JP2018066319A - オイルミストセパレータ - Google Patents

Abstract

【課題】オイル分離部の設計自由度が大きく各エンジンの仕様にきめ細かく対応できるオイルミストセパレータを提供する。【解決手段】エンジンの本体とは別に設けられるハウジング２と、エンジン内で発生するブローバイガス中のオイルを分離するオイル分離部４１と、を備えた。ハウジング２は、オイル分離部４１の上流側に設けられた入口ケース１１と、オイル分離部４１の下流側に設けられた出口ケース３１と、ブローバイガスの通流方向に直列に配設された同一形状の第１本体ケース２２と第２本体ケース２３と、を備えた。オイル分離部４１は、ブローバイガスの通流方向に直列に配設された第１オイル分離部４２と第２オイル分離部４３とで構成した。【選択図】図１

Description

本発明は、エンジン内で発生するブローバイガス中のオイル成分を分離するオイルミストセパレータに関する。

従来より、エンジン内で発生したブローバイガスに含まれるオイルミストを分離してオイルをエンジンのオイルパンに戻すオイルミストセパレータが使用されている。オイルミストセパレータは、エンジンのシリンダヘッドカバー等に取り付けるスペースがないときは、エンジンの本体とは別の箇所に設けられる。

ところで、エンジンはその排気量によってブローバイガスの流量等が変化するので、オイルミストセパレータの仕様もそれに対応したものが要求される。例えば、ブローバイガスが高速で流れると、一旦オイルミストセパレータのオイル分離部で分離されて排出されたオイルがハウジング内に吸引され再飛散して流出口から流出する現象が生じ得ることから、そのようなエンジンの性能の場合には、オイルミストセパレータのハウジングの下流側の断面積を大きくしてブローバイガスの流速を小さくするなどの措置が必要となる。これに関して、特許文献１には、エンジンの性能に対応できる設計自由度の大きいオイルミストセパレータが開示されている。

特許文献１に記載のオイルミストセパレータは、図６に示すように、ハウジング６２が、ブローバイガスの流入口６４が形成された上流側半割体６３と、ブローバイガスの流出口６６が形成された下流側半割体６５とを備え、オイル分離部６７は上流側半割体６３と下流側半割体６５との間に挟持される構成となっている。したがって、上流側半割体６３あるいは下流側半割体６５を複数種用意しておくことにより、各エンジンの仕様に応じた上流側半割体６３あるいは下流側半割体６５を選択し組み付けて使用することができる。また、オイル分離部６７についても同様に選択して使用することができる。このようにして、オイルミストセパレータ６１の設計自由度は高められている。

特開２０１５−４３３０号公報

しかし、特許文献１に記載のオイルミストセパレータ６１は、オイル分離部６７の設計自由度に関し、オイル分離部６７がハウジング６２内に１体のみ設けられた構成となっているから、その１体のオイル分離部６７について設定し調整される仕様の範囲内でしかエンジンの要求に対応することができず、より細かくエンジンの仕様に対応することはできなかった。

そこで、本発明は、オイル分離部の設計自由度が大きく各エンジンの仕様にきめ細かく対応できるオイルミストセパレータの提供を課題とするものである。

上記問題を解決するために、請求項１に記載の発明は、エンジンの本体とは別に設けられるハウジングと、該ハウジング内に取り付けられ、前記エンジン内で発生するブローバイガス中のオイルを分離するオイル分離部と、を備えたオイルミストセパレータであって、前記ハウジングは、前記オイル分離部の上流側に設けられた入口ケースと、前記オイル分離部の下流側に設けられた出口ケースと、前記入口ケースと前記出口ケースとの間に配設され、オイルを排出するドレン口が形成された本体ケースと、を備え、前記オイル分離部は、複数設けられ、前記各オイル分離部は、前記ブローバイガスの通流方向に直列に配設されていることを要旨とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１の記載において、前記本体ケースは、複数設けられ、前記各本体ケースは、前記ブローバイガスの通流方向に直列に配設され、前記各オイル分離部は、前記本体ケース毎に取り付けられていることを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項２の記載において、前記各本体ケースは、いずれも同一に形成されていることを要旨とする。
請求項４に記載の発明は、請求項２または請求項３の記載において、前記本体ケースは、同一形状の第１本体ケースと第２本体ケースとで構成され、前記オイル分離部は、前記入口ケースと前記第１本体ケースとの間に挟持された第１オイル分離部と、前記第１本体ケースと前記第２本体ケースとの間に挟持された第２オイル分離部と、で構成されたことを要旨とする。

