專利名稱：氣體凈化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及一種氣體凈化裝置，更具體地，涉及捕集氣體中所包含的顆粒物質(zhì)的氣體凈化裝置。
背景技術(shù)：
具有多孔蜂窩結(jié)構(gòu)體的柴油機(jī)微粒過(guò)濾器(DPF)已經(jīng)在，例如日本專利申請(qǐng)公開JP-A-06-29545號(hào)中說(shuō)明過(guò)，該過(guò)濾器除掉從柴油機(jī)、烯燃發(fā)動(dòng)機(jī)或類似的排出的廢氣中所包含的顆粒物質(zhì)(PM)。在所述這些DPF中，多個(gè)開口部分從上游端面到下游端面穿過(guò)蜂窩結(jié)構(gòu)體。一些開口部分在各自的上游端封閉并在各自的下游端開口。其他的開口部分在各自的下游端封閉并在各自的上游端開口。這樣，流入在上游端開口的開口部分的廢氣在穿過(guò)多孔的分隔壁時(shí)被過(guò)濾。穿過(guò)分隔壁的廢氣流入在下游端開口的相鄰的開口部分，然后從這些在下游端開口的相鄰的開口部分排出。當(dāng)廢氣穿過(guò)分隔壁時(shí)，廢氣中所包含的PM被捕集在分隔壁中。
一種包括在上游端和下游端都開口的圓柱形外圍電極的裝置已經(jīng)說(shuō)明過(guò)。具體地，日本專利申請(qǐng)公開JP-A-2004-19534號(hào)描述了一種具有單個(gè)桿狀中心電極的裝置，該電極從靠近外圍電極上游端的位置伸出并穿過(guò)外圍電極的軸。在該裝置中，由于中心電極而帶電的廢氣中所包含的PM通過(guò)兩個(gè)電極之間產(chǎn)生的電勢(shì)和電場(chǎng)之間的相互作用被吸附到外圍電極。一部分被吸附到外圍電極的PM被燒掉，并且由于在兩個(gè)電極之間加高電壓，所以產(chǎn)生一種等離子態(tài)。結(jié)果，促進(jìn)了PM的氧化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在一種氣體凈化裝置中抑制PM的堆積，該氣體凈化裝置通過(guò)高電壓的作用凈化廢氣。
本發(fā)明的一個(gè)方面涉及一種氣體凈化裝置，該裝置使提供給氣體凈化裝置的氣體中所包含的顆粒物質(zhì)通過(guò)電場(chǎng)的作用被吸附到吸附裝置。該氣體凈化裝置包括給吸附裝置提供助氧化劑的供給裝置。
因?yàn)樯鲜鰵怏w凈化裝置包括給吸附裝置提供助氧化劑的供給裝置，所以促進(jìn)了被吸附到吸附裝置的PM通過(guò)氧化和/或燃燒而去除。從而，抑制了PM在吸附裝置中的堆積。
在如上述方面所述的氣體凈化裝置中，吸附裝置可以設(shè)置在第一電極與第二電極之間，這兩個(gè)電極極性相反并且用于產(chǎn)生電場(chǎng)，并且助氧化劑可以提供到吸附裝置的上游端面上。
在上述方面，供給裝置可以包括排出口，該排出口面向靠近第一電極和第二電極中的至少一個(gè)的部分。從而，能夠適當(dāng)?shù)匾种芇M在靠近面向排出口的電極的部分粘附及堆積。
在上述方面，第一電極和第二電極中的一個(gè)可以穿過(guò)吸附裝置，并且穿過(guò)吸附裝置的那一個(gè)電極可以包括一個(gè)中空部分和若干連通孔，助氧化劑流入該中空部分，靠近那一個(gè)電極的上游端形成該連通孔，以便助氧化劑從中空部分通過(guò)這些連通孔排出。
在上述方面，助氧化劑可以包括臭氧、氧原子、超氧陰離子自由基、羥基自由基、烷氧自由基、二氧化氮以及氧中的至少一種。
在上述方面，供給裝置可以包括通過(guò)處理空氣來(lái)生產(chǎn)助氧化劑的處理裝置。此外，供給裝置可以包括儲(chǔ)存助氧化劑的貯存箱。


