(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平行に延びる複数の折り目を有して全体が平板状に形成されたフィルタと、該フィルタによって区画された濾前室及び濾後室と、前記濾前室に設けられて同濾前室に気体を導入するインレットポートと、前記濾後室に設けられて同濾後室から気体を導出するアウトレットポートとを備え、前記濾前室に流入した気体を前記フィルタを介して前記濾後室に流通させることにより気体を濾過する気体濾過装置において、
前記濾前室は前記フィルタの折り目方向における端部よりも外側に位置する拡散空間を有し、
この拡散空間は、前記フィルタと平行且つ前記フィルタを通過しない平面内において、前記フィルタの折り目方向に直交する前記フィルタの一辺の中間に対応するところから同辺の端部と対応するところまでにわたり形成され、且つ前記平面内において前記一辺の中間から端部までに対応する部分が前記フィルタ上に位置する空間に接続され、
前記インレットポートは、前記平面内において前記フィルタの折り目方向に垂直な方向に延びて前記拡散空間に接続される
ことを特徴とする気体濾過装置。
【請求項２】
請求項１に記載の気体濾過装置において、
前記拡散空間の下流側部分を画成する内壁は、同拡散空間の気体の流れが徐々に前記フィルタ側に指向するように曲成された形状を有してなる
ことを特徴とする気体濾過装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の気体濾過装置において、
前記アウトレットポートは前記フィルタの濾面中心に対して前記インレットポート側に偏倚した位置に設けられる
ことを特徴とする気体濾過装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の気体濾過装置において、
前記濾前室は前記インレットポートを通じて大気に開放されるとともに前記濾後室は内燃機関の燃焼室に連通されており、前記フィルタは前記燃焼室に吸入される空気を濾過するものである
ことを特徴とする気体濾過装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の気体濾過装置において、
前記インレットポートは、前記フィルタ上に位置する空間と前記拡散空間とにまたがり接続される
ことを特徴とする気体濾過装置。
【請求項６】
四角形状のフィルタ及び同フィルタを収容するハウジングを含むエアクリーナを備え、前記ハウジングにインレットポートが設けられる気体濾過装置において、
前記フィルタの吸気入口側の面を入口面とし、
前記入口面の４つの辺のうち互いに向かい合い且つ前記フィルタの折り目方向に沿う２辺をそれぞれ第１辺及び第２辺とし、これら第１辺及び第２辺とは別の２辺をそれぞれ第３辺及び第４辺とし、
前記入口面において前記第１辺と前記第３辺とにより形成される角を角Ａとし、
前記ハウジング内において前記フィルタの入口面よりも上流側の空間を濾前室とし、
前記濾前室を通過し且つ前記入口面に平行する前記ハウジングの断面を基準断面とし、
前記基準断面において前記入口面と対応する空間を入口空間としたとき、
前記基準断面において前記第３辺に対して前記入口空間とは反対側には、前記第３辺の中間部分と対応するところから前記角Ａと対応するところまでにわたり前記入口空間に連通する拡散空間が設けられ、
前記入口空間及び前記拡散空間を含めて前記濾前室が形成され、
前記第３辺の伸びる方向に沿う態様で前記インレットポートが設けられ、
前記拡散空間の入口と前記インレットポートの出口とが互いに連通する
ことを特徴とする気体濾過装置。
【請求項７】
請求項６に記載の気体濾過装置において、
前記ハウジングのうち前記第１辺と隣り合う部分を含む壁部を第１辺側壁部として、
前記第１辺側壁部には、前記基準断面において前記第１辺の中間部分と対応するところから前記角Ａと対応するところまでにわたり前記インレットポートに向けて開口する開口部が設けられ、
前記拡散空間の入口及び前記開口部の空間が互いに連通され、
前記インレットポートの出口が前記拡散空間の入口及び前記開口部の空間の双方に連通される
ことを特徴とする気体濾過装置。
【請求項８】
請求項６または７に記載の気体濾過装置において、
前記入口面において前記第２辺と前記第３辺とにより形成される角を角Ｂとし、
