JP5945624B1

JP5945624B1 - エアクリーナ

Info

Publication number: JP5945624B1
Application number: JP2015231090A
Authority: JP
Inventors: 直人菊池
Original assignee: Wako Filter Technology Co Ltd
Current assignee: Wako Filter Technology Co Ltd
Priority date: 2015-11-26
Filing date: 2015-11-26
Publication date: 2016-07-05
Anticipated expiration: 2035-11-26
Also published as: JP2017094304A; US10150073B2; US20170151518A1

Abstract

【課題】小型化と通気抵抗の低減に適した構造とする。【解決手段】ケース１２０とケース１４０とを接合させることにより、ケース１２０における切り欠き部とケース１４０における切り欠き部とが一体化し、気体の流入口１２７が形成される。ケース１２０、１４０の奥行Ｌと流入口１２７の高さＭとの比率は１０：１〜２０：１の範囲である。【選択図】図２

Description

本発明は、エアクリーナに関する。

従来より、車両等において、車両のエンジンに供給する気体に混入したダスト等を除去するためのエアクリーナが用いられている（例えば、特許文献１）。このようなエアクリーナは、開口部からフィルタにかけて気体の経路が形成される。開口部から流入した気体は、フィルタによってダスト等が除去されて外部に流出する。

特開２０１５−１２１１６５号公報

上述したエアクリーナにおいては、気体の清浄に適した構造とすることが望ましい。具体的には、小型化を図りつつ、気体がフィルタを通過する際の抵抗（通気抵抗）が過大にならないような構造とすることが望ましい。

本発明は、問題点に鑑みてなされたものであり、小型化と通気抵抗の低減に適した構造とすることを目的とする。

目的を達成するために、本発明の第１の観点に係るエアクリーナは、
第１の箱状部材及び第２の箱状部材と、前記第１の箱状部材と前記第２の箱状部材とを接合する接合部材とにより構成されるエアクリーナであって、
前記第１の箱状部材は、
矩形状の第１のフィルタと、
前記第１のフィルタの外縁部に接合して屹立する４つの第１側面と、
前記第１側面のうち、１の第１側面において、前記第１のフィルタが接合される辺に対向する辺に形成される第１の切り欠き部と、
を備え、
前記第２の箱状部材は、
矩形状の第２のフィルタと、
前記第２のフィルタの外縁部に接合して屹立する４つの第２側面と、
前記第２側面のうち、１の第２側面において、前記第２のフィルタが接合される辺に対向する辺に形成される第２の切り欠き部と、
を備え、
前記第１の箱状部材と前記第２の箱状部材とは、前記第１の切り欠き部と前記第２の切り欠き部とが対向して接合し、
前記第１側面のうち、前記第１の切り欠き部が形成された第１側面に接合される２つの第１側面において、前記第１の切り欠き部が形成された第１側面と接合する辺は、前記第１の切り欠き部が形成された第１側面と接合する辺に対向する辺よりも長く、
前記第２側面のうち、前記第２の切り欠き部が形成された第２側面に接合される２つの第２側面において、前記第２の切り欠き部が形成された第２側面と接合する辺は、前記第２の切り欠き部が形成された第２側面と接合する辺に対向する辺よりも長いことを特徴とする。

前記第１の箱状部材と前記第２の箱状部材とが接合することにより、前記第１の切り欠き部と前記第２の切り欠き部とにより形成される流入部の高さと、前記第１の箱状部材及び前記第２の箱状部材における前記流入部が形成される面から前記流入部が形成される面に対向する面までの長さとの比率が１：１０〜１：２０の範囲であるようにしてもよい。

前記第１のフィルタ及び前記第２のフィルタは、鋸状又は波状の表面を有し、
前記流入部の高さは、８５〜８６の数値を前記鋸状又は波状のピッチの長さで除した値であり、
前記流入部の幅は、６９７０〜６９９０の数値を前記流入部の高さで除した値であるようにしてもよい。

