JP3594810B2

JP3594810B2 - 携帯型送風作業機

Info

Publication number: JP3594810B2
Application number: JP24747998A
Authority: JP
Inventors: 真義宮本; 史郎山口
Original assignee: Kyoritsu Co Ltd
Current assignee: Kyoritsu Co Ltd
Priority date: 1998-09-01
Filing date: 1998-09-01
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2018-09-01
Also published as: JP2000073762A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マフラーが付設された空冷２サイクルガソリンエンジン等の内燃エンジンにより遠心式の送風機を回転駆動して、例えば、前記送風機から噴出せしめられる空気（送風）によって、落ち葉やごみ等を寄せ集めて清掃する送風掃除機や薬剤等の散布作業を行う、動力散布機等の携帯型送風作業機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の携帯型送風作業機の一つである携帯型送風掃除機の一例を図５に示す。図示例の携帯型送風掃除機１００は、背負式のもの（実用新案登録第２５０１２１５号公報に所載）で、落ち葉やゴミ等を寄せ集める作業を、ほうき等に代えて、加速・加圧空気の噴出によって吹き寄せることにより行うようになっており、背負いバンド１４、１４が掛けられた平面視でコ字状の背負架台１２に、送風部として遠心式の送風機８０が、図示していない防振部材を介して連結されるとともに、その後側に、前記送風機８０を回転駆動するための内燃エンジンとしての空冷２サイクルガソリンエンジン２０が、直結搭載保持されている。
【０００３】
前記遠心式の送風機８０は、外部の空気を吸入してそれに速度と圧力を与えて、その一側部に斜め下に向けて突設されている空気噴出口８５から外部へ噴出するようにされている。前記空気噴出口８５には、曲り管９１、蛇腹状のフレキシブル管９２、噴管９５等が順次連結されている。該噴管９５の上部には、前記エンジン２０の気化器スロットル弁等を操作するためのレバー、スイッチ類９７が設けられた操作ハンドル９６が取り付けられている。
【０００４】
ところで、最近、環境問題に対する関心の高まりから、前記携帯型送風掃除機等の携帯型作業機に使用される小型空冷２サイクルガソリンエンジン等の内燃エンジンにおいても、それから排出される排ガス中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等を低減浄化することが強く要望されて来ており、例えば、アメリカ合衆国のカリフォルニア州における排ガス規制法案、所謂カーブ（ＣＡＲＢ）ＴＩＥＲ２等のように、排ガス規制は、将来、ますます厳しくなることが予想される。
【０００５】
このような排ガス規制に対処するため、本発明の出願人は、内燃エンジンの、特にマフラーに排ガス浄化機能を持たせるべく、精力的に研究開発を行っており、先に、次のような構成のマフラーを提案した（特開平９−２７３４１９号公報）。このマフラーは、エンジンの排気口から噴出した排ガスが導入される膨張室を備え、該膨張室が仕切り部材により第１の膨張室と第２の膨張室とに左右に分割されるとともに、前記仕切り部材に通気性を有する金属発泡体からなる酸化触媒等の排ガス浄化部材が配置され、排ガスが前記第１の膨張室から前記排ガス浄化部材内を通って、前記第２の膨張室に導かれるようにされてなる。
【０００６】
さらに、前記特開平９−２７３４１９号公報においては、前記構成に加えて、前記膨張室の外周部を、相互間に間隙空間が形成されるように適宜に離隔せしめられた、内壁パネルと外壁パネルとからなる二重壁部により形成することも開示されている。
また、さらに、本出願人による特願平１０−１４２４６号においては、前記膨張室が仕切り部材により第１の膨張室と第２の膨張室とに、内燃エンジンのシリンダ軸線に沿って上下に分割されるとともに、前記仕切り部材に酸化触媒等の排ガス浄化部材が配置され、エンジンの排気口からの排ガスが、前記第１の膨張室から前記排ガス浄化部材内を通って前記第２の膨張室に導かれるようにされてなるマフラーを提案している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記提案のマフラーは、排ガス中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等を低減浄化するという排ガス浄化機能については有効性が立証されているものの、特に、排ガス浄化部材として内蔵されている触媒の発熱に起因して、その表面温度等が高くなる嫌いがあり、そのため、次のような課題が残っていた。
