JP5108636B2 - 除雪機 - Google Patents

Description

本発明は除雪機に係り、特に、駆動源としてのエンジンを機体に備え、機体の左右側に走行部を備え、左右の走行部の前方で、かつ機体の前部に除雪装置を備え、除雪装置の後方に発電部品を備えた除雪機に関する。

従来、除雪機として、機体にエンジンと、このエンジンで駆動され雪を集めるオーガと、エンジンで駆動され集めた雪を飛ばすブロアと、これらオーガ及びブロアを囲うオーガハウジングと、備えたものがある。
この除雪機は、電気を必要とする部品を備えており、必要な電気を発電する発電部品を備えたものが実用に供されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００５−２２０６１３公報（図４）

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図８は従来の技術に係る発電機を説明する図であり、除雪機１００では、機体１０１に設けられたエンジン１０２を駆動させ、駆動プーリ１０３を回転させる。この駆動プーリ１０３が回転することで、駆動ベルト１０４を介して従動プーリ１０５が回転し、発電部品としてのオルタネータ１０６で発電される。この結果、バッテリー１０７が充電され、照明部１０８に電気が供給される。

すなわち、エンジン１０２を駆動させてオーガ１０９などで構成される除雪装置１１０を動かしている。このように、エンジン１０２の駆動力の一部をオルタネータ１０６に供給すると、除雪装置の効率が低下する。すなわち、エンジンの駆動力を使用せずに発電する発電部品を備えた除雪機の提供が求められている。

本発明は、エンジンの駆動力を使用せずに発電する発電部品を備えた除雪機の提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、機体に、エンジンと、このエンジンで駆動され雪を集めるオーガと、前記エンジンで駆動され集めた雪を飛ばすブロアと、これらオーガ及びブロアを囲うオーガハウジングと、発電部品とが備えられている除雪機において、
前記発電部品は、前記エンジンの排気系統に設けられて排気を貯める排気貯留室に、高温導体を臨ませ、前記オーガハウジングに、低温導体を臨ませた熱発電素子であることを特徴とする。

請求項２に係る発明では、オーガハウジングは、雪に直接接触するヒートシンクと放熱板から構成される冷却部を備えていることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、熱発電素子で発電された電力は、エンジンで駆動されるオルタネータの電力と共に電動モータに供給されることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、発電部品は、エンジンの排気系統に設けられて排気を貯める排気貯留室に、高温導体を臨ませ、オーガハウジングに、低温導体を臨ませた熱発電素子である。エンジンの排気を利用し、熱発電素子で発電するので、エンジンの駆動力を除雪装置にのみ使用できる。

請求項２に係る発明では、オーガハウジングは、雪に直接接触するヒートシンクと放熱板から構成される冷却部を備えている。ヒートシンクが直接雪に接触するので、効率良く放熱することができる。

請求項３に係る発明では、熱発電素子で発電された電力は、エンジンで駆動されるオルタネータの電力と共に電動モータに供給される。オルタネータでの発電量は少量で済むので、オルタネータに分配するエンジンの駆動力も小さくできる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に使用する熱発電素子の基本原理を説明する図であり、発電部品としての熱発電素子１０は、高温側に設けられている高温導体１１と、低温側に設けられている低温導体１２、１２と、高温導体１１と低温導体１２とに介設されるｎ型熱電半導体１３及びｐ型熱電半導体１４とからなる。

次に、この熱発電素子１０の作用を説明する。
高温導体１１は、高温の熱媒体から矢印（１）のように熱が供給されると高温が維持される。又、低温導体１２、１２は低温の媒体へ矢印（２）、（２）のように放熱することで低温が維持される。
このようにして、高温導体１１と低温導体１２、１２との間に温度差が生じると、ゼーベック効果が起こる。
ゼーベック効果によれば、ｎ型熱電半導体１３で、矢印（３）のように、電子１５が移動し、ｐ型熱電半導体１４で、矢印（４）のように、正孔１６が移動する。この結果、矢印（５）のように、電流が生じる。

なお、ｎ型及びｐ型熱電半導体の材料としては、ビスマス・テルル化合物が好適であるが、この他、鉛・テルル合金、シリコン・ゲルマニウム合金、コバルト・アンチモン化合物及び亜鉛・アンチモン化合物など、熱電材料であれば、種類は問わない。

図２は本発明に係る熱発電素子の外観を説明する図であり、熱発電素子１０は、高温導体１１と、低温導体１２と、高温導体１１と低温導体１２で挟まれたｎ型熱電半導体１３及びｐ型熱電半導体１４とからなり、全体的に板状を呈する。

