JP5488041B2 - オイルセパレータ - Google Patents

Description

この発明は、エンジンにおいて、ブローバイガス等のオイルミスト含有ガスからオイルミストを分離するためのオイルセパレータに関するものである。

一般に、エンジンにおいては、燃焼室からクランクケース内へ流出するブローバイガスを、大気中に放出することなく回収するためのＰＣＶ（ポジティブ・クランクケース・ベンチレーション）が設けられている。そして、このＰＣＶによりブローバイガスをクランクケースから吸気系統に戻して、ブローバイガスの燃焼が行われるようになっている。この場合、ブローバイガス中にはオイルが微小粒子（オイルミスト）となって存在するので、ブローバイガスをそのまま燃焼することなく、ブローバイガスからオイルミストを分離してクランクケース内に戻すように、オイルセパレータが用いられている。

従来のこの種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が提案されている。
特許文献１に記載の従来構成においては、ハウジングの内部にオイルミスト含有ガスが流れるガス通路が形成されている。ハウジング内のガス通路中には隔壁が設けられ、その隔壁の一部にはガス流を増速させるためのオリフィスが形成されている。ハウジング内においてオリフィスの下流側には、ガス流が衝突する衝突板が対向配置されている。隔壁と正対する衝突板の側面には矩形波状の凹凸面が形成されて、ガスに対する衝突板の接触面積が拡大されるようになっている。そして、オリフィスを通過したガスが衝突板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されるようになっている。

また、特許文献２に記載の従来構成においては、ハウジングの内部にオイルミスト含有ガスが流れる互いに独立した２つのガス導入路が形成されている。両ガス導入路の下流側には、両ガス導入路から導入されるガス同士が互いに衝突して合流するようにガス合流路が設けられている。ガス合流路の下流側には多孔板が設けられ、その多孔板にはガス流を増速させるための複数の貫通孔が形成されている。ハウジング内において貫通孔の下流側には、ガス流が衝突する平板状の衝突板が対向配置されている。そして、２つのガス導入路から導入されるオイルミスト含有ガスがガス合流路で互いに衝突することにより、ガスに含まれるオイルミストの粒径が大きくなる。その後、ガスが貫通孔を通過して衝突板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されるようになっている。

特開２００８−１５７０４７号公報 特開２００８−１２１４７８号公報

ところが、これらの従来構成においては、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、凹凸面で分離されたオイルは凹凸面から滴下されて、その下方のドレン孔から回収されるようになっているが、オイルミスト分離後のガスが凹凸面の下方を流れるようになっている。従って、いったん分離されたオイルミストがガス中に再混入することになって、オイルミストの分離性能が低くなるおそれがあった。

特許文献２に記載の従来構成では、合流部におけるガスの衝突により粒径が大きくなったオイルミストが平板状の衝突板上に付着されるため、ガス流の流速が早くなると、衝突板に付着したオイルミストが再びガス中に再混入されて、特許文献１と同様にオイルミストの分離性能が低くなるおそれがあった。

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、分離されたオイルミストの再飛散やガス中への再混入を抑制することができて、オイルミストの分離性能を向上させることができる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、オイルミスト含有ガスが流れる通路をハウジングの内部に形成するとともに、前記通路にはガス中からオイルミストを分離するための分離手段を設けたオイルセパレータであって、前記分離手段を、ガス流を増速させるためのオリフィスと、ガスをオリフィスに向かって集束するように案内する案内面と、オリフィスから噴出されたオイルミスト含有ガスが衝突する凹んだ衝突面とにより構成し、その衝突面とオリフィスとの間に前記通路の一部を形成する間隙を設け、前記分離手段を前記通路の延長方向に沿って複数段に設け、前記複数段の分離手段における各案内面を、下流側のものほど通路延長方向に長く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、ガス通路を流れるオイルミスト含有ガスが案内面に沿ってオリフィスに導かれた後、オリフィスを通過して増速されながら凹状の衝突面に向かって噴出される。そして、噴出されたガスが衝突面に衝突することにより、ガスに含まれるオイルミストが衝突面に付着して分離される。この場合、付着されたオイルミストが凹状の衝突面に囲まれた状態で流れ落ちるとともに、衝突面に衝突したガスが衝突面とオリフィスとの間の間隙を通して下流側に流れるため、衝突面上のオイルミストがガス流により再飛散されて、ガス中に再混入されたりすることを抑制することができる。よって、オイルミストの分離性能を向上させることができる。

前記の構成において、前記複数段の分離手段における各オリフィスを、下流側のものほど狭くするとよい。
前記の構成において、前記衝突面の両側にガスを横方向に向けて案内するための別の案内面を形成することが好ましい。
前記の構成において、前記衝突面とハウジングの側壁との間に前記間隙に連続する別の間隙を形成することが望ましい。

前記の構成において、前記衝突面の下端におけるハウジング底壁にオイル排出口を設けることが望ましい。

以上のように、この発明によれば、分離されたオイルミストの再飛散を抑制することができて、オイルミストの分離性能を向上させることができるという効果を発揮する。

第１実施形態のオイルセパレータを示す要部縦断面図。 図１の２−２線における断面図。 図１の３−３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要部横断面図。 第３実施形態のオイルセパレータの要部斜視図。 第４実施形態のオイルセパレータの部分断面図。 第５実施形態のオイルセパレータの部分断面図。 第６実施形態のオイルセパレータの部分断面図。 第７実施形態のオイルセパレータの部分断面図。

（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〜図３に従って説明する。

図１及び図２に示すように、この実施形態のオイルセパレータ１１は、エンジンにおける合成樹脂製のシリンダヘッドカバー１２上に配置されている。オイルセパレータ１１のハウジング１３はほぼ四角箱形状をなし、シリンダヘッドカバー１２と一体に形成されている。ハウジング１３の一側における底壁１３ａには、エンジンのクランク室に連通するガス流入口１４が形成されている。ハウジング１３の他側における上壁１３ｂには、エンジンの吸気系の吸気通路に接続したガス流出口１５が形成されている。そして、ガス流入口１４とガス流出口１５との間において、ハウジング１３内には、オイルミスト含有ガスであるブローバイガスが前記吸気系の負圧に基づく吸引作用によって流れるようにしたガス通路１６が形成されている。

前記ハウジング１３内のガス通路１６には、ガス中からオイルミストを分離するための分離手段としての分離機構１７が配置されている。この分離機構１７は、ガス通路１６の延長方向に沿って複数段（実施形態では３段）に配置されている。この実施形態においては、複数段に配置された各分離機構１７が同一の構造となるように構成されている。

前記各分離機構１７においては、ガス通路１６中にはそのガス通路１６を遮るように隔壁１８がハウジング１３の内壁面と一体に形成されている。隔壁１８には、ブローバイガスを通すとともに、その流れる速度を増速させるための１つの円筒状のオリフィス１９が貫設されている。隔壁１８におけるオリフィス１９の上流側には、ガスをオリフィス１９に向かって案内するための漏斗状の案内面２０が形成されている。そして、ガス通路１６を流れるブローバイガスが案内面２０によりオリフィス１９に向かって集束された後、そのオリフィス１９において増速されて下流側へ噴出される。

図１及び図３に示すように、前記ハウジング１３の底壁１３ａと上壁１３ｂとの間には、衝突板２１が隔壁１８の下流側に位置するように一体に立設されている。衝突板２１の両側端縁とハウジング１３の側壁１３ｃとの間には、ガス通路１６を確保するための間隙２２が形成されている。衝突板２１におけるオリフィス１９と正対する側面の中央部には、オリフィス１９から噴出されたブローバイガスが衝突する断面ほぼ三角形状に凹んだ凹溝状の衝突面２１ａが形成されている。図１及び図３に示すように、この衝突面２１ａは、ハウジング１３の上壁１３ｂと底壁１３ａとの間において、衝突板２１の上下方向の全長にわたって延びるように形成されている。そして、オリフィス１９から噴出されたブローバイガスが凹溝状の衝突面２１ａに衝突することにより、ガスに含まれるオイルミストが衝突面２１ａに付着して分離される。衝突面２１ａの両側には、ガスを前記間隙２２に向かって案内するための案内面を構成する袖板面２１ｂが形成されている。

前記衝突板２１の衝突面２１ａ及び袖板面２１ｂと隔壁１８のオリフィス１９との間には、ガス通路１６の一部を形成する間隙２３が形成されている。そして、オリフィス１９から噴出されて衝突面２１ａに衝突したブローバイガスが、衝突面２１ａ付近に滞留することなく、袖板面２１ｂに沿いながら間隙２３を介して衝突板２１の両側方へ速やかに導かれて、衝突板２１の両側端縁とハウジング１３の側壁１３ｃとの間の間隙２２を通って下流側へ流されるようになっている。

前記衝突板２１の衝突面２１ａの下端に対応して、ハウジング１３の底壁１３ａには平面三角形状のオイル排出口２４が形成されている。オイル排出口２４の下部には、シリンダヘッドカバー１２内のオイルのハウジング１３内への侵入を防止するためのカバー２５が一体形成されている。そして、衝突板２１の衝突面２１ａで分離されて流れ落ちるオイルが、このオイル排出口２４からシリンダヘッドカバー１２の内部に回収されて、図示しないオイルパン内に戻され、図示しないカム軸等の可動部の潤滑に供される。

次に、前記のように構成されたオイルセパレータ１１の作用を説明する。
さて、エンジンが運転されると、その運転にともなって発生するエンジン吸気系の吸引作用により、ブローバイガスが図１に示すガス流入口１４からハウジング１３内に導入され、ガス通路１６に沿ってガス流出口１５側に流れる。このとき、ガス流入口１４からガス通路１６に流入したブローバイガスは、第１段目の分離機構１７において、案内面２０によりオリフィス１９に向かって集束された後、そのオリフィス１９から下流側へ増速して噴出される。そして、噴出されたガスが衝突板２１の衝突面２１ａに衝突することにより、ガスに含まれるオイルミストが衝突面２１ａに付着して分離される。このとき、この第１段目においては、オイルミストのうち、主として粒径の大きなオイルミストが衝突面２１ａに付着によって分離される。すなわち、粒径の大きなオイルミストは、漂うことが少なく、衝突面２１ａに付着しやすいため、この第１段目において優先的に分離される。

そして、衝突面２１ａが凹溝状に形成されて、ハウジング１３の上下方向の全長にわたって延長されているため、付着によって分離されたオイルミストが凹溝状の衝突面２１ａに囲まれた状態で流れ落ちる。それとともに、衝突面２１ａ及び袖板面２１ｂとオリフィス１９との間にガス通路１６を形成する間隙２３が設けられているため、衝突面２１ａに衝突したガスが衝突面２１ａの両側の袖板面２１ｂに沿いながら間隙２３を通して下流側へ流れる。よって、衝突面２１ａ上のオイルミストがガス流により再飛散したり、ガス中に戻されたりするおそれがほとんどなく、速やかに油滴となって衝突面２１ａの下端側に流れ落ちる。

そして、前記衝突面２１ａから流れ落ちたオイルは、衝突面２１ａの直下においてハウジング１３の底壁１３ａに形成されたオイル排出口２４からハウジング１３外に排出されて、シリンダヘッドカバー１２の内部に回収される。これに対して、第１段目の分離機構１７においてオイルミストが分離されたブローバイガスは、後続する第２段目及び第３段目の分離機構１７に順に導入される。この第２及び第３段目の分離機構１７においても、前記第１段目の分離機構１７と同様な作用で、ブローバイガス中に残留するオイルミストが、衝突面２１ａで分離されて捕捉される。この場合、オイルミストはその粒径の大きなものほど上段の分離機構１７で分離されるとともに、最終段である３段目の分離機構１７では小径のオイルミストが分離される。従って、３段目の分離機構１７を経たブローバイガスにはオイルミストはほとんど含まれていない。そして、３段目の分離機構１７を通過したブローバイガスは、ガス流出口１５からエンジンの吸気系に戻される。

なお、各隔壁１８の上流側の面や袖板面２１ｂにも、ガス中のオイルミストが付着してオイル分離が行われる。このように付着したオイルは、前記オイル排出口２４やハウジング１３の底壁１３ａに設けられた図示しない別のオイル排出口から回収される。

