JP2004218482A

JP2004218482A - エアクリーナ

Info

Publication number: JP2004218482A
Application number: JP2003004722A
Authority: JP
Inventors: Takashi Nishimoto; 隆司西本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-01-10
Filing date: 2003-01-10
Publication date: 2004-08-05

Abstract

【課題】本発明は、ダストを含むエアが吸入された場合に、ダストを吸入エアから分離でき、エアクリーナエレメントの寿命を延長することのできるエアクリーナを提供することを課題とする。
【解決手段】本発明は、エアクリーナハウジング１Ａ，１Ｂと、該ハウジングの一面に設けられ外部からエアを吸入するインレット２と、該インレット２から該ハウジング内に突出されて設けられたインレット通路３と、該インレット通路３から供給されるエアを濾過するエアクリーナエレメント７と、該エレメント７によって清浄されたエアを排出するアウトレット６と、を備え、インレット通路３は、その後端が封じられてなり、該インレット通路３の所定の位置に、エレメント７へエアを流すための開口部４を設けたエアクリーナを提供することにより、前記課題を解決したものである。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダストを含むエアが吸入された場合に、ダストを吸入エアから分離でき、エアクリーナエレメントの寿命を延長することのできるエアクリーナに関し、詳細には、特に、多塵地を走行する車両に適用された場合でも耐久性に優れる車両用エアクリーナとして好適なエアクリーナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ダスト（塵埃等の粒状物）の分離機能を有するエアインレット及びエアクリーナが種々開発されている。
【０００３】
例えば、実公平３−１５８１３号公報では、占有空間の増大解消及び水滴防除を目的として提案された、車両搭載エンジンのエアクリーナ等と併用される偏平型ダクトと一体のプレクリーナにおいて、その空気吸入口略近傍に、羽根板を付具した複数の空気流入口のあるルーバを配設することによって、流入する空気中のダストを空気流による慣性で下降させ、集塵室へ誘導・排出する技術が開示されている（特許文献１）。しかし、この技術では、空気が羽根板に沿って反転して流入するため、例えば車両に適用した場合の高負荷時に、吸入抵抗が大きくなることで吸入空気量が減少し、エンジンの効率が著しく低下すること、及び気流反転による気流騒音が発生するという問題がある。
また、特許第２５１３２２９号公報では、分離ダストの排出効率を良好にし、全体としてダストの分離効率を高めることを目的として提案された、円筒状ケーシング内に該ケーシングの内面との間に旋回流通路を形成して円筒状の濾過体を収容し、上記ケーシングには接線方向に伸びるインレットを設けたエアクリーナにおいて、導入された空気を上記旋回流通路で旋回させ、空気中のダストを旋回流の遠心力で分離し、旋回流の下流側に設けられたダスト排出孔からダストを該ケーシングの接線方向に位置する集塵装置に誘導する技術が開示されている（特許文献２）。しかし、このようないわゆるサイクロン式エアクリーナは、インレットにケーシングとの間の旋回流通路へ空気を導く案内板が必要となり、該案内板が絞りとなり、吸入抵抗が大きくなることで吸入空気量が減少し、例えば車両に適用した場合にエンジン効率が著しく低下する問題がある。さらに、複数回の旋回流が必要であるため、エネルギーロスが増大せざるを得ず、エンジン効率が悪化するという問題もある。
更に、実公平７−３４２０７号公報及び実公平２−４６４１６号公報では、インレットに空気取り入れ口の端面を覆う網とその下流側に複数条のルーバとを設けることで集塵機能を持たせた技術や、インレットの空気取り入れ口に、羽根板を有する特殊ルーバを配設する技術が開示されている（特許文献３及び４）。しかし、これらの技術でも、未だ満足したダスト集塵効果が得られていないのが実情である。
【０００４】
