WO2015128928A1 - オイルセパレータ - Google Patents

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WO2015128928A1
WO2015128928A1 PCT/JP2014/054439 JP2014054439W WO2015128928A1 WO 2015128928 A1 WO2015128928 A1 WO 2015128928A1 JP 2014054439 W JP2014054439 W JP 2014054439W WO 2015128928 A1 WO2015128928 A1 WO 2015128928A1
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WO
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oil
spindle
oil separator
gas
rotor
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PCT/JP2014/054439
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Inventor
耕作 石田
佳孝 渡辺
Original Assignee
東京濾器株式会社
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Priority to US15/121,672 priority patent/US20170001133A1/en
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D45/00—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
    • B01D45/12—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces
    • B01D45/14—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces generated by rotating vanes, discs, drums or brushes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01D45/12—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B5/00—Other centrifuges
    • B04B5/005—Centrifugal separators or filters for fluid circulation systems, e.g. for lubricant oil circulation systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B5/00—Other centrifuges
    • B04B5/12—Centrifuges in which rotors other than bowls generate centrifugal effects in stationary containers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B7/00—Elements of centrifuges
    • B04B7/02—Casings; Lids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M13/00—Crankcase ventilating or breathing
    • F01M13/04—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
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    • B04B5/12—Centrifuges in which rotors other than bowls generate centrifugal effects in stationary containers
    • B04B2005/125—Centrifuges in which rotors other than bowls generate centrifugal effects in stationary containers the rotors comprising separating walls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M13/00—Crankcase ventilating or breathing
    • F01M13/04—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil
    • F01M2013/0422—Separating oil and gas with a centrifuge device

Definitions

  • the present invention relates to an oil separator that separates mist oil contained in a gas to be treated from gas.
  • an oil separator that separates mist oil contained in a gas to be treated from gas.
  • an oil separator disclosed in Patent Document 1 includes a cylindrical fixed housing and a cylindrical fixed casing having a ceiling portion, and a truncated cone-shaped partition having an opening on the upper surface, and a lower chamber (lower storage chamber).
  • the upper chamber (upper accommodation chamber) is partitioned.
  • a centrifugal rotor for purifying oil is disposed in the lower chamber, and a gas purifying device for purifying gas is disposed in the upper chamber.
  • the lower end of the fixed housing is joined to the base, and the lower chamber communicates with the internal space of the cylindrical base. This cylindrical base is communicated with the combustion engine, and the purified oil is returned and gas from the crankcase is introduced.
  • the centrifugal rotor and the gas purification device are connected by a tubular support member, and are configured to be rotatable around a fixed shaft inserted through the support member.
  • a separation chamber is provided inside the centrifugal rotor. Oil is supplied to the separation chamber through a gap between the support member and the fixed shaft and a hole opened in the support member. The supplied oil is purified in the separation chamber and then discharged to the side through a discharge port provided on the bottom surface of the centrifugal rotor. The oil discharge generates a driving force for rotating the centrifugal rotor and the gas purification device.
  • the gas purification device is rotated at a high speed in order to separate the mist oil contained in the gas to be treated from the gas.
  • a swirling flow of air is generated in the internal space.
  • the separated oil travels on the inner surface of the upper chamber on this swirling flow.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to increase the removal efficiency of oil contained in the gas to be treated.
  • the present invention provides an oil separator for separating mist-like oil contained in a gas to be processed, which is provided so as to be rotatable together with a spindle, and is stacked in the axial direction of the spindle.
  • the oil that moves along the inner surface of the side wall portion of the upper case is captured and aggregated by the vertical ribs. Since the self-weight increases due to the aggregation, the oil after the aggregation flows down along the vertical ribs against the swirling flow. As a result, the amount of oil that rises on the swirling flow and is discharged together with the gas to be processed can be reduced, and the oil removal efficiency can be increased.
  • a cylindrical guide rib is provided at a position above the separation disk in the housing to guide fluid flowing downward toward the center side in plan view along the inner surface of the upper case.
  • the oil after separation that has not been captured by the vertical ribs can be captured by the guide ribs, so that the oil removal efficiency can be further increased.
  • the oil separator when the guide rib is provided with a guide claw protruding downward from the lower edge of the guide rib, the oil captured by the guide rib can be aggregated and easily dropped. Therefore, the oil removal efficiency can be further increased.
  • oil separator when the guide claw is constituted by a plurality of small pieces arranged with a predetermined gap, oil captured by the guide ribs can be caught in the gap between the adjacent small pieces, Oil aggregation can be easily performed.
  • the removal efficiency of the oil contained in the gas to be treated can be increased.
  • FIG. 1 It is the schematic which shows a closed type crankcase ventilation system. It is the perspective view which looked at the oil separator from the back diagonally upper side. It is a disassembled perspective view of an oil separator. It is sectional drawing of the upper half part in an oil separator. It is sectional drawing of an oil separator. It is sectional drawing explaining the internal structure of an upper case and a lower case. It is an enlarged view explaining the vertical rib provided in the upper case. It is a figure explaining the guide rib and guide claw provided in the upper case. It is a figure explaining the structure of a guidance nail
  • FIG. 1 a closed crankcase ventilation system 1 (hereinafter referred to as a ventilation system 1) shown in FIG. 1 will be described as an example.
  • the ventilation system 1 has an oil separator 2 and a breather pipe 3.
  • the oil separator 2 processes blow-by gas (corresponding to a processing target gas containing mist-like oil) discharged from the engine 4 to separate the mist-like oil.
  • the oil separator 2 is attached to the side surface of the engine 4.
  • the breather pipe 3 defines a reduction flow path for reducing the processed blow-by gas discharged from the oil separator 2 to the intake side flow path of the engine 4.
  • blow-by gas discharged from the engine 4 flows into an oil separator 2 provided on the side of the engine 4. Then, the oil separated by the oil separator 2 is returned to the engine 4.