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においては、オイルミストを含有するブローバイガスが、案内面２０を経てオリフィス１９で増速されるため、衝突面２１ａに高速で衝突される。このため、高い分離効率を得ることができる。そして、その分離が３段階で行われるため、ブローバイガスに含まれるオイルミストを大粒径のものから小粒径のものまで効果的に分離することができる。

（２） しかも、オイルを分離する衝突面２１ａは凹状に形成されているため、分離されたオイルが再飛散によりガス中に再混入されることを抑制することができる。
（３） 分離されたオイルは、衝突面２１ａに沿って流れ落ちるが、オイルが分離されたブローバイガスは間隙２３から間隙２２へ向かって横方向に流れるため、前記と同様に分離されたオイルがガス中に再混入されることを抑制することができる。

（４） 前記衝突面２１ａの下端におけるハウジング１３の底壁１３ａにオイル排出口２４が設けられているため、衝突面２１ａに沿って流れ落ちるオイルをこのオイル排出口２４からオイルパン側に向かって速やかに移動させて回収することができる。このため、ハウジング１３内に滞留されたオイルがガス中に再度含有されるおそれを回避できる。

（５） 衝突面２１ａに衝突されたブローバイガスは、衝突面２１ａの位置から袖板面２１ｂに沿って間隙２３内を横方向に流れ、次いで方向を変えて間隙２２内に至り、そこから反転して隔壁１８の上流側の面に沿って流れ、さらに方向を変えて隔壁１８の案内面２０に沿って流れる。この繰り返しが複数回行われる。このため、ガスはラビリンス構造の通路内を蛇行しながら流れることと似た状態になる。従って、その蛇行途中において、袖板面２１ｂや、ハウジング１３の側壁１３ｃの内側面等によってオイルミストが捕捉されるため、オイル分離効率をさらに向上できる。

（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実施形態を説明する。なお、この第２実施形態以降の各実施形態及び変更例については、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

この第２実施形態では、図４に示すように、複数段の分離機構１７における各オリフィス１９が、下流側のものほど絞られて狭くなるように構成されている。すなわち、第１〜第３段目の分離機構１７におけるオリフィス１９の内径Ｒが、下流側のものほど次第に小さくなるように構成されている。また、複数段の分離機構１７における各案内面２０が、下流側のものほど通路延長方向に長くなるように構成されている。すなわち、第１〜第３段目の分離機構１７における案内面２０の長さＬが、下流側のものほど次第に長くなるように構成されている。この構成により、オリフィス１９から噴出されるガス流の増速度合が、下流側のものほど大きくなって、下流側の分離機構１７では漂いやすい小粒径のオイルミストを効率よく捕捉できる。このため、この第２実施形態では、大粒径のオイルミストから小粒径のオイルミストまで有効に分離することができる。

従って、この第２実施形態によれば、前記第１実施形態における（１）〜（５）に記載の効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。
（６） 複数段の分離機構１７において、下流側ほど増速されるようになっているため、下流側ほど小粒径のオイルミストの分離効率に優れる。一方、大粒径のオイルミストは、上段の分離機構１７で大部分が捕捉される。このため、ガスに含まれる粒径の異なったオイルミストを、粒径の大きいものから小さな効率よく分離させることができて、オイルミストの分離性能をより一層向上させることができる。

（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実施形態を説明する。
この第３実施形態においては、図５に示すように、オリフィス１９が凹溝状の衝突面２１ａに対応して縦溝状に形成されるとともに、案内面２０がオリフィス１９の上下長さと同一長さの傾斜面により構成されている。

従って、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）〜（５）に記載の効果とほぼ同様の効果を得ることができる。特に、この第３実施形態においては、以下の効果がある。

（７） オリフィス１９及び案内面２０が上下方向に延長されて、広い範囲にわたって設けられているため、ブローバイガスの流量が多い場合に有効である。
（第４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４実施形態を説明する。

この第４実施形態においては、図６に示すように、袖板面２１ｂは形成されていないが、衝突板２１の側面全体に断面ほぼ三角形状に凹んだ凹溝状の衝突面２１ａが形成されている。

従って、この第４実施形態においても、前記第１実施形態における（１）〜（５）に記載の効果とほぼ同様の効果を得ることができる。
（第５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５実施形態を説明する。

