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KR100864600B1 - 오존을 이용한 내연기관의 매연 저감장치 - Google Patents

오존을 이용한 내연기관의 매연 저감장치 Download PDF

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KR100864600B1
KR100864600B1 KR1020070053066A KR20070053066A KR100864600B1 KR 100864600 B1 KR100864600 B1 KR 100864600B1 KR 1020070053066 A KR1020070053066 A KR 1020070053066A KR 20070053066 A KR20070053066 A KR 20070053066A KR 100864600 B1 KR100864600 B1 KR 100864600B1
Authority
KR
South Korea
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ozone
high voltage
generator
engine
unit
Prior art date
Application number
KR1020070053066A
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English (en)
Inventor
김명훈
장만수
박병문
장병찬
김재연
Original Assignee
김명훈
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Publication date
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Abstract

본 발명은 오존을 이용한 내연기관의 매연 저감장치에 관한 것으로, 오존과 산화촉매 및 촉매코팅필터를 이용하여 배기 가스를 다단계로 처리하여 배기 가스의 정화율을 향상함을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 오존을 이용한 내연기관의 매연 저감장치는, 배터리로부터 전원을 인가받아 발진 주파수를 생성하는 주파수 발진부(210), 상기 주파수 발진부로부터 생성된 발진 주파수를 승압시켜 고전압을 발생시키는 고전압 발생부(220), 상기 배기관의 촉매체 정화부 상류측에 연결되며 상기 고전압 발생부로부터 인가되는 고전압에 의해 오존을 발생하여 상기 배기관을 통해 배출되는 배기 가스의 입자상 물질을 정화하는 원통형 오존 발생부(230), 오존 발생부에서 발생된 오존을 상기 하우징으로 이송하는 에어컴프레서(260)로 이루어진 후처리 오존 정화부(200)를 포함하여 구성된다. 그리고, 엔진의 흡기계통에 오존을 공급하는 전처리 오존 공급부(400)가 더 포함된다.
배기, 매연, 입자상 물질, 촉매, 오존

Description

오존을 이용한 내연기관의 매연 저감장치{PARTICULATE FILTERING SYSTEM USING OZONE AND CATALYST}
도 1은 본 발명에 의한 오존을 이용한 내연기관의 매연 저감장치의 구성도.
도 2는 본 발명에 의한 오존을 이용한 내연기관의 매연 저감장치에 적용된 오존 발생부의 분해 사시도.
도 3은 본 발명에 의한 오존을 이용한 내연기관의 매연 저감장치에 적용된 오존 발생부의 결합 상태 단면도.
도 4는 본 발명에 의한 오존을 이용한 내연기관의 매연 저감장치의 변형 예시도.
도 5는 본 발명에 의한 오존을 이용한 내연기관의 매연 저감장치에 적용된 체크밸브의 구성도.
도 6은 본 발명에 의한 오존을 이용한 내연기관의 매연 저감장치의 다른 예시도.
도 7은 본 발명에 의한 오존을 이용한 내연기관의 매연 저감장치에 전처리 오존 공급부가 갖추어진 구성도.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
100 : 촉매체 정화부, 110 : 하우징
120 : 산화촉매, 130 : 촉매코팅필터
200,400 : 오존 정화부, 210 : 주파수 발진부
220 : 고전압 발생부, 230 : 오존 발생부
240 : 배터리, 300 : 체크밸브
본 발명은 매연 저감장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 오존과 촉매체에 의해 다단계로 배기 가스를 연소시켜 배기 가스의 정화율을 향상할 수 있도록 한 오존을 이용한 내연기관의 매연 저감장치에 관한 것이다.
그리고 본 발명은 내연 기관의 흡기계통에 오존을 공급하여 내연 기관의 연소실내로 공급되는 산소량을 극대화함으로써 연료소비를 최소화하고, 불완전 연소를 최소화하여 공해물질의 배출을 낮출 수 있는 오존을 이용한 내연기관의 매연 저감장치에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 배기가스는 엔진으로부터 연소된 혼합기가 배기관을 통하여 대기중으로 방출되는 가스를 말한다. 이러한 배기가스에는 주로 일산화탄소, 미연소 탄화수소 등의 유해물질이 포함되어 있다.
