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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Abgasbehandlungsvorrichtung
für einen
Verbrennungsmotor.
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Stand der Technik
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Im
Allgemeinen wurden zahlreiche Vorrichtungen für das Behandeln von Abgaspartikeln
vorgeschlagen, die von einem Dieselverbrennungsmotor oder einem
Benzinverbrennungsmotor mit magerer Verbrennung emittiert werden.
Zum Beispiel ist ein Partikelfilter, der aus einer porösen Keramik
hergestellt ist, an einem Abgaskanal so angeordnet, dass er die
Abgaspartikel sammelt (einfängt).
Allerdings können
in diesem Fall die Partikel (Nanopartikel) mit einem Durchmesser
im Nanomikrometerbereich und desgleichen den Partikelfilter passieren,
ohne eingefangen zu werden. Andererseits wird, wenn das Gitter das
Partikelfilters so fein gemacht wird, dass ein Entweichen der Partikel
verhindert wird, ein Anstieg des Druckverlustes des Abgasströmungskanals
auftreten.
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Daher
wird eine Vorrichtung für
das elektrostatische Verklumpen der Partikel durch die Verwendung
einer Korona-Entladung untersucht. Zum Beispiel sind unter Bezugnahme
auf das Dokument JP-2005-320955A eine elektrische Entladungselektrode
und eine Staubsammelelektrode, die einander zugewandt sind, in dem
Abgaskanal angeordnet. Eine Hochspannung wird zwischen den zwei
Elektroden so aufgebracht, dass die in dem Abgas befindlichen Partikel
durch die erzeugte Korona-Entladung elektrisch
geladen werden. Die elektrisch geladenen Partikel bewegen sich infolge
einer elektrostatischen Kraft zu der Seite der Staubsammelelektrode,
um zu verklumpen, so dass die Partikel leicht durch den Partikelfilter
eingesammelt werden können,
der an der stromabwärtigen
Seite der Staubsammelelektrode angeordnet ist.
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Die 15A und 15B zeigen
die Abgasbehandlungsvorrichtung für den Dieselverbrennungsmotor,
bei dem ein PM-Agglomerations-Gerät (Partikel-Agglomerations-Gerät) 100 für das Verklumpen
(Agglomerieren) der Partikel und ein DPF (Dieselpartikelfilter) 200 angeordnet
sind. In diesem Fall ist die Abgasbehandlungsvorrichtung 100 auf halben
Weg des Abgaskanals des Verbrennungsmotors angeordnet. Eine Korona-Entladungselektrode 101 ist
einem elektrostatischen Agglomerationsabschnitt 102 zugewandt,
der an der stromabwärtigen Seite
der Korona-Entladungselektrode 101 angeordnet ist und den
Abgaskanal kreuzt.
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In
diesem Fall ist der elektrostatische Agglomerationsabschnitt 102 mit
einer leitenden Netzwerkform versehen und fungiert als die Staubsammelelektrode.
Wenn die Hochspannung auf die zwei Elektroden aufgebracht wird,
werden die in dem Abgas befindlichen Partikel daher infolge der
Korona-Entladung elektrisch so geladen, dass sie verklumpen, während sie
sich zu der Seite des elektrostatischen Agglomerationsabschnitts 102 bewegen.
Die verklumpten Partikel laufen so durch die Maschen des elektrostatischen
Agglomerationsabschnitts 102, dass sie an dem DPF 200 der
stromabwärtigen
Seite gesammelt werden, und werden in regelmäßigen Zeitabständen durch
Verbrennung beseitigt.
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Andererseits
wird unter Bezugnahme auf das Dokument JP-2005-76497A eine Hochspannungselektrode
an dem mittleren Abschnitt des Abgaskanals angeordnet und eine Niederspannungselektrode
wird an dem Außenumfangsabschnitt
es Abgaskanals so angeordnet, dass die Korona-Entladung erzeugt
wird und die elektrisch geladenen Abgaspartikel sich zu dem Außenumfangsabschnitt
hin bewegen. Somit wird das Abgas in solch einer Weise aufgespaltet
(aufgeteilt), dass die räumliche
Dichteverteilung der Partikel an dem Außenumfangsabschnitt relativ
hoch ist und an dem mittleren Abschnitt des Abgaskanals relativ
niedrig ist. In diesem Fall sind Filter, die jeweils für die räumlichen
Dichteverteilungen geeignet sind, an der stromabwärtigen Seite so
angeordnet, dass sie die Partikel einfangen.
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Unter
Bezugnahme auf die 16, die die in dem Dokument
JP-2005-76497A offenbarte
Vorrichtung zeigt, ist ein Durchgangsabschnitt 303 an einem Niederspannungsfilter 302 angeordnet,
der an dem Außenumfangsabschnitt
eines Hochspannungsfilters 301 angeordnet ist.
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In
diesem Fall laufen die Partikel, die negativ geladen wurden, infolge
der Strömung
des Abgases so durch den Durchgangsabschnitt 303, während sie elektrostatisch
verklumpen, dass sie an einem außenseitigen Filter 304 eingesammelt
werden.
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Da
die Bindungskraft zwischen den elektrostatisch verklumpten Partikeln
schwach ist, treten allerdings die folgenden Probleme auf. Bei dem
in der 15A gezeigten Aufbau sind zahlreiche
Zellen-Strömungskanäle 201 in
dem DPF 200 ausgebildet, der an der stromabwärtigen Seite
der Abgasbehandlungsvorrichtung 100 angeordnet ist, wie
dies in der 15B gezeigt ist. Die verklumpten
Partikel werden an Zellwänden 202 gesammelt,
die die Strömungskanäle unterteilen,
wenn sie durch die Zellen-Strömungskanäle 201 strömen. Da
die Strömungsgeschwindigkeit
des Abgases in dem Zellen-Strömungskanal 201 sehr
hoch ist, können
die verklumpten Partikel infolge einer Kollision mit der Oberfläche der
Zellwände 202 (wie
dies in der 15B gezeigt ist) erneut so verteilt
werden, dass sie die Wandfläche
verlassen und die Zellwand 202 umgehen.
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Da
es die Abgasströmung
zu einem Ausstoßanschluss 306 eines äußeren Zylinders 305 gibt, in
dem der Filter 304 untergebracht ist, werden bei dem in
der 16 gezeigten Aufbau zudem die verklumpten Partikel
erneut infolge der Kollision in dem äußeren Filter 304 verteilt,
so dass ein Austritt stattfindet. Da der äußere Filter 304 mit
großmaschigen Maschen
versehen ist, um grobkörnige
Partikel einzufangen, ist das Einfangen dieser Partikel, die die Wandfläche verlassen
haben, unbefriedigend, so dass diese Partikel aus dem Ausstoßanschluss 306 emittiert
werden können.
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Technische Aufgabe
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In
Anbetracht der vorstehend beschriebenen Probleme ist es eine Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, eine Abgasbehandlungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor
vorzusehen, bei der eine elektrostatische Ansammlungsleistung verbessert
ist.
