(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン等の機械の各部に供給された潤滑オイルがオイル溜まりに戻される経路中のオイル戻し通路にオイルセパレータを設け、
該オイルセパレータは、オイルの流れに交差して配置されてオイルの流れを妨げる壁体を備え、
該壁体は、その周りの温度に応じてオイルの流れに対する壁面角度を変化させ、前記温度の低温域では高温域に比べて前記壁面角度が小さくされる潤滑オイルの気泡分離装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記オイル戻し通路は、エンジンのシリンダブロックに形成されたオイル戻し通路である潤滑オイルの気泡分離装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記壁体は、バイメタルにより構成されている潤滑オイルの気泡分離装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、
前記オイルセパレータは、一枚の金属板により構成されており、
該金属板は、その中央部が部分的に切り離されてオイルの流れに交差するように立ち上がり可能に形成された舌片と、端部を屈曲状態に形成されたフランジ部とを備え、
前記舌片は、前記オイルセパレータの壁体を構成し、
前記フランジ部は、前記機械に前記オイルセパレータを固定するための固定部を構成する潤滑オイルの気泡分離装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記オイルセパレータは、前記オイル戻し通路に挿入されており、前記フランジ部がオイル戻し通路の端部で当該機械に固定される部品に挟持されて固定される潤滑オイルの気泡分離装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかにおいて、
前記壁体は、オイルの流れに沿って複数枚設けられている潤滑オイルの気泡分離装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかにおいて、
前記オイルセパレータは、筒形状に形成されており、
該筒形状の内面側の対向面にそれぞれ前記壁体が設けられている潤滑オイルの気泡分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン等の機械に用いられる潤滑オイルの気泡分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンにおいて、エンジンオイルは、エンジン各部の潤滑と冷却を行うために供給されている。エンジン各部に供給されたオイルがオイルパン内に戻るまでの過程では、オイル内に気泡が混入することがある。例えば、シリンダヘッド内のオイル溜まりのオイルにカムシャフトが触れると、回転するカムシャフトによりオイルが攪拌されてオイル内に気泡が混入する。また、シリンダブロックのオイル戻し通路からオイルパンにオイルが落下する際に、オイルパン内の空気を巻き込んでオイル内に気泡が混入する。オイル内に気泡が混入し、その混入率が高まると、潤滑と冷却のために供給されるオイルの量が気泡分だけ不足するため潤滑及び冷却性能が低下する。
【０００３】
そこで、特許文献１〜５に示されるように、従来より各種対策案が提案されている。例えば、オイル内に気泡が混入するのを抑制する対策が提案されている。また、オイル内に混入した気泡を分離する対策が提案されている。
【０００４】
各種対策案の中で、エンジンの基本構造を変更しないで対策できる点で、オイル内に混入した気泡を分離する対策が好ましい。その具体案として、オイルパンに還流されるオイルの流速を遅くして、オイルがオイルパンに到達するまでの間にオイル内の気泡を分離する対策が考えられている（未公知）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−４９４１４号公報
【特許文献２】特開２００８−２５３６８号公報
【特許文献３】特開２００８−２５３６９号公報
【特許文献４】特開２００８−２４０５７５号公報
