JPS6340938B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ターボチヤージ式ならびに自然吸気式のような
過給式内燃デイーゼルおよび機関は空気清浄器に
より、機関に送られる空気を、そうでないと機関
に損傷もしくは悪影響を与える汚染物を含まない
ようにする必要がある。かかる機関用の通常の型
の空気清浄器は乾式清浄器で前清浄器とそれに続
くバリア・フイルタとを含んでいる。前清浄器が
除去する汚染物は、送風機、または空気か排気ガ
スエゼクタを使用して重力式アンロード弁もしく
は誘引掃気により除去することができる。バリ
ア・フイルタに続いて空気は過給機圧縮機を通過
し、それから最終冷却器を通つて機関に行く。

かかる方式は前清浄器とフイルタを横切る圧力
降下に従い利用されるマニホルド圧力を制限し、
この圧力降下は、排除できない汚染物でフイルタ
が目詰りを起すのにつれて増大し、遂にはこの方
式は止められフイルタは取替えられるか清掃され
る。過給機は入口マニホルド密度を増大しそれに
よりBMEP，ブレーキ平均有効圧力、と馬力を
増大するために採用される。最終冷却器は排除さ
れなければ入口マニホルド密度を低下する断熱圧
縮機を排除するために使用される。マニホルドの
圧力の制限はまた同様にマニホルド密度を制限
し、勿論、最大入口マニホルド密度と圧力はフイ
ルタが清浄の場合の最初だけ達成されるが、それ
はフイルタが汚染物で目詰りされるのにつれて連
続して低下するからである。

チヤールス・ジエイ・ローチに1975年５月20
日、許可された米国特許3884658号は過給機圧縮
機の上流の渦式空気清浄器と過給機圧縮機の下流
のバリア・フイルタとをもつ空気清浄器組立体を
提供する。バリア・フイルタは圧縮機の熱側にあ
るので少くとも120℃から312℃（少くとも250〓
から600〓）以上の範囲内の高温動作温度にはど
の温度にも耐えることができる。

過給機の高圧側にバリア・フイルタを置くと塵
埃能力を高め、高高度性能を向上し、２サイクル
機関の入口送風機能性能を向上する空気清浄器方
式ができ、馬力を増大し空気清浄器を横切る圧力
降下を高めても作動を継続することができる。こ
れは従来の空気清浄器方式と同等の性能特性の場
合、この発明の空気清浄器方式の包装体積を小さ
くするか、最終冷却器の体積を小さくするか、ま
たは空気ポンプコストを低下することを可能にす
る。

然しこの方式の問題はバリア・フイルタが結局
詰まり、清浄か取替を必要とし、その後と少し前
の両方で機関に配給される加圧清浄空気の質量
（ポンド）と圧力が容赦なく顕著に低下すること
にある。

この発明によれば、過給機圧縮機を含む過給機
関用の空気清浄器―過給機―圧縮機組立体が提供
されるが、それは渦式空気清浄器と過給機圧縮機
と回転自在のバリア・フイルタ・カートリツジと
をそれぞれ相互を流体流で直列に接続しそれぞれ
入口と出口をもつように組合せて含み、空気清浄
機の出口が過給機圧縮機の入口と流体流で接続さ
れ、過給機圧縮機の出口がバリア・フイルタの入
口と流体流で接続され、バリア・フイルタの出口
が機関または最終冷却器と流体流で接続され、空
気清浄器が過給機圧縮機の上流に配置され、バリ
ア・フイルタ・カートリツジが過給機圧縮機の下
流に配置され、バリア・フイルタ・カートリツジ
が少くとも約120℃から312℃（少くとも250〓か
ら600〓）までの範囲内で高温動作温度に耐える
ことができ毎分約0.05乃至５回転の範囲で回転で
き、バリア・フイルタの上流の出口がフイルタの
上流面でフイルタを通しその下流側から加圧空気
の外向逆流を発生し、バリア・フイルタ・カート
リツジの上流面上に収集された物質を乗せ、かか
る物質をフイルタ・カートリツジの回転中、出口
を通し放出し、それによりフイルタ・カートリツ
ジを横切る圧力降下が選択された最大値を越えな
いようにする。

この発明の空気清浄器組立体の渦式空気清浄器
構成成分は一つまたは多数の渦式空気清浄器を含
む。単一の渦式空気清浄器は使用できるが、例え
ばデイビツド・ビー・ポールその他に与えられた
1970年７月14日付の米国特許第3520114号、1971
年７月６日付の米国特許第3590560号、1971年10
月12日付の米国特許第3611679号とチヤールズ・
ジエイ・ローチその他に与えられた1975年10月28
日付の米国特許第3915679号に説明されたような
一列の清浄器を採用することが通常は好ましい。
渦式空気清浄器の列はそれが使用される機関と関
連して機関の空気供給条件を満足するのに足る流
容量をもつ。

本文に使用される用語“渦式空気清浄器”は次
の空気清浄器のことである。即ち入口と出口を両
端部にもつ中央通路を有する管状空気清浄器本体
と、該入口に隣接し流入空気内に渦流をつくり空
気内の一切の汚染粒子を該通路の周辺に集中し、
該通路の中心で空気を清浄する羽根付きデフレク
ターと、管状本体の中央通路と連通し出口で該通
路内に配置される中央清浄空気通路をもつ出口部
材とを含み、該出口部材の外壁が管状本体の中央
通路内で総体的に環状の汚染清掃通路を区画し、
汚染粒子が該清掃通路を通過すると共に、該通路
の中心における比較的清浄な空気が出口部材の中
央清浄空気通路を通過するようにする。

渦式空気清浄器は、入口と出口間の圧力降下が
極めて小さく、これが高い清浄効率と結合すると
いう利点をもつ。従つて、その清浄器は機関に殆
んど動力損失を与えない。更に、清掃空気流が採
用されこの組立体から汚染粒体を掃除する場合、
サイクロン分離器の場合の効率に匹敵する効率が
得られ、この装置は自己清掃のものとなる。

