JP2011245442A - 濾過装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルタの寿命を延長させることができる濾過装置を提供する。
【解決手段】流入口１５及び流出口１６を設けたハウジング１１内にフィルタ１９を配設し、流入口１５からハウジング１１内に流入されたエアをフィルタ１９で濾過して流出口１６から流出させるように構成する。流入口とフィルタとの間の位置にはエアの流れる方向を規制する整流板２２を設けるとともに、その整流板２２にはエアが流れるための透孔２３を設ける。
【選択図】図１

Description

この発明は、エンジンの吸気側に接続して使用される濾過装置に関するものである。

従来、この種の濾過装置としては、例えば特許文献１及び特許文献２に開示されるような構成が提案されている。
特許文献１に記載の従来構成においては、円筒状のハウジングの周壁に流入口が接線方向に向けて設けられるとともに、ハウジングの一端の軸心部に流出口が設けられている。ハウジング内には、円筒状のフィルタが配設されている。ハウジングの周壁内面において、流入口の近傍の位置には、リブが突出形成されている。そして、流入口からハウジング内に流入されたエアが旋回流となってリブに衝突することにより、エア流が下方に進行方向を変更されて、エアに含まれるダストが分離される。分離されたダストはリブに沿って落下して、ハウジングの下端のダスト排出口から排出される。さらに、ダスト分離後のエアがフィルタで濾過される。

また、特許文献２に記載の従来構成においては、水平方向に螺旋空間を形成するアルキメデス螺旋体が設けられている。アルキメデス螺旋体の外周端部には流体導入口が接続されるとともに、アルキメデス螺旋体の内周端部には流体取出口が鉛直方向に延びるように接続されている。アルキメデス螺旋体の螺旋空間を形成する外側壁の内側には、螺旋多孔板が設けられている。アルキメデス螺旋体の下部には、沈殿室が設けられている。そして、流体導入口から導入される固体及び液体、あるいは固体及び気体の混合流体が螺旋空間に沿って旋回されるとき、混合流体に含まれる固体の粒子が自身の慣性により、螺旋多孔板の細孔から外側に飛ばされて分離される。また、分離された固体の粒子は、外側壁の内側に沿って沈殿室内に落下されて、外部に排出される。

特開平８−１２８３６６号公報 特開２００１−１２１０３９号公報

ところが、これらの従来構成においては、次のような問題があった。
特許文献１に記載の従来構成では、流入口からハウジング内に流入されたエアがそのまま旋回されてフィルタで濾過されるため、ダストは粗大なものから微少なものまで、すべてフィルタで濾過される。そのため、フィルタの負担が増大され、フィルタ寿命が短くなるという問題があった。

また、特許文献２に記載の従来構成では、アルキメデス螺旋体の螺旋空間内に配置された螺旋多孔板のみにより、慣性力を利用して固体の粒子が分離されるようになっている。このため、エアに含まれる粗大なダストは分離することは可能であるが、微細なダストは分離することが困難であって、この特許文献２の従来構成はエンジンの吸気側に接続して使用することには適さないという問題があった。

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、エアに含まれる微細なダストまで捕捉することができるとともに、フィルタの寿命を延長させることができる濾過装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、この発明は、流入口及び流出口を設けたハウジング内にフィルタを設け、流入口からハウジング内に流入されたエアをフィルタで濾過して流出口から流出させるようにした濾過装置において、前記流入口とフィルタとの間の位置にエアの流れる方向を変更する整流板を設けるとともに、その整流板にエアが通るための透孔を設けたことを特徴としている。

従って、この発明の濾過装置においては、流入口からハウジング内にエアが流入されると、そのエアが流入口とフィルタとの間の位置に設けられた整流板に沿って流れる。このとき、エアに含まれる粗大なダストが慣性により直進方向に移動されようとし、エアは透孔からフィルタ側に流れる。このため、粗大なダストがエア流から分離される。従って、粗大なダスト及び微細なダストを分離して適切に捕捉でき、フィルタが粗大なダストによって目詰まりすることを抑制して、フィルタの寿命を延長させることができる。

