KR100395707B1 - 내연기관의 배출가스 정화장치 - Google Patents

내연기관의 배출가스 정화장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100395707B1
KR100395707B1 KR10-2000-0052135A KR20000052135A KR100395707B1 KR 100395707 B1 KR100395707 B1 KR 100395707B1 KR 20000052135 A KR20000052135 A KR 20000052135A KR 100395707 B1 KR100395707 B1 KR 100395707B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
exhaust gas
internal combustion
electrode
combustion engine
wire mesh
Prior art date
Application number
KR10-2000-0052135A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20010105140A (ko
Inventor
손건석
Original Assignee
사단법인 고등기술연구원 연구조합
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 사단법인 고등기술연구원 연구조합 filed Critical 사단법인 고등기술연구원 연구조합
Publication of KR20010105140A publication Critical patent/KR20010105140A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100395707B1 publication Critical patent/KR100395707B1/ko

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

본 발명은 내연기관의 배출가스 정화장치를 개시한다.
본 발명은 내연기관의 배기관에 배출가스의 유해물질을 줄일 수 있는 반응기가 설치되며, 광촉매층이 표면에 코팅된 다수의 담체셀을 구비한 허니콤 담체가 반응기의 내부에 설치되며, 다수의 전극셀을 구비하여 플라즈마를 발생시키기 위해 허니콤 담체의 양단에 에미터 전극과 리시버 전극이 각각 설치되며, 에미터 전극은 롤링된 와이어 메쉬로 이루어지며, 리시버 전극은 와이어 메쉬 혹은 금속 허니콤으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 동일 전력소모에서 플라즈마 광원 발생 강도가 강하며, 동일 광강도에서는 소비 전력 소모가 크게 감소될 수 있다.

Description

내연기관의 배출가스 정화장치{AN APPARATUS FOR PURIFICATING EXHAUST GAS OF THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 내연기관의 배출가스 정화장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 세라믹 허니콤 양단에 사용하는 전극으로 에미터 전극은 롤링된 와이어 메쉬를 사용하고 리시버 전극은 와이어 메쉬나 허니콤을 사용한 내연기관의 배출가스 정화장치에 관한 것이다.
일반적으로 내연기관은 실린더 내에서 공기와 혼합된 연료를 폭발적으로 연소시켜 피스톤에 왕복운동을 주는 열기관으로써, 연소할 때 발생되는 배출가스는 배기장치를 통해 외부로 배출된다.
이때, 배출가스에는 인체에 유해한 오염물질인 미연 탄화수소, 일산화탄소, 질소산화물 및 황산화물 등이 포함되어 있기 때문에 실린더에서 배출된 배출가스를 모두 모은 다음 배기파이프의 중간에 설치된 정화장치에서 배출가스를 정화하여 외부로 배출시키게 된다.
정화장치로는 흔히 삼원촉매를 이용한 정화장치, 저온 플라즈마를 이용한 정화장치, 삼원촉매와 저온 플라즈마를 겸용으로 이용한 정화장치, 그리고 광촉매를 이용한 정화장치 등이 사용된다.
삼원촉매를 이용한 정화장치는 촉매작용을 하는 귀금속, 즉 백금+로듐(Rh) 또는 백금+로듐+파라듐을 사용한 것으로 배출가스 중의 일산화탄소, 탄화수소, 질소산화물을 정화시키는 기능을 갖고 있으며, 고온에서는 98% 이상의 높은 정화효율성을 가진다.(참조문헌 SAE982606)
그러나, 삼원촉매를 이용하여 정화하고자 하는 경우에는, 촉매가 활성화되기위해서 열이 필요하고 또한 일정 온도에서만 촉매 반응이 가능하다는 단점이 있다. 즉 자동차 엔진의 시동초기와 같이 촉매가 활성화되기 이전의 일정온도이하에서는 유해성분의 제거가 원활히 이루어지지 않으며, 특히 촉매가 특정의 활성화온도에 이르기 못할 경우 탄화수소를 정화하지 않은 채 대기중으로 배출되기 때문이다.