從下面參照附圖的優(yōu)選實(shí)施例的說(shuō)明，本發(fā)明前述的以及其他的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)會(huì)變得顯而易見，在該附圖中，相同或相應(yīng)的部分用相同的附圖標(biāo)記表示，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)氣體凈化裝置的示意圖；圖2是蜂窩結(jié)構(gòu)體的橫剖圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的一個(gè)氣體凈化裝置的示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例的一個(gè)氣體凈化裝置的示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明第四個(gè)實(shí)施例的一個(gè)氣體凈化裝置的示意圖；圖6是曲線圖，所示為當(dāng)未提供助氧化劑，使用根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的氣體凈化裝置時(shí)的廢氣凈化率。
圖7是曲線圖，所示為當(dāng)提供助氧化劑，使用根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的氣體凈化裝置時(shí)的廢氣凈化率。
具體實(shí)施例方式
此后，參照附圖詳細(xì)地說(shuō)明一種如本發(fā)明具體實(shí)施例所述的氣體凈化裝置。
圖1是如本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例所述的一種氣體凈化裝置1的示意圖。圖2是蜂窩結(jié)構(gòu)體10的橫截面圖，該結(jié)構(gòu)體10是氣體凈化裝置1的主要部分。該氣體凈化裝置1設(shè)置在安裝在車內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)(柴油機(jī)、烯燃發(fā)動(dòng)機(jī)或類似的)(未顯示)的排氣系統(tǒng)的下游，更確切地說(shuō)，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣口的下游。
該氣體凈化裝置1包括金屬殼2，以及支承在殼2內(nèi)的蜂窩結(jié)構(gòu)體10。殼2和蜂窩結(jié)構(gòu)體10可以互相緊密接觸。可以在殼2和蜂窩結(jié)構(gòu)體10之間用氧化鋁墊(未顯示)或類似的提供密封。殼2用作氣體凈化裝置1的外殼，也用作電接地時(shí)的接收電極。不使用殼2也用作接收電極的結(jié)構(gòu)，也可以在蜂窩結(jié)構(gòu)體10的外表面上設(shè)置不同于殼2的圓柱形接收電極。
如在圖2中所示的，蜂窩結(jié)構(gòu)體10包括多個(gè)單元，即多個(gè)由多孔分隔壁11隔開的廢氣通道12。每個(gè)廢氣通道12平行于廢氣在氣體凈化裝置1中流動(dòng)的方向(在圖中用箭頭X指示的方向)。
蜂窩結(jié)構(gòu)體10可以由一種多孔的陶瓷材料做成。更具體地，蜂窩結(jié)構(gòu)體10可以由堇青石，SiC(碳化硅)或類似的做成。
蜂窩結(jié)構(gòu)體10的分隔壁11涂有催化物質(zhì)，例如，NOx儲(chǔ)存和還原催化劑(NSR)，該催化劑每升含3摩爾鋰(Li＝3摩爾/升)和5克鉑金(Pt＝5克/升)，并且在該催化劑中，Al2O3用作涂料。用于分隔壁11上的NOx儲(chǔ)存和還原催化劑量是，例如每升300克(300g/L)。
在普遍使用的蜂窩結(jié)構(gòu)體中，分隔壁的孔隙度通常是55％到60％，在分隔壁內(nèi)形成的孔的平均直徑是9μm到30μm。相反，在第一個(gè)實(shí)施例中，孔隙度是60％到80％，在分隔壁11內(nèi)形成的孔的平均直徑是20μm到60μm。從而，廢氣的流動(dòng)阻力能夠相對(duì)較低。通常，所支撐的催化物質(zhì)的量大約是每升150克(150g/L)。相反，在第一個(gè)實(shí)施例中，能夠支撐相對(duì)大的量，例如每升100克到400克催化物質(zhì)。此外，即使當(dāng)支撐催化物質(zhì)時(shí)，也能夠抑制廢氣的流動(dòng)阻力。
