(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの吸気通路に取り付けられる筒状のケーシングの内側に、筒状の胴部に多数の吸気孔が設けられ、その内周側にろ材が取り付けられたフィルタエレメントを、前記ケーシングとの間に環状空間を形成するように嵌挿し、このケーシングとフィルタエレメントとの間の環状空間へ軸方向に導入される外部からの空気を、前記吸気孔から前記フィルタエレメントの内側へ吸引して浄化し、浄化した空気を空気排出口から前記エンジンの吸気通路に供給するエンジン用エアフィルタにおいて、前記ケーシングとフィルタエレメントとの間の環状空間へ軸方向に導入される空気の流れの一部を、前記吸気孔が設けられた環状空間の内径側へ向きを変えさせる空気流変更手段を設け、前記空気流変更手段を、前記ケーシングの内径面または前記フィルタエレメントの外径面から前記環状空間に突出する複数の突出体を設け、これらの突出体を、前記空気の流れの軸方向上流側に向けられ、前記環状空間の内径側へ後退する面を有するものとしたことを特徴とするエンジン用エアフィルタ。
【請求項２】
前記突出体の環状空間の内径側へ後退する面を、前記空気の流れの軸方向上流側に向かって、前記突出体の幅方向で凸形状の凸曲面とした請求項１に記載のエンジン用エアフィルタ。
【請求項３】
前記凸曲面を球面とした請求項２に記載のエンジン用エアフィルタ。
【請求項４】
前記凸曲面を円錐面とした請求項２に記載のエンジン用エアフィルタ。
【請求項５】
前記突出体の凸曲面を、前記空気の流れの軸方向下流側まで連なるものとした請求項２乃至４のいずれかに記載のエンジン用エアフィルタ。
【請求項６】
前記突出体の前記空気の流れの軸方向下流側の形状を、前記軸方向下流側へ幅方向断面が先細に狭くなる紡錘形状とした請求項２乃至４のいずれかに記載のエンジン用エアフィルタ。
【請求項７】
前記突出体を、前記ケーシングの内径面または前記フィルタエレメントの外径面に一体に形成した請求項１乃至６のいずれかに記載のエンジン用エアフィルタ。
【請求項８】
前記フィルタエレメントの吸気孔を、前記空気の流れの軸方向下流側に未切断部を残す部分切断で形成し、前記突出体をこの未切断部を残す部分切断片の切り起こしで形成し、この切り起こしで形成した突出体の前面を、前記環状空間の内径側へ後退させた請求項１または２に記載のエンジン用エアフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、慣性過給効果を助長するエンジン用エアフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車や発電機用のエンジンの吸気通路に取り付けられるエンジン用エアフィルタには、筒状のケーシングの内側に、筒状の胴部に多数の吸気孔が設けられ、その内周側にろ材が取り付けられたフィルタエレメントを、ケーシングとの間に環状空間を形成するように嵌挿し、このケーシングとフィルタエレメントとの間の環状空間へ軸方向に導入される外部からの空気を、吸気孔からフィルタエレメントの内側へ吸引して浄化し、浄化した空気を空気排出口からエンジンの吸気通路に供給するものが多く用いられている。
【０００３】
一方、ターボチャージャやコンプレッサを用いない自然吸気エンジンでは、吸気通路に発生する吸気の脈動を利用して、なるべく多くの空気をエンジンのシリンダ内に慣性過給し、エンジンの出力を高める技術がよく知られている。このような慣性過給をする際に、吸気通路に取り付けられるエンジン用エアフィルタは吸気通路への吸気抵抗となり、慣性過給効果を低下させる。
【０００４】
