JPS58197465A - 過給機関用渦式空気清浄器と自己清浄バリア・フイルタ組立体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ターボチャージ式ならびに自然吸気式のような過給式内
燃ディーゼルおよび機関は空気清浄器により、機関に送
られる空気を、そうでないと機関に損傷もしくは愚影畳
を与える汚染物を含まないようにする必要がある。かか
る機関用の通常の型の空気清浄器は乾式清浄器で前清浄
器とそれに続くバリア・フィルタとを含んでいる。前清
浄器が除去する汚染物は、送風機、または空気か排気ガ
スエゼクタを使用して重力式アンロード弁もしくは置引
掃気により除去することができる０バリア・フィルタに
続いて空気は過給機圧縮機を通過し、それから最終冷却
器を通って機関に行く。

かかる方式は前清浄器とフィルタを横切る圧力降下に従
い利用されるマニホルド圧力を制限し、この圧力降下は
、排除できない汚染物でフィルタが目詰りを起すのＫつ
れて増大し、遂にはこの方式は止められフィルタは取替
えられるか清掃される。過給機は入口マニホルド密度を
増大しそれによｌＢＭｍｐ、ブレーキ平均有効圧力、と
馬力を増大するために採用される。最終冷却器は排除さ
れなければ入口マニホルド密度を低下する断熱圧縮熱を
排除するために使用されるっマニホルドの圧力の制限は
また同様にマニホルド密度を制限し、勿論、最大入口マ
ニホルド密度と圧力はフィルタが清浄の場合の最初だけ
達成されるが、それはフィルタが汚染物で目詰りされる
のＫつれて連続して低下するからである。

チャールス・ジエイ・ローチに１９　ｙ　ｓ年５月２０
日、許可された米国特許第５　、８８４　、６５８号は
過給機圧縮機の上流の渦式空気清浄器と過剰様圧縮機の
下流のバリア・フィルタとをもつ空気清浄器組立体を提
供する０バリア・フィルタは圧１Ｍ機の熱側にあるので
少くとも１２０℃から５１２℃（少くとも２５０７から
６００１）以上の範囲内の高温動作温度にはとの錦鍵に
も耐えることができる。

過給器の高圧側にバリア・フィルタを首〈と塵埃能力を
高め、高高度性能を向上し、２サイクル機関の入口送風
機性能を向上する空気清浄器方式ができ、馬力を増大し
空気清浄器を横切る圧力降下を高めても作動を継続する
ことができる。これは従来の空気清浄器方式と同等の性
能特性の場合、この発明の空気清浄器方式の包装体積を
小さくするか、最終冷却器の体積を小さくするか、オ九
は空気ポンプコストを低下することを可能にする。

然しこの方式の問題はバリア・フィルタが結局峙まり、
清浄か取替を必要とし、その後と少し前の内方で機関に
配給される加圧清浄空気の質＠（ボンド）と圧力が容赦
なく顕著に低下するととＫある。

この発明によれば、過給機圧縮機を含む過給横開用の９
気清浄器−過給機−圧縮機組立体が提供されるが、それ
は渦式空気清浄器と過給機圧縮器と回転自在のバリア・
フィルタ・カートリッジとをそれぞれ相互を流体流で直
列に接続しそれぞれ入口と出口をもつように組合せて含
み、空気清浄機の出口が過給機圧縮機の人口と流体流で
接続され、過給機圧縮機の出口がバリア・フィルタの入
口と流体流で接続され、バリア・フィルタの出口が機関
または最終冷却器と流体流で接続され、空気清浄器が過
給機圧縮機の上流に配置され、バリア・フィルタ・カー
トリッジが過給機圧縮機の下流に配置され、バリア・フ
ィルタ・カートリッジが少くとも約１２０℃から３１２
℃（少くと４２５ｏ１から６００″Ｆ）までの範囲内で
高温動作温度に耐えることができ毎分的０．０５乃至５
回転の範囲で回転でき、バリア・フィルタの上流の出口
がフィルタの上流面でフィルタを通しその下流側から加
圧空気の外向逆流を発生し、バリア・フィルタ・カート
リッジの上流面上に収集された物質を東せ、かかる物質
をフィルタ・カートリッジの回転中、出口を通し放出し
、それによりフィルタ・カートリッジを横切る圧力降下
が選択された最大値を越えないようＫする。

この発明の空気清浄器組立体の渦式空気清浄器構成成分
は一つまたは多数の渦式空気清浄器を含む。単一の渦式
９気清浄器は使用できるが、例えばディピッド・ビー・
ボールその他に与えられた１９７０年７月１４日付の米
国特許第３．５２０，１１４号、１９７１年７月６日付
の米国特許第５．５９０．５４０号、１９７１年１０月
１２Ｈ付の米１３ｉＩ特許第５．６１１．６７９号とチ
ャールズ・ジェイ・ローチその他に与えられた１９７５
年１０月２８Ｈ付の米国特許第５．９１５．６７９号に
説明されたような一列の清浄器を採用することが通常は
好ましい。渦式空気清浄器の列はそれが使用される機関
と関連して機関の空気供給条件を満足するのに足る流容
量をもつ。

本文に使用される用飴“渦式空気清浄器“は次の空気清
浄器のことである。即ち入口と出口を両端部に４つ中央
通路を有する管状空気清浄器本体と、該入口に隣接し流
入空気内に渦流をつくり空気内の一切の汚染粒子を該通
路の周辺に集中Ｌ、該通路の中心で空気を清浄する羽根
付きデフレクタ−と、管状本体の中央通路と連通し出口
で該通路内に配置される中央清浄空気通路をもつ出口部
材とを含み、該出口部材の外壁が管状本体の中央通路内
で総体的に環状の汚染清掃通路を区画し、汚染粒子が該
清掃通路を通過すると共に、鋏通路の中心における比較
的清浄な空気が出口部材の中央清浄空気通路を通過する
ようＫする。

渦式空気清浄器は、入口と出口間の圧力降下が極めて小
さく、これが高い清浄効率と結合するという利点をもつ
。従って、その清浄器は機関に殆んど動力損失を与えな
い。更に、清掃空気流が採用されこの組立体から汚染粒
体を掃除する場合、サイクロン分離器の場合の効率に匹
敵する効率が得られ、この装置は自己清掃のものとなる
。

