特許 6069488 オイルセパレータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6069488

(24)【登録日】2017年1月6日

(45)【発行日】2017年2月1日

(54)【発明の名称】オイルセパレータ

(51)【国際特許分類】

   F01M 13/04 20060101AFI20170123BHJP

   B01D 45/14 20060101ALI20170123BHJP

   B01D 47/00 20060101ALI20170123BHJP

   B01D 50/00 20060101ALI20170123BHJP

【ＦＩ】

   F01M13/04 Z

   F01M13/04 A

   B01D45/14

   B01D47/00 Z

   B01D50/00 501K

   B01D50/00 501H

   B01D50/00 502A

【請求項の数】6

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2015-507809(P2015-507809)

(86)(22)【出願日】2013年3月28日

(86)【国際出願番号】JP2013059295

(87)【国際公開番号】WO2014155613

(87)【国際公開日】20141002

【審査請求日】2016年2月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000220804

【氏名又は名称】東京濾器株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000176

【氏名又は名称】一色国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】石田 耕作

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 佳孝

(72)【発明者】

【氏名】田中 一夫

(72)【発明者】

【氏名】星 貴行

(72)【発明者】

【氏名】黒澤 貴嗣

【審査官】 川口 真一

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００５−５１５０６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００２／００８８４４５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００１−３３６４１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５０１５０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｍ １３／０４

Ｂ０１Ｄ ４５／１４

Ｂ０１Ｄ ４７／００

Ｂ０１Ｄ ５０／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項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、オイルの噴射によって軸線を中心に前記スピンドルを回転させるノズルと、
前記処理対象ガスが流入されるガス流入部、及び、分離後のオイルが排出されるオイル排出部が設けられた下側ケースと、
前記下側ケースに上方から取り付けられ、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、前記下側ケースと共に区画する上側ケースと、
前記収容室を、前記ノズルから噴射されたオイルを流下させ、かつ、前記ガス流入部から流入した前記処理対象ガスに含まれるミスト状オイルを一次分離する一次分離室と、前記分離ディスクが配置され、前記ミスト状オイルが一次分離された前記処理対象ガスに含まれるミスト状オイルを二次分離する二次分離室とに区画し、かつ、前記一次分離室の前記処理対象ガスを前記二次分離室に案内する連通口を、前記ノズルと前記分離ディスクの間に形成する区画部材と、を有し、
前記一次分離室内の前記処理対象ガスが、前記ノズルの配設高さにおいて、前記ノズルの先端よりも前記軸線側の位置を通って、前記二次分離室に導入される経路が形成されることを特徴とするオイルセパレータ。

【請求項2】

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、オイルの噴射によって軸線を中心に前記スピンドルを回転させるノズルと、
前記処理対象ガスが流入されるガス流入部、及び、分離後のオイルが排出されるオイル排出部が設けられた下側ケースと、
前記下側ケースに上方から取り付けられ、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、前記下側ケースと共に区画する上側ケースと、
前記収容室を、前記ノズルから噴射されたオイルを流下させ、かつ、前記ガス流入部から流入した前記処理対象ガスに含まれるミスト状オイルを一次分離する一次分離室と、前記分離ディスクが配置され、前記ミスト状オイルが一次分離された前記処理対象ガスに含まれるミスト状オイルを二次分離する二次分離室とに区画し、かつ、前記一次分離室の前記処理対象ガスを前記二次分離室に案内する連通口を、前記ノズルと前記分離ディスクの間に形成する区画部材と、
を有し、
前記区画部材は、上方に向けて縮径されると共に上端が前記連通口とされ、前記ノズルから噴射されたオイルが内面に吹き付けられるテーパー部を有していることを特徴とするオイルセパレータ。

【請求項3】

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、オイルの噴射によって軸線を中心に前記スピンドルを回転させるノズルと、
前記処理対象ガスが流入されるガス流入部、及び、分離後のオイルが排出されるオイル排出部が設けられた下側ケースと、
前記下側ケースに上方から取り付けられ、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、前記下側ケースと共に区画する上側ケースと、
前記収容室を、前記ノズルから噴射されたオイルを流下させ、かつ、前記ガス流入部から流入した前記処理対象ガスに含まれるミスト状オイルを一次分離する一次分離室と、前記分離ディスクが配置され、前記ミスト状オイルが一次分離された前記処理対象ガスに含まれるミスト状オイルを二次分離する二次分離室とに区画し、かつ、前記一次分離室の前記処理対象ガスを前記二次分離室に案内する連通口を、前記ノズルと前記分離ディスクの間に形成する区画部材と、
を有し、
前記スピンドルを回転可能に支持すると共に、オイルを供給するためのオイル供給路が内側に形成されたスピンドルシャフトを有し、
前記スピンドルと前記スピンドルシャフトとの隙間を、前記ノズルから噴射させるべく供給されたオイルの一部を前記分離ディスクに案内するためのオイル案内路とすることを特徴とするオイルセパレータ。

