JP4499263B2 - フラットなフィルタインサートを有するフィルタ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特許請求の範囲第１項の上位概念に記載の形式のフラットなフィルタインサートを有するフィルタ、特に内燃機関の吸気用のエアーフィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
前記形式のフィルタは、ドイツ国特許公開第１９７３７５４５号明細書から公知である。この公知明細書では、ほぼ直方体状に構成されたエアーフィルタケーシングを有するエアーフィルタが開示されている。前記ケーシング内には、対角方向でフラットフィルタインサートが組み込まれていて、これによって、流入部を起点としてフィルタインサート用のくさび状の流れ室が得られる。前記未浄化側の流入室は、未浄化側の容積流をフィルタインサートに沿って縮小し、フィルタインサートが容積流の一部によって貫流されるように、形成されている。これによって、最良のスペース利用によってフィルタインサートにおける流れが均一化される。
【０００３】
しかしくさび状の流れ室を有するエアーフィルタにおける実験により、既述の均一化効果が制限されてのみ生ずることが明らかとなった。これは、未浄化側の面を濾過媒体が貫流できるようにするために、流れが流入部を起点としてまず未浄化側の面に向けて案内又は迂回されねばならないことにある。このような案内は、流入部の直後で行われないので、フィルタエレメントはくさび状の流れ室の端部で濾過すべき流体によって、流入部に隣接する領域よりも著しく負荷される。更にこのような不均一な流れによって、フィルタエレメントの未浄化側と浄化側との間の圧力差を規定の範囲で著しく低下せしめるような流れ比が生ずる。これによって、フィルタエレメントにかけられる圧力差が局部的に逆転し、これにより浄化側から未浄化側への流れが生ずるようになる。
【０００４】
フラットフィルタカートリッジのくさび状の流れ室内での流れ分布の一例は、第２図から明らかである。流入部を基点として流れは、矢印によって示されているように、フィルタの未浄化側と浄化側との間の高い圧力差の範囲からくさび状の流れ室の端部に案内される。これによって生ずる流れ偏向は流れ室内で支配する過圧に基づき、フィルタエレメントの互いに向かい合って位置するコーナで著しい圧力ピークを生ぜしめる。フィルタエレメントの高い圧力差の範囲はプラス記号で示されている。このような流れ経過によって、圧力差の逆転を生ぜしめる低圧の範囲が生ずる。
【０００５】
フィルタエレメントを貫流する濾過すべき流体の質量流は、浄化側と未浄化側との間の作用する圧力差に直接関連している。この場合、フィルタエレメントの不均一な圧力負荷が粒子の局部的に異なる分離を生ぜしめる。これによって、フィルタエレメントは異質に濾液よって負荷され、この結果達成すべき耐用寿命が短縮される。更に、保守期間が短縮されることになり、この結果、特にフィルタ作動中の経済性が低下せしめられるようになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明の課題は、フラットなフィルタインサートを有するフィルタを改良して、フィルタが濾過面全体に亘って出来るだけ均一に濾過すべき流体によって負荷されるようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題は本発明によれば、請求項１の特徴部分に記載の構成を有するフィルタによって解決された。
【０００８】
【発明の効果】
本発明によるフィルタは、公知の形式で、フィルタインサートが組み込まれるフィルタケーシングを有している。これによって、流入部を起点としてフィルタの未浄化側、及び、フィルタインサートの他方の側で流出部に案内された浄化側が形成される。流入部がケーシングに連通する個所では、少なくともほぼフィルタインサートのフラットな面に対して垂直に延びる流入横断面が形成される。流入横断面は、多数の流入部によって形成することもできる。
【０００９】
本発明による構成は、流入部の領域に濾過すべき流体を偏向するための装置が設けられていることを特徴としている。前記装置によって、流体はフィルタインサートの垂線の方向に偏向される。フィルタインサートの垂線は、フィルタインサートによって形成される平面に対し垂直である。この場合、フィルタインサート全体の幾何学形状に関連した平面に共通する。フィルタインサートが例えば折り畳まれたフィルタペーパによって製作される場合には、平面はフィルタペーパの折り畳み縁全体を介して延びている。
【００１０】
更に偏向は、流体が流入部の領域で未浄化側の濾過面に案内されるように、行われる。これは正に、公知のくさび状の流れ室を使用した場合に僅かな又はマイナスの圧力差の範囲を形成する領域である。このような範囲の形成は、偏向装置によって回避できる。これによって、フィルタインサートに関する既述の欠点が回避される。濾液による負荷は、濾過面全体に亘ってほぼ均一に分配される。これによって、フィルタインサートの最善の耐用寿命が得られる。
【００１１】
流入横断面がフィルタインサートのフラットな面に対して垂直に向けられている場合には、偏向装置は特に効果的に作業する。このような幾何学形状の場合、濾過すべき流体は入流部の後方でまずフィルタインサートに対して平行に流れ、これによって既述の欠点が生ずる。しかしながらこのような現象は、流入横断面の方向性がフィルタインサートに対する垂線からずれる場合にも生ずる。このようなケースにおいても偏向装置は、フィルタエレメントの均一な負荷を生ぜしめる。従って、フィルタに沿った流れの付加的な均一化を得ることのできるあらゆるケースにおいて本発明を有利に適用できる。
【００１２】
本発明の有利な構成では、偏向装置は湾曲した管片から構成されている。管片は、直接流入部に取り付けられかつ、流れをフィルタの未浄化側において未浄化側の濾過面に向けて案内する。この措置は特に、フィルタ構造が既に閉じられていてかつフィルタ負荷の均質性に関し不十分な結果が得られるようなケースにおいて有利である。管片は、追加構造として既存のフィルタケーシング内に組み込むことができる。管片は付加的に、吸込み騒音のノイズレベルに関する音響的な改善をもたらす。
【００１３】
本発明の別の有利な構成では、偏向装置はケーシング壁の統合された主要構成部分である。換言すれば、例えばカバープロフィルを構造的にフィルタインサートの均質な流れの要求に適合できる。これによって、幾何学的な境界条件に関連して個々のケースに適合されねばならない最良の結果が得られる。
【００１４】
本発明の効果を達成する特に有利なカバープロフィルでは、フィルタインサート及び流入横断面に対して垂直な平面が考慮される。前記平面は特に、該平面が流入横断面を二等分するように選ばれる。この平面内では、カバープロフィルはまずフィルタインサートに向かう湾曲を有していて、該湾曲は、フィルタインサートに向かう濾過すべき流体の流れの所望の偏向を生ぜしめる。次いでカバープロフィルは再びフィルタインサートから離反するように湾曲し、これによって、くさび状の流れ室に比較して、流れ室によってフィルタインサートの上側、即ち、フィルタインサートの未浄化側に形成される横断面がフィルタケーシングの端部に向けて著しく縮小されるようになる。フィルタケーシングの端部とは、流入横断面に対置する側を意味する。これは、くさび状の流れ室の場合圧力ピークで負荷される側である。横断面縮小によって、この領域で容積流が減少され、この結果、この範囲でフィルタインサートの貫流も減少されるという効果が得られる。当然、既述のプロフィルはカバー内のみならず、未浄化側を形成する別のケーシング部分内にも設けることができる。
【００１５】
横断面減少は、フィルタインサート全体に亘って連続的に実施される。これによって、流れが付加的に均質化され、渦流が回避される。これによっても、フィルタエレメントの均一な貫流が得られる。
【００１６】
流れを均質化するための別の措置は、流入横断面を形成する場合に行うことができる。前記流入横断面はケーシング幅全体に亘って延びているので、流れ室のコーナにおいて流れのための無駄スペースはできるだけ僅かにされる。これによってフィルタカートリッジの未浄化側での、流れ室内で渦流を発生させるいわゆる拡散効果が回避される。渦流が僅かであるほど、流れ室の端面と合致する吸い込み横断面が増大する。流れ室の端面は、フィルタカートリッジに関連して流入横断面をほぼ垂直に配置することによって得られる。
【００１７】
未浄化側の流れ室が既述の面（フィルタインサート及び流入横断面に対して垂直）に対して対称的に構成される場合には、これによって流れの著しい均一化が得られる。この場合、特に有利な構成では、フィルタインサートが方形に構成されている。このようなフィルタインサートは、特に折り畳まれたペーパウエブを使用する場合特に安価に製作でき、これは経済的みて有利である。
【００１８】
本発明の別の有利な構成及び特徴は、その他の請求項及び明細書並びに図面から明らかである。この場合個々の特徴は、個々に及び組み合わせて本発明の実施例において並びに別の分野で実施可能である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
