DE102009026010A1 - Electrostatic separating device for cleaning nano-particles from gas flow i.e. exhaust gas stream, for diesel engine of motor vehicle, has filter device arranged downstream behind collecting electrode for filtering clumped nano-particles - Google Patents

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Abstract

The device (1) has an electrostatic charging device (2) for electrostatically charging particles (5), where the charging device is subjected to high voltage. A filter device (6) is arranged downstream behind a collecting electrode (3) for filtering clumped nano-particles (4). The charging device is formed as a grid transverse to an air flow. The collecting electrode is formed as a heat exchanger or an evaporator. The filter device is formed for filtering the particles with a size larger than 1 micro meter.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrostatische Abscheidevorrichtung zum Reinigen von Partikeln aus einem Gasstrom, insbesondere Luftstrom, insbesondere für ein Fahrzeug mit einer elektrostatischen Aufladevorrichtung zur elektrostatischen Aufladung von Partikeln und einer Sammelelektrode, wobei die elektrostatische Aufladevorrichtung mit einer Hochspannung beaufschlagt ist.The The invention relates to an electrostatic precipitator for cleaning particles from a gas stream, in particular air stream, especially for a vehicle with an electrostatic Charging device for the electrostatic charging of particles and a collecting electrode, wherein the electrostatic charging device is subjected to a high voltage.

Elektrostatische Abscheidevorrichtungen sind beim Frischlufteinlass eines Dieselmotors bekannt.electrostatic Separators are at the fresh air intake of a diesel engine known.

Die DE 10 2007 000 327 A9 beschreibt eine Abgasbehandlungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einer Entladungselektrode und einer Staubsammelelektrode als hohle Zylinderform. Die Abgasbehandlungsvorrichtung ist hinter einem Partikelfilter angeordnet, um sogenannte Nanopartikel zu grobkörnigen Partikeln zu verklumpen.The DE 10 2007 000 327 A9 describes an exhaust gas treatment apparatus for an internal combustion engine having a discharge electrode and a dust collecting electrode as a hollow cylindrical shape. The exhaust gas treatment device is arranged behind a particle filter in order to clump so-called nanoparticles into coarse-particle particles.

Nanopartikel, d. h. Partikel mit einem Durchmesser im Nanomikrometerbereich können einen herkömmlichen Partikelfilter passieren, ohne eingefangen zu werden. Nanopartikel gelten für Lebewesen allgemein nicht als gesundheitsfördernd, weil sie ungehindert in Organe gelangen können und dort sich absetzen können und sollen somit sowohl bei der Erzeugung als auch bei der Schaffung von reinen Räumen, insbesondere im reinen Fahrzeuginnenraum, vermieden werden.nanoparticles d. H. Particles with a diameter in the nanomicrometer range can pass through a conventional particulate filter without being trapped to become. Nanoparticles apply to living beings in general not as healthy, because they are unhindered in Organs can get there and can settle there and thus both in production and in creation of clean rooms, especially in the pure vehicle interior, be avoided.

Es ist bekannt, einen Fahrzeuginnenraum mit Frischluft über einen Aktivkohlefilter zu versorgen. Nanopartikel passieren hierbei den Aktiv Kohle Filter. Ebenso passieren Nanopartikel in der Abgasnachbehandlung den Partikelfilter, insbesondere den Dieselpartikelfilter. Die Luft kann auch in stationären Anwendungen wie privaten und öffentlichen Haushalten, Gebäuden durch Filtereinrichtungen wie oben und im folgenden beschrieben, insbesondere durch Abscheidevorrichtungenen, gereinigt werden.It is known to overflow a vehicle interior with fresh air to supply an activated carbon filter. Nanoparticles happen here the active carbon filter. Nanoparticles also pass through in the exhaust aftertreatment the particulate filter, in particular the diesel particulate filter. The air can also be used in stationary applications such as private and public Households, buildings through filtering devices as above and described below, in particular by separating devices, getting cleaned.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der Eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass sie einfach, kostengünstig und effizient aufgebaut ist und somit die Nachteile des Standes der Technik überwindet.It It is an object of the invention to provide a device called the input To develop such a way that they are simple, inexpensive and is constructed efficiently and thus the disadvantages of the prior Technology overcomes.

Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.The The object is solved by the subject matter of patent claim 1. Advantageous developments emerge from the dependent Claims.

Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung ist, eine elektrostatische Abscheidevorrichtung zur Reinigung von Luft im Fahrzeug vorzusehen, die besonders einfach und kostengünstig aufgebaut ist. Erfindungsgemäß ist eine Filtervorrichtung zum Filtern von verklumpten Nanopartikeln stromabwärts hinter der Sammelelektrode angeordnet ist.One essential idea of the invention is an electrostatic precipitator to provide for the cleaning of air in the vehicle, which is particularly easy and is constructed inexpensively. According to the invention a filter device for filtering clumped nanoparticles downstream of the collecting electrode is arranged.

