JP6826009B2

JP6826009B2 - オイルセパレータ

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Publication number: JP6826009B2
Application number: JP2017153192A
Authority: JP
Inventors: 中谷　浩之; 浩之中谷; 高橋　賢二; 賢二高橋; 佳亮宇津
Original assignee: Nifco Inc
Current assignee: Nifco Inc
Priority date: 2017-08-08
Filing date: 2017-08-08
Publication date: 2021-02-03
Anticipated expiration: 2037-08-08
Also published as: JP2019031938A; CN110945215A; CN110945215B; WO2019031224A1; US11319846B2; US20200318508A1

Description

本発明は、ブローバイガスからのオイル分離に用いられるオイルセパレータに関する。

自動車等の車両においては、ブローバイガスからオイルを分離するオイルセパレータが用いられる。例えば、特許文献１（特許第５１５２００５号）には、ガス流路に配置した不織布に、連通孔によって絞られて加速されたブローバイガスを吹き付けることにより、ガスに含まれるオイルミストを分離する装置が開示されている。

特許第５１５２００５号

ところで、このようなオイルセパレータにおいて、連通孔（導入孔）から不織布表面までの距離は、不織布表面に吹き付けられるガスの流速等を決める要因となり、オイル分離性能に対して大きな影響を及ぼす。しかしながら、不織布はその厚さにばらつきが大きいため、連通孔から不織布表面までの距離には大きなばらつきが生じ易い。このため、従来の不織布を用いたオイルセパレータにおいては、安定したオイル分離性能を保証できていなかった。

本発明は、以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、気体の導入孔と分離部材との間隔を正確に管理することができ、安定した高い分離性能を確保し得るオイルセパレータを提供することである。

前記目的を達成するため、本発明にあっては、次のような解決方法を採択している。すなわち、請求項１に記載のように、流路を流通する気体からオイル成分を分離するオイルセパレータにおいて、前記気体からオイルを分離するための分離部材と、前記分離部材に前記気体を導くための導入孔を備えた導入部と、前記分離部材の前記導入孔に対する対向面を前記導入孔から所定間隔離れた位置で保持する保持部とを備え、前記保持部は、板状の正面部を有する位置決め部を備え、前記分離部材の前記対向面は、前記正面部の後面に沿って配置され、前記正面部は、複数の開口部を形作る枠形状を有しており、前記気体を流出させる流出口を備え、前記位置決め部の枠形状は、前記気体を前記流出口に導く流路を形成している。

上記解決手法によれば、分離部材の導入孔に対する対向面と導入孔の間隔を正確に所定間隔とすることができるので、導入孔から分離部材に吹き付けられる気体の流速等を正確に管理することができる。したがって、厚みにばらつきがある分離部材を用いたとしても、高いオイル分離性能を得ることができる。また、分離部材の対向面は、位置決め部の枠形状（例えば格子形状）によって正確な位置に適切に保持される一方で、気体は開口部を通って分離部材に適切に吹き付けられるので、高いオイル分離性能を確保できる。また、オイル分離後の気体が流路に沿ってスムーズに流れ、流出口からオイルセパレータの下流にスムーズに流れていくので、気体の圧力損失を低減できる。また、気体は、分離部材の表面を沿うように流路を流れるので、その間にオイルの分離も適切に行われる。

上記解決手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項２以下に記載の通りである。すなわち、前記導入孔は、前記開口部に対向する位置に配置されている（請求項２対応）。この場合、導入孔からの気体は、対向する開口部内に配置された分離部材において、適切にオイル分離がなされる。

前記流路には、横切る方向に延びる枠が存在していない（請求項３対応）この場合、オイル分離後の気体が流路に沿ってスムーズに流れ、流出口からオイルセパレータの下流にスムーズに流れていくので、気体の圧力損失を低減できる。また、気体は、分離部材の表面を沿うように流路を流れるので、その間にオイルの分離も適切に行われる。

前記位置決め部は、前記分離部材よりも熱伝導率が高く、熱容量の小さな材料からなる（請求項４対応）。この場合、位置決め部は、熱伝導率が高く熱容量が小さな材料（例えば金属）からなるので、位置決め部に乳化したオイルが付着した場合でも、位置決め部は速やかに昇温することにより、乳化オイルが溶け出すので、分離性能が低下することはない。

