱がこもりやすいといる課題がある。

本発明の目的は、上記課題に対して、エンジンの運転による冷却風を効率良く作用させて操作ボックスの冷却効果を上げることができるエンジン作業機を提供することにある。

前記目的を達成するための本発明は、エンジン（２）によって駆動される作業機（３）と、前記作業機（３）の制御装置を収納する操作ボックス（５）とを有するエンジン作業機において、前記エンジン（２）および前記作業機（３）のうち、少なくとも前記エンジン側に設けられて前記エンジン（２）および前記作業機（３）を冷却するためのファン（２ａ）を有し、前記操作ボックス（５）が、該操作ボックス（５）の上部に設けられて外気を取り込むための上部開口（３３）と、該操作ボックス（５）の底部に設けられて外部へ空気を排出するための下部開口（３２）とを備えており、前記操作ボックスの下部開口（３２）が、前記ファン（２ａ）によって生じる冷却風の流れに指向して配置されている点に第１の特徴がある。

また、本発明は、前記エンジン（２）が、前記ファン（２ａ）の回転によってエンジン（３）外気を取り込むための空気取り入れ口（２０）を備え、前記操作ボックス（５）が、前記エンジン（２）の空気取り入れ口（２０）の外面に対して斜めに配置された底板（１６ａ）を有しており、前記下部開口（３２）が、前記空気取り入れ口（２０）の外面に対して斜め上から直接対面するように前記底板（１６ａ）に穿たれている点に第２の特徴がある。

また、本発明は、前記操作ボックス（５）が、上板（１６ｅ）と、前記底板（１６ａ）に上下が接合される縦板（１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ）とをさらに備えており、前記上部開口（３３）が、前記上板（１６ｅ）に形成されている点に第３の特徴がある。

さらに、本発明は、前記下部開口（３２）が、複数の長孔（３２ａ）と、該長孔（３２ａ）の上縁から長孔（３２ａ）の前面に張り出される目隠し部分（３２ｂ）とからなる点に第４の特徴がある。

上記特徴を有する本発明によれば、操作ボックスの開口が操作ボックスの上部と底板とに設けられているので、冷却ファンによって生じた冷却風の流れによって、上部開口から下部開口に至る空気の流れが操作ボックス内に発生され、操作ボックス内に収容されているすべての部品が自然対流ではなく強制対流による空気の流れによって冷却される。

第２の特徴を有する本発明によれば、下部開口が形成されている底板がエンジンの空気取り入れ口に流入する空気の流れに対して直交しているのではなく、斜めに交差するようになるので、操作ボックス内に空気を外部に排出させる作用がよりよく働き、操作ボックス内に生じる空気の流速をより大きくして高い冷却効果を得ることができる。

第３の特徴を有する本発明によれば、操作ボックスの上板に上部開口が形成されるので、上板より下方の領域、つまり操作ボックス全体に冷却風を流通させることができる。

第４の特徴を有する本発明によれば、目隠し部分によって空気の排出口である下部開口から操作ボックス内への水やほこりの浸入が遮られる。

本発明の一実施形態に係るエンジン発電機の斜視図である。 本発明の一実施形態に係るエンジン発電機の左側面図である。 本発明の一実施形態に係るエンジン発電機の左後方から見た斜視図である。 エンジン発電機の操作ボックスを構成するケースの正面図である。 図４のＡ−Ａ断面図である。 エンジン発電機の操作ボックスを構成するケースの下面図である。 操作パネルの裏面図である。 操作パネルの右側面図である。 図６のＢ−Ｂ断面図である。 冷却風の流れを説明するエンジン発電機の模式図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図１は本発明の一実施形態に係るエンジン作業機としてのエンジン発電機の斜視図であり、図２は同側面図である。図１、図２において、エンジン発電機１は、エンジン２およびエンジン２によって駆動される発電機３を有する。以下、エンジン２および発電機３を統合して発電機本体４と呼ぶ。エンジン発電機１において、発電機本体４のうち、エンジン２が配置されている側を前側、発電機３が配置されている側を後側という。

