以下に、添付図面を参照しつつ本発明の実施形態に係るエアクリーナについて詳細に説明する。エアクリーナは、例えば、自動車に使用されて、自動車の内燃機関に供給される空気を濾過する。なお、以下、同じ部材又は要素(若しくは同様の機能を有する部材又は要素)については同じ符号を付して説明する。また、以下の説明において、「略」の用語で修飾される記載内容は、「略」で修飾されない場合の記載内容も含む。例えば、「略平行」は、「平行」と「略平行」とを含む。
まず、図1及び図2を参照して、本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、本実施形態に係るエアクリーナ100を示す分解斜視図である。図2は、本実施形態に係る上流側ケース11を示す平面図である。なお、図2に示す細い2点鎖線は、排出管31及び排出口32を示し、太い2点鎖線は、フィルタエレメント4を示す。
図1に示すように、エアクリーナ100は、内部空間1Sを有するケース1、及び内部空間1Sを上流側の第1空間11Sと下流側の第2空間12Sとに分割可能(区間)なフィルタエレメント4を備えている。フィルタエレメント4は、延在面P4(主面)を有する。延在面P4は、フィルタエレメント4が延びる方向を含む。
ケース1は、上流側ケース11と下流側ケース12とで構成されている。第1空間11Sは、上流側ケース11と、フィルタエレメント4とで区画された空間であり、第2空間12Sは、下流側ケース12と、フィルタエレメント4とで区画された空間である。
また、エアクリーナ100は、空気を吸入して第1空間11Sへ導く吸入部2と、吸入部2から内部空間1Sに吸入された空気をエアクリーナ100の外部へ排出するための排出部3とを更に備えている。第1空間11Sへ導かれた空気は、フィルタエレメント4を通過して、第2空間12Sへ導かれる。第2空間12Sへ導かれる空気は、フィルタエレメント4によって濾過されている。すなわち、空気中のダストが捕集される。第2空間12Sへ導かれた空気は、排出部3によってケース1の外部へ排出される。したがって、エアクリーナ100の外部へ清潔な空気が排出される。
以下では、図1に示す形態に準じて、エアクリーナ100における上流側ケース11側を「下側」とし、その反対側を「上側」と記載し、エアクリーナ100における吸入部2が設けられる側を「前側」とし、その反対側を「後側」と記載し、エアクリーナ100を前側から見た左側を「左側」とし、その反対側を「右側」と記載する。ただし、これらの定義により、エアクリーナ100が使用される際の向きが限定されるものではない。また、以下では、左右方向を「エアクリーナ100の幅方向」とし、上下方向を「エアクリーナ100の高さ方向」と記載する場合がある。
上流側ケース11及び下流側ケース12はそれぞれ、典型的には、熱可塑性樹脂の射出成型により製造することができる。熱可塑性樹脂は、例えば、ポリエステル樹脂、ポリプロピレン樹脂、及びポリアミド樹脂を含む。上流側ケース11又は下流側ケース12の少なくとも一方には、必要に応じ、支持ステー(図示せず)などが一体成型されることが好ましい。
上流側ケース11は、下流側ケース12側(上側)が開放された平面視略矩形形状の箱状である。上流側ケース11は、底面(内側底面)111aを有し下流側ケース12と対向する底壁111と、底壁111の周縁部から立ち上がる第1側壁112と、第1側壁112の上端部から外側へ延びる第1鍔部113とを有する。第1側壁112は、吸入部2が設けられるフロント壁112fと、フロント壁112fと前後方向において対向する第1リア壁112bとを有する。
吸入部2は、ケース1の外部へ突出する吸入管21と、吸入管21と第1空間11Sとを連通させて、第1空間11Sへ空気を導く吸入口22とを有する。本実施形態において、吸入管21は、水平方向(底面111aに略平行)に延びている。吸入管21には、典型的には、上流側の吸気ダクト(図示せず)又は消音器(図示せず)が接続される。
図2に示すように、吸入口22は、フロント壁112fの一方側に形成されている。すなわち、幅方向において上流側ケース11の中央からズレた位置に形成されている(オフセットしている)。具体的には、吸入管21(吸入管21の中心軸m1)、及び吸入口22は、フロント壁112fの中央から左側にオフセットし、フィルタエレメント4の中心X(内部空間1Sに含まれるフィルタエレメント4の延在面P4の中心X)からオフセットしている。以下、吸入口22がオフセットする方向を「第1オフセット方向」と記載する。なお、本実施形態では、第1オフセット方向は、右から左へ向かう方向である。
図1に示すように、下流側ケース12は、上流側ケース11側(下側)が開放された平面視略矩形形状の箱状である。下流側ケース12は、上流側ケース11と対向する天面を有する天壁121と、天壁121を取り囲む形態で天壁121の周縁部から下方へ延びる第2側壁122と、第2側壁122の下端部から外側へ延びる第2鍔部123とを有する。
第2側壁122は、下流側ケース12の後面を構成する第2リア壁122bを有する。エアクリーナ100が組み立てられた状態において、第2リア壁122bは、第1リア壁112bと同一平面上に位置する。すなわち、第2リア壁122bは、高さ位置を異にしてフロント壁112fと対向する。
