JP5488251B2 - エンジンのオイル分離装置 - Google Patents

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Description

本発明は、エンジンのオイル分離装置に関する技術分野に属する。
従来より、エンジンのクランク室内に発生するブローバイガスに含まれるオイルミストを分離するオイル分離装置は知られている(例えば、特許文献1参照)。
このオイル分離装置では、エンジンのシリンダヘッドカバー内の空間にオイルセパレート室が設けられている。オイルセパレート室には、ガス流の上流側の上流側室と下流側の下流側室とに仕切る仕切り板が設けられており、該仕切り板には、ガス流を絞って流速を高めるための連通孔が形成されている。仕切り板の下流側には、該仕切り板に対面して邪魔板が設けられており、上記連通孔を通過したガス流が邪魔板に衝突することにより、ガス流中のオイルミストが邪魔板に捕集されるようになっている。
邪魔板に衝突した後のガス(オイルミストが除去された後のガス流)は、邪魔板の下側に設けられたガス通過開口を通って下流側へと排出される。一方、邪魔板に衝突して液滴化したオイルは、邪魔板のガス衝突面に沿って下側に自然流動し、該ガス通過開口の下方に設けられた凹状のオイル排出部内に滴下してオイル循環系へと排出される。こうして、ブローバイガス中に含まれるオイルミストが分離されるようになっている。
特開2008−038620号公報
しかしながら、従来のエンジンのオイル分離装置では、邪魔板(衝突板)に付着したオイルがオイル排出部内に滴下する際に、ガス流の流通路であるガス通過開口を通ってオイル排出部(オイルポケット部)内に滴下するようになっているため、該ガス通過開口を通過するガス流により滴下途中のオイルが持ち去られて、オイルの捕集効率が低下するという問題がある。
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エンジンで発生するブローバイガスを流通させるオイルセパレート室と、オイルセパレート室を上流側室と下流側室とに仕切る仕切り板と、該仕切り板に形成された連通孔と、該仕切り板に対面してその下流側に配設された衝突板と、該衝突板の下方に形成されたガス通過開口と、該ガス通過開口の下方に設けられたオイルポケット部とを有するオイル分離装置に対して、その構成に工夫を凝らすことで、衝突板からオイルポケット部へと滴下する途中のオイルの一部が、ガス通過開口を通過するガス流によって持ち去られるのを防止し、延いては、オイルの捕集効率の向上を図ろうとすることにある。
上記の目的を達成するために、この発明では、衝突板の下端部からガス通過開口を越えてオイルポケット部内へと延びる延設片部を設けるとともに、衝突板のガス衝突側の面部及び延設片部のガス衝突側の面部にそれぞれ、該各面部に付着したオイルをオイルポケット部へと誘導するオイルガイド部を形成するようにした。
具体的には、請求項1の発明では、エンジンで発生するブローバイガスを水平方向に流通させるオイルセパレート室と、該オイルセパレート室に設けられ、該オイルセパレート室をガス流の上流側室と下流側室とに仕切る仕切り板と、該仕切り板に形成された連通孔と、該仕切り板に対面してその下流側に配設され、該連通孔を通過した後のガス流が衝突する衝突板と、該衝突板の下方に形成されて該衝突板に衝突した後のガス流の通過を許容するガス通過開口と、該ガス通過開口の下方に設けられ、該衝突板から流下するオイルを受けるオイルポケット部と、を有するオイル分離装置を対象とする。
そして、上記衝突板の下端部には、該下端部からガス通過開口を上下方向に横切ってオイルポケット部内へと延びる延設片部が、下側に向かってガス流動方向の下流側に傾斜するように設けられ、上記衝突板のガス衝突側の面部及び上記延設片部のガス衝突側の面部にはそれぞれ、該各面部に付着したオイルを上記オイルポケット部へと誘導するオイルガイド部が設けられ、上記オイルガイド部は、上記衝突板及び上記延設片部と一体形成され、上記延設片部において上記オイルガイド部によりオイルが誘導されて流動する部分が、ガス流動方向の上流側に開口する凹状溝状に形成されているものとする。
