(57)【要約】【課題】オイルミストの捕集効率の向上と、圧力損失の増大の抑制との両立を図ることができる。【解決手段】フィルタエレメント３０は、円筒形をなすものであり、内燃機関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、ブローバイガスに含まれるオイルミストを捕捉して分離するオイルミストセパレータに適用される。フィルタエレメント３０は、繊維径が０．１〜３μｍであり、且つ目付け量が１〜５ｇ／ｍ２の第１繊維層３１と繊維径が２０〜１００μｍであり、且つ目付け量が２０〜９０ｇ／ｍ２の第２繊維層３２とがブローバイガスの流れ方向に順に積層された円筒形の濾過部３３を有しており、第１繊維層３１の密度が第２繊維層３２の密度よりも大きくされている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関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、ブローバイガスに含まれるオイルミストを捕捉して分離するオイルミストセパレータに適用されるフィルタエレメントであって、
繊維径が０．１〜３μｍであり、且つ目付け量が１〜５ｇ／ｍ２の第１繊維層と繊維径が２０〜１００μｍであり、且つ目付け量が２０〜９０ｇ／ｍ２の第２繊維層とがブローバイガスの流れ方向に順に積層された濾過部を有しており、
前記第１繊維層の密度が前記第２繊維層の密度よりも大きくされている、
内燃機関のオイルミストセパレータ用フィルタエレメント。
【請求項２】
前記濾過部は、筒状をなしており、前記第１繊維層と前記第２繊維層とが積層された１枚のシートを複数回巻き付けることにより形成されている、
請求項１に記載の内燃機関のオイルミストセパレータ用フィルタエレメント。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のフィルタエレメントと、
前記フィルタエレメントを収容するケースと、を備え、
前記ケースは、内部にブローバイガスを導入する導入部、内部のブローバイガスを外部に導出する導出部、及び前記フィルタエレメントにより捕集されたオイルを外部に排出する排出部を有するものであり、
前記導入部は、前記ケースの内部に導入したブローバイガスを前記濾過部の表面に位置する前記第１繊維層に流入させるように構成されている、
内燃機関のオイルミストセパレータ。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載のフィルタエレメントを製造する方法であって、
前記第１繊維層と前記第２繊維層とを積層してシートを形成する工程と、
前記シートを巻き付けることにより筒状の前記濾過部を形成する工程と、を備える、
内燃機関のオイルミストセパレータ用フィルタエレメントの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のオイルミストセパレータ用フィルタエレメント、内燃機関のオイルミストセパレータ、及び内燃機関のオイルミストセパレータ用フィルタエレメントの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関には、クランクケース内のブローバイガスを吸気通路に還流するＰＣＶ（Positive Crankcase Ventilation）システムが設けられている。ＰＣＶシステムは、クランクケースと吸気通路とを接続する還流通路と、還流通路の途中に設けられたＰＣＶバルブとを備えている。また、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捕捉して分離するオイルミストセパレータが設けられている。
【０００３】
こうしたオイルミストセパレータでは、不織布などの繊維層からなり、オイルミストを捕集するフィルタエレメントを備えたものがある。
また、特許文献１には、ガスに含まれるオイルミストを分離する円筒形のフィルタエレメントが開示されている。同文献に記載のフィルタエレメントの濾過部は、繊維径が０．１〜１０μｍの捕集層と、繊維径が１０〜２５０μｍの凝集層とからなる２層を円筒状に巻き付けることにより形成されている。また、捕集層の目付け量は４００ｇ／ｍ２（ｍ２は平方メートル）とされており、凝集層の目付け量は１００ｇ／ｍ２とされている。特許文献１に記載のフィルタエレメントによれば、捕集層の繊維径が０．１〜１０μｍとされているため、粒径がサブミクロンの比較的小さいオイルミストを捕集することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５０８４５７６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に記載のフィルタエレメントでは、捕集層の目付け量が大きく、すなわち同捕集層が厚く、密度が高いために、同捕集層において捕集されたオイルが脱離されにくく、目詰まりが生じやすい。