発電機本体４は外部フレーム７で取り囲まれている。外部フレーム７は、鋼管からなるメインフレーム８と、メインフレーム８の下部を左右方向で互いに連結する下ビーム９と、メインフレーム８の上部を前後方向で互いに連結する２本の上ビーム１０と、上ビーム１０の前後方向中間部から下方に延在してメインフレーム８の下部に接合される垂直ビーム１１とを含んでいる。下ビーム９は前後に間隔をおいて２本設けられ、上ビーム１０および垂直ビーム１１はそれぞれ左右に１箇所ずつ、つまり一対ずつ設けられる。上ビーム１０および垂直ビーム１１はエンジン発電機３の左側のもののみを図示しているが、右側のものも同様の位置に設けられる。

燃料タンク６は、発電機本体４の上方全体を広く覆うように形成されており、大容量を確保しているとともに、発電機本体４に上方から水やほこりが降りかかりにくくする発電機本体カバーとしても作用する。燃料タンク６の上部を左右方向に跨って左右の上ビーム１０に両端がそれぞれ連結される２本の横方向パイプ１２が設けられる。２本の横方向パイプ１２はブラケット１３で互いに連結され、ブラケット１３には吊り輪１４が接合される。

エンジン２と発電機３との間から引き出される排気管に連結されて発電機３の左側上方で前後方向に延在するマフラ１７を備える。発電機本体４は、下ビーム９、９上に対して前後左右の４箇所に固定される緩衝部材付きのマウント装置９０によって外部フレーム７に設置される。マウント装置９０は緩衝部材（例えば、ゴムからなる）を有していて、水平方向および上下方向において所定の範囲で発電機本体４は変位可能であり、運転に伴う振動を吸収することができる。

エンジン２は空冷４サイクルエンジンであり、エンジン２の前側に設けられる空気取り入れ口２０から取り込まれる外気によって冷却される。空気取り入れ口２０の背後つまり後側には、エンジン２に連結されて回転する冷却用のファン２ａ（図１０に関して後述）が設けられ、このファン２ａの回転によって、エンジン２内に取り込まれる空気の流れＦ１、Ｆ２が生じる。なお、冷却用のファンはエンジン２だけでなく、発電機４にも設けてあってもよい。

エンジン２に隣接して、空気取り入れ口２０の前側上方寄りに、エンジン発電機１の運転を操作する操作ボックス５が設けられ、操作ボックス５の後側の、発電機本体４の上方には燃料タンク６が設けられる。操作ボックス５は操作パネル１５と操作パネル１５の背面にあって自動電圧制御装置（ＡＶＲ）を含む各種制御用の部品や電気配線が収容されるケース１６とを備える。操作パネル１５には、チョークボタン１５１、エンジンスイッチ１５２、ブレーカスイッチ１５３、液晶モニタ１５４、ならびに出力コンセント１５５およびアース端子１５６等が配置される。

エンジン２内に取り込まれる空気の流れＦ１およびＦ２のうち、特に、流れＦ１は、操作ボックス５のケース１６に沿って流れるので、ケース１６の外部周辺、特に下部周辺は空気の流れがないケース１６の上部に対して圧力が低くなる。したがって、ケース１６の底板１６ａおよび上部（操作パネル１５の上方に接合される延長板１５ａ）にそれぞれ開口を設けておくことにより、ケース１６の下部開口から外部に排出される空気の流れが生じ、これに伴って、上部開口からケース１６の内部に新たな空気が取り込まれる。エンジン２の運転中はこのような空気の流れが持続されて、操作ボックス５のケース１６内は、強制的に空冷される。

なお、本明細書において、ケース１６もしくは操作ボックス５の「上部」とは、操作ボックス５内に収容される部品のうち、最上部に配置される部品の上下方向幅中心より上の部分をいい、例えば、ＡＶＲ３０（図３参照）の上下方向幅中心より上の部分をいう。好ましくは、「上部」は、ケース１６の容積の上部分２０％に相当する領域である。これより下方の領域に上部開口部を設定したのでは、操作ボックス５内のすべての部品を効果的に冷却することができないからである。

