JP3983006B2 - エンジン発電機 - Google Patents
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Description
【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)
- 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。 - 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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