JP2005194952A - エアークリーナー用エレメント - Google Patents

Abstract

【課題】、従来の濾紙の製造方法を変更することなく、これまでの濾紙をそのまま活用することができ、黒煙の発生等を効果的に防止するために必要な活性炭素繊維の必要量を確保することができるとともに、活性炭素繊維が内燃機関内に流入する危険性も防止することができる新規なエアークリーナー用エレメントを提供する。
【解決手段】外側から内側にエアーが流入する多数の開口２ａが形成された外筒体２と、この外筒体２の内側に配置され外側から内側にエアーが流入する多数の開口３ａが形成された内筒体３と、上記外筒体２と内筒体２との間に配置され、山部４ａと谷部４ｂとが周回り方向に交互に形成されてなるとともに、上記外筒体２に形成された開口２ａから流入したエアーを濾過する濾紙４と、を備えてなり、上記濾紙４の内側であって山部４ａと谷部４ｂとの間に形成された板部４ｃには、袋８内に活性炭素繊維９が封入されたエアー活性体７が固定されてなる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関に供給されるエアーを活性化するため、または、空気清浄器の構成要素として使用されるエアークリーナー用エレメントに関するものである。

従来、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関等に供給されるエアーを活性化するために使用されるエアークリーナー用エレメントや、空気清浄器の構成要素として使用されるエアークリーナー用エレメントは、外筒体と、内筒体と、上記外筒体と内筒体との間に配置され円筒状に成形された濾紙とを備えている。上記外筒体及び内筒体とは、何れもエアーが外側から内側に流通する開口が形成され、このエアーの流通過程に介在した上記濾紙によりエアーを濾過するものである。

ところで、近年、活性炭素繊維の効用が注目を集めている。すなわち、この活性炭素繊維は、マイナスイオンや遠赤外線を放出することにより分子を活性化させ、或いはダイオキシンを吸着することが確認されている。特に、この活性炭素繊維が内燃機関に供給されるエアー通路に配置されることにより、該活性炭素繊維から放出されるマイナスイオンや遠赤外線の効果から、燃料の燃焼力の向上による燃費の改善を図ることができ、内燃機関から排気されるガス中における黒煙の含有量や悪臭を減少させ、さらには、トルクの増大を図ることができることが確認されている。そこで、こうした活性炭素繊維を上記濾紙の基材とし、或いは、該活性炭素繊維を濾紙に付着させ又は含しんさせることが考えられる（特許文献１参照）。
特開２００２−３４６３２２号公報

しかしながら、上述したように、活性炭素繊維を濾紙の基材とする方法では、濾紙そのものの製造工程をこれまでの製造工程よりも大きく変更しなければならず、また、濾紙に活性炭素繊維を含しんさせる方法では、これまでの製造工程を変更しなければならないばかりか、黒煙の発生を効果的に実現し、或いは、ダイオキシンを効果的に吸着するために必要な活性炭素繊維の量を確保することができない。また、濾紙に活性炭素繊維を付着させる方法では、濾紙から剥離した活性炭素繊維が内燃機関内にエアーと共に流入してしまう危険性がある。

そこで、本発明は、上述した従来のエアークリーナー用エレメントが有する課題を解決するために提案されたものであって、従来の濾紙の製造方法を変更することなく、これまでの濾紙をそのまま活用することができ、黒煙の発生等を効果的に防止するために必要な活性炭素繊維の必要量を確保することができるとともに、活性炭素繊維が内燃機関内に流入する危険性も防止することができる新規なエアークリーナー用エレメントを提供することを目的とするものである。

上述した目的を達成するため、本発明（請求項１記載の発明）は、外側から内側にエアーが流入する多数の開口が形成された外筒体と、この外筒体の内側に配置され外側から内側にエアーが流入する多数の開口が形成された内筒体と、上記外筒体と内筒体との間に配置され、山部と谷部とが周回り方向に交互に形成されてなるとともに、上記外筒体に形成された開口から流入したエアーを濾過する濾紙と、を備えてなり、上記濾紙の内側であって山部と谷部との間に形成された板部には、袋内に活性炭素繊維が封入されたエアー活性体が固定されてなることを特徴とするものである。