本発明によれば、小型化と通気抵抗の低減に適した構造とすることができる。

実施形態に係るエアクリーナを構成する部品の外観斜視図である。実施形態に係るエアクリーナの外観斜視図である。実施形態に係るエアクリーナの接合箇所の拡大図である。実施形態に係るエアクリーナのサイズとフィルタ抵抗との対応の一例を示す図である。実施形態に係る流入口の高さとフィルタ抵抗との対応の一例を示す図である。実施形態に係る流入口のサイズとフィルタの表面における鋸状又は波状のピッチとフィルタ抵抗との対応の一例を示す図である。実施形態に係るエアクリーナユニットを構成する部品の外観斜視図である。実施形態に係るエアクリーナユニットの外観斜視図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、実施形態に係るエアクリーナを構成する部品の外観斜視図であり、図２は、実施形態に係るエアクリーナの外観斜視図である。図１及び図２に示すように、エアクリーナ１００は、第１の箱状部材としてのケース１２０と、第２の箱状部材としてのケース１４０と、接合部材としてのガスケット１６０とにより構成される。

ケース１２０は、フィルタ１２２と、第１側面部としての側面１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃ、１２４ｄと、コ字状枠１２５とを含んで構成される。

フィルタ１２２は、矩形且つシート状であり、ガラス繊維、スポンジ等の発泡材、不織布、ろ紙等の紙、粒状の活性炭を織り込んだシート等により構成される。フィルタ１２２の表面は、所定ピッチの波状又は鋸状に形成されている。

第１側面部としての側面１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃ、１２４ｄは、樹脂等により形成される。フィルタ１２２の４つの辺には、側面１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃ、１２４ｄの１つの辺がこの順序で接合されている。また、側面１２４ａにおいて、フィルタ１２２と接合する辺の両端と接続する２つの辺には一方に側面１２４ｂ、他方に側面１２４ｄが接合されている。側面１２４ｂにおいて、フィルタ１２２と接合する辺の両端と接続する２つの辺には一方に側面１２４ａ、他方に側面１２４ｃが接合されている。側面１２４ｃにおいて、フィルタ１２２と接合する辺の両端と接続する２つの辺には一方に側面１２４ｂ、他方に側面１２４ｄが接合されている。側面１２４ｄにおいて、フィルタ１２２と接合する辺の両端と接続する２つの辺には一方に側面１２４ａ、他方に側面１２４ｃが接合されている。上述のように、フィルタ１２２、側面１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃ、１２４ｄが接合されることにより、箱状の部材が形成される。

側面１２４ａにおいて、フィルタ１２２と接合する辺と対向する辺の側には、第１の切り欠き部としての切り欠き部１２６が形成されている。また、側面１２４ｂ、１２４ｃ、１２４ｄにおいて、フィルタ１２２と接合する辺と対向する辺には、コ字状枠１２５が接合されている。コ字状枠１２５は、側面１２４ａと同様、樹脂等により形成されている。また、側面１２４ｂ、１２４ｄは、それぞれ側面１２４ａに接合する辺が、側面１２４ｃに接合する辺よりも長くなっている。

ケース１４０は、ケース１２０と同一の形状である。ケース１４０は、フィルタ１４２と、第２側面部としての側面１４４ａ、１４４ｂ、１４４ｃ、１４４ｄと、コ字状枠１４５とを含んで構成される。

フィルタ１４２は、フィルタ１２２と同様、矩形且つシート状であり、ガラス繊維、スポンジ等の発泡材、不織布、ろ紙等の紙、粒状の活性炭を織り込んだシート等により構成される。フィルタ１４２の表面は、所定ピッチの波状又は鋸状に形成されている。

