(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記管状部は、前記仕切板の前記第2室側にて、前記一端部から上方に延び、前記第2室の上部にて折り返して下方に延びて前記他端部に至る、請求項2に記載のエンジン用マフラ。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【0011】
図1は、本発明の一実施形態における刈払機の斜視図である。
図2は刈払機の使用状態の説明図である。尚、本実施形態では、本発明に係るエンジン用マフラが搭載される携帯型作業機の一例として刈払機を挙げて以下説明するが、本発明に係るエンジン用マフラが搭載される携帯型作業機はこれに限らない。
【0012】
刈払機1は、長尺パイプからなる操作棹2を有する。操作棹2の後端には、動力源としてのエンジンモジュール3が設けられている。操作棹2の先端には、作業部としての工具の装着部4が設けられている。工具の装着部4には、工具が交換可能に取り付けられる。工具の装着部4は、操作棹2に内蔵されたドライブシャフトによりエンジンモジュール3に連結される。工具の装着部4は、エンジンモジュール3(詳しくはエンジン21)により回転駆動される。
【0013】
操作棹2の長尺方向の中央部にはハンドル5が取り付けられている。ハンドル5とエンジンモジュール3との間には、防振ハウジング6が設けられている。防振ハウジング6の外周には、ハンガ7が取り付けられる。
【0014】
刈払機1は、作業者Mの肩から吊り具8により吊るして使用される。吊り具8は、ハーネス9及び金具10を有する。作業者Mはハーネス9を上半身に装着する。
図2では、金具10が作業者Mの右側に垂れ下がっている。作業者Mは、金具10にハンガ7を取り付けて、この吊下げ状態で刈払機1を使用する。作業者Mは、刈払機1のハンドル5を両手で持ち、刈払機1を動かして、刈払作業をすることができる。
【0015】
エンジンモジュール3は、その外殻をなすカバー11と、カバー11によって覆われるエンジン21(後述する
図3参照)及びマフラ50とを主に含む。ここで、マフラ50が、本発明の「エンジン用マフラ」に対応する。また、カバー11は例えば樹脂製である。
【0016】
図3は、エンジン21及びマフラ50の概略構成を示す断面図である。ここで、
図3は、ピストン25が上死点付近に位置した状態にあるときのエンジン21を示している。また、本実施形態において、上側とは、エンジン21が最も長く使用される状態(正立状態)における鉛直上側と略一致する。
【0017】
エンジン21は、OHV(Over Head Valve)形式の4ストロークエンジンであり、空冷式である。エンジン21は、シリンダ部22と、シリンダ部22の下部に取り付けられたクランクケース23と、クランクケース23の下方に設けられたオイルタンク24とを備える。
【0018】
シリンダ部22は、ピストン25を
図3中の上下方向に摺動させるための円柱状の空間を有している。そして、この空間内に、ピストン25が
図3中において上下方向に摺動自在に間隙を有して嵌入されている。
シリンダ部22、クランクケース23及びピストン25によってクランク室27が形成されている。つまり、シリンダ部22の側面とピストン25で形成されるクランクケース23側の円柱状空間と、クランクケース23内の空間とによりクランク室27が形成されている。このクランク室27では、ピストン25が摺動するにしたがい、その内部空間の容積が変化する。
【0019】
シリンダヘッド28、シリンダ部22及びピストン25によって燃焼室29が形成されている。
オイルタンク24は、オイルタンクケースによって規定されており、クランクケース23と別個に設けられ、潤滑用のオイルを貯留する。
【0020】
オイルタンク24とクランクケース23との間には、クランクケース23(クランク室27)からオイルタンク24へのオイルの流れのみを許容する逆止弁30が設けられている。