渦式空気清浄器の圧力低下は比鴨的小さく、従って機関
に殆んど動力損失を与えないので一式空気清浄器は一列
になって航空機上に使用され、その場合航空機機関に入
る空気から層積を除去する問題は特に尖鋭化する０多数
の渦式空気清浄器が並列で一列に一緒に使用される場合
、清浄効率の低下はとるに足らず、圧力降下は比較的顕
著に減少する。

本文で使用される用語１渦式空気清浄器列１は一装置と
して一緒に取付けられ、軸線を平行に葺合され九渦式空
気清浄器の組立体、即ちかかる組立体の群のことである
。渦式空気清浄器は一対の板の間に通常支持され、鎖板
は渦式空気清浄器の本体を保持し、その汚れた空気の人
１１１１箋 口と清浄な空気の出口は鎖板を越した露出位置にある。

）渦式空気清浄器か頓汚れ圧空気のための清掃通路は共
通の清掃室に開口し該室は通常支持板間に区画される。

清掃口は清掃室の壁に設けられ汚染粒子を帯びた汚れ圧
空気を除去するＯ 一式空気清浄器の管状本体は実質的に円筒状で人口から
出口まで均等な直径にすることができる。然し、管状本
体が出口から人口に少くともその長さの一部分について
テーパをもち出口の方が入口より大きい直径をもつ場合
、分離がし易くなり、該本体を横切る圧力降下を減らす
ことができる。これは拡張する空気流柱を通じてつくる
ことになる。

この管は出口から入口に向いその全長に沿ってテーパが
つけられ、従って僅かに円錐形にすることができる。こ
の構造の場合、羽根付きデフレクタ−もま九テーパをも
ち幾分円錐形で管状本体のテーパとつり合っている０管
状本体もｔｉその長さの一部分だけがテーパをもつこと
ができる。例えば管状本体は羽根付きデフレクタ−の略
全兼に亘り実質的に円筒形にすることができ、該本体の
外向テーパまたは拡張はデフレクタ−の下流端部に直接
隣接する点で始まり出口まで続けることができる。

該テーパの円錐角は約１０°ｔでの範曲内にＪる必要が
あり、３度以下が好ましい０テーノ（部分はこれらの角
度限界内で真直側向をも友−ピるか円滑に彎曲させるこ
とができる。この場合使用される円錐角は円錐の内側間
の角度であるので片側から軸線までの内縦、即ち片側の
Ｉｔｃｍが軸線に対して反っている角度の２倍になって
いる。管状本体のテーパと上記柱流の直径の拡張は分離
効率を向上し、この組立体にわたる圧力降下を軽減する
０ 管状本体はナイロン、ポリウレタン、ポリプロピレン、
ボリカーボ＊−）、ポリフェニレンオキシドのような耐
摩耗プラスチックスから成形してつくるのが好°ましい
０鋼、不餉鋼、ニッケル合金などの金鋼もまえ使用でき
るＱ流入空気内に渦流をつくる羽根付きデフレクタ−は
管の入口で管状本体内に固定される。羽根付きデフレク
タ−は渦流を空気中につくり汚染粒子を本体の周辺に投
げ、それ力（出口にＩＪＪ！する前に本体の壁を打つか
、壁に密接に接近するようにする。

このデフレクタ−は与えられた流入流に対し、この結果
を出すに足る力を渦流に与えるように設計されている。

デフレクタ−は管状本体の正位置に接着されるか、正位
置にプレス嵌めされるか、または管状本体と一体に成形
すること力監できる。

このデフレクタ−は比較的長くする必要カニあり、羽根
は管の有効長の略半分を占める必要ｉ１ある１、然り、
それは、組立体を横切る圧力降下刃五高過ぎ分離の結果
が不良になる程長くなってはならない０ デフレクタ−は約５乃至６枚の螺旋羽根で構成され、該
羽根の中心は中央）・ブ上に支持されるのが好ましい０
４枚の羽根が好適で゛ある。望ましい場合、この羽根は
前方から後方にカムけて厚さにテ・−パをもち、組立体
を横切る圧力降下を軽減することができる。

羽根の螺旋角度とピッチの長さはデフレクタ−の前方か
ら後方にかけて全熱すきまがないように選択シフ、流入
粒子が真直通過進路から偏倚せずには、分離器を通過す
ることができないようにする必要がある。

デフレクタ−は上流端部に鈍い先端をもつのが好ましく
、該先端は略６．５５ｕ＋（０，２５ＬＩＪ’）　Ｏ距
離だけデフレクタ−の羽根を越えて突出する。

この鈍い先端は円筒棒でハブの砥長部となり平らな端部
分をもつものが好ましい。ドーム形の端部もまた使用す
ることができる。これらの形態は流れ内の乱流を増さず
にデフレクタ−の羽根に向は空気を案内するのを助長し
、この装置に横切る圧力降下を追加することなく分離効
率を向上する。

上流先端もまた管状本体の入口を横切る案内スクリーン
の支持体となることができる。

デフ　Ｌ／クターの下流端部は後方に突出する円錐先端
を備え、該先端は、・羽、根を越して砥びている。この
円錐先端部はデフレクタ−を去る空気内の乱流を防止し
てうす流をつくるのに助力し、それＫより分離効率を向
上する。この円錐先端部は５０°と６０°との間、好ま
しくは３６°と５０゜の間の円錐角度に形成する必要が
ある。円錐先端部がこれらの角度に形成される場合、そ
れは渦管にわたる圧力降下を増さず、効率は向上すると
とＫなる。ここに使用される円錐角は円錐のｉ＃側間の
角度で、従って片側から軸線までの角度の２倍である。

デフレクタ−は管状本体と同じか、またはそれとは異な
る材料でつくることができる。ナイロン、ポリウレタン
、ポリプロピレンとポリカーボネートのような耐摩耗材
料は勿論、鋼、不鏑鋼、ニッケル合金などの金属が好ま
しい。