前記の構成において、前記ハウジングを円筒形に形成するとともに、円筒形のフィルタをハウジングの軸心部に設置し、前記流入口をハウジングの周壁に接線方向へ向けて開口させるとともに、前記流出口を軸心部に開口させ、前記整流板を流入口から周壁に沿って延長し、整流板と周壁との間にエアの流路を形成するとよい。

前記の構成において、前記エア流路から下流側に離れた位置に、ダストを捕捉するための捕捉手段を設けるとよい。
前記の構成において、前記整流板は前記流入口を覆う位置からハウジングの周壁に沿って円弧状に延びるように形成されることが好ましい。

前記の構成において、複数枚の整流板を、ハウジングの周壁の内側にエア流方向に沿って設け、隣接する整流板間にエアの導入口を形成するとよい。
さらに、前記の構成において、整流板の各透孔におけるエア流の下流側の開口周縁に、透孔内へのエアの流入を案内するための案内片を流路側に向かって突出形成するとよい。

以上のように、この発明によれば、エアを適切に濾過できるとともに、フィルタの寿命を延長させることができるという効果を発揮する。

第１実施形態の濾過装置を示す縦断面図。 図１の２−２線における断面図。 第２実施形態の濾過装置を示す横断面図。 第３実施形態の濾過装置を示す要部斜視図。 図４の５−５線における部分拡大断面図。 第４実施形態の濾過装置を示す横断面図。 第５実施形態の濾過装置を示す横断面図。 第６実施形態の濾過装置を示す縦断面図。 図８の濾過装置の部分破断平面図。

（第１実施形態）
以下に、この発明を具体化した濾過装置の第１実施形態を、図１及び図２に従って説明する。

この実施形態の濾過装置においては、ハウジング１１が有蓋円筒状のハウジング本体１２と、そのハウジング本体１２の底部の開口部にシールリング１４を介して開閉可能に取り付けられるとともに、図示しないクランプにより閉鎖位置に保持された蓋体１３とより構成されている。すなわち、前記ハウジング本体１２は、円筒状をなす周壁１２ａと、その周壁１２ａの上端に位置する上端板１２ｂとを備えている。蓋体１３は、ハウジング本体１２の周壁１２ａに連なる短円筒状の周壁１３ａと、その周壁１３ａの下端に位置する下端板１３ｂとを備えている。

前記ハウジング本体１２の周壁１２ａの外面には、ハウジング１１内にエアを流入させるための円筒状の流入口１５がハウジング本体１２の周壁１２ａに対して接線方向へ向けて開口するように形成されている。ハウジング本体１２の上端板１２ｂには、ハウジング１１内からエアを流出させるための円筒状の流出口１６がハウジング１１の軸心部に開口するように形成されている。ハウジング本体１２の上端板１２ｂの外面には、流出管１７が流出口１６に接続した状態で固定されている。ハウジング本体１２の上端板１２ｂの内面には、円筒状の支持筒１８が流出口１６の外側に所定の間隔をおいて同心状に突出形成されている。

前記ハウジング１１内においてハウジング本体１２の上端板１２ｂと蓋体１３の下端板１３ｂとの間には、断面菊花状で全体の輪郭が円筒状をなすフィルタ１９が着脱可能に収容されている。このフィルタ１９は、シート状をなすとともに襞折り状に形成された不織布等の濾材１９ａを円形に巻き、その濾材１９ａの上下両端部に一対の平板環状の端面板１９ｂ，１９ｃを気密状に固定して構成されている。そして、流入口１５からハウジング本体１２内に流入されたエアが、ハウジング１１の周壁１２ａとフィルタ１９との間で旋回されるとともに、フィルタ１９で濾過されて流出口１６から流出されるようになっている。なお、図示はしないが、フィルタ１９の外周面には、フィルタ１９の形状保持のために円筒状をなす目の粗い金属網が被せられている。

