DE19681728C2

DE19681728C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen aus Brennkraft-Maschinen mit innerer oder äußerer Verbrennung

Info

Publication number: DE19681728C2
Application number: DE19681728T
Authority: DE
Inventors: Chan Ho Park; Yong Hee Lee
Original assignee: Seondo Electric Co Ltd
Current assignee: Seondo Electric Co Ltd
Priority date: 1995-12-28
Filing date: 1996-01-19
Publication date: 2000-10-19
Anticipated expiration: 2016-01-20
Also published as: GB9813922D0; JP3233411B2; WO1997024515A1; JPH11512651A; KR970044278A; GB2324053A; CN1206450A; CN1085776C; DE19681728T1; GB2324053B; US6168689B1; KR0148563B1; AU4400896A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen, die durch eine Kammer geleitet werden, durch Verbrennen kornförmiger Teil chen in einer Plasma-Atmosphäre, durch Entfernen chemischer gasförmiger Materialien mit negativen Ionen und durch Eliminieren von NO_x mit ultravioletter Strahlung, die durch ein elektrisches Hochspannungs-Feld induziert werden. Speziell betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung, mit denen es möglich ist, Abgase zu reinigen, wobei das Verfahren den Schritt des Verbrennens der kornförmigen Teilchen mit einer Corona-Entladung nach Überführen der Teilchen in einen Plasma-Zustand, den Schritt des Entfernens gasförmiger Materialien mit negativen Ionen und den Schritt des Eliminierens von NO_x mit ultravioletter Strahlung umfaßt.

Die Hauptgründe von Umweltverschmutzung sind Rauch und Geräusche, wie sie von Indu strieanlagen und Kraftfahrzeugen erzeugt werden. Insbesondere werden Dieselmotoren in weitem Umfang genutzt, und zwar aufgrund ihres hohen Leistungsvermögens und der nie drigen Kosten. Im Fall der Benutzung von Dieselmotoren treten Probleme dahingehend auf, daß Dieselmotoren Rauch einschließlich kornförmiger Teilchen, Kohlenwasserstoffen, NO_x, sowie Geräusche usw. ausstoßen. Diese Probleme müssen gelöst werden, um die Verschmutzung der Umwelt zu verhindern. Um diese Probleme zu lösen, wurden intensive Untersuchungen über das Reinigen von Abgasen und die Reduzierung der Geräusche durchgeführt.

Bisher bekannte Verfahren der Reinigung von Abgasen und der Geräuschreduzierung machen Gebrauch von Filtern mit Katalysatoren, elektrischen Feldern und einer Nachver brennung von Abgasen.

In der Druckschrift DE 38 34 920 wurde ein System beschrieben, das abgeschiedene Kohlenstoff-Teilchen in einem Keramikfilter mit Ozon verbrennt, das durch ein elek trisches Feld einer Stärke von 20 kHz und 20 MV produziert wurde.

In der Druckschrift WO 92 00 442 wurden ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrie ben, bei denen Abgase in einen Kanal eines Keramikkörpers geführt werden, in dem ein elektrisches Feld in einer Richtung quer zur Strömungsrichtung erzeugt wird. Die Ruß- Teilchen, die an den Wänden des Kanals abgeschieden werden, werden zuerst durch eine Entladungs-Elektrode negativ geladen und anschließend in Form von Ionen oxidiert, die an Sauerstoff haften.

In der Druckschrit DE 37 11 312 wurden ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrie ben, in der Teilchen dadurch entfernt werden, daß sie mit UV-Strahlen ionisiert werden und an einer Platte gesammelt werden.

In der Druckschrift DE 33 14 168 wurde ein System beschrieben, in dem neutrale Teilchen in zwei Seitenströme aufgeteilt werden, die über Elektroden mit großer Ober fläche geleitet werden, die bei gegensätzlich geladenen Potentialen gehalten sind.

In der Druckschrift US 5,074,112 wurde eine Vorrichtung beschrieben, in der ein Filter, das innerhalb eines Hohlraums angeordnet ist, teilchenförmige Verbrennungsprodukte aus Abgasen entfernt, die den Hohlraum passieren, und elektromagnetische Wellen Hitze zum Entzünden der teilchenförmigen Verbrennungsprodukte erzeugen.

Wie oben beschrieben, können herkömmliche Verfahrensweisen nur dazu angewendet werden, einen Teil der Ruß-Teilchen zu eliminieren. Die anderen Komponenten ein schließlich NO_x sowie die Geräusche werden ausgestoßen, ohne daß sie entfernt werden.

Dementsprechend wurde im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen erfunden.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen zu schaffen, die aus Motoren und Industrieanlagen ausgestoßen werden. Speziell ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit denen Abgase gereinigt werden können, durch Aufteilen der kornförmigen Teilchen und schädlichen Materialien in Abgasen und anschließend durch direktes Verbrennen der kornförmigen Teilchen in einer Plasma-Atmosphäre; durch erneu tes Verbrennen winziger Teilchen mittels Gleichstrom-Hochspannung und Wechselstrom- Hochspannung; durch Entfernen schädlicher Materialien mit negativen Ionen; und durch Entfernen von NO_x mit ultravioletter Strahlung und Ozon durch Oxidation in NO₃, das leicht in Wasser gelöst werden kann, das durch den Seilen's-Effekt einer PN-Diode in dieser Vorrichtung erzeugt werden kann.

Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist in sieben Einheiten unterteilt, um die Produktivität und Effizienz der Nachbehandlung zu verbessern. Diese können in Kom bination oder getrennt voneinander verwendet werden, je nach der Art des Abgases, da in jeder Einheit eine Wirkung der Verringerung der Menge von Abgasen eintritt.

Im Rahmen der Erfindung läßt eine Aufteil-Einheit Abgase mit hoher Geschwindigkeit passieren und verbrennt Teilchen, die sich in der Aufteil-Einheit gesammelt haben.

In der Aufteil-Einheit, die von den Abgasen mit hoher Geschwindigkeit passiert werden soll, werden ein EHD-Verfahren (Elektro-Hydrodynamik-Verfahren) und ein elektro statisches Verfahren an einer Flaschenhals-förmigen Düse angewendet, um den Abgas- Strom zu beschleunigen.

Die negativ geladenen Teilchen werden viel stärker durch die Spannungsdifferenz zwi schen einem Ionisierungs-Stift und einer Anziehungs-Elektrode beschleunigt, und daher wird ein Verweilen oder Verlangsamen der Abgase in der Kammer verhindert. Die nega tiv geladenen Teilchen werden durch die elektrostatische Kraft der Sammel-Elektrode ange zogen, die aus einem Metallgitter hergestellt ist, und Teilchen, die die aus einem Metall gitter bestehende Sammel-Elektrode nicht passieren können, fallen nach unten in eine Vertiefung, wo ein Satz Entladungspole angeordnet ist, um große Teilchen zu verbrennen.

In einer Plasma-Einheit werden Teilchen, die durch die Sammel-Elektrode hindurch getreten sind, unter Anwendung eines Corona-Prozesses verbrannt. Darin werden kleine Teilchen durch einen Corona-Strom verbrannt, der zwischen einem Plasma-Einheitsstab und einem Gitter erzeugt wird.

Um Abgase noch wirksamer zu reinigen, werden sie nach Passieren der Plasma-Einheit zu einer Elektronen-Einheit geleitet. Die Elektronen-Einheit verbrennt winzige Teilchen mittels Gleichstrom-Hochspannung und Wechselstrom-Hochspannung. Eine Wechselstrom- Hochspannung wird in Querrichtung zwischen einer Stift-Platte und einer Loch-Platte angelegt, um einen Corona-Strom zu erzeugen und winzige Teilchen zu verbrennen. Eine Gleichstrom-Hochspannung wird über eine Loch-Platte und einen Ionisierungs-Stift angelegt, welcher Teilchen zu der Loch-Platte treibt, um die Effizienz der Corona-Entla dung zwischen der Loch-Platte und der Stift-Platte zu verstärken.

