JP2019113050A - 内燃機関の静電式オイルミストセパレータ - Google Patents
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Abstract
【課題】オイルミストの捕集効率を高めること。【解決手段】オイルミストセパレータ10は、互いに対向する正極板40及び負極板50と、電気絶縁材料により形成され、正極板40と負極板50との間に設けられたフィルタ60と、導入口24及び導出口25を有し、正極板40、負極板50、及びフィルタ60を収容するケース11と、正極板40と負極板50との間に電圧を印加する電圧発生装置70とを備え、電圧発生装置70により正極板40及び負極板50の間に電圧が印加されている状態においてブローバイガスを導入口24から正極板40及び負極板50の間を介して導出口25に向けて流すことにより、当該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。正極板40及び負極板50の双方は、金属板材からなるとともに、当該金属板材が切り起こされた複数の突出部41,51を備えている。【選択図】図2
Description
本発明は、内燃機関の静電式オイルミストセパレータに関する。
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)。
特許文献1に記載のオイルミストセパレータは、ブローバイガスの導入口及び導出口が設けられたケースと、ケースの内部に設けられた電気絶縁材料からなるフィルタと、フィルタを挟む複数の電極板とを備えている。電極板の間には、電圧発生装置によって数kVの電圧が印加される。
こうしたオイルミストセパレータでは、電圧の印加に伴って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。
ところで、こうした静電式オイルミストセパレータにおいては、電極板の間に印加される電圧を高めることによって、オイルミストに作用する静電気力を大きくしてオイルミストの捕集効率を高めることができる。しかしながら、この場合には、消費電力が増大するという背反がある。
本発明の目的は、オイルミストの捕集効率を高めることの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。
上記目的を達成するための内燃機関のオイルミストセパレータは、互いに対向する正極板及び負極板と、電気絶縁材料により形成され、前記正極板と前記負極板との間に設けられたフィルタと、導入口及び導出口を有し、前記正極板、前記負極板、及び前記フィルタを収容するケースと、前記正極板と前記負極板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正極板及び前記負極板の間に電圧が印加されている状態においてブローバイガスを前記導入口から前記正極板及び前記負極板の間を介して前記導出口に向けて流すことにより、当該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。前記正極板及び前記負極板の少なくとも一方は、金属板材からなるとともに、当該金属板材が切り起こされた複数の突出部を有している。
正極板及び負極板の間に電圧が印加されると、電荷は正極板や負極板の周縁や各突出部の切断面近傍に多く存在することとなる。
上記構成によれば、正極板及び負極板の少なくとも一方に設けられた各突出部の切断面近傍に電荷を集中させることができることから、複数の突出部を設けることによって電界強度の高い部位を増やすことができる。このため、正極板及び負極板の間のうち各突出部の切断面近傍において静電気力が局所的に高められることとなり、オイルミストが捕集されやすくなる。
上記構成によれば、正極板及び負極板の少なくとも一方に設けられた各突出部の切断面近傍に電荷を集中させることができることから、複数の突出部を設けることによって電界強度の高い部位を増やすことができる。このため、正極板及び負極板の間のうち各突出部の切断面近傍において静電気力が局所的に高められることとなり、オイルミストが捕集されやすくなる。
また、金属板材をプレス成形することにより複数の突出部を有する正極板や負極板を容易に形成することができる。
本発明によれば、オイルミストの捕集効率を高めることができる。
<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及び図2に示すように、内燃機関のオイルミストセパレータ10は、導入口24及び導出口25を有するケース11と、ケース11の内部に収容されるとともに互いに対向配置された正極板40及び負極板50と、電気絶縁材料によって形成され、正極板40と負極板50との間に介設されたフィルタ60とを有している。本実施形態では、2枚の正極板40、2枚の負極板50、及び3つのフィルタ60が設けられているが、これら正極板40、負極板50、及びフィルタ60の数を適宜変更することができる。
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及び図2に示すように、内燃機関のオイルミストセパレータ10は、導入口24及び導出口25を有するケース11と、ケース11の内部に収容されるとともに互いに対向配置された正極板40及び負極板50と、電気絶縁材料によって形成され、正極板40と負極板50との間に介設されたフィルタ60とを有している。本実施形態では、2枚の正極板40、2枚の負極板50、及び3つのフィルタ60が設けられているが、これら正極板40、負極板50、及びフィルタ60の数を適宜変更することができる。
