KR20010022015A - 전기 필터의 세정 방법 및 세정 장치를 갖춘 전기 필터 - Google Patents

전기 필터의 세정 방법 및 세정 장치를 갖춘 전기 필터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 세정 바디가 방출 전극을 따라 이동하며 방출 전극을 스트리핑하도록 구성된, 전기 필터의 방출 전극을 세정하기 위한 방법에 관한 것이다. 전기 필터(1)는 내연 기관에 사용된다. 본 발명에 따라 2단 전극의 제 1 단만이 세정되며, 상기 제 1 단은 개방 단부를 가지며 코로나를 형성한다.

Description

전기 필터의 세정 방법 및 세정 장치를 갖춘 전기 필터 {METHOD FOR CLEANING ELECTROFILTERS AND ELECTROFILTERS WITH A CLEANING DEVICE}
상기 방법은 유럽 특허 공개 제 EP 0 433 152 A1호에 공지되어 있다. 공지된 방법에서는 방출 전극이 세정되는 동안 전기 필터의 출력이 현저히 저하된다. 세정 바디는 방출 전극의 거의 전체 길이에 걸쳐 이동될 수 있다. 따라서, 작동 방해를 배제하기 위해, 다수의 전기 필터가 동시에 작동되고 다수의 전기 필터 중 하나에서만 방출 전극의 세정이 수행된다. 이로 인해, 전체 필터 출력이 세정에 의해 비교적 적은 양으로 감소된다. 그러나, 다수의 필터를 상기와 같이 배치하는 것은 많은 장소 필요 및 높은 제조 비용을 감수해야 한다.
동일한 간행물에 전술한 문제가 발생하는 전기 필터가 공지되어 있다. 게다가, 와이어로 형성된 방출 전극은 비교적 긴 길이를 갖는다. 따라서, 상기 전극은 진동에 민감하다. 이것은 가능한 사용 분야를 제한한다. 이러한 전기 필터는 가스의 먼지 제거를 위해 제공된다.
본 발명은 청구항 제 1항의 전문에 따른 방법 및 청구항 제 6항의 전문에 따른 전기 필터에 관한 것이다.
도 1은 세정 장치를 갖춘 전기 필터의 제 1 실시예를 포함하는 내연기관의 크랭크 케이스 환기장치를 나타내고,
도 2는 도 1과는 다른, 팽창 부재의 배치 및 세정 바디의 지지를 갖는 제 2 실시예를 나타내며,
도 3은 도 1 및 2와는 다른 전극 형상 및 막 작동 세정 바디를 갖는 제 3 실시예이다.
본 발명의 목적은 강하고, 저렴하게 제조될 수 있으며, 일정한 높은 필터 출력을 가능하게 하는 전기 필터, 및 필터 출력의 저하 없이 방출 전극의 확실한 세정을 보장하는 세정 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 청구항 제 1항의 특징을 가진 방법 및 청구항 제 6항의 특징을 가진 전기 필터에 의해 달성된다.
본 발명의 바람직한 실시예는 청구범위 종속항에 제시된다.
본 발명에 따라 진동에 민감한, 와이어형 부품 대신에 방출 전극의 2단 디자인이 제공된다. 제 1 단은 비교적 작은 직경을 가지며 개방 단부를 갖는다. 상기 제 1 단에, 특히 개방 단부에 코로나가 형성된다. 상기 제 1 단은 비교적 짧게 형성될 수 있다. 이에 비해 긴 제 2 단은 큰 직경을 가지며 전기장의 유지를 위해 사용됨으로써, 이온화된 입자가 수집 전극에서 확실하게 석출될 수 있다.
특히 방출 전극의 코로나 영역에서 규칙적인 세정이 필요한데, 그 이유는 고체가 필터링되지 않고 예컨대 내연 기관 크랭크 케이스의 환기 가스와 같은 오일 함유 에어로솔이 필터링됨에도 불구하고 시간이 흐름에 따라 상기 영역에 달라 붙은 고체 퇴적물이 형성되기 때문이다.
방출 전극의 2단 디자인은 방출 전극이 강하고 진동에 민감하지 않게 할 뿐만 아니라, 상이한 자력선 밀도로 인해 고체가 거의 제 1 단에만 축적되게 한다. 즉, 세정이 비교적 짧은 길이의 상기 영역에만 국한될 수 있다. 따라서, 구조적으로 간단하고 저렴한 수단에 의해 야기될 수 있는 세정 바디의 구동이면 충분하다.