本発明のオイルミストセパレータによると、オイル分離部は、複数設けられ、各オイル分離部は、ブローバイガスの通流方向に直列に配設されているから、それぞれのオイル分離部において各種仕様に設定できるだけでなく、オイル分離部同士の間でも互いに仕様を同一のものや異なるものとすることができる。このため、オイル分離部は、全体として、非常に多様な仕様に設定することができるから、より細かく各エンジンの仕様に対応することができる。
また、本体ケースが、複数設けられ、前記各本体ケースが、前記ブローバイガスの通流方向に直列に配設され、前記各オイル分離部は、前記本体ケース毎に設けられている場合は、各オイル分離部を各本体ケース単位で組み付けていけばよく、したがって、複数のオイル分離部をハウジング内に組み付け易い。
更に、各本体ケースが、いずれも同一に形成されている場合は、複数の本体ケースを共通化できるから、コストを低減できる。

本発明について、本発明による典型的な実施形態の非限定的な例を挙げ、言及された複数の図面を参照しつつ以下の詳細な記述にて更に説明するが、同様の参照符号は図面のいくつかの図を通して同様の部位を示す。
本発明の実施形態のオイルミストセパレータを示す縦断面図である。 図１の分解断面図である。 図１の分解斜視図である。 本発明のオイルミストセパレータと従来のオイルミストセパレータとの性能を比較するグラフである。 本発明の別の実施形態のオイルミストセパレータを示す縦断面図である。 従来のオイルミストセパレータを示す縦断面図である。

ここで示される事項は例示的なものおよび本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。

以下、本発明の実施形態のオイルミストセパレータを図に基づいて説明する。
本実施形態のオイルミストセパレータは、エンジンの本体とは別に設けられる外付け式のものである。エンジン内で発生したブローバイガスは内部に含まれるオイルがオイルミストセパレータを通過する間に分離された後、吸気系に戻されて再燃焼される。一方、分離されたオイルは、ドレン口からオイルパンに戻される。オイルミストセパレータはブローバイガスの流路の途中に設置される。

オイルミストセパレータは、ハウジングと、ハウジング内に取り付けられ、エンジン内で発生したブローバイガス中のオイルを分離するオイル分離部と、を備えている。ハウジングは、入口ケースと、出口ケースと、複数の本体ケースと、を備えている。オイル分離部は、複数設けられ、各オイル分離部は、ブローバイガスの通流方向に直列に配設されている。本実施形態では、オイル分離部は２体が直列に配設された２連のものを例示する。以下、各部材について詳細に説明する。

図１乃至図３において、ハウジング２は、オイル分離部４１の上流側に設けられた入口ケース１１と、オイル分離部４１の下流側に設けられた出口ケース３１と、入口ケース１１と出口ケース３１との間に配設された２個の本体ケース２１と、を備えている。入口ケース１１は、上流側に小径の円筒状の管接続部１２が形成され、管接続部１２はブローバイガスの流路における図示しない上流側配管に接続される。入口ケース１１の他側は大径の円筒状をなし管接続部１２の流路空間と連通する入口壁部１３に形成されており、その開口端側には外方に環状に突出するフランジ１４が形成されている。入口ケース１１は合成樹脂で形成されている。

本体ケース２１は、材質、形状等が全て同一の第１本体ケース２２と第２本体ケース２３とからなり、第１本体ケース２２及び第２本体ケース２３は、ブローバイガスの通流方向に沿って同軸上に直列に配設されている。各本体ケースは、大径の円筒状に形成され、内部はオイル分離室２４となっている。

各本体ケースにおける両開口端側には外方に環状に突出するフランジが形成されており、両フランジは、入口ケース１１のフランジ１４と同一の外径に形成され、第１本体ケース２２の上流側のフランジ２５の上流側の面は入口ケース１１のフランジ１４の下流側の面と当接し、第２本体ケース２３の上流側のフランジ２５の上流側の面は第１本体ケース２２の下流側のフランジ２６の下流側の面と当接し、この当接部分で各ケース同士が接合されている。各本体ケースの上流側のフランジ２５には段部２７が形成され、その段部２７には後述するオイル分離部４１の仕切板部４５の周端部が取り付けられる取付部２８を形成している。

更に、各本体ケースの底面２９の下流寄りには垂直下方に、オイル分離部４１で分離されたオイルを排出するドレン口３０が一体に設けられている。なお、図示しないが、ドレン口３０と、排出されたオイルが回収されるエンジンのドレンパンと、を連結する配管は、個々にオイルパンに接続されている。各本体ケースは、合成樹脂で一体に形成されている。

