(57)【要約】【課題】軽量化及び低コスト化を図ることができるエアクリーナを提供する。【解決手段】内燃機関用のエアクリーナ１であって、エア流入口２ａとエア流出口２ｂとを有するケーシング２と、該ケーシング２の内側に配置された環状のメインエレメント５と、該メインエレメント５よりもエア流れ方向下流側に配置されたセーフティエレメント８とを備え、セーフティエレメント８は枠体８１に平面状のフィルタ部８２を有し、セーフティエレメント８はエア流出口２ｂにフィルタ部８２がエア流出口２ｂの流路断面方向に沿うように取り付けたことを特徴とする。【選択図】図３
2013130093.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関用の吸気を清浄化するエアクリーナであって、
該エアクリーナは、エア流入口とエア流出口とを有するケーシングと、該ケーシングの内側に配置されエア中の砂塵を除去するための環状のメインエレメントと、該メインエレメントよりもエア流れ方向下流側に配置されたセーフティエレメントとを備え、
前記セーフティエレメントは枠体に平面状のフィルタ部を有し、前記セーフティエレメントは前記エア流出口に前記フィルタ部がエア流出口の流路断面方向に沿うように取り付けられていることを特徴とする内燃機関用エアクリーナ。
【請求項２】
前記ケーシングのエア流出口に前記枠体を螺合させることで前記セーフティエレメントは前記ケーシングに固定されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用エアクリーナ。
【請求項３】
前記枠体には前記メインエレメントの一端に設けられた環状のパッキンが外嵌されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用エアクリーナ。
【請求項４】
前記環状のパッキンと、該パッキンの内周側に設けられた前記枠体とにはマグネットが設けられ、相互に磁着されていることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関用エアクリーナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、砂漠地帯や採石現場などの塵埃が多い環境を走行する車両に用いられる内燃機関用エアクリーナに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の燃焼室に導入するエアを清浄化するエアクリーナとして、ケーシングの内部にカップ形状のエレメントホルダを設けたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示されたエアクリーナは通常エレメントの数は１つである。これに対し、塵埃の多い環境で使用されるエアクリーナとして、環状の外側エレメントの内側に環状の内側エレメントを挿入してなる二重エレメント構造のエアクリーナが開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
建設現場などの塵埃の多い環境ではエレメントが破損する可能性があるので、それに備えて二重構造にしてあり、内側エレメントはセーフティエレメントとして用いられる。特に、砂嵐の発生する砂漠地帯などでは外側エレメントとなるメインエレメントを交換する際に、セーフティエレメントがないとケーシングからエンジン内に砂塵が侵入することになる。エンジン内に砂塵が侵入するとシリンダ内部の摩耗に繋がり、エンジンの寿命が短くなる。砂漠地帯では１回の砂嵐が数日間続くこともあり、その間に車両を走行させるとエアクリーナの機能が短時間のうちに低下する。なお、砂嵐の成分の大部分は砂より細かい砕屑物である。
【０００４】
図４は、エアクリーナ１０８内のエアの流れを模式的に示している。図に示すように、エア流入口を介してケーシング１００内に流入した外気はケーシング１００の内壁近くを流れ、メインエレメント１０５及びセーフティエレメント１０４を通過してセーフティエレメント１０４の内側に流入する。セーフティエレメント１０４内に流入した清浄化されたエアはエア流出口からエンジンに向って流れる。
【０００５】
図５は従来のエアクリーナを示している。このエアクリーナ１０８は円筒状のケーシング１００を備えており、その周面にはエア流入口１００ａが形成され、ケーシング１００の一端面にはエア流出口１００ｂが設けられている。このエア流出口１００ｂには配管１０１が接続されている。また、ケーシングの他端側は開口しており、略カップ状のケーシングカバー１０２がボルト締結により取り付けられている。ケーシング１００の内部には略コーン状のエレメントホルダ１０３が設けられており、このエレメントホルダ１０３の軸線とケーシング１００の軸線とが一致するようにエレメントホルダ１０３は配置されている。配管１０１とエレメントホルダ１０３とは溶接などで連結することができる。
