JPS58137452A - 静電濾過装置用濾過体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 不発明は、静電濾過装置用（濾過体１％にディーゼル機
関の１潤滑油中に存在する炭素倣粒子倉梱來除去するた
めのｐ＃電濾過装置用の濾過体に関する。

ディーゼル機関は、ガソリン機関と圧べて燃費ｆｆ曲に
優れているので近年乗用車用機関としての１更用も次第
に拡大してきているが、ガソリン機関と比べて多針の排
気煙、　Ｑｒ＆ｍスモークｋＴＪＰ出する。

スモークの大部分は未燃の炭紫粒子であり、これは排気
ガスとともに大気中に放出されるが、機関の潤滑油中に
も混入し、潤滑油を汚濁劣化する。

そのためにディーゼル機関の＠滑油がガソリン機関のそ
れと比べて著しく早く汚濁劣化することが従来よジ問題
になっている。

これを車輛の実際の運行の面で見ると、ガソリン・哉関
悟載車の＠滑油の更埴丁期間は約８０００−走行毎であ
るのに対し、ディーゼル磯関恰ｌｌ１１！車のそれは約
４０００　Ｋｍ走行、毎と非常に短くなっている。さら
に、吏靴時の汚染潤滑油中の炭素粒子の―斐が、ガソリ
ン機関悟載車の潤滑油の場合には約０．０５〜ｏ、ｏｓ
３ｇ１パーセントであるのに対し。

ティーゼル機関搭載車の潤滑油の場合にはその更新時期
が早いにもかかわらず約２〜３重量パーセントにもなっ
て２９．ディーゼル慎関恰載車の潤ｆ＃油の汚濁が極め
て撤しいことがわかる。また。

油中に分散している炭素粒子は１粒径が約０．３〜０．
４マイクロメートルであって非常に細かいものでｉｊ：
あるが、その菫が多大であるために１機関の摺動部の摩
耗全促進し、そのために潤滑油の更新時期全早めなり君
はならない結果になっている。

以上の理由から、油中の炭素粒子金除去し、潤滑油の汚
Ｓ全防止しようとする個々の試みがなされている。その
一つは、ロールティッシュペーパーフィルターとｌｌ−
ばれる王としてコツトンリンターパルプをロール状に巻
いたもので、そのセルロースｆＪＲ維衣面での粒子状汚
染物質の付層除去金意図するものである。しかし、この
棟のフィルターは、後述する如く、油中の炭８粒子に対
する除去率が不良で、１１ｉ６々２０〜３０％の除去率
全駆すにすき゛ないことは周知である０別の方法として
、靜′亀気力で油中の汚染＠買會電極に吸引・付層し。

除去しようと１−る試みかめる。しかし、この袖の＃油
装置では、金属粉末等に刻しては高い静去率金ボすが、
油中に分散した炭素粒子に対しては効果がないことも周
知のノ舟りである０また約０．２〜０．３マイクロメー
トルの／」１さな孔を持つ表面２慮過式フィルタ會用い
れは、ある＠度の除去は５■詣であるけれとも、フィル
タ表面に炭素粒子が堆積し。

急激に目詰り盆起こし、辿油性が極端に悪化するという
欠点かめる。

不発明は２以上の如く従来技術では実際的に不可能であ
った潤滑油中の炭素粒子全極めて高い除去率で捕集・除
去して浄油することが５Ｊ能でめる０ｊＩ過装置′に提
供すること全目的とする。

そして、不発明は、上配目的奮、止２よび負の両電極間
に多孔性の誘電体材料より成る集塵体が介在して成る静
ＩＩ濾過装置用ａｔＬ１１！Ｉ体全提供するこ（３） とによって達成する。

