KR100220081B1 - Device for purifying exhaust gas in a diesel automobile for a order plasma discharge of electricity - Google Patents
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Abstract
본 발명은 디젤 자동차의 배기가스에 포함되는 NOx, SOx, CO, 미반응 탄화수소(HC), 매연과 분진 등을 효과적으로 제거하는 플라즈마 방전을 이용한 디젤 자동차의 배기가스 정화장치에 관한 것으로, 본 출원인이 특허출원 제97-20243호(1997. 5. 21)로 출원한 바 있는 플라즈마 방전을 이용한 디젤자동차의 배기가스 정화장치에 양극과 음극으로 구성된 복수 개의 플라즈마 방전칩을 내산성, 내마모성 및 전기 전도성이 우수한 금속 또는 그 합금으로 전극이 길이를 길게 구성하여 정화효율과 수명을 연장하여 디젤자동차의 수명과 거의 동일하도록 하고, 자동차의 배기가스가 복수 개의 플라즈마 방전칩을 통해서만 배출되게 하므로서 정화효율을 최대한으로 제고시켰다.The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus for a diesel vehicle using plasma discharge to effectively remove NOx, SOx, CO, unreacted hydrocarbons (HC), soot and dust contained in the exhaust gas of a diesel vehicle. A plurality of plasma discharge chips composed of a positive electrode and a negative electrode have a high acid resistance, abrasion resistance, and electrical conductivity in an exhaust gas purifying apparatus of a diesel vehicle using a plasma discharge, which has been filed in Korean Patent Application No. 97-20243 (May 21, 1997). The electrode is made of metal or its alloy length to extend the purification efficiency and lifespan so that it is almost the same as the life of diesel car, and the exhaust gas of the car is discharged only through a plurality of plasma discharge chips, thereby improving the purification efficiency to the maximum. I was.
그리고 디젤 자동차의 배터리 용량이 24V로 제한되어 있으므로 접점을 이용하여 기계적으로 단속하는 기계식 배전기, 트랜지스터(TR)를 이용한 무접점 배전기, 광다이오드를 이용하여 트랜지스터(TR)를 작동하는 광다이오드식 배전기 축전기를 이용하는 축전기식 배전기를 이용하여 플라즈마 방전칩을 개별 또는 군별 단위를 순차적으로 방전시키는 방법을 이용하여 12∼24V, 자동차 배터리를 무리없이 플라즈마 칩 방전에 활용하여 디젤 자동차의 배기가스를 정화할 수 있게 한 것이다.In addition, since the battery capacity of diesel cars is limited to 24V, mechanical distributors using mechanical contacts to control contacts, solid state distributors using transistors (TR), and photodiode capacitor capacitors that operate transistors (TRs) using photodiodes. By using the method of discharging the plasma discharge chip sequentially by individual or group unit by using a capacitor-type distributor using the 12 ~ 24V, the car battery can be used for plasma chip discharge without difficulty to purify the exhaust gas of diesel vehicles. It is.
Description
본 발명은 디젤 자동차 배기가스에 포함되는 NOx, SOx, CO, 미반응 탄화수소(HC), 매연과 분진 등을 효과적으로 제거하는 플라즈마 방전을 이용한 디젤 자동차 배기가스 정화장치에 관한 것으로, 상세하게는 본 발명인(출원인과 동일)이 1997년 5월 21일 특허출원 한 플라즈마 방전을 이용한 디젤자동차의 배기가스 정화장치에서는 양극과 음극으로 구성된 복수 개의 플라즈마 방전칩을 설치하여 디젤 자동차의 배기가스가 이 칩을 통해서만 배기되면서 플라즈마 방전에 의하여 산화 환원되어 정화되도록 한 것이다.The present invention relates to a diesel vehicle exhaust gas purification apparatus using a plasma discharge that effectively removes NOx, SOx, CO, unreacted hydrocarbons (HC), soot and dust contained in diesel vehicle exhaust gas. In the diesel car exhaust gas purifier using a plasma discharge, which was filed on May 21, 1997, a plurality of plasma discharge chips composed of a positive electrode and a negative electrode were installed. While being exhausted, redox is purified by plasma discharge.
