(57)【要約】【課題】エンジンの仕様を変更することなく、転圧機械のユーザビリティを向上する。【解決手段】転圧板３を、地面１４側から、下側鉄板２１と、木板２２と、圧電素子ユニット２３と、上側鉄板２４とをこの順に積層状態に組み付けて構成する。圧電素子ユニットは、木板側から、下側樹脂体２３ａと、下部電極２３ｂと、圧電体２３ｃと、上部電極２３ｄと、上側樹脂体２３ｅとが、それぞれシート状に形成され、この順に積層された構造を有する。転圧板に組み付けられた圧電素子ユニットが発電することにより、例えばオイルレベルを検出するフロートセンサ３３及びその警報装置３４を設けることによりオイルレベルの手動確認の手間が省け、その他、回転計等のメータ３５やライト３６を装着することも可能になる等、ユーザビリティを向上し得る。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの駆動力により振動する基体と、振動により地面を締め固めするべく前記基体に取り付けられた転圧板とを有する転圧機械であって、
前記転圧板に組み付けられ、振動により発電する振動発電体を有し、
前記振動発電体の発電電力が、前記転圧機械に装着された電装品に供給されることを特徴とする転圧機械。
【請求項２】
前記振動発電体は、圧電体と、前記圧電体の両面にそれぞれ設けられた両電極と、前記両電極のそれぞれの表面を覆うように設けられた絶縁性の各表層体とを有し、
前記各表層体の一方が前記転圧板に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の転圧機械。
【請求項３】
前記振動発電体の前記転圧板側とは相反する側に加振体が取り付けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の転圧機械。
【請求項４】
前記転圧板が導電体からなり、
前記振動発電体は、前記転圧板に取り付けられた圧電体と、前記圧電体の前記転圧板側と相反する側に取り付けられた導電性の金属体とを有することを特徴とする請求項１に記載の転圧機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転圧機械に関し、特に地面を振動により締め固めるランマやプレートコンパクタ等の転圧機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地面を締め固める転圧機械として、平板式のものではランマやプレートコンパクタ等が知られている。ランマにおいて、例えば、下端部に転圧板を備えた基体と、基体の上部に設けられたエンジンと、エンジンの回転力をクランクにより基体の往復運動に変換し、スプリングを介して転圧板に伝える機構とを有するものがある（特許文献１参照）。また、プレートコンパクタにおいて、転圧板を底板とするエンジン台と、エンジン台の上に防振ゴムを介して搭載されたエンジンと、エンジンと転圧板との間に設けられた加振装置とを有するものがある（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３６３９１５号公報
【特許文献２】特開平７−１１３２０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記転圧機械では、エンジンに内燃機関が用いられている。点火プラグを用いた内燃機関の場合には点火系への電力供給源が必要であり、ランマやプレートコンパクタ等では、エンジンにより駆動される発電部から電力を直接供給したり、バッテリを介して供給したりしている。
【０００５】
しかしながら、バッテリは、ランマのような小型転圧機械に合わせて小型化すると、バッテリ上がりに注意する必要があり、小型化が難しいという問題がある。さらに、振動の影響を受けないように搭載することが難しいため、転圧機械には不向きである。
【０００６】