また、特に車両用途においては、従来から角型や菊花型等のエアクリーナが有用に使用されている。しかし、これらのエアクリーナは、主に乗用車系に使用されており、多塵地を走行するようなことは考慮されていない。即ち、かかるエアクリーナは、インレットから入った空気が真っすぐにエアクリーナエレメント（フィルタ）へ流れるように設計されており、またダストが溜まるような部位を有していない。このため、かかるエアクリーナを多塵地走行する車両に適用すると、ダストがエレメントに到達する前にダストを分離する機能を持ち併せていないので、エレメントが早期に目詰まりしてしまう。また、この場合、ダストがエアクリーナハウジングの底面に溜まるため、溜まっているダストが目についてしまう。更に、これらのエアクリーナは、コストが高く経済的にも不利である。
【０００５】
【特許文献１】
実公平３−１５８１３号公報
【０００６】
【特許文献２】
特許第２５１３２２９号公報
【０００７】
【特許文献３】
実公平７−３４２０７号公報
【０００８】
【特許文献４】
実公平２−４６４１６号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、ダストを含むエアが吸入された場合に、ダストを吸入エアから分離でき、エアクリーナエレメントの寿命を延長することのできるエアクリーナを提供することにある。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、特に車両のエンジンに適用した場合に、エンジン効率の低下を防止することのできるエアクリーナを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、エアクリーナハウジングと、該ハウジングの一面に設けられ外部からエアを吸入するインレットと、該インレットから該ハウジング内に突出されて設けられたインレット通路と、該インレット通路から供給されるエアを濾過するエアクリーナエレメントと、該エレメントによって清浄されたエアを排出するアウトレットと、を備えるエアクリーナであって、
前記インレット通路は、その後端が封じられてなり、該インレット通路の所定の位置に、前記エレメントへエアを流すための開口部を設けてなることを特徴とする、エアクリーナを提供することにより、前記目的を達成したものである。
【００１２】
即ち、かかる構成からなる本発明のエアクリーナによれば、ダストを含むエアが吸入された場合に、ダストを吸入エアから分離でき、エアクリーナエレメントの寿命を延長することができる。その作用は、ダストには吸入された空気流速によって慣性力が発生するため、該慣性力によってダストをインレット通路の封じられた後端部まで到達させ、該後端部下にダストを堆積させることにより、ダストを吸入エアから分離させるものである。このとき、ダストが分離除去されたクリーンなエアは、インレット通路における開口部から流出されてエアクリーナエレメントへ供給されるため、該エレメントがダストの影響で早期に目詰まりするのを抑制でき、その寿命の延長が可能となる。これにより、本発明のエアクリーナは耐久性に優れたものとなり、特に、多塵地を走行する車両に適用された場合でも耐久性に優れる車両用エアクリーナとして好適に利用されることができる。本発明のエアクリーナを、特に車両のエンジンに適用した場合には、該エレメントの目詰まり抑制効果から空気の吸入抵抗の増大を抑制できるため、吸入空気量の低下を防止でき、エンジン効率の低下を防止することができる。
【００１３】
また、本発明は、前記インレット通路の後端が、前記ハウジング又は該インレット通路自身によって封じられてなる、前記エアクリーナを提供するものである。かかるエアクリーナによれば、封止部材等の別部品を設けることなくインレット通路の後端を封止してダストを分離できるため、低コストで且つ軽量に、本発明に係る前記効果を達成することができる。
【００１４】
また、本発明は、前記インレット通路の後端に、袋状部が形成されてなる、前記エアクリーナを提供するものである。かかるエアクリーナによれば、ダストを含むエアが吸入された場合に、ダストを吸入エアからより容易に分離でき、エアクリーナエレメントの寿命を更に延長することができる。
また、本発明は、前記開口部の面積が、前記インレット通路の断面積に比して大きく形成されてなる、前記エアクリーナを提供するものである。かかるエアクリーナによれば、前記効果を有するとともに、開口部の面積（開口面積）が最大吸入空気量の必要な運転状態においても絞りとならないため、このエアクリーナを特に車両のエンジンに適用した場合には、エンジン効率の低下を防止することができる。
また、本発明は、前記ハウジングが上ハウジング及び下ハウジングからなり、前記インレット及び前記インレット通路は該下ハウジングの側に設けられ、前記アウトレットは該上ハウジングの側に設けられ、前記エレメントは前記ハウジング内の前記インレット通路よりも高い位置に設けられてなる、前記エアクリーナを提供するものである。かかるエアクリーナによれば、前記効果を有するとともに、エアクリーナエレメント等の部品交換を容易に行うことができる。
