(57)【要約】  本発明は、少なくとも領域ごとに中空シリンダ状に形成された、一体化された油分離装置を備えた中空体（２）であって、中空体（２）の中空空間（３）内に渦発生装置（４）が配置されており、中空体（２）が、油を負荷されたガスを中空空間（３）内に流入させるための少なくとも一つの端部側の供給開口部（９）を備え、  中空体（２）が、分離された油を流出させかつ油から解放されたガスを流出させるための少なくとも一つの導出開口部を備えている中空体（２）に関する。  本発明によれば、中空空間（３）の内部に、かつ流れ方向で見て、渦発生装置（４）に後続して支承された状態で油分離リング（５）が配置されている。  本発明の対象は、このような中空体（２）を備えた円筒形フードでもある。
2013533432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも領域ごとに中空シリンダ状に形成された、一体化された油分離装置を備えた中空体（２）であって、
中空体（２）の中空空間（３）内に渦発生装置（４）が配置されており、
中空体（２）が、少なくとも一つの端部側の供給開口部（９）を備え、この供給開口部を介して、中空空間（３）に油を負荷されたガスが供給可能であり、
中空体（２）が、分離された油を流出させかつ油から解放されたガスを流出させるための少なくとも一つの導出開口部を備えている中空体において、
中空空間（３）の内部に、かつ流れ方向で見て、渦発生装置（４）に後続して支承された状態で油分離リング（５）が配置されていることを特徴とする中空体（２）。
【請求項２】
油分離リング（５）が、その外側面でもって中空体（２）の内壁に（２ａ）に当接しており、かつその外側面内に少なくとも一つの軸方向に延びる凹部（５ａ）を備えていることを特徴とする請求項１記載の中空体（２）。
【請求項３】
渦発生装置（４）が、一体化されたバイパス管路（２１）を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の中空体（２）。
【請求項４】
渦発生装置（４）が、中空体（２）の軸方向に延びる主要部分として形成されており、この主要部分が、螺旋状部（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）により、渦発生装置（４）の主要部分と中空体（２）の内壁（２ａ）の間に、流入される油を負荷したガスを案内するための流動経路（ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３）が形成されているように、少なくとも一つの螺旋状部（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）を広範囲に備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の中空体（２）。
【請求項５】
領域毎に少なくとも二つの平行に延びる流動経路（ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３）が形成されているように、渦発生装置（４）の主要部分が、領域毎に少なくとも一つの第二の螺旋状部（Ｓ２，Ｓ３）を備えていることを特徴とする請求項４に記載の中空体（２）。
【請求項６】
渦発生装置（４）と油分離リング（５）の間に、第一の圧力（ｐ１）が存在していること、そして渦発生装置（４）の入口側（２４）に第二の圧力（ｐ２）が存在していること、その際に、遮断機構（２６）が入口側（２４）で螺旋状部（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）の間の内の少なくとも一つを形成する流動経路（ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３）を第二の圧力（ｐ２）と第一の圧力（ｐ１）の間の圧力差（Δｐ）に依存して開放するかあるいは閉鎖することを特徴とする請求項５に記載の中空体（２）。
【請求項７】
流動経路（ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３）への通路が、所定の圧力差（Δｐ０）未満では閉鎖しており、所定の圧力差（Δｐ０）を越えると遮断機構（２６，２６’）から解放されることを特徴とする請求項６に記載の中空体（２）。
【請求項８】
渦発生装置（４）が、少なくとも三つの螺旋状部（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）を備えていることを特徴とする請求項６または７に記載の中空体（２）。
【請求項９】
遮断機構（２６，２６’）が、中空体（２）の軸線に沿って長手方向に可動に案内されており、かつバネ（３３）の作用を受けていることを特徴とする請求項６〜８のいずれか一つに記載の中空体（２）。
【請求項１０】
遮断機構（２６）が、入口側（２４）に対して開いた、渦発生装置（４）の収容空間（２７）内に配置されており、流動経路（ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３）が、各々開口部（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ）を介して収容空間（２７）と接続していることを特徴とする請求項６〜９のいずれか一つに記載の中空体（２）。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一つに記載の中空体（２）を備えた円筒形フード。
【請求項１２】
中空体（２）がフードの内側に配置されていることを特徴とする請求項１１に記載の中空体（２）。
【請求項１３】
供給開口部（９）の手前に、少なくとも一つの部材が設けられており、この部材が、組立てられた状態で、筒形フードにより覆われたカムシャフト（４０）により油が直接入るのを防ぐことを特徴とする請求項１１または１２に記載の中空体（２）。
【請求項１４】
