(57)【要約】本発明は、内部空間（２’）を画定する固定ケーシング（１）と、スピンドル（３）と、スピンドルに取り付けられ、ある回転速度で回転軸（ｘ）の周りを回転するようにされた回転部材（４）と、を備えた遠心分離機に関する。回転部材は、内部空間内に設けられた多数の分離ディスク（５）を備えている。駆動部材（１０）は、スピンドルおよび回転部材を前記回転速度で駆動する。センサ装置は、ケーシングに対する回転部材の回転を検出する。センサ装置は、回転部材上の内部空間内に設けられた少なくとも１つの送信要素（２１）と、ケーシングに設けられ、送信要素を検出するように配置されている受信要素（２２）と、を有している。受信要素は、内部空間の外側のケーシング上に設けられている。
2008543535.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部空間（２’）を画定する固定ケーシング（１）と、
スピンドル（３）と、
前記内部空間（２’）内に設けられた多数の分離ディスク（５）を備え、前記スピンドル（３）に取り付けられ、ある回転速度で回転軸（ｘ）の周りを回転するようにされた回転部材（４）と、
前記スピンドル（３）および前記回転部材（４）を前記回転速度で駆動する駆動部材（１０）と、
前記ケーシングに対する前記回転部材の回転を検出するセンサ装置であって、前記回転部材（４）上の前記内部空間（２’）内に設けられた少なくとも１つの送信要素（２１）と、前記ケーシング（１）に設けられ、前記送信要素（２１）を検出するようにされた受信要素（２２）と、を有するセンサ装置と、
を備えた遠心分離機において、
前記受信要素（２２）が、前記内部空間（２’）の外側の前記ケーシング（１）上に設けられている、
ことを特徴とする遠心分離機。
【請求項２】
前記回転部材（４）が回転する際に、前記送信要素（２１）が、円形経路に沿って回転するようにされており、前記受信要素（２２）が、前記円形経路上のある点の近傍に設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の遠心分離機。
【請求項３】
前記送信要素（２１）が永久磁石を有し、前記送信要素（２１）が前記点を通過するたびに、前記受信要素（２２）が前記送信要素（２１）からの磁場を検出するようにされていることを特徴とする、請求項２に記載の遠心分離機。
【請求項４】
前記センサ装置が処理ユニット（２４）を有し、該処理ユニット（２４）が、前記回転部材（４）の前記回転速度を、前記点を通過する送信要素（２１）の経路および時間の関数として決定するようにされていることを特徴とする、請求項２または３に記載の遠心分離機。
【請求項５】
前記受信要素（２２）が、前記ケーシング（１）の外壁面（１ｂ）に取り付けられていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の遠心分離機。
【請求項６】
前記駆動部材（１０）が、流体噴流によって回転可能な羽根車を有することを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の遠心分離機。
【請求項７】
前記センサ装置が２つの送信要素（２１）を有し、２つの該送信要素が、前記回転部材（４）上にあって直径方向に互いに対向する２つの位置に設けられていることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の遠心分離機。
【請求項８】
前記センサ装置が送信要素（２１）および質量要素（２５）を有し、２つの該要素が、前記回転部材（４）上にあって直径方向に互いに対向する２つの位置に設けられていることを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載の遠心分離機。
【請求項９】
前記送信要素（２１）が、複数の前記分離ディスク（５）の１つに埋め込まれていることを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載の遠心分離機。
【請求項１０】
前記受信要素（２２）が、いわゆるホール効果に基づいて作動することを特徴とする、請求項１から９のいずれか１項に記載の遠心分離機。
【請求項１１】
