KR101720557B1 - 내연기관용 세퍼레이터 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내연기관의 행정에 의해 발생하는 블로바이가스에서 증발엔진오일을 분리하는 내연기관용 세퍼레이터로서, 내연기관의 헤드커버에 설치되고, 블로바이가스가 유입되는 유입구 및 블로바이가스가 배출되는 배출구를 가진 덕트와 상기 덕트의 유입구로 유입되는 블로바이가스의 회류를 유도하여 블로바이가스에서 증발엔진오일을 분리하는 회류유도수단과 상기 회류유도수단의 하류 측에 설치되어, 블로바이가스와의 충돌에 의해 블로바이가스에서 증발엔진오일을 분리하는 충돌분리수단 및 상기 덕트의 배출구에 인접한 저면에 마련되어, 블로바이가스에서 분리된 엔진오일을 배출하는 오일 드레인을 포함하되, 상기 충돌분리수단은 일면에 복수의 유입노즐을 가진 충돌분리커버와 상기 충돌분리커버와 결합되어 상기 유입노즐을 통해 유입된 블로바이가스를 충돌에 의해 증발엔진오일을 분리시키는 충돌분리챔버가 형성되는 충돌분리케이싱을 포함하고, 상기 충돌분리케이싱은 상기 유입노즐에 삽입되는 난류관이 형성되는 벽체가 마련되며, 상기 난류관은 그 외경을 따라 다수의 관통 홀이 형성되어 상기 관통 홀을 통해 블로바이가스가 유동하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 세퍼레이터가 개시된다.
Description
본 발명은 내연기관용 세퍼레이터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내연기관의 행정에 의해 발생하는 블로바이가스에서 증발엔진오일을 매우 효과적으로 분리할 수 있는 내연기관용 세퍼레이터에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 엔진과 같은 내연기관은 폭발행정시 유입공기와 연료 및 약간의 엔진오일 등이 실린더의 내부에서 함께 폭발한다. 이때, 실린더는 유입공기와 불완전 연소된 연료 및 증발된 약간의 증발엔진오일이 혼합된 블로바이가스가 생성된다.
이러한 블로바이가스는 대부분 배기메니폴더를 통해 외부로 배출된다. 하지만, 일부의 블로바이가스는 배기메니폴더로 배출되지 못하고 실린더 상부의 헤드커버로 유입된다. 따라서, 내연기관은 헤드커버로 유입되는 블로바이가스에서 증발된 엔진오일을 회수하는 동시에 블로바이가스를 실린더로 재공급하기 위해 세퍼레이터가 설치된다.
본 발명에 선행된 세퍼레이터로는 본 발명의 출원인에 의해 출원된 대한민국 등록특허 제10-1054035호 내연기관용 세퍼레이터가 개시된 바 있다.
선행기술의 세퍼레이터는 도 1에 도시된 바와 같이 내연기관의 헤드커버(HC)에 일체적으로 마련되어 유입구(52)로 유입되는 블로바이가스를 배플(54)에 의해 증발엔진오일을 1차로 분리하는 덕트(50)와, 덕트(50)를 경유한 블로바이가스를 원형유로(62)를 통해 회전시키면서 증발엔진오일을 2차로 분리하는 원심분리기(60)와, 배출측으로 갈수록 내경이 확장됨에 따라 블로바이가스를 와류시키면서 증발엔진오일을 3차로 분리하는 사이클론(70)과, 블로바이가스의 압력을 댐핑하면서 배출공(82)을 갖는 댐핑챔버(80) 및 블로바이가스를 설정된 압력으로 조절하는 레귤레이터(90)로 구성된다.
이러한 선행기술의 세퍼레이터는 유입구로 유입된 블로바이가스가 원심분리기(60) 및 사이클론(70)을 순차적으로 이동하면서 댐핑챔버(80)를 통해 배출공(82)으로 배출되면서 증발엔진오일이 분리되어 사이클론(70)에 마련된 오일공(72)으로 배출되는 구성이다.
하지만, 선행기술의 세퍼레이터는 블로바이가스를 와류시키는 사이클론(70)에 의해 내부의 압력차가 증가함에 따라 오일공(72)으로 재배출되는 증발엔진오일이 사이클론(70)의 압력에 의해 원활하게 배출되지 못하므로 오일의 재배출 효율이 저하된다.
이에 따라, 선행기술의 세퍼레이터는 레귤레이터(90)를 통해 블로바이가스를 설정된 압력으로 조절하고 있으나, 구성이 복잡하고 제작이 번거로워서 제조원가가 상승하는 단점이 있었다.
