KR20190128314A - 엘리먼트 및 이를 구비한 차량용 에어클리너 - Google Patents

Abstract

본 실시예에 따른 차량용 에어클리너는 공기를 흡입할 수 있도록 일측에 공기흡입구가 형성되는 제1몸체; 상기 제1몸체의 상부에 결합되며, 일측에 공기배출구가 형성되는 제2몸체; 및 상기 제 1 및 제2몸체의 결합에 의해 형성되는 수납공간부에 슬라이딩 결합되는 엘리먼트를 포함하되, 상기 엘리먼트는, 상기 제1몸체와 마주보는 면을 통해 공기가 유입되어 상기 제2몸체와 마주보는 면을 통해 공기가 유출되면서 공기를 필터링하는 필터부재; 및 상기 필터부재가 장착되도록 수용공간이 형성되고, 상기 제1몸체 또는 상기 제2몸체의 둘레부분에 상측 또는 하측에서 접하도록 상기 제1몸체의 상단 및 상기 제2몸체의 하단 중 적어도 하나에 대응되는 위치에 돌기부가 형성되는 프레임부;를 포함한다.

Description

엘리먼트 및 이를 구비한 차량용 에어클리너 {Filter element and air cleaner for vehicle having same}

본 발명은 엘리먼트 및 이를 구비한 차량용 에어클리너에 관한 것으로, 보다 상세하게는 중량을 줄일 뿐만 아니라 원가를 절약할 수 있는 엘리먼트 및 이를 구비한 차량용 에어클리너에 관한 것이다.

자동차 동력원으로 사용되는 내연기관 엔진은 외부 공기를 흡입하여, 이를 연료와 혼합하여 연소시켜 동력을 형성한다. 즉, 자동차의 연료탱크에 저장되어 있는 연료는 각종 연료 공급장치를 통과하고, 외부로부터 유입된 공기와 혼합되어 엔진 내부의 실린더로 분사됨과 동시에 피스톤의 흡입, 압축, 폭발, 배기 행정에 따른 왕복이동을 반복하여 자동차가 동력을 얻게 된다.

상기와 같이, 엔진을 운전하는 데는 일정량의 공기를 필요로 하는데, 외부 공기를 그대로 흡입하여 사용할 경우, 공기 중에 포함된 오염물질이 엔진의 연소 효율을 떨어뜨릴 수 있다. 따라서 차량 엔진의 연소에 사용되는 공기는 이물일지 최대한 제거된 공기일 필요가 있다.

따라서 차량 엔진에 공급되는 공기는 에어클리너를 통과하면서 오염물질이 분리될 수 있다. 즉, 흡입된 공기는 에어클리너 하우징의 내부로 유입되어 필터부재에 의해 오염물질이 제거된 후, 에어클리너 하우징에 연결된 에어 인테이크 호스를 통해 흡기 매니폴드로 이동하여 엔진으로 공급된다. 흡기 매니폴드는 에어클리너를 사이에 두고 외부에서 흡입된 공기가 필터를 지나 반대쪽으로 나갈 수 있도록 형성된 것으로 필터를 통해 공기 중에 포함된 먼지 및 불순물을 여과한 후 정화된 공기를 엔진으로 공급하여 연소 작동에 필요한 공기를 공급하는 것이다. 이와 같은 에어클리너의 일반적인 구성은 대한민국 공개특허 제10-2013-0061599호(2013. 06. 11. 공개) 등에 개시된 바 있다.

그런데 이와 같은 종래의 에어클리너는 엘리먼트의 높이가 일정하게 형성되어 실제 유동이 상대적으로 적은 부분에는 불필요한 부품 소재가 소모되는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허 제10-2013-0061599호(2013. 06. 11. 공개)

본 실시예는 원재료 비용을 절감하며 부품 중량을 절감하는 엘리먼트 및 이를 구비한 차량용 에어클리너를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일관점에 따른 차량용 에어클리너는, 공기를 흡입할 수 있도록 일측에 공기흡입구가 형성되는 제1몸체; 제1몸체의 상부에 결합되며, 일측에 공기배출구가 형성되는 제2몸체; 및 제1 및 제2몸체의 결합에 의해 형성되는 수납공간에 장착되고, 높이가 다르게 형성되는 엘리먼트;를 포함한다.

여기서, 엘리먼트는, 유동의 분포를 근거로 높이가 형성될 수 있다.

본 발명의 일실시예에서 엘리먼트는, 높이가 계단형으로 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에서 엘리먼트는, 높이가 점진적으로 증가 또는 감소하는 곡선부를 포함하여 형성될 수도 있다.

