JP4404482B2 - 電子フィルタのクリーニング方法及びクリーニング装置を備えた電子フィルタ - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は請求項１の前提概念による方法並びに請求項５の前提概念による電子フィルタに関する。
【０００２】
この種の方法はＥＰ０４３３１５２Ａ１より周知である。周知の方法では、放電極のクリーニング中に電子フィルタのフィルタ機能が著しく低下される。クリーニング体はその際に放電極のほぼ全長に渡り移動可能である。稼動阻害を排除するために、複数の電子フィルタを同時に稼動して、複数の電子フィルタのそれぞれ一つにおいてのみ放電極のクリーニングを行うことがそこでは提案されている。この方法では比較的小規模の全フィルタ機能がクリーニングにより低下されてしまう。更にこの種の複数電子フィルタ装置では著しい所要面積と高い製造コストが甘受される。
【０００３】
前記公報より当初に挙げた形式の電子フィルタは周知であり、該電子フィルタでは上記の問題点が発生する。それに加えて針金として形成された放電極が比較的大きい長さを有し、該放電極はそれに対応して振動に対して敏感である。このことは可能な使用分野の選択肢を減少させてしまう。この種の電子フィルタはガスの除塵のために設けられている。
【０００４】
本発明の課題は、この種の電子フィルタを、強靭であり、安価で製造可能であり及び均一の高いフィルタ機能を可能とするように改善し、並びにフィルタ機能が低下されることなく信頼性のある放電極のクリーニングを保証する方法を提供することにある。
【０００５】
本発明の前記課題は、請求項１の特徴を有する方法により、及び請求項５の特徴を有する電子フィルタにより解決される。
本発明の有利な構成は従属項より明らかである。
【０００６】
本発明によれば振動に敏感な針金状の構成部材の代わりに二段式の構成の放電極が設けられている。その際第一段部は比較的小さい直径及び自由端を有する。該第一段部にて特に自由端にてコロナ放電が発生される。該第一段部は比較的短く形成され得る。それに対して、より大きい直径を有する、より長い第二段部は電場の維持のために機能するので、まずイオン化された粒子は確実に集塵電極（Niederschlagselektrode）にて分離され得る。
【０００７】
定期的なクリーニングが特に放電極のコロナ放電ゾーンにて必要であり、これは、原則的に固着成分がフィルタにより抽出されるべきなのではなく例えば内燃機関におけるクランクケースの換気ガスのような例えば油を含んだエアロゾルが濾過されるべきだとしても、前記コロナ放電ゾーンにて時間と共に固着する沈積物が成長するためである。
【０００８】
放電極の二段式の構成は放電極を強靭で振動に強くするのみならず、異なる電束密度に基づき固着成分がほぼ第一段部にてのみ蓄積するということをももたらす。従ってクリーニングは比較的短い全長のこの領域に限定され得る。それにはクリーニング体の対応的な短ストローク駆動にて十分であり、該クリーニング体は構成上簡単で且つ安価な手段で達成され得る。
【０００９】
更に放電極に沿ってクリーニング体を案内するためのエネルギーは有利には内燃機関独自のエネルギーから使用され得るので、例えば電気駆動部の形式のような、コストがかかり且つ熱作用及び振動作用に基づき障害の起こりやすい付加的な駆動要素は省略され得る。
【００１０】
例えば流動体または気体で満たされた膨張体が設けられ得て、該膨張体は、熱的に内燃機関と接続されていて、該内燃機関の稼動により暖められ、この際内燃機関停止中における引続く該内燃機関の冷却は、該膨張体及び該膨張体と接続しているクリーニング体の逆方向への移動をもたらし、この移動中に放電極のクリーニングが行われる。
【００１１】
また例えばガスまたは油による内燃機関側に基づく超過圧力または負圧が膜を移動させるために使用され得て、該膜はクリーニング体を引出し位置に移動させ、引続く内燃機関停止状態においては、前記超過圧力または前記負圧がもはや維持されないと、クリーニング体の逆方向への移動が行なわれる。
【００１２】
この逆行運動は膨張流動体の体積減少により、または膜または付加的なばねの弾力によりもたらされ、この際内燃機関稼動中にはクリーニング体がばねの作用に抗して放電極に接しない位置にて保持されるので、電子フィルタの最適な分離機能が、作動する内燃機関にて保証される。選択的に、クリーニング体及び該クリーニング体と接続されている可動式の構成部材を、ばね−質量系として形成することが考慮され得て、その結果内燃機関の所定の振動ではばね−質量系の共鳴振動数が達成され得て、該共鳴振動数はクリーニング体の振動を生じさせるので、該クリーニング体はそのクリーニング運動を放電極の第一段部に沿って実施する。
