CN101187324A - 颗粒物质除去装置 - Google Patents

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Nissin Electric Co Ltd
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Abstract

一种颗粒物质除去装置，其中过滤器由绝热陶瓷纤维制成，其中由于在过滤排放气体后捕获的颗粒物质，气流被堵塞，导致过滤器压力损失增加，使用加热部件加热过滤器的表面，由此燃烧和除去颗粒物质。过滤器具有绝热特性，由此将绝热材料布置在过滤器的颗粒物质捕获表面的附近，并在过滤器的表面和绝热材料之间结合加热部件。能够以较少量的热能以较高的热效率复原该过滤器。绝热材料还用于过滤器，由此装置能够制作得更紧凑。在过滤材料的上游布置充电部件，由此增加过滤材料的颗粒物质捕获性能，由此抑制压力损失的增长速度并提高颗粒物质的加热效率。

Description

颗粒物质除去装置
本申请要求2006年9月7日在日本专利局提交的日本专利申请No.2006-242357的优先权。通过参考引用该在先申请的全文。
技术领域
本发明涉及一种装置，用于捕获并除去从柴油发动机等排放的气体中的颗粒物质(PM)。柴油发动机已经被广泛用作大型车辆的发动机，其通过使用轻油或重油作为燃料而被驱动，且具有高燃烧效率。不同于汽油机，柴油发动机没有配备火花塞。柴油发动机具有更高的压缩率，通过将压缩的轻油或重油的油雾喷入发送机产生点火。柴油发动机具有诸多优点，例如，较高的热效率、大排气量、动力强劲并且服务期限长。
然而，从柴油发动机中排放的气体对严重的环境污染负有责任。缺点之一是氮氧化物Nox的排放。另一个缺点是排放气体包含未燃烧的物质(主要是碳微粒)。排放气体的量随空气与燃料的比率而变化。氮氧化物随着空气增加而增加，排放的未燃烧物质(颗粒物质：PM)随着空气的减少而增加。在这种情况下，术语包含在排放气体中的颗粒物质(PM)是指易燃的颗粒物质，其主要是未燃烧的碳微粒。碳微粒的残留导致了排放气体带黑色。
为了减少未燃烧物质，要增加空气的供应量。如果这样提供，氮氧化物就会增加，而对氮氧化物存在限制。由此，碳不可避免地包含在从柴油发动机排放的气体中。因为在排放气体中含有碳，就必须在除去由此包含的碳之后再将气体释放到大气中。
碳以微粒固体存在于排放气体中。当使得排放气体通过微孔过滤器时，就能够将颗粒物质(主要是碳微粒)过滤并除去。颗粒物质聚积在过滤器上。将该处理称为排放气体的净化。不可能将聚积在过滤器上的颗粒物质保持很长时间。压力损失的增加会导致气体不容易通过该过滤器。因此，当颗粒物质聚积到一定程度时，就必须将颗粒物质从过滤器除去。碳是颗粒物质的主要成分且能够燃烧。当碳燃烧时，其有利地变成二氧化碳。因此，当颗粒物质聚积到一定程度时，将其燃烧并除去。这称为过滤器复原。
在燃烧碳的时候，当重新从外部提供空气时，过滤器、碳颗粒和大气都被降温，并且需要补偿大量的热能。因而，当燃烧所捕获的碳时，不从外部提供空气，而是利用在高温排放气体中包含的氧气。这样，就不会出现由于引入气体而温度下降。由于排放气体是在燃烧之后产生的，很可能不存在氧气。但是，实际上这不是事实。排放气体包含有大约5％至10％的氧气。将剩余的氧气用于燃烧和除碳，由此使得节省热能成为可能。
背景技术
利用由陶瓷蜂窝结构组成的过滤器以及由陶瓷纤维组成的过滤器的装置被公知作为除去在从柴油发动机排放的气体中包含的颗粒物质的装置。陶瓷蜂窝过滤器和陶瓷纤维过滤器都是使排放气体通过过滤器，由此通过在细孔和网眼上捕获并除去颗粒物质(过滤)，从而除去颗粒物质。当颗粒物质(碳颗粒等)聚积到一定程度时，就燃烧颗粒物质产生二氧化碳，然后将其释放到大气中。
专利文献1：日本公开未审专利申请No.2005-337153
专利文献2：日本公开未审专利申请No.H08-312329
专利文献1已经公开了一种由陶瓷蜂窝结构构成的过滤器，其中通过具有透气性多孔结构的蜂窝壁表面来过滤颗粒物质。通过短暂地以高温加热气体而将蜂窝壁表面捕获的颗粒物质氧化、燃烧并除去。提出作为加热和燃烧的装置是这样的，其中将燃料喷在氧化催化剂上导致燃烧，并使用电加热器进行加热和燃烧。
专利文献2已经公开了一种陶瓷纤维过滤器，其中以褶皱方式形成了编织纤维，用于过滤颗粒物质，该编织纤维由透气性细纤维状的、以及高热阻的碳化硅陶瓷纤维制成。
专利文献2已经公开了一种过滤器，其中通过由设置为保持陶瓷纤维的电加热器的加热，从而对陶瓷纤维捕获的颗粒物质进行氧化、燃烧和除去。
专利文献1中所述的具有陶瓷蜂窝结构的过滤器具有高密度，且具有较高的颗粒物质(碳颗粒)捕获效率。但是，陶瓷蜂窝过滤器昂贵，且当它们受损时不容易替换。因此，过滤器需要高耐久性以至于不被损坏。因为陶瓷蜂窝过滤器具有大量的硬壁表面，因此在加热、燃烧和除去所捕获的颗粒物质时，会由于较强的热应力或是局部加热而可能会导致过滤器破裂或熔融的情况。在防止陶瓷蜂窝过滤器出现上述损坏时，必须监视气体状态，评估由过滤器捕获的颗粒物质的状态并与发动机的控制进行复杂的联系，这就造成了很难操作该过滤器，这是一个问题。
已经在专利文献2中介绍了的陶瓷纤维制成的过滤器是由软纤维制成的。没有发现过该过滤器由于热应力或局部加热而破裂的问题。在这方面，该过滤器易于操作。但是，现有技术的陶瓷纤维过滤器存在如下缺点，即，与陶瓷蜂窝结构构成的过滤器相比，颗粒物质的捕获效率较低。此外，由此捕获的颗粒物质要由电加热器加热并进行氧化、燃烧和除去。这就必须要有更多的电力，这是另一个问题。
发明内容
本发明的示例性实施方式提供一种颗粒物质除去装置，其耐久性优秀且明显减少用于对由此捕获的颗粒物质的加热、燃烧和除去的电力消耗。
[第一发明(过滤器/加热器/绝热材料)]
颗粒物质除去装置的第一发明装配有：绝热陶瓷纤维构成的透气性过滤材料；紧密靠近透气性过滤材料的颗粒物质捕获表面的绝热材料；布置在透气性过滤材料和绝热材料之间，用于加热、燃烧并除去颗粒物质的加热部件；以及用于操纵气体向透气性过滤材料流入的开-关阀，其中当打开该开-关阀时，不加热透气性过滤材料而是允许其捕获颗粒物质，当关闭该开-关阀时，则限制透气性过滤材料的气体流入，由加热部件对透气性过滤材料加热以燃烧并除去由透气性过滤材料捕获的颗粒物质。
布置绝热材料使得其紧密接近透气性过滤材料的颗粒物质捕获表面，由此增加了加热部件在透气性过滤材料的颗粒物质捕获表面的热效率，并且能够以更少量的热能使由透气性过滤材料捕获的颗粒物质燃烧并除去。
[第二发明(过滤器/加热器/过滤器)]
颗粒物质除去装置的第二发明装配有：绝热陶瓷纤维构成的透气性过滤材料；用于加热、燃烧并除去由透气性过滤材料捕获的颗粒物质的加热部件；以及用于操纵气体向透气性过滤材料流入的开-关阀，其中将两个或更多的透气性过滤材料紧密靠近布置，颗粒物质捕获表面相对，加热部件布置在紧密靠近布置的透气性过滤材料的颗粒物质捕获表面之间，当打开该开-关阀时，不加热透气性过滤材料而是允许其捕获颗粒物质，当关闭该开-关阀时，则限制透气性过滤材料的气体流入，由加热部件对透气性过滤材料加热以燃烧并除去由透气性过滤材料捕获的颗粒物质。
以颗粒物质捕获表面相对的方式将绝热透气性过滤材料紧密接近布置，由此增强了加热部件在透气性过滤材料的颗粒物质捕获表面的热效率，并且能够以更少量的热能燃烧并除去由透气性过滤材料捕获的颗粒物质。
[第三发明(充电+过滤)]
颗粒物质除去装置的第三发明是在第一或第二发明的颗粒物质除去装置中，在透气性过滤材料上游提供用于向颗粒物质充电的充电部件。使排放气体中的颗粒物质预先经过充电，由此增强了透气性过滤材料在颗粒物质捕获方面的效率。此外，还抑制了过滤材料压力损失增加的速度。
进一步，还可使通过透气性过滤材料捕获的颗粒物质局限在透气性过滤材料的上游表面上。由此，颗粒物质通过加热部件更有效地燃烧，从而能以更少量的热能复原透气性过滤材料。
[第四发明(由ρcd和k/d限制)]
颗粒物质除去装置的第四发明，是在第一、第二或第三发明的颗粒物质除去装置中，绝热透气性过滤材料的导热率k(单位，W/mK)与厚度d(单位，m)的比率，即(导热率除以厚度：k/d：单位，W/m2K)为50W/m2K或更低，更优选地为20W/m2K或更低，并且透气性过滤材料的容积密度ρ(单位，Kg/m3)、比热c(单位，J/KgK)和厚度d(单位，m)的乘积满足公式(1)。
ρcd≤600k/d[-ln{1-0.019(k/d)}]    (1)
更优选地，该乘积满足下面的公式(2)。
ρcd≤600k/d[-ln{1-0.0475(k/d)}]   (2)
在这种情况下，ρcd是过滤器每单位面积的热容量，而k/d表示在过滤器前面和背面之间导热的容易度(ease)。由于绝热很重要，所以优选为导热困难。因此，通过在k/d≤50W/m2K或者k/d≤20W/m2K条件下使导热困难从而容易地控制导热。
此外，为热容量、ρcd、过滤器的单位面积提供上述条件，由此需要过滤器热容量较小。需要过滤器导热困难且热容量低。
[第五发明(使用生物可降解纤维的过滤材料)]
颗粒物质除去装置的第五发明，是在第一、第二、第三或第四发明的颗粒物质除去装置中，透气性过滤材料是由主要基于二氧化硅(硅石；SiO2)、氧化镁(镁氧；MgO)和氧化钙(氧化钙；CaO)的生物可降解纤维构成。
[第六发明(多个过滤器单元，连续净化和循环复原)]
颗粒物质除去装置的第六发明，是在第一、第二、第三、第四或第五发明的颗粒物质除去装置中，开-关阀和透气性过滤材料进行两种或更多种的组合，并且按以下方法控制每个开-关阀的打开和关闭，即当提供气体时打开至少一个开-关阀。允许过滤器单元中的至少一个通过排放气体，并由该过滤器除去颗粒物质，由此可以连续净化排放气体。
本发明的装置是在排放气体的通道上提供作为过滤器的绝热透气性陶瓷纤维，紧密靠近地提供加热部件，由此除去包含在从柴油发动机排放气体中的颗粒物质(PM：碳微粒等)。
当过滤器被堵塞，气流被阻塞时，使用加热部件对过滤器的表面进行加热以燃烧并除去颗粒物质，由此复原过滤器。
本发明具有以下特征，其中使用绝热过滤器，非常紧密靠近过滤器的颗粒物质捕获表面地布置绝热材料，并将加热部件结合在过滤器的表面和绝热材料之间。通过加热部件使由此捕获的颗粒物质燃烧。
不重新从外界提供空气而是仅仅使用包含在排放气体内的氧气用于燃烧颗粒物质(主要是碳微粒)。由于没有热损耗，过滤器具有高热效率。也使得以更少量的热能复原过滤器成为可能。
可以将绝热材料与过滤器分开。替代地，也可以将绝热材料用作过滤器，由此能够紧凑地制造该装置。
此外，将充电部件设置在过滤材料的上游，由此在排放气体中包含的颗粒物质经过充电，从而提高过滤材料的颗粒物质捕获性能。这样，也抑制了压力损耗的增长速度。而且，进一步增加颗粒物质的加热效率。
根据本发明，提供一种颗粒物质除去装置，能够以更少量的热能(其中可适用的由电加热器消耗更少量的电力)复原过滤器并很好地除去颗粒物质。
附图说明
图1是表示实验的示意图，其中，在用于过滤排放气体以留住碳微粒的过滤器的表面上配置电加热器，以及使用被保持暴露在外面的加热器在静态空气中对过滤器进行加热。