게다가, 세정 바디를 방출 전극을 따라 이동시키기 위한 에너지가 바람직하게는 엔진 고유의 에너지로부터 제공될 수 있기 때문에, 예컨대 전기 구동 장치 형태의 부가 구동 부재가 생략될 수 있다. 상기 부가 구동 부재는 많은 비용를 필요로 하며 열 및 진동 작용으로 인해 고장나기 쉽다.
예컨대, 유체 또는 가스로 채워진 팽창 바디가 제공될 수 있다. 팽창 바디는 엔진에 열적으로 연결되며 엔진의 작동에 의해 가열될 수 있다. 엔진의 정지 동안 엔진의 냉각은 팽창 바디 및 그것에 연결된 세정 바디의 후방 운동을 야기시킨다. 상기 운동 동안 방출 전극의 세정이 이루어진다.
엔진측에 형성된 예컨대 가스 또는 오일의 초과 압력 또는 저압은 세정 바디를 출발 위치로 이동시키는 막을 이동시키기 위해 사용되고, 후속하는 엔진 정지시, 초과 압력 또는 저압이 더 이상 유지되지 않으면 세정 바디의 후방 운동이 일어난다.
상기 후방 운동은 팽창 유체의 체적 감소에 의해 야기되거나 또는 막 또는 부가 스프링의 스프링력에 의해 야기될 수 있다. 엔진 작동 동안 세정 바디가 스프링 작용에 대항해서 그것이 방출 전극에 접하지 않는 위치에 고정됨으로써, 엔진 작동시 전기 필터의 최상의 석출 출력이 보장된다. 대안으로서, 세정 바디 및 그것에 접속된 이동 부품이 스프링-매스-시스템으로 형성됨으로써, 엔진의 일정한 진동에서 세정 바디의 진동을 야기시키는 스프링-매스-시스템의 공진 주파수가 얻어진다. 따라서, 세정 바디가 방출 전극의 제 1 단을 따라 세정 운동을 한다.
제 1 단의 횡단면이 그것의 길이에 걸쳐 동일하게 유지되고 세정 바디의 이동 동안 세정 바디의 균일한 지지를 가능하게 하면, 제 1 단의 세정이 매우 간단하고 기능적으로 확실하게 이루어질 수 있다. 이러한 목적을 위해, 제 1 단이 바람직하게는 일정한 횡단면 윤곽을 가짐으로써, 항상 제 1 단에 대한 세정 바디의 양호한 지지가 보장된다. 방출 전극의 선택된 제조 방법에 따라, 완전히 동일하지는 않은 횡단면 일정함이 제 1 단의 전체 길이에 걸쳐 얻어질 수 있다. 예컨대, 전극의 주조시, 주조된 전극 바디를 주조 모울드로부터 용이하게 꺼내기 위해, 모울드 경사면이 필요할 수 있다.
달리 표현하면, 본 발명에 의해 엔진의 일정 작동 상태에서 항상 세정 바디가 방출 전극을 따라 이동되는 방식으로, 복잡한 센서 시스템 또는 부가의 시간 측정 장치 없이 규칙적인 세정이 이루어진다. 예컨대, 이러한 세정 주기는 엔진 정지시 시작될 수 있다. 예컨대 영업용으로 사용되는 예컨대, 화물 자동차, 버스 또는 택시와 같은 차량에서 나타나는 바와 같은 비교적 긴 작동 시간에서도 상기 방식에 의해 규칙적인, 충분히 빈번한 방출 전극의 세정이 이루어질 수 있으므로, 전기 필터의 양호한 필터 특성이 보장된다.
높은 필터 출력은 규칙적인 세정에 의해 얻어지며, 엔진의 작동 동안 세정 바디가 방출 전극을 따라 움직이지 않기 때문에 방출 전극의 출력이 저하되지 않음으로써 지지될 수 있다.
엔진의 작동 개시 시점에서만 세정 바디가 엔진 고유의 에너지로 출발 또는 휴지 위치로 이동될 수 있다. 상기 출발 또는 휴지 위치에서는 세정 바디가 코로나를 형성하는 방출 전극의 피크에 대해 간격을 두고 배치되며 엔진 정지시 세정 바디가 상기 위치로부터 방출 전극의 세정을 시작한다.
그러나, 세정이 엔진의 작동 동안 예컨대 진동에 의존해서 이루어지면, 필터 출력의 감소가 비교적 적은데, 그 이유는 방출 전극의 제 1 단의 짧은 길이로 인해 세정 바디가 이동할 거리가 매우 짧으므로 짧은 시간내에 세정이 이루어지기 때문이다. 따라서, 교대로 세정되는 부가의 전기 필터가 제공될 필요가 없고 그에 수반되는 단점을 감수할 필요가 없다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참고로 구체적으로 설명한다.