中空体（２）が、組立てられた状態で円筒形フードにより覆われたカムシャフト（４０）の一つに対して平行あるいはほぼ平行な状態にあることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか一つに記載の中空体（２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも領域ごとに中空シリンダ状に形成され、かつ以下に中空体と表される、一体化された油分離装置を備えた主要部分に関し、その際に中空体の中空空間内には、渦発生装置が配置されており、中空体は油が負荷されたガスを中空体内に流入させるための、少なくとも一つの端部側の供給開口部を備え、中空体は分離された油を流出させかつ油から解放されたガスを流出させるための少なくとも一つの導出開口部を備えている。油分離装置は、特に円筒形フードを内燃機関において設けられている。対応するように、本発明は一体化された油分離装置を備えた円筒形フードにも関する。
【背景技術】
【０００２】
「渦発生装置」は、本発明の範囲内においては、特にそれ自体、油が負荷されたガスのための貫流管路を備えているか、あるいは配置されている中空体と一緒に油が負荷されたガスのための貫流管路を形成する主要部分であると理解され、ガス流の貫流管路は捩れを強制的に作用させる。捩れにより、貫流管路の壁において油は分離する。
【０００３】
内燃機関とピストン圧縮において、実際上は、完全ではない封止によって引き起こされている漏洩による損失が監視される。この漏洩による損失は、ブローバイガスと呼ばれ、油の著しい負担を含んでいる。従って、内燃機関に関して、カムシャフトで生じるブローバイガスを内燃機関のインテークマニホールド内に案内して戻すことが一般的である。一方ではブローバイガスによる油の損失を最小にし、他方では最適な燃焼と最小の環境負荷を保証するために、ブローバイガスを油分離にかけ、分離された油を油回路内に案内して戻すことが知られている。その際に、対応する油分離システムをできるだけ単純ではあるが、それでもなお信頼性を持ってかつ効率的に仕上げる試みが現存する。
【０００４】
最初に記載した特徴を備えた一体化された油分離装置を有する中空体は、特許文献１から知られている。円筒形のケーシングの内部に、螺旋状の渦発生装置が配置されており、この渦発生装置は、油霧あるいは油を負荷されたガスと呼ばれる、貫流するブローバイガスを、回転面で渦発生装置により形成される螺旋状部に沿った流れに基づきずらす。この回転により、油の滴は外側に向かって遠心分離機にかけられ、従って中空体の壁で沈積し、続いて導出されてもよい。油のできるだけ完全な分離を達するために、個々の螺旋状部のピッチおよび／または直径の変更のほかに、複数の渦発生装置の配設も次々と提案され、様々な渦発生装置においても、回転方向を変えることができる。複数の渦発生装置を相前後して接続することにより、確かに分離効率は改善することができるが、所望ではない大きな流れ損失と圧力損失が生じる。
【０００５】
さらに、複数のモジュールから成る独立した構造ユニットとして構成されている多段の分離装置が知られている。このような分離装置には、特に円筒形に一体化されるべき場合に、所望されない大きな構造空間が必要である。このような分離装置は、特許文献２から公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２００４０１１１７７号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０１２７８２０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この背景から、本発明の根底をなす課題は、できるだけ僅かな製造技術的手間暇でブローバイガスからの改善された油分離が可能になる、一体化された油分離装置を備えた、本発明に類するような中空体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によればこの課題は、請求項１の特徴を備えた中空体により解決される。本発明によれば、中空体に一体化された、ここでは第一の油分離段を形成する渦発生装置に流方向で見て、第二の油分離段として作用する油分離装置が後続して支承されている。渦発生装置と油分離装置は、中空体の中空空間で同軸に配置されていると有利である。
【０００９】
この場合、渦発生装置は中空体の軸方向に延在している、広範囲に少なくとも一つの螺旋状部を備えているかあるいは形成している主要部分として形成されているので、渦発生装置の主要部分と中空体の内壁の間の螺旋状部により、少なくとも一つの流動経路が、流入する油が充填されたガスを案内し、かつ油を内壁側で分離するために形成されている。その際に、油から解放すべきブローバイガスは、端部側の供給開口部を通って中空体内に流入することができる。
【００１０】
中空体は、例えば単純な管路の形状を備えていてもよく、供給開口部はこの管路の開放した端部であってもよい。ブローバイガスが端部側の供給開口部を通って入ると、渦発生装置は第一の油分離段として軸方向にあるいは少なくともほぼ軸方向に流され、渦発生装置により、油から解放すべきブローバイガスは回転運動する。端部側の供給開口部以外にも、別の特に半径方向の開口部が設けられていてもよい。
【００１１】
本発明の特に好ましい実施形態で、渦発生装置の主要部分は、領域毎に少なくとも一つの第二の螺旋状部を備えている。これにより、領域毎に少なくとも二つの平行に走る流動経路が形成される。その際に、二つの螺旋状部を備えた中空体の構成は、渦発生装置の始めの周囲領域に設けられていると有利であり、供給開口部は、流入する油を充填された空気（ブローバイガス）が、ほぼ流れ技術的に抵抗がなく、あるいは流れ技術的に最小限の抵抗でもって中空体の内部に案内されるように配置されている。ブローバイガスは実質的に中空体内で発生した負圧により中空体の中空空間に吸引されるので、この負圧を流れ抵抗を最小限にすることにより実質的に維持しようと試される。この場合、必要な負圧は、カムシャフトの中空空間で接続したポンプにより発生させることができる。第二の螺旋状部は、３６０°の完全な螺旋のほぼ半分にわたり延びているように形成されている。制限なしで、三つあるいはさらにそれより多くの、螺旋状部により分離されている流動経路が設けられていてもよい。
【００１２】
一つのあるいは各螺旋状部は、各々の螺旋状部のピッチが変わるように形成されていてもよい。両螺旋状部のピッチは同一の大きさであるのが好ましく、ピッチはすべて第一の螺旋状部により設定されているか、あるいは螺旋状部への要求に依存している。螺旋状部の螺旋壁の間隔、そしてそれにより螺旋壁により形成される流動経路あるいは流動管路の断面積が小さくなるように変わるのが有利である。これにより、ブローバイガスの流動経路内での流れはさらに加速され、中空体の中空空間内にある負圧は実質的に維持される
