JP6452460B2 - エアクリーナ - Google Patents

Description

本発明は、自動車や自動二輪車等の車両に搭載された内燃機関に供給する空気を濾過するエアクリーナに関する。

自動車や自動二輪車等の車両に搭載された内燃機関に供給する空気を濾過するエアクリーナが従来から知られており、この種のエアクリーナは、不織布等の濾材によって大気中に含まれる粉塵等のダストを捕捉し、清浄な空気を内燃機関に供給する（特許文献１参照）。

しかしながら、濾材によって直接ダストを捕捉した場合、すぐに濾材の通気抵抗が大きくなり、エアクリーナの機能を維持することが困難となり、濾材の交換サイクルが早くなりやすい。

そこで、様々な方式によってダストを捕捉し、濾材の交換サイクルを伸ばす手法を備えたエアクリーナが知られている。

このようなエアクリーナとして、例えば、ケース自体をオイル溜りとしたオイルバス式や吸気の際にケース内で渦流を起こす構造を有するサイクロン式等が知られている。

オイルバス式のエアクリーナは、オイル溜りが形成されたケース内の吸気経路がトラップ状に形成され、吸気される空気の流れが急激に屈曲する際に、慣性によってダストがオイルの表面に落ち、その粘性によってダストが捕捉される。

一方、サイクロン式のエアクリーナは、円筒状のケース内において渦流を生じさせる整流器等が設けられ、このケース内に吸気される空気に含まれるダストが遠心分離されて底部に落下することでダストが捕捉される。

特開２００４−２５１１１９号公報

このような従来のエアクリーナは、吸気経路の形成による構造の複雑化や整流器等の必要性による部品点数の増加、又は製品サイズの大型化等が生じ、例えば、バイク等の小型の製品に適用しにくい場合がある。

そこで、本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、製品サイズの大型化を図ることなく、簡易な構造でダストを捕捉可能なエアクリーナを提供することを目的とする。

本発明に係るエアクリーナは、空気中に含まれるダストを捕捉するフィルタ（４０）が収容されるケース（５）内に、前記空気を前記フィルタへと導く空気通路（１２）と、前記空気通路を通る空気の一部を取り込み、再度、前記空気通路に戻す還流路（７）と、を備え、前記空気通路から前記還流路に前記空気を取り込むための取込口（Ｔ１）は、第１のリブと第２のリブの間に形成されると共に前記空気通路の下端部に形成され、前記第１のリブの端部には、上流側に向かって斜め上方に傾斜して配置される突起が一体的に設けられることを特徴とする。

また、本発明に係るエアクリーナにおいて、前記空気通路は屈曲して形成された屈曲部を有し、前記空気通路を通る空気に対して遠心力が加わる側の当該屈曲部に前記取込口が形成されていることを特徴とする。

また、本発明に係るエアクリーナにおいて、前記還流路に取り込まれた空気を前記空気通路に戻すための戻し口（Ｔ２）は、前記取込口よりも上方であって、前記空気通路を通る空気の流れ方向下流側に向かって形成されていることを特徴とする。

また、本発明に係るエアクリーナにおいて、前記還流路は、前記取込口から内部に向かって広がって形成されていることを特徴とする。

簡易な構造ながら、製品サイズの大型化を図ることなく、外部の空気に含まれるダストを、フィルタエレメントに至る前に効率よく捕捉することができる。

エアクリーナの外観を示す斜視図である。 エアクリーナの一部断面図である。 ケース本体の内部構成図である。 エアクリーナにおける空気の流れを説明するための模式図である。 図４のＡ部分の拡大図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。また、本実施形態のエアクリーナは、図４に示す上下方向をエアクリーナの天地方向として取り付けられて使用されるものであり、以下の説明において、便宜的に、図４の上下左右方向をエアクリーナの上下左右方向として説明する。

図１はエアクリーナの外観を示す斜視図、図２はエアクリーナの一部断面図、図３はケース本体の内部構成図、図４はエアクリーナにおける空気の流れを説明するための模式図、図５（ａ）は図４におけるＡ部分の拡大図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）におけるＸ部分の拡大図、図５（ｃ）は図５（ａ）におけるＹ部分の拡大図である。

