JP4372020B2 - エンジン駆動式作業機 - Google Patents

Description

本発明は，エンジンと，このエンジンのクランク軸により駆動される作業機とを結合してエンジン・作業機ユニットを構成し，このエンジン・作業機ユニットをボックスに収容し，このボックスの外面に空気入口及び空気出口を開口すると共に，この空気入口からエンジン・作業機ユニット周りを経て空気出口に達する冷却風の流れを生じさせる冷却ファンをボックス内に配設した，エンジン駆動式作業機の改良に関する。

かゝるエンジン駆動式作業機は，例えば特許文献１及び２に開示されているように既に知られている。
実公平２−３２８３６号公報 特許第２７３９１８４号公報

かゝるエンジン駆動式作業機は，建設作業用電源，屋外のレジャー用電源，非常用電源等に使用されるエンジン駆動式発電機として広く使用される。その際，エンジン・作業機ユニットを収容したボックスは，エンジン・作業機ユニットの運転音の漏れを防いでエンジン駆動式作業機の静粛性を高めるので，かゝるエンジン駆動式作業機は，市街地での夜間運転時でも周囲環境への影響が少ない。

ところで，従来のかゝるエンジン駆動式作業機においては，塵埃も含む大量の冷却風をボックス内に吸入することから，その吸気経路を迷路状にしたり，大きな吸気フードを設けるなどして塵埃がボックス内部に侵入することをできるだけ抑える手段が講じられてはいる。しかしながら，その手段は，塵埃のボックス内部への侵入を抑えることに有効であっても，雨天時などで発生するミストの侵入抑制には必ずしも有効とは言い難い。

本発明は，ボックスに取り入れた冷却風がエンジン・発電機ユニット周りに達する前に，その冷却風に含まれるミストを効果的に分離，除去し得るようにした前記エンジン駆動式発電機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために，本発明は，エンジンと，このエンジンのクランク軸により駆動される作業機とを結合してエンジン・作業機ユニットを構成し，このエンジン・作業機ユニットをボックスに収容し，このボックスの外面に空気入口及び空気出口を開口すると共に，この空気入口からエンジン・作業機ユニット周りを経て空気出口に達する冷却風の流れを生じさせる冷却ファンをボックス内に配設した，エンジン駆動式作業機において，空気入口とエンジン・作業機ユニットとの間に前記冷却風の流れを規制する気液分離室を設け，この気液分離室には，冷却風の上向きの流れを衝突させた後，横方向に変える第１壁面と，その横方向の流れを斜め下向きに変える第２壁面とを設け，前記気液分離室の下部に前記空気入口としてのルーバを設け，このルーバは，前記気液分離室への冷却風の流入方向を，前記横方向とは反対側の斜め上向きに規制する複数のガイドブレードを備えることを第１の特徴とする。

さらに本発明は，第１の特徴に加えて，前記気液分離室を，前記第１壁面及び第２壁面を有する第１室と，この第１室の下流側端部から立ち上がる第２室とで構成すると共に，これら第１室及び第２室間を絞り口を介して連通し，この絞り口を通過した冷却風の流れを衝突させる第３壁面を第２室に設け，この第３壁面に，絞り口より上方に位置して庇状の水滴トラップを突設したことを第２の特徴とする。

さらにまた本発明は，第２の特徴に加えて，前記水滴トラップの直下で第２室の下部に水抜き孔を設けたことを第３の特徴とする。

尚，前記作業機は，後述する本発明の実施例中の発電機４に対応する。また前記第１，第２及び第３壁面は，同実施例中の水平壁面３２ａ₁，傾斜壁面３２ａ₂及び垂直壁面３２ｂ₁にそれぞれ対応し，前記第１及び第２室は，同実施例中の水平室３２ａ及び水平室３２ｂにそれぞれ対応する。

