KR100823942B1 - 이동 연료 분석 장치와 그 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 연료 질을 결정하는 방법을 제공한다. 이동 수단을 포함하는 이동 연료 분석 장치가 제공된다. 데이터베이스는 질 파라미터와 오일의 스펙트럼 사이의 상관 관계를 정립하기 위해 다수의 공급자에게서 얻은 표준 연료의 근적외선 스펙트럼을 포함한다. 근적외선 분광기는 이동 수단에 장착되며 연료 분산점으로 이송된다. 연료 샘플의 근적외선 스펙트럼은 연료 분산점에서 모인다. 모인 스펙트럼은 데이터베이스에서 근적외선 스펙트럼과 비교되며, 대응하는 질 파라미터로 전환된다.
연료 질, 이동 연료 분석 장치, 근적외선 분광기
Description
본 발명은 첨부된 도면을 참조로 하여 이어지는 상세한 설명 및 예를 통하여 더욱 완전하게 이해될 것이다.
도 1은 기존의 연료 분석 실험실을 도시한다.
도 2a 내지 도 2h는 기존 실험실 및 본 발명의 방법에 의해 측정된 분산점(A)에서의 가솔린 연료의 질 파라미터 사이를 비교한 것을 도시한다.
도 3a 내지 도 3h는 기존 실험실 및 본 발명의 방법에 의해 측정된 분산점(B)에서의 가솔린 연료의 질 파라미터 사이를 비교한 것을 도시한다.
도 4a 내지 도 4d는 기존 실험실에서의 분석기 및 본 발명의 오일 질을 결정하는 방법에 의해 측정된 분산점(A)에서의 디젤 연료의 질 파라미터 사이를 비교한 것을 도시한다.
도 4e 내지 도 4h는 기존 실험실 및 본 발명의 방법에 의해 측정된 분산점(B)에서의 디젤 연료의 질 파라미터 사이를 비교한 것을 도시한다.
도 5a는 이동 연료 분석 실험실을 도시한다.
도 5b는 이동 연료 분석 장치를 도시한다.
도 6a 내지 도 6h는 본 발명의 이동 연료 분석 장치에 의한 정적 상태 및 이 동 중에 측정된 가솔린 연료의 질 파라미터를 도시한다.
도 7a 내지 도 7e는 본 발명의 이동 연료 분석 장치에 의한 정적 상태 및 이동 중에 측정된 디젤 연료의 질 파라미터를 도시한다.
본 발명은 연료 분석, 및 특히 이동 근적외선 연료 분석 장치에 관한 것이다.
근적외선(NIR) 분광법은 전자기 스펙트럼의 근적외선 영역(1100㎚에서 2500㎚까지)을 이용한다. NIR 스펙트럼 광을 위한 일반적인 소스는 다이오드 레이저이다. 일반 백열광 전구 또는 석영 할로겐 광 전구는 또한 NIR 방사의 광대역 소스로 사용될 수 있다. 전형적인 응용은 산화 조사(combustion research)뿐만 아니라, 제약, 음식 및 농약의 질 제어를 포함한다. 분자 상음(molecular overtone) 및 조합 진동(combination vibration)은 NIR 분광법으로 조사된다. 그러한 변화는 약한 몰 흡수(weak molar absorption)를 유도하기 때문에, 양자 역학적으로 불가능하게 된다. 이는 중간-적외선 방사와 비교되는 NIR 방사의 더 깊은 침투를 초래한다. 따라서 근-적외선 분광법은 특별히 민감한 기술이 아니지만, 샘플이 거의 준비되지 않거나 아예 준비되지 않은 탐침 벌크 물질(probing bulk material)에서 매우 유용할 수 있다. 분자 상음 및 조합 흡수 밴드 해석의 복잡성 때문에, 다변량 파장 측정 기술(multivariate wavelength calibration technique)이 원하는 화학 정보를 추출하는데 종종 사용된다. 일련의 측정 샘플 및 다변량 측정 기술의 응용의 조심스런 발전은 NIR 분석 방법에 필수적이다.
NIR 분광법은 분석의 중요하고 매우 유용한 방법으로 급성장하였다. 사실, 화학을 통한 물질 과학에서 생물학에 걸쳐, 어떤 조사 영역 및 응용을 위해, 그것은 필수 불가결한 도구가 되었고, 이는 다른 기술에서 이용할 수 없는 질적인 및 양적인 정보를 제공하면서 또한 빠르고 비용-효율적이다.
