CN107810402B - 用于空气污染测量分析的预处理装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于空气污染测量分析的预处理装置及方法，其提供一种如下的预处理装置及方法：其包括旋风分流器主体、旋风分流器主体的外周缘部的铝或铜等的块部件及包围块部件的冷却单元，将引入旋风分流器主体的污染气体冷却为预定的范围，从而通过晶化来去除包含在燃烧气体中的水分，另外通过旋风分离原理而从燃烧气体分离颗粒状物质。

Description

用于空气污染测量分析的预处理装置及方法

技术领域

本发明涉及用于空气污染分析的预处理装置及方法，更具体地，涉及如下的用于空气污染测量分析的预处理装置及方法：在将燃烧气体的温度调节为预定的范围之后冷却，从而引导包含在燃烧气体中的水分的晶化，因此能够将包含在要测量的燃烧气体内的水分和颗粒状物质有效地去除。

背景技术

因城市人口的增加及不慎重的自然破坏等，我们的自然环境越来越被荒废。特别地，随着工业的急速发展而导致的环境污染已不再是局限于一部分国家的问题，说它是地球上的所有国家所面临的应深刻考虑并需要采取措施的问题也不为过。

作为对这样的环境污染问题的应对方案，可大分为抑制污染物质的排出或去除因不得不排出而被排出的污染物质的技术研发。

其中，为了抑制污染物质的排出，针对各个排出源规定排出许可基准而进行管理及控制，一般情况下，执行用于确认污染物质的排出量或排出浓度的监视，而这样的排出监视在环境污染防止与控制领域中占非常重要的部分。

特别地，对在环境污染中的由化石燃料的燃烧或各种制造工序等而引起的空气污染物质进行监视的装置通常采用基于光学设备的测量方式。但是，这些监视装置因包含在要测量的气体状物质中的水分或颗粒状物质，在很多情况下，难以掌握包含在燃烧气体中的空气污染物质的正确的物质名或浓度。

因此，为了准确掌握污染物质和其浓度，需要将导致测量或分析难以进行的水分或颗粒状物质事先去除之后导入到测量装置，并且作为这样的预处理方法，有时使用过滤器。但是，在过滤器的情况下，不仅将水分或颗粒状物质去除，而且在过滤器中被去除的水分或颗粒状物质还形成其他的过滤体，由此还有可能将不应去除的物质即要测量的气体状污染物质也一并去除，因此难以准确掌握污染物质。

为了解决这样的问题，在作为以往技术的韩国公开专利公报第2006-0039465号中公开了用于去除水分的预处理装置。该专利公报涉及如下的具备用于空气污染分析的水分预处理单元的预处理装置：在这样的预处理装置的内部，在内周缘具备用于将水分冷却并凝固的玻璃管，另外在玻璃管内部还形成有一次性的用于去除水分的棉纱层。并且，在预处理装置的下部具备执行冷却凝缩及热脱附的帕尔帖捕集器，由此在完成试料捕集部的试料捕集之后，为了去除水分而进行加热驱动。

但是，在以往的技术中，虽然利用帕尔帖捕集器而能够去除包含在气体中的水分，但仍难以去除颗粒状物质，由此可导致分析结果的误差。

另外，在以往的技术中，帕尔帖捕集器仅设于预处理装置的一侧面，因此不仅难以控制温度，而且还不能迅速地冷却，并且还需要另设玻璃管，因此装置结构变复杂。

发明内容

技术课题

本发明是鉴于如上述的问题而研发的，本发明的目的在于提供一种如下的用于空气污染测量分析的预处理装置及方法：将包含在燃烧气体等中的水分和颗粒状物质完全去除，由此确保对空气污染物质的监视装置的可靠性，进而通过结构的简化，容易进行装置的检修等维修管理。

用于解决技术课题的手段

作为用于解决所述问题的本发明的第1实施例，用于空气污染测量分析的预处理装置的特征在于，其包括：燃烧气体引入管(2)，其供包含有要测量的空气污染物质的燃烧气体引入，且设于圆筒部(1)的一侧面；燃烧气体排出管(3)，其供包含在燃烧气体中的水分和颗粒去除之后排出，且位于圆筒部(1)的中央上部；及旋风分流器主体(100)，其排出被去除的水分和颗粒状物质，且具备设于圆筒部(1)的下部的圆锥部(4)的排出口，旋风分流器主体(100)具备对包含空气污染物质的燃烧气体进行冷却的冷却单元及对燃烧气体进行加热的加热单元。

另外，本发明的第1实施例的用于空气污染测量分析的预处理装置的特征在于，冷却单元为第1冷却帕尔帖(21)和第2冷却帕尔帖(22)，加热单元为加热帕尔帖(31)。

另外，本发明的第1实施例的用于空气污染测量分析的预处理装置的特征在于，在引入管(2)的一侧面具备第1冷却帕尔帖(21)，并在另一侧面具备加热帕尔帖(31)，在圆筒部(1)和圆锥部(4)具备第2冷却帕尔帖(22)。

