KR100480098B1 - 자동차의 배기가스 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 배기가스 처리장치에 관한 것으로서, 배기관을 포함하는 자동차의 내부에 형성된 전원공급장치와: 상기 전원공급장치에서 공급된 전원을 승압하는 인버터와: 상기 인버터에서 전원을 공급받아 마이크로파를 발생시키는 마이크로파 발생기와: 상기 마이크로파 발생기가 그 일단에 설치되는 유입부와, 상기 유입부에서 절곡되어 상기 배기관의 외경보다 큰 내경을 가지도록 형성되어 상기 배기관이 동축상으로 삽입되는 중공원통형 안내부를 가지는 도파관을: 포함하며, 상기 안내부의 내부에는 상기 배기관과 중첩되는 영역으로서 상기 배기관을 통과하는 배기가스의 기체분자를 활성화하는 활성화 영역과, 상기 배기관의 후단부에 위치하는 영역으로서 상기 활성화된 배기가스의 기체분자가 충돌하는 플라즈마 영역을 구비하여 구성됨으로써, 자동차의 배기가스를 효과적으로 정화할 수 있도록 한 것이다.

Description

자동차의 배기가스 처리장치{APPARATUS FOR PURIFIED EXHAUST GAS OF CAR}

본 발명은 자동차 배기가스 처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동차에 탑재된 직류전원을 이용한 플라즈마를 발생시켜 자동차 배기가스를 정화하는 자동차 배기가스 처리장치에 관한 것이다.

최근 날로 심각해지고 있는 대도시의 대기오염 문제는 80% 이상이 자동차에서 배출되는 오염물질에 기인한다.

자동차에서 배출되는 오염물질은 인간의 주변환경 및 건강에 직접적으로 유해한 영향을 미치거나 탄화수소와 질소산화물의 경우에는 대기 중에서 태양광선과 반응하여 2차 오염물질인 O₃을 생성하기도 한다. 즉, 자동차의 배기가스는 자동차의 엔진 내에서 이루어지는 자동차의 연소에 의한 것으로서, 자동차 연소에 의하여 발생되는 대기오염물질로는 CO, NOx, HC을 비롯한 여러 종류의 VOCs(휘발성유기화합물)등이 배출된다. 이러한 대기오염물질은 직접적으로 인체에 유해할 뿐만 아니라 대기 중으로 배출되어 태양광선에 의한 광화학 반응으로 인하여 오존을 형성하는 전구물질이 되기도 한다.

이러한 자동차 배기가스를 처리하기 위한 종래의 처리장치에는 직접불꽃방식과, 촉매장치에 의한 방식이 사용되고 있으며, 상기의 직접불꽃 방식은 공기펌프에 의하여 공급되는 2차 공기와 배기가스의 일부를 연소실로 유도한 후 다시 연소하여, CO와 HC를 제거하는 것으로, 이 장치의 연소반응은 비교적 높은 온도에서 이루어지므로 열 교환기와 보조연료의 공급으로 연소를 지속시킨다. 이 장치는 각 부분에서 높은 온도가 발생하므로 양질의 내열재를 써야하고, 보조연료를 사용하므로 연료의경제적인 면에서 바람직하지 않고 장치가 커지는 단점이 있고, 촉매장치에 의한 방식은 촉매를 사용하여 배기가스 중의 불완전 연소분을 제거하는 것으로, 배기가스와 2차 공기의 혼합가스를 촉매층에 통과시켜 각각 산화, 환원, 삼원 촉매반응을 일으켜 HC, CO, NOx 등을 제거하는 것으로, 각각의 오염물질에 대한 촉매를 선택하여야 하고, 촉매의 대부분이 고가이며, 처리 시 압력손실이 발생하는 단점이 있다.

최근에는 플라즈마를 이용한 배기가스 처리기술이 각광을 받고 있으며, 이는 플라즈마를 이용하여 배기가스를 처리 할 경우 배기가스 처리의 효율이 높을 뿐만 아니라 플라즈마 처리에 의해 발생되는 결과가 환경 친화적이기 때문이다.

