JP6209440B2

JP6209440B2 - エアクリーナ

Info

Publication number: JP6209440B2
Application number: JP2013264777A
Authority: JP
Inventors: 加藤　裕一; 裕一加藤; 多聞福島
Original assignee: Mahle Filter Systems Japan Corp
Current assignee: Mahle Filter Systems Japan Corp
Priority date: 2013-12-24
Filing date: 2013-12-24
Publication date: 2017-10-04
Anticipated expiration: 2033-12-24
Also published as: JP2015121128A

Description

本発明は、例えば自動車のエンジンに用いられるエアクリーナに関する。

例えば、自動車用エンジンに用いられるエアクリーナとして、特許文献１に記載されているように、矩形のフィルタエレメントをケース本体とカバーとの間に配置した構成のものが知られている。特許文献１のエアクリーナでは、フィルタエレメントの長手方向の一端側においてケース本体に吸気取入口が設けられており、他端側においてカバーに吸気出口が設けられている。また、ケース本体の底部にはダストを排出するための排塵弁が取り付けられている。このように構成されたエアクリーナにおいては、吸気取入口から吸気出口へとフィルタエレメントを横切って吸気が流れ、吸気中のダストがフィルタエレメントに捕集される。また、ダストの一部はエンジン運転中に排塵弁を介してフィルタエレメント外へと排出される。

特開２００５−３３０８２６

矩形のフィルタエレメントを用いたエアクリーナにおいては、一般に、特許文献１に開示されているように、フィルタエレメントの長手方向に沿って互いに離れた位置に吸気取入口と吸気出口とが配置され、フィルタエレメントの長手方向に沿って吸気が案内される形となるが、このような場合、吸気は吸気取入口から吸気出口へと比較的直線的に流れるので、ダストの捕集が主にフィルタエレメントの下流側領域（吸気出口に近い領域）で行われる傾向にある。つまり、実際にダストを捕集するフィルタエレメントの領域が限られていた。そのため、フィルタエレメントの下流側部分がすぐに目詰まりしてフィルタエレメント全体のダスト捕集性能が低下することとなり、比較的早期にフィルタエレメントを清掃又は交換しなければならなかった。

また、特許文献１は、ダストを排出するための排塵弁をケース底部に備えているが、ケース底部に堆積したダストが吸気の流れに乗って再び舞い上がり、フィルタエレメントに付着しやすい。

この発明に係るエアクリーナは、上面が開口したケース本体と、ケース本体の上面開口に着脱可能に取り付けられたフィルタエレメントと、フィルタエレメントを覆うように取り付けられたカバーと、を備えている。ケース本体の底面とフィルタエレメントとの間にはダストサイド室が画定され、カバーとフィルタエレメントとの間にはクリーンサイド室が画定されている。ケース本体の側壁には吸気取入口が開口しており、カバーには吸気出口が開口している。ケース本体の底面には、頂角部が吸気取入口に対向するようにガイド壁が立設されており、このガイド壁の内側領域内においてケース本体の底面にダスト回収穴が開口形成されている。ケース本体の底部には、ダスト回収室を形成するように、ダスト回収穴を覆ってアンダーカバーが取り付けられている。

このように、吸気取入口に対向するようにＶ字形のガイド壁を設けたことにより、流入空気は、ガイド壁に衝突し、ガイド壁に沿って左右に分流しつつ上昇するので、フィルタエレメントの上流領域にも流れが案内され、広い範囲で捕集が行われる。ここで、一部のダストは、Ｖ字形ガイド壁の内側領域に集まり、ダスト回収穴を通ってダスト回収室に落下する。

一つの好ましい態様では、ダスト回収穴よりも開口面積が小さく、かつダストサイド室とダスト回収室とを連通する連通口がケース本体の底面に開口形成されている。

このような構成では、ダスト回収室がダスト回収穴と連通口との２箇所でダストサイド室と連通するので、両者間で効果的に空気の流動が得られる。したがって、ダスト回収穴を介したダストの落下が促進される。

また、他の好ましい態様では、アンダーカバーの底面にバキュエータバルブが取り付けられている。

このような構成では、フィルタエレメントによって捕集されずにダスト回収室内に回収されたダストがバキュエータバルブを介してエアクリーナの外部に排出される。

本発明によれば、フィルタエレメントのダスト捕集可能な領域を拡大することができるとともに、一部のダストがフィルタエレメントに付着せずに回収されるので、より長期間の間、良好なダスト捕集能力を維持することができ、フィルタエレメントの使用寿命を延ばすことができる。

本発明に係るエアクリーナの断面図。図１のエアクリーナの分解斜視図。図１のエアクリーナのケース本体の平面図。本発明のエアクリーナにおける透過損失（ＴＬ）を比較例のものと対比した音響性能特性を示すグラフ。

