專利名稱：氣體凈化裝置的改進(jìn)以及與之相關(guān)的改進(jìn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣體凈化裝置及帶有該裝置的車輛。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機(jī)在使用中會(huì)產(chǎn)生大量的污染物。含碳污染物尤其是個(gè)問題，這是因?yàn)槠湮⒘３叽缱阋詫?dǎo)致嚴(yán)重的健康問題。人們已經(jīng)作了各種努力來減少廢氣氣流中污染物的含量，主要是凈化器燃燒以及使用催化轉(zhuǎn)化器。然而，人們?nèi)韵Ｍ苓M(jìn)一步降低污染物的含量，并且許多國家正在認(rèn)識(shí)到需要通過立法來減少污染物的排放，立法至少更有利于減少污染物的排放。
已經(jīng)有人建議在汽車的排氣裝置中安裝污染物清除裝置。在這么做的地方，一般是在汽車上，希望相關(guān)裝置的尺寸保持最小。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的目標(biāo)在于克服或消除與現(xiàn)有技術(shù)有關(guān)的問題，無論是在這里提到的問題還是其他問題。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種氣體凈化裝置，它包括進(jìn)氣口、排氣口以及在進(jìn)氣口和排氣口之間的流體連通路徑，在流體連通路徑內(nèi)具有濾清器以及電離裝置，該電離裝置至少部分位于濾清器內(nèi)。
使電離裝置至少部分位于濾清器內(nèi)大大節(jié)省了空間。
合適的是，電離裝置部分位于濾清器內(nèi)、部分位于濾清器外。合適的是，電離裝置的主要部分位于濾清器內(nèi)。
合適的是，電離裝置濾清器的外部固定。合適的是，電離裝置包括第一端和第二端，并且僅在第一端處被固定。
合適的是，濾清器包括中空管，電離裝置伸入管內(nèi)。
合適的是，電離裝置包括電極。合適的是，該電極包括一根長細(xì)絲。
合適的是，濾清器包括濾清器開口，開口的前緣被折回。
合適的是，該裝置還包括至少部分位于濾清器內(nèi)的排氣管。合適的是，排氣管的入口包括外部截去尖端的圓錐。
合適的是，流體連通路徑包括貫穿濾清器的第一路徑和遠(yuǎn)離濾清器的第二路徑。合適的是，第二路徑通過排氣管開口。
合適的是，排氣管內(nèi)還有回流孔，用于將第一流路連接到第二流路上。合適的是，該孔小于排氣管的橫截面積。
合適的是，濾清器包括與過濾層相鄰的導(dǎo)電層。合適的是，導(dǎo)電層位于過濾層的內(nèi)側(cè)。合適的是，導(dǎo)電層包括透氣層。合適的是，導(dǎo)電層包括金屬層。合適的是，導(dǎo)電層連接到電源，使得導(dǎo)電層可以被電加熱。合適的是，導(dǎo)電層至少部分被涂上導(dǎo)電性能較差的層。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種車輛，它包括一個(gè)車輛排氣裝置，該裝置有廢氣氣體流路和位于廢氣氣體流路內(nèi)的根據(jù)本發(fā)明第一方面的氣體凈化裝置。


下面將參照附圖僅通過示例來說明本發(fā)明，其中圖1是帶有根據(jù)本發(fā)明的氣體凈化裝置的車輛排氣裝置的示意性透視圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明第一方面的氣體凈化裝置的正剖視圖。
圖3是圖2的局部放大圖，展示了濾清器的開口。
圖4是根據(jù)本發(fā)明第二方面的氣體凈化裝置的正剖視圖。
圖5是適于和本發(fā)明一起使用的電極安裝裝置的放大的正剖視圖。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1，該圖展示了車輛3的車輛排氣裝置2，車輛3通常具有用柴油或汽油做燃料的內(nèi)燃機(jī)。排氣裝置2帶有消音器5。包含在車輛排氣裝置的廢氣氣體流路內(nèi)的是本發(fā)明的氣體凈化裝置4。氣體凈化裝置4位于消音器5內(nèi)。
