KR101382080B1 - 차량용 블로바이가스 오일 세퍼레이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 블로바이가스 오일 세퍼레이터에 관한 것으로서, 구체적으로 블로바이가스가 가지는 열에너지를 회전에너지로 소비시킴으로써 블로바이가스에 존재하는 오일과 블로바이가스를 효율적으로 분리하고, 포집하여 엔진내부의 압력상승을 최대한 방지하고, 엔진의 성능 저하를 방지할 수 있는 차량용 블로바이가스 오일 세퍼레이터에 관한 것이다

Description

차량용 블로바이가스 오일 세퍼레이터 {Oil Blow-By Gas Separator for vechicle}

본 발명은 차량용 블로바이가스 오일 세퍼레이터에 관한 것으로서, 구체적으로 블로바이가스가 가지는 열에너지를 회전에너지로 소비시킴으로써 블로바이가스에 존재하는 오일과 블로바이가스를 효율적으로 분리하고, 포집하여 엔진내부의 압력상승을 최대한 방지하고, 엔진의 성능 저하를 방지할 수 있는 차량용 블로바이가스 오일 세퍼레이터에 관한 것이다.

블로바이가스(Blow-by Gas)란 자동차의 엔진을 구동시킴에 있어 발생하는 배출가스의 일종으로, 연소실의 혼합기나 미연소가스가 크랭크 케이스로 유출되는 배출가스이다.

즉, 블로바이가스는 자동차의 엔진이 압축행정과 팽창행정 과정을 거치는 동안 실린더와 피스톤의 간극을 통하여 연소실로부터 크랭크 케이스로 유출되게 되며, 주성분은 대부분 미연소 가스로 이루어져있다. 피스톤으로부터 연소실로 유입된 오일이 미립화되어 연료와 같이 기화된 상태로, 이는 엔진 내부 압력을 증가시켜 엔진 실링 등에 악영향으로 주고, 엔진의 성능을 저하시킨다.

이를 방지하기 위해 대부분의 엔진들은 블로바이가스에 존재하는 오일성분을 제거하고자 별도의 오일분리장치를 갖추고 있다.

상기와 같은 블로바이가스의 문제점을 해결하고자, 일반적으로 블로바이가스를 필터링하는 방식을 사용하였다. 즉, 블로바이가스가 통과할 때 응집성 있는 오일이 분리되도록 오일필터 등을 블로바이가스의 흐름 경로상에 설치하여 블로바이가스에 포함된 오일입자를 필터링 하는 방식을 많이 사용하였다.

또한, 이를 개선하기 위한 기술로서, 한국 특허공개공보 제2010-0064879호에 개시된 "블로우바이 가스 오일 분리장치"가 있다. 이는 복수개의 하우징을 구성하여 필터 효율을 향상시키는 효과를 보였으나, 부피면에서 큰 공간을 차지한다는 단점이 존재한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 구체적으로 블로바이가스가 가지는 열에너지를 회전에너지로 소비시킴으로써 블로바이가스에 존재하는 오일과 블로바이가스를 효율적으로 분리하고, 포집하여 엔진내부의 압력상승을 최대한 방지하고, 엔진의 성능 저하를 방지할 수 있는 차량용 블로바이가스 오일 세퍼레이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

원통형의 하우징, 상기 하우징의 내부중심에 배치된 샤프트 및 상기 샤프트에 고정된 디스크를 포함하고, 상기 하우징은 블로바이가스가 유입되는 가스 유입구, 블로바이가스가 배출되는 가스 배출구 및 오일 배출구를 구비하고, 상기 디스크는 상하면을 관통하는 하나 이상의 홀을 구비하는 차량용 블로바이가스 오일 세퍼레이터로 구성되어 있다.

본 발명에서는, 상기 샤프트는 하나 이상의 상기 디스크와 결합된 것으로 구성될 수 있다.

본 발명에서는, 상기 홀은 상기 디스크의 중심으로부터 반경이 3분의1 이하의 영역이내에 위치하는 것으로 구성될 수 있다.

본 발명에서는, 상기 홀은 상기 샤프트의 회전축에 경사지는 방향으로 상기 디스크의 상하면을 관통하는 것으로 구성될 수 있다.

본 발명에서는, 상기 샤프트의 회전축 중심으로부터 멀어질 수록 두께가 감소하는 것으로 구성될 수 있다.

본 발명에서는, 상기 하우징의 가스 배출구는 배출되는 가스가 유동하는 방향으로 갈수록 단면적이 증가하는 형상으로 된 것으로 구성될 수 있다.

