(57)【要約】【課題】内燃機関のクランクケースで生成するブロー・バイガスにより発生する気体および液体の両者を含む流体流の液体を分離し、流体流のほとんどすべてが環境に流出するのを防ぐ分離器の提供。【解決手段】流体流を受容するための機関と流体で接続している入口および機関へ気体流を戻すための機関と流体で接続している出口、該入口から該出口へ流体で接続している流体経路、流体閉じこめ域を有する該流体経路と流体で接続している閉じこめ容器、流体流中の液体から気体を少なくとも部分的に分離するための該流体流を加速する、該流体経路中の流体流加速器、および該液体の方向を変化させて該流体閉じこめ域中への流体流中の液体の少なくとも一部および該気体流を該出口へ導くための該加速器と該出口との間の該流体経路中のデフレクタからなるクランクケース排出分から汚染物を分離する装置。【選択図】図２【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のクランクケースで生成するブロー・バイガスにより発生する流体流中の液体を分離する分離器であって、該流体流は気体と液体との両者を含み、該分離器は、
流体流を受容するために機関と流体で接続している入口および機関へ気体流を戻すために機関と流体で接続している出口、
該出口へ該入口を流体で接続している流体経路、
流体閉じこめ域を有する該流体経路と流体で接続している閉じこめ容器、
流体流中の液体から気体を少なくとも部分的に分離するために該流体流を加速する、該流体経路中の流体流加速器、並びに
該液体の方向を変化させて流体流中の液体の少なくとも一部を該流体閉じこめ域中に導きそして該気体流を該出口に導くための該加速器と該出口との間の該流体経路中のデフレクタ
からなることを特徴とする分離器。
【請求項２】
該流体流加速器が、該流体経路中のらせん状の流体通路を含み、該らせん状の通路は、第一の末端と第二の末端との間のらせん状の軸の周りに延在する少なくとも１つの長いらせん状の部材を含みそしてさらに該少なくとも１つのらせん状の部材により少なくとも部分的に画成された外方の半径方向の開口を含み、該流体流は、該第一の末端付近の該らせん状の通路に入りそして第二の末端に向かって押し込まれ、該流体流は、該軸から半径方向かつ外方に加速されそして該半径方向の開口を通過する請求項１の分離器。
【請求項３】
該デフレクタが、該軸と同軸である請求項２の分離器。
【請求項４】
該デフレクタが、非吸収性または吸着性のビーズを含む請求項３の分離器。
【請求項５】
該デフレクタが、該加速器を少なくとも部分的に囲む非吸収性または吸着性のビーズを含む請求項２の分離器。
【請求項６】
該デフレクタから該加速器を分離するスクリーンをさらに含む請求項５の分離器。
【請求項７】
該流体流加速器および該デフレクタが、該閉じこめ容器内に完全に包まれる請求項１の分離器。
【請求項８】
該流体流加速器および該デフレクタが、該閉じこめ容器と選択可能かつ交換可能であるデフレクタアセンブリの一部を形成する請求項７の分離器。
【請求項９】
該デフレクタアセンブリが、該入口および該出口をさらに含む請求項８の分離器。
【請求項１０】
該デフレクタアセンブリが、該閉じこめ容器を脱着可能にする一方該分離器を対象上に支持するハンガー部材をさらに含む請求項９の分離器。
【請求項１１】
該流体流加速器が、該第二の末端付近の末端壁を含む請求項２の分離器。
【請求項１２】
該デフレクタが、該加速器を部分的に囲み、そして該デフレクタが該第二の末端付近にデフレクタ末端を有するように該第一の末端付近から該第二の末端付近に延在し、該末端壁は該デフレクタの末端を実質的にカバーする請求項１１の分離器。
【請求項１３】
該デフレクタが該軸に同軸である請求項１２の分離器。
【請求項１４】
該流体流加速器および該デフレクタが、該閉じこめ容器と選択可能かつ交換可能である円筒状デフレクタアセンブリの一部を形成する請求項１３の分離器。
【請求項１５】
該閉じこめ容器が、該流体閉じこめ域のドレンを含む請求項１の分離器。
【請求項１６】
該ドレンがドレンバルブを含む請求項１５の分離器。
【請求項１７】
該ドレンバルブが、該容器から離れている請求項１６の分離器。
【請求項１８】
内燃機関のクランクケースに生成するブロー・バイガスにより発生する流体流の液体を分離する分離器であって、流体流が気体および液体の両者を含み、該分離器は、
流体流を受容するために機関と流体で接続している入口および機関に気体流を戻すために機関と流体で接続している出口、
該出口へ該入口を流体で接続している流体経路、
該流体経路と流体で接続している閉じこめ容器、
第一の末端と第二の末端との間のらせん状の軸の周りに延在する少なくとも１つの長いらせん状の部材を含みさらに該第一のらせん状の部材により少なくとも部分的に画成される外方の半径方向の開口を含む該流体経路中のらせん状の流体通路であって、該流体流は、該第一の末端付近の該らせん状の通路に入りそして該第二の末端に向かって押し込まれ、該流体流は該軸から半径方向に外方に加速されそして該半径方向の開口を通過し、
該通路の外方かつ半径方向にある該流体経路中のデフレクタであって、該デフレクタは該軸に同軸であり、そして
該通路と該デフレクタとの間の多孔性の層
からなることを特徴とする分離器。
【請求項１９】
該少なくとも１つのらせん状の部材が少なくとも２つのらせん状の部材である請求項１８の分離器。
【請求項２０】
