ミストセパレータ用の濾材
【課題】オイル又は水のミストの捕捉能力を長期間に亘って維持することができるとともに、圧力損失の増大を抑制することができ、優れた耐久性を発揮することができるミストセパレータ用の濾材を提供する。
【解決手段】エンジンのシリンダヘッドカバー１１のオイルミスト分離室内には濾材１８が支持されている。そして、ブローバイガス中のオイルミストが濾材１８で捕捉され、捕捉されたオイルはシリンダヘッド側へ戻されるとともに、オイルミストが除去されたブローバイガスがエンジンの吸気系に供給される。前記濾材１８は、表面に撥水撥油被膜を有し、該撥水撥油被膜は撥水撥油成分が濾材本体に対して化学結合により結合されて構成されている。この撥水撥油被膜は、濾材本体表面の水酸基と撥水撥油成分としてのフルオロアルキルシランの反応により化学結合されて形成されている。
【解決手段】エンジンのシリンダヘッドカバー１１のオイルミスト分離室内には濾材１８が支持されている。そして、ブローバイガス中のオイルミストが濾材１８で捕捉され、捕捉されたオイルはシリンダヘッド側へ戻されるとともに、オイルミストが除去されたブローバイガスがエンジンの吸気系に供給される。前記濾材１８は、表面に撥水撥油被膜を有し、該撥水撥油被膜は撥水撥油成分が濾材本体に対して化学結合により結合されて構成されている。この撥水撥油被膜は、濾材本体表面の水酸基と撥水撥油成分としてのフルオロアルキルシランの反応により化学結合されて形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばエンジンの燃焼室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能力を長期間に亘って維持す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】
自動車エンジンの燃焼室で燃料が燃焼する際には、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として、例えば特許文献１に記載の構造を有するものが知られている。すなわち、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ンがコーティングされた濾材で構成されている。そして、この濾材を使用することにより、オイルミストの分離効率を高めることができるとともに、ガス流の圧力損失を低くすることができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２５５２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献１に記載されているオイルミストセパレータでは、濾材を構成する繊維状素材、不織布等にフッ素樹脂等がコーティングされるとともに、熱処理が施される。このような方法では、フッ素樹脂等の撥油又は撥水成分は濾材の表面に単に付着されて、物理的に結合されているに過ぎない。従って、そのような濾材を備えたオイルミストセパレータを前記ケース内に装着して長期間使用した場合、撥油又は撥水成分と濾材表面との間の結合が簡単に切れ、撥油又は撥水成分が濾材から剥がれてしまうおそれがあった。その結果、オイル又は水の目詰まりによりミストの捕捉能力が経時的に低下するとともに、圧力損失の増大を招き、耐久性に欠けるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的とするところは、オイル又は水のミストの捕捉能力を長期間に亘って維持することができるとともに、圧力損失の増大を抑制することができ、優れた耐久性を発揮す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】
【０００７】
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、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、表面に撥水撥油被膜を有し、該撥水撥油被膜は撥水撥油成分が濾材本体に対して化学結合により結合されて構成されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明のミストセパレータ用の濾材は、請求項１に係る発明において、前記撥水撥油被膜は単分子膜であることを特徴とする。
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又は請求項２に係る発明において、前記撥水撥油被膜は、濾材本体表面の水酸基と撥水撥油成分としてのフルオロアルキルシランの反応により化学結合されて形成されていることを特徴とする。
【０００９】
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３に係る発明において、前記濾材本体表面の水酸基は、水酸基を有しない濾材本体に活性エネルギーを付与することにより形成されたものであることを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明のミストセパレータ用の濾材は、請求項４に係る発明において、前記濾材本体は不織布により密度の異なる複数層が積層されて構成され、低密度層側から活性エネルギーが付与されるように構成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項６に記載の発明のミストセパレータ用の濾材は、請求項５に係る発明において、前記不織布における充填率は１０％以下に設定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
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は、表面に撥水撥油被膜を有し、該撥水撥油被膜は撥水撥油成分が濾材本体に対して化学結合により結合されて構成されている。このため、濾材を長期間に亘って使用した場合でも、撥水撥油成分と濾材本体との間は化学結合で強固に結合されていることから、その結合が良好に保持される。従って、撥水撥油成分はその機能を持続して発揮することができる。
【００１３】
よって、本発明のミストセパレータ用の濾材によれば、オイル又は水のミストの捕捉能力を長期間に亘って維持することができるとともに、圧力損失の増大を抑制することができ、優れた耐久性を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１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】（ａ）は２層構造の濾材本体を模式的に示す断面図、（ｂ）は３層構造の濾材本体を模式的に示す断面図。
【図３】濾材本体表面に水酸基を形成した後、撥水撥油成分を結合させる反応を模式的に示す説明図。
【図４】オイルミスト供給量と圧力損失との関係を示すグラフ。
【図５】本発明の第２実施形態における濾材を有するオイルミストセパレータを備えた斜板式圧縮機を示す断面図。
【図６】その斜板式圧縮機の要部側断面図。
【図７】（ａ）は別例のオイルミストセパレータを示す概略断面図、（ｂ）はその濾材部分を示す概略断面図。
【図８】第１実施形態の別例のオイルミストセパレータを示す概略断面図。
【図９】オイルミストセパレータの別例を示す要部断面図。