상기와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 자동차 내의 전원을 이용하여 플라즈마를 생성하고, 상기 플라즈마에 의해 배기가스에 포함된 오염물질을 정화할 수 있는 자동차 배기가스 처리장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 자동차 배기가스 처리장치는 배기관을 포함하는 자동차의 내부에 형성된 전원공급장치와: 상기 전원공급장치에서 공급된 전원을 승압하는 인버터와: 상기 인버터에서 전원을 공급받아 마이크로파를 발생시키는 마이크로파 발생기와: 상기 마이크로파 발생기가 그 일단에 설치되는 유입부와, 상기 유입부에서 절곡되어 상기 배기관의 외경보다 큰 내경을 가지도록 형성되어 상기 배기관이 동축상으로 삽입되는 중공원통형 안내부를 가지는 도파관을: 포함하며, 상기 안내부의 내부에는 상기 배기관과 중첩되는 영역으로서 상기 배기관을 통과하는 배기가스의 기체분자를 활성화하는 활성화 영역과, 상기 배기관의 후단부에 위치하는 영역으로서 상기 활성화된 배기가스의 기체분자가 충돌하는 플라즈마 영역을 구비하여 구성된다.

또한, 상기 도파관의 일 측면에 장착되어 가스의 초기방전을 돕는 보조전극과, 상기 도파관의 일 측면에 장착되어 상기 도파관을 통해 안내되는 마이크로파의 흐름을 원활히 하는 다수개의 마이크로파 튜너가 포함되어 구성된다.

이하 본 발명의 일 실시예인 자동차 배기가스의 처리장치는 자동차의 내부에 형성되어 12V, 또는 24V의 전원을 공급하는 전원공급장치(1)와, 상기 전원공급장치(1)에 전기적으로 연결되어 상기 전원공급장치(1)에서 공급된 전원을 4000V 정도의 전원으로 승압하는 인버터(2)와, 상기 인버터(2)에서 전원을 공급받아 마이크로파를 발생시키는 마이크로파 발생기(3)와, 상기 마이크로파 발생기(3)에 일측 끝단이 연통 되어 마이크로파가 안내되고, 자동차 배기관(4)을 일정 길이만큼 감싸는 소정의 내부체적이 형성된 원통형의 도파관(10)이 구비되어 구성된다.

상기 도파관(10)은 상기 마이크로파 발생기(3)에 연통 되어 마이크로파가 유입되는 유입부(11)와, 상기 유입부(11)에 연통 되고 상기 배기관(4)과 일정길이만큼 동축도선을 이루며 내측에 상기 배기관(4)이 구획되며 상기 배기가스와 마이크로파가 반응할 수 있는 내부체적이 형성된 안내부(12)로 형성되고, 상기 안내부(12)의 중간부에는 상기 마이크로파의 흐름을 원활히 하는 다수개의 마이크로파 튜너(13)가 안내되는 마이크로파 파장의 1/4배 이상의 등간격으로 다수개 장착되며, 상기 배기관(4)의 끝단부에 접하는 상기 안내부(12) 외주면에는 가스의 초기방전을 돕는 보조전극(14)이 장착되어 구성된다.

상기 배기관(4)은 도파관(10)의 안내부(12)에 동축상으로 삽입되며, 상기 안내부(12) 외관의 내경과 상기 배기가스 배기관(4)의 내경비가 1/2보다 작게 구성된다.또한 상기 도파관(10)의 안내부(12)의 내부에는 상기 배기관(4)과 중첩되는 영역으로서 배기관(4)을 통과하는 배기가스의 기체분자를 활성화하는 활성화 영역(A)과, 상기 배기관(4)의 후단부에 위치하는 영역으로서 상기 활성화된 배기가스의 기체분자가 충돌하는 플라즈마 영역(B)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 자동차의 배기가스 처리장치는 자동차의 내부에 형성된 전원공급장치(1)에서 12V 내지 24V의 직류전원이 상기 인버터(2)에 의해 4000V정도의 전원으로 승압되고, 승압된 전원이 상기 마이크로파 발생기(3)에 공급되어 마이크로파가 발생되며, 발생된 마이크로파는 상기 도파관(10)의 유입부(11) 및 안내부(12)를 통해 안내되고, 이때, 마이크로파 튜너(13)에 의해 그 흐름이 원활해진다.

