JPWO2015145646A1 - オイルセパレータ - Google Patents

Abstract

本発明の目的は、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おいて、分離ディスクの軽量化を図りつつ処理対象ガスに含まれるオイルミストの分離効率を高めることにある。本発明のオイルセパレータは、ローターを有している。このローターは、スピンドルの軸線方向に積層される複数枚の分離ディスク３４（６１，６２）を有している。各分離ディスク３４は、円錐台形状の板状部材で構成されると共に、円錐台における傾斜面に相当する外周側部分６１ｂ、６２ｂに、回転中心から放射方向へ延びる凹凸リブ６４，６５が形成される。凹凸リブ６４，６５は、外周側部分６１ｂ、６２ｂの表面側が凸とされ裏面側が凹とされた第１凸部６６と、外周側部分６１ｂ、６２ｂの裏面側が凸とされ表面側が凹とされた第２凸部６７を有している。

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筒状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。

ガス浄化装置には、分離ディスクが積層された状態で設けられている。この分離ディスクは、側方からの外観が円錐台形状とされている。そして、これらの分離ディスクを周方向に高速で回転させながら処理対象ガスを通過させることで、処理対象ガスからオイルミストが分離される。分離ディスクの傾斜面には、例えば特許文献２に記載されるような断面形状が波形（正弦曲線）とされた突条が、周方向に複数本形成されている。この突条により、重なり合う分離ディスク同士の間に、処理対象ガスが通る隙間が形成される。

特表２００５−５１５０６５号公報 特表２０１２−５０４０５１号公報

ところで、前述の波形突条を形成した分離ディスクでは、波形突条によってトンネル状空間が形成され、このトンネル状空間をガスが円滑に流れてしまうことから、ミスト状オイルの分離効率が損なわれてしまうという問題点があった。

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、処理対象ガスに含まれるオイルミストの分離効率を高めることにある。

前述の目的を達成するため、本発明は、スピンドルと共に回転可能に設けられ、回転によって処理対象ガスからミスト状オイルを分離するローターを有するオイルセパレータであって、前記ローターは、上部ホルダ、下部ホルダ、及び分離ディスクを有し、前記分離ディスクは、円錐台形状の板状部材で構成されると共に、円錐台における傾斜面に相当する外周側部分に、回転中心から放射方向へ延びるリブが形成され、かつ、前記スピンドルの軸線方向に積層され、前記リブは、前記外周側部分の表面側が凸とされ裏面側が凹とされた第１凸部と、前記外周側部分の裏面側が凸とされ表面側が凹とされた第２凸部を有することを特徴とする。

本発明によれば、分離ディスクに形成されるリブが、外周側部分の表面側が凸とされ裏面側が凹とされた第１凸部と、裏面側が凸とされ表面側が凹とされた第２凸部を有している。これらの第１凸部と第２凸部の組み合わせによって、トンネル状空間の途中にガスの流れ難い個所が形成される。その結果、処理対象ガスに含まれるオイルミストの分離効率を高めることができる。

前述のオイルセパレータにおいて、前記スピンドルに連結されると共に、前記スピンドルの軸線方向に設けられるディスク保持部を有し、前記分離ディスクは、前記ディスク保持部に係止される開口縁を形成する取付開口が中心側部分に設けられ、前記外周側部分の表面に回転中心から放射方向へ延びる第１凹凸リブを、周方向に等間隔で複数本形成した第１分離ディスクと、前記取付開口が中心側部分に設けられ、前記外周側部分の表面に回転中心から放射方向へ延び、前記取付開口に前記ディスク保持部が挿入された状態で、周方向において隣り合う前記第１凹凸リブ同士の間に配置される第２凹凸リブを、周方向に複数本形成した第２分離ディスクとを備えることが好ましい。この構成では、第１凹凸リブ同士の間の薄肉部分に第２凹凸リブが当接され、第２凹凸リブ同士の間の薄肉部分に第１凹凸リブが当接される。各凹凸リブが薄肉部分に当接することから薄肉部分が僅かに湾曲し、多数の分離ディスクを積層できる。その結果、処理対象ガスに含まれるオイルミストの分離効率を高めることができる。

