JP6255476B2 - オイルセパレータ - Google Patents

Description

本発明は、処理対象ガスに含まれるミスト状オイルをガスから分離するオイルセパレータに関する。

処理対象ガスに含まれるミスト状オイルをガスから分離するオイルセパレータが知られている。例えば、特許文献１に記載のオイルセパレータは、円筒状の固定ハウジング及び天井部を有する円筒状の固定ケーシングと、上面に開口を有する円錐台状の仕切りにより、下部チャンバ（下側収容室）と上部チャンバ（上側収容室）を区画している。下部チャンバにはオイルを浄化するための遠心分離ローターが配置され、上部チャンバにはガスを浄化するためのガス浄化装置が配置されている。また、固定ハウジングの下端は基部に接合されており、下部チャンバが筒状基部の内部空間に連通されている。この筒状基部は、燃焼機関に連通されており、浄化後のオイルが戻されると共にクランクケースからのガスが導入される。

遠心分離ローター及びガス浄化装置は、管状の支持部材によって連結されており、支持部材に挿通された固定シャフトを中心に回転可能に構成されている。遠心分離ローターの内部には分離チャンバが設けられている。この分離チャンバには、支持部材と固定シャフトの隙間及び支持部材に開口された穴を通じてオイルが供給される。供給されたオイルは、分離チャンバで浄化された後、遠心分離ローターの底面に設けられた排出口を通じて側方に排出される。オイルの排出によって、遠心分離ローター及びガス浄化装置を回転させるための駆動力が発生される。

クランクケースからのガスは、下部チャンバにおける固定ハウジングと遠心分離ローターとの隙間に下方から流入して上昇し、仕切りの上面に設けられた開口を通じて上部チャンバに流入する。そして、ガス浄化装置で浄化された後、固定ケーシングの天井部に上方へ突設された排出口を通じて排出される。

特表２００５−５１５０６５号公報

前述のオイルセパレータでは、下部チャンバに遠心分離ローターが配置され、かつ、遠心分離ローターの下端にオイルの排出口が設けられているので、縦長構造を採っている。このため、従来のオイルセパレータをトラック等の車両に搭載しても、オイルの排出口から仕切りの開口までの高さを十分に確保できる。従って、オイルセパレータが傾斜されても不具合は生じ難いと考えられる。

ここで、オイルセパレータを小型化するため、下部チャンバの遠心分離ローターをなくすことが考えられる。遠心分離ローターをなくすと、燃焼機関との連通部、すなわちオイルの排出路及びガスの導入路が仕切りの直下に配置される。さらに、オイルの排出口も仕切りの直下に配置される。この構成においてオイルセパレータが傾斜されると、エンジンから導入されたガスによってオイルが波打ち、仕切りを超えて上部チャンバ内に流入する可能性がある。そして、オイルの流入により、上部チャンバ内に配置されたガス浄化装置の回転数が低下し、ガスの浄化性能が損なわれてしまう虞がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、オイルセパレータが傾斜されても、導入されたガスによるオイルの波打ちを抑制し、ガスの浄化性能を高いレベルで維持することにある。

前述の目的を達成するため、本発明は、処理対象ガスに含まれるミスト状オイルを分離するオイルセパレータであって、スピンドルと共に回転可能に設けられ、前記スピンドルの軸線方向に積層された複数枚の分離ディスクと、前記スピンドルにおける前記分離ディスクよりも下側の周面から突設され、噴射孔からオイルを噴射させることで軸線を中心に前記スピンドルを回転させるノズルと、前記処理対象ガスを導入するガス導入部、及び、オイルを排出させるオイル排出部が設けられた下側ケースと、前記下側ケースに上方から取り付けられ、前記スピンドル、前記分離ディスク、及び前記ノズルが収容される収容室を、前記下側ケースと共に区画する上側ケースと、前記収容室を、下側収容室と上側収容室とに区画し、かつ、前記下側収容室の前記処理対象ガスを前記上側収容室に案内する連通口を、前記ノズルと前記分離ディスクの間の高さにおける前記スピンドルの周囲に形成する区画部材とを有し、前記ガス導入部は、前記処理対象ガスの導入入口端部が、前記下側ケースの外に臨み、前記処理対象ガスの導入出口端部が、前記ノズルの下側近傍に臨む筒状部材によって構成され、前記スピンドルは、スピンドルシャフトによって回転可能に支持され、前記下側ケースには、前記スピンドルシャフトの下端部が嵌合されるジョイント部が設けられ、前記ガス導入部の導入出口側部分は、前記ジョイント部に沿って設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、下側ケースに設けられるガス導入部が筒状部材によって構成され、導入入口端部が下側ケースの外に臨み、導入出口端部がノズルの下側近傍に臨んでいるので、処理対象ガスをガス導入部によって導入することで、オイル排出部を流れるオイルの波打ちを抑制できる。これにより、オイルセパレータが傾斜されても、上側収容室へのオイルの流入を防止でき、ガスの浄化性能を高いレベルで維持することができる。