図３は本発明に係る除雪機を示す側面図である。
除雪機２０は、機体としての伝動ケース２１の下部左右側にそれぞれ走行用の電動モータ（図示せず）を取り付け、左右の電動モータに走行装置２３を連結するとともに、伝動ケース２１の下部に走行装置２３を備え、伝動ケース２１の上部に駆動源としてのエンジン２４を備え、エンジン２４で駆動する除雪装置２５を伝動ケース２１の前部に備え、除雪装置２５の後部およびエンジン２４をカバー体２８で覆い、伝動ケース２１の上部から後上方へ左右の操作ハンドル３１、３２を延ばし、これら左右の操作ハンドル３１、３２間に操作盤３３を取り付け、作業者が左右の操作ハンドル３１、３２のグリップ３４、３５を握った状態で操作盤３３の後から連れ歩く、自力走行式の歩行型作業機である。

走行装置２３は、左側の電動モータ（図示せず）の外側に左側走行部３６を備え、右側の電動モータ（図示せず）の外側に右側走行部３６を備える。
すなわち、左右の走行部３６、３６をエンジン２４の下方で、かつ伝動ケース２１の両側に備える。さらに、左右の走行部３６、３６の前方に除雪装置２５を備える。
なお、左右の走行部３６、３６は同じ構成部材なので同一符号を付して、左側の走行部２６の説明を省略する。

右側走行部３６は、右側の電動モータに連結する右側の駆動輪３７を備え、この駆動輪３７の後方に右側の遊転輪３８を回転自在に備え、右側の駆動輪３７および遊転輪３８に右側のクローラベルト３９を巻き掛けたものである。
また、除雪装置２５は、オーガ２６、ブロア２７およびシュータ２９などで構成したものである。

この除雪機２０によれば、左右の電動モータを駆動して、左右の駆動モータで左右の駆動輪３７、３７を駆動することにより、左右の駆動輪３７、３７で左右のクローラベルト３９、３９を回転する。
左右のクローラベルト３９、３９が回転することで除雪機２０が走行する。
この状態で、エンジン２４で除雪装置２５、すなわちオーガ２６およびブロア２７を駆動し除雪作業を行う。

伝動ケース２１は、除雪機２０の機体を兼ねる部材であって、除雪機２０の略中央に備え、平面視で矩形状に成型したものである。
この伝動ケース２１の下方左右側にそれぞれ左右側の走行部３６、３６を設け、伝動ケース２１の前部に除雪装置２５を設け、伝動ケース２１の上部にエンジン２４を設け、伝動ケース２１の下方左右側から左右の操作ハンドル３１、３２をそれぞれ後方に延ばす。

カバー体２８は、上カバー部４１と下カバー部４２とからなり、下カバー部４２でエンジン２４の底面を覆い、上カバー部４１でエンジン２４の上方を覆うことで、エンジン２４を全体に覆うように構成したものである。

エンジンの近傍には、バッテリ４３を備える。具体的には、エンジン２４の近傍に受皿４４を設け、この受皿４４にバッテリ４３を固定する。
このバッテリ４３の後方には、吸気部４５を配置する。吸気部４５は、エアクリーナ４６および気化器４７などで構成したものである。
吸気部４５の気化器４７は、エアクリーナ４６から導いたエアと、燃料とを混合させて混合ガスとし、この混合ガスをエンジン２４の燃焼室に導くものである。

伝動ケース２１の前部に、除雪装置２５のブロア２７を設け、このブロア２７の前部にオーガ２６を設ける。
このオーガ２６およびブロア２７を囲うオーガハウジング５１の上部に、シュータ５２が取り付けられている。このシュータ５２の下部には、シュータ旋回駆動部５３を備える。シュータ５２の先端には、シュータキャップ５４を備える。シュータ旋回駆動部５３でシュータ５２を旋回させ、雪を投げ出す方向を調整する。シュータキャップ５４で雪を投げ出す角度を調整する。

機体としての伝動ケース２１の上部前方には、照明部５５が設けられている。
また、エンジン２４の下部には、発電ユニット６０が設けられている。この発電ユニット６０で発電した電気でバッテリ４３を充電し、このバッテリ４３を介して照明部５５に電気を供給する。

図４は除雪装置及び排気系統を説明する図であり、エンジン２４のクランクシャフト６１に従動軸６２が接続されている。この従動軸６２には、ブロア２７およびギヤボックス６３が接続されている。このギヤボックス６３にはオーガ２６が接続されている。
また、エンジン２４の下方には、排気系統６４が接続されている。排気系統６４は、排気を導く排気導入管６５、排気を貯める排気貯留室６６およびテールパイプ６７で構成されている。
発電ユニット６０は、排気貯留室６６、発電部品としての熱発電素子１０及び放熱板６８で構成され、ボルト７１、７１でオーガハウジング５１に固定されている。