本発明の第１の特徴によれば，ミストを含んだ冷却風が気液分離室に流入するとき，その冷却風を第１壁面に衝突させるので，ミストは第１壁面に付着し水滴となって落下する。次に第１壁面に沿う冷却風の横方向の流れを第２壁面により斜め下向きに変えるので，冷却風に残留するミストは水滴となって下方に振り切られる。かくして冷却風からミストを効率良く分離し，ミストの無い，もしくは極めて少ない冷却風によりエンジン・発電機ユニットを冷却することができる。

また，ルーバと第１壁面との協働により，気液分離室で冷却風の流れをＵターンさせるように大きく方向変換させ，ミストの分離効果を高めることができる。

さらに本発明の第２の特徴によれば，冷却風は第１室から第２室に移るとき，絞り口で流速を速めて第２室の第３壁面に勢いよく衝突するので，その冷却風中の残留ミストは該第３壁面に付着して水滴となって落下する。また該第３壁面に付着した水滴は，上昇する冷却風により上方へ誘導されても，水滴トラップにより捕捉され，減衰して落下する。こうして冷却風から残留ミストを効率良く除去することができる。

さらにまた本発明の第３の特徴によれば，絞り口に対向する第２室の第３壁面や水滴トラップから落下する水滴を速やかに水抜き孔から外部に排出することができる。

本発明の実施の形態を，図面に示す本発明の好適な実施例に基づき以下に説明する。

図１は本発明に係るエンジン駆動式発電機の縦断正面図，図２は図１の冷却風取り入れ口周辺部の拡大図，図３は図１の３−３線拡大断面図（遮断手段を開放状態で示す。），図４は図３の４−４線断面図，図５は遮断手段の遮断状態で示す，図３との対応図，図６は図５の６−６線断面図である。

先ず図１において，エンジン駆動式作業機としてのエンジン駆動式発電機１は，エンジン２と，このエンジン２のクランク軸３により駆動される発電機４とを結合してなるエンジン・作業機ユニット５を備える。エンジン２は４サイクル式であって，そのシリンダ部６は，クランク軸３を収容，支持するクランクケース７から一側方へ斜め上向きに突出しており，このシリンダ部６の右側面及び左側面に吸気ポート８及び排気ポート９がそれぞれ開口する。

発電機４は，クランクケース７の右側面に固着されるステータ１０と，クランクケース７の右側壁を貫通して延びるクランク軸３の右端部に固着される有底円筒状のアウタロータ１１とで構成され，そのアウタロータ１１は，その内周面に固設されて周方向に配列する複数の永久磁石１２，１２…を備える。したがって，この発電機４は，所謂磁石式アウタロータ多極発電機となっている。アウタロータ２３の外端面には，それより大径の遠心式冷却ファン１５が取り付けられる。またクランク軸３の左端部にはリングギヤ１６が固着され，このリングギヤ１６を介してクランク軸３をクランキングし得るスタータモータ１７がクランクケース７又はシリンダ部６に取り付けられる。

前記シリンダ部６の右側面には，吸気ポート８に連なる吸気管１８を介して気化器１９が取り付けられ，この気化器１９の吸気道入口に吸気ダクト２０を介してエアクリーナ２１が接続される。またシリンダ部６の左側面には，排気ポート９に連なる排気管２２を介して排気マフラ２３が連結される。

エンジン２のクランクケース７はエンジンベッド２５に支持され，このエンジンベッド２５は機台２６に，図示しない弾性部材を介して支持される。エンジン２，発電機４，気化器１９，エアクリーナ２１及び排気マフラ２３は直方体のボックス３０に収容され，このボックス３０の底壁が機台２６に結合される。発電機４の出力を制御する電装品３１（例えばインバータ）はエアクリーナ２１に隣接して配設される。