特に、図２に示した操作ボックス１５では、ケース１６の底板１６ａを、ケース１６の裏面（鉛直壁）に対して垂直ではなく（つまり水平面ではなく）前側が低く後側が高い傾斜面として、空気取り入れ口２０に対しても斜めに対向するようにしているので、底板１６ａに沿って流れる空気Ｆ１の流速はより大きくなり、ケース１６の下部周辺とケース１６の上部との圧力差をより大きくすることができる。なお、底板１６ａは空気取り入れ口２０に対して斜めに配置するのが好ましいが、斜め姿勢に限らず、空気取り入れ口２０に垂直であってもよい。

図３は操作ボックス５を裏面から見た斜視図である。操作ボックス５の前部分つまり操作パネル１５の裏面には、前記チョークボタン１５１、エンジンスイッチ１５２、ブレーカスイッチ１５３、液晶モニタ１５４、ならびに出力コンセント１５５およびアース端子１５６の、それぞれの本体（裏面側部分）１６１、１６２、１６３、１６４、ならびに１６５および１６６が取り付けられる。操作パネル１５の裏面にはＡＶＲ３０が取り付けられ、ＡＶＲ３０やケース１６内のスイッチ等の本体部分に接続される電気配線はハーネス３１としてひとまとめにされ、ケース１６の裏面に形成されるハーネス通し孔（後述）に嵌着されたグロメット４５を通して外部に引き出される。

ケース１６の下面には複数の細長い開口（図９参照）からなる排気口３２が設けられる。一方、操作パネル１５の上部に接合される延長板１５ａには、ＡＶＲ３０に近接して複数の開口が吸気口３３として設けられる。延長板１５ａは、操作パネル１５の上部を折り曲げて形成した上部リム１５ｂに対向しており、吸気口３３は上部リム１５ｂの裏面と延長板１５ａとの間の空間に臨む位置に配置される。

図４はケース１６の正面図（操作パネル１５側から見た図）であり、図５は図４のＡ−Ａ矢視図、図６はケース１６の下面図である。図４〜図６において、ケース１６は、下板（底板）１６ａ、左右壁１６ｂ、１６ｃ、鉛直壁（縦板）１６ｄ、および上板（天井）１６ｅを備え、操作パネル１５が取り付けられる側の面が開放されている箱型である。

左右壁１６ｂ、１６ｃには、取り付け用フランジ１６ｆ、１６ｇが形成され、このフランジ１６ｆ、１６ｇに多数設けられている取り付け用孔のうち、孔４０、４１には、それぞれナット４２、４３が整列して溶接されている。この孔４０、４１には、操作パネル１５側からボルト（図示しない）が通されて、ナット４２、４３にそれぞれ螺着される。

鉛直壁１６ｄに対して斜めに設定されている底板１６ａには、図３に関して既に述べた排気口３２が穿たれている。鉛直壁１６ｄの上隅近くには、前記グロメット４５を嵌着するためのグロメット通し孔３４が穿たれている。フランジ１６ｆ、１６ｇは、その上端と上板１６ｅとの間の範囲３５には延長されていない。フランジ１６ｆ、１６ｇが延長されていない部分では、操作パネル１５と組み合わせたときに操作パネル１５とケース１６との間に隙間ができるので、この隙間には、操作パネル１５の上部に接合される延長板１５ａの両端が嵌ることができる。

図７は操作パネル１５の正面図（ケース１６側から見た図）であり、図８は操作パネル１５の側面図である。図７および図８において、操作パネル１５の上部および下部は、操作面側（表側）に突出させた上部リム１５ｂと下部リム１５ｃとを形成するために屈曲されている。そして、操作パネル１５には、上部リム１５ｂの、操作面とは反対側の部分、つまり上部リム１５ｂの裏側空間を覆うように延長板１５ａが接合されている。延長板１５ａには、図３に関して述べた吸気口３３としての開口が２箇所に穿たれている。

