JP3615584B2

JP3615584B2 - Discharge type exhaust gas purification device and method for manufacturing the same

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Publication number: JP3615584B2
Application number: JP03097795A
Authority: JP
Inventors: 保杉本
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 1994-04-25
Filing date: 1995-02-20
Publication date: 2005-02-02
Anticipated expiration: 2020-02-02
Also published as: JPH0814028A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、触媒コンバータ，集塵装置等に使用される放電型排気ガス浄化装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コロナ放電等を利用して、排気ガス中の窒素酸化物，炭化水素を処理することにより排気ガスを浄化する放電型排気ガス浄化装置として、特開平５−５９９３４号公報に示すものが図１２，図１３に示すように知られている。
図１２において、符号１０１はエンジンで、このエンジン１０１には排気管１０２が装着され、この排気管１０２の途中に放電型排気ガス浄化装置１０３が装着されている。この放電型排気ガス浄化装置１０３の電極構成を示す断面図が図１３に示されている。
【０００３】
図において、放電型排気ガス浄化装置１０３は１本の直線状のタングステン線１０４Ａからなる放電電極１０４と、円筒状の受電極１０５とで構成され、円筒状の受電極１０５の中心軸に放電電極１０４が位置している。
そして、放電電極１０４を負極にし、受電極１０５を正極にして放電電極１０４と受電極１０５の間に、直流高圧電圧をかけると、両電極１０４，１０５の間の空間１０６には、電界が形成される。受電極１０５内に処理すべき排気ガスを導くと、排気ガス中の窒素酸化物，炭化水素等は、負のイオン１０７（例えばＮＯ_ｘ ⁻）に帯電して受電極１０５に吸着分解され、排気ガスが浄化される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、一般に、図１４に示すように、放電電極１０４を構成する放電線としてのタングステン線１０４Ａの線径は、１００μｍのものが用いられる。タングステン線１０４Ａの線径は放電効率と機械的強度とのバランスから決められている。放電効率の点からはタングステン線１０４Ａの線径の細いものが良いが、耐久的強度の点で劣る。即ち、タングステン線１０４Ａの使用に伴い表面が放電によって摩耗し、線径が細くなり、タングステン線１０４Ａは途中で切れ易く、寿命が短くなる。勿論、タングステン線１０４Ａの線径を太くすれば、切れ難くなるが、放電効率が悪くなる。
【０００５】
そこで、かかる放電電極の放電効率を良くするとともに機械的強度を確保できる放電型排気ガス浄化装置が要求されるが、かかる放電型排気ガス浄化装置は、簡単な工程で製造することが要求される。
【０００６】
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、放電電極の放電効率を良くするとともに機械的強度を確保でき、製造工程を簡単にできる放電型排気ガス浄化装置及びその製造方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、放電端から電荷を放射する所定の長さの金属製箔板を多層状に配置してなる放電電極と、放電電極にその下流側に位置して対向配置され、多層状の金属製箔板の間にセル空間を形成してなるセル状受電極とを備えていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、放電端から電荷を放射する所定の長さの金属製箔板を多層状に配置してなる放電電極と、放電電極にその下流側に位置して対向配置され、多層状の金属製箔板の間にセル空間を形成してなるセル状受電極と、放電電極及びセル状受電極を収容する容器とを備えていることを特徴とする。
請求項３記載の発明は、対向配置された２つの外筒と、一方の外筒に嵌挿され、放電端から電荷を放射する所定の長さの金属製箔板を多層状に配置してなる放電電極と、他方の外筒に嵌挿され、放電電極にその下流側に位置して対向配置されるとともに多層状の金属製箔板の間にセル空間を形成してなるセル状受電極と、セラミックス系接着剤により放電電極側とセル状受電極側を接合する筒状絶縁材とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の発明は、請求項１，２，３のいずれか記載の放電型排気ガス浄化装置において、セル状受電極は平板状の金属製箔板と波板状の金属製箔板を重ね螺旋状に多重に巻き回してなり、平板状の金属製箔板と波板状の金属製箔板の間にセル空間が形成されていることを特徴とする。
請求項５記載の発明は、請求項１，２，３，４のいずれか記載の放電型排気ガス浄化装置において、セル状受電極における金属製箔板には触媒が付着されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項６記載の発明は、請求項１，２，３，４，５のいずれか記載の放電型排気ガス浄化装置において、放電電極における金属製箔板の板厚は、２４μｍより大きく１００μｍ未満であることを特徴とする。
請求項７記載の発明は、請求項１，２，３，４，５，６のいずれか記載の放電型排気ガス浄化装置において、金属製箔板は少なくともアルミニウム２〜６％，クロム１２〜２５％を含有し、残部に鉄を含有してなるステンレス鋼であることを特徴とする。
【００１１】
請求項８記載の発明は、第１外筒に嵌挿されて放電端から電荷を放射する所定の長さの金属製箔板を多層状に配置してなる放電電極と、他方の外筒に嵌挿されて放電電極の下流側に位置するとともに多層状の金属製箔板の間にセル空間を形成してなるセル状受電極を対向配置し、放電電極とセル状受電極の間に筒状絶縁材を配置し、高温に加熱して、金属製箔板の拡散接合及び放電電極，セル状受電極と両外筒のろう付け接合を行なうとともにセラミックス系接着剤により放電電極の放電端とセル状受電極の端縁を筒状絶縁材を介して接合することを特徴とする。
【００１２】
【作用】
請求項１記載の発明において、放電電極とセル状受電極の間に電圧がかけられる。
放電電極の放電端から負または正の電荷が放出され、この負または正の電荷は気体中の分子に衝突して帯電し、負または正のガスイオンが生成される。
【００１３】
放電電極とセル状受電極の間に印加された電圧及び気体の流れにより、この正または負のガスイオンは放電電極からセル状受電極内へ流れる。
セル状受電極では、セル空間を通る正または負のガスイオンは、クーロン力で金属製箔板に引っ張られ、金属製箔板に吸着し、分解する。
【００１４】
そして、放電電極における金属製箔板の放射端が放電により摩耗するが、金属製箔板の摩耗量は、金属製箔板の長さに比して無視できる程小さい。
請求項２記載の発明において、請求項１記載の発明と同様の作用が生じる。
請求項３記載の発明において、請求項１記載の発明と同様の作用が生じる。
加えて、放電電極側とセル状受電極側はセラミックス系接着剤により筒状絶縁材を介して接合されているので、放電電極側とセル状受電極側が電気的に絶縁されるとともに放電電極側とセル状受電極側が接合される。
【００１５】
請求項４記載の発明において、セル状受電極は平板状の金属製箔板と波板状の金属製箔板を重ね螺旋状に多重に巻き回してなり、平板状の金属製箔板と波板状の金属製箔板の間にセル空間が形成されているので、セル状受電極の波板状の金属製箔板と平板状の金属製箔板の間にセル空間が細長通路状に形成され、セル状受電極に引っ張られるガスイオンと触媒の接触の可能性が高くなくる。
【００１６】
請求項５記載の発明において、セル状受電極における金属製箔板には触媒が付着されているので、触媒活性の向上を図ることができ、また、触媒により、ガスイオンのイオン化エネルギーが、該ガスイオンを分解するエネルギーとして利用される率が高くなるので、ガスイオンの分解の反応速度が速くなる。
請求項６記載の発明において、放電電極における金属製箔板の板厚は２４μｍより大きく１００μｍ未満であるので、放電効率が高くなる。
【００１７】
請求項７記載の発明において、金属製箔板は少なくともアルミニウム２〜６％，クロム１２〜２５％を含有し、残部に鉄を含有してなるステンレス鋼であるので、耐酸化性が大きく、また、高温の排気ガス中でも充分に耐久性が確保される。
請求項８記載の発明において、第１外筒に嵌挿されて放電端から電荷を放射する所定の長さの金属製箔板を多層状に配置してなる放電電極と、他方の外筒に嵌挿されて放電電極の下流側に位置するとともに多層状の金属製箔板の間にセル空間を形成してなるセル状受電極が対向配置され、放電電極とセル状受電極の間に筒状絶縁材が配置され、同一工程で、高温に加熱して、金属製箔板の拡散接合及び放電電極，セル状受電極と両外筒のろう付け接合が行なわれるとともにセラミックス系接着剤により放電電極の放電端とセル状受電極の端縁が筒状絶縁材を介して接合される。
【００１８】
【実施例】
以下、図面により本発明の実施例について説明する。
請求項１，２記載の発明の実施例に係わる放電型排気ガス浄化装置を、排気ガスの浄化用として使用される触媒コンバータに適用して説明する。
