JP5399861B2 - サイクロン式エアクリーナ - Google Patents

Description

本発明は、車両用に用いられるサイクロン式エアクリーナに関する。

エアクリーナボディ内のダストサイドで導入した空気を旋回させ、遠心力を利用して微細なダストを分離すると共に、エアクリーナボディ内に配置したフィルタエレメントによりさらに空気内の微細なダストを捕集するサイクロン式エアクリーナが、従来から広く知られている。

例えば、特許文献１においては、円筒状のエアクリーナボディ内に、筒状のフィルタエレメントが収容されている。そして、このフィルタエレメントの基端側の外周には、このフィルタエレンメントを部分的に覆う筒状部材（サイクロン）が配置され、この筒状部材の先端側（空気流れ方向でみると下流側）の外周面の全周に、エアクリーナボディ内に導入された空気を旋回させる旋回羽根（案内羽根）が複数形成されている。

特開２０００−１６７４３７号公報

しかしながら、この特許文献１に開示されるような従来のサイクロン式エアクリーナにおいては、エアクリーナボディ内で空気を旋回させるために設けられた旋回羽根の表面を空気が通過する際の摩擦によって生じる気流の渦に関しては何ら考慮されておらず、そのため空気が旋回羽根を通過する際に気流音が発生してしまう虞がある。

そこで、本発明のサイクロン式エアクリーナは、一端面に空気導入口が形成され、他端面に空気排出口が形成された筒状のエアクリーナボディと、前記エアクリーナボディの内部に収容された筒状のフィルタエレメントと、前記エアクリーナボディの一端側に位置し、前記フィルタエレメントの一端側の外周を覆い、かつ前記エアクリーナボディの一端側内周面との間に前記空気導入口から導入された空気が通流する空間を画成する筒状部材と、前記空気排出口側となる前記筒状部材の他端側の外周面のうちの半周に突出するよう形成され、当該筒状部材の周方向に細長く延びる矩形板状の複数の旋回羽根と、を有し、前記筒状部材は、前記エアクリーナボディを軸方向から見て、前記旋回羽根が前記空気導入口と対向するように前記エアクリーナボディ内に配置され、前記空気導入口から導入された空気が、前記旋回羽根により前記エアクリーナボディの内部で旋回する共に、前記フィルタエレメントを介して前記空気排出口から取り出されるものであって、前記各旋回羽根は、前記筒状部材の他端側に位置する下流側端部の一部が、前記筒状部材の一端側に位置する上流側端部側に向かって後退するよう形成されていることを特徴としている。

本発明によれば、旋回羽根表面の摩擦によって生じる気流の渦の発生が抑制され、気流音の発生を抑制することができる共に、空気がエアクリーナボディ内の旋回羽根を通過する際の通気抵抗を相対的に低減させることができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明に係るサイクロン式エアクリーナ１の側面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

図１及び図２に示すように、サイクロン式エアクリーナ１は、一端面（図２における右側端面）に空気導入口２が形成され、他端面（図２における左側端面）に空気排出口３が形成された樹脂材料からなる筒状のエアクリーナボディ４と、このエアクリーナボディ４の内部にエアクリーナボディ４と同心状に収容された筒状のフィルタエレメント５と、フィルタエレメント５の一端（図２における右側端）側の外周を覆い、エアクリーナボディ４の一端側内周面との間に空間部６を画成する樹脂材料からなる筒状部材７と、から大略構成されている。

ここで、筒状部材７は、後述する複数の旋回羽根８を有しており、このサイクロン式エアクリーナ１おいては、空気導入口２から導入された空気が、これら複数の旋回羽根８によりエアクリーナボディ４内部で旋回する共に、フィルタエレメント５を介して空気排出口３から取り出される。

フィルタエレメント５の外周側（上流側）で旋回することによって遠心分離された空気中のダストは、エアクリーナボディ４の他端（図２における左側端）の下方に設けられたダスト集積室（図示せず）に集積される。このダスト集積室には、例えばゴム材料からなる漏斗状の排出弁体（図示せず）が設けられており、吸入空気の圧力脈動により排出弁体が適宜開くことで、ダスト集積室内のダストが外部に排出されるようになっている。