도 1에는 내연기관의 크랭크 케이스 환기 장치가 도시된다. 환기 가스는 전기 필터(1)을 통해 안내된다. 전기 필터(1)는 방출 전극을 포함하는 한편, 방출 전극(2)을 둘러싸는 하우징은 수집 전극(3)으로 사용된다.
방출 전극(2)은 2단으로 형성되고, 거의 일정한 원통형 횡단면 및 개방 단부를 가진 제 1 단(4)을 포함한다. 제 1 단은 비교적 작은 직경을 가지며 짧은 축방향 길이를 갖는다. 제 2 단(5)이 제 1 단(4)에 연결된다. 제 2 단은 그 길이에 걸쳐 약간 원추형으로 확대된다. 전체 방출 전극의 제 2 단(5)의 넓은 단부가 하우징에 고정된다.
작은 직경으로 인해 전기력선 밀도가 제 1 단의 영역에서 최대이다. 거기에, 특히 개방 단부에 코로나가 형성된다. 코로나는 석출될 입자의 이온화를 위해 사용된다. 가스 흐름이 계속 진행되면, 상기 이온화된 입자가 전기장에 의해 방출 전극(2)과 수집 전극(3) 사이로 안내되고 수집 전극((3)에서 석출된다. 전기장을 유지하기 위해, 제 2 단(5)에 의해 형성되는 바와 같은 자력선 밀도면 충분하다. 방출 전극(2)의 2단 디자인은 내연 기관으로부터 발생되는 진동에 대한 매우 양호한 진동 저항성을 갖는다.
제 1 단(4)은 세정 바디(6)에 의해 규칙적으로 세정된다. 세정 바디(6)는 제 1 단(4)를 둘러싸며 스트리퍼로서 상기 제 1 단(4)을 따라 이동가능하게 지지된다. 상기 목적을 위해, 세정 바디(6)는 암(7)에 고정되고, 상기 암(7)은 이동 가능하게 지지된 슬리브(9)의 브라켓(8)에 의해 지지된다. 슬리브(9)는 압축 스프링(10)에 의해 도면에서 상부로 밀려진다. 즉, 도면에 도시된 위치에 고정된다.
엔진의 시동시, 엔진은 팽창 바디(11)에 작용한다. 팽창 바디(11)는 예컨대, 엔진의 냉각재 순환계에 연결되거나 또는 도 1에 도시된 바와 같이 크랭크 케이스내에 존재하는 공기에 의해 가열된다. 엔진 열은 팽창 바디 내부에 있는 유체 또는 기체의 팽창을 야기시킨다. 그로 인해, 팽창 바디(11)의 플런저(12)가 슬리브(9) 및 그에 따라 브라켓(8) 및 암(7)을 압축 스프링(10)의 작용에 대항해서 이동시킴으로써, 세정 바디(9)가 방출 전극(2)의 제 1 단(4)으로부터 분리된다. 이러한 엔진의 작동 상태에서, 세정 바디(6)가 방출 전극(2)과 간격을 두고 배치됨으로써, 그 기능이 저하되지 않고 최상의 석출 결과가 얻어질 수 있다.
엔진이 정지되고 엔진 온도가 떨어지면, 팽창 바디(11)내의 유체가 줄어든다. 슬리브(9)가 플런저(12)와 연결되면, 이로 인해 세정 바디(6)의 귀환 운동이 일어날 수 있다. 게다가, 슬리브(9)는 압축 스프링(10)에 의해 도면에 도시된 그 위치로 다시 밀려진다. 세정 바디(6)가 방출 전극(2)의 제 1 단(4)에서 도면에 도시된 위치로 이동되고 제 1 단(4)으로부터 불순물을 스트리핑시킨다.
방출 전극(2)상으로 세정 바디(6)를 끼어 넣는 것은 세정 바디(6)의 깔대기형 가이드 면에 의해 용이해진다. 특히 전술한 방법과는 달리, 엔진의 작동 동안 세정이 이루어지면, 두 부품의 최상의 배치로부터 진동에 의한 편차가 깔대기형 가이드면에 의해 보상될 수 있다.
다른 실시예에서는 팽창 바디(11)내에서 온도에 따른 유체의 팽창 대신에, 팽창 바디가 엔진의 압력관에 연결된다. 예컨대, 엔진에 의해 형성된 오일 압력에 의해 또는 예컨대 가스 제거시, 저압에 의해 슬리브(9)의 첫번째 이동이 전술한 방식으로 야기되고, 엔진의 정지시 상응하는 귀환 운동이 압축 스프링(10)에 필적할 만한 스프링에 의해 일어날 수 있다.
