JP6327209B2 - オイルミストセパレータ - Google Patents

Description

本発明は、気体に混在するオイルミストを捕集して除去するオイルセパレータに関し、特に、内燃機関内で発生するブローバイガスからオイルミストを除去するためのオイルミストセパレータに関する。

自動車の内燃機関に発生したブローバイガスは、オイルミストセパレータによってオイルミスト分離された後、還流装置を介して内燃機関のインテークへと還流される。オイルミストセパレータとしては、フィルタを相対向する電極間に挟み込み、その電極間に電圧を印加することによって、ブローバイガスがフィルタを通過する際に、ブローバイガスに混合するオイルミストにクーロン力を作用させてフィルタに吸着させる構成を備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−２４６２１６号公報

しかしながら、フィルタを電極間に挟み込むようにしたオイルミストセパレータでは、自動車の姿勢変化や振動などによって電極とフィルタとの相対位置が初期の適正位置からずれ、オイル捕集機能が低下することがある。

本発明は、上記課題を解消すべくなされたものであり、使用時に生じる振動や姿勢変化などに影響されることなく、フィルタ部材とその外面に設けた電極部材との相対位置を常に適正に保つことが可能なオイルミストセパレータの提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、通気性を有するフィルタ部材と、該フィルタ部材に設けられる電極部材と、を備え、前記電極部材に電圧を印加することにより、前記フィルタ部材を通過する気体に混在するオイルミストを前記フィルタ部材に引き付け、捕集するようにしたオイルミストセパレータであって、前記フィルタ部材における前記電極部材との接触面に突起が設けられ、前記電極部材には、前記突起に係合する係合部が形成されていることを特徴とするオイルミストセパレータ。

本発明によれば、使用時に振動や姿勢変化が生じた場合にも、フィルタ部材の突起と電極部材との係合部との係合によってフィルタ部材と電極部材との相対位置を常に適正に保つことが可能になり、適正なオイルミストの捕集能力を維持することができる。

本実施形態におけるオイルミストセパレータの配置を模式的に示す平面図である。 図１に示すオイルミストセパレータのＩＩ−ＩＩ線断側面図である。 図１に示すオイルミストセパレータを示す斜視図である。 図３に示すオイルミストセパレータの縦断側面図である。 本実施形態におけるオイルミストセパレータのフィルタと電極板との係合部を示す斜視図である。 図４の一部を拡大して示す縦断側面図であり、オイルミストセパレータの電極とフィルタとの係合状態を示している。 オイルミストセパレータのケーシングを示す斜視図である。 本実施形態のオイルミストセパレータとオイルミストの挙動を示す説明図である。

以下、本発明に係るオイルミストセパレータの一実施形態を説明する。

図１は本実施形態におけるオイルミストセパレータの配置を模式的に示す平面図、図２は図１に示すオイルミストセパレータのＩＩ−ＩＩ線縦断側面図である。各図において、内燃機関のシリンダヘッド（不図示）を覆うシリンダヘッドカバー１００には、不図示のクランクケース内に発生したブローバイガス、および排気バルブから漏出したブローバイガスなどを内燃機関のインレットに導くためのブローバイガス還流路の一部（以下、ブローバイガス流路という）１０１が形成されている。

内燃機関のクランクケース内にはオイルの微小な粒子がミスト化して浮遊しており、この粒子（以下、オイルミストという）がブローバイガスＢＧに混在した状態でブローバイガス流路１０１に導かれる。オイルミストが混在したブローバイガスＢＧが、そのまま内燃機関のインレットに供給された場合、オイルミストが付着してインレットバルブなどを汚損することがある。また、ブローバイガスＢＧと共にオイルミストが燃焼室に流入し、燃焼した場合、内燃機関における燃焼効率が低下するおそれがある。そこで、本実施形態のブローバイガス流路１０１内には、ブローバイガスＢＧに混在したオイルミストを捕集するオイルミストセパレータ１が配置されている。

また、オイルミストセパレータ１の下流には、ブローバイガスＢＧをインレットへと流入させる量をコントロールするＰＣＶバルブ（ポジティブクランクケースベンチレーションバルブ）１０２が配置されている。

図３は本実施形態におけるオイルミストセパレータを示す斜視図、図４は図３に示したオイルミストセパレータの縦断側面図である。図３および図４に示すように、オイルミストセパレータ１は、ブローバイガス流路１０１内に配置されるケーシング１０内に収納される。ケーシング１０は、中空直方体形状をなし、その一端部にはブローバイガスを流入させる流入口１０ａが形成され、他端部にはオイルミストセパレータを通過したブローバイガスを流出させる流出口１０ｂが形成されている。流入口１０ａおよび流出口１０ｂには、それぞれ、図４および図７に示すように、内方に突出する板ばね状の弾性支持部材１１、１２が設けられている。オイルミストセパレータ１、弾性支持部材１１、１２を介して、ケーシング１０内に収納・固定されている。