參照?qǐng)D2，氣體凈化裝置4包括一個(gè)進(jìn)氣口6、一個(gè)排氣口8、和一個(gè)在進(jìn)氣口6和排氣口8之間一般用箭頭10表示的流體連通路徑。流體連通路徑10在進(jìn)氣口6和排氣口8之間提供了一個(gè)氣體流路。
氣體流路內(nèi)是中空的圓柱形管狀濾清器濾芯14。沿濾清器濾芯14的縱向軸線延伸到濾清器濾芯14內(nèi)的是連接到高壓電源18上的電極16。同樣部分位于濾清器濾芯14內(nèi)的是通向排氣口8的排氣管20。
濾清器濾芯14和其他零部件安裝在外殼22內(nèi)并由外殼22支撐。
濾清器濾芯14包括透氣的過濾材料24的圓柱形中空管，用于從流過該管的氣流中除去(至少部分)污染物。合適的過濾材料是3M提供的NEXTEL(商標(biāo))。過濾材料24內(nèi)部的暴露面包括透氣的導(dǎo)電金屬層26，金屬層26包括多個(gè)基本貫穿該層的孔，因此允許氣體和微粒自由流動(dòng)。金屬層26涂有一層導(dǎo)電性較差(相對(duì)金屬層)的涂料，伸入到濾清器濾芯14內(nèi)的排氣管20的內(nèi)部也涂有該涂料。導(dǎo)電性較差的涂料是有機(jī)涂料，它充當(dāng)電阻涂料。合適的涂料是Camcoat Performance Coatings公司(英國沃靈頓WA5 5LRBewsey工業(yè)區(qū)127大街)提供的TLHB/02。
在濾清器濾芯14的電極端，金屬層26終止于具有折邊30的濾清器開口28，在圖3中可以更清楚地看出這一點(diǎn)。外殼22包括透氣的壁32，濾清器開口28緊固在該壁上。在濾清器濾芯14的出口端，金屬層26終止于由陶瓷材料形成的絕緣環(huán)34。
從濾清器濾芯14通過外殼22延伸的是電觸點(diǎn)36和熱電偶38。電觸點(diǎn)36連接到12伏(例如車輛電池)的電源37上，用于周期性地加熱金屬層26，從而燒掉來自過濾材料24的積聚微粒。熱電偶38可用于監(jiān)控廢氣溫度。
排氣管20一般為圓柱形的中空管，沿濾清器濾芯14的縱向軸線安裝，因此電極16和排氣管20基本對(duì)齊。排氣管20具有一個(gè)截去尖端的圓錐形開口40。排氣管20通過外殼22延伸到排氣口8。
下面說明本發(fā)明的實(shí)施例圖2的操作模式。為了敘述方便，將裝置4分成3個(gè)單獨(dú)的腔室，分別為進(jìn)氣室42、濾清器內(nèi)室44和濾清器外室46。進(jìn)氣室42在氣流進(jìn)入濾清器14之前。濾清器內(nèi)室44是濾清器14內(nèi)的容積。濾清器外室46是環(huán)繞濾清器14的環(huán)形容積，并且在其端部是排氣管20的外側(cè)。
在使用中，電極16保持相對(duì)較高的直流電壓，通常為35kV。由于裝置4在車輛廢氣流內(nèi)，廢氣通過進(jìn)氣口6進(jìn)入裝置4的進(jìn)氣室42，然后僅通過濾清器開口28從進(jìn)氣室42進(jìn)入濾清器14。在此期間，廢氣停留在進(jìn)氣室42內(nèi)，并且在濾清器14的上游端，廢氣及其所攜帶的微粒位于帶電電極16附近，電極16充當(dāng)電離裝置，從而使氣流內(nèi)的大量微粒電離。電離后的微粒被吸引到濾清器濾芯14內(nèi)部的金屬層26上。由于微?，F(xiàn)有的向下游的動(dòng)量，這就意味著它們有可能沿著濾清器濾芯14流向金屬層26。借助微粒具有的并且在某種程度上是由下游總氣流攜帶的動(dòng)量，微粒通過金屬層26，通過多個(gè)穿過金屬層26的通孔，并進(jìn)入濾清器濾芯14的過濾材料24，在此它們被捕獲并從氣流中被清理出去。這樣，通過濾清器濾芯14之后，氣體中的微粒污染物就被清除，至少是部分清除。
從濾清器內(nèi)室44排出的其他氣體通過排氣管20。氣體可以自由流入排氣管20，但從濾清器內(nèi)室44自由流入排氣管20的氣體的微粒濃度可能已經(jīng)極大地降低，這是因?yàn)榇罅繗怏w已經(jīng)被電離，并且已經(jīng)從進(jìn)入排氣管20的中心氣流中被吸引出去。
通過濾清器14的氣體進(jìn)入環(huán)繞濾清器濾芯14的濾清器外室46，并且可以通過排氣管20上的孔48使氣流回流到出口。
