JP2007154672A - サイクロン式エアクリーナ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、大型化せずに、吸気効率を向上させることができるサイクロン式エアクリーナを提供することを課題とする。
【解決手段】サイクロン式エアクリーナ１０Ｃは、エアクリーナケース２０、濾過部４０、エア反転部５０Ｃ、旋回羽根部６０及び羽根回転機構７０からなる。
【効果】サイクロン式エアクリーナ１０Ｃは、凸部５１を設けたことで、ケース下部２３から円滑に濾過エレメント４４及びエア出口４３ａへエアを導くことができ、吸気効率を向上させることができる。また、８枚の案内壁５３・・・及びプレ案内壁５４・・・を設けたことで、エアをプレ案内壁５４・・・及び案内壁５３・・・に沿って、迅速に濾過エレメント４４及びエア出口４３ａへエアを導くことができる。そして、エンジンの回転数が一定値を超えたときに旋回羽根６３を回転させ、旋回羽根６３の吸引作用及び押出作用で、コンパクトでも吸気効率を向上させることができる。
【選択図】図１５

Description

本発明はサイクロン式エアクリーナの改良に関する。

エアを浄化するエアクリーナには各種の形式のものが実用化されている。その一つとして、サイクロン式エアクリーナが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
実開平１−１０５７５８号公報（第４図）

特許文献１の第４図において、サイクロン式エアクリーナは、空気取入口１、円筒部２、複数枚のルーバー３・・・（・・・は複数を示す。以下同様）、円錐部４、排出口５及び出口管６を備えるサイクロン１０と、このサイクロン１０の出口管６の外端に接続する円筒状フィルターエレメント７を内蔵したフィルター８と、このフィルター８の排気口に接続する内燃機関の吸入管９とからなる。

ダストを含んだエアは、円筒部２の内部に設けた環状通路２ａで旋回流となり、環状通路２ａの内部に取付けた複数枚のルーバー３・・・を通過して円錐部４へ流入する。この円錐部４で、エアはさらに旋回流が加速され、遠心分離作用によって粒径大のダストが捕捉される。

しかし、特許文献１のサイクロン式エアクリーナは、円錐部４が平らな底面を備えているために、円錐部４の底部でエアに乱流が発生しやすくなり、流路抵抗が大きくなる。このため、サイクロン式エアクリーナの吸気効率が低下する虞がある。その対策として、サイクロン式エアクリーナを大型化することが必要となる。そこで、大型化せずに、吸気効率を向上させることができるサイクロン式エアクリーナの開発が求められる。

本発明は、大型化せずに、吸気効率を向上させることができるサイクロン式エアクリーナを提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、エアクリーナケースに、エア入口及びエア出口を備え、これらのエア入口からエア出口までの間に濾過エレメントを介在させ、エア入口から流入させたエアを旋回させて、エアに含むダストを遠心分離させた後、前記エアを前記濾過エレメントで濾過してエア出口から流出させる形式のサイクロン式エアクリーナにおいて、前記エアクリーナケースの底に、エアを反転させて前記濾過エレメント及び前記エア出口へ案内する凸部を設けたことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、凸部は、円錐台であり、この円錐台の斜面に、エアを濾過エレメント及びエア出口へ案内する案内壁を設けたことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、エアクリーナケースの底で且つ凸部を除く部位に、案内壁に繋がるプレ案内壁を設けたことを特徴とする。

請求項４に係る発明は、エアクリーナケースに、エア入口及びエア出口を備え、これらのエア入口からエア出口までの間に濾過エレメントを介在させ、エア入口から流入させたエアを旋回させて、エアに含むダストを遠心分離させた後、前記エアを前記濾過エレメントで濾過してエア出口から流出させる形式のサイクロン式エアクリーナにおいて、前記エア入口から流入させたエアに臨ませる旋回羽根と、エンジンの回転数が所定回転数以上になるときに前記旋回羽根を回転させる羽根回転機構とを備えることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、エアクリーナケースの底に、エアを反転させてエア出口へ案内する凸部を設け、この凸部内に羽根回転機構の全部又は一部を収納したことを特徴とする。

請求項１に係る発明では、エアクリーナケースの底にエアを反転させて濾過エレメント及びエア出口へ案内する凸部を設けたので、ケース下部における乱流の発生を抑えると共に濾過エレメント及びエア出口にエアを導き易くなり、吸気効率を向上させることができる。

請求項２に係る発明では、エアクリーナケースの底の凸部の斜面にエアを案内する案内壁を設けたことで、エアを、旋回させることなく、案内壁に沿って迅速にエアを濾過エレメント及びエア出口に導くことができる。