このようなエンジン用エアフィルタの吸気通路への吸気抵抗を低減して、慣性過給効果を助長する手段としては、エアフィルタケースの上部に共鳴室を構成し、この共鳴室とエアフィルタのフィルタエレメントの下流側とを連通する共鳴管を取り付けて、フィルタエレメントの内側を一定圧として、吸気抵抗を低減する手段が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】実開平６−５８１５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されたエンジン用エアフィルタの吸気抵抗を低減する手段は、エアフィルタケースに共鳴室を構成し、共鳴室とフィルタエレメントの下流側とを連通する共鳴管を取り付ける必要があるので、エアフィルタが複雑な構成で嵩張るものとなる問題がある。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、コンパクトで簡単な構成で、吸気通路への吸気抵抗を低減して、慣性過給効果を助長できるエンジン用エアフィルタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明は、エンジンの吸気通路に取り付けられる筒状のケーシングの内側に、筒状の胴部に多数の吸気孔が設けられ、その内周側にろ材が取り付けられたフィルタエレメントを、前記ケーシングとの間に環状空間を形成するように嵌挿し、このケーシングとフィルタエレメントとの間の環状空間へ軸方向に導入される外部からの空気を、前記吸気孔から前記フィルタエレメントの内側へ吸引して浄化し、浄化した空気を空気排出口から前記エンジンの吸気通路に供給するエンジン用エアフィルタにおいて、前記ケーシングとフィルタエレメントとの間の環状空間へ軸方向に導入される空気の流れの一部を、前記吸気孔が設けられた環状空間の内径側へ向きを変えさせる空気流変更手段を設けた構成を採用した。
【０００９】
すなわち、ケーシングとフィルタエレメントとの間の環状空間へ軸方向に導入される空気の流れの一部を、吸気孔が設けられた環状空間の内径側へ向きを変えさせる空気流変更手段を設けることにより、環状空間へ軸方向に導入される空気を積極的に吸気孔へ導き、環状空間に滞留する空気量を少なくして吸気通路への吸気抵抗を低減し、慣性過給効果を助長できるようにした。
【００１０】
前記空気流変更手段を、前記ケーシングの内径面または前記フィルタエレメントの外径面から前記環状空間に突出する複数の突出体を設け、これらの突出体を、前記空気の流れの軸方向上流側に向けられ、前記環状空間の内径側へ後退する面を有するものとすることにより、コンパクトで簡単な構成で、吸気通路への吸気抵抗を低減することができる。
【００１１】
前記突出体の環状空間の内径側へ後退する面を、前記空気の流れの軸方向上流側に向かって、前記突出体の幅方向で凸形状の凸曲面とすることにより、突出体に当たる軸方向空気流の乱れを抑制し、空気を環状空間の下流側の吸気孔まで満遍なく導くことができる。
【００１２】
前記凸曲面は球面とすることができる。
【００１３】
前記凸曲面は円錐面とすることもできる。
【００１４】
前記突出体の凸曲面を、前記空気の流れの軸方向下流側まで連なるものとすることにより、突出体の下流側で空気流に渦が発生するのを防止し、空気を環状空間の下流側の吸気孔までより満遍なく導くことができる。
【００１５】
前記突出体の前記空気の流れの軸方向下流側の形状を、前記軸方向下流側へ幅方向断面が先細に狭くなる紡錘形状とすることによっても、突出体の下流側で空気流に渦が発生するのを防止し、空気を環状空間の下流側の吸気孔までより満遍なく導くことができる。
【００１６】
前記突出体を、前記ケーシングの内径面または前記フィルタエレメントの外径面に一体に形成することにより、突出体を安価で容易に形成することができ、突出体の脱落も防止することができる。
【００１７】
前記フィルタエレメントの吸気孔を、前記空気の流れの軸方向下流側に未切断部を残す部分切断で形成し、前記突出体をこの未切断部を残す部分切断片の切り起こしで形成し、この切り起こしで形成した突出体の前面を、前記環状空間の内径側へ後退させることにより、吸気孔と突出体を同時に効率よく形成することができる。
【００１８】