另外，本发明的第1实施例的用于空气污染测量分析的预处理装置的特征在于，在圆筒部(1)和圆锥部(4)的外周缘部具备铝或铜等的块部件(40)，在块部件(40)的外周缘部具备第2冷却帕尔帖(22)。

另外，本发明的第1实施例的用于空气污染测量分析的预处理装置的特征在于，其还包括：引入气体温度传感器(5)，其设于引入管(2)，用于测量包含空气污染物质的燃烧气体的温度；及圆锥部温度传感器(6)，其用于测量圆锥部(4)的温度。

另外，本发明的第1实施例的用于空气污染测量分析的预处理装置的特征在于，其还具备：湿度传感器(7)，其配置在引入管(2)内，用于测量包含空气污染物质的燃烧气体的湿度。

另外，本发明的第1实施例的用于空气污染测量分析的预处理装置的特征在于，其还包括：保护盒(60)，其收纳旋风分流器主体；及玻璃纤维层(50)，其填充于保护盒(60)与旋风分流器主体(100)之间，用于隔热。

另外，本发明的一实施例的用于空气污染测量分析的预处理方法的特征在于，包括：将包含要测量的空气污染物质的燃烧气体引入旋风分流器主体(100)的步骤(S100)；通过设于旋风分流器主体的外周缘部的冷却单元而进行冷却，从而将包含于燃烧气体的水分晶化，并且将一部分颗粒状物质附着到晶化的水分颗粒的步骤(S120)；将晶化的水分颗粒和附着于水分颗粒的颗粒状物质附着或沉积到旋风分流器主体(100)的内周缘的壁面部，将去除了水分颗粒和颗粒状物质的燃烧气体从旋风分流器主体(100)的上部排出的步骤(S140)；使加热的气体引入旋风分流器主体(100)而将附着到旋风分流器主体(100)的内周缘的壁面部的晶化的水分颗粒溶解的步骤(S160)；及将溶解的水分和颗粒状物质排出到旋风分流器主体外部的步骤(S180)。

另外，本发明的一实施例的用于空气污染测量分析的预处理方法的特征在于，未附着到晶化的水分颗粒的包含在燃烧气体中的颗粒状物质因旋风分离原理而沉积。

另外，本发明的一实施例的用于空气污染测量分析的预处理方法的特征在于，设于旋风分流器主体的外周缘部的冷却单元为第2冷却帕尔帖(22)，冷却温度被冷却为-20±10℃。

另外，本发明的一实施例的用于空气污染测量分析的预处理方法的特征在于，在将燃烧气体引入旋风分流器主体(100)的步骤中将燃烧气体的温度保持为70±10℃，利用引入管(2)一侧面的第1冷却帕尔帖(21)和另一侧面的加热帕尔帖(31)而调整为温度范围。

作为用于解决上述的问题点的本发明的第2实施例，用于空气污染测量分析的预处理装置的特征在于，其包括：燃烧气体分配部(115)，其形成有上表面的第1开口部(110)和下表面的多个第2开口部(120)，且在内部具备空的空间部；冷温块部件(200)，其形成有多个穿孔的圆筒部；冷块部件(300)，其形成有与冷温块部件(200)的圆筒部(240)相应的圆筒部(330)，并位于冷温块部件(200)的底部；管束(400)，其插入冷温块部件(200)和冷块部件(300)的圆筒部(240)和圆筒部(330)，上侧和下侧的末端部分别形成为突出到冷温块部件(200)和冷块部件(300)的外部的长度，上侧的末端部贯穿冷温块部件(200)之后插入燃烧气体分配部(115)的第2开口部(120)而位于燃烧气体分配部(115)的空的空间部内；插口部(500)，其收纳突出到冷块部件(300)的外部的管束(400)的下侧的末端部；及盖(600)，其与插口部(500)结合。

另外，本发明的第2实施例的预处理装置的特征在于，在冷温块部件(200)的一侧面具备第3冷却帕尔帖(210)，在另一侧面具备第2加热帕尔帖(220)，在冷块部件(300)形成有第4冷却帕尔帖(310)。

另外，本发明的第2实施例的预处理装置的特征在于，在盖(600)的底部还具备

字形分支管(610)和三通阀(620)。

另外，本发明的第2实施例的预处理装置的特征在于，其还具备插入燃烧气体分配部(10)的第1开口部(110)的燃烧气体引入管(700)，在燃烧气体引入管(700)的一侧面还具备用于测量引入气体的温度的引入气体温度传感器(710)。

另外，本发明的第2实施例的预处理装置的特征在于，其还包括：冷温块部件温度传感器(230)，其用于测量冷温块部件(200)的温度；冷块部件温度传感器(320)，其用于测量冷块部件(300)的温度。