出口ケース３１は、入口ケース１１と同材質、同形状に形成され、管接続部３２と出口壁部３３とフランジ３４とで形成され、入口ケース１１を左右反転させた状態で第２本体ケース２３に接続されている。すなわち、入口ケース１１と出口ケース３１とは共通の部品となっており、左右対称に配設されている。

一方、オイル分離部４１は、材質、形状、構造等全て同一の第１オイル分離部４２と第２オイル分離部４３とからなり、第１オイル分離部４２及び第２オイル分離部４３は、ブローバイガスの通流方向に沿って同軸上に直列に配設されている。具体的には、第１オイル分離部４２は、仕切板部４５の周端部が第１本体ケース２２のフランジ２５の取付部２８内に収容され、入口ケース１１のフランジ１４と第１本体ケース２２のフランジ２５とで挟持されることにより固定されている。同様に、第２オイル分離部４３は、その仕切板部４５の周端部が第２本体ケース２３のフランジ２５の取付部２８内に収容され、第１本体ケース２２のフランジ２６と第２本体ケース２３のフランジ２５とで挟持されることにより固定されている。各フランジ同士は振動溶着や接着剤による接着により接合されている。なお、各フランジ同士は、これらの手段に限らず、ボルト締め、タッピングねじによるねじ止め等の手段によっても接合することができ、ボルト締め、ねじ止めによる場合は、ボルトやねじを外すことによりケース毎に分解し、内部のオイル分離部４１を交換することができる。

オイル分離部４１は、インパクタフィルタ方式のものであり、支持体４４に、ノズル４７が形成されているとともに、フィルタ４９が取り付けられている。支持体４４は、外径が本体ケース２１のフランジ２５の取付部２８を形成する段部２７の内径より僅かに小さい円板上の仕切板部４５を基部として、その上流側の面に所定高さに膨出した膨出部４６が一体に形成され、その膨出部４６及び仕切板部４５にはこれらを貫通する、入口ケース１１の管接続部１２の内径よりかなり小さい径の貫通孔からなるノズル４７が形成されている。ノズル４７は膨出部４６の中央部を中心とする円の周方向に等間隔で３個設けられている。

仕切板部４５の下流側の面には半割円筒状の部分と円板状の部分とからなるフィルタ支持枠４８が下流側に向けて一体に突設されている。フィルタ支持枠４８には、不織布、紙、織物、編物等の繊維体、樹脂連泡体、多孔質材等からなるフィルタ４９が仕切板部４５から所定距離離間してフィルタ支持枠４８の円板状の部分に当接させて配置されている。フィルタ支持枠４８におけるフィルタ４９と仕切板部４５との間はフィルタ４９を押さえる押さえ部５０が介在している。

次に、上記のように構成された本実施形態のオイルミストセパレータ１によるブローバイガス中のオイルの分離について説明する。
エンジン内で発生して流路を流れてきたブローバイガスは、オイルミストセパレータ１の入口ケース１１から第１本体ケース２２内に流れ込んだ後、第１オイル分離部４２の３個のノズル４７を通り、支持体４４の仕切板部４５の下流側に噴出する。このとき、各ノズル４７は入口ケース１１の管接続部１２の内径よりかなり小さい径に形成されているので、ブローバイガスはこの部分を通過する際に増速される。そして、ブローバイガスは、仕切板部４５から所定距離離間したフィルタ４９の前面に衝突する。この衝突によりブローバイガス中のオイルミストはフィルタ４９に捕捉されてブローバイガスから分離し、フィルタ４９を伝って滴下する。フィルタ４９に衝突したガスはフィルタ４９の外周端面と第１本体ケース２２の内壁面との間隙を通って下流側のオイル分離室２４内に流れ込む。

また、フィルタ４９に流れたブローバイガスの一部は、フィルタ４９内を通過し、その間にオイルミストはフィルタ４９のろ過作用によってフィルタ４９に捕捉され、自重で第１本体ケース２２の底面２９上に滴下する。フィルタ４９内を通過したブローバイガスはフィルタ４９の外周端面と第１本体ケース２２の内壁面との間隙を通って下流側のオイル分離室２４内に流れ込む。第１本体ケース２２の底面２９上に滴下したオイルはドレン口３０内に排出され、エンジンのオイルパン内に戻り回収される。これにより、入口ケース１１内を流れてきたブローバイガス中の相当部分のオイルは第１オイル分離部４２によって分離される。

