JP2011080434A - オイル分離器 - Google Patents

Abstract

【課題】オイルミストの分離性能を向上させることができるとともに、圧力損失の上昇を抑制することができるオイル分離器を提供する。
【解決手段】ケース１３内にオイルミストを含むガスの流路１６を形成し、そのケース１３内にオイルミスト捕捉用のフィルタ１７を設ける。フィルタ１７により、ガスの流路１６を上流室１６ａと下流室１６ｂとに区画する。フィルタ１７には、フィルタ１７の上流室１６ａ内の圧力が高くなったときに、その圧力によって開かれて圧力を下流室１６ｂに逃がすためのリリーフ部２５を設ける。
【選択図】図２

Description

この発明は、ブローバイガス等のオイル含有ガスに含まれるオイルミストを分離することに適したオイル分離器に関するものである。

従来、ガスに含まれる処理液等のミストを分離するミスト分離器としては、例えば特許文献１に開示されるような構成が提案されている。この従来構成においては、箱型のケースの一側面にガス入口が形成されるとともに、反対側の他側面にガス出口が形成されている。ケース内においてガス入口とガス出口との間には、複数枚の合成樹脂等の非通気性板材よりなる波板が並列状態で配置されている。各波板間には、ガス入口及びガス出口に連通する複数のガス流路が区画形成されている。各ガス流路内に位置するように、各波板の両面には複数の邪魔板や棒状部材による凹凸部が設けられている。そして、ガス入口からケース内に導入されるガスが波板間の各ガス流路に沿って流れるとき、ガスに含まれる処理液等のミストが邪魔板や凹凸部に接触することにより、ガスから分離され、分離されたミストは邪魔板や凹凸部上で凝集されて、重力により滴下される。

特開２００５−２５２１００号公報

この従来構成においては、波板が合成樹脂等の非通気性板材により構成されているため、波板のミスト分離機能は高くない。このため、分離機能を高めるために、波板に前記邪魔板や凹凸部が設けられている。しかしながら、邪魔板や凹凸部を設けたとしても、ガス流を邪魔板や凹凸部に衝突させて、ミストがそれらの面に付着することによってミスト分離を行うものである。従って、ミストがガス流路の中心付近を通り抜けるガス流とともに流れて、邪魔板や凹凸部に接触しない割合が多いため、依然として高い分離機能を得ることができず、特に細かなミストについては分離が困難であった。

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性能を向上させることができるオイル分離器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、内部をオイルミスト含有ガスが流れるケース内にオイルミスト捕捉用のフィルタを設けたオイル分離器において、前記フィルタを形成するフィルタシートを蛇行状に配置して、前記ガスの流路を上流室と下流室とに区画し、そのフィルタには、フィルタの上流側の流路内の圧力が高くなったときに、その圧力によって開かれて圧力を下流側の流路に逃がすためのリリーフ部を設けたことを特徴としている。

従って、この発明のオイル分離器においては、通常時にはガスがフィルタを通してガスの流路の上流室から下流室に流れて、そのガスに含まれるオイルミストがフィルタにより分離される。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。また、フィルタに目詰まり等が生じて、フィルタの上流側の流路内の圧力が高くなったときには、その圧力によってリリーフ部が開かれて、上流室の流路内の圧力が下流室の流路に逃がされる。よって、フィルタの目詰まり等にともなって、ガス流路の圧力損失が上昇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、複数枚のフィルタシートをガスの流路方向に沿って延長することにより全体として蛇行状に形成するとともに、隣接するフィルタシート間に先窄まりの導入空間を形成するとよい。

前記の構成において、前記フィルタシートの下流側端部間に前記リリーフ部を設けることが好ましい。
前記の構成において、前記各フィルタシートは、ガスの流路方向に沿って凹凸が形成された波形をなすことが好ましい。

前記の構成において、導入空間を介して対向する一対のフィルタシートは、少なくとも下流側の端部の波形部の位相が合っていることが好ましい。
前記の構成において、前記各フィルタシートは、その波形部のピッチを下流側が狭くなるようにするとよい。