另外，本发明的第2实施例的预处理装置的特征在于，用于测量引入燃烧气体引入管(700)的气体的湿度的第2湿度传感器(130)安装在燃烧气体分配部(115)的内部。

另外，本发明的第2实施例的预处理装置的特征在于，其还包括：第2保护盒(800)，其收纳燃烧气体分配部(115)、冷温块部件(200)、冷块部件(300)及盖(600)；及第2玻璃纤维层(900)，其内置于第2保护盒(800)和燃烧气体分配部(115)、冷温块部件(200)、冷块部件(300)及盖(600)之间的空间部。

另外，本发明的第2实施例的用于空气污染测量分析的预处理方法的特征在于，其包括：将包含要测量的空气污染物质的燃烧气体引入燃烧气体引入管(700)的第1步骤(S200)；将引入燃烧气体引入管(700)的燃烧气体分配到管束(400)的第2步骤(S210)；将从管束(400)分配的气体冷却而将包含在燃烧气体中的水分晶化的第3步骤(S220)；及将晶化的水分颗粒附着到管束(400)的内部壁面的第4步骤(S230)。

另外，本发明的第2实施例的预处理方法的特征在于，在将水分晶化的第3步骤(S220)中，包含在燃烧气体中的颗粒状物质在水分被晶化时被附着或附着到已被晶化的水分。

另外，本发明的第2实施例的预处理方法的特征在于，在第4步骤(S230)之后还包括：引入被加热的气体而将附着到管束(400)的内部壁面的晶化的水分颗粒溶解的第5步骤(S240)；及将溶解的水分排出到外部的第6步骤(S250)。

另外，本发明的第2实施例的预处理方法的特征在于，其还包括：将分配到管束(400)的燃烧气体的温度调节为70±10℃的第2-1步骤(S215)。

另外，本发明的第2实施例的预处理方法的特征在于，在第3步骤(S220)中的冷却温度为-20±10℃的范围。

发明效果

本发明的第1实施例的用于空气污染测量分析的预处理装置及方法利用冷却单元而冷却燃烧气体，并利用旋风分离器的离心力，因此不仅能够去除包含在燃烧气体中的水分，还能够将颗粒状物质一并去除，由此具有能够确保空气污染测量结果的可靠性的效果。另外，在旋风分流器主体的外周缘部具备冷却单元和加热单元，从而能够容易调节燃烧气体的温度。

并且，根据本发明的第2实施例，利用简单的温度差异而去除包含在燃烧气体中的水分，因此能够实现装置的简单化和可靠性。另外，在本发明中，利用帕尔帖效应而调节燃烧气体的温度，因此不仅能够容易执行燃烧气体的温度调节，而且还能够实现经济化。

附图说明

附图起到与说明书一起帮助进一步理解本发明的技术思想的作用，因此本发明不限于这样的附图中所记载的事项。

图1是本发明的第1实施例的用于空气污染测量分析的预处理装置的主视图。

图2是以图1的A-A为基准从上方观察的横截面图。

图3是本发明的第1实施例的用于空气污染测量分析的预处理装置的分解图。

图4是本发明的第1实施例的用于空气污染测量分析的预处理装置的侧面图。

图5是用于说明本发明的第1实施例的用于空气污染测量分析的预处理方法的流程图。

图6是本发明的第2实施例的预处理装置的前截面图。

图7是图6中B-B方向的截面图。

图8是图6中C-C方向的截面图。

图9是图6中三通阀(620)的侧面图。

图10是本发明的第2实施例的预处理装置的分解立体图。

图11是图10所示的分解立体图的组装图。

图12是本发明的第2实施例的预处理装置的插口部和盖部的放大图。

图13是用于说明本发明的第2实施例的用于空气污染测量分析的预处理方法的流程图。

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明的结构进行更具体的说明。本发明可进行各种变形，可具备各种形态，在此将特定实施例例示于附图，并在正文中进行详细说明。

本申请中，“包括”或“具备”等用语用来指定在说明书中记载的特征、数字、步骤、动作、构成要件、零件或它们的组合的存在，并不是要预先排除一个或一个以上的其他特征或数字、步骤、动作、构成要件、零件或这些组合的存在或附加的可能性。

另外，只要未作特别定义，包括技术用语及科学用语在内的所有用语具备与本领域技术人员通常所理解的意思相同的意思。对于通常使用的词典中定义的用语，应解释为具备与相关技术的文中的意思一致的意思，在本申请中未进行明确定义的情况下，不解释成理想或非常公式性的意思。

下面，参照附图，对本发明的用于空气污染测量分析的预处理装置及方法进行详细说明。

第1实施例的结构

图1是本发明的第1实施例的用于空气污染测量分析的预处理装置的主视图，图2是以图1的A-A为基准从上方观察的俯视图。如图1及图2所示，本发明的预处理装置大致包括：旋风分流器主体(100)；冷却单元；加热单元；由铝或铜等传热性物质构成的块部件(40)及保护盒(60)。