前記位置決め部と前記導入部の間に、分離室が形成されている（請求項５対応）。この場合、位置決め部と導入部の間に十分な空間が確保されるので、分離部材の表面に乳化したオイルが付着したとしても、位置決め部と導入部の間のガス流路が完全に閉塞してしまうことはない。

前記分離部材は、繊維材料からなる（請求項６対応）。この場合、分離部材として繊維材料（例えば不織布）が用いられるので、低コストで、高いオイル分離性能を確保できる。

前記導入孔は、複数設けられている（請求項７対応）。この場合、気体が複数の導入孔から分離部材状の複数の位置に導入されるので、分離部材の対向面の広範囲を有効に利用することができる。また、導入孔の径を小さくできるので、気体の流速を高めることができ、オイル分離性能が向上する。

本発明によれば、オイルセパレータにおいて、分離部材を保持する保持部に、複数の開口部を形作る枠形状を有する位置決め部を備え、位置決め部に沿って分離部材の導入孔に対する対向面を保持するようにしたので、導入孔と分離部材の間隔を正確に管理することができ、高いオイル分離性能を確保することができる。また、気体は、枠形状によって形成される流路によって導かれ、オイルセパレータの下流に向けてスムーズに流すことができるので、オイルセパレータによる気体の圧力損失を低減することができる。

本発明の実施形態のオイルセパレータが設置されたブローバイガス管路を示す断面図。ブローバイガス管路の一部を構成する下側部材を示す斜視図。ブローバイガス管路の一部を構成する下側部材を示す反対側から見た斜視図。ブローバイガス管路の一部を構成する下側部材を示す平面図。ブローバイガス管路の一部を構成する下側部材を示す斜視図であり、オイルセパレータの一部を取り外した状態を示す図。ブローバイガス管路の一部を示す縦断面図。本発明の実施形態のオイルセパレータを示す正面図。同じくオイルセパレータの保持部を示す斜視図。同じくオイルセパレータの分離部材と位置決め部を示す斜視図。同じくオイルセパレータを示す横断面図。

以下、添付図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。
図１には、本発明の実施形態のオイルセパレータ３０が取り付けられたブローバイガス管路１の全体構成を示す。図示されるように、ブローバイガス管路１は、上側部材２と下側部材３を組み合わせて構成され、両部材によって囲まれた領域に流体通路４が形成されている。ブローバイガス（エンジンの燃焼室から漏れ出した気体）は、下側部材３に設けられた上流側の開口端部５から導入され、流体通路４を通って、上側部材２に設けられた下流側の開口端部６から排出される。なお、上側部材２は、エンジンのヘッドカバーと一体の部材であり、天壁２Aと両側の側壁２Bを有している。

流体通路４の中間付近には、流体通路４を上流側と下流側に隔てる隔壁１０と、隔壁１０に隣接して設けられたオイルセパレータ３０が配置されている。隔壁１０は、上側部材２から流体通路４内に向けて延設された上側隔壁部分１１と、下側部材３から流体通路４内に向けて延設された下側隔壁部分１２を接合（本実施形態では振動溶着）して形成されている。

図２から図５には、下側部材３を単独で示す。また、図６には、ブローバイガス管路１の隔壁１０及びオイルセパレータ３０付近の断面を拡大して示す。図示されるように、下側隔壁部分１２は、上流側の接合側部分１３と、接合側部分１３の下流側に設けられた壁部３１とを備えている。詳しくは後述もするように、壁部３１は、気体の導入孔である複数（本実施形態では３個）のオリフィス３２が形成された部材であり、オイルセパレータ３０の一部を構成するとともに、隔壁１０のオリフィス側部分となっている。

接合側部分１３は、上側隔壁部分１１との接合がなされる部分であり、天壁１４と両側の側壁１５を備えている。両側の側壁１５は、天壁１４の両側から斜め下方に延び出しており、略台形形状を形作っている。また、天壁１４と両側側壁１５の内側には、複数の補強リブ１６が設けられている。