第２側面部としての側面１４４ａ、１４４ｂ、１４４ｃ、１４４ｄは、樹脂等により形成される。フィルタ１４２の４つの辺には、側面１４４ａ、１４４ｂ、１４４ｃ、１４４ｄの１つの辺がこの順序で接合されている。また、側面１４４ａにおいて、フィルタ１４２と接合する辺の両端と接続する２つの辺には一方に側面１４４ｂ、他方に側面１４４ｄが接合されている。側面１４４ｂにおいて、フィルタ１４２と接合する辺の両端と接続する２つの辺には一方に側面１４４ａ、他方に側面１４４ｃが接合されている。側面１４４ｃにおいて、フィルタ１４２と接合する辺の両端と接続する２つの辺には一方に側面１４４ｂ、他方に側面１４４ｄが接合されている。側面１４４ｄにおいて、フィルタ１４２と接合する辺の両端と接続する２つの辺には一方に側面１４４ａ、他方に側面１４４ｃが接合されている。上述のように、フィルタ１４２、側面１４４ａ、１４４ｂ、１４４ｃ、１４４ｄが接合されることにより、箱状の部材が形成される。

側面１４４ａにおいて、フィルタ１４２と接合する辺と対向する辺の側には、第２の切り欠き部としての切り欠き部１４６が形成されている。また、側面１４４ｂ、１４４ｃ、１４４ｄにおいて、フィルタ１４２と接合する辺と対向する辺には、コ字状枠１４５が接合されている。コ字状枠１４５は、側面１４４ａと同様、樹脂等により形成されている。また、側面１４４ｂ、１４４ｄは、それぞれ側面１４４ａに接合する辺が、側面１４４ｃに接合する辺よりも長くなっている。

エアクリーナ１００の製造工程においては、ケース１２０が、フィルタ１２２が上面となるように配置されるとともに、ケース１４０が、フィルタ１４２が下面となるように配置される。また、ケース１２０とケース１４０とは、ケース１２０における切り欠き部１２６とケース１４０における切り欠き部１４６とが対向するように配置される。ケース１２０及びケース１４０の奥行の長さはＬである。

更に、ケース１２０におけるコ字状枠１２５とケース１４０におけるコ字状枠１４５とを接触させ、振動溶着等の手法により、ケース１２０とケース１４０とを接合させる。これにより、ケース１２０における切り欠き部１２６とケース１４０における切り欠き部１４６とが一体化し、図２に示すように気体の流入口１２７が形成される。流入口１２７は、フィルタ１２２、１４２における４辺のうち、流入口１２７側の辺と垂直をなす方向（高さ）がＭ、水平をなす方向（幅）がＮとなっている。

その後、ガスケット１６０が、ケース１２０における側面１２４ａとケース１４０における側面１４４ａとに、流入口１２７を囲むようにして接合される。ガスケット１６０は、例えばゴムにより形成される環状の部材である。

エアクリーナ１００により気体を洗浄する際には、図２に示すように、気体がＡの方向から流入口１２７を通ってエアクリーナ１００の内部に取り込まれる。エアクリーナ１００の内部に取り込まれた気体は、上下のフィルタ１２２及び１４２によってダスト等が除去される。更に、ダスト等が除去された気体は、フィルタ１２２の上面とフィルタ１４２の下面とからエアクリーナ１００の外部に流出する。

図３は、実施形態に係るエアクリーナ１００におけるケース１２０とケース１４０との接合箇所の拡大図である。図３は、図２におけるＡの方向から見たＸ部分の拡大図である。

図３に示すように、ケース１２０におけるコ字状枠１２５の下面には第１の凸部としての突起１２８が形成されている。一方、ケース１４０におけるコ字状枠１４５の上面には第２の凸部としての突起１４８が形成されている。ケース１２０とケース１４０とが接合される際には、突起１２８と突起１４８とが接触し、振動溶着等の手法により接着される。