また、前記スピンドルを、スピンドルシャフトによって回転可能に支持し、前記下側ケースには、前記スピンドルシャフトの下端部が嵌合されるジョイント部を設け、前記ガス導入部の導入出口側部分を、前記ジョイント部に沿って設けているので、処理対象ガスを、噴射孔の軌跡よりも回転中心側から上側収容室へ導入できる。

前述のオイルセパレータにおいて、前記スピンドルシャフトを、前記スピンドルの動力となるオイルを供給する円筒状部材によって構成し、前記ジョイント部を、前記スピンドルシャフトに前記オイルを供給する筒状部材によって構成することが好ましい。この構成では、オイルの供給流路を区画するジョイント部の剛性を、導入出口側部分によって高めることができる。

前述のオイルセパレータにおいて、前記処理対象ガスの導入出口端部を、前記噴射孔の高さから当該噴射孔の回転直径ｄだけ下方の高さ範囲内であって、１．５ｄの回転直径範囲内に臨ませることが好ましい。この構成では、導入出口端部がノズルを基準とする所定範囲内に臨んでいるので、オイルセパレータが傾斜されても、上側収容室へのオイルの流入を確実に防止できる。

また、本発明は、処理対象ガスに含まれるミスト状オイルを分離するオイルセパレータであって、スピンドルと共に回転可能に設けられ、前記スピンドルの軸線方向に積層された複数枚の分離ディスクと、前記スピンドルにおける前記分離ディスクよりも下側の周面から突設され、噴射孔からオイルを噴射させることで軸線を中心に前記スピンドルを回転させるノズルと、前記処理対象ガスを導入するガス導入部、及び、オイルを排出させるオイル排出部が設けられた下側ケースと、前記下側ケースに上方から取り付けられ、前記スピンドル、前記分離ディスク、及び前記ノズルが収容される収容室を、前記下側ケースと共に区画する上側ケースと、前記収容室を、下側収容室と上側収容室とに区画し、かつ、前記下側収容室の前記処理対象ガスを前記上側収容室に案内する連通口を、前記ノズルと前記分離ディスクの間の高さにおける前記スピンドルの周囲に形成する区画部材とを有し、前記ガス導入部は、前記処理対象ガスの導入入口端部が、前記下側ケースの外に臨み、前記処理対象ガスの導入出口端部が、前記ノズルの下側近傍に臨む筒状部材によって構成され、前記区画部材は、外周側に向けて下り傾斜されたリング状の板材であって、下り傾斜面に前記噴射孔から噴射された前記オイルが吹き付けられることを特徴とする。この構成では、噴射されたオイルが下向きに流れることとなり、処理後ガスへのオイルの混入を抑制できる。

前述のオイルセパレータにおいて、前記ガス導入部の導入入口側部分が、前記オイル排出部と並行に設けられている場合には、装置の小型化が図れる。

前述のオイルセパレータにおいて、前記ガス導入部の導入入口側部分が、前記下側ケースにおける前記オイル排出部とは異なる位置から、前記下側ケースよりも外側に突設されている場合には、処理対象ガスの導入経路に対する自由度が向上する。

本発明によれば、処理対象ガスに含まれるミスト状オイルをガスから分離するオイルセパレータにおいて、オイルセパレータが傾斜されても、導入されたガスによるオイルの波打ちを抑制し、ガスの浄化性能を高いレベルで維持することができる。

閉鎖型クランクケース換気システムを示す概略図である。 オイルセパレータを前方斜め上方から見た斜視図である。 オイルセパレータを後方斜め下方から見た斜視図である。 オイルセパレータの分解斜視図である。 オイルセパレータにおける上側半部の断面図である。 下側ケースを前方斜め上方から見た斜視図である。 下側ケースを後方斜め上方から見た斜視図である。 下側ケースに設けられたフランジ、連通筒部（オイル排出部）、及び筒状部材（ガス導入部）を説明する図である。 下側ケースの断面図である。 ブローバイバス及びオイルの流れを説明する図である。 オイルセパレータが前方に傾倒した状態におけるブローバイバス及びオイルの流れを説明する図である。 固定フレームを省略した第１変形例を説明する要部断面図である。 筒状部材の導入入口側部分を、下側ケースの前面から前方に突出させた第２変形例を説明する図であり、下側ケースを前方斜め下方から見た斜視図である。 第２変形例を説明する図であり、下側ケースを前方斜め上方から見た斜視図である。 第２変形例を説明する要部断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ここでは、図１に示す閉鎖型クランクケース換気システム１（以下、換気システム１という。）を例に挙げて説明する。