図１ないし図４において、符号１は触媒コンバータで、この触媒コンバータ１は密閉容器２を有している。密閉容器２は金属製で半割り型に構成され、その中央部は断面楕円形状になっている。密閉容器２内に放電型金属触媒担体３が収容されている。
【００１９】
密閉容器２内に放電型金属触媒担体３からなるセル状受電極４及び放電電極５が収容されている。放電電極５にその下流側に位置してセル状受電極４が対向・配置されている。セル状受電極４と放電電極５との間隔は１ｍｍ〜１０ｍｍとされている。
セル状受電極４は、平板状の金属製箔板４Ａ，波板状の金属製箔板４Ｂを交互に重ね、これらを多重に巻き回して拡散接合で固着したものである。平板状の金属製箔板４Ａ，波板状の金属製箔板４Ｂは排気ガスの流れに平行になっており、その表面には触媒が付着されている。平板状の金属製箔板４Ａ，波板状の金属製箔板４Ｂの材料としては、アルミニウム５％，鉄７５％，クロム２０％を含有したステンレス鋼が用いられている。平板状の金属製箔板４Ａ，波板状の金属製箔板４Ｂの間に多数のセル空間４Ｃが形成されている。セル空間４Ｃは、高さＨ＝１．２ｍｍ，底長さＬ＝２．５ｍｍの略３角形状の断面を有して排気ガスの流れ方向に沿った細長い排気通路として形成されている。
【００２０】
一方、放電電極５は、平板状の金属製箔板５Ａ，波板状の金属製箔板５Ｂを交互に重ね、これらを多重に巻き回して拡散接合で固着したものである。平板状の金属製箔板５Ａ，波板状の金属製箔板５Ｂは排気ガスの流れに平行になっている。平板状の金属製箔板５Ａ，波板状の金属製箔板５Ｂの材料としては、アルミニウム５％，鉄７５％，クロム２０％を含有したステンレス鋼が用いられている。そして、平板状の金属製箔板５Ａ，波板状の金属製箔板５Ｂの間にセル空間５Ｃが形成されている。
【００２１】
放電電極５における平板状の金属製箔板５Ａ，波板状の金属製箔板５Ｂの板厚は、約２４〜１００μｍで、機械的強度と放電効率のバランスの取れるように決められた図１４のタングステン線１０４Ａの線径である１００μｍよりも薄くなっている。ここで、下限として２５μｍを設定した理由は、板材の素材の圧延の限界値とされ、板厚の上限として１００μｍにした理由は、１００μｍ以上では電界強度が小さく、放電効率が悪いからである。
【００２２】
そして、セル状受電極４は密閉容器２の内側に配置された第１下流側絶縁支持部材６と第２下流側絶縁支持部材７により保持されている。第１下流側絶縁支持部材６と第２下流側絶縁支持部材７はセラミック可撓製部材で構成されている。セル状受電極４の図面上の下側に第２棒状電極８が固設され、第２棒状電極８の周囲に第２セラミック環状体９が外装されている。第２セラミック環状体９は第２棒状電極８と密閉容器２を絶縁している。
【００２３】
また、放電電極５は密閉容器２の内側に配置された第１上流側絶縁支持部材１０と第２上流側絶縁支持部材１１により保持されている。第１上流側絶縁支持部材１０と第２上流側絶縁支持部材１１はセラミック可撓製部材で構成されている。放電電極５の図面上の下側に第１棒状電極１２が固設され、第１棒状電極１２の周囲に第１セラミック環状体１３が外装されている。第１セラミック環状体１３は第１棒状電極１２と密閉容器２を絶縁している。
【００２４】
そして、セル状受電極４と放電電極５は高圧直流電源１４に接続されている。
しかして、本実施例においては、放電電極５とセル状受電極４の間に直流高圧電圧がかけられる。ここで、その電圧は、放電電極５とセル状受電極４との間隔が１ｍｍのとき、５０００ボルト程度とされている。
放電電極５の放電端５Ｄから例えば負の電荷が放出され、この負の電荷は排気ガス中の窒素酸化物，炭化水素等の分子に衝突して帯電し、負のガスイオン（例えばＮＯ_Ｘ ⁻）が生成される。
【００２５】
放電電極５とセル状受電極４の間に印加された電圧及び排気ガスの流れにより、この負のガスイオンは放電電極５からセル状受電極４内へ流れる。
セル状受電極４では、セル空間４Ｃを通る負のガスイオンは、クーロン力で平板状の金属製箔板４Ａ，波板状の金属製箔板４Ｂに引っ張られ、平板状の金属製箔板４Ａ，波板状の金属製箔板４Ｂに吸着され、続いて分解される。例えば、ＮＯ_Ｘ ⁻はＮ_２，Ｏ_２に分解され、炭化水素のガスイオンは酸化され、排気ガスが浄化される。
【００２６】
そして、セル状受電極４の平板状の金属製箔板４Ａ，波板状の金属製箔板４Ｂ間にセル空間４Ｃが形成され、また、セル状受電極４に引っ張られるガスイオンと平板状の金属製箔板４Ａ，波板状の金属製箔板４Ｂに付着された触媒の接触の可能性が高いことから、触媒活性の向上が図られる。
また、触媒により、ガスイオンのイオン化エネルギーが、該ガスイオンを分解するエネルギーとして利用される率が高くなる。
【００２７】
従って、触媒により、ガスイオンの分解の反応速度が速くなる。
そして、放電電極５における平板状の金属製箔板５Ａ，波板状の金属製箔板５Ｂの板厚は、２４〜１００μｍで、機械的強度と放電効率のバランスの取れたように決められた放電線としてのタングステン線１０４Ａの線径１００μｍよりも薄いので、電界強度が大であり、放電効率が増加する。
【００２８】
ここで、放電効率とは、コロナ放電に係わる電圧と電流の比率である。
そして、放電電極５の放電端５Ｄから電子が放射されるので、使用に伴って、放電端５Ｄが摩耗して図２の状態から図３の状態に変化するが、図３の摩耗した状態の放電端５Ｄの形状は、従来におけるタングステン線１０４Ａの断面の形状より尖っているので、電界強度が大であり、放電効率は高く維持される。
【００２９】
以上の如き構成によれば、放電電極５における平板状の金属製箔板５Ａ，波板状の金属製箔板５Ｂの、セル状受電極４と対向する側の放電端５Ｄが放電により摩耗しても、平板状の金属製箔板５Ａ，波板状の金属製箔板５Ｂの摩耗量は、平板状の金属製箔板５Ａ，波板状の金属製箔板５Ｂの長さに比して無視できる程小さく、従って、放電電極５の耐久性を実質的に確保したのと同等の効果を奏し、放電電極５の交換頻度を少なくできる。
【００３０】
また、放電電極５における平板状の金属製箔板５Ａ，波板状の金属製箔板５Ｂの板厚は、機械的強度と放電効率のバランスの取れたように決められた放電線としてのタングステン線１０４Ａの線径よりも薄いので、従来よりも放電効率を増加させることができる。
放電効率が増加することにより、排気ガス中のＮＯ_Ｘ，炭化水素の分子のイオン化する量を増加することができる。
【００３１】
そして、放電電極５における平板状の金属製箔板５Ａ，波板状の金属製箔板５Ｂの板厚は約２５〜１００μｍであるので、放電電極５が摩耗しても、放電端５Ｄの曲率が大きく尖っており、放電効率を高く維持することができる。
さらに、平板状の金属製箔板５Ａ，波板状の金属製箔板５Ｂの材料としては、アルミニウム５％，鉄７５％，クロム２０％を含有したステンレス鋼が用いられているので、タングステン線１０４Ａに比して、安価で、耐久性が大きく、交換を不要にできる効果を有している。
【００３２】
なお、本実施例においては、放電電極５を負極側にし、且つ、セル状受電極４の側を正極側にしているが、放電電極５の側を正極の側にするとともにセル状受電極４を負極の側にすることもできる。
【００３３】
また、本実施例においては、放電電極５とセル状受電極４の間に直流電圧をかけているが、直流に限定されることはない。例えば、交流，周期的な波形の電流，非周期的な波形の電流を使用することもできる。
そして、本実施例においては、放電電極５の材料として、アルミニウム５％，鉄７５％，クロム２０％を含有したステンレス鋼を用いているが、かかる材料に限定されないことは勿論であり、導電体であれば適用できる。導電体として、銅，鉄等の良導体を始め、モリブデン，ニッケルを含有する金属の導体抵抗体、酸化シリコン等の半導体を挙げることができる。また、ニクロム線，鉄−ニッケル合金，鉄−クロム合金等にも適用できる。
【００３４】
そして、また、本実施例においては、放電電極５は、平板状の金属製箔板５Ａ，波板状の金属製箔板５Ｂを交互に重ね、これらを多重に巻き回してろう付け接合で固着したものであるが、図５に示すように金属製箔板２１で蛇行断面に構成して多層状に構成することもでき、また、図６に示すように金属製箔板２２で螺旋断面に構成することもできる。
【００３５】
さらに、本実施例においては、セル状受電極４の平板状の金属製箔板４Ａ，波板状の金属製箔板４Ｂの材料としては、アルミニウム５％，鉄７５％，クロム２０％を含有したステンレス鋼を用いているが、かかる材料に限定されないことは勿論である。例えば、アルミニウム２〜６％，クロム１２〜２５％，残部に鉄を含有してなるステンレス鋼を用いることもできる。また、Ｎｉを含有することもできる。
【００３６】
そして、さらに、本実施例においては、セル空間４Ｃは、高さＨ＝１．２ｍｍ，底長さＬ＝２．５ｍｍの略３角形状の断面に構成されているが、セル空間４Ｃは、高さＨ＝１〜５ｍｍ，底長さＬ＝１〜４ｍｍにすることもできる。
加えて、本実施例におけるセル状受電極４の平板状の金属製箔板４Ａ，波板状の金属製箔板４Ｂに誘電体物質で被覆することもできる。誘電体物質として、例えば酸化アルミニウム及びその混合物，酸化セリウム，或いは、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ等の触媒作用のある物質を挙げることもできる。この場合には、吸着面積が増大し、イオン化したＮＯ_Ｘ，炭化水素の分子に対して吸着機能，分解機能が増大する。
【００３７】
その上、本実施例においては、放電型排気ガス浄化装置を触媒コンバータに適用した例を説明したが、これに限定されることなく、例えば、集塵装置に適用することもできる。
請求項１，３，８記載の発明の実施例に係わる放電型排気ガス浄化装置及びその製造方法を、排気ガスの浄化用として使用される触媒コンバータに適用して説明する。
【００３８】
