JPH0772493B2 - 気液分離装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、空気とオイル粒子を分離する気液分離装置に
関する。

〔従来の技術〕

ブローバイガス通路に設けられるオイルセパレータの一
例が特開昭59-206610号公報に記載されている。この例
ではブローバイガスの通路に多数の邪魔板をおき、流れ
を屈曲させることにより、ブローバイガスに含まれる比
較的大きなオイル粒子を慣性力によってブローバイガス
から分離させ、邪魔板や器壁に付着させて捕捉し、更に
そこを通過したブローバイガス中の比較的小さなオイル
粒子は、後段に設けられている網状のオイルストレーナ
によって捕捉するようになっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記従来技術のように、小さなオイル粒子（オイルミス
ト）を捕捉するためにオイルストレーナ或はフィルタ等
の濾過手段を設けているものでは、濾過手段が夾雑物や
オイルのデポジット等によって目詰まりを起こすので、
次第に流れの抵抗が大きくなって圧力損失が増大した
り、一度捕捉されたオイルが再びブローバイガスの流れ
に乗って霧化されるというような問題を生じる。そこ
で、濾過手段のエレメントは時々清浄なものと交換する
必要がある。

本発明は、濾過手段によることなく、空気流中に含まれ
ているオイル粒子を、大きいものから小さいものまで略
完全に近く分離することのできるメインテナンスフリー
の気液分離装置を提供することを、発明の解決課題とし
ている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の気液分離装置は、オイル分を含んだ空気を導び
く通路の途中に液状オイルセパレータとその下流側にミ
ストオイルセパレータを直列に設け、前記液状オイルセ
パレータは、円筒型のケーシングと、それに対して処理
すべき空気を接線方向に流入させるように開口する空気
流入口と、中心部の上方に開口し前記ミストオイルセパ
レータに向う空気のための空気流出口と、下部にドレー
ンオイルを導出するドレーンオイル通路とを有し、前記
ミストオイルセパレータは、前記液状オイルセパレータ
の上方にある比較的小径の円筒型のケーシングと、前記
液状オイルセパレータの前記空気流出口に連なり下方か
ら前記円筒型ケーシングの内部へ突出する空気流入通路
と、その周囲に形成される環状溝と、前記ケーシングの
上方に開口する空気流出通路と、前記環状溝に開口する
ドレーンオイル通路とを有することを特徴とする。

〔作用〕

オイル分を含んだ空気が加圧されるか吸引されることに
よって、液状オイルセパレータの空気流入口からその円
筒型のケーシング内に接線方向に流入すると、ケーシン
グ内壁にそって旋回する流れを生じるから、大きなオイ
ル粒子は遠心力を受けて空気流から分離しケーシング内
壁など接触する面上に付着し、凝集して油膜に成長し、
更に合流して下部のドレーンオイル通路から排出され
る。

液状オイルセパレータの空気流出口から出る空気は、ま
だミスト状の微量のオイルを含んでいるが、こんどはミ
ストオイルセパレータの下方からその円筒型ケーシング
の内部へ突出する比較的細い空気流入通路へ旋回しなが
ら流入する。そして、微細なオイル粒子も遠心力により
分離されて空気流入通路の内面に付着し油膜となる。空
気流入通路の末端からミストオイルセパレータの円筒型
ケーシング内へ空気が流出すると、通路の径が急に拡大
するためにケーシングの内壁に向かって低圧の付着渦が
発生し、空気流入通路の内面に油膜状となって付着した
オイルは空気流入通路の外側にまわり込み、周囲の環状
溝に流下してそこに開口しているドレーンオイル通路か
ら排出される。

〔実施例〕

第１図を参照すると、空気吸入口12、吐出口13及びオイ
ル流入口11を有する空気圧縮機１と、空気噴射弁６と
が、上記吐出口13と連通する吐出通路２を介して接続さ
れている。吐出通路２の途中には、それぞれドレーンオ
イル通路332および44を有する液状オイルセパレータ３
及びミストオイルセパレータ４が設けられ、その下流に
はリリーフ空気通路51を有する圧力調整器５が設けられ
ている。

第２図を参照すると、液状オイルセパレータ３は、第１
オイル分離装置31を有する第１区画室32及び第２区画室
33から成り、両区画室の間には第２オイル分離装置34及
び仕切板35が設けられ、それぞれ同軸にネジ止めされて
いる。