  • the treated blow-by gas is discharged from the upper end of the oil separator 2 and then returned to the intake-side flow path 5 through the breather pipe 3. Specifically, it is reduced to a portion where the air filter 6 and the turbocharger 7 are connected in the intake side flow path 5. The reduced blow-by gas is mixed with fresh air from the air filter 6 and compressed by the turbocharger 7. Thereafter, it is cooled by the charge cooler 8 and supplied to the engine 4.
  • the oil separator 2 includes a housing 11 having a lower case 12 and an upper case 13. Various parts such as a rotor unit and a PCV valve are accommodated in the internal space (accommodating chamber) of the housing 11 (described later).
  • the lower case 12 is a portion that divides the lower portion of the housing 11, and is configured by a box-shaped member having a bottom and an open upper surface.
  • the lower case 12 and the communication tube portion are made of a casting, but may be made by molding a resin.
  • a circular fitting portion 14 is provided at the upper end portion of the lower case 12 and is fitted to the lower end portion 15 of the upper case 13.
  • a communication cylinder portion 16 that communicates with the engine 4 is provided facing rearward.
  • a flange 18 coupled to the side surface of the engine 4 is provided at the distal end portion of the communication tube portion 16.
  • a cylindrical member 17 for guiding blow-by gas is provided immediately above the communication cylinder portion 16. The rear end of the cylindrical member 17 protrudes rearward from the flange 18.
  • a lower end portion of the joint portion 19 protrudes downward from the bottom surface of the lower case 12.
  • the joint portion 19 has a cylindrical shape and is connected to one end of the oil supply pipe 9 shown in FIG. As will be described later, a part of the joint portion 19 protrudes upward in the lower case 12.
  • the other end of the oil supply pipe 9 is connected to the side surface of the engine 4, and oil is supplied to the oil supply pipe 9 from an oil passage (not shown) provided inside the engine 4. This oil is used as power for rotating the rotor unit 21.
  • the upper case 13 is a member that is attached to the lower case 12 from above, and partitions the storage chamber in which the rotor unit 21 and the like are stored together with the lower case 12.
  • the upper case 13 has a cylindrical main body cover 22 and a disk-shaped upper surface cover 23.
  • a plurality of vertical ribs 24 are formed on the inner surface of the main body cover 22 at equal intervals in the circumferential direction. These vertical ribs 24 are for capturing and agglomerating the separated oil that flows in the circumferential direction along the inner surface of the main body cover 22 to flow downward.
  • the vertical rib 24 will be described later.
  • the upper surface cover 23 is attached to the upper end portion of the main body cover 22 in an airtight state.
  • a cylindrical gas discharge portion 25 is provided at the center of the top cover 23 so as to face upward.
  • the gas discharge part 25 is a part for discharging the blow-by gas after processing, and the breather pipe 3 is connected via the outlet pipe 26.
  • a rotor unit 21 and a partition member 27 are disposed inside the oil separator 2. Further, as shown in the cross-sectional view of FIG. 4, a PCV valve 28 is attached inside the upper surface cover 23.
  • the rotor unit 21 is a mechanism for separating mist-like oil contained in blow-by gas, and has a rotor 31, a spindle 32, and a spindle shaft 33 as shown in FIG.
  • the rotor 31 is a part that aggregates mist-like oil by rotation and separates it from blow-by gas, and includes a plurality of separation disks 34, an upper holder 35, and a lower holder 36.
  • the separation disk 34 is a ring-shaped plate material that is inclined downward toward the outer peripheral side, in other words, a plate material that is processed into a side surface shape of a truncated cone.
  • the separation disk 34 of the present embodiment has a thickness of 1 mm or less and is manufactured by resin molding. These separation disks 34 are stacked in the axial direction of the spindle 32. For convenience of explanation, the separation disks 34 are drawn with an interval between them, but the actual interval is set to be extremely narrow (for example, less than 1 mm).
  • the upper holder 35 is a member that holds a plurality of stacked separation disks 34 from above, and the lower holder 36 is also a member that holds the separation disk 34 from below.
  • a plurality of connecting arms 36a for connecting to the upper holder 35 are provided on the outer peripheral edge of the lower holder 36 (see FIG. 3). In the present embodiment, four connection arms 36a are provided at intervals of 90 degrees in the circumferential direction.
  • the rotor 31 has a cylindrical appearance, and the inner peripheral side is a hollow portion and penetrates in the vertical direction. A spindle 32 is inserted into the hollow portion, and the spindle 32 and the rotor 31 are coupled to each other. For this reason, the rotor 31 rotates around the axis of the spindle 32 together with the spindle 32.
  • a nozzle 37 projects from the peripheral surface of the spindle 32 below the rotor 31.
  • the nozzle 37 is a portion that injects oil supplied through the spindle shaft 33, and generates a driving force for rotating the spindle 32 and the rotor 31.
  • the nozzle 37 of the present embodiment has a cylindrical nozzle body 38 whose base end is joined to the spindle 32 and whose tip is closed, and an injection hole 39 provided at the tip of the nozzle body 38. .
  • the nozzle body 38 is attached at an angle of 45 degrees obliquely downward with respect to the axial direction of the spindle 32 indicated by reference numeral AL.
  • Three nozzle bodies 38 are provided at intervals of 120 degrees in the circumferential direction.
  • the injection hole 39 is provided on the side surface of the tip portion of the nozzle body 38. Specifically, the injection hole 39 is provided in a direction orthogonal to the axial direction of the nozzle main body 38 indicated by reference numeral NL and in a direction in which oil is injected in the horizontal direction.
  • the spindle shaft 33 is a cylindrical member serving as a bearing for the spindle 32, and supports the spindle 32 in a rotatable state.
  • an oil supply path 33 a for supplying oil is formed inside the spindle shaft 33.
  • the lower end portion of the spindle shaft 33 is joined to the upper end portion of the joint portion 19 provided in the lower case 12.