一方、ランマ等の小型転圧機械のユーザビリティの向上の一つとしてオイルレベルセンサを搭載することが考えられる。オイルレベルセンサを設けることにより、オイルレベルゲージによる手動での確認を省略することができ、使用者の負担を軽減し得る。しかしながら、転圧機械の使用状態では強い振動があるため、例えば公知のフロートセンサを用いた場合にはフロートが安定せず、オイル不足と誤検出してエンジン停止制御を行ってしまう虞がある。そのような不都合を解消するためには、始動時やアイドリング状態の低振動時のみオイルレベルを検出するような制御回路を設けることが考えられる。
【０００７】
しかしながら、オイルレベルセンサ及び上記制御回路を設けた場合には電力消費量が増大する。そのため、手動スタータ型のランマに用いられている既存のリコイルスタータを発電部として用い、エンジンを変えずに電力消費量の増大に対応させようとすると、エンジン回転数を上げる必要が生じる場合がある。エンジン回転数が変わると、従来と同等の振動数による運転ができなくなり、作業者が違和感を覚えるため、汎用性が低下するという問題が生じる。
【０００８】
本発明は、以上の背景に鑑み、エンジンの仕様を変更することなくユーザビリティの向上に対応し得る転圧機械を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、エンジンの駆動力により振動する基体（２）と、振動により地面を締め固めするべく前記基体に取り付けられた転圧板（３）とを有する転圧機械（１）であって、前記転圧板に組み付けられ、振動により発電する振動発電体（２３）を有し、前記振動発電体の発電電力が、前記転圧機械に装着された電装品（３３・３４・３５・３６）に供給されることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、転圧機械の運転中には転圧板が振動し、転圧板に組み付けられた振動発電体が発電することにより、転圧機械に種々の電装品を装着することができるため、例えばオイルレベルを検出するフロートセンサ及びその警報装置を設けることによりオイルレベルの手動確認の手間が省け、その他、回転計等のメータや照明装置を装着することも可能になる等、転圧機械のユーザビリティを向上し得る。
【００１１】
また、上記の発明において、前記振動発電体は、圧電体（２３ｃ）と、前記圧電体の両面にそれぞれ設けられた両電極（２３ｂ・２３ｄ）と、前記両電極のそれぞれの表面を覆うように設けられた絶縁性の各表層体（２３ａ・２３ｅ）とを有し、前記各表層体の一方が前記転圧板に取り付けられているとよい。この構成によれば、振動発電体を、シート状の圧電体を電極及び絶縁性表層体により積層状態に挟持した構造とすることにより、転圧板の表面に容易に取り付けることができるため、既存の転圧機械の転圧板に容易に後付けすることができる。
【００１２】
また、前記振動発電体の前記転圧板側とは相反する側に加振体（２５）が取り付けられているとよい。この構成によれば、振動発電体の転圧板側とは相反する側に重量物からなる加振体を取り付けることにより、転圧機械の振動に伴って圧電体の両面から外圧を容易に加えることができ、圧電体の発電性を向上することができる。
【００１３】
また、前記転圧板が導電体からなり、前記振動発電体は、前記転圧板に取り付けられた圧電体と、前記圧電体の前記転圧板側と相反する側に取り付けられた導電性の金属体（２４）とを有するとよい。この構成によれば、転圧板を圧電体の一方の電極として用い、圧電体の転圧板側とは相反する側に設けた金属体を他方の電極とすることができるため、別途電極を設ける必要がなく、振動電圧体により発電可能にした転圧機械を低コストで提供し得る。
【発明の効果】
【００１４】
このように本発明によれば、転圧板に組み付けられた振動発電体が転圧機械の運転中に発電し、その発電電力をユーザビリティの向上に用いられる電装品に供給することができ、エンジンの仕様を変更することなくユーザビリティの向上に対応し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明が適用されたランマの側面図
【図２】（ａ）は転圧板の模式的断面図、（ｂ）は（ａ）の圧電素子ユニットの模式的断面図
【図３】電気回路の一例を示す概略図
【図４】第２の例を示す図２（ａ）と同様の図
【図５】第３の例を示す図２（ａ）と同様の図
