JPS60190248A - 高電圧絶縁体 - 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】 公知技術 本発明は、例えは内燃機関の排気ガスを専びく、円柱状
基体を有する空間のような、固体板子を多量に含むガス
を案内する空間内に配置される尚嵐圧杷縁体であって、
該絶縁体はその外周面において軸方向に連続して葎んで
配置された複数個のリブぞ有するような筒電圧絶縁体を
前提とする。この棟の高電圧絶縁体は、狗えは米国％許
第２５６５４５８号公報に記載されている。この棟の尚
電圧絶縁体は、はこりのような小さい異物粒子ヶ空気の
ような気体から除去する静電フィルタにおいて、用いら
れる。ここに用いられる高′亀圧絶縁体は、リング状に
走行するリブを有する柱状の基本構造を有し、フィルタ
ケーシングの内部においてＫ　’ｔ４圧の加えられるじ
ゃへい板の保持のために用いられる。ここで用いられる
絶縁体はその使用のため汚染ガスにさらされ容易に汚染
層におおわれる。この汚染層の組成に応じて、表面リー
ク放電よる点火用の火花が多かれ少なかれ低下される。

電専性の異物質層２漏れ電流が流れる。この漏れ電流は
静電フィルタの給電装置に対して永続的な′電力損失を
生ぜさせる。この棟のフィルタは内燃機関のｎト気ガス
から、例えばテアのような異物の除去のためにも、用い
られる。例えは自己点火式の内燃機関の場合、排気ガス
は極めて多量の、もとは者しく細かく分布されたす丁乞
含む。このづ−づ−は、ｐト気ガスにさらされる絶縁体
の上へ迅速に、−・象な厚さの一面の鳩を形成する。こ
の」−合テアは、者しく良好な尋′亀特性を有１−る。

そのため通常は絶縁体に、著しく迅速に喝気的短昂か住
する。このことはｒ＃竜フィルタの尚電圧供給の貝類の
者しい増加を意味する。

例えは、車輛において作動される内燃機関に対してＦｈ
”ｊ！フィルタ乞用いる場合、フィルタの電圧供給用の
尚′電圧装置は、永続的にできるだけ短絡のなく、かつ
できるだけわずかな尚電圧′亀力損失で作動できなげれ
ばならない。損失電力なし・し静電フィルタの作動′電
力は、内燃機関から車輌へ送出される出力の低下乞意味
１−る。そのため絶縁体の尚１−さ゛る損失電力は、車
輛の作動の場合の不＝菫な燃料多量泊ｌＲ娶住ゼさせる
。

絶縁体の表面の一面の汚染層は、軍輛高屯圧装置の場合
それほど不才口に作用はしない。しρ・し電力損失が供
給される尚亀圧奄力全体のうちの大きなパーセントを占
めるようになると、副れ′１流により生ずる電力損失は
場合により一゛亀圧供給装置の完全な故障馨生ゼさせる
ことがある。

表面リーク放電は規則的に短時間たげ生する、（ｉｉＪ
故ならばこの、１弱合に発生するフランジオーバは、車
輛の尚電圧供給装置の庖矩の効率により制限されて、放
電が書び迦断されるρ１らである。

そのため冒頭に述べた公知の絶縁体は、ディーゼル排気
ガスのすすの除去のための静電フィルタに用いる場合、
筒′電圧供給装置の作用効率が迅速に低下することがあ
る。伺故ならば既にわずかな作動時間内に絶縁体に、数
編の厚さの等電性のす１層が形成されうるρ）らである
。

英国特許第１０２２７１．４号公報に、内燃機関の排気
ガス浄化用の別の静電フィルタが示されている。この場
合電極ビ叉持する絶縁体のテアによる汚染の間粗は、者
しく費用のρ・かる方法で解決される。この特許間７＃
Ｉ曹の公知の丁す隙去装置の〕場合、−１７Ｌ気ガスを
尋びくパイプの内部に軸方向の一極が設けられており、
このパイプの端部において′ａ極かそれぞれ２つの絶縁
体部分により保持されている。これらのうち一方の絶縁
体部分は鐘状に形成され浄化装置のケーシングと結合さ
れており、他方の絶縁体部分は板状に形成され孔を有す
る。板状絶縁体ｈＩＪ分と飾状杷祿体油分との間に空間
が設けられ、この全ＩＭＪは案内電極を介して圧縮を気
か加えられる。

