JPWO2016139716A1 - 分離ディスク及びオイルセパレータ - Google Patents
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Abstract
Description
ところが、特許文献1に記載の分離ディスクが円錐台形状の板状部材によって構成されているため、特許文献1に記載の分離ディスクが複数枚積み重ねられると、その積み重ね高さが高くなってしまい、オイルセパレータ全体の高さが高くなり、そのオイルセパレータの搭載上の問題が生じる。一方、オイルセパレータのコンパクト化のために、特許文献1に記載の分離ディスクの積み重ね枚数が減ると、分離効率が低下してしまう。
また、特許文献1に記載の分離ディスクの傾斜角度を緩やかにすると、それら分離ディスクを積み重ねることが容易となるが、分離ディスクに遠心力が伝わりにくく、分離効率が低下する。
また、特許文献1に記載の分離ディスクの薄型化には限界がある。具体的には、特許文献1に記載の分離ディスクは遠心力によって変形してしまう恐れがあるので、分離ディスクの剛性不足を防止するべく、分離ディスクが厚くなってしまう。そのため、特許文献1に記載の分離ディスクを特定の高さに積み重ねた場合、分離ディスクの積み重ね枚数が少なく、分離効率が低い。更に、分離ディスクの積み重ね枚数が少ないと、分離ディスク同士の間の隙間の開口面積(開口面積とは、ガスの流れに直交する面に沿った隙間の面積)の総量が小さいので、ガスの流れに与える抵抗が大きくなってしまう。
また、分離ディスクの外周側部分の傾斜の向きと内周側部分の傾斜の向きが反対になっているので、軸方向に沿う分離ディスクの高さを抑えることができる。よって、複数枚の分離ディスクを積み重ねた場合、積み重ね枚数が増えても、積み重ね高さを抑えることができる。複数枚の分離ディスクを限られた高さに積み重ねた場合、積み重ね枚数を多くすることができる。分離ディスクの積み重ね枚数が多いと、分離ディスク同士の間の隙間の開口面積の総量が増大し、ガスの流れの抵抗の低下が図られる。
また、分離ディスクは内周側部分と外周側部分との間において曲折しているので、その分離ディスクの剛性が向上する。よって、分離ディスクの薄型化が可能である。そのため、複数枚の分離ディスクを限られた高さに積み重ねた場合、積み重ね枚数を多くすることができる。
よって、積み重ねられた分離ディスク同士の間の隙間が広がってしまうことを抑制することができる。
よって、積み重ねられた分離ディスク同士の間の隙間が広がってしまうことを抑制することができる。
よって、積み重ねられた分離ディスク同士の間の隙間が広がってしまうことを抑制することができる。
よって、高剛性・高強度な分離ディスクを提供することができ、分離ディスクの薄型化を実現することができる。
よって、処理対象ガスが分離ディスク同士の間の隙間に流れ込むと、処理対象ガスに含まれるガスが分離ディスクによって捕捉されて、処理対象ガスからミスト状オイルが分離される。そして、遠心力によって液体が分離ディスクの外周側部分の外縁から径方向外方斜め下方へ排出される。
よって、隔壁部材よりも上側の空間の上下長を抑えることができ、ハウジングのコンパクト化を図ることができる。また、ノズルがその上方の隔壁部材の近くに配置されても、隔壁部材が径方向に沿っているので、ノズルから噴射するオイルが隔壁部材に吹きつけられることを抑えることができる。そのため、ノズルを隔壁部材の近くに配置することができ、隔壁部材よりも下側の空間の上下長を抑えることでき、ハウジングのコンパクト化を図ることができる。
分離ディスクはその外周側部分の内周縁において山折りとなっているので、分離ディスクの下にはスペースがある。そして、液体返しの反対側の凸状部位が分離ディスクの下に配置されているため、スペースの有効利用を図ることができる。
そのため、ノズルによって噴射されるオイルが分離ディスクに干渉しないようにすることができ、オイルの飛翔領域を確保することができる。
一方、導入路41の上側が隔壁部22aによって塞がれ、隔壁部22aの上側の中空と導入路41が隔壁部22aによって仕切られている。
図9に示すように、この下部隔壁部材31は中部隔壁部材32から下に離間し、中部隔壁部材32と下部隔壁部材31との間には分離室43が形成されている。この分離室43は中部ケース22内の中空の一部である。
ローターユニット50は、ブローバイガスからミスト状オイルを分離するための機構である。ローターユニット50は、スピンドルシャフト51、スピンドル52、ローター60及び複数のノズル53等を備える。なお、図15では、ローター60を見やすくするために、スピンドルシャフト51の図示を省略する。