分離される油および／または油から浄化されるブローバイガスを導出するために、中空体内では、外側に一つあるいは複数の導出開口部が設けられていてもよく、中空体の中空空間内に配置され、導出開口部に後続して配置された流れ案内要素により、油から浄化され、軸方向に中空体を通って流れるガスは、半径方向の導出開口部の方向で外側に向かって方向転換される。流方向に中空体の内壁に沿って流れる分離された油は、流れ方向で見て、ガスのための外側の導出開口部の前に配置された、一つあるいは複数の外側の油導出開口部を通って中空体から方向転換される。さらに軸方向端部で対向するように供給開口部が形成されていてもよい。
【００１３】
本発明の他の好ましい実施形態によれば、渦発生装置内にバイパス管路が一体化されている。その際バイパス管路は、軸方向で両側に開放した、渦発生装置を貫通する貫通孔により形成されていてもよい。バイパス管路は、一体化されたバイパス弁を介して圧力に依存して解放可能である。好ましい構成によれば、本発明により設けられた端部側の供給開口部に加えて、少なくとも一つの外側の供給開口部が設けられている場合でも、この異なる供給開口部に対して機能的な分配を行うことができる。従って例えば、少なくとも外側の開口部は渦発生装置の流動経路内に通じているが、端部側の供給開口部はバイパス弁に割当てられることが可能である。このような構成の範囲内において、渦発生装置のための外側の供給開口部を通って、半径方向の流入に基づきすでに、流れの規則の螺旋状構造により強化される確実な捩れを発生させることができる。それに対して、端部側の供給開口部を介して、バイパス弁は直接軸方向に、例えばバネの力に抗して力を受けその際に、しかしバイパス孔を通って流れるブローバイガスも渦発生装置の端部で、後続して支承された油分離リングを介して案内されるように方向転換されるのが好ましい。
【００１４】
本発明の他の構成は、分離効率の改善に取り組んでおり、特に少ない体積流量および多い体積流量への可変な適合が可能にならねばならない。この目的で、渦発生装置は供給開口部から流される、入口側での多段階の構成の場合に、遮断機構を備えており、この遮断機構は螺旋状部間で形成される流動経路の内の少なくとも一つを解放し、かつ閉鎖することができる。遮断機構は特に単純なやり方で圧力制御した状態で操作することができ、その際に、渦発生装置と油分離リングの間に第一の圧力が存在しており、渦発生装置の入口側には第二の圧力が存在しており、少なくとも一つの流動経路は、第二の圧力と第一の圧力の間の圧力差に依存して開放されるかあるいは閉鎖される。
【００１５】
それにより、一体化された油分離装置あるいは油分離装置の第一の段階が渦発生装置の様式で開示される。この第一の段階は渦発生装置の入口側と出口側の圧力差に依存して、すなわち体積流量に依存して管理可能である。様々な体積流量に関して、この場合、生じる圧力差に関して妥協案である不変の幾何学形状の代わりに、記載した好ましい構成により、ブローバイガスの体積流量の広い範囲にわたって、圧力損失を同時に制限する際の良好な分離効率が可能になる。
【００１６】
渦発生装置の機能において、効果的な分離に必要な遠心力を発生させるために、確実な流速とそれに対応する確実な圧力差がなければならないことを考慮する必要がある。ブローバイガスの体積流量が僅かである場合に所望の圧力を維持するために、記載された好ましい構成において、単に複数の流動経路の一つへの通路が開いていることによってだけ、より小さい流れ断面積が設けられる。その際に、流動経路の一つによる分離は、体積流量が少ない場合に生じる圧力差とそれに対応する流速に基づいて最適化することができる。
【００１７】
螺旋状部間の別の流動経路あるいは複数の流動経路を解放することにより、体積流量が増大する際に過度な圧力損失を防ぐために、圧力に依存して運転される遮断機構により流れ断面積は拡大される。従って、目的にかなったやり方で、流動経路の一つへの通路は所定の圧力差未満では閉鎖されており、かつ遮断機構の前で所定の圧力差を越えると開放さされている。
【００１８】
渦発生装置における一構成は、少なくとも三つの螺旋状部とそれに対応する三つの流動経路を備えており、第二および第三の流動経路が増大する圧力差により遮断機構から順次閉鎖を解除される。
【００１９】
後でさらに説明するように、遮断機構はスライダ、ネジなどとして構成でき、遮断機構は作用する圧力差により、例えばバネの力に抗して移動できる。その際に、特に別の流動経路が順次閉鎖を解除されると、対応する複数の通路は各々まずその一部がおよび別の行程の際に最終的に完全に解放されることが行われてもよい。
【００２０】
すでに体積流量が少ない場合には、ブローバイガスから油を分離することを行わねばならないので、流動経路への通路は、本発明の好ましい構成によればいつも完全には閉鎖されていない。その際に、本発明の範囲内では、流れ断面積をさらに減らすために、あるいは特に流れ断面積が小さい場合に、圧力差の上昇をさらに減らすために、第一の流動経路への通路が、圧力差が僅かである場合に、遮断機構の第一の端部位置では完全に開放されており、あるいは遮断機構により一部が遮蔽されており、それにより一部が閉鎖されている構成がある。
【００２１】
例えば、内燃機関の負荷が大きい場合に、あるいは内燃機関が故障した場合に生じる恐れがある、ブローバイガスの極めて大きな体積流量を導出できるように、螺旋状部間で形成される流動経路に依存して、他の流れレーンが先に記載したバイパス管路の様式で設けることができ、この流れレーンは螺旋状部により区画された流動経路に対して平行に延びており、かつ入口側では先に記載したバイパス弁を備えている。
【００２２】
遮断機構が渦発生装置の入口側と出口側の間の圧力差に依存して調節されるように、遮断機構の一方の側には第一の圧力が作用し、遮断機構の他方の側には第二の圧力が作用する必要がある。特にその目的で、渦発生装置のバイパス管路が設けることができ、このバイパス管路は遮断機構を渦発生装置と油分離リングの間の空間と接続している。
【００２３】
渦発生装置と遮断機構の別の構成のために、本発明の範囲内では、様々な可能性が明らかになる。従って、遮断機構は入口側に対して開いた、渦発生装置の収容空間に配置されていてもよく、流動経路は各々、開口部を通って収容空間と接続している。収容空間内で遮断機構を長手方向に移動させることにより、開口部は個別の流動経路に対して相前後して閉鎖を解除され、先に記載したように、好ましくは第一の流動経路は遮断機構の各姿勢において、好ましくは少なくとも完全には閉鎖されていない。
