KR101319139B1 - 전위를 생성시키는 두 개의 허니콤몸체를 구비한 배기 가스 처리 장치 - Google Patents

Abstract

배기 가스 처리 장치(11)는 제1 정면(3)과 제2 후면(26)을 가지며 적어도 부분적으로 전기 전도성의 제1 허니콤몸체(12)와, 제2 정면(25)과 제2 후면(27)을 가지며 적어도 부분적으로 전기 전도성의 제2 허니콤몸체(13)와, 상기 제1 허니콤몸체(12)와 상기 제2 허니콤몸체(13) 사이의 중간 공간(15)과, 상기 제1 허니콤몸체(12)와 상기 제2 허니콤몸체(13) 사이의 전위 형성을 위한 전원 공급부(18)와, 상기 제1 허니콤몸체(12)에 고정되고 상기 제1 후면(26)을 지나 제1 길이(8)로 상기 중간 공간(15)으로 뻗어있으며 상기 제2 허니콤몸체(13)의 상기 제2 정면(25)으로부터의 제1 거리(16)에 위치된 다수의 전극(6)을 적어도 구비한다. 입자들을 포함하는 자동차 배기 가스 처리 방법이 추가적으로 명시된다.

Description

전위를 생성시키는 두 개의 허니콤몸체를 구비한 배기 가스 처리 장치{Exhaust gas treatment device having two honeycomb bodies for generating an electric potential}

본 발명은 전위 및/또는 전기장 및/또는 플라즈마를 생성하기 위한 배기 가스 처리 장치에 관한 것이다. 이러한 플라즈마에 의한 효과는 배기가스의 유동에 있는 수트 입자를 적어도 응집하거나 전기 충전하여, 입자의 융착을 입자 필터에서 증진시키는 것이다. 이런 종류의 배기 가스 처리 장치는 예를 들어 자동차에 채용된다.

이동가능한 내연기관을 갖는 자동차의 경우에, 특히 디젤 구동에 의한 자동차인 경우에, 내연기관으로부터의 배기 가스는 일반적으로 많은 양의 수트 입자를 포함하고, 이들 수트 입자는 주변 환경으로 반드시 방출된다. 이러한 사상은 상응하는 배기 가스 규제에 의해 명문화되어 있으며, 배기 가스의 단위 중량당 및 배기 가스의 단위 볼륨당 수트 입자의 수와 질량에 대한 그리고 경우에 따라서는 전체 자동차에 대한 한계치를 특정한다. 특히, 수트 입자들은 배기가스의 미연소 탄소 및 탄화수소 화합물이다.

전기장 및/또는 플라즈마가 가해지면 작은 수트 입자가 더 큰 수트 입자로 응집되고 및/또는 수트 입자의 전하를 일으킨다는 사실은 알려져 있다. 전기적으로 충전된 수트 입자 및/또는 상대적으로 큰 수트 입자는 일반적으로 필터 시스템에서 제거하기가 매우 쉽다. 이들 수트 입자의 상대적으로 높은 관성 때문에, 수트 입자 응집물은 배기 가스의 유동에서 더 부진하게 움직이며, 이에 따라 배기 가스의 유동이 휘어지는 지점에서 더 쉽게 퇴적된다. 수트 입자의 충전 때문에, 전기 충전된 수트 입자는 표면으로 유인되고, 상기 표면에 축적되어 충전된 수트 입자의 전하를 상실한다. 이러한 사항은 자동차가 작동하는 중에 배기 가스의 유동으로부터의 수트 입자의 제거를 매우 용이하게 한다.

전기장 및/또는 플라즈마를 생성하고 및/또는 (일시적으로) 유지시키기 위해 이미 제안된 시스템은 일반적으로 매우 복잡한 기술이며 및/또는 효율면에서 부적합하다. 또한 일정한 전기장 및/또는 배기 가스의 유동에 선택적으로 맞춰진 전기형성이 갖는 문제점들을 확인할 수 있다. 여하튼, 어떠한 현존하는 시스템도 자동차 구성의 부품처럼 일련의 제품들에 대해 대비할 것으로 보이지는 않는다.

본 발명의 근본적인 목적은 종래 기술과 관련하여 나타난 문제점들을 적어도 부분적으로 해결하는 것이며, 특히 종래 기술에 비하여 향상된 이동가능한 배기 가스 처리 시스템에 대한 전기장을 생성하는 장치를 나타낸다. 게다가 본 발명은 배기 가스를 처리하는 방법을 나타낸다.

이러한 목적들은 청구항 1의 특징에 따른 장치와 청구항 8의 특징에 따른 방법으로써 달성된다. 상기 장치와 상기 방법의 더 유리한 실시예들은 독립항에 따른 개별 청구항들에 나타난다. 청구항들에 개별적으로 나타난 특징들은 어떤 기술적으로 의미있는 방법으로 합쳐질 수 있고 상세한 설명에 설명된 사항에 의해 보완되며, 본 발명의 추가적인 다양한 실시예들을 생기게 한다.