以上の構成からなる除雪機の作用を次に述べる。
エンジン２４を始動し、クランクシャフト６１を介して従動軸６２を回転させる。従動軸６２の回転により、ブロア２７が回転し、さらにギヤボックス６３を介してオーガ２６が回転する。
除雪機２０を前進させると、矢印（６）のように、オーガ２６で雪が集められる。集められた雪は、矢印（７）のように、後方のブロア２７に送られる。
雪はオーガハウジング５１に接触しながら、矢印（８）のように、シュータ５２に送られる。そして、矢印（９）のように、雪は投げ出される。
一方、エンジン２４から出た高温の排気は、矢印（１０）のように、排気導入管６５に送られる。

図５は図４の要部における作用を説明する図であり、排気導入管６５で導かれた排気は、矢印（１１）のように、排気貯留室６６内に放出され、一旦、排気貯留室６６に貯められる。この結果、排気貯留室６６は高温になる。そして、テールパイプ６７から、矢印（１３）のように、外部へ排出される。
他方、オーガハウジング５１の内壁７２に沿って、矢印（１４）のように、雪が接触しながら移動する。オーガハウジング５１は低温になる。

なお、発電部品としての熱発電素子１０は、排気貯留室６６に高温導体１１が臨み、オーガハウジング５１に低温導体１２が臨むように設けられている。

図６は図５の要部拡大図であり、排気から伝わった熱は、低温側に伝わるため、矢印（１５）のように、排気貯留室６６から高温導体１１に熱が伝わる。この結果、高温導体１１は、高温になる。

一方、低温導体１２は、矢印（１６）のように、オーガハウジング５１へ放熱板６８を介して放熱する。この結果、低温導体１２は、低温になる。すなわち、熱発電素子１０の高温導体１１側と、低温導体１２側に温度差が生じる。そうすると、図１で説明した基本原理のように、矢印（１７）に示す向きに、電流が流れて発電される。

図７は図５の別実施例を説明する図である。
オーガハウジング５１、５１に設けれている放熱板６８は、雪に直接接触するヒートシンク７３を備えている。この結果、放熱の効率を高めることができる。放熱板６８は、カラー７４、７４を介してオーガハウジング５１、５１にボルト７１、７１で固定されている。

尚、本発明に係る除雪機は、実施の形態では熱発電素子のみで発電された電力を電動モータに供給しているが、これに限定せず、熱発電素子とオルタネータの併用により発電された電力を伝動モータに供給する構成でもよい。オルタネータのみで発電することに比較し、熱発電素子とオルタネータの併用の方が、オルタネータの発電量が少量でよいためオルタネータを小型化することができる。

本発明の除雪機は、照明部などの電気部品を有する除雪機に好適である。

本発明に使用する熱発電素子の基本原理を説明する図である。 本発明に係る熱発電素子の外観を説明する図である。 本発明に係る除雪機を示す側面図である。 除雪装置及び排気系統を説明する図である。 図４の要部における作用を説明する図である。 図５の要部拡大図である。 図５の別実施例を説明する図である。 従来の技術に係る発電機を説明する図である。

符号の説明

１０…熱発電素子（発電部品）、１１…高温導体、１２…低温導体、２０…除雪機、２１…伝動ケース（機体）、２４…エンジン、２６…オーガ、２７…ブロア、５１…オーガハウジング、６４…排気系統、６６…排気貯留室、６８…放熱板、７３…ヒートシンク。

Claims (3)

1. 機体に、エンジンと、このエンジンで駆動され雪を集めるオーガと、前記エンジンで駆動され集めた雪を飛ばすブロアと、これらオーガ及びブロアを囲うオーガハウジングと、発電部品とが備えられている除雪機において、
   前記発電部品は、前記エンジンの排気系統に設けられて排気を貯める排気貯留室に、高温導体を臨ませ、前記オーガハウジングに、低温導体を臨ませた熱発電素子であることを特徴とする除雪機。
2. 前記オーガハウジングは、雪に直接接触するヒートシンクと放熱板から構成される冷却部を備えていることを特徴とする請求項１記載の除雪機。
3. 前記熱発電素子で発電された電力は、前記エンジンで駆動されるオルタネータの電力と共に電動モータに供給されることを特徴とする請求項１記載の除雪機。

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