【請求項4】

前記ガス流入部と前記オイル排出部が共通の筒状部材によって構成されていることを特徴とする請求項１から３の何れか1項に記載のオイルセパレータ。

【請求項5】

前記上側ケースの上端部には、前記ミスト状オイルが分離された処理後ガスを排出するガス排出部が設けられていることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載のオイルセパレータ。

【請求項6】

前記分離ディスクは、外周側に向けて下り傾斜されたリング状の板材であることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載のオイルセパレータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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、ガスの流入口と排出口との間に設けられた回転部材により、ミスト状オイルを遠心力によって分離している。

【0003】

このオイルセパレータでは、回転部材が収容される分離用空間と、この回転部材を回転させるための駆動機構が収容される駆動用空間とが気密状態で区画されている。そして、回転部材は、回転軸と、この回転軸の軸線方向に積層された複数枚の分離ディスクとを有している。回転軸は軸線を上下方向に向けて取り付けられており、回転軸の下端部には軸線を中心に回転軸を回転させるための駆動機構が取り付けられている。駆動機構としては、例えば、オイルを噴射するノズルとオイルが吹き付けられる羽根のセットや、モータが用いられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特表２００８−５０１５０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従来のオイルセパレータでは、回転軸が上下方向に取り付けられることから、駆動用空間は分離用空間の下方に配置される。そして、駆動用空間と分離用空間が仕切られているため、処理対象ガスは分離用空間の上方から導入され、分離用空間の側方から排出されている。このように、処理対象ガスを分離用空間の側方から排出する構成では、ガスの排出部分が側方に張り出すことになり、その分だけ装置が大型化してしまう。また、この種のオイルセパレータでは、分離効率の向上が求められている。

【0006】

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、小型化を図りつつ分離効率を向上させることにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記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、オイルの噴射によって軸線を中心に前記スピンドルを回転させるノズルと、前記処理対象ガスが流入されるガス流入部、及び、分離後のオイルが排出されるオイル排出部が設けられた下側ケースと、前記下側ケースに上方から取り付けられ、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、前記下側ケースと共に区画する上側ケースと、前記収容室を、前記ノズルから噴射されたオイルを流下させ、かつ、前記ガス流入部から流入した前記処理対象ガスに含まれるミスト状オイルを一次分離する一次分離室と、前記分離ディスクが配置され、前記ミスト状オイルが一次分離された前記処理対象ガスに含まれるミスト状オイルを二次分離する二次分離室とに区画し、かつ、前記一次分離室の前記処理対象ガスを前記二次分離室に案内する連通口を、前記ノズルと前記分離ディスクの間に形成する区画部材と、を有し、前記一次分離室内の前記処理対象ガスが、前記ノズルの配設高さにおいて、前記ノズルの先端よりも前記軸線側の位置を通って、前記二次分離室に導入される経路が形成されることを特徴とする。

【0008】

本発明によれば、収容室が一次分離室と二次分離室とに区画されており、一次分離室には処理対象ガスが導入されると共に、駆動源となるオイルが噴射されるので、一次分離室を多用途に使用することができ、装置の小型化が図れる。また、一次分離室では、処理対象ガスの一部がノズルから噴射されたオイルに接触し、オイルミストがオイルに取り込まれる。これにより、ミスト状オイルが一次分離される。そして、ミスト状オイルが一次分離された後の処理対象ガスは、連通口を通じて二次分離室に案内される。二次分離室では、残存するミスト状オイルを二次分離すれば足りるので、ミスト状オイルの分離効率を高めることができる。さらに、分離ディスクの必要枚数を少なくしたり、分離ディスクの直径を小さくしたりできるので、この点でも装置の小型化が図れる。