接合側部分１３の内側の天壁１４付近には、天壁１４、側壁１５、補強リブ１６の一部で囲まれた領域として、複数（本実施形態では３個）の接合部側連通孔１７が形成されている。接合部側連通孔１７の各々は、壁部３１の対応する１つのオリフィス３２に連通しており、接合部側連通孔１７とオリフィス３２の全体で、隔壁１０の上流側と下流側を連通させる連通孔１８が形成されている。オリフィス３２の内径（流路断面積）は、接合部側連通孔１７の内径より小さくなっており、オリフィス３２は、連通孔１８のなかで（つまり隔壁１０の前後を連通する連通路のなかで）、さらには流体管路１全体のなか（ヘッドカバー内のブローバイガスが流通する流体通路全体のなか）で、最も流路断面積が小さい部分となっている。これにより、連通孔１８を流通するガスは、オリフィス３２において絞られることにより加速されて、下流側に導入されるようになっている。

上側隔壁部分１１の下端部は、接合側部分１３の上面（天壁１４及び両側側壁１５の外向き面）に整合した形状（略台形形状が切り欠かれた形状）を有しており、接合側部分１３に上方から嵌合するようになっている。これにより、上側隔壁部分１１と下側隔壁部分１２は、上側隔壁部分１１と接合側部分１３の当接部分を接合部１９として、互いに接合（溶着）されるようになっている。

オイルセパレータ３０は、ガスの導入部である壁部３１と、気体からガスを分離するための分離部材３３と、分離部材３３を保持する保持部３４とを備えている。分離部材３３は、本実施形態においては繊維材料（例えば不織布）からなる部材であり、壁部３１のオリフィス３２から導入されたガス流が衝突することにより、ガスからオイル成分を分離する機能を有する。

保持部３４は、壁部３１の下流側に設けられた装着部３５に装着されて、壁部３１に隣接した所定位置に配置されている。また、保持部３４は、分離部材３３を収容する箱型の本体部４１と、本体部４１の上流側に設けられて分離部材３３を所定位置に保持する位置決め部４２とを備えている。これにより、壁部３１と分離部材３３（位置決め部４２）の間には、正確に所定間隔が確保されるとともに、ある程度の大きさを有する空間として分離室３６が形成されるようになっている。

オイルセパレータ３０の上方と下方には、それぞれガスの上側流出口３７と下側流出口３８が設けられている。これにより、オイルセパレータ３０によりオイル分離がなされたガスは、オイルセパレータ３０の上方又は下方を迂回して、主として上側流出口３７又は下側流出口３８を通って下流側に流れていくようになっている。なお、オイルセパレータ３０の左右にも小さな穴が形成されており、ガスの一部がオイルセパレータ３０の左右からも下流側に流れていくようにしてもよい。

下側部分２には、オイルセパレータ３０の下流側に位置するように、オイル溜め部２１が形成されており、オイルセパレータ３０によって分離されたオイルが流入するようになっている。オイル溜め部２１には、排出口２２が設けられており、この排出口２２には、ドレインバルブ２３が設置されている。これにより、オイル溜め部２１に溜まったオイルは、随時、ドレインバルブ２３が開くことにより、排出口２２から排出されるようになっている。なお、オイル溜め部２１には、蓋部材（図示せず）を備えるようにしてもよい。

図７から図１０には、オイルセパレータ３０を詳細に示す。図示されるように、オイルセパレータ３０の保持部３４の本体部４１は、背部４１Ａと両側の側部４１Ｂと頂部４１Ｃを備えた箱型の部材であり、正面（背部４１と反対側）には開口部４１Ｄを、底部（上面部４１Ｃと反対側）には開口部４１Ｅを、それぞれ備えている。また、両側の側部４１Ｂには、位置決め部４２を保持するための複数の爪部４１Ｆと、装着部３５への装着のための脚部４１Ｇが備えられている。

位置決め部４２は、分離部材３３よりも熱伝導率が高く、熱容量の小さな材料（例えば金属）から形成された板状の部材であり、正面部４２Ａと、正面部４２Ａの上端及び下端から後方に延び出す上端部４２Ｂと下端部４２Ｃを備え、複数の開口部４２Ｄを形作る格子形状（枠形状）を有している。本実施形態においては、上端部４２Ｂから正面部４２Ａを経て下端部４２Ｃに至るように上下方向に延びる３列の開口部４２Ｄが備えられており、上側流出口３７又は下側流出口３８に向かう気体の流路を形成している。また、位置決め部４２が本体部４１に装着されたとき、各開口部４２Ａは、壁部３１の対応するオリフィス３２に正対する位置に配置されるようになっている。