この第１の発明では、上記外筒体に形成された開口から流入したエアーは、上記濾紙を通過するとともに、該濾紙を構成する板部に固定されたエアー活性体を通過し、さらに上記内筒体に形成された開口を通過する。なお、本発明を構成する上記エアー活性体は、通気性を有する袋内に活性炭素繊維が封入されている必要があり、この活性炭素繊維の種類としては、特に制限はなく、ピッチ系、ポリアクリロニトリル系、フェノール系、セルロース系等の公知の活性炭素繊維を何れも用いることができる。また、活性炭素繊維には、必要に応じて、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｖ、Ｍｏ、Ｗ等の金属元素を担持させても良い。また、この活性炭素繊維の繊維長は、短繊維でも長繊維でも良い。また、本発明を構成する濾紙は、乾燥されたタイプ（乾式タイプ）ものであってもオイルが塗布されてなるタイプ（湿式）のものであっても良い。また、上記活性炭素繊維が封入された袋は、例えば、織布，不織布，微細孔が形成された樹脂製シート等のように、通気性を有する素材からなるものばかりではなく、樹脂製フィルムを素材等のように、通気性を有さないものであっても良い。なお、濾紙のタイプが上記湿式のタイプである場合には、オイルが活性炭素繊維に付着することを防止するために、通気性を有さない袋を使用することが望ましい。また、この活性炭素繊維が封入された袋を、濾紙を構成する板部に固定する方法は、後述する第２の発明のように、接着剤による方法以外に固定金具等による方法であっても良い。

また、第２の発明（請求項１記載の発明）は、上記第１の発明において、前記エアー活性体は、前記濾紙を構成する板部に対して接着剤を介して一部が固定されてなることを特徴とするものである。

この第２の発明では、濾紙を構成する板部に対して接着剤を介して一部が構成されている必要があり、例えば、エアー活性体の一端又は一側のみが接着剤を介して固定され、或いは、接着剤により所謂点付けされているものであっても良い。

また、第３の発明（請求項３記載の発明）は、上記第１又は第２の発明において、前記エアー活性体が占める面積と該エアー活性体が固定された板部の面積との比は、１：５から１：２であるとともに、板部の数に対するエアー活性体の数は、１／２０以上１／１０未満であることを特徴とするものである。

この第３の発明では、エアー活性体が占める面積と該エアー活性体が固定された板部の面積との比と、板部の数に対するエアー活性体の数とが、以下に説明する要件を満たす必要がある。これは、濾紙の通気率とエアー活性体の通気率や、該濾紙に対するエアー活性体の固定方法にもよるが、濾紙を構成する特定の板部全体にエアー活性体を固定（エアー活性体が占める面積と該エアー活性体が固定された板部の面積とを同一に）し、また、該板部の数に対するエアー活性体の数が多い場合には、空気抵抗が大きくなりエアークリーナー用エレメントに要求される通気率を確保することができない。すなわち、従来使用されている濾紙の通気性を大きく阻害することとなる。とりわけ、活性炭素繊維が封入された袋が通気性を有さない場合には、一層エアークリーナー用エレメント全体の通気性は阻害される。一方、エアー活性体の占める面積が、該エアー活性体が固定された板部の面積に対して極めて小さく（板部に対してエアー活性体が小さく）、また、該板部の数に対してエアー活性体の数が少ない場合には、エアー活性体による効果を期待することができない。したがって、こうしたエアークリーナー用エレメントに要求される通気率と、エアー活性体による黒煙の低減やダイオキシンの吸着等の効果とを総合的に考慮した場合、エアー活性体が占める面積と該エアー活性体が固定された板部の面積との比は、１：５から１：２であるとともに、板部の数に対するエアー活性体の数は、１／２０以上１／１０未満であることが好ましい。なお、こうした条件を満たす場合であっても、上記エアー活性体の効果を向上させるためには、エアー活性体同士の間隔は、可能な限り離すことが好ましい。例えば、濾紙の一端側に所定の数のエアー活性体を所定の間隔をもって固定し、他端側には、上記各エアー活性体が固定された板部とは異なる板部に所定のエアー活性体を所定の数を所定の間隔をもって固定することが好ましい。