또한, 산화와 환원의 두 반응을 동시에 처리하기 위해서는 이론 공연비에 근접해야 하는 것으로 이론 공연비 배기조건에 제한되는 단점이 있다. 즉 이론 공연비에 근접할 때에만, 유해성분(미연 탄화수소, 일산화탄소, 질소산화물등)을 저감할 수 있는 한계성을 갖고 있다. 다시 말하면, 연료가 농후한 상태에서는 탄화수소, 일산화탄소 성분의 정화가 급격히 저하되고, 공기가 다량 포함된 경우에는 질소산화물 성분의 정화가 급격히 저하되는 단점이 있다.
그리고, 저온 플라즈마를 이용한 정화장치는 주로 고정된 내연기관이나 대형엔진의 탈황, 탈질장치로 사용되며, 요소나 암모니아가스 등과 같은 환원제를 이용하여 배출가스 내의 일산화탄소를 질소와 이산화탄소 등으로 정화한다.
이러한 저온 플라즈마를 이용한 정화장치는 배출가스가 흐르는 유도관에 전극을 설치하고, 전극으로 직류 혹은 교류와 같은 전원을 인가하여 플라즈마를 발생시키는 구성으로서, 배출가스가 유도관을 통과할 때 저온 플라즈마에 의해 배출가스 중에 존재하는 수분, 산소 및 질소 등을 이온화 또는 해리시킴으로써 생성된 프리 래디칼(free radical)에 의해 오염원을 정화시킨다.(참조문헌 SAE 982428)
하지만, 이러한 저온 플라즈마를 이용한 정화장치는 고에너지를 공급해야 하고, 에너지 공급에 비례하여 공급장치 및 반응기의 크기가 배출가스량에 비해 상대적으로 비대해질 수 밖에 없기 때문에 정화 대상이 정치식 질소산화물과 황산화물에 국한된다. 즉 1000ppm정도의 저농도 탄화수소 및 질소산화물의 저감을 위한 정치식 내연기관에서는 적합하지만, 플라즈마를 가동시키기 위해 내연기관 출력의 3%에 해당하는 막대한 에너지를 소모하며, 뿐만아니라 삼원촉매에 비해 체적이 10배 이상 증가되는 단점이 있고, 설치공간의 대형화를 요하기 때문에 이동성이 강조되고 가용에너지가 한정되는 일반 자동차등에 사용되기 부적합한 것이다.
최근에는 저온 플라즈마 정화장치와 삼원촉매 정화장치를 결합한 장치가 연구되고 있다. 즉, 플라즈마 반응기의 후방에 삼원촉매 정화장치를 설치하여 플라즈마 반응으로도 처리되지 않는 미연 탄소수소 성분을 정화하는 방식이다.(참조문헌 SAE 982427, 982429, 982508)
하지만, 이 역시 플라즈마를 발생하기 위한 고에너지의 소모를 해결하지 못하였으며, 장치가 비대하기 때문에 이동식 내연기관에 사용하기에는 부적합한 단점이 있다.
한편, 광촉매를 이용한 정화방식은 특정한 파장을 가진 광원을 광촉매(예를들면 TiO2)에 조사하여 광촉매가 여기될 때 발생되는 프리 래디칼로 오염물질을 정화시키는 장치로서, 광촉매는 질소산화물 정화반응 뿐만 아니라 일산화탄소, 탄화수소의 산화반응에도 관여한다.
그렇지만, 광촉매를 이용한 정화방식은 광원으로서 자연광에 포함된 파장을 이용하기도 하지만, 광촉매를 활성화하여 효율을 높이기 위해서는 특정 파장을 가지는 광원을 필요로 한다. 특히 200-400나노미터의 파장을 발생시키는 자외선 램프의 사용을 필요로 하지만, 이러한 자외선 램프는 입력에너지의 20%만이 빛에너지로 전환되고, 나머지는 모두 열에너지로 전환되어, 에너지 효율이 극도로 낮고 수명도 짧아 유지비용이 높은 단점이 있다.
