JP2020204173A - バッテリパックを電源とする作業機 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリパックを電源とする作業機において、モータコントローラ及びバッテリターミナルの組み付けを容易にする。【解決手段】作業機は、モータと、モータを収容するアウターケースと、アウターケースに組み付けられたユニットホルダと、ユニットホルダに組み付けられているとともに、バッテリパックと着脱可能に接続するバッテリターミナルと、ユニットホルダに組み付けられているとともに、バッテリパックからモータへ供給される電力を制御するモータコントローラとを備える。【選択図】図２

Description

本開示は、バッテリパックを電源とする作業機に関する。

バッテリパックを電源とする作業機が知られている。この種の作業機は、モータと、バッテリパックと着脱可能に接続するバッテリターミナルと、バッテリからモータへ供給される電力を制御するモータコントローラとを備える。特許文献１に、作業機の一種である背負式のブロワが開示されている。

特開２０１６−２０４９３０号公報

従来の作業機では、バッテリターミナルやモータコントローラが、アウターケースへ個別に組み付けられている。そのことから、作業機を製造するときに、それらの組み付けが比較的に面倒という問題がある。特に、作業機の高電圧化が進むにつれて、モータコントローラやバッテリターミナルも大型化しており、それらの組み付けを容易化し得る技術が必要とされている。

本明細書が開示する技術は、バッテリパックを電源とする作業機に具現化される。この作業機は、モータと、モータを収容するアウターケースと、アウターケースに組み付けられたユニットホルダと、ユニットホルダに組み付けられているとともに、バッテリパックと着脱可能に接続するバッテリターミナルと、ユニットホルダに組み付けられているとともに、バッテリパックからモータへ供給される電力を制御するモータコントローラとを備える。

上記した作業機では、アウターケースにユニットホルダが組み付けられており、そのユニットホルダに、バッテリターミナル及びモータコントローラが組み付けられている。このような構成によると、作業機を製造するときは、モータコントローラ及びバッテリターミナルを、予めユニットホルダに組み付けてから、そのユニットホルダを、モータコントローラ及びバッテリターミナルと共にアウターケースへ組み付けることができる。従って、モータコントローラ及びバッテリターミナルの組み付けを容易に行うことができる。

実施例のブロワ１０の外観を示す斜視図。 ブロワ１０の分解斜視図である。 ブロワ１０の内部構造を示す断面図である。図中の矢印Ｆは、空気経路４２における空気の流れを模式的に示す。 アウターケース１４の一部を取り除いて、ブロワ１０の内部構造を示す図である。図中の矢印Ｆは、空気経路４２、４２ａ、４２ｂにおける空気の流れを模式的に示す。 ボリュートケースの断面図である。 ボリュートケースの分解斜視図である。 ブロワ１０の一部の分解斜視図であり、吸音部材６２、６４、６６、６８を示す図。

本技術の一実施形態において、アウターケースの内部には、空気の流れる空気経路が設けられていてもよい。この場合、モータコントローラは、空気経路に面していてもよい。このような構成によると、空気経路を流れる空気によってモータコントローラが冷却され、モータコントローラの温度上昇を抑制することができる。

本技術の一実施形態において、アウターケースは、第１セグメント（例えば、ベース部材）と、モータを挟んで第１セグメントに対向する第２セグメント（例えば、カバー部材）とを有してもよい。この場合、ユニットホルダは、第１セグメントと第２セグメントとの両者に亘って組み付けられていてもよい。このような構成によると、アウターケースの剛性をユニットホルダによって高めることができる。

本技術の一実施形態において、作業機は、背負型作業機であってもよい。この場合、背負型作業機は、背負型ブロワであってもよい。但し、他の実施形態として、作業機は、背負型作業機ではなく、例えば、モータによって車輪を駆動する芝刈機や運搬車であってもよい。

以下では、本発明の代表的かつ非限定的な具体例について、図面を参照して詳細に説明する。この詳細な説明は、本発明の好ましい例を実施するための詳細を当業者に示すことを単純に意図しており、本発明の範囲を限定することを意図したものではない。また、以下に開示される追加的な特徴ならびに発明は、さらに改善された作業機を提供するために、他の特徴や発明とは別に、又は共に用いることができる。