渦式空気清浄器の圧力低下は比較的小さく、従
つて機関に殆んど動力損失を与えないので渦式空
気清浄器は一列になつて航空機上に使用され、そ
の場合航空機機関に入る空気から塵埃を除去する
問題は特に尖鋭化する。多数の渦式空気清浄器が
並列で一列に一緒に使用される場合、清浄効率の
低下はとるに足らず、圧力降下は比較的顕著に減
少する。

本文で使用される用語“渦式空気清浄器列”は
一装置として一緒に取付けられ、軸線を平行に整
合された渦式空気清浄器の組立体、即ちかかる組
立体の群のことである。渦式空気清浄器は一対の
板の間に通常支持され、該板は渦式空気清浄器の
本体を保持し、その汚れた空気の入口と清浄な空
気の出口は該板を越した露出位置にある。渦式空
気清浄器からの汚れた空気のための清浄通路は共
通の清掃室に開口し該室は通常支持板間に区画さ
れる。清掃口は清掃室の壁に設けられ汚染粒子を
帯びた汚れた空気を除去する。

渦式空気清浄器の管状本体は実質的に円筒状で
入口から出口まで均等な直径にすることができ
る。然し、管状本体が出口から入口に少くともそ
の長さの一部分についてテーパをもち出口の方が
入口より大きい直径をもつ場合、分離がし易くな
り、該本体を横切る圧力降下を減らすことができ
る。これは拡張する空気流柱を通じてつくること
になる。

この管は出口から入口に向いその全長に沿つて
テーパがつけられ、従つて僅かに円錐形にするこ
とができる。この構造の場合、羽根付きデフレク
ターもまたテーパをもち幾分円錐形で管状本体の
テーパとつり合つている。管状本体もまたその長
さの一部分だけがテーパをもつことができる。例
えば管状本体は羽根付きデフレクターの略全に亘
り実質的に円筒形にすることができ、該本体の外
向テーパまたは拡張はデフレクターの下流端部に
直接隣接する点で始まり出口まで続けることがで
きる。

該テーパの円錐角は約10゜までの範囲内にする
必要があり、３度以下が好ましい。テーパ部分は
これらの角度限界内で真直側面をもたせるが円滑
に彎曲させることができる。この場合使用される
円錐角は円錐の両側間の角度であるので片側から
軸線までの角度、即ち片側の接線が軸線に対して
反つている角度の２倍になつている。管状本体の
テーパと上記柱流の直径の拡張は分離効率を向上
し、この組立体にわたる圧力降下を軽減する。

管状本体はナイロン、ポリウレタン、ポリプロ
ピレン、ポリカーボネート、ポリフエニレンオキ
シドのような耐摩耗プラスチツクスから成形して
つくるのが好ましい。鋼、不銹鋼、ニツケル合金
などの金属もまた使用できる。

流入空気内に渦流をつくる羽根付きデフレクタ
ーは管の入口で管状本体内に固定される。羽根付
きデフレクターは渦流を空気中につくり汚染粒子
を本体の周辺に投げ、それが出口に到達する前に
本体の壁を打つか、壁に密接に接近するようにす
る。

このデフレクターは与えられた流入流に対し、
この結果を出すに足る力を渦流に与えるように設
計されている。デフレクターは管状本体の正位置
に接着されるか、正位置にプレス嵌めされるか、
または管状本体と一体に成形することができる。

このデフレクターは比較的長くする必要があ
り、羽根は管の有効長の略半分を占める必要があ
る。然しそれは、組立体を横切る圧力降下が高過
ぎ分離の結果が不良になる程長くなつてはならな
い。

デフレクターは約３乃至６枚の螺旋羽根で構成
され、該羽根の中心は中央ハブ上に支持されるの
が好ましい。４枚の羽根が好適である。望ましい
場合、この羽根は前方から後方にかけて厚さにテ
ーパをもち、組立体を横切る圧力降下を軽減する
ことができる。

羽根の螺旋角度とピツチの長さはデフレクター
の前方から後方にかけて全然すきまがないように
選択し、流入粒子が真直通過進路から偏倚せずに
は、分離器を通過することができないようにする
必要がある。

デフレクターは上流端部に鈍い先端をもつのが
好ましく、該先端は略6.35mm（0.25吋）の距離だ
けデフレクターの羽根を越えて突出する。この鈍
い先端は円筒棒でハブの延長部となり平らな端部
分をもつものが好ましい。ドーム形の端部もまた
使用することができる。これらの形態は流れ内の
乱流を増さずにデフレクターの羽根に向け空気を
案内するのを助長し、この装置に横切る圧力降下
を追加することなく分離効率を向上する。

上流先端もまた管状本体の入口を横切る案内ス
クリーンの支持体となることができる。

デフレクターの下流端部は後方に突出する円錐
先端を備え、該先端は羽根を越して延びている。
この円錐先端部はデフレクターを去る空気内の乱
流を防止してうず流をつくるのに助力し、それに
より分離効率を向上する。この円錐先端部は30゜
と60゜との間、好ましくは36゜と50゜の間の円錐角度
に形成する必要がある。円錐先端部がこれらの角
度に形成される場合、それは渦管にわたる圧力降
下を増さず、効率は向上することになる。ここに
使用される円錐角は円錐の両側間の角度で、従つ
て片側から軸線までの角度の２倍である。

デフレクターは管状本体と同じか、またはそれ
とは異なる材料でつくることができる。ナイロ
ン、ポリウレタン、ポリプロピレンとボリカーボ
ネートのような耐摩耗材料は勿論、鋼、不銹鋼、
ニツケル合金などの金属が好ましい。

出口部材が管状本体の出口端部に設けられる。
この出口部材は総本的に管状をなし、截頭円錐形
をなすのが好ましい。この上流端部では管状本体
よりも小さな直径をもち管状本体の出口内に延び
る。出口部材はそれ自体と管状本体間の環状空間
を管の周辺に区画して該空間を通して塵埃粒子が
除去される。出口管の中央通路は管状本体の中心
に配置され、清浄な空気が出口中心を通して組立
体から引出される。