图2是表示实验的示意图，其中在用于过滤排放气体以留住碳微粒的过滤器的表面上配置电加热器，其中进一步用绝热材料覆盖加热器，由绝热材料隔绝的加热器用于在静态空气中对过滤器进行加热。
图3表示通过允许改变加热时间和加热温度，在热处理之后的17小片的透气性过滤器的外观照片。
图4是表示基于图3结果的加热温度、加热时间和燃烧状态的图表。
图5是表示本发明第一结构中过滤时的状态的截面图。
图6是表示本发明第一结构中过滤器复原时状态的截面图。
图7是表示本发明第二结构中过滤时的状态的截面图。
图8是表示本发明第二结构中过滤器复原时的状态的截面图。
图9是表示本发明第三结构中过滤时的状态的截面图。
图10是表示本发明第三结构中过滤器复原时的状态的截面图。
图11A是本发明中圆柱形陶瓷纤维过滤器的纵向侧视截面图。
图11B是本发明中圆柱形陶瓷纤维过滤器的纵向正视截面图。
图12是表示本发明第四结构中过滤时的状态的截面图。
图13是表示本发明第四结构中过滤器复原时的状态的截面图。
图14是表示本发明第五结构中过滤时的状态的截面图。
图15是表示本发明第五结构中过滤器复原时的状态的截面图。
图16是表示本发明第六结构中由一个(下方)过滤器过滤而另一个(上方)过滤器复原的状态的截面图。
图17是表示本发明第六结构中由一个(上方)过滤器过滤而另一个(下方)过滤器复原的状态的截面图。
图18是表示在本发明第七结构中被环形开-关阀关闭的流动端口处的过滤器复原，以及由另一个过滤器过滤的状态的截面图。
图19是表示在本发明第八结构中在被旋转滑动型开-关阀关闭的流动端口处的一个(上方)过滤器的复原，和另一个过滤器过滤的状态的截面图。
图20是表示在本发明第八结构中旋转滑动型开-关阀的运动的左侧视图，其具有图19中的四个过滤器单元A、B、C、D。
图21是表示在本发明第八结构中旋转滑动型开-关阀的运动的左侧视图，其具有图19中的四个过滤器单元A、B、C、D。
图22是表示在本发明的陶瓷纤维过滤器中，在过滤器的复原时间中加热器的单位面积的电加热器电能(KW/m2)和由加热器加热10分钟后在过滤器10表面上的温度上升(K)之间的关系曲线。
图23是本发明的对包含颗粒物质的排放气体进行过滤的装置在其整个过程中观测的压力损失的变化曲线。
图24是用于表示当通过没有充电部件的装置过滤排放气体时，在过滤器上颗粒物质的聚积状态的过滤器横截面照片。
图25是用于表示当通过具有充电部件的装置对充电后的带微粒的排放气体进行过滤时，在过滤器上颗粒物质聚积的状态的过滤器横截面照片。
图26是表示在取决于存在或不存在充电部件的过滤经过时间与过滤器中压力损失的增加之间的关系曲线。
图27是表示在气体中的颗粒物质的平均颗粒大小和颗粒浓度分布的测量结果的图表。
图28是用作本发明过滤材料的陶瓷纤维的电子显微镜照片。
图29是表示在本发明的第九结构中由一个(下方)过滤器过滤和另一个(上方)过滤器复原的状态的截面图。
图30是表示在图29中给出的本发明第九结构中独立开-关阀运动的视图。
图31是表示在图29中给出的本发明第九结构中独立开-关阀运动的视图。
图32是表示通过测量具有四个过滤器单元的装置中的与时间相关的压力损失变化所获得结果的图表。
图33是由本发明的公式(1)和(2)以及具有厚度d＝0.01m的七个过滤器的ρcd和k/d的测量值表示的指示区域的图表。
图34是由本发明的公式(1)和(2)以及具有厚度d＝0.05m的七个过滤器的ρcd和k/d的测量值表示的指示区域的图表。
图35是在图33和图34中，在图33和图34中一起绘制的、在100秒(sec)的温度上升时间处获得的曲线。
具体实施方式
[关于第一发明]
例如，专利文献2已经公开了一种方法，其中通过使用电加热器对透气性过滤材料捕获的颗粒物质进行加热，用于燃烧和除去。
但是，上述方法对于电加热器来说需要大量电力。例如，如果应用该方法以净化从柴油发动机排放出来的气体，则发动机的燃料效率就会有明显的降低。
较低的热效率是专利文献2的电加热器需要大量电力的原因。较低的热效率是由于如下事实而导致的，即，实际上当能量用于对过滤器捕获的颗粒物质进行加热时，从电加热器提供的一些热能被消耗和损耗掉，因此导致防止能量消耗或损耗的失败。
发明人已经实验性地发现可商业获得的、由直径为几微米纤维、130kg/m3体积密度和大约15mm厚度的陶瓷纤维制成的覆层，在对柴油卡车排放出来的气体中包含的颗粒物质进行捕获方面表现极佳。
当允许来自柴油卡车的排放气体以1m/s或更低的线速度流动时，陶瓷纤维制成的覆层表现出大约1000Pa(0.01atm)的压力损耗。他们实验性地发现该覆层在颗粒物质捕获效率方面不比陶瓷蜂窝结构(专利文献1)构成的过滤器强，但是与按折叠方式形成的碳化硅陶瓷纤维的编织纤维的过滤器(专利文献2)相比，在效率更高。
他们还发现陶瓷纤维制成的该覆层在绝热性能和热阻方面表现良好。考虑到这些性能完成了本发明。
由于过滤器的复原比较容易，因此使用绝热性能和热阻较高的过滤器。
本发明中用于捕获并除去颗粒物质的装置已经把重点放在了过滤器的复原上，而不是过滤本身。
本发明的目的之一是以简化的方式以更少量的能量消耗对过滤器进行复原。
在本发明的第一发明中，使用绝热透气性过滤器材料，布置绝热材料以紧密靠近该透气性过滤材料，并在透气性过滤材料和绝热材料之间布置加热部件。由此，当能量被用于加热透气性过滤材料的颗粒物质捕获表面时，防止了来自加热部件的热能向外部消耗。换句话说，基本上没有热能浪费或损失。基本上来自加热器的全部能量都用于加热并燃烧颗粒物质。因此，能够以更少量的热能燃烧并除去由透气性过滤材料捕获的颗粒物质。
将对上述作用进行详细说明。在图1和图2中示出了一种实验性例子。在陶瓷纤维构成的过滤器上提供加热丝(镍铬耐热合金)，其中通过允许来自柴油卡车的排放气体流动，从而已经捕获了颗粒物质(碳微粒)。向加热丝提供电力以燃烧颗粒物质。然后，检查颗粒物质的燃烧和除去状态。
图1示出了一种实验，其中在捕获颗粒物质之后在陶瓷纤维构成的过滤器上提供加热丝，没有在加热丝上提供绝热材料，而是使用暴露在外的加热丝对颗粒物质进行加热。保持这种状态，加热在静态空气中进行。左边的照片表示最初的加热(在静态空气中)。在过滤器上的黑色部分表示颗粒物质(碳微粒)。右边的照片表示在加热(在静态空气中)两分钟后观察的状态。过滤器的表面仍然是黑色。大量的颗粒物质(碳微粒)残留在过滤器上。由于热损耗，暴露的加热器不能提升温度，无法充分加热和燃烧颗粒物质。
图2示出一种实验，其中在捕获颗粒物质之后在陶瓷纤维构成的过滤器上提供加热丝，还进一步用陶瓷纤维的绝热材料覆盖该加热丝，保持这种状态，向加热丝施加相同水平的电力，并加热过滤器。在左边的照片表示最初加热(在静态空气中)的状态。显白的物质是绝热材料。在右边的照片表示在加热(在静态空气中)两分钟后除去绝热材料以揭示装置的内部的状态。加热丝所处的中心部分呈现白色。这表明在中心部分已经基本上燃烧并除去了碳微粒(颗粒物质)。颗粒物质基本上被燃烧和除去。
所有的实验都是在静态空气的室内进行的。以相同的电力水平和相同的时间量使用加热器。然而，在加热丝暴露的图1中，差不多所有的碳都还保留着。相比较，在使用绝热材料覆盖加热丝以防止温度下降的图2中，碳微粒基本上都被燃烧并被除去了。
正如这些实验结果显示的，已经发现布置陶瓷纤维以使其紧密靠近由陶瓷纤维构成的过滤器和加热器，并从两侧用陶瓷纤维覆盖加热器，由此可以防止热量损失，明显增加了加热器的热效率和以更少量的热能充分燃烧并除去由过滤器捕获的颗粒物质。
在这种情况中，重要的是即使在静态空气中，如图1所示，如果不将绝热材料放置在加热器上，热效率是非常差的，并且由过滤器捕获的颗粒物质也没有被燃烧掉或除去。这是因为尽管空气本身热传导性很低，但是通常对流现象会导致热消耗。
在相关技术中，为了增加热效率，将进入过滤器的气体堵塞并加热。由于对流现象，加热区域附近的空气会向高热容量和高导热性的金属或高热容量但低导热性的大块陶瓷传热。由此，极大地损耗和浪费了热能。
[关于第一发明(过滤器/加热器/绝热材料)]
在本发明中，以这样的方式布置绝热材料，即将其布置得紧密靠近由绝热陶瓷纤维构成的透气性过滤材料的颗粒捕获面，并在透气性过滤材料和绝热材料之间布置加热部件。因此，如果气流被约束，则损耗也受到限制，能够以更少量的热能有效地加热透气性过滤材料的颗粒物质捕获表面。
需要注意，绝热材料最好热容量小。为此，陶瓷纤维或者海绵状陶瓷最好是更加多孔的。
此外，可以这样处理绝热材料，即，使其在加热时暂时紧密地贴着透气性过滤材料。但是，绝热器不必总是紧密贴在那里。换句话说，这样的结构是可接受的，即，其中绝热材料和透气性过滤材料之间的空隙中的空气不太可能由于对流现象而从该空隙中流出。已经实验性地确定，在绝热材料和透气性过滤材料之间的空隙大约为几厘米的情况下，能够获得与紧密贴着的情况下相当的加热特性。
[关于第二发明(过滤器/加热器/过滤器)]
本发明的第二发明是，利用被用作透气性过滤材料的陶瓷纤维的绝热特性的优点，用透气性过滤材料取代第一发明中的绝热材料。与第一发明中的装置相比，第二发明的装置制造得更紧凑并能够以更高的效率利用热。
[关于第三发明(充电+过滤)]
本发明的第三发明是在第一或第二发明中，额外在透气性过滤材料的上游提供给颗粒物质充电的充电部件。该充电部件用于给在排放气体中的颗粒物质充电，通过这样做，由于静电，颗粒物质能够更容易地吸附到构成透气性过滤材料的陶瓷纤维上。
进行一种实验，其中给出了负电极直流电晕放电管作为充电部件，给出了可商业获得的覆层的过滤材料，该覆层由具有几微米纤维直径、130kg/m3的体密度和大约15mm厚度的陶瓷纤维构成，并允许排放气体通过，由此捕获颗粒物质。允许来自柴油卡车的排放气体以1m/s或更低的线速度向过滤器流动。
已经发现，该颗粒物质捕获效率等于或好于由陶瓷蜂窝结构(专利文献1等)构成的过滤器所获得的效率。这一发现意味着当颗粒经过充电时捕获效率明显提高。除了这一效果，充电还提供了两个有利的效果。
由于气体流动通道充满了颗粒物质进而导致增大的压力损耗的事实，因此，随着捕获颗粒物质数量的增加，将陶瓷纤维构成的透气性过滤材料中的气体流动通道制造得较窄。但是，在本发明中发现，使用充电部件对颗粒物质充电，通过这样做，抑制了陶瓷纤维构成的透气性过滤材料的压力损耗的增长速度。这是新效果之一。
当颗粒物质经过充电时，颗粒物质被透气性过滤材料所捕获，并且由于静电相互较大程度地排斥，并聚积在透气性过滤材料上。因此，认为这些颗粒位于表面上，而这导致气体的气体通道阻塞的减缓。
在捕获颗粒物质之后对陶瓷纤维构成的透气性过滤材料的横截面进行观察。
在颗粒物质没有经过充电部件充电的情况中，进行一种深入类型的过滤，换句话说，颗粒物质深深地穿透到过滤器中(下游)并被过滤器捕获。更具体地，在过滤器的厚度方向上，所捕获的颗粒基本上为相同的密度。
在通过使用充电部件使颗粒物质充电的情况中，进行一种表面类型的过滤，换句话说，颗粒物质基本上被捕获在过滤器的表面(上游)。颗粒物质没有深深地穿透到过滤器中(下游)，而是基本上在表面上被捕获。因此压力损耗的增长速度放慢了。
