(57)【要約】【課題】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。【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４１及び負極４２を有する電極４０、及び電気絶縁材料により形成され、電極４０の正極４１と負極４２との間に介設されたフィルタ５０を有する静電捕集部１３と、静電捕集部１３を収容するケース１２と、電極４０の正極４１と負極４２との間に電圧を印加する電圧発生装置６０とを備えている。電圧発生装置６０により電極４０の正極４１と負極４２との間に電圧が印加されている状態においてフィルタ５０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。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。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
前記ケースの底壁には、前記冷却装置にて凝縮された凝縮水を前記ケース外に排出する凝縮水排出口が形成されている、
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。
【請求項３】
前記冷却装置は、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に設けられており、
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。
【請求項４】
前記冷却装置は、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下流側に設けられており、
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。
【請求項５】
前記冷却装置は、前記ケースの外部に設けられる熱電素子と、前記熱電素子に連結されるとともに前記ケース内に突出し、前記熱電素子により冷却される突出部と、を備える、
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１６−７５１５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【発明の効果】
【００１２】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】内燃機関の静電式オイルミストセパレータの第１実施形態について、セパレータ本体を示す斜視図。
【図２】図３の２−２線に沿ったセパレータ本体の断面構造、並びに電極の正極及び負極と電圧発生装置との電気的な接続態様を示す図。
【図３】図２の３−３線に沿ったセパレータ本体の断面図。
【図４】第２実施形態のセパレータ本体について、図３に対応する断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
（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。
【００３２】
（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。
【００３３】
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。
【００３４】
（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。
【００３５】
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。
【００３６】
＜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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
（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。
【００４２】
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。
【００４３】
＜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。
【００４４】
・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。
【００４５】
・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。
【符号の説明】
【００４６】
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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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