ここで、ピストン25が下死点から上死点まで移動するにしたがい、クランク室27内の圧力は負圧になる。逆に、ピストン25が上死点から下死点まで移動するにしたがい、クランク室27内の圧力は正圧になる。それゆえ、クランク室27内の圧力が正圧であるときに、逆止弁30が開弁して、クランク室27からオイルタンク24へオイルが流れる。また、クランク室27内の圧力が負圧であるときに、逆止弁30は閉弁している。
【0021】
クランクケース23内にはクランク33が回転自在に支持されている。クランク33は、回転中心となるクランク軸33a、カウンタウェイトなどから構成されている。ピストン25とクランク33とは、コネクティングロッド34によって接続されている。コネクティングロッド34とピストン25とは揺動可能に接続されている。コネクティングロッド34とクランク33とは回転可能に接続されている。このような構成によって、ピストン25は、シリンダ部22内を往復摺動する。
【0022】
シリンダ部22の上壁には、シリンダヘッド28が設けられている。シリンダヘッド28には、吸気ポート35と排気ポート36とが設けられている。
吸気ポート35は、インシュレータ(図示せず)を介してキャブレタ(図示せず)に連通している。このキャブレタの上流側には、エアクリーナ(図示せず)が設けられている。ここで、エンジンモジュール3は、前述のインシュレータ、キャブレタ、エアクリーナ、及び、燃料貯留用のタンク(図示せず)を更に含む。また、前述のインシュレータ、キャブレタ、及びエアクリーナは、カバー11によって覆われている。尚、前述のキャブレタは、前述のエアクリーナを通過した空気に燃料を混合して混合気を生成する装置である。
【0023】
マフラ50は、上下に長い縦長の薄型に形成されている。本実施形態では、マフラ50は、エンジン21の排気ポート36に直結されて、互いに連通している。マフラ50の詳細については、
図4〜
図8を用いて後ほど説明する。
【0024】
シリンダヘッド28には、吸気ポート35を開閉する吸気弁37が設けられている。また、シリンダヘッド28には、排気ポート36を開閉する排気弁38が設けられている。ここで、吸気弁37及び排気弁38は燃焼室29を開閉する。
【0025】
次に、マフラ50の詳細について、前述の
図3に加えて
図4〜
図8を用いて説明する。
図4はマフラ50の斜視図である。
図5はマフラ50の正面図である。
図6は
図5のI−I断面図である。
図7は管状部80を含む仕切板56の正面図である。
図8はガイド部材58の斜視図である。尚、以下では、説明の便宜上、
図4〜
図7に示すように上下左右を規定する。また、エンジン21に近い側を流入側とし、エンジン21に近い側と反対の側(換言すれば、エンジン21から遠い側)を排出側とする。ここで、
図4〜
図7における「上側」は、前述したように、エンジン21が最も長く使用される状態(正立状態)における鉛直上側と略一致する。また、以下では、説明の便宜上、マフラ50の各構成要素を
図4〜
図7の上下方向で三分割した場合の各部を、各構成要素の上部、中央部、又は下部と称する。
【0026】
マフラ50は、ハウジング51と、仕切板56と、ガイド部材58とを含む。
ハウジング51は略矩形の箱状であり、第1の容器52と第2の容器53とにより構成されている。尚、本実施形態では、第1の容器52及び第2の容器53が金属製であるが、この他、高熱に耐え得るFRP(Fiber Reinforced Plastics)などの樹脂製であってもよい。
【0027】
第1の容器52は、ハウジング51の流入側を構成する。第1の容器52は、その排出側にて開口する略矩形の箱状である。第1の容器52は、その排出側の周縁部にて外方に張り出す外フランジ部54を有する。
第1の容器52の上部には流入口52aが設けられている。流入口52aは排気ポート36に接続されている。ここで、第1の容器52の上部に流入口52aが設けられていることにより、エンジン21より上側へのマフラ50の突出量を小さく抑えることができる。
【0028】
第2の容器53は、ハウジング51の排出側を構成する。第2の容器53は、その流入側にて開口する略矩形の箱状である。第2の容器53は、その流入側の周縁部にて外方に張り出す外フランジ部55を有する。