한편, 본 발명의 다른 관점에 따른 엘리먼트는, 공기를 흡입할 수 있도록 일측에 공기흡입구가 형성되는 제1몸체와 마주보는 면을 통해 공기가 유입되고, 제1몸체의 상부에 결합되며 일측에 공기배출구가 형성되는 제2몸체와 마주보는 면을 통해 공기가 유출되면서 공기를 필터링하는 필터부재; 및 필터부재가 장착되도록 수용공간이 형성되는 프레임부;를 포함하되, 필터부재 및 프레임부는 높이가 계단형으로 형성될 수 있다.

이상과 같은 본 실시예에 따르면, 유동의 분포에 따라 엘리먼트의 높이를 다르도록 형성함으로써 에어클리너의 원재료 비용을 절감하며 부품 중량을 절감하는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 차량용 에어클리너의 사시도,
도 2는 도 1의 분해 사시도,
도 3은 일반적인 엘리먼트의 사시도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 엘리먼트의 측면도이다.

이하, 본 실시예에 따른 차량용 에어클리너를 도면을 참고하여 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.

또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.

한편, 제1 또는 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들이 상기 용어들에 의해 한정되지 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별시키는 목적으로만 사용된다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 에어클리너의 사시도, 도 2는 도 1의 분해 사시도, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 엘리먼트의 사시도이다.

이를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 에어클리너(100)는 공기를 흡입할 수 있도록 일측에 공기흡입구(112)가 형성된 제1몸체(110)와, 상기 제1몸체(110)의 상부에 결합되며 일측에 공기배출구(121)가 형성된 제2몸체(120)와, 상기 제1몸체(110) 및 상기 제2몸체(120) 내에 설치되어 공기를 여과할 수 있도록 한 엘리먼트(130) 및 상기 제2몸체(120)의 측면 일측에 설치되는 커버부재(140)를 포함할 수 있다.

제1몸체(110)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 내부에 후술할 엘리먼트(130)가 슬라이딩 삽입될 수 있는 수용공간부(119)가 상기 제2몸체(120)와의 결합으로 형성될 수 있도록, 상자 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 제1몸체(110)의 상부는 개방되도록 형성되며, 일측에 외부의 공기를 유입할 수 있도록 한 공기흡입구(112)가 형성될 수 있다.

또한, 상기 제1몸체(110)는 개방된 상단의 외측 테두리를 따라 측방향으로 확장되는 안착턱이 마련되며, 내측에는 상호 마주보도록 폭방향 양측에 지지턱이 테두리를 따라 형성될 수 있다. 그러나 이를 한정하는 것은 아니며, 제2몸체(120)와의 상보적인 결합이 가능한 구성이라면 어떠한 것이든 가능하다.

제2몸체(120)는 상기 제1몸체(110)의 개방된 상측에 결합되는 것으로, 상기 제1몸체(110)와 마찬가지로 내부에 수용공간이 형성된 상자형상으로 형성될 수 있다. 제2몸체(120)는 상기 제1몸체(110)를 마주보는 면이 오픈되는 개구부를 형성할 수 있으며, 일측에 상기 공기흡입구(112)를 통해 유입된 공기를 외부로 배출하는 공기배출구(121)가 형성될 수 있다.

또한, 상기 제2몸체(120)의 개방된 하단에는 상기 제1몸체(110)에 형성된 안착턱에 안착될 수 있도록 외측 테두리를 따라 측방향으로 확장되는 결합턱이 상보적인 형상으로 마련될 수 있다.

또한, 상기 제2몸체(120)의 일측에는 후술할 커버부재(140)가 회전 개폐 가능하게 설치되는 힌지부(미도시)가 마련될 수 있으며, 상기 커버부재(140)의 대응되는 위치에서는 힌지 체결부(미도시)가 마련될 수 있다.

이때, 상기 제1몸체(110) 및 제2몸체(120)의 안착턱과 결합턱이 상호 접촉되는 부분의 일측에는 상기 제1몸체(110)와 제2몸체(120)가 접촉시 공기를 여과할 수 있도록 한 엘리먼트(130)가 서랍식으로 슬라이딩 삽입 또는 인출되는 수납공간부(119)가 형성될 수 있다.

수납공간부(119)는 엘리먼트(130)와 대응되는 형상으로 형성되며, 엘리먼트(130)가 상기 수납구를 통해 제1몸체(110) 및 제2몸체(120) 내측으로 방향성을 가지고 서랍식으로 삽입 또는 인출되도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 수납공간부(119)의 내측의 양 측벽에는 한 쌍의 가이드 레일(114)이 대칭이 되도록 형성될 수 있다. 가이드 레일(114)은 엘리먼트(130)가 정확하게 안착 위치에 가이드될 수 있도록 마련되는 것으로, 후술할 승강유닛(133)과 선택적으로 간섭될 수 있다.

