JPS60187710A - 内燃機関の排ガスから固体粒子を除去する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、内燃機関の排ガスから固体粒子を除去する装
置であって、ケーシング状の管体が設けられており、該
管体の入口端部が排ガスを導く導管と連絡し、捷だ管体
の出口端部が遠心分離器の入口と接続しており、該遠心
分離器がその構成部分である円筒体の一端に接線方向入
口を有し、前記円筒体が他端において、固体粒子用の出
口へ向って先細になった円錐部分へ移行しており、かつ
前記円筒体の入口側端部からは、該円筒体の軸線に共軸
に、浄化された排ガスを排出するだめの侵入管が外部に
向って導かれており、前記ケーシング状の管体が、該管
体の高電圧に対して絶縁された支持体を有し、該支持体
はケーシング状の管体の軸線に共軸に延在しかつ多額の
半径方向平面において互に密に並列配置されたコロナ放
電円板を有し、該コロナ放電円板が前記支持体を介して
高電圧源の一方の極と結合きれており、壕だ前記高電圧
源の他方の極がケーシング状の管体に接続されている形
式のものに関する。

〈従来技術〉 ドイツ連邦共和国特許出願公開第３１４１１５６号明細
書並びに図面に基づいて公知になっている前記形式の装
置は複数本の管から成る管束を有し、各管内には夫々共
軸に電極支持体が挿入されており、該電極支持体上には
、互に密に複数のコロナ放電円板が並列配置きれている
。

排ガスは管の端面から流れ込み、管をその長手方向に流
過して集合室内へ流入し、そこから連絡導管を介してサ
イクロン式遠心分離器へ導かれる。

管内では、停車って極微分配された煤はコロナ放電によ
って荷電されて管壁で分離される。

大きな片又は煤粒子が壁に集積されかつ煤層が所定の厚
さに生長すると直ちに、煤層は面状に剥離し、かつその
際に生じる大きな煤層は排ガス流によって移送されてサ
イクロン式遠心分離器へ搬送され、そこで遠心力の作用
を受けて機械的に分離される。従って公知の装置は管内
部では比較的低い排ガス流動速度で稼働する。特に公知
の装置の提案によれば煤層は、揺振装置又はブロー装置
のような機械的手段を用いても剥離される。このことは
比較的多額の経費がかかることを意味し、その上に装置
は嵩張り、その所要スペースが著しく大になる。その結
果。

内燃機関で運転されかつ該内燃機関の排ガスの放出を特
に煤成分を含ませずに行おうとする自動車、特に乗用車
に前記装置を組込むことが困難になる。

更に又、公知の装置では電極支持体が絶縁体を介して装
置のケーシングと耐高電圧に結合されており、かつ電圧
の給電が絶縁体を介して高電圧源から行われるが、この
絶縁体は、排ガスによって、しかも大片状の煤成分を含
んだ排ガスによって直接吹きつけられるので、絶縁体表
面が急速に汚染されることになる。この汚染は漏れ抵抗
を著しく低下させるので、稼働中に可成りの位のエネル
ギが煤層を介してケーシングへ移動することになり、そ
の結果、高電圧装置の需要電力は著しく増大する。高電
圧装置は、自動車を駆動する内燃機関から給電されねば
ならないので、高電圧供給装置のための電力を取出すゆ
えに、このような自動車の相対的な燃料消費量もやはり
著しく高くなる。更に父、公知の装置では、煤成分が周
期的に管壁に蓄積しかつやはり周期的に剥離されること
によって稼働が非連続的になり、この場合、分離器は周
期的に増減し、あるいは又、サイクロン式遠心分離器も
一時的にいわば脈動的に過負荷を受けることになる。分
離された煤が、新気と燃料との混合気と一緒に後燃焼す
るために内燃機関の吸込み側へ再び戻し供給される場合
に特に、このような脈動的な煤の戻しは、内燃機関の作
動に、もしくは燃焼結果にマイナスの作用を及ぼす。

〈発明の課題〉 本発明の課題は、以上述べてきた公知の装置によって惹
起される諸問題を解決しかつ諸欠点をすべて除くことで
ある。

〈発明の構成〉 前記課題を解決する本発明の手段は、管体を通って流過
する排ガスが、２．５ｍ／Ｓｆｆよりも大きな平均排ガ
ス流動速度、殊に５〜３０ｍ／ｓｅｅの平均排ガス流動
速度を有している点にある。

〈作用〉 本発明の構成によって、静電フィルタとも呼ぶことので
きる静電式装置部分における高電圧の所要電力が減少さ
れる。それというのは、煤粒子の拡大プロセスが、後述
のように排ガスの高い流動速度によって強められるから
である。

壕だ排ガスの流動速度が高いことに基づいて比較的小型
の構造、しかも、慣用の乗用車における排気マフラーの
ザイズに匹敵できるような小サイズの構造が得られる。

就中、細長く延在する形状の構造を実現することが可能
である。従って本発明の装置は、排気マフラーの代りに
有利に組込むことができ、この場合本発明の装置は部分
的には、すでに消音機能をも一緒に果／ζす訳である。

