JP2016121584A - エアクリーナーおよびフィルターエレメント - Google Patents

Abstract

【課題】フィルターエレメントの脱離をより好適に抑制することのできるエアクリーナーおよびフィルターエレメントを提供する。
【解決手段】エアクリーナーにあって、キャップ１０およびケース１１のフランジ部１０ａ，１１ａ同士を互いに付き合わせることで形成されたエアクリーナーボックス１２の内部には、濾材１４と同濾材１４の外周縁に設けられた枠状の外枠シール部材１５とを有したフィルターエレメント１３が、フランジ部１０ａ，１１ａの閉合部に外枠シール部材１５が挟持された状態で設置されている。こうしたエアクリーナーにおいて、キャップ１０の内壁に立設された内リブ１６からフィルターエレメント１３に向けて凸部１７を突出すとともに、フィルターエレメント１３の外枠シール部材１５の内側の部分に設けられたボス部１８にその凸部１７を係合させるようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、エアクリーナーおよびフィルターエレメントに関する。

車載エンジン等の吸気通路に設置されるエアクリーナーには、吸気を濾過するフィルターエレメントがそのケース内に収容されている。従来、そうしたフィルターエレメントとして、特許文献１に見られるような、波板状の濾材と、その濾材の外周縁に一体に形成された、ウレタン等の発泡樹脂からなる外枠シール部材と、により構成されたものが知られている。こうしたフィルターエレメントは、ケースとキャップとのフランジ部間の閉合部に外枠シール部材を挟持することで、エアクリーナーに取り付けられている。そして、閉合部に外枠シール部材を挟持することで、フィルターエレメントを固定すると共に、ケースとキャップとの閉合部を通じてのエアクリーナー内への空気等の侵入を抑制している。

図１１に示すように、濾材５０は、エアクリーナーを通過する空気の流動抵抗となる。そして、濾材５０が濡れてしまったり、捕集した塵芥により濾材５０に目詰りが生じたりしたときには、そうした流動抵抗が大きくなり、エアクリーナーの内部における濾材５０よりも吸気流れ方向上流側の部分（ダーティーサイド）と同濾材５０よりも吸気流れ方向下流側の部分（クリーンサイド）との差圧が拡大する。このときの濾材５０は、そうした差圧により、その中央部分がエンジン側に押される。そして、その押圧により、同図に一点鎖線で示すように濾材５０が撓んで、外枠シール部材５１が内側に引っ張られるようになる。これにより、ケース５２およびキャップ５３のフランジ部５２ａ，５３ａとの閉合部から外枠シール部材５１が抜け落ちて、フィルターエレメントが脱離する虞がある。

そこで、従来、特許文献１に記載のフィルターエレメントでは、補強用の金網をインサートした状態で外枠シール部材５１の発泡成形を行うことで、同金網をフィルターエレメントに一体に設けるようにしている。そしてこうした金網により、フィルターエレメント全体の剛性を高めることで、上記差圧の拡大によるフィルターエレメントの脱離を抑制するようにしている。

特開２０１１−１６９１９４号公報

しかしながら、型内に設置された金網が邪魔となって発泡樹脂の発泡性が悪化することがある。また、型内での金網の位置決めが難しく、歩留まりの悪化を招く虞がある。さらに、金網の分、材料コストや重量や体格が増大するようにもなる。そのため、フィルターエレメント自体の補強により脱離の抑制を図ろうとすれば、生産性の悪化や重量、体格の増加を招くことになる。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その解決しようとする課題は、フィルターエレメントの脱離をより好適に抑制することのできるエアクリーナーおよびフィルターエレメントを提供することにある。

上記課題を解決するエアクリーナーは、キャップおよびケースのフランジ部同士を互いに付き合わせることで形成されたエアクリーナーボックスを備える。そして、そのエアクリーナーボックスの内部には、濾材と同濾材の外周縁に設けられた枠状の外枠シール部材とを有したフィルターエレメントが、上記フランジ部の閉合部にその外枠シール部材が挟持された状態で設置されている。