한편, 디젤엔진 차량은 연비, 출력면에서 우수함에도 불구하고 가솔린 엔진과는 달리 배기가스 내에 입자상 물질(PM:Particulate Matter)(매연)이 상당히 많이 함유되어 있다. 즉, 디젤 차량에 있어서는 공기가 대부분의 운전조건에서 충분 한 상태로 연소되기 때문에 일산화탄소와 탄화수소는 가솔린 차량에 비하여 아주 적게 배출되나 유해가스와 입자상 물질이 많이 배출되는 것이다.
최근 입자상 물질은 대기를 오염시키는 가장 주된 원인으로 규명되고 있고, 인체에도 많은 해를 입히는 것으로 판명되고 있다.
이에 디젤 차량의 배기가스 저감기술은 유해가스와 매연을 포함한 입자상 물질의 저감에 중점을 두어 연구되고 있으며, 이러한 유해가스와 입자상 물질의 처리가 가장 어렵고도 중요하다.
디젤 차량의 배기가스 중에 포함되어 대기로 배출되는 입자상 물질은 설페이트와 고비점 탄화수소와 같은 오염물질을 포함하는 평균 직경 0.3㎛정도의 탄소입자로서, 디젤 엔진 내에서의 연료의 불완전 연소에 기인한다. 이러한 배기가스에서 배출되는 입자상 물질은 시각적 불쾌감과 악취로 체감 대기 오염도를 높일 뿐 아니라 천식 및 폐암의 발병 원인으로 인체에 유해성이 큰 물질이다.
따라서 디젤 차량에서 배출되는 입자상 물질에 대한 환경규제가 날로 강화되고 있는 추세이나, 아직 이를 만족시키는 경제성 있는 기술이 상용화되지 못하여 매연 저감과 처리에 관한 기술 개발이 시급한 상황이다. 현재 입자상 물질에 관한 처리 기술은 다양한 형태로 개발 진행되고 있는바, 크게 엔진의 연소성능 개선이나 연료첨가제 사용에 의해 입자상 물질의 배출을 저감시키는 방법과 배출되는 배기가스를 여과장치 등의 후처리 장치를 사용하여 배출가스중의 입자상 물질을 제거하여 저감하는 방법으로 나누어 볼 수 있다.
전자에 기술한 연소성능 개선에 의한 입자상 물질 저감 방법은 현재의 엔진 기술 수준으로는 만족할 만한 효과를 얻지 못하고 있으며, 연료첨가제의 사용은 경제성 측면과 연료첨가제 성분의 대기 배출에 의한 2차 오염 유발 등의 문제점이 해결되어야 할 과제로 남아 있다.
또한 후처리 장치 기술은 배기가스 중의 입자상 물질을 여과하는 기술과 여과된 입자상 물질을 연소시켜 여과재 고유의 여과성능을 회복시켜주는 재생기술로 구성되는데, 이와 같은 후처리 장치는 입자상 물질의 여과와 재생이 연속적으로 원활히 이루어지지 않으면 엔진의 배기가스 배출 저항의 증가에 의한 과도한 배압 상승으로 엔진의 성능저하를 초래하는 문제점이 있다.
따라서, 이러한 문제를 발생시키지 않고 입자상 물질의 여과와 재생이 연속적으로 원활히 이루어지는 다양한 방법이 시도되고 있으며, 일반적으로 강제재생방식과 촉매재생방식으로 크게 나눌 수 있다.
강제재생방식은 버너나 전기히터를 이용하여 입자상 물질을 강제 연소시켜 여과재를 재생하는 방식으로 재생성능 면에서는 우수하나 여과재에 가해지는 과도한 열충격에 의하여 여과재가 손상될 수 있고 복잡한 제어장치의 장착에 따른 과도한 경제적 부담이 따르는 단점이 있다.
또한, 연료에 유기금속 첨가제를 주입하여 여과재를 재생하는 방법 역시 재생성능은 우수하나, 첨가한 금속성분이 엔진 내부에 침적하여 엔진에 악영향을 줄 수 있으며 여과재에 걸러지지 않는 미세한 크기의 금속성 연료첨가물이 대기로 배출되어 2차 공해를 유발하는 심각한 문제점을 갖고 있다.