板状杷は体部分はこの装置の内部においてエアぞ含む気
体に直接１肖接しており−ｉ−ｉ−ａ・ら次のように保
１度されている、Ｊｉｌｊち圧縮全滅が板の孔を辿って
装置の内部へ吹きこ抜れることにより、保虐されている
。この装置は著しく費用がρ・ρ・る土にさらに者しく
・Ｊ−法か大きくなる、（ｌ’Ｊ故ならば例えは２１３
　ＫＶの屯圧杷縁用の第２絶縁体部分か、大きい直往を
有するからである。

本発明の実施例 次に本発明の′夫識例につき図面を用いて説明する。

第１図に尚電圧絶縁体の横断面図が示されている。この
絶縁体は、車輛の図示されていない静電フィルタのまた
は高電圧案内装置の正に極性づけられたケーシング壁１
と、負に極性づけられた電極２と乞機械的に接続してい
る。ケーシングａ１と電極２との間の領域に絶縁体３が
柱状に延在しており、例えば同燃磯関のす丁をよむ排気
ガスにさらされている。電極２の極性っけのために、ケ
ーシング１とこの電極との間に高圧電源５が接続されて
いる。高電圧絶縁体は第１図に示されているように軸方
向の孔を有し、この孔の中を金属導体１が案内されてい
る。

この金属導体の一端は電極２と接続され、他端は絶縁体
３カ・ら突出して＾正電源５と概続されている。そのた
めこの金属岑体乞ブトして電極２は高圧電源のマイナス
極へ接続されており、他方ケーシング１はプラス極と接
絶されている。

絶縁体３は円筒部８を有し、この円筒部はケーシング壁
１における孔９をブトして外側へ突出し、ケーシングの
内部の方向へは届１０ン形成するように移行する。この
肩［おいて絶縁体はケーシング１における取付個所に坑
″１−る。図示されていない堰切な手段により７＃！！
縁体はこの肩においてケーシングと固定的に接続される
。ケーシングの内部のすし気ガスの４ひかれる部分にお
いて絶ル：坂ＥＳ４ＪはｆＭ　ｄ個のリング状のリプ１
２ンｆ１づ−る。リブレエ同じは匝暑有し同じ間隔をお
いて連続して絶縁体の長さ方向にわたり電極２へ延圧し
て（・る。電極側の端部において絶縁体は支Ｊ４脚１４
へ移行１−る。この支持脚は、電極と絶縁体との接続の
ために用いられる。この実施Ｍにおいては、接続は軸方
向の釡楓棉体７を介して行なわれる。この金属環体は円
筒部８の外側の”＋ｉ、ｉ都にお℃・て搏ナツト１５に
より、絶縁体中で張力乞与えられている。

リング状リプ１２は、画体７＋）も著しく突出する扱ま
たはっばの形状ケ有する。これらのつばは、そのつばよ
りも直往の短ρ・いスペーサ部材と共に、絶縁体上に０
ト列されている。絶縁体は、各リブに直接隣接する１つ
のリング状の＠を有する。その溝の一方の境面壁はリン
グ状リブ１２の側面を形成し、その溝の他方の境面壁１
８は角の鋭いリング縁１９で終端している。このリング
縁はリング状リブ１２の外径よりも者しく短かくされて
いる。この外縁に続く絶縁体部分２０も、′ａ−極の方
向へ即ちそれぞれき４９のリブ１２の方向へ円錐状に先
細りに形成されている。この場合絶縁体の最小の直径は
、久のリブへ移行する場合、溝１ｂにおける絶縁体直径
にほぼ等しくされる。上述の部分構成は図示の実施例に
おいて、排気ガス都に設けられる；ｅ縁体の全長にわた
り８回繰り返される。

図示の絶縁体は漏れ電流に起因する電力損失ン、絶縁体
表面の一様の自己クリーニング作用によりできるたけ小
さくづ−るように特別に４Ｓ／戎されている。ｊ丁の多
量に含まれて（・る排気ガス中で絶縁体面は、他の異物
質も含まれることのあるすす層により、迅速に一様に被
われる。

この′１−す層は、作動中の装置にお（・てＱちクー／
ンク用と重体２との間に約２０　ｋｖの高圧か加わって
いる」局舎に、崩１６の領域において破壊される。この
ことは、電圧印加の場合この層Ｋ　ｋｉＪ％　４流がθ
ｉｅれるまうにして、行なわれる。

