特許 7439710 オイルミストセパレータ

(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】

(24)【登録日】2024-02-19

(45)【発行日】2024-02-28

(54)【発明の名称】オイルミストセパレータ

(51)【国際特許分類】

   F01M 13/04 20060101AFI20240220BHJP

   B01D 45/02 20060101ALI20240220BHJP

   B01D 45/08 20060101ALI20240220BHJP

【ＦＩ】

F01M13/04 F

B01D45/02

B01D45/08 Z

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020156260

(22)【出願日】2020-09-17

(65)【公開番号】P2022049947

(43)【公開日】2022-03-30

【審査請求日】2023-02-20

(73)【特許権者】

【識別番号】000241500

【氏名又は名称】トヨタ紡織株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】平松 千明

(72)【発明者】

【氏名】宮永 斎庸

(72)【発明者】

【氏名】堀内 洋志

【審査官】櫻田 正紀

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１９７５２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０９６７０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１１４０３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－３０９１５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０４－１０７４３３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１９－１９０３２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１１３１１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１４９５２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｍ １３／０４

Ｂ０１Ｄ ４５／０２

Ｂ０１Ｄ ４５／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ブローバイガスが流入する流入口と、前記流入口から流入した前記ブローバイガスが流出する流出口と、前記流入口から前記流出口まで前記ブローバイガスが流れるガス流路とを有した合成樹脂製のケースを備え、前記ケース内にて前記ブローバイガスに含まれるオイルを分離し、当該分離した前記オイルを前記ケースに設けられたオイル排出部を介して前記ケース外に排出するオイルミストセパレータであって、
前記ケースは、上側に配置される第１部材と、下側に配置される第２部材と、前記第１部材と前記第２部材との間を仕切る第３部材とを有し、
前記オイル排出部は、
前記ケース内で分離された前記オイルを排出する第１排出口を有した第１排出部と、
前記第１排出部を外側から覆うとともに前記第１排出口から排出された前記オイルを一時的に貯留してから排出する第２排出口を有した第２排出部と、を備え、
前記第１排出部は前記第３部材に備えられるとともに、前記第２排出部は前記第２部材に備えられていることを特徴とするオイルミストセパレータ。

【請求項2】

前記第１排出口と前記第２排出口とは、互いに開口する向きが異なっていることを特徴とする請求項１に記載のオイルミストセパレータ。

【請求項3】

前記ガス流路には、前記ブローバイガスから前記オイルを分離して捕集するオイル捕集部が設けられ、
前記オイル排出部は、前記ガス流路における前記オイル捕集部の下流側に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のオイルミストセパレータ。

【請求項4】

前記第１部材、前記第２部材、及び前記第３部材は、全周縁部において互いに接触して重なった状態で溶着されていることを特徴とする請求項１～請求項３のうちいずれか一項に記載のオイルミストセパレータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関のブローバイガスに含まれるオイルミストを分離するオイルミストセパレータに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、この種のオイルミストセパレータとして、例えば特許文献１に示すものが知られている。こうしたオイルミストセパレータでは、ケーシングを備えている。ケーシングには、オイルを含んだブローバイガスが導入されるガス導入口と、ガスが排出されるガス排出口とが形成されている。ケーシング内には、ガス導入口からガス排出口まで延びるガス流路が形成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００７－３０９１５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上述のようなオイルミストセパレータは、ガス流路の距離を稼ぐべくケーシング内に仕切りリブを一体形成することで、ガス流路が鉛直方向にＵターンして延びる構造になっている。このため、上述のようなオイルミストセパレータでは、ガス流路の距離を稼ぐことはできるが、構造が複雑になるため、製造が困難になってしまうという問題がある。

【0005】

本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされた。その目的は、容易に製造できてガス流路の距離を稼ぐことができるオイルミストセパレータを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するオイルミストセパレータは、ブローバイガスが流入する流入口と、前記流入口から流入した前記ブローバイガスが流出する流出口と、前記流入口から前記流出口まで前記ブローバイガスが流れるガス流路とを有した合成樹脂製のケースを備え、前記ケース内にて前記ブローバイガスに含まれるオイルを分離し、当該分離した前記オイルを前記ケースに設けられたオイル排出部を介して前記ケース外に排出するオイルミストセパレータであって、前記ケースは、上側に配置される第１部材と、下側に配置される第２部材と、前記第１部材と前記第２部材との間を仕切る第３部材とを有し、前記第１部材、前記第２部材、及び前記第３部材は、積層された状態で溶着され、前記ガス流路は、前記第１部材と前記第３部材とで形成される上側流路と、前記第２部材と前記第３部材とで形成される下側流路と、前記上側流路と前記下側流路とを一端側で連通する連通流路とを有していることを要旨とする。