【００１３】
第一段部の横断面が、その全長に渡り同一であり、及びクリーニング体の移動中に該クリーニング体との均一な接触を可能とすると、該第一段部のクリーニングが特に簡単で且つ安全作動するものとして保証され得る。この目的のために該第一段部は有利には一定の横断面の輪郭線を有し、その結果該第一段部へのクリーニング体の良好な接触が常に保証され得る。その際選択される放電極の製造方法に依存してそれぞれに完全に同一ではない横断面の輪郭線が該第一段部の全長に渡り達成され得る。従って例えば電極の鋳造に際し、鋳込まれた電極体を鋳型から取出しやすくするために、所定の抜け勾配が必要であり得る。
【００１４】
本発明は換言すれば、内燃機関の所定の稼動状態に際し常にクリーニング体が放電極に沿って移動されることにより、費用のかかるセンサー技術または付加的に必要な時間測定装置を用いることなく定期的なクリーニングを達成することを提案する。例えばこの種のクリーニングサイクルは内燃機関の停止に際して作動され得る。例えば営業上で使用される貨物自動車、バスまたはタクシーのような車両にて生じ得る比較的長い稼動時間においてさえ、電子フィルタの一定のフィルタ特性を保証するために、本方法で放電極の定期的で十分に頻繁なクリーニングが確実なものとされる。
【００１５】
一定に高いフィルタ機能は、この定期的なクリーニングにより達成され、更に内燃機関稼動中にクリーニング体が基本的に放電極に沿って移動しないこと及びそれに対応して放電極の機能が損なわれないことにより補助され得る。
【００１６】
従って内燃機関稼動開始に際してのみクリーニング体を内燃機関独自のエネルギーで引出し位置または静止位置へ移動することが考慮され得て、該引出し位置または該静止位置では前記クリーニング体がコロナ放電を形成する放電極の先端と離間して位置し、及び内燃機関停止に際し前記クリーニング体が該引出し位置または該静止位置から放電極のクリーニングを開始する。
【００１７】
またクリーニングが例えば振動に依存して内燃機関稼動中に行われたとしても、フィルタ機能の低下は比較的少なく、これは放電極の第一段部の短い全長に基づきクリーニング体の戻るべき経路が極めて短く、対応して短い時間でクリーニングが行われるためである。これにより、交互にクリーニングされる他の電子フィルタが設けること、及びそれに伴う短所を甘受することは必要ではない。
【００１８】
以下に本発明の実施例を図面により詳細に説明する。
図１では内燃機関のクランクケース換気装置が示されていて、この際換気ガスは電子フィルタ１により案内される。電子フィルタ１は放電極２を有し、該放電極２を包囲するケーシングが集塵電極３として機能する。
【００１９】
放電極２は二段式に形成されていて、ほぼ均一の円柱状横断面を有し自由終端する第一段部４を備え、該第一段部４は比較的小さい直径且つ短い軸方向の長さを有する。第一段部４には第二段部５が接続されていて、該第二段部５はその長手方向に渡り微少に円錐形に広がり、この際全放電極は第二段部５の幅広端部によりケーシングに固定され、留め具で固定されている。
【００２０】
電束密度は第一段部領域にてその小さい直径に基づき最大である。そこでは特に自由端にてコロナ放電が成立し、該コロナ放電は分離すべき粒子のイオン化を行う。このイオン化された粒子はガス流の他の過程にて放電極２と集塵電極３との間の電場により案内され、集塵電極３にて分離される。電場を維持するためには、第二段部５により生成されるような電束密度で十分である。放電極２の二段式の形態は内燃機関により発生される振動に対して極めて良好な振動抵抗をもたらす。
【００２１】
第一段部４は通常クリーニング体６によりクリーニングされ、該クリーニング体６は第一段部４を包囲し、該第一段部４に沿ってストリッパとして移動可能に支持されている。この目的のためにクリーニング体６はアーム７に固定されていて、該アーム７は更に可動式に支持されているスリーブ９のブラケット８により支持されている。前記スリーブ９は圧縮ばね１０により図にて上方へ向かって付勢されて、図に示されている位置にて保持される。
【００２２】
内燃機関が始動されるとすぐに該内燃機関は、例えば該内燃機関の冷媒循環部と接続されている膨張体１１または図１に示すようにクランクケース内の空気により暖められる膨張体１１に作用し、及び該膨張体１１においては発生する内燃機関熱が該膨張体１１の内部の流動体または気体を膨張させる。その結果として膨張体１１の突棒１２が、スリーブ９を移動させ、それによりブラケット８及びアーム７を圧縮ばね１０の作用に抗して移動させるので、クリーニング体６は放電極２の第一段部４から離隔される。内燃機関のこの稼動位置にて、クリーニング体６は放電極２から離間しているので、該放電極２の機能が低下されることはなく、最適の分離効果が達成され得る。
