KR102068319B1 - 플라즈마 연료 개질기 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은 대유량의 연료(예, 방전기체에 포함된 액상 또는 기상의 연료, 또는 방전기체와 별도로 공급되는 액상 또는 기상의 연료)를 개질 처리하면서도 높은 내구성을 유지하는 플라즈마 연료 개질기를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 연료 개질기는, 전기적으로 접지되는 하우징, 및 상기 하우징의 내부에 설치되어 상기 하우징의 내면과의 사이에 방전갭 및 유동공간을 형성하며, 구동전압이 인가되어 상기 방전갭으로 공급되는 제1반응물로 플라즈마 방전을 일으켜 연료를 개질하는 전극을 포함하며, 상기 전극은 상기 하우징에 절연부재를 개재하여 설치되며 제1녹는점을 가지는 바디, 및 상기 바디의 단부에 구비되며 상기 제1녹는점보다 높은 제2녹는점을 가지는 팁을 포함한다.

Description

플라즈마 연료 개질기 {PLASMA FUEL REFORMER}
본 발명은 플라즈마 연료 개질기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대유량의 연료(예, 방전기체에 포함된 액상 또는 기상의 연료, 또는 방전기체와 별도로 공급되는 액상 또는 기상의 연료)를 개질 처리하며 내구성이 향상되는 플라즈마 연료 개질기에 관한 것이다.
일반적으로 플라즈마 버너는 액상의 연료를 분무하고, 분무된 연료를 조속히 미립화, 증발 및 착화하며, 착화된 화염을 안정시키는데 있다. 플라즈마 발생을 위하여 공급되는 전력이 높을수록 분무된 액상 연료의 미립화 및 증발이 더 효과적이다. 즉 발생하는 플라즈마는 공급되는 전력이 높을수록 효과적으로 발생할 수 있다.
일례로써, 회전 아크 플라즈마 버너는 콘(Cone) 형상의 고전압 전극의 상단에 고전압 전극 모양의 아크를 형성하며, 접지 전극의 부분에서 회전 유동장에 의하여 아크가 집중되는 현상을 줄일 수 있다. 이와 같은 이유로 인하여, 회전 아크 플라즈마 버너의 내구성은 고전압 전극의 내구성과 동일하게 평가될 수 있다.
예를 들면, 플라즈마 버너 및 플라즈마 연료 개질기는 기상의 연료와 공기(방전기체) 혼합물, 또는 액상의 연료와 공기(방전기체)를 활용하며, 공기 혼합물 또는 공기가 고전압 전극의 후방에서 공급되어 고전압 전극을 경유하여 고전압 전극으로 전방으로 배출되면서 회전 아크를 발생시키는 구조를 가지고 있다.
이때, 반응물의 처리 유량이 증가할수록 고전압 전극에 인가될 필요 전력 사용량이 높아지며, 요구되는 내구성이 높아진다. 고전압 전극은 전도성 금속으로 구성되므로 회전 아크에 의한 고온 환경에서 공기에 포함된 산소와 결합하여 금속산화물로 전환된다.
일반적으로 금속산화물은 금속 형태보다 낮은 녹는점을 가진다. 따라서 고전압 전극의 금속산화물로의 전환은 고전압 전극 및 플라즈마 연료 개질기의 내구성을 감소시킨다.
본 발명의 목적은 대유량의 연료(예, 방전기체에 포함된 액상 또는 기상의 연료, 또는 방전기체와 별도로 공급되는 액상 또는 기상의 연료)를 개질 처리하면서도 높은 내구성을 유지하는 플라즈마 연료 개질기를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 연료 개질기는, 전기적으로 접지되는 하우징, 및 상기 하우징의 내부에 설치되어 상기 하우징의 내면과의 사이에 방전갭 및 유동공간을 형성하며 구동전압이 인가되어 방전기체로 플라즈마 방전을 일으키는 전극을 포함하며, 상기 전극은 상기 하우징에 절연부재를 개재하여 설치되며 제1녹는점을 가지는 바디, 및 상기 바디의 단부에 구비되며 상기 제1녹는점보다 높은 제2녹는점을 가지는 팁을 포함한다.
