DE102012217019A1

DE102012217019A1 - Filter für Nebelabscheider

Info

Publication number: DE102012217019A1
Application number: DE102012217019A
Authority: DE
Inventors: Hideto MORISHITA; Yoji Horiuchi; Yasuhiro Saito
Original assignee: Toyota Boshoku Corp
Current assignee: Toyota Boshoku Corp
Priority date: 2011-10-28
Filing date: 2012-09-21
Publication date: 2013-05-02
Anticipated expiration: 2032-09-22
Also published as: JP2013094699A; DE102012217019B4; JP5861388B2

Abstract

Ein Filter, der durch ein Aggregat von Fasern konfiguriert ist und als ein Nebelabscheider verwendet wird, welcher Öl oder Wasser von einem Öl- oder Wasser-enthaltendem Gas abscheidet, wird bereitgestellt. Der Filter weist eine Schicht mit hoher Dichte und eine Schicht mit niedriger Dichte auf, welche miteinander laminiert sind. Die Schicht mit hoher Dichte ist an einer stromaufwärtigen Seite in der Fließrichtung des Gases angeordnet und durch Fasern zum Sammeln von Öl oder Wasser gebildet. Die Schicht mit niedriger Dichte ist an einer stromabwärtigen Seite angeordnet und durch Fasern zum Dränieren von durch die Schicht mit hoher Dichte gesammeltem Öl oder Wasser gebildet. Die Fasern der Schicht mit hoher Dichte haben jeweils eine Faserform, die zum Sammeln von Öl oder Wasser konfiguriert ist. Die Fasern der Schicht mit niedriger hoher Dichte haben jeweils eine Faserform, die zum Dränieren von Öl oder Wasser konfiguriert ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Filter, der in einem Ölnebelabscheider verwendet wird, welcher Ölnebel von Blow-by Gas, das durch einen Motor erzeugt wird, trennt, und der fähig ist zum Verbessern der Effizienz zum Sammeln von Ölnebel und Vermindern von Druckverlust, das durch Verstopfung bewirkt wird.
Der Betrieb eines Motors in einem Fahrzeug bewirkt die Leckage von Blow-by Gas, welches unverbranntes Gas enthält, in ein Kurbelgehäuse. Das Blow-by Gas bewirkt eine große Belastung für die Umwelt, wenn es direkt in die Atmosphäre ausgestoßen wird. Um dies zu vermeiden, wird das Blow-by Gas zu einer Ansaugleitung zurückgeführt und verbrannt. Da das Blow-by Gas Ölnebel enthält, wird herkömmlich ein Ölnebelabscheider verwendet, um Ölnebel von dem Blow-by Gas abzuscheiden.
Ein solcher Ölnebelabscheider ist zum Beispiel in dem offengelegten japanischen Patent mit der Veröffentlichungsnummer 2004-255230 beschrieben. Der Ölnebelabscheider ist durch ein Gehäuse konfiguriert, das eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung und ein Filterelement aufweist, welches in dem Gehäuse angeordnet ist und einen Filterabschnitt aufweist. Der Filterabschnitt ist durch einen Filter konfiguriert, der eine Oberfläche aufweist, die mit Fluorharz oder Silikonharz beschichtet ist.
Ein anwuchsverhindernder Filter, der in einem Ventilator oder einem Herdabzug verwendet wird, ist in dem offengelegten japanischen Patent mit der Veröffentlichungsnummer 2009-156569 offenbart. Der anwuchsverhindernde Filter ist durch ein Fasersheet gebildet, das Fasern enthält, welche Durchmesser von nicht weniger als 5 μm und nicht mehr als 35 μm aufweisen. Jede Faser hat eine Öl-abweisende Oberfläche, welche durch eine Öl-abweisende Oberflächenbehandlung oder unter Verwendung der Eigenschaften der Faser gebildet ist.
Der Ölnebelabscheider, der in dem offengelegten japanischen Patent mit der Veröffentlichungsnummer 2004-255230 beschrieben ist, welcher eine konventionelle Konfiguration aufweist, hat einen Filter, der eine Oberfläche aufweist, die mit einem Fluorharz oder Silikonharz beschichtet ist. Als ein Ergebnis, wenn sich das Ölnebel enthaltende Gas auf der Oberfläche des Filters bewegt, stößt die Oberfläche den Ölnebel ab und erleichtert so die Bildung von Öltröpfchen. Dies verbessert die Effizienz der Ölnebelabscheidung durch den Ölnebelabscheider. Allerdings, obwohl der Filter mit der Öl-abweisenden Oberfläche, welcher unter Verwendung von Fluorharz oder Silikonharz oberflächenbehandelt wurde, Tröpfchen von Ölnebel auf der Oberfläche bilden kann, ist der Filter unfähig zum effizienten Dränieren der Öltröpfchen. Ferner, um die Ölnebelabscheidungseffizienz zu verbessern, kann die Faserdichte oder die Dicke des Faserabschnitts erhöht werden. Allerdings kann das nicht nur nicht die Dränageleistung des Filterabschnitts verbessern, sondern erhöht auch nachteiliger Weise Druckverlust an dem Filterabschnitt.