上記第1の発明（請求項１記載の発明）では、濾紙の内側であって山部と谷部との間に形成された板部には、袋内に活性炭素繊維が封入されたエアー活性体が固定されてなることから、濾紙によりエアーが濾過されるばかりではなく、これまでの濾紙をそのまま活用することができ、黒煙の発生等を効果的に防止するために必要な活性炭素繊維の必要量を確保することができるとともに、活性炭素繊維が内燃機関内に流入する危険性も防止することができる。また、このエアークリーナー用エレメントが空気清浄器に使用された場合には、ダイオキシンを効果的に減少させることができる。

また、第２の発明（請求項２記載の発明）では、エアー活性体は、前記濾紙を構成する板部に対して接着剤を介して固定されてなることから、該濾紙に対するエアー活性体の固定作業が容易なものとなるばかりではなく、また、この第２の発明では、該接着剤によりエアー活性体の一部が濾紙を構成する板部に固定されていることから、接着剤によりエアー活性体の通気率を減少させ、また、このエアークリーナー用エレメントに要求される所定の通気率を減少させることがない。なお、上記エアー活性体が固定されている部位が、濾紙を構成する板部の山部側（濾紙の外周側）のみである場合においては、固定されたエアー活性体の一側は自由端となることから、上記山部を挟む一方の板部と他方の板部との両方から通過したエアーが（通気性を有する袋内に活性炭素繊維が封入されている場合には）上記エアー活性体を通過することとなり、より一層エアー活性体を固定した効果を高めることができる。また、上記活性炭素繊維が通気性を有さない袋内に封入されている場合であっても、上記エアー活性体が固定されている部位が、濾紙を構成する板部の山部側（濾紙の外周側）のみである場合においては、固定されたエアー活性体の一側は自由端となり、エアークリーナー用エレメントに要求される所定の通気率を減少させることがない。

また、第３の発明（請求項３記載の発明）では、エアー活性体が占める面積と該エアー活性体が固定された板部の面積との比が所定の比とされ、また、板部の数に対するエアー活性体の数が所定の数とされていることから、要求される通気率を維持しながら、エアー活性体（活性炭素繊維）による効果を最大限確保することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

この実施の形態に係るエアークリーナー用エレメント１は、図示ないケーシング内に装着されるものであって、図１に示すように、外筒体２と、内筒体３と、濾紙４と、第１及び第２の蓋体５，６とから構成されている。上記外筒体２及び内筒体３は、何れも金属材料により円筒状に成形されてなるものであり、それぞれ円形状の開口２ａ，３ａが多数穿設されている。なお、これらの開口２ａ，３ａは、何れも外側から内側にエアーが流通する部位である。また、上記濾紙４は、長方形状に成形された紙板が、所定の間隔で山部と谷部とが交互に形成されるよう折曲されてなるものであるとともに、一側と他側とが接着されることにより筒状に成形されてなる。すなわち、この濾紙４は、図２に示すように、該濾紙４の外側に露出した多数の山部４ａと、上記山部４ａとこの山部４ａの隣に形成された山部４ａとの間に形成された谷部４ｂと、上記山部４ａと谷部４ｂとの間に形成された長方形状の板部４ｃとから構成されている。なお、本実施の形態では、上記板部４ｃの数は、全部で２２０とされている。

また、上記第１の蓋体５は、図１に示すように、円環状に成形されたリング状板部５ａと、このリング状板部５ａの外周縁から上方に起立してなる外側起立部５ｂと、上記リング状板部５ａの内周縁から上方に起立してなる内側起立部５ｃとから構成されている。上記外側起立部５ｂの内径は、上記外筒体２の外径と同じ寸法となされ、上記内側起立部５ｃの外径は、上記内筒体３の外径と同じ寸法となされている。なお、上記第１の蓋体５の中央に形成された円形状の開口５ｄは、図示しないケーシングに形成された位置決め用の凸部又は該ケーシングの壁面により閉塞される部位である。