【０００８】
すなわち、前記した携帯型作業機等に用いられる内燃エンジンのマフラーにおいては、安全性や操作性等の観点から、表面温度やその排出口（最終排出口）から排出される排ガスの温度等をできるだけ低くすることが望まれ、それらに関する各種の規格が定められており、例えば、米国の、いわゆるＳＡＭ（スパークアレスターマフラー）規格では、前記表面温度、排ガス温度を、所定値以下にすることが要求されている。
本発明は、このような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、送風機により加圧・加速される空気を利用して、マフラーの表面温度等を可及的に低下させることができるようにされた、携帯型送風作業機を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成すべく、本発明に係る携帯型送風作業機は、基本的には、遠心式の送風機と、該送風機を回転駆動するための内燃エンジンと、該内燃エンジンから排出される排ガスが導入されるマフラーと、を備える。
そして、前記送風機のボリュートケースにおける反ファン側に位置する裏面壁近傍に前記マフラーが配設されるとともに、前記裏面壁における前記マフラー近傍に所定個数の冷却空気吹出孔が形成されており、該冷却空気吹出孔は、前記マフラーの外表面を効果的に冷却するべく、前記マフラーの外周囲に配設されていることを特徴としている。
【００１０】
本発明の好ましい態様では、前記マフラーは、排ガス浄化部材としての触媒を内蔵しており、前記冷却空気吹出孔の一部は、前記触媒に対応する部分に形成されている。
【００１１】
さらに、具体的な好ましい態様では、前記内燃エンジンからの排ガスは、前記マフラーの上半部に導入され下半部から排出されるようになっており、前記冷却空気吹出孔は、少なくとも、前記内燃エンジンと前記マフラーとの間の部分、前記マフラーの上面近傍部分、及び、前記マフラーにおける排ガス案内部材近傍部分の三箇所に形成される。
【００１２】
このような構成とされた本発明に係る携帯型送風作業機においては、前記送風機のファンにより、外部から吸入されて加圧・加速された空気は、そのボリュートケースを通って、例えば、その一側部に斜め下に向けて突設されている空気噴出口から、曲り管、蛇腹状のフレキシブル管、噴管等を通じて外部に噴出せしめられるが、前記ボリュートケースを流れる加圧・加速された空気の一部は、該ボリュートケースにおける反ファン側に位置する裏面壁に形成された所定個数の冷却空気吹出孔から、マフラーの外表面の近傍、好ましくは、前記内燃エンジンと前記マフラーとの間の部分、前記マフラーの上面近傍部分、及び、前記マフラーにおける排ガス排出口近傍部分等に向けて吹き出され、この吹き出された空気により、前記マフラーの特に高温になりやすい部位が冷却される。
【００１３】
このため、仮に、前記マフラーに排ガス浄化部材として酸化触媒等が内蔵され、その発熱によって表面温度が高くなる傾向があったとしても、前記冷却空気吹出孔から吹き出される空気により、前記マフラーの外表面が効果的に冷却されるので、前記したマフラーの表面温度や排ガス温度等に対する規制に対処でき、安全性、操作性が向上する。
また、マフラーの表面温度や排ガス温度等が低く抑えられることから、当該マフラーを構成する外壁パネル等に、高温マフラー用ステンレス鋼材等の、高価で加工の難しい耐熱特殊材料を使用しなくて済むため、コスト及び製造上の観点からも有利となる。
【００１４】
さらに、前記冷却空気吹出孔から吹き出される空気によって、前記マフラーやマフラーカバー等に塵埃や枯れ草等が付きにくくなるとともに、付着したり引っ掛かったりしている塵埃や枯れ草等（これらはマフラー外表面が高温であると、焼き付く、燃える等の危険性がある）を吹き飛ばして取り除くことができるといった、副次的効果も得られる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１〜図３は、本発明に係る携帯型送風作業機の一つである携帯型送風掃除機の一実施形態を示している。図示実施形態の携帯型送風掃除機１０は、基本構成は、前述した図５に示される従来の携帯型送風掃除機１００と略同じであり、落ち葉やゴミ等を寄せ集める作業をほうき等に代えて行うようになっている。
【００１６】