Durch das oben beschriebene Verfahren werden kornförmige Komponenten des Abgases nahezu vollständig entfernt.

Es gibt auch schädliche chemische Materialien einschließlich NO_x in Abgasen. Diese werden mit negativen Ionen entfernt, die durch eine Ionisierungs-Einheit erzeugt werden, die UV-Strahlen zwischen einem Plasmastrahl und einer Gegenelektrode erzeugt. Diese UV-Strahlung erzeugt viele negative Ionen. Schädliche Materialien lagern sich an negative Ionen und Ozon an und werden in andere Materialien verwandelt.

Um NO_x zu entfernen, das in der oben genannten Ionierungs-Einheit nicht entfernt wird, wird eine Sieb-Einheit verwendet. Die Sieb-Einheit umfaßt eine erste Keramik-Platte und eine zweite Keramik-Platte, die hexagonale Löcher aufweisen, in denen PN-Dioden angeordnet sind.

Bei Einwirkung einer Spannung von 10 kV, die an die Platten angelegt wird, werden UV- Strahlen in großer Menge um die hexagonalen Löcher erzeugt, und diese UV-Strahlen wandeln O₂ in Ozon um. Außerdem erzeugen die PN-Dioden einen Temperaturabfall durch den Sellen's-Effekt unter Kondensation von gasförmigem H₂O in Wasser. Während des vorstehend beschriebenen Prozesses wird die Wirksamkeit des Entfernens von NO_X noch erhöht, wenn man den Platten Luft zuführt.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann eine Vereinigungs-Einheit enthalten, die Maschinen- bzw. Motorgeräusche absorbiert und die elektromagnetischen Wellen, die bei hoher Frequenz abstrahlen, abschirmt. Die Vereinigungs-Einheit wird verwendet, damit diese Vorrichtung gemäß der Erfindung den Bestimmungen der EMI- und der EMC- Spezifikation genügt.

Gemäß der obigen Beschreibung kann die Vorrichtung der Erfindung Abgase vollständig reinigen und kann anstelle eines Schalldämpfers eingesetzt werden.

Die Aufgabe gemäß der Erfindung sowie weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden noch deutlicher offenbar aus der folgenden Beschreibung im Zusam menhang mit den beigefügten Figuren. Darin zeigen:

Fig. 1 eine Explosionsansicht aller Komponenten der Vorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2(a) eine schematische Ansicht, die das Prinzip der Reinigung von Abgasen in einer Aufteil-Einheit zeigt;

Fig. 2(b) eine Corona-Bürste des Entladungs-Typs;

Fig. 3(a) eine zusammengebaute Ausführungsform der Komponenten einer Aufteil-Einheit;

Fig. 3(b) eine perspektivische Ansicht einer Düse, die auf eine Aufteil-Einheits- Leitanordnung montiert ist;

Fig. 4(a) eine perspektivische Ansicht einer Zelle einer Plasma-Einheit;

Fig. 4(b) eine Veranschaulichung eines Corona-Stroms des Entladungs-Typs in einer Zelle einer Plasma-Einheit;

Fig. 4(c) eine perspektivische Ansicht eines Stiftes einer Plasma-Einheit, der im Innenraum der Verbindungskappe der Zelle der Plasma-Einheit montiert ist;

Fig. 5(a) eine perspektivische Explosionsansicht einer Elektronen-Einheit;

Fig. 5(b) eine schematische Ansicht zur Berechnung der Entfernung zwischen den Hochspannungs-Elektroden im Ruß-Reinigungsraum;

die Fig. 5(c) und 5(d) eine Schaltung zur Versorgung eines Ionisierungs- Stiftes mit Gleichstrom-Hochspannung;

Fig. 6 eine schematische Querschnittsansicht einer Ionisierungs-Zelle, die die Erzeugung eines Plasma-Stroms veranschaulicht;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht einer Mehrzahl von Ionisierungs-Zellen, die auf einer Zellen-Platte angeordnet sind;

Fig. 8 eine Ansicht im Detail, die eine Sieb-Einheit des Zusammenbau-Typs zeigt;

Fig. 9(a) eine Schaltung für einen Hochfrequenz-Hochspannungs-Generator;

Fig. 9(b) eine Spannungsverstärker-Schaltung zur Verstärkung einer Spannung, die an eine Spule dritter Ordnung angelegt wird;

Fig. 10 eine horizontale Querschnittsansicht einer Vereinigungs-Einheit; und

Fig. 11 eine perspektivische Ansicht der gesamten Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung von außen.

Die Erfindung wird nun weiter im Detail erläutert und dabei auch ihre bevorzugten Ausführungsformen erklärt.

Nachfolgend wird die Erfindung im einzelnen unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert.

Es wird zuerst auf Fig. 1 Bezug genommen. Diese zeigt alle Komponenten der Vor richtung zum Reinigen von Abgasen gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung umfaßt eine Aufteil-Einheit 100, die die Abgase mit hoher Geschwindigkeit passieren läßt und große Teilchen verbrennt, die sich in der Aufteil-Einheit 100 gesammelt haben; eine Plasma-Einheit 200, die direkt kornförmige Teilchen verbrennt, indem sie sie mit einem Corona-Strom in den Plasma-Zustand überführt; eine Elektronen-Einheit 300, die winzige Teilchen mittels Gleichstrom-Hochspannung und Wechselstrom-Hochspannung verbrennt; eine Ionisierungs-Einheit 400, die schädliche Materialien dadurch eliminiert, daß sie zahlreiche negative Ionen erzeugt; eine Sieb-Einheit 600, die NO_x durch Erzeugung von Ozon mit ultravioletter Strahlung und Ionen zur Oxidation von NO_x in NO₃ erzeugt, das leicht in Wasser gelöst werden kann, das durch den Sellen's-Effekt einer PN-Diode 620 in der Sieb-Einheit 600 erzeugt wird; und eine Vereinigungs-Einheit 700, die die Anlagen- bzw. Motorgeräusche verringert und die elektromagnetischen Wellen abschirmt, die von den oben beschriebenen Einheiten 100, 200, 300, 400 und 600 abgestrahlt werden; sowie einen Hochfrequenz-Hochspannungs-Generator (nicht gezeigt), der jeder Einheit Hoch spannung liefert.

Jede Einheit wird nachfolgend weiter im einzelnen erklärt.

Eine Aufteil-Einheit 100 ist im einzelnen in Fig. 2(a) und (b) sowie in Fig. 3(a) und (b) gezeigt.

Es wird nun auf Fig. 2(a) Bezug genommen. Diese veranschaulicht das Arbeitsprinzip der Flaschenhals-Düse 105 in der Aufteil-Einheit 100, wie sie zum Eliminieren kornförmi ger Teilchen durch Verlangsamen des Abgasstroms verwendet wird. Die Aufteil-Einheit 100 umfaßt einen Ionisierungs-Stift 110, der bei hoher Frequenz befindliche Hochspan nung induziert und so Luft und kornförmige Teilchen im Abgas ionisiert; eine Anzie hungs-Elektrode 120 in der Düse 105, die bei hoher Frequenz gehaltene Hochspannung zum Beschleunigen des Abgases induziert; eine siebförmige Sammel-Elektrode 130, die die körnförmigen Teilchen auftrennt, d. h. größere Teilchen nach unten in eine Vertiefung unterhalb der siebförmigen Sammel-Elektrode 130 fallen läßt und kleine Teilchen durch die Sammel-Elektrode 130 hindurchtreten läßt; und Entladungsstäbe 140, die die her abgefallenen Materialien in der Vertiefung verbrennen.