再參照?qǐng)D1，中心電極20穿過(guò)蜂窩結(jié)構(gòu)體10。該中心電極20與蜂窩結(jié)構(gòu)體10同軸延伸并平行于廢氣流過(guò)氣體凈化裝置1的方向(在圖中用箭頭X指示的方向)。除去露出部分20a，中心電極20的外表面涂有一層絕緣層21。露出部分20a是中心電極20的上游端部分。絕緣層21由沿蜂窩結(jié)構(gòu)體10的軸形成的連通孔支承。用于促進(jìn)排出的粗糙不平(表面升高)，例如螺紋，可以形成在中心電極20的外表面的露出部分。
金屬線22連接到中心電極20的下游端部分。由例如陶瓷做成的絕緣插頭27被安裝到殼2。金屬線22通過(guò)絕緣插頭27伸出殼2外，并連接到直流電源30。
中心電極20可以由具有極好的抗腐蝕性(例如10Cr5Al)的鉻鋼制成。但是，中心電極20的材料不局限于鉻鋼。中心電極20可以由另一種抗腐蝕性的導(dǎo)電材料做成。絕緣層21可以由一種高耐熱材料例如陶瓷做成。但是，在排氣系統(tǒng)溫度低的發(fā)動(dòng)機(jī)中，例如柴油機(jī)，絕緣層21可以由一種相對(duì)低耐熱的材料例如丙烯酸類樹脂做成。
在第一個(gè)實(shí)施例中，使用一種包括放電器42以及脈沖電源43的助氧化劑(例如臭氧)發(fā)生器。排出口40a和40b固定到殼2，通過(guò)該排出口40a和40b助氧化劑被提供到殼2內(nèi)。排出口40a和40b由供給管41連接到放電器42，通過(guò)該供給管41提供助氧化劑，并且放電器42連接到用于驅(qū)動(dòng)放電器42的脈沖電源43。利用由脈沖電源43提供的電能，在放電器42內(nèi)的成對(duì)電極(未顯示)之間產(chǎn)生電暈放電。泵44連接到放電器42，該泵44將外面的空氣引入放電器42。
PM堆積在組成裝置內(nèi)的蜂窩結(jié)構(gòu)體的上游端面，如日本專利申請(qǐng)公開JP-A-2004-19534號(hào)中所述，在該裝置中，包括多個(gè)單元的蜂窩結(jié)構(gòu)體設(shè)置在裝置的外圍電極中。堆積的PM導(dǎo)致中心電極和外圍電極之間的短路以及漏電。結(jié)果，凈化氣體的效率可能下降。
在第一個(gè)實(shí)施例中，提供有排出口40a和40b，從而，從排出口40a和40b排出的助氧化劑隨廢氣流到用作接收電極的殼2以及蜂窩結(jié)構(gòu)體10的上游端部分。
直流電源30和脈沖電源43的每一個(gè)都包括倒相電路、變壓器、整流二極管、平滑電路以及類似的。增大由電池(未顯示)提供的直流電壓，于是電能提供給中心電極20和放電器42。由直流電源30和脈沖電源43的每一個(gè)提供的電流不局限于直流。由直流電源30和脈沖電源43的每一個(gè)提供的電流可以具有從以下波形中選擇的一種波形，例如直流波脈沖、交變電流、交流波脈沖以及直流和直流波脈沖的組合。由直流電源30和脈沖電源43提供的電能可以具有任何水平的電壓。直流電源30和脈沖電源43由電控單元(ECU)(未顯示)控制。ECU設(shè)置成，如果由于例如在電極之間發(fā)生短路，使過(guò)電流流到直流電源30，則停止直流電源30的工作。
在按照第一個(gè)實(shí)施例設(shè)計(jì)的氣體凈化裝置1中，如果包含PM的廢氣從發(fā)動(dòng)機(jī)排出并通過(guò)排氣管進(jìn)入殼2，則廢氣在蜂窩結(jié)構(gòu)體10中流過(guò)在上游端開口的廢氣通道12，然后通過(guò)在下游端開口的廢氣通道12從蜂窩結(jié)構(gòu)體10下游排出。
同時(shí)，如果當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)直流電源30打開并在中心電極20和殼2之間使用高電壓，那么，由于從中心電極20釋放的電能，任何包含在廢氣中的PM變成帶負(fù)電，并且在中心電極20和殼2之間產(chǎn)生電場(chǎng)。因此，PM由于電引力被吸引向蜂窩結(jié)構(gòu)體10。由廢氣以及由高電壓的應(yīng)用產(chǎn)生的活性氣體所提供的熱量促進(jìn)了被吸附到蜂窩結(jié)構(gòu)體10的PM的氧化和/或燃燒。
