發動機驅動式發電機的製作方法

2023-09-16 03:54:05

專利名稱：發動機驅動式發電機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種發動機驅動式發電機，其使發電部的驅動軸與發動 機的曲軸相連，並且其中通過驅動軸使冷卻風扇旋轉，從而將冷卻空氣 導入發電部。
背景技術：
在傳統公知的發動機驅動式發電機中，有一種發電機，其發電部的 驅動軸與發動機的曲軸同心連接，其中發電部的冷卻風扇設置在發動機 與發電部之間，並且其中在發電部的與冷卻風扇相對的一部分中設置有
外部空氣進入口 。在日本專利申請特開公報No.HEI-7-312846中公開了這 種發動機驅動式發電機的一個示例。
對於在HEI-7-312846公報中公開的現有技術的發動機驅動式發電 機，外部空氣可藉助於冷卻風扇經由驅動軸的旋轉，通過在發電部中與 冷卻風扇相對設置的空氣進入口而被引入發電部，從而冷卻發電部。更 具體地說，空氣進入口位於發動機驅動式發電機的外側部分上。從而， 如果發動機驅動式發電機在其容易在水分或小水滴(下文稱為"水分") 的作用下變溼的環境中使用，那麼含有水分的空氣可能通過空氣進入口 而被不期望地吸入，並被引入發電部的內部。因此，在這種環境下，可 能對發動機驅動式發電機的使用帶來很大限制。

發明內容
考慮到現有技術的以上問題，本發明的目的是提供一種改進的發動 機驅動式發電機，該發動機驅動式發電機能夠降低在其由於水分而容易 變溼的環境下使用所受的限制。
為了實現上述目的，本發明提供一種改進的發動機驅動式發電機，該發動機驅動式發電機包括發電部，該發電部具有與發動機的曲軸相 連的驅動軸，該發動機的燃料箱布置在所述發電部和所述發動機上方； 氣液分離單元，該氣液分離單元設置在所述發電部的上遊，並具有用於 吸入冷卻空氣的空氣入口，該空氣入口布置在所述燃料箱的緊下方，所 述氣液分離單元將經由所述空氣入口吸入的冷卻空氣中含有的水分從該 冷卻空氣分離；以及冷卻風扇，該冷卻風扇能夠通過所述驅動軸旋轉， 從而將經由所述空氣入口吸入並且已經經由所述氣液分離單元分離出水 分的冷卻空氣導入所述發電部。
即使在其中發動機驅動式發電機容易在水或水分作用下變溼的環境 下，本發明也可藉助於覆蓋空氣入口的燃料箱而防止含有水分的空氣通 過空氣入口被引入發電部。另外，布置在發電部上遊的氣液分離單元可 將水分從通過空氣入口吸入的空氣分離，從而防止含有水分的空氣被引 入發電部。這樣，本發明能夠可靠地防止通過空氣入口吸入的含有水分 的空氣被引入發電部。
優選地，所述氣液分離單元的所述空氣入口形成在該氣液分離單元 的一端部中，在其另一端部形成有空氣出口，該空氣出口用於將通過所 述空氣入口吸入的空氣排出所述氣液分離單元，所述氣液分離單元呈形 成大致環形的管道的形式，使得所述空氣入口和所述空氣出口在所述氣 液分離單元的管道上部中鄰近彼此定位，所述氣液分離單元包括離心 分離部，該離心分離部設置在所述氣液分離單元的位於所述空氣入口與 管道下部之間的區域中，用於通過離心力將空氣中含有的水分從空氣分 離；以及重力分離部，該重力分離部設置在所述氣液分離單元的位於所
述管道下部與所述空氣出口部之間的另一區域中，用於利用水分的重量 將空氣中含有的水分從空氣分離。因為設置在所述空氣入口與管道下部 之間的離心分離部通過離心力將水分從空氣分離，而設置在管道下部與 所述空氣出口部之間的重力分離部利用水分的重量將水分從空氣分離， 因此本發明能夠通過氣液分離單元可靠地將水分從空氣分離和除去。