본 발명에 따른 장치는:

- 제1 정면과 제1 후면을 가지는 적어도 부분적으로 전기 전도성의 제1 허니콤몸체,

- 제2 정면과 제2 후면을 가지는 적어도 부분적으로 전기 전도성의 제2 허니콤몸체,

- 상기 제1 허니콤몸체와 상기 제2 허니콤몸체 사이의 중간 공간,

- 상기 제1 허니콤몸체와 상기 제2 허니콤몸체 사이의 전위 형성을 위한 전원 공급부, 및

- 상기 제1 허니콤몸체에 고정되고, 상기 제1 후면을 지나 제1 길이로 상기 중간 공간으로 뻗어있으며 상기 제2 허니콤몸체의 상기 제2 정면으로부터 제1 거리에 위치된 다수의 전극을 적어도 포함하는 배기 가스 처리 장치이다.

이런 종류의 배기 가스 처리 장치에서, 전기장은 전원 공급부의 도움으로 제1 허니콤몸체의 전극들(제1 극상)과 제2 허니콤몸체의 전극들(제2 극상) 사이에서 생성될 수 있다. 이 경우, 전극들은 제2 허니콤몸체의 제2 정면에 의해 형성된 플랫(flat) 전극과 비교할 때 점같은 전극들로 필수적으로 작용한다. 이런 종류의 장치는 상기 장치 영역에서 전기장의 높은 집중도에 의해 대체로 전하들이 점같은 방식으로 작용하는 전극에 나타나기 때문에 특히 전기장 생성 및/또는 플라즈마의 형성에 특히 적합하다. 매우 많은 수의 전극들은 중간 공간에서 선택적으로 특정된 전기장의 형성을 증가시킨다.

제1 허니콤몸체 및/또는 제2 허니콤몸체는 바람직하게 전기 전도성의 금속성 구성요소들을 가진다. 이러한 재료를 이용하여 적어도 부분적으로 구성된 압출된 허니콤몸체에 추가적으로, 적어도 하나의 적어도 부분적으로 구성된 금속박으로 이루어진 허니콤(필요한 경우 매끈한 금속박과 주름진 금속박을 교호로 포함한 스택으로 이루어짐)이 특히 사용된다. 제1 허니콤몸체 및/또는 제2 허니콤몸체는 바람직하게 정면으로부터 후면까지 뻗어있는 채널(직선 및/또는 평행하게 뻗어있음)을 가지며, 상기 채널은 필요하다면 구멍난 채널벽에 의해 형성된다. 제1 허니콤몸체 및/또는 제2 허니콤몸체는 바람직하게 50 cpsi 와 1000 cpsi 사이, 바람직하게는 약 600 cpsi [제곱인치 당 채널]의 채널 밀도를 갖는다. 이는 단면의 전극에 충분한 부착점을 제공하여, 전기장의 2차원 형상이나 또는 3차원 형상을 매우 정교하게 설정할 수 있게 한다. 적어도 수개의 전극, 바람직하게는 모든 전극은 0.5mm 와 3mm 사이, 바람직하게는 1mm 에서 2mm[밀리미터]의 직경을 갖는 (직선의) 금속성 핀으로 디자인된다.

그러므로 제1 허니콤몸체는 이러한 배기 가스 처리 장치의 중요한 구성요소이며, 전기장의 형성을 위한 전체 장치를 제공함에 있어서 중요하다. 따라서 제1 전면과 제1 후면을 갖는 적어도 부분적으로 전기 전도성의 허니콤몸체와 같은 전체 장치와 독립적으로 기재될 수 있으며, 이 경우 제1 허니콤몸체에 고정된 복수의 전극이 제1 후면을 지나 제1 길이로 뻗어있다.

전극은 예를 들어, 납땜 또는 용접과 같은 전기 전도성의 방식으로 바람직하게 허니콤몸체에 연결된다. 전극의 수는 바람직하게 적어도 10개이거나 심지어 적어도 30개이다.

전극의 제공에 관련하여, 제1 길이는 적어도 2mm[밀리미터], 바람직하게는 적어도 3mm이며, 상기 제1 길이로 전극이 제1 허니콤몸체의 제1 후면을 돌출하면 바람직하다. 게다가, 제1 길이는 최장 20mm이고, 바람직하게 최장 15mm이며, 특히 바람직하게는 최장 10mm이다. 모든 전극이 상기 조건들을 만족하면, 다른 제1 길이가 적어도 수개의 전극에 제공될 수 있음에도 불구하고 바람직하다.

한편으로, 전극의 제1 길이(또는 돌출부)의 구성은 전기장이 제2 허니콤몸체와 제1 허니콤몸체 사이가 아니라 전극들과 상기 제2 허니콤몸체 사이에서만 형성되는 것을 보장한다. 동시에, 배기 가스 처리 장치의 충분한 조밀성과 기계적인 안정성이 보장된다. 본 발명에 따른 배기 가스 처리 장치는 전극의 위치가 특히 정밀한 방식으로 설정되고 이에 따라 특히 정교하게 형성된 전기장 및/또는 플라즈마가 중간 공간에서 작동될 수 있다는 이점을 가진다. 따라서 전극의 제1 길이(또는 돌출부)는 전원 공급부에 따라, 처리되는 배기 가스의 유동 및/또는 공간 조건에 선택적으로 채용될 수 있다.

다수의 전극과 제1 허니콤몸체의 고정에 대한 대안 또는 보충으로서, 제2 허니콤몸체에 고정된 다수의 전극이 제2 길이로 제2 정면을 지나 상기 중간 공간으로 뻗어있으며 제1 허니콤몸체의 제1 후면으로부터 제2 거리에 위치되도록 제안된다. 제2 길이의 크기 및/또는 제2 거리의 크기는 제1 길이의 크기 및 제1 거리의 크기와 각각 다르거나 또는 동일할 수 있다.

