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【発明の名称】 排風循環式芝刈機
【発明者】 【氏名】飯田 哲生

【氏名】栗岡 俊介

【氏名】長谷井 章司
【要約】 【課題】排風循環式芝刈機の刈芝放出口と還流口の面積を適当な大きさに決定していた点を解決することで、刈芝放出口の大きさに対する還流口の大きさを最良な大きさに決定することを可能にする。

【構成】カッタハウジング１２からグラスバッグ２４に刈芝及び搬送風を放出する刈芝放出口５４の面積をＡ１、グラスバッグ２４からカッタハウジング１２に搬送風を還流させる還流口６１の面積をＡ２、刈芝放出口５４から還流口６１までの間にα度のベンド部がＮ個あり、ベンド部の１個当たりの圧力損失係数をβとするときに、Ａ２≦｛１／（１−βＮ）０．５｝Ａ１の関係を有するようにした。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カッタハウジングに刈芝を刈るカッタブレードが回転自在に設けられ、カッタハウジングの後方に刈芝を収拾するグラスバッグが設けられ、カッタハウジングからグラスバッグに搬送風とともに刈芝を送り、グラスバッグに刈芝を収拾した後に、搬送風を排風としてカッタハウジングへ戻す形式の排風循環式芝刈機において、
前記カッタハウジングから前記グラスバッグに刈芝及び搬送風を放出する刈芝放出口の面積をＡ１、前記グラスバッグから前記カッタハウジングに搬送風を還流させる還流口の面積をＡ２、前記刈芝放出口から前記還流口までの間にα度のベンド部がＮ個あり、前記ベンド部の１個当たりの圧力損失係数をβとするときに、Ａ２≦｛１／（１−βＮ）０．５｝Ａ１の関係を有することを特徴とする排風循環式芝刈機。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、カッタハウジングからグラスバッグに搬送風とともに刈芝を送り、この刈芝をグラスバッグに収拾した後に、搬送風を排風としてカッタハウジングへ戻す排風循環式芝刈機の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、芝刈機は、カッタハウジングでカッタブレードを回転させ、このカッタブレードで芝生を刈り、カッタブレードで起こした風（搬送風）でグラスバッグに刈芝を運ぶというものである。
グラスバッグに刈芝を運んだ後の搬送風は、グラスバッグを透過させてグラスバッグの外部に放出される。搬送風には騒音やホコリの原因となる要素があるので、作業者や周辺人員に不快と思わせることがあった。
ホコリの対策としてはグラスバッグ周辺に取付けるカバーなどがあるものの、搬送風の全容量がグラスバッグから排出され、排出される方向は作業者のオペレータゾーンにあり、抜本的な対策としては十分ではなかった。
【０００３】
そこで、搬送風をグラスバッグから排出せずにカッタハウジングへ戻すようにすれば、グラスバッグから排出される搬送風の総量が少なくなり、ホコリを抑制する観点からは、効果のあるシステムとなりうる。
【０００４】
このような芝刈機として、カッタハウジングから刈芝を搬送風とともにグラスバッグに搬送し、このグラスバッグに刈芝を残し、搬送風のみを排風としてカッタハウジングに還流するようにした排風循環式芝刈機が知られている（例えば、特許文献１．２参照。）。
【特許文献１】米国特許第４６３１９０９号明細書（第２頁、第２図）
【特許文献２】実開昭６１−１２５２２３号公報（第６頁、第１図）
【０００５】
ここで、特許文献１の技術を詳細に説明する。
図８は従来の基本構成を説明する図であり、排風循環式芝刈機２００のカッタハウジング２０１及びグラスバッグ２０２を示す。
排風循環式芝刈機２００は、カッタブレード（不図示）を回転自在に収拾するカッタハウジング２０１と、このカッタハウジング２０１の後方に設けられ刈芝を収納するグラスバッグ２０２と、カッタハウジング２０１に設けられカッタハウジング２０１からグラスバッグ２０２へ刈芝を搬送風とともに搬送する刈芝搬送通路２０３と、カッタハウジング２０１に設けられグラスバッグ２０２に刈芝を収拾した後の搬送風を排風としてグラスバッグ２０２からカッタハウジング２０１に還流させる排風還流通路２０４とからなる。