この而れ′電流がわすがな時でも、＆１９とつば状のリ
ブ１２の′Ｉ１１！ｌ　［ＩＩＩＪ　１７との間には、
例えはＥ−１０ｋＶ／ｃｎ１−の５虫い！４．界か形成
される。この電界は、この詔ハｒに表面部分放電たとえ
はグロー放電またはアーク放電を反復して点弧できる位
の十分大ぎい旭を有する。この目的に心安とされる、蝋
１９とブ則血１１との間の、６い電位差は、溝表面の１
倶域において局部的に尚められる層抵抗により、発生さ
れる。この原因は、一方ではこの個所における杷４水体
の先細りになる直往のため、他方ではこの溝の領域にお
ける）曽の厚さのため、一層小さくンよる、何故ならは
電界Ｅか溝表面を、多産の層粒子の沈着からも基本的に
じゃへいする′ｆＪ）うである。飛んでくる了す粒子は
、それらか隣１ｂの領域における表面へ迷′１−るＭｉ
ｌに゛電界の力により、絶縁体部分２Ｕへもリブ１２の
外側表面へも到来されることはない。

点弧される表面の部分放電は、溝の領域における篭界迦
へいにもかかわらず沈供されたテア馨、著しく大きい効
率で焼却除去する。数ワットの例えば５ワットのゎずρ
・な平均の全畑失竜力は、丁子を局部けりに約１０００
０ａのオーダーの温夏へ加熱するのに十分である。その
第１の理由は尚の領域において、発生する表面部分放電
の高い電圧により、絶縁体における全電力が局部的に者
しく大きく集中するように変換されるからである。さら
に電気エネルギｆＪ）ら烈エネルギへのエネルギ変換が
実質的に、層そのものの内部において行なわれる。￥丁
層の外部加熱の場合に住することのある熱放射および熱
伝導による漏えい熱流は、これにより者しく回避される
。

グロー放電およびアーク放電は、別個の作用によりす丁
焼却に蚕与１−る。０．５脇より小さい層のノ早さぞ有
する細かいり一丁層は完全にほぼ損失なく電力ｐ＝１ワ
ットで常に持続づ−るグロー放電により除去される。絶
縁体六面は、グロー故′屯においてｖｌＪ速されるイオ
ンの絢突により、このグロー放電において完全に無くな
るようにクリーニングされる。もっと大きい丁子の沈着
の場合に生ずる９、　５　ｕｒＬより大きい増の厚さを
有へのアーク放′屯の、隘極側の脚、ζにおける豹６５
０υ０にの大きい熱発生により、焼却１余去される。

絶縁体の妥定動作のためにさらに、絶縁体の十分なフラ
ノ７オーバー床護が心安とされる。

このことは、一方ではＪ−丁焼却個所の数と共に尚１６
娶増加させる。しかし１ｍ方では焼却個所の１ｉ」にお
（・て、絶縁体表面の残部馨できるだけ薄い一様に分４
１」されるテア層でおおったままにしておくことが心安
とされる。そのため汚染された絶縁体表面は次の直列接
続体と寺価的に比＋１喫される。＊１＋　ｉ：）この血
列埃絖体は、溝１６の領域に」０ける気庫）Ｊｉ屯区闇
２１とその他の表面の領域における抵抗２２と、絶縁体
部分２υと、表面部分数嵐の端部である脚点までリップ
１２０表面とρ）ら形成される。この等価回路は第２図
に示されている。局部的に限足された表面放電が開始さ
れると、介在するす￥層か屯＃、を安定化する前置抵抗
として作＃３する。この層の抵抗が十分には大きくなし
・と、表面放電の開喧後に、電流−′電圧の降下特性の
ため重加の持続的上昇か生ずるであろう。絶縁体表面に
おける部分＆亀の連続的進行がすなわち他の層のフラン
ジオーバが回避できない結果ヲ年１−るであろう。

つば状のリング状リブ１２により、リプ直径／絶縁体＆
ＩＳ分２０の直径の比の値を適当に選定した場合に、所
足の絶縁長さに対する敢大商れ電流路がめられる。さら
に、柱状体、介在する絶縁体す分２０の直径をできるた
り“小さく洒足しすす層の厚さをできるだけ／ＪＳさく
なるようにすべきである。俊省は、絶縁体ン尚い流れ速
度を有する排気ガス流の中に配置する時に助長される。

（”Ｊ故ならはこの礪合流れの力により、厚い層の形成
が妨たけられるからである。これらのｉｉｎ　Ｋ応じて
絶縁体の長さがノ８矩され、Ｈｒ定の作動屯ｊ１：の場
合にできるたけフランジオーバ〃・まれにし〃・１じな
いように、寸法が定められる。