본 발명에서는, 상기 하우징의 오일 배출구는 배출되는 오일이 유동하는 방향으로 갈수록 단면적이 감소하는 형상으로 된 것으로 구성될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 차량용 블로바이가스 오일 세퍼레이터에 의하면, 블로바이가스가 가지는 열에너지를 회전에너지로 소비시킴으로써 블로바이가스에 존재하는 오일과 블로바이가스를 효율적으로 분리하고, 포집할 수 있다.

또한, 블로바이가스로부터 오일을 분리시킴으로써, 엔진내부의 압력상승을 최대한 방지하고, 엔진의 성능 저하를 방지할 수 있는 차량용 블로바이가스 오일 세퍼레이터에 관한 것이다.

또한, 미완전연소성분이 대부분인 블로바이가스에 있어, 이를 분리 후 재순환시킴으로써, 배출가스의 유해성분을 감소시키고, 대기오염 정도를 최소화 시킬 수 있다.

또한, 필터링 방식이 아닌 회전방식을 사용하여, 오일 세퍼레이터의 부피를 크게 줄일 수 있다는 면에서 소형엔진에 최적화시켰다.

도 1은 본 발명의 차량용 블로바이가스 오일 세퍼레이터를 이용한 오일 분리과정을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예인 오일 세퍼레이터의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예인 오일 세퍼레이터의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 오일 세퍼레이터의 디스크의 제1 실시예를 도시하는 부분 확대도이다.
도 5는 본 발명의 오일 세퍼레이터의 디스크의 제2 실시예를 도시하는 부분 확대도이다.
도 6은 본 발명의 오일 세퍼레이터의 디스크의 제3 실시예를 도시하는 부분 확대도이다.

이하, 본 발명에 따른 차량용 블로바이가스 오일 세퍼레이터를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 발명의 차량용 블로바이가스 오일 세퍼레이터를 이용한 오일 분리과정을 도시한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 오일 세퍼레이터(100)는 엔진(200)과 별도로 장착되어 엔진(200)으로부터 배출되는 블로바이가스를 가스 유입구(12)를 통하여 전달받고, 오일 세퍼레이터(100) 내부에서 오일을 분리한다.

그 후, 분리된 블로바이가스는 가스 배출구(13)를 통하여 엔진으로 배출시킨다. 또한, 분리된 오일은 오일 배출구(14)를 통하여 오일탱크(300)로 수집된다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예인 오일 세퍼레이터의 단면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 원통형의 하우징(10), 상기 하우징(10)의 내부에 회전 가능하게 배치된 샤프트(11) 및 상기 샤프트(11)에 고정된 하나 이상의 디스크를 포함하고, 상기 하우징(10)은 블로바이가스가 유입되는 가스 유입구(12), 블로바이가스가 배출되는 가스 배출구(13) 및 블로바이가스로부터 분리된 오일이 배출되는 오일 배출구(14)를 구비하고, 상기 디스크는 상하면을 관통하는 하나 이상의 홀을 구비하는 차량용 블로바이가스 오일 세퍼레이터이다.

이러한 구성에 있어서, 상기 디스크(20)는 상기 샤프트(11)와 결합되어 있고, 상하면을 관통하는 하나 이상의 홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 블로바이가스 오일 세퍼레이터의 제1 실시예이다.

도시되지 않은 엔진과 연결된 원통형의 하우징(10)을 가지고 있으며, 하우징(10)의 내부중심에는 회전이 가능한 샤프트(11)를 가지고 있다.

샤프트(11)의 회전을 가능하게 하고자, 하우징(10)의 상부측에 베어링(15)과 샤프트(11)가 연결되어 있다.

혹은, 이러한 샤프트(11)의 회전을 가능하게 하고자, 하우징(10)의 하부측에 베어링(15)과 샤프트(11)가 연결될 수 있다.

상기 샤프트(11)는 하나 이상의 디스크(20)와 결합되어 있으며, 상기 디스크(20)는 중앙에 샤프트(11)와 연결할 수 있도록 홀(16)이 형성되어 있다.

상기 디스크(20)는 블로바이가스가 디스크(20)를 통과할 수 있도록 디스크(20)의 상단에서 하단까지 관통하는 하나 이상의 홀(16)을 가지고 있다.

이 경우, 상기 홀(16)은, 상기 디스크(20)의 중심으로부터 반경(19)이 3분의1 이하의 영역이내에 위치하는 것으로 구성될 수 있다. 이 경우, 블로바이가스가 상기 디스크(20)을 통과하면서 회전력을 전달함으로써, 블로바이가스에 존재하는 오일과 블로바이가스를 효율적으로 분리하고, 포집하여 엔진내부의 압력상승을 최대한 방지하고, 엔진의 성능 저하를 방지할 수 있다.

또한, 상기 홀(16)의 관통방향은, 상기 샤프트(11)의 회전축에 경사지는 방향으로 상기 디스크(20)의 상하면을 관통하는 것으로 구성될 수도 있다.

