JP3983006B2 - エンジン発電機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンとエンジンにより駆動される発電体とを有してなるエンジン発電機に関し、特に、異なる制御方式の発電体を自在に交換可能なエンジン発電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジン発電機における発電電圧の制御方式としては、従来よりコンデンサ等を用いたＡＶＲ(Automatic voltage regulator；自動電圧調整器)方式の装置が広く使用されてきた。ところが、近年、エンジン発電機にも高精度の電圧安定性と周波数特性が求められてきており、制御方式としてインバータ方式を採用するものが増加してきた。
【０００３】
ＡＶＲ方式の装置は、発電体のマグネットは極性が２極であり、６０ヘルツの電力を得るためには、３６００rpmにてエンジンを回転させており、コントロールユニットは比較的小型である。これに対し、インバータ方式の発電機では、２０極以上のマグネットを備えたロータを高回転で駆動することにより、従来のＡＶＲ方式の発電機よりも高出力を得ることが可能となっている。このため、コントロールユニットの電子部品が大きくなり、ユニット自体も大きなものとなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、両制御方式の装置はその構成を大きく異にしており、たとえばコントロールユニットひとつを取って見ても、共通仕様に納めることは困難である。したがって、エンジン発電機としては、その制御方式を何れか一方に設定したものが通常であり、そこでは二者択一的に仕様が決定される。このため、生産、販売段階においても、両方式の需要を見て生産や仕入れを行わざるを得ず、在庫や欠品が生じ易く、製品としての機動性が乏しいという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、簡単な交換作業により制御方式を切り換え可能なエンジン発電機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のエンジン発電機は、エンジンと、該エンジンのクランクシャフトの端部に連結して駆動される冷却ファンと、該冷却ファンを収容するファンカバーと、該ファンカバーの外側に配置される発電体と、該発電体のロータシャフトと前記冷却ファンとを連結して前記クランクシャフトの回転を前記発電体に伝達するアダプタとを有してなるエンジン発電機であって、前記アダプタにはテーパ部を有するボス部が形成され、該ボス部に前記ロータシャフトの端部に設けられたテーパ孔を嵌合させ、前記ロータシャフトを貫通するスルーボルトを前記ボス部に螺合することにより、前記アダプタを介して前記発電体を前記エンジンに着脱自在に取り付けるとともに、前記ファンカバーの外側でかつ前記ロータシャフトと前記ボス部の嵌合部の周りにリコイルスタータを配置し、前記アダプタに取り付けられたリコイルリングを前記リコイルスタータに係合させることにより、前記リコイルスタータで前記アダプタを介して前記クランクシャフトを回転させることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明のエンジン発電機において、制御方式の異なる前記発電体のロータシャフトが前記クランクシャフトに前記アダプタを介して取り付け可能であることを特徴とする。
【０００８】
本発明にあっては、異なる発電体を簡単な作業により交換することができ、適宜発電体を交換し、製品仕様を変えることが可能となる。この際、たとえば、ＡＶＲ方式とインバータ方式など、制御方式の異なる発電体を適宜交換することもでき、二者択一的な生産や仕入れを行う必要がなく、在庫や欠品を減少させることが可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
図１は本発明の一実施の形態であるエンジン発電機の正面図、図２は図１のエンジン発電機の平面図、図３はその背面図である。
【００１１】
本実施の形態に係るエンジン発電機１は、図１〜３に示すように、パイプを折り曲げて矩形枠状に成形された支持フレーム２上に、駆動源であるエンジン３と発電体４とを一体化した発電ユニット５を複数の支持駒６によって弾性支持した構成となっている。当該エンジン発電機１は、制御方式としてインバータ方式を採用しており、発電ユニット５の側方（図３において背後側）に発電電圧制御用のインバータユニット１１が取り付けられている（図１参照）。