본 출원인은 전술한 정화방식들의 장단점을 취합하여 적은 에너지로 높은 정화효율을 거둘 수 있는 특허출원 제 99-18202호, 실용신안출원 제 99-10163호에 개시한 바 있다.
기 출원한 내용을 살펴보면 저온 활성촉매로 광촉매를 이용하고 광촉매의 광원으로 저온 플라즈마를 이용하며, 고온 활성 촉매로 귀금속을 이용하여 저온과 고온에서 적은 에너지 소모로 산화와 환원 두 반응을 효과적으로 거둘 수 있도록 한 것이다. 또한, 이러한 구성 요소들이 각각 독립적 시스템으로 존재하는 것이 아니라 한 시스템 내에 설치되도록 하여 성능의 극대화를 가져온다. 광촉매 및 귀금속 촉매는 열 관성이 뛰어나며 체적당 표면적을 극대화시킬 수 있는 허니콤 담체에 동시에 코팅하며, 이를 전 후로 하여 플라즈마 발생 장치를 설치한다. 특히, 광원 발생장치로 저온 플라즈마를 사용할 때 플라즈마 전극으로 와이어 메쉬(wire mesh)나 금속 허니콤(metal honeycomb), 천공판(punched plate) 전극의 설치 위치에 따라 플라즈마 광원 발생강도와 소비 전력이 크게 차이가 나며, 광도와 소비전력 사이에 적정 지점이 있는 것을 실험으로 확인하고 세라믹 담체 양단에 위치하는 전극 중 1개의 전극은 세라믹 담체에 밀착시키고 다른 방향의 전극을 세라믹 담체로부터 일정 거리만큼 사이를 두게 설치하여 에너지 효율을 향상시킬 수 있었다.
한편, 본 발명은 기 출원된 특허의 보완 및 개선으로 세라믹 허니콤 양단에 사용하는 전극으로 에미터 전극은 롤링된 와이어 메쉬를 사용하고 리시버 전극은 와이어 메쉬나 금속 허니콤을 사용하여 동일 전력소모에서 플라즈마 광원 발생 강도가 강하며, 동일 광강도에서는 소비 전력 소모가 크게 감소될 수 있는 내연기관의 배출가스 정화장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 내연기관의 배기관에 배출가스의 유해물질을 줄일 수 있는 반응기가 설치되며, 광촉매층이 표면에 코팅된 다수의 담체셀을 구비한 허니콤 담체가 반응기의 내부에 설치되며, 다수의 전극셀을 구비하여 플라즈마를 발생시키기 위해 허니콤 담체의 양단에 에미터 전극과 리시버 전극이 각각 설치된 내연기관의 배출가스 정화장치에 있어서, 상기 에미터 전극은 롤링된 와이어 메쉬 또는 와이어 메쉬를 허니콤 담체의 한 변 길이 만큼씩 잘라 복수로 겹친 구조로 이루어지며, 상기 리시버 전극은 와이어 메쉬 혹은 금속 허니콤으로 이루어져 동일 전력소모에서 플라즈마 광원 발생 강도가 강하며, 동일 광강도에서는 소비 전력 소모가 크게 감소시킬 수 있는 특징이 있다.
