JP6284904B2 - オイル分離装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンのクランクケース内のブローバイガスを吸気系に流すブローバイガス流路に設けられ、ブローバイガスに含まれるミスト状のオイルを分離するオイル分離装置に関する。

自動車や産業機械のエンジンは、ピストンリングとシリンダ壁の間隙からクランクケース内に漏れ出したブローバイガスを、シリンダヘッドカバー（ロッカーカバー）に形成した吸気系に繋がる流路を介して、吸気系において生じる負圧により吸い込んで吸気系に戻し、混合気とともに燃焼室に供給するブローバイガス還元システムを備えている。クランクケース内にはエンジンオイルが充満しているため、クランクケース内から吸い込んだブローバイガスにはミスト状のオイルが含まれている。そのため、ブローバイガス還元システムには、ブローバイガスからミスト状のオイルを分離して捕集するオイル分離装置を備えたものが知られている（例えば、特許文献１および２を参照）。

特開２００７‐６４１５５号公報 特開２００８‐１２１４７８号公報

このようなオイル分離装置については、従来から種々のものが提案されているが、高いミスト捕集効果のある製品はブローバイガスに含まれる金属粉（カーボン等）により目詰まりが発生し、分離体(エレメント)を交換する必要がある。金属粉（カーボン等）による目詰まりが発生せず、半永久使用でき、且つミスト状のオイルをより一層効率的に分離して捕集することができる構成のものが求められている。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、ブローバイガスに含まれる金属粉（カーボン等）およびミスト状のオイルを効率的に分離して捕集することができるオイル分離装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、エンジンのクランクケース内のブローバイガスを吸気系に流すブローバイガス流路に設けられ、ブローバイガスに含まれるミスト状のオイルを分離するオイル分離装置であって、流入口から流出口へ繋がる空間を複数の分割された空間に仕切るように設けられ、上下方向に貫通形成された複数の小孔を有する複数のプレート部材と、前記複数のプレート部材のそれぞれの下流側に位置する前記分割された空間のそれぞれに、前記プレート部材の下方に位置するとともに前記複数の小孔と対向して設けられた複数の濾材とを備える。そして、前記流入口から流入したブローバイガスが最も上流側の前記分割された空間に流入し、この最も上流側の前記分割された空間を下流側の前記分割された空間から仕切る前記プレート部材の前記小孔を通過して前記ブローバイガスが前記下流側の前記分割された空間に設けられた前記濾材に上方から吹き付けられ、当該濾材によりブローバイガスに含まれるオイルを捕集させ、前記下流側の前記分割された空間内に残されたブローバイガスが、前記下流側の前記分割された空間をさらに下流側の前記分割された空間から仕切る前記プレート部材の前記小孔を通過して前記さらに下流側の前記分割された空間に設けられた前記濾材に上方から吹き付けられ、当該濾材によりブローバイガスに含まれるオイルを捕集させ、最も下流側の前記分割された空間内に残されたブローバイガスが前記流出口から排出されるように構成される。さらに、前記流出口側の前記プレート部材の前記小孔の径が、前記流入口側の前記プレート部材の前記小孔の径よりも小さく形成される。

上記構成のオイル分離装置において、前記流入口に設けられ、前記流入口から流入したブローバイガスの流れを螺旋状に回転させるガイド部材と、前記ガイド部材により螺旋状に回転されたブローバイガスが吹き付けられる位置に設けられたオイル分離プレートとを備え、前記オイル分離プレートに吹き付けられたブローバイガスが前記最も上流側の前記分割された空間に流入するように構成されることが好ましい。

また、上記構成のオイル分離装置において、前記オイル分離プレートの下方位置に設けられたオイル貯留室と、前記オイル貯留室の下方開口に設けられ、前記オイル貯留室に溜まったオイルが所定量以上になると当該オイルの自重により開く逆止弁とを備えて構成されることが好ましい。

また、上記構成のオイル分離装置において、前記濾材に捕集された前記ブローバイガスに含まれるオイルを排出する排出口（例えば、実施形態における排出口２９）を備えることが好ましい。