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Technische Lösung
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine Abgasbehandlungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor,
der ein Abgaskanalelement hat, in dem ein Abgaskanal definiert ist,
mit einer Entladungselektrode, die in dem Abgaskanal angeordnet
ist und einen Entladungsabschnitt besitzt, der an einem im Wesentlichen
mittleren Abschnitt des Abgaskanals angeordnet ist, und einer Staubsammelelektrode
versehen, die eine hohle Zylinderform besitzt und entlang einer
Innenwandfläche
des Abgaskanalelements angeordnet ist. Die Entladungselektrode und die
Staubsammelelektrode sind so angeordnet, dass sie in dem Abgaskanal
befindliche Abgaspartikel elektrostatisch durch eine Korona-Entladung
verklumpen, die durch eine Hochspannung erzeugt wird, die zwischen
der Entladungselektrode und der Staubsammelelektrode aufgebracht
wird. Die Staubsammelelektrode besitzt einen Zylinderwandabschnitt,
in dem ein innerer Kanal definiert ist und der einen äußeren Filterabschnitt
bildet. Der äußere Filterabschnitt
ist leitend und hat in sich eine Vielzahl von Einfangräumen, die
voneinander getrennt sind und Öffnungen
besitzen, die mit dem inneren Kanal in Verbindung stehen. Die in
dem Abgas, das in dem inneren Kanal strömt, befindlichen verklumpten
Abgaspartikel werden aufgrund einer Coulomb-Kraft zu einer Außenumfangsseite
der Staubsammelelektrode bewegt und von den Öffnungen der Staubsammelelektrode
so in den Einfangraum geleitet, dass sie in dem Einfangraum gehalten
werden.
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In
diesem Fall werden die Abgaspartikel, die in die Abgasbehandlungsvorrichtung
strömen,
aufgrund von Ionen elektrisch geladen, die durch die Korona-Entladung
erzeugt werden, und aufgrund der Coulomb-Kraft so zu der Staubsammelelektrode
hin angezogen, während
sie verklumpen, dass sie sich zu der Außenumfangsseite der Staubsammelelektrode
bewegen. Wenn die verklumpten Partikel die Innenfläche des äußeren Filterabschnitts
erreichen, der den leitenden Zylinderwandabschnitt der hohlen Staubsammelelektrode
bildet, werden die verklumpten Partikel in die Einfangräume eindringen,
die mit den Öffnungen
in Verbindung stehen. Da die Strömungsgeschwindigkeit
des Abgases in der Umgebung des äußeren Filterabschnitts
(das heißt
an der Außenumfangsseite
des Abgaskanals) niedrig ist, können
die verklumpten Partikel davon abgehalten werden, sich infolge einer
Kollision an dem Einlass (der Öffnung)
des Einfangraums erneut zu verteilen, und bewegen sich zu dem Inneren
der Einfangräume mit
einer niedrigen Geschwindigkeit. Da die Außenumfangsseite des äußeren Filterabschnitts
geschlossen ist, werden zudem die verklumpten Partikel, die eingefangen
wurden, in den Einfangräumen
gehalten. Das Abgas, von dem die Abgaspartikel separiert werden,
wird durch den in der Staubsammelelektrode befindlichen inneren
Kanal ausgestoßen.
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Daher
können
die verklumpten Partikel leicht elektrostatisch eingefangen werden
und dauerhaft an dem äußeren Filterabschnitt
eingefangen werden, während
eine nochmalige Diffusion und ein Austritt verhindert werden kann.
Da der hohle Abschnitt der Staubsammelelektrode den Abgaskanal bildet,
in dem das Abgas strömt,
kann zudem der Anstieg des Druckverlusts begrenzt werden. Somit
kann die Abgasbehandlungsvorrichtung, bei der der elektrostatische
Agglomerationsteil und der Filterteil einstückig ausgebildet sind und die
eine zufrieden stellende Leistung besitzt, vorgesehen werden.
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Kurze Beschreibung der Abbildungen der
Zeichnungen
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Die
vorstehende und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter
Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen verständlich.
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1A ist
eine ausschnittartige Schnittansicht, die eine Abgasbehandlungsvorrichtung
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Offenbarung zeigt, und 1B ist
eine vertikale Schnittansicht entlang einer in der 1A gezeigten Linie
IB-IB;
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2A ist
eine vergrößerte Ansicht
eines der 1A gezeigten Teils IIA, um einen äußeren Filterabschnitt
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel zu
zeigen, und 2B ist eine vergrößerte Draufsicht,
die Einfangräume
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
zeigt;
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3A ist
eine schematische Ansicht, die einen äußeren Filterabschnitt gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Offenbarung zeigt, 3B ist
eine vergrößerte Ansicht,
die einen Teil des äußeren Filterabschnitts
zeigt, und 3C ist eine vergrößerte Ansicht
eines in der 3B gezeigten Teils IIIC;
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4A ist
eine schematische Schnittansicht, die ein Anordnungsbeispiel einer
Korona-Entladungselektrode und einer Staubsammelelektrode gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
und dem zweiten Ausführungsbeispiel
zeigt, 4B ist eine schematische Schnittansicht,
die ein weiteres Anordnungsbeispiel der Korona-Entladungselektrode
und der Staubsammelelektrode gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
und dem zweiten Ausführungsbeispiel
zeigt, und 4C ist eine ausschnittartige Schnittansicht,
die einen elektrostatischen Metall-Sammelfilter gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
zeigt;
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5 ist
eine vergrößerte Schnittansicht,
die einen äußeren Filterabschnitt
gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Offenbarung zeigt;
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6 ist
eine vergrößerte Schnittansicht,
die einen äußeren Filterabschnitt
gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Offenbarung zeigt;
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7 ist
eine vergrößerte Schnittansicht,
die einen äußeren Filterabschnitt
gemäß einem
fünften Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Offenbarung zeigt;
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8 ist
eine ausschnittartige Schnittansicht, die eine Abgasbehandlungsvorrichtung
gemäß einem
sechsten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Offenbarung zeigt;
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9 ist
eine ausschnittartige Schnittansicht, die eine Abgasbehandlungsvorrichtung
gemäß einem
siebten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Offenbarung zeigt;
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10 ist
eine ausschnittartige Schnittansicht, die eine Abgasbehandlungsvorrichtung
gemäß einem
achten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Offenbarung zeigt;
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11 ist
eine ausschnittartige Schnittansicht, die eine Abgasbehandlungsvorrichtung
gemäß einem
neunten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Offenbarung zeigt;
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12 ist
eine ausschnittartige Schnittansicht, die eine Abgasbehandlungsvorrichtung
gemäß einem
zehnten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Offenbarung zeigt;
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13 ist
eine ausschnittartige Schnittansicht, die eine Abgasbehandlungsvorrichtung
gemäß einem
elften Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Offenbarung zeigt;
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14 ist
eine ausschnittartige Schnittansicht, die eine Abgasbehandlungsvorrichtung
gemäß einem
zwölften
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Offenbarung zeigt;
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15A ist eine ausschnittartige Schnittansicht,
die eine Abgasbehandlungsvorrichtung gemäß einem Stand der Technik zeigt,
und
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15B ist eine vergrößerte Schnittansicht, die eine
in dem DPF herrschende Abgasströmung zeigt;
und
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16 ist
eine ausschnittartige Schnittansicht, die eine Abgasbehandlungsvorrichtung
gemäß einem
Stand der Technik zeigt.
