JP2019108802A - エアクリーナ - Google Patents

Abstract

【課題】上下方向寸法の小さなエアクリーナを提供する。
【解決手段】エアクリーナは、多数のプリーツ３１を有する矩形状のエレメント１と、このエレメント１を収容したボディ６およびカバー７を含むケース２と、からなる。ケース２は、エレメント１の側方に位置する中間室１８，２６を有し、カバー７側に設けた吸気入口８から流入した吸気がエレメント１下方の第１エレメント室１７に案内される。エレメント１を通過した吸気は、第２エレメント室２５から吸気出口９へと流れる。エレメント１の端部では、プリーツ３１の突出長が徐々に短くなっており、中間室１８から狭小な第１エレメント室１７へ吸気が円滑に流れる。
【選択図】図７

Description

この発明は、例えば内燃機関の吸気系に設けられるエアクリーナに関する。

内燃機関のエアクリーナとして、特許文献１に開示されているように、矩形状に構成したエレメントを用いたエアクリーナが知られている。この種のエレメントは、帯状の濾材を一定間隔で複数回折り返して複数のプリーツを形成し、周縁にゴム等からなるガスケット部を成形して全体として矩形状に構成したものである。

このようなエレメントは、一般に、ボディとカバーとからなる２つ割り状のケース内に収容されており、下方のボディ側に吸気入口を設けるとともに、上方のカバー側に吸気出口を設けて、エレメントを上下に横断するように吸気が流れるように構成される。

特許文献２は、このようなプリーツを備えたエアクリーナエレメントにおいて、一端部の一部のプリーツのプリーツ長を短くした構成を開示している。

特開２０１５−７５０１０号公報 特表２０１５−５０４７８１号公報

特許文献１に例示されているように、従来のエアクリーナは、２つ割り状のケースの一方の部材であるボディが吸気入口を備え、他方の部材であるカバーが吸気出口を備えた構成であるので、上下方向の寸法が大きくなる。換言すれば、エアクリーナを上下寸法の小さな扁平な構成とすることが難しい。従って、例えば車両のエンジンルーム内で内燃機関とフードとの間に生じる狭小な空間にエアクリーナを配置するような要請に対応することができない。

なお、特許文献２は、エアクリーナ内の他の部材との干渉を避けるためにエレメントの一部のプリーツのプリーツ長を短くしたものであり、エアクリーナの小型化ないし扁平化の技術を開示するものではない。

この発明は、
濾材を折り返してなる複数のプリーツを有し、これらプリーツの上側折り返し点によって規定されるエレメント上面の周縁にガスケット部が成形されてなる矩形状のエレメントと、
ボディとカバーとを含み、上記エレメントを収容したケースと、
を備えてなるエアクリーナであって、
上記ボディは、上記カバーで覆われる開口面の一部にエレメント取付部を有し、ここに装着されたエレメントと底面との間にダストサイド空間の一部となる第１エレメント室が画成されているとともに、開口面の残りの部分によって第１中間室が画成されており、該第１中間室が上記第１エレメント室の端部に連通しており、
上記カバーは、上記エレメント上面を覆うクリーンサイド空間となる第２エレメント室と、ダストサイド空間の一部として上記第１中間室と一体に組み合わされる第２中間室と、に内部を区画する隔壁を有し、さらに、上記第２中間室に連通する流入口および上記第２エレメント室に連通する流出口を有し、
上記エレメントは、プリーツの折曲線が上記隔壁と平行となる状態で上記エレメント取付部に取り付けられており、少なくとも上記第１中間室寄りの端部において、上記ガスケット部から下方へ突出するプリーツ突出長が上記第１中間室に近付くほど短くなっており、これらプリーツの下側折り返し点によって規定されるエレメント下面が曲面ないし傾斜面をなしている、
ことを特徴としている。

このような構成では、ダストを含むエアは、カバーに設けられた流入口から第２中間室を経由してボディ側の第１中間室に入る。なお、ボディとカバーとを組み合わせた状態では、第２中間室と第１中間室とは実質的に一つの室となっている。第１中間室は、扁平な空間となる第１エレメント室の端部に連通しているので、ダストを含むエアは、第１中間室から第１エレメント室へと流入し、該第１エレメント室からエレメントを横切って第２エレメント室へと流れる。ダストはエレメントの濾材に捕集される。清浄なエアは、第２エレメント室からカバーに設けられた流出口を介して下流へと流れる。