对上述的各个构成部件详细说明如下：首先，旋风分流器主体(100)具备：圆筒部(1)，其在内部具备空间部，并垂直地配置；上宽下窄结构的圆锥部(4)，其与圆筒部(1)连通，上部的直径与圆筒部(1)相同，以与圆筒部(1)连接，直径随着靠近下部而逐渐减小；燃烧气体引入管(2)，其设于圆筒部(1)的一侧面而供包含要测量的空气污染物质的燃烧气体引入；及燃烧气体排出管(3)，其位于圆筒部(1)的中央的上部，将被进行预处理的燃烧气体引导到后端的污染物质分析装置。

另外，在上宽下窄结构的圆锥部(4)的下端具备排出口(8)，由此将包含在后述的燃烧气体中的水分和颗粒排出。

如上述的旋风分流器主体(100)的结构为公知的结构，因此省略更详细的说明。

在本发明的预处理装置中，为了去除引入旋风分流器主体(100)的燃烧气体中包含的水分和颗粒，在燃烧气体引入管(2)具备冷却单元和加热单元，在圆筒部(1)和圆锥部(4)具备冷却单元，这一点是本发明的一个重要特征部分。

参照图3及图4，关于冷却单元和加热单元进一步说明如下：在燃烧气体引入管(2)的一侧面具备第1冷却帕尔帖(21)，并在另一侧面形成有加热帕尔帖(31)。

在此，在燃烧气体引入管(2)将第1冷却帕尔帖(21)和加热帕尔帖(31)一并形成是为了将引入引入管(2)的燃烧气体的温度保持在一定的范围。即，因为在燃烧气体的温度过低的情况下，水分可能被凝缩，另外在燃烧气体的温度过高的情况下，难以期待充分的姆佩巴效应。

姆佩巴(Mpemba)效应是指，在冷却条件下，温度高的水比温度低的水更快速结冰的现象，当水分子相互靠近时，通过分子之间的氢键(hydrogen bond)而互相吸引，此时氢和氧原子之间的共价键(covalent bond)变长而蓄积能量。当将这样的水煮开时，氢键(Hydrogen bond)变长，从而水的密度减小，此时共价键(covalen t bond)又重新缩小并将所蓄积的能量放出。即，在蓄积了更多能量的热水在冷却时更快速地放出能量，因此快速地结冰。

另外，在圆筒部(1)和圆锥部(4)的外周缘部形成第2冷却帕尔帖(22)，从将所引入的燃烧气体的温度冷却到-20±10℃。由此，包含在所引入的燃烧气体中的水分通过冷却而被晶化，另外水分结晶体起到捕获包含在燃烧气体中的一部分颗粒的作用。

在此，关于冷却单元和加热单元，只要是能够达到相同的功能及作用效果的冷却(例如：冷却器)或加热单元(例如：电加热器)，则不作特别限定，但优选为利用帕尔帖效应的第1、2冷却帕尔帖(21，22)、加热帕尔帖(31)。

利用帕尔帖效应(Peltier effect)的第1冷却帕尔帖(21)、第2冷却帕尔帖(22)和加热帕尔帖(31)作为对特定局部部位进行冷却或供热的装置，其原理为通过如下现象而进行电子冷却：其为一种热泵现象，在将两个彼此不同的金属线的两端接合之后在电路流动直流电时，在一侧接合部产生吸热，在另一侧接合部产生发热，当向相反方向流动电流时，产生相反的吸热和发热。因此，利用这样的原理的第1冷却帕尔帖(21)、第2冷却帕尔帖(22)和加热帕尔帖(31)具备能够将特定位置的温度准确地保持为所希望的温度的优点。

另外，在圆筒部(1)和圆锥部(4)的外周缘部配置有传热率优异且比重低的铝或铜等的块部件(40)，另外铝或铜等的块部件(40)被设计为包围第2冷却帕尔帖(22)的结构。在此，铝或铜等的块部件(40)的内侧面为与圆筒部(1)和圆锥部(4)对应的形状，而外侧面为长方体形状。

因如上述这样的结构，可期待通过第2冷却帕尔帖(22)而进行的迅速的热放出，而且在长方体形状的铝或铜等的块部件(40)的外侧面具备第2冷却帕尔帖(22)，因此具备可容易进行第2冷却帕尔帖(22)的脱离、附着及维修的优点。

另外，本发明的预处理装置还包括收纳旋风分流器主体(100)、冷却单元及加热单元的保护盒(60)。保护盒(60)用来从外部冲击中保护旋风分流器主体(100)、冷却单元及加热单元，并且由隔热效果优异的玻璃纤维层(50)来填充保护盒(60)与旋风分流器主体(100)之间的空间部。因此，不仅能够通过第2冷却帕尔帖(22)而将圆锥部(4)的温度保持为-20±10℃，而且还能够切断与外部之间的热交换，因此能够实现有效的能量管理。

在此，为了测量包含在空气污染物质中的燃烧气体的温度，在引入管(2)的一侧部具备引入气体温度传感器(5)，且还具备用于测量圆锥部(4)的温度的圆锥部温度传感器(6)。这样的引入气体温度传感器(5)和圆锥部温度传感器(6)用于将所引入的气体和圆锥部(4)内部的气体温度保持为所希望的范围，用于将包含在燃烧气体中的水分和颗粒的去除效果最大化。