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Weg(e) zur Ausführung der Erfindung
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Die
exemplarischen Ausführungsbeispiele sind
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
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[Erstes Ausführungsbeispiel]
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Gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung kann eine Abgasbehandlungsvorrichtung 1 geeignet
für zum
Beispiel einen Verbrennungsmotor wie beispielsweise einen Diesel-Verbrennungsmotor
verwendet werden. Die Abgasbehandlungsvorrichtung 1 besitzt
eine elektrische Entladungselektrode 2 (Entladungselektrode)
und einen elektrostatischen Sammelfilter 3 (zum Beispiel einen
elektrostatischen Metall-Sammelfilter), der eine Staubsammelelektrode
bildet. Die Entladungselektrode 2 und der elektrostatische
Sammelfilter 3 sind einander zugewandt und sind zum Beispiel
in einem Gehäuse
H angeordnet, das mit einer Abgasleitung des Verbrennungsmotors
verbunden ist.
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Das
Gehäuse
H besitzt eine Zylinderform oder desgleichen und ist mit einem größeren Durchmesser
als die Abgasleitung versehen. In dem Gehäuse H ist ein Abgaskanal 11 definiert,
der zum Beispiel einen kreisförmigen
Querschnitt besitzt. Das Gehäuse
H besitzt zwei Abschnitte mit kleinem Durchmesser, die jeweils an
zwei axialen Enden des Gehäuses
H angeordnet sind und einen kleineren Durchmesser als ein mittlerer
Abschnitt (der axialen Richtung) des Gehäuses H besitzen. Die zwei Abschnitte
mit kleinem Durchmesser sind mit der Abgasleitung (zum Beispiel
linearen Abschnitten der Abgasleitung) verbunden.
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Die
Entladungselektrode 2 durchdringt eine Halteplatte 12,
die so angeordnet ist, dass sie einen Öffnungsabschnitt versperrt,
der an dem Wandabschnitt des Gehäuses
H angeordnet ist. Die Entladungselektrode 2 besitzt einen
Isolator 23, der mit einem Außengewindeabschnitt an seinem
Außenumfang
versehen ist. Das Außengewinde
befindet sich im Eingriff mit einem Innengewindeabschnitt, der an
der Halteplatte 12 angeordnet ist. Somit kann die Entladungselektrode 2 an
dem Gehäuse
H durch eine Mutter 13 oder desgleichen befestigt werden.
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Die
Entladungselektrode 2 besitzt einen elektrisch leitenden
Abschnitt 21, dessen Außenumfang durch den Isolator 23 gehalten
wird (das heißt der
leitende Abschnitt 21 ist durch den Isolator 23 hindurch
eingeführt),
und einen elektrischen Entladungsabschnitt 22 (Entladungsabschnitt),
der an einem Ende (zum Beispiel dem in der 1A gezeigten
unteren Ende) des leitenden Abschnitts 21 angeordnet ist.
Das andere Ende (zum Beispiel das in der 1A gezeigte
obere Ende) des leitenden Abschnitts 21, das zu der Außenseite
des Gehäuses
H vorsteht, ist mit einer Energiequelle (zum Beispiel einer Gleichstrom-Hochspannungsenergiequelle,
die nicht gezeigt ist) verbunden.
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Ein
erster Teil (inklusive dem einen Ende) des leitenden Abschnitts 21,
an dem der Entladungsabschnitt 22 angeordnet ist, liegt
von dem Isolator 23 her frei und erstreckt sich im Wesentlichen
entlang der axialen Richtung des Abgaskanals 11. Der erste Teil
des leitenden Abschnitts 21 und ein zweiter Teil des leitenden
Abschnitts 21, an dem sein anderes Ende positioniert ist,
sind in solch einer Weise angeordnet, dass der leitende Abschnitt 21 im
Ganzen eine im Wesentlichen L-artige Form besitzt. Der Entladungsabschnitt 22 an
dem einen Ende des leitenden Abschnitts 21 kann durch die
Energiequelle mit einer Hochspannung versorgt werden.
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Der
Entladungsabschnitt 22 kann zum Beispiel aus einer flachen
Platte gebildet sein, die zahlreiche radiale Vorsprünge besitzt.
Da diese Vorsprünge
vorgesehen sind, kann die Entladungsrate des Entladungsabschnitts 22 erhöht werden
und eine Korona-Entladung kann gleichmäßig durch den Entladungsabschnitt 22 in
dem Abgaskanal 11 erzeugt werden. Somit kann ein Agglomerationseffekt
(Verklumpungseffekt) verbessert werden.
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Der
elektrostatische Sammelfilter 3, der eine hohle Form (zum
Beispiel eine Zylinderform) besitzt, ist an einer stromabwärtigen Seite
des Abgases in Bezug auf den Entladungsabschnitt 22 angeordnet, der
an dem im Wesentlichen mittleren Abschnitt des Abgaskanals 11 positioniert
ist. Der Zylinderwandabschnitt des elektrostatischen Sammelfilters 3, der
hohl ist, bildet einen äußeren Filterabschnitt 31 (Umfangsfilterabschnitt)
für das
Einsammeln mikroskopischer Partikel. In dem äußeren Filterabschnitt 31,
der eine große
Dicke besitzt, ist ein innerer Kanal 32 (Strömungskanal)
für das
Abgas definiert. Der innere Kanal 32 ist mit dem Abgaskanal 11 durchgängig.
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Der äußere Filterabschnitt 31 kann
aus einem leitenden Basismaterial wie zum Beispiel einem perforierten
Metall oder einem Metalldraht hergestellt sein und im Ganzen mit
einer Filterform versehen sein. Die Außenfläche des äußeren Filterabschnitts 31 steht
in engem Kontakt mit der Innenfläche
des Gehäuses
H, das mit einem Erdungspotential versehen ist (das heißt das Gehäuse H ist
geerdet), so dass der äußere Filterabschnitt 31 als
eine Erdungselektrode dient.
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Wie
dies in der 1B gezeigt ist, besitzt der äußere Filterabschnitt 31 zahlreiche
leitende Materiallagen, die in der Durchmesserrichtung des inneren Kanals 32 gestapelt
sind. Jede der leitenden Materiallagen ist mit zahlreichen winzigen
Durchgangslöchern
versehen, von denen jedes die leitende Materiallage in der Durchmesserrichtung
des inneren Kanals 32 durchdringt und die über die
gesamten leitende Materiallage verteilt sind.