つまり、ケース内でエレメントの側方に位置する中間室（第２中間室および第１中間室）を介してダストを含むエアがカバー側の流入口からエレメント下方の第１エレメント室へと案内される構成となっており、ボディ側には流入口や流出口が存在しないので、上下方向の寸法の小型化が可能である。

ここで、中間室から第１エレメント室へと流入する際に、エアはエレメントと直交する方向に流入するのではなく、エレメント下面（複数の下側折り返し点を連続させることによって規定される仮想の面）に沿って流れ込む形となる。このような流れを考慮して、エレメントは、第１中間室寄りの端部に位置する少なくともいくつかのプリーツのプリーツ突出長が徐々に短くなっており、第１中間室と第１エレメント室との境界に位置する最も端のプリーツのプリーツ突出長が最も短い。つまり、プリーツの下側折り返し点によって規定されるエレメント下面が曲面ないし傾斜面をなしている。従って、第１中間室と第１エレメント室との間の実質的な連通路となる箇所の開口面積が比較的に大きく確保され、かつ曲面ないし傾斜面に沿って流れが円滑に案内される。そのため、第１エレメント室の上下方向寸法が比較的小さくても、ダストを含むエアが第１エレメント室内に広く拡がり、エレメントの各部を有効に利用することができる。換言すれば、第１中間室と第１エレメント室との境界における流れに制約されることなく第１エレメント室の上下方向寸法をより小さく設定することが可能となる。

本発明の好ましい一つの態様では、上記ボディは、上記エレメント取付部の一部として、上記隔壁の下端に対向する梁部を有し、この梁部と底面との間に、上記第１中間室と上記第１エレメント室とを連通する扁平な中間連通口が形成されている。

具体的な一つの態様では、上記端部における上記エレメント下面が四分円に沿った曲面をなしている。

また、本発明の好ましい一つの態様では、上記ケースは、全体として細長い箱状をなし、長手方向の一端に上記流入口が配置されているとともに他端に上記流出口が配置されている。このような流入口および流出口の配置により、上下方向寸法がより小型となる。

また、一実施例においては、上記流出口は上記第２エレメント室内に管状に突出しており、その先端開口の位置を越えた上記エレメントの他端部においては、プリーツ突出長が徐々に短くなっている。流出口が第２エレメント室内に管状に突出した構成では、実質的な流出口となる先端開口へ向かってエアが流れようとするので、管状部分の先端付近に多くダストが集まりやすいが、プリーツ突出長を変化させることで、エアがより下流（つまりエレメントの他端部側）へと拡がり易くなり、ダストの局部的な堆積が緩和される。

この発明によれば、ダストサイドの流入口がクリーンサイドの流出口とともにカバー側に設けられているとともに、ボディ底面とエレメントとの間の第１エレメント室を上下方向寸法の小さな空間とすることができるので、エアクリーナ全体の小型化とりわけ上下方向寸法の小型化が図れる。

この発明に係るエアクリーナの一実施例を示す斜視図。 このエアクリーナの分解斜視図。 ボディの斜視図。 カバーを上下反転して示した斜視図。 エレメントの斜視図。 エレメントの断面斜視図。 図１のＡ−Ａ線に沿った縦断面図。 図７のＢ−Ｂ線に沿った横断面図。 第２実施例を示す図７と同様の縦断面図。 第３実施例を示す図７と同様の縦断面図。

以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、この発明に係るエアクリーナの一実施例を示す斜視図であり、図２は、その分解斜視図である。この実施例のエアクリーナは、車両用内燃機関の吸気系に用いられるものであり、車両のエンジンルーム内の例えば内燃機関とフード間の空間を利用して配置される。

