JP5770263B2 - 遠心分離機 - Google Patents

Description

発明の背景及び先行技術

本発明は、燃焼エンジンからの汚染ガス、例えば燃焼エンジンのクランク室から放出されたクランク室ガスの浄化用の装置に関する。装置は、固体又は液体の粒子の状態で汚染ガス内に保有された汚染物質を除去するための遠心分離機を備える。クランク室ガスは通常すす粒子及び／またはオイルミストの状態の汚染物質を含む。遠心分離機は、駆動装置によって回転軸に関して回転可能で、汚染ガスの回転を引き起こすのに適応する遠心ロータを含む。遠心ロータは、それらの間にガスの流通用の中間スペースを画定するように互いに間隔をあけて配置された、先端を切った円錐形の分離ディスクの積み重ねを備える。遠心ロータは、さらに出口チャンバを備える。出口チャンバは、分離ディスクの積み重ねの中央に配され、前記中間スペースに連通し、したがって、出口チャンバは、汚染ガスが回転を引き起こされて分離ディスクの積み重ねの外側から中間スペース内に向け径方向に出口チャンバの中心及び中央に向かって導かれるように、向流分離用に構成される。遠心分離機は、出口チャンバに連通し浄化されたガスの遠心ロータからの排出に適用されるガス出口を備える。

ＥＰ １２７３３３５ Ｂｌは、そのようなクランク室ガスの浄化用の既知の装置について記述する。既知の装置の遠心分離機は、遠心ロータが内部で回転するように配設されるチャンバを画定する静止ハウジングを備える。遠心分離機は燃焼エンジンの側部に固定されて配され、ハウジングに設けられるとともに遠心ロータに連通する入口に、エンジンからクランク室ガスを導くための外部供給ラインが設けられる。作用の間、回転する遠心ロータによって汚染物質はクランク室ガスから分離され、したがって、ハウジングには分離された汚染物質（オイル及びすす）のための出口と浄化されたガスのためのガス出口がある。

ＳＥ ５２９ ４０９ Ｃ２は、クランク室ガスを浄化する同様の装置に言及する。この遠心分離機は、遠心ロータを収容するとともに燃焼エンジンのバルブカバー上へハウジングを直接搭載するために構成されたインターフェース表面を有する静止したハウジングを有している。インターフェース表面には、バルブカバーによって定められるスペースにおいてバルブカバーの開口を介してクランク室ガスに直接連通するガス入口が設けられる。そのような構成の結果、外部のクランク室ガス供給ラインが不要になる。ハウジングは浄化されたガス用のガス出口と、分離された汚染物質用の特別な収集槽も備える。

先行技術の装置は汚染ガスの浄化に非常に有効であると分かった。乗り物産業では、環境への放出減少の目的で、環境要求の増加がしばしばある。上述の装置は、大型のディーゼルエンジンからのクランク室ガスの浄化に伝統的に用いられる。しかしながら、小さなエンジン、例えば５〜９リットルオーダーのディーゼルエンジンからの、あるいは乗用車用のさらに小さなエンジンからの、クランク室ガスの浄化の要求もある。同時に、自動車産業は、高機能を示すコンパクトでコスト効率良い解決の点で、高い要求を設定する。

本発明の目的は上記の要求を全てあるいは少なくとも部分的に満たすことである。

本発明によれば、これは、導入で述べられ、燃焼エンジン内に形成されるとともに汚染ガスを受けるように配設されたスペース内に遠心ロータ上の分離ディスクの積み重ねが回転するように配置され、分離ディスク間の中間スペースが直接スペースに連通するとともにスペースからの浄化されたガスを、スペースを画定する壁を通って案内するようにガス出口が配設されたことを特徴とする装置によって達成される。

発明に係る装置は燃焼エンジン内の既存のスペースを利用する。クランク室ガスの浄化用に、例えばそのようなスペースは、クランク室、あるいはエンジンブロック内に位置して形成されクランク室に連通するスペースの形をとることが可能である。他の可能なスペースは、エンジンに付属の種々のカバー、例えばバルブカバー内のスペース、タイミングチェーンケースあるいはフライホイールハウジング、によって画定されるものである。クランク室ガスの浄化の目的のために、そのようなスペースは、エンジンブロックのチャネルを通じてクランク室に連通するように配設されてもよい。エンジン内に形成されたスペースはしたがって、遠心ロータ用に画定されたスペースを構成する。これは、遠心分離機が自身の遠心ロータを収容する分離ハウジングも、汚染ガスを遠心ロータに供給する自身の分離供給ラインも、必要としないことを意味する。遠心分離機の全部または実質的に全部が既存のエンジンスペース内に収容されるため、発明に係る装置はエンジンの外側のスペースもほとんど占領しない。また、遠心分離機はガスから分離された汚染物質用のどんな出口装置を設けることも必要としない。代わりに、遠心ロータは向流分離の結果として分離された汚染物質を分離ディスクの積み重ねから径方向に外方に推進させ、既に汚染ガスを含むスペースに直接戻すように配設される。