【図６】第４の例を示す図２（ａ）と同様の図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、上下及び前後を用いて説明する場合には図１の矢印により示された方向とし、左右は紙面の表裏方向とする。
【００１７】
図１は、本発明が適用された転圧機械の一例としてのランマ１の側面図である。ランマ１は、基体２と、基体２の下端に取り付けられた転圧板３と、基体２の上端部の後側に取り付けられたエンジン４と、基体２の上方に配置されたハンドル５とを有する。なお、基体２は転圧板３の主面に対して前傾した立設状態に設けられており、ハンドル５は、パイプ材を曲げて形成されたものであってよく、基体２の軸線に直交する面上で前後左右の４辺を有する矩形状に形成されている。
【００１８】
基体２の上端部には、その側面から互いに同軸かつ相反する側にそれぞれ棒状に突出する左右の取付部材６が設けられ、左右の取付部材６の突出端面にそれぞれボルト止めされた左右の取付プレート７が上方に延出し、左右の取付プレート７の上端部分にハンドル５の左右両辺部分が固着されている。なお、基体２の左右において、取付プレート７に一端が結合され、後方に延出された後に上方に曲折されたＬ字状の補強部材８の他端がハンドル５の左右部分にそれぞれ結合されており、これにより基体２とハンドル５との間の強度が補強されている。
【００１９】
エンジン４は内燃機関または電動モータであってよいが、本実施形態では内燃機関として説明する。また、エンジン４は手動スタータ型であり、エンジン４にはリコイルスタータ１１が組み付けられている。リコイルスタータ１１は、公知の構造のものであってよく、運転中の発電を行う発電部としても機能する。
【００２０】
エンジン４は、基体２の上端部の後端面に当接状態に取り付けられている。エンジン４のクランクシャフトの一端部からなる出力軸４ａが基体２の内部に突入しており、基体２の内部には、出力軸４ａの回転力を往復運動に変換するクランク機構と、クランク機構で変換された往復運動をスプリングにより増幅して転圧板３に伝える機構とが設けられている。これらの機構は公知のものであってよく、その図示及び説明を省略する。
【００２１】
また、ハンドル５の後側部分であって左右間に延在する横バー状の部分は、作業者が把持するグリップ５ａとして用いられる。エンジン４のグリップ５ａの近傍にはメインスイッチ１２が配設され、ハンドル５のグリップ５ａの近傍にはスロットル操作レバー１３が配設されている。メインスイッチ１２は、ランマ１の電源のオン・オフの切り換えを行うものであり、例えばロータリスイッチであってよい。スロットル操作レバー１３はエンジン４のスロットル弁にケーブルを介して連結されており、スロットル操作レバー１３を操作することにより、エンジン回転数を所定範囲内で増減させることができる。
【００２２】
ランマ１により作業を行う場合には、メインスイッチ１２をオンし、スロットル操作レバー１３を操作して所定のエンジン回転数になるように調整する。これにより、出力軸４ａの回転力が遠心クラッチを介して上記クランク機構に伝達され、転圧板３の上下動による打撃により地面１４を締め固めることができる。
【００２３】
図２（ａ）は、本発明が適用された転圧板３の模式的断面図である。図に示されるように、転圧板３は、地面１４側から、下側鉄板２１と、木板２２と、振動発電体としての圧電素子ユニット２３と、上側鉄板２４とがこの順に積層状態に組み付けられて構成されている。ここで、圧電素子ユニット２３を間に挟むように配設している以外は公知の構造と同じである。なお、低騒音タイプの場合には、下側鉄板２１に代えて樹脂板が配設される。
【００２４】
圧電素子ユニット２３は、図２（ｂ）に模式的に示されるように、木板２２側から、絶縁性表層体としての下側樹脂体２３ａと、下部電極２３ｂと、圧電体２３ｃと、上部電極２３ｄと、絶縁性表層体としての上側樹脂体２３ｅとが、それぞれシート状に形成され、この順に積層された構造を有する。なお、本実施形態における圧電体２３ｃは、図の上下から圧力が加わると電圧を発生するものであり、上下の両電極２３ｂ・２３ｄと併せて圧電素子を構成する。また、下側樹脂体２３ａと上側樹脂体２３ｅとを圧電素子ユニット２３の外装として設けていることにより、圧電体２３ｃへの過剰な衝撃を吸収すると共に、圧電体２３ｃのたわみ量を調整する機能を有する。また、圧電素子ユニット２３を１部品として取り扱うことができ、圧電素子ユニット２３の転圧板３への組み込みや破損時の交換を容易に行うことができる。
