JP2007263066A - 気液分離器 - Google Patents

Abstract

【課題】液体排出口から流入する分離前の気液混合体が排気パイプ内に流れてしまうことを抑制できると共に、分離後の液体を円滑に排出することができる加工性に優れた縦型の気液分離器を提供する。
【解決手段】本気液分離器１は、導入された気液混合体を気体と液体とに遠心分離する縦型の気液分離器であって、下端部に液体排出口（オイル排出口９）が形成された略円筒状のケース部材２と、前記ケース部材の上部に設けられ、且つ、該ケース部材の内部で上下方向に延びる排気パイプ１２を有する排気部材３と、前記排気部材に上下方向に延びる支持リブ１５を介して連結され、且つ、前記液体排出口に近接して配置される邪魔部材（邪魔板４）と、を備え、前記邪魔部材によって、前記液体排出口から前記排気パイプへ向う気液混合体の流れを邪魔するようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、気液分離器に関し、さらに詳しくは、液体排出口から流入する分離前の気液混合体が排気パイプ内に流れてしまうことを抑制できると共に、分離後の液体を円滑に排出することができる加工性に優れた縦型の気液分離器に関する。

従来より、自動車の燃焼室から漏洩するブローバイガスをガスとオイルとに遠心分離する気液分離器が知られている（例えば、特許文献１参照）。
上記特許文献１には、上部にガス導入口が形成され且つ下端部にオイル排出口が形成された略円筒状のサイクロンケース１４と、このケースの上部に固定され且つケースの内部で上下方向に延びるガス管４０を有するガス流出管３２と、を備えてなる縦型の気液分離器が開示されている。そして、ガス導入口から接線方向に導入されるブローバイガスがサイクロンケース１４内で旋回流となってガスとオイルとに遠心分離され、分離後のガスがガス管４０から排気されると共に、分離後のオイルがオイル排出口から排出されるようになっている。

しかし、上記従来の気液分離器では、ブローバイガスの吸引中においてガス導入口とオイル排出口との両方から分離前のブローバイガスが吸引される場合がある。この場合、オイル排出口から流入したブローバイガスが直接的にガス管内に吸引されてしまう傾向にあり、分離効率を十分に高めることができない。

なお、従来の気液分離器として、例えば、横置き配置されるタイプであって、液体排出孔２２からのブローバイガスの逆流を防止する逆流防止壁２３を備えてなるものが開示されている（例えば、特許文献２参照）。
ここで、上記特許文献２の逆流防止壁を縦置き配置される気液分離器に適用することが考えられる。
しかし、上記特許文献２には、ハウジング１２（ケース部材）に逆流防止壁を設けることが開示されており、この逆流防止壁を縦置き配置される気液分離器に単純に適用しても以下の問題がある。即ち、図５及び６に示すように、ケース部材２Ａに横方に延びる逆流防止壁４Ａを設けると、逆流防止壁４Ａの外周面とケース部材の内周面との間の隙間が比較的狭く且つ周方向に一様でないものとなるので、その隙間を介して分離後のオイルＯを円滑に排出させることが困難となる。また、逆流防止壁４Ａがケース部材のテーパ面の途中に設けられているので、ケース部材２Ａをダイキャストで成形する場合、ケース部材２Ａと逆流防止壁４Ａとを同時に一体成形することが困難となる。

特開２００３−２５４０３１号公報 特開２００３−１４４８２５号公報

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、液体排出口から流入する分離前の気液混合体が排気パイプ内に流れてしまうことを抑制できると共に、分離後の液体を円滑に排出することができる加工性に優れた縦型の気液分離器を提供することを目的とする。

本発明は、以下の通りである。
１．導入された気液混合体を気体と液体とに遠心分離する縦型の気液分離器において、
下端部に液体排出口が形成された略円筒状のケース部材と、
前記ケース部材の上部に設けられ、且つ、該ケース部材の内部で上下方向に延びる排気パイプを有する排気部材と、
前記排気部材に上下方向に延びる支持リブを介して連結され、且つ、前記液体排出口に近接して配置される邪魔部材と、を備え、
前記邪魔部材によって、前記液体排出口から前記排気パイプへ向う気液混合体の流れを邪魔するようにしたことを特徴とする気液分離器。
２．前記邪魔部材は、前記排気パイプの下端部に前記支持リブを介して連結され、且つ、前記ケース部材の底壁部に形成された上下方向に開口する前記液体排出口に対向して配置され、更に、該液体排出口を覆う大きさを有している上記１．記載の気液分離器。
３．前記邪魔部材の前記液体排出口に対向する面は、平面又は上方に凹状の面である上記２．記載の気液分離器。
４．前記支持リブは、前記ケース部材の内部で生じる気液混合体の旋回流に沿う螺旋状を有している上記１．乃至３．のいずれか一項に記載の気液分離器。
５．前記気液混合体はブローバイガスである上記１．乃至４．のいずれか一項に記載の気液分離器。