【0007】

この構成によれば、第１部材、第２部材、及び第３部材を積層した状態で互いに溶着するだけで、内部に鉛直方向にＵターンして延びるガス流路を有したケースを製造できる。したがって、容易に製造できてガス流路の距離を稼ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】一実施形態のオイルミストセパレータの斜視図。

【図2】図１の断面図。

【図3】同オイルミストセパレータのオイル捕集部及びオイル排出部を示す断面図。

【図4】同オイルミストセパレータのオイル排出部を示す要部拡大断面図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、オイルミストセパレータの一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、オイルミストセパレータ１１は、車載内燃機関のクランクルーム（図示略）内のブローバイガスを吸気通路に還流する還流通路（図示略）の途中に設けられて、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ものである。本実施形態のオイルミストセパレータ１１は、全体として水平方向に延びる略直方体状をなしており、車載内燃機関を構成するシリンダブロック（図示略）の上部に取り付けられる。

【0010】

なお、以下の説明では、オイルミストセパレータ１１の長手方向をＸ方向とし、鉛直方向をＺ方向とし、Ｘ方向及びＺ方向の両方と直交する方向をＹ方向とする。
図１及び図２に示すように、オイルミストセパレータ１１は、Ｘ方向に延びる略直方体状をなす合成樹脂製のケース１２を備えている。ケース１２は、上側に配置される略矩形板状をなす第１部材１３と、下側に配置される略有底矩形箱状をなす第２部材１４と、第１部材１３と第２部材１４との間を仕切る略有底矩形箱状をなす第３部材１５とを備えている。

【0011】

第２部材１４の深さは、第３部材１５の深さよりも深くなっている。第３部材１５の上端部における全外周縁部には、フランジ部１６が外側に突出するように形成されている。第２部材１４の上端部における全内周縁部には、第３部材１５を積層した際にフランジ部１６が係合する係合部１７が内側に突出するように形成されている。そして、第２部材１４上に第３部材１５を積層すると、フランジ部１６が係合部１７に係合した状態で第２部材１４内に第３部材１５が完全に収容される。

【0012】

第３部材１５が積層された第２部材１４の上からさらに第１部材１３を積層すると、第１部材１３と第２部材１４とで形成される閉空間に第３部材１５が収容される。このとき、第１部材１３、第２部材１４、及び第３部材１５は、全周縁部において互いに接触して重なった状態になる。この状態で第１部材１３、第２部材１４、及び第３部材１５を全周縁部において例えば振動溶着することで、ケース１２が形成される。

【0013】

ケース１２の周縁部における第１部材１３、第２部材１４、及び第３部材１５の溶着部分の外側には、ケース１２を複数のボルト（図示略）によってシリンダブロック（図示略）に固定するための複数の円形のボルト穴１８が周方向に適宜間隔を置いて形成されている。各ボルト穴１８内には、円筒状をなす金属製の保護部材１９が配置されている。

【0014】

図２に示すように、ケース１２は、ブローバイガスが流入する流入口２０と、流入口２０から流入したブローバイガスが流出する流出口２１と、流入口２０から流出口２１までブローバイガスが流れるガス流路２２と、ケース１２内にてブローバイガスに含まれるミスト状のオイルを分離して捕集するオイル捕集部２３と、オイル捕集部２３で捕集されたオイルをケース１２外に排出するオイル排出部２４とを備えている。

【0015】

流入口２０は、ケース１２の下部に形成されている。ケース１２のＸ方向における一方側の端部は第１端部２５とされ、ケース１２のＸ方向における他方側の端部は第２端部２６とされている。流出口２１は、ケース１２の上部における第１端部２５に形成されている。流入口２０は、下側及び第１端部２５側に向かって開口している。

【0016】

ケース１２内のガス流路２２は、第１部材１３と第３部材１５とで形成される上側流路２７と、第２部材１４と第３部材１５とで形成される下側流路２８と、上側流路２７と下側流路２８とを第２端部２６側（一端側）で連通する連通流路２９とを有している。下側流路２８は、ケース１２内における下部を流入口２０から連通流路２９まで延びている。上側流路２７は、ケース１２内における上部を連通流路２９から流出口２１まで延びている。