【００２４】
個別の開口部を閉鎖から解除できるように、基本的に様々な処置が可能である。従って、収容空間内に通じている開口部は、例えば収容空間の円周線に沿って配置されていてもよく、遮断機構はその入口側に向いた端部に個別の開口部に割当てられた、異なった深さの凹部を備えている。しかし、本発明の好ましい構成によれば、異なる流動経路のための開口部は長手方向で互いにずれて配置されており、遮断機構は単純な内側ボルトとして構成されている。このような構成は、特に単純な構造を特徴としており、遮断機構を渦発生装置内に一体化することにより、構造空間を最小にすることができる。さらに、長手方向に移動可能な内側ボルトとして遮断機構を構成することにより、簡単に三つより多くの流動経路が開放され、かつ閉鎖されてもよく、内側ボルトにより、バイパス弁の簡単な一体化も可能になる。
【００２５】
内側ボルトの移動は、ストッパにより制限されているのが一般的であり、それにより内側ボルトは同時に脱落から守られている。ストッパは例えば段差により収容空間、リング、ボルト等の内部に形成されてもよい。内側ボルトが中空体を製造する際に渦発生装置の入口側から組立てられると、ボルトの移動領域を段差により出口側の方向で、およびリングあるいはボルトの様式の独立した部材により入口側の方向で区画することが適している。
【００２６】
内側ボルトとしての遮断機構の記載された構成の場合、正確な適合を守らねばならず、この適合は、一方では内側ボルトの耐久性のある可動性を可能にし、他方では収容空間に対してのボルトの十分な封止を保証する。
【００２７】
一方では遮断機構に第二の圧力を作用させ、他方ではブローバイガスを渦発生装置に案内するために、記載された構成によれば中空体は端部側の供給開口部を備えていなければならないが、中空体は代替的構成によれば、端部側の供給開口部に加えて複数の半径方向の開口部を備えていてもよく、この半径方向の開口部は、各々螺旋状部間に形成された流動経路の一つに直接割当てられており、個々の流動経路内へのブローバイガスの直接の流入を制御するために、遮断機構は押込みブッシュとして形成されている。押込みブッシュとして形成された遮断機構に入口側の第二の圧力を作用させるために、端部側の供給開口部が設けられている。
【００２８】
押込みブッシュとしての遮断機構の記載された構成の場合、この押込みブッシュは好ましくは渦発生装置上に回転しないように配置されており、圧力差に依存して個々の流動経路を順次解放するために、中空体の半径方向の開口部に割当てられている開口部を備えている。特に、中空体の半径方向の開口部は孔の形状を備えており、かつ中空体の円周線に沿って配置されていてもよく、押込みブッシュの開口部の少なくとも一部は、中空体の長手方向に延びている長孔の形状を備えている。半径方向の開口部が円周線に沿って配設する場合、渦発生装置の流動経路はすべて油分離に対して同じく有効な長さを備えることができる。
【００２９】
押込みブッシュとしての遮断機構の構成の場合でも、特に単純なやり方で力の支持はバネによって行うことができ、押込みブッシュによってもバイパス弁の一体化が可能になる。
【００３０】
本発明の対象は先に記載した中空体を備えた円筒形フードでもある。その際に、中空体はフードの内側に配置されていてもよく、特に組立てられた状態では円筒形フードにより覆われたカムシャフトに対して平行に延びていてもよい。個々のあるいは組合されて設けられた二つの処置は、構造空間の削減をひっくるめて可能にする。
【００３１】
浄化されるべきブローバイガスは、端部側の供給開口部および／または別の供給開口部を通って中空体内に流入する。その際に、回転可能なカムシャフトからの油がこれらの開口部内に直接入るのを防ぐために、はね返り金属板あるいは保護カバのような部材を組込むことができ、これらの部材は端部側の供給開口部間および／または別の供給開口部間の直接の視線を覆う。
【００３２】
円筒形フードは、モータブロックの少なくとも一つのカムシャフトを覆うフード状体を備えている。その際に、本発明による中空体は独立した部材として製造でき、かつフード状体に固定されていてもよい。さらに、中空体はフード状体の部分としてワンピースで製造されている可能性がある。さらに、本発明による中空体は、一方ではフード状体により、他方では独立した部材により形成されていることも可能である。この独立した部材とそれに対応するフード状体の部分は、例えば半シェルの様式により一緒にされていてもよい。
【００３３】
本発明を以下にただ実施例を示す図に基づいて説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】長手方向で見た、可能な実施形態の一体化された油分離装置を備えた本発明による中空体を示す図である。
【図２】切断線Ａ−Ａで切った、図１による中空体の横断面図である。
【図３】可能な実施形態の中空体内に一体化すべき渦発生装置の概略図である。
【図４ａ】様々な可能である実施形態の油分離リングを示した図である。
【図４ｂ】様々な可能である実施形態の油分離リングを示した図である。
【図４ｃ】様々な可能である実施形態の油分離リングを示した図である。
【図４ｄ】様々な可能である実施形態の油分離リングを示した図である。
【図４ｅ】様々な可能である実施形態の油分離リングを示した図である。
【図４ｆ】様々な可能である実施形態の油分離リングを示した図である。
【図４ｇ】様々な可能である実施形態の油分離リングを示した図である。
【図５】バイパス管路と一体化された油分離リングを備えた中空体の横断面図である。
【図６】軸方向に移動可能な螺旋状部と一体化された中空体の部分断面図である。
【図７】軸方向に移動可能な螺旋状部と一体化された中空体の部分断面図である。
【図８】本発明による中空体の代替え的構成を示す図である。
【図９】図８の部分図の斜視図である。
【図１０ａ】遮断機構の異なる動作姿勢を備えた図８に示した中空体の部分図である。
【図１０ｂ】遮断機構の異なる動作姿勢を備えた図８に示した中空体の部分図である。
【図１１】遮断機構の代替え的構成の斜視図である。
【図１２】図１１に示した遮断機構を備えた中空体の代替え的構成を断面で示した図である。
【図１３】図１２に示した中空体の部分図の半断面で示した図である。
【図１４ａ】図１３に対して１２０°だけ回転した図における、図に示した中空体の部分図を、半断面でもっておよび図１１に示した遮断機構の様々な動作姿勢で示した図である。
