(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスから液体浮遊粒子を分離するためのフィルタ（１）であって、
液体（Ｏ）を保持する底面と液体（Ｏ）が排出される縁部とを有する下方端部境界（５）と、
粗分離のための少なくとも１つのフィルタ部分（２）と、
精分離のための少なくとも１つのフィルタ部分（４）と、
を含み、
精分離のための前記フィルタ部分（４）は、撥液性を有する精分離のための層（Ｆ１、Ｆ２）および、前記撥液性を有する精分離のための層（Ｆ１、Ｆ２）の両側に配置される少なくとも２つの排出層（Ｄ１、Ｄ２）を備えており、
前記粗分離のための少なくとも１つのフィルタ部分（２）と、前記精分離のための層（Ｆ１、Ｆ２）と、前記少なくとも２つの排出層（Ｄ１、Ｄ２）は、前記下方端部境界（５）に沿って、前記ガスが流れる上流側から下流側に並んで配置され、
前記少なくとも２つの排出層（Ｄ１、Ｄ２）は、液体（Ｏ）に対する毛細管作用を有しており、前記撥液性を有する精分離のための層（Ｆ１、Ｆ２）は、前記下方端部境界（５）の前記縁部よりも前記下方端部境界（５）の前記底面から離れて配置され、前記下方端部境界（５）の前記縁部は、前記少なくとも２つの排出層（Ｄ１、Ｄ２）よりも前記下方端部境界（５）の前記底面から離れて配置される、ことを特徴とするフィルタ（１）。
【請求項２】
少なくとも１つの別な排出層（３）及び／又はスペーサ要素が、粗分離のための前記少なくとも１つのフィルタ部分（２）の少なくとも１つの層と、精分離のための前記少なくとも１つのフィルタ部分（４）の少なくとも１つの層との間に配置されている、
請求項１記載のフィルタ（１）。
【請求項３】
精分離のための前記フィルタ部分（４）は、前記精分離のための層（Ｆ１、Ｆ２）および前記少なくとも２つの排出層（Ｄ１、Ｄ２）の複数の配列を備えている、
請求項１または２記載のフィルタ（１）。
【請求項４】
精分離のための層（Ｆ１）および前記少なくとも１つの排出層（Ｄ１）の前記配列は、（Ｄ１＋Ｆ１）ｎ＋Ｄ１（ｎは、組み合わせ（Ｄ１＋Ｆ１）の反復数で、ｎ≧１）で表され、前記精分離のための層（Ｆ１）と前記前記少なくとも１つの排出層（Ｄ１）のそれぞれは、精分離および精排出それぞれのための濾過材料の１以上の層部分を含んでいる、
請求項３記載のフィルタ（１）。
【請求項５】
前記少なくとも２つの排出層（Ｄ１、Ｄ２）および精分離のための層（Ｆ１、Ｆ２）の前記配列は、（Ｄ１＋Ｆ１）ｎ＋（Ｄ１＋Ｆ２）ｍ＋Ｄ２（ｍは、組み合わせ（Ｄ１＋Ｆ２）の反復数で、ｍ≧１）で表され、前記前記少なくとも２つの排出層（Ｄ１、Ｄ２）と前記精分離のための層（Ｆ１、Ｆ２）のそれぞれは、精分離および精排出それぞれのための濾過材料の１以上の層部分を含んでいる、
請求項４記載のフィルタ（１）。
【請求項６】
精分離のための前記フィルタ部分（４）は、精分離のための第１及び第２の層（Ｆ１、Ｆ２）を含んでおり、精分離のための前記第１層（Ｆ１）の平均細孔部サイズは、精分離のための前記第２層（Ｆ２）よりも大きな平均細孔部サイズである、
請求項１から５のいずれか１項に記載のフィルタ（１）。
【請求項７】
前記精分離のための層（Ｆ１、Ｆ２）の繊維径は５μｍ未満である、
請求項１から６のいずれか１項に記載のフィルタ（１）。
【請求項８】
前記精分離のための層（Ｆ１、Ｆ２）は、撥液表面特性を有しているか、または、撥液表面コーティングを有している、
請求項１から７のいずれか１項に記載のフィルタ（１）。
【請求項９】
妨害層（Ｂ）及び／又はスペーサ要素が、精分離のための層（Ｆ１、Ｆ２）と前記少なくとも２つの排出層（Ｄ１、Ｄ２）との間に配置されている、
請求項１から８のいずれか１項に記載のフィルタ（１）。
【請求項１０】