上記の構成によれば、エンジンで発生したブローバイガスは、上流側室から仕切り板に設けられた連通孔を通って下流側室に流入する。連通孔を通過したガス流はその絞り効果によって高速化され、この高速化されたガス流が衝突板に衝突することによって、ガス流に含まれるオイルミストが液滴化して衝突板のガス衝突側の面部に付着することとなる。この付着したオイルは、自然流下してオイルガイド部により捕集されるとともに、該オイルガイド部により延設片部を伝ってオイルポケット部に排出される。
このように、本発明では、衝突板のガス衝突側の面部に付着したオイルを、オイルポケット部に滴下させるのではなく、延設片部を伝ってオイルポケット部へと流動させるようにしたことで、衝突板から滴下するオイルが、滴下途中にガス通過開口を通過するガス流によって持ち去れるのを防止することができる。よって、オイルの捕集効率を可及的に向上させることが可能となる。
また、延設片部は、下側に向かってガス流動方向の下流側に傾斜しているので、延設片部のオイルガイド部によるオイル流動部分に溜まったオイルを、ガス流の流れに沿って下方に積極的に流動させることができる。これにより、該オイル流動部分におけるオイルの排出性を向上させることができ、延いては、衝突板及び延設片部のオイルガイド部によるオイル流動部分にオイルが停留してオイル捕集性能が低下するのを防止することが可能となる。
請求項2の発明では、請求項1の発明において、上記衝突板のオイルガイド部は、上記衝突板のガス衝突側の面部に形成された凹状溝からなるものとする。
この構成によれば、衝突板のオイルガイド部は、ガス衝突側の面部に形成された凹状溝によって構成されている。これにより、衝突板のオイルガイド部を、狭いスペースに高い配置自由度を持って効率良く形成することができる。
請求項3の発明では、請求項1の発明において、上記衝突板のオイルガイド部は、上記衝突板のガス衝突側の面部に凸状に形成された土手部からなるものとする。
この構成によれば、オイルのミスト比率が高く分離オイル量が多くても、土手部によってオイルを溢れ出すことなく確実にオイルポケット部へと誘導することができる。
請求項4の発明では、請求項1乃至3のいずれか1つの発明において、上記オイルガイド部は、上記衝突板の下端縁に沿って全縁に亘って形成されているものとする。
この構成によれば、オイルガイド部は、衝突板の下端縁に沿って全縁に亘って形成されるため、衝突板のガス衝突側の面部に沿って流下するオイルを、該オイルガイド部によって漏れなく捕集してオイルポケット部へと案内することができる。よって、オイル捕集率を可及的に向上させることができる。
以上説明したように、本発明のエンジンのオイル分離装置によると、衝突板の下端部からガス通過開口を上下方向に横切ってオイルポケット部内へと延びる延設片部を、下側に向かってガス流動方向の下流側に傾斜するように設けるとともに、衝突板のガス衝突側の面部及び延設片部のガス衝突側の面部にそれぞれ、該各面部に付着したオイルをオイルポケット部へと誘導するオイルガイド部を形成し、このオイルガイド部を、上記衝突板及び上記延設片部と一体形成し、上記延設片部において上記オイルガイド部によりオイルが誘導されて流動する部分を、ガス流動方向の上流側に開口する凹状溝状に形成するようにしたことで、衝突板からオイルポケット部へと滴下する途中のオイルが、ガス通過開口を通過するガス流によって持ち去られるのを防止し、延いては、オイル捕集率の向上を図ることが可能となる。また、延設片部が、下側に向かってガス流動方向の下流側に傾斜しているとともに、延設片部においてオイルガイド部によりオイルが誘導されて流動する部分が、ガス流動方向の上流側に開口する凹状溝状に形成されているので、延設片部のオイルガイド部によるオイル流動部分に溜まったオイルを、ガス流の流れに沿って下方に積極的に流動させることができ、これにより、該オイル流動部分におけるオイルの排出性を向上させることができる。
本発明の実施形態に係るオイル分離装置を備えたエンジンを上側から見た平面図である。 オイルセパレート室の内部を示す、エンジン幅方向の一側から見た斜視図である。 図1のIII-III線断面図である。 図3のIV-IV線断面図である。 衝突板を示す、ガス衝突側の斜め上方の一側寄りから見た斜視図である。 変形例に係る衝突板を示す、ガス衝突側の斜め上方から見た斜視図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1〜図3は、本発明の実施形態に係るエンジンのオイル分離装置1を示し、このオイル分離装置1は、エンジンEのシリンダとピストンとの隙間からクランクケース内へリークしたブローバイガス中のオイルミストを分離するものである。オイル分離装置1にて分離されたオイルは、オイル循環系に戻される一方、オイル分離後のガス流は吸気系に再供給される。