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Die
leitenden Materiallagen sind in solch einer Weise gestapelt, dass
die Durchgangslöcher
der einen Lage jeweils mit den Durchgangslöchern der anderen Lage verbunden
sind, die zu der einen Lage benachbart ist, so dass zahlreiche Einfangräume 33 so
ausgebildet sind, dass sie sich in der Durchmesserrichtung des zylindrischen
Filters 3 (des inneren Kanals 32) erstrecken und
voneinander getrennt sind. Das eine Ende des Einfangraums 33 ist
zu dem inneren Kanal 32 hin geöffnet, so dass der Einfangraum 33 mit
dem inneren Kanal 32 in Verbindung steht.
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Insbesondere
kann der äußere Filterabschnitt 31 aus
zum Beispiel zahlreichen zylindrischen Einheiten gebildet sein,
die aus perforiertem Metallmaterial hergestellt sind und mit feinen
Löchern
in der Größenordnung
von Mikrometern versehen sind, die voneinander um vorbestimmte Abstände beabstandet
sind. Die zylindrischen Einheiten können in der Durchmesserrichtung
so gestapelt und gesintert sein, dass die zahlreichen Einfangräume 33 vorgesehen
werden können,
um als Filter zu fungieren.
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Das
heißt,
in diesem Fall gibt es die zahlreichen Einfangräume 33 des zylindrischen
Filters 3 in der axialen Richtung des inneren Kanals 32.
Zudem gibt es die zahlreichen Einfangräume 33 in der Umfangsrichtung
des inneren Kanals 32. Jeder der zahlreichen Einfangräume 33 steht
mit dem inneren Kanal 32 in Verbindung.
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Wie
dies in den 2A und 2B gezeigt ist,
werden verklumpte Abgaspartikel, die elektrisch geladen wurden,
durch den elektrostatischen Sammelfilter 3 angezogen, der
die Staubsammelelektrode darstellt, und werden von dem in den inneren
Kanal 32 befindlichen Abgas so entfernt, dass sie sich zu
der Seite des Außenumfangs
des elektrostatischen Sammelfilters 3 bewegen.
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Wenn
die Abgaspartikel den äußeren Filterabschnitt 31 erreichen,
werden die Abgaspartikel somit in den inneren Kanal 32 so
eindringen, dass sie von dem Einlass 331 her in die Einfangräume 33 eintreten,
die zu dem inneren Kanal 32 geöffnet sind, um eingefangen
zu werden.
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Das
Abgaspartikel besitzt zum Beispiel einen Durchmesser in einem Bereich
von 0,01 μm
bis zu mehreren μm
und die verklumpten Partikel besitzen im Wesentlichen einen Durchmesser
in einem Bereich von 1 μm
bis 10 μm.
Der Einfangraum 33 ist mit einer solchen Größenordnung
versehen, dass der Zufluss der verklumpten Partikel nicht behindert
wird.
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Es
ist wünschenswert,
dass der Kanal, der sich von dem Einlass 331 zu dem Inneren
des Einfangraums 33 erstreckt, mit einem ausreichenden Raum
für das
Halten der verklumpten Partikel in ihm versehen ist. Die Größe des Kanals
kann geeignet eingestellt werden, so dass ein gewünschter
Einfangeffekt geboten werden kann. Unter Bezugnahme auf die 2B kann
zum Beispiel eine Länge
L (einer Seite einer Quadratform) des Durchgangslochs (das den Einfangraum 33 bildet)
der leitenden Materiallage des äußeren Filterabschnitts 31 so
eingestellt werden, dass sie etwa 50 μm beträgt.
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Im
Folgenden sind der Mechanismus der elektrostatischen Einsammlung
und die Effekte der Abgasbehandlungsvorrichtung 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel
beschrieben.
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Unter
Bezugnahme auf die 2A wird, wenn eine negative
Gleichstrom-Hochspannung (zum
Beispiel –20
kV) von der Energiequelle auf den leitenden Abschnitt 21 der
Korona-Entladungselektrode 2 aufgebracht wird, die in der 1A gezeigt wird,
eine Korona-Entladung in der Nähe
des Vorsprungs 2a des Entladungsabschnitts 22 erzeugt. Elektronen,
die aufgrund der Korona-Entladung emittiert werden, machen gasförmige Moleküle (zum
Beispiel Sauerstoffmoleküle,
die eine hohe Elektronenkompatibilität besitzen) zu negativen Ionen,
so dass sie an den Abgaspartikeln (durch das Bezugszeichen PM in
der 1A bezeichnet) in ihrer Umgebung anhaften. Somit
wird das Abgaspartikel negativ geladen.
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Wie
dies in den 4A und 4B gezeigt ist,
wird das elektrisch geladene Abgaspartikel PM durch den elektrostatischen
Sammelfilter 3 (der Erdungspotenzial besitzt) aufgrund
einer Coulomb-Kraft so angezogen, dass es sich allmählich aus
dem Abgasstrom entfernt und sich zu der Außenumfangsseite bewegt, während es
verklumpt. Die Abgasströmung
(die zum Beispiel eine Strömungsgeschwindigkeit
von 20 m/Sek. besitzt) strömt
in dem inneren Kanal 32 zu der stromabwärtigen Seite hin.
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Wenn
die verklumpten Abgaspartikel den äußeren Filterabschnitt 31 des
elektrostatischen Sammelfilters 3 erreichen, werden die
verklumpten Abgaspartikel PM von dem Einlass 331 her in
den Einfangraum 33, der zu dem inneren Kanal 32 hin
geöffnet
ist, so eindringen, dass sie elektrostatisch angesammelt werden,
wie dies in der 5 gezeigt ist. Wenn die Abgaspartikel
durch den Einfangraum 33 eingefangen sind, werden die Elektronen,
die die Abgaspartikel negativ geladen haben, durch die Kanalwand
freigesetzt, die aus dem perforierten Metall ausgebildet ist, wie
dies in der 6 gezeigt ist.
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Gemäß dem vorstehend
beschriebenen Aufbau können,
da der elektrostatische Sammelfilter 3 mit der hohlen Zylinderform
versehen ist und der äußere Filterabschnitt 31 um
den inneren Kanal 32 herum angeordnet ist, in dem das Abgas
läuft,
können die
verklumpten Abgaspartikel so von dem Abgas getrennt werden, dass
sie zu dem äußeren Filterabschnitt 31 hin
bewegt werden. Somit können
die Abgaspartikel leicht eingesammelt werden. In diesem Fall kann
auch der Druckverlust verringert werden.
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Da
die Abgasströmung
an der Außenumfangsseite
des inneren Kanals 32 langsam ist, bleiben die verklumpten
Partikel, die leicht angezogen wurden, an der Außenumfangsseite und die Bewegungsgeschwindigkeit
der Abgaspartikel, die die Innenwandfläche (an der Innenumfangsseite)
des äußeren Filterabschnitts 31 erreicht
haben, wird auch langsam. Daher wird sich das Abgaspartikel zum
Inneren des Einfangraums 33 entlang der Kanalwand des Einfangraums 33 bewegen,
während
die Kollision mit dem Einlass 331 abgemindert wird.
