JP4596479B2 - エンジン駆動式作業機およびその排風制限装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジン駆動式作業機に関し、特に、寒冷地での運転時にブリーザや気化器の氷結を抑制するエンジン駆動式作業機、および寒冷地での運転時にエンジン駆動式作業機に取り付けて使用される排風制限装置に関する。

エンジン駆動式発電機などに使用される小型の汎用エンジンにおいては、ブローバイガスを吸気通路に連通させるため、エンジンの外側にブリーザパイプが引き回されている。したがって、この種のエンジンでは、ブリーザパイプが外気温度にさらされるようになり、外気温度が極めて低くなる寒冷地ではブリーザパイプ中を通過するブローバイガスに含まれる水分が氷結してブリーザパイプを閉塞させてしまうことがありえる。

この対策として、例えば、特開平８−１５１９１７号公報に記載されているエンジンでは、エンジン運転中の高温部分であるシリンダやマフラ等の冷却排風をブリーザパイプ外周部分に導くことによって加温することが行われている。また、実公昭６１−２２５３号公報には、ブリーザパイプを電気ヒータで加温する試みも提案されている。
特開平８−１５１９１７号公報 実公昭６１−２２５３号公報

特許文献１や特許文献２に記載された構成は、ブローバイガス中の水分の氷結を防止するのに有効である。しかし、ブリーザパイプを含むエンジン全体を遮音カバー内に収容している形式の作業機では、遮音カバー内は冷却ファンによって強制的に通風冷却される構造であることから、ブリーザパイプがカバー内を通過する冷却風にさらされ、十分に氷結防止効果が得られないことがある。この場合、カバー内への吸風口の開口を狭くすることによって、カバー内を通過する冷却風を適量に制限して冷却風による過度な冷却を抑制し、冷却とエンジン運転に伴う発熱による温度上昇とのバランスをとってブリーザパイプ内での氷結抑制を図ることが可能である。また、気化器の氷結抑制も同様に行うことが可能である。

しかしながら、エンジン運転停止時には冷却ファンも停止することから、カバー内の高温余熱を速やかに自然放熱することが要求されるので、放熱の観点では吸風口の開口を狭くするのは好ましくない。

本発明の目的は、上記要求に鑑み、運転中はブリーザパイプや気化器等の氷結を抑制できるよう適度にカバー内を加温できるとともに、運転停止後は、速やかな放熱を可能にするエンジン駆動式作業機およびその排風制限装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明は、エンジンの外周をカバーで覆い、前記エンジンで駆動される冷却ファンで前記カバー内に導入した外気を、前記エンジン外周を通過させて外部に排出するように構成したエンジン駆動式作業機において、前記カバーの排風口に、排風圧力で付勢されて前記排風口から出た排風の通過経路を閉鎖する可動板を有する排風制限装置を設けた点に第１の特徴がある。

また、本発明は、前記排風制限装置が、前記カバーの排風口に着脱自在に取り付けられている点に第２の特徴がある。

また、本発明は、前記排風制限装置が、排風窓を有する枠体と、前記可動板をその面内中心から偏った位置で前記枠体上に支持する枢軸とを有し、前記可動板が、前記排風口に対向して配置され、該排風口からの排風圧力で前記排風窓を閉鎖する位置に回動可能に構成されている点に第３の特徴がある。

またさらに、本発明は、エンジン駆動式作業機の排風制限装置において、揺動自在な可動板で開閉可能な排風窓を一面に設け、他の面がエンジン駆動式作業機のカバーに設けた排風口からの排風を受け入れ可能に開放された枠体と、前記可動板が、前記排風口からの排風圧力で前記排風窓を閉鎖する位置まで回動可能となるように、該可動板をその面内中心から偏った位置で前記枠体に支持する枢軸とを備え、前記枠体が、前記エンジン駆動式作業機の前記排風口が形成された面に対向する取付面を有している点に第４の特徴がある。

第１の特徴を有する本発明によれば、エンジンの運転中は、エンジンを冷却するためエンジンの周囲に導入された外気つまり冷却風の排風圧力で可動板が付勢されて排風口からの排風経路が可動板で閉鎖される。したがって、カバーからの排風開口が絞られて冷却風の流量が低減し、エンジンの過冷却が抑制される。この際、冷却風の流れは、吸風側でなく排風側で絞られるので、カバー内部には、エンジンの運転による熱が適度に滞留して、エンジンの適度な保温が可能である。また、エンジンが停止されると、冷却ファンも停止するので、排風の圧力は低下して可動板に対する付勢力は解消され、可動板は排風経路を閉鎖する側に付勢されなくなり、排風経路は開放される。その結果、十分な排風開口面積が得られることになり、カバー内の熱は自然対流による換気で速やかに外部に放出される。