図1は、オイル分離装置1を備えたエンジンEを上方から見た平面図であり、同図の左側がエンジン前側に相当し、右側がエンジン後側に相当する。また、同図の上下方向がエンジン幅方向に相当し、図の下側をエンジン幅方向の一側と定義し、上側をエンジン幅方向の他側と定義する。
エンジンEは、本実施形態では、4気筒ディーゼルエンジンEとされ、図1に示すように、エンジンEのシリンダヘッドカバー3におけるエンジン幅方向の中央には、燃料噴射装置2が列状に並んで配設されている。
オイル分離装置1は、シリンダヘッドカバー3におけるエンジン幅方向の他側寄り(エンジン排気側寄り)の部位に配設されていて、シリンダヘッドカバー3内に区画されるオイルセパレート室4を有している。シリンダヘッドカバー3の上面には、オイルセパレート室4を通過した後のガス流を吸気系へと還流させるためのガス排出通路を形成する補助カバー6が設けられている。補助カバー6は、エンジン前後方向の略中央位置からエンジン後側に向かって延びており、補助カバー6のエンジン後側の端部には、排出ポート7が設けられている。
オイルセパレート室4は、エンジン幅方向にて対面する左右一対の側板部15(図2では一つのみ示す)と、エンジン前後方向にて対面する前後一対の側板部16(図3参照)と、上下方向にて対面する天板部17及び底板部18とに囲まれている。側板部15,16及び天板部17は、シリンダヘッドカバー3の一部を構成している。シリンダヘッドカバー3及び底板部18は共に、樹脂製部材により構成されている。底板部18には、後述する仕切り板19及びオイルポケット部20形成されている。
天板部17の内面(下面)には、ガス流の主流の方向と交差する方向に設けられた突条の複数のビード17aがほぼ平行に並んで形成されている。
オイルセパレート室4は、底板部18の上面から上側に延びる2つの仕切り板19により、エンジン前後方向に並ぶ3つの空間に区画されている。このうち中央の空間を挟む2つの空間が、ガス流の上流側の上流側室25,26を構成し、中央の空間がガス流の下流側の下流側室27を構成している。尚、各仕切り板19は、底板部18と一体成形されている。底板部18は、シリンダヘッドカバー3に対して外縁部の略全体を溶着することで固定され、仕切り板19は、シリンダヘッドカバー3に対して上縁部を溶着することで固定されている。
上流側室25,26にはそれぞれ、ブローバイガスを導入するための導入流路28が形成されている。この導入流路28は、上記底板部18のエンジン前後方向の両端部に形成された案内板29と逆流防止板30とによりラビリンス状に形成されている。この導入流路28は、シリンダヘッド上の動弁室、延いてはブローバイガスが発生するエンジンEのクランク室(図示省略)に連通している。
2つの仕切り板19の上端部にはそれぞれ、エンジン幅方向に等間間隔に配設された複数の連通孔19f(本実施形態では5つ)が形成されている。各連通孔19fは、ガス流の上流側から下流側に向かって縮径するテーパ孔状に形成されている。これにより、連通孔19fを通過するガス流を、ノズル作用によって高速化することができるとともに、エンジン停止時には(ガス流動がない状態では)、テーパ面に付着したオイルをその傾斜に沿って上流室側に自然流下させて、後述するオイルポケット部20に排出することができる。
下流側室27内には、天板部17から垂下して各仕切り板19に対面する2つの衝突板35が配設されている。各衝突板31は、それぞれ各仕切り板19におけるガス流動方向の下流側に配設されており、仕切り板19の連通孔19fを通過した後の高速化されたガス流が該衝突板31に衝突することにより、該ガス流に含まれるオイルミストが衝突板31に付着して液化するようになっている。各衝突板31は、その上縁部を天板部17の内面に溶着することにより固定されている。