請求項１，３記載の発明の実施例に係わる放電型排気ガス浄化装置は、請求項１，２記載の発明の実施例に係わる放電型排気ガス浄化装置に比して放電電極，セル状受電極が対向配置している点で基本構成が同じであり、放電電極，セル状受電極の構造も同様に構成され、少なくとも同様の作用，効果を奏する。該請求項１，２記載の発明の実施例に係わる放電型排気ガス浄化装置と相違する点についてのみ説明する。
【００３９】
図７において、符号２３は放電型排気ガス浄化装置で、この放電型排気ガス浄化装置２３は対向配置された第１外筒２３Ａ，第２外筒２３Ｂを有している。第２外筒２３Ｂにディフューザ２４が固設されている。第１外筒２３Ａに後述する筒状絶縁材３５を介してディフューザ２５が接合されている。
ここで、第１外筒２３Ａ，第２外筒２３Ｂ，ディフューザ２４，ディフューザ２５は金属製で、その断面は楕円形状になっており、ディフューザ２４，ディフューザ２５は図示しない排気管に連結されている。
【００４０】
第１外筒２３Ａに放電電極２７が嵌挿されている。放電電極２７は放電端２７Ｄから電荷を放射するもので、平板状の金属製箔板２７Ａ，波板状の金属製箔板２７Ｂを交互に重ね、これらを多重に巻き回して拡散接合で固着したものである。平板状の金属製箔板２７Ａ，波板状の金属製箔板２７Ｂの間に、セル空間２７Ｃが形成されている。第１外筒２３Ａと放電電極２７とで放電電極側Ｙが構成されている。
【００４１】
第２外筒２３Ｂに放電型金属触媒担体からなるセル状受電極２８が嵌挿され、セル状受電極２８は放電電極２７にその下流側に位置して対向配置され、平板状の金属製箔板２８Ａ，波板状の金属製箔板２８Ｂを交互に重ね、これらを多重に巻き回して拡散接合で固着したものである。平板状の金属製箔板２８Ａ，波板状の金属製箔板２８Ｂの間にセル空間２８Ｃが形成されている。第２外筒２３Ｂとセル状受電極２８とでセル状受電極側Ｓが構成されている。
【００４２】
第１外筒２３Ａ，第２外筒２３Ｂの間に筒状絶縁材２９が配置され、筒状絶縁材２９の両端に環状溝部２６，３０が形成され、環状溝部２６の底面２６Ａ及び壁面２６Ｂと放電電極２７の放電端２７Ｄはセラミックス系接着剤３１により接合されている。セラミックス系接着剤３１は、例えばシリカ，シリカ・アルミナ，アルミナ，ジルコニア等を主成分とする１００％無機質からなる水系塗料とされて、その耐熱温度は１２００℃〜２０００℃となっている。
【００４３】
また、環状溝部３０の底面３０Ａ及び壁面３０Ｂとセル状受電極２８の端縁２８Ｄはセラミックス系接着剤３１により接合されている。
上述の放電電極２７とセル状受電極２８は筒状絶縁材２９により絶縁され、且つ、接合されている。
放電電極２７の図面上の下側に第１棒状電極３２が固設され、第１棒状電極３２は第１外筒２３Ａを貫通して外部に突出している。
【００４４】
セル状受電極２８の図面上の下側に第２棒状電極３３が固設されている。第２棒状電極３３は第２外筒２３Ｂを貫通して外部に突出し、ボディアースされている。
【００４５】
そして、放電電極２７とセル状受電極２８は高圧直流電源３４を介して接続されている。
そして、ディフューザ２５と第１外筒２３Ａの間に筒状絶縁材３５が配置され、筒状絶縁材３５の両端には環状溝部３６，３７が形成されている。環状溝部３６と放電電極２７の排気ガス流入端２７Ｅはセラミックス系接着剤３８により接合されている。また、環状溝部３７とディフューザ２５はセラミックス系接着剤３８により接合されている。
【００４６】
以上の如き構成によれば、請求項１，２記載の発明の実施例に係わる放電型排気ガス浄化装置による効果に加えて、放電電極１７とセル状受電極２８はセラミックス系接着剤３１により筒状絶縁材２９を介して接合されているので、放電電極２７とセル状受電極２８を絶縁できるとともに放電電極２７とセル状受電極２８を接合でき、放電型排気ガス浄化装置の構造を簡単にできる。
【００４７】
次に、請求項８記載の発明の実施例に係わる放電型排気ガス浄化装置の製造方法を、図１０により説明する。この製造方法は、請求項１，３記載の発明の実施例に係わる放電型排気ガス浄化装置を製造する方法である。
第１工程Ｓ１において、平板状の金属製箔板２７Ａと波板状の金属製箔板２７Ｂを重ね螺旋状に多重に巻き回すことにより、放電電極２７が形成される。
【００４８】
平板状の金属製箔板２８Ａと波板状の金属製箔板２８Ｂを重ね螺旋状に多重に巻き回すことにより、セル状受電極２８が形成される。
第２工程Ｓ２において、放電電極２７の外周面２７Ｆ，セル状受電極２８の外周面２８Ｆにそれぞれろう材が添付される。また、第１棒状電極３２の底面３２Ａ，第２棒状電極３３の底面３３Ａにそれぞれろう材が添付される。
【００４９】
第３工程Ｓ３において、第１外筒２３Ａに放電電極２７が嵌挿される。また、第２外筒２３Ｂにセル状受電極２８が嵌挿される。
第４工程Ｓ４において、筒状絶縁材２９，３５が準備される。
第５工程Ｓ５において、筒状絶縁材２９にセラミックス系接着剤３１が塗布され、筒状絶縁材３５にセラミックス系接着剤３８が塗布される。
【００５０】
第６工程Ｓ６において、第１外筒２３Ａに嵌挿された放電電極２７と、第２外筒２３Ｂに嵌挿されたセル状受電極２８が対向配置され、放電電極２７とセル状受電極２８の間にセラミックス系接着剤３１を塗布した筒状絶縁材２９，３５が組み付けられる。同時に、ディフューザ２４が第２外筒２３Ｂに組み付けられる。また、ディフューザ２５は筒状絶縁材３５を介して第１外筒２３Ａに組み付けられ、図７に示す状態となる。
【００５１】
第７工程Ｓ７において、第６工程Ｓ６の状態のアッセンブリは、例えば、次の条件で行なわれる。
（１）加熱条件は１２００℃以上とされる。この温度は、セラミックス系接着剤３１，３７の硬化条件を満足するとともに、拡散接合の加熱温度１１５０℃〜１２００℃，ろう付け接合の加熱温度１１５０℃〜１２００℃を満足している。
（２）加熱時間は５分以上とされる。
【００５２】
（３）圧力条件は１０Ｐａより低い圧力の真空度とされる。
そして、放電型排気ガス浄化装置が以下のように造られる。
放電電極２７の平板状の金属製箔板２７Ａ，波板状の金属製箔板２７Ｂが拡散接合され、固着される。セル状受電極２８の平板状の金属製箔板２８Ａ，波板状の金属製箔板２８Ｂが拡散接合され、固着される。
【００５３】
同時に、第１外筒２３Ａに放電電極２７の外周面２７Ｆがろう付け接合され、第２外筒２３Ｂにセル状受電極２８の外周面２８Ｆがろう付け接合される。
また、放電電極２７の放電端２７Ｄとセル状受電極２８の端縁２８Ｄはセラミックス系接着剤３１の硬化により、筒状絶縁材２９を介して一体化される。同時に、ディフューザ２４が第２外筒２３Ｂにろう付け接合される。また、ディフューザ２５は筒状絶縁材３５を介して第１外筒２３Ａに一体化される。
【００５４】
また、第１棒状電極３２の底面３２Ａ，第２棒状電極３３の底面３３Ａは、放電電極２７の外周面２７Ｆ，セル状受電極２８の外周面２８Ｆにそれぞれろう付け接合される。
以上の如き構成によれば、同一工程で、（１）放電電極２７における平板状の金属製箔板２７Ａと波板状の金属製箔板２７Ｂとの拡散接合、セル状受電極２８における平板状の金属製箔板２８Ａと波板状の金属製箔板２８Ｂとの拡散接合、（２）放電電極２７，セル状受電極２８と両外筒２３Ａ，２３Ｂのろう付け接合、（３）セラミックス系接着剤３１の硬化による放電電極２７の放電端２７Ｄとセル状受電極２８の端縁２８Ｄとの筒状絶縁材２９を介しての接着剤接合の３つの接合を行なうことができ、（１）の拡散接合、（２）のろう付け接合、（３）の接着剤接合を別々の工程で行なう必要がなく、放電型排気ガス浄化装置の製造工程を簡単にできる。
【００５５】
ここで、一般的に、請求項１，３記載の発明の実施例に係わる放電型排気ガス浄化装置を製造するに際しては、上記の（１）の拡散接合が行なわれた後、（３）の接着剤接合が行なわれるので、工程数が多くなり、放電型排気ガス浄化装置の製造工程が複雑となるが、上述のように、同一工程で３つの接合が可能になり、放電型排気ガス浄化装置の製造工程を簡単にできる。
【００５６】
なお、本実施例においては、第１棒状電極３２の底面３２Ａ，第２棒状電極３３の底面３３Ａは、放電電極２７の外周面２７Ｆ，セル状受電極２８の外周面２８Ｆにそれぞれろう付け接合されるが、ろう付け接合に代えて拡散接合することもできる。
また、本実施例においては、放電電極側Ｙの放電電極２７とセル状受電極側Ｓのセル状受電極２８はセラミックス系接着剤３１により接合されることにより、放電電極側Ｙとセル状受電極側Ｓが一体化されているが、図１１に示すように、筒状絶縁材４１と第１外筒２３Ａ，第２外筒２３Ｂをセラミックス系接着剤３１を介して接合することにより、放電電極側Ｙとセル状受電極側Ｓを一体化することもできる。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、放電電極における金属製箔板の放射端が放電により摩耗しても、金属製箔板の摩耗量は、金属製箔板の長さに比して無視できる程小さく、従って、放電電極の耐久性を実質的に確保したのと同等の効果を奏する。
【００５８】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同様の効果を奏する。
請求項３記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同様の効果を奏する。
加えて、放電電極側とセル状受電極側はセラミックス系接着剤により筒状絶縁材を介して接合されているので、放電電極側とセル状受電極側を絶縁できるとともに放電電極側とセル状受電極側を接合でき、放電型排気ガス浄化装置の構造を簡単にできる。
【００５９】
請求項４記載の発明によれば、セル状受電極は平板状の金属製箔板と波板状の金属製箔板を重ね螺旋状に多重に巻き回してなり、平板状の金属製箔板と波板状の金属製箔板の間にセル空間が形成されているので、セル状受電極の波板状の金属製箔板と平板状の金属製箔板の間にセル空間が細長通路状に形成され、セル状受電極に引っ張られるガスイオンと触媒の接触の可能性を高くできる効果を奏する。