前記の構成において、前記各フィルタシートは、その波形部の高さを下流側が低くなるようにするとよい。
前記の構成において、前記フィルタは、フィルタシートを蛇行状に折り曲げることにより、複数の導入空間を形成し、その導入空間の上流側端部に面するフィルタシートの一部に前記リリーフ部を設けることが好ましい。

以上のように、この発明によれば、オイルミストの分離性能を向上させることができるとともに、圧力損失の上昇を抑制することができるという効果を発揮する。

第１実施形態のオイル分離器を示す断面図。 図１の２−２線における部分拡大断面図。 図２のフィルタにおける１枚のフィルタシートを拡大して示す断面図。 図２のフィルタの動作状態を示す部分断面図。 第２実施形態のオイル分離器におけるフィルタ部を拡大して示す部分断面図。 第３実施形態のオイル分離器におけるフィルタ部を拡大して示す部分断面図。 変更例を示す部分拡大断面図。

（第１実施形態）
以下に、この発明を具体化したオイル分離器の第１実施形態を、図１〜図４に従って説明する。

図１に示すように、この実施形態のオイル分離器１１は、エンジンの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。オイル分離器１１のケース１３は、シリンダヘッドカバー１２と一体に形成され、ほぼ四角箱形状をなしている。ケース１３の底壁１３ａの一側寄りの部分には、図示しない経路を介して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。ケース１３の上壁１３ｂの他側寄りの部分には、エンジンの吸気通路に連通するガス流出口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、ケース１３内には、オイルミスト含有ガスとしてのブローバイガス（以下、単にガスという）の流路１６が形成されている。このブローバイガスは、エンジンの吸気圧を利用して、前記クランク室から前記流路１６を経てエンジンの吸気側に導かれる。

前記ケース１３内には、オイルミスト捕捉用のフィルタ１７がガスの流路１６を遮断するように配置されている。このフィルタ１７により、ケース１３内のガスの流路１６が上流室１６ａと下流室１６ｂとに区画されている。そして、ガスが上流室１６ａからフィルタ１７を通して下流室１６ｂに流れることにより、ガスに含まれるオイルミストがフィルタ１７よって捕捉される。

前記フィルタ１７の下流側に位置するように、ケース１３の底壁１３ａにはオイル排出口１８が形成されている。また、前記フィルタ１７と前記オイル排出口１８との間において、ケース１３の底壁１３ａには複数のオイル案内溝１９が形成されている。そして、フィルタ１７で捕捉されてケース１３の底壁１３ａ上に流れ落ちるオイルが、オイル案内溝１９によりオイル排出口１８に案内されるとともに、そのオイル排出口１８からシリンダヘッドカバー１２の内部に回収される。さらに、回収されたオイルは、図示しないカム軸等の可動部の潤滑に供される。

次に、前記フィルタ１７の構成について詳細に説明する。
図２に示すように、フィルタ１７は、複数枚のフィルタシート２１をガスの流路１６の方向に沿って間隔をおいて延長状態で、かつ全体として蛇行するように配置することにより構成されている。各フィルタシート２１は、不織布よりなる濾材シートにより形成されている。各フィルタシート２１は、ガスの流路１６の方向に沿って凹凸を連続させた波形部２１ａを有し、従って、全体として波形状に形成されている。そして、上方から見た場合、２種類のフィルタシート２１Ａ，２１Ｂが互いの逆方向に傾斜した状態で交互に配置され、この状態で各フィルタシート２１Ａ，２１Ｂの上下両端縁がケース１３の上壁１３ｂ及び底壁１３ａの内面に接合固定されている。

