(57)【要約】  分離器が、円筒形の収集領域（４）及び分離された相のための下方貯蔵領域（８）に加えて、平坦な底部を有し、上方の接線方向気体流出口（３）及び軸方向気体流出口（６）を有する一般的に円筒形形状の外側ボディ（１１）を備える。回転対称の窪んだ内側ボディ（１２）は、外側ボディ（１１）に垂直に可動に搭載されており、内側ボディ（１２）の高さ位置に従って可変な気体の通過断面積を形成するような方法で、上方接線方向気体流入口（３）の開口及び／又は軸方向気体流出口（６）の始まりと協働する。油・気体分離、特に動力車両の内燃エンジンにおけるリサイクルされたクランク室の気体に含まれる油粒子の回収への適用。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に油・気体分離のために提供され、且つより具体的には、動力車両の内燃エンジンにおけるリサイクルされたクランク室の気体に含まれる油粒子の分離及び回収のために提供される、サイクロン分離器であって、
前記サイクロン分離器が、頂部から底部に向かって、
粒子、且つ特に除去されるべき油滴を含む気体の接線方向上方流入口（３）と、
粒子、且つ特に液体の油の捕捉のための円筒形領域（４）と、
分離された油のような相の貯蔵のための下方領域（８）と、
を備えており、
気体の軸方向流出口（６）が設けられており、
前記サイクロン分離器がさらに、円錐形の下方領域無しに、平坦な底部（５、７）を有する一般的に円筒形の形状を有する外側ボディ（１１）をさらに含んでおり、
前記サイクロン分離器は、内側ボディ（１２）が前記外側ボディ（１１）に垂直に可動に搭載されており、前記内側ボディ（１２）が回転対称に窪んで且つ前記気体の接線方向上方流入口（３）の開口及び／又は前記気体の軸方向流出口（６）の始まりと協働し、前記内側ボディ（１２）の高さ位置に従って可変な気体の通過断面積を形成することを特徴とする、サイクロン分離器。
【請求項２】
前記内側ボディ（１２）が上方領域（１３）を有し、これが、円筒形の外観を有し、前記内側ボディ（１２）の高さ位置に従って前記気体の前記接線方向上方流入口（３）の開口をより多く又はより少なく隠すことができることを特徴とする、請求項１に記載のサイクロン分離器。
【請求項３】
前記内側ボディ（１２）の前記上方領域（１３）が、下方に向かって減少する直径を有する僅かに円錐台形の形状を有することを特徴とする、請求項２に記載のサイクロン分離器。
【請求項４】
前記内側ボディ（１２）の前記上方領域（１３）が、前記気体の軸方向流出口（６）の始まりをそれ自身が構成するこの内側ボディ（１２）の管状部（１４）によって下方に延長されていることを特徴とする、請求項２又は３に記載のサイクロン分離器。
【請求項５】
前記内側ボディ（１２）の前記下方部（１５）が、前記サイクロン分離器の内側に搭載された固定中央要素（１９）と協働するように設けられて、前記内側ボディ（１２）の高さ位置に従って前記気体の軸方向流出口（６）の始まりにおいて通過断面積を変えることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のサイクロン分離器。
【請求項６】
前記内側ボディ（１２）の前記下方部（１５）が裾広がりの形状を示し、且つ円錐形又は円錐台形の外観を有する固定中央要素（１９）と協働することを特徴とする、請求項５に記載のサイクロン分離器。
【請求項７】
前記固定中央要素（１９）が前記外側ボディ（１１）の前記平坦な底部（７）の上に固定された脚（２０）を有していることを特徴とする、請求項５又は６に記載のサイクロン分離器。
【請求項８】
ばね手段（２１）が前記内側ボディ（１２）を下方に付勢するために設けられていることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のサイクロン分離器。
【請求項９】
少なくとも一つのガスケット（２３）が前記内側ボディ（１２）と前記外側ボディ（１１）との間に配置されていることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載のサイクロン分離器。
【請求項１０】
前記ガスケット（２３）が前記内側ボディ（１２）の前記上方領域（１３）に配置されていることを特徴とする、請求項２から９のいずれかに記載のサイクロン分離器。
