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【発明の名称】 気泡分離器
【発明者】 【氏名】花瀬 務

【要約】 【課題】気泡混合液の粘性が高い場合であっても効率良く気泡分離することができる気泡分離器を提供する

【構成】本分離器1は、ハウジング4と、該ハウジングに設けられ且つ気泡混合液を該ハウジングの内部に接線方向に導入する導入部(オイル導入口5)と、該ハウジングに設けられ且つ分離した液体を排出する液体排出部(オイル排出口7)と、該ハウジングに設けられ且つ分離した気泡を排出する気体排出部(気体排出管8)と、を備える遠心分離式の気泡分離器であって、前記ハウジングの内部の気泡分離領域において気泡混合液を旋回方向に旋回させる旋回補助手段(分離器本体11及びエンジン駆動系の構成部材18)を備える。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ハウジングと、該ハウジングに設けられ且つ気泡混合液を該ハウジングの内部に接線方向に導入する導入部と、該ハウジングに設けられ且つ分離した液体を排出する液体排出部と、該ハウジングに設けられ且つ分離した気泡を排出する気体排出部と、を備える遠心分離式の気泡分離器において、
前記ハウジングの内部の気泡分離領域において気泡混合液を旋回方向に旋回させる旋回補助手段を備えることを特徴とする気泡分離器。
【請求項2】
前記旋回補助手段は、前記ハウジングに気泡混合液の旋回軸心を中心として回転自在に支持される回転体と、該回転体を回転させる駆動源と、を有する請求項1記載の気泡分離器。
【請求項3】
前記旋回補助手段は、前記ハウジングの内部に導入される気泡混合液の温度及び/又は気泡含有率に応じて前記駆動源を駆動制御する制御部を更に有する請求項2記載の気泡分離器。
【請求項4】
前記回転体は、前記ハウジングに気泡混合液の旋回軸心を中心として回転自在に支持され且つ気泡分離領域を形成する分離器本体である請求項2又は3に記載の気泡分離器。
【請求項5】
前記回転体は、前記ハウジングに気泡混合液の旋回軸心を中心として回転自在に支持され且つ棒状又は板状の攪拌部を有する攪拌部材である請求項2又は3に記載の気泡分離器。
【請求項6】
エンジンの潤滑装置で使用される気泡混合オイルから気泡を分離するものである請求項1乃至5のいずれか一項に記載の気泡分離器。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、気泡分離器に関し、さらに詳しくは、気泡混合液の粘性が高い場合であっても効率良く気泡分離することができる気泡分離器に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、エンジンの潤滑形態として、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。
【0003】
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、完全に分離されずに潤滑不良を起こす恐れがある。
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る。
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、エンジンの潤滑装置では、オイル中の気泡率を下げる必要がある。
【0004】
そこで、上記問題を解決するために、エンジンの潤滑装置において気泡分離器を用いることが提案されている。
従来の気泡分離器としては、気泡を含む液体(気泡混合液)を、分離器本体の内部に接線方向から導入して旋回させて遠心分離させることにより気泡を分離するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかし、上記従来の気泡分離器では、使用状態等による液体の粘性変化により粘性が高くなると、気液混合液の旋回力が弱まって気泡分離性能が低下する場合がある。例えば、エンジンの潤滑装置では、アイドリング時や寒冷地での運転時等でエンジンオイルの油温が低い場合にその粘性が高くなり、気泡分離性能が低下してしまう場合がある。
【0005】
【特許文献1】特開平7−39702号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、気泡混合液の粘性が高い場合であっても効率良く気泡分離することができる気泡分離器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、以下の通りである。
1.ハウジングと、該ハウジングに設けられ且つ気泡混合液を該ハウジングの内部に接線方向に導入する導入部と、該ハウジングに設けられ且つ分離した液体を排出する液体排出部と、該ハウジングに設けられ且つ分離した気泡を排出する気体排出部と、を備える遠心分離式の気泡分離器において、