본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 아래에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
도 1은 일반적인 내연기관의 배기장치를 도시하는 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 반응기의 내부를 도시하는 측단면도,
도 3은 본 발명에 따른 리시버 전극 구조를 도시한 사시도,
도 4는 도 2의 A-A선을 따라 취한 정단면도,
도 5는 본 발명에 따른 도 2의 B-B선을 따라 취한 정단면도,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 리시버 전극 구조를 도시한 사시도,
도 7은 본 발명에 따른 도 2의 반응기가 복수로 연결된 구조를 도시한 측단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 ; 배기장치 20 ; 반응기
30 ; 허니콤 담체 34 ; 담체 셀
40 ; 에미터 전극 50 ; 리시버 전극
42,52 ; 전극 셀
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세하게 설명한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내연기관의 배출가스 정화장치는반응기(20)와, 그 내부에 설치되는 부속품으로 제안되는 바, 도 1은 일반적인 내연기관의 배기장치를 도시하는 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 반응기의 내부를 도시하는 측단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 리시버 전극 구조를 도시한 사시도이며, 도 4는 도 2의 A-A선을 따라 취한 정단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 도 2의 B-B선을 따라 취한 정단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같은 반응기는 원통모양으로 형성되며, 그 양단에는 배기관(14)이 연결된다.
반응기(20)의 내면에는 절연매트(22)가 밀착되게 설치되고, 그 절연매트(22)의 내측면에 반응체(24)가 설치된다. 반응체(24)는 원통형의 허니콤 담체(30)와, 저온 플라즈마를 형성하도록 허니콤 담체(30)의 양단에 배치되어 전원이 공급되는 에미터 전극(40)과 리시버 전극(50)으로 구성된다.
허니콤 담체(30)는 세라믹을 압출하여 종방향으로 40mm정도의 길이로 형성되며, 다수의 담체셀(34)을 가진다. 각각의 담체 길이는 다양한 길이로 사용할 수 있으나 , 본 발명의 실시예에서는 40mm인 것을 예로서 설명한다. 각각의 담체셀(34)은 예를들어, 육각형, 삼각형등 의 다양한 모양으로 형성될 수 있으나, 본 발명 실시예에서는 사각형인 것을 예로서 설명한다.
이러한 담체셀(34)은 배출가스의 흐름과 동일한 방향으로 배치되기 때문에 배출가스가 원활하게 통과된다.
그리고, 담체셀(34)의 표면에는 광촉매층 또는 삼원촉매층이 형성되는 바, 좀더 바람직하게는 각 담체셀(34)의 벽(32)의 표면에 삼원촉매층을 코팅한 다음,코팅된 삼원촉매층의 위에 플라즈마 광원에 의해 활성화되는 광촉매층이 코팅된다.
광촉매층과 삼원촉매층은 세라믹중에서 비표면적이 우수한 감마 알루니마(γ-Alumina)에 각각 광촉매와 삼원촉매를 흡수시킨 것으로, 광촉매는 삼원촉매가 활성화되기 이전의 일산화탄소, 탄화수소, 질소산화물을 정화하는 역할을 하며, 삼원촉매는 일정온도 도달이후, 배출가스중의 일산화탄소, 탄화수소, 질소산화물을 정화시키게 된다.
광촉매로서는 여러 가지가 사용될 수 있으나, 본 발명의 실시예에서는 이산화티타늄(TiO2)을 사용한다. 광촉매는 특성 파장의 빛에 의해 여기가 되는데, 이러한 과정은 TiO2 TiO2(h+) + e- 과 같은 반응식으로 표현된다.
TiO2(h+) + e- 는 반응성이 매우 강한 이온체로서 H2O 나 N2,O2를 여기시켜 프리래디칼 생성을 가속, 증배시킨다. 이는 이미 공지된 기술로서, 광촉매에 관한 문헌(J. of Adv Oxid. Technol Vol., No. 1, 1996. p67-78)에 상세히 개시되어 있다.
삼원촉매로는 백금과 로듐을 혼합한 혼합물이나, 이 혼합물에 파라듐을 더 첨가한 것을 사용한다.
에미터 전극 및 리시버 전극(40)(50)은 허니콤 담체(30)의 양단에 각각 설치되는 것으로, 에미터 전극(40)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 롤링된 와이어 메쉬로 이루어지며, 리시버 전극(50)은 도 5에 도시된 바와 같이, 와이어 메쉬 혹은 금속 허니콤으로 이루어진다. 롤링 와이어 메쉬는 와이어 메쉬를 좁고 길게 자른 후 담체셀(34) 1개당 와이어수가 1∼5개가 되도록 말아서 제작한 형태를 갖는다.
