(57)【要約】【課題】車両が備えるエアコン装置の低温配管の冷熱を利用して内燃機関のエアクリーナーの温度上昇を抑える簡易なエアクリーナーの冷却構造を提供する。【解決手段】エアクリーナーは通過する空気中の異物を捕捉、除去するフィルターと、該フィルターの形状を維持する金属製の形状維持体とで構成する。フィルターは平面状のフィルターエレメントを蛇腹状に折りたたんだ蛇腹状フィルターエレメントにて円筒状、角筒状、又は側面視台形筒状に形成する。形状維持体は円筒状、角筒状、又は台形筒状の両端開口部に取り付け、それら筒形状を維持するよう構成する。円筒状、角筒状、又は台形筒状の一方、又は双方の形状維持体を車両が備えるエアコン装置のコンプレッサーとエバポレーター間の低温配管外面に熱絶縁体を被覆した可撓性金属導体で繋なぐ。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室に吸入する燃焼用空気を浄化するエアクリーナーの冷却構造であって、該エアクリーナーは通過する空気中の異物を除去して清浄化するフィルターと、該フィルターの形状を維持する金属製の形状維持体とから構成され、
前記フィルターは平面状のフィルターエレメント、又は平面状のフィルターエレメントを蛇腹状に折りたたんだ蛇腹状フィルターエレメントにて円筒状、角筒状、又は側面視台形の台形筒状に形成されており、
前記形状維持体は円筒状、角筒状、又は台形筒状のフィルター両端開口部に取り付けられ、それら筒形状を維持するように構成されており、
前記円筒状、角筒状、又は台形筒状の一方、又は双方の形状維持体は、車両が備えるエアコン装置を構成するコンプレッサーとエバポレーターを繋ぐ低温配管外面に熱絶縁体を被覆した可撓性金属導体で繋がれ、低温配管の冷熱にてエアクリーナーの温度上昇が抑制されるように構成されていることを特徴とするエアクリーナーの冷却構造。
【請求項２】
内燃機関の燃焼室に吸入される燃焼用空気を浄化するエアクリーナーの冷却構造であって、
該エアクリーナーは通過する空気中の異物を除去して清浄化するフィルターと、該フィルターの形状を維持する金属製の形状維持体とから構成され、
前記フィルターはフィルターエレメントにて半球形ドーム状に形成され、前記形状維持体は中央に空気流入口を有する円板と、該円板上に取り付けた前記半球形ドーム状フィルターの外面を覆う半球形ドーム状パンチングメタルと、前記半球形ドーム状フィルターを内側から支持する支持枠体とから構成された外観キノコ型のエアクリーナーで、
前記エアクリーナーの前記円板は、車両が備えるエアコン装置を構成するコンプレッサーとエバポレーターを繋ぐ低温配管外面に熱絶縁体を被覆した可撓性金属導体で繋がれ、低温配管の冷熱にてエアクリーナーの温度上昇が抑制されるように構成されていることを特徴とするエアクリーナーの冷却構造。
【請求項３】
内燃機関の燃焼室に吸入される燃焼用空気を浄化するエアクリーナーの冷却構造であって、
該エアクリーナーは通過する空気中の異物を除去して清浄化するフィルターと、該フィルターを着脱可能に収納するエアクリーナーボックスとから構成され、
前記フィルターは金属製枠体の開口部に金属網で補強したフィルターエレメントを取り付けて構成され、前記エアクリーナーボックスは前記フィルターの取り付けによりボックス内空間が二分されて一方の空間に吸気された空気はフィルターを通過して他方の空間に移り、該空間を囲むボックス部に接続された通気管を通って前記燃焼室に流れるように構成されており、