同図に示すように、換気システム１は、オイルセパレータ２とブリーザーパイプ３とを有する。オイルセパレータ２は、エンジンから排出されたブローバイガス（ミスト状オイルを含有する処理対象ガスに相当する。）を処理し、ミスト状オイルを分離する。本実施形態において、オイルセパレータ２はエンジン４の側面に取り付けられている。ブリーザーパイプ３は、オイルセパレータ２から排出された処理後のブローバイガスを、エンジン４の吸気側流路５に還元するための還元流路を区画する。

この換気システム１において、エンジン４から排出されたブローバイガスは、エンジン４の側面に設けられたオイルセパレータ２に導入される。そして、オイルセパレータ２で分離されたオイルはエンジン４へと戻される。一方、処理後のブローバイガスは、オイルセパレータ２の上端部から排出された後、ブリーザーパイプ３を通じて吸気側流路５に還元される。具体的には、吸気側流路５におけるエアフィルタ６とターボチャージャー７とを接続する部分に還元される。還元されたブローバイガスは、エアフィルタ６からの新鮮な空気と混合され、ターボチャージャー７で圧縮される。その後、チャージクーラー８で冷却されて、エンジン４に供給される。

次に、オイルセパレータ２について説明する。図２及び図３に示すように、このオイルセパレータ２では、下側ケース１２と上側ケース１３を有するハウジング１１を有している。ハウジング１１の内部空間（収容室）に、ローターユニットやＰＣＶバルブといった各種の部品が収容されている（後述する）。

下側ケース１２は、ハウジング１１の下側部分を区画する部分であり、上面が開放された有底の箱状部材によって構成されている。本実施形態において、下側ケース１２や連通筒部等は鋳物で作製されているが、樹脂を成型することで作製してもよい。

図４に示すように、下側ケース１２の上端部には円形の嵌合部１４が設けられており、上側ケース１３の下端部１５と嵌め合わされる。下側ケース１２の背面には、エンジン４と連通する連通筒部１６が後方に向けて設けられている。この連通筒部１６の近傍には、後述する筒状部材１７（図３を参照）が設けられている。この筒状部材１７は、ブローバイガスが導入されるガス導入部として機能する。一方、連通筒部１６は、分離後のオイルが排出されるオイル排出部として機能する。そして、連通筒部１６の先端部には、エンジン４の側面に結合されるフランジ１８が設けられている。

下側ケース１２の底面には、ジョイント部１９の下端部が下向きに突設されている。このジョイント部１９は円筒状をしており、図１に示すオイル供給パイプ９の一端に接続されている。後述するように、ジョイント部１９の一部は、下側ケース１２の内部で上方に突設されている。オイル供給パイプ９の他端はエンジン４の側面に接続されており、オイル供給パイプ９には、エンジン４の内部に設けられた油路（図示せず）からオイルが供給される。このオイルは、図４に示すローターユニット２１を回転させるための動力として用いられる。

図２〜図４に示すように、上側ケース１３は、下側ケース１２に上方から取り付けられる部材であり、ローターユニット２１などが収容される収容室を下側ケース１２と共に区画する。この上側ケース１３は、円筒状の本体カバー２２と円盤状の上面カバー２３とを有している。本体カバー２２の内表面には複数本の縦リブ２４が円周方向に等間隔で形成されている。これらの縦リブ２４は、本体カバー２２の内表面に沿って周方向に流れる分離後のオイルを捕捉及び合体させて、下方へ流下させるためのものである。

図２に示すように、上面カバー２３は、本体カバー２２の上端部に気密状態で取り付けられている。また、上面カバー２３の中心部には、筒状のガス排出部２５が上方に向けて設けられている。このガス排出部２５は、処理後のブローバイガスを排出する部分であり、出口パイプ２６を介してブリーザーパイプ３が接続される。

次に、オイルセパレータ２の内部構造について説明する。図４に示すように、オイルセパレータ２の内部には、ローターユニット２１や区画部材２７が配設されている。また、図５の断面図に示すように、上面カバー２３の内部には、ＰＣＶバルブ２８が取り付けられている。

まず、ローターユニット２１について説明する。このローターユニット２１は、ブローバイガスに含まれるミスト状オイルを分離するための機構であり、図５に示すように、ローター３１、スピンドル３２、及びスピンドルシャフト３３を有している。

