(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一連の通気経路の途中に設けられ、通流する空気をろ過するエアクリーナであって、
エアクリーナは、拡張空間を画定するケースと、フィルタエレメントとを有し、フィルタエレメントにより前記拡張空間は上流側拡張空間と下流側拡張空間に画定され、
上流側拡張空間と下流側拡張空間は、それぞれフィルタエレメントに面しており、
前記ケースには、上流側ダクトを上流側拡張空間に連絡するように接続するための吸気口と、下流側ダクトを下流側拡張空間に連絡するように接続するための排気口とが設けられ、
さらに、エアクリーナは、通気性を有する材料により筒状に形成された開口端部材を有しており、
前記吸気口には、開口端部材が、上流側拡張空間に突出するように、かつ、吸気口のダクト壁を延長するように設けられており、
前記筒状の開口端部材の内周側の空間と外周側の空間は、上流側拡張空間として直接つながっており、かつ、開口端部材の外周面は、上流側拡張空間に面しており、
開口端部材の通気性材料を通じて、上流側ダクトの内部空間と上流側拡張空間の間で、空気が出入り可能とされており、
前記開口端部材の径をＤ、長さをＬとして、０．２５Ｄ≦Ｌ≦２．０Ｄであり、
前記開口端部材を構成する通気性材料の透気度が、ＪＩＳ Ｐ８１１７  に規定されるガーレー式試験法に準拠した方法で測定して、０．３〜１００秒／３００ｃｃの範囲にあるエアクリーナ。
【請求項２】
一連の通気経路の途中に設けられ、通流する空気をろ過するエアクリーナであって、
エアクリーナは、拡張空間を画定するケースと、フィルタエレメントとを有し、フィルタエレメントにより前記拡張空間は上流側拡張空間と下流側拡張空間に画定され、
上流側拡張空間と下流側拡張空間は、それぞれフィルタエレメントに面しており、
前記ケースには、上流側ダクトを上流側拡張空間に連絡するように接続するための吸気口と、下流側ダクトを下流側拡張空間に連絡するように接続するための排気口とが設けられ、
さらに、エアクリーナは、通気性を有する材料により筒状に形成された開口端部材を有しており、
前記排気口には、開口端部材が、下流側拡張空間に突出するように、かつ、排気口のダクト壁を延長するように設けられており、
前記筒状の開口端部材の内周側の空間と外周側の空間は、下流側拡張空間として直接つながっており、かつ、開口端部材の外周面は、下流側拡張空間に面しており、
開口端部材の通気性材料を通じて、下流側ダクトの内部空間と下流側拡張空間の間で、空気が出入り可能とされており、
前記開口端部材の径をＤ、長さをＬとして、０．２５Ｄ≦Ｌ≦２．０Ｄであり、
前記開口端部材を構成する通気性材料の透気度が、ＪＩＳ Ｐ８１１７  に規定されるガーレー式試験法に準拠した方法で測定して、０．３〜１００秒／３００ｃｃの範囲にあるエアクリーナ。
【請求項３】
開口端部材の通気性材料の厚みが０．５〜５ｍｍの範囲にある請求項１または請求項２に記載のエアクリーナ。
【請求項４】
開口端部材には、補強体が一体化されている請求項３に記載のエアクリーナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通気経路の途中に設けられ、通気経路の内部を通流する空気をろ過するエアクリーナに関する。
【背景技術】
【０００２】
エアクリーナは、自動車用内燃機関の吸気システムや、空調システム・冷却風送風システムなどの一連の通気経路に使用されている。このようなエアクリーナを有する通気経路において、エンジンやファンやモータなどを騒音源とする騒音が通気経路内を伝播したり、エアクリーナに接続されるダクト系に気柱共鳴が発生したりするので、かねてから騒音の低減が望まれていた。
【０００３】
通気経路を伝播する騒音を低減する技術としては、通気経路中のエアクリーナそのものを拡径チャンバーとして活用する技術や、ダクトやエアクリーナにヘルムホルツレゾネータなどの共鳴型消音器を設けるものや、吸音材を設ける技術などが開発・応用されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、エアクリーナと吸気ダクトの連結部に吸音材を設ける技術が開示されており、特許文献２には、エアクリーナのケース内周面に沿って吸音材を配置し、非透水性の膜で被覆する技術が開示されている。
