(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維の集合体よりなり、ガス中からオイル又は水を除去するためのミストセパレータに用いられる濾材であって、
ガスの流れの上流側にはオイル又は水を捕捉する繊維の高密度層と、下流側には前記高密度層で捕捉されたオイル又は水をドレンする繊維の低密度層とを積層して構成するとともに、前記高密度層と低密度層とは繊維形状をそれぞれオイル又は水の捕捉性とドレン性が発現されるように形成し、
前記高密度層は捲縮繊維により構成されるとともに、低密度層はストレート繊維により構成されることを特徴とするミストセパレータ用の濾材。
【請求項２】
繊維の集合体よりなり、ガス中からオイル又は水を除去するためのミストセパレータに用いられる濾材であって、
ガスの流れの上流側にはオイル又は水を捕捉する繊維の高密度層と、下流側には前記高密度層で捕捉されたオイル又は水をドレンする繊維の低密度層とを積層して構成するとともに、前記高密度層と低密度層とは繊維形状をそれぞれオイル又は水の捕捉性とドレン性が発現されるように形成し、
前記高密度層は繊維が縦横に絡み合わされて構成されるとともに、低密度層は一方向に延びる繊維で絡み合わされて構成されていることを特徴とするミストセパレータ用の濾材。
【請求項３】
前記高密度層の繊維と低密度層の繊維とが交絡して構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のミストセパレータ用の濾材。
【請求項４】
前記高密度層は撥水撥油処理が施されているとともに、低密度層は親水親油処理が施されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のミストセパレータ用の濾材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばエンジンで生ずるブローバイガスからオイルミストを分離するためのオイルミストセパレータに用いられ、オイルミストの捕捉効率を向上させるとともに、目詰まりによる圧力損失を低減させることができるミストセパレータ用の濾材に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車エンジンが運転される際には、未燃焼ガスを含むブローバイガスがクランクケース内に漏れる。このブローバイガスをそのまま排出すると環境への負荷が大きいため、ブローバイガスをインテークマニホールドに戻して燃焼させるシステムが実施されている。この場合、ブローバイガス中にはオイルミストが含まれていることから、そのオイルミストを分離するオイルミストセパレータが従来から用いられている。
【０００３】
この種のオイルミストセパレータが、例えば特許文献１に記載されている。すなわち、このオイルミストセパレータは、流入孔及び流出孔が形成されたケースと、該ケース内に配設され濾材部を有するフィルタエレメントとからなり、前記濾材部は表面にフッ素樹脂又はシリコーン樹脂がコーティングされた濾材で構成されている。
【０００４】
また、換気扇やレンジフードに取り付けられて使用される防汚フィルタが特許文献２に開示されている。この防汚フィルタは、繊維径が５μｍ以上３５μｍ未満である繊維を含む繊維シートからなり、該繊維の表面が撥油性処理又は繊維自体の性質により撥油性を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２５５２３０号公報
【特許文献２】特開２００９−１５６５６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記特許文献１に記載されている従来構成のオイルミストセパレータでは濾材の表面にフッ素樹脂又はシリコーン樹脂がコーティングされていることから、濾材の表面を通過する気体に含まれるオイルミストが弾かれて油滴として成長しやすくなり、オイルミストの分離効率を良くすることができる。しかしながら、濾材表面をフッ素樹脂やシリコーン樹脂で撥油処理を行った場合、オイルミストを繊維表面で油滴にすることはできるが、油滴を積極的にドレンするような作用までは望めない。さらに、オイルミストの分離効率を高めようとして濾材部の繊維密度を高くしたり、濾材部の厚みを厚くしたりしてもドレン性は改善されないばかりか、濾材部において圧力損失が増大する結果を招くという問題があった。