本発明の気液分離器によると、ケース部材の内部に導入された気液混合体が旋回流となって気体と液体とに遠心分離され、その分離後の液体が液体排出口から外部に排出される一方、その分離後の気体が排気パイプから外部に排気される。そして、邪魔部材が、排気部材に支持リブを介して連結されて液体排出口に近接して配置されるので、この邪魔部材によって、液体排出口から流入して排気パイプへ向う分離前の気液混合体の流れが邪魔されて、その気液混合体が排気パイプに直接吸引されてしまうことが抑制される。その結果、分離効率を向上させることができる。また、邪魔部材の外周面とケース部材の内周面との間に十分に広く且つ周方向に一様な隙間を形成でき、この隙間を介して分離後の液体を液体排出口から円滑に排出できる。さらに、排気部材をダイキャストで成形する場合には、排気部材（排気パイプ）と同時に邪魔部材を一体成形でき加工性に優れる。
また、前記邪魔部材が、前記排気パイプの下端部に前記支持リブを介して連結され、且つ、前記液体排出口に対向して配置され、更に、該液体排出口を覆う大きさを有している場合は、邪魔部材の対向面によって、液体排出口から排気パイプへ向う気液混合体の流れがより確実に邪魔される。
また、前記邪魔部材の前記液体排出口に対向する面が、平面又は上方に凹状の面である場合は、この平面又は上方に凹状の面によって、液体排出口から排気パイプへ向う気液混合体の流れがより確実に邪魔される。
また、前記支持リブが、前記ケース部材の内部で生じる気液混合体の旋回流に沿う螺旋状を有している場合は、ケース部材内に導入された気液混合体の一部が支持リブに案内されてより円滑に旋回流を形成できる。
また、前記気液混合体がブローバイガスである場合は、ブローバイガスをガスとオイルとに好適に遠心分離できる。

１．気液分離器
本実施形態に係る気液分離器は、導入された気液混合体を気体と液体とに遠心分離する縦型のものである。この気液分離器１は、以下に述べるケース部材２、排気部材３及び邪魔部材４を備えている（図１参照）。
なお、上記気液分離器の用途は特に問わないが、車両の内燃機関を構成するヘッドカバーに装着されてブローバイガスをガスとオイルとに遠心分離するものとして好適に用いられる。また、上記「縦型」とは、上下方向（垂直方向から多少傾斜した方向も含むものとする。）に軸心を向けて縦置き配置されることを意味する。

上記「ケース部材」は、その下端部に液体排出口が形成され略円筒状をなしている限り、その構造、形状、材質等は特に問わない。
上記ケース部材の上部には、例えば、接線方向から気液混合体を導入するための導入口が形成されていることができる。また、上記ケース部材は、例えば、上側円筒部と、この上側円筒部の下方に連なる下側テーパ部とからなることができる。また、上記ケース部材の材質としては、例えば、合成樹脂、金属等を挙げることができる。
上記液体排出口の配設位置、形状、個数等は特に問わない。この液体排出口は、例えば、ケース部材の周壁に側方に開口して形成されていてもよいが、ケース部材の底壁に上下方向（ケース部材の軸方向）に開口して形成されていることが好ましい。分離後の液体を重力で効率良く排出できるためである。

上記「排気部材」は、上記ケース部材の上部に固定され且つ上記ケース部材の内部で上下方向に延びる排気パイプを有する限り、その構造、形状、材質等は特に問わない。
上記排気部材は、例えば、上記ケース部材の上端開口を塞ぐフランジ部を有していることができる。また、上記ケース部材の材質としては、例えば、合成樹脂、金属等を挙げることができる。
上記排気パイプの外周には、例えば、上記ケース部材内の分離室を上下に仕切る仕切用フランジ部を設けることができる。これにより、仕切用フランジ部で仕切られた分離室の上部における分離前の気液混合体が排気パイプ内に流れることが抑制される。

上記「邪魔部材」は、上記排気部材に上下方向に延びる支持リブを介して連結され且つ液体排出口に近接して配置される限り、その構造、形状、材質等は特に問わない。この邪魔部材によって、液体排出口から排気パイプへ向う気液混合体の流れが邪魔される。なお、邪魔部材で邪魔された気液混合体は、通常、ケース部材の内周面に向って流れて上部旋回流に沿って遠心分離される。
上記邪魔部材は、例えば、液体排出口の開口面積より大きな面域を有し且つその全周が上記ケース部材の内周と離間していることができる。
上記「近接」とは、液体排出口９と所定間隔Ｌをもって対向することを意図している（図１参照）。この所定間隔Ｌは、例えば、０より大きく且つ液体排出口９の直径Ｄ１の３倍以下の値であることが好ましい。

