JP4492450B2 - エアクリーナ及び燃料吸着部材 - Google Patents

Description

この発明は、エンジンの吸気系から漏れ出す揮発燃料を吸着するための燃料吸着部材を備えたエアクリーナ及びその燃料吸着部材に関するものである。

従来、この種のエアクリーナとしては、例えば特許文献１に開示されるような構成のものが提案されている。この従来構成においては、クリーナハウジング内に吸入エアを濾過するためのフィルタエレメントがエア流路と交差するように配設されている。また、クリーナハウジング内において、フィルタエレメントのエア流の下流側にはエンジンの吸気系から漏れ出す揮発燃料を吸着するための燃料吸着部材がエア流路と交差するように配設されている。
特開２００２−２６６７１３号公報

ところで、燃料吸着部材を有するエアクリーナにおいては、エンジンの吸気側でバックファイアが発生したとき、そのバックファイアの圧力を受けて吸着部材全体がフィルタエレメント側に押し出され、クリーナハウジングに対する燃料吸着部材の取付部が破損するおそれがあった。そして、このように破損が生じると、破片がエアとともにエンジン内に吸入されて、エンジントラブルを発生させることがある。

前述した特許文献１に記載された従来のエアクリーナにおいては、燃料吸着部材の外周縁の全周に樹脂枠を被覆形成して、クリーナハウジングに対する燃料吸着部材の取付部全体を補強している。このため、バックファイア圧力に耐え得るようになっているが、燃料吸着部材の補強構造が大がかりになって、製作コストのアップを招くという問題があった。

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、エンジンの吸入側からのバックファイア圧力を受けた際に、吸着部材の取付部が破損するおそれを防止することができるとともに、構成を簡単することができるエアクリーナを提供することにある。

この発明は、上記の目的を達成するために、バックファイア圧力の燃料吸着部材に対する影響度が場所によって相違することに着目してなされたものであって、請求項１に記載の発明は、揮発燃料を吸着するための燃料吸着部材をフィルタエレメントの下流側に設けたエアクリーナにおいて、エンジンの吸気側からのバックファイア圧力を受けた際に、前記燃料吸着部材を取付状態に維持するための維持手段を、バックファイア圧力の影響度が高い部分に対応して設けたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記維持手段は、バックファイア圧力の影響度が高い部分において、そのバックファイア圧力を低減させる低減構成よりなることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記低減構成は、バックファイア圧力を燃料吸着部材の上流側へ逃がすための逃がし部であることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記逃がし部を燃料吸着部材の一部に形成したことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記逃がし部を燃料吸着部材とクリーナハウジングとの間に形成したことを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記維持手段は、バックファイア圧力の影響度が高い部分において、クリーナハウジングに対する燃料吸着部材の取付強度を他の部分よりも高くした構成よりなることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記維持手段は、前記燃料吸着部材におけるバックファイア圧力の影響度が高い部分の剛性を他の部分よりも高くした構成よりなることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、全体としてシート状をなし、揮発燃料を吸着するためにエアクリーナに用いられる燃料吸着部材において、外周側の一部に、通気抵抗を他の部分よりも低くした低通気抵抗部を設けて、エアクリーナに対する装着状態において、エンジンのバックファイア圧力を前記低通気抵抗部から逃がすように構成したことを特徴とする。

（作用）
請求項１に記載の発明においては、エンジンの吸気側でバックファイアが発生して、そのバックファイアの圧力がクリーナハウジング内に作用した場合、維持手段により燃料吸着部材が取付状態に維持される。よって、燃料吸着部材がバックファイア圧力によりフィルタエレメント側に押し出されて、クリーナハウジングに対する燃料吸着部材の取付部が破損するおそれを抑制することができる。そして、前記維持手段がバックファイア圧力の影響度が高い部分にのみ設けられているため、製造コストを低減できる。