該デフレクタが、非吸収性または吸着性のビーズを含み、そして該多孔性の層がスクリーンを含む請求項１８の分離器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転中およびアイドリング中の内燃機関により生成されるクランクケース排出分から汚染物を除くための装置に関する。さらに特に、内燃機関のクランクケースを通過する流体流中の蒸気から液体を分離する分離器に関する。蒸気から液体を分離することにより、蒸気は、機関の吸気に戻されて燃料・空気の混合物により再導入され、蒸気を燃焼させそして液体が適切な処分のために集められている間さらに良好な燃焼を生じさせる。その結果、クランクケースから通過する流体流の本質的にすべてが、環境に逃れるのを防ぐことができる。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、蒸気または気体が機関により完全に燃焼されそして流体が回収されるように、内燃機関により発生する流体流中の蒸気から液体を分離することに関する。内燃機関のクランクケース中の流体流の生成は、特許文献１および２に示され記載されている。これらの特許文献は、「ブロー・バイ」ガスが内燃機関でどのようにして生成されるか、そして「ブロー・バイ」ガスにより生成されるこれらの液体および蒸気をコントロールする必要性を示しそして記述している。特許文献４および５は、また内燃機関の「ブロー・バイ」ガスの生成および気体から液体を分離する必要性を示して記述している。
【０００３】
本発明は、ディーゼル機関に関連して使用するのに特に適用可能であり、そのため、記述の多くはディーゼル機関に関しているが、本発明は、それがガソリン機関および他の内燃機関を含む非ディーゼル機関に関連して使用できる点で、遙かに多くの応用が可能である。その上、本発明は、機関がどのように使用されるかにかかわらず、ほとんどすべての内燃機関に関連して使用できる。この点で、連邦政府の規制により本発明は車両の機関について使用されるのに特に応用可能であるが、本発明は、建設機械および発電機を含むがこれらに限定されない他の内燃機関の応用に関して使用できる。
【０００４】
流体または液体および気体または蒸気が、ミスファイアまたはエネルギー損失の状態の下で内燃機関の燃焼室から出て機関のクランクケースに入ることは、もちろん周知である。これは、燃料・空気の混合物の圧縮中と燃料・空気の混合物の燃焼中との両者で生ずる。この点で、ピストンの圧縮行程中、燃料・空気の混合物の一部は、ピストンリングを素通りしてクランクケースに入る。同様な方法で、排気サイクル中、排気ガスもピストンリングを素通りしてクランクケースに入る。クランクケースは、エンジン油の予備の多くを蓄えている。これらの気体は、「ブロー・バイ」ガスとよばれ、そしてそれらは、クランクシャフトおよびコネクティングロッドの高速回転作用によりクランクケースのエンジン油と混合する。さらに、回転するクランクシャフトおよびコネクティングロッドにより生成される大きな乱れは、圧力を生ずる。クランクケース内のこの圧力は、緩和されなければならず、そうでなければ機関は自己崩壊することになるだろう。しかし、この圧力を緩和するかまたはバランスをとることは、クランクケースを出るすべての未燃焼および排気の気体の流体流を必要とする。機関のクランクケースを出る気体は、エンジン油を引き寄せそしてクランクケースから出す抜き取り作用を生ずる圧力下にある。さらに、上記の回転作用は、またクランクケースを出る流体流の気体とエンジン油とを混合する。その結果、クランクケースを流れ出る流体流は、実質的な量のエンジン油を含む。
【０００５】
或る機関では、流体流は、流体流が環境に直接入る「ブロー・バイ管」によって機関を出るようにされる。この混合物は、大量の汚染物を含み、そしてほとんどすべてのディーゼル機関は、この流体流を環境に直接逃がす開放した「ブロー・バイ管」により現在作動している。
【０００６】
【特許文献１】米国特許４３７０９７１
【特許文献２】米国特許４０８９３０９
【特許文献３】米国特許５２７７１５４
【特許文献４】米国特許６０５８９１７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
環境への影響を最低にしそして厳格な政府の規制に適合するために、ポジティブクランクケースベンチレーション（ＰＣＶ）システムが開発されており、それは、これらの「ブロー・バイ」ガスを機関の吸入システムに戻してリサイクルする。その結果、「ブロー・バイ」流体の少なくとも一部は、燃料・空気の混合物の燃焼中に燃やされる。しかしながら、ＰＣＶシステムは、クランクケースからの流体流の環境への影響を低下させるが、それは、すべての汚染物を環境に逃すことを防ぐことができずそして機関それ自体に有害な作用を有する。この点で、吸入システムにより機関中に「ブロー・バイ」物質を再導入することは、機関の性能を低下させ、機関の稼働部品に望ましくない沈着物を生成させ、それにより機関の寿命を低下させそして車両の排出コントロールシステムに有害な作用を有する。すべての「ブロー・バイ」物質の燃焼は、また、車両に使用できる排出システムのタイプを制限する。そしてさらに、これらの現存のＰＣＶシステムは、ディーゼル機関では機能しない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、内燃機関で発生する「ブロー・バイ」ガスにより生成される流体流の気体および／または蒸気から液体を分離する分離器が提供される。この分離器により、「ブロー・バイ」流体流中の流体の実質的な部分は、分離されそして集められる。軽質炭化水素のみが、機関の吸気中に戻されそして燃料・空気の混合物とともに再導入される。機関の吸入システム中に再導入される液体を減少させることにより、機関の性能は改善される。上記のように、流体流中の液体の多くは、燃焼中燃焼されるようにデザインされていない汚染されたクランクケース油である。さらに、再導入される液体を減少させることは、望ましくない機関沈着物を低下させそして機関の寿命を延長させる。さらに、改善された分離は、ディーゼル機関により生成される流体流を含有させ、そして「ブロー・バイ管」により環境中に直接入ることを防ぐ。