排ガスの高い流動速度は更に又、公知の装置に比して機
能の一定性及び機能の確実性を高める。排ガス流は、コ
ンスタントな大きさの、比較的小さな流過断面積に均等
に分配される。その場合、装置の総容積が、排ガスによ
って均等に流過され完全に活用さｈる。高い流動速度に
よって、煤及び発生する比較的大きな煤粒子の安定した
吹払いが行われ、その場合煤粒子が管壁に多量に固着す
ることはない。従って、内燃機関の燃焼室を介して煤を
燃焼・除去する際に、管壁からの煤粒子の脈動的な剥離
のために、前記燃焼室への煤の戻し量が脈動的に増大す
る不都合な現象が避けられる。１だ煤粒子の自発的な移
送が電極への煤粒子の付着を　□阻止し、これによって
公知の静電フィルタの傾向、つ１す、煤の積層厚の増大
に伴なって電珍問隔が減少することによって破壊電圧を
発生させる傾向が低下される。このような絶縁破壊に基
づく電圧の漏れによる静電フィルタの短時間の反覆的な
故障が充分に回避されろ。

〈実施態様とその作用〉 特許請求の範囲の従属請求項に記載した手段によって本
発明の有利な実施態様が得られる。

請求の範囲第２項に記載した特に有利な実施態様では、
螺旋流の発生に基づいて排ガス中の煤は管体の内周壁に
近い区域に保たれ、かつ、絶縁体上に比較的厚い煤層が
形成するのを阻止する。更にこのような煤の堆積には排
ガスの高い流動速度が対抗作用を及ぼす。従って装置の
構造寸法が規定されている場合には絶縁体の抵抗を大き
くすることが可能であるので、分路を介して漏れ出る高
電圧電流はごく僅かになり、装置の効率は増大する。こ
のことは、本発明の装置を自動車で使用する場合に特に
意味がある。

請求の範囲第９項及び第１０項に記載した実施態様によ
れば、内燃機関の煤の排除を特定のインター・ミルをお
いて簡単に行うことができ、特許請求の範囲第１１項に
記載した手段によって分離された固体粒子は、例えば周
知の集塵掃除器の場合に類似したフィルタ・ζラグ（紙
フィルタ、メタルフィルタなど）に集塵され、該フィル
タノクッグの煤を又ハ、該フィルタバッグを煤と一緒に
、焼、却することによって煤及びその他の固体粒子を排
除することが可能である。この焼却は定置の焼却設備に
おいて公害の怖れなく行われる。その他の公知の除去装
置において例えばフィルタ詰りによって生じるような余
分の使用経費及び稼働の不確実性が確実に避けられると
共に、費用も最小限に抑えられる。請求の範囲第８項に
記載した手段のように分離された固体粒子を後燃焼のた
めに内燃機関の吸込み側に供給する場合とは異なって、
請求の範囲第９項〜第１２項に記載した手段によって、
固体粒子が内燃機関に供給されるために生じる内燃機関
の過度の摩耗も回避される。

請求の範囲第１３項及び第１４項に記載した実施態様に
よって、排ガスから固体粒子を除去する本発明の装置を
併用して運転される内燃機関の保守・整備が著しく容易
になり、特定のインター・ぐルで行う必要もなくなる。

請求の範囲第１６項に記載した煤焼却装置に要するエネ
ルギ需要量は特に低い。それというのは、発生する燃焼
熱が、焼却すべき固体粒子の可燃性を高めるために利用
されるからである。請求の範囲第１７項及び第１８項に
記載した実施態様によって、内燃機関の排ガス中の酸素
低下分が予測され、しかも特に全負荷運転時に、欠如空
気が、固体粒子を多量に含んだ排ガスに供給される。特
に有利には請求の範囲第１９項及び第２０項に記載した
ように添加空気源としてクランクケースの空気逃し口か
ら取出されるガスが使用される。そこから取出されるガ
ス流は、排ガスに圧力をかけて供給するのに必要なガス
圧下で充分な酸素を含Ｘ７でいる。

〈実施例〉 次に図面につき本発明の５実施例を詳説する。

内燃機関（図示せず）から排気マニホルド系に放出され
た排ガスは連絡導管１を介して、内燃機関の排ガスから
固体粒子を除去する装置へ供給されるが、該固体粒子除
去装置は以下、静電式煤分離器２と呼ばれる。連絡導管
１は第１の渦巻ケーシング３へ接線方向に開口し、該渦
巻ケーシングは、長く延在しプこケーシング状の管体４
の端部に共軸に接続し、しかも管体寄りの端面側で開い
ている。前記管体牛の他端部には第２の渦巻ケーシング
６が接続し、該渦巻ケーシングもやはり管体牛の内部へ
向って開いており、かつ該管体に対して共軸に配置され
ており、かつ渦巻ケーシングから接線方向に連絡部７が
設けられており、該連絡部はやはり接線方向で遠心分離
器９の流入円筒体８へ開口している。本実施例ではサイ
クロン分離器として構成された遠心分離器は前記管体生
の軸線に平行に位置しかつ慣用のように流入円筒体８を
有し、該流入円筒体には、該流入円筒体に対して減径さ
れた円筒体１０が共軸に接続し、該円筒体は先細の円錐
部分１１へ移行している。該円錐部分には出口１４を有
する集合室１２が接続している。流入円筒体８から侵入
管１５が円筒体ｌＯ内へ共軸に侵入しており、そこから
煤の少ないガスを外部へ導く。