出口部材は管の直径の約0.10倍から約0.25倍に
等しい距離だけ管状本体の出口端部内に延びる必
要がある。出口部材はタブにより正位置に支持す
ることができるが、該タブは出口部材上に形成さ
れ分離器本体まで延びることができ、また出口部
材は脊板によつても支持することができる。

渦式空気清浄器管が一列にまとめられる場合一
つの脊板を採用し多数の管状本体の出口を支持す
ることができる。

出口部材の端部に、管状本体内にある円錐形唇
部を設けることがきる。この円錐形唇部は本体内
で出口部材を整合するのに使用し塵埃粒子を管状
本体の周辺に向けて排出するそらせ板を形成する
ことができる。この円錐唇部は一点で管状本体に
接触でき、従つて出口部材を管状本体内で整合す
ることができる。

唇部に使用される円錐角度は32゜が好ましいが
20゜乃至40゜の範囲内の任意の角度が適当してい
る。

出口管の外径の管状本体の内径に対する比で、
出口が配置される点での比は約0.60から0.97の範
囲内にすることができる。

空気清浄器の上流の正の方式圧力を利用する清
掃室からオリフイスに通じ、オリフイスから粒子
を吹飛ばす送風機または汚染物を清掃室から吐出
する圧縮機か、送風機か、エゼクタのような組立
体から粒子を除去するための任意の手段を設ける
ことができる。エダクタまたはエゼクタが好まし
い。清掃流はまた過給機により圧縮された空気を
使用して供給され空気エゼクタまたはエダクタを
附勢することができる。

回転自在のバリア・フイルタ・カートリツジは
少くとも120℃から約312℃（250〓から約600〓）
までの範囲内のどんな高温動作温度に会つてもそ
れに耐えることができる材料のものである。

アルミニウム、銅、鉄、コバルト、ニツケル、
パラデイウム、タンタルムと亜鉛のような高溶融
点金属や、アルミニウム―銅、不銹鋼、ニツケル
クロム、青銅、ニツケル―クロム―鉄、ニツケル
―鉄―モリブデン、銅―マンガンおよび銅―ニツ
ケル合金のような高溶融点合金の金属フイルタが
好適である。デイビツド・ビー・ポールに与えら
れた1951年５月22日付の米国特許第2554343号に
開示された針金メツシユ、多孔金属板、焼結多孔
不錆鋼；ベーレンに与えられた1967年７月８日付
の米国特許第2423547号に開示された圧延針金メ
ツシユ；デイビツド・ビー・ポールに与えられた
米国特許第2925650号と第3049796号に開示された
焼結針金メツシユ、デイビツド、ビー・ポールに
与えられた1972年３月29日公開の英国特許第
1268446号に開示された編み針金メツシユ参照。

硝子で補強したポリエチレンとポリビニルクロ
ライド、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ
オキシメチレン、ポリスチレン―アクリロニトリ
ル、ポリアセタル、アクリロニトリルゴム、フル
オロカーボンゴム、ポリフエニレンオキシド、ポ
リスルホン、アクリロニトリル―ブタジエン―ス
チレン重合体とポリイミドのような高溶融点合成
重合体からフイルタを製作することもできる。

フイルタはまた硝子、石英、チタン酸カリウム
及び同様な高融点繊維のような合成繊維と望まし
い場合相互に混合されるセルローズ繊維か、また
は硝子布または硝子バツトとマツトのような上記
繊維の織られたか、不織繊維材料でつくられた紙
片でもよい。この紙片はエポキシ樹脂―ポリテト
ラ・フルオロエチレンとシリコン樹脂を含ませた
紙のように、樹脂を含ませて強度を増すことがで
きる。

バリア・フイルタ・カートリツジは単一のフイ
ルタ機素か、または同じもしくは異なる特性の多
数の並列フイルタ機素で構成することができる。
第１機素が大粒子だけを除去し、後続の機素は第
１機素を通過し、より小さな最小の大きさ以上の
すべての粒子を除去するように一方が他方を補足
することができる。該機素は同じ大きさの細孔を
もつことができるが、その場合第２機素は、第１
機素の破裂または閉塞か、不適当な設置もしくは
設備の損傷の場合に使用される予備または後援機
素となる。相互に直列で二つの機素がある場合、
最初の機素は一次フイルタ機素と呼ばれ第２機素
は二次フイルタ機素と呼ばれる。

一次フイルタ機素はこの方式の附随粒子除去の
ための条件を満足するように選ばれる。ある方式
は直径が１ミクロン程に小さいすべての附随粒子
の除去を必要とすることがある。然し一次フイル
タ機素は直径が0.05ミクロンまで下がつたより小
さい粒子さえその一部か、必要があればそのよう
な粒子を全部か、またはこのような高い割合の細
粒子を除去する必要がない場合はかなりより大き
い粒子だけを除去することができる。上方限界は
ないが、１から300ミクロンまでのすべての粒子
を除去する能力をもつフイルタが一般に有用であ
る。

ひだ、渦巻または波形に一次フイルタ機素を形
成し小さな容積内により大きな表面積を設けるこ
とが好ましい。

二次フイルタ機素はこの方式の最大流需要下で
単位時間当りの所要ガス量を通すための流れの容
量をもつように選択され、またかかる流れ容量で
得られる最低の附随粒子除去定格を実現するよう
に選ばれるのが好ましい。

二次フイルタ機素の粒子除去能力は何等重大な
ものでなく、この方式のパラメータにより１から
300ミクロン以上にわたることができる。一次フ
イルタ機素に使用される上記の任意材料はまた二
次フイルタ機素用に採用されるが、より大きな細
孔直径の場合でより大きな所要の流れ容量に対し
より高いミクロン除去定格をもつように採用され
る。