게다가 배기 가스 처리 장치의 바람직한 실시예는 적어도 하나의 전극의 제1 길이가 나머지 전극의 제1 길이와 다르다. 이처럼, 제2 허니콤몸체의 제2 정면을 향해 집중되거나 확대된 전기장은 보다 길거나 보다 짧은 적어도 하나의 전극의 영역에서 생성될 수 있다. 이러한 구성은 예를 들면 배기 가스의 증가된 유동이 있고 이에 따라 퇴적되는 더 많은 입자들이 퇴적되야만 하는 허니콤몸체의 중앙 영역에서 적합할 수 있다.

제1 길이에 추가적으로, 전극은:

- 재료,

- 정위(유동방향, 정면 및/또는 후면 등에 대한),

- 인접한 전극으로부터의 거리,

- 제1 허니콤몸체로의 부착(접촉 영역, 접촉 길이, 연결 수단 등)

- 전원 공급부(전력 공급원, 전기 연결 전도체 등)

- 형상(로드, 멀티포인트, 플레이트 등과 같은 특성)

중 적어도 하나에 관하여 (선택적이거나 보충적인 측정으로서) 서로 다를 수 있다.

배기 가스 처리 장치는 만약 제1 허니콤몸체의 적어도 제1 후면 또는 제2 허니콤몸체의 적어도 제2 정면이 비평면 형상을 가진다면 또한 유리하다. 이러한 종류의 장치로써, 단면에서의 유동 분포는 허니콤몸체에 의해 영향을 받을 수 있다. 허니콤몸체의 채널은 예를 들어 비평면형상을 가지는 하나의 허니콤몸체를 통하는 서로 다른 길이를 가질 수 있다. 이처럼, 허니콤몸체의 구성과 배기 가스의 보편적인 유동은 생성될 수 있는 전기장에 맞춰질 수도 있다.

게다가 제1 허니콤몸체의 제1 후면 및/또는 제2 허니콤몸체의 제2 정면은 평면(다른 말로는 평평하거나 한 평면 상의 면)으로부터 벗어난 형상을 가질 수 있으며, 이러한 형상 차이(또는 단면에서의 중간 공간의 길이 차이)는 전극의 제1 길이의 변화에 의해 보충될 수 있다. 이 결과, 가령 제1 허니콤몸체의 제1 후면이 제2 허니콤몸체의 제2 정면으로부터 상이한 거리에 배치되더라도 전극들과 제2 허니콤몸체 사이의 제1 거리가 임의의 지점에서 동일하도록 설정될 수 있다.

게다가, 적어도 하나의 전극이 원뿔형상으로 테이퍼진 끝부를 가진다면 바람직하다. 게다가 모든 전극들이 이러한 끝부를 가진다면 유리하다. 원뿔형상으로 테이퍼진 끝부는 상기 끝부의 영역에서 전기장의 더 높은 집중도를 이룰 수 있으며, 전극들과 제2 허니콤몸체 사이의 전기장 및/또는 플라즈마의 형성을 더 증진시킨다. 동시에, 전극으로 구성된 핀들은 끝부의 단면보다 더 큰 특정 두께를 가져서, 전극의 높은 기구적인 안정성과 제1 허니콤몸체에서 전극의 우수한 고정력을 이룬다.

적어도 하나의 전극이 중간 공간쪽으로 떨어져 있으면 더 유리하다. 이러한 구성은 특히 전극의 직경이 적어도 한번, 특히 중간 공간의 방향으로 직경의 감소로 갑자기 변하는 것을 의미한다. 이로써, 전극에 마모가 있을 때에도, 제1 허니콤몸체에 신뢰성있게 고정되는 것이 보장된다.

자동차에 정밀하게 사용하기 위한 목적으로서, 제1 거리가 5mm 와 100mm 사이일 때 유리하다고 증명되었다. 25mm 부터 40mm 까지의 범위가 특히 매우 바람직하다. 이러한 제1 거리가 전기장 및/또는 플라즈마의 형성에 특히 유리하다는 것을 알 수 있다.

게다가 중간 공간을 둘러싸는 절연체가 제공되는 것도 제안된다. 제1 허니콤몸체는 일반적으로 배기 시스템의 잔여부, 특히 전압이 전극들과 제2 허니콤몸체 사이에서(만) 형성될 수 있게 하는 주변 배기 라인으로부터 전기적으로 절연될 수 있다. 중간 공간을 둘러싸는 전기 절연체는, 또한 전극들과 배기 라인의 벽 사이가 아니라 전극들과 제2 허니콤몸체 사이에서만 전기장이 형성되는 것을 보장하는 목적에도 유리하다. 전극들로부터 벽까지의 거리가 각각의 경우에 있어서 전극들로부터 제2 허니콤몸체까지의 거리보다 더 크다면, 벽과 상기 전극들 사이의 전기장의 생성을 방지하는 것이 가능하다. 특히 바람직한 실시예에서, 폴리메타크릴산 메틸(Polymethyl methacrylate)이나 이와 비슷한 재료의 링은 두 개의 허니콤몸체 사이에서 전기 절연체로 제공된다.