ボックス３０には，その内部を，外気を取り入れると共にその外気から水滴等を分離する気液分離室３２と，電装品３１及びエアクリーナ２１を配置する電装室３３と，エンジン・作業機ユニット５を配置するユニット室３４と，排気マフラ２３を配置するマフラ室３５とに区画する第１〜第３隔壁３６〜３８が設けられる。気液分離室３２の底壁には空気入口用ルーバ３９が設けられる。第１隔壁３６には，気液分離室３２及び電装室３３間を連通する第１連通口４１が，また第２隔壁３７には，電装室３３及びユニット室３４間を連通する第２連通口４２が，さらに第３隔壁３８にはユニット室３４及びマフラ室３５間を連通する第３連通口４３がそれぞれ設けられる。またマフラ室３５の底壁には，空気出口用ルーバ４０が設けられ，排気マフラ２３のテイルパイプ２３ａは，この空気出口用ルーバ４０を貫通するように配置される。

而して，空気入口用ルーバ３９，気液分離室３２，第１連通口４１，電装室３３，第２連通口４２，ユニット室３４，第３連通口４３，マフラ室３５及び空気出口用ルーバ４０によって，電装品３１，エンジン・作業機ユニット５及び排気マフラ２３の周囲を通る冷却風流路４４が構成される。

電装品３１は，第２隔壁３７から電装室３３側に突設されて上下一対のステー４６，４６により支持される。その際，電装品３１は，第１隔壁３６から一定の間隔を置いて配置され，第１連通口４１を塞がないようになっている。エアクリーナ２１及び気化器１９間を連通する吸気ダクト２０は第１隔壁３６を貫通する。

図２に明示するように，気液分離室３２は，底壁に空気入口用ルーバ３９を有して水平方向に延びる水平室３２ａと，この水平室３２ａの右端部から立ち上がる垂直室３２ｂとからなっており，これら水平室３２ａ及び垂直室３２ｂ間は，絞り口４７を介して連通される。また垂直室３２ｂは，前記第１連通口４１を介して電装室３３と連通される。

水平室３２ａの底壁に設けられる空気入口用ルーバ３９は，水平室３２ａに取り入れる空気を，垂直室３２ｂと反対方向に指向させる複数のガイドブレード３９ａ，３９ａ…を備える。また水平室３２ａの天井側の水平壁面３２ａ₁は，空気入口用ルーバ３９を通過して空気が該水平壁面３２ａ₁に衝突するように比較的低く形成され，またその水平壁面３２ａ₁の，絞り口４７に隣接する端部は，絞り口４７に向かって下降する傾斜壁面３２ａ₂になっている。

また絞り口４７に対向する垂直室３２ｂの垂直壁面３２ｂ₁は，絞り口４７を通過した空気が該垂直壁面３２ｂ₁に衝突するように，絞り口４７に比較的近接して配置され，該垂直壁面３２ｂ₁には，絞り口４７及び第１連通口４１の中間部で庇状に突出する水滴トラップ４８が付設される。また垂直室３２ｂの底壁には，迷路状に屈曲してボックス３０下面に開口する水抜き孔４９が形成され，特に，この水抜き孔４９の垂直室３２ｂへの開口部４９ａは，水滴トラップ４８の直下に配置される。

再び図１において，第２隔壁３７には，第２連通口４２の周縁から延びて前記冷却ファン１５の外周を覆うファンカバー５０が連設され，冷却ファン１５が第１連通口４１から吸入した空気をエンジン・作業機ユニット５の外周に誘導するようになっている。

図１，図３及び図４において，第３隔壁３８には，第３連通口４３を閉鎖し得る遮断手段５１が設けられる。この遮断手段５１は，ユニット室３４側で第３連通口４３を囲むようにして第３隔壁３８に取り付けられる枠体５２と，この枠体５２に開閉可能に軸支される複数枚の弁板５３，５３…と，これら弁板５３，５３…を開閉駆動すべくユニット室３４に配設されるアクチュエータ５４とで構成される。各弁板５３は，枠体５２の上部枠５２ａ及び下部枠５２ｂに形成された上下一対のブラケット５５，５５に回転自在に支持される弁軸６３ａを備えており，また全部の弁板５３，５３…には，これらの開閉動作を同期させる共通１本の同期リンク５７が連結される。