この第５実施形態においては、図７に示すように、案内面２０が隔壁１８の側面からオリフィス１９の内面にかけて、円弧面状に連続して連なるように形成されている。この構成により、ガスが案内面２０に沿って滑らかに集束されるようになっている。

従って、この第５実施形態においても、前記第１実施形態における（１）〜（５）に記載の効果とほぼ同様の効果を得ることができる。特に、この第５実施形態では、以下の効果がある。

（８） 案内面２０がオリフィス１９に向かって円弧状になだらかに連続しているため、ブローバイガスが乱流となることを防止でき、このため、オイルミストの分離効率をさらに向上できる。

（第６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６実施形態を説明する。
この第６実施形態においては、図８に示すように、複数段の分離機構１７のうちで、最下流側に配置された第３段目の分離機構１７の衝突面２１ａに、不織布等の多孔質材料よりなる多孔質部２８が設けられている。

従って、この第６実施形態によれば、前記第１実施形態における（１）〜（５）に記載の効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。
（９） 第３段目の分離機構１７の衝突面２１ａに設けられた多孔質部２８により、粒径の微細なオイルミストを効率よく捕捉することができて、オイルミストの分離性能をより一層向上させることができる。

（第７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７実施形態を説明する。
この第７実施形態においては、図９に示すように、袖板面２１ｂをその両側縁及び衝突面２１ａに向かうなだらかな円弧状に形成されている。

従って、この第７実施形態によれば、前記第１実施形態における（１）〜（５）に記載の効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。
（１０） 袖板面２１ｂがその両側縁及び衝突面２１ａに向かって円弧状に連続しているため、この部分におけるブローバイガスの乱流を抑制でき、従って、分離されたオイルミストのガス中への再飛散を防止できて、分離効率をさらに高めることができる。

（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。
・ 前記各実施形態において、分離手段としての分離機構１７の配置段数を、１段，２段または４段以上にすること。

・ 図５に示す第３実施形態以外の実施形態において、オリフィス１９及び案内面２０を、凹溝状の衝突面２１ａに沿って上下方向に複数個設けること。
・ 第２実施形態においては、オリフィス１９の径を下流側ほど絞るとともに案内面２０を長くしたが、これらの構成のうちのいずれか一方を採用すること。

・ 前記各実施形態の構成を組み合わせること。例えば、第２，第３実施形態の構成を組み合わせ、上下方向に延長されたオリフィス１９の径や案内面２０の長さを第２実施形態にように変更すること。

・ オリフィス１９及びそのオリフィス１９にガス流を案内するための案内面２０を隔壁１８の左右方向の複数位置に設けること。

１１…オイルセパレータ、１３…ハウジング、１３ａ…底壁、１３ｃ…側壁、１４…ガス流入口、１５…ガス流出口、１６…ガス通路、１７…分離手段としての分離機構、１８…隔壁、１９…オリフィス、２０…案内面、２１…衝突板、２１ａ…衝突面、２３…間隙、２４…オイル排出口。

Claims (5)

1. オイルミスト含有ガスが流れる通路をハウジングの内部に形成するとともに、前記通路にはガス中からオイルミストを分離するための分離手段を設けたオイルセパレータであって、
   前記分離手段を、ガス流を増速させるためのオリフィスと、ガスをオリフィスに向かって集束するように案内する案内面と、オリフィスから噴出されたオイルミスト含有ガスが衝突する凹んだ衝突面とにより構成し、その衝突面とオリフィスとの間に前記通路の一部を形成する間隙を設け、
   前記分離手段を前記通路の延長方向に沿って複数段に設け、
   前記複数段の分離手段における各案内面を、下流側のものほど通路延長方向に長くしたことを特徴とするオイルセパレータ。
2. 前記複数段の分離手段における各オリフィスを、下流側のものほど狭くした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. 前記衝突面の両側にガスを横方向に向けて案内するための別の案内面を形成したことを特徴とする請求項１または２に記載のオイルセパレータ。
4. 前記衝突面とハウジングの側壁との間に前記間隙に連続する別の間隙を形成したことを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一項に記載のオイルセパレータ。
5. 前記衝突面の下端におけるハウジング底壁にオイル排出口を設けたことを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載のオイルセパレータ。

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