JP2008073606A - 気泡分離器 - Google Patents

Abstract

【課題】オイル中に微小気泡が含まれている場合であっても気泡分離効率を向上させることができる小型且つ簡易な構造の気泡分離器を提供する
【解決手段】本気泡分離器１０は、流体中に含まれる気泡を除去するための遠心分離方式の気泡分離器において、略円筒形状の本体１１と、該本体に設けられ且つ気泡を含む流体を該本体の内部に導入する流体導入管（オイル導入管１２）と、該本体に設けられ且つ分離された気泡を該本体の外部に排出する気体排出部（気体排出管１３）と、該本体に設けられ且つ分離された流体を該本体の外部に排出する流体排出部（オイル排出口１５）と、を備え、前記流体導入管の内部には、該流体導入管内を流れる流体を該流体導入管の軸方向周りに旋回させる旋回手段（螺旋板１７）が設けられている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、気泡分離器に関し、さらに詳しくは、流体中に微小気泡が含まれている場合であっても気泡分離効率を向上させることができる小型且つ簡易な構造の気泡分離器に関する。

従来より、内燃機関の潤滑形態として、ドライサンプ式及びウェットサンプ式が一般に知られている。前者のドライサンプ式は、エンジンオイルをオイルタンクに溜め、オイルタンクからフィードポンプでエンジンオイルをエンジンの各部に圧送して潤滑し、オイルパンに落ちたオイルをスカベンジポンプでオイルタンクに戻す形態である。後者のウェットサンプ式は、エンジンオイルをオイルパンからポンプで吸い上げてエンジンの各部に圧送して潤滑し、潤滑の終わったオイルをオイルパンに自然落下させる形態である。

上記ドライサンプ式では、スカベンジポンプでオイルタンクに戻されるオイル中に多量の気泡が混入してしまう。このオイル中に含まれる気泡はオイルフィルタ等で分離されることとなるが、完全ではなく潤滑不良を起こす恐れがあった。
一方、上記ウェットサンプ式では、オイル中には比較的少量の気泡のみが混入しており、更にポンプの圧力で気泡がつぶれるので、潤滑不良を起こす恐れは低い。しかしながら、燃費性能を向上させるためにポンプの小型化を図ることの要望があり、この場合、気泡が十分につぶれずに潤滑不良を起こす恐れがあった。
このように、上記ドライサンプ式及びウェットサンプ式のいずれであっても、内燃機関の潤滑装置では、オイル中の気泡率を下げる必要がある。

そこで、上記問題を解決するために、オイル中に含まれる気泡を除去するための遠心分離方式の気泡分離器が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
上記特許文献１には、コーン型容器１の上端外周側に環状の予備旋回流路１２を設け、この予備旋回流路１２内でオイルを容器１の軸心周りの旋回流としてそのオイル中に含まれる微小気泡を結合させてから、その旋回流を容器１内に導入して遠心分離することが開示されている。

しかし、上記特許文献１では、予備旋回流路１２内でオイルを容器１の軸心周りの比較的大径の旋回流としているので、そのオイル中の極めて微小な気泡がオイルと共に遠心方向に移動されてしまい、十分な気泡分離効率を達成できない恐れがある。
また、上記特許文献１では、予備旋回流路１２内を流れる旋回流が容器１内に流入する際に、その容器の流入口近傍で乱流が発生する恐れがある。
さらに、上記特許文献１では、容器１の上端外周側に予備旋回流路１２を設けているので、気泡分離器が大型で且つ複雑な構造となってしまう。

特開平７−３９７０２号公報

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、流体中に微小気泡が含まれている場合であっても気泡分離効率を向上させることができる小型且つ簡易な構造の気泡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．流体中に含まれる気泡を除去するための遠心分離方式の気泡分離器において、
略円筒形状の本体と、
該本体に設けられ且つ気泡を含む流体を該本体の内部に導入する流体導入管と、
該本体に設けられ且つ分離された気泡を該本体の外部に排出する気体排出部と、
該本体に設けられ且つ分離された流体を該本体の外部に排出する流体排出部と、を備え、
前記流体導入管の内部には、該流体導入管内を流れる流体を該流体導入管の軸方向周りに旋回させる旋回手段が設けられていることを特徴とする気泡分離器。
２．前記旋回手段は、前記流体導入管の軸方向周りの螺旋部である上記１．記載の気泡分離器。
３．前記旋回手段は、前記流体導入管の内周方向に沿って設けられた複数の羽根部である上記１．記載の気泡分離器。