複数の弁板５３，５３…中，最外側に位置する一枚の弁板５３の一端部には作動アーム５８が形成されており，この作動アーム５８に，リンク５９及びベルクランク６０を介してアクチュエータ５４が連結される。

アクチュエータ５４は，ユニット室３４において第３隔壁３８に固着されるステー６２に固定支持されるシェル６３と，このシェル６３内をベルクランク６０側の大気室６４と，それと反対側の負圧作動室６５とに仕切るダイヤフラム６６と，このダイヤフラム６６の中心部に結合され，大気室６４を貫通してシェル６３外に突出する作動ロッド６７と，負圧作動室６５に収容されてダイヤフラム６６を大気室６４側に付勢する戻しばね６８とで構成される。大気室６４は大気に開放され，負圧作動室６５は，負圧導管６９を介して前記吸気管１８内に連通され，エンジン２の運転中，吸気負圧が負圧作動室６５に導入されるようになっている。

ベルクランク６０はステー６２に軸支されており，その一端部に上記作動ロッド６７が連結され，他端部はリンク５９とを介して作動アーム５８に連結される。

而して，エンジン２の運転時，吸気管１８内に発生する吸気負圧が負圧作動室６５に導入されたとき，その負圧の作用でダイヤフラム６６が負圧作動室６５側に変位して作動ロッド６７を牽引し，この牽引力をベルクランク６０，及びリンク５９を介して作動アーム５８に伝達して，これを図３に示すように反時計方向に回動することで，全部の弁板５３，５３…を一斉に開放するようになっている。またエンジン２の運転停止時には，吸気管１８及び気化器１９の吸気道から吸気負圧が消失し，したがって負圧作動室６５の負圧もなくなるので，ダイヤフラム６６は戻しばね６８の付勢力をもって作動ロッド６７を押し出し，この押し力をベルクランク６０，及びリンク５９を介して作動アーム５８に伝達して，これを図５に示すように時計方向に回動することで，全部の弁板５３，５３…を一斉に閉鎖するようになっている。

図１及び図３に示すように，マフラ室３５の内面全体には，グラスウール等の断熱材からなる断熱層７０が接合され，さらにこの断熱層７０の内面全体はアルミ箔等からなる熱良導体７１により被覆される。

前記排気管２２は，第３隔壁３８及び断熱層７０及び熱良導体７１に設けられる一連の透孔７２を貫通するように配置される。

次に，この実施例の作用について説明する。

エンジン２が運転されると，電装室３３内のエアクリーナ２１で濾過された空気が気化器１９で燃料を伴ない吸気管１８を通してエンジン２に吸入される。このエンジン２の吸入作用により吸気管１８内に発生する吸気負圧が負圧導管６９を通してアクチュエータ５４の負圧作動室６５に伝達するので，ダイヤフラム６６が前述のように作動ロッド６７を牽引し，弁板５３，５３…を一斉に開いて第３連通口４３を開放する（図３及び図４参照）。したがって空気入口用ルーバ３９から空気出口用ルーバ４０に至る冷却風流路４４は開放状態となる。

一方，エンジン２のクランク軸３は，発電機４のアウタロータ１１及び冷却ファン１５を同時に回転駆動するので，発電機４は発電状態となり，その発生電力が図示外の制御盤から外部に取り出される。また回転する冷却ファン１５は，空気入口用ルーバ３９から気液分離室３２，第１連通口４１，電装室３３及び第２連通口４２を通して外気を冷却風として吸入し，そして矢印で示すようにユニット室３４，第３連通口４３及びマフラ室３５を順次通過させ，空気出口用ルーバ４０から外部に流出させる。その間，電装室３３を通る冷却風により電装品３１が，またユニット室３４を通る冷却風によりエンジン２及び発電機４が，さらにマフラ室３５を通る冷却風により排気マフラ２３が順次冷却される。