【０００９】
本発明による分離器は、第一の末端と第二の末端との間のらせん状の軸の周りに延在する少なくとも１つのらせん状の加速器を有する分離デフレクタを含む。らせん状の加速器は、流体流の流体の速度を早め、そして加速器を少なくとも部分的に囲みそして液体の一部を分離器内の閉じこめ域中に向けさせる非吸収性のビーズに向かって、これらの流体をらせん状の軸から離れるように導く。
【００１０】
本発明の他の態様による分離器は、「ブロー・バイ」流体流中の気体からの液体の分離を増大させるためのらせん状の軸の周りに少なくとも部分的に延在している特殊なハウジングスクリーンを含むこともできる。
本発明の他の態様により、分離器は、規則的に予定された油の交換の間に「ブロー・バイ」により生成される分離された液体の量を保持するのに十分に大きい外側のハウジングを利用できる。
【００１１】
本発明の他の態様によれば、分離器は、システムの背圧による機関の部品の故障を防ぐための圧力安全弁を含むことができる。その結果、圧力安全弁は、背圧の初めのサインで開くようにデザインされた呼び圧力に設定できる。
本発明のさらなる態様によれば、分離器は、周期的なクリーニングのためにこれらの部品の容易な取り出しを可能にする、らせん状の加速器と非吸収性のビーズとの両者を含むデフレクタアセンブリを含むことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図面に示されていることは、本発明の好ましい態様のみを画くことを目的としており、本発明を制限することを目的としていないが、図面について詳細に述べると、図１Ａは、ＰＣＶシステムに関して使用される従来技術の分離器を有するガソリン機関のためのＰＣＶシステムを画いている。さらに特に、クランクケースＣＣ、吸気Ｉおよび少なくとも１つのシリンダーヘッドＣＨを有するガソリンタイプ内燃機関ＧＥが示されている。運転中、吸気Ｉは、燃料および空気の混合物を、燃焼室ＣＣＨへ導かれるシリンダーヘッドＣＨへ吸気通路ＩＰを経て運ぶ。バルブＶは、燃焼室への燃料・空気の混合物の流れを調整する。ピストンＰは、次に燃料・空気の混合物を圧縮し、圧縮プロセス中、機関の条件に応じて、少ない部分は、「ブロー・バイ」ガスＢＧとしてピストンＰを素通りしてクランクケースＣＣ中に入る。同様なやり方で、燃料・空気の混合物の燃焼中、排気ガスの一部は、また「ブロー・バイ」ガスとしてピストンＰを素通りし、それによりクランクケースＣＣに入る。その結果、正圧がクランクケースＣＣに生じ、それは解除されねばならない。しかし、ピストンリングを通りそしてクランクケースに入る加熱燃焼ガスすなわち「ブロー・バイ」ガスは、クランクシャフトおよびコネクティングロッドの高速回転作用のために、濃厚なクランクケース油によりホモジナイズされる。
【００１３】
クランクケースの正圧は、流体流ＦＳを生成し、それは多くの通路ＰＷの１つを通過しそしてバルブカバーＶＣとシリンダーヘッドＣＨとの間の空間に入るクランクケース油を含む。この条件は、流体流をバルブカバー内に捕らえる。流体流の環境への作用を最低にするために、ポジティブベンチレーションシステムＰＣＶは、ホースＨＩによって流体流ＦＳをバルブカバーＶＣから吸気通路ＩＰへ導く。その結果、流体流ＦＳ中の気体および液体の少なくともいくらかは、機関の燃焼プロセス中に燃焼する。流体流が汚染されたクランクケース油を含むため、バルブ、スパークプラグおよびピストン上に通常の炭素沈着物が生成する。さらに、燃料インゼクタは、閉塞するようになるかまたは部分的に閉塞するようになり、それによりそれらの操作を妨げるようになる。流体流を燃焼サイクルに通すようにすると、粒状の物質として排気システムを通って煤として排除され、それにより触媒コンバータを被覆しそして適切に機能するその能力を低下させる。粒状物質の一部は、大気中に排除される。本質的に、機関は、性能、機関の寿命および燃料の経済性に悪影響を与えるそれら自体の排気により閉塞される。
【００１４】
従来技術の装置は、ＰＣＶシステムで装置１１を利用することにより流体流ＦＳから或る物質を除くことに使用される。図１Ａに示されているように、ホースＨ２およびＨ３は、ホースＨ１を置換して、流体流ＦＳが装置１１を通過するようにする。しかし、これらの装置は、液体の実質的な部分を除くことがなく、そしてディーゼル機関に関して閉じたＰＶＣシステムをつくるのに使用できない。
【００１５】
図１Ｂについて、示されているのは、クランクケースの内圧を緩和するための「ブロー・バイ」管Ｇを含む従来技術のディーゼル機関ＤＥである。ディーゼル機関ＤＥは、リングＢを有する少なくとも１つのピストンＡを有し、そしてロッカーアームおよびバルブＣを納める少なくとも１つのヘッドを有する。インゼクタは、点火のためにシリンダのそれぞれに燃料の流れを導く。運転では、吸気Ｉは、入口Ｅによって一度に少なくとも１つのシリンダに空気を運ぶ。燃料は、インゼクタＦをへてシリンダに運ばれる。燃料および空気の混合物は、次に点火を生ずる極度の圧力の下圧縮される。この点火および圧縮により、少量の未燃焼の燃料蒸気は、ピストンリングを素通りし、そして上記のように「ブロー・バイ」ガスとしてクランクケースまたはオイルパンＤ中に押し込まれる。同様な方法で、燃料・空気の混合物の燃焼後、一部の排気ガスは、また「ブロー・バイ」ガスとしてピストンを素通りする。その結果、正圧がクランクケースに生成され、それは解除されねばならない。しかし、加熱燃焼ガスまたは「ブロー・バイ」ガスは、クランクシャフトおよびコネクティングロッドにより生ずる高速回転作用により濃厚なクランクケース油とホモジナイズされる。それにもかかわらず、この圧力は緩和されねばならない。上記のガソリン機関と同じように、流体流は、機関内に生成されそしてバルブカバーと機関ヘッドとの間の空間に向かって導かれる。しかし、流体流中の液体により、流体流は、ディーゼル機関の吸入システムに戻るように導かれることはない。その代わり、流体流は、「ブロー・バイ」管Ｇをへて環境中に放出される。