【００１２】
図１に示すように、装置正面部にはコントロールパネル７が設けられている。このコントロールパネル７には、エンジンスイッチやオートスロットルスイッチ等のスイッチ類や、ＡＣ電源端子やＤＣ電源端子等の出力端子が設けられている。また、コントロールパネル７の下部には、リコイルスタータ８（図８参照）駆動用のリコイルノブ８ａが設けられており、これを引くことによりエンジン３が起動されるようになっている。
【００１３】
発電ユニット５の上方には、エンジン３に供給される燃料を貯留するための燃料タンク９が配設されている。燃料タンク９の上面ほぼ中央には、燃料供給口が設けられており、そこには開閉自在に燃料キャップ１０が取り付けられている。
【００１４】
図４は図１のエンジン発電機にて使用される発電ユニット５の正面図、図５はその平面図、図６は図５の右側面図（矢示Ｘ方向）、図７は図４の左側面図（矢示Ｙ方向）、図８は図５のＺ−Ｚ線に沿った断面図である。
【００１５】
発電ユニット５は、エンジン３と発電体４およびリコイルスタータ８とを一体化した構成となっている。発電ユニット５の側部には、図４，６に示すように、発電体４からの発電出力を制御して所定周波数の交流に変換するためのインバータユニット１１が取り付けられている。インバータユニット１１は、アルミニウム製のケース７１に電子基盤を収容した構成となっており、アルミニウム製のファンカバー５３に直接固定されている。
【００１６】
エンジン３は、空冷単気筒のＯＨＶ型ガソリンエンジンであり、クランクケース３１とその上側にシリンダ３２を備え、シリンダ３２にはヘッドカバー３３が取り付けられている。シリンダ３２にはプラグキャップが一体となったイグニッションコイル３７が取り付けられている。また、エンジン３の吸気側にはキャブレター１２が設けられており、キャブレター１２にはエアクリーナ３６を介して外気が導入され、そこでガソリンとの混合気が作られエンジン３へと供給される。一方、排気側には、排気管１３を介してマフラー１４が接続されており、エンジン３からの排気はマフラー１４を通った後、図４において装置左側面に設けられた排気口１５から排出される。
【００１７】
キャブレター１２には、図６に示すようにスロットルバルブ１６が配設されている。このスロットルバルブ１６はキャブレター１２上部に設けられたキャブスロットルレバー１７によって開閉される。キャブスロットルレバー１７には、ガバナロッド１８ａの一端が取り付けられており、エンジン３は、機械式のガバナにより、エンジン回転数が負荷変動に影響されることなく一定に調整されるようになっている。
【００１８】
すなわち、図４，５に示すように、クランクケース３１には、回動自在にガバナシャフト１９が装着されており、そこにはガバナレバー２０の基端部が取り付けられている。ガバナレバー２０には、スピードコントロールレバー２１に連結された引張コイルばね２２が掛止されており、この引張コイルばね２２によってガバナレバー２０は図５において時計方向に付勢されている。また、ガバナレバー２０の先端側には、ガバナロッド１８ｂの一端側が取り付けられており、このガバナロッド１８ｂの他端側はコントロールレバー２３と連結されている。コントロールレバー２３は、発電ユニット５の上部に取り付けられたプレート２５に回転自在に支持されている。さらに、コントロールレバー２３には、一端側がキャブスロットルレバー１７に連結されたガバナロッド１８ａの他端側が取り付けられている。したがって、ガバナレバー２０がガバナシャフト１９を中心として回動すると、ガバナロッド１８ｂ、コントロールレバー２３、ガバナロッド１８ａが連動し、キャブスロットルレバー１７が作動することになる。
【００１９】
この場合、ガバナシャフト１９は、エンジン３のクランクシャフト３４により回転駆動されるシャフトに軸方向に摺動自在に装着されたガバナスリーブと係合している。前記シャフトには回転体が固定されており、その端面には回転中心から所定の半径の位置に複数のガバナアームが回動自在に装着されている。そして、各ガバナアームにはガバナウエイトが一体に設けられており、これらにより機械式のガバナ機構が構成される。
【００２０】
