JP2018145853A - Electrostatic oil mist separator of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ブローバイガスに含まれるオイルミストを静電吸着力により分離する内燃機関の静電式オイルミストセパレータに関する。 The present invention relates to an electrostatic oil mist separator for an internal combustion engine that separates oil mist contained in blow-by gas by electrostatic adsorption force.
内燃機関には、クランク室内のブローバイガスを吸気通路に還流する還流通路が設けられている。こうした還流通路の途中には、ブローバイガスに含まれるオイルミストを分離するオイルミストセパレータが設けられている(例えば特許文献1参照)。 The internal combustion engine is provided with a return passage for returning the blow-by gas in the crank chamber to the intake passage. An oil mist separator that separates oil mist contained in blow-by gas is provided in the middle of such a reflux passage (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載のオイルミストセパレータは、互いに対向する正極及び負極を有する板状の電極、及び電気絶縁材料により形成され、電極の正極と負極との間に介設されたフィルタを有する静電捕集部と、静電捕集部を収容するケースと、電極の正極と負極との間に電圧を印加する電圧発生装置とを備えている。 The oil mist separator described in Patent Document 1 is a static electrode having a plate-like electrode having a positive electrode and a negative electrode facing each other, and a filter interposed between the positive electrode and the negative electrode of the electrode. A collection unit, a case that houses the electrostatic collection unit, and a voltage generator that applies a voltage between the positive electrode and the negative electrode of the electrode are provided.
こうしたオイルミストセパレータでは、電圧発生装置により電極の正極と負極との間に例えば数kVの電圧が印加されることによりフィルタが帯電するとともに同フィルタを通過するブローバイガスに含まれるオイルミストが帯電する。そして、帯電したオイルミストが静電気力によってフィルタに吸着されることでブローバイガスから分離される。 In such an oil mist separator, a voltage of, for example, several kV is applied between the positive electrode and the negative electrode of the electrode by the voltage generator, and the filter is charged and the oil mist contained in the blow-by gas passing through the filter is charged. . The charged oil mist is separated from the blow-by gas by being adsorbed to the filter by electrostatic force.
ところで、ブローバイガスには水分が含まれているため、同水分が凝縮して凝縮水が生成されることがある。この場合、凝縮水がフィルタ内で拡がることにより電極間が導通されることで消費電力が増大するおそれがある。 By the way, since the blow-by gas contains moisture, the moisture may be condensed to generate condensed water. In this case, there is a possibility that the power consumption increases due to the conduction between the electrodes due to the expansion of the condensed water in the filter.
そこで、特許文献1に記載のオイルミストセパレータでは、電極の正極及び負極における互いに対向する面に絶縁体からなるコート層を形成することにより、凝縮水が電極の正極から負極まで繋がることを阻止するようにしている。 Therefore, in the oil mist separator described in Patent Document 1, by forming a coating layer made of an insulator on the mutually facing surfaces of the positive electrode and the negative electrode of the electrode, condensed water is prevented from being connected from the positive electrode to the negative electrode of the electrode. I am doing so.
ところが、特許文献1に記載のオイルミストセパレータでは、電極の正極及び負極の間に、フィルタとは別にコート層などの絶縁体が設けられている。そのため、絶縁体によって静電気力が弱められることとなり、オイルミストの捕集性能が損なわれるという背反が生じる。 However, in the oil mist separator described in Patent Document 1, an insulator such as a coat layer is provided separately from the filter between the positive electrode and the negative electrode of the electrode. Therefore, the electrostatic force is weakened by the insulator, and a contradiction arises that the oil mist collecting performance is impaired.
本発明の目的は、オイルミストの捕集性能を損なうことなく凝縮水が電極の正極から負極まで繋がることを抑制できる内燃機関の静電式オイルミストセパレータを提供することにある。 An object of the present invention is to provide an electrostatic oil mist separator for an internal combustion engine that can suppress the condensate from being connected from the positive electrode to the negative electrode of the electrode without impairing the oil mist collecting performance.