衝突板31の下端縁と底板部18との間には、衝突板31に衝突した後のガス流の通過を許容するガス通過開口33が形成されている。ガス通過開口33の流路断面積は、衝突板31の上流側の流路断面積の略1/3〜1/2の範囲内に設定することが好ましい。これにより、ガス通過開口33を通過するガス流の流速が高くなり過ぎるのを防止することができる。
上記底板部18における上記ガス通過開口33の下方に位置する部分には、衝突板31にて捕集されたオイルを受け止めるためのオイルポケット部20が形成されている。同様に、上記底板部18における仕切り板19の上流側近傍には、該仕切り板19に付着して自然流下したオイルを受け止めるためのオイルポケット部20が形成されている。
各オイルポケット部20は、底板部18を下側に膨出させることによって、下側に凹む凹状に形成されている。オイルポケット部20の上側開口20aは、エンジン幅方向に延びる略矩形状をなし、オイルセパレート室4の底板部18におけるエンジン幅方向の全体に亘って形成されている。オイルポケット部20は、エンジン前後方向から見て段差状に形成されており(図4参照)、オイルポケット部20のエンジン幅方向の一側の端部には、略U字状のオイル貯留部34が形成されている。そして、オイル貯留部34の下端よりもやや上側の部分に、エンジン幅方向に貫通するオイル排出口34fが形成されている。
衝突板31は、図5及び図6に示すように、ガス流動方向(エンジン前後方向に一致する方向)に対して垂直なガス衝突面41aを有する本体板部41と、本体板部41の下端部から下方に延設されて上記オイルポケット部20へと延びる延設片部42とを有している。
本体板部41の上端縁は、エンジン幅方向の両端部が、該幅方向の外側に向かって下側に傾斜するように形成されている。本体板部41の上端縁には、全縁に亘って溶着代32が形成されている。
本体板部41の下端縁は、エンジン幅方向の両端部が、該幅方向の外側に向かって上側に傾斜するように形成されている。すなわち、本体板部41の下端縁は、エンジン幅方向の中間部が両端部に対して下方に膨出するように形成されている。より詳細には、本体板部41の下端縁は、エンジン幅方向に略水平に延びる水平辺部43と、該水平辺部43のエンジン幅方向の一側端部に接続された一側傾斜辺部44と、該水平辺部43のエンジン幅方向の他側端部に接続された他側傾斜辺部45とで構成されている。本体板部41のガス衝突面41aには、その下端縁に沿って全縁に亘って凹状のオイルガイド溝46が形成されている。
このオイルガイド溝46は、ガス流動方向の上流側に開口する断面V字状に形成されている。オイルガイド溝46のオイル受け面(下側の傾斜面)46aは、ガス流動方向の上流側に向かって上側に傾斜している。これにより、オイルガイド溝46によるオイルの保持性を高めることができる。また、上記水平辺部43に沿って形成されるオイルガイド溝46は、該溝46内に溜まったオイルを後述する延設片部42へと誘導するべく、エンジン幅方向の他側から一側に向かって(延設片部42に近づくにしたがって)下方に傾斜するように形成されている(図5ではこの傾斜を省略して描いている)。
上記延設片部42の上端部は、上記水平辺部43と一側傾斜辺部44との繋ぎ目部分に接続されており、延設片部42は、その上端側から下端側に向かって衝突板31の背面側に傾斜している。すなわち、延設片部42は、下側に向かってガス流動方向の下流側に傾斜している。延設片部42の下端位置は、本実施形態では、オイルポケット部20内(オイルポケット部20の上端位置よりも下側)に位置している。
延設片部42におけるガス衝突側の面42aにも同様に、該延設片部42に沿って延びるV字状のオイルガイド溝47が形成されている。該オイルガイド溝47は、上記本体板部41の下端縁に沿って形成されたオイルガイド溝46に対して連通溝46fを介して連続的に繋がっている。そうして、衝突板31及び延設片部42に形成されたオイルガイド溝46,47が、本発明のオイルガイド部50を構成することとなる。
以上のように構成された分離装置1では、エンジンEの運転中に発生したブローバイガスは、導入流路28を介して各上流側室25,26に流入する。上流側室25,26に流入したガス流は、仕切り板19に衝突するので、この段階でガス流中に含まれるオイルミストの一部が液滴化して仕切り板19に付着し、付着したオイルは自然流下してオイルポケット部20に排出される。