【０００５】
また、エアクリーナに接続されるダクト系に生ずる気柱共鳴を抑制する技術として、非通気性素材で形成されるダクト壁の一部に、通気性を有する部分を設けて、ダクト系の気柱共鳴を予防して、ダクトを伝播する騒音の低減を図る技術、いわゆるポーラスダクトと呼ばれる技術が知られている。例えば、ポーラスダクトとして、特許文献３に記載されたような技術が知られている。この技術は、非通気性のダクト壁の中間部に穴を設けて、適度な通気性を有する不織布などの多孔質材を、それらの穴を覆うように取付け、ダクト内部空間と外部空間とが多孔質材を通じて連通するようにした技術である。さらに、特許文献３に記載のポーラスダクトにおいては、ダクト本体の壁面から突出する小筒部を設け、小筒部先端の開口部に不織布が熱溶着されている。このようなダクトにおいては、多孔質材の通気度を調整することにより、ダクト系に生ずる気柱共鳴の発生を防止しながら、ダクト系を伝播する騒音の低減を図ることができるとともに、不織布の取り付けがしやすくなり、さらに、ダクトの通気抵抗が低減できるという効果が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０９−８８７４９号公報
【特許文献２】実開平０６−０７６６５１号公報
【特許文献３】特開２００１−３２３８５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１，２に記載された技術は、吸音材を用いた消音技術であり、一般に、これら技術では、エアクリーナに接続されるダクト系に生ずる気柱共鳴の抑制を図ることは困難である。
【０００８】
また、特許文献３に記載された技術は、吸気ダクトの気柱共鳴を防止可能な技術であるが、吸気ダクトの中間部のダクト壁に穴を設けることを前提とした技術である。そのため、ダクト壁に設けられた穴から、空気が漏洩もしくは、侵入してくるという問題がある。例えば、特許文献３の技術のダクトがエアクリーナに接続されて、自動車用エンジンに空気を供給するための吸気ダクトとして用いられると、ダクト壁に設けられた穴から、エンジンルーム内で暖められた空気が吸気ダクト内に侵入してしまい、吸気温度が高くなってエンジンの出力低下を招くおそれがある。
【０００９】
すなわち、特許文献１，２の従来技術においては、エアクリーナに接続される通気ダクトの気柱共鳴を防止できないという問題がある一方で、特許文献３の従来技術においては、本来空気を取り入れたい部分（エンジン用吸気ダクトでいえば吸気口）以外の部分に開口があるため、その開口部でダクト内外の空気の出入りが起こってしまうという問題があった。
本発明の目的は、特許文献３のダクトとは別の技術手段により、エアクリーナに接続されるダクトの気柱共鳴を抑制できるエアクリーナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
発明者は、鋭意検討の結果、特定の通気性材料により筒状に形成された部材（開口端部材）を、エアクリーナの吸気口もしくは排気口の内側に一体化し、開口端部材の内周側空間と外周側空間が直接つながっているように構成すると、上記課題が解決することを知見し、本発明を完成させた。
【００１１】
本発明は、一連の通気経路の途中に設けられ、通流する空気をろ過するエアクリーナであって、エアクリーナは、拡張空間を画定するケースと、フィルタエレメントとを有し、フィルタエレメントにより前記拡張空間は上流側拡張空間と下流側拡張空間に画定され、上流側拡張空間と下流側拡張空間は、それぞれフィルタエレメントに面しており、前記ケースには、上流側ダクトを上流側拡張空間に連絡するように接続するための吸気口と、下流側ダクトを下流側拡張空間に連絡するように接続するための排気口とが設けられ、さらに、エアクリーナは、通気性を有する材料により筒状に形成された開口端部材を有しており、前記吸気口には、開口端部材が、上流側拡張空間に突出するように、かつ、吸気口のダクト壁を延長するように設けられており、前記筒状の開口端部材の内周側の空間と外周側の空間は、上流側拡張空間として直接つながっており、かつ、開口端部材の外周面は、上流側拡張空間に面しており、開口端部材の通気性材料を通じて、上流側ダクトの内部空間と上流側拡張空間の間で、空気が出入り可能とされており、前記開口端部材の径をＤ、長さをＬとして、０．２５Ｄ≦Ｌ≦２．０Ｄであり、前記開口端部材を構成する通気性材料の透気度が、ＪＩＳ Ｐ８１１７  に規定されるガーレー式試験法に準拠した方法で測定して、０．３〜１００秒／３００ｃｃの範囲にあるエアクリーナである（第１発明）。
