KR101609576B1 - 가스변환시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가스변환시스템(1)에 관한 것으로, 상기 가스변환시스템(1)은 웨이브가이드(24); 상기 웨이브가이드(24)를 통과하고, 상기 마이크로웨이브를 전달하는 가스유동관(26); 상기 웨이브가이드(24)의 온도를 조절하는 온도조절수단(241); 상기 가스유동관(26)에 근접하여 배치되고 상기 가스유동관(26) 또는 상기 웨이브가이드(24)의 온도를 측정하는 온도센서(29); 상기 가스유동관(26)에 근접하여 위치하고 상기 가스유동관(26) 내에서 플라즈마를 점화하여 상기 플라즈마가, 작동중에 상기 가스유동관(26)을 흐르는 가스를 변환하는 점화기(28); 및 상기 가스유동관(26)에 근접하여 위치하고 상기 플라즈마를 모니터링하는 플라즈마 감지기(30)를 포함한다.

Description

가스변환시스템{GAS CONVERSION SYSTEM}
본 발명은 가스변환시스템에 관한 것으로, 특히, 마이크로웨이브 플라즈마를 포함한 다중 가스변환 수단을 이용하여 가스를 변환하는 시스템에 관한 것이다.
최근 몇 년에 걸쳐서, 마이크로웨이브(microwave) 기술은 다양한 형태의 플라즈마를 생성시키는 데 적용되어 왔다. 일부 어플리케이션에 있어서, 플라즈마를 이용한 가스변환에 필요한 용량은 매우 크며, 고출력 마이크로웨이브 생성기가 요구된다. 기존의 마이크로웨이브 기술들은 적절치 않거나, 기껏해야 다음과 같은 하나 이상의 결점으로 인해 매우 비효율적이다. 첫째, 기존의 시스템은 세련된 방법으로 가스변환용량의 변화량을 처리하는 시스템 능력 또는 가스변환용량의 변화량을 수용하도록 확대/감소되는 능력을 의미하는 적절한 측정능력이 결핍되어 있다. 예를 들어, 요구되는 가스변환용량은 어플리케이션에 따라서 광범위하게 변할 수 있다. 둘째, 출력 전력이 증가함에 따라 전자관에 대한 규모의 경제적인 고려가 급속하게 증가된다. 예를 들어, 10KW 전자관의 가격이 10개의 1KW 전자관의 가격보다 훨씬 비싸다. 셋째, 보다 높은 출력의 전자관으로 구성된 시스템은 일단 전자관 또는 플라즈마 어플리케이터(applicator) 가 문제가 되면 전체 시스템이 셧다운될 필요가 있는 가능성을 가지고 있다. 따라서, 높은 측정능력을 가지고 있고, 시스템 다운시간이 보다 적으며, 가스변환용량의 절충 없이 현재 이용 가능한 가스변환시스템이 요구되고 있다.
본 발명에 따른 실시예는 가스변환용량의 변화량 처리를 면밀하게 처리 할 수 있는 가스변환 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시의 예에 의하면, 마이크로웨이브 플라즈마를 이용하는 가스변환시스템은 마이크로웨이브를 전달하는 웨이브가이드; 상기 웨이브가이드를 통과하고, 상기 마이크로웨이브를 전달하는 가스유동관; 상기 웨이브가이드의 온도를 조절하는 제1 온도조절수단; 상기 가스유동관에 근접하여 배치되고 상기 웨이브가이드의 온도를 측정하는 온도센서; 상기 가스유동관에 근접하여 위치하고 상기 가스유동관 내에서 플라즈마를 점화하여 상기 플라즈마가, 작동중에 상기 가스유동관을 흐르는 가스를 변환하는 점화기; 및 상기 가스유동관에 근접하여 위치하고 상기 플라즈마를 모니터링하는 플라즈마 감지기를 포함한다.
