[0002] 本申请要求于2016年5月13日在位于孟买的印度
专利局提交的第201621016689号临时印度专利申请的优先权。
技术领域
[0003] 本
发明涉及一种控制和减少空气污染的装置。更具体地，本发明涉及一种能够控制和防止来自各种源(诸如来自包括小型摩托车、摩托车、公共
汽车、
卡车、轿车、汽车、火车、飞机、轮船、
船舶等交通工具的废气、来自柴油发
电机组的排放、来自化学加工厂和工业的烟气)的碳颗粒排放到大气中。
[0004] 在本申请中，作为示例，参昭来自车辆废气的排放来描述本发明。然而，本领域技术人员将理解，本发明还可以在由于碳氢化合物燃烧发生的碳颗粒的排放并导致大气污染问题的其他应用中实施。
背景技术
[0005] 众所周知，由颗粒碳(也称为烟灰)引起的污染在印度达到了令人担忧的程度。当颗粒碳被吸入时极其危险并且对健康有害，损坏的程度取决于颗粒物的大小。虽然大小为10微米或更大的颗粒通常在
肺组织中被捕获并导致
呼吸系统疾病，例如哮喘，但是非常小的颗粒(纳米尺寸范围内的颗粒)能够通过肺并进入血液和细胞膜，据说它们会引起动脉粥样硬化、心脏病等疾病。
吸附在颗粒碳表面上的几种有机化合物也具有致癌性。绿色和平组织2015年的一份报告称，官方数据显示，与北京和其他中国城市等全球同等城市相比，包括德里、
艾哈迈达巴德、瓦拉纳西、巴特那、阿格拉和坎普尔在内的许多印度城市的污染程度显著地地超过了有毒的标准。
[0006] 大多数一级和二级印度城市都有颗粒物(直径<10μm的颗粒)或PM10μg/m3和颗粒物(颗粒直径<2.5μm)或PM2.5μg/m3
水平远远超过根据世卫组织准则制定的规范。最近在德里隔天采用奇偶车辆的规则试图解决这种未满足的控制车辆废气污染的需求。
[0007] 在许多城市，有时两冲程小型摩托车和轻便摩托车是车辆污染的重要来源，并且很多时候它们比汽车和卡车排放更多的空气污染物。除了车辆气体排放外，还有其他空气污染源，如柴油
发电机组、工业、废物和干燥收割残余物的露天焚烧以及其他碳氢化合物燃烧源。所有这些促成了大气中高含量的含碳颗粒物质，这对健康有害。
[0008] 一种常用的
现有技术方法涉及将颗粒
过滤器安装到排气管道中。然而，由于沉积过程，过滤器趋于随着时间的推移而变得越来越堵塞，这导致排气背压(过滤器背压)的显著增加。
[0009]
发明名称为“减少废气流中的碳颗粒的方法(Porcess for reducing carbon particles in exhaust gas flow)”的美国专利US5,397,555教导了一种用于连续除去废气流中的碳颗粒的
等离子体方法。该发明包括在高频诱导静止等离子体区域中在自由排气流的含
氧介质中直接氧化转化碳颗粒。对于废气系统的工艺的技术适用性，需要典型的高压等离子体。该发明昂贵并且实际上不可行，因为它不能作为附加装置直接连接到车辆。
[0010] 美国专利US4,512,147公开了一种从内燃废气中除去颗粒的方法和系统。该系统包括第一气体
导管，该第一气体导管与
发动机排气管连接并且与一系列捕集室连通，所述捕集室包含用于过滤或捕集存在于废气中的颗粒物质的装置，其具有加热通过各种导管的气体以便氧化碳颗粒的装置。该方法实际上也不容易实现，因为它涉及设计的额外改变并且增加了加热的操作成本。
[0011] 发明名称为“用于碳氢化合物燃烧发动机的空气污染控制的静电过滤器和非热等离子体系统(Electrostatic filter and non-thermal plasma system for air pollution control of hydrocarbon combustion engines)”的美国专利US 8,771,600公开了一种空气污染控制装置，用于使用静电沉淀和非热等离子体气体来清洁
机动车辆的废气。空气污染控制装置配置为双通道系统，而每个通道设计为多级水平板式静电
除尘器，并使用直流、一致的
电压，然后是产生尖峰电压、非热等离子体，用于产生自由基以氧化有毒气体，并添加柴油氧化催化剂，将废气中的有害分子化合物转化为安全气体。该发明还涉及高资本和运营成本，并且不易实施。
[0012] 现有技术中的另一种已知方法使用化学洗涤来消除气态排放物中的碳颗粒。
[0013] 已知的现有技术涉及较高运行成本的问题，并涉及高压电源、消耗品、化学品和备件。它们也需要定期清洁或更换。本发明克服了这些缺点。
[0014] 发明目的
[0015] 因此，本发明的目的之一是提供一种能够彻底削减废气中碳颗粒的排放的装置，从而控制空气污染并因此减少环境问题。
[0016] 本发明的另一个目的是提供一种装置，该装置不需要高资金或操作成本并且对于制造商和最终用户来说是经济的。
[0017] 本发明的再一个目的是提供一种装置，该装置可以作为设备的附加件安装到现有车辆和排气系统上并且易于安装。
[0018] 本发明的又一个目的是提供一种装置，该装置可以安装在公共的开放区域中用于
净化污染的、布满碳颗粒物质的空气。
发明内容
[0019] 在适用于车辆的
实施例中，本发明包括一种构造成直接且永久地放置在车辆的排气管道中的装置。该装置由来自已存在于车辆内的
电池的电源来供电。该装置将高压施加到多个导电表面以产生电晕放电并吸引电离的碳颗粒。然后通过擦拭器扫除这些碳颗粒，这导致积聚的碳颗粒，然后在诸如旋
风过滤器的装置中在重
力作用下分离。
[0020] 当碳颗粒积聚在预定
位置时，它们积聚成
块或层。由于与单个碳颗粒相比较高的块重，其不会飞走。根据需要收集并分离这种硬化的块状物，并在填埋时安全地处理掉。所需的清洁
频率和收集箱的尺寸决定何时清空收集箱。在本发明的不同实施例中，收集箱可以是可移除的或不可移除的。