上記第１区画室32のケーシング321は円筒型であり、そ
の円筒上部には圧縮空気流入口322が接線方向に開口
し、ケーシング321上面の中心には圧縮空気流出口323が
開口し、それと同軸に第１オイル分離装置31がネジ止め
されている。第１オイル分離装置31はガイド311と複数
の羽根312から成る。ガイド311は下部がラッパ状に開い
た円筒型をしており、その外壁には羽根312が空気の旋
回方向に対し所定の角度傾けて取付けられている。

上記第２区画室33のケーシング331は円筒型であり、そ
の底面にはオイルレベルセンサ７及び電磁開閉弁８が取
付けられ、オイルドレーン通路332が開口している。

上記第２オイル分離装置34はガイド341及び複数の羽根3
42から成る。ガイド341は内径が第１区画室32のケーシ
ング321内径と同一の円筒型をしており、ガイド341の内
壁には羽根342が空気の旋回方向に対し所定の角度傾け
て取り付けられている。上記仕切板35は、下方に向かっ
て狭まるテーパ状をしており、中心に穴を有する。

４はミストオイルセパレータであって、圧縮空気流入通
路41と、該通路41と同軸の円筒型ケーシング42及び圧縮
空気流出通路45と、ドレーンオイル通路44から成り、上
記流入通路41が液状オイルセパレータ３の圧縮空気流出
口323と同軸に連通する様に液状オイルセパレータ３に
ネジ止めされている。流入通路41は、円筒型ケーシング
42の内壁最下端部より上方に突出し、該流入通路41突出
部及び円筒型ケーシング42で環状溝43を形成している。
ドレーンオイル通路44は液状オイルセパレータ３で発生
する空気の旋回流と同一の接線方向になるように環状溝
43に開口している。

第１図に示されるように、空気圧縮機１より吐出される
圧縮空気は、圧力調整器５により所定圧力に制御され、
空気噴射弁６により噴射される。空気圧縮機１には、摺
動部の焼付防止、シール性の向上及び圧縮空気の冷却の
目的で、毎分20〜500ccのオイルが注入されている。注
入されたオイルは圧縮空気と共に吐出される。

第２図を参照すると、上記オイルと圧縮空気は液状オイ
ルセパレータ３に流入し、第１オイル分離装置31のガイ
ド311及びケーシング321の内壁で形成される空間を旋回
した後、羽根312の取付角度に沿った下方への流れとな
る。その後オイルは、ガイド311のラッパ部で外側に振
り落とされ、ケーシング321の内壁を旋回しながら落下
し、第２オイル分離装置34、仕切板35の穴を経て第２区
画室33に流入する。上記第２オイル分離装置34は、仕切
板35を流れるオイルが再び空気の旋回流により飛散混入
し、流出口323から流出することを防止している。第２
区画室33では、レベルセンサ７により溜まったオイルの
レベルを検知し、所定値以上のレベルに達すると制御回
路９により電磁開閉弁８を開くことで、オイルのみをド
レーンする。このようにして、セパレータに流入するオ
イルの液状分が分離される。

次に、オイルミスト分を含んだ空気は、ガイド311の外
側から内側へ廻り込み、ガイド311内壁を旋回しながら
ミストオイルセパレータ４に流入する。この間、オイル
ミスト分が慣性力によりガイド311内壁及びミストオイ
ルセパレータ４の流入通路41で液膜化する。そして、液
膜化したオイル及び空気が流入通路41の突出部から流出
すると、急激な通路の拡大によりケーシング42の内壁に
向かって低圧の付着渦が発生し、液膜化したオイルが環
状溝43にトラップされる。該オイルは環状溝43で旋回
し、旋回方向と同じ接線方向に開口するオイルドレーン
通路44より円滑に排出される。このようにして圧縮空気
中のオイルが除去、回収され、清浄な空気が空気噴射弁
６より噴射される。

次に本発明の具体的な用途について述べる。第３図は内
燃機関のエアブラスト式燃料噴射システムに本発明を適
用した例である。エンジンに吸入された空気の一部は空
気圧縮機１により加圧される。圧力調整器５により圧縮
空気の一部はクランクケース内にリリーフされ、圧縮空
気のライン２は例えば3kg/cm²に保持される。燃料は燃
料噴射弁10より一旦圧縮空気ライン２に開弁され、エア
ブラスト弁（空気噴射弁）６の開弁と同時に、圧縮空気
と共にエンジンの燃料室内に噴射される。本発明の液状
オイルセパレータ３及びミストオイルセパレータ４を上
記圧縮空気ライン２に設けると、オイル消費量の増加及
びエアブラスト弁へのデポジット堆積という問題が防止
できる。