本発明の気泡分離器によると、旋回手段によって、流体導入管内を流れる流体が流体導入管の軸方向周りの旋回流とされ、比重の大きな流体が流体導入管の内周面側に集まり、比重の小さな気泡が流体導入管の中心側に集まって微小気泡が結合される。そして、その旋回流は、本体の内部に導入されて本体の軸心周りの旋回流とされ、比重の大きな流体が本体の内周面側に集まり、比重の小さな気体が本体の中心側に集まって遠心分離される。そして、分離された気泡は気体排出部から本体の外部に排出される一方、分離された流体は流体排出部から本体の外部に排出される。
このように、旋回手段によって、流体導入管内を流れる流体を流体導入管の軸方向周りの比較的小径な旋回流としているので、その流体中に極めて微小な気泡が含まれている場合であっても、その微小気泡を流体導入管内の中心側に集めて結合させることができ、気泡分離効率を向上させることができる。また、本体内には、流体導入管の軸方向周りの旋回流が導入されるので、その旋回流の整流効果によって、その本体の導入口近傍での乱流の発生を抑制することができる。さらに、従来のように、本体の上端外周側に環状の旋回流路を設けるものに比べて、本体の外径を小さくでき、気泡分離器を小型で且つ簡易な構造とすることができる。
また、前記旋回手段が螺旋部である場合は、螺旋部によって、流体導入管内を流れる流体をより確実に旋回流とすることができる。
また、前記旋回手段が複数の羽根部である場合は、複数の羽根部によって、流体導入管内を流れる流体をより確実に旋回流とすることができる。

１．気泡分離器
本実施形態１．に係る気泡分離器は、流体中に含まれる気泡を除去するための遠心分離方式のものであって、以下に述べる、本体、流体導入管、気体排出部及び流体排出部を備えている。

上記「本体」は、略円筒形状である限り、その形状、大きさ、材質等は特に問わない。
上記本体は、例えば、円筒テーパ部を有していることができる。

上記「流体導入管」は、上記本体に設けられ且つ気泡を含む流体を本体の内部に導入する限り、その形状、大きさ、材質等は特に問わない。
上記流体導入管は、例えば、上記本体の上部周壁から本体の接線方向に延びていることができる。
上記流体導入管は、例えば、エンジンからオイルを吸引して流体導入管内に送出するスカベンジポンプに連絡されていることができる。

上記「気体排出部」は、上記本体に設けられ且つ分離された気泡を本体の外部に排出する限り、その形状、大きさ、材質等は特に問わない。
上記気体排出部は、例えば、本体の上端壁から上下方向に延びる気体排気管であることができる。この気体排出管の周壁には、例えば、多数の貫通孔が形成されていることができる。

上記「流体排出部」は、上記本体に設けられ且つ分離された流体を本体の外部に排出する限り、その形状、大きさ、材質等は特に問わない。
上記流体排出部は、例えば、本体の下部周壁又は底壁から延びる流体排出管であったり、本体の下部周壁又は底壁に形成された流体排出口であったりすることができる。

ここで、本実施形態１．に係る気泡分離器は、上記流体導入管の内部に、以下に述べる旋回手段を設けたことを特徴とする。

上記「旋回手段」は、流体導入管内を流れる流体を流体導入管の軸方向周りに旋回させる限り、その構成、旋回形態等は特に問わない。
上記旋回手段としては、例えば、上記流体導入管の軸方向周りの螺旋部、上記流体導入管の内周方向に沿って設けられた複数の羽根部等を挙げることができる。
上記螺旋部としては、例えば、上記流体導入管の内周面側に配設された螺旋板１７（図３等参照）、流体導入管の内周面側に形成された螺旋溝２２（図９等参照）、流体導入管の軸心側に配設されたリボン状の螺旋板２３（図１０等参照）等を挙げることができる。
上記複数の羽根部２１は、例えば、上記流体導入管の内周面側に配設されていることができる（図６等参照）。また、各羽根部は、例えば、上記流体導入管の軸方向に傾斜する湾曲状の案内面を有することができる。