【特許文献５】実開昭５８−１３２１１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記対策の場合、オイルがオイルパンに還流されるまでに時間を要するため、エンジン回転数が急激に高められた際に、オイルパン内のオイルが不足する可能性がある。特に、エンジンの温度が低い状態では、オイルの粘度が高く、オイルパンへのオイルの還流にも時間がかかるため、オイルが不足する可能性が高まる。
【０００７】
このような問題に鑑み本発明の課題は、エンジン等の機械における潤滑オイルの流速を遅くしてオイル内の気泡を分離する装置において、オイルの温度が高い状態でのみオイルの流速を遅くすることにある。それにより、オイル温度が低い状態で、オイル溜まりのオイルが不足しないようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１発明の潤滑オイルの気泡分離装置は、エンジン等の機械の各部に供給された潤滑オイルがオイル溜まりに戻される経路中のオイル戻し通路にオイルセパレータを設け、該オイルセパレータは、オイルの流れに交差して配置されてオイルの流れを妨げる壁体を備える。該壁体は、その周りの温度に応じてオイルの流れに対する壁面角度を変化させ、前記温度の低温域では高温域に比べて前記壁面角度が小さくされる。
【０００９】
第１発明によれば、機械の潤滑オイルがオイル溜まりに戻されるオイル戻し通路にオイルセパレータが設けられ、そのオイルセパレータの壁体によりオイル戻し通路中のオイルの流速が遅くされる。そのため、オイルがオイル溜まりに戻されるまでにオイル内に混入した気泡が分離される。また、オイル戻し通路中のオイルの流速が遅くされるため、オイルがオイル溜まりに戻される際に空気を巻き込んでオイル内に気泡が混入する可能性を抑制することができる。
【００１０】
オイルセパレータの壁体は、低温域では、高温域に比べてオイルの流れに対する壁面角度が小さくされる。そのため、低温域においてオイルの粘度が高くなるのに合わせて、壁体によりオイルの流れが妨げられるのを抑制する。従って、低温時にオイル溜まりに還流されるオイル量が減って、オイル溜まりのオイル量が少なくなり過ぎるのを防止することができる。
【００１１】
第２発明は、上記第１発明において、前記オイル戻し通路は、エンジンのシリンダブロックに形成されたオイル戻し通路である。
【００１２】
第２発明によれば、オイル戻し通路がエンジンのシリンダヘッドのオイル溜まりからオイルパンにオイルを還流するオイル戻し通路とされている。そのため、エンジンの潤滑オイルの気泡分離をエンジンの構造変更なしに実現することができる。
【００１３】
第３発明は、上記第１又は第２発明において、前記壁体は、バイメタルにより構成されている。
【００１４】
第３発明によれば、壁体がバイメタルにより構成されているため、温度による壁面角度の変化を簡単な構成で実現することができる。
【００１５】
第４発明は、上記第１ないし第３発明のいずれかにおいて、前記オイルセパレータは、一枚の金属板により構成されている。該金属板は、その中央部が部分的に切り離されてオイルの流れに交差するように立ち上がり可能に形成された舌片と、端部を屈曲状態に形成されたフランジ部とを備える。前記舌片は、前記オイルセパレータの壁体を構成し、前記フランジ部は、前記機械に前記オイルセパレータを固定するための固定部を構成する。
【００１６】
第４発明によれば、一枚の金属板をプレス加工して、舌片とフランジ部とを形成してオイルセパレータを構成することができる。従って、オイルセパレータを簡単な構成で安価に製作することができる。
【００１７】
第５発明は、上記第４発明において、前記オイルセパレータは、前記オイル戻し通路に挿入されており、前記フランジ部がオイル戻し通路の端部で当該機械に固定される部品に挟持されて固定される。
【００１８】
第５発明によれば、オイルセパレータのフランジ部を部品により挟持することでオイルセパレータを固定することができる。そのため、オイルセパレータを固定するための構成を簡素化することができる。
【００１９】
第６発明は、上記第１ないし第５発明のいずれかにおいて、前記壁体は、オイルの流れに沿って複数枚設けられている。