同時(shí)，利用由脈沖電源43提供的電能，在放電器42內(nèi)的電極(未顯示)之間產(chǎn)生電暈放電，并該電暈放電作用在由于泵44的運(yùn)轉(zhuǎn)提供的空氣上。因此，形成用作活性物質(zhì)或助氧化劑的臭氧。更具體地，電子接觸空氣中存在的氧分子O2生成氧原子()，并且氧原子結(jié)合氧分子生成臭氧()。這樣生成的臭氧從排出口40a和40b排出進(jìn)入殼2，并提供給用作接收電極的殼2以及蜂窩結(jié)構(gòu)體10的上游端部分(包括其外圍)。臭氧促進(jìn)包含在廢氣中的PM和粘附到蜂窩結(jié)構(gòu)體10上的PM(主要包括碳C)的氧化和/或燃燒。結(jié)果，根據(jù)第一個(gè)實(shí)施例，PM能夠在比未使用助氧化劑時(shí)(大約650℃到700℃)低的溫度(例如，相等或低于300℃的溫度)下燃燒和/或氧化。
如到目前為止所述的，根據(jù)第一個(gè)實(shí)施例，因?yàn)橛米魑讲糠值姆涓C結(jié)構(gòu)體10提供有助氧化劑供給源，該供給源提供用作助氧化劑的臭氧，所以促進(jìn)了粘附到蜂窩結(jié)構(gòu)體10的PM通過(guò)氧化和/或燃燒的去除。從而，抑制了PM在蜂窩結(jié)構(gòu)體10中的堆積。此外，可以抑制由電極之間的短路引起的電能消耗的增加，電極具有插入其間的基底材料的端面。
此外，在蜂窩結(jié)構(gòu)體設(shè)置在中心電極和殼之間的裝置中，該中心電極和殼分別用作第一電極和第二電極并且極性相反，PM堆積在蜂窩結(jié)構(gòu)體的上游端面上，并且在電極之間可能發(fā)生短路和漏電。但是，根據(jù)第一個(gè)實(shí)施例，因?yàn)橛米髦趸瘎┑某粞跆峁┰诜涓C結(jié)構(gòu)體10的上游端面上，所以有效地抑制由堆積在蜂窩結(jié)構(gòu)體的上游端面的PM所引起的短路和漏電是可能的。
下面將說(shuō)明本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例。在第一個(gè)實(shí)施例中，排出口40a和40b被固定到殼2上，并且從排出口40a和40b排出的臭氧提供到蜂窩結(jié)構(gòu)體10的上游端面上。但是，提供助氧化劑的供給線路的安排在本發(fā)明中不受具體地限制。下面所述的第二個(gè)實(shí)施例是一個(gè)涉及提供助氧化劑的供給線路的修改例。
如在圖3中所示的，一種如本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例所述的氣體凈化裝置101包括中心電極120。作為中心電極120的中空部分的內(nèi)孔(或通道)(未顯示)在縱向方向上穿過(guò)基本為桿狀的中心電極120。該內(nèi)孔在中心電極120的上游端面封閉，并在中心電極120的下游端面開口。在中心電極120的露出部分120a上形成多個(gè)連通孔120b，這些連通孔120b在中心電極120的內(nèi)孔與中心電極120的外部之間提供連通。露出部分是中心電極120靠近上游端部分的一部分，并且未被絕緣層21覆蓋。
提供助氧化劑的供給管141連接到中心電極120的下游端部分，并且該供給管141與中心電極120的內(nèi)孔相通。供給管141連接到與在第一個(gè)實(shí)施例中相同的放電器42。因?yàn)榈诙€(gè)實(shí)施例的其他結(jié)構(gòu)和第一個(gè)實(shí)施例一樣，所以相同的或相應(yīng)的部分用相同的附圖標(biāo)記表示，并且其詳細(xì)的說(shuō)明不在這里重復(fù)。
在如第二個(gè)實(shí)施例所述配置的氣體凈化裝置101中，利用由脈沖電源43提供的電能，在放電器42內(nèi)的電極(未顯示)之間產(chǎn)生電暈放電，并該電暈放電作用在由于泵44的運(yùn)轉(zhuǎn)提供的空氣上。從而，生成用作活性物質(zhì)或助氧化劑的臭氧。這樣生成的臭氧在圖3中箭頭Y所指示的方向上放射狀地從用作排出口的連通孔120b排出，并向蜂窩結(jié)構(gòu)體10的上游端面提供。臭氧促進(jìn)包含在廢氣中的PM以及粘附在蜂窩結(jié)構(gòu)體10上的PM(主要包括碳C)的氧化和/或燃燒。