또한, 상기 디스크(20)는, 상기 샤프트(11)의 회전축 중심으로부터 멀어질 수록 두께가 감소하는 것으로 구성될 수도 있다.

또한, 상기 디스크(20)는 블로바이가스로부터 큰 회전력을 얻을 수 있도록, 하나 이상의 플랩이 설치될 수 있다.

상기 하우징(10)의 하부측에 가스 유입구(12)가 연결되어 있고, 상기 하우징(10)은 도시되지 않은 엔진으로부터 상기 가스 유입구(12)를 통하여 블로바이가스를 제공받는다.

유입된 상기 블로바이가스는 상기 디스크(20)를 관통하는 홀(16)을 통과하면서 블로바이가스가 가지는 열에너지를 상기 디스크(20)를 회전시키는 운동에너지로 소비한다. 이에 따라, 블로바이가스의 온도가 감소하고, 블로바이가스 내부에 미립화된 오일이 액화되면서 상기 디스크(20)에 낙하하게 된다.

상기 디스크(20)의 상단면에 낙하된 상기 오일은 상기 디스크(20)의 회전운동에 따라 원심력에 의해 상기 디스크(20)의 외부로 유동하게 되고, 결국 상기 하우징(10)의 내벽에 이르게 된다.

상기 오일은 상기 하우징(10)의 내벽을 따라 중력에 의해 상기 하우징(10)의 하부측으로 유동하게 된다.

상기 하우징(10)의 하부측에 오일 배출구(14)가 연결되어 있고, 도시되지 않은 오일탱크는 상기 하우징(10)으로부터 오일 배출구(14)를 통하여 블로바이가스로부터 분리된 오일을 제공받는다.

상기 디스크를 통과하여 상기 오일이 분리가 된 블로바이가스는 상기 하우징의 상부측에 도달하게 된다.

상기 하우징(10)의 상부측에 가스 배출구(13)가 연결되어 있고, 도시되지 않은 엔진은 상기 하우징(10)으로부터 상기 가스 배출구(13)를 통하여 블로바이가스를 제공받는다.

이러한 재순환 구조를 통하여, 블로바이가스가 가지는 열에너지를 회전에너지로 소비시킴으로써 블로바이가스에 존재하는 오일과 블로바이가스를 효율적으로 분리하고, 포집할 수 있다.

또한, 블로바이가스로부터 오일을 분리시킴으로써, 엔진내부의 압력상승을 최대한 방지하고, 엔진의 성능 저하를 방지할 수 있는 차량용 블로바이가스 오일 세퍼레이터에 관한 것이다.

또한, 미완전연소성분이 대부분인 블로바이가스에 있어, 이를 분리 후 재순환시킴으로써, 배출가스의 유해성분을 감소시키고, 대기오염 정도를 최소화 시킬 수 있다.

또한, 필터링 방식이 아닌 회전방식을 사용하여, 오일 세퍼레이터의 부피를 크게 줄일 수 있다는 면에서 소형엔진에 최적화시켰다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예인 오일 세퍼레이터의 단면도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 하우징(10)을 크게 하우징 상단부(17)와 하우징 하단부(18)로 구분하여 설명하겠다.

상기 하우징(10)에 있어서, 상기 하우징 상단부(17)는 배출되는 가스가 유동하는 방향으로 갈수록 단면적이 증가하는 형상으로 된 것으로 구성될 수도 있다. 이는, 상기 가스 유입구(12)로 유입되고 상기 디스크(20)를 통과하는 블로바이가스는 하우징 하단부(18)보다 상대적으로 단면적이 큰 하우징 상단부(17)로 유동하면서 유속이 급격히 감소하고, 이에 분리되지 않은 오일이 자중으로 인해 상기 디스크(20)의 회전면이나, 상기 하우징(10)의 하부측으로 낙하되도록 하기 위함이다. 이로써, 오일의 회수율을 더욱 증가시킬 수 있다.

상기 하우징(10)에 있어서, 상기 하우징 하단부(18)는 배출되는 오일이 유동하는 방향으로 갈수록 단면적이 감소하는 형상으로 된 것으로 구성될 수도 있다. 이는 블로바이가스로부터 분리된 오일을 최대한 포집하기 위한 구조로써, 효율적으로 오일을 회수할 수 있다.

도 4는 본 발명의 오일 세퍼레이터의 디스크의 제1 실시예를 도시하는 부분 확대도이다. 도 4에서 도시된 바와 같이, 도 4(a)는 단순히 상기 디스크(20)에 있어서, 이를 관통하는 형상이다. 도 4(b)는 상기 디스크(20)를 관통하는 홀(16)이 디스크(20)의 중심에 근접하게 배치된 모습니다. 이는 상기 디스크(20)를 통과하면서 열에너지를 소비할 블로바이가스가 상기 샤프트(11)의 회전축에 가까울수록 상기 디스크(20)가 더 쉽게 회전할 수 있기 때문이다.