有利な遠心ロータは汚染ガスが積み重ねの軸全体に沿って比較的自由に流れることが可能となるように、画定壁から離れた空間に位置されるかもしれない。これは、分離ディスク間の全ての中間スペースに汚染ガスが均一に（均質的に）分配されるのに良い条件を作り出す。燃焼エンジンの周りに制限されたスペースのために、先行技術の遠心分離機は前記静止したハウジングがそれを比較的近くで囲むように構成され、すなわち、遠心分離機が遠心ロータ及びそれを囲むハウジングの間の比較的小さな輪状のスペースで構成される。そのような小さなスペースは、分離ディスクの積み重ね内における中間スペースへの汚染ガスの不均一な分配を引き起こす流れ抵抗に帰するかもしれない。発明はしたがって、分離ディスクの積み重ねの全体に沿った自由な流れが、分離ディスク間の全ての中間スペースへの汚染ガスのより均一な分配に帰するという点で改良された分離性能を可能にする。

したがって、発明は燃焼エンジンからの汚染ガス効率的な浄化に帰するとともに、シンプルでコンパクトな装置を提案する。

発明の実施形態によれば、駆動装置は、遠心ロータの速度がエンジンの速度に関して可変であるように配設される。速度制御、遠心ロータ速度及びそれゆえ浄化効果が必要に応じて調節可能である。遠心ロータは例えば動力的にエンジンのシャフトに接続され得る。そこで駆動装置はシャフトと遠心ロータとの間の速度伝達比を可変とするための手段を備え、遠心ロータの速度はしたがって、シャフト及びエンジンの速度に応じて可変である。

発明の他の実施形態によれば、駆動装置はモータである。この場合、遠心ロータは、燃焼エンジンの速度に依存しないそれ自身のモータによって駆動される。そのようなモータは遠心ロータの速度制御の可能性を許容し、それは例えば電気モータ及びしたがって遠心ロータの速度制御用の制御ユニットに作用的に接続された電気モータによって達成される。空気または油圧モータの速度もまた圧縮されたガスまたは液体の空気または油圧モータへの流れの制御によって制御されるかもしれない。

発明の他の実施形態によれば、駆動装置はスペースの外側に位置している。駆動装置はしたがって、汚染ガスを含むスペースから分離され、それは例えば電気モータが、オイルミスト、すす及び他の汚染物質を含み比較的汚染された攻撃的な環境から保護可能であることを意味する。

発明のさらなる実施形態によれば、スペースを画定する壁に、遠心ロータを壁に回転可能に支持するベアリングユニットが設けられる。壁はこのようにして遠心ロータの支持のために用いられる。スペース内に更なる軸受ユニットが設けられるかもしれない。その場合ベアリングユニットは遠心ロータを分離ディスクの積み重ねの各サイドで回転可能に支持するのに適用される。これは、遠心ロータの比較的強固な軸支に帰し、それによってその回転の間の有害な振動［vibrations］及び揺れ［oscillations］が回避され得る。

発明の他の実施形態によれば、遠心ロータはスペースを画定する壁においてシャフトリードスルー［lead-through］を通って延びるロータシャフトを介して動力的に駆動装置に接続され、シャフトリードスルーは壁内のベアリングユニットを有して構成される。これは、シャフトリードスルーは壁に遠心ロータを回転可能に支持するのに利用できることを示す。

発明の更なる実施形態によれば、遠心ロータは壁の前記ベアリングユニットのみにおいて回転可能に支持される。これは、遠心分離機全体のために１つのみの軸受ユニットを有する単純な支持装置に帰する。

発明のさらなる実施形態によれば、ガス出口は、分離ディスクの積み重ねの、前記壁のベアリングユニットから遠位に配置された軸方向の端壁を介して出口チャンバに連通する。こうして、ガス出口は、分離ディスクの積み重ねの軸方向一方側に配置され、ベアリングユニットは分離ディスクの積み重ねの軸方向他方側において壁に位置する。

発明のさらなる実施形態によれば、ガス出口は、分離ディスクの積み重ねの、ベアリングユニットに関して近位に位置する軸方向の端壁を介して、出口チャンバに連通する。ガス出口とベアリングユニットの両方はしたがって、分離ディスクの積み重ねの軸方向における同じ側に位置している。

発明のさらなる実施形態によれば、ガス出口は、壁において前記ベアリングユニットを囲むとともに、スペースを画定する壁に接続される管状要素の形を有し、ガス出口は出口ダクトを形成し、その中でベアリングユニットのベアリングサポートは、浄化されたガスが出口ダクト内でベアリングサポートを通って案内されるように配設される。遠心ロータを壁に回転可能に支持するために、ガス出口はベアリングユニットと結合される結果となる。

発明のさらなる実施形態によれば、モータは電気モータである。電気モータであるため、速度を整えるのは比較的簡単である。電気モータは、汚染ガスを含むスペースから分離され、したがって比較的汚染された環境から保護されるように、好ましくはスペースの外側に位置している。

発明のさらなる実施形態によれば、モータは、燃焼エンジンで作用中に圧縮された流体の手段によって遠心ロータを回転するように配設された油圧あるいは空気モータである。そのような流体は、例えば乗り物例えばトラック用の燃焼エンジンの既存の圧縮空気あるいは潤滑剤システムからの、圧縮空気あるいは圧縮された潤滑剤（オイル）であり得る。