如到目前為止所述的，在第二個(gè)實(shí)施例中，中心電極120穿過(guò)用作吸附部分的蜂窩結(jié)構(gòu)體10。此外，在中心電極120內(nèi)形成的內(nèi)孔用作供給線路的至少一部分，通過(guò)該供給線路，助氧化劑從助氧化劑供給源提供到連通孔120b(排出口)。另外，靠近中心電極120的上游端部分形成并且與內(nèi)孔相通的連通孔120b用作排出口。從而，用作助氧化劑的臭氧能夠有效地提供到靠近蜂窩結(jié)構(gòu)體10的上游端面中心的部分上，特別大量的PM由于流體力學(xué)的原因趨向于粘附到這里。
接下來(lái)將說(shuō)明本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例。第三個(gè)實(shí)施例是另一個(gè)關(guān)于供給線路的修改例，在本發(fā)明中，通過(guò)該供給線路提供助氧化劑。
如在圖4中所示的，在一種如本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例所述的氣體凈化裝置201中，桿狀實(shí)心中心電極220穿過(guò)蜂窩結(jié)構(gòu)體10，并且圓柱形的供給管221圍繞中心電極220。
作為供給管221的上游端部分的開口部分221a被用作排出口，通過(guò)該排出口，排出助氧化劑。中心電極220的上游端部分是從開口部分221a伸出的露出部分220a。
供給管241連接到供給管221的下游端部分。來(lái)自放電器42的助氧化劑(例如臭氧)用泵44產(chǎn)生的壓力通過(guò)供給管241和供給管221提供，并從開口部分221a排出。因?yàn)榈谌齻€(gè)實(shí)施例的其他結(jié)構(gòu)和第一個(gè)、第二個(gè)實(shí)施例一樣，所以相同的或相應(yīng)的部分用相同的附圖標(biāo)記表示，并且其詳細(xì)的說(shuō)明不在這里重復(fù)。
在如第三個(gè)實(shí)施例所述配置的氣體凈化裝置201中，利用由脈沖電源43提供的電能，在放電器42內(nèi)的電極(未顯示)之間產(chǎn)生電暈放電，并且該電暈放電作用在由于泵44的運(yùn)轉(zhuǎn)提供的空氣上。因此，生成用作活性物質(zhì)或助氧化劑的臭氧。這樣生成的臭氧在由箭頭Z所指示的方向上放射狀地從用作排出口的開口部分221a排出，并向蜂窩結(jié)構(gòu)體10的上游端面提供。臭氧促進(jìn)粘附在蜂窩結(jié)構(gòu)體10上的PM(主要包括碳C)的氧化和/或燃燒。
如到目前為止所述的，在第三個(gè)實(shí)施例中，中心電極220穿過(guò)蜂窩結(jié)構(gòu)體10。此外，圍繞中心電極220的圓柱形的供給管221用作供給線路的至少一部分，通過(guò)該供給線路，提供助氧化劑。另外，助氧化劑即臭氧從排出口221a向蜂窩結(jié)構(gòu)體10的上游端面提供，該排出口221a圍繞中心電極220并且是供給管221的上游端部分。因此，如在第二個(gè)實(shí)施例中，用作助氧化劑的臭氧能夠有效地提供到靠近蜂窩結(jié)構(gòu)體10的上游端面中心的部分，特別大量的PM由于流體力學(xué)的原因趨向于粘附到這里。另外，因?yàn)閷?shí)心電極能夠用作中心電極220并且不需要在其內(nèi)形成內(nèi)孔，所以能夠降低生產(chǎn)費(fèi)用。
下面將說(shuō)明如本發(fā)明所述的第四個(gè)實(shí)施例。在第一個(gè)到第三個(gè)實(shí)施例中的每一個(gè)中，蜂窩結(jié)構(gòu)體10基本上為圓柱形，并且中心電極20，120或220穿過(guò)蜂窩結(jié)構(gòu)體10。但是，在本發(fā)明中吸附部分或蜂窩結(jié)構(gòu)體的形狀沒(méi)有具體地限制，并且中心電極不需要穿過(guò)蜂窩結(jié)構(gòu)體。第四個(gè)實(shí)施例是一個(gè)關(guān)于在第一個(gè)到第三個(gè)實(shí)施例中電極和吸附部分的修改例。
