JP2007120398A - 気泡分離器 - Google Patents

Abstract

【課題】 内燃機関の潤滑装置で使用されるオイルの全流量域で安定した気泡分離を行うことができる気泡分離器を提供する。
【解決手段】 本気泡分離器１は、内燃機関の潤滑装置で使用されるオイル中に含まれる気泡を除去するための遠心分離方式の気泡分離器であって、筒状の本体２には、気泡を含むオイルを本体の内部に導入するオイル導入部３と、分離された気泡を本体の外部に排出する気体排出部４と、分離されたオイルを本体の外部に排出するオイル排出部５とが設けられており、オイル排出部には、オイル導入部から本体の内部に導入されるオイルの流量に応じてオイル排出部から排出されるオイルの流量を制御する流量制御手段（流量制御弁７）が設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、気泡分離器に関し、さらに詳しくは、内燃機関の潤滑装置で使用されるオイルの全流量域で安定した気泡分離を行うことができる気泡分離器に関する。

従来より、内燃機関の潤滑形態として、ドライサンプ式及びウェットサンプ式が一般に知られている。前者のドライサンプ式は、エンジンオイルをオイルタンクに溜め、オイルタンクからフィードポンプでエンジンオイルをエンジンの各部に圧送して潤滑し、オイルパンに落ちたオイルをスカベンジポンプでオイルタンクに戻す形態である。後者のウェットサンプ式は、エンジンオイルをオイルパンからポンプで吸い上げてエンジンの各部に圧送して潤滑し、潤滑の終わったオイルをオイルパンに自然落下させる形態である。

上記ドライサンプ式では、スカベンジポンプでオイルタンクに戻されるオイル中に多量の気泡が混入してしまう。このオイル中に含まれる気泡はオイルフィルタ等で分離されることとなるが、完全ではなく潤滑不良を起こす恐れがあった。
一方、上記ウェットサンプ式では、オイル中には比較的少量の気泡のみが混入しており、更にポンプの圧力で気泡がつぶれるので、潤滑不良を起こす恐れは低い。しかしながら、燃費性能を向上させるためにポンプの小型化を図ることの要望があり、この場合、気泡が十分につぶれずに潤滑不良を起こす恐れがあった。
このように、上記ドライサンプ式及びウェットサンプ式のいずれであっても、内燃機関の潤滑装置では、オイル中の気泡率を下げる必要がある。

そこで、上記問題を解決するために、内燃機関の潤滑装置において気液分離器を用いることが提案されている。
上記従来の気液分離器としては、筒状の本体内に導入される気液混合流体を液体と気体とに遠心分離するものが知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。
上記特許文献１及び２には、ＰＣＶ（ポジティブ・クランクケース・ベンチレーション）回路に用いられ、導入される気液混合流体（オイルミストを含むブローバイガス）の流量に応じて容積を可変可能とした本体を備え、この本体の上部に設けられた気体排出部から、分離された気体（ブローバイガス）を外部に排出すると共に、本体の下部に設けられた液体排出部から、分離された液体（オイル）を外部に排出するようにした気液分離器が開示されている。
尚、上記特許文献１及び２は、大量のブローバイガス中に含まれる微量のオイルを除去するオイルセパレータであり、大量のオイル中に含まれる微量の気泡を除去するためのものではない。

先に述べたように、上記特許文献１及び２のＰＣＶ回路に用いられるオイルセパレータは、ブローバイガス中のオイルを分離させるもの（ガスが主成分）なので、もともとブローバイガスの導入口に対して、オイル排出口は比較的小さなものである。
従って、上記特許文献１及び２のオイルセパレータを、エンジンオイル中のガス分を分離させるもの（オイルが主成分）に適用しても、オイル排出口の抵抗が大きく、流入オイルが増加した場合に、本体内の圧力を下げるために容積を増加させたとしても、本体内でオイルの液面が上昇して、気体排出口からオイルが排出されてしまうといった課題がある。
上記課題を解決するには、オイル排出口をオイル導入口より大きく設定しておけば、流入オイルが増大しても本体内でのオイルの液面上昇を抑えつつ気液分離を行うことができる。しかし、流入オイルが少ないときには、本体内の圧力が下がりすぎて、十分な遠心力が得られず、気泡分離性能が低下してしまうといった問題が発生する。以上より、流入オイルの全流量域で安定した気泡分離を行うことができる気泡分離器の実現が望まれていた。

特開２００５−１５５４２３号公報 特開２００５−１０６００２号公報

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、内燃機関の潤滑装置で使用されるオイルの全流量域で安定した気泡分離を行うことができる気泡分離器を提供することを目的とする。

