(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャーシと、該シャーシに固定されるエンジンと、該エンジンに連結されかつ該エンジンによってその軸線回りに回転可能に駆動されるファンとを具備する可搬式動力工具であって、
前記シャーシが、前記ファンから半径方向に間隔をおいて配されるベース壁と、前記ファンの少なくとも一部を半径方向に囲う湾曲した外側壁と、そらせ板壁とを具備し、
前記ベース壁および前記外側壁が、空気およびそれに乗った塵埃をファンによって放出するファン渦型室の一部を画定し、
前記ベース壁が、そこに形成されたキャブレタ空気入口ポートを有し、
前記そらせ板壁が、前記ベース壁から、前記外側壁の反対側の前記空気ポートの側に、前記ファンと前記空気入口ポートとの間に突出し、
前記そらせ板壁が、前記外側壁と協同して空気通路を画定し、
該空気通路が、前記ファン渦型室内の空気の流れの方向における前記空気入口ポートの下流位置において、比較的小さく形成され、それによって、概略塵埃を含まない空気を前記渦型室から前記空気入口ポート内に加圧して吹き込むために、前記空気入口ポートにおける比較的高い圧力領域を生成することを特徴とする可搬式動力工具。
【請求項２】
前記空気入口ポートが、前記そらせ板壁に半径方向に隣接する位置において前記ベース壁に形成されていることを特徴とする請求項１記載の可搬式動力工具。
【請求項３】
前記そらせ板壁が、第１の壁部と第２の壁部とを含み、
前記第１の壁部が、前記ファンの曲率と概略一致する曲率を有する一方、前記第２の壁部が前記ファンから前記外側壁に向かってそれていることを特徴とする請求項２記載の可搬式動力工具。
【請求項４】
前記空気入口ポートが、前記第１および第２の壁部の少なくとも一部の形状と同等の周縁形状を有していることを特徴とする請求項３記載の可搬式動力工具。
【請求項５】
前記入口ポートが、概略前記渦型室内の空気流の方向の長さ寸法と、前記渦型室内の空気流の方向に対して概略横方向の幅寸法とを有し、前記長さ寸法が前記幅寸法よりも大きいことを特徴とする請求項４記載の可搬式動力工具。
【請求項６】
前記空気通路が、前記第１の壁部において略一定の面積を有するとともに、前記第２の壁部が、前記第１の壁部から離れて延びるにしたがって、その面積を徐々に減少させていることを特徴とする請求項３記載の可搬式動力工具。
【請求項７】
前記第１の壁部の高さ寸法が、前記第１の壁部が前記第２の壁部から離れて延びるにしたがって徐々に減少し、前記第２の壁部が、略一定の高さ寸法を有していることを特徴とする請求項６記載の可搬式動力工具。
【請求項８】
前記そらせ板壁が、第３の壁部を具備し、該第３の壁部が、前記第２の壁部から延び、かつ、前記外側壁の曲率と略同等の曲率を有していることを特徴とする請求項３記載の可搬式動力工具。
【請求項９】
可搬式動力工具のための遠心式空気清浄システムであって、
ファンと、
湾曲した外側壁およびベース壁によって部分的に画定されるファン渦型室と、
前記ベース壁に、前記ファンと前記外側壁との間に形成されるキャブレタ空気入口ポートと、
前記ベース壁から前記ファンと前記空気入口ポートとの中間に突出するそらせ板壁とを具備し、
前記そらせ板壁が、前記ファンの曲率と概略一致する曲率を有する第１の壁部と、前記ファンから前記外側壁に向かってそれる第２の壁部とを具備し、
前記第１の壁部が、前記ファンから半径方向に放出される塵埃の前記キャブレタ空気入口ポートへの到達を概略防止し、
前記第２の壁部が、前記外側壁と協同して、前記ファン渦型室内を流通する空気流のための制限された流路を画定し、それによって、実質的に塵埃を含まない空気を前記渦型室から前記空気入口ポート内に吹き込むために前記キャブレタ空気入口ポートにおいて比較的高い圧力状態を生成することを特徴とする遠心式空気清浄システム。
【請求項１０】
前記空気入口ポートが、前記そらせ板壁に半径方向に隣接した位置において、前記ベース壁に形成されていることを特徴とする請求項９記載の遠心式空気清浄システム。
【請求項１１】
前記空気入口ポートが、前記第１および第２の壁部の少なくとも一部の形状と同等の周縁形状を有していることを特徴とする請求項１０記載の遠心式空気清浄システム。
【請求項１２】