본 발명의 일 실시의 예에 의하면, 가스변환시스템은 가스를 공급하는 유입가스 분기관(分岐管); 상기 유입가스 분기관과 결합하고 상기 가스를 수용하며, 각각은 마이크로웨이브를 전달하는 웨이브가이드; 상기 웨이브가이드를 통과하고, 상기 마이크로웨이브를 전달하는 가스유동관; 상기 웨이브가이드의 온도를 조절하는 제1 온도조절수단; 상기 가스유동관에 근접하여 배치되고 상기 웨이브가이드의 온도를 측정하는 온도센서; 상기 가스유동관에 근접하여 위치하고 상기 가스유동관 내에서 플라즈마를 점화하여 상기 플라즈마가, 작동중에 상기 가스유동관을 흐르는 가스를 변환하는 점화기; 및 상기 가스유동관에 근접하여 위치하고 상기 플라즈마를 모니터링하는 플라즈마 감지기를 포함하는 복수의 가스변환부; 및 상기 복수의 가스변환부에 결합하고 가스를 수용하는 유출가스 분기관을 포함한다.
본 발명에 따른 가스변환 시스템은 가스변환용량에 따른 시스템 처리능력 및 셧다운 시간 감소 및 경제적인 잇점을 가지고 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시의 예에 따른 가스변환시스템의 개략적인 다이어그램이다.
도 2A 내지 2C는 도 1의 가스변환시스템의 일 부분의 다른 실시의 예들에 대한 개략적인 단면도이다.
도 3A 내지 도 3B는 본 발명에 따른 통합가스변환시스템의 다양한 실시의 예들의 개략적인 다이어그램이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시의 예에 따른 통합가스변환시스템의 개략적인 다이어그램이다.
도 5는 본 발명에 따른 도 1의 가스변환시스템의 일 부분의 또 다른 실시의 예에 대한 개략적인 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 도 1의 가스변환시스템의 일 부분의 또 다른 실시의 예에 대한 개략적인 단면도이다.
도 7A 내지 7D는 본 발명에 따른 도 1의 가스유동관의 다른 실시의 예들의 상면도이다.
도 8A 내지 도 8B는 본 발명에 따른 도 4의 통합가스변환시스템에 또 다른 실시의 예들에 대한 사시도이다.
도 9A 내지 도 9B는 본 발명에 따른 도 4의 통합가스변환시스템에 또 다른 실시의 예들에 대한 사시도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시의 예에 따라 마이크로웨이브 플라즈마를 생성하고 가스를 변환하기 위한 가스변환시스템(1)의 개략적인 다이어그램이다. 도시된 바와 같이, 상기 가스변환시스템(1)은 마이크로웨이브가 통하며, 유리, 세라믹, 바람직하게는 석영으로 형성되는 다른 유전체 물질 가스유동관(26), 마이크로웨이브를 상기 가스유동관(26)에 공급하는 마이크로웨이브 공급부(11), 및 마이크로웨이브를 상기 마이크로웨이브 공급부(11)로부터 상기 가스유동관(26)으로 전달하는 웨이브가이드(24)를 포함한다. 상기 가스유동관(26)은 가스 및/또는 가스공급부로부터의 연도가스와 같은 가스혼합물을 수용한다.
상기 마이크로웨이브 공급부(11)는 마이크로웨이브를 상기 가스유동관(26)에 제공한다. 상기 마이크로웨이브 공급부(11)는 마이크로웨이브를 생성하는 마이크로웨이브 생성부(12), 상기 마이크로웨이브 생성부(12)에 전원을 공급하는 전원공급부(13), 상기 마이크로웨이브 생성부(12)를 향해 전파하는 반사된 마이크로웨이브를 발산시키는 더미로드(16)와 상기 반사된 마이크로웨이브를 상기 더미로드(16)로 향하게 하는 순환부(18)를 포함하는 절연체(15)를 포함할 수 있다.
실시의 예에서, 상기 마이크로웨이브 공급부(11)는 마이크로웨이브 출력을 측정하는 결합부(20), 상기 더미로드(16)에 위치하여 상기 더미로드(16)에서 분산되는 반사된 마이크로웨이브 출력을 측정하는 다른 결합부(17), 및 상기 가스유동관(26)으로부터 반사된 마이크로웨이브를 감소시키는 튜너(22)를 더 포함한다. 도 1에 도시된 상기 마이크로웨이브 공급부(11)의 구성요소는 잘 알려져 있으며 단지 예시적인 목적으로만 여기에 기재된다. 또한, 상기 마이크로웨이브 공급부(11)를 본 발명에서 벗어남 없이 마이크로웨이브를 상기 가스유동관(26)으로 제공할 수 있는 시스템으로 대체할 수 있다. 상기 절연체(15)와 상기 튜너(22)사이에는 위상천이기가 장착될 수 있다.
