(57)【要約】    【課題】内燃機関の燃費を低減すると共に高出力化を実現するエアフィルタエレメントの提供。    【解決手段】このエアフィルタエレメント１０は、フレーム１１と空気活性部材１２とを有する。フレーム１１は、支柱部１３と脚部１４、１５とを有する。空気活性部材１２は、支柱部１３の所定位置に固定されている。空気活性部材１２の固定は、コイルバネ２８によって行われる。空気活性部材１２は、その厚み方向が支柱部１３の長手方向に沿うように配置される。空気活性部材１２は、空気が挿通する空気挿通孔を多数備える。空気活性部材１２は、支柱部１３の長手方向に沿って複数並設されている。各空気活性部材１２は、互いに交差するように配置されている。【選択図】図１
2005315134.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気ポートに連通する連通孔が設けられたケーシングを有するエアフィルタに適用されるエアフィルタエレメントであって、
上記ケーシング内に挿入配置され、上記連通孔に略直交する方向に延びる支柱部を有するフレームと、上記支柱部に取り付けられた平板状空気活性部材とを備え、
当該平板状空気活性部材は、その厚み方向が上記支柱部の長手方向に沿うように配置され且つ当該方向に沿って空気が挿通する空気挿通孔が貫通形成されているエアフィルタエレメント。
【請求項２】
上記平板状空気活性部材は、上記支柱部の長手方向に沿って複数並設されており、
各平板状空気活性部材は、互いに交差するように配置されている請求項１に記載のエアフィルタエレメント。
【請求項３】
上記平板状空気活性部材は、曲率半径が９５ｍｍ〜１２０ｍｍの円弧状に湾曲形成されており、
上記平板状空気活性部材の厚み寸法は４ｍｍ〜８ｍｍに設定され、
上記空気挿通孔は６角形に形成されている請求項１又は２に記載のエアフィルタエレメント。
【請求項４】
支柱部と、
支柱部の両端に設けられた一対の脚部と、
支柱部に配置された平板状空気活性部材とを備え、
当該平板状空気活性部材は、その厚み方向が上記支柱部の長手方向に沿うように配置され且つ当該方向に沿って空気が挿通する空気挿通孔が貫通形成されているエアフィルタエレメント。
【請求項５】
上記平板状空気活性部材は、上記支柱部の長手方向に沿って複数並設されており、
各平板状空気活性部材は、互いに交差するように配置されている請求項４に記載のエアフィルタエレメント。
【請求項６】
上記平板状空気活性部材は、曲率半径が９５ｍｍ〜１２０ｍｍの円弧状に湾曲形成されており、
上記平板状空気活性部材の厚み寸法は４ｍｍ〜８ｍｍに設定され、
上記空気挿通孔は６角形に形成されている請求項４又は５に記載のエアフィルタエレメント。
【請求項７】
上記一対の脚部のうちいずれか一方の脚部と、当該脚部に隣接する上記平板状空気活性部材との距離は、５ｍｍ〜２５ｍｍに設定されている請求項４ないし６のいずれかに記載のエアフィルタエレメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に供給される空気を清浄化するエアフィルタに適用されるエレメントに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関は、空気と燃料とが混合された燃料ガスが燃焼室内で燃焼されることによって発生する熱を動力に変換するものである。内燃機関の効率（熱効率）が向上するために、燃料ガスが完全燃焼することが重要であることは従来から知られていることである。
【０００３】
ところで、従来から新たな素材の開発が進んでいるところであるが、近年、空気に超振動を与えることができる素材が開発された。空気がこの素材に触れることによって、空気に含まれる分子が理論上毎秒数千億回の振動を発生する。例えば、この素材（以下、「空気活性部材」と称される。）が自動車のエアフィルタエレメントに使用されたときは、エンジン内に送給される空気が上記超振動を起こすことから、当該空気と混合される燃料（例えばガソリン）の粒子がきわめて細かくなる（例えば、特許文献１参照）。その結果、燃焼効率が上昇して燃焼ガスが完全燃焼し、エンジンの高出力化及び低燃費化が実現されるという効果が予想される。