JP2020110771A - フィルタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成でセンサに対する塵埃の付着を低減できるフィルタ装置を提供する。【解決手段】気体の特性を検出するセンサ４０よりも気体の流れの上流に、気体を濾過するフィルタ部３０が配置されている。フィルタ部３０は、通気性を有するフィルタ本体３１と、フィルタ本体３１を保持する保持部材３４とを有している。保持部材３４は、フィルタ部３０から気体が流出する出口に、気体の流れの下流側へ延びる金属体３８を有している。【選択図】図２

Description

本開示は、フィルタ装置に関する。

特開２０１８−３１６３６号公報（特許文献１）には、エアフロセンサが設けられたエアフロセンサモジュールに、空気が流入する吸入口が設けられ、吸入口に連通する空気の通路に平板状の金属板が取り付けられ、さらに吸入口には２つの磁石が流入する空気を挟むように対向して設けられ、塵埃を帯電させて金属板での捕集を可能としたと記載されている。

特開２０１８−３１６３６号公報

上記文献１に記載のエアフロセンサモジュールは、吸入空気を清浄するためのフィルタの下流側に設けられている。エアフロセンサモジュールが塵埃を帯電させるための磁石を有する構成とされており、部品点数が増加して製造コストが上昇する要因となっている。

本開示では、簡単な構成でセンサに対する塵埃の付着を低減できる、フィルタ装置が提供される。

本開示に従うと、気体を濾過するフィルタ装置が提供される。フィルタ装置は、通気性を有するフィルタ本体と、フィルタ本体を保持する保持部材とを有している。保持部材は、フィルタ装置から気体が流出する出口に、気体の流れの下流側へ延びる金属体を有している。

塵埃がフィルタ本体を通過するときに、摩擦帯電によって塵埃は帯電する。この摩擦帯電を利用して、帯電した塵埃を金属体に付着させて、塵埃を捕集することができる。センサへ流れる空気に含まれる塵埃を低減できるので、センサへの塵埃の付着を抑制することができる。

上記のフィルタ装置において、金属体は、互いに平行に配置された複数の金属板を有している。このように金属体を構成することで、帯電した塵埃を金属体で捕集する効率を高めることができ、また、金属体によって空気流れを整流する効果を高めることができる。

上記のフィルタ装置において、金属体は非接地である。このようにすれば、帯電した塵埃を金属体でより確実に捕集することができる。

上記のフィルタ装置において、保持部材は、フィルタ本体を気体の流れの下流側から覆うカバー部を有している。カバー部は格子形状を有している。金属体は、カバー部に取り付けられている。カバー部を格子形状にすることで、カバー部の強度が向上されており、かつ、金属体のカバー部への固定が容易になる。

上記のフィルタ装置において、金属体は格子形状を有している。これにより、帯電した塵埃を金属体に引き寄せる効果が高められ、したがって塵埃の捕集率を向上することができる。

本開示に係るフィルタ装置に従えば、簡単な構成でセンサに対する塵埃の付着を低減することができる。

エンジンの概略構成を示す模式図である。 実施形態に係るフィルタ装置の構成を示す模式的な断面図である。 カバー部および金属体の分解斜視図である。

以下、図面を参照しつつ、実施形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号が付されている。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

図１は、エンジン１００の概略構成を示す模式図である。エンジン１００は、内燃機関であって、燃料にはガス、ガソリンまたは軽油などが用いられる。エンジン１００は、たとえば、車両などに駆動源として搭載される。

エンジン１００は、吸気通路４と、インテークマニホールド６と、エンジン本体８と、エキゾーストマニホールド１０と、排気通路１２とを含んでいる。

吸気通路４は、インテークマニホールド６に接続されている。エンジン１００の燃料は、吸気通路４内に供給される。燃料は、吸気通路４内に吸入された空気と混合し、混合気が形成される。形成された混合気は、インテークマニホールド６を経由して、エンジン本体８に供給される。