In dem anwuchsabweisenden Filter, der in dem japanischen offengelegten Patent mit der Veröffentlichungsnummer 2009-156569 beschrieben ist, welcher auch eine konventionelle Konfiguration aufweist, weist der Filter eine nicht-Öl-abweisende Faserschicht an einer Lufteinlass-Seite und eine Öl-abweisende Faserschicht an einer Luftablass-Seite. In dieser Konfiguration bildet die nicht-Öl-abweisende Faserschicht an der Lufteinlass-Seite eine Membran von Öltröpfchen, wodurch der Filter verstopft und sich den Druckverlust erhöht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Filter für einen Nebelabscheider bereitzustellen, der sowohl die Sammelleistung als auch die Dränageleistung für Öl oder Wasser verbessert und Druckverlust vermindert, der durch Filterverstopfung bewirkt wird.
Um die vorherige Aufgabe zu lösen, und in Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, wird ein Filter bereitgestellt, der durch ein Aggregat von Fasern konfiguriert ist und in einem Nebelabscheider, welcher Öl oder Wasser von Öl- oder Wasser-enthaltendem Gas abscheidet, verwendet wird. Der Filter weist eine Schicht mit hoher Dichte und eine Schicht mit niedriger Dichte auf, welche miteinander laminiert sind. Die Schicht mit hoher Dichte ist an einer stromaufwärtigen Seite in einer Fließrichtung des Gases angeordnet und durch Fasern zum Sammeln von Öl oder Wasser gebildet. Die Schicht mit niedriger Dichte ist an einer stromabwärtigen Seite angeordnet und durch Fasern zum Dränieren von durch die Schicht mit hoher Dichte gesammeltem Öl oder Wasser gebildet. Die Fasern der Schicht mit hoher Dichte weisen jeweils eine Faserform auf, die zum Sammeln von Öl oder Wasser konfiguriert ist. Die Fasern der Schicht mit niedriger Dichte weisen jeweils eine Faserform auf, die zum Dränieren von Öl oder Wasser konfiguriert ist.
Andere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung ersichtlich, in Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen, die am Beispiel die Prinzipien der Erfindung illustrieren.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung, zusammen mit deren den Aufgaben und Vorteilen, kann am besten mit Bezug auf die folgende Beschreibung der vorliegenden bevorzugten Ausführungsformen zusammen mit den begleitenden Zeichnungen verstanden werden, in welchen:
1 eine Querschnittsansicht ist, die schematisch einen Ölnebelabscheider mit einem Filter gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine Querschnittsansicht ist, die schematisch einen Filter mit einer Doppelschichtstruktur zeigt;
3a eine Frontansicht ist, die schematisch eine Schicht mit hoher Dichte, die durch gecrimpte Fasern gebildet ist, zeigt;
3b eine Frontansicht ist, die schematisch eine Schicht mit niedriger Dichte, die durch gerade Fasern gebildet ist, zeigt;
4a, 4b, 4c, 4d und 4e Diagramme sind, die jeweils einen nicht-zirkulären Querschnitt von jeder der Fasern zeigen, die die Schichten mit hoher Dichte bilden;
4f ein Diagramm ist, das einen zirkulären Querschnitt von jeder der Fasern zeigt, die die Schicht mit niedriger Dichte bilden;
5a eine Frontansicht ist, die schematisch eine Schicht mit hoher Dichte zeigt, die durch willkürlich verflochtene Fasern gebildet ist;
5b eine Frontansicht ist, die schematisch eine Schicht mit niedriger Dichte zeigt, die durch Fasern gebildet ist, die verflochten sind, während sie im Wesentlichen in eine Richtung orientiert sind;
6a eine Querschnittsansicht ist, die schematisch den Betrieb der Schicht mit hoher Dichte illustriert; und
6b eine Querschnittsansicht ist, die schematisch den Betrieb der Schicht mit niedriger Dichte illustriert.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun im Detail unter Bezug auf 1 bis 6 beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, wird ein Gehäuse 12 eines Ölnebelabscheiders 10 durch eine Zylinderkopfabdeckung 11 eines Motors für ein Fahrzeug geträgert. Eine Einlassöffnung 13 und eine Auslassöffnung 14 sind an korrespondierenden gegenüberliegenden Seitenoberflächen des Gehäuses 12 gebildet. Ein zylindrischer Filter 15, in welcher Öl (Ölnebel) oder Wasser (Wassernebel) von Blow-by Gas abscheidet, ist in dem Gehäuse 12 geträgert. Der Filter 15 ist durch ein Aggregat von Fasern konfiguriert, die zum Beispiel aus Polyesterharz, wie etwa Polyethylenterephthalat (PET) gebildet sind.