図１乃至図３に示すように、本実施形態に係るエアクリーナ１は、内部が中空に形成されたケース本体５を有し、このケース本体５には空気中に含まれるダストを捕捉することで空気を清浄化するフィルタエレメント４０が収容される。ケース本体５は、外部の空気を取込む外気取込口１５が形成されたケース部材１０と、コネクティングチューブ３０が取り付けられたカバー部材２０とが組み合わされて形成される。

ケース部材１０及びカバー部材２０は、夫々合成樹脂で形成されており、例えばポリプロピレン系樹脂やポリアミド系樹脂等の熱可塑性の合成樹脂が好適に用いられる。さらに、ケース部材１０とカバー部材２０の組み付けは、ビスなどの締結手段を用いて着脱自在に組み付けられている。

ケース部材１０の上面には、空気をケース本体５の内部に導入するための開口１１を有している。外気取込口１５は、ケース部材１０の上部に突出して形成された筐体１７に形成されており、この筐体１７は前記ケース本体５の上面に有する開口１１を覆うようにその上部に設けられ、この外気取込口１５と開口１１は内部で連絡している。そして、外気取込口１５から取り込まれた空気は開口１１を介してケース本体５の内部に取り込まれる。

ケース部材１０の内部には、外気取込口１５から取り込まれた空気をフィルタエレメント４０に導く空気通路１２を備えている。この空気通路１２は、空間を仕切るとともに空気の流れをガイドする複数のリブ１２ａ〜１２ｄをケース部材１０の内壁に立設して形成され、一方は前記開口１１と連絡し、他方はフィルタエレメント４０に連絡可能な開口を有する。

また、ケース部材１０の内部は、前記フィルタエレメント４０が収容される第１の空間６と空気通路１２及び仕切壁として機能するリブ１２ｅを介して隔てられる第２の空間７を有している。この第２の空間７は、前記空気通路１２に隣接してケース部材１０の左側隅部に設けられており、空気通路１２に導入される空気を取込み、その空気に含まれるダストを分離した後、再度、空気通路１２に戻す還流路として機能する。

すなわち、この第２の空間７では、空気通路１２内を通過する空気に含まれるダストを除去して空気を清浄化し、その清浄化された空気を空気通路１２に再度戻すことで、フィルタエレメント４０の負担を軽減し、交換サイクルの長期化を図る。

なお、本実施形態のエアクリーナ１は、図示しないが、カバー部材２０にも、ケース部材１０同様に、複数のリブがカバー部材２０の内壁に立設されており、ケース部材１０とカバー部材２０を組み付けた状態において、互いのリブが当接することで空気通路１２、及び第２の空間７が形成される。

また、本実施形態における空気通路１２や第２の空間７は、上述したようにケース部材１０とカバー部材２０を組み付けた状態において、互いのリブの先端部を接触させて形成されているが、この形態に限定されるものではない。例えば、互いのリブが重ね合されるようにして配置されることで空気通路１２や第２の空間７が形成されてもよいし、一方のリブの先端部に、他方のリブの先端を嵌合させる嵌合部を形成し、ケース部材１０とカバー部材２０とを組み付けた状態において、互いのリブが嵌合し、互いのリブとの間が隙間なく連結されるようにしても構わない。

空気通路１２は、図３に示すように、例えば、湾曲形状に形成された内側リブ１２ａと、この内側リブ１２ａと対向して配置される外側リブ１４と、を有し、外側リブ１４は、２つの隙間を有するようにして３つのリブ１２ｂ〜１２ｄを連続的に配置して形成されている。この外側リブ１４には、上記隙間によって第２の空間７と連絡する２つの連絡口Ｔ１、Ｔ２が形成される。

一方の連絡口Ｔ１は、空気通路１２の下流側に設けられ、第１のリブ１２ｂと第２のリブ１２ｃの間に形成される。この連絡口Ｔ１は、空気通路１２内を通過する空気の一部を第２の空間７に取り込むための取込口として機能し、空気通路１２の下端部に配置される。

