JP5447197B2 - オイルセパレータ - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関のクランク室と吸気通路との間に設けられ、オイルミスト含有ガスであるブローバイガスからオイルミストを分離するようにしたオイルセパレータに関するものである。

従来、この種のオイルセパレータとしては、例えば図８に示すような構成が知られている。この従来構成では、ハウジング４１内において、ブローバイガスの流入口４２と流出口４３との間に円筒状のフィルタ４４が配置されている。このフィルタ４４の上流側の開口端部が流入口４２に連通されるとともに、下流側の開口端部が閉塞板４５によって閉塞されている。そして、流入口４２からハウジング４１内に流入するブローバイガスが、フィルタ４４を通して流出口４３側に流れることにより、そのガス中からオイルミストがフィルタ４４に捕捉されて分離される。

ところが、この図８の従来構成では、ハウジング４１内において、すべてのブローバイガスがフィルタ４４を通して流れるため、フィルタ４４に大量のオイルミストが捕捉されると、目詰まり状態となる。この状態においては、クランク室と吸気通路との間のガス通路が閉塞して、クランク室やガス通路内の圧力が高騰して、シール部分等からガス漏れやオイル漏れが生じるおそれがあった。

このような問題に対処するため、フィルタ４４を交換部品とすることも考えられる。しかしながら、このようにした場合には、フィルタ交換の手間が必要になるため、メンテナンスや部品のコストが上昇する。加えて、ハウジング４１をフィルタ４４の脱着が可能にした構成にしたり、内燃機関ルーム内においてオイルセパレータをメンテナンス可能な位置に設置したりする設計上及びレイアウト上の制約が生じる。

また、図８の従来構成における問題に対処するため、例えば図９に示すような構成も提案されている。この従来構成においては、フィルタ４４の下流側の開口端部を閉塞する閉塞板４５に、リリーフバルブ４６が設けられている。そして、フィルタ４４が目詰まり状態になって、フィルタ４４内の圧力が高騰したとき、リリーフバルブ４６が開放されて、ブローバイガスがフィルタ４４の内側から流出口４３側に流出するようになっている。

ところが、この図９の従来構成では、リリーフバルブ４６を設けているため、部品点数が増加して、構成が複雑化する。また、リリーフバルブ４６が開放されたときには、ブローバイガスがフィルタ４４を通ることなく流れるため、大量のオイルミストが内燃機関側に流出する結果となる。さらに、リリーフバルブ４６は通常時に閉鎖状態にあるとともに、ブローバイガスに晒されているため、リリーフバルブ４６がカーボン等を含んだオイルの付着によって開放不能に陥りやすいという問題もあった。このように、リリーフバルブ４６が開放不能になった場合は、前記のように、ガス通路閉塞にともなうガス漏れやオイル漏れが生じるおそれがある。

一方、従来のオイルセパレータとしては、例えば特許文献１及び特許文献２に開示されるような構成も提案されている。特許文献１に記載の従来構成では、図１０に示すように、ハウジング４１内において、流入口４２と対応する位置には捕集板４７が配置され、その捕集板４７の前面には多孔質材料層４８が設けられている。そして、流入口４２からハウジング４１内に流入するブローバイガスが捕集板４７に衝突することにより、ガスに含まれるオイルミストが捕集板４７に捕捉される。このとき、捕集板４７で捕捉できないオイルミストが多孔質材料層４８に付着して捕捉される。

また、特許文献２に記載の従来構成では、図１１に示すように、ハウジング４１内において、流入口４２と対応する位置には第１流路管４９が配置され、その第１流路管４９内には邪魔板５０及び第１フィルタ５１が設けられている。また、ハウジング４１内には第２流路管５２がその入口をハウジング４１の内部に開口した状態で配置され、その第２流路管５２内には第１フィルタ５１よりも圧力損失（以下、単に圧損という）の小さい複数の第２フィルタ５３が設けられている。そして、流入口４２からハウジング４１内に流入するブローバイガスが第１流路管４９内の第１フィルタ５１を通過することにより、ガスに含まれる粒径の大きいオイルミストが分離される。また、ブローバイガスが第２流路管５２内の第２フィルタ５３を通過することにより、ガスに含まれる粒径の小さいオイルミストが分離される。