尚、オイルタンク構造としては、例えば、上記実施形態１．で説明した気泡分離器と、この気泡分離器の少なくとも一部をタンク室内に配設してなるオイルタンクと、を備えることを特徴とすることができる。
上述の場合、例えば、図１に示すように、上記気泡分離器１０のオイル導入管１２には、エンジン７のオイルパンからオイルを吸引してオイル導入管１２内に送出するスカベンジポンプＳＰが連絡されており、上記オイルタンク２の下部に設けられたオイル排出部３には、オイルタンク２からオイルを吸引してエンジン７に送出するフィードポンプＦＰが連絡されていることができる。これにより、ドライサンプ式のエンジンの潤滑形態に好適なオイルタンク構造を提供できる。

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。

（実施例１）
（１）オイルタンク構造の構成
本実施例１に係るオイルタンク構造１は、図１に示すように、ドライサンプ式のエンジン潤滑で用いられるオイルタンク２内に、後述する気泡分離器の一部を配設して構成されている。このオイルタンク２の下部には、タンク室２ａ内のオイルを排出するオイル排出部３が設けられている。このオイル排出部３には、オイルタンク２からオイルを吸引してエンジン７の各部に送出するフィードポンプＦＰが連絡されている。また、オイルタンク２の上部には、タンク室２ａ内の気体（主にブローバイガス）を排出する気体排出部４が設けられている。この気体排出部４は、周知の気液分離器５に連絡されている。

（２）気泡分離器の構成
本実施例１に係る気泡分離器１０は、図２に示すように、円筒テーパ部１１ａを有する本体１１を備えている。この本体１１の上部周壁には、本体１１の接線方向に延びるオイル導入管１２（本発明に係る「流体導入管」として例示する。）が設けられている。このオイル導入管１２には、エンジン７のオイルパンからオイルを吸引してオイル導入管１２内に送出するスカベンジポンプＳＰが連絡されている（図１参照）。また、本体１１の上端壁の中央部には、上下方向に延びる気体排気管１３（本発明に係る「気体排出部」として例示する。）が設けられている。この気体排出管１３の周壁には、多数の貫通孔１４が形成されている。さらに、本体１１の下部周壁には、オイル排出口１５（本発明に係る「流体排出部」として例示する。）が形成されている。

上記オイル導入管１２の内周面側には、図３〜５に示すように、オイル導入管１２の軸方向Ｃ１周りの螺旋板１７（本発明に係る「旋回手段」及び「螺旋部」として例示する。）が設けられている。この螺旋板１７によって、オイル導入管１２内を流れるオイルがオイル導入管１２の軸方向Ｃ１周りに旋回されるようになっている。

（３）気泡分離器の作用
次に、上記構成の気泡分離器１０の作用について説明する。
図１に示すように、スカベンジポンプＳＰの作用で、エンジン７側から吸引されるオイルがオイル導入管１２内に送り込まれる。すると、図３に示すように、螺旋板１７によって、オイル導入管１２内を流れるオイルは、軸方向Ｃ１周りの旋回流Ｒ１とされる。このとき、比重の大きなオイルがオイル導入管１２の内周面側に集まり、比重の小さな気泡がオイル導入管１２の中心側に集まって微小気泡が結合される。その後、その旋回流Ｒ１は、本体１１の内部に導入されて本体１１の軸方向Ｃ２周りの旋回流Ｒ２とされ、比重の大きなオイルが本体１１の内周面側に集まり、比重の小さな気体が本体１１の中心側に集まって遠心分離される。そして、分離された気体は、貫通孔１４を介して気体排出管１３からオイルタンク２内に送られる。一方、分離されたオイルは、オイル排出口１５からオイルタンク２内に送られることとなる。
なお、上記オイルタンク２内のオイルは、フィードポンプＦＰの作用で、オイル排出部３から吸引されてエンジン７側へ送り込まれる。

（４）実施例の効果
本実施例１では、オイル導入管１２の内周面側に螺旋板１７を設け、この螺旋板１７によって、オイル導入管１２内を流れるオイルを軸方向Ｃ１周りの比較的小径な旋回流Ｒ１としているので、そのオイル中に極めて微小な気泡が含まれていても、その微小気泡をオイル導入管１２の中心側に集めて結合させることができ、気泡分離効率を向上させることができる。また、本体１１内には、軸方向Ｃ１周りの旋回流Ｒ１が導入されるので、その旋回流Ｒ１の整流効果によって、その本体１１の導入口近傍での乱流の発生を抑制することができる。さらに、従来のように、本体の上端外周側に環状の予備旋回流路を設けるものに比べて、本体１１の外径を小さくでき、気泡分離器１０を小型で且つ簡易な構造とすることができる。