하기 실시예에서 도 1의 실시예에서와 동일한 기능의 부품은 도 1과 동일한 도면 부호를 갖는다.
도 2는 도 1과 기본 구조가 동일한, 본 발명의 제 2 실시예를 나타낸다. 암(7)은 방출 전극(2)의 제 1 단에 대한 큰 방사방향 간격을 갖는다. 세정 바디(6)가 방출 전극(2)에 접하기는 하지만, 제 1 단(4)의 개방 단부에서 코로나의 형성이 방해받지 않는데, 그 이유는 암(7)이 상응하게 큰 간격을 갖기 때문이다. 브라켓(8)은 제 1 섹션(8a)을 갖는다. 상기 섹션은 세정 바디(6)로부터 제 1 단(4)에 대해 방사방향 외부로 연장됨으로써, 방출 전극(2)의 제 1 단(4)에 대한 암(7)의 간격을 결정한다. 암(7)의 하단부에는 브라켓(8)의 제 2 섹션(8b)이 제공됨으로써, 팽창 바디(11)에 대한 접속이 이루어진다.
엔진 작동 동안 팽창 바디(11)가 팽창되면, 세정 바디(6)가 방출 전극(2)의 제 1 단(4)을 따라 상부로 이동되고, 제 1 단(4)의 개방 단부로부터 분리됨으로써, 상기 개방 단부에서 코로나가 거의 방해 없이 형성될 수 있고, 그에 따라 전기 필터(1)의 소정 세정 특성이 보장된다. 전술한 방식으로 후속해서 세정 바디(6)가 귀환되면, 세정 바디(6)가 제 1 단(4)으로부터 완전히 분리되지 않으면서 제 1 단(4)의 불순물을 스트리핑함으로써, 제 1 단(4)과 세정 바디(6)의 끼워짐이 방지되고, 잘못된 위치가 거의 발생될 수 없다.
도 2에 따른 실시예에서 팽창 바디(11)는 엔진 내부의 열전도 매질에 제 1 실시예에서 보다 가까이 배치됨으로써, 팽창 바디(11)의 보다 신속한 가열 및 보다 신속한 챙창이 보장된다. 이렇게 함으로써, 신속히 세정 바디(6)가 제 1 단(4)의 개방 피크로부터 분리되고 코로나의 최상의 형성 및 그에 따라 전기 필터의 최상의 세정 작용이 가능해진다.
또한, 도 2에 따른 실시예에서는 총 2개의 압축 스프링(10a) 및 (10b)이 사용됨으로써, 스프링(10a)에 대한 스러스트 베어링이 적은 하중을 받는데, 그 이유는 행정 및 힘이 2개의 스프링으로 나눠지기 때문이다. 또한, 세정 바디(6)의 이동 시간이 짧아짐으로써, 세정 바디(6)가 신속히 끝위치로 된다. 상기 끝위치에서는 방출 전극의 작용이 가급적 적게 방해되고 전기 필터가 최상의 석출 작용을 한다.
도 3에는 도 1 및 2의 실시예와는 달리 온도에 의존하지 않고 압력에 의존해서 작용하는 실시예가 도시된다. 막(14)의 외주(15)가 고정된다. 도 3에는 막(14)의 세정 위치가 실선으로 도시된다. 세정 위치에서 세정 바디(6)는 방출 전극(2)의 제 1 단(4)의 피크에 접한다. 세정 바디(6)는 탄성 중합체에 의해 둘러싸인 페그로 형성된다.
세정 위치에 비해, 막(14)은 파선으로 도시된 바와 같이, 해제 위치로 이동될 수 있다. 해제 위치에서, 세정 바디(6)는 제 1 단(4)의 개방 단부로부터 분리되며, 상기 개방 단부에서 코로나의 자유로운 형성이 가능해진다.
막(14)은 아네로이드 다이어프램(16)의 일부이다. 아네로이드 다이어프램(16)은 홀(17)을 통해 주변 압력, 예컨대 대기압에 접속된다.