【請求項１１】
前記ガスケット（２３）が前記外側ボディ（１１）の円錐台形の表面（２４）を担持することを特徴とする、請求項１０に記載のサイクロン分離器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、「サイクロン」という用語の下に知られている種類のエアロゾル相の液気分離を行う分離器装置に関する。より具体的には、本発明は、内燃エンジンの分野において油・気体の分離に適したサイクロン分離器に焦点を当てており、さらにより具体的には、動力車両の内燃エンジンにおけるリサイクルされたクランク室の気体に含まれる油粒子の分離及び回収のために提供されたサイクロン分離器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に知られた方法で、そのようなサイクロン分離器は、頂部から底部に向かって、除去されるべき油滴を含む気体の接線方向上方流入口と、遠心力効果によって油滴がサイクロン分離器の壁に投射される通常は円筒形形状をしている捕捉領域と、通常は円筒形形状をしている液体油の回収領域と、収集された油の貯蔵容積を形成する下方ボックスと、を備える。
【０００３】
このサイクロン分離器はさらに、油から逃げた気体がそこを通って出ていく上方中央開口を備える。
【０００４】
円錐形形状を有する回収領域によって特に特徴付けられる従来のサイクロン分離器の例として、特許文献１及び特許文献２が参照される。
【０００５】
出願人の名義である特許文献３によると、装置の総高さを制限するために、円筒形形状の捕捉領域が収集された油の下方貯蔵容積と直接的に連通するように円錐形形状の領域が除去されているサイクロン分離器もまた知られている。サイクロン分離器のサイズを低減する一方で、この設計は（所与の寸法に対する）その有効性を増すことを可能にする。
【０００６】
円錐形形状の回収領域を維持しているサイクロン分離器について、やはり出願人の名義である特許文献４は、円筒形の捕捉領域及び円錐形の油回収領域の内側に、垂直方向に可動であって且つおそらくは回転的なボディを配置することからなる改良を提案している。円筒錐形の一般的形状を有するこの内部ボディは、その断面積を、このボディの高さ位置に従って変わる環状の間隙の境界を分離器の壁によって規定し、それ自身は気体流量の関数である。これより、円筒錐形ボディの重量は、このボディに印加される圧力の合力と平衡し、気体流束の速度及び圧力低下は実質的に一定に維持される。これより、この手段によって我々は、それ自身が補足的な圧力低下を導くことなく一定であるサイクロン分離器の有効性を得る。特に、考慮されているアプリケーションでは、通過断面積は、気体流量の関数としてエンジン速度に従って変化し、これは、低流量時には油の良好な分離を得て且つ高流量時には圧力低下を制限することを可能にする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】仏国特許発明第２７３８７５８号公報
【特許文献２】欧州特許第０９７２５７２号公報
【特許文献３】仏国特許発明第２９２２１２６号公報
【特許文献４】仏国特許発明第２９２４３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、この最後の技術的な解決策は円錐形状の回収領域を有するサイクロン分離器に特有であって、これより分離器のサイズの低減はもたらさない。
【０００９】
本発明は、それらのサイズを制限しながら全ての流量時にそれらの操作及び有効性を最適化するように、それぞれの欠点を避けながら円錐形領域を有さない分離器の利点と可変通過断面積を有する分離器の利点とを組み合わせることによって、サイクロン分離器をより顕著に改良することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的のために、本発明の対象は、特に油・気体分離のために提供され、且つより具体的には、動力車両の内燃エンジンにおけるリサイクルされたクランク室の気体に含まれる油粒子の分離及び回収のために提供されるサイクロン分離器である。