前述のオイルセパレータにおいて、前記第１分離ディスク及び前記第２分離ディスクに設けられる前記取付開口は、平面視正多角形の形状に設けられ、前記第１凹凸リブは、前記正多角形における内角の１／ｎ倍間隔で周方向に設けられ、前記第２凹凸リブは、前記第１凹凸リブに対して前記内角の１／２ｎ倍だけ周方向にずれた位置に、前記内角の１／ｎ倍間隔で周方向に設けられていることが好ましい。この構成では、ディスク保持部を第１分離ディスクと第２分離ディスクの取付開口に挿入し、開口縁をディスク保持部に係止させることで、各凹凸リブにおける周方向の位置が定まる。これにより、各分離ディスクをディスク保持部に積層する際の作業性を向上させることができる。

前述のオイルセパレータにおいて、前記スピンドルに連結されると共に、前記スピンドルの軸線方向に設けられるディスク保持部を有し、前記分離ディスクは、前記ディスク保持部に係止される開口縁を形成する取付開口が中心側部分に設けられ、前記第１凸部と前記第２凸部とが交互に形成された第１凹凸リブを、周方向に等間隔で複数本形成した第１分離ディスクと、前記取付開口が中心側部分に設けられ、前記第２凸部と前記第１凸部とが交互に形成された第２凹凸リブを、周方向に前記第１凹凸リブと同じ間隔で複数本形成した第２分離ディスクとを備え、前記第１分離ディスクと前記第２分離ディスクは、前記第１凹凸リブの前記第１凸部と前記第２凹凸リブの前記第２凸部とが当接すると共に、前記第１凹凸リブの前記第２凸部と前記第２凹凸リブの前記第１凸部とが当接するように、前記ディスク保持部に対して交互に積層されていることが好ましい。この構成では、第１凹凸リブと第２凹凸リブの凸部同士が当接するので、トンネル状空間の途中にガスの流れ難い個所が形成される。これにより、処理対象ガスに含まれるオイルミストの分離効率を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、前記スピンドル、前記ローター、及び前記ノズルが収容される収容室を区画するハウジングと、前記ハウジングの外部から供給される前記処理対象ガスを、前記ノズルの軌跡よりも前記スピンドル側の位置で前記取付開口に向けて導入するガス導入部を有することが好ましい。この構成では、処理対象ガスを積極的に取付開口へ導入することができ、処理対象ガスに含まれるオイルミストの分離効率を高めることができる。

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、分離ディスクの軽量化を図りつつ処理対象ガスに含まれるオイルミストの分離効率を高めることができる。

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斜め上方から見た図である。 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。 下側ケースを斜め上方から見た図である。 ブローバイバス及びオイルの流れを説明する図である。 （ａ）は、第１分離ディスクの平面図である。（ｂ）は、第２分離ディスクの平面図である。 （ａ）は、第１分離ディスク及び第２分離ディスクの側面図である。（ｂ）は、第１凸部と第２凸部を説明する部分拡大断面図である。 （ａ）は、分離ディスクのディスク保持部への取り付けを説明する断面図である。（ｂ）は、同じく斜視図である。 （ａ）は、ローターの正面図である。（ｂ）は分離ディスクの部分拡大図である。 （ａ）は、本実施形態に係る分離ディスクの積層状態を説明する図である。（ｂ）は、参考例に係る分離ディスクの積層状態を説明する図である。 （ａ）は、第２実施形態における第１分離ディスクの平面図である。（ｂ）は第２実施形態における第２分離ディスクの平面図である。 （ａ）は、第２実施形態における各分離ディスクのディスク保持部への取り付けを説明する図である。（ｂ）は、第１分離ディスクの第１凹凸リブと第２分離ディスクの第２凹凸リブの当接状態を説明する部分拡大断面図である。 （ａ）は、第２実施形態におけるローターの正面図である。（ｂ）は、第２実施形態における分離ディスクの部分拡大図である。

