JPH03500073A - 化石燃料の排ガスを浄化する装置用の凝結装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 化石燃料の排ガスを浄化する装置用の凝結装置従来の技術 本発明は、請求の範囲第１．！Ｊの上位概念に記載の形式の、化石燃料の排ガス 、特にディーゼル内燃機関の排ガスを浄化する装置用の凝結装置に関する。

集塊形成装置又は煤煙分離装置とも呼ばれるこのような凝結装置においては排ガ ス内に含まれる粒子、仇えは煤煙粒子は電極と対応電極として極性を与えられた ケーシングとの間に形成される静電的な電界内でイオン化される。このばあい粒 子は！荷を帝びるので、粒子は凝結される、即ち、相互に引薔せられかつ連結さ れて大きな実現物を成す。この実現物は後置された遠心分離器、いわゆるサイク ロン内で簡単に分離される。

このようにして形成された集塊物の一部は縦結装置円で沈殿する。このばあい次 第に、ケーシングを介した電極の絶縁された貫通案内を保証する絶縁体上にも電 導性の実現物から成る被覆が生じ、この伝後は絶縁体の短絡ひいては凝結装置の 故障を生せしめる。このことを回避するために、絶縁体表面を塊状範囲で絶鍬体 円の電気的な熱伝導トランクによって常時４００℃以上の温度に加熱する必要が ある。この温度では絶縁体上での集塊物の堆積が阻止される。凝結装置辷Ｍ後生 ずる集塊沈殿物は６００℃以上に絶縁体を加熱することによって焼かれる、即ち 、酸化させられる。

冒頭に述べた形式の公知の＃結装置（ＤＥ　３３０５６０１人１号明細薔）のば あ−力バー鳥の下に配置された厚膜熱伝導トランクによって絶縁体の表面に塊状 のＶＪ焼否域が形成される。この灼焼帝域は絶縁体の端部で直接絶縁体からの電 極の突邑個所に形成される。このばあい環状区分は電極から十分遠くに離されね ばなうなめ１部ち、絶縁体は約１７ｋＶの高電圧のばあり少なくとも６０龍であ るように十分大きな直径を有していなければならない。絶縁体のこのような寸法 では灼焼否域の比較的太ぎな表面に基づいて極めて多（の加熱出力が必要である 。更に絶縁体のこのような寸法のはおい熱応力によって亀裂が生じかつ破壊が生 ずるようになる。更に熱伝導トランクのカバ一層は高電圧に耐え乙ように設計す る必要がある。これによって熱伝導トラックは例えば絶縁体自体ように寸法決め されねばならなめ。このばあい絶縁体のカバ一層と基梃材料との閾には不可避な 分離継目が生じ、この分離継目によって基碇材料の破壊放電に対する強度が得ら れな（なる。

従ってカバ一層と基鍵材料との間で側方で破壊放電を避けることができない。

発明の利点 請求の範囲第１項に記載の特徴を有する本発明による凝結装置は、絶縁体が比較 的小さな外径のみを必要としひいては熱応力に関連した問題が生じないという利 点が得られる。約１７ｋＶＯ高電圧のばあり絶縁体は破壊放電を確実に避けるた めに１８ｗＸのみの外径を有するに過ぎない。焼結法で結合された防護管によっ て加熱巻巌は高電圧を案内する構成部分から十分遠くに離される。ｖ５Ｎ管自体 は高電圧に対して強くかつ分離継目は気密であるので、このばあいにも破壊放電 が生ずることはない。

その他の請求項に記載の溜置によって請求項１に記載の凝結装置の有利な構成お よび改善が得られる。

図面 次に本発明を図示の実施例に基づいて詳述する。

このばあい諏１図乃至第６囚はそれぞれディーゼル機関の排ガス浄化装置用の凝 結装置の第１実施例、第２実施例および第３実施例の部分的な縦断面図、第４図 は第１図乃至第６図の凝結装置において使用される別の実施例の絶縁体のに断面 である。

実施例の記載 第１図で縦断面図で部分的に図示された凝結装置は円筒状のケーシング１０とこ のケーシング内に同心的に配置された電極１１とを有している。電極１１は例え ば１７ｋＶの高電圧源１２のプラスの極に接続されるのに対して、ケーシング１ ０はアースされかつ対応電極を成す。電＆１１は２つの絶縁体１３によってケー シング１０内に定心されて保持されている。第１図では凝結装置の左側部分のみ をひｂては絶縁体１３のみを図示している。しかし凝結装置は鏡習対称的に構成 されているので、電極１１は両端で同じ形式でそれぞれ１つの絶縁体１３内に保 持されている。しかしながら電極１１は、片側で１つの絶縁体１３によってのみ 保持されるカンチレバー電極として構成することもできる。絶縁体１３は所定の 長さ区分に亘って中央で電極１１を受容していてかつケーシング１０のケーシン グ壁１６内の貫通部１５内でケーシング１０に締付は固定されて保持されている 。