また、本発明は、車両用である、前記エアクリーナを提供するものである。かかるエアクリーナを車両のエンジンに適用すれば、車両のエンジン効率の低下を防止することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のエアクリーナについて、その好ましい実施形態に基づいて詳細に説明する。
本発明のエアクリーナは、外部から吸入されるエア中のダストを除去してクリーンなエアを排出するためのものであり、その一実施形態として、図１〜４に示す実施形態のエアクリーナ１０を好適に提供するものである。尚、図１は、本実施形態のエアクリーナ１０を、その内部構造を明示するために分離して示す斜視図である。図２（ａ）は、図１に示すエアクリーナ１０におけるエアケース１Ａの平面図であり、図２（ｂ）は、同エアケース１Ａの正面図である。図３は、図２（ａ）に示すエアケース１ＡにおけるＡ−Ａ断面図である。図４は、図２（ｂ）に示すエアケース１ＡにおけるＢ−Ｂ断面図である。また、図中の矢印は、エア又はダストの流れの方向を示す（以下、各図において同じ）。
図１に示すように、本実施形態のエアクリーナ１０は、その下側部に位置する下ハウジングとしてのエアクリーナケース（以下、単に「ケース」ともいう）１Ａと、上側部に位置する上ハウジングとしてのエアクリーナキャップ（以下、単に「キャップ」ともいう）１Ｂとからなるエアクリーナハウジングを備え、該キャップ１Ｂの内部の所定位置に、エアを濾過するためのフィルタであるエアクリーナエレメント（以下、単に「エレメント」ともいう）７を備えるものである。
本実施形態のエアクリーナ１０は、通常の使用時（エアクリーナとしての機能を発揮させる際）には、ケース１Ａとキャップ１Ｂとエレメント７とが組み合わされた状態となっている。一方、例えば、エレメント７等の部品が消耗した場合にこれを交換する等の際には、本実施形態のエアクリーナ１０における各部材を分離することができるように構成されている。
ケース１Ａは、その一面に、外部からエアを吸入するための開口としてのインレット２が設けられている。図２（ａ）に示すように、インレット２は、該ケース１Ａから外部に延出するように設けられている。
また、ケース１Ａの内部には、インレット２から突出されて設けられたインレット通路３を備えている。インレット通路３は、インレット２から供給された吸入エアを導通させる通路である。
そして、このインレット通路３は、ケース１Ａにおけるインレット２を設けた面と対向する面の内壁まで伸長されている（図２（ａ）及び図４参照）。このため、インレット通路３は、その後端（インレット２と反対側の端部）がケース１Ａによって密封された状態となっており、該後端には、袋状部としてのダスト溜り部５が形成されている。これにより、吸入エアにダストが含まれる場合には、空気流速によりダストに生じる慣性力によって、ダストは袋小路となったダスト溜り部５まで到達し、そこで堆積する。
また、インレット通路３は、エアを通過させてエレメント７へ案内する開口部４を側面（右側面）に備えている（図２（ａ）、図３及び図４参照）。既述の通り、インレット２から吸入されたエアがダストを含む場合に、ダストはエアの流れの慣性力により、インレット通路３におけるダスト溜り部５に溜められる。このため、開口部４は、ダストが分離除去されたクリーンなエアのみを曲流させて通過させるものである。
開口部４のインレット通路３における位置は、袋小路となるダスト溜り部５の機能を損なわないようなところに備えられる。即ち、開口部４は、インレット通路３の後端において、ケース１Ａにおけるインレット２を有する面と対向する面の内壁から幾分離れた距離に位置するように設けられる。これにより、インレット通路３の後端には、袋小路とされた密閉のダスト溜り部５が該インレット通路３とケース１Ａとによって形成される。
また、開口部４は、その開口の大きさがエアの圧損の上昇を抑制することができる程度の大きさに形成されている。具体的には、開口部４の面積がインレット通路３の断面積よりも大きく形成されている。このため、エアクリーナ１０内を流れるエアの圧損を低減させて、整流されたエアを排出することができる。また、エアクリーナ１０を車両のエンジンに適用した場合には、かかる開口部４が最大吸入空気量が必要な運転状態においても絞りとならない開口面積を有するため、エンジン効率の低下を防止することができる。