【００２０】
第６発明において、壁体は、一つのオイルセパレータの壁体が複数枚とされてもよいし、複数のオイルセパレータの壁体により構成されてもよい。
【００２１】
第６発明によれば、壁体がオイルの流れに沿って複数枚設けられているため、一つのセパレータによるオイルの気泡の分離性能を高めることができる。
【００２２】
第７発明は、上記第１ないし第６発明のいずれかにおいて、前記オイルセパレータは、筒形状に形成されており、該筒形状の内面側の対向面にそれぞれ前記壁体が設けられている。
【００２３】
第７発明によれば、オイルセパレータが筒形状に形成されているため、オイルセパレータの強度を高めることができる。しかも、筒形状の内部に対向してそれぞれ壁体が設けられているため、各壁体の相互作用によりオイルの流れを妨げる機能が高められ、セパレータによるオイルの気泡の分離性能を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態であるエンジンのシリンダブロックの平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面矢視図である。
【図３】第１実施形態における上方のオイルセパレータの斜視図である。
【図４】第１実施形態における下方のオイルセパレータの斜視図である。
【図５】図３のオイルセパレータの動作説明図である。
【図６】図４のオイルセパレータの動作説明図である。
【図７】図３のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面矢視拡大図である。
【図８】図５のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面矢視拡大図である。
【図９】第１実施形態におけるオイルセパレータの第１変形例を示す図７、８に対応する断面図である。
【図１０】第１実施形態の動作説明図である。
【図１１】第１実施形態の第２変形例の動作説明図である。
【図１２】エンジン回転数に対するエンジンオイルの気泡率の変化を示すグラフである。
【図１３】オイル温度に対するエンジンオイルの気泡率の変化を示すグラフである。
【図１４】本発明の第２実施形態の斜視図である。
【図１５】第２実施形態の動作説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１、２は、本発明の第１実施形態を示す。第１実施形態は、ディーゼルエンジンの潤滑オイルの気泡分離装置に本発明を適用している。各図中、矢印によりディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）における各方向を示している。以下の説明において、方向に関する記述は、この方向を基準として行うものとする。
【００２６】
図１、２は、シリンダブロックの一部を成すシリンダブロックアッパ１２を示す。シリンダブロックアッパ１２は、その下にシリンダブロックロア１３が組み合わされてシリンダブロックが構成される。シリンダブロックアッパ１２の上には、シリンダヘッド１１が組み合わされる。図示を省略したが、シリンダブロックロア１３の下方にはオイルパン（本発明におけるオイル溜まりに相当）が設けられている。
【００２７】
シリンダブロックアッパ１２には、シリンダを構成するシリンダボア１２ｂが形成されている。この実施形態におけるエンジンは４気筒であり、シリンダボア１２ｂがシリンダブロックアッパ１２の前後方向に直列に４つ並べて形成されている。シリンダボア１２ｂの左右両側に位置するシリンダブロックアッパ１２には複数個のオイル戻し通路１２ａが形成されている。各オイル戻し通路１２ａは、シリンダブロックアッパ１２内を上下方向に貫通して設けられている。各オイル戻し通路１２ａの上端は、シリンダヘッド１１のオイル溜まりに連通し、各オイル戻し通路１２ａの下端は、シリンダブロックロア１３の通路（図示略）を介して図示しないオイルパンに連通している。従って、シリンダヘッド１１のオイル溜まりに集められたオイルは、各オイル戻し通路１２ａを通ってオイルパンに還流される。
【００２８】
