JP2020029802A - オイルセパレータ - Google Patents

Abstract

【課題】オイル分離機構のガス出口がガス排出部のガス出口よりも上方位置にある場合であっても、オイルセパレート機能を低下させることなく、オイルが出口通路に留まってしまうことを抑制できる、オイルセパレータの提供。【解決手段】セパレータ１０内部を流れるガス流れ方向で分離機構１２より下流側でガス排出部１４より上流側にある出口通路１５と、バッフルプレート上側空間１１０ａとを、直接連通させる第２ドレン１６が設けられている。そのため、分離機構１２のガス出口１２ｂがガス排出部１４のガス出口１４ａよりも上方位置にある場合、すなわち、出口通路１５に下向きの通路部分１５ａが存在する場合であっても、出口通路１５のオイルを第２ドレン１６を通してバッフルプレート上側空間１１０ａに排出することができ、オイルが出口通路１５に留まってしまうことを抑制できる。【選択図】 図２

Description

本発明は、オイルセパレータに関する。

内燃機関、例えば自動車のエンジン等においては、その稼動時において、ピストンリングとシリンダ壁との隙間から漏出するブローバイガスを大気中に排出することは大気汚染の原因になるとして、いわゆるＰＣＶ（ポジティブクランクケースベンチレーション）システムにより吸気系に戻し再燃焼させることが行なわれている。 ところで、ブローバイガス中にはエンジンオイル等の潤滑油が微粒化されたオイルミストが含まれている。そのため、ブローバイガス中のオイルミストを分離回収する手段として、シリンダヘッドカバーやクランクケースと吸気管路とを連結する連結流路の途中等にオイルミスト捕集装置（オイルセパレータ）が設けられている。

従来のオイルセパレータは、たとえば、特開２００９−２２１８５８号公報に開示されている。
上記公報には、図５に示すように、サイクロン室１ｂのガス出口１ｂ−１からガス排出部１ｄ側に流出したオイル（オイルミスト）を、ガス排出部１ｄまでの出口通路１ｅで分離できるオイルセパレータ１が開示されている。そして、出口通路１ｅで分離されたオイルは、ブローバイガスの流量低下時あるいはエンジン停止時に、サイクロン室１ｂのガス出口１ｂ−１からサイクロン室１ｂに流れ、ドレン１ｃを通ってセパレータ１の外部に排出されるようになっている。

上記公報開示のオイルセパレータ１にあっては、サイクロン室１ｂのガス出口１ｂ−１がガス排出部１ｄのガス出口１ｄ−１よりも下方位置にあり、サイクロン室１ｂのガス出口１ｂ−１からガス排出部１ｄのガス出口１ｄ−１まで水平または上向きの通路しかなく、下向きの通路が存在しない。そのため、出口通路１ｅで分離されたオイルはサイクロン室１ｂに流れ得る。

しかし、図６の模式図に示すように、サイクロン室１ｂのガス出口１ｂ−１がガス排出部１ｄのガス出口１ｄ−１よりも上方位置にある場合、出口通路１ｅに下向きの通路部分１ｆが存在してしまう。この場合、出口通路１ｅで分離されたオイルは、ブローバイガスの流量低下時あるいはエンジン停止時であっても、サイクロン室１ｂに流れず出口通路１ｅに留まってしまう。その結果、セパレータ１の外部に排出されずにオイルスラッジとなってしまう。

サイクロン室１ｂのガス出口１ｂ−１がガス排出部１ｄのガス出口１ｄ−１よりも上方位置にある場合であっても、オイルが出口通路１ｅに留まってしまうことを抑制するために、オイルセパレータ１に出口通路１ｅとドレン１ｃ内を連通させる内部通路（連通孔）１ｇを設定し、出口通路１ｅのオイルを内部通路１ｇを通してドレン１ｃから排出することも考えられる。