더욱이, 선행기술의 세퍼레이터는 분리된 엔진오일이 재배출되는 오일공(72)이 사이클론(70)에만 마련됨에 따라 배플(54)이나 원심분리기(60)에서 분리된 엔진오일이 분리된 즉시 배출되지 못하고 바닥면을 따라 오일공(72)까지 이동하여야 하는 경로가 길어지므로 오일의 재배출 효율이 매우 낮아지는 단점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 간단한 구조를 갖으며, 난류의 발생이 활발하게 이루어져 블로바이가스에서 증발엔진오일을 효과적으로 분리하여 회수할 수 있는 내연기관용 세퍼레이터를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상으로는, 내연기관의 행정에 의해 발생하는 블로바이가스에서 증발엔진오일을 분리하는 내연기관용 세퍼레이터로서, 내연기관의 헤드커버에 설치되고, 블로바이가스가 유입되는 유입구 및 블로바이가스가 배출되는 배출구를 가진 덕트와, 상기 덕트의 유입구로 유입되는 블로바이가스의 회류를 유도하여 블로바이가스에서 증발엔진오일을 분리하는 회류유도수단과, 상기 회류유도수단의 하류 측에 설치되어, 블로바이가스와의 충돌에 의해 블로바이가스에서 증발엔진오일을 분리하는 충돌분리수단 및 상기 덕트의 배출구에 인접한 저면에 마련되어, 블로바이가스에서 분리된 엔진오일을 배출하는 오일 드레인을 포함하되, 상기 충돌분리수단은 일면에 복수의 유입노즐을 가진 충돌분리커버와, 상기 충돌분리커버와 결합되어 상기 유입노즐을 통해 유입된 블로바이가스를 충돌에 의해 증발엔진오일을 분리시키는 충돌분리챔버가 형성되는 충돌분리케이싱을 포함하고, 상기 충돌분리케이싱은 상기 유입노즐에 삽입되는 난류관이 형성되는 벽체가 마련되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 세퍼레이터에 의해 달성된다.
여기서, 상기 난류관은 상기 충돌분리커버에 형성된 유입노즐의 내경보다 작은 외경을 형성하여 상기 유입노즐과 난류관 사이에 블로바이가스가 유동하는 간극을 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 난류관은 그 외경에 스페이서가 형성되어, 상기 난류관의 외경과 상기 유입노즐의 내경 사이에 형성된 간극을 유지시키는 것이 바람직하다.
또한, 상기 스페이서는 상기 유입노즐의 입구에서 후방으로 갈수록 상기 난류관의 외경으로부터 멀어지는 경사를 형성하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 난류관은 그 외경을 따라 다수의 관통 홀이 형성되어 상기 관통 홀을 통해 블로바이가스가 유동하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 충돌분리챔버는 상기 충돌분리케이싱 내에서 충돌공간과 분리공간으로 구획되게 형성되고, 상기 충돌공간 및 분리공간은 소통개구를 통해 소통되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 충돌분리케이싱은 상기 충돌분리커버의 외측 둘레에 대해 수평방향으로 형성되어 충돌분리커버의 후방을 차폐하는 제2벽체와, 상기 제2벽체에 대해 수직방향으로 연결되고, 상기 난류관이 형성된 제3벽체와, 상기 제3벽체에 대해 수평방향으로 연결되고, 블로바이가스를 유출하는 블로바이가스용 유출개구가 형성된 제4벽체 및 상기 제4벽체에 대해 수직방향으로 연결되고, 하부에 블로바이가스에서 분리된 엔진오일을 유출하는 오일용 유출개구가 형성된 제5벽체를 포함하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 충돌분리챔버는 그 내부에 블로바이가스가 통과하는 다공성재질의 필터가 마련되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 충돌분리챔버는 상기 충돌분리케이싱 내에서 충돌공간과 분리공간으로 구획되게 형성되고, 상기 충돌공간 및 분리공간은 소통개구를 통해 소통되고, 상기 필터는 상기 소통개구에 개재되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 소통개구에 개재되는 상기 필터는 상기 충돌공간과 분리공간의 바닥면으로부터 이격되도록 충돌공간과 분리공간의 바닥면에는 돌기가 형성되어 필터를 지지하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 충돌분리챔버는 상기 충돌분리케이싱 내에서 충돌공간과 분리공간으로 구획되게 형성되고, 상기 필터는 상기 분리공간의 상부에 형성된 블로바이가스용 유출개구를 폐쇄하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 분리공간은 그 내측면에 고정 홈이 형성되어 상기 필터가 고정되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 내연기관용 세퍼레이터에 의하면, 회류유도부재의 곡면 가이드부에 의해 상향으로 유입되는 블로바이가스를 수평축선 둘레로 회류시키는 매우 단순한 구조를 통해 블로바이가스에서 증발엔진오일이 매우 효율적으로 분리되는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 복수의 유입노즐에 의해 충돌분리챔버 내에 부압이 매우 용이하게 발생하고, 이를 통해 충돌분리케이싱의 충돌분리챔버 내로 블로바이가스가 고속으로 유입되어 블로바이가스의 충돌작용이 향상됨에 따라 증발엔진오일이 매우 효율적으로 분리된다.
