JP2016114035A - オイルミストセパレータ - Google Patents

Abstract

【課題】溶着又は接着を用いることなく、繊維材を衝突板に対して確実に保持する。【解決手段】セパレータユニット１０は、オリフィス２１が貫通形成された多孔板２０と、多孔板２０の後面に重ねられる基板２７及びオリフィス２１が対向する衝突板２６を有するリアフレーム２５と、衝突板２６の前面に重ねられる繊維材３５と、を備える。衝突板２６は、連結部３１により、基板２７から後方に離間して基板２７に支持されている。多孔板２０は衝突板２６へ向かって突出した脚部２４を有する。多孔板２０が基板２７に重ねられたときに、開口部２８を通って延びる脚部２４と衝突板２６との間に繊維材３５が圧縮状態で保持される。そして、互いに重ね合わされた多孔板２０及び基板２７の外周縁をハウジング部２及びセパレータカバー３に形成された取付溝２ｂ，３ｂ内に嵌合させて、ハウジング部２とセパレータカバー３との間にセパレータユニット１０を取り付ける。【選択図】図９

Description

本発明は、内燃機関内のブローバイガスからオイルミストを分離するオイルミストセパレータに関する。

例えば、自動車用内燃機関においては、周知のように、燃焼室からクランクケース内に漏洩した未燃成分を含むブローバイガスを機関吸気系に導いて燃焼させるようになっている。そして、クランクケース内を通ったブローバイガスは、オイルミストを含んでいるので、機関吸気系へとオイルが流出するのを防止するために、例えば、シリンダヘッドカバーの内部にブローバイガス中のオイルミストを分離・除去するオイルミストセパレータが設けられる。例えば、特許文献１には、セパレータ室に設けられた隔壁に複数の通路孔を開口形成し、これらの通路孔を通してブローバイガスの流速を高めて、隔壁下流の衝突板に衝突させることにより、オイルミストの分離・除去を行うものが開示されている。また、特許文献２には、オイルの分離性能を向上させるために、隔壁の下流に位置する衝突板の表面に繊維材料層を設けたものが開示されている。

特開２００９−１２１２８１号公報 国際出願公開第２０１３／１７９８２９号パンフレット

一般に、衝突板上に繊維材料層を設けることにより、オイルの分離性能を高めることができるが、このようなオイルミストセパレータでは、繊維材料層を衝突板に接着又は溶着しているため、取り付けが容易ではなく、また、繊維材料層が剥離するなど、繊維材料層の保持が困難なものとなっていた。

本発明は、ハウジング部と、セパレータカバーと、から構成され、これらの間にセパレータユニットが配置されているオイルミストセパレータに関する。セパレータユニットは、オリフィスが貫通形成された多孔板と、この多孔板の後面に重ねられる基板及びオリフィスが対向する衝突板を有するリアフレームと、衝突板の前面に重ねられる繊維材と、を備える。衝突板は、複数の連結部により、基板から後方に離間して該基板に支持されている。多孔板は、衝突板へ向かって突出した複数の脚部を有し、多孔板が基板に重ねられたときに、脚部と衝突板との間に繊維材が圧縮状態で保持される。

このような構成では、多孔板と基板とを重ね合わせたときに、脚部により繊維材が圧縮され、脚部と衝突板との間に保持される。

本発明の好ましい一態様では、多孔板は、基板と同一の外形状を有しており、外形状を一致させた状態で、ハウジング部とセパレータカバーとの間に取り付けられている。

さらに本発明の好ましい一態様では、多孔板及び基板の外周縁は、ハウジング部及びセパレータカバーに連続して形成された取付溝内に互いに重なった状態で嵌合している。

このような構成とすることにより、多孔板と基板とを密に重ねたセパレータユニットの組立状態を維持したまま、多孔板及び基板の外周縁が取付溝内に嵌合してセパレータユニットが取り付けられる。

本発明によれば、接着剤等を用いることなく、脚部と衝突板との間に繊維材を確実に保持することができる。さらに、本発明によれば、脚部により繊維材を前方から押し付けているため、衝突板の前面に繊維材を容易に配置することができ、繊維材の剥離を防ぐことができる。