一方、他方の連絡口Ｔ２は、空気通路１２の上流側であって、取込口よりも上方に設けられ、第２のリブ１２ｃと第３のリブ１２ｄの間に形成される。この連絡口Ｔ２は、取込口から取り込んだ空気を、再度、空気通路１２に戻すための戻し口として機能し、第２の空間７の上方隅部であって、空気通路１２の上方に配置される。

このように、本実施形態のエアクリーナ１は、ダストが空気よりも自重が重いことに着目して、空気通路１２と連絡する第２の空間７への取込口（連絡口Ｔ１）を空気通路１２の重力が加わる方向側（下端部）の一部に設けることで、効率よくダストを当該取込口に導くものである。また、戻し口（連絡口Ｔ２）を上方に設けることで、取り込まれた空気は上方に導かれて、連絡口Ｔ２から空気通路１２に戻されるようになっているので、第２の空間７に導入されるほとんどのダストは自重により上方に流れることなく落下し底部に溜まり、再度空気通路１２に戻されることが防止され、第２の空間７において捕捉される。

また、より具体的に、本実施形態のエアクリーナ１の空気通路１２は、図３に示すように、ケース本体５の上面から下方に至って略L字状に湾曲（屈曲）して形成されている。

取込口として機能する連絡口Ｔ１は、図３及び図５（ｃ）に示すように、空気通路１２の下方外側の屈曲部下流側に設けられ、第１のリブ１２ｂは下流側に向かって空気通路１２を狭めるように第２のリブ１２ｃとの間で段差を有して配置されているとともに、第１のリブ１２ｂの端部には、上流側に向かって斜め上方に傾斜して配置される突起１６が一体的に設けられている。

これにより、空気通路１２の外側リブ１４沿いを流れる空気は、連絡口Ｔ１に形成された段差と突起１６により分岐され、スムースに空間部へと導かれる。

このように、本実施形態のエアクリーナ１は、連絡口Ｔ１を遠心力が働く空気通路１２の湾曲部に設けることで、遠心力とダストの自重により空気の流れ方向外側に多くのダストが移動するため、効率よく多くのダストを含む空気が連絡口Ｔ１から取り込まれる。

したがって、本実施形態のエアクリーナ１は、外から導入された空気が空気通路１２を通ってフィルタエレメント４０に至る前に、この第２の空間７において空気中に含まれる多くのダストを捕捉することが可能であり、フィルタエレメント４０の目詰まりを軽減し、交換サイクルの長期化が図れる。

一方、戻し口として機能する連絡口Ｔ２は、図３及び図５（ｂ）に示すように、第３のリブ１２ｄとケース部材１０（又はカバー部材２０）の内壁とが接続する接続部分（第２の空間７の上方隅部）の近傍に設けられ、第３のリブ１２ｄの下端部が外側に湾曲し、第２のリブ１２ｃの上端部が内側に湾曲して各リブ１２ｃ、１２ｄの端部が対峙するように配置され、連絡口Ｔ２が、図４中の矢印に示されるように、第２の空間７に取り込まれた空気が空気通路１２の下流側に向かって斜め下方に排出されるように傾斜して形成されている。このように連絡口Ｔ２が形成されることによって、第２の空間７内の空気は、連絡口Ｔ２近傍に働く負圧力によってスムースに空気通路１２に戻される。

また、第２の空間７の連絡口Ｔ１近傍は、連絡口Ｔ１から内部に向かって徐々にその断面積が広がるように形成されており、連絡口Ｔ１から導入される空気の流速が意図的に下げられている。これにより、空気とケース本体５の内壁やリブ等との強い流れ干渉による通気抵抗の増加が防止され、連絡口Ｔ１から取り込まれた空気がスムースに内部へと流されるようになっている。また、空気の流速が下げられることで、空気からダストが分離しやすくなる。

また、第２の空間７の内壁には、内側に突出するリブ１８が複数設けられており、これらのリブ１８に空気が直接接触することによりダストが分離されて捕捉されやすくなっている。