[0021] 当车辆处于运行状态时，本发明连续地执行分离过程。
[0022] 本发明不使用任何需要清洁或更换并导致更高的操作成本的任何消耗品，例如多孔过滤器或膜。
[0023] 该装置能够捕获85％至95％范围内的碳颗粒物质。
[0024] 在标准级别上，对于2轮车，该装置的制造成本仅为约5,000卢比/-而对于4轮车，该装置的制造成本仅为10,000卢比/-。在大规模生产中，具有较高的规模经济，预计价格将进一步降低。
[0025] 所提供的所附描述仅用于说明目的，并且可以在不限制本发明的目的的情况下进行变化。
[0026] 本发明的新颖、非显而易见且经济上有利的特征如下：
[0027] (a)通过捕获和积聚本发明本身的碳颗粒来消除碳颗粒物质向大气中的排放，[0028] (b)该装置可以以非常经济的成本制造，单位为5,000卢比/-至10,000卢比/-，如果大规模生产，预计会进一步减少，
[0029] (c)该装置可以非常容易地安装在现有的车辆排气系统中，而无需对当前的设计或结构进行重大
修改，
[0030] (d)该装置不涉及使用高
能源、高压、化学品和消耗品，或定期更换零件，[0031] (e)该装置不需要大功率电源，可以使用现有电池在内部供电，
[0032] (f)该装置非常有效，能够去除排放物中高达85％至95％的具有平均粒径为PM 2.5至PM 10的碳颗粒，
[0033] (g)该装置能够长时间使用，并且可以将清洁频率控制到预先确定的所需水平，并附加视听警报和通知，
[0034] (h)该装置还可用于所有碳氢化合物排放污染源(如柴油发电机组)以及用于处理开放的源空气污染，如拥挤的十字路口、污染严重的城市地区和烧掉收割过的田地造成巨大的烟雾的农村地区。
[0035] 因此，通过本发明实现了对空气污染的有效控制。它不仅使得排放到大气中的碳颗粒的显著减少，而且制造和使用也是经济的，并且有助于提高
内燃机和车辆的寿命。
[0036] 在不脱离本发明的范围的情况下，可以通过结合必要的仪器和
传感器来检查何时需要清空收集部分来进行对相同发明的其他改进。
[0037] 本发明的其他目的和实施例将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地对于本领域技术人员来说在研究下文后将变得显而易见，或者可以通过实践本发明来了解。因此，当参考以下描述并结合
附图考虑时，本发明的这些和其他目的将更加明显。
附图说明
[0038] 通过参考附图可以更容易地理解本发明，其中：
[0039] 图1描绘了在被称为同轴水平双圆柱CCM的第一实施例中的本发明的分解立体图。
[0040] 图2描绘了在被称为同轴水平双圆柱CCM的第一实施例的替代实施例中的本发明的分解立体图。
[0041] 图3a描绘了在被称为同轴水平双圆柱CCM的第一实施例中由本发明描述的卧式碳减少机的侧视图。
[0042] 图3b描绘了在被称为同轴水平双圆柱CCM的第一实施例中由本发明描述的卧式碳减少机的截面侧视图。
[0043] 图4描绘了在被称为与旋风分离器连接的同轴水平双圆柱CCM的第一实施例中由本发明描述的卧式碳减少机的视图。
[0044] 图5描绘了在被称为同轴竖直双圆柱CCM的第二实施例中由本发明描述的立式碳减少机的截面前视图。
[0045] 图6描绘了在被称为同轴水平平行旋转盘CCM的第三实施例中由本发明描述的卧式碳减少机的分解立体图。
[0046] 图7描绘了适合于开放的源污染的本发明的实施例，称为吸入塔CCM。在下面的表-1中描述了所述图中使用的图例及其说明。
[0047] 附图标记列表
[0048]
[0049]
[0050] 表1
具体实施方式
[0051] 根据需要，本文公开了本发明的详细实施例。然而，应该理解，所公开的实施例仅仅是发明的示例，其可以以各种和替代形式实施。因此，本文公开的具体功能细节不应被解释为限制，而仅仅作为
权利要求的代表性
基础和/或作为教导本领域技术人员以各种方式使用本发明的代表性基础。
[0052] 提供以下描述以使本领域技术人员能够制造和使用本发明，并且在本发明的特定应用及其要求的背景下提供以下描述。
[0053] 通过以下示例性实施例详细描述了由本发明公开的碳减少机(“CCM”)。尽管可以实施本实施例的多种组合，但是通过以下主要实施例最佳地描述了本发明。
[0054] 为了清楚和更好地理解，本申请中应提及以下术语。
[0055] CCM的第一实施例被称为同轴水平双圆柱CCM。该实施例适合于从诸如车辆废气或来自柴油发电机(DG)组的废气源中去除碳颗粒物质。
[0056] CCM的第二实施例被称为同轴竖直双圆柱CCM。该实施例适合于从诸如车辆废气或来自柴油发电机(DG)组的废气源中去除碳颗粒物质。
[0057] CCM的第三实施例被称为同轴水平平行旋转盘CCM。该实施例适合于从诸如车辆废气或来自柴油发电机(DG)组的废气源中去除碳颗粒物质。
[0058] CCM的第四实施例被称为同轴竖直平行旋转盘CCM。该实施例适合于从诸如车辆废气或来自柴油发电机(DG)组的废气源中去除碳颗粒物质。
[0059] CCM的第五实施例适用于从开放污染源(例如十字路口或燃烧有机物质的露天场地)中去除碳颗粒物质，并且被称为吸入塔CCM。
[0060] 第一实施例：同轴水平双圆柱CCM
[0061] 现在参考图1、2、3a、3b和4描述第一实施例。
[0062] 载有碳颗粒物质的废气Cin通过排气入口管11进入CCM，排气入口管通向封闭室12，封闭室12设有排气出口管13以排出清洁后的排气Cout。封闭室12水平放置并且基本上成形为中空圆柱体，并且在下文中称为第一圆柱体14。第一圆柱体14设置有朝向排气出口管13的向下斜坡。第一圆柱体14设置有前盖31和后盖32。第一圆柱体14容纳第二中空的圆柱体15，第二圆柱体15的直径小于第一圆柱体14的直径。第二圆柱体15同轴地设置在第一圆柱体14内。第一圆柱体14和第二圆柱体15本质上均是导电的并且带有相反的极性。多个碳刷