【０００６】
しかし、排風循環式芝刈機２００では、刈芝搬送通路２０３のグラスバッグ２０２側に設けられ刈芝とともに搬送風をグラスバッグ２０２に放出する刈芝放出口２０５と、排風還流通路２０４のグラスバッグ２０２側に設けられグラスバッグ２０２から排風のみを還流する還流口２０６と、の面積比率についての言及はされていない。
【０００７】
すなわち、排風循環式芝刈機において、所定の大きさに刈芝放出口を設定するときに、刈芝搬送通路やグラスバッグに搬送風が滞留することがなく、所定の刈芝収容性を確保することができる大きさの搬送風の還流口を設定できる技術が望まれる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、排風循環式芝刈機の刈芝放出口と還流口の面積を適当な大きさに決定していた点を解決し、刈芝放出口の大きさに対する還流口の大きさを最良な大きさに決定することができる技術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】
請求項１に係る発明は、カッタハウジングに刈芝を刈るカッタブレードが回転自在に設けられ、カッタハウジングの後方に刈芝を収拾するグラスバッグが設けられ、カッタハウジングからグラスバッグに搬送風とともに刈芝を送り、グラスバッグに刈芝を収拾した後に、搬送風を排風としてカッタハウジングへ戻す形式の排風循環式芝刈機において、カッタハウジングからグラスバッグに刈芝及び搬送風を放出する刈芝放出口の面積をＡ１、グラスバッグからカッタハウジングに搬送風を還流させる還流口の面積をＡ２、刈芝放出口から還流口までの間にα度のベンド部がＮ個あり、ベンド部の１個当たりの圧力損失係数をβとするときに、Ａ２≦｛１／（１−βＮ）０．５｝Ａ１の関係を有することを特徴とする。
【００１０】
一般的に、一定の断面積を流れる流体の流量は、断面積と流速の積で表すことができる。そこで、刈芝放出口の流量は、Ａ１ｘ刈芝放出口の流速で表され、還流口の流量はＡ２ｘ還流口の流速で表すことができる。ここで、刈芝放出口から還流口までの搬送風の漏れがないと仮定すれば、上下流における流量は一定とする連続の理から刈芝放出口の流量と還流口の流量とが等しいことになる。しかし、カッタハウジングの後方に設けられたグラスバッグからカッタハウジングに搬送風を戻すためには搬送風が少なくとも１回は屈曲する。屈曲すれば流体の速度は低下する。
そこで、刈芝放出口から還流口までの間にα度のベンド部がＮ個あり、ベンド部の１個当たりの圧力損失係数をβとするときに、刈芝放出口の面積Ａ１と還流口の面積Ａ２との関係をＡ２≦｛１／（１−βＮ）０．５｝Ａ１に設定した。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明では、カッタハウジングからグラスバッグに刈芝及び搬送風を放出する刈芝放出口の面積をＡ１、グラスバッグからカッタハウジングに搬送風を還流させる還流口の面積をＡ２、刈芝放出口から還流口までの間にα度のベンド部がＮ個あり、ベンド部の１個当たりの圧力損失係数をβとするときに、Ａ２≦｛１／（１−βＮ）０．５｝Ａ１の関係を有することにしたので、搬送風の還流抵抗が増大することを抑制でき、円滑に搬送風をカッタハウジングに戻すことができる。この結果、円滑な排風循環が行われ、刈芝及び搬送風の滞留が解消し、刈芝収容性の向上を図ることができるという利点がある。
【００１２】
刈芝放出口の面積Ａ１と還流口の面積Ａ２とを、Ａ２≦｛１／（１−βＮ）０．５｝Ａ１の関係を有するようにしたので、刈芝放出口の面積に対して還流口の面積を必要以上に大きく設定することを回避することができる。この結果、カッタハウジングやグラスバッグの肥大化を防止することができるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る排風循環式芝刈機の一例を示す斜視図である。図２は図１の２−２線断面図である。図３は図１の３−３線断面図である。図４は図１の４矢視図である。
【００１４】
図１〜図３に示すように、排風循環式芝刈機１０は、カッタハウジング１２の上部にエンジン１３を搭載し、このエンジン１３をヘッドカバー２７で覆い、カッタハウジング１２の内部にてエンジン１３側から延出された回転軸２８にカッタブレード１４を取付け、