另外，優選地，所述管道下部具有與所述離心分離部相對的臺階部， 該臺階部中形成有用於將分離的水分排出所述氣液分離單元的向下的排水口。從而，當通過離心分離部從空氣分離的水分向下運動至管道下部 時，水分撞擊臺階部然後被導向向下的排水口。這樣，已經撞擊了臺階 部的水分能可靠地通過該排出口排出分離單元。


下面將參照附圖僅以實施例的方式詳細描述本發明的某些優選實施 方式，附圖中-
圖1是表示本發明的發動機驅動式發電機的實施方式的立體圖； 圖2是表示在圖1的發動機驅動式發電機的實施方式中採用的發動
機/發電部單元的立體圖3是表示發動機/發電部單元的分解立體圖4是表示發動機/發電部單元的發電部的剖面圖5是表示在發動機驅動式發電機的當前實施方式中釆用的氣液分
離單元的分解立體圖6是表示氣液分離單元的剖面圖7A和7B是說明在發動機驅動式發電機中如何通過冷卻風扇吸入 空氣的圖；並且
圖8A和8B是說明如何通過氣液分離單元將含氣水分與空氣分離的圖。
具體實施例方式
現在參照圖1，圖1表示本發明的發動機驅動式發電機的實施方式 的立體圖。發動機驅動式發電機10包括框架ll，其由多個支柱12等 構成並具有大致立方體形狀；控制面板B，其布置在一對支柱12之間； 發動機/發電部單元15，其布置在框架11內；以及燃料箱16和消音器17， 它們設置在發動機/發電部單元15上方。控制面板13中容納有構成發動 機控制部和電力輸出部的各種電子和電氣部件。
接下來參照圖2和圖3，圖2表示發動機/發電部單元15的立體圖， 圖3表示發動機/發電部單元15的分解立體圖。發動機/發電部單元15包括發動機21;連接至發動機21的發電部
22;氣液分離單元24，其布置在發電部22與發動機21之間的空間中； 冷卻風扇25，其固定至發電部22的前端部22a;以及覆蓋冷卻風扇25 的風扇罩26。
在發動機21中，曲軸31的前端部31a向前伸出超過曲軸箱28的前 壁部28a。發電部22連接至曲軸箱28的前壁部28a。
發電部22包括驅動軸33，驅動軸33的後端部33a同心連接至曲軸 31的前端部31a。發電部22具有前蓋35和後蓋36，前蓋35和後蓋36 通過螺栓37固定至定子34的前端部34a和後端部34b，驅動軸33延伸 穿過定子34以及前蓋35和後蓋36,轉子38安裝在驅動軸33上。
入口 41在發電部22的後蓋36的周壁36a的一部分中形成，與發電 部22內的冷卻空氣進入通道42 (另見圖4)連通。出口 43形成在前蓋 35的前壁35a中。
如圖4所示，在發電部22內，冷卻空氣進入通道42由定子34與轉 子38之間的空間限定。
布置在發電部22與發動機21之間的氣液分離單元24呈大致環形管 道的形式，具有形成在一個端部24a中的空氣入口 (也稱為"管道入口") 45和形成在另一端部24b中的空氣出口 (也稱為"管道出口") 46。
管道入口 45位於圖1所示的燃料箱16的緊下方，並且與發電部22 的入口 41連通。
氣液分離單元24布置在發電部22的上遊，用於將通過空氣入口 45 吸入或引入的空氣中所含的水分分離。稍後將參照圖5和6討論氣液分 離單元24的細節。
在發電部22的前側區域中，冷卻風扇25設置在向前伸出超過前蓋 35之外的驅動軸33上，冷卻風扇25具有面向前蓋35的前壁35a (更具 體地說，發電部22的出口 43)的後端部25a。例如，冷卻風扇25呈復 葉扇的形式，原因在下面關於圖4進行說明。
冷卻風扇25覆蓋有風扇罩26。風扇罩26通過螺栓47固定至發電 部22的前蓋35的前端部22a。風扇罩26具有與冷卻空氣進入通道42的前端部42a連通的內部空間49 (另見圖4)，並且還具有在其周壁26a的 大致三分之一區域中形成的出口 52 (另見圖4)。
如圖4所示，出口 52經由內部空間49與冷卻空氣進入通道42連通。 軸承53設置在風扇罩26的前壁26b上，如圖4所示，驅動軸33的前端 部33b被可旋轉地支撐在軸承53上。
