JP2014218895A - エアクリーナケース - Google Patents

Abstract

【課題】 エアクリーナ内部を流れる空気流の整流効果を高め、エアクリーナケースの剛性を高める。【解決手段】 エアクリーナのケース２には、流入口や流出口となる開口２１が設けられ、開口には、筒状の接続部２２がケース外側に向かって突出形成されている。接続部２２は、ケース２の底面２５と略平行に、ケースの側面に設けられている。ケース２には、ケース内の空気流を偏向させるための導風ガイド２６が、ケース底面２５から突出形成されている。導風ガイド２６は、ケース壁面がケースの外側から内側に向かって凹入するように、中空のひだ状に形成されている。【選択図】 図２

Description

本発明は、空気を濾過するエアクリーナのエアクリーナケースに関する。特にケース内部に導風ガイドを有するエアクリーナケースに関するものである。

自動車等の車両にはエアクリーナが使用されている。エアクリーナは、ガソリンエンジンなどの内燃機関に供給する空気を清浄化する用途や、エアコンディショナーを通じて車室内に供給する空気を清浄化する用途、車両に搭載される燃料電池に供給する空気を清浄化する用途、車両に搭載される電池や電子機器などを冷却するための空気を清浄化する用途などに活用される。

車両用のエアクリーナにおいては、空気を清浄化することだけでなく、エアクリーナを通過する空気流の通気抵抗を低減することが求められている。また、エアクリーナケースの剛性が低いと、ケースから放射音が出るなど、車両の静粛性が損なわれやすくなるため、エアクリーナケースの剛性を高めることが望まれている。

また、エアクリーナにおいては、使用されるフィルタエレメント全体を使って、効率よく長期間にわたってダストを捕捉することが求められており、ケース内部に導風ガイド部材を設けるなど、エアクリーナケースの形状を工夫してエアクリーナ内部の空気流れを改善することが行われることもある。

例えば、特許文献１には、エアクリーナのケースの底面に整流板を立て、整流板とフィルタエレメントとの間には隙間が空けられ、整流板の少なくとも一部が曲げられているエアクリーナが開示され、当該エアクリーナによれば、エアクリーナの通気抵抗を下げ、且つダスト保持量を上げうることが開示されている。また、特許文献２には、エアクリーナの入り口管から流入した吸気流れが拡散板により分断され、分断された吸気流れがクリーナエレメントに均一に当たるように案内されたエアクリーナが開示されており、当該エアクリーナによれば、クリーナエレメントの寿命を延ばし、流量計の計測誤差を減少しうることが開示されている。

特開２００３−２２７４２５号公報 特開２０００−３４６６８７号公報

本発明の目的は、導風ガイドを有するエアクリーナにおいて、エアクリーナ内部の空気流の整流効果を高めることにある。また、本発明の他の目的は、エアクリーナケースの剛性を高めることにある。また、本発明の更に他の目的は、エアクリーナのフィルタエレメントにおけるダスト捕捉の均一性を高めることにある。

発明者は、鋭意検討の結果、エアクリーナ内部の空気流れを偏向させる導風ガイドを、ケース内側に向かってケース壁面を凹入させた中空ひだ状のものにすると、空気流の整流効果が高められ、エアクリーナケースの剛性が高められることを知見し、本発明を完成させた。

本発明は、濾過すべき空気の流路の一部となる拡張空間を画成するともに、内部にフィルタエレメントを収容するように、中空の箱状に形成されたエアクリーナのケースであって、ケースには、流入口となる開口と流出口となる開口とが設けられ、少なくとも一方の開口には、筒状の接続部がケース外側に向かって突出するように形成されており、前記接続部が設けられるケースの面を第１の面とし、第１の面に隣接しフィルタエレメントに対向する面を第２の面として、前記接続部は、第２の面に近接した位置に、前記接続部の中心軸が第２の面と略平行となるように設けられ、ケースには、ケース内の空気流を偏向させるための導風ガイドが、前記接続部に近接し第２の面の法線方向に沿って見て湾曲する形状に、第２の面から突出形成されており、前記導風ガイドは、ケース壁面がケースの外側から内側に向かって凹入するように、中空のひだ状に形成されているエアクリーナケースである（第１発明）。