圖5是根據(jù)第四個(gè)實(shí)施例的一種氣體凈化裝置301的示意圖。該氣體凈化裝置301包括矩形的金屬殼302以及支承在殼302內(nèi)的蜂窩結(jié)構(gòu)體10。
蜂窩結(jié)構(gòu)體310的橫斷面基本上是矩形的，該蜂窩結(jié)構(gòu)體310垂直于廢氣流動(dòng)的方向。該蜂窩結(jié)構(gòu)體310具有多個(gè)單元，即由多孔的分隔壁隔開的多個(gè)廢氣通道。每個(gè)廢氣通道平行于廢氣流過(guò)氣體凈化裝置301的方向。一種所謂的直流型蜂窩結(jié)構(gòu)體可以用作蜂窩結(jié)構(gòu)體310，在該直流型蜂窩結(jié)構(gòu)體中，單元在上游端和下游端都開口。另外，一種過(guò)濾型或一種所謂的壁流型蜂窩結(jié)構(gòu)體可以用作蜂窩結(jié)構(gòu)體310。在過(guò)濾型或壁流型蜂窩結(jié)構(gòu)體中，在上游端封閉并在下游端開口的廢氣通道以及在下游端封閉并在上游端開口的廢氣通道交替形成。蜂窩結(jié)構(gòu)體310的材料以及用在蜂窩結(jié)構(gòu)體310上的NOx儲(chǔ)存和還原催化劑與第一個(gè)實(shí)施例中的蜂窩結(jié)構(gòu)體10的相同。
放電電極板320設(shè)置在蜂窩結(jié)構(gòu)體310的一個(gè)表面(在圖5中的上表面)上。在放電電極板320和殼302之間用氧化鋁墊片(未顯示)或類似的提供密封。電源插頭326的插頭電極326a連接到放電電極板320。插頭電極326a涂有一層絕緣層327。插頭電極326a和殼302通過(guò)絕緣層327互相電絕緣。
接收電極板315設(shè)置在相對(duì)于放電電極板320的一邊上，蜂窩結(jié)構(gòu)體310插入它們中間。接收電極板315設(shè)置在距離蜂窩結(jié)構(gòu)體310預(yù)定的距離上。接收電極板315電接地。放電電極板320和接收電極板315可以由耐熱導(dǎo)電材料如不銹鋼做成。
在蜂窩結(jié)構(gòu)體310的上游位置，在廢氣流動(dòng)的方向上，排出口340a和340b被固定在殼302上，通過(guò)該排出口340a和340b，助氧化劑被提供到殼302內(nèi)。排出口340a和340b通過(guò)提供助氧化劑的供給管341連接到放電器42。如此設(shè)置排出口340a和340b，以便從排出口340a和340b排出的助氧化劑隨廢氣流到蜂窩結(jié)構(gòu)體310、放電電極板320以及接收電極板315的上游端面。
直流電源30連接到電源插頭326。直流電源30的結(jié)構(gòu)和用于控制直流電源30的控制系統(tǒng)與第一個(gè)實(shí)施例中的一樣。因?yàn)榈谒膫€(gè)實(shí)施例的其他結(jié)構(gòu)與第一個(gè)實(shí)施例相同，所以相同的或相應(yīng)的部分用相同的附圖標(biāo)記表示，并且其詳細(xì)的說(shuō)明不在這里重復(fù)了。
在按照第四個(gè)實(shí)施例設(shè)計(jì)的氣體凈化裝置301中，從發(fā)動(dòng)機(jī)排出的包含有PM的廢氣通過(guò)排氣管被引入殼302，通過(guò)在上游端開口的廢氣通道流入蜂窩結(jié)構(gòu)體310，并通過(guò)在下游端開口的廢氣通道從下游排出蜂窩結(jié)構(gòu)體310。
同時(shí)，利用由脈沖電源43提供的電能，在放電器內(nèi)的電極(未顯示)之間產(chǎn)生電暈放電，并該電暈放電作用在由于泵44的運(yùn)轉(zhuǎn)提供的空氣上。因此生成用作活性物質(zhì)或助氧化劑的臭氧。這樣生成的臭氧從排出口340a和340b排出，并向蜂窩結(jié)構(gòu)體310的上游端面提供。臭氧促進(jìn)包含在廢氣中的PM和粘附到蜂窩結(jié)構(gòu)體310上的PM(主要包括碳C)的氧化和/或燃燒。