第１図によるフィルタは、フィルタインサート１２が組み込まれている、カバー１１を備えたケーシング１０を有している。これによって、未浄化側１３及び浄化側１４が形成され、この場合、未浄化側１３は、端面１６の流入部１５から、これに対置するケーシング側に向けて直線的に狭められて形成されている。流入部１５には、湾曲方向がフィルタインサートに向けられている湾曲した管片１７が設けられている。管片は例えば流入部に接着できる。空気経路は矢印で示されている。空気は、流入部１５から管片１７及びフィルタインサート１２を介して流れて、流出部１８を介してケーシングから離反する。
【００２０】
第２図では、くさび状の流れ室２１を使用した場合の過圧範囲１９及び負圧範囲２０を有するフィルタインサート２の回避すべき圧力分布を図示している。主流２２は、流入横断面２３からこれとは反対側の流れ室側に案内されかつ同時に逆向きの二次流２４を生ぜしめる。概略的に図示の空気流は、フィルタインサート１２に亘って均質な圧力分布を生ぜしめる。
【００２１】
第３図では、第２図のフィルタインサート１２のために流れ室２１ａの選択的な構成を図示している。比較のためにくさび状の流れ室２１は鎖線で図示されている。流入横断面２３は端面１６の大部分を占めている。端面１６は同時に流れ室２１ａの流入側の横断面２５ａを形成する。主流方向での横断面の引き続く経過は、横断面２５ｂ，２５ｃ，２５ｄによって示されている。図面から明らかなように、流れ室内では横断面は連続的に縮小されている。
【００２２】
陰影線で示された平面２６を考慮して、流れ室２１ａのプロフィルを説明する。図から明らかなように、前記プロフィルはフィルタエレメントに向かう湾曲ａを有していて、該湾曲ａにはフィルタエレメントから離反する湾曲ｂが続いている。湾曲ｂはフィルタエレメントに向かう湾曲ｃに移行していてかつ未浄化側のレベルに達している。湾曲ａは、フィルタエレメント１２の方向への主流（第２図）の案内又は迂回を生ぜしめるために重要であり、従って負圧範囲２０（第２図）が回避される。
【図面の簡単な説明】
【図１】フラットフィルタインサート及びくさび状の流れ室を有し、この場合湾曲した管片を備えたフィルタを概略的に図示した横断面図。
【図２】湾曲した管片を省いてくさび状の流れ室内での空気流の概略的な分布を示した斜視図。
【図３】流れ室の横断面経過を介した流入する流体の偏向装置が実現する流れ室幾何学形状の斜視図。
【符号の説明】
１０ ケーシング、 １１ カバー、 １２ フィルタインサート、 １３ 未浄化側、 １４ 浄化側、 １５ 流入部、１６ 端面、 ２３ 流入横断面

Claims (5)

1. フラットなフィルタインサート（１２）を有するフィルタであって、フィルタが、カバー（１１）を備えたケーシング（１０）を有していて、該ケーシング内にフィルタインサート（１２）が、未浄化側（１３）と浄化側（１４）とを互いにシール作用を以って分離して組み込まれており、未浄化側（１３）が少なくとも１つの流入部（１５）をかつ浄化側が流出部（１８）を有しており、流入部（１５）の流入横断面（２３）が、フィルタインサート（１２）のフラットな面に対して少なくともほぼ垂直に向けられている形式のものにおいて、流入部（１５）の領域に、流入する濾過すべき流体をフィルタインサート（１２）の垂線の方向に及び流入部（１５）の領域でフィルタインサート（１２）の未浄化側の面に向けて偏向するための装置が設けられており、前記偏向装置が、カバー（１１）の外壁によって形成されており、フィルタインサート（１２）及び流入横断面（２３）に対して垂直な平面（２６）内で測定して、流入部（１５）の領域で、フィルタインサート（１２）に向かう湾曲ａをかつこれに続いてフィルタインサート（１２）から離反する湾曲ｂを描くプロフィルをカバー（１１）が有しており、フィルタインサート（１２）の上側で横断面が、流入横断面（２３）に対して平行に測定して、該流入横断面（２３）から出発してこれとは反対側に位置するケーシング側に向けて連続的に狭まるプロフィルをカバー（１１）が有していることを特徴とする、フラットなフィルタインサートを有するフィルタ。
2. 流入横断面（２３）が、ケーシング幅全体に亘って延びている、請求項１記載のフィルタ。
3. 流入横断面（２３）が、ケーシングの端面（１６）全体に亘って延びている、請求項１記載のフィルタ。
4. カバー（１１）内の未浄化側が、フィルタインサート（１２）及び流入横断面（２３）に対して垂直に位置する平面（２６）に対して対称的に形成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のフィルタ。
5. フィルタインサート（１２）が、方形に構成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のフィルタ。

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