第１発明においては、導風ガイドが、流入口となる開口に設けられた円筒状の接続部に近接して設けられており、開口から流入する空気流に面する側の導風ガイド側面は、接続部内周面の半径をｒ１として、ｒ１／２≦ｒ２≦２＊ｒ１となる半径寸法ｒ２のアールがかけられた曲面とされることが好ましい（第２発明）。また、第１発明において、導風ガイドの前記側面と、接続部の内周面とが、空気の流れ方向に沿って滑らかに連続していることが好ましい（第３発明）。

さらに、第３発明においては、導風ガイドが、流出口となる開口に設けられた接続部に近接して設けられることが好ましい（第４発明）。また、第１発明ないし第４発明においては、ケースの外側には、導風ガイドの中空部分を横断するように板状のリブが形成されることが好ましい（第５発明）。

本発明のエアクリーナケース（第１発明）によれば、エアクリーナ内部の空気流の整流効果を高めることができる。そして、エアクリーナケースの剛性を高めることができる。

第２発明によれば、さらに、エアクリーナのフィルタエレメントにおけるダスト捕捉の均一性を高めることができる。また、第３発明によれば、エアクリーナ内部の空気流の整流効果がより効果的に改善され、エアクリーナの通気抵抗を低減できる。また、第４発明によれば、さらに、エアフローセンサの計測誤差の低減にも効果がある。また、第５発明によれば、特にエアクリーナケースの剛性の改善効果が高められる。

本発明第１実施形態のエアクリーナケースの外観を示す斜視図である。 第１実施形態のエアクリーナケースを用いたエアクリーナの構成を示す図である。 第１実施形態のエアクリーナケースの下ケースの形状を示す三面図である。 第１実施形態のエアクリーナケースの下ケースの形状を示す断面図である。 第１実施形態の下ケース内部におけるダストの流れを示す模式図である。 従来技術の下ケース内部におけるダストの流れを示す模式図である。 第２実施形態のエアクリーナケースの上ケースの外観形状を示す斜視図である。 第２実施形態のエアクリーナケースの上ケースの内部形状を示す斜視図である。 第３実施形態のエアクリーナケースの下ケースの外観形状を示す斜視図である。 従来技術のエアクリーナケースの下ケースの内部形状を示す斜視図である。

以下図面を参照しながら、自動車のガソリンエンジンに供給する空気を清浄化（濾過）するエアクリーナのエアクリーナケースを例として、本発明の実施形態について説明する。本発明は以下に示す個別の実施形態に限定されるものではなく、その形態を変更して実施することもできる。

図１には、本発明の第１実施形態のエアクリーナケース１の構成を示す。図１には、エアクリーナケース１を構成する下ケース２と上ケース３とを、組み立てた状態で、ケースの下側から見上げるように示している。以下の説明では、説明の便宜上、本実施形態のエアクリーナが車両に搭載される姿勢に対応させて、図１中に矢印で示した方向をケースの上下方向として説明するが、必ずしも、エアクリーナケース１がこの向きで分割されたり、使用されたりしなければならないわけではない。

このエアクリーナは、自動車のガソリンエンジンに供給する空気を濾過するエアクリーナである。図２に示すように、エアクリーナは、上ケース３と下ケース２と、これらケースの分割面の間に挟持されるエレメント４とを有する。図２には、これらを分解した状態で示している。エレメント４はケース１の内部に収容されていて、エアクリーナの内部空間を通過する空気を濾過する。

ケース２，３は、組み立てられた際にエンジンの吸気経路の一部となり、ケース内部に、濾過すべき空気の流路の一部となる拡張空間を画成する。本実施形態においては、ケース２，３は、それぞれが、一つの面が開放された箱状に形成されていて、開放面同士が対向するようにケースを組み立てることで、ケース１内部に拡張空間が形成される。即ち、１対のケース２，３は、拡張空間を形成する箱を、１つの分割面で分割したような形状をしている。換言すれば、一対のケース２，３が組み合わされたエアクリーナケース１は中空の箱状に形成されている。本実施形態では、ケース２，３の形状は略直方体状であるが、ケースの形状は、他の形状であっても良い。