続いて、第１本体ケース２２の下流側のオイル分離室２４内に流出したブローバイガスは、同様にして、下流側の第２オイル分離部４３に流れ、ノズル４７を通過する間に増速されてフィルタ４９に衝突し、一部はフィルタ４９内を通過してろ過されることにより、第１オイル分離部４２で分離されずにブローバイガス中に残ったオイルは、第２オイル分離部４３によって捕捉され分離される。第２本体ケース２３の底面２９上に滴下したオイルはドレン口３０に流れ、エンジンのオイルパン内に戻って回収される。第２オイル分離部４３を通過したブローバイガスは、出口ケース３１を通流し、流路を通ってエンジンの吸気系に戻る。

このようにして、ブローバイガス中のオイルを２連配置のオイル分離部４１で分離するオイルミストセパレータ１は、従来のオイル分離部６７がハウジング６２内に１体のみ配置されたオイルミストセパレータ６１に比べて、図４に示すように、オイルの捕集率は同等以上であり、性能が上がっている。図４は、オイル分離部が１連のものと２連のものとについて圧損が同一の条件下でオイルミストセパレータ全体での各粒子径における捕集率を測定した実験データである。図４から明らかなように、粒子径が大きい領域においては両者はほぼ同等の捕集率であるが、粒子径がそれ以外の領域においては２連構造の方が捕集率は大きくなっている。

ところで、上記実施形態のオイルミストセパレータ１は、ハウジング２に内蔵されたオイル分離部４１がインパクタフィルタ方式のものであるが、本発明は、オイル分離部４１が、ノズル４７から高速のブローバイガスを衝突壁に衝突させて捕捉し分離するインパクタ方式のものや、フィルタ４９でブローバイガス中のオイルをろ過して捕捉し分離するフィルタ方式のものである場合にも同様に適用できる。

次に、上記実施形態のオイルミストセパレータ１は、第１オイル分離部４２と第２オイル分離部４３とが、材質、形状、構造等全て同一のオイル分離部を採用したものを示しているが、各オイル分離部の仕様が互いに異なるものとすることもできる。例えば、第１オイル分離部４２のノズル４７は、図１等に示すように、支持体４４に周方向に等間隔で３個設けられているのに対し、第２オイル分離部４３のノズル４７は、第１オイル分離部４２とは個数、ノズル径や設置位置等が異なる仕様のものとしてもよい。また、各オイル分離部同士でフィルタ４９の仕様を異ならせてもよい。但し、両オイル分離部は、本体ケース２１に取り付けられる仕切板部４５の外径、板厚等の外形仕様が同一のものであるのが望ましい。各オイル分離部を本体ケース２１に共通して取り付けることができるからである。

更には、上記実施形態のオイルミストセパレータ１は、第１オイル分離部４２と第２オイル分離部４３とがいずれもインパクタフィルタ方式のものを採用しているが、両オイル分離部が互いに異なる分離方式を採用したものとしてもよい。例えば、図５に示すように、第１オイル分離部はノズル４７から噴出したブローバイガスを衝突板５２に衝突させてオイルを分離するインパクタ方式のオイル分離部５１を採用し、第２オイル分離部はフィルタ４７でオイルをろ過して分離するフィルタ方式のオイル分離部５３を採用したものとすることもできる。

上述のことから、実施形態のオイルミストセパレータの製造方法としては、例えば、オイル分離部が、第１オイル分離部４２（５２）と、第２オイル分離部４３（５３）と、で構成されるオイルミストセパレータの製造方法であって、第１オイル分離部及び第２オイル分離部のうちの少なくとも一方のオイル分離部として複数種類のオイル分離部が用意され、複数種類のオイル分離部から選択される１つのオイル分離部を一方のオイル分離部として選択して用いる形態を挙げることができる。なお、上記複数種類のオイル分離部としては、例えば、ノズル４７の形態（例えば、個数、大きさ、配置場所等）、フィルタ４９の形態（例えば、厚さ、材質、密度等）、分離構造（例えば、インパクタフィルタ方式、インパクタ方式、フィルタ方式等）のうちの１種又は２種以上が異なる形態が挙げられる。

次に、上記実施形態のオイルミストセパレータ１の作用を説明する。
オイルミストセパレータ１は、２体のオイル分離部がブローバイガスの通流方向に直列に配設されているから、１体のオイル分離部が設けられたオイルミストセパレータと比較して、同一の圧損の条件下、オイルの捕集率が上がり捕集性能が向上する。

また、２連のオイル分離部４１の構造としたことにより、各オイル分離部内において各種の仕様に設定できるだけでなく、第１オイル分離部４２と第２オイル分離部４３の間でも互いにオイル分離方式、ノズル４７の大きさ、個数、設置位置やフィルタ４９等の仕様を異ならせることができる。このため、オイル分離部４１は、各オイル分離部の仕様を多様に組み合わせて、全体として、非常に多様な仕様に設定することができるから、エンジンの仕様毎に求められる圧損その他の条件に対してオイル分離部４１の仕様調整を非常にきめ細かく行なうことができる。