二次フイルタ機素もまたひだ、渦巻または波形
に形成し、より大きな表面積をもつように形成さ
れるのが好ましい。

フイルタ・カートリツジは任意の筒状形態でよ
い。筒状フイルタ・カートリツジの形態に適した
側部継目シールや端部キヤツプは勿論各場合に採
用される。通常、フイルク・カートリツジは円筒
状の波形をなしているが、平坦、折畳み、渦巻、
波形、三角形、方形、矩形、楕円その他多角形フ
イルタ管を含む任意の横断面型態を筒状カートリ
ツジはもつている。波形機素の場合の渦巻の大き
さと形態は重要ではなく、金属または熱塑性樹脂
の任意の材料が側部継目シールと端部キヤツプ用
に採用されるが、それらはバリア・フイルタが受
けることがある高温に耐えることができる。

筒状フイルタ・カートリツジは同じか、または
異なるフイルタ材料の一，二，三，四，五または
それ以上の層でつくることができる。この材料が
自己支持に足る剛性をもたない場合、剛性金属ま
たはプラスチツク材料のばねまたは支持筒のよう
な中央芯または支持体、例えば従来の構造の多孔
金属またはプラスチツクの有孔芯またはばねを組
込んで筒をつくることができる。外部のさや支持
体もまた適用できる。任意の内部または外部の双
方の支持体は通常フイルタ・カートリツジの長さ
と実質的に等しい長さのものであるので、該支持
体とフイルタ・カートリツジの縁部は端部キヤツ
プに接着される場合、端部キヤツプと実質的に同
一平面に嵌められる。端部キヤツプは適当な凹凸
部分と孔をもつようにつくられフイルタ支持体の
端部の形状と流れの条件を満たし、折込部がフイ
ルタ筒の渦巻となり、フイルタ機素を入れて使用
すべきフイルタ組立体の流れ条件と構造条件に従
つている。

バリア・フイルタ・カートリツジは回転自在に
取付けられ流体から過される汚染物がフイルタ
を通して逆流により吹飛ばされるようにする。一
つの便利な装置はカートリツジを電動機の回転子
または回転子軸上に取付ける。該電動機はその場
合、直接駆動でカートリツジを回転する。この装
置は図に示す。電動機をカートリツジに並置する
ことが空間または温度の理由で実用的でない場
合、間接のチエーンまたは歯車駆動を使用するこ
とができる。または電動機をガス空間の外側に置
き駆動装置を熱的に絶縁することができる。電動
機の代りに空気モータ、または油圧モータ、機関
からの機械的駆動装置、または利用できる加圧空
気流で駆動されるタービンが使用できる。

フイルタの下流側からフイルタを通る逆流はフ
イルタ・カートリツジ上流面の選択部分で差圧区
域をつくることで発生する。フイルタの下流の高
流体圧力はフイルタの上流面の一部分をこの方式
の外側の大気圧のような比懐的低い流体圧源に密
接させることにより逆流源として利用される。フ
イルタ機素を横切る十分な圧力降下で発生する逆
流はフイルタの上流面上に収集された汚染物の目
詰りの一部または全部を解除しそれに乗せるに足
るものであり、逆流はこれらの汚染物を出口に運
び、出口に通してそこで汚染物を放出するように
される。

フイルタの回転は比較的小区域内に差圧区域を
区画することを可能にし、上流フイルタ面の一小
部分だけを一時にこの逆流差圧にさらすと共に
過された流れのためになお利用される主要部分を
残すようにする。この方法でフイルタがなお流れ
の中にある間に目詰りの解除が連続的か間歇的に
継続できる。差圧の区域は一方の端部キヤツプか
ら他方の端部キヤツプまで、カートリジの縦軸線
に平行な線に沿つてフイルタ面の長手方向に延び
るか、加えられる。これは通常、非波形または波
形フイルタにおける全表面積の、例えば略1/500
乃至1/10に対応する狭い帯域に制限された最も便
利なものである。これは通常、波形フイルタ・カ
ートリツジの一つまたは二つの波形部のスパンと
なる。然し、円筒フイルタ・カートリツジの場
合、らせん路に対応してフイルタの縦軸線にある
角度をなして走る線に沿いフイルタ面に減圧区域
を加え、内部の高流体圧から生ずるフイルタ面上
の外向機械的応力をカートリツジに沿つて更によ
く分布することもできる。

差圧区域を区画し適用する一方法はフイルタ・
カートリツジの端部から端部までフイルタ室の一
方の壁に沿つて延びる長手方向の樋によるもので
ある。樋の一実施例は図に示す。フイルタ面に直
面する樋の開放側はフイルタに加えられる差圧の
区域の寸法に対応するスパンのものである。樋の
壁はフイルタ室壁と出口に向い収斂し、乗せられ
た汚染物を運ぶ流れの速度を増大し、従つて導管
と樋に沿う沈殿の危険を起さずに汚染物を導管に
沿つて出口に推進し放出するのを助ける。フイル
タ室の壁は樋の基部に沿い多数の孔を備えてい
る。

樋の壁とフイルタ表面間のすきまは約0.025か
ら約2.54mm（0.001から0.1吋）までの桁位にむし
ろ小さくする必要がある。これによりほんの小さ
な流れが樋の外側のフイルタの上流面から間隙を
通つて樋に入り、従つて空気の所望量が下流側か
らフイルタ・カートリツジを通つて流れるように
するが、この流れはフイルタの上流面上に収集さ
れた目詰り汚染物の一部または全部を有効に解除
し流れに乗せることになる。

ラビリンスシールは、樋の側端部とフイルタ表
面間に介在させ、かかる流れを望ましい場合でき
るだけ制限することができる。

樋の代りに、フイルタ室の壁に突出または隆起
部分を形成し、該部分を該隆起部の頂部で開口す
るようにし隆起部はフイルタ表面に接近して延び
長手方向に波形をなすフイルタの場合一つのフイ
ルタ波形のスパンのような所望差圧区域に対応す
る開放区域をもつている。また差圧区域に沿つて
敷設された多数の筒を利用することもできる。他
の変形はこの説明から明白となろう。

