(57)【要約】【課題】  圧力損失の増加を防いで吸気騒音の低減効果を高めることのできる吸気濾過器を提供する。【解決手段】  吸気濾過器に内蔵されるエアフィルタ５の濾材エレメント７は、空気流の上流側から下流側に向かって粗層１９、中層２０、密層２１の積層構造を採用しており、そのうち最もエンジンに近い密層２１は、内部が中空の繊維である中空繊維１６を使用した中空糸不織布１７によって設けられている。このように、濾材エレメント７に中空糸不織布１７を用いることにより、中空糸不織布１７によって効率的に吸気騒音を減衰させることができる。これにより、濾材エレメント７の厚みや密度を変えることなく、従来技術よりも吸気騒音を少なくすることができる。また、中空糸不織布１７を用いることで２ｋＨｚ以上の周波数域において特に吸音効果を高めることができるため、ターボ過給器を搭載する車両では、ターボ作動音を効率的に抑えることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
不織布を用いて空気の濾過を行なう濾材エレメントと、この濾材エレメントを保持するフィルタ枠とからなり、空気が通過する部位に配置されるエアフィルタにおいて、
前記濾材エレメントは、内部が中空の繊維である中空繊維を使用した中空糸不織布を備えることを特徴とするエアフィルタ。
【請求項２】
内燃機関に吸引される燃焼用の空気が通過する吸気通路途中に設けられて、通過する空気の濾過を行なう吸気濾過器において、
この吸気濾過器は、不織布を用いて空気の濾過を行なう濾材エレメント、およびこの濾材エレメントを保持するフィルタ枠からなるエアフィルタと、
空気の流入口、および前記内燃機関側に連通する流出口を備え、内部に前記エアフィルタを収容するフィルタハウジングとを備え、
前記濾材エレメントは、内部が中空の繊維である中空繊維を使用した中空糸不織布を備えることを特徴とする吸気濾過器。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のエアフィルタまたは吸気濾過器において、
前記濾材エレメントは、密度の異なる複数の不織布層を積層してなり、
前記複数の不織布層の少なくとも１つ以上の不織布層は、前記中空糸不織布であることを特徴とするエアフィルタまたは吸気濾過器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通過する空気の濾過を行なうエアフィルタ、および内燃機関（以下、エンジンと称す）に吸引される空気の濾過を行なう吸気濾過器（エアクリーナ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
（背景技術１）
エアフィルタは、空気が流れる部位（例えば、空気が流れる開口や、空気が流れる通路など）に配置される。
このため、エアフィルタの内部の音が、エアフィルタが設けられる部位（エアフィルタが配置された開口や、エアフィルタが配置された通路）を介して外部へ放出される。
【０００３】
ここで、エアフィルタは、通過する空気の濾過を行なう濾材エレメントを備える。この濾材エレメントは、空気の通過が可能で、空気中に含まれる塵や埃などの通過を阻止するものであり、不織布を用いたものが知られている。
濾材エレメントにおける不織布には、少量の吸音効果が期待できる。しかし、従来の技術では、不織布の吸音効果を積極的に高める発想がなく、不織布の厚みが増すことや、不織布の密度が高まることで、受動的に吸音効果が高まるものでしかなかった。
即ち、従来のエアフィルタにおいて吸音効果を高めようとすると、厚みの増加や、密度の増加によって、エアフィルタの空気抵抗が大きくなり、圧力損失が大きくなる不具合があった。
【０００４】
（背景技術２）
上記の問題点を、自動車のエンジンの吸気騒音を例に説明する。
エンジンは、運転に伴って吸気騒音を発生する。エンジンの発生する吸気騒音は、吸気管を伝播して吸気管の端（外気の取入口）等から大気中に放出される。
吸気管の途中には、エンジンに吸引される空気の濾過を行なう吸気濾過器が配置されている（例えば、特許文献１、２参照）。そして、エンジン側から伝播する吸気騒音は、吸気濾過器のエアフィルタを透過する際に、エアフィルタを構成する濾材エレメントによって少量の消音がなされる。