エンジン１３でカッタブレード１４を回転させ、芝生面を刈るとともに刈芝を搬送する搬送風を起こし、刈った刈芝をカッタハウジング（カッタデッキ）１２から搬送風とともにカッタハウジング１２の後方に設けられたグラスバッグ２４に送り、このグラスバッグ２４に刈芝を収拾し、この刈芝を搬送した搬送風を排風としてグラスバッグ２４からカッタハウジング１２に戻すようにした芝刈機である。
【００１５】
また、排風循環式芝刈機１０は、エンジン１３の回転が動力伝達部品２９（図４）を介して後輪１７，１７に伝達し、エンジン１３で後輪１７，１７を駆動するようにした自走式の芝刈機でもある。
【００１６】
カッタハウジング１２は、機体１１の中核をなす部材であり、カッタブレードの回転を許容するとともにカッタブレード１４を囲むスクロール部３１と、このスクロール部３１から後方に延出され刈芝（刈草）を搬送風とともにグラスバッグ２４に搬送する刈芝搬送通路３２と、カッタハウジング１２の後部上面２１に設けられ、搬送した刈芝のみをグラスバッグ２４に残して排風（搬送風）のみをカッタハウジング１２に還流する排風還流通路３３と、この排風還流通路３３をカッタハウジング１２の後部下端２２に臨ませる空洞部３４とからなる。
機体１１は、カッタハウジング１２、エンジン１３及びヘッドカバー２７で構成する。
【００１７】
さらに、カッタハウジング１２は、左右前方に前輪１５，１５が回転自在に取付けられ、左右後方にエンジン１３で駆動する後輪１７，１７が回転自在に取付けられ、上部後方に刈芝を芝生面に放置する刈り放し作業をするためのディスチャージガード（グラスカバー）２３が揺動自在に取付けられ、排風の逃げを防止するとともに排風をカッタハウジング１２に指向する排風ガード６７が後部下端２２に設けられ、左右後方上部にハンドルステー１８，１８が設けられ、ハンドルステー１８，１８から略Ｕ字状のハンドル１９が延出され、このハンドル１９のＵ字部分にカッタブレード１４を操作するカッタレバー２５が設けられ、ハンドル１９の一方側に機体１１の速度を調整する変速レバー２６が設けられている。
【００１８】
排風ガード６７は、排風循環（排風還流）効率を向上することができる。この結果、十分な騒音の低減や埃の低減を図ることができ、作業環境の保全を図ることができる。
【００１９】
スクロール部３１は、カッタブレード１４で芝生面を刈り、刈取った刈芝をグラスバッグ２４へ送るための囲いである。
刈芝搬送通路３２は、スクロール部３１から後方に延ばすとともにスクロール部３１の片方側に形成した通路であり、スクロール部３１側に通路入口５３が形成され、カッタハウジング１２の後壁３５（グラスバッグ２４側）に刈芝放出口５４が形成される。
【００２０】
排風還流通路３３は、刈芝搬送通路３２に隣接させ且つ略直交させて形成した通路であり、上端に排風をカッタハウジング１２に戻す還流口６１が形成され、下端に排風が放出される排風出口６５が形成される。
【００２１】
グラスバッグ２４は、カッタハウジング１２の後壁３５に着脱可能に取付けられる略直方体形状の部材であり、カッタハウジング１２に取付けるフレーム体４１と、このフレーム体４１に取付けられるとともに刈芝を収拾するために非通気性の部材で形成された刈芝収拾部４２と、この刈芝収拾部４２の上面に設けた通気体の部材で形成された網状部材４３と、網状部材４３の上部に空間を空けるとともに前方を解放して後方を塞いだ非通気体のカバー部材４４とからなる。
【００２２】
第１排風路５１は、還流口６１に排風を導くための通路であり、グラスバッグ２４のカバー部材４４及び網状部材４３の上面の後部で形成される。
第２排風路５２は、第１排風路５１に連続的に設けられ、還流口６１に接続される通路であり、ディスチャージガード２３及びグラスバッグ２４の網状部材４３の上面の前部で形成される。
【００２３】
図３及び図４に示すように、カッタブレード１４は、白抜き矢印Ａ，Ａで示す回転方向に対して前側に位置する部位に形成された刃部３８，３８と、これらの刃部３８，３８から回転方向に対して後側に位置する部位にかけて上方へ湾曲されたエアリフト部３９，３９とからなる。
【００２４】
