JPWO2018079234A1 - エンジン送風機 - Google Patents

Abstract

大きな送風量が得られると共に、シリンダ及びマフラの高い冷却効率が得られる送風機を得る。ボリュート室（４０Ｂ）とマフラ室（４０Ｃ）との間を仕切る第２ケース（４２）には、仕切板（５４）の前方かつマフラカバー（４６）の後方において、吸引開口部（４２Ａ）が形成されている。ボリュート室（４０Ｂ）は、吸引開口部（４２Ａ）の後方において、前後方向に垂直な幅が局所的に狭くなるような形状とされ、吸引開口部（４２Ａ）の直後には第１湾曲部（４１Ｂ）が設けられると共に、第２ケース（４２）において第１湾曲部（４２Ｂ）が設けられている。流速が高められた送気流Ｗによって、第１湾曲部（４２Ｂ）の直前においては、気圧が局所的に低下し、マフラ室（４０Ｃ）から見ると、負圧の状態となる。このため、マフラ室（４０Ｃ）側から吸引開口部（４２Ａ）を介してボリュート室（４０Ｂ）側に空気が流れる。

Description

本発明は、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）を生成する送風ファンと、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。送風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、エンジンのシリンダやマフラを冷却した後に、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

上記のように送風ファンと冷却ファンが共に用いられる送風機において、より大型なのは送風ファンであり、送風ファンを大型とすることによって、ノズルから発せられる送風量を大きくすることができる。しかしながら、送風ファンを大型とした場合には、冷却ファンを大型化することが困難であるため、シリンダやマフラの冷却効率を高くすることが困難であった。

また、送風ファンによって生成された送気流の一部を用いてシリンダやマフラの冷却をすることも可能である。しかしながら、この場合には、ノズルから発せられる送気流の送風量が低下した。また、冷却風によって冷却されるのはシリンダとマフラであり、これらを共に冷却するためには、冷却風の経路が複雑となり、両者を効率的に冷却することは困難であった。

すなわち、大きな送風量が得られると共に、シリンダ及びマフラの高い冷却効率が得られる送風機が望まれた。

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、前記エンジンのシリンダの前方において前記シリンダに装着され、前記シリンダからの排気ガスを通過させて排出するマフラと、前記マフラを覆い前記マフラが収容されるマフラ室を形成するマフラカバーと、前記エンジンの駆動軸の回転によって、前方に発せられる送気流をボリュート室内で生成する送風ファンと、前記駆動軸の回転によって、前記シリンダを冷却する冷却風を生成する冷却ファンと、を具備するエンジン送風機であって、前記ボリュート室に設けられ、前記送気流の流れによって負圧を発生する負圧発生手段と、前記シリンダが収容されるシリンダ室と前記マフラ室との間を仕切る仕切壁と、前記仕切壁よりも前方において前記マフラ室と前記ボリュート室とを連通させ前記負圧によって前記マフラ室側から前記ボリュート室側への気流を通過させる吸引開口部と、を具備することを特徴とする。本発明のエンジン送風機は、前記送風ファンを覆い前記ボリュート室を構成するケースを具備し、前記負圧発生手段は、前記ケースにおいて前記ケースの前後方向に沿った風路幅が前方に向かって広くなるように湾曲する形状とされた第１湾曲部であり、前記吸引開口部は、前記第１湾曲部の前方に位置することを特徴とする。本発明のエンジン送風機は、前記ケースにおける前記第１湾曲部の後方において、前記風路幅が後方に向かって広くなるように湾曲する形状とされた第２湾曲部が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、前記送風ファンは、前記ボリュート室内において回転軸心側から前記送気流を流す遠心ファンであることを特徴とする。本発明のエンジン送風機において、前記回転軸心から見て、前記第１湾曲部は前記送風ファンの外側に位置することを特徴とする。本発明のエンジン送風機において、前記回転軸心から見て、前記吸引開口部は前記送風ファンの外側に位置することを特徴とする。本発明のエンジン送風機において、前記送気流は、内部が前記ボリュート室と連通する円筒形状のノズルから前方に向けて発せられる構成とされ、前記吸引開口部は、前記ノズルの中心軸よりも前記回転軸心側に位置することを特徴とする。本発明のエンジン送風機において、前記マフラカバーの前面には、前記マフラを冷却し前記吸引開口部を介して流れる冷却風が前記マフラ室側に向かって通過する開口が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、大きな送風量が得られると共に、シリンダ及びマフラの高い冷却効率が得られる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における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における、第１ケースとファンカバーを取り外した状態の側面図である。 本発明の実施の形態となるエンジン送風機における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における、ボリュート室とマフラ室との間の空気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の構成について説明する。このエンジン送風機においては、動力源としてエンジン（空冷エンジン）が用いられる。エンジンの駆動軸（クランク軸）の回転に伴って、ノズルから大きな送風量で発せられる送気流と、エンジンのシリンダを冷却する冷却風が生成される。マフラの冷却にもこの冷却風は用いられるが、この他に、ボリュート室内を送気流が流れる際に発生する負圧によって発生する気流もマフラの冷却に用いられる。この際、マフラの冷却を行うために送気流の流量が減少することは抑制されるため、送気流の送風量を大きくとることができると共に、シリンダ及びマフラの冷却効率も高くすることができる。