前記流出口１６と支持筒１８との間において、ハウジング本体１２の上端板１２ｂとフィルタ１９の上端面板１９ｂとの間には、フィルタ１９の上端部における外周側と内周側との間の気密を保持するための上シール部材２０が介在されている。蓋体１３の下端板１３ｂとフィルタ１９の下端面板１９ｃとの間には、フィルタ１９の下端部における外周側と内周側との間の気密を保持するための下シール部材２１が介在されている。

前記ハウジング本体１２内において流入口１５とフィルタ１９との間の位置には、エアの流れる方向を規制するための整流板２２が流入口１５を覆うように、その流入口１５の端部からハウジング本体１２の周壁１２ａに沿って円弧状に延びるように形成されている。整流板２２と周壁１２ａの内面との間には、流入口１５から円弧状に延びる流路４０が形成されている。整流板２２は、その幅（図１の上下方向の寸法）が流入口１５の内径よりも大きくなるように形成され、その先端部側において一対の脚部２２ａにより周壁１２ａの内面に連結保持されている。また、流路４０の上下両端及び先端は開放されている。

前記整流板２２には複数のスリット状の透孔２３が、ハウジング本体１２の軸心方向に沿って延びるとともに、円周方向に間隔をおいて形成されている。そして、流入口１５からハウジング１１内の前記流路４０に流入されるエアが、流路４０内を旋回状に流れるとともに、整流板２２の各透孔２３を通ってフィルタ１９側に流れる。このとき、エアに含まれる粗大なダストが自身の質量に基づく慣性により微細なダストと分離して直進的に移動されようとし、結果として、周壁１２ａの内面に沿って移動される。

前記整流板２２の基端近傍において、ハウジング本体１２の周壁１２ａの内面にはリブ２４が突設されている。リブ２４に対してエア旋回流の上流側に対応配置されるように、前記流路４０から下流側に離れた位置において蓋体１３の下端板１３ｂには取り付け孔２５が形成され、その取り付け孔２５には捕捉手段としてのゴム等の弾性材よりなるダスト排出弁２６が取り付けられている。そして、前記整流板２２の外周側に分離されたダストがリブ２４に沿って排出弁２６内に落下収集されるとともに、車両振動によって排出弁２６が自身の弾性に抗して開放されることにより、外部に排出されるようになっている。

次に、前記のように構成された濾過装置の機能を説明する。
エンジンが動作されると、エアが流入口１５からハウジング本体１２内に流入し、ハウジング本体１２の周壁１２ａと整流板２２との間の流路４０内を旋回状態で流れる。この場合、整流板２２に複数の透孔２３が形成されているので、エア流は微細なダストとともに各透孔２３を通ってフィルタ１９側に方向変更される。このとき、エアに含まれる粗大なダストは自身の質量に基づく慣性により直進的に移動されようとするため、その粗大なダストは周壁１２ａに沿って移動される。そして、粗大なダストは排出弁２６内にリブ２４に当たって落下し、排出弁２６内に捕捉される。この状態で、車両振動により排出弁２６が開かれ、粗大なダストは車外に廃棄される。一方、方向変更されたエアがフィルタ１９を通過して濾過され、エアに含まれる微細なダストがフィルタ１９によって捕捉される。そして、濾過後のエアが流出口１６からハウジング１１外に流出して、エンジンの吸気側に供給される。

このように、エアに含まれる粗大なダストと微細なダストとが、整流板２２の部分で分離され、粗大なダストは排出弁２６に、微細なダストはフィルタ１９によって捕捉される。従って、フィルタ１９は粗大なダストによって早期に目詰まりが生じることなく、長期間にわたって使用することができる。

従って、この実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１） この濾過装置においては、流入口１５とフィルタ１９との間の位置には、ハウジング１１の周壁１２ａの内面に沿う流路４０を形成するための整流板２２が設けられ、その整流板２２には透孔２３が形成されている。このため、流入口１５からハウジング１１内に流入されたエアは、透孔２３からフィルタ１９側に抜けるが、エアに含まれる粗大なダストがエア流から分離されて、周壁１２ａの内面に沿って移動される。そして、粗大なダストは排出弁２６によって捕捉され、フィルタ１９には微細なダストが捕捉される。よって、エアから粗大ダスト及び微少ダストを取り除く濾過を適切に実行できるとともに、フィルタ１９の寿命を延長させることができる。