【０００６】
エレメントホルダ１０３よりも外周側には、エレメントホルダ１０３の外周面を囲うように筒状のセーフティエレメント１０４が設けられており、さらにこのセーフティエレメント１０４を囲うように筒状のメインエレメント１０５が設けられている。
セーフティエレメント１０４及びメインエレメント１０５の一端とケーシング１００の内壁面との間には、それぞれパッキン１０６Ａ，１０６Ｂが介装され、他端側には略皿状のエレメント支持板１０７Ａ，１０７Ｂが設けられている。エレメントホルダ１０３の先端部とエレメント支持板１０７Ａ，１０７Ｂの中央にはボルト穴が形成され、該ボルト穴にエレメントホルダ１０３側からボルトＢ１が挿通され、エレメント支持板１０７Ａ，１０７ＢをナットＮ１，Ｎ２を用いてセーフティエレメント１０４及びメインエレメント１０５に付勢することにより、パッキン１０６Ａ，１０６Ｂを圧縮した状態でセーフティエレメント１０４及びメインエレメント１０５は固定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実開平３−８６５０号公報
【特許文献２】特開平８−２６１０７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上述したエアクリーナでは、主にメインエレメント１０５の交換時の砂塵侵入防止用にセーフティエレメント１０４が必要とされるだけであるにもかかわらず、セーフティエレメント１０４にはメインエレメント１０５と同等に長いものが使用されており、装置も複雑になり重量も大きくなるという問題があった。
また、メインエレメント１０５にはある程度の径やエレメントの厚みが必要とされるため、大き過ぎることも小さ過ぎることも好ましくなかった。よって、メインエレメント１０５の大きさは概ね決まるため、その内部に挿入されるセーフティエレメント１０４の径なども概ね決まることになる。そのため、セーフティエレメント１０４単体での十分なフィルタ性能を期待することは困難であり、そもそも非常用の構成部品であった。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、軽量化及び低コスト化を図ることができるエアクリーナを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、このような課題に対して鋭意研究を重ねた結果、セーフティエレメントとなる平面状のフィルタ部をエア流出口に流路断面方向に沿うように取り付けることにより、セーフティエレメントが小型化し、装置の軽量化及び低コスト化を図ることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
本発明のエアクリーナは、内燃機関用の吸気を清浄化するエアクリーナであって、該エアクリーナは、エア流入口とエア流出口とを有するケーシングと、該ケーシングの内側に配置されエア中の砂塵を除去するための環状のメインエレメントと、該メインエレメントよりもエア流れ方向下流側に配置されたセーフティエレメントとを備え、前記セーフティエレメントは枠体に平面状のフィルタ部を有し、前記セーフティエレメントは前記エア流出口に前記フィルタ部がエア流出口の流路断面方向に沿うように取り付けられていることを特徴とする。
【００１２】
本発明では、セーフティエレメントのフィルタ部は平面状にされ、エア流出口の流路断面方向に沿って配置されているので、枠体の内側に平面状のフィルタ部を配置すればよく、従来のような外周面がフィルタ部である大型のエレメントを用いる必要がなくなり、セーフティエレメント用のエレメントホルダも不要となり、軽量化、低コスト化及び装置の簡素化を図ることができる。
また、ケーシングのエア流出口に枠体を螺合させることで前記セーフティエレメントをケーシングに安定して固定させることができる。枠体の内側に雌螺旋を形成しケーシングのエア流出口に雄螺旋を形成してもよいし、枠体の外側に雄螺旋を形成しケーシングのエア流出口に雌螺旋を形成してもよい。
【００１３】