本発明は、以下の通りである。
１．内燃機関の潤滑装置で使用されるオイル中に含まれる気泡を除去するための遠心分離方式の気泡分離器であって、
筒状の本体には、気泡を含むオイルを該本体の内部に導入するオイル導入部と、分離された気泡を該本体の外部に排出する気体排出部と、分離されたオイルを該本体の外部に排出するオイル排出部とが設けられており、
前記オイル排出部には、前記オイル導入部から前記本体の内部に導入されるオイルの流量に応じて該オイル排出部から排出されるオイルの流量を制御する流量制御手段が設けられていることを特徴とする気泡分離器。
２．前記流量制御手段は、前記オイル排出部に設けられたオイル排出口の開口量を変化させ得るように移動自在に支持される弁体と、該弁体を該オイル排出口の開口を狭める方向に付勢する付勢部材と、を備える上記１．記載の気泡分離器。
３．前記オイル排出部は、分離されたオイルを一方向に向って吐出させるように構成されている上記１．又は２．に記載の気泡分離器。
４．前記オイル排出部は、分離されたオイルを前記本体の周方向の面に沿って吐出させるように構成されている上記１．又は２．に記載の気泡分離器。

本発明の気泡分離器によると、オイル導入部によって気泡を含むオイルが本体の内部に導入され、気体排出部によって分離された気泡が本体の外部に排出され、オイル排出部によって分離されたオイルが本体の外部に排出される。そして、流量制御手段によって、本体の内部に導入されるオイルの流量に応じて、オイル排出部から排出されるオイルの流量が最適となるように制御される。これにより、本体内に導入されるオイル流量が過度に変化しても、本体内の容積及び圧力が任意のある一定値のままで殆ど変化せず、オイル流量が増大した場合に気体排出部からのオイルの排出を抑制できると共に、オイル流量が少ない場合に気泡分離性能の低下を抑制できる。その結果、内燃機関の潤滑装置で使用されるオイルの全流量域で安定した気泡分離を行うことができる。
また、前記流量制御手段が、弁体と、付勢部材と、を備える場合は、流量制御手段をより簡易且つ安価な構造とすることができる。
また、前記オイル排出部が、分離されたオイルを一方向に向って吐出させるように構成されている場合は、オイル排出部に対してオイル通路（配管等）を容易に接続できる。
さらに、前記オイル排出部が、分離されたオイルを前記本体の周方向の面に沿って吐出させるように構成されている場合は、オイルを周方向の面に沿って一様に分散して吐出することができ、一方向へ高い吐出圧が集中することが防止される。これにより、気泡分離器を、ドライサンプ式の潤滑装置におけるオイルタンク内に配設した場合であっても、オイルタンク内に溜まるオイルの液面の乱れを低減して気泡の再巻き込みを抑制することができる。

１．気泡分離器
本実施形態に係る気泡分離器は、内燃機関の潤滑装置で使用されるオイル中に含まれる気泡を除去するための遠心分離方式のものである。
上記気泡分離器を構成する筒状の本体には、以下に述べるオイル導入部、気体排出部及びオイル排出部が設けられている。

上記「オイル導入部」は、気泡を含むオイルを該本体の内部に導入し得る限り、その配設位置、構成、形状等は特に問わない。このオイル導入部は、例えば、本体の周壁の上部から接線方向に延びるオイル導入管からなることができる。

上記「気体排出部」は、分離された気泡を本体の外部に排出し得る限り、その配設位置、構成、形状等は特に問わない。この気体排出部は、例えば、本体の上端壁の中心部から上下方向に延びる気体排気管からなることができる。

上記「オイル排出部」は、分離されたオイルを本体の外部に排出し得る限り、その配設位置、構成、形状等は特に問わない。このオイル排出部には、後述する流量制御手段が設けられている。
上記オイル排出部としては、例えば、（１）分離されたオイルを一方向（本体の接線方向、半径方向、軸方向等）に向って吐出させるように構成されている形態、（２）分離されたオイルを本体の周方向の面に沿って吐出させるように構成されている形態等を挙げることができる。
上記（１）形態では、オイル排出部は、例えば、本体の周壁の下部又は下端壁から一方向に延びるオイル排出管からなっていることができる。
上記（２）形態では、オイル排出部は、例えば、本体の周壁に、周方向に沿って延びる１又は２以上のオイル排出口を形成してなることができる。