しかもエンジン２や発電機４，冷却ファン１５，排気マフラ２３等は，ボックス３０により全体的に覆われているので，これらから発生する運転音をボックス３０により効果的に遮断して，エンジン駆動式発電機１の静粛性を図ることができる。

ところで，雨天時や濃霧時には，ミストが冷却風と共に空気入口用ルーバ３９に吸い込まれることがあるが，そのミストは気液分離室３２で次のようにして冷却風から分離，除去される。

即ち，先ず，ミストを含んだ冷却風が空気入口用ルーバ３９から気液分離室３２の水平室３２ａに流入するとき，その冷却風は該ルーバ３９の複数枚のガイドブレード３９ａ，３９ａ…により垂直室３２ｂと反対方向へ斜め上向きに指向されるため，その冷却風の流れは，天井の水平壁面３２ａ₁に衝突した後，水平壁面３２ａ₁に沿い垂直室３２ｂ側へＵターンするように大きく方向変換するので，冷却風に含まれたミストは，冷却風との比重差により遠心分離される水平壁面に付着し水滴ｄとなって落下する。次に水平壁面３２ａ₁に沿う冷却風の水平方向の流れは，傾斜壁面３２ａ₂により斜め下向きに変えられるので，冷却風の残留ミストは水滴となって下方に振り切られて分離する。

さらに冷却風は，水平室３２ａから絞り口４７を通して垂直室３２ｂに移るとき， 絞り口４７で流れを加速されるため，垂直室３２ｂの垂直壁面３２ｂ₁に勢いよく衝突するので，その冷却風の残留ミストは該垂直壁面３２ｂ₁に付着して水滴ｄとなって落下する。また該垂直壁面３２ｂ₁に付着した水滴ｄは，上昇する冷却風により上方へ誘導されても，水滴トラップ４８により捕捉され，減衰して落下する。

上記垂直壁面３２ｂ₁及び水滴トラップ４８から落下した水滴ｄは，水滴トラップ４８直下の水抜き孔４９から外部に速やかに流出する。

かくして冷却風からミストを効率良く分離し，ミストの無い，もしくは極めて少ない冷却風により電装品３１，エンジン２，発電機４及び排気マフラ２３を冷却することができるため，電装品３１，エンジン２，発電機４及び排気マフラ２３へのミストによる影響を抑えることができ，またエンジン２は，ミストの無い，もしくは極めて少ない空気をエアクリーナ２１を通して吸入することができる。また空気入口用ルーバ３９及び空気出口用ルーバ４０は，何れもボックス３０の底壁に取り付けられるので，これらルーバ３９，４０への雨の降り込みを簡単に防ぐことができる。

エンジン２の運転が停止されると，吸気管１８内の吸気負圧は消失するので，アクチュエータ５４の負圧作動室６５の負圧もなくなり，ダイヤフラム６６は前述のように戻しばね６８の付勢力で作動ロッド６７を押し出して弁板５３，５３…を一斉に閉じて第３連通口４３を閉鎖する（図５及び図６参照）。これによりユニット室３４及びマフラ室３５間は遮断される。したがってマフラ室３５において高温の排気マフラ２３を自然に徐冷させることになり，排気マフラ２３の熱のエンジン・作業機ユニット５やボックス３０外面への影響を防ぐことができ，また空気出口を上向きに大きく開口させる必要もないから，ボックス３０の遮音性を確保することができる。

特に，マフラ室３５の内面全体には，グラスウール等の断熱材からなる断熱層７０が接合され，この断熱層７０の内面全体はアルミ箔等からなる熱良導体７１で被覆されているから，熱良導体７１が，排気マフラ２３から受ける輻射熱を断熱層７０全体に分散させて，断熱層７０の局部過熱を防ぎ，そして断熱層７０全体が徐々に放熱することで，マフラ室３５全体の均等徐冷を促進し，排気マフラ２３の熱のエンジン・作業機ユニット５やボックス３０外面への影響を確実に防ぐことができる。