【００１２】
あるいは、本発明は、一連の通気経路の途中に設けられ、通流する空気をろ過するエアクリーナであって、エアクリーナは、拡張空間を画定するケースと、フィルタエレメントとを有し、フィルタエレメントにより前記拡張空間は上流側拡張空間と下流側拡張空間に画定され、上流側拡張空間と下流側拡張空間は、それぞれフィルタエレメントに面しており、前記ケースには、上流側ダクトを上流側拡張空間に連絡するように接続するための吸気口と、下流側ダクトを下流側拡張空間に連絡するように接続するための排気口とが設けられ、さらに、エアクリーナは、通気性を有する材料により筒状に形成された開口端部材を有しており、前記排気口には、開口端部材が、下流側拡張空間に突出するように、かつ、排気口のダクト壁を延長するように設けられており、前記筒状の開口端部材の内周側の空間と外周側の空間は、下流側拡張空間として直接つながっており、かつ、開口端部材の外周面は、下流側拡張空間に面しており、開口端部材の通気性材料を通じて、下流側ダクトの内部空間と下流側拡張空間の間で、空気が出入り可能とされており、前記開口端部材の径をＤ、長さをＬとして、０．２５Ｄ≦Ｌ≦２．０Ｄであり、前記開口端部材を構成する通気性材料の透気度が、ＪＩＳ Ｐ８１１７  に規定されるガーレー式試験法に準拠した方法で測定して、０．３〜１００秒／３００ｃｃの範囲にあるエアクリーナである（第２発明）。さらに、第１発明もしくは第２発明においては、開口端部材の通気性材料の厚みが０．５〜５ｍｍの範囲にあることが好ましい（第３発明）。さらに第３発明においては、開口端部材には、補強体が一体化されていることが好ましい（第４発明）。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のエアクリーナ（第１発明）によれば、エアクリーナに接続される上流側ダクトの気柱共鳴が抑制でき、特定の周波数におけるダクトの騒音の増大を抑制できる。また、第２発明によれば、エアクリーナに接続される下流側ダクトの気柱共鳴が抑制でき、特定の周波数におけるダクトの騒音の増大を抑制できる。
【００１４】
さらに、第３発明においては、開口端部材の通気性材料の厚みが０．５〜５ｍｍという薄いものであるにも関わらず、１０００Ｈｚ以下の周波数領域のダクトの気柱共鳴を抑制しうる。また、第４発明のように、開口端部材に補強体が一体化されていると、開口端部材の変形が未然に防止される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】発明の第１実施形態のエアクリーナを示す図である。
【図２】開口端部材の第２実施形態を示す図である。
【図３】音響減衰量を測定する方法を示す模式図である。
【図４】発明の第１実施形態のエアクリーナによる消音効果を示す図である。
【図５】ポーラスダクト技術における、穴の位置と、気柱共鳴の共鳴モードとの関係を示す図である。
【図６】ポーラスダクト技術における、穴の位置による消音効果の変化を示す図である。
【図７】従来技術における、吸音材の位置と、気柱共鳴の共鳴モードとの関係を示す図である。
【図８】従来技術における、吸音材の位置による消音効果の変化を示す図である。
【図９】発明の第１実施形態のエアクリーナにおいて、開口端部材の長さを変化させた際の消音効果を示す図である。
【図１０】開口端部材を排気口側に設けた実施形態のエアクリーナを示す図である。
【図１１】開口端部材を排気口側に設けた実施形態のエアクリーナによる消音効果を示す図である。