특히, 본 발명에 의하면, 충돌분리수단이 충돌분리커버와 충돌분리케이싱으로 이루어지고, 충돌분리커버의 유입노즐의 내부에 난류관이 삽입되어 블로바이가스의 이동 중에 난류를 형성하게 됨으로써, 블로바이가스의 충돌작용이 높아져 증발엔진오일의 분리효율을 향상시키게 된다.
그리고, 본 발명에 의하면, 충돌분리챔버가 충돌공간과 분리공간으로 구획된 구조를 통해 블로바이가스가 유입노즐들을 통해 충돌분리챔버의 충돌공간으로 고속으로 유입되어 블로바이가스에서 증발엔진오일이 매우 효과적으로 분리될 수 있고, 또한 분리공간에서 증발엔진오일과 블로바이가스가 그 비중 차이로 매우 효과적으로 분리될 수 있다.
도 1은 종래의 세퍼레이터를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 내연기관용 세퍼레이터를 나타낸 단면 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 내연기관용 세퍼레이터 중 충돌분리수단을 나타낸 단면 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 내연기관용 세퍼레이터 중 충돌분리수단을 나타낸 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 내용기관용 세퍼레이터에 의한 난류 형성을 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 내용기관용 세퍼레이터의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 내용기관용 세퍼레이터의 또 다른 실시예를 나타낸 단면 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 내연기관용 세퍼레이터를 나타낸 단면 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 내연기관용 세퍼레이터 중 충돌분리수단을 나타낸 단면 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 내연기관용 세퍼레이터 중 충돌분리수단을 나타낸 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 내용기관용 세퍼레이터에 의한 난류 형성을 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 내용기관용 세퍼레이터의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 내용기관용 세퍼레이터의 또 다른 실시예를 나타낸 단면 사시도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 내연기관용 세퍼레이터를 나타낸 단면 사시도이다. 도면을 참조하여 설명하면, 본 발명에 의한 내연기관용 세퍼레이터는, 내연기관의 헤드커버에 마련된 덕트(100)와, 덕트(100) 내에서 블로바이가스의 회류를 유도하여 블로바이가스에서 증발엔진오일을 분리하는 회류유도수단(200)과, 덕트(100) 내에서 블로바이가스와의 충돌에 의해 블로바이가스에서 증발엔진오일을 분리하는 충돌분리수단(300)으로 구성된다.
덕트(100)는 내연기관의 헤드커버에 마련되어 블로바이가스를 이송하는 관체형 구조로 이루어진다. 이러한 덕트(100)는 헤드커버에 일체로 형성되거나 헤드커버와 별도로 제조되어 조립될 수도 있다.
덕트(100)는 그 일측에 내연기관의 행정에 의해 발생한 블로바이가스가 유입되는 유입구(110)가 형성되고, 그 타측에 블로바이가스가 배출되는 배출구(120)가 형성된다.
유입구(110)는 덕트(100)의 일측 저면에 형성되고, 이에 블로바이가스는 유입구(110)를 통해 상향으로 유입되도록 가이드된다.
덕트(100)의 배출구(120)에 인접한 저면에는 오일 드레인(150)이 형성되고, 오일 드레인(150)(도 2 참조)은 회류유도수단(200)과 충돌분리수단(300)을 거치면서 블로바이가스에서 분리된 엔진오일을 집유하는 오일 트랩(151)과, 오일 트랩(151)에 집유된 엔진오일을 배출하는 오일 배출구(152)를 가진다.
회류유도수단(200)은 덕트(100)의 유입구(110)로 유입되는 블로바이가스가 수평축선 둘레로 회류(도 2의 화살표 RC 참조)하도록 유도하고, 이렇게 블로바이가스가 회류함에 의해 블로바이가스 내에 함유된 증발엔진오일이 그 원심력에 의해 1차로 분리될 수 있다.
바람직하게는, 회류유도수단(200)은 유입구(110)의 일측 가장자리에 설치된 회류유도부재(210)를 포함한다. 부연하자면, 회류유도부재(210)는 유입구(110)의 일측 가장자리에서 상향으로 연장되고, 회류유도부재(210)의 상부에 곡면 가이드부(215)가 형성된다.
이러한 곡면 가이드부(215)는 덕트(100)의 유입구(110)를 통해 상향으로 유입되는 블로바이가스를 수평축선 둘레로 회류시키도록 곡면지게 형성된다. 그리고, 곡면 가이드부(215)는 유입구(110)의 면적에 대응하는 사이즈로 형성되고, 이에 유입구(110)를 통해 상향으로 유입되는 블로바이가스는 곡면 가이드부(215)의 내주면을 따라 그 회류(回流)가 안정되게 이루어질 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 회류유도부재(210)의 곡면 가이드부(215)에 의해 블로바이가스의 회류를 매우 안정되게 유도하여 증발엔진오일의 분리효율이 대폭 높아질 뿐만 아니라 그 회류유도구조가 매우 단순하여 제조단가를 대폭 절감할 수 있는 장점이 있다.