図１は、この送風機（エンジン送風機）１の側面図であり、図２はそのＡ−Ａ方向の断面図である。この送風機１が実際に使用される際には、作業者は図１における上部に設けられたハンドル１１を把持し、送風機１の左側（図１における紙面手前側）に位置する。送気流は図１における左側（前方）においてノズル取付部４５を介して装着されるノズル（図示せず）から左側（前方）に向かって発せられる。送気流の強弱あるいはオン・オフはハンドル１１下部に設けられたトリガ（トリガレバー）１３を操作することによって制御される。図１においては、作業者側から見た左側からの、使用されるエンジンの駆動軸に沿った側面図が示されている。

図２においては、ここで用いられるエンジン２０の駆動軸（クランク軸）２１に沿った断面、かつその吸排気方向に垂直な断面が示されており、この図はこの断面を後方側から見た図となっている。このエンジン２０においては、駆動軸２１が収容されたクランクケース２２の上部において、駆動軸２１を駆動するピストン２３がその内部を上下方向に摺動するシリンダ２４が設けられる。このエンジン２０は空冷式であり、シリンダ２４の周囲には水平方向に広がる板状の複数の冷却フィン２４Ａが上下方向に並んで形成されており、主に冷却フィン２４Ａ間に冷却風が流れることによって、動作時に発熱するシリンダ２４が冷却される。

駆動軸２１の右側には始動装置２５が装着され、始動装置２５によって駆動軸２１を強制的に回すことによって、クランクケース２２の下側に設けられた燃料タンク２６から供給される燃料がエンジン２０側に導かれ、エンジン２０を始動させることができる。駆動軸２１の回転に際しては、発電コイル（図示せず）で発生した電力が点火装置２７を介してシリンダ２４に装着された点火プラグ（図２において図示せず）に供給される。

駆動軸２１の左側には、クランクケース２２に近い側から冷却ファン３１、冷却ファン３１よりも大径の送風ファン３２が順次固定されている。図２において、樹脂製の第１ケース（ケース）４１、第２ケース（ケース）４２、第３ケース（ケース）４３が組み合わされることによって、シリンダ２４及び冷却ファン３１を内蔵する空間であるシリンダ室４０Ａ、送風ファン３２が内蔵される空間であるボリュート室４０Ｂが、それぞれ形成される。冷却ファン３１によって生成される冷却風ＣＡは、図２において矢印で示されるようにシリンダ室４０Ａ中を流れ、これによってシリンダ２４が冷却される。

送風ファン３２は左側からファンカバー４４で覆われ、ファンカバー４４には、多数の開口４４Ａが形成されている。送風ファン３２は、開口４４Ａから吸入した外気をその回転軸心（駆動軸２１の軸心）側から外周方向に沿って流すことにより送気流を生成する遠心ファンである。この送気流はボリュート室４０Ｂ中を流れる。

図３は、図１の構成において第１ケース４１及びファンカバー４４を取り外した状態における構成を示し、ここでは、ボリュート室４０Ｂ中における送気流Ｗの流れが示されている。ここでは、送風ファン３２は反時計回りに回転駆動されるものとする。図１においては、第１ケース４１と第２ケース４２とが組み合わされることによって構成されるノズル取付部４５が形成され、このノズル取付部４５に長い円筒形状のノズル（図示せず）が装着される。このノズル及びノズル取付部４５の中心軸がＸとして図３に示されている。図３において、送気流Ｗは、ボリュート室４０Ｂ中を反時計回りに流れてから前方でノズル取付部４５を介してノズルから前方に向けて発せられる。