しかし、従来の技術では、吸気濾過器の濾材エレメントによって吸音効果を積極的に高める発想がなかった。
【０００５】
具体的に、濾材エレメントに用いられる不織布には、少量の吸音効果が期待できる。しかし、従来の技術では、濾材エレメントの不織布によって吸気騒音を積極的に吸音させる発想がない。
なお、不織布の厚みを増すことや、不織布の密度を高めることで、吸音効果を高めることができるが、厚みの増加や、密度の増加によって、エアフィルタの空気抵抗が大きくなり、吸気通路の圧力損失が大きくなってしまう。
【０００６】
そこで、従来の技術では、図６に示すように、共鳴によって音エネルギーの喪失を図るレゾネータＪ１を吸気管の途中に設ける手段が提案されているが、レゾネータＪ１を吸気管の途中に設けるために、大きな搭載スペースが必要になるとともに、レゾネータＪ１によって吸気通路の圧力損失が大きくなってしまう不具合があった。
【特許文献１】特開平１１−１３７９２８号公報
【特許文献２】特開平１１−１３７９３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、第１の目的は圧力損失の増加を防いで吸音効果を高めることのできるエアフィルタの提供にあり、第２の目的は圧力損失の増加を防いで吸気騒音の低減効果を高めることのできる吸気濾過器の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
［請求項１、２の手段］
請求項１、２の手段のエアフィルタは、不織布を用いて空気の濾過を行なう濾材エレメントを備えるものであり、この濾材エレメントは、内部が中空の繊維である中空繊維を使用した中空糸不織布を備える。
（ｉ）濾材エレメントの中空糸不織布に到達した音波は、中空繊維を振動させる。そして、音波の一部は、中空繊維を振動させることで減衰するとともに、振動する中空繊維が隣接する中空繊維と接触することによって減衰する（従来技術と同様の吸音効果）。
（ｉｉ）また、濾材エレメントの中空糸不織布に到達した音波の一部は、中空繊維の表皮側から内部の中空部に入射する。そして、中空繊維の中空部に入射した音波は、中空部内で反射を繰り返して減衰する（本発明特有の吸音効果）。
このように、中空繊維を使用した中空糸不織布を用いることで、音波を効率的に減衰させることができる。このため、不織布の厚みや密度を変えることなく、従来技術よりも大きい吸音効果を得ることができる。
【０００９】
即ち、請求項１の手段を採用することにより、圧力損失の増加を招くことなく、エアフィルタにおいて吸音効果を高めることができる。
また、請求項２の手段を採用することにより、吸気濾過器に中空糸不織布を備えるエアフィルタを用いることで、吸気通路の圧力損失の増加を招くことなく、吸気騒音の低減効果を高めることができる。
また、請求項１、２の手段における中空糸不織布は、不織布を構成する繊維を中空繊維に変更しただけで、つまり、従来技術の不織布と同様の製造方法によって製造可能であるため、製造コストの増加を抑えることができる。即ち、製造コストを高めることなく、吸音効果を高めることができる。
【００１０】
［請求項３の手段］
請求項３の手段のエアフィルタまたは吸気濾過器の濾材エレメントは、密度の異なる複数の不織布層を積層してなり、複数の不織布層の少なくとも１つ以上の不織布層が中空糸不織布である。
このように設けても、圧力損失の増加を招くことなく、吸音効果を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
最良の形態１のエアフィルタは、空気の濾過を行なう濾材として少なくとも一部に不織布を用いる濾材エレメントと、この濾材エレメントを保持するフィルタ枠とからなり、空気が通過する部位に配置される。
そして、濾材エレメントは、内部が中空の繊維である中空繊維を使用した中空糸不織布を備える。
【００１２】
最良の形態２の吸気濾過器は、内燃機関に吸引される燃焼用の空気が通過する吸気通路途中に設けられて、通過する空気の濾過を行なう。
この吸気濾過器は、空気の濾過を行なう濾材として少なくとも一部に不織布を用いる濾材エレメント、およびこの濾材エレメントを保持するフィルタ枠からなるエアフィルタと、空気の流入口、および内燃機関側に連通する流出口を備え、内部にエアフィルタを収容するフィルタハウジングとを備える。