ローター３１は、回転によってミスト状オイルを凝集させ、ブローバイガスから分離する部分であり、複数枚の分離ディスク３４、上部ホルダ３５、及び下部ホルダ３６を有している。分離ディスク３４は、外周側に向けて下り傾斜されたリング状の板材、言い換えれば円錐台の側面形状に加工された板材である。本実施形態の分離ディスク３４は、厚さが１ｍｍ以下とされ、樹脂の成型により作製されている。これらの分離ディスク３４は、スピンドル３２の軸線方向に積層されている。なお、説明の都合上、分離ディスク３４同士の間隔を空けて描いているが、実際の間隔は極めて狭く（例えば１ｍｍ未満）に定められている。

上部ホルダ３５は、積層された複数枚の分離ディスク３４を上側から保持する部材であり、下部ホルダ３６は、同じく下側から保持する部材である。そして、下部ホルダ３６の外周縁には、上部ホルダ３５と連結するための連結アーム３６ａが複数本設けられている（図４を参照）。本実施形態では、４本の連結アーム３６ａが周方向に９０度間隔で設けられている。連結アーム３６ａの上端を上部ホルダ３５に接合することで、複数枚の分離ディスク３４、上部ホルダ３５、及び下部ホルダ３６が一体化されてローター３１が構成される。

このローター３１は、円筒状の外観をしており、図５に示すように、内周側が中空部分とされて上下方向に貫通している。この中空部分にはスピンドル３２が挿入されており、スピンドル３２とローター３１とは互いに結合されている。このためローター３１は、スピンドル３２と共にスピンドル３２の軸線を中心に回転する。

スピンドル３２におけるローター３１よりも下側の周面からはノズル３７が突設されている。このノズル３７は、スピンドルシャフト３３を通じて供給されたオイルを噴射する部分であり、スピンドル３２やローター３１を回転させるための駆動力を発生させる。

本実施形態のノズル３７は、基端がスピンドル３２に接合され、先端が塞がれた円筒状のノズル本体３８と、ノズル本体３８の先端部に設けられた噴射孔３９とを有している。ノズル本体３８は、符号ＡＬで示すスピンドル３２の軸線方向に対して下向き斜め４５度の角度で取り付けられている。そして、３本のノズル本体３８が周方向に１２０度間隔で設けられている。また、噴射孔３９は、ノズル本体３８における先端部の側面に設けられている。詳しくは、噴射孔３９は、符号ＮＬで示すノズル本体３８の軸線方向と直交する向きであって、オイルが水平方向に噴射される向きに設けられている。

スピンドルシャフト３３は、スピンドル３２の軸受けとなる円柱状部材であり、スピンドル３２を回転可能な状態で支持する。図５に示すように、スピンドルシャフト３３の内側には、オイルを供給するためのオイル供給路３３ａが形成されている。また、スピンドルシャフト３３の下端部は、下側ケース１２に設けられたジョイント部１９の上端部と接合されている。前述したように、ジョイント部１９には、オイル供給パイプ９が接続されている。このため、オイル供給パイプ９を通じて供給されたオイルは、ジョイント部１９を通った後にスピンドルシャフト３３へ流入する。さらに、ノズル本体３８に流入した後に噴射孔３９から噴射される。

前述したように噴射孔３９は、ノズル本体３８の先端部において、オイルが水平方向に噴射される向きに設けられている。そして、１２０度間隔で設けられた３本のノズル３７において、噴射孔３９の形成位置は揃えられている。このため、各噴射孔３９からオイルが噴射されると、ローター３１及びスピンドル３２は、スピンドルシャフト３３を軸にして回転する。

次に、区画部材２７について説明する。図５に示すように、区画部材２７は、ハウジング１１の内部空間（収容室）を下側収容室４１（一次分離室）と上側収容室４２（二次分離室）とに区画すると共に、下側収容室４１のブローバイガスを上側収容室４２へ案内する連通口４３を形成する部材である。図４及び図５に示すように、区画部材２７は、外周部４４とテーパー部４５とを有している。外周部４４は、短尺な円筒状をした部分であり、高さ方向の中間には鍔部４６が側方に張り出している。テーパー部４５は、外周部４４よりも内周側に設けられており、外周部４４の下端から上方に向けて次第に縮径されたテーパー形状をしている。本実施形態のテーパー部４５は、スピンドル３２の軸線に対して約４５度の角度で傾斜する傾斜面４５ａを有している。そして、テーパー部４５の上端開口が連通口４３を形成している。

区画部材２７は、下側ケース１２の嵌合部１４に対して内周側から嵌め込まれる。そして、鍔部４６が嵌合部１４の上端に上方から当接して位置決めされる。その結果、テーパー部４５は、ローター３１が有する下部ホルダ３６の直下に配置される。そして、区画部材２７を境にして、収容室は下側収容室４１と上側収容室４２とに区画され、これらの下側収容室４１と上側収容室４２とが連通口４３を通じて連通される。すなわち、この区画部材２７によって、下側収容室４１のブローバイガスを上側収容室４２に案内する連通口４３が、ノズル３７と分離ディスク３４の間の高さにおけるスピンドル３２の周囲に形成される。