このサイクロン分離器は、頂部から底部に向かって、粒子、且つ特に除去されるべき油滴を含む気体の接線方向上方流入口と、粒子、且つ特に液体の油の捕捉のための円筒形領域と、分離された油のような相の貯蔵のための下方領域と、を含み、気体の軸方向流出口が設けられており、このサイクロン分離器の外側ボディが、円錐形の下方領域無しに、平坦な底部を有する一般的に円筒形の形状を有しており、このサイクロン分離器は、外側ボディに、回転対称の窪んだ内側ボディが垂直に可動に搭載されており、この内側ボディが気体の接線方向上方流入口の開口及び／又は気体の軸方向流出口の始まりと協働し、前記内側ボディの高さ位置に従って可変な気体の通過断面積を形成することによって、特徴付けられる。
【００１１】
本発明はこれより、円錐形の下方領域を有さず、これより外部的には一般的に円筒形形状を示すサイクロン分離器の場合でさえも、気体の通過断面積を、特にこれらの気体の流入口及び／又は流出口で変えることが可能であるという発見に基づいている。
【００１２】
より正確には、動作時において、垂直に可動な内側ボディは、低流量時には、それ自身の重量及び結局は（以下で特定されるように）ばねの効果の下で、比較的顕著な方法で、気体の流入口及び／又は流出口を塞ぐ。逆に、高流量時には、気体流束が可動内側ボディを持ち上げて、これにより分離器の流入口及び／又は流出口の気体の通過断面積を増加させ、相関的に圧力低下を低減する。内側ボディはこれより、平衡位置を維持するように上昇又は下降される。
【００１３】
有益なことには、垂直に可動な内側ボディは上方領域を有し、これが、円筒形の一般的外観を有し、前記内側ボディの高さ位置に従って気体の接線方向上方流入口の開口をより多く又はより少なく隠すことができる。
【００１４】
最も単純な実施形態では、垂直に可動な内側ボディの上方領域は、気体の軸方向流出口の始まりをそれ自身が構成するこの可動内側ボディの管状部によって、下方に延長されている（このレベルでは他の特異性はない）。
【００１５】
しかし、本発明のサイクロン分離器の目的物の好適な実施形態では、垂直に可動な内側ボディの下方部が、サイクロン分離器の内側に搭載された固定中央要素と協働するように設けられて、前記内側ボディの高さ位置に従って気体の軸方向流出口の始まりにおいて通過断面積を変える。ここで、垂直に可動な内側ボディの下方部は、具体的には裾広がりの形状を有し且つ円錐形又は円錐台形の外観を有する固定中央要素と協働し得る。可動内側ボディの高さ位置に従って、我々はこれより、この内側ボディの基部と固定中央要素の頂部との間に「エアギャップ」の変動を得る。
【００１６】
あらゆる場合において、ばね手段が、可動内側ボディを下方に付勢するために有益に設けられる。
【００１７】
垂直に可動な内側ボディがサイクロン分離器の外側ボディにいくらかの機能的なクリアランスをもってスライド可能に搭載されると、我々はさらに、内部短絡又は漏れを防ぐために、サイクロン分離器の垂直に可動な内側ボディと外側ボディとの間に配置された少なくとも一つのガスケットを、有益に設ける。
【００１８】
概して、我々は本発明のおかげで、円錐形領域を有さない分離器の利点と円錐形領域及び円筒錐形の可動内側ボディを有する分離器の利点とを組み合わせたサイクロン分離器を得る。これより、本発明のサイクロン分離器の目的物の構造は、小さな設置面積、低流量時の有効性の増加及び高流量時の圧力低下の低減をもたらす。
【００１９】
加えて、サイクロン分離器の平坦な底部は、単一の低い点における吸引及び気体流を圧縮するばねと組み合わされて、分離器の下方領域においても密着することを可能にし、これより、特に低流量時に同じサイズで有効性をさらに増す。
【００２０】
いずれにしても、以下の記述の助けにより及びこのサイクロン分離器のいくつかの実施形態を例として表している添付の模式的な図を参照することにより、本発明がよりよく理解され、且つ特徴及び効果がハイライトされるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１の実施形態において、内側ボディが低い位置にある本発明に従ったサイクロン分離器の垂直断面図である。
【図２】図1と同様であるが内側ボディが高い位置にある図である。
【図３】第２の実施形態において、内側ボディが低い位置にある本発明に従ったサイクロン分離器の垂直断面図である。
