氣體淨化裝置的改進以及與之相關的改進的製作方法
2023-07-30 00:15:01 2
專利名稱：氣體淨化裝置的改進以及與之相關的改進的製作方法
技術領域：
本發明涉及氣體淨化裝置及帶有該裝置的車輛。
背景技術：
內燃機在使用中會產生大量的汙染物。含碳汙染物尤其是個問題，這是因為其微粒尺寸足以導致嚴重的健康問題。人們已經作了各種努力來減少廢氣氣流中汙染物的含量，主要是淨化器燃燒以及使用催化轉化器。然而，人們仍希望能進一步降低汙染物的含量，並且許多國家正在認識到需要通過立法來減少汙染物的排放，立法至少更有利於減少汙染物的排放。
已經有人建議在汽車的排氣裝置中安裝汙染物清除裝置。在這麼做的地方，一般是在汽車上，希望相關裝置的尺寸保持最小。
本發明的優選實施例的目標在於克服或消除與現有技術有關的問題，無論是在這裡提到的問題還是其他問題。
發明內容
根據本發明的第一方面，提供了一種氣體淨化裝置，它包括進氣口、排氣口以及在進氣口和排氣口之間的流體連通路徑，在流體連通路徑內具有濾清器以及電離裝置，該電離裝置至少部分位於濾清器內。
使電離裝置至少部分位於濾清器內大大節省了空間。
合適的是，電離裝置部分位於濾清器內、部分位於濾清器外。合適的是，電離裝置的主要部分位於濾清器內。
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，並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。
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於濾清器內的排氣管。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，排氣管內還有回流孔，用於將第一流路連接到第二流路上。合適的是，該孔小於排氣管的橫截面積。
合適的是，濾清器包括與過濾層相鄰的導電層。合適的是，導電層位於過濾層的內側。合適的是，導電層包括透氣層。合適的是，導電層包括金屬層。合適的是，導電層連接到電源，使得導電層可以被電加熱。合適的是，導電層至少部分被塗上導電性能較差的層。
根據本發明的第二方面，提供了一種車輛，它包括一個車輛排氣裝置，該裝置有廢氣氣體流路和位於廢氣氣體流路內的根據本發明第一方面的氣體淨化裝置。
下面將參照附圖僅通過示例來說明本發明，其中圖1是帶有根據本發明的氣體淨化裝置的車輛排氣裝置的示意性透視圖。
圖2是根據本發明第一方面的氣體淨化裝置的正剖視圖。
圖3是圖2的局部放大圖，展示了濾清器的開口。
圖4是根據本發明第二方面的氣體淨化裝置的正剖視圖。
圖5是適於和本發明一起使用的電極安裝裝置的放大的正剖視圖。
具體實施例方式
參照圖1，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燃機。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的是本發明的氣體淨化裝置4。氣體淨化裝置4位於消音器5內。
參照圖2，氣體淨化裝置4包括一個進氣口6、一個排氣口8、和一個在進氣口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在進氣口6和排氣口8之間提供了一個氣體流路。
氣體流路內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內的是連接到高壓電源18上的電極16。同樣部分位於濾清器濾芯14內的是通向排氣口8的排氣管20。
濾清器濾芯14和其他零部件安裝在外殼22內並由外殼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，用於從流過該管的氣流中除去(至少部分)汙染物。合適的過濾材料是3M提供的NEXTEL(商標)。過濾材料24內部的暴露面包括透氣的導電金屬層26，金屬層26包括多個基本貫穿該層的孔，因此允許氣體和微粒自由流動。金屬層26塗有一層導電性較差(相對金屬層)的塗料，伸入到濾清器濾芯14內的排氣管20的內部也塗有該塗料。導電性較差的塗料是有機塗料，它充當電阻塗料。合適的塗料是Camcoat Performance Coatings公司(英國沃靈頓WA5 5LRBewsey工業區127大街)提供的TLHB/02。