同时还发现捕获的颗粒不均衡地分布在过滤器的厚度方向上，这在加热器的加热中是非常有利的。颗粒在过滤器表面(上游)高密度地分布而在其背面(下游)低密度地分布。加热器位于接近表面的地方。颗粒更接近加热器，微粒更强烈地被加热器加热。由于辐射，来自加热器的热射线(红外射线)不会到达位于过滤器滤网内部深处的微粒，那里多孔且结构复杂。因为过滤器的高绝热特性，因此热射线很难通过热传导到达位于深处内部的微粒。
因为通过过滤器复杂的网孔结构抑止了空气对流，热不会通过对流到达更深的区域。换句话说，过滤器因为受到绝热特性和多孔性的不利影响，在过滤器网孔深处区域捕获的微粒很难被加热。但是，当排放气体经过充电时，发生表面过滤，由此使微粒定位在表面上，通过辐射、传导和对流很容易实施加热，由此所捕获的微粒被加热器非常有效地加热。
换句话说，当通过充电部件使颗粒物质经受充电时，当通过加热部件使温度升到最高(上游表面)时，在过滤器表面上捕获并集中了颗粒物质。因此，通过加热部件使颗粒物质更有效地燃烧，并且碳颗粒或类似物能够以较少量的热能被燃烧并被除去，由此可以复原透气性过滤材料。
通过使排放气体中的颗粒物质经过充电而获得了这些作用和效果，并且可以很容易将电晕放电应用于充电部件。除了电晕放电，可以使用其他利用放电现象向空间提供带电颗粒的放电系统，例如，静电放电。也可以使用例如辐射线和电子束的其他充电装置。
[关于第四发明(k/d和ρck的范围)]
本发明的第四发明是在第一到第三发明中，绝热透气性过滤材料的导热率k(单位，W/mK)与厚度d(单位，m)的比率(即，导热率除以厚度获得的；k/d)为50W/m2K或更小，并且更优选地，20W/m2K或更小，并且透气性过滤材料的体密度ρ(单位，kg/m3)、比热(单位，J/kgK)和厚度d(单位，m)的乘积，即ρcd，满足公式(1)，更优选地满足公式(2)。
考虑到加热部件将透气性过滤材料的颗粒物质捕获表面加热到燃烧和除去颗粒物质所需的温度所必需的能力，对于导热率k与透气性过滤材料的厚度d的比值，以及透气性过滤材料的体密度ρ和比热c的要求是很重要的。以下，将详细描述该要求。
首先，将对燃烧和除去颗粒物质所必需的加热温度进行说明。
例如，当考虑除去从柴油发动机的排放气体中除去颗粒物质时，颗粒物质主要是基于碳。当颗粒物质被氧化、燃烧和除去时，必须将颗粒物质加热到550℃或更高。
通过使用电炉在空气中对已经捕获颗粒物质的小片的透气性过滤材料进行加热，以测试加热温度和处理时间之间的关系。该结果显示在图3和图4中。
图3的照片示出了通过允许改变加热时间和加热温度，在加热处理之后的17小片的透气性过滤器的外表。使用了四种加热温度，即800℃、700℃、650℃和600℃。使用了五种加热周期，即十分钟、七分钟、五分钟、三分钟和一分钟。这些小片布置在每个方向上并按照温度和时间拍照。透气性陶瓷纤维过滤器原本为白色，但是由于黑色的颗粒物质，因此已经过滤了颗粒物质的过滤器就变成黑色。表现为黑色的物质表示贴附了大量的颗粒物质。
加热之前，因为过滤器的表面被主要基于碳的颗粒物质所覆盖而显黑色。在过滤器被加热后，碳被燃烧掉，可以看到过滤器的白色基层。换句话说，当过滤器变白时，其被复原以提供更好的效果。当过滤器保持黑色时，表明残留有大量的碳颗粒，过滤器没有复原。
在600℃的加热温度下10分钟后小片仍然是黑色的。碳残留在整个过滤器上。因此当在600℃下加热10分钟时，(碳)颗粒物质没有被有效地氧化、燃烧和除去。
图4是示出在600℃、650℃、700℃和800℃的温度下用1分钟、3分钟、5分钟、7分钟和10分钟加热过滤排放气体以留下碳微粒的过滤器之后参考过滤器颜色的燃烧/除去状态。在图4中，水平轴取作加热温度(℃)，垂直轴取作加热时间(分钟)。将图3中的加热和处理反映到加热时间和温度的坐标点上。标记○表示良好的复原，△表示中等的复原，×表示不好的复原。
在图4给出的向右递减的曲线是临界线。由此，在以右上方给定加热时间和加热温度的方式对过滤器进行复原，而以左下方给定加热时间和加热温度的处理则不能复原过滤器。
当在650℃处加热3分钟时过滤器为黑的，而当加热7分钟时过滤器变白。从这个结果发现，当在650℃加热过滤器大约7分钟时能够获得氧化、燃烧和除去的满意效果。
当在700℃处加热时，经过一分钟过滤器为黑的，经过3分钟、5分钟和7分钟变白。从这个结果发现，当在700℃处加热过滤器时，用大约3分钟能够获得氧化、燃烧和除去的满意效果。
当在800℃处加热过滤器时，过滤器片用1分钟、3分钟、5分钟和7分钟变白。当在800℃处加热过滤器时，甚至用1分钟就能够获得满意的效果。从实际出发，最好在700℃或更高温度用几分钟(3到7分钟)加热过滤器。
已经发现陶瓷纤维的适当选择，即具有大约900℃的足够耐受力的商业可获得的陶瓷纤维。如果在900℃加热过滤器，能够使过滤器在1分钟或更少时间里复原。
在空载运转的时候来自柴油卡车的排放气体大约在70℃，在市区中行驶时的平均在大约200℃或更低。为了在这种条件下燃烧和除去颗粒物质(过滤器复原)，必须获得加热能力，以在几分钟内保持大约500K(按照℃也一样)到600K的升温。
在把电加热器作为加热部件安装到例如柴油卡车的车辆上的情况下，优选地，加热器用于复原过滤器的耗电在大约1kW或更低。同时优选加热时间为大约10分钟或更少。如果在更大电量下以更长加热时间使用加热器，则发现燃油效率更低，这是不期望的。
为了在上述限制下燃烧和除去颗粒物质，选择过滤材料和形状很重要。
将考虑制成片状的透气性过滤材料的最简单模型。
将过滤材料的导热率设为k(单位，W/mK)，将过滤器的厚度设为d(单位，m)，把过滤器的面积设为S(单位，m2)。假设在过滤材料的颗粒物质捕获表面A(上游面)和另一面B(下游面)之间出现了温度差ΔT(单位，K)。因为出现的温度差ΔT且将厚度设为d，因此温度梯度为ΔT/d。通过将温度梯度和导热率k相乘获得的热流为KΔT/d。如果将过滤器的面积设为S，则作为其S倍数量的热流KSΔT/d从较高温度侧A流向较低温度侧B。为了获得上述热流，加热部件可以产生等量的热。
因此，为了加热具有厚度d、导热率k、面积S和在表面和背面之间温度差为ΔT的过滤器，需要产生表示为下面公式的热量Q(单位，W)的加热部件。
Q(W)＝SkΔT/d    (3)
修改该公式以确定加热部件每单位面积所需的加热值Q/S。
Q/S＝kΔT/d    (4)
需要如下的加热部件，其具有与温度差ΔT乘以k/d而获得的值相等的加热密度Q/S(单位，W/m2)。
假设使用电加热器用作加热部件。众所周知，较高的加热密度会导致加热器更短的寿命。
从加热器的耐久性出发，实际加热密度设为25Kw/m2或更低，更优选地为10Kw/m2或更低。更具体地，应当满足下面的公式。
Q/S＝KΔT/d≤25000W/m2    (5)
并且，更优选地，应当满足下面的公式。
Q/S＝KΔT/d≤10000W/m2    (6)
由此，设定了加热器的加热密度的上限。
如上所述，为了燃烧和除去从柴油发动机发出的颗粒物质，存在为实用目的而将温度提升大约500K(按照℃也一样)的情况。为了处理上述情况，在上述条件下确定的k/d能够在较低的温度差ΔT处满足公式(5)和(6)。这样，认为ΔT＝500K是可接受的。
k/d≤50W/m2K              (7)
获得上述公式。更优选地，
k/d≤20W/m2K              (8)
应当选择那些满足上述公式的过滤材料和形状。
换句话说，采用了如下的过滤材料，其具有由公式(7)且更优选地由公式(8)表示的导热率k和厚度d的比率k/d，由此可以降低对加热部件耐久性的要求。由此，可以实际加热并复原过滤器。
在另一个方面，需要有限的升温时间用于将透气性过滤材料的颗粒物质捕获表面提升到期望的温度。
升温时间由透气性过滤材料的比热c(单位，J/kgK)、过滤材料的体密度ρ(单位，kg/m3)和过滤器的厚度d(单位，m)确定。
如上所述，建立了以片状制造透气性过滤材料的简单模型，并且由下面的公式能够大致估算在过滤器的加热面和未加热面之间的温度差关于时间的变化ΔT(t)。
ΔT(t)＝ΔTo×{1-exp(-t/τ)}          (9)
在这种情况中
ΔTo＝(Q/S)×(d/k)                    (10)
τ＝(D×ρa×ca+d×ρ×c/2)×(d/k)    (11)
D：在绝热材料和过滤器之间的空气层的厚度
ρa：空气的密度，ca：空气的比热
其中假设D基本上类似于d的量，通常，与d×ρ×c/2相比，D×ρa×ca足够小。在近似中忽略空气的项。
τ～d2×ρ×c/2k＝d2ρc/2k             (12)
获得了以上公式
如从公式(9)和(12)中所示，τ表示升温时间的时间常数。在经过3倍时间τ的时间之后，ΔT(t)将达到ΔTo的95％或更高，这视为基本上达到了工程学上的热平衡。因此，考虑到和前面所述的公式(7)和(8)的条件相一致，公式(9)被修改为下面的公式(13)，其类似地和工程学有联系。
ΔT(t)＝ΔTo×{1-exp(-t/τ)}/0.95                   (13)
如上所述，为了燃烧和除去从柴油发动机中发出的颗粒物质，存在实际需要大约500(K)升温的情况。应当相应地处理这种情况。
加热时间实际小于10分钟也是优选的。在用于燃烧颗粒物质的高温保持5分钟的情况下，最好升温时间保持为小于5分钟(＝300秒)。换句话说，最好在公式(13)中，ΔT(t)在t＝300(秒)时超过500(K)。对此将进行如下描述。
500(K)≥ΔTo×{1-exp(-300(sec)/τ)}/0.95             (14)
通过使用公式(10)和(12)修改公式(14)并获得下面的公式。
ρcd≤-2×(k/d)×300/ln{1-0.95×(k/d)·(500/(Q/S))}  (15)
在公式(15)的右侧标注负号，这是在右侧给出负值的分母的自然对数的结果。因此，右侧为正。该公式的物理含义是为了将升温时间减少到一个实用值，很重要的是，体密度ρ和比热c以及厚度d的乘积ρcd要小于由公式(15)定义的值，其中该乘积与过滤材料的每单位面积的热容量相对应。
不用说，为了缩短过滤器的升温时间，希望过滤器的热容量ρcdS很小。
顺便说一下，如上所述，实际中，加热密度(瓦特密度)Q/S(W/m2)优选为25(KW/m2)或更小，更优选为10(KW/m2)或更小。因此，公式(15)可以被修改如下。
ρcd≤-600×(k/d)/ln(1-0.019×(k/d))                  (16)
获得了上述公式。右侧为正。因为k/d小于50W/m2K，自然对数ln的逆对数为正。将由下面的公式给出更期望的条件。
ρcd≤-600×(k/d)/ln(1-0.0475×(k/d))                 (17)
这是因为当k/d小于20W/m2K时，自然对数ln的逆对数为正。由此获得的公式(16)是上述公式(1)，而公式(17)是上述公式(2)。
总之，过滤材料要同时满足公式(7)和(1)。此外，更优选地使用同时满足公式(8)和(2)的过滤材料，由此可以提供能够以更少量的热能有效地加热和复原该过滤器的装置。
[关于第五发明(生物可降解纤维)]
本发明的第五发明是在第一至第四发明的颗粒物质除去装置中，用主要基于二氧化硅(硅石；SiO2)、氧化镁(镁氧；MgO)和氧化钙(氧化钙；CaO)的生物可降解纤维来构成透气性过滤材料的陶瓷纤维。
