JP5082762B2

JP5082762B2 - セパレータ

Info

Publication number: JP5082762B2
Application number: JP2007276994A
Authority: JP
Inventors: 泰啓斉藤
Original assignee: Toyota Boshoku Corp
Current assignee: Toyota Boshoku Corp
Priority date: 2007-10-24
Filing date: 2007-10-24
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2027-10-24
Also published as: JP2009103082A

Description

本発明は、セパレータに関し、さらに詳しくは、オイル排出口からセパレータ本体内へブローバイガス及びオイルが逆流することを防止できると共に、被装着物の小型化を図ることができるセパレータに関する。

従来より、エンジン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セパレータが知られている（例えば、特許文献１参照）。
上記特許文献１には、セパレータ本体に連なるオイル排出通路のオイル排出口をオイルパンのオイル貯留部内に挿入して油没させてなるものが開示されている。このように、オイル排出口を油没させることにより、オイル排出口からのオイル未分離のブローバイガスの逆流の抑制を図っている。

特開２００３−１２０２５０号公報

しかし、上記特許文献１では、単にオイル排出口を油没させているだけなので、エンジンの運転状態でセパレータのガス排出側からの負圧が大きい場合、また急激な負圧の変動時には、オイル貯留部内のオイルがオイル排出口からオイル排出通路を上昇してセパレータ本体内に逆流してしまう恐れがある。また、このオイル逆流の対策のために、オイル排出通路の高さ寸法（揚程）を大きな値に設定することが考えられるが、この場合、セパレータひいてはエンジン（被装着物）が大型化してしまうといった問題があった。
なお、上述の問題は、ドライサンプ式エンジンのオイルタンクに設けられるセパレータについても同様に生じる。

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、オイル排出口からセパレータ本体内へブローバイガス及びオイルが逆流することを防止できると共に、被装着物の小型化を図ることができるセパレータ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．セパレータ本体に連なるオイル排出通路のオイル排出口をオイル貯留部内に挿入して油没させてなるサイクロン式のセパレータにおいて、
前記オイル排出通路のオイル排出口の近傍には、前記オイル貯留部内のオイルの逆流を抑制する逆流抑制手段が設けられ、
前記逆流抑制手段は、前記オイル排出通路を形成するオイル排出管の内壁から下方に傾斜して延びる複数の板状の逆流抑制部材を上下方向に並設してなり、該複数の板状の逆流抑制部材のうちの上下に隣接する一対の逆流抑制部材は、それぞれの逆流抑制部材の基部が前記オイル排出管の対向する内壁に連なり、且つ、それぞれの逆流抑制部材の自由端部が上下方向から見て重なるように構成されていることを特徴とするセパレータ。
２．前記逆流抑制手段は、前記オイル貯留部内のオイルの前記オイル排出通路内での逆流を邪魔して下方に案内する傾斜邪魔面を有する上記１．記載のセパレータ。
３．前記逆流抑制手段は、前記セパレータ本体で分離されたオイルを下方に案内する傾斜案内面を有する上記１．又は２．に記載のセパレータ。

本発明のセパレータによると、オイル排出口をオイル貯留部内に挿入して油没させているので、オイル排出口からオイル排出通路内へのオイル未分離のブローバイガスの逆流が抑制される。また、オイル排出通路に逆流抑制手段を設けたので、エンジンの運転状態でセパレータのガス排出側からの負圧が大きい場合、また急激な負圧の変動時には、この逆流抑制手段によりオイル貯留部内のオイルのオイル排出通路内への逆流（上昇）が抑制される。その結果、セパレータ本体内へのブローバイガス及びオイルの逆流を防止できる。また、オイル排出通路の高さ寸法を比較的小さな値に設定でき、セパレータひいては被装着物の小型化を図ることができる。
また、前記逆流抑制手段が、複数の板状の逆流抑制部材を上下方向に並設してなるので、比較的簡易な構造の逆流抑制手段によりオイル排出通路内のオイルの逆流をより確実に抑制できる。
また、前記逆流抑制手段が傾斜邪魔面を有する場合は、オイル排出通路内をオイルが逆流するときにその逆流オイルが傾斜邪魔面により邪魔され下方に案内されるため、オイル排出通路内のオイルの逆流をより確実に抑制できる。
また、前記逆流抑制手段が傾斜案内面を有する場合は、この傾斜案内面によりセパレータ本体で分離されたオイルが下方に案内されるため、分離後のオイルをより円滑に排出できる。
なお、参考例として、前記逆流抑制手段が、傘状又は逆椀状の逆流抑制部材からなる場合は、比較的簡易な構造の逆流抑制手段によりオイル排出通路内のオイルの逆流をより確実に抑制できる。
また、前記逆流抑制手段が調整弁からなる場合は、オイル排出通路内をオイルが逆流するときに調整弁によりオイル排出通路の開口量が小さく又は零にされるため、オイル排出通路内のオイルの逆流をより確実に抑制できる。
また、前記調整弁が前記オイル貯留部内のオイルに浸漬されている場合は、オイルの潤滑作用により調整弁の作動性能が長期にわたって良好に維持される。