【図１４ｂ】図１３に対して１２０°だけ回転した図における、図に示した中空体の部分図を、半断面でもっておよび図１１に示した遮断機構の様々な動作姿勢で示した図である。
【図１４ｃ】図１３に対して１２０°だけ回転した図における、図に示した中空体の部分図を、半断面でもっておよび図１１に示した遮断機構の様々な動作姿勢で示した図である。
【図１５ａ】ブローバイガスを分離するための中空体を備えた円筒形フードを示した図である。
【図１５ｂ】ブローバイガスを分離するための中空体を備えた円筒形フードを示した図であり、図１５ａのＡ−Ａ線による長手方向断面で示してある。
【図１５ｃ】ブローバイガスを分離するための中空体を備えた円筒形フードを示した図であり、図１５ｂのＢ−Ｂ線による横断面で示してある。
【図１６】円筒形フードの代替え的構成を長手方向断面で示した図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００３５】
図１には、油分離装置を備えた本発明による中空体２が概略的に示してある。この場合、油分離装置は、中空空間３、中空空間３内に配置された渦発生装置４、油分離リング５ならびに油導出管路６およびガス導出管路７を備えた中空体２により形成されている。中空体２は一方の端部側に供給開口部９を備えている。油により洗浄すべきブローバイガスは、端部側の供給開口部９を通って中空空間３内に流れる。渦発生装置４内に作用する遠心力に基づいて、ブローバイガスの重い油粒子は、中空空間３の内壁２ａに押付けられ、そこで油フィルムとして分離される。
【００３６】
供給開口部の運転下流側に配置され、第一の分離段階として作用する渦発生装置４は、実質的に、螺旋状に形成されており、その際に渦発生装置は少なくとも一つの螺旋状部Ｓ１，Ｓ２を広範囲に備えている。この場合、渦発生装置４の本体と中空体２の内壁２ａの間の螺旋状部Ｓ１，Ｓ２により、導入される油を負荷されるガス（オイルミスト、ブローバイガス）を案内するための流動経路ＳＷ１，ＳＷ２が形成されている。渦発生装置４は、中空空間３の内壁２ａにより螺旋状の流動経路を形成し、一つの螺旋状部あるいは複数の螺旋状部Ｓ１，Ｓ２のピッチは、長さにわたって変わってもよく、特に流れ方向で小さくなる。ピッチを用いて、渦発生装置４の流動経路ＳＷ１，ＳＷ２の流れ断面積への影響を直接受けることがあり、従って流動経路ＳＷ１，ＳＷ２において流れ速度が影響を受けることがある。例えば、流れ断面積Ａの減少により、対応する流動経路部分での流れ速度は増大する。
【００３７】
特に図３に示したように、渦発生装置４は、少なくとも領域毎に１つの別の螺旋状部Ｓ２を備えることができる。第二の螺旋状部Ｓ２は、図示した実施例では、完全な（３６０°にわたり延びている）渦巻形の半分にわたり延びている。その際に、第二の螺旋状部は、その延びる方向においては、第一の螺旋状部Ｓ１の延びる方向に対して同期して（同じ方向感覚）形成されており、かつ第一の螺旋状部の軸方向の始点を考慮して流れ方向で（前後に）ずれた状態で、特にほぼ螺旋状部半分の長さだけずれた状態で、配置されている。これにより、特に螺旋状部の始点に対して、できるだけわずかな流れ抵抗を備えた、少なくとも領域毎に二つの平行に延びる流動経路ＳＷ１，ＳＷ２を形成することができる。
【００３８】
供給開口部９を介して中空空間３内に入るブローバイガスに、渦発生装置４を介して捩れが強制的に加えられ、それにより、ブローバイガス内に浮遊する油にはより大きな遠心力が作用する。従って、流れに追従しない油粒子（滴および／または固着した粒子）は、中空空間３の内壁２ａにおいて油フィルムとして分離される。渦発生装置４により生じる遠心力は、わずかな質量の油フィルムも分離される程度に大きい。油フィルムは流れによりさらに下流へと押し流される。
【００３９】
渦発生装置４は、ブローバイガスに強い渦の影響を与え、それにより中空体２の軸線からの半径方向の間隔が増大することにより、油霧内で浮遊する油粒子の割合と質量が増える。ブローバイガス渦発生装置４の後方の運転下流側に配置された、第二の油分離段階を形成する油分離リング５は、内壁側の中空空間領域で油粒子と一緒に蓄積されるガス流内に設けられている。油分離リング５の一部は、その周囲でもって中空空間３の内壁２ａに支持されている。油分離リング５の周囲にわたって、軸線方向で割当てられた状態で延びている凹部５ａが配置されているのは長所であり、それにより油分離リング５は、その周囲全体にわたり中空空間３の内壁２ａに当接せず、分離した油あるいは内壁２ａに沿って流れる油の薄膜は、油導出管路の方向に流れることができる。
【００４０】
図４ａ〜４ｇによる構成の場合、油分離リング５は、様々な好ましい構造で示してある
。油分離リング５は、内壁領域での流のための各々の構造においては、はね返り要素の様式の著しい流れ障害物である。ブローバイガス内に浮遊する油粒子は、油分離リング５での急な方向転換には追従できず、油分離リング５の端面に衝突し、従って油霧から分離される。さらに渦発生装置４のように、油分離リング５も従来技術から知られた材料一体的、形状一体的あるいは力一体的方法を用いて中空体２の中空空間３内の所望の位置に固定される。
【００４１】
図４ａによれば、油分離リング５は、単純な構成で中実で環状のはね返り要素として構成されている。
【００４２】
図４ｂには、多数の孔あるいは孔の列を備えた、図４ａによる油分離リングがある。この実施形態では、ねじり移動された状態で次々に配置され、かつ接続要素５ｂを介して一つの結合体にまとめられた複数の同じ環状板により、互いに接続した中空空間のシステムを形成することができ、従って油分離リング５を貫通する中空空間の複雑な構造が生じる。さらに油分離リング５端面は、はね返り要素であり、それに対して複雑な状態は、はね返り要素と方向転換要素の組合せである。はね返り要素と方向転換要素を用いて、油霧から成る軽い油粒子も分離されるので、油霧は油分離リング５の運転下流側で単に浄化されたガスとしてみなすことができる。油分離リング５の上記の構成のための材料は、例えば多孔性の合成樹脂あるいはＰＭ材料であってもよい。油分離リング５は、多数の中空空間および複雑な構造を形成する合成樹脂の網状体あるいは金属の網状体（図４Ｃ）を含んでいるのが好ましく、その際に、油分離リング５は、網状体を支持し、さらに中空空間３内で網状体を固定するのに役立つ、中空円筒形の担持リングＴを備えているのが好ましい（図４Ｄ）。
【００４３】