한편, 충돌분리수단(300)은 회류유도수단(210)의 하류 측에 설치되어 회류유도수단(210)에 의해 회류되는 블로바이가스와의 충돌에 의해 블로바이가스에서 증발엔진오일을 분리하도록 구성된다. 이러한 충돌분리수단(300)을 도 3 내지 도 5에 의거하여 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 내연기관용 세퍼레이터 중 충돌분리수단을 나타낸 단면 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 내연기관용 세퍼레이터 중 충돌분리수단을 나타낸 분해 사시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 내용기관용 세퍼레이터에 의한 난류 형성을 나타낸 단면도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 충돌분리수단(300)은 일면에 복수의 유입노즐(321)을 가진 충돌분리커버(320), 충돌분리커버(320)에 형성된 유입노즐(321)에 삽입되는 난류관(311)이 형성되는 벽체가 마련되어 충돌분리커버(320)와 벽체 사이에 충돌분리챔버(330)가 형성되는 충돌분리케이싱(310)으로 구성된다.
충돌분리커버(320)는 일면에 복수의 유입노즐(321)이 형성되는데, 바람직하게 유입노즐(321)은 충돌분리커버(320)의 일면에서 충돌분리케이싱(310)을 향해 연장되도록 형성된다.
이때, 유입노즐(321)은 블로바이가스의 흐름방향을 따라 그 내경이 점차 감소하도록 형성됨으로써 그 부압발생을 통해 충돌분리케이싱(310)을 향해 매우 고속으로 유입될 수 있고, 이를 통해 충돌분리챔버(330) 내에서 블로바이가스의 충돌작용이 높아져 증발엔진오일의 분리효율을 향상시키게 된다.
그리고, 충돌분리케이싱(310)은 충돌분리커버(320)의 후방에 위치하여 충돌분리케이싱(310)과 충돌분리커버(320) 사이에 충돌공간(331)을 형성하게 된다. 특히, 충돌분리케이싱(310)은 충돌분리커버(320)와 마주하는 벽면에 난류관(311)이 형성되는데, 난류관(311)은 유입노즐(321)에 삽입되어 난류관(311)과 유입노즐(321) 사이에 형성되는 간극(S)을 통해 블로바이가스가 유동하게 된다.
이러한 난류관(311)은 충돌분리커버(320)에 형성된 유입노즐(321)의 내경보다 작은 외경을 형성하여 유입노즐(321)과 난류관(311) 사이에 간극(S)을 형성하게 된다. 이와 같이 충돌분리케이싱(310)에 난류관(311)이 형성되면 유입노즐(321)을 통해 유입된 블로바이가스의 일부가 유입노즐(321)의 내경과 난류관(311) 외경 사이에 형성된 간극(S)을 통해 흐르고, 나머지 블로바이가스는 난류관(311)으로 유입된 후 난류관(311)의 막다른 고정단과 충돌하여 증발엔진오일을 분리하게 된다.
이러한 난류관(311)이 형성된 충돌분리케이싱(310)과 충돌분리커버(320)는 동일체로 형성될 수도 있지만, 도 4에 도시된 바와 같이 착탈구조로 이루어질 수 있다. 부연하자면, 충돌분리케이싱(310)의 전방에 위치하게 되는 충돌분리커버(320)는 일면의 외측 둘레에 후크 형태의 걸림수단(미도시)이 형성되거나 또는 충돌분리케이싱(310)과 맞닿는 충돌분리커버(320)의 일면에 나사 홀(미도시)을 형성하여 나사 결합될 수도 있다.
한편, 충돌분리케이싱(310)에 형성된 난류관(311)은 유입노즐(321)에 삽입될 때 간극(S)을 유지시키는 스페이서(311a)가 형성된다. 스페이서(311a)는 난류관(311)의 외경에 형성되어 난류관(311)이 유입노즐(321)에 삽입되었을 때 난류관(311)의 축선과 유입노즐(321)의 축선이 동일 선상에 위치하도록 함으로써, 난류관(311)과 유입노즐(321) 사이에 형성된 간극을 일정하게 할 수 있다.
또한, 상기와 같이 난류관(311)의 외경에 스페이서(311a)가 형성될 때 난류관(311)이 유입노즐(321)에 원활하게 삽입될 수 있도록 안내할 수도 있는데, 이를 위해 스페이서(311a)는 도 4의 원안에 도시된 바와 같이 유입노즐(321)의 입구에서 후방으로 갈수록 난류관(311)의 외경으로부터 멀어지는 경사를 형성하게 된다.
이렇게, 스페이서(311a)에 경사를 형성하게 되면, 충돌분리커버(320)와 충돌분리케이싱(310)이 조립되면서 난류관(311)이 유입노즐(321)에 삽입될 때 스페이서(311a)에 형성된 경사에 난류관(311)이 안내되어 난류관(311)이 유입노즐(321)에 원활하게 삽입될 수 있으며, 난류관(311)과 유입노즐(321) 사이의 간극을 일정하게 할 수 있다.