홀(17)을 통해 아네로이드 다이어프램(16)의 내부에 공급된 외부 주변 압력과, 전기 필터(1)의 내부를 통해 막(14)에 작용하는, 크랭크 케이스 환기장치내의 압력 사이의 압력비에 따라, 막(14)이 탄성 변형되고 해제 위치와 세정 위치 사이로 이리 저리 이동한다. 소정 세정 작용에 따라, 홀(17)이 전체 엔진의 내부에서 다른 압력 범위에 접속됨으로써, 또는 아네로이드 다이어프램(16)이 크랭크 케이스 환기장치의 압력 챔버내에 배치되지 않고 다른 압력 챔버에 배치됨으로써, 아네로이드 다이어프램(16)이 도 3에 도시된 실시예와는 달리 다른 압력 비에 접속될 수 있다. 그러나, 그 경우에는 크랭크 케이스용 부가 압력 조절 막이 필요하다.
매우 높은 스프링력을 극복하기 위해 또는 세정 바디의 매우 긴 경로를 가능하게 하기 위해, 한편으로는 초과 압력이 그리고 다른 한편으로는 저압이 막에 가해지는 방식으로, 전술한 실시예의 다수를 조합하는 것도 가능하다.

Claims (12)

  1. 세정 바디가 방출 전극을 따라 이동하며 방출 전극을 스트리핑하도록 구성된, 전기 필터의 방출 전극을 세정하기 위한 방법에 있어서,
    전기 필터(1)가 내연 기관에 사용되며,
    2단 방출 전극(2)의 제 1 단(4)만이 세정되며, 상기 제 1 단(4)은 개방 단부를 가지며 코로나를 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 세정 바디(6)의 이동이 진동, 온도 또는 압력 강하와 같은 엔진 고유의 에너지에 의해 수행되거나 또는 제어되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1항 또는 2항에 있어서, 세정 운동이 엔지의 정지시 시작되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서, 세정 바디(6)가 세정 이동 사이에 휴지 위치로 유지되며, 상기 휴지 위치에서는 세정 바디(6)가 제 1 단의 개방 단부로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 세정 바디(6)가 그것의 휴지 위치에서 제 1 단(4)에 접하고 제 2 단(5) 근처에 고정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 방출 전극, 및
    이동 가능하게 지지된 세정 바디를 포함하며, 상기 세정 바디는 방출 전극을 따라 그리고 방출 전극에 접하여 이동 가능하게 지지되도록 구성된, 전기 필터에 있어서,
    전기 필터(1)가 내연 기관에 배치되고,
    방출 전극(2)이 2단으로 형성되며,
    제 1 단(4)은 개방 단부를 가지며 코로나를 형성하고 작은 직경을 가지고,
    제 2 단(5)은 제 1 단(4) 보다 길고, 제 1 단(4) 보다 큰 직경을 가지며,
    세정 바디(6)는 제 1 단(4)을 따라서만 이동될 수 있는 것을 특징으로 하는 전기 필터.
  7. 제 6항에 있어서, 엔진의 정지시에만 세정 바디(6)의 운동을 개시시키는 제어 수단을 포함하고, 세정 바디(6)은 방출 전극(2)으로부터 이격되는 위치까지 이동될 수 있는 것을 특징으로 하는 전기 필터.
  8. 제 6항 또는 7항에 있어서, 방출 전극(2)의 제 1 단(4)이 그 길이에 걸쳐 거의 일정한 횡단면 윤곽을 갖는 것을 특징으로 하는 전기 필터.
  9. 제 6항 내지 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    팽창 부재(11), 및
    세정 바디(6)에 작용하는 스프링(10)을 포함하고,
    상기 팽창 부재(11)가 압력관에 의해 또는 열적으로 엔진 고유의 에너지원에 접속되며,
    팽창 부재(11)가 엔진의 작동시 세정 바디(6)를 스프링(10)의 작용에 대항해서 제 1 위치를 취하도록 밀고,
    세정 바디(6)가 엔진의 정지시 스프링 지지되어 제 2 위치를 취하며, 상기 제 2 위치는 방출 전극(2)의 종축을 따라 제 1 위치로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 전기 필터.
  10. 제 6항 내지 8항 중 어느 한 항에 있어서, 전기 필터가 스프링-매스-시스템으로 형성된 세정 바디(6)의 서스펜션을 포함하며, 세정 이동을 수행하는 그것의 공진 진동이 엔진 진동의 정해진 주파수에서 얻어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 6항 내지 10항 중 어느 한 항에 있어서, 세정 바디(6)가 방출 전극(2)으로부터 떨어지도록 방사방향으로 이동 가능하게 지지된 암에 고정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 2항에 있어서, 세정 바디가 크랭크 케이스에 배치된 압력 조절 막에 연결되는 것을 특징으로 하는 방법.
KR1020007000583A 1998-05-19 1999-04-03 전기 필터의 세정 방법 및 세정 장치를 갖춘 전기 필터 KR100588387B1 (ko)

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