どんな場合でも、油分離リング５は、その全周長でもって内壁２ａには当接していない。むしろ、油分離リング５は、相応する範囲の広い凹部５ａを備えているので、分離された油は油フィルムとして中空空間３の内壁２ａに沿って凹部を通って油分離リング５の広範囲な内壁を貫通して流れることができる。
【００４４】
図４ｅと４ｆに示した油分離リング５の別の実施形態において、ＰＭ材料、合成樹脂の網状体あるいは金属の網状体および／または穿孔された複数の金属板リングには、広範囲で、外側に向かって半径方向に向いた放射状領域５０ａ（中空空間３内で半径方向に支持するための支持放射状部）を備えた閉鎖されたリング５０（閉鎖リング）が、流れ方向で見て後方に設けられている。ＰＭ材料、上記網状体および／または穿孔された複数の金属板リングを担持／保持する担持リングＴは、中空体中央の方向で、すでに油分離リング内で分離された油の飛沫同伴を防止する。閉鎖されたリング５０は、流れにとって別のはね返り要素であり、かつその複雑な構造の分離領域内の油分離リング５を貫流するガス流に、中空体２の内壁２ａの方向で半径方向で外側に向かって移動する可能性だけを生じさせる。
【００４５】
如何なる場合でも、油分離リング５はオイルミストにより打ち寄せられるか、あるいは貫流されるので、油粒子は油分離リングで分離し、さらに（第一の油分離段階“渦発生装置”に基づいて）中空空間３の内壁にすでにある油フィルムの方向に流れていく。好ましい構成による中空体２が、回転するあるいは回転可能な支承体として構成されていないと、分離された油の導出は、波状体の傾斜した取付け位置により（目的：重量および傾斜による流出）、あるいは洗浄されたガス流の特殊な案内のような適切な処置により（目的：分離された油の“飛沫同伴”）達せられる。
【００４６】
渦巻発生装置４に後続する、付加的な油分離器は、リングとして形成されているので、絶えずガス流のための最小流れ断面積（リングの内側の横断面）が設けられる。従って、油分離器は効果的かつ信頼性を持って機能を失くす前に凍結することにより、あるいは詰まることにより保護されている。
【００４７】
油分離リング５の後方下流側に、例えば中空体２の端部に、油導出管路６ならびにガス導出管路７が設けられている（図１）。油導出管路６ならびにガス導出管路７は、例えば中空体２の端部側に接続している。洗浄されたガスは、中空体２の軸線の近くでしか流れないので、ガス導出管路７あるいはその導出開口部も中空体２の軸線の近くに設けられており、従ってガス導出管路７は、わずかなガスしか収容しないか、あるいは導出しない。横断面で見てＴ字の浸漬管路１２は、その中央の脚部でもって端部側で開口した中空体２内に突出しており、かつ中央のガス導出管路７と、中空体２の壁でもって縁部側に油導出管路６を形成している。中空体２の内部において、中空体２内に突出している中央の浸漬管路１２は、一定の軸方向の間隔を維持しながら、油分離リング５の内径と一直線に並んでおり、従って油導出管路６と油分離リング５の間を通って、分離された油あるいは油フィルムが、傍らを流れる洗浄されたガスによりほぼ影響を受けない状態で流出できる流れが安定した領域１１が形成されている。分離された油あるいは油フィルムの流出は、油分離装置を別に形成する場合、中空体２の端部の内部の面取り部により補助される。その際に、面取り部の角度は、モータの取付位置を考慮して、分離による油の独立した流出が、モータが起立している際でも行われるように選定しなければならない。
【００４８】
図５に示した油分離装置の他の構成によれば、渦発生装置４において軸方向にバイパス弁２２を用いて通じることができるバイパス管路２１が、ブローバイガスに別の流れ断面積を渡し、それにより中空体２の内部での対応する圧力調整を保証するために延びている。バイパス管路２１は、（流れ方向で見て）渦発生装置４の端部領域で中空空間３内に、好ましくは渦発生装置４の長手方向軸線に対して０°〜１１０°の間の角度（特に約９０°）で通じている。バイパス管路２１が中空体２の中空空間３内に通じる出口角度は、バイパス管路２１から流出するブローバイガスが、流れ方向で見て後続支承された油分離リング５に作用する（押寄せる、周囲を流れるあるいは通り抜けて流れる）ように量定されているのが好ましく、従って油分離リングではできる限り効率的な油分離が行われる。好ましい構成で、バイパス管路２１はその出口領域において、出口開口部（あるいは出口管路部分）の中心軸線が、渦発生装置４の長手方向軸線に対して約９０°の角度で延びるように構成されている。渦発生装置４は、中空体２の中空空間３を圧力技術式に分離され、かつバイパス弁２２を介して接続可能な二つの圧力領域に分割するように形成されている。ガス導出管路７を介して接続された、負圧を中空体２の中空空間内で生じさせるポンプＰにより、強すぎる圧力が生じるか、あるいはブローバイガスの圧力が中空体の外側領域で強すぎており、バイパス弁を開放し、ブローバイガスのためのバイパス管路２１を空にする。このようにして、圧力低下は渦発生装置４を介して体積流量に依存してほぼ一定に維持することができ、渦発生装置４は前もって決められた効率でもって運転される。
【００４９】
図６と７に具体的に示した本発明の他の構成によれば、少なくとも一つの螺旋状部Ｓ１，Ｓ２が、渦発生装置４の基体上で、あるいは基体において少なくとも領域毎に軸方向にずらすことが可能に支承された状態で形成されている。特に少なくとも一つの螺旋状部Ｓ１，Ｓ２（あるいは螺旋状部の壁）は、渦発生装置４の基体上で、あるいは基体において少なくとも領域毎に移動可能であり、従って螺旋形状の流動経路の横断面は、能動的に変わり易く、かつ調節可能である。このような能動的な調節は、例えばブローバイガスのガス流それ自体により行われる。壁（あるいは相当する螺旋状部（区間））は、このために渦発生装置４の基体に沿って、あるいはこの基体上で長手方向で基体に移動可能に支承されている。予め決定された力を介して（例えば（再調整）バネにより）移動可能な螺旋状部は、貫流するブローバイガスにより流れ力がバネ力よりも大きくなり、螺旋状部（区間）が流れ圧力に依存して流れ方向で軸方向に前方へ移動されるまで長い間、予め決定された位置に保持される。代替的にあるいはさらに加えて、軸方向の調節が、予め決定された制御パラメータに依存して、手動あるいは自動で行うことができる。移動可能に支承された螺旋状部（区間）は、ドットパターンで満たされた状態で示してあり、その際に、図７では、図８から移動した移動可能な螺旋状部（区間）の運転位置が示してあり、この位置で螺旋状部（区間）は距離ｘだけ流方向で見て移動している。