상기 하우징은, 상기 바디에 대응하는 제1영역으로 산소가 포함되지 않은 제1반응물을 공급하는 제1공급구, 및 상기 팁에 대응하는 제2영역의 전방으로 산소가 포함된 제2반응물을 공급하는 제2공급구를 포함할 수 있다.
상기 팁은 상기 바디를 향하는 수나사를 구비하여, 상기 바디에 구비되는 암나사에 나사 결합될 수 있다.
상기 제1공급구는 상기 하우징의 내면에 접선 방향으로 연결되어 상기 제1반응물을 공급할 수 있다.
상기 제1반응물은 산소가 포함되지 않은 방전기체와 개질 대상인 연료를 포함할 수 있다.
상기 바디 및 상기 팁은 길이 방향으로 관통되어 상기 제1반응물 중 개질 대상의 연료를 별도로 공급하는 연료통로를 구비할 수 있다.
상기 제1반응물 중 산소가 포함되지 않은 방전기체는 상기 제1공급구로 공급될 수 있다.
상기 팁은 상기 바디를 향하는 팁 평면을 구비하고, 상기 바디는 상기 팁을 향하는 바디 평면을 구비하여, 상기 전극은 상기 팁 평면과 상기 바디 평면을 브레이징으로 융접하는 융접층을 더 포함할 수 있다.
상기 제2공급구는 쌍으로 배치되어 상기 하우징의 내면에 접선 방향으로 연결되어 상기 제2반응물을 쌍방향에서 공급할 수 있다.
상기 제2공급구는 쌍으로 배치되어 상기 하우징의 내면에 중심 방향으로 연결되어 상기 제2반응물을 쌍방향에서 공급할 수 있다.
상기 팁은 상기 바디를 향하는 돌출부를 구비하여, 상기 바디에 구비되는 오목부에 열 박음(shrink fit)으로 결합될 수 있다.
상기 하우징은 상기 제2공급구의 내측에서 상기 하우징의 내면에 구비되어 상기 제2공급구로 공급되는 상기 제2반응물을 상기 팁 반대측으로 유도하는 가이드 베인을 더 포함할 수 있다.
상기 바디는 저온의 냉각수를 공급구로 공급하여 상기 바디의 내부에 구비된 채널로 경유시킨 후 고온의 냉각수를 배출구로 배출하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 연료 개질기는, 전기적으로 접지되는 하우징, 및 상기 하우징의 내부에 설치되어 상기 하우징의 내면과의 사이에 방전갭 및 유동공간을 형성하며, 구동전압이 인가되어 상기 방전갭으로 공급되는 제1반응물로 플라즈마 방전을 일으켜 연료를 개질하는 전극을 포함하며, 상기 하우징은, 상기 전극에 대응하는 영역으로 산소가 포함되지 않은 제1반응물을 공급하는 제1공급구, 및 상기 전극의 전방에 대응하는 영역으로 산소가 포함된 제2반응물을 공급하는 제2공급구를 포함한다.
상기 제1공급구는 상기 하우징의 내면에 접선 방향으로 연결되어 상기 제1반응물을 공급할 수 있다.
상기 제2공급구는 쌍으로 배치되어 상기 하우징의 내면에 접선 방향으로 연결되어 상기 제2반응물을 쌍방향에서 공급할 수 있다.
상기 제2공급구는 쌍으로 배치되어 상기 하우징의 내면에 중심 방향으로 연결되어 상기 제2반응물을 쌍방향에서 공급할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예는 전극을 제1녹는점의 바디와 제2녹는점의 팁으로 형성하므로 제1반응물로 플라즈마 방전에 의한 회전 아크로 대유량의 연료를 개질 처리하면서 전극 및 개질기의 높은 내구성을 유지할 수 있다.