【図４】図３と同様であるが内側ボディが高い位置にある図である。
【図５】図３及び図４の実施形態の代替として、ガスケット搭載の詳細を表す図である。
【図６】第３の実施形態において、本発明に従ったサイクロン分離器の垂直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
最初に第１の実施形態を示す図１及び図２を参照すると、サイクロン分離器は、ハウジング１の内部に、一般的に円筒形形状の実際の「サイクロン」部２を備える。サイクロン部２は、頂部から底部に向かって、除去されるべき油を含む気体の接線方向上方流入口３と、油滴の捕捉のための円筒形領域４と、円形底部５と、を含む。サイクロン部２はまた、油から逃げた気体のための上方軸方向流出口６を含む一方で、ハウジング１の平坦な底部７は、捕捉によって回収されて液相で貯蔵される油のための貯蔵容積８を形成する。
【００２３】
サイクロン分離器の上方部には水平吸引ダクト９が延在し、これは、気体の上方軸方向流出口６を延長する。吸引孔１０によって、一方で貯蔵容積８の上方部と他方で吸引ダクト９の一点との間の連通が実現される。
【００２４】
分離器のサイクロン部２は、これより、円錐形の下方領域無しに円筒形形状及び平坦な底部を有する外側ボディ１１を有する。円筒形の外側ボディ１１の内側には回転対称の内側ボディ１２が同軸状に搭載されており、この内側ボディ１２は外側ボディ１１に対して垂直に可動である。
【００２５】
内側ボディ１２は、円筒形の外観及びより大きい直径を有する上方領域１３を有する。上方領域１３は、より小さな直径を有する管状部１４によって下方に延長され、これよりこれが、外側ボディ１１の内部で底部５に向かって沈下する。管状部１４の下方端１５は、気体の軸方向流出口６の開始点を構成する。
【００２６】
動作時には、サイクロン分離器の流出口が「自然に」圧力低下を生成し、これはそれ自身が吸引孔１０を介して貯蔵容積８に窪み（depression）を生成するのに十分である。これは既に、気体の上方軸方向流出口６による油の投射無しに、サイクロン分離器の大きな有効性をもたらす結果となる。また、接線方向上方流入口３によってサイクロン部７に入れられる気体が、以下のものに分けられることにも留意されたい。
【００２７】
最初に内側ボディ１２の管状部１４に沿ってらせん状に下降し、それから円筒形の捕捉領域４を通って部分的に移動し、管状部１４の内側によって上昇し、最終的に軸方向流出口６によって軸方向に脱出して吸引ダクト９によって排気される、主流１６。
【００２８】
サイクロン部２の円形底部５まで下降し、そこから環状の間隙１８によって脱出して貯蔵容積８を通って移動し、吸引孔１０を通過して最終的に吸引ダクト９と一緒になり主流１６と合流する、副流１７。
【００２９】
加えて、垂直に可動な内側ボディ１２は以下のように関与される。
【００３０】
低流量時には、図１に示されるように、内側ボディ１２は比較的低い平衡点にあり、そこでは、より大きな直径を有するその上方領域１３が気体の接線方向上方流入口３を顕著にカバーする。
【００３１】
高流量時には、図２に示されるように、内側ボディ１２は気体流束の効果の下で比較的高い平衡点にある。内側ボディ１２の上方領域１３は、そこでは接線方向上方流出口３を、より完全に又はより少なく開放して、これより圧力低下を低減する。
【００３２】
既に記述されたものに対応する要素が同じ番号で示されている図３及び図４は、第２の実施形態を示す。
【００３３】
これでは、垂直に可動な内側ボディ１２は、より大きな直径を有する上方領域１３を含み、より小さな直径を有する管状部１４によって下方に延長され、その下方端１５は反転されたファンネルのように円錐形の形状を示す。
【００３４】
管状部１４の下方端１５は、サイクロン部２の平坦な底部７の上にそれ自身が固定された中央脚２０の頂部でサイクロン部２の内側に搭載された円錐形形状の固定中央要素１９の上に置かれている。
【００３５】
さらに、圧縮されて作用するらせんばね２１が、サイクロン部２の頂部と垂直に可動な内側ボディ１２との間に搭載される。内側ボディ１２はこれより、永久的に下方に付勢される。
【００３６】