またエンジン２の吸気負圧の有無に応じてアクチュエータ５４を作動，不作動にして弁板５３，５３…を開閉するようにしたので，エンジン２の運転及び停止に応じて弁板５３，５３…の開放及び遮断状態に自動的に制御することができる。

本発明は，上記実施例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の設計変更が可能である。例えば，アクチュエータ５４は，エンジン２の吸気負圧の有無を検知するスイッチにより作動を制御される電磁式に構成することもできる。

本発明に係るエンジン駆動式発電機の縦断正面図。 図１の冷却風取り入れ口周辺部の拡大図。 図１の３−３線拡大断面図（遮断手段を開放状態で示す。）。 図３の４−４線断面図。 遮断手段の遮断状態で示す，図３との対応図。 図５の６−６線断面図。

１・・・・・エンジン駆動式作業機（エンジン駆動式発電機）
２・・・・・エンジン
３・・・・・クランク軸
４・・・・・作業機（発電機）
５・・・・・エンジン・作業機ユニット
１５・・・・冷却ファン
３２・・・・気液分離室
３２ａ・・・第１室（水平室）
３２ａ₁ ・・第１壁面
３２ａ₂ ・・第２壁面
３２ｂ・・・第２室（垂直室）
３２ｂ₁ ・・第３壁面
３９・・・・空気入口（空気入口用ルーバ）
４０・・・・空気出口（空気出口用ルーバ）
４７・・・・絞り口
４８・・・・水滴トラップ
４９・・・・水抜き孔

Claims (3)

1. エンジン（２）と，このエンジン（２）のクランク軸（３）により駆動される作業機（４）とを結合してエンジン・作業機ユニット（５）を構成し，このエンジン・作業機ユニット（５）をボックス（３０）に収容し，このボックス（３０）の外面に空気入口（３９）及び空気出口（４０）を開口すると共に，この空気入口（３９）からエンジン・作業機ユニット（５）周りを経て空気出口（４０）に達する冷却風の流れを生じさせる冷却ファン（１５）をボックス（３０）内に配設した，エンジン駆動式作業機において，
   空気入口（３９）とエンジン・作業機ユニット（５）との間に前記冷却風の流れを規制する気液分離室（３２）を設け，この気液分離室（３２）には，冷却風の上向きの流れを衝突させた後，横方向に変える第１壁面（３２ａ₁）と，その横方向の流れを斜め下向きに変える第２壁面（３２ａ₂）とを設け，前記気液分離室（３２）の下部に前記空気入口としてのルーバ（３９）を設け，このルーバ（３９）は，前記気液分離室（３２）への冷却風の流入方向を，前記横方向とは反対側の斜め上向きに規制する複数のガイドブレード（３９ａ）を備えることを特徴とする，エンジン駆動式作業機。
2. 請求項１記載のエンジン駆動式作業機において，
   前記気液分離室（３２）を，前記第１壁面（３２ａ₁）及び第２壁面（３２ａ₂）を有する第１室（３２ａ）と，この第１室（３２ａ）の下流側端部から立ち上がる第２室（３２ｂ）とで構成すると共に，これら第１室（３２ａ）及び第２室（３２ｂ）間を絞り口（４７）を介して連通し，この絞り口（４７）を通過した冷却風の流れを衝突させる第３壁面（３２ｂ₁ ）を第２室（３２ｂ）に設け，この第３壁面（３２ｂ₁）に，絞り口（４７）より上方に位置して庇状の水滴トラップ（４８）を突設したことを特徴とする，エンジン駆動式作業機。
3. 請求項２記載のエンジン駆動式作業機において，
   前記水滴トラップ（４８）の直下で第２室（３２ｂ）の下部に水抜き孔（４９）を設けたことを特徴とする，エンジン駆動式作業機。

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