(57)【要約】本発明は、互いに対して同心状に配置される外管（１）と、内管（２）とを有し、前記管は中間空間（３）を形成し、該中間空間（３）を通して排気ガスが流れることができる、排気ガス、特に内燃エンジンの排気ガス中のすす粒子を減少させるための装置であって、中間空間内に半径方向に突出する複数の電極チップ（５）を有する少なくとも１つの環状電極（４）が外管（１）の内部に配置され、中間空間（３）において電場（Ｅ）を形成するために、環状電極（４）および内管（２）を高電圧源（８）に接続するための端子（６、７）が存在する、装置に関する。少なくとも２つの環状電極（４ａ、４ｂ）は好ましくは、それぞれの電極間隔（Ａ）、好ましくは１０〜３０ｍｍで並んで軸方向に配置される。電極チップ（５）は、特に、ほぼ円錐形またはピン形状の構造であり、３〜１０ｍｍの半径方向の長さ（Ｌ）を有する。各環状電極（４）の場合、電極チップ（５）は、円周方向において３〜２０ｍｍ、好ましくは５〜１０ｍｍのチップ間隔（Ｓ）が存在する。このように、非常に効果的かつ均一の径方向電場（Ｅ）が電離のために生成され得る。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対して同心状に配置される外管（１）と、内管（２）とを備え、前記管は中間空間（３）を形成し、該中間空間（３）を通して排気ガスが流れることができる、排気ガス、特に内燃エンジンの排気ガス中のすす粒子を減少させるための装置であって、前記中間空間内に半径方向に突出する複数の電極チップ（５）を有する少なくとも１つの環状電極（４）が前記外管（１）の内側に配置され、前記環状電極（４）および前記内管（２）を高電圧源（８）に接続するための端子（６、７）が前記中間空間（３）内に電場（Ｅ）を生成するために設けられることを特徴とする、装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つの環状電極（４）が、電気絶縁体（９）により前記外管（１）から分離される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記外管（１）および前記環状電極（４）が地電位に接続されることができ、前記内管（２）が電気的に絶縁された形態で前記外管（１）内に配置される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記外管（１）および前記内管（２）が地電位に接続されることができる、請求項１または２に記載の装置。
【請求項５】
少なくとも２つの環状電極（４ａ、４ｂ）が、それぞれの電極間隔（Ａ）、好ましくは１０〜３０ｎｍで並んで軸方向に配置される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記電極チップ（５）が、例えば、円錐形またはピン形状の形態で設けられ、３〜１０ｍｍの半径方向の長さ（Ｌ）を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
各環状電極（４）における前記電極チップ（５）が、円周方向において３〜２０ｍｍ、好ましくは５〜１０ｍｍのチップ間隔（Ｓ）を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
軸方向に隣接する環状電極（４ａ、４ｂ）の前記電極チップ（５）は、軸方向において互いに並べられず、特に一定間隔で互いに対してオフセットして配置される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の主題は内燃エンジンの排気ガス中のすす粒子を減少させるための装置である。
【背景技術】
【０００２】
燃料として炭化水素を使用して駆動される内燃エンジンは、とりわけ炭素を含有する粒子を含有する排気ガスを排出する。排気ガス中でも発生する炭素または灰の粒子を含有するこれらの粒子は異なるサイズを有し、それらの分布は多くの条件に依存する。特に、小さな直径を有し、細塵とも記載されている粒子は恐らくヒトおよび動物の疾患の原因となる。「細塵」という用語は、ここで、平均直径が１００ナノメートル未満である特定の粒子を意味すると理解される。炭素を含有する粒子はまた、起こり得る場合には、蓄積した炭化水素を含有する特定の炭素粒子を含む。