請求項２に記載の発明では、維持手段がバックファイア圧力の影響度を低減させるため、燃料吸着部材の取付部の破損を有効に防止できる。
請求項３に記載の発明においては、維持手段がバックファイア圧力を逃がすための逃がし部から構成されているため、クリーナハウジング内に作用したバックファイア圧力が逃がし部からフィルタエレメント側に放出される。よって、吸着部材の取付部が破損するおそれを防止することができる。

請求項４に記載の発明においては、逃がし部が吸着部材の一部に形成されているため、クリーナハウジング側に構造の変更を加える必要がなく、製作コストを低減することができる。

請求項５に記載の発明においては、逃がし部が燃料吸着部材とクリーナハウジングとの間に設けられているため、燃料吸着部材の構成に変更を加えるのみで取付部の破損を防止でき、構成が簡単である。

請求項６に記載の発明においては、バックファイア圧力影響度が高い部分では他の部分よりも、クリーナハウジングに対する吸着部材の取付強度が高くなるように構成されている。このため、吸着部材の取付強度を部分的に補強するという簡単な構成で、吸着部材の取付部が破損するおそれを防止することができる。

請求項７に記載の発明においては、剛性を高くすることにより、バックファイア圧力に抗するようにしたことにより、取付部の破損を防止できる。
請求項８に記載の発明においては、取付部の破損を通気抵抗の低減により防止できるようにした燃料吸着部材とすることができ、このため、前述した請求項１の効果を有するエアクリーナを実現できる。

以上のように、この発明によれば、エンジンの吸入側からのバックファイア圧力を受けた際に、燃料吸着部材の取付部が破損するおそれを防止することができるとともに、燃料吸着部材の構成が簡単になるという効果を発揮する。

（第１実施形態）
以下に、この発明の第１実施形態を、図１及び図２に基づいて説明する。
図１に示すように、この実施形態のエアクリーナのクリーナハウジング１１は、インレットポート１２ａを有するとともに、上面を開口した第１クリーナハウジング１２と、アウトレットポート１３ａを有するとともに下面を開口した第２クリーナハウジング１３とに分割して構成されている。そして、この第１クリーナハウジング１２及び第２クリーナハウジング１３は、それらの開口部において互いに重合した状態で、図示しないクランプにより着脱可能に結合されている。

前記第１クリーナハウジング１２と第２クリーナハウジング１３との開口部間には、ひだ折り状のフィルタエレメント１４がインレットポート１２ａからアウトレットポート１３ａに至るエア流路と交差するように配設され、エンジンの吸気系に吸引されるエアＡ１を濾過するようになっている。フィルタエレメント１４のエア流の下流側において、第２クリーナハウジング１３の内壁には複数の取付座１５が突出形成されている。取付座１５には通気性を有する燃料吸着部材１６がエア流路と交差するように配設され、エンジンの吸気系から漏れ出す揮発燃料Ｆ１を吸着するようになっている。

図１及び図２に示すように、前記燃料吸着部材１６は、不織布等よりなるシート基材に活性炭等の粒状吸着材１７ａを保持してなる保持シート１７を、表裏から不織布等よりなる一対の被覆シート１８，１９により被覆して構成されている。そして、両被覆シート１８，１９の外周縁部を重合接着させることにより、燃料吸着部材１６の外周縁に取付部となる二層構造の外周フランジ部１６ａが形成されている。なお、両被覆シート１８，１９のうち、少なくともエア流の下流側の被覆シート１８は、バックファイアの熱に耐え得るように、太い繊維を用いている。

前記燃料吸着部材１６の外周フランジ部１６ａには複数の取付孔２０が所要の間隔をおいて形成されている。各取付孔２０に挿通可能に対応するように、前記第２クリーナハウジング１３の内の取付座１５上にはピン２１が突設されている。そして、これらのピン２１を燃料吸着部材１６の取付孔２０に挿通して熱カシメすることにより、燃料吸着部材１６が取付座１５上に取り付け配置されている。