管体手内には、導電性側斜から成る電極支持体１６が共
軸に延在し、該電極支持体には規則的な間隔をおいて複
数のコロナ放電円板１７が挿嵌配列されており、該コロ
ナ放電円板は外周に多数のシャープなエツジ又は尖頭を
有している。電極支持体１６は一方の側では高圧絶縁体
１８を介して第１の渦巻ケーシング３の端壁２０と結合
されており、捷だ他方の側では高圧絶縁体１９を介して
第２の渦巻ケーシング６の端壁２１と結合されている。

また高圧絶縁体１９はブッシング端子２２を有し、該ブ
ッシング端子を介して電極支持体１６が直流高圧源２３
と接続されている。該直流高圧源２３の他方の極は管体
牛の導電性管壁と結合されている。また高圧絶縁体１８
及び１９を夫々保護管２４　、２５が間隔をおいて内包
しており、各保護管は管体４の軸線に共軸に位置してい
て端壁２０　、２１と固定的に結合されており、かつ連
絡導管１゜７の幅を超えて軸方向に延びており、しかし
高圧絶縁体１８．１９を下回っている。長く延在した管
体牛の内径とコロナ放電円板１７の外径もしくは保護管
２４の外径との間にはコンスタントな幅の環状室２６が
設けられている。この環状室を介して排ガスは管体牛を
支障なく通流することができる。

管体牛はその作用においてコロナ放電円板１７と共に１
つの静電集積体を形成している。内燃機関から到来する
排ガスは連絡導管１を経て第１の渦巻ケーシング３内へ
接線方向に導入され、該渦巻ケーシングから側方へ強い
渦流を伴なって環状室２６内へ流出し、管体牛を螺旋状
に流過しかつ第２の渦巻ケーシング６を経てサイクロン
型の遠心分離器９の流入円筒体８内へ接線方向で導入さ
れる。この流入円筒体８内において排ガスは渦流を継続
して円筒体１０内に達し、これに続く先細の円錐部分１
１内へ流入する。排ガスの大部分は次いで侵入管１５を
経て再び逆流していくが、排ガスの僅少部分は出１」１
４を経て流出する。

連絡導管１内へ流入する排ガス、特にディーゼル機関か
ら発生した排ガスは、極微分配された煤を含んでおり、
該煤には、その他の異物乃至固体粒子が混じっているこ
ともある。管体手内へ流入したのち排ガスは強い電界に
曝され、該電界においてコロナ放電円板１７の外周の尖
頭にはコロナ放電が生じる。コロナ放電円板１７には、
直流高圧源２３の負の極が接続さ扛ている。コロナ放電
はコロナ放電円板１７と管体牛の管壁との間の環状室２
６内で発生する。コロナ放電内に達した煤粒子は擬似帯
電される。

帯電した煤粒子間には、強い静電力を介して強烈な交互
衝突が生じる。この衝突時に煤粒子は互に付着し合い、
環状室２６を通って飛翔するにつれて徐々に生長して、
比較的大きさ煤粒子を形成する。

正確に云えば、この動作時の衝突プロセスを２種に区別
することができる。第１の衝突プロセスは粒子と管壁と
の衝突プロセスであり、これは、帯電した煤粒子が静電
力を介してコロナ放電円板１７から管体牛の管壁へ加速
される場合に生じる。帯電した煤粒子は、場合によって
はすてに管壁に付着している煤粒子と衝突して互に接触
し合って生長し管壁で、より大きな煤粒子を形成する。

これらの煤粒子は管壁において、該管壁に付着した薄い
煤層を介しての電荷の流出によって自己放電し、これに
よって管壁への刺着作用を失ない、かつ管壁への衝突直
後に、流過する排ガスの流動力によって再び剥離される
。その際煤粒子は再び擬似帯電され、このとき正の電荷
をとるのは勿論である。環状室２６において、この剥離
された比較的大きな煤粒子はコロナ放電に基づく負の見
掛は電荷担体によって擬似帯電されて管壁へ向って逆行
加速される。こうして管壁との衝突プロセスが改めて始
まる。

第２の衝突プロセスは粒子と粒子との衝突プロセスであ
る。コロナ放電円板１７によって負の電荷を？ｆＦびた
煤粒子と、管体手の管壁から剥離された正の電荷を帯び
た煤粒子は飛翔中に環状室２６内で互に衝突しかつ静電
付着力と機械的伺着力とによって互に付着し合う。拡大
された煤粒子は帯電煤粒子又は見掛は電荷担体によって
再び電荷が切換えられ、かつ正の電荷か又は負の電荷に
応じてコロナ放電円板へ向ってか又は管壁へ向って加速
される。この衝突プロセスは粒子の荷電によって著しく
強められる。それというのは衝突横断面がクーロンの力
を介しての強い吸引作用によって粒子横断面を遥かに超
えて拡大されているからである。

