JP2015194108A - エンジン送風機 - Google Patents

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健文 川口
Takefumi Kawaguchi
健文 川口
直人 一橋
Naoto Ichihashi
直人 一橋
上村 淳一
Junichi Kamimura
淳一 上村
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Abstract

【課題】高温の風を送ることのできる軽量のエンジン送風機を得る。【解決手段】ボリュートケース63における接続口67よりも上流側に排出口70を設け、排出流W3をファン気流W2から分岐させ、排出することにより、接続口67に向かうファン気流W2の流量を減少させることができる。これにより、エンジン室65に入る送気流Wの流量を減少させ、シリンダ11、マフラ40の温度を上昇させることができ、ノズル2から発せられる送気流Wの温度を高めることができる。【選択図】図6

Description

本発明は、小型のエンジンを動力源とするエンジン送風機の構造に関する。
風を生成して吹き付ける送風機のうち、その動力源にエンジンが使用されるエンジン送風機は、特にその風力を強くすることができるために、有効である。特に、小型のエンジンが使用される場合には、このエンジン送風機を携帯用とすることができ、作業者がエンジン送風機を持ち、風を所望の場所に吹き付けることができる。これによって、例えば路面の埃を除去することもできる。
こうしたエンジン送風機の構成は、例えば特許文献1に記載されている。このエンジン送風機においては、小型の空冷エンジン(エンジン)が動力源として用いられている。エンジンの駆動軸には、ノズルから発せられる風(送気流)を生成するファンと、エンジン自身を冷却するための冷却風を生成する冷却ファンが固定される。ファンによって生成された送気流は細長いノズルを経由しその先端から発せられる。一方、冷却ファンによって生成された冷却風は、エンジンが収容されるハウジング内を流れ、エンジンを冷却した後に、外部に放出される。作業者は、ノズルを所望の箇所に向けることによって、その先端から発せられた送気流を吹き付けることができる。
特開2010−13937号公報
上記の構成において、作業に応じてノズルから発せられる風の量を調整したい場合、エンジンの回転数を低下させ、冷却ファンによる風の量を低下させることが一般的である。しかしながら、エンジンは使用される回転数によって効率や燃費等が変化することから、風量を変化させることで最適な回転数から外れてしまう可能性があった。
また、ノズルから発せられる送気流は、通常は常温であるが、この送気流を高温とすれば、例えば、塗装の乾燥用や、冬期における融雪、路面や配管の解氷等にも、このエンジン送風機を使用することができる。しかしながら、この場合には、空気を加熱するための機構をエンジン送風機に設けることが必要となる。こうした加熱機構として例えば電熱式のヒータ等を用いることができるが、この場合には、エンジン送風機全体が重くなった。特に、この温度を高めるために大容量のヒータを用いた場合には、このエンジン送風機を携帯用とすることは困難となった。
すなわち、高温の風を送ることのできる軽量のエンジン送風機を得ることは困難であった。
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、上記の問題点を解決する発明を提供することを目的とする。
本発明は、上記課題を解決すべく、以下に掲げる構成とした。
本発明のエンジン送風機は、動力源となるエンジンと、前記エンジンの駆動軸に固定され、ノズルの先端から前方に発せられる送気流を前記駆動軸の回転によってボリュートケース内で生成する送風ファンと、前記送風ファンから前記ノズルに至るまでの前記送気流をその内部に通過させるハウジングと、を具備するエンジン送風機であって、開閉動作が可能であり、開口時においては前記送気流の一部を外部に排出する排出口が前記送風ファンから前記ノズルの先端に至るまでに設けられたことを特徴とする。
本発明のエンジン送風機において、前記排出口は前記ボリュートケースに設けられ、開口時において前記ボリュートケース内における前記送気流の一部を前記ボリュートケースの外部に排出することを特徴とする。