しかし、内部通路１ｇを設定すると、つぎの問題がある。
通常、ドレン１ｃは、上下方向に延びて設けられており、進入したオイルが一定量溜まると油頭がはり経路を塞ぐ仕様になっている。しかし、油頭がはるまで（一定量溜まるまで）はバブリングしており、細かいオイルがドレン１ｃからセパレータ内に逆流するおそれがある。そして、ドレン１ｃからセパレータ内にオイルが逆流してきた場合、内部通路１ｇがショートカット経路になり、サイクロン室１ｂで捕集されることなくガス排出部１ｄから排出されてしまい、オイルセパレータ１のオイルセパレート機能を低下させるおそれがある。

特開２００９−２２１８５８号公報

本発明の目的は、オイル分離機構のガス出口がガス排出部のガス出口よりも上方位置にある場合であっても、オイルセパレート機能（オイル分離機能）を低下させることなく、オイルが出口通路に留まってしまうことを抑制できる、オイルセパレータを提供することにある。

上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
（１） シリンダヘッドカバーと該シリンダヘッドカバーに下側から取付けられるバッフルプレートとの間の空間であるバッフルプレート上側空間に配置されるオイルセパレータであって、
オイル混合ガスをセパレータ内部に導入するガス入口部と、該ガス入口部から導入されたオイル混合ガスからオイルを分離する分離機構と、該分離機構によって分離されたオイルをセパレータ外部に排出するドレンと、オイル混合ガスから前記分離機構によってオイルが分離されたガスをセパレータ外部に排出するガス排出部と、を有しており、
セパレータ内部を流れるガス流れ方向で前記分離機構より下流側で前記ガス排出部より上流側にある出口通路と、前記バッフルプレート上側空間とを、直接連通させる第２ドレンが設けられている、オイルセパレータ。
（２） 前記分離機構のガス出口は前記ガス排出部のガス出口より上方位置にあり、前記出口通路には下向きの通路部分が存在する、（１）記載のオイルセパレータ。
（３） 前記ドレンは、前記バッフルプレートを挿通して該バッフルプレートの下側の空間であるバッフルプレート下側空間に延びており該バッフルプレート下側空間に開放する開口からオイルをセパレータ外部に排出するようになっている、（１）または（２）記載のオイルセパレータ。
（４） 前記第２ドレンは、前記ガス出口通路と前記バッフルプレート上側空間のみを連通させている、（１）〜（３）のいずれか１つに記載のオイルセパレータ。
（５） 前記第２ドレンには、前記出口通路側の開口から前記バッフルプレート上側空間側の開口まで水平または下向きの通路しかなく、上向きの通路が存在しないようになっている、（１）〜（４）のいずれか１つに記載のオイルセパレータ。

上記（１）〜（５）のオイルセパレータでは、つぎの効果を得ることができる。
セパレータ内部を流れるガス流れ方向で分離機構より下流側でガス排出部より上流側にある出口通路と、バッフルプレート上側空間とを、直接連通させる第２ドレンが設けられているため、分離機構のガス出口がガス排出部のガス出口よりも上方位置にある場合であっても、出口通路のオイルを第２ドレンを通してバッフルプレート上側空間（セパレータ外部）に排出することができ、オイルが出口通路に留まってしまうことを抑制できる。

なお、第２ドレンが出口通路とバッフルプレート上側空間とを直接連通させているため、第２ドレンが出口通路とドレン内とを直接連通させる場合と異なり、ドレンからセパレータ内にオイルが逆流してきても、第２ドレンがショートカット経路となることはない。よって、第２ドレンが設けられている場合であっても、第２ドレンがショートカット経路となりオイルセパレート機能を低下させてしまうことを抑制できる。

また、第２ドレンが出口通路とバッフルプレート上側空間とを直接連通させているため、出口通路のオイルを、第２ドレンを通して、バッフルプレートによって液状オイルの飛散が抑制されているバッフルプレート上側空間に排出できる。そのため、バッフルプレート下側空間などの液状オイルの飛散が抑制されていない空間にオイルを排出する場合に比べて、セパレータ外部の液状オイルが第２ドレンを通ってセパレータ内に直接飛び込むことを抑制できる。よって、第２ドレンがショートカット経路となりオイルセパレート機能を低下させてしまうことを抑制できる。