근래에는 디젤차량의 배출기준 강화에 대응하여 후처리기술로 매연 등 입자 상물질과 CO, HC등을 줄이기 위한 매연여과장치(DPF)가 이미 실용화 된 바 있으며, 그 밖에 산화촉매장치(DOC)가 개발되었다.
최근 부각되고 있는 입자상물질(PM)을 저감시키는 방법으로 디젤 입자상물질 필터(DPF:Diesel Particulate Filter)기술이 채택되고 있는바, 이 디젤 입자상물질 필터는 배기라인에 설치되어, 엔진으로부터 배출된 불연소의 디젤 입자상물질을 트랩(trap)을 이용하여 포집하고, 입자상물질의 발화온도 이상으로 승온시켜 입자상물질을 태우고(재생)하는 기능을 반복 수행하게 된다.
대개, 상기 디젤 입자상물질 필터는 엔진으로부터 배출된 불연소의 디젤 입자상물질을 트랩(trap)을 이용하여 포집하고, 입자상물질의 발화온도 이상으로 승온시켜 입자상물질을 태우고(재생)하는 기능을 반복 수행하는 구성품으로서, 예컨대 제1산화촉매필터와, 모노릭스 타입의 제2산화촉매필터로 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명에 의하면, 엔진에서 배출된 배기 가스는 디젤 산화촉매를 경유하면서 반응에 의거 일부의 온도가 더 상승하게 된다. 결국, 온도 상승된 배기가스는 상기 필터에 축적된 입자상 물질을 350℃ 수준에서 연소시키게 되어, 디젤 입자상물질 필터의 재생이 연속적으로 용이하게 이루어진다. 즉, 상기 필터의 경우 필터에 코팅된 백금촉매로 인하여, 필터의 전단온도가 입자상물질이 연소될 수 있는 온도를 의미하는 밸런스 포인트 온도(Balance Point Temperature)인 350℃로 유지되어, 연속적으로 입자상 물질이 연소되어진다.
전술한 바와 같이 종래 기술에 의한 디젤 차량의 배기가스에 포함된 입자상 물질을 저감하는 기술인 디젤 입자상 물질 필터는 다음과 같은 문제점이 있다.
산화촉매필터에 의해 포집된 입자상 물질과 유해가스를 어느 정도는 제거할 수 있지만, 연료의 불완전연소로 인하여 입자상 물질의 제거 효율을 높이기 위한 기술 개발이 요구되는 실정이다.
한편, 엔진의 배기측에서 매연을 저감하기 위한 기술들이 제안되고 있지만, 엔진에서 배기되는 탄화수소, 황산화물, 일산화탄소 등의 양이 많을 경우에는 후처리 장치만으로는 모든 유해가스를 정화하지 못하는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 엔진의 불완전 연소로 인하여 배기가스 중의 유해가스와 입자상 물질을 완전 제거할 수 있는 오존을 이용한 내연기관의 매연 저감장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.
그리고, 본 발명의 다른 목적은 엔진의 흡기계통에 오존을 공급하여 연소의 완전연소를 도모함으로써 불완전 연소로 인한 배기가스 중의 탄화수소, 황산화물, 일산화탄소 등의 배출을 억제하여 엔진 배기계통에서 정화효율을 높이려는데 있다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 오존을 이용한 내연기관의 매연 저감장치는, 배터리로부터 전원을 인가받아 발진 주파수를 생성하는 주파수 발진부, 상기 주파수 발진부로부터 생성된 발진 주파수를 승압시켜 고전압을 발생시키는 고전압 발생부, 상기 배기관의 촉매체 정화부 상류측에 연결되며 상 기 고전압 발생부로부터 인가되는 고전압에 의해 오존을 발생하여 상기 배기관을 통해 배출되는 배기 가스의 입자상 물질을 정화하는 원통형 오존 발생부로 이루어진 후처리 오존 정화부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명은 엔진의 흡기계통에 오존을 공급하여 연료의 완전 연소를 통해 유해가스의 발생율을 낮추는 전처리 오존 공급부가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 차량의 배기관에 유체 연통 가능하게 연결되는 하우징, 상기 하우징의 내부에 일렬로 배열되는 1개 이상의 필터로 이루어진 촉매체 정화부가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 오존을 이용한 내연기관의 매연 저감장치의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
<실시예 1>
도 1에서 보이는 것처럼, 본 실시예에 따른 오존을 이용한 내연기관의 매연 저감장치는, 촉매체 정화부(100) 및 후처리 오존 정화부(200)로 구성된다.