這樣，從進(jìn)氣口6到進(jìn)氣室42、到進(jìn)入濾清器內(nèi)室44、到通過濾清器14進(jìn)入濾清器外室46、到進(jìn)入排氣管20、到通過孔48到達(dá)排氣口8就形成了第一氣流路徑。從進(jìn)氣口6到進(jìn)氣室42、到進(jìn)入濾清器內(nèi)室44、然后到排氣管20并到排氣口8就形成了第二氣流路徑，第二氣流路徑不通過并且遠(yuǎn)離濾清器14。這有助于避免背壓的過度積累。
有機(jī)涂料似乎可防止帶電微粒在與金屬層26接觸時(shí)放電。如果它們放電，它們會(huì)飄回到主氣流內(nèi)，而不是被過濾。
可以相信該裝置能有利地從廢氣流中去除含碳微粒污染物。
濾清器開口28的折回凸緣30確保有一些物質(zhì)可介于電極16和濾清器開口28的自由端之間，從而避免在所述自由端處產(chǎn)生電弧，導(dǎo)致電荷集中。
排氣管20入口處的截去尖端的圓錐40可使中流的微粒偏向?yàn)V清器濾芯14，并避免自由端對(duì)準(zhǔn)電極16，再次避免產(chǎn)生電弧。
參照?qǐng)D4，除了電極16和排氣管20在縱向上的配置有所不同之外，裝置4與圖2所示的裝置基本相似。
參照?qǐng)D5，示出了一種電極安裝裝置，它適合于本發(fā)明上述的兩個(gè)實(shí)施例。陶瓷的電極座50的中心內(nèi)帶有電極16。電極座50沿長度方向上包括多個(gè)突起52，從而使短路的危險(xiǎn)降至最小。電極16僅有一端被安裝在電極座50上。
在使用中，所示的一個(gè)或多個(gè)裝置可以串聯(lián)或并聯(lián)使用。單元的總尺寸可調(diào)整到適合應(yīng)用。盡管在上述說明中該裝置用在與車輛排氣裝置有關(guān)的用途中，但不難理解該裝置也可以用在各種氣體凈化用途中。本發(fā)明的裝置不需要去除所有的污染物，也不需要將任何一種污染物全部去除。事實(shí)上，一些污染物的濃度可以保持不變。
可對(duì)一些零部件及其相對(duì)位置進(jìn)行許多次要的改變。例如，排氣管圓錐40的位置可以沿濾清器濾芯14的內(nèi)部變化；電極16和排氣管20之間的距離可以變化；濾清器14的直徑和尺寸可相對(duì)排氣管圓錐40的尺寸和位置變化，排氣管圓錐40的偏轉(zhuǎn)角度、孔徑和展開情況可以變化；排氣管20的長度和直徑可以變化；氣體回流孔48的尺寸和形狀可以變化，并且可以提供多個(gè)這樣的氣體回流孔；過濾材料24的厚度和類型可以變化；濾清器開口28的直徑可以等于、大于或小于濾清器直徑。
使濾清器14環(huán)繞電極16而不是讓其作為一個(gè)單獨(dú)的單元位于電極的下游可大大減小裝置的尺寸。
讀者的注意力被引導(dǎo)到當(dāng)前和本申請(qǐng)的說明書一起提交的或在本申請(qǐng)之前提交的所有論文和文獻(xiàn)，這些論文和文獻(xiàn)和本說明書一樣是公開的，可供公眾查閱，并且其內(nèi)容被并入此處以作參考。
本說明書(包括所附的任何權(quán)利要求、摘要和附圖)公開的所有特點(diǎn)、和/或所公開的任何方法或工藝的所有步驟都可以任意組合，除非這些組合中至少有一些特點(diǎn)和/或步驟相互排斥。
本說明書(包括所附的任何權(quán)利要求、摘要和附圖)公開的每一個(gè)特點(diǎn)都可以由起相同、等價(jià)或相似作用的其他特點(diǎn)來代替，除非另有說明。這樣，除非另有說明，所公開的每一個(gè)特點(diǎn)都僅僅是一系列等價(jià)的或相似的特點(diǎn)的一個(gè)例子。
本發(fā)明不局限于上述實(shí)施例的細(xì)節(jié)。本發(fā)明延伸到本說明書(包括所附的任何權(quán)利要求、摘要和附圖)公開的任意一種新穎的特點(diǎn)或各個(gè)特點(diǎn)的任何新穎的組合，或者延伸到公開的任何方法或工藝的任意一種新穎的步驟或各個(gè)步驟的任何新穎的組合。
權(quán)利要求
1.一種氣體凈化裝置，包括進(jìn)氣口、排氣口以及在進(jìn)氣口和排氣口之間的流體連通路徑，在流體連通路徑內(nèi)具有濾清器和電離裝置，該電離裝置至少部分位于該濾清器內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的氣體凈化裝置，其中電離裝置部分位于濾清器內(nèi)，部分位于濾清器外。