オイルミストセパレータ１は、通気性および絶縁性を有する直方体形状のフィルタ部材２と、このフィルタ部材２を挟持するように、フィルタ部材２の表面２ａおよび裏面２ｂのそれぞれに相対向して配置した複数の電極板（電極部材）３とからなる。フィルタ部材２は、例えば、絶縁性を有する繊維からなる不織布などによって構成されている。ここでは、樹脂繊維からなる不織布によってフィルタ部材２が構成されている。

また、本実施形態では、図４に示すように、４枚のフィルタ部材２と、このフィルタ部材２の間に配置した３枚の電極板３と、最も表面側（図４では上面側）に位置するフィルタ部材２の表面に配置した電極板３と、最も裏面側（図４では下面側）に位置するフィルタ部材２の裏面に配置した電極板３とによって、４層のオイルミストセパレータが構成されている。なお、オイルミストセパレータ１の層数は、４層に限らず、その他の層数に構成することも可能である。例えば、１ないし３層、あるいは５層以上の層数に構成することも可能である。つまり、Ｎ枚のフィルタとＮ＋１枚の電極板を用いることで、Ｎ層の構成することが可能になる（Ｎは正の整数）。

複数の電極板３のうち、最も表面側（図４では上側）に位置する電極板３、および最も裏面側（図４では下側）に位置する電極板３は、各々の一方の端部（オイルミストの流動方向における上流側の端部）がケーシング１０の流入口１０ａに設けた弾性支持部材１１に固定されると共に、他方の一端部（ブローバイガスの流動方向における下流側の端部）がケーシング１０の流入口１０ｂに設けた弾性支持部材１２に固定されている。

各弾性支持部材１１、１２に固定された最も表面側に位置する電極板３および最も裏面側に位置する電極板３は、弾性支持部材１１、１２の弾性力によって、フィルタ部材２の厚み方向へと付勢されている。このため、各フィルタ部材２と電極板３とは弾性支持部材の付勢力によって互いに圧接し、各電極板３の間にフィルタ部材２が挟持される。また、この弾性支持部材１１、１２の付勢力によって電極板３に挟持されたフィルタ部材２は、ブローバイガスが通過可能な微小な空隙によって通気性を維持しつつ、繊維同士が互いに接触するような適度な圧縮状態に保たれている。

図５は、図４に示すフィルタ部材２と電極板３との係合構造を示す分解斜視図であり、ここでは図４に示すオイルミストセパレータ１の中の一つの層を構成するフィルタ部材２と、そのフィルタ部材２の表面側および裏面側に配置される電極板３との係合構造を示している。フィルタ部材２の表面側および裏面側には、それぞれ、所定の厚さを有する硬化層２ａが形成されており、各硬化層２ａの外面（電極板３との接触面）には外方へ向けて突出する所定数の突起２ｂが形成されている。この突起２ｂの数は特に限定されないが、電極板３とフィルタ部材２との相対位置を確保する上では、突起２ｂ複数設けることが望ましい。

硬化層２ａおよび突起２ｂは、例えば、フィルタ部材２の表面側および裏面側に熱を加えて成型・硬化させることにより、所定の剛性に形成することができる。また、硬化層２ａおよび突起２ｂは、フィルタ部材２の表面側および裏面側に樹脂を浸み込ませて成型・硬化させることにより形成することも可能である。

一方、フィルタ部材２の表面側および裏面側に設けられる電極板３には、フィルタ部材２に形成された突起２ｂに係合する係合部が形成されている。本実施形態における係合部は、電極板３の表面から裏面へと貫通する係合孔３ａによって形成されている。係合孔３ａは、突起２ｂの根元部まで挿入させ得る寸法形状に形成されており、複数の係合孔３ａと、それらに対応する各突起２ｂとを係合させた状態で、電極板３の一面はフィルタ部材２の硬化層２ａの外面に密接した状態となる。

図６は、図４の一部を拡大して示す縦断側面図である。ここでは、図４に示すオイルミストセパレータ１のうち、１つの電極板３の係合孔３ａと、２つのフィルタ部材２の突起との関係を示している。なお、図６では、電極板３の表面側（図中、上側）に位置するフィルタ部材と、電極板３の裏面側（図４中、下側）に位置するフィルタ部材とを区別するため、電極板３の表面側に位置するフィルタ部材には参照符号２Ｕを付し、電極板３の裏面側に位置するフィルタ部材には参照符号２Ｌを付してある。

表面側に位置するフィルタ部材２Ｕの硬化層２Ｕａに形成された突起２Ｕｂは、図６に示すように、電極板３に形成された複数の係合孔３ａのうち、突起２Ｕｂに対応する位置に形成された係合孔３Ｕａに係合している。また、裏面側に位置するフィルタ部材２Ｌの硬化層２Ｌａに形成した突起２Ｌｂは、これに対応する位置に形成された係合孔３Ｌａに係合している。このように、フィルタ部材２Ｕと２Ｌとの間に位置する電極板３については、表面側に位置するフィルタ部材２Ｕの突起２Ｕａが係合する係合孔３Ｕａと、裏面側に位置するフィルタ部材２Ｌの突起２Ｌａが係合する係合孔３Ｌａとが形成されている。この構成を実現するためには、両フィルタ部材２Ｕと２Ｌとを対向させたとき、表面側に位置するフィルタ部材２Ｕの突起２Ｌａと、裏面側に位置するフィルタ部材の突起２Ｕａとが干渉しないように、平面上の互いに異なる位置に形成されていることが必要となる。これは、各フィルタ部材２の表面側の突起と裏面側の突起とを、平面上の異なる位置に形成することで可能となる。

