JP5482514B2 - オイルセパレータ - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関のクランク室と吸気通路との間に設けられ、オイルミスト含有ガスであるブローバイガスからオイルミストを分離するようにしたオイルセパレータに関するものである。

従来、この種のオイルセパレータとしては、例えば図１１に示すような構成が知られている。この従来構成では、ハウジング４１内において、ブローバイガスの流入口４２と流出口４３との間に円筒状のフィルタ４４が配置されている。このフィルタ４４の上流側の開口端部が流入口４２に連通されるとともに、下流側の開口端部が閉塞板４５によって閉塞されている。そして、流入口４２からハウジング４１内に流入するブローバイガスが、フィルタ４４を通して流出口４３側に流れることにより、そのガス中からオイルミストがフィルタ４４に捕捉されて分離される。

ところが、この図１１の従来構成では、ハウジング４１内において、すべてのブローバイガスがフィルタ４４を通して流れるため、フィルタ４４に大量のオイルミストが捕捉されると、目詰まり状態となる。この状態においては、クランク室と吸気通路との間のガス通路が閉塞して、クランク室やガス通路内の圧力が高騰して、シール部分等からガス漏れやオイル漏れが生じるおそれがあった。

このような問題に対処するため、フィルタ４４を交換部品とすることも考えられる。しかしながら、このようにした場合には、フィルタ交換の手間が必要になるため、メンテナンスや部品のコストが上昇する。加えて、ハウジング４１をフィルタ４４の脱着が可能にした構成にしたり、内燃機関ルーム内においてオイルセパレータをメンテナンス可能な位置に設置したりする設計上及びレイアウト上の制約が生じる。

また、図１１の従来構成における問題に対処するため、例えば図１２に示すような構成も提案されている。この従来構成においては、フィルタ４４の下流側の開口端部を閉塞する閉塞板４５に、リリーフバルブ４６が設けられている。そして、フィルタ４４が目詰まり状態になって、フィルタ４４内の圧力が高騰したとき、リリーフバルブ４６が開放されて、ブローバイガスがフィルタ４４の内側から流出口４３側に流出するようになっている。

ところが、この図１２の従来構成では、リリーフバルブ４６を設けているため、部品点数が増加して、構成が複雑化する。また、リリーフバルブ４６が開放されたときには、ブローバイガスがフィルタ４４を通ることなく流れるため、大量のオイルミストが内燃機関側に流出する結果となる。さらに、リリーフバルブ４６は通常時に閉鎖状態にあるとともに、ブローバイガスに晒されているため、リリーフバルブ４６がカーボン等を含んだオイルの付着によって開放不能に陥りやすいという問題もあった。このように、リリーフバルブ４６が開放不能になった場合は、前記のように、ガス通路閉塞にともなうガス漏れやオイル漏れが生じるおそれがある。

一方、従来のオイルセパレータとしては、例えば特許文献１及び特許文献２に開示されるような構成も提案されている。特許文献１に記載の従来構成では、図１３に示すように、ハウジング４１内において、流入口４２と対応する位置には捕集板４７が配置され、その捕集板４７の前面には多孔質材料層４８が設けられている。そして、流入口４２からハウジング４１内に流入するブローバイガスが捕集板４７に衝突することにより、ガスに含まれるオイルミストが捕集板４７に捕捉される。このとき、捕集板４７で捕捉できないオイルミストが多孔質材料層４８に付着して捕捉される。

また、特許文献２に記載の従来構成では、図１４に示すように、ハウジング４１内において、流入口４２と対応する位置には第１流路管４９が配置され、その第１流路管４９内には邪魔板５０及び第１フィルタ５１が設けられている。また、ハウジング４１内には第２流路管５２がその入口をハウジング４１の内部に開口した状態で配置され、その第２流路管５２内には第１フィルタ５１よりも圧力損失（以下、単に圧損という）の小さい複数の第２フィルタ５３が設けられている。そして、流入口４２からハウジング４１内に流入するブローバイガスが第１流路管４９内の第１フィルタ５１を通過することにより、ガスに含まれる粒径の大きいオイルミストが分離される。また、ブローバイガスが第２流路管５２内の第２フィルタ５３を通過することにより、ガスに含まれる粒径の小さいオイルミストが分離される。