3.如權(quán)利要求2所述的氣體凈化裝置，其中電離裝置的主要部分位于濾清器內(nèi)。
4.如權(quán)利要求2或3所述的氣體凈化裝置，其中電離裝置在濾清器的外部固定。
5.如權(quán)利要求4所述的氣體凈化裝置，其中電離裝置包括第一端和第二端，并且僅在第一端處被固定。
6.如上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的氣體凈化裝置，其中濾清器包括中空管，電離裝置伸入該管內(nèi)。
7.如上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的氣體凈化裝置，其中電離裝置包括電極。
8.如權(quán)利要求7所述的氣體凈化裝置，其中電極包括長細(xì)絲。
9.如上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的氣體凈化裝置，其中濾清器包括濾清器開口，開口的前緣被折回。
10.如上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的氣體凈化裝置，其中該裝置還包括至少部分位于濾清器內(nèi)的排氣管。
11.如權(quán)利要求10所述的氣體凈化裝置，其中排氣管的入口包括外部截去尖端的圓錐。
12.如上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的氣體凈化裝置，其中流體連通路徑包括貫穿濾清器的第一路徑和遠(yuǎn)離濾清器的第二路徑。
13.如權(quán)利要求12所述的氣體凈化裝置，其中第二路徑通過排氣管開口。
14.如上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的氣體凈化裝置，其中排氣管內(nèi)還有回流孔，用于將第一流路連接到第二流路上。
15.如權(quán)利要求14所述的氣體凈化裝置，其中該孔小于排氣管的橫截面積。
16.如上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的氣體凈化裝置，其中濾清器包括與過濾層相鄰的導(dǎo)電層。
17.如權(quán)利要求16所述的氣體凈化裝置，其中導(dǎo)電層位于過濾層的內(nèi)側(cè)。
18.如權(quán)利要求16或17所述的氣體凈化裝置，其中導(dǎo)電層包括透氣層。
19.如權(quán)利要求16至18中任意一項(xiàng)所述的氣體凈化裝置，其中導(dǎo)電層包括金屬層。
20.如權(quán)利要求16至19中任意一項(xiàng)所述的氣體凈化裝置，其中導(dǎo)電層連接到電源，使得導(dǎo)電層可以被電加熱。
21.如權(quán)利要求16至20中任意一項(xiàng)所述的氣體凈化裝置，其中導(dǎo)電層至少部分涂有導(dǎo)電性能較差的層。
22.一種車輛，包括車輛排氣裝置，該裝置有廢氣氣體流路和位于廢氣氣體流路內(nèi)的根據(jù)上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的氣體凈化裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氣體凈化裝置(4)，它包括進(jìn)氣口(6)、排氣口(8)以及在進(jìn)氣口和排氣口之間的流體連通路徑(10)，在流體連通路徑內(nèi)具有濾清器(14)和電離裝置(16)，該電離裝置至少部分位于濾清器內(nèi)。本發(fā)明還公開了一種車輛(3)，在其排氣裝置(2)的廢氣流路內(nèi)安裝有這種氣體凈化裝置。
文檔編號(hào)F01N13/04GK1681599SQ03822363
公開日2005年10月12日 申請(qǐng)日期2003年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月21日
發(fā)明者彼得·庫克拉 申請(qǐng)人:普爾泰科有限公司