前記フィルターの金属製枠体は、車両が備えるエアコン装置を構成するコンプレッサーとエバポレーターを繋ぐ低温配管外面に、前記エアクリーナーボックスの壁を貫く熱絶縁体を被覆した可撓性金属導体で繋がれ、低温配管の冷熱にてフィルターの温度上昇が抑制されるように構成されていることを特徴とするエアクリーナーの冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃焼室に吸入される燃焼用空気を浄化するエアクリーナーの冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関を備える車両では、内燃機関燃焼室に供給する空気に含まれる塵、埃、不純物等の異物を予め除去し、清浄処理するためのエアクリーナーが装備されている。エアクリーナーは車両のエンジンルームに取り付けられるが、エンジンルーム内にはエンジン、圧縮機等、高温となる装置や部品が多い。エアクリーナーはそれら高温部品から輻射、対流等により熱を受けて温度上昇し、エアクリーナーを通過する燃焼用空気の温度を上昇させる。燃焼用空気の温度が上昇すると燃焼室の空気充填効率が下がってエンジン性能の低下を招く。
【０００３】
こうした問題を解決するため、エアクリーナーの温度上昇を抑える提案が各種されている。例えば、特許文献１には燃焼用空気を内燃機関に導く吸気経路の外側に隙間を設けて該経路を覆う覆い管を設け、吸気経路と覆い管との間の断熱空間に断熱用空気を流す構成の吸気装置が提案されている。しかし、このような覆い管を設けたり、断熱空間に断熱用空気を流したりする構成は簡単ではない。
【０００４】
また、特許文献２にはエアクリーナーの出口に潜熱蓄熱材を配設して吸気温度を低下させる吸気温度調整装置が開示されている。この技術の場合は潜熱蓄熱材が吸気抵抗を高め、十分な吸気量を確保することが困難になる場合がある。
【０００５】
また、特許文献３には吸気通路内で発生する音響エネルギー（吸気脈動などによる音響エネルギー）を利用して、吸気通路内を流れる空気を冷却する技術が提案されている。しかし、この技術は吸気通路の途中に音響スタックを介在させて吸気通路を通過する空気を冷却することを目的としたものであるが、空気が音響スタックを直接通過する構成であったため音響スタックが大きな吸気抵抗として作用する問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許４６０９０５８号公報
【特許文献２】特開２０１０−１３８７５５号公報
【特許文献３】特開２００７−２７０６１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、従来技術のこうした問題点を解決するためになされたもので、その課題は、内燃機関の燃焼室に供給する空気を浄化するエアクリーナーを、車両が備えるエアコン装置の低温配管の冷熱を利用して冷やすことにより、その温度上昇を抑える簡易な内燃機関のエアクリーナー冷却構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、内燃機関の燃焼室に吸入する燃焼用空気を浄化するエアクリーナーの冷却構造であって、該エアクリーナーは通過する空気中の異物を除去して清浄化するフィルターと、該フィルターの形状を維持する金属製の形状維持体とから構成され、前記フィルターは平面状のフィルターエレメント、又は平面状のフィルターエレメントを蛇腹状に折りたたんだ蛇腹状フィルターエレメントにて円筒状、角筒状、又は側面視台形の台形筒状に形成されており、前記形状維持体は円筒状、角筒状、又は台形筒状のフィルター両端開口部に取り付けられ、それら筒形状を維持するように構成されており、前記円筒状、角筒状、又は台形筒状の一方、又は双方の形状維持体は、車両が備えるエアコン装置を構成するコンプレッサーとエバポレーターを繋ぐ低温配管外面に熱絶縁体を被覆した可撓性金属導体で繋がれ、低温配管の冷熱にてエアクリーナーの温度上昇が抑制されるように構成されていることを特徴とするエアクリーナーの冷却構造である。
【０００９】
