KR0135055Y1 - 배기가스 정화처리장치의 이온핀 - Google Patents

Abstract

본 고안은 배기가스 중에 포함된 매연입자들을 고전압 전류에 의해 발생된 전기장을 이용해 연소시켜 제거하는 배기가스 정화처리장치(1)의 복수의 전극판 유니트(15)를 이루는 전극판(27,29)에 부착 사용되는 이온핀(33)에 관한 것으로, 상기 이온핀(33)은 반원형의 기부(35)와 상기 기부(35)의 상단에 일체로 형성된 원추 형태의 돌출부(37)로 이루어져 있다.

Description

배기가스 정화처리장치의 이온핀

본 고안은 배기가스 정화처리장치의 이온핀에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량 또는 산업시설 등에 사용되는 내연 및 외연기관 특히, 차량용 디젤 엔진에서 발생 배출되는 배기가스를 플라즈마 유니트에서 출력되는 고전압 전류에 의해 발생된 전기장을 이용해 연소시켜 제거하도록 되어 있는 배기가스 정화처리장치의 선단 및 후단 2쌍의 전극판에 부착 사용되는 이온핀에 관한 것이다.

오늘날 산업화가 가속화됨에 따라 전세계적으로 환경오염에 대한 관심이 고조되고 있으며 그 관심분야는 해양, 하천, 지하수등 수질오염과 대기오염 및 토양오염 등 광범위한 영역에 미치고 있다. 이러한 각종 환경오염은 다양한 오염원을 가지고있으며 이중 대기오염의 경우 그 대표적인 예로 각종 산업시설에서 발생되는 배기 가스와 자동차 매연 등을 들 수 있으며, 대부분의 대기 오염이 이로 인해 야기되고 있다.

특히, 연료로 디젤을 사용하는 차량의 경우 연료의 우수한 경제성 및 고출력으로 인해 사용자에게 선호되고 있으나, 탄화수소, 고 NOx를 포함한 유해가스 등의 매연 이 발생되는 문제를 안고 있어, 환경 오염의 관점에서 이들 배기가스의 정화처리는 차량의 성능을 좌우하는 중요한 요인으로 대두되고 있다.

따라서, 배기 가스의 정화 처리를 위해 여러 다양한 시도가 이루어져 왔으며, 종래에 제안된 기술로서 촉매가 첨가된 필터를 사용하는 방식, 매연을 다시 모아 재연소시키는 방식 및 매연 입자 연소에 전기장을 이용하는 방식 등을 들 수 있다.

이러한 종래의 정화 처리방식에 따른 장치들 중 매연입자 연소에 전기장을 이용하는 방식의 구체적인 예로는 다음과 같은 것이 있다.

먼저, 독일 특허출원 제 3834920호(DE 3834920)에 개시된 바와 같이, 20KHz, 20MV의 전계중에서 배기가스 중의 산소로부터 오존을 발생시켜 세라믹 필터에 퇴적된 입자를 오존으로 산화시킴으로써 분해 및 제거하는 시스템이 개발된 바 있다.

또한, 국제출원 제 9200442호(WO 9200442)에는 매연가스가 세라믹체 통로를 통과하면서 가스성분 중 매연입자가 제거되고, 제거된 매연입자는 세라믹 공극에 축적되며, 세라믹 공극에 축적된 매연입자가 방전전극에 의해 산화, 연소됨으로써 제거되는 전기장을 이용한 매연입자 산화방법이 개시되어 있다.

독일 특허출원 제 3711312호(DE 3711312)에는 매연입자를 자외선으로 이온화한 후 집진 플레이트에 모아 제거하는 방법이 개시되어 있다.

독일 특허출원 제 3314168호(DE 3314168)에는 고전압의 전장에 매연을 통과시켜 입자만을 포집한 다음, 가스는 그대로 통과시켜 매연입자를 제거하는 방법이 개시되어 있는데, 이때 전장의 강도는 비교적 낮게 유지되어 입자만이 대전되고, 가스는 이온화되지 않도록 되어 있다.

끝으로, 미국 특허출원 제 5074112호(US 5074112)에는 홈을 가지고 있는 필터에서 마이크로파인 전자파를 일으켜 홈안에서 매연입자를 가열, 연소시켜 제거하는 매연입자 제거방법이 개시되어 있다.

이와 같이 배기가스에 포함된 유해성분을 제거하기 위한 상기한 바와 같은 종래의 여러가지 방법 또는 장치들은 공통적으로 배기가스 중에 포함된 매연입자들을 전기장을 이용해 제거하도록 되어 있으나, 그 매연입자 제거효율이 비교적 낮을 뿐만 아니라, 제거효율을 증대시키고자 하는 경우에는 전기장 발생을 위한 구조가 복잡해져 버리는 단점이 있었다.