すなわち、排風循環式芝刈機１０は、カッタブレード１４を回転させることで、エアリフト部３９，３９の下面に生ずる負圧で地表の芝生を立上げ、刃部３８，３８で芝生を刈取り、刈取った刈芝はエアリフト部３９，３９の上面でヒットされ、カッタブレード１４の回転で起きる旋回流に載せられ、この旋回流を搬送風として作用させて、搬送風とともに刈芝を白抜き矢印Ｂのようにグラスバッグ２４に送るものである。
【００２５】
次にグラスバッグ２４での搬送風及び刈芝の流れを説明する。
図５は図１に示した排風循環式芝刈機の搬送風及び刈芝の流れを示す側面図であり、図６は図１に示した排風循環式芝刈機の搬送風及び刈芝の流れを示す平面図である。
図５に示されるように、グラスバッグ２４の側面視における刈芝４９及び搬送風の流れは、刈芝放出口５４（図６）からグラスバッグ２４に放出された刈芝４９がグラスバック２４の底４８に堆積し、搬送風がグラスバッグ２４の上部に形成された第１・第２排風路５１，５２を経由して還流口６１へ流れる。Ｅ１〜Ｅ３で示されるように略９０度ベンドが３個存在すると考えられる。
【００２６】
図６に示されるように、グラスバッグ２４の平面視における刈芝４９及び搬送風の流れは、グラスバッグの後端部５９でターンする。ターンする前に刈芝４９はグラスバッグ２４の底４８に堆積され、ターンした搬送風が排風としてカッタハウジング１２に還流される。
【００２７】
このような、排風循環式芝刈機１０では、刈芝放出口５４と還流口６１の開口面積（以下「面積」と略記する）を適正に設定することで、刈芝の刈芝収容性の向上を図ることができるとともに排風循環式芝刈機１０を必要以上に大きく設計してしまうことを回避することができると考える。そこで、刈芝放出口５４と還流口６１の適正な大きさを設定することができる計算式を試みた。
【００２８】
図７は図１に示した排風循環式芝刈機の模式図である。
還流通気抵抗抑制のためには、排風還流通路の面積を大きく設けることが望ましいと考える。しかしながら、現実的には芝刈機全体のバランス、他の機能・構成部品による制限があり、還流口の面積だけを突出して大きく設定することは不可能である。そこで、排風循環式芝刈機において、刈芝放出口面積に対する必要最小限の還流口面積を考えてみる。
【００２９】
刈芝放出口から還流口に到る搬送風の流れを矢印Ｂ１〜Ｂ４、刈芝放出口の面積をＡ１、刈芝放出口での速度をＶ１、還流口の面積をＡ２、還流口での速度をＶ２とする。
刈芝放出口、還流口について、ベルヌイの式を適用してエネルギーの連続を考えると、１／２ｘγｘＶ１２＋Ｐ１＋Ｈ１＝１／２ｘγｘＶ２２＋Ｐ２＋Ｈ２…（１）と表すことができる。
【００３０】
ここで、γは流体の密度、１／２ｘγｘＶ１２及び１／２ｘγｘＶ２２は動圧、Ｐ１、Ｐ２は静圧、Ｈ１、Ｈ２はヘッド（位置エネルギー）を示す。
また、搬送風は比重の小さい空気であるためヘッドの変動は無視することができる。また、搬送風の圧力レベル（静圧）も低いために静圧も除くことができる。
ただし、流れの途中に（刈芝放出口から還流口までの間に）α度ベンド部（実施例では９０度のベント部）がＮ箇所（実施例では３個）存在するため、これによる損失を考慮に入れる。α度ベンド部の１個当たりの圧力損失係数（以下、「損失係数」と略記する）をβとする。
【００３１】
以上より、（１）式は、
１／２ｘγｘＶ１２＝１／２ｘγｘＶ２２＋１／２ｘγｘＶ２２ｘβｘＮ…（２）と表すことができる。
よって、（２）式は、Ｖ２＝（１−βＮ）０．５Ｖ１…（３）
すなわち、ベント部による損失で、還流口での流速は刈芝放出口の流速の（１−βＮ）０．５程度に低下することになる。
【００３２】
例えば、９０度ベンド部による損失係数βをＣ９０＝０．２１とすれば、Ｖ２＝０．６１Ｖ１となる。還流口側の流速は、刈芝放出口側の流速に比べて刈芝放出口側の６０％程度の流速に低下すると考えられる。
なお、損失係数Ｃ９０＝０．２１は、流体機械工学演習（学献社）前田 照行著 第７３頁第２・４表（ベンドの損失係数）による。この表を下記に再掲する。
【００３３】
【表１】


【００３４】
表１中、θはベンドの角度、Ｒはベンドの半径、ｄは流路の直径、ｖは流速を示している。
【００３５】
一方、上下流（刈芝放出口側及び還流口側）における流量（風量）をＱとして流量Ｑを一定として連続の理を適用すると、Ｑ＝Ｖ１Ａ１＝Ｖ２Ａ２…（４）となる。