本発明のエンジン送風機は、前記ノズルの先端に達するよりも前における前記ハウジング内の前記送気流の流路上に、前記エンジンの運転に際して発熱する発熱部が配置されることを特徴とする。
本発明のエンジン送風機において、前記発熱部は、前記排出口より前記送風流の下流側に配置されることを特徴とする。
本発明のエンジン送風機において、前記発熱部は、前記エンジンの一部、前記エンジンに接続され前記エンジンの排気ガスを通過させるマフラ、のうちの少なくとも一つであることを特徴とする。
本発明のエンジン送風機は、前記排出口の開口面積が可変とされたことを特徴とする。
本発明のエンジン送風機は、作業者によって把持されるハンドルを具備し、前記排出口は、前記ノズルから発せられる送気流の方向から見て、前記ハンドルと反対側に設けられたことを特徴とする。
本発明のエンジン送風機において、前記排出口から排出される排出流は、前方に向かう成分をもつことを特徴とする。
本発明のエンジン送風機において、前記エンジンの吸気口には、気化器を挟んでエアクリーナが接続され、平面視において、前記排出口と前記エアクリーナは前記駆動軸を挟んで異なる側に設けられたことを特徴とする。
本発明のエンジン送風機は、動力源となるエンジンと、前記エンジンの駆動軸に固定され、ノズルの先端から前方に発せられる送気流を前記駆動軸の回転によってボリュートケース内で生成する送風ファンと、前記送風ファンから前記ノズルに至るまでの前記送気流をその内部に通過させるハウジングと、を具備するエンジン送風機であって、前記ノズルの先端に達するよりも前における前記ハウジング内の前記送気流の流路上に、前記エンジンの運転に際して発熱する発熱部が配置され、前記送気流の一部を外部に排出する排出口が前記送風ファンから前記ノズルの先端に至るまでに設けられたことを特徴とする。
本発明は以上のように構成されているので、高温の風を送ることのできる軽量のエンジン送風機を得ることができる。
本発明の実施の形態となるエンジン送風機の側面図である。 本発明の実施の形態となるエンジン送風機のC−C方向の断面図である。 本発明の実施の形態となるエンジン送風機のA−A方向の断面図である。 本発明の実施の形態となるエンジン送風機のB−B方向の断面図である。 本発明の実施の形態となるエンジン送風機における、送風量と温度との関係を示す図である。 本発明の実施の形態となるエンジン送風機における、ボリュートケース内のファン気流の流れを示す図である。 本発明の実施の形態となるエンジン送風機における、排出口の外観図である。 本発明の実施の形態となるエンジン送風機における、排出口及び開口面積調整機構の構造を示す断面図である。
本発明の実施の形態となるエンジン送風機の構成について説明する。このエンジン送風機は、加熱された風を発することができるが、空気を加熱するためのヒータを特に具備せず、空気を加熱するための熱源(発熱部)として、運転時に加熱するエンジン(シリンダ)やシリンダに接続されたマフラを利用する。この際、エンジンやマフラとしては従来のエンジン作業機に用いられるものをそのまま使用することができる。また、風の温度を常温(非加熱)、高温(加熱)に切り替えることができるが、この切替のために用いられる機構は単純であるために、軽量とすることができる。このため、このエンジン送風機を小型軽量とすることができる。
図1は、このエンジン送風機1の側面図であり、図2、3、4はそれぞれそのC−C方向、A−A方向、B−B方向の断面図である。図1における左右方向は、このエンジン送風機1が実際に使用される際の上下方向(左方:上側、右方:下側)となっており、風は図1における上方向にノズル2に沿って発せられる。以下では図1における上方向を前方、下方向を後方とする。図3における右側は図1における紙面手前側となる。このエンジン送風機1においては、動力源として、小型軽量である2サイクル空冷型のエンジン(2サイクルエンジン)10が使用される。