前記空気入口ポートが、概略前記渦型室内の空気流の方向の長さ寸法と、前記渦型室内の空気流の方向に対して概略横方向の幅寸法とを具備し、前記長さ寸法が、前記幅寸法より大きいことを特徴とする請求項１１記載の遠心式空気清浄システム。
【請求項１３】
前記空気通路が、前記第１の壁部において概略一定の面積を有し、かつ、前記第２の壁部が前記第１の壁部から離れて延びるにしたがって、徐々にその面積を減少させていることを特徴とする請求項９記載の遠心式空気清浄システム。
【請求項１４】
前記第１の壁部の高さ寸法が、前記第１の壁部が前記第２の壁部から離れて延びるにしたがって、徐々に減少し、前記第２の壁部が概略一定の高さ寸法を有していることを特徴とする請求項１３記載の遠心式空気清浄システム。
【請求項１５】
前記そらせ板壁が、第３の壁部を具備し、
該第３の壁部が、前記第２の壁部から延び、かつ、前記外側壁の曲率と概略同等の曲率を有していることを特徴とする請求項９記載の遠心式空気清浄システム。
【請求項１６】
概略平坦なベース壁と、湾曲した外側壁と、そらせ板壁とを有する可搬式動力工具のシャーシであって、
前記外側壁および前記そらせ板壁が、前記ベース壁から延び、かつ、前記ベース壁と協同して、空気およびそれに乗る塵埃が推進されるファン渦型室の一部を画定し、
前記ベース壁に、前記そらせ板壁と前記外側壁との中間位置に、空気入口ポートが形成され、
前記そらせ板壁が、前記外部壁と協同して空気通路を画定し、
該空気通路が、前記空気入口ポートにおいて比較的高い圧力状態を生成しかつそれによって前記渦型室から前記入口ポート内に実質的に塵埃のない空気を加圧しかつ吹き込むために、前記ファン渦型室内の空気流の方向における前記空気入口ポートの下流位置において、比較的小さくなっていることを特徴とする可搬式動力工具のシャーシ。
【請求項１７】
前記そらせ板壁が、第１の壁部と第２の壁部とを具備し、前記第２の壁部が前記第１の壁部から前記外側壁に向かってそれていることを特徴とする請求項１６記載の可搬式動力工具のシャーシ。
【請求項１８】
前記そらせ板壁が、第３の壁部を具備し、
該第３の壁部が、前記第２の壁部から延びかつ前記外側壁の曲率と概略同等の曲率を有していることを特徴とする請求項１７記載の可搬式動力工具のシャーシ。
【請求項１９】
前記空気入口ポートが、前記そらせ板壁に半径方向に隣接する位置において、前記ベース壁に形成されていることを特徴とする請求項１８記載の可搬式動力工具のシャーシ。
【請求項２０】
前記空気入口ポートが、前記第１および第２の壁部の少なくとも一部の形状と同等の周縁形状を有していることを特徴とする請求項１９記載の可搬式動力工具のシャーシ。
【請求項２１】
前記空気入口ポートが、概略前記渦型室内の空気流の方向の長さ寸法と、前記渦型室内の空気流の方向に対して概略横方向の幅寸法とを有し、前記長さ寸法が前記幅寸法よりも大きいことを特徴とする請求項２０記載の可搬式動力工具のシャーシ。
【請求項２２】
前記空気通路が、前記第１の壁部において、略一定の面積を有し、かつ、前記第２の壁部が、前記第１の壁部から離れて延びるにしたがって、その面積を徐々に減少させていることを特徴とする請求項１７記載の可搬式動力工具のシャーシ。
【請求項２３】
前記第１の壁部の高さ寸法が、前記第１の壁部が前記第２の壁部から離れて延びるにしたがって徐々に減少し、前記第２の壁部が略一定の高さ寸法を有していることを特徴とする請求項１７記載の可搬式動力工具のシャーシ。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
この発明は、概して、空気清浄機に関し、特に、可搬式動力工具用の動的若しくは遠心式空気清浄システムに関するものである。
チェーンソー、ブロワ、ストリングトリマー、ヘッジトリマーのような可搬式動力工具では、周囲の空気をキャブレタに導入する前に塵埃を除去する方法に対してかなりの注意が払われている。一般には、そのような方法は、キャブレタへの空気の導入前に、空気流に乗ってきた塵埃を捕らえて該空気流から分離するフィルタ媒体を用いるものである。しかしながら、可搬式動力工具の動作環境として共通する汚れた若しくは埃っぽい条件においては、そのようなフィルタ媒体は、濾過した埃によって即座に飽和若しくは目詰まりして、空気流の抵抗若しくは妨げとなる傾向があり、動力工具の性能を低下させてしまうことになる。したがって、フィルタ媒体は、定期的に洗浄若しくは取り替えられなければならず、利便性と中断時間の観点から作業者にとっては重大な問題であった。