用基于非氧化铝以及主要基于二氧化硅(硅石；SiO2)、氧化镁(镁氧；MgO)和氧化钙(氧化钙；CaO)的生物可降解纤维来构成陶瓷纤维，由此可以提供一种装置，当由于例如装置破损等原因使得过滤材料的陶瓷纤维尘埃释放到装置外部时，使其对人体的影响程度较小。
[关于第六发明(多个过滤器单元，过滤和复原的顺序开关)]
本发明的第六发明，是在第一至第五发明的颗粒物质除去装置中，开-关阀和透气性过滤材料具有两种或更多种组合，并且控制每个开-关阀的打开和关闭动作，使得当提供气体时至少打开其中一个开-关阀。
由此，当加热和复原透气性过滤材料时，不再需要暂停气体供应或不对气体进行处理，从而使得可以连续地捕获颗粒物质和复原透气性过滤材料。
[实施例1]
[实施例1(第一发明的实施例)]
[实施例1-1(图5，图6)]
图5和图6示出了第一发明的实施例。图5示出了排放气体被过滤和净化的状态，图6示出了过滤器被复原的状态。更具体地，图5表示本发明的第一结构，即，排放气体过滤装置，其中平行于排放气体的通道来提供陶瓷纤维过滤器，面对过滤器固定陶瓷纤维的绝热材料，在过滤器和绝热材料之间配置电加热器，在气体入口处提供开-关阀。这是表示装置的开-关阀被打开，由此允许排放气体流动(过滤)的状态的截面图。图6表示本发明的第一结构，即，排放气体过滤装置，其中平行于排放气体通道来提供陶瓷纤维过滤器，面对过滤器固定陶瓷纤维的绝热材料，在过滤器和绝热材料之间配置电加热器，在气体入口处提供开-关阀。这是表示开-关阀被关闭，排放气体被堵塞，且为复原而使用加热器加热过滤器的状态的截面图。
壳体1提供有气体入口2、过滤器3和气体出口4。包含颗粒物质Z的排放气体G从气体入口2沿着壳体1的中心线流动。壳体1的内部空间包括前室12和后室13，并被隔离物14、64分开。前室12是只允许气体流入的空间。后室13带有过滤器3，绝热材料6、加热器7等，在此进行过滤和复原。
在分隔物14、64之间提供的过滤器入口端口17。紧接着过滤器入口端口17的前面提供开-关阀5，通过打开或关闭该过滤器入口端口17来使气体流动或堵塞。在过滤器3中，气体的流动改为轴向垂直方向。过滤器3由陶瓷过滤器F构成，该陶瓷过滤器F具有厚度d、宽度w和纵向(轴线)上的长度1。陶瓷过滤器的前端由分隔物14支撑，而后端由分隔物15支撑。过滤器的通风(aerated)面由透气性的和适当强度的支撑材料从下游保持，该支撑材料例如是金属丝网或充孔金属。需要注意，可以将透气性材料布置在过滤器的上游面上，由此防止长时间使用后的纤维磨损，该透气性材料为例如网孔粗且线径小的金属丝网，具有较小的热容量并且在过滤器外侧的导热损耗可以忽略。
提供由陶瓷纤维F组成的绝热材料6，以在与过滤器3相对的纵向方向上延伸。绝热材料6的前端由分隔物64支撑，而后端由分隔物65支撑。过滤器的通风面由透气性的和适当强度的支撑材料从下游保持，该支撑材料例如是金属丝网或充孔金属。需要注意，可以将透气性材料布置在过滤器的上游面上，由此防止长时间使用后的纤维磨损，该透气性材料为例如网孔粗且线径小的金属丝网，具有较小的热容量并且在过滤器外侧的导热损耗可以忽略。
过滤器3也由与绝热材料6的材料相类似的陶瓷纤维构成。绝热材料6是气体不能渗透且没有过滤作用的，仅具有绝热作用。过滤器3是气体可渗透的并提供有过滤作用。过滤器3也具有绝热性。
在过滤器3和绝热材料6之间配置有电加热器7，以在接近两者的轴向延伸。电加热器7通过电线从加热器的外部电源8接收电力。中途提供开关9。在轴线方向上提供保持在过滤器3和绝热材料6之间的狭窄的上游通道18。由开-关阀5打开和关闭该上游通道18的入口端口17。过滤器3的外侧空间作为下游通道19，其平行于轴线。
当开-关阀5打开时，从气体入口2导入的排放气体G在前室12中传播，由此从过滤器入口端口17进入到上游通道18。由于绝热材料6堵塞，没有气体进入那里。排放气体G在轴向垂直方向上通过过滤器3，进入过滤器3的多孔纤维中。在过滤后颗粒物质Z保留在过滤器3的陶瓷纤维之间。从中除去颗粒物质Z的净化后的气体R进入下游通道19，改为在平行于轴线的方向流动并接着从气体出口4排出。
在上述例子中，通过紧密靠近地布置片状绝热材料6，从而面对用于捕获颗粒物质Z的透气性片状陶瓷纤维过滤器3，从而保持了来自加热器的热量。由于在绝热材料6和陶瓷纤维过滤器3之间的狭窄空隙处配置了电加热器，因此能够有效地执行加热。在绝热材料6和过滤器3之间的空隙大约为1cm至5cm(0.01m至0.05m)。气体被设计为通过空隙的上游通道18流入过滤器3。
在过滤排放气体G的时候打开开-关阀5。当开-关阀5打开时，排放气体G流入过滤器3，由过滤器3对保留在排放气体G中的颗粒物质Z进行捕获以净化气体(图5)。在这种情况中，不向电加热器供电。
过滤器3很快就由于颗粒物质Z而堵塞，导致压力损耗的增加。这样，就必须经常或在需要时从过滤器上清除颗粒物质Z。颗粒物质Z是可燃的，并且主要基于碳微粒。能够通过燃烧清除颗粒物质。当加热、燃烧和除去在过滤器3上捕获的颗粒物质Z时，关闭开-关阀5和过滤器入口端口17。
阻塞气流，并闭合开关9以向电加热器7供电(图6)。加热器将上游通道18和过滤器3的温度提升大约500K。由于过滤器3和绝热材料6的存在，来自电加热器7的热量没有消散，并能够有效地用于加热颗粒物质Z。由此，能够加热、燃烧和除去过滤器3捕获的颗粒物质Z。燃烧后的气体U从气体出口4排出。这称为过滤器复原。
当过滤器完全复原后，关断开关9以停止向电加热器7供电。开-关阀5返回并打开。再次允许排放气体G流入过滤器3，由此将捕获来自排放气体G的颗粒物质Z。因此，过滤器3重复捕获颗粒物质、加热和复原过滤器3的步骤。
根据使用目的，可以确定当加热和复原过滤器的定时，例如，使用定时器从而以预定的定时自动地执行加热和复原。可选地，检测过滤器的压力损耗或者过滤器上游的压力，并且当这样的检测值超过预定值时，可以让过滤器进行复原。
此外，可以根据气体温度、颗粒物质的聚积和燃烧温度来选择任何适当的加热时间。检测过滤器或气体的温度以控制加热时间也是可以接受的。
可以通过例如电流控制和开-关控制的公知方法来控制电加热器。
可以通过使用由陶瓷纤维构成的高温阻燃和绝热纤维来有效地制造过滤材料。这些可用的材料例如是从Shinnikka Thermal Ceramics公司获得的SC blanket1260(产品名)，(主要基于氧化铝和二氧化硅(硅石)，最大工作温度1260℃；平均纤维直径3μm；比热1.05kJ/kgK；体密度130kg/cm3；在平均温度600℃时的导热率为0.12W/mK)。
过滤材料包括从Shinnikka Thermal Ceramics公司获得的SCblanket、SC1400和SC1600M等其他基于陶瓷纤维的覆层，或者从Isolite Insulating Products公司获得的基于陶瓷纤维的Isowool1260Blanket、Isowool1500Ace Blanket和Isowool Wet Felt。
其具有1000℃或更高的热阻，大约3μm至5μm的平均纤维直径，0.05W/mK至0.6W/mK的导热率和大约70kg/cm3至160kg/cm3的体密度。
和使用过滤材料一样，通过使用高温阻燃和绝热纤维能够有效地制造绝热材料。和过滤材料相同的材料可以用作绝热材料。如果重点不在于透气性而在于绝热性，则可以使用和在过滤材料中所使用的材料不同类型的高温阻燃和绝热纤维。
因为陶瓷纤维构成的绝热覆层由于由气流产生的压力的缘故很容易变形，因此希望通过使用金属丝网来保持覆层。需要注意，例如，当在气体出口处使用了诸如金属丝网的热导率和热容量相对较大的材料时，由于过滤器的固有绝热特性因而不会有特殊影响。
此外，作为防止由于来自气流的压力而导致变形的方法，使用一度在600℃或更高的高温处理之后的过滤材料，这样使得变形减少。
从捕获颗粒物质的性能角度出发，希望以这样的方式设置过滤器区域，即，根据气流，气体的线速度在过滤器部分为3m/s或更小，优选地为1m/s或更小。
例如，当除去来自柴油发动机的排放气体中包含的微粒时，将柴油发动机的排气量设为5L(升，0.005m3)，典型的发动机速度设为2000rpm，并且在这种情况下排放温度设为200℃。在这样的条件下，排放气流设为大约8m3/min(＝0.134m3/s)。为了过滤器部分处的气流线速度达到大约1m/s，过滤器面积可以设为大约0.134m2。
如果柴油发动机的排气量为5L，典型的发动机速度为3000rpm，并且在这种情况下排放温度为450℃，则排放气流大约为18.5m3/min(＝0.308m3/s)。为了在过滤器部分的气流线速度达到大约1m/s，过滤器面积可以设为大约0.308m2。
在柴油汽车的排放气流随时间变化的情况下，一种可行的方法是将过滤器面积调节到排放气流达到最大值的情形。可选地，根据对于每种排放气流中的微粒成分所必需的净化处理，可以通过适当选择典型的排放气流来设计过滤器面积。
过滤器的厚度最好为5mm或更大(0.005m)。实际上，该厚度优选为从大约12.5mm至25mm(0.0125m至0.025m)。
图22表示了由电加热器消耗的每过滤器单位面积的电能和加热10分钟后的过滤器表面温度上升之间的关系。水平轴表示由电加热器在过滤器每单位面积消耗的电能(kW/m2)，而垂直轴表示在加热10分钟后过滤器表面的温度上升(K)。在过滤器每1m2面积上耗电3kW之后温度上升到500K。在过滤器每1m2面积上耗电6kW之后温度上升到700K。这是由于电加热器保持在过滤器和绝热材料之间。
如果过滤器的表面暴露于开放空间，则由于自然对流和空气导致的热传递，在耗电6kW之后的温度上升不会超过200K。
为了防止过滤材料和绝热材料之间的空间的热损耗，可以将高温阻燃和绝热纤维构成的绝热材料提供到除了过滤材料和绝热材料之外的部分，例如，在开-关阀内部。
镍铬合金丝或类似物适用于电加热器。镍铬合金丝在超过500℃的温度下具有良好的耐久性，并且不易在柴油发动机的排放气体中腐蚀受损。镍铬合金丝可用在各种类型中，例如，直线型、卷型和网孔型。可以适当选择形状和金属丝的直径，使得考虑到所用加热器的电源输出特性，能够获得希望的电阻值，并使得不存在局部异常加热。此外，铁铬、Fe-Cr-Al、钨、钽等也可以用于制备电加热器。
在上述例子中，电加热器用作加热部件。但是，也可以使用例如使用燃烧器和高温空气注入的其他方法。
[实施例1-2(图7、图8)]
图7表示本发明的第一发明的另一实施例。该实施例在基础结构上类似于图5中所示的基础结构，但是设计使用单一部件来取代绝热材料和紧密靠近过滤器布置的开-关阀。只有当加热和复原过滤器时才需要将绝热材料紧靠过滤器布置。因此，在装置的构成中要考虑这样的必要性。
图7表示在过滤时候的状态，而图8表示在复原时的状态。更具体地，图7表示本发明的第二结构，即，排放气体过滤装置，其中在排放气体的通道上提供陶瓷纤维过滤器，在陶瓷纤维过滤器的入口端口配置处电加热器，并提供绝热材料以面对过滤器并在与该面垂直的方向上相对运动。这是示出将绝热材料和电加热器分隔开，并打开开-关阀，由此允许排放气体流动(过滤)的状态的截面图。图8表示本发明的第二结构，即，排放气体过滤装置，其中在排放气体的通道上提供陶瓷纤维过滤器，在陶瓷纤维过滤器的入口端口处配置电加热器，并提供绝热材料使得其面对过滤器并在与该面垂直的方向上相对运动。这是示出将绝热材料靠近电加热器，关闭通道，堵塞排放气体并将加热器用于加热过滤器以用于复原的状态的截面图。