第２の特徴を有する本発明によれば、通常の地域向けの仕様と、ブリーザパイプ等の凍結抑制が必要な寒冷地向け仕様とを簡単に設定可能である。また、寒冷季節のみの運転仕様への変更も簡単である。

第３の特徴を有する本発明によれば、可動板は重心から偏った位置で枢支されるので、排風圧力がかかった場合、可動板は枢支部を軸として回動し、排風窓を閉鎖して冷却風量を制限する。排風圧力がなくなった場合には、偏って配置されている枢支部を軸とした重量のバランスの違い等により可動板が回動して枠体の排風窓を開放する。可動板の回動機構は冷却風の圧力を利用しているので簡単である。

第４の特徴を有する本発明によれば、エンジン駆動式作業機のカバーに形成された排風口の周囲に簡単に取り付けてブリーザパイプや気化器の氷結を抑制することができる排風制限装置を得ることができる。

以下に図面を参照して本発明の一実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るエンジン駆動式発電機の一側面図であり、外側部を覆うカバーを取り外した状態の図である。また、図２は、ダクト部材内のエンジンおよび発電機本体の配置を示す断面図である。図１および図２において、エンジン駆動式発電機１は、フレーム２と、このフレーム２の下部に弾性材を介して支持されるエンジン３および発電機本体４と、フレーム２の上部に取り付けられる燃料タンク５と、エンジン３および発電機本体４のための制御ユニット５３とを備える。フレーム２は、左右一対の上フレーム２ａ、後フレーム２ｂ、下フレーム２ｃと、左右一対の下フレーム２ｃを連結するクロスメンバ２ｄおよび２ｅとからなる。これらフレーム２の各メンバは個別の部材を溶接等で組み立てて一体としてもよいし、１本のパイプで形成してもよい。本実施形態では、クロスメンバ２ｄを除く各フレーム構成メンバを１本のパイプを屈曲して一体で形成している。上フレーム２ａと後フレーム２ｂとの中間部から前方に向かって水平に補助フレーム６が延長されている。

図１および図２に示したエンジン駆動式発電機１は、上面が燃料タンク５で覆われている他、後述するように、前面は吸気ボックス１２、後面は排気ボックス２０で覆われており、これら燃料タンク５、吸気ボックス１２、および排気ボックス２０で覆われた空間の両側面および底面を図示しないパネル板で覆うことにより、機体全体の外面を実質的に遮音カバーで覆うように構成されている。以後の説明では、この実質的に遮音カバーで覆われた空間を「カバー内部」と記載する。

エンジン３は、４サイクル式であって、クランク軸３ａをエンジン駆動式発電機１の前後方向に向けて配置され、そのシリンダ部３ｂはクランクケース３ｃから斜め上向きに突出している。エンジン３のシリンダ部３ｂの頂部からは図示しない点火プラグに接続されるコード７が引き出され、シリンダ部３ｂの頂部側面には、吸気管８の下流端部が結合され、この吸気管８の上流端部はエアクリーナ９に連結される。さらに、吸気管８の途中には気化器１０が設けられ、この気化器１０の上流側にはシリンダ部３ｂに一端が連結されたブリーザパイプ１１の他端が合流するように結合される。

フレーム２の開放側つまりエンジン駆動式発電機１の前部（図１では右側）には、方形の吸気ボックス１２が配設される。吸気ボックス１２は、後面を開放した合成樹脂製のボックス本体１２ａと、その開放面側に配置される鋼板製の端板１２ｂとからなり、端板１２ｂは上フレーム２ａおよび補助フレーム６の端部（前端）に設けられたブラケット１３と下フレーム２ｃに設けられたブラケット（図示せず）を介して連結される。ボックス本体１２ａの前面には第１吸気ルーバ１３ａが設けられ、端板１２ｂには、前記第１吸気ルーバ１３ａから横（左）に偏倚した位置に第２吸気ルーバ１３ｂが設けられる。

