KR100220080B1 - 디젤 자동차 배기가스 프라즈마 정화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디젤 자동차의 배기가스에 포함되는 NOx, SOx, CO, 미반응 탄화수소(CH)와 분진 등을 효과적으로 제거하는 플라즈마 정화장치에 관한 것으로, 상세하게는 구조가 간단하며 자동차 배터리 전원을 이용하므로 자동차 시동 초기부터 배기가스를 효과적으로 정화할 수 있는 장점을 지니고 있다.

본 발명 디젤 자동차 배기가스 플라즈마 정화장치는 경유 자동차 배기가스 정화장치에도 적용할 수 있으며, 화력발전소 등 모든 연소에 의한 매연가스를 정화시킬 수도 있다.

Description

디젤 자동차 배기가스 플라즈마 정화장치

본 발명은 디젤 자동차 배기 가스에 포함되는 NOx, SOx, CO, 미연소 탄화수소(CH), 매연 분진 등을 효과적으로 제거하는 디젤 자동차 배기가스 플라즈마 정화장치에 관한 것으로서, 특히 구조가 간단하며 자동차 배터리 전원을 이용하므로 초기 시동시부터 배기가스를 정화할 수 있도록 한 것이다.

현재 선진국의 대도시나 공장 밀집 지역에서는 질소산화물인 NO 와 NO₂와 같은 NOx가 발생량이 증가하고 있으므로 대기오염에 대한 규제가 점차 강화되고 있다.

NOx의 주 발생원인은 날마다 증가하는 자동차, 쓰레기 소각로, 화력발전소, 디젤 기관차, 선박, 각종 보일러 및 난방용 버너 등을 들 수 있으며, 이 가운데 자동차의 매연이 대기오염에 차지하는 비중은 무려 75%에 달하고 있다.

디젤 자동차는 가솔린 자동차에 비하여 열효율이 좋고 높은 출력을 낼 수 있으며, 비교적 공연비가 높은 영역에서 연소가 일어나고 있으므로 일산화탄소와 탄화수소의 배출량이 낮아 휘발유 자동차의 배출가스 규제가 엄격하지 않았을 때는 오염물질의 배출이 상대적으로 낮은 비교적 깨끗한 자동차로 알려 졌었다.

그러나, 삼원 촉매가 부착된 저공해 휘발유 자동차가 공급됨으로써 인체에 유독한 NOx 및 입자상 물질들이 많이 배출되는 디젤 자동차가 큰 오염 배출원으로 등장하게 되었다. 따라서, 디젤 자동차에서와 같이 배기가스 오염물질을 후처리하는 배기가스 정화기술을 개발하고 있으며, 현재 개발되었거나 개발중인 디젤 자동차 매연 후처리 장치는 다음 5가지로 분류할 수 있다.

1) 경유 버너식 : 매연을 포집한 후 별도의 경유 버너를 사용하여 재연소 시키는 장치.

2) 연료첨가제식 : 연료에 암모니아, 우레아, 하이드라진 등의 첨가제를 주입하고 매연을 세라믹 필터로 포집한 후 전자장치로 재연소시키는 장치.

3) 트랩-머플러식 : 머플러에 부착된 필터에 매연을 포집한 후 머플러에서 재연소시키는 장치.

4) 촉매식 : 촉매트랩을 설치하여 매연을 정화시키는 장치.

이들 가운데 경유 버너식은 엔진에서 연결 부착하여야 하므로 엔진실에 별도의 공간이 필요하고, 연료 첨가제식은 머플러 앞에 별도의 전자장치와 세라믹 필터를 부착해야 하므로 역시 별도의 공간을 필요로 하는 단점을 지니고 있다.

트랩-머플러식은 현재 사용하고 있는 기존의 머플러를 제거하고 트랩머플러로 교체해야 하는 단점을 지니고 있으며, 촉매식은 미반응 탄화수소나 SOx에 의한 촉매독의 제거가 용이하지 못하여 정화효율이 떨어지는 단점이 있다.

이와 같은 디젤 자동차 정화장치들은 앞에서 언급한 바와 같이 각각의 뚜렷한 단점외에도 모두 400만원대 이상의 고가 장비라는 공통의 단점을 지니고 있을 뿐 아니라, 자동차 시동 초기에는 정화장치의 온도가 낮아서 배기가스 정화가 거의 이루어지지 않는다는 근본적인 단점을 지니고 있다.

따라서, 본 발명의 플라즈마 정화장치는 12V나 24V의 자동차 바테리 전원을 트랜스로 25,000V∼55,000V까지 승압하여 아크 방전에 의한 플라즈마를 발생시켜 디젤 자동차의 배기가스를 분해 정화시켜는 원리를 이용하고 있으며 자동차 시동 초기부터 정화효율을 최대한 높일 수 있도록 함을 목적으로 한다.

한편, 승압시킨 전원이 25,000V∼40,000V일 경우에는 플라즈마의 색갈이 붉은 색을 띄고 있으나, 40,000V∼55,000V의 고전압에서는 푸른색의 플라즈마가 발생되고 배기가스 정화효율이 더욱 높다.

또한, 본 발명은 배출되는 배기가스가 여러 개의 원추형 방전전극을 통해서만 배출되게 함으로써 매연의 정화효율이 매우 우수하도록 한다. 또한, 양극과 음극으로 이루어진 두 개의 원판형 전극이 한 조의 플라즈마 발생장치가 될 수 있도록 한다.