エアクリーナケース１には、流入口となる開口２１と流出口となる開口３１とが設けられている。
本実施形態では、下ケース２に、流入口となる開口２１が設けられていて、開口２１には、筒状の接続部２２がケース外側に向かって突出するように形成されている。上ケース３には、流出口となる開口３１が設けられていて、開口３１には、筒状の接続部３２がケース外側に向かって突出するように形成されている。本実施形態においては、開口２１，３１は円形であり、接続部２２，３２は略円筒状に形成されている。接続部の形状は、開口の形状に対応させて、楕円筒状や、角部を丸めた角筒状であっても良い。

ケース２，３の間には、エレメント４が挟持されている。エレメント４は濾過材４１を有している。エレメントの全体形状は矩形状の板状に形成されており、エレメント４がケース２，３の間に挟持されることによって、ケースの内部空間は、エレメントを境にして上流側と下流側に仕切られる。好ましくは、ケース２，３の開口部とエレメント４の周縁部の間はシール部材４４などによってシールされる。好ましくは、ケース２，３の開口部がエレメント４の周縁部を挟持する部分は、フランジ状や段付き形状に形成される。

板状のエレメント４が１対のケース２，３の間に挟持された状態で、係止部材や締結部材等によってケース２，３が閉じた状態に保持されて、エアクリーナは使用される。接続部２２には、インテークダクトや消音装置が接続されて、外気が接続部２２を通じてエアクリーナの内部に導入される。エアクリーナ内部に導入された空気は、エレメント４の濾過材４１を通過することによって濾過され、清浄な空気となる。流出側の接続部３２には、エアーダクトやスロットルボディが接続されて、エレメント４で濾過された空気が、接続部３２を通じて、エンジンへと供給される。

下ケース２に設けられた流入側の接続部２２についてより詳細に説明する。図３は、下ケース２の形状を示す三面図であり、図４は下ケース２のＸ−Ｘ断面図である。図４は下ケース２を断面Ｘ−Ｘでカットして、接続部が設けられている側を斜視図で示している。下ケース２は上方が開放されている。下ケース２は、開放面を有する箱状に形成されていて、開放面を取り囲むように側面２３，２４が設けられ、開放面と対向するように底面２５が設けられている。底面２５と、それぞれの側面２３，２４とは隣接している。底面２５は、ケース２がフィルタエレメント４と組み立てられた際に、フィルタエレメント４の濾過材部分と所定の距離を隔てて対向する面である。

下ケース２においては、箱状のケースが複数の面によって構成されており、流入側接続部２２が設けられるケースの面を第１の面とし、第１の面に隣接し、フィルタエレメントに対向する面を第２の面として、接続部２２は、第２の面に近接した位置に、接続部２２の中心軸ｍが第２の面と略平行となるように設けられている。本実施形態においては、下ケース２において、流入側接続部２２が、ケースの側面２３に設けられている。そして、側面２３に隣接するケース底面２５に近接した位置に接続部２２は設けられている。本実施形態では、接続部２２の下側部分が、ケース底面２５にそのまま連続する程度に、接続部２２が底面２５に近接して設けられている。接続部２２の下側部分と底面２５の間に１５ｍｍ以下の段差がある程度に、接続部２２が底面２５に近接して設けられていても良い。段差が存在する場合には、段差は小さい方が好ましい。

接続部２２の中心軸ｍは第２の面（底面２５）と略平行となるように設けられている。接続部中心線ｍと底面２５が略平行に設けられていることにより、接続部を通じて流入してくる空気が、底面２５に沿って流れる。底面２５と接続部中心線ｍとは、厳密に平行にされていなければならないわけではなく、互いになす角が３０度以下、より好ましくは２０度以下になっていればよい。

下ケース２の第２の面（底面２５）には、リブ状の導風ガイド２６，２６が突設されている。導風ガイドは、ケース内の空気流を偏向させる働きをする。導風ガイド２６，２６は、その一部が接続部２２に近接するように設けられている。導風ガイド２６、２６は、底面２５の法線方向ｎに沿って見て湾曲する形状に、底面２５からケース内側に向かって突出形成されている。ケース内の空気流は、湾曲した導風ガイド２６，２６に沿うように偏向して流れ、空気流が拡張空間内に的確に分散される。