エンジン本体８では、インテークマニホールド６から導入された混合気が圧縮される。圧縮された混合気が燃焼することにより、駆動力が発生し、発生した駆動力がエンジン本体８から出力される。エンジン本体８から、排気ガスがエキゾーストマニホールド１０に排出される。

排気通路１２は、エキゾーストマニホールド１０に接続されている。排気ガスは、排気通路１２を通過して、エンジン１００の外部に排出される。

本実施形態に係るセンサ装置２は、吸気通路４に取り付けられている。エンジン本体８に供給される混合気を形成する空気は、センサ装置２を通過して吸気通路４内に吸入される。空気は、実施形態における気体に相当する。吸気通路４は、実施形態における気体の流路に相当する。

図２は、実施形態に係るセンサ装置２の構成を示す模式的な断面図である。図２に示されるように、センサ装置２は、ハウジング２０と、フィルタ部３０と、センサ４０とを主に備えている。フィルタ部３０およびセンサ４０は、ハウジング２０の内部に収容されている。

ハウジング２０は、上流側ハウジング部材２１と、下流側ハウジング部材２５とを有している。上流側ハウジング部材２１は、たとえば有底角筒形状に形成されている。下流側ハウジング部材２５は、たとえば有天角筒形状に形成されている。上流側ハウジング部材２１と下流側ハウジング部材２５とは、各々の開口部を互いに突き合わせるようにして配置されており、一体に固定されることによってハウジング２０を形成している。

上流側ハウジング部材２１には、インレットダクト４Ａが接続されている。下流側ハウジング部材２５には、アウトレットダクト４Ｂが接続されている。インレットダクト４Ａとアウトレットダクト４Ｂとは、図１に示される吸気通路４を構成している。空気は、インレットダクト４Ａからハウジング２０内に流入し、ハウジング２０から流出してアウトレットダクト４Ｂを流れる。図２中の白抜き矢印ＡＲ１は、インレットダクト４Ａ内を流れてハウジング２０へ流入する空気の流れ方向を示す。図２中の白抜き矢印ＡＲ２は、ハウジング２０から流出してアウトレットダクト４Ｂを流れる空気の流れ方向を示す。

上流側ハウジング部材２１は、フランジ部２２を有している。下流側ハウジング部材２５は、フランジ部２６を有している。フランジ部２２とフランジ部２６とは、複数箇所において、固定部材２８によって固定されている。これにより、上流側ハウジング部材２１と下流側ハウジング部材２５とが一体化されて、ハウジング２０内を気密にする構成とされている。一方、全ての固定部材２８をフランジ部２２，２６から取り外すことにより、上流側ハウジング部材２１と下流側ハウジング部材２５とを互いに分離して、ハウジング２０の内部空間を開放することが可能である。

フィルタ部３０は、インレットダクト４Ａからハウジング２０内に導入された空気を濾過して、空気中に含まれる異物を捕捉して除去するエアフィルタである。フィルタ部３０は、図２に示されるように、ハウジング２０の内部空間を２つの部屋に区画している。空気は、ハウジング２０内を、図２中の下方から上方へ向かって流れて、フィルタ部３０を通過する。

フィルタ部３０は、通気性を有するフィルタ本体３１を有している。フィルタ本体３１は、濾紙または不織布などで形成された濾材が、山部と谷部とを交互に繰り返すように襞折りされて形成されている。

フィルタ部３０は、フィルタ本体３１を保持する保持部材３４を有している。保持部材３４は、ケース部３５と、カバー部３６とを有している。ケース部３５は、フィルタ本体３１の外周を取り囲んでフィルタ本体３１を保持する、容器状の構造を有している。ケース部３５は、金属材料で形成されていてもよい。カバー部３６は、フィルタ本体３１を空気の流れの下流側から覆うように配置されている。

図２に示されるように、保持部材３４の周縁部が上流側ハウジング部材２１のフランジ部２２と下流側ハウジング部材２５のフランジ部２６との間に挟まれることにより、保持部材３４がハウジング２０に取り付けられ、保持部材３４がハウジング２０によって支持されている。フィルタ本体３１は、保持部材３４を介して、ハウジング２０に取り付けられ、ハウジング２０によって支持されている。