  • the oil supply pipe 9 is connected to the joint portion 19. For this reason, the oil supplied through the oil supply pipe 9 flows into the spindle shaft 33 after passing through the joint portion 19. Further, after flowing into the nozzle main body 38, it is injected from the injection hole 39.
  • the injection hole 39 is provided at the tip of the nozzle body 38 in a direction in which oil is injected in the horizontal direction. And in the three nozzles 37 provided at intervals of 120 degrees, the formation positions of the injection holes 39 are aligned. For this reason, when oil is injected from each injection hole 39, the rotor 31 and the spindle 32 rotate around the spindle shaft 33.
  • the partition member 27 partitions the internal space (storage chamber) of the housing 11 into a lower storage chamber 41 (primary separation chamber) and an upper storage chamber 42 (secondary separation chamber). It is a member that forms a communication port 43 that guides the blow-by gas in the side storage chamber 41 to the upper storage chamber 42.
  • the partition member 27 has an outer peripheral portion 44 and a tapered portion 45.
  • the outer peripheral portion 44 is a portion having a short cylindrical shape, and a flange portion 46 projects laterally in the middle of the height direction.
  • the tapered portion 45 is provided on the inner peripheral side with respect to the outer peripheral portion 44, and has a tapered shape that is gradually reduced in diameter from the lower end of the outer peripheral portion 44 upward.
  • the tapered portion 45 of the present embodiment has an inclined surface 45 a that is inclined at an angle of about 45 degrees with respect to the axis of the spindle 32.
  • the upper end opening of the tapered portion 45 forms a communication port 43.
  • the partition member 27 is fitted into the fitting portion 14 of the lower case 12 from the inner peripheral side. Then, the flange portion 46 is positioned in contact with the upper end of the fitting portion 14 from above. As a result, the tapered portion 45 is disposed immediately below the lower holder 36 included in the rotor 31. Then, with the partition member 27 as a boundary, the storage chamber is partitioned into a lower storage chamber 41 and an upper storage chamber 42, and the lower storage chamber 41 and the upper storage chamber 42 communicate with each other through the communication port 43. That is, the partition member 27 forms a communication port 43 for guiding the blow-by gas in the lower storage chamber 41 to the upper storage chamber 42 around the spindle 32 at a height between the nozzle 37 and the separation disk 34.
  • the lower storage chamber 41 functions as a primary separation chamber for mist oil.
  • the PCV valve 28 includes a diaphragm 47, an upper spring 48, and a lower spring 49.
  • the diaphragm 47 is a valve body, which is manufactured by molding rubber and resin, and is configured by a disk-shaped member that is slightly inclined downward from the central portion toward the peripheral portion.
  • the upper spring 48 and the lower spring 49 are members for supporting the diaphragm 47 in a state in which the diaphragm 47 can move in the vertical direction. That is, the upper spring 48 is disposed at the center of the diaphragm 47 from above, and the lower spring 49 is disposed at the center of the diaphragm 47 from below.
  • the diaphragm 47 is sandwiched between the upper spring 48 and the lower spring 49 so as to be supported so as to be movable in the vertical direction.
  • the PCV valve 28 is disposed on the upper case 13. Specifically, it is arranged at a position directly below the upper surface cover 23 in a state of being placed on the pedestal 51.
  • the pedestal 51 is airtightly covered with a diaphragm 47.
  • a lower spring 49 is attached between the pedestal 51 and the diaphragm 47. Further, the space defined by the pedestal 51 and the diaphragm 47 is open to the atmosphere through the air communication part 52.
  • an upper spring 48 is attached between the upper surface cover 23 and the diaphragm 47.
  • the diaphragm 47 moves up and down according to the intake side pressure of the engine 44 and the internal pressure of the crankcase, and adjusts the flow of blow-by gas. That is, the diaphragm 47 moves to the gas discharge unit 25 side (upward) when the intake pressure (negative pressure) of the engine 4 is excessively large, and to the opposite side (downward) when the crankcase side pressure is high. Moving.
  • the outer periphery of the pedestal 51 on which the PCV valve 28 is placed is partitioned by a side wall having a circular shape in plan view, and a communication window 53 is provided on the side wall.
  • a communication window portion 53 By this communication window portion 53, a portion above the diaphragm 47 in the upper accommodation chamber 42 and a portion on the rotor 31 side are communicated with each other.
  • a cylindrical rib 54 is provided below the side wall.
  • the cylindrical rib 54 corresponds to a guide rib that guides blow-by gas from the outer peripheral side downward.
  • the cylindrical rib 54 will be described later together with the vertical rib 24.
  • a cylindrical joint portion 19 protrudes upward in the internal space of the lower case 12.
  • a part of the cylindrical member 17 is provided along the joint portion 19.
  • the tubular member 17 is bent in an L shape in the middle, and the remaining portion is provided in parallel with the communication tubular portion 16.
  • the tubular member 17 is provided immediately above the communication tubular portion 16, and an end portion of the tubular member 17 projects from the flange 18.
  • the upper end portion of the joint portion 19 is fitted to the fixed frame 55.
  • the fixed frame 55 is a metal frame attached to the fitting portion 14 of the lower case 12 (see FIG. 3).
  • the blow-by gas discharge side end portion of the tubular member 17 is disposed in the vicinity of the joint portion 19 and immediately below the fixed frame 55. Thereby, the blow-by gas discharged from the tubular member 17 flows upward through the fixed frame 55 and flows into the hollow portion of the rotor 31.
  • the oil supplied from the engine 4 to the joint portion 19 through the oil supply pipe 9 flows into the spindle shaft 33 as indicated by the arrow F ⁇ b> 1. Thereafter, the oil flows from the spindle shaft 33 into the nozzle body 38 and is injected from the injection hole 39 as indicated by the arrow F2.
  • the rotor 31 and the spindle 32 rotate around the spindle shaft 33.
  • blow-by gas from the engine 4 is guided by the tubular member 17 as indicated by an arrow F11. Thereafter, as indicated by the arrow F ⁇ b> 12, the blow-by gas discharged from the cylindrical member 17 flows into the hollow portion of the rotor 31 through the inside of the movement locus of the injection hole 39.
