KR101727440B1

KR101727440B1 - 오일 세퍼레이터

Info

Publication number: KR101727440B1
Application number: KR1020167007628A
Authority: KR
Inventors: 쇼이치로 하시모토
Original assignee: 가부시키가이샤 니프코
Priority date: 2013-10-01
Filing date: 2014-09-19
Publication date: 2017-04-14
Also published as: JP6092746B2; EP3054118A4; KR20160045876A; EP3054118B1; EP3054118A1; WO2015049843A1; US10156168B2; US20160245137A1; CN105593481A; CN105593481B; JP2015071949A

Abstract

(과제) 오일 세퍼레이터에 있어서, 블로바이 가스에 함유되는 1 ㎛ 정도의 소직경 오일의 포집 효율을 향상시킨다.
(해결 수단) 오일 세퍼레이터 (10) 는, 블로바이 가스의 유로를 형성하고, 하류측을 향하는 환상 숄더면 (42) 을 획정하는 하우징 (12) 과, 상기 유로 내에 배치되고, 그 단면이 상기 환상 숄더면에 맞닿음 및 이간되도록 왕복 가능한 밸브체 (36) 와, 상기 밸브체를 닫도록 탄성 지지하는 스프링 수단 (40) 과, 상기 블로바이 가스로부터 분리된 오일을 크랭크실로 환류시키는 환류 수단 (22) 을 구비한다. 상기 밸브체의 개방 위치에 있어서의 상기 밸브체의 상기 단면과 상기 환상 숄더면의 간극 (B) 은, 상기 블로바이 가스의 유량에 관계없이, 상기 밸브체의 측면 (54) 과 상기 유로의 상기 벽면의 상기 간격 (A) 보다 항상 좁다.

Description

오일 세퍼레이터 {OIL SEPARATOR}

본 발명은 내연 기관의 블로바이 가스 중의 오일을 분리하기 위한 오일 세퍼레이터에 관한 것이다.

자동차의 엔진 등에 있어서, 피스톤과 실린더의 간극으로부터 크랭크 케이스 내로 누출되는 블로바이 가스는 다량의 탄화수소 (HC) 를 함유하고 있다. 탄화수소는 광화학 스모그의 원인 물질이기 때문에, 블로바이 가스를 대기중에 방출하는 것이 아니라, 이것을 흡기계로 되돌려 혼합기와 함께 재연소시키는 환원 방식이 보급되어 있다. 블로바이 가스 중에는 엔진 오일 등이 미립화된 오일이 함유되어 있기 때문에, 이 오일을 제거한 후의 가스가 흡기계로 보내진다. 블로바이 가스 중의 오일 미스트를 분리하는 수단으로는, 다양한 방식 (관성 충돌식, 래버린스식 및 사이클론식 등) 의 오일 세퍼레이터가 알려져 있다.

특허문헌 1 에는, 관성 충돌식의 오일 세퍼레이터가 기재되어 있다. 이 오일 세퍼레이터에는, 유로의 개구부를 폐색하는 판스프링이 외팔보상으로 지지되도록 장착되어 있다. 이 판스프링이 탄성 변형됨으로써, 개구부와 판스프링의 사이에 간극이 생기고, 블로바이 가스는 그 간극을 통과할 때에 가속된다. 그 후, 가속된 블로바이 가스는 하류측에 형성된 벽에 충돌하기 때문에, 블로바이 가스에 함유되는 오일 미스트는, 관성 작용에 의해 벽에 부착되어 포집된다. 이 방식은, 블로바이 가스가 고속으로 벽에 충돌하기 때문에, 비교적 소직경의 오일 입자라도 포집할 수 있다.

독일 특허 제10362162호 명세서

그러나, 상기 특허문헌 1 에 기재된 오일 세퍼레이터에서는, 판스프링이 외팔보상으로 지지되어 있기 때문에, 판스프링의 고정단측에 고속의 블로바이 가스가 충돌하는 벽을 형성하기가 곤란하여 스페이스를 유효 이용할 수 없어, 오일의 포집 효율이 제한되었다.

본 발명은 이와 같은 종래 기술의 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 오일의 포집 효율을 향상시킨 오일 세퍼레이터를 제공하는 것을 주목적으로 한다.