本発明に係るオイルミストセパレータの長手方向に沿った断面図。 オイルミストセパレータの要部の断面斜視図。 下流側から見たオイルミストセパレータの要部の断面斜視図。 第１実施例に係るセパレータユニットの分解斜視図。 多孔板を示すオイルミストセパレータの断面図。 リアプレートを示すオイルミストセパレータの断面図。 図１の線Ａ−Ａに沿ったパレータユニットの断面図。 図１の線Ｂ−Ｂに沿ったセパレータユニットの断面図。 セパレータユニットの長手方向に沿った断面図。 オイルセパレータの圧力損失を比較例と第１実施例とで対比して示した特性図。 オイルセパレータのオイルミスト捕捉性能を比較例と第１実施例とで対比して示した特性図。 オイルミスト捕捉性能と圧力損失との関係を比較例と第１実施例とで対比して示した特性図。 第２実施例に係るセパレータユニットの側面図。 第２実施例に係るセパレータユニットの正面図。 図１３の線Ｃ−Ｃに沿ったセパレータユニットの断面図。 図１３の線Ｄ−Ｄに沿ったセパレータユニットの断面図。

以下、図１〜図９に基づいて、本発明の一実施例について詳細に説明する。

図１に示すように、オイルミストセパレータ１は、下面が開口した細長い通路状をなすハウジング部２と、このハウジング部２の下面開口を覆うようにハウジング部２に取り付けられたセパレータカバー３と、から構成される。ハウジング部２は、例えば、合成樹脂製のシリンダヘッドカバー４の天井面に当該シリンダヘッドカバー４の一部として一体に成形されている。合成樹脂製のセパレータカバー３は、ハウジング部２とは別に成形され、ハウジング部２つまりシリンダヘッドカバー４に取り付けられている。なお、本実施例では、ハウジング部２は、シリンダヘッドカバー４の一部として一体に成形されているが、シリンダヘッドカバー４と別に成形してもよい。

上記オイルミストセパレータ１は、例えば、気筒列と直交する方向（機関の幅方向）に沿って細長く延びており、ハウジング部２とセパレータカバー３との間に、断面矩形の細長いセパレータ室５が画成されている。このセパレータ室５の長手方向の一端部には、ブローバイガス入口６が位置し、他端部には、ブローバイガス出口７が位置している。従って、ブローバイガスは、基本的に、セパレータ室５内をその長手方向に沿って流れていく。なお、上記セパレータ室５は、内燃機関のシリンダ中心軸線に対しほぼ直交する面に沿って形成されているが、内燃機関が傾いた姿勢で車両に搭載されることを考慮して、シリンダ中心軸線に対し傾斜した形で形成してもよい。内燃機関に搭載した状態において、セパレータ室５は水平面にほぼ沿っていることが望ましい。

上記ブローバイガス入口６は、この実施例では、セパレータ室５の底面に開口しており、このブローバイガス入口６を介してセパレータ室５が機関内部に連通している。また、ブローバイガス出口７は、この実施例では、ハウジング部２の下流側の端部壁８に設けられている。なお、本明細書における「上流」及び「下流」とは、特に明記していない場合には、ブローバイガスの流れについてみたときの上流及び下流を示している。

上記セパレータ室５の長手方向の中間部には、ハウジング部２及びセパレータカバー３とは別に形成されたセパレータユニット１０が配設されている。このセパレータユニット１０によって、セパレータ室５は、ブローバイガス入口６側の入口室１１と、ブローバイガス出口７側の出口室１２と、に二分割されている。出口室１２の底壁には、セパレータカバー３と一体に成形されたドレンパイプ１３が設けられており、このドレンパイプ１３は、セパレータカバー３から下方へと円筒状に延びている。