また、ローター３１の高速回転時において、噴射孔３９の旋回軌道から外周側には、高速で旋回するオイルの膜が形成される。このオイルの膜にブローバイガスが接触すると、ブローバイガスに含まれるミスト状オイルは、オイルの膜に取り込まれ、遠心分離される。これにより、ブローバイガスにおけるミスト状オイルの含有量を低減できる。このように、下側収容室４１では、スピンドル３２やローター３１の駆動源となるオイルを噴射させることで、ブローバイガスにおけるミスト状オイルの含有量を低減できる。従って、下側収容室４１は、ミスト状オイルの一次分離室として機能している。

次に、ＰＣＶバルブ２８について説明する。図５に示すように、ＰＣＶバルブ２８は、ダイヤフラム４７と、上側スプリング４８と、下側スプリング４９を備えている。

ダイヤフラム４７は弁体であり、ゴムと樹脂を成形することで作製され、中心部から周縁部に向けて僅かに下り傾斜された円盤状部材によって構成されている。上側スプリング４８及び下側スプリング４９は、ダイヤフラム４７を上下方向に移動可能な状態で支持するための部材である。すなわち、上側スプリング４８はダイヤフラム４７の中心に上方から配置され、下側スプリング４９はダイヤフラム４７の中心に下方から配置されている。そして、これらの上側スプリング４８と下側スプリング４９によってダイヤフラム４７を挟むことで、上下方向に移動可能な状態で支持している。

このＰＣＶバルブ２８は、上側ケース１３の上部に配置されている。詳しくは、上面カバー２３の直下の位置に、台座部５１に載せられた状態で配置されている。この台座部５１は、ダイヤフラム４７で気密に覆われている。そして、台座部５１とダイヤフラム４７の間には、下側スプリング４９が取り付けられている。また、台座部５１とダイヤフラム４７とで区画される空間は、大気連通部５２を通じて大気開放されている。一方、上面カバー２３とダイヤフラム４７との間には上側スプリング４８が取り付けられている。

ダイヤフラム４７は、エンジン４の吸気側圧力やクランクケースの内圧に応じて上下方向に移動し、ブローバイガスの流れを調整する。すなわち、ダイヤフラム４７は、エンジン４の吸気圧力（負圧）が過度に大きい場合にはガス排出部２５側（上方）に移動し、クランクケース側の圧力が高い場合には反対側（下方）に移動する。

これにより、上側収容室４２の圧力がＰＣＶ設定圧力よりも高くなれば、ダイヤフラム４７が下方に移動してブローバイガスの流量を増やす。反対に、上側収容室４２の圧力がＰＣＶ設定圧力よりも低くなれば、ダイヤフラム４７が上方に移動してブローバイガスの流量を少なくする。このように、ブローバイガスの流量が適切に調整されることで、エンジン４のクランクケース側圧力が一定の範囲に保たれる。

ＰＣＶバルブ２８が載置される台座部５１は、その外周が平面視円形の側壁部で区画され、この側壁部には連通窓部５３が設けられている。この連通窓部５３によって、上側収容室４２におけるダイヤフラム４７よりも上方側の部分とローター３１側の部分とが連通されている。そして、側壁部の下側には円筒リブ５４が設けられている。この円筒リブ５４は、ローターユニット２１よりも上方であってダイヤフラム４７よりも下方の高さに、本体カバー２２と一体に設けられたリング状突起である。

この円筒リブ５４は、本体カバー２２の上端部で、本体カバー２２の内表面に沿って外周側から内周側へ流れる流体（オイルやブローバイガス）を下向きに案内する。この円筒リブ５４によってもオイルの量を低減できるので、ＰＣＶバルブ２８へのオイルの付着を高いレベルで抑制できる。

次に、下側ケース１２に設けられた連通筒部１６及び筒状部材１７について詳細に説明する。図６及び図７に示すように、下側ケース１２の内部空間には、円筒状のジョイント部１９が上方に向けて突設されている。そして、筒状部材１７の一部分がジョイント部１９に沿って設けられている。この筒状部材１７は途中でＬ字状に屈曲されており、残りの部分が連通筒部１６と並行に設けられている。図８にも示すように、筒状部材１７は、連通筒部１６の直上に設けられており、その端部はフランジ１８から突出されている。