出口部材が管状本体の出目端部に設けられる。

この出口部材は総体的に管状をなし、截頭円錐形をなす
のが好ましい。この上流端部では管状本体よりも小さな
直径をもち管状本体の出口内に延びる。出口部材はそれ
自体と管状本体間の環状空間を管の周辺に区画して該空
間を通して烏埃粒子が除去される。出口管の中央通路は
管状本体の中心に配置され、清浄な空気が出口中心を通
して組立体から引出される。

出口部材は管の直径の約０．１０倍から約０．２５倍に
等しい距離だけ管状本体の出口端部内に延びる必要があ
る。出口部材はタブによりｉＥ位置に支持することがで
きるが、該タブは出ＩＪ都羽上に形成され分離器本体ま
で延びることができ。

また出口部材はを板によっても支持することができる。

渦式空気清浄器管が一列Ｋまとめられる場合一つのを板
を採用し多数の管状本体の出口を支持することができる
。

出口部材の端部に１管状本体内にある円錐形要部を設け
ることができる。この円錐形要部は本体内で出口部材を
整合するのに使用しｍ埃粒子を管状本体の周辺に向けて
排出するそらせ板を形成することができる。この円錐要
部は一点で管状本体に接触でき、従って出口部材を管状
本体内で整合することができる。

構部に使用される円錐角度は５２°が好ましいが２０°
乃至４０°の範囲内の任意の角度が適当している。

出口管の外径の管状本体の内径に対する比で、出口が配
置される点での比は約０．６０から０．９７の範囲内に
することができる。

空気清浄器の上流の正の方式圧力を利用する清掃室から
オリアイスに通じ、オリフィスから粒子を吹飛ばす送ａ
ｍまたは汚染物を清掃室から吐出する圧縮機か、送風機
か、エゼクタのような組立体から粒子を除去するための
任意の手段を設けることができる。エダクタまたはエゼ
クタが好ましい。清掃流はまた過給機により圧縮された
空気を使用して供給され空気エゼクタまたはエダクタを
附勢することができる。

回転自在のバリア・フィルタ・カートリッジは少くとも
１２０℃から約３１２℃（２５０？から約６００　？　
）　ｔでの範囲内のどんな高温動作温度に会ってもそれ
に耐えることができる材料のものである。

アルミニウム、、鋼、　鉄、コバルト、ニッケル。

パラディラム、り／クロムと亜鉛のようなｆＩｂｍ融点
金属や、アルミニウムー銅、不銹鋼、ニッケルクロム、
　ｔｍ　、ニッケルークロム−鉄、ニッケルー鉄−モリ
ブデン、鋼−マンガンおよび鋼−ニッケル合金のような
高溶融点合金の金属フィルタが好適である。ディピッド
・ビ　・ボールに与えられた１９５１年５月２２日付の
米国％ＩＦＦ第２．５５４，５４５号に開示された針金
メツ／ユ、多孔金属板、焼結多孔不錆鋼；ペーレノに与
えられた１９４７年７月８日付の米国特許第２　、４２
５　、５４７号に開示された圧嬌針金メツンユ。

ディピッド・ビー・ボールに与えられた米国特許第２　
、９２５　、６５０号と第５．０４９．７９６号に開示
され＊ｍｍ針金メツ７ユ、ディピッド・ビー・ボールに
与えられた１９７２年３月２９日公開の英国特許第１．
２６Ｂ、４４６号に開示された編み針金メツシュ参照。

硝子で補強し九ポリエチレンとポリビニルクロライド、
ポリカーボネート、ポリステレ／。

ポリオキンメチレノ、ポリスチレ／−アクリロニトリル
、ポリアセタル、アクリロニトリルゴム、フルオロカー
ボンゴム、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホ／、ア
クリロニトリループタジエ／−スチレン重合体とポリイ
ミドのような嵩溶融点合成重合体からフィルタを製作す
ることもできる。

フィルタはまた硝子１石英、チタン酸カリウム及び同様
な高融点繊維のような合成繊維と望ましい場合相互に混
合されるセルローズ繊維か、着圧は硝子布または硝子バ
ットとマットのような上記繊維の織られたか、不織繊維
材料でつくられた紙片でもよい。この紙片はエポキシ樹
脂−ポリテトラ・フルオロエチレ／とシリコン樹脂を含
ませた紙のように、樹脂を含ませて強度を増すことがで
きる〇 バリア・フィルタ・カートリッジは単一のフィルタ機素
か、または同じもしくは異なる特性の多数の並列フィル
タ模索で構成することができる。第１機素が大粒子だけ
を除去し、後続の機素は第１機素を通過し、より小さな
最小の大きさ以上のすべての粒子を除去するように一方
が他方を補足することができる。該機ｌＡは同じ大きさ
の細孔をもつことができるが、その場合第２機素は、第
１機素の破！＆！または閉塞か、不適当な設置４Ｌ、＜
は設備の損傷の場合に使用される予備−または後援機素
となる。＠虻に直′ＩＩＩＪで二つの機素がある場合、
最初の機素は一次フィルタ機素と呼ばれ第２機素は二次
フィルタ機素と呼ばれる。

一次フィルタ機素はこの方式の附随粒子除去のための条
件を満足するように選ばれるのある方式は直径が１εク
ロン程に小さいすべての附随粒子の除去を必要とするこ
とがある。然し一次フィルタ機素は直径が０．０５ミク
ロンまで下がればそのような粒子を全部か、を九はこの
ような高い割合の細粒子を除去する必要がない場合はか
なりより大きい粒子だけを除去することができる。上方
限界はないが、１から５００ミクロンまでのすべての粒
子を除去する能力をもつフィルタが一般に有用である０ ひだ、渦巻または波形に一次フィルタ機素を形成し小さ
な容積内により大きな表面積を設けるととが好ましい〇 二次フィルタ機素はこの方式の最大流需要下で本位時間
当りの所要ガス量を通すための流れの容量を屯つように
選択され、またかかる流れ容量で得られる厳低の附随粒
子除去定格を実現するように選ばれるのが好ましい〇 二次フィルタ機素の粒子除去能力は何等重大な本のでな
く、この方式のノくラメータにより１から５００ミクロ
ン以上にわたることができる。