また、以下の詳細な説明で開示される特徴や工程の組み合わせは、最も広い意味において本発明を実施する際に必須のものではなく、特に本発明の代表的な具体例を説明するためにのみ記載されるものである。さらに、上記及び下記の代表的な具体例の様々な特徴、ならびに、独立及び従属クレームに記載されるものの様々な特徴は、本発明の追加的かつ有用な実施形態を提供するにあたって、ここに記載される具体例のとおりに、あるいは列挙された順番のとおりに組合せなければならないものではない。

本明細書及び／又は特許請求の範囲に記載された全ての特徴は、実施例及び／又はクレームに記載された特徴の構成とは別に、出願当初の開示ならびにクレームされた特定事項に対する限定として、個別に、かつ互いに独立して開示されることを意図するものである。さらに、全ての数値範囲及びグループ又は集団に関する記載は、出願当初の開示ならびにクレームされた特定事項に対する限定として、それらの中間の構成を開示する意図を持ってなされている。

図面を参照して、実施例のブロワ１０について説明する。本実施例のブロワ１０は、背負型のブロワであり、主に屋外で使用される作業機の一種である。ブロワ１０は、ユーザの背面に所定の姿勢で装着され、空気を吹き出すことによって、例えば落ち葉や刈られた草といった散乱物を吹き集める。ブロワ１０は、バッテリパック２を電源とする作業機であり、二つのバッテリパック２が着脱可能に構成されている。なお、バッテリパック２の数は二つに限定されない。

図１−図４に示すように、ブロワ１０は、ボリュートポンプ１２と、ボリュートポンプ１２を収容するアウターケース１４と、一対の肩ストラップ１６とを備える。一対の肩ストラップ１６は、アウターケース１４に固定されており、アウターケース１４をユーザの背面に固定する。アウターケース１４は、複数の防振部材１３を介して、ボリュートポンプ１２を支持している。防振部材１３は、例えばスプリング又はゴムといった、弾性を有する部材である。一例ではあるが、本実施例におけるアウターケース１４は、ベース部材１４ａとカバー部材１４ｂとを含む、複数のセグメント（部品）で構成されている。カバー部材１４ｂはベース部材１４ａに組み付けらており、ベース部材１４ａとカバー部材１４ｂは、ボリュートポンプ１２を介して互いに対向している。

アウターケース１４には、二つのバッテリインターフェース１８が設けられている。各々のバッテリインターフェース１８には、一つのバッテリパック２が着脱可能に取り付けられる。各々のバッテリインターフェース１８には、バッテリターミナル１８ａが設けられている。バッテリターミナル１８ａは、バッテリインターフェース１８に取り付けられたバッテリパック２と電気的に接続する。バッテリターミナル１８ａには、一対の電力用ターミナルと、複数の通信用ターミナルとが含まれる。なお、バッテリインターフェース１８の数は二つに限定されず、ブロワ１０は、少なくとも一つのバッテリインターフェース１８を備えればよい。

ブロワ１０は、ボリュートポンプ１２に接続された吐出ノズル２０と、吐出ノズル２０に設けられた操作グリップ２２とを備える。操作グリップ２２には、例えばトリガ２４といった、ユーザによって操作される複数のスイッチが設けられている。ユーザがトリガ２４を操作すると、一つ又は二つのバッテリパック２からボリュートポンプ１２へ電力が供給され、ボリュートポンプ１２が起動する。これにより、ブロワ１０は吐出ノズル２０から空気を吐出する。

ボリュートポンプ１２は、ボリュートケース２６と、ボリュートケース２６内に位置するインペラ２８と、インペラ２８に接続されたモータ３０とを備える。ボリュートケース２６は、吸込口２６ａとボリュート室２６ｂと吐出口２６ｃとを画定している。ボリュート室２６ｂは、吸込口２６ａと吐出口２６ｃとの間を、渦巻き状に延びている。インペラ２８は、モータ３０の回転軸３０ａに固定されており、ボリュート室２６ｂにおいて回転可能に支持されている。モータ３０は、バッテリパック２からの電力供給を受けて、インペラ２８を回転駆動する。インペラ２８が回転駆動されると、吸込口２６ａから吸い込まれた空気が、ボリュート室２６ｂで加速された後に、吐出口２６ｃから吐出される。ボリュートケース２６の吐出口２６ｃには、吐出ノズル２０が接続されている。特に限定されないが、本実施例のブロワ１０では、ユーザが所定の姿勢でブロワ１０を装着したときに、モータ３０は、ユーザとボリュートケース２６の間に位置し、ボリュートケース２６の吸込口２６ａは、ユーザの後方（即ち、反ユーザ側）に向けて開口する。