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４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に示すように、このオイルセパレータ２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。そして、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。下側ケース１２の上側半部は、円筒形状に構成されており、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５を参照）が設けられている。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。なお、本実施形態における下側ケース１２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。

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（図３を参照）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。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２４が上方に向けて設けられている。このガス排出部２４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２５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３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２６が配設されている。また、図４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２７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４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、円錐台形の板状部材で構成されている。なお、この分離ディスク３４については後で詳しく説明する。また、説明の都合上、図４では、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、図３に示すように、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。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、内周側が中空部分とされて上下方向に貫通している。そして、図４に示すように、中空部分の上端、すなわち上部ホルダ３５の上面中央部は、キャップ部材３５ａによって気密に塞がれている。ローター３１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とは互いに連結されている。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ＮＬで示すように、スピンドル３２の軸線方向ＡＬに対して下向き斜め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、ノズル本体３８の軸線方向ＮＬ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。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。このジョイント部１９には、オイル供給パイプ９（図１を参照）が接続される。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、オイルは、ノズル本体３８に流入した後、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２６について説明する。図４に示すように、区画部材２６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。この区画部材２６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２６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２６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。

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２７について説明する。図４に示すように、ＰＣＶバルブ２７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。このＰＣＶバルブ２７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によって気密に覆われている。そして、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。

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２４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２７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。

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３１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により、連通窓部５３を通過するオイルの量を低減できるので、ＰＣＶバルブ２７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について説明する。図５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。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。この筒状部材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６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３を参照）。そして、筒状部材１７は、ブローバイガスの導入口１７ａが、フランジ１８よりも突設され、導入出口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。この筒状部材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。

次に、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、図６を参照して説明する。

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２６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。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ＳＰは、オイル案内路として機能し、ノズル３７から噴射させるために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ＳＰに充填されたオイルの一部は、隙間ＳＰ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、旋回しながら上昇する。そして、符号Ｆ１４，Ｆ１５の矢印で示すように、ブローバイガスは、ＰＣＶバルブ２７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２５を通ってブリーザーパイプ３へと導かれる。

次に、分離ディスク３４について詳細に説明する。この第１実施形態では、図７（ａ）に示す第１分離ディスク６１と、図７（ｂ）に示す第２分離ディスク６２とを用いており、図８に示すように、これらの第１分離ディスク６１と第２分離ディスク６２を交互に積層している。これらの分離ディスク６１，６２は、円錐台形の板状部材によって構成されている。このため、分離ディスク６１，６２は、平面方向から見て円形状をしているともに、側面方向から見て台形状をしている。本実施形態において、各分離ディスク６１，６２の直径は８０〜１２０ｍｍ、厚みは０．３〜０．４ｍｍである。

各分離ディスク６１，６２において、円錐台の上面となる円形の中心側部分６１ａ，６２ａには、中心側部分のほぼ全体を使って正八角形状の取付開口６３が形成されている。また、円錐台の側面（傾斜面）となる外周側部分６１ｂ，６２ｂの表面には、回転中心から放射方向へ延びる２４本のリブ６４，６５が周方向に等間隔で形成されている。言い換えれば各リブ６４，６５が１５度間隔で形成されている。本実施形態において、中心側部分６１ａ，６２ａの直径は４０〜６０ｍｍ、取付開口６３の回転中心を通る対角線の長さは３６〜５４ｍｍである。

便宜上、以下の説明では、第１分離ディスク６１に形成されるリブを第１凹凸リブ６４といい、第２分離ディスク６２に形成されるリブを第２凹凸リブ６５という。本実施形態において、第１凹凸リブ６４及び第２凹凸リブ６５は、外周側部分の表面側が凸とされ裏面側が凹とされた第１凸部６６と裏面側が凸とされ表面側が凹とされた第２凸部６７を有している。なお、取付開口６３については、第１分離ディスク６１と第２分離ディスク６２の間で違いはない。このため、単に取付開口６３という。