上流側室25,26に導入されたガス流はさらに、仕切り板19に設けられた複数の連通孔19fを通過することにより高速化されて下流側室27内へと流入する。そして、下流側室27内に流入した高速のガス流が衝突板31に衝突することにより、該ガス流中に含まれるオイルミストが衝突板31のガス衝突面41aに付着して液滴化する。この段階でガス流中に含まれるオイルミストの大半が液滴化して衝突板31により捕集されることとなる。
衝突板31に衝突した後のガス流(オイルミスト除去後にガス流)は、その下方に設けられたガス通過開口33を通ってさらに下流側へと流動し、天板部17に設けられたガス排出口5(図1参照)を通って上記補助カバー6へと導かれる。また、天板部17の内面には、上述のように、ガス流動方向に直交する複数のビード17aが形成されているので、このビード17aによっても、ガス中に含まれるオイルミストを捕集することができる。
ところで、従来のオイル分離装置1では、衝突板31のガス衝突面41aに付着したオイルがオイルポケット部20内に滴下する際に、ガス通過開口33を通って(跨いで)オイルポケット部20内に滴下するため、該ガス通過開口33を通過するガス流により滴下途中のオイルの一部が持ち去られてオイル捕集率が低下するという問題がある。
これに対して、本実施形態では、衝突板31(本体板部41)の下端部からガス通過開口33を上下方向に横切ってオイルポケット部内20へと延びる延設片部42を設けるとともに、衝突板31の下端縁及び延設片部42に沿ってオイルガイド溝46,47を形成するようにしたことで、該ガス通過開口33を通過するガス流の影響を受けずに、ガス衝突面41aに付着したオイルを、オイルガイド溝46,47により延設片部42を伝ってオイルポケット部20まで流動させることができる。したがって、ガス衝突面41aに付着したオイルがガス通過開口33を超えてポケット部20内に滴下することもない。よって、該滴下途中のオイルがガス流により持ち去られてオイル捕集率が低下するのを防止することが可能となる。
また、本実施形態では、衝突板31に設けられるオイルガイド溝46は、該衝突板31(本体板部)の下端縁に沿って全縁に亘って形成されているので、衝突板31のガス衝突面41aに沿って流下するオイルを、該オイルガイド溝46により漏れなく捕集してオイルポケット部20へと誘導することができる。よって、オイル捕集率を可及的に向上させることができる。
また、本実施形態では、オイルガイド部50を凹状溝により形成するようにしたことで、オイルガイド部50を、狭いスペースに高い配置自由度を持って効率良く形成することができる。
さらに、本実施形態では、延設片部42は、下側に向かってガス流動方向の下流側に傾斜するように形成されている。これにより、延設片部42のオイルガイド溝47内に溜まったオイルを、ガス流の流れに沿って下方に積極的に流動させることができる。これにより、該オイルガイド溝47におけるオイルの排出性を向上させることができ、延いては、オイルガイド溝46,47内にオイルが停留してオイル捕集性能が低下するのを防止することが可能となる。
(変形例)
図6は、上記実施形態の変形例を示し、オイルガイド部50の構成を上記実施形態とは異ならせたものである。尚、図5と実質的に同じ構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明を適宜省略する。
すなわち、本変形例では、オイルガイド部50は、衝突板31のガス衝突面41aの下端縁に沿って形成された凸状の突出壁部(土手部)51と、同じく延設片部42のガス衝突側の面に、該延設片部42に沿って形成された凸状の突出壁部(土手部)52とで構成されている。ガス衝突面41aに形成された突出壁部51は、該突出壁部51による流下オイルの捕集能力を高めるために、ガス流動方向の上流側に向かって上側に傾斜している(図6ではこの傾斜を省略して描いている)。
この構成によれば、ガス衝突面41aに沿って流下するオイルを、突出壁部51により堰き止めて延設片部42を介してポケット部20内に誘導することができる。よって、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
さらにこの変形例では、オイルミスト比率が高くオイル分離量が多い場合に、オイルの溢れ出しを無くすことができる点で有効である。
(他の実施形態)