−次フィルタ機素に使用される上記の任意材料はまた二
次フィルタ機素用に採用されるが１より大きな細孔直径
の場合でより大きな所要の流れ容量に対しより高いミク
ロン除去定格をもつように採用される。

二次フィルタ機素もま九ひだ、−巻または波形に形成［
７、より大きな表面積をもつように形成されるのが好ま
１．い０ フィルタ・カートリッジは任意の筒状形ゆでよい。筒状
フィルタ・カートリッジの形態に適し友側部継目ンール
や端部キャップ社勿耐各場合に採用される。通常、フィ
ルタ・カートリッジは円筒状の波形をなしているが、平
坦、折畳み、渦巻、波形、三角形、方形１組彫、惰日ε
の他多角形フィルタ管を含む任意の横断面型轢を筒状カ
ートリッジはもっている。波形機素の場合の渦巻の大き
さと形態は重要ではなく、金属または熱塑性樹脂の任意
の材料が鉤部継目シールと端部キャップ用に採用される
が、それらはバリア・フィルタが受けることがある＾温
に耐えることができる。

筒状フィルタ・カートリッジは同じか、ま九は異なるフ
ィルタ材料の一１二、三、四、五ま九はそれ以上の層で
つくることができる。この材料が自己支持に足る剛性を
もたない場合、剛性金属ま九はプ、Ｘｆアレ材料。ばゎ
、え、支持筒のような中央芯ま九は支持体、例えば従来
の構造の多孔金属またはプラスチックの有孔芯またはば
ねを組込んで筒をつくることができる。

外部のさ中支持体もまた適用できる。任意の内部または
外部の双方の支持体は通常フィルタ・カートリッジの長
さと実質的に等しい長さのものであるので、該支持体と
フィルタ・カートリッジの縁部は端部キャップに接着さ
れる場合、端部キャップと実質的に同一平面に嵌められ
る。

端部キャップは適当な凹凸部分と孔をもつようにつくら
れフィルタ支持体の端部の形状と流れの条件を満た１−
７、折込部がフィルタ簡の渦巻となり、フィルタ機素を
入れて使用すべきフィルタ組立体の流れ条件と構造条件
に従っている。

バリア・フィルタ・カートリッジは回転自在に順付けら
れ流体から濾過される汚染物がフィルタを通して逆流に
より吹飛ばされるようＫする。一つの便利な装置はカー
トリッジを電動機の回転子または、回転子細上に取付け
る。該電動機はその場合、直接駆動でカートリッジを回
転する。この装置は図に示す。電動機をカートリッジに
並置することが空間または温度の理由で実用的でない場
合、間接のチェーンま九ｒｉＩｖ１１本駆動を使用する
ことができる。ま九は電動機をガス空間の外側に置き駆
動装置を熱的に絶縁することができる。電動機の代りに
空気モータ、または油圧モータ、機関からの機械的駆動
装置、または利用できる加圧空気流で駆動されるメービ
ンが使用できる。

フィルタの下流側からフィルタを通る逆流はフィルタ・
カートリッジ上流面の選択部分で差圧区域をつくること
で発生する。フィルタの下流の高流体圧力はフィルタの
上流面の一部分をこの方式の外側の大気圧のような比較
的低い流体圧源に密接させるととＫより逆流源として利
用される。フィルタ機素を横切る十分な圧力降下で発生
する逆流はフィルタの上流面上に収集された汚染物の目
詰りの一部または全部を解除Ｌ７それに乗せるに足るも
のであり、逆流はこれらの汚染物を出口に運び、出口に
通してそこで汚染物を放出するようＫされる。

フィルタの回転は比較的小区域内に差圧区域を区画する
ことを可能にし、上流フィルタ向の一小部分だけを一時
にこの逆流差圧にさらすと共に一過された流れのために
なお利用される主要部分を残すようＫする。この方法で
フィルタがなお流れの中にある間に目詰りの解除が連続
的か間歇的に継続できる。差圧の区域は一方の端部キャ
ップから他方の端部キャップまで、カートリッジの縦軸
線に平行な線に沿ってフィルタ面の長手方向に延びるか
、加えられる。これは通常、非波形１＋は波形フィルタ
における全表面積の、例えば略１１５００乃至１／１０
　　に対応する狭い帯域に制限された最も便利なもので
ある。

これは通常、波形フィルタ・カートリッジの一つ１＋は
二つの波形部のスパンとなる。然し、円筒フィルタ・カ
ートリッジの場合、らせん路に対応してフィルタの縦軸
線にある角度をなして走る線に沿いフィルタ面に減圧区
域を加え、内部の高流体圧から生ずるフィルタ面上の外
向機械的応力をカートリッジに沿って更によく分布する
こともできる〇 差圧区域を区画し適用する一方法はフィルタ・カートリ
ッジの端部から端部までフィルタ′！ｊ！、の一方の壁
に沿って延びる長手方法の樋によるものである。樋の一
実施例は図に示す。フィルタ面に直面する樋の開放＠は
フィルタに加えられる差圧の区域の寸法に対応するスベ
、・の（Ｌ′）である。楢の壁はフィルタ室壁と出口に
向い収斂し１ｇＰせられた汚染物を運ぶ流れの速度を増
大し、従って導管と樋に沿う沈殿の危険を起さずに汚染
物を導管に沿って出口に推進し放出するのを助ける。フ
ィルタ室の壁は樋の基部に沿い多数の孔を備えている。

樋の壁とフィルタ表面間のすきまは約０．０２５から約
２．５４１１１１（０，００１から０．１吋）までの積
付にむしろ小さくする必要がある０これによりほんの小
さな流れが樋の外側のフィルタの上流向から間隙を通っ
て樋に入り、従って空気の所装置が下流側からフィルタ
・カートリッジを通って流れるようにするが、この流れ
はフィルタの上流面上に収集され九目詰り汚染物の一部
または全部を有効に解除し流れに乗せることになる。