【図１２】開口端部材を吸気口側と排気口側の両方に設けた実施形態のエアクリーナによる消音効果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下図面を参照しながら、自動車のエンジンに供給される空気をろ過するエアクリーナを例として、発明の実施形態について説明する。発明は以下に示す個別の実施形態に限定されるものではなく、その形態を変更して実施することもできる。図１に、発明の第１実施形態のエアクリーナ１を示す。図１では、エアクリーナ１を断面図で示している。
エアクリーナ１は、ロワケース１１とアッパケース１２と、フィルタエレメント１３と、開口端部材１４を有している。アッパケース１２とロワケース１１とは組み合わされていつの中空のケースを構成し、ケースにより通気経路中に拡張空間が画定される。フィルタエレメント１３は、エレメントの周縁部がアッパケース１２とロワケース１１の間に挟持されるように配置されて、フィルタエレメント１３により前記拡張空間は上流側拡張空間ＳＵと下流側拡張空間ＳＬに画定されている。フィルタエレメント１３の周縁部が挟持される部分は、必要に応じシールされる。
【００１７】
ロワケース１１には、吸気口１１１が形成されている。吸気口１１１には、上流側ダクト（図示せず）が接続され、上流側ダクトの内部空間が、上流側拡張空間ＳＵに連絡している。一方、アッパケース１２には、排気口１２１が形成されている。排気口１２１には、下流側ダクト（図示せず）が接続され、下流側ダクトの内部空間が、下流側拡張空間ＳＬに連絡している。上流側ダクトとエアクリーナ１と下流側ダクトが接続されることによって、一連の通気経路が構成され、空気がろ過されて、エンジンへと導かれる。
エアクリーナ１は、必要に応じ、取付け部材や、消音器（例えば共鳴型消音器等）を備えてもよい。また、エアクリーナを構成するケースやフィルタエレメントやシール材等の具体的構成は特に限定されず、公知の構成を採用できる。
【００１８】
ロワケース１１やアッパケース１２は、非通気性の材料により箱状に形成されている。非通気性の材料としては、例えば、熱可塑性樹脂や、熱硬化性樹脂、金属などが例示される。本実施形態のロワケース１１及びアッパケース１２は、ポリプロピレン樹脂を射出成形することにより成形されている。また、上流側ダクトや下流側ダクトは、通常、熱可塑性樹脂やゴムなどの非通気性材料により管状に形成される。
【００１９】
開口端部材１４は、ロワケース１１の内側に、吸気口１１１に連続するように一体化されている。一体化は、接着や粘着、溶着のほか、インサート成形、はめ込みやバンド、ピンなどによる機械的接合（係合や係止による接合）によればよい。開口端部材１４と吸気口１１１とを嵌合させて、両者の間に隙間が生じないように両者を接合一体化することが好ましい。
【００２０】
開口端部材１４は、通気性を有する材料により筒状に形成されている。通気性材料としては、不織布や発泡樹脂（発泡スポンジ）、ろ紙などが例示される。発泡樹脂を使用する場合は、連続気泡構造を有する発泡樹脂であることが好ましい。通気性材料がろ紙や不織布である場合には、バインダなどを含浸させて透気度を調整し、材料のコシを高めて、開口端部材１４の形状保持性を高めることが好ましい。本実施形態においては、不織布を筒状に加工して開口端部材１４が形成されている。
【００２１】
開口端部材１４は、吸気口１１１のダクト壁を上流側拡張空間ＳＵ内に延長するような筒状に形成されている。本実施形態では、開口端部材１４の外周面は吸気口１１１の内周面と略同等の直径Ｄの円筒状に形成されて、両者が嵌合されている。
【００２２】
また、筒状の開口端部材１４の内周側の空間ＳＩと外周側の空間ＳＯとは、上流側拡張空間ＳＵとして直接つながっている。すなわち、開口端部材１４は上流側拡張空間ＳＵ内に突出するように設けられており、開口端部材１４の内周面及び外周面が、上流側拡張空間ＳＵに面している。
【００２３】
エアクリーナ１においては、開口端部材１４の部分が上流側ダクトの末端に位置し、通気性のダクト壁を構成することになる。また、吸気口１１１の部分は上流側ダクトと同じく非通気性のダクト壁を構成する。