エアクリーナボディ４は、フィルタエレメント５が収容される第１ケーシング９と、空気排出口３を有する第２ケーシング１０とから構成されている。第１ケーシング９は、有底円筒形状を呈し、エアクリーナボディ４の一端面となる底壁１１には、空気導入口２が形成されていると共に、筒状部材７をスナップフィットにより固定するための係合穴１２が３箇所に貫通形成されている。空気導入口２は、底壁１１の外周側に形成されている。第２ケーシング１０は、第１ケーシング９の開口端（図２おける左側端部）に装着される部材であり、第１ケーシング９の開口端を覆い、エアクリーナボディ４の他端面を構成する浅皿状の基部１０ａと、基部１０ａの略中央に形成された円筒形状の空気排出部１０ｂと、を有し、この空気排出部１０ｂの先端開口が空気排出口３となっている。

フィルタエレメント５は、ろ紙又は不織布をプリーツ状に折り曲げてから筒状に成形したものであって、第１ケーシング９の底壁１１と、第２ケーシング１０の基部１０ａとの間に、シール部材１４、１５を介して挟み込まれて保持されている。詳述すると、フィルタエレメント５の一端側（図２における右側）は、シール部材１４を介して第１ケーシング９の底壁１１に密着し、フィルタエレメント５の他端側（図２における左側）は、シール部材１５を介して第２ケーシング１０の基部１０ａに密着している。そして、フィルタエレメント５の円筒状の内部空間５ａが、第２ケーシング１０の空気排出部１０ｂの内部と連通している。

筒状部材７は、円筒形状を呈し、一端側（図２における右側端）に、第１ケーシング９の底壁１１に設けられた係合穴１２に挿入される係合突起１６が３箇所形成されている。これら係合突起１６が前述係合穴１２にそれぞれ係合することで、筒状部材７が第１ケーシング９に対してスナップフィットにより固定されている。

そして、この筒状部材７の他端側（図２おける左側端）には、この筒状部材７の周方向に細長く延びる矩形板状の複数の旋回羽根８が形成されている。これらの旋回羽根８は、図３及び図４に示すように、筒状部材７の他端側（図３における上端側であり、図２における左側端）の外周面のうちの半周に突出するよう形成されている。換言すれば、筒状部材７の他端側には、当該筒状部材７の半周に、複数のつば状の旋回羽根８が形成されている。

各旋回羽根８は、筒状部材７の他端位置から筒状部材７の外表面に螺旋状に突出形成されたものであって、筒状部材７を軸方向から見て互いに重ならないよう設定されている。

そして、各旋回羽根８は、筒状部材７の他端側に位置する下流側端部８ａの一部が、筒状部材７の一端側に位置する上流側端部８ｂ側に向かって後退するよう形成されている。より具体的には、旋回羽根８の下流側端部８ａは、筒状部材７を軸方向から見て、Ｖ字形状に形成されている。また、旋回羽根８の上流側端部８ｂは、筒状部材７の外周面に直交する直線状に形成されていると共に、その先端側ほど肉厚が薄く、旋回羽根８の上流側端部８ｂに空気が進入しやすいよう形成されている。

尚、筒状部材７は、エアクリーナボディ４に組み付ける際に、エアクリーナボディ４を軸方向から見て、旋回羽根８が空気導入口２と対向するように組み付けられており、旋回羽根８が筒状部材７の半周にのみ形成されていても、エアクリーナボディ４の内部で空気を十分に旋回させることが可能となっている。

このように、各旋回羽根８の下流側端部８ａをＶ字形状に形成することによって、旋回羽根８表面の摩擦によって生じる気流の渦の発生が抑制され、エアクリーナボディ４内の空気が旋回羽根８を通過する際の気流音の発生を抑制することができると共に、空気がエアクリーナボディ４内の旋回羽根８を通過する際の通気抵抗を低減させることができる。すなわち、上述した第１実施形態においては、図５に示す比較例のように旋回羽根１８を設けた場合に比べて、旋回羽根８表面の摩擦によって生じる気流の渦の発生を抑制することができる。

比較例におけるサイクロン式エアクリーナは、上述した第１実施形態におけるサイクロン式エアクリーナ１と略同一構成となっているが、図５に示すように、筒状部材７の旋回羽根１８の下流側端部１８ａにＶ字形状の切り込みが形成されておらず、旋回羽根１８の下流側端部１８ａが筒状部材７の外周面に直交する直線状に形成されている。また、旋回羽根１８の上流側端部１８ｂは、筒状部材７の外周面に直交する直線状に形成されていると共に、その先端側ほど肉厚が薄く、旋回羽根１８の上流側端部１８ｂに空気が進入しやすいよう形成されている。尚、この比較例においても、旋回羽根１８は、筒状部材７の他端側の外周面のうちの半周に設けられている。