Der Filter 15 wird nun beschrieben. Wie in 2 illustriert, ist der Filter 15 durch Aggregate von Fasern 16, 17, welche zum Beispiel Fließstoffe sind, konfiguriert. Der Filter 15 ist durch Laminieren einer Schicht 18 mit hoher Dichte von einer hohen Faserdichte und einer Schicht 19 mit niedriger Dichte von einer niedrigen Faserdichte gebildet. Die Schicht 18 mit hoher Dichte ist durch die Fasern 16 gebildet, welche jeweils geformt sind, um eine effektive Sammelleistung für Öl oder Wasser vorzuweisen. Die Schicht 19 mit niedriger Dichte ist durch die Fasern 17 gebildet, welche jeweils geformt sind, um eine Dränage von Öl oder Wasser auszuführen. Die Schicht 18 mit hoher Dichte ist stromaufwärts in einer Fließrichtung von Blow-by Gas angeordnet und die Schicht 19 mit niedriger Dichte ist stromabwärts in der Fließrichtung lokalisiert. Die Pfeile in 1 und 2 stellen Fließrichtungen des Blow-by Gases dar.
Die Faserformen der Schicht 18 mit hoher Dichte und der Schicht 19 mit niedriger Dichte können verschiedene Typen sein, wie unten in [Form A], [Form B], [Form C], [Form D], [Form E], [Form F] und [Form G] beschrieben.
[Form A] wie in 3a illustriert, kann die Schicht 18 mit hoher Dichte durch gecrimpte Fasern 16a gebildet sein. Die Schicht 19 mit niedriger Dichte, bezogen auf 3b, kann durch gerade Fasern 17a gebildet sein. Jede der gecrimpten Fasern 16a ist in einem gecrimpten Zustand beibehalten. Dies ermöglicht jeder gecrimpten Faser 16a in einfacher Weise Öl oder Wasser von Blow-by Gas zu sammeln, wenn das Blow-by Gas sich auf einer Oberfläche der gecrimpten Fasern 16a, die die Schicht 18 mit hoher Dichte bilden, bewegen. Als ein Ergebnis weist die Schicht 18 mit hoher Dichte eine verbesserte Sammelleistung für Öl oder Wasser vor.
Im Gegensatz dazu erstrecken sich die geraden Fasern 17a jeweils im Wesentlichen linear. Demgemäß, wenn das Blow-by Gas auf den Oberflächen der geraden Fasern 17a, die die Schicht 19 von geringer Dichte bilden, voranschreitet, fließt Öl oder Wasser in einfacher Weise herunter entlang der Oberflächen der geraden Fasern 17a in der longitudinalen Richtung von jeder Faser und der Richtung, die sich entlang der peripheralen Oberfläche der Faser erstreckt. Dies verbessert die Dränageleistung der Schicht 19 mit niedriger Dichte.
Als ein Ergebnis, mit der Sammelfunktion der Schicht 18 mit hoher Dichte kombiniert mit der Dränagefunktion der Schicht 19 mit niedriger Dichte, verbessert sich die Sammeleffizienz des Filters 15 für Öl oder Wasser signifikant und der Druckverlust verringert sich in großem Umfang.
[Form B] Die Schicht 18 mit hoher Dichte kann durch feine Fasern 16 gebildet sein und die Schicht 19 mit niedriger Dichte kann durch dicke Fasern 17 gebildet sein. Der Faserdurchmesser in der Schicht 18 mit hoher Dichte kann 5 bis 15 μm sein und der Faserdurchmesser der Schicht 19 mit niedriger Dichte kann 20 bis 30 μm sein. Die Masse pro Einheitsoberflächenbereich in der Schicht 18 mit hoher Dichte ist gleich der Masse pro Oberflächenbereichseinheit in der Schicht 19 mit niedriger Dichte. Die Fasern 16 weisen daher verglichen zu den Fasern 17 kollektiv einen großen Kontaktoberflächenbereich für Öl oder Wasser auf. Das erhöht die Frequenz dafür, dass Öl oder Wasser die Fasern 16 trifft, wodurch das Sammeln von Öl oder Wasser durch die Oberflächen der Fasern 16 erleichtert wird. Als ein Ergebnis weist die Schicht 18 mit hoher Dichte eine verbesserte Sammelleistung für Öl oder Wasser auf.
Die dicken Fasern 17 empfangen in ausreichender Weise große Öltröpfchen, die gesammelt und auf der Schicht 18 mit hoher Dichte gebildet wurden, welche stromaufwärts lokalisiert ist. Die empfangenen Öltröpfchen steigen in einfacher Weise entlang der Oberflächen der Fasern 17 ab. Dies verbessert die Dränageleistung der Schicht 19 mit niedriger Dichte für Öl oder Wasser.
Je größer der Unterschied zwischen dem Durchmesser von jeder Faser 16 in der Schicht 18 mit hoher Dichte und dem Durchmesser von jeder Faser 17 in der Schicht 19 mit niedriger Dichte ist, desto ausgeprägter wird der Unterschied in der Leistung zwischen der Schicht 18 mit hoher Dichte und der Schicht 19 mit niedriger Dichte. Allerdings, um eine gewünschte Balance zwischen der Sammelleistung der Schicht 18 mit hoher Dichte und der Dränageleistung der Schicht 19 mit niedriger Dichte zu gewährleisten, ist es angemessen, die Faserdurchmesser in den entsprechenden zuvor genannten Bereiche einzustellen.