なお、図３は、図２におけるＸ部分を示しているが、図２におけるＹ部分においても同様に、ケース１２０におけるコ字状枠１２５の下面には第１の凸部としての突起１２８が形成され、ケース１４０におけるコ字状枠１４５の上面には第２の凸部としての突起１４８が形成され、更に、ケース１２０とケース１４０とが接合される際には、突起１２８と突起１４８とが接触し、振動溶着等の手法により接着される。

更に、ガスケット１６０は、突起１２８の端部と突起１４８の端部とに接触する位置に配置され、突起１２８の端部と突起１４８の端部とに密着するとともに、ケース１２０における側面１２４ａとケース１４０における側面１４４ａとに接合される。

図４は、実施形態に係るエアクリーナ１００のサイズとフィルタ１２２、１４２における通気抵抗（フィルタ抵抗）との対応の一例を示す図である。また、図５は、実施形態に係る流入口１２７の高さＭとフィルタ１２２、１４２における抵抗との対応の一例を示す図である。発明者は、流入口１２７の高さＭについて様々なサイズを設定し、流入口１２７から気体を流入させ、フィルタ１２２、１４２のフィルタ抵抗を解析した。この解析では、流入口１２７から流入する気体の流量は、７．３（ｍ^３／ｍｉｎ）とした。

この解析によれば、図４及び図５に示すように、モデルＡ（ケース１２０、１４０の奥行Ｌが３７６．６（ｍｍ）、流入口１２７の高さＭが３４．０（ｍｍ））では、フィルタ抵抗は１１９（Ｐａ）となった。また、モデルＢ（ケース１２０、１４０の奥行Ｌが３７６．６（ｍｍ）、流入口１２７の高さＭが１９．０（ｍｍ））では、フィルタ抵抗は２０３（Ｐａ）となった。また、モデルＣ（ケース１２０、１４０の奥行Ｌが３７６．６（ｍｍ）、流入口１２７の高さＭが８．０（ｍｍ））では、フィルタ抵抗は６４５（Ｐａ）となった。この解析からフィルタ抵抗はモデルＣでは、モデルＡ及びモデルＢと比較して急激に増加することが明らかになった。

上述の解析の結果より、モデルＡ、Ｂ、すなわち、ケース１２０、１４０の奥行Ｌと流入口１２７の高さＭとの比率が１０：１〜２０：１の範囲では、フィルタ１２２、１４２のフィルタ抵抗はともに適正な範囲である。

図６は、実施形態に係る流入口１２７のサイズとフィルタ１２２、１４２の表面における鋸状又は波状のピッチとフィルタ１２２、１４２における通気抵抗（フィルタ抵抗）との対応の一例を示す図である。発明者は、流入口１２７について面積をほぼ同一にして幅Ｎと高さＭとを様々な値に設定するとともに、フィルタ１２２、１４２の表面における波状又は鋸状のピッチを様々な値に設定し、流入口１２７から気体を流入させ、フィルタ１２２、１４２のフィルタ抵抗を解析した。この解析では、流入口１２７から流入する気体の流量は、７．３（ｍ^３／ｍｉｎ）とした。

この解析によれば、図６に示すように、モデルＤ（流入口１２７の幅Ｎが３６７．５（ｍｍ）、高さＭが１９．０（ｍｍ）、フィルタ１２２、１４２の表面における波状又は鋸状のピッチが４．５（ｍｍ）では、フィルタ抵抗は２０３（Ｐａ）となった。また、モデルＥ（流入口１２７の幅Ｎが２８５．９（ｍｍ）、高さＭが２４．４（ｍｍ）、フィルタ１２２、１４２の表面における波状又は鋸状のピッチが３．５（ｍｍ）では、フィルタ抵抗は２２９（Ｐａ）となった。また、モデルＦ（流入口１２７の幅Ｎが２０４．０（ｍｍ）、高さＭが３４．２（ｍｍ）、フィルタ１２２、１４２の表面における波状又は鋸状のピッチが２．５（ｍｍ）では、フィルタ抵抗は２６９（Ｐａ）となった。