【００２５】
このように転圧板３に圧電素子ユニット２３が取り付けられていることにより、ランマ１の運転中の振動により、圧電体２３ｃに外力（圧力）が加わるため、圧電体２３ｃに電圧が発生し、両電極２３ｂ・２３ｄから電力を取り出すことができる。
【００２６】
図３は、本実施形態のランマ１における電気回路の一例を示す概略図である。図に示されるように、リコイルスタータ１１に接続された正の電源ラインＶＬには、メインスイッチ１２を介して種々の電装品が接続されている。本実施形態では、点火ユニット３１を介して点火プラグ３２が接続されていると共に、潤滑油量の検出用のフロートセンサ３３と、フロートセンサ３３の検出信号が入力される警報装置３４と、エンジン回転数等を表示するメータ３５と、照明用のライト３６と、圧電素子ユニット２３とが接続されている。なお、各電装品の他側はリコイルスタータ１１の負側に接続されている。
【００２７】
エンジン４には、近年の環境問題等から４ストローク機関が用いられるようになっている。４ストローク機関においては、オイルタンクに貯留されている潤滑油の量を点検する必要があるが、オイルレベルゲージを用いた手動点検による煩わしさを解消すると共に点検忘れを防止するために、本実施形態ではフロートセンサ３３を用いて電気的に処理するようにしている。入手容易かつ安価な公知のフロートセンサ３３を設けた場合には、振動によりフロートが飛び跳ねて潤滑油不足であると誤認識してしまう虞があるため、警報装置３４には、始動時に潤滑油量が適切か否かを判別するべく、始動後の所定時間を計測するタイマが内蔵されている。例えば、時間内にフロートセンサ３３からの検出信号が許容範囲外であった場合に警報装置３４が警告灯（例えばＬＥＤ）を点灯させる。なお、運転中においても監視するべく、例えば潤滑油路中の潤滑油の温度を検出する温度センサを設け、運転中の温度検出により間接的に潤滑油の状態を監視するようしてもよい。
【００２８】
また、エンジン回転数を表示させるメータ３５を設けるのは、所定のエンジン回転数でランマ１を運転して作業することが望ましいため、運転中のエンジン回転数を確認するためである。さらに、メータ３５をデジタル表示型とすることにより、エンジン回転数の他に稼働時間等の表示も切り換えて表示させることができるため、メンテナンス時期の確認として用いることができる。
【００２９】
また、ライト３６は、例えばメインスイッチ１２やメータ３５等の照明に用いることができる。なお、ＬＥＤライトを用いるとよく、ハンドル５周りの手元を照明したり、地面１４を照明したりすることにより、夜間での作業性を向上することができる。
【００３０】
メインスイッチ１２をオンすることにより、リコイルスタータ１１により発電された電力が上記各電装品に供給される。なお、各電装品に対する整流や駆動電圧の設定等はそれぞれに公知の回路で行われていてよい。また、これらは一例であり、全てが搭載されている必要はなく、また他の電装品が装着されてもよい。
【００３１】
上述したような種々の電装品を設けた場合には、それらに電力を供給するリコイルスタータ１１の発電力がエンジン４の負荷の増大となる。既存のランマ１では、電力消費量の増大を考慮していないため、負荷に対応するためにはエンジン４の回転数を上げることになるが、仕様変更となって汎用性が失われる。
【００３２】
本発明によれば、電力供給用として、転圧板３に圧電素子ユニット２３が組み込まれており、ランマ１による作業中には転圧板３が大きく振動するため、圧電体２３ｃが発電し、その電力が電源ラインＶＬに供給される。これにより、上述したように種々の電装品を接続して電力消費量が増大しても、圧電素子ユニット２３からの電力供給により電力を補うことができるため、既存のエンジン４及びリコイルスタータ１１の仕様を変更する必要がない。例えば、既存のランマ１に対して、転圧板３を取り替え、各電装品を後付けして配線するという簡単な構造で実現できるため、ランマ１のユーザビリティの向上を容易に実現し得る。