この問題に応じて、動力工具のファン若しくはフライホイールの周囲に半径方向に配されるファン渦型室内を流れる空気流内に存在する遠心作用若しくは遠心力を利用する空気清浄方法が開発されている。これに関連して、塵若しくは空気より重い埃は、ファン渦型室の半径方向の最も外側位置に隣接する空気流の最も速く移動する部分に乗る傾向がある一方、空気流の半径方向の最も内側の部分は、比較的遅く移動し、かつ、埃が乗らない傾向があることが判っている。
一つの公知の遠心式空気清浄方法は、ファンと渦型室の最外径範囲を画定する湾曲した外側壁との間のファン渦型室内に配置される入口開口を有する空気入口チューブを用いている。この入口開口は、空気流の方向に対して概略横方向に配される渦型室の空気流経路内に配置され、渦型室内を流れる空気流の半径方向内側部分（すなわち、空気流の比較的遅く移動する部分）を受け入れる。塵埃の大部分は、渦型室内を流れる空気流の半径方向最外径部分（すなわち、湾曲した外側壁の隣接部分）に乗るものと仮定できるので、入口開口から入る空気は、比較的塵を含んでいない。しかしながら、この仮定は、ファンから半径方向外方に流れる塵の乗った空気を考慮に入れておらず、そのような半径方向に流れる塵の一部が、空気入口チューブの入口開口に直接導入され、キャブレタを汚してしまうことになる。
遠心式空気清浄機の他の形式のものは、米国特許第４２６１３０２号明細書に開示されている。この特許明細書は、ファンハウジングの下部壁に形成された入口開口を示している。空気入口の上流には、上方に湾曲するリップが、空気流内の塵を上方かつ空気入口から離れる方向に偏向させるために設けられている。上方に傾斜した空気入口下流の斜面も、塵を空気入口から遠ざけるように進路を変える。しかしながら、特許明細書’３０２に示された空気清浄システムは、半径方向に推進された塵が空気入口ポートに到達することを防止する手段を有していない。
したがって、この技術においては、可搬式動力工具において有用な遠心式空気清浄能力の利点を十分に備える一方、現在知られている遠心式空気清浄装置の欠点を解消し若しくは除去する装置が必要である。
発明の概要
この発明は、改良された遠心式空気清浄システムおよびこのような改良された空気清浄システムを組み込んだ可搬式動力工具に向けたものである。
この発明によれば、改良された遠心式空気清浄システムは、ファンと、協同してファン渦型室を画定する湾曲した外側壁およびベース壁とを有するシャーシ部とを具備している。そらせ板壁は、前記ベース壁から突出しかつファンと外側壁との中間に配置されている。空気入口ポートは、ベース壁に形成されており、かつ、前記そらせ板壁と前記外側壁との間に配置されている。
さらに、本発明によれば、前記そらせ板壁は、第１の壁部と第２の壁部とを具備している。第１の壁部は、ファンの曲率に概略一致した曲率を有する一方、第２の壁部は、第２の壁部およびファンから外側壁に向かってそれている。前記第１の壁部は、半径方向に放出された埃が前記空気入口ポートに到達することを防止する一方、前記第２の壁部は、前記外側壁と協同して、比較的高い圧力状態を入口ポートに生成し、かつ、実質的に埃のない空気をキャブレタに吹き込む制限された流路を空気入口ポートの下流に画定している。
また、この発明は、そこから湾曲した外側壁およびそらせ板壁が突出する概略平坦なベース壁を有する改良されたシャーシ部をも提供する。この外側壁およびそらせ板壁は、前記ベース壁と協同して空気およびそれに乗る塵が内部を流れるファン渦型室を画定する。空気入口ポートは、そらせ板および外側壁の中間のベース壁内に形成されている。
さらに、この発明によれば、前記そらせ板壁は、前記空気入口ポートにおいて比較的高い圧力状態を生成するために、前記外側壁と協同して、ファン渦型室内の空気流の方向における空気入口ポートの下流位置において、比較的により小さい空気通路を画定している。この高い圧力状態は、実質的に塵のない空気をファン渦型室から空気入口ポートに向かって吹き込ませる。
【図面の簡単な説明】
この発明のこれらの、そして、さらなる特徴は、以下の記載および図面を参照することにより明らかである。
図１は、この発明を組み込んだチェーンソーの正面図である。
図２は、明確のために部分的に除去した、図１に示されたチェーンソーの拡大した正面図である。
