JP5475424B2

JP5475424B2 - オイルミストセパレータ

Info

Publication number: JP5475424B2
Application number: JP2009284631A
Authority: JP
Inventors: 達也渡辺; 信一武舎
Original assignee: 株式会社マーレフィルターシステムズ
Priority date: 2009-12-16
Filing date: 2009-12-16
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2029-12-16
Also published as: JP2011127458A; EP2336510A1

Description

本発明は、オイルミストセパレータに関する。

オイル成分を含むガスから、オイル成分を分離するためのオイルミストセパレータが従来から広く知られている。

例えば、特許文献１には、ブローバイガスが流れるシリンダヘッドカバーのバッフル室内部に設けられたオイルミストセパレータが開示されている。

この特許文献１のオイルミストセパレータにおいては、ブローバイガスが流れる流路上に設けた隔壁に貫通穴を設け、この貫通穴を覆うように設けた蓋が弾性部材を介して隔壁と連結した構造となっており、ブローバイガスが蓋に衝突することによってブローバイガス中のオイル成分が分離すると共に、ブローバイガスの圧力に応じて蓋が隔壁から所定距離だけ離隔してブローバイガスの流路が確保されている。

特開２００９−５２２４８６号公報

しかしながら、この特許文献１においては、オイルミストセパレータ内を流れるブローバイガスの流量は必ずしも一定ではなく、ブローバイガスが蓋に衝突する際の流速も変動してしまうため、ブローバイガスが蓋に衝突する際の流速が遅くなると、オイルミストを効率良く捕捉できない虞がある。

そこで、本発明のオイルミストセパレータは、内部にガスが導入された筒状の容積室と、前記容積室の一端部を覆い、かつ当該容積室の一端部に対してスライド可能に取り付けられ、前記容積室の一端面を覆う板状の底壁部と前記容積室の一端部の側壁面を覆う筒状の側壁部とを有して、前記容積室に流入するガスの圧力が大きくなるほど、前記容積室の一端面から離間する有底筒状の弁体と、前記容積室内に導入されたガスを、前記容積室及び前記弁体の外側に放出する連通穴と、前記連通穴と対向するように配置され、前記連通穴から放出されたガスの流れが衝突する衝突壁と、を有し、前記連通穴は、前記弁体の側壁部と、前記容積室の一端部の側壁に形成された穴部とによって形成され、前記容積室に流入するガスの圧力が大きくなるほど前記弁体の底壁が前記容積室の一端面から離間する方向に移動することによって、前記穴部のうち前記弁体の側壁部によって覆われていた部分が露出し、前記連通穴の通路断面積が大きくなることを特徴としている。

これによって、容積室に導入されたガスの圧力が増大し、容積室の一端側から放出されるガスの流量が増大する場合には、ガスの出口となる連通穴の通路断面積がガスの流量に応じて増加するので、連通穴から放出されるガスの流速をガスの流量にかかわらず略一定にすることができる。

また、前記容積室の一端部を円筒形状に形成し、前記弁体を有底円筒形状に形成し、前記連通穴を前記容積室の一端部の円周方向に沿って一定間隔毎に位置するよう形成するようにしてもよい。

本発明によれば、オイルミストセパレータを通過するガスの流量によらず、ガスが衝突壁に衝突する際の速度を一定とすることができるので、衝突壁にガスを衝突させた際に、安定して当該ガス中のオイル成分を分離することができる。

また、連通穴の通路断面積が放出されるガスの流量に応じて増減するので、オイルミストセパレータを通過するガスの流量増加に伴う圧力損失の増加を抑制することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１〜図４は、本発明が適用された第１実施形態におけるオイルミストセパレータ１を示しており、図１はオイルミストセパレータ１の平面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿った断面図、図３はオイルミストセパレータ１を模式的に示した説明図、図４は第１実施形態におけるオイルミストセパレータ１の要部を拡大して示した説明図である。

オイルミストセパレータ１は、自動車のエンジンで発生するブローバイガスが流れる流路上に配置されるものであって、皿形状のアッパケーシング２とアッパケーシング２の下面を接合された平板状のロアケーシング３との間に形成された空間４内で、ブローバイガス中に含まれるオイル成分を分離している。