【０００７】
一方、特許文献２に記載されている従来構成の防汚フィルタでは、空気流入側に非撥油性の繊維層が設けられるとともに、空気流出側に撥油性の繊維層が設けられている。このため、空気流入側の非撥油性の繊維によって油滴が膜状になって目詰まりが起きて圧力損失が上昇する心配があるという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明の目的とするところは、オイル又は水の捕捉性とドレン性の双方を高めることができるとともに、目詰まりによる圧力損失の低減を図ることができるミストセパレータ用の濾材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明のミストセパレータ用の濾材では、繊維の集合体よりなり、ガス中からオイル又は水を除去するためのミストセパレータに用いられる濾材であって、ガスの流れの上流側にはオイル又は水を捕捉する繊維の高密度層と、下流側には前記高密度層で捕捉されたオイル又は水をドレンする繊維の低密度層とを積層して構成するとともに、前記高密度層と低密度層とは繊維形状をそれぞれオイル又は水の捕捉性とドレン性が発現されるように形成し、前記高密度層は捲縮繊維により構成されるとともに、低密度層はストレート繊維により構成されることを特徴とする。
【００１４】
請求項２に記載の発明のミストセパレータ用の濾材は、繊維の集合体よりなり、ガス中からオイル又は水を除去するためのミストセパレータに用いられる濾材であって、ガスの流れの上流側にはオイル又は水を捕捉する繊維の高密度層と、下流側には前記高密度層で捕捉されたオイル又は水をドレンする繊維の低密度層とを積層して構成するとともに、前記高密度層と低密度層とは繊維形状をそれぞれオイル又は水の捕捉性とドレン性が発現されるように形成し、前記高密度層は繊維が縦横に絡み合わされて構成されるとともに、低密度層は一方向に延びる繊維で絡み合わされて構成されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載の発明のミストセパレータ用の濾材は、請求項１または請求項２に係る発明において、前記高密度層の繊維と低密度層の繊維とが交絡して構成されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項４に記載の発明のミストセパレータ用の濾材は、請求項１から請求項３のいずれか一項に係る発明において、前記高密度層は撥水撥油処理が施されているとともに、低密度層は親水親油処理が施されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、次のような効果を発揮することができる。
本発明のミストセパレータ用の濾材では、ガスの流れの上流側にはオイル又は水を捕捉する繊維の高密度層と、下流側には前記高密度層で捕捉されたオイル又は水をドレンする繊維の低密度層とが積層されて構成されている。そして、高密度層と低密度層とは繊維形状をそれぞれオイル又は水の捕捉性とドレン性が発現されるように形成されている。このため、例えばブローバイガスが濾材に当ったとき、ブローバイガス中のオイル又は水は高密度層を形成する繊維表面で捕捉され、捕捉されたオイル又は水は下流側へ移動して低密度層を形成する繊維表面に到り、その繊維表面を伝って下降し、ドレンされる。
【００１８】
従って、本発明のミストセパレータ用の濾材によれば、オイル又は水の捕捉性とドレン性を高めることができ、オイル又は水の捕捉効率を向上させることができるとともに、目詰まりによる圧力損失の低減を図ることができるという効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態における濾材を備えたオイルミストセパレータを示す概略断面図。
