JP7293937B2 - オイルミストセパレータ - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の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ミストセパレータに関する。

従来、この種のオイルミストセパレータとして、例えば特許文献１に示すものが知られている。このようなオイルミストセパレータは、ブローバイガスが流入する流入孔を有した入口室と、ブローバイガスが流出する流出孔を有した出口室と、入口室と出口室との間に設けられるとともに複数の小孔を有した流速加速部材と、出口室内に設けられた板状の衝突部材と、出口室の下部に設けられるとともにジグル弁を有したオイル排出部とを備えている。

そして、流入孔から入口室に流入されたブローバイガスを流速加速部材の複数の小孔から流速を高めた状態で噴出させて衝突部材に衝突させると、ブローバイガスに含まれるミスト状のオイルが衝突部材の表面で油滴化されてブローバイガスからオイルが分離される。オイルが分離されたブローバイガスは、出口室の流出孔から外部に流出される。一方、衝突部材の表面に付着したオイルは、出口室の床面上に流れ落ちた後、オイル排出部に流入する。オイル排出部に流入したオイルは、一時的に貯留された後、ジグル弁経由で外部に排出される。

特開２０１６－９８７１１号公報

ところで、上述のようなオイルミストセパレータでは、衝突部材とオイル排出部との位置が鉛直方向でずれている上に、衝突部材とオイル排出部とが離れている。このため、衝突部材の表面から出口室の床面上に流れ落ちたオイルがオイル排出部に流入するまでには時間がかかる。この結果、出口室の床面上のオイルが新たに流速加速部材の複数の小孔から出口室に流入するブローバイガスによって持ち去られて流出口から外部に運ばれてしまうという問題がある。

本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされた。その目的は、突出壁から流れ落ちたオイルが新たに流入口からケース内に流入するブローバイガスによって持ち去られて流出口からケース外に運ばれることを抑制できるオイルミストセパレータを提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するオイルミストセパレータは、ブローバイガスが流入する流入口と、前記流入口から流入した前記ブローバイガスが流出する流出口と、前記流入口から前記流出口まで前記ブローバイガスが流れるガス流路と、前記ブローバイガスに含まれるオイルを分離する分離部とを有したケースを備えたオイルミストセパレータであって、前記ケース内における前記分離部よりも下流側の底壁には、前記分離部で分離された前記オイルを貯留するオイル貯留部が下方に向かって延びるように設けられ、前記ケース内における前記分離部よりも下流側の側壁には、前記オイル貯留部側に向かって突出する突出壁が設けられ、前記突出壁は、前記オイル貯留部の内部まで延びていることを要旨とする。

この構成によれば、突出壁がブローバイガスの淀みとなるオイル貯留部の内部まで延びているため、突出壁にブローバイガスが当接することによって突出壁に付着して流れ落ちるオイルを迅速にオイル貯留部内まで導くことができる。このため、突出壁から流れ落ちたオイルが、新たに流入口からケース内に流入するブローバイガスによって持ち去られて流出口からケース外に運ばれることを抑制できる。

一実施形態のオイルミストセパレータの斜視図。 図１の断面図。 本体ケースの斜視図。 本体ケースの斜視図。 蓋体の斜視図。

以下、オイルミストセパレータの一実施形態を図面に従って説明する。
図１及び図２に示すように、オイルミストセパレータ１１は、車載内燃機関のクランクルーム内のブローバイガスを吸気通路に還流する還流通路（いずれも図示略）の途中に設けられて、ブローバイガスに含まれるオイルを分離するものである。本実施形態のオイルミストセパレータ１１は、全体として水平方向に延びる略直方体状をなしており、車載内燃機関を構成するシリンダヘッドカバー（図示略）に取り付けられる。

なお、以下の説明では、オイルミストセパレータ１１の長手方向をＸ方向とし、鉛直方向をＺ方向とし、Ｘ方向及びＺ方向の両方と直交する幅方向をＹ方向とする。
オイルミストセパレータ１１は、Ｘ方向に延びる略直方体状をなすケース１２を備えている。ケース１２は、上側が開口した略有底矩形箱状をなす本体ケース１３と、本体ケース１３の上側の開口を塞ぐように本体ケース１３に組み付けられる蓋体１４とを備えている。本体ケース１３の下部には、シリンダヘッドカバー（図示略）に対してボルト（図示略）などによって固定するための複数の固定部１５が水平方向に延びるように設けられている。