エアクリーナ１を一連の通気経路に設けると、上流側ダクトは、吸気口１１１までの部分が非通気性のダクト壁を有するようになり、吸気口に隣接する開口端部材１４の部分が通気性のダクト壁として、エアクリーナの拡張空間内に突出して設けられた構成となる。
【００２４】
開口端部材１４の形状についてより詳細に説明する。開口端部材１４は、径をＤ、長さをＬとして、０．２５Ｄ≦Ｌ≦２．０Ｄとなるように設けられる。ここで、径Ｄとは、筒状の開口端部材１４の断面の代表径のことであり、円形断面であれば直径を、楕円断面であれば長径を、矩形断面であれば長辺の長さをいう。また、長さＬとは、図１に示したように、開口端部材１４のうち、吸気口１１１と嵌合していない部分の管軸方向の長さをいう。径Ｄと長さＬは、０．５Ｄ≦Ｌ≦１．５Ｄとすることが特に好ましい。通気性を有する部分の長さＬが短いと、後述する共鳴防止効果が得られにくい。また、通気性を有する部分の長さＬを長く（Ｌ＞２．０Ｄ）しても、共鳴防止効果のさらなる向上が見られない一方で開口端部材１４の部分の形状維持やエアクリーナの通気抵抗の点で不利である。
【００２５】
開口端部材１４を構成する通気性材料の透気度について説明する。通気性材料の透気度は、ＪＩＳ Ｐ８１１７  に規定されるガーレー式試験法に準拠した方法で測定して、０．３〜１００秒／３００ｃｃの範囲にある。より好ましくは、０．５〜１０秒／３００ｃｃの範囲にある。不織布などの通気性材料は、バインダや熱プレスなどを必要に応じ利用して、この範囲に透気度が入るように調整されて、開口端部材１４に成形される。
【００２６】
開口端部材１４を構成する通気性材料の厚みは、０．５〜５ｍｍの範囲にあることが好ましい。本発明によれば、通気性材料がこのように薄いものでありながら１０００Ｈｚ以下の周波数領域でも共鳴現象の抑制が可能である。通気性材料が薄ければ、開口端部材１４が占める空間が小さくなり、エアクリーナ１の省スペース性にもすぐれる。
【００２７】
上記エアクリーナ１は、公知の製造方法を利用して製造することができる。開口端部材１４は、例えば、短冊状に切り出した不織布を円筒状に曲げて両端を重ね合わせ、重ね合わせ部分を接着もしくは溶着することにより製造できる。
【００２８】
発明の作用及び効果について説明する。
エアクリーナ１によれば、エアクリーナ１を含むように構成された一連の通気経路おいて、吸気口１１１に接続される上流側ダクトに生じうる気柱共鳴を抑制できる。以下、直径６０ｍｍ、長さ４００ｍｍの上流側ダクトをエアクリーナ１の吸気口１１１に接続し、直径６０ｍｍ、長さ３００ｍｍの下流側ダクトをエアクリーナ１の排気口１２１に接続して行った試験結果を示しながら、エアクリーナ１が有する作用及び効果を説明する。なお、以下の説明において、消音効果を示す音響減衰量とは、図３のように、試験対象の上流側ダクト２、エアクリーナ１、下流側ダクト３を、一連の通気経路をなすように接続しつつ、下流側ダクトの末端を、音響加振を行うスピーカ装置９９に接続し、スピーカから音を出した際の出口側（上流側ダクトの最上流の末端開口部）音圧Ｐα（位置αで測定した音圧）と音源側（下流側ダクトの最下流の末端部）の音圧Ｐβ（位置βで測定した音圧）を測定し、両者の比（Ｐβ／Ｐα）を取って、消音効果を評価する指標である。音響減衰量の値が大きいことは、消音効果が大きいことを示し、音響減衰量の値が小さいことは、消音効果が小さいことを示している。
【００２９】
図４には、開口端部材の長さを、Ｌ＝６０ｍｍ（Ｌ＝１．０Ｄ）とした第１実施形態のエアクリーナ１（実施例１）の試験結果と、開口端部材を備えない従来技術のエアクリーナ（比較例１）の試験結果の比較を示す。実施例１では、開口端部材１４を構成する材料として、透気度３秒／３００ｃｃで厚さ１．５ｍｍの不織布を用いた。
【００３０】
図４に示したように、比較例１では、８５Ｈｚ、３９５Ｈｚ、５０５Ｈｚ、７６５Ｈｚ、９０９Ｈｚなどにおいて音響減衰量が大きく落ち込む谷がある。これが、通気経路において生ずる気柱共鳴である。８５Ｈｚの共鳴は、上流側ダクト２とエアクリーナ１と下流側ダクト３が接続された系全体の共鳴である。上流側ダクト２の共鳴は、３９５Ｈｚ（１次）、７６５Ｈｚ（２次）に現れている。下流側ダクト３の共鳴は、５０５Ｈｚ（１次）、１０４５Ｈｚ（２次）に現れている。気柱共鳴が発生する周波数においては、音響減衰量が小さくなり、騒音の問題が発生しやすい。単純な管の場合には、気柱共鳴は、管の長さが、音の波長λのｎ／２（ｎ＝１，２，・・・）となる周波数で発生する。