スピンドル52及び軸受55、56が軸方向に沿って僅かに移動できるように、僅かな隙間が下側軸受55と軸受54との間や上側軸受56とワッシャー57との間やワッシャー57とナット58との間に存在する。具体的には、ローター60の回転時にはスピンドル52及び軸受55、56が軸方向に沿って上昇し、ローター60の停止時にはスピンドル52及び軸受55、56が下降する。
また、スピンドル52の内周面と上側軸受56との間に僅かな隙間が存在し、オイル供給路52a内のオイルがその隙間を通じてスピンドル52の外に流出する。
内周側部分65は、分離ディスク63の中心の下方を頂点とした錐面型の板状に形作られている。そのため、内周側部分65は、径方向外方に向けて上向きに傾斜する。外周側部分64は、分離ディスク63の中心の上方を頂点とした錐面型の板状に形作られている。そのため、外周側部分64は、径方向外方に向けて下向きに傾斜する。外周側部分64の内周縁が内周側部分65の外周縁に繋がって、外周側部分64が内周側部分65の外周縁から外側へ続き、外周側部分64と内周側部分65が一体成形されている。ここで、錐面とは、裁頭錐体の外周面をいう。
更に、分離ディスク63の積み重ね枚数が増えても、これら分離ディスク63の積み重ね高さが高くなることを抑えることができる。
また、分離ディスク63が曲折しているので、径方向に対する内周側部分65及び外周側部分64の傾斜角を急勾配にした状態でも、分離ディスク63の自体の高さを抑えることができる。径方向に対する内周側部分65及び外周側部分64の傾斜角が急勾配であれば、オイルの分離効率が高い。
図20に示すように、距離L1が距離L2によりも長い。また、内周側部分65の内周縁から軸方向に沿って内周側部分65の外周縁までの距離L3が外周側部分64の内周縁から軸方向に沿って外周側部分64の外周縁までの距離L4よりも長く、その距離L4は内周側部分65の内周縁から軸方向に沿って外周側部分64の外周縁までの距離L5よりも長い。そして、距離L1は、距離L1と距離L2の和の50%を越え、60%以下であることが好ましい。
図21に示すように、距離L1が距離L2によりも短い。また、距離L4が距離L3よりも長く、その距離L3は距離L5よりも長い。そして、距離L1は、距離L1と距離L2の和の40%以上、50%未満であることが好ましい。
なお、図19〜図21を参照して説明した距離L1,L2,L3,L4,L5の比率は、傾斜角θ1と傾斜角θ2が異なる場合にも適用してもよい。
PCVバルブ90は、環流されるブローバイガスの流量を調整することによって、エンジン4の吸気圧力やクランクケース側の圧力を適切に調整する。具体的には、PCVバルブ90は、上部隔壁部材33の連通穴33aの開き具合を調整することによってブローバイガスの流量を調整する。
エンジン4からオイルセパレータ2に供給されるオイルは、オイル案内パイプ21b、第一オイル供給路51b及び第二オイル供給路52aを経由してノズル53内に流れ込む。そして、ノズル53内のオイルが噴射口53aから噴射する。噴射口53aからのオイルの噴射向きはスピンドル52の軸線を中心とした周方向である。より具体的には、オイルの噴射向きがスピンドル52の軸線に対して垂直な方向であって、スピンドル52の軸線が鉛直方向に沿っている場合にはオイルの噴射向きが水平方向である。オイルの噴射圧によってスピンドル52及びローター60がスピンドル52の軸線を中心にして回転する。スピンドル52及びローター60の回転の向きはオイルの噴射の向きの反対である。
オイルガード31gに吹き付けられたオイルは、オイルガード31gや下部ケース21の内周面に沿って流下する。そのオイルの温度が80〜110℃と高いため、そのオイルがオイルセパレータ2を下部ケース21の側から加温する。これにより、寒冷地での使用であっても、凍結等によるオイルセパレータ2の動作不具合の発生を抑えることができる。流下したオイルは、下部ケース21内の底部から連通筒部21aを通ってエンジン4に戻される。
また、ブローバイガスから分離されたオイルのみならず、第二オイル供給路52aから流れ出たオイルも、分離ディスク63の表面の油膜の成分となっているので、分離ディスク63の表面に十分な油膜が形成される。そして、そのような油膜にブローバイガス中のミスト状オイルが吸収されるので、ミスト状オイルの分離効率が高い。
また、第二オイル供給路52aから流れ出たオイルの物性(濡れ性)と、ブローバイガス中のミスト状オイルの物性(濡れ性)が同一である。そのため、第二オイル供給路52aから流れ出たオイルとブローバイガス中のミスト状オイルとの親和性が高い上、ブローバイガス中のミスト状オイルと分離ディスク63の表面の油膜との親和性も高い。よって、ブローバイガス中のミスト状オイルが分離ディスク63の表面の油膜に吸収されやすく、ミスト状オイルの分離効率が高い。