なお、第２の空間７に配置される複数のリブ１８を互い違いに配置してラビリンス構造とすることでさらに多くのダストが捕捉されやすくなる。

また、本実施形態の構成において、空気通路１２、連絡口Ｔ１及び連絡口Ｔ２近傍の流量や通気抵抗を検証した結果、空気通路１２に０．３ｍ³／ｍｉｎの流量の空気を流した場合、連絡口Ｔ１近傍の圧損が２．３Ｐａ（１．３５％）、連絡口Ｔ２近傍の空気の流量が０．０６ｍ³／ｍｉｎ（１７％）であった。また、第２の空間７により捕捉されたダストは、全体量の５０％であった。本結果より、還流路を設けたことによる空気通路１２の通気抵抗に影響はほとんど見られず、第２の空間７では効率よくダストが捕捉されていることがわかった。

すなわち、本実施形態のエアクリーナによれば、空気通路１２の通気抵抗にほとんど影響を与えることなく、効率よくダストを除去可能である。また、還流路として機能する第２の空間７を形成する場合には、リブ等の仕切体を用いてケース本体５の内部を区分けするだけで良いため、部品点数を増加することなく製造することができる。

また、図１及び図２にに示すように、フィルタエレメント４０は、円筒状に形成され、その一端側が第１の空間６の所定位置に位置決めされるとともに、フィルタエレメント４０の他端側にはカバー部材２０に形成された取付孔２１からエアクリーナ１の外方へ延設するコネクティングチューブ３０が取り付けられる。そして、カバー部材１０が取り付けられた状態において、フィルタエレメント４０は、ケース部材１０とカバー部材２０とにより挟持され、軸方向への移動が防止される。

また、図３に示すように、ケース部材１０の内壁には、フィルタエレメント４０の外縁に沿って突出する位置決めリブ１９が形成されており、この位置決めリブ１９によってフィルタエレメント４０の径方向への移動が防止される。

なお、位置決めリブ１９の先端は、例えば、テーパ状に形成され、カバー部材１０を組み付ける際に、フィルタエレメント４０がテーパ形状に倣って組み付けられるので、容易にフィルタエレメント４０の径方向の位置決めを行うことができる。

フィルタエレメント４０は、例えば、シート状の濾材を襞状に折り込み、折り方向と直交する方向の両端部を突き合わせて筒状に形成し、その軸方向の両端面に合成樹脂材としての端板を取り付けて形成されている。なお、この種のフィルタエレメントは既に公知であるため詳細な説明は省略する。

また、図１に示すように、コネクティングチューブ３０は、ゴムやエラストマなどの弾力性を有する材料で構成された管状部材であり、一端にエアクリーナ１の外部に延出した流出口（図示しない）を備え、他端にエアクリーナ１の内部でフィルタエレメント４０と気密に組み付けられる内シール部材３５を備えている。

内シール部材３５は、コネクティングチューブ３０の外周壁から径方向に延びた概略カップ状に形成されており、この内シール部材３５と概略同軸に図示しない円筒状の挿入部が形成されている。挿入部は、フィルタエレメント４０の内部に挿入することで吸気音や内燃機関の出力特性を調整することができ、所望の吸気音の音量や内燃機関の出力特性に応じて適宜その長さを変更可能な部位である。

このように構成された本実施形態に係るエアクリーナ１は、図４に示すように、外気取込口１５から外部の空気が取り込まれ、開口１１を介してケース本体５内に形成された空気通路１２を通ってフィルタエレメント４０に至り、フィルタエレメント４０を外側から内側へ向かって通過する際に空気が濾過された後、コネクティングチューブ３０を介して例えば内燃機関へ濾過された空気が排出される。

また、本実施形態のエアクリーナ１は、図４に示すように、空気通路１２に還流路が設けられており、外気取込口１５を介して外部から取り込まれた空気は、空気通路１２を通ってフィルタエレメント４０に至る前に、多くのダストを含む一部の空気が還流路として機能する第２の空間７内へ導入され、この第２の空間７においてダストが捕捉された後、再度、第２の空間７に導入された空気が清浄化されて空気通路１２に戻される。