【００３１】
図４に示すように、エアクリーナ１の内部に開口端部材１４を設けた実施例１では、上流側ダクト２に対応する気柱共鳴が発生する周波数（３９５Ｈｚ，７６５Ｈｚ）付近でも、音響減衰量の落ち込みが抑えられており、上流側ダクト２の気柱共鳴の発生が抑制されている。また、本実施形態によれば、上流側ダクトの気柱共鳴の抑制にあたって、上流側ダクトに穴を設ける必要がないので、熱気の吸い込みが抑えられる。
【００３２】
以下、本発明における気柱共鳴の抑制の推定メカニズムを説明する。第１実施形態のエアクリーナ１では、特定の透気度を有し、特定の長さを有する開口端部材１４を、エアクリーナの吸気口１１１に設け、上流側ダクト２に接続するようにしている。これを音響的にみると、上流側ダクト２の管の長さが、開口端部材１４の存在によってあいまいなものとなると考えられる。比較例１における上流側ダクトは、音響的に見ても明確な管の長さを有しており、その結果、管の共鳴周波数も明瞭となって鋭い気柱共鳴が発生する。一方、実施例１のエアクリーナを用いた系においては、上流側ダクト２の内部とエアクリーナの拡張空間との間の空気の出入りの一部が、開口端部材１４の通気性材料を通じて行われるとともに、空気の出入りの残りは、開口端部材１４の開口した端部を通じて行われるため、上流側ダクト２から上流側拡張空間ＳＵに対し空気が出入りする箇所があいまいなものとなり、結果、上流側ダクト２の音響的な管の長さがあいまいなものとなる。その結果、音響的管長により決定される共鳴周波数もあいまいなものとなって、鋭い気柱共鳴の発生が抑制されるものと推定される。
【００３３】
この気柱共鳴抑制のメカニズムは、従来知られていた技術における共鳴防止メカニズムとは、原理が異なるものである。以下それを説明する。
特許文献３の技術のように、ダクトの一部に穴を開け、穴部に多孔質材料を設けた技術（いわゆるポーラスダクト技術）が知られている。この技術によっても、気柱共鳴が抑制されうる。図５に、ダクト９の２次共鳴モードでの音圧分布と、ダクト９に穴や多孔質部材を設ける位置（ポーラスダクトにする部位）の関係を示す。ａ位置は、ダクト９の全長の１／２の位置、ｂ位置は、ダクト９の全長の１／３の位置、ｃ位置は、ダクト９の全長の１／４の位置に対応している。ａ位置に穴と多孔質材料を設けてポーラスダクトにしたものを比較例２、ｂ位置に穴と多孔質材料を設けてポーラスダクトにしたものを比較例３、ｃ位置に穴と多孔質材料を設けてポーラスダクトにしたものを比較例４としている。
図６に音響減衰量の比較結果を示す。図６には、通常の直管（比較例１）、ポーラスダクト（比較例２，３，４）の音響減衰量を比較している。
【００３４】
図５のようなポーラスダクトの技術においては、気柱共鳴の抑制は、共鳴により音圧が高くなる部位（特に共鳴モードの腹）に穴を開けて、圧力を逃がすことにより、共鳴が起こりにくくなるという原理に基づくものである。そのため、ポーラスダクトでは、共鳴が発生する際の共鳴モードの節の位置と、穴や多孔質部材が設けられる位置がずれていれば、共鳴の抑制効果が得られているが、共鳴時に節にあたる位置に穴や多孔質部材を設けた場合には、ほとんど共鳴抑制効果が得られない。例えば、図５に示すような２次共鳴モードに対しては、ｂ位置やｃ位置の部分に設ければ効果が期待できるが、ａ位置に穴や不織布を設けても、節にあたっているため、共鳴防止効果が期待できない。
【００３５】
その結果、図６に示すように、比較例２では、ダクトの２次共鳴（４５０Ｈｚ）と４次共鳴（９００Ｈｚ）において、ａ位置が共鳴モードの節に当たるため、ほとんど共鳴抑制効果が得られない。また、比較例３では、３次共鳴（６７５Ｈｚ）において、ｂ位置は共鳴モードの節に当たっており、ほとんど共鳴抑制効果が得られない。また、比較例４では、４次共鳴（９００Ｈｚ）において、ｃ位置が共鳴モードの節に当たっており、ほとんど共鳴抑制効果が得られない。これが、ポーラスダクト技術による気柱共鳴の抑制の原理およびその効果である。なお、ダクト９の開放端部は、すべての共鳴モードで節にあたる部位となっているため、この部位に穴や不織布を設けても、ポーラスダクト技術の原理により気柱共鳴の抑制を図ることはおよそ期待できない。