そして、濾材エレメントは、内部が中空の繊維である中空繊維を使用した中空糸不織布を備える。
【００１３】
ここで、最良の形態１、２における中空糸不織布は、不織布を構成する繊維のうち、中空繊維の割合が１００％のものであっても良いし、中空繊維と、中空繊維ではない通常繊維とが混合されたものであっても良い。なお、中空繊維と通常繊維が混合される場合は、中空繊維の割合が多いことが望ましい。
【実施例１】
【００１４】
エアフィルタが搭載された吸気濾過器の一例を、図１〜図３を参照して説明する。
車両は、燃料の燃焼により車両走行用の出力を生じさせるエンジンを搭載している。このエンジンは、気筒内に吸気を導く吸気通路１と、気筒内で発生した排気ガスを排出する排気通路とを備える。
吸気通路１は、吸気管、インテークマニホールドおよび吸気ポートの各内部通路よりなる。
【００１５】
吸気管には、エンジンに吸い込まれる吸気中に含まれた塵や埃を除去する吸気濾過器２、吸気量を計測する吸気量センサ３（エアフロセンサ）、気筒内に吸引される吸気量の調整を行なうスロットルバルブ４等が設けられている。
インテークマニホールドは、吸気管から供給される吸気をエンジンの各気筒内に分配する分岐管であり、その内部には吸気量センサ３の精度に悪影響を与える吸気脈動や吸気干渉を防ぐためのサージタンクが設けられている。
【００１６】
吸気ポートは、エンジンのシリンダヘッドに形成されて、インテークマニホールドによって分配された吸気を気筒内に導く。
ここで、シリンダヘッドには、各気筒内に吸気を導く吸気ポートの他に、各気筒内で生成された排気ガスを排出する排気ポートが形成されている。そして、シリンダヘッドには、各気筒毎に、吸気ポートの出口端（気筒内との境界部）を開閉する吸気バルブと、排気ポートの入口端（気筒内との境界部）を開閉する排気バルブとが設けられている。
【００１７】
エンジンは、吸入、圧縮、爆発、排気の各行程を順次繰り返すものであり、吸気の開始時に吸気バルブが開かれ、吸気の終了時に吸気バルブが閉じられる。このエンジンの吸気動作と吸気バルブの開閉動作によって、吸気通路１には吸気騒音が発生する。具体的に、エンジンの吸気動作と吸気バルブの開閉動作によって発生した吸気騒音は、吸気ポート→インテークマニホールド→吸気管の順で伝播し、外気の取入口から放出される。
【００１８】
次に、吸気濾過器２の基本構造を説明する。
吸気濾過器２は、空気の濾過を行なうエアフィルタ５と、このエアフィルタ５を収容するフィルタハウジング６（エアクリーナケース）とで構成される。
エアフィルタ５は、図１（ａ）に示すように、通過する空気の濾過を行なう濾材エレメント７と、波状に多数曲折された状態の濾材エレメント７を保持するフィルタ枠８（骨格部材）とからなり、フィルタハウジング６内を通過する空気が全て濾材エレメント７を通過するようにフィルタハウジング６内に配置される。
なお、フィルタ枠８は、濾材エレメント７とは別の部材（例えば通気性のない樹脂部材など）で設けられるものであっても良いし、濾材エレメント７と同様の部材（例えば、通気性を有する部材）で設けられるものであっても良い。
【００１９】
図３に示すフィルタハウジング６は、空気の流入口９が形成された樹脂製の上流側ケース１０と、エンジン側に連通する流出口１１が形成された樹脂製の下流側ケース１２とを組み合わせた箱体であり、内部にエアフィルタ５を収容する。
なお、図３に示す上流側ケース１０には、外気の取入口が形成されるインレットダクト１３が流入口９から上流側に向かって延長して設けられており、下流側ケース１２にはアウトレットホース１４に接続されるアウトレットダクト１５が流出口１１から下流側に向かって延長して設けられている。また、図３では、上流側ケース１０と下流側ケース１２との接合面に、エアフィルタ５の外周縁に形成されたリブ５ａが挟み付けられて、エアフィルタ５がフィルタハウジング６内に固定される例を示す。
【００２０】
次に、この実施例１の特徴技術を説明する。
エアフィルタ５における濾材エレメント７は、内部が中空の繊維である中空繊維１６を使用した中空糸不織布１７を備える。
この実施例１の特徴技術を以下において具体的に説明する。
中空糸不織布１７に用いられる中空繊維１６は、細く、柔軟性に富む長繊維であり、図１（ｂ）に示すように内部が中空に設けられている。具体的な一例を示すと、中空繊維１６は、１〜５デニール程のポリエステルなどの化学繊維である。