【図１０】サイクロン式のオイルミストセパレータを示す断面図。
【図１１】オイルミストセパレータの別例を示す要部断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（第１実施形態）
以下、本発明を自動車用エンジンの排出ガス浄化システム（ＰＣＶシステム）におけるオイルミストセパレータ用の濾材に具体化した第１実施形態を図１〜図４に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
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を構成するハウジング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。
【００１７】
ハウジング１２内にはオイルミストを分離するための円筒状をなす濾材１８が支持されている。この濾材１８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不織布により形成されている。
【００１８】
斯かる濾材１８について説明する。図３に示すように、濾材１８は表面に撥水撥油被膜１９を有し、該撥水撥油被膜１９は撥水撥油成分２０が濾材本体２１としての繊維に対して化学結合により結合されて構成されている。撥水撥油成分２０としては、例えばフルオロアルキルシラン（ＦＡＳ）であるヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン〔ＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３〕が用いられる。そして、そのメトキシ基（−ＯＣＨ３）と濾材本体２１表面例えばＰＥＴ表面に形成された水酸基（−ＯＨ）とが結合反応（脱メタノール反応）して化学結合が形成される。この反応は、例えば１５０℃、６０分の条件で行われる。この化学結合により、撥水撥油成分２０が濾材本体２１に強固に結合され、その結合が濾材１８の使用時に長期間に亘って保持される。撥水撥油被膜１９は前記フルオロアルキルシランに基づく単分子膜である。
【００１９】
前記フルオロアルキルシランは、下記の一般式で表される化合物である。
ＣＦ３（ＣＦ２）ｎＣＨ２ＣＨ２ＳｉＸ３
ここで、ｎは４〜９であることが好ましい。Ｘはメトキシ基、エトキシ基又はイソプロポキシ基である。
【００２０】
フルオロアルキルシランとして具体的には、前記化合物以外にトリデカフルオロオクチルトリメトキシシラン〔ＣＦ３（ＣＦ２）５ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３〕、ヘインコサンフルオロドデシルトリメトキシシラン〔ＣＦ３（ＣＦ２）９ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３〕等が挙げられる。
【００２１】
前記濾材本体２１表面の水酸基は、水酸基を有しない濾材本体２１であるＰＥＴ、ポリプロピレン（ＰＰ）等の表面に紫外線、電子線、プラズマ、オゾン等の活性エネルギーを照射或いは供給することにより形成される。この活性エネルギーの照射或いは供給は不織布の状態で行われる。例えば、波長１７２ｎｍ、入力側電力２０Ｗ及び出力側電力１０ｍＷ／ｃｍ２の紫外線をＰＥＴ表面に６０分間照射することにより、下記の反応式（ａ）〜反応式（ｃ）に示す反応が進行する。すなわち、反応式（ａ）に示すように、濾材本体２１近傍における空気中の酸素が励起されて酸素ラジカル（Ｏ・）が発生する。続いて、反応式（ｂ）に示すように、濾材本体２１（ＣｍＨｎ）に対して酸素ラジカルが攻撃して濾材本体２１のラジカルが生成する。次に、反応式（ｃ）に示すように、濾材本体２１のラジカルと水が反応して濾材本体２１表面に水酸基が形成される。
（ａ）Ｏ２ → ２Ｏ・
（ｂ）ＣｍＨｎ＋Ｏ・ → ＯＨ・＋Ｃｍ・Ｈｎ−１
（ｃ）Ｈ２Ｏ＋Ｃｍ・Ｈｎ−１ → ＣｍＨｎＯＨ
この反応を模式図で示すと、図３に示すように、濾材本体２１の繊維に紫外線が照射されると、前記反応式（ａ）〜反応式（ｃ）の反応に基づいて繊維の外周面に多数の水酸基が形成される。このように水酸基を有する繊維に対して、前述したフルオロアルキルシランを反応させることにより、繊維の外周面に多数のフルオロアルキルシラン分子が化学結合される。
【００２２】
濾材本体２１は不織布により単層で構成されていてもよいが、密度の異なる複数層の不織布が積層されて構成されていることが、ガス流の圧力損失を低くする点から好ましい。例えば、図２（ａ）に示すように濾材本体２１を高密度層２１ａ及び低密度層２１ｃの２層で構成したり、図２（ｂ）に示すように濾材本体２１を高密度層２１ａ、中密度層２１ｂ及び低密度層２１ｃの３層で構成したりすることができる。なお、矢印はブローバイガスの流れ方向を示す。そして、積層構成された濾材本体２１の低密度層２１ｃ側から活性エネルギーを照射することにより、活性エネルギーが濾材本体２１の内部まで浸透しやすく、水酸基の生成反応を濾材本体２１の厚み方向に均等に進行させることができるとともに、化学結合の結合反応も濾材本体２１の厚み方向に均等に実施することができる。
【００２３】
また、不織布における繊維の充填率（％）、すなわち不織布の目付量（ｇ／ｃｍ２）を厚み（ｍｍ）と不織布自体の密度（ｇ／ｃｍ３）で除した値を百分率で表した割合は、１０％以下であることが水酸基の生成反応と化学結合の結合反応のために好ましい。このように、充填率を下げることにより、不織布内の空隙を増加させて活性エネルギーを不織布の内部まで浸透しやすくすることができる。
【００２４】
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１８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１８内に流入したブローバイガスはその濾材１８中を通り、該濾材１８内でオイルミストが捕捉された後流出孔１４より流出される。流出孔１４から流出されたブローバイガスは、エンジンの吸気系へ送られる。ここで、濾材１８は、濾材本体２１の表面に撥水撥油被膜１９を有し、該撥水撥油被膜１９は撥水撥油成分２０が濾材本体２１に対して化学結合により結合されている。このため、濾材１８を長期間使用し続けた場合でも、撥水撥油成分２０と濾材本体２１との間が化学結合で強固に結合されていることから、その結合が持続され、撥水撥油成分２０の機能が継続して発揮される。
【００２５】
以上詳述した第１実施形態のオイルミストセパレータ１０用の濾材１８により発揮される効果について以下にまとめて説明する。
（１）第１実施形態のオイルミストセパレータ１０用の濾材１８は濾材本体２１の表面に撥水撥油被膜１９を有し、該撥水撥油被膜１９は撥水撥油成分２０が濾材本体２１に対して化学結合により結合されて構成されている。このため、濾材１８を長期間に亘って使用した場合でも、撥水撥油成分２０と濾材本体２１との間は化学結合により強固に結合されていることから、その結合が切断されるおそれはない。従って、撥水撥油成分２０はその機能を長期間持続して発揮することができる。
【００２６】
よって、第１実施形態のオイルミストセパレータ１０用の濾材１８によれば、オイルミストの捕捉能力を長期間に亘って維持することができるとともに、オイルの目詰まりを防いで圧力損失の増大を抑制することができ、優れた耐久性を発揮することができる。