【００３６】
グラスウールのような通常の吸音材により、ダクトの気柱共鳴の抑制を図ることは不可能ではないが、現実的には難しい。通常の吸音材の消音の原理は、音の発生により振動的に移動する空気の流れが、吸音材の繊維等の微細な構造による抵抗で減衰され、音のエネルギーが小さくなるという原理に基づくものである。この原理のため、吸音材は、空気の移動の大きな場所に配置されるよう、消音したい周波数に応じて、厚く、広い面積で設けられる必要がある。すなわち、吸音材が薄いと、低周波側の消音効果が期待できない。
【００３７】
図７に、ダクト８の２次共鳴の音圧分布と、ダクト内周に吸音材を設ける位置の関係を示す。ａ位置は、ダクト８の全長の１／２の位置、ｂ位置は、ダクト８の全長の１／３の位置、ｃ位置は、ダクト８の全長の１／４の位置に対応している。ダクト８の内周に筒状に吸音材を設ける技術で、ａ位置に吸音材を設けたものを比較例５、ｂ位置に吸音材を設けたものを比較例６、ｃ位置に吸音材を設けたものを比較例７とした。なお、吸音材の厚みは１．５ｍｍとした。また、筒状の吸音材が設けられる管軸方向の長さはＬ＝１．０Ｄとした。
【００３８】
図８に音響減衰量を示すように、１．５ｍｍ程度の吸音材では、いずれの共鳴に対しても、ａ位置、ｂ位置、ｃ位置のいずれに吸音材を設けるかに関わらず、ほとんど共鳴抑制効果が得られない。一般に、５ｍｍ以下の吸音材では、１０００Ｈｚ以下における消音効果はほとんど期待できない。
【００３９】
以上説明したように、実施例１に見られるような本発明の共鳴抑制効果は、従来技術であるいわゆるポーラスダクトの共鳴防止原理や吸音材の消音原理とは、異なる原理、すなわち、管の音響的長さがあいまいになることで明瞭な共鳴が起こらなくなるという原理により生ずる効果である。そのため、通気性素材からなる開口端部材を、従来の原理からしてみればおよそ効果が期待できないような位置や厚さで設けているにも関わらず、通気ダクトの気柱共鳴が抑制できる。
【００４０】
図９に、第１実施形態のエアクリーナ１の開口端部材１４の長さ（吸気口１１１に組み付けた際に通気性を有する部分の長さ）Ｌを変更した際の、音響減衰量の変化を示す。Ｌ＝０．２５Ｄ（実施例５）であっても、比較例と比べ、気柱共鳴防止効果がみられる。Ｌ＝０．５Ｄ（実施例２）とすれば、かなりの気柱共鳴防止効果が得られている。また、Ｌを大きくすることによって、気柱共鳴の防止効果は向上していくが、Ｌが１．５Ｄ（実施例３）を超えＬ＝２．０（実施例４）となっても、あまり気柱共鳴の防止効果が向上しなくなる。したがって、気柱共鳴の防止を図りつつ、開口端部材の小型化を図る観点から、開口端部材１４の径Ｄと長さＬの関係を０．２５Ｄ≦Ｌ≦２．０Ｄとするのが良い。
【００４１】
発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改変をして実施することができる。以下に発明の他の実施形態について説明するが、以下の説明においては、上記実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様である部分についてはその詳細な説明を省略する。また、以下に示す実施形態は、その一部を互いに組み合わせて、あるいは、その一部を置き換えて実施できる。
【００４２】
開口端部材の変形例について説明する。開口端部材は、図２に図示した開口端部材４のように、変形を防止するための補強体４２を備えていてもよい。この開口端部材４は第１実施形態の開口端部材１４のように、吸気口１１１に一体化されて上流側ダクトの末端部を構成し、同様の効果を発揮する。補強体４２は、通気性素材により円筒状に形成された開口端部材本体４１の外周に一体化される。補強体４２は、開口端部材４のつぶれを防止できるよう、リング状の部位を所定の間隔を隔てて有するような形態であることが好ましい。本実施形態では、補強体４２は、軸方向に所定の間隔を隔てて配置されたリング状部分を有するように、格子状に形成されている。また、好ましくは、補強体４２は合成樹脂により形成されて溶着や接着により開口端部材本体４１に一体化されている。なお、補強体４２は、開口端部材本体４１が有する通気性を損なわないように、極力細く設けられることが好ましい。