16(图中未示出)与第一圆柱体14和第二圆柱体15连通以供应
电流。
[0063] 在本发明的一个优选实施例中，第一圆柱体14在其内表面上带负电，而第二圆柱体15在其外表面上带正电。
[0064] 第二圆柱体15安装在
支撑结构组件10上，支撑结构组件10在第一圆柱体14内旋转。固定的竖直支撑构件17不可移除地连接到第一圆柱体14并且在支撑结构组件10的一端保持支撑结构组件10。支撑结构组件10包括三个平行的管件，称为外部构件18、中心构件19和内部构件20。中心构件19轴向地和不可移除地设置在第二圆柱体15内，从而为第二圆柱体15提供支撑。中心构件19还连接到安装在第一圆柱体14外部的电机30。由热弹性
聚合物材料制成的称为第一擦拭器21的擦拭器条不可移除地固定在外部构件18的纵向边缘上。由热弹性体聚合物材料制成的称为第二擦拭器22的擦拭器条不可移除地固定到内部构件20的纵向边缘上。
[0065] 在该对第一圆柱体14和第二圆柱体15之间保持约1英寸至3英寸的环形空间。旋转的支撑结构组件10连接到12V直流电源29，该电源29与HV
电路28电连接。在半波DC处对环形空间充电25,000V，以在带相反电荷的第一圆柱体14和第二圆柱体15之间产生电晕放电，这使得电离的碳颗粒沉积在这些圆柱体上。沉积在第一圆柱体14的带电内表面上和第二圆柱体15的带电外表面上的碳颗粒层通过擦拭它们的擦拭器的作用而被清扫。
[0066] 当支撑结构组件10旋转时，第一擦拭器21轻轻地刮掉并清扫沉积在第一圆柱体14的内表面上的碳颗粒层。以类似的方式，第二擦拭器22清扫沉积在第二圆柱体15的外表面上的碳颗粒层。
[0067] 因此，积聚的碳颗粒从第一圆柱体14的内表面和第二圆柱体15的外表面上脱落，并作为积聚的碳颗粒落到封闭室12的底部倾斜
底板上。
[0068] 积聚的碳颗粒朝向出口斜坡移动并从排气出口管13排出。携带积聚的碳颗粒的排气Cout通过排气出口管13进入被称为分离室23的第二室，如图4所示。分离室23包括旋风分离器部分24和收集部分25，该旋风分离器部分具有经处理的出口管27以排出清洁的废气Cc。积聚的碳颗粒达到足够的
质量和体积，使得它们在旋风分离器部分24中与废气分离。
[0069] 收集部分25以可移除托盘26的形式提供，并且位于旋风分离器部分24的底部下方，积聚的碳颗粒分离并收集在其上。
[0070] 包括微
控制器系统(附图中未示出)的
电子控制单元电连接到电机30以及电源29，用于控制充电和清洁循环。在预定的持续时间之后，例如每15分钟，可以交替地切换充电和清洁循环。还可以根据许多因素以编程方式控制清洁循环频率，例如，所需的污染控制程度、
燃料的质量和纯度。
[0071] 因此，对圆柱体进行间歇性清洁和充电。
[0072] 在替代实施例中，可以通过控制擦拭器的运动来仅清洁圆柱体的部分表面。
[0073] 在另一个替代实施例中，一旦收集部分的可移除托盘中的积聚的碳颗粒的重量达到预定水平，就触发视觉、音频或消息警报形式的报警并且使车辆的驾驶员
感知到。可选地，可以通过远程通信装置将消息发送到中央
服务器。
[0074] 在替代实施例中，诸如
弹簧等弹性构件可以设置在擦拭器之间。
[0075] 在替代实施例中，附接到支撑结构的擦拭器条的若干变型/组合是可能的。这不应被解释为限制本发明的范围。为了说明，图1描绘了一个实施例，其中两个擦拭器条分别连接到支撑结构组件的外部构件和内部构件，而图2描绘了一个实施例，其中两个擦拭器条连接到支撑结构组件的单个构件上。
[0076] 在优选实施例中，使用两个同轴圆柱体。然而，在替代实施例中，可以通过多个同轴圆柱体实现期望的效果。在替代实施例中，也可以使用多对两个同轴圆柱体。因此，圆柱体的数量不应被解释为对本发明的限制因素。
[0077] 整个装置的总尺寸具有大约3至7英寸的直径和大约7至10英寸的长度并且安装在靠近消声器的空间内。
[0078] 外圆柱体和内圆柱体的结构材料可以是导热材料，例如优选SS或MS，其可以承受高压和高温。用于擦拭器的结构材料可以是能够承受高温的绝缘弹性材料，例如
硅橡胶。支撑结构组件的特征在于刚性但绝缘的材料，例如涂有橡胶层的金属结构。
[0079] 第二实施例：同轴竖直双圆柱CCM
[0080] 现在参考图4描述第二实施例。
[0081] 载有碳颗粒物质的废气Cin通过排气入口管11进入CCM，排气入口管11通向封闭室12，封闭室12设有排气出口管13以排出清洁后的排气Cout。封闭室12竖直放置并且基本上成形为中空圆柱体，并且在下文中称为第一圆柱体14。
[0082] 排气入口管11优选地位于第一圆柱体14的底部，排气出口管13位于第一圆柱体14的顶部。
[0083] 第二圆柱体15同轴地设置在第一圆柱体14内。第一圆柱体14和第二圆柱体15本质上都是导电的并且带有相反的极性。多个碳刷16(图中未示出)与第一圆柱体14和第二圆柱体15连通以供应电流。
[0084] 在本发明的一个优选实施例中，第一圆柱体14在其内表面上带负电，而第二圆柱体15在其外表面上带正电。
[0085] 第二圆柱体15安装在支撑结构组件10上，支撑结构组件10在第一圆柱体14内旋转。固定的竖直支撑构件17不可移除地连接到第一圆柱体14并且在一端保持支撑结构组件10。支撑结构组件10包括三个平行的管件，称为外部构件18、中心构件19和内部构件20。中心构件19轴向地且不可移除地设置在第二圆柱体15内，从而为第二圆柱体15提供支撑。中心构件19还连接到安装在第一圆柱体14外部的电机30。由热弹性聚合物材料制成的称为第一擦拭器21的擦拭器条不可移除地固定在外部构件18的纵向边缘上。由热弹性体聚合物材料制成的称为第二擦拭器22的擦拭器条不可移除地固定到内部构件20的纵向边缘上。