アッパケーシング２は、樹脂材料からなり、平板状の上部壁５と、上部壁５の周囲を囲む側壁６と、上部壁５の内壁面から突出する円筒状の衝突壁７と、円筒状のブローバイガス排出部８と、を有している。衝突壁７は、側壁６と同じ方向に突出するものであり、側壁６よりも短く形成されていると共に、その内壁面には、突出方向（図２における上下方向）に沿って延びる複数の突条９が形成されている。

ロアケーシング３は、樹脂材料からなり、アッパケーシング２の上部壁５との間に空間４を形成する平板状の基部壁１０と、一端側から空間４内にブローバイガスを導入する円筒状のロアケーシング側容積室１１と、ブローバイガスから分離したオイル成分を外部に排出する円筒状のオイル排出部１２と、を有している。

ロアケーシング側容積室１１は、アッパケーシング２とロアケーシング３とを組み付けた際に、アッパケーシング２に設けられた衝突壁７の内周側に位置して、衝突壁７と同心状となるように設定されている。

ロアケーシング３の下部には、ロアケーシング側容積室１１と連続するように、樹脂材料からなる段付き円筒形状の容積室構成部材１３が接続されている。この容積室構成部材１３は、一端側の大径部１３ａがロアケーシング３に接続され、他端側の小径部１３ｂがブローバイガスの導入口となっている。つまり、ロアケーシング側容積室１１と容積室構成部材１３とによって、ブローバイガスが内部に導入される容積室１４が構成されている。

アッパケーシング２とロアケーシング３との間に画成された空間４に開口するロアケーシング側容積室１１の一端部１１ａ（容積室１４の一端部）は、樹脂材料からなる有底円筒形状の弁体１５によって覆われている。

この弁体１５は、ロアケーシング側容積室１１の一端面（容積室１４の一端面）を覆う底壁部１６と、ロアケーシング側容積室１１の一端部１１ａ（容積室１４の一端部）の側壁面を覆う筒状の側壁部１７と、底壁部１６の中央に設けられた円柱形状の弁軸１８と、を有している。

弁軸１８は、ロアケーシング側容積室１１の一端部１１ａ（容積室１４の一端部）に形成された弁体支持部１９の貫通穴２０に挿入されている。弁体支持部１９は、ロアケーシング側容積室１１の一端部１１ａに形成された開口の中央に位置しており、ロアケーシング側容積室１１の一端部１１ａの内周壁から延びる４本の脚部２１と連結されている。

この弁軸１８には、リテーナ２２が取り付けられており、このリテーナ２２と弁体支持部１９との間に介装された金属製のスプリング２３により、弁体１５がロアケーシング側容積室１１の一端部１１ａに形成された開口を閉じる方向（底壁部１６がロアケーシング側容積室１１の一端面に近づく方向）に常時付勢されている。

ロアケーシング側容積室１１の一端部１１ａには、長穴状の６つの穴部２５が、ロアケーシング側容積室１１の周方向に一定間隔で形成されている。各穴部２５は、本実施形態においてはロアケーシング側容積室１１の一端面から連続するよう形成されている。換言すれば、本実施形態における各穴部２５はロアケーシング側容積室１１の一端面を切り欠くことによって形成されている。

各穴部２５は、弁体１５の底壁部１６がロアケーシング側容積室１１の一端面に接触している状態において、弁体１５の側壁部１７により穴部２５の一部が覆われている。換言すれば、穴部２５は、ロアケーシング側容積室１１の軸方向（図２、図４における上下方向）に沿った長さが、互いに同一長さであり、かつ弁体１５の側壁部１７よりも長くなるように設定されている。

そして、ロアケーシング側容積室１１の一端部１１ａに形成された穴部２５と、弁体１５の側壁部１７とによって、ロアケーシング側容積室１１の内側と、アッパケーシング２とロアケーシング３との間に画成された空間４とを連通させる連通穴２６が構成されている。この連通穴２６は、ロアケーシング側容積室１１の周方向に一定間隔に設けられている。

このようなオイルミストセパレータ１においては、図３中に矢示するように、容積室１４内に導入されたブローバイガスが、連通穴２６から放出され、連通穴２６と対向する衝突壁７に衝突することで、オイル成分が分離される。この場合、ブローバイガスの流れが突状９が形成されることで凹凸状の壁面となった衝突壁７の内壁面に衝突することで、オイルミストが分離される。オイル成分が分離されたブローバイガスは、衝突壁７とロアケーシング３との間を通り、ブローバイガス排出部８へと導かれる。ブローバイガスから分離されたオイル成分は、ロアケーシング３の基部壁１０上を流れてオイル排出部１２へ導かれ、外部へ排出される。