그러나 디젤 자동차의 배터리는 24V로 제한되어 있으므로 1차 전류가 15A가 될 경우 360W의 전력만 사용할 수 있으며, 따라서 점화코일을 이용하여 3,000V∼25,000V로 승압시킬 경우 전류는 12mA∼1.04mA밖에 이용할 수 없게 된다. 그러므로 다수 개의 플라즈마 방전칩을 동시에 방전시킬 수 없는 결과가 초래된다.However, since the battery of diesel car is limited to 24V, when the primary current is 15A, only the power of 360W can be used. Therefore, when boosting the voltage to 3,000V ~ 25,000V using the ignition coil, only 12mA ~ 1.04mA can be used. It becomes impossible. This results in the inability to discharge multiple plasma discharge chips simultaneously.
따라서, 본 발명에서는 접점을 이용하여 기계적으로 단속하는 기계식 배전기, 트랜지스터(TR)를 이용해 접점이 쉽게 손상되는 것은 방지하는 무접점식 배전기, 광다이오드를 이용하여 트랜지스터(TR)를 작동시키는 광다이오드식 배전기나 또는 400V의 직류전기를 축전기에 저장하였다가 점화코일의 1차 코일에 방전시키는 축전기식 배전기를 이용하여 플라즈마 방전칩을 개별 또는 복수 개로 이루어진 군별 단위를 순차적으로 방전시켜서 12V 또는 24V의 배터리 전원을 무리없이 활용하여 디젤 자동차의 배기가스를 정화시키는 것에 관한 것이다.Therefore, in the present invention, a mechanical distributor that is mechanically interrupted by using a contact, a contactless distributor that prevents the contact from being easily damaged by using the transistor TR, and a photodiode that operates the transistor TR by using a photodiode 12V or 24V battery power by sequentially discharging the plasma discharge chip individually or in groups of groups by using a capacitor distributor that stores a distributor or 400V DC electricity in a capacitor and discharges it in the primary coil of the ignition coil. The present invention relates to purifying exhaust gas of a diesel vehicle by using it without difficulty.
현재 선진국의 대도시나 공장 밀집 지역에서는 질소 산화물인 NO 와 NO2와 같은 NOx의 발생량이 증가하고 있으므로 대기오염에 대한 규제가 점차 강화되고 있다.Since the current developed metropolitan area or plant increases the amount of generation of NOx, such as NO and NO 2 in NOx it is enhanced gradually restrictions on air pollution.
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.The main causes of NOx are automobiles, waste incinerators, thermal power plants, diesel locomotives, ships, various boilers and heating burners. Among them, the amount of soot in automobiles accounts for 75% of air pollution. have.
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 알려졌으나, 삼원 촉매가 부착된 저공해 휘발유 자동차가 공급됨으로써 인체에 유독한 NOx 및 입자상 물질들이 많이 배출되는 디젤 자동차가 큰 오염 배출원으로 등장하게 되었다.Diesel cars have better heat efficiency and higher output than gasoline cars, and combustion takes place in areas with relatively high air-fuel ratios, resulting in low emissions of carbon monoxide and hydrocarbons. It is known as a relatively low clean car, but the low pollution gasoline car with a three-way catalyst has been supplied, a diesel vehicle that emits a large amount of toxic NOx and particulate matter to the human body has emerged as a large pollution source.
따라서, 디젤 자동차에서와 같이 배기가스 오염물질을 후처리하는 배기가스 정화기술을 개발하고 있으며, 현재 개발되었거나 개발중인 디젤 자동차 매연 후처리 장치는 다음 4가지로 분류할 수 있다.Therefore, the exhaust gas purification technology for post-treatment of exhaust gas contaminants is developed as in diesel vehicles, and the diesel exhaust gas after-treatment apparatus currently developed or developed can be classified into the following four categories.
1) 경유 버너식 : 매연을 포집한 후 별도의 경유 버너를 사용하여 재연소 시키는 장치.1) Diesel burner type: A device that collects soot and reburns it using a separate diesel burner.