한편, 롤링된 와이어 메쉬는 원형 허니콤 담체(30)에 적합하며, 사각형 허니콤 담체(30)인 경우에는 도 6에 도시된 바와 같이, 와이어 메쉬를 말지 않고 한변의 길이만큼 여러 조각을 잘라 이를 겹쳐 사용할 수도 있다. 즉, 담체셀(34) 당 와이어의 침 수가 1개 이상이 존재할 수 있는 다양한 형태로의 변형이 가능하다.
이는 동일 전력소모에서 플라즈마의 효과적인 발생을 고려한 것으로, 에미터 전극(40)은 단면적이 작은 끝이 뾰족한 침(40a)의 형태를 갖는 것이 바람직하며, 리시버 전극(50)은 면적이 넓은 형태를 갖는 것이 유리하기 때문이다. 즉, 끝이 뾰족한 전극에서는 전기가 방전되는 에미터 역할을 하고 면적이 넓은 전극은 리시버 역할을 한다.
이러한 전극(40)(50)은 허니콤 담체(30)의 양단에 이격거리를 두고 설치될 수 있으나, 바람직하게는 허니콤 담체(30)의 일단에 설치되는 에미터 전극(40)은 허니콤 담체(30)와 일정한 이격거리를 두고 설치되고, 타단에 설치되는 리시버 전극(50)은 허니콤 담체(30)에 밀착 설치된다.
예를 들면, 허니콤 담체(30)의 길이가 40mm정도인 경우에, 허니콤 담체(30)와 에미터 전극(40) 사이의 이격거리는 허니콤 담체(30) 길이의 1%내지 40%정도이며, 본 발명의 실험과정에서는 2mm, 4mm, 5.5mm로 달리하여 실시하였다.
각 전극(40)(50)의 외주에는 반응기(20)의 외부로 돌출되는 전극단자(44)(54)가 설치되어 전원(56)과 연결된다. 이때, 전원(56)은 교류와 직류중 어떤 전류를 사용하여도 무방하며, 본 변형예에서는 20KV와 20mV용량의 AC전원을 사용한다.
만일, 반응기(20)가 금속으로 제조된 것일 경우에는 전극(40)(50)과 통전되는 것을 방지하기 위해서 전극(40)(50)의 외주와 반응기(20)사이에 전극절연매트(58)를 배치시킨다. 또한, 전극단자(44)(54)의 둘레에도 절연체(60a)(60b)를 설치하여 반응기(20)와 통전되지 않도록 한다.
한편, 전극셀(42)(52)의 표면에는 삼원촉매층(64)이 형성될 수도 있는데, 이러한 삼원촉매층(64)은 전극셀(42)(52)의 표면에 와쉬코트를 코팅하고, 그 와쉬코트에 삼원촉매를 담지하여 이루어진다.
삼원촉매로서는 전술한 허니콤 담체(30)에 코팅된 삼원촉매와 동일한 물질로 백금과 로듐을 혼합한 혼합물이나 이 혼합물에 파라듐을 더 첨가한 것을 사용한다.
따라서, 허니콤 담체(30)에서 뿐만 아니라, 에미터 전극 (40) 및 리시버 전극(50)에서도 정화반응이 이루어짐으로서 정화효율이 향상된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 내연기관의 배출가스 정화장치의 작용을 설명한다.
내연기관이 작동되면, 반응기(20)의 내부로 배출가스가 유입됨과 동시에 전극단자(44)(54)로 전원(56)이 인가되어 허니콤 담체(30)의 양단에 위치한 전극(40)(50)으로 전류가 통전된다.