本発明に係るオイル分離装置によれば、流入口から流入したブローバイガスをプレート部材における複数の小孔を通過させて濾材に吹き付けさせるように構成されている。ブローバイガスをプレート部材の小孔を通過させることにより、ブローバイガスの流速を上昇させることができ、小孔の下方に設置された濾材にブローバイガスを勢いよく吹き付けることができる。従って、濾材においてブローバイガスから金属粉（カーボン等）およびミスト状のオイルを確実に且つ効率的に分離させて捕集することができる。

また、流入口に近いプレート部材の小孔を通過して濾材に吹き付けたブローバイガスを、隣のプレート部材の小孔を通過させて再び濾材に吹き付けさせるように構成されている。そのため、ブローバイガスの流速を上昇させて濾材に勢いよく吹き付けることを複数回行うことができ、これによりブローバイガスに含まる金属粉（カーボン等）およびミスト状のオイルをより一層確実に且つ効率的に分離させて捕集することができる。

また、流入口から流入するブローバイガスの流れを螺旋状に回転させるガイド部材を備える構成とすれば、ブローバイガスを濾材に吹き付ける前に、ガイド部材によってサイクロン効果を発生させることにより、ブローバイガスに含まれる金属粉（カーボン等）および比較的大きな粒径のミスト状のオイルを遠心分離させて捕集することができる。さらに、流入口に近いプレート部材においても、残った金属粉（カーボン等）および比較的大きな粒径のミスト状のオイルを捕集することができる。そして、このように捕集したオイル・金属粉（カーボン等）を排出口からクランクケース内に戻すことができる。

また、濾材に捕集されたオイルを排出する排出口を備える構成とすれば、濾材によって捕集されたオイルを排出口からクランクケース内もしくはオイルタンク内に戻すことができる。

本発明に係るオイル分離装置の斜視図である。 本発明に係るオイル分離装置の図１における矢印II‐II部分の断面図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。本発明に係るオイル分離装置１を図１および図２に示している。なお、以下では、図２に示す上下および左右の矢印の方向を、上下方向および左右方向として説明する。

オイル分離装置１は、内部空間を有する箱状の装置本体１０を有し、エンジンのシリン
ダヘッドカバー（ロッカーカバー）にも取り付けられるように構成されている。装置本体１０には、クランクケース内と連通するケース側流路が接続される流入口１１と、吸気系（例えば、エアクリーナの２次側（出口側））と連通する吸気系側流路が接続される流出口１２とが形成されている。すなわち、オイル分離装置１は、クランクケース内のブローバイガスを吸気系に流すブローバイガス流路に設置されるようになっている。

装置本体１０の内部には、流入口１１に設けられ流入口１１から流入するブローバイガスの流れを螺旋状に回転させるガイド部材１３と、ガイド部材１３により螺旋状に回転されたブローバイガスが吹き付けられる位置に設けられた平板状の分離プレート１４とが設けられている。分離プレート１４は、ブローバイガスが吹き付けられる位置に平面を向けて上下に延びるように配置されている。

装置本体１０の内部において、分離プレート１４の下方位置には、下方に延びるオイル貯留室１５が設けられている。オイル貯留室１５は下方に開口しており、この下方開口に逆止弁１６が設けられている。逆止弁１６は、オイル貯留室１５に溜まったオイルが所定量以上になると、そのオイルの自重により開くように構成されている。オイル貯留室１５の下方開口には逆止弁１６を介してクランクケース内に繋がる流路が接続されている。従って、逆止弁１６が開くと、この流路を介してオイル貯留室１５に溜まったオイルをクランクケース内に戻すように構成されている。

装置本体１０の内部において、分離プレート１４の右方（流出口１２側）位置には、左右方向に延びる平板状の第１小孔プレート１７が設けられている。第１小孔プレート１７には、上下方向に貫通した複数の小孔１７ａが形成されている。第１小孔プレート１７の下方位置には、左右方向に延びる第１濾材２１が設けられている。装置本体１０の内面には、第１濾材２１を支持する複数の突起部２３が形成されている。第１濾材２１は、多孔質材料（例えば、メラミン樹脂フォーム（スポンジ）もしくは不織布等によって構成されている。第１濾材２１の下面は、オイル貯留室１５に露出するようになっている。