2) 연료 첨가제식 : 연료에 암모니아, 우레아, 하이드라진 등의 첨가제를 주입하고 매연을 세라믹 필터로 포함한 후 전자장치로 재연소시키는 장치.2) Fuel additive type: A device that injects additives such as ammonia, urea, hydrazine, etc. into fuel, includes soot as a ceramic filter, and reburns it with an electronic device.
3) 트랩-머플러식 : 머플러에 부착된 필터에 매연을 포집한 후 머플러에서 재연소시키는 장치.3) Trap-muffler type: A device that collects soot in the filter attached to the muffler and re-burns it in the muffler.
4) 촉매식 : 촉매트랩을 설치하여 매연을 정화시키는 장치.4) Catalytic type: A device for purifying soot by installing a catalyst trap.
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.Of these, the diesel burner type requires a separate space in the engine room because it must be connected and attached in the engine, and the fuel additive type requires a separate space in front of the muffler, and thus requires a separate space.
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.The trap-muffler type has the disadvantage of removing the existing muffler currently used and replacing it with the trap muffler, and the catalytic type has a disadvantage in that the purification efficiency is low because it is not easy to remove the catalyst poison by the unreacted hydrocarbon or SOx.
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 않는 근본적인 단점을 지니고 있다.As mentioned above, these diesel car purifiers have a common disadvantage of being expensive equipment of more than 4 million won in addition to the obvious disadvantages, and the exhaust gas purification is almost impossible at the start of the car due to the low temperature of the purifier. Has the fundamental disadvantage.
본 발명의 플라즈마 정화장치는 12V나 24V의 자동차 바테리(또는 제네레이터) 전원을 고전압 발생장치(HV)로 3,000V∼25,000V까지 승압한 다음 복수 개로 설치되는 방전칩으로 공급하여 아크 방전에 의한 플라즈마를 발생시켜 디젤 자동차 배기가스를 분해 정화시키는 원리를 이용하고 있으며, 자동차 시동초기부터 정화효율을 최대한 높일 수 있는 장점을 가지고 있다.Plasma purifier according to the present invention boosts the voltage of a vehicle battery (or generator) of 12V or 24V to 3,000V ~ 25,000V by high voltage generator (HV), and then supplies it to a plurality of discharge chips installed to supply plasma by arc discharge. It generates and uses the principle of decomposing and purifying exhaust gas of diesel cars, and has the advantage of increasing the purification efficiency as much as possible from the beginning of the car.
배기가스는 길이가 길면서 플라즈마가 발생되는 복수 개의 방전칩을 통해서만 배출 할 때 배기가스 및 매연의 정화효율이 매우 우수하며, 이런 방전칩을 2개 이상 복수 개로 설치하여 배기가스의 정화효율을 극대화 시킬 수 있다.When exhaust gas is discharged only through a plurality of discharge chips that generate long plasmas, the exhaust gas and soot purification efficiency is very excellent, and two or more such discharge chips are installed to maximize the purification efficiency of the exhaust gas. You can.
또한, 길이가 긴 방전칩은 복수 개로 설치하여 엔진에서 배출되는 매연가스의 배출저항을 최대한 줄여 주므로 배출압력에 의한 엔진의 부하 상승 및 행정 불량요인이 없도록 한다.In addition, a plurality of long discharge chips are installed to reduce the discharge resistance of the soot gas discharged from the engine as much as possible, so that there is no cause of load increase and stroke failure of the engine by the discharge pressure.
제1도 : 본 발명의 분해사시도.1 is an exploded perspective view of the present invention.
제2도 : 본 발명 단면구성도.2 is a cross-sectional view of the present invention.
제3도 : 본 발명의 일 실시 예로 제시한 회로도.3 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention.