한편, 상기 엘리먼트(130)는 도 3에 도시된 바와 같이, 여과지나 합성 섬유를 사용하는 건식, 엔진이나 물 등을 사용하는 습식 및 습식과 건식을 통합한 복식 등 다양한 종류가 있으나, 본 발명의 일 실시예에서는 건식을 사용하여 에어클리너(100) 내로 유입된 공기가 엔진의 부압에 의해 엘리먼트(130)를 거치면서 불순물이 여과되도록 한 것으로, 직사각형 형상으로 형성될 수 있다.

구체적으로, 상기 엘리먼트(130)는 공기중에 포함된 불순물을 여과하는 필터부재(131)와, 상기 필터부재(131)의 상측에 형성되며 상기 필터부재(131)의 외주면을 감싸도록 형성되는 실링부(132) 및 상기 실링부(132)에 결합되어 엘리먼트(130)가 상기 제2몸체(120)의 수납구 상면과 밀착될 수 있도록 한 승강유닛(133)을 포함할 수 있다.

또한, 엘리먼트(130)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 바닥면에 대하여 소정 각도 기울어진 상태로 삽입되어, 엘리먼트(130)를 중심으로 제1몸체(110)가 하측에 배치되고, 제2몸체(120)가 상측에 배치되어, 아래에서 위로 공기 흐름이 형성될 수 있다.

필터부재(131)는 부직포 등의 합성 섬유 재질로 이루어지며 다단으로 접힌 형태로 구성되어, 최대한 넓은 면적에서 공기와 접촉할 수 있도록 구성되어, 충분한 여과면적을 갖도록 형성될 수 있다. 필터부재(131)는 도시된 바와 같이 주름을 형성할 수 있도록 복수 회 접어서 구성할 수 있으며, 이를 통해 최대한 넓은 면적을 통해 공기와 접촉하여, 흡입된 공기 중에 포함되어 있는 오염물질을 필터링 할 수 있다.

또한, 상기 필터부재(131)의 외주면을 감싸도록 형성되는 실링부(132)는 직사각형 형태의 틀로 이루어지며, 상측에 플랜지가 측방향으로 확장 돌출되도록 형성될 수 있다.

이때, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 플랜지의 하부에 복수개의 고정브라켓(134)이 하방향으로 돌출되도록 형성하여 후술하는 승강유닛(133)이 회전가능하게 결합되도록 형성될 수 있다.

상기 복수개의 고정브라켓(134)은 일단이 상기 플랜지와 일체로 고정결합되고, 타단에 승강유닛(133)이 끼움결합되어 회전될 수 있도록 형성되는 것으로, 일정간격으로 이격된 복수 개의 고정브라켓(134)이 한 쌍으로 이루어지며, 상기 한 쌍으로 이루어진 고정브라켓(134)이 플랜지의 길이방향을 따라 복수개가 형성되는 구조이다.

또한, 승강유닛(133)은 샤프트(133a), 캠부재(133b) 및 손잡이(133c)를 포함할 수 있다.

샤프트(133a)는 축 형상으로 형성되며 일단에 사용자가 파지하여 회전시킬 수 있도록 손잡이(133c)가 일체로 형성될 수 있다. 그러나 이를 한정하는 것은 아니며, 필요할 경우, 별도 부재로 손잡이(133c)를 구성할 수도 있다. 예컨대, 손잡이(133c)는 디스크 형상의 노브 부재 등으로 마련될 수 있다.

또한, 편심캠(133b)은 상기 샤프트(133a)의 축 상에 일정 간격으로 복수 개가 이격 배치될 수 있다. 상기 캠부재(133b)는 상기 샤프트(133a)의 직경보다 넓은 직경을 갖도록 형성되되, 일측이 계란 형상으로 확장되게 형성되는 것으로, 사용자가 승강유닛(133)의 손잡이(133c)를 파지한 상태에서 회전시킬 경우 상기 캠부재(133b)의 돌출된 부분이 하방향으로 향하면서 상기 제1몸체(110)에 형성된 지지턱에 의해 지지되면서 엘리먼트(130)의 높낮이가 조절될 수 있도록 한 것이다.