上記邪魔部材の全体形状としては、例えば、平板状、湾曲板状、塊状、異形状等を挙げることができる。また、上記邪魔部材の平面形状としては、例えば、円形状、多角形状、異形状等を挙げることができる。さらに、上記邪魔部材の液体排出口に対する対向面（邪魔面）の形状としては、例えば、平面、上方に凹状の面（湾曲面、円錐面、角錐面等）、下方に凸状の面（湾曲面、円錐面、角錐面等）等を挙げることができる。

上記邪魔部材は、例えば、上記排気パイプ１２の下端部に支持リブ１５を介して連結され、且つ、ケース部材２の底壁部７ａに形成された液体排出口９と所定間隔Ｌでもって対向して配置され、更に、液体排出口９を覆う大きさを有していることができる（図１参照）。

上述の場合、上記排気パイプの外周面から軸心寄り側に支持リブ及び邪魔部材が配置されていることが好ましい。排気部材をダイキャストで成形する場合に、複雑な型構造等を必要とせずより簡易に排気パイプと邪魔部材とを同時に一体成形できるためである。
また、上記邪魔部材は液体排出口の近傍に配置することが好ましい。

上記支持リブの形状、配設位置、個数等は特に問わない。この支持リブは、例えば、排気パイプの下端部から先端（下端）に向って軸心寄りに傾斜して延びていることができる。この場合、支持リブの形状としては、例えば、上下方向（ケース部材の軸方向）に略直線状に延びている形態（図２参照）、ケース部材の内部で生じる気液混合体の旋回流に沿う螺旋状に延びている形態（図３参照）等を挙げることができる。

以下、図面を用いて実施例により本発明を具体的に説明する。
尚、本実施例では、本発明に係る「気液分離器」として、自動車エンジンを構成するヘッドカバーに装着され、ブローバイガスをガスとオイルとに遠心分離する縦型のものを例示する。

（１）気液分離器の構成
本実施例に係る気液分離器１は、図１に示すように、ケース部材２、排気部材３及び邪魔板４（本発明に係る「邪魔部材」として例示する。）を備えて構成されている。

上記ケース部材２は、上側円筒部６と、この上側円筒部６の下方に連なる下側テーパ部７とを有しており、全体として上方を開口した略円筒状になされている。このケース部材２は、合成樹脂製でありダイキャストにより一体成形されている。また、上側円筒部６の上部側面には、接線方向からブローバイガスＧ１を導入するための導入パイプ８が設けられている。また、下側テーパ部７の底壁７ａの中央には、上下方向に開口する略円形のオイル排出口９（本発明に係る「液体排出口」として例示する。）が形成されている。

上記排気部材３は、上記ケース部材２の上端開口を塞ぐフランジ部１１と、このフランジ部１１を上下方向に貫通する略円筒状の排気パイプ１２とを有している。この排気部材３は、合成樹脂製でありダイキャストにより後述の邪魔板と同時に一体成形されている。また、上記排気パイプ１２の外周には、ケース部材２内の分離室Ｓを上下に仕切る仕切用フランジ部１３が設けられている。
尚、上記ケース部材２の上部と排気部材３のフランジ部１１とは、溶着、接着、ネジ等の適宜固定手段で固定される。

上記排気パイプ１２の下端面には、図１及び２に示すように、上下方向に延びる複数本（図中４本）の支持リブ１５を介して上記邪魔板４が連結されている。この邪魔板４は、水平方向に延びる円盤状に形成されており、オイル排出口９と所定間隔Ｌをもって対向して配置されている。

尚、上記実施例では、支持リブ１５として、排気パイプ１２の下端部から軸心寄りに傾斜して略真直ぐに延びる形態を例示したが、これに限定されず、例えば、図３に示すように、ケース部材２の内部で生じるブローバイガスＧ１の旋回流に沿う螺旋状に延びる支持リブ１５’としてもよい。これにより、ケース部材２内に導入されたブローバイガスＧ１の一部を支持リブ１５’により案内させてより円滑に旋回流を形成できる。