上記目的を達成するための内燃機関の静電式オイルミストセパレータは、互いに対向する正極及び負極を有する電極、及び電気絶縁材料により形成され、前記電極の正極と負極との間に介設されたフィルタを有する静電捕集部と、前記静電捕集部を収容するケースと、前記電極の正極と負極との間に電圧を印加する電圧発生装置と、を備え、前記電圧発生装置により前記電極の正極と負極との間に電圧が印加されている状態において前記フィルタに内燃機関のブローバイガスを通過させることにより、ブローバイガスに含まれるオイルミストを静電吸着力により分離する。前記ケース内における前記静電捕集部よりもブローバイガスの流れ方向の上流側及び下流側の少なくとも一方の位置には、前記ケース内の水蒸気を冷却して凝縮させる冷却装置が設けられている。 An electrostatic oil mist separator for an internal combustion engine for achieving the above object is formed of an electrode having a positive electrode and a negative electrode facing each other, and an electrically insulating material, and is interposed between the positive electrode and the negative electrode of the electrode. An electrostatic collector having a filter, a case for accommodating the electrostatic collector, and a voltage generator for applying a voltage between a positive electrode and a negative electrode of the electrode. By passing the blow-by gas of the internal combustion engine through the filter in a state where a voltage is applied between the positive electrode and the negative electrode of the electrode, oil mist contained in the blow-by gas is separated by electrostatic adsorption force. A cooling device that cools and condenses the water vapor in the case is provided at at least one of the upstream side and the downstream side in the flow direction of the blow-by gas with respect to the electrostatic collection part in the case.
同構成によれば、機関運転が停止されているときにケース内に位置する冷却装置によりその周囲に存在する水蒸気が冷却されて冷却装置表面にて凝縮する。これにより、ケース内に存在する水蒸気の量を減らすことができ、静電捕集部にて水蒸気が凝縮されて凝縮水が生成されることを抑制できる。 According to this configuration, when the engine operation is stopped, the water vapor present around the cooling device located in the case is cooled and condensed on the surface of the cooling device. Thereby, the quantity of the water vapor | steam which exists in a case can be reduced, and it can suppress that water vapor | steam is condensed in an electrostatic collection part and condensed water is produced | generated.
本発明によれば、オイルミストの捕集性能を損なうことなく凝縮水が電極の正極から負極まで繋がることを抑制できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it can suppress that condensed water is connected from the positive electrode of an electrode to a negative electrode, without impairing the collection performance of oil mist.
<第1実施形態>
以下、図1〜図3を参照して、第1実施形態について説明する。
図1〜図3に示すように、静電式オイルミストセパレータ(以下、オイルミストセパレータ10)は、車載内燃機関のクランク室内のブローバイガスを吸気通路に還流する還流通路に設けられるものであり、セパレータ本体11を備えている。
<First Embodiment>