즉, 상기 승강유닛(133)은 상기 엘리먼트(130)의 플랜지 하부에 결합된 상태에서 초기 제1몸체(110) 및 제2몸체(120)에 형성된 수납공간부(119)로 삽입될 경우에는 캠부재(133b)의 확장 돌출된 부분이 수평방향을 향하도록 회전된 상태에서 삽입되고, 엘리먼트(130)가 완전히 삽입된 이후에는 손잡이(133c)를 회전시켜 캠부재(133b)의 확장 돌출된 부분이 하방향을 향하도록 함으로써, 상기 제1몸체(110)에 형성된 지지턱에 의해 엘리먼트(130)가 상방향으로 상승하면서 제2몸체(120)의 수납공간부(119) 상측과 밀착되는 구조이다. 그러나 이를 한정하는 것은 아니며, 반대로 제1몸체(110)의 수납공간부(119)의 하측과 밀착되도록 구성될 수도 있다. 이는 설계에 따라 얼마든지 가변될 수 있다.

한편, 본 실시예에 따르면, 상기 손잡이(133c)는 도 3에 도시된 바와 같이 수평상태를 유지할 경우가 락(lock) 상태이고, 수직 방향으로 배치될 경우가 언락(unlock) 상태일 수 있다. 따라서, 가이드 레일(114)을 통해 장착위치에 삽입될 경우, 손잡이(133c)는 세로 방향으로 세워진 상태로 삽입될 수 있다. 그런데, 정상 방향으로 삽입될 경우, 손잡이(133c)는 가장 바깥쪽의 노출된 위치에 배치되므로, 가이드 레일(114)과 걸림턱(115)과는 간섭되지 않는다.

따라서, 엘리먼트(130)가 에어클리너(100)의 제1몸체(110) 및/또는 제2몸체(120)와 밀착되기 때문에 에어클리너(100) 내로 유동되는 유동압에도 흔들리지 않게 되어 진동음이 발생되지 않게 된다.

또한, 엘리먼트(130)가 상기 제1몸체(110) 및 제2몸체(120)와 밀착되어 있기 때문에 공기가 누출되는 것을 방지할 수 있으며, 그로 인해 누출음이 발생되는 것을 차단할 수 있다.

아울러, 상기 승강유닛(133)을 회전시키는 간단한 동작으로 엘리먼트(130)가 제1몸체(110) 및 제2몸체(120)와 쉽고 간편하게 밀착될 수 있다.

또한, 본 실시예에 따르면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 엘리먼트(130)의 노출면에는 정방향으로 삽입되었음을 확인할 수 있도록 안내편(135)이 마련될 수 있다. 상기 안내편(135)에는 "PULL" 등과 같은 지시문자를 일체로 구성하여, 사용자가 해당 엘리먼트(130)를 시각적으로 잡아 당겨 취출할 수 있음을 알려줄 수 있다.

한편, 상기 엘리먼트(130)가 삽입된 수납공간부(119)의 외측면에는 커버부재(140)가 마련될 수 있다.

상기 커버부재(140)는 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 제2몸체(120)에 회동 가능하게 형성되어, 수납공간부(119) 내측으로 삽입된 엘리먼트(130)가 외부로 노출되지 않도록 상기 수납공간부(119)의 개구부를 실링 및 폐쇄할 수 있다.

본 실시예에 따르면, 커버부재(140)는 실링부재 및 록킹유닛(142)을 포함할 수 있다.

실링부재는 폐쇄 위치에서 상기 엘리먼트(130)를 가압하여, 상기 엘리먼트(130)가 수납공간부(119) 내부에서 요동하지 않도록 가압할 수 있다. 실링부재는 엘리먼트(130)의 단부와 밀착될 수 있는데, 본 실시예에 따르면, 실링부재와 엘리먼트(130)의 실링부(132)이 면 접촉할 수 있는 재질이라면 어떠한 것이든 사용 가능하다.

록킹유닛(142)은 도시된 바와 같이 커버부재(140)가 제1몸체(110)에 선택적으로 후킹될 수 있도록 탄성부재로 마련될 수 있다. 예컨대, 록킹유닛(142)은 탄성편 등을 이용하여, 일측은 커버부재(140)에 고정하고, 타측은 제1몸체(110) 측의 대응되는 위치에 형성되는 걸림부에 후킹될 수 있도록 하여, 커버부재(140)의 폐쇄 동작에 연동하여, 탄성변형되면서 상기 걸림부에 후킹 고정될 수 있다. 그러나 이를 한정하는 것은 아니며, 선택적으로 커버부재(140)를 개폐할 수 있는 구성이라면 어떠한 것이든 선택 가능하다.