さらに、こうしたエアクリーナーのエアクリーナーボックスにおけるフィルターエレメントよりも吸気流れ方向下流側の部分には、その内壁より立設された内リブが設けられている。そして、その内リブからは、フィルターエレメントに向けて突出すように凸部が設けられ、さらにフィルターエレメントにおける外枠シール部材よりも内側の部分には、凸部と係合するボス部が設けられている。

こうしたエアクリーナーでは、差圧の拡大により濾材の中央部分が押された際の、内側への引っ張り力を、エアクリーナーボックスの内リブから突出された凸部に係合されたボス部にて受けることができるため、その分、内側への外枠シール部材の引っ張りが低減されるようになる。そのため、フィルターエレメント自体を補強せずとも、その脱離の抑制が可能となる。

なお、上記エアクリーナーにおいて、上記凸部およびボス部は、フィルターエレメントの外周縁における対向する２辺の内側の部分にそれぞれ設ければ、フィルターエレメントの脱離をより確実に抑制可能となる。

また、上記エアクリーナーにおいて、ボス部を外枠シール部材と一体化すれば、外枠シール部材と共にボス部を一体成形できるため、そうしたボス部を有したフィルターエレメントの製造がより簡単となる。また、濾材に対するボス部の接合強度を高められるようにもなる。

さらに、上記エアクリーナーにおいて、そのエアクリーナーボックスにおけるフィルターエレメントよりも吸気流れ方向下流側の部分の内壁より前記濾材の中央部分に向かって延びる柱状の柱リブと、濾材の中央部分に設けられてその柱リブの先端と当接する座部と、を設ければ、差圧による濾材の撓みが抑えられて、外枠シール部材に加わる力が更に低減されるため、フィルターエレメントの脱離が更に抑えられるようになる。

上記課題を解決するフィルターエレメントは、濾材の外周縁に発泡樹脂からなる外枠シール部材が設けられるとともに、その外枠シール部材が挟持された状態でエアクリーナーに設置される。ここで、エアクリーナーに設置されたときに同エアクリーナーの内部を流れる吸気の流れ方向下流側に位置する濾材の面をクリーンサイド面とする。このとき、上記フィルターエレメントでは、そのクリーンサイド面における外枠シール部材よりも内側の部分から突出すように設けられて、先端面の中央部分に凹みが形成された柱状のボス部を備えるようにしている。

こうしたフィルターエレメントでは、エアクリーナーボックス等に設けられた突起をボス部の凹みに係合することで、外枠シール部材よりも内側の部分にて濾材の係合支持が可能となる。そのため、濾材がその外周縁を内側に引っ張る力を受けた際に、外枠シール部材が受ける引っ張りが低減されるようになる。そのため、フィルターエレメント自体を補強せずとも、脱離を抑制可能となる。

なお、上記フィルターエレメントにおいて、当該フィルターエレメントの外周縁における対向する２辺の内側に上記ボス部をそれぞれ設けるようにすれば、フィルターエレメントの脱離をより効果的に抑制可能となる。

また、上記フィルターエレメントにおいて、ボス部を外枠シール部材と一体化すれば、外枠シール部材と共にボス部を一体成形できるため、そうしたボス部を有したフィルターエレメントの製造がより簡単となる。

さらに、クリーンサイド面の中央部分から突出すように設けられて、先端面の中央部分に凹みが形成された柱状の座部を備えるようにすれば、エアクリーナーボックス等に設けられた突起をその座部の凹みに係合することで、差圧による濾材の撓みが抑えられて、外枠シール部材に加わる力が更に低減されるため、フィルターエレメントの脱離が更に抑えられるようになる。