発明の更なる実施形態によれば、モータはスペース内に配置されるとともに遠心ロータに接続されたタービンを備え、モータは、前記圧縮された流体をスペース内に設けられたオリフィスへ供給し、タービンホイール及びそれによる遠心ロータの回転を引き起こすためにタービンに向けて方向づけるためのダクトを備える。これは、スペースが遠心ロータの駆動にも利用できることを意味する。汚染ガス用のスペースはまた、通常潤滑剤を含み、及び／または前記潤滑剤を例えばクランク室に返すように、構成されるため、圧縮された潤滑剤が好ましく前記圧縮流体として利用され得る。

発明の更なる実施形態によれば、遠心分離機は、分離ディスクの積み重ねの下流に位置するとともに遠心ロータを通るガス流に関連した圧力低下を補うのに適用されるファンを備える。この場合、ガス出口には、遠心ロータに属するとともにファンハウジング内に延びるロータシャフトに搭載されたファンインペラを囲むファンハウジングが設けられてもよい。向流分離機では、遠心ロータは希望の流れ方向と反対の方向のガス流にポンプ作用を及ぼし、作用中のそのような遠心ロータを通る流れ抵抗に帰する。回転するファンはしたがって、作用中の遠心ロータを通ってクランク室ガスを導入する。スペース内の過度のガス圧はこうして回避される。

発明の更なる実施形態によれば、燃焼エンジン内に形成されたスペースはエンジン上のカバーによって画定される。スペースを画定する前記壁はしたがって、バルブカバー、タイミングチェーンケース、フライホイールハウジング等の形をとり得る。クランク室ガスを受けるスペースを画定するそのようなカバーは先行技術であってここでは更なる説明はしない。

発明の他の実施形態によれば、汚染ガスは燃焼エンジンのクランク室から放出されたクランク室ガスである。これは、エンジンからのクランク室ガスが装置によって浄化可能であることを意味する。このため、エンジン内に形成されたスペースはそのクランク室あるいはエンジンブロック内に形成されてクランク室に連通するように配設されたスペースであるかもしれない。

発明は、添付の図面を参照した実施例によって記述される発明の実施形態の詳細な記述によって、以下により詳細に説明される。
図１は発明の第１の実施形態に係る装置を示す。 図２は発明の第２の実施形態に係る装置を示す。 図３は発明の第３の実施形態に係る装置を示す。

発明の種々の実施形態の詳細な説明

図１〜３は、燃焼エンジンからの汚染ガスの浄化用の装置の種々の実施形態を示す。示された実施形態では、汚染ガスは、エンジンのクランク室から放出されたクランク室ガスである。装置１は、クランク室ガスからの粒子の汚染物質を分離する遠心分離機２を備える。遠心分離機２は遠心ロータ３を備え、それは回転軸Ｒに関して回転可能であり、エンジン内に形成されるスペース４及び４’すなわちエンジンに属するスペース内に配置される。図１及び図２のそれぞれによる第１及び第２の実施形態では、スペース４はエンジンのバルブカバー５によって画定される。バルブカバー５内のそのスペース４は、クランク室からのクランク室ガスを受けるように設置される。したがって、エンジンは、クランク室からバルブカバー５によって画定されるスペース４にクランク室ガスを導くチャンネルを有するエンジンブロックを備える。図３による第３の実施形態において、遠心ロータ３はクランク室５’内、すなわちクランク室５’によって画定されるスペース４’内に、直接回転可能に配置される。

スペース４，４’において、遠心ロータ３には、互いに間隔を持って配置され、その間にクランク室ガスが通過する中間スペース７を画定する分離ディスク６の積み重ねが設けられる。このような中間スペース７は、分離ディスクの表面上に多くのスペーサ部材（不図示）を設けることで形成され得る。明瞭さのために、図面は、大きな軸方向の中間スペース７を有する少数の分離ディスク６のみを示す。実際には、かなり多くの分離ディスク６が積み重ねられ、結果として比較的薄い中間スペースがそれらの間に形成される。分離ディスクの積み重ねは、分離ディスク６の間の中間スペース７がスペース４、４’に直接連通するように、スペース４、４’内に配置される。分離ディスク６は、先端が切られた円錐形であって、分離ディスク６に対応する先端が切られた円錐形の第１の端壁８及び第２の端壁９の間で積み重ねられる。ロータシャフト１０は、回転軸Ｒと同軸に、分離ディスク６の積み重ねを通過して延び、分離ディスク６及び端壁８，９は同心的に配置され、ロータシャフト１０に接続される。したがって、各端壁８，９及び各分離ディスク６は、ロータシャフト１０用の孔がある中央の平面部分を有する。