在壳体1的后室13处提供过滤器3，使得其在与流动垂直的方向上延伸。过滤器3由陶瓷纤维F构成。其两面都被固定并由分隔物14、14支撑。过滤器的通气面从下游被透气性和强度恰当的支撑材料保持，所述支撑材料例如是金属丝网或冲孔金属。需要注意，可以在过滤器的上游面上布置热容量小和可忽略的向过滤器外部的热传递损失的透气性材料，例如，粗孔和小线径的金属丝网，由此防止在长期使用后纤维的磨损。
过滤器3是用低导热率和相对较厚的陶瓷纤维制成的。
在过滤器3前方的前室12处提供轻便的绝热材料6以面向过滤器3。绝热材料是由陶瓷纤维F构成的。绝热材料6是由凹入的金属固定器52支撑的。将操纵棒53固定到固定器52。操纵棒53通过壳体1的滑动轴承54并被从外部前后移动地操纵。操纵该操纵棒53从而使绝热材料6前后移动，通道打开或关闭，由此绝热材料6、操纵棒53和固定器52用作开-关阀5。
如图7中所示，当拉动操纵棒53并将绝热材料6从过滤器3分开时，通道被打开，由此排放气体G流入到过滤器3中，颗粒物质Z被过滤。由此过滤净化的气体R从气体出口4离开。在这种情况中，不向电加热器7供电。
当压力损耗增加时，进行复原以除去颗粒物质。在过滤器复原的情况中，将操纵棒53推入并且将绝热材料6直接推近电加热器7。电加热器7被陶瓷纤维构成的过滤器3和绝热材料6覆盖。闭合开关9以向电加热器7供电。来自加热器的热量被用于燃烧贴附在过滤器上的颗粒物质Z，其被转化为二氧化碳。燃烧后的气体U从气体出口4排出。
[实施例2]
[实施例2(第二发明的实施例：用作绝热材料和过滤器：图9、图10和图11)]
图9表示本发明第二发明的实施例。这是对具有绝热特性的透气性过滤材料的另外的利用。将实施例1(图5、图6)的第一例子中的绝热材料6设为透气性过滤材料3本身。本例类似于图5和图6中的效果，但是每单位体积的过滤器面积更大。透气性过滤材料可以具有如图所示横截面的平板结构。可选地，其可以是共轴圆柱形结构。
此外，过滤器部分配置有图11中所示的双圆柱结构，由此单位体积的过滤器面积能够制作得更大。
图9表示过滤的状态，并且图10表示复原的状态。更具体地，图9表示本发明的第三结构，即，排放气体过滤装置，其中圆柱形陶瓷纤维过滤器平行于排放气体通道设置，在圆柱形陶瓷纤维过滤器的中心配有电加热器，在气体入口提供有开-关阀。这是表示开-关阀打开，允许排放气体向与其面对的陶瓷纤维过滤器流动(过滤)的状态的截面图。图10表示本发明的第三结构，即，排放气体过滤装置，其中圆柱形陶瓷纤维过滤器平行于排放气体通道设置，在圆柱形陶瓷纤维过滤器的中心配有电加热器，在气体入口提供有开-关阀。这是表示开-关阀关闭，堵塞排放气体，使用加热器加热、燃烧和除去碳微粒，由此复原过滤器的状态的截面图。
在图9和图10中，长度方向的壳体1配有气体入口2、气体出口4、前室12和后室13。在后室13处提供沿长度方向延伸并彼此相对的过滤器3、3。过滤器3由热导率低、热容量小的陶瓷纤维F构成。前端由隔离物14支撑，其后端由隔离物15支撑。从下游通过例如金属丝网或冲压金属的透气性且适当强度的支撑材料来保持过滤器的通气面。需要注意，可以将透气性材料放置在过滤器的上游表面，由此防止在长时间使用后的纤维磨损，其中透气性材料为小热容量、可忽略向过滤器外侧的热传递损失的透气性材料，例如，粗孔且小线径的丝网。
在隔离物14的中央处提供过滤器入口端口17。提供用于打开和关闭过滤器入口端口的开-关阀5。在彼此相对的过滤器3、3之间夹持的中央空间处配置电加热器7。通过电线和开关9将加热器电源8连接到电加热器7。
图9表示净化的过程。包含颗粒物质Z的排放气体穿过气体入口2，前室12和过滤器入口端口17，到达过滤器3的中央空间，从那里排放气体穿过过滤器3、3两侧上的陶瓷纤维的多孔空间。由此除去颗粒物质Z。颗粒物质Z逐渐聚积在过滤器3、3上。净化后的气体R从气体出口4排出。
图10表示复原的过程。通过开-关阀5将过滤器入口端口17关闭。然后，开关9闭合。从加热器电源8向电加热器7供电。加热器强力加热。温度上升从而氧化并燃烧颗粒物质Z。燃烧后的气体U从气体出口4排出。
在本实施例中，过滤器3配有图5和图6中所示的绝热材料6。过滤器由相同的材料制成，因此具有类似的保热效果。这结构可以使过滤器的面积加倍。
可以将过滤器3、3制成平板层状，使得如图5和图6所示相互相对(厚度d；宽度w；长度l)。
可选地，可以将过滤器制成圆柱形。可以在圆柱形过滤器的中央安装电加热器7。这结构类似于在图9和图10中所示的截面图。
可选地，可以将过滤器制成如图11所示的双圆柱形。图11A是沿中心线的长度方向的截面图；图11B是与中心线相交的截面图。过滤器是由内圆柱形过滤器3、圆柱形电加热器7和外圆柱形过滤器3构成的双结构。以同心方式构成内过滤器、电加热器和外过滤器。过滤器入口端口17为环形。上游通道18、18也是环形的。在内侧和外侧可使用两个下游通道19、19。允许排放气体从具有电加热器的中间圆柱体流出，由内和外过滤器过滤并排入通道内侧和外侧。
[实施例3]
[实施例3(第三发明的实施例；充电)：图12、图13、图14和图15]
在这些图中，在图5和图6给出的过滤装置中提供电晕放电部分作为上游充电部件。允许在气体中发生电晕放电，向气体提供离子，离子附着到颗粒物质，由此颗粒物质被充电。为了实现电晕放电，在装置内部布置电晕放电电极。向电晕放电电极施加高电压，由此在气体中形成不均匀的电场。气体在电晕放电电极附近经过离子化以提供离子。因此，捕获效率明显提高。
[实施例3-1(图12、图13)]
图12和图13示出了本发明的第三发明的实施例1。图12示出了过滤的状态，而图13示出了复原的状态。更具体地，图12表示本发明的第四结构，即，排放气体过滤装置，其中在排放气体通道的前级提供充电部件，使得排放气体的微粒能够被电晕放电充电，在排放气体通道的后级提供陶瓷纤维过滤器，从而平行于该通道，面向过滤器地固定陶瓷纤维的绝热材料，在陶瓷纤维过滤器和绝热材料之间配置电加热器，并在气体入口处提供开-关阀。这是表示开-关阀打开，允许充电的排放气体流向与其面对的陶瓷纤维过滤器，并且过滤颗粒物质的状态的截面图。图13示出了本发明的第四结构，即排放气体过滤装置，其中在排放气体通道的前级提供充电部件，使得排放气体的微粒能够被电晕放电充电，在排放气体通道的后级平行于该通道地提供陶瓷纤维过滤器，面向过滤器地固定陶瓷纤维的绝热材料，在陶瓷纤维过滤器和绝热材料之间配置电加热器，并在气体入口处提供开-关阀。这是表示开-关阀关闭，向电加热器供电，加热过滤器以燃烧和除去聚积其上的碳微粒，并复原过滤器的状态的截面图。
在本实施例中，在图5和图6给出的过滤装置的前室12处提供充电部件。在壳体1的后室提供由隔离物14、15保持以在长度方向上延伸的过滤器3以及与其面对的绝热材料6。提供用于打开和关闭过滤器入口端口17的开-关阀5并与过滤器3和绝热材料6紧密靠近地布置电加热器7，这些和图5和图6中给出的装置一样。
上述实施例的不同之处在于在前室12处新提供了充电部件24。外部电晕放电电极22在中央被高压绝缘器23绝缘和支撑，并且内部电极从高压电源20接收负的直流高电压。
从气体入口2引入的包含颗粒物质Z的排放气体G通过充电部件而被充电，并转变为包含被充电的颗粒物质的气体G′。该气体从过滤器入口端口17流向过滤器3、3。与在图5和图6中给出的装置相似地执行通过过滤器对颗粒物质的过滤和关闭通道并通过电加热器加热过滤器以燃烧和除去颗粒物质的复原。
[实施例3-2(图14、图15)]
图14和图15示出了本发明第三发明的实施例2。更具体地，图14表示本发明的第五结构，即，排放气体过滤装置，其中在排放气体通道的前级提供充电部件，使得能够通过电晕放电对排放气体的微粒充电，在排放气体通道的后级平行于该通道地提供圆柱形陶瓷纤维过滤器，在陶瓷纤维过滤器的中央配置电加热器，并在气体入口处提供开-关阀。这是表示开-关阀打开，允许充电的排放气体流向圆柱形陶瓷纤维过滤器，以及过滤颗粒物质的状态的截面图。图15表示本发明的第五结构，即排放气体过滤装置，其中在排放气体通道的前级提供充电部件，使得能够通过电晕放电对排放气体的微粒充电，在排放气体通道的后级平行于该通道地提供圆柱形陶瓷纤维过滤器，在陶瓷纤维过滤器的中央配置电加热器，并在气体入口处提供开-关阀。这是表示开-关阀关闭，向电加热器供电，加热过滤器以燃烧并除去聚积其上的碳微粒，从而复原过滤器的状态的截面图。
在本实施例中，在图9和图10中给出的过滤装置的前室12处提供充电部件。在壳体1的后室提供两个过滤器3、3，该过滤器由隔离物14、15保持以在长度方向上延伸。在过滤器之间配置电加热器7。在过滤器入口端口17处提供开-关阀5，由此切换过滤和复原。这些和图9和图10中给出的装置一样。
区别在于，在前室12处新提供了充电部件24。由中心处的高压绝缘器23绝缘和支撑该外部电晕放电电极22，内部电极从高压电源20接收负的直流高电压。
通过充电部件使从气体入口2引入的包含颗粒物质Z的排放气体G带电，并转变为带电的包含颗粒物质的气体G′。该气体从过滤器入口端口17流到过滤器3、3。与在图9和图10中给出的装置相似地执行通过过滤器对颗粒物质的过滤和关闭通道并通过电加热器加热过滤器以燃烧和除去颗粒物质的复原。
电晕放电电极22包括通用型电极，例如，其中将细线电极和带有尖锐凸起结构的平板相结合。
如果在对例如来自柴油发动机的排放气体进行处理的高温、振动和腐蚀环境中使用，则使用由例如不锈钢的金属制成的具有凸起结构的电晕放电电极是比较理想的，不锈钢在热阻和耐腐蚀上表现良好。
如果将电极之间的距离设为大约20mm至50mm(0.02m至0.05m)，并且凸起的前端的曲率半径设为0.5mm或更小且最好是在大约0.2mm或更小，提供20kv或更小的电压以产生实际的电晕放电。
如果电极之间的距离设为约20mm到50mm(0.02m到0.05m)，且凸起的前沿端的曲率半径被设为0.5mm或更小，且优选为0.2mm或更小，则施加20kV的电压以产生实际的电晕放电。
施加的电压包括直流电压、交流电压和脉冲电压。其中，负电极获得的直流电压在充电效果方面相对高效。
关于电晕放电的耗电，大约50W或更少的电量可以向具有5L(升)排气量的柴油发动机提供下面要介绍的效果。
下面将介绍通过参考如下例子而提供充电部件而获得的效果，所述实例是，在上游提供基于负电极获得的直流电晕放电的电晕放电部分。
根据是否存在充电部件，在对柴油发动机排放的气体的过滤器过滤时估算捕获的颗粒物质的模式变化，其中该柴油发动机具有5L(升)排气量且在2000rpm下运转。结果如图24和图25所示。在图24的右侧的照片是经过长时间使用后的过滤器的横截面照片，用于表示当由没有充电部件的装置过滤排放气体时，在过滤器上聚积的颗粒物质的状态。该图示出了颗粒物质到达过滤器深处的深度过滤。在图25右侧的照片是经过长时间使用后的过滤器的横截面照片，用于表示由具有充电部件的装置过滤包含带电颗粒的排放气体时在过滤器上聚积的颗粒物质的状态。该图示出了由于排斥而导致颗粒物质没有达到深处而是保持在表面的表面过滤。通过充电在颗粒之间的排斥导致在气体流动中颗粒之间产生空隙，并且抑制了压力损耗的增长速度。