[0086] 在该对第一圆柱体14和第二圆柱体15之间保持约1英寸至3英寸的环形空间。旋转的支撑结构组件10连接到12V直流电源29，该电源29与HV电路28电连接。在半波DC处对环形空间充电25,000V，以在带相反电荷的第一圆柱体14和第二圆柱体15之间产生电晕放电，这使得电离的碳颗粒沉积在这些圆柱体上。沉积在第一圆柱体14的带电内表面上的碳颗粒层和第二圆柱体15的带电外表面通过擦拭它们的擦拭器的作用而被清扫。
[0087] 当支撑结构组件10旋转时，第一擦拭器21轻轻地刮掉并清扫沉积在第一圆柱体14的内表面上的碳颗粒层。以类似的方式，第二擦拭器22清扫沉积在第二圆柱体15的外表面上的碳颗粒层。
[0088] 通过相应的擦拭器从第一圆柱体14的内表面和第二圆柱体15的外表面上脱落的积累的碳颗粒作为积聚的碳颗粒落入分离室23中。在该实施例中，分离室23与封闭室12直接集成在一起。
[0089] 分离室23包括旋风分离器部分24和收集部分25。积聚的碳颗粒达到足够的质量和体积，使得它们与旋风分离器部分24中的废气分离。
[0090] 收集部分25以可移除托盘26的形式提供，并且位于旋风分离器部分24的底部下方，积聚的碳颗粒分离并收集在其上。
[0091] 其他结构特征和功能保持与本发明第一实施例的相同。
[0092] 在替代实施例中，可以通过控制擦拭器的运动来仅清扫圆柱体的部分表面。
[0093] 在替代实施例中，诸如弹簧等弹性构件可以设置在擦拭器之间。
[0094] 在另一个替代实施例中，一旦收集部分的可移除托盘中的积聚的碳颗粒的重量达到预定水平，就触发视觉、音频或消息警报形式的报警并且使车辆的驾驶员感知到。可选地，可以通过远程通信装置将消息发送到中央服务器。
[0095] 第三实施例：同轴水平平行旋转盘CCM
[0096] 现在参考图5描述第三实施例。
[0097] 载有碳颗粒物质的废气Cin通过排气入口
歧管进入CCM，排气入口歧管分叉成多个分配管(图中未示出)，这些分配管以对称方式布置，以均匀分配进入气体并消散压降。
[0098] 这些分配管容纳在固定的、水平放置的封闭室12中，封闭室12内封闭有一对相反极性的二元性的旋转金属盘或板33，其平行地且同轴地安装在旋转支撑结构10上。
[0099] 进入封闭室12的入口Cin平行于盘33。旋转支撑结构由诸如皮带轮等装置驱动，并连接到安装在封闭室12外部的电机30上。该对旋转盘优选地具有圆形形状并且彼此平行，距离大约1到3英寸。被称为第一盘34和第二盘35的两个盘本质上都是导电的并且带有相反的极性。多个碳刷16(图中未示出)与第一盘34和第二盘35连通以供应电流。第一盘34和第二盘35居中地安装在旋转的支撑结构组件10上。
[0100] 由热弹性聚合物材料制成的被称为第一擦拭器21的擦拭器条和被称为第二擦拭器22的擦拭器条不可移除地固定在封闭室的预
定位置处。第一和第二擦拭器21和22分别与第一和第二盘34和35紧密
接触，以刮掉沉积的积聚的碳颗粒层。
[0101] 旋转支撑结构10连接到安装在封闭室外部的12V直流电机，并且旋转盘之间的空间在半波DC下充电25,000V，以在盘之间产生电晕放电，这导致电离碳颗粒在盘上积聚。
[0102] 从盘34和35上擦去的碳颗粒被收集并排放到可移除的收集箱或托盘中，并且废气可以任选地流入到旋风过滤器中。
[0103] 与第一和第二实施例相比的关键差异在于充电盘在充电或清洁循环期间不是静止的而是在旋转。另一方面，擦拭器不旋转而是静止的。
[0104] 其他结构特征和功能保持与本发明第一实施例的相同。
[0105] 在替代实施例中，可以提供多个盘。在该示例中，一对盘已被描述为说明性示例，并且不应被解释为对本发明的限制因素。
[0106] 盘可以由能够承受高压和高温的任何导热金属材料构成。
[0107] 在一些实施例中，所述装置具有轻微倾斜或平缓向下倾斜，使得在重力作用下发生积聚的碳颗粒的分离，而不需要旋风过滤器。
[0108] 在替代实施例中，可以通过控制盘的运动仅清洁圆柱体的部分表面。
[0109] 在另一个替代实施例中，一旦收集部分的可移除托盘中的积聚的碳颗粒的重量达到预定水平，就以视觉、音频或消息警报(例如短消息服务SMS警报)的形式触发报警并且车辆的驾驶员能够感知到。可选地，可以通过远程通信装置将消息发送到中央服务器。
[0110] 第四实施例：同轴竖直平行旋转盘CCM
[0111] 载有碳颗粒物质的废气Cin通过排气入口歧管进入CCM，排气入口歧管分叉成多个分配管(图中未示出)，这些分配管以对称方式布置，以均匀分配进入气体并消散压降。
[0112] 分配管容纳在固定的、竖直放置的封闭室12中，封闭室12内封闭有一对相反极性的二元性旋转金属盘或板33，其平行地且同轴地安装在旋转支撑结构10上。
[0113] 进入封闭室12的入口Cin垂直于盘33。
[0114] 旋转支撑结构由诸如
滑轮之类的装置驱动，并且连接到安装在封闭室12外部的电机30。该对旋转盘优选地是圆形的并且彼此平行，距离大约为1到3英寸。被称为第一盘34和第二盘35的两个盘本质上都是导电的并且带有相反的极性。多个碳刷16(图中未示出)与第一盘34和第二盘35连通以提供电流。第一盘34和第二盘35居中地安装在旋转的支撑结构组件10上。
[0115] 由热弹性聚合物材料制成的被称为第一擦拭器21的擦拭器条和被称为第二擦拭器22的擦拭器条不可移除地固定在封闭室12的预定位置。第一和第二擦拭器21和22分别与第一和第二盘34和35紧密接触，以刮掉沉积的积聚的碳颗粒层。