圖4是表示在當前實施方式中釆用的發動機/發電部單元15的發電 部22的剖面圖。冷卻風扇25容納在風扇罩26的內部空間49中。風扇 罩26的內部空間49經由前蓋35的出口 43與冷卻空氣進入通道42連通。
另外，冷卻空氣進入通道42通過後蓋36的入口 41和氣液分離單元 24的空氣出口 46與氣液分離單元24的內部空間55連通。
另外，氣液分離單元24的內部空間55通過氣液分離單元24的空氣 入口45與外部連通。從而，風扇罩26的內部空間49通過冷卻空氣進入 通道42和氣液分離單元24的內部空間55與外部連通。
另外，風扇罩26的內部空間49通過出口 52與外部連通。從而，通 過冷卻風扇25的旋轉，冷卻空氣可被輸送至風扇罩26的內部空間49， 這樣被輸送的空氣可通過出口 52而被排出發電機10。
當空氣通過冷卻風扇25的旋轉而被這樣輸送時，冷卻空氣進入通道 42和氣液分離單元24中的空氣可被冷卻風扇25吸入。這樣，通過管道 入口 45吸入冷卻空氣進入通道42的外部空氣可被引導通過發電部22的 內部，從而冷卻發電部22。
冷卻空氣進入通道42利用定子34與轉子38之間的空間形成。因此， 冷卻空氣進入通道42或多或少地靠近驅動軸33定位。這就是冷卻風扇 為什麼呈具有多個葉片57的複葉扇形式的原因。冷卻風扇25通過其鄰 近葉片57的徑向內端57a的一部分吸入空氣，並通過其鄰近葉片57的 徑向外端57b的一部分送出被吸入的空氣。
冷卻風扇25的葉片57的徑向內端57a優選布置成與冷卻空氣進入 通道42軸向對準。從而，冷卻空氣進入通道42中的空氣可被直接地導 向冷卻風扇25，而不改變其流動方向。這樣，冷卻空氣進入通道42中的 空氣可以被冷卻風扇25有效地吸入。在發動機驅動式發電機10的當前實施方式中，當發動機21被驅動 而轉動曲軸31時，驅動軸33與曲軸31 —起旋轉。因此，轉子38與驅 動軸33—起旋轉，從而產生電力。
另外，當驅動軸33旋轉時，冷卻風扇25旋轉而將空氣向下遊輸送 至風扇罩26的內部空間49。這樣被輸送至內部空間49的空氣通過出口 52被排出發電機。
同時，通過冷卻風扇25的旋轉，空氣從冷卻風扇25的上遊(即， 從發電部22的冷卻空氣進入通道42)被吸入。從而，通過管道入口 45 被吸入的外部空氣通過發電部22的入口 41而被導向冷卻空氣進入通道 42，如箭頭所示。通過被導向冷卻空氣進入通道42並沿著通道42流動 的空氣，可以冷卻發電部22。
圖5是表示在發動機驅動式發電機的當前實施方式中的氣液分離單 元24的分解立體圖。後蓋36通過螺栓56固定至曲軸箱28的前壁部28a， 使得曲軸31的前端部31a穿過後蓋36的中心開口 36b伸入內部空間72 中。氣液分離單元24通過緊固件(未示出)安裝至後蓋36。
氣液分離單元24呈形成大致環形形狀的管道的形式，包括固定在一 起的管道前半部61和管道後半部62。因為氣液分離單元24包括一體固 定在一起的管道前半部61和管道後半部62，所以可容易地形成。
管道前半部61形成為這樣的環形形狀，即其一端61a和另一端61b 彼此相對地鄰近彼此定位，管道前半部61具有由前壁64、前外周壁65 和前內周壁66限定的大致凹入截面形狀。空氣出口 (管道出口)46形成 在前內周壁66的鄰近另一端61b的部分中。
管道後半部62也形成這樣的環形外形，即其一端62a和另一端62b 彼此相對地鄰近彼此定位，管道後半部62具有由後壁67、後外周壁68 和後內周壁69限定的大致凹入截面形狀。管道入口 45形成在後壁67的 鄰近所述一端62a的部分中。
