JP2019007361A - フィルタエレメントの製造方法、フィルタエレメント、およびエアクリーナ - Google Patents

フィルタエレメントの製造方法、フィルタエレメント、およびエアクリーナ Download PDF

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浩司 夏目
文雄 小倉
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文雄 小倉
崇彰 稲森
Takaaki Inamori
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Abstract

【課題】エアの流量の計測精度を向上させること。【解決手段】エアクリーナ100の筐体1内に収容されるフィルタエレメント7の製造方法であって、平板状のフィルタエレメントに複数の折山部70を形成し、平板状のフィルタエレメントを筒状に形成し、筒状のフィルタエレメントの端部に固定部材を付着させる前に、または、筒状のフィルタエレメントの端部に付着させた固定部材が固まる前に、複数の折山部70のうち少なくとも、吸入口2の近傍に位置する折山部70a〜70dを、吸入口2からのエアの流れを阻害する向きに傾斜させる。【選択図】図2

Description

本発明は、エアを清浄するフィルタエレメントの製造方法、フィルタエレメント、およびエアクリーナに関する。
従来、車両の内燃機関の吸気系統に備えられる装置として、車外から取り込まれたエアに含まれる微細な異物(例えば、ごみや埃等)を、フィルタエレメント(例えば、濾紙)によって除去するエアクリーナが知られている。
このようなエアクリーナには、複数の折山部が設けられた、筒状のフィルタエレメントを備えるものがある(例えば、特許文献1参照)。
特開2012−207540号公報
ところで、車外から取り込まれたエアの流量は、例えばMAF(Mass Air Flow)センサ等で計測される。
このMAFセンサをフィルタエレメントの下流側近傍に設けた場合、フィルタエレメントを流れる際のエアの流量分布のばらつきの影響により、MAFセンサの計測結果がばらつくおそれがある。特に、エアの流路の断面の一部分におけるエアフローを測定する熱線式(ホットワイヤー)等のエアフローセンサでは、エアの流路の断面における流量分布の変化により計測結果のばらつきが大きくなる。
本発明の目的は、フィルタエレメントを流れるエアの流量分布のばらつきを抑制することができるフィルタエレメントの製造方法、フィルタエレメント、およびエアクリーナを提供することである。
本発明のフィルタエレメントの製造方法は、エアクリーナの筐体内に収容されるフィルタエレメントの製造方法であって、平板状のフィルタエレメントに複数の折山部を形成し、前記平板状のフィルタエレメントを筒状に形成し、筒状のフィルタエレメントの端部に固定部材を付着させる前に、または、筒状のフィルタエレメントの端部に付着させた固定部材が固まる前に、前記複数の折山部のうち少なくとも、前記筐体に設けられたエアの吸入口の近傍に位置する折山部を、前記吸入口からのエアの流れを阻害する向きに傾斜させる。
本発明のフィルタエレメントの製造方法は、エアクリーナの筐体内に収容されるフィルタエレメントの製造方法であって、平板状のフィルタエレメントに複数の折山部を形成し、前記平板状のフィルタエレメントを筒状に形成し、筒状のフィルタエレメントの端部に固定部材を付着させる前に、または、筒状のフィルタエレメントの端部に付着させた固定部材が固まる前に、前記複数の折山部のうち少なくとも、前記筐体に設けられたエアの吸入口の近傍に位置する折山部を、前記吸入口からのエアの流れを阻害する向きに湾曲させる。
本発明のフィルタエレメントは、エアクリーナの筐体内に収容され、複数の折山部を備えた筒状のフィルタエレメントであって、前記複数の折山部のうち少なくとも、前記筐体に設けられたエアの吸入口の近傍に位置する折山部は、前記吸入口からのエアの流れを阻害する向きに湾曲している。
本発明のエアクリーナは、本発明のフィルタエレメントの製造方法で製造されたフィルタエレメント、または、本発明のフィルタエレメントを備えている。
本発明によれば、フィルタエレメントを流れるエアの流量分布のばらつきを抑制することができる。
本発明の実施の形態に係るエアクリーナの全体構成を示す模式図 本発明の実施の形態に係るエアクリーナの断面を示す模式図 本発明の比較例に係るエアクリーナの断面を示す模式図 本発明の変形例に係るエアクリーナの断面を示す模式図