絶縁体１３は２部分から成っていてかつ電極１１を受容する内側管１７とこの内 側管を取囲む防護管１８とを宵している。両管１７，１Ｂは耐熱性の絶縁材料、 例えば酸化アルミニウム又はガラスセラミックから製作されている。内側管の局 面には電気的な熱伝導トラック１９が設けられていて、この熱伝導トラックは厚 膜熱伝導トラックとして形成されていてかつタングステン又はプラチナグループ の金属から成っている。

前記熱伝導トラック１９は、所定の長さ区分で内側管１７を取囲む本来の加熱巻 に２０と軸方向で内側管１７の表面に敷設された２本のリード［２１，２２とか ら構成されている。熱伝導トラックの材料としてプラチナが使用されたばあいに は、プラチナのＰＴＣ・挙動に基づいて自動的な調整効果が得られる。このばあ い熱伝導トランク１９のオーム抵抗はほぼ温度と一次関数で増大するので、加熱 出力は抵抗の増大に伴って減少する。従って熱は排ガスによって絶縁体１３が加 熱されたばあい加熱出力は減少する。セラミック表の防護管１８は熱伝導トラッ ク１９を偏えた内側管１７に焼結法で結合される、つまり内側管１７と防護管１ ８との間を占める分離継目１４を気密にするように、焼結法で結合される。絶縁 体１３内に電極１１を固定するために電極の自由端部には外ねじ出２３が設けら れていてかつ電極は自由端部かも間隔をおいて直径を拡大されてｂるので、この ニーｆあい環状肩２４が形成される。絶縁体１３は電極１１の自由端部から電極 にかぶせられかつ内側管１７の自由端部によって中間片２５を間挿して環状肩２ ４に支持されている。外ねじ山２３上にねじ止めされた締付はナツト２６によっ て絶縁体１３は環状肩２４と、この環状肩とは反対側の絶縁体端面に設けられた 締付はディスク２７との間に締付けられる。このばあい熱伝導トランク１９の加 熱巻＃２０は環状肩２４に面した絶縁体１３の自由端部から、分離継目１４に沿 った破急放電を確実に阻止するような最小間隔を有している。１７ｋＶの高電圧 のはありこの最小間隔は約２５寡友である。

防護管１８は内側管１７の長さの一部に亘ってのみのびていてかつ絶縁体１３の 自由端部とは反対側の端部で端面フランジ２８を有してめる。この端面フランジ ２８によって防護管１８は貫通部１５を有するケーシング壁１６に接触するのに 対して、内側管１７は貫通部１５を介して外部に突出している。この突出した内 側管区分上には外部から、ケーシング壁１６にまで達する絶縁スリーブ２９がか ぶせられる。締付はディスク２７の直径は、締付はディスクが絶縁スリーブ２９ の端面をもおおうように大きく形成されているので、締付はナンド２６によって 同時に絶縁スリーブ２９がケーシング壁１６に締付けられる。このばあい端面フ ランジ２８の端面２８ａはケーシング壁１６の反対側に接触するので、絶縁体１ ３は電極１１と共に不動にケーシング内で保持される。一方は端面フランジ２８ の端面２８ａとケーシング壁１６との間および他方は防護管１８の自由端部と中 間片２５との間にはそれぞれ１つのディスク状のシール３０．３１が配置されて いて、このシールはケーシング壁１６を介して電極１１を気密に貫通案内するの に周込られる。例えば自動車バッテリーによって形成される電流源３２に熱伝導 トランク１９を接続するためにケーシング壁１６に絶縁スリーブ２９を締付は固 定するばあい２つのｉ点古片３３，３４が締付けられ、この接点舌片は絶縁ディ スク３５によってアースに導ひかれたケーシング壁１６に対して絶縁されている 。各接点舌片は内側管１７０表面上で防護管１８の端面フランジ２８を介して案 内された熱伝導トランク１９の両す−ド触２１．２２の一方に接触しかつ電流源 ３２の極の１つに接続されてｂる。