各分離ディスク６は、平面部分においてそれを通り、ロータシャフト１０の周りに設けられたガス流開口（不図示）をさらに有する。分離ディスクのガス流開口と、分離ディスクの中央平面部分の間の中間スペース７とは、共に積層ディスク６内に中央出口チャンバ１１を構成する。結果的に遠心ロータ３は、いわゆる向流分離によってクランク室ガスを浄化するように配設される。そこで、汚染されたクランク室ガスは、分離ディスク６の間の中間スペース７に、ロータ３の外側から径方向に、中央の出口チャンバ１１に向かって、導かれる。第２の端壁９の中央部分は、ロータシャフト１０の周りに分布されそれを通過する複数の開口１２を有し、遠心ロータ３から浄化されたクランク室ガスを排出するために、中央の出口チャンバ１１は静止ガス出口１３，１３’、１３”に接続され得る。第２の端壁９は、環状のフランジ１４をさらに備え、それは軸方向にガス出口１３，１３’、１３”に向かって延び、ガス出口１３，１３’、１３”上の管状要素１５ｂに配される同様の環状のフランジ１５ａと協同して配される。浄化されたクランク室ガスは、このように中央の出口チャンバ１１から静止したガス出口１３、１３’および１３”に案内される。

図１に示される第１実施形態では、静止したガス出口１３がバルブカバー５内のスペース４に配置される。ガス出口１３内に延びるロータシャフト１０の一端にはファンインペラ１６が設けられ、ガス出口１３においてファンインペラ１６を囲む部分はファンハウジング１７として構成される。ガス出口１３は、ファンハウジング１７に接続されスペース４から出るクランク室ガスをダクトリードスルーあるいはバルブカバー５の開口５ａを通って導くように配された出口ダクト１８ｂをさらに備える。ガス出口１３におけるファンインペラ１６は出口チャンバ１１からファンハウジング１７の出口ダクト１８ｂを通ってクランク室ガスをくみ出すように構成される。向流分離機では、分離ディスク６の積み重ねは理想の流れの方向と逆方向に流れるガスにポンプ作用を及ぼし、その結果、このような遠心ロータ３を通って作用中に流れ抵抗あるいは圧力低下を引き起こす。したがって、ファン１６は少なくともロータ３を通るガスの流れに関する圧力低下を補うのに適応される。

図１は、遠心ロータ３に動力的に接続されるとともにバルブカバ−５の外側に搭載された電気モータ１９を概略的に示す。モータ１９は、バルブカバー５にて、シャフトリードスルーを通って延びるロータシャフト１０の第２の端部に接続される。シャフトの通路は、２つのベアリング２０ａ、２０ｂおよびベアリングサポート２１を有しバルブカバー５においてロータシャフト１０を介して遠心ロータ３を回転可能に支持するベアリングユニットを備える。この２つのベアリング２０ａ、２０ｂは、ベアリングサポート２１内で軸方向に並んで配置される。

図１に示されるように、ロータシャフト１０は、単に、バルブカバー５におけるシャフトの通過と関連したベアリングユニットによって軸支[journalled]される。結果は遠心ロータ３全体用の単純な支持装置である。しかしながら、もしそのように望まれれば、遠心ロータ３が分離ディスク６の積み重ねの両サイドで支持されるように、更なるベアリングユニット（不図示）が第１の端部にてガス出口１３内に設けられてもよい。

図２に示される第２実施形態では、静止したガス出口１３’は浄化されたクランク室ガスのための出口ダクト１８ａを規定する管状要素１５ｂの形をとる。バルブカバー５には、浄化されたクランク室ガスがバルブカバー５内のスペース４から外に案内され得るように、出口ダクト１８ａが接続された開口５ａがある。管状要素１５ｂは、その開口５ａの周りの領域において直接バルブカバー５に接続され、軸方向内部に遠心ロータ３の第２の端壁９上の環状フランジ１４に向かって延び、環状フランジ１５ａと協同する形の自由端を有する。上に示されるように、フランジ１４，１５ａは浄化されたクランク室ガスを遠心ロータ３内において中央の出口チャンバから静止したガス出口１３に案内するために協同するように配されている。

図２は、管状要素１５ｂ内に延びるロータシャフト１０の第１の端部を示し、管状要素１５ｂは第１のベアリング２１ａとベアリングサポート２１ａを備えるベアリングユニットを囲み、それらは、ロータシャフト１０をバルブカバー５内にて管状要素１５ｂを介して回転可能に支持するように配される。管状要素１５ｂ内では、ベアリングサポート２１ａは、ベアリングサポート２１ａ及び管状要素１５ｂの間で径方向に延びるフランジによって支持され、ベアリングサポート２１ａの周りに分布されてそれを貫通するとともに、浄化されたクランク室ガスを出口ダクト１８ａ内にてベアリングサポート２１ａを通過して案内するように配された複数の孔２２を有する。ロータシャフト１０の第２の端部はスペース４内に配置され、タービンホイール１９’を支持する。ロータシャフト１０は、ノズル（不図示）をさらに備える油圧モータに動力的に接続される。ノズルはスペース４内に置かれ、タービンインペラ１９’及び遠心ロータ３の回転のための液体（例えば圧縮オイル）の噴射をタービンホイール１９’へ方向づけるように設けられる。分離ディスク６の積み重ね及びタービンホール１９’の間において、ロータシャフト１０は、バルブカバー５内でスペース４に配された壁要素２１ｂに、第２のベアリング２０ｂ’によって軸支される。第２実施形態において、遠心ロータ３はしたがって、分離ディスク６の積み重ねの各サイドで、第１のベアリング２０ａ’及び第２のベアリング２０ｂ’によって回転可能に支持される。