エアクリーナは、矩形状に構成されたエレメント１と、このエレメント１を内部に収容した硬質合成樹脂からなるケース２と、から大略構成される。エレメント１は、後にさらに詳細に説明するが、複数のプリーツを有する濾材３と、この濾材３のプリーツ群の上面側の周縁に沿って四角形のフレーム状に成形されたゴムや軟質合成樹脂からなるガスケット部４と、から構成されている。図示例では、エレメント１は、プリーツの折曲線に沿った２辺が短辺、折曲線に対し直交する２辺が長辺となった長方形状をなしている。なお、図２では、説明のために濾材３とガスケット部４とを分解して示しているが、ガスケット部４は複数のプリーツを形成した濾材３とともに型成形されるものであり、濾材３は一体に型成形したガスケット部４によって形状が保持されている。

ケース２は、下側のボディ６と上側のカバー７との２つ割り形状となっている。ボディ６およびカバー７は、基本的に一つの平面に沿った分割面ないし合わせ面を有しており、両者を組み合わせることで、図１に示すような全体として細長い箱状のケース２が構成される。このケース２の長手方向の一端に流入口つまり吸気入口８が設けられており、長手方向の他端に流出口つまり吸気出口９が設けられいる。これらの吸気入口８および吸気出口９は、いずれもカバー７に設けられている。

ケース２を構成するボディ６とカバー７との間は、図２に示すように、ガスケット部４および該ガスケット部４に両端が連続する略Ｕ字形をなす中間室用ガスケット１０によってシールされている。

図３は、硬質合成樹脂材料によって一体に成形されたボディ６を単体で示している。このボディ６は、底壁１１および周囲の側壁１２を有する深皿状をなしており、上面が開口している。この開口面は、相対的に大きな長方形状をなす領域（第１の長方形状領域）とその長手方向の一端から延びた相対的に小さな横向きの長方形状をなす領域（第２の長方形状領域）とを含むような形状をなしており、これら２つの領域の境界に、棒状の梁部１３を備えている。そして、第１の長方形状領域を囲む３辺の側壁１２上端部と上記梁部１３とによって矩形の枠状に連続したエレメント取付部１４が形成されている。このエレメント取付部１４は、エレメント１の濾材３から張り出したガスケット部４を下側から支持する構成となっている。つまりエレメント１がエレメント取付部１４に装着された状態では、プリーツを形成した濾材３がエレメント取付部１４の内側に嵌合し、かつガスケット部４の張り出し部分がエレメント取付部１４の上面に係合するようになっている。梁部１３は、底壁１１から上方へ延びた複数のリブ１６によって下方から支持されている。

ボディ６の第１の長方形状領域の底部には、後述するように、エレメント１が装着されることでダストサイド空間の一部となる第１エレメント室１７が画成される。

一方、梁部１３を境界とした第２の長方形状領域には、底壁１１と周囲の側壁１２とによって、同じくダストサイド空間の一部となる第１中間室１８が画成されている。この第１中間室１８は、梁部１３と底壁１１との間に形成される中間連通口１９を介して第１エレメント室１７の端部に連通する。中間連通口１９は、梁部１３を支持する複数の上記リブ１６が横切っているが、全体としては、上下方向寸法に比較して幅方向寸法が大きな扁平形状をなしている（図８参照）。また、第１中間室１８を梁部１３とともに囲む側壁１２の上縁には、上述した中間室用ガスケット１０が嵌合装着されるガスケット保持溝２０が形成されている。

なお、ボディ６の底壁１１は、エンジンルーム内でエアクリーナの下方に存在する他部品との干渉を回避するように凹凸形状をなしていてもよい。底壁１１の上面が請求項における「底面」に相当する。

図４は、硬質合成樹脂材料によって一体に成形されたカバー７を単体で示している。このカバー７は、上述したボディ６の開口面を覆うようにボディ６上面に装着されるものであって、図４では、カバー７の内部構成を示すために天地を逆にした状態で示している。このカバー７は、天井壁２１および周囲の側壁２２を有する深皿状をなしており、下面が開口している。この開口面は、ボディ６側の構成に対応して、相対的に大きな長方形状をなす領域（第１の長方形状領域）とその長手方向の一端から延びた相対的に小さな横向きの長方形状をなす領域（第２の長方形状領域）とを含むような形状をなしており、これら２つの領域の境界に、ボディ６内部の空間を２つの領域に区画する隔壁２３を備えている。この隔壁２３は、開口面ないし合わせ面に対し直交する平面に沿って板状に形成されており、ボディ６側の梁部１３に対応して位置している。梁部１３に対向する隔壁２３の下端には、梁部１３上面に当接する突起部２３ａが設けられている。また、エレメント１のガスケット部４をボディ６側のエレメント取付部１４との間で挟持するように、第１の長方形状領域を囲む３辺の側壁２２と上記隔壁２３とに連続して、枠状のフランジ面２４が一つの平面に沿って形成されている。