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
まず、本発明の実施の形態に係るエアクリーナ100の構成について、図1、図2を用いて説明する。
図1は、エアクリーナ100の全体構成を示す模式図である。図2は、エアクリーナ100の筐体1およびフィルタエレメント7の径方向の断面を示す模式図である。なお、図2は、フィルタエレメント7の径方向の断面を、フィルタエレメント7を通過したエアの流路11の上流側から見た場合を示している。図2に示す各矢印は、エアの流れの一部を示している。
エアクリーナ100は、車両の内燃機関の吸気系統に備えられる。図1に示すように、エアクリーナ100は、円筒形の筐体1を有する。
筐体1の外周面には、エアを筐体1の内部へ吸入するための吸入口2が設けられている。吸入口2には、図2に示すように、車両の外部から取り込まれたエアが流れる吸気管3(図1では図示略)が接続されている。
また、筐体1の両端面のうちの一方の端面には、図1に示すように、筐体1の内部からエアを排出するための排出口4が設けられている。排出口4には、円筒形のアウトレットパイプ5が接続されている。
アウトレットパイプ5の内部には、排出口4からのエアの流量を計測するMAFセンサ6が設けられている。なお、MAFセンサ6の設置位置は、図1に示す位置に限定されない。MAFセンサ6は、例えば、熱線式(ホットワイヤー)エアフローセンサである。
図示は省略するが、アウトレットパイプ5の一端(排出口4と接続された端部とは反対の端部)には、車両の内燃機関へ通じるダクトが接続される。
筐体1の内部には、筒状のフィルタエレメント7が収容される。
フィルタエレメント7は、例えば、平板状の濾材(例えば、濾紙)を蛇腹状に曲折することで複数の折山部70(図2参照。図1では図示略)を形成し、その濾材を筒状にしたものである。なお、折山部は、「ひだ部」と言い換えてもよい。フィルタエレメント7の製造方法の具体例については後述する。
図2に示すように、フィルタエレメント7の外周部分には円筒形のエキスパンドメタル8が設けられ、フィルタエレメント7の内周部分には円筒形のパンチングメタル9が設けられる。エキスパンドメタル8、パンチングメタル9には、複数の貫通孔(図示略)が形成されている。なお、図1では、エキスパンドメタル8、パンチングメタル9の図示を省略している。
本実施の形態では、フィルタエレメント7の外周部分にエキスパンドメタル8、フィルタエレメント7の内周部分にパンチングメタル9を設ける場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、フィルタエレメント7の外周部分および内周部分の両方において、エキスパンドメタル8またはパンチングメタル9のいずれかを設けてもよい。また、エキスパンドメタル8やパンチングメタル9以外の、複数の貫通孔が形成された部品を設けてもよい。
エキスパンドメタル8と筐体1の内壁との間には、吸入口2から流入したエアが流れる流路10が形成されている。また、パンチングメタル9の内周には、フィルタエレメント7の各折山部70間を通過したエアが流れる流路11が形成されている。
図2に示すように、フィルタエレメント7の折山部70は、それぞれ、フィルタエレメント7の径方向の断面を流路11の上流側から見た場合において、時計回り(吸入口2からのエアの流れを阻害する向きの一例)に傾斜している。折山部70a〜70dは、吸入口2に面して設けられた折山部(吸入口2の近傍に位置する折山部の一例)である。
なお、図2において、各折山部70(折山部70a〜70dを含む)の傾斜角度は、均一でなくてもよい。
また、本実施の形態では、図2に示すように折山部70が全て時計回りに傾斜している場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、折山部70a〜70dが反時計回りに傾斜する一方で、それら以外の折山部70は、時計回りに傾斜していなくてもよい。
以上、本発明の実施の形態に係るエアクリーナ100の構成について、説明した。
次に、図2を用いて、エアクリーナ100におけるエアの流れについて説明する。上述したとおり、図2の各矢印は、エアの流れの一部を示している。
吸気管3を流れるエア(車外から取り込まれた未清浄のエア)は、吸入口2から筐体1内へ流入する。
吸入口2から流入したエアのうちの一部は、エキスパンドメタル8の各貫通孔を介して、折山部70aと折山部70bの間、折山部70bと折山部70cの間、折山部70cと折山部70dの間に流入する。
一方、吸入口2から流入したエアのうちの残りは、流路10へ流入する。その後、エアは、各折山部間(所定の折山部70とその隣に位置する折山部70との間)へ流入する。
各折山部間(折山部70aと折山部70bの間、折山部70bと折山部70cの間、折山部70cと折山部70dの間を含む)へ流入したエアは、エキスパンドメタル8の各貫通孔を介して、流路11へ流入する。流路11へ流入するエアは、フィルタエレメント7の通過によってエア中の異物が除去されたエアである。
流路11へ流入したエアは、図1に示す排出口4へ向かって流れる。その後、エアは、排出口4からアウトレットパイプ5内へ流入する。アウトレットパイプ5へ流入したエアの流量は、MAFセンサ6によって計測される。MAFセンサ6は、随時、計測結果をECU(図示略)へ送信する。
そして、アウトレットパイプ5から出たエアは、図示しないダクトを介して、内燃機関へ供給される。
以上、エアクリーナ100におけるエアの流れについて説明した。
次に、本実施の形態のフィルタエレメント7の製造方法の一例について、説明する。
まず、平板状のフィルタエレメント(例えば、濾紙)を蛇腹状に曲折させ、複数の折山部70を形成する。
次に、複数の折山部70が形成された平板状のフィルタエレメントを筒状に形成する。
次に、複数の折山部70のうち少なくとも、吸入口2の近傍に位置する折山部(例えば、図2に示す折山部70a〜70d)を、吸入口2からのエアの流れを阻害する向き(例えば、図2に示す時計回りの方向)に傾斜させる。
次に、筒状のフィルタエレメントの両端部にウレタンを付着させる。なお、ここでは、固定材料の一例としてウレタンを用いる場合を例に挙げたが、固定材料は、ウレタン以外の接着剤であってもよい。
また、上記説明では、ウレタンの付着前に折山部70を傾斜させる場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、筒状のフィルタエレメントの端面にウレタンを付着させ、そのウレタンが固まる前に、吸入口2の近傍に位置する折山部を、吸入口2からのエアの流れを阻害する向きに傾斜させてもよい。
以上、本実施の形態のフィルタエレメント7の製造方法について、説明した。
次に、本実施の形態のエアクリーナ100の作用効果について、図2、図3を用いて説明する。
まず、エアクリーナ100の比較例であるエアクリーナ200(従来構造の一例)におけるエアの流れについて、図3を用いて説明する。
図3は、エアクリーナ200の径方向の断面を流路11の上流側から見た場合を示す模式図である。図3において、図2と同一の構成要素には、同一符号を付している。また、図3に示す各矢印は、図2と同様に、エアの流れの一部を示している。
図3に示すように、エアクリーナ200は、エアクリーナ100と比べて、各折山部70が吸入口2からのエアの流れを阻害しにくい向き(ここでは例として反時計回り)に傾斜している。なお、それ以外の構成は、図1、図2に示したエアクリーナ100の構成と同様である。
図3において、吸入口2を流れるエアの流速は、流路10を流れるエアの流速よりも速い。よって、折山部70aと折山部70bの間、折山部70bと折山部70cの間、および、折山部70cと折山部70dの間のそれぞれに流入するエアの流速は、流路10から各折山部間に流入するエアの流速よりも速くなる。
ここで、エアクリーナ200では、折山部70a〜70dはエアの流れを阻害しにくい向き(換言すれば、エアの流れにほぼ沿った向き)に傾いているため、折山部70aと折山部70bの間、折山部70bと折山部70cの間、および、折山部70cと折山部70dのそれぞれに流入したエアの流速は、ほぼ減少しない。
そのため、折山部70aと折山部70bの間、折山部70bと折山部70cの間、および、折山部70cと折山部70dの間のそれぞれから流路11内に流入するエア(図3中の矢印x、y、zで示すエア)の流速は、それら以外の各折山部間から流路11内に流入するエアの流速よりも速くなる。その結果、部分的に流速が速いエアの流れが発生し、エアの流量分布にばらつきがでる。
このようなエアの流量をそのままMAFセンサ6によって計測した場合、計測結果にばらつきが出てしまう。
これに対して、本実施の形態のエアクリーナ100では、上述したとおり、折山部70a〜70dはエアの流れを阻害する向きに傾斜しているため、折山部70aと折山部70bの間、折山部70bと折山部70cの間、および、折山部70cと折山部70dのそれぞれに流入したエアの流速は減少する。
ここで、各折山部70の傾斜角度は、折山部70aと折山部70bの間、折山部70bと折山部70cの間、および、折山部70cと折山部70dの間のそれぞれから流路11内に流入するエア(図2中の矢印x、y、zで示すエア)と、それら以外の折山部間から流路11内に流入するエアの流量分布のばらつきが抑制されるように、予め調整されている。
よって、吸入口2を流れるエアと、流路10を流れるエアとの間で、流量分布がばらついたとしても、折山部70a〜70dがエアの流れを阻害する向きに傾斜しているため、フィルタエレメント7を通るエアの流量分布のばらつきが低減される。よって、エアの流量をMAFセンサ6で計測した場合、エアクリーナ個体間の測定結果のばらつきを小さくできる。
以上、本実施の形態のエアクリーナ100の作用効果について、説明した。
本発明の実施の形態について詳述してきたが、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。以下、本発明の変形例について説明する。
例えば、実施の形態では、フィルタエレメント7の折山部70を、エアの流れを阻害する向きに傾斜させる場合を例に挙げて説明したが、これに限定されず、折山部70を、エアの流れを阻害する向きに湾曲させてもよい。この具体例について、図4を用いて以下に説明する。
図4は、本変形例に係るエアクリーナ300の径方向の断面を流路11の上流側から見た場合を示す模式図である。図4において、図2と同一の構成要素には、同一符号を付している。また、図4に示す各矢印は、図2と同様に、エアの流れの一部を示している。
図4に示すように、エアクリーナ300では、吸入口2の近傍に位置する折山部70a〜70dが、吸入口2からのエアの流れを阻害する向き(ここでは例として時計回り)に湾曲している。なお、それ以外の構成は、図1、図2に示したエアクリーナ100の構成と同様である。また、図4では、折山部70a〜70dのみを湾曲させた場合を図示したが、それら以外の折山部70も同様に湾曲させてもよい。
このように折山部70a〜70dをエアの流れを阻害する向きに湾曲させることで、上述したエアクリーナ100と同様の作用効果を得ることができる。すなわち、流路11において部分的に流速が速い流速が発生しにくく、MAFセンサ6による計測結果がばらつかない。よって、エアの流量の計測精度を向上させることができる。
図4に示した本変形例のフィルタエレメント7の製造方法の一例について、説明する。
まず、平板状のフィルタエレメント(例えば、濾紙)を蛇腹状に曲折させ、複数の折山部70を形成する。
次に、複数の折山部70が形成された平板状のフィルタエレメントを筒状に形成する。
次に、複数の折山部70のうち少なくとも、吸入口2の近傍に位置する折山部(例えば、図4に示す折山部70a〜70d)を、吸入口2からのエアの流れを阻害する向き(例えば、図4に示す時計回り)に湾曲させる。
次に、筒状のフィルタエレメントの両端部にウレタンを付着させる。なお、ここでは、固定材料の一例としてウレタンを用いる場合を例に挙げたが、固定材料は、ウレタン以外の接着剤であってもよい。
なお、上記説明では、ウレタンの付着前に折山部70を湾曲させる場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、筒状のフィルタエレメントの端面にウレタンを付着させ、そのウレタンが固まる前に、吸入口2の近傍に位置する折山部(例えば、図4に示す折山部70a〜70d)を、吸入口2からのエアの流れを阻害する向きに湾曲させてもよい。
以上、本変形例のフィルタエレメント7の製造方法について、説明した。
なお、本変形例は、上記実施の形態と組み合わせてもよい。すなわち、フィルタエレメント7において、複数の折山部70のうち少なくとも吸入口2の近傍に位置する折山部(例えば、折山部70a〜70d)を、吸入口2からのエアを阻害する向きに、傾斜かつ湾曲させてもよい。
また、吸入口2に接続される吸気管3の向きは、図2に示す向きに限定されない。図2では、吸入口2に向かって接線方向からエアが流入するように吸気管3が設けられている場合を示したが、例えば、半径方向からエアが流入するように吸気管3が設けられてもよい。この場合でも、流路10においてフィルタエレメント7の外周を旋回するエアの流れ方向は、図2に示す流れ方向と同様である。
また、図2では、吸入口2が図中の右側に設けられる場合を図示したが、吸入口2は、図中の左側に設けられてもよい。その場合、各折山部70は、フィルタエレメント7の径方向の断面を流路11の上流側から見た場合において、時計回りに傾斜する。
<本開示のまとめ>