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Die
Außenumfangsseite
(die die Innenwandfläche
des Gehäuses
H berührt)
des Einfangraums 33 ist geschlossen, so dass die Abgaspartikel,
die eingefangen wurden, im Wesentlichen in dem Einfangraum 33 so
gehalten werden können,
dass sie davon abgehalten werden, sich wieder zu verteilen, und somit
davon abgehalten werden können,
den elektrostatischen Sammelfilter 3 zu durchlaufen.
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[Zweites Ausführungsbeispiel]
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Gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung ist unter Bezugnahme auf die 3A bis 3C der äußere Filterabschnitt 31 des
elektrostatischen Sammelfilters 3 aus Metalldraht W anstelle
des perforierten Metalls ausgebildet.
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Insbesondere
kann der äußere Filterabschnitt 31 des
elektrostatischen Sammelfilters 2 zum Beispiel aus Edelstahlfasern
in der Größenordnung von
Mikrometern gebildet sein, die so ausgebildet sind, dass sie eine
räumliche
Gitterform besitzen und sogar gesintert sind, so dass die zahlreichen
Einfangräume 33 des äußeren Filterabschnitts 31 mit
der Filterfunktion ausgestattet sind.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
kann die Edelstahlfaser zum Beispiel so ausgebildet sein, dass sie
die räumliche
Gitterform besitzt, indem ein Netzwerkgitter mit einer Drahtanzahl
von 48 verwendet wird, das durch Taiyo Wire Cloth Co., Ltd. hergestellt
wird. Zum Beispiel kann, wie dies in den 3B und 3C gezeigt
ist, der Drahtdurchmesser T des Metalldrahts W im Wesentlichen 50 μm betragen
und das Durchgangsloch, das den Einfangraum 33 bildet, kann
mit einer im Wesentlichen quadratischen Form versehen sein. Die
Länge L
einer Seite des Quadrats kann zum Beispiel im Wesentlichen 50 μm betragen.
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Wie
dies in der 4A gezeigt ist, ist bei dem
ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel die
Korona-Entladungselektrode 2 an der stromaufwärtigen Seite
des Abgases in Bezug auf den elektrostatischen Sammelfilter 3 angeordnet,
der die Elektrode bildet, die die Elektronen aufnimmt. In diesem Fall
wird das Abgaspartikel, an dem das Ion in der Umgebung der Korona-Entladungselektrode 2 zum Anhaften
gebracht wird, in den elektrostatischen Sammelfilter 3 der
stromabwärtigen
Seite eingeführt und
durch den äußeren Filterabschnitt 31 aufgrund der
Coulomb-Kraft angezogen.
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Bei
dem zweiten Ausführungsbeispiel
können
sich, da der äußere Filterabschnitt 31 für das Einfangen
an der mittleren stromabwärtigen
Seite in Bezug auf den elektrostatischen Agglomerationsteil angeordnet
ist, die verklumpten Partikel, die geladen wurden, somit schnell
zu der Außenumfangsseite des
inneren Kanals 32 bewegen, um durch den äußeren Filterabschnitt 31 eingesammelt
zu werden. Zum Beispiel können
die verklumpten Partikel, die geladen wurden, an der mehrere Millimeter
stromabwärtigen
Seite sogar dann elektrostatisch eingefangen werden, wenn die Abgasströmung die
maximale Strömungsgeschwindigkeit
von 20 m/Sek. besitzt.
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Wie
dies in der 4B gezeigt ist, können die
zahlreichen Korona-Entladungselektroden
(zum Beispiel die Entladungselektroden 2A und 2B)
vorgesehen sein. Die Entladungselektrode 2B kann in dem elektrostatischen
Sammelfilter 3 angeordnet sein und die Entladungselektrode 2A kann
an der stromaufwärtigen
Seite in Bezug auf den elektrostatischen Sammelfilter 3 angeordnet
sein.
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Sogar
dann, wenn es ein Abgaspartikel gibt, an das an der Korona-Entladungselektrode 2A der stromaufwärtigen Seite
kein Ion anhaften kann, kann das Ion in diesem Fall an dem Abgaspartikel
an der Korona-Entladungselektrode 2B in
dem elektrostatischen Sammelfilter 3 anhaften. Daher kann
das Abgaspartikel aufgrund der Coulomb-Kraft zu dem äußeren Filterabschnitt 31 hin
angezogen werden. Somit kann das Abgaspartikel weiter davon abgehalten werden,
den elektrostatischen Sammelfilter 3 zu durchlaufen. Das
heißt,
das Abgaspartikel kann davon abgehalten werden, freigesetzt zu werden.
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Wie
dies in der 4C gezeigt ist, ist es vorzuziehen,
dass die Größe des äußeren Filterabschnitts 31 des
elektrostatischen Sammelfilters 3 geeignet eingestellt
ist, so dass die wünschenswerte Einfangleistung
geboten werden kann. Somit können die
verklumpten Abgaspartikel im Wesentlichen durch den äußeren Filterabschnitt 31 eingefangen werden.
In der 4C ist die Querschnittsfläche des elektrostatischen
Sammelfilters 3 mit dem Bezugszeichen S0 bezeichnet. Die
Querschnittsfläche
des inneren Kanals 32 (der durch den äußeren Filterabschnitt 31 definiert
ist) ist mit dem Bezugszeichen S1 bezeichnet. Die Querschnittsfläche des äußeren Filterabschnitts 31 ist
mit dem Bezugszeichen S2 bezeichnet (S2 = S0 – S1). Ein Verhältnis von
S1 zu S2(S1/S2) kann zum Beispiel im Wesentlichen zu 4,26 eingestellt
werden, wenn die Länge
des äußeren Filterabschnitts 31 in
der axialen Richtung im Wesentlichen 60 mm beträgt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden die Agglomeration (das Verklumpen) und das Einfangen
der verklumpten Partikel infolge der elektrostatischen Kraft durch
den elektrostatischen Sammelfilter 3 durchgeführt, so
dass der Aufbau im Vergleich zu einer herkömmlichen Vorrichtung klein
sein kann, bei der jeweils ein elektrostatisches Agglomerationsgerät und ein
Filter für
das Einfangen vorgesehen sind. Da der elektrostatische Sammelfilter 3 mit
dem inneren Kanal 32 an seinem mittleren Abschnitt versehen ist,
wird die Abgasströmung
zudem nicht behindert und ein Anstieg des Druckverlusts (zum Beispiel
der, der in der Vorrichtung auftreten wird, in der der Filter für das Einfangen
so angeordnet ist, dass er den Abgaskanal kreuzt) verhindert werden.