배기 가스 처리 장치의 실시예에 따라, 제2 허니콤몸체는 링으로 형성된다. 특히, 제2 허니콤몸체는 배기 가스의 유동의 기준 중앙 방향 근처의 링에 배치되며, 이 결과 배기 가스는 제2 허니콤몸체를 통해 유동하도록 적어도 부분적으로 편향된다. 따라서 제2 허니콤몸체는 특히 환형의 촉매 지지 몸체로도 사용될 수 있다.

마이카(mica)로부터 적어도 하나의 허니콤몸체인 전기절연체를 만드는 것도 가능하다. 마이카는 특히 고유전체 저항을 가지는 완전히 투명한 재료(알루미노 규산염)이며; 적어도 550℃의 지속적인 구동 온도에 대해 내성을 가지며 약 1250℃의 녹는점을 가진다. 게다가 마이카는 거의 모든 매개체, 예를 들어 알칼리, 화학물, 가스, 오일, 산에 대하여 내성이 있다. 마이카 절연체는 예를 들면, 한편으로는 이로써 제1 허니콤몸체 및/또는 제2 허니콤몸체 사이의 온도 차이로 인한 팽창 차이를 동시에 보상하도록 지지 매트로 디자인될 수 있으며, 다른 한편으로는 배출 라인으로 디자인될 수 있다. 전기 절연체는 적어도 20kV[킬로볼트 - 20,000볼트], 바람직하게는 적어도 30kV[킬로볼트 - 30,000 볼트]의 전기 전압과 관련한 전기 내력(electric strength)을 가질 수 있다.

배기 가스 처리 장치의 실시예에 따라, 전원 공급부는 제1 허니콤몸체와 제2 허니콤몸체 사이에서 5kV[킬로볼트 - 5000볼트] 와 최대 30kV[킬로볼트 - 30000볼트] 사이의 전압을 생성하도록 셋업된다. 전극들에 대한 전원 공급부는 일반적으로 전기 전도성의 제1 허니콤몸체를 통해 실행된다(개별적으로, 결합적으로 및/또는 그룹으로). 그러므로 특히 본 발명에서는 고전압 공급부가 제시된다. 5mm 와 50mm 사이의 거리 및 5kV[킬로볼트]의 전압에서, 1백만 V/m[미터 당 볼트]이상의 평균 장 강도가 중간 공간에서 실현될 수 있다. 전극의 영역에서, 전극의 점같은 형상 때문에 이 값을 매우 넘어서는 집중된 전기장이 있다. 이러한 전기장은 플라즈마의 형성에 특히 적합하다. 전극의 영역에서 장의 고집중도는 전극으로부터 전자의 출연을 증가시킨다.

게다가 동축 케이블로써 적어도 섹션에서 적어도 제1 허니콤몸체 또는 제2 허니콤몸체에 연결된 전원 공급부가 제안된다. 따라서 동축 케이블용 보호장치는 전원 공급부를 제1 허니콤몸체 또는 제2 허니콤몸체에 연결하기 위한 양극의 전도체로서 사용될 수 있으며, 동축 케이블의 내부 전도체는 전원 공급부를 제2 허니콤몸체 또는 제1 허니콤몸체에 연결시키는 음극의 전도체로 사용될 수 있다. 동축 케이블에 관계없이, 연결부의 보호 정도는 보호 등급 IP68(class IP68)을 준수하며, 이에 따라 방진 방식으로 그리고 연속의 침수에 대해서도 보호될 수 있다.

게다가 만약 제1 허니콤몸체가 적어도 하나의 적어도 부분적으로 구성된 금속박을 갖고, 제2 허니콤몸체가 적어도 하나의 필터 재료부를 가진다면 유리한 것으로 여겨진다. 부분적으로 구성된 금속박은 또한 제2 허니콤몸체에 제공될 수 있다. 일반적으로, 적어도 부분적으로 구성된 금속박은 전기 전도성이고 따라서 전극에 대한 전원 공급부를 보장할 수 있다. 적어도 부분적으로 구성된 금속박은 허니콤몸체를 형성하기 위해, 코일되고, 감기고 및/또는 스택될 수 있다. 제2 허니콤몸체의 필터 재료는 제2 허니콤몸체에서 집합되고 및/또는 전기적으로 전하를 띤 수트 입자의 효과적인 퇴적을 허용한다. 본 발명에서 바람직한 필터 재료는 다수의 와이어 필라멘트(함께 용접되거나 납땜된)에 의해 형성된 금속의 직포 및/또는 부직포이다. 제2 허니콤몸체는 특히 개방 입자 분리기와 같은 방식으로 형성될 수 있고, 이 개방 입자 분리기에 채널이, 한편으로, 편향부와 개방부를 구비한 금속박에 의해, 다른 한편으로, 필터 재료에 의해 부분적으로 형성되며, 상기 채널은 제2 전면으로부터 제2 후면까지 어떠한 폐쇄부를 구비하지 않는 대신에 다수의 편향부 또는 개구를 가지며, 이 편향부 또는 개구에 의해 상기 입자와 함께 배기 가스가 필터 재료 쪽으로(또는 인접한 채널로) 향하게 된다.

게다가 본 발명은 또한 본 발명에 따른 배기 가스 처리 장치로써 배기 가스의 수트 입자를 처리하는 방법을 제안하며, 전기장은 제1 허니콤몸체와 제2 허니콤몸체 사이에 적어도 일시적으로 적용되며, 이 결과 배기 가스 처리 장치를 통해 흐르는 적어도 약간의 수트 입자는 적어도 이온화되거나 응집되고 제2 허니콤몸체에 퇴적된다.