【図２】２層構造の濾材を模式的に示す断面図。
【図３】（ａ）は捲縮繊維により形成された高密度層を示す概略正面図、（ｂ）はストレート繊維により形成された低密度層を示す概略正面図。
【図４】（ａ）〜（ｅ）は高密度層を形成する繊維の非円形断面図、（ｆ）は低密度層を形成する繊維の円形断面図。
【図５】（ａ）はランダムに編み込まれた高密度層を示す概略正面図、（ｂ）は繊維により編み込また低密度層を示す概略正面図。
【図６】（ａ）は高密度層の作用を模式的に示す断面図、（ｂ）は低密度層の作用を模式的に示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を具体化した実施形態を図１〜図６に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、自動車用エンジンのシリンダヘッドカバー１１上にはオイルミストセパレータ１０のハウジング１２が支持されている。該ハウジング１２の一端にはブローバイガスの流入孔１３が開口されるとともに、他端にはブローバイガスの流出孔１４が開口されている。ハウジング１２内にはブローバイガス中からオイル（オイルミスト）又は水（水ミスト）を分離するための円筒状をなす濾材１５が支持されている。この濾材１５は、例えばポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）等のポリエステル樹脂で形成された繊維の集合体により構成されている。
【００２１】
斯かる濾材１５について説明する。図２に示すように、濾材１５は繊維１６、１７の集合体としての不織布等により、繊維密度の高い上流側の高密度層１８と繊維密度の低い下流側の低密度層１９とが積層されて構成されている。高密度層１８は繊維１６の形状をオイル又は水の捕捉性が良好に発現されるように形成する一方、低密度層１９は繊維１７の形状をオイル又は水のドレン性が発現されるように形成する。なお、図１及び図２中の矢印はブローバイガスの流れ方向を示す。
【００２２】
前記高密度層１８及び低密度層１９の各層における繊維形状は種々の形状を採り得ることから、それらの繊維形状について下記の〔Ａ〕〜〔Ｇ〕において順に説明する。
〔Ａ〕図３（ａ）に示すように、高密度層１８を捲縮繊維１６ａにより構成するとともに、図３（ｂ）に示すように、低密度層１９をストレート繊維１７ａにより構成することができる。捲縮繊維１６ａはちじれ状態に形成されていることから、オイル又は水は高密度層１８を形成する捲縮繊維１６ａの表面に到ったとき捲縮繊維１６ａに捕捉されやすくなる。従って、高密度層１８はオイル又は水の高い捕捉性を発現することができる。
【００２３】
一方、ストレート繊維１７ａはほぼ真直ぐに延びていることから、オイル又は水は低密度層１９を形成するストレート繊維１７ａの表面に達したときストレート繊維１７ａ表面に沿って繊維の長さ方向や周面に沿う方向に流れ落ちやすくなる。従って、低密度層１９は高いドレン性を発現することができる。
【００２４】
従って、濾材１５は高密度層１８の捕捉機能と低密度層１９のドレン機能が連繋して働き、オイル又は水の捕集効率を著しく高めることができるとともに、圧力損失を大幅に低減させることができる。
〔Ｂ〕高密度層１８を繊維径が５〜１５μｍの細い繊維１６により構成するとともに、低密度層１９を高密度層１８と同じ目付で、かつ繊維径が２０〜３０μｍの太い繊維１７により構成することができる。同目付で細い繊維１６を使用することにより、オイル又は水に対する接触面積が増えることから、オイル又は水が細い繊維１６に当る機会が増え、繊維１６表面に捕捉されやすくなる。このため、高密度層１８はオイル又は水の高捕捉性を発現することができる。
【００２５】
一方、太い繊維１７を使用することにより、上流側の高密度層１８で捕捉されて大径化された油滴に対しても十分に受け止めて繊維１７表面を伝って下降しやすくなる。このため、低密度層１９はオイル又は水の高ドレン性を発現することができる。
【００２６】
前記高密度層１８の繊維１６の繊維径と低密度層１９の繊維１７の繊維径との差は大きい方が両効果の差は顕著になるが、高密度層１８の捕捉性と低密度層１９のドレン性とのバランスを損なうおそれがあるため、前記各範囲が適切である。