[Form C] Die Schicht 18 mit hoher Dichte kann durch Fasern 16 gebildet sein, die jeweils einen nicht-zirkulären Querschnitt aufweisen und die Schicht 19 mit niedriger Dichte kann durch Fasern 17 gebildet sein, welche jeweils einen zirkulären Querschnitt aufweisen. Jede Faser 16, welche den nicht-zirkulären Querschnitt aufweist, weist einen großen Kontaktoberflächenbereich für Öl oder Wasser auf, verglichen zu jeder Faser 17, welche den zirkulären Querschnitt aufweist. Dies erhöht die Frequenz dafür, dass Öl oder Wasser die Fasern 16 zu trifft, wodurch es für die Oberflächen der Fasern 16 einfach wird, Öl oder Wasser zu sammeln. Als ein Ergebnis weist die Schicht 18 mit hoher Dichte eine verbesserte Sammelleistung für Öl oder Wasser auf.
Im Gegensatz dazu, ist jede Faser 17 mit dem zirkulären Querschnitt glatt und gerade ohne einen Überstand, der von der peripheralen Oberfläche der Faser 17 hervorsteht. Dies macht es für Öl oder Wasser einfach, an den Oberflächen der Fasern 17 zu adhärieren, um entlang der Oberflächen der Fasern 17 herunterzufließen. Als ein Ergebnis weist die Schicht 19 mit niedriger Dichte eine verbesserte Dränageleistung für Öl oder Wasser auf.
Zum Beispiel, wie in 4a gezeigt, kann jede Faser 16 einen kreuzförmigen Querschnitt aufweisen und vier Sammelüberstände 16b, die in vier Richtungen hervorstehen, beinhalten. Diese Sammelüberstände 16b verbessern die Sammelleistung für Öl oder Wasser, wenn das Blow-by Gas sich auf den Oberflächen der Fasern 16 der Schicht 18 mit hoher Dichte bewegt. Mit Bezug auf 4b kann jede Faser 16 einen sternförmigen Querschnitt aufweisen und eine Anzahl an Sammelüberständen 16b beinhalten, welche an der Peripherie der Faser 16 gebildet sind. Mit Bezug auf 4c kann jede Faser 16 einen flachen ovalen Querschnitt aufweisen. Alternativ, wie in 4d und 4e illustriert, kann jede Faser 16 einen rhomboidalen oder hexagonalen Querschnitt aufweisen.
Im Gegensatz dazu, wie in 4f gezeigt, weist jede Faser 17, die den zirkulären Querschnitt aufweist, einen geringen Oberflächenbereich auf, verglichen zu jeder Faser 16, die die nicht-zirkulären Querschnitte aufweist. Als ein Ergebnis, selbst in einem Fall, wo die Anzahl der Fasern 17 in der Schicht 19 mit niedriger Dichte gleich zu der Anzahl der Fasern 16 in der Schicht 18 mit hoher Dichte ist, weist die Schicht 19 mit niedriger Dichte verglichen mit der Schicht 18 mit hoher Dichte eine im Wesentlichen geringe Dichte auf.
[Form D] Die Schicht 18 mit hoher Dichte kann durch kurze Fasern gebildet sein und die Schicht 19 mit niedriger Dichte kann durch lange Fasern gebildet sein. Die kurzen Fasern sind mit hoher Wahrscheinlichkeit irregulär orientiert und daher in einfacher Weise in der Schicht 18 mit hoher Dichte verflochten. Dies erhöht die Frequenz dafür, dass Öl oder Wasser den kurzen Fasern in der Schicht 18 mit hoher Dichte ausgesetzt ist, wodurch es für Öl oder Wasser einfach wird, durch die Oberfläche jeder kurzen Faser in der Schicht 18 mit hoher Dichte gesammelt zu werden. Als ein Ergebnis weist die Schicht 18 mit hoher Dichte eine hohe Sammelleistung für Öl oder Wasser auf.
Im Gegensatz dazu fließt Öl oder Wasser, das an den Oberflächen der langen Fasern adhäriert, in einfacher Weise herunter entlang der Oberflächen der langen Fasern. Dies verbessert die Dränageleistung der Schicht 19 mit niedriger Dichte.
[Form E] Die Schicht 18 mit hoher Dichte kann durch zufällig verflochtene Fasern 16 gebildet sein und die Schicht 19 mit niedriger Dichte kann durch Fasern 17 gebildet sein, die verflochten sind, während sie im Wesentlichen in eine Richtung orientiert sind. Mit Bezug auf 5a sind die Fasern 16 zufällig verflochten. Demgemäß, wenn das Blow-by Gas in die Richtung der Dicke der Schicht 18 mit hoher Dichte fließt, erhöht sich die Wahrscheinlichkeit dafür, dass Öl oder Wasser in dem Blow-by Gas die Fasern 16 treffen. Dies verbessert die Sammelleistung der Schicht 18 mit hoher Dichte für Öl oder Wasser.
Im Gegensatz dazu, mit Bezug auf 5b, sind die Fasern 17 verwoben, während sie im Wesentlichen in eine Richtung orientiert sind. Als ein Ergebnis steigen Öl oder Wasser, das an die Fasern 17 adhäriert ist, durch die Gravitation, die durch Öl oder Wasser bewirkt wird, leicht entlang der Oberflächen der Fasern 17 ab. Dies verbessert die Dränageleistung der Schicht 19 mit niedriger Dichte für Öl oder Wasser.
