WO2019039623A1 - 배출가스의 입자상 물질 저감 시스템 - Google Patents

배출가스의 입자상 물질 저감 시스템 Download PDF

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WO2019039623A1
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particulate matter
insulator
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gas stream
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PCT/KR2017/009155
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손창수
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유한회사 더프라임솔루션
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    • F01N3/01—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust by means of electric or electrostatic separators
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    • F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/28—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a plasma reactor
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    • F01N2470/00—Structure or shape of gas passages, pipes or tubes
    • F01N2470/02—Tubes being perforated

Definitions

  • the present invention relates to a particulate matter reduction system for exhaust gas, and more particularly, to a particulate matter reduction system for removing particulate matter (PM) contained in an exhaust gas generated in an automobile, a semiconductor process, or the like by using a non-thermal plasma (NTP) Thereby reducing the amount of particulate matter discharged into the atmosphere.
  • PM particulate matter
  • NTP non-thermal plasma
  • Carbon monoxide (CO), nitrogen oxides (NOx), sulfur dioxide (SO2), non-methane hydrocarbons (NMHC), and particulate matter (PM) are generated as a result of incomplete combustion of gasoline or diesel engines.
  • NTP low temperature plasma
  • NTP low temperature plasma
  • NTP cold plasma
  • NTP low temperature plasma
  • NTP low temperature plasma
  • PM particulate matter
  • NTP low temperature plasma
  • particulate matter may reduce or destroy the efficiency of a low temperature plasma (NTP) system by coating elements related to the production of low temperature plasma (NTP).
  • NTP low temperature plasma
  • NTP low temperature plasma
  • Disclosure is directed to providing a particulate matter abatement system for a low temperature plasma (NTP) based exhaust gas that reduces the amount of particulate matter (PM) in a gas stream such as exhaust gas.
  • NTP low temperature plasma
  • PM particulate matter
  • the present invention provides a system for reducing the particulate matter of a low temperature plasma (NTP) based exhaust gas in which the accumulation and arcing of particulate matter, which is a cause of reduction in generation of low temperature plasma (NTP) .
  • NTP low temperature plasma
  • a particulate matter reduction system for an exhaust gas includes: a first conductor provided with a gas stream into which a gas stream flows, the ground power source being connected; A second conductor disposed within said first conductor, said second conductor having an emitter in contact with said gas stream and producing a low temperature plasma (NTP); And an insulator electrically isolating the second conductor from the first conductor, wherein DC voltage of a predetermined magnitude is continuously applied to the second conductor.
  • NTP low temperature plasma
  • the secondary conductor comprises: a vertical rod arranged in the radial direction of the primary conductor; A horizontal rod extending at an end of the vertical rod in a direction parallel to the flow direction of the gas stream; And an emitter provided at a distal end of the horizontal rod and having a plurality of protrusions having apexes on an outer surface thereof.
  • the insulator is provided as an electrically insulating material and is arranged to surround the vertical rod, and one end is disposed inside the first conductor And the other end of the first conductor is disposed outside the first conductor to electrically isolate the second conductor from the first conductor, and the first conductor and the second conductor are connected to each other, And an engaging groove into which the horizontal rod is inserted.
  • the particulate matter reduction system of the present invention is provided with an annular cover provided to cover one end of the insulator, which is disposed inside the first conductor, And an arc preventing member made of a material having non-discharge corrosive non-eroding property.
  • the emitter is located in the inner center of the first conductor, and the horizontal rod is arranged in a direction from the vertical rod toward the upstream of the gas stream And is extended and disposed.
  • the insulator has a shape in which the horizontal cross-sectional area decreases in a direction from the wall surface of the first conductor to the horizontal rod inside the first conductor .
  • the secondary conductor is characterized in that a cathode power source is applied.
  • the direct current voltage applied to the second conductor is characterized by being -30 kV to -80 kV.
  • the second conductors are arranged in plural along the longitudinal direction of the first conductor, each of them is electrically insulated from the first conductor, And an emitter for generating a plasma (NTP).
  • NTP a plasma
  • the present invention since DC power of a predetermined magnitude is continuously applied to the second conductor, incomplete removal (or decomposition) of particulate matter PM due to overshooting of power can be prevented, The particulate matter (PM) or decomposition products thereof are prevented from accumulating.