촉매체 정화부(100)는 양측이 유체 연통 가능하게 개방된 중공의 관형 하우징(110), 하우징(110) 내부에 일렬로 장착되는 제1산화촉매필터(산화 목적으로 사용됨)(120)와 제2산화촉매필터(연소 목적으로 사용되는 것으로 모노릭스 타입일 수 있다)(130)로 구성될 수 있다. 여기서 촉매체 정화부(100)는 필수구성요소가 아니라 필요에 따라 선택적으로 적용되는 것이다. 즉, 도 6과 같이 오존을 이용한 내연기관의 매연 저감장치는 촉매체 정화부(100)가 적용되지 않고 후처리 오존 정화부(200)만 적용된 것일 수 있다.
엔진에서 배출된 배기 가스는 제1산화촉매필터(120)를 경유하면서 반응에 의거 일부의 온도가 더 상승하게 된다. 결국, 온도 상승된 배기가스는 제2산화촉매필터(130)에 축적된 입자상 물질을 350℃ 수준에서 연소시키게 되어, 디젤 입자상물질 필터의 재생이 연속적으로 용이하게 이루어진다. 즉, 제2산화촉매필터(130)의 경우 필터에 코팅된 백금촉매로 인하여, 필터의 전단온도가 입자상물질이 연소될 수 있는 온도를 의미하는 밸런스 포인트 온도(Balance Point Temperature)인 350℃로 유지되어, 연속적으로 입자상물질이 연소되어진다.
후처리 오존 정화부(200)는 주파수 발진부(210), 고전압 발생부(220), 오존 발생부(230), 배터리(240) 및 에어컴프레서(260)로 구성되어, 엔진에서 배기되는 배기가스를 정화한다. 오존 정화부(200)는 오존의 특성상 50℃ 이상만 유지되어도 산소로 변환이 가능하므로 별도의 히터 등을 사용하지 않고 배기 가스를 연소시킬 수 있는 이점이 있다.
주파수 발진부(210)는 배터리(240)로부터 12~44V의 직류 전원을 공급받아 2.4㎑의 발진 주파수를 생성하여 출력한다. 여기에서, 주파수 발진부(210)는 배터리(240)뿐만 아니라 상용 전원에 연결될 수도 있다.
고전압 발생부(220)는 주파수 발진부(210)에서 공급되는 발진 주파수를 승압시켜 18,000 ~ 44,000V로 승압시켜 마이너스 단자(221)와 플러스 단자(222)로 고전압을 출력한다.
도 2에서처럼, 오존 발생부(230)는 마이너스 전극(231)과, 세라믹 부재(232)와, 플러스 전극(233)과, 절연 커버(234)와, 하우징(235)으로 구성된다.
마이너스 전극(231)은 알루미늄 재질(알루미늄 7075T)로 양단이 개방된 원통형으로 형성되고, 고전압 발생부(220)의 마이너스 단자(221)가 연결된다. 여기에서, 고전압 발생부(220)의 마이너스 단자(221)는 마이너스 전극(231)에 탭을 형성하고, 볼트를 통해 결합한다.
세라믹 부재(232)는 마이너스 전극(231) 내부에 압입되어 고정되도록 양단이 개방된 원통형으로 형성한다. 여기에서, 세라믹 부재(232)는 그 두께가 1㎜ 이하이다.
플러스 전극(233)은 알루미늄 재질(알루미늄 7075T)로 세라믹 부재(232)의 내부에 압입되어 고정되도록 양단이 개방된 원통형으로 형성되데, 그 외측면에 전극 돌기(233-1)가 돌출 형성되고, 고전압 발생부(220)의 플러스 단자(222)가 연결된다.
고전압 발생부(220)의 플러스 단자(222)는 플러스 전극(233)의 전극 돌기(233-1)에 단차를 형성한 후 탭을 형성하고, 볼트를 통해 결합시킨다.