図７（ａ），（ｂ）の比較から明らかなように、第１分離ディスク６１と第２分離ディスク６２の違いは、取付開口６３を基準とする各第１凹凸リブ６４の形成位置と各第２凹凸リブ６５の形成位置にある。ここで、取付開口６３における或る辺の中心と回転中心ＣＰを通り、直交する２本の補助線ＡＸを基準にする。第１分離ディスク６１では４つの第１凹凸リブ６４が補助線ＡＸ上に位置するのに対し、第２分離ディスク６２では隣り合う第２凹凸リブ６５同士の中間に補助線ＡＸが位置する。

図８（ａ），（ｂ）に示すように、第１凹凸リブ６４及び第２凹凸リブ６５を形成する第１凸部６６は放射方向に延びる四角錐台形状であり、第２凸部６７はすり鉢形状である。そして、１本の凹凸リブ６４，６５は、４つの第１凸部６６と３つの第２凸部６７とが放射方向に沿って交互に形成されている。これらの第１凸部６６と第２凸部６７により、第１凹凸リブ６４と第２凹凸リブ６５を薄肉に形成でき、分離ディスク３４（６１，６２）の軽量化が図れる。

また、第１凸部６６と第２凸部６７の組み合わせによって、複数の第１凸部６６によって形成されるトンネル状空間の途中に、第２凸部６７によるガスの流れ難い個所が形成される。これにより、ブローバイガスが各外周側部分６１ｂ，６２ｂに留まる時間が長くなり、オイルミストの分離効率を高めることができる。

また、本実施形態では、第１凹凸リブ６４と第２凹凸リブ６５の周方向における位置関係は、第１分離ディスク６１の取付開口６３と第２分離ディスク６２の取付開口６３の各辺を揃えることで定められる。これは、取付開口６３が平面視正八角形の形状に設けられ、第１凹凸リブ６４が正八角形における内角α（４５度）の１／３倍間隔（１５度間隔）で周方向に設けられており、かつ、第２凹凸リブ６５が第１リブ６４に対して内角αの１／６倍（７．５度）だけ周方向にずれた位置に、内角αの１／３倍間隔（１５度間隔）で周方向に設けられているためである。

図９（ａ）に示すように、上部ホルダ３５の中心側部分にはディスク保持部３５ｂが設けられている。このディスク保持部３５ｂは、図９（ｂ）に示すように、各分離ディスク６１，６２の取付開口６３に挿入される部分である。このディスク保持部３５ｂは、上部ホルダ３５の一部であるため、スピンドル３２と共に回転する。そして、ディスク保持部３５ｂは、取付開口６３の開口縁（頂点部分）に係止することで各分離ディスク６１，６２の回転方向への移動を規制する。本実施形態のディスク保持部３５ｂは、スピンドル３２の軸線方向に延びる８本の細長い板状部材３５ｃで構成されている。

各板状部材３５ｃは、回転中心から放射方向に向けられており、４５度間隔で周方向に配置されている。ディスクの取り付けに際しては、取付開口６３の各頂点を各板状部材３５ｃの縁部に沿わせ、各分離ディスク６１，６２を挿入する。第１分離ディスク６１と第２分離ディスク６２をディスク保持部３５ｂへ交互に取り付けることで、各分離ディスク６１，６２がスピンドル３２の軸線方向に積層される。また、周方向において隣り合う第１リブ６４同士の間に第２リブ６５が配置されることになる。

本実施形態では、第１分離ディスク６１及び第２分離ディスク６２の取付開口６３を正八角形とし、２４本の第１凹凸リブ６４及び第２凹凸リブ６５をそれぞれ周方向に１５度間隔で形成し、さらに取付開口６３を基準とする第１凹凸リブ６４と第２凹凸リブ６５の周方向へのずれ量を７．５度としている。これにより、第１分離ディスク６１と第２分離ディスク６２を交互にディスク保持部３５ｂへ取り付けるだけで、各凹凸リブ６４，６５の周方向への位置を定めることができ、隣り合う第１凹凸リブ６４同士の間に第２凹凸リブ６５を配置できる。その結果、各分離ディスク６１，６２をディスク保持部３５ｂに積層する際の作業性を向上させることができる。