また、第１実施形態においては、上述の比較例のように旋回羽根８を形成した場合に比べて、サイクロン効率を向上させることができる。ここでサイクロン効率とは、本明細書においては、エアクリーナボディ４内で空気を旋回させることによって空気中から分離されるダスト量を割合を示す値として定義する。換言すれば、空気導入口２から導入された空気内のダストのうち、フィルタエレメント５の外周側（上流側）で空気から分離除去されるダストの割合を、本明細書ではサイクロン効率と定義する。

尚、上述した第１実施形態においては、旋回羽根８の下流側端部８ａがＶ字形状に形成されているが、旋回羽根８の下流側端部８ａの形状はＶ字形状にのみ限定されるものではなく、例えばＵ字形状、Ｗ字形状あるいは半円形状に形成することも可能である。

以下、本発明の他の実施形態について説明するが、上述した第１実施形態と同一の構成要素については同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図６は、本発明の第２実施形態におけるサイクロン式エアクリーナの筒状部材７を示している。

この第２実施形態におけるサイクロン式エアクリーナは、上述した第１実施形態のサイクロン式エアクリーナ１と略同一構成となっているが、図６に示すように、各旋回羽根２１の下流側端部２１ａは、筒状部材７の半径方向内周側ほど旋回羽根２１の上流側端部２１ｂ側に向かって後退するよう形成されている。

尚、各旋回羽根２１の上流側端部２１ｂは、上述した第１実施形態と同様に、筒状部材７の外周面に直交する直線状に形成されていると共に、その先端側ほど肉厚が薄く、旋回羽根２１の上流側端部２１ｂに空気が進入しやすいよう形成されている。

このような第２実施形態においては、各旋回羽根２１の下流側端部２１ａを筒状部材７の半径方向内周側ほど旋回羽根２１の上流側端部２１ｂ側に向かって後退するよう形成することによって、上述した第１実施形態と同様に、旋回羽根２１表面の摩擦によって生じる気流の渦の発生が抑制され、エアクリーナボディ４内の空気が旋回羽根２１を通過する際の気流音の発生を抑制することができると共に、空気がエアクリーナボディ４内の旋回羽根２１を通過する際の通気抵抗を低減させることができる。

図７は、本発明の第３実施形態におけるサイクロン式エアクリーナの筒状部材７を示している。

この第３実施形態におけるサイクロン式エアクリーナは、上述した第１実施形態のサイクロン式エアクリーナ１と略同一構成となっているが、図７に示すように、各旋回羽根２３の下流側端部２３ａは、筒状部材７の外周面に直交する直線状に形成されている共に、各旋回羽根２３の下流側端部２３ａに、筒状部材７の半径方向に連続して延びる突出部２４が形成されている。この突出部２４は、旋回羽根２３の一面（筒状部材７の他端側の面、換言すれば図７における上方側の面）側に突出形成されている。尚、各旋回羽根２３の上流側端部２３ｂは、上述した第１実施形態と同様に、筒状部材７の外周面に直交する直線状に形成されていると共に、その先端側ほど肉厚が薄く、旋回羽根２３の上流側端部２３ｂに空気が進入しやすいよう形成されている。

このような第３実施形態においては、旋回羽根２３の下流側端部２３ａに突出部２４を形成することによって、上述した第１実施形態と同様に、旋回羽根２３表面の摩擦によって生じる気流の渦の発生が抑制され、エアクリーナボディ４内の空気が旋回羽根２３を通過する際の気流音の発生を抑制することができると共に、空気がエアクリーナボディ４内の旋回羽根２３を通過する際の通気抵抗を低減させることができる。また、第３実施形態においても、比較例のように筒状部材７を形成した場合に比べて、サイクロン効率を向上させることができる。

尚、上述の第３実施形態においては、突出部２４が旋回羽根２３の一面側に突出形成されているが、突出部２４を旋回羽根２３の他面（筒状部材７の一端側の面、換言すれば図７における下方側の面）側に突出形成することも可能であり、この場合にも、突出部２４を旋回羽根２３の一面側に突出形成した場合と同様の作用効果を得ることができる。

図８は、本発明の第４実施形態におけるサイクロン式エアクリーナの筒状部材７を示している。

この第４実施形態におけるサイクロン式エアクリーナは、上述した第３実施形態のサイクロン式エアクリーナ１と略同一構成となっているが、図８に示すように、突出部２８が旋回羽根２７の下流側端部２７ａのみではなく、旋回羽根２７の一面（筒状部材７の他端側の面、換言すれば図８における上方側の面）側に複数（この第４実施形態では合計４つ）形成されている。

