JP5945624B1 - エアクリーナ - Google Patents

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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/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/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 (3)

  1. 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。
  2. 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に記載のエアクリーナ。
  3. 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に記載のエアクリーナ。
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