衝突壁７に、ブローバイガスを衝突させてブローバイガス中のオイル成分を分離する場合、衝突壁７に衝突する際のブローバイガスの流速を管理することでオイル成分の良好な分離を実施することが可能となる。例えば、上述した連通穴２６の通路断面積が一定で、かつ通路断面積が大きいオイルミストセパレータの場合には、運転条件に応じてブローバイガスの流速が小さくなると、衝突壁７に衝突する際のブローバイガスの流速も相対的に小さくなり、ブローバイガス中のオイル成分の分離性能が低下する。また、上述した連通穴２６の通路断面積が一定で、かつ通路断面積が小さいオイルミストセパレータの場合には、運転条件に応じてブローバイガスの流速が小さくなっても、ブローバイガスが連通穴２６を通過する際にはブローバイガスの流速を相対的に大きくすることはできるが、圧力損失が大きくなってしまう。

ここで上述した本実施形態のオイルミストセパレータ１においては、容積室１４内に流入するブローバイガスの圧力が増大すると、弁体１５がスプリング２３の付勢力に抗ってロアケーシング側容積室１１の一端側から離間する方向にスライド移動することになる。つまり、図４に示すように、容積室１４内に流入するブローバイガスの圧力が増大すると、弁体１５がスライド移動し、ロアケーシング側容積室１１の一端部１１ａに形成された穴部２５のうち、弁体１５の側壁部１７によって覆われている部分が減少することになる。

すなわち、ブローバイガスの流量が少ない場合には、図４（ａ）に示すように、ロアケーシング側容積室１１の一端部１１ａに対する弁体１５のリフト量が小さくなり、連通穴２６の通路断面積は小さくなる。一方、ブローバイガスの流量が多い場合には、図４（ｂ）に示すように、ロアケーシング側容積室１１の一端部１１ａに対する弁体１５のリフト量が大きくなり、連通穴２６の通路断面積は大きくなる。つまり、容積室１４内に流入するブローバイガスの圧力が増大するほど、容積室１４内と、アッパケーシング２とロアケーシング３との間に画成された空間４とを連通させる連通穴２６の通路断面積が大きくなる。

このように、上述した実施形態におけるオイルミストセパレータ１においては、容積室１４に導入されたブローバイガスの圧力が増大し、容積室１４の一端側から放出されるブローバイガスの流量が増大する場合には、ブローバイガスの出口となる連通穴２６の通路断面積がブローバイガスの流量に応じて増加するので、連通穴２６から放出されるブローバイガスの流速をブローバイガスの流量にかかわらず略一定にすることができる。

そのため、オイルミストセパレータ１を通過するブローバイガスの流量によらず、ブローバイガスが衝突壁７に衝突する際の速度を一定とすることができるので、衝突壁７にブローバイガスを衝突させた際に、安定してブローバイガス中のオイル成分を分離することができる。

また、連通穴２６の通路断面積がブローバイガスの流量に応じて増減するので、オイルミストセパレータ１を通過するガスの流量増加に伴う圧力損失の増加を抑制することができる。

図５〜図７は、上述した本実施形態のオイルミストセパレータ１と、比較例のオイルミストセパレータとの各種特性を比較した特性線図であり、各図において、実線が述した本実施形態のオイルミストセパレータの特性線を示し、破線が比較例のオイルミストセパレータの特性線を示している。

尚、比較例のオイルミストセパレータは、上述した第１実施形態のオイルミストセパレータ１と略同一構成であるが、容積室からのブローバイガスの出口となる連通穴の通路断面積がブローバイガスの流量に応じて増減せず、常に一定となっているものであり、その大きさは、本実施形態において、ブローバイガスの流量が中程度のときの通路断面積と同じになっている。

図５は、ブローバイガス流量とブローバイガス中のオイルミスト捕捉効率の相関を示している。上述した本実施形態においては、連通穴２６の通路断面積がブローバイガスの流量に応じて増減し、衝突壁７に衝突する際のブローバイガスの流速を略一定に保つことができるため、ブローバイガスの流量が少ない状態でもブローバイガスから効率良くオイル成分を分離することができる。

図６は、ブローバイガスの流量を所定の一定低流量とした時に、ブローバイガスから分離されるオイルミストの粒径と、その捕捉効率の相関を示している。上述した本実施形態においては、ブローバイガスの流量が少ない場合には、連通穴２６の通路断面積も相対的に小さくなるため、連通穴２６から放出されるブローバイガスの流速の低下を抑制することができるため、小さい粒径のオイルミストも効率良く捕捉することができる。