このような冷却構造によれば、エアコン装置の低温配管の冷熱が熱絶縁体を被覆した可撓性金属導体を経由してエアクリーナーに伝わり、その温度上昇が抑制される。エアクリーナーの温度上昇が抑制されるとエアクリーナーを通過して燃焼室に吸入される燃焼用空気の温度も下がり、燃焼室の空気充填効率が上昇してエンジン性能が上昇する効果が得られる。このような冷却構造は簡単であり、既存の車両に後から追加で取り付けることも容易である。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、内燃機関の燃焼室に吸入される燃焼用空気を浄化するエアクリーナーの冷却構造であって、該エアクリーナーは通過する空気中の異物を除去して清浄化するフィルターと、該フィルターの形状を維持する金属製の形状維持体とから構成され、前記フィルターはフィルターエレメントにて半球形ドーム状に形成され、前記形状維持体は中央に空気流入口を有する円板と、該円板上に取り付けた前記半球形ドーム状フィルターの外面を覆う半球形ドーム状パンチングメタルと、前記半球形ドーム状フィルターを内側から支持する支持枠体とから構成された外観キノコ型のエアクリーナーで、
前記エアクリーナーの前記円板は、車両が備えるエアコン装置を構成するコンプレッサーとエバポレーターを繋ぐ低温配管外面に熱絶縁体を被覆した可撓性金属導体で繋がれ、低温配管の冷熱にてエアクリーナーの温度上昇が抑制されるように構成されていることを特徴とするエアクリーナーの冷却構造である。
【００１１】
このような冷却構造によれば、キノコ型エアクリーナーについても請求項１に記載の発明と同様の効果を奏する。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明は、内燃機関の燃焼室に吸入される燃焼用空気を浄化するエアクリーナーの冷却構造であって、該エアクリーナーは通過する空気中の異物を除去して清浄化するフィルターと、該フィルターを着脱可能に収納するエアクリーナーボックスとから構成され、前記フィルターは金属製枠体の開口部に金属網で補強したフィルターエレメントを取り付けて構成され、前記エアクリーナーボックスは前記フィルターの取り付けによりボックス内空間が二分されて一方の空間に吸気された空気はフィルターを通過して他方の空間に移り、該空間を囲むボックス部に接続された通気管を通って前記燃焼室に流れるように構成されており、前記フィルターの金属製枠体は、車両が備えるエアコン装置を構成するコンプレッサーとエバポレーターを繋ぐ低温配管外面に、前記エアクリーナーボックスの壁を貫く熱絶縁体を被覆した可撓性金属導体で繋がれ、低温配管の冷熱にてフィルターの温度上昇が抑制されるように構成されていることを特徴とするエアクリーナーの冷却構造
【００１３】
このような冷却構造によれば、ボックス型エアクリーナーについても請求項１に記載の発明と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】エアクリーナーの形状例である。
【図２】エアクリーナーの他の形状例である。
【図３】カバー５の内部に取り付けて使用する筒形エアクリーナーの例である。
【図４】車両用エアコン装置の構成である。
【図５】エアクリーナー１ａの冷却構造の構成例である。
【図６】エアクリーナー１ａの他の冷却構造の構成例である。
【図７】キノコ型エアクリーナー１ｄの冷却構造の構成例である。
【図８】半球形ドーム状フィルター２２を下側から見た形状例である。
【図９】支持枠体２３ｂの形状例である。
【図１０】ボックスタイプのエアクリーナー１ｅの冷却構造の構成例である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る内燃機関のエアクリーナーの冷却構造の一実施形態について図面を参照して説明する。図１、図２は内燃機関の燃焼室に吸入される燃焼用空気を浄化するエアクリーナーとして市販されているエアクリーナーの形状例である。図１に示すエアクリーナー１ａは側面視台形の台形筒状のもの、図２に示すエアクリーナー１ｂは円筒状のものである。他に角筒状のものも市販されている。エアクリーナー１ａ、１ｂは何れもエンジンルーム内にカバー無しのむき出し状態で取り付けられるタイプであるが、他に図３に示すようにカバー５の内部に取り付けて使用されるタイプのエアクリーナー１ｃもある。図はその縦断面図である。
