(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアクリーナケースが上下２分割され、下側ケースの上に上側ケースが重なり合体して構成され、
前記上側ケースの下端の矩形開口を塞ぐように上面視矩形の空気浄化用のエレメントが水平に架設され、
前記下側ケースは下端に空気入口を備えて前記エレメントの下側にダスト室を形成し、
前記上側ケースは側壁に空気出口を備えて前記エレメントの上側にクリーン室を形成し、
内燃機関の冷却水を循環させて吸入空気と熱交換させる上面視矩形の熱交換器が、前記ダスト室内で前記下側ケースの上端の開口を塞ぐように水平に架設されるとともに前記エレメントの下方に近接して平行に並べて配置され、
前記熱交換器は同じ水平高さ位置で相対向した水タンク間を複数の断面偏平な水管が互いに平行に配列して連結され、隣り合う水管間にコルゲートフィンが介装されて構成され、
内燃機関より下流側の冷却水循環通路から延出するバイパス通路に前記熱交換器の前記水タンクが介装されたことを特徴とするエアクリーナの空気加温装置。
【請求項２】
前記下側ケースの一側壁に形成された円孔に弾性ラバーを嵌装して前記熱交換器の吸水連結管と排水連結管を貫通し、前記下側ケースの底壁の段部にラバーを介してボルトにより前記熱交換器のブラケットが取り付けられて前記熱交換器が支持されたことを特徴とする請求項１記載のエアクリーナの空気加温装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の吸入空気をエアクリーナ内で温める空気加温装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両における内燃機関の吸気系において、エアクリーナから供給される空気の温度が低過ぎると、空気密度が大きく燃料の霧化が困難となりＨＣが多量に排出されて機関出力の低下を招く。
【０００３】
そこで吸入空気をエアクリーナ内で温める加温装置が、実開平１−１７３４４９号公報に提案されている。
同公報記載の加温装置は、クリーナエレメントにより内部が左右の室に仕切られ、一方を空気取入口を有するダスト室、他方を空気出口を有するクリーン室としたエアクリーナにおいて、空気通路に放熱器を配設し、同放熱器にエンジン冷却水またはエンジンオイルを循環させるようにしたものである。
【０００４】
ダスト室の側壁に形成された取入口から導入された空気は、クリーナエレメントにより清浄化されクリーン室に入り出口より内燃機関側に吸気される。
このエアクリーナのダスト室側にパイプの周囲に多数の放熱フィンを装着したオイル放熱器を配置してエンジンオイルを循環させた例が開示されている。
このオイル放熱器によりエアクリーナ内で吸入空気が温められる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしクリーナエレメントがダスト室とクリーン室を左右に分けているので、オイル放熱器により温められた空気はエアクリーナケースの上部空間を移動してクリーナエレメントを通過するのに対して、下部空間の加温が不十分な空気はそのまま移動してクリーナエレメントを通過する。
【０００６】
このようにクリーナエレメントを通過する空気に上側と下側とで温度差があるために、塵埃の除去状態がクリーナエレメントの上下で異なり、クリーナエレメントが部分的に汚損されて効率的な清浄作業が行われず寿命も劣る。
【０００７】
またダスト室のオイル放熱器は放熱フィンの装着されたパイプを屈曲させて配設されており、空気が整流されないままクリーナエレメントを通過することも清浄化の作業が効率的に行われない一因でもある。
【０００８】
本発明はかかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、均等に加温された空気が効率良く清浄化されて内燃機関に吸気されるエアクリーナの空気加温装置を供する点にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段および作用効果】