本実施形態に係るセパレータは、セパレータ本体に連なるオイル排出通路のオイル排出口をオイル貯留部内に挿入してなるサイクロン式のセパレータである。
上記セパレータの配設形態としては、例えば、ウェットサンプ式エンジンのヘッドカバーに装着される形態、ドライサンプ式エンジンのオイルタンクに装着される形態等を挙げることができる。

上記「セパレータ本体」は、その内部に導入されるオイルガス混合体をオイルとガスとに遠心分離する限り、その構造、材質、形状等は特に問わない。

上記「オイル排出通路」は、上記セパレータ本体内で分離されたオイルを排出する限り、その構造、材質、形状等は特に問わない。このオイル排出通路には、以下に述べる逆流抑制手段が設けられている。

上記「逆流抑制手段」は、上記オイル貯留部内のオイルの逆流を抑制する手段である限り、その構造、配設形態、逆流抑制形態等は特に問わない。この逆流抑制手段は、通常、上記セパレータ本体で分離されたオイルの排出を許容するものである。

上記逆流抑制手段は、例えば、オイル排出通路において少なくともオイル排出口の近傍に設けられていることができる。これにより、逆流オイルをより早期且つ確実に抑制できる。特に、上記逆流抑制手段は、逆流抑制手段の少なくとも一部がオイル貯留部内のオイル中に浸漬されるように配設されていることが好ましい。

上記逆流抑制手段は、例えば、オイル排出通路内に設けられる１又は２以上の逆流抑制部材を有することができる。この逆流抑制部材としては、例えば、上記オイル排出通路を形成するオイル排出管と一体に成形されている形態、オイル排出管に適宜固着手段（例えば、接着、螺合、嵌合等）により固着されている形態、オイル排出管内に挿入されストッパ上に載置されている形態、オイル排出管内に挿入されオイル貯留部内のオイル中に浮かんでいる形態等を挙げることができる。
上記逆流抑制部材の形状としては、例えば、板状、傘状、逆椀状、ブロック状、異形状等を挙げることができる。この板状としては、例えば、平板状、屈曲板状、湾曲板状、螺旋板状等を挙げることができる。

上記逆流抑制手段は、例えば、オイル貯留部内のオイルのオイル排出通路内での逆流を邪魔して下方に案内する傾斜邪魔面を有することができる。さらに、上記逆流抑制手段は、例えば、セパレータ本体で分離されたオイルを下方に案内する傾斜案内面を有することができる。これら傾斜邪魔面及び傾斜案内面の面形状としては、例えば、平面、屈曲面、湾曲面、螺旋面等を挙げることができる。

上記逆流抑制手段としては、例えば、（１）上記オイル排出通路を形成するオイル排出管の内壁からオイル排出通路の横断面の中心側に向かって下方に傾斜して延びる複数の板状の逆流抑制部材を上下方向に並設してなる形態（図２参照）、（２）上記オイル排出通路の横断面の中心側に設けられる傘状又は逆椀状の逆流抑制部材からなる形態（図４参照）等を挙げることができる。上記（１）形態では、複数の逆流抑制部材のうち上下に隣接する一対の逆流抑制部材において、それぞれの逆流抑制部材の基部がオイル排出管の対向する内壁に連なり、且つ、それぞれの逆流抑制部材の自由端部が平面から見て重なるように構成されていることが好ましい。逆流オイルをより確実に抑制できるためである。