前記遠心分離機が、ガスから液体汚染物質を分離することによってガスを浄化するようにされており、浄化されるガスのための入口（１３）と、浄化されたガスのためのガス出口（１５）と、分離された液体汚染物質のための出口（１６）と、を有することを特徴とする、請求項１から１０のいずれか１項に記載の遠心分離機。
【請求項１２】
前記内部空間（２’）が上端部（１１）および下端部（１２）を有し、
前記受信要素（２２）が前記上端部（１１）の近傍に設けられて、液体汚染物質のための前記出口（１６）が前記下端部（１２）に設けられているか、または、
前記受信要素（２２）が前記下端部（１２）の近傍に設けられて、液体汚染物質のための前記出口（１６）が前記上端部（１１）に設けられている、
ことを特徴とする、請求項１１に記載の遠心分離機。
【請求項１３】
前記遠心分離機が、燃焼機関からのクランクケースガスを浄化するようにされていることを特徴とする、請求項１１または１２に記載の遠心分離機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
内部空間を画定する固定ケーシングと、スピンドルと、内部空間内に設けられた多数の分離ディスクを備え、スピンドルに取り付けられ、ある回転速度で回転軸の周りを回転するようにされた回転部材と、スピンドルおよび回転部材を前記回転速度で駆動する駆動部材と、ケーシングに対する回転部材の回転を検出するセンサ装置であって、回転部材上の内部空間内に設けられた少なくとも１つの送信要素と、ケーシングに設けられ、送信要素を検出するようにされた受信要素と、を有するセンサ装置と、を備えた遠心分離機に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、特に、とりわけ車両を駆動するための燃焼機関からのクランクケースガスを浄化することを目的とした遠心分離機に関する。そのような遠心分離機は、一般的に、固定ケーシングとケーシング内に設けられたロータとを備え、ロータはスピンドルおよび多数の円錐状の分離ディスクを備えている。この種の遠心分離機において、ロータは、通常はいかなるケーシングにも取り囲まれておらず、クランクケースガスから分離されたオイルが固定ケーシングの内壁に向かって外向きに投げ付けられ、そして壁に沿って回収溝および出口まで流れ落ちることが可能となる。ロータは様々な種類の駆動部材によって駆動され得る。１つの変形例として、燃焼機関のオイルシステムからのオイル噴流によって回転する羽根車でロータを駆動するものがある。そのときは、オイルシステム内の圧力がロータの回転速度を決定する。しかし、ロータのそのような駆動は、ロータの回転速度について何の表示も与えることはない。回転速度の任意の種類の制御を可能にするためには、ロータの回転数の値を得ることができる、何らかのセンサが必要となる。１つの提案されたセンサとして、例えばバーコードのような、ロータ上のある種の光学的マーキングや、回転数の値を読み取って与える光学的読取装置が含まれ得る。しかし、そのような回転速度センサには、読取装置がケーシング内に貫通して突出する部分を少なくとも含まないといけないという不利な点があり、動作と回転数の読み取りについての高い信頼性を確保することが困難になる。さらに、そのような通路は、漏れを生じさせるため、ケーシングを通らないようにすることが望ましい。
【０００３】
欧州特許出願公開第１２４７５８４号明細書は、固定ケーシングと、回転ケーシングとケーシング内部に設けられた円錐状ディスクとを有する遠心機ロータと、を備えた遠心分離機を開示している。欧州特許出願公開第１２４７５８５号明細書は、遠心機ロータの回転を検出するための種々の異なる意匠のセンサを開示している。第１の変形例は１つの単一の永久磁石を有し、この永久磁石が、遠心機ロータと、遠心分離機の固定ケーシングに接続して設けられたセンサとに固定して取り付けられている。このセンサは、巻線と、永久磁石がセンサを通過するたびに点滅する発光ダイオードを備えている。このように、この文献は、正確な回転数を明らかにするという意味では、回転数の任意のセンサに関するものでなく、むしろロータが回転するという表示を与えるセンサに関するものである。このセンサは、固定ケーシング内部の内部空間まで延びるように設けられている。
【０００４】
米国特許第４７００１１７号明細書は、高速遠心分離機を操作する装置を開示している。この遠心分離機は、いわゆる実験用遠心分離機である。この装置は、遠心分離機の運転を制御すること、過度に高速になるのを防ぐこと、および不均衡を検出することを目的としている。この装置は、ロータ上に設けられた磁石、およびホール効果で作動する固定センサを含んでいる。