これより、サイクロン分離器の動作中には、一方では内側ボディ１２の管状部１４の下方端１５と他方では固定中央要素１９との間に位置する環状の間隙又は「エアギャップ」２２は、内側ボディ１２の高さ位置に依存して変化する。後者はこれより、サイクロン部２における気体流入口の断面積、ならびに気体流出口の断面積を変える。
【００３７】
より具体的には、低流量時には、図３に示されるように、内側ボディ１２は低い平衡点にあり、そこでは、より大きな直径を有するその上方領域１３が気体の接線方向上方流入口３を顕著にカバーし、より小さな直径を有するその管状部１４の下方端１５は固定中央要素１９に近づくように動かされて、これにより流出断面積を制限する。
【００３８】
逆に高流量時には、図４に示されるように、内側ボディ１２は高い平衡点にあって、そこでは、その上方領域１３は接線方向上方流出口３をより完全に又はより少なく開放して、その管状部１４の下方端１５は固定中央要素１９から離れるように動かされて、これより流出断面積を増加させる。
【００３９】
低流量時における内部漏れを避けるためには、特にＯリングガスケットであるガスケット２３が、垂直に可動な内側ボディ１２と外側ボディ１１との間に挿入される。図５に示されているように、ガスケット２３は、垂直に可動な内側ボディ１２の上方領域１３に配置される。好ましくは、このガスケット２３は、サイクロン分離器の外側ボディ１１の円錐台形の表面２４を担持して、スティッキング効果を避けて且つエフォート（efforts）を低減する。
【００４０】
最後に図６を参照して我々は第３の実施形態を記述するが、これは、ちょうど記述された第２の実施形態の発展形と考えられ得て、この発展形はサイクロン分離器のいくつかの内部形状の最適化に向かっている。
【００４１】
これより、垂直に可動な内側ボディ１２の上方領域において、上方領域１３は円筒形の一般的な外観を維持するが、直径が下方に向かって減少する僅かに円錐台形の形状を示している。
【００４２】
その下半分の全体に渡って、垂直に可動な内側ボディ１２の管状部１４は、下方端１５まで裾広がり形状を示す。固定中央要素１９は異なるテーパを有する２つの領域を有する円錐台形の形状を示し、これらが湾曲した外観プロファイルをそれに与える。
【００４３】
そのような形状のおかげで、内側ボディ１２が垂直に動くと、気体の通過断面積は変位に依存して非線形に変化し、断面積の変動は、圧力低下が最も顕著になる位置でより迅速になり、これらの位置自身が内側ボディ１２の位置に応じて変化する。圧力低下の変動はこれより、一定に維持するために最適に補正され得る。
【００４４】
上記で様々な実施形態にて記述されたサイクロン分離器は、特に内燃エンジンにおける油・気体分離に、特にリサイクルされたクランク室の気体に含まれる油粒子の回収のために適用され得て、この用途の場合には、サイクロン分離器はエンジンのシリンダヘッドカバーの下に収納される。
【００４５】
本発明が、例として上述されてきたこのサイクロン分離器の実施形態のみに限定されないことは言うまでもなく、反対に、全ての代替的な実施形態及び用途が、特にサイクロン部及び垂直に可動な内側ボディの形状の詳細に関わらず、且つ分離器によって処理される流体又はその他の材料の性質に関わらず、同じ原則に合致するということが達成される。また、この内側ボディの垂直ストローク又は半径方向のクリアランスを制限し且つ／又はこの内側ボディのストロークの端への到達を抑える橋台（abutments）の付加のような全ての付加的な構成が、本発明の範囲内にあるとみなされる。
【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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【国際調査報告】
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2015517049.tif 000010
2015517049.tif 000011
2015517049.tif 000012
2015517049.tif 000013
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