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Vorzugsweise
ist ein allgemeiner DPF (Dieselpartikelfilter) an der stromaufwärtigen Seite
des elektrostatischen Sammelfilters 3 angekoppelt. In diesem
Fall kann der DPF mit einem grob gemaschten Filteraufbau für das Einfangen
der Abgaspartikel versehen sein, die einen großen Durchmesser haben, und
der elektrostatische Sammelfilter 3 ist an der stromabwärtigen Seite
des DPF angeordnet, so dass Nanopartikel, die durch den DPF gelaufen
sind, eingefangen werden können.
Daher kann die Abgasbehandlungsvorrichtung, die einen niedrigen
Druckverlust und eine hohe Einfangleistung besitzt, vorgesehen werden.
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[Drittes Ausführungsbeispiel]
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Ein
drittes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist unter Bezugnahme auf die 5 beschrieben,
die den Aufbau des äußeren Filterabschnitts 31 des
elektrostatischen Sammelfilters 3 zeigt. Der grundlegende
Aufbau und der Mechanismus der elektrostatischen Einfangung der
Abgasbehandlungsvorrichtung 1 sind im Wesentlichen denen des
ersten Ausführungsbeispiels
gleich.
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Gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel sind
die Lagen (die aus perforiertem Metall gemacht und gestapelt sind)
des äußeren Filterabschnitts 31 leicht
in der Strömungsrichtung
des Abgases (das elektrisch geladen verklumpt ist) zueinander so
versetzt, dass sie gestapelt sind. Somit kann der Einfangraum 33,
der aus den Durchgangslöchern
gebildet ist, die an zahlreichen Lagen angeordnet sind und miteinander
verbunden sind, mit dem Kanal versehen werden, der in Bezug auf
die Durchmesserrichtung des inneren Kanals 32 geneigt ist.
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Zudem
erstreckt sich der Kanal von dem Einlass 331 zu der Außenumfangsseite
des elektrostatischen Sammelfilters 3 hin in der Eindringrichtung
der verklumpten Partikel.
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Zudem
können
die verklumpten Abgaspartikel gleichmäßig in den Einfangraum 33 strömen, der sich
entlang der Strömungsrichtung
der verklumpten Abgaspartikel erstreckt, ohne mit dem Einlass 331 und
der Kanalwand zu kollidieren, so dass sie zu dem Endabschnitt der
Außenumfangsseite
des Einfangraums 33 geführt
werden und an einem Spalt 332 eingefangen werden, der zwischen
dem Endabschnitt und dem Gehäuse
H ausgebildet ist.
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In
diesem Fall bildet die Innenwandfläche, die den Spalt 332 definiert
und die Strömung
der Abgaspartikel führt,
eine Schutzwand 333 (Haltewand), die die verklumpten Abgaspartikel
an dem Spalt 332 einfängt
und die Bewegung der verklumpten Abgaspartikel regelt. Die Schutzwand 333 ist
im Wesentlichen parallel zu der Kanalwand, die der Schutzwand 333 zugewandt
ist, und definiert den dünnen
Kanal, der eine im Wesentlichen konstante Größe besitzt. In diesem Fall
werden die verklumpten Partikel, die von dem Einlass 331 her
eingedrungen sind, zu dem Inneren des Einfangraums 33 geführt.
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Somit
können
die verklumpten Partikel so in den Einfangraum 33 geführt werden,
dass sie an dem Spalt 332 des Endabschnitts der Außenumfangsseite eingefangen
werden, während
sie davon abgehalten werden, sich auf halben Weg infolge ein Kollision
erneut zu verteilen. Der Innenraum des äußeren Filterabschnitts 31 kann
effizient verwendet werden, so dass die Ansammlungsleistung verbessert
werden kann. Zudem kann die Bewegung der verklumpten Partikel, die
durch die Schutzwand 333 eingefangen wurden, so geregelt
werden, dass das Austreten der verklumpten Partikel verhindert werden
kann. Somit kann die Halteleistung verbessert werden.
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[Viertes Ausführungsbeispiel]
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Ein
viertes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist unter Bezugnahme auf die 6 beschrieben,
die den Aufbau des äußeren Filterabschnitts 31 des
elektrostatischen Sammelfilters 3 zeigt. Der grundlegende
Aufbau und der Mechanismus des elektrostatischen Einfangens des
Abgasbehandlungsvorrichtung 1 sind im Wesentlichen denen des
ersten Ausführungsbeispiels ähnlich.
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Gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel sind ähnlich zu
dem dritten Ausführungsbeispiel
die Lagen (die aus perforiertem Metall gemacht und gestapelt sind)
des äußeren Filterabschnitts 31 in
der Strömungsrichtung
der Abgaspartikel (die elektrisch geladen und verklumpt sind) zueinander
so versetzt, dass sie gestapelt sind.
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Zudem
ist der Raum (der Abstand), der durch das Durchgangsloch der Lage
an der in Durchmesserrichtung inneren Seite des elektrostatischen Sammelfilters 3 definiert
ist, größer als
der Raum (der Abstand), der durch das Durchgangsloch der Lage an
der in Durchmesserrichtung äußeren Seite
des elektrostatischen Sammelfilters 3 definiert ist. Der Einfangraum 33 ist
aus den Durchgangslöchern
gebildet.
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Das
heißt,
der Einfangraum 33 ist mit Trennwänden in seinem Inneren versehen,
die an seiner Außenumfangsseite
angeordnet sind und den Innenraum des Einfangraums 33 weiter
in schmalere Einfangräume 33' unterteilt.
Die Kanalwand, die der Schutzwand 333 zugewandt ist, ist
im Wesentlichen parallel zu der Schutzwand 333.
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Somit
ist der Kanal des Einfangraums 33 in Bezug auf die Durchmesserrichtung
des inneren Kanals 32 geneigt und der Durchmesser der Seite
des Einlasses 331 ist größer eingestellt als der der
Außenumfangsseite.
Daher wird das Eindringen der verklumpten Abgaspartikel einfacher,
so dass sie davor bewahrt werden, aufgrund einer Kollision erneut verteilt
zu werden. Zudem können
die verklumpten Abgaspartikel zu der Schutzwand 333 geführt werden,
die an der Außenumfangsseite
angeordnet ist, um im Wesentlichen an dem Spalt 332 eingefangen zu
werden. Somit kann das Austreten im Wesentlichen verhindert werden.
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[Fünftes
Ausführungsbeispiel]
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Ein
fünftes
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist unter Bezugnahme auf die 7 beschrieben,
die den Aufbau des äußeren Filterabschnitts 31 des
elektrostatischen Sammelfilters 3 zeigt. Der grundlegende
Aufbau der Abgasbehandlungsvorrichtung 1 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel
ist dem des ersten Ausführungsbeispiels ähnlich.