【0017】

連通流路２９は、ケース１２内における第２端部２６でＺ方向に延びており、ケース１２内における第２端部２６で上側流路２７と下側流路２８とを連通させて繋いでいる。したがって、ガス流路２２は、ケース１２内において、流入口２０から第２端部２６まで略真っ直ぐに延びて第２端部２６で上側にＵターンするように折り返された後、流出口２１まで略真っ直ぐに延びている。つまり、ガス流路２２は、その距離を稼ぐためにケース１２内において上下２段となるようにＺ方向にＵターンして延びている。

【0018】

下側流路２８を形成する第２部材１４の内底面３０及び第３部材１５の下面３１には、流入口２０から連通流路２９に向かって下側流路２８を流れるブローバイガスが上下に波打って流れるように、Ｚ方向に突出する突出板３２が例えば２つずつ設けられている。第２部材１４の内底面３０の突出板３２と第３部材１５の下面３１の突出板３２とは、下側流路２８に沿って適宜間隔を置いて交互に配置されている。第２部材１４の内底面３０の突出板３２と第２部材１４のＹ方向の内側面との間には、隙間が形成されている。第２部材１４の内底面３０は、流入口２０に向かって徐々に低くなるように傾斜している。

【0019】

図２及び図３に示すように、上側流路２７における流入口２０とＺ方向で対応する位置には、上側流路２７を上流側（第２端部２６側）と下流側（第１端部２５側）とに仕切る仕切壁３３が設けられている。上側流路２７における仕切壁３３よりも下流側の流路は上側下流流路３４とされ、上側流路２７における仕切壁３３よりも上流側の流路は上側上流流路３５とされている。

【0020】

上側上流流路３５を形成する第３部材１５の内底面３６は、第２端部２６側に向かって徐々に低くなるように傾斜している。仕切壁３３における上部には、挿通孔３７が貫通して形成されている。上側下流流路３４における挿通孔３７の軸線上に位置する部分には、第１部材１３の下面から下方に向かって延びる衝突板３８が設けられている。

【0021】

すなわち、衝突板３８は、挿通孔３７の下流側の近傍位置であって挿通孔３７とＸ方向で対向する位置に配置されている。本実施形態では、挿通孔３７と衝突板３８とにより、上側流路２７を第２端部２６側から第１端部２５側へ向かって流れるブローバイガスに含まれるミスト状のオイルを分離して捕集するオイル捕集部２３が構成されている。

【0022】

図２及び図４に示すように、上側下流流路３４の下部におけるオイル捕集部２３の下流側には、オイル捕集部２３で捕集されたオイルをケース１２外に排出するオイル排出部２４が配置されている。オイル排出部２４は、上側下流流路３４を形成する第３部材１５の底壁３９の一部を下方に有底箱状をなすように突出させてなる第１排出部４０と、第１排出部４０と対応する第２部材１４の底壁４１の一部を下方に有底箱状をなすように突出させてなる第２排出部４２とを備えている。上側下流流路３４を形成する第３部材１５の内底面４３は、第１排出部４０に向かって徐々に低くなるように傾斜している。

【0023】

第１排出部４０は、底部に上側下流流路３４で分離されたオイルを第２排出部４２へ排出する第１排出口４４を有している。すなわち、第１排出口４４は、第１排出部４０の底部に貫通して形成され、Ｘ方向における第１端部２５側に向けて開口している。第２排出部４２は、第１排出部４０を外側から覆っている。第２排出部４２は、第１排出口４４から排出されたオイルを一時的に貯留する貯留部４５と、貯留部４５のオイルをケース１２外へ排出する第２排出口４６とを有している。

【0024】

すなわち、第２排出口４６は、第２排出部４２の底部に下方に向けて突設された有底筒状の貯留部４５の底壁の中央部に貫通して形成され、下側に向けて開口している。第２排出口４６の流路断面積は、貯留部４５の流路断面積よりも小さくなっている。第１排出部４０と第２排出部４２との間には空間Ｋが形成され、当該空間Ｋは流入口２０と連通している。

【0025】

次に、オイルミストセパレータ１１の作用について説明する。
図２及び図４に示すように、車載内燃機関（図示略）が始動されると、吸気通路（図示略）に負圧が発生し、この負圧の発生によりオイルミストセパレータ１１のケース１２内は、流出口２１側から吸引されて負圧になる。これにより、クランクルーム（図示略）内のオイルを含んだブローバイガスが流入口２０からケース１２内の下側流路２８に流入する。