  • the present invention it is possible to prevent the generation of an arc due to the particulate matter (PM) accumulated on the surface of the insulator or its decomposition product by the arc preventing member.
  • the assembly convenience of the second conductor and the insulator can be improved by the engagement groove and the arc preventing member formed at the end of the insulator, and the second conductor can be parallel to the gas stream at the center of the first conductor It can be arranged in one direction.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a particulate matter reduction system for an exhaust gas according to the present invention.
  • FIG. 2 and FIG. 3 illustrate an example of a second conductor in FIG. 1;
  • FIG. 4 is a view showing an installation example of a particulate matter reduction system for an exhaust gas according to the present invention.
  • FIG. 1 is a view showing an embodiment of a particulate matter reduction system of an exhaust gas according to the present invention
  • FIGS. 2 and 3 are views showing an example of a second conductor in FIG.
  • a particulate matter reduction system 100 for an exhaust gas includes first and second conductors 110 and 120, an insulator 130, and a voltage application unit 140.
  • the first conductor 110 is provided with a tube through which the gas stream flows.
  • the first conductor 110 is connected to a ground power source and is made of an electrically conductive material.
  • the first conductor 110 may be used as it is, such as an automobile or a semiconductor process, as it is, or may be provided with a separate piping so as to be connected to the exhaust gas piping.
  • the second conductor 120 is a structure disposed within the first conductor 110 and having an emitter 150 that is in contact with the gas stream and produces a low temperature plasma (NTP).
  • NTP low temperature plasma
  • NTP low temperature plasma
  • the voltage applied to the second conductor 120 needs to be continuously applied with a DC voltage of a predetermined magnitude.
  • a DC voltage of -30 kV to -80 kV is applied constantly.
  • An insulator 130 for electrically separating the second conductor 120 from the first conductor 110 may be used for generating the low temperature plasma (NTP) due to the voltage difference between the first and second conductors 110 and 120 Respectively.
  • NTP low temperature plasma
  • the insulator 130 is made of an electrically insulating material, and examples thereof include ceramics. This can prevent the accumulation of particulate matter (PM) or its decomposition products on the surface thereof by using the surface roughness.
  • PM particulate matter
  • the voltage applying unit 140 controls the DC voltage of the second conductor 120 to be applied continuously.
  • the voltage application unit 140 includes a system control unit 141 for controlling the connection of the power supply between the particulate matter reduction system 100 of the exhaust gas according to the present embodiment and the apparatus in which the particulate matter reduction system 100 is installed, To a voltage required by the particulate matter reduction system 100 of the exhaust gas according to the present embodiment.
  • the system control section 141 has a control function that has a function of turning on / off the system in accordance with the running state of the vehicle and simultaneously monitoring the state of the high-pressure device section. And to display an abnormal state by a flashing LED when it occurs. In this case, the power supplied to the transforming unit 143 is cut off from the RL so that no other dangerous situation occurs.
  • the system operation status is displayed on the user display in a normal operation ON LED, and in a blinking state when an error occurs.
  • the transformer 143 is a device for converting to high pressure. It uses a multi-stage rectification system to minimize the occurrence of arcing which reduces ripple and stabilizes the system efficiency due to a stable high pressure, Keep it in a constant state.
  • the second conductor 120 includes the vertical rod 121, the horizontal rod 123, and the emitter 150.
  • the vertical rod 121 and the horizontal rod 123 are provided as a conductor integrally connected to each other, and the central portion thereof is bent.
  • the vertical rod 121 is arranged in the radial direction of the first conductor 110.
  • the vertical rod 121 is disposed radially through the first conductor 110. One end and the other end of the first conductor 110 are disposed inside and outside the first conductor 110, A rod 123 is disposed.
  • the exposed portion of the first conductor 110 is electrically connected to the transformer 143.
  • the horizontal rod 123 is arranged to extend in the direction parallel to the flow direction of the gas stream at the end of the vertical rod 121.
  • the horizontal rod 123 is disposed at the center of the first conductor 110. It is desirable to be located exactly in the center for effective removal of particulate matter.
  • the emitter 150 is provided at the end of the horizontal rod 123 and has a plurality of protrusions 150a having apexes on its outer surface.
  • the emitter 150 is disposed in the same orientation as the horizontal rod 123 and is preferably located exactly in the center within the first conductor 110 for effective removal of particulate matter.