図３に示される第３実施形態では、遠心ロータ３は回転するようにクランク室５’内に配置される。クランク室５’内のスペース４は液状のオイルを一定レベルまで含むように整えられる。しかしながら、ロータ３はスペース４のクランク室ガスを含むように整えられる部分に配置される。したがって、遠心ロータ３が液体のオイルに接触あるいは満たされるリスクがないように、示される遠心分離機２は前記オイルレベルの上方に適当な距離を持って配置される。

図３は、浄化されたクランク室ガス用の出口ダクト１８ａを規定する管状要素１５ｂが設けられた静止したガス出口１３”を示す。クランク室５’には、出口ダクト１８ａが接続され浄化されたクランク室ガスがクランク室５’内のスペース４’から外へ案内される開口５’ａがある。管状要素１５ｂはその開口５’ａの周りの領域においてクランク室５’に直接接続され、径方向内側に遠心ロータ３の第２端壁９の環状フランジ１４に向かって延び、管状要素１５ｂの自由端が環状フランジ１５ａと協同する形をとる。上述されるように、フランジ１４及び１５ａは、浄化されたクランク室ガスを遠心ロータ３内の中央の出口チャンバ１１から静止したガス出口１３”に案内するために協同するように配設される。ロータシャフト１０は、管状要素１５ｂを通り、クランク室５’からその開口５ａを通って外に軸方向に延びる。クランク室５’のすぐ外側で、ロータシャフト１０はファンインペラ１６を支持する。そこでは、ガス出口１３”は、ファンインペラ１６を囲みクランク室５’の外側に配され、クランク室５７内で開口５７ａを介して出口ダクト１８ａに接続されるように設けられたファンハウジング１７を備える。ガス出口１３”は、ファンハウジング１７に接続されるとともにクランク室ガスをファンハウジングから外に案内するよう設けられた出口ダクト１８ｂをさらに備える。前述されたように、ファンインペラ１６はクランク室ガスを遠心ロータ３内の出口チャンバ１１から静止したガス出口１３’を通って汲み出すように構成される。したがって、ファンインペラ１６は、少なくとも遠心ロータ３を通るガス流に関連する前記圧力低下を補うのに適用され得る。あるいは、ファンインペラ１６は、上述の圧力低下を補う必要が無い場合には本実施形態から完全に省略され得る。

図３は、遠心ロータ３に動力的に接続され、ファンハウジング１７の外側に搭載された電気モータ１９概略的に示す。モータ１９は、ファンハウジング１７内においてシャフトリードスルーを通って延びるロータシャフト１０の第１の端部に接続される。第３実施形態では、遠心ロータ３は分離ディスク６の積み重ねの両側で、クランク室内で管状要素１５ｂを介してロータシャフト１０を回転するように支持するように配備された第１のベアリング２０ａ’及びベアリングサポート２１ａを有するベアリングユニットによって、軸支される。管状要素１５ｂにおいて、ベアリングサポート２１ａは、リテイナ２１及び管状要素１５ｂの間で径方向に延びるとともにベアリングサポート２１ａの周りに貫通して分配され出口ダクト１８ａ内にて浄化されたクランク室ガスをベアリングサポート２１ａを通って案内するように配設された複数の孔部２２を有するフランジによって、支持される。ロータシャフト１０の第２の端部は、第２のベアリング２０ｂ’によって、クランク室５’内のスペース４’に配置された壁要素２１ｂ内に軸支される
上に記述され図示された装置は下に説明するように、クランク室ガスを、その内部に保有されガスよりも高密度の粒子（汚染物質）から浄化するために動く。この場合、汚染物質は２種類、すなわち固体粒子、例えばすす粒子、及び、液体粒子、例えばオイル粒子、である。

モータ１９，１９’はスペース４、４’内の遠心ロータ３の回転を維持する。スペース４，４’内の汚染されたクランク室ガスは分離ディスク６の積み重ねの外周から直接分離ディスク６間の中間スペース７内に案内される。そこから、ガスはロータの中央の出口チャンバ１１向かって径方向内側に流れる。ガスが分離ディスク間を流れる間、遠心ロータの回転によって、回転が付与される。したがって、遠心力によって、ガス中に保有された粒子は、分離ディスクの内側すなわち先端が切られた円錐状の分離ディスクの回転軸Ｒに対向する側に向かって移動及び接触が引き起こされる。分離ディスクとの接触において、粒子はそれらの流れに乗って、その後、主にそれらの径方向外側への分離ディスクの内面に沿う移動を引き起こす遠心力によって作用される。それらが分離ディスクの周縁に達するとき、粒子は遠心ロータ３から外に推進され、したがって、スペース４，４’に戻される。