カバー７の内部空間は、上記隔壁２３によって第２エレメント室２５と第２中間室２６とに区画されている。第１の長方形状領域を占める第２エレメント室２５は、組立状態ではエレメント１の上面を覆うクリーンサイド空間となり、この第２エレメント室２５に吸気出口９が連通している。吸気出口９は、図示するように、第２エレメント室２５内へ円管部９ａとして管状に突出して形成されており、ベルマウス状に開いた先端の開口９ｂが第２エレメント室２５から吸気が流れ出る実質的な流出口となっている。なお、円管部９ａは、エアクリーナの長手方向に沿って直線的に延びており、その流路の中心線は合わせ面つまりフランジ面２４の平面と平行である。

また第２の長方形状領域を占める第２中間室２６は、ダストサイド空間の一部を構成しており、組立状態では、ボディ６側の第１中間室１８と上下に合わさって実質的に一つの室となる。カバー７に設けられた吸気入口８は、この第２中間室２６に連通している。吸気入口８は、短い角筒状をなしており、図示例では、エアクリーナの長手方向に沿って接続されている。吸気入口８の流路の中心線は、やはりフランジ面２４の平面と平行である。第１中間室１８を囲む側壁２２の下縁には、ボディ６のガスケット保持溝２０に装着された中間室用ガスケット１０を押圧する突起部２８が設けられている。

図５および図６は、エレメント１の詳細を示している。エレメント１は、上述したように、濾材３と枠状のガスケット部４とから構成されている。濾材３は、濾紙や不織布等の基材に適宜に合成樹脂材料の含浸処理等を施したものであり、帯状に連続した濾材３を所定間隔毎に折り返すことにより、多数のプリーツ３１が平行に並んで形成されている。各々のプリーツ３１は、図６に示すように、折曲線に沿って生じる上側折り返し点３１ａおよび下側折り返し点３１ｂと、細いＶ字形をなすようにこれら折り返し点３１ａ，３１ｂを接続する一対の直線部３１ｃと、から構成されている。

ここで、多数のプリーツ３１の上側折り返し点３１ａは、一つの平面に沿って位置している。この多数の上側折り返し点３１ａを連続させることによって規定される仮想の面（ここでは平面）を「エレメント上面」と呼ぶこととする。エレメント１の周縁に設けられるガスケット部４は、エレメント上面に沿った高さ位置に設けられている。従って、細いＶ字形をなす個々のプリーツ３１の大部分は、ガスケット部４から下方へ突出している。

同様に、多数の下側折り返し点３１ｂを連続させることによって規定される仮想の面を「エレメント下面」と定義すると、このエレメント下面は、第１中間室１８寄りの端部を除く大部分の領域（図５のＬ１の範囲）ではエレメント上面と平行な平面をなす。つまり、範囲Ｌ１におけるプリーツ３１は、それぞれ等しい長さの直線部３１ｃを有し、ガスケット部４から下方へ突出しているプリーツ突出長は一定である。

これに対し、第１中間室１８寄りの端部の領域（図５のＬ２の範囲）では、下側折り返し点３１ｂによって規定されるエレメント下面が円弧形に湾曲している。つまり、範囲Ｌ２においては、プリーツ３１の直線部３１ｃの長さが第１中間室１８に近付くほど短くなっており、ガスケット部４から下方へ突出しているプリーツ突出長が徐々に短くなっている。具体的な一つの例では、範囲Ｌ１における平行なエレメント上面とエレメント下面との間の距離をＬ３（図６参照）とすると、Ｌ２がＬ３に概ね等しく設定されている。従って、範囲Ｌ２におけるエレメント下面は、四分円に沿った曲面をなしている。これは、流路抵抗の小さなベルマウスの断面形状を模したものである。図示例では、エレメント１の長手方向の一端部に位置する８個程度のプリーツ３１の長さを変更することで、円弧形のエレメント下面が構成されている。