特開平９−４７６１７号公報 特開平８−１７３７４０公報

ところが、これらの従来のオイルセパレータにおいては、次のような問題があった。
特許文献１に記載の従来構成では、捕集板４７及び多孔質材料層４８によって捕捉されなかったオイルミストが捕集板４７の周側から流出口４３側に流出する。このため、フィルタにブローバイガスを通してオイルミストを捕捉する方式と比較して、オイルセパレータの長期間の使用によって多孔質材料層４８に大量のオイルが捕捉された状態においては、オイルミストの分離効率が良くないという問題があった。

また、特許文献２に記載の従来構成では、邪魔板５０及び第１フィルタ５１を内部に設けた第１流路管４９と、第２フィルタ５３を内部に設けた第２流路管５２とがハウジング４１内に設置されているため、構造が複雑である。しかも、両フィルタ５１，５３が目詰まりした場合には、ハウジング内のガス通路が閉塞されるおそれがあり、このような場合には、前記のように、ガス漏れやオイル漏れが生じるおそれが生じるという問題があった。

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効率を向上させることができるとともに、フィルタの目詰まり発生時にガス通路が閉塞されるおそれを防止することができるオイルセパレータ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、内燃機関のクランク室と吸気通路との間のブローバイガスの通路上に設けられ、流入口から流入したブローバイガス中のオイルを分離して流出口から流出させるようにしたオイルセパレータであって、前記流入口と流出口との間のブローバイガス経路が、フィルタよりなる第１オイル分離手段が設けられた第１経路と、前記第１オイル分離手段を通ることなく該第１オイル分離手段の外部に形成された第２経路とを有し、前記第２経路には、細孔と、細孔の下流側に対向配置されて前記ブローバイガスが衝突されるインパクタよりなる第２オイル分離手段とを設け、前記細孔の開口面積により、前記第１経路の圧力損失を第２経路の圧力損失よりも低く設定したことを特徴としている。

なお、ここで、フィルタとは、繊維の集合体であって、ブローバイガスが通り抜けるものを指す。
従って、この発明のオイルセパレータにおいては、第１経路の圧損が第２経路の圧損よりも低く設定されているため、通常時には流入口から流入するブローバイガスが、第１経路中のフィルタよりなる第１オイル分離手段を通り抜けて、そのガスに含まれるオイルミストが第１オイル分離手段によって効率的に捕捉される。また、第１オイル分離手段が目詰まり状態になって、第１経路の圧損が第２経路の圧損よりも高くなった場合には、流入口から流入するブローバイガスが、細孔を通して第２経路に流れる。そして、第２経路において細孔の下流側に設けられた第２オイル分離手段により、ガスに含まれるオイルミストが捕捉される。よって、常に第１オイル分離手段または第２オイル分離手段により、オイルミストを捕捉することができる。従って、ガス通路が閉塞したり、オイルミストが捕捉されることなく流出したりするおそれを防止することができる。また、第２オイル分離手段にオイルが捕捉されるのは、第１オイル分離手段の目詰まり後であるため、その第２オイル分離手段に大量のオイルが捕捉されるということを回避できて、捕捉能力が低下する状態を避けることが可能になる。

前記の構成において、前記第１経路の圧力損失が第２経路の圧力損失よりも高くなったとき、前記ブローバイガス経路が前記第２経路に切り換えられることが好ましい。
前記の構成において、前記インパクタのブローバイガスの衝突面にフィルタを設けたことが好ましい。

前記の構成において、前記第１オイル分離手段のフィルタは、撥油処理されていることが望ましい。
前記の構成において、前記第２オイル分離手段のフィルタは、撥油処理されていることが望ましい。

以上のように、この発明によれば、オイルミストの分離効率を向上させることができるとともに、フィルタの目詰まり状態においてブローバイガスの通路が閉塞されるおそれを防止することができるという効果を発揮する。

第１実施形態のオイルセパレータを示す断面図。 図１の２−２線における断面図。 第２実施形態のオイルセパレータを示す平断面図。 第３実施形態のオイルセパレータを示す平断面図。 図４の５−５線における断面図。 図５の６−６線における断面図。 第２実施形態の変更例を示す断面図。 従来のオイルセパレータの一構成を示す断面図。 従来のオイルセパレータの他の構成を示す断面図。 従来のオイルセパレータの別の構成を示す断面図。 従来のオイルセパレータのさらに別の構成を示す断面図。