  • the insulator 130 is provided as an electrically insulating material and surrounds the vertical rod 121. So that the vertical rods 121 are not electrically connected to each other in a state where they pass through the first conductor 110.
  • one end of the insulator 130 is disposed inside the first conductor 110, and the other end is disposed outside the first conductor 110 to electrically isolate the second conductor 120 from the first conductor 110.
  • a horizontal rod 123 is inserted into one end of the insulator 130 disposed inside the first conductor 110 so that the first conductor 110 and the second conductor 120 are coupled with each other. It is preferable to have a loosely fitting engagement groove 131.
  • the second conductor 120 Since the bending portion of the second conductor 120, that is, the portion where the horizontal rod 123 and the vertical rod 121 meet, is engaged with the coupling groove 131, the second conductor 120 to the insulator 130 ) Is not changed. Accordingly, the second conductor 120 can be disposed in the central portion of the first conductor 110 in a direction parallel to the gas stream without any operation.
  • the coupling groove 131 can be separately formed between the insulator 130 and the second conductor 120 There is no need to place the adhesive. Therefore, the assembling convenience is improved.
  • the arc preventing member 160 is made of a material having non-discharge corrosive non-eroding and is provided so as to cover one end of the insulator 130 disposed inside the first conductor 110 do.
  • the arc preventing member 160 is attached to the horizontal rod 123.
  • connection between the arc preventive member 160 and the insulator 130 is formed by connecting a screw member 170 coupled with the end of the second conductor 120 to the outside of the first conductor 110 Electrode).
  • the emitter 150 is located at the center of the inner portion of the first conductor 110, and the horizontal rod 123 is disposed extending from the vertical rod 121 in the direction toward the upstream of the gas stream .
  • the emitter 150 is disposed to face the gas stream.
  • the insulator 130 is provided in a shape such that the horizontal cross-sectional area of the insulator 130 decreases in a direction from the wall surface of the first conductor 110 to the horizontal rod 123 in the first conductor 110.
  • NTP low temperature plasma
  • FIG. 4 is a view showing an example of installation of a particulate matter reduction system of the exhaust gas according to the present invention.
  • the particulate matter reduction system 100 of the exhaust gas according to the present embodiment may be arranged in series in series along the exhaust gas discharge path.

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Abstract

개시되는 배출가스의 입자상 물질 저감 시스템은, 가스 스트림이 내부에 유동하는 관체로 제공되며, 접지 전원이 연결되는 제1 컨덕터; 상기 제1 컨턱터의 내부에 배치되며, 상기 가스 스트림과 접촉되고 저온 플라즈마(NTP)를 생성하는 이미터를 가지는 제2 컨덕터; 및 상기 제2 컨덕터를 상기 제1 컨덕터로부터 전기적으로 분리하는 인슐레이터;를 포함하고, 상기 제2 컨덕터에는 설정된 크기의 직류 전압이 연속하여 가해지는 것을 특징으로 한다.

Description

배출가스의 입자상 물질 저감 시스템
본 발명(Disclsoure)은, 배출가스의 입자상 물질 저감 시스템에 관한 것으로서, 구체적으로 자동차, 반도체 공정 등에서 발생 되는 배기가스에 포함된 입자상 물질(PM)을 저온 플라스마(Non-thermal Plasma; NTP)를 이용하여 제거함으로써 대기로 배출되는 입자상 물질의 양을 감소시키는 배출가스의 입자상 물질 저감 시스템에 관한 것이다.
여기서는, 본 발명에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).
가솔린이나 디젤에 의해 연료를 공급받는 내연 기관은 인류의 건강과 수명뿐만 아니라 전체 환경에 영향을 주는 환경 오염의 주요한 원인이다.
일산화탄소(CO), 질소산화물(NOx), 이산화황(SO2), 비메탄 탄화수소(NMHC), 및 입자상 물질(PM)은 가솔린이나 디젤 엔진의 불완전 연소의 결과로서 발생 된다.
수십 년간의 규제에도 불구하고 이들과 같은 오염 물질은 엄격한 배출 제어를 가진 나라에서도 규제 기준을 초과하는 양으로 환경에 지속적으로 방출된다.
더욱이, 이러한 기준에 맞는 확고한 기술은 현재에도 획득하기 어렵다는 점이다.
연소 기관 배출, 특히 입자상 물질 배출을 감소시키기 위한 큰 가능성을 제공하는 한가지 기술은 저온 플라스마(NTP)를 이용하여 연소 효율을 향상시키고, 배기가스의 배출을 감소시키는 것이다.