또한, 일 실시예는 하우징의 제1공급구로 바디에 대응하는 제1영역으로 산소가 포함되지 않은 방전기체와 개질 대상인 연료를 포함하는 제1반응물을 공급하고, 제2공급구로 팁에 대응하는 제2영역의 전방으로 산소가 포함된 제2반응물(예, 공기)을 공급하므로 제1반응물에 포함된 연료를 플라즈마 방전에 의한 회전 아크로 개질 처리하면서도 팁이 금속산화되는 것을 방지할 수 있다. 따라서 전극 및 개질기의 내구성이 향상될 수 있다.
또한, 일 실시예는 하우징의 제1공급구로 바디에 대응하는 제1영역으로 제1반응물 중 산소가 포함되지 않은 방전기체를 공급하고, 연료통로로 제1반응물 중 개질 대상인 연료를 팁에 대응하는 제2영역의 전방으로 공급하며, 제2공급구로 팁에 대응하는 제2영역의 전방으로 산소가 포함된 제2반응물(예, 공기)을 공급하므로 제1반응물 중 개질 대상인 연료를 플라즈마 방전에 의한 회전 아크로 개질 처리하면서도 팁이 금속산화되는 것을 방지할 수 있다. 따라서 전극 및 개질기의 내구성이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 플라즈마 연료 개질기의 종단면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선에 따른 횡단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 플라즈마 연료 개질기의 종단면도이다.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 선에 따른 횡단면도이다.
도 5는 도 3의 Ⅴ-Ⅴ 선에 따른 횡단면도이다.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 플라즈마 연료 개질기의 횡단면도이다.
도 7은 본 발명의 제4실시예에 따른 플라즈마 연료 개질기의 종단면도이다.
도 8은 본 발명의 제5실시예에 따른 플라즈마 연료 개질기의 종단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 플라즈마 연료 개질기의 종단면도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선에 따른 횡단면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 제1실시예의 플라즈마 연료 개질기(100)는 하우징(10), 전극(20) 및 절연부재(30)를 포함한다.
하우징(10)은 전기적으로 접지되며, 플라즈마 방전을 일으키고 회전 유동을 일으키는 유동공간(S)을 설정한다. 일례로써, 하우징(10)은 원통으로 형성된다. 절연부재(30)는 하우징(10)의 일측에 설치되어 하우징(10)의 일측을 밀폐하고, 다른 일측을 개방한다.
전극(20)은 절연부재(30)에 설치되어, 하우징(10)과 전기적으로 절연 구조를 형성한다. 또한, 전극(20)은 하우징(10)의 내면과의 사이에 방전갭(G) 및 유동공간(S)을 형성하여 하우징(10)의 내부에 설치된다. 전극(20)은 구동전압(HV, high voltage)이 인가되고 하우징(10)이 접지된다.
플라즈마 연료 개질기(100)는 하우징(10)의 내면과 전극(20)의 외면 사이에 설정되는 유동공간(S)에서, 제1반응물을 유동시키며, 하우징(10)이 접지되고 전극(20)에 구동전압(HV)이 인가되면, 플라즈마 방전에 의한 회전 아크를 발생시킬 수 있다.
예를 들면, 제1반응물은 회전 아크를 유도하기 위한 방전기체(개질 대상 연료를 별도로 공급할 때)로 형성될 수도 있고, 방전기체에 개질 대상인 액상 또는 기상의 연료를 포함할 수도 있다. 두 경우 모두, 방전기체는 산소를 포함하지 않는다.
일례를 들면, 전극(20)은 바디(21)와 팁(22)을 포함한다. 바디(21)는 하우징(10)에 절연부재(30)를 개재하여 설치되며, 제1녹는점을 가지는 전도성 금속으로 이루어진다. 구동전압(HV)은 바디(21)에 인가된다.