その結果、圧力損失が増大するという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、オイルミストの捕集効率の向上と、圧力損失の増大の抑制との両立を図ることのできる内燃機関のオイルミストセパレータ用フィルタエレメント、内燃機関のオイルミストセパレータ、及び内燃機関のオイルミストセパレータ用フィルタエレメントの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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用フィルタエレメントは、内燃機関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、ブローバイガスに含まれるオイルミストを捕捉して分離するオイルミストセパレータに適用される筒形のフィルタエレメントであって、繊維径が０．１〜３μｍであり、且つ目付け量が１〜５ｇ／ｍ２の第１繊維層と繊維径が２０〜１００μｍであり、且つ目付け量が２０〜９０ｇ／ｍ２の第２繊維層とがブローバイガスの流れ方向に順に積層された濾過部を有しており、前記第１繊維層の密度が前記第２繊維層の密度よりも大きくされている。
【０００８】
同構成によれば、ブローバイガスが濾過部を通過する際に、繊維径が０．１〜３μｍである微細繊維により構成された第１繊維層において、ブローバイガスに含まれる粒径がサブミクロンの比較的小さいオイルミストが捕捉される。ここで、第１繊維層に対して、繊維径が２０〜１００μｍと大きく、目付け量が２０〜９０ｇ／ｍ２と大きく異なり、且つ密度の小さい第２繊維層が径方向に積層されているため、第１繊維層に隣接した位置に、第２繊維層を構成する繊維同士によって大きな空隙が存在する。これにより、捕捉されたオイルミストが上記空隙を通じて脱離されやすくなり、オイルが迅速に排出されるようになる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、オイルミストの捕集効率の向上と、圧力損失の増大の抑制との両立を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】内燃機関のオイルミストセパレータの一実施形態について、オイルミストセパレータの縦断面図。
【図２】図１のＡ部を拡大して示す断面図。
【図３】同実施形態の濾過部を構成する第１繊維層及び第２繊維層の断面構造を示す写真。
【図４】図２に対応する断面図であって、同実施形態の作用を説明する図。
【図５】同実施形態の不織布シートを製造する製造装置を示す斜視図。
【図６】同実施形態の口金の断面図と、押出機及び熱風生成装置との関係を示す模式図。
【図７】（ａ）、（ｂ）は、変形例のフィルタエレメントの濾過部を構成する不織布シートをそれぞれ示す写真。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図１〜図７を参照して、一実施形態について説明する。
図１に示すように、内燃機関のオイルミストセパレータ１０は、クランクケース内のブローバイガスを吸気通路に還流する還流通路９０の途中に設けられるものであり、円筒形のケース２０と、ケース２０の内部に収容される円筒形のフィルタエレメント３０とを備えている。
【００１２】
ケース２０は、上部開口を有する周壁２２と底壁２３とを有するケース本体２１と、ケース本体２１の上部に設けられ、上部開口を塞ぐ蓋体２７とを備えている。
周壁２２の上部には、ケース２０の内部にブローバイガスを導入する筒状の導入部２４が外側に向けて突設されている。周壁２２における導入部２４よりも下側の部分には、ケース２０の内部のブローバイガスを外部に導出する筒状の導出部２５が外側に向けて突設されている。また、底壁２３の中央部には、フィルタエレメント３０により捕集されたオイルを外部に排出する筒状の排出部２６が下側に向けて突設されている。
【００１３】
フィルタエレメント３０は、芯材３５と、芯材３５に固定された円筒形の濾過部３３とを備えている。
芯材３５は、円筒格子状の芯部３６と、芯部３６の下端から外周側に延在する円板状の下側保持部３７と、芯部３６の上端から外周側に延在する円板状の上側保持部３８とを有している。芯材３５は、例えば硬質樹脂材料により形成されている。
【００１４】
フィルタエレメント３０がケース２０に収容された状態において、下側保持部３７が底壁２３の上面に当接されている。またこのとき、上側保持部３８が導入部２４よりも下方であり、且つ導出部２５よりも上方に位置している。
【００１５】
図２に示すように、濾過部３３は、いずれも熱可塑性樹脂からなる第１繊維層３１と第２繊維層３２とが積層された１枚の不織布シートを、第１繊維層３１を内側にして芯材３５の芯部３６の外周に複数回（例えば３０〜６０回）巻き付けることにより形成されている。したがって、濾過部３３の内周面は第１繊維層３１とされ、濾過部３３の外周面は第２繊維層３２とされている。
【００１６】
上記熱可塑性樹脂としては、融点が１５０度以上のものが好ましく、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＡ６（ナイロン６）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）などが好ましい。
