JP6011440B2 - 筒型エアクリーナ - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の吸気通路に設けられる筒型エアクリーナに関する。

従来、例えばトラックやバス等のような大型自動車には駆動源としてディーゼル機関が搭載されている。また、こうした大型自動車に搭載されたディーゼル機関の吸気通路には円筒型のエアクリーナが設けられている（例えば特許文献１参照）。

円筒型のエアクリーナは、円筒形状のハウジングと、このハウジングの内部に収容された円筒形状のフィルタエレメントとを備えている。ハウジングの外周面には大気側からエアを導入する導入口が設けられ、ハウジングの一端には機関側にエアを排出する排出口が設けられている。こうしたエアクリーナによれば、フィルタエレメントをエアが通過する際に同エアに含まれる異物が濾過される。

特許文献１に記載のエアクリーナのフィルタエレメントは円筒状の枠体に外挿されている。この枠体の両端にはフランジが設けられており、これらフランジによってフィルタエレメントの両端が閉鎖されるとともに、枠体に対してフィルタエレメントがずれないようになっている。また、枠体におけるフィルタエレメントの内周に位置する部分には蒸発燃料を吸着する吸着材が設けられている。こうしたエアクリーナによれば、機関から吸気通路を通じてエアクリーナに流入する蒸発燃料が吸着材によって吸着されることから、蒸発燃料が大気に流出することが抑制される。

特開２００１―１２３８９７号公報

ところで、特許文献１に記載のエアクリーナでは、フィルタエレメントを交換する際に、吸着材が設けられた枠体がフィルタエレメントと共にハウジングから取り外される。そのため、フィルタエレメントの交換時に蒸発燃料が大気に流出するといった問題が生じる。

本発明の目的は、フィルタエレメントの交換時においても蒸発燃料が大気中に流出することを抑制することができる筒型エアクリーナを提供することにある。

上記目的を達成するための筒型エアクリーナは、内燃機関の吸気通路に設けられ、大気側からエアを導入する導入口及び機関側にエアを排出する排出口が設けられたハウジングと、ハウジングの内部に収容され、導入口を通じて導入されたエアに含まれる異物を濾過する筒形状のフィルタエレメントと、フィルタエレメントの内周に設けられ、排出口を通じてハウジング内部に流入する蒸発燃料を吸着する筒形状の吸着部材と、を備え、吸着部材はハウジングに固設される一方、フィルタエレメントはハウジングに対して着脱可能に設けられており、吸着部材は蒸発燃料を吸着する粒状の吸着材と吸着材を保持する筒形状の保持部材とを備え、吸着部材におけるエアが流れやすい部位にはエアが流れにくい部位に比べて吸着材の目付量が少なくされた少目付量部が設けられている。

同構成によれば、内燃機関の吸気通路を通じてハウジング内部に流入した蒸発燃料が吸着部材に吸着されるため、蒸発燃料が大気に流出することが抑制される。
また上記構成によれば、吸着部材がハウジングに固設されているため、フィルタエレメントを交換する際に吸着部材が外されることはない。従って、フィルタエレメントの交換時に蒸発燃料が大気に流出することはない。

本発明によれば、フィルタエレメントの交換時においても蒸発燃料が大気中に流出することを抑制することができる。

一実施形態の筒型エアクリーナの斜視図。 図１の２−２線に沿った断面図。 同実施形態のエアクリーナを構成する部品を分解して示す平面図。 同実施形態のエアクリーナの内部を通過するエアの流れを示す断面図。 同実施形態のエアクリーナの内部を通過するエアの流量分布を示すグラフ。 同実施形態の吸着部材における吸着材の密度分布を示すグラフ。 変形例の吸着部材の正面図。

以下、図１〜図６を参照して、筒型エアクリーナの一実施形態について説明する。
図１〜図３に示すように、円筒型のエアクリーナ１０は、内燃機関の吸気通路に設けられるものであり、円筒形状のケース２０、並びにこのケース２０の軸線方向Ｌにおける大気側の端部及び機関側の端部にそれぞれ取り付けられたキャップ３０及び排出パイプ４０からなるハウジング１２を備えている。

ケース２０の機関側の端部には円環状の底部２２が設けられており、この底部２２の内周縁からは軸線方向Ｌの外側に延びる円筒状の延設部２４が設けられている。この延設部２４の内側に上記排出パイプ４０が取り付けられている。