[0116] 旋转支撑结构10连接到安装在封闭室外部的12V直流电机，并且旋转盘之间的空间在半波DC下充电25,000V，以在盘之间产生电晕放电，这导致电离碳颗粒在盘上积聚。
[0117] 从盘34和35上擦去的碳颗粒被收集并排放到可移除的收集箱或托盘中，并且废气可以任选地送入到旋风过滤器中。
[0118] 与第一和第二实施例相比，第三和第四实施例的关键区别在于带电盘在充电或清洁循环期间不是静止的而是在旋转。另一方面，擦拭器不旋转而是静止的。
[0119] 其他结构特征和功能保持与本发明第一实施例的相同。
[0120] 在替代实施例中，可以通过控制擦拭器的运动来仅清洁圆柱体的部分表面。
[0121] 在另一个替代实施例中，一旦收集部分的可移除托盘中的积聚的碳颗粒的重量达到预定水平，就触发视觉、音频或消息警报形式的报警并且使车辆的驾驶员感知到。可选地，可以通过远程通信装置将消息发送到中央服务器。
[0122] 本发明的最优选或最佳工作模式包括第一和第二实施例。
[0123] 第五实施例：吸入塔CCM
[0124] 现在参考图6描述第五实施例。
[0125] 被称为吸入塔CCM的第五实施例适合于从开放的源污染区域(例如十字路口、焚烧收割作物的剩余物的露天场地)去除碳颗粒物质。在该实施例中，使用同轴竖直双圆柱CCM的放大和修改版本。该装置包括容纳在竖塔36内的同轴竖直双圆柱形CCM。在竖塔36的顶部设置引风机37，以吸入载有碳颗粒物质的废气Cin。金属入口网38设置在竖塔36的入口处，以防止较大的物体进入竖塔36。载有碳颗粒物的废气Cin被引入竖直放置且基本上中空的圆柱体，在下文中称为第一圆柱体14。
[0126] 第二圆柱体15同轴地设置在第一圆柱体14内。第一圆柱体14和第二圆柱体15本质上都是导电的并且带有相反的极性。多个碳刷16(图中未示出)与第一圆柱体14和第二圆柱体15连通以提供电流。
[0127] 在本发明的一个优选实施例中，第一圆柱体14在其内表面上带负电，而第二圆柱体15在其外表面上带正电。
[0128] 第二圆柱体15安装在支撑结构组件10(图中未示出)上，支撑结构组件10在第一圆柱体14内旋转。固定的竖直支撑构件17不可移除地连接到第一圆柱体14并在一端保持支撑结构组件10。支撑结构组件10包括三个平行的管件，称为外部构件18、中心构件19和内部构件20。中心构件19轴向地且不可移除地设置在第二圆柱体15内，从而为第二圆柱体15提供支撑。中心构件19还连接到安装在第一圆柱体14外部的电机30。由热弹性聚合物材料制成的称为第一擦拭器21的擦拭器条不可移除地固定在外部构件18的纵向边缘上。由热弹性体聚合物材料制成的称为第二擦拭器22的擦拭器条不可移除地固定到内部构件20的纵向边缘上。
[0129] 在该对第一圆柱体14和第二圆柱体15之间保持约1英寸至3英寸的环形空间。旋转支撑结构10连接到12V直流电源29，该电源29与HV电路28电连接。在半波DC处对空间充电25,000V，以在带相反电荷的第一圆柱体14和第二圆柱体15之间产生电晕放电，这使得电离的碳颗粒沉积在圆柱体上。沉积在第一圆柱体14的带电内表面和第二圆柱体15的带电外表面上的碳颗粒层通过擦拭它们的擦拭器的作用而被清扫。
[0130] 当支撑结构组件10旋转时，第一擦拭器21轻轻地刮掉并清扫沉积在第一圆柱体14的内表面上的碳颗粒层。以类似的方式，第二擦拭器22清扫沉积在第二圆柱体15的外表面上的碳颗粒层。
[0131] 通过相应的擦拭器从第一圆柱体14的内表面和第二圆柱体15的外表面上脱落的积累的碳颗粒作为积聚的碳颗粒落入分离室23中。在该实施例中，分离室23与封闭室12直接成一体。
[0132] 分离室23包括旋风分离器部分24和收集部分25。积聚的碳颗粒达到足够的质量和体积，使得它们与旋风分离器部分24中的废气分离。
[0133] 收集部分25以可移除托盘26的形式提供，并且位于旋风分离器部分24的底部下方，积聚的碳颗粒分离并收集在其上。
[0134] 其他结构特征和功能保持与本发明第一实施例的相同。
[0135] 在替代实施例中，引风机37可以设置在竖塔36的下部。
[0136] 在替代实施例中，
太阳能电池板设置在竖塔36的顶部，以旋转支撑结构组件，该支撑结构组件连接到擦拭器
叶片。
[0137] 在优选实施例中，吸入塔CCM的总尺寸具有5英尺的高度和20英寸的直径。4英尺的总高度包括入口部分顶部1英尺和收集部分下端1英尺。
[0138] 在替代实施例中，根据四个实施例中的任何一个，即同轴水平双圆柱CCM、同轴竖直双圆柱CCM、同轴水平平行旋转盘CCM或同轴竖直平行旋转盘CCM，吸入塔CCM可以以任何组合和数量容纳多个CCM。
[0139] 在另一个替代实施例中，吸入塔CCM可以以水平配置提供。这种配置可以位于平行于或沿着
铁路轨道的道路分隔器上，如水平管道(horizontal pipe)。
[0140] 在替代实施例中，竖塔36本身可以用作第一圆柱体14。
[0141] 在替代实施例中，当收集部分中的积聚的碳颗粒的重量达到预定水平时，生成通过音频警报、视觉警报、短消息服务(SMS)警报或音频、视频和短消息服务(SMS)警报的组合的通知并将其发送给用户或者通信设备。
[0142] 在替代实施例中，通信设备可以是
移动电话、个人计算机、智能电话、蜂窝电话、
个人数字助理(PDA)、GPS设备、智能本、上网本、笔记本、超移动个人计算机和
可穿戴计算设备中的至少一种。
[0143] 相应地，如在被称为同轴水平双圆柱CCM的第一实施例中所公开的本发明提供的用于空气污染控制的装置，其中存在于由碳氢化合物燃烧产生的废气中的碳颗粒物质在燃烧过程中被积聚、收集和分离并被防止直接排放到大气中，其特征在于以预定的持续时间和频率进行受控的充电和清洁步骤，所述装置包括：