特開平９−４７６１７号公報 特開平８−１７３７４０公報

ところが、これらの従来のオイルセパレータにおいては、次のような問題があった。
特許文献１に記載の従来構成では、捕集板４７及び多孔質材料層４８によって捕捉されなかったオイルミストが捕集板４７の周側から流出口４３側に流出する。このため、フィルタにブローバイガスを通してオイルミストを捕捉する方式と比較して、オイルセパレータの長期間の使用によって多孔質材料層４８に大量のオイルが捕捉された状態においては、オイルミストの分離効率が良くないという問題があった。

また、特許文献２に記載の従来構成では、邪魔板５０及び第１フィルタ５１を内部に設けた第１流路管４９と、第２フィルタ５３を内部に設けた第２流路管５２とがハウジング４１内に設置されているため、構造が複雑である。しかも、両フィルタ５１，５３が目詰まりした場合には、ハウジング内のガス通路が閉塞されるおそれがあり、このような場合には、前記のように、ガス漏れやオイル漏れが生じるおそれが生じるという問題があった。

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、オイルミストの分離効率を向上させることができるとともに、フィルタの目詰まり発生時にガス通路が閉塞されるおそれを抑制することができ、しかも構成が簡単なオイルセパレータを提供することにある。

上記の目的を達成するために、この発明は、内燃機関のクランク室と吸気通路とを連通するオイルミスト含有ガス通路上に設けられ、ハウジングの流入口から流入したオイルミスト含有ガス中のオイルを分離して、前記オイルが分離されたガスを流出口から流出させるように構成したオイルセパレータであって、前記流入口と流出口との間に、フィルタを通して連通する第１経路と、前記フィルタを通すことなく穿孔を通して連通する第２経路とを備え、前記第１経路の圧損を第２経路の圧損よりも低く設定するとともに、前記第２経路における穿孔の下流側の出口近傍には前記第１経路のフィルタの一部を分離衝突部として対向配置し、前記フィルタはオイルミスト含有ガスの透過方向において密度が粗密となるように構成され、下流側が粗で上流側が密に形成されており、前記穿孔の下流側の出口近傍には、前記フィルタの粗の部分を対向配置したことを特徴としている。

従って、この発明のオイルセパレータにおいては、第１経路の圧損が第２経路の圧損よりも低く設定されていることで、通常時には流入口から流入するオイルミスト含有ガスが、第１経路中のフィルタを通して流れて、そのガスに含まれるオイルミストが分離捕捉される。また、フィルタに目詰まりが発生して、第１経路の圧損が第２経路の圧損よりも高くなった場合には、流入口から流入するオイルミスト含有ガスが、穿孔を通して第２経路に流れる。そして、ガスが穿孔の出口近傍に対向配置された分離衝突部としての第１経路のフィルタの一部に衝突することにより、そのガスに含まれるオイルミストが分離捕捉される。よって、第１経路及び第２経路にフィルタを別々に設ける必要がなく、構成を簡略化することができるとともに、１つのフィルタによりオイルミストを効率良く分離捕捉することができる。また、フィルタの目詰まり発生時には、ガス通路が閉塞したり、オイルミストが捕捉されることなく流出したりするおそれを抑制することができる。

前記の構成において、前記フィルタは撥油処理されているとよい。
前記の構成において、前記流出口の上流側には、オイルミスト含有ガスが衝突する邪魔板が設けられているとよい。

以上のように、この発明によれば、オイルミストの分離効率を向上させることができるとともに、フィルタの目詰まり発生時にガス通路が閉塞されるおそれを抑制することができるという効果を発揮する。

本発明の第１実施形態におけるオイルセパレータを示す断面図。 図１の２−２線における断面図。 第２実施形態のオイルセパレータを示す断面図。 図３の４−４線における断面図。 第３実施形態のオイルセパレータを示す平断面図。 第１実施形態の変更例を示す部分断面図。 図６の７−７線における断面図。 第１実施形態の別の変更例を示す部分断面図。 第２実施形態の変更例を示す断面図。 第３実施形態の変更例を示す平断面図。 従来のオイルセパレータの一構成を示す断面図。 従来のオイルセパレータの他の構成を示す断面図。 従来のオイルセパレータの別の構成を示す断面図。 従来のオイルセパレータのさらに別の構成を示す断面図。