〔Ｃ〕高密度層１８を円形断面以外の異形断面の繊維１６により構成するとともに、低密度層１９を円形断面の繊維１７により構成することができる。異形断面の繊維１６は円形断面の繊維１７に比べてオイル又は水に対する接触面積が増加し、オイル又は水が異形断面の繊維１６に当る確率が高くなり、繊維１６表面に捕捉されやすくなる。従って、高密度層１８はオイル又は水の高捕捉性を発現することができる。
【００２７】
一方、円形断面の繊維１７はその周囲に突起などがなく、平滑でストレートであることから、その表面に付着したオイル又は水は繊維１７表面を伝って流れ落ちやすくなる。従って、低密度層１９はオイル又は水の高ドレン性を発現することができる。
【００２８】
例えば、図４（ａ）に示すように、異形断面の繊維１６として断面十字状に形成し、四方に捕捉用突部１６ｂを形成することができる。この四方に延びた捕捉用突部１６ｂにより、オイル又は水が高密度層１８の異形断面の繊維１６表面に到ったとき捕捉性が高められる。図４（ｂ）に示すように、異形断面の繊維１６として断面星型状に形成し、その周囲から多数の捕捉用突部１６ｂを形成することができる。図４（ｃ）に示すように、異形断面の繊維１６として断面長円状にして扁平状に構成することができる。図４（ｄ）及び（ｅ）に示すように異形断面の繊維１６として断面菱形状や断面六角形状に形成することができる。
【００２９】
一方、図４（ｆ）に示すように、円形断面を有する繊維１７は異形断面の繊維１６と比較して同本数であっても、表面積が小さいため、実質的に低密度層１９として機能する。
〔Ｄ〕高密度層１８を短繊維により構成するとともに、低密度層１９を長繊維により構成することができる。短繊維は高密度層１８内で不規則な方向に配列されて絡みやすく、そのためオイル又は水と接触する機会が増え、繊維１６表面にオイル又は水が捕捉されやすくなる。このため、高密度層１８はオイル又は水の高捕捉性を発現することができる。
【００３０】
その一方、長繊維はその表面に付着したオイル又は水が表面を伝って流れ落ちやすくなる。このため、低密度層１９は高ドレン性を発現することができる。
〔Ｅ〕高密度層１８を繊維１６が縦横に絡み合うように構成するとともに、低密度層１９を一方向に延びる繊維で絡み合うように構成することができる。図５（ａ）に示すように、繊維１６を縦横に絡み合うように構成することにより、高密度層１８の厚み方向で繊維１６に対するオイル又は水の衝突の確率が高くなる。そのため、高密度層１８はオイル又は水の高捕捉性を発現することができる。
【００３１】
一方、図５（ｂ）に示すように、繊維１７を一方向に延びる繊維で絡み合わせることにより、繊維に付着したオイル又は水はその重力で繊維１７表面を伝って下降しやすくなる。そのため、低密度層１９はオイル又は水の高ドレン性を発現することができる。
〔Ｆ〕高密度層１８の繊維１６と低密度層１９の繊維１７とを交絡して構成することができる。交絡手段としては例えばニードルパンチ法が挙げられ、高密度層１８と低密度層１９とを重ねた状態でニードルパンチを施すことによって高密度層１８の繊維１６と低密度層１９の繊維１７を交絡させることができる。このように構成することにより、高密度層１８で捕捉されたオイル又は水が低密度層１９側へ移動しやすくなる。従って、低密度層１９でオイル又は水のドレンが円滑に行われ、ドレン性を向上させることができる。
〔Ｇ〕高密度層１８を形成する繊維１６に撥水撥油処理を施すとともに、低密度層１９を形成する繊維１７に親水親油処理を施すことができる。繊維１６に撥水撥油処理を施すことにより、繊維１６表面でオイル又は水が球状に成長して捕捉されるとともに、捕捉されたオイル又は水が低密度層１９側へ移動しやすくなる。すなわち、図６（ａ）に示すように、高密度層１８に到ったオイル又は水２０はその繊維１６表面で繊維１６の撥水撥油性に基づいて球状に形成され、その球が次第に大径化して低密度層１９側へ移動する。
【００３２】