位置決め部４２は、上端部４２Ｂと下端部４２Ｃの間に、直方体の分離部材３３を挟持して保持する。この場合、分離部材３３の対向面３３Ａ（壁部３１のオリフィス３２に向く面）は、位置決め部４２の正面部４２Ａの後面に沿って配置される。このように分離部材３３が位置決め部４２に組み付けられた状態で、位置決め部４２及び分離部材３３は、本体部４１の箱型の内側に装着され、爪部４１Ｆによって本体部４１に対して位置決めされる。

これにより、位置決め部４２の正面部４２Ａ及び隣接した分離部材３３の対向面３３Ａは、本体部４１の所定位置に保持され、前面の開口部４１Ｄから覗くようにされる。この結果、保持部３４が装着部３５に装着されたときには、オリフィス３２と分離部材３３の対向面３３Ａの間隔Ｌは、正確に所定間隔となるようになっている。

以上のように、本実施形態のオイルセパレータ１０によれば、ガスの導入孔であるオリフィス３２と分離部材３３の間隔Ｌは、正確に、オイル分離のために適切な所定間隔とされるので、安定して高いオイル分離性能を得ることができる。また、オイル分離がなされたガスは、位置決め部４２の開口部４２Ｄにより形成される流路に沿って、上方又は下方にスムーズに流れて行き、上側流出口３７又は下側流出口３８を通って下流に流れていくので、ガスに圧力損失が生じることを防止できる。

また、オイルセパレータ３０の壁部３１と保持部３４の間には分離室３６が形成されているので、オイルセパレータ３０で分離されたオイルが乳化して保持部３４（位置決め部４２及び分離部材３３）の上に付着してしまった場合でも、オリフィス３２から分離部材３３に至るガスの流路が完全に閉塞してしまうことはないので、ガス分離機能を維持し続けることができる。また、位置決め部４２は、金属等の熱伝導率が大きく、熱容量が小さな材料で形成されており、ガスの熱風が当たることによって速やかに昇温するので、乳化したオイルは速やかに溶け出して排出される。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲において適宜の変更が可能である。

本発明は、自動車等の車両のエンジンのブローバイガス管路に備えられるオイルセパレータに利用できる。

１ブローバイガス管路
２上側部材
３下側部材
４流体流路
５開口端部
６開口端部
１０隔壁
１１上側隔壁部分
１２下側隔壁部分
１３接合側部分
１４接合側部分の天壁
１５接合側部分の側壁
１６接合側部分の補強リブ
１７接合部側連通孔
１８連通孔
１９接合部
３０オイルセパレータ
３１壁部（オリフィス側部分）
３２オリフィス
３３分離部材
３３Ａ分離部材の対向面
３４保持部
３５装着部
３６分離室
３７上側流出口
３８下側流出口
４１保持部の本体部
４２保持部の位置決め部
４２Ａ位置決め部の正面部
４２Ｄ位置決め部の開口部

Claims

流路を流通する気体からオイル成分を分離するオイルセパレータにおいて、
前記気体からオイルを分離するための分離部材と、
前記分離部材に前記気体を導くための導入孔を備えた導入部と、
前記分離部材の前記導入孔に対する対向面を前記導入孔から所定間隔離れた位置で保持する保持部と
を備え、
前記保持部は、板状の正面部を有する位置決め部を備え、
前記分離部材の前記対向面は、前記正面部の後面に沿って配置され、
前記正面部は、複数の開口部を形作る枠形状を有しており、
前記気体を流出させる流出口を備え、
前記位置決め部の枠形状は、前記気体を前記流出口に導く流路を形成しているオイルセパレータ。
請求項１に記載のオイルセパレータにおいて、
前記導入孔は、前記開口部に対向する位置に配置されているオイルセパレータ。
請求項１又は請求項２に記載のオイルセパレータにおいて、
前記流路には、横切る方向に延びる枠が存在していないオイルセパレータ。
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のオイルセパレータにおいて、
前記位置決め部は、前記分離部材よりも熱伝導率が高く、熱容量の小さな材料からなるオイルセパレータ。
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のオイルセパレータにおいて、
前記位置決め部と前記導入部の間に、分離室が形成されているオイルセパレータ。
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のオイルセパレータにおいて、
前記分離部材は、繊維材料からなるオイルセパレータ。
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のオイルセパレータにおいて、
前記導入孔は、複数設けられているオイルセパレータ。