在濾清器濾芯14的電極端，金屬層26終止於具有折邊30的濾清器開口28，在圖3中可以更清楚地看出這一點。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終止於由陶瓷材料形成的絕緣環34。
從濾清器濾芯14通過外殼22延伸的是電觸點36和熱電偶38。電觸點36連接到12伏(例如車輛電池)的電源37上，用於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可用於監控廢氣溫度。
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基本對齊。排氣管20具有一個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。
下面說明本發明的實施例圖2的操作模式。為了敘述方便，將裝置4分成3個單獨的腔室，分別為進氣室42、濾清器內室44和濾清器外室46。進氣室42在氣流進入濾清器14之前。濾清器內室44是濾清器14內的容積。濾清器外室46是環繞濾清器14的環形容積，並且在其端部是排氣管20的外側。
在使用中，電極16保持相對較高的直流電壓，通常為35kV。由於裝置4在車輛廢氣流內，廢氣通過進氣口6進入裝置4的進氣室42，然後僅通過濾清器開口28從進氣室42進入濾清器14。在此期間，廢氣停留在進氣室42內，並且在濾清器14的上遊端，廢氣及其所攜帶的微粒位於帶電電極16附近，電極16充當電離裝置，從而使氣流內的大量微粒電離。電離後的微粒被吸引到濾清器濾芯14內部的金屬層26上。由於微粒現有的向下遊的動量，這就意味著它們有可能沿著濾清器濾芯14流向金屬層26。藉助微粒具有的並且在某種程度上是由下遊總氣流攜帶的動量，微粒通過金屬層26，通過多個穿過金屬層26的通孔，並進入濾清器濾芯14的過濾材料24，在此它們被捕獲並從氣流中被清理出去。這樣，通過濾清器濾芯14之後，氣體中的微粒汙染物就被清除，至少是部分清除。
從濾清器內室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，但從濾清器內室44自由流入排氣管20的氣體的微粒濃度可能已經極大地降低，這是因為大量氣體已經被電離，並且已經從進入排氣管20的中心氣流中被吸引出去。
通過濾清器14的氣體進入環繞濾清器濾芯14的濾清器外室46，並且可以通過排氣管20上的孔48使氣流回流到出口。
這樣，從進氣口6到進氣室42、到進入濾清器內室44、到通過濾清器14進入濾清器外室46、到進入排氣管20、到通過孔48到達排氣口8就形成了第一氣流路徑。從進氣口6到進氣室42、到進入濾清器內室44、然後到排氣管20併到排氣口8就形成了第二氣流路徑，第二氣流路徑不通過並且遠離濾清器14。這有助於避免背壓的過度積累。
有機塗料似乎可防止帶電微粒在與金屬層26接觸時放電。如果它們放電，它們會飄回到主氣流內，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汙染物。
濾清器開口28的折回凸緣30確保有一些物質可介於電極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生電弧，導致電荷集中。
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濾清器濾芯14，並避免自由端對準電極16，再次避免產生電弧。
參照圖4，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。
參照圖5，示出了一種電極安裝裝置，它適合於本發明上述的兩個實施例。陶瓷的電極座50的中心內帶有電極16。電極座50沿長度方向上包括多個突起52，從而使短路的危險降至最小。電極16僅有一端被安裝在電極座50上。
在使用中，所示的一個或多個裝置可以串聯或並聯使用。單元的總尺寸可調整到適合應用。儘管在上述說明中該裝置用在與車輛排氣裝置有關的用途中，但不難理解該裝置也可以用在各種氣體淨化用途中。本發明的裝置不需要去除所有的汙染物，也不需要將任何一種汙染物全部去除。事實上，一些汙染物的濃度可以保持不變。