여기에서 또한, 플러스 전극(233)은 유입되는 공기의 배출 속도를 증대시키도록 입구가 넓고, 출구측으로 갈수록 좁아지는 형태로 형성되고, 공기가 내부에서 와류되도록 내측면에 나선홈(233-2)이 형성된다.
여기에서 또, 플러스 전극(233)의 전극 돌기(233-1)는 역사다리꼴 형상을 가지며, 길이 방향으로 일정 간격 이격되어 각각 형성되어 전극 돌기(233-1)와 전극 돌기(233-1) 사이에 사각 형태의 오존 배출홈(233-3)이 형성되고, 상면 중앙부가 양단보다 낮은 단차를 갖도록 형성되어 방전면(233-4)이 형성된다.
한편, 플러스 전극(233)의 전극 돌기(233-1)는 역사다리꼴 형상을 가지며, 길이 방향으로 일정 간격 이격되어 각각 형성되데, 길이 방향으로 형성시 나선홈(233-3)과 동일 방향 또는 반대 방향으로 나선형으로 형성될 수도 있다.
여기에서 또, 방전면(233-4)은 그 깊이가 0.5~1㎜로 형성되고, 오존 배출홈(233-3)은 오존 배출홈(233-3)을 통해 배출되는 오존이 넓게 산개되도록 그 출구에 상향 경사를 갖는 와류턱(233-5)이 더 형성될 수 있다.
절연 커버(234)는 PVC 재질로 이루어져 절연 및 보호를 위해 마이너스 전극(231)의 외측면에 결합된다.
하우징(235)은 마이너스 전극(231)과, 세라믹 부재(232)와, 플러스 전극(233) 및 절연 커버(234)가 결합된 상태에서 내부에 수납 고정되도록 원통형으로 형성된다.
전술한 바와 같이 구성된 오존 정화부는 배기가스의 자체 열에 의해 배기가스와 반응하는 것으로, 배기가스가 오존 정화부와 먼저 반응한 후 촉매체 정화부를 통과하도록 촉매체 정화부의 입구 앞쪽에 연결되며, 예컨대, 도 1에서처럼, 오존 정화부가 연결관(250)(연결관(250)은 고무호스, 스틸 파이프 등이 사용 가능하다)을 매개로 하여 촉매체 정화부의 하우징에 연결되어 촉매체 정화부와 일체형으로 형성되어 배기관(1)에 조립되거나 도 4처럼 촉매체 정화부(100)가 배기관(1)에 연결되고 오존 정화부가 촉매체 정화부에 분리 가능하게 결합될 수 있다.
도 1, 도 4 및 도 5처럼 촉매체 정화부가 배기관(1)에 직렬로 연결되고 오존 발생부(200)가 배기관(1)(또는 촉매체 정화부의 하우징)에 연결되는 경우 배기관(1)에서 배출되는 배기 가스가 오존 정화부(200)로 역류되지 않도록 오존 정화부(200)의 연결부(예컨대 연결관(250)의 단부)에는 도 5처럼 체크밸브(300)가 갖추어질 수 있다. 체크밸브(300)는 도면에 도시된 것처럼 볼 타입으로 한정되지 않으며 오존 발생부에서 발생된 오존은 배기관(1)(또는 촉매체 정화부(100))로 유동하지만 배기 가스는 오존 발생부(230)로 역류하지 못하게 할 수 있는 모든 것이 적용 가능하다.
촉매체 정화부(100)와 오존 정화부(200)는 용접 등을 통해 일체형 구조일 수도 있으나 유지 보수 등을 감안할 때 각각 단품으로 이루어져 체결구(볼트 등)를 통해 분해 결합되는 것이 바람직하며, 예컨대, 촉매체 정화부(100)의 하우징(110)에 니플(111)을 형성하여 오존 정화부(200)의 연결관(250)을 니플(111)에 결합할 수 있다.
에어컴프레서(260)는 오존 발생부(220)에서 발생된 오존을 강제로 공급하기 위한 오존 이송수단으로서, 에어공급관(261)을 통해 촉매체 정화부(110)의 하우 징(110)(또는 배기관(1))에 연결되어 오존을 공급한다.