【0026】

このとき、Ｘ方向においてクランクルーム（図示略）内のオイルが飛散する側とは反対側に流入口２０が開口するようにケース１２を配置することで、クランクルーム（図示略）内で飛散するオイルが直接流入口２０からケース１２内の下側流路２８に入り込むことが抑制される。

【0027】

引き続き、流入口２０から下側流路２８に流入したブローバイガスは、各突出板３２に当たりながら上下に波打つように連通流路２９へ向かって流れる。このとき、ブローバイガスが各突出板３２に当たることで、ブローバイガスに含まれるミスト状のオイル（オイルミスト）の一部が各突出板３２に付着する。

【0028】

各突出板３２に対してある程度の量のオイルが付着すると、当該オイルは重力により第２部材１４の内底面３０上に流れ落ちる。第２部材１４の内底面３０上に流れ落ちたオイルは、重力により内底面３０上を流入口２０に向かって流れた後、流入口２０からケース１２外のクランクルーム（図示略）内へ排出される。

【0029】

引き続き、連通流路２９へ流れたブローバイガスは、連通流路２９を通ってＵターンするように上側上流流路３５へ流れる。上側上流流路３５へ流れたブローバイガスは、挿通孔３７に向かって流れる。このとき、ブローバイガスに含まれるオイルの一部は、重力によって上側上流流路３５を形成する第３部材１５の内底面３６上に落下する。

【0030】

第３部材１５の内底面３６上に落下したオイルは、重力により内底面３６上を連通流路２９に向かって流れた後、第２部材１４の内底面３０上に落下する。第２部材１４の内底面３０上に落下したオイルは、重力により内底面３０上を流入口２０に向かって流れた後、流入口２０からケース１２外のクランクルーム（図示略）内へ排出される。

【0031】

引き続き、上側上流流路３５へ流れたブローバイガスは、挿通孔３７を通って上側下流流路３４へ流れて衝突板３８に衝突する。このとき、挿通孔３７の流路断面積は、上側上流流路３５の流路断面積よりも小さいので、挿通孔３７を通るブローバイガスの流速が上がる。このため、挿通孔３７から上側下流流路３４へ流れるブローバイガスは、勢いよく衝突板３８に衝突する。

【0032】

これにより、ブローバイガスに含まれるオイルが衝突板３８に付着することで、ブローバイガスからオイルが分離されて捕集される。衝突板３８に付着したオイルは、重力により、上側下流流路３４を形成する第３部材１５の内底面４３に落下した後、内底面４３を伝って第１排出部４０に流れ込む。

【0033】

一方、衝突板３８に衝突してオイルが分離されたブローバイガスは、衝突板３８を回り込んで上側下流流路３４を流出口２１へ向かって流れる。このとき、上側下流流路３４における第１排出部４０よりも流出口２１側の位置でブローバイガスから第３部材１５の内底面４３上に落下したオイルは、内底面４３を伝って第１排出部４０に流れ込む。上側下流流路３４でオイルが分離されてオイルが殆ど含まれていないブローバイガスは、流出口２１からケース１２外へ流出して吸気通路（図示略）に流れ込む。

【0034】

引き続き、第１排出部４０に流れ込んだオイルは、第１排出口４４から第２排出部４２内における第１排出部４０と第２排出部４２との間の空間Ｋに流れ込んで貯留部４５内に貯留される。この場合、オイルは、貯留部４５内におけるオイルの自重、粘性力、表面張力などの釣り合いにより貯留部４５内に保持される。そして、貯留部４５に所定量以上のオイルが貯留された場合には、貯留部４５内におけるオイルの自重が大きくなって上述の力の釣り合いが取れなくなるので、貯留部４５内のオイルが第２排出口４６からケース１２外のクランクルーム（図示略）内へ排出される。

【0035】

なお、第２排出部４２の空間Ｋは流入口２０と連通しているため、当該空間Ｋの圧力とケース１２外の圧力とはほぼ同じなっている。このため、上側下流流路３４の負圧が大きくなった場合でも、貯留部４５内のオイルが吹き上げられて第１排出口４４から上側下流流路３４側へ逆流することが抑制される。