ケーシング１０は排ガスを供給および排出するために２つの開口（図示せず）を 有している。排ガスはケーシング１０の円部を負流し、このばあい電極１１と対 応電極として機能するケーシング１０との間で生ずる均質な電界に基づいて煤煙 粒子に公知の形式で静電誘導電荷が印加される。帯電した煤煙粒子は大きな集塊 物に凝結される。わずかな割合の集塊物はすでに凝結装置内で沈殿する、つまり 電極１１および絶縁体１３上にも沈殿する。このことは第１図で概略的に図示さ れていて、このばあい集塊沈殿物は符号３６で示されている。熱伝導トラック１ ９の範囲ではここで生ずる表面温度によって集塊物の堆積を阻止する。それとい うのも煤煙はこの帯域で生ずる温度で昇華させられるからである。加熱遮断後前 記範囲でも煤煙が堆積したばあいには、前記沈殿物は加熱接続後焼かれる。

加熱巻！ｉｔ！２０を介して煤煙から環状帯域が災き切られると、第１図で概略 的に図示されたアークが発火し、このアークは引続く滉き切りを助勢しかつ絶縁 体１３の全長と関連して煤煙のない帯域を生せしめる。この帯域は加熱壱＠２０ の幅を著しく越えかつかけられる高電圧を絶縁するのに十分なものである。

ディーゼル機関の広範囲の運転範囲では発火するアーク３７による煤煙除去で十 分であり、このばあいこのために使用される高電圧出力を著しく大きくする必要 はない。従って図示の加熱された絶縁体１３は間欠運転でも使用される。このば あいヒステリシスを有する限界値スイッチ（図示せず〕が使用され、この限界値 スイッチは限界レベル以下に高電圧が低下したばあい加熱接続しかつ高電圧が上 昇したばあい再び加熱遮断する。防護管１８の壁厚さは十分厚く設計されている ので、集塊沈殿物３６と加熱巻線２０との間の高電圧破禦放電が確実に阻止され る。

第２図で縦断面で図示された凝結装置は前述の凝結装置に較べて、電流源３２か も熱伝導トラック１９への電気的な即熱出力の供給形式に関してのみ異っている 。この実施例の凝結装置のばあい一方のリード線２１のみが１通部１５を介して 接点リング４１と一体の接点舌片３３Ｉまで案内されている。熱伝導トラック１ ９の他方のリード線２２は内側管１７の表面上で防護管１８の端面フランジ２８ までのびていてかつ端面フランジの端面２８ａＫ沿って上方にのひている。

ケーシング壁１ｂは電流源３２のアース極に接続されている。端面フランジ２８ とケーシング壁１６との間のシール３０は１ｉｔ擲性の材料、例えば銅又はグラ ファイトから成りている。七の他の点では第２図で図示された凝結装置は第１図 の凝結装置と合致しているので、同じ構成部材には同じ符号が符されている。

帛３図で図示された第３実施例の凝結装置はケーシング壁１６０貫通部１５にお ける絶縁体１３の固定形式に関し修正されている。ケーシング壁１６は貫通部１ ５と同転的な中空円筒状の一体のねじ管片３８を有していて、このねじ管片の内 径は防護管１８の端面フランジ２８の外径よりも大きい。ねじ管片３８の底部で はねじ管片の内壁３８ａは円筒状の貫通部１５の外縁にまでテーパ状に狭められ てめる。目出端面２８ａとは反対側の端面フランジの後方の塊状面２８ｂはねじ 管片３８の内壁３８ａのテーパ状の先細部に相応して同様にテーパ状【でのびて いるので、端面フランジ２８とは反対側の端部によって貫通部１５を介して差込 まれた絶縁体１３は環状フランジ２８の環状面２８ｂを介してねじ管片３８の内 壁、ａａａに形状接続的に接触する。この位置では絶縁体１３はねじ管片３８上 にねじ止めされた止めナツト３９を介してねじ管片の内部で締付は固定されてい る。このばあい止めナツト３９と端面フランジ２８の端面２８ａとの間には更に ばねディスク４０が配置されていて、このばねディスクは異なる熱膨張を補償す るのに心安である。熱伝導トランク１９の加熱巻線２０用のリーｒ称２１，２２ １は第２図と合致して構成されている。ケーシング壁１６は矢張り電流源３２の アース極に接穂されている。

端面：２８ａＫ沿って上方にのひるリード線２２　とケーシング壁１６との間の 電気的な接触はねじ管片３８と止めナツト３９とばねディスク４０とを介して行 なゎれる。電流源３２のプラスの極に接続するための接点舌片３３は矢張り接点 リング４１に一体にｆ、合していて、この接点リングは絶縁ディスク３５を間ｍ 　して止めナツト３９に固定されていてかつねじ管片３８上に止めナツト３９を ねじ止めした後で１．１−）’ｍ２１に接触する。凝結装置のこのような構成に おいては、第１図および第２図で設けられた符号３０もしくは３０　で示されて いるような、防護管１８の端面フランジ２８とケーシング壁１６との間のシール が省かれる。その他のすべての構成部材は第１図および第２図と合致しているの で、同じ構成部材には同じ符号が符されている。