図4においては、使用されるエンジン10に直接関わる構造が主に示されている。エンジン10においては、シリンダ11中におけるピストン12の往復運動が、クランクケース13内に設けられた駆動軸14の回転運動にコンロッド15を介して変換される。ピストン12の往復運動によって、燃焼室16内に導入された空気と燃料との混合気は圧縮され、点火プラグ17で点火され爆発するサイクルが繰り返されることによって、駆動軸14が回転する。エンジン10の下側には、燃料タンク31が設けられ、タンクキャップ32を取り外した状態でこの中に燃料(ガソリンと2サイクルオイルとの混合燃料)を注入し、溜めることができる。シリンダ11に設けられた吸入口18には吸気管19が接続され、吸気管19に気化器37が接続される。燃料は、燃料タンク31から気化器37に導かれ、エアクリーナ33を介して気化器に導入された空気と混合されて混合気が生成される。この混合気は、吸入口18を介してクランクケース13内に導入され圧縮されてから、燃焼室16に導入される。2サイクルエンジンにおいては、燃焼室16に新しい混合気が導入されることによって、燃焼後の排気ガスが排気される。
燃焼室16で燃焼後の排気ガスは、シリンダ11に設けられた排気口20に接続されたマフラ40を通り、大気中に排気される。排気ガス中の有害成分(CO等)を分解除去するために、マフラ40中におけるマフラ仕切り板41には、触媒材料42が設けられている。触媒材料42としては、例えば白金(Pt)等が用いられ、触媒材料42における触媒反応によって、こうした有害ガス成分を減少させることができる。また、2サイクルエンジンの燃焼効率は4サイクルエンジンと比べて低く、特に、その排気ガスには未燃焼の燃料が多く含まれる。触媒材料42は、こうした未燃焼の燃料も分解する。図では簡略化して示されているが、実際にはマフラ40中における排気ガスの経路は、消音が効率的に行われるように設定され、この経路中に触媒材料42が設置される。
駆動軸14には、ジェネレータ(図示せず)が装着され、駆動軸14の回転に伴って発電がなされる。発電された電流は、点火装置34で昇圧され、ピストン12の動きに応じた点火タイミングでプラグキャップ35を介して点火プラグ17に流され、燃焼室16内で圧縮された混合気を燃焼させる。また、停止中のエンジン10を始動させるためには、気化器に燃料が供給された状態で駆動軸14を回転させる動作が必要である。このため、エンジン10の後方側には、始動装置50が装着されている。始動装置50においては、ロープが巻回されたプーリが設けられ、このロープの先端に装着された始動ハンドル51を作業者が引くことによって、プーリが回転し、これによって駆動軸14が回転する構成とされる。すなわち、始動ハンドル51を作業者が引くことによって、エンジン10を始動させることができる。
また、図4において、シリンダ11、マフラ40等は樹脂製のケーシング64で上側から覆われ、共通のエンジン室65内に設けられている。運転時においては、シリンダ11は内部で燃焼が起こるために、発熱する。マフラ40にはシリンダ11からの熱が伝わる。更に、排気ガス中におけるCO等の有害な気体成分や未燃焼の燃料が触媒材料42の触媒反応によって分解される際には発熱する。このため、マフラ40における発熱量は大きく、実際にはマフラ40はシリンダ11よりも高温となる場合も多い。このため、シリンダ11、マフラ40は、エンジン室65内で冷却される構成とされる。
ここで、図4においては、エンジン10の駆動軸14に沿った断面が示されている。駆動軸14には、冷却ファン61、送風ファン62が固定されている。冷却ファン61は、送風ファン62よりもエンジン10に近い側(図4における右側)に装着されており、図4における左側からボリュートケース63で覆われている。このため、駆動軸14の回転に伴って、冷却ファン61によって、エンジン10の下部から上側のケーシング64内を流れる冷却風W1が生成される。冷却風W1によって、運転時に高温となるシリンダ11等が冷却される。
一方、送風ファン62は冷却ファン61よりもエンジン10から遠い側(図4における左側)に装着されており、送風ファン62は、いわゆる遠心ファンとされている。このため、送風ファン62は、その中心軸方向で吸引され径方向に排気される流れのファン気流W2を生成する。図2に示されるように、送風ファン62はメッシュ状の保護カバー66で覆われ、保護カバー66を通して吸入された空気がファン気流W2となる。
図4に示されるように、ボリュートケース63内で生成された冷却風W1、ファン気流W2は、最終的には合流する、その後、図2、3に示されるように、ケーシング64内の接続口67を通り、エンジン室65内に導入され、シリンダ11、マフラ40を冷却した後に、ノズル2を通り、その先端から放出される。この構成においては、ノズル2から発する送気流Wが、シリンダ11、マフラ40の冷却にも用いられる。