이하, 본 발명에 따른 오존을 이용한 내연기관의 매연 저감장치의 작용을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
주파수 발진부(210)는 자동차의 배터리(B)로부터 전원을 공급받아 2.4㎑의 발진 주파수를 생성하여 출력한다. 이를 입력받은 고전압 발생부(220)는 발진 주파수를 18,000 ~ 44,000V로 승압시켜 마이너스 단자(221) 및 플러스 단자(222)를 통해 고전압을 출력한다. 그러면, 오존 발생부(230)의 마이너스 전극(231)과 플러스 전극(233)으로 고전압이 인가되는데, 플러스 전극(233)의 전극 돌기(23-1)에 형성된 방전면(233-4)에서 방전이 이루어져 방전면(233-4)의 간극 사이에 유동하는 공기 중에서 산소가 이온화되어 오존으로 변화된다.
세라믹 부재(232)에 의해 발생된 오존은 에어컴프레서(260)의 압력에 의해 하우징(110)(또는 배기관(1))에 공급되며, 이 오존은 하우징(110)내부의 열에 의해 산소로 변환되어 배기 가스에 포함된 C02, H2O 및 불연소 작용에 의한 CO가스와 인체에 유해한 HC 등의 유해가스 및 입자상 물질 등과 반응함으로써 이들을 연소시킨다.
따라서, 배기가스가 산화되도록 하여 연료의 불완전연소로 발생되는 입자상 물질 등이 연소(완전 연소 가능)되어 제거된다.
이어서, 배기 가스는 제1산화촉매필터(120)를 경유하면서 반응에 의거 일부의 온도가 더 상승하게 된다. 결국, 온도 상승된 배기가스는 제2산화촉매필터(130) 에 축적된 입자상 물질을 350℃ 수준에서 연소시키게 되어, 디젤 입자상 물질 필터의 재생이 연속적으로 용이하게 이루어진다. 즉, 제2산화촉매필터(130)의 경우 필터에 코팅된 백금촉매로 인하여, 필터의 전단온도가 입자상 물질이 연소될 수 있는 온도를 의미하는 밸런스 포인트 온도(Balance Point Temperature)인 350℃로 유지되어, 연속적으로 입자상 물질이 연소된다.
도 7은 본 발명에 의한 오존을 이용한 내연기관의 매연 저감장치의 다른 실시예로서, 엔진(E)의 흡기계통에는 전처리 오존 공급부(400)가, 배기계통에는 상술한 바와 같이, 후처리 오존 정화부(200)가 갖추어진다.
전처리 오존 공급부(400)는 도면에 도시된 바와 같이, 후처리 오존 정화부(200)와 동일(오존 발생부(430)는 흡기계통의 관로 내부에 삽입되거나 관로 사이에 연결되지 않고 별도의 관을 통해 연결되는 것이 바람직함)하게 구성되므로 후처리 오존 정화부(200)와 동일한 형식으로 부호를 부여하며 구체적인 구성 설명은 생략한다.
전처리 오존 공급부(400)와 후처리 오존 정화부(200)는 하나 이상이 작동되도록 제어된다. 즉, 전처리 오존 공급부(400)와 후처리 오존 정화부(200) 중 어느 하나만 작동하거나 2개 모두 작동하도록 제어되는 것이다.
이와 같은 실시예에 의하면, 먼저, 오존 발생부에 의해 공기 중에서 산소가 이온화되어 오존으로 변화되며, 한편, 흡기관을 통해 유입된 공기는 오존 발생부 내부를 통과한다. 이 오존은 C02, H2O 및 불연소 작용에 의한 CO가스와 인체에 유해 한 HC 등의 유해가스와 반응한다.
따라서, 연료와 혼합되는 공기중에 오존을 밀도를 높여 내연 기관 엔진의 흡입, 팽창 및 폭발과정에서 연료가 용이하게 산화되도록 하여 불완전 연소로 발생되는 탄화수소, 황산화물, 일산화탄소 등의 배출을 최소화한다.