排出部3は、ケース1の外部へ突出する排出管31と、排出管31と第2空間12Sとを連通させて、第2空間12Sからケース1の外部へ空気を排出する排出口32とを有する。本実施形態において、排出管31は、水平方向(天壁121の天面に略平行)に延びる。排出管31には、典型的には、下流側のダクト(図示せず)又はスロットルボディ(図示せず)等が接続される。上流側の吸気ダクト又は消音器が吸入管21に接続され、下流側のダクト又はスロットルボディが排出管31に接続されることにより、内燃機関の吸気経路が構成される。
エアクリーナ100が組み立てられた状態において、排出口32は、高さ位置を異にして吸入口22と対向する。詳しくは、図2に示すように、平面視したとき(フィルタエレメント4の延在方向と直交する方向から見たとき)、吸入管21(吸入口22)の中心軸m1の略延長線上には、排出口32が設けられる。すなわち、吸入口22(吸入管21の中心軸m1)と排出口32(排出管31の中心軸m2)とを結ぶ直線n1は、吸入管21の中心軸m1と同軸である。したがって、直線n1は、フィルタエレメント4の中心Xからオフセットしている。以下、直線n1がオフセットする方向を「第2オフセット方向」と記載する。本実施形態では、第2オフセット方向は、右から左へ向かう方向であり、第1オフセット方向と一致する。
図1に示すように、フィルタエレメント4は、平面視略矩形形状の平板状の部材であって、平面視したときのフィルタエレメント4の外形寸法は、上流側ケース11及び下流側ケース12の外形寸法と略一致している。フィルタエレメント4は、上流側ケース11の底壁111(底面111a)に対して略平行になるように上流側ケース11(第1鍔部113)と下流側ケース12(第2鍔部123)との間に挟持される。すなわち、フィルタエレメント4(延在面P4)は、吸入管21の中心軸m1(図2参照)又は吸入口22からの空気流の吸引方向に対して略平行方向に延びている。本実施形態では、吸入管21は、吸入口22の付近において、フィルタエレメント4の延在面P4と略平行な方向に空気が流れるように構成されている。ただし、吸入管21は、吸入口22の付近において、フィルタエレメント4の延在面P4と略平行な方向に空気が流れるように構成されていなくてもよい。
フィルタエレメント4は、平面視略矩形形状の平面状の部材である濾過材41と、濾過材41の周囲を取り囲むように設けられ、かつ、上流側ケース11と下流側ケース12との間から空気が漏れることを抑制するためのシール材42とを有する。また、フィルタエレメント4は、濾過材41を取り囲み、かつ、挟持可能な枠体を有していてもよい。
濾過材41は、典型的には、ひだ折りされた濾紙又は不織布により構成される。あるいは、濾過材41は、平板状に加工された連続気泡型の樹脂発泡体(発泡スポンジ)であってもよい。濾過材41は、オイルなどが含侵されたビスカスタイプの濾過材であってもよいし、オイルなどが含侵されないドライタイプの濾過材であってもよい。
図1及び図2に示すように、エアクリーナ100は、第1空間11Sを流れる空気(空気流)を分散させてフィルタエレメント4へ導く導風部5を更に備える。導風部5は、上流側ケース11の底面111aに設けられる複数の拡幅導風体50を含む。拡幅導風体50は、上流側ケース11と一体成型される。これにより、上流側ケース11を効率よく製造できる。拡幅導風体50は、例えば、リブ状、又はフィン状のような板状の部材やビード状に形成された部材である。
図1に示すように、拡幅導風体50は、フィルタエレメント4(延在面P4)へ向けて底面111a(即ち、フィルタエレメント4に対向するケース1の面)から突出している。以下、拡幅導風体50が突出している方向を「突出方向」と記載する場合がある。突出方向は、典型的には、上流側ケース11を射出成型により成型する際に、拡幅導風体50及びケース1の内周面を形成するコア型が脱型する方向と合致する。
図2に示すように、拡幅導風体50は、延在面P4に沿って延びる。本実施形態において、拡幅導風体50は、延在面P4に沿って第1側壁112まで連続している。
拡幅導風体50は、吸入口22側の端である一端(始端又は上流端)50Aと、一端50Aとは反対側である他端(終端又は下流端)50Bとを有する。他端50Bは、第1側壁112と接続されている。ただし、拡幅導風体50の他端50Bは、第1側壁112と接続されていなくてもよい。すなわち、拡幅導風体50は、第1側壁112の内面との間に所定の間隔を有してもよい。
本実施形態において、複数の拡幅導風体50は、それぞれの一端50Aが、吸入口22と対向した形態で配置される。複数の拡幅導風体50は、互いに所定の間隔をおいて左右方向に並んで配置される。
複数の拡幅導風体50は、吸入口22と対向する位置(吸入口22の近傍)を起点として、排出口32側が広がるように放射状に設けられる。詳しくは、複数の拡幅導風体50は、隣接する拡幅導風体50の一端50A(吸入口22側)間の距離よりも、隣接する拡幅導風体50の他端50B(排出口32側)間の距離が大きくなるように放射状に配置される。すなわち、複数の拡幅導風体50は、吸入口22側よりも排出口32側が互いに離れるように放射状に配置される。
複数の拡幅導風体50は、3つの湾曲導風体51と、直線状導風体52とを含んでいる。3つの湾曲導風体51は、第1湾曲導風体511、第2湾曲導風体512、及び第3湾曲導風体513を含んでいる。なお、湾曲導風体51は、湾曲導風部を構成する。