따라서, 이러한 단점을 해소하기 위해, 도 1에 도시된 바와 같이 적어도 하나 이상 횡방향으로 병렬 배열된 상태로 장착된 전극판 유니트(103) 및 이 전극판 유니트(103)와 절연소재(105)를 통해 각각 접속되어 있는 플라즈마 유니트(107)를 포함하고 있어, 복수의 다공판(109)과 전극판(111)으로 이루어진 전극판 유니트(103)에 걸어준 고전압의 플라즈마 유니트(107)의 출력전압에 의한 전기장을 이용해 배기가스를 연소시킴으로써 배기가스 중에 포함된 매연입자 성분을 제거하여 배기가스를 정화하도록 되어 있는 배기가스 정화처리장치(101)가 제안된 바 있다.

그러나, 이러한 배기가스 정화처리장치(101)의 경우에 전극판(111)에 부착하여 사용하는 이온핀(113)의 형상이 도 2에 도시된 바와 같이, 삼각뿔 형태의 침봉 모양으로 되어 있어, 다공판(109)과 전극판(111) 양단에 걸리는 고전압의 플라즈마 유니트(107) 출력 전류에 의해 이온핀(113)의 선단부(115)로부터 발생되는 전자의 수량이 충분하지 않아 매연입자 연소효율이 떨어지는 단점이 있었다.

따라서, 본 고안은 이러한 종래의 전극판 이온핀이 가지고 있는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 전기장을 이용한 배기가스 정화처리장치의 다공판과 전극판 양단에 걸리는 고전압의 플라즈마 유니트 출력 전류에 의해 전극판의 이온핀을 통해 발생되는 전자의 양을 증대시켜 일정양의 전자를 발생시키는데 소요되는 전류의 양을 최소화함으로써 매연입자의 연소효율을 향상시키는데 그 목적이 있다.

그러므로, 본 고안은 이러한 목적을 달성하기 위하여, 적어도 하나 이상 횡방향으로 병렬 배열된 상태로 장착된 전극판 유니트 및 이 전극판 유니트와 절연소재를 통해 각각 연결되어 있는 플라즈마 유니트를 포함하고 있는 배기가스 정화처리장치에 있어서, 전극판 유니트를 이루는 전극판에 부착된 복수의 이온핀은 반원형의 기부와 이 기부의 상단에 일체로 형성된 원추 형태의 돌출부로 이루어져 있는 배기가스 정화처리장치의 이온핀을 제공하고자 하는 것이다.

또한, 몸체 부분이 원통형이며 선단 부분이 뾰족한 탄두 형태이거나, 몸체 부분이 원통형이며 선단 부분이 뭉뚝한 아치 형태로 되어 있거나 또는 원통형의 몸체 부분과 원추대 형태의 선단부분을 결합한 형태로 되어 있는 배기가스 정화처리장치의 이온핀을 제공하고자 하는 것이다.

도 1은 종래의 이온핀이 적용된 배기가스 정화처리장치를 도시하는 개략 단면 도.

도 2는 도 1에 도시된 종래의 이온핀을 도시하는 단면도.

도 3은 본 고안의 제1 실시예에 따른 이온핀이 적용된 배기가스 정화처리장치를 도시하는 개략 단면도.

도 4는 도 3의 이온핀을 도시하는 확대 단면도.

도 5는 본 고안의 제2 실시예에 따른 이온핀을 도시하는 확대 단면도.

도 6은 본 고안의 제3 실시예에 따른 이온핀을 도시하는 확대 단면도.

도 7은 본 고안의 제4 실시예에 따른 이온핀을 도시하는 확대 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 배기가스 정화처리장치 3 : 외부 케이스

9 : 셀 케이스 15 : 전극판 유니트

17 : 플라즈마 유니트 23,25 : 다공판

27,29 : 전극판 33,39,41,43 : 이온핀

35 : 기부 37 : 돌출부

이하, 첨부 도면을 참조로 본 고안에 따른 배기가스 정화처리장치의 이온핀에 대한 실시예를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 고안의 이온핀()이 적용되는 배기가스 처리장치(1)에 대해 간략히 살펴보면, 배기가스 정화처리장치(1)는 전체 시스템을 둘러싸고 있는 외부 케이스(3)를 가지고 있다. 이 외부 케이스(3)의 후방에는 입구관(5)이 삽입 장착되어 있으며, 전방에는 출구관(7)이 삽입 장착되어 있다. 이 입구관(5)을 통해서 배기가스가 유입되며, 유입후 정화처리된 배기가스가 출구관(7)을 통하여 외부로 배출된다.

외부 케이스(3)의 내부에는 셀 케이스(9)가 설치되어 있는데, 이 셀 케이스(9)의 입구(11)에는 입구관(5)이 끼워지며, 출구(13)는 출구관(7)에 삽입되어 있다. 이 셀 케이스(9)에는 전극판 유니트(15)와 플라즈마 유니트(17)가 절연소자(19,21)에 의해 연결 고정되어 있다.

여기에서, 각각의 전극판 유니트(15)는 2개의 다공판(23,25)과 2개의 전극판(27,29)으로 구성되어 있으며, 다공판(23,25)은 셀 케이스(9)에 연결 접속되어 있고, 전극판(27,29)은 횡봉(31)에 의해 결합되어 절연소자(19)에 의해 플라즈마 유니트(17)와 연결되어 있다.