【００６０】
請求項５記載の発明によれば、セル状受電極における金属製箔板には触媒が付着されているので、触媒活性の向上を図ることができ、また、触媒により、ガスイオンのイオン化エネルギーが、該ガスイオンを分解するエネルギーとして利用される率を高くできるので、ガスイオンの分解の反応速度を速くできる効果を奏する。
【００６１】
請求項６記載の発明によれば、放電電極における金属製箔板の板厚は２４μｍより大きく１００μｍ未満であるので、放電効率を高くすることができる効果を奏する。
請求項７記載の発明によれば、金属製箔板は少なくともアルミニウム２〜６％，クロム１２〜２５％を含有し、残部に鉄を含有してなるステンレス鋼であるので、耐酸化性が大きく、また、高温の排気ガス中でも充分に耐久性を確保できる効果を奏する。
【００６２】
請求項８記載の発明によれば、同一工程で、（１）金属製箔板の拡散接合、（２）放電電極，セル状受電極と両外筒のろう付け接合、（３）セラミックス系接着剤の硬化による放電電極の放電端とセル状受電極の端縁の筒状絶縁材を介しての接着剤接合の３つの接合を行なうことができ、放電型排気ガス浄化装置の製造工程を簡単にできる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１，２記載の発明の実施例に係わる放電型排気ガス浄化装置の放電電極，セル状電極を示す斜視図である。
【図２】放電電極における平板状の金属製箔板，波板状の金属製箔板の局部拡大断面図である。
【図３】放電電極における平板状の金属製箔板，波板状の金属製箔板の摩耗した場合の局部拡大断面図である。
【図４】同放電型排気ガス浄化装置の縦断面図である。
【図５】放電電極の第１変形例を示す斜視図である。
【図６】放電電極の第２変形例を示す斜視図である。
【図７】請求項１，３記載の発明の実施例に係わる放電型排気ガス浄化装置を示す断面図である。
【図８】図７における放電型排気ガス浄化装置の放電電極，セル状電極を示す斜視図である。
【図９】図７の筒状絶縁材を示す拡大断面図である。
【図１０】請求項８記載の発明の実施例に係わり、放電型排気ガス浄化装置の製造方法を示す工程系統図である。
【図１１】請求項１，３記載の発明の実施例に係わる放電型排気ガス浄化装置の変形例を示す断面図である。
【図１２】従来における放電型排気ガス浄化装置の構成図である。
【図１３】同放電型排気ガス浄化装置の電極構成を示す横断面図である。
【図１４】同放電型排気ガス浄化装置の放電線の断面図である。
【符号の説明】
１放電型排気ガス浄化装置
２密閉容器（容器）
３放電型金属触媒担体
４セル状受電極
４Ａ平板状の金属製箔板
４Ｂ波板状の金属製箔板
４Ｃセル空間
５放電電極
５Ａ平板状の金属製箔板
５Ｂ波板状の金属製箔板
５Ｄ放電端
２３放電型排気ガス浄化装置
２３Ａ第１外筒
２３Ｂ第２外筒
２７放電電極
２７Ａ平板状の金属製箔板
２７Ｂ波板状の金属製箔板
２７Ｄ放電端
２８セル状受電極
２８Ａ平板状の金属製箔板
２８Ｂ波板状の金属製箔板
２８Ｃセル空間
２８Ｄ端縁
２９筒状絶縁材
３１セラミックス系接着剤
Ｙ放電電極側
Ｓセル状受電極側[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a discharge-type exhaust gas purification device used in a catalytic converter, a dust collector, and the like, and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a discharge type exhaust gas purifying apparatus that purifies exhaust gas by treating nitrogen oxides and hydrocarbons in exhaust gas using corona discharge or the like is shown in Japanese Patent Laid-Open No. 5-59934. 12, as shown in FIG.
In FIG. 12, reference numeral 101 denotes an engine, and an exhaust pipe 102 is attached to the engine 101, and a discharge type exhaust gas purifying device 103 is attached in the middle of the exhaust pipe 102. A cross-sectional view showing the electrode configuration of the discharge type exhaust gas purifying apparatus 103 is shown in FIG.
[0003]
In the figure, the discharge type exhaust gas purifying device 103 is composed of a discharge electrode 104 composed of one straight tungsten wire 104 A and a cylindrical receiving electrode 105, and the discharge electrode is disposed on the central axis of the cylindrical receiving electrode 105. 104 is located.
When a DC high voltage is applied between the discharge electrode 104 and the receiving electrode 105 with the discharge electrode 104 as the negative electrode and the receiving electrode 105 as the positive electrode, an electric field is formed in the space 106 between the electrodes 104 and 105. Is done. When exhaust gas to be processed is introduced into the receiving electrode 105, nitrogen oxides, hydrocarbons, etc. in the exhaust gas are negative ions 107 (for example, NO_x ⁻) And is adsorbed and decomposed by the receiving electrode 105 to purify the exhaust gas.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, generally, as shown in FIG. 14, the wire diameter of the tungsten wire 104A as the discharge wire constituting the discharge electrode 104 is 100 μm. The wire diameter of the tungsten wire 104A is determined from the balance between discharge efficiency and mechanical strength. From the viewpoint of discharge efficiency, a tungsten wire 104A having a thin wire diameter is preferable, but it is inferior in terms of durability. That is, with the use of the tungsten wire 104A, the surface is worn by discharge, the wire diameter is reduced, and the tungsten wire 104A is easily cut off in the middle and the life is shortened. Of course, if the wire diameter of the tungsten wire 104A is increased, it becomes difficult to cut, but the discharge efficiency is deteriorated.
[0005]
Therefore, there is a demand for a discharge type exhaust gas purification device that can improve the discharge efficiency of the discharge electrode and ensure mechanical strength. However, such a discharge type exhaust gas purification device is required to be manufactured by a simple process. .