【００３３】
図４は、第２の例を示す図２（ａ）と同様の図である。なお、上記と同様の部分については同一の符号を付してその詳しい説明を省略する（以下、同様）。この例の転圧板３は、地面１４側から、下側鉄板２１と、木板２２と、上側鉄板２４とがこの順に配置され、それぞれ積層状態に組み付けられた既存のものと同様である。そして、上側鉄板２４の上面に圧電素子ユニット２３が積層状態に取り付けられ、圧電素子ユニット２３の上面には加振体２５が取り付けられている。加振体２５は、圧電素子ユニット２３に対して上側からの圧力を加えるものであり、金属体であるとよいが、振動により適切な圧力を加えることが可能であれば合成樹脂材等の非金属材からなるものであってもよい。
【００３４】
なお、加振体２５は必須ではない。加振体２５が設けられていない場合には、上側鉄板２４の剛性を下げるように上側鉄板２４の材質や厚さ等を設定し、作業中の振動により上側鉄板２４が歪むようにしてもよい。これにより、上側鉄板２４と共に圧電素子ユニット２３が歪み、圧電素子ユニット２３が発電し得る。
【００３５】
図５は、第３の例を示す図２（ａ）と同様の図である。この例では、転圧板３における木板２２と上側鉄板２４との間には、木板２２側から、下側樹脂体２３ａと、下部電極２３ｂと、圧電体２３ｃとがこの順に配置され、圧電体２３ｃの上面に上側鉄板２４が設けられ、それぞれ積層状態に組み付けられている。この場合には、上側鉄板２４を上部電極２３ｄの代わりとして用いることができる。
【００３６】
図６は、第４の例を示す図２（ａ）と同様の図である。この例では、既存の転圧板３と同様に下側鉄板２１と上側鉄板２４とを互いに固定する固定用ボルト２６を一方の電極として用いる。図に示されるように、転圧板３における下側鉄板２１と上側鉄板２４との間には、下側鉄板２１から、下部電極２３ｂと、圧電体２３ｃとが、この順に積層状態にそれぞれ組み付けられている。また、固定用ボルト２６が上側鉄板２４と圧電体２３ｃとを通る部分には絶縁用ブシュ２７が嵌め込まれ、固定用ボルト２６との間の絶縁性が確保されている。これにより、下部電極２３ｂと固定用ボルト２６とが導通状態になり、例えば固定用ボルト２６の頭部に接地ラインを接続することができる。また、上側鉄板２４が電極となり、上側鉄板２４には電源ラインＶＬを接続することができる。これにより、転圧板３の上面側で電源ラインＶＬ及び接地ラインを結線することができ、配線処理が容易となる。
【００３７】
以上、本発明を、その好適実施形態の実施例について説明したが、当業者であれば容易に理解できるように、本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、振動発電体として圧電体２３ｃを備える圧電素子ユニット２３を用いたが、圧電体２３ｃに限られず、電磁誘導を利用する磁石可動式や、電荷を吸着させた電極板を移動させる静電気式等を用いてもよい。また、圧電素子ユニット２３の下側樹脂体２３ａを木板２２や低騒音タイプの樹脂体の代わりに用いることができる。また、上記実施形態に示した構成要素は必ずしも全てが必須なものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１  ランマ（転圧機械）
２  基体
３  転圧板
２３  圧電素子ユニット（振動発電体）
２３ａ  下側樹脂体（絶縁性表層体）
２３ｂ  下部電極
２３ｃ  圧電体
２３ｄ  上部電極
２３ｅ  上側樹脂体（絶縁性表層体）
２４  金属体
２５  加振体
３３  フロートセンサ（電装品）
３４  警報装置（電装品）
３５  メータ（電装品）
３６  ライト（電装品）
【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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