また、上記第２の蓋体６は、円環状に成形されたリング状板部６ａと、このリング状板部６ａの外周縁にから上記第１の蓋体５方向に起立してなる外側起立部６ｂと、上記リング状板部６ａの内周縁から第１の蓋体５方向に起立してなる内側起立部６ｃと、この内側起立部６ｃの先端からさらに上記第１の蓋体５方向に傾斜しながら徐々に縮径されてなり中央にはエアーが排出される排出用開口（符号は省略する。）が形成された縮径板部６ｄとから構成されている。上記外側起立部６ｂの内径は、上記外筒体２の外径と同じ寸法となされ、上記内側起立部６ｃの外径は、上記内筒体３の外径と同じ寸法となされている。すなわち、このエアークリーナー用エレメント１を構成する上記外筒体２の一端は、上記第１の蓋体５を構成する外側起立部５ｂの内側に嵌め込まれ、他端は、上記第２の蓋体６を構成する外側起立部６ｂの内側に嵌め込まれ、また、上記内筒体３の一端は、上記内側起立部５ｃの外側に嵌め込まれ、他端は、上記第２の蓋体６を構成する内側起立部６ｃの外側に嵌め込まれ、そして、上記濾紙４は、上記外筒体２と内側筒体３との間に収容されている。

そして、上記濾紙４を構成する板部４ｃには、図４に示すように、エアー活性体７が固定されている。このエアー活性体７は、図３に示すように、長方形状に成形された袋体８と、この袋体８内に封入された活性炭素繊維９とから構成されている。上記袋体８は、本実施の形態では薄手の不織布（フエルト）からなり、外周に形成された封着部８ａと、この封着部８ａの内側に形成され上記活性炭素繊維９が封入された袋部８ｂとから構成されている。なお、本実施の形態においては、上記袋体８内には、羊毛等の動物系の天然繊維とマイナスイオン状態のパン系活性炭素繊維とが交じり合った状態で封入されている。また、このエアー活性体７の幅は、上記濾紙４を構成する板部４ｃの幅と略同じものとされ、また、該エアー活性体７の長さは、上記板部４ｃの長さの半分に満たないものとされている。そして、このように構成されたエアー活性体７は、上記濾紙４の内側であって、該濾紙を構成する上記板部４ｃに固定され、具体的には、図３に斜線で表した部位（袋体８の一面の片側）が図示しない接着剤により、上記板部４ｃの一側（濾紙４の山部側）に固定されている。

そしてさらに、この濾紙４には、図４に示すように、該濾紙４の長さ方向の中央から一端側には、全部で８つのエアー活性体７が、上述した要領で固定され、また、該濾紙４の長さ方向の中央から他端側には、全部で６つのエアー活性体７がやはり上述した要領と同じ要領で固定されている。そして、上記濾紙４の一端側に固定された各エアー活性体７同士は、該濾紙４の周回り方向に略均等に離間してなり、同様に、濾紙４の他端側に固定された各エアー活性体７同士も、該濾紙４の周周り方向において略均等に離間されている。また、上記濾紙４の一端側に固定された特定のエアー活性体７と、この特定のエアー活性体７と隣り合う他のエアー活性体７との略中間に位置する板部４ｃの他端側に、さらに他方のエアー活性体７が固定されている。したがって、この実施の形態においては、エアー活性体７が占める面積と該エアー活性体７が固定された板部４ｃの面積との比は、約１：４であるとともに、上記板部４ｃの数に対するエアー活性体７の数は、約１／１６とされている。