이와 관련하여 바람직한 한 방법으로서 배기 가스가 초기에 제1 허니콤몸체를 통과하게 하고 필요하다면 제1 촉매와 접촉하게 함으로서, 이후 전기장이 형성되는 중간 공간을 통해 유동하며, 이 결과 수트 입자의 이온 및/또는 응집이 상기 중간 공간에서 개시되고, 최종적으로 제2 허니콤몸체 상에서 작용하고, 상기 제2 허니콤몸체에서 상기 수트 입자가 바람직하게 퇴적된다. 이 후 깨끗해진 배기 가스는 제2 후면을 빠져나온 후 배기 가스 처리 장치를 떠난다.

게다가 전원 공급부는 제1 허니콤몸체와 제2 허니콤몸체 사이의 전류가 0.005mA[밀리암페어] 에서 0.5mA까지, 바람직하기로 0.01mA 에서 0.1mA 까지 조정되는 방식으로 작동되면 바람직하다. 배기 가스 처리 장치의 작동 중에, 전류는 전하가 수트 입자로 변환됨으로써 일어난다. 전류가 제한된 범위의 값으로 조정되면 수트 입자의 충분한 충전을 허용하지만 또한 스파크의 발생도 방지할 수 있다.

게다가 본 발명에 따른 방법은 만약 전기장이 2와 30000Hz[1/초] 사이의 반복률에서, 특히 2와 2000 Hz사이의, 그리고 특히 바람직하게 50과 2000Hz 사이의 반복률에서 활성화되고 비활성화된다면 유리하다. 이러한 반복률은 특히 효율적인 전기장의 생성을 허용하며, 이 결과 수트 입자는 적어도 이온화 또는 응집된다.

본 발명에 따른 방법은 또한 반복율이 배기 가스 온도에 따라 제어될 때 유리하다. 만약 내연 기관이 예를 들어, 촉매 변환에 적당한 온도에서 배기 가스를 사전에 운송한다면, 반복률 및/또는 전위차 크기는 줄어들 수 있다.

만약 전기장이 상승램프로써 활성화된다면 역시 바람직하다. 이는 예를 들어, 특히 전원 공급부가 반복률로 작동 하는 동안에, 전압 또는 전류는 반복률의 역수의 겨우 절반과 동일한, 시간의 작동 레벨까지 증가되는 것을 의미한다. 더 높은 최종 전압은 스파크 발생 없이 이러한 방식으로 실현될 수 있다.

더욱이, 본 발명은 또한 제1 세트의 전극이 제2 세트의 전극과 상이하게 작동되는 방법의 다양한 실시예를 제안한다. 따라서, 예를 들어, 전극들은 별도의 회로들로 작동되며, 즉 서로 다른 전압 및/또는 작동 시간으로 활성화되거나 비활성화될 수 있다. 따라서 전기장은 예정된, 계산된 및/또는 측정된 변수로써 배기 가스의 실질 유동에 따라 조정될 수 있다.

수트 입자의 퇴적을 방지하기 위하여, 허니콤몸체가 본 발명에 따른 배기 가스 처리 장치의 상류에 부가적으로 배치될 수 있으며, 배기 가스가 본 발명에 따른 하류 배기 가스 처리 장치를 통해 유동함으로서 (수트 입자의 퇴적을 촉진시키는) 사 구역에 의해 와류가 발생하지 않게 되는 것을 보장하도록, 상기 허니콤몸체는 배기 가스 유동을 조정 및/또는 층류가 되게 한다.

또한 내연기관과 상기 내연 기관으로부터 배기 가스를 처리하는 본 발명에 따른 배기 가스 처리 장치를 가지는 자동차가 본 발명의 범주에 속한다.

본 발명에 따른 배기 가스 처리 장치와 관련하여 기재된 이점 및 특정 실시예들과 본 발명에 따른 방법과 관련하여 설명된 이점 및 특별한 작동 방법들은 본 발명의 범위 내에서 유사하고 기술적으로 적절한 방법으로 서로 적용될 수 있다.

본 발명 및 기술적 맥락은 도면과 관련하여 아래에서 더 상세히 설명된다. 도면은 특히 바람직한 실시예를 나타내며, 본 발명이 도면에 도시된 사항만으로 한정되지 않는다. 도면과 도시된 부분은 단지 개략적으로 나타나 있다는 사실을 알 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 배기 가스 처리 장치의 제1 실시예를 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 배기 가스 처리 장치의 제2 실시예를 나타낸 도면이고,
도 3은 제1 허니콤몸체의 다른 실시예를 나타낸 도면이고,
도 4는 제1 허니콤몸체의 추가적인 실시예를 나타낸 도면이고,
도 5는 제1 허니콤몸체의 평면도이며,
도 6은 본 발명에 따른 배기 가스 처리 장치를 갖는 자동차를 나타낸 도면이다.

도 1과 도 2는 본 발명에 따른 배기 가스 처리 장치(11)를 각각 나타낸다. 배기 가스 처리 장치(11)는 제1 허니콤몸체(12)와 제2 허니콤몸체(13)를 가진다. 제1 허니콤몸체(12)는 제1 정면(3)으로부터 제1 후면(26)까지 뻗어있는 채널(5)을 가진다. 이와 유사하게, 제2 허니콤몸체(13)는 제2 정면(25)으로부터 제2 후면(27)까지 뻗어있는 채널(5)을 가진다. 핀형상의 전극들(6)은 제1 허니콤몸체(12)에 제공된다. 전극(6)은 제2 길이(21)로 제1 허니콤몸체(12)에서의 채널(5)로 돌출되며, 이러한 제2 길이는 바람직하게(그러나 필수적이지는 않게) 전극(의 끝부(7))이 제1 정면(3)을 지나 돌출되지 않는 방식으로 크기가 형성된다.

