KR101231460B1

KR101231460B1 - 플라즈마 합성 가스 개질기의 코킹 진단 시스템

Info

Publication number: KR101231460B1
Application number: KR1020060126646A
Authority: KR
Inventors: 남윤상
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2006-12-12
Filing date: 2006-12-12
Publication date: 2013-02-07
Also published as: KR20080054295A

Abstract

본 발명에 따른 플라즈마 합성 가스 개질기의 코킹 진단 시스템은, 히터와, 연소 챔버, 초고주파수 발생기, 플라즈마 진공관을 포함하여 구성하되, 상기 플라즈마 진공관에, 코킹 진단을 위한 온 보드 진단기(OBD)가 추가로 설치되어 있는 것으로, 상기 온 보드 진단기는, 개질기의 전극 부위에 축적 또는 발생되는 코킹 정도를 측정하는 측정기(Opacimeter)이고, 상기 측정기는, 상기 측정된 코킹 정도가, 기준 값 3㎎/㎥을 초과하면, 경고 신호를 발생시켜 표시하고, 기준 값 3㎎/㎥이하이면, 경고 신호를 발생시키지 않는 것을 특징으로 한다. 그리고, 본 발명의 실시예에 따르면, 개질기의 전극 부위에서 발생 또는 축적되는 코킹 정도 및 상태를 정확하게 파악할 수 있게 되므로, 코킹으로 인해 개질기의 전극 사이에 방전이 일어나지 않게 되는 것을 미연에 예방할 수 있게 되는 효과가 있다.

플라즈마 합성 가스 개질기, 코킹, 온 보드 진단기, 측정기

Description

플라즈마 합성 가스 개질기의 코킹 진단 시스템 {Plasma reformer cocking diagnostic system}

도 1은 일반적인 개질기에 코킹이 축적되는 실시예를 나타낸 도면,

도 2는 일반적인 개질기에 코킹이 축적되었을 때의 오실로스코프 파형을 나타낸 도면,

도 3은 종래에 제안된 개질기의 실시예를 나타낸 도면,

도 4는 본 발명에 따른 플라즈마 합성 가스 개질기의 코킹 진단 시스템을 나타낸 도면,

도 5는 본 발명에 따른 측정기가 설치된 실시예를 나타낸 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 히터 11 : 연소 챔버

12 : FAS 발생기(또는, 초고주파수 발생기)
13 : 플라즈마 진공관 14 : 온 보드 진단기

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본 발명은, 플라즈마 합성 가스 개질기의 코킹 진단 시스템으로서, 더욱 상세하게는 플라즈마 전원 장치를 통해 플라즈마를 발생시켜, 가솔린 연료를 수소와 일산화탄소로 이루어진 합성 가스를 만드는 과정에서 발생되는 코킹(Cocking)을 진단할 수 있도록 하기 위한 플라즈마 합성 가스 개질기의 코킹 진단 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 연료 자동차용 연료 프로세서는, 연료를 개질하는 개질기 부분과 일산화탄소를 제거하는 부분으로 이루어지는 데, 상기 개질기에서는, 연료를 수증기 개질, 부분산화, 자열 반응 등의 촉매반응에 의해 연료를 수소가 풍부한 개질 가스로 전환하는 역할을 한다.

그리고, 상기 일산화탄소 제거부에서는, 수성 전환과 선택적 산화 방법과 같은 촉매 반응, 분리막을 이용한 수소의 정제 등과 같은 방법으로, 개질 가스로부터 일산화탄소를 제거한다.

한편, 도 1에 나타낸 바와 같이, 플라즈마 개질 반응을 하게 되면 연소되지 않은 탄소 물질이 축척되어 코킹이 발생하게 되는 데, 플라즈마 합성 가스 개질기에 코킹이 쌓이게 되면, 극 사이에서 전류가 흐리지 않아, 아크 방전이 제대로 이루어지지 않기 때문에, 개질 반응이 일어나지 않게 된다.

예를 들어, 도 2에 나타내 바와 같이, 개질기에 코킹이 축적되었을 경우, 고전압을 가해도 전극 사이에서 방전이 일어나지 않아 플라즈마 방전을 통한 개질이 이루어지지 않는 것을 볼 수 있다.

한편, 상기와 같은 개질기의 반응 중간에 공기(Air)를 불어 넣음으로써 코킹 발생을 줄이고 있으나, 오랜 기간 동안 사용하게 될 경우, 개질기의 코킹 상태를 정확하게 파악할 수 없게 되므로, 개질기에 쌓인 코킹 상태를 파악할 수 있는 플라즈마 합성 가스 개질기의 코킹 정도를 진단할 수 있는 진단 시스템이 필요하다.