エンジン３の負荷が低負荷となると、負荷の低下分だけエンジン回転数つまりクランクシャフト３４の回転数が一時的に高くなろうとする。ところが、回転数低下に伴いガバナウエイトに加わる遠心力が低下してガバナアームが閉じ、それに伴いガバナスリーブが移動しガバナシャフト１９が低速側に回動する。そして、ガバナシャフト１９と共にガバナレバー２０も回動し、その動きがガバナロッド１８ａ等を介してキャブスロットルレバー１７に伝わり、スロットルバルブ１６が閉じる方向に駆動される。これにより、エンジン回転数は負荷に合わせて低下されることになる。これに対し、エンジン負荷が高負荷となった場合には、ガバナレバー２０は逆方向に回動される。したがって、エンジンの回転数は負荷変動に影響されることなく一定に調整される。
【００２１】
エンジン３は、クランクケース３１内に組み込まれたクランクシャフト３４が図８において左右方向に延びる形で配設されている。当該発電ユニット５では、クランクシャフト３４の一端側がエンジン３の出力軸となっており、この出力軸側にフライホイール５１、冷却ファン５２、リコイルスタータ８、発電体４をこの順にて配置した構成となっている。すなわち、エンジン３の次位にフライホイール５１と冷却ファン５２が取り付けられ、フライホイール５１に固設されたアダプタ５５を介してその先にリコイルスタータ８と発電体４が配設される構成となっている。
【００２２】
エンジン３のクランクシャフト３４は、図８に示すように、その一端部３４ａはクランクケース３１に取り付けられた軸受３５によって支持されている。クランクシャフト３４の他端部もまた、その反対側の図示しない軸受により支持されており、クランクケース３１に対し回転自在となっている。一端部３４ａはクランクケース３１の外部に突出し、エンジン３の回転数やトルク等、エンジン出力を安定化させるためのフライホイール５１が取り付けられている。フライホイール５１は、クランクシャフト３４にキーを介して固定されるボス部５１ａと、ボス部５１ａから径方向に延在するディスク部５１ｂとから構成される。
【００２３】
ディスク部５１ｂには、冷却ファン５２が取り付けられている。冷却ファン５２はディスク部５２ａと、ディスク部５２ａの表面に一体に設けられた多数のファンブレード５２ｂとを有している。冷却ファン５２はエンジン３に固定されるファンカバー５３により覆われている。ファンカバー５３はアルミニウムにより形成され、側面には冷却風取入口となる多数のスリット５４が設けられている。ファンカバー５３は空気を案内するダクトとしての機能をも有しており、図８に示すように、冷却ファン５２の回転に伴い外気がスリット５４からファンカバー５３内に導入されると共に、冷却風としてエンジン３側に送出、案内される。
【００２４】
フライホイール５１の次位にはリコイルスタータ８が配設されている。フライホイール５１のボス部５１ａには、アダプタ５５を介してリコイルリング５６が取り付けられ、その次位には、ディスク部５７ａと円筒部５７ｂが一体となったリコイルホルダ５７が設けられている。そして、円筒部５７ｂの外側にはリコイルロープ５８が巻き付けられるリコイルプーリ５９が回転自在に装着されている。
【００２５】
リコイルプーリ５９には、図示しない係合爪が設けられており、リコイルノブ８ａを引いてリコイルプーリ５９をリコイルロープ５８によって回転させると、この係合爪がリコイルリング５６に係合する。これにより、アダプタ５５を介して連結されたクランクシャフト３４が回転し、エンジン３が起動される。なお、リコイルホルダ５７には図示しない巻き戻しばねが設けられており、リコイルロープ５８は、ばね力によってリコイルプーリ５９に巻き戻される。
【００２６】
リコイルスタータ８の次位には発電体４が配設されている。当該エンジン発電機１では、エンジン３とフライホイール５１、冷却ファン５２およびリコイルスタータ８によって発電体駆動用のエンジンユニット（エンジンユニット部）１１０が形成されており、アダプタ５５を介して発電体４を取り付ける形となっている。ここでは、前述のように、制御方式としてインバータ方式を採る発電体４が取り付けられているが、後述するように、発電体としてＡＶＲ方式のものを取り付けることもできる。
【００２７】
発電体４はインナロータ型となっており、インナロータ４１とステータ４２とから構成されている。インナロータ４１は、ロータシャフト４３とロータディスク４５とから構成され、ロータシャフト４３は、アダプタ５５のボス部５５ａ先端にスルーボルト６０によって固定されている。この場合、ボス部５５ａにはテーパ部５５ｂが形成されており、このテーパ部５５ｂがロータシャフト４３に設けられたテーパ孔４３ａと嵌合するようになっている。一方、ロータシャフト４３の他端側は、発電体リアカバー４４に取り付けられた軸受６１によって回転自在に支持されている。インナロータ４１の外側にはステータ４２が配設されており、ここではステータ４２は、ファンカバー５３と発電体リアカバー４４との間に挟持される形で取り付けられている。