キャップ３０はケース２０の大気側の開口を覆っており、同キャップ３０の大気側端部の内周面は断面円形状とされており、導入口３２を形成している。
排出パイプ４０は円筒形状をなしており、同排出パイプ４０の内周面が排出口４２を形成している。また、排出パイプ４０のケース２０側の端部にはフランジ４４が形成されている。また、排出パイプ４０には吸入空気量を検出するエアフローメータ（図示略）が挿入される挿入孔４６が形成されている。

図２に示すように、排出パイプ４０の外周面とケース２０の延設部２４の内周面とが当接され、排出パイプ４０のフランジ４４とケース２０の底部２２とが溶着されることによって排出パイプ４０とケース２０とが互いに固定されている。

従って、図１〜図３に示すように、キャップ３０の導入口３２、ケース２０、及び排出パイプ４０、すなわち排出口４２が同軸上に配置されている。
図２及び図３に示すように、ケース２０の内部には、線材からなり、大気側に向けて先細な円筒枠組み形状の補強部材７０がケース２０と同軸上に設けられている。補強部材７０の軸線方向Ｌの長さはケース２０の半分程度とされている。また、補強部材７０の排出パイプ４０側の端部にはフランジ７２が形成されており、このフランジ７２と排出パイプ４０のフランジ４４とが溶着されることによって補強部材７０と排出パイプ４０とが互いに固定されている。

補強部材７０には、大気側に向けて先細な円筒形状の吸着部材６０が外挿されている。従って、吸着部材６０の内側への変形が補強部材７０によって抑制される。また、吸着部材６０の排出パイプ４０側の端部と補強部材７０のフランジ７２とが互いに溶着されることによって吸着部材６０と補強部材７０とが互いに固定されている。従って、吸着部材６０は補強部材７０を介してハウジング１２に固設されている。

吸着部材６０は、不織布シートからなる保持部材６２と、この保持部材６２によって保持され、蒸発燃料を吸着する粒状の吸着材（図示略）とを備えている。
図６に示すように、吸着部材６０における吸着材の目付量は、吸着部材６０の軸線方向Ｌにおいて排出口４２側ほど低くなるように設定されている。このため、図４に示すように、吸着部材６０の軸線方向Ｌにおける中央位置Ｐｃよりも排出口４２側には、導入口３２側に比べて吸着材の目付量、すなわち吸着部材６０の単位表面積当たりの吸着材の量が少なくされた少目付量部６６が設けられている。尚、軸線方向Ｌにおける位置が同一であれば、吸着部材６０の周方向における吸着材の目付量は同一とされている。尚、吸着材の材料としては例えば活性炭が好ましく、不織布シートの材料としてはバックファイアによって溶けない耐熱性を有する合成樹脂が好ましい。

図２及び図３に示すように、吸着部材６０には大気側に向けて先細な円筒形状のフィルタエレメント５０が外挿されている。このフィルタエレメント５０は不織布を襞折りすることによって形成されており、ハウジング１２に対して着脱可能に設けられている。ケース２０の内周面とフィルタエレメント５０の外周面との間には円筒形状の間隙が形成されている。この間隙の径方向の幅は周方向において同一とされる一方、軸線方向Ｌにおいて大気側ほど大きくされている。

吸着部材６０の大気側の端部には円錐形状の整流部材８０が取り付けられている。
次に、本実施形態の作用について説明する。
こうした円筒型のエアクリーナ１０においては、図４に示すように、キャップ３０の導入口３２を通じて大気側からケース２０内部に導入されたエアが、ケース２０の内周面とフィルタエレメント５０の外周面との間に形成された円筒形状の間隙を流れ、フィルタエレメント５０及び吸着部材６０を通過し、排出パイプ４０を通じて機関側に排出される。

ここで、フィルタエレメント５０を通過する際に同エアに含まれる異物が濾過される。また、機関運転が停止されているときに機関から排出パイプ４０を通じてケース２０の内部に流入した蒸発燃料は吸着部材６０によって吸着される。このため、蒸発燃料が大気に流出することが抑制される。