（第１実施形態）
以下に、この発明を具体化したオイルセパレータの第１実施形態を図１及び図２に従って説明する。

この実施形態のオイルセパレータにおいては、ハウジング２１が四角箱状に形成されている。ハウジング２１の一側端部には、内燃機関のクランク室に連通する流入口２２が形成されている。ハウジング２１の他側端部には、内燃機関の吸気通路に接続した流出口２３が形成されている。そして、内燃機関の運転時には、前記吸気通路内の負圧により、オイルミスト含有ガスであるブローバイガスがクランク室から流入口２２を介してハウジング２１内に流入し、後述のように、オイルミストが分離されて、流出口２３から内燃機関の吸気通路に向かって流出する。

図１及び図２に示すように、前記ハウジング２１内において流入口２２と流出口２３との間には、フィルタ２５を通して連通する第１経路２４と、フィルタ２５を通すことなく小径の穿孔２７を通して連通する第２経路２６とが設けられている。ハウジング２１内には、フィルタ２５を支持するための一対の支持板２８Ａ，２８Ｂ、及び両経路２４，２６を屈曲形状に形成するための複数の邪魔板２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃが形成されている。フィルタ２５は不織布等により襞折り状に形成され、そのフィルタ繊維には撥油処理が施されている。この撥油処理は、繊維表面に撥油コーティングや撥油への改質を施したり、あるいは繊維を撥油性の材質によって構成したりして実現される。同様に撥水処理を併せて施すことにより、ブローバイガス中に含まれる水分を分離することもできる。また、フィルタ２５は、第１経路２４におけるオイルミスト含有ガスの透設方向、すなわちフィルタ２５の厚さ方向に密部２５ａと粗部２５ｂにより密度の粗密が形成されるように構成され、上流側が密で下流側が粗に形成されている。

図１及び図２に示すように、前記第２経路２６の穿孔２７は、フィルタ２５を支持するための一方（上流側）の支持板２８Ａに形成されている。そして、この穿孔２７の開口径及び形成個数を調整することにより、第１経路２４の圧損（圧力損失）が第２経路２６の圧損よりも低くなるように設定されている。第２経路２６における穿孔２７の下流側の出口近傍には、前記第１経路２４のフィルタ２５の一部である襞の側壁が分離衝突部（インパクタ）２５ｃとして対向配置され、オイルミスト含有ガスが穿孔２７を通過して分離衝突部２５ｃに当たり、そこでオイルミストが分離されるようになっている。この場合、フィルタ２５における粗部２５ｂが穿孔２７の出口に対向配置されている。

次に、前記のように構成されたオイルセパレータの作用を説明する。
以上のように構成されたオイルセパレータにおいて、内燃機関が運転されると、ブローバイガスが流入口２２からハウジング２１内に流入する。このとき、第１経路２４の圧損が第２経路２６の圧損よりも低くなるように設定されているため、流入口２２から流入するブローバイガスは、第１経路２４側に流れて、不織布からなるフィルタ２５を通り抜ける。そして、そのガスに含まれるオイルミストが、フィルタ２５によって捕捉されて、ブローバイガスから分離される。

この場合、フィルタ２５の繊維に撥油処理が施されている。そのため、フィルタ２５で分離捕捉されたオイルミストは、フィルタ繊維にあまり付着保持されることなく、フィルタ２５上からハウジング２１の内底部に落下して、オイル排出孔３０からシリンダヘッド側に排出される。よって、オイルセパレータの短期間の使用において、フィルタ２５に目詰まりを発生するおそれはない。

また、オイルセパレータの長期間の使用に伴って、フィルタ２５に目詰まりが発生すると、第１経路２４の圧損が第２経路２６の圧損よりも高くなる。この状態で、エンジンが運転されると、流入口２２から流入するオイルミスト含有ガスが第２経路２６側に流れる。そして、第２経路２６において小径の穿孔２７から高速で流出するオイルミスト含有ガスが、分離衝突部２５ｃとしての第１経路２４のフィルタ２５の粗部２５ｂに衝突することにより、ガスに含まれるオイルミストが分離捕捉される。

このように、第１経路２４側のフィルタ２５に目詰まりが発生した場合には、オイルミスト含有ガスの流路が第２経路２６側に切り換えられ、第１経路２４のフィルタ２５の一部を用いてオイルミストの分離捕捉が続行される。よって、フィルタ２５の目詰まりによりガス通路が閉塞されたり、オイルミストが捕捉されないまま流出したりするおそれをなくすことができる。また、第１経路２４のフィルタ２５を脱着交換する必要もない。