본 발명에 관련된 오일 세퍼레이터의 일 측면은, 내연 기관의 블로바이 가스 중의 오일을 분리하는 오일 세퍼레이터 (10) 로서 : 블로바이 가스의 유로를 형성하고, 하류측을 향하는 환상 숄더면 (42) 을 획정하는 하우징 (12) 과 ; 상기 유로 내에 배치되고, 그 단면이 상기 환상 숄더면에 맞닿아 상기 유로를 폐색하는 폐색 위치와 그 단면이 상기 환상 숄더면으로부터 이간되어 상기 유로를 개방하는 개방 위치의 사이를 왕복 가능한 밸브체 (36) 와 ; 상기 밸브체를 상기 폐색 위치를 향하여 탄성 지지하는 스프링 수단 (40) 과 ; 상기 하우징 내에 형성되고, 상기 블로바이 가스로부터 분리된 오일을 크랭크실로 환류시키는 환류 수단 (22) 을 구비하고, 상기 밸브체는, 상기 환상 숄더면의 하류측에 있어서 상기 유로의 벽면에 소정의 간격을 두고 대향하는 제 1 측면 (54) 을 구비하고, 상기 스프링 수단의 스프링 정수는, 상기 유로 내의 차압에 의해, 상기 밸브체가 그 스프링 수단의 탄성력에 저항하여 상기 개방 위치로 이동하도록 설정되어 있고, 상기 개방 위치에 있어서의 상기 밸브체의 상기 단면과 상기 환상 숄더면의 간극 (B) 은 상기 밸브체의 상기 제 1 측면과 상기 유로의 상기 벽면의 상기 간격 (A) 보다 좁다는 관계가, 상기 블로바이 가스의 유량에 관계없이 항상 성립되는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의하면, 블로바이 가스는, 그 유량이 적은 경우라도 밸브체와 환상 숄더면의 간극에서 유속이 빨라져, 고속으로 환상 숄더면으로부터 하류측으로 연장되는 벽에 충돌하고, 그 충돌하는 부분은 벽의 전체 둘레에 걸치기 때문에, 효과적으로 소직경의 오일을 분리할 수 있다.

본 발명의 다른 측면은, 상기 구성에 있어서, 상기 스프링 수단의 상기 스프링 정수는, 상기 간극이 상기 블로바이 가스의 유량에 관계없이 상기 간격보다 항상 좁다는 상기 관계가 성립되도록 설정되는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의하면, 별도로 밸브체의 이동을 규제하는 규제 수단을 사용하지 않고 밸브체의 가동 범위를 제한할 수 있어, 부품 점수의 증가를 억제할 수 있다.

본 발명의 다른 측면은, 상기 구성에 있어서, 상기 환상 숄더면은, 그 환상 숄더면에 동축의 환상으로 형성된 돌조 (46) 를 구비하고, 그 돌조의 선단에 있어서 상기 밸브체와 맞닿는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의하면, 돌조의 하류측에 홈 (48) 이 형성되기 때문에, 마찰에 의한 압력 손실을 저감시킬 수 있다.

본 발명의 다른 측면은, 상기 구성에 있어서, 상기 돌조는 하류를 향함에 따라 내경이 증대되도록 형성된 내주면을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의하면, 돌조와 밸브체의 간극을 향하는 블로바이 가스의 압력 손실을 저감시킬 수 있어, 블로바이 가스의 유속을 올릴 수 있다.

본 발명의 다른 측면은, 상기 구성에 있어서, 상기 밸브체는, 상기 제 1 측면으로부터 하류측으로 연장되어 하류를 향함에 따라 상기 유로의 상기 벽면으로부터 이간되도록 형성된 제 2 측면 (56) 을 갖는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의하면, 블로바이 가스의 압력 손실을 저감시킬 수 있다.

본 발명의 다른 측면은, 상기 구성에 있어서, 상기 유로는 복수의 병렬로 배치된 분기 유로를 구비하고, 상기 환상 숄더면 및 상기 밸브체는, 상기 분기 유로의 각각에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의하면, 블로바이 가스로부터의 오일 분리 성능을 향상시킴과 함께, 압력 손실을 억제할 수 있다.