Die Aufteil-Einheit 100, die die Abgase von der Anlage bzw. Maschine aufnimmt, trennt somit diese Abgase in Rauch und kornförmige Teilchen und filtriert anschließend kornför mige Teilchen entsprechend Fig. 2(a) ab.

Fig. 2(b) zeigt eine Corona-Bürste, welche die ausgebaute Form des Ionisierungs-Stiftes 110 zum Laden der kornförmigen Teilchen in den Abgasen ist.

Fig. 3(a) veranschaulicht eine perspektivische Ansicht einer Leit-Anordnung 190 einer Aufteil-Einheit 100. Diese Anordnungen 190, wie sie auch in Fig. 1 gezeigt sind, sind in einer Reihe und im Stapel aufwärts bzw. abwärts in einem Gehäuse der Aufteil-Einheit 100 angeordnet. Die Aufteil-Einheit 100 umfaßt einen Ionisierungs-Stift 110, der bei spielsweise das Aussehen einer Corona-Bürste hat; ein Luft-Einlaßloch 150, das die Abgase in den Kanal einläßt; eine Aufteil-Einheits-Leitvorrichtung 160, an der die Flaschenhals-Düse angebracht ist; einen Aufteil-Einheits-Stift 170, der größere Teilchen verbrennt und an den Entladungsstäben 140 unterhalb der Sammel-Elektrode 130 vor dem Ionisierungs-Stift 110 angebracht ist; und eine Aufteil-Einheits-Platte 180, auf der die vorstehend genannten Teile montiert sind.

Fig. 3(b) ist eine perspektivische Ansicht der auf der Leitanordnung 190 der Aufteil- Einheit 100 montierten Flaschenhals-Düse 105. Im Unterschied zu Fig. 1, in der nur die Leitanordnung 190 der Aufteil-Einheit 100 in die Aufteil-Einheit 100 eingebaut war, kann - wie aus Fig. 3(b) ersichtlich - die Flaschenhals-Düse 105 an der Leitanordnung 190 der Aufteil-Einheit 100 angebracht sein. Wie in Fig. 2(a) gezeigt, kann der Aufteil- Einheits-Stift 170 anstelle des Ionisierungs-Stiftes 110 eingesetzt werden.

Fig. 4(a) zeigt eine Einheitszelle 250 der Plasma-Einheit 200, die aus einigen Einheits zellen aufgebaut ist. Die Plasma-Einheitszelle 250 umfaßt einige Plasma-Einheitsstäbe 210 mit Halbkugelform, die einen Corona-Strom erzeugen und damit die durch die Sammel- Elektrode 130 der Aufteil-Einheit 100 hindurchgetretenen Teilchen verbrennen; einige Stab-Löcher 220, in die die vorstehend genannten Plasma-Einheitsstäbe 210 eingesetzt werden; Gitter 211 (nicht in Fig. 4(a) gezeigt), die als Entladungs-Elektrode des Plasma-Einheitsstabs 210 dienen; und ein Erdungsloch 260, das mit den Gittern 211 verbunden ist.

Fig. 4(b) zeigt den Corona-Strom, der zwischen dem Plasma-Einheitsstab 210 in der Plasma-Einheitszelle 250 und dem als Gegenelektrode 211 verwendeten Gitter erzeugt wird. Wenn beispielsweise der Einheitsstab 210 und die Gegenelektrode 211 unter Hochspannung wie beispielsweise +10 kV bzw. -10 kV gesetzt werden, tritt ein Ladungs strom-Phänomen zwischen den beiden Polen auf, nämlich zwischen dem Einheitsstab 210 und der Gegenelektrode 211, wie dies in Fig. 4(b) gezeigt ist. Der Status der Elek tronenbewegung im elektrischen Feld bei einem derartigen Entladungsstrom-Phänomen ist auf der rechten Seite von Fig. 4(b) gezeigt.

Ein Plasma ist ein in starkem Maße ionisiertes Gas, in dem Teilchen, die eine positive oder negative elektrische Ladung tragen, in äquivalenter Weise in einem unterschiedlichen Zustand existieren, das von hoher Dichte ist und in dem elektrische Neutralität in vollem Umfang beibehalten wird. Speziell ein Corona-Strom, wie er in Fig. 4(a) veranschau licht ist, ist ein elektrisches Entladungsphänomen, in dem zwischen beiden Elektroden Leuchtanteile anscheinend miteinander gemischt sind. Mit anderen Worten: Es ist ein elektrisches Entladungsphänomen, in dem der Umfang des Leuchtens vom Auftreten her weiter ist, da dieses Phänomen mit einem feinen Lichtfluß verbunden ist.

Um eine solche Corona-Entladung zu nutzen, wird - wie in Fig. 4(b) gezeigt - der Plasma-Einheitsstab 210 in Linie mit der Durchflußrichtung der Plasma-Einheitszelle 250 angeordnet, und das Gitter 211, das als Gegenelektrode dienen kann, wird auf dem Strömungsdurchgang installiert. Im Gegensatz dazu wird der Plasma-Einheitsstab 210 - wie in Fig. 4(c) gezeigt - in das Stabloch 220 der Verbindungskappe 255 eingesetzt, die vertikal zur Durchflußrichtung der Plasma-Einheitszelle 250 montiert ist, und die Gegen elektrode (nicht gezeigt), die auf der Innenumfangsseite gegenüber dem Stab 210 montiert ist, kann für die oben angesprochene Corona-Entladung verwendet werden.

Wenn nicht die Effizienz der Reduktion schädlicher Komponenten im Abgas auf hohem Niveau gehalten werden muß, kann das Gitter 211, das als Gegenelektrode verwendet wird, weggelassen werden. Dies bedeutet, daß trotz der Tatsache, daß der Plasma-Ein heitsstab 210 in einer bestimmten Richtung wie beispielsweise in vertikaler, horizontaler oder rückwärts gerichteter Richtung gegenüber dem Abgasstrom angebracht ist, im wesentlichen dieselbe Reduktion der Konzentration an schädlichen Komponenten im Abgas und dieselbe Kapazität erzielt werden kann. Beide Elektroden 210, 211 der Plasma- Einheitszelle 250 sollten mit bei hoher Frequenz gehaltener Hochspannung versorgt werden, um einen Corona-Strom zu erzeugen. So ist das spitz zulaufende Ende des Plasma-Einheitsstabs 210 dicht mit Elektronen, wodurch ein Corona-Plasma wie beispiels weise eine Lichtbogen-Entladung erzeugt wird, die durch die Bewegung der Elektronen hervorgerufen wird, die mit deren Schwerkraft durch Selbstvibration initiiert wird.

Wie in Fig. 5(a) gezeigt, umfaßt die Elektronen-Einheit 300 zum Verbrennen winziger Teilchen mit Gleichstrom- und Wechselstrom-Hochspannung eine Loch-Platte 310, eine Ionisierungsstift-Platte 320 und eine Stift-Platte 350 in Form eines einheitlichen Satzes, der dieselbe Größe aufweist.

Die Loch-Platte 310 ist eine Platte, die eine Mehrzahl von Luft-Einlaßlöchern 330 aufweist, die in regelmäßigen Abschnitten in jeder Richtung angeordnet sind. Jedes Loch 330 sorgt für einen glatten Strom des Abgases. Ein Gitter 210 (nicht in Fig. 5(a) gezeigt), das am Einlaßloch 330 angebracht ist, sorgt für einen glatten Strom elektrisch geladener Teilchen und dient gleichzeitig als Elektrode für die elektrische Entladung.

Die Ionisierungsstift-Platte 320, die mit Hochfrequenz-Hochspannung beaufschlagt wird, ist auch eine flache Platte, an der eine Mehrzahl von Ionisierungs-Stiften 110 an Stellen vorgesehen wird, die koaxial mit dem Zentrum des jeweiligen Luft-Einlaßloches 330 liegen und in derselben Zahl vorgesehen werden.