[0144] a)排气入口管11，通向第一中空圆柱体14，所述第一中空圆柱体14设有排气出口管13、前盖31和后盖32，
[0145] 其中所述第一中空圆柱体14的特征在于
导电性质；
[0146] b)第二圆柱体15，同轴地设置在所述第一中空圆柱体14内，以形成预定距离的环形空间，
[0147] 其中所述第二圆柱体15的特征在于导电性质；
[0148] c)与所述第一圆柱体14和所述第二圆柱体15连通的多个碳刷16，[0149] d)高压电源29，连接到所述多个碳刷16，能够在所述第一圆柱体14和所述第二圆柱体15之间施加规定的高压，并且以相反的极性对所述第一圆柱体和所述第二圆柱体充电，以便产生电晕放电，
[0150] e)支撑结构组件16，可旋转地设置所述第一圆柱体14内，其中所述支撑结构组件16还包括三个平行的管件，分别称为外部构件18、中心构件19和内部构件20，使得所述中心构件19轴向地且不可移除地设置在所述第二圆柱体15内，
[0151] f)安装在所述第一圆柱体外部并连接到所述中心构件19的电源(电机30)，用于驱动所述支撑结构组件16的旋转运动，
[0152] g)固定的竖直支撑构件17，不可移除地连接到所述第一圆柱体14并连接到所述支撑结构组件16的一端，
[0153] h)第一擦拭器21，不可移除地固定在所述外部构件18的纵向边缘上，与所述第二圆柱体的外表面接触，
[0154] i)第二擦拭器22，不可移除地固定在所述内部构件20的纵向边缘上，与所述第一圆柱体的内表面接触，
[0155] 其中所述第一擦拭器21和所述第二擦拭器22的特征在于热弹性聚合物材料，[0156] j)分离室23，通过所述排气出口管13连接到所述第一圆柱体14，其中所述分离室23还包括旋风分离器部分24、收集部分25和出口管27；
[0157] 所述收集部分25还包括位于下部并且连接到所述旋风分离器部分24的可移除托盘26，所述出口管27连接到所述旋风分离器部分24的上部以排出清洁废气Cc；
[0158] k)电子控制单元，包括电连接到所述电机30和所述电源29的
微控制器系统，用于在预定的持续时间和预定频率下控制充电和清洁循环；
[0159] 其中封闭室12水平定位并平行于废气的流入物，所述第一圆柱体14和所述第二圆柱体15静止，所述第一擦拭器21和所述第二擦拭器22旋转。
[0160] 因此，如在被称为同轴竖直双圆柱CCM的第二实施例中所公开的本发明提供的用于空气污染控制的装置，其中存在于由碳氢化合物燃烧产生的废气中的碳颗粒物质在燃烧过程中被积聚、收集和分离并被防止直接排放到大气中，其特征在于以预定的持续时间和频率进行受控的充电和清洁步骤，所述装置包括：
[0161] a)排气入口管11，通向第一中空圆柱体14，所述第一中空圆柱体14设有排气出口管13、前盖31和后盖32，
[0162] 其中所述第一中空圆柱体14的特征在于导电性质；
[0163] b)第二圆柱体15，同轴地设置在所述第一中空圆柱体14内，以形成预定距离的环形空间，
[0164] 其中所述圆柱体15的特征在于导电性质；
[0165] c)与所述第一圆柱体14和所述第二圆柱体15连通的多个碳刷16，[0166] d)高压电源29，连接到所述多个碳刷16，能够在所述第一圆柱体14和所述第二圆柱体15之间施加规定的高压，并且以相反的极性对所述第一圆柱体14和所述第二圆柱体15充电，以便产生电晕放电，
[0167] e)支撑结构组件16，可旋转地设置在所述第一圆柱体14内，其中所述支撑结构组件16还包括三个平行的管件，称为外部构件18、中心构件19和内部构件20，使得所述中心构件19轴向地且不可移除地设置在所述第二圆柱体15内，
[0168] f)安装在所述第一圆柱体外部并连接到所述中心构件19的电源(电机30)，用于驱动所述支撑结构组件16的旋转运动，
[0169] g)固定的竖直支撑构件17，不可移除地连接到所述第一圆柱体14并在所述支撑结构组件16的一端连接到所述支撑结构组件16，
[0170] h)第一擦拭器21，不可移除地固定在所述外部构件18的纵向边缘上，与所述第二圆柱体的外表面接触，
[0171] i)第二擦拭器22，不可移除地固定在所述内部构件20的纵向边缘上，与所述第一圆柱体的内表面接触，
[0172] 其中所述第一擦拭器21和所述第二擦拭器22的特征在于热弹性聚合物材料，[0173] j)分离室23，整体连接于所述第一圆柱体14的下部，其中所述分离室23还包括旋风分离器部分24、收集部分25和出口管27；
[0174] 所述收集部分25还包括位于下部并且连接到所述旋风分离器部分24的可移除托盘26，所述出口管27连接到所述旋风分离器部分24的上部以排出清洁废气Cc；
[0175] k)电子控制单元，包括电连接到所述电机30和所述电源29的微控制器系统，用于在预定的持续时间和预定频率下控制充电和清洁循环；
[0176] 其中封闭室12竖直放置并垂直于废气的流入物，所述第一圆柱体14和所述第二圆柱体15静止，所述第一擦拭器21和所述第二擦拭器22旋转。
[0177] 相应地，如在被称为同轴水平平行旋转盘CCM的第三实施例中所公开的本发明提供的用于空气污染控制的装置，其中存在于由碳氢化合物燃烧产生的废气中的碳颗粒物质在燃烧期间被积聚、收集和分离并防止直接排放到大气中，其特征在于以预定的持续时间和频率进行受控的充电和清洁步骤，所述装置包括：
[0178] a)固定的、水平放置的封闭室12，其内部包围有二元性的旋转金属盘33，所述二元性的旋转金属盘33包括具有相反极性的第一盘和第二盘，所述第一盘和所述第二盘平行且同轴地安装在旋转支撑结构10上，