なお、個々のプリーツ３１の大きさをほぼ一定に保ったまま範囲Ｌ２のエレメント下面を同様の湾曲形状とするようにしてもよい。つまり、この場合は、エレメント上面が範囲Ｌ２において上方へ湾曲した構成となる。

図７は、上記のエレメント１をケース２内に収容してエアクリーナとして組み立てた状態を示す断面図である。エレメント１は、プリーツ３１の折曲線が梁部１３および隔壁２３と平行となるような状態でエレメント取付部１４に装着されており、エレメント下面が円弧形に湾曲した範囲Ｌ２が梁部１３の側に位置している。エレメント１のエレメント下面とボディ６の底壁１１との間には第１エレメント室１７が画成され、エレメント上面とカバー７の天井壁２１との間には第２エレメント室２５が画成される。ここで、第１エレメント室１７は、図示するように、上下方向の寸法が幅方向寸法や長さ方向寸法に比較して小さな扁平形状をなしている。例えば、エレメント下面と底壁１１との間の上下方向寸法は、概ね、エレメント上面とエレメント下面との間の厚さ寸法Ｌ３と同程度かこれよりも小さい。

また、エレメント１の側方に、第１中間室１８と第２中間室２６とを合わせてなる中間室（１８，２６）が画成され、この中間室（１８，２６）の下部が第１エレメント室１７の長手方向の一端部に中間連通口１９を介して連通している。図８は、図７のＢ−Ｂ線に沿った断面を示しており、図示するように中間連通口１９がエレメント１の端部へ向かって開口している。

従って、吸気入口８から流入したダストを含む吸気は、エレメント１側方の中間室（１８，２６）を通って第１エレメント室１７へ案内され、第１エレメント室１７から第２エレメント室２５へとエレメント１の濾材３を通過して流れる。ここで、中間室（１８，２６）から第１エレメント室１７へ吸気が流れる際には、梁部１３と底壁１１との間の扁平形状をなす中間連通口１９を通過するが、この中間連通口１９に臨んだ濾材３の一端部ではプリーツ３１が短くなっており、エレメント下面が円弧形に湾曲しているので、上下方向寸法の小さな狭小な第１エレメント室１７へ円滑に吸気が流れる。そのため、矩形の濾材３の中で中間連通口１９から相対的に遠くなる下流側つまり図７右側の領域へも吸気が拡散し、濾材３の広い範囲でダストの捕集が行われる。

ここで、仮にエレメント１の端部におけるエレメント下面がエレメント上面と平行な平面であったとすると、図７および図８から容易に理解できるように、中間連通口１９に最も近い１番目のプリーツ３１によって中間連通口１９の実質的な開口面積（特に上下方向寸法）が狭められてしまい、第１エレメント室１７への円滑な流入が困難となる。そのため、濾材３の局所的なダストの堆積を回避するためには、第１エレメント室１７の上下方向寸法をより大きく設定する必要が生じる。つまり、上記実施例のようにエレメント１の端部におけるエレメント下面の形状を円弧形とすることで、第１エレメント室１７の上下方向寸法をより小さく設定することが可能となる。

このように上記実施例の構成によれば、エレメント１の下方のダストサイド空間の一部となる第１エレメント室１７を上下方向寸法の小さな扁平形状とすることができるとともに、カバー７側に吸気入口８および吸気出口９を備えているため、これらに接続されるダクトを含めて、エアクリーナ全体の上下方向寸法が小さくなる。

なお、上記実施例のエアクリーナは、基本的にはボディ６が下側となるような姿勢でもって車両に搭載されるが、適宜に傾斜した姿勢で取り付けてもよいことは勿論である。

次に、図９は、エレメント１のエレメント下面の形状が異なる第２実施例を示している。この第２実施例では、第１中間室１８寄りとなるエレメント１の端部におけるエレメント下面が円弧面ではなく傾斜面をなしている。具体的には、端部の８個程度のプリーツ３１のプリーツ突出長を順次変化させることで、４５°程度の傾斜角の傾斜面を構成している。このような傾斜面とした構成によっても、基本的に同様の作用が得られる。