第2の容器53の中央部には排出口53aが設けられている。
【0029】
金属製又は樹脂製の仕切板56は略矩形の板状であり、その周縁部が、第1の容器52の外フランジ部54と第2の容器53の外フランジ部55とよって挟持された状態で第1の容器52及び第2の容器53にかしめ固定されている。従って、ハウジング51については、第1の容器52と仕切板56とによって第1室61が区画形成され、また、第2の容器53と仕切板56とによって第2室62が区画形成される。
ここで、第1室61は流入口52aを含む。換言すれば、第1室61は流入口52aに連通している。また、第1室61は流入口52aを介して排気ポート36に連通している。一方、第2室62は排出口53aを含む。換言すれば、第2室62は排出口53aに連通している。
【0030】
第1の容器52の流入口52aは、ガイド部材58を間にして、仕切板56の上部に相対している。換言すれば、第1の容器52の流入口52aと仕切板56の上部との間にガイド部材58が位置した状態で、第1の容器52の流入口52aと仕切板56の上部とが互いに対向している。
第2の容器53の排出口53aは、後述する管状部80が設けられた仕切板56の右側の中央部に相対している。
【0031】
図7に示すように、仕切板56の右側の下部には1つの貫通孔57が形成されている。ここで、貫通孔57は第1の容器52の流入口52aよりも下位に位置している。また、貫通孔57は第2の容器53の排出口53aよりも下位に位置している。
【0032】
ハウジング51には、少なくとも1つ(
図4及び
図5では3つ)の筒状部65が貫通形成されている。筒状部65は、第1の容器52、第2の容器53、及び仕切板56の各々を貫通するように形成されており、筒状部65には、ハウジング51をエンジン21に固定するボルト(図示せず)が挿入され得る。尚、
図4及び
図5には、それぞれ、3つの筒状部65が図示されているが、筒状部65の個数はこれに限らない。また、
図7には、筒状部65が挿入される貫通孔65aが図示されている。
【0033】
第2の容器53の外面には金属製又は樹脂製の外部ダクト67が設けられている。外部ダクト67は、左右方向に延びる略筒状に形成されており、その右端が閉塞されて左端が開口している。外部ダクト67は、その右側部分にて、第2の容器53の排出口53aに連通している。また、第2室62は、排出口53aを介して外部ダクト67に連通している。
【0034】
ガイド部材58は金属製又は樹脂製であり、円弧状のガイドプレート71と、ガイドプレート71の左右両側に設けられる左右一対の扇形の側板72と、ガイド部材58を第1の容器52の流入口52aに取り付けるための取り付け部として機能するフランジ部73とを含む。
ガイドプレート71は、第1の容器52の流入口52aから排出側に向かうほど(すなわち流入口52aから離れるほど)下方に向かうように円弧状に湾曲している。この円弧状において、その中心角は略90°である。
【0035】
側板72は、円弧状に湾曲したガイドプレート71の左右両側の開口を塞ぐものであり、中心角が略90°の扇形をなしている。側板72には、1つ以上の貫通孔を設けてもよい。尚、本実施形態では、ガイド部材58が側板72を備えているが、この他、ガイド部材58は側板72を備えなくてもよい。
フランジ部73には複数の貫通孔73aが形成されている。この貫通孔73aには、ガイド部材58を第1の容器52の流入口52aに固定するボルトの雄ねじ部(図示せず)が挿入される。
【0036】
本実施形態では、第1の容器52の流入口52aにおける排ガスの流れ方向F1と仕切板56の下端から上端への延在方向F2とが鈍角θ1をなすように、仕切板56がハウジング51に設けられている(
図6参照)。この鈍角θ1は、好ましくは95°〜125°の範囲内であり、更に好ましくは100°〜120°の範囲内である。
【0037】
図7に示すように、仕切板56の第2室62側の表面(換言すれば排出側の表面)には、正面から見て上に凸のJ字状の管状部80が設けられている。
管状部80は、金属製又は樹脂製の第1チャネル部材81、第2チャネル部材82、及び第3チャネル部材83を含む。