제2 길이(21)는 적어도 몇몇의 전극들(6)에 대하여 서로 다르게 만들어질 수 있고, 이 결과 예를 들어 서로 다른 (전기) 접촉이 만들어진다. 제1 허니콤몸체(12)는 매끈하게 구성된 금속박(2)으로부터 만들어진다. 전극들(6)은 납땜 및/또는 용접으로 금속박(2)에 고정될 수 있다. 전극들(6)은 바람직하게 상기 전극들이 삽입되는 채널(5)을 완전하게 폐쇄하지 않는다. 여기서, 금속박(2)은 전기 전도체로 적어도 부분적으로 사용되고, 상기 전기 전도체에 의해 전류는 전극쪽으로 (별도로 또는 접속되어) 이송된다.

도 1 및 도 2에 나타난 다양한 실시예에서, 제2 허니콤몸체(13)는 이와같이 구성된 금속박(2)으로 부분적으로 구성되며, 이 경우, 금속박들은 편향 구조부(30)를 가진다. 다수의 편향 구조부(30)가 각각의 채널(5)에 배치되는 실시예가 바람직하다. 게다가, 제2 허니콤몸체(13)는 필터 재료(29)를 구비하며, 바람직하게 (촉매반응으로 코팅된) 금속 부직포이다. 배기 가스의 유동에 포함된 수트 입자는 필터 재료(29)에 퇴적될 수 있다. 특히, 퇴적은, 제2 허니콤몸체(13)를 통해 유동하는 배기 가스의 유동(심지어 채널에 대한 교호의 폐쇄없이) 편향 구조부(30)에 의한 필터 재료(29)의 방향에서 반복적으로 편향된다는 사실의 결과이다. 편향 구조부(30)는 제2 허니콤몸체(13)에서 단지 부분적으로 채널(5)을 폐쇄한다.

작동 중에 전기장 및/또는 플라즈마가 생성되는 중간 공간(15)은 제1 허니콤몸체(12)와 제2 허니콤몸체(13) 사이의 각각의 경우에 제공된다. 제1 허니콤몸체(12)의 제1 후면(26)과 제2 허니콤몸체(13)의 제2 정면(25)은 제2 거리(22) 만큼 떨어져 있으며, 서로 마주보며 놓여있다. 전극들(6)은 제1 허니콤몸체(12)로부터 제1 길이(8)로 돌출되며, 이 결과 전극들(6)과 제2 허니콤몸체의 제2 정면(25) 사이에는 제1 길이(16)가 있다. 게다가, 전극들(6)은 선단(10)을 가지며, 작동 중에 선단(10)에서 전기장의 더 강한 집중도를 이루기 위해 바람직하게는 원뿔형상을 취한다.

제1 허니콤몸체(12)와 제2 허니콤몸체(13)는 전기 절연체(14)에 의해 서로 절연된다. 게다가, 전원 공급부가 있으며, 상기 전원 공급부에 의해 전압이 제1 허니콤몸체(12)(더 명확하게는 수많은 전극들)와 제2 허니콤몸체(13)(더 명확하게는 전극들의 제2 정면) 사이에서 생성될 수 있다.

제1 허니콤몸체(12)와 제2 허니콤몸체(13)가 서로 상대적으로 절연되게 할 수 있는 다양하게 가능한 실시예들이 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 허니콤몸체(12)와 제2 허니콤몸체(13)는 전체 배기 가스 처리 장치(11)를 전기적으로 절연하는 절연체(14)를 구비할 수 있다. 예를 들면, 만약 제1 허니콤몸체가 하우징을 통해 전기 에너지를 공급받는다면, 절연체(14)와 비슷한 절연체는 이 후 배기 시스템의 잔여부를 전기적으로 분리시키기 위하여 제1 허니콤몸체의 앞부분 및/또는 제2 허니콤몸체의 뒷부분에서 형성될 수 있다.

그러나, 도 2의 실시예에 따라, 제1 허니콤몸체(12)는 절연체(14)로써 배기 시스템으로부터 격리될 수도 있으며, 이에 따라 하우징 또는 배기 라인(20)을 통한 전원 공급부가 전기적으로 절연된 연결부로써 달성되는 구비될 수 있다. 예를 들어 원형링의 형상의, 절연체(14)는 도 2에 지시된 바와 같이 전기장 또는 중간 공간(15)의 범위를 정하기 위해 제공될 수 있다. 이러한 종류의 환형의 절연체(14)에 의하여, 배기 라인(20)과 전극들(6) 사이의 전기장의 생성을 방지하는 것이 가능하다.

도 1의 실시예에 따라, 절연체(14)를 위한 커버(17)를 제공하는 것이 가능하며, 상기 커버는 배기 가스 및/또는 수트 입자가 절연체(14)에 대해 유동하는 것을 적어도 부분적으로 방지하는 것을 가능하게 한다. 이렇게 하여, 수트 입자가 절연체(14)의 영역에 퇴적되고 짧은 회로 채널을 형성하는 것을 방지할 수 있게 한다.