【００１６】
図２から図１３では、外側の本体またはボトル１２、デフレクタアセンブリ１４およびキャップ２０を有する分離器１０が示されている。外側の本体１２は、キャップアセンブリ２０をねじ係合で受容するねじを切られた頚部部分２４を含む。ねじを切られた頚部部分２４およびキャップ２０は、また、容易に取り外すための四分の一回転ねじデザインまたは任意の他のねじおよび／またはロックダウンクランプを含むがこれらに限定されない当業者に周知のキャップロッキングデザインを利用できる。キャップ２０は、さらに、入力取り付け物３０および出力取り付け物３２を含む。図１Ａに関して、入力取り付け物３０は、ホースＨ２に接続され、そして出力取り付け物３２は、ホースＨ３に接続されて、流体流ＦＳが、機関のバルブカバーＶＣを出た後そしてそれが機関の吸気通路ＩＰに入る前に、分離器１０を通る。ディーゼル機関に関しそして以下に詳述されるように、入力取り付け物３０は、「ブロー・バイ」管に接続でき、そして出力取り付け物３２は、機関の吸入システムと流体で接続しているホースに接続できる。分離器１０を通る流体流ＦＳの通過は、また以下に詳述される。キャップ２０は、さらに、ファイアウォールのような車両の機関部品内の表面を含むがそれに限定されない車両上の表面に分離器１０を確保するために、それ自体または他の取り付け装置と関連して使用できる取り付けフランジまたはブラケット４０を含む。キャップ２０を表面に容易に確保するために、ブラケットは、タッピンねじまたは当業者に周知の他のファスナーと関連して使用できる通し穴４２および４４を含むことができる。
【００１７】
ボトル１２は、頭部５０および底部５２そして頭部５０と底部５２との間に延在している正面５４および背面５６を有する。ボトル１２は、さらに、側面６０および６２を含み、そして図４に示されているように、側面６０および６２は、それぞれ取り付けフランジ７０および７２を含む。キャップブラケット４０におけるように、取り付けフランジ７０および７２は、それぞれ通し穴７４および７６を含み、タッピンねじまたは当業者に周知の他のファスナーにより分離器１０を車両の表面に取り付けることができる。ブラケット４０並びにフランジ７０および７２の両者を含むことは、分離器１０を多くの種々の表面に接続することを可能にする。
【００１８】
理解できることと思われるが、キャップアセンブリおよびボトルアセンブリは、本発明から逸脱することなく多くの異なる構造を有することができる。この点で、ボトル１２は、任意の車両の特定の機関部品または船舶機関構成物または部品内に適合するように形成され、そして流体流から分離された所望量の液体を保持するようにもデザインできる。また、ボトルまたはハウジングは、ボトル対キャップの所望の重量比を維持しつつボトルを強化する強化リブを含むことができる。キャップ２０および／またはボトル１２は、さらに、内部の強化リブを含むことができ、そして高熱複合成型プラスチックのような成型プラスチックおよび金属を含む当業者に周知の任意の良く知られた材料から製造できる。
【００１９】
ボトル１２は、さらに、流体流から集められた液体を排除するために容器の底部の近辺に配置されねばならないドレン出口８０を含む。理解できるように、ドレンアセンブリを含まないボトルは、好ましくは、取り外し可能であってキャップのみが確保されるが、ドレンアセンブリを含むボトル１２は、好ましくは、定まった場所に確保できる。その上、ドレン出口８０は、ボトルアセンブリのほとんどすべての場所に配置でき、８０ａとして図２に示される側面６２からのように、ボトル１２の側面、正面または背面の１つから水平に延在することを含む。ドレン出口は、また、８０ｂとして図８に示されているようにボトル５２から下方に延在できる。分離器１０は、さらに、ドレン出口８０を開閉するために当業者に周知の任意のバルブ（図示せず）を含むことができる。また、ドレンおよび／またはドレンバルブが、ボトル上に配置できるかまたは任意の製造者の構造上のデザインに適合するように配置でき、そして必要に応じまたはスペースの要求に応じて構成されたドレンシステムを有することができることを注意すべきである。さらに、ドレン出口８０は、また、他のボトルアセンブリ（図示せず）および／またはホース（また図示せず）と流体で接続でき、液体は、分離器から離れた位置で分離器から排除できる。例えば、分離器１０は、車両の油排除パンに向かって延在する出口８０に接続されたホース（図示せず）を含むことができ、バルブは、排除のために接近するのに好都合なように車両の油パン付近に配置される。この特定の構造により、分離器で集められた汚染物は、クランクケースからの廃油を有する同じ容器中に排除できる。また、任意の周知のバルブおよび／またはホースアセンブリは、分離器１０からの汚染された液体のさらに好都合な排除を可能にするために使用できる。チェックバルブは、また、分離器の容易な排除および清浄を可能にするために使用できる。
【００２０】