【0009】

また、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、オイルの噴射によって軸線を中心に前記スピンドルを回転させるノズルと、前記処理対象ガスが流入されるガス流入部、及び、分離後のオイルが排出されるオイル排出部が設けられた下側ケースと、前記下側ケースに上方から取り付けられ、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、前記下側ケースと共に区画する上側ケースと、前記収容室を、前記ノズルから噴射されたオイルを流下させ、かつ、前記ガス流入部から流入した前記処理対象ガスに含まれるミスト状オイルを一次分離する一次分離室と、前記分離ディスクが配置され、前記ミスト状オイルが一次分離された前記処理対象ガスに含まれるミスト状オイルを二次分離する二次分離室とに区画し、かつ、前記一次分離室の前記処理対象ガスを前記二次分離室に案内する連通口を、前記ノズルと前記分離ディスクの間に形成する区画部材と、を有し、前記区画部材は、上方に向けて縮径されると共に上端が前記連通口とされ、前記ノズルから噴射されたオイルが内面に吹き付けられるテーパー部を有していることを特徴とする。このオイルセパレータにおいて、ノズルから噴射されたオイルは、テーパー部の内面に吹き付けられることで下向きに流れる。これにより、オイルが上側収容室へ流れ込む不具合を抑えることができる。

【0011】

また、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、オイルの噴射によって軸線を中心に前記スピンドルを回転させるノズルと、前記処理対象ガスが流入されるガス流入部、及び、分離後のオイルが排出されるオイル排出部が設けられた下側ケースと、前記下側ケースに上方から取り付けられ、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、前記下側ケースと共に区画する上側ケースと、前記収容室を、前記ノズルから噴射されたオイルを流下させ、かつ、前記ガス流入部から流入した前記処理対象ガスに含まれるミスト状オイルを一次分離する一次分離室と、前記分離ディスクが配置され、前記ミスト状オイルが一次分離された前記処理対象ガスに含まれるミスト状オイルを二次分離する二次分離室とに区画し、かつ、前記一次分離室の前記処理対象ガスを前記二次分離室に案内する連通口を、前記ノズルと前記分離ディスクの間に形成する区画部材と、を有し、前記スピンドルを回転可能に支持すると共に、オイルを供給するためのオイル供給路が内側に形成されたスピンドルシャフトを有し、前記スピンドルと前記スピンドルシャフトとの隙間を、前記ノズルから噴射させるべく供給されたオイルの一部を前記分離ディスクに案内するためのオイル案内路とすることを特徴とする。このオイルセパレータでは、オイル案内路を通じて案内されたオイルが分離ディスクの表面を洗浄するので、分離ディスクに対するメンテナンスを簡略化できる。

【0012】

前述のオイルセパレータにおいて、前記ガス流入部と前記オイル排出部が共通の筒状部材によって構成されていることが好ましい。このオイルセパレータでは、構成の簡素化が図れる。また、ノズルから噴射されたオイルと処理対象ガスから分離されたオイルを一緒に排出できる。
また、前述のオイルセパレータにおいて、前記上側ケースの上端部には、前記ミスト状オイルが分離された処理後ガスを排出するガス排出部が設けられていることが好ましい。このオイルセパレータでは、処理後ガスが上側ケースの上端部から排出されるので、処理後ガスへのオイルの混入を抑制できる。

【0013】

前述のオイルセパレータにおいて、前記分離ディスクは、外周側に向けて下り傾斜されたリング状の板材であることが好ましい。このオイルセパレータでは、分離ディスクで分離されたオイルが下向きに流れるので、処理後ガスへのオイルの混入を抑制できる。

【発明の効果】

【0014】

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、装置を小型化しつつも分離効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】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。

【図2】オイルセパレータの正面図である。

【図3】（ａ）はオイルセパレータの右面図である。（ｂ）はオイルセパレータを正面右上側から見た斜視図である。（ｃ）はオイルセパレータを背面左上側から見た斜視図である。（ｄ）はオイルセパレータを正面右下側から見た斜視図である。

【図4】オイルセパレータの分解斜視図である。

【図5】オイルセパレータの全体を正面側から見た縦断面図である。

【図6】オイルセパレータの下側部分を右側から見た縦断面図である。

【図7】オイルセパレータの中間部分を正面側から見た縦断面図である。

【図8】ローターの縦断面図である。

【図9】オイルセパレータの上側部分を正面側から見た縦断面図である。

【図10】ＰＣＶバルブの近傍を拡大して示す縦断面図である。

【図11】ローターの回転数とミスト状オイルの分離効率を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

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、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。