請求項３に係る発明では、エアクリーナケースの底で且つ凸部を除く部位に案内壁に繋がるプレ案内壁を設けたことで、エアをプレ案内壁及び案内壁に沿って、迅速に濾過エレメント及びエア出口に導くことができる。

請求項４に係る発明では、エア入口から流入させたエアに臨ませる旋回羽根を採用したので、旋回羽根を通過するように上から下へエアを流すと、エアに旋回作用が付加される。したがって、下向き旋回流を強化することができる。
また、エンジンの回転数が一定以上になるときに旋回羽根を回転させる羽根回転機構を採用したので、エンジンの回転数が一定値を超えたときに、旋回羽根を電動機で回転させて、この旋回羽根の吸引作用で、大量のエアをエア入口から取り込むことができ、旋回羽根の押出作用で、大量のエアをエア出口へ送り込むことができる。この結果、コンパクトなサイクロン式エアクリーナで、吸気効率を向上させることができる。

請求項５に係る発明では、エアクリーナケースの底にエアを反転させてエア出口へ案内する凸部を設けたので、この凸部の斜面に沿って旋回流を円滑に濾過エレメント及びエア出口に向けて反転させることができる。
加えて、凸部の下方空間に、電動機の全部又は一部（上半部）を収納することで、エアクリーナケースの小型化にも寄与する。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、請求項１に係る発明は主として図１で説明する。請求項２に係る発明は主として図３で説明し、請求項３に係る発明は図４で説明し、請求項４に係る発明は図６で説明し、請求項５に係る発明は図１０で説明する。

図１は本発明に係るサイクロン式エアクリーナの全体断面図であり、サイクロン式エアクリーナ１０は、ダストを含んだエアを流入させて旋回流を発生させるエアクリーナケース２０（詳細構造は後述）と、このエアクリーナケース２０の外側の上部にエアの濾過を実施するために設ける濾過部４０（詳細構造は後述）と、この濾過部４０に旋回しているエアを反転させて案内するためにエアクリーナケース２０の最下部に設けるエア反転部５０（詳細構造は後述）とからなる。

エアクリーナケース２０は、ダストを含んだエアが流入する入口管２１と、この入口管２１を側面に備えるケース上部２２と、このケース上部２２の下部に設ける円筒状のケース下部２３と、このケース下部２３の上端にケース上部２２の下端を接続するために設ける２枚のケースフランジ２４、２４と、これらのケースフランジ２４、２４の合せ面で挟み込むガスケット２５と、このガスケット２５による気密性を保つためにケースフランジ２４、２４を固定する複数本のボルト２６・・・と、ケース下部２３の最下部に設ける底板２７と、この底板２７の直近のケース下部２３に取付ける複数個の排出口２８・・・と、ケース上部２２の真上に取付ける天板２９と、この天板２９に固定すると共に旋回したエアを流出させる出口管３１とで構成する。

図２は図１の２部拡大図であり、濾過部４０は、出口管３１の上端に取付ける出口管フランジ４１と、この出口管フランジ４１の上に接続するために載せる接続管フランジ４２と、この接続管フランジ４２に固定する接続管４３と、出口管フランジ４１−接続管フランジ４２の合せ面で挟み込む濾過エレメント４４と、この濾過エレメント４４を固定した際の気密性を保つために出口管フランジ４１及び接続管フランジ４２の各々に設けた溝に挿入する２個のＯリング４５、４５と、これらのＯリング４５、４５及び濾過エレメント４４を挟み込んだ出口管フランジ４１−接続管フランジ４２を固定する複数本のボルト４６・・・とで構成する。

なお、天板２９と出口管３１と出口管フランジ４１は分割型で形成したが、一体型で形成して差し支えない。また、接続管フランジ４２と接続管４３についても分割型で形成したが、一体型で形成して差し支えない。

図１に戻って、入口管２１から流入したエアは矢印ａのように旋回しながら下降し、エアより比重の大きなダストは、ケース下部２３の内周面に沿って落下し、底板２７の上に堆積する。
一方、エアは矢印ｂのように反転して上昇し、その後矢印ｃのように出口管３１に至る。このときに、エアは凸部５１の斜面５２で案内されるため、滑らかに反転する。このように、ケース下部２３の内部でのエアの流れが円滑になる。
すなわち、底板２７に凸部５１を設けたことにより、一旦ケース下部２３に向かったエアを円滑に濾過エレメント４４及びエア出口４３ａに導くことができる。これにより、吸気効率を向上させることができる。

