KR100726207B1

KR100726207B1 - 벽면 공기 유입식 컴팩트 미니 터널 희석장치

Info

Publication number: KR100726207B1
Application number: KR1020050015417A
Authority: KR
Inventors: 김용진; 한방우; 황순철
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2005-02-24
Filing date: 2005-02-24
Publication date: 2007-06-11
Also published as: KR20060094331A

Abstract

본 발명은 자동차 엔진을 포함하는 배출가스 내에 포함된 부유 입자를 측정할 때, 입자 측정기 전단에 설치하여 입자를 희석하는 희석장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 하우징내에 희석터널이 형성되며, 상기 희석터널내에 이젝터 노즐이 위치하며, 상기 이젝터 노즐 내부에 샘플링 프로브가 위치하며, 외부의 청정 희석 공기는 분기관을 통해 나누어져 공기 통로관에 의하여 일측은 희석터널의 후단에 마련된 후단유입통로를 통하여, 타측은 희석터널의 전단에 위치한 전단 유입구로 분배되어 유입되며, 상기 샘플링 프로브를 통하여 유입되는 측정입자와 혼합되도록 이루어진 벽면 공기 유입식 컴팩트 미니 터널 희석장치에 관한 것이다.

특히 본 발명은 일반적인 입자계수기 또는 입자측정만으로는 측정할 수 없는 고농도의 불안정한 배출 입자가 발생할 때 입자의 손실을 최소화하면서 유구되는 정확한 희석비를 가질 수 있도록 하는 희석기에 관한 것으로서, 이를 위해 본 발명은 상기 희석기를 전단과 후단에 위치하여 정확한 청정공기의 유량을 공급할 수 있는 질량유량 조절장치와, 벽면 공기 유입식 소형 터널을 사용하여 입자와 청정공기를 입자 손실 없이 균일하게 혼합하는 한편, 전기히터를 이용하여 혼합터널 내부가 일정한 온도구배를 가져 급격한 온도변화에 따른 입자의 변형을 막는 수단으로 제공한다.

이와 같이 질량유랑 조절장치, 벽면 공기 유입식 소형터널과 전기히터로 구성된 희석기에 의해 입자의 손실과 변형은 최소화하면서도 작동방법은 간편하며, 정확한 희석비를 가질 수 있다.

질량유량 조절장치, 희석, 입자계수기, 희석비

Description

벽면 공기 유입식 컴팩트 미니 터널 희석장치 {Compact Mini-tunnel type dilutor system using wall air entrance}

도 1은 종래의 기술에 따른 희석장치를 나타낸 개략도,

도 2는 본 발명에 따른 희석장치를 나타낸 개락도,

도 3은 도2의 희석장치의 소형 터널부에서의 청정공기 벽면 유입 구조를 나타낸 개략도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1:입구 2:모세관 노즐

3:헤파 필터 4, 15:유량조절밸브

5:차압계 6, 22:출구

14: 질량 유량조절장치

16:전기 히터 17: 샘플링 프로브

18:하우징 19:이젝터 노즐

20:다공메쉬

23:버퍼 24:펌프

25:희석터널 26:공기통로관

27:전단 유입구 28:후단 유입구

29:분기관

본 발명은 입자 희석기(Diluter)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 입자의 손실을 최소화하면서 정확한 희석비(Dilution ratio)를 가질 수 있도록 하는 벽면 공기 유입식 컴팩트 미니 터널 희석장치에 관한 것이다.

일반적으로 입자 희석기는 샘플링한 입자의 농도가 입자계수기의 측정범위를 넘어서는 경우에, 입자계수기의 전단에 설치하여 샘플링한 입자를 일정한 희석비로 희석한 후에 입자계수기로 이송함으로써, 고농도의 샘플링 입자들까지도 측정할 수 있도록 한 장치이다.