그리고, 난류관(311)과 유입노즐(321) 사이의 간극(S)으로 블로바이가스가 흐르게 될 때 난류의 형성을 더욱 활발하게 할 수 있도록 난류관(311)에 다수의 관통 홀(311b)이 형성된다.
이러한 관통 홀(311b)은 난류관(311)의 축선과 교차하는 방향으로 형성되어 유입노즐(321)을 통해 난류관(311)으로 유입된 블로바이가스의 일부가 난류관(311) 내에서 맴돌다 난류관(311)의 입구로 되돌아 나오고, 나머지 블로바이가스는 관통 홀(311b)을 통해 난류관(311)의 외경과 유입노즐(321)의 내경 사이에 형성된 간극(S)으로 흐르게 된다.
이와 같이 난류관(311)의 관통 홀(311b)을 통해 블로바이가스가 토출되면 난류관(311)의 외경과 유입노즐(321)의 내경 사이의 간극(S)으로 흐르는 블로바이가스와 섞이면서 난류를 형성하여 불규칙하게 흘러 충돌분리챔버(330) 내에서 블로바이가스의 충돌작용이 높아져 증발엔진오일의 분리효율을 향상시키게 된다.
한편, 충돌분리케이싱(310)은 덕트(100)에 동일체로 형성되거나 덕트(100)에 대해 별도로 제조되어 덕트(100) 및 헤드커버에 견고하게 접합될 수도 있다.
이러한 충돌분리케이싱(310)은 충돌분리커버(320)의 일면 외측 둘레를 따라 기밀하게 접촉하고 충돌분리커버(320)에 대해 수평방향으로 연결된 제2벽체(312)와, 제2벽체(312)에 대해 수직방향으로 연결되고, 난류관(311)이 형성된 제3벽체(313)와, 제3벽체(313)에 대해 수평방향으로 연결된 제4벽체(314)와, 제4벽체(314)에 대해 수직방향으로 연결된 제5벽체(315)로 구성된다. 이를 도 5에 의거하여 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 내용기관용 세퍼레이터에 의한 난류 형성을 나타낸 단면도이다. 도면을 참조하여 설명하면, 충돌분리케이싱(310)은 충돌분리커버(320)와 결합된 제2벽체(312), 제3벽체(313), 제4벽체(314), 제5벽체(315)에 의해 충돌분리챔버(330)가 형성된다. 제2벽체(312)은 충돌분리커버(320)의 상단과 제3벽체(313)의 상단을 폐쇄하는 구조로 마련된다.
제3벽체(313)은 제1벽체(311)에 대해 수평방향으로 이격되고, 제3벽체(313)의 하부에는 소통개구(316)가 형성되며, 이러한 소통개구(316)를 통해 블로바이가스가 통과할 수 있다.
또한, 제3벽체(313)는 수직방향으로 직립된 구조로 이루어짐에 따라 유입노즐(321)을 통해 유입된 블로바이가스는 제3벽체(313)와 직접적으로 충돌함으로써 블로바이가스의 충돌에 의한 증발엔진오일의 분리가 원활하게 이루어진다.
제4벽체(314)는 제3벽체(313)의 중간부분에서 수평방향으로 연장되게 연결되고, 제4벽체(314)에는 수직방향으로 관통된 블로바이가스용 유출개구(317)가 형성된다.
이러한 블로바이가스용 유출개구(317)는 제4벽체(314)에서 수직방향으로 관통된 복수의 관통 홀 구조로 이루어지고, 이를 통해 증발엔진오일이 분리된 블로바이가스는 증발엔진오일에 비해 그 비중이 가벼우므로 블로바이가스용 유출개구(317)를 통해 수직방향으로 원활하게 유출될 수 있다.
제5벽체(315)의 하단에는 수평방향으로 관통된 오일용 유출개구(318)가 형성되고, 이렇게 제5벽체(315)의 하단에 오일용 유출개구(318)가 마련됨에 따라 분리된 엔진오일은 블로바이가스와의 비중 차이에 의해 그 분리가 더욱 원활해짐과 더불어 오일용 유출개구(318)를 통과하여 오일 드레인(150)을 향해 매우 원활하게 유출될 수 있다.
이와 같이, 충돌분리케이싱(310)의 벽체(312, 313, 314, 315)들이 수직방향 및 수평방향으로 형성된 구조에 의해, 충돌분리챔버(330) 내에서 블로바이가스의 충돌에 의한 증발엔진오일의 분리작용이 높아져 블로바이가스에서 증발엔진오일을 확실하게 분리할 수 있는 장점이 있다.
그리고, 충돌분리챔버(330)는 충돌분리케이싱(310) 내에서 충돌공간(331)과 분리공간(332)으로 구획되게 형성되고, 충돌공간(331) 및 분리공간(332)은 소통개구(316)를 통해 소통하도록 구성된다.