図２のように、オイル戻し通路１２ａの上端部及び下端部には、オイルセパレータ２０及び３０が挿入されている。後述するように、オイルセパレータ２０、３０の各端部には、フランジ部２３、３３が屈曲形成されており、これらのフランジ部２３、３３を固定部としてオイルセパレータ２０、３０が固定されている。具体的には、オイルセパレータ２０の上端部のフランジ部２３は、シリンダブロックアッパ１２の上端面とシリンダヘッド１１の下端面との間に挟持されている。また、オイルセパレータ３０の下端部のフランジ部３３は、シリンダブロックアッパ１２の下端面とシリンダブロックロア１３の上端面との間に挟持されている。
【００２９】
シリンダブロックアッパ１２の上端面とシリンダヘッド１１の下端面との間、及びシリンダブロックアッパ１２の下端面とシリンダブロックロア１３の上端面との間には、それぞれガスケット（図示略）が挟持されている。そのため、各間にオイルセパレータ２０、３０のフランジ部２３、３３が挿入されることによる各隙間のバラツキは、ガスケットの弾性変形により吸収することができる。なお、オイルセパレータ２０、３０は、各オイル戻し通路１２ａの全てに挿入されることが望ましいが、オイルの気泡率等の状況に応じて各オイル戻し通路１２ａの一部にのみ挿入してもよい。また、各オイル戻し通路１２ａにオイルセパレータ２０、３０の両方を挿入することが望ましいが、オイルの気泡率等の状況に応じていずれか一方のみを挿入してもよい。
【００３０】
図３は、オイルセパレータ２０を拡大して示す。オイルセパレータ２０は、上下方向に長いステンレス製の薄板２１をプレス成形して形成されている。そのステンレス板２１には、上下方向に３つの舌片２２が形成されている。各舌片２２は、前後方向に長い長方形とされ、その上辺を除く３辺がステンレス板２１から切り離されることにより形成されている。ステンレス板２１の上端部は左側に直角に屈曲されて上述のフランジ部２３が形成されている。舌片２２は３つに限定されるものではなく、適宜の数とすることができる。また、舌片２２の形状についても長方形に限定されるものではなく、適宜の形状とすることができる。更に、薄板２１の材料についてもステンレスに限定されるものではなく、適宜の材料とすることができる。
【００３１】
図７に示すように、各舌片２２は、２種類の金属が重ね合わされて形成されている。右側面はステンレス板２１と一体のステンレス２２ａであり、左側面はステンレス２２ａ上に溶射された真鍮２２ｂである。真鍮２２ｂはステンレス２２ａに比べて熱膨張係数が高いため、各舌片２２はバイメタルを構成している。図５、８は、各舌片２２が高温に曝されたとき、バイメタルの機能により各舌片２２が変形した状態を示す。このとき、各舌片２２は、真鍮２２ｂの方がステンレス２２ａより熱膨張係数が高いため、真鍮２２ｂが外側、ステンレス２２ａが内側となる円弧状に湾曲される。なお、各舌片２２がバイメタルを構成するための金属材料は、ニッケル、クロムなど他金属の組み合わせを採用することができる。また、各金属材料を重ね合わせるための工法も接合など他の工法を採用することができる。
【００３２】
図４、６は、オイルセパレータ３０を拡大して示す。オイルセパレータ３０は、オイルセパレータ２０と基本的には同じ構造を備える。オイルセパレータ３０がオイルセパレータ２０に対して相違する点は、オイルセパレータ２０のフランジ部２３がステンレス板２１の上端部に形成されているのに対し、オイルセパレータ３０のフランジ部３３は、ステンレス板３１の下端部に形成されている点のみである。
【００３３】
図２のように、オイルセパレータ２０、３０がオイル戻し通路１２ａに挿入され、固定されていると、オイルセパレータ２０、３０は、オイル戻し通路１２ａを流れるオイルの流速に影響を与える。
【００３４】
エンジンの始動直後でエンジンの温度が低い状態（大気温程度）にあると、オイルセパレータ２０、３０の舌片２２、３２は、図３、４に示すように、湾曲せず真直ぐな状態にある。この状態では、オイルの流れに殆ど抵抗を与えない。そのため、オイルは、オイルセパレータ２０、３０がない場合と同様にオイル戻し通路１２ａを流れる。即ち、オイルセパレータ２０、３０は、その機能を発揮しない。
【００３５】