【００５０】
図８は中空体２の代替え的な構成を示しており、三つの螺旋状部Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３と対応する三つの流動経路ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３を備えている。
【００５１】
渦発生装置４の流動経路ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３は、これまで記載したようにそのために設けられた油をブローバイガスから分離することができ、流動経路ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３の縮小する幅とそれと共に螺旋状部Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の弱くなる傾斜に基づいて、流動経路ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３の内側の流速は、渦発生装置４の入口側２４を出発点とするように上昇し、それによりブローバイガス内に含んでいる油は発生した遠心力により外側に向かって遠心分離にかけられ、かつ中空体２の内壁２ａで分離される。効率的な油の分離を保証するために、ブローバイガスの一定の流速がなければならない。その際に、流速は、基本的に渦発生装置４の入口側２４で作用する第二の圧力ｐ２と、渦発生装置４と油分離リング５の間の中間空間内で作用する第一の圧力ｐ１との間の圧力差Δｐによって決定される。
【００５２】
ブローバイガスの体積流量が少ない場合に圧力差Δｐとそれと共に流速が低くなりすぎるのを防ぐために、油分離のために設けられた流れ断面積は圧力に依存して変更される。図８に示した変形によれば、このために遮断機構２６が内側ボルトの形態で設けられており、この遮断機構は渦発生装置４の入口側２４に対して開放された、渦発生装置４の収容空間２７内に配置されている。その際に、入口側２４は端部側の供給開口部の方に向いている。
【００５３】
図８に示した中空体２の変形の動作様式は、図８，１０ａ及び１０ｂの比較に基づいた観察から察知することができ、この動作様式は遮断機構２６を異なる動作姿勢で示しており、圧力差Δｐは図８から出発して図１０ａを経由して図１０ｂまで増大する。図８と９によれば、三つの流動経路ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３は、開口部３２ａ，３２ｂ，３２ｃを各々介して収容空間２７と接続している。遮断機構２６は、バネ３３により第一の端部位置の方向に押圧され、入口側２４に作用する第二の圧力ｐ２ならびに第一の圧力ｐ２は、渦発生装置４の中央管路３４を介して遮断機構２６の対向した二つの側に作用する。
【００５４】
ブローバイガスの僅かな体積流量に基づいて、図８によれば圧力差Δｐは、遮断機構２６を第一端部位置で保持するために、バネ３３により加えられる力が十分である程度にわずかである。第一の流動経路ＳＷ１内に案内する開口部３２ａは常に開口しているが、遮断機構２６の第一端部位置では、第二及び第三の流動経路ＳＷ２，ＳＷ３内に案内する開口部３２ｂ，３２ｃは閉鎖されている。
【００５５】
ブローバイガスの増大する体積流量により、入口領域２４での第二の圧力ｐ２も上昇し、それにより圧力差Δｐも上昇するので、遮断機構２６はバネ３３に抗して移動される。増大するΔｐにより、図１０ａおよび１０ｂによれば、第二の流動経路ＳＷ２内に案内する開口部３２ｂとそれに後続する第三の流動経路ＳＷ３内に案内する開口部３２ｃは差当り順次閉鎖を解除される。対応するようにして、油分離のために使用される流れ断面積は増え、それにより圧力差が過度に上昇することは回避することができ、渦発生装置４は油分離にとって最適な領域内で運転される。
【００５６】
図８，１０ａおよび１０ｂは、模範的に三つの動作姿勢を示しており、開口部３２ａ、二つの開口部３２ａ，３２ｂあるいは三つの開口部３２ａ，３２ｂ，３２ｃが全て、完全に遮断を解除されている。図示していない中間姿勢では、第二の流動経路ＳＷ２内に案内する開口部３２ｂあるいは第三の流動経路ＳＷ３内に案内する開口部３２ｃの一部が開放されているので、油分離にとって効果的に使用できる断面積は、遮断機構２６の全経路にわたって均一でかつ連続的に変わる。
【００５７】
負荷が急に増えたり、あるいは運転を誤った場合に過剰圧力を減らすために、遮断機構２６内では容易にバイパス弁２１が一体化でき、このバイパス弁は入口側２４からバイパス管路も形成する管路３４内に通じている。
【００５８】
図１１〜１３および図１４ａ〜１４ｃは、本発明による中空体２の代替え的構成に関しており、遮断機構２６’として押込みブッシュが設けられている。前に記載した構成によれば、内側ボルトが遮断機構２６として渦発生装置４内に組込まれているが、代替え的構成によれば、押込みブッシュが遮断機構２６’として設けられており、この押込みブッシュは、ブッシュ部分でもって、中空体２の内壁２ａと渦発生装置４の個別の流動経路ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３の間に配置されている。中空体２は、端部側の供給開口部９に加えて、円周線に沿って各々１２０°だけずらして配置された半径方向開口部３５ａ，３５ｂ，３５ｃを備えており、これらの開口部は、渦発生装置４の流動経路ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３の内の一つに各々割当てられている図８，９，１０ａおよび１０ｂに記載された構成に対応するようにして、第二および第三の流動経路ＳＷ２，ＳＷ３に通じている半径方向の開口部３５ｂ，３５ｃは、作用する圧力差Δｐに依存して開放されるかあるいは閉鎖されているが、第一の流動経路ＳＷ１内に通じている半径方向の開口部３５ａは、常に解放されているか、あるいは少なくとも完全にではないが閉鎖されている。
【００５９】