図３は本発明に係るエア反転部の改良図であり、エア反転部５０Ｂは、凸部５１の斜面５２に複数枚の案内壁５３・・・を取付けたことを特徴とする。
エアを、斜面５２、案内壁５３・・・に沿って迅速に濾過エレメント（図２符号４４）及びエア出口（図１符号４３ａ）に導くことができる。

図４は本発明に係るエア反転部の更なる改良図であり、エア反転部５０Ｃは、凸部５１の斜面５２に複数枚の案内壁５３・・・を取付けると共に、底板２７にもプレ案内壁５４・・・を設けたことを特徴とする。エアが底板２７上で凸部５１へ導かれる。

図５は図４の５−５線断面図であり、８枚の案内壁５３・・・及びプレ案内壁５４・・・を、ケース下部２３の中心に設けた凸部５１の外面からケース下部２３の内面に向かって放射状に設けた形態である。
エアを、プレ案内壁５４・・・及び案内壁５３・・・に沿って、図面おもて側へ迅速に上昇させることができる。

なお、この例では、案内壁５３・・・及びプレ案内壁５４・・・を各々８枚としたが、これに限らず、複数枚であれば差し支えない。

以下に、図１のサイクロン式エアクリーナ１０とは異なる構造のサイクロン式エアクリーナを説明する。
図６は本発明に係る別のサイクロン式エアクリーナの全体断面図であり、サイクロン式エアクリーナ１０Ｂは、ダストを含んだエアを流入させて旋回流を発生させるエアクリーナケース２０と、このエアクリーナケース２０の外側の上部にエアの濾過を実施するために設ける濾過部４０と、この濾過部４０にエアを案内するために設ける旋回羽根部６０と、この旋回羽根部６０をエンジンの回転数が一定以上になるときに回転させる羽根回転機構７０とからなる。

エアクリーナケース２０は、ダストを含んだエアが流入する入口管２１と、この入口管２１を側面に備えるケース上部２２と、このケース上部２２の下部に設けるケース下部２３と、このケース下部２３の上端にケース上部２２の下端を接続するために設ける２枚のケースフランジ２４、２４と、これらのケースフランジ２４、２４の合せ面で挟み込むガスケット２５と、このガスケット２５による気密性を保つためにケースフランジ２４、２４を固定する複数本のボルト２６・・・と、ケース下部２３の最下部に設ける底板２７と、この底板２７の直近のケース下部２３に取付ける複数個の排出口２８・・・と、ケース上部２２の真上に取付ける天板２９と、この天板２９に固定すると共に旋回したエアを流出させる出口管３１と、底板２７の下部に設ける脚３２とで構成する。

濾過部４０の構造は図２と同様である。また、図２は説明済であるので、詳細な構造の説明を省略する。
旋回羽根部６０の詳細構造は、後述する。

羽根回転機構７０は、底板２７の下面に取付けた電動機７１と、この電動機７１を固定するボルト７２・・・と、これらのボルト７２・・・で固定した電動機７１に備える軸７３と、この軸７３を支持するために底板２７の上面に取付けるブシュ７４とで構成する。

図７は図６の７−７線断面図であり、旋回羽根部６０は、ケース上部２２の中心に設けた軸に等角度ピッチで取付ける３個の支持材６１、６１、６１と、これらの支持材６１、６１、６１の先端に固定する支持リング６２と、この支持リング６２の外面に軸を中心にして等角度ピッチで取付ける８枚の旋回羽根６３・・・とで構成する。

なお、この例では、旋回羽根６３・・・を８枚としたが、これに限らず、複数枚であれば差し支えない。

図８は図７の８−８線断面図であり、旋回羽根６３は支持リング６２の外面に傾斜させた状態で取付けられる。

図９は図７の作用説明図である。
（ａ）において、エンジンの回転数が一定値以下のときには、電動機７１に通電しない。必要なら電動機７１にブレーキを内蔵し、このブレーキを制動状態にする。
この状態では、旋回羽根６３が静止しているため、この旋回羽根６３を通過するように上から下へエアを流すと、エアに旋回作用が付加される。したがって、下向き旋回流を強化することができる。

（ｂ）において、エンジンの回転数が一定値を超えたときには、電動機７１に通電して、旋回羽根６３を回転させる。この回転の方向は、エア入口２１ａから流入したエアが下向きに流れる方向とする。すると、旋回羽根６３の吸引作用で、大量のエアをエア入口２１ａから取り込むことができ、旋回羽根６３の押出作用で、大量のエアをエア出口４３ａへ送り込むことができる。
この結果、コンパクトなサイクロン式エアクリーナ１０Ｂで、吸気効率を向上させることができる。