したがって、本実施形態のエアクリーナ１によれば、外部の空気が空気通路１２を通ってフィルタエレメント４０に至る前に、その空気中に含まれるダストの一部が第２の空間７で捕捉されるため、フィルタエレメント４０の目詰まりが軽減され、濾材の交換サイクルの長期化が図れる。

以上に説明したように、本実施形態のエアクリーナ１は、空気中に含まれるダストを捕捉するフィルタが収容されるケース内に、前記空気を前記フィルタへと導く空気通路１２と、前記空気通路１２を通過する空気の一部を取り込み、再度、前記空気通路１２に戻す還流路として機能する第２の空間７と、を備え、前記空気を取り込むための取込口として機能する連絡口Ｔ１は、前記空気通路１２の下端部に形成されている。このように構成されたエアクリーナ１において、空気通路１２内を通過する空気に含まれるダストは空気よりも重いため、空気通路の下側に形成された連絡口Ｔ１から効率よくダストを多く含む空気が第２の空間７に取り込まれる。

また、この空気通路１２は屈曲して形成された屈曲部を有し、前記空気通路１２内を通る空気に対して遠心力が加わる側の当該屈曲部に連絡口Ｔ１が形成されている。したがって、遠心力により空気の流れ方向外側に多くのダストが集まりやすくなるため、効率よくダストを多く含む空気が第２の空間７に取り込まれる。

また、第２の空間７に取り込まれた空気を空気通路１２に戻すための戻し口として機能する他方の連絡口Ｔ２は、空気通路１２を通る空気の流れ方向下流側に向かって形成されている。したがって、第２の空間７内の空気は、他方の連絡口Ｔ２に働く負圧力によって、スムースに吸気され空気通路１２に戻される。

また、他方の連絡口Ｔ２は、一方の連絡口Ｔ１より上方に配置されており、第２の空間７において空気は上方へと流れる。したがって、ダストは自重により下方に堆積されるため、ダストが空気通路１２に戻されることが防止される。

また、空気通路１２を形成する壁体として機能するリブは、第２の空間を構成する壁体の一部を兼ねており、部品点数をより少なくでき、製造コストの低減化を図れる。

なお、本実施形態に係るエアクリーナ１において、ケース部材１０とカバー部材２０は、ビスなどの締結手段を用いて互いに組み付けられる場合について説明を行ったが、ケース部材１０とカバー部材２０を互いにヒンジなどで開閉可能に組み付けるように構成しても構わない。

また、所定の容積を有するチャンバーとの組み合わせや空気通路の形状変更、パネル式のエアフィルタへの変更等によって、更に、様々な製品に適用することが可能である。

この様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれうることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

Ｔ１、Ｔ２ 連絡口
１ エアクリーナ
５ ケース本体
７ 第２の空間
１０ ケース部材
１５ 外気取込口
１２ 空気通路
１２ａ 内側リブ
１４ 外側リブ
１８ リブ
２０ カバー部材
３０ コネクティングチューブ
４０ フィルタエレメント

Claims (4)

1. 空気中に含まれるダストを捕捉するフィルタが収容されるケース内に、
   前記空気を前記フィルタへと導く空気通路と、
   前記空気通路を通る空気の一部を取り込み、再度、前記空気通路に戻す還流路と、
   を備え、
   前記空気通路から前記還流路に前記空気を取り込むための取込口は、第１のリブと第２のリブの間に形成されると共に前記空気通路の下端部に形成され、
   前記第１のリブの端部には、上流側に向かって斜め上方に傾斜して配置される突起が一体的に設けられることを特徴とするエアクリーナ。
2. 前記空気通路は屈曲して形成された屈曲部を有し、
   前記空気通路を通る空気に対して遠心力が加わる側の当該屈曲部に前記取込口が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のエアクリーナ。
3. 前記還流路に取り込まれた空気を前記空気通路に戻すための戻し口は、前記取込口よりも上方であって、前記空気通路を通る空気の流れ方向下流側に向かって形成されていることを特徴とする請求項２に記載のエアクリーナ。
4. 前記還流路は、前記取込口から内部に向かって広がって形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のエアクリーナ。

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