팁(22)은 바디(21)의 단부에 구비되며, 제1녹는점보다 높은 제2녹는점을 가지는 전도성 금속으로 이루어진다. 예를 들면, 팁(22)은 텅스텐으로 형성될 수 있다.
팁(22)은 바디(21)를 향하는 수나사(212)를 구비하여, 바디(21)에 구비되는 암나사(211)에 나사 결합된다. 즉 수나사(212)를 암나사(211)에 결합함으로써 팁(22)이 바디(21)에 결합되어, 전극(20)이 형성된다.
한편, 하우징(10)은 제1공급구(11)와 제2공급구(12)를 포함한다. 제1공급구(11)는 전극(20)의 바디(21)에 대응하는 제1영역(A1)으로 제1반응물을 공급한다.
일례로써, 제1반응물은 방전기체(개질 대상 연료를 별도로 공급할 때)으로 형성되거나, 개질 대상인 액상 또는 기상의 연료와 방전기체를 포함할 수 있다. 이때, 제1공급구(11)로 공급되는 방전기체는 산소를 포함하지 않는다.
제1공급구(11)는 하우징(10)의 내면에 접선 방향으로 연결되어 제1반응물을 공급한다. 따라서 제1공급구(11)로 공급되는 제1반응물은 방전갭(G) 및 유동공간(S)에서 회전 유동한다. 즉 방전갭(G)에서의 플라즈마 방전 및 유동공간(S)에서의 회전 유동에 의하여, 회전 아크가 발생된다.
제1공급구(11)는 제1반응물(개질 대상의 액상 또는 기상의 연료와 방전기체)을 제1영역(A1)으로 공급한다. 연료와 함께 회전 아크를 유도하는 방전기체는 산소를 포함하지 않는 기체, 예를 들면, 질소, 아르곤 또는 헬륨 등을 포함한다.
연료와 방전기체를 포함하는 제1반응물이 산소를 포함하지 않으므로 회전 아크를 일으켜 연료를 개질하면서도 전극(20)을 형성하는 전도성 금속이 금속산화물 형태로 변화되지 않는다.
제2공급구(12)는 팁(22)에 대응하는 제2영역(A2)의 전방으로 산소가 포함된 제2반응물(예, 공기)을 공급한다. 제2공급구(12)는 산소를 포함한 제2반응물을 제2영역(A2)의 전방으로 공급하여, 유동공간(S)에서 회전 유동하는 회전 아크와 만나서 제1반응물에 포함된 연료를 더욱 개질할 수 있게 한다.
이때, 제2반응물은 산소를 포함하여 제1반응물에 포함된 연료를 개질하지만, 전극(20) 및 팁(22)으로 유입되지 않으므로 전극(20) 및 팁(22)은 금속산화물 형태로 변화되지 않는다. 즉 제2반응물의 산소는 전극(20) 및 팁(22)의 금속산화에 관계하지 않게 된다.
이와 같이, 전극(20)의 바디(21)와 팁(22) 및 이에 대응하도록 하우징(10)의 제1, 제2영역(A1, A2)에 연결되는 제1, 제2공급구(11, 12)는 고전압의 구동전압(HV)이 인가되는 전극(20)이 금속산화물로 변환되는 것을 방지할 수 있다.
일례로써, 텅스텐 재질의 팁(22)은 고전력의 회전 아크에 강한 내구성을 가진다. 이에 더하여, 텅스텐 재질의 팁(22)은 제1반응물에 산소가 포함되지 않고, 산소가 포함된 제2반응물과 무관하게 되므로 연료 개질 시, 금속산화물로 변환되지 않는다.