前記環状空間の軸方向上流側に、前記空気が環状空間へ軸方向に導入されるように案内する案内羽根を設け、この案内羽根の出口側開口面積を入口側開口面積よりも狭くすることにより、環状空間での空気の流速を速くし、空気流変更手段によって環状空間の内径側へ向きを変える空気を、より速く吸気孔へ導くことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のエンジン用エアフィルタは、ケーシングとフィルタエレメントとの間の環状空間へ軸方向に導入される空気の流れの一部を、吸気孔が設けられた環状空間の内径側へ向きを変えさせる空気流変更手段を設けたので、環状空間へ軸方向に導入される空気を積極的に吸気孔へ導き、環状空間に滞留する空気量を少なくして吸気通路への吸気抵抗を低減し、慣性過給効果を助長することができる。
【００２０】
前記空気流変更手段を、ケーシングの内径面またはフィルタエレメントの外径面から環状空間に突出する複数の突出体を設け、これらの突出体を、空気の流れの軸方向上流側に向けられ、環状空間の内径側へ後退する面を有するものとすることにより、コンパクトで簡単な構成で、吸気通路への吸気抵抗を低減することができる。
【００２１】
前記突出体の環状空間の内径側へ後退する面を、空気の流れの軸方向上流側に向かって、突出体の幅方向で凸形状の凸曲面とすることにより、突出体に当たる軸方向空気流の乱れを抑制し、空気を環状空間の下流側の吸気孔まで満遍なく導くことができる。
【００２２】
前記突出体の凸曲面を、空気の流れの軸方向下流側まで連なるものとすることにより、突出体の下流側で空気流に渦が発生するのを防止し、空気を環状空間の下流側の吸気孔までより満遍なく導くことができる。
【００２３】
前記突出体の空気の流れの軸方向下流側の形状を、軸方向下流側へ幅方向断面が先細に狭くなる紡錘形状とすることによっても、突出体の下流側で空気流に渦が発生するのを防止し、空気を環状空間の下流側の吸気孔までより満遍なく導くことができる。
【００２４】
前記突出体を、ケーシングの内径面またはフィルタエレメントの外径面に一体に形成することにより、突出体を安価で容易に形成することができ、突出体の脱落も防止することができる。
【００２５】
前記フィルタエレメントの吸気孔を、空気の流れの軸方向下流側に未切断部を残す部分切断で形成し、突出体をこの未切断部を残す部分切断片の切り起こしで形成し、この切り起こしで形成した突出体の前面を、環状空間の内径側へ後退させることにより、吸気孔と突出体を同時に効率よく形成することができる。
【００２６】
前記環状空間の軸方向上流側に、空気が環状空間へ軸方向に導入されるように案内する案内羽根を設け、この案内羽根の出口側開口面積を入口側開口面積よりも狭くすることにより、環状空間での空気の流速を速くし、空気流変更手段によって環状空間の内径側へ向きを変える空気を、より速く吸気孔へ導くことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１乃至図５は、第１の実施形態を示す。このエンジン用エアフィルタは、図１および図２に示すように、円筒状のケーシング１の内側に、蓋２に取り付けられた円筒状のフィルタエレメント３を、ケーシング１との間に環状空間４が形成されるように嵌挿したものであり、ケーシング１の外径面の一端側に、外部から空気が取り入れられる空気取入口１ａが設けられ、ケーシング１の一端側の端面に、エンジンの吸気通路（図示省略）に接続される空気排出口１ｂが設けられている。また、環状空間４の空気取入口１ａが設けられた上流側には、空気取入口１ａから取り入れられる空気を、環状空間４へ軸方向に流れるように案内する案内羽根５が設けられている。
【００２８】
前記フィルタエレメント３の胴部には多数の吸気孔６が設けられ、その内周側には円周方向でプリーツ状とされたろ材７が取り付けられている。フィルタエレメント３は、多数の吸気孔６が形成された金属板を円筒状に曲げ加工して溶接したものである。空気取入口１ａから取り入れられて環状空間４へ軸方向に導入される空気は、各吸気孔６からフィルタエレメント３の内側へ吸引され、ろ材７で浄化された後、空気排出口１ｂから吸気通路へ排出され、エンジンに供給される。空気排出口１ｂの周りのケーシング１とフィルタエレメント３との端面間はシール部材８でシールされている。
【００２９】