装置本体１０の内部において、第１小孔プレート１７の右方（流出口１２側）位置には、左右方向に延びる平板状の第２小孔プレート１８が設けられている。第２小孔プレート１８にも、第１小孔プレート１７と同様に、上下方向に貫通した複数の小孔１８ａが形成されている（図２では一つの小孔１８ａしか図示していないが、実際には前後方向に複数形成されている）。第２小孔プレート１８の下方位置には、左右方向に延びる第２濾材２２が設けられている。第２濾材２２は、第１濾材２１と同様に、多孔質材料（例えば、メラミン樹脂フォーム（スポンジ）もしくは不織布等によって構成されている。

装置本体１０の内部において、第２小孔プレート１８の右方（流出口１２側）位置には、左右方向に延びる平板状の第３小孔プレート１９が設けられている。第３小孔プレート１９にも、第１小孔プレート１７と同様に、上下方向に貫通した複数の小孔１９ａが形成されている。第２濾材２２は第３小孔プレート１９の下方位置まで延びており、第２および第３小孔プレート１８，１９の下方位置には一つの第２濾材２２が設けられている。なお、第３小孔プレート１９の小孔１９ａの直径は、第２小孔プレート１８の小孔１８ａの直径よりも小さくなっている。さらに、第２小孔プレート１８の小孔１８ａの直径は、第１小孔プレート１７の小孔１７ａの直径よりも小さくなっている。

また、装置本体１０の内部には、流入口１１から流入して分離プレート１４に吹き付けられたブローバイガスを、第１小孔プレート１７の上方から小孔１７ａを通過させて第１濾材２１に吹き付けさせるように導く流路を形成する第１流路形成プレート２５が設けられている。また、第１濾材２１に吹き付けられたブローバイガスを、第２小孔プレート１８の上方から小孔１８ａを通過させて第２濾材２２に吹き付けさせるように導く流路を形
成する第２流路形成プレート２６，２６が設けられている。また、第２小孔プレート１８の小孔１８ａを通過して第２濾材２２に吹き付けられたブローバイガスを、第３小孔プレート１９の上方から小孔１９ａを通過させて第２濾材２２に吹き付けさせるように導く流路を形成する第３流路形成プレート２７，２７が設けられている。さらに、第３小孔プレート１９の小孔１９ａを通過して第２濾材２２に吹き付けられたブローバイガスを流出口１２に導く第４流路形成プレート２８が設けられている。

装置本体１０の内部において、第２濾材２２の右側（流出口１２側）端部の近傍位置には排出口２９が設けられている。この排出口２９には、エンジンのオイルタンク内のオイル中に連通する配管が接続されている。

このように構成されるオイル分離装置１では、クランクケース内からのブローバイガスが流入口１１から装置本体１０内に流入すると、そのブローバイガスの流れはガイド部材１３によって螺旋状に回転させられる。これによりサイクロン効果を発生させ、ブローバイガスに含まれる金属粉（カーボン等）および比較的大きな粒径のミスト状のオイルを遠心分離させるようになっている。さらに、螺旋状に回転するブローバイガスは分離プレート１４に吹き付けられる。この分離プレート１４との衝突によってもブローバイガスから金属粉および比較的大きな粒径のミスト状のオイルを分離させるようになっている。このように分離されたオイル等は自重によって落下してオイル貯留室１５内に溜められ、オイル貯留室１５内のオイル等が所定量以上になると逆止弁１６が開き、このオイル等をクランクケース内に戻すようになっている。この段階で金属粉（カーボン等）を捕集する事によって、さらに直径の小さくなった第２小孔プレート１８以降の小孔の目詰まりを防止する。

分離プレートに１４に吹き付けられたブローバイガスは、第１小孔プレート１７の上方から複数の小孔１７ａを通過して第１濾材２１に吹き付けられる。このとき、ブローバイガスを小孔１７ａを通過させることにより、ブローバイガスの流速を上昇させてブローバイガスを第１濾材２１に勢いよく吹き付けるようになっている。これにより、ガイド部材１３による遠心分離および分離プレート１４との衝突によってブローバイガスから分離されなかったミスト状のオイル等を第１濾材２１において分離させて捕集するようになっている。第１濾材２１に捕集されたオイル等は、自重によって落下してオイル貯留室１５内に溜められ、上記のようにクランクケース内に戻されるようになっている。

