(57)【要約】【課題】騒音低減機能を担うエアクリーナ１において、低周波の騒音を低減できるようにする。【解決手段】エアクリーナ１によれば、ケース３は、吸気に伴う音波により振動することができる薄膜部１５ａ〜１５ｈを有し、薄膜部１５ａ〜１５ｈは、各々の１次モードの固有振動数ｆ１〜ｆ８が順次に大きくなるように設定されている。このため、薄膜部１５ａ〜１５ｈの振動によりケース３内の音波をケース３外に透過させることで吸気音を低減することができるとともに、固有振動数ｆ１〜ｆ８が異なることによる相殺効果によって透過音も低減することができる。したがって、薄膜部１５ａ〜１５ｈの設定に関して、相殺効果が得られる振動数領域を低周波に合わせることで、低周波の騒音を確実に低減することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに吸入される吸気中の異物を除去するエアクリーナにおいて、
異物を捕捉するフィルタエレメントと、このフィルタエレメントを収容するケースとを備え、
このケースは、吸気に伴う音波により振動することができる少なくとも２つの薄膜部を有し、
前記２つの薄膜部は、１次モードの固有振動数が異なることを特徴とするエアクリーナ。
【請求項２】
請求項１に記載のエアクリーナにおいて、
前記２つの薄膜部の外側は、吸音材により覆われていることを特徴とするエアクリーナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの吸気系に配されるエアクリーナに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、エンジンへの吸気に伴い吸気系に発生する音波は、吸気口から外部に漏れたり、吸気ダクト内からダクト壁等を経て外部に透過したりすることで騒音を構成するので、このような騒音を低減するために、エアクリーナとスロットルとの間の吸気ダクトに関して様々な対策が考えられている。なお、以下の説明では、吸気に伴う音波が、吸気口から漏れることで構成される騒音を「吸気音」と呼び、ダクト内からダクト壁等を経て外部に透過することで構成される騒音を「透過音」と呼ぶ。
【０００３】
ところで、吸気ダクトに騒音低減機能を付加する場合、低周波の騒音を低減するには、吸気ダクトを長くしたり、吸気ダクトにレゾネータを接続したりする必要があり、吸気系の搭載スペースが大きくなったり、圧力損失が高くなったりしてしまう。そこで、吸気ダクトに騒音低減機能を付加することによる欠点を解消するため、エアクリーナに騒音低減機能を付加する検討がなされている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００４】
特許文献１によれば、エアクリーナのケースの一部を多孔質材料で設け、この多孔質材料を経て音波を外部に透過させることで、吸気口に向かう音波を低減して吸気音を低減するとともに多孔質材料の透過損失に応じて透過音を低減させるものとしている。
【０００５】
また、特許文献２によれば、エアクリーナのケース内を、主室と副室とに区画し、主室にフィルタエレメントを収容するとともに、エアクリーナの入側または出側の配管内と副室とを連通管により連通させる。また、主室と副室とを区画する壁を半透過膜により設ける。そして、このような構成により、連通管および副室をレゾネータとして機能させるとともに、半透過膜の粘性抵抗に応じて、音波のエネルギーを低減するものとしている。
【０００６】
さらに、特許文献３によれば、主室と副室との仕切り壁に、音波により振動する弾性部、および主室と副室とを連通させる連通穴を設ける。これにより、主室における吸気の通過に伴う、主室、副室間の圧力差を解消して、弾性部の振動特性の変動を阻止するとしている。
【０００７】
しかし、特許文献１のエアクリーナによれば、多孔質材料を用いて設ける部位がフィルタエレメントの上流側に限定されてしまい、多孔質材料の設定部位の自由度が低い。さらに、多孔質材料のみでは、低周波の騒音低減が困難である。
【０００８】
また、特許文献２、３のエアクリーナによれば、低周波の音波でも振動可能な薄膜部（特許文献２の半透過膜、特許文献３の弾性部）を備えているものの、薄膜部を充分に振動させるには副室の容積を大きくして振動に対する剛性を低下させる必要がある。さらに、副室の容積を大きくして薄膜部が充分に振動できるようにしても、吸気音の低減には効果的であるが透過音を増大させる虞がある。
このように、特許文献１〜３のエアクリーナは、低周波の騒音対策として不充分であり、別途に対策が必要となる。
【特許文献１】特開２００２−２１６６０号公報
【特許文献２】特開２００２−２６６７１５号公報