ラビリンスンールは、樋の＠端部とフィルタ表面間に介
在させ、かかる流れを望ましい場合〒きるだけ制限する
ことができる。

樋の代りＫ、フィルタ室の壁に突出または隆起部分を形
成（７、該部分を該隆起部の頂部で開口するようにし隆
起部はフィルタ表面に接近して延び長手方向に波形をな
すフィルタの場合一つのフィルタ波形のスパンのような
所望差圧区域に対応する開放区域をもっている。また差
圧区域に沿って敷設された多数の筒を利用することもで
きる。他の変形はこの説明から明白となろう。

回転しているバリア・フィルタ・カートリッジから解除
され逆流に乗せられた汚染物は渦式空気清浄器列の場合
のように加圧空気の清掃流を使用して排出される。この
清掃流は可変オリフィス、または固定オリフィス、また
は狭いみぞ大またはオリフィスと狭いみぞ穴との組合せ
ｅこより制御することができる。

フィルタ・カートリッジは連続的に回転され連続的に汚
染物を排出し、下流の流量を減らした流れと圧力降下を
起すのを避けることができる。連続回転は圧縮空気流の
０．５　Ｉｔから５ｓまでの一定の抽気を必要とするが
、これは汚染物の造成と共に徐々に増大する流量と圧″
ｒＪ損失の排除により場合され、従って発展した馬力に
比例するＢＭ］ＩｃＰ（ブレーキ平均有効圧力）は汚染
物の造成の場合に起るように徐々には減らない◇フィル
タ・カートリッジはまた汚染物造成による圧力降下増大
により必要とするだけ間歇的に作動させられる。かかる
作動は、操作員による圧力ゲージの観察によるか、を九
は差圧変換器または電気スイッチにより検知され、バリ
ア・フィルタを横切る所定圧力降下で起動されるンレノ
イドその他の型の弁によシ自動的に制御することができ
る。

ターボチャージャー圧縮機は従来の型の４０である。タ
ーボチャージャー圧縮４１Ｉは直接タービン構成成分に
連結され、該成分はガスにより作動させられ圧縮機を駆
動するのに要する回転動力を提供する。圧縮機構成成分
は空気圧力とｍ度を増す羽根付き回転子を含む。タービ
ンは機関からの排気ガスにより駆動することができ、そ
れが回転子に与える回転速度はターボチャージされた流
出ガスの圧力と密度を制御する。最終冷却器が含まれ流
出ガスの圧縮熱を除去する。

ターボチャージャー圧縮機がディーゼル、燃料噴射と気
化器付き火花点火機関用に利用され、この発明の空気清
浄器組立体はすべての三つの型の機関かまたは低温から
３１２℃（６００？　）以上までの任意の型の圧縮流体
処理方式の場合に使用できる。

第１乃至第５図に示す空気清浄器組立体は並列に配置さ
れた渦式空気清浄器の列１と、過給機圧縮機のそれぞれ
上流と下流で直列に接続される回転自在のバリア・フィ
ルタ・カートリッジ２と、この場合ターボチャージャー
圧縮機４０とからなる。

円筒ハウジング５は一列の入口４をもつ。シリング５の
一端部はフード付キャップ５により閉塞される。シリン
ダの他端部６は城郭状のもので、僅か外方に口を開き同
心内シリンダ７の一端部に嵌まり、内シリンダ７は渦式
空気清浄器８０列１を担持する、シリンダ７の他端部も
城郭状で、ターボチャージャー圧縮機４０箇での管接続
部４２に通ずる底キャップ９−Ｌ二ＫｖＣよる。シリン
ダ３はリング１１によりシリンダ７に保持され、リング
１１はシリンダ３の外ＩＩヒに嵌まり、７す／ダ７はキ
ャップ９にり／グ１２により保持され、リング１２はキ
ャップ９においてシリンダ７の外側上に嵌まる。

シリンダ７は出口または清掃口１５をもち、鎖目を通し
て、渦式空気清浄器８０周辺出口からの塵埃搬送清掃９
気が逆止弁１４経由で引出される。該逆止弁は低機関速
度での口１５を通して逆流が清掃室に、または休止の場
合管内に、１１）・ 入るのを防止する。

渦式空気清浄器８０列１は、城郭状部分内で円筒ハウジ
ング部分７で隔置されて保持され九支持板１６と１７間
に支持される個々の清浄器８を有する。支持板１６と１
７はノ・クジフグ上に形成されたみぞ１０内に配置され
たゴムライナー１９によりハウジング７に緩衝的に取付
けられる。板１６と１７の周辺２１は拡張され上記ライ
ナー内に埋込まれる。

支持板１６と１７Ｖｉ多数の孔２２と２３を形成してお
り、各孔は空気清浄管２４または出口部材５１を収容す
る。各空気清浄器管２４は中央通路２６．入口２７と出
口２Ｂをもつ管状本体２５を含む。羽根付きデフレクタ
−２９は入口２７に隣接する中央通路２６内に配置され
る。

管状本体２５はポリプロピレンでつくられる。

デフレクタ−２９はまたポリプロピレンでつくられ、管
状本体２５と一体に成形される。デフレクタの羽根３０
はらせん状である。

総体的にテーパのついた管状出口部材３１は一端部を通
路２６の出口２８に蝙ばして配置される。出口部材５１
はそれを貫通する中央開放通路３２をもち清浄の空気を
除去する。出口部材３１は管２４の周辺で管状本体２５
内に環状通路６３を区画し塵埃粒子を帯びた空気を除去
する。

支持板１６上の孔２２の周辺り各渦式仝気清浄器８の管
状本体２５の入口２７でフラノン３４に係合する。板１
７の孔２ｓの周辺は各清浄器管２４の出口部材３１上の
みぞ５５内にさちんと験まる。空間５６は支持板１６と
１７間に清掃室を区画し、該室は各渦式空気清＃器の環
状塵埃清掃通路５５と連通する。

清掃室Ｓ６は、ｌｌＩ圧噴射空気流を圧ＪｌｌＩ１機（
図示なし）からエゼクタ５９の開放端部に導くノズル５
８を備えた空気人口３７をもち、エゼクタ３９の他端部
は出口１５と逆止弁１４と接続され、室５６内の塵埃を
帯び九９気を出口から駆り出す。逆止弁１ａｄｄ口１５
を通る外出方向の流れを制御する。