図１及び図２に示すように、前記燃料吸着部材１６において、エアクリーナ内におけるアウトレットポートの軸線上近傍に位置する部分、つまりアウトレットポート１３ａから離間して配置される側の端部には外周フランジ部１６ａに連続して、両被覆シート１８，１９を重合接着させた二層構造部１６ｂが形成されている。この二層構造部１６ｂには、維持手段を構成する逃がし部（低通気抵抗部）及び低減構成としての複数の逃がし孔２２が所要の間隔をおいて透設形成されている。従って、この二層構造部１６ｂの通気抵抗は他の部分よりも低くなっている。そして、エンジンの吸気側でバックファイアが発生して、バックファイア圧力Ｐ１がアウトレットポート１３ａからクリーナハウジング１１内に作用した場合、そのバックファイア圧力Ｐ１が逃がし孔２２からフィルタエレメント１４側に放出される。これにより、燃料吸着部材１６全体がフィルタエレメント１４側に押し出されるのが抑制されて、燃料吸着部材１６が第２クリーナハウジング１３に対する取付状態に維持されるようになっている。

次に、前記のように構成されたエアクリーナの作用を説明する。
さて、前記燃料吸着部材１６は、その二層構造部１６ｂがインレットポート１２ａ側に位置するようにクリーナハウジング１１内に組み付けられる。

エンジンの運転時には、エアＡ１がインレットポート１２ａからクリーナハウジング１１内を通してエンジンに吸引され、そのエアに含まれる塵埃等がフィルタエレメント１４によって濾過される。

また、エンジンの停止時に、エンジンの吸気系から揮発燃料Ｆ１が漏れ出した場合には、その揮発燃料Ｆ１がアウトレットポート１３ａからクリーナハウジング１１の第２クリーナハウジング１３内に侵入してくる。この場合、揮発燃料Ｆ１はエアよりも重いため、第２クリーナハウジング１３内に侵入した揮発燃料Ｆ１は図１の右方へはそれほど流れず、下方に流れて、燃料吸着部材１６の保持シート１７に含まれる粒状吸着材１７ａにより吸着される。よって、揮発燃料Ｆ１が外気に放出されることはなく、大気汚染を抑制することができる。このように、揮発燃料Ｆ１が到達しにくい部分には粒状吸着材１７ａが設けられていない二層構造部１６ｂを配置しているため、粒状吸着材１７ａの使用量を減らすことができ、そして、減らしたとしても、燃料吸着部材１６全体に粒状吸着材１７ａを設けた構成と同等の機能を得ることができる。

さらに、エンジンにバックファイアが発生した場合には、バックファイア圧力Ｐ１がアウトレットポート１３ａからクリーナハウジング１１の第２クリーナハウジング１３内に至る。この場合、バックファイア圧力Ｐ１は方向性をもって第２クリーナハウジング１３内に作用するため、すなわちアウトレットポート１３ａの軸線に沿って第２クリーナハウジング１３内に向かって作用するため、バックファイア圧力Ｐ１の影響度は、第２クリーナハウジング１３の内部においてアウトレットポート１３ａから離間して、そのアウトレットポート１３ａと反対側のハウジング内壁面近傍部分が高くなる。

ところが、この影響度が高くなる部分には、燃料吸着部材１６の複数の逃がし孔２２が配置されているため、バックファイア圧力Ｐ１は逃がし孔２２からフィルタエレメント１４側に放出されることにより逃がされる。従って、燃料吸着部材１６がバックファイア圧力Ｐ１を受けてフィルタエレメント１４側に押し出されることはなく、第２クリーナハウジング１３内の取付座１５に対する燃料吸着部材１６の取付部が破損するおそれを確実に抑制することができる。このため、破片によるエンジントラブルのおそれを未然に回避できる。

また、この第１実施形態では、燃料吸着部材１６の端部の二層構造部１６ｂの逃がし孔２２により、バックファイアの圧力を放出できるため、燃料吸着部材１６の外周に樹脂枠等を被覆形成して、クリーナハウジング１１に対する燃料吸着部材の取付部をバックファイア圧力Ｐ１に耐えるように補強する必要がなく、燃料吸着部材１６の構成を簡素化することができる。