第１図を参照すると、不発明に依る靜Ｘ濾過装置用（Ｌ
〆通過体原理的な構成かがされて２り、正電極１と負電
惨２との曲に多孔性の誘電体材料よジ敗る集塵体３が介
在している。この′ｗＬ極間に炭素粒子で汚染され九油
葡送り、１１１ｔ１電極間に高い直流電圧全印加すると
、炭素粒子が集塵体３に多１に付層し、油を＃化するこ
とができる０こつした靜電闘過装ｒＩｔにおいて炭素粒
子が捕集される機構について出願人らは次の様に考えて
いる。油中に分散している炭素粒子は一般的にその多く
が負に帯電しているので、正員両電惚間に炭素粒子が存
在するとその粒子はクーロン刀で正極側に引かれて正電
極面に達する。しかし、電極が金属などの電気良導体で
あると、［惨に接触した炭素粒子は急激ＶＣ１１荷金失
ない、逆に正電極から電荷ケ与えられて正に帯電し、そ
の結果炭素粒子は正電極に対して静電気的に反頒し、結
局炭素粒子は電極に付層することなく油中ｆＣ再び分散
してしＩう。これに対し、電極間に合成樹脂等の誘電体
が存在する（４） とＩ誘電体は電極間に形成された静電界Ｖこよって妨奄
分憧金起こし、誘電体の負電極側には正電荷。

正電極側には負電荷を生ずる。油中の負に帯電した炭素
粒子は静電気的に誘電体の正帯゛亀側に引きつけらｎる
。こうして集１ってくる炭素粒子は誘電体に接触し１次
第に篭荷紫失なってゆくが、誘電体の待つ正電荷は誘電
分極によって生じたものであるため、炭素粒子を正に帯
電させるほどの電荷賃が無く、炭素粒子は電気的に中性
の粒子となって請゛亀体表面に付層する０　１に１油中
に分散している炭素粒子は正に帯電しているものも一部
には有るが、上記とは逆に、誘電体の負帯電側に付層す
る。１に１以上は炭素粒子について説明してきたが、金
ＪＩＩｉ粒子などの静電気的に帯電することのある粒子
も炭素粒子と同様の皐動ｔとりうる。

電極１及び２は一般的には金属で形成されよう。

電極間に介在する集塵体３は誘電体材料で形成するが、
こうした誘電体材料としては、７ツＸ衝脂（例えはポリ
テトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチ
レン）、　ｙｔ：’）エチレンなどノ合ｈ１ｍ　Ｍｌ　
、ニトロセルロースなどのセルロース。

ガラス＃ｌ！維などであることができ、フッ素樹脂。

ポリエチレンなどが好’ＥＬ＜、７ツ素樹脂は特に好ｌ
しい。７ツ累樹脂やポリエチレン筒金用いた場合に優れ
た効果が１（１られたが、その理由について出願人らは
次のように考える。フッ部位（脂やポリエチレンは、そ
の原子配列からして水酸基、メチル基その他の電気的に
活性な部位がなく、電気的な対称ｇ、葡有するので、均
一に分極する。これに附し、セルロースその他の電気的
に活性な基を有する誘電体では均一な分極が妨げられて
、正に分極した側すこも局部的に負に帯電する部分が生
じ。

従って粒子の付層が妨げられるのである。なお。

後者のような酩亀体であっても、電極間に介在すること
によって集塵体として大きな効果があることに賀意すべ
きである。

次に、集塵体３はＭ孔性（多孔性）であるべきである。

それは、おそらく１粒子の移動に伴なう油の流れ全妨げ
ないために必要なのであろう。しかし、孔が大きすぎる
と乗座効果が不十分１１Ｃなる。

出願人らがフッ素樹脂膜？用いて実験した場合では、炭
素粒子の粒径は一般に約０．３〜０．４μｍといわれて
いるところ、孔の幅約１〜２μｍｌ特に１．５μｍで好
ましい結呆が侍らｎた。第２図は。

上記のフッ紫樹脂膜を細倣疵観察した僕弐図であるが、
大骨格Ａ間に小骨格Ｂが償渡しされた複合ネット状ヶし
ている。図中Ｃが上記の孔の幅である。な２１本発明は
この形の多孔体に限定さｒ、るものではない。