ここで、ボリュートケース２６の吐出口２６ｃは、アウターケース１４の外部に位置している。ボリュートケース２６は、アウターケース１４から突出する吐出ダクト２６ｄを有しており、吐出口２６ｃは吐出ダクト２６ｄの先端に位置している。アウターケース１４には、吐出ダクト２６ｄが通過するダクト開口１４ｃが設けられている。前述したように、アウターケース１４は、複数の防振部材１３を介して、ボリュートポンプ１２を支持している。従って、吐出ダクト２６ｄとダクト開口１４ｃとの間には、隙間が設けられており、これによって、ボリュートケース２６のアウターケース１４に対する相対変位が許容される。

その一方で、モータ３０を含むボリュートポンプ１２の大部分は、アウターケース１４内に位置している。特に、ボリュートケース２６の吸込口２６ａが、アウターケース１４内に位置しているので、アウターケース１４には、外部吸込口４０ａ、４０ｂが設けられている。外部吸込口４０ａ、４０ｂは、アウターケース１４に形成された一又は複数の開口である。そして、アウターケース１４の内部には、外部吸込口４０ａ、４０ｂからボリュートケース２６の吸込口２６ａまで延びる空気経路４２、４２ａ、４２ｂが画定されている。

ブロワ１０は、モータコントローラ３２をさらに備える。モータコントローラ３２は、バッテリターミナル１８ａ及びモータ３０と電気的に接続されている。これにより、バッテリパック２の放電電力は、モータコントローラ３２を介してモータ３０に供給される。モータコントローラ３２は、一又は複数のパワースイッチング素子を内蔵しており、モータ３０へ供給される電力を制御する。特に限定されないが、本実施例におけるモータ３０は、ブラシレスＤＣモータであり、モータコントローラ３２はインバータ回路を内蔵している。モータコントローラ３２は、アウターケース１４内の空気経路４２に面している。これにより、空気経路４２を流れる空気によって、モータコントローラ３２の温度上昇を抑制することができる。

モータコントローラ３２は、ユニットホルダ３４に組み付けられている。そして、ユニットホルダ３４は、アウターケース１４の内部に位置しており、アウターケース１４に組み付けられている。ユニットホルダ３４には、モータコントローラ３２に加えて、バッテリターミナル１８ａも組み付けられている。このような構成により、ブロワ１０の製造工程では、先ず、モータコントローラ３２及びバッテリターミナル１８ａが、ユニットホルダ３４に組み付けられる。次いで、そのユニットホルダ３４が、モータコントローラ３２及びバッテリターミナル１８ａと共に、アウターケース１４のベース部材１４ａに組み付けられる。モータコントローラ３２及びバッテリターミナル１８ａを、アウターケース１４に対して個別に組み付ける必要がないので、モータコントローラ３２及びバッテリターミナル１８ａの組み付けを容易に行うことができる。

ユニットホルダ３４の具体的な構成は特に限定されない。但し、本実施例のブロワ１０では、ユニットホルダ３４が、ベース部材１４ａ（第１セグメント）とカバー部材１４ｂ（第２セグメント）との両者に亘って組み付けられている。このような構成によると、アウターケース１４の剛性を、ユニットホルダ３４によって高めることができる。また、ユニットホルダ３４が、アウターケース１４に対して安定して固定されるので、モータコントローラ３２やバッテリターミナル１８ａの振動を抑制することができる。これにより、電気的な不具合（例えば、接触不良）を未然に防止することができる。