虽然在所附的附图中图示为具备2个温度传感器，但本领域技术人员应该明白，根据需要可对温度传感器的设置数量或设置部位进行各种变形。

另外，在本发明中为了掌握包含于包含在空气污染物质中的燃烧气体的湿度，在引入管(2)的一侧部可具备湿度传感器(7)。

即，在引入的燃烧气体的湿度为一定基准值以上的情况下，湿度传感器(7)减少燃烧气体流量，另外在引入的燃烧气体的湿度为一定基准值以下的情况下，湿度传感器(7)增加燃烧气体流量等而根据引入的燃烧气体的湿度而增减燃烧气体流量，其结果可引导在旋风分流器主体内部壁面均匀地形成水分结晶体。

另外，还可包括控制器(9)，该控制器(9)对温度传感器(5，6)、湿度传感器(7)、冷却单元、加热单元等进行控制并调节。这样的控制器(9)可以是微电脑或CPU等。

第1实施例的动作

下面，参照所附的图5而对本发明的第1实施例的用于空气污染测量分析的预处理方法进行说明。

本发明的第1实施例的预处理方法包括：将需要进行预处理的燃烧气体引入到旋风分流器主体(100)的步骤(S100)；通过冷却单元而冷却，从而将包含在燃烧气体中的水分晶化，并将一部分颗粒状物质附着到晶化的水分颗粒的步骤(S120)；将晶化的水分颗粒和颗粒状物质附着或沉积到旋风分流器主体(100)，并排出去除了水分等的燃烧气体的步骤(S140)；将加热的气体引入旋风分流器主体(100)而溶解晶化的水分颗粒的步骤(S160)；及将所溶解的水分和颗粒状物质排出到外部的步骤(S180)。

对预处理方法的构成详细说明如下：为了去除在进行空气污染测量分析时起到干扰物质作用的燃烧气体中包含的水分和颗粒，向设于形成旋风分流器主体(100)的圆筒部(1)的一侧面的燃烧气体引入管(2)引入燃烧气体。

在此，优选将所引入的燃烧气体的温度保持为70±10℃。即，因为在燃烧气体的温度过于低的情况下，水分有可能被凝缩，另外在燃烧气体的温度过高的情况下，难以期待充分的姆佩巴效应。

另外，燃烧气体的温度调节可由引入管(2)一侧面的第1冷却帕尔帖(21)和另一侧面的加热帕尔帖(31)来体现。

如上述，在将燃烧气体的温度调节为70±10℃范围之后，利用设于圆筒部(1)和圆筒部(1)的下部的圆锥部(4)的外周缘部的冷却单元而将所引入的燃烧气体冷却。在此，通过冷却部件(20)而实现的冷却温度优选保持为-20±10℃，通过这样的温度范围，蒸汽状态的水分被晶化，沿着旋风分离器内部中的气体的流动而流动，并附着到圆筒部(1)或圆锥部(4)的内侧壁面。另外，被晶化的水分颗粒与颗粒状物质相互冲撞，从而一部分颗粒状物质附着到水分结晶体。

当然，即便水分结晶体或颗粒状物质未附着到圆筒部(1)或圆锥部(4)的内侧壁面，但通过使流体旋流，并向包含在流体中的颗粒作用离心力而从液体分离而捕获的旋风分离器装置的特征，未被附着的结晶体或颗粒状物质可通过设于圆锥部(4)的下部的排出口(8)而去除。

另外，为了去除附着到圆筒部(1)或圆锥部(4)的内侧表面的水分结晶体，可通过燃烧气体引入管(2)而向反方向供给暖和的气体。

在此，关于冷却单元和加热单元，只要是能够达到相同的功能及作用效果的冷却或加热单元，则不作特别限定，但优选为利用帕尔帖效应的第1冷却帕尔帖(21)、第2冷却帕尔帖(22)、加热帕尔帖(31)。

如上所述，本发明能够提供一种通过冷却引入到旋风分流器主体的燃烧气体，从而不仅能够去除包含在燃烧气体内的水分，而且还能够将颗粒状物质一并去除的用于空气污染测量分析的预处理装置及方法。

第2实施例的结构

图6是本发明的第2实施例的预处理装置的前截面图，图7是图6中B-B方向的截面图，图8是图6中C-C方向的截面图，图9是图6中三通阀(620)的侧面图，图10是本发明的第2实施例的预处理装置的分解立体图，图11是图10中所示的分解立体图的组装图，及图12是本发明的第2实施例的预处理装置的插口部和盖部的放大图。

如图6至图12所示，对本发明的第2实施例的预处理装置说明如下：本发明的预处理装置包括：燃烧气体分配部(115)、冷温块部件(200)、冷块部件(300)、管束(400)、插口部(500)、盖(600)及燃烧气体引入管(700)。