【００２８】
インナロータ４１の外周面には、複数個のマグネット（図示せず）が周方向に沿って取り付けられている。これに対しステータ４２には、多数枚の鋼板を積層したコア６２が設けられており、その周囲にコイル６３が巻回されている。そして、クランクシャフト３４の回転に伴い、コイル６３の内側でインナロータ４１のマグネットが回転することにより、コイル６３に起電力が生じ発電が行われる。
【００２９】
発電体リアカバー４４は、通風孔６４が形成されたディスク部４４ａとこれと一体となった円筒部４４ｂとを有している。発電体リアカバー４４は、円筒部４４ｂの部分でファンカバー５３に固定され、その際、ステータ４２をファンカバー５３との間で保持するようになっている。そして、図８に示すように、冷却ファン５２の回転に伴い外気が通風孔６４から発電体リアカバー４４内に導入され、ステータ４２等を冷却しつつエンジン３方向へと流通する。
【００３０】
一方、発電ユニット５内には、ファンカバー５３の側方に形成されたスリット５４からも外気が流入する。この気流は、通風孔６４から導入されステータ４２等を冷却した冷却風と合流し、ファンカバー５３により案内されて、エンジン３の周囲に吹き付けられる。すなわち、１個の冷却ファン５２によって、スリット５４と通風孔６４の２系統の冷却風が生じ、これによって発電体４とエンジン３の両方が冷却される。そして、エンジン３に吹き付けられた冷却風は、エンジン３の背後に回り込みマフラー１４を冷却する。
【００３１】
ところで、前述のように、本発明によるエンジン発電機では、アダプタ５５の次位に配する発電体４を交換可能に構成し、制御方式の異なる発電体を適宜交換可能なように設定することもできる。図９，１０は、このような発電体交換を可能ならしめたエンジン発電機の例を示す説明図であり、図９ではインバータ方式の発電体が取り付けられたエンジン発電機１inv、図１０ではＡＶＲ方式の発電体が取り付けられたエンジン発電機１avrである。なお、図９，１０では、発電体の構成以外は、概ね前述のエンジン発電機１と同様であるので、同様の部分には同一の符号を付しその説明は省略する。
【００３２】
図９のエンジン発電機１invでは、エンジンユニット１１０にインバータ制御方式の発電体４が取り付けられている。このエンジン発電機１invは、クランクシャフト３４方向の装置長が前述のエンジン発電機１よりも若干長くなっている。また、インバータユニット１１が発電ユニット５の図中左方の位置に配設されているが、それ以外の点は、基本的には前述のものと同一構造である。
【００３３】
これに対し図１０のエンジン発電機１avrでは、エンジンユニット１１０にＡＶＲ方式の発電体１１１が取り付けられている。この発電体１１１も、発電体４と同様にインナロータ型となっており、インナロータ１１２とステータ１１３とから構成されている。インナロータ１１２は、ロータシャフト１１４とロータディスク１１５とから構成され、ロータシャフト１１４は、アダプタ５５のボス部５５ａ先端にスルーボルト１１６によって固定される。ロータシャフト１１４にもまたテーパ孔１１４ａが形成されており、これがテーパ部５５ｂと嵌合する。
【００３４】
一方、ロータシャフト１１４の他端側は、発電体リアカバー１１７に取り付けられた軸受１１８によって回転自在に支持されている。インナロータ１１２の外側にはステータ１１３が配設されており、ステータ１１３は、ファンカバー５３と発電体リアカバー１１７との間に挟持されている。インナロータ１１２の外周面にはマグネット（図示せず）が周方向に沿って取り付けられており、ステータ１１３では、コア１１９にコイル１２０が巻回されている。なお、共通仕様化のため、ステータ１１３とステータ４２の外径は同一径に統一されている。また、発電体１１１の全長は、発電体４とインバータユニット１１を併設した場合の寸法とほぼ同寸法となっている。
【００３５】
ここで、当初、図１０のようにＡＶＲ方式の発電体１１１が取り付けられているエンジン発電機１avrをインバータ方式に変える場合には、次のような作業を行う。すなわち、まず、スルーボルト１１６を外し、発電体１１１をエンジンユニット１１０から取り外す。これにより、エンジンユニット１１０のアダプタ５５が現れる。
【００３６】