【特許文献３】特開２００３−２２７４２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、騒音低減機能を担うエアクリーナにおいて、体格を大きくせずに低周波の騒音を低減できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
〔請求項１の手段〕
請求項１に記載のエアクリーナは、エンジンに吸入される吸気中の異物を除去するものであり、異物を捕捉するフィルタエレメントと、フィルタエレメントを収容するケースとを備える。また、ケースは、吸気に伴う音波により振動することができる少なくとも２つの薄膜部を有し、２つの薄膜部は、１次モードの固有振動数が異なる。
【００１１】
ここで、各薄膜部の固有振動数は、各薄膜部の寸法や物性等により定まっている。そして、各薄膜部に入力する音波の振動数が特定の固有振動数よりも小さい場合には、各薄膜部から放射される音波（つまり、薄膜部を経て透過した音波）の位相が変化せず、薄膜部に入力する音波の振動数が特定の固有振動数よりも大きい場合には、薄膜部を経て透過した音波の位相が１８０°変化する。
【００１２】
そこで、ケースの一部を少なくとも２つの薄膜部により設け、この２つの薄膜部を、１次モードの固有振動数が互いに異なるように設定する。これにより、２つの薄膜部を経てケース内から透過した音波の内、一方の薄膜部の１次モードの固有振動数と他方の薄膜部の１次モードの固有振動数との間の振動数を有する音波は、位相が１８０°異なって互いに相殺される。
【００１３】
このため、薄膜部の振動によりケース内の音波をケース外に透過させることで吸気音を低減することができるとともに、１次モードの固有振動数が異なることによる相殺効果によって透過音も低減することができる。したがって、薄膜部の設定に関して、相殺効果が得られる振動数領域を低周波に合わせることで、騒音低減機能を担うエアクリーナにおいて、体格を大きくせずに低周波の騒音を低減することができる。
【００１４】
〔請求項２の手段〕
請求項２に記載のエアクリーナによれば、２つの薄膜部の外側は、吸音材により覆われている。
これにより、相殺効果が得られない高周波の振動数領域の透過音に対しても、充分な低減効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
最良の形態のエアクリーナは、エンジンに吸入される吸気中の異物を除去するものであり、異物を捕捉するフィルタエレメントと、フィルタエレメントを収容するケースとを備える。また、ケースは、吸気に伴う音波により振動することができる少なくとも２つの薄膜部を有し、２つの薄膜部は、１次モードの固有振動数が異なる。
また、２つの薄膜部の外側は、吸音材により覆われている。
【実施例】
【００１６】
〔実施例の構成〕
実施例のエアクリーナ１の構成を、図面を用いて説明する。
エアクリーナ１は、エンジンに吸入される吸気中の異物を除去するものであり、図１に示すように、異物を捕捉するフィルタエレメント２と、フィルタエレメント２を収容するケース３とを備える。そして、ケース３は、吸入管４を有する一次側ケース５と、吐出管６を有する二次側ケース７とからなり、フィルタエレメント２は、ガスケット８とともに、主に二次側ケース７内に収容されている。
【００１７】
ここで、一次側ケース５の吸入管４は吸気口１０を有しており、二次側ケース７の吐出管６には、吸気の流量を検出するエアフローメータ１１が装着されるとともに、スロットル装置１２に吸気を導くためのダクト配管１３が接続されている。そして、吸気口１０から導入された外気が、吸気としてフィルタエレメント２を通過して異物を除去され、スロットル装置１２を介してエンジンに吸入される。また、このようなエンジンへの吸気に伴い、ケース３内やダクト配管１３内に音波が発生する。
【００１８】
また、二次側ケース７の一部は、例えば、吸気に伴う音波により振動することができる８個の薄膜部１５ａ〜１５ｈからなる。そして、個々の薄膜部１５ａ〜１５ｈは、各々の１次モードの固有振動数ｆ１〜ｆ８が以下の数式の関係を満たすように設定されている。
〔数式〕ｆ１＜ｆ２＜ｆ３＜ｆ４＜ｆ５＜ｆ６＜ｆ７＜ｆ８
すなわち、薄膜部１５ａ〜１５ｈの各々の寸法や物性等が異なることで、固有振動数ｆ１〜ｆ８は順次に大きくなっている。
【００１９】
ここで、二次側ケース７は、例えば、図２に示すように、吸気の流れ方向に垂直な断面が矩形状を呈するように４つの面部を具備しており、薄膜部１５ａ〜１５ｈは、例えば、各面部に２個ずつ設けられている。
【００２０】
なお、薄膜部１５ａ〜１５ｈは、例えば、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステル樹脂を素材として成形され、図３に示すように、薄膜部１５ａ〜１５ｈ以外の高剛性部１７とともに、一体的に成形される際に圧縮成形により設けられる。