前記第３辺のうち前記中間部分から前記角Ａまでの部分を第３辺上流部とし、
前記第３辺のうち前記中間部分から前記角Ｂまでの部分を第３辺下流部とし、
前記ハウジングのうち前記第３辺と隣り合う部分を含む壁部を第３辺側壁部とし、
前記第３辺側壁部のうち前記基準断面上において前記第３辺上流部と対応するところを含む部分を第３辺側上流壁部とし、
前記第３辺側壁部のうち前記基準断面上において前記第３辺下流部と対応するところを含む部分を第３辺側下流壁部として、
前記基準断面上において前記第３辺側上流壁部と前記入口空間との間に前記拡散空間が形成され、且つ前記第３辺側下流壁部が前記入口空間の端と隣り合うところに設けられる
ことを特徴とする気体濾過装置。
【請求項９】
請求項８に記載の気体濾過装置において、
前記第３辺側上流壁部は、前記第３辺の伸びる方向に沿うとともに前記インレットポートにつなげられる壁部Ａと、同壁部Ａの端部から前記第３辺側下流壁部に向けて湾曲する形状の壁部Ｂとを含む
ことを特徴とする気体濾過装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は気体に混入したダスト等の異物を捕捉する気体濾過装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に記載されるように、内燃機関の吸気系には、通常、吸入空気に混入したダスト等の異物を捕捉するためのエアクリーナが設けられている。このエアクリーナは、そのハウジングの内部がフィルタによって濾前室と濾後室とに区画されている。濾前室にはインレットポートが設けられており、同インレットポートを通じて濾前室に大気、即ち空気が導入される。このように濾前室に導入された空気はフィルタを介して濾後室に導入される。この際、フィルタを通過することにより空気に含まれる異物は同フィルタによって捕捉される。その後、空気は濾後室に設けられたアウトレットポート等を介して内燃機関の燃焼室に導入される。このようにエアクリーナによって異物が除去された清浄な空気が燃焼室に導入されるようになるため、機関ピストンに異物が噛み込む等の不具合を抑制することができるようになる。
【特許文献１】特公平７−５４１０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、こうしたエアクリーナにあっては、平行に延びる複数の折り目を有した平板状のフィルタが多く採用されている。ここで、濾前室の空気がフィルタを介して濾後室に流入する際に、空気がフィルタの濾面全体に分散しないとその大部分がフィルタの特定部分を通過してしまうおそれがある。このような場合、フィルタはその特定部分においてしか異物を捕捉することができず、濾過能力を十分に発揮することができなくなる。また、このように空気がフィルタの特定部分しか通過することができないと、空気がフィルタを通過する際の圧力損失も大きいものとなる。
【０００４】
そこで例えば、インレットポートとフィルタとの間の距離、即ち濾前室の容積を極力大きく設定することが考えられる。こうした構成を採用することにより、フィルタを通過する前に濾前室において空気を十分に拡散させることができ、これをフィルタの濾面全体を通過させることができるようになるため、フィルタの本来の濾過能力を発揮することができるようになる。
【０００５】
しかしながら、エアクリーナや同エアクリーナの上流側の配管について、その形状や搭載位置等が制約されるために、インレットポートとフィルタとの距離を短く設定せざるを得ない場合には、上述したようなエアクリーナにおける圧力損失の増大や濾過能力の低下が避けられないものとなる。
【０００６】
尚、内燃機関の吸気系に設けられるエアクリーナについて説明したが、こうした不都合は同エアクリーナに限らず、他の気体濾過装置においても概ね共通して発生し得える。