이에 따라, 단면적이 작은 에미터 전극(40)의 롤링 와이어 메쉬의 수 없이 많이 튀어나온 와이어가 에미터 역할을 하며, 상대적으로 리시버 전극(50)의 넓은와이어 메쉬나 금속 허니콤은 리시버 역할을 하여 플라즈마가 방전된다. 이때, 에미터 전극(40)의 롤링 와이어 메쉬는 메쉬의 감은 수에 따라 단위 면적당 그 수가 결정되며, 담체 셀(34)의 밀도와 동일한 밀도를 갖는 와이어 메쉬를 사용한 한 경우, 1개의 담체 셀(34)당 1-5개의 와이어가 위치하여 담체 셀(34)안을 플라즈마로 채우게 된다.
이와 같이 방전된 플라즈마는 담체 셀(34)의 표면에 코팅된 광촉매층의 광촉매를 활성화시켜서 프리 래디칼이 생성되도록 하고, 이 프리 래디칼은 질소산화물 및 미연 탄화수소, 일산화탄소를 정화시킨다. 이러한 광촉매반응은 내연기관의 이론 공연비에 관계없이 전 공연비 영역에서 고른 정화성능을 보이므로, 이론공연비 밖에서도 정화성능은 지속적으로 유지된다.
광촉매 반응은 거의 발열반응이므로, 배출가스의 정화가 이루어짐과 동시에 배출가스자체내에 존재하는 열에 추가하여 열을 공급하므로, 광촉매층 하부에 코팅된 삼원촉매층으로 더욱 빠르게 열을 전달한다.
전달된 열에 의해 삼원촉매가 활성화되면서 일산화탄소, 탄화수소, 질소산화물을 정화한다. 즉, 내연기관의 이론공연비를 벗어나는 조건으로써 산소가 많은 희박조건의 연소에 의해 배출된 배출가스에서는 미연 탄화수소와 일산화탄소를 산화시키고, 산소가 부족한 조건의 연소에 의해 배출된 배출가스에서는 질소산화물을 환원시킨다.
본 발명에 따른 내연기관의 배출가스 정화장치는 허니콤 담체(30)뿐만 아니라 전극(40)(50)의 전극셀(42)(52) 표면에서도 플라즈마 발생시 생성된 열로 인하여 삼원촉매반응이 진행되어 배출가스를 정화하며, 나아가 플라즈마가 발생되지 않더라도 배출가스의 열로 정화반응이 지속적으로 유지되어 정화효율을 향상시킨다.
이렇게 허니콤 담체(30)와 전극(40)(50)에서 동시에 진행되는 삼원촉매는 종래의 배출가스의 열만을 이용한 정화반응보다 활성화에 도달하는 시간을 앞당기게 되고, 정화반응은 광촉매 반응과 삼원촉매반응이 동시에 이루어지게 되어 효율이 극대화된다. 여기에 플라즈마에 의해 발생된 프리 래디칼도 정화반응을 배가시킴에 따라 더욱 향상된 효율을 기대할 수 있으며, 플라즈마가 발생되지 않을 때에도 배출가스의 열에 의해 삼원촉매반응이 발생하여 정화효율을 향상시킨다.
더구나 플라즈마를 발생시키는 전력소모량을 적절하게 유지하기 때문에 정화효율의 향상뿐만 아니라 에너지 효율도 향상된다.
특히, 본 발명에 따른 에미터 전극(40) 및 리시버 전극(50)구조에 따르면, 롤링된 와이어 메쉬의 와이어가 수많은 날카로운 침의 역할을 하여 에미터 기능을 향상시키고, 와이어 메쉬나 금속 허니콤은 면적이 넓은 관계로 리시버 역할이 증대되어 허니콤 담체(30) 내로 플라즈마가 효과적으로 발생하도록 하여 광촉매 성능을 향상시킨다.
이상에서는 반응기내에 반응기가 하나만 설치된 것을 설명하였으나, 상술한 바와 같은 반응기가 복수로 연결되어, 정화장치의 효율을 향상시키며, 배출가스에 포함된 오염물질의 정도에 따라 적절하게 배치될 수도 있다. 도 7은 도 2의 반응체(24)가 반응기(20)의 내부에 복수로 연결 설치되어 있다.