Somit können erfindungsgemäß Nanopartikel durch eine elektrostatische Aufladevorrichtung elektrostatisch aufgeladen werden und an einer Sammelelektrode gesammelt werden, so dass sie verklumpen. Die Sammelelektrode kann deshalb auch als Agglomerator bezeichnet werden. Die verklumpten Nanopartikel vergrößern sich an der Sammelelektrode zu größeren Partikeln, die von der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung ausfilterbar sind. Somit werden aus einem Gasstrom mit Nanopartikeln diese unerwünschten Partikel ausgefiltert. Gemäß einer die Erfindung weiterbildenden Ausführungsform ist die Filtervorrichtung zum Filtern von Partikeln mit einer Größe größer als 1 μm ausgebildet. Somit können die zu 1 μm und größer agglomerierten bzw. verklumpten Partikel von der Filtervorrichtung gefiltert werden. Die verklumpten Partikel reißen von der Sammelektrode beim Erreichen einer kritischen Größe ab, so dass an der Sammelektrode sich wieder neue Nanopartikel sammeln und verklumpen können. Die Filtervorrichtung kann beispielsweise ein Aktivkohlefilter oder ein aus dem Stand der Technik bekannter Partikelfilter sein.Consequently can nanoparticles according to the invention electrostatically charged an electrostatic charging device and collected on a collecting electrode so that they clump together. The collecting electrode can therefore also be referred to as agglomerator become. Increase the clumped nanoparticles at the collecting electrode to larger particles, that of the filter device according to the invention are filterable. Thus, from a gas stream with nanoparticles filtered out these unwanted particles. According to one The invention further developing embodiment is the filter device to filter particles larger in size formed as 1 micron. Thus, the to 1 micron and larger agglomerated or agglomerated particles be filtered by the filter device. The clumped particles break from the collecting electrode upon reaching a critical size so that new nanoparticles collect again at the collecting electrode and clump together. The filter device may, for example an activated carbon filter or one known in the art Be particle filter.

Um eine möglichst gute Aufladung des Gasstroms von den Nanopartikeln zu erreichen, ist bevorzugt die elektrostatische Aufladevorrichtung mit einem Gitter quer zum Gasstrom ausgebildet. Das Gitter kann aus parallelen Drähten oder gekreuzten Drähten hergestellt sein.Around the best possible charging of the gas stream from the nanoparticles it is preferred to achieve the electrostatic charging device formed with a grid across the gas flow. The grid can made of parallel wires or crossed wires be prepared.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die elektrostatische Aufladevorrichtung mit einer gepulsten Hochspannung beaufschlagt wird.According to one preferred embodiment, it has been found to be advantageous proven when the electrostatic charging device with a pulsed high voltage is applied.

Um die Sammelelektrode möglichst einfach auszugestalten, ist die Sammelelektrode bevorzugt zylinderförmig ausgebildet. Die Sammelelektrode befindet sich somit auf der Außenumfangsfläche des Gasstroms. Natürlich kann die Sammelelektrode auch jede andere beliebige Form aufweisen, beispielsweise in Form eines Kastens, um an die baulichen Anforderungen und Geometrien angepasst zu werden.Around is the collecting electrode as simple as possible to design the collecting electrode is preferably cylindrical. The collecting electrode is thus located on the outer peripheral surface of the gas stream. Of course, the collecting electrode can also have any other shape, for example in the form of a Box to adapt to the structural requirements and geometries to become.

Um die Fläche zur Agglomeration, d. h. zum Verklumpen der Nanopartikel, zu erhöhen, ist die Sammelelektrode mit mindestens einem weiteren innenliegenden, zylinderförmigen Rohr in einem größeren zylinderförmigen Rohr ausgebildet. Somit wird die Fläche, an der sich Nanopartikel ansammeln können und verklumpen können, um mehr als das Doppelte erhöht, da sich die Nanopartikel auf der Innen- und Außenseite eines inneren zylindrischen Rohrs ansammeln können. Es versteht sich, dass auch mehrere Rohre ineinandereingesetzt als Sammelelektrode ausgebildet sein können.In order to increase the surface area for agglomeration, ie to agglomerate the nanoparticles, the collecting electrode is formed with at least one further inner, cylindrical tube in a larger cylindrical tube. Thus, the surface on which nanoparticles can accumulate and clump is more than doubled because the nanoparticles can accumulate on the inside and outside of an inner cylindrical tube. It is understood that also several tubes used together as a collection can be formed electrode.

Um die elektrostatische Aufladung von Nanopartikeln zu verbessern, ist die Aufladevorrichtung mit zumindest einer Drahtführung in Richtung des Gasstroms parallel zur Sammelelektrode ausgebildet. Durch weitere parallele Drahtführungen zur Sammelektrode lässt sich die Wirkung der elektrostatischen Aufladung, die eine Coulomb-Kraft erzeugt, verbessern. Die Sammel elektrode kann auch Corona und Ladungselektrode bezeichnet werden.Around to improve the electrostatic charge of nanoparticles, is the charging device with at least one wire guide formed in the direction of the gas flow parallel to the collecting electrode. By further parallel wire guides to the collecting electrode can the effect of the electrostatic charge, which creates a Coulomb force, improve. The collecting electrode can also be called corona and charge electrode.