  • the blow-by gas that has flowed in moves in the gap between the separation disks 34 in the outer circumferential direction of the rotor 31, as indicated by the arrow F ⁇ b> 13, due to the centrifugal force generated as the rotor 31 rotates.
  • the upper storage chamber 42 corresponds to a secondary separation chamber that secondary-separates the remaining mist-like oil with respect to the blow-by gas after the mist-like oil is primarily separated.
  • a gap SP is formed between the spindle 32 and the spindle shaft 33.
  • the gap SP functions as an oil guide path and is filled with oil supplied to be ejected from the nozzle 37.
  • the supply pressure of the oil is sufficiently high, a part of the oil filled in the gap is discharged from the upper end portion of the spindle 32 to the hollow portion of the rotor 31 through the upper end of the gap.
  • the oil discharged into the hollow portion of the rotor 31 moves in the gap between the separation disks 34 in the outer circumferential direction of the rotor 31 by the centrifugal force of the rotor 31 as in the blow-by gas.
  • the oil aggregated on the surface of the separation disk 34 is combined with the oil discharged into the hollow portion of the rotor 31.
  • the combined oil is discharged from the outer peripheral edge of the separation disk 34, collides with the inner surface of the main body cover 22, and then flows down the inner surface. Further, the oil merges with the oil injected from the nozzle 37 in the lower accommodation chamber 41 and is returned to the engine 4.
  • blow-by gas from which the mist-like oil has been separated after passing through the rotor 31 rises while turning around the gap between the inner surface of the upper case 13 and the rotor 31 in the upper storage chamber 42.
  • the separated oil rises on the swirling flow of blow-by gas.
  • the movement of oil is prevented by the vertical ribs 24 provided on the inner surface of the main body cover 22 and the cylindrical ribs 54 provided below the pedestal 51.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating the internal structure of the upper case 13 and the lower case 12 and shows a state in which the rotor unit 21 and the partition member 27 are removed.
  • FIG. 7 is a partially enlarged view of the vertical rib 24.
  • vertical ribs 24 extending in the vertical direction (axial direction of the spindle shaft 33) are provided in the circumferential direction. A plurality of lines are provided throughout.
  • 24 vertical ribs 24 each having a height and a width of 0.8 mm from the inner surface are formed at equal intervals in the circumferential direction. The length of the vertical rib 24 is determined to be the same as or slightly longer than the height of the rotor unit 21.
  • these vertical ribs 24 are for capturing and agglomerating the separated oil flowing in the circumferential direction along the inner surface of the main body cover 22 so as to flow downward.
  • a high-speed swirling flow is generated around the rotor unit 21 accordingly.
  • a swirling flow as indicated by an arrow F21 in FIG. 7 is generated.
  • the separated oil travels on the inner surface of the main body cover 22 along this swirling flow.
  • the buoyancy which goes diagonally upward as shown by the arrow of F22 is also given to the oil which moves an inner surface.
  • the trapped oil coalesces and coalesces with the subsequent oil. Since the self-weight is increased by the aggregation, the oil after the aggregation flows down along the vertical ribs 24 against the swirling flow. As a result, the amount of oil that rises on the swirling flow and is discharged together with the blow-by gas can be reduced, and the oil removal efficiency can be increased.
  • the height of the vertical ribs 24 is set to 0.8 mm. However, if experimentally 0.5 to 1.0 mm, the oil can flow down after separation flowing in the circumferential direction. It was. Further, regarding the number of the vertical ribs 24 formed, even if the experiment was performed with 48, no significant difference was found in the effect. From this, it is considered that if the longitudinal ribs 24 are formed at intervals suitable for the speed of the swirling flow, the mixing of oil into the blow-by gas can be suppressed.
  • a plurality of reinforcing ribs 56 are provided on the entire outer surface of the main body cover 22 in the circumferential direction. For this reason, with respect to the main body cover 22, necessary strength can be secured by the reinforcing rib 56. Therefore, regarding the vertical ribs 24, the degree of freedom in design can be increased. That is, it can be provided at a height or interval according to the speed of the swirling flow.
  • the cylindrical rib 54 (guide rib) will be described.
  • the cylindrical rib 54 is a circular ring provided inside the main body cover 22 and downwardly at a position below the pedestal 51 on which the PCV valve 28 is placed. It is a ridge.
  • the diameter of the cylindrical rib 54 substantially matches the diameter of the rotor 31.
  • the cylindrical rib 54 and the rotor 31 are concentric when viewed in the plane direction, and a predetermined clearance is defined between the lower edge of the cylindrical rib 54 and the upper outer periphery of the rotor 31.
  • the cylindrical rib 54 is provided with a guide claw 57 protruding downward from the lower edge of the cylindrical rib 54.
  • the guide claw 57 is a protrusion for aggregating and dropping the oil captured by the cylindrical rib 54.
  • the protruding length of the guide claw 57 is set slightly shorter than the clearance between the cylindrical rib 54 and the rotor 31. Thereby, the lower end of the guide claw 57 is positioned immediately above the outer peripheral edge of the upper end of the rotor 31.
  • the guide claws 57 in the present embodiment are provided at intervals of 60 degrees in the circumferential direction. That is, a total of six guide claws 57 are provided.
  • the guide claw 57 is formed by a small piece 58 having a downward arrow shape, in other words, a small piece 58 having a lower portion tapered like a wedge. It is configured.
  • a pair of small piece 58 is attached side by side at predetermined intervals. This attachment interval is determined to be a size that allows the oil moving along the cylindrical rib 54 to be captured in the gap between the adjacent small pieces 58. For example, it is set to about 1 to 2 mm.