본 발명의 다른 측면은, 상기 구성에 있어서, 상기 밸브체의 상기 왕복의 방향은 연직 방향이며, 상기 환류 수단은, 상기 밸브체의 하방에 배치되는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의하면, 분리한 오일은 자중에 의해 하방으로 낙하되어, 환류 수단으로 유도되기 때문에, 간소한 환류 수단에 의해 오일을 간단하고도 확실하게 환류시킬 수 있다.

본 발명의 다른 측면은, 상기 구성에 있어서, 상기 하우징에는, 상기 환상 숄더면의 상류측에 있어서, 상기 유로의 일부로부터 형성되는 프리세퍼레이트부 (16) 가 형성되어 있고, 상기 프리세퍼레이트부의 상기 유로는, 유로 단면적이 협착화된 협착부 (24) 와, 그 협착부의 하류측에 배치되어 그 협착부의 유로에 대하여 굴곡진 유로를 갖는 굴곡부 (26) 를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의하면, 비교적 유형 (流形) 이 큰 오일 입자는 프리세퍼레이트부에서 포집되기 때문에, 밸브체와 하우징의 사이에 오일이 막히는 것을 방지 또는 억제할 수 있다.

본 발명에 의하면, 블로바이 가스에 함유되는 소직경 (1 ㎛ 전후) 의 오일의 포집 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1 은 본 발명의 실시형태에 관련된 오일 세퍼레이터의 평면도
도 2 는 도 1 중의 II－II 선 단면도
도 3 은 본 발명의 실시형태에 관련된 오일 세퍼레이터의 주요부의 확대 단면도 (밸브가 닫힌 상태)
도 4 는 본 발명의 실시형태에 관련된 오일 세퍼레이터의 주요부의 확대 단면도 (밸브가 열린 상태)

이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 설명에 있어서 방향을 나타내는 용어는, 도면에 나타내는 방향을 따른다. 도 1 은 본 발명의 실시형태에 관련된 오일 세퍼레이터의 평면도이고, 도 2 는 도 1 중의 II－II 선 단면도이다. 또, 도 3 및 도 4 는 본 발명의 실시형태에 관련된 오일 세퍼레이터의 주요부 (도 2 의 이점쇄선으로 둘러싸인 부분) 의 확대 단면도이고, 도 3 은 밸브가 닫힌 상태를 나타내고, 도 4 는 밸브가 열린 상태를 나타낸다.

오일 세퍼레이터 (10) 는, 도시되지 않은 자동차의 엔진에 형성된 블로바이 가스 환원 장치에 있어서, 블로바이 가스 중의 오일 (오일 미스트) 을 분리하는 수단으로서 사용된다. 오일 세퍼레이터 (10) 는, 엔진 상부의 헤드 커버와 일체 또는 별체로 형성되어 있다.

도 1 및 도 2 를 참조하면, 오일 세퍼레이터 (10) 는 하우징 (12) 을 구비하고, 하우징 (12) 내에는, 우측 (상류측) 에서 좌측 (하류측) 을 향하여, 순서대로 블로바이 가스가 도입되는 도입구 (14), 비교적 입경이 큰 오일을 분리하기 위한 프리세퍼레이트부 (16), 비교적 입경이 작은 오일을 분리하기 위한 주세퍼레이트부 (18), 및 블로바이 가스를 외부로 유도하는 도출구 (20) 가 형성되어 있다. 또한, 하우징 (12) 내에는, 프리세퍼레이트부 (16) 및 주세퍼레이트부 (18) 에서 포집된 오일을 도시되지 않은 크랭크실로 환류시키는 오일 환류로 (22) 가 형성되어 있다. 하우징 (12) 은, 합성 수지 재료 또는 금속으로 형성되고, 대략 박스형의 외형을 갖는다.

도입구 (14) 는, 크랭크실에 연통되어 있으며, 크랭크실 내의 블로바이 가스를 프리세퍼레이트부 (16) 에 도입한다.