第１濾材２１に吹き付けられたブローバイガスは、第２小孔プレート１８の上方から複数の小孔１８ａを通過して第２濾材２２に吹き付けられる。ここでも、ブローバイガスを小孔１８ａを通過させることにより、ブローバイガスの流速を上昇させてブローバイガスを第２濾材２２に勢いよく吹き付けるようになっている。これにより、第１濾材２１においてもブローバイガスから分離されなかったミスト状のオイル等を第２濾材２２において分離させて捕集するようになっている。

さらに、第２小孔プレート１８の小孔１８ａを通過して第２濾材２２に吹き付けられたブローバイガスは、第３小孔プレート１９の上方から複数の小孔１９ａを通過して第２濾材２２に吹き付けられる。ここでも、ブローバイガスを小孔１９ａを通過させることにより、ブローバイガスの流速を上昇させてブローバイガスを第２濾材２２に勢いよく吹き付けるようになっている。これにより、これまでにブローバイガスから分離されなかったミスト状のオイル等を第２濾材２２において分離させて捕集するようになっている。第２濾材２２に捕集されたオイル等は、ブローバイガスの流れにより第２濾材２２の右側（流出口１２側）端部から流れ出て、排出口２９からエンジンのオイルタンクに戻されるようになっている。

そして、上記のようにガイド部材１３による遠心分離、分離プレート１４との衝突、並びに第１および第２濾材２２における分離捕集によってミスト状のオイル等が取り除かれたブローバイガスが、流出口１２からエンジンの吸気系に戻されるようになっている。

以上のようにオイル分離装置１によれば、流入口１１から流入するブローバイガスの流れを螺旋状に回転させるガイド部材１３を備えている。そのため、このガイド部材１３によってサイクロン効果を発生させ、ブローバイガスに含まれる金属粉（カーボン等）および比較的大きな粒径のミスト状のオイルを遠心分離させることができる。さらに、その螺旋状に回転したブローバイガスを分離プレート１４に吹き付けるようになっているため、ブローバイガスから金属粉および比較的大きな粒径のミスト状のオイルをより確実に分離させることができる。そして、このように分離させたオイル等をオイル貯留室１５からクランクケース内に戻すことができる。

また、分離プレート１４に吹き付けたブローバイガスを第１小孔プレート１７における複数の小孔１７ａを通過させて第１濾材２１に吹き付けさせるように構成されている。そのため、ブローバイガスを小孔１７ａを通過させることにより、ブローバイガスの流速を上昇させることができ、小孔プレート１７の下方に設置された第１濾材２１にブローバイガスを勢いよく吹き付けることができる。従って、ガイド部材１３による遠心分離および分離プレート１４との衝突によってブローバイガスから分離されなかった金属粉（カーボン等）およびミスト状のオイル等を第１濾材２１において確実に且つ効率的に分離させて捕集することができる。

また、第１濾材２１に吹き付けたブローバイガスを、第２小孔プレート１８における複数の小孔１８ａを通過させて第２濾材２２に吹き付けさせ、さらに第３小孔プレート１９における複数の小孔１９ａを通過させて第２濾材２２に吹き付けさせるように構成されている。そのため、ブローバイガスの流速を上昇させて第１および第２濾材２１，２２に勢いよく吹き付けることを複数回行い、これによりブローバイガスに含まる金属粉（カーボン等）およびミスト状のオイル等をより一層確実に且つ効率的に分離させて捕集することができる。

また、第２濾材２２の流出口１２側の端部の近傍位置に排出口２９が設けられている。そのため、第２濾材２２に捕集されてブローバイガスの流れにより第２濾材２２の当該端部から流れ出たオイルを、この排出口２９からエンジンのオイルタンク内に戻すことができる。