図１０は図６に示すサイクロン式エアクリーナの要部改良図であり、エアクリーナケース２０の底板２７の中央に凸部状のエア反転部５０を設けてもよい。このエア反転部５０を構成する凸部５１の斜面５２に沿って旋回流を円滑に濾過エレメント（図６符号４４）及びエア出口（図６符号４３ａ）に向けて反転させることができる。
加えて、凸部５１の下方空間に、電動機７１の全部又は一部（上半部）を収納することで、エアクリーナケース２０の小型化にも寄与する。

図１１は図６に示すサイクロン式エアクリーナの更なる要部改良図であり、図１１において、図６に示す支持材６１・・・を補助羽根６４・・・に変更したことを特徴とする。

図１２は図１１の１２−１２線断面図であり、軸７３と支持リング６２との間に３枚又は複数枚の補助羽根６４・・・を介在させ、支持リング６２の外周面に８枚又は複数枚のの旋回羽根６３・・・を取付けた構成にした。
なお、旋回羽根６３・・・をケース上部２２の内周面に固定し、補助羽根６４・・・のみを電動機７１（図６符合７１）と連動するようにしてもよい。

図１３は図１２の１３−１３線断面図であり、補助羽根６４のひねり方向は、旋回羽根６３（図８参照）のひねり方向と、逆にしたことを示す。

図１４は本発明に係る補助羽根を備えたサイクロン式エアクリーナの作用説明図である。
（ａ）において、電動機７１に通電しない。電動機７１にブレーキを内蔵し、このブレーキを制動状態にする。
旋回羽根６３が静止しているため、この旋回羽根６３を通過するように上から下へエアを流すと、エアに旋回作用が付加される。したがって、下向き旋回流を強化することができる。

（ｂ）において、電動機７１に通電しない。電動機７１にブレーキを内蔵するときにはブレーキを非制動状態にする。
旋回羽根６３は回転自在になるため、エア入口２１ａから流入した下向きのエア流れによって、旋回する。この旋回により、補助羽根６４も旋回する。この補助羽根６４はケース下部２３のエアをエア出口４３ａへ押し込む作用を発揮する。したがって、電動機７１に通電しない状態で、エア流量を増加させることができる。

（ｃ）において、エンジンの回転数が一定値を超えたときには、電動機７１に通電して、旋回羽根６３を回転させる。この回転方向は、エア入口２１ａから流入したエアが下向きに流れる方向とする。すると、旋回羽根６３の吸引作用で、大量のエアをエア入口２１ａから取り込むことができ、旋回羽根６３の押出作用で、大量のエアをエア出口４３ａへ送り込むことができる。同時に、補助羽根６４も旋回する。この補助羽根６４はケース下部２３のエアをエア出口４３ａへ押し込む作用を発揮する。
この結果、コンパクトなサイクロン式エアクリーナ１０Ｂで、吸気効率を向上させることができる。

図１５は本発明に係る最も好ましいサイクロン式エアクリーナの構造を説明する斜視図であり、サイクロン式エアクリーナ１０Ｃは、ダストを含んだエアを流入させて旋回流を発生させるエアクリーナケース２０と、このエアクリーナケース２０の外側の上部にエアの濾過を実施するために設ける濾過部４０と、この濾過部４０に向けてエアを旋回させることなく上昇させるために設けるエア反転部５０Ｃと、このエア反転部５０Ｃから上昇したエアを案内するために設ける旋回羽根部６０と、この旋回羽根部６０をエンジンの回転数が一定以上になるときに回転させる羽根回転機構７０とで構成する。

エアクリーナケース２０は図１で説明したので、詳細な構造の説明は省略する。また、濾過部４０は図２で、エア反転部５０Ｃは図４で、旋回羽根部６０は図７で、羽根回転機構７０は図６で各々説明したので、詳細な構造の説明は省略する。

これらの構成を採用すれば、第１に、凸部５１を設けたことにより、ケース下部２３から円滑に濾過エレメント４４及びエア出口４３ａへエアを導くことができ、吸気効率を向上させることができる。
第２に、８枚の案内壁５３・・・及びプレ案内壁５４・・・を設けたことにより、エアをプレ案内壁５４・・・及び案内壁５３・・・に沿って、迅速に濾過エレメント４４及びエア出口４３ａへエアを導くことができる。

第３に、エアを旋回羽根６３を通過するように上から下へ流すと、エアに旋回作用が付加される。したがって、下向き旋回流を強化することができる。
第４に、エンジンの回転数が一定値を超えたときに、旋回羽根６３を電動機７１で回転させて、この旋回羽根６３の吸引作用で、大量のエアをエア入口２１ａから取り込むことができ、旋回羽根６３の押出作用で、大量のエアをエア出口４３ａへ送り込むことができる。この結果、コンパクトなサイクロン式エアクリーナ１０Ｃで、吸気効率を向上させることができる。