図３は、図１および図２に示されたチェーンソーの第１のシャーシ部を、前面若しくは外部から見た図である。
図４は、図３に示された第１のシャーシ部を背後若しくは内部から見た図である。
図５は、図２および図３に示した第１のシャーシ部の正面若しくは外部から見た拡大図である。
図６は、図５の線６−６から見た前記第１のシャーシ部の縦断面図である。
図７は、図４の線７−７に沿って見た、前記第１のシャーシ部の一部を示す縦断面図である。
図８は、第２のシャーシ部を内側若しくは後部から見た図である。
好ましい実施形態の詳細な説明
図１は、この発明の遠心式空気清浄システムを組み込んだチェーンソー１０の動力ヘッドを示している。このチェーンソー１０は、内燃エンジンが据え付けられる第１および第２のシャーシ部１２，１４（図３〜８）を具備している。保護用ファンカバー１８ａを含む一組の防護部材およびカバーは、図示されているように、これらのシャーシ１２，１４に、従来の締結具によって固定されている。
フライホイール若しくはファン２０は、エンジン１６から延びるクランクシャフト２２に据え付けられており、該クランクシャフト２２（図２）によって回転するように駆動される。ファン渦型室２４は、ファン２０を半径方向に取り囲んでおり、該ファン渦型室２４は、第１のシャーシ部１２によって予め画定されておりかつ前記ファンカバー１８ａによって覆われ若しくは囲まれている。点火モジュール２６は、前記フライホイール２０に隣接して前記第１のシャーシ部１２に据え付けられており、この技術分野において周知のように、フライホイール２０が回転すると点火プラグに点火用電流パルスを供給する。
前記第１のシャーシ部１２は、図３，図４および図７に示されるように、ナイロン樹脂によって射出成形若しくはダイキャスト成形されることが好ましく、後部ハンドル３０、燃料タンク３２、オイルタンク３４およびキャブレタ空気ボックス３６を画定し若しくは提供するように、前記第２のシャーシ部１４と協同する。これらのシャーシ部１２，１４は、図２に最もよく示されるように、キャブレタ３８、エンジン１６、スロットル４０、燃料注射弁４２およびキャブレタ調整ネジ４４のような種々の制御および操作部材のための据付位置を提供している。前記シャーシ部１２，１４は、前記保護用カバー若しくは防護部材１８，１８ａの据え付けおよびそこへの上部ハンドル４９の取り付けを容易にするために一組のネジ受けボス４６をも具備している。
当業者であれば、以上のことがこの発明の遠心式空気清浄システムの用いられる環境を説明するものであり、かつ、この発明の範囲を全く限定しないものであることは理解できることである。また、当業者であれば、以下に説明されるこの発明が任意の公知の可搬式駆動工具のシャーシ若しくはファンハウジングに組み込まれ得ることも認識できるであろう。
図３〜７を参照すれば、第１のシャーシ部１２は、ファン２０を半径方向に取り囲むベース壁５０と、湾曲した外側壁５２と、前記ファン渦型室２４を画定するために協同するそらせ板壁５４とを具備している。前記ベース壁５０は、略垂直な面を画定している。多くの空気孔若しくは開口１８ａ′をそこに有する前記防護用ファンカバー１８ａ（図１）は、ファン２０および前記ファン渦型室２４上に横たえられ、前記第１のシャーシ部１２に取り外し可能に固定されている。キャブレタ入口開口若しくはポート５６は、図示されているように、前記そらせ板壁５４と前記外側壁５２との中間の前記ベース壁５０に画定され若しくは形成されている。
図５を特に参照すると、好ましくは前記ベース壁５０と一体的に形成されたそらせ板壁５４が、第１，第２および第３の壁部５４ａ，５４ｂ，５４ｃを具備するように示されている。前記第１の壁部５４ａは、前記ファン２０の曲率に概略一致する曲率を有している。前記第２の壁部５４ｂは、前記第１の壁部５４ａおよびファン２０から前記外側壁５２に向けてそれている。前記第３の壁部５４ｃは、図示されているように、前記外側壁５２の曲率に概略一致する形状を有している。
前記入口開口若しくはポート５６は、前記そらせ板５４に半径方向に隣接し、かつ、前記そらせ板５４の一部と概略同様な形状の部分を少なくとも一部に有する周縁形状を有している。さらに詳細には、入口開口５６は、前記第１および第２の壁部５４ａ，５４ｂ部分に隣接して延びている。前記入口開口５６は、概略前記ファン渦型室２４内の空気流の方向に長さ寸法を有し、前記ファン渦型室２４内の空気流に対して概略横方向に幅寸法を有している。この入力開口の長さ寸法は、図示されているように、その幅寸法よりも大きいことが望ましい。