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６２４４２５４Ｂ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、実際に上記効果が得られるためには、空気活性部材がエアフィルタに対してどのような位置にあるいはどのような姿勢で配置されることが必要であるかについては、さらなる研究の余地がある。本発明は、かかる背景のもとになされたものであり、エアフィルタの適切な位置に空気活性部材を配置し、自動車の燃費を低減すると共に高出力化を実現するエアフィルタエレメントを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願発明者は、空気活性部材がエアフィルタに対してどのような位置に配置された場合に上記効果が得られるかについて研究した結果、一定の法則性が存在することを知得した。
【０００７】
(1) そこで、上記目的が達成されるため、本発明に係るエアフィルタエレメントは、内燃機関の吸気ポートに連通する連通孔が設けられたケーシングを有するエアフィルタに適用されるエアフィルタエレメントであって、上記ケーシング内に挿入配置され、上記連通孔に略直交する方向に延びる支柱部を有するフレームと、上記支柱部に取り付けられた平板状空気活性部材とを備える。当該平板状空気活性部材は、その厚み方向が上記支柱部の長手方向に沿うように配置される。また、当該平板状空気活性部材には、上記支柱部の長手方向に沿って空気が挿通する空気挿通孔が貫通形成されている。
【０００８】
上記平板状空気活性部材は、上記支柱部の長手方向に沿って複数並設されていてもよい。その場合、各平板状空気活性部材は、互いに交差するように配置されているのが好ましい。さらに、上記平板状空気活性部材は、曲率半径が９５ｍｍ〜１２０ｍｍの円弧状に湾曲形成されており、上記平板状空気活性部材の厚み寸法は４ｍｍ〜８ｍｍに設定され、上記空気挿通孔は６角形に形成されているのがなお好ましい。
【０００９】
(2) 一方、上記目的が達成されるため、本発明に係るエアフィルタエレメントは、支柱部と、支柱部の両端に設けられた一対の脚部と、支柱部に配置された平板状空気活性部材とを備える。当該平板状空気活性部材は、その厚み方向が上記支柱部の長手方向に沿うように配置される。また、当該平板状空気活性部材には、その厚み方向に沿って空気が挿通する空気挿通孔が貫通形成されている。
【００１０】
上記平板状空気活性部材は、上記支柱部の長手方向に沿って複数並設されていてもよい。その場合、各平板状空気活性部材は、互いに交差するように配置されているのが好ましい。また、上記平板状空気活性部材は、曲率半径が９５ｍｍ〜１２０ｍｍの円弧状に湾曲形成されており、上記平板状空気活性部材の厚み寸法は４ｍｍ〜８ｍｍに設定され、上記空気挿通孔は６角形に形成されているのがなお好ましい。さらに、上記一対の脚部のうちいずれか一方の脚部と、当該脚部に隣接する上記平板状空気活性部材との距離は、５ｍｍ〜２５ｍｍに設定されているのがより一層好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、上記支柱部によって平板状空気活性部材が所定の姿勢に配置されるので、空気は平板状空気活性部材の空気挿通孔を円滑に通過する。したがって、当該空気には確実に超振動が発生し、その結果、当該エアフィルタが設けられた内燃機関では、燃料ガスの燃焼効率が向上し、引いては、高出力化、低燃費化が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。
【００１３】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係るエアフィルタエレメントの正面図である。図２は、このエアフィルタエレメントの右側面図、図３は、図１におけるIII−III断面図である。
【００１４】
このエアフィルタエレメント１０は、内燃機関に供給される空気を清浄化するエアフィルタに装着されるものである。エアフィルタエレメント１０は、フレーム１１と、このフレーム１１の所定位置に固定された空気活性部材１２とを備えている。
【００１５】
フレーム１１は、支柱部１３と、支柱部１３の両端部に設けられた脚部１４、１５とを備えている。フレーム１１は、金属、特にステンレス鋼により構成されている。もっとも、フレーム１１を構成する材料は、ステンレス鋼に限定されるものではなく他の金属材料も採用され得るが、防錆処理が施されていることが好ましい。
【００１６】