前述したように、モータ３０がアウターケース１４内に配置されているので、モータ３０の騒音が周囲へ発散することが抑制される。しかしながら、アウターケース１４には、外部吸込口４０ａ、４０ｂが形成されており、モータ３０の騒音が、外部吸込口４０ａ、４０ｂから外部へ漏出することは避けられない。この点に関して、本実施例のブロワ１０では、外部吸込口４０ａ、４０ｂが、アウターケース１４の底部１４ｄに設けられている。ユーザが所定の姿勢でブロワ１０を装着したときに、アウターケース１４の底部１４ｄは地面に対向し、外部吸込口４０ａ、４０ｂは鉛直下方に向けて開口する。即ち、ユーザがブロワ１０を使用するときに、アウターケース１４の外部吸込口４０ａ、４０ｂは、地面に向けて開口する。これにより、外部吸込口４０ａ、４０ｂから漏出する騒音は、主に地面に向けて放出され、周囲へ発散されることが抑制される。

ここで、前記した所定の姿勢（即ち、ユーザの背面に装着されたときの姿勢）において、ボリュートケース２６の吸込口２６ａは、水平方向に向けて開口する。即ち、即ち、ボリュートケース２６の吸込口２６ａが開口する方向と、アウターケース１４の外部吸込口４０ａ、４０ｂが開口する方向とは、互いに直交する。なお、ボリュートケース２６の吸込口２６ａが開口する方向は、モータ３０の回転軸３０ａと平行であり、即ち、インペラ２８の回転軸とも平行である。

外部吸込口４０ａ、４０ｂの位置は、アウターケース１４の底部１４ｄに限定されない。但し、外部吸込口４０ａ、４０ｂが、アウターケース１４の底部１４ｄに位置していると、ユーザが所定の姿勢でブロワ１０を装着したときに、外部吸込口４０ａ、４０ｂが比較的に低い位置に配置される。そのことから、外部吸込口４０ａ、４０ｂから漏出する騒音が、周囲へ発散されることを効果的に抑制することができる。この観点において、外部吸込口４０ａ、４０ｂの位置は、アウターケース１４の底部１４ｄに近いほどよい。従って、外部吸込口４０ａ、４０ｂは、例えばモータ３０の回転軸３０ａよりも下方に位置してもよく、さらには、ボリュートケース２６よりも下方に位置してもよい。

本実施例のブロワ１０では、アウターケース１４の底部１４ｄが、ユーザがブロワ１０を地面に置いたときに、地面に接触する接地面４４を有する。但し、外部吸込口４０ａ、４０ｂについては、接地面４４とは異なる位置に設けられている。仮に、外部吸込口４０ａ、４０ｂが接地面４４に設けられていると、ユーザがブロワ１０を地面に置いたときに、外部吸込口４０ａ、４０ｂが地面によって完全に閉塞されてしまい、例えばモータ３０が惰性で回転し続けているときに問題となる。そのことから、外部吸込口４０ａ、４０ｂの少なくとも一部は、接地面４４とは異なる位置に設けられることができる。

図４に示すように、本実施例のブロワ１０では、外部吸込口４０ａ、４０ｂが、第１外部吸込口４０ａと第２外部吸込口４０ｂとを有する。そして、空気経路４２、４２ａ、４２ｂは、第１外部吸込口４０ａから上方に延びる第１空気経路４２ａと、第２外部吸込口４０ｂから上方に延びる第２空気経路４２ｂとを有する。第１空気経路４２ａ及び第２空気経路４２ｂは、バッテリインターフェース１８に沿って設けられており、バッテリインターフェース１８に取り付けられたバッテリパック２に隣接する。このような構成によると、それらの空気経路４２ａ、４２ｂを流れる空気によって、バッテリパック２の温度上昇を抑制することができる。

特に、本実施例のブロワ１０では、第１空気経路４２ａと第２空気経路４２ｂとの間に、バッテリインターフェース１８が設けられている。第１空気経路４２ａは、一方のバッテリインターフェース１８に取り付けられたバッテリパック２に隣接し、第２空気経路４２ｂは、他方のバッテリインターフェース１８に取り付けられたバッテリパック２に隣接する。これにより、各々のバッテリパック２の温度上昇を、効果的に抑制することができる。

本実施例のブロワ１０では、アウターケース１４の外部吸込口４０ａ、４０ｂを通過する空気量は、ボリュートケース２６の吸込口２６ａを通過する空気量の９５パーセント以上である。言い換えると、アウターケース１４には、外部吸込口を４０ａ、４０ｂ除いて、開放された他の開口が実質的に存在しない。これにより、モータ３０の騒音が、外部吸込口４０ａ、４０ｂ以外から、アウターケース１４の外部へ漏出することが防止されている。