これまで本発明に係る実施形態について説明してきたが、本発明の範囲は上述の実施形態に示したものに限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では、第１〜第３の小孔プレート１７〜１９が流入口１１から流出口１２に向かう方向に並んで設けられ、小孔を通過させて濾材に吹き付けることを三回行うように構成されているが、小孔プレートの数は特に限定されるものでななく、一つ、二つもしくは四つ以上の小孔プレートを設ける構成としてもよい。

また、上述の実施形態では、排出口２９にエンジンのオイルタンク内のオイル中に連通する配管が接続され、第２濾材２２から流れ出たオイルをオイルタンク内に戻す構成であるが、排出口２９に逆止弁１６と同様の弁を設け、第２濾材２２から流れ出たオイルをクランクケース内に戻すように構成してもよい。また、上述の実施形態では、オイル分離装置１がエンジンのシリンダヘッドカバー（ロッカーカバー）に取り付けられるものであると説明したが、オイル分離装置１はロッカーカバーの外部やエンジンの他の部分に取り付けられるようにしてもよい。

１ オイル分離装置 １０ 装置本体
１１ 流入口 １２ 流出口
１３ ガイド部材 １４ 分離プレート（流路形成部材）１５ オイル貯留室（第１排出口） １７ 第１小孔プレート
１８ 第２小孔プレート １９ 第３小孔プレート
２１ 第１濾材 ２２ 第２濾材
２５ 第１流路形成プレート（流路形成部材）
２６ 第２流路形成プレート（流路形成部材）
２７ 第３流路形成プレート（流路形成部材）
２８ 第４流路形成プレート（流路形成部材）
２９ 排出口（第２排出口）

Claims (4)

1. エンジンのクランクケース内のブローバイガスを吸気系に流すブローバイガス流路に設けられ、ブローバイガスに含まれるミスト状のオイルを分離するオイル分離装置であって、
   流入口から流出口へ繋がる空間を複数の分割された空間に仕切るように設けられ、上下方向に貫通形成された複数の小孔を有する複数のプレート部材と、
   前記複数のプレート部材のそれぞれの下流側に位置する前記分割された空間のそれぞれに、前記プレート部材の下方に位置するとともに前記複数の小孔と対向して設けられた複数の濾材とを備え、
   前記流入口から流入したブローバイガスが最も上流側の前記分割された空間に流入し、この最も上流側の前記分割された空間を下流側の前記分割された空間から仕切る前記プレート部材の前記小孔を通過して前記ブローバイガスが前記下流側の前記分割された空間に設けられた前記濾材に上方から吹き付けられ、当該濾材によりブローバイガスに含まれるオイルを捕集させ、
   前記下流側の前記分割された空間内に残されたブローバイガスが、前記下流側の前記分割された空間をさらに下流側の前記分割された空間から仕切る前記プレート部材の前記小孔を通過して前記さらに下流側の前記分割された空間に設けられた前記濾材に上方から吹き付けられ、当該濾材によりブローバイガスに含まれるオイルを捕集させ、
   最も下流側の前記分割された空間内に残されたブローバイガスが前記流出口から排出されるように構成されており、
   前記流出口側の前記プレート部材の前記小孔の径が、前記流入口側の前記プレート部材の前記小孔の径よりも小さく形成されたことを特徴とするオイル分離装置。
2. 前記流入口に設けられ、前記流入口から流入したブローバイガスの流れを螺旋状に回転させるガイド部材と、
   前記ガイド部材により螺旋状に回転されたブローバイガスが吹き付けられる位置に設けられたオイル分離プレートとを備え、
   前記オイル分離プレートに吹き付けられたブローバイガスが前記最も上流側の前記分割された空間に流入するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載のオイル分離装置。
3. 前記オイル分離プレートの下方位置に設けられたオイル貯留室と、
   前記オイル貯留室の下方開口に設けられ、前記オイル貯留室に溜まったオイルが所定量以上になると当該オイルの自重により開く逆止弁とを備えたことを特徴とする請求項２に記載のオイル分離装置。
4. 前記濾材に捕集された前記ブローバイガスに含まれるオイルを排出する排出口を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のオイル分離装置。

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