JP2004052578A - オイルミストセパレータ - Google Patents

Abstract

【課題】オイル捕集性能を向上することのできるオイルミストセパレータを提供する。
【解決手段】オイルミスト粒子を含むガスを通過させるガス通路２をほぼ迷路状に仕切る仕切リブ２０を備える。仕切リブ２０の先端部には、上流側へ中折れ状に傾斜する傾斜端部２２が設けられる。傾斜端部２２の傾斜角度θを、３５°〜７０°の角度範囲内で設定する。これによって、オイル捕集性能が向上させることができる。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブローバイガス等に含まれるオイルミスト粒子を捕集するためのオイルミストセパレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等のエンジンのシリンダ室内で燃料と空気の混合気が燃焼するときには、シリンダとピストンの間の隙間から、未燃焼燃料とともに、霧化されたエンジンオイル（オイルミスト粒子と呼ぶ）が多く含まれるガスいわゆるブローバイガスが漏れる。そのブローバイガスをオイルミストセパレータに通すことにより、ブローバイガスに含まれるオイルミスト粒子を捕集すなわち除去してから、未燃焼燃料を含むガスを吸気側に再度流入させる。これにより、未燃焼燃料を有効に燃焼させることができるので、燃焼効率を向上することができる。
また、オイルミストセパレータによって捕集されなかったオイルミスト粒子が未燃焼燃料を含むガスとともに吸気側に流入されると、エンジンのエミッション等に悪影響が及ぶおそれがある。
ところで、近年、有害排気ガス規制がだんだん厳しくなってきている。この有害排気ガス規制に対応するためには、オイルミストセパレータによるオイルミスト粒子の捕集性能の更なる向上が必要である。
【０００３】
また、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に内付けする迷路型と、シリンダヘッドカバーに外付けするサイクロン型の二つのタイプに大別される。このうち、本発明は、迷路型のオイルミストセパレータを対象とする。なお、サイクロン型のサイクロン型のオイルミストセパレータは、例えば特開平９−３０３１２９号公報に開示されているように、ブローバイガスを回転させることによって生じた遠心力を利用してオイルミスト粒子の捕集を行うものである。
【０００４】
前に述べたように、本発明が対象とする迷路型のオイルミストセパレータは、ブローバイガスをプレート、リブ等（これらを総称して仕切リブという）に衝突させることによって、オイルミスト粒子を捕集するものである（例えば、特開平９−８８５４４号公報参照）。ここで、迷路型のオイルミストセパレータの仕切リブによるオイルミスト粒子の捕集の原理を述べる。すなわち、ブローバイガスが仕切リブに近づくと、そのガスが受ける圧力が増大し、ガスの運動方向すなわち流れ方向が変化する。これにより、ブローバイガスの流れからオイルミスト粒子が加速度いわゆる慣性力をもって仕切リブに向けて振り放されるため、その仕切リブにオイルミスト粒子を捕集することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかして、迷路型のオイルミストセパレータの仕切リブによるオイルミスト粒子の捕集性能については次の２つの改善点が考えられる。１つの改善点は仕切リブのサイズを変えることであり、もう１つの改善点は仕切リブの先端部に傾斜端部を設けることである。１つの改善点である仕切リブのサイズを変えることについては、オイルミストセパレータのサイズの制限及び圧力損失（空気抵抗）の増大が予測されるため改善の余地が少ないといえる。これに対し、もう１つの改善点である仕切リブの先端部に傾斜端部を設けることについては、改善の余地があるといえる。
しかしながら、従来（例えば、特開平９−８８５４４号公報参照）のものでは、仕切リブの傾斜端部が下流側へ中折れ状に傾斜されており、その傾斜端部の傾斜方向が適正な方向でなかったため、オイル捕集性能に不満が残っていた。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、オイル捕集性能を向上することのできるオイルミストセパレータを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、本発明の特許請求の範囲の欄に記載された構成を要旨とするオイルミストセパレータにより解決することができる。
すなわち、特許請求の範囲の請求項１に記載されたオイルミストセパレータによると、ガス通路をほぼ迷路状に仕切る仕切リブの先端部に設けられかつ上流側へ中折れ状に傾斜する傾斜端部を設けたものであるから、オイル捕集性能を向上することができる。すなわち、傾斜端部が上流側へ中折れ状に傾斜するものでは、仕切リブの傾斜端部が下流側へ中折れ状に傾斜するものに比べ、効率良くオイルミストを捕集することができ、よってオイル捕集性能を向上することができる。
【０００８】