図１０（ａ）に示すように、ローター３１には、多数の分離ディスク３４（第１分離ディスク６１，第２分離ディスク６２）が積層された状態で保持される。そして、図１０（ｂ）に示すように、各第１凹凸リブ６４と各第２凹凸リブ６５は、側面方向から見て千鳥状に配置される。このように、各凹凸リブ６４，６５が千鳥配置となっていることから、図１１（ａ）に示すように、第１分離ディスク６１の薄肉部分に第２凹凸リブ６５が当接され、第２分離ディスク６２の薄肉部分に第１凹凸リブ６４が当接され、各分離ディスク６１，６２の薄肉部分が僅かに湾曲する。

図１１（ｂ）に、比較例の分離ディスク８１を複数枚積層した状態を示す。比較例の分離ディスク８１では、矩形断面のリブ８３を外周側部分８２に設けている。すなわち、分離ディスク８１もまた、円錐台形の板状部材で構成されており、複数のリブ８３が回転中心から放射方向に設けられている。また、比較例では、リブ８３同士が重なるように複数の分離ディスク８１が積層されている。

そして、図１１（ａ）と図１１（ｂ）の比較から明らかなように、本実施形態では、第１凹凸リブ６４と第２凹凸リブ６５の位置を周方向へずらしているので、各分離ディスク６１，６２の薄肉部分が僅かに湾曲し、４枚の分離ディスク６１，６２を積層した状態の厚さがｄ１になっている。これに対し、比較例では、４枚の分離ディスク８１を積層した状態の厚さがｄ２と、本実施形態よりも厚くなっている。

分離ディスク３４（６１，６２）を積層するタイプのローター３１では、分離ディスク３４の積層枚数が多いほどオイルミストの分離効率を高めることができる。そして、同じ高さ範囲であれば、比較例よりも多数の分離ディスク３４を積層できることから、本実施形態のローター３１では、処理対象ガスに含まれるオイルミストの分離効率を高めることができる。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、第１分離ディスク及び第２分離ディスクに設けられた各リブの形状が、第１実施形態のものと相違している。ここで、図１２（ａ）は、第２実施形態における第１分離ディスク７１の平面図である。図１２（ｂ）は、第２実施形態における第２分離ディスク７２の平面図である。

これらの図に示すように、第２実施形態の第１分離ディスク７１は、外周側部分の表面側が凸とされ裏面側が凹とされた第１凸部７６と裏面側が凸とされ表面側が凹とされた第２凸部７７とが交互に形成された第１凹凸リブ７４を備えている。この第１凹凸リブ７４は、第１分離ディスク７１の外周側部分において、第１分離ディスク７１の回転中心ＣＰから放射方向へ延びている。そして、第１分離ディスク７１には、２４本の第１凹凸リブ７４が周方向に等間隔で形成されている。また、第２分離ディスク７２も同様に構成されている。すなわち、第２分離ディスク７２には、第２凸部７７と第１凸部７６とが交互に形成された２４本の第２凹凸リブ７５が、周方向に等間隔で形成されている。

第２実施形態でも、各分離ディスク７１，７２の中心側部分には、正八角形状の取付開口７３が形成されている。図１２（ａ），（ｂ）の比較から明らかなように、取付開口７３を基準とする各第１凹凸リブ７４の周方向における形成位置と各第２凹凸リブ７５の周方向における形成位置は同じである。このため、図１３（ａ）に示すように、取付開口７３の各頂点を各板状部材３５ｃの縁部に沿わせ、第１分離ディスク７１と第２分離ディスク７２をディスク保持部３５ｂへ交互に取り付けると、第１凹凸リブ７４と第２凹凸リブ７５とが当接される。すなわち、図１３（ｂ）に示すように、第１凹凸リブ７４の第２凸部７７と第２凹凸リブ７５の前記第１凸部７６とが当接する。同様に、第１凹凸リブ７４の第１凸部７６と第２凹凸リブ７５の第２凸部７７も当接する。