こうしたエンジン送風機1を作業者が携帯できるように、ケーシング64の上部には、作業者が把持しやすい形状のハンドル68が設けられ、ハンドル68にはスロットルレバー69が装着される。運転時の駆動軸14の回転速度(回転数)は、気化器37のスロットル開度で定まり、このスロットル開度は、気化器37にワイヤを介して接続されたスロットルレバー69の引きしろで制御することができる。作業者は、ハンドル68を把持しながら、スロットルレバー69の操作をすることができる。すなわち、作業者は、ハンドル68を把持してこのエンジン送風機1において発せられる送気流Wの向きや強さを制御することができる。
ここで、前記の通り、シリンダ11とマフラ40は運転時に高温となり、送気流Wはこれらが設けられたエンジン室65内でこれらを冷却する。その後、送気流Wはノズル2から発せられるため、シリンダ11やマフラ40(触媒材料42)を熱風の熱源(発熱部)として使用することができる。
熱源となるシリンダ11やマフラ40の温度は、これらにおける発熱量と、これらに対する冷却効率で定まる。エンジン送風機においては、一般にはエンジン10にかかる負荷が大きく変動することはないため、エンジン10の運転状況(回転速度)が一定である場合には、発熱量はほぼ一定となる。一方、冷却効率は、上記の構成においては、送気流W(冷却風W1、ファン気流W2)で定まり、冷却風W1、ファン気流W2は、共に駆動軸14の回転速度で定まる。ただし、冷却風W1、送気流W2の流路において、これらの一部を外部に分岐させて排出すれば、シリンダ11、マフラ40がある箇所における送気流Wの流量及び流速を低下させることができる。
すなわち、エンジン10の回転速度を一定にして発熱量を一定とした状態で、冷却風W1、送気流W2の一部を外部に分岐させて排出することによって、熱源となるシリンダ11やマフラ40の冷却効率を低下させることができる。これによって、シリンダ11やマフラ40の温度を高めることができ、送気流Wの温度を高めることができる。
この場合における、送気流Wによる送風量と送気流Wの温度の関係は図5に示される通りとなり、送風量をQ1、温度T1とした場合に、送風量をQ2(Q2<Q1)とすることによって、温度をT2(T2>>T1)とすることができる。送気流W1におけるシリンダ11、マフラ40に達する前に外部に排出する流量を調整することによって、図5の特性上における所望の点の送風量、温度が得られるように設定することも可能である。すなわち、この流量を調整することによってノズル2から発せられる送気流Wの温度を調整することができる。また、通路面積が変わらないことから、送風量が低下することで流速についても低下し、マフラ40付近を通過する時間(熱が伝わる時間)を長くすることができ、効果的に温度の上昇を図ることができる。
このため、上記のエンジン送風機1においては、ボリュートケース63には、送気流W(主にファン気流W2)の一部を外部に排出するための排出口70が設けられている。図2に示されるように、排出口70からは排出流W3が外部に排出される。図6は、ケーシング64内においてファン気流W2、排出流W3が生成される状況を示す透視図である。前記の通り、ボリュートケース63内において、送風ファン62によってファン気流W2が生成される。図6においては、駆動軸14、送風ファン62は反時計回りに回転するために、送風ファン62によって生成されるファン気流W2は、図示されるように反時計回りとなって送風ファン62の上側の接続口67を通りエンジン室65に入る。なお、図示されていないが、エンジン室65においては、ファン気流W2は冷却風W1と合流し送気流Wとなる。その、エンジン室65を通過後の送気流Wは、ノズル2をとおりその先端から発せられる。
このため、ボリュートケース63における接続口67よりも上流側に排出口70を設け、排出流W3をファン気流W2から分岐させ、排出することにより、接続口67に向かうファン気流W2の流量を減少させることができる。これにより、エンジン室65に入る送気流Wの流量を減少させ、シリンダ11、マフラ40の温度を上昇させることができ、ノズル2から発せられる送気流Wの温度を高めることができる。
この際、排出口70の開口を、開口面積調整機構71で調整することができる。これによって、排出流W3の流量を調整し、エンジン室65に入る送気流Wの流量を調整することができ、ノズル2から発せられる送気流Wの温度を調整することができる。図7は、この排出口70を排出流W3が流れる方向から見た図であり、図8は、そのE−E方向の断面図である。