상기 가스변환시스템(1)은 상기 가스유동관(26)에서 플라즈마를 쉽게 점화시키기 위해서 상기 가스유동관(26)상에 위치한 고전압 스파크 점화기(28), 가스를 수용하여 상기 가스유동관(26)으로 공급하는 가스유입구(271)를 포함하는 상부캡(27), 및 효과적인 플라즈마에 대한 정상파위치를 조정하는 슬라이딩 단락부(35)를 포함할 수 있다. 상기 상부캡(27)은 바람직하게 금속으로 이루어져 상기 가스유동관(26)의 상부를 통한 마이크로웨이브 유출을 회피한다. 상기 가스유입구(271)가 측면에서 주입되도록 형성되어 있으므로, 상기 가스유동관(26) 내부의 가스유동은 소용돌이 움직임을 가질 수 있다. 상기 가스유입구(271)는 직선의 흐름을 가지도록 (소용돌이 움직임을 가지지 않도록) 위에서 주입되도록 형성되거나, 각을 이루며 주입되도록 형성될 수 있다.
상기 가스변환시스템(1)은 연도가스 처리에 사용될 수 있다. 특히, 플라즈마(101)를 사용하여 연도가스의 CO2를 CO와 O2로 변환하는데 쓰일 수 있다. 상기 가스변환시스템(1)은 상기 연도가스를 CO2 와 다른 구성성분으로 분리하는 유입가스분리기(41)를 포함할 수 있다. 상기 유입가스분리기(41)는 흡수, 극저온 또는 막(膜)과 같은 기존의 방법을 사용할 수 있다. 상기 유입가스분리기(41)는 CO2 를 상기 가스유동관(26)에 상기 가스유입구(271)를 통해 제공한다. 상기 가스유동관(26)으로부터 배출된 변환된 가스는 상기 변환된 가스를 CO, O2 및 CO2 로 분리하기 위하여 유출가스분리기(42)로 공급된다. 상기 유출가스분리기(42)는 흡수, 압력변동흡착 또는 막(膜)과 같은 기존의 방법을 사용할 수 있다. 상기 유출가스분리기(42)에 의하여 분리된 CO2 는 추가적인 변환을 위하여 상기 가스유입구(271)로 순환될 수 있다. 그러므로, 상기 유출가스분리기(42)와 가스라인(421)은 가스순환시스템을 형성한다.
도 2A 는 도 1의 가스변환시스템(1)의 일 부분의 다른 실시의 예들에 대한 개략적인 단면도이다. 도시된 바와 같이, 온도제어수단(241, 261)이 각각 상기 웨이브가이드(24)와 상기 가스유동관(26)에 설치되어 상기 웨이브가이드(24)와 상기 가스유동관(26)의 온도를 각각 제어한다. 상기 온도제어수단(241, 261) 각각은 수냉시스템, 다른 냉각제를 이용하는 냉각시스템 또는 뜨거운 물, 기름 또는 가스와 같은 가열매체를 이용하는 가열기일 수 있다. 상기 온도제어수단(241, 261)에 대한 매체의 유동은 화살표(242, 262)로 표시된다. 상기 웨이브가이드(24)와 상기 가스유동관(26)의 온도는 매체유량을 조정하고, 온도계(29)를 이용하여 웨이브가이드 또는 가스유동관의 온도를 감지함으로써 조절될 수 있다.
도 2B 는 도 1의 가스변환시스템(1)의 일 부분의 다른 실시의 예들에 대한 개략적인 단면도이다. 도시된 바와 같이, 방열체(243, 263)과 같은 공랭수단들이 각각 상기 웨이브가이드(24)와 상기 가스유동관(26)에 설치되어 상기 웨이브가이드(24)와 상기 가스유동관(26)의 온도를 각각 제어한다. 냉각을 위한 공기의 흐름은 화살표(244)로 표시된다. 상기 웨이브가이드(24)와 상기 가스유동관(26)의 온도는 공기유량을 조정하고, 온도계(29)를 이용하여 온도를 감지함으로써 조절될 수 있다.