図４は、図１、３におけるＢ−Ｂ方向の断面図であり、ここでは、第１ケース４１及びファンカバー４４も装着されている場合が示されている。この図においては、エンジン２０の吸排気方向に沿った断面を上側から見た構造が示されている。また、図５は、図４におけるＣ−Ｃ方向の断面図であり、ここではこの吸排気方向に沿った断面を右側から見た構造が示されている。図４、５において、シリンダ２４の後方には吸気管２８を介して気化器５１が接続され、気化器５１の後方にはエアクリーナ５２が接続されている。気化器５１においては、エアクリーナ５２を介して導入された空気と、燃料タンク２６から供給された燃料によって混合気が形成され、シリンダ２４側の吸気口２４Ｂを介してエンジン２０（クランクケース２２）側に供給される。シリンダ２４内では、この混合気が圧縮され、上側の点火プラグ２９によって着火されることによって、エンジン２０は動作する。

一方、シリンダ２４の前方には、この際にシリンダ２４側の排気口２４Ｃから排出される排気ガスを通過させるマフラ５３が接続されている。排気ガスは、マフラ５３の内部の触媒を通過してから外気に向けて排出される。この際の触媒反応によって、動作時にマフラ５３もシリンダ２４と同様に発熱する。マフラ５３は、その前方から樹脂製のマフラカバー４６で覆われている。また、シリンダ２４とマフラ５３との間には、図４、５において紙面垂直に広がる板状の仕切板５４が設けられている。マフラカバー４６が第２ケース４２、第３ケース４３等と組み合わされる、あるいはこれらのいずれかと一体化され、更に仕切板５４が設けられることによって、マフラ５３が収容されるマフラ室４０Ｃが形成される。ただし、シリンダ２４及びマフラ５３の右側（図４における左側）には仕切板５４は存在せず、この部分はシリンダ室４０Ａとマフラ室４０Ｃを連通させる連通路４０Ｄとなり、冷却風ＣＡは、この連通路４０Ｄを介してシリンダ室４０Ａからマフラ室４０Ｃに流れることができる。また、マフラカバー４６の前方には、複数の小さな開口４６Ａが設けられており、マフラ室４０Ｃは、この開口４６Ａを介して前方の外気と連通している。

図６は、図４中における動作時の空気の流れを示す図である。図２において示された冷却風ＣＡは、図６のような上面視においては、シリンダ２４の後方を流れる冷却風ＣＡ１と、シリンダ２４の前方を流れる冷却風ＣＡ２に大別される。冷却風ＣＡ１、ＣＡ２は共に連通路４０Ｄを通過して前方に排出される。この際、マフラ５３の右側面はこれらによって冷却される。ただし、マフラ５３において冷却風ＣＡ１、ＣＡ２とが接するのはその右側面側だけであり、かつこの状態ではシリンダ２４を冷却し温度が上昇した後の冷却風ＣＡ１、ＣＡ２がマフラ５３と接するために、冷却風ＣＡ１、ＣＡ２によるマフラ５３の冷却効率は高くない。

図６において、送風ファン３２によって生成された送気流Ｗは、ボリュート室４０Ｂ中を後方から前方に向かって流れ、その流量は、前記の通り、冷却風ＣＡ１、ＣＡ２よりも大きい。また、ボリュート室４０Ｂと隣接するシリンダ室４０Ａ及びマフラ室４０Ｃとの間には第２ケース４２が存在し、シリンダ室４０Ａとボリュート室４０Ｂとの間は第２ケース４２によって仕切られているため、シリンダ室４０Ａとボリュート室４０Ｂとの間で、送気流Ｗ、冷却風ＣＡ１、ＣＡ２が流れることはない。

一方、ボリュート室４０Ｂとマフラ室４０Ｃとの間を仕切る第２ケース４２には、仕切板５４の前方かつマフラカバー４６の後方において、開口（吸引開口部４２Ａ）が形成されている。このため、ボリュート室４０Ｂとマフラ室４０Ｃとの間においては、吸引開口部４２Ａを介した空気の流れが存在しうる。

ここで、図４、６に示されるように、ボリュート室４０Ｂは、吸引開口部４２Ａの後方（送気流Ｗの流れ方向における上流側）において、前後方向に垂直な幅（風路幅）が局所的に狭くなるような形状とされている。具体的には、吸引開口部４２Ａの直後には、第１ケース４１において前方から後方に向かうに従い右方（図中左方）に湾曲する部分（第１湾曲部４１Ｂ）が設けられると共に、第２ケース４２において前方から後方に向かうに従い左方（図中右方）に湾曲する部分（第１湾曲部４２Ｂ）が設けられている。また、第１ケース４１における第１湾曲部４１Ｂの後方には、前方から後方に向かうに従い左方に湾曲する部分（第２湾曲部４１Ｃ）が設けられると共に、第２ケース４２における第１湾曲部４２Ｂの後方には、前方から後方に向かうに従い右方に湾曲する部分（第２湾曲部４２Ｃ）が設けられる。このような第１湾曲部４１Ｂ、４２Ｂ、第２湾曲部４１Ｃ、４２Ｃが設けられることにより、送気流Ｗの風路は、第１湾曲部４１Ｂ、４２Ｂと第２湾曲部４１Ｃ、４２Ｃとの間で局所的に狭められ、この部分で局所的に送気流Ｗの流速が高まる。また、第２ケース４２において吸引開口部４２Ａは第１湾曲部４１Ｂよりも前方であって送気流Ｗの流れ方向の下流側に位置するため、流速が高められた送気流Ｗと吸引開口部４２Ａとは離間し、送気流Ｗが吸引開口部４２を介してマフラ室４０Ｃ側に流入することは抑制される。