撥水撥油処理に用いられる撥水撥油剤としては、フッ素系化合物、シリコーン系化合物等が挙げられる。撥水撥油処理方法としては、撥水撥油剤中に繊維１６を浸漬（ディッピング）して繊維１６表面に撥水撥油被膜を形成する方法、また撥水撥油剤をグラフト重合等により化学的に結合させる方法等が挙げられる。この場合、撥水撥油剤を有機溶剤に溶解して用いることもできる。
【００３３】
一方、繊維１７に親水親油処理を施すことにより、高密度層１８から移動してきたオイル又は水が低密度層１９の繊維１７表面に親和し、繊維１７表面を流れ落ち、ドレンされる。すなわち、図６（ｂ）に示すように、高密度層１８から低密度層１９に移動したオイル又は水２０は低密度層１９の繊維１７表面に親和して繊維１７表面に沿うように下方へ垂れて流れ落ちる。
【００３４】
親水親油処理に用いられる親水親油剤としては、ポリエステルアルキレングリコール共重合樹脂等が挙げられる。親水親油処理方法としては、親水親油剤中に繊維１７を浸漬して繊維１７表面に親水親油被膜を形成する方法等が挙げられる。
【００３５】
前記〔Ａ〕〜〔Ｇ〕で述べた高密度層１８と低密度層１９について、濾材１５を通過するガスの性状等に応じて、高密度層１８と低密度層１９の厚さ、密度等を適宜設定することができる。
【００３６】
次に、上記のように構成されたオイルミストセパレータ１０用の濾材１５について作用を説明する。
さて、図１に示すように、流入孔１３から濾材１５内に流入したブローバイガスはその濾材１５中を通過する。このとき、濾材１５は上流側の高密度層１８と下流側の低密度層１９とが積層されて構成され、高密度層１８と低密度層１９とが繊維形状をそれぞれオイル又は水２０の高捕捉性と高ドレン性が発現されるように形成されている。このため、濾材１５の高密度層１８ではブローバイガス中のオイル又は水２０の多くが繊維１６表面に捕捉され、続いて捕捉されたオイル又は水２０がブローバイガスのガス流に乗って低密度層１９側へ移動し、低密度層１９においては繊維１７表面を伝って流れ落ちる。従って、高密度層１８と低密度層１９との２層で構成された濾材１５により、オイル又は水２０の捕捉を促し、捕捉されたオイル又は水２０を円滑にドレンすることができる。
【００３７】
該濾材１５内でブローバイガス中のオイル又は水２０が捕捉され、引き続いてドレンされた後、ブローバイガスは流出孔１４より流出される。流出孔１４から流出されたガスは、エンジンの吸気系へ送られる。
【００３８】
以上詳述した実施形態のオイルミストセパレータ１０用の濾材１５により発揮される効果を以下にまとめて説明する。
（１）本実施形態のオイルミストセパレータ１０用の濾材１５は、上流側の高密度層１８と下流側の低密度層１９とが積層され、高密度層１８と低密度層１９とがそれぞれオイル又は水２０の高捕捉性と高ドレン性が発現されるように構成されている。このため、ブローバイガス中のオイル又は水２０が高密度層１８の繊維１６表面で捕捉され、捕捉されたオイル又は水２０が低密度層１９の繊維１７表面に到り、その繊維１７表面を下降し、ドレンされる。
【００３９】
従って、本実施形態のオイルミストセパレータ１０用の濾材１５によれば、オイル又は水２０の捕捉性とドレン性を高めることができ、オイル又は水２０の捕捉効率を向上させることができるとともに、目詰まりによる圧力損失の低減を図ることができるという効果を発揮することができる。
（２）前記高密度層１８は捲縮繊維１６ａにより構成されるとともに、低密度層１９はストレート繊維１７ａにより構成されている。このため、ブローバイガス中のオイル又は水２０が捲縮繊維１６ａに絡みやすく、捕捉性を高めることができるとともに、ストレート繊維１７ａの表面ではオイル又は水２０が表面を伝って下降しやすく、ドレン性を向上させることができる。
（３）前記高密度層１８は繊維径が５〜１５μｍの細い繊維１６により構成されるとともに、低密度層１９は繊維径が２０〜３０μｍの太い繊維１７により構成されている。従って、高密度層１８ではオイル又は水２０が繊維１６と接触する部分が増加して捕捉性を向上させることができるとともに、低密度層１９ではオイル又は水２０が繊維１７表面を流れ落ちやすく、ドレン性を向上させることができる。