（第１実施形態）
以下に、この発明を具体化したオイルセパレータの第１実施形態を図１及び図２に従って説明する。

この実施形態のオイルセパレータにおいては、ハウジング２１が両側端部を閉塞した円筒状に形成されている。ハウジング２１の一側端部には、内燃機関のクランク室に連通する流入口２２が形成されている。ハウジング２１の他側端部には、内燃機関の吸気通路に接続した流出口２３が形成されている。そして、内燃機関の運転時には、前記吸気通路内の負圧により、オイルミスト含有ガスであるブローバイガスがクランク室から流入口２２を介してハウジング２１内に流入し、後述のように、オイルミストが分離されて、流出口２３から内燃機関の吸気通路に向かって流出する。

前記ハウジング２１内において流入口２２と流出口２３との間には、不織布フィルタよりなる第１オイル分離手段としての第１オイル分離部材２５を有する第１経路２４と、第１オイル分離部材２５を通ることなく形成された第２経路２６とが設けられている。

前記第１オイル分離部材２５を構成するフィルタは不織布により両端部を開放した円筒状に形成され、その一端の開口部が前記流入口２２に連通されるとともに、他端部が閉塞板２８により閉塞されている。また、第１オイル分離部材２５を構成する不織布の繊維には撥油処理が施されている。この撥油処理は、繊維表面に撥油コーティングや撥油への改質を施したり、あるいは繊維を撥油性の材質によって構成したりして実現される。同様に撥水処理を併せて施すことにより、ブローバイガス中に含まれる水分を分離することもできる。

前記閉塞板２８には前記第２経路２６を形成する細孔２７が穿たれている。そして、第１経路２４の圧損が第２経路２６の圧損よりも低くなるように、この細孔２７の開口径及び形成数が設定されている。第２経路２６における細孔２７の下流側であって、その細孔２７に接近する位置には、第２オイル分離手段としての第２オイル分離部材２９が対向配置されている。この第２オイル分離部材２９は板材よりなるインパクタよって構成され、その衝突面である前面には不織布よりなるシート状のフィルタ３０が配置されている。このフィルタ３０を構成する不織布の繊維には、前記第１オイル分離部材２５の繊維と同様に撥油処理が施されている。

以上のように構成されたオイルセパレータにおいて、内燃機関が運転されると、ブローバイガスが流入口２２からハウジング２１内に流入する。このとき、第１経路２４の圧損が第２経路２６の圧損よりも低くなるように設定されているため、流入口２２から流入するブローバイガスは、第１経路２４側に流れて、フィルタからなる第１オイル分離部材２５を通り抜ける。そして、そのガスに含まれるオイルミストが、第１オイル分離部材２５によって捕捉されて、ブローバイガスから分離される。

この場合、前記のように第１オイル分離部材２５が円筒状に形成されるため、第１オイル分離部材２５で捕捉されたオイルは、自重によって第１オイル分離部材２５の下部側に移動した後、第１オイル分離部材２５上からハウジング２１の内底部に滴下して、オイル排出口３１から排出される。しかも、第１オイル分離部材２５を構成する繊維の表面には撥油処理が施されているため、オイルの下方移動及び滴下が円滑に行なわれる。

オイルセパレータの長期間の使用に伴って、第１オイル分離部材２５が目詰まり状態になると、第１経路２４の圧損が第２経路２６の圧損よりも高くなる。この状態おいては、ブローバイガスが第２経路２６側に流れる。そして、第２経路２６において小径の細孔２７から噴出状態で流出するブローバイガスが、インパクタよりなる第２オイル分離部材２９に衝突することにより、ガスに含まれるオイルミストが捕捉される。このとき、微細なオイルミストが第２オイル分離部材２９の表面に達しなかったとしても、第２オイル分離部材２９の表面のフィルタ３０に付着することにより捕捉される。

このように、第１経路２４側の第１オイル分離部材２５のフィルタが目詰まり状態になった場合には、ブローバイガスの流路が第２経路２６側に切り換えられて、第２オイル分離部材２９によりオイルミストの捕捉による分離が続行される。