回転しているバリア・フイルタ・カートリツジ
から解除され逆流に乗せられた汚染物は渦式空気
清浄器列の場合のように加圧空気の清掃流を使用
して排出される。この清掃流は可変オリフイス、
または固定オリフイス、または狭いみぞ穴または
オリフイスと狭いみぞ穴との組合せにより制御す
ることができる。

フイルタ・カートリツジは連続的に回転され連
続的に汚染物を排出し、下流の流量を減らした流
れと圧力降下を起すのを避けることができる。連
続回転は圧縮空気流の0.5％から５％までの一定
の抽気を必要とするが、これは汚染物の構造と共
に徐々に増大する流量と圧力損失の排除により埋
合され、従つて発展した馬力に比例するBMEP
（ブレーキ平均有効圧力）は汚染物の造成の場合
に起るように徐々には減らない。

フイルタ・カートリツジはまた汚染物造成によ
る圧力降下増大により必要とするだけ間歇的に作
動させられる。かかる作動は、操作員による圧力
ゲージの観察によるか、または差圧変換器または
電気スイツチにより検知され、バリア・フイルタ
を横切る所定圧力降下で起動されるソレノイドそ
の他の型の弁により自動的に制御することができ
る。

ターボチヤージヤー圧縮機は従来の型のもので
ある。ターボチヤージヤー圧縮機は直接タービン
構成成分に連結され、該成分はガスにより作動さ
せられ圧縮機を駆動するのに要する回転動力を提
供する。圧縮機構成成分は空気圧力と密度を増す
羽根付き回転子を含む。タービンは機関からの排
気ガスにより駆動することができ、それが回転子
に与える回転速度はターボチヤージされた流出ガ
スの圧力と密度を制御する。最終冷却器が含まれ
流出ガスの圧縮熱を除去する。ターボチヤージヤ
ー圧縮機がデイーゼル、燃料噴射と気化器付き火
花点火機関用に利用され、この発明の空気清浄器
組立体はすべての三つの型の機関かまたは低温か
ら312℃（600〓）以上までの任意の型の圧縮流体
処理方式の場合に使用できる。

第１乃至第５図に示す空気清浄器組立体は並列
に配置された渦式空気清浄器の列１と、過給機圧
縮機のそれぞれ上流と下流で直列に接続される回
転自在のバリア・フイルタ・カートリツジ２と、
この場合ターボチヤージヤー圧縮機４０とからな
る。

円筒ハウジング３は一列の入口４をもつ。シリ
ンダ３の一端部はフード付きキヤツプ５により閉
塞される。シリンダの他端部６は城郭状のもの
で、僅か外方に口を開き同心内シリンダ７の一端
部に嵌まり、内シリンダ７は渦式空気清浄器８の
列１を担持する。シリンダ７の他端部も城郭状
で、ターボチヤージヤー圧縮機４０までの管接続
部４２に通ずる底キヤツプ９上に嵌まれる。シリ
ンダ３はリング１１によりシリンダ７に保持さ
れ、リング１１はシリンダ３の外側上に嵌まり、
シリンダ７はキヤツプ９にリング１２により保持
され、リング１２はキヤツプ９においてシリンダ
７の外側上に嵌まる。

シリンダ７は出口または清掃口１３をもち、該
口を通して、渦式空気清浄器８の周辺出口からの
塵埃搬送清掃空気が逆止弁１４経由で引出され
る。該逆止弁は低機関速度での口１３を通して逆
流が清掃室に、または休止の場合管内に入るのを
防止する。

渦式空気清浄器８の列１は、城郭状部分内で円
筒ハウジング部分７で隔置されて保持された支持
板１６と１７間に支持される個々の清浄器８を有
する。支持板１６と１７はハウジング上に形成さ
れたみぞ１０内に配置されたゴムライナー１９に
よりハウジング７に緩衝的に取付けられる。板１
６と１７の周辺２１は拡張され上記ライナー内に
埋込まれる。

支持板１６と１７は多数の孔２２と２３を形成
しており、各孔は空気清浄管２４または出口部材
３１を収容する。各空気清浄器管２４は中央通路
２６、入口２７と出口２８をもつ管状本体２５を
含む。羽根付きデフレクター２９は入口２７に隣
接する中央通路２６内に配置される。管状本体２
５はポリプロピレンでつくられる。

デフレクター２９はまたポリプロピレンでつく
られ、管状本体２５と一体に成形される。デフレ
クタの羽根３０はらせん状である。

総体的にテーパのついた管状出口部材３１は一
端部を通路２６の出口２８に延ばして配置され
る。出口部材３１はそれを貫通する中央開放通路
３２をもち清浄の空気を除去する。出口部材３１
は管２４の周辺で管状本体２５内に環状通路３３
を区画し塵埃粒子を帯びた空気を除去する。

支持板１６上の孔２２の周辺は各渦式空気清浄
器８の管状本体２５の入口２７でフランジ３４に
係合する。板１７の孔２３の周辺は各清浄器管２
４の出口部材３１上のみぞ３５内にきちんと嵌ま
る。空間３６は支持板１６と１７間に清掃室を区
画し、該室は各渦式空気清浄器の環状塵埃清掃通
路３３と連通する。

清掃室３６は、高圧噴射空気流を圧縮機（図示
なし）からエゼクタ３９の開放端部に導くノズル
３８を備えた空気入口３７をもち、エゼクタ３９
の他端部は出口１３と逆止弁１４と接続され、室
３６内の塵埃を帯びた空気を出口から駆り出す。
逆止弁１４は口１３を通る外出方向の流れを制御
する。

出口部材３１の中央通路３２は板１７の他側上
でキヤツプ９内の室２０内に開口する。出口部材
の通路３２からの清浄空気はキヤツプ９の狭い端
部で出口４１を通り空間２０から引出され、それ
から管４２を通過してターボチヤージヤー圧縮機
４０に行くことができる。