すなわち、Ａ２＝（Ｖ１／Ｖ２）Ａ１…（５）
ここで、（５）式に（３）式を代入すると、
Ａ２＝（１／（１−βＮ）０．５）Ａ１…（６）で表すことができる。
（６）式より、還流口の面積Ａ２は刈芝放出口の面積Ａ１の１／（１−βＮ）０．５倍程度が適切であるということができる。
【００３６】
実施例では、β＝０．２１、Ｎ＝３であるので、Ａ２＝１．６４Ａ１となる。
【００３７】
さらに、実用の排風循環式芝刈機では、１００％の完全循環は不可能である。なぜなら、地面の芝生を刈取る作業をする機械の性格上、芝生と芝刈機との間で外気の出入りが必ずある。また、構成部品間での空気の漏れも多少は生ずるから、実車状態では流路途中での漏れによる損失もある。
【００３８】
従って、（６）式をＡ２≦（１／（１−βＮ）０．５）Ａ１…（７）で表すことができる。
実施例では、Ａ２≦１．６４Ａ１となる。
つまり、排風循環式芝刈機においては、還流口の面積Ａ２は刈芝放出口の面積Ａ１の１／（１−βＮ）０．５倍以下に設定すればよい。
【００３９】
図５及び図６に示されるように、排風循環式芝刈機１０では、カッタハウジング１２からグラスバッグ２４に刈芝及び搬送風を放出する刈芝放出口５４の面積をＡ１、グラスバッグ２４からカッタハウジング１２に搬送風を還流させる還流口６１の面積をＡ２、刈芝放出口５４から還流口６１までの間にα度のベンド部がＮ個あり、ベンド部の１個当たりの圧力損失係数をβとするときに、Ａ２≦｛１／（１−βＮ）０．５｝Ａ１の関係を有するようにしたので、搬送風の還流抵抗が増大することを抑制でき、円滑に搬送風をグラスバッグ２４からカッタハウジング１２に戻すことができる。この結果、円滑な排風循環が行われ、刈芝及び搬送風の滞留が解消し、刈芝収容性の向上を図ることができる。さらに、効率的な芝刈作業を行うことができる。
【００４０】
さらに、排風循環式芝刈機１０では、還流口６１の面積と刈芝放出口５４の面積との関係を、Ａ２≦（１／（１−βＮ）０．５）Ａ１にしたので、刈芝放出口５４の面積に対して還流口６１の面積を必要以上に大きく設定することを回避することができる。この結果、カッタハウジング１２やグラスバッグ２４の肥大化を防止することができる。
【００４１】
尚、本発明に係る排風循環式芝刈機は、図７に示すように、刈芝放出口の面積と還流口の面積との関係を規定したが、これに限るものではなく、刈芝放出口の面積は刈芝搬送通路の断面積、還流口の面積は排風還流通路の断面積としたものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明に係る排風循環式芝刈機は、比較的狭いスペースで使用可能な自走式の芝刈機に採用するのに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る排風循環式芝刈機の一例を示す斜視図である。
【図２】図２は図１の２−２線断面図である。
【図３】図３は図１の３−３線断面図である。
【図４】図４は図１の４矢視図である。
【図５】図１に示した排風循環式芝刈機の搬送風及び刈芝の流れを示す側面図である。
【図６】図１に示した排風循環式芝刈機の搬送風及び刈芝の流れを示す平面図である。
【図７】図１に示した排風循環式芝刈機の模式図である。
【図８】従来の基本構成を説明する図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０…排風循環式芝刈機、１２…カッタハウジング、１４…カッタブレード、２４…グラスバッグ、５４…刈芝放出口、６１…還流口。
【出願人】 【識別番号】０００００５３２６
【氏名又は名称】本田技研工業株式会社
【出願日】 平成１８年８月３日（２００６．８．３）
【代理人】 【識別番号】１０００６７３５６
【弁理士】
【氏名又は名称】下田 容一郎

【識別番号】１０００９４０２０
【弁理士】
【氏名又は名称】田宮 寛祉
【公開番号】 特開２００８−３５７５１（Ｐ２００８−３５７５１Ａ）
【公開日】 平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【出願番号】 特願２００６−２１２３８７（Ｐ２００６−２１２３８７）