（２）撥水撥油被膜１９は撥水撥油成分２０の単分子膜であることから、その膜厚を薄く、一定に形成することができ、撥水撥油機能を濾材全体で均一に発揮することができ、圧力損失の増大を有効に抑制することができる。
（３）撥水撥油被膜１９は、濾材本体２１表面の水酸基と撥水撥油成分２０としてのフルオロアルキルアルコキシシランの反応により化学結合されて形成されている。このため、水酸基とアルコキシ基との脱メタノール反応が容易に進行し、濾材本体２１表面と撥水撥油成分２０との間に強固な化学結合を形成することができる。
（４）濾材本体２１表面の水酸基は、水酸基を有しない濾材本体２１、具体的にはＰＥＴに活性エネルギーを照射することにより形成される。このため、前記反応式（ａ）、反応式（ｂ）及び反応式（ｃ）の反応工程に基づいて濾材本体２１表面に円滑に水酸基を導入することができる。
（５）濾材本体２１は不織布により密度の異なる複数層、すなわち高密度層２１ａ及び低密度層２１ｃが積層された２層又は高密度層２１ａ、中密度層２１ｂ及び低密度層２１ｃが積層された３層に構成され、低密度層２１ｃ側から活性エネルギーが照射又は供給されるように構成されている。この場合、活性エネルギーが濾材本体２１の内部まで浸透しやすく、水酸基の生成反応を濾材本体２１の厚み方向に均等に進行させることができるとともに、化学結合の結合反応も濾材本体２１の厚み方向に均等に実施することができる。
（６）不織布における充填率が１０％以下に設定されることにより、不織布内の空隙を増加させることができ、活性エネルギーを不織布の内部まで浸透しやすくすることができる。
（７）濾材１８の使用に際しては、ガス流の上流側が高密度になるように構成することで、オイルが高密度部分で捕捉され、それがガス流に乗って下流の低密度部分に移動し、低密度部分から落ちて回収される。このとき、濾材本体２１には薄く、均一な厚さの撥水撥油被膜１９が全体的に形成されている。従って、オイルは目詰まりを起こすことなく高密度部分で有効に捕捉されて、低密度部分から円滑に落下する。よって、通気抵抗の増加を抑制し、圧力損失を低くでき、耐久性を向上させることができる。また、目詰まりしないため、水分も適切に捕捉することができる。
（第２実施形態）
次に、本発明を空調装置（エアコンディショナー）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用の濾材１８に具体化した第２実施形態を図５及び図６に基づいて説明する。
【００２７】
図５及び図６に示すように、この斜板式圧縮機において、回転軸３１が回転されると斜板３２を介してピストン３３がシリンダボア３４内で往復動される。このため、冷媒ガスが両吸入室３５から吸入弁機構３６を介して各シリンダボア３４の圧縮室３７内に吸入され、圧縮される。圧縮された冷媒ガスは、各シリンダボア３４の圧縮室３７内から吐出弁機構３８を介して吐出室３９に吐出された後、吐出通路４０を通して吐出マフラー４１内に導かれ、さらに吐出口４３を介してエバポレータ等の外部冷凍回路に吐出される。第１実施形態と同様に構成されたオイルミストセパレータ１０の濾材１８は円筒状に形成されて吐出口４３の内端に圧入又は接着により嵌着され、吐出マフラー４１内に向かって突出されている。
【００２８】
図６に示すように、オイル誘導路４４は吐出マフラー４１の内底部から回転軸３１の軸受部に到るように、シリンダブロック４５に形成されている。そして、冷媒ガスが吐出口４３から吐出される際には、吐出口４３に濾材１８が突設されていることから、その冷媒ガスは濾材１８を通過して吐出口４３へ吐出される。このため、濾材１８により冷媒ガスに混在するオイルミストが分離され、吐出マフラー４１の内底部に落下される。そして、濾材１８により分離されて吐出マフラー４１の内底部に落下するオイルが、このオイル誘導路４４を通して回転軸３１の軸受部に導かれて、回転軸３１等の潤滑に供される。
【００２９】
従って、この第２実施形態によれば、第１実施形態の（１）〜（７）に示した効果に加え、次のような効果を奏することができる。
（８）斜板式圧縮機において、吐出口４３に濾材１８を突設するという簡単な構造であるにも拘らず、冷媒ガス中からオイルを効果的に分離することができる。加えて、吐出口４３に濾材１８を設けるだけでよいことから、製造コストの低減を図ることができる。
（９）冷媒ガス中のオイルを分離できるため、吐出口４３から吐出される冷媒ガスの外部冷凍回路における熱交換効率を向上させることができるとともに、冷房能力を高めることができ、しかも可動部に十分な量のオイルを供給できて圧縮機の信頼性を向上させることができる。
【実施例】
【００３０】
以下に、参考例、実施例及び比較例を挙げて前記実施形態をさらに具体的に説明する。
（参考例１、濾材本体２１表面における水酸基の生成）
濾材本体２１として、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）繊維を使用し、常法に従って調製した不織布を単層として用いた。ＰＥＴ繊維の繊維径を１１μｍ、濾材本体２１の厚みを１ｍｍ、ＰＥＴ繊維の充填率を１２％とした。この濾材本体２１に紫外線（波長１７２ｎｍ、入力側電力２０Ｗ、出力側電力１０ｍＷ／ｃｍ２）を距離１００ｍｍ隔てて照射し、濾材本体２１表面に対する水酸基の形成状況について水の接触角を測定することによって確認した。その結果を表１に示した。
（参考例２、濾材本体２１表面における水酸基の生成）
濾材本体２１として、ＰＥＴ繊維を使用し、常法に従って調製した不織布を図２（ｂ）に示すような３層として用いた。ＰＥＴ繊維の繊維径を１１μｍ、濾材本体２１の厚みを４．８ｍｍ、ＰＥＴ繊維の充填率を５．２％とした。この濾材本体２１に紫外線（波長１７２ｎｍ、入力側電力２０Ｗ、出力側電力１０ｍＷ／ｃｍ２）を照射し、濾材本体２１表面に対する水酸基の形成状況について水の接触角を測定することによって確認した。その結果を表１に示した。
【００３１】
【表１】
表１に示したように、参考例１の濾材１８はその厚みが薄いことから、濾材本体２１表面への水酸基の導入が速く、６０分後には接触角が０°となって水酸基の導入が完了した。一方、参考例２の濾材本体２１は３層構造ではあるが、厚みが厚いことから、参考例１に比べて接触角の低下が遅いが、６０分後に水酸基の導入がほぼ完了した。
（実施例１、化学結合の形成）
前記参考例２の濾材を使用し、撥水撥油成分２０としてヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシランを用いて、濾材本体２１表面の水酸基と撥水撥油成分のメトキシ基を反応させて化学結合を形成させた。濾材本体２１は目付量３４５ｇ／ｍ２、面積５０／ｃｍ２のものを５枚、すなわち８．６ｇ使用し、撥水撥油成分２０を２５μｌ使用した。そして、容器内に濾材本体２１を配置するとともに、撥水撥油成分２０を収容し、容器内を１５０℃に加熱することにより、濾材本体２１表面の水酸基と撥水撥油成分２０のメトキシ基との脱メタノール反応を実施した。加熱前、１５分後、３０分後、６０分後及び９０分後における濾材１８表面のオイルに対する接触角を測定し、その結果を表２に示した。
【００３２】
【表２】
表２に示したように、加熱時間の経過とともに接触角は大きくなり、６０分後に接触角が最も高くなり、９０分ではほぼ同じ値であった。従って、加熱後６０分程度で化学結合が完全に形成されることが判明した。