Um eine zusätzliche Filtervorrichtung einzusparen, ist die Abscheidevorrichtung im Abgaskanal vor einem Partikelfilter angeordnet. Der Partikelfilter filtert somit alle herkömmlichen Partikel größer als 1 μm und zusätzlich die durch die Sammelelektrode verklumpten Nanopartikel, die sich nun zu Partikeln im μm-Bereich vergrößert haben.Around to save an additional filter device is the Separating device arranged in the exhaust passage in front of a particle filter. The particle filter thus filters all conventional particles greater than 1 μm and in addition the nanoparticles clumped by the collecting electrode, which become now enlarged to particles in the micron range to have.

Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform um die Sammelelektrode und die Aufladevorrichtung vor einer schnellen Verschmutzung zu schützen, ist bevorzugt die Abscheidevorrichtung im Abgaskanal hinter einem Partikelfilter angeordnet. Somit filtert der Partikelfilter zuerst die größeren Partikel aus dem Abgasstrom und in einem zweiten Partikelfilter werden die von der Abscheidevorrichtung verklumpten Nanopartikel gefiltert. Nanopartikel im Abgaskanal eines Fahrzeugs werden somit weitestgehend eliminiert, die ungefähr 1% der Gesamtpartikel eines herkömmlichen Abgases ausmachen. Das Eliminieren der Nanopartikel ist gerade deshalb wichtig, da diese Partikel von Lebewesen, Pflanzen, Tieren und Menschen selbst schwer gefiltert werden können. Das Einbringen von Nanopartikeln in den Kreislauf von Lebewesen gilt es zu vermeiden. da dies als ungesund angesehen wird. Mit der erfindungsgemäßen Abscheidevorrichtung wird das Ausbringen von Nanopartikeln in die Umwelt weitestgehend vermieden.According to one further preferred embodiment around the collecting electrode and to protect the charging device from rapid soiling, is preferably the separator in the exhaust passage behind a Particle filter arranged. Thus, the particulate filter filters first the larger particles from the exhaust stream and in a second particulate filter is clumped by the separator Filtered nanoparticles. Nanoparticles in the exhaust duct of a vehicle are thus largely eliminated, which is about 1% make up the total particle of a conventional exhaust gas. The elimination of nanoparticles is important because these particles of living things, plants, animals and humans themselves difficult to filter. The introduction of nanoparticles in the cycle of living beings it should be avoided. as this as considered unhealthy. With the invention Separator device is the application of nanoparticles in the Environment largely avoided.

Gemäß einer die Erfindung weiterbildenden Ausführungsform ist bevorzugt die Abscheidevorrichtung in einem Klimatisierungskanal zur Klimatisierung eines Fahrzeuginnenraums angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass Nanopartikel, die mit der Frischluftzufuhr eines Fahrzeugs in den Fahrzeuginnenraum eingespült werden sollten, aus dem Luftstrom gefiltert werden. Aktivkohlefilter alleine sind hierfür nicht geeignet, weil Nanopartikel aufgrund der geringen Größe hindurchgehen. Mit der erfindungsgemäßen Abscheidevorrichtung können somit Nanopartikelfilter verklumpt und agglomeriert werden und in einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung, beispielsweise von einem herkömmlichen Aktivkohlefilter gefiltert werden. Es sind also zwei Aktivkohlefilter vor und hinter der elektrostatisch arbeitenden Abscheidevorrichtung ange ordnet. Der der elektrostatischen Abscheidevorrichtung nachgeschaltete Aktivkohlefilter hat zudem den Vorteil, dass er an elektrostatischen Aufladevorrichtung entstehendes Ozon und andere entstehende gasförmige Verbindungen vor einem Eintritt in den Fahrzeuginnenraum im Wesentlichen verhindert. Das Ozon wird somit am Aktivkohlefilter wieder abgebaut. Die Sammelelektrode eine Form, beispielsweise zylindrisch oder kastenförmig, aufweisen, die an den Klimatisierungskanal angepasst ist. Die Sammelelektrode ist an eine feste geometrische Form nicht gebunden.According to one The invention further developing embodiment is preferred the separation device in an air conditioning duct for air conditioning a vehicle interior arranged. This has the advantage that Nanoparticles associated with the fresh air supply of a vehicle in the Vehicle interior should be flushed, filtered from the airflow become. Activated carbon filters alone are not suitable for this, because nanoparticles due to the small size pass. With the separation device according to the invention Thus nanoparticle filters can clump and agglomerate and in a filter device according to the invention, for example, from a conventional activated carbon filter be filtered. So there are two activated carbon filters in front and behind the electrostatic working separation device is arranged. The electrostatic precipitator downstream activated carbon filter also has the advantage of being connected to electrostatic charging device developing ozone and other gaseous compounds substantially prevented from entering the vehicle interior. The ozone is thus reduced again on the activated carbon filter. The collecting electrode have a shape, for example cylindrical or box-shaped, which is adapted to the air conditioning channel. The collecting electrode is not bound to a solid geometric shape.