对所述各个结构具体说明如下：首先，燃烧气体分配部(115)为内部空的圆筒形，在上部形成有供后述的燃烧气体引入管(700)插入安装的第1开口部(110)，在下表面具有与管束(400)的管数量和大小对应的多个第2开口部(120)，以能够插入安装后述的管束(400)。

因此，被移送到燃烧气体引入管(700)的燃烧气体被供给到燃烧气体分配部(115)之后均匀地分配到插入到燃烧气体分配部(115)内的管束(400)的管，并向后述的冷温块部件(200)和冷块部件(300)移动。

冷温块部件(200)位于燃烧气体分配部(115)的底部，内部形成有多个长长的圆筒形空间，在外侧附加有能够进行加热或冷却的加热部件和冷却部件。另外，用于测量与冷温块部件(200)相接的管束(400)内的燃烧气体温度的冷温块部件温度传感器(230)设于管束(400)的内侧。

即，如图10所具体图示，在冷温块部件(200)的外侧的相对的两个侧面具备作为冷却部件的第3冷却帕尔帖(210)，在未附着有第3冷却帕尔帖(210)的剩余的两侧面形成有作为加热部件的第2加热帕尔帖(220)。将第3冷却帕尔帖(210)和第2加热帕尔帖(220)这样一并设置的理由如下：在与冷温块部件(200)相接的管束(400)内部的燃烧气体低于预定的温度的情况下，驱动第2加热帕尔帖(220)而进行加热，相反地，在与冷温块部件(200)相接的管束(400)内部的燃烧气体高于预定的温度的情况下，驱动第3冷却帕尔帖(210)而降低燃烧气体的温度，其结果能够将燃烧气体的温度调节为预定的范围。

作为第2实施例，当所引入的燃烧气体的温度为80℃以上，则启动冷却功能，在引入的气体温度为60℃以下的情况下，启动加热功能。在此，仅图示了冷却部件和加热部件为利用帕尔帖效应的冷却帕尔帖、加热帕尔帖的情况，但只要是能够达到相同的功能及作用效果的冷却或加热单元，则不作特别限定。

冷块部件(300)具备与冷温块部件(200)相同的形状和结构，但与冷温块部件(200)之间的唯一的区别是在冷块部件(300)的外周面仅形成有作为冷却部件的第4冷却帕尔帖(310)。

即，与冷块部件(300)相接的管束(400)内部的燃烧气体仅执行冷却到预定的温度范围的功能，测量燃烧气体的温度的冷块部件温度传感器(320)配置于与冷块部件(300)相接的管束(400)内侧。

在此，之所以不另设冷温块部件(200)和冷块部件(310)，是为了利用姆佩巴效应而将包含在燃烧气体内的水分快速地晶化。

在考虑这样的姆佩巴效应的本发明中，在冷温块部件(200)中保持较高的温度的条件而对燃烧气体进行加热，在冷块部件(300)中将包含在燃烧气体中的水分冷却为能够晶化的程度，由此去除包含在燃烧气体中的水分。

另外，关于冷温块部件(200)和冷块部件(300)的材质和形状不作特别限定，但为了从与冷温块部件(200)相接的加热部件和冷却部件、与冷块部件(300)相接的冷却部件有效地接收并放出热，优选使用传热率优异且比重低的铝或铜等的材质，另外从加热部件和冷却部件的脱离、附着及维修的容易度的观点来讲，优选为长方体形状。

另外，管束(400)执行如下功能：使从燃烧气体分配部(115)分配的燃烧气体移动，通过姆佩巴效应而使燃烧气体内的水分晶化，并将晶化的颗粒去除。

更具体地，管束(400)为多个管的集合体，插入到冷温块部件(200)和冷块部件(300)的圆筒部(240，330)。另外，管上侧末端部插入燃烧气体分配部(115)的第2开口部(120)，燃烧气体引入该管上侧末端部，下侧末端部与后述的插口部(500)结合。

另外，管束(400)的管数量不受限制，可考虑所引入的燃烧气体的流量、管的直径、管的长度等而决定，管的材质优选由传热率优异的铝或铜及与测量气体的反应性小的石英(quartz)等制得。

接着，参照图12而对插口部(500)和盖(600)的结构说明如下：插口部(500)收纳向冷块部件(300)的外部突出的管束(400)的下侧末端部，插口部(500)构成为与盖(600)结合的密闭结构。

即，为了测量包含在燃烧气体中的污染物质，需要构成为密闭结构，以使经由管束(400)内部的燃烧气体的全部的量被移送到测量装置，插口部(500)将盖(600)和管束(400)相互连接而执行密闭功能。

另外，与插口部(500)连接的盖(600)设有用于改变气体的流动的‘┤’字形分支管(610)和三通阀(620)。

即，在将去除了水分的燃烧气体引入测量装置的情况下，燃烧气体与气体排出口(630)连通，在去除附着到管束(400)内部的水分结晶体的情况下，调节三通阀(620)的开闭方向，以与液体排出口(640)连通。在此，作为去除附着到管束(400)内部的水分结晶体的方法，可将高温的气体注入到管束(400)内部或使用在冷温块部件(200)中加热而加温到预定的温度的气体。