操作パネル１５には、チョークボタン１５１、エンジンスイッチ１５２、ブレーカスイッチ１５３、液晶モニタ１５４、ならびに出力コンセント１５５およびアース端子１５６の、それぞれの本体１６１、１６２、１６３、１６４、ならびに１６５および１６６を取り付けるための取付孔１７１、１７２、１７３、１７４、ならびに１７５および１７６が穿たれている。

図９は図６のＢ−Ｂ断面図である。図９において、下部開口である排気口３２は、複数の長孔３２ａが穿たれ、長孔３２ａの前面には、長孔３２ａの上縁から張り出して、底板１６ａからほぼ鉛直方向に延在する目隠し部分３２ｂが設けられる。この目隠し部分３２ｂは上方からの水やほこりが長孔３２ａを通って操作ボックス５内に浸入しないようにする役目をするものであって、打ち出し加工で長孔３２ａを成形する際に一体的に底板１６ａから張り出させて形成することができる。

図１０は冷却風の流れを説明するエンジン発電機の模式図である。図１０において、エンジン２の冷却ファン２ａによって外気がエンジン２内に取り込まれ、エンジン２を冷却した空気の流れＦは、発電機３側に設けられる他方の冷却ファン３ａによって発電機３内に取り込まれ、発電機３内を通過して外部に排出される。

この流れＦによってエンジン２の前側に空気の流れＦ１、Ｆ２が生じ、これによって、ケース１６の底板１６ａの外側が負圧になるので、ケース１６内の排気口３２から空気が排出されるとともに、吸入口３３からケース１６内に空気が流れ込む。つまり、操作ボックス５内を上下に通過する空気の流れＦ３が生じて操作ボックス５内は強制的に換気されて冷却される。

本発明を、実施例に従って説明したが、本発明はこの実施例に限定されず、特許請求の範囲に記載した事項と周知技術に基づいて変形が可能である。例えば、本発明は、エンジン発電機に限らず、エンジンで駆動されるエンジン作業機に広く適用できる。エンジン作業機としては、発電機の他、エンジンで駆動される水ポンプや水ポンプで水を圧送する高圧洗浄機等がある。

また、吸気口３３は、操作パネル１５の上部に形成したが、この吸気口３３に代えて、ケース１６の上板１６ｅに開口を設けてもよい。要は、操作ボックス５の上部に形成してあって、操作ボックス５の最上部近くから操作ボックス５内（操作パネル１５とケース１６とで囲まれた空間）に外気が取り込まれるように配置してあればよい。言い換えれば、吸気口３３は、操作ボックス５の内部に収容されるＡＶＲ３０やハーネス３１等の構成部品より上方に配置されていれば、空気の流れＦ３は、操作ボックス５の構成部品のすべてを冷却することができるという効果が得られる。

また、操作ボックス５の排気口３２は、エンジン２の空気取り入れ口２０に対向して配置しているが、必ずしもエンジン２の空気取り入れ口２０に対向していなくても、少なくとも冷却用のファンによって生じる空気の流れに向けて開口していればよい。なお、図１０では、冷却ファンをエンジン２と発電機３の双方にそれぞれ設けた例を示したが、エンジン２および発電機３の一方にのみファンを取り付けたものであってもよい。

１…エンジン発電機、 ２…エンジン、 ３…発電機、 ４…発電機本体、 ５…操作ボックス、 ６…燃料タンク、 ７…外部フレーム、 １５…操作パネル、 １６…ケース、 ２０…空気取り入れ口、 ３２…排気口、 ３３…吸気口

また、本発明は、前記ファン（２ａ）が前記作業機（３）のうち、エンジン（２）側に設けられており、前記エンジン（２）が、前記ファン（２ａ）の回転によってエンジン（３）外気を取り込むための空気取り入れ口（２０）を備え、前記操作ボックス（５）が、前記エンジン（２）の空気取り入れ口（２０）の外面に対して斜めに配置された底板（１６ａ）を有しており、前記下部開口（３２）が、前記空気取り入れ口（２０）の外面に対して斜め上から直接対面するように前記底板（１６ａ）に穿たれている点に第２の特徴がある。