集塵体３は゛電極間にあって１両′市極に印加される高
電圧全絶縁できる厚さ全持つべきである。その厚きは印
刀０′醒圧、誘電体材料の種類等によっても異なるが、
自ｉｉａ＊用として適当と考えられる約２〜３ＫＶの印
刀１］’ＩＩＩ圧の下では、約０．３１１１１１以上１
％に約０．５〜０．６　ｆｉであることが好ましい。厚
さが大きすぎると、装置が不必要に大型化するので。

適当な厚さ全選択すべきである。なお、市販の多孔性合
成樹脂膜等を考慮すると、その膜厚はかなり薄いので、
その機械的！ｉｌｉ度？補強する意味も兼ねて、木綿布
などの支持体を使用し、それら全期（７） り合わせて用いてもよい。

両電極間の印〃口電圧は一般的には高いほど有効な静電
場金形戚するといえるが、自動車等に１更用する場合、
あ１りに電圧は望むべくもない。ディーゼル磯関悟載の
自動車の潤滑油の浄化用としては約２〜３ＫＶもあれば
十分であり、これらの電圧は好ましい。

不発明の好ましい一態様では２両電極１及び２と集塵体
３との間に通油性、電気絶縁性のスペーサ全挿入する０
これは、こうしたスペーサ全挿入しない場合には、集塵
体３の誘電体面に大量の炭素粒子が泥状に付層すると、
＠滑油の流れによって泥状の炭素粒子の一部が潤滑油と
ともに濾過体の外部へ流出するおそれが生ずるので、こ
れを防止することをねらったものである０スペーサとし
ては例えば合成繊維不織布、綿布、セルロース系濾紙、
ガラス繊維濾紙等の電気絶縁性の療維質濾材全用いるこ
とができる０これによって、炭素粒子が多量に誘電体面
に付層した場合にも、炭素粒子がこれらのスペーサ中に
保持されるので、（濾過（８） 体外へ流出することが防止される。

なお、このスペーサが集塵体の支持体を兼ねることが好
ｌしい。集塵体として用いる多孔質合成樹’Ｉｔ’ｆ＃
は、その厚さが２５μｍ相反で機械的に非常に脆弱であ
るため、一般的には、腺の支持体としての綿布等の片面
に接層して１更用する。−刀。

この集塵体としての膜と串檎との曲には嗅と電極との１
１接の接触音ざ灯るためと、炭素粒子の保持酸を増大さ
せるために、０．３〜０．５順相度の多孔買のスペーサ
を自装置して空間を設ける。１疋って。

綿布等に膜？接層すれば、この綿布等が膜の支持体とな
ると共にスペーサの役割全指うことになる。

この場合、膜は支持体に接層せず、１１接スペーサとス
ペーサとの間に挾持して使用することもできるが１Ｍｉ
付時のトラブル金避けるために、スペーサの役も担う支
持体に膜を付ける万がより好Ｉしい。

以下・本発明の央織例を用いて具体的に説明するＯ 第３図は本発明に依る靜篭謙過装置用濾過体の−実施？
ｌｌを示すものであり、濾過体の構成要素１〜４が金属
製円筒ボビン５に渦巻き状に巻き付けられている。環式
０．０５〜０．１調のアルミ消叫の金属製電極板１の巻
き終わり端は濾過体全収納する金Ｍ容器（図示されてい
ない）の内壁に圧接し。