如到目前為止所詳細(xì)描述的，根據(jù)第四個(gè)實(shí)施例，因?yàn)橹趸瘎┕┙o源設(shè)置在用作吸附部分的蜂窩結(jié)構(gòu)體310的上游，該供給源提供用作助氧化劑的臭氧，所以促進(jìn)了在蜂窩結(jié)構(gòu)體310上吸附的PM通過(guò)氧化和/或燃燒的移除。從而，抑制了PM在蜂窩結(jié)構(gòu)體310中堆積。
根據(jù)第四個(gè)實(shí)施例，因?yàn)榉涓C結(jié)構(gòu)體形成為基本為矩形柱形狀，所以能夠提高在安裝整個(gè)裝置時(shí)的效率。
通過(guò)使用如本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例所述的氣體凈化裝置測(cè)量當(dāng)沒(méi)有提供助氧化劑時(shí)的PM的凈化率和當(dāng)提供助氧化劑時(shí)的PM的凈化率。直流電源30的電源電壓是30kV。所提供的助氧化劑的量是每分鐘50升(50L/min)，即每分鐘提供50升含100ppm臭氧的干空氣。用ELPI(電子低壓沖擊器)測(cè)量PM的量。當(dāng)沒(méi)有提供助氧化劑時(shí)，如在圖6中所示的，在由直流電源30開始作用電壓之后，在短時(shí)間內(nèi)在電極之間發(fā)生短路，為響應(yīng)過(guò)電流的產(chǎn)生，直流電源30停止工作。另一方面，當(dāng)提供助氧化劑時(shí)，如在圖7中所示的，沒(méi)有產(chǎn)生由于短路引起的過(guò)電流，氣體穩(wěn)定地被凈化一段較長(zhǎng)的時(shí)間。
當(dāng)本發(fā)明已經(jīng)參照其具體實(shí)施例說(shuō)明時(shí)，將明白本發(fā)明不局限于具體的實(shí)施例或結(jié)構(gòu)。相反，本發(fā)明傾向于覆蓋各種修改以及等效的布置。另外，當(dāng)?shù)刃?shí)施例的不同裝置在不同的典型的組合及結(jié)構(gòu)中顯示時(shí)，其他的包括更多、更少或只有一個(gè)單獨(dú)的裝置的組合及結(jié)構(gòu)也在本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)。
例如，在所述實(shí)施例中，臭氧用作助氧化劑。但是，能夠在本發(fā)明中使用的適當(dāng)?shù)闹趸瘎┌◤南铝薪M中選擇的至少一種氣體，該組包括臭氧O3，氧原子O，超氧陰離子自由基O2-，羥基自由基OH-，烷氧自由基R-O2，二氧化氮NO2以及氧O2。在本發(fā)明中，助氧化劑不局限于上面提到的那些，只要助氧化劑能夠使PM在比不使用助氧化劑時(shí)(大約650℃到700℃)低的溫度下燃燒和/或氧化即可。
在本發(fā)明中的助氧化劑供給源可以包括處理裝置，例如通過(guò)處理空氣產(chǎn)生助氧化劑的放電器42。做為另一種選擇，助氧化劑供給源可以包括一種通過(guò)處理不同于空氣的物質(zhì)而產(chǎn)生助氧化劑的處理裝置。此外，助氧化劑供給源可以包括儲(chǔ)存助氧化劑的貯存箱。
在所述實(shí)施例中，使用了中心電極20、120或220、殼2、放電電極板320以及接收電極板315。但是，在本發(fā)明中所使用的電極的形狀和結(jié)構(gòu)沒(méi)有具體地限制。例如，可以使用網(wǎng)狀電極。在本發(fā)明中的吸附部分不局限于蜂窩結(jié)構(gòu)體。只要吸附部分能夠吸附通過(guò)的PM并且是耐熱的，吸附部分的材料和結(jié)構(gòu)可以適當(dāng)?shù)剡x擇。例如，電極自身或金屬網(wǎng)可以用作吸附部分。