本発明は、こうした従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、インレットポートとフィルタとの距離が制限される場合であっても、圧力損失の増大を抑制しつつ、フィルタの濾過能力の低下や通気抵抗の増大についてこれを極力抑制することのできる気体濾過装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記目的を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、平行に延びる複数の折り目を有して全体が平板状に形成されたフィルタと、該フィルタによって区画された濾前室及び濾後室と、前記濾前室に設けられて同濾前室に気体を導入するインレットポートと、前記濾後室に設けられて同濾後室から気体を導出するアウトレットポートとを備え、前記濾前室に流入した気体を前記フィルタを介して前記濾後室に流通させることにより気体を濾過する気体濾過装置において、前記濾前室は前記フィルタの折り目方向における端部よりも外側に位置する拡散空間を有し、この拡散空間は、前記フィルタと平行且つ前記フィルタを通過しない平面内において、前記フィルタの折り目方向に直交する前記フィルタの一辺の中間に対応するところから同辺の端部と対応するところまでにわたり形成され、且つ前記平面内において前記一辺の中間から端部までに対応する部分が前記フィルタ上に位置する空間に接続され、前記インレットポートは、前記平面内において前記フィルタの折り目方向に垂直な方向に延びて前記拡散空間に接続されることを特徴とする。
【０００８】
同構成では、インレットポートを通じて濾前室の拡散空間に気体が導入される。このように拡散空間に導入された気体は濾前室の他の空間、即ちフィルタの濾面に対向する空間からフィルタを介して濾後室に導入される。ここで、拡散空間はフィルタの折り目方向における端部よりも外側に位置しているため、フィルタの端部からその折り目方向に沿って気体が速やかに流れるようになる。そしてこのように、気体の一部がフィルタの折り目方向に沿って流れることにより圧力損失の増大を極力抑制することができる。更に、インレットポートはフィルタと平行な平面内においてフィルタの折り目方向に垂直な方向に延びて拡散空間に開口しているため、拡散空間からフィルタの濾面に対向する空間に導入された気体の一部は、フィルタの濾面に平行な面内で旋回しながら徐々に濾面に近接し、最終的にフィルタを介して濾後室に導入されるようになる。こうした旋回流の形成によって濾前室の気体は分散されるようになるため、フィルタの特定部分に気体が集中して通過してしまうことを抑制することができ、それに起因する濾過能力の低下や通気抵抗の増大を極力抑制することができる。このように上記構成によれば、インレットポートとフィルタとの距離が制限される場合であっても、圧力損失の増大を抑制しつつ、フィルタの濾過能力の低下や通気抵抗の増大についてこれを極力抑制することができるようになる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の気体濾過装置において、前記拡散空間の下流側部分を画成する内壁は、同拡散空間の気体の流れが徐々に前記フィルタ側に指向するように曲成された形状を有してなることを特徴とする。
【００１０】
同構成によれば、フィルタの折り目方向に沿って気体が更に流れやすくなるため、気体がフィルタを通過する際の圧力損失の増大を更に抑制することができる。また、拡散空間からフィルタの濾面に対向する空間に導入される気体がフィルタの濾面に平行な面内で旋回することを促進することができる。従って、上記構成によれば、圧力損失の増大を更に抑制することができ、フィルタの濾過能力の低下や通気抵抗の増大を好適に抑制することができるようになる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項1又は請求項２に記載の気体濾過構造において、前記アウトレットポートは前記フィルタの濾面中心に対して前記インレットポート側に偏倚した位置に設けられることを特徴とする。
【００１２】
同構成では、アウトレットポートはフィルタの濾面中心に対してインレットポート側に偏倚した位置に設けられるため、インレットポートを通じて濾前室に流入する気体のうちその一部は慣性によって一旦アウトレットポートから離間するように流動する。従って、濾前室において気体が旋回することによる分散が促進されるようになり、フィルタの濾過能力の低下や通気抵抗の増大についてこれを一層好適に抑制することができるようになる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の気体濾過装置において、前記濾前室は前記インレットポートを通じて大気に開放されるとともに前記濾後室は内燃機関の燃焼室に連通されており、前記フィルタは前記燃焼室に吸入される空気を濾過するものであることを特徴とする。