【００２３】
内燃機関が停止し、該内燃機関の温度が降下するとすぐに、膨張体１１内の流動体は収縮する。スリーブ９が突棒１２に固定されていると、その結果クリーニング体６の逆行運動が成され得る。更にスリーブ９は圧縮ばね１０により該スリーブ９の図に見てとれる位置へ押し戻される。その場合クリーニング体６は放電極２の第一段部４にて図に見てとれる位置へ移動され、その際に第一段部４から汚れが削り落とされる。
【００２４】
放電極２へのクリーニング体６の突き通しは該クリーニング体６における漏斗状の案内面により容易化される。特に、記載されている方法態様から逸脱して内燃機関稼働中にクリーニングが行われると、両方の前記構成部材の最適な調整位置からの振動による偏倚は漏斗状の案内面により補整され得る。
【００２５】
既述したように温度に依存する、膨張体１１内の流動体の膨張の代わりに、膨張体を内燃機関の圧力管に接続するという実施例の変形例が考慮され得る。例えば内燃機関に基づく油圧により、または例えばスロットバルブを閉じて減速する際の負圧により、スリーブ９の始めの運動が既述の方法にて成され、及び内燃機関の停止の際における対応的な逆行運動は圧縮ばね１０に匹敵するばねにより成され得る。
【００２６】
以下の実施例では同様の機能を有する構成部材が図１の実施例と同様の符号で示されている。
【００２７】
図２は本発明の第二の実施例を示し、この実施例は原則的に図１の実施例と構造上同一であるが、アーム７は放電極２の第一段部４に対して、より大きな半径方向距離をもって延在する。クリーニング体６が放電極２に接しているとしても、アーム７は対応的に大きな間隔を有するので、この方法では第一段部４の自由端におけるコロナ放電の形態は阻害されない。ブラケット８は第一部分８ａを有し、該第一部分８ａは、クリーニング体６から第一段部４と比べて半径方向外方へ延びて、それによりアーム７と放電極２の第一段部４との距離を決定する。アーム７の下端には膨張体１１に対する結合部を達成するためにブラケット８の第二部分８ｂが設けられている。
【００２８】
内燃機関稼働中に膨張体１１が膨張すると、クリーニング体６は、放電極２の第一段部４に沿って上方へ移動され、従って第一段部４の自由端から離隔するので、該自由端にてコロナ放電は、ほぼ阻害されずに形成され得て、その結果所望の電子フィルタ１のクリーニング特性が保証される。既述の方法で引続きクリーニング体６が逆移動されると、該クリーニング体６は第一段部４から完全に離隔することなく該第一段部４から汚れを削り落とすので、該第一段部４と該クリーニング体６との間の引続く突き通しは回避され、誤った位置調整は全く生じ得ない。
【００２９】
図２による実施例では膨張体１１が第一の実施例に比べて熱を案内する内燃機関内部の媒体の近くに位置するので、迅速な加熱及びそれに伴う膨張体１１の迅速な膨張が保証される。この方法ではクリーニング体６が第一段部４の自由先端から離隔されて、コロナ放電の最適な形成及びそれに伴う電子フィルタの最適なクリーニング効果が可能とされることが即座に保証される。
【００３０】
更に図２による実施例では、全部で二つの圧縮ばね１０ａ及び１０ｂが使用され、ストロークと力が二つのばねに配分されるので、ばね１０a用の対向受部はより少なく負荷される。更にクリーニング体６の移動時間が短くなるので、該クリーニング体６は、放電極の効果が出来る限り少なく阻害され及び電子フィルタが最適の分離効果を有する終端位置へ迅速に移行される。
【００３１】
図３では図１及び図２の実施例に対して温度に依存するのではなく圧力に依存して機能する実施例が示されている。膜１４は、その外側の周囲１５にて固定され、図３では、描かれている線によりクリーニング位置で示されていて、該クリーニング位置ではクリーニング体６が放電極２の第一段部４の自由終端する尖端に接している。この場合クリーニング体６はエラストマーにより包囲されているピン状部材として形成されている。
【００３２】
クリーニング位置に対して膜１４は、破線で示されているように、解放位置へ移動され得て、該解放位置ではクリーニング体６が第一段部４の自由端から離隔し、該自由端にてコロナ放電の自由形成を可能とする。
【００３３】
膜１４は圧力容器１６の部分であり、該圧力容器１６は穿孔部１７を介して周囲の圧力、例えば大気圧と接続されている。
【００３４】