[Form F] Der Filter 15 kann durch Verflechten der Fasern 16 in der Schicht 18 mit hoher Dichte mit den Fasern 17 in der Schicht 19 mit niedriger Dichte konfiguriert sein. Solch ein Verflechten kann zum Beispiel durch Vernadelung herbeigeführt werden. Insbesondere wird die Vernadelung an der Schicht 18 mit hoher Dichte und der Schicht 19 mit niedriger Dichte ausgeführt, nachdem die Schicht 18 mit hoher Dichte und die Schicht 19 mit niedriger Dichte miteinander laminiert sind. Dies verflechtet die Fasern 16 in der Schicht 18 mit hoher Dichte mit den Fasern 17 in der Schicht 19 mit niedriger Dichte. In dieser Konfiguration bewegt sich Öl oder Wasser, das durch die Schicht 18 mit hoher Dichte gesammelt ist, einfach zu der Schicht 19 mit niedriger Dichte. Als ein Ergebnis dräniert die Schicht 19 mit niedriger Dichte Öl oder Wasser problemlos und weist dadurch eine verbesserte Dränageleistung auf.
[Form G] Die Schicht 18 mit hoher Dichte kann durch Fasern 16 mit Wasser- und Öl-abweisender Oberflächenbehandlung gebildet sein und die Schicht 19 mit niedriger Dichte kann durch Fasern 17 mit hydrophiler und lipophiler Oberflächenbehandlung gebildet sein. Da die Fasern 16 der Wasser- und Öl-abweisenden Oberflächenbehandlung unterworfen wurden, wird Öl oder Wasser durch die Oberflächen der Fasern 16 in der Form von sphärischen Tröpfchen gesammelt. Das gesammelte Öl oder Wasser bewegt sich in einfacher Weise zu der Schicht 19 mit niedriger Dichte. Mit anderen Worten, wie in 6a illustriert, bildet Öl oder Wasser 20 an der Schicht 18 mit hoher Dichte durch die Wasser- und Öl-abweisende Eigenschaft der Fasern 16 sphärische Tröpfchen. Jedes der sphärischen Tröpfchen wächst graduell und schreitet zu der Schicht 19 mit niedriger Dichte voran.
Die Wasser- und Öl-abweisende Oberflächenbehandlung kann Wasser- und Öl-abweisende Mittel anwenden, die Fluorverbindungen und Silikonverbindungen beinhalten. Die Fasern 16 können der Wasser- und Öl-abweisenden Oberflächenbehandlung durch Eintauchen (Dippen) der Fasern 16 in ein Wasser- und Ölabweisendes Mittel unterworfen werden, um eine Wasser- und Öl-abweisende Membran auf den Oberflächen der Fasern 16 zu bilden. Alternativ kann die Wasser- und Öl-abweisende Oberflächenbehandlung an den Fasern 16 durch chemisches Binden eines Wasser- und Öl-abweisenden Mittels mit den Fasern 16 durch zum Beispiel Propfpolymerisation ausgeführt werden. In diesem Fall kann das Wasser- und Öl-abweisende Mittel in einer in organischem Lösungsmittel gelösten Form verwendet werden.
Im Gegensatz dazu wurden die Fasern 17 der hydrophilen und lipophilen Oberflächenbehandlung unterworfen. Die Oberflächen der Fasern 17 der Schicht 19 mit niedriger Dichte ziehen daher Öl oder Wasser an, das sich von der Schicht 18 mit hoher Dichte zu der Schicht 19 mit niedriger Dichte bewegt hat. Öl oder Wasser fließt dann herunter entlang der Oberflächen der Fasern 17 und wird dadurch dräniert. Mit anderen Worten, wie in 6b illustriert, wird das Öl oder Wasser 20, das von der Schicht 18 mit hoher Dichte zu der Schicht 19 mit niedriger Dichte transferiert worden ist, zu den Oberflächen der Fasern 17 der Schicht 19 mit niedriger Dichte angezogen. Das Öl oder Wasser 20 schreitet dann herunter entlang der Oberflächen der Fasern 17.
Die hydrophile und lipophile Oberflächenbehandlung kann hydrophile und lipophile Mittel, wie etwa Polyesteralkylenglykolcopolymer, anwenden. Die Fasern 17 können der hydrophilen und lipophilen Oberflächenbehandlung durch Eintauchen der Fasern 17 in ein hydrophiles und lipophiles Mittel unterworfen werden, um eine hydrophile und lipophile Membran auf den Oberflächen der Fasern 17 zu bilden.
In der Schicht 18 mit hoher Dichte und der Schicht 19 mit niedriger Dichte, wie sie in [Form A] bis [Form G] beschrieben sind, können die Dicken oder die Dichten der Schicht 18 mit hoher Dichte und der Schicht 19 mit niedriger Dichte nach Bedarf entsprechend den Eigenschaften des Gases, das durch den Filter 15 passiert, eingestellt werden.
Der Betrieb des Filters 15 für den Ölnebelabscheider 10, welcher in der oben beschriebenen Art und Weise konfiguriert ist, wird hiernach beschrieben.