前記少なくとも２つの排出層（Ｄ１、Ｄ２）の濾過材料の平均細孔部サイズは、前記精分離のための層（Ｆ１、Ｆ２）の濾過材料の繊維の平均繊維長よりも小さく、前記少なくとも２つの排出層同士は、接着剤によって、前記フィルタ（１）の端部境界（５）と表面接触する端部にて結合されている、
請求項１から９のいずれか１項に記載のフィルタ（１）。
【請求項１１】
分離される液体はオイルである、
請求項１から１０のいずれか１項に記載のフィルタ（１）。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか１項に記載のフィルタ（１）を備えた内燃機関（Ｖ）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分の特徴を有したガスから液体浮遊（懸濁）粒子を分離するフィルタと、請求項１３の前提部分の特徴を有する内燃機関とに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の稼動時に、いわゆるブローバイガスが発生し、そのガスがクランクケース内の圧力の上昇を回避するために内燃機関のクランクケースから放出されることは知られている。閉じたクランクケースの通気システムでは、そのクランクケース通気ガスは内燃機関の給気にフィードバックされる。キャリアガスは、約０．１μｍから１０μｍ程度のサイズの微小オイル液滴および固体粒子を含んでいる。
【０００３】
内燃機関の給気の成分に対するブローバイガスに含まれるオイルの不都合な影響を回避するために、オイル粒子および固体粒子がキャリアガスから分離されることは知られている。
【０００４】
とりわけ、請求項１の前提部分に記載されているフィルタはその目的に利用される。その粒子サイズ範囲で高程度の分離を達成するには、精分離のための濾過媒体が多用されている。特に、深層濾過の原理と合着に基づいた濾過媒体が利用されている。この場合には、浄化対象のガスは濾過媒体を通過し、粒子は濾過媒体の立体的（３Ｄ）曲形流通路での機械的効果によって捕捉保持される。合着フィルタの原理により、微小オイル液滴が適した表面と接触状態となり、結合してサイズが大きくなり、重力の作用およびガス流によって流出される。
【０００５】
汎用種のフィルタにおいては、粗分離のための濾過媒体の部分に精分離のための濾過媒体の部分が続く。
【０００６】
通常の精分離用濾過媒体は小繊維径と小細孔径とを特徴とする。一連の濾過媒体特性および液体特性、並びに通常の稼動条件下での支配的な界面作用力によっては、分離された液体が濾過媒体から十分に除去されないことが頻発し、稼動時の濾過媒体は急速に目詰りし、フィルタ差圧が上昇する。
【０００７】
低逆圧を維持しつつ高度の分離を提供するフィルタの提案は従来から存在する。
【０００８】
ＵＳ８２７７５２９は、例えばフィルタ基材が、異なる繊維径の様々な群の繊維を含み、濾過媒体がさまざまな細孔サイズを有している不織フリースを含んだ少なくとも２層の濾過媒体を有したフィルタエレメントのための構造を説明する。ＵＳ８３６０２５１は、濾過媒体が、連続的に配置されており、細孔度において最大細孔度の基材が中央層に提供されている少なくとも３層の隣接層を有した合着濾過装置用の濾過媒体を説明する。
【０００９】
ＵＳ８０２１４５５は、第１濾過媒体が異なる繊維径の種々な群の繊維を有し、１つの群の繊維のみを含んだ第２の濾過媒体が提供されている不織材料の少なくとも２層の濾過媒体を含んだフィルタエレメントを説明する。
【００１０】
ＵＳ４７５９７８２は３層を含んだ合着フィルタを説明するが、その第１層は第１細孔サイズと第１繊維径の繊維群を有し、その第２層は、第１層の上流側に配置され、第１層よりも大きな細孔サイズを有し、その第３層は下流側に配置され、中央層よりも大きな細孔サイズを有しており、それぞれの層の表面エネルギーは水の表面張力よりも大きい。