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Gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel
ist der Stapelaufbau der perforierten Metalllagen des äußeren Filterabschnitts 31 verändert. In
diesem Fall sind die Trennwände
für das
Unterteilen des Innenraums des Einfangraums 33 nicht an
dem Abschnitt der äußersten
Seite (Außenumfangsseite
des elektrostatischen Sammelfilters 3) des Einfangraums 33 angeordnet.
Somit können
Spalte 334 für
das Halten der verklumpten Partikel an dem geschlossenen Endabschnitt
des Einfangraums 33' ausgebildet
sein, der an dem Abschnitt der Außenseite (das heißt der Außenseite
der Durchmesserrichtung des elektrostatischen Sammelfilters 3)
des Einfangraums 33 ausgebildet ist, und relativ schmal
sein.
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Somit
können
die verklumpten Partikel, die in den Einfangraum 33 eingedrungen
sind, zu dem Einfangraum 33' geführt werden,
um in dem Spalt 334 der hintersten Seite (in Bezug auf
den Einlass 331) des Kanals in dem äußeren Filterabschnitt 31 angesammelt
zu werden. Daher kann der Raum für
das Einfangen der Abgaspartikel an der Außenumfangsseite des äußeren Filterabschnitts 31 beibehalten werden
und das Austreten der Abgaspartikel kann im Wesentlichen verhindert
werden.
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[Sechstes Ausführungsbeispiel]
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Gemäß einem
sechsten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist unter Bezugnahme auf die 8 mindestens
die Endfläche
der Zuflussseite (des Abgases) des äußeren Filterabschnitts 31 des
elektrostatischen Sammelfilters 3 so ausgebildet, dass
sie eine verschlossene Fläche
D ist. Somit kann die Strömung
des Abgases in den äußeren Filterabschnitt 31 weiter
beschränkt
werden, so dass die Einfangeffizienz der Abgaspartikel verbessert
werden kann.
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[Siebtes Ausführungsbeispiel]
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Gemäß einem
siebten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung sind unter Bezugnahme auf die 9 beide
Endflächen
der Zuflussseite und der Abflussseite (des Abgases) des äußeren Filterabschnitts 31 des elektrostatischen
Sammelfilters 3 so konstruiert, dass sie geschlossene Flächen D sind.
Alternativ dazu kann die geschlossene Fläche D auch nur an der Endfläche der
Abflussseite des äußeren Filterabschnitts 31 angeordnet
sein.
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[Achtes Ausführungsbeispiel]
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Gemäß einem
achten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung hat unter Bezugnahme auf die 10 die
Dicke des Zylinderwandabschnitts (das heißt des äußeren Filterabschnitts 31)
des elektrostatischen Sammelfilters 3 an der stromaufwärtigen Seite
einen größeren Wert
als an der stromabwärtigen
Seite.
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Der
Durchmesser des Außenumfangs
des äußeren Filterabschnitts 31 kann
mit einem konstanten Wert versehen sein. Der Innenumfang des äußeren Filterabschnitts 31 besitzt
an seinem Abschnitt, der an der weiter stromabwärtigen Seite positioniert ist,
einen größeren Durchmesser,
so dass der innere Kanal 32, der in dem äußeren Filterabschnitt 32 definiert
ist, eine im Wesentlichen verjüngte
Form besitzt.
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Da
das Abgas unmittelbar nach dem Einströmen in den inneren Kanal 32 eine
Menge an Abgaspartikeln besitzt, die elektrisch geladen und verklumpt
sind, ist die Dicke des äußeren Filterabschnitts 31 der
Zuflussseite des Abgases so erhöht, dass
der Einfangraum vergrößert ist.
Somit kann die Einfangeffizienz der Abgaspartikel verbessert werden.
Da der Durchmesser des inneren Kanals 32 der Zuflussseite
verringert ist, können
sich die Abgaspartikel leicht zu den äußeren Filterabschnitt 31 bewegen
und die Abgaspartikel, die in den inneren Kanal 32 strömen, können im
Wesentlichen eingesammelt werden.
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[Neuntes Ausführungsbeispiel]
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Gemäß einem
neunten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung kann unter Bezugnahme auf die 11 zum
Beispiel der Durchmesser des Innenumfangs des äußeren Filterabschnitts 31 einen konstanten
Wert besitzen. Der Außenumfang
des äußeren Filterabschnitts 31 besitzt
einen kleineren Durchmesser an seinem Abschnitt, der an der weiter stromabwärtigen Seite
positioniert ist, so dass er eine im Wesentlichen verjüngte Form
besitzt. Somit besitzt die Dicke der Zylinderwand, die den äußeren Filterabschnitt 31 bildet,
an der stromaufwärtigen
Seite einen größeren Wert
als an der stromabwärtigen
Seite.
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In
diesem Fall ist die Dicke des äußeren Filterabschnitts 31 der
Zuflussseite so vergrößert, dass der
Einfangraum vergrößert ist,
so dass die Einfangeffizienz der Abgaspartikel verbessert werden
kann. Zudem kann der Druckverlust in dem elektrostatischen Sammelfilter 3 gemäß dem neunten
Ausführungsbeispiel
verringert werden, wohingegen der Druckverlust der Zuflussseite
des Abgases in dem elektrostatischen Sammelfilter 3, der
in der 10 gezeigt ist, nicht zufrieden
stellend ist.
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[Zehntes Ausführungsbeispiel]
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Gemäß einem
zehnten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung kann unter Bezugnahme auf die 12 zum
Beispiel der äußere Filterabschnitt 31 des
elektrostatischen Sammelfilters 3 aus einem porösen Metallmaterial
hergestellt sein. Der äußere Filterabschnitt 31,
der eine hohle Zylinderform besitzt und eine vorbestimmte Dicke
hat, kann zum Beispiel aus Metallwolle oder einer Metallform (porösem Metall)
hergestellt sein, das aus faserartigem Metallmaterial ausgebildet
ist, so dass es zahlreiche winzige Einfangräume in sich besitzt, die zu dem
inneren Kanal 32 hin offen sind. Somit können die
Effekte vorgesehen werden, die denen des ersten Ausführungsbeispiels ähnlich sind.
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[Elftes Ausführungsbeispiel]
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Gemäß einem
elften Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung ist unter Bezugnahme auf die 13 die
Korona-Entladungselektrode 2 in der Nähe des elektrostatischen Sammelfilters 3 angeordnet
und der Entladungsabschnitt 22 ist in dem äußeren Filterabschnitt 31 des
elektrostatischen Sammelfilters 3 angeordnet.
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Vorzugsweise
ist der Entladungsabschnitt 22 an dem stromaufwärtigen Abschnitt
des äußeren Filterabschnitts 31 positioniert,
zum Beispiel an seinem Einlassabschnitt, wie es in der 13 gezeigt
ist. Zudem ist bei diesem Ausführungsbeispiel
der Außendurchmesser
des elektrostatischen Sammelfilters 3 größer als
der Durchmesser des Abgaskanals 11, der an der stromaufwärtigen Seite
des Abgaskanals in Bezug auf den äußeren Filterabschnitt 31 angeordnet
ist, und die Strömungsdurchgangsfläche (Fläche des
inneren Kanals 32) des äußeren Filterabschnitts 31 ist
im Wesentlichen gleich der des Abgaskanals 11.