在此使用的充电部件是同轴圆柱形电晕放电管，其中将8根具有60mm(0.06m)内径的圆管平行布置在提供一个高压供电绝缘体的周围，用于产生电晕放电，并且在每个圆管的中心轴上布置具有约80mm(0.08m)的有效放电长度的凸起(凸起的前端曲率半径为0.2mm)的电极。圆管为地电位。向带有凸起的电极提供大约13kv至15kv的负电极获得的直流电压，由此在圆管内侧产生负的电晕放电。电晕放电的电流大约为3mA。
在没有提供充电部件的情况下，颗粒物质在过滤器深处被捕获。过滤器以深层过滤模式捕获颗粒物质。
在提供了充电部件的情况下，在过滤器的表面上捕获颗粒物质。过滤器以表面过滤模式捕获颗粒物质，其原因已经在前面解释过了。
在加热和复原过滤器的时候，在过滤器内部存在温度分布，即在加热器表面出现最高温度，并且温度向下游相应降低。在提供充电部件的情况下，在加热时在温度较高的表面以集中方式捕获颗粒物质。如在图3和图4中所示，可以在更短的加热时间内复原过滤器。换句话说，过滤器复原消耗的热能会更少。
图26是示出由是否存在充电部件决定的过滤经过时间和装置中的压力损失增加之间关系的图表，该装置通过使用陶瓷纤维过滤器过滤包含颗粒物质的排放气体。水平轴表示时间，垂直轴表示过滤器压力损失。虚线表示没有进行充电的情况，实线表示进行了充电的情况。如图26中所示，提供充电部件，由此能够抑制过滤器的压力损失的增长速度。因此，可以使复原周期更长。
根据时间平均值，可以进一步减少需要过滤器复原时的热能。
图27表示在气体中颗粒物质的平均颗粒大小和颗粒浓度分布的测量结果。水平轴表示颗粒物质的平均颗粒大小(nm)，垂直轴表示密度，它们颗粒大小的分布(cm-3)。在图27中，“a”表示在处理之前在排放气体中包含的颗粒物质的平均颗粒大小和具有该颗粒大小的颗粒浓度的分布。“b”表示由不带充电部件的装置处理后在排放气体中包含的颗粒物质的平均颗粒大小和具有该颗粒大小的颗粒浓度的分布。“c”表示由带充电部件的装置处理后在排放气体中包含的颗粒物质的平均颗粒大小和具有该颗粒大小的颗粒浓度的分布。
在气体中发现的最大颗粒大小大约为70nm至90nm。随着颗粒大小的增加，浓度在减少。在通过使用本发明不带充电部件的装置进行过滤的情况下，颗粒浓度减小到大约1/10。在通过使用带有充电部件的装置进行过滤的情况下，颗粒浓度减小到大约1/200。
在处理之前在排放气体中直径80nm的颗粒浓度为4×106cm-3。在通过不带充电部件的过滤器进行过滤时，直径80nm的颗粒浓度为2×105cm-3。在通过带有充电部件的过滤器进行过滤时，直径80nm的颗粒浓度为104cm-3。和不带充电部件的装置比较，带有充电部件的装置将颗粒数减少到大约1/20。换句话说，提供充电部件，由此能够显著提高颗粒物质的捕获效率。
[实施例4]
[实施例4(第四发明的实施例)]
将对第四发明的实施例进行介绍。
本实施例是在上述实施例1至3中，绝热透气性过滤材料的导热率k(单位，W/mK)与厚度d(单位，m)的比率k/d(单位，W/m2K)为50W/m2K或更小(公式(7))，更优选为20W/m2K或更小(公式(8))，以及透气性过滤材料的体密度ρ(单位，kg/m3)、比热c(单位，J/kgK)和厚度d(单位，m)的乘积ρcd(单位，J/m2K)满足公式(1)并且更优选地满足公式(2)。已经对公式(1)和(2)的内涵进行了详细说明。
图33和图34表示公式(7)和(1)的条件以及公式(8)和(2)的条件，其中水平轴表示k/d，垂直轴表示ρcd。
表1表示甚至在如图3和图4中所示的高温区域中也可以使用的典型绝热材料的体密度ρ；比热c；导热率k。在这种情况中，物理量取决于温度，示出了例如那些在小册子等中介绍的在500℃或1000℃时获得的典型值。它们不是在本发明的操纵温度下测量的必要的物理量。
在图33和图34中，将通过参考在表1中所示的值基于各个材料的k/d和ρcd的关系的计算绘制在一起。
图33表示使用厚度d＝0.01m的过滤器获得的计算结果。图34表示通过使用厚度d＝0.05m的过滤器获得的计算结果。通过参考这些图能够简单地估算过滤器的适合性。
[表1]
典型绝热材料的物理量
  名称     类型     体密度ρ(kg/m3)   比热c(J/kgK)   导热率k(W/mK)
  A     氧化铝(块)     3850   1181   10.4
  B     石英玻璃(块)     2190   1120   2.17
  C     基于金刚砂的陶瓷纤维毡     200   709   2.5
  D     基于氧化铝/硅石/硼的陶瓷纤维织物     768   1050   0.16
  E     基于氧化铝硅石的陶瓷纤维覆层     130   直到1050   0.12
  F     基于硅石的陶瓷纤维1覆层     96   直到1000   0.16
  G     基于硅石的陶瓷纤维2覆层     128   直到1000   0.24
图33和图34表示在表1中所示的材料，即在A、B、C、D、E、F、G中d＝0.01m和d＝0.05m条件下k/d的值和相应的ρcd的值。水平轴表示k/d(W/m2K)，垂直轴表示ρcd(J/m2K)。上方翻转的L字母形图案给出了从公式(1)中不等式得出的ρcd的上限。下方翻转的L字母形图案给出了从公式(2)中不等式得出的ρcd的上限。图案的垂直部分表示例如k/d≤50W/m2K和k/d≤20W/m2K的k/d的限制。图33表示发现样本A、B、C不适合，样本D、E、F、G满足公式(1)，样本E和F还满足公式(2)。图34表示发现样本A、B、D不适合，样本C、E、F、G满足公式(1)，样本E、F、G还满足公式(2)。
即，如图33和图34所示，例如氧化铝(A)和石英玻璃(B)的块材料不能同时满足公式(7)和(1)。这是因为体密度过大并且导热率过高。在对这些块材料进行处理使得它们可透气之后，体密度和导热率仍然过大且不适于制作本发明的过滤器。
块材料不能用于本发明过滤器的制造。只有导热率比块材料低得多，且低体密度的材料能够适合用于制造本发明的过滤器。陶瓷纤维是一种能够满足上述条件的典型材料。
可以获得各种类型的陶瓷纤维，例如基于碳化硅(SiC)、基于氧化铝/硅石/硼、基于氧化铝/硅石和基于硅石的纤维。
基于碳化硅的陶瓷纤维(C)实际上不可用，因为在使用薄的过滤器时它们导热率相对较高并且温度上升必须的功率密度过高。此外，基于碳化硅的陶瓷纤维不满足本发明的需要，除非将过滤器厚度制造为0.05m或更厚。
如果使用基于碳化硅的陶瓷纤维来改变纤维的成分，由此提供一种材料，其导热率更小，体密度等于或小于在表1中所示的值，并且在透气性性上表现良好，则能够将过滤器制作得更薄，能够将装置制作得更紧凑。
由于基于氧化铝/硅石/硼的陶瓷纤维织物(D)导热率低但是体密度大，因此其需要稍微长一些的温度上升时间。如果使用基于氧化铝/硅石/硼的陶瓷纤维用于改变纤维的处理方法，由此能够形成如下的透气性材料，与在表1中所示的那些值相比，该透气性材料的导热率与其相等或更小，体密度和导热率更低，因此温度上升时间能够变得更短。因此，能够提供热效率更好的装置。
如表1中所示，基于氧化铝/硅石的陶瓷纤维覆层(E)和基于硅石的陶瓷纤维覆层(F、G)导热率低，体密度小。即使厚度d在0.01m至0.05m的范围内时，过滤器也能够充分满足本发明的条件。过滤器还能够满足实际上是优选条件的公式(8)和公式(2)的要求。
因此，考虑到对用于加热和复原必需的热能的减少以及也考虑到使装置紧凑，基于氧化铝/硅石的陶瓷纤维覆层(E)和基于硅石的陶瓷纤维覆层(F、G)要优于基于碳化硅的陶瓷纤维毡(C)和基于氧化铝/硅石/硼的陶瓷纤维织物(D)。
图35表示在图33和图34中的一种情况，即将在100秒(sec)的温度上升时间获得的曲线(用100替换公式(15)中给出的300)一起绘制在图33和图34中。
在图35中，“a”曲线表示在300秒内Q/S＝25kW/m2温度能够上升500K时ρcd的上限。“b”曲线表示在100秒内Q/S＝25kW/m2温度能够上升500K时ρcd的上限。“c”曲线表示在300秒内Q/S＝10kW/m2温度能够上升500K时ρcd的上限。“d”曲线表示在100秒内Q/S＝10kW/m2温度能够上升500K时ρcd的上限。
最严格的条件是加到“d”曲线上的，其中在100秒内加热密度Q/S＝10kW/m2处温度能够上升500℃(因为是增加的部分，所以℃和K视为相同)。
发现只有材料E(d＝0.02m，d＝0.01m)和材料G(d＝0.02m)在“d”曲线下方，并且只有这三种材料满足上述条件(10kW/m2，100秒)。
除了这三种材料，还加入了材料E(d＝0.05m)和材料G(d＝0.05m)在“c”曲线(10kW/m2，300秒)下方。
除了上述五种材料，还发现材料G(d＝0.01m)和材料D(d＝0.01m)在“b”曲线(25kW/m2，100秒)下方。
除了上述七种材料，还发现材料D(d＝0.02m)在“a”曲线(25kW/m2，300秒)下方。
从图中可以清楚，通过慎重地为过滤器厚度d选择具有在表1中所示的ρ、c、d值的基于氧化铝/硅石的陶瓷纤维覆层和基于硅石的陶瓷纤维覆层，使得可以在实际希望的100秒内10kW/m2功率密度时(“d”曲线)提供500k的温度上升。
如上所述，基于氧化铝/硅石的陶瓷纤维覆层包括例如，从Shinnikka Thermal Ceramics公司获得的SC blanket1260(产品名)或从Isolite Insulating Products有限公司获得的Isowool1260blanket。
基于硅石的陶瓷纤维覆层包括商业上可获得的生物可降解纤维覆层(将在第五发明的实施例中进行详细介绍)。
考虑到颗粒物质的净化性能，大约0.01m或更大的过滤器厚度d是足够的。在图33和图34中给出的性能中，通过考虑加热部件必需的功率密度和温度上升时间，可以适当选择厚度。
具有0.006m至0.05m的厚度d的基于氧化铝/硅石的陶瓷纤维覆层和基于硅石的陶瓷纤维覆层可商业获得地被用作绝热材料。那些具有大约0.006m、0.013m、0.025m或0.05m的厚度d的通常可用。最好使用具有大约0.013m至0.025m厚度d的覆层。
与在表1中所示的基于碳化硅的陶瓷纤维毡和基于氧化铝/硅石/硼的陶瓷纤维织物相比，这里举例的基于氧化铝/硅石的陶瓷纤维覆层和基于硅石的陶瓷纤维覆层的价格更低。将基于氧化铝/硅石的陶瓷纤维覆层和基于硅石的陶瓷纤维覆层用作过滤器，由此使得可以提供一种经济效率改善的装置。
基于氧化铝/硅石的陶瓷纤维覆层和基于硅石的陶瓷纤维覆层的材料质地柔软，当把它们形成片层时，能够根据固定方式和气流阻力改变其厚度。
如图33、34和图35所示，这些陶瓷纤维覆层d的范围较宽，这满足了公式(7)和(8)的条件(本例中，d＝0.01m至0.05m)。因此，可以适当地选择材料的原始厚度或者可以提供合适的容许度，用于设计加热部件的功率密度和温度上升时间，从而应对结合上述使用条件时厚度的变化。