しかも、燃料吸着部材１６に複数の逃がし孔２２を形成したことにより、燃料吸着部材１６全体としての通気抵抗を低減できるため、エンジンの圧力損失による効率低下を低減することもできる。

なお、逃がし孔２２がアウトレットポート１３ａから離れたところ、言い換えれば吸引エア流が通りにくいところに位置するため、逃がし孔２２の位置や面積を適宜に設定することにより、吸引エア流をハウジング１１内のほぼ全域に形成することが可能になり、このような場合には、フィルタエレメント１４の全域を利用して、有効な濾過を行い得る。

以上に述べた、第１実施形態は以下に挙げる効果を発揮する。
（１） 揮発燃料Ｆ１が外気に放出されることなく、粒状吸着材１７ａに確実に吸着して大気汚染を抑制することができる。

（２） 揮発燃料Ｆ１が到達しにくい部分には粒状吸着材１７ａが設けられていないため、粒状吸着材１７ａの使用量を減らすことができ、コストダウンに寄与できる。
（３） バックファイア圧力Ｐ１の影響度が高くなる部分には、燃料吸着部材１６の複数の逃がし孔２２が配置されているため、バックファイア圧力Ｐ１は逃がし孔２２からフィルタエレメント１４側に放出され、第２クリーナハウジング１３内の取付座１５に対する燃料吸着部材１６の取付部が破損するおそれを確実に抑制することができる。

（４） 燃料吸着部材１６の外周に補強のための樹脂枠を設ける必要がなく、燃料吸着部材１６の構成を簡素化することができる。
（５） 複数の逃がし孔２２を形成したことにより、燃料吸着部材１６全体としての通気抵抗を低減でき、エンジンの圧力損失による効率低下を低減することができる。

（６） 燃料吸着部材１６の逃がし孔２２により、バックファイア圧力Ｐ１を逃がすことができるため、バックファイアに抗するための構成をハウジング１１に施す必要がなく、エアクリーナを低コストで製造できる。

（第２実施形態）
次に、この発明の第２実施形態を、前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
さて、この第２実施形態においては、図３及び図４に示すように、燃料吸着部材１６が第２クリーナハウジング１３内のエア流路の断面積（開口面積）よりも小さくなるように形成されている。そして、第２クリーナハウジング１３内に燃料吸着部材１６を配置した状態で、アウトレットポート１３ａから離間した側に、すなわち、バックファイア圧力Ｐ１の影響度が高い部分に、維持手段を構成する逃がし部及び低減構成としての逃がし空間２５が形成されている。これにより、アウトレットポート１３ａから第２クリーナハウジング１３内に作用するバックファイア圧力Ｐ１が、逃がし空間２５からフィルタエレメント１４側に放出されるようになっている。

従って、この第２実施形態においては、前記第１実施形態の（１）〜（６）に記載の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
（７） 燃料吸着部材１６全体を小さくすることができ、さらなるコストダウンが可能になる。

（第３実施形態）
次に、この発明の第３実施形態を、前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
さて、この第３実施形態においては、図５及び図６に示すように、燃料吸着部材１６が第２クリーナハウジング１３内のエア流路の全体を覆うように配設されている。また、この燃料吸着部材１６においては、外周フランジ部１６ａを除くほぼ全面に亘って、粒状吸着材１７ａを保持した保持シート１７が設けられている。そして、アウトレットポート１３ａから離間した側には、取付座１５に対する燃料吸着部材１６の固定が省略されて、維持手段を構成する逃がし部及び低減構成としての撓曲可能部２６が設けられている。これにより、アウトレットポート１３ａから第２クリーナハウジング１３内にバックファイア圧力Ｐ１が作用したときには、図５に鎖線で示すように、撓曲可能部２６がバックファイア圧力Ｐ１によりフィルタエレメント１４側に撓曲変形して、バックファイア圧力Ｐ１が放出されるようになっている。