導風ガイド２６、２６は、図４の断面図にも示したように、ケース底面２５がケースの外側から内側に向かって凹入するように、中空のひだ状に形成されている

本実施形態では特に、１対の導風ガイド２６，２６が、流入口となる開口２１に設けられた円筒状の接続部２２に近接して設けられており、対をなす導風ガイド２６，２６によって、いわゆるハーフパイプ状（断面半円状の樋状の形状）の導風面が形成されている。換言すると、開口２１から流入する空気流に面する側の導風ガイド２６の側面２６１，２６１は、接続部２２の半径をｒ１として、ｒ１／２≦ｒ２≦２＊ｒ１となる半径寸法（曲率半径）ｒ２のアールがかけられた曲面とされている。

上記実施形態のエアクリーナケース２，３は、公知の製造方法により製造することができる。下ケース２及び、上ケース３は、典型的には合成樹脂の射出成形により製造できる。エレメント４は、典型的には、襞折りした濾過材４１に合成樹脂のインサート成形により枠体を一体に成形し、シール材４４を取り付けることにより製造できる。

エアクリーナケース１の作用及び効果について説明する。下ケース２の底面２５から突出形成された湾曲形状の導風ガイド２６，２６が、下ケース内を流れる空気流を整流する。導風ガイド２６，２６は接続部２２に近接して設けられているので、接続部からの流れを効果的に整流できる。この整流効果によって、エアクリーナ内を通流する空気流の通気抵抗が低減される。また、整流効果によって、空気に含まれるダストをエレメント４全体に分散させて捕捉することができるようになり、フィルター性能が向上する。

また、導風ガイド２６，２６は、ケースの壁面がケースの外側から内側に向かって凹入するように中空ひだ状に設けられているため、ケースの剛性が高められる。同じ高さの導風ガイドであっても、中空ひだ状の導風ガイドは、従来技術（例えば図１０に示す）にある板状導風ガイドに比べ、ケースの剛性を５倍程度も高めることがある。

さらに、上記実施形態においては、開口２１から流入する空気流に面する側の導風ガイドの側面２６１，２６１が、接続部２２の半径と同程度の大きさのアールがかけられた曲面とされている（接続部２２の半径をｒ１、導風ガイド２６の側面２６１，２６１の曲率半径をｒ２として、ｒ１／２≦ｒ２≦２＊ｒ１となる程度のアールをかける）ため、フィルタ性能の改善効果が特に顕著なものとなる。

下ケースが図１０に示したような、従来技術によるものであった場合、即ち、板状リブを導風ガイド９１として突設した場合を考える。従来技術におけるダストの流れを図６に模式的に示すが、接続部から流入してくる空気流に含まれるダスト（特に粒径が相対的に大き目のダスト）は、底面と略平行に流入してきて、導風ガイド９１にぶつかっても、あまり上側には向かわずに、導風ガイド９１に沿うように、下ケース９の隅（図６で丸で囲って示した部分）に流れていきやすい。そのため、下ケース９の隅の部分に対向する部分で、フィルタエレメントの汚損が進行しやすくなり、この部位の目詰まりが起こりやすくなる。このように、エレメント上でダスト捕捉の均一性が損なわれると、フィルタ部分の圧力損失が高まりやすくなって、フィルタエレメントの寿命が短いものとなりやすい。

一方、上記実施形態の下ケース２の導風ガイド２６には、接続部２２の半径と同程度のアールがかけられているので、接続部２２から流れ込んでくるダストが導風ガイド２６にぶつかると、導風ガイド２６のアール面によって、上方に、フィルタエレメントに向かって跳ね上げられるように流れるようになる。その様子を図５に示している。その結果、ダストが流れていく領域（図５中に楕円で示している）が、従来技術による場合と比べ大きくなる。これにより、エレメントの一箇所にダストが集中してエレメントの寿命が短くなってしまうことが防止される。即ち、上記実施形態によれば、エレメントのダスト捕捉の均一性を高めることができる。