Jeder Ionisierungs-Stift 110 erzeugt eine Zahl von Elektronen, wodurch ein Elektronen- Wind auftritt, wodurch es für eine große Zahl von Ionen leicht wird, die Teilchen in dem Abgas zu fangen. So sollte die Ionisierungsstift-Platte 320 mit einer Mehrzahl von Luft- Einlaßlöchern 331 versehen sein, die im geometrischen Zentrum eines Rechtecks an geordnet sind, das von jeweils vier Ionisierungs-Stiften 110 gebildet wird, und zwar nahe beieinander in jeder Richtung, um für ein glattes Strömen der Abgase in ähnlicher Weise, wie oben angegeben, zu sorgen.

Die Stift-Platte 350, die die gleiche Größe aufweist wie die Loch-Platte 310 und die Ionisierungsstift-Platte 320, weist eine Mehrzahl von Plasma-Einheitsstäben 210 auf, die an derselben Stelle angebracht sind, an der der Ionisierungs-Stift 110 der Ionisierungsstift- Platte 320 angeordnet ist.

Diese Plasma-Einheitsstäbe 210 werden dazu gebracht, einen Corona-Strom zum Ver brennen elektrisch geladener Teilchen durch Entladung abzugeben, die von ihnen einge fangen werden. Die Stift-Platte 350 ist auch mit einer Mehrzahl von Luft-Einlaßlöchern 331 im jeweiligen Zentrum von vier im Rechteck angeordneten Plasma-Einheitsstäben 210 versehen, und zwar ähnlich wie die Ionisierungsstift-Platte 320. Diese dienen dem Zweck der Aufrechterhaltung guter Strömungsbedingungen der elektrisch geladenen Teilchen.

Fig. 5(b) zeigt die Ausführungsform, daß die vorstehend beschriebenen Platten 310, 320 und 350 in einer Elektronen-Einheit 300 angeordnet sind. Es ist möglich, daß diese Platten 310, 320, 350 als Elektrode oder als Gegenelektrode in jeder beliebigen Richtung angeordnet werden, beispielsweise in vertikaler Richtung, horizontaler Richtung oder rückwärts gerichteter Richtung gegenüber dem Abgas-Strom. Der Aufbau bzw. die Form und Größe dieser Platten kann variiert werden, um Haltbarkeit und Zuverlässigkeit sicher zustellen. Auch können beide Elektroden in verschiedener Weise geformt sein und beispielsweise Kreisform, vertikale Form oder elliptische Form aufweisen.

Praktisch hängt die Wirksamkeit der Reinigung der Abgase von der Größe, Form und Anordnung der Platten 310, 320 und 350 und der angelegten Spannung bzw. dem fließen den Strom ab.

Die geeignete Fläche zur Reinigung von Abgasen in der Elektronen-Einheit 300 ist gekennzeichnet durch die Gleichung

S = WnH

worin W der Abstand zwischen den Platten 310, 320 und 350 ist;
H die Höhe der Platten 310, 320 und 350 ist;
L die Menge an Abgas ist; und
S die Querschnittsfläche zum Reinigen von Abgasen ist, wenn der Raum mit n Platten besetzt ist.

Der Raum zwischen den Platten 310, 320 und 350 ist eine Durchström-Gasse, und die Fläche einer Gasse beträgt 2 LH, so daß die Gesamtfläche zum Reinigen von Abgasen in einer Elektronen-Einheit 300 der folgenden Gleichung entspricht:

A = 2nLH.

Ein Gleichstrom von 7 kV wird an jede Ionisierungsstift-Platte 320 und jede Loch-Platte 310 angelegt, um die winzigen Teilchen mit einem Ionisierungs-Stift 110 auf der Ionisie rungsstift-Platte 320 zu ionisieren und anschließend die ionisierten Teilchen an dem Gitter 211 der Loch-Platte 310 abzuscheiden und so einen Elektronen-Wind zwischen der Ionisierungsstift-Platte 320 und der Loch-Platte 310 zu erzeugen.

Ein Hochspannungs-Impuls von 10 kV wird an die Stift-Platte 350 angelegt und so ein Corona-Strom zur Verbrennung der an dem Gitter 211 gesammelten Teilchen zu erzeugen.

Fig. 5(c) ist eine Schaltung, die einem Ionisierungs-Stift 110, der auf einer Ionisierungs stift-Platte 320 der Elektronen-Einheit 300 montiert ist, eine Gleichspannung zuleitet. Die Schaltung umfaßt einen Wandler T zur Verstärkung der Spannung, Gleichrichter-Dioden D1, D2, Filter-Widerstände R1, R2 zur Dämpfung von Brumm-Signalen, einen Wider stand R3 als Zeitkonstante der Schaltung und einen Kondensator C1 zur Bestimmung der Zeitkonstante der Schaltung.

Fig. 5(d) ist eine weitere Schaltung, die Gleichstrom-Spannung an einen Ionisierungs- Stift 110 liefert, der auf einer Ionisierungsstift-Platte 320 montiert ist. Die Schaltung umfaßt einen Wandler T zur Verstärkung der Spannung, eine Gleichrichter-Diode D3, einen Widerstand R6 und einen Kondensator C2, die die Zeitkonstante dieser Schaltung bestimmen, wenn eine positive Spannung angelegt wird, und einen Widerstand R6 und einen Kondensator C2, die die Zeitkonstante dieser Schaltung bestimmen, wenn eine negative Spannung angelegt wird.

In diesem Fall beträgt das an einem Ionisierungs-Stift 110 erzeugte elektrische Feld E

E = V/[R(RC/RD)]

worin V die an einem Ionisierungs-Stift 110 angelegte Spannung ist;
R der Radius der Corona-Entladung ist, die an einem Ionisierungs-Stift 110 erzeugt wird;
RD der Radius des Entladungsstroms ist, der an einem Ionisierungs-Stift 110 erzeugt wird; und
RC der Radius des Gitters 211 ist, das an einem Luft-Einlaßloch 150 errichtet ist.

Es wird nun auf Fig. 6 Bezug genommen. Die Ionisierungs-Einheit 400 umfaßt viele Ionisierungs-Zellen 405, die aus einem Innenrohr 410 und einem Außenrohr 420 bestehen, das koaxial zu dem Innenrohr 410 angeordnet ist und durch das Gas mit hoher Geschwin digkeit hindurchtritt, und eine Loch-Platte 430, die als Gegenelektrode dient und mit Hochspannung beaufschlagt wird. Sowohl das Innenrohr 410 als auch das Außenrohr 420 sind in Form eines konisch zulaufenden Zylinders wie eine Spritze ausgebildet.

Die Loch-Platte 430, die als Gegenelektrode dient, kann in Form einer flachen Platte vor liegen, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, und kann mit einer Mehrzahl von Luft-Einlaßlö chern 431 versehen sein, deren Zahl die gleiche ist wie die Zahl der Löcher in der Ioni sierungsstift-Platte 320 der Elektronen-Einheit 300. Eine Mehrzahl von Ionisierungs-Zel len 405 ist an der Zellen-Platte 409 befestigt, die die Form einer flachen Platte, wie sie aus Fig. 7 ersichtlich ist, in dem Fall annimmt, daß sie in der Praxis in der Abgas-Reini gungsvorrichtung eingesetzt wird, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, und jede Ionisierungs-Zel le 405 ist an einer Stelle angebracht, die an der Achse zentriert ist, die durch das Zentrum eines Rechtecks läuft, das durch vier benachbarte Luft-Einlaßlöcher 431 gebildet wird.