이 경우, 상기 홀(16)은 상기 디스크(20)의 중심으로부터 반경(19)이 3분의1 이하의 영역이내에 위치하는 경우 상기 디스크(20)가 최적의 회전력을 가지고, 블로바이가스로부터 오일 회수율이 가장 높은 특징을 가진다.

구체적으로, 상기 디스크(20)의 하단부의 블로바이가스는 상기 디스크(20)의 바깥바깥쪽부터 중심으로 회전하면서 유동하고, 상기 블로바이가스가 상기 디스크(20)의 홀(16)을 관통하면서 보다 향상된 회전력을 전달하게 된다.

도 5는 본 발명의 오일 세퍼레이터의 디스크의 제2 실시예를 도시하는 부분 확대도이다. 도 5에서 도시된 바와 같이, 상기 홀의 관통방향은, 상기 샤프트(11)의 회전축에 기울어진 것으로 형성될 수 있다.

이러한 구성에 있어서, 상기 디스크(20)를 통과하는 블로바이가스는 기울어진 홀(16)과 충돌하면서 상기 디스크(20)에 회전력을 가하게 된다.

이러한 구성에 있어서, 관통방향이 상기 샤프트(11)의 회전축과 평행한 경우보다 블로바이가스에 존재하는 오일과 블로바이가스를 효율적으로 분리하고, 포집하여 엔진내부의 압력상승을 최대한 방지하고, 엔진의 성능 저하를 방지할 수 있다.

도 6은 본 발명의 오일 세퍼레이터의 디스크의 제3 실시예를 도시하는 부분 확대도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 디스크(20)는, 상기 샤프트(11)의 회전축 중심으로부터 멀어질 수록 두께가 감소하는 것으로 형성될 수 있다.

이러한 구성에 있어서, 두께가 일정한 상기 디스크(20)를 사용하여 블로바이가스로부터 오일을 분리시킬 때보다 더 큰 회전력을 얻을 수 있다.

또한, 블로바이가스에 존재하는 오일과 블로바이가스를 효율적으로 분리하고, 포집하여 엔진내부의 압력상승을 최대한 방지하고, 엔진의 성능 저하를 방지할 수 있다.

덧붙여, 이러한 구성에서 상기 홀은 상기 샤프트의 회전축에 경사지는 방향으로 상기 디스크의 상하면을 관통하는 것으로 형성될 수 있다.

본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

10: 하우징
11: 샤프트
12: 가스 유입구
13: 가스 배출구
14: 오일 배출구
15: 베어링
16: 홀
17: 하우징 상단부
18: 하우징 하단부
19: 반경
20: 디스크
100: 오일 세퍼레이터
200: 엔진
300: 오일 탱크

Claims (7)

1. 원통형의 하우징;
   상기 하우징의 내부에 회전 가능하게 배치된 샤프트; 및
   상기 샤프트에 고정된 하나 이상의 디스크; 를 포함하고,
   상기 하우징은 블로바이가스가 유입되는 가스 유입구, 블로바이가스가 배출되는 가스 배출구 및 블로바이가스로부터 분리된 오일이 배출되는 오일 배출구를 구비하고,
   상기 디스크는 상하면을 관통하는 하나 이상의 홀을 구비하고,
   상기 홀은, 상기 샤프트의 회전축에 경사지는 방향으로 상기 디스크의 상하면을 관통하는 것을 특징으로 하는 차량용 블로바이가스 오일 세퍼레이터.
2. 삭제
3. 청구항 1 에 있어서,
   상기 홀은, 상기 디스크의 중심으로부터 반경이 3분의1 이하의 영역이내에 위치하는 것을 특징으로 하는 차량용 블로바이가스 오일 세퍼레이터.
4. 삭제
5. 청구항 1 에 있어서,
   상기 디스크는, 상기 샤프트의 회전축 중심으로부터 멀어질 수록 두께가 감소하는 것을 특징으로 하는 차량용 블로바이가스 오일 세퍼레이터.
6. 청구항 1 에 있어서,
   상기 하우징의 가스 배출구는 배출되는 가스가 유동하는 방향으로 갈수록 단면적이 증가하는 형상으로 된 것을 특징으로 하는 차량용 블로바이가스 오일 세퍼레이터.
7. 청구항 1 에 있어서,
   상기 하우징의 오일 배출구는 배출되는 오일이 유동하는 방향으로 갈수록 단면적이 감소하는 형상으로 된 것을 특징으로 하는 차량용 블로바이가스 오일 세퍼레이터.

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