（２） この濾過装置においては、整流板２２がハウジング１１の周壁１２ａに沿うように設けられているため、流入口１５から流入されるエアの速度はそれほど低下されない。従って、エアに含まれる粗大なダストが慣性を利用して微細なダストから適切に分離される。よって、エアに含まれる粗大なダストを効果的に分離させることができて、フィルタ１９の寿命の延長に有効である。

（第２実施形態）
次に、この発明を具体化した濾過装置の第２実施形態を説明する。この第２実施形態以降の各実施形態及び変更例は、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

この第２実施形態においては、図３に示すように、整流板２２に形成された複数の透孔２３の開口寸法Ｌ１〜Ｌ４が、エア旋回流の上流側のものほど大きくなるように設定されている。

従って、この第２実施形態によれば、前記第１実施形態における（１）及び（２）に記載の効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。
（３） この実施形態の濾過装置においては、整流板２２上の透孔２３の開口寸法Ｌ１〜Ｌ４が、エア旋回流の上流側のものほど大きくなるように形成されている。このため、ハウジング本体１２の周壁１２ａに沿う流路４０内のエア流がフィルタ１９側へ方向変更し易くなり、微少ダストと粗大ダストとをさらに適切に分離させることができる。

（第３実施形態）
次に、この発明を具体化した濾過装置の第３実施形態を説明する。
この第３実施形態においては、図４及び図５に示すように、整流板２２に複数のほぼ半月状の透孔２３が、ハウジング本体１２の軸心方向及び円周方向に間隔をおいて形成されている。また、円周方向に配列された複数の透孔２３の開口寸法が、前記第２実施形態の場合と同様に、エア旋回流の上流側のものほど次第に大きくなるように形成されている。そして、各透孔２３におけるエア旋回流の上流側の開口周縁の外面には、透孔２３内へのエアの流入，すなわちフィルタ１９側へのエア流の方向変更を案内するための斜状の案内面２９が形成されている。

従って、この第３実施形態によれば、前記第１及び第２実施形態における（１）〜（３）に記載の効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。
（４） この実施形態の濾過装置では、エアが整流板２２上の各透孔２３において、整流板２２の外周側から案内面２９に沿って透孔２３内に円滑に流入されるため、エアの方向変更を効果的に行うことができる。

（第４実施形態）
次に、この発明を具体化した濾過装置の第４実施形態を説明する。
この第４実施形態においては、図６に示すように、ハウジング本体１２の周壁１２ａの内側に、スリット状の透孔２３を有する複数（実施形態では３枚）の整流板２２がエア流方向に沿って、かつ隣接する整流板２２の下流側端部と上流側端部とが導入口４１を介して重なるように設けられている。従って、流路４０が整流板２２ごとに形成されている。なお、下流側の２枚の整流板２２の導入口４１側の上下両端には、その整流板２２固定用の脚２２ｂが設けられている。

従って、この第４実施形態においても、前記第１実施形態における（１）及び（２）に記載の効果とほぼ同様の効果を得ることができる。特に、この実施形態においては、以下の効果がある。

（５） この実施形態の濾過装置では、ハウジング１１内の旋回流が下流側の２枚の整流板２２の流路４０に導入口４１を介して導入されるため、粗大なダストをさらに適切に分離できる。

（第５実施形態）
次に、この発明を具体化した濾過装置の第５実施形態を説明する。
この第５実施形態では、図７に示すように、整流板２２上の各透孔２３におけるエア流の下流側における開口周縁に、透孔２３内へのエアの流入を案内するための案内片３０が流路４０側に向かって突出形成されている。

従って、この第５実施形態によれば、前記第１実施形態における（１）及び（２）に記載の効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。
（６） この実施形態の濾過装置では、流路４０内のエアが案内片３０に沿って透孔２３を介してフィルタ１９側に円滑に案内されるため、エア流の方向変更を効果的に行うことができる。