도 2C 는 도 1의 가스변환시스템(1)의 일 부분의 다른 실시의 예들에 대한 개략적인 단면도이다. 도시된 바와 같이, 열교환기(264)는 상기 가스유동관(26)의 하부에 설치되어 반응구역에서 배출되는 가스의 온도는 소정의 레벨로 유지된다. 상기 반응구역은 절연체(25)로 절연되어 상기 반응구역에서의 가스의 온도는 보다 높은 레벨로 유지되어 반응기의 변환효율을 증가시킨다. 상기 열교환기(264)는 물과 같은 냉각제를 사용하는 신속한 가스냉각수단일 수 있다.
도 3A 내지 도 3B는 본 발명에 따른 통합가스변환시스템의 다양한 실시의 예들의 개략적인 다이어그램이다. 도 3A는 각각이 도 1에 도시된 시스템(1)과 유사한 4개의 가스변환시스템(1a 내지 1d)을 포함하는 통합가스변환시스템을 도시한다. 연도가스는 제어기(61)에 의하여 제어되는 유입가스 분기관(分岐管)(51)으로 공급된다. 상기 4개의 가스변환시스템(1a 내지 1d) 각각에 공급된 연도가스는 가스분리기에 의하여 분리되고 플라즈마를 이용하여 변환되며, 이어서 유출가스 분기관(分岐管)(52)으로 보내진다. 상기 4개의 가스변환시스템(1a 내지 1d) 각각은 도 1의 시스템(1)과 유사한 메커니즘과 기능을 가지고 있어서, 가스 분리와 CO2 순환은 상기 가스변환시스템(1a 내지 1d) 내부에서 이루어진다. 상기 가스변환시스템이 작동하지 않는 경우, 다시 말해서, 플라즈마가 부주의로 소진되었을 경우, 상기 제어기(61)는 상기 유입가스 분기관(51)으로부터의 가스 배분을 제어하여 가스는 비작동 가스변환시스템으로 공급되지 않는다. 또한, 상기 제어기(61)는 동작중인 상기 가스변환시스템의 개수에 따라, 상기 가스변환시스템으로 공급되는 총가스유량을 제어할 수 있다. 각 반응구역에 있는 플라즈마를 모니터링하는 감지기는 도 5와 연관되어 설명된다.
도 3B는 4개의 가스변환부(2a 내지 2d)를 포함하는 다른 통합가스변환시스템을 도시한다. 4개의 가스변환시스템(2a 내지 2d) 각각은 도 1의 가스변환부(2)와 유사한 메커니즘과 기능을 가진다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 가스변환부(2)는 유입/유출 가스분리기 또는 가스순환시스템을 포함하지 않는다. 연도가스는 유입가스분리기(41)에 공급되고, 분리된 CO2는 상기 제어기(61)에 의하여 제어되는 유입가스 분기관(51)으로 공급된다. 상기 4개의 가스변환시스템(2a 내지 2d)에 공급된 CO2는 플라즈마에 의하여 변환되고, 이어서 상기 유출가스 분기관(52)으로 보내진다. 상기 유출가스 분기관(52)에 수집된 변환된 가스는 상기 유출가스분리기(42)으로 공급된다. 상기 가스변환시스템(2a 내지 2d) 각각은 도 1에 도시된 가스분리기 또는 가스순환시스템을 가지지 않으므로, 가스분리 및 CO2 순환은 상기 가스변환부(2a 내지 2d) 외부에서 이루어진다. 상기 가스변환시스템이 작동하지 않는 경우, 다시 말해서, 플라즈마가 부주의로 소진되었을 경우, 상기 제어기(61)는 상기 유입가스 분기관(51)으로부터의 가스 배분을 제어하여 가스는 비작동 가스변환시스템으로 공급되지 않는다. 또한, 상기 제어기(61)는 동작중인 상기 가스변환시스템의 개수에 따라, 상기 가스변환시스템으로 공급되는 총가스유량을 제어할 수 있다. 각 반응구역에 있는 플라즈마를 모니터링하는 감지기는 도 5와 연관되어 설명된다.
도 3B에 도시된 실시의 예에 따라, 상기 유출가스분리기(42)와 상기 CO2 순환시스템을 각 가스변환시스템(2a 내지 2d)으로 이동시킴으로써 다른 통합가스변환시스템을 구성할 수 있다. 또는, 상기 유출가스분리기(42)만 각 가스변환시스템(2a 내지 2d)으로 이동시킴으로써 다른 통합가스변환시스템을 구성할 수 있다.