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） このオイルセパレータでは、ハウジング２１内の第１経路２４の圧損が第２経路２６の圧損よりも低くなるように設定されている。このため、通常時には流入口２２から流入するブローバイガスが、第１経路２４中のフィルタよりなる第１オイル分離部材２５を通り抜けて流れ、そのガスに含まれるオイルミストが第１オイル分離部材２５によって効率的に分離される。また、第１オイル分離部材２５が目詰まり状態になって、第１経路２４の圧損が第２経路２６の圧損よりも高くなった場合には、ブローバイガスが、第２経路２６に流れる。そして、第２経路２６の第２オイル分離部材２９により、オイルミストが分離される。よって、常に第１オイル分離部材２５または第２オイル分離部材２９により、オイルミストを効率良く分離することができる。つまり、第１オイル分離部材２５が目詰まり状態になるまでは、オイルミストはフィルタよりなる第１オイル分離部材２５によって効率的に分離される。また、第１オイル分離部材２５が目詰まり状態になったときには、第２オイル分離部材２９によってオイルミストが分離されるが、このときまでには第２オイル分離部材２９はほとんど使用されていないため、第２オイル分離部材２９は良好な分離能力を維持している。従って、オイルセパレータの長期間の使用によってフィルタよりなる第１オイル分離部材２５が目詰まり状態になったとしても、オイルミストが分離されることなく流出したりするおそれを防止することができる。よって、フィルタの目詰まりによるガス通路が閉塞を防止でき、ガスやオイルの漏洩を防止できる。また、第１オイル分離部材２５が目詰まり状態になったとしても、第２オイル分離部材２９でオイル分離を高いレベルで継続できるため、第１オイル分離部材２５のフィルタを交換する必要もなく、メンテナンスフリーを実現できる。

（２） このオイルセパレータでは、前記第２オイル分離部材２９がインパクタから構成されている。よって、オイル捕捉ができない目詰まりというような状態は発生しない。従って、第１オイル分離部材２５が目詰まり状態になったとしても、オイルミストの分離を継続できる。

（３） このオイルセパレータでは、前記第２オイル分離部材２９のインパクタの表面にフィルタ３０が配置されている。このため、第２オイル分離部材２９のインパクタで分離されなかった微細なオイルミストを、フィルタ３０に付着させて有効に捕捉することができる。

（４） このオイルセパレータでは、前記第１オイル分離部材２５及び第２オイル分離部材２９のフィルタ３０のフィルタ繊維に撥油処理が施されている。このため、捕捉されたオイルミストが、繊維間に滞留することなく円滑に滴下する。従って、この実施形態のオイルセパレータを長期間にわたって目詰まりが生じることなく使用することができる。

（第２実施形態）
次に、この発明を具体化したオイルセパレータの第２実施形態を、前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

この第２実施形態においては、図３に示すように、ハウジング２１内において流入口２２側には、フィルタよりなる平板状の第１オイル分離部材２５が配置されて、第１経路２４が構成されている。流出口２３側には、細孔２７を形成した閉塞板２８が第１オイル分離部材２５に連なるように配置されて、第２経路２６が形成されている。細孔２７の下流側の近傍にはインパクタよりなる第２オイル分離部材２９が対向配置され、その第２オイル分離部材２９の表面にはフィルタ３０が配置されている。

従って、この第２実施形態においても、前記第１実施形態における（１）〜（４）に記載の効果とほぼ同様の効果を得ることができる。
（第３実施形態）
次に、この発明を具体化したオイルセパレータの第３実施形態を、前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

この第３実施形態においては、図４〜図６に示すように、ハウジング２１が、下面を開口した四角箱形状のケース３４と、そのケース３４の開口部を覆う平板状のカバー３５とから構成されている。カバー３５にはブローバイガスの流入口２２及びオイルの排出口３１が形成されるとともに、ケース３４にはブローバイガスの流出口２３が形成されている。ハウジング２１内において流入口２２と流出口２３との間には、第１経路２４及び第２経路２６を形成するための複数の邪魔板３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ，３６Ｄ及び区画壁３７，３８，３９，４０が設けられている。区画壁３７，３８間において区画壁３９，４０には、襞折り状のフィルタよりなる第１オイル分離部材２５が取り付けられている。前記流入口２２側の区画壁３７には細孔２７が形成されている。従って、この実施形態においては、区画壁３７が前記第１，第２実施形態の閉塞板２８の機能を有する。前記細孔２７の下流側であって、細孔２７の近傍には、前面にフィルタ３０を有する第２オイル分離部材２９が対向配置されている。