이와 같이, 구성된 전극판 유니트(15)의 전극판(27,29)에는 본 고안에 따른 복수의 이온핀(33)이 부착되어 있으며, 다공판(23,25)에는 복수의 통기구(35)가 관통 개구되어 있다. 여기에서, 이온핀(33)은 제1 실시예의 경우에 도 4에 도시된 바와 같이, 반원형의 기부(35)를 형성하고 있으며, 기부의 산단 부위에 원추 형태의 돌출부(37)가 일체로 형성되어 있는 마치 압정과 같은 구조를 가지고 있다.

또한, 제2 실시예의 경우에 도 5에 도시된 바와 같이, 이온핀(39)은 몸체 부분이 절반 정도까지는 원통형으로 되어 있으며, 나머지 절반 부분은 선단 부분이 뾰족한 모양으로 되어 있어 전체적으로 탄두 형태를 갖도록 되어 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 제3 실시예에 따른 이온핀(41)의 경우에는 제2 실시예의 이온핀(39)과 거의 동일한 형태로서 몸체 부분이 절반 정도까지는 원통형으로 되어 있으며, 다만 나머지 절반의 선단 부분이 뭉뚝해 전체적으로 아치 형태를 이루고 있는 점만이 서로 다르게 되어 있다.

끝으로, 도 7에 도시된 제4 실시예에 따른 이온핀(43)은 원통형의 몸체 부분(45)과 원추대 형태의 선단부분(47)으로 이루어진 형태를 가지고 있다.

따라서, 본 고안에 따른 이온핀(33)을 부착한 배기가스 정화처리장치(1)에 의하면, 공기와 혼합된 상태로 입구관(5)을 통해 장치(1) 내부로 유입되는 배기가스배기가스는 후방 전극판(29)의 통기구(35)를 통과해 후방 다공판(25)에 이른다. 이때 다공판(25)에 덮여져 있는 그물망(도시되지 않음)에 의해 배기가스는 흐름이 균일해지며 또한, 그물망이 방전극의 역할을 하므로 다공판(23,25)과 전극판(27,29)의 사이에는 플라즈마 유니트(17)로부터 고전압이 가해져 전극판(27,29)의 이온핀(33)에서 전자풍이 발생된다.

이렇게 해서 형성된 전기장에 의해 전극판 유니트(15)를 통과하는 배기가스 중의 매연입자들이 연소됨으로써 제거되는데 이때, 이온핀(33)이 도 4에 도시된 바와 같이 반구형 기부(35)와 원추형 돌출부(37)를 가진 압정과 같은 형상을 가지고 있으므로 일정한 플라즈마 출력 전압이 전극판(27,29)과 다공판(23,25) 양단에 걸린 상태에서, 도 1에 도시된 종래의 침봉과 같은 형태의 이온핀(113)을 사용할 경우보다 더 많은 양의 전자를 발생시킬 수 있게 된다.

따라서, 이러한 이온핀(33)을 사용할 경우 매연 제거 효율이 89%에 이르게 되며, 이와 마찬가지로 도 5 내지 도 7에 도시된 제2 내지 제4 실시예에 따른 이온핀(39,41,43)을 사용할 경우에도 매연제거 효율이 각각 89%, 86%, 73%로 높아진다.

이와 같이, 본 고안에 따른 이온핀을 부착한 배기가스 정화처리장치에 의하면, 이온핀을 최적의 형태로 설계함으로써 전기장을 이용한 배기가스 정화처리장치에서 고전압의 플라즈마 유니트 출력전류가 다공판과 전극판 양단에 인가될 때 전극판의 이온핀으로부터 발생되는 전자의 양이 증대된다. 따라서, 동일한 전압하에서 동일한 양의 전자를 발생시키기 위해 최저 전류를 사용할 수 있게 되므로 배기가스 정화처리장치에 의한 매연제거 효율을 극대화시킬 수 있게 된다.

본 고안은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 첨부 실용신안등록청구의 범위에 의해 나타난 고안의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

Claims (4)

1. 적어도 하나 이상 횡방향으로 병렬 배열된 상태로 장착된 전극판 유니트(15) 및 상기 전극판 유니트(15)와 절연소재(19,21)를 통해 각각 연결되어 있는 플라즈마 유니트(17)를 포함하고 있는 배기가스 정화처리장치(1)에 있어서, 상기 전극판 유니트(15)를 이루는 전극판(27,29)에 부착된 복수의 이온핀(33)은 반원형의 기부(35)와 상기 기부(35)의 상단에 일체로 형성된 원추 형태의 돌출부(37)로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 정화처리장치의 이온핀.
2. 제1 항 있어서, 상기 이온핀(39)은 몸체 부분이 원통형이며 선단 부분이 뾰족한 탄두 형태로 되어 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 정화처리장치의 이온핀.
3. 제1 항에 있어서, 상기 이온핀(41)은 몸체 부분이 원통형이며 선단 부분이 뭉뚝한 아치 형태로 되어 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 정화처리장치의 이온핀.
4. 제1 항에 있어서, 상기 이온핀(43)은 원통형의 몸체 부분과 원추대 형태의 선단부분으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 정화처리장치의 이온핀.