연소 효율에 관한 연구는, 저온 플라스마(NTP)가 큰 유기 연료 분자를 더 쉽고 완벽하게 더 작은 분자로 분할시키기 위해 이용될 수 있는 것을 보고하고 있으며, 이는 미국 특허 공개 제2004/0185396호, 제2005/0019714호 및 제2008/0314734호의 기재를 예로 들 수 있다.
한편, 다른 연구는 저온 플라스마(NTP)가 배기가스의 배출을 직접적으로 감소시키는데 이용될 수 있는 것을 보고하고 있다.
예를 들면, 저온 플라스마(NTP) 연구의 대다수에서 NOx 배출을 감소시키는 목적의 시스템에서 관한 것인데, 미국 특허 제6,482,368호 및 제6,852,200호의 기재를 예로 들 수 있다.
한편, 다른 시스템은 저온 플라스마(NTP)를 사용하여 입자상 물질(PM)을 감소시킨다. 예를 들면, 미국 특허 제5,263,317호 및 미국 특허 공개 제2007/0045101호의 기재를 예로 들 수 있다.
이러한 배기가스의 배출을 감소시키는 저온 플라스마(NTP) 기반 시스템의 매력에도 불구하고 이 기술의 이용은 이러한 시스템에 대한 오염 물질과 배기가스 분해 산물의 효과에 의해 복잡해졌다.
특히 입자상 물질(PM)은 저온 플라스마(NTP)의 생성에 관련된 요소를 코팅함으로써 저온 플라스마(NTP) 시스템의 효율을 떨어뜨리거나 파괴할 수도 있다.
저온 플라스마(NTP)가 전기적으로 생성되는 경우 입자상 물질(PM) 축적은 이 도전체의 축적에 의해 생성되는 도전 경로에 의해 전류의 리디렉션(redirection)이 발생되며, 이는 전력손실의 원인이 되고, 생성되는 저온 플라스마(NTP)의 양이 감소되어, 입자상 물질의 제거 효율이 낮아진다.
또한, 입자상 물질(PM)을 감소시키기 위해 소비되는 전력의 양이다. 현재의 저온 플라스마(NTP) 시스템은 수백 와트의 전력을 소비해서 단지 25%까지 입자상 물질(PM)을 줄일 수 있다. 따라서 전력당 입자상 물질(PM)의 감소가 현저하게 증가 된 저온 플라스마(NTP) 시스템의 개발이 필요하다.
본 발명(Discloure)은, 배기가스와 같은 가스 스트림에서 입자상 물질(PM)의 양을 감소시키는 저온 플라스마(NTP) 기반 배출가스의 입자상 물질 저감 시스템의 제공을 일 목적으로 한다.
본 발명(Disclosure)은, 저온 플라스마(NTP) 발생의 감소 원인이 되는 입자상 물질의 축적 및 아킹(arcking)의 발생이 억제되는 저온 플라스마(NTP) 기반 배출가스의 입자상 물질 저감 시스템의 제공을 일 목적으로 한다.
여기서는, 본 발명의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 발명의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니 된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).