各フィルタシート２１Ａ，２１Ｂの上流側端部は、ケース１３の側壁１３ｃの内面または一側に隣接する他のフィルタシート２１Ａ，２１Ｂの上流側端部に接着されている。各フィルタシート２１Ａ，２１Ｂの下流側端部は、他側に隣接するフィルタシート２１Ａ，２１Ｂの下流側端部に開放可能に弾性接触されている。このため、一対のフィルタシート２１Ａ，２１Ｂ間には、ガスの流路１６に沿って下流側ほど先窄まりとなった導入空間２２が形成されている。その導入空間２２と隣り合うように、フィルタシート２１Ａ，２１Ｂとケース１３の側壁１３ｃとの間及びフィルタシート２１Ｂ，２１Ａ間には、ガスの流路１６に沿って上流側ほど先窄まりとなった導出空間２３が形成されている。

そして、前記導入空間２２の上流側端部が同空間２２内にガスを導入するためのガス導入部２４になっており、導入空間２２の下流側端部が相互に弾性力により接触し，この部分がリリーフ部２５になっている。そして、通常時には、図２に示すように、このリリーフ部２５が閉じられた状態に保持されている。それに対して、フィルタ１７の上流室１６ａ内の圧力が高くなったときには、その圧力により、図３に示すように、リリーフ部２５が弾性に抗して開かれて、圧力が下流室１６ｂに逃がされる。

図２及び図４に示すように、前記複数枚のフィルタシート２１において、ガス導入部２４を介して対向する一対のフィルタシート２１Ａ，２１Ｂは、下流側のほぼ半分の部分の波形部２１ａの位相が合うように、かつその波形部２１ａの波の高さＨが下流側ほど次第に低くなるように構成されている。この構成により、両フィルタシート２１Ａ，２１Ｂ間の導入空間２２が下流側ほど先窄まりになっていても、両フィルタシート２１Ａ，２１Ｂの波形部２１ａが互いに接触しないようになっているとともに、導入空間２２が下流側の流路が蛇行されている。

前記各フィルタシート２１は、その波形部２１ａの波配列ピッチＰが下流側ほど次第に狭くなるように構成されている。
次に、前記のように構成されたオイル分離器の作用を説明する。

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吸気系の負圧によりガスが図１に示すガス流入口１４からケース１３内に導入され、ガスの流路１６に沿ってガス流出口１５側に流れる。このとき、ケース１３内においてガスの流路１６を遮断するようにフィルタ１７が配置されているため、ガスが上流室１６ａからフィルタ１７を通して下流室１６ｂに流れるときに、ガスに含まれるオイルミストがフィルタ１７よって捕捉される。

すなわち、このオイル分離器１１においては、図２に示すように、ガスが、隣接する一対のフィルタシート２１Ａ，２１Ｂの上流側端部間のガス導入部２４から、導入空間２２内に導入されて下流側に流れる。この場合、フィルタシート２１Ａ，２１Ｂが波形に形成されているため、広い濾過面積を得ることができる。また、導入空間２２が下流側ほど先窄まりとなるように形成され、しかも、各フィルタシート２１の波形部２１ａのピッチＰが下流側ほど次第に狭くなるとともに、波形部２１ａの高さＨが下流側ほど次第に低くなるように構成され、しかもフィルタシート２１の下流側の波形部２１ａの位相が合っている。このため、ガスが導入空間２２の下流側に進行するに従って、導入空間２２の容積が小さくなる。このため、ガスは、導入空間２２のガス導入部２４付近ではその流路断面積が広いためにゆっくり流れ、導入空間２２の下流側に行くに従って速く流れるとともに蛇行される。従って、ガスはフィルタシート２１の全体を透過して導出空間２３へ円滑に放出され、そのガスに含まれるオイルミストがフィルタシート２１全体によって捕捉されて分離される。分離されたオイルは、フィルタシート２１上を流れ落ちて、オイル案内溝１９を経てオイル排出口１８からシリンダヘッドカバー１２の内部に回収される。

そして、フィルタ１７によってオイルミストが除去されたブローバイガスは、図１に示すケース１３上のガス流出口１５からエンジンの吸気系に供給される。
このように、フィルタ１７によるオイルミストの捕捉が継続されて、フィルタ１７のフィルタシート２１に目詰まりが生じた場合には、フィルタ１７の上流室１６ａ内の圧力が高くなる。すると、その上流室１６ａ内の圧力により、隣接するフィルタシート２１Ａ，２１Ｂの下流側端部間に設けられたリリーフ部２５が開放され、上流室１６ａ内の圧力がリリーフ部２５を介して下流室１６ｂに逃がされる。このため、フィルタシート２１の目詰まりにともなって、圧力損失が上昇することが抑制され、クランク室内の圧力の高騰が防止される。