図６を特に参照すれば、第１の壁部５４ａは、第２の壁部５４ｂから離れた第１の端部５４ａ′における最小値から、前記第２の壁部５４ｂに接続する前記第２の端部５４ａ″における第２の壁部５４ｂの高さ寸法に概略等しい値まで徐々に増大する高さ寸法を有するように示されている。前記第２および大の壁部５４ｂ，５４ｃは、図示されているように、概略一定かつ等しい高さ寸法を有していることが好ましい。
回転軸（すなわち、クランクシャフト２２）回りのファン２０の回転は、周囲の空気およびこれに乗った塵埃を、保護用ファンカバー１８ａに形成された開口１８ａ′を通してファン渦型室２４内に引き込み、ファン渦型室２４内に埃を載せた空気流を生成する。空気流は、前記ファン渦型室２４内を前記ファン２０の概略接線方向（図５における矢印Ａ参照）に流れる。遠心力によって、塵および空気より重い埃は、湾曲した外側壁５２に隣接する空気流の半径方向の最も外側位置を流れる傾向がある一方、空気流の半径方向の最も内側位置（すなわち、そらせ板壁５４の近く）は、接線方向に放出された塵埃が実質的になくなる傾向がある。
そらせ板壁５４の第２および第３の壁部５４ｂ，５４ｃは、湾曲した外側壁５２と協同して、空気流の制限Ｒ若しくは制限された流路を画定する。この制限Ｒは、入口開口若しくはポート５６の下流に配置され、半径方向の最も内側位置の塵のない部分の空気流を前記入口開口５６を通して前記キャブレタ空気ボックス３６（図４および図８）内に強制し若しくは吹き込む比較的高い圧力状態を入口開口５６に生成する。残りの空気流および全ての塵は、制限Ｒを通過しかつエンジン１６外部の冷却フィン１６ａを通って流通しエンジンを冷却する。
接線方向に推進された塵の空気入口開口５６への到達を防止することに加えて、そらせ板壁５４は、ファン２０によって半径方向に放出された塵が前記入口開口５６に到達しかつ流れ込むことを防止する（図５の矢印Ｂを参照）。半径方向に放出された塵の大部分は、入口開口５６に到達するのではなく、そらせ板壁５４に叩きつけられ、かつ、その後、ファン２０とそらせ板壁５４との間をエンジン冷却フィン１６ａに向けて指向させられる（矢印Ｃ参照）。
そらせ板壁５４を超えて流通する半径方向に放出された塵の一部は、入口開口５６に入るために必要とされる急激かつ迅速な方向転換を行うことができず、その代わりに、第３の壁部５４ｃと外側壁５２との間の制限Ｒを通過するときに、流れの大部分と合流し、エンジンの外側部分を流動する。
第１および第２のシャーシ部１２，１４は、協同して、キャブレタ３８が内部に据え付けられるキャブレタ空気ボックス３６の少なくとも一部を画定することが好ましい。空気入口開口若しくはポート５６内に吹き込まれた清浄な空気は、キャブレタ空気ボックス３６内に大気圧以上の状態を生成する。キャブレタ空気ボックス３６を昇圧された状態に維持することにより、空気ボックス内の任意の隙間若しくは空気を通して空気が外方に向かって流通し、それによって、外部の塵埃がキャブレタ３８内に導入される可能性が防止され若しくは最小化される。
図４，図７および図８を参照すれば、第１および第２のシャーシ部１２，１４の内部が図示されている。各シャーシ部のハッチングされた面６０は、振動溶接により水密状態に接合されるべきシャーシ部１２，１４の面を明示している。燃料およびオイルタンク３２，３４の部分は、各シャーシ部１２，１４によって与えられ、これらのシャーシ部の振動溶接によってタンクが画定されている。
空気入口ポート５６は、シャーシ部１２，１４の協同により部分的に画定されたキャブレタ空気ボックス３６内に清浄な空気を供給する。キャブレタ３８（図２）は、第２のシャーシ部１４に取り付けられていることが好ましく、通常、キャブレタ空気ボックス３６の開口端を密封するのに用いられる。
この発明の好ましい実施形態は、ここに示されかつ説明されているけれども、これと同一のものに限定されるものではなく、添付されたクレームにより定められるこの発明の範囲内に配されるそれらの任意かつ全ての変形をカバーしかつ含んでいるものと理解される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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