【0017】

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５に還元するための流路を区画する。

【0018】

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。

【0019】

次に、オイルセパレータ２について説明する。図２及び図３に示すように、このオイルセパレータ２では、下側ケース１１と上側ケース１２を有するハウジング１３を有している。そして、ハウジング１３の内部空間（収容室）に、ローターユニットやＰＣＶバルブなどが配置されている。なお、ローターユニットやＰＣＶバルブについては後述する。

【0020】

下側ケース１１は、ハウジング１３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。そして、下側ケース１１の上端部には円形の嵌合部１１ａが設けられており、上側ケース１２の下端部と嵌め合わされる。下側ケース１１の背面には、エンジン４と連通する連通筒部１４が後方に向けて設けられている。この連通筒部１４は、ブローバイが流入されるガス流入部として機能すると共に、分離後のオイルが排出されるオイル排出部としても機能する筒状部材である。そして、連通筒部１４の先端部には、エンジン４の側面に結合されるフランジ１５が設けられている。本実施形態において、下側ケース１１や連通筒部１４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。

【0021】

下側ケース１１の底面には、エルボーパイプ１６のジョイント部１６ａが突設されている。このジョイント部１６ａは、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。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、ローターユニットを回転させるための動力として用いられる（後述する）。

【0022】

図２及び図３に示すように、上側ケース１２は、下側ケース１１に上方から取り付けられる部材であり、ローターユニットなどが収容される収容室を下側ケース１１と共に区画する。この上側ケース１２は、円筒状の本体カバー１７と円盤状の上面カバー１８とを有している。本体カバー１７の下端部は、下側ケース１１の上端部に気密状態で取り付けられている。上面カバー１８は、ＰＣＶバルブを覆うように、本体カバー１７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１８の中心部には、円筒状のガス排出部１９が上方に向けて設けられている。このガス排出部１９は、処理後のブローバイガスを排出する部分であり、出口パイプを通じてブリーザーパイプ３が接続される。

【0023】

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４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、ＰＣＶバルブ２２、及び区画部材２３が配設されている。

【0024】

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、ローター２４、スピンドル２５、及びスピンドルシャフト２６を有している。

【0025】

ローター２４は、回転によってミスト状オイルを凝集する部分であり、複数枚の分離ディスク２７、上部ホルダ２８、及び下部ホルダ２９を有している。分離ディスク２７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２７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２７は、スピンドル２５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２７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。

【0026】

上部ホルダ２８は、積層された複数枚の分離ディスク２７を上側から保持する部材であり、下部ホルダ２９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２９の外周縁には、上部ホルダ２８と連結するための連結アーム２９ａが複数本設けられている。本実施形態では、４本の連結アーム２９ａが周方向に９０度間隔で設けられている。連結アーム２９ａの上端を上部ホルダ２８に接合することで、複数枚の分離ディスク２７、上部ホルダ２８、及び下部ホルダ２９が一体化される。

【0027】

このローター２４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２５が挿入されており、スピンドル２５とローター２４とは互いに結合されている。このためローター２４は、スピンドル２５と共にスピンドル２５の軸線を中心に回転する。

【0028】

スピンドル２５におけるローター２４よりも下側の周面からはノズル３１が突設されている。このノズル３１は、スピンドルシャフト２６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２５やローター２４を回転させるための駆動力を発生させる。

【0029】

図６に示すように、本実施形態のノズル３１は、基端がスピンドル２５に接合され、先端が塞がれた円筒状のノズル本体３１ａと、ノズル本体３１ａの先端部に設けられたノズル開口３１ｂとを有している。ノズル本体３１ａは、スピンドル２５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３１ａが周方向に１２０度間隔で設けられている。また、ノズル開口３１ｂは、ノズル本体３１ａにおける先端部の側面に設けられている。詳しくは、ノズル開口３１ｂは、ノズル本体３１ａ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。

【0030】

図４に示すように、スピンドルシャフト２６は、スピンドル２５の軸受けとなる円柱状部材であり、スピンドル２５を回転可能な状態で支持する。図５に示すように、スピンドルシャフト２６の内側には、オイルを供給するためのオイル供給路２６ａが形成されている。また、スピンドルシャフト２６の下端部は、エルボーパイプ１６の上端部と接合されている。前述したように、エルボーパイプ１６のジョイント部１６ａ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、エルボーパイプ１６を通った後にスピンドルシャフト２６へ流入する。さらに、ノズル本体３１ａに流入した後にノズル開口３１ｂから噴射される。