したがって、上述した実施の形態に係るエアークリーナー用エレメント１によればエアーは、上記外筒体２に形成された開口２ａから上記濾紙４内を通過し、上記内筒体３に形成された開口３ａを通過し、上記第２の蓋体６の中央に形成された開口を通過し、図示しない内燃機関に供給され又は空気清浄器に形成された所定の部位から排出される。このとき、上記濾紙４に固定されたエアー活性体７を通過したエアーが内燃機関に供給された場合（このエアークリーナー用エレメント１が自動車等のパーツとして組み込まれた場合）には、該内燃機関からの排気ガス中の黒煙の含有量を低減することができる。しかも、このエアークリーナー用エレメント１では、上記濾紙４自体は、従来の濾紙であることから、従来の濾紙４の製造工程を変更する必要性がない。また、本実施の形態に係るエアークリーナー用エレメント１では、上記エアー活性体７内にマイナスイオン状態のパン系活性炭素繊が活性炭素繊維９として封入されていることから、より一層内燃機関からの排気ガス中の黒煙の含有量を低減することができる。また、このエアークリーナー用エレメント１が、空気清浄器に装着された場合には、ダイオキシンの量を有効に低減することができる。

さらに、このエアークリーナー用エレメント１では、上述したように、エアー活性体７は、袋体８の一面の片側が図示しない接着剤により、上記板部４ｃの一側（濾紙４の山部側）に固定されていることから、該エアー活性体７のもう一つの片側（固定された部位とは反対側）は、自由端となされ、図５に示すように、山部４ａを挟んだ左右両側の板部４ｃを通過したエアーが該エアー活性体７に接触し又は該エアー活性体７を通過することから、より一層活性炭素繊維９による効果をより高めることができる。また、濾紙４に固定されたエアー活性体７の面積や固定位置、並びに固定された数は、上述した通りであることから、このエアークリーナー用エレメント１の通気率を大きく制限することがない。

なお、上記エアー活性体７が板部４ｃに対して示す面積の比や、該板部４ｃの数に対するエアー活性体７の数、さらには、各エアー活性体７の固定位置は、エアークリーナー用エレメント１に要求される通気率との関係で適宜変更することができる。また、上記実施の形態に係るエアークリーナー用エレメント１では、本発明を構成する活性炭素繊維が通気性を有する袋内に封入したものを説明したが、上記活性炭素繊維は、必ずしも通気性を有する袋内に封入されている必要性はなく、例えば、上記濾紙４にオイルが塗布されている場合には、例えば樹脂製フィルムにより形成された（通気性を有さない）袋内に封入されていても良い。

本発明の一実施の形態に係るエアークリーナー用エレメントを示す分解斜視図である。 濾紙の一部とエアー活性体とを拡大して示す斜視図である。 エアー活性体を破断して示す正面図である。 濾紙に対するエアー活性体の固定位置を模式的に示す斜視図である。 濾紙の一部とエアー活性体とを示す平面図である。

符号の説明

１ エアークリーナー用エレメント
２ 外筒体
２ａ 開口
３ 内筒体
３ａ 開口
４ 濾紙
４ａ 山部
４ｂ 谷部
４ｃ 板部
７ エアー活性体
８ 袋体
９ 活性炭素繊維

Claims (3)

1. 外側から内側にエアーが流入する多数の開口が形成された外筒体と、
   この外筒体の内側に配置され外側から内側にエアーが流入する多数の開口が形成された内筒体と、
   上記外筒体と内筒体との間に配置され、山部と谷部とが周回り方向に交互に形成されてなるとともに、上記外筒体に形成された開口から流入したエアーを濾過する濾紙と、を備えてなり、
   上記濾紙の内側であって山部と谷部との間に形成された板部には、袋内に活性炭素繊維が封入されたエアー活性体が固定されてなることを特徴とするエアークリーナー用エレメント。
2. 前記エアー活性体は、前記濾紙を構成する板部に対して接着剤を介して一部が固定されてなることを特徴とする請求項１記載のエアークリーナー用エレメント。
3. 前記エアー活性体が占める面積と該エアー活性体が固定された板部の面積との比は、１：５から１：２であるとともに、板部の数に対するエアー活性体の数は、１／２０以上１／１０未満であることを特徴とする請求項１又は２記載のエアークリーナー用エレメント。