次に、オイルミストセパレータ10の各構成部品について詳細に説明する。
<ケース11>
図1に示すように、ケース11は、上部開口23を有するケース本体20と、ケース本体20の上部に設けられ、上部開口23を塞ぐ長方形板状の蓋体30とを有している。ケース本体20及び蓋体30は共にポリブチレンテレフタレート(PBT)などの樹脂材料により形成されている。
<ケース11>
図1に示すように、ケース11は、上部開口23を有するケース本体20と、ケース本体20の上部に設けられ、上部開口23を塞ぐ長方形板状の蓋体30とを有している。ケース本体20及び蓋体30は共にポリブチレンテレフタレート(PBT)などの樹脂材料により形成されている。
以降において、図1の上下方向を上下方向Yとし、蓋体30の長手方向及び幅方向をそれぞれ長手方向Z及び幅方向Xとして説明する。
ケース本体20は、長方形状の上部開口23を取り囲む4つの側壁22と、上部開口23に対向する底壁21とを有している。
ケース本体20は、長方形状の上部開口23を取り囲む4つの側壁22と、上部開口23に対向する底壁21とを有している。
4つの側壁22のうち長手方向Zにおいて互いに対向する一対の側壁22の中央部には、筒状の導入口24及び導出口25がそれぞれ外側に向けて突設されている。
底壁21における導出口25を有する側壁22に近接した位置には、筒状のオイル排出口26が下方に向けて突設されている。
底壁21における導出口25を有する側壁22に近接した位置には、筒状のオイル排出口26が下方に向けて突設されている。
<正極板40>
図1〜図3に示すように、正極板40は、略長方形板状をなしており、上下方向Y及び長手方向Zに沿って配置されている。
図1〜図3に示すように、正極板40は、略長方形板状をなしており、上下方向Y及び長手方向Zに沿って配置されている。
図2及び図3に示すように、正極板40は、ステンレス鋼などの金属板材からなるラスカットメタルであり、金属板材が切り起こされた複数の突出部41を有している。複数の突出部41は、正極板40全体にわたって設けられている。
正極板40は、各突出部41の切断面42が、長手方向Zにおける導入口24側、すなわち導入口24から導出口25に向かうブローバイガスの流れ方向の上流側を指向するようにして配置されている。
図2に示すように、正極板40は、導線を介して電圧発生装置70の正極側に電気的に接続されている。
<負極板50>
図1〜図3に示すように、負極板50は、略長方形板状をなしており、上下方向Y及び長手方向Zに沿って配置されている。
<負極板50>
図1〜図3に示すように、負極板50は、略長方形板状をなしており、上下方向Y及び長手方向Zに沿って配置されている。
図2及び図3に示すように、負極板50は、ステンレス鋼などの金属板材からなるラスカットメタルであり、金属板材が切り起こされた複数の突出部51を有している。複数の突出部51は、負極板50全体にわたって設けられている。
負極板50は、各突出部51の切断面52が、長手方向Zにおける導入口24側、すなわち導入口24から導出口25に向かうブローバイガスの流れ方向の上流側を指向するようにして配置されている。
図2に示すように、負極板50は、導線を介して電圧発生装置70の負極側に電気的に接続されている。
<フィルタ60>
図1及び図2に示すように、フィルタ60は不織布からなり、直方体形状をなしている。不織布は、電気絶縁材料であるポリエチレンテレフタレート(PET)の繊維により形成されている。なお、ポリエチレンテレフタレート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。
<フィルタ60>
図1及び図2に示すように、フィルタ60は不織布からなり、直方体形状をなしている。不織布は、電気絶縁材料であるポリエチレンテレフタレート(PET)の繊維により形成されている。なお、ポリエチレンテレフタレート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。
次に、本実施形態の作用について説明する。
オイルミストセパレータ10においては、内燃機関の運転中、正極板40及び負極板50の間に例えば数kVの電圧が印加されている状態で、導入口24を通じてケース11内にブローバイガスが導入される。
オイルミストセパレータ10においては、内燃機関の運転中、正極板40及び負極板50の間に例えば数kVの電圧が印加されている状態で、導入口24を通じてケース11内にブローバイガスが導入される。
ブローバイガスは、導入口24から導出口25に向けてケース11内を長手方向Zに沿って流れ、導出口25を通じてケース11の外部に導出される。
このとき、電圧の印加に伴ってフィルタ60が帯電するとともに、正極板40と負極板50との間を介して導出口25に向けて流れ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吸着力によってフィルタ60に吸着されて分離される。
このとき、電圧の印加に伴ってフィルタ60が帯電するとともに、正極板40と負極板50との間を介して導出口25に向けて流れ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吸着力によってフィルタ60に吸着されて分離される。