이와 같은 구조에 있어서, 허니콤 담체(30a)와 허니콤 담체(30b)의 사이에배치되는 에미터 전극(70a)은 허니콤 담체(30a)(30b)와 일정한 이격거리, 즉, 허니콤 담체(30a)(30b)의 길이가 40mm정도일 경우, 허니콤 담체 길이의 1%내지 40%정도로 이격시킨다. 그리고 각각의 허니콤 담체(30a)(30b)의 끝단에 배치되는 리시버 전극(70b)은 밀착설치되며, 그 작용은 상술한 실시예와 마찬가지로 작용된다.
이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있으며, 내연기관의 배출가스를 정화하는 분야 뿐만 아니라 실내공기 정화, 악취 제거, 열교환기(냉방기 포함) 등의 분야에도 적용할 수 있음을 인지해야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 세라믹 허니콤 양단에 사용하는 전극으로 에미터 전극은 롤링된 와이어 메쉬를 사용하고 리시버 전극은 와이어 메쉬나 금속 허니콤을 사용하여 동일 전력소모에서 플라즈마 광원 발생 강도가 강하며, 동일 광강도에서는 소비 전력 소모가 크게 감소되는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 내연기관의 배기관에 배출가스의 유해물질을 줄일 수 있는 반응기가 설치되며, 광촉매층이 표면에 코팅된 다수의 담체셀을 구비한 허니콤 담체가 반응기의 내부에 설치되며, 다수의 전극셀을 구비하여 플라즈마를 발생시키기 위해 허니콤 담체의 양단에 에미터 전극과 리시버 전극이 각각 설치된 내연기관의 배출가스 정화장치에 있어서,
    상기 에미터 전극은 상기 담체 셀 당 와이어 메쉬의 와이어 침 수가 1개 이상이 존재하는 구조의 롤링된 와이어 메쉬로 이루어지며, 상기 리시버 전극은 와이어 메쉬 혹은 금속 허니콤으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 내연기관의 배출가스 정화장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 에미터 전극의 롤링된 와이어 메쉬는 담체 셀 1개 당 와이어 수가 1∼5개가 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 배출가스 정화장치.
  4. 내연기관의 배기관에 배출가스의 유해물질을 줄일 수 있는 반응기가 설치되며, 광촉매층이 표면에 코팅된 다수의 담체셀을 구비한 허니콤 담체가 반응기의 내부에 설치되며, 다수의 전극셀을 구비하여 플라즈마를 발생시키기 위해 허니콤 담체의 양단에 에미터 전극과 리시버 전극이 각각 설치된 내연기관의 배출가스 정화장치에 있어서,
    상기 에미터 전극은 와이어 메쉬를 허니콤 담체의 한 변 길이 만큼씩 잘라 복수로 겹쳐 상기 담체 셀 당 와이어 메쉬의 와이어 침 수가 1개 이상이 존재하는 구조로 이루어지며, 상기 리시버 전극은 와이어 메쉬 혹은 허니콤으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 내연기관의 배출가스 정화장치.