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） この実施形態においては、不織布よりなる各フィルタシート２１が、ガスの流路１６の方向に沿って凹凸の波形部２１ａを有する形状に形成されている。このため、各フィルタシート２１の濾過面積を広く確保することができて、フィルタ１７全体のオイル分離機能を向上させることができる。

（２） この実施形態においては、フィルタ１７が複数枚のフィルタシート２１をガスの流路１６の方向に沿って延長することにより構成されている。そして、隣接する各一対のフィルタシート２１Ａ，２１Ｂ間に先窄まりの導入空間２２が形成されている。このため、前記と同様にフィルタ１７として広い濾過面積を有するように構成することができ、高い濾過性能を得ることができる。

（３） この実施形態においては、ガス導入部２４を介して対向する一対のフィルタシート２１Ａ，２１Ｂにおいて、下流側の波形部２１ａの位相が合うように構成されている。このため、一対のフィルタシート２１Ａ，２１Ｂの波形部２１ａが互いに接触することを防止することができて、そのフィルタシート２１Ａ，２１Ｂ間に先窄まりの導入空間２２を適切に形成することができる。また、フィルタシート２１Ａ，２１Ｂ間の導入空間２２を蛇行させて、ガスの導入経路を実質的に延長できる。このため、オイルの捕捉能力を高めることができる。

（４） この実施形態においては、各フィルタシート２１の波形部２１ａのピッチＰが下流側ほど狭くなるとともに、波形部２１ａの高さＨが下流側ほど低くなるように構成されている。このため、ガスの蛇行通路を確保できるとともに、一対のフィルタシート２１Ａ，２１Ｂの波形部２１ａが互いに接触することを一層有効に防止することができる。

（５） この実施形態においては、フィルタ１７に、そのフィルタ１７の上流室１６ａ内の圧力が高くなったときに、その圧力によって開かれて圧力を下流室１６ｂに逃がすためのリリーフ部２５が設けられている。そして、このリリーフ部２５はフィルタシート２１Ａ，２１Ｂの弾性力により通常は閉鎖されている。このため、通常時にはガスがリリーフ部２５を通り抜けることなく、フィルタ１７を透過して上流室１６ａから下流室１６ｂに流れて、そのガスに含まれるオイルミストをフィルタ１７により効率よく除去することができる。また、フィルタ１７に目詰まり等が生じて、フィルタ１７の上流室１６ａ内の圧力が高くなったときには、リリーフ部２５の開放により、上流室１６ａ内の圧力が下流室１６ｂに逃がされるので、ガスの流路１６の圧力損失の上昇を抑制することができる。

（６） この実施形態においては、フィルタシート２１Ａ，２１Ｂの下流側端部を接触させることにより、前記リリーフ部２５が構成されている。このため、リリーフ部２５としての部品を増やす必要がなく、簡単な構成にすることができる。

（第２実施形態）
次に、この発明を具体化したオイル分離器の第２実施形態を、図５に基づいて前記第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、フィルタ１７が前記第１実施形態と同様に構成されている。フィルタ１７上の各リリーフ部２５の下流側に近接対向するように、ケース１３内には板材よりなるオイルミスト捕捉用の捕捉部材３１が配置されている。そして、フィルタ１７の目詰まりにともない、フィルタ１７の上流室１６ａ内の圧力が高くなって、リリーフ部２５が開放されたとき、そのリリーフ部２５を介して上流室１６ａから下流室１６ｂに流れるガスに含まれるオイルミストが、捕捉部材３１との衝突によりガス流から分離されるようになっている。分離されたオイルは捕捉部材３１の表面を流れ落ちて、オイル案内溝１９に至る。