図１〜図３に基づいて、本発明に係るエアクリーナ１の一実施例について詳細に説明する。エアクリーナ１は、箱状をなす合成樹脂製のケース本体２と、濾紙等の濾材を複数回折り返して矩形のフレームと一体化して構成したフィルタエレメント４と、合成樹脂製のカバー６と、を備える。ケース本体２は、矩形でかつ平坦な底面８を有し、上面が開口している。この開口部分内において、底面８と実質的に平行をなすようにフィルタエレメント４が着脱可能に取り付けられている。カバー６は、下面が開口しており、フィルタエレメント４を覆うようにケース本体２に対して取り付けられている。フィルタエレメント４は、エアクリーナ１の内部をケース本体２側のダストサイド室１０と、カバー６側のクリーンサイド室１２と、に仕切っている。ケース本体２における長手方向の一端となる側壁１４ａには吸気取入口２０を有する入口管２２が取り付けられており、入口管２２は、ケース本体２の長手方向の中心線Ｌ（図３）に沿って延びている。入口管２２の一端は、図示しない外気導入ダクトに接続されている。一方、カバー６の側面となる一側壁には吸気出口２４を有する出口管２６が取り付けられており、出口管２６は、長手方向の中心線Ｌに直交する幅方向に沿って延びている。出口管２６の一端は、図示しない内燃機関の吸気マニホールドに接続されている。したがって、吸気は、基本的に、図１左側の吸気取入口２０から図１右側の吸気出口２４に向かってエアクリーナ１の長手方向（中心線Ｌに沿った方向）に沿って流れることとなり、エアクリーナ１の長手方向については、図１，図３の左側が「上流側」、右側が「下流側」となる。

ケース本体２の底面８には、Ｖ字状のガイド壁３０が立設されている。ガイド壁３０は、フィルタエレメント４の長手方向の略中央に位置し、頂角部３１が吸気取入口２０に対向するように配置されている。図３に示すように、ガイド壁３０は、矩形をなす一対の板状壁部３２からなり、これらの板状壁部３２が頂角部３１において所定の角度（例えば、約６０°）をなして互いに突き合わされている。ガイド壁３０の頂点は長手方向の中心線Ｌ上に位置している。図３に示すように、各板状壁部３２は、頂角部３１からケース本体２の側壁１４ｂ近傍までそれぞれ延びており、下流側端部３４と側壁１４ｂとの間には流路３６がそれぞれ形成されている。また、図１に示すように、フィルタエレメント４と平行をなすガイド壁３０の上端３８は、吸気取入口２０よりも上方に位置するとともに、フィルタエレメント４から所定の間隔を隔てて離間しており、ガイド壁３０の上端３８とフィルタエレメント４の底面との間にクリアランスが形成されている。ガイド壁３０は、ケース本体２と一体に成形してもよく、あるいは別体に成形したものをケース本体２の底面８に取り付けるようにしてもよい。

図３に示すように、ガイド壁３０のＶ字の内側領域において、ケース本体２の底面８に円形のダスト回収穴４０が開口形成されている。ダスト回収穴４０は、ガイド壁３０の頂角部３１に近接して配置され、中心が長手方向の中心線Ｌ上に位置している。さらに、ケース本体２の底面８には、ダスト回収穴４０から離間した下流側の位置において、ダスト回収穴４０よりも開口面積の小さい円形の連通口４２が開口形成されている。連通口４２は、例えば、ケース本体２における長手方向の他端となる側壁１４ｃの近傍に配置されている。連通口４２は、エンジンの運転中にダスト回収穴４０の開口位置よりも圧力が低くなる位置を選択して配置することが望ましく、また、中心が長手方向の中心線Ｌ上に位置することが望ましい。

ケース本体２の底部には、ケース本体２とは別体として形成された合成樹脂製のアンダーカバー５０が溶着されている。上面が開口した箱状をなすアンダーカバー５０は、矩形でかつ平坦な底面５１を有し、この底面５１とケース本体２の底面８との間にダスト回収室５２が画定されている。底面５１には円形のダスト排出穴５４が開口形成されている。ダスト排出穴５４は、ダスト回収穴４０と連通口４２との間に配置されている（図１参照）。また、ダスト排出穴５４の中心は、長手方向の中心線Ｌ上に位置している。ダスト回収室５２は、ダスト回収穴４０及び連通口４２によってダストサイド室１０と連通しており、ダスト排出穴５４によってエアクリーナ１の外部と連通している。

ダスト排出穴５４にはダスト排出管５６が接続されており、ダスト排出管５６の端部には、ゴム等の弾性を有する材料からなるバキュエータバルブ５８が取り付けられている。バキュエータバルブ５８はリップ状の開口部を有し、この開口部は、例えば、エンジン低速域での圧力脈動に応じて間欠的に開くようになっている。

次に、本実施形態のエアクリーナ１の作用について図１〜図３を参照して説明する。エンジンの運転時において、空気は、図示しない外気導入ダクトから入口管２２及び吸気取入口２０を通ってダストサイド室１０に流入する。流入した空気は、ガイド壁３０に衝突して分流となり、板状壁部３２に案内されて上昇してフィルタエレメント４を通過する。空気中のダストは、フィルタエレメント４に捕集され、ダストが除去された空気は、クリーンサイド室１２に流入し、吸気出口２４を通ってエアクリーナ１から流出する。