上記目的を達成するために、本発明は、エアクリーナケースが上下２分割され、下側ケースの上に上側ケースが重なり合体して構成され、前記上側ケースの下端の矩形開口を塞ぐように上面視矩形の空気浄化用のエレメントが水平に架設され、前記下側ケースは下端に空気入口を備えて前記エレメントの下側にダスト室を形成し、前記上側ケースは側壁に空気出口を備えて前記エレメントの上側にクリーン室を形成し、内燃機関の冷却水を循環させて吸入空気と熱交換させる上面視矩形の熱交換器が、前記ダスト室内で前記下側ケースの上端の開口を塞ぐように水平に架設されるとともに前記エレメントの下方に近接して平行に並べて配置され、前記熱交換器は同じ水平高さ位置で相対向した水タンク間を複数の断面偏平な水管が互いに平行に配列して連結され、隣り合う水管間にコルゲートフィンが介装されて構成され、内燃機関より下流側の冷却水循環通路から延出するバイパス通路に前記熱交換器の前記水タンクが介装されたエアクリーナの空気加温装置とした。
【００１０】
空気入口よりダスト室に導入された空気は、上方に配置された熱交換器により加温されて上昇しエレメントにより清浄化されてクリーン室に入り、空気出口より内燃機関に供給されるので、空気密度を大きくすることなく適正に保持して燃料の霧化を促進して機関出力の低下を抑制し、燃費の向上を図ることができる。
【００１１】
ダスト室の上にクリーン室を配置し、境目のエレメントの下方に平行に熱交換器を並べて配置した構成であるので、熱交換器で温められかつ整流されて上昇する温度差のない空気全体がエレメントを均等に通過して清浄化される。
したがってエレメントでは均等に加温された空気が、部分的に偏ることなく清浄化されるので、エレメントの清浄作業が効率良く行えるとともに、エレメント全体が均等に汚損されていくので、寿命も向上する。
【００１２】
さらに空気は、エアクリーナ内を下から上に向かう上昇流であるので、大きな塵埃はエレメントに達する前に熱交換器でも除去され、エレメント汚損を抑制することもでき、エレメントの寿命を延ばすことができる。
【００１３】
以下本発明に係る一実施の形態について図１ないし図５に図示し説明する。
本実施の形態に係るエアクリーナ１の全体側面図を図１に、同正面図を図２に、同平面図を図３に示す。
【００１４】
エアクリーナ１は、エアクリーナケースが上下２分割され、下側ケース２の上に上側ケース３が重なり合体して構成される。
下側ケース２は、上側ケース３との水平な合わせ面の上端開口が矩形に形成され、同矩形開口の前後左右４辺から鉛直下方へ前壁２ａ，後壁２ｂ，左右側壁２ｃ，２ｄが延出している。
【００１５】
下方へ長尺に延出した前壁２ａと短尺の後壁２ｂとを、側面視で三角形状をした左右対称な側壁２ｃ，２ｄが連結し、左右側壁２ｃ，２ｄの斜めに傾斜した下端縁および後壁２ｂの下端縁を互いに連結して底壁２ｅが形成され箱体をなす。そして前壁２ａと一部底壁２ｅから若干前方へ膨出しながら下方へ空気導入管２ｆが突出して、その下端を開口している。
【００１６】
他方上側ケース３は、下側ケース２の矩形の開口に対応して矩形の下端開口合わせ面が形成され、その前後左右４辺から鉛直上方へ前壁３ａ，後壁３ｂ，左右側壁３ｃ，３ｄが延出している。
【００１７】
上方へ短尺に延出した前壁３ａと長尺の後壁３ｂとを、側面視で三角形状をした左右対称な側壁３ｃ，３ｄが連結し、左右側壁３ｃ，３ｄの斜めに傾斜した下端縁および前後壁３ａ，３ｂを互いに連結して上壁３ｅが形成され箱体をなす。
そして右側壁３ｄの後方寄りから右側方へ空気導出管３ｆが突出している。
【００１８】
以上のようなエアクリーナケースにおいて、上側ケース３の下端の矩形開口を塞ぐように上面視矩形のクリーナエレメント６が周縁のフランジ６ａを支持されて水平に架設される。
【００１９】
一方下側ケース２の上端の矩形開口を塞ぐように上面視矩形の熱交換器５が水平に架設される。
熱交換器５は、内燃機関の冷却水を循環させて吸入空気と熱交換させるもので、ラジエータと同一の構造をしている。
【００２０】
すなわち左右の相対向した水タンク５ａ，５ｂ間を複数の断面偏平な水管５ｃが互いに平行に配列して連結しており、水管５ｃ，５ｃ間にはコルゲートフィン５ｄが介装されている（図３参照）。
【００２１】
左右の水タンク５ａ，５ｂの前端部からは、それぞれ吸水連結管５ｆと排水連結管５ｇが前方へ向け突設されており、熱交換器５の後端中央からはブラケット５ｈが後方へ向け突設されている。
【００２２】
下側ケース２の前壁２ａの上部の左右所定箇所には円孔が形成され、同円孔にゴム製のグロメット７，７が嵌装されており、上記熱交換器５は左右水タンク５ａ，５ｂの前端から突出した吸水連結管５ｆ，排水連結管５ｇを左右各グロメット７，７の円孔にそれぞれ圧入し貫通して前部を支持される。
【００２３】