【0038】
第1チャネル部材81は、その断面形状がU字状であり、仕切板56の表面に沿って上下方向に延在している。第1チャネル部材81は、その上端が仕切板56の右側中央部に位置し、下端が仕切板56の右側下部に位置している。
第1チャネル部材81のU字断面における開放側には外フランジ部81aが形成されている。第1チャネル部材81は、その外フランジ部81aを介して、仕切板56の第2室62側の表面に固定されている。この固定により、第1チャネル部材81のU字断面における開放側は、仕切板56の第2室62側の表面によって塞がれている。第1チャネル部材81の下端と仕切板56とからなる開口部は蓋部材81bにより閉塞されている。
【0039】
第1チャネル部材81と仕切板56と蓋部材81bとによって区画される管状部分の内部空間は、その下部が仕切板56の貫通孔57を介して第1室61の下部に連通している。
第1チャネル部材81の上端は、第2チャネル部材82の右側の下端に接続されている。
【0040】
第2チャネル部材82は、その断面形状がU字状である。また、第2チャネル部材82は、正面から見て上に凸のC字状に湾曲して延在している。第2チャネル部材82は、その右側の下端が仕切板56の右側中央部に位置して第1チャネル部材81の上端に接続されており、左側の下端が仕切板56の左側中央部に位置して第3チャネル部材83の上端に接続されている。
第2チャネル部材82のU字断面における開放側には外フランジ部82aが形成されている。第2チャネル部材82は、その外フランジ部82aを介して、仕切板56の第2室62側の表面に固定されている。この固定により、第2チャネル部材82のU字断面における開放側は、仕切板56の第2室62側の表面によって塞がれている。
【0041】
ここで、
図6に示すように、第2チャネル部材82の上端部は、第2室62の上壁との間に距離L1の間隙を有している。すなわち、第2チャネル部材82の上端部は、第2室62の上壁の下方に位置して、第2室62の上壁に離間している。換言すれば、管状部80の上端部は、第2室62の上壁の下方に位置して、第2室62の上壁に離間している。
【0042】
図7に戻って、第3チャネル部材83は、その断面形状がU字状であり、仕切板56の表面に沿って上下方向に延在している。第3チャネル部材83は、その上端が仕切板56の左側中央部に位置して第2チャネル部材82の左側の下端に接続されている。
第3チャネル部材83のU字断面における開放側には外フランジ部83aが形成されている。第3チャネル部材83は、その外フランジ部83aを介して、仕切板56の第2室62側の表面に固定されている。この固定により、第3チャネル部材83のU字断面における開放側は、仕切板56の第2室62側の表面によって塞がれている。
【0043】
第3チャネル部材83の下端と仕切板56とにより区画される管状部80の開口部84は、下向きに開口している。この開口部84は、第2室62の排出口53aの上端53b(
図5参照)よりも下位に位置することが好ましく、第2室62の排出口53aの下端53c(
図5参照)よりも下位に位置することが更に好ましい。これにより、管状部80の開口部84から第2室62内に流出する排ガスが直接的に排出口53aに向かうことを抑制することができるので、第2室62にて排ガスを良好に拡散・冷却することができる。
尚、管状部80の開口部84から第2室62内に流出する排ガスの勢いが十分である場合には、開口部84は、必ずしも第2室62の排出口53aの下端53cよりも下位に位置する必要はなく、少なくとも、第2室62の排出口53aの上端53bよりも下位に位置すればよい。
【0044】
本実施形態では、管状部80の開口部84が第2室62の左側に位置する一方、第2室62の排出口53aが第2室62の右側に位置しており、開口部84と排出口53aとが相対しない配置となっている。これにより、管状部80の開口部84から第2室62内に流出する排ガスが直接的に排出口53aに向かうことを抑制することができる。
【0045】