도 4는 4개의 가스변환시스템(3a 내지 3d)를 포함하는 또 다른 통합가스변환시스템을 도시한다. 각 가스변환시스템(3a 내지 3d)은 도 1의 가스변환부(2)와 유사하며, 상기 각 가스변환시스템(3a 내지 3d)은 상기 절연체(15), 상기 결합부(20), 상기 튜너(22), 및 슬라이딩 단락부(35)를 포함하지 않는 점이 다르다. 상기 가스변환시스템(3a 내지 3d) 각각은 플라즈마를 효율적으로 생성하기 위하여 완전히 최적화되어, 위의 구성 요소들은 시스템의 적절한 작동에 필요하지 않다. 연도가스는 유입가스분리기(41)에 공급되고, 분리된 CO2는 상기 제어기(61)에 의하여 제어되는 유입가스 분기관(51)으로 공급된다. 상기 분리된 CO2는 4개의 가스유동관(26a 내지 26d)을 가지는 상기 4개의 가스변환시스템(3a 내지 3d)으로 각각 공급되고, 이어서 플라즈마에 의하여 변환되어 상기 유출가스 분기관(52)으로 보내진다. 상기 유출가스 분기관(52)에 수집된 변환된 가스는 상기 유출가스분리기(42)으로 공급된다. 각 가스변환시스템은 가스분리기 또는 CO2순환시스템을 가지지 않으므로, 가스분리 및 CO2 순환은 상기 가스변환시스템(3a 내지 3d) 외부에서 이루어진다. 상기 가스변환시스템이 작동하지 않는 경우, 다시 말해서, 플라즈마가 부주의로 소진되었을 경우, 상기 제어기(61)는 상기 유입가스 분기관(51)으로부터의 가스 배분을 제어하여 가스는 비작동 가스변환시스템으로 공급되지 않는다. 또한, 상기 제어기(61)는 동작중인 상기 가스변환시스템의 개수에 따라, 상기 가스변환시스템으로 공급되는 총가스유량을 제어할 수 있다. 각 반응구역에 있는 플라즈마를 모니터링하는 감지기는 도 5와 연관되어 설명된다.
도 5는 본 발명에 따른 도 1의 가스변환시스템의 일 부분의 또 다른 실시의 예에 대한 개략적인 단면도이다. 도시된 바와 같이, 플라즈마 감지기(30)는 상기 웨이브가이드(24)에 설치되어 플라즈마를 모니터링하여 상기 가스변환시스템(1)의 적절한 작동을 모니터링한다. 상기 플라즈마 감지기(30)는 플라즈마의 광방출을 감지하는 광학센서 또는 플라즈마 생성으로 인한 온도 상승을 감지하는 온도센서일 수 있다. 상기 플라즈마 감지기(30)는 대신 상기 가스유동관(26)에 설치될 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 도 1의 가스변환시스템(1)의 일 부분의 또 다른 실시의 예에 대한 개략적인 단면도이다. 메쉬 플레이트(mesh plate)(32), 바람직하게는 접지된 금속 메쉬 플레이트는 상기 가스유동관(26)의 하부에 설치되어 가스흐름의 안정성을 향상시키고 상기 가스유동관(26)의 하부를 통한 마이크로웨이브 유출을 회피한다. 상기 메쉬 플레이트(32)의 메쉬의 크기는 상기 마이크로웨이브 공급부(11)에서 생성한 마이크로웨이브의 파장보다 훨씬 작다. 상기 메쉬 플레이트(32)를 상기 웨이브가이드(24)의 하면으로부터 일정 거리를 두도록 설치하여, 플라즈마에 대한 충분한 체적을 가지며 상기 가스유동관(26) 내부에서의 아크발생을 회피하는 것이 바람직하다.
도 7A 내지 7D는 본 발명에 따른 도 1의 가스유동관(26)의 다른 실시의 예들의 상면도이다. 도시된 바와 같이, 가스유동관(266 내지269)의 단면형상은 원형, 달걀형, 정사각형, 직사각형 또는 육각형일 수 있다. 다른 적절한 기하학적 형상도 이용가능함이 당업자에게는 자명할 것이다.
도 8A는 본 발명에 따른 도 4의 통합가스변환시스템에 또 다른 실시의 예들에 대한 사시도이다. 도시된 바와 같이, 통합가스변환모듈(4)은 복수의 50개의 가스변환시스템(3)을 포함한다. 상기 통합가스변환모듈(4)은 제어기(미도시)에 의하여 제어되는 유입가스 분기관(51a)과 유출가스 분기관(52a)을 포함한다. 각 가스변환시스템(3)은 슬라이딩 장착되어 유지보수가 필요할 때 용이하게 접근될 수 있다.