公知の形式の静電フィルタとは異なって、本発明の前記
静電式煤分離器は、環状室内での排ガス速度は、２．５
　ｍ／ｓｅｅよりも犬で、殊に有利には少なくとも５ｍ
／ｓｅｅであるように設計されている。この排ガス速度
は最高３　Ｑ　７７１　／１Ｉ８ｃまで増大させること
ができる。この場合、コロナ放電の安定性が高い排ガス
速度によって妨害されることになるような値が上限値と
着像される。

高い流動速度は、煤粒子を管体牛の管壁と一時的にしか
接触せしめない。それというのは煤粒子が流動力によっ
て即座に再び剥離されるからである。従って付着積層は
増大せず、管体４の内部では煤の分離は生じない。この
静電作用区２分つまり管体牛は、煤粒子間に強力な衝突
プロセスを開始させて極小煤粒子を大きな煤粒子に成長
させるだめのものでしかない。これらの大きな煤粒子は
排ガスと共に管体牛から出て、次いでサイクロン式の遠
心分離器９内に達する。

ここで煤粒子は遠心力の作用と加速された回転運動の作
用とを受けて遠心分離器９の内壁で分離され、かつ、小
さな排ガス部分流と一緒に集合室１２内へ移動していく
。サイクロン式の遠心分離器のコア部に位置する排ガス
は浄化された排ガスとして侵入管１５を介して外部へ流
出し、場合によってはマフラーを経て大気中へ流出する
ことができる。これに対して出口１４を介して流出する
排ガス部分流は分離した煤粒子を多量に含有しており、
次いで集塵タンク内へ達するか、それとも煤を装置から
有利に排除するために内燃機関の吸込み側へ戻される。

こｎが有利なのは、車両運転用の内燃機関は、いずれに
しても排ガス放出を改善するために、特にＮＯＸ成分を
減少させるために排ガスを戻して運転されるからである
。戻された排ガスは分離煤を付加的に導き、該分離煤は
内燃機関の燃焼室内で後燃焼される。

慣用の静電フィルタの場合に比して、１０倍も高い流動
速度で排ガスを流動させることによって、排ガス中の煤
粒子は静電式煤分離器内ではもはや分離されず、該分離
器内を流過飛翔中に、より大きな煤粒子に変化されるに
すぎない。

この場合重要なことは、粒子が比較的長い区間にわたっ
て、２つのフィールド電極間を、つまり極性の異なった
コロナ放電円板１７と管体Φの管壁との間を前記の高い
流動速度で導かれ、これによって粒子が電荷変換プロセ
スの反覆によってできるだけ頻繁にかつ繰返し互に衝突
し合うようにする点にある。粒子の拡大プロセスは高い
流動速度によって強められる。それというのは、コロナ
放電区域内における乱流の高まりによって粒子が、低速
度の場合よりも均一に帯電されるからである。これによ
って静電式煤分肉［（器を稼働させるのに要する過剰電
荷が少くなり、ひいては高電圧出力も小になる。更に又
、慣用の静電フィルタに比して粒子間の衝突回数が高め
られる。それというのは粒子と粒子との衝突プロセスが
、管壁からの粒子の剥離が頻繁に反覆されることによっ
て始めに可能になるからである。

管体内部における高い排ガス速度の適用によって、静電
式煤分離器は、形状、構造体積及び機能の確実性の点で
、低い流動速度で稼働するその他の静電フィルタよりも
、自動車内への組込みに一層良好に適合するように構成
するととができる。サイクロン式遠心分離器を静電式煤
分離器に対して軸平行に配置したことによって、自動車
の床下組込みを可能にしかつ形状及び体積の点で排気マ
フラに比肩できるような扁平構造が得られる。高い流動
速度と相俟って螺旋流を生せしめるようにしたことによ
って排ガス流は狭い環状室２６に均等に分配される。デ
フユーザ又は類似の流動要素を組込む必要がないので管
体手内で短絡流が生じることはない。管体容積は完全に
活用される。

また排ガスの高い流動速度によって、管体内に煤が堆積
されることはなく、管体から煤は常時均等に排除される
。従って、比較的多量の中間堆積煤が突発的に押出され
る不都合な事態が避けられる。このような事態が生じる
と、サイクロン式遠心分離器は短時間過負荷を受けるこ
とになり、また、侵入管１５を経て流出する排ガス中で
も、出口１４を経て流出する排ガス中でも煤濃度が急激
に高まることになる。しかもこの場合、環境汚染以外に
燃焼過程も衝撃的又は脈動的にネガティブな影響を受け
ることになる。ところで本発明では管体４から煤が均等
に排除されるので、運転の経過につれて成長する煤層が
両電極に堆積して電極間隔を減少させることは決してな
い。従って電気的な絶縁破壊の傾向は著しく減少されて
いる。従って又、電圧の落ち込みによる短時間の、かつ
再圧にわたる欠落は避けられる。