【０００３】
特に自動車における粒子の排出を減少させるために、いわゆる閉じた粒子フィルタが多くの場合、使用され、その粒子フィルタにおいて、排気ガスは、交互に閉じたチャネルおよびチャネルの間に多孔質の壁を含む構造を通して流れる。既に充填された状態においてさえ、粒子フィルタにおいて最も低い可能な逆圧を保証するために、特に基本的にまだフィルタ処理されていない細塵が通過できる多孔が使用されなければならない。
【０００４】
また、電界および／またはプラズマを提供することにより、小さなすす粒子および／または灰粒子の凝集が、より大きな粒子内で形成され、ならびに／あるいは帯電した粒子が形成されることも知られている。帯電した粒子および／またはより大きな粒子は、フィルタシステムにおいて定期的に分離することがかなり容易である。すす粒子の凝集は、それらの大きな塊の慣性に起因して十分に不活性な形態で排気ガス流内に運ばれ、それにより、排気ガス流が偏向する部位においてそれら自体が堆積する。それらの電荷に起因して、帯電したすす粒子は、反対に帯電した表面の方へ引かれ、その表面上にそれらのすす粒子は集まり、それらの電荷を放出する。これはまた、異なる濾過または分離装置を用いて自動車を作動する場合、排気ガス流からのすす粒子の除去を容易にする。
【０００５】
記載したプロセスについての電場の効果は、とりわけ、電界強度、有効な範囲における電場の均一性および長時間にわたるその再現性に依存する。相違が、例えば、排気ガスの流れ方向において配置される軸方向電場を有する装置と、流れ方向に対して横断した形式で配置される半径方向電場を有する装置との間で生じる。後者の場合において、可能な限り完全に排気ガス流を捕捉する均一な電界分布を達成することは特に困難である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、本発明の目的は、この問題を少なくとも部分的に解決することであり、特に自動車の排気ガス処理システムについての電場を生成するための従来技術に対して改良された装置を開示することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
これらの目的は請求項１の特徴に係る装置により達成される。この装置の有益な実施形態は、従属請求項に規定される特許請求の範囲に開示される。特許請求の範囲に個々に示した特徴は、任意の技術的に有益な方法で互いに組み合わされてもよく、詳細な説明における例示的な要素により補足されてもよく、本発明のさらなる実施形態を開示する。
【０００８】
排気ガス、特に内燃エンジンの排気ガス中のすす粒子を減少させるための本発明に係る装置は、互いに対して同心状に配置される外管と、内管とを備え、前記管は中間空間を形成し、該中間空間を通して排気ガスが流れることができ、中間空間内に半径方向に突出する複数の電極チップを有する少なくとも１つの環状電極が外管に配置され、環状電極および内管を高電圧源に接続するための端子が中間空間において径方向電場を生成するために設けられる。外側から内側に対して配置される複数の電極チップの構成により、外管と内管との間の中間空間において特に均一の電離を提供することができる。外管の少しの変形および最適な幾何学的形状からの他の偏向は、電極チップにおける先端放電に対してほとんど影響を受けず、それにより、相対的に均一の電場が中間空間に広がり、排気ガス成分が中間空間において電離される可能性が高くなる。
【０００９】
「環状」という用語は、特に、軸方向において電極の軸方向の寸法が、半径方向における寸法より小さいことを意味すると意図される。したがって、環状電極は、軸方向において、好ましくは、最大２０ｃｍ［センチメートル］、特に好ましくは最大１０ｃｍまたはさらに最大６ｃｍの長さを含む。
【００１０】
基準電位の選択に応じて、本発明の好ましい実施形態に対応する、電気絶縁体により外管から環状電極を分離することが必要となり得る。
【００１１】
代替として、環状電極は地電位において外管を有する別の例示的な実施形態において配置され、次いで内管は、高電圧を印加できるように、電気的に絶縁された形態で外管内に配置されなければならない。この場合、正電圧が内管に印加される。
【００１２】