発電機本体４は、エンジン３のクランク軸３ａに連結された永久磁石付きのアウタロータ１４ａとエンジン３にボルトで固着されているステータコイル１４ｂとからなるアウタロータ式多極磁石発電機である。アウタロータ１４ａの外端面には冷却ファン１６と、リコイルスタータ１７とが取り付けられる。

クランク軸３ａの後端には、エンジン始動用のリングギヤ１８が固着され、このリングギヤ１８は図示しないオーバランニンングクラッチを介してスタータモータ１９によって駆動される。リングギヤ１８にはエンジン側からの冷却排風、および後述するダクト部材の吹き出し孔から該ダクト部材および遮音カバー間に排出された風を排気ボックス２０内へ強制的に送風する冷却ファン１８Ａが設けられる。エンジン３の後方には、排気ボックス２０内に収容された排気マフラ２１が配置される。

エンジン３および発電機本体４並びにリコイルスタータ１７は全体がダクト部材２２で覆われる。ダクト部材２２の前部は発電機本体４とリコイルスタータ１７の形状に適合するように小径に絞られており、このダクト部材２２の前部は吸気ボックス１２の端板１２ｂに形成された接続口２３から吸気ボックス１２内に没入されている。ダクト部材２２の前部外周と端板１２ｂの接続口２３に内周との間は環状のシール部材２４でシールされている。

ダクト部材２２の後端は排気ボックス２０の前部を覆う端板２５に結合される。端板２５には、孔２５ａが設けられており、エンジン３側と排気ボックス２０内との間で空気の流通が自在である。エンジン３のクランクケース３ｃの上下にも流通孔が形成されており、発電機本体４側と空気の流通が自在である。排気ボックス２０の上部には、冷却風を排気する排気ルーバ２０ａが設けられる。ダクト部材２２は一体で形成してもよいし、エンジン３を覆う部分と発電機本体４を覆う部分とを別体で形成してボルトなどで互いを連結してもよい。図２の例では二つの部分で構成し、ボルト１５でクランクケース３ｃを介して連結している。

ダクト部材２２は、エンジン３と発電機本体４とを覆っているが、吸気管８、エアクリーナ９、気化器１０、およびブリーザパイプ１１はダクト部材２２の外部に設けられる。したがって、ダクト部材２２には、このダクト部材２２を通過する冷却風が、気化器１０やブリーザパイプ１１にも一部送風されるように多数の孔２８が設けられる（図３参照）。

なお、吸気ボックス１２の上部には、左右一対のハンドル２９が取り付けられる。ハンドル２９は、前記ブラケット１３の延長部に枢支されており、図１に点線２９ａで示したように吸気ボックス１２の前面に沿うように折りたたみ可能に構成される。下フレーム２ｃには、一対の車輪３０と脚３１とが取り付けられる。

図３は、ダクト部材２２の斜視図である。ダクト部材２２はエンジンカバー部（後部）２２ａ、発電機カバー部（中間部）２２ｂ、および小径部（前部）２２ｃからなる。エンジンカバー部２２ａの前面には、吸気管８が貫通可能な孔２６やブリーザパイプ１１が貫通可能な孔２７が形成される。また、発電機カバー部２２ｂには、冷却風を気化器１０やブリーザパイプ１１等に送風する多数の孔（吹き出し孔）２８が形成される。

上記構成において、エンジン３を運転すると、クランク軸３ａに連結されたアウタロータ１４ａが回転し、冷却ファン１６が回転する。この冷却ファン１６の回転により、吸気ボックス１２の第１吸気ルーバ１３ａから吸入された外気が図２に多数の矢印で示すように端板１２ｂの接続口２３を通ってリコイルスタータ１７の周囲からダクト部材２２内に導入される。ダクト部材２２内に導入された外気つまり冷却風は、発電機本体４の外周に沿って移動し、エンジン３の周囲に流れ込む。そうして、端板２５の孔を通過して排気ボックス２０内に流れ込む。排気ボックス２０内に流れ込んだ冷却風は、排気ルーバ２０ａから外部へ排出される。

一方、第１吸気ルーバ１３ａから取り込まれた外気は吸気ボックス１２の端板１２ｂに設けられた第２吸気ルーバ１３ｂからダクト部材２２の外側に導入される。さらに、ダクト部材２２内の冷却風の一部は発電機カバー部２２ｂの孔２８からダクト部材２２の外側の気化器１０およびブリーザパイプ１１に向けて排風される。この排風は、前記冷却ファン１８Ａによって排気ボックス２０へ給送される。