第２実施形態の各分離ディスク７１，７２もまた、第１凹凸リブ７４及び第２凹凸リブ７５が有する第１凸部７６及び第２凸部７７が薄肉に構成されている。このため、各分離ディスク７１，７２を軽量化できる。また、第２実施形態では、第１凹凸リブ７４と第２凹凸リブ７５とが当接することで、周方向を貫通する複数の孔が形成される。

前述したように、オイルは、各分離ディスク７１，７２の表面を移動する。その際、オイルは、新たに形成された複数の孔によって複雑な経路で移動する。例えば、第１凹凸リブ７４と第２凹凸リブ７５によって周方向への移動が規制されることで、オイル同士が合体される。その後、オイルは、新たに形成された孔を通過し、別の第１凹凸リブ７４と第２凹凸リブ７５によって周方向への移動が規制される。このような動作が行われることで、オイル同士が合体し易くなり、オイルミストの分離効率を高めることができる。

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。

分離ディスク３４（６１，６２，７１，７２）の取付開口６３，７３に関し、前述の各実施形態では正八角形であったが、他の正多角形であってもよい。

例えば、分離ディスク３４の取付開口を正六角形とした場合について考える。この場合、第１凹凸リブを正六角形における内角α（６０度）の１／３倍間隔（２０度間隔）で周方向に設け、第２リブ凹凸を第１凹凸リブに対して内角αの１／６倍（１０度）だけ周方向にずれた位置に、内角αの１／３倍間隔（２０度間隔）で周方向に設ければよい。また、取付開口を正十角形とした場合、第１凹凸リブを正十角形における内角α（３６度）の１／３倍間隔（１２度間隔）で周方向に設け、第２凹凸リブを第１凹凸リブに対して内角αの１／６倍（６度）だけ周方向にずれた位置に、内角αの１／３倍間隔（１２度間隔）で周方向に設ければよい。

要するに、取付開口の或る頂点から隣の頂点までの間に配置されるリブの本数をｎとするとき、第１凹凸リブは、正多角形における内角の１／ｎ倍間隔で周方向に設けられていればよい。また、第２凹凸リブは、第１凹凸リブに対して内角αの１／２ｎ倍だけ周方向にずれた位置に、内角αの１／ｎ倍間隔で周方向に設けられていればよい。

また、ディスク保持部３５ｂに関し、前述の実施形態では、細長い板状部材３５ｃを複数本用いたものを例示したが、この構成に限定されるものではない。例えば、多数の通気孔が壁部に開けられた正多角形断面の筒状部材でディスク保持部を構成してもよい。

また、前述の第１実施形態では、第１分離ディスク６１と第２分離ディスク６２からなる２種類の分離ディスクが交互に積層されていた。しかしながら、本発明は、２種類の分離ディスクを交互に積層する構成に限定されるものではない。すなわち、３種類以上の分離ディスクを順番に積層する構成としてもよい。

ここで、分離ディスクの種類をＮとした場合、各分離ディスクが備えるリブの周方向へのずれ量については、内角αの１／ｎ倍の１／Ｎ倍に定めればよい。仮に、第１〜第３分離ディスクからなる３種類（Ｎ＝３）である場合、第２分離ディスクのずれ量は、第１分離ディスクに対して内角αの１／３ｎ倍に定めればよい。同様に、第３分離ディスクのずれ量は、第２分離ディスクに対して内角αの１／３ｎ倍に定めればよい。