デフレクタアセンブリ１４は、デフレクタアセンブリの底部の末端９０がボトル１２の底部５２と間隔をあけるように、外側の本体１２内に懸垂される。例えば、デフレクタアセンブリ１４は、デフレクタアセンブリ１４がキャップアセンブリ２０とのその係合により懸垂および／または支持されるように、キャップアセンブリ２０とねじ込まれて係合できる。しかし、当業者に周知の他の取り付け配置も利用できるだろう。分離器１０についてクリーニングをさらに容易にするために、デフレクタアセンブリ１４は、取り外しおよびクリーニングを可能にするためにそれが頭部の開口８２を通過できるサイズを有する。さらに特に、頭部の開口８２は、円状の開口であるように示され、そしてデフレクタアセンブリ１４は、底部９０、円筒状の側壁９２および円状の頭部９４を有する円筒状である。底部９０、側壁９２および頭部９４の直径は、頭部の開口８２の直径より小さく、それによりデフレクタアセンブリが開口を通ることを可能にする。しかし、他の構成もデフレクタアセンブリ１４および／または開口８２に関して利用できると考えられることに注意すべきである。
【００２１】
運転では、流体流ＦＳは、キャップ２０の入力取り付け物３０により分離器１０に入り、そしてキャップ１４または当業者に周知の任意の他の流体チャンネルに成形できる流体チャンネル１００によりデフレクタアセンブリ１４に向かって導かれる。一度流体流がアセンブリ１４に達すると、それは、アセンブリ１４の頭部９４の開口１０２に入りそして第一の分離室１０４に向かって導かれる。第一の分離室１０４は、円筒状でありそして頭部９４と底部９０との間に延在している。第一の分離室１０４は、加速器の軸１１４の周りに延在している１つ以上のらせん状の加速器１１２を有する分離デフレクタ１１０を含む。アセンブリ１１０は、２つのらせん状の加速器１１２ａおよび１１２ｂを含むことが示されている。しかし、２つの加速器が示されているが、それより多いまたはそれより少ない加速器も本発明から逸脱することなく使用できると考えられることを理解すべきである。
【００２２】
流体流ＦＳが第一の分離室１０４を通過するとき、それはらせん状の加速器１１２ａおよび１１２ｂのそれぞれ表面１２０ａおよび１２０ｂと係合されて、流体流を軸１１４の周りにらせん状にし、そして第二の分離室１２４に向かって軸１１４から外方に推し進める。第一の分離室１０４および第二の１２４は、以下に詳述されるスクリーンディバイダ１２６により分離できる。図１０から図１２に特に関して、デフレクタ１１０は、外側の円筒状の表面１３２を有する、軸１１４と本質的に同軸である中心の心体１３０を含む。加速器１１２ａおよび１１２ｂは、表面１３２から外方に延在し、そしてそれぞれ上方に面して反った表面１２０ａおよび１２０ｂ（上述した）並びに下方に面する表面１３４ａおよび１３４ｂを含む。表面１２０ａおよび１２０ｂは、それぞれ基部の端１４０ａおよび１４０ｂから外側の端１４２ａおよび１４２ｂに延在する。同様なやり方で、表面１３４ａおよび１３４ｂも心体１３０と外側の端１４２ａおよび１４２ｂとの間を延在する。さらに、外側の端１４２ａおよび１４２ｂは、スクリーン１２６と係合して、室１０４内にデフレクタ１１０の位置を維持するのを助ける。加速器１１２ａおよび１１２ｂは、また、それぞれ弓形の表面加速器１２０ａおよび１２０ｂを含むことができる。この点で、表面１２０ａおよび１２０ｂは、心体１３０に関するそれらのらせんに基づいて湾曲しているが、それらは、また、それぞれ基部の端１４０ａおよび１４０ｂから外側の端１４２ａおよび１４２ｂへ湾曲できる。
【００２３】
流体流の流れは、表面１２０ａ、１２０ｂ、１３２、１３４ａ、１３４ｂそして第二の分離室１２４への入口すなわちスクリーン１２６（もし使用するならば）の間に捕捉され、それによりそれが第一の室１０４を通って動くとき、流体流を室１２４に入るようにする。流体流をらせん状の加速器を強制的に通すことは、流体流の速度を上げ、そして流体流が第二の室１２４に入る前に流体流を冷やす。さらに、流体流のらせん状の動作は、それがらせん状の加速器１１２ａおよび１１２ｂを経て押し進められるとき、軽質炭化水素に対するよりも液体に対して異なる作用を有することにより、分離プロセスが開始される。さらに、流体流は、増加した速度でスクリーン１２６を強制的に通り、それはまた分離作用を有する。分離プロセスは、さらに、底部の末端９０と頭部の末端９４との間をまた延在している第二の分離室１２４で生じ、分離された液体１５０は、本体１２の採集域１５２に向かって下方に導かれる。上記のように、分離アセンブリは、アセンブリ１４の運転に干渉することなく、本体１２内に所望の量の分離された液体を維持できるように、底部５２から十分に離れている。
【００２４】
第二の室１２４は、分離プロセスを完了するように働く非吸収性または吸着性のビーズ１６０を含む。この点で、流体流が室１２４に入るとき、その速度は、加速器１１２により生ずるらせん状の作用に基づいて早くなっている。流体流は、次に、ビーズ１６０に衝突し、次にその重量に基づいて、採集域１５２に向かって下方に導かれる。ビーズ１６０は、シリカゲルビーズまたは当業者に周知の他の吸着性または非吸収性のビーズである。ビーズ１６０は、アセンブリの底部９０および頭部９４に加えて、スクリーンでありうるディバイダ１２６そしてまたスクリーンでありうる外側のバリア１６２により室１２４に維持される。室１２４で利用されるビーズ１６０の体積は、分離器１０が使用される内燃機関および車両の運転条件および／または室のサイズを含むいくつかのファクタの関数である。
【００２５】
流体流が室を通過するとき、分離された液体１５０は、採集域１５２に向かって下方に導かれ、そして軽質炭化水素および他の気体１７０は、機関の空気の吸気システムで生成する真空によって、上方に引かれそして分離器からでる。この真空は、機関の「ブロー・バイ」ガスから形成される圧力を緩和またはバランスする。気体流１７０は、キャップアセンブリ２０の流体チャンネル１７２を通って流れることにより本体１２を出てそして出口取り付け物３２で分離器１０を出る。気体流１７０は、次にホースＨ３により誘導通路ＩＰに導かれる。一度気体流が内燃機関の吸入システムに入ると、それは燃焼室に導かれ、そして新しい燃料および空気と混合され、流れ１７０中の炭化水素は燃料混合物へのブースタになる。液体（主として汚染されたクランクケース油）の大きな％が流体流から除かれるため、機関の吸入システムへの気体流１７０の導入は、「ブロー・バイ」ガスにより生成される流体流を完全燃焼する単なる手段の代わりに、燃料・空気の混合物の燃焼に利益となる。この点で、汚染された油から分離される「ブロー・バイ」ガスは、燃焼中さらに良いかつさらに完全な燃焼を助けるブースタである。さらに、一度分離された「ブロー・バイ」ガスが圧縮室に達すると、それらはさらに良い混合物そしてさらに完全な燃焼を生ずる機関温度にすでになっている。