また、開口部４は、筒状のインレット通路３の側曲面に略矩形状に設けられているが、その形状に特に制限されるものではない。開口部４の形状は、吸入エアがダストを含む場合に、該ダストがエアの流れにのってインレット通路３から開口部４を通過してケース１Ａ内に流れることを防止することができるような形状に設けられる。
また、開口部４からダストが流出するのを防止するために、開口部４におけるインレット通路３の後端側に、該インレット通路３と同一又は別の部材によって案内板を設けたり、該インレット通路３の後端を適宜な形状とすることができる。具体的には、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すような形状等が好適に挙げられる。
本実施形態のエアクリーナ１０は、既述の通り開口部４がインレット２の側面に備えられているため、エアクリーナエレメント７を取り外した際に、インレット通路３内のダスト溜り部５に溜ったダストがケース１Ａの上面から見え難く、平面視の見栄えに優れたものである（図３参照）。
また、ケース１Ａの底面は、該ケース１Ａの右側面から左側面にかけて下り傾斜した構造を有し、インレット通路３は、その左側面の最も低い位置に設けられている（図２（ｂ）及び図３参照）。このように、エアクリーナ１０は、そのケース１Ａの底面が傾斜した構造であるため、ケース１Ａ内に溜ったダストがかかる傾斜によってインレット通路３内に流れ込み、エレメント７を取り外した際の平面視の見栄えが向上したものである。
キャップ１Ｂは、ケース１Ａのインレット２のある面（エアクリーナ１０の正面側）と対向する面（エアクリーナ１０の背面側）に、アウトレット６を備えており、またキャップ１Ｂの内部には、既述の通り、インレット通路３から供給されるエアを濾過するためのエレメント７が設けられている。
エレメント７は、キャップ１Ｂの内部に挿入するようにして、該キャップ１Ｂに対して着脱可能に備えられる（図１参照）。ケース１Ａ及びキャップ１Ｂからなるエアクリーナハウジングは、このエレメント７を境界にエアの濾過前後のダスティ側空間（インレット通路３を含むケース１Ａの内部側）とクリーン側空間（キャップ１Ｂの内部側）とが区画された構造となっている。そして、本実施形態のエアクリーナ１０は、インレット２から導かれたエアがダストを含む場合に、インレット通路３によってダストをダスト溜り部５に分離し、クリーンなエアのみをインレット通路３の開口部４から通過させることにより、かかるエレメント７の目詰まりを防止し、その寿命の延長を可能としたものである。
アウトレット６は、エレメント７によって清浄されたクリーンなエアをエアクリーナ１０の外部に案内するための開口である。
本実施形態のエアクリーナ１０は、例えば、車両に適用されて、エンジンの吸入空気経路等に搭載されるものである。この場合、エアがインレット２から吸入され、エアクリーナ１０を通過することにより、整流された清浄エアがアウトレット６から外部に排出され、その後、車両に付設されたエアフローメータ、スロットルボディ、インテークマニホールド等にエアが流れることになる（図７参照）。本実施形態のエアクリーナ１０を使用すれば、排出される清浄エアがクリーンであると同時に、エンジンに適用した場合に、エアクリーナ１０の圧損が抑制され、エンジンの出力性能の低下を防止することができる。
【００１６】
以上、本発明のエアクリーナについて好適な実施形態を挙げて具体的に説明したが、本発明はこれらの実施形態により何等限定されるものではない。本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、以下のように適宜変更形態とすることが可能である。
本発明において、インレット通路の後端は、前述の実施形態のように、下ハウジングとしてのエアクリーナケース等のハウジングによって封じられる他、該インレット通路自身によって封じられてもよい。この場合にも、前述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、本発明において、インレットが備える開口部は、その機能を損なわない限りその位置に特に制限されず、例えば、インレットの上側（平面部）に位置させることも可能である。この場合にも、横側（右側面部）に位置させた開口部４を有するインレット２を備えた前述の実施形態のエアクリーナ１０と同様にダストを分離することができる。これにより、上側に位置させた開口部を有するインレットを備えた実施形態のエアクリーナも、エアクリーナエレメントの目詰まりを防止し、その寿命を延長することが可能となる。