前記案内羽根５は、環状空間４の上流側に、軸方向に傾斜させた案内板５ａを放射状に設けたものであり、この各案内板５ａの軸方向の傾斜によって、空気は環状空間４で旋回しながら軸方向に流れるように案内される。また、各案内板５ａは、図３に拡大して示すように、出口側が厚肉とされ、案内羽根５の出口側開口面積が入口側開口面積よりも狭くなっている。したがって、環状空間４へ案内される空気の流速が速くなる。
【００３０】
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、前記フィルタエレメント３の外径面には、一部の吸気孔６を利用して球状の突出体９が接着で取り付けられ、これらの環状空間４へ突出する突出体９の空気流の軸方向上流側に向けられた球面の下側部分が、環状空間４の内径側へ後退している。したがって、この球面の下側部分に当たる軸方向空気流の一部が、吸気孔６の設けられた環状空間４の内径側へ向きを変えられ、積極的に吸気孔６へ吸引される。
【００３１】
また、図５に示すように、前記球状の突出体９の球面は空気流の軸方向下流側まで滑らかに連なっているので、球面に当たる空気流の乱れが抑制されるとともに、突出体９の下流側で空気流に渦が発生することもなく、空気が環状空間４の下流側の吸気孔６まで満遍なく導かれる。
【００３２】
この実施形態では、球状の突出体９を、吸気孔６を利用してフィルタエレメント３の外径面に取り付けたが、球状の突出体９の底部を平坦に切断し、吸気孔６のない部分でフィルタエレメント３の外径面に取り付けてもよい。また、突出体９は、下側部分のみに球面を有する半球状のものとすることもできる。
【実施例】
【００３３】
実施例として、上述したフィルタエレメント３の外径面に多数の球状の突出体９を取り付けたエンジン用エアフィルタを用意した。比較例として、上記突出体９を取り付けないエンジン用エアフィルタを用意した。実施例と比較例のエアフィルタは、いずれもケーシング１の外径が１６５ｍｍ、長さが２９０ｍｍ、空気取入口１ａの直径が６３ｍｍ、空気排出口１ｂの直径が５５ｍｍのものとし、フィルタエレメント３は、外径が１４０ｍｍの胴部に直径７ｍｍの吸気孔６が１０８１個設けられたものとした。また、実施例の突出体９の直径は１０ｍｍとし、これらを１６０個の吸気孔６に取り付けた。
【００３４】
上記実施例と比較例のエンジン用エアフィルタを、発電機用のディーゼルエンジンの吸気通路に取り付けて発電試験を行い、各負荷率における燃料消費量と発電効率を測定した。ディーゼルエンジンの排気量は３．８Ｌ、発電機の定格出力は、負荷率９０％で３６ｋＷとした。
【００３５】
上記発電試験の結果、フィルタエレメント３の外径面に突出体９を取り付けた実施例のエアフィルタは、突出体９のない比較例のエアフィルタに較べて、いずれの負荷率でも単位時間当たりの燃料消費量が０．５〜１．０Ｌ／Ｈ程度低減され、発電効率が１０％強向上した。この試験結果より、本発明に係るエアフィルタは、慣性過給効果を助長して、エンジンの出力を向上できることが確認された。
【００３６】
図６（ａ）、（ｂ）は、第２の実施形態を示す。このエンジン用エアフィルタは、基本的な構成は第１の実施形態のものと同じであり、前記突出体９が円錐状のものとされ、ケーシング１の内径面に一体に形成されている点が異なる。円錐状の各突出体９は、金属製のケーシング１の内径面に内張りされた樹脂１０に射出成形で一体成形され、先端がフィルタエレメント３の吸気孔６に向けられており、空気流の軸方向上流側に向けられた円錐面の前側部分が、環状空間４の内径側へ後退している。したがって、この円錐面の前側部分に当たる軸方向空気流の一部が、吸気孔６の設けられた環状空間４の内径側へ向きを変えられ、積極的に吸気孔６へ吸引される。また、円錐面は空気流の軸方向下流側となる後側まで滑らかに連なっているので、図４に示した第１の実施形態のものと同様に、円錐面に当たる空気流の乱れが抑制されるとともに、突出体９の下流側で空気流に渦が発生することもなく、空気が環状空間の下流側の吸気孔６まで満遍なく導かれる。
【００３７】
この実施形態では、突出体９を円錐状のものとし、ケーシング１の内径面に内張りされた樹脂１０に一体成形したが、突出体９を円錐台状や半球状のものとし、これらをエンボス加工等によって、金属製のケーシング１の内径面に一体に形成することもできる。勿論、別体の突出体９を接着等によってケーシング１の内径面に取り付けることもできる。