【００２１】
中空糸不織布１７は、従来の不織布（中空繊維１６ではない通常繊維の不織布：以下、通常不織布１８と称す）と同様の製造方法によって設けられる。即ち、中空糸不織布１７の製造方法は、不織布を構成する繊維が中空繊維１６に変更されただけである。
ここで、中空糸不織布１７の製造方法の一例を説明する。
（１）先ず、接着用のバインダー繊維が混合された所定量の中空繊維１６を所定のマット形状に成形する。（２）続いて、マット状に成形された中空繊維１６を所定の厚みに加熱プレスする。以上により、バインダーが熱によって一旦溶融して隣接する中空繊維１６を接合することで所定密度で所定厚みの中空糸不織布１７が製造される。もちろん、この製造方法は一例であって、他の製造方法により中空糸不織布１７を製造するものであっても良い。
【００２２】
この実施例の濾材エレメント７は、密度の異なる複数の不織布層を積層した構造を採用するものであり、複数の不織布層の少なくとも１つ以上の不織布層が中空糸不織布１７によって設けられている。
具体的にこの実施例の濾材エレメント７は、図１（ｃ）に示すように、密度の異なる３種の不織布を積層してなる。
さらに具体的にこの実施例の濾材エレメント７は、空気流の上流側（外気の取入口に近い側）から下流側（エンジン側）に向かって、密度の低い粗層１９、密度が粗層１９より高い中層２０、密度が最も高い密層２１の３層を積層した構造を採用している。
そして、この実施例１の濾材エレメント７は、最もエンジンに近い側（吸気騒音が入射する側）で最も密度の高い密層２１が中空糸不織布１７によって設けられ、粗層１９と中層２０が通常不織布１８によって設けられている。
【００２３】
（実施例１の効果）
エンジンの運転によりエンジン側より生じた吸気騒音は、吸気ポート、インテークマニホールド、吸気管を通って吸気濾過器２の内部（フィルタハウジング６の内部）に到達し、エアフィルタ５の濾材エレメント７に入射する。
（ｉ）濾材エレメント７に到達した吸気騒音が、粗層１９と中層２０の通常繊維と、密層２１の中空繊維１６を振動させる。そして、吸気騒音は、繊維を振動させることで減衰するとともに、振動する繊維が隣接する繊維と接触することで減衰する（従来技術と同様の吸音効果）。
（ｉｉ）さらに、濾材エレメント７の中空糸不織布１７に到達した吸気騒音の一部は、中空繊維１６の表皮側から内部の中空部に入射する。そして、中空繊維１６の中空部に入射した吸気騒音は、中空部内で反射を繰り返して減衰する（中空糸不織布１７に特有の吸音効果）。
このように、濾材エレメント７の少なくとも一部に中空繊維１６を使用した中空糸不織布１７を用いることで、濾材エレメント７において積極的に吸音を行なうことができ、従来技術に比較して吸気騒音を減衰させることができる。即ち、濾材エレメント７の厚みや密度を変えることなく、従来技術よりも吸気騒音を少なくすることができる。
【００２４】
次に、図２の実験結果を参照して実施例１の効果を説明する。
図２に示す実線Ａは、密層２１が中空糸不織布１７で設けられ、粗層１９と中層２０が通常不織布１８で設けられた濾材エレメント７のエアフィルタ５（本発明が採用された実施例１のエアフィルタ５）を車両に搭載した場合における吸気騒音の測定結果を示す。
図２に示す実線Ｂは、粗層１９、中層２０、密層２１の全てが通常不織布１８で設けられた濾材エレメント７を採用するエアフィルタ５（本発明を採用しない参考例のエアフィルタ５）を車両に搭載した場合における吸気騒音の測定結果を示す。
【００２５】
この実線Ａと実線Ｂを比較して解るように、密層２１だけを中空糸不織布１７で設けても、吸気騒音の音圧レベルを下げることができる。
また、実線Ａと実線Ｂを比較して解るように、中空糸不織布１７を用いることで２０００Ｈｚ以上の周波数域において特に吸音効果を高めることができる。このため、吸気騒音だけでなく、ターボ過給器を搭載する車両では、ターボの作動音（高回転で回転するインペラの作動音）を効果的に抑えることができる。
【００２６】
上述したように、この実施例１の吸気濾過器２は、中空糸不織布１７を用いた濾材エレメント７を有するエアフィルタ５を用いることで、吸気通路１の圧力損失の増加を招くことなく、吸気騒音を抑えることができる。