（実施例２、３及び参考例３、濾材の耐久性評価）
後述の実施例２〜４では実施例１で得られた濾材１８を用い、図１に示すオイルミストセパレータ１０内で実際に使用した場合を想定して試験を行った。実施例２〜４ではエンジンオイルを吹き付けた又は吹き付けない実施例１の濾材１８を耐圧容器内に収容し、該耐圧容器内にブローバイガス又は空気を封入し、該耐圧容器を１３０℃の恒温槽内に入れ、その状態で３００時間放置した。
【００３３】
すなわち、実施例２では、該耐圧容器内に劣化エンジンオイルを吹き付けた濾材１８を使用するとともに、該耐圧容器内にブローバイガスを封入した。実施例３では、新しい未劣化エンジンオイルを吹き付けた濾材１８を使用するとともに、該耐圧容器内にブローバイガスを封入した。
【００３４】
そして、３００時間経過した後の濾材１８について、水に対する接触角を測定し、その結果を表３に示した。
【００３５】
【表３】
表３に示した結果より、試験前、すなわち撥水撥油成分２０が形成されただけの濾材本体２１では１２５°の接触角が得られた。実施例２及び３では劣化オイル又は新オイル及びブローバイガスの雰囲気の条件に対し、接触角は若干低下するが、十分な耐久性を示す結果が得られた。一方、参考例３ではオイルを使用せず、空気雰囲気であったため、接触角はほとんど低下せず、耐久性を示す結果が得られた。
（実施例４及び比較例１）
実施例４の濾材１８として前記実施例１で得られた濾材１８を使用し、比較例１の濾材１８として水酸基の生成及び化学結合の形成を行わない不織布を使用した。すなわち、実施例４では、エンジンオイルを吹き付けない濾材１８を使用した。そして、それらの不織布を図１に示すオイルミストセパレータ１０内に取付け、オイルミスト供給量（ｇ）に対する圧力損失（ｋＰａ）を常法に従って測定した。その結果を図４に示した。図４において、実線は実施例４を示し、破線は比較例１を示す。なお、実際の測定結果は圧力変動があるが、グラフにおいてはその平均値を示した。
【００３６】
図４に示すように、実施例４の濾材１８は比較例１の濾材１８に比べて、オイルミストの供給量が増大したとき、圧力損失を約３０％低下させることができることが示された。
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。
【００３７】
・ 濾材本体２１として、充填率が異なる複数の不織布を積層したものを使用することもできる。
・ オイルミストセパレータ１０として、シリンダヘッドカバー１１の内部に、平板状やひだ折り状の濾材１８が適用される形式や、オイルミストセパレータ１０としてエンジン周りに単独で設けられる場合にも有効である。
【００３８】
・ 濾材１８が適用されるオイルミストセパレータ１０として、バイパスフロー式、インパクタを有するフィルタ式等の形式が挙げられる。
・ 撥水撥油成分２０として、前記フッ素樹脂に代えてシリコーン樹脂を用いることも可能である。
【００３９】
・ 図１の二点鎖線に示すように、濾材１８を支持する下流側支持板１５にバイパスバルブ１６を設けることができる。この場合には、濾材１８の目詰まりによって濾材１８内部の圧力が一定値に達するとバイパスバルブ１６が開放されて濾材１８内部の圧力上昇を抑えることができる。
【００４０】
・ 図７（ａ）、（ｂ）に示すように、オイルミストセパレータ１０のハウジング１２内の中央部にはプリーツ状で、かつ図２（ａ）、（ｂ）に示す断面構成の濾材１８を配置するとともに、該濾材１８と流入孔１３との間には衝突板５５が交互に配置されて形成されたインパクタ５６を設けることができる。そして、流入孔１３から流入されたオイルミストとエアの混合ガス（ブローバイガス）は、図７中の矢印に示すようにインパクタ５６を通過し、続いて濾材１８を通過した後、流出孔１４から流出される。混合ガス中のオイルミストはその一部がインパクタ５６で分離された後、濾材１８で分離される。
【００４１】
・ 図８に示すように、下流側支持板１５には複数の貫通孔５７を形成し、ブローバイガスの一部が上流位置の濾材１８を通過することなく貫通孔５７を通過するように構成する。下流側支持板１５より下流には支持プレート１７を配置し、その上流側面には板状をなす下流位置の濾材１８（インパクタ）を接合することができる。この下流位置の濾材１８は図２（ａ）、（ｂ）に示すものが用いられ、低密度層２１ｃ側が支持プレート１７側になる。そして、前記貫通孔５７を通過した混合ガスは、下流位置の濾材１８に衝突してオイルミストの一部が分離される。
【００４２】
・ 図９に示すように、オイルミストセパレータ１０を構成する分離筒５９内には板状の濾材１８を交互に配置し、混合ガスが蛇行して通過するように構成することもできる。この場合、濾材１８に当った混合ガスの一部は濾材１８を通過し、オイルミストが分離される。
【００４３】
・ 図１０に示すように、オイルミストセパレータ１０としてのサイクロン６０の内周面に円筒状の濾材１８を高密度層２１ａ側が中心側になるように配置することもできる。このとき、サイクロン６０内を上方から下方へ旋回されながら通過する混合ガス中の一部のオイルミストが濾材１８で分離される。
【００４４】
・ 図１１に示すように、オイルミストセパレータ１０を構成する分離筒体６１を直角に曲げ形成し、その下流部には複数の衝突板６２を交互に配置したインパクタ６３を設けるとともに、流入孔１３に対向する位置に板状の濾材１８を高密度層２１ａが流入孔１３に対向するように配置することができる。この場合には、流入孔１３から流れ込んだ混合ガスはその正面の濾材１８に当ってオイルミストが分離され、さらに直角に向きを変えて下流へ流れる。
【００４５】
・ 前記第１実施形態、第２実施形態、さらに各別例において、前記濾材１８によりミスト中に含まれる水（水分）を分離することができる。
・ 換気扇のフィルタとして前記濾材１８を使用することにより、ミスト中に含まれるオイル又は水を分離することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１０…オイルミストセパレータ、１８…濾材、１９…撥水撥油被膜、２０…撥水撥油成分、２１…濾材本体、２１ａ…高密度層、２１ｂ…中密度層、２１ｃ…低密度層。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばエンジンの燃焼室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能力を長期間に亘って維持す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】