（第６実施形態）
次に、この発明を具体化した濾過装置の第６実施形態を説明する。
この第６実施形態においては、図８及び図９に示すように、ハウジング３１が、上面を開口した四角箱形の下ハウジング３２と、下面を開口した四角箱形の上ハウジング３３とから構成されている。下ハウジング３２の一側面の隅角部には流入口１５が突設されるとともに、上ハウジング３３の他側面における下ハウジング３２と反対側の隅角部には流出口１６が突設されている。下ハウジング３２と上ハウジング３３との開口端部間には、ほぼ四角平板状のフィルタ１９が着脱可能に配設されている。このフィルタ１９は、シート状をなすとともに襞折り状に形成された不織布等の濾材１９ａの外周に、両ハウジング３２，３３間のシールを確保するためのシール部３４を設けることにより構成されている。

前記流入口１５と対面するように、下ハウジング３２内の隅角部には円弧状の整流板２２が傾斜状態に配設されている。整流板２２には複数のスリット状，円形状等の形状の透孔２３が形成されている。整流板２２と対応する下ハウジング３２の底部には取り付け孔２５が形成され、その取り付け孔２５には車両振動によって開放されるダスト排出弁２６が取り付けられている。

そして、この実施形態においては、流入口１５からハウジング３１内に流入するエアが、整流板２２により斜め上方に方向変更されてフィルタ１９側に移動される。このとき、エアに含まれる粗大なダストは、その質量に基づく慣性により整流板２２の透孔２３を通して直進的に移動され、整流板２２の裏側と下ハウジング３２の内面との間の空間内に分離される。分離された粗大ダストは排出弁２６から排出される。

従って、この第６実施形態においても、前記第１実施形態における（１）及び（２）に記載の効果とほぼ同様の効果を得ることができる。
（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。

・ 図６及び図７に示す前記第４及び第５実施形態において、整流板２２上の複数の透孔２３の開口寸法を、前記第２実施形態の場合と同様に、エア旋回流の下流側のものほど小さくなるように形成すること。

・ 図４に示す第３実施形態において、２点鎖線で示すように、透孔２３を図４の上下方向に長く形成すること。
・ 前記各実施形態の構成を組み合わせること。例えば、図７に示す第５実施形態の案内片３０を図６に示す第４実施形態の透孔２３に形成すること。

１１…ハウジング、１２…ハウジング本体、１２ａ…周壁、１３…蓋体、１５…流入口、１６…流出口、１９…フィルタ、２２…整流板、２３…透孔、３０…案内片、３１…ハウジング、４０…流路。

Claims (6)

1. 流入口及び流出口を設けたハウジング内にフィルタを設け、流入口からハウジング内に流入されたエアをフィルタで濾過して流出口から流出させるようにした濾過装置において、
   前記流入口とフィルタとの間の位置にエアの流れる方向を規制する整流板を設けるとともに、その整流板にエアが通るための透孔を設けたことを特徴とする濾過装置。
2. 前記ハウジングを円筒形に形成するとともに、円筒形のフィルタをハウジングの軸心部に設置し、前記流入口をハウジングの周壁に接線方向へ向けて開口させるとともに、前記流出口を軸心部に開口させ、前記整流板を流入口から周壁に沿って延長し、整流板と周壁との間にエアの流路を形成したことを特徴とする請求項１に記載の濾過装置。
3. 前記流路から下流側に離れた位置に、ダストを捕捉するための捕捉手段を設けたことを特徴とする請求項２に記載の濾過装置。
4. 前記整流板は前記流入口を覆う位置からハウジングの周壁に沿って円弧状に延びるように形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の濾過装置。
5. 複数枚の整流板を、エア流方向に沿って設け、隣接する整流板間にエアの導入口を形成したことを特徴とする請求項２〜４のうちのいずれか一項に記載の濾過装置。
6. 整流板の各透孔におけるエア流の下流側の開口周縁に、透孔内へのエアの流入を案内するための案内片を流路側に向かって突出形成したことを特徴とする請求項２〜５のうちのいずれか一項に記載の濾過装置。

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