前記ハウジングの内部の気泡分離領域において気泡混合液を旋回方向に旋回させる旋回補助手段を備えることを特徴とする気泡分離器。
2.前記旋回補助手段は、前記ハウジングに気泡混合液の旋回軸心を中心として回転自在に支持される回転体と、該回転体を回転させる駆動源と、を有する上記1.記載の気泡分離器。
3.前記旋回補助手段は、前記ハウジングの内部に導入される気泡混合液の温度及び/又は気泡含有率に応じて前記駆動源を駆動制御する制御部を更に有する上記2.記載の気泡分離器。
4.前記回転体は、前記ハウジングに気泡混合液の旋回軸心を中心として回転自在に支持され且つ気泡分離領域を形成する分離器本体である上記2.又は3.に記載の気泡分離器。
5.前記回転体は、前記ハウジングに気泡混合液の旋回軸心を中心として回転自在に支持され且つ棒状又は板状の攪拌部を有する攪拌部材である上記2.又は3.に記載の気泡分離器。
6.エンジンの潤滑装置で使用される気泡混合オイルから気泡を分離するものである上記1.乃至5.のいずれか一項に記載の気泡分離器。
【発明の効果】
【0008】
本発明の気泡分離器によると、旋回補助手段によって、ハウジング内部の気泡分離領域において気泡混合液に旋回方向の旋回力が与えられ、気泡混合液の旋回が補助される。これにより、気泡混合液の粘性が高い場合であっても効率良く気泡分離される。
また、前記旋回補助手段が、回転体と、駆動源と、を有する場合は、駆動源の駆動力によって、ハウジング内で回転体が旋回軸心を中心として回転され、回転体の回転によって気泡混合液に旋回方向の旋回力が与えられる。これにより、気泡分離性能を更に向上させ得る。
また、前記旋回補助手段が、前記ハウジングの内部に導入される気泡混合液の温度及び/又は気泡含有率に応じて前記駆動源を駆動制御する制御部を更に有する場合は、気泡混合液の粘性が高くなった場合にのみ回転体を回転させて気泡混合液の旋回を補助でき、駆動源の駆動を必要最小限とすることができる。
また、前記回転体が分離器本体である場合は、気泡混合液の旋回をより確実に補助できる。
また、前記回転体が攪拌部材である場合は、気泡混合液の旋回をより確実に補助できる。
また、エンジンの潤滑装置で使用される気泡混合オイルから気泡を分離するものである場合は、気泡混合オイルを好適に気泡分離できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
1.気泡分離器
本実施形態1.に係る気泡分離器は、以下に述べるハウジング、導入部、液体排出部、気体排出部及び旋回補助手段を備える。
上記気泡分離器の用途等は特に問わず、例えば、潤滑オイル、塗料、洗剤等の粘性液体から気泡を分離する用途を挙げることができる。特に、上記気泡分離器は、エンジンの潤滑装置で使用される気泡混合オイルから気泡を分離する用途に好適に用いられる。
【0010】
上記「ハウジング」の構造、形状、材質等は特に問わない。
上記ハウジングは、例えば、後述する分離器本体を覆う箱状に形成されていることができる。
【0011】
上記「導入部」は、上記ハウジングに設けられ且つ気泡混合液をハウジングの内部に接線方向に導入する限り、その構造、形状、大きさ等は特に問わない。
上記導入部は、例えば、上記ハウジングにおける気泡混合液の旋回軸方向の一端側に形成された導入口であることができる。
【0012】
上記「液体排出部」は、上記ハウジングに設けられ且つ分離した液体を排出する限り、その構造、形状、大きさ等は特に問わない。
上記液体排出部は、例えば、上記ハウジングにおける気泡混合液の旋回軸方向の他端側(上記導入口とは反対側)に形成された液体排出口であることができる。
【0013】
上記「気体排出部」は、上記ハウジングに設けられ且つ分離した気泡を排出する限り、その構造、形状、大きさ等は特に問わない。
上記気体排出部は、例えば、上記ハウジングの内部で気泡混合液の旋回軸心に沿って延びる気体排出管であることができる。この気体排出管の周面には、通常、複数の排出孔が形成されている。
【0014】
上記「旋回力補助手段」は、上記ハウジングの内部の気泡分離領域において気泡混合液を旋回方向に旋回させ得る限り、その構造、旋回補助形態等は特に問わない。
上記旋回補助手段は、例えば、以下に述べる回転体及び駆動源を有することができる。この旋回補助手段は、例えば、後述する制御部を更に有することができる。
【0015】
上記「回転体」は、上記ハウジングに気泡混合液の旋回軸心を中心として回転自在に支持される限り、その構造、形状、機能等は特に問わない。
上記回転体としては、例えば、(1)上記ハウジングに気泡混合液の旋回軸心を中心として回転自在に支持され且つ気泡分離領域を形成する分離器本体、(2)上記ハウジングに気泡混合液の旋回軸心を中心として回転自在に支持され且つ棒状又は板状の攪拌部を有する攪拌部材等を挙げることができる。
上記(1)形態では、上記分離器本体は、通常、気泡分離領域を形成するテーパ部を有している。
【0016】