Damit die Nanopartikel, die aufgrund der Coulomb-Kraft auf der Sammelelektrode angezogen werden, noch besser haften bleiben, ist bevorzugt die Sammelelektrode mit einer porösen Oberfläche ausgebildet. Die Nanopartikelfilter können somit besser verklumpen und somit definierte Partikel im μm-Bereich erzeugen.In order to the nanoparticles, due to the Coulomb force on the collecting electrode are attracted to stick even better, is preferably the collecting electrode formed with a porous surface. The Nanoparticle filters can thus clump better and thus generate defined particles in the μm range.

Gemäß einer die Erfindung weiter ausbildenden Ausführungsform ist die Sammelelektrode gebogen ausgebildet. Eine gebogene Sammelelektrode hat den Vorteil, dass die Nanopartikel aufgrund des Gasstroms durch die Sammelelektrode geblasen werden und an dieser besser haften bleiben können, um zu verklumpen.According to one The invention further forming embodiment is the Formed collecting electrode bent. Has a curved collecting electrode the advantage that the nanoparticles due to the gas flow through blow the collecting electrode and adhere to this better can stay to clump together.

Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform, ist zur Reinigung der Sammelelektrode die verklumpten Nanopartikel verbrennen, eine elektrische Heizung an der Sammelelektrode ausgebildet. Die elektrische Heizung wird in regelmäßigen Abständen von einer Steuerung angesteuert und betrieben.According to one further preferred embodiment, is for cleaning the Collecting electrode the clumped nanoparticles burn, an electric Heating formed on the collecting electrode. The electric heater is periodically from a Control activated and operated.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist die Sammelelektrode in einer flexiblen Rohrverbindung mit einer Rütteleinrichtung angeordnet. Die Rütteleinrichtung steht in Wirkverbindung mit der Fahrzeugkarosserie, so dass die Rütteleinrichtung durch Schwingungen der Fahrzeugkarosserie angeregt wird und Schläge auf die Sammelelektrode ausübt, so dass die verklumpten Nanopartikel sich von der Sammelelektrode lösen und vom Filter aus dem Gasstrom gefiltert werden.According to one alternative embodiment is the collecting electrode in a flexible pipe connection with a vibrator arranged. The vibrator is in operative connection with the vehicle body, so that the vibrator through Vibrations of the vehicle body is stimulated and blows on the collecting electrode exerts, so that the clumped Nanoparticles detach from the collecting electrode and from the Filters are filtered out of the gas stream.

Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist die Sammelelektrode als Wärmetauscher oder Verdampfer ausgebildet. Vorteile sind kompakte Bauweise mit Doppelfunktionen des Wärmetauschers und Verdampfers als Sammelelektrode mit großen metallischen Oberflächen. Ein weiterer Vorteil ist herkömmliche Klimakammern gemäß der Erfindung nachzurüsten.According to one further preferred embodiment, the collecting electrode is as Heat exchanger or evaporator formed. Advantages are compact Construction with dual functions of the heat exchanger and evaporator as collecting electrode with large metallic surfaces. Another advantage is conventional climate chambers according to the invention retrofit.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind.It It is understood that the above and below to be explained features not only in the specified Combination, but also usable in other combinations.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The Invention will be described below with reference to exemplary embodiments explained in more detail with reference to drawings. Show it:

1 eine schematische Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Abscheidevorrichtung, 1 a schematic cross-sectional view of a separation device according to the invention,

2 eine schematische Querschnittsansicht in einer zweiten Ausführungsform, 2 a schematic cross-sectional view in a second embodiment,

3 eine schematische Querschnittsansicht in einer Abscheidevorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform, 3 a schematic cross-sectional view in a separation device according to a third embodiment,

4 eine Draufsicht von der Seite der Abscheidevorrichtung gemäß 3, 4 a plan view from the side of the separator according to 3 .

5 eine Abscheidevorrichtung in der Draufsicht gemäß einer vierten Ausführungsform, 5 a separator in the plan view according to a fourth embodiment,

6a bis 6c einen Profilausschnitt einer Sammelelektrode, 6a to 6c a profile section of a collecting electrode,

7 eine fünfte Ausführungsform einer Abscheidevorrichtung, 7 A fifth embodiment of a separation device,

8 eine schematische Querschnittsansicht einer Abscheidevorrichtung einer Klimakammer eine schematische Querschnittsansicht gemäß 8 mit einer elektrischen Aufladevorrichtung. 8th a schematic cross-sectional view of a separation device of a climate chamber a schematic cross-sectional view according to 8th with an electric charging device.