텅스텐은 녹는점이 3422℃이고, 텅스텐 산화물은 녹는점이 1473℃이지만, 팁(22)은 제2공급구(12)로 공급되는 산소와 접하지 않게 되므로 텅스텐 산화물로 변환되지 않는다. 즉 전극(20) 및 팁(22)은 물질 고유의 녹는점, 즉 텅스텐의 녹는점 3422℃까지 내구성을 유지할 수 있다. 따라서 제1실시예의 플라즈마 연료 개질기(100)는 고전력을 필요로 하는 경우에도 높은 내구성을 유지하므로 고유량 및 대형화를 가능하게 한다.
도시하지 않았으나, 전극은 바디와 팁을 일체로 형성할 수 있다. 이 경우, 전극은 분리된 팁의 제2녹는점을 가지는 텅스텐으로 형성될 수도 있다.
도 1을 참조하면, 하우징(10)에서 제1공급구(11)는 전극(20)에 대응하는 영역으로 산소가 포함되지 않은 제1반응물을 공급하고, 제2공급구(12)는 전극(20)의 전방에 대응하는 영역으로 산소가 포함된 제2반응물을 공급할 수 있다.
이하 본 발명의 다양한 실시예들에 대하여 설명한다. 이하의 실시예들을 제1실시예 및 기 설명된 실시예들과 비교하여, 동일한 구성에 대하여 설명을 생략하고, 서로 다른 구성들에 대하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 플라즈마 연료 개질기의 종단면도이고, 도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 선에 따른 횡단면도이며, 도 5는 도 3의 Ⅴ-Ⅴ 선에 따른 횡단면도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 제2실시예에 따른 플라즈마 연료 개질기(200)의 전극(220)에서, 바디(221) 및 팁(222)은 길이 방향으로 관통되어 제1반응물 중 개질 대상인 연료를 공급하는 연료통로(223)를 구비한다.
이 경우, 제1공급구(11)는 제1반응물 중 개질 대상의 연료를 제외한 방전기체, 산소가 포함되지 않은 방전기체를 제1영역(A1)으로 공급한다. 개질 대상의 액상 또는 기상의 연료는 연료통로(223)를 경유하여 제2영역(A2)의 전방으로 공급된다.
플라즈마 연료 개질기(200)는 하우징(10)의 내면과 전극(220)의 외면 사이에 설정되는 유동공간(S)에서, 제1반응물의 방전기체를 유동시키며, 하우징(10)이 접지되고 전극(220)에 구동전압(HV)이 인가되면, 플라즈마 방전에 의한 회전 아크를 발생시킬 수 있다.
제1반응물의 방전기체는 산소를 포함하지 않고 플라즈마 방전에 의한 회전 아크를 유도하며, 연료통로(223)를 경유하는 연료는 팁(22), 즉 제2영역(A2)의 전방으로 공급된다.
플라즈마 연료 개질기(200)는 제1반응물의 방전기체가 산소를 포함하지 않으므로 회전 아크를 일으켜 제2영역(A2)의 전방에서 연료를 개질하면서도 전도성 금속의 전극(220)을 금속산화물로 변환되지 않게 한다.
일례로써, 팁(222)은 바디(221)를 향하는 팁 평면을 구비하고, 바디(221)는 팁(222)을 향하는 바디 평면을 구비한다. 그리고 전극(220)은 융접층(224)으로 팁 평면과 바디 평면을 서로 브레이징으로 융접하여 형성된다.
제2공급구(12)는 쌍으로 배치되어 하우징(10)의 내면에 접선 방향으로 연결되어 산소를 포함하는 제2반응물(예, 공기)을 쌍방향에서 팁(222)에 대응하는 제2영역(A2)의 전방으로 회전 유동시키면서 공급한다.
제2공급구(12)는 산소를 포함한 제2반응물을 제2영역(A2)의 전방으로 회전 유동시켜 공급하여, 유동공간(S)에서 회전 유동하는 회전 아크와 만나서 제1반응물에 포함된 연료를 더욱 개질할 수 있게 한다.