[0006]
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to improve the discharge efficiency of the discharge electrode, ensure the mechanical strength, and simplify the manufacturing process. And a method of manufacturing the same.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a discharge electrode formed by arranging a metal foil plate of a predetermined length that radiates electric charge from the discharge end in a multilayer shape, and is disposed opposite to the discharge electrode on the downstream side thereof, It has a cell-shaped receiving electrode formed by forming a cell space between multilayer metal foil plates.
[0008]
The invention according to claim 2 is a discharge electrode formed by arranging a metal foil plate of a predetermined length that radiates electric charge from the discharge end in a multilayer shape, and is disposed opposite to the discharge electrode on the downstream side, A cell-shaped receiving electrode formed by forming a cell space between multi-layered metal foil plates, and a container for accommodating the discharge electrode and the cell-shaped receiving electrode are provided.
In the invention according to claim 3, two outer cylinders arranged opposite to each other and a metal foil plate having a predetermined length that is inserted into one outer cylinder and emits an electric charge from the discharge end are arranged in a multilayer shape. A discharge electrode, and a cell-shaped receiving electrode that is inserted into the other outer cylinder, is positioned opposite to the discharge electrode and is disposed opposite to the discharge electrode, and forms a cell space between the multilayer metal foil plates; A cylindrical insulating material that joins the discharge electrode side and the cell-shaped receiving electrode side with a ceramic adhesive is provided.
[0009]
According to a fourth aspect of the present invention, in the discharge exhaust gas purifying device according to any one of the first, second, and third aspects, the cell-shaped receiving electrode comprises a flat metal foil plate and a corrugated metal foil plate. The cell space is formed between a flat metal foil plate and a corrugated metal foil plate.
The invention according to claim 5 is the discharge exhaust gas purifying device according to any one of claims 1, 2, 3 and 4, characterized in that a catalyst is attached to the metal foil plate in the cellular receiving electrode. And
[0010]
The invention according to claim 6 is the discharge exhaust gas purifying device according to any one of claims 1, 2, 3, 4 and 5, wherein the thickness of the metal foil plate in the discharge electrode is greater than 24 μm and less than 100 μm. It is characterized by being.
A seventh aspect of the present invention is the discharge exhaust gas purifying device according to any one of the first, second, third, fourth, and sixth aspects, wherein the metal foil plate is at least 2 to 6% aluminum and 12 to 25 chromium. % And stainless steel containing iron in the balance.
[0011]
According to the eighth aspect of the present invention, there is provided a discharge electrode in which a metal foil plate having a predetermined length that is inserted into the first outer cylinder and emits electric charges from the discharge end is arranged in a multilayer shape, and the other outer cylinder. A cell-shaped receiving electrode that is inserted and located downstream of the discharge electrode and that forms a cell space between the multilayer metal foil plates is arranged oppositely, and a cylindrical insulation is provided between the discharge electrode and the cell-shaped receiving electrode. The material is placed and heated to a high temperature to perform diffusion bonding of the metal foil plate and brazing bonding of the discharge electrode, the cell-shaped receiving electrode and both outer cylinders, and the discharge end of the discharge electrode and the cell shape by a ceramic adhesive. The edge of a receiving electrode is joined via a cylindrical insulating material.
[0012]
[Action]
In the invention according to claim 1, a voltage is applied between the discharge electrode and the cell-shaped receiving electrode.
A negative or positive charge is released from the discharge end of the discharge electrode, and the negative or positive charge collides with a molecule in the gas to be charged, and negative or positive gas ions are generated.
[0013]
The positive or negative gas ions flow from the discharge electrode into the cellular receiving electrode by the voltage and gas flow applied between the discharge electrode and the cellular receiving electrode.
In the cell-shaped receiving electrode, positive or negative gas ions passing through the cell space are pulled to the metal foil plate by Coulomb force, adsorbed on the metal foil plate, and decomposed.
[0014]
And although the radiation edge of the metal foil board in a discharge electrode is worn out by discharge, the wear amount of a metal foil board is so small that it can be disregarded compared with the length of a metal foil board.
In the invention of the second aspect, the same operation as that of the first aspect of the invention occurs.
In the invention of the third aspect, the same action as that of the first aspect of the invention occurs.
In addition, since the discharge electrode side and the cell-shaped receiving electrode side are joined together by a ceramic adhesive via a cylindrical insulating material, the discharge electrode side and the cell-shaped receiving electrode side are electrically insulated and the discharge electrode side And the cell-shaped receiving electrode side are joined.
[0015]
In a fourth aspect of the invention, the cell-shaped receiving electrode is formed by laminating a flat metal foil plate and a corrugated metal foil plate in a spiral manner. Since the cell space is formed between the plate-shaped metal foil plates, the cell space is formed in the shape of an elongated passage between the corrugated metal foil plate and the flat metal foil plate of the cell-shaped receiving electrode. The possibility of contact between the gas ions pulled by the electrode and the catalyst and the catalyst is reduced.
[0016]
In the invention according to claim 5, since the catalyst is attached to the metal foil plate in the cellular receiving electrode, the catalytic activity can be improved, and the ionization energy of gas ions is reduced by the catalyst. Since the rate used as energy for decomposing gas ions increases, the reaction rate of the gas ion decomposition increases.
In the invention of claim 6, since the plate thickness of the metal foil plate in the discharge electrode is greater than 24 μm and less than 100 μm, the discharge efficiency is increased.
[0017]
In the invention according to claim 7, the metal foil plate is stainless steel containing at least aluminum 2 to 6%, chromium 12 to 25% and iron in the balance, so that the oxidation resistance is high, Durability is sufficiently ensured even in high-temperature exhaust gas.
In the invention of claim 8, a discharge electrode in which a metal foil plate having a predetermined length that is inserted into the first outer cylinder and emits electric charges from the discharge end is arranged in a multilayer shape, and the other outer cylinder. A cell-shaped receiving electrode that is inserted and positioned downstream of the discharge electrode and that forms a cell space between the multi-layered metal foil plates is disposed oppositely, and a cylindrical insulation is provided between the discharge electrode and the cell-shaped receiving electrode. In the same process, the material is placed and heated to a high temperature to perform diffusion bonding of the metal foil plate and brazing of the discharge electrode, cell-shaped receiving electrode and both outer cylinders, and the discharge electrode of the discharge electrode by a ceramic adhesive. The discharge end and the edge of the cell-shaped receiving electrode are joined via a cylindrical insulating material.
[0018]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
The discharge type exhaust gas purifying apparatus according to the embodiments of the present invention is applied to a catalytic converter used for purifying exhaust gas.
In FIG. 1 to FIG. 4, reference numeral 1 is a catalytic converter, and this catalytic converter 1 has a sealed container 2. The hermetic container 2 is made of metal and is formed in a half-divided shape, and its central part has an elliptical cross section. A discharge-type metal catalyst carrier 3 is accommodated in the sealed container 2.
[0019]
A cell-shaped receiving electrode 4 and a discharge electrode 5 made of a discharge-type metal catalyst carrier 3 are accommodated in the sealed container 2. A cell-shaped receiving electrode 4 is disposed opposite to the discharge electrode 5 on the downstream side. The distance between the cell-shaped receiving electrode 4 and the discharge electrode 5 is 1 mm to 10 mm.
The cell-shaped receiving electrode 4 is obtained by alternately stacking flat metal foil plates 4A and corrugated metal foil plates 4B, and winding them in multiple layers and fixing them by diffusion bonding. The flat metal foil plate 4A and the corrugated metal foil plate 4B are parallel to the flow of the exhaust gas, and a catalyst is attached to the surface thereof. As a material for the flat metal foil plate 4A and the corrugated metal foil plate 4B, stainless steel containing 5% aluminum, 75% iron, and 20% chromium is used. A large number of cell spaces 4C are formed between the flat metal foil plate 4A and the corrugated metal foil plate 4B. The cell space 4C has a substantially triangular cross section with a height H = 1.2 mm and a bottom length L = 2.5 mm, and is formed as an elongated exhaust passage along the exhaust gas flow direction.
[0020]
On the other hand, the discharge electrode 5 is obtained by alternately stacking flat metal foil plates 5A and corrugated metal foil plates 5B, and winding them multiple times to fix them by diffusion bonding. The flat metal foil plate 5A and the corrugated metal foil plate 5B are parallel to the flow of the exhaust gas. As a material for the flat metal foil plate 5A and the corrugated metal foil plate 5B, stainless steel containing 5% aluminum, 75% iron, and 20% chromium is used. A cell space 5C is formed between the flat metal foil plate 5A and the corrugated metal foil plate 5B.
[0021]
The plate thickness of the flat metal foil plate 5A and the corrugated metal foil plate 5B in the discharge electrode 5 is about 24 to 100 μm, and is determined so as to balance the mechanical strength and the discharge efficiency. The tungsten wire 104A is thinner than 100 μm, which is the wire diameter. Here, the reason why the lower limit is set to 25 μm is the limit value for rolling the material of the plate material, and the reason why the upper limit of the plate thickness is set to 100 μm is that the electric field strength is small and the discharge efficiency is low at 100 μm or more.