図９に示すように、ジョイント部１９の上端部は、固定フレーム５５に嵌合されている。この固定フレーム５５は、下側ケース１２の嵌合部１４に取り付けられる金属製の枠体である（図４を参照）。そして、筒状部材１７は、ブローバイガスの導入入口側部分１７ａが、フランジ１８よりも後方（図９における右側）に突設され、導入出口側部分１７ｂがジョイント部１９の近傍であって、固定フレーム５５の直下に配置されている。

ここで、導入出口側部分１７ｂの開口幅は、固定フレーム５５を構成する枠体の幅よりも十分に広く設けられている。なお、本実施形態では、導入出口側部分１７ｂの開口面積と出口パイプ２６（図２参照）の開口面積とを揃えており、ブローバイガスを円滑に流している。そして、筒状部材１７から排出されたブローバイガスは、固定フレーム５５を通過して上方に流れ込み、噴射孔３９の軌跡よりも回転中心側からローター３１の中空部分に流入する。

そして、筒状部材１７（ガス導入部）の導入出口側部分１７ｂに関し、その開口がノズル３７の下側近傍に臨んでいれば、具体的には、図９に符号Ｘの点線で示すように、噴射孔３９からスピンドル３２の軸線に対して４５度斜め下方に拡開された範囲内であって、噴射孔３９の高さから噴射孔３９の回転直径ｄの２／３だけ下方の範囲内に臨んでいれば、ブローバイガスを効率よくローター３１の中空部分へと流入させることができる。これにより、噴射孔３９から噴射されたオイルの巻き込みを抑制しつつ、筒状部材１７から排出されたブローバイガスを、噴射孔３９の軌跡よりも回転中心側から上側収容室４２へ導入できる。

そして、ノズル３７（噴射孔３９）から噴射されたオイルは、ブローバイガスから分離されたオイルと共に下側収容室４１の底部に集められ、連通筒部１６を通じてエンジン４に戻される。本実施形態では、ブローバイガスの流路が筒状部材１７によって区画されているので、オイルの流れは、ブローバイガスの流れによる影響を受け難くなっている。

次に、図１０を参照し、上記のように構成されたオイルセパレータ２におけるブローバイガスからのミスト状オイルの分離について説明する。

エンジン４からオイル供給パイプ９を通じてジョイント部１９に供給されたオイルは、符号Ｆ１の矢印で示すように、スピンドルシャフト３３へ流入する。その後、オイルは、スピンドルシャフト３３からノズル本体３８に流入し、符号Ｆ２の矢印で示すように、噴射孔３９から噴射される。各噴射孔３９からオイルが噴射されると、ローター３１及びスピンドル３２はスピンドルシャフト３３を中心に回転する。

噴射されたオイルは、区画部材２７のテーパー部４５に吹き付けられ、符号Ｆ３の矢印で示すように、テーパー部４５の傾斜面４５ａに沿って外周側の斜め下方向とへ案内される。これにより、オイル飛沫のブローバイガスへの混入を抑制できる。その後、オイルは、符号Ｆ４の矢印で示すように、下側ケース１２の内表面を下側収容室４１の底部に向けて流下する。さらに、オイルは、符号Ｆ５の矢印で示すように、連通筒部１６に流入され、エンジン４の側面からクランクケースへ戻される。

一方、エンジン４からのブローバイガスは、符号Ｆ１１の矢印で示すように、筒状部材１７によって案内される。その後、符号Ｆ１２の矢印で示すように、導入出口側部分１７ｂから排出されたブローバイガスは、噴射孔３９の移動軌跡の内側を通ってローター３１の中空部分に流入する。筒状部材１７が独立した流路を形成していることから、オイルの流れは、ブローバイガスの流れによる影響を受け難い。

ローター３１の中空部分に流入したブローバイガスは、ローター３１の回転に伴って生じる遠心力により、符号Ｆ１３の矢印で示すように、分離ディスク３４同士の隙間をローター３１の外周方向へ移動する。このように、遠心力によってブローバイガスがローター３１の外周方向へ移動すると、ローター３１における内周側の圧力が外周側の圧力よりも低くなる。この圧力差により、下側収容室４１のブローバイガスがローター３１の中空部分に流入し易くなるので、ブローバイガスの流入効率を高めることができる。

ブローバイガスが分離ディスク３４に接触すると、このブローバイガスに含まれるミスト状オイルが分離ディスク３４の表面に付着する。そして、付着したミスト状オイルに別のミスト状オイルが合体し、分離ディスク３４の表面でオイルが凝集される。すなわち、オイルが二次分離される。前述したように、ブローバイガスは、下側収容室４１でミスト状オイルが一次分離されている。このため、分離ディスク３４での二次分離により、ミスト状オイルは高いレベルでブローバイガスから分離される。このように、上側収容室４２は、ミスト状オイルが一次分離された後のブローバイガスについて、残存するミスト状オイルを二次分離する二次分離室に相当する。