ただし、流速が高められた送気流Ｗによって、第１湾曲部４２Ｂの直前（送気流Ｗの流れにおいては直後）においては、気圧が局所的に低下し、マフラ室４０Ｃから見ると、負圧の状態となる。このため、マフラ室４０Ｃ側から吸引開口部４２Ａを介してボリュート室４０Ｂ側に空気が流れる。この空気は、主にマフラカバー４６の前方の開口４６Ａを介して供給される。このため、吸引開口部４２Ａを介して図６に示される冷却風ＣＡ３が流れる。この冷却風ＣＡ３は前方の開口４６Ａを介して外気から生成されるため、マフラ室４０Ｃ中でマフラ５３と接する際の温度は室温である。また、開口４６Ａがマフラカバー４６の前面において広い範囲で複数形成されていれば、マフラ５３の左右方向における広い範囲でこの冷却風ＣＡ３を流すことができる。このため、冷却風ＣＡ３によるマフラ５３の冷却効率を高くすることができる。この際、前記の通り冷却風ＣＡ１、ＣＡ２はマフラ室４０Ｃの右側端部で前方に向かって流れたのに対し、冷却風ＣＡ３はマフラカバー４６（開口４６Ａ）を介して後方に向かって流れる。

更に、マフラカバー４６も、この冷却風ＣＡ３によって冷却される。このため、マフラカバー４６を構成する材料として、耐熱性の低い材料を用いることも可能となる。

また、冷却風ＣＡ３は、ボリュート室４０Ｂ中に発生した負圧によって生成され、ボリュート室４０Ｂ中に流れた後は、送気流Ｗと合流して最終的にはノズルから前方に向けて発せられる。このため、冷却風ＣＡ３を生成されたことによって、送気流Ｗの流量が損なわれることはない。また、マフラ５３を冷却後の冷却風ＣＡ３の温度は上昇するが、送風ファン３２によって生成される送気流Ｗの流量は大きいため、最終的にノズルから発せられる送気流Ｗの温度上昇は僅かである。このため、この送風機１においては、大きな送風量の送気流Ｗが得られると共に、シリンダ２４及びマフラ５３の高い冷却効率が得られる。

ここで、図３においては、吸引開口部４２Ａ及び第１湾曲部４２Ｂ、第２湾曲部４２Ｃと送風ファン３２との位置関係が示されている。前記の通り、送風ファン３２は遠心ファンであり、これによって生成される送気流Ｗは、図３中で反時計回りで流れた後に、ボリュート室４０Ｂの上側で上面に沿って前後方向に沿って前方に向かって流れる。ボリュート室４０Ｂにおいて吸引開口部４２Ａのある箇所で大きな負圧を発生させることが好ましい。このため、吸引開口部４２Ａは、この構成において送気流Ｗの流速が最も高くなる箇所に設けることが好ましく、図３において、送風ファン３２の回転軸心（駆動軸２１の軸心）側から見た送風ファン３２の外側に形成することが好ましい。ただし、この回転軸心から大きく離間しボリュート室４０Ｂの上面に近づくと逆に送気流Ｗの流速は低下する。このため、吸引開口部４２Ａを、図３におけるノズルの中心軸Ｘよりも下側に設けることが好ましい。

第１湾曲部４２Ｂ（４１Ｂ）についても、負圧を形成する効果を大きくするためには、これを送気流Ｗの流速が高い箇所に設けることが好ましい。このため、第１湾曲部４２Ｂ（４１Ｂ）も、同様に送風ファン３２の外側に形成することが好ましい。