프리세퍼레이트부 (16) 의 유로는, 그 전후의 구간에 비하여 유로 단면적이 협착화된 협착부 (24) 와, 협착부 (24) 의 바로 옆의 하류측에 형성된 굴곡부 (26) 를 구비한다. 프리세퍼레이트부 (16) 의 유로에는, 대략 좌우로 연장되는 유로에 있어서, 유로 하면으로부터 상방향으로 돌출된 제 1 칸막이 (28) 와, 제 1 칸막이 (28) 의 좌측에 설치되는 유로 상면으로부터 하방향으로 돌출된 제 2 칸막이 (30) 가 형성되어 있다. 제 1 칸막이 (28) 의 상단은, 제 2 칸막이 (30) 의 하단보다 높게 되어 있다. 제 1 칸막이 (28) 와 제 2 칸막이 (30) 의 거리는, 그 전후의 유로의 높이보다 작다. 즉, 제 1 칸막이 (28) 와 제 2 칸막이 (30) 의 사이의 유로 단면적은, 그 전후의 유로 단면적보다 작게 되어 있다. 제 1 칸막이 (28) 와 제 2 칸막이 (30) 가 대향하고 있는 부분이 협착부 (24) 이고, 제 1 칸막이 (28) 와 대략 직교하도록 하류측으로 연장되는 부분이 굴곡부 (26) 이다.

도 2 를 참조하면, 도입구 (14) 로부터 도입된 블로바이 가스는, 일단 상승한 후, 프리세퍼레이트부 (16) 에 있어서, 좌방으로 흐르고, 제 1 칸막이 (28) 및 제 2 칸막이 (30) 에 의해 형성된 협착부 (24) 에서 하방으로 방향을 바꾸고, 그 후 굴곡부 (26) 에서 다시 방향이 좌방으로 바뀐다. 여기서, 협착부 (24) 에서는 유로 단면적이 작기 때문에, 블로바이 가스는 가속되어, 그 유속이 상승한다. 그리고, 하방을 향하는 유속이 상승한 블로바이 가스가, 굴곡부 (26) 에 있어서의 유로의 하면에 충돌하기 때문에, 관성 작용에 의해 오일이 유로의 하면에 포집된다. 여기서, 입경이 비교적 큰 오일 입자, 구체적으로는 대략 10 ㎛ 이상의 오일 입자가 블로바이 가스로부터 제거된다. 프리세퍼레이트부 (16) 에서 포집된 오일은, 블로바이 가스의 유로의 하방에 배치된 오일 환류로 (22) 를 통과하여 크랭크실로 환류된다. 여기서, 오일이 포집되는 것은 유로의 하면이기 때문에, 포집된 오일은 중력에 따라 원활하게 오일 환류로 (22) 로 이동할 수 있다. 비교적 큰 오일 입자가 제거된 블로바이 가스는, 주세퍼레이트부 (18) 에 도입된다.

주세퍼레이트부 (18) 에서는, 비교적 작은 오일 입자, 구체적으로는 대략 1 ㎛ 이상의 입자가 블로바이 가스로부터 제거된다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 주세퍼레이트부 (18) 에서는, 유로가 분기되어 4 개의 병렬인 분기 유로가 형성되어 있고, 그 각각에 대략 동일한 구성의 오일 입자 제거 기구 (32) 가 형성되어 있다. 블로바이 가스는, 오일 입자 제거 기구 (32) 를 대략 상방에서 하방을 향하여 흐른다. 분기 유로는, 다시 1 개의 유로에 연통되어 있기 때문에, 오일 입자 제거 기구 (32) 를 통과한 블로바이 가스는, 합류하여 하나의 흐름이 된다. 도 3 및 도 4 는 오일 입자 제거 기구 (32) 의 하나를 확대한 단면도이다.

도 3 및 도 4 를 참조하여, 오일 입자 제거 기구 (32) 의 구성에 대하여 설명한다. 오일 입자 제거 기구 (32) 는, 상하 방향으로 연장되는 실린더 (34) 와, 실린더 (34) 내를 상하로 이동하는 밸브체 (36) 와, 밸브체 (36) 를 상하로 이동 가능하게 지지하는 지지체 (38) 와, 밸브체 (36) 를 상방으로 탄성 지지하는 스프링 수단 (40) 을 구비한다.