出口部材５１の中央通路３２は板１７の他側上でキャッ
プ９内の室２０内に開口する。出口部材の通路５２から
の清浄空気はキャップ９の狭い端部で出口４１を通り空
間２０から引出され、それから管４２を通過してターボ
チャージャー圧縮機４０に行くことができる。

回転自在のバリア・フィルタ・カートリッジ２はターボ
チャージャー圧縮機４０から管４５の出口端部でターボ
チャージャー４０の下流側で直列に配置される、バリア
・フィルタ２は円筒波形フィルタ機素５８を円筒ノ翫つ
ジング５０内で同心状に配置される。

・・ウジング５０は管４５に接続される入口５２を４つ
ボウル５１と蝦終冷却器または入口マニホルド（図示な
し）に接続された出口５５からなる。ボウル５１の開放
端部はり／グ５５によ抄ボウル５１に保持され九キャッ
プ５４により閉じられる。

波形の円筒フィルタ機素５６は耐熱フィルタ材料、この
場合エボキ／樹脂含有ガラスファイバーンートでつくら
れ、１ミクロンの平均の大きさの細孔を有するフィルタ
板５８をもつ。フィルタンート円筒の開放端部は端部キ
ャップ４４．４５により閉塞される。端部キャップ４５
は中央孔６２をもち、端部キャンプ４４１ま中央口６１
に固着されその中に延びるハブ７６をもつ。ハブ７６け
二つの駆動ラグ８７を吃っ７ボウル５１の一方の壁５７
は両肩部キャップ４４と４５とフィルタ機素５６の外径
の灯くに隔置される樋７７をもち、数種は壁５７内の多
数の孔５７ａに向い収斂する壁で構成されていて、孔５
７ａは清掃ハウジング６５０室６０に開口する。鎖車６
ｏはオリフィス６４と通路６５経由でソレノイドＬや新
井６６を通り出口６７と流通し、出口６７は！６０（と
ボウル５１）を大気に通気する。

ボウル５１の底部において動的シール７０が出口５５の
壁に嵌められ、取付リング７１を一転自在に支持し、鍍
す／グ上にそれと共に（ロ）転するために端部キャップ
４５と従ってバリア・１ フィルタ・カートリッジ２が担持される。

環状スパイダ７２がリング７１に固定され、主軸７５の
一喝部に取付けられ、主軸の他方のねじ端部はハブ７６
の孔７４に（止めナツト７８により）固定される。スパ
イダ７２は端キャップ４５の孔６２を通過し、ハブ７６
は端キャップ４４の孔６１を通過し、端部キャップ４４
の外面に固定され、横に延びる部分を端部にもつ。ハブ
７６とリング７１間の主軸７ｓを介したねじ接続により
バリア・フィルタ・カートリッジ２はか九く把嶺され、
必要の際、取外され堆替えられるように正位置に保持さ
れ、またリング７１とハブ７６と共に回転自在に取付け
られる。

かかる回転のための駆動装置は電動機８ｏであり、これ
はトルク抑制支持体８１に装置され、該支持体８１はボ
ウル５１に固定された三つの出張り８５の孔内の三つの
ビ／８２にょシ担持される。環状の内方に延びる隆起部
８４は支持体８１に係合し、機関の逆火などの場合にそ
れがビン８２の頂部上方に登り離れるのを防止する。電
動機の回転子８５は駆動アーム８６を担持し、みぞ穴内
のハブの内部で駆動出張し８７と係合しそれを心出しし
、それによりハブ７６が同転子と確実に回転しそれと共
に主軸７６とスパイダ７２．リング７１とフィルタ・カ
ートリッジ２も確実に回転する。

電動機は容具に補修の丸め取外され、フィルタ２は簡単
にリング５５とキャップ５４ｙ２鋏着支持体８１から離
し、ボウル５１から１動徐８０を離すことで手入れが可
能となり、フィルタ２は主軸７５からナツト７８を離し
、フィルタ・カートリッジ２を持上げると取替えられ、
清掃され、または補修される。

ソレノイド弁り６Ｆｉ通路６５を開閉し、フィルタ機素
５８を横切る差圧により起動される。

かかる差圧は差圧スイッチ９０で検知される。

ボウル５１内のフィルタ５８の上流の圧力は通路９１を
介しスイッチ９０に連通ずる。出口５５におけるフィル
タ５８の下流の圧力は通路９２を介して検知される。そ
の間の差圧が所定値に達する時はいつでも、スイッチが
起動し、弁６６に信号を出し、通路６５と通気孔６７を
開放し、ま圧電動機８０を始動するのでフィルタの回転
が始まり、樋７７に直面するフィルタ面の帯域を通して
発生する逆流中に収集されたフィルタ汚染物の目詰りを
解除する。オリフィス６４により制御される小さな清掃
流は、孔５７ａを通り空気に乗せられた目結シ解除汚染
物を室６０に運び出し、それからオリフィス６４から通
路６５を通過し出口６７から該汚染物を放出する。

ソレノイド弁６６は省略することができ、通路６５と口
６７は絶えず開いたままに残され電動機ｓｏ＃′ｉ回転
を継続し、フィルタ２の目詰りを連続的に解除し、フィ
ルタ上の汚染物造成による一切の圧力降下と流量低下を
避ける。

作動の際、空気はハウジング５内で開口４を通過し２、
それからうす型空気清浄器３の入口開口２７に入り、そ
こで旋回うず巻が羽根付きデフレクタ−２９により形成
され、履埃は遠心力により中央管通路２６０周辺に向い
飛散する。