内管および外管を地電位に接続し、電気的に絶縁された形態で２つの環状電極を配置するためのさらなる選択が存在する。
【００１３】
電離速度を増加させるために、好ましくは２つ以上の環状電極は、並んで（他方の後ろに一方が）軸方向に配置され、それぞれの電極間隔は好ましくは軸方向において１０〜３０ｍｍである。このように、電離の間の効果の度合いを増加させる中間空間の長い部分領域に対して電離電場を構築することが可能となる。
【００１４】
電極チップは、非常に異なって設けられてもよく、また、回転対称でなくてもよく、それらは好ましくは、円錐形もしくはピン形状であり、３〜１０ｍｍの半径方向の長さを有する。この実施形態は、中間空間において排気ガス流をわずかに弱めるだけでなく、コロナ放電とも呼ばれる所望の先端放電を均一に分配するのに好適である。特に、円錐形の電極チップは変形および摩耗に耐性がある。
【００１５】
各々の環状電極の電極チップは、本発明に従って、円周方向において３〜２０ｎｍ、好ましくは５〜１０ｍｍのチップ間隔を有する。複数の電極チップは、排気ガスシステムの周囲付近でこのように均一に適合され得る。
【００１６】
さらなる好ましい実施形態によれば、いくつかの電極が軸方向に並んで（互いの後ろに）配置される場合、軸方向に隣接する環状電極の電極チップは、軸方向において互いに並べられるべきではない。反対に、それらは特に、一定の間隔で互いに対してオフセットして配置される。環状電極のおいて同一の数の電極チップの場合、それらは、半分のチップ間隔で互いに対してオフセットして円周方向に配置されるべきである。
【００１７】
本発明のさらなる詳細は例示的な実施形態である図面と共に詳細に説明されるが、本発明はそれらに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る装置の概略断面図を示す。
【図２】この装置の概略的な長手方向の斜視図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１において、外管１および内管２は中間空間３を形成し、その中間空間３を通して排気ガスが流れ得る。外管１の内側において電気絶縁体９により絶縁されて配置される環状電極４は、半径方向内側を向いて配置される複数の電極チップ５を支持する。各場合、電極チップは長さＬおよびそれぞれのチップ間隔Ｓを有する。内管２と環状電極４との間に高電圧を印加する場合、径方向電場Ｅが中間空間３に形成され、そこで、十分な初期電圧が印加される場合、コロナ放電が電極チップ５において発生する。内管２に対する方向において出ていく電子の好ましい経路は細長い三角により図１に示される。電子のほぼ均一の密度は、特に内管２の近くであると予想されることは自明である。これらの電子は、衝突し、それにより、ここに示されていないそれらの下流フィルタ本体上で凝集および／または堆積を促進する場合、それらの電子は、特にすす粒子中の排気ガスの成分を電離する。その結果、特にフィルタにおける堆積速度が改善される。
【００２０】
図２は、この場合、軸方向において、並んで（他方の後ろに一方が）配置される２つの環状電極４ａ、４ｂを有する本発明に係る装置の長手方向の斜視図を示し、２つの環状電極は多数の電極チップ５を備える。２つの環状電極は軸方向において互いの間に間隔Ａを有する。電気絶縁体９は外管１から環状電極４ａ、４ｂを分離し、第１の端子６は、環状電極４ａ、４ｂを高電圧源８に接続するために提供される。例示した第２の端子７はここで概略的に、内管２を高電圧源８に接続するために使用される。
【００２１】
本発明は、均一な方法で、かつ、異なる作動条件に適合し、電離する高電圧を使用する場合、ほとんど干渉を受けないように調節され得る方法で排気ガスを処理するために下流に接続される粒子フィルタと併せて可能となる。
【符号の説明】
【００２２】
１  外管
２  内管
３  中間空間
４  ４ａ、４ｂ  環状電極
５  電極チップ
６  第１の端子
７  第２の端子
８  高電圧源
９  電気絶縁体
Ｅ  電場
Ｌ  長さ
Ａ  電極間隔
Ｓ  チップ間隔
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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