上記「流量制御手段」は、上記オイル導入部から本体の内部に導入されるオイルの流量に応じてオイル排出部から排出されるオイルの流量を制御し得る限り、その構成、制御形態等は特に問わない。この流量制御手段は、例えば、上記導入されるオイルの流量に応じてオイル排出部に形成されたオイル排出口の開口量を変化させるように構成されていることができる。この場合、上記流量制御手段は、オイル排出部に形成されたオイル排出口の開口量を変化させ得るようにオイル排出部の内部で移動自在に支持される弁体と、この弁体をオイル排出口の開口を狭める方向に付勢するようにオイル排出部の内部に配設された付勢部材と、からなることが好ましい。

尚、オイルタンク構造として、例えば、上記実施形態１．で説明した気泡分離器をオイルタンク内に配設してなることを特徴とするものを挙げることができる。このオイルタンクは、例えば、ドライサンプ用であることができる。

以下、図面を用いて実施例により本発明を具体的に説明する。
（１）気泡分離器の構成
本実施例に係る気泡分離器１は、図１に示すように、内燃機関の潤滑装置で使用されるオイル中に含まれる気泡（ブローバイガス）を除去するためのものである。

上記気泡分離器１は、円筒テーパ状の本体２を備えている。この本体２の周壁の上部には、オイル（気泡を含むオイル）を本体２の内部に導入するための接線方向に延びるオイル導入管３（本発明に係る「オイル導入部」として例示する。）が設けられている。また、本体２の上端壁の中心部には、分離された気泡を本体２の外部に排気するための気体排出管４（本発明に係る「気体排出部」として例示する。）が設けられている。さらに、本体２の周壁の下部には、図２に示すように、分離されたオイルを本体２の外部に排出するための接線方向に延びるオイル排出管５（本発明に係る「オイル排出部」として例示する。）が設けられている。このオイル排出管５の外周下側には、円形のオイル排出口５ａが形成されている。このオイル排出口５ａの横断面積（開口量）は、上記オイル導入管３のオイル導入口３ａ（図１参照）の横断面積（開口量）より大きな値に設定されている。

上記オイル排出管５の先端側の内部には流量制御弁７が設けられている。この流量制御弁７は、図３に示すように、上記オイル排出口５ａの開口量Ｘを変化させ得るようにオイル排出管５の内部で軸心方向に沿って移動自在に支持される筒状の弁体８を有している。この弁体８は、コイルバネ９（本発明に係る「付勢部材」として例示する。）によってオイル排出口５ａの開口を狭める方向に付勢されている。

（２）気泡分離器の作用
次に、上記構成の気泡分離器１の作用について説明する。
図１に示すように、オイル導入管３からオイル（気泡を含むオイル）が本体２の内部に導入される。すると、その導入されたオイルの遠心力によって、比重の大きなオイルが本体２の内壁側へ、比重の小さな気泡が本体２の中心側へ集まる。その結果、分離された気泡は、気体排出管４から本体２の外部に排気される一方、分離されたオイル（気泡が除去されたオイル）は、オイル排出管５からオイル排出口５ａを通って本体２の外部に排出されることとなる。
ここで、オイル導入管３から本体２内に導入されるオイル（気泡を含むオイル）の流量に応じて本体２内の圧力が変化し始めると、その圧力Ｐ（図１参照）が弁体８にかかってコイルバネ９の付勢力とのバランスでオイル排出口５ａの開口量Ｘ（図３参照）が調整される。具体的には、本体２内に導入されるオイルの流量が大きくなると、弁体８（図３中実線で示す。）の作用でオイル排出口５ａの開口量Ｘがオイル導入口３ａの開口量よりも大きな状態となり、本体２内に導入されるオイルの流量が小さくなると、弁体８（図３中仮想線で示す。）の作用でオイル排出口５ａの開口量Ｘがオイル導入口３ａの開口量よりも小さな状態となる。

（３）実施例の効果
本実施例の気泡分離器１によると、流量制御弁７によって、本体２の内部に導入されるオイル流量に応じて、オイル排出管５から排出されるオイルの流量が最適となるように制御される。これにより、本体２内に導入されるオイル流量が過度に変化しても、本体２内の容積及び圧力が任意の所定値のままで殆ど変化しない。従って、オイル流量が増大した場合であっても、本体内に溜まるオイルの液面が上昇して気体排出管４からオイルが排出されてしまうことを抑制できる。また、オイル流量が少ない場合であっても、遠心力が不足したり気泡がつぶれたりして気泡分離性能が低下してしまうことを抑制できる。その結果、内燃機関の潤滑装置で使用されるオイルの全流量域で安定した気泡分離を行うことができる。
また、本実施例では、流量制御弁７を、オイル排出口５ａの開口量Ｘを可変可能な弁体８と、この弁体８をオイル排出口５ａの開口を狭める方向に付勢するコイルバネ９とから構成したので、流量制御弁７ひいては気泡分離器１をより簡易且つ安価な構造とすることができる。
また、本実施例では、本体２の下部に接線方向に延びるオイル排出管５を設けたので、このオイル排出管５に、例えば、ウェットサンプ式の潤滑装置におけるオイルポンプの下流側のオイル通路（配管等）を容易に接続できる。