構成上の配置形式によって管体牛の内部における排ガス
螺旋流の制御が可能になり、この制御自体は高圧絶縁体
の機能確実性を改善する。

高圧絶縁体１８　、．１９の範囲における螺旋流の中心
では排ガス中の煤含有分は著しく減少されている。それ
というのは煤粒子は大きな螺旋流によって外寄りに振り
飛ばされる・からである。

更に又、高い流動速度は高圧絶縁体自体に比較的厚い煤
層を形成するのをやはり阻止する。従って高圧絶縁体の
汚れも少くなるので、装置の稼働中、算定されたプリー
ダ抵抗は維持される。

また高圧絶縁体は保護管２４．２５によって、流入排ガ
スの擦過に対し七防護することができる。高圧絶縁体の
絶縁破壊強さと機能確実性とに基づいて、静電式煤分離
器に要する電力も比較的小さくすることができる。

自己点火式内燃機関ような内燃機関の排ガス中には煤以
外に不燃性の固体粒子例えば銹、摩滅片、灰なども含ま
れていることがあるので、これらの固体分を内燃機関の
燃焼室内へ直接戻すと、内燃機関の摩耗が増大すること
になる。

従って付加的な構成では、第１の渦巻ケーシング３への
連絡導管１の開口部の上流側に付加的なサイクロン式遠
心分離器２８を前置することも可能であり、該遠心分離
器２８では前記固体成分の比較的重い粒子が排ガスから
分離される。

分離された粒子はバンカ２９へ導入されるが又は全排ガ
ス流の１〜２％に相当する部分排ガス量と共に車外へ搬
送される。前記固体分の分離粒子はごく小量でしがない
ので、これによって装置全体の分離度合が著しく減少す
ることはない。これによって、軟質の可燃性煤粒子がら
成る。排ガス中の上粒子分だけが内燃機関の燃焼室へ供
給される。

第２図には、第１図の静電式煤分離器の異なった実施態
様が示されており、この場合コロナ放電円板１７は所定
の区域において円筒電極３１に取換えられている。その
他の構成は第１図に示した実施例の場合と同様である。

本実施態様では、構造サイズが等しければ粒子拡大に関
しては同等の効率が得られる。しがしながら、　・この
ために要する所要電力は、前記の構成によって減少され
る。それというのは円筒電極３１の範囲では、発光コロ
ナ放電を生せしめない静電界しか形成されないからであ
る。管体Φへの排ガスの流入口には先ずコロナ放電円板
１７の管区分が設けられ１次いで円筒′電極３１の管区
分とコロナ放電円板１７の管区分が交互に続き。

管端部区分では円筒電極３１が設けられたことによって
、排ガス中の煤粒子は、管体４内へ流入すると直ちに先
ず帯電される。これによって同時に強力な、粒子と壁と
の衝突プロセスが始まる。コロナ放電円板区域の端部で
円筒電極３１の範囲の最初の静電界区域へ流入する際に
は。

両方の極性をもった帯電煤粒子が存在している。

これらの帯電煤粒子は電界力によって夫々逆の極性の電
極へ向って加速される。該電極に到達した煤粒子は放電
され、かつ排ガス流の流動力によって管壁から再び剥離
されると電荷変換される。純然たる静電界範囲における
電荷変換プロセスによって、両方の極性をもった煤粒子
は比較的長い区間にわたって存在するので、粒子と管壁
との衝突プロセスは連続的に反覆され、かつ煤粒子はよ
り大きな粒子に生長することができ、第１図に示した実
施例の場合と同等の効果を奏することができる。これに
対して純静電界範囲においては、コロナ放電円板による
コロナ放電範囲におけるよりも僅かな電流が流れる。

それというのは、純静電界範囲では、煤粒子に刺着した
電荷しか搬送されず、見掛けの過剰電荷は搬送される必
要がないからである。コロナ放電円板を有する区域と円
筒電極を有する区域とを交互に順次配置したことによっ
て得られる利点は、純静電界範囲において粒子と粒子と
の衝突プロセスの際に中性の煤粒子が形成される場合に
は該中性の煤粒子はコロナ放電円板区域のコロナ放電範
囲において再び擬似帯電されることである。次いで再び
衝突プロセスが改めて強められるので、管を通過する飛
翔時間又は管長が短かくても、できるたけ大きな粒子が
生じることができる。