【００１４】
内燃機関において、こうした気体濾過装置における圧力損失が増大すると、大気から燃焼室に吸入される空気の量が減少して吸気効率の低下を招くこととなる。また、空気がフィルタの特定部分のみを通過する状態が長期間継続すると、フィルタの濾過能力の低下や通気抵抗の増大を招くおそれがある。
【００１５】
この点、上記構成によれば、気体濾過装置の圧力損失が増大することによる吸気効率の低下、並びにフィルタについてその濾過能力の低下や通気抵抗の増大をいずれも好適に抑制することができ、それらに起因する機関出力の低下等、内燃機関の性能悪化を好適に抑制することができるようになる。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の気体濾過装置において、前記インレットポートは、前記フィルタ上に位置する空間と前記拡散空間とにまたがり接続されることを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、四角形状のフィルタ及び同フィルタを収容するハウジングを含むエアクリーナを備え、前記ハウジングにインレットポートが設けられる気体濾過装置において、前記フィルタの吸気入口側の面を入口面とし、前記入口面の４つの辺のうち互いに向かい合い且つ前記フィルタの折り目方向に沿う２辺をそれぞれ第１辺及び第２辺とし、これら第１辺及び第２辺とは別の２辺をそれぞれ第３辺及び第４辺とし、前記入口面において前記第１辺と前記第３辺とにより形成される角を角Ａとし、前記ハウジング内において前記フィルタの入口面よりも上流側の空間を濾前室とし、前記濾前室を通過し且つ前記入口面に平行する前記ハウジングの断面を基準断面とし、前記基準断面において前記入口面と対応する空間を入口空間としたとき、前記基準断面において前記第３辺に対して前記入口空間とは反対側には、前記第３辺の中間部分と対応するところから前記角Ａと対応するところまでにわたり前記入口空間に連通する拡散空間が設けられ、前記入口空間及び前記拡散空間を含めて前記濾前室が形成され、前記第３辺の伸びる方向に沿う態様で前記インレットポートが設けられ、前記拡散空間の入口と前記インレットポートの出口とが互いに連通することを特徴とする。
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の気体濾過装置において、前記ハウジングのうち前記第１辺と隣り合う部分を含む壁部を第１辺側壁部として、前記第１辺側壁部には、前記基準断面において前記第１辺の中間部分と対応するところから前記角Ａと対応するところまでにわたり前記インレットポートに向けて開口する開口部が設けられ、前記拡散空間の入口及び前記開口部の空間が互いに連通され、前記インレットポートの出口が前記拡散空間の入口及び前記開口部の空間の双方に連通されることを特徴とする。
請求項８に記載の発明は、請求項６または７に記載の気体濾過装置において、前記入口面において前記第２辺と前記第３辺とにより形成される角を角Ｂとし、前記第３辺のうち前記中間部分から前記角Ａまでの部分を第３辺上流部とし、前記第３辺のうち前記中間部分から前記角Ｂまでの部分を第３辺下流部とし、前記ハウジングのうち前記第３辺と隣り合う部分を含む壁部を第３辺側壁部とし、前記第３辺側壁部のうち前記基準断面上において前記第３辺上流部と対応するところを含む部分を第３辺側上流壁部とし、前記第３辺側壁部のうち前記基準断面上において前記第３辺下流部と対応するところを含む部分を第３辺側下流壁部として、前記基準断面上において前記第３辺側上流壁部と前記入口空間との間に前記拡散空間が形成され、且つ前記第３辺側下流壁部が前記入口空間の端と隣り合うところに設けられることを特徴とする。
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の気体濾過装置において、前記第３辺側上流壁部は、前記第３辺の伸びる方向に沿うとともに前記インレットポートにつなげられる壁部Ａと、同壁部Ａの端部から前記第３辺側下流壁部に向けて湾曲する形状の壁部Ｂとを含むことを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明にかかる実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。尚、図１は内燃機関の吸気系に適用されるエアクリーナ５０の内部構造を示す断面図であり、図２は図１の２−２線に沿った断面を示す断面図である。