上記「駆動源」は、上記回転体を回転させる限り、その構造、駆動形態等は特に問わない。この駆動源は、例えば、回転体を、常時回転させたり、後述するように適宜タイミングで回転させたりできる。
上記駆動源としては、例えば、駆動モータ、シリンダ等を挙げることができる。
上述のように、上記気泡分離器を、エンジンの潤滑装置で使用される気泡混合オイルから気泡を分離する用途に使用する場合には、上記駆動源は、例えば、エンジンの駆動系の構成部材(例えば、クランク軸等)であることができる。
【0017】
上記「制御部」は、上記ハウジングの内部に導入される気泡混合液の温度及び気泡含有率のうちの少なくとも1種に応じて上記駆動源を駆動制御する限り、その構造、制御形態等は特に問わない。
上記制御部の制御形態としては、例えば、(1)温度センサで検出された上記気泡混合液の温度が予め決められた温度設定値未満である場合に上記駆動源を駆動制御する形態、(2)気泡センサで検出された上記気泡混合液の気泡含有率が予め決められた気泡率設定値を超えた場合に上記駆動源を駆動制御する形態等のうちの1種又は2種以上の組み合わせを挙げることができる。なお、上記(1)(2)形態では、例えば、各センサを上記導入部又は導入部の近傍に設けることができる。
上述のように、上記気泡分離器を、エンジンの潤滑装置で使用される気泡混合オイルから気泡を分離する用途に使用する場合には、上記制御部は、例えば、エンジンの回転数が予め決められた回転数設定値を超えた場合に上記駆動源を駆動することができる。なお、エンジン回転数が高い場合には、一般に、オイル循環量が多くなりエンジン内でのオイルの乱れが生じて気泡含有率が高くなる。
【0018】
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、ドライサンプ用のものであることができる。
【実施例】
【0019】
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。
尚、本実施例では、本発明に係る「気泡分離器」として、車両エンジンの潤滑装置で使用される気泡混合オイルから気泡を分離するものを例示する。
【0020】
(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、上方を開放した略円筒状のケース2の上端に円形の天板3を取着してなるハウジング4を備えている。このケース2の周面の上端側には、気泡を含むオイル(以下、含泡オイルとも記載する。)をハウジング4内に接線方向から導入するオイル導入口5(本発明に係る「導入部」として例示する。)が形成されている。このオイル導入口5には、オイル導入管6が接続されている。また、ケース2の周面の下端側には、分離後のオイルをハウジング4の外部へ排出するオイル排出口7(本発明に係る「液体排出部」として例示する。)が形成されている。さらに、上記天板3の中心部には、ハウジング4内部で旋回軸心Xに沿って延びる気体排出管8(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。この気体排出管8の周面には、複数の排出孔9が形成されている。
【0021】
上記ケース2の底壁の中央部には、オイルシール構造10を介して略円筒状の分離器本体11(本発明に係る「回転体」として例示する。)を構成する回転軸12が回転自在に支持されている。従って、分離器本体11は、ハウジング4内部で旋回軸心X回りに回転自在に支持されている。この分離器本体11は、円周方向に沿って所定間隔で複数(図中4つ)の開口部13aが形成された上部筒部13を有している。この上部筒部13の下端側には、下方に行くに従って縮径するテーパ筒部14が連設されている。このテーパ筒部14の下端側には、オイル排出口16が形成された下部筒部15が連設されている。この分離器本体11を構成する上部筒部13、テーパ筒部14及び下部筒部15によって気泡分離領域Sが形成されている。
【0022】
なお、上記分離器本体11の回転軸12は、適宜動力伝達機構を介してエンジン駆動系の構成部材18(例えば、クランク軸等;本発明に係る「駆動源」として例示する。)に連結されている。
ここで、本実施例に係る分離器本体11及びエンジン駆動系の構成部材18等によって、本発明に係る「旋回力補助手段」が構成されていると言える。
【0023】
(2)気泡分離器の作用
次に、上記気泡分離器1の作用について説明する。
先ず、図1に示すように、エンジンの駆動中には、エンジン駆動系の構成部材18によって分離器本体11が旋回軸心X回りに回転される。そして、含泡オイルは、オイル導入管6、オイル導入口5及び開口部13aを介して回転中の分離器本体11の内部に接線方向から導入される。このとき、分離器本体11の回転によって、気泡分離領域Sにおいて含泡オイルに旋回方向の旋回力が与えられてその旋回が補助される。すると、比重の大きなオイルが分離器本体11の内壁側へ、比重の小さな気泡が分離器本体11の中心側へ集まる。その結果、分離された気泡は、排出孔9から気体排出管8内に入ってハウジング4の外部に排気される。一方、分離されたオイルは、オイル排出口16を通って分離器本体11の外部に排出され、更にオイル排出口7を通ってハウジング4の外部に排出されることとなる。