第１図の実施例の別の態様として示した第３図では、遠
心分離器９の出口１４に開口する集塵容器が配置されて
おり、かつ取外し可能な紙製の集塵バッグ４１′として
構成されている。遠心分離器９によって分離された煤及
びその他の固体粒子は次いで、内燃機関の吸込み側へで
はなくて、前記集塵バッグ４１′　に導かれ、該集塵バ
ッグは、掃除機の紙・２ノグようにフィルタとして作用
する。集塵バッグが満杯になると直ちに該集塵バッグは
交換されるが、この場合集塵バッグの収容能力は、該集
塵バッグが、例えば再給油の場合のように内燃機関の運
転を中断する必要がある場合にか、又は昼間の走行終期
に、新しい空の集塵バッグに交換できる程度に選ばれて
いる。満杯の集塵バッグは定置の設備で無害に焼却され
る。との実施態様は例えば、フォークリフト車、路線パ
ス、建設機械などのような実用車に有利に適用すること
ができる。

勿論、このフィルタとして働く集塵バッグは別の不燃性
材料から成っていてもよく、この場合は別の適当な形式
で収容物を処理せねばならない。この手段によって内燃
機関における摩耗、つまり分離された固体成分を内燃機
関の吸込み側へ戻す場合（で発生する摩耗は確実に避け
られる。多孔性の壁を使用する慣用のフィルタ装置に対
比して、本発明の実施態様では閉塞の怖れがなくなる。

このような閉基は、看過できないほどの稼働不確性を伴
ないかつ高いチェック費を必要とする。

第４図に示した実施例では遠心分離器９の出口１４は煤
焼却装置４３に通じ、該煤焼却装置は、燃焼室４５を組
込んだケーシング４４から成っている。出口１４の延長
部は侵入管５４として一方の端面４２から共軸にケーン
フグ４４内へ突入しかつ燃焼室４５に開口している。該
燃焼室４５は電気的な加熱体４６を有し、該加熱体は、
ケーシング４４の外部に在る電源４８から電気的な接続
導線４７を介して給電される。

燃焼室４５は、出口１４とは反対の側でケーシング４４
の底部へ向って開いており、かつこの開口部位には、加
熱体４６に後置されたフィルタ４９を有している。ケー
シング４４は端面牛２の傍に出口を有し、該出口から排
ガス導管５１が半径方向に延びている。寸だ前記端面４
２の側では燃焼空気供給導管５２が側方で開口し、該燃
焼空気供給導管は、端面４２のところで侵入管５４を取
囲む環状室５３に通じている。該環状室５３と侵入管５
４の内部との間には空気取入れ口５５が設けられてお秒
、該空気取入れ口を介して燃焼空気が、出口１４から燃
焼室生５へ固体粒子を含んだ状態で導かれる排ガスに混
合される。従って侵入管５４は、供給される燃焼空気と
排ガスとの混合室として働く。

第４図に示した前記実施例は次のように作動する。

燃焼室４５は電気的加熱によって約５００〜６００℃に
維持され、この温度は、僅かな排ガス部分流と共に供給
される固体成分を燃焼温度にするのに充分である。しか
しながら電気的加熱体４６の範囲でなお燃焼されなかっ
た媒介は後置のフィルタ４９において捕捉される。該フ
ィルタは、ガス流によって加熱されて、煤を燃焼するの
に充分な高い温度をやはり有しているので、該フィルタ
で捕捉された媒介は後れ馳せながら完全燃焼する。フィ
ルタの出口で流出する浄化された燃焼ガスは次いで、前
記燃焼室牛５と侵入管５４とを環状に囲みながら向流で
端面４２へ向って還流し、排ガス導管５１を経て流出す
る。これは燃焼室４５に対して顕著な熱回収を生ぜしめ
るので、所要の加熱電力が著しく低減さｎる。ケーシン
グ４４には充分に断熱処置が施されて、ここでも熱損失
を最小限に抑えるのが有利である。

全負荷運転範囲では排ガスはごく僅かな酸素しか含有し
ていないので、特に全負荷運転範囲では燃焼空気供給導
管５２を介して、かつ又。

内燃機関の運転パラメータに関連して作動される弁５０
によって制御しつつ前記排ガスに空気を添加するのが有
利である。この空気は、排ガス圧よりも必然的に高い圧
力を生ぜしめる空気ポンプ５６によって準備される。し
かし該空気ポンプ５６を用いずに燃焼空気を内燃機関の
クランクケースから取出すことも可能である。それとい
うのは、クランクケースから出るガスもやはり僅かな過
圧下にあり、かつ又、クランクケースから逃げるガスは
充分な酸素と炭化水素とを含有し、この酸素と炭化水素
は燃焼室４５においてやはり発熱しつつ燃焼されるから
である。このことは加熱電力を低減させるのに役立つ。

例えば実用車のために使用される比較的大型の内燃機関
の場合、需要加熱電力は恐らく不都合に高くなることが
ある。このような場合を考慮した第５図匹示す実施例で
は燃焼室４５内には電気的加熱体４６に続いて触媒作用
素子５７が後置されており、該触媒作用素子は加熱体牛
６とフィルタ４９との間に介在している。この触媒作用
素子は、固体分を燃焼させるのに必要な最低温度を低下
させる。また侵入管５４′内には燃料導管５９が開口し
、該燃料導管を介して燃料が排ガスと供給空気とに添加
される。燃料の添加量は調量装置６０を介して調整する
ことができる。ところで燃焼室４５′に供給される排ガ
スと空気と燃料と煤粒子又は固体粒子から成る混合物は
触媒の比較的低い作用温度にされればよい。５００〜６
００℃への燃焼室の本来の加熱は、燃料及び煤自体の触
媒反応による燃焼によって行われる。