【００２１】
また、薄膜部１５ａ〜１５ｈの外側は、吸音材１９により覆われて容積室２０をなす。ここで、吸音材１９とは、例えば、グラスウール、ロックウールまたは発砲樹脂材料等の多孔質材料や、樹脂または金属を素材とする孔あき板材料等である。
【００２２】
以上の構成により、ケース３内やダクト配管１３内に発生した音波は、薄膜部１５ａ〜１５ｈの振動により減衰するとともに容積室２０に透過する。そして、容積室２０に透過した音波は、以下に説明するように、相殺効果によって低減されたり、吸音材１９により吸音されたりする。
【００２３】
〔実施例の効果〕
実施例のエアクリーナ１によれば、二次側ケース７は、吸気に伴う音波により振動することができる薄膜部１５ａ〜１５ｈを有し、薄膜部１５ａ〜１５ｈは、各々の１次モードの固有振動数ｆ１〜ｆ８が順次に大きくなるように異なっている。
【００２４】
これにより、吸気に伴う音波の内、振動数が固有振動数ｆ１よりも小さい音波は、薄膜部１５ａを経て容積室２０に透過しても位相が変化せず、振動数が固有振動数ｆ１よりも大きい音波は、薄膜部１５ａを経て容積室２０に透過すると位相が１８０°変化する。また、振動数が固有振動数ｆ２よりも小さい音波は、薄膜部１５ｂを経て容積室２０に透過しても位相が変化せず、振動数が固有振動数ｆ２よりも大きい音波は、薄膜部１５ｂを経て容積室２０に透過すると位相が１８０°変化する。
【００２５】
このため、振動数が固有振動数ｆ１〜ｆ２の範囲にある音波は、薄膜部１５ａ、１５ｂを経て容積室２０に透過することで、位相が１８０°異なって互いに相殺される。
同様に、振動数が固有振動数ｆ２〜ｆ３、ｆ３〜ｆ４、ｆ４〜ｆ５、ｆ５〜ｆ６、ｆ６〜ｆ７、ｆ７〜ｆ８の範囲にある音波は、それぞれ、薄膜部１５ｂ、１５ｃ、薄膜部１５ｃ、１５ｄ、薄膜部１５ｄ、１５ｅ、薄膜部１５ｅ、１５ｆ、薄膜部１５ｆ、１５ｇ、薄膜部１５ｇ、１５ｈを経て容積室２０に透過することで、位相が１８０°異なって互いに相殺される。
【００２６】
このため、薄膜部１５ａ〜１５ｈの振動によりケース３内の音波をケース３外に透過させることで吸気音を低減することができるとともに、固有振動数ｆ１〜ｆ８が異なることによる相殺効果によって透過音も低減することができる。したがって、薄膜部１５ａ〜１５ｈの設定に関して、相殺効果が得られる振動数領域を低周波に合わせることで、低周波の騒音を確実に低減することができる。
【００２７】
また、薄膜部１５ａ〜１５ｈの外側は、吸音材１９により覆われている。
これにより、相殺効果が得られない高周波の振動数領域、つまり、振動数が固有振動数ｆ８よりも大きい透過音に対しても、充分な低減効果を得ることができる。
さらに、容積室２０を小さく設定しても、薄膜部１５ａ〜１５ｈの振動に対する剛性を低めに保つことができる。
【００２８】
〔変形例〕
実施例のエアクリーナ１によれば、ケース３には８個の薄膜部１５ａ〜１５ｈが設けられ、各々の１次モードの固有振動数ｆ１〜ｆ８は順次に大きくなるように設定されていたが、薄膜部の設置数は２以上であれば任意である。すなわち、１次モードの固有振動数が異なることによる相殺効果を得ることができれば、薄膜部の設置数は任意である。
【００２９】
実施例のエアクリーナ１によれば、薄膜部１５ａ〜１５ｈは圧縮成形により設けられていたが、薄膜部１５ａ〜１５ｈの設定方法は、このような態様に限定されない。例えば、予め成形しておいた薄膜部１５ａ〜１５ｈを、高剛性部１７を成形する際に金型にインサートしておいてインサート成形してもよい（図４参照）。
【００３０】
実施例のエアクリーナ１によれば、薄膜部１５ａ〜１５ｈの外側は、吸音材１９により覆われていたが、吸音材１９の装備は必須ではなく、消音したい音波の振動数に応じて、吸音材１９を装備するか否かを決定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】エアクリーナの構成図である（実施例）。
【図２】吸気の流れ方向に垂直なケースの断面図である（実施例）。
【図３】薄膜部の成形状態を示す説明図である（実施例）。
【図４】薄膜部の成形状態を示す説明図である（変形例）。
【符号の説明】
【００３２】
１  エアクリーナ
２  フィルタエレメント
３  ケース
１５ａ〜１５ｈ  薄膜部
１９  吸音材
ｆ１〜ｆ８  １次モードの固有振動数
【図１】
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【図２】
2010090746.tif 000004
【図３】
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【図４】
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