回転自在のバリア・フイルタ・カートリツジ２
はターボチヤージヤー圧縮機４０から管４３の出
口端部でターボチヤージヤー４０の下流側で直列
に配置される、バリア・フイルタ２は円筒波形フ
イルタ機素５８を円筒ハウジング５０内で同心状
に配置される。

ハウジング５０は管４３に接続される入口５２
をもつボウル５１と最終冷却器または入口マニホ
ルド（図示なし）に接続された出口５３からな
る。ボウル５１の開放端部はリング５５によりボ
ウル５１に保持されたキヤツプ５４により閉じら
れる。

波形の円筒フイルタ機素５６は耐熱フイルタ材
料、この場合エポキシ樹脂含有ガラスフアイバー
シートでつくられ、１ミクロンの平均の大きさの
細孔を有するフイルタ板５８をもつ。フイルタシ
ート円筒の開放端部は端部キヤツプ４４，４５に
より閉塞される。端部キヤツプ４５は中央孔６２
をもち、端部キヤツプ４４は中央口６１に固着さ
れその中に延びるハブ７６をもつ。ハブ７６は二
つの駆動ラグ８７をもつ。

ボウル５１の一方の壁５７は両端部キヤツプ４
４と４５とフイルタ機素５６の外径の近く隔置さ
れる樋７７をもち、該樋は壁５７内の多数の孔５
７ａに向い収斂する壁で構成されていて、孔５７
ａは清掃ハウジング６３の室６０に開口する。該
室６０はオリフイス６４と通路６５経由でソレノ
イドＬや断弁６６を通り出口６７と流通し、出口
６７は室６０（とボウル５１）を大気に通気す
る。

ボウル５１の底部において動的シール７０が出
口５３の壁に嵌められ、取付リング７１を回転自
在に支持し、該リング上にそれと共に回転するた
めに端部キヤツプ４５と従つてバリア・フイル
タ・カートリツジ２が担持される。

環状スパイダ７２がリング７１に固定され、主
軸７３の一端部に取付けられ、主軸の他方のねじ
端部はハブ７６の孔７４に（止めナツト７８によ
り）固定される。スパイダ７２は端キヤツプ４５
の孔６２を通過し、ハブ７６は端キヤツプ４４の
孔６１を通過し、端部キヤツプ４４の外面に固定
され、横に延びる部分を端部にもつ。ハブ７６と
リング７１間の主軸７３を介したねじ接続により
バリア・フイルタ・カートリツジ２はかたく把握
され、必要の際、取外され取替えられるるように
正位置に保持され、またリング７１とハブ７６と
共に回転自在に取付けられる。

かかる回転のための駆動装置は電動機８０であ
り、これはトルク抑制支持体８１に装置され、該
支持体８１はボウル５１に固定された三つの出張
り８３の孔内の三つのピン８２により担持され
る。環状の内方に延びる隆起部８４は支持体８１
に係合し、機関の逆火などの場合にそれがピン８
２の頂部上方に登り離れるのを防止する。電動機
の回転子８５は駆動アーム８６を担持し、みぞ穴
内のハブの内部で駆動出張り８７と係合しそれを
心出しし、それによりハブ７６が回転子と確実に
回転しそれと共に主軸７３とスパイダ７２、リン
グ７１とフイルタ・カートリツジ２も確実に回転
する。

電動機は容易に補修のため取外され、フイルタ
２は簡単にリング５５とキヤツプ５４を装着支持
体８１から離し、ボウル５１から電動機８０を離
すことで手入れが可能となり、フイルタ２は主軸
７３からナツト７８を離し、フイルタ・カートリ
ツジ２を持上げると取替えられ、清掃され、また
は補修される。

ソレノイド弁６６は通路６５を開閉し、フイル
タ機素５８を横切る差圧により起動される。かか
る差圧は差圧スイツチ９０で検知される。ボウル
５１内のフイルタ５８の上流の圧力は通路９１を
介しスイツチ９０に連通する。出口５３における
フイルタ５８の下流の圧力は通路９２を介して検
知される。その間の差圧が所定値に達する時はい
つでも、スイツチが起動し、弁６６に信号を出
し、通路６５と通気孔６７を開放し、また電動機
８０を始動するのでフイルタの回転が始まり、樋
７７に直面するフイルタ面の帯域を通して発生す
る逆流中に収集されたフイルタ汚染物の目詰りを
解除する。オリフイス６４により制御される小さ
な清掃流は、孔５７ａを通り空気に乗せられた目
詰り解除汚染物を室６０に運び出し、それからオ
リフイス６４から通路６５を通過し出口６７から
該汚染物を放出する。

ソレノイド弁６６は省略することができ、通路
６５と口６７は絶えず開いたままに残され電動機
８０は回転を継続し、フイルタ２の目詰りを連続
的に解除し、フイルタ上の汚染物造成による一切
の圧力降下と流量低下を避ける。

作動の際、空気はハウジング３内で開口４を通
過し、それからうず型空気清浄器３の入口開口２
７に入り、そこで旋回うず巻が羽根付きデフレク
ター２９により形成され、塵埃は遠心力により中
央管通路２６の周辺に向い飛散する。出口部材３
１は旋回空気を周辺構成成分と芯構成成分に分離
する。塵埃を帯びた周辺の空気構成成分は各空気
清浄器８の出口管３１と管状本体２５間の環状通
路３３を介して清掃室３６内に入り、イゼクター
３９の開放端部内に追われイゼクターを下がり清
掃口１３に行きそこを通過し、そこでハウジング
７から出る。各空気清浄器８の芯における比較的
清浄な空気は出口管３１の中央通路３２と板１７
の孔２３を通して引出され室２０に入りそこでキ
ヤツプ９の出口４１を通して引出される。それか
ら清浄な空気は管４２を通過しターボチヤージヤ
ー圧縮機４０に行き、そこから管４２を通りバリ
ア・フイルタ・ボウル５１の入口５２に行く。そ
れからそれはボウル５１の内側とフイルタ機素５
６の外部間の環状空間５９に入りフイルタシート
５８を通過し、フイルタ機素の内部の空間６９に
入り、最後に出口５３を通りボウル５１から出
て、そこで最終冷却器または入口マニホルド（図
示なし）に行く。