Fig. 8 zeigt einen Satz von Sieb-Einheiten 600, der aus mehreren Sätzen aufgebaut ist. Jeder Satz von Sieb-Einheiten 600 weist eine erste Platte 601 auf, die aus einem Keramik material hergestellt ist, das mit einem Metallfilm überzogen ist, der 20 bis 30 µm dick ist, und ist mit sechseckigen Löchern 610 in Wabenform versehen. Dies ist im einzelnen in Fig. 8A dargestellt. Die erste Platte dient dazu, UV-Strahlung zu erzeugen. Jede Sieb- Einheit umfaßt auch eine zweite Platte 603, in die eine PN-Diode 620 in die sechseckigen bzw. hexagonalen Löcher 610 eingesetzt ist, die in der zweiten Platte in derselben Weise wie in der ersten Platte 601 gebildet sind, um NO_x Gas mit Feuchtigkeit zu entfernen, die durch den Temperaturabfall des Abgases erzeugt wird. Die Sieb-Einheit 600 umfaßt erste und zweite Platten 601, 603, die Stück für Stück in Form eines Moduls gestapelt sind.

Dabei beträgt die Arbeitsspannung der PN-Diode 620 0,7 V. Dementsprechend ist die Zahl der Dioden (N), die benötigt wird, durch die folgende Gleichung gegeben:

N = (Gleichspannung (V))/0,7 V.

Fig. 9(a) zeigt einen Hochfrequenz-Hochspannungs-Generator, der umfaßt: Eine mit Wechselspannung beaufschlagte Spule erster Ordnung, einen Transistor T zum Verstärken von Signalen, einen Vorspannungs-Widerstand R7 zum Stabilisieren des Betriebs, eine mit Hochspannung gemäß dem Verhältnis der Windungen beaufschlagte Spule dritter Ord nung, eine Spule zweiter Ordnung zum Modelieren von Trägern mit 50 kHz bis 100 kHz, eine Spannungsverstärker-Schaltung D5 und einen Kondensator C5 zum Laden einer Spannung dritter Ordnung.

Fig. 9(b) zeigt eine Spannungsverstärker-Schaltung D5 im einzelnen, wie sie in Fig. 9(a) gezeigt ist. Diese umfaßt eine Spule dritter Ordnung zum Induzieren von Hoch spannung gemäß dem Verhältnis der Windungen, Dioden D10 . . . D80 zum Gleichrichten der Wechselspannung, wobei Hochspannung über die Kondensatoren C5 . . . C70 aufge bracht wird. Außerdem ist die Äquivalent-Schaltung einer Spannungsverstärker-Schaltung D5 gezeigt.

Fig. 10 zeigt einen horizontalen Schnitt durch eine Vereinigungs-Einheit 700. Diese Einheit 700 umfaßt ein mechanisch-elektrisches Filter zum Absorbieren von Maschinen- bzw. Motorgeräuschen und zum Abschirmen elektromagnetischer Wellen, die durch die Corona-Entladungsprozesse abgestrahlt werden.

Diese Einheit wird verwendet, damit die Vorrichtung gemäß der Erfindung den Regeln der EMI- und EMC-Spezifikation entspricht. Durch Einsetzen einer Mehrzahl von Ferrit kernen 720 in Metallgehäuse 710 mittels Umwickeln der Ferritkerne 720 mit Draht 730 schirmt diese Einheit 700 Geräusche und Strahlung ab und genügt damit EMI- und EMC- Bedingungen.

Um eine derartige Abschirmung (EMI und EMC) wirksam zu erreichen, ist ein großer Bereich L und C bei der Resonanzfrequenz empfehlenswert. Ein feines Keramikmaterial kann anstelle des Metallgehäuses 710 verwendet werden, und ein Ferritmaterial kann für die Kerne 720 verwendet werden, die außen an dem Metallgehäuse 710 angebracht sind.

Die Ferritkerne 720 werden in zwei Gruppen eingeteilt, von denen eine für ein positives Magnetfeld arbeitet und die andere für ein negatives Magnetfeld arbeitet, so daß die elek tromagnetischen Wellen, die sich nahe dem Abgas-Auslaß befinden, vollständig beseitigt werden. Wie in Fig. 11 gezeigt ist, ist es bevorzugt, daß das ganze äußere Gehäuse über einen Abgas-Auslaß verfügt, der in Richtung des Erdbodens gebogen ist, und die Wirkun gen werden noch besser erreicht, wenn zwei Abgas-Auslässe in paralleler Anordnung verwendet werden.

Fig. 11 zeigt die ganze äußere Form der Abgas-Reinigungsvorrichtung gemäß der vor liegenden Erfindung, die aus einem Metallgehäuse besteht, um gegen äußere Schlagein wirkung resistent zu sein und zu verhindern, daß Maschinen- bzw. Motorgeräusche und elektromagnetische Wellen, wie sie von jeder Einheit erzeugt werden, abstrahlen. Der Auslaß des Gehäuses ist so ausgerichtet, daß er in Richtung auf den Erdboden zeigt.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend im einzelnen erklärt.

Die Aufteil-Einheit 100 nimmt die Abgase auf, die von einer Maschine bzw. einem Motor ausgestoßen werden, und leitet sie laufend an die Plasma-Einheit 200 weiter. In der Aufteil-Einheit 100 wird das EHD-Verfabren (Elektro-Hydrodynamik-Verfahren) zwischen der Eingangsseite (a-a) und der Ausstoßseite (b-b) angewendet, um den Strom der Abgase zu beschleunigen, und es wird Gebrauch von den elektrostatischen Kräften (Coloumb- Kräften) gemacht.

Mit Luft gemischtes Abgas wird in die Aufteil-Einheit 100 eingesaugt, und die kornförmi gen Teilchen im Abgas werden zersetzt und in negativ geladene Teilchen ionisiert. Die negativ geladenen Teilchen treten durch die Flaschenhals-Düse 105, in der sich die Geschwindigkeit des Gases aufgrund des EHD-Verfahrens erhöht.

Weiter beschleunigen sich negativ geladene Teilchen viel stärker durch die Spannungs differenz zwischen dem Ionisierungs-Stift 110 und der Anziehungs-Elektrode 120, die mit einer negativen Ladung beaufschlagt ist. Dieses Phänomen verhindert, daß das Abgas in der Aufteil-Einheit 100 verweilt oder seine Geschwindigkeit verlangsamt. Der vorstehend beschriebene Prozeß wird EHD-Verfahren (Elektro-Hydrodynamik-Verfahren) genannt. Abgas wird nach Durchtreten durch die Düse zu einer Sammel-Elektrode 130 diffundiert, wobei die Diffusionstheorie der Wellenleitung Anwendung findet. Mit anderen Worten: Abgas, das nach Hindurchtreten durch einen sehr engen Raum diffundiert, kann sich weit ausbreiten, ohne daß dabei die Geschwindigkeit gesenkt wird. Die negativ geladenen Teilchen werden von der elektrostatischen Kraft auf der Sammel-Elektrode 130 angezo gen, die aus einem Metallgitter hergestellt ist. Größere Teilchen, die nicht durch die Sammel-Elektrode 130 des Metallgitters 211 hindurchtreten können, fallen nach unten in eine Vertiefung, wo ein Satz von Entladungsstäben 140 angeordnet ist, um die großen Teilchen zu verbrennen.

Während große Teilchen im Abgas durch Verbrennen in der Vertiefung eliminiert werden, können kleine Teilchen durch die Sammel-Elektrode 130 hindurchtreten. Es ist bevorzugt, daß der Aufteil-Einheits-Stift 170 einen Kopf mit einer runden Form aufweist, um die Verbrennungsenergie zu erhöhen.

Die hohe Geschwindigkeit des Abgases ist hilfreich dafür, zu verhindern, daß sich die Sammel-Elektrode 130 mit kleinen Teilchen füllt.

