JP6927485B2 - エアクリーナ - Google Patents

Description

本発明は、空気を濾過するエアクリーナに関する。

従来、内燃機関に供給する燃焼用空気を濾過するために、フィルタエレメントを収容したエアクリーナが用いられている（特許文献１及び２参照）。この種のエアクリーナと内燃機関との間に設けられるダクトには、エアフローセンサが配置されており、空気流量を測定することで、内燃機関の吸気制御に利用されている（特許文献２参照）。

特開２０１５−０４０５４７号公報 特開平０６−１０２０７７号公報

しかしながら、これら特許文献１及び２にみられるエアクリーナでは、空気がフィルタエレメントを通過する抵抗により、フィルタエレメントを通過した空気流に乱れが発生するため、更に下流側におけるエアフローセンサによる空気流量の測定に影響を与えることがあり、精度良く安定して測定できないことがあった。

そこで、本発明は以上の課題に鑑みてなされたものであり、フィルタエレメントを通過した空気流の乱れを抑制できるエアクリーナを提供することを目的とする。

（１）本発明に係る１つの態様は、吸入口を有する中空状のケースと、排出口を有する中空状のカバーと、前記ケースと前記カバーとの間に挟持され、前記吸入口から吸入された空気を濾過するフィルタエレメントと、前記カバー内に配置され、前記フィルタエレメントを通過した空気流を整流する整流部と、を備えるエアクリーナであって、前記整流部は、前記カバー内の空気流路を狭くするように、前記カバーの内側に突出する整流突起と、前記整流突起に対して交差する方向に延び、前記整流突起を支持する支持体と、を有するものである。
（２）上記（１）の態様において、前記支持体は、前記フィルタエレメントに接触していてもよい。
（３）上記（２）の態様において、前記フィルタエレメントは、不織布又は濾紙により形成されるフィルタ本体と、前記フィルタ本体を包囲するエレメント枠と、を有し、前記支持体は、前記エレメント枠に接触していてもよい。
（４）上記（１）から（３）までのいずれか１つの態様において、前記支持体は、薄板状に形成されており、前記吸入口から前記排出口へ向かう空気流れ方向に対して平行に設けられていてもよい。
（５）上記（１）から（４）までのいずれか１つの態様において、前記支持体は、最内側端部が、前記整流突起の最内側端部と同じか、突出しないように形成されていてもよい。
（６）上記（１）から（５）までのいずれか１つの態様において、前記整流部は、前記カバーに対して別部材として形成され、取り付けられていてもよい。

本発明によれば、フィルタエレメントを通過した空気流の乱れを抑制できるエアクリーナを提供することができる。

本発明の実施形態に係るエアクリーナの平面図である。 エアクリーナの図１におけるＡ−Ａ線断面図である。 エアクリーナの図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。 整流部のＣ部斜視図である。 整流部のＣ部拡大図である。 エアフローセンサのバラツキについての実験結果を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本明細書の実施形態においては、全体を通じて、同一の部材には同一の符号を付している。

本発明の実施形態に係るエアクリーナ１００について説明する。図１は、本発明の実施形態に係るエアクリーナ１００の平面図であり、図２は、エアクリーナ１００の図１におけるＡ−Ａ線断面図であり、図３は、エアクリーナ１００の図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。

図１に示されるエアクリーナ１００は、図示されない内燃機関に供給する燃焼用空気を濾過するため用いられるものであり、ケース１０と、カバー２０と、空気を濾過するフィルタエレメント３０と、を備えている。

ケース１０は、カバー２０側が開口した、側面１０ａ〜１０ｄ及び底面１０ｅからなる中空状の直方体であり、吸入口１２を有する吸入ダクト１１が側面１０ａに形成されている。

一方、カバー２０は、ケース１０側が開口した、側面２０ａ〜２０ｄ及び天面２０ｅからなる中空状の直方体であり、排出口２２を有する排出ダクト２１が、ケース１０の側面１０ａに対向する側面２０ｂに形成されている。この排出ダクト２１には、空気流量を測定するエアフローセンサ５０が設けられており、内燃機関の吸気制御に利用されている。ただし、エアフローセンサ５０を設ける位置は、エアクリーナ１００から内燃機関（のスロットル弁）までの間であれば、これに限定されない。