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）〜（６）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。
（７） この実施形態においては、リリーフ部２５の下流側にオイルミスト捕捉用の捕捉部材３１が近接して対向配置されている。このため、リリーフ部２５の開放時に、そのリリーフ部２５を介して上流室１６ａから下流室１６ｂに流れるガスに含まれるオイルミストを、捕捉部材３１よって捕捉することができ、オイルの捕捉機能を高めることができる。

（８） この実施形態においては、ガスが狭いリリーフ部２５を通ることによって増速されるため、捕捉部材３１に勢いよく衝突する。このため、捕捉部材３１によるオイルミストの捕捉がより確実に実行される。

（第３実施形態）
次に、この発明を具体化したオイル分離器の第３実施形態を、図６に基づいて前記第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、フィルタ１７が１枚のフィルタシート３２を蛇行状に折り曲げることにより、ガスの流路１６の方向に沿って延びる複数の捕捉シート部３３を有するように構成されている。隣接する各一対の捕捉シート部３３Ａ，３３Ｂの上流側端部間にはガス導入部２４が形成されるとともに、その捕捉シート部３３Ａ，３３Ｂの下流側端部間が閉塞されている。この構成により、隣接する捕捉シート部３３Ａ，３３Ｂ間には、導入空間２２が形成されている。また、捕捉シート部３３Ａ，３３Ｂを介して導入空間２２と隣り合うように、捕捉シート部３３Ａ，３３Ｂとケース１３の側壁１３ｃとの間及び捕捉シート部３３Ｂ，３３Ａ間には、導出空間２３が形成されている。

そして、この実施形態においては、前記導入空間２２と導出空間２３との間に位置するように、捕捉シート部３３の上流側の端部にリリーフ部２５が設けられている。このリリーフ部２５は、フィルタシート３２の弾力により常時は閉鎖されるスリットにより形成されている。そして、フィルタ１７の捕捉シート部３３に目詰まりが生じて、上流室１６ａ内の圧力が高くなったとき、その圧力を受けてスリットであるリリーフ部２５が閉鎖状態から開放されるようになっている。

従って、この第３実施形態によれば、前記第１実施形態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） この実施形態においては、フィルタ１７が１枚のフィルタシート３２を蛇行状に折り曲げることにより、ガスの流路１６の方向に沿って延びる複数の捕捉シート部３３を有するように構成されている。このため、フィルタ１７を１枚のフィルタシート３２によって、広い濾過面積を有するように簡単に構成することができて、フィルタ１７の構造を簡略化することができる。

（１０） この実施形態においては、１枚のフィルタシート３２を蛇行状に形成したため、導入空間２２の通路断面積が上流側から下流側にかけて等しくなりやすい。従って、導入空間２２内に導かれたガスが導入空間２２の先端側から導出空間２３に抜ける傾向にある。このため、導入空間２２の先端側から目詰まりが生じやすい。この場合、この実施形態においては、リリーフ部２５が導入空間２２の上流側端部に位置しているため、捕捉シート部３３に捕捉されたオイル等がリリーフ部２５から流出されることを抑制できる。

（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。
・ 前記第１及び第２実施形態においては、フィルタシート２１がケース１３の底壁１３ａと上壁１３ｂとの間に張設されている。これに対し、図７に示すように、フィルタシート２１をケース１３の側壁１３ｃ間に張設すること。この構成の場合、下部側のフィルタシート２１として、上部側のものより目の粗いものを用いるとよい。ガス流中のオイルミストは、粒径の大きなものほど下部側を流れる傾向があり、このように下部側のフィルタシート２１として目の粗いものを用いれば、捕捉機能を確保しつつ目詰まりを少なくすることが可能となる。

・ 第３実施形態において、フィルタシート３２を図７の構成と同様にケース１３の側壁１３ｃ間に張設すること。
・ フィルタ１７として、ハニカム状のフィルタを使用し、その各小室がガス流の方向を指向するようにするとともに、各小室の両端部のうちの一方の端部を、隣接する他の小室の各端部と交互に閉鎖されるように構成すること。このようにすれば、ガスの導入空間と導出空間とが交互に配置される。