[0179] 其中所述二元性的旋转金属盘33的特征在于导电性质，并且所述二元性的旋转金属盘33被定位以形成预定距离的环形空间，
[0180] b)与所述第一盘和所述第二盘连通的多个碳刷16，
[0181] c)连接到所述多个碳刷16的高压电源29，能够在所述第一盘和所述第二盘之间施加规定的高压，并且以相反的极性对所述第一盘和所述第二盘充电，以便产生电晕放电，[0182] d)支撑结构组件16，可旋转地设置在所述封闭室12内，还包括可旋
转轴，所述多个旋转盘33固定地安装在所述可
旋转轴上，以在垂直于所述轴的平面内旋转，[0183] e)安装在所述封闭室12外部的电源(电机30)，用于驱动所述支撑结构组件16的旋转运动，
[0184] f)固定的竖直支撑构件17，在所述支撑结构组件16的一端不可移除地连接到所述支撑结构组件16，
[0185] g)第一擦拭器21，不可移除地固定在所述支撑结构组件16上，与所述第一盘的表面接触，
[0186] h)第二擦拭器22，不可移除地固定在所述支撑结构组件16上，与所述第二盘的表面接触，
[0187] 其中所述第一擦拭器21和所述第二擦拭器22的特征在于热弹性聚合物材料，[0188] i)分离室23，通过所述排气出口管13连接到所述封闭室12，其中所述分离室23还包括旋风分离器部分24、收集部分25和出口管27；
[0189] 所述收集部分25还包括位于下部并且连接到旋风分离器部分24的可移除托盘26，所述出口管27连接到所述旋风分离器部分24的上部以排出清洁废气Cc；
[0190] j)电子控制单元，包括与所述电机30和所述电源29电连接的微控制器系统，用于以预定的持续时间和预定的频率控制充电和清洁循环；
[0191] 其中所述封闭室12是静止的并且水平放置，所述第一盘和所述第二盘在垂直于废气流入物的平面内旋转，并且所述第一擦拭器21和所述第二擦拭器22是静止的。
[0192] 相应地，如在被称为同轴竖直平行旋转盘CCM的第四实施例中所公开的本发明提供的用于空气污染控制的装置，其中存在于由碳氢化合物燃烧产生的废气中的碳颗粒物质在燃烧期间被积聚、收集和分离并防止直接排放到大气中，其特征在于以预定的持续时间和频率进行受控的充电和清洁步骤，所述装置包括：
[0193] a)固定的、竖直放置的封闭室12，其内部包围有二元性的旋转金属盘33，所述二元性的旋转金属盘33包括具有相反极性的第一盘和第二盘，所述第一盘和所述第二盘平行且同轴地安装在旋转支撑结构10上，
[0194] 其中所述二元性的旋转金属盘33的特征在于导电性质，并且所述二元性的旋转金属盘33被定位以形成预定距离的环形空间，
[0195] b)与所述第一盘和所述第二盘连通的多个碳刷16，
[0196] c)连接到所述多个碳刷16的高压电源29，能够在所述第一盘和所述第二盘之间施加规定的高压，并且以相反的极性对所述第一盘和所述第二盘充电，以便产生电晕放电，[0197] d)支撑结构组件16，可旋转地设置在所述封闭室12内，还包括可旋转轴，所述多个旋转盘33固定地安装在所述可旋转轴上，以在垂直于所述轴的平面内旋转，[0198] e)安装在所述封闭室12外部的电源(电机30)，用于驱动所述支撑结构组件16的旋转运动，
[0199] f)固定的水平支撑构件17，不可移除地连接到所述支撑结构组件16的一端，[0200] g)第一擦拭器21，不可移除地固定在所述支撑结构组件16上，与所述第一盘的表面接触，
[0201] h)第二擦拭器22，不可移除地固定在所述支撑结构组件16上，与所述第二盘的表面接触，
[0202] 其中所述第一擦拭器21和所述第二擦拭器22的特征在于热弹性聚合物材料，[0203] i)分离室23，整体连接到所述第一圆柱体14的下部，其中所述分离室23还包括旋风分离器部分24、收集部分25和出口管27；
[0204] 所述收集部分25还包括位于下部并且连接到所述旋风分离器部分24的可移除托盘26，所述出口管27连接到所述旋风分离器部分24的上部以排出清洁废气Cc；
[0205] j)电子控制单元，包括与所述电机30和所述电源29电连接的微控制器系统，用于以预定的持续时间和预定的频率控制充电和清洁循环；
[0206] 其中所述封闭室12是静止的并且竖直放置，并且所述第一盘和所述第二盘在平行于废气流入物方向的平面内旋转，并且所述第一擦拭器21和所述第二擦拭器22是静止的。
[0207] 相应地，如在被称为吸入塔CCM的第五实施例中所公开的本发明提供的用于空气污染控制的装置，其中存在于开放的源污染中产生的废气中的碳颗粒物质被积聚、收集和分离并防止从直接排放到大气中，其特征在于以预定的持续时间和频率进行受控的充电和清洁步骤，所述装置包括：
[0208] a)竖塔36，设有入口网38、引风机37和第一中空圆柱体14，
[0209] 其中所述第一中空圆柱体14的特征在于导电性质并且容纳在所述竖塔36的中心位置；
[0210] b)第二圆柱体15，同轴地设置在所述第一中空圆柱体14内，以形成预定距离的环形空间，
[0211] 其中所述圆柱体15的特征在于导电性质；
[0212] c)与所述第一圆柱体14和所述第二圆柱体15连通的多个碳刷16，[0213] d)高压电源29，连接到所述多个碳刷16，能够在所述第一圆柱体14和所述第二圆柱体15之间施加规定的高压，并且以相反的极性对所述第一圆柱体14和所述第二圆柱体15充电，以便产生电晕放电，
[0214] e)支撑结构组件16，可旋转地设置在所述第一圆柱体14内，其中所述支撑结构组件16还包括三个平行的管件，称为外部构件18、中心构件19和内部构件20，使得所述中心构件19轴向地且不可移除地设置在所述第二圆柱体15内，