제4도 : 본 발명 절연판의 다른 실시 예 평면도.4 is a plan view of another embodiment of the insulating plate of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
2 : 하우징 4 : 바닥판2: housing 4: bottom plate
6 : 나사공 8 : 전극판6: screw hole 8: electrode plate
10 : 방전공간 12 : 음전극10: discharge space 12: negative electrode
14 : 나사부 16 : 음극 급전선14 threaded
18, 44 : 통공 20 : 돌출부18, 44: through hole 20: protrusion
22 : 단턱부 24 : 절연링22: stepped portion 24: insulation ring
26 : 양전극 28 : 양전극 삽입공26: positive electrode 28: positive electrode insertion hole
30 : 통기공 32 : 절연판30: vent 32: insulation plate
34 : 양극 급전선 36 : 링단자34: anode feed line 36: ring terminal
38 : 너트 40 : 방전칩38: nut 40: discharge chip
42 : 판 스프링 46 : 덮개42: leaf spring 46: cover
47 : 피스 48 : 머플러47: piece 48: muffler
50, 52 : 절연 방지구 54 : 제어기50, 52: insulation protection 54: controller
B : 배터리 전원 D : 배전기B: battery power D: distributor
R : 전류제한저항 및 서지흡수 저항 T : 승압코일R: Current limiting resistor and surge absorption resistor T: Step-up coil
SW : 시동 또는 운전 스위치 Q : 스위칭 트랜지스트SW: Start or Run Switch Q: Switching Transistor
OT : 트리거회로 또는 발전기 HV : 고전압 발생장치OT: Trigger Circuit or Generator HV: High Voltage Generator
제1도는 본 발명의 분해 사시도이고, 제2도는 본 발명의 단면 구성도로, 스텐레스와 같이 내열성과 내산성 및 도전성이 우수한 금속 절연재 또는 비절연 재질로 되고 상부가 개방된 하우징(2)의 바닥판(4)에 복수 개의 나사공(6)을 적당한 간격으로 형성하고, 몰리브덴, 텅스텐, 니켈, 구리 등과 같이 내열성과 내산성 및 도전성이 우수한 금속합금으로 두께가 얇은 원형의 전극판(8)을 구성한 다음 상기의 나사공(6)과 같은 크기와 간격의 통공을 형성한다.FIG. 1 is an exploded perspective view of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional configuration of the present invention. The bottom plate of the
상기 전극판(8)을 하우징(2)의 바닥판(4) 저면에 접촉시켜 방전공간(10)이 형성된 음전극(12)의 나사부(14)를 나사 결합하여 음전극(12)의 전극봉이 하향하도록 하고, 전극판(8)의 일단에 음극 급전선(16)을 나사체결 등의 방법으로 고정하여 음전위를 공급할 수 있게 한다.The electrode plate 8 is brought into contact with the bottom surface of the bottom plate 4 of the
하우징(8)의 바닥판(4)에는 통공(18)과 돌출부(20) 및 단턱부(22)를 갖는 도너츠 형상의 세라믹 절연링(24)을 끼워 설치하고, 절연링(24)의 단턱부(22)에 양전극(26) 삽입공(28)과 배기가스 통기공(30)이 적당간격으로 형성된 세라믹과 같은 절연재로 된 절연판(32)을 끼워 설치하고, 삽입공(28)의 상부에 양극 급전선(34)이 고정되어 1개 또는 2개 또는 3개 또는 그 이상의 적정한 갯수로 구성된 도전성 링단자(36)를 끼워 링단자(36)의 상부로 돌출시킨 후 너트(38)로 체결고정시켜 개별 양전극(26) 또는 군별 양전극으로 양전위를 공급할 수 있게 하는 양전극봉은 음전극(12)의 방전공간(10)으로 삽입하여 플라즈마 방전칩(40)을 구성한다.The bottom plate 4 of the housing 8 is fitted with a donut shaped ceramic
절연링(24)과 절연판(32)의 가장자리부에 도너츠 형상의 판스프링(42)을 얹은 다음 중앙에 통공(44)이 형성된 도너츠 형의 덮개(46)를 덮어 하우징(2)에 피스(47)로 고정함으로서 음전극(12)과 양전극(26)이 방전거리를 유지하면서 고정한다.A donut-