上記逆流抑制手段は、例えば、上記オイル排出通路の開口量を調整する調整弁からなり、この調整弁は、オイル貯留部内のオイルのオイル排出通路内での逆流によりオイル排出通路の開口量を小さく又は零にするように構成されていることができる。この場合、上記調整弁がオイル貯留部内のオイルに浸漬されていることが好ましい。また、上記調整弁を構成する弁体は、例えば、上記オイル排出通路内に揺動自在に支持されていたり、上記オイル排出通路内で昇降自在に支持されていたりできる。また、この弁体は、例えば、上述の傾斜邪魔面及び／又は傾斜案内面を有することができる。

以下、図面を用いて実施例１〜３により本発明を具体的に説明する。

（実施例１）
（１）セパレータの構成
本実施例１に係るセパレータ１は、図１に示すように、ウェットサンプ式のエンジン２に採用される。このエンジン２は、シリンダヘッド及びシリンダブロックを一体にして示すエンジン本体３を備えている。このエンジン本体３の上部には、セパレータ１が装着されるヘッドカバー５が組み付けられている。また、エンジン本体３の下部には、オイルパン６が組み付けられている。また、エンジン本体３には、クランク室７とヘッドカバー５の分離室５ａとを連絡する連絡路８が形成されている。この連絡路８を介して、燃焼室から漏れるブローバイガスが分離室５ａに送られるようになっている。

上記セパレータ１は、略円錐形のセパレータ本体１０を備えている。このセパレータ本体１０の上部側面には、分離室５ａに送られたブローバイガスを接線方向からセパレータ本体１０内に導入する導入管１１が設けられている。また、セパレータ本体１０の天板には、セパレータ本体１０内で分離されたガスを排気する排気管１２が設けられている。また、セパレータ本体１０の下部には、セパレータ本体１０内で分離されたオイルを排出する上下方向に延びるオイル排出管１３が設けられている。このオイル排出管１３の下端側は、エンジン本体３に形成された上下方向に延びるオイル戻し通路１４の上端に連結されている。このオイル戻し通路１４の下端には、上下方向に延びる四角管状のオイル排出管１５の上端側が連結されている。このオイル排出管１５の下端側のオイル排出口１５ａは、オイルパン６のオイル貯留部６ａ内に挿入され油没されている。
ここで、上記オイル排出管１３、オイル戻し通路１４及びオイル排出管１５によって、上下方向に直線的に延びるオイル排出通路１６が形成されている。

上記オイル排出管１５内のオイル排出口１５ａの近傍には、図２及び３に示すように、複数（図中３つ）の平板状のバッフルプレート１７（本発明に係る「逆流抑制手段」及び「逆流抑制部材」として例示する。）が上下方向に並設されている。これら各バッフルプレート１７のうち上下に隣接する一対のバッフルプレート１７において、一方のバッフルプレート１７はオイル排出菅１５の内壁１５ｂから下方に傾斜して延びており、他方のバッフルプレート１７はオイル排出管１５の内壁１５ｂに対向する内壁１５ｃから下方に傾斜して延びている。そして、一対のバッフルプレート１７のそれぞれの自由端部は、平面から見て重なるようになっている。また、各バッフルプレート１７の下面は、オイル貯留部６ａ内のオイルがオイル排出通路１６内を逆流するときにその逆流オイルを邪魔して下方に案内する傾斜邪魔面１７ａとなっている。また、各バッフルプレート１７の上面は、セパレータ本体１０で分離されたオイルを下方に案内する傾斜案内面１７ｂとなっている。