図７は、ブローバイガス流量とオイルミストセパレータにおける圧力損失との相関を示している。上述した本実施形態においては、連通穴２６の通路断面積がブローバイガスの流量に応じて増減するため、ブローバイガスの流量が多くなった際の圧力損失の増大を効果的に抑制することができる。

以下、本発明の他の実施形態について説明するが上述した第１実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図８は、本発明の第２実施形態におけるオイルミストセパレータ３０の要部を示す説明図である。この第２実施形態のオイルミストセパレータ３０は、上述した第１実施形態のオイルミストセパレータ１と略同一構成となっているが、弁体１５と、ロアケーシング側容積室１１とによって構成される連通穴２６が、ロアケーシング側容積室１１の一端部１１ａに形成されたＵ字状の穴部２５と、弁体１５の側壁部１７をＵ字形に切り欠くことによって形成された切欠部３１とによって構成されている。

この第２実施形態においても、ブローバイガスの流量が少ない場合には連通穴２６の通路断面積が小さくなり、ブローバイガスの流量が多い場合には連通穴２６の通路断面積が大きくなるが、弁体１５がロアケーシング側容積室１１の一端部１１ａに対してリフトされない状態においては、図８（ａ）に示すように、連通穴２６が円形となり、弁体１５がロアケーシング側容積室１１の一端部１１ａに対してリフトされた状態においては、図８（ｂ）に示すように、連通穴２６は長穴状となる。

この第２実施形態のオイルミストセパレータ３０においても、上述した第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

尚、この第２実施形態においては、ロアケーシング側容積室１１の穴部２５と、弁体１５の切欠部３１との位置を合わせる必要があるので、ロアケーシング側容積室１１に対して、弁体１５が回転しないように、ロアケーシング側容積室１１の周方向で、ロアケーシング側容積室１１と弁体１５との位置決めを行う位置決め機構（図示せず）が設けられている。この位置決め機構は、例えば、弁体１５側に設けた凸部（図示せず）と、ロアケーシング側容積室１１側に設けた凹部（図示せず）とが、ロアケーシング側容積室１１の一端部１１ａに対する弁体１５のリフト量にかかわらず常に係合状態を保つように構成されたものである。

図９は、本発明の第３実施形態におけるオイルミストセパレータ３３の要部を示す説明図である。この第３実施形態のオイルミストセパレータ３３は、上述した第１実施形態のオイルミストセパレータ１と略同一構成となっているが、ロアケーシング側容積室１１の周方向に一定間隔で形成されているものが長穴状の穴部２５ではなく、ロアケーシング側容積室１１の軸方向に沿って並んだ周方向２列の貫通穴３４、３４が、ロアケーシング側容積室１１の周方向に一定間隔で形成されている。換言すれば、ロアケーシング側容積室１１の軸方向に沿って並んだ２つの貫通穴３４、３４が、ロアケーシング側容積室１１の周方向に一定間隔で形成されている。そして、この第３実施形態においては、ロアケーシング側容積室１１の周方向に一定間隔に設けられる連通穴２６が、この貫通穴３４と弁体１５の側壁部１７とによって構成されている。

この第３実施形態においては、ブローバイガスの流量が少ない場合には図９（ａ）に示すように、ロアケーシング側容積室１１の軸方向に沿って並んだ周方向２列の貫通穴３４、３４のうちの１列（図９における上方側の１列）が弁体１５の側壁部１７によって覆われるため、ロアケーシング側容積室１１の周方向に一定間隔に設けられる連通穴２６の実質的な通路断面積が小さくなる。また、ブローバイガスの流量が多い場合には図９（ｂ）に示すように、ロアケーシング側容積室１１の軸方向に沿って並んだ周方向２列の貫通穴３４、３４が弁体１５の側壁部１７によって覆われなくなるため、ロアケーシング側容積室１１の周方向に一定間隔に設けられる連通穴２６の実質的な通路断面積が大きくなる。

従って、この第３実施形態のオイルミストセパレータ３３においても、上述した第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