穿孔部１７を介して圧力容器１６の内部に作用する外方の周囲圧力と、クランクケース換気装置内にて支配し、電子フィルタ１の内部を介して膜１４に作用する圧力との間の圧力比に依存して、膜１４はその固有弾性に抗して変形され、解放位置とクリーニング位置との間にて往復移動される。所望のクリーニング効果に応じて圧力容器は、図３に示されている実施例から逸脱して、例えば穿孔部１７が全内燃機関内の他の圧力領域と接続されることにより、または圧力容器１６がクランクケース換気装置の圧力空間内ではなく他の圧力空間内に配置されることにより、他の圧力環境と接続され得るが、この場合には付加的なクランクケース用圧力調整膜が必要となるであろう。
【００３５】
特に大きいばね力を回避するために、または特にクリーニング体の長い経路を可能とするために、例えば膜に一方で超過圧力を他方で負圧を加えるという形式で、記載された実施例の複数を組合わせることは可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 クリーニング装置を備えた電子フィルタの第一実施例を有する内燃機関のクランクケース換気装置を示す図である。
【図２】 図１に対して他の膨張要素の配置並びに他のクリーニング体の支持部を有する第二実施例を示す図である。
【図３】 膜により操作されるクリーニング体及び図１及び図２に対して他の電極構造形体を有する第三実施例を示す図である。

Claims (10)

1. 電子フィルタの放電極のクリーニング方法であって、クリーニング体が放電極を包囲して削り落とすように二段式の放電極（２）の第一段部（４）の延在方向に移動される前記方法において、電子フィルタ（１）が内燃機関にて稼動されること、コロナ放電を形成し自由端を有する第一段部（４）のみがクリーニングされることを特徴とする方法。
2. クリーニング体（６）の移動が、内燃機関における振動、温度降下または圧力降下を用いて実施ないしは制御されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. クリーニング運動が、停止する内燃機関にて開始されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. クリーニング体（６）が、クリーニング運動とクリーニング運動の間のクリーニング停止中では、該クリーニング体（６）が前記第一段部の自由端から離隔されている静止位置に留まることを特徴とする、請求項１から３の一つに記載の方法。
5. 電子フィルタであって、放電極と、可動式に支持されているクリーニング体とを有し、該クリーニング体が放電極の延在方向に移動可能に支持され、放電極を包囲して削り落す前記電子フィルタにおいて、電子フィルタ（１）が内燃機関に付設されていること、自由端を有しコロナ放電を形成する小さい直径の第一段部（４）と、第一段部（４）に対して、より長尺で、より大きい直径の第二段部（５）とを有する放電極（２）が二段式に形成されていて、クリーニング体（６）が第一段部（４）の延在方向に沿ってのみ移動可能であることを特徴とする電子フィルタ。
6. クリーニング体（６）の運動を内燃機関の停止に際してのみ開始させる制御装置が設けられていて、クリーニング体（６）が、放電極（２）から離間されている位置まで移動可能であることを特徴とする、請求項５に記載の電子フィルタ。
7. 放電極（２）の第一段部（４）が、その長手方向に渡りほぼ一定の横断面の輪郭線を有することを特徴とする、請求項５または６に記載の電子フィルタ。
8. 膨張体（１１）、並びにクリーニング体（６）に作用するばね（１０）が設けられていて、膨張体（１１）が圧力管を介した圧力または熱により膨張および収縮すること、膨張体（１１）が、作動する内燃機関にてばね（１０）の作用に抗してクリーニング体（６）を、該クリーニング体（６）が前記第一段部の自由端から離隔されている第一位置に位置するように付勢すること、及びクリーニング体（６）が、停止する内燃機関にてばねにより支持されて、放電極（２）の縦軸線に沿って第一位置から離隔している第二位置に位置することを特徴とする、請求項５から７の一つに記載の電子フィルタ。
9. ばね−質量系として形成されているクリーニング体（６）の懸架装置が設けられていて、該懸架装置のクリーニング運動を実施する共鳴振動が内燃機関振動の所定の振動数により達成されることを特徴とする、請求項５から７の一つに記載の電子フィルタ。
10. クリーニング体（６）が、放電極（２）から半径方向に遠ざかり可動式に支持されているアームに保持されていることを特徴とする、請求項５から９の一つに記載の電子フィルタ。

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