また、前記枠体にはメインエレメントの一端に設けられた環状のパッキンを外嵌させることにより、枠体をパッキン内周側に圧入することができ、枠体はエア流出口に弾力性のあるパッキンで押圧され、セーフティエレメントはケーシングに安定して固定される。ここで、パッキンとセーフティエレメントにそれぞれマグネットを設けて相互に磁着させることで、さらにセーフティエレメントが安定して固定される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のエアクリーナでは、セーフティエレメントのフィルタ部は平面状にされ、エア流出口の流路断面方向に沿って配置されているので、枠体の内側に平面状のフィルタ部を配置すればよく、従来のような外周面がフィルタ部である大型のエレメントを用いる必要がなくなり、セーフティエレメント用のエレメントホルダも不要となり、軽量化、低コスト化及び装置の簡素化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のエアクリーナの一実施形態でのエアの流れを示す模式図である。
【図２】図１のＡ部付近の模式的構造を示す説明図である。図２（ａ）はメインエレメント及びパッキンを示している。図２（ｂ）はセーフティエレメントを示している。図２（ｃ）はメインエレメントとセーフティエレメントを係合させた形態を示している。
【図３】本発明のエアクリーナの一実施形態を示す説明図である。
【図４】従来のエアクリーナ内のエアの流れを示す模式図である。
【図５】従来のエアクリーナを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を用いて説明する。
図１は、エアクリーナ１内のエアの流れを模式的に示している。図に示すように、エア流入口を介してケーシング２内に流入した外気はケーシング２の内壁近くを流れ、メインエレメント５及びセーフティエレメント８を通過してセーフティエレメント８の内側に流入する。セーフティエレメント８内に流入した清浄化されたエアはエア流出口からエンジンに向って流れる。
【００１７】
図２は、図１のＡ部付近の模式的構造を示している。図２（ａ）に示すメインエレメント５の一端にはパッキン６が取り付けられおり、この内側に図２（ｂ）に示すセーフティエレメント８が嵌り込む。セーフティエレメント８の内側には雌螺旋が形成されており、ケーシング２のエア流出口２ｂの雄螺旋に螺合させることで図２（ｃ）に示すように、ケーシング２とセーフティエレメント８とが係合される。この係合の後、メインエレメント５がセーフティエレメント８に外嵌される。
【００１８】
図３は、本発明のエアクリーナの一実施形態を示している。このエアクリーナ１は円筒状の樹脂製のケーシング２を備えており、このケーシング２の周面にはエア流入口２ａが形成され、ケーシング２の一端面にはエア流出口２ｂが設けられている。
このエア流出口２ｂには配管３が接続されている。エア流出口２ｂから流出したエアはエンジンのシリンダ内に流入する。エアに砂塵が混入するとシリンダの摩耗が発生するため、エンジンよりも上流側にエアクリーナ１が配置されている。
また、ケーシング２の他端側は開口しており、略カップ状の樹脂製のケーシングカバー４がボルトＢ２を用いて締結により取り付けられている。
【００１９】
ケーシング２の内部には筒状のメインエレメント５が設けられており、このメインエレメント５の一端とケーシング２の一端側の内壁との間には、ゴム製のパッキン６が設けられている。そして、メインエレメント５の他端から略皿状の金属製のエレメント支持板７でメインエレメント５は押圧され、パッキン６が圧縮状態となる。この構成では、メインエレメント５に振動が伝達されてもパッキン６がダンパの機能を発揮する。また、エレメント支持板７の外周端部は折り曲げられ、この折曲部７ａの内側にメインエレメント５が嵌り込んでいる。
【００２０】
メインエレメント５としては、一般的な構造のものを用いることができ、例えば、濾紙を蛇腹状に折り畳み樹脂又は金属製の枠体に嵌めた構造のものを採用することができる。濾紙の他、不織布を用いることもできる。メインエレメント５の両端には円環状の金属又は樹脂製の枠体が設けられ、強度が確保されたものである。
エレメント支持板７の中央部とケーシングカバー４の中央にはボルト穴が形成され、該ボルト穴にケーシングカバー４側からボルトＢ３が挿通され、ナットＮ３，Ｎ４を用いてエレメント支持板７をメインエレメント５に押圧することにより、パッキン６を圧縮した状態でメインエレメント５は固定される。
【００２１】
ケーシング２のエア流出口２ｂには雄螺旋が形成され、この雄螺旋にセーフティエレメント８が螺合される。このセーフティエレメント８は枠体８１に円板状のフィルタ部８２を設けてなり、該フィルタ部８２はエア流出口２ｂの流路断面方向に沿って配置されている。勿論、フィルタ部８２は多少傾斜させて配置してもよい。フィルタ部８２の材質としては例えば不織布を用いることができる。枠体８１の材質には、樹脂又は金属を用いることができる。軽量化の観点からは樹脂を用いることが好ましい。枠体８１の内周壁に雌螺旋が形成され、エア流出口２ｂの雄螺旋と螺合される。勿論、枠体８１の内周壁に雄螺旋を形成し、エア流出口２ｂに雌螺旋を形成し螺合させてもよい。