（２）セパレータの作用
次に、上記セパレータ１の作用について説明する。
図１中に実線矢印で示すように、燃焼室から漏洩するブローバイガスが連絡路８を介して分離室５ａ内に送られる。その分離室５ａ内に送られたブローバイガスは、導入管１１からセパレータ本体１０内に接線方向から導入され旋回流となってガスとオイルとに遠心分離される。そして、その分離後のガスは排気管１２から外部に排気される一方、その分離後のオイルはオイル排出通路１６を通ってオイル貯留部６ａ内に貯留される。このとき、オイル排出管１５の下部において、分離後のオイルは、図２中に実線矢印で示すように、各バッフルプレート１７の傾斜案内面１７ｂにより下方に案内されてオイル貯留部６ａ内に排出されることとなる。

また、エンジン２の運転状態でセパレータ１のガス排出側からの負圧が大きい場合、また急激な負圧の変動時には、オイル貯留部６ａ内のオイルがオイル排出口１５ａからオイル排出管１５内を逆流することとなるが、その逆流オイルの大部分は、図２中に破線矢印で示すように、各バッフルプレート１７の傾斜邪魔面１７ａにより邪魔されて下方に案内されてその上昇が抑制されることとなる。

（３）実施例の効果
本実施例１のセパレータ１によると、オイル排出管１５のオイル排出口１５ａをオイル貯留部６ａ内に挿入して油没させているので、オイル排出口１５ａからオイル排出通路１６内へのオイル未分離のブローバイガスの逆流を抑制できる。また、オイル排出通路１６に複数のバッフルプレート１７を上下に並設したので、エンジンの運転状態でセパレータ１のガス排出側からの負圧が大きい場合、また急激な負圧の変動時には、各バッフルプレート１７によりオイル貯留部６ａ内のオイルのオイル排出通路１６内への逆流（上昇）が抑制される。その結果、セパレータ本体１０内へのブローバイガス及びオイルの逆流を防止できる。また、従来のように、単にオイル排出口を油没させているだけの技術に比べて、オイル排出通路１６の高さ寸法を比較的小さな値に設定でき、セパレータ１ひいてはエンジン２の小型化を図ることができる。

また、本実施例１では、各バッフルプレート１７に傾斜邪魔面１７ａを設けたので、オイル排出通路１６内をオイルが逆流するときにその逆流オイルが傾斜邪魔面１７ａにより邪魔され下方に案内されるため、オイル排出通路１６内のオイルの逆流をより確実に抑制できる。

また、本実施例１では、各バッフルプレート１７に傾斜案内面１７ｂを設けたので、この傾斜案内面１７ｂによりセパレータ本体１０で分離されたオイルが下方に案内されるため、分離後のオイルをより円滑に排出できる。

また、本実施例１では、上下に隣接する一対のバッフルプレート１７のそれぞれの自由端部を平面から見て重なるように構成したので、オイル排出通路１６内のオイルの逆流をより確実に抑制できる。

（参考例１）
次に、参考例１に係るセパレータ２０について説明する。なお、本参考例１に係るセパレータ２０において上記実施例１のセパレータ１と略同じ構成部分は同符号を付け詳説を省略する。

（１）セパレータの構成
本参考例１に係るセパレータ２０は、図４に示すように、上下方向に延びる円管状のオイル排出管２１を備えている。このオイル排出管２１内には、このオイル排出管２１内を昇降可能な可動部材２２（本発明に係る「逆流抑制手段」及び「逆流抑制部材」として例示する。）が挿入され、抜け止め用のストッパ２３上に載置されている。この可動部材２２は、図５に示すように、傘状部２４と、この傘状部２４の下部に連なりオイル排出管２１の内壁に支持される十字状の支持部２５からなっている。この傘状部２４の下面は、オイル貯留部６ａ内のオイルがオイル排出通路１６内を逆流するときにその逆流オイルを邪魔して下方に案内する傾斜邪魔面２４ａとなっている。また、傘状部２４の上面は、セパレータ本体１０で分離されたオイルを下方に案内する傾斜案内面２４ｂとなっている。