材料をそれ相応に選べば電気的加熱体、触媒担体及びフ
ィルタは単−材料例えば触媒で被覆された導電性のセラ
ミックフオームから成っていてもよい。本実施例では煤
及びすべての分離された可燃性成分は連続的に燃焼され
る。装置故障にも内燃機関の運転が妨げられることはな
い。それというのは１本発明の装置は内燃機関に対して
、いかなる反作用を発生させることはなく、例えば排ガ
スのセラミックフィルタ系において行われるような負荷
に関連した背圧を生ぜしめることはない。電流又は燃料
の形での補助エネルギ量はきわめて僅かである。本発明
の装置は発生煤を連続的に燃焼させるので、自由燃焼イ
ンターバルを制御する必要はない。特に添加燃焼空気を
供給するためにクランクケースがら空気を取出す場合に
は、空気ポンプに要するエネルギ並びに空気ポンプ自体
の設置も省くことができるので、装置のコストも低下す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の略示図、第２図は本発明
の第２実施例の略示図、第３図は分離された固体粒子を
排出する装置を備えた本発明の第３実施例の略示図、第
４図は分離された固体粒子を後焼却する装置を備えた本
発明の第４実施例の略示図、第５図は付加燃料によって
分離固体粒子を後焼却する装置を備えた本発明の第５実
施例の略示図である。 ■・・・連絡導管、２・・・静電式媒介離器、３・・・
第１の渦巻ケーシング、牛・・管体、６・・・第２の渦
巻ケーシング、■・・連絡部、δ・・・流入円筒体、９
・・・遠心分離器、１０・・・円筒体、１１・・・円錐
部分、１２・・・集合室、１４・・・出口、１５・・・
侵入管。 １６・・・電極支持体、１７・・・コロナ放電円板、１
８、工９・・・高圧絶縁体、２０．２１・・・端壁、２
２・・・シツシング端子、２３・・・直流高圧源、２４
゜２５・・・保穫管、２６・・・環状室、２８・・・付
加的なサイクロン式遠心分離器、２９・・・バンカ、３
１・・・円筒電極、４１′・・・集塵バッグ、４２・・
・端面、４３・・・煤焼却装置、４４・・・ケーシング
、４５゜牛５′・・・燃焼室、４６・・・加熱体、４７
・・・接続導線、４８・・・電源、４９・・フィルタ、
５０・・・弁。 ５１・・・排ガス導管、５２・・・燃焼空気供給導管、
５３・・・環状室、５４．５４’・・・侵入管、５５・
・・空気取入れ口、５６・・・空気ポンプ、５７・・・
触媒作用素子、５９・・・燃料導管、６０・・・調量装
置１４ゆ、、ＦＩＧ・ム

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　内燃機関の排ガスから固体粒子を除去する装置で
   あって、ケーシング状の管体（４）が設けられており、
   該管体の入口端部が排ガスを導く導管と連絡し、寸だ管
   体の出口端部が遠心分離器（９）の入口と接続しており
   、該遠心分離器がその構成部分である円筒体（１０）の
   一端に接線方向入口を有し、前記円筒体が他端において
   、固体粒子用の出口（１４つへ向って先細になった円錐
   部分（１１）へ移行しており、かつ前記円筒体（１０）
   の入口側端部からは、該円筒体の軸線に共軸に、浄化さ
   れた排ガスを排出するだめの侵入管（１５ンが外部に向
   って導かれており、前記ケーシング状の管体（４）が、
   該管体の高電圧に対して絶縁された支持体（１６）を有
   し、該支持体はケーシング状の管体（４）の軸線に共軸
   に延在しかつ多数の半径方向平面において互に密に並列
   配置されたコロナ放電円板（１７）を有し、該コロナ放
   電円板が前記支持体（１６）を介して高電圧源（２３）
   の一方の極と結合されており、才だ前記高電圧源の他方
   の極がケーシング状の管体（牛）に接続されている形式
   のものにおいて、管体（４）を通って流過する排ガスが
   、２．５ｙｎ／’］ｅｃよりも大きな平均排ガス流動速
   度を有していることを特徴とする、内燃機関の排ガスか
   ら固体粒子を除去する装置。 ２　ケーシング状の管体（４）の入口端部で、排ガスを
   導く連絡導管（１）が接線方向に開１」シ、寸だ前記ケ
   ーシング状の管体（４）の出口端部には、ザイクロン式
   の遠心分離器（９）の接線方向入口に開口する接線方向
   連絡部（７）が設けられており、かつ支持体（１６）が
   両端で夫々１つの絶縁体（１８，１９）内に支承されて
   おり、各絶縁体が前記ケーシング状の管体（４）の端壁
   （２０，２１）と結合されており、かつ前記絶縁体の長
   さの一部が、前記の各端壁と夫々結合された保護管（２
   ４，２５）によって内包されており、該保護管が前記ケ
   ーシング状の管体（４）の内部へ向って開きかつ、管体
   入口端部の接線方向の連絡導管（１）の少なくとも全幅
   もしくは管体出口端部の接線方向連絡部（７）の少なく
   とも全幅にわたって延びている、特許請求の範囲第１項
   記載の装置。 ３、遠心分離器（９）がケーシング状の管体（４）に平
   行にかつ該管体に直接液して配置されている、特許請求
   の範囲第１項又は第２項記載の装置。 牛、支持体（１６）上には、コロナ放電円板（１４）を
   有する区分と円筒電極（３１）を有する区分とが交互に
   順次配列されている、特許請求の範囲第１項から第３項
   までのいずれか１項記載の装置。 ５、　ケーシング状の管体（４）の入口端部を起点とし
   て先ずコロナ放電円板（１７）を有する区分が配置され
   ており、該区分に引続いて。 円筒電極（３１）を有する区分とコロナ放電円板（１７
   ）を有する区分とが交互に順次配列されており、かつ前
   記ケーシング状の管体（４）の出口端部には円筒電極（
   ３１）が設けられている、特許請求の範囲第４項記載の
   装置。 ６、　ケーシング状の管体（４）の入口端部への連絡導
   管（１）内に粗粒子分離器（２８）が設けられている、
   特許請求の範囲第１項から第５項までのいずれが１項記
   載の装置。 ７、粗粒子分離器が遠心分離器（２８）である、特許請
   求の範囲第６項記載の装置。 ８、固体粒子用出口（１４）が内燃機関の吸込み側に通
   じている、特許請求の範囲第３項から第７項までのいず
   ｎが１項記載の装置。 ９、固体粒子用出口（１４）が集塵容器（４１′）に通
   じている、特許請求の範囲第３項から第７項までのいず
   れが１項記載の装置。 １０、集塵容器が取外し可能なフィルタである、特許請
   求の範囲第９項記載の装置。 １１、フィルタが可燃性４シ料から成る、特許請求の範
   囲第１０項記載の装置。 １２、フィルタがマフラケーシング内に内蔵されている
   、特許請求の範囲第１０項又は第１１項記載の装置。 １３、浄化された排ガスのための出口と、分離除去され
   た固体粒子のだめの出口とを備えた、内燃機関の排ガス
   から固体粒子を除去する装置において、固体粒子用出口
   （１４）が煤焼却装置（４３）に通じている。！許請求
   の範囲第３項から第７項寸でのいずれか１項記載の装置
   。 １４、煤焼却装置（４３）が燃焼室（４５）を有し、該
   燃焼室内には電気式の加熱体（４−６）が配置されてい
   る、特許請求の範囲第１３項記載の装置。 １５　燃焼室（４５）が開いた出口を有しかつ加熱体（
   ４６）と前記出口との間にフィルタ（４９）が配置され
   ている、特許請求の範囲第１４項記載の装置。 １６、燃焼室（４５）が、該燃焼室を取囲んで外部への
   放熱に対して防護さ扛たケーシング（４４）内に組込ま
   れており、かつ、前記燃焼室の出口から出るガスが、固
   体粒子用出口（１４）を前記ケーシング（４４）へ連通
   開口させる側に位置している排ガス導管（５１）へ向流
   で流れる、特許請求の範囲第１５項記載の装置。 １７、燃焼室（４５）の入口側で、空気圧力源（５６）
   からの空気供給導管（５２）が開口している、特許請求
   の範囲第１４項から第１６項１でのいずれか１項記載の
   装置。 １８、空気供給導管（５２）内には、内燃機関の運転・
   ξラメータに関連して制御可能な弁（５０）が配置され
   ている、特許請求の範囲第１７項記載の装置。 １９、空気供給導管（５２）が内燃機関の全負荷運転時
   に開かれている、特許請求の範囲第１８項記載の装置。 ２０．　空気供給導管（５２）が、内燃機関のクランク
   ケース空気逃し口から導かれている１％許請求の範囲第
   １７項記載の装置。 ２１、ケーシング（４４）への固体粒子用出口（１４）
   の連通開口部と燃焼室（４５）との間に混合室（５４′
   ）が配置されている、特許請求の範囲第１７項から第１
   ９項までのいずれか１項記載の装置。 ２２、燃焼室（４５’、）内には、加熱体（４６）の下
   流側で触媒作用素子（５７）が配置されている。特許請
   求の範囲第２１項記載の装置。 ２３、混合室（５４’）内に燃料導管（５９ンが開口し
   、該燃料導管内には調量装置（６０）が配置されている
   。特許請求の範囲第２２項記載の装置。 ２４、加熱体（４６）、触媒作用素子（４７）及びフィ
   ルタ（４９）が一体に構成されており。 かつ、触媒で被覆された導電性のセラミックフオームか
   ら成る１％許請求の範囲第２２項記載の装置。