The first embodiment will be described below with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 1 to 3, the electrostatic oil mist separator (hereinafter referred to as oil mist separator 10) is provided in a recirculation passage for recirculating blow-by gas in a crank chamber of an in-vehicle internal combustion engine to an intake passage. A
セパレータ本体11は、電気絶縁性の硬質樹脂材料によって形成されたケース12を有している。
ケース12は、上部開口を有するケース本体20と、ケース本体20の上部開口を閉塞するリッド30とを有している。ケース本体20は、上部開口を取り囲む側壁21と、長方形板状をなし、リッド30に対向する底壁22とを有している。なお、以降において、底壁22の長手方向及び幅方向を単に長手方向及び幅方向として説明する。
The separator
The
長手方向における一端側の底壁22には、ケース12の内外を連通する筒状のガス流入口23が下側に向けて突設されている。長手方向における他端側の側壁21には、ケース12の内外を連通する筒状のガス流出口24が外側に向けて突設されている。底壁22におけるガス流出口24に近接した位置には、ケース12の内外を連通する筒状のオイル排出口25が下側に向けて突設されている。
On the
ケース12の内部には、静電捕集部13が収容されている。静電捕集部13は、長手方向におけるガス流入口23とオイル排出口25との間に配置されている。
図1及び図2に示すように、静電捕集部13は、ステンレス鋼板によって形成され、互いに間隔をおいて並設された複数枚(本実施形態では4枚)の電極40と、電気絶縁材料であるポリエステルの繊維によって形成され、互いに隣り合う電極40間に介設されたフィルタ50とを備えている。各電極40は、長手方向及び上下方向の双方に沿って配置されている。なお、電極40は2枚以上であればよく、電極40の枚数を任意に変更することができる。各フィルタ50は、フィルタ50を挟む一対の電極40にそれぞれ当接している。なお、ポリエステルなどの電気絶縁材料は誘電分極が生じる誘電材料でもある。
An
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図2に示すように、各電極40には、導線を介して電圧発生装置60が電気的に接続されている。同図の上から偶数番目の電極40には、電圧発生装置60の陽極(+)が接続されている。また、同図の上から奇数番目の電極40には、電圧発生装置60の陰極(−)が接続されている。すなわち、電極40は、互いに対向する正極41及び負極42を有している。電圧発生装置60により、電極40の正極41と負極42との間に数kVの電圧を印加することが可能とされている。
As shown in FIG. 2, a
図1〜図3に示すように、ケース12内における静電捕集部13よりもブローバイガスの流れ方向の上流側の位置には、ケース12内の水蒸気を冷却して凝縮させる冷却装置70が設けられている。
As shown in FIGS. 1 to 3, a
図1及び図3に示すように、冷却装置70は、熱電素子71と、熱電素子71に連結された断面L字状の冷却板72とを備えている。
冷却板72は、リッド30の上面に沿って配置された基部72aと、基部72aの長手方向の一端から屈曲するとともにリッド30に形成された挿通孔30a(図3参照)を通じてケース12内に突出する突出部72bとを有している。突出部72bは、幅方向及び上下方向の双方向に沿って配置されており、ガス流入口23の直上に位置している。したがって、突出部72bと静電捕集部13との間には、隙間が設けられている。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
The
熱電素子71は、一対の金属板71a,71bを有するペルチェ素子である。冷却側の金属板71aが冷却板72の基部72aの上面に連結されて配置されている。一対の金属板71a,71bには、導線を介して電圧発生装置60と共通の電源が接続されている。
The
熱電素子71に通電されることにより、冷却側の金属板71aが冷却されるとともに金属板71aに連結された冷却板72が冷却される。なお、熱電素子71への通電態様は、電子制御装置(図示略)により制御される。
When the
本実施形態では、ブローバイガスをケース12内に流入させるガス流入口23が、冷却装置70にて凝縮された凝縮水をケース12外に排出する凝縮水排出口26としても機能する。
In the present embodiment, the gas inlet 23 through which blow-by gas flows into the
次に、本実施形態の作用について説明する。
まず、本実施形態のオイルミストセパレータ10の基本的な作用について説明する。
内燃機関の運転中において、各電極40の間に例えば数kVの電圧が印加されている状態でガス流入口23を通じてケース12内にブローバイガスが流入する。このとき、電圧の印加に伴ってフィルタ50が帯電するとともに、ガス流出口24に向けてフィルタ50を通過するブローバイガスに含まれるオイルミストが帯電する。そして、帯電したオイルミストが静電気力によってフィルタ50に吸着される。
Next, the operation of this embodiment will be described.