예를 들어, 도 3은 코킹 방지를 위해 다단계 공기주입을 하는 플라즈마 개질 반응기에 대한 공지된 기술로서, 코킹 발생을 감소시킬 수 있는 효과가 있는 데, 실험실 수준에서는 코킹 여부를 직접 개질기를 분해한 후 측정하는 것이 가능하지만, 실차 조건에서 장시간 사용될 경우, 코킹의 유무나 진행 정도를 진단할 수 없기 때문에, 개질기의 코킹 상태를 진단할 수 있는 시스템이 요구되고 있는 실정이다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 실정을 감안하여 창작된 것으로서, 개질기의 전극 부위에 코킹이 발생하거나 축척되면, 코킹 정도를 검출하여, 경고 메시지 등을 표시할 수 있도록 하기 위한 플라즈마 합성 가스 개질기의 코킹 진단 시스템을 제공하는 데, 그 목적이 있는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플라즈마 합성 가스 개질기의 코킹 진단 시스템은, 히터와, 연소 챔버, 초고주파수 발생기, 플라즈마 진공관을 포함하여 구성하되, 상기 플라즈마 진공관에, 코킹 진단을 위한 온 보드 진단기(OBD)가 추가로 설치되어 있는 것을 특징으로 하며,

또한, 상기 온 보드 진단기는, 개질기의 전극 부위에 축적 또는 발생되는 코킹 정도를 측정하는 측정기(Opacimeter)이고, 상기 측정기(Opacimeter)는, 상기 측정된 코킹 정도가, 기준 값 3㎎/㎥을 초과하면, 경고 신호를 발생시켜 표시하고, 기준 값 3㎎/㎥이하이면, 경고 신호를 발생시키지 않는 것을 특징으로 한다.

이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 플라즈마 합성 가스 개질기의 코킹 진단 시스템을 나타낸 것으로, 예를 들어 상기 코킹 진단 시스템에는, 히터(Heater)(10)와, 연소 챔버(Combustion Chamber)(11), FSA 발생기(12), 플라즈마 진공관(Plasma tron)(13)이 포함 구성되되, 코킹 진단을 위한 온 보드 진단기(OBD: On-Board Diagnostic) (14)가 추가로 설치된다. 여기서, 상기 FSA 발생기(12)의 FSA는 Freguencia Superalta의 스페인어의 약어이고, 이의 영문은 SHF(Super High Frequency)이며, 국문으로는 초고주파수를 의미한다. 그러므로, 상기 FSA 발생기(12)는 초고주파수 발생기(12)를 의미한다. 또한 첨부된 도면에서 FSA로 표기됨은 초고주파수를 의미한다.

한편, 상기 온 보드 진단기(14)는, 개질기의 전극 부위에서 발생 또는 축적되는 코킹 정도를 감지하여 플라즈마 개질기상에 전류가 흐르지 않을 정도의 양이 축적되는 것을 방지한다.

예를 들어, 개질기상에 코킹이 심하게 축적되는 곳은, 개질기의 전극 부위이므로, 상기 온 보드 진단기(14)는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 전극 부위에 설치되어 코킹 검출을 하기 위한 측정기(Opacimeter)가 사용되며, 상기 측정기에 의해 검출된 코킹 정도는, 디스플레이(Display)를 통해 표시된다.

그리고, 상기 측정기가 설치된 후, 전극 부위에 코킹이 발생하거나 축적되 면, 측정된 코킹 정도에 해당하는 수치가 디스플레이에 표시되는 데, 상기 측정기에서 검출하는 코킹의 정도는, 오실로스코프 등을 이용하여 확인할 수 있으므로, 실험적인 기준 수치를 기준 값으로 정한 후, 그 기준 값을 초과하는 코킹 정도가 측정되면 곧 바로 경고 신호를 디스플레이한다.

한편, 실험 결과, 소량의 코킹이 검출되는 경우, 예를 들어, 3㎎/㎥이하의 코킹이 검출되면, 무시할 수 있는 수준의 슈트(Soot)라고 볼 수 있기 때문에, 상기 기준 값을 3㎎/㎥으로 설정할 수 있다.

이에 따라, 상기 측정기에서는, 상기 3㎎/㎥을 초과하는 코킹이 검출되는 경우, 그에 상응하는 경고 신호를 발생시켜, 경고 메시지를 디스플레이에 표시하게 되고, 상기 3㎎/㎥이하의 코킹이 검출되는 경우에는, 경고 신호를 발생시키지 않게 되므로, 개질기상의 전극 부위에 축적된 코킹 상태를 진단 및 표시할 수 있게 된다.

본 발명은 전술한 전형적인 바람직한 실시예들에만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 개량, 변경, 대체 또는 부가하여 실시할 수 있는 것임은 당해 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 개량, 변경, 대체 또는 부가에 의한 실시가 이하의 첨부된 특허청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 보아야 한다.

이상과 같이 본 발명에 따르면, 개질기의 전극 부위에서 발생 또는 축적되는 코킹 정도 및 상태를 정확하게 파악할 수 있게 되므로, 코킹으로 인해 개질기의 전극 사이에 방전이 일어나지 않게 되는 것을 미연에 예방할 수 있게 되는 효과가 있다.

Claims

히터와, 연소 챔버, 초고주파수 발생기, 플라즈마 진공관을 포함하여 구성하되,

상기 플라즈마 진공관에, 코킹 진단을 위한 온 보드 진단기(OBD)가 추가로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 합성 가스 개질기의 코킹 진단 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 온 보드 진단기는, 개질기의 전극 부위에 축적 또는 발생되는 코킹 정도를 측정하는 측정기(Opacimeter)인 것을 특징으로 하는 플라즈마 합성 가스 개질기의 코킹 진단 시스템.
제 2항에 있어서,

상기 측정기(Opacimeter)는, 상기 측정된 코킹 정도가, 기준 값 3㎎/㎥을 초과하면, 경고 신호를 발생시켜 표시하고, 기준 값 3㎎/㎥이하이면, 경고 신호를 발생시키지 않는 것을 특징으로 하는 플라즈마 합성 가스 개질기의 코킹 진단 시스템.