上記（５）のオイルセパレータでは、つぎの効果を得ることができる。
第２ドレンには、出口通路側の開口からバッフルプレート上側空間側の開口まで水平または下向きの通路しかなく、上向きの通路が存在しないため、出口通路側の開口から第２ドレン内に進入したオイルを、バッフルプレート上側空間側の開口から自重で排出でき、オイルが開口から排出されずに第２ドレン内で留まってしまうことを抑制できる。

本発明実施例のオイルセパレータの分解斜視図である。 本発明実施例のオイルセパレータの、シリンダヘッドカバーおよびバッフルプレートに対する配置状態を示す、断面図である。 本発明実施例のオイルセパレータの平面図である。 本発明実施例のオイルセパレータの内部構造を示す斜視図である。なお、図中、実線の矢印は、分離機構によって分離されたオイルの排出経路（通路）を示しており、点線の矢印は、分離機構によってオイルが分離されたブローバイガスの排出経路（通路）を示している。 従来のオイルセパレータの断面図である。 従来のオイルセパレータの、サイクロン室のガス出口がガス排出部のガス出口よりも上方位置にある場合における部分模式断面図である。

以下に、図１〜図４を参照して、本発明実施例のオイルセパレータを説明する。なお、図中、ＵＰは上方を示す。

オイルセパレータ１０は、図示略の自動車エンジンのクランクケース内に発生するオイル混合ガス（ブローバイガス）からオイル（オイルミスト）を分離させて、分離させたオイルをクランクケースに戻すものである。

オイルセパレータ１０は、図２に示すように、エンジンのシリンダヘッドカバー１００と該シリンダヘッドカバー１００に下側（裏側）から取付けられるバッフルプレート１１０との間（後述のバッフルプレート上側空間１１０ａ）に配置される。

シリンダヘッドカバー１００とバッフルプレート１１０は、たとえば金属製であり、金属はアルミニウム合金である。ただし、シリンダヘッドカバー１００および／またはバッフルプレート１１０は、樹脂製であってもよい。

シリンダヘッドカバー１００は、図示略のエンジンのシリンダヘッドの上側に配置されている。バッフルプレート１１０は、シリンダヘッドカバー１００のシリンダヘッド側（下側）の空間を、シリンダヘッドカバー１００側の空間でありバッフルプレート１１０の上側に位置するバッフルプレート上側空間１１０ａと、シリンダヘッド側の空間でありバッフルプレート１１０の下側に位置するバッフルプレート下側空間１１０ｂとに区画する。バッフルプレート１１０は、バッフルプレート上側空間１１０ａとバッフルプレート下側空間１１０ｂとに区画することで、バッフルプレート下側空間１１０ｂの液状オイルがバッフルプレート上側空間１１０ａに進入することを抑制している。

バッフルプレート１１０には、バッフルプレート上側空間１１０ａにブローバイガスを導入する図示略の導入口と、バッフルプレート上側空間１１０ａに進入したオイルをバッフルプレート下側空間１１０ｂに戻す図示略のオイル戻し口が設けられている。オイル戻し口は、導入口と別に設けられていてもよいし、導入口をオイル戻し口としても使用することで導入口と共用されていてもよい。

オイルセパレータ１０は、シリンダヘッドカバー１００およびバッフルプレート１１０と別体に形成されており、シリンダヘッドカバー１００とバッフルプレート１１０の少なくとも一方に締結ボルト２００等を用いて固定して取付けられる。ただし、オイルセパレータ１０は、その一部が、シリンダヘッドカバー１００および／またはバッフルプレート１１０と一体に形成されていてもよい。