隣接する分離ディスク６間の各中間スペースにおいて粒子が取り除かれたクランク室ガスは、径方向内側に遠心ロータ３の中央の出口チャンバ１１に向かって移動し続ける。しかしながら、遠心ロータの回転は、分離ディスク６間の中間スペース７を通るガス流への流れ抵抗に帰する。言い換えれば、遠心ロータ３は遠心ロータを通る流れの希望の方向と反対方向のガス流にポンプ作用を及ぼす。作用中、スペース４、４’に供給されるクランク室ガスは、十分に高いガス圧をその中に発生させ、それは前述の流れ抵抗にもかかわらず、径方向内側に出口チャンバ１１へ向かいガス出口１３’を通って出る流れを引き起こすであろう。しかしながら、エンジンは計測され、スペース４，４’内の圧力は特定の圧力範囲内に維持される必要があり、すなわち圧力は、一定の静圧の上に上がり、あるいは一定の負圧の下に下がることを許されるべきではない。スペース４，４’において許容可能な静圧がクランク室ガスを回転する遠心ロータを通って押すのに十分でない場合、装置は遠心ロータを通るガス流の圧力低下を補うために遠心ロータの下流に位置するファンインペラ１６を備え得る。回転するファンインペラ１６は、作用中、したがって、遠心ロータ３を通ってクランク室ガスを導く。浄化されたクランク室ガスは、ガス出口１３，１３’、１３”を通りロータ３の出口チャンバ１１を出る。

発明は言及された実施形態に制限されず、下記の請求項の範囲内で変形及び修正が可能である。言及された実施形態では、遠心ロータはスペース内に水平に配置されたが、それはそこで垂直に配置され得る。したがって、遠心ロータは例えばバルブカバー内で、ロータシャフト及び壁のベアリングユニットを介し、あるいはロータシャフト及び外部に置かれたモータを介して、吊ってあるように配設され得る。また、先端を切られた円錐状の分離ディスクは、その内側がガス出口に向いていても（図面に示されるように）、離れる方向に向いていても、どちらでもよい。それらがガス出口から離れる向きであれば、代わりに第１の端壁８に複数の貫通する開口が設けられ、浄化されたガスが遠心ロータから排出されるように中央の出口チャンバはガス出口に連通可能であるだろう。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[１]
燃焼エンジンの汚染ガス浄化用の装置（１）であって、
前記装置（１）は、ガスをその内部に保有された固体または液体の粒子状の汚染物質から浄化するための遠心分離機（２）を備え、
前記遠心分離機（２）は、
駆動装置（１９，１９’）によって回転軸（Ｒ）に関して回転可能であるとともに、ガスの回転を引き起こすように配され、互いに間隔を有して配置されてそれらの間にガスが通過して流れる中間スペース（７）を画定する、先端が切られた円錐状の分離ディスクの積み重ねを備える遠心ロータ（３）と、
前記分離ディスクの積み重ね内の中央に配置され、前記中間スペース（７）に連通し、したがって前記遠心ロータ（３）が、汚染ガスが回転を引き起こされて分離ディスク（６）の外側から径方向に中央の出口チャンバ（１１）に向かって中間スペース（７）内に案内されるようにして、向流分離用に構成される、出口チャンバ（１１）と、
前記出口チャンバ（１１）連通するとともに、遠心ロータから浄化されたガスを案内するガス出口（１３，１３’，１３”）と、
を備え、
前記遠心ロータ（３）の分離ディスク（６）の積み重ねは、エンジン内に形成されたスペース（４，４’）内に回転するように配置されるとともに、汚染ガスを受けるように配され、分離ディスクの間の中間スペース（７）は直接前記スペース（４，４’）に連通し、ガス出口（１３，１３’，１３”）は浄化されたガスを前記スペース（４，４’）から前記スペースを画定する壁（５，５’）を通って外に案内することを特徴とする装置。
[２]
前記駆動装置（１９，１９’）は、遠心ロータの速度がエンジンの速度に関して可変であるように配設されたことを特徴とする[１]に記載の装置。
[３]
前記駆動装置はモータ（１９，１９’）であることを特徴とする[１]または[２]に記載の装置。
[４]
前記駆動装置は前記スペース（４，４’）の外側に配置されることを特徴とする[１]乃至[３]のいずれかに記載の装置。
[５]
前記スペースを画定する壁（５，５’）に、前記遠心ロータ（３）を前記壁（５，５’）に回転可能に支持するベアリングユニット（２０ａ，２０ａ’，２０ｂ，２１，２１ａ）が設けられることを特徴とする[１]乃至[４]のいずれかに記載の装置。