本発明のエアクリーナーおよびフィルターエレメントによれば、フィルターエレメントの脱離をより好適に抑制することができる。

第１実施形態のエアクリーナーの斜視図。 同エアクリーナーの断面図。 同エアクリーナーに設けられたキャップ部材の開口側から見た平面図。 同エアクリーナーに設けられたフィルターエレメントのクリーンサイド面側から見た平面図。 突起係合部周辺における同エアクリーナーの拡大断面図。 差圧拡大時に同エアクリーナーのフィルターエレメントが受ける力の状態を示す略図。 第２実施形態のエアクリーナーの断面図。 同エアクリーナーに設けられたキャップ部材の開口側から見た平面図。 同エアクリーナーに設けられたフィルターエレメントのクリーンサイド面側から見た平面図。 差圧拡大時に同エアクリーナーのフィルターエレメントが受ける力の状態を示す略図。 差圧拡大時に従来のエアクリーナーのフィルターエレメントが受ける力の状態を示す略図。

（第１実施形態）
以下、エアクリーナーおよびフィルターエレメントの第１実施形態を、図１〜図６を参照して詳細に説明する。

図１に示すように、本実施形態のエアクリーナーは、キャップ１０とケース１１との２つの部材に分割形成されたエアクリーナーボックス１２を備える。キャップ１０およびケース１１はそれぞれ、一端が開口した略直方体形状に形成されている。また、キャップ１０およびケース１１における開口の周縁の部分には、フランジ部１０ａ，１１ａがそれぞれ形成されている。そして、両フランジ部１０ａ，１１ａを付き合わせた状態でキャップ１０およびケース１１を互いに締結することで、エアクリーナーボックス１２が形成されている。なお、キャップ１０には、エンジンへと繋がる吸気管を接続するための吸出口１０ｂが設けられている。また、ケース１１には、吸気の取り込み口となるエアダクトを接続するための吸込口１１ｂが設けられている。

図２に示すように、エアクリーナーボックス１２の内部には、フィルターエレメント１３が設置されている。フィルターエレメント１３は、濾紙や不織布からなる波板状の濾材１４と、ウレタンなどの発泡樹脂からなり、濾材１４の外周縁に設けられた枠状の外枠シール部材１５とを備える。フィルターエレメント１３は、フランジ部１０ａ，１１ａ間の閉合部に外枠シール部材１５が挟持された状態でエアクリーナーボックス１２に取り付けられている。

エアクリーナーボックス１２の内部空間におけるフィルターエレメント１３よりも吸気流れ方向上流側の部分、すなわちケース１１の内部空間は、濾材１４による濾過前の吸気が存在するダーティーサイドとなる。また、エアクリーナーボックス１２の内部空間におけるフィルターエレメント１３よりも吸気流れ方向下流側の部分、すなわちキャップ１０の内部空間は、濾材１４により濾過された吸気が存在するクリーンサイドとなる。なお、以下の説明では、濾材１４の図中上下の面のうち、エアクリーナーへの設置時に吸気流れ方向下流側に位置する面をクリーンサイド面１４ａと記載する。

エアクリーナーボックス１２におけるフィルターエレメント１３よりも吸気流れ方向下流側の部分の内壁、すなわちキャップ１０の内壁には、板状をなした内リブ１６が複数立設されている。内リブ１６は、濾材１４のクリーンサイド面１４ａに対して垂直にそれぞれ延伸されている。また、内リブ１６におけるフィルターエレメント１３に対向する端面からは、円柱状の凸部１７がフィルターエレメント１３に向けて突出すように形成されている。

図３に示すように、内リブ１６は、キャップ１０の開口に接する４つの内壁にそれぞれ設けられている。キャップ１０にあってその長手方向において対向する内壁には、内リブ１６がそれぞれ３つずつ設けられている。また、キャップ１０にあってその短手方向において対向する内壁には、内リブ１６がそれぞれ５つずつ設けられている。