In der Plasma-Einheit 200 werden die Teilchen unter Anwendung eines Plasma-Verfahrens verbrannt. Mit anderen Worten: Teilchen, die durch die Sammel-Elektrode 130 hindurch getreten sind, werden beim Durchtritt durch die Plasma-Zelle 250 verbrannt. In diesem Zusammenhang bedeutet "Plasma", daß die Teilchen in positiv und negativ geladene Teilchen aufgeteilt werden, deren Mengen gleich sind. Daher zeigen sie insgesamt einen neutralen Zustand. Kleine Teilchen, die durch die Sammel-Elektrode 130 hindurchtreten können, werden in einer Plasma-Einheitszelle 250 mittels eines Corona-Stroms verbrannt, der zwischen einem Plasma-Einheitsstab 210, der mit positiver Spannung beaufschlagt wird, und einem Gitter 211 erzeugt wird, das mit negativer Spannung beaufschlagt wird.

Dabei werden deswegen, weil das Plasma, das in der Plasma-Einheit 200 erzeugt wird, die Tendenz dazu hat, elektrische Neutralität aufgrund der gleichen Dichte von positiver und negativer elektrischer Ladung aufrecht zu erhalten, dann, wenn Hochspannung an den Plasma-Einheitsstab 210 und das Gitter 211 für eine kurze Zeit angelegt wird, Teilchen im Abgas, das in die Plasma-Einheitszelle 250 einströmt, geladen und mittels einer Flammen-Entladung verbrannt, die zwischen dem Plasma-Einheitsstab 210 und dem Gitter 211 auftritt.

Außerdem schwingen die Teilchen aufgrund der Eigenschaft, einander durch elektro statische Kräfte anzuziehen, und dies verhindert, daß das Gitternetz 211 mit Teilchen gefüllt wird. Außerdem oszillieren Elektronen im Plasma-Zustand, und die Oszillations frequenz der Elektronen erhöht das Schwingen der Teilchen.

Die Oszillationsfrequenz f_k ist gegeben durch

f_k = 8,9 × 10³√N

worin N die Elektronendichte ist.

Die Oszillationsfrequenz hängt vom Luftdruck ab.

Anschließend tritt das Abgas durch die Elektronen-Einheit 300. Diese ist versehen mit Luft-Einlaßlöchern 330, damit das Abgas einheitlich hindurchtreten kann. Dabei kann ein Gitter wie beispielsweise das Gitter 211 an dem Durchlaß als Entladungs-Elektrode angebracht sein. Wechselstrom-Hochspannung wird zwischen der Stift-Platte 350 und der Loch-Platte 310 angelegt, um einen Elektronen-Wind ausgehend von dem Ionisierungs- Stift 110 der Ionisierungsstift-Platte 320 zu erzeugen und damit die Teilchen in Richtung auf die Loch-Platte 310 voranzutreiben. So werden die winzigen Teilchen, die durch das Gitter hindurchgetreten sind, erneut wirksam durch die Corona-Entladung verbrannt, die zwischen der Loch-Platte 310 und der Stift-Platte 350 erzeugt wird.

Das vorstehend genannte Verfahren wird nachfolgend systematisch erklärt. Die schädli chen Materialien im Abgas werden nahezu vollständig in mehreren Schritten beseitigt.

Große Teilchen werden vorab durch Beseitigung in einer Aufteil-Einheit 100 verbrannt. Anschließend werden kleine Teilchen, die durch die Aufteil-Einheit 100 hindurchtreten, in der Plasma-Einheit 200 durch einen Corona-Strom entfernt. Danach werden winzige Teilchen in einer Elektronen-Einheit 300 eliminiert.

Es sind in Abgasen schädliche chemische Materialien vorhanden, und zwei verschiedene Verfahrensweisen werden angewendet, um schädliche chemische Materialien gemäß der vorliegenden Erfindung zu entfernen. Zum einen werden schädliche Materialien mit negativen Ionen entfernt, die durch die Ionisierungs-Einheit 400 erzeugt werden. Die Ionisierungs-Einheit 400 erzeugt ultraviolette Strahlung zwischen einem Außenrohr 420 und einer Gegenelektrode 430. Diese ultravioletten Strahlen erzeugen eine Menge negati ver Ionen.

Während Generatoren für negative Ionen im allgemeinen ein spitzes Ende aufweisen, um negative Ionen zu erzeugen, hat der Generator für negative Ionen gemäß der vorliegenden Erfindung die Struktur einer Ionisierungs-Zelle 405, die eine innere zylindrische Wandung aufweist, die den Raum in zwei Wege aufteilt, d. h. ein Innenrohr 410 und ein Außenrohr 420 zusätzlich zu der bekannten Form. Durch die vorstehend beschriebene Struktur einer Ionisierungs-Zelle 405 emittiert die Vorrichtung zur Erzeugung negativer Ionen gemäß der vorliegenden Erfindung um einige Tausend Male mehr negative Ionen als eine übliche Vorrichtung zur Erzeugung negativer Ionen, während die schädlichen Gase mit sehr hoher Geschwindigkeit hindurchtreten.

Dieses Verfahren wird Plasmastrahl-Verfahren genannt, in dem eine passende Entfernung zwischen dem Außenrohr 420 und der Gegenelektrode 430 beibehalten werden sollte, um negative Ionen in großer Menge zu erzeugen.

Ein Corona-Strom wird ebenfalls an dem spitzen Ende des Plasma-Strahls erzeugt, und seine Temperatur beträgt 800°C bis 1.500°C.

Die Moleküle der schädlichen Materialien werden durch ultraviolette Strahlen angeregt, und die negativen Ionen der angeregten schädlichen Materialien reagieren mit Ozon und wandeln sich in andere Materialien um. Durch dieses Verfahren werden auch schädliche positive Ionen entfernt.

Um NO_x zu entfernen, das nicht in der oben beschriebenen Ionisierungs-Einheit 400 entfernt wird, wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Sieb-Einheit 600 ver wendet.

Die Sieb-Einheit 600 umfaßt eine erste Platte 601 und eine zweite Platte 603. Diese weisen sechseckige bzw. hexagonale Löcher 610 auf, in denen PN-Dioden 620 angeordnet sind.

Wenn eine Spannung von 10 kV an die Platten angelegt wird, wird ultraviolette Strahlung um die sechseckigen bzw. hexagonalen Löcher 610 in großer Menge gebildet, und die ultraviolette Strahlung wandelt O₂ in Ozon um. Ozon wird in großer Menge gebildet, wenn die Dicke der Metallschicht 20 µm bis 30 µm beträgt. Die Impedanz-Anpassung ist wichtig, da sich das aufgedruckte Metall von der Keramik-Platte ablösen kann, wenn über längere Zeit eine höhere Spannung als 1 kV angelegt wird. Auch kann das Abtrennen des aufgedruckten Metalls von der Keramik-Platte durch Einritzen der Keramik-Platte verhin dert werden.

Eine derartige Vorrichtung wurde zur Sterilisation von Lebensmitteln oder zum Erzeugen von Ozon verwendet; sie wurde bisher jedoch niemals zum Eliminieren von Rauch ver wendet.

Außerdem rufen die in den hexagonalen bzw. sechseckigen Löchern 610 der Platte B640 angebrachten PN-Dioden 620 einen Temperaturabfall durch den Sellen's-Effekt hervor, wodurch H₂O in Wasser kondensiert wird.

Ultraviolette Strahlung wird in großer Menge erzeugt, wenn Hochspannung an die beschichteten Oberflächen der ersten Platte 601 und der zweiten Platte 603 angelegt wird, die einander gegenüberliegend angeordnet sind. Diese ultravioletten Strahlen wandeln Sauerstoff in Ozon um, der NO_x in NO₃ oxidiert. Dieses kann leicht in Wasser gelöst werden.

Während dieses Verfahrens wird die Wirksamkeit des Entfernens von NO_x verstärkt, indem man Luft zwischen die Platten einläßt und die PN-Dioden 620 in Reihen- und Parallelanordnung verbindet.