【０００５】
欧州特許出願公開第４９４４２１号明細書も、いわゆる実験用遠心分離機に関するものである。この遠心機も、ロータ上の磁石、およびホール効果で作動する固定センサを備えている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、回転数を確実に安定して決定できる遠心分離機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、冒頭に定義された遠心分離機において、受信要素が内部空間の外側のケーシング上に設けられていることを特徴とする遠心分離機によって達成される。
【０００８】
このような受信要素によって、回転部材に取り付けられた送信要素は、それ自体が受信要素を通過するたび、すなわち回転部材の回転あたり１度検出されることが可能となる。受信要素が内部空間の外側のケーシング上に設けられているので、受信要素のいかなる部分も内部空間内に突出することはなく、遠心分離機内で起こる流動や分離を妨げるようなことはない。また、受信要素は遠心分離機上に容易に取り付けることもでき、メンテナンスおよび／または交換用に取り外すことも可能となる。
【０００９】
本発明の好適な実施形態によれば、回転部材が回転する際に、送信要素が円形経路に沿って回転するようにされており、受信要素が円形経路上のある点の近傍に設けられている。例えば、送信要素が、ある決められた回転軸からの半径距離で複数の分離ディスクの１つの上に設けられていてもよく、受信要素は円形経路上の当該点に比較的近接して位置している。このようにして、送信要素が受信要素を通過するたびに、送信要素の明確で安定した読み取りが保証される。
【００１０】
本発明のさらなる実施形態によれば、送信要素が永久磁石を有し、送信要素が前記点を通過するたびに、受信要素が送信要素からの磁場を検出するようにされている。このような磁場は、比較的長い距離を置いて、かつケーシングを通過して検出され得る。
【００１１】
本発明のさらなる実施形態によれば、センサ装置が処理ユニットを有し、その処理ユニットが、回転部材の回転速度を、前記点を通過する送信要素の経路および時間の関数として決定するようにされている。それにより、処理ユニットは、受信要素と接続することができ、前記点を通過する送信要素の検出された経路の数を数えるようにされ得る。
【００１２】
本発明のさらなる実施形態によれば、受信要素がケーシングの外側に取り付けられている。このようにして、ケーシングを加工しないままにすることができる。すなわち貫通孔を、ケーシングを通って作る必要がない。
【００１３】
本発明のさらなる実施形態によれば、駆動部材が流体噴流によって回転可能な羽根車を有している。そのため、このセンサ装置によって、回転部材の回転速度を決定し読み取ることができる。
【００１４】
本発明のさらなる実施形態によれば、センサ装置が２つの送信要素を有し、それらが、回転部材上にあって直径方向に互いに対向する２つの位置に設けられている。このようにして、送信要素は回転部材が適正なバランスを保つのに寄与している。しかし、代替例として、センサ装置は送信要素および質量要素を有することができ、それら２つの要素が、回転部材上にあって直径方向に互いに対向する２つの位置に設けられると有利である。
【００１５】
本発明のさらなる実施形態によれば、上記送信要素、すなわち１つまたはいくつかの送信要素が、複数の分離ディスクの１つに埋め込まれている。このようにして、１つまたは複数の送信要素が回転部材から内部空間に突出して、遠心分離機内の流動を乱すことを、回避できる。
【００１６】
本発明のさらなる実施形態によれば、受信要素がいわゆるホール効果に基づいて作動している。このような受信要素によって、前記点を通過する送信要素の経路の信頼できる読み取りが得られる。
【００１７】