【００１７】
本実施形態の第１繊維層３１及び第２繊維層３２は、いずれもＰＡ６により形成されている。
第１繊維層３１の繊維径は、０．１〜３μｍである。また、第１繊維層３１の繊維径の繊が０．１〜１．５μｍであることが好ましい。
【００１８】
第１繊維層３１の目付け量は、１〜５ｇ／ｍ２である。また、第１繊維層３１の目付け量が２〜４ｇ／ｍ２であることが好ましい。
第２繊維層３２の繊維径は、２０〜１００μｍである。また、第２繊維層３２の繊維径が２５〜３５μｍであることが好ましい。
【００１９】
第２繊維層３２の目付け量は、２０〜９０ｇ／ｍ２である。また、第２繊維層３２の目付け量が４５〜６５ｇ／ｍ２であることが好ましい。
また、第１繊維層３１の密度は第２繊維層３２の密度よりも大きくされている。
【００２０】
図３に、本実施形態の濾過部３３を構成する第１繊維層３１及び第２繊維層３２の断面写真を示す。
次に、フィルタエレメント３０を製造する方法について説明する。
【００２１】
まず、図５及び図６を参照して、不織布シート３４を製造する工程について説明する。
図５に示すように、ベルトコンベア６０のベルト６１の上方には、いずれもメルトブロー法により、第１繊維３１ａを紡糸する第１の口金４０及び第２繊維３２ａを紡糸する第２の口金５０が配置されている。第２の口金５０は、第１の口金４０よりもベルトコンベア６０の搬送方向Ｘの下流側に配置されている。
【００２２】
図６に示すように、第１の口金４０の内部には、樹脂通路４１と、一対の熱風通路４３とが設けられている。
第１の口金４０の下面には、樹脂通路４１の吐出口４２がベルト６１の幅方向Ｙに沿って複数開口している。また、第１の口金４０の下面には、一対の熱風通路４３の吹出口４４が上記吐出口４２を搬送方向Ｘの両側から挟むようにして開口している。
【００２３】
押出機４５から押し出されたＰＡ６の溶融物が樹脂通路４１に導入されるとともに、熱風生成装置４６により生成された熱風が熱風通路４３に導入される。これにより、上記溶融物が吐出口４２から連続して繊維状に吐出されるとともに、吐出された繊維状の溶融物に対して両側から熱風が吹き付けられる。これにより、繊維状の溶融物が更に引き伸ばされて第１繊維３１ａが紡糸される。
【００２４】
また、図示は省略するが、第２の口金５０も第１の口金４０と同様な構造を有している。すなわち、ＰＡ６の溶融物が第２の口金５０の吐出口から連続して繊維状に吐出されるとともに、吐出される繊維状の溶融物に対して両側から熱風が吹き付けられる。これにより、繊維状の溶融物が更に引き伸ばされて第２繊維３２ａが紡糸される。
【００２５】
図５に示すように、メッシュ状のベルト６１上に第１繊維３１ａが堆積されることにより第１繊維層３１が形成される。また、第１繊維層３１上に第２繊維３２ａが堆積されることにより第２繊維層３２が形成される。このようにして第１繊維層３１と第２繊維層３２とが積層された不織布シート３４が形成される。
【００２６】
続いて、不織布シート３４を第１繊維層３１を内側にして芯材３５の芯部３６に巻き付けることにより円筒状の濾過部３３が形成される。
次に、本実施形態の作用について説明する。
【００２７】
図１に示すように、オイルミストセパレータ１０では、ブローバイガスが導入部２４を通じてケース２０の内部に導入される。ブローバイガスは、フィルタエレメント３０の上面に開口する芯部３６を通じて濾過部３３の内側に流入するとともに、濾過部３３の内周面から外周側に向けて流れる。そして、ブローバイガスは、導出部２５を通じて外部に導出される。
【００２８】
図４に示すように、第１繊維層３１と第２繊維層３２とがブローバイガスの流れ方向に順に積層されている。ブローバイガスが濾過部３３を通過する際に、繊維径が０．１〜３μｍである微細繊維により構成された第１繊維層３１において、ブローバイガスに含まれる粒径がサブミクロンの比較的小さいオイルミストＭが捕捉される。
【００２９】
ここで、第１繊維層３１に対して、繊維径が２０〜１００μｍと大きく、目付け量が２０〜９０ｇ／ｍ２と大きく異なり、且つ密度の小さい第２繊維層３２が径方向に積層されているため、第１繊維層３１に隣接した位置に、第２繊維層３２を構成する繊維同士によって大きな空隙が存在する。こうした空隙により、捕捉されたオイルミストＭが脱離されやすくなる。そして、オイルは、自重により下方に向けて移動するとともに、底壁２３に開口する排出部２６を通じて外部に迅速に排出されるようになる。
【００３０】
以上説明した本実施形態に係る内燃機関のオイルミストセパレータ用フィルタエレメント、内燃機関のオイルミストセパレータ、及び内燃機関のオイルミストセパレータ用フィルタエレメントの製造方法によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
【００３１】