另外，在本发明中为了掌握引入燃烧气体分配部(115)的燃烧气体中所包含的湿度，在燃烧气体分配部(115)的内部空间部还具备第2湿度传感器(130)。即，在引入的燃烧气体的湿度为一定基准值以上的情况下，第2湿度传感器(130)减少燃烧气体的流量，另外在引入的燃烧气体的湿度为一定基准值以下的情况下，第2湿度传感器(130)增加燃烧气体的流量等，根据引入的燃烧气体的湿度而增减燃烧气体的流量，其结果可引导为在管束内部壁面均匀地形成水分结晶体。

本发明的第2实施例作为利用姆佩巴效应的预处理装置，将沿着管束(400)内部而移动的燃烧气体控制为预定的范围非常重要，另外为了防止燃烧气体的泄漏，需要从外部冲击中进行保护。因此，设置有从外部冲击中保护燃烧气体分配部(115)、冷温块部件(200)、冷块部件(300)及盖(600)等的第2保护盒(800)，并在第2保护盒(800)的内部设置有最大限度地抑制与外部的热传递的隔热效果优异的第2玻璃纤维层(900)。

第2实施例的动作

下面，参照所附的图13，对本发明的第2实施例的用于空气污染测量分析的预处理方法进行说明。

本发明的第2实施例的预处理方法包括：从燃烧气体引入管(700)引入燃烧气体的第1步骤(S200)；将所引入的燃烧气体分配到管束(400)的第2步骤(S210)；将所分配的气体冷却而将包含在燃烧气体中的水分晶化的第3步骤(S220)；及将晶化的水分颗粒附着到管束(400)内部壁面的第4步骤(S230)；引入加热的气体而溶解附着到管束(400)内部壁面的晶化的水分颗粒的第5步骤(S240)；及将所溶解的水分排出到外部的第6步骤(S250)。

对预处理方法的构成进行详细说明如下：为了去除在空气污染测量分析时起到干扰物质作用的燃烧气体中所包含的水分，向燃烧气体引入管(700)引入要测量的燃烧气体。

这样，燃烧气体均匀地分配到插入安装到冷温块部件(200)和冷块部件(300)的圆筒部，并且与燃烧气体分配部(115)连通的多个管集合而构成的管束(400)。此时，驱动设于冷温块部件(200)的外侧面的冷却部件和加热部件而进行调整，以使燃烧气体的温度对应于预定范围，然后驱动冷块部件(300)外侧的冷却部件而冷却燃烧气体。在此，冷温块部件(200)以将所引入的燃烧气体的温度保持为70±10℃的方式可变动地操作冷却部件和加热部件，在冷块部件(300)中将燃烧气体的温度调节为-20±10℃。

如上述，根据姆佩巴效应，在冷温块部件(200)中加热的水分通过冷块部件(300)而形成水分结晶体，这样的水分结晶体附着到管束(400)内部壁面而去除燃烧气体的水分。

另外，通过冷块部件(300)而形成的水分结晶体捕获包含在燃烧气体中的一部分颗粒而形成结晶体，另外还可在附着到壁面的水分结晶体中捕获颗粒，因此还可期待去除包含在燃烧气体中的一部分颗粒。

在冷温块部件(200)中的燃烧气体的温度为小于60℃的情况下，水分被凝缩或与冷块部件(300)之间的温度差异小，因此难以期待充分的姆佩巴效应，在燃烧气体温度超过80℃的情况下，不仅消耗不必要的能量，而且与冷块部件(300)之间的温度差异小，因此仍然难以期待充分的姆佩巴效应。

另外，在冷块部件(300)中的燃烧气体温度超过-10℃的情况下，从帕尔帖内部生成的冰结晶体面积减小，并且在冷块部件(300)中的的燃烧气体温度小于-30℃的情况下，不仅可导致目标气体成分的消失，而且需要较多的能量，因此效率不高，故优选调整为上述范围。

当通过如上述的过程而生成的水分结晶体持续地附着到管束(400)内部壁面时，管束(400)的直径减小，由此向燃烧气体引入管(700)供给的压力增加或冷块部件(300)的冷却效率下降。因此，无需去除附着到管束(400)内部的水分结晶体。为了去除水分结晶体，在转换三通阀(620)之后，向管束(400)的内部注入高温的气体或注入在冷温块部件(200)中加热成预定的温度的气体而实现。

如上述，本发明可提供如下的用于空气污染测量分析的预处理装置及方法：在冷温块部件(200)和冷块部件(300)的外侧附加冷却部件或冷温部件而将燃烧气体的温度急速地冷却，从而能够去除包含在燃烧气体内的水分。

虽然以上对本发明的优选实施例进行了说明，但本领域技术人员应该明白，在不脱离本发明的要旨和范围的情况下，可进行其他各种修改及变形，而这样的变更及修改均包括在所附的权利要求书的范围。