【００１６】
これらエアクリーナー１ａ、１ｂ、１ｃは空気を濾過して清浄化するフィルター２と、それらの筒形状を維持するための形状維持体２ａ、２ｂを主要構成要素として構成されている。形状維持体３ａ、３ｂは筒状の両端開口部に取り付けられ、フィルター２の開口部形状を維持している。一方の形状維持体３ａはエアクリーナーの開口を塞ぐ板体であるが、一部には中央に孔を設けてその部分にもフィルターエレメントを取り付けているものがある。
【００１７】
他方の形状維持体３ｂについては、図１、図２のエアクリーナー１ａ、１ｂでは中央に孔を設け、その部分に燃焼室に繋がる通気管４が接続されている。カバー５内に取り付けられる図３のエアクリーナー１ｃでは、燃焼室に繋がる通気管４はカバー５に接続されており、形状維持体３ｂはエアクリーナー１ｃの空気入り側とは反対側の開口を塞ぐ構造になっている。形状維持体３ａ、３ｂの材料は金属製のものと非金属製のものがあるが、本発明では金属製のものを対象としている。
【００１８】
通過する空気中の異物を除去して清浄化する筒状のフィルター２は、平面状のフィルターエレメント、又は平面状のフィルターエレメントを蛇腹状に折りたたんだ蛇腹状フィルターエレメントを円筒状、角筒状、側面視台形筒状等に折りたたんで形成されている。フィルターエレメントの材料は、紙繊維、発泡ウレタン（スポンジ）、専用オイルを浸透させたガーゼ状の綿布等である。最近ではステンレスメッシュを用いたものも多い。また、これら異なる種類のエレメントを重ねる、例えば、ステンレスメッシュと綿布を重ねたものを蛇腹状に折りたたんで使用しているものも多い。更には、図２のエアクリーナー１ｂの円筒状内部に見られるように、ステンレス板にパンチングで孔を設けた薄いパンチングメタルを補強用に重ねて使用したものもある。
【００１９】
燃焼用空気は図１、図２のエアクリーナー１ａ、１ｂでは図中の矢印に示すように、筒状のフィルター２の外側から内側に吸い込まれる。図３のエアクリーナー１ｃでは矢印に示すように筒状のフィルター２の内側から外側に抜ける。フィルター２を通過する際に塵、埃、不純物等の異物はフィルター２に捕捉されて除去される。フィルター２により清浄処理された空気は、図１、図２のエアクリーナー１ａ、１ｂでは形状維持体３ｂに繋がれた通気管４を通って燃焼室に導かれる。エアクリーナー１ｃではカバー５に接続された通気管４を通って燃焼室に導かれる。
【００２０】
ところで、このようなエアクリーナー１ａ、１ｂ、エアクリーナー１ｃを収納するカバー５等は車両のエンジンルームに取り付けられる。エンジンルーム内にはエンジン、圧縮機等、高温となる装置や部品が多く収納されている。エアクリーナーはそれら高温部品から輻射、対流等により熱を受けて温度上昇する。また、吸い込むエンジンルーム内の空気自体も周りから熱を受けて温度が高くなっている。このためエアクリーナーを通過した空気の温度は高くなる。燃焼用空気の温度が上昇すると燃焼室の空気充填効率が下がってエンジン性能が低下する。本発明は周りから熱を受けるエアクリーナーを冷却して、通過後の空気の温度を下げることを目的としている。そのエアクリーナーの冷却は、車両が備えるエアコン装置からの冷熱（冷熱エネルギー）をエアクリーナーに導くことで行なう。
【００２１】