ここでは、排出口70は、ボリュートケース63に設けられた円形の開口部となっている。図7に示されるように、開口面積調整機構71としては、蓋71Aと、これをボリュートケース63に固定するネジ71Bが組み合わせて用いられる。蓋71Aも円形であるが、その径は排出口70よりも大きい。ネジ71Bは、蓋71Aにおける中心から離れた箇所に設けられ、かつ排出口70に隣接して設置される。このため、蓋71Aのネジ71Bの回りの設定角度を調整した上でネジ71Bを締めて固定することによって、排出口70を蓋71Aが塞ぐ面積を調整することができる。これによって、排出流W3の流量を調整することができる。
このように、開口面積調整機構71として、上記の単純な構造を用いることができる。これによって、ノズル2から発せられる送気流Wの温度を調整することができる。開口面積調整機構71はこのような単純な構造であるため、これをボリュートケース63に装着した場合でも、これによる重量の増加は僅かであるため、このエンジン送風機1を軽量とすることができる。また、排出口の開口面積を調整する開口面積調整機構として、他の構造のものを用いることができることも明らかである。例えば、ハンドル68の近傍と排出口をリンクにより接続し、ハンドル68を把持した状態で開口面積の調整が行えるようにしてもよい。
ここで、排出口70は、排出流W3を効率的に生成するためにはボリュートケース63の外周部分に設けることが好ましく、排出流W3は、送風ファン62の軸(駆動軸14)を中心とした径方向に排出される。このため、排出流W3の方向は、ボリュートケース63において排出口70が設けられる位置で定まる。上記の効果を奏するためには、排出口70のボリュートケース63における位置は、ファン気流W2が接続口67に達するまであれば、適宜設定することができる。ただし、排出流W3の方向は、このエンジン送風機1の使用態様に適合するように設定することができる。
まず、排出口70の位置(排出流W3の方向)を図2におけるθの範囲(ノズル2から見てハンドル68の反対側)とした場合には、エンジン送風機1の使用時においては、排出流W3は下側に向くことになる。この場合において、排出流W3の流量が多い(風力が強い)場合には、エンジン送風機1は、その反作用により、重力と反対側の向きの力を受ける。これによって、作業者がこのエンジン送風機1を軽く感じる。すなわち、このエンジン送風機1を用いた作業を特に容易に行うことができる。
更に、排出流W3の方向を上記のθの範囲の前方側の半分となるθの範囲とした場合には、ノズル2から発せられる送気流Wと排出流W3は共に前方を向く。この場合には、例えばこのエンジン送風機1を屋外で使用した際に、ノズル2から発せられた送気流によって巻き上げられた埃が作業者の側に向かうことが、排出流W3によって抑制される。この際、排出流W3が送気流Wと同一の方向(前方)を向く必要はなく、少なくとも前方に向かう成分をもてば上記の効果を奏する。これによって、作業者が埃に曝されずに作業を行うことができる。また、エアクリーナ33は後方に設けられているために、排出口70がエアクリーナ33と反対側に設けられ、排出流W3の向きがエアクリーナ33と反対側となるために、エアクリーナ33が埃を吸入することも抑制される。
逆に、エンジン作業機においてエアクリーナが前方に設けられた場合には、排出流W3の方向を、θの範囲の後方側の半分となるθの範囲とすることが、エアクリーナが埃を吸入することを抑制する観点からは、有効である。すなわち、平面視において、駆動軸(送風ファンの回転軸)を挟んで排出口とエアクリーナとが異なる側にあることが好ましい。なお、排出口の位置は、流量の調整を行うのみであればボリュートケースからノズルの間にあればよいが、送気流Wの温度上昇を効果的に行うため、発熱手段の上流側にあることが望ましい。
このように、排出流W3の方向(排出口の位置)は、エンジン送風機の構造や使用態様に応じて、適宜設定することができる。
また、上記の例では、送気流Wが熱源となるシリンダ11やマフラ40に直接当たるものとしたが、送気流Wがこれらと直接当たらず、これらと接する熱伝導率の高い部材(熱伝達部材)と送気流Wとが直接接する構成としても、同様の効果を奏することは明らかである。更に、エンジンにおけるシリンダ以外の箇所等、エンジン送風機の運転中に発熱する任意の箇所を熱源として使用することもできる。