실린더 (34) 는, 합성 수지 또는 금속으로 형성되고, 하우징 (12) 과 일체로 형성되어도 되고, 별체로서 형성된 후, 하우징 (12) 과 일체화되어도 된다. 실린더 (34) 의 내면에는, 하류측을 향하는 원환상의 환상 숄더면 (42) 이 형성되어 있다. 실린더 (34) 의 내부 공간은, 상단측에서는 하방으로 감에 따라 직경이 작아지는 원뿔대상을 나타내고, 원뿔대상의 공간의 하단으로부터 환상 숄더면 (42) 까지는 직경이 대략 일정한 원기둥상을 나타내고, 환상 숄더면 (42) 보다 하방에 있어서는, 대략 원기둥상 내지 하방으로 감에 따라 직경이 약간 커지는 원뿔대상을 나타내고 있다. 실린더 (34) 의 둘레벽 (44) 은, 인접하는 다른 실린더 (34) 의 둘레벽 (44) 과 일체화되어 있다.

환상 숄더면 (42) 에는, 밸브 시트로서 기능하는 돌조 (46) 가 환상 숄더면 (42) 과 동축의 원환상으로 형성되어 있다. 돌조 (46) 의 내주면은, 하방을 향함에 따라 내경이 증대되도록 형성되어 있고, 종단면에서 보아 실린더 (34) 의 중심축측의 경사 하방을 향하여 볼록하게 되어 있다. 돌조 (46) 의 외주면은, 대략 상하로 연장되는 원통면으로 되어 있고, 실린더 (34) 하부의 내주면과 소정의 간격을 두고 대향하고 있다. 즉, 돌조 (46) 의 외주면, 환상 숄더면 (42) 의 외측, 및 실린더 (34) 하부의 내주면이 원환상의 홈 (48) 을 확정하고 있다.

밸브체 (36) 는, 실린더 (34) 의 환상 숄더면 (42) 보다 하측에 배치되어 있고, 합성 수지 또는 금속으로 형성되고, 대략 원판상의 원판부 (50) 와, 원판부 (50) 로부터 그 중심축을 따라 하방으로 연장되는 축부 (52) 를 구비한다. 밸브체 (36) 의 상측 단면, 즉 원판부 (50) 의 상면은, 돌조 (46) 의 하단 (선단) 에 전체 둘레에 걸쳐 맞닿음이 가능하여, 분기 유로를 폐색한다. 또, 원판부 (50) 의 상면은, 약간 경사진 우산 모양을 나타내고 있고, 부착된 오일이 둘레 가장자리를 향하여 흘러 낙하되게 되어 있다. 원판부 (50) 의 외주면은, 실린더 (34) 의 환상 숄더면 (42) 보다 하방의 내주면에 소정의 간격 A 를 두고 대향하고 있는 제 1 측면 (54) 과, 제 1 측면 (54) 으로부터 하방으로 연장되어 하방을 향함에 따라 상하 방향축측을 향하여 실린더 (34) 의 내주면으로부터 이간되도록 형성된 제 2 측면 (56) 으로 형성된다. 축부 (52) 는, 원기둥상을 나타낸다. 원판부 (50) 및 축부 (52) 의 중심축, 즉 밸브체 (36) 의 상하 방향 중심축은 실린더 (34) 의 중심축에 대략 일치한다.

지지체 (38) 는 합성 수지 또는 금속으로 형성되고, 하우징 (12) 과 일체로 형성되어도 되고, 별체로서 형성된 후, 하우징 (12) 과 일체화되어도 된다. 지지체 (38) 는 원기둥상을 나타내고, 상면에는 밸브체 (36) 의 축부 (52) 를 수용하는 수용구멍 (58) 과, 스프링 수단 (40) 의 하단측을 수용하는 스프링 수용구멍 (60) 이 형성되어 있다. 수용구멍 (58) 과 스프링 수용구멍 (60) 은 연속되어 있으며, 양자는 동축으로, 스프링 수용구멍 (60) 이 얕고, 직경이 크다. 수용구멍 (58) 은, 수평 방향으로 여유를 가지고 밸브체 (36) 의 축부 (52) 를 수용한다. 수용구멍 (58) 의 수평 방향으로 여유가 있기 때문에, 밸브체 (36) 의 축부 (52) 에 대한 마찰을 저감시킬 수 있다. 또, 밸브의 개방시에는, 밸브체 (36) 의 원판부 (50) 의 제 1 측면 (54) 및 제 2 측면 (56) 과 실린더 (34) 의 내주면의 사이를 블로바이 가스가 고속으로 흐르기 때문에, 밸브체 (36) 는, 그 축부 (52) 와 수용구멍 (58) 의 사이에 간극이 있어도, 제 1 측면 (54) 및 제 2 측면 (56) 과 실린더 (34) 의 내주면의 간격이 전체 둘레에 걸쳐 대략 균일해진 상태로 안정적이다. 또, 지지체 (38) 의 상면에는, 수용구멍 (58) 과 동일한 깊이의 가로홈 (62) 이 수용구멍 (58) 으로부터 지지체 (38) 의 측면에 걸쳐 형성되어 있다. 가로홈 (62) 을 통하여, 수용구멍 (58) 및 스프링 수용구멍 (60) 에 진입한 오일이 배출된다.