한편, 제3도는 본 발명 일 실시 예의 전원 공급회로도로, 자동차에 설치된 저전위(24V)의 배터리(B)를 고전압으로 승압시킨 다음 배전기(D)를 통하여 음전극(12)과 양전극(26)으로 구성된 복수 개의 개별 또는 군별 단위로 빠른 속도로 순차 방전되게 구성함으로서 효율적인 아크방전이 이루어지며 이때 발생되는 플라즈마에 의해 배기가스가 정화되게 한 것이다.On the other hand, Figure 3 is a power supply circuit of an embodiment of the present invention, the battery (B) of the low potential (24V) installed in the vehicle is boosted to a high voltage and then to the
상기 제3도는 트리거 회로 또는 발진기(OT)에 의해 스위칭 되는 트랜지스터(Q)에 의해 저전위(24V)의 배터리(B) 전원이 승압코일(T)을 통하여 3,000V∼25,000V로 승압되며, 승압된 전류는 12mA∼1.04mA 정도로 미약하여 복수 개로 설치되는 방전칩(40) 전체를 동시에 방전시킬 수 없으므로 배전기(D)를 통하여 방전칩(40)을 개별적이거나 단위 군별로 방전시켜 배기가스를 정화시키도록 한다.In FIG. 3, the power of the battery B of the low potential 24V is boosted to 3,000V to 25,000V through the boosting coil T by the transistor Q switched by the trigger circuit or the oscillator OT. Since the current is weak at about 12 mA to 1.04 mA, it is not possible to simultaneously discharge the
상기 고전압 발생장치(HV)는 시동스위치 또는 운전스위치(SW)에 의해 연동되며 저항(R)으로 전류를 제한하고 또한 충격전압이나 서지전압을 흡수하도록 한다.The high voltage generator HV is interlocked by the start switch or the operation switch SW to limit the current to the resistor R and to absorb the shock voltage or the surge voltage.
상기에서 양전극(26)과 음전극(12)과 링단자(36)는 전극판(8)처럼 몰리브덴, 텡스텐, 니켈, 구리 등과 같은 내열성과 내산성 및 도전성이 우수한 금속합금으로 구성하고, 복수 개의 급전선(16)(34)은 실리콘 고무와 같이 내열성과 절연성 및 내압이 우수한 고압 케이블을 이용하도록 하고, 급전선(16)(34)이 통과하는 머플러(48)에는 불필요한 방전을 방지하기 위하여 급전선(16)(34)과 머플러(48) 사이에 급전선(16)(34)과 같은 재질의 실리콘 고무재로 된 절연 방지구(50)(52)를 끼워 불요성 방전을 방지한다.The
본 발명에서 배기가스는 통공(44)과 통기공(30) 및 방전공간(10)을 통하여서만 배출되게 함으로서 배기가스가 정화되게 다른 연결부에는 내연성 페인트나 내열성 세라믹 접착제로 기밀이 유지되도록 한다.In the present invention, the exhaust gas is discharged only through the through
본 발명에서 스위칭 트랜지스터(Q)의 스위칭 주파수는 수 백 Hz에서 수 만Hz로 가변할 수 있도록 하고, 배전기(D)의 1싸이클을 달성하는데 소요되는 시간은 수nS∼수 초까지 선택할 수 있도록 한다.In the present invention, the switching frequency of the switching transistor Q can be varied from several hundred Hz to several tens of Hz, and the time required to achieve one cycle of the distributor D can be selected from several nS to several seconds. .
또한, 고전압을 분해하는 배전기(D)와 1차 전류를 단속하여 2차코일에 고전압을 유도하는 승압코일(T)은 가솔린 자동차에 사용하는 배전기(D)와 점화코일을 그대로 사용하거나 또는 본 발명에 부합하도록 개량하여 사용할 수도 있으며, 배전기(D)는 기계식 접점식이나 무접점식을 사용할 수도 있으나 기계접점식은 접점의 잦은 손상 및 서지전압(전류)의 발생이 우려되므로 무접점식을 사용함이 바람직하다.In addition, the booster coil (D) that decomposes the high voltage and the boosting coil (T) that induces a high voltage to the secondary coil by interposing the primary current may use the distributor (D) and the ignition coil used in a gasoline vehicle as it is or the present invention. The contactor (D) may be a mechanical contact type or a contactless type, but the mechanical contact type may be a contactless type because it may cause frequent damage to the contact and generation of surge voltage (current). Do.