[实施例5]
[实施例5(第五发明的实施例)]
下面将介绍第五发明的实施例。
本实施例是在上述实施例1至4中，透气性陶瓷纤维过滤器的陶瓷纤维为生物可降解的陶瓷纤维。
生物可降解的纤维是由EU Directive97/69/EC定义的，以满足下面任一情况。
(1)在短期吸入方面的活体内(in vivo)保持测试已经确认长度超过20μm的纤维具有少于10天的荷重半衰期。
(2)通过注入体内的活体内短期保持测试已经确认长度超过20μm的纤维具有少于40天的荷重半衰期。
(3)腹腔注入测试已经确认没有过多致癌性的迹象。
(4)长期吸入测试已经确认不存在关于致病性的变化或瘤变。
典型的生物可降解陶瓷纤维包括那些主要基于二氧化硅(硅石)、氧化镁(MgO)或那些主要基于二氧化硅(硅石)、氧化镁(MgO)和氧化钙(CaO)的纤维。
更具体地，有可以从Shinnikka Thermal Ceramics公司获得的SUPERWOOL(商标)，可以从UNIFRAX公司(USA)获得的ISOFRAX(商标)和INSULFRAX(商标)。在纤维直径为3至5μm并且纤维长度为大约30nm时，它们中每种的最高工作温度是1000℃或更高。
可商业获得的覆层形式的生物可降解陶瓷纤维具有96kg/m3、128kg/m3和160kg/m3的体密度。
导热率在600℃时在0.14W/mK至0.24W/mK的范围内，800℃时在0.19W/mK至0.37W/mK的范围内。
图28表示从UNIFRAX公司(USA)获得的ISOFRAX(商标)覆层的电子显微镜照片。
[实施例6]
[实施例6(第六发明的实施例)]
[实施例6-1(图16、图17)]
图16和图17表示本发明第六发明的第一实施例。更具体地，图16表示本发明的第六结构，即，排放气体过滤装置，其中在排放气体通道的前级提供充电部件，使得能够通过电晕放电让排放气体的微粒带电，相互平行地在排放气体通道的后级平行于通道地提供由陶瓷纤维构成的两个圆柱形过滤器，在由陶瓷纤维构成的各个过滤器中心处配置电加热器，在这两个过滤器的气体入口提供选择性打开和关闭的开-关阀。这是表示操纵开-关阀，使用一个(下方)过滤器让带电排放气体流向圆柱形陶瓷纤维过滤器，过滤颗粒物质，另一个(上方)过滤器从通道堵塞，向加热器供电，燃烧聚积在其上的颗粒物质以复原过滤器的状态的截面图。图17表示本发明的第六结构，即，排放气体过滤装置，其中在排放气体通道的前级提供充电部件使得能够通过电晕放电让排放气体的微粒带电，相互平行地在排放气体通道的后级平行于通道地提供由陶瓷纤维构成的两个圆柱形过滤器，在由陶瓷纤维构成的各个过滤器中心处配置电加热器，在这两个过滤器的气体入口提供选择性打开和关闭的开-关阀。这是表示操纵开-关阀，使用一个(上方)过滤器让带电排放气体流向圆柱形陶瓷纤维过滤器，过滤颗粒物质，另一个(下方)过滤器从通道堵塞，向加热器供电，燃烧聚积其上的颗粒物质以复原过滤器的状态的截面图。
壳体1配有气体入口2、气体出口4、前室12和后室13。前室12配有包括电晕放电电极22、高压电源20和高压绝缘器23的充电部件24。后室13配有两个平行于轴线的圆柱形过滤器3、3。隔离物14配有两个过滤器入口端口17、17。开-关阀5能够关闭两个过滤器入口端口17、17中的任一个。在入口端口17后提供有上游通道18。该通道也是两部分中可用的。在圆柱形过滤器3、3外侧提供下游通道19、19。在过滤器单元3、3的中心处配置电加热器7、7。从加热器的电源8延伸出两对电线，并提供两个开关91、92。
在图16中，上方过滤器单元3的入口端口17被开-关阀5关闭。开关91闭合以在电加热器7上产生热能。通过该热能加热和燃烧过滤器3上的颗粒物质Z。燃烧后的气体U从气体出口4排出。下方过滤器单元的入口端口17是打开的。电加热器7保持关断。由充电部件24使排放气体G带电，带电的气体G′进入到下方过滤器3。由过滤器3过滤和除去颗粒物质Z。净化后的气体R从气体出口4排出。
在图17中，下方过滤器单元3的入口端口17被开-关阀5关闭。电加热器18通过下方过滤器单元通电和加热。吸附到过滤器3的颗粒物质Z被加热和燃烧。燃烧后的气体U从气体出口4排出。上方过滤器单元处于过滤中。
在本实施例中，将两个过滤器单元3、3结合，所有单元不会同时复原(其中过滤器单元的阀关闭以执行加热器复原的操作)，而是至少允许过滤器单元之一连续流过气体。一个单元用于净化而另一个单元用于复原，由此使得可以不断地净化排放气体。
例如，交替地执行复原，由此可以在不暂停气体供应的情况下连续净化气体。
凭借应用程序，可以通过用定时器控制或者结合发动机的运转状态适当地确定单独的过滤器经历复原的时间。
[实施例6-2(图18)]
例如，假设柴油发动机具有5L(升)(0.005m3)的排气量，发动机以3000rpm转动并且排放温度为450℃。排放空气流假设为大约18.5m3/min(＝0.308m3/s)。
为了过滤器部分的气流线速度为大约1m/s或更小，可以将过滤器面积设为大约0.3m2。
在这种情况下，如果假设用于加热和复原过滤器的加热部件的功率密度是在大约10kW/m2的实际水平上，必需的电能约为3kW。
在将过滤器安装到柴油车辆上并将通用电池用作电源以利用电加热器加热和复原过滤器时，尽管电量是仅在加热和复原的时候暂时使用的，但是仍希望将电能要求保持为小于大约1kW。
由此，采用一种方法，其中，例如由三个或更多的单元构成过滤器，每个过滤器单元配有大约为0.1m2或更小的捕获面积，选择阀用于延迟定时，以使得依次加热和复原过滤器单元，由此可以将整个装置在复原时必需的电能减少到大约1kW或更少。图18表示第六发明的另一实施例。更具体地，图18表示本发明的第七结构，即，排放气体过滤装置，其中按照壳体的轴相互面对地分配两个由陶瓷纤维构成的圆环型过滤器，在其间布置电加热器，将这些设为一个过滤器单元，在壳体的轴线方向上排列着这样构成的四个过滤器单元。一个过滤器单元配有在外侧周边的环形(环形形状)的气体流动端口或总共四个环形(环形形状)气体流动端口，并提供在这四个环形排放气体流动端口的表面上滑动的环形开-关阀。在这种排放气体过滤装置中，移动开-关阀以关闭多个过滤器的流动端口的中任何一个，而排放气体流向其他过滤器，从排放气体捕获颗粒物质以聚积颗粒物质，在被开-关阀关闭流动端口的过滤器中，向电加热器供电，由此燃烧并除去聚积的碳微粒以复原该过滤器。
在本例中，在壳体的轴线方向上排列四个圆环型过滤器单元。一个过滤器单元由两个相互面对的圆环型过滤器构成，在其空隙上配置电加热器。将过滤器单元容纳在圆柱形分隔物中，在圆柱体的周围设置四个环形(环形形状)的气体入口。  开-关阀是大到足以保持其中一个气体入口关闭的环形盖板。开-关阀是滑动型的，其中盖板在圆柱体的外部边界上线性地前后运动。该开-关阀由盖板50、用于允许盖板50线性运动的操纵杆51和安装在壳体1上的滑动轴承54构成。操纵杆51由滑动轴承54保持并能够轴向平行地前后运动。盖板50能够关闭四个过滤器单元的入口端口17中的任何一个。
在本例中，从左边起第三个过滤器单元被关闭，相关的过滤器单元的电加热器发热，由此燃烧颗粒物质。剩下的第一、第二和第四过滤器单元为气体入口而打开，排放气体从入口流入。当通过过滤器3时，由过滤器3过滤颗粒物质。净化后的气体R和燃烧后的气体U从气体出口4排出。这四个过滤器单元中，三个单元处在过滤过程中，而一个单元处于复原过程中。因此，能够连续处理排放气体。
可以由气缸或齿轮机构启动开-关阀。仅在一个过滤器单元中进行过滤器复原。要复原的过滤器单元依次变化，由此使得可以连续净化气体。
[实施例6-3(图19、图20和图21)]
图19至图21表示第六发明的第三实施例。图19表示本发明的第八结构，即，排放气体过滤装置，其中在排放气体通道的前级提供充电部件，以使得能够通过电晕放电让排放气体的微粒带电，在排放气体通道的后级平行于通道地提供四个相互平行的由陶瓷纤维构成的双圆柱形过滤器，在陶瓷纤维构成的各个过滤器的中心处配置电加热器，在这四个过滤器的四个气体入口处提供旋转滑动型的开-关阀。这是表示打开旋转滑动型开-关阀，三个过滤器用于使带电排放气体流向圆柱形的陶瓷纤维过滤器，过滤颗粒物质，一个(上方)过滤器从通道堵塞，向加热器供电，燃烧在其上聚积的颗粒物质以复原过滤器。图20和图21是表示在具有图19中的四个过滤器单元A、B、C、D的本发明的第八结构中的旋转滑动型开-关阀的运动的左侧视图。在图20中，旋转滑动型圆板的三个开口与过滤器单元A、B、D相配，过滤器单元A、B、D处在排放气体的过滤过程中。由开-关阀的遮蔽板关闭了过滤器单元C，加热过滤器单元C以燃烧并除去颗粒物质。在图21中，旋转滑动型圆板的三个开口与过滤器单元A、B、C相配，过滤器单元A、B、C处在排放气体的过滤过程中。由开-关阀的遮蔽板关闭了过滤器单元D，加热过滤器单元D以燃烧并除去颗粒物质。
本实施例是用于具有5L(升)排气量的柴油车辆的微粒去除装置的例子。在壳体1的上游提供作为充电部件24的电晕放电部分(22、23)，并且下游的过滤器部分由四个(2×2)双同轴圆柱型过滤器单元构成，由此组成一个装置(图19)。过滤器单元由外侧圆柱、电加热器和内侧圆柱构成。获得这样一种通道控制，即，使用位于紧靠过滤器部分前部的旋转滑动型开-关阀5关闭四个过滤器单元中的任何一个，同时保持其余三个过滤器单元打开。旋转滑动型开-关阀5由旋转滑动型圆板55和旋转滑动型开-关阀致动机构56构成。
电晕放电部分是由同轴圆柱形电晕放电管构成的，其中八个具有大约60mm(0.06m)内直径的圆管围绕一个用于产生电晕放电的高压供电绝缘器平行布置，并且在每个圆管的中心轴上布置带有凸起的电极，该凸起具有大约80mm(0.08m)的有效放电长度(凸起前沿端的曲率半径为0.2mm＝0.0002m)。圆管为地电位。向带有凸起的电极提供负电极获得的直流电压，由此在圆管内部产生负的电晕放电。
根据发动机的运转条件，排放温度在大约70℃至500℃(343K至773K)的范围内变化。包含在排放气体中的微粒的浓度也发生变化。电晕放电的电压和电流特性受排放温度和微粒浓度的影响而变化。根据经验，可接受的是，获得控制以使得施加的电压能够在大约10kV至15kV的范围中，且电晕放电电流能够在大约2mA至5mA的范围内。在电晕放电中使用的电能大约为50W。
过滤器部分由四个具有相同结构的双同轴圆柱型过滤器单元构成。一个过滤器单元测得大约80mm(0.08m)的外径，大约15mm的内径和大约350mm(0.35m)的长度。从UNIFRAX公司获得的具有大约13mm(0.013m)的厚度和大约128kg/m3的体密度的生物可降解纤维构成的覆层(ISOFRAX(产品名称))被用作陶瓷纤维过滤器。
在本例中，将片状覆层围成圆柱体形状并使用。作为替代，一开始就可以使覆层形成圆柱形。
过滤器单元具有每单元大约0.1m2的微粒捕获面积。设计该陶瓷纤维过滤器使得微粒捕获表面彼此相对，并保持8mm(0.008m)的空隙。在空隙上提供由线圈形的镍铬合金丝构成的电加热器作为加热部件。
镍铬合金丝具有0.7mm(0.0007m)的线径，并且线圈有大约5mm(0.005m)的线圈直径。每个过滤器单元的镍铬合金丝的合成电阻为0.6Ω。通过串联连接两个要安装在车辆上的标准电池而获得的24V直流电压被施加用于产生大约1kW的热量。
因为一个过滤器单元具有大约0.1m2的微粒捕获面积，因此在加热时的(瓦特密度)功率密度为10kW/m2。
开-关阀5为旋转滑动型。该阀和保持过滤器单元的端部的隔离物14相接触，通过旋转滑动型开-关阀的致动机构使旋转滑动型圆板55转动。开-关阀5还可以通过气缸或齿轮机构致动。
在本实施例中，同样仅在一个过滤器单元中执行过滤器的复原。要复原的过滤器单元依次变化，由此使得可以连续净化气体。
图20和图21简要表示了旋转滑动型开-关阀的运动。该旋转滑动型开-关阀配有三个圆形开口部分49，该圆形开口部分在90°、90°、180°中心角位置上大得足以对应于一个过滤器单元的三个气体入口17。关于四个过滤器单元，允许排放气体仅流入三个过滤器单元(过滤)，而不允许排放气体流入一个过滤器单元(复原)。为了便于说明，例如，如图20和图21中所示，给四个过滤器单元命名为A、B、C、D。
如图20所示，在某些时间旋转滑动型开-关阀的开口部分49和A、B、D的流动端口相一致。换句话说，提供一种状态，其中对于A、B、C、D四个过滤器单元，允许排放气体流入A、B、D，而不允许排放气体流入C。保持这种状态，向过滤器单元C的电加热器供电。加热单元C。然后，燃烧颗粒物质Z(碳微粒)。消除了颗粒物质，并对过滤器单元C进行了复原。
如图21所示，在下一个定时中，关闭过滤器单元D。在过滤器单元A、B、C中过滤排放气体，同时复原过滤器单元D。
如上所述，旋转滑动型开-关阀每次旋转1/4，由此要复原的过滤器单元依次变为A、B、C等。因此，提供好多个过滤器单元，这样可以依次加热和复原过滤器单元，同时允许排放气体连续流动。
图23表示将上述结构的装置用于除去从柴油车辆(排气量5L(升)，发动机转速2000rpm)排放的气体中包含的微粒，以测量在整个装置中随时间变化的压力损耗的例子。
在上述例子中，旋转滑动型开-关阀通过定时器控制(在由图23中的箭头给出的定时)以预定时间间隔(本例中大约为40分钟)转动。
排放气体的温度大约为160℃，一个过滤器单元在1kW电量下充分加热和复原大约6分钟(大约150W的平均耗电)。
在暂停旋转滑动型开-关阀的状态下，过滤器单元捕获微粒以造成逐渐的堵塞并且随后压力损失增加。当按1/4转动旋转滑动型开-关阀时，如上所述，排放气体开始流入完成复原的过滤器单元。因此，发现曾暂时增加的压力损失减小了。
[实施例6-4(图29、图30、图31)]
图29、图30和图31表示第六发明的第四实施例。该结构类似于在图19至图21中给出的结构。由在每个过滤器单元中的独立的开-关阀5，5取代图19至图21中的旋转滑动型开-关阀。开-关阀5是由接触或离开在隔离物14处的上气体入口的盖板57、用于致动盖板57的链接件58和用于旋转链接件58的驱动杆59构成。更具体地，图29表示本发明的第九结构，即，排放气体过滤装置，其中在排放气体通道的前级提供充电设备，使得排放气体的微粒能够通过电晕放电而带电，在排放气体通道的后级平行与该通道相互平行地提供两个由陶瓷纤维构成的双圆柱形过滤器，在陶瓷纤维构成的各个内侧和外侧过滤器之间配置电加热器，在两个过滤器的气体入口处提供独立开关的两个开-关阀。这是表示操纵开-关阀，使用一个(下方)过滤器让带电的排放气体流向圆柱体陶瓷纤维过滤器，过滤颗粒物质，另一个(上方)过滤器从通道阻塞，向加热器供电，燃烧被过滤并聚积其上的颗粒物质以复原过滤器的状态的截面图。图30是表示图29中给出的本发明第九结构中的独立开-关阀的运动的视图。开关阀离开气体流动端口。开-关阀被打开，排放气体在过滤的过程中。图31是表示图29中给出的本发明第九结构中的独立开-关阀的运动的视图。通过开-关阀将气体流动端口关闭。开-关阀被关闭，使用加热器加热过滤器以燃烧颗粒物质，由此执行过滤器的复原。
在本实施例中，示出了一种开-关阀，其中使用气缸或齿轮机构前后移动驱动杆59，由此盖子被暂时性放置在过滤器单元的气体流动端口上。
图30和图31图示了开-关阀5的运动。
图30表示开-关阀打开的状态。向右推动驱动杆59。通过链接件58将盖板57推离隔离物14。过滤器入口端口17被打开。带电的气体G′进入过滤器单元。由过滤器3捕获颗粒物质。
图31表示开-关阀关闭的状态。向左推出驱动杆59。通过链接件58将盖板57推抵隔离物14。过滤器入口端口17被关闭。向电加热器7供电以燃烧颗粒物质。
图32表示使用该装置用于除去从柴油车辆排放的气体中包含的微粒，从而测量该装置整体压力损失时的例子。
在上述本例中，以大约40分钟的间隔依次致动过滤器单元A、B、C、D的四个开-关阀。
图32是表示在具有四个过滤器单元的装置中通过测量压力损失随时间的变化而获得的结果的图表。水平轴表示时间，垂直轴表示压力损失(kPa)。如在图32中所示，所有过滤器单元的开-关阀5在时间t1之前都是打开的，并允许排放气体流进全部的过滤器单元A、B、C、D。过滤器单元A、B、C、D都处于气体净化进程中。过滤器逐渐被堵塞导致压力损失的增加。
在时间t1时，关闭过滤器单元A的开-关阀。这样，分别流进四个单元的排放气体随后仅仅流进过滤器单元B、C、D。发现流进这三个过滤器单元的排放气体流量暂时性地增加了。流进这三个过滤器单元的排放气体按照流速增加，从而导致整体装置的压力损失暂时性地增加了。
在时间t1和t2之间，向关闭的过滤器单元A的电加热器供电。在过滤器单元A上的颗粒物质(碳微粒)Z被燃烧和除去。其燃烧后的气体U和净化后的气体R一起排出。在大约1kW的电力下(功率密度，10kW/m2)，排放气体在160℃的温度下用大约6分钟被加热和燃烧，由此将保留的颗粒物质Z完全燃烧。这样，过滤器单元A得到复原。
在完成过滤器单元A复原的时刻t2，停止向过滤器单元A供电。过滤器单元A的开-关阀返回到打开状态。在过滤器单元A上没有发现碳微粒(颗粒物质)。在t2时刻，发现装置整体的压力损耗突然减小。
在t2至t3时刻之间，排放气体G开始再次流进全部的过滤器单元A、B、C、D。然后，排出净化后的气体R。在过滤器单元上聚积颗粒物质Z导致压力损失增加。
在t3时刻，关闭过滤器单元B的开-关阀。压力损失进一步增加。向过滤器单元B的电加热器供电。在t4时刻之前，供电以加热和燃烧过滤器单元B的颗粒物质(碳微粒)。燃烧后的气体U被作为净化后的气体R排出。在6分钟内完成复原。在完成复原的时刻t4，打开过滤器单元B的开-关阀。然后，压力损失减小。
在t4至t5时刻之间，再次允许排放气体流进全部的过滤器单元A、B、C、D。在过滤器单元上聚积的颗粒物质导致压力损失增加。在t5时刻，关闭过滤器单元C的开-关阀；并且使用过滤器单元C的加热器用于加热，由此复原过滤器单元C。如上所述，为每个过滤器单元依次重复地进行复原。由于打开三个过滤器单元，因此可以连续净化排放气体。
在本实施例中，通过使用定时器来控制复原过滤器单元的定时。也可以使用微机通过参考发动机的运行状态、其历史和排放气体的温度来控制定时。
此外，在排放气体处于高温，从而用于对在过滤器上捕获的颗粒物质进行加热和燃烧所需的升温程度较小的情况下，可以通过切换开和关或调节电流来控制电加热器，由此可以适当地调节热能。
除此之外，存在这样的情况，即用于加热、燃烧和除去颗粒物质所必需的氧气根据柴油发动机的运行状态或聚积在过滤器上的颗粒物质的量可能会短缺。在这种情况下，可接受的是，在如下情况下提供氧气，即，当在调节开-关阀被调节打开从而不完全关闭该阀时允许排放气体轻微流动，或者将周围空气引入以用于执行加热、燃烧和复原时。还有另一种方法，其中曾经关闭的过滤器单元的开-关阀暂时打开以交换过滤器单元内的气体，由此提供氧气并且开-关阀再次关闭以进行加热、燃烧和除去。
通常，在氧气浓度非常稀薄的操作状态中，排放气体温度较高以表明升温幅度较小。此外，在本发明中仅需要较短的加热时间，由此，即使在上述操作状态下也可以经济地复原过滤器。

Claims (7)

1.一种颗粒物质除去装置，包括：
包含绝热陶瓷纤维的透气性过滤材料，其配置在含颗粒物质的排放气体的通道上，用于捕获该颗粒物质；
绝热材料，其被布置为紧密靠近透气性过滤材料的颗粒物质捕获表面；
加热部件，其布置在透气性过滤材料和绝热材料之间，用于加热、燃烧和除去所述过滤材料所捕获的颗粒物质；以及
开-关阀，其操纵排放气体流入透气性过滤材料；
其中当打开所述开-关阀时，不加热所述透气性过滤材料而是允许该透气性过滤材料捕获颗粒物质，以及当关闭所述开-关阀并限制透气性过滤材料的气体流入时，由加热部件对透气性过滤材料加热以燃烧并除去由透气性过滤材料捕获的颗粒物质。
2.一种颗粒物质除去装置，包括：
包含绝热陶瓷纤维的透气性过滤材料，其配置在含颗粒物质的排放气体的通道上，以捕获所述颗粒物质；
加热部件，其被布置为紧靠透气性过滤材料的颗粒物质捕获表面，以用于加热、燃烧和除去由透气性过滤材料捕获的颗粒物质；以及
开-关阀，其控制排放气体流入透气性过滤材料；
其中将两个或更多的透气性过滤材料布置为紧密靠近，且颗粒物质捕获表面彼此相对，加热部件布置在紧密靠近布置的透气性过滤材料的颗粒物质捕获表面之间，当打开所述开-关阀时，不加热透气性过滤材料而是允许该透气性过滤材料捕获颗粒物质，以及当关闭所述开-关阀和限制透气性过滤材料的气体流入时，由加热部件对透气性过滤材料加热以燃烧并除去由透气性过滤材料捕获的颗粒物质。
3.如权利要求1或2所述的颗粒物质除去装置，还包括：
在透气性过滤材料上游对颗粒物质充电的充电部件。
4.如权利要求1或2所述的颗粒物质除去装置，其中包含陶瓷纤维的透气性过滤材料的导热率k(单位，W/mK)与厚度d(单位，m)的比，即，k/d(由导热率除以厚度所得到；单位，W/m2K)为50W/m2K或更小，并且通过用透气性过滤材料的体密度ρ(单位，kg/m3)乘以比热c(单位，J/kgK)和厚度d(单位，m)所获得的乘积ρcd(单位，J/m2K)满足下列公式
ρcd≤600(k/d)/{-ln(1-0.019k/d)}
(ln是自然对数)。
5.如权利要求1或2所述的颗粒物质除去装置，其中包含陶瓷纤维的透气性过滤材料的导热率k(单位，W/mK)与厚度d(单位，m)的比，即，k/d(由导热率除以厚度所得到；单位，W/m2K)为20W/m2K或更低，并且通过用透气性过滤材料的体密度ρ(单位，kg/m3)乘以比热c(单位，J/kgK)和厚度d(单位，m)所获得的乘积ρcd满足下列公式
ρcd ≤ 600(k/d)/{-ln(1-0.0475k/d)}}
(ln是自然对数)。
6.如权利要求1或2所述的颗粒物质除去装置，其中包含陶瓷纤维的透气性过滤材料的成分是主要基于二氧化硅(硅石；SiO2)、氧化镁(镁氧；MgO)和氧化钙(氧化钙；CaO)的生物可降解纤维。
7.如权利要求1或2所述的颗粒物质除去装置，其中所述颗粒物质除去装置具有开-关阀和透气性过滤材料的两种或更多种的组合，并且还控制每个开-关阀的打开和关闭动作，由此使得在供给排放气体的同时打开其中至少一个开-关阀。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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