本発明のさらなる実施形態によれば、遠心分離機がガスから液体汚染物質を分離することによってガスを浄化するようにされており、浄化されるガスのための入口と、浄化されたガスのためのガス出口と、分離された液体汚染物質のための出口とを備えている。さらに、内部空間が上端部および下端部を有し、受信要素が上端部および下端部の一方の近傍に設けられて、液体汚染物質のための出口が上端部および下端部のもう一方に設けられていてもよい。遠心分離機が、燃焼機関からのクランクケースガスを浄化するようにされ得ると有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、添付の図面を参照し、様々な実施形態を説明することによって、本発明をより詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態による遠心分離機を開示している。開示された遠心分離機は、ガスを浄化することを目的としており、特に内燃機関からのクランクケースガスを対象としている。当該燃焼機関は、自動車の駆動用であるか、または、例えば発電のための定置燃焼機関であってよい。この遠心分離機は、エンジニアリング産業における工作機械内やその周囲の空気など他の気体を浄化することにも適用可能である。先に述べた適用分野には、汚染物質、特にオイル蒸気状またはオイル液滴状の液体汚染物質を含有するガスの浄化が含まれる。本発明による遠心分離機は、空気やガスからこうしたオイルを分離するのに特に適している。
【００２０】
開示された遠心分離機は、内部空間２’を画定する固定ケーシング１を備えている。固定ケーシング１は、内部空間２’に面している内壁面１ａと外部雰囲気に面している外壁面１ｂとを有している。また、遠心分離機は、スピンドル３、およびスピンドル３に取り付けられ、ある回転速度で回転軸ｘの周りを回転するようにされた回転部材４をも備えている。回転部材４は多数の分離ディスク５を備え、各分離ディスク５は回転するスピンドル３に取り付けられており、そのため内部空間２’内で回転することとなる。開示された実施形態では、スピンドル３は、２つの軸受、すなわち１つの上部スピンドル軸受８および１つの下部スピンドル軸受９に軸支されている。遠心分離機がクランクケースガスの浄化用とされる場合、燃焼機関に取り付ける手段を備え得ることや、燃焼機関のクランクケースからのクランクケースガスの受入および雰囲気中へのクリーンガスの排出のための接続部、あるいは場合によっては、燃焼機関のクランクケースにクリーンなクランクケースガスを戻すための接続部を備え得ることが、有利なこととなる。
【００２１】
さらに、スピンドル３は適切な駆動部材１０に接続され、開示された実施形態では、駆動部材１０は内部空間２’の下の分離空間２”内に設けられている。駆動部材１０は様々な種類であってよい。例えば、駆動部材１０として、電気駆動モータ、空圧式駆動モータ、または油圧式駆動モータを備えていてもよい。駆動部材１０はまた、任意の種類のノズル１０ｂからの液体の噴流によって駆動されるようにされた羽根車１０ａも備えることができる。特に、燃焼機関からのクランクケースガスを浄化する場合、駆動部材１０は、燃焼機関の燃焼システムからのオイルによって駆動されるような羽根車１０ａを備えていてもよい。このオイルは比較的高い圧力であって、ノズル１０ｂを介して適切な回転速度で駆動部材１０を駆動することになる。しかし、この回転速度は正確に決定できるものではなく、燃焼機関の様々な運転状態で変化し得る。
【００２２】
内部空間２’は上端部１１および下端部１２を有している。遠心分離機は浄化されるガスのための入口１３も備えており、開示された実施形態では、入口１３は、その上端部１１でケーシング１を通って内部空間２’まで延びている。さらに、遠心分離機は浄化されたガスのためのガス出口１５と、分離された液体汚染物質のための出口１６とを備えている。開示された実施形態では、ガス出口１５および液体汚染物質のための出口１６は、下端部１２の近傍に設けられている。
【００２３】
このようにして、浄化されるガスは入口１３を通じて分離ディスク５、５’間に送り込まれる。ガスが内部空間２’に達し、回転部材４によって回転させられると、液体汚染物質は分離ディスク５、５’に付着し、遠心力によってケーシング１の内壁面１ａに投げ付けられる。このようにして浄化され、それにより液体汚染物質が実質的に完全に取り除かれたガスは、その後、内部空間２’内を下向きに送られ、ガス出口１５を通じて外部に排出される。液体汚染物質は、内壁面１ａ上を環状回収溝１７まで流れ落ちて、出口１６を通って外部に流れ出る。
【００２４】