特に、電荷は正極板40や負極板50の周縁や各突出部41,51の切断面42,52近傍に多く存在する。
本実施形態によれば、正極板40及び負極板50の双方に設けられた各突出部41,51の切断面42,52近傍に電荷を集中させることができることから、複数の突出部41,51を設けることによって電界強度の高い部位を増やすことができる。このため、正極板40と負極板50との間のうち各突出部41,51の切断面42,52近傍において静電気力が局所的に高められることとなり、オイルミストが捕集されやすくなる。
本実施形態によれば、正極板40及び負極板50の双方に設けられた各突出部41,51の切断面42,52近傍に電荷を集中させることができることから、複数の突出部41,51を設けることによって電界強度の高い部位を増やすことができる。このため、正極板40と負極板50との間のうち各突出部41,51の切断面42,52近傍において静電気力が局所的に高められることとなり、オイルミストが捕集されやすくなる。
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、以下に示す効果が得られるようになる。
(1)正極板40及び負極板50の双方は、金属板材からなるとともに、当該金属板材が切り起こされた複数の突出部41,51を備えている。
(1)正極板40及び負極板50の双方は、金属板材からなるとともに、当該金属板材が切り起こされた複数の突出部41,51を備えている。
こうした構成によれば、上記作用を奏することから、オイルミストの捕集効率を高めることができる。
また、このように捕集効率を高めることができるため、印加電圧を抑えることができ、消費電力を節減することができる。
また、このように捕集効率を高めることができるため、印加電圧を抑えることができ、消費電力を節減することができる。
さらに、金属板材をプレス成形することにより複数の突出部41,51を有する正極板40及び負極板50を容易に形成することができる。
(2)各突出部41,51の切断面42,52が、導入口24から導出口25に向かうブローバイガスの流れ方向の上流側を指向している。
(2)各突出部41,51の切断面42,52が、導入口24から導出口25に向かうブローバイガスの流れ方向の上流側を指向している。
こうした構成によれば、電界強度の高くなる各突出部41,51の切断面42,52がブローバイガスの流れ方向のより上流側に位置することとなる。これにより、正極板40と負極板50との間を流れるブローバイガスに含まれるオイルミストをより早いタイミングでフィルタ60に吸着させることができる。したがって、オイルミストが一層捕集されやすくなる。
(3)正極板40及び負極板50が複数の突出部41,51を有するラスカットメタルである。
こうした構成によれば、各突出部41,51の切断面42,52がブローバイガスの流れ方向の上流側を指向する構成を容易に実現することができる。
こうした構成によれば、各突出部41,51の切断面42,52がブローバイガスの流れ方向の上流側を指向する構成を容易に実現することができる。
また、複数の突出部41,51によって正極板40及び負極板50の剛性が高められることから、金属板材の板厚を薄くすることが可能となる。したがって、正極板40及び負極板50の軽量化、ひいてはオイルミストセパレータ10の軽量化を図ることができる。
<第2実施形態>
以下、図4及び図5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。なお、以降において、第1実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、第1実施形態と対応する構成については「100」を加算した符号を付すことにより、重複する説明を省略する。
以下、図4及び図5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。なお、以降において、第1実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、第1実施形態と対応する構成については「100」を加算した符号を付すことにより、重複する説明を省略する。
<正極板140>
図4及び図5に示すように、正極板140は、ステンレス鋼などの金属板材からなるパンチングメタルであり、金属板材の一方の面から突出する複数の円筒状の突出部141を有している。複数の突出部141は、正極板140全体にわたって設けられている。
図4及び図5に示すように、正極板140は、ステンレス鋼などの金属板材からなるパンチングメタルであり、金属板材の一方の面から突出する複数の円筒状の突出部141を有している。複数の突出部141は、正極板140全体にわたって設けられている。
<負極板150>
図4及び図5に示すように、負極板150は、ステンレス鋼などの金属板材からなるパンチングメタルであり、金属板材の一方の面から突出する複数の円筒状の突出部151を有している。複数の突出部151は、負極板150全体にわたって設けられている。
図4及び図5に示すように、負極板150は、ステンレス鋼などの金属板材からなるパンチングメタルであり、金属板材の一方の面から突出する複数の円筒状の突出部151を有している。複数の突出部151は、負極板150全体にわたって設けられている。