제1도는 종래의 노즐 방식에 의한 희석기를 나타낸 개략도로서, 이를 상세히 설면하면, 샘플링된 고농도의 입자는 입구(1)를 통해 희석기에 유입된 후, 모세관 노즐(2)에서 일정한 유량비로 나누어지게 된다. 이때 모세관 노즐(2)의 외부로 유동을 따라 흘러 들어간 입자들은 고효율의 헤파필터(3)에서 모두 포집되어 입자가 제거된 청정공기(Clean air)만이 통과하게 되고, 이 청정공기는 다시 희석기의 후단 출구(6)에서 모세관 노즐(2)를 통해 유입되었던 입자들과 혼합되어 일정한 희석 비(Dilution ratio)를 가지게 된다. 이때의 희석비는 유량조절 밸브(4)와 차압계(5)를 사용하여 모세관 노즐(2)로 유입되는 유량을 제어하여 조절하게 된다.

상기의 희석장치는 추가적인 외부장치가 필요 없기 때문에 간편하고 유지관리가 용이하지만, 희석비의 제어 범위가 한정되어 있으며, 샘플링이 계측기의 흡입압력에만 의존하기 때문에 적용할 수 있는 입자계수기가 한정되어 있다는 단점이 있다. 뿐만 아니라, 구조상 모세관 노즐에 부착되어 손실되는 입자가 많을 수밖에 없으며, 샘플링시에 헤파필터(3)에 대부분의 입자가 부착되어 차압이 발생하게 되므로 지속적인 관리가 요구된다.

이러한 문제를 해결하기 위해 다양한 희석장치가 개발, 연구되고 있으나, 대부분 여전히 입자손실이 발생하는 단점과 희석비의 제어에 한계가 있다는 단점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 청정공기 유입부와 최종 배출구에 질량유량 조절장치를 설치하고, 벽면에서도 청정공기가 일정하게 유입되도록 함으로써 입자의 손실은 최소화하면서 일정하며 고정도의 희석비 제어가 가능한 희석장치를 제공함에 그 목적이 있다.

이하에서는 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 벽면 공기 유입식 컴팩트 미니 터널 희석장치에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 하우징(18)내에 희석터널(25)이 형성되고, 상기 희석터널(25)내에 이젝터 노즐(19)이 위치하며, 상기 이젝터 노즐(19) 내부에는 샘플링 프로브(17)가 위치하고, 외부의 공기는 분기관(29)을 통해 나누어져 공기통로관(26)에 의하여 일측은 희석터널(25)의 후단에 마련된 후단유입구(28)를 통하여 하우징(18) 내부로 유입하게 되고, 타측은 희석터널(25)의 전단에 위치한 전단유입구(27)로 유입되어, 상기 샘플링 프로브(17)를 통하여 유입되는 측정입자와 상기 유입구(27, 28)을 통하여 유입되는 공기와 혼합되도록 이루어진 벽면 공기 유입식 컴팩트 미니 터널 희석장치에 관한 것이다.

또한, 상기 전단 유입구(27)를 통하여 유입되는 공기는 희석터널(25)의 전단부에 장착되어 다공형상으로 형성된 다공메쉬(20)를 통하여 유입되면서 상기 샘플링 프로브(17)를 통하여 유입되는 측정입자와 혼합되도록 이루어진 것이다.

또한, 상기 희석터널(25)의 전단부에 장착된 다공메쉬(20)의 외주면에 이격되도록 하우징(18)내에 장착된 전기히터(16)를 포함하며, 상기 후단 유입구(28)의 내부에 전기히터(16)가 포함하도록 이루어진 것이다.

또한, 상기 희석터널(25)의 배출구로 배출되는 희석공기의 유량을 정밀하게 제어하도록 형성된 질량유량 조절장치(14)를 더 포함하도록 이루어진 것이다.