1 zeigt in einer schematischen Querschnittsansicht eine erfindungsgemäße elektrostatische Abscheidevorrichtung 1 zur Reinigung von Nanopartikeln aus einem Gasstrom, insbesondere einem Luftstrom in einem Fahrzeug, beispielsweise Abgasstrom oder, wie in der 1 gezeigt, in einem Klimatisierungskanal, um einen Fahrzeuginnenraum mit Frischluft zu versorgen. Die Abscheidevorrichtung 1 weist stromaufwärts eine elektrostatische Aufladevorrichtung 2 auf. Die Aufladevorrichtung 2 kann ein Gitter sein und alternativ oder zusätzlich kann als Aufladevorrichtung eine UV-Lampe 65 sein. Ein Gitter braucht ein Hochspannungsnetz mit ungefähr 20 kV. Bei Dieselfahrzeugen ist grundsätzlich kein Hochspannungsnetz vorgesehen und somit auch kein Transformator für ein Hochspannungsnetz. Deshalb ist eine UV-Lampe 65 als Aufladevorrichtung bei Dieselfahrzeugen vorteilhafter. Die UV-Lampe 65 hat die gleich Funktion wie das elektrostatisch aufladende Gitter. Das Gitter hat den Vorteil, dass es gegenüber eine UV-Lampe 65 geringeren elektrischen Energiebedarf erfordert. 1 shows in a schematic cross-sectional view of an inventive electrostatic precipitator 1 for cleaning nanoparticles from a gas stream, in particular an air stream in a vehicle, for example exhaust gas stream or, as in the 1 shown in an air conditioning duct to provide a vehicle interior with fresh air. The separation device 1 has upstream of an electrostatic charging device 2 on. The charging device 2 may be a grid and, alternatively or additionally, a UV lamp may be used as the charging device 65 be. A grid needs a high voltage network with about 20 kV. For diesel vehicles, no high-voltage network is provided in principle, and therefore no transformer for a high-voltage network. That's why it's a UV lamp 65 as a charging device for diesel vehicles advantageous. The UV lamp 65 has the same function as the electrostatic charging grid. The grid has the advantage of being opposite a UV lamp 65 lower electrical energy requirement.

Um die Abscheidevorrichtung 1 möglichst energieeffizient umzusetzen, wird die Aufladevorrichtung 2 nur dann bestromt, wenn ein Gasstrom durch die Abscheidevorrichtung bewegt wird, beispielsweise mittels eines Ventilators.To the separator 1 To implement as energy efficient as possible, the charging device 2 energized only when a gas flow is moved through the separator, for example by means of a fan.

Die Aufladevorrichtung 2 ist bevorzugt als Gitter ausgebildet, um den Luftstrom, in dem Nanopartikel verteilt sind, gleichmäs-sig mit einem elektrostatischen Feld zwischen der Aufladevorrichtung 2 und einer zylindrisch ausgebildeten Sammelelektrode 3 zu erzeugen. Die Nanopartikel 4, die durch das Gitter der Aufladevorrichtung 2 hindurchtreten, werden mit einer elektrischen Ladung beaufschlagt und werden dadurch auf die Oberfläche der Sammelelektrode 3 angezogen. An der Sammelelektrode 3 verklumpen die Nanopartikel zu einem Partikel im μ-Bereich. Mit einer solchen Größe können die Partikel 5 von einer Filtervorrichtung 6 wirksam gefiltert werden. Die Filtervorrichtung 6 ist stromabwärts angeordnet.The charging device 2 is preferably formed as a grid to uniform the air flow, in which nanoparticles are distributed, with an electrostatic field between the charging device 2 and a cylindrical collector electrode 3 to create. The nanoparticles 4 passing through the grid of the charging device 2 pass through, are subjected to an electric charge and thereby on the surface of the collecting electrode 3 dressed. At the collecting electrode 3 The nanoparticles clump together to form a particle in the μ range. With such a size, the particles can 5 from a filter device 6 be filtered effectively. The filter device 6 is located downstream.

Erreichen die Nanopartikel 4 durch Verklumpen in der Sammelelektrode 3 eine kritische Partikelgröße, so reißen sie von der als Agglomerator wirkenden Sammelelektrode 3 ab und werden vom Luftstrom an die Filtervorrichtung 6 getrieben.Reach the nanoparticles 4 by clumping in the collecting electrode 3 a critical particle size, so they tear from the acting as an agglomerator collecting electrode 3 and are from the air flow to the filter device 6 driven.

Die Aufladevorrichtung 2 ist negativ aufgeladen und die Sammelelektrode ist positiv aufgeladen.The charging device 2 is negatively charged and the collecting electrode is positively charged.