【００１１】
ＤＥ１０２０１２２１７０１９（Ａ１）は、構造的にフィルタの急速な目詰まりを防止することを意図するフィルタを開示する。このフィルタは、積層されている高密度の層と低密度の層とを有する。高密度の層はガスの通流方向の上流側に配置され、オイルまたは水を収集するための繊維で形成されている。低密度の層は下流側に配置され、高密度の層で収集された水またはオイルの排出のための繊維により形成されている。高密度層の繊維はそれぞれオイルまたは水を収集するようにデザインされた繊維形状を有する。低密度層の繊維はそれぞれオイルまたは水を排出するようにデザインされた繊維形状を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】ＵＳ８２７７５２９
【特許文献２】ＵＳ８３６０２５１
【特許文献３】ＵＳ８０２１４５５
【特許文献４】ＵＳ４７５９７８２
【特許文献５】ＤＥ１０２０１２２１７０１９（Ａ１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、従来のものと比較して、フィルタに保持された液体の搬送と排出を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この目的は、請求項１の特徴を備えたフィルタで達成される。有利な態様は従属請求項に記載されている。
【００１５】
少なくとも１つの排出層が精分離（精密分離）のためのフィルタ部分内に配置されているという事実は、フィルタに捕獲された液体の搬送と排出が良好に提供され、逆圧および分離効果に関してフィルタが改良されていることを意味する。
【００１６】
本発明による構成は、分離された液体を精分離のための層から搬出し、分離された液体を排除し、浄化されるガスに対する低流れ抵抗に対抗させる。
【００１７】
好適には、精分離のための層の上流側及び／又は下流側に、さらに別な排出層が配置される。
【００１８】
さらに別な好適変形によれば、少なくとも１つのさらに別な排出層及び／又はスペース要素（空間；ｓｐａｃｉｎｇ）が、粗分離のための少なくとも１つのフィルタ部分と、精分離のための少なくとも１つのフィルタ部分との間に提供される。
【００１９】
排出層の代わりに、または排出層に加えて、粗分離のためのフィルタ部分と精分離のためのフィルタ部分との間にスペース要素を提供することも可能である。スペース要素は、例えば、フィルタ層部分を巻き付けるとき、例えばニット布の圧縮性が低い層部分であるスペーサ部分もその中に巻き入れることで、フィルタ構造内に実現が可能である。
【００２０】
好適には、精分離のためのフィルタ部分に、精分離のための層と精排出のための層との配列（一連の、精分離のための層と精排出のための層）を含ませることができる。
【００２１】
また、好適には、精分離のためのフィルタ部分は、精分離のための異なる層を含むことができ、精分離のための第１層の平均細孔サイズを、精分離のための第２層の細孔サイズよりも大きな平均細孔サイズとすることができる。
【００２２】
好適には、精分離のための層の繊維径を１０μｍ未満、好適には５μｍ未満とすることができる。すなわち、精分離のための異なる層で成る濾過媒体（濾過物質）は５μｍ未満の平均繊維径である。濾過媒体は典型的には織布、ニット布または繊維のニット布を含む。
【００２３】
好適には、精分離のための層に撥液（撥水）表面特性を持たせることができる。撥液とは材料が液体によって湿潤しない、あるいは液体によって殆ど湿潤しないことを意味する。撥液表面特性は本質的なものでも（すなわち、基材に特有な性質）、あるいは適した処理によって付与されるものでもよい。