이때, 제2반응물은 산소를 포함하여 방전기체와 별도로 공급되는 제1반응물의 연료를 개질하지만, 전극(220) 및 팁(222)의 금속이 산화물 형태로 변화되지 않게 한다. 즉 제2반응물의 산소는 전극(220) 및 팁(222)의 금속산화에 관계하지 않는다.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 플라즈마 연료 개질기의 횡단면도이다. 도 6을 참조하면, 제3실시예에 따른 플라즈마 연료 개질기(300)의 하우징(310)에서, 제2공급구(312)는 쌍으로 배치되어 하우징(310)의 내면에 중심 방향으로 연결되어 산소를 포함하는 제2반응물(예, 공기)을 쌍방향에서 팁(222)에 대응하는 제2영역(A2)의 전방으로 공급한다.
제2공급구(312)는 산소를 포함한 제2반응물을 제2영역(A2)의 전방으로 회전 유동시켜 공급하여, 유동공간(S)에서 회전 유동하는 회전 아크와 만나서 제1반응물에 포함된 연료를 더욱 개질할 수 있게 한다.
이때, 제2반응물은 산소를 포함하여 방전기체와 별도로 공급되는 제1반응물의 연료를 개질하지만, 전극(220) 및 팁(222)은 금속산화물 형태로 변화되지 않는다. 즉 제2반응물의 산소는 전극(220) 및 팁(222)의 금속산화에 관계하지 않게 된다.
도 7은 본 발명의 제4실시예에 따른 플라즈마 연료 개질기의 종단면도이다. 도 7을 참조하면, 제4실시예에 따른 플라즈마 연료 개질기(400)의 전극(420)에서, 팁(422)은 바디(421)를 향하는 돌출부(423)를 구비하여, 바디(421)에 구비되는 오목부(424)에 열 박음(shrink fit)으로 결합된다.
하우징(410)은 제2공급구(12)의 내측에서 하우징(410)의 내면에 구비되어 공급되는 제2반응물을 유도하는 가이드 베인(411)을 더 포함한다. 가이드 베인(411)은 산소를 포함하는 제2반응물이 전극(420) 및 팁(422)으로 유입되는 것을 더욱 방지할 수 있다.
가이드 베인(411)과 하우징(410)의 내면 사이에 설정되는 각도(θ)는 제1반응물인 산소를 포함하지 않는 방전기체와 개질 대상인 연료의 회전 유동의 세기에 따라 설정될 수 있다. 회전 유동이 강할수록 각도(θ)가 커지고, 약할수록 각도(θ)가 작아진다.
제2공급구(12)는 산소를 포함한 제2반응물을 가이드 베인(411)을 통하여 제2영역(A2)의 전방으로 더욱 공급하여, 유동공간(S)에서 회전 유동하는 회전 아크와 만나서 제1반응물에 포함된 연료를 더욱 개질할 수 있게 한다.
이때, 제2반응물은 산소를 포함하여, 방전기체와 별도로 공급되는 제1반응물의 연료를 개질하지만, 전극(420) 및 팁(422)은 금속산화물 형태로 변화되지 않는다. 즉 제2반응물의 산소는 전극(420) 및 팁(422)의 금속산화에 관계하지 않게 된다.
도 8은 본 발명의 제5실시예에 따른 플라즈마 연료 개질기의 종단면도이다. 도 8을 참조하면, 제5실시예에 따른 플라즈마 연료 개질기(500)의 전극(520)에서, 바디(521)는 저온의 냉각수를 공급구(511)로 공급하여, 내부에 구비된 채널(512)을 경유한 후, 고온의 냉각수를 배출구(513)로 배출하도록 구성된다.