上述の解析の結果より、モデルＤ、Ｅ、Ｆは何れもフィルタ１２２、１４２の抵抗とはともに適正な範囲である。すなわち、流入口１２７の高さＭが小さいほど、フィルタ１２２、１４２の表面における波状又は鋸状のピッチが大きくなるようにすることで、フィルタ１２２、１４２の抵抗は適正な範囲となる。

図７は、実施形態に係るエアクリーナユニット３００を構成する部品の外観斜視図であり、図８は、実施形態に係るエアクリーナユニット３００の外観斜視図である。

図７に示すように、エアクリーナユニット３００は、エアクリーナ１００と、流入口側ケース２１０と、流入口部２２０と、弁２２２と、流出口側ケース２３０と、蓋２４０とにより構成される。

流入口側ケース２１０には、取り付け部２１２が設けられており、当該取り付け部２１２に流入口部２２０が取り付けられる。また、流入口部２２０には、弁２２２が設けられている。更に、流出口側ケース２３０には、排気口２３２が設けられている。

エアクリーナ１００は、流入口側ケース２１０と流出口側ケース２３０とに収容される。この際、エアクリーナ１００は、流入口１２７が形成される側が流入口側ケース２１０の取り付け部２１２の側に配置され、ガスケット１６０が、取り付け部２１２と密着する。また、エアクリーナ１００は、流入口１２７が形成される側と反対の側が流出口側ケース２３０の排気口２３２の側に配置される。

更に、流入口側ケース２１０において、流出口側ケース２３０の側と反対の側には、蓋２４０が取り付けられる。これにより、図８に示すようにエアクリーナユニット３００が構成される。作業者は、蓋２４０を開けることで収容されたエアクリーナ１００を取り出し、交換等を行うことができる。

上述したように、本実施形態のエアクリーナ１００において、ケース１２０はフィルタ１２２が上面となるように配置され、ケース１４０はフィルタ１４２が下面となるように配置されるとともに、ケース１２０における切り欠き部１２６とケース１４０における切り欠き部１４６とが対向するように配置される。また、ケース１２０におけるコ字状枠１２５の突起１２８とケース１４０におけるコ字状枠１４５の突起１４８とが接触し、振動溶着等の手法により、ケース１２０とケース１４０とが接合される。ガスケット１６０は、突起１２８の端部と突起１４８の端部とに接触する位置に配置され、ケース１２０における側面１２４ａとケース１４０における側面１４４ａとに接合される。

更に、ケース１２０、１４０の奥行Ｌと流入口１２７の高さＭとの比率が１０：１〜２０：１の範囲とすることで、フィルタ抵抗を適正な範囲とすることができる。より具体的には、エアクリーナ１００の小型化のためにケース１２０、１４０の奥行Ｌが制限される場合において、流入口１２７の高さＭをケース１２０、１４０の奥行Ｌの１／１０〜１／２０の範囲とすることでフィルタ抵抗が過大にならないような構造とすることができる。

また、小型化のために流入口１２７の面積が制限される場合において、流入口１２７の高さＭが小さいほど、フィルタ１２２、１４２の表面における波状又は鋸状のピッチが大きくなるようにすることで、フィルタ抵抗を適正な範囲とすることができる。

また、ガスケット１６０が、振動溶着等により一体化した突起１２８の端部と突起１４８の端部とに接触する位置に配置され、突起１２８の端部と突起１４８の端部とに密着することにより、流入口１２７からエアクリーナ１００に取り込まれた気体は、突起１２８の端部と突起１４８の端部の近傍から外部に漏れることが防止され、フィルタ１２２及びフィルタ１４２からのみ外部に流出することになる。すなわち、エアフィルタ１００内部の気密性が向上し、気体の洗浄度を高めることができる。