在所述的實(shí)施例中，中心電極20、120或220連接到負(fù)極，殼2或接收電極板315接地。但是，只要在兩個(gè)電極之間施加預(yù)定的高電壓，本發(fā)明就能夠?qū)崿F(xiàn)。中心電極可以連接到正極。要作用的電流可以從直流、交流、脈沖電流以及交流或直流與脈沖電流的結(jié)合中適當(dāng)?shù)剡x擇。另外，不需要一直作用電壓。而是，當(dāng)需要時(shí)可以作用電壓，例如，當(dāng)需要捕集PM或需要燃燒PM時(shí)。在所述實(shí)施例中，本發(fā)明用于從車輛的內(nèi)燃機(jī)排出的廢氣的凈化。但是，本發(fā)明能夠用于從船、飛機(jī)等排出的廢氣的凈化。此外，本發(fā)明能夠用于在施工場(chǎng)所、車間等中的灰塵的凈化，以及在隧道中的浮塵凈化。這些以及其他類似的情況在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種氣體凈化裝置，該裝置使提供給氣體凈化裝置的氣體中所包含的顆粒物質(zhì)通過(guò)電場(chǎng)的作用被吸附到吸附裝置(10)，其特征在于，該氣體凈化裝置包括供給裝置，用于向所述吸附裝置(10)提供助氧化劑。
2.如權(quán)利要求1所述的氣體凈化裝置，其特征在于，提供第一電極和第二電極，這兩個(gè)電極極性相反并用于產(chǎn)生電場(chǎng)；所述吸附裝置(10)設(shè)置在第一電極與第二電極之間；并且在吸附裝置(10)的上游端面上提供助氧化劑。
3.如權(quán)利要求2所述的氣體凈化裝置，其特征在于，供給裝置包括排出口，該排出口面向靠近第一電極和第二電極中的至少一個(gè)的部分。
4.如權(quán)利要求2所述的氣體凈化裝置，其特征在于，供給裝置包括排出口，該排出口設(shè)置為靠近第一電極和第二電極中的至少一個(gè)。
5.如權(quán)利要求4所述的氣體凈化裝置，其特征在于，第一電極和第二電極中的一個(gè)穿過(guò)吸附裝置(10)；并且穿過(guò)吸附裝置(10)的那一個(gè)電極包括中空部分和連通孔，助氧化劑流入該中空部分，靠近穿過(guò)吸附裝置(10)的那一個(gè)電極的上游端形成該連通孔，從而助氧化劑從中空部分通過(guò)連通孔排出。
6.如權(quán)利要求4所述的氣體凈化裝置，其特征在于，第一電極和第二電極中的一個(gè)穿過(guò)吸附裝置(10)；并且供給裝置包括排出口，助氧化劑通過(guò)該排出口被排出，該排出口形成為圓柱形并圍繞著穿過(guò)吸附裝置(10)的那一個(gè)電極。
7.如權(quán)利要求1到6中任一個(gè)所述的氣體凈化裝置，其特征在于，助氧化劑包括臭氧、氧原子、超氧陰離子自由基、羥基自由基、烷氧自由基、二氧化氮以及氧中的至少一種。
8.如權(quán)利要求1到6中任一個(gè)所述的氣體凈化裝置，其特征在于，供給裝置包括用于通過(guò)處理空氣來(lái)生產(chǎn)助氧化劑的處理裝置。
9.如權(quán)利要求1到6中任一個(gè)所述的氣體凈化裝置，其特征在于，供給裝置包括儲(chǔ)存助氧化劑的貯存箱。
10.如權(quán)利要求8所述的氣體凈化裝置，其特征在于，處理裝置包括放電器(42)，給放電器(42)提供電力的脈沖電源(43)，以及給放電器(42)提供空氣的泵(44)。
11.如權(quán)利要求1到6中任一個(gè)所述的氣體凈化裝置，其特征在于，氣體凈化裝置連接到內(nèi)燃機(jī)的排氣口。
12.如權(quán)利要求11所述的氣體凈化裝置，其特征在于，該內(nèi)燃機(jī)是柴油機(jī)。
全文摘要
一種氣體凈化裝置(1)，該裝置(1)使提供給氣體凈化裝置的氣體中所包含的顆粒物質(zhì)(PM)通過(guò)電場(chǎng)的作用被吸附到吸附裝置(10)(例如蜂窩結(jié)構(gòu)體(10))上，該氣體凈化裝置包括用于給吸附裝置(10)提供助氧化劑的供給裝置(例如包括放電器(42)、脈沖電源(43)、泵(44)和排出口(40a，40b)的臭氧發(fā)生器)。
文檔編號(hào)B01D53/94GK1834417SQ20061007171
公開日2006年9月20日 申請(qǐng)日期2006年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月16日
發(fā)明者井部將也, 平田裕人, 垣花大 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社