바디(521)에 구비되는 채널(512) 및 이를 순환하는 냉각수는 플라즈마 방전시 전극(520)의 과열을 방지함으로써 전극(520) 및 팁(22)의 삭마를 더 효과적으로 방지할 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10, 310, 410, 510: 하우징 11: 제1공급구
12, 312: 제2공급구 20, 220, 420, 520: 전극
21, 221, 421, 521: 바디 22, 222, 422: 팁
30: 절연부재 100, 200, 300, 400, 500: 플라즈마 연료 개질기
211: 암나사 212: 수나사
223: 연료통로 224: 융접층
411: 가이드 베인 423: 돌출부
424: 오목부 511: 공급구
512: 채널 513: 배출구
A1: 제1영역 A2: 제2영역
G: 방전갭 HV: 구동전압
S: 유동공간 θ: 각도

Claims (17)

  1. 전기적으로 접지되는 하우징; 및
    상기 하우징의 내부에 설치되어 상기 하우징의 내면과의 사이에 방전갭 및 유동공간(S)을 형성하며, 구동전압이 인가되어 상기 방전갭으로 공급되는 제1반응물로 플라즈마 방전을 일으켜 연료를 개질하는 전극
    을 포함하며,
    상기 전극은
    상기 하우징에 절연부재를 개재하여 설치되며 제1녹는점을 가지는 바디, 및
    상기 바디의 단부에 구비되며 상기 제1녹는점보다 높은 제2녹는점을 가지는 팁
    을 포함하고,
    상기 하우징은
    상기 바디에 대응하는 제1영역으로 산소가 포함되지 않은 제1반응물을 공급하는 제1공급구,
    상기 팁에 대응하는 제2영역의 전방으로 산소가 포함된 제2반응물을 공급하는 제2공급구, 및
    상기 제2공급구의 내측에서 상기 하우징의 내면에 구비되어 상기 제2공급구로 공급되는 상기 제2반응물을 상기 팁 반대측으로 유도하여 상기 유동공간에서 회전 유동하는 회전 아크와 만나서 상기 제1반응물에 포함된 연료를 더욱 개질하게 하는 가이드 베인
    을 포함하는 플라즈마 연료 개질기.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 팁은
    상기 바디를 향하는 수나사를 구비하여, 상기 바디에 구비되는 암나사에 나사 결합되는 플라즈마 연료 개질기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1공급구는
    상기 하우징의 내면에 접선 방향으로 연결되어 상기 제1반응물을 공급하는 플라즈마 연료 개질기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1반응물은
    산소가 포함되지 않은 방전기체와 개질 대상인 연료를 포함하는 플라즈마 연료 개질기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 바디 및 상기 팁은
    길이 방향으로 관통되어 상기 제1반응물 중 개질 대상의 연료를 별도로 공급하는 연료통로를 구비하는 플라즈마 연료 개질기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1반응물 중 산소가 포함되지 않은 방전기체는
    상기 제1공급구로 공급되는 플라즈마 연료 개질기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 팁은 상기 바디를 향하는 팁 평면을 구비하고,
    상기 바디는 상기 팁을 향하는 바디 평면을 구비하여,
    상기 전극은
    상기 팁 평면과 상기 바디 평면을 브레이징으로 융접하는 융접층을 더 포함하는 플라즈마 연료 개질기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2공급구는
    쌍으로 배치되어 상기 하우징의 내면에 접선 방향으로 연결되어 상기 제2반응물을 쌍방향에서 공급하는 플라즈마 연료 개질기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2공급구는
    쌍으로 배치되어 상기 하우징의 내면에 중심 방향으로 연결되어 상기 제2반응물을 쌍방향에서 공급하는 플라즈마 연료 개질기.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 팁은
    상기 바디를 향하는 돌출부를 구비하여,
    상기 바디에 구비되는 오목부에
    열 박음(shrink fit)으로 결합되는 플라즈마 연료 개질기.
  12. 삭제
  13. 제1항에 있어서,
    상기 바디는
    저온의 냉각수를 공급구로 공급하여
    상기 바디의 내부에 구비된 채널로 경유시킨 후
    고온의 냉각수를 배출구로 배출하도록 구성되는 플라즈마 연료 개질기.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
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