第５に、凸部５１の下方空間に、電動機７１の全部又は一部（上半部）を収納することで、エアクリーナケース２０の小型化にも寄与する。

図１６は図６に示すサイクロン式エアクリーナの更々なる要部改良図であり、サイクロン式エアクリーナ１０Ｄは、ダストを含んだエアを流入させて旋回流を発生させるエアクリーナケース２０と、このエアクリーナケース２０の外側の上部にエアの濾過を実施するために設ける濾過部４０と、この濾過部４０にエアを案内するために設ける旋回羽根部６０と、この旋回羽根部６０をエンジンの回転数が一定以上になるときに回転させる羽根回転機構７０とからなる。

エアクリーナケース２０は図１で説明したので、詳細な構造の説明は省略する。また、濾過部４０は図２で、旋回羽根部６０は図７で、羽根回転機構７０は図６で各々説明したので、詳細な構造の説明は省略する。

なお、図１から図１６に示したケース下部２３は円筒状にしたが、円筒状に限定しない。例えば、ケース下部２３の下部を下方にいくほど径が小さくなる円錐状の筒にしてもよい。

図１６は、図６に示す支持リング６２の高さを大きくしたことを特徴とする。
これにより、旋回羽根６３を通過した旋回エアが、支持リング６２の外周面に沿って下降するために、下向き旋回流を強化することができる。

本発明は、出口に濾過エレメントを備えたサイクロン式エアクリーナに好適である。

本発明に係るサイクロン式エアクリーナの全体断面図である。 図１の２部拡大図である。 本発明に係るエア反転部の改良図である。 本発明に係るエア反転部の更なる改良図である。 図４の５−５線断面図である。 本発明に係る別のサイクロン式エアクリーナの全体断面図である。 図６の７−７線断面図である。 図７の８−８線断面図である。 図７の作用説明図である。 図６に示すサイクロン式エアクリーナの要部改良図である。 図６に示すサイクロン式エアクリーナの更なる要部改良図である。 図１１の１２−１２線断面図である。 図１２の１３−１３線断面図である。 本発明に係る補助羽根を備えたサイクロン式エアクリーナの作用説明図である。 本発明に係る最も好ましいサイクロン式エアクリーナの構造を説明する斜視図である。 図６に示すサイクロン式エアクリーナの更々なる要部改良図である。

符号の説明

１０、１０Ｂ、１０Ｃ…サイクロン式エアクリーナ、２０…エアクリーナケース、２１ａ…エア入口、４３ａ…エア出口、４４…濾過エレメント、５１…凸部、５２…斜面、５３…案内壁、５４…プレ案内壁、６３…旋回羽根、７０…羽根回転機構。

Claims (5)

1. エアクリーナケースに、エア入口及びエア出口を備え、これらのエア入口からエア出口までの間に濾過エレメントを介在させ、エア入口から流入させたエアを旋回させて、エアに含むダストを遠心分離させた後、前記エアを前記濾過エレメントで濾過してエア出口から流出させる形式のサイクロン式エアクリーナにおいて、
   前記エアクリーナケースの底に、エアを反転させて前記濾過エレメント及び前記エア出口へ案内する凸部を設けたことを特徴とするサイクロン式エアクリーナ。
2. 前記凸部は、円錐台であり、この円錐台の斜面に、エアを前記濾過エレメント及び前記エア出口へ案内する案内壁を設けたことを特徴とする請求項１記載のサイクロン式エアクリーナ。
3. 前記エアクリーナケースの底で且つ前記凸部を除く部位に、前記案内壁に繋がるプレ案内壁を設けたことを特徴とする請求項２記載のサイクロン式エアクリーナ。
4. エアクリーナケースに、エア入口及びエア出口を備え、これらのエア入口からエア出口までの間に濾過エレメントを介在させ、エア入口から流入させたエアを旋回させて、エアに含むダストを遠心分離させた後、前記エアを前記濾過エレメントで濾過してエア出口から流出させる形式のサイクロン式エアクリーナにおいて、
   前記エア入口から流入させたエアに臨ませる旋回羽根と、エンジンの回転数が所定回転数以上になるときに前記旋回羽根を回転させる羽根回転機構とを備えることを特徴とするサイクロン式エアクリーナ。
5. 前記エアクリーナケースの底に、エアを反転させて前記エア出口へ案内する凸部を設け、この凸部内に前記羽根回転機構の全部又は一部を収納したことを特徴とする請求項４記載のサイクロン式エアクリーナ。

Images