また、中空糸不織布１７は、不織布を構成する繊維を中空繊維１６に変更しただけで、つまり、従来技術の不織布と同様の製造方法によって製造可能であるため、エアフィルタ５の製造コストの増加が抑えられる。即ち、製造コストを高めることなく、吸気騒音やターボの作動音を抑えることが可能になる。
【実施例２】
【００２７】
実施例２を図４を参照して説明する。なお、実施例１と同一符号は、同一機能物を示すものである。
上記の実施例１では、密層２１の厚みが、粗層１９と中層２０の厚みより薄い例を示したが、粗層１９、中層２０、密層２１の厚みは、適宜変更可能なものである。
具体的に、この実施例２では、図４に示すように、中層２０の厚みを、粗層１９と密層２１の厚みより薄く設けたものである。
【００２８】
上記の実施例１では、密層２１を中空糸不織布１７で設け、粗層１９と中層２０を通常不織布１８で設ける例を示したが、中空糸不織布１７で設ける層は、密層２１に限定されるものではない。
具体的に、この実施例２では、図４に示すように、中層２０を中空糸不織布１７で設け、粗層１９と密層２１を通常不織布１８で設けたものである。
このように設けても、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００２９】
〔変形例〕
上記の実施例では、濾材エレメント７を構成する３層の不織布層のうち、１層のみを中空糸不織布１７で設け、他の２層を通常不織布１８で設ける例を示したが、３層の不織布層のうちの２層を中空糸不織布１７で設けても良いし、３層の全てを中空糸不織布１７で設けても良い。
上記の実施例では、濾材エレメント７を３層の不織布を積層して設ける例を示したが、２層の不織布を積層して濾材エレメント７を設けても良い。この場合、空気流の下流側の層だけ、あるいは空気流の上流側の層だけを中空糸不織布１７で設けても良いし、２層とも中空糸不織布１７で設けても良い。
または、濾材エレメント７を１層の不織布層だけで構成し、その１層を中空糸不織布１７で設けるものであっても良い。
あるいは、図５に示すように、既存の濾材エレメント７に中空糸不織布１７によるプレフィルタ２２を追加することで、既存の濾材エレメント７に中空糸不織布１７を設けても良い。
【００３０】
上記の実施例では、濾材エレメント７を複数層で設ける場合に、全ての層を不織布で設ける例を示したが、少なくとも１層が中空糸不織布１７であれば良く、他の層は不織布でなくても良い。即ち、一例を示すと、濾紙と中空糸不織布１７を組み合わせて濾材エレメント７を構成しても良い。
上記の実施例では、中空繊維１６だけ（即ち、中空繊維１６の割合が１００％）で中空糸不織布１７を設ける例を示したが、中空繊維１６と、中空繊維１６ではない通常繊維を混合して中空繊維１６が配合された中空糸不織布１７を設けても良い。
【００３１】
上記の実施例では、エンジンの吸気濾過器２のエアフィルタ５に本発明を適用して吸気騒音を低減する例を示したが、吸気濾過器２とは異なる他のエアフィルタに本発明を適用しても良い。具体的には、車両用空調装置のエアフィルタに本発明を適用しても良い。あるいは、家庭用の電気機器（エアコン、空気清浄機、換気扇、掃除機等）のエアフィルタなど、車両以外のエアフィルタに本発明を適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】エアフィルタの斜視図、中空繊維の説明図、および濾材エレメントの積層構造を示す要部断面である（実施例１）。
【図２】騒音レベルの比較結果を示すグラフである（実施例１）。
【図３】吸気濾過器の説明図である（実施例１）。
【図４】濾材エレメントの積層構造を示す要部断面である（実施例２）。
【図５】濾材エレメントの構造図である（変形例）。
【図６】レゾネータの設置例を示す概略図である（従来例）。
【符号の説明】
【００３３】
１  吸気通路
２  吸気濾過器
５  エアフィルタ
６  フィルタハウジング
７  濾材エレメント
８  フィルタ枠
９  流入口
１１  流出口
１６  中空繊維
１７  中空糸不織布
１８  通常不織布
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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