이런 방전 전극조를 2개 이상 복수 개로 설치함으로써 배기가스 정화효율을 극대화 시킬 수 있으며, 여러 개의 원추형 방전 전극은 엔진에서 배출되는 매연가스의 배출 저항을 최대한으로 줄여 주므로 배출압력에 의한 엔진의 무리가 없도록 한다. 이하, 본 고안의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도 : 본 발명에 사용되는 전극의 사시도.

제2도 : 본 발명에 사용되는 전극조의 단면 구성도.

제3도 : 본 발명의 사용 상태도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 전극 4 : 금속판

6 : 통공 8 : 방전 전극

10 : 세라믹 격판 12 : 전극조

14 : 머플러 16 : 절연재

제1도는 본 발명을 구성하는 전극(2)의 사시도로서, 상극 전극(2)은 다음과 같은 조건으로 구성된다.

즉, 전극(2)을 구성하는 재료는 니켈, 백금 등과 같은 금속판(4)을 프레스하여 금속판(4)상에 통공(6)이 뚫린 다수의 원추형 방전전극(8)을 구성한다.

상기와 같이 구성된 전극(2)을 제2도와 같이, 비전도성을 갖는 세라믹 격판(10)의 양측에 나란히 접착하여 고정함으로써 전극조(12)를 구성한다.

이때, 전극(2)에 구성된 원추형 방전전극(8)은 서로 중첩되게 구성하는 것이 바람직하며, 방전전극(8)간의 간격은 1mm∼2mm가 이상적이다.

상기와 같이 구성된 전극조(12)를 제3도과 같이 디젤 자동차용 머플러(14) 내면에 중첩되게 설치하되, 머플러(14)와 전극조(12) 사이에는 절연재(16)로 절연이 되어야 하며, 이때 전극조(12)에 구성된 일측 전극은 (-)극 타측 전극은 (+)극과 연결되게 하며 전원은 자동차 배터리 전원과 연결되게 한 다음 트랜스로 승압 사용토록 하여서 된 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용효과는 다음과 같다.

먼저 자동차를 운행하기 위하여 시동을 걸면 12V나 24V 정도인 자동차 배터리의 전원을 공지의 발진기와 승압트랜스를 이용하여 25,000V∼55,000V까지 승압하여 아크방전시켜 플라즈마를 발생시키게 되고, 따라서 머플러(14)를 통과하는 배기가스가 분해정화되어 외부로 배출된다.

상기 정화장치를 구성함에 있어서 자동차의 시동초기부터 정화가 되므로 정화효율을 극대화 할 수 있으며, 전극에 구성된 원추형 방전전극(8)은 배기가스의 배출저항을 최소화하여 배출압력에 의한 엔진의 무리가 없도록 구성되어 있으며, 뿐만 아니라 정화장치가 머플러내에 설치되어 있어 배출되는 배기가스가 반드시 통과하게 되므로 정화효율이 매우 높다.

본 발명을 실시 함에 있어서 반드시 자동차용 배기가스 정화장치에 만 한정하여 사용되는 것이 아니라 석유 및 가스버너, 디젤 기관, 소각로 화력 발전소 등의 매연가스 제거용으로 사용할 수도 있으며 그 작용효과는 물론 동일시 된다.

따라서, 본 발명은 디젤 자동차의 머플러내에 플라즈마 정화장치를 설치하는 간단한 구성으로 배출되는 배기가스를 획기적으로 줄일 수 있으므로 디젤 자동차의 배기가스로 인한 각종 환경오염을 현격히 줄일 수 있는 효과가 있는 매우 유용한 발명이다.

Claims (3)

1. 금속판(4)상에 방전전극(8)이 형성된 전극(2)을 세라믹 격판(10) 좌,우측에 중첩되게 설치한 다음, 양극과 음극을 각각 연결하여 방전 전극조(12)를 구성하고, 12V 또는 24V의 자동차 배터리를 공지의 방법으로 교류화 한 다음 25,000V∼55,000V 까지 승압한 다음 상기 방전 전극조(12)에 인가하면 그 사이에 아크방전에 의한 플라즈마가 발생되게 함으로써 방전전극조(12)를 통과하는 배기가스가 분해 정화되게 한 디젤 자동차 배기가스 플라즈마 정화장치.
2. 제1항에 있어서, 금속판(4)에 구성된 방전 전극(3)은 원추형으로 구성하고, 원추형 방전전극(8)상에는 통공(6)을 뚫어 구성함으로써 배기가스의 배출저항이 최소화되게 함을 특징으로 하는 디젤 자동차 배기가스 플라즈마 정화장치.
3. 세라믹 격판(10) 좌, 우측에 전극(2)이 중첩 구성된 방전 전극조(12)를 머플러(14)내에 복수 개 설치하고, 12V 또는 24V의 자동차 배터리를 공지의 방법으로 교류화 한 다음 25,000V∼55,000V 까지 승압한 다음 상기 방전 전극조(12)에 인가하여 플라즈마가 발생되게 함으로써 방전전극조(12)를 통과하는 배기가스가 분해 정화되게 한 디젤 자동차 배기가스 플라즈마 정화장치.

Images