円周線に沿って均等に配置された半径方向の開口部３５ａ，３５ｂ，３５ｃを異なるように開放しかつ閉鎖することができるか、あるいは各動作姿勢で開場された状態で保持することができるように、押込みブッシュとして形成された図１１による遮断機構２６’は、異なるように形成された開口部３６ａ，３６ｂ，３６ｃを備えている。第一の流動経路ＳＷ１とそれに対応する半径方向の開口部３５ａに割当てられた開口部３６ａは、長孔として、第一の流動経路ＳＷ１の中空体２の周囲面への接続部が常に開放しているように構成されている。第二の流動経路ＳＷ２とそれに対応する半径方向の開口部３５ｂに割当てられた開口部３６ｂは、短い長孔として構成されているので、わずかな圧力差Δｐから出発して、第二の流動経路ＳＷ２はまず第一に閉鎖している。最後に、流動経路ＳＷ３と対応するそれに対応する半径方向の開口部３５ｃは、円形状に形成されているので、第一に遮断機構２６’の第二の端部位置で、第三の流動経路ＳＷ３は完全に閉鎖を解除されている。
【００６０】
記載された動作姿勢は、図１３，１４ａ，１４ｂおよび１４ｃにおいても示してある。図１３の片側断面図で、第一の流動経路ＳＷ１と第三の流動経路ＳＷ３に割当てられた開口部３６ａ，３６ｃは目で見て取れる。図１４ａは、１２０°だけ長手方向軸線を中心にして回転可能な片側断面図に半径方向の開口部３５ｂ，３５ｃを示しており、これらの開口部は第二および第三の流動経路ＳＷ２，ＳＷ３に通じている。図示した第一の端部姿勢で、第一の流動経路ＳＷ１に対する出入りだけは自由になっている。
【００６１】
図８，９，１０ａおよび１０ｂに示した構成の場合のように、遮断機構２６’は、まずバネ３３によりこの位置で保持され、その際に、渦発生装置４の内部の中央管路３４を介して、第一の圧力ｐ１が遮断機構２６’の一方の側に作用し、端部側の供給開口部９を介して入口側２４で打ち勝つ第二の圧力ｐ２が他方の側に作用する。対応するように、圧力差Δｐが上昇する際に、遮断機構２６’は、バネ３３の復元力に抗して移動され、従ってまず第二の流動経路ＳＷ２と割当てられた半径方向の開口部３５ｂの間の接続は、遮断機構２６’の対応する開口部３６ｂにより閉鎖が解除される（図１４ｂ）。圧力差Δｐがさらに上昇すると、遮断機構２６’は最終的に第二の端部位置に達し、流動経路ｓｗ１，ＳＷ２，ＳＷ３はすべて閉鎖から解除されている（図１４ｃ）。
【００６２】
押込みブッシュとして形成された遮断機構２６’を長手方向で可動に、しかし渦発生装置４上では相対回転をしないように保持するために、遮断機構２６’は開口部３６ａ，３６ｂ，３６ｃの間に複数の長手方向スリット３７を備えており、これらの長手方向スリットは渦発生装置４の対応する突出部３８と協働する。
【００６３】
図１５には、フード状体３９を備えた円筒形フードが示してあり、このフード状体は、モータブロックに沿って少なくとも一つのカムシャフト４０を覆うために設けられている。図１５ｂには、図１５ａのＡ−Ａ線に沿った縦方向断面図が示してあり、その際に、フード状体３９により覆われたカムシャフト４０が大まかに示してある。特に、カムシャフトに対して平行に、かつ側方にずれた状態で、ブローバイガスから成る油を分離するための先に記載された中空体２が、フード状体３９の真下に配置されており、それにより必要とされる構造空間がひっくるめて最低限に抑えられる。モータの弁の領域内に形成されるブローバイガスは、端部側の供給開口部９を通って中空体内に達し、渦発生装置４と油分離リング５により油から浄化され、その際に、分離された油と浄化されたブローバイガスは、先に記載したように互いに分離された状態で導出される。図１５ｂと１５ｃを比較して観た場合、図示した実施例によれば、フード状体３９が一方の側で、中空体２が他方の側で独立した部分として製造されていることが見て取れ、中空体２は例えばネジによりフード状体３９に保持することができる。
【００６４】
しかし代替えとして、中空体２は完全にフード状体３９の部分から、あるいはその一部から形成することもできる。図１６には、対応する構成が示してあり、中空体２はただ一ピースから成るフード状体３９の一体化された構成要素として形成されている。カムシャフト４０から油が案内開口部９内に直接入るのを防ぐために、カムシャフト４０と案内開口部９の間の視線には、別の部材をはね返り金属板あるいは保護カバの様式で配置することができ、これらの金属板あるいは保護カバは図が明快に理解させる理由から図示していない。
【００６５】
図１６にはさらに、遮断機構２６，２６’がない構成の場合でも、外側で半径方向の開口部３５の配設が目的に適っていることが示してある。従って、通常運転の場合、ブローバイガスは外側で半径方向の開口部３５を通って割当てられた流動経路ＳＷ内に達するが、端部側の案内開口部９は、圧力に依存して接続したバイパス管路を閉鎖するバイパス弁２２に割当てられている。
【図１】
2013533432.tif 000003
【図２】
2013533432.tif 000004
【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図４Ｇ】
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【図５】
2013533432.tif 000013
【図６】
2013533432.tif 000014
【図７】
2013533432.tif 000015
【図８】
2013533432.tif 000016
【図９】
2013533432.tif 000017
【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
2013533432.tif 000019
【図１１】
2013533432.tif 000020
【図１２】
2013533432.tif 000021
【図１３】
2013533432.tif 000022
【図１４Ａ】
2013533432.tif 000023
【図１４Ｂ】
2013533432.tif 000024
【図１４Ｃ】
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【図１５Ａ】
2013533432.tif 000026
【図１５Ｂ】
2013533432.tif 000027
【図１５Ｃ】
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【図１６】
2013533432.tif 000029
【国際調査報告】
2013533432.tif 000030
2013533432.tif 000031
2013533432.tif 000032
2013533432.tif 000033
2013533432.tif 000034
2013533432.tif 000035