また、特許請求の範囲の請求項２に記載されたオイルミストセパレータによると、前記傾斜端部の傾斜角度を、３５°〜７０°の角度範囲内で設定したものであるから、オイル捕集性能を一段と向上することができる。すなわち、３５°〜７０°の傾斜角度では、仕切リブの傾斜端部が３５°未満あるいは７０°を越える傾斜角度のものに比べ、より効率良くオイルミストを捕集することができ、よってオイル捕集性能を一段と向上することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
本発明の実施の形態１を説明する。図１において、オイルミストセパレータ１には、オイルミスト粒子を含むガスすなわちブローバイガスを通過させてそのガスに含まれるオイルを回収可能な横長状のガス通路２が設けられている。ガス通路２の側壁（図１において紙面裏側に位置する側壁）には、その左右の両端部の底面寄りに位置する前後の両ガス入口４と、そのほぼ中央部の天井寄りに位置するガス出口６が形成されている。ブローバイガスは、ガス入口４を通じてオイルミストセパレータ１の内部空間すなわちガス通路２内に導入され、ガス通路２を通過した後、ガス出口６を通じて排出される。
【００１０】
前記ガス通路２の天井面２ａには、適数枚（図１では４枚を示す）のほぼ四角形板状の第１の仕切リブ１０が垂下状に形成されている。また、ガス通路２の下面２ｂ上には、適数枚（図１では６枚を示す）のほぼ四角形板状の第２の仕切リブ２０が垂直状に形成されている。両仕切リブ１０，２０は、ガス通路２を上下にほぼ蛇行状に仕切っている。なお、前記第２の仕切リブ２０の両側縁は、ガス通路２の両側壁（図１において紙面表裏両側に位置する側壁（図２における符号、２ｃ，２ｄ参照）に連続している。
【００１１】
前記第２の仕切リブ２０の先端部すなわち上端部には、図３に示すように、上流側（図３において左側）へ所定の傾斜角度θで中折れ状に傾斜する傾斜端部２２が設けられている（図２参照）。傾斜端部２２の傾斜角度θは、３５°〜７０°の角度範囲内で設定されている。なお、傾斜端部２２の傾斜角度θの角度範囲の設定にかかる理由については後ほど説明する。
【００１２】
また、図１において、左側のガス入口４からガス通路２内へ導入されるブローバイガスは、ガス通路２を図１において右方へ向かって流れる。このため、ガス出口６より左方に位置する第２の仕切リブ２０における傾斜端部２２は、上流側すなわち図１において左方へ中折れ状に傾斜している。
また、右側のガス入口４からガス通路２内へ導入されるブローバイガスは、ガス通路２を図１において左方へ向かって流れる。このため、ガス出口６より右方に位置する第２の仕切リブ２０における傾斜端部２２は、上流側すなわち図１において右方へ中折れ状に傾斜している。
なお、第２の仕切リブ２０は本発明を実施した「仕切リブ」に相当する。
【００１３】
また、図示は省略するが、前記ガス通路２の下面２ｂには、回収されたオイルをオイルミストセパレータ１外へ排出するためのオイル排出溝（図示省略）が形成されている。また、前記第２の仕切リブ２０のうち、左右の各ガス入口４に隣接する第２の仕切リブ２０を除いた残りの４つの第２の仕切リブ２０は、多数の小孔２３を有するパンチングメタル状に形成されている（図１参照）。なお、パンチングメタル状に形成された第２の仕切リブ２０の傾斜端部２２に小孔２３は形成されていない。また、小孔２３の有無は本発明の要旨を左右するものではない。
【００１４】
上記のように構成されたオイルミストセパレータ１では、左右の各ガス入口４からガス通路２に導入されたブローバイガスは、図１に矢印で示すように、第１の仕切リブ１０及び第２の各仕切リブ２０によって仕切られたガス通路２を、上下に蛇行状に流れる。このとき、前に述べたオイルミスト粒子の捕集の原理によって、第１の仕切リブ１０及び第２の仕切リブ２０に衝突することによって、各仕切リブ１０，２０にオイルミスト粒子が捕集される。その捕集されたオイルミスト粒子は、その自重により各仕切リブ１０，２０に沿って降下し、オイル排出溝（図示省略）を通じてオイルミストセパレータ１外へ排出される。また、ガス通路２を通ってオイルミスト粒子が捕集すなわち除去されたブローバイガスは、ガス出口６を通じてエンジンの吸気通路（図示省略）へと排出される。
【００１５】
上記したオイルミストセパレータ１によると、ブローバイガスに含まれるオイルミスト粒子が、各仕切リブ１０，２０の上流側の面に対して衝突して順次捕集される。そして、第２の仕切リブ２０の上流側の面２０ａ（図３参照）に対して衝突したブローバイガスは、該面２０ａに沿って上方へ上がる。そして、第２の仕切リブ２０の傾斜端部２２で、ブローバイガスは方向が上流側（図３において左側）へ変化されることにより、オイルミスト粒子が加速度いわゆる慣性力をもって流れから振り放される。これにより、ブローバイガスに含まれるオイルミスト粒子が傾斜端部２２に捕集される。
したがって、傾斜端部２２が上流側へ中折れ状に傾斜するものでは、仕切リブ２０の傾斜端部２２が下流側へ中折れ状に傾斜するものに比べ、効率良くオイルミストを捕集することができ、よってオイル捕集性能を向上することができる。
【００１６】