各湾曲導風体51は、平面視略弧状であって、第2オフセット方向とは反対側に湾曲している。すなわち、フィルタエレメント4の延在面P4と直交する方向から見て、湾曲導風体51は、一端50Aから他端50Bへ向かうにつれて、直線n1から離れる方向(遠ざかる方向)、即ち、左側から右側へ湾曲する。本実施形態において、第1湾曲導風体511、第2湾曲導風体512、及び第3湾曲導風体513のそれぞれの曲率は一定である。
また、湾曲導風体51のうち、直線n1から最も離れた位置にある湾曲導風体51は、直線n1に最も近い湾曲導風体51よりも曲率が大きい。具体的には、第3湾曲導風体513は、第1湾曲導風体511よりも曲率が大きい。また、複数の湾曲導風体51は、直線n1から離れるにつれて曲率が大きくなるように構成される。詳しくは、複数の湾曲導風体51は、直線n1から離れるにつれて、曲率が徐々に大きくなっている。本実施形態では、第1湾曲導風体511、第2湾曲導風体512、及び第3湾曲導風体513のそれぞれの曲率はこの順で大きくなっており、曲率が大きくなる割合は、一定である。すなわち、第1湾曲導風体511、第2湾曲導風体512、及び第3湾曲導風体513の曲率は、この順で徐々に大きくなっている。
第1湾曲導風体511及び第2湾曲導風体512は、吸入口22と対向する位置から上流側ケース11の第1リア壁112bまで延びる。本実施形態では、第1湾曲導風体511は、上流側ケース11の第1リア壁112bのうち排出口32に対応する位置まで延びており、第2湾曲導風体512は、フィルタエレメント4を構成する2つの対角線のうちの1つの対角線と略平行な形態で上流側ケース11の第1リア壁112bの右端コーナー部近傍まで延びている。第3湾曲導風体513は、吸入口22と対向する位置から上流側ケース11の右側壁112rまで延びる。詳しくは、第3湾曲導風体513は、上流側ケース11の右側壁112rの中央近傍まで延びている。
直線状導風体52は、複数の拡幅導風体50のうち、第1オフセット方向の下流側に位置する。具体的には、直線状導風体52は、第1湾曲導風体511よりも左側に設けられる。直線状導風体52は、フィルタエレメント4の延在面P4と直交する方向に見て吸入口22の開口面(左右方向及び上下方向に延在する)と交差する方向へ直線状に延びる。詳しくは、直線状導風体52は、直線n1に対して傾斜し、直線n1を横断している。
図1から図4(b)を参照して、本実施形態に係る拡幅導風体50の構成について更に説明する。図3(a)は、本実施形態に係る拡幅導風体50の一部を示す斜視図であり、図3(b)は、本実施形態に係る拡幅導風体50の一部を示す平面図(上面図)である。なお、図3(a)及び図3(b)は、図2を参照して説明した拡幅導風体50(例えば、第1湾曲導風体511)を底面111aとともに切り出した図である。図4(a)は、図3(b)に示すIVA-IVA線に沿った断面図であり、図4(b)は、図3(b)に示すIVB-IVB線に沿った断面図である。なお、図4(a)及び図4(b)に示す矢印D1は、突出方向を示す。
図1から図3(b)に示すように、拡幅導風体50は、フィルタエレメント4の延在面P4に沿って延びる板状のガイド部55を有している。ガイド部55の幅(ガイド部55の短手方向の長さ)は、ガイド部55の長手方向(ガイド部55が延びる方向)において一定である。
図4(a)に示すように、ガイド部55は、中実である。ガイド部55は、図1を参照して説明したフィルタエレメント4の延在面P4と交差する(本実施形態では、略直交する)第1等幅側面55aと、延在面P4に平行な方向において、第1等幅側面55aと対向する第2等幅側面55bとを有する。本実施形態では、第1等幅側面55a及び第2等幅側面55bは、突出方向D1と略平行である。ただし、第1等幅側面55a及び第2等幅側面55bは、突出方向D1に対して傾斜してもよい。
図2に示すように、拡幅導風体50は、ガイド部55よりも幅(ガイド部55の短手方向の長さ)が大きい拡幅部56を更に有している。
拡幅部56は、ガイド部55の一端(延出端;導風体50の他端50B側)と接続し、ガイド部55の長手方向に沿って延在する。詳しくは、拡幅部56は、始端P1から終端P2まで延在する。始端P1は、拡幅導風体50の一端50Aよりも吸入口22から離れた(他端50B側の)位置である。好ましくは、始端P1は、拡幅導風体50のうち、フィルタエレメント4の延在面P4の中心Xと対向する位置よりも吸入口22から離れた位置である。なお、拡幅部56の始端P1の位置及び拡幅部56の終端P2の位置(即ち、拡幅部56の全長)は、エアクリーナ100の通気抵抗とのバランスを考慮して設定されることが好ましい。本実施形態では、始端P1は、拡幅導風体50の全長(長手方向の長さ)の略4分の3の長さだけ一端50Aから離れた(一端50Aよりも他端50B側の)位置であり、終端P2は、他端50Bである。すなわち、拡幅部56は、拡幅導風体50の全長の略4分の1の長さに亘って延在する。
図3(a)に示すように、拡幅部56は、ガイド部55と接続し、かつ、ガイド部55と幅が略等しい拡幅基部560を有する。拡幅基部560は、ガイド部55の長手方向に沿って延在するとともに、フィルタエレメント4へ向けて立設する。なお、拡幅基部560の上端の位置と、ガイド部55の上端の位置とは一致することが好ましいが、拡幅基部560の上端の位置と、ガイド部55の上端の位置とは必ずしも一致しなくてもよい。