通過將管道前半部61的前外周壁65和管道後半部62的後外周壁 68彼此相互接合併且將管道前半部61的前內周壁66和管道後半部62的 後內周壁69彼此相互接合而將氣液分離單元24組裝為整體單元。在管道前半部61和管道後半部62按上述方式彼此互相聯接的情況下，氣液 分離單元24具有大致矩形的封閉截面形狀。另外，前外周壁65和後外周壁68彼此互相接合以提供氣液分離單 元24的外周壁58。前內周壁66和後內周壁69彼此互相接合以提供氣液 分離單元24的內周壁59。在氣液分離單元24中，內周壁59具有由大直徑內周壁部59a和小 直徑內周壁部59b限定的臺階形狀，內周壁59從後部裝配在後蓋36上。 通過將內周壁59裝配在後蓋36上，使氣液分離單元24的管道出口 46 與後蓋36的入口 41重合。這樣，空氣通過管道入口 45被導向氣液分離單元24的內部空間71， 如箭頭所示。這樣被導向內部空間71的空氣然後如箭頭所示被沿著內周 壁59引導，接著經由管道出口 46和發電部22的入口 41被導向後蓋36 的內部空間72。被導向後蓋36的內部空間72的空氣通過圖4所示的冷 卻空氣進入通道42而被導向風扇罩26的內部空間49。圖6是表示在發動機驅動式發電機IO的當前實施方式中的氣液分離 單元24的剖面圖。氣液分離單元24在其一端部24a中設有空氣入口 45， 在其另一端部24b中設有空氣出口 46，空氣出口 46用於將通過空氣入口 45吸入的空氣排出至氣液分離單元24的外部，從而排出到後蓋36的內 部空間72內。氣液分離單元24形成為環形，使得管道入口45和管道出 口 46在氣液分離單元24的管道上部24c中鄰近彼此定位。空氣入口 45 位於燃料箱16的緊下方，並被燃料箱16覆蓋。氣液分離單元24具有設置在其管道入口 45與管道下部24d之間的 導入側區域(左半區域)中的離心分離部75，離心分離部75用於通過離 心力將空氣中含有的水分從空氣分離。氣液分離單元24還具有設置在其 管道下部24d與空氣出口部46之間的導出側區域(右半區域)中的重力 分離部76，重力分離部76用於利用水分的重量將空氣中含有的水分從空 氣分離。氣液分離單元24還在管道下部24d中具有臺階部77，在臺階部 77中具有向下的排水口 78。在離心分離部75中，內周壁59具有半徑為R的圓形形狀，外周壁58從內周壁59徑向向外隔開較大的距離LI 。這樣，一旦通過管道入口 45吸入的空氣如箭頭A所示流動而到達離 心分離部75，空氣中含有的水分(下文稱為"含氣水分")81就通過離 心力而被徑向向外驅動，如箭頭B所示。這樣，通過離心分離部75將含 氣水分81與空氣分離。己經與空氣分離的含氣水分撞擊離心分離部75的外周壁58，然後 如箭頭C所示流向管道下部24d，接著如箭頭D所示通過排水口 78排出。臺階部77設置在管道下部24d中，與離心分離部75相對，並且臺 階部77相對於管道下部24d具有高度S。這樣，已經流向管道下部24d 的水分81能夠通過撞擊臺階部77而通過排水口 78可靠地排出。注意， 臺階部77的高度S設定成不幹擾已經從離心分離部75導向管道下部24d 的空氣的流動。在設置於空氣出口 46和發電部入口 41下方的重力分離部76中，內 周壁59具有半徑為R的圓形形狀，外周壁58從內周壁59徑向向外隔開 距離L2。重力分離部76中的距離L2設定為大於在管道下部24d中的外 周壁58與內周壁59之間的距離L3。也就是說，重力分離部76具有比管道下部24d的流動截面積(S2， 未示出)大的流動截面積(Sl，未示出)。從而，已經經過管道下部24d 的空氣的流速在空氣如箭頭E所示向上流動至重力分離部76時減小。因 為空氣流速減小，所以將空氣中仍然殘留的水分(下文稱為"殘餘水分") 82向上推動的作用力減小，使得殘餘水分82由於其自重而如箭頭F所示 下降。