図２及び図３に示すように、本体ケース１３の底壁１６におけるＸ方向の一端部にはブローバイガスがケース１２内に流入する円形の流入口１７が貫通するように形成され、他端部にはケース１２内でブローバイガスから分離されたオイルを貯留する円形箱状のオイル貯留部１８が下方に向かって延びるように形成されている。本体ケース１３の底壁１６の上面における流入口１７とオイル貯留部１８との間には、流入口１７からケース１２内に流入したブローバイガスに含まれるオイルを分離する分離部１９が立設されている。

本体ケース１３のＸ方向における流入口１７側とは反対側の側壁２０には、Ｘ方向に延びる円筒状の排出管２１が貫通するように形成されている。排出管２１は、基端部がケース１２内に突出しており、ケース１２の内外を連通している。排出管２１内の流路は、流入口１７からケース１２内に流入して分離部１９でオイルが分離された後のブローバイガスをケース１２外へ流出する流出口２２とされている。

したがって、オイル貯留部１８は、本体ケース１３内における分離部１９よりもブローバイガスの下流側の底壁１６に設けられており、分離部１９でブローバイガスから分離されたオイルを貯留する。この場合、オイル貯留部１８は、本体ケース１３の底壁１６から下方に向かって延びているため、内部の空間がブローバイガスの淀みとなる。なお、ケース１２内において流入口１７から流出口２２までブローバイガスが流れる全ての流路は、ガス流路２３とされている。

オイル貯留部１８の底壁２４の中央部には、円形の中央孔２５が貫通するように形成されている。オイル貯留部１８の底壁２４における中央孔２５の周囲には、４つの円形の孔２６が貫通するように形成されている。４つの孔２６は、底壁２４の周方向に等間隔となるように配置されている。すなわち、４つの孔２６は、中央孔２５を囲むように配置されている。

オイル貯留部１８の底壁２４には、エラストマによって構成された弁体２７が外側から取り付けられている。弁体２７は、円板状の弁部２８と、弁部２８の上面中央部に立設された軸部２９とを有している。弁部２８の外周縁部は、上側に向かって湾曲している。そして、弁体２７は、オイル貯留部１８の底壁２４の外側から中央孔２５に軸部２９を圧入することによって底壁２４に取り付けられる。この場合、弁体２７の弁部２８は、４つの孔２６を覆った状態で外周縁部が底壁２４の外面に密着している。

そして、オイル貯留部１８内に所定量のオイルが溜まると、オイルの荷重によって弁体２７の弁部２８が下方に向かって湾曲するように弾性変形されて開弁される。すると、弁体２７の弁部２８と底壁２４の外面との間に隙間が形成され、当該隙間からオイル貯留部１８内のオイルが外部に排出される。これにより、オイルの荷重が弁体２７の弁部２８にかからなくなると、弁体２７の弁部２８が自らの弾性復元力によって元の形状に戻ることで閉弁される。つまり、弁体２７は、オイル貯留部１８内のオイルを外部へ排出するための４つの孔２６を開閉する。

図２及び図３に示すように、ケース１２内には、互いに連通するようにＸ方向に並ぶ３つの部屋が形成され、当該３つの部屋は流入口１７側から順に上流室３１、中流室３２、下流室３３とされている。したがって、流入口１７からケース１２内に流入したブローバイガスは、上流室３１、中流室３２、下流室３３の順で流れる。上流室３１と中流室３２とは、隔壁３４によって仕切られている。隔壁３４の中央部には、Ｙ方向に並ぶ一対の貫通孔３５が形成されている。したがって、上流室３１と中流室３２とは、一対の貫通孔３５によって連通している。

図３及び図４に示すように、分離部１９は、中流室３２内において一対の貫通孔３５とＸ方向で離れて対向するようにＹ方向の中央部に配置されている。分離部１９は、一対の貫通孔３５から流れてくるブローバイガスを濾過するとともに厚さ方向がＸ方向と一致するように配置された矩形板状のフィルタ３６と、フィルタ３６をＹ方向で挟むように配置されてフィルタ３６を支持する一対の第１支持部３７と、フィルタ３６とオイル貯留部１８との間に配置されてフィルタ３６を支持する第２支持部３８とを備えている。