第１囚、第２９又は第３図によるそれぞれの凝結装置における絶縁体１３の代り に使用される、第４図で縦断面図で示された絶縁体１３１のばあいケーシング内 部で内側管１７　と防護管１８　とは同一平面で終っているのではなく、防護管 １８　の端部は、中間片２５を介して電極１１の肩２４に支持された内側管１１ の端部の手前でｒＦｒＪ隔をおいて位置している。間１４Ｌの長さはかげられる 高電圧に応じて調整されかつｉ　ｋＶ当り約１．５ｒ、ｍでなければならない。

絶縁体１３の全長のこのような拡大は浴面放電を申し分な（阻止するのに役立ち かつ加熱とアークとの協働によって焼き切られる全区間が増大する。従って絶縁 体１３の高電圧に対する強度が増大する。

国際調査報告 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．化石燃料の排ガス、特にディーゼル内燃機関の排ガスを浄化する装置用の凝 結装置であつて、対応電極として極性を与えられた特に円筒状のケーシングと、 ケーシング内に同心的に配置された高電圧をかけられる電極と、ケーシングを介 して電極を絶縁して貫通案内するための、所定の長さ区分で電極を取囲む少なく とも１つの絶縁体とを備え、この絶縁体がその表面に集塊物が堆積するのを阻止 又は回避するために電気的な熱伝導トラックを有している形式のものにおいて、 絶縁体（１３，１３）が２部分から成りかつセラミツク製の内側管（１７，１７ Ｉ）とこの内側管を取囲むセラミック製の防護管（１８，１８Ｉ）とから構成さ れており、熱伝導トラック（１９）が内側管（１７，１７Ｉ）の周面に設けられ ておりかつ防護管（１８，１８Ｉ）が内側管（１７，１７Ｉ）上に、内側管と防 護管との間に存在する分離継目（１４）が気密に形成されるように焼結法で結合 されていることを特徴とする、化石燃料の排ガスを浄化する装置用の凝結装置。 ２．内側管（１７，１７Ｉ）と防護管（１８，１８Ｉ）とカ耐熱性の絶縁材料、 例えば酸化アルミニウム又はガラスセラミックから形成されている、請求項１記 載の凝結装置。 ３．熱伝導トラック（１９）が所定の長さ区分に亘つて内側管（１７，１７Ｉ） を取囲む加熱巻線（２０）と２本のリード線（２１，２２，２２Ｉ）とを有する 、有利にはプラチナ又はタングステンから成る厚膜導体として構成されている、 請求項１又は２記載の凝結装置。 ４．内側管（１７）がその自由端部で、必要であれは中間片（２５）を介して電 極（１１）の半径方向の環状肩（２４）に間接的又は直接的に支持されていてか つ電極（１１）上にねじ止めされた止めナット（２６）を介して電極（１１）に 締付け固定されている、請求項１から３までのいずれか１記載の凝結装置。 ５．防護管（１８）が内側管（１７）の長さの一部に亘つてのみのびていてかつ 一端に端面フランジ（２８）を有しており、内側管（１７）がケーシング貫通部 （１５）から突出しておりかつ端面フランジ（２８）がケーシング貫通部（１５ ）を有するケーシング壁（１６）に接触していてかつこのケーシング壁に電極（ １１）上に又はケーシング壁にねじ止め可能な締付けナット（２６）によつて締 付け固定されている、請求項１から４までのいずれか１記載の凝結装置。 ６．加熱巻線（２０）が端面フランジ（２８）とは反対側の防護管（１８）の自 由端部から、分離継目（１４）を介した破壊放電を阻止する最小間隔を以つて配 置されており、少なくとも一方のリード線（２１）が内側管（１７）の表面上で 端面フランジ（２８）を越えて電流接続部（３３）まで案内されていて、この電 流接続部が電流源（３２）、例えば自動車バツテリーの極に接続されている、請 求項５記載の凝結装置。 ７．ケーシング貫通部（１５）を介してケーシング（１０）から突出する内側管 区分上に、ケーシング貫通部を有するケーシング壁（１６）まで達する絶縁スリ ーブ（２９）がかぶせられていて、この絶縁スリーブが端面に接触する締付けデ ィスク（２７）と電極（１１）上にねじ止めされた止めナット（２６）とを介し てケーシング壁（１６）に対して締付け固定されている、請求項５又は６記載の 凝結装置。 ８．