更に、ハウジング２は本体ケース２１が２個連結された構成となっているので、各本体ケースを単位として各オイル分離部を第１本体ケース２２及び第２本体ケース２３にそれぞれ組み付けていけばよく、したがって、２体のオイル分離部４１をハウジング２内に組み付け易くなる。

加えて、第１本体ケース２２及び第２本体ケース２３は同一に形成され、また、第１オイル分離部４２及び第２オイル分離部４３も同一仕様に形成されているから、各部品を共通に仕様することができ、コストを低減でき、組み付けも簡単に行なうことができる。

ところで、上記各実施形態のオイルミストセパレータ１は、ハウジング２内に２連のオイル分離部が配設された構成となっているが、本発明を実施する場合は、オイル分離部が３連以上配設された構成としてもよい。この場合、オイル分離部４１に対応して本体ケース２１も各本体ケースを同数個直列に接続したものとするのがよい。但し、本体ケースは必ずしもオイル分離部と同数個連結した構成のものとする必要はなく、例えば、上記実施形態において、２連のオイル分離部４１に対してこれらを１個の本体ケース内に配設するのを妨げるものではない。

また、上記実施形態の入口ケース１１及び出口ケース３１は、同材質、同形状に形成されているが、互いに異なる材質、形状のものにしてもよい。例えば、図示しないが、出口ケース３１のみについて、その内壁面にオイルが付着したときにそのオイルが管接続部３２側に流れ込むのを抑えるため、管接続部３２の上流側端部に、第２本体ケース２３のオイル分離室２４側に向けて突出するフランジを設けてもよい。

加えて、上記実施形態における各ケースは、円筒状に形成されているが、これに限られるものではなく、角筒状等に形成してもよい。

前述の例は単に説明を目的とするものでしかなく、本発明を限定するものと解釈されるものではない。本発明を典型的な実施形態の例を挙げて説明したが、本発明の記述および図示において使用された文言は、限定的な文言ではなく説明的および例示的なものであると理解される。ここで詳述したように、その形態において本発明の範囲または精神から逸脱することなく、添付の特許請求の範囲内で変更が可能である。ここでは、本発明の詳述に特定の構造、材料および実施例を参照したが、本発明をここにおける開示事項に限定することを意図するものではなく、むしろ、本発明は添付の特許請求の範囲内における、機能的に同等の構造、方法、使用の全てに及ぶものとする。

本発明は上記で詳述した実施形態に限定されず、本発明の請求項に示した範囲で様々な変形または変更が可能である。

エンジンで発生するブローバイガス中のオイルを分離する技術として広く利用される。

１；オイルミストセパレータ、２；ハウジング、１１；入口ケース、２１；本体ケース、２２；第１本体ケース、２３；第２本体ケース、３０；ドレン口、３１；出口ケース、４１，５１，５２；オイル分離部、４２；第１オイル分離部、４３；第２オイル分離部、４７；ノズル、４９；フィルタ。

Claims (4)

1. エンジンの本体とは別に設けられるハウジングと、該ハウジング内に取り付けられ、前記エンジン内で発生するブローバイガス中のオイルを分離するオイル分離部と、を備えたオイルミストセパレータであって、
   前記ハウジングは、前記オイル分離部の上流側に設けられた入口ケースと、前記オイル分離部の下流側に設けられた出口ケースと、前記入口ケースと前記出口ケースとの間に配設され、オイルを排出するドレン口が形成された本体ケースと、を備え、
   前記オイル分離部は、複数設けられ、前記各オイル分離部は、前記ブローバイガスの通流方向に直列に配設されていることを特徴とするオイルミストセパレータ。
2. 前記本体ケースは、複数設けられ、前記各本体ケースは、前記ブローバイガスの通流方向に直列に配設され、
   前記各オイル分離部は、前記本体ケース毎に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のオイルミストセパレータ。
3. 前記各本体ケースは、いずれも同一に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のオイルミストセパレータ。
4. 前記本体ケースは、同一形状の第１本体ケースと第２本体ケースとで構成され、
   前記オイル分離部は、前記入口ケースと前記第１本体ケースとの間に挟持された第１オイル分離部と、前記第１本体ケースと前記第２本体ケースとの間に挟持された第２オイル分離部と、で構成されたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載のオイルミストセパレータ。

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