[0022]
The cellular receiving electrode 4 is held by a first downstream insulating support member 6 and a second downstream insulating support member 7 disposed inside the sealed container 2. The first downstream insulating support member 6 and the second downstream insulating support member 7 are composed of ceramic flexible members. A second rod-shaped electrode 8 is fixed on the lower side of the cell-shaped receiving electrode 4 in the drawing, and a second ceramic annular body 9 is sheathed around the second rod-shaped electrode 8. The second ceramic annular body 9 insulates the second rod-shaped electrode 8 from the sealed container 2.
[0023]
In addition, the discharge electrode 5 is held by a first upstream insulating support member 10 and a second upstream insulating support member 11 that are disposed inside the sealed container 2. The first upstream insulating support member 10 and the second upstream insulating support member 11 are made of a flexible ceramic member. A first rod-like electrode 12 is fixed on the lower side of the discharge electrode 5 in the drawing, and a first ceramic annular body 13 is sheathed around the first rod-like electrode 12. The first ceramic annular body 13 insulates the first rod-shaped electrode 12 and the sealed container 2.
[0024]
The cellular receiving electrode 4 and the discharge electrode 5 are connected to a high-voltage DC power supply 14.
Therefore, in this embodiment, a DC high voltage is applied between the discharge electrode 5 and the cellular receiving electrode 4. Here, the voltage is about 5000 volts when the interval between the discharge electrode 5 and the cell-shaped receiving electrode 4 is 1 mm.
For example, negative charges are discharged from the discharge end 5D of the discharge electrode 5, and the negative charges collide with molecules such as nitrogen oxides and hydrocarbons in the exhaust gas and are charged, and negative gas ions (for example, NO)_X ⁻) Is generated.
[0025]
Due to the voltage applied between the discharge electrode 5 and the cellular receiving electrode 4 and the flow of the exhaust gas, the negative gas ions flow from the discharge electrode 5 into the cellular receiving electrode 4.
In the cell-shaped receiving electrode 4, negative gas ions passing through the cell space 4C are pulled by the flat metal foil plate 4A and the corrugated metal foil plate 4B by Coulomb force, and the flat metal foil plate 4A is adsorbed on the corrugated metal foil plate 4B and then decomposed. For example, NO_X ⁻Is N₂, O₂The hydrocarbon gas ions are oxidized and the exhaust gas is purified.
[0026]
Then, a cell space 4C is formed between the flat metal foil plate 4A and the corrugated metal foil plate 4B of the cell-shaped receiving electrode 4, and the gas ions and flat plate that are pulled by the cell-shaped receiving electrode 4 are formed. Since there is a high possibility of contact of the catalyst attached to the metal foil plate 4A and the corrugated metal foil plate 4B, the catalytic activity is improved.
Further, the catalyst increases the rate at which the ionization energy of gas ions is used as energy for decomposing the gas ions.
[0027]
Therefore, the reaction rate of decomposition of gas ions is increased by the catalyst.
The plate thickness of the flat metal foil plate 5A and the corrugated metal foil plate 5B in the discharge electrode 5 was 24 to 100 μm, and was determined so that the mechanical strength and the discharge efficiency were balanced. Since the wire diameter of the tungsten wire 104A as the discharge wire is thinner than 100 μm, the electric field strength is high and the discharge efficiency is increased.
[0028]
Here, the discharge efficiency is a ratio of voltage and current related to corona discharge.
And since an electron is radiated | emitted from the discharge end 5D of the discharge electrode 5, with use, the discharge end 5D will wear and it will change from the state of FIG. 2 to the state of FIG. Since the shape of the discharge end 5D is sharper than the cross-sectional shape of the conventional tungsten wire 104A, the electric field strength is high and the discharge efficiency is maintained high.
[0029]
According to the configuration as described above, the discharge end 5D of the flat metal foil plate 5A and the corrugated metal foil plate 5B of the discharge electrode 5 on the side facing the cell-shaped receiving electrode 4 is worn by the discharge. However, the wear amount of the flat metal foil plate 5A and the corrugated metal foil plate 5B is larger than the length of the flat metal foil plate 5A and the corrugated metal foil plate 5B. Therefore, the same effect as that of substantially ensuring the durability of the discharge electrode 5 can be obtained, and the replacement frequency of the discharge electrode 5 can be reduced.
[0030]
The plate thickness of the flat metal foil plate 5A and the corrugated metal foil plate 5B in the discharge electrode 5 is tungsten as a discharge line determined so as to balance mechanical strength and discharge efficiency. Since it is thinner than the wire diameter of the wire 104A, the discharge efficiency can be increased as compared with the conventional case.
As discharge efficiency increases, NO in exhaust gas_X, The amount of hydrocarbon molecules ionized can be increased.
[0031]
And since the plate | board thickness of the flat metal foil board 5A and the corrugated metal foil board 5B in the discharge electrode 5 is about 25-100 micrometers, even if the discharge electrode 5 is worn out, the curvature of the discharge end 5D Is sharply pointed, and the discharge efficiency can be kept high.
Further, as the material for the flat metal foil plate 5A and the corrugated metal foil plate 5B, stainless steel containing 5% aluminum, 75% iron, and 20% chromium is used. Compared with 104A, it is inexpensive, has high durability, and has the effect of eliminating the need for replacement.
[0032]
In the present embodiment, the discharge electrode 5 is on the negative electrode side and the cell-like receiving electrode 4 side is on the positive electrode side, but the discharge electrode 5 side is on the positive electrode side and the cell-like receiving electrode 4 is on the positive electrode side. Can also be on the negative electrode side.
[0033]
In this embodiment, a DC voltage is applied between the discharge electrode 5 and the cell-shaped receiving electrode 4, but the present invention is not limited to DC. For example, an alternating current, a periodic waveform current, or an aperiodic waveform current can be used.
In the present embodiment, stainless steel containing 5% aluminum, 75% iron, and 20% chromium is used as the material of the discharge electrode 5. However, the material is not limited to such a material. If applicable. Examples of the conductor include good conductors such as copper and iron, conductor conductors of metals containing molybdenum and nickel, and semiconductors such as silicon oxide. It can also be applied to nichrome wire, iron-nickel alloy, iron-chromium alloy, and the like.
[0034]
In this embodiment, the discharge electrode 5 is formed by alternately stacking flat metal foil plates 5A and corrugated metal foil plates 5B, and winding them in multiple layers to fix them by brazing. However, as shown in FIG. 5, the metal foil plate 21 can be formed in a meandering cross section so as to have a multi-layered shape. In addition, as shown in FIG. It can also be configured.
[0035]
Furthermore, in this embodiment, the flat metal foil plate 4A and corrugated metal foil plate 4B of the cell-shaped receiving electrode 4 contain 5% aluminum, 75% iron, and 20% chromium. Of course, the stainless steel is used, but it is not limited to such a material. For example, stainless steel made of 2 to 6% aluminum, 12 to 25% chromium, and iron in the balance can be used. Ni can also be contained.
[0036]
Further, in the present embodiment, the cell space 4C is configured to have a substantially triangular cross section having a height H = 1.2 mm and a bottom length L = 2.5 mm. The height H can be 1 to 5 mm, and the bottom length L can be 1 to 4 mm.
In addition, the flat metal foil plate 4A and the corrugated metal foil plate 4B of the cellular receiving electrode 4 in this embodiment can be coated with a dielectric substance. Examples of the dielectric substance include aluminum oxide and a mixture thereof, cerium oxide, or a substance having a catalytic action such as Pt, Pd, Rh. In this case, the adsorption area increases and ionized NO._X, Adsorption function and decomposition function increase for hydrocarbon molecules.
[0037]
In addition, in the present embodiment, the example in which the discharge type exhaust gas purification device is applied to the catalytic converter has been described. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to, for example, a dust collector.
The discharge type exhaust gas purifying apparatus and the manufacturing method thereof according to the embodiments of the first, third, and eighth aspects of the present invention will be described by applying it to a catalytic converter used for purifying exhaust gas.
[0038]
The discharge type exhaust gas purifying apparatus according to the embodiments of the invention described in claims 1 and 3 has a discharge electrode and a cell-shaped receiving device as compared with the discharge type exhaust gas purification apparatus according to the embodiments of the inventions as defined in claims 1 and 2. The basic configuration is the same in that the electrodes are opposed to each other, the structures of the discharge electrode and the cell-shaped receiving electrode are also configured in the same manner, and at least exhibit the same actions and effects. Only the differences from the discharge type exhaust gas purifying apparatus according to the embodiments of the present invention will be described.
[0039]
In FIG. 7, reference numeral 23 denotes a discharge type exhaust gas purifying device, and this discharge type exhaust gas purifying device 23 has a first outer cylinder 23A and a second outer cylinder 23B which are arranged to face each other. A diffuser 24 is fixed to the second outer cylinder 23B. A diffuser 25 is joined to the first outer cylinder 23A via a cylindrical insulating material 35 described later.
Here, the first outer cylinder 23A, the second outer cylinder 23B, the diffuser 24, and the diffuser 25 are made of metal, and their cross sections are elliptical, and the diffuser 24 and the diffuser 25 are connected to an exhaust pipe (not shown). .