他方熱交換器５の後部のブラケット５ｈは、下側ケース２における底壁２ｅの後壁２ｂに連結する後上部の水平な段部にラバー10，11を介してボルト12により取り付けられる。
【００２４】
底壁２ｅの段部の中央所定位置に円孔を有し、その下面にナット13が固着されており、同上面に熱交換器５のブラケット５ｈをその上下のラバー10，11とともに貫通した円筒状のカラー14が当接し、同カラー14の上端にワッシャ15を介してカラー14および段部の円孔を貫通したボルト12がナット13に螺着されて熱交換器５の後部が取り付けられる。
【００２５】
したがって熱交換器５は、前部の吸水連結管５ｆ，排水連結管５ｇが下側ケース２の前壁２ａの左右孔にグロメット７，７を介して貫通支持され、後部のブラケット５ｈが底壁２ｅの段部にラバー10，11を介してボルト12により取り付けられて支持され、下側ケース２の上部開口に水平に架設される。
【００２６】
かかる下側ケース２に前記上側ケース３が上方から合体されると、図４に示すように上側ケース３の下端の矩形開口に水平に架設されたクリーナエレメント６によりエアクリーナ１の内部は上下の空間に仕切られて下方の下側ケース２内がダスト室Ｄ，上方の上側ケース３内がクリーン室Ｃを構成する。
【００２７】
そしてダスト室Ｄ内においてクリーナエレメント６の下方に、近接して平行にすなわち水平に熱交換器５が下側ケース２の上部開口にグロメット７およびラバー10，11の弾性部材を介して架設される。
【００２８】
前記熱交換器５の吸水連結管５ｆ，排水連結管５ｇには冷却水導入管21，冷却水導出管22が連結されて、図５に示すように内燃機関20の冷却水が熱交換器５を循環するようになっている。
図５は、内燃機関の主要冷却水循環経路を示す図である。
【００２９】
ウォータポンプ25により冷却水を内燃機関20に循環させる循環通路26の途中にサーモスタット27が設けられ、同サーモスタット27は冷却水温度に基づき前記循環通路26からラジエータ28を循環するラジエータ通路29への流通を開放・閉鎖する。
【００３０】
内燃機関20の始動直後の暖機中は、ラジエータ28への流通は不許可として冷却水は専ら内燃機関20を循環し、冷却水が所定温度に達して暖機を終了するとラジエータ28への流通を許可し、ラジエータ28で冷やされた冷却水が内燃機関20を冷却するようにしている。
【００３１】
そして内燃機関20より下流側の循環通路26からバイパス通路31が延出して前記冷却水導入管21に連結されており、冷却水導出管22に連結されたバイパス通路32がサーモスタット27の下流側に連通しており、サーモスタット27の開放・閉鎖の作動にかかわらず内燃機関20の稼働時において常時冷却水がバイパス通路31，32を流通してアイシングを防止するようになっている。
【００３２】
バイパス通路31，32は、スロットルバルブ35および２次空気の供給を制御するエアコントロールバルブ36の氷結等を防止する従来からあるアイシング防止用のバイパス通路であり、同バイパス通路31，32を利用して冷却水導入管21，冷却水導出管22を連結して熱交換器５に冷却水を循環させるようにしている。
【００３３】
バイパス通路31は、循環通路26のうち内燃機関20から流出した直後の温度の高い冷却水を熱交換器５に供給するので、内燃機関20が始動するとすぐに内燃機関20で温められた冷却水が熱交換器５に流れ、エアクリーナ１内で吸入空気を温めることができる。
【００３４】
また冷却水導出管22にカットバルブ23を介装して、吸入空気を温める必要がないときには、冷却水の循環を停止するようにしてよい。
その際に熱交換器５をバイパスする通路（図示せず）を別途アイシング防止用バイパス通路31，32に設けるとよい。
【００３５】
以上のような内燃機関20の冷却水が循環する熱交換器５が、図４に示すようにエアクリーナ１の内部のダスト室Ｄに配設される。
【００３６】
エアクリーナ１において下側ケース２の空気導入管２ｆの下方に向いた開口から導入された空気は、上に行くほど大きく拡がったダスト室Ｄを上昇して上面に水平に架設された熱交換器５の全面に亘るコルゲートフィン５ｄの間を略均等に通過し、空気は通過する間に冷却水と熱交換が行われて温められ、更なる上昇流となって熱交換器５の上方に接近して平行に架設されたクリーナエレメント６を略全面に亘って均等に通過して清浄化されてクリーン室Ｃに入り、温められ清浄化された空気は空気導出管３ｆから吸気管を介してスロットルバルブ35さらに内燃機関20に供給される。