なお、端部におけるエレメント下面の形状は、これらの実施例に限定されず、適宜な曲面ないし傾斜面とすることができる。

次に、図１０は、エレメント１のエレメント下面の形状がさらに異なる第３実施例を示している。この第３実施例のエレメント１においては、第１中間室１８寄りの端部に位置する数個のプリーツ３１によって端部の範囲Ｌ１１におけるエレメント下面を円弧形に構成していることに加えて、長手方向の中間に位置するピーク点Ｐに至るまでの範囲Ｌ１２において、下流側（図の右側）へ向かうほどプリーツ突出長が大となる緩い傾斜面をなしている。そして、ピーク点Ｐを過ぎて他端部へ向かう範囲Ｌ１３では、プリーツ突出長が徐々に縮小する比較的緩い傾斜面をなしている。ピーク点Ｐは、第２エレメント室２５内に突出した吸気出口９の先端開口９ｂの位置に基本的に対応している。

この実施例の構成は、第１エレメント室１７内に拡がったダストを含む吸気が実質的な吸気出口９となる先端開口９ｂに向かって流れようとする傾向を考慮したものであり、先端開口９ｂに近い位置で濾材の表面積（換言すれば直線部３１ｃの長さ）が大となることで、濾材３の各部でより均一なダストの捕集を達成できる。

以上、この発明を車両用内燃機関のエアクリーナとして構成した一実施例を説明したが、この発明は内燃機関用のエアクリーナに限らず、種々の用途のエアクリーナに適用することが可能である。

１…エレメント
２…ケース
３…濾材
４…ガスケット部
６…ボディ
７…カバー
８…吸気入口
９…吸気出口
１３…梁部
１４…エレメント取付部
１７…第１エレメント室
１８…第１中間室
１９…中間連通口
２３…隔壁
２５…第２エレメント室
２６…第２中間室
３１…プリーツ
３１ａ…上側折り返し点
３１ｂ…下側折り返し点
３１ｃ…直線部

Claims (5)

1. 濾材を折り返してなる複数のプリーツを有し、これらプリーツの上側折り返し点によって規定されるエレメント上面の周縁にガスケット部が成形されてなる矩形状のエレメントと、
   ボディとカバーとを含み、上記エレメントを収容したケースと、
   を備えてなるエアクリーナであって、
   上記ボディは、上記カバーで覆われる開口面の一部にエレメント取付部を有し、ここに装着されたエレメントと底面との間にダストサイド空間の一部となる第１エレメント室が画成されているとともに、開口面の残りの部分によって第１中間室が画成されており、該第１中間室が上記第１エレメント室の端部に連通しており、
   上記カバーは、上記エレメント上面を覆うクリーンサイド空間となる第２エレメント室と、ダストサイド空間の一部として上記第１中間室と一体に組み合わされる第２中間室と、に内部を区画する隔壁を有し、さらに、上記第２中間室に連通する流入口および上記第２エレメント室に連通する流出口を有し、
   上記エレメントは、プリーツの折曲線が上記隔壁と平行となる状態で上記エレメント取付部に取り付けられており、少なくとも上記第１中間室寄りの端部において、上記ガスケット部から下方へ突出するプリーツ突出長が上記第１中間室に近付くほど短くなっており、これらプリーツの下側折り返し点によって規定されるエレメント下面が曲面ないし傾斜面をなしている、
   ことを特徴とするエアクリーナ。
2. 上記ボディは、上記エレメント取付部の一部として、上記隔壁の下端に対向する梁部を有し、この梁部と底面との間に、上記第１中間室と上記第１エレメント室とを連通する扁平な中間連通口が形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載のエアクリーナ。
3. 上記端部における上記エレメント下面が四分円に沿った曲面をなしている、ことを特徴とする請求項１または２に記載のエアクリーナ。
4. 上記ケースは、全体として細長い箱状をなし、長手方向の一端に上記流入口が配置されているとともに他端に上記流出口が配置されている、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のエアクリーナ。
5. 上記流出口は上記第２エレメント室内に管状に突出しており、その先端開口の位置を越えた上記エレメントの他端部においては、プリーツ突出長が徐々に短くなっている、ことを特徴とする請求項４に記載のエアクリーナ。

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