また、吸着部材６０がハウジング１２に固設されているため、フィルタエレメント５０を交換する際に吸着部材６０が外されることはない。従って、フィルタエレメント５０の交換時に蒸発燃料が大気に流出することはない。

ところで、フィルタエレメント５０及び吸着部材６０を通過するエアの流量はフィルタエレメント５０及び吸着部材６０の軸線方向Ｌの位置によって異なる。
すなわち、導入口３２及び排出口４２が吸着部材６０の軸線方向Ｌの一端側及び他端側にそれぞれ位置するように同軸上に設けられる構成にあっては、ケース２０内に導入されたエアの流れは当初、軸線方向Ｌに沿う方向のものが支配的となる。また、ケース２０内を排出口４２側にエアが移動するにつれて、ケース２０及び排出口４２のレイアウトによって、フィルタエレメント５０及び吸着部材６０を通過して排出口４２に向かうエアの流れが支配的となる。従って、図５に示すように、吸着部材６０の軸線方向Ｌにおいて排出口４２側ほど吸着部材６０をエアが流れやすい。

そのため、仮に吸着部材全体において吸着材が一様な目付量で設けられていると、エアが流れやすい部位においては吸着材が通気抵抗となることで圧力損失が増大し、吸着部材全体としての圧力損失が増大することとなる。そのため、機関出力が低下することとなる。そこで、吸着材によるこうした圧力損失の増大を抑制すべく、吸着材の量を吸着部材全体で一律に少なくすることが考えられる。しかしながらこの場合、吸着材が不足する結果、蒸発燃料の大気への流出を抑制することができなくなるおそれがある。

そこで、本実施形態では、こうした不都合を解消すべく、前記のように、吸着部材６０における吸着材の目付量が、吸着部材６０の軸線方向Ｌにおいて排出口４２側ほど低くなるように設定されている。より詳しくは、吸着部材６０の軸線方向Ｌにおける中央位置Ｐｃよりも排出口４２側の部位、すなわち吸着部材６０におけるエアが流れやすい部位には少目付量部６６が設けられているため、エアが流れやすい上記部位において吸着材が通気抵抗となることが抑制される。このため、圧力損失が増大することが抑制され、機関出力が低下することが抑制される。

また、吸着部材６０の軸線方向Ｌにおける中央位置Ｐｃよりも導入口３２側の部位、すなわち吸着部材６０におけるエアが流れにくい部位については少目付量部６６よりも吸着材の目付量が多くされているため、吸着部材６０全体として吸着材が不足することが抑制される。このため、蒸発燃料の大気への流出が抑制される。

以上説明した本実施形態に係る筒型エアクリーナによれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）円筒型のエアクリーナ１０の吸着部材６０はハウジング１２に固設される一方、フィルタエレメント５０はハウジング１２に対して着脱可能に設けられている。こうした構成によれば、フィルタエレメントの交換時においても蒸発燃料が大気に流出されることを抑制することができる。

（２）吸着部材６０は蒸発燃料を吸着する粒状の吸着材と吸着材を保持する円筒形状の保持部材６２とを備えている。また、吸着部材６０におけるエアが流れやすい部位にはエアが流れにくい部位に比べて吸着材の目付量が少なくされた少目付量部６６が設けられている。こうした構成によれば、圧力損失の増大を抑制することができるとともに、蒸発燃料の大気への流出を抑制することができる。

（３）少目付量部６６は吸着部材６０の軸線方向Ｌにおける中央位置よりも排出口４２側に設けられている。より詳しくは、吸着材の目付量は吸着部材６０の軸線方向Ｌにおいて排出口４２側ほど少なくなるように設定されている。こうした構成によれば、キャップ３０の導入口３２及び排出パイプ４０の排出口４２が吸着部材６０の軸線方向Ｌの一端側及び他端側にそれぞれ位置するように同軸上に設けられているエアクリーナ１０において、吸着部材６０を通過するエアの流量分布に応じて少目付量部６６、すなわち吸着材の目付量を緻密に設定することができる。従って、圧力損失の増大を好適に抑制することができるとともに、蒸発燃料の大気への流出を好適に抑制することができる。