図４は車両に取り付けられるエアコン装置の一般的構成である。家庭用のエアコン装置は暖房と冷房の双方に使用されるが、車両の暖房はエンジンの熱を利用して行なわれる。このため図４に示す車両用エアコン装置は冷房専用に使用される。動作は概略、次の通りである。コンプレッサー（圧縮機）１０が冷媒（エアコンガス）を圧縮し、高温高圧ガス状態にしてコンデンサー１１に送る。コンデンサー１１はラジエーターのような形をしており、主にラジエーターの前方に取り付けられている。走行時の空気やファンなどによりコンデンサー１１内部を通過する冷媒は冷却されて液化が進む。液化された冷媒はストレーナー１３にて不純物や余計な水分が除去されエキスパンションバルブ１４に送られる。エキスパンションバルブ１４では、低温高圧に液化された冷媒は小さな穴から一気に噴出されて低温低圧の霧状となる。低温低圧霧状の冷媒は室内に置かれたエバポレーター１５に送られ、ブロアファン１６で送風された空気を冷却する。冷却された空気は車内に流れて車内を冷房する。エバポレーター１５を通過する際、冷媒は空気に冷熱を与えて温度が上がり、低温低圧のガス状に変わる。そしてエバポレーター１５とコンプレッサー１０を繋ぐ配管１７を通ってコンプレッサー１０に戻る。冷媒はこのような通路を循環する。
【００２２】
このような冷房サイクルにおけるエバポレーター１５とコンプレッサー１０を繋ぐ配管１７を通過する冷媒の温度を考えると、その冷媒は、直前のエバポレーター１５において空気に冷熱を与えたことでエバポレーター１５に入力した際の低温状態よりも温度が高くなるとはいえ、まだ、かなりの低温状態になっている。その低温状態の冷媒を通過させる配管１７は、その冷媒に冷却されて低温状態になっている。本発明では、この低温低圧冷媒により冷却された配管１７の冷熱をエアクリーナーの冷却、温度上昇抑制に利用する。
【００２３】
図５は、図１に示したエアクリーナー１ａの冷却構造の構成例である。エバポレーター１５とコンプレッサー１０を繋ぐ配管１７の外面とエアクリーナー１ａの一方の形状維持体３ａとを熱絶縁体を被覆した可撓性金属導体１８で繋いだ構成になっている。冷えた配管１７の冷熱が可撓性金属導体１８を経由してエアクリーナー１ａに伝わり、金属製の形状維持体３ａを冷やす。形状維持体３ａを冷やした冷熱はフィルター２にも伝わり、その温度上昇を抑制する。フィルター２にステンレスメッシュや補強用のパンチングメタルが使用されている場合には冷熱が伝わり易い。
【００２４】
可撓性金属導体１８のエアクリーナー１ａ側は、エンジンに繋がる通気管４側の形状維持体３ｂに繋いでもよい。通気管４は周囲から熱を受けて温度が上昇するので、熱絶縁体を介して形状維持体３ｂに接続しておくとよい。図６に示すように可撓性金属導体１８を２本使用し、形状維持体３ａ、３ｂの双方を配管１７の外面と接続すると更に効果が上がる。エアクリーナー１ａ、１ｂ、１ｃは、エンジンルーム内では車両前方寄りに取り付けられることが多い。コンデンサー１０も車両前方位置に取り付けられる場合が多いので冷熱を伝える可撓性金属導体１８の長さは比較的短いもので済む。
【００２５】
図７は、外観がキノコに似たキノコ型と呼ばれるエアクリーナー１ｄを対象とした冷却構造の実施形態である。キノコ型のエアクリーナー１ｄは金属製の形状維持体２３と、その中に内蔵される空気清浄化用のフィルター２２とで構成される。フィルター２２は紙繊維、発泡ウレタン（スポンジ）、専用オイルを浸透させたガーゼ状の綿布等のフィルターエレメントを半球形ドーム状に形成したものである。図８は、その半球形ドーム状フィルター２２を下面側から見た形状例である。
【００２６】
形状維持体２３は、図９に示すように中央に空気流入口を設けた円板２３ａと、該円板２３ａ上に取り付けられて半球形ドーム状フィルター２２を内側から支持する支持枠体２３ｂと、図７に示すような半球形ドーム状フィルター２２の外面を覆う半球形ドーム状パンチングメタル２３ｃとで構成されている。支持枠体２３ｂに半球形ドーム状フィルター２２を載せ、その外面を半球形ドーム状パンチングメタル２３ｃで覆って保護する。全体がキノコの形状に似ていることからキノコ型エアクリーナーと呼ばれる。