【００２４】
妨害層及び／又はスペース要素を精分離のための層と精排出のための層との間に配置できる。この妨害層またはスペース要素は、液体が排出層から続く濾過層に放出されないことを意図したものである。
【００２５】
好適には、排出層に液体に対する毛細管作用を持たせることができる。排出材料の選択は材料の構造および濾過媒体に関連する液体の表面張力に依存する。毛細管作用を特徴付ける上昇高は実験によって容易に決定できる。好適には材料は、２ｃｍから１０ｃｍ、好適には５ｃｍから１０ｃｍの排出層での液体の上昇高を達成させるものである。
【００２６】
好適には、排出層の濾過材料の平均細孔サイズは、分離層の濾過材料の繊維の平均繊維長よりも大幅に小さく、排出層同士は、フィルタの端部境界と表面接触している端部にて、好適には接着剤で結合されており、実質的に、通流方向の上流側に配置される濾過媒体の繊維は液体によりフィルタから放出されることがなく、液滴のガス流への戻りは実質的に防止される。
【００２７】
本発明は、添付図面を利用した好適実施例の以下の説明から最良に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、フィルタの断面図である。
【図２】図２は、フィルタの詳細図である。
【図３】図３は、内燃機関に組み入れられた濾過装置の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
まず、言及すべきは、図面は同じ濾過媒体の２層を常に示していることである。その構造は必須ではない。それぞれ濾過媒体のそれぞれ１層のみとすることも可能である。
【００３０】
この実施例の図１で示すフィルタは円筒状であり、回転対称の形態であり、説明を簡単にする目的で断面の片方の半分のみが説明される。フィルタは、例えば立方形などの他の形状であっても良い。
【００３１】
入来する液体含有ガスＧの流れは円筒状構造物の中央にあり、その中央は対称軸Ｓにより示されている。ガスＧの通流方向は白色矢印で示されている。液滴含有ガスＧは、粗分離のための濾過媒体の１以上の部分を含んだ粗分離のための部分２をまず通過する。明確性のために、図面は２つの層部分のみを示しており、部分２の点線はさらに多くの層部分の存在可能性を示している。
【００３２】
粗分離のための部分２の目的は、ガスが後続濾過層に進入する前にガスＧが同伴する液の量を減らすことである。粗分離のための部分２には粗排出のための層３が続く。粗排出のための層は、既に分離されている液体が後続層内に放出されるのを防止する。代わりに、または追加的に、スペース要素を粗分離のための濾過部分と精分離のための濾過部分との間に設けることもできる。
【００３３】
その後、ガスＧは、精排出のための濾過材料の層Ｄ１および精分離のための濾過材料の層Ｆ１、Ｆ２の配列を通過する。精排出のための層Ｄ１は精分離のための層Ｆ１、Ｆ２から分離された液体Ｏを吸収し、重力の作用によってそれをフィルタ１の底部の液体放出部にまで搬送する。液体Ｏの放出流は黒色矢印で示されている。フィルタ１は端部境界５を含む。下方の端部境界５のみ、すなわち底部のみが図１に示されている。一般的にフィルタ１はカバーとも称することができる上方端部境界５も含む。フィルタ１の少なくとも排出層同士は、フィルタ１の端部境界５と表面接触している端部で、好適には接着剤によって結合されている。
【００３４】
図では右側に示されている下流側で、フィルタ１は排出と封入のための濾過材料の層Ｄ２と境界を画している。その層は、下流に配置された精分離のための層の最終領域からの液体Ｏを排出する。排出と封入のための濾過材料の層Ｄ２は、ガスＧに液体が再び戻るのを防止するために、精分離のための濾過材料の最終層Ｆ２の液体量を減少させ、ガスＧの通流速度を低下させる。加えて、排出と封入のための層Ｄ２は、上流側に配置された媒体の繊維が分離された液体と共に放出されないよう、精分離のための層Ｆ２を包囲している。