（４）吸着部材６０の内周には吸着部材６０の内側への変形を抑制する補強部材７０が設けられている。また、吸着部材６０は補強部材７０を介してハウジング１２に固設されている。こうした構成によれば、エアの圧力によって吸着部材６０が内側に変形することが補強部材７０によって抑制される。また、吸着部材６０が補強部材７０を介してハウジング１２に固設されているため、吸着部材６０をハウジング１２に固設する際に吸着部材６０が変形することを抑制することができる。従って、エアクリーナの組み付け作業を容易に行なうことができる。

（５）補強部材７０が吸着部材６０におけるエアが流れやすい部位に対応して設けられている。こうした構成によれば、エアの圧力によって内側に変形しやすい吸着部材６０の部位にのみ補強部材７０が設けられているため、補強部材７０の追加による重量の増加を抑制することができる。

尚、本発明に係る筒型エアクリーナは、上記実施形態にて例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。
・吸着材の材料をゼオライト等、活性炭以外の材料に変更してもよい。

・補強部材を吸着部材の軸線方向Ｌ全体にわたって設けるようにしてもよい。
・吸着部材の剛性が確保されるのであれば、補強部材を省略することもできる。この場合、吸着部材の両端を排出パイプやケースに対して直接、固定するようにしてもよい。

・吸着部材６０の軸線方向Ｌにおける位置が同一であっても、周方向における位置によって吸着材の目付量を可変設定することもできる。
・図７に示すように、吸着部材１６０の排出口４２側の端部に吸着材が部分的に設けられていない部位（以下、少目付量部１６６）を周方向において離散的に設けるようにしてもよい。この場合、少目付量部１６６以外の部位における吸着材の目付量を同一とすることもできる。

・上記実施形態では、導入口３２が排出口４２と同軸上に設けられるものとしたが、円筒形状のケースの周壁に導入口を形成するようにしてもよい。この場合、吸着部材におけるエアの流量分布は上記実施形態とは異なるものとなるが、実験等を通じて吸着部材におけるエアの流量分布を把握した上で、吸着部材におけるエアが流れやすい部位にはエアが流れにくい部位に比べて吸着材の目付量が少なくされた少目付量部を設けることが好ましい。

・本発明の吸着部材は少目付量部が設けられたものに限られるものではなく、少目付量部がないもの、すなわち吸着材の目付量が吸着部材全体において均一とされたものであってもよい。

１０…エアクリーナ、１２…ハウジング、２０…ケース、２２…底部、２４…延設部、３０…キャップ、３２…導入口、４０…排出パイプ、４２…排出口、４４…フランジ、４６…挿入孔、５０…フィルタエレメント、６０、１６０…吸着部材、６２…保持部材、６６、１６６…少目付量部、７０…補強部材、７２…フランジ、８０…整流部材。

Claims (4)

1. 内燃機関の吸気通路に設けられる筒型エアクリーナであって、
   大気側からエアを導入する導入口及び機関側にエアを排出する排出口が設けられたハウジングと、
   ハウジングの内部に収容され、導入口を通じて導入されたエアに含まれる異物を濾過する筒形状のフィルタエレメントと、
   フィルタエレメントの内周に設けられ、排出口を通じてハウジング内部に流入する蒸発燃料を吸着する筒形状の吸着部材と、を備え、
   吸着部材はハウジングに固設される一方、フィルタエレメントはハウジングに対して着脱可能に設けられており、
   吸着部材は蒸発燃料を吸着する粒状の吸着材と吸着材を保持する筒形状の保持部材とを備え、
   吸着部材におけるエアが流れやすい部位にはエアが流れにくい部位に比べて吸着材の目付量が少なくされた少目付量部が設けられている、
   ことを特徴とする筒型エアクリーナ。
2. 導入口及び排出口は吸着部材の軸線方向の一端側及び他端側にそれぞれ位置するように同軸上に設けられており、
   前記少目付量部は吸着部材の軸線方向における中央位置よりも排出口側に設けられている、
   請求項１に記載の筒型エアクリーナ。
3. 吸着材の目付量は吸着部材の軸線方向において排出口側ほど少なくなるように設定されている、
   請求項２に記載の筒型エアクリーナ。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の筒型エアクリーナにおいて、
   吸着部材の内周には吸着部材の内側への変形を抑制する補強部材が設けられ、
   吸着部材は補強部材を介してハウジングに固設されている、
   ことを特徴とする筒型エアクリーナ。