더 나아가, 상기 분기관(29)에 의하여 나누어진 공기통로관(26)의 일측에 유량조절밸브(15)를 장착하여 전단 유입구(27)로 분배되는 공기량과 후단 유입구(28)로 분배되는 공기량을 조절하도록 이루어지며, 공기 및 측정입자를 흡입하도록 상기 희석터널(25)의 배출구에 펌프(24)를 장착한 것이다.

이에 대한 작동원리를 상세히 설명하면, 다음과 같다.

본 발명은 희석장치의 전단과 후단에 위치하여 정확한 청정공기의 유량을 공급할 수 있는 질량유량 조절장치와, 원활하면서 일정한 샘플링을 위한 이젝터 방식의 샘플링 노즐을 구성하며, 벽면 공기 유입식 소형 터널을 사용하여 입자와 청정공기를 균일하게 입자 손실 없이 혼합시키는 구성을 제공하는 것이다.

또한, 전기히터를 후단유입구(28)내에 설치하여 유입되는 공기가 점차적으로 가열되어 벽면을 통해 혼합 터널 내부로 유입되는 공기는 일정한 온도 구배를 가져 입자의 급격한 온도변화에 따른 변형을 방지한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 구성에 대하여 도 2 및 도 3을 중심으로 자세히 설명하면, 다음과 같다.

입자가 제거된 고압의 청정공기는 입구(13)를 통해 유입되고, 이때 유입되는 공기의 유량은 질량유량 조절장치(14)에 의해 정밀하게 제어 되며, 이로 인하여 희석시키는 공기의 총 유량을 알 수 있다.

유입된 청정공기는 다시 분기관(29)을 통해 나누어져 일측은 희석터널의 후단에 마련된 후단유입구(28)를 통하여 하우징(18)입구로 유입하게 되며, 타측은 희석터널(25)의 전단에 위치한 전단 유입구(27)로 분배되어 유입되는 것이다.

이때 유량조절 밸브(15)를 이용하여 분배되는 공기의 양을 조절할 수 있으며, 희석터널(25)의 입구로 유입되는 공기는 전기히터(16)로 가열할 수 있도록 함으로서, 희석터널 내부로 유입되는 공기의 온도를 제어할 수 있도록 하였다.

이로 인하여 고온의 샘플링 입자에서 발생하는 입자가 차가운 공기와 만나 발생하는 급격한 온도차에 따른 변형을 줄일 수 있게 된다.

희석터널(25)본체는 하우징(18)내부에 장착된 단열재를 사용하여 열손실을 줄일 수 있도록 이루어지며, 이렇게 유입된 공기는 이젝터 노즐(19)를 지나면서 샘플링 프로브(17)에 음압을 발생시켜 일정하게 샘플링 입자를 흡입할 수 있도록 하였다.

분기관(29)에서 분배되어 희석터널(25)의 전단으로 유입된 청정공기는 희석터널의 외주연에 장착된 다공메쉬(20)를 통해 희석터널(25)내부로 일정하게 유입되게 된다.

제3도는 제2도에 도시된 희석장치의 소형 터널부에서의 청정공기 벽면 유입 구조를 보인 개략도로서, 다공메쉬(20)는 혼합터널의 벽면 전체에 걸쳐 일정한 유속으로 터널내부로 공기를 유입시키게 된다. 다공메쉬(20)의 외주면에 걸쳐 전기히터를 일부 장착함으로써 유입된 청정공기는 점차적으로 가열되게 되어 터널내부로 유입되게 되어, 터널 내부는 입구에서 가장 높은 온도를 가지고, 출구에서 가장 낮은 온도를 가지며 일정한 온도구배를 유지하게 되어, 흡입되었던 샘플링 입자는 천천히 냉각될 수 있어 급격한 온도차이로 인한 입자의 변형을 최소화 시키도록 한다.

희석 터널(25)에서 청정 공기와 일정한 비율로 희석된 입자는 최종적으로 일정 유량을 가진 입자카운터와 배출구로 배출되게 된다. 배출구에서는 질량유량 조절장치(14), 버퍼(23)와 펌프(24)를 이용하여 최종단으로 배출되는 유량을 정밀하게 제어할 수 있게 된다.