他方の巻き始め端はいずれにも接続せず開放する。

これと同様のものからなる金属製電極板２はその巻き始
め端が金属製ボビン５に接続され、他方の巻き終わり湖
は開放されているＯ省電極板１及び２にはそれぞれ正及
び負の重圧を印加し、１惟及び負極とする０本発明の特
徴構成す奄他間介在物たる集塵体３及び３′は両電極間
にサンドインチ状に迭持芒れている。果１層体３及び３
′は例えば、厚さ約０．５Ｍの木綿布等に厚さ約１０μ
ｍの多孔性７ノ累樹脂換金貼付しこの樹脂膜が負電４ｍ
側になるように配置すｈｏ来塵体３，３′と負電極２と
の間ＶＣは合成樹脂製網状スペーサ（厚さ約０．５調９
４７にサンドインチ状に挾持し、集塵体３，３′のフッ
素憤ｊ脂面が負電極２と直接接触するの全防止する。

図中の矢印は潤滑油の流ｎの万同全示い潤滑油はボビン
のｅＩＩＩｌ＋１１１方向に＃、過体の各構成要素１〜
４の間７通って流れる０この状態で両゛＋！極間に電位
走葡与えて油中の炭素粒子ｔフッ菓樹脂面に付層式せ、
除去する。第４図は谷構戚要素１〜４の配置ｔがす萌面
図（第３図と同一の参照数字は同じ４Ｊ、紫？示す）で
りる０呆塵体３は木綿時の布地３−ｂの片面にフッ素樹
脂族３−α全貼付して形成されている。本図において、
＠滑油は負１＆極２と７ノ累衝脂萌３−ａとの間隙、及
び布地３−ｂの中を曲って流れ、その間に炭素粒子がフ
ッ素樹脂面３−αに付層する。

第５図は、不発明に依る靜箇螺過装澹用濾過体のもう一
つの実Ｍｆ；ｈ　ｙｌｌ　’（ｒ示すものである。図中
、第３図とｌｈ］し参照数字は同じ部品全示し、止岨極
１゜負電極２．染塵体３，３’、ボビン５である。不実
かロガでは集塵体３，３′と陰極２との間に、セルロー
ス繊維前で作成し比比較的に目の荒い４紙（厚σ約０、
５　ｔｕｌ　）　全スペーサ６としてサンドインチ状に
桝侍する。このスペーサ６はフッ累４射脂而３，３′と
負電極２との間隙を形成するとともに、７ノ素衝脂囲３
，３′に付層した炭素粒子が外部へ流出すること全防止
する役割奮南−する０第６図は不実ＩＭしｌｌにおける
も構成要素１〜３．ｂの配置を同一の参照数字で示す断
囲図でめる０ 第７図は９以上のような本発明に依る濾過体を用いた静
電濾過装置のり１」會示すものである０ボビン５に前述
のように巻いて形成した濾過体８が容器７に収容されて
いる。濾過体８は多数の小孔９′。

１０’ｔ−、ｆｉｉｒする電気絶＃性材料による多孔板
９，１０によって容器内の位置全規制されている０外部
の直流高圧を源１５からターミナル１１及びスプリング
１２金介して金属製ボビン５へ電気的に接続されている
一万、容器７は車輛等の金属部分へアースされているの
で１口１１述の両電極間に電位差音生じきせることかで
きる０な２．ターミナル１１は絶縁材１６．１７全用い
て容器７に対して電気的に絶縁されている。金ｍ製ボビ
ン５のターミナル１１と反差Ｊの側はやはり絶縁材１９
でシールされ、エンドキｆノブ１８がかぶせられている
。

潤滑油は、エンドキｆノグ１８の小孔１３よジ流入し、
金属製ボビン５の下部に形成されている小孔５′よジ流
出し、多孔板１０の孔１０′を通って濾過体８に人ジ、
４ギ過体８内ケ通過した後、エンドキｆノブ１８の小孔
１４紫通って外部へ出る（図中の矢印杉照）０ なお、濾過体８の容積は浄油すべ＠潤滑油の童によって
変化するが、実験的に、潤滑油１１Ｊツトル当９約１０
０２の濾過体で炭素粒子の十分な除去率及び保持赦を祷
ることがでさることが見い出さｆした０ 以上の笑施例では、電惨孜及び集塵体全交圧に積層し、
それを円筒ボビンにロール状に巻いて濾過体全形成した
が９円板状の電極板及び集塵体ケ交互に積層して濾過体
全形成することもできる。