脚部１４は、脚部１４は、例えば外径寸法が３．５ｍｍ〜４．５ｍｍの丸棒からなり、図３が示すように円形に形成されている。脚部１４の外径寸法は、上記エアフィルタのサイズに応じて１２０ｍｍ〜１８０ｍｍに設定される。本実施形態では、脚部１４は円形に形成されているが、他の形状に形成されていてもよい。また、脚部１４を構成する材料は、丸棒に限定されるものではなく、丸パイプや角パイプが採用されていてもよい。なお、脚部１５は、脚部１４と同様の構成である。
【００１７】
支柱部１３は、４本の棒状部材１６〜１９からなる。棒状部材１６は、上記脚部１４を構成する丸棒と同様の部材からなる。棒状部材１６の両端部２０、２１は、略９０°（ｄｅｇｒｅｅ）に屈曲されている。これら両端部２０、２１は、それぞれ、上記脚部１４、１５に固着されている。これら両端部２０、２１と脚部１４、１５とは、例えば溶接等によって固着される。棒状部材１７〜１９は、棒状部材１６と同様の構成である。各棒状部材１６〜１９は、図３が示すようように互いに９０°の角度で交差するように配置されている。つまり、各棒状部材１６〜１９は、脚部１４、１５の中心に対して放射状に配置されており、これにより、支柱部１３は、脚部１４、１５の中心を貫くように配置されている。
【００１８】
図４は、上記フレーム１１の要部拡大斜視図であり、空気活性部材１２が取付要領が詳細に図示されている。
【００１９】
空気活性部材１２は、矩形平板状に形成されている。空気活性部材１２は、その上面２２が上記脚部１５と対向するように配置されている。本実施形態では、空気活性部材１２は、円弧状に湾曲形成されており、その曲率半径は、９５ｍｍ〜１２０ｍｍに設定されている。ただし、この曲率半径は、１０５ｍｍ〜１０７ｍｍに設定されるのが好ましい。つまり、空気活性部材１２は、その上面２２が上記脚部１５からみて凹となるように湾曲されている。空気活性部材１２は、厚み寸法が４ｍｍ〜８ｍｍに設定されている。ただし、この厚み寸法は、６．５ｍｍ〜６．８ｍｍに設定されるのが好ましい。
【００２０】
空気活性部材１２には、厚み方向に貫通孔２３（空気挿通孔）が多数設けられている。本実施形態では、この貫通孔２３は、６角形に形成されている。もっとも、貫通孔２３の形状は、６角形に限定されるものではなく、丸形や他の多角形を呈していてもよい。なお、図４では、簡略化のために多数の貫通孔２３のうち一部の貫通孔２３のみが図示されているが、この貫通孔２３は、空気活性部材１２の全体に設けられている。
【００２１】
空気活性部材１２は、支持棒２４〜２７により支持され、コイルバネ２８によって固定されている。支持棒２４、２５は、上記支柱部１３を構成する棒状部材１６〜１９と同様の部材からなる。支持棒２４は、上記棒状部材１６、１７に沿って配置され、支持棒２５は、上記棒状部材１８、１９に沿って配置されている。つまり、支持棒２４と支持棒２５とは、平行に配置され、支柱部１３の長手方向に直交する方向に延びている。一方、支持棒２６は、上記棒状部材１６、１９に沿って配置され、支持棒２７は、上記棒状部材１７、１８に沿って配置されている。つまり、支持棒２６と支持棒２７とは、平行に配置され、支柱部１３の長手方向に直交し、且つ上記支持棒２４、２５に直交する方向に延びている。なお、各支持棒２４〜２７は、例えば溶接により上記棒状部材１６〜１９に固着される。
【００２２】
空気活性部材１２は、支柱部１３を中心として左右に対称に配置されている。本実施形態では、支柱部１３の左右にそれぞれ２枚づつ空気活性部材１２が配置されている。なお、図４では、簡略化のために支柱部１３の一方側に配置された空気活性部材１２のみが図示されている。空気活性部材１２は、同図が示すように支持棒２４、２５の上に載置されている。上記コイルバネ２８は、各空気活性部材１２を押さえつけている。具体的には、上記コイルバネ２８が各空気活性部材１２の上面２２上に配置され、コイルバネ２８の両端部２９が支持棒２４、２５に引っ掛けられている。
【００２３】
コイルバネ２８は、外径寸法が６．０ｍｍ〜６．５ｍｍに設定され、その長さ寸法は２７．０ｍｍ〜２８．０ｍｍに設定されている。コイルバネ２８がかかる形状に形成されることによって、万一コイルバネ２８が外れてしまった場合であっても、当該コイルバネ２８が上記内燃機関の吸気ポートに進入してしまうことがない。また、コイルバネ２８の弾性力によって空気活性部材１２が固定されるので、空気活性部材１２を取り付ける作業が簡単になると共に、空気活性部材１２は確実に支持棒２４、２５に固定されるという利点もある。