그리고, 상기 배기관(4)을 통해 배출되는 배기가스에 상기 마이크로파가 주입되면 전기에너지를 흡수한 배기가스의 기체분자는 활성화되어 이온과 전자로 분해되고, 높은 에너지를 갖는 이온 및 전자 등이 상기 기체분자와 연속적으로 충돌하여 활성화, 비 활성화를 반복하는 과정에서 형성된 국부적인 플라즈마 영역에 유해가스가 흐를 경우 활성화된 전자와의 충돌에 의해 유해가스의 분해가 일어나는 것이다. 즉, 상기 배기관(4)을 통해 배출되는 배기가스는 상기 활성화 영역(A)을 통과하는 과정에서는 기체분자가 활성화되고, 상기 플라즈마 영역(B)에 이르러서는 활성화된 기체분자가 플라즈마와 충돌하게 되므로 유해가스의 분해가 더욱 효과적으로 이루어지게 된다.

또한, 상기 보조전극(14)이 작동되어 상기 가스의 초기 방전을 돕는다.

이와 같이 본 발명에 의한 자동차의 배기가스 처리장치는 자동차의 내부에 형성된 전원공급장치(1)에서 전원을 공급받아 마이크로파를 발생시키고, 그 마이크로파를 이용하여 자동차의 배기관(4)에서 배출되는 배기가스를 국부적인 플라즈마 영역에 흐르게 하여 유해성분을 분해함으로써, 자동차의 배기가스를 정화할 수 있도록 한 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의한 자동차의 배기가스 처리장치는 자동차의 내부에 형성된 전원공급장치로부터 전원을 공급받고, 공급받은 전원을 활용하여 마이크로파 발생기를 통해 마이크로파를 발생시키고, 발생된 마이크로파가 도파관을 통해 안내되어 자동차의 배기관을 통해 배출되는 배기가스에 주입되도록 함으로써, 배기가스의 유해 성분을 제거하는 효과가 있다.

또한, 자동차의 내부에서 형성되는 자체 전원을 이용함으로써, 별도의 전원장치가 필요하지 않게 됨으로써, 제작비가 절감되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예인 자동차의 배기가스 처리장치를 도시한 개략도,

**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**

1 : 전원공급장치 2 : 인버터

3 마이크로파 발생기 4 : 배기관

10 : 도파관 11 : 유입부

12 : 안내부 13 : 마이크로파 튜너

14 : 보조전극

Claims (6)

1. 배기관을 포함하는 자동차의 내부에 형성된 전원공급장치와:

   상기 전원공급장치에서 공급된 전원을 승압하는 인버터와:

   상기 인버터에서 전원을 공급받아 마이크로파를 발생시키는 마이크로파 발생기와:

   상기 마이크로파 발생기가 그 일단에 설치되는 유입부와, 상기 유입부에서 절곡되어 상기 배기관의 외경보다 큰 내경을 가지도록 형성되어 상기 배기관이 동축상으로 삽입되는 중공원통형 안내부를 가지는 도파관을: 포함하며,

   상기 안내부의 내부에는 상기 배기관과 중첩되는 영역으로서 상기 배기관을 통과하는 배기가스의 기체분자를 활성화하는 활성화 영역과, 상기 배기관의 후단부에 위치하는 영역으로서 상기 활성화된 배기가스의 기체분자가 충돌하는 플라즈마 영역을 구비한 자동차의 배기가스 처리장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 자동차의 배기가스 처리장치는 상기 도파관의 일 측면에 장착되어 가스의 초기방전을 돕는 보조전극이 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 배기가스 처리장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 자동차의 배기가스 처리장치는 상기 도파관의 일 측면에 장착되어 상기 도파관을 통해 안내되는 마이크로파의 흐름을 원활히 하는 다수개의 마이크로파 튜너가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 배기가스 처리장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 마이크로파 튜너가 설치되는 간격은 안내되는 마이크로파 파장의 1/4배 이상의 간격으로 장착되는 것을 특징으로 하는 자동차의 배기가스 처리장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 도파관은 상기 배기관과 일정길이만큼 동축도선을 이루며 내측에 상기 배기관이 구획되는 것을 특징으로 하는 자동차의 배기가스 처리장치.
6. 제 1항 또는 제 5항에 있어서, 상기 도파관은 그 외관의 내경과 상기 배기가스 배기관의 내경비가 1/2보다 작은 것을 특징으로 하는 자동차의 배기가스 처리장치.