Die Filtervorrichtung 6 ist im Klimakanal zweiteilig aufgebaut. Die Filtervorrichtung 6 hat zum einen einen Partikelfilter 62 und dann folgend einen Aktivkohlefilter 64. Der Aktivkohlefilter 64 hat Aktivkohlekugeln, die in einem Polyurethanschaum verteilt sind. Eine solche herkömmliche Filtervorrichtung 6 kann Partikel im μ-Bereich gut filtern. Der Aktivkohlefilter 64 hat zusätzlich den Vorteil, dass er an der Aufladevorrichtung 2 entstehendes Ozon oder andere unerwünscht entstehende Gase wirksam zurückhält, so dass diese sich wieder abbauen.The filter device 6 is constructed in two parts in the air conditioning duct. The filter device 6 on the one hand has a particle filter 62 and then following an activated carbon filter 64 , The activated carbon filter 64 has activated carbon balls distributed in a polyurethane foam. Such a conventional filter device 6 can filter particles in the μ-range well. The activated carbon filter 64 In addition, it has the advantage of being connected to the charging device 2 ozone or other undesirable gases effectively retained, so that they degrade again.

Die 2 zeigt in der Draufsicht eine zweite besondere Ausführungsform der Abscheidevorrichtung 1, bei der die Sammelelektrode 3 außen als zylindrische Fläche ausgebildet ist und der innere Querschnitt der Sammelelektrode 3 parallel zum Gasstrom 7, der mit einem Pfeil eingezeichnet ist, mindestens eine weitere Sammelelektrode 31 mittig angeordnet ist. Zur Verbesserung der elektrostatischen Aufladung der Nanopartikel ist die Aufladevorrichtung 2 an der 2 mit parallelen Drähten als parallele Aufladeelektroden 21, 22 in Form eines Coronadrahts ausgebildet. Die Aufladeelektroden 21, 22 sind elektrisch mit der Aufladevorrichtung 2 verbunden und können beispielsweise bis hinter die Sammelelektrode 3 sich längs erstrecken.The 2 shows in plan view a second particular embodiment of the separation device 1 in which the collecting electrode 3 is formed outside as a cylindrical surface and the inner cross section of the collecting electrode 3 parallel to the gas flow 7 , which is drawn with an arrow, at least one further collecting electrode 31 is arranged centrally. To improve the electrostatic charge of the nanoparticles is the charging device 2 at the 2 with parallel wires as parallel charging electrodes 21 . 22 formed in the form of a corona wire. The charging electrodes 21 . 22 are electric with the charging device 2 connected and can, for example, to behind the collecting electrode 3 extend longitudinally.

Um einen Kurzschluss zwischen der Aufladevorrichtung 2 und der geerdeten Sammelelektrode 3 zu vermeiden, ist die Aufladevorrichtung 2, die in der 2 als Coronadraht dargestellt ist, mittels Isolatoren 66 elektrostatisch getrennt.To make a short circuit between the charging device 2 and the grounded collecting electrode 3 to avoid is the charging device 2 in the 2 is shown as corona wire, by means of insulators 66 electrostatically separated.

Die 3 zeigt eine weitere besondere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Abscheidevorrichtung 1, bei der die Aufladevorrichtung 2 mit einem Gitter aus lediglich parallelen Drähten ausgebildet ist und die Sammelelektrode 3 ein äußeres zylindrisches Rohr und ein inneres zylindrisches Rohr 32 umfasst. Die Aufladevorrichtung 2 ist mit Aufladeelektroden parallel zum Gasstrom 7 alternativ oder zusätzlich ausgebildet.The 3 shows another special out Guide shape of a deposition device according to the invention 1 in which the charging device 2 is formed with a grid of only parallel wires and the collecting electrode 3 an outer cylindrical tube and an inner cylindrical tube 32 includes. The charging device 2 is with charging electrodes parallel to the gas flow 7 alternatively or additionally formed.

Die 4 zeigt einen Schnitt der Ausführungsform gemäß der 3 in einer Seitenansicht. Ein inneres zylinderförmiges Rohr 32 ist durch Stege 34, 35, 36 am äußeren zylindrischen Rohr 3 sicher angeordnet. Die Sammelelektrode, die die Rohre 3, 32 und die Stege 34, 35 und 36 umfasst, bildet somit vier achsparallele Kammern. Die 4 zeigt somit eine Sammelelektrode mit einer sehr großen Abscheidefläche. Die elektrostatische Aufladevorrichtungen 2 sind in dieser Ausführungsform entsprechend vier, achs parallel und parallel mittig zu den Oberflächen der Kammern der Sammelelektrode 3 angeordnetete Aufladeelektroden 21, 22, 23, 24, die als Coronadrähte parallel zur Fläche der Sammelelektroden 3, 32 ausgebildet sind..The 4 shows a section of the embodiment according to the 3 in a side view. An inner cylindrical tube 32 is by footbridges 34 . 35 . 36 on the outer cylindrical tube 3 safely arranged. The collecting electrode, which are the pipes 3 . 32 and the footbridges 34 . 35 and 36 includes, thus forming four axially parallel chambers. The 4 thus shows a collecting electrode with a very large Abscheidefläche. The electrostatic charging devices 2 are in this embodiment corresponding to four, achs parallel and parallel to the center of the surfaces of the chambers of the collecting electrode 3 arranged charging electrodes 21 . 22 . 23 . 24 , which are called corona wires parallel to the surface of the collecting electrodes 3 . 32 are trained ..