また、ラビリンスシール80が下部ホルダ72の下面と下部隔壁部材31の上面との間に設けられているので、分離室43と噴射室44との間でブローバイガスが漏れないようになっている。
また、分離室43とオイル処理室43bが隙間43aによってのみ通じており、オイル処理室43b内の圧力が分離室43内の圧力よりも低く、オイル処理室43b内の圧力と噴射室44内の圧力との差が小さい。オイル処理室43b内のオイルが連続的にドレン孔31bに流れ込み、オイルの逆流が起こりにくい。
Claims (14)
- 軸周りに回転し、処理対象ガスに含まれるミスト状オイルを捕捉する分離ディスクであって、
前記軸周りの錐面型板状に設けられ、径方向に対して一方の軸方向側に傾斜した内周側部分と、
前記内周側部分の外周縁から外側へ続き、前記軸周りの錐面型板状に設けられ、前記径方向に対して他方の軸方向側に傾斜した外周側部分と、を備えることを特徴とする分離ディスク。 - 前記内周側部分と前記外周側部分によって挟まれる角部が直角又は鈍角であることを特徴とする請求項1に記載の分離ディスク。
- 前記径方向に対する前記内周側部分の傾斜角が45°以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の分離ディスク。
- 前記径方向に対する前記外周側部分の傾斜角が45°以下であることを特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載の分離ディスク。
- 前記内周側部分と前記外周側部分との間に挟まれる角部が丸面取りされていることを特徴とする請求項1から4の何れか一項に記載の分離ディスク。
- ミスト状オイルを含む処理対象ガスから前記ミスト状オイルを分離するオイルセパレータであって、
軸周りに回転し、軸方向に間隔をおいて積み重ねられた複数の分離ディスクを備え、
前記分離ディスクが、
前記軸周りの錐面型板状に設けられ、径方向に対して一方の軸方向側に傾斜した内周側部分と、
前記内周側部分の外周縁から外側へ続き、前記軸周りの錐面型板状に設けられ、前記径方向に対して他方の軸方向側に傾斜した外周側部分と、を有することを特徴とするオイルセパレータ。 - 前記内周側部分と前記外周側部分によって挟まれる角部が直角又は鈍角であることを特徴とする請求項6にオイルセパレータ。
- 前記径方向に対する前記内周側部分の傾斜角が45°以下であることを特徴とする請求項6又は7に記載のオイルセパレータ。
- 前記径方向に対する前記外周側部分の傾斜角が45°以下であることを特徴とする請求項6から8の何れか一項に記載のオイルセパレータ。
- 前記内周側部分と前記外周側部分との間に挟まれる角部が丸面取りされていることを特徴とする請求項6から9の何れか一項に記載のオイルセパレータ。
- 前記軸方向が鉛直方向であり、
前記内周側部分が前記径方向に対して上側に傾斜し、
前記外周側部分が前記径方向に対して下側に傾斜することを特徴とする請求項6から10の何れか一項に記載のオイルセパレータ。 - 前記複数の分離ディスクを収容したハウジングと、
前記ハウジングの内側の空間のうち前記複数の分離ディスクの下方に配置され、前記ハウジングの内側の空間を上下に区切る隔壁部材と、
前記隔壁部材を上下に貫通するように前記隔壁部材に形成された通し孔と、
前記内周側部分の内側に配置され、前記分離ディスクと一体となって前記軸周りに回転し、前記通し孔に通されて前記通し孔から上下に延び出たスピンドルと、
前記スピンドルのうち前記通し孔よりも下の部位の外周面から突設され、周方向に向けてオイルを噴射して、前記スピンドル及び前記分離ディスクを回転させるノズルと、を備え、
前記隔壁部材が前記径方向及び前記周方向に広がるように設けられていることを特徴とする請求項11に記載のオイルセパレータ。 - 前記隔壁部材の下面に凹状に形成され、前記通し孔の周囲に設けられたオイル返しを更に備え、
前記隔壁部材の上面のうち前記オイル返しの反対側の部位が凸状に形成されているとともに、前記分離ディスクの下に配置されていることを特徴とする請求項12に記載のオイルセパレータ。 - 前記内周側部分の内側に配置され、前記分離ディスクと一体となって前記軸周りに回転するスピンドルと、
前記スピンドルの外周面から突設され、周方向に向けて液体を噴射して、前記スピンドル及び前記分離ディスクを回転させるノズルと、を更に備え、
前記内周側部分の内周縁が前記ノズルよりも上に位置し、前記外周側部分の外周縁が前記ノズルよりも上に位置することを特徴とする請求項11に記載のオイルセパレータ。
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