전기 절연체(14)는 짧고 파워풀한 전류 펄스를 상기 전기 절연체(14)에 적용함으로써 배기 가스 처리 장치(11)의 작동 동안에 주기적인 간격으로 퇴적물을 포함하지 않으므로, 수트 입자들을 가열하고 종국에는 연소시킨다. 또한 다수의 이러한 전류 펄스가 발생되는 것이 가능하다. 예를 들어, 본 발명에 따른 배기 가스 처리 장치를 작동시키기 전이나 작동시킬 때 이러한 일련의 전류 펄스를 주기적으로 발생시키는 것이 가능하다.

이러한 종류의 전류 펄스는 절연체(14)를 가로질러 및/또는 제1 허니콤몸체(12)와 제2 허니콤몸체(13) 사이에 적용된 짧은 전압 피크에 의해 발생될 수 있다. 이러한 전압 피크는 정상 작동 전압을 상당히 넘어설 수 있으며, 즉, 예를 들어, 30kV[킬로볼트- 30,000 볼트]를 상당히 넘어서며, 특히, 50kV[킬로볼트- 50,000 볼트]를 상당히 넘어선다. 이러한 고전압에서, 전기 전도성은 전기 절연체의 퇴적된 수트에서 생성되며, 전류 펄스의 형성을 이끈다. 전압 피크 또는 전류 펄스는 매우 짧게 지속되며, 절연체(14)가 손상되지 않으면서 수트 입자의 퇴적물만 연소되는 것을 보장한다.

도 3 및 도 4는 배기 가스 처리 장치의 제1 허니콤몸체(12)의 다른 실시예를 더 나타낸다. 이러한 제1 허니콤몸체(12)는 제1 정면(3)으로부터 제1 후면(26)까지 뻗어있는 채널(5)을 형성하는 금속박(2)을 또한 가진다. 각각의 허니콤몸체(12)는 제1 정면(3)과 제1 후면(26) 사이의 제1 허니콤몸체(12)를 둘러싸는 원주면(4)을 가진다. 다수의 전극들(6)은 각각의 경우 제1 허니콤몸체(12)의 채널(5)로 삽입되고 제1 후면(26)을 넘어 제1 길이(8)로 돌출된다.

도 3의 실시예에 따라, 몇몇의 전극들(6)의 제1 길이(8)는 다를 수 있다(본 발명에서는 명확하게 하기 위해 단지 3개의 전극들만이 도시되며, 이들 3개 전극모두는(정위, 모양, 길이 등등) 상이하지만, 필수적인 것은 아님). 도 4에 나타난 실시예에서, 전극들(6)의 제1 길이(8)는 동일하다. 그러나, 도 4에서 제1 후면(26)은 오목한 형상이다. 전극들(6)의 내부 끝부(7)는 또한 본 발명에서 오목한 형상을 형성한다. 예를 들어, 제2 허니콤몸체는 도 4에 따른 제1 허니콤몸체(12)에 마주하여 배치되는 것이 가능하고, 상기 제2 허니콤몸체는 상응하는 볼록한 형상을 가지며, 이 결과 상기 제1 허니콤몸체(12)와 상기 제2 허니콤몸체 사이의 중간 공간은 곡선형이 된다. 이와 같이 제1 허니콤몸체(12)가 볼록하고 제2 허니콤몸체가 대응되게 오목한 디자인인 것이 가능하다. 또한 중간 공간의 영역에서 제1 허니콤몸체(12)와 제2 허니콤몸체 사이의 제2 거리가 변하고 및/또는 전극들(6)과 제2 허니콤몸체 사이의 제1 거리가 변하는 것이 가능하다. 이처럼, 중간 공간의 특정 영역에서 전기장 및/또는 플라즈마의 바람직한 형성을 이루는 것이 가능하며, 동시에, 허니콤몸체를 가로지르는 배기 가스의 유동 분포에 선택적인 영향을 끼치는 것이 가능하다.

전극들은 다양하게 디자인될 수 있다. 도 3에서, 전극들(6)의 끝부(7)의 3개의 다른 실시예들이 나타난다. 최상위 전극(6)은 굽힘부 또는 접힘부(kint)를 가지고 있다. 중앙 전극(6)은 원뿔모양으로 테이퍼진 선단(10)를 가진다. 선택적으로, 전극(6)은 평탄한 선의 형상으로 끝나는 나사 드라이버의 스타일로 형성된 선단을 가질 수 있다. 최저부 전극(6)은 직선형이거나, 평판하거나, 또는 선택적으로, 무딘 끝부(7)로 형성된다. 본 발명에 나타나지 않는 추가적인 실시예에서, 전극들(6)이 다수의 점들 또는 둥근 끝부(7)를 가진 톱니형 디자인의 끝부(7)를 가지는 것이 가능하다. 전극들(6)은 각각 지름(9)을 가지며, 이와 관련하여 전극들이 서로 다르게 형성될 수 있다.