そして、ケース１０及びカバー２０は、フィルタエレメント３０を挟持しながら、開口側同士を突合わせるように、互いに嵌合され一体化される。具体的には、ケース１０のフランジ１０ｆが、カバー２０のＬ字状のフランジ２０ｆの内側に、フィルタエレメント３０の後述するフランジ３２ｆと嵌合している状態で、図示されないクランプ、クリップ、ボルトなどの固定手段や爪などの係止手段で、ケース１０及びカバー２０が連結されて一体化されている。

これらのケース１０及びカバー２０は、ポリプロピレンなどの各種プラスチック樹脂を射出成形することで形成されている。

つづいて、フィルタエレメント３０は、空気を濾過するフィルタ本体３１と、フィルタ本体３１を包囲するエレメント枠３２と、を有している（図２及び３参照）。

フィルタ本体３１は、不織布又は濾紙により形成される濾材シートが、波状（プリーツ状）に折り曲げられて形成されている。フィルタ本体３１は、波状の進行方向がカバー２０の対向する側面２０ａ，２０ｂの方向と一致するように配置されている。

エレメント枠３２は、中空部を形成するケース１０及びカバー２０の内壁１０ｇ，２０ｇと略同一寸法の矩形枠状で、フィルタ本体３１を包囲するように形成されており、外周にはフランジ３２ｆが形成されている。また、エレメント枠３２は、空気通過方向の下流側がフィルタ本体３１の波状の高さと同じか、若干突出するように形成されている。

そして、このエレメント枠３２は、フィルタエレメント３０としての保型性・剛性を維持できるように、硬質又は軟質のプラスチック樹脂で形成されている。本実施形態では、エレメント枠３２は、フランジ３２ｆに図示されないパッキン部が一体成形された軟質プラスチック樹脂で形成されているが、エレメント枠３２を硬質プラスチック樹脂で形成し、パッキン部をゴム成形品などの別部品を用いて組付けてもよい。

つぎに、整流部４０について説明する。図４は、整流部４０のＣ部斜視図であり、図５は、整流部４０のＣ部拡大図である。

整流部４０は、フィルタエレメント３０を通過した空気流を整流するものであり、カバー２０に対して別部材として形成され、着脱自在に取り付けられている（図２及び３参照）。具体的には、整流部４０は、カバー２０内の空気流路を狭くするように、カバー２０の側面２０ａ〜２０ｄの各内壁２０ｇよりも内側に向かって枠状に突出している。

整流部４０は、カバー２０の内壁２０ｇと交差するように配置される枠状の整流突起４１と、整流突起４１に対して交差する方向（内壁２０ｇに沿った方向）に延びる支持体４２と、を有している。

整流突起４１は、５ｍｍから２５ｍｍ程度の幅で、２ｍｍから５ｍｍ程度の厚みを有する矩形枠状の板部材である。本実施形態では、整流突起４１は、最内側端部４１ａが側面視で平坦な形状とされているが、これに限られず、側面視で三角形のように鋭利な形状であっても、丸みを帯びた半円状であっても、四半円弧状、逆四半円弧状であってもよく、整流条件に応じて適宜選択するとよい。

一方、支持体４２は、整流突起４１を複数箇所で補強・支持する薄板状のものであり、整流突起４１の上流側の面から所定の間隔で延出されている。隣り合う支持体４２の間隔は、１０ｍｍから５０ｍｍ程度で連続して設けてもよいし、あるいは、カバー２０の各側面２０ａ〜２０ｄに対応する各辺の中央部付近のみに設けてもよい。

また、この支持体４２は、５ｍｍから２５ｍｍ程度の高さを有し、その幅は、図５（ａ）に示すように、最内側端部４２ａが、整流突起４１の最内側端部４１ａと同じ位置となるように形成されている。このとき、支持体４２の上流端は、エレメント枠３２の幅より内側に若干突出している。

ただし、支持体４２の幅は、整流突起４１の最内側端部４１ａよりも内側に突出することがなければ、図５（ｂ）に示すように、エレメント枠３２の幅と同じ大きさとしてもよいし、図５（ｃ）に示すように、エレメント枠３２の幅から整流突起４１の最内側端部４１ａまで徐々に広がるような形状としてもよい。また、これらの支持体４２の形状において、上流端は、エレメント枠３２の幅より内側に突出していてもよいし、エレメント枠３２の幅と同じであっても、狭くてもよい。