この携帯型送風掃除機１０は、背負いバンド（図示省略）が掛けられる側面視Ｌ字上の背負架台１２に、遠心式の送風機３０が所要個数の防振部材１７、１７、…を介して連結されている。前記遠心式の送風機３０は、図３を参照すればよくわかるように、渦巻状のボリュートケース３３と、所定数のファンブレード３１ａが同一円周上に並設されたファン３１と、を有し、該ファン３１により外部の空気を吸気口３４から吸入して、それを加圧・加速し、前記ボリュートケース３３を介して、その一側部に斜め下に向けて突設されている空気噴出口３５から、曲り管３６、蛇腹状のフレキシブル管及び噴管等（図示省略）を介して、外部へ噴出するようにされている。
【００１７】
前記送風機３０における前記ボリュートケース３３の裏面壁３３ａ側（図１の左側）には、前記送風機３０の前記ファン３１を回転駆動するための、内燃エンジンとしての空冷２サイクルガソリンエンジン２０が、直結搭載保持されている。該エンジン２０は、図２及び図４を参照すればよくわかるように、前記送風機３０の前記裏面壁３３ａ側において、その排気口２２を側方に向けた姿勢で縦置き配置されるとともに、前記エンジン２０のクランク軸２６と前記送風機３０のファン３１とが、共通の回転軸線Ｏ上に位置せしめられており、かつ、前記エンジン２０の前記排気口２２側に、そこから噴出せしめられる排ガスが導入されるマフラー４０が、横並びに配置されている。ここでは、前記送風機３０の前記空気噴出口３５は、前記エンジン２０側から見て（図２参照）前記マフラー４０側に位置せしめられている。
【００１８】
前記送風機３０の上方には、エアークリーナ２８が配設され、前記エンジン２０の下方には、燃料タンク１９が配設されている。
前記エンジン２０は、図４に示す如く、ピストン２５が嵌挿された燃焼作動室２１と、クランク室２３と、を有し、前記エアークリーナ２８からの清浄化された空気を、吸入ダクト２９、気化器２４を介して吸気口２７から吸入し、前記燃焼作動室２１で爆発燃焼せしめられた燃焼ガス（排ガス）を、前記吸気口２７の反対側に設けられた前記排気口２２から、前記マフラー４０に導入するようになっている。
【００１９】
前記マフラー４０は、横方向（前記内燃エンジン１の幅方向）に略水平に配置された仕切り部材４３により、上下に仕切られた第１の膨張室４１と、第２の膨張室４２と、を有している。
前記仕切り部材４３には、それを上下方向に貫通するメタル担体からなる角柱状の酸化触媒５０が、排ガス浄化部材として配置されている。なお、酸化触媒としては、前記角柱状のシェルをもつメタル担体からなるもの以外のものを使用しても、何ら差し支えない。
一方、前記第１の膨張室４１内における前記排気口２２及び前記マフラー４０の排気導入口４６と略同じ高さ位置には、前記マフラー４０を前記エンジン２０の外側部に取り付けるべくボルトを挿入するための、一対のボルト挿入用締結スリーブ４９，４９が橋設されている。
【００２０】
また、前記第２の膨張室４２には、そこに導入された排ガスを外部に排出するための、概略矩形の排出開口５６が形成されるとともに、この排出開口５６を内側から覆うように、ステンレス鋼網よりなるスパークアレスタースクリーン５５が配設され、さらに、前記第２の膨張室４２に導入された排ガスが直線的に外部へ直接排出されないようにすべく、前記排出開口５６及び前記スパークアレスタースクリーン５５を内側から覆うように、箱状の内空間形成部材５２が配設され、前記第２の膨張室４２に導入された排ガスが、前記内空間形成部材５２の側面に形成された導出開口５３、５３、…から、その内部空間に導入された後、前記スパークアレスタースクリーン５５及び前記排出開口５６から、底面及び一側面が開口した凸形状の排ガス案内部材５７及び排ガス最終排出口とされるベンチュリ管５９を介して外部に排出されるようになっている（図４に加えて図１を参照）。なお、前記ベンチュリ管５９は、前記排ガス案内部材５７から噴出される排ガス中に該排ガスの噴流を利用して外気を混入して、該排ガスを冷却するために設けられている（詳しくは、本発明の出願人による特願平１０−９９７２１号参照）。
【００２１】
また、前記マフラー４０の外周側にはマフラーカバー７０が配設され、排ガス最終排出口とされる前記ベンチュリ管５９にもカバー７２が被せられており、それらのカバー７０、７２には、多数の長穴７１，７３が縦方向に所定の配列形態をもって形成されている。