【００１７】
図１及び図２に示されるように、エアクリーナ５０は濾室３０を形成する前部ハウジング１０及び後部ハウジング２０を備えている。前部ハウジング１０と後部ハウジング２０との間には平板状のフィルタ１３が挟持されるとともに、同フィルタ１３によって濾室３０が濾前室１４と濾後室１５とに区画されている。
【００１８】
前部ハウジング１０にはインレットポート１１が設けられており、このインレットポート１１及び同インレットポート１１に接続された上流通路（図示略）を通じて濾前室１４は大気に開放されている。一方、後部ハウジング２０にはアウトレットポート１２が設けられており、このアウトレットポート１２及び同アウトレットポート１２に接続された下流通路（図示略）を通じて濾後室１５は内燃機関の燃焼室（図示略）に連通されている。こうした構成にあって、内燃機関の吸気行程の際には、燃焼室内の気圧が大気圧よりも小さくなり、空気が大気側から燃焼室に流入するようになる。具体的には、空気は上流通路及びインレットポート１１を通じて濾前室１４に吸入された後、フィルタ１３を通過して濾後室１５に流入する。そして、濾後室１５に流入した空気は更にアウトレットポート１２及び下流通路を通じて内燃機関の燃焼室に流入する。尚、空気がフィルタ１３を通過して濾前室１４から濾後室１５に流入する際には、フィルタ１３によってこの空気に混入したダスト等の異物が捕捉されて同空気が濾過される。
【００１９】
次に、フィルタ１３の構造及び空気がこれを通過する際の態様について更に詳しく説明する。図１及び図２に示されるように、平板状のフィルタ１３は複数の折り目１３ｄを有しており、これら複数の折り目１３ｄは図２の方向γに沿って平行に延伸している。
【００２０】
ここで、空気がフィルタ１３を通過するに際し、空気が濾前室１４において予め十分に分散されていないと、空気がフィルタ１３の特定部分、例えばアウトレットポート１２に対応する部分Ｓに集中して通過することがある。このような場合、フィルタ１３は特定部分においてしか異物を捕捉することができず、濾過能力を充分に発揮することができなくなる。また、このように空気がフィルタ１３の特定部分しか通過することができないと、空気がフィルタ１３を通過する際の圧力損失も大きいものとなる。
【００２１】
そして、このようにエアクリーナにおける圧力損失が増大すると、大気から燃焼室に吸入される空気の量が減少して吸気効率の低下を招くこととなる。また、空気がフィルタ１３の特定部分のみを通過する状態が長期間継続すると、フィルタ１３の濾過能力の低下や通気抵抗の増大を招くおそれがある。
【００２２】
そこで、本実施形態にかかるエアクリーナ５０では、上述した不都合を好適に抑制する構造を採用するようにしている。以下、この構造について説明する。
図１及び図２に示されるように、濾前室１４は拡散空間１６を有している。この拡散空間１６は、前部ハウジング１０の一部として形成された内壁１９によって画成されており、フィルタ１３の折り目方向における端部１３ｃよりも同方向においてその外側に位置している。
【００２３】
また、その内壁１９の下流側部分１９ａは、拡散空間１６の空気の流れが徐々にフィルタ１３側に指向するように曲成された形状を有している。そして、上述したインレットポート１１は図１及び図２の方向β、即ちフィルタ１３の濾面１３ａと平行な平面内においてフィルタ１３の折り目方向（方向γ）に垂直な方向に延びて拡散空間１６に開口している。
【００２４】
更に、アウトレットポート１２は、図１の方向α、即ちフィルタ１３の濾面１３ａと垂直な方向に沿って延伸するとともに、当該フィルタ１３の濾面１３ａの中心（図１においてその位置を線Ｃ、図２において点Ｃにて示す）に対してインレットポート１１側に偏倚した位置に形成されている。
【００２５】
以上説明した実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）内燃機関の吸気行程の際には、空気がインレットポート１１を通じて濾前室１４の拡散空間１６に導入される。このように拡散空間１６に導入された空気は濾前室１４の他の空間、即ちフィルタ１３の濾面１３ａに対向する空間からフィルタ１３を介して濾後室１５に導入される。ここで、拡散空間１６はフィルタ１３の折り目方向における端部１３ｃよりも外側に位置しているため、フィルタ１３の端部１３ｃからその折り目方向に沿って空気が速やかに流れるようになる（図２の矢印Ａ）。そして、このように空気の一部がフィルタ１３の折り目方向に沿って流れることにより圧力損失の増大を抑制することができるようになる。