本発明のフィルタエレメントの製造方法は、エアクリーナの筐体内に収容されるフィルタエレメントの製造方法であって、平板状のフィルタエレメントに複数の折山部を形成し、前記平板状のフィルタエレメントを筒状に形成し、筒状のフィルタエレメントの端部に固定部材を付着させる前に、または、筒状のフィルタエレメントの端部に付着させた固定部材が固まる前に、前記複数の折山部のうち少なくとも、前記筐体に設けられたエアの吸入口の近傍に位置する折山部を、前記吸入口からのエアの流れを阻害する向きに傾斜させる。
なお、上記フィルタエレメントの製造方法において、さらに、前記吸入口の近傍に位置する折山部を、前記吸入口からのエアの流れを阻害する向きに湾曲させてもよい。
本発明のフィルタエレメントの製造方法は、エアクリーナの筐体内に収容されるフィルタエレメントの製造方法であって、平板状のフィルタエレメントに複数の折山部を形成し、前記平板状のフィルタエレメントを筒状に形成し、筒状のフィルタエレメントの端部に固定部材を付着させる前に、または、筒状のフィルタエレメントの端部に付着させた固定部材が固まる前に、前記複数の折山部のうち少なくとも、前記筐体に設けられたエアの吸入口の近傍に位置する折山部を、前記吸入口からのエアの流れを阻害する向きに湾曲させる。
なお、上記フィルタエレメントの製造方法において、前記吸入口の近傍に位置する折山部を、さらに、前記吸入口からのエアの流れを阻害する向きに傾斜させてもよい。
本発明のフィルタエレメントは、エアクリーナの筐体内に収容され、複数の折山部を備えた筒状のフィルタエレメントであって、前記複数の折山部のうち少なくとも、前記筐体に設けられたエアの吸入口の近傍に位置する折山部は、前記吸入口からのエアの流れを阻害する向きに湾曲している。
本発明のエアクリーナは、上記本発明のフィルタエレメントの製造方法で製造されたフィルタエレメント、または、上記本発明のフィルタエレメントを備えている。
本発明は、吸気を清浄するフィルタエレメントの製造方法、フィルタエレメント、およびエアクリーナに適用できる。
1 筐体
2 吸入口
3 吸気管
4 排出口
5 アウトレットパイプ
6 MAFセンサ
7 フィルタエレメント
8 エキスパンドメタル
9 パンチングメタル
10、11 流路
70、70a、70b、70c、70d 折山部(ひだ部)
100、200、300 エアクリーナ

Claims (6)

  1. エアクリーナの筐体内に収容されるフィルタエレメントの製造方法であって、
    平板状のフィルタエレメントに複数の折山部を形成し、
    前記平板状のフィルタエレメントを筒状に形成し、
    筒状のフィルタエレメントの端部に固定部材を付着させる前に、または、筒状のフィルタエレメントの端部に付着させた固定部材が固まる前に、前記複数の折山部のうち少なくとも、前記筐体に設けられたエアの吸入口の近傍に位置する折山部を、前記吸入口からのエアの流れを阻害する向きに傾斜させる、
    フィルタエレメントの製造方法。
  2. さらに、前記吸入口の近傍に位置する折山部を、前記吸入口からのエアの流れを阻害する向きに湾曲させる、
    請求項1に記載のフィルタエレメントの製造方法。
  3. エアクリーナの筐体内に収容されるフィルタエレメントの製造方法であって、
    平板状のフィルタエレメントに複数の折山部を形成し、
    前記平板状のフィルタエレメントを筒状に形成し、
    筒状のフィルタエレメントの端部に固定部材を付着させる前に、または、筒状のフィルタエレメントの端部に付着させた固定部材が固まる前に、前記複数の折山部のうち少なくとも、前記筐体に設けられたエアの吸入口の近傍に位置する折山部を、前記吸入口からのエアの流れを阻害する向きに湾曲させる、
    フィルタエレメントの製造方法。
  4. 前記吸入口の近傍に位置する折山部を、さらに、前記吸入口からのエアの流れを阻害する向きに傾斜させる、
    請求項3に記載のフィルタエレメントの製造方法。
  5. エアクリーナの筐体内に収容され、複数の折山部を備えた筒状のフィルタエレメントであって、
    前記複数の折山部のうち少なくとも、前記筐体に設けられたエアの吸入口の近傍に位置する折山部は、前記吸入口からのエアの流れを阻害する向きに湾曲している、
    フィルタエレメント。
  6. 請求項1から4のいずれか1項に記載のフィルタエレメントの製造方法で製造されたフィルタエレメント、または、請求項5に記載のフィルタエレメントを備えた、
    エアクリーナ。
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