Wie in 1 illustriert, tritt das Blow-by Gas in das Gehäuse 12 durch die Einlassöffnung 13 ein und fließt durch den Filter 15. Der Filter 15 ist durch miteinander Laminieren der Schicht 18 mit hoher Dichte an der stromaufwärtigen Seite und der Schicht 19 mit niedriger Dichte an der stromabwärtigen Seite konfiguriert. Die Schicht 18 mit hoher Dichte ist durch Fasern 16 gebildet, die jeweils geformt sind, um eine hohe Sammelleistung für das Öl oder Wasser 20 vorzuweisen. Die Schicht 19 mit niedriger Dichte ist durch Fasern 17 konfiguriert, die jeweils geformt sind, um eine hohe Dränageleistung für Öl oder Wasser 20 aufzuweisen. Als ein Ergebnis sammelt die Schicht 18 mit hoher Dichte des Filters 15 viel von dem Öl und Wasser 20 aus dem Blow-by Gas an den Oberflächen der Fasern 16. Anschließend wird das durch die Fasern 16 gesammelte Öl oder Wasser 20 zu der Schicht 19 mit niedriger Dichte zusammen mit dem Fluss des Blow-by Gases gesandt, und fließt herunter entlang der Oberflächen der Fasern 17 der Schicht 19 mit niedriger Dichte. Auf diese Art und Weise sammelt der Filter 15, der durch die zwei Schichten konfiguriert ist, welche die Schicht 18 mit hoher Dichte und die Schicht 19 mit niedriger Dichte sind, das Öl oder Wasser 20 und dräniert das gesammelte Öl oder Wasser 20 problemlos.
Nachdem das Öl oder Wasser 20 von dem Blow-by Gas gesammelt ist und in den Filter 15 dräniert, fließt das Blow-by Gas durch die Auslassöffnung 14 heraus. Das Gas, das aus der Auslassöffnung 14 ausströmt, wird zu dem Lufteinlasssystem des Motors geschickt.
Der Filter 15 für den Ölnebelabscheider 10 gemäß der illustrierten Ausführungsform, welche im Detail beschrieben wurde, hat die unten beschriebenen Vorteile.

(1) Der Filter 15 für den Ölnebelabscheider 10 der illustrierten Ausführungsform ist konfiguriert durch eine Schicht 18 mit hoher Dichte an der stromaufwärtigen Seite und der Schicht 19 mit niedriger Dichte an der stromabwärtigen Seite, welche miteinander laminiert sind. Die Schicht 18 mit hoher Dichte beinhaltet die Fasern 16, welche konfiguriert sind, um die Sammelleistung für das Öl oder Wasser 20 zu verbessern. Die Schicht 19 mit niedriger Dichte weist die Fasern 17 auf, welche konfiguriert sind, um die Dränageleistung für das Öl oder Wasser 20 zu verbessern. Als ein Ergebnis wird das Öl oder Wasser 20 in dem Blow-by Gas durch die Oberflächen der Fasern 16 der Schicht 18 mit hoher Dichte gesammelt. Das Öl oder Wasser 20, das durch die Fasern 16 gesammelt ist, wird dann zu den Oberflächen der Fasern 17 der Schicht 19 mit niedriger Dichte bewegt. Das Öl oder Wasser 20 fließt dadurch herunter entlang der Oberflächen der Fasern 17 und wird dräniert. Demgemäß verbessert der Filter 15 für den Ölnebelabscheider 10 der illustrierten Ausführungsform die Sammelleistung und die Dränageleistung für das Öl oder Wasser 20. Der Filter 15 weist dadurch eine verbesserte Sammeleffizienz für das Öl oder Wasser 20 auf. Auch wird verhindert, dass das gesammelte Öl oder Wasser 20 den Filter 15 verstopft und dadurch den Druck des Blow-by Gases, das durch den Filter 15 strömt, verringert.
(2) Die Schicht 18 mit hoher Dichte kann durch die gecrimpten Fasern 16a gebildet sein und die Schicht 19 mit niedriger Dichte kann durch die geraden Fasern 17a gebildet sein. Das Öl oder Wasser 20 in dem Blow-by Gas adhäriert dadurch in einfacher Weise an den gecrimpten Fasern 16a, sodass die Sammelleistung des Filters 15 verbessert ist. Auch schreitet das gesammelte Öl oder Wasser 20 in einfacher Weise entlang der Oberflächen der geraden Fasern 17a voran, sodass die Dränageleistung des Filters 15 verbessert ist.
(3) Die Schicht 18 mit hoher Dichte kann durch die feinen Fasern 16 mit dem Faserdurchmesser von 5 bis 15 μm gebildet sein und die Schicht 19 mit niedriger Dichte kann durch die dicken Fasern 17 mit dem Faserdurchmesser von 20 bis 30 μm gebildet sein. Die Schicht 18 mit hoher Dichte weist dadurch einen erhöhten Oberflächenbereich auf, durch welchen das Öl oder Wasser zu den Fasern 16 exponiert ist, was die Sammelleistung verbessert. Die Schicht 19 mit niedriger Dichte macht es für das Öl oder Wasser 20 einfach, herunter entlang der Oberflächen der Fasern 17 zu fallen, wodurch die Dränageleistung verbessert ist.