また、本発明において、エアクリーナハウジングは、前述の実施形態のようにその底面が傾斜した構造のものでなくてもよい。図６に示すように、例えば、ハウジング底面に傾斜を設けず水平なものとした実施形態のエアクリーナであってもよい。この場合でも、ダスト溜り部と開口部を備えたインレット通路によるダストの分離によってクリーンなエアを通過させることにより、本発明の効果を損なうことなく、エアクリーナエレメントを取り外した際の平面視の見栄えを良好に維持することができる。尚、図６は、ハウジング底面を水平なものとした実施形態のエアクリーナを示す正面視による概略断面図である。図６に示すエアクリーナにおいて、図１に示すエアクリーナ１０と同一の部材には、同一の符号を付してある。
また、本発明において、エアクリーナハウジングは、エアクリーナケース及びキャップのように上下ハウジングを組み合せたものに限らず、一体型のものや二又はそれ以上のハウジング部材を組み合わせたものであってもよい。また、エアクリーナハウジングが上下ハウジングを組み合せたものでない場合には、エアクリーナエレメントは、ダスト溜り部と開口部を備えたインレット通路によるダストの分離によってクリーンなエアの供給を受け得るように且つその機能を保持し得るように、エアクリーナハウジングの所定の部分に着脱可能に挿入、設置される。
尚、本発明のエアクリーナを使用することによりインレット通路内に堆積したダストは、通常のサイクロン方式のエアクリーナに使用されているようなダストカップを取り付ける等により容易に排出可能である。
本発明のエアクリーナは、その用途として、主として車両に適用されるものであるが、車両以外にも、サイクロン方式でダストを分離するものであれば特に制限されることなく種々の用途に適用することができる。
本発明によれば、ダストを含むエアが吸入された場合に、ダストを吸入エアから分離でき、エアクリーナエレメントの寿命を延長することのできるエアクリーナが提供される。また、本発明によれば、特に車両のエンジンに適用した場合に、エンジン効率の低下を防止することのできるエアクリーナが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明のエアクリーナの一実施形態であるエアクリーナ１０を、その内部構造を明示するために分離して示す斜視図である。
【図２】図２（ａ）は、図１に示すエアクリーナ１０におけるエアケース１Ａの平面図であり、図２（ｂ）は、同エアケース１Ａの正面図である。
【図３】図３は、図２（ａ）に示すエアケース１ＡにおけるＡ−Ａ断面図である。
【図４】図４は、図２（ｂ）に示すエアケース１ＡにおけるＢ−Ｂ断面図である。
【図５】図５（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、エアクリーナ１０が備えるインレット通路３の開口部４の例を示す平面視による概略断面図である。
【図６】図６は、本発明のエアクリーナの他の実施形態を示す正面概略断面図である。
【図７】図７は、エアクリーナ１０を、その一使用形態としての車両におけるエンジンの吸入空気経路に搭載した状態として、車両内部を透視して示す概略斜視図である。
【符号の説明】
１０…エアクリーナ、１Ａ…エアクリーナケース、１Ｂ…エアクリーナキャップ、２…インレット、３…インレット通路、４…開口部、５…ダスト溜り部、６…アウトレット、７…エアクリーナエレメント、４０…車両

Claims

エアクリーナハウジングと、該ハウジングの一面に設けられ外部からエアを吸入するインレットと、該インレットから該ハウジング内に突出されて設けられたインレット通路と、該インレット通路から供給されるエアを濾過するエアクリーナエレメントと、該エレメントによって清浄されたエアを排出するアウトレットと、を備えるエアクリーナであって、
前記インレット通路は、その後端が封じられてなり、該インレット通路の所定の位置に、前記エレメントへエアを流すための開口部を設けてなることを特徴とする、エアクリーナ。
前記インレット通路の後端が、前記ハウジング又は該インレット通路自身によって封じられてなる、請求項１記載のエアクリーナ。
前記インレット通路は、その後端に、袋状部が形成されてなる、請求項１又は２記載のエアクリーナ。
前記開口部の面積が、前記インレット通路の断面積に比して大きく形成されてなる、請求項１〜３の何れかに記載のエアクリーナ。
前記ハウジングが上ハウジング及び下ハウジングからなり、前記インレット及び前記インレット通路は該下ハウジングの側に設けられ、前記アウトレットは該上ハウジングの側に設けられ、前記エレメントは前記ハウジング内の前記インレット通路よりも高い位置に設けられてなる、請求項１〜４の何れかに記載のエアクリーナ。
車両用である、請求項１〜５の何れかに記載のエアクリーナ。