本発明の構成は、上記実施形態に限定されるものではなく、それ以外の種々の構成を包含するものである。すなわち、上記実施形態では、オイルセパレート室4内においてガス流をエンジン前後方向に流動させるようにしているが、必ずしもエンジン前後方向に流動させる必要はなく、水平方向に流動させるものであれば、例えばエンジン幅方向に流動させるものであってもよい。
また、上記実施形態では、オイルガイド部50を構成する凹状溝(オイルガイド溝46,47)を断面V字状に形成するようにしているが、これに限ったものではなく、例えば断面アーチ状に形成するようにしてもよい。
また、上記実施形態では、オイルガイド部50を凹状溝によって構成して、上記変形例では、オイルガイド部50を突出壁部51,52によって構成するようにしているが、例えば、これらを組み合わせて、衝突板31の本体板部41の下端縁に沿って設けられるオイルガイド部50を突出壁部51により構成する一方、延設片部42に設けられるオイルガイド部50を凹状溝により構成するようにしてもよい。
また、上記変形例では、オイルガイド部50としての突出壁部51,52を、本体板部41及び延設片部42と一体で形成するようにしているが、参考例として、突出壁部51,52を別体で構成して本体板部41に接合するようにしてもよい。これにより、突出壁部51,52を既存の衝突板31に付加するだけでオイルガイド部50を形成することができるので、既存部品の流用性を高めることができる。
本発明は、エンジンのオイル分離装置に有用であり、オイルセパレート室を仕切る仕切り板と、該仕切り板に対面する衝突板と、該衝突板の下方に設けられるガス通過開口とを備えたエンジンのオイル分離装置に有用である。
E エンジン
1 オイル分離装置
4 オイルセパレート室
19 仕切り板
19f 連通孔
20 オイルポケット部
25 上流側室
26 上流側室
27 下流側室
31 衝突板
33 ガス通過開口
41a 衝突板のガス衝突面(ガス衝突側の面部)
42 延設片部
42a 延設片部のガス衝突側の面(ガス衝突側の面部)
46 オイルガイド溝(オイルガイド部、凹状溝)
47 オイルガイド溝(オイルガイド部、凹状溝)
50 オイルガイド部
51 突出壁部(オイルガイド部、土手部)
52 突出癖部(オイルガイド部、土手部)

Claims (4)

  1. エンジンで発生するブローバイガスを水平方向に流通させるオイルセパレート室と、該オイルセパレート室に設けられ、該オイルセパレート室をガス流の上流側室と下流側室とに仕切る仕切り板と、該仕切り板に形成された連通孔と、該仕切り板に対面してその下流側に配設され、該連通孔を通過した後のガス流が衝突する衝突板と、該衝突板の下方に形成されて該衝突板に衝突した後のガス流の通過を許容するガス通過開口と、該ガス通過開口の下方に設けられ、該衝突板から流下するオイルを受けるオイルポケット部と、を有するオイル分離装置であって、
    上記衝突板の下端部には、該下端部からガス通過開口を上下方向に横切ってオイルポケット部へと延びる延設片部が、下側に向かってガス流動方向の下流側に傾斜するように設けられ、
    上記衝突板のガス衝突側の面部及び上記延設片部のガス衝突側の面部にはそれぞれ、該各面部に付着したオイルを上記オイルポケット部内へと誘導するオイルガイド部が設けられ
    上記オイルガイド部は、上記衝突板及び上記延設片部と一体形成され、
    上記延設片部において上記オイルガイド部によりオイルが誘導されて流動する部分が、ガス流動方向の上流側に開口する凹状溝状に形成されていることを特徴とするエンジンのオイル分離装置。
  2. 請求項1記載のエンジンのオイル分離装置において、
    上記衝突板のオイルガイド部は、上記衝突板のガス衝突側の面部に形成された凹状溝からなることを特徴とするエンジンのオイル分離装置。
  3. 請求項1記載のエンジンのオイル分離装置において、
    上記衝突板のオイルガイド部は、上記衝突板のガス衝突側の面部に凸状に形成された土手部からなることを特徴とするエンジンのオイル分離装置。
  4. 請求項1乃至3のいずれか一項に記載のエンジンのオイル分離装置において、
    上記オイルガイド部は、上記衝突板の下端縁に沿って全縁に亘って形成されていることを特徴とするエンジンのオイル分離装置。
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