フィルタ３６は、ブローバイガスに含まれるオイルを吸着し易く且つ吸着したオイルが流れ落ち易い材料からなる不織布によって構成することが好ましい。一対の第１支持部３７及び第２支持部３８は、いずれも本体ケース１３の底壁１６上に立設されている。一対の第１支持部３７は、Ｌ字板状をなしており、フィルタ３６のＹ方向の両側面及びフィルタ３６の上流側の面となる一対の貫通孔３５との対向面におけるＹ方向の両端部と対向するように配置されている。

したがって、一対の第１支持部３７は、フィルタ３６のＹ方向への移動及び一対の貫通孔３５側への移動を阻害する。この場合、一対の第１支持部３７は、フィルタ３６と一対の貫通孔３５との間までは延びていない。したがって、一対の第１支持部３７は、ブローバイガスが一対の貫通孔３５からフィルタ３６まで流れることを妨げない。一対の第１支持部３７のＸ方向の長さは、フィルタ３６のＸ方向の厚さよりも若干長くなっている。一対の第１支持部３７は、フィルタ３６よりも高さが若干高くなっている。

第２支持部３８は、厚さ方向がＸ方向と一致するように配置された矩形板状をなしており、フィルタ３６の下流側の面と対向している。第２支持部３８は、フィルタ３６よりもＹ方向の長さが若干短くなっている。したがって、Ｙ方向における一対の第１支持部３７と第２支持部３８との間には、一対の隙間が形成される。第２支持部３８は、下流側がオイル貯留部１８と隣接しており、高さが一対の第１支持部３７と同じになっている。

図２及び図３に示すように、本体ケース１３内における分離部１９よりも下流側のＹ方向の両側壁３９には、オイル貯留部１８に向かって突出する板状の突出壁４０が対をなすように設けられている。すなわち、一対の突出壁４０は、本体ケース１３内のＹ方向の両側壁３９におけるオイル貯留部１８の中心軸線とＸ方向で対応する位置に、厚さ方向がＸ方向と一致するように配置されている。換言すれば、突出壁４０は、オイル貯留部１８をＹ方向で挟んだ両側にそれぞれ設けられている。この場合、一対の突出壁４０は、Ｘ方向の両面、すなわち上流側の面及び下流側の面が平面になっている。

一対の突出壁４０は、Ｙ方向の先端部が各孔２６に達しない程度にオイル貯留部１８の内周面よりも内側に突出している。この場合、一対の突出壁４０は、Ｚ方向においてオイル貯留部１８の内部、すなわちオイル貯留部１８内の底部となる底壁２４の内面まで延びている。すなわち、一対の突出壁４０の下端は、オイル貯留部１８内の底壁２４に達している。そして、一対の突出壁４０は、上方に向かうほど厚さが薄くなるテーパー状をなしている。

一対の突出壁４０の上端とケース１２内の上面である蓋体１４の内面との間には、隙間４１が形成されている。一対の突出壁４０は、ケース１２内の中流室３２と下流室３３とを区画している。中流室３２と下流室３３とは、Ｙ方向における一対の突出壁４０間の領域と、一対の突出壁４０の上端と蓋体１４の内面との間の隙間４１とを介して連通している。

一対の突出壁４０のＹ方向の先端部は、分離部１９のＹ方向の両端部とＸ方向において離れた状態で重なっている。一対の突出壁４０のＹ方向の先端部は、Ｙ方向における一対の第１支持部３７と第２支持部３８との間の一対の隙間をＸ方向において覆うように第２支持部３８のＹ方向の両端よりも内側までそれぞれ延びている。したがって、一対の突出壁４０は、分離部１９とでガス流路２３を水平方向であるＹ方向に蛇行させるように設けられていると言える。

図２及び図５に示すように、ケース１２内の上面である蓋体１４の内面における一対の突出壁４０の直ぐ上流側には、下方に向かって突出する矩形板状のリブ４２がＹ方向に延びるように設けられている。すなわち、リブ４２は、長手方向がＹ方向と一致し且つ短手方向がＺ方向と一致するように、蓋体１４の内面における分離部１９よりも下流側に設けられている。

この場合、リブ４２の下端部は、一対の突出壁４０の上端部とＸ方向において若干離れた状態で重なっている。したがって、リブ４２は、一対の突出壁４０とでガス流路２３を鉛直方向であるＺ方向に蛇行させるように設けられていると言える。

次に、オイルミストセパレータ１１の作用について説明する。
図２及び図３に示すように、車載内燃機関（図示略）が始動されると、吸気通路（図示略）に負圧が発生し、この負圧の発生によりオイルミストセパレータ１１のケース１２内は、流出口２２側から吸引される。これにより、クランクルーム（図示略）内のオイルを含んだブローバイガスが流入口１７からケース１２の上流室３１内に流入する。上流室３１内に流入したブローバイガスは、一対の貫通孔３５を通って中流室３２へ流れる。