さらに、支持体４２は、吸入口１２から排出口２２へ向かう空気流の方向に対して平行になるように、つまり、カバー２０の側面２０ａ〜２０ｄのすべての内壁２０ｇに対応して設けられているが、吸入口１２及び排出口２２の位置に対応する側面２０ａ，２０ｂ側だけに設けられても、側面２０ｃ，２０ｄ側だけに設けられてもよい。

そして、この整流部４０は、支持体４２がフィルタエレメント３０に接触するように、特にエレメント枠３２に接触するような位置（高さ）に、カバー２０に対して取り付けられるとよい。整流部４０は、カシメや接着や溶着などの取付手段によって、カバー２０に取り付けられる。

なお、整流部４０のこれらの整流突起４１及び支持体４２は、ポリプロピレンなどの各種プラスチック樹脂を材料として射出成形により一体に成形されている。

ここで、整流部４０の効果を確認するために、エアクリーナ１００内に吸入する空気流量を変化させて、エアフローセンサ５０の流量測定値（質量流量：ｇ／ｓ）のバラツキを測定した実験結果について説明する。なお、バラツキは、各一定空気流量(ｇ／ｓ)におけるエアフローセンサ５０による流量測定値の標準偏差の３倍を、流量測定値の平均値で除算した割合（％）とした。

（実施例）
実施例は、図５（ａ）に示すような、整流突起４１及び支持体４２を有する整流部４０を、エアクリーナ１００に取り付けたもので行った。

（比較例１及び比較例２）
比較例１は、図５（ａ）に示す整流部４０のうち、支持体４２を有さず、整流突起４１のみを有するものを製作し、エアクリーナ１００に取り付けたもので行った。
一方、比較例２は、エアクリーナ１００に整流部４０を取り付けない状態のもので行った。

図６は、エアフローセンサ５０のバラツキについての実験結果を示す図である。
図６に示すように、大量の空気流量域では、実施例と、比較例１及び比較例２との間で、測定値のバラツキに差はみられないが、少量から中量における空気流量域では、実施例における測定値のバラツキが、大きく改善されていることを読み取ることができる。そして、実施例と比較例１との対比から読み取ることができる、整流突起４１に付加された支持体４２による測定値のバラツキの抑制に対する効果は、比較例１と比較例２との対比から読み取ることができる、整流突起４１による測定値のバラツキの抑制に対する効果よりも大きいといえる。この実験条件では、測定値のバラツキが最大３割程度低減された。

これは、支持体４２が、フィルタエレメント３０を通過した空気（特に内壁２０ｇ付近を流れる空気）が、支持体４２間を支持体４２の面に沿って流れ、整流突起４１に案内されるため、整流突起４１に対して面直（垂直）に衝突するためと考えられる。

以上のとおり、本発明の実施形態に係るエアクリーナ１００は、吸入口１２を有する中空状のケース１０と、排出口２２を有する中空状のカバー２０と、ケース１０とカバー２０との間に挟持され、吸入口１２から吸入された空気を濾過するフィルタエレメント３０と、カバー２０内に配置され、フィルタエレメント３０を通過した空気流を整流する整流部４０と、を備えるエアクリーナ１００であって、整流部４０は、カバー２０内の空気流路を狭くするように、カバー２０の内側に突出する整流突起４１と、整流突起４１に対して交差する方向に延び、整流突起４１を支持する支持体４２と、を有するものである。

これにより、フィルタエレメント３０を通過した空気流の乱れを抑制することができ、エアクリーナ１００及び内燃機関までのダクト内を流れる空気の流速分布を均一にすることができる。また、整流部４０の整流突起４１が内側に突出していても、支持体４２により、補強されて支持されているため、整流突起４１（整流部４０）が空気の通過抵抗により撓むことや、振動したりすることが抑制される。

実施形態では、支持体４２は、フィルタエレメント３０に接触している。これにより、整流突起４１を補強して支持する支持体４２も、フィルタエレメント３０に補強されて支持されているため、整流部４０をエアクリーナ１００に対して更に強固に設けることができる。