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…筒状部材，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…ガス排出部，２５…出口パイプ，２６…区画部材，２７…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，３５ａ…キャップ部材，３５ｂ…ディスク保持部，３５ｃ…板状部材，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…外周部，４５…テーパー部，４５ａ…傾斜面，４６…鍔部，４７…ダイヤフラム，４８…上側スプリング，４９…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，６１…第１分離ディスク，６１ａ…第１分離ディスクの中心側部分，６１ｂ…第１分離ディスクの外周側部分，６２…第２分離ディスク，６２ａ…第２分離ディスクの中心側部分，６２ｂ…第２分離ディスクの外周側部分，６３…取付開口，６４…第１凹凸リブ，６５…第２凹凸リブ，６６…第１凸部，６７…第２凸部，７１…第１分離ディスク，７２…第２分離ディスク，７３…取付開口，７４…第１凹凸リブ，７５…第２凹凸リブ，７６…第１凸部，７７…第２凸部，８１…参考例の分離ディスク，８２…参考例の分離ディスクの外周側部分，８３…参考例の分離ディスクのリブ，ＳＰ…スピンドルとスピンドルシャフトの間の隙間，ＡＸ…分離ディスクの補助線，α…取付開口の中心角

Claims (5)

1. スピンドルと共に回転可能に設けられ、回転によって処理対象ガスからミスト状オイルを分離するローターを有するオイルセパレータであって、
   前記ローターは、
   上部ホルダ、下部ホルダ、及び分離ディスクを有し、
   前記分離ディスクは、
   円錐台形状の板状部材で構成されると共に、円錐台における傾斜面に相当する外周側部分に、回転中心から放射方向へ延びるリブが形成され、かつ、前記スピンドルの軸線方向に積層され、
   前記リブは、
   前記外周側部分の表面側が凸とされ裏面側が凹とされた第１凸部と、
   前記外周側部分の裏面側が凸とされ表面側が凹とされた第２凸部を有することを特徴とするオイルセパレータ。
2. 前記スピンドルに連結されると共に、前記スピンドルの軸線方向に設けられるディスク保持部を有し、
   前記分離ディスクは、
   前記ディスク保持部に係止される開口縁を形成する取付開口が中心側部分に設けられ、前記外周側部分の表面に回転中心から放射方向へ延びる第１凹凸リブを、周方向に等間隔で複数本形成した第１分離ディスクと、
   前記取付開口が中心側部分に設けられ、前記外周側部分の表面に回転中心から放射方向へ延び、前記取付開口に前記ディスク保持部が挿入された状態で、周方向において隣り合う前記第１凹凸リブ同士の間に配置される第２凹凸リブを、周方向に複数本形成した第２分離ディスクとを備え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. 前記第１分離ディスク及び前記第２分離ディスクに設けられる前記取付開口は、平面視正多角形の形状に設けられ、
   前記第１凹凸リブは、前記正多角形における内角の１／ｎ倍間隔で周方向に設けられ、
   前記第２凹凸リブは、前記第１凹凸リブに対して前記内角の１／２ｎ倍だけ周方向にずれた位置に、前記内角の１／ｎ倍間隔で周方向に設けられていることを特徴とする請求項２に記載のオイルセパレータ。
4. 前記スピンドルに連結されると共に、前記スピンドルの軸線方向に設けられるディスク保持部を有し、
   前記分離ディスクは、
   前記ディスク保持部に係止される開口縁を形成する取付開口が中心側部分に設けられ、前記第１凸部と前記第２凸部とが交互に形成された第１凹凸リブを、周方向に等間隔で複数本形成した第１分離ディスクと、
   前記取付開口が中心側部分に設けられ、前記第２凸部と前記第１凸部とが交互に形成された第２凹凸リブを、周方向に前記第１凹凸リブと同じ間隔で複数本形成した第２分離ディスクとを備え、
   前記第１分離ディスクと前記第２分離ディスクは、前記第１凹凸リブの前記第１凸部と前記第２凹凸リブの前記第２凸部とが当接すると共に、前記第１凹凸リブの前記第２凸部と前記第２凹凸リブの前記第１凸部とが当接するように、前記ディスク保持部に対して交互に積層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。
5. 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、
   前記スピンドル、前記ローター、及び前記ノズルが収容される収容室を区画するハウジングと、
   前記ハウジングの外部から供給される前記処理対象ガスを、前記ノズルの軌跡よりも前記スピンドル側の位置で前記取付開口に向けて導入するガス導入部を有す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。

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