また、ハウジング内におけるエンジンやマフラの構成は、これらを熱源として使用できる限りにおいて任意である。ボリュートケースからエンジン室に至る構成も、これに応じて適宜設定が可能である。他の部品が熱源として使用される場合においても、これに応じた構成が可能である。
1 エンジン送風機
2 ノズル
10 エンジン(2サイクルエンジン)
11 シリンダ
12 ピストン
13 クランクケース
14 駆動軸
15 コンロッド
16 燃焼室
17 点火プラグ
18 吸入口
19 吸気管
20 排気口
31 燃料タンク
32 タンクキャップ
33 エアクリーナ
34 点火装置
35 プラグキャップ
37 気化器
40 マフラ
41 マフラ仕切り板
42 触媒材料
50 始動装置
51 始動ハンドル
61 冷却ファン
62 送風ファン
63 ボリュートケース
64 ケーシング
65 エンジン室
66 保護カバー
67 接続口
68 ハンドル
69 スロットルレバー
70 排出口
71 開口面積調整機構
71A 蓋(開口面積調整機構)
71B ネジ(開口面積調整機構)
W1 冷却風
W2 ファン気流
W3 排出流
W 送気流

Claims (10)

  1. 動力源となるエンジンと、
    前記エンジンの駆動軸に固定され、ノズルの先端から前方に発せられる送気流を前記駆動軸の回転によってボリュートケース内で生成する送風ファンと、
    前記送風ファンから前記ノズルに至るまでの前記送気流をその内部に通過させるハウジングと、を具備するエンジン送風機であって、
    開閉動作が可能であり、開口時においては前記送気流の一部を外部に排出する排出口が前記送風ファンから前記ノズルの先端に至るまでに設けられたことを特徴とするエンジン送風機。
  2. 前記排出口は前記ボリュートケースに設けられ、開口時において前記ボリュートケース内における前記送気流の一部を前記ボリュートケースの外部に排出することを特徴とする請求項1に記載のエンジン作業機。
  3. 前記ノズルの先端に達するよりも前における前記ハウジング内の前記送気流の流路上に、前記エンジンの運転に際して発熱する発熱部が配置されることを特徴とする請求項1または2に記載のエンジン送風機
  4. 前記発熱部は、前記排出口より前記送風流の下流側に配置されることを特徴とする請求項3に記載のエンジン送風機。
  5. 前記発熱部は、前記エンジンの一部、前記エンジンに接続され前記エンジンの排気ガスを通過させるマフラ、のうちの少なくとも一つであることを特徴とする請求項4に記載のエンジン送風機。
  6. 前記排出口の開口面積が可変とされたことを特徴とする請求項1から5までのいずれか1項に記載のエンジン送風機。
  7. 作業者によって把持されるハンドルを具備し、
    前記排出口は、前記ノズルから発せられる送気流の方向から見て、前記ハンドルと反対側に設けられたことを特徴とする請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載のエンジン送風機。
  8. 前記排出口から排出される排出流は、前方に向かう成分をもつことを特徴とする請求項7に記載のエンジン送風機。
  9. 前記エンジンの吸気口には、気化器を挟んでエアクリーナが接続され、
    平面視において、前記排出口と前記エアクリーナは前記駆動軸を挟んで異なる側に設けられたことを特徴とする請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載のエンジン送風機。
  10. 動力源となるエンジンと、
    前記エンジンの駆動軸に固定され、ノズルの先端から前方に発せられる送気流を前記駆動軸の回転によってボリュートケース内で生成する送風ファンと、
    前記送風ファンから前記ノズルに至るまでの前記送気流をその内部に通過させるハウジングと、を具備するエンジン送風機であって、
    前記ノズルの先端に達するよりも前における前記ハウジング内の前記送気流の流路上に、前記エンジンの運転に際して発熱する発熱部が配置され、
    前記送気流の一部を外部に排出する排出口が前記送風ファンから前記ノズルの先端に至るまでに設けられたことを特徴とするエンジン送風機。
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