オイルセパレータ１０は、図１に示すように、バッフルプレート上側空間１１０ａ内のオイル混合ガスをセパレータ内部に導入するガス入口部１１と、ガス入口部１１から導入されたオイル混合ガスからオイルを分離する分離機構１２と、分離機構１２によって分離されたオイルをセパレータ外部に排出するドレン１３と、オイル混合ガスから分離機構１２によってオイルが分離されたガスをセパレータ外部に排出するガス排出部１４と、を有する。オイルセパレータ１０は、さらに、ドレン１３とは異なるオイル排出口である、第２ドレン１６を有する。

ガス入口部１１は、図示略のクランクケース内に発生するブローバイガスであってバッフルプレート上側空間１１０ａに進入してきたブローバイガスを、オイルセパレータ１０の内部に導入する部分である。ガス入口部１１は、少なくとも１個設けられており、たとえば、分離機構１２と同数設けられている（図示例では４個並んで設けられている場合を示している）。

分離機構１２は、オイルセパレータ１０の内部に設けられている。分離機構１２は、少なくとも１個設けられており、図示例では４個並んで設けられている。そして、分離機構１２には、ガス入口部１１から導入されたブローバイガスが流れてくるようになっている。

分離機構１２は、ガス入口部１１から導入されたブローバイガスからオイルを分離するために設けられる。分離機構１２は、図示例のようにサイクロン式であってもよく、図示略の慣性衝突式であってもよく、図示略のラビリンス式であってもよく、その他の方式であってもよい。なお、サイクロン式は、オイル混合ガスを旋回運動させて該旋回運動による遠心力によりオイル混合ガスからオイルを分離する方式である。また、慣性衝突式は、オイルが衝突する衝突板を設け、該衝突板にオイル混合ガスを衝突させてオイルを付着させて分離する方式である。また、ラビリンス式は、セパレータ内空間を部分的に仕切り、オイル混合ガスのセパレータ内での流路長を長くしてオイルが自重で落下することを促すとともに、セパレータ内空間を部分的に仕切ることでオイル混合ガスの流速を高めてセパレータ壁面にオイルが衝突することを促す方式である。

分離機構１２によって分離されたオイルは、図４の実線矢印にて示すように、分離機構１２のオイル出口１２ａから分離機構１２の外に出て、ドレン１３に向かって自重で流れ、ドレン１３内に進入する。また、分離機構１２によってオイルが分離されたガスは、図４の点線矢印にて示すように、分離機構１２のガス出口１２ｂから分離機構１２の外に出て、ガス流れ方向で分離機構１２より下流側でガス排出部１４より上流側にある出口通路１５を通り、ガス排出部１４側に流れるようになっている。

分離機構１２のガス出口１２ｂは、ガス排出部１４のガス出口１４ａより上方位置にある。そのため、出口通路１５には下向きの通路部分１５ａが少なくとも１箇所存在している。

ドレン１３は、管状（筒状）であり１個のみ設けられている。ドレン１３は、下方に延びて設けられており、下端部またはその近傍にドレン開口１３ａが形成されている。ドレン１３は、図２に示すように、バッフルプレート１１０を挿通してバッフルプレート下側空間１１０ｂに延びており、バッフルプレート下側空間１１０ｂに位置するドレン開口１３ａからオイルをセパレータ外部に排出するようになっている。そのため、ドレン１３は、エンジンオイル（液体）が直接吹きかかる箇所に曝されている。

ガス排出部１４は、管状（筒状）であり１個のみ設けられている。ガス排出部１４は上方に延びて設けられており、ガス出口１４ａはガス排出部１４の上端部またはその近傍に形成されている。ガス排出部１４からセパレータ外部に排出されたガスは、シリンダヘッドカバー１００に設けられる菅部１０１を流れてエンジン吸気系に流れるようになっている。

第２ドレン１６は、１個のみ設けられていてもよく、複数設けられていてもよい。第２ドレン１６は、出口通路１５の下端部（最下部でありその近傍を含む）と、オイルセパレータ１０の外部のバッフルプレート上側空間１１０ａと、のみを直接連通させる。第２ドレン１６は、直線状に延びて設けられていてもよく、少なくとも１箇所の屈曲部または湾曲部を有して設けられていてもよい。図１を参照して、第２ドレン１６の出口通路１５側の開口１６ａは、出口通路１５の下壁に設けられていてもよく側壁（横壁）に設けられていてもよい。第２ドレン１６のバッフルプレート上側空間１１０ａ側の開口１６ｂは、オイルセパレータ１０の下壁に設けられていてもよく側壁（横壁）に設けられていてもよい。