상기한 과제의 해결을 위해, 본 발명의 일 태양(aspect)에 따른 배출가스의 입자상 물질 저감 시스템은, 가스 스트림이 내부에 유동하는 관체로 제공되며, 접지 전원이 연결되는 제1 컨덕터; 상기 제1 컨턱터의 내부에 배치되며, 상기 가스 스트림과 접촉되고 저온 플라즈마(NTP)를 생성하는 이미터를 가지는 제2 컨덕터; 및 상기 제2 컨덕터를 상기 제1 컨덕터로부터 전기적으로 분리하는 인슐레이터;를 포함하고, 상기 제2 컨덕터에는 설정된 크기의 직류 전압이 연속하여 가해지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 태양(aspect)에 따른 배출가스의 입자상 물질 저감 시스템에서, 상기 제2 컨덕터는, 상기 제1 컨덕터의 반경 방향으로 배치되는 수직 로드; 상기 수직 로드의 끝단에서 상기 가스 스트림의 유동방향과 평행한 방향으로 연장되는 수평 로드; 및 상기 수평 로드의 말단에 구비되며, 외면에 첨단(尖端)을 가지는 복수의 돌기가 형성된 이미터;를 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 태양(aspect)에 따른 배출가스의 입자상 물질 저감 시스템에서, 상기 인슐레이터는, 전기적으로 절연체 물질로 구비되며, 상기 수직 로드를 감싸도록 구비되고, 일단은 상기 제1 컨덕터의 내부에 배치되되, 타단은 상기 제1 컨덕터의 외부에 배치되어 상기 제2 컨덕터를 상기 제1 컨덕터와 전기적으로 분리하며, 상기 제1 컨덕터와 상기 제2 컨덕터의 결합 상태가 일정하게 유지되도록 상기 제1 컨덕터의 내부에 배치되는 일단에는 상기 수평 로드가 끼워지는 결합 홈을 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 태양(aspect)에 따른 배출가스의 입자상 물질 저감 시스템에서, 상기 인슐레이터의 양 단 중 상기 제1 컨덕터의 내부에 배치되는 일단을 커버하도록 구비되되, 상기 수평 로드에 접합 되어 구비되며, 비 방전 부식성(non-eroding)을 가지는 재질로 구비되는 아크 방지 부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 태양(aspect)에 따른 배출가스의 입자상 물질 저감 시스템에서, 상기 이미터는 상기 제1 컨덕터의 내부 중앙에 위치되며, 상기 수평 로드는 상기 수직 로드로부터 상기 가스 스트림의 상류를 향하는 방향으로 연장되어 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 태양(aspect)에 따른 배출가스의 입자상 물질 저감 시스템에서, 상기 인슐레이터는 상기 제1 컨덕터의 내부에서 상기 제1 컨덕터의 벽면으로부터 상기 수평 로드를 향하는 방향으로 수평 단면적이 감소 되는 형상으로 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 태양(aspect)에 따른 배출가스의 입자상 물질 저감 시스템에서, 상기 제2 컨덕터는 음극 전원이 가해지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 태양(aspect)에 따른 배출가스의 입자상 물질 저감 시스템에서, 상기 제2 컨덕터에는 인가되는 직류 전압은 -30kV ~ -80kV인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 태양(aspect)에 따른 배출가스의 입자상 물질 저감 시스템에서, 상기 제2 컨덕터는 상기 제1 컨덕터의 길이방향 따라 복수 개로 배치되며, 각각은 상기 제1 컨덕터와 전기적으로 절연되고, 저온 플라즈마(NTP)를 생성하는 이미터를 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 제2 컨덕터에 일정한 크기의 직류전원이 연속하여 인가되므로, 전원의 오버슈팅(overshooting)에 의한 입자상 물질(PM)의 불완전한 제거(또는 분해)를 방지할 수 있으며, 인슐레이터의 표면에 입자상 물질(PM) 또는 그 분해 산물이 축적이 방지된다.
따라서 배출가스의 입자상 물질 저감 시스템의 효율 저하를 방지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 아크 방지 부재에 의해 인슐레이터의 표면에 축적된 입자상 물질(PM) 또는 그 분해 산물에 의한 아크의 발생을 방지할 수 있다.
따라서 배출가스의 입자상 물질 저감 시스템의 효율 저하를 방지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 인슐레이터의 단부에 형성되는 결합 홈과 아크 방지 부재에 의해 제2 컨덕터와 인슐레이터의 조립 편의성을 향상시킬 수 있으며, 별다른 조작 없이 제2 컨덕터를 제1 컨덕터의 중앙부에 가스 스트림에 평행한 방향으로 배치할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 배출가스의 입자상 물질 저감 시스템의 일 실시형태를 보인 도면.
도 2 및 도 3은 도 1에서 제2 컨덕터의 일 예를 보인 도면.
도 4는 본 발명에 따른 배출가스의 입자상 물질 저감 시스템의 설치 예를 보인 도면.
이하, 본 발명에 따른 배출가스의 입자상 물질 저감 시스템을 구현한 실시형태를 도면을 참조하여 자세히 설명한다.
다만, 본 발명의 사상은 이하에서 설명되는 실시형태에 의해 그 실시 가능 형태가 제한된다고 할 수는 없고, 본 발명의 사상을 이해하는 통상의 기술자는 본 개시와 동일한 기술적 사상의 범위 내에 포함되는 다양한 실시 형태를 치환 또는 변경의 방법으로 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 기술적 사상에 포함됨을 밝힌다.