他方のリード線（２２）が円側管（１７）の表面上で防護管（１８）の端面 フランジ（２８）を越えてアースに接続された電流接続部（３４）にまで案内さ れており、各電流接続部が接点舌片（３３，３４）によつて形成されていて、こ の接点舌片が絶縁スリーブ（２９）とケーシング貫通部（１５）を有するケーシ ング壁（１６）との間に絶縁ディスク（３５）を間挿して締付けられていてかつ 所属のリード線（２１，２２）に接触している、請求項７記載の凝結装置。 ９．一方は防護管（１８）の端面フランジ（２８）とケーシング貫通部（１５） を有するケーシング壁（１６）との間にかつ他方は電極側で支持された内側管（ １７）の自由端部にそれぞれ１つのディスク状のシール（３０，３１）が配置さ れている、請求項４から８までのいずれか１記載の凝結装置。 １０．熱伝導トラック（１９）の他方のリード線（２２Ｉ）が内側管（１７）の 表面上で防護管（１８）の端面フランジ（２８）までのびていてかつ端面フラン ジの端面（２８ａ）に沿つて上方にのびており、ケーシング壁（１６）が電流源 （３２）のアース極に接続されており、端面フランジ（２８）を越えてのびるリ ード線（２１）用の電流接続部が接点舌片（３３Ｉ）を有する接点リング（４１ ）によつて形成されていて、この接点リングが絶縁スリーブ（２９）とケーシン グ壁（１６）との間に絶縁デイスク（３５）を間挿して保持されていてかつリー ド線（２１）に接触している、請求項７記載の凝結装置。 １１．一方は防護管（１８）の端面フランジ（２８）とケーシング貫通部（１５ ）を有するケーシング壁（１６）との間にかつ他方は電極側で支持された内側管 （１７）の端面にそれぞれ１つのディスク状のシール（３０Ｉ，３１）が配置さ れていて、一方のシール（３０Ｉ）が電導性の材料、例えば鋼又はグラファイト から成つている、請求項１０記載の凝結装置。 １２．防護管（１８）の端面フランジ（２８）の、端面（２８ａ）とは反対側の 後方の環状面（２８ｂ）がテーパ状にのびており、ケーシング貫通部（１５）を 有するケーシング壁（１６）が端面フランジ（２８）の外径に比して大きな内径 を有する、ケーシング貫通部を取囲む、有利にはケーシング貫通部と一体の中空 円筒状のねじ管片（３８）を有していて、このねじ管片の内壁（３８ａ）が端面 フランジ（２８）の環状面（２８ｂ）のテーパ状の経過に相応してケーシング貫 通部（１５）に向けてテーパ状に狭められており、端面フランジ（２８）がテー パ状の環状面（２８ｂ）によつてねじ管片（３８）のテーパ状の先細部（３８ａ ）に接触していてかつねじ管片に、ねじ管片上にねじ止めされた止めナット（３ ９）によつて有利にはばねディスク（４０）を間挿して締付け固定されている、 請求項５又は６記載の凝結装置。 １３．電極側で支持された内側管（１７）の自由端部にディスク状のシール（３ １）が配置されている、請求項１２記載の凝結装置。 １４．熱伝導トラック（１９）の他方のリード線（２２Ｉ）が内側管（１７）の 表面上で防護管（１８）の端面フランジ（２８）にまでのびていてかつ端面フラ ンジの自由端面（２８ａ）に沿つて上方にのびており、ケーシング（１０）が電 流源（３２）のアース極に接続されており、端面フランジを越えてのびるリード 線（２１）用の電流接続部が接点リング（４１）によつて形成されていて、この 接点リングが絶縁ディスク（３５）を間挿して止めナット（３９）に固定されて いてかつリード線（２１）に接触している、請求項１２又は１３記載の凝結装置 。 １５．端面フランジ（２８）とは反対側の防護管（１８）の端部が電極側で支持 された内側管（１７）の自由端部と同一平面を成している、請求項１から１４ま でのいずれか１記載の凝結装置。 １６．防護管（１８Ｉ）の端面フランジ（２８）とは反対側の端部が電極側で支 持された内側管（１７Ｉ）の端部の手前で間隔（Ｌ）を以つて位置している、請 求項１から１４までのいずれか１記載の凝結装置。 １７．内側管の端部と防護管の端部との間の間隔（Ｌ）がほぼ電極（１１）とケ ーシング（１０）との間で生ずる高電圧の１ｋＶ当り約１．５ｍｍである、請求 項１６記載の凝結装置。