【0031】

次に、ＰＣＶバルブ２２について説明する。図４に示すように、ＰＣＶバルブ２２は、ダイヤフラム３２と、上側スプリング３３と、下側スプリング３４を備えている。

【0032】

ダイヤフラム３２は弁体であり、ゴムと樹脂を成形することで作製されている。例示したダイヤフラム３２は、主ダイヤフラム３２ａ、上側ダイヤフラム３２ｂ、及び下側ダイヤフラム３２ｃを有している。主ダイヤフラム３２ａは、中心部に円柱状の凸部が形成された円盤状のゴム製部材であり、中心部から周縁部に向けて僅かに下り傾斜されている。上側ダイヤフラム３２ｂは、主ダイヤフラム３２ａの上面に配置される円盤状の樹脂製部材であり、中心部には主ダイヤフラム３２ａの凸部が貫通する開口が形成されている。そして、上側ダイヤフラム３２ｂもまた、中心部から周縁部に向けて僅かに下り傾斜されている。下側ダイヤフラム３２ｃは、主ダイヤフラム３２ａの下面に配置される円盤状の樹脂製部材であり、中心部から周縁部に向けて僅かに下り傾斜されている。

【0033】

上側スプリング３３及び下側スプリング３４は、ダイヤフラム３２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３３はダイヤフラム３２の上方に配置され、下側スプリング３４はダイヤフラム３２の下方に配置されている。そして、これらの上側スプリング３３と下側スプリング３４によってダイヤフラム３２を挟み、移動可能な状態で支持している。

【0034】

ダイヤフラム３２は、エンジン４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３２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１９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、ブローバイガスの流量が適切に調整される。

【0035】

次に、区画部材２３について説明する。区画部材２３は、ハウジング１３の内部空間（収容室）を一次分離室（下側収容室）と二次分離室（上側収容室）とに区画すると共に、一次分離室の処理対象ガス（ブローバイガス）を二次分離室へ案内する連通口を形成する部材である。この区画部材２３は、外周部３６とテーパー部３７とを有している。外周部３６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が側方に張り出している。テーパー部３７は、外周部３６の内周側に設けられており、外周部３６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。そして、テーパー部３７の上端開口は連通口３８を形成する。

【0036】

図５に示すように、区画部材２３は、下側ケース１１の嵌合部１１ａに対して内周側から嵌め込まれる。これにより、テーパー部３７は、ローター２４が有する下部ホルダ２９の直下に配置される。そして、区画部材２３を境にして、収容室４１は下側収容室４２と上側収容室４３とに区画され、これらの下側収容室４２と上側収容室４３とが連通口３８を通じて連通される。

【0037】

そして、下側収容室４２には、スピンドル２５の下端部、スピンドルシャフト２６の下端部、ノズル３１、エルボーパイプ１６、及び固定フレーム４４などが配置されている。ここで、固定フレーム４４は、エルボーパイプ１６の上端部を所定位置に固定するための部材である。一方、上側収容室４３には、スピンドル２５やスピンドルシャフト２６の下端部よりも上側の部分、ローター２４、及びＰＣＶバルブ２２などが配置されている。

【0038】

以下、オイルセパレータ２の内部構造を、下側収容室４２、上側収容室４３のローター近傍部、及び上側収容室４３のＰＣＶバルブ近傍部の順に説明する。

【0039】

図５及び図６に示すように、下側収容室４２は、下側ケース１１と区画部材２３とによって区画されている。そして、下側ケース１１の底部から上方に向けてエルボーパイプ１６が気密状態で取り付けられている。エルボーパイプ１６の上端は、固定フレーム４４に固定されている。固定フレーム４４は、嵌合部１１ａの底部に取り付けられた枠体である。そして、連通筒部１４から流入したブローバイガスは、固定フレーム４４を通過して上方まで移動できる。

【0040】

また、図６に示すように、スピンドルシャフト２６とスピンドル２５との間には、隙間４５が設けられている。この隙間４５は、オイル供給路２６ａから排出されたオイルをノズル３１に案内するために設けられている。なお、この隙間４５は、オイル案内路の一部を構成しており、オイル供給路２６ａから排出されたオイルの一部を分離ディスク２７へ案内する（後述する）。