第８図全参照すると、前述の実施例に２けると同様な正
電極１．負電極２．集塵体３．スペーサ６がすべて円孜
状葡なして２ｔ）、その外周部に切欠き１′、中心部に
穴１′がある０これらの構成要素１゜２．３．６の積層
相互関係は前述の実施例におけると同様である。第９図
に、このような円板状槙層濾週休を容器に収容し′ｆ？
：、濾過装置の例紫示す。図中。

濾過体の一部についてその谷構成要素１，２，３．６ケ
拡大して示しまた。正電極板１は金属製ポビン５とは接
触せず、その外周部において金ｐｆ４製容器７の内面と
接触して＃を気的に接続されている０他方。

負角極板２は、その外径が容器７の内径より若干率σい
ので金属製容器７とは接触せず、金属製ボビン５と位置
２′で接触し、金ｔａｌｌボビン５はスプリング１２及
びターミナル１１′！！−介して室隙（図示せず）と接
続式れているので、負電圧が負電極ａ、２に供給される
。＠滑油は、エンドキャンプ１８の中心部の穴１３よシ
ボビン５内に流入し。

ボビン５に設けられた小孔５′より濾過体８に回って流
出し、濾過体の各構成要素の間及び内部ケ通ジ、濾過体
の外周部へ流出し、前記の切欠き部１′ｔｊｆｌ＋って
エンドキャップ１８の小孔１４から外部へ流用する。

第１０図は、不発明に依る靜ｖ１濾過装置を実際の内燃
壁間の潤滑系に取り付けたｆｌｌｋ示す。オイルパン２
０に溜められた潤滑油２１はオイルポンプ２２で吸い上
げられ、比較的粗い汚濁物３＆ｆ謙遇するための従来形
のフィルター２３金浦し、メインギヤラリ−２４より機
関谷部の潤滑部２５へ圧送される。胸ｆ＃部２５を通っ
た油は自然洛下等によってオイルパン２０に戻る。メイ
ンギヤラリ−２４からに油流量制限のための絞り２４紫
介して不発明に依る静電濾過装置ｇｔ２７へ通油されて
２ジ、ここで浄油された後潤滑油はオイルパンへ戻る。

静電濾過装置への電位差の供給は高圧電源１５によって
行なわれる。

次に、この構成の＠滑油系統を用いて罐過装倉の浄油性
能試ｌ埃を行なった一Ｍ釆全第１１図及び第１２図に示
す。なお９本発明に依るｎ′Ｉｔ躍過装置と比較するた
めに、同じ＠滑油系統に２いて従来形のロールティッシ
ーペーパーフィルタ金用いたものについて試験した。デ
ィーゼル機関の排気量は２２００　ｃｃ　、試＃ｉ時の
Ｎ転数は２０００回転／分、４１１トルクに６〜・′ｍ
でめった。濾過体の容積ｎ　静電ｔｒＪ　過装ｆｆｉ及
ヒロールティノシュペーパーフィルタのいずれに２いて
も６００ｉであジ、■隋油菫５０００ｃｃ＋試験用濾過
装置への通油量３０〜６０ｃｃ　　毎分とした。ｌた。

ｈ電源過装置には′螺圧２Ｋｖ（電流８ｍＡ）金印加し
た。

第１１図は、油中炭素粒子濃度２．５％に予め汚濁した
潤滑油全′＠滑油系統に耐油し、濾過装置により浄油し
た場合の油中炭素粒子濃度の変化全浄油時間に対して描
いたグラフである。従来形フィルタでは、２０時間の浄
油においても油中炭素粒子濃度は約１．９優に低下する
にすぎず、その除去４１は約２４％である。これに対し
、不発明に依るｎ電源過装置では、同じ浄油時間２０時
間で炭素粒子濃度は約０．２５％１でも低下し、炭素粒
子の除去率は約９０％にも及んだ。