出口部材５１は旋回空気を周辺構成成分と芯構酸成分に
分離する。塵埃を帯ｔＦた周辺の空気構成成分は各空気
清浄器８の出口管５１と一＃状本体２５間の環状通路５
５を介して清掃室３６内に入シ、イゼクタ−５９の開放
端部内に追われイゼクターを下がり清掃口１５に行きそ
こを通過し、そζでハウジング７から出る。各空気清浄
器８の芯における比較的清浄な空気は出１１′ｕ５１の
中央通路５２と板１７の孔２３を通１．ｖで引出されｍ
２　ＯＫ入りそこでキャップ９の出口４１を通して引出
される。それから清浄な空気は管４２を通過しターボチ
ャージャー圧縮機４０に行き、そこから管４２を通りバ
リア・フィルタ・ボウル５１の入口５２に行く。それか
らそれはボウル５１の内側とフィルタ機素５６の外部間
の環状空間５９に入りフィルタ／−ト５８を通過し、フ
ィルタ機素の内部の空間６９に入シ、最後に出口５５を
通りボウル５１から山□ 出て、そこで最終冷却器または人口マニホルド（図示な
し）に行く。

電動機８０が回転し、フィルタ２が回転し弁６６が開い
ている時はいつで本汚染物岐フィルタ２から解除され清
掃空気逆流により孔５７ａ。

オリフィス６４と通路６５を通して運ばれそこから開口
６７で外部に放出される。

慣性空気清浄器列用と回転自在のバリア・フィルタ・カ
ートリッジから支持体により一過された物質を放出する
ための清掃流はまたターボチャージャーによっても提供
できる。管４５を通してターボチャージャー圧縮機の圧
縮機側から出るターボチャージャーによる高圧空気の小
部分はノズル３８を介して第１図のダツンユ線で示す管
７５によりエゼクタ５９内に送ることができる。清掃流
はまた望ましい場合、排気ガスエゼクタ、電気、油圧ま
たは機械的駆動される送風機を使用して鋳起することも
できる。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明による空気清浄器組立体を嵌装した過
給−圧縮機の立面図。 第２図は＠２−２に沿ってとり矢印方向に見た第１図の
空気清浄器組立体の渦式空気清浄器構成成分の横断面図
。 第５図は第２図のｌｉ　３−　ｓに沿ってとり矢印の方
向に視た渦式空気清浄器構成成分の長手方向断面図。 第４図は［４−４に沿ってと９矢印力同に袂た第１図の
空気清浄器組立体の回転自在のバリア・フィルタ・カー
トリッジの横断面図第５図は第４図の線５−５に沿って
取り矢印方向に見た回転自在のバリア・フィルタ・カー
トリッジの長手方向断面図である。 １・・・渦式空気清浄器の列、２・・バリア・フィルタ
・カートリッジ、４０・・・ターボチャ−ジャー圧縮機
、５・・・円筒ハウジング、７・同心内円筒、８・・・
渦式空気清浄器、９・・・底キャップ、１１・・・リン
グ、１ｓ・・・清掃口、１４・・・逆止弁、１４．１７
・・・支持板、１９・・・ゴムライナー、１０・・みぞ
、２２．２５・・・孔、２４・・空気清浄器管、５１・
・・出口部材、２９・・・羽根付きデフレクタ−１２６
・・・中央通路、２５・・管状本体、６０・・・羽根、
５５・・・環状通路、３５・・・みぞ、５６・・・清掃
室、５８・・ノズル、５９・・・エゼクタ、５１・・・
ボウル、５４・・・キャップ、５８・・フィルタシート
、７７・・・樋、７２・・・環状スパイダ、７５・・・
主軸、６６・・・ソレノイド弁、９０・差圧スイッチ、
８０・・・電動機、６４・・・オリフィス１ 出願人代理人　　古　谷　　　　ｌ 手続補正書 昭和５８年５月１５日 特許庁長官　若杉和夫　殿 １　事件の表示 特願昭５８−５５６８７号 ２　発明の名称 過給機関用渦式空気清浄器と自己清浄 バリア・フィルタ組立体 ５　補正をする者 事件との関係　　特許出願人 ボール・コーポレーション ４代理人 ５　補正の対象 明細書全文 ６　補正の内容