【0041】

そして、ノズル３１は、区画部材２３のテーパー部３７と近接した位置に配置されている。前述したように、ノズル３１は、ノズル開口３１ｂからオイルを水平方向に噴射させる。このため、噴射されたオイルは、符号Ｆ１の矢印で示すようにテーパー部３７の内面に吹き付けられる。ここで、テーパー部３７の内面は、外周側から中心側に向けて傾斜された円錐面であるため、吹き付けられたオイルは、符号Ｆ２の矢印で示すように下向きに流れる。これにより、噴射されたオイルを下側収容室４２の底部側へと積極的に導くことができ、上側収容室４３へのオイルの流入を抑制できる。

【0042】

なお、本実施形態において、テーパー部３７の傾斜角度は、スピンドル２５の軸線ＡＬに対して４５度に設定されているが、この角度に限定されるものではない。噴射されたオイルを、下側収容室４２の底部側に向けて積極的に流すことができればよい。例えば、テーパー部３７の傾斜角度を、軸線ＡＬに対して３０度に設定してもよいし、６０度に設定してもよい。

【0043】

また、ローター２４の高速回転時において、ノズル開口３１ｂ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４２では、スピンドル２５やローター２４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。このことから、下側収容室４２は、ミスト状オイルの一次分離室として機能している。

【0044】

また、ノズル３１から噴射されたオイルは、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４２の底部に集められる。そして、符号Ｆ３の矢印で示すように、下側収容室４２の底部に沿って流れた後、連通筒部１４に流入される。さらに、エンジン４の側面からクランクケースへ戻される。そして、符号Ｆ４の矢印で示すように、連通筒部１４はブローバイガスが流入される部分でもあるので、この連通筒部１４は、ブローバイガスを流入させるガス流入部と、オイルをエンジン４に向けて排出させるオイル排出部として兼用されている。これにより、構成の簡素化を図ることができる。

【0045】

次に、図７及び図８を参照し、上側収容室４３のローター近傍部について説明する。なお、これらの図においても、分離ディスク２７同士の間隔を空けて記載されているが、実際の装置では図よりも十分に狭い間隔で重ねられている。

【0046】

前述したように、ローター２４はスピンドル２５に接合されており、このスピンドル２５と一体に回転する。そして、下部ホルダ２９の中心部分には通気孔２９ｂが形成されており、連通口３８を通過したブローバイガスは、図８に符号Ｆ５の矢印で示すように、通気孔２９ｂを通ってローター２４の中空部分に流入する。ローター２４の中空部分に流入したブローバイガスは、ローター２４の回転に伴って生じる遠心力により、符号Ｆ６の矢印で示すように、分離ディスク２７同士の隙間をローター２４の外周方向へ移動する。このように、遠心力によってブローバイガスがローター２４の外周方向へ移動すると、ローター２４の外周側と内周側とで圧力差が生じる。すなわち、内周側の圧力が外周側の圧力よりも低くなる。この圧力差により、図７に符号Ｆ７の矢印で示すように、下側収容室４２のブローバイガスがローター２４の中空部分に流入され易くなるので、処理効率を高めることができる。

【0047】

ブローバイガスが分離ディスク２７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２７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２７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。前述したように、ブローバイガスは、下側収容室４２でミスト状オイルが一次分離されている。このため、分離ディスク２７での二次分離により、ミスト状オイルは高いレベルでブローバイガスから分離される。このように、上側収容室４３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。

【0048】

図８に示すように、スピンドル２５とスピンドルシャフト２６の間には隙間４５が形成される。この隙間４５は、オイル案内路として機能し、ノズル３１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４５に充填されたオイルの一部は、符号Ｆ８の矢印で示すように、隙間４５の上端を通ってスピンドル２５の上端部からローター２４の中空部分に放出される。そして、ローター２４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、符号Ｆ９の矢印で示すように、ローター２４の遠心力によって分離ディスク２７同士の隙間をローター２４の外周方向へ移動する。その際、分離ディスク２７の表面で凝集されたオイルは、ローター２４の中空部分に放出されたオイルと合体する。