[６]
前記スペース（４，４’）にベアリングユニット（２０ｂ’，２１ｂ）がさらに設けられ、前記ベアリングユニット（２０ａ’，２０ｂ’，２１ａ，２１ｂ）は、前記遠心ロータを前記分離ディスク（６）の積み重ねの各サイドにて回転可能に支持するように配設されることを特徴とする[５]に記載の装置。
[７]
前記遠心ロータ（３）は、スペース４を画定する壁（５，５’）においてシャフトリードスルーを通って延びるロータシャフト（１０）を介して前記駆動装置（１９）に動力的に接続され、前記シャフトリードスルーは前記ベアリングユニット（２０ａ，２０ａ’，２０ｂ，２１，２１ａ）によって前記壁（５，５’）に構成されることを特徴とする[４]及び[５]に記載の装置。
[８]
前記遠心ロータ（３）は前記壁（５，５’）において前記ベアリングユニット（２０ａ，２０ａ’，２０ｂ，２１，２１ａ）のみに回転可能に支持されることを特徴とする[５]または[７]に記載の装置。
[９]
前記ガス出口（１３）は、前記分離ディスクの積み重ねに配置され前記壁（５）の前記ベアリングユニット（２０ａ，２０ｂ，２１）に関して遠位に配置された軸方向の端壁（９）を介して、前記出口チャンバ（１１）に連通することを特徴とする[５]乃至[８]のいずれかに記載の装置。
[１０]
前記ガス出口は、前記分離ディスクの積み重ねに配置され前記壁（５，５’）の前記ベアリングユニット（２０ａ’，２１ａ）に関して近位に配された軸方向の端壁（９）を介して、前記出口チャンバ（１１）に連通することを特徴とする[５]乃至[８]のいずれかに記載の装置。
[１１]
前記ガス出口（１３’，１３”）は、壁（５，５’）において前記ベアリングユニット（２０ａ’，２１ａ）を囲むとともに前記スペースを画定する壁（５，５’）に接続される管状要素（１５ｂ）の形状を有し、
そのガス出口は、出口ダクト（１８ａ）を形成し、その中で前記ベアリングユニット（２０ａ’，２１ａ）のベアリングサポート（２１ａ）は、浄化されたガスが前記出口ダクト（１８ａ）のベアリングサポート（２１ａ）を通過して案内され得るように、配設されることを特徴とする[１０]
に記載の装置。
[１２]
前記モータは電気モータ（１９）であることを特徴とする[３]に記載の装置。
[１３]
前記モータは、作用中に燃焼エンジンで圧縮された流体によって遠心ロータ（３）を回転するように配設された油圧（１９’）あるいは空気モータであることを特徴とする[３]
に記載の装置。
[１４]
前記モータはスペース（４，４’）内に配置されるとともに遠心ロータ（３）に接続されたタービン（１９’）を備え、前記圧縮された流体をスペース（４，４’）内に位置するオリフィスへ供給し、タービンホイール及びそれにより遠心ロータ（３）の回転を引き起こすために、タービン（１９’）へ向けて方向づけるためのダクトを備えることを特徴とする[１３]に記載の装置。
[１５]
前記圧縮された流体は、前記燃焼エンジン用の潤滑剤であることを特徴とする[１４]に記載の装置。
[１６]
前記遠心分離機（２）は、分離ディスクの積み重ねの下流に位置するとともに前記遠心ロータ（３）を通るガス流に関連した圧力低下を補うように適用されたファン（１６，１７）を備えることを特徴とする前述のいずれかに記載の装置。
[１７]
前記ファンはガス出口（１３，１３”）に配設され、前記ガス出口には、前記遠心ロータ（３）に属するとともにファンハウジング（１７）内に延びるロータシャフト（１０）に配置されたファンインペラ（１６）を収容するファンハウジング（１７）が設けられることを特徴とする[１６]に記載の装置。
[１８]
燃焼エンジン内に形成されたスペース（４）は、バルブカバー、タイミングチェーンケースあるいはフライホイールハウジングのようなエンジンのカバー（５）によって画定されることを特徴とする前述のうちいずれかに記載の装置。
[１９]
前記汚染ガスは前記燃焼エンジンのクランク室（５’）から放出されたクランク室ガスであることを特徴とする前述のうちいずれかに記載の装置。
[２０]
前記燃焼エンジン内に形成された前記スペース（４’）はエンジンのクランク室（５’）あるいはエンジンブロック内に形成され前記クランク室（５’）に連通するように配設されたスペースであることを特徴とする[１９]に記載の装置。