[0040]
A discharge electrode 27 is fitted into the first outer cylinder 23A. The discharge electrode 27 emits electric charges from the discharge end 27D, and the flat metal foil plates 27A and the corrugated metal foil plates 27B are alternately stacked, and these are wound in multiple layers and fixed by diffusion bonding. Is. A cell space 27C is formed between the flat metal foil plate 27A and the corrugated metal foil plate 27B. The first outer cylinder 23A and the discharge electrode 27 constitute a discharge electrode side Y.
[0041]
A cell-shaped receiving electrode 28 made of a discharge-type metal catalyst carrier is fitted into the second outer cylinder 23B, and the cell-shaped receiving electrode 28 is positioned opposite to the discharge electrode 27 on the downstream side, and is a flat metal foil. Plates 28A and corrugated metal foil plates 28B are alternately stacked, and these are wound in multiple and fixed by diffusion bonding. A cell space 28C is formed between the flat metal foil plate 28A and the corrugated metal foil plate 28B. The second outer cylinder 23B and the cellular receiving electrode 28 constitute a cellular receiving electrode side S.
[0042]
A cylindrical insulating material 29 is disposed between the first outer cylinder 23A and the second outer cylinder 23B, annular grooves 26 and 30 are formed at both ends of the cylindrical insulating material 29, and a bottom surface 26A and a wall surface 26B of the annular groove 26 are formed. The discharge end 27 D of the discharge electrode 27 is joined by a ceramic adhesive 31. The ceramic adhesive 31 is a water-based paint made of 100% inorganic material mainly composed of silica, silica-alumina, alumina, zirconia, etc., and has a heat-resistant temperature of 1200 ° C. to 2000 ° C.
[0043]
Further, the bottom surface 30 A and the wall surface 30 B of the annular groove 30 and the edge 28 D of the cellular receiving electrode 28 are joined by a ceramic adhesive 31.
The discharge electrode 27 and the cell-shaped receiving electrode 28 are insulated and joined by a cylindrical insulating material 29.
A first rod-like electrode 32 is fixed on the lower side of the discharge electrode 27 in the drawing, and the first rod-like electrode 32 penetrates the first outer cylinder 23A and protrudes to the outside.
[0044]
A second rod-shaped electrode 33 is fixed on the lower side of the cellular receiving electrode 28 in the drawing. The second rod-shaped electrode 33 penetrates the second outer cylinder 23B and protrudes to the outside, and is grounded.
[0045]
The discharge electrode 27 and the cellular receiving electrode 28 are connected via a high-voltage DC power supply 34.
A cylindrical insulating material 35 is disposed between the diffuser 25 and the first outer cylinder 23 A, and annular grooves 36 and 37 are formed at both ends of the cylindrical insulating material 35. The annular groove 36 and the exhaust gas inflow end 27 E of the discharge electrode 27 are joined by a ceramic adhesive 38. Further, the annular groove portion 37 and the diffuser 25 are joined by a ceramic adhesive 38.
[0046]
According to the above configuration, in addition to the effect of the discharge type exhaust gas purifying apparatus according to the embodiments of the first and second aspects of the invention, the discharge electrode 17 and the cell-shaped receiving electrode 28 are cylindrically formed by the ceramic adhesive 31. Since the discharge electrode 27 and the cell-shaped receiving electrode 28 can be insulated and the discharge electrode 27 and the cell-shaped receiving electrode 28 can be bonded together, the structure of the discharge type exhaust gas purification device can be simplified. it can.
[0047]
Next, a method for manufacturing a discharge type exhaust gas purifying apparatus according to an embodiment of the invention described in claim 8 will be described with reference to FIG. This manufacturing method is a method for manufacturing a discharge type exhaust gas purifying apparatus according to the embodiments of the present invention.
In the first step S1, the discharge electrode 27 is formed by overlapping and winding a flat metal foil plate 27A and a corrugated metal foil plate 27B in a spiral manner.
[0048]
The cell-shaped receiving electrode 28 is formed by overlapping the flat metal foil plate 28 A and the corrugated metal foil plate 28 B in multiple spirals.
In the second step S2, brazing materials are attached to the outer peripheral surface 27F of the discharge electrode 27 and the outer peripheral surface 28F of the cellular receiving electrode 28, respectively. Further, brazing materials are attached to the bottom surface 32A of the first rod-shaped electrode 32 and the bottom surface 33A of the second rod-shaped electrode 33, respectively.
[0049]
In the third step S3, the discharge electrode 27 is inserted into the first outer cylinder 23A. Further, the cell-shaped receiving electrode 28 is fitted into the second outer cylinder 23B.
In the fourth step S4, cylindrical insulating materials 29 and 35 are prepared.
In the fifth step S 5, the ceramic adhesive 31 is applied to the cylindrical insulating material 29, and the ceramic adhesive 38 is applied to the cylindrical insulating material 35.
[0050]
In the sixth step S6, the discharge electrode 27 inserted into the first outer cylinder 23A and the cell-shaped receiving electrode 28 inserted into the second outer cylinder 23B are arranged to face each other. Between these, cylindrical insulating materials 29 and 35 coated with ceramic adhesive 31 are assembled. At the same time, the diffuser 24 is assembled to the second outer cylinder 23B. Moreover, the diffuser 25 is assembled | attached to the 1st outer cylinder 23A via the cylindrical insulating material 35, and will be in the state shown in FIG.
[0051]
In the seventh step S7, the assembly in the state of the sixth step S6 is performed, for example, under the following conditions.
(1) The heating condition is 1200 ° C. or higher. This temperature satisfies the curing conditions of the ceramic adhesives 31 and 37, and also satisfies the heating temperature of diffusion bonding 1150 ° C to 1200 ° C and the heating temperature of brazing bonding 1150 ° C to 1200 ° C.
(2) The heating time is 5 minutes or more.
[0052]
(3) The pressure condition is a degree of vacuum with a pressure lower than 10 Pa.
Then, the discharge type exhaust gas purifying device is constructed as follows.
The flat metal foil plate 27A and the corrugated metal foil plate 27B of the discharge electrode 27 are diffusion-bonded and fixed. The flat metal foil plate 28A and the corrugated metal foil plate 28B of the cell-shaped receiving electrode 28 are diffusion-bonded and fixed.
[0053]
At the same time, the outer peripheral surface 27F of the discharge electrode 27 is brazed and joined to the first outer cylinder 23A, and the outer peripheral surface 28F of the cellular receiving electrode 28 is brazed and joined to the second outer cylinder 23B.
Further, the discharge end 27 D of the discharge electrode 27 and the end edge 28 D of the cellular receiving electrode 28 are integrated with each other through the cylindrical insulating material 29 by the hardening of the ceramic adhesive 31. At the same time, the diffuser 24 is brazed to the second outer cylinder 23B. Further, the diffuser 25 is integrated with the first outer cylinder 23 A via a cylindrical insulating material 35.
[0054]
The bottom surface 32A of the first rod-shaped electrode 32 and the bottom surface 33A of the second rod-shaped electrode 33 are brazed and joined to the outer peripheral surface 27F of the discharge electrode 27 and the outer peripheral surface 28F of the cell-shaped receiving electrode 28, respectively.
According to the above configuration, in the same step, (1) diffusion bonding between the flat metal foil plate 27A and the corrugated metal foil plate 27B in the discharge electrode 27, and the flat shape in the cellular receiving electrode 28. (2) Discharge bonding between the metal foil plate 28A and the corrugated metal foil plate 28B, (2) brazing bonding between the discharge electrode 27, the cell-shaped receiving electrode 28 and both outer cylinders 23A, 23B, and (3) ceramics. By bonding the adhesive 31, the discharge end 27D of the discharge electrode 27 and the edge 28D of the cell-shaped receiving electrode 28 can be joined to each other through three adhesive bonds via the cylindrical insulating material 29. (1) Diffusion bonding, brazing bonding (2), and adhesive bonding (3) need not be performed in separate steps, and the manufacturing process of the discharge type exhaust gas purifying apparatus can be simplified.
[0055]
Here, in general, when manufacturing the discharge type exhaust gas purifying apparatus according to the embodiments of the first and third aspects of the present invention, after the diffusion bonding (1) is performed, the (3) Since adhesive bonding is performed, the number of processes increases and the manufacturing process of the discharge type exhaust gas purification apparatus becomes complicated. However, as described above, three bonds can be made in the same process, and discharge type exhaust gas purification is achieved. The manufacturing process of the device can be simplified.
[0056]
In this embodiment, the bottom surface 32A of the first rod-shaped electrode 32 and the bottom surface 33A of the second rod-shaped electrode 33 are brazed and joined to the outer peripheral surface 27F of the discharge electrode 27 and the outer peripheral surface 28F of the cell-shaped receiving electrode 28, respectively. However, diffusion bonding can be performed instead of brazing bonding.