（２）セパレータの作用・効果
次に、上記セパレータ２０の作用・効果について説明する。
セパレータ本体１０で分離されたオイルは、図４中に実線矢印で示すように、オイル排出管２１の下部において、可動部材２２の傘状部２４の傾斜案内面２４ｂにより下方に案内されてオイル貯留部６ａ内に排出される。一方、エンジン２の運転状態でセパレータ２０のガス排出側からの負圧が大きい場合、また急激な負圧の変動時には、オイル貯留部６ａ内のオイルがオイル排出口２１ａからオイル排出管２１内を逆流することとなるが、その逆流オイルの大部分は、図４中に破線矢印で示すように、可動部材２２の傘状部２４の傾斜邪魔面２４ａにより邪魔されて下方に案内され上昇が抑制される。その結果、セパレータ本体１０内へのブローバイガス及びオイルの逆流を防止できる。なお、上記可動部材２２は、図４中に仮想線で示すように、オイル排出管２１の逆流オイルによりオイル排出管２１内を上昇することもあるが、この場合であっても、その逆流オイルの大部分は、可動部材２２の傾斜邪魔面２４ａにより邪魔されて下方に案内され上昇が抑制される。

（参考例２）
次に、参考例２に係るセパレータ３０について説明する。なお、本参考例２に係るセパレータ３０において上記実施例１のセパレータ１と略同じ構成部分は同符号を付け詳説を省略する。

（１）セパレータの構成
本参考例２に係るセパレータ３０は、図６に示すように、上下方向に延びる円管状のオイル排出管３１を備えている。このオイル排出管３１内のオイル排出口３１ａの近傍には、オイル排出通路１６の開口量を調整する調整弁３３（本発明に係る「逆流抑制手段」として例示する。）が設けられている。この調整弁３３は、オイル貯留部６ａ内のオイルに浸漬されている。また、この調整弁３３は、オイル排出管３１の内壁に揺動自在に支持される平板状の弁体３４を有している。この弁体３４は、オイル排出管３１の内壁に設けられた上下のストッパ３５ａ，３５ｂにより所定の揺動角範囲で揺動するようになっている。また、この弁体３４は、バネ３６により下方に付勢されている。さらに、この弁体３４の下面は、オイル貯留部６ａ内のオイルがオイル排出通路１６内を逆流するときにその逆流オイルを邪魔して下方に案内する傾斜邪魔面３４ａとなっている。

（２）セパレータの作用・効果
次に、上記セパレータ３０の作用・効果について説明する。
セパレータ本体１０で分離されたオイルは、図６中に実線矢印で示すように、オイル排出管３１の下部においてオイル貯留部６ａ内に排出される。一方、エンジン２の運転状態でセパレータ３０のガス排出側からの負圧が大きい場合、また急激な負圧の変動時には、オイル貯留部６ａ内のオイルがオイル排出口３１ａからオイル排出管３１内を逆流することとなり、その逆流オイルにより弁体３４がバネ３６の付勢力に抗して上方に揺動されオイル排出通路１６の開口量が小さくされる（図６中に仮想線で示す。）。このとき、その逆流オイルの大部分は、図６中に破線矢印で示すように、弁体３４の傾斜邪魔面３４ａにより邪魔されて下方に案内されてその上昇が抑制される。その結果、セパレータ本体１０内へのブローバイガス及びオイルの逆流を防止できる。

また、本参考例２では、調整弁３３をオイル貯留部６ａ内のオイルに浸漬させているので、オイルの潤滑作用により調整弁３３の作動性能が長期にわたって良好に維持される。

尚、本発明においては、上記実施例及び参考例に限られず、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及び参考例とすることができる。即ち、上記実施例１及び参考例１、２では、セパレータ１，２０，３０をウェットサンプ式エンジン２のヘッドカバー５に装着する形態を例示したが、これに限定されず、例えば、図７に示すように、セパレータ１，２０，３０をドライサンプ式エンジン４９のオイルタンク４１に装着する形態としてもよい。このエンジン４９では、オイルタンク４１に貯留されるオイルを潤滑用ポンプ４２で潤滑用通路４３を介してエンジン４９の各部に圧送して潤滑し、オイルパン４４内のオイル及びブローバイガスを排出用ポンプ４５でオイルガス通路４６を介してセパレータ４０の導入管に送って気液分離し、その分離後のオイルをオイルタンク４１内に戻し、その分離後のガスを還流通路４７を介して吸気管４８に還流させるようになっている。