従って、この第３実施形態においても、前記第１実施形態の（１）（３）（４）（６）と同様な効果を得ることができる。
（第４実施形態）
次に、この発明の第４実施形態を、前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

さて、この第４実施形態では、図７に示すように、燃料吸着部材１６においてバックファイア圧力Ｐ１の影響が高い部分、すなわちアウトレットポート１３ａから離間した側の部分の取付強度が他の部分よりも高くなるように構成され、この取付強度増大構造２７により維持手段が構成されている。具体的には、アウトレットポート１３ａから離間した側の部分において、取付座１５に対する燃料吸着部材１６の熱カシメ箇所が他の部分よりも多くなるように構成されている。これにより、アウトレットポート１３ａから第２クリーナハウジング１３内にバックファイア圧力Ｐ１が作用したとき、そのバックファイア圧力Ｐ１の影響度が高い部分において、燃料吸着部材１６の取付部が破損しないように補強されている。

従って、この第４実施形態においても、前記第３実施形態と同様な効果を得ることができる。
（第５実施形態）
次に、この発明の第５実施形態を、前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

さて、この第５実施形態においては、図８及び図９に示すように、第２クリーナハウジング１３の内周面に取付座１５が全周に亘って形成されている。そして、取付座１５に燃料吸着部材１６の外周フランジ部１６ａを当てた状態で、レーザ光Ｂを照射することにより、この取付座１５に対して、燃料吸着部材１６の外周フランジ部１６ａがレーザ溶着部２８にて溶着固定されている。また、この実施形態では、維持手段を構成する取付強度増大構造２７として、燃料吸着部材１６のバックファイア圧力Ｐ１の影響度が高い部分に、すなわち、インレットポート１２ａ側の部分に補強用レーザ溶着部２９が前記レーザ溶着部２８に沿って二重に施されている。

従って、この第５実施形態においては、前記第４実施形態と同様な効果を得ることができる。
（参考例）
次に、この発明の参考例を、前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

さて、この参考例においては、図１０及び図１１に示すように、前記第４実施形態の維持手段を構成する取付強度増大構造２７として、燃料吸着部材１６の外周フランジ部１６ａにおいて、バックファイア圧力Ｐ１の影響度が高い部分に、すなわち、インレットポート１２ａ側の部分に合成樹脂製の補強枠３０が被覆形成されている。この補強枠３０は高剛性部を構成している。そして、この補強枠３０を含めて、燃料吸着部材１６の外周フランジ部１６ａが取付座１５に対してピン２１の熱カシメにより固定されている。このように、燃料吸着部材１６の全周に枠を設けるのではなく、バックファイア圧力Ｐ１の影響度を最も受ける一端部にのみ補強枠３０を設けているため、補強枠３０の組付けが容易で、軽量化に寄与できる。

従って、この参考例においては、補強枠３０がバックファイア圧力Ｐ１に抗することにより、前記第４実施形態と同様な効果を得ることができる。
（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。

・ 図１２に示すように、燃料吸着部材１６においてバックファイア圧力Ｐ１の影響度が高い端部側の部分が下方へ後退するように、燃料吸着部材１６をクリーナハウジング１１に対して傾斜して支持すること。従って、このように構成した場合は、バックファイア圧力Ｐ１の影響度が高い端部側の部分の上流側空間が広くなるため、この部分の圧力がいわばバッファのように作用し、取付部の破損を防止できる。

・ 図１３に示すように、二層構造部１６ｂに複数の逃がし孔２２を設けた構成において、バックファイア圧力Ｐ１の影響度が高くなる端部側ほど圧力が円滑に逃がされるように、逃がし孔２２の密度を高くすること。

・ 二層構造部１６ｂに複数の逃がし孔２２を設けた構成において、バックファイア圧力Ｐ１の影響度が高くなる端部側ほど圧力が円滑に逃がされるように、逃がし孔２２の大きさを大きくすること。