또한, 이하에서 사용되는 용어는 설명의 편의를 위하여 선택한 것이므로, 본 발명의 기술적 내용을 파악하는 데 있어서, 사전적 의미에 제한되지 않고 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미로 적절히 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 배출가스의 입자상 물질 저감 시스템의 일 실시형태를 보인 도면, 도 2 및 도 3은 도 1에서 제2 컨덕터의 일 예를 보인 도면이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 실시형태에 따른 배출가스의 입자상 물질 저감 시스템(100)은, 제1,2 컨덕터(110,120), 인슐레이터(130) 및 전압 인가 유닛(140)을 포함한다.
제1 컨덕터(110)는, 가스 스트림이 내부에 유동하는 관체로 제공된다.
또한, 제1 컨덕터(110)는, 접지 전원이 연결되며, 전기적으로 전도성을 가지는 재질로 구비된다.
제1 컨덕터(110)는, 자동차 또는 반도체 공정 등의 배기가스 배관이 그대로 채용될 수도 있고, 별개의 배관을 구비하여 위 배기가스 배관에 연통시켜 사용할 수 있다.
제2 컨덕터(120)는, 제1 컨덕터(110)의 내부에 배치되며, 가스 스트림과 접촉되고 저온 플라즈마(NTP)를 생성하는 이미터(150)를 가지는 구성이다.
저온 플라즈마(NTP) 생성을 위해, 제2 컨덕터(120)에는 제1 컨덕터(110)에 인가되는 전압과 설정된 전압차를 가지는 전압이 인가된다.
여기서, 제2 컨덕터(120)에 인가되는 전압은 설정된 크기의 직류 전압이 연속하여 인가되는 것이 필요하다. 한편, 자동차 배기 가스의 경우 -30kV ~ -80kV의 직류 전압이 일정하게 인가되는 것이 바람직하다.
한편, 제1,2 컨덕터(110,120) 사이의 전압 차에 의한 저온 플라즈마(NTP)의 생성을 n위해, 제2 컨덕터(120)를 제1 컨덕터(110)로부터 전기적으로 분리하는 인슐레이터(130)가 구비된다.
인슐레이터(130)는 전기적으로 절연체인 재질로 구비되며, 그 예로 세라믹을 예로 들 수 있다. 이는 표면 조도를 이용하여 그 표면에 입자상 물질(PM) 또는 그 분해 산물이 축적되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 유전체 용량을 가지는 세라믹 재질로 구비되는 경우 그 표면에 입자상 물질(PM) 또는 그 분해 산물을 산화시켜 제거할 수 있게 된다. 이 경우 산화를 위해 인슐레이터(130)의 두께를 상대적으로 얇게 조절하는 것이 필요하다.
한편, 본 실시형태에서, 전압 인가 유닛(140)은 제2 컨덕터(120)에 설정된 크기의 직류 전압이 연속하여 가해지도록 제어하는 구성이다.
전압 인가 유닛(140)은, 본 실시형태에 따른 배출가스의 입자상 물질 저감 시스템(100)과 그것이 설치되는 장치 사이의 전원의 연결을 제어하는 시스템 제어부(141)와, 장치의 전원으로부터 인가된 전압을 본 실시형태에 따른 배출가스의 입자상 물질 저감 시스템(100)이 요구하는 전압으로 변환하는 변압부(143)를 포함한다.
구체적으로, 자동차를 예를 들면, 시스템제어부(141)는 자동차의 운행상태에 따라 시스템을 ON/OFF 시키고, 동시에 고압장치 부분의 상태를 감시하는 기능을 가진 Control 기능이 있고, 고압부분에 이상이 발생하면 이상상태를 점멸 LED로 표시하도록 구비할 수 있다. 이 경우 다른 위험한 상황이 발생 되지 않도록 변압부(143)로 공급되는 전원을 RL에서 차단시킨다.
한편, 별도 장치를 이용하여, 시스템 운행상황을 유저 디스플레이에서 정상 동작 시 ON LED, 이상 발생시 점멸상태로 디스플레이 한다.
변압부(143)는 고압으로 변환하는 장치로서, 다단계 정류방식을 이용하여 리플(ripple)이 적고 안정된 고압을 인하여 시스템 효율을 감소시키는 아킹(arcking) 발생을 최소화하여 입자상 물질을 없애는 저온 플라스마가 항상 일정한 상태로 유지하게 한다.