Claims (20)

1. 燃焼エンジンの汚染ガス浄化用の装置（１）を有し、
   前記装置（１）は、ガスをその内部に保有された固体または液体の粒子状の汚染物質から浄化するための遠心分離機（２）を備え、
   前記遠心分離機（２）は、
   駆動装置（１９，１９’）によって回転軸（Ｒ）に関して回転可能であるとともに、ガスの回転を引き起こすように配され、互いに間隔を有して配置されてそれらの間にガスが通過して流れる中間スペース（７）を画定する、先端が切られた円錐状の分離ディスクの積み重ねを備える遠心ロータ（３）と、
   前記分離ディスクの積み重ね内の中央に配置され、前記中間スペース（７）に連通し、したがって前記遠心ロータ（３）が、汚染ガスが回転を引き起こされて分離ディスク（６）の外側から径方向に中央の出口チャンバ（１１）に向かって中間スペース（７）内に案内されるようにして、向流分離用に構成される、出口チャンバ（１１）と、
   前記出口チャンバ（１１）連通するとともに、遠心ロータから浄化されたガスを案内するガス出口（１３，１３’，１３”）と、
   を備え、
   前記遠心ロータ（３）の分離ディスク（６）の積み重ねは、エンジン内に形成されたスペース（４，４’）内に回転するように配置されるとともに、汚染ガスを受けるように配され、分離ディスクの間の中間スペース（７）は直接前記スペース（４，４’）に連通し、ガス出口（１３，１３’，１３”）は浄化されたガスを前記スペース（４，４’）から前記スペースを画定する壁（５，５’）を通って外に案内することを特徴とする、燃焼エンジン。
2. 前記駆動装置（１９，１９’）は、遠心ロータの速度がエンジンの速度に関して可変であるように配設されたことを特徴とする請求項１に記載の燃焼エンジン。
3. 前記駆動装置はモータ（１９，１９’）であることを特徴とする請求項１または２に記載の燃焼エンジン。
4. 前記駆動装置は前記スペース（４，４’）の外側に配置されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の燃焼エンジン。
5. 前記スペースを画定する壁（５，５’）に、前記遠心ロータ（３）を前記壁（５，５’）に回転可能に支持するベアリングユニット（２０ａ，２０ａ’，２０ｂ，２１，２１ａ）が設けられることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の燃焼エンジン。
6. 前記スペース（４，４’）にベアリングユニット（２０ｂ’，２１ｂ）がさらに設けられ、前記ベアリングユニット（２０ａ’，２０ｂ’，２１ａ，２１ｂ）は、前記遠心ロータを前記分離ディスク（６）の積み重ねの各サイドにて回転可能に支持するように配設されることを特徴とする請求項５に記載の燃焼エンジン。
7. 前記遠心ロータ（３）は、スペース４を画定する壁（５，５’）においてシャフトリードスルーを通って延びるロータシャフト（１０）を介して前記駆動装置（１９）に動力的に接続され、前記シャフトリードスルーは前記ベアリングユニット（２０ａ，２０ａ’，２０ｂ，２１，２１ａ）によって前記壁（５，５’）に構成されることを特徴とする請求項４又は５に記載の燃焼エンジン。
8. 前記遠心ロータ（３）は前記壁（５，５’）において前記ベアリングユニット（２０ａ，２０ａ’，２０ｂ，２１，２１ａ）のみに回転可能に支持されることを特徴とする請求項５または７に記載の燃焼エンジン。
9. 前記ガス出口（１３）は、前記分離ディスクの積み重ねに配置され前記壁（５）の前記ベアリングユニット（２０ａ，２０ｂ，２１）に関して遠位に配置された軸方向の端壁（９）を介して、前記出口チャンバ（１１）に連通することを特徴とする請求項５乃至８のいずれかに記載の燃焼エンジン。
10. 前記ガス出口は、前記分離ディスクの積み重ねに配置され前記壁（５，５’）の前記ベアリングユニット（２０ａ’，２１ａ）に関して近位に配された軸方向の端壁（９）を介して、前記出口チャンバ（１１）に連通することを特徴とする請求項５乃至８のいずれかに記載の燃焼エンジン。
11. 前記ガス出口（１３’，１３”）は、壁（５，５’）において前記ベアリングユニット（２０ａ’，２１ａ）を囲むとともに前記スペースを画定する壁（５，５’）に接続される管状要素（１５ｂ）の形状を有し、
    そのガス出口は、出口ダクト（１８ａ）を形成し、その中で前記ベアリングユニット（２０ａ’，２１ａ）のベアリングサポート（２１ａ）は、浄化されたガスが前記出口ダクト（１８ａ）のベアリングサポート（２１ａ）を通過して案内され得るように、配設されることを特徴とする請求項１０に記載の燃焼エンジン。
12. 前記モータは電気モータ（１９）であることを特徴とする請求項３に記載の燃焼エンジン。
13. 前記モータは、作用中に燃焼エンジンで圧縮された流体によって遠心ロータ（３）を回転するように配設された油圧（１９’）あるいは空気モータであることを特徴とする請求項３に記載の燃焼エンジン。
14. 前記モータはスペース（４，４’）内に配置されるとともに遠心ロータ（３）に接続されたタービン（１９’）を備え、前記圧縮された流体をスペース（４，４’）内に位置するオリフィスへ供給し、タービンホイール及びそれにより遠心ロータ（３）の回転を引き起こすために、タービン（１９’）へ向けて方向づけるためのダクトを備えることを特徴とする請求項１３に記載の燃焼エンジン。
15. 前記圧縮された流体は、前記燃焼エンジン用の潤滑剤であることを特徴とする請求項１４に記載の燃焼エンジン。
16. 前記遠心分離機（２）は、分離ディスクの積み重ねの下流に位置するとともに前記遠心ロータ（３）を通るガス流に関連した圧力低下を補うように適用されたファン（１６，１７）を備えることを特徴とする請求項１から１５のうちのいずれか１項に記載の燃焼エンジン。
17. 前記ファンはガス出口（１３，１３”）に配設され、前記ガス出口には、前記遠心ロータ（３）に属するとともにファンハウジング（１７）内に延びるロータシャフト（１０）に配置されたファンインペラ（１６）を収容するファンハウジング（１７）が設けられることを特徴とする請求項１６に記載の燃焼エンジン。
18. 燃焼エンジン内に形成されたスペース（４）は、バルブカバー、タイミングチェーンケースあるいはフライホイールハウジングのようなエンジンのカバー（５）によって画定されることを特徴とする請求項１から１７のうちのいずれか１項に記載の燃焼エンジン。
19. 前記汚染ガスは前記燃焼エンジンのクランク室（５’）から放出されたクランク室ガスであることを特徴とする請求項１から１８のうちのいずれか１項に記載の燃焼エンジン。
    
20. 前記燃焼エンジン内に形成された前記スペース（４’）はエンジンのクランク室（５’）あるいはエンジンブロック内に形成され前記クランク室（５’）に連通するように配設されたスペースであることを特徴とする前述の請求項１９に記載の燃焼エンジン。

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