按上述方式，殘餘水分82通過重力分離部76而與空氣分離。這樣 分離的殘餘水分82撞擊重力分離部76中的外周壁58，於是如箭頭G所 示流向管道下部24d，之後殘餘水分82藉助於臺階部77而通過排水口 78排出。同時，已經通過重力分離部76而分離或除去了殘餘水分82的空氣 藉助於管道出口 46和發電部22的入口 41而被導向後蓋36的內部空間 72。也就是說，因為氣液分離單元24布置在後蓋36的上遊(即，發電 部22的上遊)，所以其可將水分從通過管道入口45吸入的空氣分離，並 將所得到的除去了水分的空氣導向發電部22。以下段落參照圖7和8描述如何在發動機驅動式發電機10中冷卻發 電部22。圖7A和7B是說明在發動機驅動式發電機10中如何通過冷卻風扇 25的旋轉而吸入空氣的圖。即，當發動機21使驅動軸33旋轉時，冷卻 風扇25與驅動軸33 —起旋轉，如圖7A中的箭頭I所示。通過冷卻風扇 25的旋轉，空氣如箭頭J所示從冷卻風扇25向下遊(即，向風扇罩26 的內部空間49)輸送，然後如箭頭K所示經由罩出口 52排出至外部。而且，通過冷卻風扇25的旋轉，從冷卻風扇25的上遊(g卩，從發 電部22中的冷卻空氣進入通道42和後蓋36的內部空間72)吸入空氣， 如圖7B中的箭頭L所示。圖8A和8B是說明如何通過氣液分離單元24將含氣水分從空氣分 離的圖。當空氣通過冷卻風扇25的旋轉而被從發電部22中的冷卻空氣 進入通道42和後蓋36 (如圖7B所示)的內部空間72吸入時，外部空 氣通過氣液分離單元24的空氣入口 45被吸入至氣液分離單元24的內部 空間71，如箭頭M所示。因為空氣入口 45布置在燃料箱16的緊下方，所以管道入口 45可被 燃料箱16覆蓋。從而，即使在發動機驅動式發電機10容易在水分的作 用下變溼的環境下，也可以藉助於覆蓋入口 45的燃料箱16防止含有水 分的空氣通過空氣入口 45被吸入。一旦通過空氣入口 45吸入的空氣如箭頭M所示流動而到達離心分 離部75，含氣水分81就通過離心力而被徑向向外驅動，如箭頭N所示。 這樣，含氣水分81與空氣分離，並撞擊離心分離部75的外周壁58，然 後如箭頭0所示流向管道下部24d，接著撞擊臺階部77，使其如箭頭P 所示被導向排水口 78並通過排水口 78排出。同時，被吸入的空氣經過管道下部24d，如箭頭Q所示向上流動並 到達重力分離部76。因為重力分離部76具有比管道下部24d的流動截面積(S2)大的流動截面積(Sl)，所以一旦空氣被導向重力分離部76，空 氣的流速就降低。因為空氣流速降低，所以將殘餘水分82向上推動的作 用力減小，使得殘餘水分82由於其自重而如箭頭R所示下降。按上述方式，殘餘水分82與空氣分離，撞擊重力分離部76中的外 周壁58，於是如箭頭S所示流向管道下部24d，之後殘餘水分82藉助於 臺階部77通過排水口 78排出。同時，已經通過重力分離部76而除去了殘餘水分82的空氣藉助於 空氣出口 46和發電部22的入口 41而被導向後蓋36的內部空間72，如 箭頭T所示。這樣，其中不含水分的空氣可被引入發電部22 (即，後蓋 36的內部空間72)中。回頭參照圖7B，已經被引入後蓋36的內部空間72的空氣通過發電 部22中的冷卻空氣進入通道42被導向風扇罩26的內部空間49，如箭頭 L所示。這樣，可通過如箭頭L所示沿著冷卻空氣進入通道42流動的空 氣來冷卻發電部22。在發動機驅動式發電機10的上述實施方式中(其中空氣入口 45被 燃料箱16覆蓋)，可以防止含有水分的空氣通過管道入口 45被引入發電 部22中。此外，通過將氣液分離單元24設置在發電部22的上遊，可以 將水分從空氣分離並排出發電機10。