【００２６】
図１４では、ディーゼル機関ＤＥに接続された分離器１０が示されている。さらに詳細には、上記のように、ディーゼル機関ＤＥは、空気入口Ｅによりディーゼル機関の圧縮室に向かって空気の流れを導く吸気Ｉを含む。この特定のディーゼル機関は、当業者に周知でありそして吸気ラインＭにより吸入システムＩと流体で接続しているターボチャージャーＫを含むターボチャージャーを装備している。ブロー・バイ管Ｇは、ホースＨ２により入口取り付け物３０に結合されている。流れ出る気体１７０は、出口コネクタ３２と入口ラインＭの取り付け物Ｚとの間を接続するホースＨ３によって吸気ラインＭへ導かれる。運転では、空気は、ターボチャージャーＫを通して押し込まれそして吸気システムＩにより燃焼室へ導かれる。燃焼室では、空気は、機関を駆動するために圧縮され点火される燃料混合物と混合される。ピストンリングを素通りしクランクケースに入るブロー・バイガスは、シリンダーヘッドに向かって導かれそしてブロー・バイ管Ｇで機関を出る。しかし、ブロー・バイ管Ｇは、入口３０と流体で接続しているため、機関を出る流体流は、分離器１０に導かれそして分離器を通り、それにより流体流中の液体は集められそしてボトル１２に含まれ、一方軽質炭化水素は出口３２で分離器１０を出る。これらの軽質炭化水素は、ホースＨ３を通りそして吸気ラインＭに導かれ、それらは、吸入システムによってディーゼル機関ＤＥ中に再導入される。従来の分離システムはディーゼル機関と接続して使用できなかったが、分離器１０は、流体流に含まれる液体を十分に除き、ディーゼル機関との閉じたループシステムの使用を可能にする。さらに、上記のように、大量の液体が流体流から除かれて、機関中に再導入される軽質炭化水素は、実際に性能の増進を生じそして望ましくない機関の沈着物を減らし、それにより動力を増加させ、燃料の経済性を向上させそして機関の寿命を延長する。
【００２７】
本発明は、内燃機関について多数の利点を有するようにデザインされている。この点で、本発明による分離器の使用は、燃料の経済性および機関の性能を向上させる排気サイクルおよび圧縮中のピストンリングをブロー・バイする軽質炭化水素を能率的に燃焼することにより機関の性能を向上させる。しかし、本発明による分離器のより大きな利点は、ディーゼル機関のブロー・バイガスについて閉じたループシステムを生成する能力に関する。
【００２８】
かなりな力点が、本明細書に画かれかつ記述された本発明の好ましい態様に置かれたが、他の態様も行うことができ、そして多くの変化が、本発明の趣旨から逸脱することなく、好ましい態様で行いうることを理解するだろう。請求の範囲またはそれらの均等物の範囲内に入る限りすべてのそのような改変または変更を含むことを目指すものである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１−Ａ】ガソリン機関用の代表的なＰＣＶシステムを示す従来技術の分離器である。
【図１−Ｂ】「ブロー・バイ管」を有する従来技術のディーゼル機関である。
【図２】本発明による分離器の正面斜視図である。
【図３】異なる取り付け構成およびドレン構成を有する図２に示される分離器のボトルハウジングのみの斜視図である。
【図４】図３に示される分離器のボトルハウジングの正面図である。
【図５】図３に示される分離器のボトルハウジングの右側面図である。
【図６】図３に示される分離器のボトルハウジングの左側面図である。
【図７】図３に示される分離器のハウジングの平面図である。
【図８】本発明による分離器の断面図である。
【図９】図８に示されるデフレクタアセンブリの拡大断面図である。
【図１０】図８に示されるようならせん状の加速器の斜視図である。
【図１１】図１０において線１１−１１でとられた断面図である。
【図１２】図８で示される加速器の正面図である。
【図１３】図９において線１３−１３でとられた断面図である。
【図１４】本発明による分離器を含むディーゼル機関である。
【符号の説明】
【００３０】
Ａ        ピストン
Ｂ        ピストンリング
ＢＧ      「ブロー・バイ」ガス
Ｃ        バルブ
ＣＣ      クランクケース
ＣＣＨ    燃焼室
ＣＨ      シリンダーヘッド
Ｄ        オイルパン
Ｅ        入口
Ｆ        インゼクタ
ＦＳ      流体流
Ｇ        「ブロー・バイ」管
ＧＥ      ガソリンタイプ内燃機関
Ｈ１      ホース
Ｈ２      ホース
Ｈ３      ホース
Ｉ        吸気
ＩＰ      吸気通路
Ｋ        ターボチャージャー
Ｍ        吸気ライン
Ｐ        ピストン
ＰＷ      通路
Ｖ        バルブ
ＶＣ      バルブカバー
Ｚ        取り付け物
１０      分離器
１１      装置
１２      ボトル
１４      デフレクタアセンブリ
２０      キャップ
２４      頚部
３０      入力取り付け物
３２      出力取り付け物
４０      取り付けフランジ
４２      穴
４４      穴
５０      頭部