이와 같이 엔진(E)에서 완전 연소된 가스는 배기계통을 통해 배기되며, 이후의 과정은 전술한 촉매체 정화부(100)와 후처리 오존 정화부(200)에 의한 작용과 동일하므로 여기서는 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 오존을 이용한 차량용 매연 저감장치에 의하면, 배기계통에 오존을 공급하여 이 오존을 통해 배기 가스에 포함된 유해물질를 연소시키며, 촉매체를 이용하여 2차로 유해물질을 연소시킴으로써 배기 가스의 정화율을 향상할 수 있으므로 대기오염을 획기적으로 줄일 수 있는 등의 효과가 있다.
그리고, 엔진의 흡기계통에서 공기의 흡입시 많은 양의 오존이 공급되어 엔진 내에 산소 원자가 과충진토록 됨으로써 연료가 완전연소됨은 물론 연료의 불완전 연소로 인한 배기가스 중의 탄화수소, 황산화물, 일산화탄소 등을 배출을 억제할 수 있으며, 따라서, 배기계통으로 배기되는 유해가스의 양이 감소됨에 따라 후처리 오존 정화부의 효율성을 높일 수 있고 매연 저감 및 입자상 물질 제거효율을 높일 수 있다. 또한, 불완전 연소가 최소화되어 연비를 개선할 수 있는 등의 부가 적인 효과가 있다.
본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (6)

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  3. 배터리로부터 전원을 인가받아 발진 주파수를 생성하는 주파수 발진부, 상기 주파수 발진부로부터 생성된 발진 주파수를 승압시켜 고전압을 발생시키는 고전압 발생부, 엔진의 흡기계통에 유체 연통 가능하게 연결되며 상기 고전압 발생부로부터 인가되는 고전압에 의해 오존을 발생하여 상기 흡기계통에 공급하는 오존발생부, 상기 오존 발생부에서 발생된 오존을 상기 흡기계통으로 강제 이송하는 에어컴프레서로 이루어진 전처리 오존 공급부를 포함하고,
    상기 오존 발생부는,
    알루미늄 재질로 양단이 개방된 원통형으로 형성되고 상기 고전압 발생부의 마이너스 단자가 연결되는 마이너스 전극, 상기 마이너스 전극 내부에 압입되어 고정되도록 양단이 개방된 원통형으로 형성되는 세라믹 부재, 알루미늄 재질로 상기 세라믹 부재의 내부에 압입되어 고정되도록 양단이 개방된 원통형으로 형성되데, 그 외측면에 전극 돌기가 돌출 형성되고, 상기 고전압 발생부의 플러스 단자가 연결되는 플러스 전극, PVC 재질로 이루어져 상기 마이너스 전극의 외측면에 결합되는 절연 커버, 및 상기 마이너스 전극과, 세라믹 부재와, 플러스 전극 및 절연 커버가 결합된 상태에서 내부에 수납 고정되도록 원통형으로 형성되며, 측면에 전선 관통홀이 구비되는 하우징을 포함하여 이루어진 오존을 이용한 내연기관의 매연 저감장치에 있어서,
    배터리로부터 전원을 인가받아 발진 주파수를 생성하는 주파수 발진부, 상기 주파수 발진부로부터 생성된 발진 주파수를 승압시켜 고전압을 발생시키는 고전압 발생부, 엔진의 배기계통과 유체 연통 가능하게 연결되며 상기 고전압 발생부로부터 인가되는 고전압에 의해 오존을 발생하여 상기 배기계통을 통해 배출되는 배기 가스의 입자상 물질을 정화하는 원통형 오존 발생부, 상기 오존 발생부에서 발생된 오존을 상기 배기계통으로 강제 이송하는 에어컴프레서로 이루어진 후처리 오존 정화부와;
    차량의 배기계통에 체결구를 매개로 하여 분리 가능하게 직렬 연결되는 하우징, 상기 하우징의 내부에 일렬로 배열되는 제1,2산화촉매필터로 이루어진 촉매체 정화부를 포함하고,
    상기 후처리 오존 정화부는 상기 촉매체 정화부의 하우징에 연결관을 매개로 하여 분리 가능하게 연결되어 상기 후처리 오존 정화부에서 발생된 오존이 상기 연결관을 통해 차량의 배기계통에 공급되도록 구성된 것을 특징으로 하는 오존을 이용한 내연기관의 매연 저감장치.
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