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　過給機圧縮機を含む過給機関用空気清浄器−過給６
   −圧縮機組立体であって、渦式空気清浄器と、過給機圧
   縮機と、回転自在のバリア・フィルタ・カートリッジと
   を組合せて含み、それぞれが他方と流体流で直列に接続
   され、それぞれ入口と出口をもち、空気清浄器の出口が
   過給機圧縮機の入口と流体流で接続され、過給機圧縮機
   の出口がバリ了−フィルタの人口と流体流で接続され、
   バリア・フィルタの出口が機関または最終冷却器と流体
   流で接続され、空気清浄器が過給機圧縮機の上流に配置
   されバリア・フィルタ・カートリッジが過給機圧縮機の
   下流（配置され、バリア・フィルタ・カートリッジが少
   くと４約１２０℃から約３１２℃（２５０１’から６０
   ０下）までの範囲内の高温動作温度に耐えることができ
   、毎分約０．０５から５回転の範囲内の速度で回転する
   ことかで傘、バリア・フィルタの上流の出口がフィルタ
   の−Ｆ流面で、フィルタを介してその下流側から加圧空
   気の外向逆流を起し、バリア・フィルタ・カートリッジ
   の上流面に集められた物質をのせ、かかる物質をフィル
   タ・カートリッジの（ロ）転生出口を通して放出して、
   従ってフィルタ・カートリッジを横切る圧力降下が選択
   された最大値を越えないようにする前記過給機関用空気
   清浄器−過給機−圧縮機組立体。 ２　特ｌＦＦ＃ｌＩ求の範囲第１項による空気清浄器組
   立体であって、渦式空気清浄器が、両部に空気人口と空
   気出口付きの中央通路を４つ管状空気清浄器本体と、該
   入口に隣接し流入空気内に渦流をつくり、通路の周辺に
   空気中の一切の汚染粒子を集中し通路の中心に清浄空気
   １＊す羽根付きデフレクタ−と、管状本体の中央通路と
   連通ずる中央清浄空気通路をもち出口で該通路内に配置
   される出口部材とを含み、出口部材の外壁が管状本体の
   中央通路内に総体的に環状の汚染清掃通路を区画し、該
   汚染清掃通路を汚染粒子が通過すると共に通路の中心に
   おける比較的清浄な空気が出口部材の中央清浄空気通路
   を通過するようになっている前記空気清浄器組立体。 ３　特許請求の範囲第２項による９気清＃器岨Ｖ体であ
   って、一対の支持体間で並夕ＩＪに取付けられる一列の
   渦式空気清浄器を含み、該支持体が渦式空気清浄器の管
   状本体を保持しその空気入口と空気出口を支持体を越し
   て開口させ、該渦式９気清浄器が該支持体間に区−され
   る清掃室に開口する清掃通路をもつようにし、貴に塵埃
   を帯びた空気を除去するため清掃室の壷に清掃口を含む
   前記空気清浄器組立体０ ４　清掃室がエダクタを九はエゼクタを含み、皇埃を帯
   びた空気を清掃口に送りそれから追出すようになってい
   る特許請求の範ｖｊＪＭ３項５　バリア・フィルタが畢
   −のフィルタ機素で構成されるようになっている特許請
   求の範囲第１項による空気清浄器組立体。 ６　バリア・フィルタが相互に直列または並列で多数の
   フィルタ機素で構成されるようになっている特許請求の
   範囲第１項の空気清浄器組立体。 ７　バリア・フィルタ機素が１乃至５００ミクロンの範
   囲内の細孔を４つようになっている！ｌ！＃杵請求の＃
   、囲第１項による空気清浄器組立体θ ８　バリア・フィルタの上流の出口が加圧空気の外向流
   の制御用オリフィスを含むようになっている特許請求の
   範囲第１項による空気清浄器組立体） ９　バリア・フィルタの上流の出口がそれを開閉するソ
   レノイド弁と、フィルタを横切る差圧を検知し、かかる
   差圧が所定値に遍する時はいつでも升を起動して出口を
   開く差圧スイッチとを含むようになっている特許請求の
   範囲第１積による空気清浄器組立体。 １０　　フィルタを回転する電動機を含み、差圧が所定
   値に達する時はいつでも差圧スイッチか、また該電動機
   を起動するようになっている特許請求の範囲第９項によ
   る空気清浄器組立体。 １１　フィルタ・カートリッジが開放内部をもち電動機
   が該開放内部の一端部に収納されるようになっている特
   許請求の範囲第１０項による空気清浄器組立体。 １２、特許請求の範囲第１項による過給機圧縮機と空気
   清浄器組立体とを含む過給機圧縮機組立体。 １３　　過給機圧縮機がターボチャージャー圧縮機にな
   っている特許請求の範囲第１２項による過給機圧縮機組
   立体。 １４　　加圧流体方式に使用され、清掃フィルタから目
   詰りを除く流れを放出する自己清浄バリア・フィルタ組
   立体であって、未テ過流体用入口と一過流体用出口と清
   掃フィルタ０結りＳ除放出流用出口とをもち、該入口と
   一過流出口間の流線を横切り回転自在のバリア・フィル
   タ・カートリッジを配置されたフィルタハウジングを含
   み、バリア・フィルタ・カートリッジが少くとも約１２
   ０℃から約３１２℃（豹２５０″Ｆから約６００下）ｔ
   での範囲内の高温動作温度に耐え毎分的０．０５から５
   回転の範囲内の速度で同転できるようにし、更にバリア
   ・フィルタ・カートリッジの上流で、清掃放出流出口と
   流体流で接続されるフィルタ・カートリッジ面の一部分
   に密接して差圧流体圧力区域を区画する手段とを組合せ
   て含み、該区域内の上流フィルタ向でフィルタを通し７
   てその下流側から加圧空気の外向逆流を発生し、バリア
   ・フィルタ・カートリッジの上流面上に収集された物質
   を宋せ、この物質を該手段と清掃放出流出口とを介して
   フィルタ・カートリッジの回転中に放出し、かようにし
   てフィルタ・カートリッジを横切る圧力降下が選択最大
   値を越えないようにする前記自己清浄パリアバフィルタ
   組立体。 １５　　バリア・フィルタが単一のフィルタ機素で構成
   されるようになっている特許請求の範囲第１４項による
   自己清浄バリア・フィルタ組立体・１１６ハリア・フィ
   ルタが相互に直列また１赴夕１１の多数のフィルタ機素
   で構成されるようになっている特許請求の範囲第１４項
   による自己？＊沖バリア・フィルタ組立体。 １７　　バリア・フィルタ機素が１から５００ミクロン
   までの範囲の細孔をもつようになっている特許請求の範
   囲第１４項による自己清紗バリア・フィルタ組立体。 １８　　バリア・フィルタの上流の清掃放出流出口が目
   詰りから解除された物質を乗せる外回逆流を制御するオ
   リスイスを含むようになっている％軒績求の範囲第１４
   項による自己清浄バリア・フィルタ組立体。 １９　　バリア・フィルタの上流の清掃放出流出口が出
   口を開閉するソレノイド弁と、フィルタを横切る差圧を
   検知し、かかる差圧が所定値に達する時はいつでも該出
   口を開くように皺伸を起動する差圧スイッチとを含むよ
   うになっている特許請求の範囲第１４項による自己清浄
   バリア・フィルタ組立体。 ２０　　フィルタを回転する電動機を含み、差圧スイッ
   チもｔたかかる差圧が所定値に達する時はいつでも該電
   動機を起動するようになっている特許請求の範題鮪１９
   積による自己清浄バリア・フィルタ組立体。 ２１　　フィルタ・カートリッジが開放内部をもち電動
   機が該開放内部の一端部に収納されるようになっている
   特許請求の範囲第２０項による自己清浄バリア・フィル
   タ組立体０ ２２　　差動流体圧力の区域を区画する手段がフィルタ
   ・カートリッジに沿って長手方向に延びる樋であり、一
   方の開放側がそれに密接したフィルタ向に直面するよう
   になっている特許請求の範囲第１４項による自己清浄バ
   リア・フィルタ組立体。 ２５　　差圧区域を区−する手段がそれとフィルタ面と
   の間で、該区域の境界に沿い、約２５ａｍから２．５４
   １１１巾（０，００１から０．１吋巾）の範囲内の間隙
   を区画し、フィルタ・力〜トリッジの上流で該区域の外
   側に加圧未−過流体を流し、フィルタ・カートリッジの
   下流側から逆流を起すようになっている特許請求の範囲
   第１４項による自己清浄バリア・フィルタ組立体。