発電機本体４は外部フレーム７で取り囲まれている。外部フレーム７は、鋼管からなるメインフレーム８と、メインフレーム８の下部を左右方向で互いに連結する下ビーム９と、メインフレーム８の上部を前後方向で互いに連結する２本の上ビーム１０と、上ビーム１０の前後方向中間部から下方に延在してメインフレーム８の下部に接合される垂直ビーム１１とを含んでいる。下ビーム９は前後に間隔をおいて２本設けられ、上ビーム１０および垂直ビーム１１はそれぞれ左右に１箇所ずつ、つまり一対ずつ設けられる。上ビーム１０および垂直ビーム１１は発電機３の左側のもののみを図示しているが、右側のものも同様の位置に設けられる。

エンジン２は空冷４サイクルエンジンであり、エンジン２の前側に設けられる空気取り入れ口２０から取り込まれる外気によって冷却される。空気取り入れ口２０の背後つまり後側には、エンジン２に連結されて回転する冷却用のファン２ａ（図１０に関して後述）が設けられ、このファン２ａの回転によって、エンジン２内に取り込まれる空気の流れＦ１、Ｆ２が生じる。なお、冷却用のファンはエンジン２だけでなく、発電機３にも設けてあってもよい。

特に、図２に示した操作ボックス５では、ケース１６の底板１６ａを、ケース１６の裏面（鉛直壁）に対して垂直ではなく（つまり水平面ではなく）前側が低く後側が高い傾斜面として、空気取り入れ口２０に対しても斜めに対向するようにしているので、底板１６ａに沿って流れる空気Ｆ１の流速はより大きくなり、ケース１６の下部周辺とケース１６の上部との圧力差をより大きくすることができる。なお、底板１６ａは空気取り入れ口２０に対して斜めに配置するのが好ましいが、斜め姿勢に限らず、空気取り入れ口２０に垂直であってもよい。

Claims (7)

1. エンジン（２）と、エンジン（２）によって駆動される作業機（３）と、前記作業機（３）の制御装置を収納する操作ボックス（５）とを有するエンジン作業機において、
   前記エンジン（２）および前記作業機（３）を冷却するためのファン（２ａ）を有し、
   前記操作ボックス（５）が、該操作ボックス（５）の上部に設けられて外気を取り込むための上部開口（３３）と、該操作ボックス（５）の底部に設けられて外部へ空気を排出するための下部開口（３２）とを備えており、
   前記操作ボックス（５）の下部開口（３２）が、前記ファン（２ａ）によって生じる冷却風の流れに指向して配置されていることを特徴とするエンジン作業機。
2. 前記ファン（２ａ）が前記作業機（３）のうち、エンジン（２）側に設けられており、前記エンジン（２）が、前記ファン（２ａ）の回転によってエンジン（３）外気を取り込むための空気取り入れ口（２０）を備え、
   前記操作ボックス（５）が、前記エンジン（２）の空気取り入れ口（２０）の外面に対して斜めに配置された底板（１６ａ）を有しており、
   前記下部開口（３２）が、前記空気取り入れ口（２０）の外面に対して斜め上から直接対面するように前記底板（１６ａ）に穿たれていることを特徴とする請求項１記載のエンジン作業機。
3. 前記操作ボックス（５）が、上板（１６ｅ）と、前記底板（１６ａ）に上下が接合される縦板（１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ）とをさらに備えており、
   前記上部開口（３３）が、前記上板（１６ｅ）および前記縦板（１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの上部のいずれかに形成されていることを特徴とする請求項２記載のエンジン作業機。
4. 前記下部開口（３２）が、複数の長孔（３２ａ）と、該長孔（３２ａ）の上縁から長孔（３２ａ）の前面に張り出される目隠し部分（３２ｂ）とからなることを特徴とする請求項２記載のエンジン作業機。
5. 前記ファンが、前記エンジン（２）および作業機（３）のうち、エンジン（２）側に設けられていることを特徴とする請求項１記載のエンジン作業機。
6. 前記ファンが、前記エンジン（２）および作業機（３）の双方に設けられていることを特徴とする請求項１記載のエンジン作業機。
7. 前記作業機がエンジンで駆動される発電機であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のエンジン作業機。