そして、矢印Ｐ１〜Ｐ６に示すように、ハウジング２１内には、流入口２２から邪魔板３６Ａの下側及び邪魔板３６Ｂの横，邪魔板３６Ａの上側，第１オイル分離部材２５の前側を通るとともに、第１オイル分離部材２５を通り抜けて、第１オイル分離部材２５の後側，邪魔板３６Ｃ，３６Ｄの端部を通って、流出口２３に至る第１経路２４が形成される。また、第１オイル分離部材２５の目詰まり状態においては、矢印Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ７，Ｐ６に示すように、流入口２２から邪魔板３６Ａの下側及び邪魔板３６Ｂの横，邪魔板３６Ａの上側を通り，細孔２７を通って第２オイル分離部材２９に衝突し、第１オイル分離部材２５の後側，邪魔板３６Ｃ，３６Ｄの端部を通って、流出口２３に至る第２経路２６が形成される。

第１オイル分離部材２５及び第２オイル分離部材２９のフィルタ３０を構成する繊維が撥油処理されていることは前記第１，第２実施形態と同様である。
従って、この第３実施形態においても、前記第１，第２実施形態の効果とほぼ同様な効果を得ることができる。さらに、この実施形態では、以下の効果を得ることができる。

（５） この第３実施形態では、複数の邪魔板３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ，３６Ｄ及び区画壁３７，３８，３９，４０により、ラビリンス状に屈曲した第１，第２経路２４，２６が形成されている。従って、第１，第２経路２４，２６を構成する内壁においても、オイルミストを有効に捕捉できる。

（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。
・ 図７に示すように、前記第２実施形態と同様な構成において、ハウジング２１に対する流入口２２の形成位置を、細孔２７を有する閉塞板２８と隣接する側に変更し、細孔２７の上流側の近傍に閉塞板２８と間隔をおいて邪魔板８８を配置すること。従って、第１オイル分離部材２５が目詰まり状態になる前には、ブローバイガスは第１オイル分離部材２５を通り抜ける第１経路２４内を流れ、第１オイル分離部材２５が目詰まり状態になったときには、邪魔板８８と閉塞板２８との間から細孔２７を通る第２経路２６内を流れる。

・ 各実施形態において、ハウジング２１の姿勢を変更すること。例えば、図１及び図２に示す第１実施形態においてハウジング２１の姿勢を９０度変更すること。このようにした場合、オイル排出口３１がハウジング２１の下部側となるようにオイル排出口３１の位置を変更する。

２１…ハウジング、２２…流入口、２３…流出口、２４…第１経路、２５…第１オイル分離手段としての第１オイル分離部材、２６…第２経路、２７…細孔、２９…第２オイル分離手段としての第２オイル分離部材、３０…フィルタ。

Claims (5)

1. 内燃機関のクランク室と吸気通路との間のブローバイガスの通路上に設けられ、流入口から流入したブローバイガス中のオイルを分離して流出口から流出させるようにしたオイルセパレータであって、
   前記流入口と流出口との間のブローバイガス経路が、フィルタよりなる第１オイル分離手段が設けられた第１経路と、前記第１オイル分離手段を通ることなく該第１オイル分離手段の外部に形成された第２経路とを有し、
   前記第２経路には、細孔と、細孔の下流側に対向配置されて前記ブローバイガスが衝突されるインパクタよりなる第２オイル分離手段とを設け、
   前記細孔の開口面積により、前記第１経路の圧力損失を第２経路の圧力損失よりも低く設定したことを特徴とするオイルセパレータ。
2. 前記第１経路の圧力損失が第２経路の圧力損失よりも高くなったとき、前記ブローバイガス経路が前記第２経路に切り換えられることを特徴とする請求項１に記載のオイルセパレータ。
3. 前記インパクタのブローバイガスの衝突面にフィルタを設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載のオイルセパレータ。
4. 前記第１オイル分離手段のフィルタは、撥油処理されていることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載のオイルセパレータ。
5. 前記第２オイル分離手段のフィルタは、撥油処理されていることを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載のオイルセパレータ。

Images