이러한 충돌분리챔버(330)의 충돌공간(331) 및 분리공간(332)에 대한 구획구성을 보다 구체적으로 설명하면, 충돌분리커버, 제2벽체(312) 및 제3벽체(313)에 의해 충돌공간(331)이 형성되고, 제3벽체(313), 제4벽체(314) 및 제5벽체(315)에 의해 분리공간(332)이 형성된다.
특히, 제3벽체(313)에 의해 충돌분리챔버(330)는 충돌공간(331)과 분리공간(332)으로 구획되고, 이러한 충돌공간(331)과 분리공간(332)은 소통개구(316)를 통해 서로 소통한다.
그리고, 분리공간(332)은 그 상측(즉, 제4벽체(314))에 블로바이가스용 유출개구(317)가 마련됨과 더불어 그 하측(즉, 제5벽체(315)의 하단)에 오일용 유출개구(318)가 마련된다.
이에 따라, 충돌공간(331) 내에서 충돌한 블로바이가스가 소통개구(316)를 통과하여 분리공간(332)에서 블로바이가스와 증발엔진오일이 그 비중차이에 의해 효과적으로 분리된다.
특히, 도 5에 도시된 바와 같이 비중이 가벼운 블로바이가스는 블로바이가스용 유출개구(317)를 통해 배출(도 5의 화살표 G 참조)되고, 이와 동시에 비중이 무거운 증발엔진오일은 오일용 유출개구(318)를 통해 배출(도 5의 화살표 O 참조)됨으로써 그 분리가 매우 효과적으로 이루어진다.
이와 같이, 충돌분리챔버(330)는 충돌공간(331)과 분리공간(332)으로 구획된 구조에 의해, 블로바이가스는 유입노즐(321)들을 통해 충돌분리챔버(330)의 충돌공간(331)으로 고속으로 유입되어 블로바이가스에서 증발엔진오일이 매우 효과적으로 분리된다.
또한, 분리공간(332) 내에서 상측에 마련된 블로바이가스용 유출개구(317)과 하측에 마련된 오일용 유출개구(318)에 의해 블로바이가스와 증발엔진오일의 비중차이를 통한 분리작용을 더욱 효과적으로 수행할 수 있는 장점이 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 내연기관용 세퍼레이터의 작동을 설명하면, 덕트(100)의 유입구(110)를 통해 블로바이가스가 덕트(100) 내로 상향으로 유입되면, 회류유도수단(200)의 회류유도부재(210)의 곡면 가이드부(215)에 의해 블로바이가스는 수평축선 둘레 회류되고, 이러한 블로바이가스의 회류작용에 의해 블로바이가스 내에 함유된 증발엔진오일은 그 원심력에 의해 1차적으로 분리된다.
그리고, 블로바이가스는 덕트(100) 내에서 하류 측으로 회류되면서 충돌분리수단(300)의 충돌분리커버(320)로 흐르게 된다. 충돌분리커버(320)로 흐르는 블로바이가스는 유입노즐(321)로 유입되면서 그 일부는 유입노즐(321)과 난류관(311) 사이에 형성된 간극(S)으로 흐르게 되고, 나머지 블로바이가스는 난류관(311)으로 유입된 후 난류관(311) 내에서 맴돈 후 되돌아 나오거나 또는 난류관(311)에 형성된 관통 홀(311b)을 통해 배출되어 간극(S)을 따라 흐르는 블로바이가스와 섞이는 난류를 형성하게 됨으로써, 충돌분리챔버(330) 내에서 블로바이가스의 충돌작용이 높아져 증발엔진오일의 분리효율을 향상시키게 된다.
충돌분리케이싱(310)의 제1벽체(311)에서 복수의 유입노즐(321)을 거치면서 고속으로 충돌분리케이싱(310)의 충돌분리챔버(330)로 유입되고, 이렇게 고속으로 유입된 블로바이가스는 제2벽체(312) 및 제3벽체(313)에서 매우 강한 충돌이 이루어져 블로바이가스에서 증발엔진오일이 매우 효과적을 분리될 수 있으며, 이렇게 분리된 엔진오일은 충돌분리챔버(330)의 바닥면을 타고 제5벽체(315)의 오일용 유출개구(318)를 거쳐 오일 드레인(150)으로 유출된다.
이와 동시에 증발엔진오일이 분리된 블로바이가스는 제4벽체(314)의 블로바이가스용 유출개구(317)를 거쳐 덕트(100)의 배출구(120)로 배출된다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 내연기관용 세퍼레이터에 의하면, 회류유도부재(210)의 곡면 가이드부(215)에 의해 상향으로 유입되는 블로바이가스를 수평축선 둘레로 회류시키는 매우 단순한 구조를 통해 블로바이가스에서 증발엔진오일가 매우 효율적으로 분리되는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 복수의 유입노즐(321)에 의해 충돌분리챔버(330) 내에 부압이 매우 용이하게 발생하고, 이를 통해 충돌분리케이싱(310)의 충돌분리챔버(330) 내로 블로바이가스가 고속으로 유입되어 블로바이가스의 충돌작용이 향상됨에 따라 증발엔진오일이 매우 효율적으로 분리된다.