また、スピンドル３２とスピンドルシャフト３３の間には隙間ＳＰが形成されている。この隙間は、オイル案内路として機能し、ノズル３７から噴射させるべく供給されたオイルで満たされる。ここで、オイルの供給圧力が十分に高いことから、隙間に充填されたオイルの一部は、隙間の上端を通ってスピンドル３２の上端部からローター３１の中空部分に放出される。そして、ローター３１の中空部分に放出されたオイルはブローバイガスと同じく、ローター３１の遠心力によって分離ディスク３４同士の隙間をローター３１の外周方向へ移動する。

分離ディスク３４の表面で凝集されたオイルは、ローター３１の中空部分に放出されたオイルと合体する。これにより、分離ディスク３４の表面が洗浄され、分離ディスク３４に対するメンテナンスを簡略化できる。分離ディスク３４の表面で凝集されたオイルや合体されたオイルは、分離ディスク３４の外周縁から放出され、本体カバー２２の内表面に衝突した後、この内表面を流下する。さらに、オイルは、下側収容室４１でノズル３７から噴射されたオイルと合流し、エンジン４へと戻される。

ローター３１を通過して、ミスト状オイルが分離されたブローバイガスは、上側収容室４２における上側ケース１３の内表面とローター３１との隙間を、旋回しながら上昇する。ここで、分離されたオイルがブローバイガスの旋回流に乗って上昇することが考えられるが、本体カバー２２の内表面に設けられた縦リブ２４（図４参照）によって移動を阻まれて合体し、この縦リブ２４に沿って流下する。また、本体カバー２２の内表面に沿って外周側から内周側へとオイルが流れても、円筒リブ５４によってオイルを滴状にして落下させることができる。

このようにして、ミスト状オイルが分離されたブローバイガスは、符号Ｆ１４，Ｆ１５の矢印で示すように、ＰＣＶバルブ２８の上面側空間に導かれる。その後、符号Ｆ１６の矢印で示すように、出口パイプ２６を通ってブリーザーパイプ３へと導かれる。そして、本実施形態のオイルセパレータ２では、筒状部材１７によってブローバイガス用の独立した流路が形成されているので、例えば図１１に示すように前方へ傾斜しても、下側収容室４１に溜まったオイルＯＬがブローバイガスの流れによって波打つことはない。これにより、オイルがローター３１側へ浸入することを防止でき、ガスの浄化性能を高いレベルで維持できる。

また、本実施形態のオイルセパレータ２では、分離ディスク３４を、外周側に向けて下り傾斜されたリング状の板材で構成しているので、分離ディスク３４で分離されたオイルが下向きに流れることとなり、処理後ガスへのオイルの混入を抑制できる。加えて、図９等に示すように、筒状部材１７（ガス流入部）における流入側部分が、連通筒部１６（オイル排出部）と並行に設けられているので、装置の小型化が図れる。

以上の実施形態の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれる。例えば、次のように構成してもよい。

前述の実施形態では、固定フレーム５５によってジョイント部１９の上端部、及び、スピンドルシャフト３３の下端部を支持する構成であった。この点に関し、例えば図１２に示すように、固定フレーム５５を省略してもよい。これは、筒状部材１７（ガス流入部）における排出側部分が、ジョイント部１９と一体に設けられていることから、ジョイント部１９の剛性が向上しているためである。

また、図１３〜１５に示すように、筒状部材１７´（ガス流入部）における導入入口側部分１７ａを、下側ケース１２における連通筒部１６（オイル排出部）とは異なる位置、具体的には下側ケース１２の前面から前方に突設させてもよい。このように構成することで、ブローバイガスをホース等で案内する車種にも容易に適用できる。なお、導入入口側部分１７ａの突設位置は、下側ケース１２の前面に限らず、左右何れかの側面であってもよい。

１…閉鎖型クランクケース換気システム，２…オイルセパレータ，３…ブリーザーパイプ，４…エンジン，５…吸気側流路，６…エアフィルタ，７…ターボチャージャー，８…チャージクーラー，９…オイル供給パイプ，１１…ハウジング，１２…下側ケース，１３…上側ケース，１４…下側ケースの嵌合部，１５…上側ケースの下端部，１６…連通筒部，１７，１７´…筒状部材，１７ａ…筒状部材の導入入口側部分，１７ｂ…筒状部材の導入出口側部分，１８…フランジ，１９…ジョイント部，２１…ローターユニット，２２…本体カバー，２３…円盤状の上面カバー，２４…縦リブ，２５…ガス排出部，２６…出口パイプ，２７…区画部材，２８…ＰＣＶバルブ，３１…ローター，３２…スピンドル，３３…スピンドルシャフト，３３ａ…オイル供給路，３４…分離ディスク，３５…上部ホルダ，３６…下部ホルダ，３６ａ…連結アーム，３７…ノズル，３８…ノズル本体，３９…噴射孔，４１…下側収容室，４２…上側収容室，４３…連通口，４４…区画部材の外周部，４５…区画部材のテーパー部，４５ａ…テーパー部の傾斜面，４６…区画部材の鍔部，４７…ＰＣＶバルブのダイヤフラム，４８…ＰＣＶバルブの上側スプリング，４９…ＰＣＶバルブの下側スプリング，５１…台座部，５２…大気連通部，５３…連通窓部，５４…円筒リブ，５５…固定フレーム，ＡＬ…スピンドルの軸線方向，ＮＬ…ノズル本体の軸線方向，ＳＰ…スピンドルとスピンドルシャフトの隙間，ＯＬ…下側収容室に溜まったオイル