このように構成されたオイルミストセパレータ１においては、ブローバイガス入口６からブローバイガス出口７へとセパレータ室５内を流れるブローバイガスは、セパレータユニット１０を通過する。このときブローバイガスからオイルミストが分離される。分離されたオイルは、大きな液滴となって出口室１２の底壁に滴下した後、下流側へと流れ、ドレンパイプ１３を通ってオイルミストセパレータ１から排出される。一方、オイルミストが除去されたブローバイガスは、セパレータユニット１０から流出して下流に流れ、ブローバイガス出口７を通してオイルミストセパレータ１から排出される。

次に、図１〜９を参照して、本発明の要部であるセパレータユニット１０について詳細に説明する。

図２，３に示すように、セパレータユニット１０は、ブローバイガスの流速を高めるためのオリフィス２１が貫通形成された合成樹脂製の多孔板２０と、高速流となったブローバイガスを受ける衝突板２６を備えた合成樹脂製のリアフレーム２５と、オイルの分離性能を高めるために衝突板２６に重ねられる繊維材３５と、から構成されている。

図３，４に示すように、リアフレーム２５は、衝突板２６と一体に成形された基板２７を備える。この基板２７は、セパレータ室５の断面形状に対応した外形状を有する矩形の平坦な板状をなしている。基板２７の中央には円形の開口部２８が開口形成されており、下端には側方に突出する係止部２９が設けられている。

図４，６に示すように、衝突板２６は、基板２７の開口部２８の内径と実質的に等しい外径を有する円形をなし、平坦な板状に成形されている。衝突板２６の中央には円形の通路孔３０が開口形成されている。衝突板２６は、４つの連結部３１によって基板２７に対して平行をなすように支持されており、連結部３１により基板２７から軸方向に適宜な間隔を介して離間している。断面矩形の連結部３１は、基板２７及び衝突板２６と直交する方向に延びており、一方の端部（上流側端部）が、開口部２８の開口縁に接続されており、他方の端部（下流側端部）が、衝突板２６の外周に接続されている。この４つの連結部３１により、基板２７と衝突板２６との間の円筒面に４つの連通口３２が画成されている。

図４，８に示すように、繊維材３５は、基板２７の開口部２８の内径（つまり、衝突板２６の外径）と実質的に等しい外径を有する円形をなしている。この繊維材３５の中央には、通路孔３０の内径と実質的に等しい内径を有する通路孔３６が開口形成されている。繊維材３５としては、例えば、ポリエステル繊維、アクリル繊維、アラミド繊維、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルファイド）繊維、などの繊維を用いることができ、かつ、不織布、フリース等の織物、など種々の形態のものを用いることが可能である。

図４に示すように、多孔板２０は、基板２７と同一の外形状を有する平坦な板状をなしている。多孔板２０の下端部には、側方に突出する係止部２２が設けられている。多孔板２０に開口形成された６つのオリフィス２１は、図５に示すように、全体として円形をなすように周方向に配設されており、各オリフィス２１は、ブローバイガスの直進性を高めるために、円筒部２３によって軸方向に延長されている。

図７に示すように、隣接する円筒部２３の間には、一体に成形された断面円形の脚部２４がそれぞれ配設されている。これら６個の脚部２４は、繊維材３５の外周寄りの位置に対応して周方向に並んで配置されており（図８）、複数の円筒部２３とともに、基板２７の開口部２８の領域内に配置されている（図３，７）。脚部２４は、多孔板２０の面と直交する方向に延びており、円筒部２３の端部からさらに突出している。この脚部２４の突出長は、基板２７と衝突板２６との間の間隔よりも僅かに短く設定されており、繊維材３５を適宜な圧縮率で圧縮し、保持できるようになっている。つまり、多孔板２０と基板２７とが重ね合わされたときに、繊維材３５に対する脚部２４の先端面の軸方向の位置が定まる。上記圧縮率は、オイルの分離性能と繊維材３５の確実な保持を考慮して設定されている。また、脚部２４間の間隔は、繊維材３５の全面を略均等に圧縮し、保持できるように設定されている。