従って、管状部80の内部空間は、第1〜第3チャネル部材81〜83及び蓋部材81bの内面と仕切板56の第2室62側の表面とによって区画されており、この管状部80の内部空間を、第1室61の下部からの排ガスが流通する。また、管状部80は、第1室61の下部から排ガスを流入させて第2室62の上部に導いた後に第2室62内にて排ガスを開口部84から下向きに流出させる。また、管状部80は仕切板56の第2室62側に設けられており、管状部80は、その右側の下部が第1室61の下部に連通し、開口部84が第2室62内にて開口して、開口部84から排ガスを下向きに流出させる。また、管状部80は、仕切板56の第2室62側にて、その右側の下部から上方に延び、第2室62の上部にて折り返して下方に延びて開口部84に至っている。また、管状部80は、その右側の下部が貫通孔57を介して第1室61の下部に連通している。
【0046】
次に、排気ポート36からマフラ50を経て外部に排出される排ガスの流れについて説明する。
排気ポート36からマフラ50の流入口52aを経て第1室61に流入する排ガスは、その流れの向きが、第1室61内のガイド部材58(特にガイドプレート71)によって、下向きに変えられる。ここで、ガイド部材58(特にガイドプレート71)は、排気ポート36から第1室61に流入する排ガスの流れを下向きに案内する機能を実現する。ここで、ガイド部材58を通った排ガスの一部は仕切板56に接触し得る。
【0047】
ガイド部材58を通った排ガスは、第1室61内にて拡散されて冷却された後、仕切板56の貫通孔57を通って、管状部80の右側の下部(管状部80の一端部)に流入する。
管状部80の右側の下部に流入した排ガスは、管状部80内を通って上方に向かい、第2チャネル部材82の上端部にて折り返して下方に向かって開口部84(管状部80の他端部)に至る。
【0048】
管状部80内を流れた排ガスは開口部84から第2室62内に下向きに流出する。
第2室62内に流出した排ガスは、第2室62内にて更に拡散されて冷却された後、マフラ50の排出口53aを経て、外部ダクト67から外部へ排出される。
尚、第1の容器52、第2の容器53、及び、管状部80が設けられた仕切板56は、マフラ50内を通過する排ガスから受熱して、その熱を、第1の容器52の外面及び第2の容器53の外面から外部へ放熱する。
【0049】
本実施形態によれば、マフラ50は、エンジンの排気ポート36に接続されて排ガスが流入する流入口52aと、流入した排ガスを排出する排出口53aとを有する箱型のハウジング51と、ハウジング51内を、流入口52aを含む第1室61と排出口53aを含む第2室62とに区画する仕切板56と、仕切板56に設けられて、第1室61の下部から排ガスを流入させて第2室62の上部に導いた後に第2室62内にて下向きに流出させる管状部80と、を含む。この管状部80により、第1室61から第2室62内に流れる排ガスの流路を長くすることができるので、管状部80内で反射が起き、音が打ち消し合う。つまり、マフラ50の騒音低減効果を向上させることができる。
【0050】
また本実施形態によれば、管状部80の上端部は第2室62の上壁と離間している。これにより、第2室62内に流入した直後の比較的高温な排ガスが第2室62の上壁に衝突することを抑制できるので、第2室62の上部(すなわちマフラ50の上部)の温度上昇を抑制することができる。
【0051】
また本実施形態によれば、管状部80は仕切板56の第2室62側に設けられる。管状部80は、その一端部(右側の下部)が第1室61の下部に連通し、他端部(開口部84)が第2室62内にて開口して、この開口部84から排ガスを下向きに流出させる。これにより、管状部80が第2室62側に配置されるので、排気ポート36から高温・高圧な排ガスが流入し得る第1室61の容積を十分に確保することができる。
【0052】
また本実施形態によれば、管状部80は、仕切板56の第2室62側にて、一端部(右側の下部)から上方に延び、第2室62の上部にて折り返して下方に延びて他端部(開口部84)に至る。これにより、管状部80を比較的簡素な構成とすることができる。
【0053】