（実施例２）
次に、実施例２に係る気泡分離器２０について説明する。なお、本実施例２において、上記実施例１と略同じ構成部位には同じ符号を付け詳説を省略し、以下に実施例１との主な相違点、即ち本発明に係る「旋回手段」の構成の相違点について説明する。

本実施例２に係る気泡分離器２０では、図６〜８に示すように、オイル導入管１２の内周面側には、オイル導入管１２の内周方向に沿って等ピッチ間隔で複数（図中３枚）の羽根部２１（本発明に係る「旋回手段」として例示する。）が設けられている。これら各羽根部２１は、オイル導入管１２の軸方向に傾斜する湾曲状の案内面２１ａを有している。これら各羽根部２１の案内面２１ａによって、オイル導入管１２内を流れるオイルが軸方向Ｃ１周りに旋回されて旋回流Ｒ１とされる。従って、本実施例２の気泡分離器２０であっても、上記実施例１の気泡分離器１０と略同様の作用・効果を発揮することができる。

尚、本発明においては、上記実施例１及び２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１では、本発明に係る「螺旋部」として、オイル導入管１２の内周面側に配設される螺旋板１７を例示したが、これに限定されず、例えば、図９に示すように、オイル導入管１２の内周面側に形成された螺旋溝２２としたり、図１０に示すように、オイル導入管１２の軸心側に配設されたリボン状の螺旋板２３としたりすることができる。

また、上記実施例１及び２では、上記気泡分離器１０，２０を、ドライサンプ式のエンジン潤滑で用いられるオイルタンク２内に配設する形態を例示したが、これに限定されず、例えば、上記気泡分離器１０，２０を、ウェットサンプ式のエンジン潤滑におけるオイルポンプの下流側のオイル通路（配管等）の途中に配設するようにしてもよい。

また、上記実施例２では、各羽根部２１の軸方向Ｃ１の位相を一致させる形態を例示したが、これに限定されず、例えば、各羽根部２１の軸方向Ｃ１の位相をずらすようにしてもよい。
また、上記実施例２では、複数の羽根部の１組のみを設ける形態を例示したが、これに限定されず、例えば、複数の羽根部の２以上の組を軸方向Ｃ１に沿って設けるようにしてもよい。
また、上記実施例１の螺旋板１７及び本実施例２の羽根部２１は、オイル導入管１２と一体的に形成されていたり、別部材としてオイル導入管１２に後付けされていたりすることができる。

内燃機関の潤滑装置で使用されるオイル中に含まれる気泡を除去する技術として広く利用される。特に、ドライサンプ式の潤滑装置で使用されるオイル中に含まれる気泡を除去する技術として好適に利用される。

本実施例１に係るオイルタンク構造を説明するための全体説明図である。 本実施例１に係る気泡分離器の縦断面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。 螺旋板の斜視図である。 本実施例２に係る気泡分離器の横断面図である。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。 羽根部の斜視図である。 他の形態の螺旋部を説明するための説明図である。 更に他の形態の螺旋部を説明するための説明図である。

符号の説明

１０，２０；気泡分離器、１１；本体、１２；オイル導入管、１３；気体排出管、１５；オイル排出口、１７；螺旋板、２１；羽根部、２２；螺旋溝、２３；螺旋板、Ｃ１；軸方向、Ｒ１；旋回流。

Claims (3)

1. 流体中に含まれる気泡を除去するための遠心分離方式の気泡分離器において、
   略円筒形状の本体と、
   該本体に設けられ且つ気泡を含む流体を該本体の内部に導入する流体導入管と、
   該本体に設けられ且つ分離された気泡を該本体の外部に排出する気体排出部と、
   該本体に設けられ且つ分離された流体を該本体の外部に排出する流体排出部と、を備え、
   前記流体導入管の内部には、該流体導入管内を流れる流体を該流体導入管の軸方向周りに旋回させる旋回手段が設けられていることを特徴とする気泡分離器。
2. 前記旋回手段は、前記流体導入管の軸方向周りの螺旋部である請求項１記載の気泡分離器。
3. 前記旋回手段は、前記流体導入管の内周方向に沿って設けられた複数の羽根部である請求項１記載の気泡分離器。

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