【００３５】
それぞれの部分での層部分Ｄ１、Ｄ２、Ｆ１、Ｆ２の数は少なくとも１である。それら部分の組み合わせとして、Ｄ１部分とＦ１部分とは交互に反復でき、この場合には、その構成（配置）は下流側においてそれぞれ層Ｄ１で終結する。すなわち、（Ｄ１＋Ｆ１）ｎ＋Ｄ１の配列となり、このｎは、組み合わせ（Ｄ１＋Ｆ１）の反復数（繰り返し数）であり、ｎ≧１である。
【００３６】
Ｄ１、Ｄ２およびＦ１、Ｆ２で形成された部分の組み合わせは、構成（Ｄ１＋Ｆ１）ｎ＋（Ｄ１＋Ｆ２）ｍ＋Ｄ２の１以上の反復で形成でき、ｍは組み合わせ（Ｄ１＋Ｆ２）の反復数（繰り返し数）であり、ｍ≧１である。
【００３７】
さらに、妨害層Ｂ（図示せず）を、それぞれの排出層Ｄ１の後、すなわち下流側に提供できる。その妨害層は液体が排出層から後続の濾過層へとさらに搬送されることを防止する。妨害層の媒体は、撥液材料または撥液コーティング材料または層間のフリースペース（自由空間）でよい。この場合、配列はＤ１＋Ｆ１＋Ｄ１＋Ｂ＋Ｆ１となる。
【００３８】
以下は適した濾過媒体として考えられる：
層Ｆ１と層Ｆ２用：例えば、平均繊維径５μｍ未満のグラスファイバー材料；
層Ｄ１と層Ｄ２用：例えば、繊維径が１０μｍを超え、細孔度が９０％を超えるポリエステル、ポリオレフィン、またはグラスファイバー材料；
層Ｆ１の細孔径は、例えば１００μｍから３０μｍであり、例えば５μｍから１０μｍである層Ｆ２の細孔径よりも大きい；
精分離のための層Ｆ１と層Ｆ２とは撥液性または撥液表面処理が施されている；
層Ｄ１と層Ｄ２の排出材料は、少なくとも２０ｍｍから５０ｍｍの液体の上昇高に導く毛細管作用を有する。
【００３９】
図２は、精分離のためのフィルタ部分４の部分を示しており、この実施例では、妨害層Ｂが、排出層Ｄ１の後、すなわちその下流側に提供されている。この妨害層Ｂは、液体が排出層から後続の濾過層にまで搬送されるのを防止することを意図している。妨害層の媒体は撥液材料であっても、撥液コーティング材料であっても、または層間のフリースペースであってもよい。よって、この場合には、配列はＦ１＋Ｄ１＋Ｂ＋Ｆ１となる。
【００４０】
全部の図面に関して、明確性のため、スペース要素が個別の濾過層部分間に提供されている。実際には、濾過層部分は密に詰められており、または巻き付けられている。さらに、図面はそれぞれの濾過材料の２つの層部分を示している。層部分の実際の数は実情に合わせて変更できる。
【００４１】
図３はフィルタ１を有した内燃機関Ｖを示す。この場合、フィルタ１はクランクケース通気システムのオイル分離のためのフィルタ（ブローバイフィルタ）として利用される。
【符号の説明】
【００４２】
使用用語リスト
１            フィルタ
２            粗分離のためのフィルタ部分
３            粗排出のための層
４            精分離のためのフィルタ部分
５            端部境界
Ｄ１          精排出のための濾過材料
Ｆ１          精分離のための第１濾過材料
Ｆ２          精分離のための第２濾過材料
Ｄ２          排出と封入のための濾過材料
Ｂ            妨害層
Ｇ            ガス
Ｏ            液体
Ｓ            対称軸
Ｖ            内燃機関
【図１】
0006389156.tif 000002
【図２】
0006389156.tif 000003
【図３】
0006389156.tif 000004