스프링 수단 (40) 은, 압축 코일 스프링으로 이루어진다. 스프링 수단 (40) 은, 그 내부에 밸브체 (36) 의 축부 (52) 를 수용하도록 배치되고, 하단측이 지지체 (38) 의 스프링 수용구멍 (60) 에 수용되어 있고, 상단측이 밸브체 (36) 의 원판부 (50) 의 하면에 압접하고 있다. 그 때문에, 스프링 수단 (40) 은, 밸브체 (36) 를 상방을 향하여 탄성 지지되어 있다.

다음으로, 오일 입자 제거 기구 (32) 의 작용에 대하여 설명한다. 크랭크실측의 압력과 흡기계측의 압력의 차이가 작은 경우, 스프링 수단 (40) 의 탄성력이 더 우수하여, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 밸브체 (36) 의 상측 단면이 밸브 시트인 환상 숄더면 (42) 의 돌조 (46) 의 선단 (하단) 에 맞닿아, 분기 유로를 폐색한다. 압력차가 커지면, 그 차압이 스프링 수단 (40) 의 탄성력보다 더 우수하여, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 밸브체 (36) 가 하방으로 이동하고, 밸브체 (36) 의 상측 단면이 돌조 (46) 의 선단으로부터 이간되어, 분기 유로를 개방한다. 밸브체 (36) 의 상측 단면과 돌조 (46) 의 선단의 이간 거리 B 는, 크랭크실측과 흡기계측의 차압의 크기에 따라 변동되지만, 원판부 (50) 의 외주면과 실린더 (34) 의 내주면의 간격 A 보다 항상 작아지도록, 스프링 수단 (40) 의 스프링 정수가 정해져 있다. 이간 거리 B 가 작기 때문에, 블로바이 가스는, 그 유량이 적은 경우라도 충분히 속도가 상승한다. 또, 이간 거리 B 는, 프리세퍼레이트부 (16) 의 제 1 칸막이 (28) 와 제 2 칸막이 (30) 의 거리보다 훨씬 작기 때문에, 블로바이 가스는, 밸브체 (36) 의 상측 단면과 돌조 (46) 의 선단 사이를 통과할 때에 크게 가속되고, 그 유속은 프리세퍼레이트부 (16) 의 협착부 (24) 에서의 유속보다 커진다. 여기서, 실린더 (34) 의 상단측 공간이 하방의 직경이 작은 원뿔대 형상으로 되어 있는 것이나, 돌조 (46) 의 내주면이 종단면에서 보아 실린더 (34) 의 중심축측의 경사 하방으로 볼록한 형상이기 때문에, 돌조 (46) 와 밸브체 (36) 의 간극에 이를 때까지의 블로바이 가스의 압력 손실은 작다. 또, 밸브체 (36) 의 상측 단면과 돌조 (46) 의 선단 사이를 통과한 블로바이 가스는, 홈 (48) 이 형성되어 있기 때문에, 홈 (48) 이 없는 경우에 비하여, 마찰에 의한 압력 손실이 억제되어 속도 저하가 억제된다.