【００２２】
次に、メインエレメント５の交換作業について説明する。
砂漠地帯を走行中にメインエレメント５のフィルタの目詰まりによりエンジンの燃焼に不具合が発生した場合、メインエレメント５を新品と交換する必要がある。この場合、ボルトＢ２を緩め、ケーシングカバー４をケーシング２から取り外す。この際、ボルトＢ３及びナットＮ３，Ｎ４を介してエレメント支持板７が取り付けられているので、ケーシングカバー４と共にエレメント支持板７も取り外される。次いで、メインエレメント５を引き抜く。この際、セーフティエレメント８は枠体８１がエア流出口２ｂと螺合しているため、緩むことなくそのままエア流出口２ｂに取り付いた状態を維持できる。
【００２３】
次いで、新品のメインエレメント５を組付ける。そして、新品のメインエレメント５をセーフティエレメント８の枠体８１に外嵌する。次いで、エレメント支持板７の取り付いたケーシングカバー４をケーシング２に取り付ける。この際、折曲部７ａの内側にメインエレメント５が入り込むように注意して行う。そして、ケーシングカバー４をケーシング２に押しつけてボルト穴の位置合わせをしてからボルトＢ２を挿通し、ケーシングカバー４とケーシング２とを締結する。
【００２４】
上述したエアクリーナ１では、エアがエア流入口２ａから流入すると、エアはメインエレメント５のフィルタ部を通過し、次いで砂塵が除去されたエアがセーフティエレメント８及びエア流出口２ｂを経てエンジンに向い、吸気弁を介してシリンダ内に取り込まれ、燃焼用のエアとして利用される。メインエレメント５で遮られた砂塵は、フィルタ部に吸着されたり、エレメント支持板７の裏面側に回り込んだりする。そのため、メインエレメント５の交換時にはケーシング２内やケーシングカバー４の内側を清掃し砂塵を除去することが好ましい。
【００２５】
上述した一実施形態のエアクリーナでは、セーフティエレメント８のフィルタ部８２は円板状にされ、エア流出口２ｂの流路断面方向に沿って配置されているので、枠体８１の内側に円板状のフィルタ部８２を配置すればよく、従来のような外周面がフィルタ部である大型のエレメントを用いる必要がなくなり、セーフティエレメント８用のエレメントホルダも不要となり、軽量化、低コスト化及び装置の簡素化を図ることができる。
また、メインエレメント５の交換時、セーフティエレメント８によってエンジン側へ砂より細かい砕屑物が進入するのを確実に防止できる。
【００２６】
以上、本発明を説明してきたが、本発明は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、その本質を逸脱しない範囲で、種々の変形が可能であることは言うまでもない。
【００２７】
例えば、上述した一実施形態では、セーフティエレメント８は枠体８１に円板状のフィルタ部８２を配設して、該フィルタ部８２をエア流出口２ｂの流路断面方向に沿って配置した例について説明したが、フィルタ部８２の形状は多角形板状などその他の平面状であってもよく、またフィルタ部８２は多少傾斜させて配置してもよい。要するに、メインエレメント交換時にエンジン側へ砂塵が入り込むことを抑止できるように配置されていれば有効である。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、車両走行時、空気中に混入するダストを捕集するエアクリーナに適用することができる。特に、採石現場などの塵埃が多い環境を走行するダンプカーや、砂漠地帯を走行する自動車や戦車などに有効に利用できる。
【符号の説明】
【００２９】
１  エアクリーナ
２  ケーシング
２ａ  エア流入口
２ｂ  エア流出口
３  配管
４  ケーシングカバー
５  メインエレメント
６  パッキン
７  エレメント支持板
７ａ  折曲部
８  セーフティエレメント
８１  枠体
８２  フィルタ部
１００  ケーシング
１００ａ  エア流入口
１００ｂ  エア流出口
１０１  配管
１０２  ケーシングカバー
１０３  エレメントホルダ
１０４  セーフティエレメント
１０５  メインエレメント
１０６Ａ，１０６Ｂ  パッキン
１０７Ａ，１０７Ｂ  エレメント支持板
１０８  エアクリーナ
Ｂ１〜Ｂ３  ボルト
Ｎ１〜Ｎ４  ナット
【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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