次に、図５、図６を参照して、ボリュートケース２６の構造について説明する。図５、図６に示すように、ボリュートケース２６は、ボリュート室２６ｂを画定するケース本体５２と、ケース本体５２から突出して吸込口２６ａを画定するベルマウス５４を有する。ベルマウス５４は、吸込口２６ａからボリュート室２６ｂに向けて、断面積が拡大する錐台形状を有する。ボリュートケース２６は、樹脂材料によって形成されており、複数の部品を組み合わせて構成されている。特に限定されないが、各々の部品は、金型成形によって製造されている。

ボリュートケース２６では、ケース本体５２に必要とされる厚みに対して、ベルマウス５４（特に、ベルマウス５４の端部）に必要とされる厚みは大きい。従って、仮にベルマウス５４をケース本体５２へ一体に形成すると、それらが一体化された部品は偏肉構造を有することになる。そのような部品を金型で精度よく成形するためには、厚みの大きいベルマウス５４の部分に、いわゆる肉盗みを設けることが考えられる。しかしながら、ベルマウス５４の部分に肉盗みを設けると、ベルマウス５４の表面には多数の穴や溝が形成され、それに起因する風切り音の発生が問題となる。

上記の点に関して、本実施例におけるボリュートケース２６は、複数の部品を組み合わせて構成されている。特に、ボリュートケース２６を構成する複数の部品には、第１部品５６と第２部品５８とが含まれる。第１部品５６は、ケース本体５２の少なくとも一部を構成している。第２部品５８は、第１部品５６に組み付けられているとともに、ベルマウス５４の少なくとも一部を構成している。このように、ベルマウス５４の少なくとも一部が、ケース本体５２とは別部品で構成されていると、ケース本体５２を構成する第１部品５６の偏肉構造を排除又は抑制して、ベルマウス５４の表面に肉盗みを設ける必要を無くすことができる。これにより、ベルマウス５４の表面（特に、ベルマウス５４の先端部分の表面）を、平滑にすることができる。

一例ではあるが、本実施例では、第１部品５６がベルマウス５４の一部も構成しており、第２部品５８は、環状の部材であって、ベルマウス５４の先端部分を構成している。第２部品５８が環状の部材であると、ボリュートケース２６の吸込口２６ａを精度よく、平滑な表面で形成することができる。

本実施例では、第１部品５６に、複数の凹部５６ａが設けられている。これは、第１部品５６に設けられた肉盗みである。同様に、第２部品５８にも、複数の凹部５８ａが設けられている。これもまた、第２部品５８に設けられた肉盗みである。但し、これらの凹部５６ａ、５８ａは、第１部品５６と第２部品５８との合わせ面に位置している。従って、第１部品５６と第２部品５８とが組み合せられたときに、これらの凹部５６ａ、５８ａは第１部品５６と第２部品５８との間に位置して、外部に露出しない。従って、各々の部品５６、５８に肉盗みを設けつつ、ベルマウス５４の表面（内面）を平滑に形成することができる。

図３、図４、図７に示すように、ブロワ１０は、複数の吸音部材６２、６４、６６、６８を備える。複数の吸音部材６２、６４、６６、６８は、アウターケース１４の内部に位置している。複数の吸音部材６２、６４、６６、６８には、第１吸音部材６２、第２吸音部材６４、第３吸音部材６６及び第４吸音部材６８が含まれる。各々の吸音部材６２、６４、６６、６８は、スポンジで構成されている。なお、ここでいうスポンジとは、海綿状（あるいは、多孔質性）の材料を広く意味し、それを構成する材料については、特に限定されない。吸音部材６２、６４、６６、６８は、樹脂材料やゴム材料といった、様々な材料で構成されることができる。

第１吸音部材６２は、アウターケース１４のカバー部材１４ｂの内面に取り付けられており、ボリュートケース２６の吸込口２６ａに対向している。第１吸音部材６２は、モータ３０の回転軸３０ａの延長線上に位置しており、モータ３０の騒音を効果的に吸収することができる。前述したように、モータ３０の回転軸３０ａには、インペラ２８が固定されている。従って、第１吸音部材６２は、インペラ２８の回転軸の延長線上にも位置している。第１吸音部材６２は、概して、ディスク形状を有している。