특히, 본 발명에 의하면, 충돌분리수단(300)이 충돌분리커버(320)와 충돌분리케이싱(310)으로 이루어지고, 충돌분리커버(320)의 유입노즐(321)의 내부에 난류관(311)이 삽입되어 블로바이가스의 이동 중에 난류를 형성하게 됨으로써, 블로바이가스의 충돌작용이 높아져 증발엔진오일의 분리효율을 향상시키게 된다.
그리고, 본 발명에 의하면, 충돌분리챔버(330)가 충돌공간(331)과 분리공간(332)으로 구획된 구조를 통해 블로바이가스가 유입노즐(321)들을 통해 충돌분리챔버(330)의 충돌공간으로 고속으로 유입되어 블로바이가스에서 증발엔진오일이 매우 효과적으로 분리될 수 있고, 또한 분리공간(332)에서 증발엔진오일과 블로바이가스가 그 비중 차이로 매우 효과적으로 분리될 수 있다.
한편, 본 발명은 앞서 설명한 실시예로 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 것도 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것으로 보아야 한다.
예를 들어, 충돌분리챔버(330)에 필터가 마련되어 이물질의 포집과 증발엔진오일의 분리를 더욱 효과적으로 할 수 있다. 이를 도 6 및 도 7에 의거하여 설명한다.
도 6은 본 발명에 따른 내용기관용 세퍼레이터의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다. 도면을 참조하여 설명하면, 충돌분리챔버(330)는 그 내부에 블로바이가스가 통과하는 다공성 재질의 필터(400)가 마련되어 충돌공간(331)에서 분리공간(332)으로 이동하는 증발엔진오일의 분리를 더욱 효과적으로 할 수 있을 뿐만 아니라 블로바이가스에 포함된 이물질을 필터(400)가 포집하게 된다.
바람직하게 다공성 재질의 필터(400)는 충돌공간(331)과 분리공간(332)을 연결하는 소통개구(316)에 개재되어 충돌공간(331)에서 분리공간(332)으로 블로바이가스가 이동하는 중에 필터를 통과하면서 블로바이가스에서 증발엔진오일을 분리시키게 된다.
상기와 같이, 필터(400)가 소통개구(316)에 개재될 때 필터(400)는 충돌공간(331)과 분리공간(332)의 바닥면으로부터 이격되도록 충돌공간(331)과 분리공간(332)의 바닥면에 돌기(130)가 형성되어 필터(400)를 지지하게 된다.
이렇게, 필터(400)가 돌기(130)에 의해 충돌공간(331)과 분리공간(332)의 바닥면으로부터 이격되면, 필터(400)와 충돌공간(331)과 분리공간(332)의 바닥면 사이에 틈새가 형성되어 충돌공간(331)에서 분리된 엔진오일은 상기 틈새를 통해 분리공간(332)으로 원활하게 흘러나가는 유로를 형성하여 엔진오일의 배출을 용이하게 한다.
한편, 상기와 같은 다공성 재질의 필터(400)는 충돌공간(331)과 분리공간(332)을 연결하는 소통개구(316)에 마련될 수도 있지만, 경우에 따라서는 분리공간(332)의 상부에 형성된 블로바이가스용 유출개구(317)에 마련될 수도 있다. 이를 도 7에 의거하여 설명한다.
도 7은 본 발명에 따른 내용기관용 세퍼레이터의 또 다른 실시예를 나타낸 단면 사시도이다. 도면을 참조하여 설명하면, 분리공간(332)으로 이동한 블로바이가스가 블로바이가스용 유출개구(317)를 통해 배기되기 전에 증발엔진오일과 이물질을 포집할 수 있도록 블로바이가스용 유출개구(317)에 필터(400)가 마련된다.
이때, 필터(400)는 블로바이가스용 유출개구(317)를 폐쇄하여 분리공간(332)으로 이동한 블로바이가스가 분리공간의 외부로 배기되기 위해서는 반드시 필터(400)를 통과하도록 설치된다.
이와 같이, 필터(400)가 블로바이가스용 유출개구(317)를 폐쇄하기 위해 분리공간(332)은 도 7에 도시된 바와 같이 내측면에 필터(400)의 양단이 삽입되어 고정되는 고정 홈(140)이 형성되어 필터(400)를 고정할 수 있다.
또한, 경우에 따라서는 분리공간(332)의 내측면에 도 7과 같은 고정 홈(140)을 대신하여 도 6에 도시된 바와 같은 돌기가 형성되어 필터(400)에 돌기가 삽입되도록 함으로써, 필터(400)를 블로바이가스용 유출개구(317)에 설치할 수도 있을 것이다.
