JP2009513877A - エアゾールセパレータ、部品および方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2005年10月28日に出願された米国仮特許出願第60/731,287号の開示を編集したものと追加したものとを含んでいる。米国仮特許出願第60/731,287号の完全な開示は、それを引用することによりその内容を本明細書中に合体する。また、米国仮特許出願第60/731,287号の優先権の権利部分の主張は、適切な範囲までなされる。
ディーゼルエンジンのクランク室からの吹き抜けガス(blow-by)などのガス流れは、かなりの量の混入した油をその中にエアゾールとして運んでいる。エアゾール中の油滴の大部分は、一般に0.1〜5.0μmの大きさである。
本開示は、特にクランク室の換気(CCV)で使用するための技術開発に関する。本開示によると、クランク室の吹き抜けガスをろ過するために好ましい使用のためのフィルタアセンブリ、構成物または構造物が提供される。構造物は特に、合体媒体から液体排液を提供するために特に開発されたものである。
過給ディーゼルエンジンは、しばしば「吹抜け(blow-by)」ガス、すなわち、内燃室からピストンを通り過ぎる空気−燃料混合物のガス漏れの流れを発生する。そのような「吹抜け」ガスは、一般にガス相、たとえば、(a)主に0.1〜5.0μm(主に、数で)の液滴を含む疎水性流体(例えば、燃料のエアゾールを含む油)と、(b)通常、大多数が約0.1〜10μmの大きさのカーボン粒子を含む燃焼からの炭素汚染物質とを輸送する空気または燃焼オフガスを含む。そのような「吹抜け」ガスは、一般にエンジンブロックから吹抜け排気口を通って外に出る。
前に説明したように、ある場合には、端部キャップ30、31は、適所に成形された端部キャップである。そのような場合に、端部キャップはさまざまな材料を使用することができ、実施例はウレタンである。典型的な構成物では、ポリウレタン発泡体は、半径方向シール34を画定し、連結部あるいは隆起部(バンプ)53のために便利な比較的柔らかい構成物を提供するのに使用し得る。
(a)平均分子量
1)基材のポリエーテル・ポリオール=500〜15,000
2)ジオール類=0〜10,000
3)トリオール=500〜15,000
(b)平均の機能性
1)トータルシステム=1.5〜3.2
(c)ヒドロキシ(水酸基)数
1)トータルシステム=100〜300
(d)触媒
1)アミン=エアープロヅクツ0.1〜3.0PPH
(e)界面活性剤
1)トータルシステム=0.1〜2.0PPH
(f)水
1)トータルシステム=0.2〜0.5%
(g)顔料/染料
1)トータルシステム=1〜5%カーボンブラック
(h)膨張剤
1)水
(a)NCO含有量22.4〜23.4wt%
(b)粘性、25℃で600〜800cps
(c)密度=1.21g/cm3、25℃で
(d)初期の沸点190℃、5mmHg
(e)蒸気圧=0.0002Hg、25℃で
(f)外観は無色の液体
(g)引火点(デンスキ−マーティンズクローズドカップ)200℃
オプションの第1段階コアレッサ媒体9用の材料は、通常は、ポリエステル深さ媒体などのような繊維状媒体である。
本明細書に記載された一般的な技術がさまざまな形態で実施できることは、既に示されている。いくつかの追加の実施例は、図19〜26の構成物に示される。
議論されたように、さまざまな媒体タイプが媒体15の延長部分に対して使用することができる。通常は、媒体15の延長部分は、連続した繊維状で形成された基体を含む。代替手段は可能であるが、典型的な形状は筒状である。
媒体延長部分部は、以下の2つの重要な機能を実行する。
1.媒体は、ろ過されるクランク室換気ガス中に含まれる油粒子のいくらかの合体と排出とを提供する。
2.ガス流れ中の他の微粒子の選択されたろ過を提供する。
a.(媒体から)媒体を通過して下方に重力によって合体した油微粒子の排液は難しいあるいは遅いので、ガス流れ中への油の再混入が増加する。
b.媒体を通過するクランク室のガス流れに対して受け入れられないレベルの規制が提供される。
a.油の微粒子は集まって合体しない。
b.媒体パックの許容可能な総合レベルの効率を達成するために、たくさんの数の層、従って媒体の厚さが必要である。
ソリディティは、繊維によって占有された媒体の容積分率である。ソリディティは媒体の単位質量あたりの体積によって分割された単位質量あたりの繊維体積の割合である。
本明細書基づいて媒体パックを作るために利用される媒体の厚さは、1平方インチの丸い押さえを備えたエームズ#3W(BCA メルローズ マサツセッツ州)などのダイヤル・コンパレータを使用することで通常測定される。合計2オンス(56.7g)の重量が押さえを通って印加される。
述べられた好ましい効率は、クランク室の換気フィルタを形成するために使用される湿式法で作製した媒体の層またはシートに対して好ましい。この要件は、多くの湿式法で作製した媒体の層が、通常少なくとも85%、またはしばしば90%以上、ある場合には95%以上の媒体ステージに対して総合的に好ましい効率を発生するために通常要求されることを示している。
通常の湿式法で製造したエアーフィルタ媒体は、バインダーを追加して利用することにより強度を達成する。しかしながら、このことは効率と透過性を含み、ソリディティを増加させる。したがって上記示したように、本明細書の好ましい定義に基づいて湿式法で作製した媒体シートと媒体ステージは、通常はバインダーを全く含んでいないか、またはバインダーを含む場合は全繊維重量の7%未満、通常は全繊維重量の3%未満のレベルで含む。
1 2成分繊維の構成成分
上記説明したように、媒体の繊維組成物は30〜70重量%の2成分繊維材料を含むことが好ましい。媒体中で2成分繊維を使用する主要な利点は、比較的低いソリディティを維持しながら繊維サイズを有効に利用するためである。これは、2成分繊維が存在するために、クランク室の換気フィルタ中に設置するために十分に高い強度媒体を実現しながら達成される。
2成分繊維はクランク室の換気フィルタ媒体のためのマトリクスを提供する。追加の繊維または2次繊維は、十分にマトリクスを充填し合体するための所望の特性と効率とを提供する。
繊維の表面特性の変更して接触角を増加すると、フィルタ媒体およびそれにより形成されるフィルタ部品の排出能力(圧力低下と量的な効率に対して)を高めることができる。繊維の表面を変更する方法は、フッ素化学物質またはシリコーン含有材料などの表面処理剤を通常、媒体の最大5重量%まで適用することである。
(a)実施例A
実施例Aは例えばクランク室の換気フィルタ中の媒体相として使用可能なシート材料であり、その中で媒体相は良い合体/排出の両方を提供するために必要とされ、また、媒体相は総合的なろ過の使用可能な効率を提供するために層中で使用することができる。材料は、例えば、4インチ〜12インチ(100〜300.5mm)の高さを有する管状媒体構造物として使用する場合に、良好にかつ効率的に排液する。媒体を複数回巻き付けてそのような媒体パックを作る。
実施例Bは、6mm長さに切断されたデュポンのポリエステル2成分27IPの50重量%と、ロウシェ(Lausch)のB50Rマイクロファイバガラスの50重量%とを含む繊維混合物で作られた。このマイクロファイバガラスは約3〜6mmのオーダーの長さをもつ。また、デュポンのポリエステル2成分271Pは、13μmの平均直径をもつ。LauschのB50Rは、1.6μmの平均直径と2.6μmのd2平均をもつ。
部分VIと部分VIのA〜Fで上記特徴付けられてた好ましい湿式法で作製した媒体は、クランク室の換気フィルタ構成物でさまざまな方法で利用されることができる。図示された構成物において、媒体は、例えば、管状ステージで使用することができる。所望であれば、そのような媒体は、また、オープションの第1ステージで使用することができる。
一般用用語において、本開示に基づいて、使用可能なクランク室換気用フィルタカートリッジと技術が提供される。一般に、媒体の延長部分は、使用中に、媒体端部で軸方向下向きに直接の排液口を可能になる形態で提供される。通常は、媒体は、媒体から液体の軸方向直接の排液口が可能になる形態でカートリッジ内に固定される。これは、媒体への液体の蓄積を比較的少なくして排液を可能する。
Claims (24)
- クランク室換気用フィルタカートリッジであって、
(a)第1方向に延びている媒体と、
(b)ハウジングシール構成物と、
(c)前記第1方向に延びている媒体の端部で媒体と重なる軸方向の排液口構成物と、
を有することを特徴とするクランク室換気用フィルタカートリッジ。 - (a)前記第1方向に延びている媒体は、媒体開口内部を取り囲み、媒体の第1端部と媒体の第2端部とを有し、
(b)前記媒体と重なる軸方向の排液口構成物は、前記第1方向に延びている媒体の前記媒体の第2端部にあることを特徴とする請求項1に記載のクランク室換気用フィルタカートリッジ。 - (a)前記媒体の第1端部で第1端部キャップを介して前記媒体開口内部と連結する流れ開口を画定する前記第1端部キャップを含むことを特徴とする請求項2に記載のクランク室換気用フィルタカートリッジ。
- (a)前記ハウジングシール構成物は、前記第1端部キャップと一体成形された部分を含むことを特徴とする請求項3に記載のクランク室換気用フィルタカートリッジ。
- (a)前記ハウジングシール構成物は、半径方向に向けられたシールを含むことを特徴とする請求項3または請求項4に記載のクランク室換気用フィルタカートリッジ。
- (a)前記ハウジングシール構成物は、前記第1端部キャップ上に配置された軸方向ピンチシールフランジを含むことを特徴とする請求項3または請求項4に記載のクランク室換気用フィルタカートリッジ。
- (a)前記媒体と重なる軸方向の排液口構成物は、前記媒体の第2端部に配置され、前記媒体開口内部を横切って延びている中央の閉じた部分を有する第2端部キャップを含むことを特徴とする請求項3乃至請求項5のいずれか1項に記載のクランク室換気用フィルタカートリッジ。
- (a)前記第2端部キャップは、前記媒体の第2端部と直接軸方向の重なる部分に間隔をあけて配置されている複数の排液口領域を画定することを特徴とする請求項7に記載のクランク室換気用フィルタカートリッジ。
- (a)前記第2端部キャップは、ハウジングシール部材を含むことを特徴とする請求項8に記載のクランク室換気用フィルタカートリッジ。
- (a)前記間隔をあけて配置されている複数の排液口領域が、前記第2端部キャップの材料で囲まれた間隔をあけて配置されている複数の開口を含むことを特徴とする請求項8に記載のクランク室換気用フィルタカートリッジ。
- (a)前記間隔をあけて配置されている複数の排液口領域が、前記第1方向に延びている媒体の外側端部および内側端部のうちの少なくとも1つと重なる部分で間隔をあけて配置されている複数の窓を含んでいることを特徴とする請求項8または請求項10に記載のクランク室換気用フィルタカートリッジ。
- (a)前記間隔をあけて配置されている複数の排液口領域が、前記第2端部キャップの中央の閉じた部分から前記媒体の第2端部を横切って媒体の外側周辺の外側の位置まで延びている複数の延長部を含んでいることを特徴とする請求項11に記載のクランク室換気用フィルタカートリッジ。
- (a)前記第2端部キャップは、間隔をあけて配置されている少なくとも3つの窓を含むことを特徴とする請求項11に記載のクランク室換気用フィルタカートリッジ。
- (a)間隔をあけて配置されている前記複数の延長部のそれぞれは、軸方向の外側に向けられた突起構成物を含むことを特徴とする請求項12に記載のクランク室換気用フィルタカートリッジ。
- (a)前記第1端部キャップは、適所に成形された端部キャップであり、