【0036】

以上詳述した実施形態によれば、次のような効果が発揮される。
（１）オイルミストセパレータ１１は、ブローバイガスが流入する流入口２０と、流入口２０から流入したブローバイガスが流出する流出口２１と、流入口２０から流出口２１までブローバイガスが流れるガス流路２２とを有した合成樹脂製のケース１２を備えている。オイルミストセパレータ１１は、ケース１２内にてブローバイガスに含まれるオイルを分離し、当該分離したオイルをケース１２に設けられたオイル排出部２４を介してケース１２外に排出する。ケース１２は、上側に配置される第１部材１３と、下側に配置される第２部材１４と、第１部材１３と第２部材１４との間を仕切る第３部材１５とを有している。第１部材１３、第２部材１４、及び第３部材１５は、積層された状態で溶着されている。ガス流路２２は、第１部材１３と第３部材１５とで形成される上側流路２７と、第２部材１４と第３部材１５とで形成される下側流路２８と、上側流路２７と下側流路２８とを一端側で連通する連通流路２９とを有している。この構成によれば、第１部材１３、第２部材１４、及び第３部材１５を積層した状態で互いに溶着するだけで、内部にＺ方向（鉛直方向）にＵターンして延びるガス流路２２を有したケース１２を製造できる。したがって、オイルミストセパレータ１１を容易に製造できてガス流路２２の距離を稼ぐことができる。

【0037】

（２）オイルミストセパレータ１１において、オイル排出部２４は、ケース１２内で分離されたオイルを排出する第１排出口４４を有した第１排出部４０と、第１排出部４０を外側から覆うとともに第１排出口４４から排出されたオイルを一時的に貯留してから排出する第２排出口４６を有した第２排出部４２とを備えている。この構成によれば、ケース１２内に発生する負圧によって、オイル排出部２４からケース１２内にオイルが浸入することを抑制できる。

【0038】

（３）オイルミストセパレータ１１において、ガス流路２２には、ブローバイガスからオイルを分離して捕集するオイル捕集部２３が設けられている。オイル排出部２４は、ガス流路２２におけるオイル捕集部２３の下流側に配置されている。この構成によれば、オイル捕集部２３によって分離されて捕集されたオイルをブローバイガスの流れに沿って案内してオイル排出部２４からケース１２外へ速やかに排出することができる。

【0039】

（４）オイルミストセパレータ１１において、第１部材１３、第２部材１４、及び第３部材１５は、全周縁部において互いに接触して重なった状態で溶着されている。この構成によれば、第１部材１３、第２部材１４、及び第３部材１５の全周縁部の密閉性を十分に確保できる。

【0040】

（変更例）
上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。また、上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

【0041】

・第１部材１３、第２部材１４、及び第３部材１５は、必ずしも全周縁部において互いに接触して重なった状態で溶着されている必要はない。すなわち、例えば、第１部材１３、第２部材１４、及び第３部材１５の全周縁部をそれぞれ二色成形によって密着性の高い材料によって構成し、第１部材１３、第２部材１４、及び第３部材１５をそれらの全周縁部においてスナップフィットによって密着状態で接合するようにしてもよい。

【0042】

・オイル排出部２４は、必ずしもガス流路２２におけるオイル捕集部２３の下流側に配置する必要はない。
・オイル排出部２４は、必ずしも第２排出部４２を備える必要はない。

【0043】

・衝突板３８の代わりに例えば不織布からなるフィルターを用いてもよい。この場合、フィルターと挿通孔３７とによってオイル捕集部が構成される。さらにこの場合、オイル捕集部は、フィルターと挿通孔３７とで構成せずに、周知のサイクロン式の構造にしてもよい。

【符号の説明】

【0044】

１１…オイルミストセパレータ
１２…ケース
１３…第１部材
１４…第２部材
１５…第３部材
１６…フランジ部
１７…係合部
１８…ボルト穴
１９…保護部材
２０…流入口
２１…流出口
２２…ガス流路
２３…オイル捕集部
２４…オイル排出部
２５…第１端部
２６…第２端部
２７…上側流路
２８…下側流路
２９…連通流路
３０…内底面
３１…下面
３２…突出板
３３…仕切壁
３４…上側下流流路
３５…上側上流流路
３６…内底面
３７…挿通孔
３８…衝突板
３９…底壁
４０…第１排出部
４１…底壁
４２…第２排出部
４３…内底面
４４…第１排出口
４５…貯留部
４６…第２排出口
Ｋ…空間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】