【００３７】
外気温が極めて低い場合は、空気密度が大きくそのまま吸気すると前記したように機関出力が低下するので、始動直後からすぐに温度上昇する冷却水が循環する熱交換器５によりエアクリーナ１内で導入空気を温めることで、空気密度を大きくすることなく適正に保持して機関出力の低下を抑制することができる。
【００３８】
ダスト室Ｄの上にクリーン室Ｃを配置し、境目のクリーナエレメント６の下方に平行に熱交換器５を並べて配置した構成であるので、熱交換器５で温められて上昇する空気全体がクリーナエレメント６を均等に通過して清浄化される。
【００３９】
したがってクリーナエレメント６では均等に加温された空気が、部分的に偏ることなく清浄化されるので、クリーナエレメント６の清浄作業が効率良く行えるとともに、クリーナエレメント６全体が均等に汚損されていくので、クリーナエレメント６の寿命も向上する。
【００４０】
さらに導入空気は、エアクリーナ１内を下から上に向かう上昇流であるので、大きな塵埃はクリーナエレメント６に達する前に熱交換器５でも除去され、クリーナエレメント６の汚損を抑制することもでき、クリーナエレメント６の寿命をさらに延ばすことができる。
【００４１】
ダスト室Ｄの内空間が底壁２ｅを傾斜させて空気導入管２ｆから上方に末広がりに拡大する形状をしているので、ダスト室Ｄ内に空気が滞留するのを抑制し、そのため空気導入管２ｆから導入された吸入空気は円滑に上昇して加温および清浄化されてクリーン室Ｃから効率良く導出することができる。
【００４２】
エアクリーナ１内に配設される熱交換器５は、外部からの冷却水の給排のための配管の出入り部分のシールが必要であるが、本熱交換器５はダスト室Ｄに配設されるので、クリーン室Ｃに比べてシールを簡略化でき、グロメット７，７を吸水連結管５ｆ，排水連結管５ｇが貫通する簡単な構造で十分であり低コスト化を図ることができる。
また熱交換器５をダスト室Ｄに設けることで、クリーナエレメント６の交換作業における作業性を損なうこともない。
【００４３】
なお熱交換器５は、前部が吸水連結管５ｆと排水連結管５ｇにより支持され、後部がブラケット５ｈをラバー10，11を介してボルト12で下側ケース２に取り付け支持していたが、この後部を特別なラバー取付具だけで取り付けることができる。
その例を図６に示す。
【００４４】
ラバー取付具40以外は前記実施の形態と同じであり、同じ符号を用いる。
下側ケース２の底壁２ｅの水平段部に穿設された円孔にラバー取付具40がまず取り付けられる。
ラバー取付具40は、軸部の基端に拡径係止部40ａ，先端に円錐形状をした円錐頭部40ｂ、そして中間に所定厚さの中間フランジ部40ｃが形成されている。
【００４５】
底壁２ｅの水平段部の円孔に円錐頭部40ｂおよび中間フランジ部40ｃを貫通させて拡径係止部40ａと中間フランジ部40ｃとで底壁２ｅを挟むようにしてラバー取付具40を取り付け、上方に突出した円錐頭部40ｂを熱交換器５のブラケット５ｈの円孔に貫通し、中間フランジ部40ｃと円錐頭部40ｂとの間にブラケット５ｈを挟んで熱交換器５の後部を支持する。
【００４６】
このように熱交換器５の後部をラバー取付具40だけで弾性的に支持することができ、部品点数を少なくし取付作業を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施の形態に係るエアクリーナの全体側面図である。
【図２】  同正面図である。
【図３】  一部切り欠いた同平面図である。
【図４】  同縦断面図である。
【図５】  主要な冷却水循環路を示す図である。
【図６】  熱交換器の別の取り付け例を示す要部断面図である。
【符号の説明】
１…エアクリーナ、２…下側ケース、３…上側ケース、
５…熱交換器、６…クリーナエレメント、
10，11…ラバー、12…ボルト、13…ナット、14…カラー、15…ワッシャ、
21…冷却水導入管、22…冷却水導出管、25…ウォータポンプ、26…循環通路、27…サーモスタット、28…ラジエータ、29…ラジエータ通路、31，32…バイパス通路、35…スロットルバルブ、36…エアコントロールバルブ、
40…ラバー取付具。
【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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