自動車エンジンの燃焼室で燃料が燃焼する際には、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として、例えば特許文献１に記載の構造を有するものが知られている。すなわち、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ンがコーティングされた濾材で構成されている。そして、この濾材を使用することにより、オイルミストの分離効率を高めることができるとともに、ガス流の圧力損失を低くすることができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２５５２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献１に記載されているオイルミストセパレータでは、濾材を構成する繊維状素材、不織布等にフッ素樹脂等がコーティングされるとともに、熱処理が施される。このような方法では、フッ素樹脂等の撥油又は撥水成分は濾材の表面に単に付着されて、物理的に結合されているに過ぎない。従って、そのような濾材を備えたオイルミストセパレータを前記ケース内に装着して長期間使用した場合、撥油又は撥水成分と濾材表面との間の結合が簡単に切れ、撥油又は撥水成分が濾材から剥がれてしまうおそれがあった。その結果、オイル又は水の目詰まりによりミストの捕捉能力が経時的に低下するとともに、圧力損失の増大を招き、耐久性に欠けるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的とするところは、オイル又は水のミストの捕捉能力を長期間に亘って維持することができるとともに、圧力損失の増大を抑制することができ、優れた耐久性を発揮す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】
【０００７】
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、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、表面に撥水撥油被膜を有し、該撥水撥油被膜は撥水撥油成分が濾材本体に対して化学結合により結合されて構成されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明のミストセパレータ用の濾材は、請求項１に係る発明において、前記撥水撥油被膜は単分子膜であることを特徴とする。
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又は請求項２に係る発明において、前記撥水撥油被膜は、濾材本体表面の水酸基と撥水撥油成分としてのフルオロアルキルシランの反応により化学結合されて形成されていることを特徴とする。
【０００９】
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３に係る発明において、前記濾材本体表面の水酸基は、水酸基を有しない濾材本体に活性エネルギーを付与することにより形成されたものであることを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明のミストセパレータ用の濾材は、請求項４に係る発明において、前記濾材本体は不織布により密度の異なる複数層が積層されて構成され、低密度層側から活性エネルギーが付与されるように構成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項６に記載の発明のミストセパレータ用の濾材は、請求項５に係る発明において、前記不織布における充填率は１０％以下に設定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
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は、表面に撥水撥油被膜を有し、該撥水撥油被膜は撥水撥油成分が濾材本体に対して化学結合により結合されて構成されている。このため、濾材を長期間に亘って使用した場合でも、撥水撥油成分と濾材本体との間は化学結合で強固に結合されていることから、その結合が良好に保持される。従って、撥水撥油成分はその機能を持続して発揮することができる。
【００１３】
よって、本発明のミストセパレータ用の濾材によれば、オイル又は水のミストの捕捉能力を長期間に亘って維持することができるとともに、圧力損失の増大を抑制することができ、優れた耐久性を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１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】（ａ）は２層構造の濾材本体を模式的に示す断面図、（ｂ）は３層構造の濾材本体を模式的に示す断面図。
【図３】濾材本体表面に水酸基を形成した後、撥水撥油成分を結合させる反応を模式的に示す説明図。
【図４】オイルミスト供給量と圧力損失との関係を示すグラフ。
【図５】本発明の第２実施形態における濾材を有するオイルミストセパレータを備えた斜板式圧縮機を示す断面図。
【図６】その斜板式圧縮機の要部側断面図。
【図７】（ａ）は別例のオイルミストセパレータを示す概略断面図、（ｂ）はその濾材部分を示す概略断面図。
【図８】第１実施形態の別例のオイルミストセパレータを示す概略断面図。
【図９】オイルミストセパレータの別例を示す要部断面図。
【図１０】サイクロン式のオイルミストセパレータを示す断面図。
【図１１】オイルミストセパレータの別例を示す要部断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（第１実施形態）
以下、本発明を自動車用エンジンの排出ガス浄化システム（ＰＣＶシステム）におけるオイルミストセパレータ用の濾材に具体化した第１実施形態を図１〜図４に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
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を構成するハウジング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。
【００１７】
ハウジング１２内にはオイルミストを分離するための円筒状をなす濾材１８が支持されている。この濾材１８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不織布により形成されている。
【００１８】
斯かる濾材１８について説明する。図３に示すように、濾材１８は表面に撥水撥油被膜１９を有し、該撥水撥油被膜１９は撥水撥油成分２０が濾材本体２１としての繊維に対して化学結合により結合されて構成されている。撥水撥油成分２０としては、例えばフルオロアルキルシラン（ＦＡＳ）であるヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン〔ＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３〕が用いられる。そして、そのメトキシ基（−ＯＣＨ３）と濾材本体２１表面例えばＰＥＴ表面に形成された水酸基（−ＯＨ）とが結合反応（脱メタノール反応）して化学結合が形成される。この反応は、例えば１５０℃、６０分の条件で行われる。この化学結合により、撥水撥油成分２０が濾材本体２１に強固に結合され、その結合が濾材１８の使用時に長期間に亘って保持される。撥水撥油被膜１９は前記フルオロアルキルシランに基づく単分子膜である。
【００１９】
前記フルオロアルキルシランは、下記の一般式で表される化合物である。
ＣＦ３（ＣＦ２）ｎＣＨ２ＣＨ２ＳｉＸ３
ここで、ｎは４〜９であることが好ましい。Ｘはメトキシ基、エトキシ基又はイソプロポキシ基である。
【００２０】