このような低温状態では、オイルの粘度が高いため、オイルセパレータ２０、３０は、オイルの流れに抵抗を与えないようにして、オイルをオイルパンに向けてスムーズに流している。そのため、オイル戻し通路１２ａにオイルセパレータ２０、３０が設けられていても、オイルパンのオイルが不足することがないようにしている。
【００３６】
図１３は、オイル温度に対するオイルの気泡率を示す。図１３のように、オイル温度が低い領域では気泡率は低い。そのため、このときオイルセパレータ２０、３０が機能していなくても、オイルパン内のオイルの気泡率が高くなることはない。
【００３７】
エンジンが暖機されると、オイルセパレータ２０、３０の舌片２２、３２は、図５、６に示すように、湾曲した状態になる。この状態では、舌片２２、３２は、オイルの流れに交差して、オイルの流れを妨げるように働く。図１０は、オイルＯが舌片２２の上を流れる様子を示す。このようにオイル戻し通路１２ａを流れるオイルＯは、流れが妨げられて流速が抑制され、オイルＯ内に含まれる気泡が分離され易くなる。
【００３８】
図１３のように、オイル温度が高くなるに従って、気泡率は高くなる。しかし、このときオイルセパレータ２０、３０は、上述のように機能するため、シリンダヘッド１１でオイル内に気泡が混入されても、そのオイルがオイル戻し通路１２ａを流れる間に気泡が分離されて、オイルパンには気泡率の低下したオイルが還流される。
【００３９】
図１２は、エンジン回転数に対するオイルの気泡率を示す。図１２のように、エンジン回転数が高くなるとオイルの気泡率は高くなる。しかし、エンジン回転数が高くなると、それに伴いオイル温度も高くなるため、オイルセパレータ２０、３０の舌片２２、３２の湾曲度合は大きくなる。そのため、オイルセパレータ２０、３０による気泡を分離する機構は、より高められる。
【００４０】
図９は、オイルセパレータ２０、３０の第１変形例を示す。この第１変形例は、サーモワックス２５を使用して舌片２２（３２）の角度変更を行う点を特徴としている。従って、この場合の舌片２２（３２）は、第１実施形態の場合のようなバイメタルではなく、一枚のステンレス板により構成されている。
【００４１】
舌片２２（３２）は、オイルセパレータ２０、３０の外形を構成する枠体２４に囲まれる位置で、枠体２４にヒンジピン２７により回動自在に固定されている。ヒンジピン２７は、舌片２２（３２）の上端部に位置し、ヒンジピン２７の下方で舌片２２（３２）には、サーモワックス２５の連結ロッド２６が結合されている。サーモワックス２５は、周りの温度の変化を受けて膨張、収縮する。
【００４２】
オイル温度が高くなるのに応じてサーモワックス２５が膨張すると、連結ロッド２６は、舌片２２（３２）を押して、仮想線で示すように、舌片２２（３２）をオイルの流れに交差する位置に移動する。オイル温度が大気温程度まで低くなってサーモワックス２５が収縮すると、連結ロッド２６は、実線で示すように、舌片２２（３２）を引き戻して、舌片２２（３２）をオイルの流れに沿った位置に移動する。
【００４３】
係る第１変形例のオイルセパレータ２０、３０によっても、第１実施形態のオイルセパレータ２０、３０と同様に機能することができる。
【００４４】
図１１は、オイルセパレータ２０、３０の第２変形例を示す。この第２変形例は、舌片２２、３２のステンレス板２１、３１における切り離し方を変更した点を特徴とする。第１実施形態の場合、舌片２２、３２は、その上辺を除く３辺がステンレス板２１から切り離されることにより形成された。それに対し、第２変形例では、図１１のように、各舌片４２は、その下辺を除く３辺がステンレス板４１から切り離されることにより形成されている。各舌片４２は、その右側面はステンレス板４１と一体のステンレス４２ａであり、左側面はステンレス４２ａ上に溶射された真鍮４２ｂである。即ち、各舌片４２はバイメタルとされている。
【００４５】
図１１は、オイル温度が高くなった状態を示す。このとき、各舌片４２は、真鍮４２ｂが外側、ステンレス４２ａが内側となる円弧状に湾曲される。このように各舌片４２がオイルＯの流れに交差する位置になると、第１実施形態の場合と同様、オイルＯの流速を抑制して、オイルＯに混入している気泡を分離することができる。