Claims (6)

1. 処理対象ガスに含まれるミスト状オイルを分離するオイルセパレータであって、
   スピンドルと共に回転可能に設けられ、前記スピンドルの軸線方向に積層された複数枚の分離ディスクと、
   前記スピンドルにおける前記分離ディスクよりも下側の周面から突設され、噴射孔からオイルを噴射させることで軸線を中心に前記スピンドルを回転させるノズルと、
   前記処理対象ガスを導入するガス導入部、及び、オイルを排出させるオイル排出部が設けられた下側ケースと、
   前記下側ケースに上方から取り付けられ、前記スピンドル、前記分離ディスク、及び前記ノズルが収容される収容室を、前記下側ケースと共に区画する上側ケースと、
   前記収容室を、下側収容室と上側収容室とに区画し、かつ、前記下側収容室の前記処理対象ガスを前記上側収容室に案内する連通口を、前記ノズルと前記分離ディスクの間の高さにおける前記スピンドルの周囲に形成する区画部材とを有し、
   前記ガス導入部は、
   前記処理対象ガスの導入入口端部が、前記下側ケースの外に臨み、
   前記処理対象ガスの導入出口端部が、前記ノズルの下側近傍に臨む筒状部材によって構成され、
   前記スピンドルは、スピンドルシャフトによって回転可能に支持され、
   前記下側ケースには、前記スピンドルシャフトの下端部が嵌合されるジョイント部が設けられ、
   前記ガス導入部の導入出口側部分は、前記ジョイント部に沿って設けられていることを特徴とするオイルセパレータ。
2. 前記スピンドルシャフトは、前記スピンドルの動力となるオイルを供給する円筒状部材によって構成され、
   前記ジョイント部は、前記スピンドルシャフトに前記オイルを供給する筒状部材によって構成されていることを特徴とする請求項１に記載のオイルセパレータ。
3. 前記処理対象ガスの導入出口端部は、前記噴射孔の高さから当該噴射孔の回転直径ｄだけ下方の高さ範囲内であって、１．５ｄの回転直径範囲内に臨んでいる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. 処理対象ガスに含まれるミスト状オイルを分離するオイルセパレータであって、
   スピンドルと共に回転可能に設けられ、前記スピンドルの軸線方向に積層された複数枚の分離ディスクと、
   前記スピンドルにおける前記分離ディスクよりも下側の周面から突設され、噴射孔からオイルを噴射させることで軸線を中心に前記スピンドルを回転させるノズルと、
   前記処理対象ガスを導入するガス導入部、及び、オイルを排出させるオイル排出部が設けられた下側ケースと、
   前記下側ケースに上方から取り付けられ、前記スピンドル、前記分離ディスク、及び前記ノズルが収容される収容室を、前記下側ケースと共に区画する上側ケースと、
   前記収容室を、下側収容室と上側収容室とに区画し、かつ、前記下側収容室の前記処理対象ガスを前記上側収容室に案内する連通口を、前記ノズルと前記分離ディスクの間の高さにおける前記スピンドルの周囲に形成する区画部材とを有し、
   前記ガス導入部は、
   前記処理対象ガスの導入入口端部が、前記下側ケースの外に臨み、
   前記処理対象ガスの導入出口端部が、前記ノズルの下側近傍に臨む筒状部材によって構成され、
   前記区画部材は、外周側に向けて下り傾斜されたリング状の板材であって、下り傾斜面に前記噴射孔から噴射された前記オイルが吹き付けられることを特徴とするオイルセパレータ。
5. 前記ガス導入部の導入入口側部分は、前記オイル排出部と並行に設けられていることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載のオイルセパレータ。
6. 前記ガス導入部の導入入口側部分は、前記下側ケースにおける前記オイル排出部とは異なる位置から、前記下側ケースよりも外側に突設されていることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載のオイルセパレータ。

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