（４）前記高密度層１８は円形断面以外の異形断面の繊維１６により構成されるとともに、低密度層１９は円形断面の繊維１７により構成されている。そのため、異形断面の繊維１６によりその表面積を増加させることができ、オイル又は水の捕捉性を高めることができるとともに、円形断面の繊維１７によりオイル又は水がその表面を円滑に下降しやすく、ドレン性を向上させることができる。
（５）前記高密度層１８は短繊維により構成されるとともに、低密度層１９は長繊維により構成されている。従って、短繊維によってオイル又は水２０の捕捉性を良好にできるとともに、長繊維によってオイル又は水２０がその表面を下方へ導かれやすく、ドレン性を向上させることができる。
（６）前記高密度層１８は繊維１６が縦横に絡み合わされて構成されるとともに、低密度層１９は一方向に延びる繊維が絡み合わされて構成されている。このため、高密度層１８ではオイル又は水が繊維１６に衝突する機会が増え、捕捉性を高めることができるとともに、低密度層１９ではオイル又は水２０が繊維１６の表面に沿って流れ落ちやすく、ドレン性を向上させることができる。
（７）前記高密度層１８の繊維１６と低密度層１９の繊維１７とは交絡して構成されている。この場合には、高密度層１８で捕捉されたオイル又は水２０を繊維１６の絡みにより低密度層１９側へ効率良く移動させることができ、ドレン性を一層促進させることができる。
（８）前記高密度層１８は撥水撥油処理が施されているとともに、低密度層１９は親水親油処理が施されている。従って、高密度層１８ではオイル又は水２０が繊維１６表面で球状に成長し、捕捉効率を上げることができると同時にオイル又は水２０の低密度層１９側への移動を促すことができ、低密度層１９ではオイル又は水２０が繊維１７表面に親和して流下しやすく、ドレン性を向上させることができる。
（９）本実施形態の濾材１５では、オイル又は水２０の高捕捉性を発現する高密度層１８と高ドレン性を発現する低密度層１９とが積層して構成されている。このため、高密度層１８の機能と低密度層１９の機能が相乗的に働くことから、濾材１５は目詰まりを起こすことなく、通気抵抗の増加を抑制して圧力損失を低くでき、耐久性を向上させることができる。
【００４０】
なお、前記実施形態を次のように変更して実施することも可能である。
・  前記〔Ａ〕〜〔Ｇ〕に挙げた高密度層１８の構成と低密度層１９の構成の組合せを適宜変更したり、各層をそれぞれ複数層の構成にしたりすることも可能である。
【００４１】
・  低密度層１９を構成する繊維１７として、剛性の高い金属繊維等を使用することもできる。この場合には、繊維１７表面にオイル又は水２０が付着しても、金属繊維がその形状を維持できることから低密度層１９内の空隙を保持することができるとともに、金属繊維表面の平滑性によってオイル又は水２０が伝い落ちやすくなり、低密度層１９のドレン性を向上させることができる。
【００４２】
・  濾材１５を高密度層１８と低密度層１９との間に、それらの中間の繊維密度を有する中密度層を１層又は複数層設けることもできる。
・  本発明を、シリンダヘッドカバー１１の内部に設けられるオイルミストセパレータ１０の濾材１５、エンジン周りに単独で設けられるオイルミストセパレータ１０の濾材１５、空調装置に用いられる斜板式圧縮機におけるオイルミストセパレータ１０用の濾材１５、換気扇におけるミストセパレータ用の濾材１５等に具体化することも可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１０…オイルミストセパレータ、１５…濾材、１６、１７…繊維、１６ａ…捲縮繊維、１７ａ…ストレート繊維、１８…高密度層、１９…低密度層、２０…オイル又は水。
【図１】
0005861388.tif 000002
【図２】
0005861388.tif 000003
【図３】
0005861388.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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