エンジン駆動式発電機１は通常の気候地域で運転することを前提に冷却ファンの風量等が設定されているので、寒冷地で運転される場合、温度の低い冷却風が多量に吸風されて発電機１内の温度が低下しすぎることがある。そうすると、前述したようなブローガス中の水分あるいは気化器中の水分の氷結が発生することがあり得る。したがって、このような寒冷地での使用に対応できるように冷却風の風量を制限する手段を講じた。具体的には、寒冷地での使用に際して排気ルーバ２０ａに排風制限装置を装着できるようにした。

図４は、排風制限装置を装着したエンジン駆動式発電機１の要部を示す側面図である。排風制限装置３２は、排風枠３３、および排風枠３３の排風側に枢軸３４で支持された排風制限ルーバとしての揺動板（可動板）３５からなる。排風枠３３は、排気ルーバ２０ａ側が全面開放され、排気ルーバ２０ａから遠い側つまり排風枠３３の排風側には揺動板３５で蓋をされる窓３６が形成される。枢軸３４は、排風枠３３の一方（図４では上方寄り）に偏って設けられており、枢軸４を中心とした重量バランスの偏りで揺動板３５が図中反時計方向に回動し、揺動板３５の、枢軸４からの偏りの大きい部分が、排気ルーバ２０ａ側に近づいて窓３６が開く。また、排気ルーバ２０ａから吹き出す風の風圧ＷＰが前記重量バランスの偏りによる揺動板３５の回動力に打ち勝った場合、揺動板３５は図中時計方向に回動して窓３６を閉じる。

排風枠３３は、排気ルーバ２０ａの周囲を取り囲むように位置決めされ、排気ボックス２０の上部に図４に図示したように斜めに装着される。排風枠３３には、取付用タブ（図５参照）が形成され、止めねじ３７で排気ボックス２０に取付固定される。寒冷地以外では、排風制限装置３２は取り外して使用することができる。

図５は排風制限装置３２の斜視図である。図５において、排風枠３３の一面には、窓３６が二つ設けられ、窓３６の枠上には枢軸３４を支持する軸受としてのチューブ３８が３か所に接合されている。枢軸３４には、揺動板３５が接合されている。排風枠３３の窓３６が形成されていない側は開放部である。この開放部になっている側には、排風ルーバ２０ａつまり排風口の周囲に排風窓３３を装着するための取付面を有するタブ４０を有する。

排風制限装置３２は、図５に示したものに限らない。例えば、窓３６や窓３６に適合する揺動板３５は二つに限らないし、揺動板３５の支持機構も、変形し得る。要は、自重で揺動板３５が回動して下がった状態で窓３６が開放されていて、自重に抗する方向に排風圧力が作用したときに窓３６を閉じる方向に回動するように構成されていればよい。また、タブ４０の形状や個数も図示のものに限らず任意に選択し得る。なお、この場合、反発力の小さいスプリングによって開放側へ揺動板３５をわずかに付勢することも選択肢の一つである。

図６は、自重に抗する風圧ＷＰが作用して揺動板３５が回動し、窓３６が閉じられたときの排風制限装置３２の斜視図である。

上記構成の排風制限装置３２の動作を説明する。エンジン３が運転されていないときは、冷却ファン１６、１８Ａが停止しているため、揺動板３５には自重に抗する下方からの風圧が作用せず、揺動板３５は自重で下がって窓３６は開放されている（図４の実線で描かれた揺動板３５や図５の状態）。一方、エンジン３が運転されると、冷却ファン１６、１８Ａによって冷却風がカバー内部に導入され、排気ボックス２０からは排気ルーバ２０ａを通過して排出される空気の流れが生じる。そうすると、揺動板３５に下方から風圧がかかり、揺動板３５を上方に押し上げる力が作用する。その結果、窓３６は揺動板３５で閉鎖され、排風枠３３からの排風が制限される（図４の鎖線で描かれた揺動板３５や図６の状態）。

排風枠３３の窓３６が閉じると、カバー内部に吸気される低温の冷却風の量は大幅に制限され、この低温の冷却風による気化器１０やブリーザパイプ１１等の過冷却が防止される。なお、この場合でも吸気側でなく排気側で風量を制限したので、エンジンの運転による熱が適度に滞留してエンジン駆動式発電機１は適度の加温状態になる。