また、ガスケット１６０を環状にすることで、１つのガスケット１６０を図２のＸ部分とＹ部分の双方における突起１２８の端部と突起１４８の端部とに接触する位置に配置するだけでよく、製造工程を簡素化することができる。

また、ケース１２０とケース１４０とは同一形状であるため、それぞれ金型を用意する必要はなく、コストの削減及び製造工程の簡素化が可能となる。

以上、実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。

例えば、ガスケット１６０は、ゴム状の部材に限定されず、例えばスポンジ等の発泡材であってもよい。また、ガスケット１６０は、突起１２８の端部と突起１４８の端部とに嵌合したり、接着剤によって接着されるようにしてもよい。また、ガスケット１６０は、環状の部材に限定されず、例えば、紐状の部材の先端同士を接合して環状の部材が形成されるようにしてもよい。また、ガスケット１６０に代えて、突起１２８の端部と突起１４８の端部とに接触する位置に配置され、突起１２８の端部と突起１４８の端部とに密着する部材を用いるようにしてもよい。

また、ケース１２０とケース１４０とは、同一の形状でなくてもよく、例えば、ケース１２０とケース１４０との形状が異なり、一方が他方に嵌合するようにしてもよい。

本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。

１００エアクリーナ
１２０、１４０ケース
１２２、１４２フィルタ
１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃ、１２４ｄ、１４４ａ、１４４ｂ、１４４ｃ、１４４ｄ側面
１２５、１４５コ字状枠
１２７流入口
１２８、１４８突起
２１０流入口側ケース
２２０流入口部
２２２弁
２３０流出口側ケース
２４０蓋
３００エアクリーナユニット

Claims

第１の箱状部材及び第２の箱状部材と、前記第１の箱状部材と前記第２の箱状部材とを接合する接合部材とにより構成されるエアクリーナであって、
前記第１の箱状部材は、
矩形状の第１のフィルタと、
前記第１のフィルタの外縁部に接合して屹立する４つの第１側面と、
前記第１側面のうち、１の第１側面において、前記第１のフィルタが接合される辺に対向する辺に形成される第１の切り欠き部と、
を備え、
前記第２の箱状部材は、
矩形状の第２のフィルタと、
前記第２のフィルタの外縁部に接合して屹立する４つの第２側面と、
前記第２側面のうち、１の第２側面において、前記第２のフィルタが接合される辺に対向する辺に形成される第２の切り欠き部と、
を備え、
前記第１の箱状部材と前記第２の箱状部材とは、前記第１の切り欠き部と前記第２の切り欠き部とが対向して接合し、
前記第１側面のうち、前記第１の切り欠き部が形成された第１側面に接合される２つの第１側面において、前記第１の切り欠き部が形成された第１側面と接合する辺は、前記第１の切り欠き部が形成された第１側面と接合する辺に対向する辺よりも長く、
前記第２側面のうち、前記第２の切り欠き部が形成された第２側面に接合される２つの第２側面において、前記第２の切り欠き部が形成された第２側面と接合する辺は、前記第２の切り欠き部が形成された第２側面と接合する辺に対向する辺よりも長いことを特徴とするエアクリーナ。
前記第１の箱状部材と前記第２の箱状部材とが接合することにより、前記第１の切り欠き部と前記第２の切り欠き部とにより形成される流入部の高さと、前記第１の箱状部材及び前記第２の箱状部材における前記流入部が形成される面から前記流入部が形成される面に対向する面までの長さとの比率が１：１０〜１：２０の範囲であることを特徴とする請求項１に記載のエアクリーナ。
前記第１のフィルタ及び前記第２のフィルタは、鋸状又は波状の表面を有し、
前記流入部の高さは、８５〜８６の数値を前記鋸状又は波状のピッチの長さで除した値であり、
前記流入部の幅は、６９７０〜６９９０の数値を前記流入部の高さで除した値であることを特徴とする請求項２に記載のエアクリーナ。