フルオロアルキルシランとして具体的には、前記化合物以外にトリデカフルオロオクチルトリメトキシシラン〔ＣＦ３（ＣＦ２）５ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３〕、ヘインコサンフルオロドデシルトリメトキシシラン〔ＣＦ３（ＣＦ２）９ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３〕等が挙げられる。
【００２１】
前記濾材本体２１表面の水酸基は、水酸基を有しない濾材本体２１であるＰＥＴ、ポリプロピレン（ＰＰ）等の表面に紫外線、電子線、プラズマ、オゾン等の活性エネルギーを照射或いは供給することにより形成される。この活性エネルギーの照射或いは供給は不織布の状態で行われる。例えば、波長１７２ｎｍ、入力側電力２０Ｗ及び出力側電力１０ｍＷ／ｃｍ２の紫外線をＰＥＴ表面に６０分間照射することにより、下記の反応式（ａ）〜反応式（ｃ）に示す反応が進行する。すなわち、反応式（ａ）に示すように、濾材本体２１近傍における空気中の酸素が励起されて酸素ラジカル（Ｏ・）が発生する。続いて、反応式（ｂ）に示すように、濾材本体２１（ＣｍＨｎ）に対して酸素ラジカルが攻撃して濾材本体２１のラジカルが生成する。次に、反応式（ｃ）に示すように、濾材本体２１のラジカルと水が反応して濾材本体２１表面に水酸基が形成される。
（ａ）Ｏ２ → ２Ｏ・
（ｂ）ＣｍＨｎ＋Ｏ・ → ＯＨ・＋Ｃｍ・Ｈｎ−１
（ｃ）Ｈ２Ｏ＋Ｃｍ・Ｈｎ−１ → ＣｍＨｎＯＨ
この反応を模式図で示すと、図３に示すように、濾材本体２１の繊維に紫外線が照射されると、前記反応式（ａ）〜反応式（ｃ）の反応に基づいて繊維の外周面に多数の水酸基が形成される。このように水酸基を有する繊維に対して、前述したフルオロアルキルシランを反応させることにより、繊維の外周面に多数のフルオロアルキルシラン分子が化学結合される。
【００２２】
濾材本体２１は不織布により単層で構成されていてもよいが、密度の異なる複数層の不織布が積層されて構成されていることが、ガス流の圧力損失を低くする点から好ましい。例えば、図２（ａ）に示すように濾材本体２１を高密度層２１ａ及び低密度層２１ｃの２層で構成したり、図２（ｂ）に示すように濾材本体２１を高密度層２１ａ、中密度層２１ｂ及び低密度層２１ｃの３層で構成したりすることができる。なお、矢印はブローバイガスの流れ方向を示す。そして、積層構成された濾材本体２１の低密度層２１ｃ側から活性エネルギーを照射することにより、活性エネルギーが濾材本体２１の内部まで浸透しやすく、水酸基の生成反応を濾材本体２１の厚み方向に均等に進行させることができるとともに、化学結合の結合反応も濾材本体２１の厚み方向に均等に実施することができる。
【００２３】
また、不織布における繊維の充填率（％）、すなわち不織布の目付量（ｇ／ｃｍ２）を厚み（ｍｍ）と不織布自体の密度（ｇ／ｃｍ３）で除した値を百分率で表した割合は、１０％以下であることが水酸基の生成反応と化学結合の結合反応のために好ましい。このように、充填率を下げることにより、不織布内の空隙を増加させて活性エネルギーを不織布の内部まで浸透しやすくすることができる。
【００２４】
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１８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１８内に流入したブローバイガスはその濾材１８中を通り、該濾材１８内でオイルミストが捕捉された後流出孔１４より流出される。流出孔１４から流出されたブローバイガスは、エンジンの吸気系へ送られる。ここで、濾材１８は、濾材本体２１の表面に撥水撥油被膜１９を有し、該撥水撥油被膜１９は撥水撥油成分２０が濾材本体２１に対して化学結合により結合されている。このため、濾材１８を長期間使用し続けた場合でも、撥水撥油成分２０と濾材本体２１との間が化学結合で強固に結合されていることから、その結合が持続され、撥水撥油成分２０の機能が継続して発揮される。
【００２５】
以上詳述した第１実施形態のオイルミストセパレータ１０用の濾材１８により発揮される効果について以下にまとめて説明する。
（１）第１実施形態のオイルミストセパレータ１０用の濾材１８は濾材本体２１の表面に撥水撥油被膜１９を有し、該撥水撥油被膜１９は撥水撥油成分２０が濾材本体２１に対して化学結合により結合されて構成されている。このため、濾材１８を長期間に亘って使用した場合でも、撥水撥油成分２０と濾材本体２１との間は化学結合により強固に結合されていることから、その結合が切断されるおそれはない。従って、撥水撥油成分２０はその機能を長期間持続して発揮することができる。
【００２６】
よって、第１実施形態のオイルミストセパレータ１０用の濾材１８によれば、オイルミストの捕捉能力を長期間に亘って維持することができるとともに、オイルの目詰まりを防いで圧力損失の増大を抑制することができ、優れた耐久性を発揮することができる。
（２）撥水撥油被膜１９は撥水撥油成分２０の単分子膜であることから、その膜厚を薄く、一定に形成することができ、撥水撥油機能を濾材全体で均一に発揮することができ、圧力損失の増大を有効に抑制することができる。
（３）撥水撥油被膜１９は、濾材本体２１表面の水酸基と撥水撥油成分２０としてのフルオロアルキルアルコキシシランの反応により化学結合されて形成されている。このため、水酸基とアルコキシ基との脱メタノール反応が容易に進行し、濾材本体２１表面と撥水撥油成分２０との間に強固な化学結合を形成することができる。
（４）濾材本体２１表面の水酸基は、水酸基を有しない濾材本体２１、具体的にはＰＥＴに活性エネルギーを照射することにより形成される。このため、前記反応式（ａ）、反応式（ｂ）及び反応式（ｃ）の反応工程に基づいて濾材本体２１表面に円滑に水酸基を導入することができる。
（５）濾材本体２１は不織布により密度の異なる複数層、すなわち高密度層２１ａ及び低密度層２１ｃが積層された２層又は高密度層２１ａ、中密度層２１ｂ及び低密度層２１ｃが積層された３層に構成され、低密度層２１ｃ側から活性エネルギーが照射又は供給されるように構成されている。この場合、活性エネルギーが濾材本体２１の内部まで浸透しやすく、水酸基の生成反応を濾材本体２１の厚み方向に均等に進行させることができるとともに、化学結合の結合反応も濾材本体２１の厚み方向に均等に実施することができる。
（６）不織布における充填率が１０％以下に設定されることにより、不織布内の空隙を増加させることができ、活性エネルギーを不織布の内部まで浸透しやすくすることができる。
（７）濾材１８の使用に際しては、ガス流の上流側が高密度になるように構成することで、オイルが高密度部分で捕捉され、それがガス流に乗って下流の低密度部分に移動し、低密度部分から落ちて回収される。このとき、濾材本体２１には薄く、均一な厚さの撥水撥油被膜１９が全体的に形成されている。従って、オイルは目詰まりを起こすことなく高密度部分で有効に捕捉されて、低密度部分から円滑に落下する。よって、通気抵抗の増加を抑制し、圧力損失を低くでき、耐久性を向上させることができる。また、目詰まりしないため、水分も適切に捕捉することができる。
（第２実施形態）
次に、本発明を空調装置（エアコンディショナー）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用の濾材１８に具体化した第２実施形態を図５及び図６に基づいて説明する。
【００２７】