図1から図3(b)に示すように、拡幅部56は、吸入口22から離れるにつれて幅が大きくなる。詳しくは、図3(a)及び図3(b)に示すように、拡幅部56は、拡幅基部560から拡幅導風体50の幅方向(ガイド部55の短手方向)に突出する第1突出部561及び第2突出部562を更に有する。
図3(a)に示すように、第1突出部561及び第2突出部562の上端の位置は、拡幅基部560の上端の位置と異なる。具体的には、第1突出部561及び第2突出部562の上端は、拡幅基部560の上端よりも下方に位置する。すなわち、第1突出部561及び第2突出部562は、拡幅基部560よりも一段下がった部分から幅方向へ突出する。
第1突出部561は、拡幅基部560からガイド部55の幅方向の一方側へ向けて突出する。第1突出部561は、底面111aからフィルタエレメント4へ向けて延びる第1突出側面561aと、この第1突出側面561aの先端から拡幅基部560まで延びる第1突出上端面561bとを有する。第1突出上端面561bは、フィルタエレメント4の延在面P4(図2参照)と略平行であって、平坦面である。本実施形態において、第1突出上端面561bは、上面視略三角形状であって、吸入口22から離れるにつれて幅(突出量;拡幅基部560からの距離)が徐々に大きくなる。
第2突出部562は、拡幅基部560からガイド部55の幅方向の他方側へ向けて突出する。第2突出部562は、底面111aからフィルタエレメント4へ向けて延びる第2突出側面562aと、この第2突出側面562aの先端から拡幅基部560まで延びる第2突出上端面562bとを有する。第2突出上端面562bは、フィルタエレメント4の延在面P4と略平行であって、平坦面である。本実施形態において、第2突出上端面562bは、上面視略三角形状であって、吸入口22から離れるにつれて幅(突出量;拡幅基部560からの距離)が徐々に大きくなる。第2突出上端面562bの形状は、第1突出上端面561bの形状と拡幅基部560を対称軸として対称であってもよいし、非対称であってもよい。
図3(b)に示すように、フィルタエレメント4の延在面P4と直交する方向(上下方向)から見て、第1突出側面561a(第1側面)と第2突出側面562a(第2側面)とは交差する。第1突出側面561aと第2突出側面562aとがなす角度θ1は、例えば、40度である。角度θ1は、エアクリーナ100の通気抵抗とのバランスを考慮して設定されることが好ましい。
図4(b)に示すように、拡幅部56は、第1拡幅側面56aと、拡幅基部560を挟んで第1拡幅側面56aに対向する第2拡幅側面56bとを更に有する。第1拡幅側面56aは、第1突出側面561aと、拡幅基部560の第1基部側面560aとによって構成され、第2拡幅側面56bは、第2突出側面562aと、拡幅基部560の第2基部側面560bとによって構成される。
また、図4(a)及び図4(b)に示すように、第1等幅側面55aと、第2等幅側面55bと、第1拡幅側面56aと、第2拡幅側面56bとは、ガイド面501を構成する。吸入口22から上流側ケース11の内部に流れ込んだ空気は、ガイド面501と、底面111aと、第1側壁112(図1参照)等により囲まれた空間(第1空間11S)を流通することにより分散する。なお、ガイド面501と、底面111aとの間には、気流の分散を妨げない範囲で隅R又はチャンファー加工が施されていてもよい。
以下、図5を参照して、本実施形態に係るエアクリーナ100の作用及び効果について説明する。
図5は、本実施形態に係るエアクリーナ100での空気の流れを示す模式図である。なお、図5は、フィルタエレメント4及び上流側ケース11の内部をエアクリーナ100の幅方向(右側)から見た図である。
図5に示すように、本実施形態に係るエアクリーナ100は、ガイド面501を有する拡幅導風体50(ガイド部55と拡幅部56と)を備えている。このため、吸入口22付近において、吸入口22から流れ込んだ空気の大部分は、ガイド部55(第1等幅側面55a及び第2等幅側面55b)に沿って流れる。すなわち、吸入口22付近において、吸入口22から流れ込んだ空気の大部分は、矢印Aで示されるようにフィルタエレメント4の延在面P4と略平行に流れるとともに、延在面P4と略平行に分散される。その後、拡幅部56に至る空気の一部は、拡幅部56の第1突出側面561a(又は第2突出側面562a(図3(a)参照))へ至ると、第1突出側面561a(又は第2突出側面562a)に沿ってフィルタエレメント4へ向けて(上方へ)流れる。したがって、図2を参照して説明した吸入管21の中心軸m1と、フィルタエレメント4の延在面P4とが略平行に設けられる構成(即ち、上流側ケース11が扁平な構成)であっても、吸入口22から流入した空気がフィルタエレメント4へ向けて流れ易くなる。
また、例えば、拡幅部56を有しない場合、吸入口22から、上流側ケース11の内部へ流れ込んだ空気の大部分は、第1側壁112に至るまでフィルタエレメント4へ向けて流れず、フィルタエレメント4の第1側壁112付近のみを通過する虞がある。この結果、フィルタエレメント4においてダストの捕集場所が片寄ってしまう虞がある。
これに対し、本実施形態に係る拡幅部56は、第1側壁112よりも吸入口22に近い位置に設けられている。したがって、第1側壁112より吸入口22に近い部分において、空気は、フィルタエレメント4へ向けて流れ易くなる。したがって、フィルタエレメント4が均一に利用される。この結果、フィルタエレメント4におけるダスト汚れの均一化を図ることができる。また、本実施形態では、拡幅部56は、吸入口22からフィルタエレメント4の中心Xよりも離れた位置を始端P1として設定されている(図2参照)。このように構成された場合には、フィルタエレメント4の中心Xよりも吸入口22から離れた部分において、空気がフィルタエレメント4へ向けてより流れ易くなる。すなわち、フィルタエレメント4の中心Xに対向する位置を中心とした広い範囲で、フィルタエレメント4へ向けて空気がより流れ易くなる。したがって、フィルタエレメント4がより均一に利用される。この結果、フィルタエレメント4におけるダスト汚れの均一化をより図ることができる。
また、図3(b)を参照して説明したように、第1突出側面561aと第2突出側面562aとが交差し(本実施形態では、第1突出側面561aと第2突出側面562aとなす角度θ1が40度に設定され)、第1突出部561の幅及び第2突出部562の幅が吸入口22から離れるにつれて大きくなるように構成されている。このように構成されていれば、拡幅部56に至った空気は、フィルタエレメント4へ向けて流れる際に、延在面P4と略平行により効果的に分散されるとともに、フィルタエレメント4に対する通気抵抗が低減できる。
一般的に、フィルタエレメント4の一部分に空気流が集中して、ダスト捕捉の偏りが生じると、その一部分において圧力上昇(気流には圧力損失)が生じ易くなる。この結果、フィルタエレメント4に局所的な変形及び/又はダスト抜けが生じる虞があり、フィルタエレメント4の寿命が短くなる虞がある。しかしながら、本実施形態によれば、フィルタエレメント4の一部分に空気流が集中することが抑制され(フィルタエレメント4が均一に利用され)、ダストの捕集の片寄りが緩和される(より広い領域でダストが捕集できる)。
以上、本実施形態について説明した。本実施形態によれば、フィルタエレメント4におけるダストの捕集場所の片寄りが抑制される。すなわち、フィルタエレメント4が均一に利用され、フィルタエレメント4におけるダスト汚れの均一化を図ることができる。
また、特許文献1に記載されたエアクリーナのように、フィルタエレメントの延在方向に対して吸入口が略平行に設けられる構成では、エアクリーナの全高(上下方向の長さ)が高くなる虞がある。しかしながら、本実施形態によれば、フィルタエレメント4の延在面P4は、吸入口22の開口面と交差する。かかる構成により、エアクリーナ100の全高がコンパクトになる。よって、エアクリーナ100の省スペース化を図ることができ、エアクリーナ100を配置するスペースの制約が抑制される。
また、本実施形態では、吸入管21及び排出管31はそれぞれ、ケース1の幅方向(左右方向)の中央に対して偏った位置からケース1の外側へ突出する。このため、エアクリーナ100が配置されるスペース近傍におけるレイアウト設計の自由度が向上する。
また、本実施形態では、吸入口22と排出口32とを結ぶ直線n1がケース1の幅方向(左右方向)の中央から偏った構成であっても、空気が分散されてフィルタエレメント4へ案内される。よって、フィルタエレメント4におけるダスト汚れの均一化を図ることができる。
また、本実施形態では、複数の湾曲導風体51のうちの少なくとも1つは、平面視したとき、フィルタエレメント4の略中心Xを通過するように湾曲する。このような構成により、フィルタエレメント4の略中心Xにおいて空気が流れ易くなり、第1空間11Sにおける空気の澱みが抑制される。そのため、第1空間11Sにおいて、空気の流れが円滑になり、空気がより効率よく分散され、フィルタエレメント4におけるダスト汚れがより均一化される。
また、本実施形態では、複数の湾曲導風体51は、吸入口22側よりも排出口32側が互いに離れるように放射状に配置される。かかる構成により、第1空間11Sにおいて、空気がより効率よく分散される。
また、本実施形態では、複数の湾曲導風体51のうち、直線n1から最も離れた位置にある(右側)湾曲導風体51は、直線n1に最も近い湾曲導風体51の曲率(湾曲)よりも大きくなるように構成される。かかる構成により、空気がより効率よく分散される。
また、本実施形態では、複数の湾曲導風体51は、直線n1から離れる(右側)湾曲導風体51ほど、曲率(湾曲)が大きくなるように構成される。かかる構成により、空気がより効率よく分散される。
また、本実施形態では、直線状導風体52は、平面視したとき、吸入口22から離れるにつれて、フィルタエレメント4の中心Xに近づくように傾斜する。かかる構成により、空気流の直進が抑制され、フィルタエレメント4が均一に利用される。
また、本実施形態では、ガイド面501は、突出方向D1と略平行に設けられる(図3(a)、図4(a)及び図4(b)参照)。かかる構成により、エアクリーナ100は、空気が流れる空間(隣接する拡幅導風体50の間)を角樋状に広くとることができる。この結果、空気が拡幅導風体50のガイド面501に沿って円滑に流れ易くなる。これにより、空気がより効率よく分散される。
なお、本実施形態において、第1突出上端面561b及び第2突出上端面562bが延在面P4と略平行な平坦面であったが、第1突出上端面561b(及び/又は第2突出上端面562b)は、中央部分が上方側又は下方側に膨らむ側面視弧状の曲面であってもよい。あるいは、第1突出上端面561b(及び/又は第2突出上端面562b)は、延在面P4に対して傾斜する傾斜面であってもよく、好ましくは、図6(a)に示すように、吸入口22から離れるにつれて(他端50Bに向かうにつれて)高くなるように傾斜する昇り傾斜面であってもよい。図6(a)は、本実施形態に係る拡幅部56の第1変形例を示す側面図である。第1突出上端面561b及び第2突出上端面562bの少なくとも一方が他端50Bに向かう昇り傾斜面であることにより、フィルタエレメント4へ向かう空気がより分散される。なお、第1突出上端面561b及び第2突出上端面562bは、図6(b)に示すように、吸入口22から離れるにつれて段階的に高くなる階段状であってもよい。図6(b)は、本実施形態に係る拡幅部56の第2変形例を示す側面図である。第1突出上端面561b及び第2突出上端面562bは、吸入口22から離れるにつれて段階的に高くなっている。このような構成にすることにより、フィルタエレメント4へ向かう空気がより分散される。
また、本実施形態において、第1突出上端面561b及び第2突出上端面562bの幅が徐々に大きくなったが、図7に示すように、第1突出上端面561b及び第2突出上端面562bの幅は、段階的に大きくなってもよい。図7は、本実施形態に係る拡幅部56の第3変形例を示す上面図である。なお、第1突出上端面561b及び第2突出上端面562bの幅はともに段階的に大きくなってもよいし、いずれか一方のみ大きくなってもよい。これにより、フィルタエレメント4へ向かう空気の流れを調整できる。
また、本実施形態では、図3(b)を参照して説明したように、第1突出上端面561bと第2突出上端面562bとのなす角度θ1が40度に設定されたが、角度θ1は、40度に限定されず、10度~95度、好ましくは20度~93度(例えば、20度~90度)、より好ましくは30度~90度であってもよい。角度θ1が調整されることにより、フィルタエレメント4へ向かう空気の流れを調整できる。例えば、より吸入口22に近い位置からフィルタエレメント4へ向けて空気が流れる(分散させる)ように空気の向きを変更でき、フィルタエレメント4におけるダスト汚れの均一化を図ることができる。なお、角度θ1は、一定であってもよいが、変化してもよく、吸入口22から離れるにつれて角度θ1が大きくなってもよい。
また、本実施形態では、図3(a)を参照して説明したように、拡幅基部560の上端の位置と、第1突出部561及び第2突出部562の上端の位置とが異なったが、図8(a)及び図8(b)に示すように、拡幅基部560の上端の位置(又は高さ)と、第1突出部561及び/又は第2突出部562の上端との位置(又は高さ)は、一致してもよい。図8(a)は、本実施形態に係る拡幅部56の第4変形例を示す斜視図であり、図8(b)は、本実施形態に係る拡幅部56の第4変形例を示す上面図である。
また、本実施形態では、拡幅部56は、拡幅基部560が中実であり、第1突出部561及び第2突出部562が中空であったが、図8(a)~図9(a)に示すように、拡幅部56は、すべて(拡幅基部560、第1突出部561、及び第2突出部562)が中空であってもよい。図9(a)は、図8(b)に示すIXA-IXA線に沿った断面図である。なお、図9(a)に示す矢印D1は、突出方向D1を示す。
また、図9(b)に示すように、拡幅部56は、すべて(拡幅基部560、第1突出部561、及び第2突出部562)が中実であってもよい。図9(b)は、本実施形態に係る拡幅部56の第5変形例を示す図である。なお、図9(b)に示す矢印D1は、突出方向D1を示す。
また、拡幅部56は、少なくとも一部(例えば、拡幅基部560)が中空であってもよい。具体的には、一部(例えば、拡幅基部560)が中空であり、他の一部(例えば、第1突出部561及び/又は第2突出部562)が中実であってもよい。また、拡幅部56は、少なくとも一部(例えば、拡幅基部560)がリブ状であってもよいし、少なくとも一部(例えば、拡幅基部560)がビード状であってもよい。
また、本実施形態では、ガイド部55が中実であったが、ガイド部55は、少なくとも一部が中空又は中実であればよく、例えば、図8(b)及び図10に示すように、ガイド部55は、中空であってもよい。図10は、図8(b)に示すX-X線に沿った断面図である。なお、図10に示す矢印D1は、突出方向D1を示す。
なお、ガイド部55は、空気を効率よく分散させる観点からは、中空よりも中実のほうが好ましい。詳しくは、ガイド部55が中実である場合、ガイド部55は、幅をコンパクトにできる。ガイド部55のうちの中実の部分を吸入口2に近い側とすることにより、吸入口22に近い部分における流路面積を減少させることなく、拡幅導風体50をより多く設けることができる。これにより、エアクリーナ100は、拡幅導風体50をより多く備えることができる。この結果、空気をより効果的に分散させることができる。
また、エアクリーナ100の製造上の観点からは、ガイド部55及び拡幅部56は、ともに中空で構成されていてもよい。ガイド部55及び拡幅部56がともに中空である場合、ガイド部55及び拡幅部56は、上流側ケース11とともに成型でき、ケース11の剛性を効率的に高めつつ、エアクリーナ100を効率よく製造できる。
また、図11(a)及び図11(b)に示すように、拡幅部56は、拡幅導風体50の他端50B側が幅方向に複数(図11(a)及び図11(b)に示す例では2つ)に分岐してもよい。詳しくは、拡幅部56は、少なくとも1つの切り欠き部56kを拡幅導風体50の他端50B側に更に有してもよく、他端50B側が分岐してもよい。図11(a)は、本実施形態に係る拡幅部56の第6変形例を示す図であり、図11(b)は、図11(a)に示すXIB-XIB線に沿った断面を示す図である。切り欠き部56kは、平面視略三角形であって、吸入口22から離れる(他端50B側)につれて幅が広がる形態で設けられる。なお、切り欠き部56kの形状は、平面視略三角形に限定されず、平面視円弧形状であってもよい。拡幅部56が分岐することにより、板状のリブの組み合わせとして拡幅部56を一体成型することができ、エアクリーナ100を効率よく製造できる。
また、本実施形態において、拡幅部56の始端P1が、拡幅導風体50の全長(長手方向の長さ)の略4分の3の長さだけ一端50Aから離れた(一端50Aよりも他端50B側の)位置であったが、拡幅部56の始端P1は、拡幅導風体50の全長の好ましくは3分の1以上、より好ましくは2分の1以上の長さだけ一端50Aから離れた位置であってもよい。また、本実施形態において、拡幅部56は、拡幅導風体50の全長の略4分の1の長さに亘って延在したが、拡幅部56は、拡幅導風体50の全長の好ましくは6分の1以上、より好ましくは5分の1以上、さらに好ましくは4分の1以上の長さに亘って延在してもよい。拡幅部56の始端P1又は終端P2の位置を変更することにより、空気を分散させる位置及び/又は方向を調整できる。拡幅部56の始端P1又は終端P2の位置を変更することにより、空気の向き(空気を分散させる位置)を変更できる。
また、本実施形態において、拡幅部56は、吸入口22から離れるにつれて幅が大きくなったが、拡幅部56は、吸入口22から離れるにつれて幅が小さくなってもよい。
また、本実施形態において、拡幅部56の始端P1が拡幅導風体50の一端50Aよりも吸入口22から離れた(他端50B側の)位置であったが、始端P1は、拡幅導風体50の一端50Aもしくはその近傍であってもよい。この場合、例えば、拡幅導風体50の一端50A側に拡幅部56が設けられ、他端50B側にガイド部55が設けられてもよい。あるいは、拡幅導風体50の一端50A側にガイド部55が設けられ、ガイド部55に隣接して拡幅部56が設けられ、他端50B側にさらに別のガイド部55が設けられてもよい。また、拡幅導風体50は、ガイド部55と拡幅部56とが交互に1つ以上ずつ設けられてもよい。なお、始端P1が、拡幅導風体50の一端50Aである場合、拡幅部56の上端面(第1突出上端面561b及び/又は第2突出上端面562b)は、昇り傾斜面であることが好ましい。また、ガイド部55と拡幅部56とが交互に1つ以上ずつ設けられる構成の場合、拡幅部56は、ガイド部55に近づくにつれて幅が小さくなることが好ましい。
また、本実施形態では、拡幅部56の終端P2が、拡幅導風体50の他端50Bであったが、終端P2は、他端50Bよりも始端P1(一端50A)に近い位置であってもよい。
また、本実施形態において、拡幅部56が第1突出部561及び第2突出部562を有したが、拡幅部56は、第1突出部561又は第2突出部562を省略可能である。第1突出部561が省略される場合、第1基部側面560aは、第1拡幅側面56aのすべてを構成し、第2突出部562が省略される場合、第2基部側面560bは、第2拡幅側面56bのすべてを構成する。
また、本実施形態において、導風部5は、拡幅導風体50のみを含んだが、導風部5は、少なくとも1つの拡幅導風体50を含んでいればよく、図12に示すように、導風部5は、拡幅導風体50に加えて、ガイド部55のみから構成される等幅導風体59を更に含んでもよい。図12は、本発明の実施形態に係る導風部5の変形例を示す図である。拡幅導風体50の数と等幅導風体59との数及び拡幅導風体50の位置と等幅導風体59の位置とは、エアクリーナ100の通気抵抗とのバランスを考慮して設定される。
本実施形態において、複数の湾曲導風体51の各々の曲率が一定であったが、複数の湾曲導風体51の各々は、直線n1から離れるにつれて、曲率が徐々に大きくなってもよい。例えば、複数の湾曲導風体51の各々の曲率は、一端50Aから他端50Bへ向かうにしたがって単調増加してもよい。吸入口22の近傍(一端50A近傍)では、第1空間11Sへ導かれた空気が十分に分散されていない場合があるが、複数の湾曲導風体51の各々の曲率が直線n1から離れるにつれて徐々に大きくなることにより、空気流の向きが徐々に変更される。この結果、空気を十分に分散できる。また、複数の湾曲導風体51の各々の曲率が直線n1から離れるにつれて徐々に大きくなることにより、各湾曲導風体51に沿って空気が流れ易くなる。これにより、空気がより効率よく分散される。
また、複数の湾曲導風体51の各々は、曲率の符号(正及び負)の変更点を含んでもよいが、曲率の符号が変化することなく一方向のみに湾曲する、所謂、変曲点を有しないものであってもよい。あるいは、複数の湾曲導風体51の少なくとも一つは、直線状の部分を含んでもよい。かかる構成により、各湾曲導風体51に沿って空気が流れ易くなる。これにより、空気がより効率よく分散される。
また、本実施形態において、直線状導風体52が吸入口22から離れるにつれて、直線n1と交差するように傾斜したが、直線状導風体52が、上流側ケース11の左側又は右側の第1側壁112と略平行に直線状に設けられてもよい。かかる構成によっても、空気がより効率よく分散される。
また、本実施形態において、直線状導風体52は、直線n1を横断したが、直線状導風体52は、直線n1を横断しなくてもよい。
また、本実施形態において、上流側ケース11及び下流側ケース12が平面視略矩形形状であったが、上流側ケース11及び下流側ケース12の形状は、吸入管21から導かれた空気をフィルタエレメント4が濾過して排出管31から排出できる限り特に限定されない。上流側ケース11及び下流側ケース12の形状は、例えば、平面視、略円形、略多角形、又は楕円形状であってもよい。この場合、フィルタエレメント4の形状は、上流側ケース11及び下流側ケース12の形状に応じて変更され得る。
また、本実施形態において、拡幅導風体50(第2湾曲導風体512)がフィルタエレメント4の略中心Xを通過したが、フィルタエレメント4の略中心Xを通過しなくてもよい。
また、本実施形態において、第1湾曲導風体511の他端50Bが排出口32の近傍に位置したが、排出口32の近傍に位置しなくてもよい。
また、本実施形態において、3つの湾曲導風体51を例に示したが、湾曲導風体51の数は、少なくとも1つであればよく、1つ、2つ、又は4つ以上であってもよい。湾曲導風体51の数は、例えば、2つ~5つ、又は3つ~4つが好ましい。湾曲導風体51が1つである場合、その1つの湾曲導風体51は、直線n1を横断することが好ましい。また、直線状導風体52は、必ずしも必須ではない。あるいは、直線状導風体52の数は、1つに限定されず2つ以上であってもよい。湾曲導風体51及び直線状導風体52の数は、例えば、エアクリーナ100のサイズ、吸入口22の位置、及び排出口32の位置のうちの少なくとも1つに応じて変更され得る。
また、本実施形態において、ガイド部55及び/又は拡幅部56(拡幅基部560)の全高が一定であったが、ガイド部55又は拡幅部56の全高は、一定でなくてもよい。例えば、ガイド部55及び/又は拡幅部56の全高は、吸入口22から離れるほど高くなっていてもよく、ガイド部55及び/又は拡幅部56の全高は、側面視波型形状であるように全高が規則的又は不規則に変化してもよい。
また、本実施形態において、複数の拡幅導風体50が幅方向に略等間隔となるように間隔をおいて配置されたが、複数の拡幅導風体50の間隔は等間隔でなくてもよい。例えば、複数の拡幅導風体50は、直線n1から離れるほど、間隔が大きくなるように配置されてもよい。
また、本実施形態において、ガイド面501と、突出方向D1とが略平行である構成を説明したが、ガイド面501は、空気の分散を妨げない範囲で、突出方向D1に対して傾斜していてもよい。
また、本実施形態において、ガイド部55は延在面P4に沿って連続して設けられたが、ガイド部55は、連続して延びる必要はなく、延在面P4に沿って不連続に形成されてもよい。この構成において、ガイド部55は、延在面P4に沿って規則的又は不規則に配置される複数の導風片を更に有する。各導風片の大きさは、均一であってもよいし、不均一であってもよい。また、隣接する導風片の間隔は一定であってもよいし、一定でなくてもよい。
また、本実施形態において、吸入口22と排出口32とを結ぶ直線n1がフィルタエレメント4の中心Xからオフセットしていたが、直線n1は、フィルタエレメント4の中心Xを通過してもよい。この場合、湾曲導風体51は、直線n1を中心軸として線対称に設けられ得る。
また、本実施形態において、排出口32が、吸入口22が形成されるフロント壁112fと平行な第2リア壁122bに形成される構成を説明したが、排出口32が形成される壁は、第2リア壁122bに限定されず、例えば、フロント壁112fに交差する面を有する壁(例えば、右側壁又は左側壁)であってもよい。
以上、本発明の実施形態について説明した。但し、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。また、上記の実施形態で示す形状等は、一例であって特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、本発明の実施形態において、エアクリーナ100は、独立して成型された2つのケース1(上流側ケース11と下流側ケース12と)の間に、フィルタエレメント4を挟持して組み立てられる構成を例に説明したが、エアクリーナ100は、フィルタエレメント4によって内部空間1Sが第1空間11Sと第2空間12Sとに仕切られればよく、エアクリーナ100の構成はこれに限定されない。エアクリーナ100は、例えば、ケース1の横方向に延びるスリットを介してフィルタエレメント4がケース1に挿入されて組み立てられてもよい。
また、本発明の実施形態において、拡幅導風体50が上流側ケース11と一体に成型される構成を説明したが、拡幅導風体50は、上流側ケース11と別体であってもよい。詳しくは、拡幅導風体50は、上流側ケース11と別個に製造され、上流側ケース11に取り付けられてもよい。拡幅導風体50の取り付けは、例えば、振動溶着などの溶着又は接着によって行われる。
また、エアクリーナ100は、例えば、共鳴型消音器(レゾネータやサイドブランチ)などの他の部材を備えてもよい。共鳴型消音器は、一体化されて設けられる。あるいは、上流側ケース11又は下流側ケース12の内部の一部が間仕切りされることにより、共鳴型消音器が構成されていてもよい。この場合、本発明の実施形態における拡幅導風体50が、間仕切りの一部を兼ねるように構成されていてもよい。
また、本発明に係るエアクリーナ100は、自動車用の内燃機関に適用されたが、エアクリーナ100は、自動車用の内燃機関に限らず、空気流を清浄化する様々な用途、例えば、自動二輪車、住宅機器、家電用品、発電設備、及び各種産業用設備用の内燃機関にも適用可能である。