絶縁体は、基本的に同じ動作のも合、異なる形に形成１
−ることかできる。例えは第３図の実施例の場合、介在
する絶縁体部分２０′の形は、１１Ｊ　Ｉ′ＦＪｒ状に
形成されて（・る。この形は第１図の実力ｌ！ｉ圀にお
ける内靴台状の絶縁体部分２０とは異なる。内靴台状の
実施例のＡ・０点は、次回が、直６ｉＣ屯圧杷ろ塚トド
の近傍に形成される′電界の竜來にほぼ乎’ｔ−ｒに走
行することである。そのため第１図に図示されて（・る
放電２４が絶縁体部分のテア層へ℃・わは良好に放射さ
れる。絶縁体部分の表面θ・ら開始され熱のあみにより
層から層へと発生Ｊ−るアークによる短絡は、それによ
り発生か渚しく　１ｉｔ１止される。さらに放電による
クリーニング作ハＪかｉ徒烟に行なわれる。

つは状リブ１２の細面へ打１９ン対向させたイｈ成は次
の利点乞有１−る。即ち縁１９における直径とリプ１２
の外径への鋭い直径移行のため電界の強さが増加し、そ
のため前述のように飛んでくる丁子ｈ・ら絶縁体のこの
領域がじやへいサレる。この効果はさらに竹の領域にお
いて午にうる放電により改善される。

第１図および第２図の実施例の場合、溝乞っば１２の両
筒に設けることもできる。これにより１−丁〕曽におお
われる杷ｆｌ＃、体賃す分２０ないし２０′の残りの抵
抗区間が者しく低減される。つばの両抑」の溝に放電が
発生すると、この放電ないし絶縁体部分２０における燃
焼が先導して、フランジオーバがつはρ）らっばへと生
ずる傾向が強まる。このことは回避丁べきである、イ０
」故ならばそのため、前述のように高電圧装置の完全な
故障ビ生しさせるからである。

第４図に２１も３実施例が示されている。この場合高篭
圧杷縁体３″は同様に柱状に形成されておりその表面に
溝２５を有する。この碑は屋根状の１唄／、：ｔ　シた
リング状のつば２（ｊ’＞与その間に形成Ｊ−る。つば
のいちばん外狽１」の戯作はそれぞれ鋭い角のリングＲ
２７ビ形成する。リング縁ρ・ら１臀りのつはの軸面へ
の最短距離は次のようにされている、ｊ！ｌＪち縁２７
と側面２８との間に、１１１１面におけるアーク脚点の
加熱と共に放′亀が発生できるようにうピめられる。こ
の個のアーク放１亀により、つはンｂｏ）狽り而にたい
イ貞された丁すは同様に現勾１１＞Ｊｓ去される。この
ことは電極２′娶れに極性つけた場合に者しく有オリで
ある、何故ならほこの噛台隘惨側の加熱されたアーク脚
点かノＦｊにおいて長子するＲ１らで゛ある。

前述の実施例（でおいてリング状に形成されるリプおよ
び６゛ｑは、同様の作用の場合、巣状に伸びるリブおよ
び向としても形成することができ７）。

弔１図オｄよび第３凶の実施例におけるリブは、さらに
屋ＩＪｄ状に頑斜させることもできる。

ｔ′Ｊｉ１述の杷蒜体は、支持絶縁体としてたけ使用す
ることも、”ｉＬ換２，２′への奄圧案内部材馨有する
支持Ａ４２縁体としても用℃・ることができる。

作動子に絶縁体は僅かな損失電力しか有しない。何故な
らばクリーニング作用が目動調整特性を有するからであ
る。杷称体上のすす層の大きなノ享さが、次に高い損失
′電力を生じさせるが、し力）しこの損失電力が同時に
、焼肩口固所における強いクリーニング作用と共働する
。しかしそのために迅速に艇路抵抗が増加する。そのポ
占来ｎｉＪ記の高い損失電力の迅速な低減を生ぜさせる
。

そのため絶縁体は、すすにより汚朱された排気ガスを導
びくようにされている、車輛の、駆動のために用いられ
る内燃機関の給電に依存する高電圧装置の目的に特に最
適である。

発明の効果 本兄明の高電圧絶縁体により、例えば同燃嶺関の排気系
における高電圧装置の、長時間にわたり保守の必要のな
いかつ分路のない作動が可能となる。尚′電圧装置のこ
の栴成により、絶縁体表面の目動クリーニング作用が形
成される。

絶縁体表面のクリーニングのための付加装置か省略され
る。絶えず行なわれるすすの燃焼除云により絶縁体の絶
縁力馨保持するために、者しく僅かな伯失竜力しθ）必
要とされない。この損失礒力は、丁子の燃焼除去のため
の加熱エネルギに直接変換され、自動クリーニングメカ
ニズムの自動調察作用によつ妓小に低減される。