  • the oil OL that has moved to the outer surface of the cylindrical rib 54 flows down the outer surface of the cylindrical rib 54 and moves to the lower end of the cylindrical rib 54. Then, as shown in FIGS. 10 and 11A, the oil OL that has moved to the lower end of the cylindrical rib 54 moves along the lower end of the cylindrical rib 54, as indicated by the arrow F24, in the small piece 58. It adheres to the windward surface. As time passes, the other oil OL also adheres to the surface of the small piece 58 and coalesces. For this reason, as shown in FIG. 11 (b), the adhered oil OL is held by the surface tension in the gap formed by each small piece 58.
  • the lower end of the guide claw 57 is positioned immediately above the upper end of the outer periphery of the rotor 31. For this reason, the airflow generated by the rotation of the rotor 31 acts on the protruding portion of the guide claw 57 from the cylindrical rib 54. By receiving this air flow, the oil OL that has flowed down the guide claw 57 is blown off in the outer peripheral direction as droplets. As a result, the oil after separation becomes mist and hardly returns to the blow-by gas, and the oil removal efficiency can be improved.
  • the cylindrical ribs 54 are provided, the separated oil that has not been captured by the vertical ribs 24 can be captured by the guide ribs. Thereby, oil removal efficiency can further be improved. Further, since the guide rib 57 is provided on the cylindrical rib 54, the oil that has reached the lower end of the cylindrical rib 54 can be easily aggregated.
  • the guide claw 57 is composed of a pair of small pieces 58 arranged with a predetermined gap therebetween, the oil caught by the guide ribs can be caught in the gap between the adjacent small pieces 58, and the oil is aggregated. It can be done easily.
  • the small piece 58 is formed in a tapered shape downward, the holding force of the oil in the guide claw 57 can be reduced as it goes downward. Thereby, the oil captured and aggregated by the guide claw 57 moves downward by its own weight, so that the oil can be easily detached from the guide claw 57.
  • the projecting portion of the guide claw 57 is disposed within the flow range of the wind (swirl flow) generated by the rotation of the rotor 31 (separation disk 34), the separation of the oil from the guide claw 57 is separated.
  • the wind generated at 34 can assist. Thereby, oil can be more easily detached from the guide claw 57.
  • the height and number of the vertical ribs 24 are not limited to the example of the embodiment. Moreover, as long as it extends in the up-down direction, it may not be linear. For example, a spiral rib in which the oil that has received the swirling flow is guided obliquely downward may be used.
  • the housing 11 may have a three-piece configuration of an upper part, an intermediate part, and a lower part, and the vertical ribs 24 may be provided in the intermediate part.
  • the number of guide claws 57 is not limited to six. Further, the number of small pieces 58 constituting the guide claw 57 is not limited to two. There may be three or more, or one. It is more preferable that the guide claw 57 is composed of a plurality of small pieces 58 because oil can be captured in the gaps.
  • the protruding portion of the small piece 58 may not have a tapered shape.
  • the tapered portion is tapered as in the above-described embodiment, the holding force by the guide claw 57 is increased due to the increase in the weight of the oil and the downward movement. Becomes smaller. As a result, the oil can be made to drop and be easily separated.
  • the lower end of the guide claw 57 is disposed immediately above the outer peripheral upper end of the rotor 31, it may be in a range in which the wind from the rotor 31 circulates. This is because the oil can be made to drop off and easily removed.

Abstract

　本発明の目的は、オイルセパレータにおける処理対象ガスに含まれるオイルの除去効率を高めることにある。　本発明のオイルセパレータ２は、スピンドルと共に回転可能に設けられ、スピンドルの軸線方向に積層された複数枚の分離ディスクと、スピンドルにおける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スピンドルを回転させるノズルと、円筒状の側壁部を含んで構成され、スピンドル、分離ディスク、及びノズルが収容される収容室を区画するハウジング１１とを有している。このオイルセパレータ２は、本体カバー２２（側壁部）の内表面に、上下方向に延びる縦リブ２４を周方向に複数本形成したことを特徴とする。

Description

オイルセパレータ
　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。この筒状基部は、燃焼機関に連通されており、浄化後のオイルが戻されると共にクランクケースからのガスが流入される。
　遠心分離ローター及びガス浄化装置は、管状の支持部材によって連結されており、支持部材に挿通された固定シャフトを中心に回転可能に構成されている。遠心分離ローターの内部には分離チャンバが設けられている。この分離チャンバには、支持部材と固定シャフトの隙間及び支持部材に開口された穴を通じてオイルが供給される。供給されたオイルは、分離チャンバで浄化された後、遠心分離ローターの底面に設けられた排出口を通じて側方に排出される。オイルの排出によって、遠心分離ローター及びガス浄化装置を回転させるための駆動力が発生される。
　このオイルセパレータでは、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ため、ガス浄化装置を高速で回転させている。ガス浄化装置の回転に伴い、内部空間には空気の旋回流が発生する。分離後のオイルは、この旋回流に乗って上部チャンバの内表面を移動する。
特表２００５－５１５０６５号公報
　ガス浄化装置が高速で回転する程に内部空間で発生する旋回流の速度も増すが、旋回流の速度上昇に伴って分離後のオイルが上方へと巻き上げられてしまい、処理対象ガスとともにオイルセパレータから排出されてしまう虞がある。これにより、処理対象ガスに含まれるオイルの除去効率が下がってしまうという問題があった。
　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の除去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、処理対象ガスに含まれるミスト状オイルを分離するオイルセパレータであって、スピンドルと共に回転可能に設けられ、前記スピンドルの軸線方向に積層された複数枚の分離ディスクと、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、円筒状の側壁部を含んで構成され、前記スピンドル、前記分離ディスク、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を有し、前記側壁部の内表面に、上下方向に延びる縦リブを周方向に複数本形成したことを特徴とする。
　本発明によれば、上側ケースの側壁部における内表面に沿って移動するオイルは、縦リブで捕捉され凝集される。凝集によって自重が増すので、凝集後のオイルは、旋回流に抗して縦リブに沿って流下される。これにより、旋回流に乗って舞い上がり、処理対象ガスとともに排出されるオイルの量を低減させることができ、オイル除去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、前記ハウジングにおける前記分離ディスクよりも上方の位置に、前記上側ケースの内表面に沿って平面視の中心側に向けて流れる流体を下向きに案内する円筒状の案内リブが設けられている場合には、縦リブで捕捉されなかった分離後のオイルを案内リブで捕捉することができるので、オイル除去効率をさらに高めることができる。
　前述のオイルセパレータにおいて、前記案内リブに、前記案内リブの下縁よりも下方に突出された誘導爪が設けられている場合には、案内リブで捕捉されたオイルを凝集させて落下させ易くできるので、オイル除去効率をさらに高めることができる。
　前述のオイルセパレータにおいて、前記誘導爪が、所定の隙間を空けて配置された複数の小片によって構成されている場合には、隣接する小片同士の隙間に案内リブで捕捉されたオイルを捕捉でき、オイルの凝集を容易に行うことができる。
　前述のオイルセパレータにおいて、前記小片が、下方に向けて先細り形状に作成されている場合には、誘導爪におけるオイルの保持力を、下方に向かうにつれて少なくできる。これにより、誘導爪で捕捉され凝集されたオイルが自重で下方に移動することで、誘導爪からオイルを容易に離脱させることができる。
　前述のオイルセパレータにおいて、前記誘導爪の突出部分を、前記分離ディスクの回転で発生される風の流通範囲内に配置した場合には、誘導爪からのオイルの離脱を分離ディスクで発生される風によって補助することができる。これにより、誘導爪からオイルを一層容易に離脱させることができる。
　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、処理対象ガスに含まれるオイルの除去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後方斜め上側から見た斜視図である。 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。 オイルセパレータの断面図である。 上側ケース及び下側ケースの内部構造を説明する断面図である。 上側ケースに設けられた縦リブを説明する拡大図である。 上側ケースに設けられた案内リブ及び誘導爪を説明する図である。 誘導爪の構成を説明する図である。 旋回流によるオイルの移動を模式的に説明する図である。 誘導爪によるオイルの捕捉とオイルの離脱を模式的に説明する図である。
　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に流入される。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では、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。ハウジング１１の内部空間（収容室）には、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。本実施形態において、下側ケース１２や連通筒部等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。
　図３に示すように、下側ケース１２の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。また、図２に示すように、連通筒部１６の直上には、ブローバイガスを案内するための筒状部材１７が設けられている。この筒状部材１７の後端は、フランジ１８から後方に向けて突設されている。
　図３に示すように、下側ケース１２の底面には、ジョイント部１９の下端部が下向きに突設されている。このジョイント部１９は円筒状をしており、図１に示すオイル供給パイプ９の一端に接続されている。後述するように、ジョイント部１９の一部は、下側ケース１２の内部で上方に突設されている。オイル供給パイプ９の他端はエンジン４の側面に接続されており、オイル供給パイプ９には、エンジン４の内部に設けられた油路（図示せず）からオイルが供給される。このオイルは、ローターユニット２１を回転させるための動力として用いられる。
　図２に示すように、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。本体カバー２２の内表面には複数本の縦リブ２４が円周方向に等間隔で形成されている。これらの縦リブ２４は、本体カバー２２の内表面に沿って周方向に流れる分離後のオイルを捕捉及び凝集させて、下方へ流下させるためのものである。なお、縦リブ２４については後で説明する。
　図２に示すように、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２５が上方に向けて設けられている。このガス排出部２５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２６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２７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２８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、外周側に向けて下り傾斜されたリング状の板材、言い換えれば円錐台の側面形状に加工された板材である。本実施形態の分離ディスク３４は、厚さが１ｍｍ以下とされ、樹脂の成型により作製されている。これらの分離ディスク３４は、スピンドル３２の軸線方向に積層されている。なお、説明の都合上、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（例えば１ｍｍ未満）に定められている。
　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、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（図３を参照）。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。こ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とは互いに結合されている。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ＡＬで示すスピンドル３２の軸線方向に対して下向き斜め４５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、符号ＮＬで示すノズル本体３８の軸線方向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。図４に示すように、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。前述したように、ジョイント部１９には、オイル供給パイプ９が接続されている。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、ノズル本体３８に流入した後に噴射孔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２７について説明する。図４に示すように、区画部材２７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２７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２７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２７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。すなわち、この区画部材２７によって、下側収容室４１のブローバイガスを上側収容室４２に案内する連通口４３が、ノズル３７と分離ディスク３４の間の高さにおけるスピンドル３２の周囲に形成される。
　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２８について説明する。図４に示すように、ＰＣＶバルブ２８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、中心部から周縁部に向けて僅かに下り傾斜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。すなわち、上側スプリング４８はダイヤフラム４７の中心に上方から配置され、下側スプリング４９はダイヤフラム４７の中心に下方から配置されている。そして、これらの上側スプリング４８と下側スプリング４９によってダイヤフラム４７を挟むことで、上下方向に移動可能な状態で支持している。
　このＰＣＶバルブ２８は、上側ケース１３の上部に配置されている。詳しくは、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で気密に覆われている。そして、台座部５１とダイヤフラム４７の間には、下側スプリング４９が取り付けられている。また、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。一方、上面カバー２３とダイヤフラム４７との間には上側スプリング４８が取り付けられている。
　ダイヤフラム４７は、エンジン４４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２５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２８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。そして、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、外周側からのブローバイガスを下向きに案内する案内リブに相当する。なお、円筒リブ５４については、縦リブ２４と共に後で説明する。
　次に、下側ケース１２の内部構造について説明する。図５の断面図に示すように、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。この筒状部材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。
　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におけるブローバイガスの排出側端部は、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。これにより、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、ローター３１の中空部分に流入する。
　次に、上記構成のオイルセパレータ２による概略動作について説明する。図５に示すように、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。
　ノズル３７（噴射孔３９）から噴射されたオイルは、区画部材２７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。このオイルは、符号Ｆ４の矢印で示すように、ブローバイガスから分離されたオイルと共に下側収容室４１の底部に集められる。そして、符号Ｆ５の矢印で示すように、連通筒部１６を通じてエンジン４に戻される。
　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、筒状部材１７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。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。
　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。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から噴射させるべく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、隙間に充填されたオイルの一部は、隙間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。合体後のオイルは、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、上側収容室４２における上側ケース１３の内表面とローター３１との隙間を、旋回しながら上昇する。ここで、分離されたオイルがブローバイガスの旋回流に乗って上昇することが考えられる。しかしながら、後述するように、本体カバー２２の内表面に設けられた縦リブ２４や台座部５１の下方に設けられた円筒リブ５４によってオイルの移動は阻止される。
　このようにして、ミスト状オイルが分離されたブローバイガスは、符号Ｆ１４，Ｆ１５の矢印で示すように、ＰＣＶバルブ２８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２６を通ってブリーザーパイプ３へと導かれる。
　次に、縦リブ２４や円筒リブ５４について詳細に説明する。先に縦リブ２４について説明する。図６は、上側ケース１３及び下側ケース１２の内部構造を説明する断面図であって、ローターユニット２１や区画部材２７を取り除いた状態を示している。また、図７は、縦リブ２４の部分拡大図である。
　これらの図に示すように、上側ケース１３を構成する本体カバー２２（円筒状の側壁部）の内表面には、上下方向（スピンドルシャフト３３の軸線方向）に延びる縦リブ２４が、円周方向の全体に亘って複数本設けられている。本実施形態では、内表面からの高さ及び幅がそれぞれ０．８ｍｍとされた縦リブ２４が、円周方向に２４本等間隔で形成されている。なお、縦リブ２４の長さは、ローターユニット２１の高さと同じか、多少長く定められている。
　前述したように、これらの縦リブ２４は、本体カバー２２の内表面に沿って周方向に流れる分離後のオイルを捕捉及び凝集させて、下方へ流下させるためのものである。ローターユニット２１が高速回転すると、それに伴ってローターユニット２１の周囲には高速の旋回流が発生する。例えば、図７に符号Ｆ２１の矢印で示すような旋回流が発生する。分離後のオイルは、この旋回流に乗って本体カバー２２の内表面を移動するが、旋回流の流速が高くなるとブローバイガスの上昇流の影響も受ける。これにより、内表面を移動するオイルには、符号Ｆ２２の矢印で示すような斜め上方へ向かう浮力も付与される。
　ここで、本実施形態では、本体カバー２２の内表面に複数本の縦リブ２４を形成しているので、符号Ｆ２３の矢印で示すように、内表面を周方向に流れる分離後のオイルが、縦リブ２４によって移動を阻まれて捕捉される。捕捉されたオイルは、後続のオイルと合体して凝集される。凝集によって自重が増すので、凝集後のオイルは、旋回流に抗して縦リブ２４に沿って流下される。これにより、旋回流に乗って舞い上がり、ブローバイガスとともに排出されるオイルの量を低減させることができ、オイル除去効率を高めることができる。
　なお、本実施形態では、縦リブ２４の高さを０．８ｍｍに設定したが、実験的には０．５～１．０ｍｍであれば、周方向に流れる分離後のオイル流下させることができた。また、縦リブ２４の形成本数に関し、４８本で実験しても効果に大きな違いは見られなかった。このことから、旋回流の速度に適した間隔で縦リブ２４が形成されていれば、ブローバイガスへのオイルの混入を抑制できると考えられる。
　ここで、本実施形態では、図６に示すように本体カバー２２の外表面に複数本の補強リブ５６を周方向の全体に設けている。このため、本体カバー２２については、この補強リブ５６によって必要な強度を確保できる。従って、縦リブ２４に関しては、設計の自由度を高めることができる。すなわち、旋回流の速度に応じた高さや間隔に設けることができる。
　次に、円筒リブ５４（案内リブ）について説明する。図８の部分切除断面図に示すように、円筒リブ５４は、本体カバー２２の内部であって、ＰＣＶバルブ２８が載置される台座部５１の下方の位置に下向きに設けられた円形リング状の突条である。図４の断面図からも判るように、円筒リブ５４の直径は、ローター３１の直径とほぼ一致している。また、円筒リブ５４とローター３１は、平面方向に見て同心上であって、円筒リブ５４の下縁とローター３１の上端外周縁との間には所定のクリアランスが定められている。
　図８に示すように、円筒リブ５４には、円筒リブ５４の下縁よりも下方に突出された誘導爪５７が設けられている。この誘導爪５７は、円筒リブ５４で捕捉されたオイルを凝集させて落下させるための突起である。図４に示すように、誘導爪５７における突出長さは、円筒リブ５４とローター３１のクリアランスよりも若干短く定められている。これにより、誘導爪５７の下端は、ローター３１における上端外周縁の直上に位置付けられる。
　本実施形態における誘導爪５７は、円周方向に６０度間隔で設けられている。すなわち、合計６個の誘導爪５７が設けられている。図９（ａ），（ｂ）に拡大して示すように、誘導爪５７は、下向きの矢印形状をした小片５８、言い換えれば、下側部分が楔のように先細りをした形状の小片５８によって構成されている。そして、図９（ａ），（ｃ）に示すように、一対の小片５８が所定の間隔を空けて横並びに取り付けられている。この取り付け間隔は、円筒リブ５４に沿って移動するオイルを、隣接する小片５８同士の隙間に捕捉可能な大きさに定められる。例えば、１～２ｍｍ程度に定められる。
　このように、誘導爪５７が取り付けられた円筒リブ５４が設けられているので、縦リブ２４によっても除去仕切れなかった分離後のオイルについて、確実に捕捉することができる。このことを図１０及び図１１（ａ）～（ｄ）の模式図に従って説明する。
　例えば、図１０に符号Ｆ２１～Ｆ２３の矢印で示すように、円筒リブ５４の外表面まで移動したオイルＯＬは円筒リブ５４の外表面を流下し、円筒リブ５４の下端へと移動する。そして、図１０及び図１１（ａ）に示すように、円筒リブ５４の下端に移動したオイルＯＬは、符号Ｆ２４の矢印で示すように、円筒リブ５４の下端に沿って移動し、小片５８における風上側の表面に付着する。時間の経過に伴って他のオイルＯＬも小片５８の表面に付着して合体する。このため、図１１（ｂ）に示すように、付着したオイルＯＬは、各小片５８で形成される隙間に表面張力で保持される。
　その後、さらにオイルＯＬが合体すると、オイルの自重が増加し、図１０及び図１１（ｃ）に示すように、下方へと移動する。前述したように、誘導爪５７を構成する一対の小片５８は、下端に向かうにつれて先端が先細りしている。このため、オイルＯＬが下に移動する程、小片５８によるオイルＯＬの保持力が低下し、オイルＯＬが離脱されやすくなる。そして、符号Ｆ２５の矢印で示すように、オイルＯＬが誘導爪５７から落下すると、図１１（ｄ）に示すように、各小片５８で形成される隙間は、新たなオイルＯＬを貯留可能な状態に戻る。
　ここで、前述したように、誘導爪５７の下端は、ローター３１の外周上端の直上に位置付けられている。このため、誘導爪５７における円筒リブ５４からの突出部には、ローター３１の回転によって生じる気流が作用している。この気流を受けることにより、誘導爪５７を流下してきたオイルＯＬは、滴となって外周方向へと吹き飛ばされる。その結果、分離後のオイルがミスト状になってブローバイガスに戻り難くなり、オイルの除去効率を高めることができる。
　このように、本実施形態のオイルセパレータ２では、円筒リブ５４を設けているので、縦リブ２４で捕捉されなかった分離後のオイルを案内リブで捕捉することができる。これにより、オイル除去効率をさらに高めることができる。また、この円筒リブ５４には誘導爪５７を設けているので、円筒リブ５４の下端に到達したオイルを容易に凝集させることができる。
　また、誘導爪５７に関し、所定の隙間を空けて配置した一対の小片５８で構成しているので、隣接する小片５８同士の隙間に、案内リブで捕捉されたオイルを捕捉でき、オイルの凝集を容易に行うことができる。加えて、この小片５８が、下方に向けて先細り形状に作成されているので、誘導爪５７におけるオイルの保持力を、下方に向かうにつれて少なくできる。これにより、誘導爪５７で捕捉され凝集されたオイルが自重で下方に移動することで、誘導爪５７からオイルを容易に離脱させることができる。
　さらに、誘導爪５７の突出部分を、ローター３１（分離ディスク３４）の回転で発生される風（旋回流）の流通範囲内に配置しているので、誘導爪５７からのオイルの離脱を分離ディスク３４で発生される風によって補助することができる。これにより、誘導爪５７からオイルを一層容易に離脱させることができる。
　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。
　縦リブ２４に関し、高さや本数は、実施形態の例に限られない。また、上下方向に延びていれば、直線状でなくてもよい。例えば、旋回流を受けたオイルが斜め下方に案内される螺旋状のリブにしてもよい。
　縦リブ２４に関し、上側ケース１３に設けた構成を例示したが、下側ケース１２に設けてもよい。また、ハウジング１１を上部、中間部、下部の３ピース構成として、中間部に縦リブ２４を設けてもよい。
　誘導爪５７に関し、その個数は６個に限られない。また、誘導爪５７を構成する小片５８の数も２つに限られない。３つ以上であってもよいし、１つであってもよい。なお、誘導爪５７を複数の小片５８で構成すると、その隙間にオイルを捕捉できるのでより好ましい。
　また、小片５８の突出部分に関し、先細り形状でなくてもよいが、前述の実施形態のように先細り形状にすることで、オイルの自重が増して下方へ移動することで誘導爪５７による保持力が小さくなる。その結果、オイルを滴状にして離脱させやすくすることができる。また、誘導爪５７の下端は、ローター３１における外周上端の直上に配置したが、ローター３１からの風が流通する範囲であればよい。これは、オイルを滴状にして離脱させやすくできるからである。
１…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…縦リブ，２５…ガス排出部，２６…出口パイプ，２７…区画部材，２８…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，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…テーパー部の傾斜面，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，５６…補強リブ，５７…誘導爪，５８…小片，ＡＬ…スピンドルの軸線方向，ＮＬ…ノズル本体の軸線方向，ＳＰ…スピンドルとスピンドルシャフトの隙間，ＯＬ…オイル

Claims (6)

  1. 　処理対象ガスに含まれるミスト状オイルを分離するオイルセパレータであって、
    　スピンドルと共に回転可能に設けられ、前記スピンドルの軸線方向に積層された複数枚の分離ディスクと、
    　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、
    　円筒状の側壁部を含んで構成され、前記スピンドル、前記分離ディスク、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を有し、
    　前記側壁部の内表面に、上下方向に延びる縦リブを周方向に複数本形成したことを特徴とするオイルセパレータ。
  2. 　前記ハウジングには、前記分離ディスクよりも上方の位置に、前記上側ケースの内表面に沿って平面視の中心側に向けて流れる流体を下向きに案内する円筒状の案内リブが設けられていることを特徴とする請求項１に記載のオイルセパレータ。
  3. 　前記案内リブには、前記案内リブの下縁よりも下方に突出された誘導爪が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. 　前記誘導爪は、所定の隙間を空けて配置された複数の小片によって構成されていることを特徴とする請求項３に記載のオイルセパレータ。
  5. 　前記小片は、下方に向けて先細り形状に作成されていることを特徴とする請求項４に記載のオイルセパレータ。
  6. 　前記誘導爪の突出部分を、前記分離ディスクの回転で発生される風の流通範囲内に配置したことを特徴とする請求項３から５の何れか１項に記載のオイルセパレータ。
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