First, the basic operation of the
During operation of the internal combustion engine, blow-by gas flows into the
またこのとき、ブローバイガスに含まれるオイルミストのうち帯電していないものは、フィルタ50の繊維同士の隙間を通過する際に誘電分極によりその表面に正または負の電荷が生じる。このため、静電気力によってオイルミストがフィルタ50の繊維表面の負または正の電荷に引き寄せられることとなり、フィルタ50に吸着されやすくなる。
At this time, when the oil mist contained in the blow-by gas is not charged, positive or negative charges are generated on the surface due to dielectric polarization when passing through the gaps between the fibers of the
こうして吸着されたオイル成分は、自重により落下するとともに底壁22を伝ってオイル排出口25を通じて外部に排出される。
このように、本実施形態のオイルミストセパレータ10によれば、目の粗いフィルタ50であってもオイルミストを効果的に捕捉することができ、フィルタ50の通気抵抗を低減することができる。
The adsorbed oil component falls by its own weight and is discharged to the outside through the
As described above, according to the
次に、本実施形態のオイルミストセパレータ10の特徴的な作用について説明する。
例えば機関運転が停止された直後から、冷却装置70の熱電素子71に対して通電をすることにより突出部72bが冷却されると、突出部72bの周囲に存在する水蒸気が冷却されて突出部72b表面にて凝縮する。これにより、ケース12内に存在する水蒸気の量を減らすことができ、静電捕集部13にて水蒸気が凝縮されて凝縮水が生成されることを抑制できる。
Next, the characteristic operation of the
For example, immediately after the engine operation is stopped, when the
図3に示すように、突出部72b表面にて凝縮された凝縮水Wはケース12の底壁22に形成されたガス流入口23(凝縮水排出口26)を通じてケース12外に排出される。このため、突出部72b表面にて凝縮された凝縮水Wが静電捕集部13に移動することを抑制することができ、静電捕集部13に凝縮水Wが滞留することを抑制できる。
As shown in FIG. 3, the condensed water W condensed on the surface of the
以上説明した本実施形態に係る内燃機関の静電式オイルミストセパレータによれば、以下に示す作用効果が得られるようになる。
(1)ケース12内における静電捕集部13よりもブローバイガスの流れ方向の上流側の位置には、ケース12内の水蒸気を冷却して凝縮させる冷却装置70が設けられている。
According to the electrostatic oil mist separator of the internal combustion engine according to the present embodiment described above, the following operational effects can be obtained.
(1) A
こうした構成によれば、前記作用を奏することから、オイルミストの捕集性能を損なうことなく凝縮水が電極40の正極41から負極42まで繋がることを抑制できる。これにより、次の機関運転時には、機関始動直後から電極40の正極41と負極42との間に電圧を印加することが可能となる。したがって、ブローバイガスに含まれるオイルミストを効果的に捕集することができる。
According to such a structure, since the said effect | action is show | played, it can suppress that condensed water is connected from the
(2)ケース12の底壁22には、冷却装置70の突出部72bにて凝縮された凝縮水をケース12外に排出する凝縮水排出口26が形成されている。
こうした構成によれば、前記作用を奏することから、静電捕集部13に凝縮水Wが滞留することを抑制できる。
(2) The
According to such a structure, since the said effect | action is show | played, it can suppress that the condensed water W stagnates in the
(3)ケース12の底壁22のうち静電捕集部13よりもブローバイガスの流れ方向の上流側の位置には、ブローバイガスをケース12内に流入させるとともに凝縮水排出口26としても機能するガス流入口23が形成されている。
(3) In the
こうした構成によれば、ブローバイガスはケース12の底壁22に形成されたガス流入口23を通じてケース12内に流入する。また、冷却装置70の突出部72b表面にて凝縮された凝縮水Wは自重によりガス流入口23を通じてケース12外に排出される。したがって、ガス流入口23と凝縮水排出口26とを共通化することができる。
According to such a configuration, the blow-by gas flows into the
(4)冷却装置70は、ケース12の外部に設けられる熱電素子71と、熱電素子71に連結されるとともにケース12内に突出し、熱電素子71により冷却される突出部72bとを備えている。
(4) The
こうした構成によれば、熱電素子71に通電することにより突出部72bを冷却することができる。また、突出部72bはケース12内に突出するものであるため、ケース12内を流れるブローバイガスが突出部72bに衝突しやすくなり、ブローバイガスに含まれる水蒸気の凝縮及び分離を促進させることができる。しかも、熱電素子71はケース12の外部に設けられているため、ケース12の内部空間が冷却装置70によって犠牲になることを適切に抑制することができる。
According to such a configuration, the protruding
<第2実施形態>
図4を参照して、第2実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に説明する。
図4に示すように、冷却装置70は、ケース12内における静電捕集部13よりもブローバイガスの流れ方向の下流側に設けられている。
Second Embodiment
With reference to FIG. 4, the second embodiment will be described focusing on differences from the first embodiment.