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)に加えて、新たに以下に示す効果が得られるようになる。
(4)正極板140及び負極板150の双方が複数の突出部141,151を有するパンチングメタルである。
(4)正極板140及び負極板150の双方が複数の突出部141,151を有するパンチングメタルである。
こうした構成によれば、金属板材を打ち抜き加工することにより複数の突出部141,151を有する正極板140及び負極板150を容易に形成することができる。
また、複数の突出部141,151によって正極板140及び負極板150の剛性が高められることから、金属板材の板厚を薄くすることが可能となる。したがって、正極板140及び負極板150の軽量化、ひいてはオイルミストセパレータ110の軽量化を図ることができる。
また、複数の突出部141,151によって正極板140及び負極板150の剛性が高められることから、金属板材の板厚を薄くすることが可能となる。したがって、正極板140及び負極板150の軽量化、ひいてはオイルミストセパレータ110の軽量化を図ることができる。
<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。
・図6に示すように、正極板140及び負極板150の両面から突出部141,151をそれぞれ突出させてもよい。この場合であっても、第2実施形態の効果(4)と同様な効果を奏することができる。
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。
・図6に示すように、正極板140及び負極板150の両面から突出部141,151をそれぞれ突出させてもよい。この場合であっても、第2実施形態の効果(4)と同様な効果を奏することができる。
・図7(a)及び図7(b)に示すように、突出部171は、金属板材から台形状に切り起こされたものであってもよい。また、図8(a)及び図8(b)に示すように、突出部181は、金属板材から三角形状に切り起こされたものであってもよい。これら突出部171,181は、互いに反対方向を指向する一対の切断面172,182を有している。この場合、突出部171,181の一方の切断面172,182が、ブローバイガスの流れ方向の上流側を指向するようにして配置することが好ましい。これにより、第1実施形態の効果(2)と同様な効果を奏することができる。
・図9(a)及び図9(b)に示すように、突出部171は、金属板材から切り起こされ、1つの切断面172を有するものであってもよい。この場合、突出部171の切断面172が、ブローバイガスの流れ方向の上流側を指向するように配置することが好ましい。これにより、第1実施形態の効果(2)と同様な効果を奏することができる。
・各突出部の切断面がブローバイガスの流れ方向の上流側を指向しないように正極板や負極板を配置することもできる。
・正極板及び負極板のいずれか一方にのみ突出部を設けることもできる。
・正極板及び負極板のいずれか一方にのみ突出部を設けることもできる。
10,110…オイルミストセパレータ、11…ケース、20…ケース本体、21…底壁、22…側壁、23…上部開口、24…導入口、25…導出口、26…オイル排出口、30…蓋体、40,140…正極板、41,51,141,151,171,181…突出部、42,52,172,182…切断面、50,150…負極板、60…フィルタ、70…電圧発生装置。
Claims (5)
- 互いに対向する正極板及び負極板と、
電気絶縁材料により形成され、前記正極板と前記負極板との間に設けられたフィルタと、
導入口及び導出口を有し、前記正極板、前記負極板、及び前記フィルタを収容するケースと、
前記正極板と前記負極板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正極板及び前記負極板の間に電圧が印加されている状態においてブローバイガスを前記導入口から前記正極板及び前記負極板の間を介して前記導出口に向けて流すことにより、当該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オイルミストセパレータであって、
前記正極板及び前記負極板の少なくとも一方は、金属板材からなるとともに、当該金属板材が切り起こされた複数の突出部を有している、
内燃機関の静電式オイルミストセパレータ。 - 前記正極板及び前記負極板の双方が複数の前記突出部をそれぞれ有している、
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。 - 前記突出部の各々の切断面が、前記導入口から前記導出口に向かうブローバイガスの流れ方向の上流側を指向している、
請求項1または請求項2に記載の内燃機関の静電式オイルミストセパレータ。 - 前記正極板及び前記負極板の少なくとも一方が複数の前記突出部を有するラスカットメタルである、
請求項1〜請求項3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。 - 前記正極板及び前記負極板の少なくとも一方が複数の前記突出部を有するパンチングメタルである、
請求項1または請求項2に記載の内燃機関の静電式オイルミストセパレータ。
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