第２ドレン１６には、出口通路１５側の開口１６ａからバッフルプレート上側空間１１０ａ側の開口１６ｂまで水平または下向きの通路しかなく、上向きの通路が存在しない。そのため、出口通路１５側の開口１６ａから第２ドレン１６内に進入したオイルを、バッフルプレート上側空間１１０ａ側の開口１６ｂから自重で排出でき、オイルが開口１６ｂから排出されずに第２ドレン１６内で留まってしまうことを抑制できる。

図２に示すように、バッフルプレート上側空間１１０ａ側の開口１６ｂがオイルセパレータ１０の側壁（横壁）に設けられている場合、開口１６ｂは、シリンダヘッドカバー１００の上下方向に延びる内壁面１０２に対向させて、かつ、近接させて設けられていることが望ましい。これは、バッフルプレート上側空間１１０ａ内のオイル混合ガスが第２ドレン１６を通ってオイルセパレータ１０内に流れ込むことを抑制するためである。なお、「近接」は、第２ドレン１６内を流れるオイルを開口１６ｂから排出できる隙間程度であり、開口１６ｂの上下方向長さおよび左右方向長さより小の間隔である。

オイルセパレータ１０は、たとえば樹脂製であり、図１に示すように、第１の構成部品２１と、第１の構成部品２１の上側に配置される第２の構成部品２２と、第２の構成部品２２の上側に配置される第３の構成部品２３と、第３の構成部品２３の上側に配置される第４の構成部品２４と、第４の構成部品２４の上側に配置される第５の構成部品２５と、を有する。ただし、オイルセパレータ１０は、樹脂製でなく金属製であってもよい。また、第１−第５の構成部品２１−２５の５部品構成でなくてもよく、１部品構成であってもよく、５部品以外の複数部品構成であってもよい。第１−第５の構成部品２１−２５は、それぞれ、一部品構成であり型成形品である。なお、図１における符号３１は、オイルセパレータ１０のシリンダヘッドカバー１００またはバッフルプレート１１０への固定部３０に設けられるフランジ付カラーである。

第１−第５の構成部品２１−２５は、上下方向に隣り合う部品同士がバイブレーション溶着（振動溶着）によって互いに接合されている。ただし、上下方向に隣り合う部品同士の接合方法は、バイブレーション溶着に限定されるものではなく、たとえば接着、締結等であってもよい。

第１の構成部品２１のみに、下方に延びるドレン１３と固定部３０が設けられている。第２の構成部品２２のみに第２ドレン１６が設けられている。第２ドレン１６は第２の構成部品２２と第１の構成部品２１との間の上下空間には接していない（露出していない）。第３の構成部品２３にガス入口部１１とガス排出部１４が設けられている。

つぎに、本発明実施例の作用、効果を説明する。

セパレータ１０内部を流れるガス流れ方向で分離機構１２より下流側でガス排出部１４より上流側にある出口通路１５と、バッフルプレート上側空間１１０ａとを、直接連通させる第２ドレン１６が設けられている。そのため、分離機構１２のガス出口１２ｂがガス排出部１４のガス出口１４ａよりも上方位置にある場合、すなわち、出口通路１５に下向きの通路部分１５ａが存在する場合であっても、出口通路１５のオイルを第２ドレン１６を通してバッフルプレート上側空間（セパレータ外部）１１０ａに排出することができ、オイルが出口通路１５に留まってしまうことを抑制できる。