・ 二層構造部１６ｂに複数の逃がし孔２２を設けた構成において、逃がし孔２２の形状を、四角形、スリット形状等、円形以外の形状に変更すること。
・ バックファイア圧力Ｐ１の影響度が高くなる部分において、燃料吸着部材１６を取付座１５にピン２１等によって固定するだけではなく、図１４に示すように、その部分において燃料吸着部材１６の外周フランジ部１６ａを第２クリーナハウジング１３に形成した保持溝１３ｂ内に挟入して補強すること。

・ 前記図７、図８及び図９に示す第４実施形態及び第５実施形態において、取付強度増大構造２７としてのピン２１の熱カシメの個数、または補強用レーザ溶着部２９の本数を任意に変更して構成すること。

第１実施形態のエアクリーナを示す縦断面図。 図１の２−２線における断面図。 第２実施形態のエアクリーナを示す縦断面図。 図３の４−４線における断面図。 第３実施形態のエアクリーナを示す縦断面図。 図５の６−６線における断面図。 第４実施形態のエアクリーナを示す横断面図。 第５実施形態のエアクリーナを示す横断面図。 同じく第５実施形態のエアクリーナを下部側を除いて示す縦断面図。 参考例のエアクリーナを示す横断面図。 図９の１１−１１線における部分断面図。 燃料吸着部材を傾斜させた変形例を示す縦断面図。 逃がし孔の構成を変更した変形例を示す縦断面図。 燃料吸着部材の外周フランジ部の固定構造における変形例を示す部分断面図。

符号の説明

１１…クリーナハウジング、１２…第１クリーナハウジング、１３…第２クリーナハウジング、１３ａ…アウトレットポート、１４…フィルタエレメント、１５…取付座、１６…燃料吸着部材、２０…取付孔、２１…ピン、２２…維持手段を構成する逃がし部、低通気抵抗部及び低減構造としての逃がし孔、２５…維持手段を構成する逃がし部、低通気抵抗部及び低減構造としての逃がし空間、２６…維持手段を構成する逃がし部及び低減構造としての撓曲可能部、２７…維持手段を構成する取付強度増大構造、２８…レーザ溶着ライン、２９…補強用レーザ溶着部、３０…高剛性部としての補強枠、Ｆ１…揮発燃料、Ｐ１…バックファイア圧力。

Claims (8)

1. 揮発燃料を吸着するための燃料吸着部材をフィルタエレメントの下流側に設けたエアクリーナにおいて、
   エンジンの吸気側からのバックファイア圧力を受けた際に、前記燃料吸着部材を取付状態に維持するための維持手段を、バックファイア圧力の影響度が高い部分に対応して設けたことを特徴とするエアクリーナ。
2. 前記維持手段は、バックファイア圧力の影響度が高い部分において、そのバックファイア圧力を低減させる低減構成よりなることを特徴とする請求項１に記載のエアクリーナ。
3. 前記低減構成は、バックファイア圧力を燃料吸着部材の上流側へ逃がすための逃がし部であることを特徴とする請求項２に記載のエアクリーナ。
4. 前記逃がし部を燃料吸着部材の一部に形成したことを特徴とする請求項３に記載のエアクリーナ。
5. 前記逃がし部を燃料吸着部材とクリーナハウジングとの間に形成したことを特徴とする請求項３に記載のエアクリーナ。
6. 前記維持手段は、バックファイア圧力の影響度が高い部分において、クリーナハウジングに対する燃料吸着部材の取付強度を他の部分よりも高くした構成よりなることを特徴とする請求項１に記載のエアクリーナ。
7. 前記維持手段は、前記燃料吸着部材におけるバックファイア圧力の影響度が高い部分の剛性を他の部分よりも高くした構成よりなることを特徴とする請求項１に記載のエアクリーナ。
8. 全体としてシート状をなし、揮発燃料を吸着するためにエアクリーナに用いられる燃料吸着部材において、
   外周側の一部に、通気抵抗を他の部分よりも低くした低通気抵抗部を設けて、エアクリーナに対する装着状態において、エンジンのバックファイア圧力を前記低通気抵抗部から逃がすように構成したことを特徴とする燃料吸着部材。

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