このとき、中流室３２へ流れるブローバイガスは、一対の貫通孔３５を通る過程で流速が上げられるため、分離部１９のフィルタ３６に勢いよく当たる。フィルタ３６に当たったブローバイガスは、大半がフィルタ３６内に進入し、残りが分離部１９のＹ方向の外側を回り込んでから両側壁３９に沿うようにして一対の突出壁４０に向かって流れる。

フィルタ３６内に進入したブローバイガスは、フィルタ３６で濾過されることによってオイルが分離された後、一対の第１支持部３７と第２支持部３８との間の一対の隙間から一対の突出壁４０同士の間を通って下流室３３に流れ込み、その後、流出口２２を通ってケース１２外の吸気通路（図示略）に供給される。フィルタ３６に吸着されたオイルの一部は、本体ケース１３の底壁１６上に流れ落ちた後、一対の第１支持部３７と第２支持部３８との間の一対の隙間からオイル貯留部１８内に速やかに流れ込む。

一方、フィルタ３６に当たって分離部１９のＹ方向の外側を回り込んでから両側壁３９に沿うようにして一対の突出壁４０に向かって流れたブローバイガスは、大半が一対の突出壁４０に当たってから一対の突出壁４０同士の間から下流室３３に流れ込み、残りがリブ４２と一対の突出壁４０の上端部との間及び一対の突出壁４０の上端と蓋体１４の内面との間の隙間４１を経由して下流室３３に流れ込む。

このとき、ブローバイガスに含まれるオイルは、一対の突出壁４０の上流側の面及び蓋体１４の内面に慣性衝突することによって分離される。この場合、一対の突出壁４０の上流側の面に付着したオイルは、一対の突出壁４０を伝ってオイル貯留部１８内の底壁２４まで迅速に流れ落ちる。一方、蓋体１４の内面に付着したオイルは、一対の突出壁４０に落下した後、一対の突出壁４０を伝ってオイル貯留部１８内の底壁２４まで迅速に流れ落ちる。

オイル貯留部１８内はブローバイガスの淀みになっているため、ブローバイガスから分離されてオイル貯留部１８内に溜まったオイルが再びブローバイガスによって持ち去られて流出口２２からケース１２外の吸気通路（図示略）に運ばれることはない。そして、オイルが分離されて下流室３３に流れ込んだブローバイガスは、その後、流出口２２を通ってケース１２外の吸気通路（図示略）に供給される。

また、オイル貯留部１８内に所定量のオイルが溜まると、オイルの荷重によって弁体２７が開かれてオイル貯留部１８内のオイルがケース１２外のクランクルーム（図示略）内へ排出されるため、オイル貯留部１８からオイルが溢れることはない。

このように、本実施形態のオイルミストセパレータ１１では、オイルを含むブローバイガスを一対の突出壁４０に衝突させることによって分離したオイルを、一対の突出壁４０によって迅速にオイル貯留部１８の底壁２４まで導くことができる。このため、一対の突出壁４０から流れ落ちたオイルが新たに流入口１７からケース１２内に流入するブローバイガスによって持ち去られて流出口２２からケース１２外に運ばれることを抑制できる。

以上詳述した実施形態によれば、次のような効果が発揮される。
（１）オイルミストセパレータ１１において、一対の突出壁４０は、オイル貯留部１８内の底壁２４まで延びている。この構成によれば、一対の突出壁４０がブローバイガスの淀みとなるオイル貯留部１８内の底壁２４まで延びているため、一対の突出壁４０にブローバイガスが当接することによって一対の突出壁４０に付着して流れ落ちるオイルを迅速にオイル貯留部１８内の底壁２４まで導くことができる。このため、一対の突出壁４０から流れ落ちたオイルが、新たに流入口１７からケース１２内に流入するブローバイガスによって持ち去られて流出口２２からケース１２外に運ばれることを効果的に抑制できる。

（２）オイルミストセパレータ１１において、一対の突出壁４０は、分離部１９とでガス流路２３をＹ方向に蛇行させるように設けられている。この構成によれば、ケース１２内においてガス流路２３の距離を稼ぐことができるので、ブローバイガスからのオイルの分離性能の向上に寄与できる。