このような第４実施形態においては、旋回羽根２７に複数の突出部２８を形成することによって、第１実施形態と同様に、旋回羽根２７表面の摩擦によって生じる気流の渦の発生が抑制され、エアクリーナボディ４内の空気が旋回羽根２７を通過する際の気流音の発生を抑制することができると共に、空気がエアクリーナボディ４内の旋回羽根２７を通過する際の通気抵抗を低減させることができる。

尚、上述の第４実施形態においては、突出部２８が旋回羽根２７の一面側に突出形成されているが、突出部２８を旋回羽根２７の他面（筒状部材７の一端側の面、換言すれば図８における下方側の面）側に突出形成することも可能であり、この場合にも、突出部２８を旋回羽根２７の一面側に突出形成した場合と同様の作用効果を得ることができる。

図９は、本発明の第５実施形態におけるサイクロン式エアクリーナの筒状部材７を示している。

この第５実施形態におけるサイクロン式エアクリーナは、上述した第１実施形態のサイクロン式エアクリーナ１と略同一構成となっているが、図９に示すように、旋回羽根３１の下流側端部３１ａは、筒状部材７の外周面に直交する直線状に形成されている。そして、筒状部材７の周方向で隣接する旋回羽根３１、３１同士が、筒状部材７の軸方向で互いオフセットする位置となるよう形成されている。

詳述すると、筒状部材７に形成された旋回羽根３１は、下流側端部３１ａの位置が筒状部材７の他端に位置するものと、下流側端部３１ａの位置が筒状部材７の他端よりも一端側に所定量オフセットしたものと、が交互に隣接するよう形成されている。

尚、各旋回羽根３１の上流側端部３１ｂは、上述した第１実施形態と同様に、筒状部材７の外周面に直交する直線状に形成されていると共に、その先端側ほど肉厚が薄く、旋回羽根３１の上流側端部３１ｂに空気が進入しやすいよう形成されている。

このような第５実施形態においては、筒状部材７の周方向で隣接する旋回羽根３１、３１同士を、筒状部材７の軸方向で互いオフセットする位置となるよう形成することによって、旋回羽根３１が形成された筒状部材７の他端に生じる気流の渦の発生が抑制され、エアクリーナボディ４内の空気が旋回羽根３１を通過する際の気流音の発生を抑制することができると共に、空気がエアクリーナボディ４内の旋回羽根３１を通過する際の通気抵抗を低減させることができる。

図１０及び図１１は、上述した第１〜第５実施形態におけるサイクロン式エアクリーナと比較例におけるサイクロン式エアクリーナとを、車両用内燃機関の吸気系に接続して、この車両用内燃機関の常用域において使用した際の音圧特性を比較した特性線図である。図１０は、各サイクロン式エアクリーナの吸気流入口に接続された吸気ダクトの外気取入口から所定距離（２００ｍｍ）離れた位置で測定された音圧特性を示している。図１１は、各サイクロン式エアクリーナの側方（エアクリーナボディの半径方向外周側）の所定距離（１００ｍｍ）離れた位置で測定された音圧特性を示している。

図１０及び図１１において、破線で示す特性線Ａは第１実施形態におけるサイクロン式エアクリーナの音圧特性を示し、細線で示す特性線Ｂは第２実施形態におけるサイクロン式エアクリーナの音圧特性を示し、一点鎖線で示す特性線Ｃは第３実施形態におけるサイクロン式エアクリーナの音圧特性を示し、二点鎖線で示す特性線Ｄは第４実施形態におけるサイクロン式エアクリーナの音圧特性を示し、実線で示す特性線Ｅは第５実施形態におけるサイクロン式エアクリーナの音圧特性を示し、太実線で示す特性線Ｆは比較例におけるサイクロン式エアクリーナの音圧特性を示している。

図１０及び図１１に示すように、上述した第１〜第５実施形態におけるサイクロン式エアクリーナの音圧特性が比較例のサイクロン式エアクリーナの音圧特性に比べて低減されており、静粛性に優れていることが判る。

図１は本発明に係るサイクロン式エアクリーナの側面図。 図１のＡ−Ａ線に沿った断面図。 本発明の第１実施形態におけるサイクロン式エアクリーナの筒状部材の斜視図。 本発明の第１実施形態におけるサイクロン式エアクリーナの筒状部材の底面図。 比較例におけるサイクロン式エアクリーナの筒状部材の斜視図。 本発明の第２実施形態におけるサイクロン式エアクリーナの筒状部材の斜視図。 本発明の第３実施形態におけるサイクロン式エアクリーナの筒状部材の斜視図。 本発明の第４実施形態におけるサイクロン式エアクリーナの筒状部材の斜視図。 本発明の第５実施形態におけるサイクロン式エアクリーナの筒状部材の斜視図。 本発明に係るサイクロン式エアクリーナの音圧特性を示す特性図。 本発明に係るサイクロン式エアクリーナの音圧特性を示す特性図。