このように上記実施例によれば、ケース本体２の底面８にガイド壁３０を設けたことにより、ガイド壁３０に衝突した空気が、より上流側で上昇し始め、フィルタエレメント４のより上流の領域においてもダストが捕集されるようになるので、フィルタエレメントを大型化することなく、フィルタエレメントのダスト捕集可能な領域を効果的に拡大することができる。

一方、フィルタエレメント４に捕集されずに、ダストサイド室１０内でケース本体底面８付近に滞留しているダストは、流路３６を通ってガイド壁３０の内側領域へと回り込む空気流により、ガイド壁３０の内側領域へと導かれ、ダスト回収穴４０を通ってダスト回収室５２に落下する。したがって、ダスト回収室５２に落下したダストは、再度フィルタエレメント４に付着することがない。

特に、ダスト回収穴４０の開口位置よりも連通口４２の開口位置の方が低圧となるエンジン運転条件では、ダスト回収穴４０と連通口４２とを介して空気が効果的に循環するので、この空気流によりダスト回収穴４０を通るダストの落下が促進されるとともに、ダストが下流へと運ばれてダスト排出管５６内に集まる。その後、ダストは、例えば、低速域での運転時にバキュエータバルブ５８の先端が開口することによって、この開口を通ってエアクリーナ１外に排出される。

上記実施例によれば、ガイド壁３０によりフィルタエレメント４のダスト捕集可能な領域を拡大することができることに加えて、ダストの一部をダスト回収室５２に落としバキュエータバルブ５８を介してエアクリーナ１の外部に排出するようにしているので、より長期間の間、良好なダスト捕集能力を維持することができ、フィルタエレメント４の使用寿命を延ばずことができる。例えば、実施例のエアクリーナ１によれば、ガイド壁３０、ダスト回収穴４０、連通口４２及びダスト回収室５２を備えていない構成のエアクリーナに比べて、捕集効率及び通気抵抗を悪化させることなく、ダスト捕集量が３０％程度向上する。

さらに、一例のエアクリーナ１では、適当なチューニングによって、ダスト回収室５２を一種のレゾネータとして機能させることも可能である。図４は、本発明のエアクリーナの透過損失（ＴＬ）を、ダスト回収穴４０、連通口４２及びダスト回収室５２を具備しない比較例のエアクリーナと対比して示したものである。図４において、横軸は周波数、縦軸は透過損失（ＴＬ）を示す。例えば、図４に示すように、実施例では、破線で囲んだ、１５０Ｈｚ付近の領域及び３００Ｈｚ〜４５０Ｈｚの間の領域において、比較例に対して数デシベル程度の透過損失の増加がみられた。

以上、この発明の一実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限られず、種々の変更が可能である。

図示の実施例では、ダスト回収穴４０、連通口４２及びダスト排出穴５４を円形としているが、これに限定されず、三角形や矩形等の他の形状としてもよい。また、ダスト回収穴４０及び連通口４２を同一の形状とする必要はなく、それぞれ異なる形状としていてもよい。

また、図示の実施例では、別体のアンダーカバー５０をケース本体２の底部に取り付けているが、別体のアンダーカバー５０を取り付けることなく、ケース本体２内に仕切板を設けて、ケース本体２内をダストサイド室１０と、ダスト回収室５２と、に仕切るようにしてもよい。

１エアクリーナ
２ケース本体
４フィルタエレメント
１０ダストサイド室
３０ガイド壁
４０ダスト回収穴
４２連通口
５０アンダーカバー
５２ダスト回収室
５４ダスト排出穴

Claims

上面が開口した箱状のケース本体と、
前記ケース本体の上面開口に着脱可能に取り付けられたフィルタエレメントと、
前記フィルタエレメントを覆うように前記ケース本体に取り付けられたカバーと、
を備え、
前記ケース本体の底面と前記フィルタエレメントとの間にダストサイド室が画定され、前記カバーと前記フィルタエレメントとの間にクリーンサイド室が画定されており、
前記ケース本体の側壁に吸気取入口が開口し、前記カバーに吸気出口が開口しており、
前記ケース本体の底面には、頂角部が前記吸気取入口に対向するようにＶ字形のガイド壁が立設されているとともに、このガイド壁の内側領域内にダスト回収穴が開口形成されており、
前記ケース本体の底部には、ダスト回収室を形成するように、前記ダスト回収穴を覆ってアンダーカバーが取り付けられていることを特徴とするエアクリーナ。
前記ダスト回収穴よりも開口面積が小さく、かつ前記ダストサイド室と前記ダスト回収室とを連通する連通口が前記ケース本体の底面に開口形成されていることを特徴とする請求項１に記載のエアクリーナ。
前記アンダーカバーの底面にバキュエータバルブが取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載のエアクリーナ。