【００４３】
上記説明においては、エアクリーナ１の開口端部材１４が、ロワケース１１の吸気口１１１に取り付けられ、上流側拡張空間ＳＵに突出している実施形態を中心に説明したが、これに限るものではなく、例えば、開口端部材が、アッパケースの排気口に取り付けられ、下流側拡張空間ＳＬに突出しているように設けてもよい。図１０に示す第２実施形態のエアクリーナでは、エアクリーナ６はロワケース６１、アッパケース６２、フィルタエレメント６３、開口端部材６４を備え、開口端部材６４は、アッパケースに設けられた排気口６２１に、下流側拡張空間ＳＬに向けて突出するように取り付けられている。
【００４４】
この実施形態においても、同様に、開口端部材６４が取り付けられる下流側ダクト（図示せず）の共鳴抑制効果が得られる。図１１には、この第２実施形態による消音効果を示す。開口端部材６４の長さをＬ＝１．０Ｄとしたものを実施例６、Ｌ＝０．５Ｄとしたものを実施例７、Ｌ＝１．５Ｄとしたものを実施例８、Ｌ＝２．０Ｄとしたものを実施例９、Ｌ＝０．２５Ｄとしたものを実施例１０としている。上流側ダクトや下流側ダクトは、第１実施形態と同様のものを用いた。第２実施形態では、いずれの実施例（実施例６〜１０）においても、下流側ダクトの気柱共鳴周波数に対応する５０５Ｈｚ（１次共鳴）、１０４７Ｈｚ（２次共鳴）において、共鳴の抑制効果が得られている。
【００４５】
開口端部材は、エアクリーナの吸気口と排気口の両方に設けてもよい。図１２には、第３実施形態の一例として、Ｌ＝１．０Ｄとした開口端部材を、エアクリーナの吸気口と排気口の両方に設けた例（実施例１１）の消音効果を示す。実施例１１によれば、４００Ｈｚ近辺から上の周波数における共鳴が、ほとんど抑制されており、良好な消音特性が得られている。
【００４６】
また、発明のエアクリーナは、いわゆる水抜き穴やチューニングホールを備えるものであってもよい。また、エアクリーナは、ヘルムホルツレゾネータや１／４波長共鳴管（サイドブランチ）といった、共鳴型消音器を備えるものであってもよい。
【００４７】
また、上記実施形態の説明においては、エアクリーナが、自動車用エンジンの吸気経路に使用される実施形態について説明したが、エアクリーナが設けられる一連の通気経路の用途はそれに限定されるものではない。例えば、本発明のエアクリーナは、ハイブリッド自動車や電気自動車に搭載される集合電池に冷却風を送る電池冷却システムの通気経路の一部を構成するために使用できる。また、エアコンディショナーなどの空調システムにおいて、空気を送風するための送風経路の一部を構成するためのエアクリーナとしても使用できる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
開口端部材を備えるエアクリーナは、空気を送るダクト全般に使用でき、産業上の利用価値が高い。
【符号の説明】
【００４９】
１      エアクリーナ
１１          ロワケース
１１１              吸気口
１２          アッパケース
１２１              排気口
１３          フィルタエレメント
１４          開口端部材
２          上流側ダクト
３          下流側ダクト
４          開口端部材
４１            開口端部材本体
４２            補強体
８、９  ダクト
９９    スピーカ装置
【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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【図１１】
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【図１２】
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