이상과 같이 본 발명은 3,000∼25,000V로 승압된 고전압을 배전기(D)로 개별 또는 군별 단위칩으로 순차적으로 빨리 공급하여 1싸이클을 구성하여 방전을 달성하므로 플라즈마가 효과적으로 발생하여 배기가스가 깨끗이 정화되며, 1싸이클 속도를 빨리하면 마치 전체 방전칩이 거의 동시에 방전하는 효과를 얻을 수 있다.As described above, according to the present invention, since the high voltage boosted to 3,000 to 25,000 V is sequentially supplied to the distributor D in a single or group unit chip, one cycle is formed to achieve a discharge, so that plasma is effectively generated and the exhaust gas is purified cleanly. If one cycle speed is increased, the entire discharge chip can be discharged almost simultaneously.
본 발명에서 플라즈마 방전칩의 숫자나 머플러의 크기 정화능력 등에 따라서 방전속도를 달리 가변할 수 있으며 이러한 경우 스위칭 트랜지스터(Q)의 스위칭 속도(Hz) 및 분배기(D)의 분배속도를 설정부를 갖는 제어기(54)를 통하여 가변하면 될 것이다.In the present invention, the discharge speed may vary according to the number of plasma discharge chips or the size purifying capacity of the muffler. In this case, a controller having a setting unit for setting the switching speed (Hz) and the distribution speed of the distributor (D) of the switching transistor (Q). It will be variable through (54).
또한, 본 발명에서 급전선(16)(34)의 길이를 짧게 하여 고전압 발생장치(HV)와 분배기(D) 등이 본 발명의 방전칩(40) 부근에 위치하도록 함으로서 전력손실을 줄이도록 한다.In addition, in the present invention, the lengths of the
본 발명에서 전극판(8)을 삭제하여, 하우징(2)과 머플러 케이스를 통하여 접지되게 함으로서 음전위가 공급되게 할 수도 있다.In the present invention, the electrode plate 8 may be deleted to be grounded through the
제4도는 본 발명 절연판(32)의 다른 실시 예 평면도로, 세라믹 절연판(32)의 중심을 기준으로 양측에 각각 3개씩 양전극 삽입홈을 방사상으로 형성하고, 양전극 삽입홈의 상부면에 3련 연결단자(56)를 얹어서 3개의 양전극(26) 군을 끼운 후 너트(38)로 체결하여서 된 것으로 연결단자(56)는 분배기(D)의 출력에 각각 접속하면 될 것이다.4 is a plan view of another embodiment of the insulating
또한, 본 발명을 실시 함에 있어서, 제4도에 의한 플라즈마 방전장치를 머플러(48) 내에 2개 또는 그 이상으로 직렬 설치한 다음 전극군끼리 연결선으로 직열 연결하여 동시 방전되게 하거나 또는 병열 연결하여 순차 방전되게 할 수 있으며, 경우에 따라서는 연결선에 고내압의 실리콘 다이오드를 직렬 접속하고, 본 발명 플라즈마 방전장치와 머플러(48) 사이에 절연을 유지한 다음 양전극(26)과 음전극(12)으로 인가하는 방전전원의 극성을 빠른 속도록 계속 바꾸어주면 순차적인 방전이 달성된다.Further, in the practice of the present invention, two or more plasma discharge apparatuses according to FIG. 4 are installed in the
이때 플라즈마 불꽃에 의해 배기가스가 분해 정화되는 화학 반응들을 요약하면 다음과 같다.The chemical reactions in which the exhaust gas is decomposed and purified by the plasma flame are as follows.
일산화탄소(CO)의 산화(연소) 반응은 다음 식(1)로 주어진다.The oxidation (combustion) reaction of carbon monoxide (CO) is given by the following equation (1).
2CO + O2→ 2CO2-------------------------- 식(1)2CO + O 2 → 2CO 2 -------------------------- Formula (1)
미 반응 탄화수소(HC : CnH2n+2)의 연소는 다음 식(2)와 같이 일어난다.Combustion of unreacted hydrocarbons (HC: CnH 2 n + 2 ) takes place as shown in the following equation (2).
m.CnH2n+2+ m/2(3n+1)O2→ mn.CO2+ m(n+1)H2O ---식(2)m.CnH 2 n + 2 + m / 2 (3n + 1) O 2 → mn.CO 2 + m (n + 1) H 2 O --- Formula (2)
여기서 m은 미 반응 탄화수소의 몰수(mole number)이다.Where m is the mole number of the unreacted hydrocarbon.