図４に示すように、フィルターエレメント１３における外枠シール部材１５よりも内側の部分には、濾材１４のクリーンサイド面１４ａから突出するように形成された円柱状のボス部１８が複数設けられている。ボス部１８には、その先端面の中央部分に、円形の凹み１８ａが形成されている。

ボス部１８は、上記凸部１７にそれぞれ対応する位置にそれぞれ設けられている。すなわち、フィルターエレメント１３の外周縁にあって、その長手方向において対向する２辺の内側の部分には、ボス部１８がそれぞれ３つずつ設けられている。また、フィルターエレメント１３の外周縁にあって、その短手方向において対向する２辺の内側の部分には、ボス部１８がそれぞれ５つずつ設けられている。

なお、各ボス部１８は、外枠シール部材１５に繋がっており、外枠シール部材１５と一体化されている。こうしたボス部１８は、外枠シール部材１５を構成する発泡樹脂の発泡成形時に一定に形成されている。

図５に示すように、各ボス部１８の凹み１８ａには、各内リブ１６の凸部１７がそれぞれ係合されている。組み付け時の公差を許容するため、凹み１８ａは、凸部１７の外径よりも大きい内径を有している。ちなみに、凹み１８ａの内径は、その内部への凸部１７の係合が維持される限りにおいて、ボス部１８が外枠シール部材１５と共にエアクリーナーボックス１２の内側に最大限変位しても、フランジ部１０ａ，１１ａ間の閉合部から外枠シール部材１５が確実に抜け落ちることがないように設定されている。すなわち、凹み１８ａおよび凸部１７の径差は、フランジ部１０ａ，１１ａ間の閉合部からの抜け落ちが発生する可能性のある外枠シール部材１５の最小変位量よりも小さくされている。

次に、以上のように構成された本実施形態のエアクリーナーおよびフィルターエレメントの作用を説明する。
図６に示すように、濾材１４が水に濡れたり、捕集した塵芥により目詰りをおこしたりして、濾材１４通過時の吸気の流動抵抗が大きくなると、エアクリーナーボックス１２のクリーンサイド、ダーティーサイド間の差圧が拡大する。そうした差圧により、濾材１４の中央部分がクリーサイドに押される。そして、その押圧により、同図に一点鎖線で示すように濾材１４が撓み、その外周縁部分が内側に引っ張られるようになる。

本実施形態のエアクリーナーでは、ボス部１８への凸部１７の係合を通じて、外枠シール部材１５よりも内側の部分にてフィルターエレメント１３がエアクリーナーボックス１２に支持されており、そうしたボス部１８にて、このときの濾材１４に加わった力を受けることができる。そのため、このときの外枠シール部材１５に加わる力は、その分低減されるようになる。

以上説明した本実施形態のエアクリーナーおよびフィルターエレメントによれば、以下の効果を奏することができる。
（１）エアクリーナーボックス１２のクリーンサイド、ダーティーサイド間の差圧が拡大したときにフィルターエレメント１３に加わった力を、外枠シール部材１５よりも内側の部分に設けられたボス部１８にて受けることができる。そのため、このときの外枠シール部材１５に加わる力がその分低減されるようになり、外枠シール部材１５の抜け落ちを、ひいてはフィルターエレメント１３の脱離を抑制することができるようになる。

（２）凸部１７およびボス部１８が、フィルターエレメント１３の外周縁における対向する２辺のうちの一方の内側の部分にのみ設けられていると、その側の変位が抑えられてしまうため、もう一方の辺側の外枠シール部材１５に加わる力が却って増加する虞がある。その点、本実施形態では、凸部１７およびボス部１８が、フィルターエレメント１３の外周縁における対向する２辺の内側の部分にそれぞれ設けられている。そのため、フィルターエレメント１３の脱離をより確実に抑制することができる。

（３）フィルターエレメント１３自体の補強を行わずにその脱離を抑制できるため、補強に伴う生産性の悪化を避けることができる。
（４）ボス部１８が外枠シール部材１５と一体化されており、濾材１４に対するボス部１８の接合強度を高めることができるため、ボス部１８にてより高い力を受けられるようになる。