第２吸音部材６４は、アウターケース１４のベース部材１４ａの内面に取り付けられており、ベース部材１４ａとモータ３０との間に位置している。第２吸音部材６４もまた、モータ３０の回転軸３０ａの延長線上に位置しており、モータ３０の騒音を効果的に吸収することができる。また、第２吸音部材６４は、インペラ２８の回転軸の延長線上にも位置している。第２吸音部材６４は、モータ３０を挟んで、第１吸音部材６２と対向している。モータ３０を二つの吸音部材６２、６４の間に配置することで、モータ３０の騒音を効果的に吸収することができる。

第３吸音部材６６は、アウターケース１４のベース部材１４ａに取り付けられている。第３吸音部材６６は、筒状の形状を有しており、モータ３０の回転軸３０ａに垂直な径方向から、モータ３０を取り囲むように配置されている。ここで、第３吸音部材６６の少なくとも一部は、第２吸音部材６４と一体に形成されてもよい。また、第３吸音部材６６は、必ずしも筒状の形状を有さなくてもよく、単なる板状の形状を有して、モータ３０を中心とする周方向の一部にのみ設けられてもよい。

第４吸音部材６８は、ボリュートケース２６の吐出ダクト２６ｄに取り付けられており、ボリュートケース２６の吐出ダクト２６ｄと、アウターケース１４のダクト開口１４ｃとの間の隙間に設けられている。前述したように、アウターケース１４は、複数の防振部材１３を介して、ボリュートケース２６を支持している。従って、ボリュートケース２６はアウターケース１４に対して変位可能であり、その変位を許容するためには、吐出ダクト２６ｄとダクト開口１４ｃとの間に隙間を設ける必要がある。しかしながら、吐出ダクト２６ｄとダクト開口１４ｃとの間に隙間を設けると、ダクト開口１４ｃを通じて、モータ３０の騒音がアウターケース１４の外部へ漏れ出るおそれがある。第４吸音部材６８は、そのような騒音の漏出を抑制しつつ、柔軟なスポンジで構成されているので、ボリュートケース２６の相対変位を許容することができる。

２：バッテリパック
１０：ブロワ
１２：ボリュートポンプ
１３：防振部材
１４：アウターケース
１４ａ：ベース部材
１４ｂ：カバー部材
１４ｃ：ダクト開口
１４ｄ：底部
１６：肩ストラップ
１８：バッテリインターフェース
１８ａ：バッテリターミナル
２０：吐出ノズル
２２：操作グリップ
２４：トリガ
２６：ボリュートケース
２６ａ：吸込口
２６ｂ：ボリュート室
２６ｃ：吐出口
２６ｄ：吐出ダクト
２８：インペラ
３０：モータ
３２：モータコントローラ
３４：ユニットホルダ
４０ａ、４０ｂ：外部吸込口
４２、４２ａ、４２ｂ：空気経路
４４：接地面
５２：ケース本体
５４：ベルマウス
５６：ボリュートケースの第１部材
５８：ボリュートケースの第２部材
６２、６４、６６、６８：吸音部材

Claims (5)

1. バッテリパックを電源とする作業機であり、
   モータと、
   モータを収容するアウターケースと、
   アウターケースに組み付けられたユニットホルダと、
   前記ユニットホルダに組み付けられているとともに、前記バッテリパックと着脱可能に接続するバッテリターミナルと、
   前記ユニットホルダに組み付けられているとともに、前記バッテリパックから前記モータへ供給される電力を制御するモータコントローラと、
   を備える作業機。
2. 前記アウターケースの内部には、空気の流れる空気経路が設けられており、
   前記モータコントローラは、前記空気経路に面している、請求項１に記載の作業機。
3. 前記アウターケースは、第１セグメントと、前記モータを挟んで前記第１セグメントに対向する第２セグメントとを有し、
   前記ユニットホルダは、前記第１セグメントと前記第２セグメントとの両者に亘って組み付けられている、請求項１又は２に記載の作業機。
4. 前記作業機は、背負型作業機である、請求項１から３のいずれか一項に記載の作業機。
5. 前記作業機は、背負型ブロワである、請求項１から４のいずれか一項に記載の作業機。

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