As shown in FIG. 4, the
オイル排出口25は、底壁22に開口するとともに下方に向けて突出された筒状の拡大部25aと、拡大部25aの底壁に開口するとともに下方に向けて突出され、拡大部25aよりも開口面積が縮小された筒状の縮小部25bとを有している。
The
突出部72bは、幅方向及び上下方向の双方向に沿って配置されており、オイル排出口25の拡大部25aの直上に位置している。したがって、突出部72bと静電捕集部13との間には、隙間が設けられている。
The protruding
本実施形態では、ブローバイガスから分離されたオイルをケース12外に排出するオイル排出口25が、冷却装置70にて凝縮された凝縮水をケース12外に排出する凝縮水排出口26としても機能する。
In the present embodiment, the
以上説明した本実施形態に係る内燃機関の静電式オイルミストセパレータによれば、第1実施形態の効果(1)、(2)、及び(4)に加えて新たに以下に示す作用効果が得られるようになる。 According to the electrostatic oil mist separator of the internal combustion engine according to the present embodiment described above, the following functions and effects are newly added to the effects (1), (2), and (4) of the first embodiment. It will be obtained.
(5)冷却装置70は、ケース12内における静電捕集部13よりもブローバイガスの流れ方向の下流側に設けられている。ケース12の底壁22のうち静電捕集部13よりもブローバイガスの流れ方向の下流側の位置には、ブローバイガスから分離されたオイルをケース12外に排出するとともに凝縮水排出口26としても機能するオイル排出口25が形成されている。
(5) The
こうした構成によれば、静電捕集部13によりブローバイガスから分離されたオイルがケース12の底壁22に形成されたオイル排出口25を通じてケース12外に排出される。また、冷却装置70の突出部72b表面にて凝縮された凝縮水Wは自重によりオイル排出口25を通じてケース12外に排出される。したがって、オイル排出口25と凝縮水排出口26とを共通化することができる。
According to such a configuration, the oil separated from the blow-by gas by the
<変形例>
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・突出部72bを長手方向及び幅方向の双方に沿って配置することもできる。この場合、ケース12の側壁21に突出部72bが挿通される挿通孔を形成すればよい。
<Modification>
In addition, the said embodiment can also be changed as follows, for example.
-The
・突出部72bを複数設けるようにしてもよい。
・冷却板72の突出部72bの表面に撥水加工を施すようにしてもよい。これにより、突出部72bの表面にて凝縮された凝縮水Wが落下しやすくなる。
-You may make it provide
A water repellent process may be applied to the surface of the
・冷却板の突出部をメッシュ状にしてもよい。また、冷却板の突出部をヒートシンクのような多数のフィンを有する形状にしてもよい。
・冷却装置は、熱電素子71を有するものに限られない。他に例えば、冷却媒体が流通する配管を有するものであってもよい。
-You may make the protrusion part of a cooling plate into mesh shape. Moreover, you may make the protrusion part of a cooling plate into the shape which has many fins like a heat sink.