(b)前記第2端部キャップは、適所に成形された端部キャップであることを特徴とする請求項7に記載のクランク室換気用フィルタカートリッジ。 - (a)前記第1端部キャップと前記第2端部キャップは、それぞれポリウレタン発泡体であることを特徴とする請求項15に記載のクランク室換気用フィルタカートリッジ。
- (a)前記第1方向に延びている媒体に囲まれて配置され、かつ前記媒体開口内部を横切って半径方向に延びている第1段階コアレッサフィルタを含むことを特徴とする請求項3に記載のクランク室換気用フィルタカートリッジ。
- (a)前記第1段階コアレッサフィルタは、上流グリッドと下流グリッドの間に配置された繊維状の媒体領域を含み、
(b)前記第1段階コアレッサフィルタは、前記第1端部キャップの流れ開口を通って前記媒体開口内部へ入る流れが、媒体開口内部を取り囲む前記第1方向に延びている媒体に入る前に、前記第1段階コアレッサフィルタを通過するように配置されていることを特徴とする請求項17に記載のクランク室換気用フィルタカートリッジ。 - (a)前記第1方向に延びている媒体は、内側に向けられたビーズを有するインナーライナの周囲に配置されており、
(b)前記第1段階コアレッサフィルタは、前記ビーズ上に配置された外側の側壁を含むことを特徴とする請求項18に記載のクランク室換気用フィルタカートリッジ。 - (a)前記第1方向に延びている媒体は、外側表面と内側表面とを有する筒状の媒体延長部分を画定することを特徴とする請求項1乃至請求項19のいずれか1項に記載のクランク室換気用フィルタカートリッジ。
- (a)前記第1方向に延びている媒体は、内側の媒体支持体の周囲に巻きつけた繊維状の媒体ラップを含むことを特徴とする請求項1乃至請求項20のいずれか1項に記載のクランク室換気用フィルタカートリッジ。
- (a)前記第1方向に延びている媒体は、媒体ステージを含み、
前記媒体ステージは、
(i)少なくとも10μmの平均最大繊維断面寸法と、1〜20mmの平均長さとを有し、前記媒体ステージ中の前記繊維材料の総重量に対して少なくとも30重量%の2成分繊維材料と、
(ii)少なくとも1μmの平均最大繊維断面寸法と、1〜20mmの平均長さとを有し、前記媒体ステージ中の前記繊維材料の総重量に対して少なくとも30重量%の二次繊維材料と、を有し
(iii)前記第1方向に延びている媒体中の前記媒体ステージは、
(A)X−Y方向に12〜50μmの計算された細孔径と、
(B)バインダー樹脂が存在する場合に、前記繊維材料の総重量の7%以下の添加されたバインダー樹脂含有量と、含むことを特徴とする請求項1乃至請求項21のうちのいずれか1項に記載のクランク室換気用フィルタカートリッジ。 - クランク室換気用フィルタアセンブリであって、
(a)内部を画定し、ガス流れ入口構成物とガス流れ出口構成物と排液出口構成物とを含むハウジングと、
(b)前記ハウジング内部に配置された請求項1乃至22のうちの少なくとも1つに基づく点検可能なクランク室換気用フィルタカートリッジであって、作動の間に通常のガス流れは、前記第1方向に延びている媒体を通り、前記第1方向に延びている媒体で合体した液体の少なくとも一部が前記第1方向に延びている媒体から前記第1方向に延びている媒体の端部の前記軸方向の排液口構成物を通って排液出口構成物まで軸方向に排液され、前記第1方向に延びている媒体からのガス流れが外に向かう前記ガス流れ出口構成物に向けられる、前記フィルタカートリッジと、
を有することを特徴とするクランク室換気用フィルタアセンブリ。 - クランク室換気ガスを濾過する方法であって、
(a)前記クランク室換気ガスを第1方向に延びている媒体を通過してクランク室換気フィルタカートリッジの中に通す工程と、
(b)前記第1方向に延びている媒体中に集められた液体の少なくとも一部を、前記媒体の内部から前記媒体の底部を通過して直接下方向に排液させる工程と、
を有することを特徴とする方法。
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