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Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
werden, wenn die Abgaspartikel aufgrund der Korona-Entladung in
der Umgebung des Entladungsabschnitts 22 elektrisch geladen
werden, die Abgaspartikel rasch zu der Außenumfangsseite hin angezogen,
während
sie verklumpen, so dass sie durch den Einfangraum 33 des äußeren Filterabschnitts 31 gesammelt
werden.
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Somit
ist es für
den Entladungsabschnitt 22 nicht erforderlich, an der stromaufwärtigen Seite
des Abgases in Bezug auf den elektrostatischen Sammelfilter 3 angeordnet
zu sein. Das heißt,
der Entladungsabschnitt 22 kann geeignet angeordnet werden und
die Strömungskanallänge des äußeren Filterabschnitts 31 kann
geeignet eingestellt werden, so dass die Abgaspartikel in den zahlreichen
Einfangräumen gesammelt
werden können,
die an dem stromabwärtigen
Abschnitt des äußeren Filterabschnitts 31 angeordnet
sind. Somit kann ein ähnlicher
Sammeleffekt vorgesehen werden. Zudem wird, da der äußere Filterabschnitt 31 den
Innendurchmesser besitzt, der im Wesentlichen gleich dem Durchmesser
des Abgaskanals 11 ist, das in dem Strömungskanal strömende Abgas
nicht durch den äußeren Filterabschnitt 31 behindert
werden. Daher kann der Druckverlust verringert werden.
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[Zwölftes
Ausführungsbeispiel]
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Gemäß einem
zwölften
Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung ist unter Bezugnahme auf die 14 zusätzlich zu
der Herstellung des äußeren Filterabschnitts 31 des
elektrostatischen Sammelfilters 3 gemäß dem elften Ausführungsbeispiel ein
Einführelement 4 zudem
an der Innenfläche
(an der Innenumfangsseite) des äußeren Filterabschnitts 31 angeordnet.
Das Einführelement 4,
das eine vorbestimmte Dicke besitzt, hat eine Zylinderform oder desgleichen
entsprechend der Form der Innenfläche des äußeren Filterabschnitts 31.
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Das
Einführelement 4 besitzt
zahlreiche Einführkanäle 41 an
seinem Zylinderwandabschnitt. Der Einführkanal 41 erstreckt
sich entlang der Strömungsrichtung
der verklumpten Partikel und steht mit dem inneren Kanal 32 und
den Einfangräumen 33 des äußeren Filterabschnitts 31 in
Verbindung. Das Einführelement 4 kann
aus einem nicht leitenden Material wie zum Beispiel einer Honigwabenstruktur
hergestellt sein, die aus Keramik oder desgleichen gemacht ist.
In diesem Fall kann der Einführkanal 41 aus
Zellen der Honigwabenstruktur hergestellt sein.
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Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
verklumpen die Abgaspartikel so, dass sie zu den verklumpten Partikeln
werden. Die verklumpten Partikel werden in einer sich ergebenden
Richtung aus einer Durchmesserrichtung, in der eine Kraft für das Anziehen
der verklumpten Partikel zu dem elektrostatischen Sammelfilter 3 aufgebracht
wird, und einer axialen Richtung angezogen, in der sich die verklumpten
Partikel entlang der Abgasströmung
bewegen. Die Anziehungsrichtung ist als eine Strömungsrichtung der verklumpten
Partikel definiert.
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Das
heißt,
wenn die elektrisch geladenen Abgaspartikel zu der Außenumfangsseite
des elektrostatischen Sammelfilters 3 hin angezogen werden, werden
die elektrisch geladenen Abgaspartikel zu dem äußeren Filterabschnitt 31 durch
den Einführkanal 41 des
Einführelements 4 geleitet,
das in der Strömungsrichtung
angeordnet ist, um leicht in dem Einfangraum 33 gesammelt
zu werden.
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In
dem Fall, in dem der Strömungskanaldurchmesser
des äußeren Filterabschnitts 31 vergrößert ist,
kann die Sammeleffizienz durch die Anordnung des Einführelements 4 verbessert
werden. In diesem Fall ist das Einführelement 4 nicht
leitend, so dass die Bewegung der verklumpten Partikel nicht behindert
wird. Somit können
die verklumpten Partikel schnell in den äußeren Filterabschnitt 31 eingeführt werden.
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Wie
dies vorstehend beschrieben ist, kann gemäß der Abgasbehandlungsvorrichtung 1 dieser vorliegenden
Erfindung die elektrostatische Einsammlung der Abgaspartikel durch
die Verwendung der Korona-Entladung mit dem verringerten Druckverlust
verbessert werden. Somit kann die Abgasbehandlungsvorrichtung 1,
die eine hohe Leistung und eine hohe praktische Anwendbarkeit besitzt,
geeignet als eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung des Diesel-Verbrennungsmotors oder
eines Benzin-Verbrennungsmotors mit magerer Verbrennung und desgleichen
verwendet werden.
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[Weiteres Ausführungsbeispiel]
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Bei
der vorliegenden Erfindung kann der elektrostatische Sammelfilter 3 nach
dem Einsammeln in regulären
Zeitabständen
ersetzt werden oder durch eine Heizvorrichtung oder desgleichen
in regelmäßigen Zeitabständen durch
Verbrennung wieder hergestellt werden.
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Zudem
ist bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der elektrostatische Sammelfilter 3 als
die Staubsammelelektrode geerdet. Allerdings ist es nicht erforderlich,
den elektrostatischen Sammelfilter 3 zu erden.
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Die
Abgasbehandlungsvorrichtung besitzt die Entladungselektrode 2 in
dem Abgaskanal des Verbrennungsmotors und die Staubsammelelektrode 3,
die eine hohle Zylinderform besitzt und entlang der Wandfläche des
Abgaskanals angeordnet ist. Die Entladungselektrode 2 und
die Staubsammelelektrode 3 sind so angeordnet, dass sie
Abgaspartikel durch eine Korona-Entladung elektrostatisch verklumpen.
Die Staubsammelelektrode 3 besitzt den Zylinderwandabschnitt,
der in sich den inneren Kanal 32 definiert und den äußeren Filterabschnitt 31 bildet. Der äußere Filterabschnitt 31 ist
leitend und besitzt die Einfangräume 33 in
seinem Inneren, die voneinander getrennt sind und die Öffnungen
besitzen, die mit dem inneren Kanal 32 in Verbindung stehen.
Die verklumpten Abgaspartikel werden aufgrund der Coulomb-Kraft
zu der Außenumfangsseite
der Staubsammelelektrode 3 hin bewegt und in den Einfangraum 33 von
den Öffnungen
her so eingeführt, dass
sie in dem Einfangraum 33 gehalten werden.