KR10-2000-0052135A 2000-05-19 2000-09-04 내연기관의 배출가스 정화장치 KR100395707B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020000000493 2000-05-19
KR20000000493 2000-05-19

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20010105140A KR20010105140A (ko) 2001-11-28
KR100395707B1 true KR100395707B1 (ko) 2003-08-25

Family

ID=45814302

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2000-0052135A KR100395707B1 (ko) 2000-05-19 2000-09-04 내연기관의 배출가스 정화장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100395707B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100488691B1 (ko) * 2002-05-20 2005-05-11 현대자동차주식회사 플라즈마 반응기
KR101890585B1 (ko) 2017-05-08 2018-09-28 주식회사 애리프 원적외선 방출 세라믹코팅 전극을 포함하는 양면형 저온 플라즈마 반응기

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100464167B1 (ko) * 2002-02-27 2005-01-03 한국에너지기술연구원 촉매내장형 다단 저온플라즈마 반응기
KR100477503B1 (ko) * 2002-05-14 2005-03-18 고등기술연구원연구조합 플라즈마 및 촉매 혼합일체형 유해가스정화장치
KR100477502B1 (ko) * 2002-09-24 2005-03-17 고등기술연구원연구조합 방전효율을 극대화한 플라즈마정화장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04256415A (ja) * 1991-02-08 1992-09-11 Meidensha Corp 排気ガス処理装置
JPH06146852A (ja) * 1992-11-13 1994-05-27 Senichi Masuda デイーゼルエンジン排気ガス浄化装置
JPH09329015A (ja) * 1996-06-13 1997-12-22 Shunsuke Hosokawa コロナ放電素子およびそれを用いたガス処理装置
KR20000075396A (ko) * 1999-05-20 2000-12-15 김덕중 내연기관의 배출가스 정화장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04256415A (ja) * 1991-02-08 1992-09-11 Meidensha Corp 排気ガス処理装置
JPH06146852A (ja) * 1992-11-13 1994-05-27 Senichi Masuda デイーゼルエンジン排気ガス浄化装置
JPH09329015A (ja) * 1996-06-13 1997-12-22 Shunsuke Hosokawa コロナ放電素子およびそれを用いたガス処理装置
KR20000075396A (ko) * 1999-05-20 2000-12-15 김덕중 내연기관의 배출가스 정화장치

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100488691B1 (ko) * 2002-05-20 2005-05-11 현대자동차주식회사 플라즈마 반응기
KR101890585B1 (ko) 2017-05-08 2018-09-28 주식회사 애리프 원적외선 방출 세라믹코팅 전극을 포함하는 양면형 저온 플라즈마 반응기

Also Published As

Publication number Publication date
KR20010105140A (ko) 2001-11-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3575687B2 (ja) 内燃機関の排ガス浄化装置
US6038854A (en) Plasma regenerated particulate trap and NOx reduction system
US6038853A (en) Plasma-assisted catalytic storage reduction system
US6119455A (en) Process and device for purifying exhaust gases containing nitrogen oxides
US6557340B1 (en) System and method for purifying exhaust gases
US6475350B2 (en) Method for removing NOx and other pollutants from gas streams using a plasma assisted catalyst
EP1274504B1 (en) The plasma assisted catalytic treatment of gases
US7198764B2 (en) Gas treatment system and a method for using the same
US6852200B2 (en) Non-thermal plasma reactor gas treatment system
US20030140616A1 (en) Purification of exhaust gases
JP2000271447A (ja) 貧排気ガス中に含有されている窒素酸化物の選択的接触還元方法
EP1287242A1 (en) Apparatus for removing soot and no x? in exhaust gas from diesel engines
US20090282817A1 (en) Plasma processing apparatus
JP4112740B2 (ja) 内燃機関の排ガスの窒素酸化物含量を減少させる方法
US20020081242A1 (en) NOx control
US6479023B1 (en) System for converting particulate matter in gasoline engine exhaust gases
WO2000043102A2 (en) Process and reactor for plasma assisted gas processing
KR100395707B1 (ko) 내연기관의 배출가스 정화장치
EP1479430A1 (en) An exhaust gas purifying apparatus and method of using the same
KR100347593B1 (ko) 내연기관의 배출가스 정화장치
WO2008120819A1 (ja) 排ガス浄化装置
JP2007009839A (ja) 排ガス浄化装置
JP2004346772A (ja) 排気浄化装置及び方法
KR100477503B1 (ko) 플라즈마 및 촉매 혼합일체형 유해가스정화장치
JP2004084638A (ja) エンジン排ガスの処理方法およびその装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20070802

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee