JP5841971B2 - エンジンのエアクリーナ - Google Patents

Description

本発明は、エンジンのエアクリーナに関し、特に防音ケースに収納された携帯型エンジン発電機のエアクリーナに適用して有効な技術に関する。

エンジンにおいては、燃料を気化するキャブレタの上流側に、吸気を清浄化するエアクリーナが設けられている。また、クランク室等の内部のブローバイガスをキャブレタ（気化器）の上流側に還流させるブリーザ通路が設けられている。
従来のエンジン発電機においては、クランク室等のブローバイガス滞留部とエアクリーナとの間に、ブローバイガスを還流させるブリーザパイプを設けることが一般的であった（例えば特許文献１の第５図参照）。

そのため、冬季や寒冷地での運転に際しては、ブローバイガスがブリーザパイプを通過する間に冷却されて、ブローバイガスに含まれる水分が凝固、凍結してパイプの通路を狭くし、ブローバイガスの円滑な還流を妨げてしまうという課題があった。
なお、上記課題は記載していないが、エアクリーナを縦長形状とし下部にフィルタエレメントを内蔵すると共に、上部に吸気通路を設けてその途中のエンジンと近接する部位にブリーザ通路の取付け口を設けたエアクリーナの考案がある（特許文献２）。

特許第２５７１６９９号公報 実開昭６３−１７０５６５号公報

特許文献２に記載されているエアクリーナにあっては、ブリーザ通路の長さを短くすることができるため、ブリーザ通路内でのブローバイガスに含まれる水分の凝固、凍結という不具合は回避することができる。しかし、特許文献２に記載されているエアクリーナにあっては、ブローバイガスの通路が短いため、水分を含んだブローバイガスがそのまま気化器に供給されてしまう。その結果、エンジンの能率が低下したり故障の原因となるという別の問題が発生してしまう。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、ブリーザ通路の長さを短くしてブローバイガスに含まれる水分の凝固、凍結を回避しつつ水分を分離して吸気側へ還流することができる携帯型エンジンのエアクリーナを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、燃料を燃焼させて動力を出力する内燃機関と、燃料を気化して前記内燃機関へ供給する気化器と、空気を清浄化して前記気化器へ供給するエアクリーナと、前記内燃機関で生じたブローバイガスを前記気化器へ還流する機構とを備えたエンジンのエアクリーナにおいて、
フィルタエレメントを収納する本体部と、該本体部の上部より上方へ向けて延設され清浄化された吸気を前記気化器へ供給する吸気通路部とを備え、
前記本体部には、前記内燃機関側に設けられているブリーザ室を構成する壁体に設けられている連通口にパイプを介さずに接続されるガス流入口と、流入したブローバイガスが一時的に滞留する空間を形成する隔壁とを設け、
前記吸気通路部内には、前記滞留空間内のブローバイガスを、該滞留空間から、吸気と隔離された状態で該吸気通路部を通って前記気化器側へ誘導するためのブローバイガス通路を構成するブローバイガス通路構成部材を設けるようにした。

上記構成によれば、エアクリーナ本体部がブリーザパイプを介さずに直接ブリーザ室の側部に装着されることとなるため、ブリーザ通路を短くすることができ、ブローバイガスに含まれる水分がブリーザ通路で凝固、凍結するのを回避することができる。また、エアクリーナがエンジン本体に近接して配置されることになるため、携帯型エンジンにあっては防音ケースの小型化を図ることができる。
さらに、エアクリーナ本体内部に滞留空間を設け、ブリーザ室からのブローバイガスを一旦、滞留空間に導入して、エアクリーナ本体部から上方へ向かって延設された吸気通路内に設けられたブローバイガス通路を通して気化器へ還流する。そのため、ブリーザ室からのブローバイガスは、滞留室およびブローバイガス通路内で冷却されることで、ブローバイガスに含まれる水分が凝固して分離されて気化器へ還流されるので、エンジンの能率が低下したり故障の原因となるのを回避することができる。

また、望ましくは、前記滞留空間は、前記隔壁とエアクリーナの後ケース部材と前記ブローバイガス通路構成部材の下端部の蓋部とにより構成され、該滞留空間を構成する該隔壁の底面には、前記本体部のフィルタエレメント収納空間と連通する水抜き穴が設けられているように構成する。
これにより、滞留空間でブローバイガスが冷却されることで凝固した水は、水抜き穴からエアクリーナ内のフィルタエレメント収納空間へ排出される。その後、その水は、エアクリーナの下部へ流れ、ケースの隙間から外部へ漏出することとなるため、ブローバイガス通路が氷結で狭くなるのを防止することができる。

さらに、望ましくは、前記ブローバイガス通路構成部材は、長手方向に沿った一面が開口された形状をなし、前記開口面が前記吸気通路部を構成する壁体の内面に接合されることで、吸気と隔離された状態でブローバイガスを前記気化器側へ誘導するブローバイガス通路を構成可能にする。
ブローバイガス通路構成部材はパイプ状に形成することも可能であるが、ブローバイガス通路構成部材と吸気通路部を構成する壁体の内面とでブローバイガス通路を構成ことにより、エアクリーナのケースを大型化することなく吸気通路を充分に確保することができる。

また、望ましくは、前記本体部および前記吸気通路部は、前記本体部および前記吸気通路部の一方の面を覆う第１ケースと、前記本体部の他方の面を覆う第２ケースと、前記吸気通路部の他方の面を覆う第３ケースとからなり、前記第２ケースおよび前記第３ケースは、前記第３ケースの下端縁に前記第２ケースの上端縁が当接した状態で前記第１ケースに結合される構成とする。
かかる構成とすることにより、第２ケースのみを外すだけで本体部内のフィルタエレメントを交換することが可能となり、交換作業の効率を向上させることができる。

さらに、望ましくは、前記本体部の側部に外気の吸込み口を有する空気導入通路を形成する構成部材が設けられ、前記吸込み口は前記空気導入通路の上部に位置するように該構成部材の上部に形成され、前記空気導入通路の下部が前記本体部のフィルタエレメント収納空間と連通されているように構成する。
これにより、吸気が比較的長い経路に沿って流れるようになり、それによって吸気の圧力変動（脈動）を抑えて低周波数ノイズを低減することができるようになる。

本発明によれば、エンジン本体からエアクリーナまでのブリーザ通路の長さを短くしてブローバイガスに含まれる水分の凝固、凍結を回避しつつ水分を分離して吸気側へ還流することができるという効果がある。

図１は本発明の実施形態に係るエアクリーナを適用した携帯型エンジン発電機の概略を示すもので、（Ａ）はサイドカバーを装着した状態、（Ｂ）はサイドカバーを外した状態を示す斜視図である。 図２は実施形態のエアクリーナを装着したエンジン本体を防音ケースから取り出した状態を示す斜視図である。 図３は実施形態のエアクリーナの詳細な構造を示すもので、エアクリーナを前方側から見た分解斜視図である。 図４は実施形態のエアクリーナの詳細な構造を示すもので、エアクリーナを後方側から見た分解斜視図である。

以下、図面を参照しながら、この発明の一実施形態について詳しく説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るエアクリーナを適用した携帯型エンジン発電機の概略を示すもので、（Ａ）はサイドカバーを装着した状態、（Ｂ）はサイドカバーを外した状態を示す斜視図である。
図１（Ｂ）に示すように、本実施形態の携帯型エンジン発電機１０は、空冷式ガソリンエンジンのような内燃機関（以下、エンジン本体と称する）１１と、該エンジン本体１１により回転駆動され発電を行う発電体（図示省略）を有する。また、エンジン発電機１０は、エンジン本体１１に供給されるガソリンなどの燃料を貯留する燃料タンク１３、エンジンに供給される燃料を気化するキャブレタ（気化器）１４等を有し、これらを収容し覆う筐状の防音ケース１５が設けられている。

防音ケース１５は、上部に握手部１５Ａが設けられているとともに、キャブレタ１４や点火プラグの点検や修理等のメンテナンスを容易にするための開口部１５Ｂがケースの側部に形成され、該開口部１５Ｂを閉塞可能なカバー１５Ｃが設けられている。
特に限定されるものではないが、この実施形態のエンジン発電機１０においては、防音ケース１５内部のほぼ中央に、シリンダヘッドが上部に位置する姿勢でエンジン本体１１が配置されている。そして、エンジン本体１１下部のクランク軸の前方側に発電体（図示省略）が装着され、さらにその前方側に冷却用のファン（図示省略）が装着されている。なお、便宜上、図１の右側方向を前方、図１の左側方向を後方と定義して説明する。

また、冷却用のファン（図示省略）の上方に上記燃料タンク１３が配置され、エンジン本体１１の後方側にマフラー（図示省略）が配置されている。さらに、上記燃料タンク１３の近傍であって、冷却用のファンの上方側には、燃料をエンジン本体１１へ供給する燃料ポンプ１７が設けられ、燃料ポンプ１７の前方にキャブレタ１４が設けられている。燃料タンク１３の燃料は、燃料ポンプ１７によって燃料パイプ１８を介してキャブレタ１４へ供給される。

また、エンジン本体１１の下部のクランク室内に、クランク軸（図示省略）がほぼ水平な姿勢で図の左右方向に配置されている。そして、クランク室の側部に、クランク室内に漏れるオイル分を含むブローバイガスの気液分離を行うブリーザ室が設けられている。また、クランク室とブリーザ室との間には弁が設けられ、ピストンの下がる力でブローバイガスをクランク室からブリーザ室へ送るようになっている。ブリーザ室の構造は、従来のものと同様で良いので、図示および詳しい説明は省略する

本実施形態においては、ブリーザ室の手前側に開口が設けられ、該開口を覆うようにブリーザカバー１９（図４参照）が設けられ、該ブリーザカバー１９にエアクリーナ２０の本体部が、ブリーザパイプを介することなく直接装着されている。そして、該エアクリーナ２０の上部に、斜め上方へ向かってシュノーケル状に突出する吸気通路２０Ａが形成され、該吸気通路２０Ａの上端部がキャブレタ１４に連通されている。これによって、図２に示すように、エアクリーナ２０がエンジン本体１１の側部に接合するような状態で装着される。

図３および図４に、上記エアクリーナ２０の詳細な構造を示す。このうち、図３はエアクリーナ２０を前方側から見た分解斜視図、図４はエアクリーナ２０を後方側から見た分解斜視図である。
図３および図４に示すように、本実施形態のエアクリーナ２０は、前後に二分割可能な前ケース部材２１ａおよび後ケース部材２１ｂと、上記吸気通路２０Ａを構成するための吸気通路構成ケース２１ｃとを備える。上記前ケース部材２１ａ、後ケース部材２１ｂおよび吸気通路構成ケース２１ｃは、例えば合成樹脂で形成される。

また、前ケース部材２１ａと後ケース部材２１ｂとの接合面には、シール部材２２が介挿され、ケース内の気密性を確保するように構成される。そして、上記前ケース部材２１ａおよび後ケース部材２１ｂにより形成される空間内に、フィルタエレメント２３が収納される。前ケース部材２１ａと吸気通路構成ケース２１ｃは、一体に構成することが可能であるが、別体とすることによって、フィルタエレメント２３を交換する際に、ケース全体を開けずに、前ケース部材２１ａのみを開けるだけで交換が可能になる。

また、本実施形態のエアクリーナ２０は、後ケース部材２１ｂの側部に設けられた吸入室の前面を覆い吸入通路を形成するための吸入通路カバー２４と、本体部から吸気通路２０Ａ内部に跨って配設されるブローバイガス通路構成部材２５とを備える。ブローバイガス通路構成部材２５は、後ケース部材２１ｂの内壁面の形状に対応して、前後左右に曲がりくねった形状をなしている。また、ブローバイガス通路構成部材２５は、断面が半円もしくはコの字状に形成され、後ケース部材２１ｂの内壁面に接合されることで、吸気通路と隔離されたブローバイガス通路を形成する。

さらに、後ケース部材２１ｂ側部の吸入室の側面および上面には、空気吸込み口２０ａが設けられており、空気吸込み口２０ａより吸い込まれた空気は、後ケース部材２１ｂと吸入通路カバー２４とで構成される吸入通路を、上方から下方へ誘導される。吸入通路カバー２４は、後ケース部材２１ｂに装着した状態で、前ケース部材２１ａの外側に位置し、吸入通路と本体部との間は壁体で仕切られており、吸入通路はその下端部にて、フィルタエレメント２３が収納される空間と連通される。
これにより、外気は空気吸込み口２０ａより吸い込まれて一旦下方へ向かって流れ、フィルタエレメント２３の収納空間へ入ってから、流れを上方へ変え、シュノーケル状の吸気通路２０Ａを通ってキャブレタへ供給される。このように、本実施形態のエアクリーナにおいては、吸気がほぼＪ字状の経路であって途中に迷路のような構造を有する通路に沿って流れるように構成されることで、吸気の圧力変動（脈動）を抑えて低周波数ノイズを低減することができるようになっている。

図４に示すように、クランク室の側部に設けられているブリーザ室の開口を覆うブリーザカバー１９には、ブローバイガスをエアクリーナ２０側へ排出するための連通口１９ａが設けられている。また、エアクリーナ２０の後ケース部材２１ｂには、ブリーザカバー１９の上記連通口１９ａと係合可能な入口管２６が設けられ、該入口管２６を連通口１９ａに係合させることで、エアクリーナ２０がブリーザ室に直接装着される。
また、連通口１９ａと入口管２６との間には、ブローバイガスの漏れを防止するため、クロロプレンゴムなど耐油性のゴムからなるリング状のシール２７が介挿されるようになっている。なお、入口管２６の内側に、後述のブローバイガスの滞留空間が設けられる。従って、本実施形態のエアクリーナでは、比較的短い上記入口管２６が実質的なブリーザ通路となる。

図３に示すように、後ケース部材２１ｂの内部には、上記入口管２６の内側開口部に対応してその周囲を囲むように円弧状の隔壁２１ｄが形成され、該隔壁２１ｄの上部は後ケース部材２１ｂ上部の吸気通路２０Ａ内壁面に沿って上方へ延設されている。また、前記吸気通路２０Ａ内部に配設されるブローバイガス通路構成部材２５の下端部には、上記隔壁２１ｄと後ケース部材２１ｂの側壁とで構成される空間を前方より閉鎖するように蓋部２５ａが形成されている。

ブリーザ室内のブローバイガスは、入口管２６を通って上記隔壁２１ｄと後ケース部材２１ｂの側壁と蓋部２５ａとで構成される空間へ導入され、直交する方向へ流れの向きを変える。従って、入口管２６より導入されたこの空間で一時的に滞留されることとなる（以下、この空間を滞留室と称する）。滞留室のブローバイガスは、その後、隔壁２１ｄの延設部とブローバイガス通路構成部材２５とで構成される通路によって上方へ誘導される。

ブローバイガス通路構成部材２５の上部は開口され、該開口端が前記吸気通路２０Ａの上部に臨むように配設されており、ブローバイガスは、エアクリーナ２０により清浄化されキャブレタ１４に供給される直前の吸気に混合される。後ケース部材２１ｂの背面上部には、キャブレタ１４の吸入口に接合される排出口２１ｅが形成されており、ブローバイガスを含んだ吸気は、該排出口２１ｅよりキャブレタ１４に供給される。なお、該排出口２１ｅとキャブレタ１４の吸入口との間には、吸気の漏れを防止するシール（ガスケット）２８が介挿されるようになっている。

さらに、上記ブローバイガス通路構成部材２５の下端部の蓋部２５ａが接合され、蓋部２５ａと共に滞留室を構成する隔壁２１ｄの下面には、水抜き用の開口（図示省略）が形成されている。
後ケース部材２１ｂの本体部の後壁中央には、先端にネジ穴を有する円柱状のボス部２１ｆが、また前ケース部材２１ａの本体部の前壁中央には、ネジ挿通穴２１ｇが形成されている。そして、該ネジ挿通穴にネジ２９を挿通してボス部のネジ穴に螺合せることで、前ケース部材２１ａと後ケース部材２１ｂとが一体に結合される。この際、前ケース部材２１ａの上壁の端面が吸気通路構成ケース２１ｃの下端のエッジ部に係合するような状態で結合されることで、この部分での気密性が確保される。

また、吸気通路構成ケース２１ｃおよび後ケース部材２１ｂの上部縁部には挿通孔２１ｉ，２１ｊが形成されており、吸気通路構成ケース２１ｃが後ケース部材２１ｂの上部の延設部に接合される際に挿通孔２１ｉ，２１ｊにスリーブ３１が挿入される。これにより、両者の位置決めがなされるとともに、該スリーブ３１を貫通するようにボルト（図示省略）が挿通されて、キャブレタ１４側に固定されるように構成されている。なお、吸気通路構成ケース２１ｃは、ブローバイガス通路構成部材２５を後ケース部材２１ｂの所定部位に組み込んだ後に、後ケース部材２１ｂに接合され接合部が溶着されるようになっている。ブローバイガス通路構成部材２５は、後ケース部材２１ｂの内面および隔壁２１ｄの延長部に接合させた後、ネジ等で固定しても良いし、溶着で一体化させるようにしても良い。

次に、上記実施形態のエアクリーナにおけるブローバイガス通路構成部材２５により構成されるブローバイガス通路の機能について説明する。
従来のエンジン発電機においては、特許文献１にも開示されているように、クランク室等のブローバイガス滞留部とエアクリーナとの間に、ブローバイガスを還流させるブリーザパイプを設けることが一般的であった。
そのため、冬季や寒冷地での運転に際しては、ブローバイガスがブリーザパイプを通過する間に冷却されて、ブローバイガスに含まれる水分が凝固、凍結してパイプの通路を狭くし、ブローバイガスの円滑な還流を妨げてしまうという課題があった。

これに対し、上記実施形態のエアクリーナ２０においては、エアクリーナ本体部を、ブリーザパイプを介さずに直接ブリーザ室の側部に装着する構造であるため、ブローバイガスに含まれる水分が凝固、凍結を回避することができる。また、エアクリーナ２０がエンジン本体に近接して配置されることになるため、防音ケースの小型化を図ることができる。
また、上記のような構造を採用した場合、滞留室を設けずに、ブリーザ室からのブローバイガスをそのままエアクリーナ本体内部へ誘導するように構成したとすると、ブローバイガスに含まれる水分が吸気に含まれてキャブレタに供給されることとなる。そのため、エンジンの能率が低下したり故障の原因となるという別の問題が派生してしまう。

しかるに、上記実施形態のエアクリーナ２０においては、エアクリーナ本体内部に滞留室を設け、ブリーザ室からのブローバイガスを一旦、滞留室に導入する。そして、エアクリーナ本体部から斜め上方へ向かって延設された吸気通路２０Ａ内に、吸気の通路とは隔離されたブローバイガス通路（２５）を設けて、該ブローバイガス通路を通してブローバイガスをキャブレタへ還流する構成としている。
これにより、ブリーザ室からのブローバイガスは、滞留室およびブローバイガス通路（２５）内で冷却されることで、ブローバイガスに含まれる水分が凝固して分離されるようになる。そのため、水分を含まないブローバイガスをキャブレタへ還流させることができるようになり、エンジンの能率が低下したり故障の原因となるのを回避することができる。

また、滞留室を構成する隔壁２１ｄの底面には水抜き穴（図示略）が設けられており、滞留室内でブローバイガスが冷却されることで凝固した水は、上記水抜き穴からエアクリーナ内のフィルタエレメント収納空間へ排出される。その後、その水は、エアクリーナの下部へ流れ、前ケース部材２１ａと後ケース部材２１ｂの接合面の隙間から外部へ漏出することとなる。
さらに、滞留室から上方へ向かって比較的長いブローバイガス通路（２５）が延設されているため、滞留室から出たブローバイガスはこのブローバイガス通路でも冷却され、ガス中に含まれる水分が凝固して壁面に水が付着することがある。しかし、その水は自重でブローバイガス通路の壁面を伝わって流下して、隔壁２１ｄの底面の前記水抜き穴から排出されるため、氷結でブローバイガス通路を狭くするおそれもなくなる。

なお、上記実施形態では、ブローバイガス通路構成部材２５は、断面が半円もしくはコの字状に形成され、後ケース部材２１ｂの内壁面や隔壁２１ｄに接合されることでブローバイガス通路を形成すると説明したが、部材２５はパイプ状であっても良い。
また、上記実施形態では、エアクリーナ２０のケースは、前ケース部材２１ａと後ケース部材２１ｂと吸気通路構成ケース２１ｃとで構成されているが、前ケース部材２１ａと吸気通路構成ケース２１ｃは一体ものとして構成することも可能である。