這樣，發動機驅動式發電機10的該 實施方式能夠可靠地防止含有水分的空氣不期望地被引入發電部22，因 此可有效降低或減輕對於發電機10在其由於水或水分而容易變溼的環境中使用受到的限制。儘管以上已經就其中氣液分離單元24包括離心分離部75和重力分 離部76的情況描述了本發明的發動機驅動式發電機10的實施方式，但 本發明不限於此，例如，氣液分離單元24可僅包括離心分離部75和重 力分離部76中的任一個。另外，儘管以上己經就其中氣液分離單元24具有臺階部77的情況 描述了發動機驅動式發電機10的實施方式，但也可省去該臺階部77。另外，儘管以上已經就其中氣液分離單元24由固定在一起的管道前 半部和管道後半部構成的情況描述了發動機驅動式發電機10的實施方式，但氣液分離單元24可構造成單件整體單元。本發明適用於這樣一種發動機驅動式發電機，其使發電部的驅動軸 與發動機的曲軸相連，並且其中通過驅動軸使冷卻風扇旋轉，從而將冷 卻空氣導入發電部。
權利要求
1、一種發動機驅動式發電機(10)，該發動機驅動式發電機包括發電部(22)，該發電部具有與發動機(21)的曲軸(31)相連的驅動軸(33)，該發動機的燃料箱(16)布置在所述發電部(22)和所述發動機上方；氣液分離單元(24)，該氣液分離單元設置在所述發電部(22)的上遊，並具有用於吸入冷卻空氣的空氣入口(45)，該空氣入口布置在所述燃料箱的緊下方，所述氣液分離單元(24)將通過所述空氣入口(45)吸入的冷卻空氣中含有的水分從該空氣分離；以及冷卻風扇(25)，該冷卻風扇能夠通過所述驅動軸(33)而旋轉，從而將通過所述空氣入口(45)吸入並且已經通過所述氣液分離單元(24)分離出水分的冷卻空氣導入所述發電部(22)。
2、 根據權利要求1所述的發動機驅動式發電機(10)，其中，所述 氣液分離單元(24)的所述空氣入口 (45)形成在該氣液分離單元的一 端部(24a)中，在該氣液分離單元的另一端部(24b)中形成有空氣出 口 (46)，該空氣出口用於將通過所述空氣入口吸入的空氣排出所述氣液 分離單元(24)，所述氣液分離單元(24)呈形成大致環形的管道的形式，使得所述 空氣入口 (45)和所述空氣出口 (46)在所述氣液分離單元的管道上部 (24c)中鄰近彼此定位，並且 所述氣液分離單元(24)包括離心分離部(75)，該離心分離部設置在所述氣液分離單元(24)的 位於所述空氣入口 (45)與管道下部(24d)之間的區域中，用於通過離 心力將空氣中含有的水分從該空氣分離；以及重力分離部(76)，該重力分離部設置在所述氣液分離單元(24)的 位於所述管道下部(24d)與所述空氣出口部(46)之間的另一區域中， 用於利用水分的重量將空氣中含有的水分從該空氣分離。
3、 根據權利要求2所述的發動機驅動式發電機(10)，其中，所述管道下部(24d)具有與所述離心分離部(75)相對的臺階部(77)，該 臺階部中形成有用於將分離的水分排出所述氣液分離單元(24)的向下 的排水口 (78)。
全文摘要
本發明涉及一種發動機驅動式發電機。該發動機驅動式發電機(10)包括發電部(22)，該發電部具有與曲軸(31)相連的驅動軸(33)；氣液分離單元(24)，該氣液分離單元設置在所述發電部的上遊，並具有用於吸入冷卻空氣的空氣入口(45)，該空氣入口布置在燃料箱(16)的緊下方，所述氣液分離單元將水分從吸入空氣分離；以及冷卻風扇(25)，該冷卻風扇可通過所述驅動軸旋轉，從而將吸入空氣導入所述發電部。
文檔編號H02K9/06GK101534033SQ200910126590
公開日2009年9月16日 申請日期2009年3月16日 優先權日2008年3月14日
發明者初谷勉, 小野寺泰洋, 山田誠, 笹嶋剛 申請人:本田技研工業株式會社