【0049】

このオイルセパレータ２では、ノズル３１から噴射させるべく供給されたオイルの一部を、スピンドル２５とスピンドルシャフト２６との間に形成された隙間４５を通じてローター２４の中空部分に放出している。これにより、放出されたオイルが分離ディスク２７同士の隙間に供給され、分離ディスク２７の表面に沿って流れる。そして、分離ディスク２７の表面が洗浄され、凝集されたオイルが分離ディスク２７同士の隙間に残存する目詰まりを抑制できる。その結果、分離ディスク２７に対するメンテナンスを簡略化できる。

【0050】

分離ディスク２７の表面で凝集されたオイルや合体されたオイルは、分離ディスク２７の外周縁から放出され、本体カバー１７の内壁面に衝突した後、この内壁面を流下する。さらに、オイルは、下側収容室４２でノズル３１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。前述したように、分離ディスク２７は、外周側に向けて下り傾斜されたリング状の板材によって作製されている。このため、凝集されたオイルは、分離ディスク２７の外周縁から斜め下方に向けて放出される。これにより、放出されたオイルは、本体カバー１７の内壁面に衝突した際に下方向へ流れ易くなり、オイルの飛沫がブローバイガス（処理後ガスに相当する。）へ混入することを抑制できる。

【0051】

次に、図９及び図１０を参照し、上側収容室４３のＰＣＶバルブ近傍部について説明する。

【0052】

ＰＣＶバルブ２２は、上側収容室４３の上部（上側ケース１２の上部に相当する。）に配置されている。詳しくは、上側収容室４３における上面カバー１８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。図１０に示すように、台座部５１は、ダイヤフラム３２で気密に覆われている。そして、台座部５１とダイヤフラム３２の間には、下側スプリング３４が取り付けられている。また、台座部５１とダイヤフラム３２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１８とダイヤフラム３２との間には上側スプリング３３が取り付けられている。

【0053】

これにより、上側収容室４３の圧力がＰＣＶ設定圧力よりも高くなれば、ダイヤフラム３２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４３の圧力がＰＣＶ設定圧力よりも低くなれば、ダイヤフラム３２が上方に移動してブローバイガスの流量を少なくする。これにより、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。

【0054】

そして、ＰＣＶバルブ２２の直径は、ローター２４の直径以下に定められているので、ＰＣＶバルブ２２を設けても上側ケース１２の直径方向への大きさを拡げる必要はない。このように、直径方向の大きさに制約を受け難いので、装置の小型化に適する。

【0055】

図９及び図１０に示すように、台座部５１の外周は平面視円形の側壁部５３で区画されている。この側壁部５３には連通窓部５４が設けられており、上側収容室４３におけるダイヤフラム３２上面側の部分とローター２４側の部分とが連通されている。そして、側壁部５３の下側にはリブ５５が設けられている。このリブ５５は、ローターユニット２１よりも下方であってダイヤフラム３２よりも上方の高さに、本体カバー１７と一体に設けられている。すなわち、リブ５５は、本体カバー１７よりも一回り小さな直径のリング状部材（短尺な円筒状部材）によって作製されている。

【0056】

このリブ５５は、筒状案内部に相当するものであり、本体カバー１７の上端部で、本体カバー１７の内表面に沿って外周側から内周側へ流れる流体（オイルやブローバイガス）を下向きに案内する。このリブ５５により、オイルは連通窓部５４を通過し難くなるので、ＰＣＶバルブ２２へのオイルの付着を高いレベルで抑制できる。

【0057】

以上の説明から明らかなように、本実施形態のオイルセパレータ２は、次の利点を有している。

【0058】

まず、下側収容室４２に連通筒部１４を設けてブローバイガスを導入しているので、下側収容室４２を、ローターユニット２１を回転させるための駆動室として用いると共に、ブローバイガスを導入するための導入室としても用いることができる。このように、下側収容室４２を多用途に使用できるので、オイルセパレータ２を小型化できる。

【0059】

また、下側収容室４２を、ブローバイガスに含まれるミスト状オイルを一次分離する一次分離室として用い、上側収容室４３を、一次分離後のブローバイガスに残存するミスト状オイルを二次分離する二次分離室として用いているので、上側収容室４３では残存するミスト状オイルを二次分離すれば足りる。これにより、ミスト状オイルの分離効率を高めることができる。例えば、図１１に示す例（ｄ５０ミスト粒径８０μｍ）では、下側収容室４２での一次分離でミスト状オイルを７０％程度分離することができる。また、ローターの回転数を６０００ｒｐｍ以上にすることで、二次分離後におけるミスト状オイルの除去率を９５％以上とすることができる。