도 5는 제1 허니콤몸체(12)의 제1 후면(26)의 평면도를 나타낸다. 각각의 전극들(6)은 이 제1 허니콤몸체(12)에서 개별채널(5)로 삽입된다. 제1 허니콤몸체(12)는 매끄럽게 구성된 금속박(2)을 구비하는 다수의 스택으로부터 구성되며, 모든 금속박이 허니콤몸체의 하우징에 대해 마주한 모서리부에 놓여있는 방식으로 상기 금속박(2)이 코일되고 납땜되거나 용접된다. 제1 허니콤몸체(12)는 제1 방사형구역(23)과 제2 방사형구역(24)을 가지며, 제1 방사형구역(23)의 전극들(6)의 밀도는 제2 방사형구역(24)의 전극들의 밀도와 다르다. 또한 전극들(6)의 끝부 또는 선단의 형상 및/또는 제1 길이가 제1 방사형구역(23)과 제2 방사형구역(24)에서 서로 다를 수 있다. 특히, 제1 방사형구역(23)과 제2 방사형구역(24)에서의 전극들(6) 사이의 거리는 서로 다를 수 있다. 이처럼 서로 다른 전원 공급부를 구역들에 제공하는 것이 가능하여, 상기 구역에서 실행될 전극들의 독립적인 작동을 가능하게 한다. 이러한 수단으로써, 허니콤몸체의 단면에서의 전기장 변화가 가능하다.

도 6은 내연기관(19)과 배기 라인(20)을 가진 자동차를 개략적으로 나타낸 것이며, 본 발명에 따른 배기 가스 처리 장치(11)는 상기 배기 라인(20)에 제공된다.

본 발명은 매우 콤팩트하고 이에 따라 자동차 구성에 사용되기 적합한 배기 가스 처리 장치를 제공한다. 게다가, 본 발명은 배기 가스의 효율적인 세정을 유도하는 전기장의 정교한 세팅을 가능하게 한다. 특히, 배출구에서 발생되는 문제점들이 극복된다.

1: 자동차 2: 금속박
3: 제1 정면 4: 원주면
5: 채널 6: 전극
7: 끝부 8: 제1 길이
9: 지름 10: 선단
11: 배기 가스 처리 장치 12: 제1 허니콤몸체
13: 제2 허니콤몸체 14: 절연체
15: 중간 공간 16: 제1 거리
17: 커버 18: 전원 공급부
19: 내연 기관 20: 배기 라인
21: 제2 길이 22: 제2 거리
23: 제1 방사형구역 24: 제2 방사형구역
25: 제2 정면 26: 제1 후면
27: 제2 후면 28: 거리
29: 필터 재료 30: 편향 구조

Claims (10)

1. 제1 정면(3)과 제2 후면(26)을 가지는, 적어도 부분적으로 전기 전도성의 제1 허니콤몸체(12),
   제2 정면(25)과 제2 후면(27)을 가지는, 적어도 부분적으로 전기 전도성의 제2 허니콤몸체(13),
   상기 제1 허니콤몸체(12)와 상기 제2 허니콤몸체(13) 사이의 중간 공간(15),
   상기 제1 허니콤몸체(12)와 상기 제2 허니콤몸체(13) 사이의 전위 형성을 위한 전원 공급부(18),
   상기 제1 허니콤몸체(12)에 고정되고, 상기 제1 후면(26)을 지나 제1 길이(8)로 상기 중간 공간(15)으로 뻗어있으며, 그리고 상기 제2 허니콤몸체(13)의 상기 제2 정면(25)으로부터 떨어진 제1 거리(16)에 위치한 다수의 전극(6)을 적어도 구비하는 배기 가스 처리 장치(11).
2. 청구항 1에 있어서,
   적어도 하나의 전극(6)의 상기 제1 길이(8)는 다른 전극(6)의 상기 제1 길이(8)와 다른 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 장치(11).
3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   상기 제1 허니콤몸체(12)의 적어도 상기 제1 후면(26) 또는 상기 제2 허니콤몸체(13)의 적어도 상기 제2 정면(25)은 비평면형인 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 장치(11).
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 거리(16)는 5mm 에서 50 mm 사이인 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 장치(11).
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 중간 공간(15)을 둘러싸는 절연체(14)가 제공되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 장치(11).
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 전원 공급부(18)는 상기 제1 허니콤몸체(12)와 상기 제2 허니콤몸체(13) 사이에 5kV 이상의 전압을 생성하도록 설정된 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 장치(11).
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 허니콤몸체(12)는 적어도 부분적으로 구성된 금속박(2)을 하나 이상 가지며, 상기 제2 허니콤몸체(13)는 적어도 하나의 필터재료(29)를 가지며,
   이때 상기 필터재료는 다수의 와이어 필라멘트에 의해 형성된 금속의 직포 또는 부직포인 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 장치(11).
8. 청구항 1에 따른 배기 가스 처리 장치(11)를 구비하여 수트 입자를 포함한 배기 가스를 처리하는 방법으로서, 전기장이 제1 허니콤몸체(12)와 제2 허니콤몸체(13) 사이에 적어도 일시적으로 적용되고, 이 결과 상기 배기 가스 처리 장치(11)를 통해 유동하는 수트 입자의 적어도 일부가 적어도 이온화되거나 덩어리되고 상기 제2 허니콤몸체(13)에 퇴적되는 배기 가스를 처리하는 방법.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 전극의 제1 세트는 상기 전극(6)의 제2 세트와 다르게 작동되는 것을 특징으로 하는 배기 가스를 처리하는 방법.
10. 내연기관(19)으로부터 나온 배기 가스를 처리하기 위해, 청구항 1에 따른 배기 가스 처리 장치(11), 및 상기 내연기관(19)을 가지는 자동차(1).

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