【００３８】
図７（ａ）、（ｂ）は、第２の実施形態の突出体９の変形例を示す。この変形例の突出体９は、前記円錐状の突出体９における空気流の軸方向下流側の形状を、下流側へ幅方向断面が先細に狭くなる紡錘形状としたものである。この変形例では、図７（ｂ）に示すように、突出体９の下流側に回り込む空気流がその紡錘形状に沿って流れ、突出体９の下流側で空気流に渦が発生することなく、空気が環状空間４の下流側の吸気孔６まで満遍なく導かれる。
【００３９】
図８（ａ）、（ｂ）は、第３の実施形態を示す。このエンジン用エアフィルタも、基本的な構成は第１の実施形態のものと同じであり、前記フィルタエレメント３の各吸気孔６が、空気流の軸方向下流側に未切断部を残す部分切断で形成され、前記突出体９を、この未切断部を残す部分切断片の切り起こしで形成している点が異なる。突出体９の切り起こし角度は４０〜７０°程度とされ、その前面側に当たる空気流の一部が、吸気孔６の設けられた環状空間４の内径側へ向きを変えられ、積極的に吸気孔６へ吸引される。また、切り起こしで形成された突出体９は、図８（ｂ）に示すように、両端部が後面側へ湾曲するように形成されており、前面側の端部に当たる空気流が軸方向下流側へスムーズに逃がされるようになっている。したがって、この実施形態でも、突出体９の前面に当たる空気流の乱れが抑制されて、空気が環状空間４の下流側の吸気孔６まで満遍なく導かれる。
【００４０】
この実施形態では、全ての吸気孔６に切り起こしで突出体９を形成したが、一部の吸気孔６のみに切り起こしで突出体９を形成してもよい。また、吸気孔６は必ずしも円形である必要はなく、四角形や楕円形等とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】第１の実施形態のエンジン用エアフィルタを示す切欠き縦断面図
【図２】図１のII−II線に沿った断面図
【図３】図１の案内羽根を拡大して示す展開平面図
【図４】ａは図１の要部を拡大して示す縦断面図、ｂはａの斜視図
【図５】図４の突出体の周りの空気の流れを示す平面図
【図６】ａは第２の実施形態のエンジン用エアフィルタの要部を拡大して示す縦断面図、ｂはａの斜視図
【図７】ａは図６の突出体の変形例を示す縦断面図、ｂはａの突出体の周りの空気の流れを示す平面図
【図８】ａは第３の実施形態のエンジン用エアフィルタの要部を拡大して示す縦断面図、ｂはａの突出体の周りの空気の流れを示す平面図
【符号の説明】
【００４２】
１  ケーシング
１ａ  空気取入口
１ｂ  空気排出口
２  蓋
３  フィルタエレメント
４  環状空間
５  案内羽根
５ａ  案内板
６  吸気孔
７  ろ材
８  シール部材
９  突出体
１０  樹脂
【要約】
【課題】コンパクトで簡単な構成で、吸気通路への吸気抵抗を低減して、慣性過給効果を助長できるエンジン用エアフィルタを提供することである。
【解決手段】フィルタエレメント３の外径面に、ケーシング１とフィルタエレメント３との間の環状空間４に突出し、環状空間４へ軸方向に導入される空気の流れの軸方向上流側に向けられ、環状空間４の内径側へ後退する球面を下側部分に有する複数の突出体９を取り付け、これらの突出体９の下側部分の球面に当たる空気の流れの一部を、吸気孔６が設けられた環状空間４の内径側へ向きを変えさせることにより、環状空間４へ軸方向に導入される空気を積極的に吸気孔６へ導き、環状空間４に滞留する空気量を少なくして吸気通路への吸気抵抗を低減し、慣性過給効果を助長できるようにした。
【選択図】図４【図１】
0004091971.tif 000002
【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】
0004091971.tif 000007
【図７】
0004091971.tif 000008
【図８】
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