【００４６】
第１実施形態によれば、シリンダヘッド１１でオイル内に混入した気泡は、シリンダブロックのオイル戻し通路１２ａ内に設置されたオイルセパレータ２０、３０により分離される。そのため、シリンダヘッド１１においてオイル内に気泡が混入しないように、シリンダヘッド１１の構造を変更することなく、オイルパンに還流されるオイルの気泡率を抑制することができる。また、オイル温度が高くなると、オイルの粘度が低くなって、オイルの気泡率が高くなるが、オイルセパレータ２０、３０はオイル温度が高くなる程、オイルの流速を抑制して気泡の分離を促進する。しかも、オイルの流速が抑制されるため、オイルがオイルパン内に還流される際にオイル内に空気を巻き込んでオイル内に気泡が混入する可能性を抑制することができる。
【００４７】
図１４、１５は、本発明の第２実施形態を示す。第２実施形態が第１実施形態に対して特徴とする点は、オイルセパレータの構造である。その他の点は、第２実施形態においても第１実施形態と同一であり、同一部分の再度の説明は省略する。
【００４８】
第２実施形態のオイルセパレータ５０は、２枚のステンレス板５１、５５を左右方向に並べて設け、各ステンレス板５１、５５に上下方向に３つずつの舌片５２、５６を形成している。各舌片５２、５６は、その上辺を除く３辺がステンレス板５１、５５から切り離されることにより形成されている。
【００４９】
各ステンレス板５１、５５の上下端部には、それぞれフランジ部５３、５７が屈曲して形成されている。また、各ステンレス板５１、５５の上下において、フランジ部５３、５７間は、連結枠５８によりそれぞれ連結されて、オイルセパレータ５０は、概ね四角筒形状を成すように形成されている。この場合の四角筒形状では、左右方向に沿う壁面を備えないが、この壁面を備えるようにしてもよい。このようにオイルセパレータ５０を四角筒形状とすることによりオイルセパレータ５０の強度が高められている。
【００５０】
図１５のように、各舌片５２は、その右側面はステンレス板５１と一体のステンレス５２ａであり、左側面はステンレス５２ａ上に溶射された真鍮５２ｂである。また、各舌片５６は、その左側面はステンレス板５５と一体のステンレス５６ａであり、右側面はステンレス５６ａ上に溶射された真鍮５６ｂである。従って、各舌片５２、５６は、バイメタルを構成している。
【００５１】
図１４、１５は、オイル温度が高くなった状態を示す。このとき、各舌片５２、５６は、真鍮５２ｂ、５２ｂが外側、ステンレス５２ａ、５６ａが内側となる円弧状に湾曲される。このように各舌片５２、５６がオイルＯの流れに交差する位置になると、第１実施形態の場合と同様、オイルＯの流速を抑制して、オイルＯに混入している気泡を分離することができる。第２実施形態の場合、各舌片５２、５６が湾曲した状態では、各舌片５２、５６が互い違いに噛み合うように位置するため、オイルＯの流速を更に抑制して、オイルＯに混入している気泡を分離する効果を高めることができる。
【００５２】
以上、特定の実施形態について説明したが、本発明は、それらの外観、構成に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。例えば、上記実施形態では、本発明をディーゼルエンジンに適用した例を示したが、本発明はガソリンエンジンに適用することもできる。
【符号の説明】
【００５３】
１０    ディーゼルエンジン（エンジン、機械）
１１    シリンダヘッド
１２    シリンダブロックアッパ
１２ａ  オイル戻し通路
１２ｂ  シリンダボア
１３    シリンダブロックロア
２０、３０、４０、５０  オイルセパレータ
２１、３１、４１、５１、５５  ステンレス板
２２、３２、４２、５２、５６  舌片（壁体、バイメタル）
２３、３３、５３、５７  フランジ部
２４    枠体
２５    サーモワックス
２６    連結ロッド
２７    ヒンジピン
５８    連結枠
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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