なお、第１湾曲部４２Ｂ（４１Ｂ）と共に第２湾曲部４２Ｃ（４１Ｃ）を設けることによって、送気流Ｗの流速が前後方向で局所的に高くなる領域を形成することができる。しかしながら、送風ファン３２で生成された送気流Ｗの流速が高い場合には、流れに対して流れ方向に垂直な幅が急速に広がった箇所で負圧が発生する。このため、こうした場合には、流れに対して上流側となる第２湾曲部を形成しなくとも、第１湾曲部のみを設けることによって、第１湾曲部の下流で負圧を発生させることができる。

また、前記の例では、第１湾曲部４２Ｂ，４１Ｂと第２湾曲部４２Ｃ、４１Ｃが、ボリュート室４０Ｂ中で送気流Ｗの流れによって負圧を発生させる負圧発生手段として用いられた。しかしながら、第１ケース、第２ケースにおける他の構成、あるいはこれらとは分離した他の部品を用いて、同様に負圧を発生させることもできる。こうした場合においても、吸引開口部をこの負圧が発生する箇所（送気流の流れにおける負圧発生手段が設けられた箇所の直後の箇所）に設けることにより、同様にマフラ室において冷却風を流すことができる。

１…送風機（エンジン送風機）、１１…ハンドル、１３…トリガ（トリガレバー）、２０…エンジン、２１…駆動軸（クランク軸）、２２…クランクケース、２３…ピストン、２４…シリンダ、２４Ａ…吸気口、２４Ｂ…吸気口、２４Ｃ…排気口、２５…始動装置、２６…燃料タンク、２７…点火装置、２８…吸気管、２９…点火プラグ、３１…冷却ファン、３２…送風ファン、４０Ａ…シリンダ室、４０Ｂ…ボリュート室、４０Ｃ…マフラ室、４０Ｄ…連通路、４１…第１ケース（ケース）、４１Ｂ、４２Ｂ…第１湾曲部、４１Ｃ、４２Ｃ…第２湾曲部、４２…第２ケース（ケース）、４２Ａ…吸引開口部、４３…第３ケース（ケース）、４４…ファンカバー、４４Ａ、４６Ａ…開口、４５…ノズル取付部、４６…マフラカバー、５１…気化器、５２…エアクリーナ、５３…マフラ、５４…仕切板、ＣＡ、ＣＡ１、ＣＡ２、ＣＡ３…冷却風、Ｗ…送気流、Ｘ…中心軸

Claims (8)

1. 動力源となるエンジンと、前記エンジンのシリンダの前方において前記シリンダに装着され、前記シリンダからの排気ガスを通過させて排出するマフラと、前記マフラを覆い前記マフラが収容されるマフラ室を形成するマフラカバーと、前記エンジンの駆動軸の回転によって、前方に発せられる送気流をボリュート室内で生成する送風ファンと、前記駆動軸の回転によって、前記シリンダを冷却する冷却風を生成する冷却ファンと、を具備するエンジン送風機であって、前記ボリュート室に設けられ、前記送気流の流れによって負圧を発生する負圧発生手段と、前記シリンダが収容されるシリンダ室と前記マフラ室との間を仕切る仕切壁と、前記仕切壁よりも前方において前記マフラ室と前記ボリュート室とを連通させ前記負圧によって前記マフラ室側から前記ボリュート室側への気流を通過させる吸引開口部と、を具備することを特徴とするエンジン送風機。
2. 前記送風ファンを覆い前記ボリュート室を構成するケースを具備し、前記負圧発生手段は、前記ケースにおいて前記ケースの前後方向に沿った風路幅が前方に向かって広くなるように湾曲する形状とされた第１湾曲部であり、前記吸引開口部は、前記第１湾曲部の前方に位置することを特徴とする請求項１に記載のエンジン送風機。
3. 前記ケースにおける前記第１湾曲部の後方において、前記風路幅が後方に向かって広くなるように湾曲する形状とされた第２湾曲部が設けられたことを特徴とする請求項２に記載のエンジン送風機。
4. 前記送風ファンは、前記ボリュート室内において回転軸心側から前記送気流を流す遠心ファンであることを特徴とする請求項２又は３に記載のエンジン送風機。
5. 前記回転軸心から見て、前記第１湾曲部は前記送風ファンの外側に位置す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. 前記回転軸心から見て、前記吸引開口部は前記送風ファンの外側に位置することを特徴とする請求項４又は５に記載のエンジン送風機。
7. 前記送気流は、内部が前記ボリュート室と連通する円筒形状のノズルから前方に向けて発せられる構成とされ、前記吸引開口部は、前記ノズルの中心軸よりも前記回転軸心側に位置することを特徴とする請求項４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. 前記マフラカバーの前面には、前記マフラを冷却し前記吸引開口部を介して流れる冷却風が前記マフラ室側に向かって通過する開口が設けられたことを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載のエンジン送風機。