尚、本発明においては、上記実施例に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。即ち、上記実施例では、本発明に係る「オイル排出部」をオイル排出管５から構成し、このオイル排出管５によってオイルを本体２の接線方向に吐出する気泡分離器１を例示したが、これに限定されず、例えば、図４に示すように、本体１０の開口端縁１０ａにリブ（図示せず）を介してキャップ部材１２を取着し、本体１０の周壁に、周方向に沿って延びるスリット状のオイル排出口１１を形成してオイル排出部を構成し、このオイル排出口１１によって、オイルを本体の周方向の面に沿って吐出させる気泡分離器１’としてもよい。これにより、オイルを周方向の面に沿って一様に分散して吐出することができ、一方向へ高い吐出圧が集中することが防止される。従って、本気泡分離器１’を、ドライサンプ式の潤滑装置におけるオイルタンク内に配設した場合であっても、オイルタンク内に溜まるオイルの液面の乱れを低減して気泡の再巻き込みを抑制することができる。この場合、キャップ部材１２の内部には、上記オイル排出口１１の開口量Ｘを変化させ得るように上下方向に移動自在に支持される弁体８’と、この弁体８’を、オイル排出口１１の開口を狭める方向に付勢するコイルバネ９’とからなる流量制御弁７’が設けられている。

また、上記実施例の気泡分離器１を、ドライサンプ式の潤滑装置におけるオイルタンク内に配設したり、ウェットサンプ式の潤滑装置におけるオイルポンプの下流側のオイル通路（配管等）の途中に配設したりできる。
さらに、上記実施例では、オイル排出管５の内部にスライド移動自在に支持される弁体８を備える流量制御弁７を例示したが、これに限定されず、例えば、図５に示すように、オイル排出管５内にヒンジ１３を介して揺動自在に支持される弁体１４と、この弁体１４をオイル排出口５ａの開口を狭める方向に付勢するコイルバネ１５と、を備える流量制御弁１６としてもよい。

内燃機関の潤滑装置で使用されるオイル中に含まれる気泡を除去する技術として広く利用される。特に、ドライサンプ式の潤滑装置で使用されるオイル中に含まれる気泡を除去する技術として好適に利用される。

本実施例に係る気泡分離器の縦断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 図１の要部拡大図である。 気泡分離器の他の形態を説明するための説明図である。 流量制御弁の他の形態を説明するための説明図である。

符号の説明

１，１’；気泡分離器、２，１０；本体、３；オイル導入管、４；気体排出管、５；オイル排出管、５ａ，１１；オイル排出口、７，７’，１６；流量制御弁、８，８’，１４；弁体、９，９’，１５；コイルバネ、Ｘ；開口量。

Claims (4)

1. 内燃機関の潤滑装置で使用されるオイル中に含まれる気泡を除去するための遠心分離方式の気泡分離器であって、
   筒状の本体には、気泡を含むオイルを該本体の内部に導入するオイル導入部と、分離された気泡を該本体の外部に排出する気体排出部と、分離されたオイルを該本体の外部に排出するオイル排出部とが設けられており、
   前記オイル排出部には、前記オイル導入部から前記本体の内部に導入されるオイルの流量に応じて該オイル排出部から排出されるオイルの流量を制御する流量制御手段が設けられていることを特徴とする気泡分離器。
2. 前記流量制御手段は、前記オイル排出部に設けられたオイル排出口の開口量を変化させ得るように移動自在に支持される弁体と、該弁体を該オイル排出口の開口を狭める方向に付勢する付勢部材と、を備える請求項１記載の気泡分離器。
3. 前記オイル排出部は、分離されたオイルを一方向に向って吐出させるように構成されている請求項１又は２に記載の気泡分離器。
4. 前記オイル排出部は、分離されたオイルを前記本体の周方向の面に沿って吐出させるように構成されている請求項１又は２に記載の気泡分離器。

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