また、下ケース２の導風ガイド２６に、接続部２２の半径と同程度のアールがかけられていれば、接続部２２から勢いよく流れ込んできた空気流が、急激な断面変化を伴うことなく、滑らかに導風ガイドに沿って流れるようにできるため、空気流に乱れが発生することが抑制されて、通気抵抗も改善される。

通気抵抗を改善すると言う観点からは、本実施形態のように、導風ガイドが２６が、接続部２２に隣接する位置から、第１の面（側面２３）に連続するように設けられていることが好ましい。また、導風ガイドの内周面２６１，２６１（接続部からの空気流に面する側の面）と、接続部の内周面とが、空気の流れ方向に沿って滑らかに連続していることが特に好ましい。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改変をして実施することができる。以下に本発明の他の実施形態について説明するが、以下の説明においては、上記実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様である部分についてはその詳細な説明を省略する。また、以下に示す実施形態は、その一部を互いに組み合わせて、あるいは、その一部を置き換えて実施できる。

図７は、第２実施形態のエアクリーナケースにおける、上ケース５を示す斜視図である。図８は、上ケース５のケース内側を示す斜視図である。上ケース５は、いわゆるクリーンサイド側のケースであって、導風ガイド５６は流出側開口に設けられた接続部５２に近接して設けられている。

本実施形態の上ケース５は、第１実施形態の上ケース３と置換して使用することもできる。即ち、本発明において導風ガイドを設ける開口や接続部は、エアクリーナの空気流入口であっても良いし空気流出口であっても良い。あるいは、エアクリーナの空気流入口と空気流出口の両方に導風ガイドを設けるようにしても良い。

上ケース５の空気流出側開口に設けられた接続部５２が、上ケースの側面５３から、上ケースの天面５５と略平行な方向に突出するように設けられている点や、導風ガイド５６，５６が、上ケースの天面５５を外側から内側に凹入するようにした中空のひだ状に設けられている点は、第１実施形態と同様である。さらに、本実施形態においては、接続部５２に向かう空気流に面する側の導風ガイドの側面５６１，５６１が、そのまま、接続部５２の内周面に滑らかに連続するようにされている。

接続部５２に向かう空気流に面する側の導風ガイドの側面５６１，５６１が、そのまま、接続部５２の内周面に滑らかに連続するようにされていれば、上ケースの内部から接続部５２に流れ込む空気流の整流効果が効果的に高められる。特に、接続部５２やその下流側に、エアフローセンサ（流量センサ）６が設けられる場合には、エアフローセンサに向かう空気流の乱れを効果的に抑制できて、センサの計測誤差を低減することができ、センサのセンシング性能を高めうる。

なお、導風ガイドの側面５６１，５６１と、接続部の内周面とは、必ずしも滑らかに連続していなければならないわけではなく、要求される整流効果の程度に応じて、その関係を変更しても良い。例えば、第１実施形態の導風ガイドのように、導風ガイドの側面と接続部内周面との間に多少の段差があってもよい。あるいは、導風ガイドを、開口や接続部が設けられる側面まで到達させずに、導風ガイド端部と、開口や接続部が設けられる側面との間に多少の隙間ができるように設けても良い。

図９には、第３実施形態のエアクリーナケース（下ケース）７を示す。下ケース７は、ケースの内部構造や、接続部７２、導風ガイド７６の構成などは、第１実施形態の下ケース２と同様である。本実施形態の下ケース７では、中空ひだ状の導風ガイド７６、７６が設けられた部位に、ケース外側から、導風ガイド７６の中空部分を横断するような板状のリブ７７，７７が、複数枚、導風ガイドの延在方向に並んで形成されている。

導風ガイド７６の中空部分を横断するように板状のリブ７７，７７が形成されることにより、エアクリーナケースの剛性が特に効果的に高められる。また、導風ガイドの中空部分にリブを設ければ、板状リブ７７，７７が、エアクリーナケースの外側に向かって突出する突出量を小さくする、あるいは、突出しないようにすることができる。従って、狭い空間に配置されるエアクリーナにおいて、エアクリーナの容量を少なくすること無く、エアクリーナ内部の流れを阻害することなく、効果的にケースの剛性を高めることができる。