また、エンジン３の運転を停止したときは、冷却ファン１６，１８Ａが停止するので、排気ボックス２０からの排風がなくなる。そうすると、揺動板３５に対する風圧がなくなり、揺動板３５は自重で下がり、窓３６は開放される。その結果、エンジン駆動式発電機１内に熱気が滞留することなく、排気ルーバ２０ａおよび窓３６を通じて自然対流による換気で直ちに外気へ熱が放出される。

上述した排風制限装置３２をエンジン駆動式発電機１に装着することによって、低温の冷却風による寒冷地での気化器１０およびブリーザパイプ１１の過冷却を防止できる。また、排風制限装置３２は止めねじ３７で排気ボックス２０に取り付けられているだけなので、通常使用されているエンジン駆動式発電機に対してこの止めねじ３７によって排風制限装置３２を取りつけるだけで簡単に寒冷地での運転用の特別仕様に変更することができる。

なお、本実施形態では、エンジン駆動式作業機の一例としてエンジン駆動式発電機に本発明を適用した例を示した。しかし、本発明はこれに限らず、エンジンの動力で駆動される作業機全般に使用でき、寒冷地での使用に大きい効果を得ることができる。

また、本実施形態では、全体を覆う遮音カバーの内部でさらにエンジンと発電機本体の周囲をダクト部材で覆った構造を有するエンジン駆動式発電機において、ダクト部材に連結された排気ボックスの排気ルーバに排風制限装置を取り付けた例を説明した。しかし、本発明は、この例に限らず、ダクト部材を有しないで、全体を覆うカバーだけで遮音をしているエンジン駆動式発電機にも同様に適用することができる。

本発明の一実施形態に係るエンジン駆動式発電機の側面図である。 本発明の一実施形態に係るエンジン駆動式発電機の断面図である。 エンジンおよび発電機を覆うダクト部材の斜視図である。 排風制限装置を装着したエンジン駆動式発電機の要部断面図である。 排風制限装置の窓開放状態における斜視図である。 排風制限装置の窓閉鎖状態における斜視図である。

符号の説明

１…エンジン駆動式発電機、 ３…エンジン、 ４…発電機本体、 ５…燃料タンク、 ８…吸気管、 ９…エアクリーナ、 １０…気化器、 １１…ブリーザパイプ、 １２…吸気ボックス、 １３ａ…第１吸気ルーバ、 １３ｂ…第２吸気ルーバ、 １６…冷却ファン、 ２０…排気ボックス、 ２０ａ…排気ルーバ（排風口）、 ２２…ダクト部材、 ２８…吹き出し口、 ３２…排風制限装置、 ３３…枠体、 ３４…枢軸、 ３５…揺動板（可動板）、 ３６…窓

Claims (4)

1. エンジンの外周をカバーで覆い、前記エンジンで駆動される冷却ファンで前記カバー内に導入した外気を、前記エンジン外周を通過させて外部に排出するように構成したエンジン駆動式作業機において、
   前記カバーの排風口に、排風圧力で付勢されて前記排風口から出た排風の通過経路を閉鎖する可動板を有する排風制限装置を設けたことを特徴とするエンジン駆動式作業機。
2. 前記排風制限装置が、前記カバーの排風口に着脱自在に取り付けられていることを特徴とする請求項１記載のエンジン駆動式作業機。
3. 前記排風制限装置が、排風窓を有する枠体と、前記可動板をその面内中心から偏った位置で前記枠体上に支持する枢軸とを有し、
   前記可動板が、前記排風口に対向して配置され、該排風口からの排風圧力で前記排風窓を閉鎖する位置に回動可能に構成されていることを特徴とする請求項１または２記載のエンジン駆動式作業機。
4. 揺動自在な可動板で開閉可能な排風窓を一面に設け、他の面がエンジン駆動式作業機のカバーに設けた排風口からの排風を受け入れ可能に開放された枠体と、
   前記可動板が、前記排風口からの排風圧力で前記排風窓を閉鎖する位置まで回動可能となるように、該可動板をその面内中心から偏った位置で前記枠体に支持する枢軸とを備え、
   前記枠体が、前記エンジン駆動式作業機の前記排風口が形成された面に対向する取付面を有していることを特徴とするエンジン駆動式作業機の排風制限装置。

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