【００２７】
このキノコ型エアクリーナー１ｄの冷却構造も前述の筒状エアクリーナー１ａ、１ｂ、１ｃの場合と同様である。図７はその冷却構造図である。図４に示したエアコン装置のエバポレーター１５とコンプレッサー１０を繋ぐ配管１７の外面とエアクリーナー１ｄの円板２３ａを熱絶縁体を被覆した可撓性金属導体１８で繋いだ構成とする。これにより冷えた配管１７の冷熱が可撓性金属導体１９を経由して円板２３ａに伝わり、金属製の円板２３ａ、支持枠体２３ｂ、半球形ドーム状パンチングメタル２３ｃを冷やす。その冷熱より半球形ドーム状フィルター２２も冷やされる。これによりエアクリーナー１ｄを通過する燃焼空気の温度上昇が抑えられる。
【００２８】
図１０はボックスタイプのエアクリーナー１ｅを対象とした冷却構造の実施形態である。このタイプのエアクリーナー１ｅは、フィルター２５と、そのフィルター２５を着脱可能に収納するエアクリーナーボックス２６とから構成される。図１０ではエアクリーナー１ｅの構造は断面図で示している。このタイプのエアクリーナー１ｅは燃焼空気を温度の高いエンジンルーム内から吸気するのでなく、車外から吸気する車両に採用されることが多い。
【００２９】
フィルター２５は断面が矩形、丸形等の金属製枠体２７の開口部にフィルターエレメントを取り付けて構成される。フィルターエレメントは両面を金属網で挟んで補強されていたり、蛇腹状金属網に貼り付けたりして取り付けられている。エアクリーナーボックス２６はフィルター２５の取り付けによりボックス内空間が二分され、一方の空間に吸気された空気はフィルター２５を通過して他方の空間に移り、該空間を囲むボックス部に接続された通気管４を通って燃焼室に流れる。
【００３０】
このボックスタイプのエアクリーナー１ｅの冷却構造も前述の筒状エアクリーナー１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの場合と同様である。図１０はその冷却構造であり、図４に示したエアコン装置のエバポレーター１５とコンプレッサー１０を繋ぐ配管１７の外面とフィルター２５の金属製枠体２７を熱絶縁体を被覆した可撓性金属導体１８で繋いで構成している。可撓性金属導体１８はエアクリーナーボックス２６に穴をあけてボックス内に引き込む。これにより冷えた配管１７の冷熱が可撓性金属導体１９を経由して金属製枠体２７に伝わりフィルター２５が冷やされ、フィルター２５を通過する燃焼空気の温度上昇が抑えられる。
【００３１】
以上説明した内燃機関のエアクリーナーの冷却構造は何れも簡単な構成である。既存の内燃機関に後から改造で追加装備することも容易である。このような構造でエアクリーナーの温度を少しでも低下させれば、エアクリーナーを通過して内燃機関の燃焼室に吸入される燃焼用空気の温度が下がり、燃焼室の空気充填効率が上昇してエンジン性能が上昇する。
【符号の説明】
【００３２】
図面中、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅはエアクリーナー、２はフィルター、３ａ、３ｂは形状維持体、４は通気管、５はカバー、１０はコンプレッサー、１５はエバポレーター、１１はコンデンサー、１２はコンデンサーファン、１３はストレーナー、１４はエキスパンションバルブ、１７は配管、１８は可撓性金属導体、１９はビス、２０は金属製リング、２２は半球形ドーム状フィルター、２３は形状維持体、２３ａは円板、２３ｂは支持枠体、２３ｃは半球形ドーム状パンチングメタル、２５はフィルター、２６はエアクリーナーボックス、２７は金属製枠体を示す。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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