従って、この実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）このオイルセパレータでは、ハウジング２１内において流入口２２と流出口２３との間に、フィルタ２５を通して連通する第１経路２４と、フィルタ２５を通すことなく小径の穿孔２７を通して連通する第２経路２６とが設けられている。この場合、第１経路２４の圧損が第２経路２６の圧損よりも低くなるように設定されている。第２経路２６における穿孔２７の下流側の出口近傍には、第１経路２４のフィルタ２５の粗部２５ｂが分離衝突部２５ｃとして対向配置されている。

このため、通常時には第１経路２４の圧損が第２経路２６の圧損よりも低く設定されていることで、流入口２２から流入するオイルミスト含有ガスが、第１経路２４中のフィルタ２５を通して流れて、そのガスに含まれるオイルミストが分離捕捉される。また、フィルタ２５に目詰まりが発生して、第１経路２４の圧損が第２経路２６の圧損よりも高くなった場合には、流入口２２から流入するオイルミスト含有ガスが、小径の穿孔２７を通して第２経路２６に流れる。そして、ガスが穿孔２７の出口近傍に対向配置された第１経路２４の分離衝突部２５ｃに衝突することにより、そのガスに含まれるオイルミストが分離捕捉される。

よって、第１経路２４及び第２経路２６にフィルタを別々に設ける必要がなく、構成を簡略化することができるとともに、１つのフィルタ２５によりオイルミストを効率良く分離捕捉することができる。また、フィルタ２５の目詰まり発生時には、ガス通路が閉塞したり、オイルミストが捕捉されることなく流出したりするおそれを抑制することができる。従って、オイルセパレータをメンテナンスフリーにすることが可能である。
（２）このオイルセパレータでは、フィルタ２５がオイルミスト含有ガスの透過方向において密度が粗密となるように構成され、下流側が粗部２５ｂで上流側が密部２５ａに形成されている。このため、第１経路２４において粒子径の大小にかかわらずオイルミストを有効に分離捕捉することができる。
（３）このオイルセパレータでは、フィルタ２５のガス透過方向における上流側の密度が密、下流側の密度が粗に形成されている。従って、前記穿孔２７の出口においてはフィルタ２５の粗部２５ｂが対向配置されている。このため、穿孔２７からのガスがフィルタ２５の分離衝突部２５ｃに衝突して、オイルミストが分離捕捉される際に、フィルタ２５の粗部２５ｂに捕捉されるとともに、密部２５ａに当たって分離され、オイルミストを効率良く分離捕捉することができる。この状態では、フィルタ２５の密部２５ａがオイルを含んで板面に近くなっている。従って、密部２５ａがインパクタとして有効に機能し、分離効率が高い。
（４）このオイルセパレータでは、前記フィルタ２５のフィルタ繊維に撥油処理が施されている。このため、フィルタ２５で分離捕捉されたオイルミストが、フィルタ繊維にあまり付着保持されることなく、フィルタ２５上からはじかれて落下する。よって、フィルタ２５を、長期間にわたって目詰まりが生じることなく使用することができる。
（５）このオイルセパレータでは、前記流出口２３の上流側にオイルミスト含有ガスが衝突する邪魔板２９Ｂ，２９Ｃが設けられている。このため、第２経路２６を流れるガスが邪魔板２９Ｂ，２９Ｃに当たってその表面で液滴化し、オイルミストを効果的に分離捕捉することができる。
（第２実施形態）
次に、この発明を具体化したオイルセパレータの第２実施形態を、前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

さて、この第２実施形態においては、図３及び図４に示すように、ハウジング２１が両側端部を閉塞した円筒状に形成され、その一側端部に流入口２２が形成されるとともに、他側端部に流出口２３が形成されている。ハウジング２１の内部には開口３３ｂを有する枠体３３がハウジング２１の軸線方向に延びるように一体形成され、その下流側は有底筒部３３ａとなっている。該有底筒部３３ａの周壁には周方向に９０度間隔をおいて穿孔２７が形成されている。有底筒部３３ａの周壁の穿孔２７より下流側の外周面には支持突起３７が設けられている。

前記フィルタ２５は枠体３３の外周に支持されるとともに、その下流側は支持突起３７に支持されている。第１経路２４を含むフィルタ２５の大部分は密部２５ａで構成され、第２経路２６における分離衝突部２５ｃ側において穿孔２７と対向する位置には粗部２５ｂが形成されている。すなわち、フィルタ２５における粗部２５ｂが穿孔２７の出口に対向配置され、オイルミストが分離捕捉される際に、フィルタ２５の粗部２５ｂで捕捉されるとともに、密部２５ａに当たって液滴となり落下しやすくなっている。