第２ドレン１６が出口通路１５とバッフルプレート上側空間１１０ａとを直接連通させているため、第２ドレン１６が出口通路１５とドレン１３内とを直接連通させる場合と異なり、ドレン１３からセパレータ１０内にオイルが逆流してきても、第２ドレン１６がショートカット経路となることはない。よって、第２ドレン１６が設けられている場合であっても、第２ドレン１６がショートカット経路となりオイルセパレータ１０のオイルセパレート機能を低下させてしまうことを抑制できる。

第２ドレン１６が出口通路１５とバッフルプレート上側空間１１０ａとを直接連通させているため、出口通路１５のオイルを、第２ドレン１６を通して、バッフルプレート１０によって液状オイルの飛散が抑制されているバッフルプレート上側空間１１０ａに排出できる。そのため、バッフルプレート下側空間１１０ｂなどの液状オイルの飛散が抑制されていない空間にオイルを排出する場合に比べて、セパレータ１０外部の液状オイルが第２ドレン１６を通ってセパレータ１０内に直接飛び込むことを抑制できる。よって、第２ドレン１６がショートカット経路となりオイルセパレータ１０のオイルセパレート機能を低下させてしまうことを抑制できる。

第２ドレン１６には、出口通路１５側の開口１６ａからバッフルプレート上側空間１１０ａ側の開口１６ｂまで水平または下向きの通路しかなく、上向きの通路が存在しない。そのため、出口通路１５側の開口１６ａから第２ドレン１６内に進入したオイルを、バッフルプレート上側空間１１０ａ側の開口１６ｂから自重で排出でき、オイルが開口１６ｂから排出されずに第２ドレン１６内で留まってしまうことを抑制できる。

１０ オイルセパレータ
１１ ガス入口部
１２ 分離機構
１２ａ 分離機構のオイル出口
１２ｂ 分離機構のガス出口
１３ ドレン
１３ａ ドレン開口
１４ ガス排出部
１４ａ ガス排出部のガス出口
１５ 出口通路
１５ａ 下向きの通路部分
１６ 第２ドレン
１６ａ 第２ドレンの出口通路側の開口
１６ｂ 第２ドレンのバッフルプレート上側空間側の開口
２１ 第１の構成部品
２２ 第２の構成部品
２３ 第３の構成部品
２４ 第４の構成部品
２５ 第５の構成部品
１００ シリンダヘッドカバー
１０２ 内壁面
１１０ バッフルプレート
１１０ａ バッフルプレート上側空間
１１０ｂ バッフルプレート下側空間
２００ ボルト

Claims (5)

1. シリンダヘッドカバーと該シリンダヘッドカバーに下側から取付けられるバッフルプレートとの間の空間であるバッフルプレート上側空間に配置されるオイルセパレータであって、
   オイル混合ガスをセパレータ内部に導入するガス入口部と、該ガス入口部から導入されたオイル混合ガスからオイルを分離する分離機構と、該分離機構によって分離されたオイルをセパレータ外部に排出するドレンと、オイル混合ガスから前記分離機構によってオイルが分離されたガスをセパレータ外部に排出するガス排出部と、を有しており、
   セパレータ内部を流れるガス流れ方向で前記分離機構より下流側で前記ガス排出部より上流側にある出口通路と、前記バッフルプレート上側空間とを、直接連通させる第２ドレンが設けられている、オイルセパレータ。
2. 前記分離機構のガス出口は前記ガス排出部のガス出口より上方位置にあり、前記出口通路には下向きの通路部分が存在する、請求項１記載のオイルセパレータ。
3. 前記ドレンは、前記バッフルプレートを挿通して該バッフルプレートの下側の空間であるバッフルプレート下側空間に延びており該バッフルプレート下側空間に開放する開口からオイルをセパレータ外部に排出するようになっている、請求項１または請求項２記載のオイルセパレータ。
4. 前記第２ドレンは、前記ガス出口通路と前記バッフルプレート上側空間のみを連通させている、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のオイルセパレータ。
5. 前記第２ドレンには、前記出口通路側の開口から前記バッフルプレート上側空間側の開口まで水平または下向きの通路しかなく、上向きの通路が存在しないようになっている、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のオイルセパレータ。

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