さらに、図３、図４の実施例では、本体側部の外気吸入通路の上部に設けられている空気吸込み２０ａのうちキャブレタ１４と対向する後面側を、下方に向かって下り傾斜するように形成しているが、図２に示すように、傾斜させない形状としても良い。ただし、図３、図４のように、空気吸込み２０ａの後面側に傾斜面を形成し、さらに、キャブレタ１４に通ずる吸気通路２０Ａを斜めに形成して、本体上部との境界にＶ状の凹みを設ける。このように構成することによって、キャブレタ１４の下部前方側の空間を広げ、キャブレタのメンテナンス作業をやり易くすることができる。
また、上記実施形態では、一例として、本発明を、防音ケースを備えた携帯型エンジン発電機に適用した場合について説明したが、本発明は、防音ケースを備えていないエンジン発電機や発電機を有しない汎用エンジンにも利用することができる。

１０ 携帯型エンジン発電機
１１ 内燃機関（エンジン本体）
１３ 燃料タンク
１４ キャブレタ
１７ 燃料ポンプ
１８ 燃料パイプ
１９ ブリーザカバー
２０ エアクリーナ
２０Ａ 吸気通路
２０ａ 空気吸込み口
２１ａ 前ケース部材
２１ｂ 後ケース部材
２１ｃ 吸気通路構成ケース
２１ｄ 隔壁
２１ｅ 吸気排出口
２３ フィルタエレメント
２４ 吸入通路カバー
２５ ブローバイガス通路構成部材

Claims (5)

1. 燃料を燃焼させて動力を出力する内燃機関と、燃料を気化して前記内燃機関へ供給する気化器と、空気を清浄化して前記気化器へ供給するエアクリーナと、前記内燃機関で生じたブローバイガスを前記気化器へ還流する機構とを備えたエンジンのエアクリーナであって、
   フィルタエレメントを収納する本体部と、該本体部の上部より上方へ向けて延設され清浄化された吸気を前記気化器へ供給する吸気通路部とを備え、
   前記本体部には、前記内燃機関側に設けられているブリーザ室を構成する壁体に設けられている連通口にパイプを介さずに接続されるガス流入口と、流入したブローバイガスが一時的に滞留する空間を形成する隔壁とが設けられ、
   前記吸気通路部内には、前記滞留空間内のブローバイガスを、該滞留空間から、吸気と隔離された状態で該吸気通路部を通って前記気化器側へ誘導するためのブローバイガス通路を構成するブローバイガス通路構成部材が設けられていることを特徴とするエンジンのエアクリーナ。
2. 前記滞留空間は、前記隔壁とエアクリーナの後ケース部材と前記ブローバイガス通路構成部材の下端部の蓋部とにより構成され、該滞留空間を構成する該隔壁の底面には、前記本体部のフィルタエレメント収納空間と連通する水抜き穴が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のエンジンのエアクリーナ。
3. 前記ブローバイガス通路構成部材は、長手方向に沿った一面が開口された形状をなし、該開口面が前記吸気通路部を構成する壁体の内面に接合されることで、吸気と隔離された状態でブローバイガスを前記気化器側へ誘導するブローバイガス通路を構成可能にされていることを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンのエアクリーナ。
4. 前記本体部および前記吸気通路部は、前記本体部および前記吸気通路部の一方の面を覆う第１ケースと、前記本体部の他方の面を覆う第２ケースと、前記吸気通路部の他方の面を覆う第３ケースとからなり、前記第２ケースおよび前記第３ケースは、前記第３ケースの下端縁に前記第２ケースの上端縁が当接した状態で前記第１ケースに結合される構成であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のエンジンのエアクリーナ。
5. 前記本体部の側部に外気の吸込み口を有する空気導入通路を形成する構成部材が設けられ、前記吸込み口は前記空気導入通路の上部に位置するように該構成部材の上部に形成され、前記空気導入通路の下部が前記本体部のフィルタエレメント収納空間との連通されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のエンジンのエアクリーナ。

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