また、上記実施例１及び参考例１、２では、エンジン本体３に形成されたオイル戻し通路１４を利用してオイル排出通路１６を構成するようにしたが、これに限定されず、例えば、オイル戻し通路１４を利用せず、セパレータ本体１０の下部にオイル排出管１５（２１，３１）の上端を連結し、オイル排出管１５（２１，３１）のみからオイル排出通路１６を構成するようにしてもよい。

また、上記実施例１では、オイル排出管１５のオイル排出口１５ａの近傍のみにバッフルプレート１７を設けるようにしたが、これに限定されず、例えば、オイル排出管１５の全長にわたって多数のバッフルプレート１７を設けるようにしてもよい。

また、上記実施例１では、逆流抑制部材として、平板状のバッフルプレート１７を例示したが、これに限定されず、例えば、傘状、逆椀状又は螺旋板状の逆流抑制部材としてもよい。

また、上記参考例１では、逆流抑制部材として、傘状部２４を有する可動部材２２を例示したが、これに限定されず、例えば、平板状部、逆椀状部又は螺旋板状部を有する可動部材（又はオイル排出通路１６内に固定的に設けられる固定部材）としてもよい。また、上記実施例２では、可動部材２２としてオイルの比重より大きな比重の材質からなるものを例示したが、これに限定されず、例えば、オイルの比重より小さな比重の材質からなる可動部材としてもよい。

また、上記参考例２では、オイル逆流時にオイル排出通路１６の開口量を小さくする調整弁３３を例示したが、これに限定されず、例えば、図６中に破線で示すように、オイル排出管３１内に弁体３４が当接する弁座３８を設け、オイル逆流時にオイル排出通路１６の開口量を零にする調整弁としてもよい。

さらに、上記参考例２では、調整弁として、オイル排出通路１６内で揺動自在に支持される弁体３４を備える形態を例示したが、これに限定されず、例えば、オイル排出通路１６内に昇降自在に支持される弁体（例えば、上記参考例１の可動部材２２等）と、この弁体が当接するリング状の弁座とを備え、オイル逆流時にオイル排出通路１６の開口量を零にする調整弁としてもよい。

オイルガス混合体をガスとオイルとに遠心分離する技術として広く利用される。特に、車両エンジン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。

実施例１に係るセパレータを備えるエンジンの縦断面図である。実施例１に係るセパレータの要部縦断面である。図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。参考例１に係るセパレータの要部縦断面図である。可動部材を示す斜視図である。参考例２に係るセパレータの要部縦断図である。セパレータの他の形態を示す模式図である。

符号の説明

１，２０，３０；セパレータ、１０；セパレータ本体、１３；オイル排出管、１４；オイル戻し通路、１５，２１，３１；オイル排出管、１５ａ，２１ａ，３１ａ；オイル排出口、１６；オイル排出通路、１７；バッフルプレート、１７ａ，２４ａ，３４ａ；傾斜邪魔面、１７ｂ，２４ｂ；傾斜案内面、２２；可動部材、３３；調整弁。

Claims

セパレータ本体に連なるオイル排出通路のオイル排出口をオイル貯留部内に挿入して油没させてなるサイクロン式のセパレータにおいて、
前記オイル排出通路のオイル排出口の近傍には、前記オイル貯留部内のオイルの逆流を抑制する逆流抑制手段が設けられ、
前記逆流抑制手段は、前記オイル排出通路を形成するオイル排出管の内壁から下方に傾斜して延びる複数の板状の逆流抑制部材を上下方向に並設してなり、該複数の板状の逆流抑制部材のうちの上下に隣接する一対の逆流抑制部材は、それぞれの逆流抑制部材の基部が前記オイル排出管の対向する内壁に連なり、且つ、それぞれの逆流抑制部材の自由端部が上下方向から見て重なるように構成されていることを特徴とするセパレータ。
前記逆流抑制手段は、前記オイル貯留部内のオイルの前記オイル排出通路内での逆流を邪魔して下方に案内する傾斜邪魔面を有する請求項１記載のセパレータ。
前記逆流抑制手段は、前記セパレータ本体で分離されたオイルを下方に案内する傾斜案内面を有する請求項１又は２に記載のセパレータ。