なお、上記実施形態では、複数枚のリブが導風ガイド延在方向に並んで設けられる形態例を説明したが、リブは１枚でも良い。また、板状リブは、上ケースに設けられた導風ガイドに対して設けても良い。

上記実施形態の説明では、エアクリーナケースが中空箱状のケースを分割面で二分割したような形態の例について説明したが、エアクリーナケースは、分割されていない中空箱状のケースであっても良い。その場合、フィルタエレメントは、ケースに設けられた開口からクリーナケース内に挿入され、エアクリーナケースに取り付けられていてもよい。あるいは、フィルタエレメントがエアクリーナケースに交換不可能に一体化されたものであっても良い。

上記実施形態の説明では説明を省略したが、エアクリーナは、他の部材を有していても良い。エアクリーナは、取付部材や支持部材、緩衝部材を有していても良い。また、エアクリーナには、エアフローセンサや温度センサや圧力センサなどのセンサ類、弁やアクチュエータ等の可変・可変機構、燃料蒸気の吸着部材、吸音材などが設けられていても良い。

本発明のエアクリーナケースは、上記実施形態で説明した自動車ガソリンエンジンの吸気系以外の他の用途に使用されるエアクリーナにも応用できる。自動車における応用としては、エアコンディショナー、電池や電子回路の空冷装置、燃料電池の空気供給装置などにおける空気の濾過用途のエアクリーナが例示できる。
さらに、エアクリーナの応用は車両用に限定されず、内燃機関を用いた据え置き型の発電機や、家庭用・産業用の燃料電池、ボイラ、冷却装置、空気清浄機など、空気を濾過する用途全般に応用できる。

本発明のエアクリーナケースは、例えば自動車の内燃機関に供給する空気を濾過する用途に使用でき、産業上の利用価値が高い。

１ エアクリーナケース
２ 下ケース
２１ 流入側開口
２２ 接続部
２３、２４ 側面
２５ 底面
２６ 導風ガイド
３ 上ケース
３１ 流出入側開口
３２ 接続部
４ エレメント
４１ 濾過材
４４ シール材
５、７ ケース
５２、７２ 接続部
５３ 側面
５５ 天面
５６、７７ 導風ガイド
７７ 板状リブ
６ エアフローセンサ
９ 下ケース
９１ 導風リブ

Claims (5)

1. 濾過すべき空気の流路の一部となる拡張空間を画成するともに、内部にフィルタエレメントを収容するように、中空の箱状に形成されたエアクリーナのケースであって、
   ケースには、流入口となる開口と流出口となる開口とが設けられ、
   少なくとも一方の開口には、筒状の接続部がケース外側に向かって突出するように形成されており、
   前記接続部が設けられるケースの面を第１の面とし、第１の面に隣接しフィルタエレメントに対向する面を第２の面として、
   前記接続部は、第２の面に近接した位置に、前記接続部の中心軸が第２の面と略平行となるように設けられ、
   ケースには、ケース内の空気流を偏向させるための導風ガイドが、前記接続部に近接し、第２の面の法線方向に沿って見て湾曲する形状に、第２の面から突出形成されており、
   前記導風ガイドは、ケース壁面がケースの外側から内側に向かって凹入するように、中空のひだ状に形成されているエアクリーナケース。
2. 導風ガイドが、流入口となる開口に設けられた円筒状の接続部に近接して設けられており、
   開口から流入する空気流に面する側の導風ガイド側面は、接続部内周面の半径をｒ１として、ｒ１／２≦ｒ２≦２＊ｒ１となる半径寸法ｒ２のアールがかけられた曲面とされた、請求項１に記載のエアクリーナケース。
3. 導風ガイドの前記側面と、接続部の内周面とが、空気の流れ方向に沿って滑らかに連続している、請求項１に記載のエアクリーナケース。
4. 導風ガイドが、流出口となる開口に設けられた接続部に近接して設けられた、請求項３に記載のエアクリーナケース。
5. ケースの外側には、導風ガイドの中空部分を横断するように板状のリブが形成された、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のエアクリーナケース。

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