따라서, 유입시키는 청정공기의 유량과 배출되는 공기의 유량, 그리고 입자 카운터로 이송되는 유량을 모두 알 수 있어, 정확한 희석비를 알 수 있게 되며, 입자의 터널내부 벽면으로의 부착과 급격한 온도차에 의한 입자의 변형까지도 최소화할 수 있게 된다.

본 발명은 전단과 후단에 위치하여 정확한 청정공기의 유량을 공급할 수 있는 질량유량 조절장치와, 벽면 공기 유입식 소형 터널을 사용하여 입자와 청정공기를 입자 손실 없이 균일하게 혼합하는 한편, 전기히터를 이용하여 혼합터널 내부가 일정한 온도구배를 가져 급격한 온도변화에 따른 입자의 변형을 막는 수단으로 제공함으로써 입자의 손실과 변형은 최소화하면서도 작동방법은 간편하며, 정확한 희석비를 가질 수 있는 벽면 공기 유입식 컴팩트 미니 터널 희석장치를 제공하고자 하는 것이다.

Claims

희석장치에 있어서,

하우징(18)내에 희석터널(25)이 형성되고, 상기 희석터널(25)내에 이젝터 노즐(19)이 위치하며, 상기 이젝터 노즐(19) 내부에는 샘플링 프로브(17)가 위치하고, 외부의 공기는 분기관(29)을 통해 나누어져 공기통로관(26)에 의하여 일측은 희석터널(25)의 후단에 마련된 후단유입구(28)를 통하여 하우징(18) 내부로 유입하게 되고, 타측은 희석터널(25)의 전단에 위치한 전단유입구(27)로 유입되어, 상기 샘플링 프로브(17)를 통하여 유입되는 측정입자와 상기 유입구(27, 28)을 통하여 유입되는 공기와 혼합되도록 이루어지며,

상기 분기관(29)에 의하여 나누어진 공기통로관(26)의 일측에는 유량조절밸브(15)를 장착하여 전단 유입구(27)로 분배되는 공기량과 후단 유입구(28)로 분배되는 공기량을 조절하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 벽면 공기 유입식 컴팩트 미니 터널 희석장치.
제1항에 있어서,

상기 전단 유입구(27)를 통하여 유입되는 공기는 희석터널(25)의 전단부에 장착되며 벽면에서 다공형상으로 형성된 다공메쉬(20)를 통하여 유입되면서 샘플링 프로브(17)를 통하여 유입되는 측정입자와 혼합되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 벽면 공기 유입식 컴팩트 미니 터널 희석장치.
제2항에 있어서,

상기 희석터널(25)의 전단부에 장착된 다공메쉬(20)의 외주면에 이격되도록 하우징(18)내에 장착된 전기히터(16)를 더 포함하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 벽면 공기 유입식 컴팩트 미니 터널 희석장치.
제1항에 있어서,

상기 후단 유입구(28)의 내부에 전기히터(16)를 더 포함하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 벽면 공기 유입식 컴팩트 미니 터널 희석장치.
제1항에 있어서,

상기 희석터널(25)의 배출구로 배출되는 희석공기의 유량을 정밀하게 제어하도록 형성된 질량유량 조절장치(14)를 더 포함하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 벽면 공기 유입식 컴팩트 미니 터널 희석장치.
제1항에 있어서,

공기 및 측정입자를 흡입하도록 상기 희석터널(25)의 배출구에 펌프(24)를 장착한 것을 특징으로 하는 벽면 공기 유입식 컴팩트 미니 터널 희석장치.
삭제
제1항에 있어서,

상기 하우징(18)의 내부에는 단열재로 충진시킨 것을 특징으로 하는 벽면 공기 유입식 컴팩트 미니 터널 희석장치.