以上の構成において、オイルミストが混在したブローバイガスは、シリンダヘッドカバー１００に形成されたブローバイガス流路１０１に導かれた後、流入口１０ａからけーシング１０内に流入する。ケーシング１０内に流入したブローバイガスＢＧは、オイルミストＯｍと共に、オイルミストセパレータ１のフィルタ部材２に流入する。この際、隣接する電極板３の間には、電源装置１１０によって、所定の電圧が印加されている。このため、隣接する電極板３の間には電界が発生し、フィルタ部材２を構成する繊維には、図８に示すような分極が生じる。また、ブローバイガスに混在しているオイルミストＯｍは、通常、プラス（＋）またはマイナス（−）に帯電している。このため、オイルミストＯｍは、フィルタ部材２を通過する間に、図８の実線矢印に示すように、分極が生じているフィルタ部材２の各繊維２ｃに引き付けられて捕集される。その結果、ブローバイガスのみがフィルタ部材２の各繊維２ｃの間の間隙を通過してケーシング１０の流出口１０ｂから流出し、ＰＣＶバルブ１０２および不図示の還流流路を経て内燃機関のインレットへと送られる。なお、電極板３に電圧が印加されず、フィルタ部材２を構成する繊維２ｃに分極が生じていない場合には、オイルミストＯｍは図８の破線矢印に示すように、フィルタ部材２の繊維２ｃの間の間隙を通過してフィルタ部材２の外方へと流出する可能性がある。

以上のように本実施形態では、ブローバイガスに混在しているオイルミストＯｍがフィルタ部材２に捕集されるため、オイルミストによる内燃機関のインレットの汚損も軽減される。また、オイルミストの燃焼による内燃機関の燃焼効率の低下も軽減される。

一方、ブローバイガスのオイルミストを捕集することにより、フィルタ部材２と電極板３との接触面における摩擦抵抗は、オイルミストが付着するよって減少する。しかし、本実施形態では、フィルタ部材２の突起２ｂと電極板３の係合孔３ａとが係合しているため、車両走行時の振動が内燃機関に伝達されたとしても、電極板３とフィルタ部材２との相対位置にずれが生じることはない。このため、フィルタ部材２内には常に適正な電界を発生させることができ、フィルタ部材２において良好なオイルミストの捕集性能を維持することができる。さらに、フィルタ部材２の突起２ｂと、電極板３の係合孔３ａとをそれぞれ所定の位置に形成することで、フィルタ部材２と電極板３との位置決めが容易になり、製造工程をより簡略化することが可能になる。

なお、上記実施形態では、フィルタ部材２の突起と係合する係合部を、電極板３の表面から裏面へと貫通する係合孔３ａによって形成した。しかし、係合部は、電極板を貫通しない凹部によって形成することも可能であり、この場合にも上記実施形態と略同様の効果を期待できる。但し、電極板の一面に凹部を形成した結果、その凹部の底面が電極板の他方の面から極端に突出することは、他方の面に接触するフィルタ部材との間に部分的に間隙が形成されたり、電極板とフィルタ部材との接触面積が減少したりする可能性がある。また、場合によっては突出した底部が、フィルタ部材２を介して対向する他の電極板３と接触するおそれもある。このため、係止部として凹部を形成する場合には、電極板３の厚みの範囲内に留めるか、あるいは凹部の底面が電極板の他方の面から大きく突出しないように抑えることが望ましい。

また、上記実施形態では、ブローバイガスの還流経路の一部であるブローバイガス流路を形成するシリンダヘッドカバー内に、オイルミストセパレータを収納したケーシングを配置した例を示した。しかし、シリンダヘッドカバーに直接、オイルミストセパレータを取り付けるようにすることも可能である。すなわち、シリンダヘッドカバーを、オイルミストセパレータのケーシングとして機能させるよう構成することも可能である。

また、本発明に係るオイルミストセパレータは、ブローバイガスに混在するオイルミストを捕集する場合に限らず、ブローバイガス以外の気体に混在するオイルミストを捕集する場合にも適用可能である。

１ オイルミストセパレータ
２ フィルタ部材
２ｂ 突起
３ 電極板（電極部材）
３ａ 係合孔（係合部）

Claims (1)

1. 通気性を有するフィルタ部材と、該フィルタ部材に設けられる電極部材と、を備え、前記電極部材に電圧を印加することにより、前記フィルタ部材を通過する気体に混在するオイルミストを前記フィルタ部材に引き付け、捕集するようにしたオイルミストセパレータであって、
   前記フィルタ部材における前記電極部材との接触面に突起が設けられ、
   前記電極部材には、前記突起に係合する係合部が形成されていることを特徴とするオイルミストセパレータ。