(符号说明)

1：圆筒部，

2：引入管，

3：排出管，

4：圆锥部，

5：引入气体温度传感器，

6：圆锥部温度传感器，

7：湿度传感器，

8：排出口，

9：控制器，

21：第1冷却帕尔帖，

22：第2冷却帕尔帖，

31：加热帕尔帖，

40：块部件，

50：玻璃纤维层，

60：保护盒，

100：旋风分流器主体，

110：第1开口部，

115：燃烧气体分配部，

120：第2开口部，

130：第2湿度传感器，

200：冷温块部件，

210：第3冷却帕尔帖，

220：第2加热帕尔帖，

230：冷温块部件温度传感器，

240：圆筒部，

300：冷块部件，

310：第4冷却帕尔帖，

320：冷块部件温度传感器，

330：圆筒部，

400：管束，

500：插口部，

600：盖，

610：分支管，

620：三通阀，

630：气体排出口，

640：液体排出口，

700：燃烧气体引入管，

710：引入气体温度传感器，

800：第2保护盒，

900：第2玻璃纤维层。

Claims (7)

1.一种用于空气污染测量分析的预处理装置，其特征在于，

所述预处理装置由如下部分构成：燃烧气体引入管(2)，其供包含有要测量的空气污染物质的燃烧气体引入，且设于圆筒部的一侧面；排出被预处理的燃烧气体的燃烧气体排出管(3)，其供包含在所述燃烧气体中的水分和颗粒去除之后排出，并位于所述圆筒部的中央上部；及旋风分流器主体(100)，其具备排出口(8)，该排出口(8)排出被去除的水分和颗粒状物质，且位于所述圆筒部的下部的圆锥部(4)，

所述旋风分流器主体(100)还具备对包含所述空气污染物质的燃烧气体进行冷却的冷却单元及对所述燃烧气体进行加热的加热单元，

所述冷却单元为冷却帕尔帖，所述加热单元为加热帕尔帖(31)，

在所述引入管(2)的一侧面具备第1冷却帕尔帖(21)，且在另一侧面具备加热帕尔帖(31)，所述圆筒部(1)和所述圆锥部(4)具备第2冷却帕尔帖(22)。

2.根据权利要求1所述的用于空气污染测量分析的预处理装置，其特征在于，

在所述圆筒部(1)和所述圆锥部(4)的外周缘部具备铝或铜材质的块部件(40)，在所述块部件(40)的外周缘部具备一对第2冷却帕尔帖(22)。

3.根据权利要求2所述的用于空气污染测量分析的预处理装置，其特征在于，该预处理装置还包括：

引入气体温度传感器(5)，其设于所述引入管(2)，用于测量包含所述空气污染物质的燃烧气体的温度；及圆锥部温度传感器(6)，其用于测量所述圆锥部(4)的温度。

4.根据权利要求2所述的用于空气污染测量分析的预处理装置，其特征在于，

在所述引入管(2)内还具备湿度传感器(7)，以测量包含所述空气污染物质的燃烧气体的湿度。

5.根据权利要求1所述的用于空气污染测量分析的预处理装置，其特征在于，该预处理装置还包括：

保护盒(60)，其收纳所述旋风分流器主体；及玻璃纤维层(50)，其填充于所述保护盒(60)与所述旋风分流器主体(100)之间，用于隔热。

6.一种用于空气污染测量分析的预处理方法，其特征在于，包括：

将包含要测量的空气污染物质的燃烧气体引入旋风分流器主体(100)的步骤(S100)；

通过设于所述旋风分流器主体的外周缘部的冷却单元进行冷却，从而将包含于所述燃烧气体的水分晶化，并且将一部分颗粒状物质附着到所述晶化后的水分颗粒的步骤(S120)；

将所述晶化后的水分颗粒和附着于所述水分颗粒的颗粒状物质附着或沉积到所述旋风分流器主体的内周缘壁面部，将去除了所述水分颗粒和颗粒状物质的燃烧气体从所述旋风分流器主体的上部排出的步骤(S140)；

使加热的气体引入所述旋风分流器主体(100)而将附着到所述旋风分流器主体(100)的内周缘的壁面部的晶化后的水分颗粒溶解的步骤(S160)；及

将所述溶解的水分和颗粒状物质排出到所述旋风分流器主体外部的步骤(S180)，

设于所述旋风分流器主体的外周缘部的冷却单元为第2冷却帕尔帖(22)，冷却温度被冷却为-20±10℃，

在将所述燃烧气体引入旋风分流器主体的步骤中将所述燃烧气体的温度保持为70±10℃，利用引入管(2)的一侧面的第1冷却帕尔帖(21)和另一侧面的加热帕尔帖(31)而调整为所述温度范围。

7.根据权利要求6所述的用于空气污染测量分析的预处理方法，其特征在于，

未附着到所述晶化后的水分颗粒的包含在燃烧气体中的颗粒状物质因旋风分离原理而沉积。

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