図５及び図６に示すように、この斜板式圧縮機において、回転軸３１が回転されると斜板３２を介してピストン３３がシリンダボア３４内で往復動される。このため、冷媒ガスが両吸入室３５から吸入弁機構３６を介して各シリンダボア３４の圧縮室３７内に吸入され、圧縮される。圧縮された冷媒ガスは、各シリンダボア３４の圧縮室３７内から吐出弁機構３８を介して吐出室３９に吐出された後、吐出通路４０を通して吐出マフラー４１内に導かれ、さらに吐出口４３を介してエバポレータ等の外部冷凍回路に吐出される。第１実施形態と同様に構成されたオイルミストセパレータ１０の濾材１８は円筒状に形成されて吐出口４３の内端に圧入又は接着により嵌着され、吐出マフラー４１内に向かって突出されている。
【００２８】
図６に示すように、オイル誘導路４４は吐出マフラー４１の内底部から回転軸３１の軸受部に到るように、シリンダブロック４５に形成されている。そして、冷媒ガスが吐出口４３から吐出される際には、吐出口４３に濾材１８が突設されていることから、その冷媒ガスは濾材１８を通過して吐出口４３へ吐出される。このため、濾材１８により冷媒ガスに混在するオイルミストが分離され、吐出マフラー４１の内底部に落下される。そして、濾材１８により分離されて吐出マフラー４１の内底部に落下するオイルが、このオイル誘導路４４を通して回転軸３１の軸受部に導かれて、回転軸３１等の潤滑に供される。
【００２９】
従って、この第２実施形態によれば、第１実施形態の（１）〜（７）に示した効果に加え、次のような効果を奏することができる。
（８）斜板式圧縮機において、吐出口４３に濾材１８を突設するという簡単な構造であるにも拘らず、冷媒ガス中からオイルを効果的に分離することができる。加えて、吐出口４３に濾材１８を設けるだけでよいことから、製造コストの低減を図ることができる。
（９）冷媒ガス中のオイルを分離できるため、吐出口４３から吐出される冷媒ガスの外部冷凍回路における熱交換効率を向上させることができるとともに、冷房能力を高めることができ、しかも可動部に十分な量のオイルを供給できて圧縮機の信頼性を向上させることができる。
【実施例】
【００３０】
以下に、参考例、実施例及び比較例を挙げて前記実施形態をさらに具体的に説明する。
（参考例１、濾材本体２１表面における水酸基の生成）
濾材本体２１として、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）繊維を使用し、常法に従って調製した不織布を単層として用いた。ＰＥＴ繊維の繊維径を１１μｍ、濾材本体２１の厚みを１ｍｍ、ＰＥＴ繊維の充填率を１２％とした。この濾材本体２１に紫外線（波長１７２ｎｍ、入力側電力２０Ｗ、出力側電力１０ｍＷ／ｃｍ２）を距離１００ｍｍ隔てて照射し、濾材本体２１表面に対する水酸基の形成状況について水の接触角を測定することによって確認した。その結果を表１に示した。
（参考例２、濾材本体２１表面における水酸基の生成）
濾材本体２１として、ＰＥＴ繊維を使用し、常法に従って調製した不織布を図２（ｂ）に示すような３層として用いた。ＰＥＴ繊維の繊維径を１１μｍ、濾材本体２１の厚みを４．８ｍｍ、ＰＥＴ繊維の充填率を５．２％とした。この濾材本体２１に紫外線（波長１７２ｎｍ、入力側電力２０Ｗ、出力側電力１０ｍＷ／ｃｍ２）を照射し、濾材本体２１表面に対する水酸基の形成状況について水の接触角を測定することによって確認した。その結果を表１に示した。
【００３１】
【表１】
表１に示したように、参考例１の濾材１８はその厚みが薄いことから、濾材本体２１表面への水酸基の導入が速く、６０分後には接触角が０°となって水酸基の導入が完了した。一方、参考例２の濾材本体２１は３層構造ではあるが、厚みが厚いことから、参考例１に比べて接触角の低下が遅いが、６０分後に水酸基の導入がほぼ完了した。
（実施例１、化学結合の形成）
前記参考例２の濾材を使用し、撥水撥油成分２０としてヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシランを用いて、濾材本体２１表面の水酸基と撥水撥油成分のメトキシ基を反応させて化学結合を形成させた。濾材本体２１は目付量３４５ｇ／ｍ２、面積５０／ｃｍ２のものを５枚、すなわち８．６ｇ使用し、撥水撥油成分２０を２５μｌ使用した。そして、容器内に濾材本体２１を配置するとともに、撥水撥油成分２０を収容し、容器内を１５０℃に加熱することにより、濾材本体２１表面の水酸基と撥水撥油成分２０のメトキシ基との脱メタノール反応を実施した。加熱前、１５分後、３０分後、６０分後及び９０分後における濾材１８表面のオイルに対する接触角を測定し、その結果を表２に示した。
【００３２】
【表２】
表２に示したように、加熱時間の経過とともに接触角は大きくなり、６０分後に接触角が最も高くなり、９０分ではほぼ同じ値であった。従って、加熱後６０分程度で化学結合が完全に形成されることが判明した。
（実施例２、３及び参考例３、濾材の耐久性評価）
後述の実施例２〜４では実施例１で得られた濾材１８を用い、図１に示すオイルミストセパレータ１０内で実際に使用した場合を想定して試験を行った。実施例２〜４ではエンジンオイルを吹き付けた又は吹き付けない実施例１の濾材１８を耐圧容器内に収容し、該耐圧容器内にブローバイガス又は空気を封入し、該耐圧容器を１３０℃の恒温槽内に入れ、その状態で３００時間放置した。
【００３３】
すなわち、実施例２では、該耐圧容器内に劣化エンジンオイルを吹き付けた濾材１８を使用するとともに、該耐圧容器内にブローバイガスを封入した。実施例３では、新しい未劣化エンジンオイルを吹き付けた濾材１８を使用するとともに、該耐圧容器内にブローバイガスを封入した。
【００３４】
そして、３００時間経過した後の濾材１８について、水に対する接触角を測定し、その結果を表３に示した。
【００３５】
【表３】
表３に示した結果より、試験前、すなわち撥水撥油成分２０が形成されただけの濾材本体２１では１２５°の接触角が得られた。実施例２及び３では劣化オイル又は新オイル及びブローバイガスの雰囲気の条件に対し、接触角は若干低下するが、十分な耐久性を示す結果が得られた。一方、参考例３ではオイルを使用せず、空気雰囲気であったため、接触角はほとんど低下せず、耐久性を示す結果が得られた。
（実施例４及び比較例１）
実施例４の濾材１８として前記実施例１で得られた濾材１８を使用し、比較例１の濾材１８として水酸基の生成及び化学結合の形成を行わない不織布を使用した。すなわち、実施例４では、エンジンオイルを吹き付けない濾材１８を使用した。そして、それらの不織布を図１に示すオイルミストセパレータ１０内に取付け、オイルミスト供給量（ｇ）に対する圧力損失（ｋＰａ）を常法に従って測定した。その結果を図４に示した。図４において、実線は実施例４を示し、破線は比較例１を示す。なお、実際の測定結果は圧力変動があるが、グラフにおいてはその平均値を示した。
【００３６】
図４に示すように、実施例４の濾材１８は比較例１の濾材１８に比べて、オイルミストの供給量が増大したとき、圧力損失を約３０％低下させることができることが示された。
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。
【００３７】
・ 濾材本体２１として、充填率が異なる複数の不織布を積層したものを使用することもできる。