そして、本実施形態においては、前記送風機３０の前記ボリュートケース３３における反ファン側に位置する、前記裏面壁３３ａの前記マフラー４０近傍に、所定個数（ここでは七個）の冷却空気吹出孔６１〜６７が形成されている。具体的には、前記エンジン２０の前記クランク室２３と、前記マフラー４０の前記第２の膨張室４２の下部と、の間の部分に、細長いレーストラック形の比較的大きな冷却空気吹出孔６１が形成され、前記マフラー４０の上面近傍部分に斜めに、レーストラック形の中型の冷却空気吹出孔６２が冷却風を取り出し易くせしめるために前記ボリュートケース３３内の気流方向に沿って形成され、前記マフラー４０における反エンジン側の上部に、円形の冷却空気吹出孔６３が形成され、前記マフラー４０における反エンジン側の下部の排ガス排出口近傍部分（前記排ガス案内部材５７近傍部分）に、三個の小判形の比較的小さな冷却空気吹出孔６４、６５、６６が縦並びに斜めに形成され、前記マフラー４０における前記裏面壁３３ａに対向する面における前記酸化触媒５０に対応する部分に、円形の冷却空気吹出孔６７が形成されている。
【００２２】
このような構成とされた本実施形態の携帯型送風掃除機１０において、作業時には、前記エンジン２０が作動せしめられて前記送風機３０が回転駆動され、該送風機３０の前記ファン３１により、外部から吸入されて加圧・加速された空気は、そのボリュートケース３３を通って、その一側部に斜め下に向けて突設されている前記空気噴出口３５から、曲り管、蛇腹状のフレキシブル管、噴管等を通じて外部に噴出せしめられるが、この噴出せしめられる空気により、落ち葉やごみ等を寄せ集める作業を行うようにされるが、この際、前記エンジン２０の前記排気口２２からの排ガスは、前記マフラー４０の前記第１の膨張室４１に音速に近い速度で放射状に導入されてそこで膨張拡散せしめられ、それによって排気音が減衰せしめられる。この場合、前記第１の膨張室４１に噴出せしめられた排ガスは、前記第１の膨張室４１の、前記排気導入口４６の上方を除く三方を囲むように配設された、上面及び一側面が開口した概略断面が「し」ないし「Ｌ」字状の案内板４５に衝接案内されて、前記マフラー４０の外表面を形成する外側方パネル部分には直接当たることなく拡散せしめられた後、前記第２の膨張室４２との圧力差により、排ガスが排ガス浄化部材としての前記酸化触媒５０内を通じて前記第２の膨張室４２に導かれる。
【００２３】
この際、排ガスは、前記酸化触媒５０の作用により、前記膨張室４１、４２内の酸素と効率良く反応（酸化燃焼）するので、排ガス中に含まれるＣＯ及びＨＣ成分が大幅に低減される。
前記第２の膨張室４２に導入された排ガスは、ここでも膨張拡散せしめられてその排気音がさらに減衰せしめられた後、前記内空間形成部材５２に形成された前記導出開口５３及び前記スパークアレスタースクリーン５５で覆われた前記排出開口５６、を介して前記排ガス案内部材５７に導出される。この場合、前記内空間形成部材５２及び前記スパークアレスタースクリーン５５の存在により、前記第２の膨張室４２で消火しきれなかった火の粉が残っていても、それが直接外部に放出されることを確実に防止できる。そして、前記排ガス案内部材５７に導出された排ガスは、該排ガス案内部材５７により後方に誘導されながら、前記ベンチュリ管５９内に噴出せしめられる。
【００２４】
ここで、前記ベンチュリ管５９は、前記排ガス案内部材５７との間に外気導入用間隙が形成されるように取り付けられていることから、該ベンチュリ管５９内に噴出せしめられた排ガスの噴流によって、冷たい外気が前記外気導入用間隙を通じて前記ベンチュリ管５９に導入されて排ガス中に混入せしめられ、これによって、前記ベンチュリ管５９内を流れる排ガスは希釈冷却されて外部に拡散放出される。
【００２５】
一方、前記作業時において、前記送風機３０の前記ボリュートケース３３内を流れる加圧・加速された空気の一部は、前記ボリュートケース３３における反ファン側に位置する前記裏面壁３３ａに形成された前記冷却空気吹出孔６１〜６７から、前記マフラー４０の外表面の近傍、詳しくは、前記エンジン２０と前記マフラー４０との間の部分、前記マフラー４０の上面近傍部分、前記マフラー４０における排ガス排出口近傍部分等に向けて吹き出され、この吹き出された空気により、前記マフラー４０の、特に高温になりやすい部位が効果的に冷却される。
【００２６】
このため、前記マフラー４０に排ガス浄化部材として酸化触媒５０が内蔵され、その発熱によって表面温度が高くなる傾向があったとしても、ほぼ前記マフラーの外周囲に沿って配設された前記冷却空気吹出孔６１〜６７から吹き出される空気により、前記マフラー４０の外表面が効果的に冷却されるので、前記したマフラー４０の表面温度や排ガス温度等に対する規制に対処でき、安全性、操作性が向上する。
また、前記マフラー４０の表面温度や排ガス温度等が低く抑えられることから、当該マフラー４０を構成する外壁パネル等に、高温マフラー用ステンレス鋼材等の高価で加工の難しい耐熱特殊材料を使用しなくて済むため、コスト及び製造上の観点からも有利となる。
【００２７】