図１０は、本発明の第４実施形態におけるオイルミストセパレータ３６の要部を示す説明図である。この第４実施形態のオイルミストセパレータ３６は、上述した第１実施形態のオイルミストセパレータ１と略同一構成となっているが、ロアケーシング側容積室１１の一端部１１ａに逆三角形状の穴部３７が形成されている。そのため、この第４実施形態においては、穴部３７が逆三角形状に形成されているので、ブローバイガスの流量が増加するにつれて、連通穴２６の通路断面積の増加割合が増加するようになっている。

このような第４実施形態のオイルミストセパレータ３６においても、上述した第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

図１１は、本発明の第５実施形態におけるオイルミストセパレータ３９の要部断面図であって、上述した図１のＡ−Ａ線に沿った位置の断面図である。

この第５実施形態におけるオイルミストセパレータ３９は、上述した第１実施形態のオイルミストセパレータ１と略同一構成となっているが、弁体１５を付勢するスプリング２３が、アッパケーシング２の上部壁５と弁体１５の底壁部１６との間に介装されている。スプリング２３は、その一端がアッパケーシング２の上部壁５の内壁面に形成された突起４０と係合し、その他端が弁体１５の底壁部１６に形成された突起４１と係合することで、アッパケーシング２と弁体１５との間に保持されている。

この第５実施形態のオイルミストセパレータ３９においては、上述して第１実施形態と同様の作用効果を得られると共に、スプリング２３をアッパケーシング２と弁体１５との間に介装することにより第１実施形態におけるリテーナ２２を省略することが可能となる。

本発明に係るオイルミストセパレータの平面図。図１のＡ−Ａ線に沿った断面図。本発明に係るオイルミストセパレータを模式的に示した説明図。本発明の第１実施形態におけるオイルミストセパレータの要部を拡大して示した説明図であって、（ａ）はブローバイガス流量が少ない状態を示す説明図、（ｂ）はブローバイガス流量が多い状態を示す説明図。本発明のオイルミストセパレータと比較例のオイルミストセパレータとの各種特性を比較した特性線図。本発明のオイルミストセパレータと比較例のオイルミストセパレータとの各種特性を比較した特性線図。本発明のオイルミストセパレータと比較例のオイルミストセパレータとの各種特性を比較した特性線図。本発明の第２実施形態におけるオイルミストセパレータの要部を拡大して示した説明図であって、（ａ）はブローバイガス流量が少ない状態を示す説明図、（ｂ）はブローバイガス流量が多い状態を示す説明図。本発明の第３実施形態におけるオイルミストセパレータの要部を拡大して示した説明図であって、（ａ）はブローバイガス流量が少ない状態を示す説明図、（ｂ）はブローバイガス流量が多い状態を示す説明図。本発明の第４実施形態におけるオイルミストセパレータの要部を拡大して示した説明図であって、（ａ）はブローバイガス流量が少ない状態を示す説明図、（ｂ）はブローバイガス流量が多い状態を示す説明図。本発明の第５実施形態におけるオイルミストセパレータの要部断面図。

１…オイルミストセパレータ
２…アッパケーシング
３…ロアケーシング
７…衝突壁
１１…ロアケーシング側容積室
１１ａ…一端部
１４…容積室
１５…弁体
１７…側壁部
２５…穴部
２６…連通穴

Claims

内部にガスが導入された筒状の容積室と、
前記容積室の一端部を覆い、かつ当該容積室の一端部に対してスライド可能に取り付けられ、前記容積室の一端面を覆う板状の底壁部と前記容積室の一端部の側壁面を覆う筒状の側壁部とを有して、前記容積室に流入するガスの圧力が大きくなるほど、前記容積室の一端面から離間する有底筒状の弁体と、
前記容積室内に導入されたガスを、前記容積室及び前記弁体の外側に放出する連通穴と、
前記連通穴と対向するように配置され、前記連通穴から放出されたガスの流れが衝突する衝突壁と、を有し、
前記連通穴は、前記弁体の側壁部と、前記容積室の一端部の側壁に形成された穴部とによって形成され、前記容積室に流入するガスの圧力が大きくなるほど前記弁体の底壁が前記容積室の一端面から離間する方向に移動することによって、前記穴部のうち前記弁体の側壁部によって覆われていた部分が露出し、前記連通穴の通路断面積が大きくなることを特徴とするオイルミストセパレータ。
前記容積室の一端部は、円筒形状に形成され、
前記弁体は、有底円筒形状に形成され、
前記連通穴は、前記容積室の一端部の円周方向に沿って、一定間隔毎に位置するよう形成さ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。