【0024】
(3)実施例の効果
本実施例の気泡分離器1では、分離器本体11を、ハウジング4内部で旋回軸心X回りに回転させるようにしたので、この分離器本体11の回転によって気泡分離領域Sにおける含泡オイルに旋回方向の旋回力が与えられてその旋回が補助される。これにより、アイドリング時や寒冷地での運転時等でエンジンオイルの油温が低くその粘性が比較的高い場合であっても効率良く気泡を分離できる。
また、本実施例では、エンジン駆動系の構成部材18によって分離器本体11を回転させるようにしたので、分離器本体11の回転のために専用駆動源を設ける必要がなく、より簡易且つ安価な構成とすることができる。
【0025】
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、エンジン駆動系の構成部材18によって分離器本体11を回転させる形態を例示したが、これに限定されず、例えば、上記分離器本体11の回転軸12を、適宜動力伝達機構を介して駆動モータ、シリンダ等の専用駆動源に連結して、専用駆動源によって分離器本体を回転させるようにしても良い。
この場合、専用駆動源の駆動力によって分離器本体をエンジン駆動中に常時回転させるようにしても良いが、これに限定されず、例えば、図3に示すように、分離器本体の内部に導入される含泡オイルの温度に応じて専用駆動源21を駆動制御する制御部20を備えるようにしてもよい。具体的には、制御部20の記憶部20aに含泡オイルの温度設定値を予め記憶させておき、この制御部20によって、上記オイル導入管6やオイル導入口5の近傍に設けられた温度センサ23からの含泡オイル温度の検出値と温度設定値とを比較して、検出値が温度設定値未満である場合に上記専用駆動源21を駆動させるようにしてもよい。これにより、専用駆動源21の駆動を必要最小限とすることができる。
さらに、図3中に仮想線で示すように、制御部20によって、上記オイル導入管6やオイル導入口5の近傍に設けられた気泡センサ24からの含泡オイルの気泡含有率の検出値が気泡率設定値を超えた場合に専用駆動源21を駆動制御したり、エンジンの回転数情報25が回転数設定値を超えた場合に専用駆動源21を駆動制御したりするようにしてもよい。
【0026】
また、上記実施例では、分離器本体11の回転によって含泡オイルの旋回を補助するようにしたが、これに限定されず、例えば、図4に示すように、上記分離器本体11の内部で棒状又は板状の攪拌部27aを有する攪拌部材27を回転させ、この攪拌部材27の回転によって含泡オイルの旋回を補助するようにしてもよい。
さらに、図4中に仮想線で示すように、気体排出管8の上部周面を囲うように設けられたカップ部材28の回転によって含泡オイルの旋回を補助するようにしてもよい。なお、このカップ部材28によって、オイル導入口5から分離器本体11の内部に導入される含泡オイルが気体排出管8の排出孔9に直接吹き付けられることが防止される。
また、上記実施例では、気泡分離器1を縦置き配設する形態を例示したが、これに限定されず、斜めに配設したり、上下を反対に配設したりしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【0027】
気泡混合液から気泡を分離する技術として広く利用される。特に、エンジンの潤滑装置で使用される気泡混合オイルから気泡を分離する技術として好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】本実施例に係る気泡分離器の縦断面図である。
【図2】分離器本体の斜視図である。
【図3】気泡分離器の他の形態を説明するためのブロック図である。
【図4】気泡分離器の更に他の形態を説明するための縦断面図である。
【符号の説明】
【0029】
1;気泡分離器、4;ハウジング、5;オイル導入口、7;オイル排出口、8;気体排出管、11;分離器本体、18;エンジン駆動系の構成部材、20;制御部、21;専用駆動源、27;攪拌部材、27a;攪拌部、S;気泡分離領域、X;旋回軸心。
【出願人】 【識別番号】000241500
【氏名又は名称】トヨタ紡織株式会社
【出願日】 平成18年6月29日(2006.6.29)
【代理人】 【識別番号】100094190
【弁理士】
【氏名又は名称】小島 清路

【識別番号】100117134
【弁理士】
【氏名又は名称】萩野 義昇

【識別番号】100111752
【弁理士】
【氏名又は名称】谷口 直也


【公開番号】 特開2008−6385(P2008−6385A)
【公開日】 平成20年1月17日(2008.1.17)
【出願番号】 特願2006−180426(P2006−180426)