また本実施形態によれば、仕切板56はその下部に貫通孔57を有し、管状部80は、その一端部(右側の下部)が貫通孔57を介して第1室61の下部に連通する。これにより、管状部80内を流れる排ガスの流量が所望の流量となるように貫通孔57の開口面積を設定することができる。
【0054】
また本実施形態によれば、管状部80の開口部84は、その下端が、排出口53aの上端53bよりも下位に位置する。これにより、管状部80の開口部84から第2室62内に流出する排ガスが直接的に排出口53aに向かうことを抑制することができるので、第2室62にて排ガスを良好に拡散・冷却することができる。
【0055】
また本実施形態によれば、管状部80の開口部84は、その下端が、排出口53aの下端53cよりも下位に位置する。これにより、管状部80の開口部84から第2室62内に流出する排ガスが直接的に排出口53aに向かうことをより確実に抑制することができる。
【0056】
また本実施形態によれば、排出口53aは流入口52aよりも下位に位置する。これにより、比較的高温になるマフラ50の上部を避けて排ガスをマフラ50から外部に排出することができる。
【0057】
また本実施形態によれば、流入口52aにおける排ガスの流れ方向F1と仕切板56の下端から上端への延在方向F2とが鈍角θ1をなす。これにより、ガイド部材58によって下向きに案内された排ガスの一部が、仕切板56の比較的広範囲にわたって当たるので、仕切板56の実質的な伝熱面積が大きくなり、ひいては、排ガスからの熱を仕切板56で効率良く受熱してハウジング51から外部に放熱することができる。
また本実施形態によれば、鈍角θ1は95°〜125°の範囲内である。これにより、
仕切板56の傾斜の増大に伴うマフラ50の幅の増大を抑制することができる。
【0058】
尚、前述の実施形態では、流入口52aにおける排ガスの流れ方向F1と仕切板56の下端から上端への延在方向F2とが鈍角θ1をなしているが、この他、流入口52aにおける排ガスの流れ方向F1と仕切板56の下端から上端への延在方向F2とが直角をなしてもよい。
【0059】
また、前述の実施形態では、管状部80を構成する第1〜第3チャネル部材81〜83及び蓋部材81bが別体であるが、この他、第1〜第3チャネル部材81〜83及び蓋部材81bを一体的に形成してもよい。
【0060】
また、前述の実施形態では、第1〜第3チャネル部材81〜83及び蓋部材81bが仕切板56に取り付けられて管状部80が形成されているが、管状部80の形成手法はこれに限らず、例えば、管状部80を仕切板56と一体的に形成してもよい。すなわち、管状部80は仕切板56に一体的に設けられてもよい。
【0061】
また、前述の実施形態では、管状部80が、正面から見て上に凸のJ字状であるが、管状部80の形状はこれに限らない。管状部80については、その一端部(右側の下部)が貫通孔57に連通し、上端部が第2室62の上部に位置して第2室62の上壁と離間し、かつ、他端部(開口部84)が排出口53aの上端53bよりも下位に位置する限りにおいて、任意の形状とすることができる。
【0062】
また、前述の実施形態では、マフラ50が搭載される携帯型作業機の一例として刈払機を挙げて説明したが、マフラ50が搭載される携帯型作業機はこれに限らない。例えば、マフラ50は、穴掘機、コンクリートカッターなどの携帯型作業機に搭載可能である。また、マフラ50は、バックパックブロワ、スプレイヤ(噴霧機)、散粉機、背負い型刈払機などの背負い型作業機に搭載可能である。
【0063】
また、前述の実施形態では、エンジン21がOHV形式の4ストロークエンジンである例を示したが、エンジン21の構成はこれに限らず、例えば、エンジン21がOHC形式のエンジンであってもよい。
また、前述の実施形態では、エンジン21において、シリンダヘッド28とシリンダ部22とが別体である例を示したが、これに代えて、シリンダヘッドとシリンダ部とが一体であってもよい。
【0064】
以上からわかるように、前述の実施形態はあくまで本発明を例示するものであり、本発明は、説明した実施形態により直接的に示されるものに加え、特許請求の範囲内で当業者によりなされる各種の改良・変更を包含するものであることは言うまでもない。