The cooling device is not limited to the one having the
10…オイルミストセパレータ、11…セパレータ本体、12…ケース、13…静電捕集部、20…ケース本体、21…側壁、22…底壁、23…ガス流入口、24…ガス流出口、25…オイル排出口、25a…拡大部、25b…縮小部、26…凝縮水排出口、30…リッド、30a…挿通孔、40…電極、41…正極、42…負極、50…フィルタ、60…電圧発生装置、70…冷却装置、71…熱電素子、71a,71b…金属板、72…冷却板、72a…基部、72b…突出部。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記静電捕集部を収容するケースと、
前記電極の正極と負極との間に電圧を印加する電圧発生装置と、を備え、
前記電圧発生装置により前記電極の正極と負極との間に電圧が印加されている状態において前記フィルタに内燃機関のブローバイガスを通過させることにより、ブローバイガスに含まれるオイルミストを静電吸着力により分離する内燃機関のオイルミストセパレータであって、
前記ケース内における前記静電捕集部よりもブローバイガスの流れ方向の上流側及び下流側の少なくとも一方の位置には、前記ケース内の水蒸気を冷却して凝縮させる冷却装置が設けられている、
内燃機関の静電式オイルミストセパレータ。 An electrode having a positive electrode and a negative electrode facing each other, and an electrostatic collector formed of an electrically insulating material and having a filter interposed between the positive electrode and the negative electrode of the electrode;
A case for accommodating the electrostatic collector;
A voltage generator for applying a voltage between a positive electrode and a negative electrode of the electrode,
By passing the blow-by gas of the internal combustion engine through the filter in a state where a voltage is applied between the positive electrode and the negative electrode of the electrode by the voltage generator, oil mist contained in the blow-by gas is absorbed by electrostatic adsorption force. An oil mist separator for an internal combustion engine to be separated,
A cooling device that cools and condenses water vapor in the case is provided at at least one position on the upstream side and downstream side in the flow direction of the blow-by gas from the electrostatic collection part in the case.
Electrostatic oil mist separator for internal combustion engines.
請求項1に記載の内燃機関の静電式オイルミストセパレータ。 The bottom wall of the case is formed with a condensed water discharge port for discharging condensed water condensed by the cooling device to the outside of the case.
The electrostatic oil mist separator for an internal combustion engine according to claim 1.
前記ケースの底壁のうち前記静電捕集部よりもブローバイガスの流れ方向の上流側の位置には、ブローバイガスを前記ケース内に流入させるとともに前記凝縮水排出口としても機能するガス流入口が形成されている、
請求項2に記載の内燃機関の静電式オイルミストセパレータ。 The cooling device is provided on the upstream side in the flow direction of the blow-by gas from the electrostatic collection part in the case,
A gas inlet that allows blow-by gas to flow into the case and also functions as the condensed water discharge port at a position upstream of the electrostatic collector in the flow direction of the blow-by gas in the bottom wall of the case Is formed,
The electrostatic oil mist separator for an internal combustion engine according to claim 2.
前記ケースの底壁のうち前記静電捕集部よりもブローバイガスの流れ方向の下流側の位置には、ブローバイガスから分離されたオイルを前記ケース外に排出するとともに前記凝縮水排出口としても機能するオイル排出口が形成されている、
請求項2または請求項3に記載の内燃機関の静電式オイルミストセパレータ。 The cooling device is provided on the downstream side in the flow direction of blow-by gas from the electrostatic collection part in the case,
In the bottom wall of the case, the oil separated from the blow-by gas is discharged to the position downstream of the electrostatic collection part in the flow direction of the blow-by gas, and also used as the condensed water discharge port. A functioning oil outlet is formed,
The electrostatic oil mist separator for an internal combustion engine according to claim 2 or 3.
請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の内燃機関の静電式オイルミストセパレータ。 The cooling device includes a thermoelectric element provided outside the case, and a protrusion connected to the thermoelectric element and protruding into the case and cooled by the thermoelectric element.
The electrostatic oil mist separator for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4.
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