배기가스에 포함되는 NOx는 다음 식(3)과 식(4)와 같이 동·식물에 무해한 질소(N2)와 산소로 환원된다.NOx contained in the exhaust gas is reduced to nitrogen (N 2 ) and oxygen, which are harmless to animals and plants, as shown in the following equations (3) and (4).
2NO → N2+ O2---------------------------식(3)2NO → N 2 + O 2 --------------------------- Equation (3)
2NO2→ N2+ 2O2------------------------- 식(4)2NO 2 → N 2 + 2O 2 ------------------------- Formula (4)
그리고, 배기가스 내에 분산된 탄소분진((cs))은 다음 식(5)와 같이 산화되어 탄산가스(CO2)로 변한다.Then, the carbon dust (cs) dispersed in the exhaust gas is oxidized as shown in the following equation (5) to change into carbon dioxide gas (CO 2 ).
C(s) + O2(g) → CO2(g) -----------------------식(5)C (s) + O 2 (g) → CO 2 (g) ----------------------- Formula (5)
여기서 괄호속의 s와 g는 고체(solid)와 기체(gas)상태를 표시한다.Where s and g in parentheses denote solid and gas states.
이상의 반응식 가운데 특히 본 출원인(발명자)이 본 발명에 앞서 출원한 바 있는 특허출원 제97-15145호의 금속 하니컴으로 된 촉매 연소판을 본 발명 플라즈마 방전판의 선단에 설치한 경우 식(3), (4)에 나타낸 바와 같이 NOx 제거효율을 더욱 크게 높일 수 있다.Among the above reaction formulas, in particular, in the case where the catalytic combustion plate of the metal honeycomb of the patent application No. 97-15145 filed by the present applicant (inventor) has been filed before the present invention, the equation (3), ( As shown in 4), the NOx removal efficiency can be further increased.
상기 정화 장치를 구성함에 있어서, 자동차의 시동초기부터 정화가 이루어지므로 정화 효율을 극대화 할 수 있으며, 본 발명의 전단에 금속 하니컴을 설치한 경우 정화효율이 더욱 향상된다. 뿐만 아니라 정화 장치가 머플러(48) 또는 배기로 내에 설치되어 있어 배출되는 배기가스가 반드시 통과하게 되므로 정화효율이 매우 높다.In configuring the purification device, since the purification is performed from the initial start of the vehicle, the purification efficiency can be maximized, and when the metal honeycomb is installed at the front end of the present invention, the purification efficiency is further improved. In addition, since the purification device is installed in the
또한, 본 발명을 실시함에 있어서 반드시 디젤 자동차용 배기가스 정화장치에만 사용되는 것이 아니라 석유버너, 가스버너, 디젤기관, 소각로, 화력발전소 등의 매연가스, 분진, 배기가스 정화 및 제거용으로 사용할 수도 있으며 그 작용효과는 물론 본 발명과 동일시 된다.In addition, the present invention is not necessarily used only for exhaust gas purification apparatus for diesel vehicles, but may be used for the purification and removal of soot gas, dust, exhaust gas such as petroleum burners, gas burners, diesel engines, incinerators, and thermal power plants. And its effect is of course identified with the present invention.
이상과 같이 본 발명은 디젤 자동차의 머플러내에 프라즈마 정화장치를 설치하는 간단한 구성으로 배출되는 배기가스를 획기적으로 줄일 수 있게 되므로 배기가스로 야기되는 각종 환경오염을 현격히 줄일 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention can significantly reduce the exhaust gas discharged by the simple configuration of installing the plasma purification device in the muffler of the diesel vehicle, thereby significantly reducing various environmental pollutions caused by the exhaust gas.
또한, 전극(26)(12)은 전극판(8)과 절연판(32)에 나사식으로 체결되고, 하우징(2) 또한 분해 결합할 수 있으므로 전극(26)(12)의 교체가 쉬운 등의 효과가 있다.In addition, the
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-
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- 1997-05-27 KR KR1019970021796A patent/KR100220081B1/en not_active IP Right Cessation
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