밸브체 (36) 의 상측 단면과 돌조 (46) 의 선단 사이를 통과한 고속의 블로바이 가스는, 환상 숄더면 (42) 의 하방 근방의 실린더 (34) 내주면에 충돌한다. 여기서 충돌하는 블로바이 가스는, 프리세퍼레이트부 (16) 의 블로바이 가스보다 훨씬 고속이기 때문에, 대략 1 ㎛ 까지의 비교적 소직경의 오일 입자가, 관성 작용에 의해 실린더 (34) 내주면에 포집된다. 대략 10 ㎛ 이상의 비교적 입경이 큰 오일은, 프리세퍼레이트부 (16) 에서 포집되고 있기 때문에, 여기서 포집되는 오일은 비교적 입계가 작은 것만이 되어, 원판부 (50) 의 외주면과 실린더 (34) 의 내주면의 간격 A 나, 밸브체 (36) 의 상측 단면과 돌조 (46) 의 선단의 이간 거리 B 가 좁아도, 오일 막힘을 회피 또는 저감시킬 수 있다. 또, 원판부 (50) 의 외주면과 실린더 (34) 의 내주면의 간격 A 가, 밸브체 (36) 의 상측 단면과 돌조 (46) 의 선단의 이간 거리 B 보다 크기 때문에, 간격 A 에서의 가속은 이간 거리 B 에서의 가속보다 작아져, 블로바이 가스 중의 오일 입자는 관성에 따라 내주면에 충돌한다.

충돌 후, 블로바이 가스는 하방을 향하지만, 밸브체 (36) 의 원판부 (50) 의 제 2 측면 (56) 과 실린더 (34) 의 내주면의 거리는, 하방을 향함에 따라 넓어지기 때문에, 압력 손실이 저감된다. 실린더 (34) 를 통과한 블로바이 가스는, 좌방의 도출구 (20) (도 2 참조) 를 향한다. 실린더 (34) 의 내주면에 포집된 오일은 하방으로 낙하된다.

다시 도 1 및 도 2 를 참조한다. 도출구 (20) 는, 도시되지 않은 흡기 매니폴드에 연통되어 있다. 주세퍼레이트부 (18) 를 통과한 블로바이 가스는, 도출구 (20) 를 통하여 엔진의 흡기계에 공급된다.

오일 환류로 (22) 는, 프리세퍼레이트부 (16) 및 오일 입자 제거 기구 (32) 의 각각의 하방으로 개구되어 배치되어 있고, 그것들이 합류하여 크랭크실에 연통되어 있다. 프리세퍼레이트부 (16) 및 주세퍼레이트부 (18) 에서 포집된 오일은, 중력에 의해 낙하되고, 오일 환류로 (22) 로 유도되어 크랭크실로 환류된다.

이상으로 구체적 실시형태의 설명을 끝내지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고 폭넓게 변형 실시할 수 있다. 예를 들어, 환상 숄더면의 형상은, 원환상 대신에 다각형의 환상으로 해도 되고, 이 경우 밸브체의 원판부의 형상 및 실린더 하부의 형상도 동일한 다각형으로 된다. 또, 밸브체 (36) 의 상측 단면과 돌조 (46) 의 선단의 이간 거리 B 를, 원판부 (50) 의 외주면과 실린더 (34) 의 내주면의 간격 A 보다 항상 작게 하기 위해서, 스프링 수단 (40) 의 스프링 정수의 설정 대신에, 혹은 스프링 정수의 설정과 함께, 밸브체 (36) 의 하방으로의 이동을 규제하는 스토퍼를 설치해도 된다. 또, 홈 (48) 의 형상을 둥그스름하게 하거나, 단차를 형성하거나 하여 변경하여, 난류의 발생을 억제해도 된다. 또, 밸브체 (36) 와 지지체 (38) 의 지지 구조는, 밸브체 (36) 측에 수용구멍을 형성하고, 지지체 (38) 측에 수용구멍에 수용되는 축을 설치해도 되고, 또 밸브체 (36) 의 측면과 이에 대향하는 실린더 (34) 의 내주면과의 일방에 상하로 연장되는 돌조를 형성하고, 타방에 그 돌조를 수용하는 가이드홈을 형성해도 된다. 또, 각 부재는, 포집된 오일을 중력에 의해 오일 환류로 (22) 로 유도할 수 있는 범위에서, 그 방향을 바꾸어도 된다. 예를 들어, 소직경 오일 입자 제거 기구의 축이 경사져 있어도 된다.