Die 5 zeigt weitere besondere Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform sind eine Vielzahl von zylindrischen Rohren als Sammelelektrode 3 angeordnet mit einem mittigen parallelen Draht in Gasstromrichtung, der jeweils eine elektrostatische Aufladevorrichtung 2 bildet.The 5 shows another particular embodiment of the invention. In this embodiment, a plurality of cylindrical tubes are used as a collecting electrode 3 arranged with a central parallel wire in the gas flow direction, each having an electrostatic charging device 2 forms.

Die 6A zeigt einen Querschnitt vergrößert von einer Sammelelektrode 3 mit einer porösen Oberfläche 8. Die poröse Oberfläche 8 verbessert die Wirkung zur Verklumpung von Nanopartikeln mit einer definierten Größe und verbessert das Abreißen der verklumpten Nanopartikel. Die 6B zeigt die Oberfläche 8 mit einer größeren Rauhigkeit und größeren „Tälern”. Die 6C zeigt eine Rauhigkeit, die gegenüber der Rauhigkeit in der 6A und 6B deutlich kleiner ist und gegebenenfalls Poren aufweist.The 6A shows a cross section enlarged by a collecting electrode 3 with a porous surface 8th , The porous surface 8th improves the effect of clumping of nanoparticles with a defined size and improves the rupture of the clumped nanoparticles. The 6B shows the surface 8th with a larger roughness and larger "valleys". The 6C shows a roughness compared to the roughness in the 6A and 6B is significantly smaller and optionally has pores.

7 zeigt eine Abscheidevorrichtung 1 mit einer gebogenen Sammelelektrode 3. Die gebogene Sammelelektrode 3 hat den Vorteil, dass Nanopartikel noch besser aufgrund des Gasstroms 7 zu größeren Partikeln 5 verklumpt werden können. Die Aufladevorrichtung 2 ist ein mit parallelen Drähten bespanntes Gitter. 7 shows a separator 1 with a curved collecting electrode 3 , The curved collecting electrode 3 has the advantage that nanoparticles even better due to the gas flow 7 to larger particles 5 can be clumped. The charging device 2 is a grid covered with parallel wires.

Die 8 zeigt einen schematischen Querschnitt einer Abscheidevorrichtung, die in einer Klimakammer eines Fahrzeugs eingebaut ist. Die Klimakammer arbeitet als Klimaanlage und umfasst Verdampfer 38. Der Luftwärmetauscher 37 angeordnet. Mit der Verstellklappe 67 wird der Luftstrom 7 entsprechend den gewünschten Verhältnissen gemischt. Die Verstellklappe kann also den Luftstrom vollständig in den Kanal mit dem Wärmetauscher 37 oder dem kühlenden Verdampfer 38 oder ein Mischungsverhältnis enthalten.The 8th shows a schematic cross section of a separator, which is installed in a climate chamber of a vehicle. The climate chamber works as an air conditioner and includes evaporators 38 , The air heat exchanger 37 arranged. With the adjustment flap 67 becomes the airflow 7 mixed according to the desired ratios. The adjustment flap can thus completely direct the air flow into the duct with the heat exchanger 37 or the cooling evaporator 38 or contain a mixing ratio.

Erfindungsgemäß sind die großen metallischen Oberflächen vom Wärmetauscher 37 und 38 elektrisch mit dem Minuspol, einer Erdung, verbunden und bilden somit eine zweite Funktion neben der Kühl- bzw. Wärmefunktion nämlich die Funktion der Sammelelektrode 3. Der Wärmetauscher 37 und der Verdampfer 38 nehmen somit von der UV-Lampe 65 aufgeladenen Nanopartikel auf. Die Nanopartikel häufen sich wie oben in der Beschreibung erläutert zu größeren Partikeln an, die bei einer größeren Anhäufung von der Sammelelektrode 3 abfallen und dann in der Filtervorrichtung 6 gefiltert werden.According to the invention, the large metallic surfaces of the heat exchanger 37 and 38 electrically connected to the negative terminal, a ground, and thus form a second function in addition to the cooling or heat function namely the function of the collecting electrode 3 , The heat exchanger 37 and the evaporator 38 thus take from the UV lamp 65 charged nanoparticles. As explained in the description above, the nanoparticles accumulate to larger particles, which in the case of a larger accumulation from the collecting electrode 3 fall off and then in the filter device 6 be filtered.

Die 9 zeigt eine weitere besondere Ausführungsform zur 8 mit dem Unterschied, dass statt einer UV-Lampe 65 wie in den 1 bis 7 erläutert als Auflagevorrichtung 2 ein elektrisch aufgeladenes Gitter 2 eingesetzt ist.The 9 shows a further particular embodiment of the 8th with the difference that instead of a UV lamp 65 like in the 1 to 7 explained as a support device 2 an electrically charged grid 2 is used.