도 8B는 본 발명에 따른 도 4의 통합가스변환시스템에 또 다른 실시의 예들에 대한 사시도이다. 도시된 바와 같이, 통합가스변환시스템(5)은 복수의 192개의 가스변환모듈(4)을 포함한다. 상기 통합가스변환시스템(5)은 제어기(미도시)에 의하여 제어되는 유입가스 분기관(51b)과 유출가스 분기관(52b)을 포함한다. 각 가스변환모듈(4)은 슬라이딩 장착되어 유지보수가 필요할 때 용이하게 접근될 수 있다. 연도가스는 유입가스분리기(미도시)에 공급되고, 분리된 CO2 는 상기 유입가스 분기관(51b)으로 공급되어 상기 가스변환모듈(4)의 상기 유입가스 분기관(51a)을 통하여 각 가스변환시스템(3)으로 공급된다. 플라즈마에 의하여 변환된 가스는 가스변환모듈(4)의 상기 유출가스 분기관(52a)을 통하여 유출가스 분기관(52b)으로 수집되고, 유출가스분리기(미도시)로 전달된다. 상기 유입가스분리기 전 및 CO2 순환을 포함하는 유출가스분리기 후의 작동은 도 4에 도시된 시스템과 같으므로, 간결함을 위해, 자세한 설명은 생략한다.
도 9A는 본 발명에 따른 도 4의 통합가스변환시스템에 또 다른 실시의 예들에 대한 사시도이다. 도시된 바와 같이, 통합가스변환모듈(400)은 복수의 60개의 가스변환시스템(3)을 포함한다. 상기 통합가스변환모듈(400)은 제어기(미도시)에 의하여 제어되는 유입가스 분기관(51a)과 유출가스 분기관(52a)을 포함한다. 각 가스변환시스템(3)은 방사상으로 배열되어, 배관의 용이성을 위하여 가스 배관이 중앙에 집중되고 운영자가 유지보수를 위한 충분한 공간을 갖는다.
도 9B는 본 발명에 따른 도 4의 통합가스변환시스템에 또 다른 실시의 예들에 대한 사시도이다. 도시된 바와 같이, 통합가스변환시스템(500)은 복수의 20개의 가스변환모듈(400)을 포함한다. 상기 통합가스변환시스템(500)은 제어기(미도시)에 의하여 제어되는 유입가스 분기관(51b)과 유출가스 분기관(52b)을 포함한다. 연도가스는 상기 유입가스분리기(미도시)에 공급되고, 분리된 CO2 는 상기 유입가스 분기관(51b)으로 공급되어, 상기 가스변환모듈(400)의 상기 유입가스 분기관(51a)을 통해 각 가스변환시스템(3)으로 공급된다. 플라즈마에 의하여 변환된 가스는 가스변환모듈(400)의 상기 유출가스 분기관(52a)을 통하여 유출가스 분기관(52b)으로 수집되고, 유출가스분리기(미도시)로 전달된다. 상기 유입가스분리기 전 및 CO2 순환을 포함하는 유출가스분리기 후의 작동은 도 4에 도시된 시스템과 같으므로, 간결함을 위해, 자세한 설명은 생략한다.
도 3A, 3B 및 4에 도시된 통합가스변환시스템은 4개의 가스변환시스템만 가지고 있음을 유의해야 한다. 또한, 도 8A에 도시된 통합가스변환모듈과 도 8B에 도시된 통합가스변환시스템은 각각 50개의 가스변환시스템과 192개의 가스변환모듈을 가지고 있음을 유의해야 한다. 그러나, 상기 모듈 또는 시스템은 다른 적절한 개수의 가스변환모듈이나 시스템을 포함할 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다. 마찬가지로, 도 9A 및 9B에 도시된 통합가스변환모듈은 다른 적절한 개수의 가스변환시스템 및 모듈을 가질 수 있다.