上述した、上流側ハウジング部材２１と下流側ハウジング部材２５とを互いに分離することで、ハウジング２０によるフィルタ部３０の保持固定が解除される。上流側ハウジング部材２１が下流側ハウジング部材２５から離れるように移動させることで、フィルタ部３０が外部に露出する。この状態で、フィルタ部３０の全体をハウジング２０から取り外し、未使用のフィルタ部３０を新たにハウジング２０に取り付けて、フィルタ部３０を容易に交換することが可能である。

保持部材３４はさらに、金属体３８を有している。金属体３８は、フィルタ部３０を通過する空気がフィルタ部３０から流出する出口に配置されている。金属体３８は、カバー部３６に取り付けられて、カバー部３６と一体化されている。金属体３８は、カバー部３６から突出するように設けられている。金属体３８は、カバー部３６から気体の流れの下流側（図２においては図中の上側）に延びている。

金属体３８は、鉄鋼に代表される金属材料で形成されている。カバー部３６は、樹脂材料で形成されている。カバー部３６は、電気絶縁性の材料で形成されている。金属体３８は、センサ装置２の構成のうちカバー部３６以外とは接触しないように設けられている。これにより金属体３８は、非接地とされている。

センサ４０は、フィルタ部３０よりも空気の流れの下流側に配置されている。センサ４０は、下流側ハウジング部材２５にアウトレットダクト４Ｂが接続される位置の近傍において、下流側ハウジング部材２５に取り付けられている。

センサ４０は、ハウジング２０内を流れる空気の特性を検出する。センサ４０は、フィルタ部３０を通過した後の空気の特性を検出する。

センサ４０はたとえば、空気の流量を計測するエアフローメーターである。センサ４０はたとえば、熱線式（ホットワイヤ式）のエアフローメーターである。熱線式のエアフローメーターは、電圧を加えて加熱した白金熱線を空気が通過すると熱を奪って抵抗が変化することを利用して、通過する空気の量を計測する。通過する空気の量が多く空気の流速が大きいほど、熱線から多くの熱が奪われ、抵抗が低くなって電流量が増える。熱線式のエアフローメーターは、熱線を通る電流量を検出することにより、通過する空気の量を計測する。

図３は、カバー部３６および金属体３８の分解斜視図である。図３に示されるように、カバー部３６は、格子形状を有している。カバー部３６には、複数の通気孔３６Ｃが形成されている。カバー部３６は、通気孔３６Ｃを仕切る仕切壁部３６Ａを有している。

カバー部３６は、ハウジング２０の形状に合わせた外縁形状を有している。ハウジング２０を構成する上流側ハウジング部材２１および下流側ハウジング部材２５が角筒形状である場合、図３に示されるように、カバー部３６の外縁形状は矩形状とされる。この場合、通気孔３６Ｃを平面視した形状もまた矩形状であってもよい。複数の通気孔３６Ｃのうち少なくとも１つは、平面視した形状が、カバー部３６の外縁形状の矩形と相似の矩形であってもよい。少なくとも１つの通気孔３６Ｃが、カバー部３６の外縁形状の矩形を縦横比を等しく縮小した平面形状を有してもよい。

複数の通気孔３６Ｃは、カバー部３６の外縁形状の矩形の辺の延びる方向に並ぶように配置されている。複数の通気孔３６Ｃは、カバー部３６の外縁形状の矩形の長辺方向に並んで形成され、かつ、カバー部３６の外縁形状の矩形の短辺方向に並んで形成されている。これにより、隣り合う通気孔３６Ｃを仕切る仕切壁部３６Ａもまた、カバー部３６の外縁形状の矩形の辺の延びる方向に延在している。カバー部３６は、カバー部３６の外縁形状の矩形の長辺方向に延在する仕切壁部３６Ａを有し、かつ、カバー部３６の外縁形状の矩形の短辺方向に延在する仕切壁部３６Ａを有している。カバー部３６は、互いに平行に延在する複数の仕切壁部３６Ａを有し、かつ、互いに直交する複数の仕切壁部３６Ａを有している。