Alle Figuren zeigen lediglich schematische nicht maßstabsgerechte Darstellungen. Im Übrigen wird insbesondere auf die zeichnerischen Darstellungen für die Erfindung als wesentlich verwiesen.All Figures show only schematic not to scale Representations. Incidentally, in particular, the graphic Illustrations for the invention as essential.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 102007000327 A9 [0003] - DE 102007000327 A9 [0003]

Claims (16)

Elektrostatische Abscheidevorrichtung (1) zum Reinigen von Nanopartikeln (4) aus einem Gasstrom (7), insbesondere Luftstrom, insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit einer elektrostatischen Aufladevorrichtung (2) zur elektrostatischen Aufladung von Partikeln (5) und einer Sammelektrode, wobei die elektrostatische Aufladevorrichtung (2) mit einer Hochspannung beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Filtervorrichtung (6) zum Filtern von verklumpten Nanopartikeln (4) stromabwärts hinter der Sammelelektrode (3) angeordnet ist.Electrostatic separation device ( 1 ) for cleaning nanoparticles ( 4 ) from a gas stream ( 7 ), in particular air flow, in particular for a motor vehicle with an electrostatic charging device ( 2 ) for the electrostatic charging of particles ( 5 ) and a collecting electrode, wherein the electrostatic charging device ( 2 ) is subjected to a high voltage, characterized in that a filter device ( 6 ) for filtering clumped nanoparticles ( 4 ) downstream of the collecting electrode ( 3 ) is arranged. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtervorrichtung (6) zum Filtern von Partikeln (5) mit einer Größe größer als 1 μm ausgebildet ist.Device according to claim 1, characterized in that the filter device ( 6 ) for filtering particles ( 5 ) is formed with a size greater than 1 micron. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrostatische Aufladevorrichtung (2) als Gitter quer zum Luftstrom ausgebildet ist.Device according to one of claims 1 to 2, characterized in that the electrostatic charging device ( 2 ) is formed as a grid transverse to the air flow. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrostatische Aufladevorrichtung (2) mit einer gepulsten Hochspannung beaufschlagt ist.Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the electrostatic charging device ( 2 ) is subjected to a pulsed high voltage. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelektrode (3) zylinderförmig ausgebildet ist.Device according to one of claims 1 to 2, characterized in that the collecting electrode ( 3 ) is cylindrical. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelelektrode (3) mit mindestens einem weiteren zylinderförmigen Rohr in einem größeren zylinderförmigen Rohr ausgebildet ist.Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the collecting electrode ( 3 ) is formed with at least one further cylindrical tube in a larger cylindrical tube. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufladevorrichtung (2) mit zumindest einer Drahtführung in Richtung des Gasstroms (7) parallel zur Sammelelektrode (3) ausgebildet ist.Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the charging device ( 2 ) with at least one wire guide in the direction of the gas flow ( 7 ) parallel to the collecting electrode ( 3 ) is trained. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidevorrichtung (1) im Gaskanal vor einem Partikelfilter (62) angeordnet ist.Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the separation device ( 1 ) in the gas channel in front of a particle filter ( 62 ) is arranged. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidevorrichtung (1) im Gaskanal hinter einem Partikelfilter (62) angeordnet istDevice according to one of claims 1 to 8, characterized in that the separating device ( 1 ) in the gas channel behind a particle filter ( 62 ) is arranged Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidevorrichtung (1) im Abgaskanal angeordnet ist.Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the separating device ( 1 ) is arranged in the exhaust passage. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidevorrichtung (1) in einem Klimatisierungskanal zur Klimatisierung eines Fahrzeuginnenraums angeordnet ist.Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the separating device ( 1 ) is arranged in an air conditioning duct for air conditioning a vehicle interior. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelelektrode (3) mit einer porösen Oberfläche (8) ausgebildet ist.Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the collecting electrode ( 3 ) with a porous surface ( 8th ) is trained. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelelektrode (3) gebogen ausgebildet ist.Device according to one of claims 1 to 12, characterized in that the collecting electrode ( 3 ) is bent. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelelektrode (3) eine elektrische Heizung zur Reinigung aufweist.Device according to one of claims 1 to 13, characterized in that the collecting electrode ( 3 ) has an electric heater for cleaning. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelelektrode (3) in einer flexiblen Rohrverbindung mit einer Rütteleinrichtung angeordnet ist.Device according to one of claims 1 to 14, characterized in that the collecting electrode ( 3 ) is arranged in a flexible pipe connection with a vibrator. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelelektrode (3) als Wärmetauscher (37) oder Verdampfer (38) ausgebildet ist.Device according to one of claims 1 to 15, characterized in that the collecting electrode ( 3 ) as a heat exchanger ( 37 ) or evaporator ( 38 ) is trained.
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