５２      底部
５４      正面
５６      背面
６０      側面
６２      側面
７０      フランジ
７２      フランジ
７４      穴
７６      穴
８０      ドレン出口
８０ａ    ドレン出口
８０ｂ    ドレン出口
８２      頭部の開口
９０      底部の末端
９２      側壁
９４      頭部
１００    流体チャンネル
１０２    ９４の開口
１０４    第一の分離室
１１０    分離デフレクタ
１１２    加速器
１１２ａ  加速器
１１２ｂ  加速器
１１４    加速器の軸
１２４    第二の分離室
１２６    スクリーンディバイダ
１３０    心体
１３２    表面
１３４ａ  表面
１３４ｂ  表面
１４０ａ  基部の端
１４０ｂ  基部の端
１４２ａ  外側の端
１４２ｂ  外側の端
１５０    液体
１５２    採集域
１６０    ビーズ
１６２    外側のバリア
１７０    気体流
１７２    流体チャンネル
【図１Ａ】
2007519857.tif 000002
【図１Ｂ】
2007519857.tif 000003
【図２】
2007519857.tif 000004
【図３】
2007519857.tif 000005
【図４】
2007519857.tif 000006
【図５】
2007519857.tif 000007
【図６】
2007519857.tif 000008
【図７】
2007519857.tif 000009
【図８】
2007519857.tif 000010
【図９】
2007519857.tif 000011
【図１０】
2007519857.tif 000012
【図１１】
2007519857.tif 000013
【図１２】
2007519857.tif 000014
【図１３】
2007519857.tif 000015
【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年8月24日(2005.8.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のクランクケースで生成したブロー・バイガスにより発生した流体流中の液体を分離する分離器であって、該流体流は気体と液体との両者を含み、該分離器は、
流体流を受容するために機関と流体接続している入口および機関へ気体流を戻すために機関と流体接続している出口をもつ、
該出口へ該入口を流体接続している流体経路、
流体閉じこめ域を有する該流体経路と流体接続している閉じこめ容器、
らせん軸の周りに延在する該流体経路中のらせん状の流体流加速器であって、該らせん状の流体流加速器は該らせん軸から放射状に外方向に該流体流を少なくとも部分的に分離する、並びに
該液体の方向を変化させて流体流中の液体の少なくとも一部を該流体閉じこめ域中に導きそして該気体流を該出口に導くための該加速器と該出口との間の該流体経路中のデフレクタ
からなることを特徴とする分離器。
【請求項２】
内燃機関のクランクケースで生成したブロー・バイガスにより発生した流体流中の液体を分離する分離器であって、該流体流は気体と液体との両者を含み、該分離器は、
流体流を受容するために機関と流体接続している入口および機関へ気体流を戻すために機関と流体接続している出口をもつ、
該出口へ該入口を流体接続している流体経路、
流体閉じこめ域を有する該流体経路と流体接続している閉じこめ容器、
流体流中の液体から気体を少なくとも部分的に分離するために該流体流を加速する、該流体経路中の流体流加速器、並びに
該液体の方向を変化させて流体流中の液体の少なくとも一部を該流体閉じこめ域中に導きそして該気体流を該出口に導くための該加速器と該出口との間の該流体経路中のデフレクタからなる分離器であって、
該流体流加速器が、該流体経路中のらせん状の流体通路を含み、該らせん状の通路は、第一の末端と第二の末端との間のらせん状軸の周りに延在する少なくとも１つのらせん状の部材を含みそしてさらに該少なくとも１つのらせん状の部材により少なくとも部分的に画成された外方放射状開口を含み、該流体流は、該第一の末端付近の該らせん状の通路に入りそして第二の末端に向かって押し込まれ、該流体流は、該軸から放射状に外方に加速されそして該放射状開口を通過することを特徴とする分離器。
【請求項３】
該デフレクタが、該軸と同軸である請求項２の分離器。
【請求項４】
該デフレクタが、非−吸収性または吸着性のビーズを含む請求項３の分離器。
【請求項５】
該デフレクタが、該加速器を少なくとも部分的に囲む非−吸収性または吸着性のビーズを含む請求項２の分離器。
【請求項６】
該デフレクタから該加速器を分離するスクリーンをさらに含む請求項５の分離器。
【請求項７】
該流体流加速器および該デフレクタが、該閉じこめ容器内に完全に包まれている請求項１の分離器。
【請求項８】
該流体流加速器および該デフレクタが、組立ユニットとして該閉じこめ容器と選択的に交換可能で且つそれから取りはずし可能であるデフレクタアセンブリの一部を形成する請求項７の分離器。
【請求項９】
内燃機関のクランクケースで生成したブロー・バイガスにより発生した流体流中の液体を分離する分離器であって、該流体流は気体と液体との両者を含み、該分離器は、
流体流を受容するために機関と流体接続している入口および機関へ気体流を戻すために機関と流体接続している出口をもつ、
該出口へ該入口を流体接続している流体経路、
流体閉じこめ域を有する該流体経路と流体接続している閉じこめ容器、
流体流中の液体から気体を少なくとも部分的に分離するために該流体流を加速する、該流体経路中の流体流加速器、並びに