第４図に本発明のオイルセパレータの効果の一例を示
す。第３図に示した実施例についての実験によれば、一
般に用いられているサイクロン式に比べ、本発明の液状
オイルセパレータではオイル流出量が70/1に減少し、さ
らにミストオイルセパレータを装着すると7000/1まで減
少するという結果が得られた。

次に、第２図に示した第２オイル分離装置34は、第５図
に示すようなものでも良い。その構成は仕切板35の中心
に開口するドレーン口の径よりも大きい径を有するプレ
ート36と、プレート36を固定するアダプタ37から成る。

第１オイル分離装置31通過後の圧縮空気は、旋回しなが
ら一旦下方に向かい、仕切板35到達後上方に向かう。こ
の時、第１オイル分離装置31で分離されたのち仕切板35
上を流下するオイルが、仕切板35の中央付近から旋回流
に巻き上げられ、再び圧縮空気中に混入しようとしても
プレート36によって阻止される。また、仕切板35を廃止
し、プレート36を第６図のように室の底壁によって支持
するか、あるいは仕切板35を、第７図（ａ）及び（ｂ）
に示したように、周壁に沿った位置に開口を有する平板
状のものとしてもよい。

また、液状オイルセパレータ３、ミストオイルセパレー
タ４、圧力調整器５の構成は以下に示す様なものでも良
い。

圧縮空気に含まれるオイル分の量が比較的少ない場合
には、液状オイルセパレータ３のドレーン通路332に電
磁弁８ではなく、圧力調整器５を構成し、オイルと共に
空気もリリーフすることにより、圧縮空気の圧力を調整
する。（第８図） 圧縮空気に含まれるオイル量が多い場合には、液状オ
イルセパレータ３を２個、ミストオイルセパレータ４を
１個、直列に接続しても良い。（第９図） 液状オイルセパレータ３のケーシング321下部に溜ま
るドレーンオイルを排出するために、第２図の電磁開閉
弁８に代えて自動的に開閉するフロート弁81を設けても
よい。（第10図） なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
ブローバイガス還元装置に適用できることはいうまでも
ない。

〔発明の効果〕

以上の構成、作用により、本発明は以下の効果を発揮す
る。

1.オイル消費量が低減できる。

2.圧力調整器にオイルが入らないため、圧力制御誤差が
小さい。

3.フィルタ等の濾過手段を用いずに清浄な空気が得られ
るために以下の利点が得られる。

エレメント交換の必要がなく、メインテナンスフリー
である。

劣化オイルを使用しても、デポジットによるフィルタ
エレメントの目詰りの心配がないため、オイルの耐用期
間が延びる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を利用する空気噴射弁への空
気供給系統の概要を示す断面図、第２図は第１図の要部
である本発明の実施例の詳細な断面図、第３図は第１図
の空気供給系統を有する内燃機関の全体構成図、第４図
は本発明の実施例の効果を示す図、第５図及び第６図は
それぞれ液状オイルセパレータの他の実施例を示す縦断
面図、第７図は同じく液状オイルセパレータの他の実施
例を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は要部の平面図、
第８図及び第９図はそれぞれ本発明の他の実施例を示す
概略図、第10図は同じく他の実施例を示す断面図であ
る。 ３……液状オイルセパレータ、４……ミストオイルセパ
レータ、５……圧力調整器、41……（圧縮）空気流入通
路、43……環状溝、44……ドレーンオイル通路、311…
…ガイド、312……羽根、322……（圧縮）空気流入口、
332……ドレーンオイル通路、321……円筒型ケーシン
グ、323……（圧縮）空気流出口、331……円筒型ケーシ
ング。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】オイル分を含んだ空気を導く通路の途中に
   液状オイルセパレータとその下流側にミストオイルセパ
   レータを直列に設け、前記液状オイルセパレータは、円
   筒型のケーシングと、それに対して処理すべき空気を接
   線方向に流入させるように開口する空気流入口と、中心
   部の上方に開口し前記ミストオイルセパレータに向かう
   空気のための空気流出口と、下部にドレーンオイルを導
   出するドレーンオイル通路とを有し、前記ミストオイル
   セパレータは、前記液状オイルセパレータの上方にある
   比較的小径の円筒型のケーシングと、前記液状オイルセ
   パレータの前記空気流出口に連なり下方から前記円筒型
   ケーシングの内部に突出する空気流入通路と、その周囲
   に形成される環状溝と、前記ケーシングの上方に開口す
   る空気流出通路と、前記環状溝に開口するドレーンオイ
   ル通路とを有することを特徴とする気液分離装置。