（１）フィルタエレメント３０は、繊維径が０．１〜３μｍであり、且つ目付け量が１〜５ｇ／ｍ２の第１繊維層３１と繊維径が２０〜１００μｍであり、且つ目付け量が２０〜９０ｇ／ｍ２の第２繊維層３２とがブローバイガスの流れ方向に順に積層された円筒形の濾過部３３を有している。第１繊維層３１の密度が第２繊維層３２の密度よりも大きくされている。
【００３２】
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の向上と、圧力損失の増大の抑制との両立を図ることができる。
（２）濾過部３３は、第１繊維層３１と第２繊維層３２とが積層された１枚の不織布シート３４を複数回巻き付けることにより形成されている。
【００３３】
こうした構成によれば、円筒形のフィルタエレメント３０を容易に形成することができる。
（３）内燃機関のオイルミストセパレータ１０は、フィルタエレメント３０と、フィルタエレメント３０を収容するケース２０とを備えている。ケース２０は、内部にブローバイガスを導入する導入部２４、内部のブローバイガスを外部に導出する導出部２５、及びフィルタエレメント３０により捕集されたオイルを外部に排出する排出部２６を有する。導入部２４は、ケース２０の内部に導入したブローバイガスを濾過部３３の内周面に位置する第１繊維層３１に流入させるように構成されている。
【００３４】
ブローバイガスの流入するフィルタエレメント３０の表面に第２繊維層３２が存在する場合、当該第２繊維層３２では、ブローバイガスに含まれる比較的粒径の小さいオイルミストが捕捉されにくい。
【００３５】
この点、上記構成によれば、導入部２４を通じてケース２０の内部に導入したブローバイガスがフィルタエレメント３０の内周面に位置する第１繊維層３１に直接流入するようになる。このため、第１繊維層３１においてブローバイガスに含まれるオイルミストを効率よく捕捉することができる。また、第１繊維層３１の下流側に位置する第２繊維層３２において第１繊維層３１にて捕捉されたオイルミストを迅速に脱離させることができる。したがって、オイルミストの捕集効率の更なる向上と、圧力損失の増大の更なる抑制との両立を図ることができる。
【００３６】
（４）フィルタエレメント３０の製造方法は、第１繊維層３１と第２繊維層３２とを積層して不織布シート３４を形成する工程と、不織布シート３４を芯材３５の芯部３６に巻き付けることにより円筒状の濾過部３３を形成する工程とを備える。
【００３７】
こうした方法によれば、円筒形のフィルタエレメント３０を容易に形成することができる。
＜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。
【００３８】
・濾過部３３の下部において捕捉されたオイルが詰まりやすいことから、濾過部３３の少なくとも下部に撥油剤を塗布するようにしてもよい。これにより、濾過部３３の下部におけるオイルの詰まりが抑制される。これにより、圧力損失を低減することができるとともに、オイルの排出性能を高めることができる。
【００３９】
・例えば図７（ａ）や図７（ｂ）に示すように、不織布シート３４の第１繊維層３１の表面を凹凸状にしてもよい。この場合、第１繊維層３１の表面積が拡大されることで、オイルミストが第１繊維層３１によって捕捉されやすくなり、オイルの捕集効率を更に向上させることができる。例えば、図５に示すベルトコンベア６０のベルト６１のメッシュ孔の大きさを適宜設定することにより、第１繊維層３１の表面に凹凸を形成することができる。
【００４０】
・円筒形の濾過部の外周面から内周側に向けてブローバイガスが流れるように、ケースを構成してもよい。この場合、濾過部の外周面が第１繊維層３１となるように不織布シート３４を巻き付ければよい。
【００４１】
・上記実施形態では、１枚の不織布シート３４を芯材３５の芯部３６の外周に複数回（例えば３０〜６０回）巻き付けることにより濾過部３３を形成したが、不織布シート３４を巻き付ける回数を３０回未満や６０回以上に変更することもできる。
【００４２】
・本発明に係るフィルタエレメント３０は、円筒形の濾過部３３を有するものに限られない。要するに、第１繊維層と第２繊維層とがブローバイガスの流れ方向に順に積層された濾過部を有するものであればよく、例えば平板状をなすものであってもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１０…オイルミストセパレータ、２０…ケース、２１…ケース本体、２２…周壁、２３…底壁、２４…導入部、２５…導出部、２６…排出部、２７…蓋体、３０…フィルタエレメント、３１…第１繊維層、３１ａ…第１繊維、３２…第２繊維層、３２ａ…第２繊維、３３…濾過部、３４…不織布シート、３５…芯材、３６…芯部、３７…下側保持部、３８…上側保持部、４０…第１の口金、４１…樹脂通路、４２…吐出口、４３…熱風通路、４４…吹出口、４５…押出機、４６…熱風生成装置、５０…第２の口金、６０…ベルトコンベア、６１…ベルト、９０…還流通路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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