（５）ボス部１８と外枠シール部材１５とが一体成形されているため、ボス部１８の設置に伴うフィルターエレメント１３の生産性の悪化を抑えることができる。
（第２実施形態）
続いて、エアクリーナーおよびフィルターエレメントの第２実施形態を、図７〜図１０を併せ参照して詳細に説明する。なお、本実施形態にあって、第１実施形態と共通する構成については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

図７に示すように、本実施形態のエアクリーナーも、第１実施形態と同様の内リブ１６、凸部１７およびボス部１８が設けられている。さらに、本実施形態のエアクリーナーには、エアクリーナーボックス１２におけるフィルターエレメント１３よりも吸気流れ方向下流側の部分の内壁、すなわちキャップ１０の内壁より濾材１４の中央部分に向かって延びる柱状の柱リブ２０が設けられている。柱リブ２０は、キャップ１０の内壁から濾材１４のクリーンサイド面１４ａに向けて同クリーンサイド面１４ａに垂直な方向に延びるように形成されている。

図８に示すように、このエアクリーナーのキャップ１０には、３本の柱リブ２０がキャップ１０の長手方向に並んで配設されている。また、柱リブ２０は、十字形状の断面をなすように形成されている。

図９に示すように、フィルターエレメント１３における濾材１４のクリーンサイド面１４ａの中央部分には、各柱リブ２０に対応する位置に、円柱状の座部２１がそれぞれ設けられている。座部２１は、クリーンサイド面１４ａから突出すように設けられており、その先端面の中央部分には、円形の凹み２１ａが形成されている。そして、各座部２１の凹み２１ａには、各柱リブ２０の先端がそれぞれ係合されている。

以上のように構成された本実施形態のエアクリーナーおよびフィルターエレメントの作用を説明する。
図１０に示すように、本実施形態のエアクリーナーでは、ダーティーサイド、クリーンサイド間の差圧の拡大により、濾材１４の中央部分に加わったクリーンサイドへの押圧を、そのクリーンサイド面１４ａの座部２１に当接した柱リブ２０で受けることができる。そのため、差圧による力が加わったときの濾材１４の撓みが抑えられて、その押圧に応じた濾材１４の外周縁部分の内側への引っ張りが低減される。なお、濾材１４に加わる力がたとえ大きくなったとしても、ボス部１８にてその力を受けることができるため、外枠シール部材１５には、あまり大きい力は加わらないようになる。

以上説明した本実施形態のエアクリーナーおよびフィルターエレメントによれば、上記（１）〜（５）に記載の効果に加え、更に以下の効果を奏することができる。
（６）濾材１４におけるクリーンサイド面１４ａの中央部分が柱リブ２０により当接支持されているため、差圧の拡大時の濾材１４の撓みが抑えられて、それによっても、外枠シール部材１５に加わる力が低減される。そのため、外枠シール部材１５の抜け落ちが、ひいてはフィルターエレメント１３の脱離がより確実に抑えられる。

なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・濾材１４に対する接合強度を十分に確保できるのであれば、ボス部１８を、外枠シール部材１５から分離して設けるようにしてもよい。すなわち、外枠シール部材１５と一体化されていない状態でボス部１８を設けるようにしてもよい。

・濾材１４に対する座部２１の接合強度が不足する場合などには、座部２１を外枠シール部材１５と一体化したかたちで設けるようにしてもよい。
・ボス部１８や座部２１の成形を外枠シール部材１５とは別に行うようにしてもよい。

・ボス部１８や座部２１を外枠シール部材１５とは別の材料で形成するようにしてもよい。
・座部２１の先端面を、凹み２１ａのない、平坦な面としてもよい。要は、座部２１が柱リブ２０の先端面と当接されていれば、濾材１４を支え、その撓みを抑えることが可能である。

・凸部１７を、例えば角柱形状や十字形状、Ｔ字形状といった円柱形状以外の形状としてもよい。
・柱リブ２０を、例えば円柱形状や角柱形状、Ｔ字形状に十字形状以外の形状としてもよい。

・ボス部１８の凹み１８ａを円穴形状以外の形状としてもよい。例えば、上記のように凸部１７の形状を円柱形状以外の形状とした場合、凹み１８ａもその形状に合わせた形状の穴とすることが考えられる。また、外枠シール部材１５側において凸部１７に当接可能な形状であれば、凹み１８ａを穴以外の形状としてもよい。

・ケース１１に吸出口１０ｂを、キャップ１０に吸込口１１ｂをそれぞれ設けるようにしてもよい。そうした場合、内リブ１６や凸部１７、柱リブ２０は、ケース１１側に設けることになる。また、そうした場合、フィルターエレメント１３も、その濾材１４のクリーンサイド面１４ａがケース１１の内部空間に面するように取り付けることになる。

・キャップ１０やケース１１の形状は、適宜変更してもよい。

１０…キャップ、１０ａ…フランジ部、１０ｂ…吸出口、１１…ケース、１１ａ…フランジ部、１１ｂ…吸込口、１２…エアクリーナーボックス、１３…フィルターエレメント、１４…濾材、１４ａ…クリーンサイド面、１５…外枠シール部材、１６…内リブ、１７…凸部、１８…ボス部、１８ａ…凹み、２０…柱リブ、２１…座部、２１ａ…凹み。

Claims (8)

1. キャップおよびケースのフランジ部同士を互いに付き合わせることで形成されたエアクリーナーボックスの内部に、濾材と同濾材の外周縁に設けられた枠状の外枠シール部材とを有したフィルターエレメントが、前記フランジ部の閉合部に前記外枠シール部材が挟持された状態で設置されたエアクリーナーにおいて、
   前記エアクリーナーボックスにおける前記フィルターエレメントよりも吸気流れ方向下流側の部分の内壁より立設された内リブと、
   その内リブから前記フィルターエレメントに向けて突出された凸部と、
   前記フィルターエレメントにおける前記外枠シール部材の内側の部分に設けられて前記凸部と係合するボス部と、
   を備えるエアクリーナー。
2. 前記凸部および前記ボス部は、前記フィルターエレメントの外周縁における対向する２辺の内側の部分にそれぞれ設けられている、請求項１に記載のエアクリーナー。
3. 前記ボス部と前記外枠シール部材とが一体化されている、請求項１又は２に記載のエアクリーナー。
4. 前記エアクリーナーボックスにおける前記フィルターエレメントよりも吸気流れ方向下流側の部分の内壁より前記濾材の中央部分に向かって延びる柱状の柱リブと、
   前記濾材の中央部分に設けられて前記柱リブの先端と当接する座部と、
   を備える請求項１〜３のいずれか１項に記載のエアクリーナー。
5. 濾材の外周縁に発泡樹脂からなる外枠シール部材が設けられるとともに、その外枠シール部材が挟持された状態でエアクリーナーに設置されるフィルターエレメントにおいて、
   前記エアクリーナーに設置されたときに吸気流れ方向下流側に位置する前記濾材の面をクリーンサイド面としたとき、前記クリーンサイド面における前記外枠シール部材よりも内側の部分から突出すように設けられて、先端面の中央部分に凹みが形成された柱状のボス部を備える、
   フィルターエレメント。
6. 前記ボス部は、当該フィルターエレメントの外周縁における対向する２辺の内側にそれぞれ設けられている、請求項５に記載のフィルターエレメント。
7. 前記ボス部と前記外枠シール部材とが一体化されている、請求項５又は６に記載のフィルターエレメント。
8. 前記クリーンサイド面の中央部分から突出すように設けられて、先端面の中央部分に凹みが形成された柱状の座部を備える、請求項５〜７のいずれか１項に記載のフィルターエレメント。