또한, 상기 커버부재(140)는 상기 엘리먼트(130)와 대응되는 면이 평평하게 형성될 수 있다. 이는 상기 엘리먼트(130)가 정상적으로 삽입되었을 경우, 상기 엘리먼트(130)와의 면 접촉을 위한 것이다. 이를 통해, 비정상적으로 삽입된 엘리먼트(130)는 상기 삽입공간부(119)의 개구부 외측으로 돌출되므로, 커버부재(140)는 돌출된 엘리먼트(130)에 의해 간섭되어 폐쇄되지 못한다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 에어클리너(100)는 상기 제1몸체(110)와 상기 제2몸체(120)가 별도의 체결수단 없이 열 융착 등의 방법으로 고정될 수 있다. 그러나 이를 한정하는 것은 아니며, 상보적인 형상으로 구성하여, 이를 복수 개의 체결요소 예컨대, “ㄷ”자 형태의 클램프 등을 이용하여 고정 결합하는 것도 가능하다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 에어클리너는 제1몸체(110)와 제2몸체(120)의 결합이 쉽고 간편하고, 또한, 진동음의 발생을 최소화할 수 있으며, 엘리먼트(130)의 교체가 간편하다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 엘리먼트의 측면도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 엘리먼트(230)는, 일측으로 공기가 흡입되어 타측으로 유출되어 공기를 필터링하는 필터부재(미도시)와, 필터부재(미도시)가 내측에 장착되도록 수용공간이 형성된 프레임부(236)를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 엘리먼트(230)는, 유동의 분포에 따라 높이가 다르도록 형성된다.

도 4에 도시된 실시예에서는, 엘리먼트(230)의 높이가 계단형으로 형성된다.

즉, 엘리먼트(230)에서 에어클리너 내부의 유동을 해석하고, 유동해석 결과를 근거로 유동이 많은 부분인 제1프레임부(236a)가 더 높게 형성되고, 유동이 상대적으로 적은 부분인 제2프레임부(236b)부분은 높이가 더 낮게 형성되어 계단형으로 형성되게 된다.

도 4의 프레임부(236) 내측에 위치하는 필터부재(미도시) 또한 제1프레임부(236a) 및 제2프레임부(236b)에 대응되는 높이로 형성되어 계단형으로 형성된다.

한편, 도 4에 도시되지 않았지만, 본 발명은 엘리먼트는, 높이가 점진적으로 증가 또는 감소하는 곡선부를 포함하여 형성될 수도 있다.

엘리먼트의 높이가 곡선부를 포함할 경우, 유동의 분포에 보다 잘 대응되도록 구성할 수 있지만, 계단형에 비해 제조하기가 좀 더 어려운 단점이 있다.

이와 같이, 종래 에어클리너의 엘리먼트가 높이를 일정하게 제작하여 DHC(Dust Holding Capacity)스펙을 만족시켰지만, 본 발명의 차량용 에어클리너는, 엘리먼트를 통과하는 유동의 분포를 해석하고 분석하여 유동이 상대적으로 적은 부분은 높이를 낮추면서 DHC를 만족시키도록 구성함으로써 원재료 비용을 절감하고, 부품의 중량을 절감하게 된다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

100; 에어클리너
110; 제1몸체
120; 제2몸체
130, 230; 엘리먼트
136, 236; 프레임부
140; 커버부재

Claims (5)

1. 공기를 흡입할 수 있도록 일측에 공기흡입구가 형성되는 제1몸체;
   제1몸체의 상부에 결합되며, 일측에 공기배출구가 형성되는 제2몸체; 및
   제1 및 제2몸체의 결합에 의해 형성되는 수납공간에 장착되고, 높이가 다르게 형성되는 엘리먼트;를 포함하는, 차량용 에어클리너.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   엘리먼트는,
   유동의 분포를 근거로 높이가 형성되는, 차량용 에어클리너.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   엘리먼트는,
   높이가 계단형으로 형성되는, 차량용 에어클리너.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   엘리먼트는,
   높이가 점진적으로 증가 또는 감소하는 곡선부를 포함하여 형성되는, 차량용 에어클리너.
   
5. 공기를 흡입할 수 있도록 일측에 공기흡입구가 형성되는 제1몸체와 마주보는 면을 통해 공기가 유입되고, 제1몸체의 상부에 결합되며 일측에 공기배출구가 형성되는 제2몸체와 마주보는 면을 통해 공기가 유출되면서 공기를 필터링하는 필터부재; 및
   필터부재가 장착되도록 수용공간이 형성되는 프레임부;를 포함하되,
   필터부재 및 프레임부는 높이가 계단형으로 형성되는, 엘리먼트.

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