可對一些零部件及其相對位置進行許多次要的改變。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排氣管圓錐40的尺寸和位置變化，排氣管圓錐40的偏轉角度、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，並且可以提供多個這樣的氣體回流孔；過濾材料24的厚度和類型可以變化；濾清器開口28的直徑可以等於、大於或小於濾清器直徑。
使濾清器14環繞電極16而不是讓其作為一個單獨的單元位於電極的下遊可大大減小裝置的尺寸。
讀者的注意力被引導到當前和本申請的說明書一起提交的或在本申請之前提交的所有論文和文獻，這些論文和文獻和本說明書一樣是公開的，可供公眾查閱，並且其內容被併入此處以作參考。
本說明書(包括所附的任何權利要求、摘要和附圖)公開的所有特點、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和/或步驟相互排斥。
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本發明不局限於上述實施例的細節。本發明延伸到本說明書(包括所附的任何權利要求、摘要和附圖)公開的任意一種新穎的特點或各個特點的任何新穎的組合，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步驟的任何新穎的組合。
權利要求
1.一種氣體淨化裝置，包括進氣口、排氣口以及在進氣口和排氣口之間的流體連通路徑，在流體連通路徑內具有濾清器和電離裝置，該電離裝置至少部分位於該濾清器內。
2.如權利要求1所述的氣體淨化裝置，其中電離裝置部分位於濾清器內，部分位於濾清器外。
3.如權利要求2所述的氣體淨化裝置，其中電離裝置的主要部分位於濾清器內。
4.如權利要求2或3所述的氣體淨化裝置，其中電離裝置在濾清器的外部固定。
5.如權利要求4所述的氣體淨化裝置，其中電離裝置包括第一端和第二端，並且僅在第一端處被固定。
6.如上述權利要求中任意一項所述的氣體淨化裝置，其中濾清器包括中空管，電離裝置伸入該管內。
7.如上述權利要求中任意一項所述的氣體淨化裝置，其中電離裝置包括電極。
8.如權利要求7所述的氣體淨化裝置，其中電極包括長細絲。
9.如上述權利要求中任意一項所述的氣體淨化裝置，其中濾清器包括濾清器開口，開口的前緣被折回。
10.如上述權利要求中任意一項所述的氣體淨化裝置，其中該裝置還包括至少部分位於濾清器內的排氣管。
11.如權利要求10所述的氣體淨化裝置，其中排氣管的入口包括外部截去尖端的圓錐。
12.如上述權利要求中任意一項所述的氣體淨化裝置，其中流體連通路徑包括貫穿濾清器的第一路徑和遠離濾清器的第二路徑。
13.如權利要求12所述的氣體淨化裝置，其中第二路徑通過排氣管開口。
14.如上述權利要求中任意一項所述的氣體淨化裝置，其中排氣管內還有回流孔，用於將第一流路連接到第二流路上。
15.如權利要求14所述的氣體淨化裝置，其中該孔小於排氣管的橫截面積。
16.如上述權利要求中任意一項所述的氣體淨化裝置，其中濾清器包括與過濾層相鄰的導電層。
17.如權利要求16所述的氣體淨化裝置，其中導電層位於過濾層的內側。
18.如權利要求16或17所述的氣體淨化裝置，其中導電層包括透氣層。
19.如權利要求16至18中任意一項所述的氣體淨化裝置，其中導電層包括金屬層。
20.如權利要求16至19中任意一項所述的氣體淨化裝置，其中導電層連接到電源，使得導電層可以被電加熱。
21.如權利要求16至20中任意一項所述的氣體淨化裝置，其中導電層至少部分塗有導電性能較差的層。
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於廢氣氣體流路內的根據上述權利要求中任意一項所述的氣體淨化裝置。
全文摘要
本發明公開了一種氣體淨化裝置(4)，它包括進氣口(6)、排氣口(8)以及在進氣口和排氣口之間的流體連通路徑(10)，在流體連通路徑內具有濾清器(14)和電離裝置(16)，該電離裝置至少部分位於濾清器內。本發明還公開了一種車輛(3)，在其排氣裝置(2)的廢氣流路內安裝有這種氣體淨化裝置。
文檔編號F01N13/04GK1681599SQ03822363
公開日2005年10月12日 申請日期2003年9月22日 優先權日2002年9月21日
發明者彼得·庫克拉 申請人:普爾泰科有限公司