セパレータユニット１０の組立状態においては、図１〜図３に示すように、円筒部２３及び脚部２４は開口部２８内に収容されており、多孔板２０及び基板２７は外形状が一致した状態で密に接触している。円筒部２３は繊維材３５から離間して対向し、脚部２４は繊維材３５を押圧している。衝突板２６の前面に重ねられた繊維材３５は、外周が連結部３１に接触しており、これにより径方向に位置決めされている。さらに、繊維材３５は、脚部２４に押圧されることで、適宜な圧縮率で圧縮されて脚部２４と衝突板２６との間に保持されている。

上記のように組み立てられたセパレータユニット１０は、セパレータ室５の全周を囲むようにハウジング部２及びセパレータカバー１３に連続して形成された取付溝２ｂ，３ｂを用いて取り付けられる。すなわち、ハウジング部２の天井面及び側壁面に一対の突条２ａが形成されており、これら２つの突条２ａの間に、互いに重ね合わせた多孔板２０及び基板２７の上端部及び側端部を受ける取付溝２ｂが画成されている。また、セパレータカバー３の底面に同様に一対の突条３ａが形成されており、これら２つの突条３ａの間に、多孔板２０及び基板２７の下端部を受ける取付溝３ｂが画成されている。取付溝２ｂ，３ｂの幅は、多孔板２０及び基板２７が密に嵌合するように、両者を重ね合わせたときの厚さに対応して設定されている。

したがって、ハウジング２側の取付溝２ｂ内に、互いに重ね合わせた状態で多孔板２０及び基板２７を挿入すれば、多孔板２０及び基板２７が互いに拘束され、セパレータユニット１０の組立状態が保持される。その後、多孔板２０及び基板２７の下端部が取付溝３ｂ内に嵌合するように、ハウジング部２に対してセパレータカバー１３を取り付ければよい。圧縮状態にある繊維材３５の反力によって多孔板２０と基板２７とが拡がろうとするので、セパレータユニット１０は、取付溝２ｂ，３ｂ内でがたつくことなく保持される。

上記のように構成されたセパレータユニット１０においては、セパレータ室５内を流れるブローバイガスは、図９に示すように、多孔板２０のオリフィス２１で通路面積が絞られることにより高速となり、繊維材３５を通過した後、衝突板２６に衝突する。このとき、オイルミストは主に繊維材３５によって捕捉され、一部は衝突板２６に付着する。大きな液滴に成長したオイルは、繊維材３５及び衝突板２６の下端から滴下して出口室１２の底壁に沿って下流側へと流れる。一方、オイルミストが除去されたブローバイガスは、周方向に画成された４つの連通口３２を通って放射状に流れてセパレータユニット１０から流出した後、その向きを変えて、ブローバイガス出口７へと下流に流れる。また、ブローバイガスの一部は、通路孔３６，３０を通って長手方向に流れる。

上記のように構成されたオイルミストセパレータ１０では、多孔板２０と基板２７とが重ね合わされたときに、脚部２４により繊維材３５が衝突板２６に押し付けられるようになっているので、接着剤等を用いることなく、脚部２４と衝突板２６との間に繊維材３５を確実に保持することができる。また、４つの連結部３１によって、繊維材３５の外周の位置が拘束されるため、繊維材３５の位置ずれが防止される。

さらに、多孔板２０と基板２７とを重ねた状態のまま、取付溝２ｂ，３ｂ内に嵌合させることで、多孔板２０や基板２７等、各部を溶着等することなくセパレータユニット１０を容易に組み立てることができる。また、ハウジング部２及びセパレータカバー３に対する溶着等も不要である。特に、上記実施例では、多孔板２０と基板２７とが同一の外形状を有しているので、両者の外形状を一致させた状態で取付溝２ｂ，３ｂ内に容易に組み付けることができる。

また、セパレータカバー１３を着脱可能に構成しておけば、セパレータユニット１０を取り外して繊維材３５を交換することが可能となる。

なお、本実施例では、多孔板２０は、セパレータ室５の断面形状に対応する大きさを有しているが、少なくとも繊維材３５と同程度の大きさであればよく、小型の多孔板２０を基板２７に支持させた構造とすることも可能である。