Das Verfahren des Absenkens der Temperatur durch Verwendung von PN-Dioden 620 wird als "Sellen's-Effekt" bezeichnet. Dieses Verfahren wurde für Kühlschränke ver wendet, wurde bisher jedoch niemals zum Eliminieren von Rauch eingesetzt.

Die meisten schädlichen chemischen Gase in Abgasen werden durch die Ionisierungs- Einheit 400 entfernt, und NO_x, das in der Ionisierungs-Einheit 400 nicht abfiltriert wird, wird durch die Sieb-Einheit 600 entfernt. Daher werden Abgase vollständig von kornför migen Komponenten und schädlichen chemischen Gasen gereinigt.

Ein Hochspannungs-Generator mit hoher Frequenz umfaßt einen Hochfrequenz-Oszillator und einen Hochspannungs-Gleichrichter mit Wandler.

Der Hochspannungs-Generator mit hoher Frequenz gemäß der Erfindung liefert positiv und negativ polarisierte Hochspannung. Ein Hochspannungs-Generator gemäß der vor liegenden Erfindung ist von einem üblichen Hochspannungs-Generator dahingehend verschieden, daß er eine spezielle Schaltung aufweist, die hohe Isolationsfestigkeit erfor dert und eine Rückkopplungs-Schaltung benötigt, um die Spannung der Spule erster Ordnung abzuschalten, wenn die Spule zweiter Ordnung nicht normal funktioniert.

Dieser Hochspannungs-Generator, wie er in Fig. 9(a) gezeigt ist, umfaßt einen Wandler zur Verstärkung eines modulierten Signals, eine Spule dritter Ordnung zum Induzieren von Hochspannung, eine Spule zweiter Ordnung zum Abschalten der Spannung einer Spule erster Ordnung, wenn die Spule zweiter Ordnung nicht richtig arbeitet, einen Kondensator C5 zur Ladung der Spannung und eine Spannungsverstärker-Schaltung D5 zur Verstärkung der Spannung.

Die Spannungsverstärker-Schaltung D5 wird zum Verstärken der Spannung verwendet, die für die oben beschriebenen Einheiten 100, 200, 300, 400 und 600 benötigt wird. Darin ist E die geladene Spannung beim Kondensator C5, 2E ist die geladene Spannung beim Kondensator C10, 3E ist die geladene Spannung beim Kondenstor C20, 4E ist die ge ladene Spannung beim Kondensator C30, 5E ist die geladene Spannung beim Kondensator C40, 6E ist die geladene Spannung beim Kondensator C50, 7E ist die geladene Spannung beim Kondensator C60 und 8E ist die geladene Spannung beim Kondensator C70.

Ein Widerstandsfilter aus Keramikmaterial R100 wird dazu verwendet, zu verhindern, daß die Schaltung zusammenbricht und gefährliche Situationen vermieden werden, die durch die verbleibende Hochspannung beim Kondensator C10 . . . C70 in dem Fall hervorgerufen werden, daß die Spannung der Spule dritter Ordnung auf "AUS" geschaltet wird.

Beim Modulieren eines Trägers (400 kHz) und eines Signals (50 kHz bis 100 kHz) an einer Spule zweiter Ordnung gibt ein Transistor speziell hohe Spannung ohne übermäßig hohen Strom ab.

Um die Polarität der Abgabe-Spannung umzukehren, wird die Verbindung der Diode D10 . . . D80 umgekehrt.

Wenn E die aufgegebene Spannung bei einem Kondensator C5 ist, wird die Entladungs spannung V₀:

Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Vereinigungs-Einheit 700 enthalten, die ein mechanisch-elektrisches Filter umfaßt. Diese absorbiert Maschinen- bzw. Motorgeräusche und schirmt elektromagnetische Wellen ab, die von dem Corona- Entladungsverfahren abgestrahlt werden.

Diese Einheit wird nämlich verwendet, um den EMI-Regeln und der EMC-Spezifikation mit der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zu entsprechen. Durch Einsetzen von Ferritkernen in das Metallgehäuse und durch Umwickeln der Ferritkerne mit Draht schirmt diese Einheit 700 EMI und EMC ab.

Um EMI und EMC wirksam abzuschirmen, ist ein weiter Bereich L und C der Resonanz frequenz empfehlenswert.

Wie oben erwähnt, betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen einer Brennkraftmaschine mit innerer oder äußerer Ver brennung und betrifft auch Anlagen gegen Umweltverschmutzung usw.. Da mit der vorliegenden Erfindung Abgase wirksam gereinigt werden können, kann sie anstelle bei spielsweise eines Auspuff-Topfs eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden.

Claims

1. Verfahren zur Reinigung von Abgasen unter Verwendung eines Hochspannungs-Feldes, wobei das Verfahren umfaßt:

a) einen ersten Schritt des Diffundierens von Abgas mit hoher Geschwindigkeit unter Verwendung einer Flaschenhals-förmigen Anziehungs-Elektrode (120) und des Verbrennens abgetrennter großer Teilchen unter Corona-Entladung;
b) einen zweiten Schritt des Verbrennens winziger Teilchen, die nicht durch Schritt (a) entfernt werden, in einer Plasma-Atmosphäre;
c) einen dritten Schritt des Verbrennens gasförmiger Teilchen unter Aufbringen von Wechselstrom-Spannung und Gleichstrom-Spannung;
d) einen vierten Schritt des Entfernens schädlicher Gase unter Verwendung einer Menge negativer Ionen; und
e) einen fünften Schritt des Oxidierens von NO_x mit Ozon, das durch ultraviolette Strahlen erzeugt wird, und des Entfernens von NO_x durch Lösen in H₂O, das durch ein Wärmeaustausch-Verfahren mittels PN-Dioden erzeugt wurde.

2. Verfahren zum Reinigen von Abgasen, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die ionisierten Teilchen und Luft mit hoher Geschwindigkeit an eine Sammel-Elek trode (130) unter Verwendung der Flaschenhals-förmigen Anziehungs-Elektrode (120) diffundiert;
b) die Teilchen aufgeteilt werden; wobei kleine Teilchen durch die Sammel-Elektrode (130) hindurchtreten und große Teilchen nach unten fallen und in einer Vertiefung abgeschieden werden.

3. Verfahren zum Reinigen von Abgasen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Corona-Entladung ein Corona-Strom mit einer großen Entladungsfläche ist.

4. Verfahren zum Reinigen von Abgasen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zur Erzeugung der Plasma-Atmosphäre mit einem in Form einer scharfen Spitze ausgebildeten Ende, die negative Ionen erzeugt, ein zylindrisches Innenrohr (410) und ein zylindrisches Außenrohr (420) umfaßt, die konisch zulaufend ausgebildet sind und durch eine zylindrische Wand geteilt sind.

5. Verfahren zum Reinigen von Abgasen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Erzeugens ultravioletter Strahlung unter Verwendung einer Mehrzahl von Platten mit vielen Löchern die Schritte umfaßt, daß man

a) ein Elektroden-Schaltungsmuster aus Metall auf die Platte druckt;
b) das Elektroden-Schaltungsmuster auf eine Gegenelektrode in derselben Weise auf druckt; und
c) an jede Elektrode Hochspannung unter Erzeugung ultravioletter Strahlung anlegt.

6. Verfahren zum Reinigen von Abgasen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Platte eine Anzahl von mehreckigen Löchern zum wirksamen Erzeugen ultravioletter Strahlung aufweist.

7. Verfahren zum Reinigen von Abgasen nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektroden-Schaltungsmuster auf die Platte mit einem Metall gedruckt wird, dessen Dicke 10 µm bis 50 µm beträgt.

8. Verfahren zum Reinigen von Abgasen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeaustausch-Verfahren zum Kondensieren von H₂O durch Anordnen von PN- Dioden (620) in Reihe oder parallel zwischen einer ersten Platte (601) und einer zweiten Platte (602) induziert wird.