Further, in this embodiment, the discharge electrode 27 on the discharge electrode side Y and the cell-shaped reception electrode 28 on the cell-shaped reception electrode side S are joined together by the ceramic adhesive 31, so Although the electrode side S is integrated, as shown in FIG. 11, by connecting the cylindrical insulating material 41, the first outer cylinder 23A, and the second outer cylinder 23B via the ceramic adhesive 31, discharge occurs. The electrode side Y and the cell-shaped receiving electrode side S can also be integrated.
[0057]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, even if the radiation edge of the metal foil plate in the discharge electrode is worn by discharge, the wear amount of the metal foil plate is the length of the metal foil plate. Therefore, it has an effect equivalent to that of substantially ensuring the durability of the discharge electrode.
[0058]
According to invention of Claim 2, there exists an effect similar to the invention of Claim 1.
According to invention of Claim 3, there exists an effect similar to invention of Claim 1.
In addition, since the discharge electrode side and the cell-shaped receiving electrode side are joined together by a ceramic adhesive via a cylindrical insulating material, the discharge electrode side and the cell-shaped receiving electrode side can be insulated and the discharge electrode side and the cell-shaped receiving electrode side can be insulated. The receiving electrode side can be joined, and the structure of the discharge type exhaust gas purification device can be simplified.
[0059]
According to a fourth aspect of the present invention, the cell-shaped receiving electrode is formed by laminating a flat metal foil plate and a corrugated metal foil plate, and winding them in a spiral manner. Since a cell space is formed between the corrugated metal foil plate and the corrugated metal foil plate, a cell space is formed in the shape of an elongated passage between the corrugated metal foil plate and the flat metal foil plate of the cellular receiving electrode. There is an effect that the possibility of contact between the gas ions pulled by the cell-shaped receiving electrode and the catalyst can be increased.
[0060]
According to the invention described in claim 5, since the catalyst is attached to the metal foil plate in the cellular receiving electrode, the catalytic activity can be improved, and the ionization energy of gas ions can be increased by the catalyst. Since the rate used as the energy for decomposing the gas ions can be increased, the reaction rate of the gas ion decomposition can be increased.
[0061]
According to invention of Claim 6, since the plate | board thickness of the metal foil board in a discharge electrode is larger than 24 micrometers and less than 100 micrometers, there exists an effect which can make discharge efficiency high.
According to the invention of claim 7, since the metal foil plate is a stainless steel containing at least 2 to 6% aluminum, 12 to 25% chromium, and iron in the balance, the oxidation resistance is large. In addition, there is an effect that sufficient durability can be secured even in high-temperature exhaust gas.
[0062]
According to the invention described in claim 8, in the same step, (1) diffusion bonding of metal foil plate, (2) brazing bonding of discharge electrode, cell-shaped receiving electrode and both outer cylinders, (3) ceramic-based bonding It is possible to perform three types of bonding, that is, adhesive bonding through a cylindrical insulating material at the discharge end of the discharge electrode and the edge of the cell-shaped receiving electrode by curing the agent, thus simplifying the manufacturing process of the discharge-type exhaust gas purification device. There is an effect that can be made.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a discharge electrode and a cell-like electrode of a discharge type exhaust gas purifying apparatus according to an embodiment of the first and second aspects of the present invention.
FIG. 2 is a partially enlarged sectional view of a flat metal foil plate and a corrugated metal foil plate in a discharge electrode.
FIG. 3 is a partially enlarged sectional view of a discharge electrode when a flat metal foil plate and a corrugated metal foil plate are worn.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the discharge type exhaust gas purification device.
FIG. 5 is a perspective view showing a first modification of the discharge electrode.
FIG. 6 is a perspective view showing a second modification of the discharge electrode.
FIG. 7 is a sectional view showing a discharge type exhaust gas purifying apparatus according to an embodiment of the present invention as set forth in claims 1 and 3;
8 is a perspective view showing a discharge electrode and a cell electrode of the discharge type exhaust gas purifying apparatus in FIG. 7. FIG.
9 is an enlarged cross-sectional view showing the cylindrical insulating material of FIG.
FIG. 10 is a process flow diagram showing a method for manufacturing a discharge type exhaust gas purifying apparatus according to an embodiment of the invention as set forth in claim 8;
FIG. 11 is a sectional view showing a modification of the discharge type exhaust gas purifying apparatus according to the embodiments of the first and third aspects of the present invention.
FIG. 12 is a configuration diagram of a conventional discharge-type exhaust gas purification device.
FIG. 13 is a transverse sectional view showing an electrode configuration of the discharge type exhaust gas purifying apparatus.
FIG. 14 is a cross-sectional view of a discharge line of the discharge type exhaust gas purifying apparatus.
[Explanation of symbols]
1 Discharge type exhaust gas purification device
2 Airtight container (container)
3 Discharge type metal catalyst carrier
4 Cellular receiving electrode
4A flat metal foil
4B corrugated metal foil
4C cell space
5 Discharge electrode
5A flat metal foil plate
5B corrugated metal foil
5D discharge end
23 Discharge type exhaust gas purification device
23A first outer cylinder
23B second outer cylinder
27 Discharge electrode
27A Flat metal foil plate
27B corrugated metal foil plate
27D discharge end
28 Cellular receiving electrode
28A Flat metal foil plate
28B corrugated metal foil plate
28C cell space
28D edge
29 Tubular insulation
31 Ceramic adhesive
Y discharge electrode side
S Cell receiving electrode side

Claims

Discharge electrodes (5, 27) in which metal foil plates (5A, 5B, 27A, 27B) having a predetermined length for radiating charges from the discharge ends (5D, 27D) are arranged in a multilayer shape;
The discharge electrode (5, 27) is located on the downstream side of the discharge electrode (5, 27) and is opposed to the cell, and a cell space (4C, 28C) is formed between the multilayer metal foil plates (4A, 4B, 28A, 28B). A discharge-type exhaust gas purification device comprising a cell-shaped receiving electrode (4, 28).

A discharge electrode (5) in which metal foil plates (5A, 5B) having a predetermined length for radiating electric charge from the discharge end (5D) are arranged in a multilayer shape;
A cell-shaped receiving electrode (4) which is disposed opposite to the discharge electrode (5) on the downstream side thereof and which forms a cell space (4C) between the multilayer metal foil plates (4A, 4B); ,
A discharge-type exhaust gas purification device comprising a discharge electrode (5) and a container (2) for accommodating a cell-shaped receiving electrode (4).

Two outer cylinders (23A, 23B) arranged opposite to each other;
A discharge electrode (27) in which metal foil plates (27A, 27B) of a predetermined length that are inserted into one outer cylinder (23A) and radiate electric charge from the discharge end (27D) are arranged in multiple layers ,
The cell space (28C) is inserted into the other outer cylinder (23B), is disposed opposite to the discharge electrode (27) on the downstream side, and is disposed between the multilayer metal foil plates (28A, 28B). A cellular receiving electrode (28) formed of
A discharge type exhaust gas purifying apparatus comprising a cylindrical insulating material (29) for joining the discharge electrode side (Y) and the cell-shaped receiving electrode side (S) with a ceramic adhesive (31).

The cell-shaped receiving electrode (4, 28) is formed by laminating a flat metal foil plate (4A, 28A) and a corrugated metal foil plate (4B, 28B), and winding them in a spiral manner. A cell space (4C, 28C) is formed between the metal foil plate (4A, 28A) and the corrugated metal foil plate (4B, 28B). 4. The discharge-type exhaust gas purification device according to any one of 3 above.

The catalyst is attached to the metal foil plates (4A, 4B, 28A, 28B) in the cellular receiving electrodes (4, 28), according to any one of claims 1, 2, 3, and 4. Discharge type exhaust gas purification device.

The thickness of the metal foil plate (5A, 5B, 27A, 27B) in the discharge electrode (5, 27) is greater than 24 µm and less than 100 µm, characterized in that Any one of the discharge type exhaust gas purification apparatuses.

Metal foil plates (4A, 4B, 5A, 5B, 27A, 27B, 28A, 28B) are stainless steels containing at least 2 to 6% aluminum, 12 to 25% chromium, and iron in the balance. The discharge type exhaust gas purifying device according to any one of claims 1, 2, 3, 4, 5, and 6.

A discharge electrode (27) in which metal foil plates (27A, 27B) of a predetermined length, which are inserted into the first outer cylinder (23A) and radiate electric charge from the discharge end (27D), are arranged in multiple layers; In addition, the cell space (28C) is formed between the multilayer metal foil plates (28A, 28B) while being inserted into the other outer cylinder (23B) and positioned downstream of the discharge electrode (27). A cell-shaped receiving electrode (28) is arranged oppositely,
A cylindrical insulating material (29) is disposed between the discharge electrode (27) and the cellular receiving electrode (28),
Heating to high temperature, diffusion bonding of metal foil plates (27A, 27B, 28A, 28B) and brazing bonding of discharge electrode (27), cellular receiving electrode (28) and both outer cylinders (23A, 23B) At the same time, the discharge end (27D) of the discharge electrode (27) and the edge (28D) of the cell-shaped receiving electrode (28) are joined to each other via the cylindrical insulating material (29) by the ceramic adhesive (31). A manufacturing method of a discharge type exhaust gas purifying device.