[0215] f)连接到所述中心构件19的电源(电机30)，用于驱动所述支撑结构组件16的旋转运动，
[0216] g)固定的竖直支撑构件17，不可移除地连接到所述第一圆柱体14并在一端连接到所述支撑结构组件16，
[0217] h)第一擦拭器21，不可移除地固定在所述外部构件18的纵向边缘上，与所述第二圆柱体的外表面接触，
[0218] i)第二擦拭器22，不可移除地固定在所述内部构件20的纵向边缘上，与所述第一圆柱体的内表面接触，
[0219] 其中所述第一擦拭器21和所述第二擦拭器22的特征在于热弹性聚合物材料，[0220] l)分离室23，整体连接到所述第一圆柱体14的下部，其中所述分离室23还包括旋风分离器部分24、收集部分25和出口管27；
[0221] 所述收集部分25还包括位于下部并且连接到旋风分离器部分24的可移除托盘26，所述出口管27连接到所述旋风分离器部分24的上部以排出清洁废气Cc；
[0222] j)电子控制单元，包括与所述电机30和所述电源29电连接的微控制器系统，用于以预定的持续时间和预定的频率控制充电和清洁循环；
[0223] 其中所述吸入塔36竖直放置并垂直于废气的流入物，所述第一圆柱体14和所述第二圆柱体15静止，所述第一擦拭器21和所述第二擦拭器22旋转。
[0224] 下面的表2提供了基于试验的实验数据的概述，其中本发明与不同来源(诸如车辆和柴油发电机(DG)组)关联。
[0225] 实验数据-表-2
[0226]
[0227]
[0228] 从上面的结果可以看出，本发明收集了超过预期数量的颗粒物质，以满足50公里的BS标准排放规范。
[0229] 影响车辆排放的一些关键因素为：
[0230] -燃料质量
[0231] -重量
[0232] -维护
[0233] -交通
[0234] -道路
[0235] 排放表
[0236]
[0237] 在将CCM关联到现有BS II车辆BS标准排放0.039(公共汽车、卡车和其他重型车辆)时，我们符合BS IV的排放标准。
[0238] 技术进步
[0239] 上文描述的本公开具有若干技术优点，包括但不限于控制来自各种排放源的碳颗粒物质的排放：
[0240] (a)通过捕获和积聚本发明本身的碳颗粒来消除碳颗粒物质向大气中的排放，[0241] (b)本发明可以非常经济的成本制造，每单位5,000卢比/-至10,000卢比/-，如果大规模生产，成本预计会进一步减少，
[0242] (c)本发明可以非常容易地安装在现有的车辆排气系统中，而无需对当前的设计或结构进行重大修改，
[0243] (d)本发明不涉及使用高能源、高压、化学品和消耗品或定期更换零件，[0244] (e)本发明不需要大功率电源，并且可以通过现有电池在内部供电，[0245] (f)本发明非常有效，并且能够去除排放物中高达85％至95％的碳颗粒，碳颗粒平均粒径为PM 2.5至PM 10，
[0246] (g)本发明能够长时间使用，并且可以将清洁频率控制到预先确定的所需水平，并附加提供视听警报和通知，
[0247] (h)本发明还可用于所有碳氢化合物排放污染源(如柴油发电机组)以及处理开放的源空气污染，如拥挤的十字路口、污染严重的城市地区和烧掉收割过的田地造成巨大的烟雾的农村地区。
[0248] 在下面的描述中参考非限制性实施例解释本文的实施例及其各种特征和其有利细节。省略对众所周知的组件和处理技术的描述，以免不必要地模糊本文的实施例。这里使用的示例仅旨在便于理解可以实践本文的实施例的方式，并且进一步使本领域技术人员能够实践本文的实施例。因此，这些实施例不应被解释为限制本文实施例的范围。
[0249] 具体实施例的前述描述将如此充分地揭示本文实施例的一般性质，其他人可以通过应用当前知识，在不脱离一般概念的情况下容易地修改和/或适应各种应用这样的特定实施例，并且因此，在所公开的实施例的等同物的含义和范围内，应当并且旨在理解这些改编和修改。应理解，本文采用的措辞或术语是出于描述的目的而非限制。因此，尽管已经根据优选实施例描述了本文的实施例，但是本领域技术人员将认识到，可以在如本文所述的实施例的精神和范围内通过修改来实践本文的实施例。
[0250] 在整个
说明书中，词语“包括(comprise)”或诸如“包括(comprises)”或“包括(comprising)”的变体将被理解为暗示包括所述元素、整数或步骤或一组元素、整数或步骤，但不包括排除任何其他元素、整数或步骤，或一组元素、整数或步骤。
[0251] 使用表达式“至少”或“至少一个”表示使用一种或多种元素或成分或量，因为可以在本公开的实施例中使用以实现一个或多个期望的目标或结果。
[0252] 已经包括在本说明书中的对文档、动作、材料、装置、物品等的任何讨论仅仅是为了提供本公开的上下文。不应将其视为承认任何或所有这些事项构成现有技术基础的一部分或者是与本公开相关的领域中的公知常识，因为它在本申请的
优先权日之前的任何地方存在。
[0253] 针对各种物理参数、尺寸或数量提及的数值仅是近似值，并且设想高于/低于分配给参数、尺寸或数量的数值的值落入本公开的范围内，除非说明书中有明确相反的
声明。
[0254] 尽管在前面的描述中已经阐述了本发明的许多特征和优点，但是连同本发明的结构和功能的细节，本公开仅是说明性的。可以在本发明的原理内进行详细地改变，尤其是部件的形状、尺寸和部件的布置方面，在所附权利要求中表达的术语的广义一般含义所表示的总体范围内。
[0255] 对于本领域技术人员来说，对所公开的实施例的各种修改是显而易见的，并且在不脱离本发明的精神和范围的情况下，这里定义的一般原理可以应用于其他实施例和应用。因此，本发明不限于所示的实施例，而是与符合本文公开的原理和特征的最宽范围相一致。