電動機８０が回転し、フイルタ２が回転し弁６
６が開いている時はいつでも汚染物はフイルタ２
から解除され清掃空気逆流により孔５７ａ、オリ
フイス６４と通路６５を通して選ばれそこから開
口６７で外部に放出される。

慣性空気清浄器列用と回転自在のバリア・フイ
ルタ・カートリツジから支持体により過された
物質を放出するための清掃流はまたターボチヤー
ジヤーによつても提供できる。管４３を通してタ
ーボチヤージヤー圧縮機の圧縮機側から出るター
ボチヤージヤーによる高圧空気の小部分はノズル
３８を介して第１図のダツシユ線で示す管７５に
よりエゼクタ３９内に送ることができる。清掃流
はまた望ましい場合、排気ガスエゼクタ、電気、
油圧または機械的駆動される送風機を使用して誘
起することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による空気清浄器組立体を嵌
装した過給機圧縮機の立面図。第２図は線２―２
に沿つてとり矢印方向に見た第１図の空気清浄器
組立体の渦式空気清浄器構成成分の横断面図。第
３図は第２図の線３―３に沿つてとり矢印の方向
に視た渦式空気清浄器構成成分の長手方向断面
図。第４図は線４―４に沿つてとり矢印方向に視
た第１図の空気清浄器組立体の回転自在のバリ
ア・フイルタ・カートリツジの横断面図。第５図
は第４図の線５―５に沿つて取り矢印方向に見た
回転自在のバリア・フイルタ・カートリツジの長
手方向断面図である。 １…渦式空気清浄器の列、２…バリア・フイル
タ・カートリツジ、４０…ターボチヤージヤー圧
縮機、３…円筒ハウジング、７…同心内円筒、８
…渦式空気清浄器、９…底キヤツプ、１１…リン
グ、１３…清掃口、１４…逆止弁、１６，１７…
支持板、１９…ゴムライナー、１０…みぞ、２
２，２３…孔、２４…空気清浄器管、３１…出口
部材、２９…羽根付きデフレクター、２６…中央
通路、２５…管状本体、３０…羽根、３３…環状
通路、３５…みぞ、３６…清掃室、３８…ノズ
ル、３９…エゼクタ、５１…ボウル、５４…キヤ
ツプ、５８…フイルタシート、７７…樋、７２…
環状スパイダ、７３…主軸、６６…ソレノイド
弁、９０…差圧スイツテ、８０…電動機、６４…
オリフイス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 過給機圧縮機を含む過給機関用空気清浄器組
   立体であつて、渦式空気清浄器１と、過給機圧縮
   機４０と、回転自在のバリア・フイルタ・カート
   リツジ２，５８とを組み合わせて含み、それぞれ
   が他のものとの間に流体を通すよう直列に接続さ
   れ、それぞれ上流入口と下流出口をもち、空気清
   浄器の出口４１が過給機圧縮機の入口との間に流
   体を通すよう接続され； 過給機圧縮機の出口がバリア・フイルタの入口
   ５２との間に流体を通すよう接続され、バリア・
   フイルタの下流に配置する該フイルタの出口５３
   が機関との間に流体を通すよう接続され； バリア・フイルタ・カートリツジ５８が回転可
   能に載置され、バリア・フイルタ・カートリツジ
   ５８が少なくとも約120℃から約312℃（250〓か
   ら600〓）までの範囲内の高温動作温度に耐える
   ことができる材料で構成され； バリア・フイルタ・カートリツジを毎分約0.05
   から５回転の範囲内の速度で回転させる手段８０
   を備え； バリア・フイルタ・カートリツジがフイルタ・
   カートリツジの下流出口に加えて上流出口６７を
   備えることによつてバリア・フイルタ・カートリ
   ツジの上流がバリア・フイルタ・カートリツジ上
   流面よりも低圧の流体源と流通し； 上流のバリア・フイルタ・カートリツジ面の一
   部に近接した差圧区域を区画する手段７７を備
   え、該手段７７が、過給機付圧縮機から該区域へ
   の流体流れを抑制し、その区域内において上記上
   流面でバリア・フイルタ・カートリツジを介して
   バリア・フイルタ・カートリツジの下流から加圧
   流体の外向逆流を発生させ、フイルタ・カートリ
   ツジ５８が回転している間に外向逆流にその区域
   内のバリア・フイルタ・カートリツジの上流面上
   に集められた物質を乗せて上流出口６７から該物
   質を排出し、それによつてフイルタ・カートリツ
   ジを横切る圧力降下が選択された最大値を超える
   ことを抑制し； 上流出口内に上流出口を開閉するためのソレノ
   イドバルブ６６を備え； さらにソレノイドバルブに関連して働き、バリ
   ア・フイルタ・カートリツジを横切る差圧を検出
   し、差圧が上記選択された値に達した場合にいつ
   でも該上流出口を開放するようにバルブを働かせ
   る制御が可能な差圧スイツチ９０を備えることを
   特徴とする過給機関用空気清浄器組立体。 ２ 渦式空気清浄器８が、両部に空気入口２７と
   空気出口２８付きの中央通路２６をもつ管状空気
   清浄器本体２５と；該入口に隣接し流入空気内に
   渦流をつくり、通路の周辺に空気中の一切の汚染
   粒子を集中し通路の中心に清浄空気を残す羽根付
   きデフレクター２９と；管状本体の中央通路と連
   通する中央清浄空気通路３２を有し出口で該通路
   内に配置される出口部材３１とを含み、出口部材
   の外壁が管状本体の中央通路内に総体的に環状の
   汚染清掃通路３３を区画し、該汚染清掃通路を汚
   染粒子が通過すると共に通路の中心における比較
   的清浄な空気が出口部材の中央清浄空気通路を通
   過するようになつている特許請求の範囲第１項記