9. Verfahren zum Reinigen von Abgasen nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ultraviolette Strahlung an hexagonalen Löchern erzeugt wird, wenn man den Platten Energie zuführt.

10. Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen unter Verwendung eines Hochspannungs- Feldes, umfassend:

a) eine Aufteil-Einheit (100), die Abgase aufnimmt und anschließend zu einer Sam mel-Elektrode (130) diffundiert, wo Teilchen aufgeteilt werden und große Teilchen mit einer Corona-Entladung verbrannt werden;
b) eine Plasma-Einheit (200), die winzige Teilchen unter Anwendung eines Corona- Stroms verbrennt, die durch die Aufteil-Einheit (100) hindurchtreten;
c) eine Elektronen-Einheit (300), die gasförmige Teilchen unter Anwendung einer Wechselstrom-Spannung und Gleichstrom-Spannung verbrennt;
d) eine Ionisierungs-Einheit (400), die schädliche Gase unter Verwendung negativer Ionen entfernt; und
e) eine Sieb-Einheit (600), die NO_x mit Ozon oxidiert, das durch ultraviolette Strah lung erzeugt wurde, und NO_x durch Lösen in H₂O entfernt, das durch Abfall der Temperatur erzeugt wird, der durch PN-Dioden (620) induziert wird.

11. Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen nach Anspruch 10, umfassend weiter eine Vereinigungs-Einheit (700) zusätzlich zu den Einheiten Aufteil-Einheit (100), Plasma- Einheit (200), Elektronen-Einheit (300), Ionisierungs-Einheit (400) und Sieb-Einheit (600), worin die Vereinigungs-Einheit (700) elektromagnetische Wellen abschirmt und Geräusche verringert.

12. Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Teil der Vereinigungs-Einheit als Ferritkern ausgebildet ist.

13. Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Ferritkern in zwei Stufen in Reihe verbunden ist, die erste Stufe bei einem positiven Magnetfeld betrieben wird und die zweite Stufe bei einem negativen Magentfeld betrieben wird.

14. Vorrichtung Reinigen von Abgasen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufteil-Einheit (100) umfaßt:

a) einen Ionisierungs-Stift (110), der Teilchen mit Hochspannung ionisiert und die Teilchen entfernt;
b) eine Aufteil-Einheits-Leitvorrichtung (160), die für eine glatte Strömung des Abgases sorgt;
c) eine Aufteil-Einheits-Platte (180), die auf einer Mehrzahl von Luft-Einlaßlöchern (150) montiert ist und für eine glatte Strömung der Luft sorgt;
d) eine Anziehungs-Elektrode (120) zur Beaufschlagung einer Flaschenhals-Düse (105) mit Spannung, in der die Strömung der Abgase beschleunigt wird;
e) eine Sammel-Elektrode (130), die Teilchen filtriert; und
f) einen Aufteil-Einheits-Stift (170), der an Entladungs-Elektroden (140, 140) mon tiert ist und große Teilchen verbrennt, die in eine Vertiefung herabgefallen sind.

15. Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Düsenteil als Elektrode im gesamten Rohr dient.

16. Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen nach Anspruch 14 oder Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufteil-Einheits-Stift (170) die Form einer Kugel hat, damit die Verbrennung von Teilchen verstärkt werden kann.

17. Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Plasma-Einheit (200) eine Mehrheit von Plasma-Einheitszellen (250) umfaßt, worin eine Plasma-Einheitszelle (250) umfaßt:

a) einen Plasma-Einheitsstab (210) zur Erzeugung eines Corona-Stroms; und
b) ein Gitternetz (211), das als Entladungs-Elektrode dient.

18. Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Corona-Strom zwischen dem Plasma-Einheitsstab (210) und dem Gitternetz (211) auftritt.

19. Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen nach Anspruch 17 oder Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Plasma-Einheitsstab (210) in Form einer Halbkugel ausgebildet ist, deren eine Seite flach ist und damit den Corona-Strom erzeugt.

20. Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen nach Anspruch 17 oder Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronendichte zwischen den Plasma-Polen 103 bis 105/cm³ beträgt.

21. Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen nach Anspruch 17 bis Anspruch 20, worin die Frequenz der Oszillation im Bereich der Plasma-Pole 10 MHz beträgt.

22. Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronen-Einheit (300), die eine Mehrzahl von Sätzen einzelner Komponenten enthält, worin ein Satz von Komponenten umfaßt:

a) eine Ionisierungsstift-Platte (320), die Luft-Einlaßlöcher (150) aufweist, die im Zusammenhang mit den Ionisierungs-Stäben (110) angebracht sind und einen Elek tronen-Wind erzeugen;
b) eine Loch-Platte (310), die Luft-Einlaßlöcher (150) aufweist, die im Zusammen hang mit einem Gitternetz (211) angebracht sind, und die als Gegenelektrode dient; und
c) eine Stift-Platte (350), die im Zusammenhang mit Plasma-Einheitsstäben (210) angebracht ist und einen Corona-Strom erzeugt.

23. Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionisierungsstift-Platte (320) eine Matrixstruktur aufweist, die umfaßt:

a) Ionisierungs-Stifte (110) zur Erzeugung eines Elektronen-Windes; und
b) Luft-Einlaßlöcher (150) für ein glattes Strömen der Luft.

24. Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen nach Anspruch 22 oder Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Loch-Platte (310) mit einer Anzahl von Luft-Einlaßlöchern (150) versehen ist, die ein Gitternetz aufweisen, zum glatten Strömen der Luft.

25. Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß Ionisierungs-Einheit (400) Ionisierungs-Zellen (405) umfaßt, die negative Ionen und ultraviolette Strahlung mit einem Plasma-Strom erzeugen und ausgebildet sind als zylin drisches Außenrohr (420) und zylindrisches Innenrohr (410) mit einem mit einer scharfen Spitze ausgebildeten Ende.

26. Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionisierungs-Einheit (400) umfaßt:

a) eine Zellen-Platte (409), die in der Ionisierungs-Zelle (405) angeordnet ist, in Matrixform; und
b) eine Loch-Platte (310), die Luft-Einlaßlöcher (150) aufweist, bei der ein Gitternetz im Querschnitt angebracht ist.

27. Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß B-Platten (640), die mit den PN-Dioden (620) versehen sind, um die Temperatur zu senken, zwischen einer ersten Platte (601) und einer zweiten Platte (603) angeordnet sind.

28. Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Platte (601) und die zweite Platte (603), die als Elektrode verwendet werden, eine Anzahl hexagonaler Löcher (610) aufweisen.

29. Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die PN-Dioden (620) in Reihe oder parallel verbunden sind und einen Temperaturabfall induzieren, der als "Sellen's-Effekt" bezeichnet wird.

30. Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzeugen einer Hochfrequenz-Hochspannung zum Anlegen an die Aufteil-Einheit (100), die Plasma-Einheit (200), die Elektronen-Einheit (300), die Ionisierungs-Einheit (400) und die Sieb-Einheit (600), vorgesehen sind:

a) einen Transistor (TR) zur Verstärkung eines Signals;
b) eine Spule erster Ordnung, an die Hochspannung angelegt ist;
c) eine Spule dritter Ordnung, die entsprechend dem Verhältnis der Windungen Hoch spannung erzeugt;
d) ein Widerstandsfilter (R100) aus Keramikmaterial zum Entladen der verbliebenen Spannung an der Spule dritter Ordnung, wenn das System abgeschaltet wird; und
e) eine Rückkopplungs-Schaltung, die die Spule zweiter Ordnung und die Basis des Transistors verbindet.

31. Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochspannungs-Generator weiter eine Spannungsverstärker-Schaltung (D5) zum Verstärken einer Spannung dritter Ordnung und einen Kondensator (C5) zum Laden einer Spannung dritter Ordnung umfaßt.