상기 마이크로웨이브 생성부(12a), 특히, 전자관의 가격은 그 전원 출력이 증가함에 따라 급속히 증가한다. 예를 들면, 상업적으로 이용 가능한 전자 레인지의 10개의 전자관의 가격은 전자레인지의 10배 출력 전력을 가지는 하나의 고출력 전자관의 가격보다 현저하게 낮다. 따라서, 도 3A 내지 8B의 다중가스변환시스템은 설계자가 총변환용량에 대한 절충없이 저비용 가스변환시스템을 구축할 수 있도록 한다. 또한, 가스배분을 조절함에 따라 오류가 일어났을 경우, 보다 짧은 시스템 다운시간(down time)을 갖는 시스템을 구축할 수 있게 한다.
물론, 상기 설명한 사항은 본 발명의 모범적인 실시의 예와 관련되어 있으며 여러 가지 변형들이 다음의 청구범위에 명시된 바와 같이 본 발명의 기술적 사상과 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다.

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  14. 가스를 공급하는 유입가스 분기관(分岐管);
    상기 유입가스 분기관과 결합하고 상기 가스를 수용하며, 각각은
    마이크로웨이브를 전달하는 웨이브가이드;
    상기 웨이브가이드를 통과하고, 상기 마이크로웨이브를 전달하는 가스유동관;
    상기 웨이브가이드의 온도를 조절하는 제1 온도조절수단;
    상기 가스유동관에 근접하여 배치되고 상기 웨이브가이드의 온도를 측정하는 온도센서;
    상기 가스유동관에 근접하여 위치하고 상기 가스유동관 내에서 플라즈마를 점화하여 상기 플라즈마가, 작동중에 상기 가스유동관을 흐르는 가스를 변환하는 점화기; 및
    상기 가스유동관에 근접하여 위치하고 상기 플라즈마를 모니터링하는 플라즈마 감지기를 포함하는 복수의 가스변환부;
    상기 복수의 가스변환부에 결합하고 가스를 수용하는 유출가스 분기관; 및
    상기 유입가스 분기관으로부터의 복수의 가스변환부로 가스공급을 제어하는 제어부;
    를 포함하는 가스변환시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 복수의 가스변환부 각각은
    유입가스분리기;
    유출가스분리기; 및
    상기 유출가스분리기에 의하여 분리된 이산화탄소를 상기 가스유동관의 가스유입구로 향하게 하여 가스순환시스템을 형성하는 가스라인을 더 포함하는 가스변환시스템.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 유입가스 분기관의 상부에 배치된 유입가스분리기;
    상기 유출가스 분기관의 하부에 배치된 유출가스분리기; 및
    상기 유출가스분리기에 의하여 분리된 이산화탄소를 상기 유입가스 분기관으로 향하게 하여 가스순환시스템을 형성하는 가스라인을 더 포함하는 가스변환시스템.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 복수의 가스변환부 각각은 상기 가스유동관의 온도를 조절하는 제2 온도조절수단을 더 포함하는 가스변환시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제2온도조절수단은 냉각제를 이용하는 냉각시스템을 포함하는 가스변환시스템.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 가스유동관에 배치되고 가스를 수용하는 가스유입구를 더 포함하는 가스변환시스템.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 가스는 이산화탄소를 포함하고, 상기 플라즈마는 상기 이산화탄소를 일산화탄소와 산소로 변환하는 데에 적용되는 가스변환시스템.
  21. 제14항에 있어서,
    상기 가스유동관의 하부에 배치되고 상기 가스유동관을 통한 마이크로웨이브 유출을 방지하는 접지된 금속 메쉬 플레이트(metal mesh plate)를 더 포함하는 가스변환시스템.
  22. 제14항에 있어서,
    상기 가스유동관은 상기 가스에 소용돌이 움직임을 일게 하는 가스변환시스템.
  23. 제14항에 있어서,
    상기 가스유동관은 석영으로 만들어진 가스변환시스템.
  24. 제14항에 있어서,
    상기 제1온도조절수단은 냉각제를 이용하는 냉각시스템을 포함하는 가스변환시스템.
  25. 제14항에 있어서,
    상기 플라즈마 감지기는 상기 플라즈마의 광방출을 감지하는 광학센서인 가스변환시스템.
  26. 제14항에 있어서,
    상기 점화기는 고전압 스파크 점화기인 가스변환시스템.
  27. 제14항에 있어서,
    상기 가스유동관에 근접하여 배치되고 상기 가스유동관의 온도를 측정하는 온도센서를 더 포함하는 가스변환시스템.
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