   載の空気清浄器組立体。 ３ 一対の支持体１６，１７間で並列に取り付け
   られる一列１の渦式空気清浄器８を含み、該支持
   体が渦式空気清浄器の管状本体を保持しその空気
   入口２７と空気出口２８を支持体を越して開口さ
   せ、該渦式空気清浄器が該支持体間に区画される
   清掃室３６に開口する清掃通路３３をもつように
   し、更に塵埃を帯びた空気を除去するため清掃室
   の壁に清掃口１３を含む特許請求の範囲第１項に
   記載の空気清浄器組立体。 ４ 清掃室３６がエダクタ３９またはエゼクタを
   含み、塵埃を帯びた空気を清掃口１３に送りそれ
   から追い出すようになつている特許請求の範囲第
   ３項に記載の空気清浄器組立体。 ５ バリア・フイルタ・カートリツジ５８が１〜
   300ミクロンの範囲内の細孔を有する特許請求の
   範囲第１項に記載の空気清浄器組立体。 ６ バリア・フイルタの上流の出口６７が加圧空
   気の外向逆流の制御用オリフイス６４を含む特許
   請求の範囲第１項に記載の空気清浄器組立体。 ７ バリア・フイルタ・カートリツジ５８に結合
   しバリア・フイルタ・カートリツジを回転させる
   ためのローター８５を有する電動機８０と、該電
   動機のオン・オフ切替操作ができ上記選択された
   値に差圧が達した場合にいつでも該電動機を再び
   起動させる差圧スイツチ９０とを含む特許請求の
   範囲第１項に記載の空気清浄器組立体。 ８ バリア・フイルタ・カートリツジ５８が開放
   内部をもち上記電動機が該開放内部６９の一端部
   に収納されるようになつている特許請求の範囲第
   ７項に記載の空気清浄器組立体。 ９ 自己清浄バリア・フイルタ組立体であつて、
   未濾過流体用入口５２と濾過流体用出口５３と清
   掃フイルタ目詰り解除放出流用出口６とを有する
   フイルタハウジングを含み、未濾過流体用入口５
   ２と濾過流体用出口５３の間に配置された回転自
   在のバリア・フイルタ・カートリツジを含み、バ
   リア・フイルタ・カートリツジが少なくとも約
   120℃から約312℃（約250〓から約600〓）までの
   範囲内の高温動作温度に耐える材料で構成され、
   回転可能に載置され； ハウジング内にバリア・フイルタ・カートリツ
   ジを毎分0.05〜５回転の回転速度で回転させる手
   段８０を含み； 該ハウジング内のバリア・フイルタ・カートリ
   ツジの上流面と流通するバリア・フイルタ・カー
   トリツジの上流に配設され且つバリア・フイル
   タ・カートリツジ表面の一部分に近接した差圧区
   域流体を区画する手段７７を備え、手段７７が、
   該区域に流入する流体を制御して、その区域内の
   バリア・フイルタ・カートリツジ表面でバリア・
   フイルタ・カートリツジの下流からバリア・フイ
   ルタ・カートリツジを介して加圧流体の外向逆流
   を発生させ、バリア・フイルタ・カートリツジが
   回転している間に該外向逆流にバリア・フイル
   タ・カートリツジの上流表面に集められた物質を
   乗せて、手段７７及び放出流用出口６７を経て排
   出させ、それによつてバリア・フイルタ・カート
   リツジを横切る圧力降下が選択された最大値を超
   えることを制御し； 放出流用出口６７がそれ自身を開閉するための
   ソレノイドバルブ６６を含み、該ソレノイドバル
   ブに関連して働き、バリア・フイルタ・カートリ
   ツジを横切る差圧を検出し、差圧が予め設定され
   た値に達した場合にいつでも該バルブを該出口が
   開放するように働かせる差圧スイツチ９０を備え
   ることを特徴とする自己清浄バリア・フイルタ組
   立体。 １０ バリア・フイルタ・カートリツジ５８が１
   〜300ミクロンまでの範囲の細孔を有する特許請
   求の範囲第９項に記載の自己清浄バリア・フイル
   タ組立体。 １１ バリア・フイルタの上流の清掃放出流出口
   が目詰りから解除された物質を乗せる外向逆流を
   制御するオリフイス６４を含むようになつている
   特許請求の範囲第１０項に記載の自己清浄バリ
   ア・フイルタ組立体。 １２ バリア・フイルタ・カートリツジ５８に結
   合しバリア・フイルタ・カートリツジを回転させ
   るためのローター８５を有する電動機８０と、該
   電動機のオン・オフ切替操作ができ上記選択され
   た値に差圧が達した場合にいつでも該電動機を再
   び起動させる差圧スイツチ９０とを含む特許請求
   の範囲第１１項に記載の自己清浄バリア・フイル
   タ組立体。 １３ フイルタ・カートリツジが開放内部６９を
   もち電動機８０が該開放内部の一端部に収納され
   るようになつている特許請求の範囲第１２項に記
   載の自己清浄バリア・フイルタ組立体。 １４ 差圧区域を区画する手段７７がフイルタ・
   カートリツジに沿つて長手方向に延びる樋であ
   り、一方の開放側がそれに密接したフイルタ面に
   直面するようになつている特許請求の範囲第９項
   に記載の自己清浄バリア・フイルタ組立体。 １５ 差圧区域を区画する手段７７が、それとフ
   イルタ面との間で、該区域の境界に沿い、約25mm
   から2.54mm巾（0.001から0.1吋巾）の範囲内の間
   隙を区画し、フイルタ・カートリツジの上流で該
   区域の外側に加圧未濾過流体を流し、フイルタ・
   カートリツジの下流側から逆流を起こす特許請求
   の範囲第９項に記載の自己清浄バリア・フイルタ
   組立体。