金属体３８は、図２を参照して説明した通り、カバー部３６に取り付けられている。より詳細には、金属体３８は、仕切壁部３６Ａに固定されている。金属体３８が仕切壁部３６Ａにたとえば接着により固定されてもよく、または、樹脂製のカバー部３６を成型するときに金属体３８をインサート成形することで金属体３８を仕切壁部３６Ａに固定してもよい。

金属体３８は、複数の金属板３８Ａと、複数の金属板３８Ｂとを有している。金属板３８Ａ，３８Ｂは、各々薄い平板状の形状を有している。複数の金属板３８Ａは、間隔を空けて互いに平行に配置されている。複数の金属板３８Ｂは、間隔を空けて互いに平行に配置されている。金属板３８Ａと金属板３８Ｂとは、互いに直交している。複数の金属板３８Ａと複数の金属板３８Ｂとが井桁状に一体に組み立てられて金属体３８が形成されており、これにより金属体３８は、格子形状を有している。

金属体３８には、複数の通気路３８Ｃが形成されている。各々の通気路３８Ｃは、隣り合う一対の金属板３８Ａ、および隣り合う一対の金属板３８Ｂによって取り囲まれるように、中空に形成されている。

金属板３８Ａおよび金属板３８Ｂは、それぞれカバー部３６の仕切壁部３６Ａに固定されている。そのため通気路３８Ｃは、カバー部３６に形成された通気孔３６Ｃに連通している。フィルタ本体３１（図２）を通過した空気は、通気孔３６Ｃおよび通気路３８Ｃを順に通り抜けて、フィルタ部３０の下流に流出する。

平面視において、金属体３８を構成する金属板３８Ａ，３８Ｂがカバー部３６の通気孔３６Ｃに重ならないように、金属体３８がカバー部３６に取り付けられる。そのため、金属体３８による空気流れの圧力損失の増加が抑制されている。金属体３８は、カバー部３６の通気孔３６Ｃを通過した空気の流れを整流する作用を奏し、この整流作用によっても空気流れの圧力損失の増加が抑制される。

次に、本実施形態の作用および効果について説明する。
インレットダクト４Ａからハウジング２０に流入する空気に塵埃が含まれている場合に、一部の塵埃はフィルタ本体３１によって捕集される。粒径の小さい一部の塵埃がフィルタ本体３１を通過することがあり、このような塵埃がセンサ４０に付着すると、センサ４０の検出精度を低下させることが懸念される。たとえばセンサ４０がエアフローメーターである場合、空気の実流量に対し低い流量が出力され、空気流量に基づいて制御される吸気通路４に供給される燃料の流量もまた低下し、その結果、エンジン１００の出力が低下することがある。

上記説明した構成を備えている実施形態のセンサ装置２においては、図２に示されるように、フィルタ部３０のフィルタ本体３１を保持する保持部材３４が、フィルタ部３０から空気が流出する出口に、空気の流れの下流側へ延びる金属体３８を有している。塵埃がフィルタ本体３１を通過するときに、摩擦帯電によって塵埃は帯電する。この摩擦帯電を利用して、帯電した塵埃を金属体３８に付着させて、塵埃を捕集することができる。センサ４０へ流れる空気に含まれる塵埃を低減できるので、センサ４０への塵埃の付着を抑制でき、したがって、センサ４０の検出精度を維持することができる。

金属体３８を有しない従来のセンサ装置と比較して、実施形態のセンサ装置２は、保持部材３４に金属体３８を追加するだけの簡単な構成で塵埃の捕集率を向上でき、したがってセンサ４０に対する塵埃の付着を低減することができる。従来のフィルタ部に金属体３８を追加設置することにより実施形態のフィルタ部３０を得ることができ、従来のフィルタ部を流用できるため、コストインパクトも小さい。フィルタ部３０の保持部材３４が金属体３８を有する構成のため、フィルタ部３０を交換する際に金属体３８も同時に交換することができ、したがって金属体３８の交換が容易である。