第１２図は、潤滑油に汚濁のない新油を用いてディーゼ
ル機関を運転し、油中炭素粒子ｍ度の変化全運転時間に
対して示したグラフである。濾過装置を装置しないと、
運転時間２００時間で油中炭素粒子濃度は約２．４％に
達する。これに対し。

ロールティッシュペーパーフィルタ全相いテモソれほど
の効果は期待でｆ！ないが（２００時間後。

約２．１％）１本発明に依る静電ａ赦過装置金装盾する
と２００時１１ｊの運獣抜にあ・いても油中炭素粒子濃
度は約０６１５％にｌｊさ゛ず、γ聞滑油の汚濁は極め
て少ないことがわかる。

以上の説明から、不発明に従って静電、（應過装膚用（
慮週体？使用すれば油中Ｖｒ−分散する炭巣粒子會使め
て良く捕集・除去することが用油であることが明らかで
あろう。な２１以上１本発明のいくつかの実施Ｍｋ用い
て説明して＠たが、これらの例は単に説明のために述べ
たものであって、不釦明の範囲は％肝請求の範囲及び当
業者にょる慣用的変形の範囲にあることはいう互でもな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に依る靜亀鑵過の原理全説明するための
概略透視図。 第２図は不発明の特徴をなす多孔性絶縁体による集塵体
の一例の拡大図。 第３図は本発明に依る濾過体の一夾施例會示す透視図。 第４凶はその模式的断面図。 第５図は不発明に依る？ｉｉｌ過体の週体一つの実施例
を示すａ視図。 第６図はその模式的断面図。 第７図は本発明に依る濾過体金相いた静電ａば過装置の
一例を示すＭ’　１１９ｒ　ｌｆ！］図。 第８図は不発明に依る濾過体の賂らにもう一つの実施例
を示す概念的透視図。 第９図はその濾過体を用いた静電濾過装置の−９１示す
縦断面図。 第１０図は濾過装置を装置した＠滑油系統図。 第１１図は浄油に験の粘果全示すグラフ。 第１２図は実際のディーゼル機関盆運転して濾過装置の
効果企画べた結果金示すグラフである。 ■・・・正１４Ｅ他板、２・・・負電極板、３・・・集
塵体、３α・・・誘電体膜、３ｂ・・・支持体、４・・
・スペーサ、５・・・ボビン、６・・・繊維質スペーサ
、７・・・容器、８・・・濾過体、１１・・・ターミナ
ル、１５・・・高圧電源。 １６・・・バッテリー、２０・・・オイルパン、２１・
・・向嘴油、２２・・・オイルポンプ、２７・・・静電
濾過装置。 （１９） 第２図 区 ＼ｊ 滓 −３２１− 口 ｑフ 忰 第８図 第９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、正および負の両電極間に多孔性の肪五体材料より取
   る集塵体が介在して成ること全特徴とする静電１逼過装
   置川グ櫨過体。 ２、前記集塵体が合成樹脂よ！ｌｌ欣る。特許請求の範
   囲第１項記載の濾過体。 ３、前記合５ｙ、樹脂がフッ素樹脂である。特許請求の
   範囲第２項記載の濾過体。 ４、前記正負両電極と前記集塵体との間に通油性、電気
   絶縁性のスペーサが挿入さ扛て成る。特許請求の＃、囲
   第１項から第３項１でのいずれかに記載の濾過体。 ５、前記スペーサとしてａ維質濾材を用いた。 ′４？ｊ許請求の範囲第４項記載の濾過体。 ６−　　＠Ｎ１鷹維質α嬢材が合成鷹維不域布、綿布又
   はセルロース系、慮厭である２％杆請求の範囲第５項記
   載の濾過体。 ７−　　ＭＨ己ススペーサＭ’ｌｌ配染塵体の支持体を
   兼ねている１％訂梢求の範囲第１項がら第・横ｌでのい
   ずれかに記載の濾過体。