10…오일 세퍼레이터
12…하우징
14…도입구
16…프리세퍼레이트부
18…주세퍼레이트부
20…도출구
22…오일 환류로
24…협착부
26…굴곡부
28…제 1 칸막이
30…제 2 칸막이
32…오일 입자 제거 기구
34…실린더
36…밸브체
38…지지체
40…스프링 수단
42…환상 숄더면
44…둘레벽
46…돌조
48…홈
50…원판부
52…축부
54…제 1 측면
56…제 2 측면
58…수용구멍
60…스프링 수용구멍
62…가로홈
A…원판부 (50) 의 제 1 측면 (54) 과 실린더 (34) 의 내주면의 간격
B…밸브체 (36) 의 상측 단면과 돌조 (46) 의 선단의 이간 거리

Claims

내연 기관의 블로바이 가스 중의 오일을 분리하는 오일 세퍼레이터로서,
블로바이 가스의 유로를 형성하고, 하류측을 향하는 환상 숄더면을 획정하는 하우징과,
상기 유로 내에 배치되고, 그 단면이 상기 환상 숄더면에 맞닿아 상기 유로를 폐색하는 폐색 위치와 그 단면이 상기 환상 숄더면으로부터 이간되어 상기 유로를 개방하는 개방 위치의 사이를 왕복 가능한 밸브체와,
상기 밸브체를 상기 폐색 위치를 향하여 탄성 지지하는 스프링 수단과,
상기 하우징 내에 형성되고, 상기 블로바이 가스로부터 분리된 오일을 크랭크실로 환류시키는 환류 수단을 구비하고,
상기 밸브체는, 상기 환상 숄더면의 하류측에 있어서 상기 유로의 벽면에 소정의 간격을 두고 대향하는 제 1 측면을 구비하고,
상기 스프링 수단의 스프링 정수는, 상기 유로 내의 차압에 의해, 상기 밸브체가 그 스프링 수단의 탄성력에 저항하여 상기 개방 위치로 이동하도록 설정되어 있고,
상기 개방 위치에 있어서의 상기 밸브체의 상기 단면과 상기 환상 숄더면의 간극은 상기 밸브체의 상기 제 1 측면과 상기 유로의 상기 벽면의 상기 간격보다 좁다는 관계가, 상기 블로바이 가스의 유량에 관계없이 항상 성립되고,
상기 밸브체는 포핏식인 것을 특징으로 하는 오일 세퍼레이터.
제 1 항에 있어서,
상기 스프링 수단의 상기 스프링 정수는, 상기 관계가 성립되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 오일 세퍼레이터.
제 1 항에 있어서,
상기 환상 숄더면은, 동축의 환상으로 형성된 돌조를 구비하고, 그 돌조의 선단에 있어서 상기 밸브체와 맞닿는 것을 특징으로 하는 오일 세퍼레이터.
제 3 항에 있어서,
상기 돌조는, 하류를 향함에 따라 내경이 증대되도록 형성된 내주면을 구비하는 것을 특징으로 하는 오일 세퍼레이터.
제 1 항에 있어서,
상기 밸브체는, 상기 제 1 측면으로부터 하류측으로 연장되어 하류를 향함에 따라 상기 유로의 상기 벽면으로부터 이간되도록 형성된 제 2 측면을 갖는 것을 특징으로 하는 오일 세퍼레이터.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유로는, 복수의 병렬로 배치된 분기 유로를 구비하고, 상기 환상 숄더면 및 상기 밸브체는, 상기 분기 유로의 각각에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 오일 세퍼레이터.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 밸브체의 상기 왕복의 방향은 연직 방향이며,
상기 환류 수단은, 상기 밸브체의 하방에 배치되는 것을 특징으로 하는 오일 세퍼레이터.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하우징에는, 상기 환상 숄더면의 상류측에 있어서, 상기 유로의 일부로부터 형성되는 프리세퍼레이트부가 형성되어 있고,
상기 프리세퍼레이트부의 상기 유로는, 유로 단면적이 협착화된 협착부와, 그 협착부의 하류측에 배치되어 그 협착부의 유로에 대하여 굴곡진 유로를 갖는 굴곡부를 구비하는 것을 특징으로 하는 오일 세퍼레이터.