図１０は、衝突板に繊維材を備えていない比較例と上記第１実施例とについて、オイルセパレータ１を通流するガス流量を大小変化させて圧力損失を測定し、その結果をまとめて示したものである。図示するように、上記第１実施例では、比較例に比べて圧力損失が明らかに低減する。

図１１は、比較例と上記第１実施例とについて一定のオイルミストを含むガスを種々の流量でもって通流させ、そのオイルミストの捕捉性能（捕捉効率）を測定した結果をまとめたものである。図示するように、上記第１実施例では、比較例よりもさらに高い捕捉性能が得られた。

図１２は、これらの測定結果に基づき、圧力損失を横軸に、オイルミストの捕捉性能を縦軸にとって、オイルミスト捕捉性能と圧力損失との関係を示したものである。図示するように、比較例に比べて、上記第１実施例は、同じ圧力損失の下でより高い捕捉性能が得られる。つまり、本実施例によれば、互いにトレードオフの関係にある捕捉性能と圧力損失とを高いレベルで両立させることができる。

次に、図１３〜１６を参照して、第２の実施例に係るセパレータユニット１００について説明する。

第２実施例において、セパレータユニット１００の基本的な構造は、第１実施例と同様であり、セパレータユニット１００は、多孔板１２０と、衝突板１２６及び基板１２７を備えたリアフレーム１２５と、繊維材１３５と、から構成されている。

図１４に示すように、基板１２７は、長方形の平坦な板状をなしており、その中央には長方形の開口部１２８が開口形成されている。衝突板１２６は、開口部１２８に対応する大きさを有する長方形をなしており、四隅に設けられた４つの連結部１３１によって基板１２７から後方に離間して基板１２７に支持されている。また、連結部１３１により、基板１２７と衝突板１２６との間に４つの連通口１３２が画成されている。

図１６に示すように、繊維材１３５は、基板１２７の開口部１２８に対応する大きさを有する長方形をなしている。

多孔板１２０は、図１３に示すように、基板１２７よりも僅かに小さな長方形の板状をなしている。多孔板１２０に開口形成された３つのオリフィス１２１は、図１４，１５に示すように、幅方向に並んで配置されており、各オリフィス１２１は、円筒部１２３によって軸方向に延長されている。また、図１３，１６に示すように、多孔板１２０の四隅には、多孔板１２０と直交する方向に突出した、断面円形の脚部１２４が配設されている。前述した実施例と同様に、繊維材１３５は、脚部１２４と衝突板１２６との間に保持される。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限られず、種々の変更が可能である。

例えば、本発明は、シリンダヘッドカバー４の内部に設けられたオイルミストセパレータに限らず、内燃機関の他の部位に配置されたオイルミストセパレータにも適用することができる。

１ オイルミストセパレータ
１０ セパレータユニット
２０ 多孔板
２４ 脚部
２５ リアフレーム
２６ 衝突板
２７ 基板
３５ 繊維材

Claims (3)

1. ハウジング部と、セパレータカバーと、から構成され、これらの間にセパレータユニットが配置されているオイルミストセパレータであって、
   上記セパレータユニットは、オリフィスが貫通形成された多孔板と、この多孔板の後面に重ねられる基板及び上記オリフィスが対向する衝突板を有するリアフレームと、上記衝突板の前面に重ねられる繊維材と、を備え、
   上記衝突板は、複数の連結部により、上記基板から後方に離間して該基板に支持されており、
   上記多孔板は、上記衝突板へ向かって突出した複数の脚部を有し、
   上記多孔板が上記基板に重ねられたときに、上記脚部と上記衝突板との間に上記繊維材が圧縮状態で保持される、ことを特徴とするオイルミストセパレータ。
2. 上記多孔板は、上記基板と同一の外形状を有しており、外形状を一致させた状態で、ハウジング部とセパレータカバーとの間に取り付けられている、ことを特徴とする請求項１に記載のオイルミストセパレータ。
3. 上記多孔板及び上記基板の外周縁は、上記ハウジング部及び上記セパレータカバーに連続して形成された取付溝内に互いに重なった状態で嵌合している、ことを特徴とする請求項２に記載のオイルミストセパレータ。

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