【図面の簡単な説明】

第１図は同ＩＩＩＩＩＩＫ、挿入された電極を有づ−る
尚′電圧絶縁体の第１実施例の長手方向−Ｔ面図、第２
図は商′屯圧絶縁体の部分区間の咎価回路、弔６図は尚
電圧絶縁体の第２実施例の長手方向断面図、第４図はｄ
も電圧絶縁体の第６芙施例の長手方向断面図である。 １・・ケーシング壁、２・・・′電極、３　、３’　、
　３″・絶縁体、５・・給電電源、６・・孔、７・・金
属導体、８・・円筒部、１０・・・屑、１２・・リング
状リブ、１４・・支脚、１ｔｉ・・リング状溝、１７・
・・側面、　−１８・・他方の現面壁、１９・・リング
縁、２ＬＩ。 ２０′・・・先縁部、２１・・・気体放′亀区間、２２
・・・抵抗、２４・・放電、ン５・・溝、２６・・一つ
は、２１・・・リング縁、２８・・側面 第１頁の続き ■Ｉｎｔ、Ｃ１，’　識別記号　庁内整理番号／ｌ　Ｆ
　０１　Ｎ　３７０２　Ｚ−７０３１−３Ｇ［相］発　
明　者　へルムート・ヘラ−ドイツ連邦共和国ベルクシ
ュトラー レムスエツク　１・オーベレ・ヴアインセ２２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　固体粒子乞多蚕に含むガスを案内する全問に組み
   込まれる薗電圧絶縁体であって、該絶縁体はその外周＋
   １０において軸方向に連続してｈＪｋんで目己１皺され
   る抜ｒ　Ｉｂａｌのリブ（１２）２有するような局屯注
   杷嶽体において、つば状に形成された谷リグ（１２）の
   少くとも一方の餉に直接１吋埃１−るように隣（１ｂ）
   ２軸方向に順々に連ｊｉｅ　ｔ、て設ｃノ゛、講ψｊの
   、隣９合うリブに対向Ｊ−る壁面（１８）が角の鋭い外
   周縁（１９）Ｙ形成１−るように延びており、該外周縁
   は、肘り合うリブ（１２）の細面（１γンの方に回って
   形成される放電区間の端部となるようにし、該外周縁は
   、瞬９合５リブの外径よりも半径方向で内側へ引っ込ん
   で位置するようにしたことＹ’ｌ守淑とする市篭圧絶縁
   体。 ２、角の鋭い外周縁（１９）ρ・ら軸方向に走行′して
   次のリブへ専びハ）れる絶縁体部分（２０′）を円筒状
   に形成した％計請求の範囲第１項記載の高電圧絶縁体。 ６、　角の鋭い外周縁＜１９）ｆＪ・ら軸方向に延性し
   て次のリブへ尋びかれる絶縁体地分を先細りに円錐台状
   に形成した特許請求の乾囲第１項ａ己載のｌ鴎篭圧絶に
   体。 ４、リブ（１２）のそれぞれ片側だけに荷（１６）を設
   けた特許請求の範囲第１項記載の尚電圧絶縁体。 ５、リブ（２ｂ）ビ屋根状に傾斜させて互いに平行に配
   置した特許請求の範囲ｉ；ｇ　１項記載の尚′電圧絶縁
   体。 ６、リブを紛（２５）娶介して直接相互に分離し先の鋭
   い外周縁（２７）において？！痛するようにし、該外周
   縁が、瞬９合うリブの側面（２８）と放電区間を形成す
   るようにした特許請求の範囲第５項記載の高電圧絶縁体
   。 ７、リブ（１２，２ｂ）および溝（１６，２５）’ｌｙ
   　Ｉ）ング伏に形成した務許請求の車ｐ囲第１項〜第６
   ＪＩ４のいずれが１ｙ４にｈピ載の高′諭圧絶縁体。 ８、　絶縁体か、金属寺体（１）を収容する軸方向の孔
   （＃ｊ）を有するようにした％ｇｆ請求の」氾１ｆＪｊ
   第１項〜第７項のい１゛れカ・１項に記載の尚屯圧杷縁
   体。 ９　杷に体か、婢電ケーシング部との結付のための支持
   用のｈ４（１（Ｊ）ｋ有１−るようにした伯７Ｂ−Ｆ６
   Ｆｆ求の範囲第１ＪＡ〜第８項のいづ“れρ・１項に記
   載の尚篭圧杷縁体。 １０、絶縁体と該絶縁体に接する電位面との関係馨、月
   の鋭い外周縁（１９）が陰極側となり、放電区間の他方
   の端部となるリブ（１２）の側面か陽極側となるように
   形成した特許請求の軸四第４項〜第７項のいずれが１項
   に記載の尚屯圧杷縁体。