한편, 본 실시형태에서, 제2 컨덕터(120)는, 수직 로드(121), 수평 로드(123) 및 이미터(150)를 포함한다.
수직 로드(121)와 수평 로드(123)는 서로 일체로 연결된 전도체로 구비되되, 그 중앙부가 절곡되어 구비된다.
수직 로드(121)는, 제1 컨덕터(110)의 반경 방향으로 배치되는 구성이다.
수직 로드(121)는, 제1 컨덕터(110)를 반경방향으로 관통하여 배치되며, 일단과 타단은 제1 컨덕터(110)의 내부와 외부에 각각 배치되며, 내부에 배치되는 말단에는 후술하는 수평 로드(123)가 배치된다.
제1 컨덕터(110)의 외부로 노출된 부분은 변압부(143)와 전기적으로 연결된다.
수평 로드(123)는, 수직 로드(121)의 끝단에서 가스 스트림의 유동방향과 평행한 방향으로 연장되도록 배치된다.
여기서, 수평 로드(123)는 제1 컨덕터(110)의 중앙부에 배치된다. 입자상 물질의 효과적인 제거를 위해 정확히 중앙에 배치되는 것이 바람직하다.
이미터(150)는, 수평 로드(123)의 말단에 구비되며, 외면에 첨단(尖端)을 가지는 복수의 돌기(150a)가 형성된다.
이미터(150)는 수평 로드(123)와 같은 방향으로 배치되며, 입자상 물질의 효과적인 제거를 위해 제1 컨덕터(110) 내부에서 정확히 중앙에 배치되는 것이 바람직하다.
다음으로, 본 실시형태에서, 인슐레이터(130)는, 전기적으로 절연체 물질로 구비되며, 수직 로드(121)를 감싸도록 구비된다. 이에 의해 수직 로드(121)가 제1 컨덕터(110)를 관통한 상태에서 서로 전기적으로 연결되지 않는다.
구체적으로, 인슐레이터(130)의 일단은 제1 컨덕터(110)의 내부에 배치되되, 타단은 제1 컨덕터(110)의 외부에 배치되어 제2 컨덕터(120)를 상기 제1 컨덕터와 전기적으로 분리한다.
한편, 인슐레이터(130)는, 제1 컨덕터(110)와 제2 컨덕터(120)의 결합 상태가 일정하게 유지되도록, 제1 컨덕터(110)의 내부에 배치되는 일단에는 수평 로드(123)가 끼워지는 결합 홈(131)을 가지는 것이 바람직하다.
이에 의하면, 제2 컨덕터(120)의 절곡 부분, 즉 수평 로드(123)와 수직 로드(121)가 만나는 부분이 결합 홈(131)에 끼워져 결합되므로, 인슐레이터(130)에 대한 제2 컨덕터(120)의 위치가 변경되지 않는다. 따라서, 별다른 조작 없이 제2 컨덕터(120)를 제1 컨덕터(110)의 중앙부에 가스 스트림에 평행한 방향으로 배치할 수 있게 된다.
또한, 결합 홈(131)은 후술하는 아크 방지 부재(160)와 함께 인슐레이터(130)와 제2 컨덕터(120)의 고정이 가능하게 되므로, 별도로 인슐레이터(130)와 제2 컨덕터(120) 사이에 접착제를 게재할 필요가 없어 진다. 따라서 조립 편의성이 향상된다.
다음으로, 아크 방지 부재(160)는, 비 방전 부식성(non-eroding)을 가지는 재질로 구비되며, 인슐레이터(130)의 양 단 중 제1 컨덕터(110)의 내부에 배치되는 일단을 커버하도록 구비된다.
이때, 아크 방지 부재(160)는 수평 로드(123)에 접합 되어 구비된다.
한편, 아크 방지 부재(160)와 인슐레이터(130)의 결합은 제1 컨덕터(110)의 외부에서 제2 컨덕터(120)의 말단에 결합 되는 나사부재(170,구체적으로 변압부(143)와 연결되는 전극)에 의해 이루어질 수 있게 된다. 따라서 아크 방지 부재(160)와 인슐레이터(130) 접합을 위한 추가 구성이 필요 없게 된다.
한편, 본 실시형태에서, 이미터(150)는 제1 컨덕터(110)의 내부 중앙에 위치되며, 수평 로드(123)는 수직 로드(121)로부터 가스 스트림의 상류를 향하는 방향으로 연장되어 배치된다.