・ オイルミストセパレータ１０として、シリンダヘッドカバー１１の内部に、平板状やひだ折り状の濾材１８が適用される形式や、オイルミストセパレータ１０としてエンジン周りに単独で設けられる場合にも有効である。
【００３８】
・ 濾材１８が適用されるオイルミストセパレータ１０として、バイパスフロー式、インパクタを有するフィルタ式等の形式が挙げられる。
・ 撥水撥油成分２０として、前記フッ素樹脂に代えてシリコーン樹脂を用いることも可能である。
【００３９】
・ 図１の二点鎖線に示すように、濾材１８を支持する下流側支持板１５にバイパスバルブ１６を設けることができる。この場合には、濾材１８の目詰まりによって濾材１８内部の圧力が一定値に達するとバイパスバルブ１６が開放されて濾材１８内部の圧力上昇を抑えることができる。
【００４０】
・ 図７（ａ）、（ｂ）に示すように、オイルミストセパレータ１０のハウジング１２内の中央部にはプリーツ状で、かつ図２（ａ）、（ｂ）に示す断面構成の濾材１８を配置するとともに、該濾材１８と流入孔１３との間には衝突板５５が交互に配置されて形成されたインパクタ５６を設けることができる。そして、流入孔１３から流入されたオイルミストとエアの混合ガス（ブローバイガス）は、図７中の矢印に示すようにインパクタ５６を通過し、続いて濾材１８を通過した後、流出孔１４から流出される。混合ガス中のオイルミストはその一部がインパクタ５６で分離された後、濾材１８で分離される。
【００４１】
・ 図８に示すように、下流側支持板１５には複数の貫通孔５７を形成し、ブローバイガスの一部が上流位置の濾材１８を通過することなく貫通孔５７を通過するように構成する。下流側支持板１５より下流には支持プレート１７を配置し、その上流側面には板状をなす下流位置の濾材１８（インパクタ）を接合することができる。この下流位置の濾材１８は図２（ａ）、（ｂ）に示すものが用いられ、低密度層２１ｃ側が支持プレート１７側になる。そして、前記貫通孔５７を通過した混合ガスは、下流位置の濾材１８に衝突してオイルミストの一部が分離される。
【００４２】
・ 図９に示すように、オイルミストセパレータ１０を構成する分離筒５９内には板状の濾材１８を交互に配置し、混合ガスが蛇行して通過するように構成することもできる。この場合、濾材１８に当った混合ガスの一部は濾材１８を通過し、オイルミストが分離される。
【００４３】
・ 図１０に示すように、オイルミストセパレータ１０としてのサイクロン６０の内周面に円筒状の濾材１８を高密度層２１ａ側が中心側になるように配置することもできる。このとき、サイクロン６０内を上方から下方へ旋回されながら通過する混合ガス中の一部のオイルミストが濾材１８で分離される。
【００４４】
・ 図１１に示すように、オイルミストセパレータ１０を構成する分離筒体６１を直角に曲げ形成し、その下流部には複数の衝突板６２を交互に配置したインパクタ６３を設けるとともに、流入孔１３に対向する位置に板状の濾材１８を高密度層２１ａが流入孔１３に対向するように配置することができる。この場合には、流入孔１３から流れ込んだ混合ガスはその正面の濾材１８に当ってオイルミストが分離され、さらに直角に向きを変えて下流へ流れる。
【００４５】
・ 前記第１実施形態、第２実施形態、さらに各別例において、前記濾材１８によりミスト中に含まれる水（水分）を分離することができる。
・ 換気扇のフィルタとして前記濾材１８を使用することにより、ミスト中に含まれるオイル又は水を分離することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１０…オイルミストセパレータ、１８…濾材、１９…撥水撥油被膜、２０…撥水撥油成分、２１…濾材本体、２１ａ…高密度層、２１ｂ…中密度層、２１ｃ…低密度層。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
表面に撥水撥油被膜を有し、該撥水撥油被膜は撥水撥油成分が濾材本体に対して化学結合により結合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２】
前記撥水撥油被膜は単分子膜であることを特徴とする請求項１に記載のミストセパレータ用の濾材。
【請求項３】
前記撥水撥油被膜は、濾材本体表面の水酸基と撥水撥油成分としてのフルオロアルキルシランの反応により化学結合されて形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のミストセパレータ用の濾材。
【請求項４】
前記濾材本体表面の水酸基は、水酸基を有しない濾材本体に活性エネルギーを付与することにより形成されたものであることを特徴とする請求項３に記載のミストセパレータ用の濾材。
【請求項５】
前記濾材本体は不織布により密度の異なる複数層が積層されて構成され、低密度層側から活性エネルギーが付与されるように構成されていることを特徴とする請求項４に記載のミストセパレータ用の濾材。
【請求項６】
前記不織布における充填率は１０％以下に設定されていることを特徴とする請求項５に記載のミストセパレータ用の濾材。
【請求項１】
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、
表面に撥水撥油被膜を有し、該撥水撥油被膜は撥水撥油成分が濾材本体に対して化学結合により結合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２】
前記撥水撥油被膜は単分子膜であることを特徴とする請求項１に記載のミストセパレータ用の濾材。
【請求項３】
前記撥水撥油被膜は、濾材本体表面の水酸基と撥水撥油成分としてのフルオロアルキルシランの反応により化学結合されて形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のミストセパレータ用の濾材。
【請求項４】
前記濾材本体表面の水酸基は、水酸基を有しない濾材本体に活性エネルギーを付与することにより形成されたものであることを特徴とする請求項３に記載のミストセパレータ用の濾材。
【請求項５】
前記濾材本体は不織布により密度の異なる複数層が積層されて構成され、低密度層側から活性エネルギーが付与されるように構成されていることを特徴とする請求項４に記載のミストセパレータ用の濾材。
【請求項６】
前記不織布における充填率は１０％以下に設定されていることを特徴とする請求項５に記載のミストセパレータ用の濾材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−９６２１７（Ｐ２０１２−９６２１７Ａ）
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８９１７２（Ｐ２０１１−８９１７２）
【出願日】平成２３年４月１３日（２０１１．４．１３）
【出願人】（０００２４１５００）トヨタ紡織株式会社 (2,945)
【出願人】（５０４１３９６６２）国立大学法人名古屋大学 (996)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１３日（２０１１．４．１３）
【出願人】（０００２４１５００）トヨタ紡織株式会社 (2,945)
【出願人】（５０４１３９６６２）国立大学法人名古屋大学 (996)
【Ｆターム（参考）】
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