【００２６】
更に、インレットポート１１はフィルタ１３（濾面１３ａ）と平行な平面内においてフィルタ１３の折り目方向に垂直な方向に延びて拡散空間１６に開口しているため、拡散空間１６からフィルタ１３の濾面１３ａに対向する空間に導入された空気の一部は、フィルタ１３の濾面１３ａに平行な面内で旋回しながら徐々に濾面１３ａに近接し、最終的にフィルタ１３を介して濾後室１５に導入されるようになる（図２の矢印Ｂ）。こうした旋回流の形成によって濾前室１４の空気は分散されるようになるため、フィルタ１３の特定部分に空気が集中して通過することを抑制することができ、それに起因する濾過能力の低下や通気抵抗の増大を極力抑制することができる。このように本実施形態によれば、インレットポート１１とフィルタ１３との距離が制限される場合であっても、圧力損失の増大を抑制しつつ、フィルタ１３の濾過能力の低下や通気抵抗の増大についてこれを極力抑制することができるようになる。
【００２７】
（２）また、内壁１９の下流側部分１９ａは、拡散空間１６の空気の流れが徐々にフィルタ１３側に指向するように曲成された形状を有するため、フィルタ１３の折り目方向に沿って空気が更に流れやすくなる。従って、空気がフィルタ１３を通過する際の圧力損失の増大を抑制することができる。また、拡散空間１６からフィルタ１３の濾面１３ａに対向する空間に導入される空気がフィルタ１３の濾面１３ａに平行な面内で旋回することを促進することができる。その結果、圧力損失の増大を更に抑制することができ、フィルタ１３の濾過能力の低下や通気抵抗の増大を好適に抑制することができるようになる。
【００２８】
（３）アウトレットポート１２はフィルタ１３の濾面１３ａの中心に対してインレットポート１１側に偏倚した位置に設けられているため、インレットポート１１を通じて濾前室１４に流入する空気のうちその一部は慣性によって一旦アウトレットポート１２から離間するように流動する。従って、濾前室１４において空気が旋回することによる分散が促進されるようになり、フィルタ１３の濾過能力の低下や通気抵抗の増大を一層好適に抑制することができるようになる。
【００２９】
（４）エアクリーナ５０の圧力損失が増大することによる吸気効率の低下、並びにフィルタ１３についてその濾過能力の低下や通気抵抗の増大をいずれも好適に抑制することができ、それらに起因する機関出力の低下等、内燃機関の性能悪化を好適に抑制することができるようになる。
【００３０】
尚、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記実施形態において、内壁１９の下流側部分１９ａは、拡散空間１６の空気の流れが徐々にフィルタ１３側に指向するように曲成された形状を有するものとしたが、図２の破線に示されるように、同下流側部分１９ａはその底壁と側壁とが直交する形状を有するものであってもよい。
【００３１】
・アウトレットポート１２をフィルタ１３の濾面１３ａの中心に対してインレットポート１１側に偏倚した位置に形成するようにしたが、その形成位置は適宜変更することができる。
【００３２】
・上記実施形態では、内燃機関の吸気系に適用するエアクリーナ５０を例示したが、例えば空調システム等、他の気体の流通系に適用される気体濾過装置であっても同様の態様をもって本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】エアクリーナの内部構造を示す断面図。
【図２】図１の２−２線に沿った断面を示す断面図。
【符号の説明】
【００３４】
１０…前部ハウジング、１１…インレットポート、１２…アウトレットポート、１３…フィルタ、１３ａ…濾面、１３ｃ…端部、１３ｄ…折り目、１４…濾前室、１５…濾後室、１６…、拡散空間、１９…内壁、１９ａ…下流側部分、２０…後部ハウジング、３０…濾室、５０…エアクリーナ。
【図１】
0004462236.tif 000002
【図２】
0004462236.tif 000003