【００２４】
本実施形態では、空気活性部材１２は、支柱部１３の長手方向に沿って並設されている。つまり、空気活性部材１２は支柱部１３に沿って２段に配置されている。ただし、空気活性部材１２は、支柱部１３に沿ってさらに複数段設けられていてもよい。また、図１が示すように、上記脚部１４側に配置された空気活性部材１２は左右方向に延び、上記脚部１５側に配置された空気活性部材１２は紙面に垂直な方向に延びている。すなわち、両空気活性部材１２は、互いに略直交する方向に沿って延びている。なお、空気活性部材１２が多数段配置されるときは、隣り合う空気活性部材１２同士は、略直交するように配置されているのが好ましい。
【００２５】
また、本実施形態では、上記脚部１４と、この脚部１４と隣接する空気活性部材１２との距離Ｌ１は、１５ｍｍに設定されている。ただし、この距離Ｌ１は、５ｍｍ〜２５ｍｍの範囲で設定され、好ましくは、１２ｍｍ〜１８ｍｍに設定される。さらに、脚部１４側に配置された空気活性部材１２と、これと隣り合う空気活性部材１２との距離Ｌ２は、７０ｍｍに設定されている。ただし、この距離Ｌ２も６０ｍｍ〜１００ｍｍの範囲で設定され得るものである。
【００２６】
上記空気活性部材１２は、遠赤外線を放射することができる材料からなる。例えば、セラミック、金属、樹脂又はこれらの混合物が採用され得る。特に、カーボンナノチューブとセラミックの混合材料が採用されるのが好ましい。
【００２７】
このエアフィルタエレメント１０は、エアフィルタのケーシング内に配置される。一般にこのケーシングには、上記内燃機関の吸気ポートに連通する連通孔が設けられている。エアフィルタエレメント１０の上記脚部１４は、この連通孔と対向するように配置される。これにより、上記支柱部１３は、上記連通孔に直交するように配置され、その結果、上記空気活性部材１２は、その上面２２が上記連通孔と略平行になる姿勢に配置される。
【００２８】
空気がエアフィルタ内に導入されると、当該空気が上記空気活性部材１２を通過する。このとき、上記空気活性部材１２が上記姿勢に配置されるので、当該空気は確実に空気活性部材１２の貫通孔２３を通過する。これにより、当該空気に超振動が確実に発生し、燃料ガス中の燃料は、きわめて細かい粒子となる。本実施形態に係るエアフィルタエレメント１０では、空気活性部材１２がフレーム１１に対して前述の位置に配置されていることから、上記燃料ガス中の空気は、超振動状態を維持したまま上記内燃機関の燃焼室に導かれる。したがって、燃料効率が向上し、当該内燃機関の高出力化及び低燃費化が図られる。しかも、フレーム１１は、ステンレス鋼等から構成されるので、錆びや腐食が発生しにくく、長期間にわたってエアフィルタエレメントの性能が発揮されるという利点もある。
【００２９】
＜第２の実施形態＞
図５は、本発明の第２の実施形態に係るエアフィルタエレメントのフレームの斜視図である。図６は、図５におけるVI−VI断面図、図７は、図５におけるVII−VII断面図である。
【００３０】
本実施形態に係るエアフィルタエレメント３０が上記第１の実施形態に係るエアフィルタエレメント１０と異なるところは、フレーム４０の構造である。具体的には、図５が示すように、上記エアフィルタエレメント１０では、上記支柱部１３が４本の棒状部材１６〜１９からなり、上記脚部１４、１５の中心を貫くように配置されていたのに対し、本実施形態に係るエアフィルタエレメント３０では、支柱部３１が８本の棒状部材３２〜３９から構成され、且つこれら棒状部材３２〜３９は、これらの各端部が脚部１４、１５上に均等に配置固定されている点である。なお、その他の構成については上記第１の実施形態と同様であり、同図では、上記空気活性部材１２の図示は省略されている。
【００３１】
各棒状部材３２〜３９は、真直に形成されている。各棒状部材３２〜３９は、例えば溶接により脚部１４、１５に固着されている。図６及び図７が示すように、各棒状部材３２〜３９は、脚部１４、１５に内接する正八角形の頂点の位置に配置されている。なお、本実施形態では、支柱部３１は８本の棒状部材３２〜３９から構成されるが、８本に限定されるものではなく、棒状部材の本数に制限はない。
【００３２】