（３）オイルミストセパレータ１１において、一対の突出壁４０とケース１２内の上面である蓋体１４の内面との間には隙間４１が形成され、蓋体１４の内面における一対の突出壁４０の上流側には一対の突出壁４０とでガス流路２３をＺ方向に蛇行させるようにリブ４２が設けられている。この構成によれば、ケース１２内においてガス流路２３の距離を稼ぐことができるので、ブローバイガスからのオイルの分離性能の向上に寄与できる。

（４）オイルミストセパレータ１１において、一対の突出壁４０は、オイル貯留部１８をＹ方向で挟んだ両側に設けられている。この構成によれば、突出壁４０が片側にのみ設けられている場合よりも多くのオイルをオイル貯留部１８の底壁２４まで導くことができる。

（変更例）
上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。また、上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・一対の突出壁４０のうちの一方を省略してもよい。
・一対の突出壁４０とケース１２内の上面である蓋体１４の内面との間の隙間４１は省略してもよい。すなわち、一対の突出壁４０の上端を蓋体１４の内面に接触させるようにしてもよい。

・蓋体１４の内面のリブ４２は省略してもよい。
・一対の突出壁４０のうちの少なくとも一方は、必ずしもオイル貯留部１８内の底壁２４まで延びている必要はない。すなわち、一対の突出壁４０のうちの少なくとも一方は、オイル貯留部１８内であれば、どこまで延びていてもよい。例えば、一対の突出壁４０のうちの少なくとも一方の下端は、オイル貯留部１８内におけるオイル貯留部１８の半分程度の深さの位置に位置していてもよい。

・一対の突出壁４０は、Ｙ方向の先端位置がＹ方向における一対の第１支持部３７と第２支持部３８との間の一対の隙間とそれぞれ同じになるように構成してもよい。この場合であっても、ガス流路２３を水平方向に蛇行させることができる。また、一対の突出壁４０は、Ｙ方向の先端位置がＹ方向における一対の第１支持部３７と第２支持部３８との間の一対の隙間に至らない程度の長さとなるように構成してもよい。

・一対の突出壁４０のうちの少なくとも一方の側壁３９からの突出方向を適宜変更してもよい。
・オイル貯留部１８の底壁２４に形成する孔２６の数、形、大きさは適宜変更してもよい。

１１…オイルミストセパレータ、１２…ケース、１６…ケース内の底壁、１７…流入口、１８…オイル貯留部、１９…分離部、２２…流出口、２３…ガス流路、２４…オイル貯留部内の底部を構成する底壁、３９…ケース内の側壁、４０…突出壁、４１…隙間、

Claims (6)

1. ブローバイガスが流入する流入口と、前記流入口から流入した前記ブローバイガスが流出する流出口と、前記流入口から前記流出口まで前記ブローバイガスが流れるガス流路と、前記ブローバイガスに含まれるオイルを分離する分離部とを有したケースを備えたオイルミストセパレータであって、
   前記ケース内における前記分離部よりも下流側の底壁には、前記分離部で分離された前記オイルを貯留するオイル貯留部が下方に向かって延びるように設けられ、
   前記ケース内における前記分離部よりも下流側の側壁には、前記オイル貯留部側に向かって突出するとともに前記オイル貯留部の内部まで延びる突出壁が設けられ、
   前記側壁から突出する前記突出壁の先端部は、前記オイル貯留部の底部の中央部よりも前記側壁側に位置していることを特徴とするオイルミストセパレータ。
2. 前記ケースは、上側が開口した本体ケースと、前記開口を塞ぐ蓋体とを備え、
   前記突出壁は、前記側壁として前記本体ケースの側壁に設けら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。
3. 前記突出壁は、前記オイル貯留部内の底部まで延びていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のオイルミストセパレータ。
4. 前記突出壁は、前記分離部とで前記ガス流路を水平方向に蛇行させるように設けられていることを特徴とする請求項１～請求項３のうちいずれか一項に記載のオイルミストセパレータ。
5. 前記突出壁と前記ケース内の上面との間には、隙間が形成され、
   前記ケース内の上面における前記突出壁の上流側には、前記突出壁とで前記ガス流路を鉛直方向に蛇行させるように、リブが設けられていることを特徴とする請求項１～請求項４のうちいずれか一項に記載のオイルミストセパレータ。
6. 前記突出壁は、前記オイル貯留部を挟んだ両側にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１～請求項５のうちいずれか一項に記載のオイルミストセパレータ。

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