さらに、前記冷却空気吹出孔６１〜６７から吹き出される空気によって、前記マフラー４０や前記マフラーカバー７０、７２等に、塵埃や枯れ草等が付きにくくなるとともに、付着したり引っ掛かったりしている塵埃や枯れ草等（これらはマフラー外表面が高温であると、焼き付く、燃える等の危険性がある）を吹き飛ばして取り除くことができるといった副次的効果も得られる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている発明の精神を逸脱しない範囲で、設計において適宜変更できるものである。
例えば、冷却空気吹出孔の形成位置、形状、個数等は、マフラーの特性、形状等に応じて適宜変更できる。また、本発明は、酸化触媒等の排ガス浄化部材を内蔵していない普通のマフラーを備えている場合でも同様に適用できる。
【００２８】
【発明の効果】
以上の説明から理解されるように、本発明に係る携帯型送風作業機は、送風機のボリュートケースを流れる加圧・加速された空気の一部が、該ボリュートケースにおける反ファン側に位置する裏面壁に形成された所定個数の冷却空気吹出孔から、マフラーの外表面の近傍に向けて吹き出され、この吹き出された空気により、前記マフラーの特に高温になりやすい部位が効果的に、直接冷却されるので、仮に、前記マフラーに排ガス浄化部材として酸化触媒等が内蔵され、その発熱によって表面温度が高くなる傾向があったとしても、前記冷却空気吹出孔から吹き出される空気により、前記マフラーの外表面が効果的に冷却されるので、前記したマフラーの表面温度や排ガス温度等に対する規制に対処でき、安全性、操作性が向上する。
【００２９】
また、マフラーの表面温度や排ガス温度等が低く抑えられることから、当該マフラーを構成する外壁パネル等に、高温マフラー用ステンレス鋼材等の、高価で加工の難しい耐熱特殊材料を使用しなくて済むため、コスト及び製造上の観点からも有利となる。
さらに、前記冷却空気吹出孔から吹き出される空気によって、前記マフラーやマフラーカバー等に塵埃や枯れ草等が付きにくくなるとともに、付着したり引っ掛かったりしている塵埃や枯れ草等（これらはマフラー外表面が高温であると、焼き付く、燃える等の危険性がある）を吹き飛ばして取り除くことができるといった、副次的効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る携帯型送風作業機の一つである携帯型送風掃除機の一実施形態を示す部分切欠右側面図。
【図２】図１のＩＩ矢視線に従う背面図。
【図３】図１のＩＩＩ矢視線に従う部分切欠正面図。
【図４】図２のマフラー周辺部を拡大して示す断面図。
【図５】従来の携帯型送風掃除機の使用状態を示す図。
【符号の説明】
１０携帯型送風掃除機（携帯型送風作業機）
２０空冷２サイクルガソリンエンジン（内燃エンジン）
２２排気口
２６クランク軸
３０送風機
３１ファン
３３ボリュートケース
３３ａ裏面壁
３５空気噴出口
４０マフラー
５０酸化触媒
５７排ガス案内部材
６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７冷却空気吹出孔
０回転軸線

Claims

遠心式の送風機（３０）と、該送風機（３０）を回転駆動するための内燃エンジン（２０）と、該内燃エンジン（２０）から排出される排ガスが導入されるマフラー（４０）と、を備えた携帯型送風作業機（１０）において、
前記送風機（３０）のボリュートケース（３３）における反ファン側に位置する裏面壁（３３ａ）近傍に前記マフラー（４０）が配設されるとともに、前記裏面壁（３３ａ）における前記マフラー（４０）近傍に所定個数の冷却空気吹出孔（６１〜６７）が形成されており、
該冷却空気吹出孔（６１〜６７）は、前記マフラー（４０）の外表面を効果的に冷却するべく、前記マフラー（４０）の外周囲に沿って配設されていることを特徴とする携帯型送風作業機。
前記マフラー（４０）は、排ガス浄化部材としての触媒（５０）を内蔵しており、前記冷却空気吹出孔（６１〜６７）の一部は、前記触媒（５０）に対応する部分に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の携帯型送風作業機。
前記内燃エンジン（２０）の排気口（２２）からの排ガスは、前記マフラー（４０）の上半部に導入され下半部から排出されるようになっており、前記冷却空気吹出孔（６１〜６７）は、少なくとも、前記内燃エンジン（２０）と前記マフラー（４０）との間の部分、前記マフラー（４０）の上面近傍部分、及び、前記マフラー（４０）における排ガス案内部材（５７）近傍部分の三箇所に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の携帯型送風作業機。