実施形態では、フィルタエレメント３０は、不織布又は濾紙により形成されるフィルタ本体３１と、フィルタ本体３１を包囲するエレメント枠３２と、を有し、支持体４２は、エレメント枠３２に接触している。これにより、支持体４２は、フィルタエレメント３０の剛性の高いエレメント枠３２に支持されるため、整流部４０をエアクリーナ１００に対して更に強固に設けることができる。

実施形態では、支持体４２は、薄板状に形成されており、吸入口１２から排出口２２へ向かう空気流の方向に対して平行に設けられている。これにより、支持体４２は、吸入口１２から排出口２２へ向かう空気流に対して実質的に抵抗とはならず、整流突起４１で適切に整流させることができる。

実施形態では、支持体４２は、最内側端部４２ａが、整流突起４１の最内側端部４１ａと同じか、突出しないように形成されている。これにより、支持体４２は、吸入口１２から排出口２２へ向かう空気流に対して実質的に抵抗とはならず、整流突起４１で適切に整流させることができる。

実施形態では、整流部４０は、カバー２０に対して別部材として形成され、取り付けられている。これにより、内燃機関に応じて、給気流量が変更されたとしても、整流部４０のみの設計変更で対応することができ、多品種の内燃機関に適用させることができる。

（変形例）
上記実施形態では、空気はエアクリーナ１００を吸入口１２から排出口２２までＺ字状に流れたが、吸入口１２から排出口２２を有する位置はこれに限られず、例えば、吸入ダクト１１をケース１０の底面１０ｅに、排出ダクト２１をカバー２０の天面２０ｅに有することで、空気がエアクリーナ１００を吸入口１２から排出口２２まで直線状に流れるものであってもよい。

上記実施形態では、整流部４０は、カバー２０に対して別部材として形成され、取り付けられていたが、整流部４０とカバー２０とを一体成形してもよい。

上記実施形態では、支持体４２は、整流突起４１のフィルタエレメント３０側（上流側）に形成されていたが、排出口２２（下流側）のみに形成されてもよく、上流側及び下流側に形成されてもよい。支持体４２を下流側に形成することで、整流突起４１により流速が速められた空気流を、整流することができる。このとき、支持体４２の高さは、例えば、図２の場合では、排出ダクト２１の下端よりも低い方がよく、また、排出ダクト２１を天面２０ｅに有する場合では、天面２０ｅまで到達してもよい。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

１０ ケース、１０ａ〜１０ｄ 側面、１０ｅ 底面、１０ｆ フランジ、１１ 吸入ダクト、１２ 吸入口
２０ カバー、２０ａ〜２０ｄ 側面、２０ｅ 天面、２０ｆ フランジ、２０ｇ 内壁、２１ 排出ダクト、２２ 排出口
３０ フィルタエレメント、３１ フィルタ本体、３２ エレメント枠、３２ｆ フランジ
４０ 整流部、４１ 整流突起、４１ａ 最内側端部、４２ 支持体、４２ａ 最内側端部
５０ エアフローセンサ
１００ エアクリーナ

Claims (4)

1. 吸入口を有する中空状のケースと、
   排出口を有する中空状のカバーと、
   前記ケースと前記カバーとの間に挟持され、前記吸入口から吸入された空気を濾過するフィルタエレメントと、
   前記カバー内に配置され、前記フィルタエレメントを通過した空気流を整流する整流部と、を備えるエアクリーナであって、
   前記フィルタエレメントは、不織布又は濾紙により形成されるフィルタ本体と、
   前記フィルタ本体を包囲するエレメント枠と、を有し、
   前記整流部は、前記カバー内の空気流路を狭くするように、前記カバーの内側に突出する整流突起と、
   前記整流突起に対して交差する方向に延び、前記整流突起を支持するとともに前記エレメント枠に接触する支持体と、を有し、
   前記整流部は、前記カバーに対して別部材として形成され、取り付けられている
   ことを特徴とするエアクリーナ。
2. 前記整流部の前記整流突起と前記支持体とは、一体に成形されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のエアクリーナ。
3. 前記支持体は、薄板状に形成されており、前記吸入口から前記排出口へ向かう空気流の方向に対して平行に設けられている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のエアクリーナ。
4. 前記支持体は、最内側端部が、前記整流突起の最内側端部と同じか、突出しないように形成されている
   ことを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載のエアクリーナ。

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