즉, 이미터(150)는 가스 스트림을 마주하도록 배치된다.
또한, 본 실시형태에서, 인슐레이터(130)는 제1 컨덕터(110)의 내부에서 제1 컨덕터(110)의 벽면으로부터 수평 로드(123)를 향하는 방향으로 수평 단면적이 감소 되는 형상으로 구비된다.
또한, 본 실시형태에서, 제2 컨덕터(120)에는 음극 전원이 가해지는 것이 저온 플라스마(NTP)의 생성에 바람직하다.
도 4는 본 발명에 따른 배출가스의 입자상 물질 저감 시스템의 설치 예를 보인 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 실시형태에 따른 배출가스의 입자상 물질 저감 시스템(100)은, 배출가스 배출 경로를 따라 직렬로 연속하여 복수 개가 배치될 수 있다.
이에 의해, 배출가스로부터 입자상 물질을 제거하는 효율이 크게 향상됨은 당연한 결론이다.

Claims (9)

  1. 가스 스트림이 내부에 유동하는 관체로 제공되며, 접지 전원이 연결되는 제1 컨덕터;
    상기 제1 컨턱터의 내부에 배치되며, 상기 가스 스트림과 접촉되고 저온 플라즈마(NTP)를 생성하는 이미터를 가지는 제2 컨덕터; 및
    상기 제2 컨덕터를 상기 제1 컨덕터로부터 전기적으로 분리하는 인슐레이터;를 포함하고,
    상기 제2 컨덕터에는 설정된 크기의 직류 전압이 연속하여 가해지는 것을 특징으로 하는 배출가스의 입자상 물질 저감 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 컨덕터는,
    상기 제1 컨덕터의 반경 방향으로 배치되는 수직 로드;
    상기 수직 로드의 끝단에서 상기 가스 스트림의 유동방향과 평행한 방향으로 연장되는 수평 로드; 및
    상기 수평 로드의 말단에 구비되며, 외면에 첨단(尖端)을 가지는 복수의 돌기가 형성된 이미터;를 가지는 것을 특징으로 하는 배출가스의 입자상 물질 저감 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 인슐레이터는,
    전기적으로 절연체 물질로 구비되며, 상기 수직 로드를 감싸도록 구비되고,
    일단은 상기 제1 컨덕터의 내부에 배치되되, 타단은 상기 제1 컨덕터의 외부에 배치되어 상기 제2 컨덕터를 상기 제1 컨덕터와 전기적으로 분리하며,
    상기 제1 컨덕터와 상기 제2 컨덕터의 결합 상태가 일정하게 유지되도록 상기 제1 컨덕터의 내부에 배치되는 일단에는 상기 수평 로드가 끼워지는 결합 홈을 가지는 것을 특징으로 하는 배출가스의 입자상 물질 저감 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 인슐레이터의 양 단 중 상기 제1 컨덕터의 내부에 배치되는 일단을 커버하도록 구비되되, 상기 수평 로드에 접합 되어 구비되며, 비 방전 부식성(non-eroding)을 가지는 재질로 구비되는 아크 방지 부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배출가스의 입자상 물질 저감 시스템.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 이미터는 상기 제1 컨덕터의 내부 중앙에 위치되며,
    상기 수평 로드는 상기 수직 로드로부터 상기 가스 스트림의 상류를 향하는 방향으로 연장되어 배치되는 것을 특징으로 하는 배출가스의 입자상 물질 저감 시스템.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 인슐레이터는 상기 제1 컨덕터의 내부에서 상기 제1 컨덕터의 벽면으로부터 상기 수평 로드를 향하는 방향으로 수평 단면적이 감소 되는 형상으로 구비되는 것을 특징으로 하는 배출가스의 입자상 물질 저감 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 컨덕터는 음극 전원이 가해지는 것을 특징으로 하는 배출가스의 입자상 물질 저감 시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 컨덕터에는 인가되는 직류 전압은 -30kV ~ -80kV인 것을 특징으로 하는 배출가스의 입자상 물질 저감 시스템.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 컨덕터는 상기 제1 컨덕터의 길이방향 따라 복수 개로 배치되며, 각각은 상기 제1 컨덕터와 전기적으로 절연되고, 저온 플라즈마(NTP)를 생성하는 이미터를 가지는 것을 특징으로 하는 배출가스의 입자상 물질 저감 시스템.
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