【0060】

このように、下側収容室４２を一次分離室として用いていることから、分離ディスク２７の必要枚数を少なくしたり、分離ディスク２７の直径を小さくしたりしても、ミスト状オイルを十分に分離することができる。そして、分離ディスク２７の枚数を減らしたり、直径を小さくしたりすると、オイルセパレータ２を一層小型化できて好ましい。

【0061】

また、本実施形態のオイルセパレータ２では、ローター２４（分離ディスク２７）の回転によって遠心力が生じ、ブローバイガスが分離ディスク２７の外周側へ向けて流れる。これに伴い、ローター２４の内周部の圧力が外周部３６の圧力よりも低くなる。そして、下側収容室４２とローター２４の中空部分（上側収容室４３）とを、連通口３８によって連通しているので、下側収容室４２のブローバイガスをローター２４の中空部分へ容易に導くことができる。これにより、ブローバイガスを円滑に流すことができ、処理効率を高めることができる。

【0062】

また、処理後のブローバイガスを排出するガス排出部１９が上側ケース１２の上端部に設けられ、ＰＣＶバルブ２２が上側収容室４３の上部（ガス排出部１９の直下）に設けられている。これにより、上側ケース１２における直径方向の大きさに制約を受け難くすることができ、装置の小型化に適する。また、ＰＣＶバルブ２２には、ローターユニット２１でミスト状オイルが分離された後のブローバイガスが接触する。これにより、ＰＣＶバルブ２２へのミスト状オイルの付着を抑制できる。

【0063】

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。

【0064】

前述の実施形態では、連通筒部１４によって、下側ケース１１へブローバイガスを流入させると共に、下側ケース１１のオイルを排出するようにしていたが、この構成に限定されない。例えば、下側ケース１１へブローバイガスを流入させるガス流入部と、下側ケース１１のオイルを排出するオイル排出部とを別個に設けてもよい。この場合、下側ケース１１の側面にブローバイガスを流入させるためのパイプを接合すればよい。また、エルボーパイプ１６と下側ケース１１とを一体に設けてもよい。

【0065】

また、前述の実施形態において、分離ディスク２７は、外周側に向けて下り傾斜されたリング状の板材であったが、この構成に限定されない。例えば、外周側に向けて上り傾斜されたリング状の板材であってもよい。また、外周側に向けて波形状に変形されたリング状の板材であってもよい。

【0066】

また、前述の実施形態では、スピンドル２５とスピンドルシャフト２６との隙間４５をオイル案内路として用い、ノズル３１から噴射させるべく供給されたオイルの一部を分離ディスク２７に案内するように構成したが、この構成に限定されるものではない。例えば、供給されたオイルの全部をノズル３１から噴射させるようにしてもよい。

【0067】

さらに、前述の実施形態では、処理対象ガスとしてブローバイガスを例示したが、ミスト状オイルを含有するガスであれば他の種類のガスであってもよい。

【符号の説明】

【0068】

１…閉鎖型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…エンジンの吸気側流路，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…下側ケース，１１ａ…下側ケースの嵌合部，１２…上側ケース，１３…ハウジング，１４…連通筒部，１５…フランジ，１６…エルボーパイプ，１６ａ…ジョイント部，１７…本体カバー，１８…上面カバー，１９…ガス排出部，２１…ローターユニット，２２…ＰＣＶバルブ，２３…区画部材，２４…ローター，２５…スピンドル，２６…スピンドルシャフト，２７…分離ディスク，２８…上部ホルダ，２９…下部ホルダ，２９ａ…連結アーム，２９ｂ…通気孔，３１…ノズル，３１ａ…ノズル本体，３１ｂ…ノズル開口，３２…ダイヤフラム，３２ａ…主ダイヤフラム，３２ｂ…上側ダイヤフラム，３２ｃ…下側ダイヤフラム，３３…上側スプリング，３４…下側スプリング，３６…区画部材の外周部，３７…区画部材のテーパー部，３８…連通口，４１…収容室，４２…下側収容室，４３…上側収容室，４４…固定フレーム，４５…スピンドルシャフトとスピンドルの間の隙間，４６…シール部材，５１…台座部，５２…大気連通部，５３…側壁部，５４…連通窓部，５５…リブ，ＡＬ…スピンドルの軸線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】