さらに、第２の仕切リブ２０の傾斜端部２２の傾斜角度θは、前に述べたように、３５°〜７０°の角度範囲内で設定されている。傾斜端部２２の傾斜角度θの角度範囲の設定にかかる理由について説明すると、その傾斜角度θは次の解析によって最適に設定されるものである。すなわち、傾斜角度θ（°）とオイル捕集効率Ｘ（％）との関係を計測したところ、図４に線Ａで示される特性線図が得られた。また、併せて圧力損失Ｌ（Ｐａ）を計測したところ、図４に線Ｂで示される特性線図が得られた。なお、オイル捕集効率Ｘとは、捕集する前のオイル量に対して第２の仕切リブ２０で捕集された量が占める割合である。
【００１７】
図４に示すように、前記オイル捕集効率Ｘは、傾斜角度θが３０°〜９０°の角度範囲において、１７％〜２３％で変化していることがわかる。また、圧力損失Ｌは、５０Ｐａ〜５８Ｐａで変化していることがわかる。ここで、オイル捕集効率Ｘが最良な傾斜角度θは４５°前後で、圧力損失Ｌが５８Ｐａで最大となる。すなわち、オイル捕集効率Ｘが高ければ圧力損失Ｌが高いし、逆にオイル捕集効率Ｘが低ければ圧力損失Ｌが低くなる。しかし、最大となる圧力損失Ｌは、４５°前後以外の傾斜角度θと比較して数Ｐａ程度の増大であることから、傾斜角度θの変化にともなう圧力損失Ｌの増減はあまり問題視する必要はないと考えられる。このため、傾斜角度θの最適角度を選定することにより、オイル捕集効率Ｘを向上することができると考えられる。そして、傾斜角度θが３０°〜９０°の角度範囲のうちでオイル捕集効率Ｘが１７％〜２３％と変化するうち半分以上すなわち２０％以上のオイル捕集効率Ｘの向上を狙うためには、傾斜角度θを３５°〜７０°の角度範囲内に設定すればよいことがわかる。
したがって、第２の仕切リブ２０の傾斜端部２２の傾斜角度θを、３５°〜７０°の角度範囲内で設定することによって、その仕切リブ２０の傾斜端部２２が３５°未満あるいは７０°を越える傾斜角度のものに比べ、より効率良くオイルミストを捕集することができ、よってオイル捕集効率Ｘすなわちオイル捕集性能を一段と向上することができる。
【００１８】
［実施の形態２］
本発明の実施の形態２を図５及び図６により説明する。実施の形態２は、上記した実施の形態１の第２の仕切リブ２０を変更したものであるからその変更部分について詳述し、重複する説明は省略する。すなわち、実施の形態２における第２の仕切リブ２０の傾斜端部２２の左右の両端部は切除されており、その切除部分が開口部２４となっている。この開口部２４は、第２の仕切リブ２０を例えば樹脂成形する場合の成形上有利となる場合がある。また、開口部２４は傾斜端部２２の左右の両端部に限らず、いずれか一方の端部に形成してもよいし、あるいは傾斜端部２２の途中に適数個形成してもよい。
【００１９】
［実施の形態３］
本発明の実施の形態３を図７により説明する。実施の形態３は、実施の形態１における第２の仕切リブ２０の変更例を示すものである。すなわち、実施の形態１における第２の仕切リブ２０の上流側の面２０ａと、傾斜端部２２の上流側の傾斜面（符号、２２ａを付す）とを曲面２６によって連続させたものである。
【００２０】
本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本発明は、ブローバイガスに限らず、オイルミスト粒子を含むガスのオイルミストセパレータとして流用することができる。また、第２の仕切リブ２０の傾斜端部２２のサイズは適宜選定することができる。また、第１の仕切リブ１０に代えて、第２の仕切リブ２０を設けてもよい。また、各仕切リブ１０，２０の個数は適宜選定することができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上、詳述したように、本発明によれば、オイル捕集性能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１にかかるオイルミストセパレータを示す断面図である。
【図２】仕切リブを示す正面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】傾斜角度とオイル捕集効率との関係を示す特性線図である。
【図５】本発明の実施の形態２にかかる仕切リブを示す正面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図７】本発明の実施の形態３にかかる仕切リブを示す断面図である。
【符号の説明】
１　オイルミストセパレータ
２　ガス通路
２０　第２の仕切リブ（仕切リブ）
２２　傾斜端部
θ　傾斜角度

Claims (2)

1. オイルミスト粒子を含むガスを通過させるガス通路をほぼ迷路状に仕切る仕切リブを備えるオイルミストセパレータであって、
   前記仕切リブの先端部には、上流側へ中折れ状に傾斜する傾斜端部を設けたことを特徴とするオイルミストセパレータ。
2. 請求項１に記載のオイルミストセパレータであって、
   前記傾斜端部の傾斜角度を、３５°〜７０°の角度範囲内で設定したことを特徴とするオイルミストセパレータ。

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