・ 前記各実施形態において、フィルタシート２１，３２として、ガス流の上流側ほど厚く形成されたものを用いること。このようにすれば、フィルタシート２１，３２の目詰まりを遅らせることができる。

・ 第２実施形態において、リリーフ部２５として狭い隙間が常時開放された構成とすること。
・ 前記第１，第２実施形態及び図７の実施形態において、フィルタシート２１として波形ではなく、第３実施形態のようなフラットなものを用いること。

・ 前記第１，第２実施形態及び図７の実施形態において、フィルタシート２１の波のピッチを変更すること。例えば、波のピッチを等ピッチにしたり、ガス流の上流側ほど波のピッチが小さくなるようにしたりすること。

・ 前記第１，第２実施形態及び図７の実施形態においては、フィルタシート２１Ａ，２１Ｂの波形部２１ａの位相を下流側において合わせるように構成したが、フィルタシート２１Ａ，２１Ｂの全体わたって波形部２１ａの位相を合わせるように構成すること。

・ 前記第１，第２実施形態及び図７の実施形態において、フィルタシート２１の波の高さを変更すること。例えば、波の高さを上流側から下流側まで等しくしたり、下流側の波の高さを零にしてフラットにしたりすること。

・ 前記第３実施形態において、フィルタシート３２として波形状のシートを用いること。
・ 前記第３実施形態において、導入空間２２を下流側ほど先窄まりとなるように形成すること。あるいは導入空間２２の下流側端を半円弧状に形成すること。

１１…オイル分離器、１３…ケース、１４…ガス流入口、１５…ガス流出口、１６…ガスの流路、１６ａ…上流室、１６ｂ…下流室、１７…フィルタ、２１…フィルタシート、２１Ａ，２１Ｂ…隣接するフィルタシート、２１ａ…波形部、２２…導入空間、２４…ガス導入部、２５…リリーフ部、３１…捕捉部材、３２…フィルタシート、３３…捕捉シート部、３３Ａ，３３Ｂ…隣接する捕捉シート部、Ｐ…波形部のピッチ、Ｈ…波形部の高さ。

Claims (8)

1. 内部をオイルミスト含有ガスが流れるケース内にオイルミスト捕捉用のフィルタを設けたオイル分離器において、
   前記フィルタを形成するフィルタシートを蛇行状に配置して、前記ガスの流路を上流室と下流室とに区画し、そのフィルタには、フィルタの上流側の流路内の圧力が高くなったときに、その圧力によって開かれて圧力を下流側の流路に逃がすためのリリーフ部を設けたことを特徴とするオイル分離器。
2. 前記フィルタは、複数枚のフィルタシートをガスの流路方向に沿って延長することにより全体として蛇行状に形成するとともに、隣接するフィルタシート間に先窄まりの導入空間を形成したことを特徴とする請求項１に記載のオイル分離器。
3. 前記フィルタシートの下流側端部間に前記リリーフ部を設けたことを特徴とする請求項２に記載のオイル分離器。
4. 前記各フィルタシートは、ガスの流路方向に沿って凹凸が形成された波形をなすことを特徴とする請求項２または３に記載のオイル分離器。
5. 導入空間を介して対向する一対のフィルタシートは、少なくとも下流側の端部の波形部の位相が合っていることを特徴とする請求項４に記載のオイル分離器。
6. 前記各フィルタシートは、その波形部のピッチを下流側が狭くなるようにしたことを特徴とする請求項４または５に記載のオイル分離器。
7. 前記各フィルタシートは、その波形部の高さを下流側が低くなるようにしたことを特徴とする請求項４〜６のうちのいずれか一項に記載のオイル分離器。
8. 前記フィルタは、フィルタシートを蛇行状に折り曲げることにより、複数の導入空間を形成し、その導入空間の上流側端部に面するフィルタシートの一部に前記リリーフ部を設けたことを特徴とする請求項１に記載のオイル分離器。

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