従って、この第２実施形態においても、前記第１実施形態における（１）〜（３）に記載の効果とほぼ同様の効果を得ることができる。
（第３実施形態）
次に、この発明を具体化したオイルセパレータの第３実施形態を、前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

さて、この第３実施形態においては、図５に示すように、ハウジング２１がほぼ四角箱形状に形成されている。ハウジング２１内において流入口２２と流出口２３との間には、第１経路２４を構成する平板状のフィルタ２５が一対の支持板２８Ａ，２８Ｂにより支持されている。前記フィルタ２５を支持する一方の支持板２８Ａには屈折部３４が形成され、その屈折部３４に第２経路２６の穿孔２７が形成されている。

そして、この穿孔２７の下流側の出口近傍に、フィルタ２５の粗部２５ｂが分離衝突部２５ｃとして対向配置されている。フィルタ２５は、第１経路２４を含む大部分が密部２５ａで構成され、第２経路２６における分離衝突部２５ｃの部位が粗部２５ｂで構成されている。従って、フィルタ２５における粗部２５ｂが穿孔２７の出口に対向配置されている。

よって、この第３実施形態においても、前記第１実施形態における（１）〜（３）に記載の効果とほぼ同様の効果を得ることができる。
（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。

・ 図６及び図７に示すように、前記第１実施形態と同様な構成において、第２経路２６の穿孔２７を支持板２８Ａの端縁に形成した凹部により構成すること。このように構成した場合には、ハウジングの樹脂成形型にスライド機構を設ける必要がなくて、成形型を簡素化することができる。

・ 図８に示すように、前記第１実施形態と同様の構成において、第２経路２６の穿孔２７を上流側の入口端部ほど下降傾斜するように形成すること。このように構成した場合には、穿孔２７の内周面に付着したオイルが穿孔２７の入口側に流出しやすくなって、そのオイルが穿孔２７の出口側に流入するのを抑制することができる。

・ 図９に示すように、前記第２実施形態と同様な構成において、円筒状のフィルタ２５の先端内周に環状の凹部３５を形成する。そして、この凹部３５の内周面を、有底筒部３３ａに形成された第２経路２６の穿孔２７の下流側の出口近傍に対向配置すること。

・ 図１０に示すように、前記第３実施形態と同様な構成において、フィルタ２５の端部に折曲部３６を形成し、その折曲部３６を第２経路２６の穿孔２７の下流側の出口近傍に対向配置すること。

・ 図１に破線で示すように、支持板２８Ａのフィルタ２５側に支持突起３７を設け、支持板２８Ａとフィルタ２５との間の空間を保持するように構成すること。
・ 第１実施形態において、穿孔２７を支持板２８Ａの上下方向にフィルタ２５に対向するように並べて複数形成すること。

・ 各実施形態においてフィルタ２５に粗密を設けることなく、全体を一様な密度で構成すること。

２１…ハウジング、２２…流入口、２３…流出口、２４…第１経路、２５…フィルタ、２５ａ…密部、２５ｂ…粗部、２５ｃ…分離衝突部、２６…第２経路、２７…穿孔、２９Ｂ，２９Ｃ…邪魔板。

Claims (3)

1. 内燃機関のクランク室と吸気通路とを連通するオイルミスト含有ガス通路上に設けられ、ハウジングの流入口から流入したオイルミスト含有ガス中のオイルを分離して、前記オイルが分離されたガスを流出口から流出させるように構成したオイルセパレータであって、
   前記流入口と流出口との間に、フィルタを通して連通する第１経路と、前記フィルタを通すことなく穿孔を通して連通する第２経路とを備え、
   前記第１経路の圧損を第２経路の圧損よりも低く設定するとともに、前記第２経路における穿孔の下流側の出口近傍には前記第１経路のフィルタの一部を分離衝突部として対向配置し、
   前記フィルタはオイルミスト含有ガスの透過方向において密度が粗密となるように構成され、下流側が粗で上流側が密に形成されており、
   前記穿孔の下流側の出口近傍には、前記フィルタの粗の部分を対向配置したことを特徴とするオイルセパレータ。
2. 前記フィルタは撥油処理されていることを特徴とする請求項１に記載のオイルセパレータ。
3. 前記流出口の上流側には、オイルミスト含有ガスが衝突する邪魔板が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のオイルセパレータ。

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