次に、発電体４をエンジンユニット１１０に取り付ける。前述のように、ステータ１１３とステータ４２とは同一外径に形成されているため、ファンカバー５３には何れのステータを取り付けることもできる。そして、ステータ４２をファンカバー５３と発電体リアカバー４４との間に取り付けた後、スルーボルト６０により、発電体４をアダプタ５５に固定する。その後、インバータユニット１１を取り付けることによりエンジン発電機１invが形成され、発電体交換作業を終了する。
【００３７】
このように、当該エンジン発電機１では、発電ユニット５内の構成を、エンジンユニット１１０と発電体４，１１１との２つに大きく分け、両者の間をアダプタ５５によって接続している。エンジンユニット１１０には、エンジン３を初めとして、フライホイール５１や冷却ファン５２が含まれ、さらに、アダプタ５５を用いてリコイルスタータ８をも一体に形成している。そして、アダプタ５５に発電体４，１１１のロータシャフト４３，１１４を固定し、同一外径に形成されたステータ４２，１１３をファンカバー５３と発電体リアカバー４４，１１７にて固定する。
【００３８】
これにより、異なる制御方式の発電体４，１１１を、ボルトの取り外し程度の簡単な作業により交換することができ、図９，１０のエンジン発電機１inv，１avrを適宜選択することが可能となる。たとえば、標準仕様をＡＶＲ方式としておき、販売店等にてインバータ方式の発電体４をストックしておくことにより、顧客の要望に応じて発電体を交換し、製品仕様を変えることも可能となる。したがって、二者択一的な生産や仕入れを行う必要がなく、在庫や欠品を減少させることが可能となる。
【００３９】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、駆動ユニット部と発電体との間に、発電体を交換自在に着脱可能なアダプタを設けたので、異なる発電体を簡単な作業により交換することができ、適宜発電体を交換し、製品仕様を変えることが可能となる。また、駆動ユニット部にアダプタを介して制御方式の異なる発電体を取り付け可能としたことにより、ＡＶＲ方式とインバータ方式などのように異なる制御方式の発電体を適宜交換することができ、二者択一的な生産や仕入れを行う必要がなく、在庫や欠品を減少させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態であるエンジン発電機の正面図である。
【図２】図１のエンジン発電機の平面図である。
【図３】図１のエンジン発電機の背面図である。
【図４】図１のエンジン発電機にて使用される発電ユニットの正面図である。
【図５】図４の発電ユニットの平面図である。
【図６】図５の右側面図（矢示Ｘ方向）である。
【図７】図４の左側面図（矢示Ｙ方向）である。
【図８】図５のＺ−Ｚ線に沿った断面図である。
【図９】発電体を交換可能に構成したエンジン発電機の例を示す説明図であり、インバータ方式の発電体を取り付けた状態を示している。
【図１０】発電体を交換可能に構成したエンジン発電機の例を示す説明図であり、ＡＶＲ方式の発電体を取り付けた状態を示している。
【符号の説明】
１avr，１inv エンジン発電機
３ エンジン
４ 発電体
５５ アダプタ
１１０ エンジンユニット（エンジンユニット部）
１１１ 発電体

Claims (2)

1. エンジンと、該エンジンのクランクシャフトの端部に連結して駆動される冷却ファンと、該冷却ファンを収容するファンカバーと、該ファンカバーの外側に配置される発電体と、該発電体のロータシャフトと前記冷却ファンとを連結して前記クランクシャフトの回転を前記発電体に伝達するアダプタとを有してなるエンジン発電機であって、
   前記アダプタにはテーパ部を有するボス部が形成され、該ボス部に前記ロータシャフトの端部に設けられたテーパ孔を嵌合させ、前記ロータシャフトを貫通するスルーボルトを前記ボス部に螺合することにより、前記アダプタを介して前記発電体を前記エンジンに着脱自在に取り付けるとともに、
   前記ファンカバーの外側でかつ前記ロータシャフトと前記ボス部の嵌合部の周りにリコイルスタータを配置し、前記アダプタに取り付けられたリコイルリングを前記リコイルスタータに係合させることにより、前記リコイルスタータで前記アダプタを介して前記クランクシャフトを回転させることを特徴とするエンジン発電機。
2. 請求項１記載のエンジン発電機において、制御方式の異なる前記発電体のロータシャフトが前記クランクシャフトに前記アダプタを介して取り付け可能であることを特徴とするエンジン発電機。

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