(4) Die Schicht 18 mit hoher Dichte kann durch die Fasern 16 gebildet sein, die jeweils einen nicht-zirkulären Querschnitt aufweisen, und die Schicht 19 mit niedriger Dichte kann durch die Fasern 17 gebildet sein, die jeweils einen zirkulären Querschnitt aufweisen. Die Fasern 16, die jeweils den nicht-zirkulären Querschnitt aufweisen, haben verglichen zu den Fasern 17, die jeweils den zirkulären Querschnitt aufweisen, einen großen Oberflächenbereich. Dies verbessert die Sammelleistung für Öl oder Wasser. Die Fasern 17, die jeweils den zirkulären Querschnitt aufweisen, machen es für das gesammelte Öl oder Wasser einfach, sich problemlos herunter entlang der Oberflächen der Fasern 17 zu bewegen. Dies verbessert die Dränageleistung.
(5) Die Schicht 18 mit hoher Dichte kann durch kurze Fasern gebildet sein und die Schicht 19 mit niedriger Dichte kann durch lange Fasern gebildet sein. Die kurzen Fasern verbessern die Sammelleistung für das Öl oder Wasser 20. Die langen Fasern leiten das Öl oder Wasser 20 herunter entlang der Oberflächen der langen Faser, wodurch die Dränageleistung verbessert ist.
(6) Die Schicht 18 mit hoher Dichte kann durch die Fasern 16 gebildet sein, welche zufällig verwoben sind, und die Schicht 19 mit niedriger Dichte kann durch die Fasern 17 gebildet sein, welche verwoben sind, während sie im Wesentlichen in eine Richtung orientiert sind. Dies erhöht die Frequenz dafür, dass Öl oder Wasser die Fasern 16 der Schicht 18 mit hoher Dichte trifft, wodurch die Sammelleistung des Filters 15 für Öl oder Wasser verbessert ist. Die Schicht 19 mit niedriger Dichte macht es für das Öl oder Wasser 20 einfach, herunter entlang der Oberflächen der Fasern 16 zufließen, wodurch die Dränageleistung des Filters 15 für Öl oder Wasser verbessert ist.
(7) Die Fasern 16 der Schicht 18 mit hoher Dichte können mit den Fasern 17 der Schicht 19 mit niedriger Dichte verwoben sein. In diesem Fall machen es die Fasern 16 der Schicht 18 mit hoher Dichte, die mit den Fasern 17 der Schicht 19 mit niedriger Dichte verwoben sind, für das Öl oder Wasser 20, das durch die Schicht 18 mit hoher Dichte gesammelt wurde, einfach, sich effizient zu der Schicht 19 mit niedriger Dichte zu bewegen. Dies verbessert die Dränageleistung des Filters 15 für Öl oder Wasser weiter.
(8) Die Schicht 18 mit hoher Dichte kann der Wasser- und Öl-abweisenden Oberflächenbehandlung unterworfen sein, und die Schicht 19 mit niedriger Dichte kann der hydrophilen und lipophilen Oberflächenbehandlung unterworfen sein. Die Schicht 18 mit hoher Dichte kann dadurch bewirken, dass das Öl oder Wasser 20 sphärische Tröpfchen auf den Oberflächen der Fasern 16 bildet, wodurch eine Sammeleffizienz verbessert wird. Auch wird die Bewegung des gesammelten Öls oder Wassers 20 zu der Schicht 19 mit niedriger Dichte begünstigt. Die Schicht 19 mit niedriger Dichte zieht das Öl oder Wasser 20 zu den Oberflächen der Fasern 17 an, wodurch es für das Öl oder Wasser 20 einfach wird, herunter entlang der Oberflächen der Fasern 17 zufallen. Als ein Ergebnis ist die Dränageleistung verbessert.
(9) Der Filter 15 gemäß der vorliegenden Erfindung ist konfiguriert durch Laminieren der Schicht 18 mit hoher Dichte, welche eine verbesserte Sammelleistung für das Öl oder Wasser 20 aufweist, mit der Schicht 19 mit niedriger Dichte, welche eine verbesserte Dränageleistung aufweist. Dieses Arrangement bringt eine Synergie zwischen der Funktion der Schicht 18 mit hoher Dichte und der Funktion der Schicht 19 mit niedriger Dichte hervor. Um zu verhindern, dass Öl oder Wasser 20 den Filter 15 verstopft, vermindert der Filter 15 den Widerstand dafür, dass Blow-by Gas den Filter 15 passiert, wodurch ein Druckverlust in dem Blow-by Gas reduziert wird. Der Filter 15 weist dadurch eine verbesserte Haltbarkeit auf.

Die illustrierte Ausführungsform kann zu hiernach beschriebenen Formen modifiziert werden.
Die Konfigurationen der Schicht 18 mit hoher Dichte und die Konfigurationen der Schicht 19 mit niedriger Dichte, die in [Form A] bis [Form G] beschrieben sind, können in modifizierten Art und Weisen nach Bedarf kombiniert werden. Alternativ kann die Schicht 18 mit hoher Dichte und die Schicht 19 mit niedriger Dichte jeweils eine Mehrzahl von Schichten beinhalten.