さらに、遠心分離機は、ケーシング１に対する回転部材４の回転を検出するセンサ装置を備え、そのセンサ装置は少なくとも１つの送信要素２１を有している。開示された実施形態では、上記送信要素２１が１つ設けられている。送信要素２１は、内部空間２’内の回転部材４上に設けられており、そのため回転部材４が回転すると、円形経路に沿って回転することになる。送信要素２１は、任意の種類の信号を発信する様々な種類の要素を含んでいてよい。有利な実施形態によれば、送信要素２１は永久磁石を有しているか、または永久磁石から成っていてもよい。
【００２５】
センサ装置は、ケーシング１上に設けられ送信要素２１を検出するようにされた受信要素２２も備えている。より具体的には、受信要素２２はケーシング１の外面に設けられ、外壁面１ｂに直接取り付けることができると有利である。ケーシング１は、少なくとも受信要素２２が設けられているエリアでは、送信要素２１によって生成される信号が透過可能な材料で作られている。例えば、ケーシングは任意の適切なプラスチック材料で作られていてもよい。さらに、受信要素２２が上記円形経路上のある点に比較的近接して位置するようなケーシング上のある場所に設けられていることで、送信要素２１がその点を通過するたびに、受信要素２２は、送信要素２１からの信号、例えば永久磁石の形態で送信要素２１によって発生された磁場を検出することができる。開示された実施形態では、受信要素２２がケーシング１の上端壁２３上に設けられて、送信要素２１が最上部分離ディスク５’上に設けられている。このようにして、送信要素２１が円形経路上の上述の点を通過すると、受信要素２２はほぼ即座に送信要素２１に隣接して位置することができる。
【００２６】
さらに、センサ装置は処理ユニット２４を有し、その処理ユニット２４は、回転部材４の回転速度を、前記点を通過する送信要素２１の経路および時間の関数として決定するようにされている。処理ユニット２４は受信要素２２に接続されており、前記点を通過する送信要素２１の検出された経路の数を数えるようにされている。このようにして、回転部材４の回転速度を決定することができる。決定された回転速度は、駆動部材１０の回転数を制御するために用いてもよい。
【００２７】
開示された実施形態では、上述のように、センサ装置は送信要素２１を有している。しかし、センサ装置は、１つ以上の上記送信要素２１、例えば２つ、３つ、４つ、５つかそれ以上の送信要素２１を備えていてもよいことに留意されたい。送信要素２１は、円形経路の外周に沿って一様に分布していることが好ましく、すなわち、隣接した送信要素２１間の距離を等しくしてバランスの取れた回転部材４にすることが好ましい。例えば、センサ装置は、直径方向に互いに対向する２つの送信要素２１を備えていてもよい。さらに、センサ装置は、単に１つの送信要素２１と１つの受動質量要素２５とを備えることが可能であり、バランスの取れた回転部材４となるように、送信要素２１および質量要素２５が、回転部材４上にあって直径方向に互いに対向する２つの位置に設けられていると有利である。
【００２８】
さらに、送信要素２１を複数の分離ディスク５の１つ、開示された実施形態では最上部分離ディスク５’に埋め込むことができると有利である。このようにして、送信要素２１のいかなる部分も分離ディスク５の上方または下方に突出することはないので、内部空間２’内の流動が乱されることはない。
【００２９】
また、受信要素２２がケーシング１の側壁２６に取り付けられていてもよく、送信要素２１が受信要素２２の近傍に位置した任意の分離ディスク５に設けられていてもよいことに留意されたい。
【００３０】
受信要素２２は、様々な種類であってよく、送信要素２１によって生成される信号を検出するようにされていてよい。受信要素として、例えば容量センサ、誘導センサ、または、いわゆるホール効果で作動するセンサを備えていてもよい。このようなホールセンサは、送信要素２１が永久磁石を備える際に有利となる。
【００３１】
本発明は開示された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内で変更し修正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明による遠心分離機の断面図である。
【図１】
2008543535.tif 000003
【国際調査報告】
2008543535.tif 000004
2008543535.tif 000005
2008543535.tif 000006
2008543535.tif 000007