該液体の方向を変化させて流体流中の液体の少なくとも一部を該流体閉じこめ域中に導きそして該気体流を該出口に導くための該加速器と該出口との間の該流体経路中のデフレクタ、からなり、
該流体流加速器および該デフレクタが、該閉じこめ容器内に完全に包まれていると共に、組立ユニットとして該閉じこめ容器と選択的に交換可能で且つそれから取りはずし可能であるデフレクタアセンブリの一部を形成している分離器であって、該デフレクタアセンブリが、該分離器用の入口および出口をさらに含むことを特徴とする分離器。
【請求項１０】
内燃機関のクランクケースで生成したブロー・バイガスにより発生した流体流中の液体を分離する分離器であって、該流体流は気体と液体との両者を含み、該分離器は、
流体流を受容するために機関と流体接続している入口および機関へ気体流を戻すために機関と流体接続している出口をもつ、
該出口へ該入口を流体接続している流体経路、
流体閉じこめ域を有する該流体経路と流体接続している閉じこめ容器、
流体流中の液体から気体を少なくとも部分的に分離するために該流体流を加速する、該流体経路中の流体流加速器、並びに
該液体の方向を変化させて流体流中の液体の少なくとも一部を該流体閉じこめ域中に導きそして該気体流を該出口に導くための該加速器と該出口との間の該流体経路中のデフレクタ、からなり、
該流体流加速器および該デフレクタが、該閉じこめ容器内に完全に包まれていると共に、該閉じこめ容器と選択的に交換可能であり、該デフレクタアセンブリが、入口および出口をさらに含む分離器であって、
該デフレクタアセンブリが、さらに、
流体閉じこめ域を有する該流体経路と流体接続している閉じこめ容器、
流体流中の液体から気体を少なくとも部分的に分離するために該流体流を加速する、該流体経路中の流体流加速器、並びに
該液体の方向を変化させて流体流中の液体の少なくとも一部を該流体閉じこめ域中に導きそして該気体流を該出口に導くための該加速器と該出口との間の該流体経路中のデフレクタ、からなり、
該流体流加速器および該デフレクタが、該閉じこめ容器内に完全に包まれており、且つ組立ユニットとして該閉じこめ容器と選択的に交換可能で且つそれから取りはずし可能であり、該デフレクタアセンブリが、該分離器用の入口および出口をさらに含むことを特徴とする分離器。
【請求項１１】
該流体流加速器が、該第二の末端付近の末端壁を含む請求項２の分離器。
【請求項１２】
該デフレクタが、該加速器を部分的に囲み、そして該デフレクタが該第二の末端付近にデフレクタ末端を有するように該第一の末端付近から該第二の末端付近に延在し、該末端壁は該デフレクタの末端を実質的にカバーする請求項１１の分離器。
【請求項１３】
該デフレクタが該軸に同軸である請求項１２の分離器。
【請求項１４】
該流体流加速器および該デフレクタが、該閉じこめ容器と選択的に交換可能である円筒状デフレクタアセンブリの一部を形成する請求項１３の分離器。
【請求項１５】
該閉じこめ容器が、該流体閉じこめ域のドレンを含む請求項１の分離器。
【請求項１６】
該ドレンがドレンバルブを含む請求項１５の分離器。
【請求項１７】
該ドレンバルブが、該容器から離れている請求項１６の分離器。
【請求項１８】
内燃機関のクランクケースに生成したブロー・バイガスにより発生した流体流の液体を分離する分離器であって、流体流が気体および液体の両者を含み、該分離器は、
流体流を受容するために機関と流体接続している入口および機関に気体流を戻すために機関と流体接続している出口、
該出口へ該入口を流体接続している流体経路、
該流体経路と流体接続している閉じこめ容器、
第一の末端と第二の末端との間のらせん軸の周りに延在する少なくとも１つのらせん状の部材を含みさらに該第一のらせん状の部材により少なくとも部分的に画成される外方放射状開口を含む該流体経路中のらせん状の流体通路であって、該流体流は、該第一の末端付近の該らせん状の通路に入りそして該第二の末端に向かって押し込まれ、該流体流は該軸から放射状に外方に加速されそして該放射状開口を通過する、
該通路の外方放射状にある該流体経路中のデフレクタであって、該デフレクタは該軸に同軸である、そして
該通路と該デフレクタとの間にある多孔性の層
からなることを特徴とする分離器。
【請求項１９】
該少なくとも１つのらせん状の部材が少なくとも２つのらせん状の部材からなる請求項１８の分離器。
【請求項２０】
該デフレクタが、非−吸収性または吸着性のビーズを含み、そして該多孔性の層がスクリーンを含む請求項１８の分離器。
【請求項２１】
内燃機関のクランクケースで生成したブロー・バイガスにより発生した流体流中の液体を分離する分離器であって、該流体流は気体と液体との両者を含み、該分離器は、
流体流を受容するために機関と流体接続している入口および機関へ気体流を戻すために機関と流体接続している出口をもつ、
該出口へ該入口を流体接続している流体経路、
流体閉じこめ域を有する該流体経路と流体接続している閉じこめ容器、
らせん軸の周りに延在する該流体経路中のらせん状の流体通路であって、該らせん状の流体通路は、第一の末端と第二の末端間で該らせん軸のまわりに延在する少なくとも１つのらせん状の部材を含みさらに該少なくとも１つのらせん状の部材にあって少なくとも部分的に画成された外方放射状開口を含むことを特徴とする分離器。
【請求項２２】
該らせん状の通路が中心の芯体を含み且つ該少なくとも１つのらせん状の部材が該中心の芯体のまわりに延在している請求項２１の分離器。
【請求項２３】
該中心の芯体が固体である請求項２２の分離器。
【請求項２４】
該少なくとも１つのらせん状の部材が該中心の芯体のまわりに延在する少なくとも２つのらせん状部材からなる請求項２３の分離器。
【国際調査報告】
2007519857.tif 000017
2007519857.tif 000018