（２）気液分離器の作用
次に、上記気液分離器１の作用について説明する。
図１に示すように、燃焼室から漏洩するブローバイガスＧ１が導入パイプ８の導入口８ａからケース部材２内に接線方向から導入される。すると、その導入されたブローバイガスＧ１が旋回流となってガスとオイル（オイルミスト）とに遠心分離される。そして、その分離後のオイルＯは自重によりケース部材２の内周面側を下方に向って流れてオイル排出口９から外部に排出される一方、その分離後のガスは排気パイプ１２から外部に排気される。

また、ブローバイガスの吸引中において導入口８ａと共にオイル排出口９からも分離前のブローバイガスが吸引される場合がある。この場合、オイル排出口９から流入したブローバイガスＧ２は、邪魔板４の対向面４ａによって排気パイプ１２へ向う流れが邪魔されて、そのブローバイガスＧ２の一部がケース部材２の内周側に向って流され上部旋回流に沿って遠心分離される。

（３）実施例の効果
本実施例の気液分離器１によると、排気パイプ１２の下端部に、複数の支持リブ１５を介してオイル排出口９に対向してこれを覆う邪魔板４を設けたので、この邪魔板４によって、オイル排出口９から排気パイプ１２へ向うブローバイガスＧ２の流れが邪魔されて、そのブローバイガスＧ２が排気パイプ１２に直接吸引されてしまうことが抑制される。その結果、分離効率を向上させることができる。また、邪魔板４の外周面とケース部材２の内周面との間に十分広く且つ周方向に一様な隙間を形成でき、この隙間を介して分離後のオイルＯをオイル排出口９から円滑に排出することができる。さらに、排気部材３をダイキャストにより成形する際に、複雑な型構造等を必要とせず、排気部材３と同時に邪魔板４を一体成形でき加工性に優れる。

尚、本発明においては、上記実施例に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。即ち、上記実施例では、平面状の対向面４ａを有する円盤状の邪魔板４を例示したが、これに限定されず、例えば、図４に示すように、上方に凹状の対向面４ａ’（例えば、湾曲面、円錐面、角錐面等）を有するドーム状の邪魔板４’としてもよい。この凹状対向面４ａ’によって、ブローバイガスＧ２をケース部材２の内周下方側に向って流すことができ、上部旋回流に沿ってより効率良く遠心分離できる。

また、上記実施例では、支持リブ１５を、先端（下端）に向って軸心寄りに傾斜して延びる形状としたが、これに限定されず、例えば、排気パイプ１２の求心方向に延びるリブ部と、排気パイプ１２の軸心方向に延びるリブ部とからなる支持リブとすることができる。さらに、上記実施例では、支持リブ１５を排気パイプ１２の下端面に連結させているが、これに限定されず、例えば、支持リブ１５を排気パイプ１２の内周面（又は外周面）に連結させるようにしてもよい。

気液混合体を気体と液体とに遠心分離する技術として広く利用される。特に、内燃機関のブローバイガスをガスとオイルとに遠心分離する技術として好適に利用される。

本実施例に係る気液分離器の縦断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 支持リブの他の形態を説明するための説明図である。 邪魔部材の他の形態を説明するための説明図である。 従来の気液分離器の要部縦断図面である。 図６のＶＩ−ＶＩ線断面図である。

符号の説明

１；気液分離器、２；ケース部材、３；排気部材、４，４’；邪魔板、４ａ，４ａ’；対向面、７ａ；底壁部、９；オイル排出口、１２；排気パイプ、１５，１５’；支持リブ、Ｇ１，Ｇ２；ブローバイガス。

Claims (5)

1. 導入された気液混合体を気体と液体とに遠心分離する縦型の気液分離器において、
   下端部に液体排出口が形成された略円筒状のケース部材と、
   前記ケース部材の上部に設けられ、且つ、該ケース部材の内部で上下方向に延びる排気パイプを有する排気部材と、
   前記排気部材に上下方向に延びる支持リブを介して連結され、且つ、前記液体排出口に近接して配置される邪魔部材と、を備え、
   前記邪魔部材によって、前記液体排出口から前記排気パイプへ向う気液混合体の流れを邪魔するようにしたことを特徴とする気液分離器。
2. 前記邪魔部材は、前記排気パイプの下端部に前記支持リブを介して連結され、且つ、前記ケース部材の底壁部に形成された上下方向に開口する前記液体排出口に対向して配置され、更に、該液体排出口を覆う大きさを有している請求項１記載の気液分離器。
3. 前記邪魔部材の前記液体排出口に対向する面は、平面又は上方に凹状の面である請求項２記載の気液分離器。
4. 前記支持リブは、前記ケース部材の内部で生じる気液混合体の旋回流に沿う螺旋状を有している請求項１乃至３のいずれか一項に記載の気液分離器。
5. 前記気液混合体はブローバイガスである請求項１乃至４のいずれか一項に記載の気液分離器。

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