図６が示すように、棒状部材３４と棒状部材３９とは、支持棒４１により連結されており、 棒状部材３５と棒状部材３８とは、支持棒４２により連結されている。各支持棒４１、４２は、平行に配置されている。一方、図７が示すように、棒状部材３３と棒状部材３６とは、支持棒４３により連結されており、 棒状部材３２と棒状部材３７とは、支持棒４４により連結されている。各支持棒４３、４４は、平行に配置されている。なお、本実施形態においても、上記棒状部材３２〜３９及び支持棒４１〜４４は、ステンレス鋼等からなる丸棒により構成される。
【００３３】
支持棒４１、４２上に空気活性部材１２が載置され、支持棒４３、４４にも空気活性部材１２が載置されている。つまり、本実施形態においても、空気活性部材１２は、支柱部１３の長手方向に沿って２段に配置されている。もっとも、本実施形態においても、空気活性部材１２が多段に配置されていてもよいことは勿論である。各空気活性部材１２は、図示されていないが、上記コイルバネ２８によって支持棒４１〜４４に固定されている。また、支持棒４１、４２上に配置された空気活性部材１２と、支持棒４３、４４上に配置された空気活性部材１２とは、上記第１の実施形態と同様に略直交するように配置されている。なお、本実施柄形態においても、上記脚部１４側に配置された空気活性部材１２と脚部１４との距離、及び下段の空気活性部材１２と上段の空気活性部材１２との距離は、上記第１の実施柄形態と同様に設定されている。
【００３４】
本実施形態に係るエアフィルタエレメント３０においても、上記第１の実施形態に係るエアフィルタエレメント１０と同様に、空気がエアフィルタ内に導入されると、当該空気が上記空気活性部材１２を通過する。このとき、上記空気活性部材１２が支柱部１３に対して前述のように配置されるので、当該空気は確実に空気活性部材１２の貫通孔２３を通過する。これにより、当該空気に超振動が確実に発生し、燃料ガス中の燃料は、きわめて細かい粒子となる。本実施形態に係るエアフィルタエレメント３０においても、空気活性部材１２がフレーム４０に対して前述の位置に配置されていることから、上記燃料ガス中の空気は、超振動状態を維持したまま上記内燃機関の燃焼室に導かれる。したがって、燃料効率が向上し、当該内燃機関の高出力化及び低燃費化が図られる。しかも、フレーム４０は、ステンレス鋼等から構成されるので、錆びや腐食が発生しにくく、長期間にわたってエアフィルタエレメントの性能が発揮されるという利点がある。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、内燃機関に供給される空気を清浄化するエアフィルタ及びこのエアフィルタに組み込まれるエアフィルタエレメントに適用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係るエアフィルタエレメントの正面図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施形態に係るエアフィルタエレメントの右側面図である。
【図３】図３は、図１におけるIII−III断面図である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施形態に係るエアフィルタエレメントのフレームの要部拡大斜視図である。
【図５】図５は、本発明の第２の実施形態に係るエアフィルタエレメントのフレームの斜視図である。
【図６】図６は、図５におけるVI−VI断面図である。
【図７】図７は、図５におけるVII−VII断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０・・・エアフィルタエレメント
１１・・・フレーム
１２・・・空気活性部材
１３・・・支柱部
１４・・・脚部
１５・・・脚部
１６〜１９・・・棒状部材
２０、２１・・・端部
２２・・・上面
２３・・・貫通孔
２４〜２７・・・支持棒
２８・・・コイルバネ
２９・・・端部
３０・・・エアフィルタエレメント
３１・・・支柱部
３２〜３９・・・棒状部材
４０・・・フレーム
４１〜４４・・・支持棒
【図１】
2005315134.tif 000003
【図２】
2005315134.tif 000004
【図３】
2005315134.tif 000005
【図４】
2005315134.tif 000006
【図５】
2005315134.tif 000007
【図６】
2005315134.tif 000008
【図７】
2005315134.tif 000009