１…サイクロン式エアクリーナ
２…空気導入口
３…空気排出口
４…エアクリーナボディ
５…フィルタエレメント
６…空間部
７…筒状部材
８…旋回羽根
８ａ…下流側端部
８ｂ…上流側端部

Claims (4)

1. 一端面に空気導入口が形成され、他端面に空気排出口が形成された筒状のエアクリーナボディと、
   前記エアクリーナボディの内部に収容された筒状のフィルタエレメントと、
   前記エアクリーナボディの一端側に位置し、前記フィルタエレメントの一端側の外周を覆い、かつ前記エアクリーナボディの一端側内周面との間に前記空気導入口から導入された空気が通流する空間を画成する筒状部材と、
   前記空気排出口側となる前記筒状部材の他端側の外周面のうちの半周に突出するよう形成され、当該筒状部材の周方向に細長く延びる矩形板状の複数の旋回羽根と、を有し、
   前記筒状部材は、前記エアクリーナボディを軸方向から見て、前記旋回羽根が前記空気導入口と対向するように前記エアクリーナボディ内に配置され、
   前記空気導入口から導入された空気が、前記旋回羽根により前記エアクリーナボディの内部で旋回する共に、前記フィルタエレメントを介して前記空気排出口から取り出されるサイクロン式エアクリーナにおいて、
   前記各旋回羽根は、前記筒状部材の他端側に位置する下流側端部の一部が、前記筒状部材の一端側に位置する上流側端部側に向かって後退するよう形成されていることを特徴とするサイクロン式エアクリーナ。
2. 前記旋回羽根の下流側端部は、前記筒状部材を軸方向から見て、Ｖ字形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のサイクロン式エアクリーナ。
3. 一端面に空気導入口が形成され、他端面に空気排出口が形成された筒状のエアクリーナボディと、
   前記エアクリーナボディの内部に収容された筒状のフィルタエレメントと、
   前記エアクリーナボディの一端側に位置し、前記フィルタエレメントの一端側の外周を覆い、かつ前記エアクリーナボディの一端側内周面との間に前記空気導入口から導入された空気が通流する空間を画成する筒状部材と、
   前記空気排出口側となる前記筒状部材の他端側の外周面のうちの半周に突出するよう形成され、当該筒状部材の周方向に細長く延びる矩形板状の複数の旋回羽根と、を有し、
   前記筒状部材は、前記エアクリーナボディを軸方向から見て、前記旋回羽根が前記空気導入口と対向するように前記エアクリーナボディ内に配置され、
   前記空気導入口から導入された空気が、前記旋回羽根により前記エアクリーナボディの内部で旋回する共に、前記フィルタエレメントを介して前記空気排出口から取り出されるサイクロン式エアクリーナにおいて、
   前記各旋回羽根は、前記筒状部材の他端側に位置する下流側端部に、前記筒状部材の半径方向に連続して延びる突出部を有することを特徴とするサイクロン式エアクリーナ。
4. 一端面に空気導入口が形成され、他端面に空気排出口が形成された筒状のエアクリーナボディと、
   前記エアクリーナボディの内部に収容された筒状のフィルタエレメントと、
   前記エアクリーナボディの一端側に位置し、前記フィルタエレメントの一端側の外周を覆い、かつ前記エアクリーナボディの一端側内周面との間に前記空気導入口から導入された空気が通流する空間を画成する筒状部材と、
   前記空気排出口側となる前記筒状部材の他端側の外周面のうちの半周に突出するよう形成され、当該筒状部材の周方向に細長く延びる矩形板状の複数の旋回羽根と、を有し、
   前記筒状部材は、前記エアクリーナボディを軸方向から見て、前記旋回羽根が前記空気導入口と対向するように前記エアクリーナボディ内に配置され、
   前記空気導入口から導入された空気が、前記旋回羽根により前記エアクリーナボディの内部で旋回する共に、前記フィルタエレメントを介して前記空気排出口から取り出されるサイクロン式エアクリーナにおいて、
   前記各旋回羽根は、前記筒状部材の周方向で隣接するもの同士が、当該筒状部材の軸方向で互いオフセットする位置となるよう形成されていることを特徴とするサイクロン式エアクリーナ。

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