상기와 같이, 충돌분리챔버(330)에 필터(400)가 마련되면, 블로바이가스가 이동하는 중에 증발엔진오일이 필터에 응결되어 분리 효율을 향상시킬 뿐만 아니라 블로바이가스 중에 포함된 이물질을 걸러낼 수 있다.
100 : 덕트 110 : 유입구
120 : 배출구 130 : 돌기
140 : 고정 홈 150 : 오일 드레인
151 : 오일 트랩 152 : 오일 배출구
200 : 회류유도수단 210 : 회류유도부재
215 : 곡면 가이드 300 : 충돌분리수단
310 : 충돌분리케이싱 311 : 난류관
311a : 스페이서 311b : 관통 홀
312 : 제2벽체 313 : 제3벽체
314 : 제4벽체 315 : 제5벽체
316 : 소통개구 317 : 블로바이가스용 유출개구
318 : 오일용 유출개구 320 : 충돌분리커버
321 : 유입노즐 330 : 충돌분리챔버
331 : 충돌공간 332 : 분리공간
400 : 필터
120 : 배출구 130 : 돌기
140 : 고정 홈 150 : 오일 드레인
151 : 오일 트랩 152 : 오일 배출구
200 : 회류유도수단 210 : 회류유도부재
215 : 곡면 가이드 300 : 충돌분리수단
310 : 충돌분리케이싱 311 : 난류관
311a : 스페이서 311b : 관통 홀
312 : 제2벽체 313 : 제3벽체
314 : 제4벽체 315 : 제5벽체
316 : 소통개구 317 : 블로바이가스용 유출개구
318 : 오일용 유출개구 320 : 충돌분리커버
321 : 유입노즐 330 : 충돌분리챔버
331 : 충돌공간 332 : 분리공간
400 : 필터
Claims (7)
- 내연기관의 행정에 의해 발생하는 블로바이가스에서 증발엔진오일을 분리하는 내연기관용 세퍼레이터로서,
내연기관의 헤드커버에 설치되고, 블로바이가스가 유입되는 유입구 및 블로바이가스가 배출되는 배출구를 가진 덕트;
상기 덕트의 유입구로 유입되는 블로바이가스의 회류를 유도하여 블로바이가스에서 증발엔진오일을 분리하는 회류유도수단;
상기 회류유도수단의 하류 측에 설치되어, 블로바이가스와의 충돌에 의해 블로바이가스에서 증발엔진오일을 분리하는 충돌분리수단; 및
상기 덕트의 배출구에 인접한 저면에 마련되어, 블로바이가스에서 분리된 엔진오일을 배출하는 오일 드레인;을 포함하되,
상기 충돌분리수단은,
일면에 복수의 유입노즐을 가진 충돌분리커버;
상기 충돌분리커버와 결합되어 상기 유입노즐을 통해 유입된 블로바이가스를 충돌에 의해 증발엔진오일을 분리시키는 충돌분리챔버가 형성되는 충돌분리케이싱;을 포함하고,
상기 충돌분리케이싱은 상기 유입노즐에 삽입되는 난류관이 형성되는 벽체가 마련되며,
상기 난류관은 그 외경을 따라 다수의 관통 홀이 형성되어 상기 관통 홀을 통해 블로바이가스가 유동하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 세퍼레이터.
- 청구항 1에 있어서,
상기 난류관은
상기 충돌분리커버에 형성된 유입노즐의 내경보다 작은 외경을 형성하여 상기 유입노즐과 난류관 사이에 블로바이가스가 유동하는 간극을 형성하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 세퍼레이터.
- 청구항 2에 있어서,
상기 난류관은 그 외경에 스페이서가 형성되어, 상기 난류관의 외경과 상기 유입노즐의 내경 사이에 형성된 간극을 유지시키는 것을 특징으로 하는 내연기관용 세퍼레이터.
- 청구항 3에 있어서,
상기 스페이서는 상기 유입노즐의 입구에서 후방으로 갈수록 상기 난류관의 외경으로부터 멀어지는 경사를 형성하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 세퍼레이터.
- 청구항 1에 있어서,
상기 충돌분리챔버는 그 내부에 블로바이가스가 통과하는 다공성재질의 필터가 마련되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 세퍼레이터.
- 청구항 5에 있어서,
상기 충돌분리챔버는
상기 충돌분리케이싱 내에서 충돌공간과 분리공간으로 구획되게 형성되고, 상기 충돌공간 및 분리공간은 소통개구를 통해 소통되고,
상기 필터는 상기 소통개구에 개재되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 세퍼레이터.
- 청구항 6에 있어서,
상기 소통개구에 개재되는 상기 필터는
상기 충돌공간과 분리공간의 바닥면으로부터 이격되도록 충돌공간과 분리공간의 바닥면에는 돌기가 형성되어 필터를 지지하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 세퍼레이터.
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