図２，３に示されるように、金属体３８は、複数の金属板３８Ａ，３８Ｂを有している。金属板３８Ａ，３８Ｂを複数設けることにより、帯電した塵埃を金属体３８で捕集する効率を高めることができる。複数の金属板３８Ａが互いに平行に配置されており、かつ複数の金属板３８Ｂが互いに平行に配置されていることにより、金属体３８によって空気流れを整流する効果を高めることができる。

また金属体３８は、非接地である。このようにすれば、帯電した塵埃を金属体３８でより確実に捕集することができる。

図３に示されるように、カバー部３６は格子形状を有している。図２，３に示されるように、金属体３８はカバー部３６に固定されている。カバー部３６を格子形状にすることで、カバー部３６の強度が向上されている。格子形状のカバー部３６に金属体３８を固定することで、実施形態のフィルタ部３０を容易に作製することができる。

図３に示されるように、金属体３８は格子形状を有している。金属板３８Ａ，３８Ｂを縦横に配置して金属板の間隔を小さくすることにより、帯電した塵埃を金属体３８に引き寄せる効果が高められ、したがって塵埃の捕集率を向上することができる。また格子形状の金属体３８は、強度が向上されており、カバー部３６への取り付けも容易である。金属体３８の格子形状とカバー部３６の格子形状との形状を整合させて、金属板３８Ａ，３８Ｂを仕切壁部３６Ａに固定する構成とすることで、フィルタ部３０を通過する空気流れの圧力損失の増加を抑制することができる。

これまでの実施形態の説明においては、センサ４０がハウジング２０の下流側ハウジング部材２５に取り付けられる例について説明したが、センサ４０の配置はフィルタ部３０よりも空気の流れの下流側であれば自在に調整することができる。たとえば、センサ４０をアウトレットダクト４Ｂ内に配置してもよい。

センサ４０は、エンジン本体８への空気吸入量を計測するエアフローメーターに限られるものではない。実施形態の思想は、塵埃の付着により誤出力が起こり得るセンサを備えるセンサ装置に適用することができる。たとえばセンサ４０は、吸気温センサであってもよい。

金属体３８は、図３に示される格子形状が塵埃の捕集率を向上できる点で好ましいが、必ずしもこの形状に限られるものではない。たとえば、平行に配置された複数の金属板３８Ａによって金属体３８が形成されてもよく、金属体３８は他の任意の形状を有していてもよい。任意の形状の金属体３８を保持部材３４の出口に設けることにより、帯電した塵埃を捕集する作用が奏され、金属体３８を有しない従来のフィルタ部と比較して塵埃の捕集率を向上できる効果を得ることができる。

以上のように実施形態について説明を行なったが、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

２ センサ装置、４Ａ インレットダクト、４Ｂ アウトレットダクト、８ エンジン本体、２０ ハウジング、２１ 上流側ハウジング部材、２２，２６ フランジ部、２５ 下流側ハウジング部材、２８ 固定部材、３０ フィルタ部、３１ フィルタ本体、３４ 保持部材、３５ ケース部、３６ カバー部、３６Ａ 仕切壁部、３６Ｃ 通気孔、３８ 金属体、３８Ａ，３８Ｂ 金属板、３８Ｃ 通気路、４０ センサ、１００ エンジン。

Claims (5)

1. 気体を濾過するフィルタ装置であって、
   通気性を有するフィルタ本体と、
   前記フィルタ本体を保持する保持部材とを備え、
   前記保持部材は、前記フィルタ装置から前記気体が流出する出口に、前記気体の流れの下流側へ延びる金属体を有する、フィルタ装置。
2. 前記金属体は、互いに平行に配置された複数の金属板を有する、請求項１に記載のフィルタ装置。
3. 前記金属体は非接地である、請求項１または２に記載のフィルタ装置。
4. 前記保持部材は、前記フィルタ本体を前記気体の流れの下流側から覆うカバー部を有し、前記カバー部は格子形状を有し、
   前記金属体は、前記カバー部に取り付けられている、請求項１〜３のいずれかに記載のフィルタ装置。
5. 前記金属体は格子形状を有する、請求項４に記載のフィルタ装置。

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