Die Fasern 17, die die Schicht 19 mit niedriger Dichte bilden, können hoch rigide Metallfasern sein. In diesem Fall wird die Form jeder Metallfaser beibehalten, selbst wenn das Öl oder Wasser 20 zu den Oberflächen der Fasern 17 adhäriert. Dies behält Abstände in der Schicht 19 mit niedriger Dichte bei. Auch sind die Oberflächen der Metallfasern glatt und machen es für das Öl oder Wasser 20 einfach, herunter entlang der Oberflächen der Fasern voran zu schreiten. Als ein Ergebnis weist die Schicht 19 mit niedriger Dichte eine verbesserte Dränageleistung vor.
Eine einzelne Schicht mit mittlerer Dichte oder eine Mehrzahl von Schichten mit mittlerer Dichte kann zwischen der Schicht 18 mit hoher Dichte und der Schicht 19 mit niedriger Dichte in dem Filter 15 angewandt werden. Jede der Schichten mit mittlerer Dichte ist durch Fasern gebildet, die eine mittlere Dichte zwischen der Faserdichte der Schicht 18 mit hoher Dichte und der Faserdichte der Schicht 19 mit niedriger Dichte aufweist.
Der Ölnebelabscheider 10, der den Filter 15 gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet, kann in der Zylinderkopfabdeckung 11 montiert sein oder in der Nähe des Motors als ein getrennter Bestandteil angeordnet sein. Alternativ kann der Ölnebelabscheider 10 in einem Kompressor vom Taumelscheibentyp für eine Klimaanlage oder einen Ventilator montiert sein.

10 ... Ölnebelabscheider, 15 ... Filter, 16, 17 ... Faser, 16a ... gecrimpte Faser, 17a ... gerade Faser, 18 ... Schicht mit hoher Dichte, 19 ... Schicht mit niedriger Dichte, 20 ... Öl oder Wasser

Daher sind die vorliegenden Beispiele und Ausführungsformen als illustrativ und nicht beschränkend anzusehen, und die Erfindung soll nicht auf die hierin gegebenen Details beschränkt werden, sondern kann innerhalb des Schutzbereichs und der Äquivalente der angefügten Ansprüche modifiziert sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2004-255230 [0003, 0005]
JP 2009-156569 [0004, 0006]

Claims

Filter (15), der durch ein Aggregat von Fasern gebildet ist, wobei der Filter (15) in einem Nebelabscheider (10) zum Abscheiden von Öl oder Wasser aus Öl- oder Wasser-enthaltendem Gas verwendet wird, wobei der Filter gekennzeichnet ist, durch: eine Schicht (18) mit hoher Dichte, die an einer stromaufwärtigen Seite in einer Fließrichtung des Gases angeordnet ist und durch Fasern (16) zum Sammeln von Öl oder Wasser gebildet ist; und eine Schicht (19) mit niedriger Dichte, die an einer stromabwärtigen Seite angeordnet ist und mit der Schicht (18) mit hoher Dichte laminiert ist, wobei die Schicht (19) mit niedriger Dichte durch Fasern (17) zum Dränieren von durch die Schicht (18) mit hoher Dichte gesammeltem Öl oder Wasser gebildet ist, wobei die Fasern (16) der Schicht (18) mit hoher Dichte jeweils eine Faserform haben, die zum Sammeln von Öl oder Wasser konfiguriert ist, und die Fasern (17) der Schicht (19) mit niedriger Dichte jeweils eine Faserform haben, die zum Dränieren von Öl oder Wasser konfiguriert ist.
Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (16) der Schicht (18) mit hoher Dichte gecrimpte Fasern sind und die Fasern (17) der Schicht (19) mit niedriger Dichte gerade Fasern sind.
Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (16) der Schicht (18) mit hoher Dichte Faserdurchmesser von 5 bis 15 μm aufweisen und die Fasern (17) der Schicht (19) mit niedriger Dichte Faserdurchmesser von 20 bis 30 μm aufweisen.
Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (16) der Schicht (18) mit hoher Dichte jeweils einen nicht-zirkulären Querschnitt aufweisen und die Fasern (17) der Schicht (19) mit niedriger Dichte jeweils einen zirkulären Querschnitt aufweisen.
Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (16) der Schicht (18) mit hoher Dichte kurze Fasern sind und die Fasern (17) der Schicht (19) mit niedriger Dichte lange Fasern sind.
Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (16) der Schicht (18) mit hoher Dichte zufällig verflochten sind und die Fasern (17) der Schicht (19) mit niedriger Dichte in einem Zustand verflochten sind, in welchem die Fasern (17) in eine Richtung orientiert sind.
Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (16) der Schicht (18) mit hoher Dichte und die Fasern (17) der Schicht (19) mit niedriger Dichte verflochten sind.
Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wasser- und Öl-abweisende Oberflächenbehandlung an der Schicht (18) mit hoher Dichte ausgeführt ist und eine hydrophile und lipophile Oberflächenbehandlung an der Schicht (19) mit niedriger Dichte ausgeführt ist.