NIR 분광법은 매우 다양한 물질의 화학적 및 물리적 특성을 빠르고 정확하게 측정할 수 있다. 설사 있다 해도, 샘플이 거의 요구되지 않고 분석이 매우 저렴한 비용으로 빠르게 수행될 수 있기 때문에, NIR은 대안적인 분광법적인 도구에 대한 여러 장점을 가진다.
연료 질을 결정하기 위한 방법은 운송 수단, 다수의 공급자에게서 얻은 표준 연료의 NIR 스펙트럼을 포함하는 데이터베이스 및 근적외선 분광기를 포함하는 이동 연료 분석 장치를 제공하는 단계; 연료 분산점으로 장치를 이동시키는 단계; 연료 샘플을 모으는 단계, 및 데이터베이스에서의 근적외선 스펙트럼과 측정된 스펙트럼을 비교하고, 대응하는 질 파라미터로 데이터를 전환시키는 단계를 포함한다.
상세한 설명은 첨부된 도면을 참조하여 다음에서 주어질 것이다.
본 발명은 연료의 분산점에서 연료의 질 파라미터를 직접 측정하기 위한 이 동 연료 분석 장치를 제공한다.
도 1은 황, 밀도, 인화점, 증류, 세탄(cetane) 지수, 조사 옥탄 넘버, 벤젠 함량, 메틸벤젠 함량 및 산소 함량 분석과 같은 다수의 분석 방법을 포함하는 기존의 연료 분석 실험실을 도시한다. 단시간에 더 많은 분석을 하기 위해서, 본 발명은 연료를 모으고 원하는 연료 분산점에서 연료 근적외선 스펙트럼을 측정하는 것을 포함하는 연료 질을 결정하는 것 및 모인 연료의 질 파라미터를 얻기 위해 데이터베이스에서 표준 연료의 스펙트럼과 측정된 스펙트럼을 비교하는 방법을 제공한다. 데이터베이스는 연료 질 파라미터와 연료의 스펙트럼 사이의 상관관계를 정립하기 위해 복수의 공급자에게서 얻은 표준 연료의 근적외선 스펙트럼을 포함한다.
데이터베이스의 구성은 한 나라, 예를 들면, 타이완에서 사용하는 가솔린 주유소의 6% 내지 12%에서 연료를 모으는 것을 포함한다. 모인 연료는 연료의 질 파라미터를 얻기 위해 기존의 실험실에서의 다수의 분석 방법에 의해 분석되며 연료의 스펙트럼을 얻기 위해 근적외선 분광기에 의해 주사(scan)된다. 모인 연료의 질 파라미터 및 그 대응하는 스펙트럼은 본 발명의 데이터베이스를 정립하기 위한 근적외선 분광기로의 정보이다.
모인 연료는 근적외선의 연료-민감 파장 범위를 얻기 위해 근적외선 분광기에 의해 다시 주사된다. 근적외선의 연료-민감 파장 범위는 700㎚에서 2500㎚ 사이이다. 가솔린의 경우, 연료-민감 파장 범위는 바람직하게는 1100㎚에서 1670㎚ 사이 또는 1790㎚에서 2100㎚ 사이이다. 디젤의 경우, 오일-민감 파장 범위는 바람직하게 1100㎚에서 1670㎚사이 또는 1825㎚에서 2200㎚사이이다. 데이터베이스 및 바람직한 연료-민감 파장 범위를 가지고, 알려지지 않은 연료의 질 파라미터는 데이터베이스에서 표준 연료의 스펙트럼과 알려지지 않은 연료의 스펙트럼을 비교함으로써 얻어질 수 있다.
도 2a 내지 도 2h는 기존의 실험실에서의 분석과 본 발명의 방법에 의해 측정된, 분산점(A)에서의 가솔린 연료의 조사 옥탄 넘버, 밀도, 증류 10%의 온도, 증류 50%의 온도, 증류 90%의 온도, 벤젠 함량, 산소 함량 및 메틸벤젠 함량과 같은, 질 파라미터 사이의 비교를 도시한다. 도 2a 내지 도 2h에서, x 좌표는 분산점(A)에서의 가솔린 연료의 일련 번호를 나타내며 y 좌표는 가솔린 연료의 질 파라미터를 나타낸다. 게다가, SEC는 기존의 실험실에서 측정된, 연료의 질 파라미터를 근적외선 스펙트럼으로 전환한 것의 오차를 나타낸다. SEP는 기존의 실험실에서 측정된 연료의 질 파라미터와 근적외선 분광기에서 얻어진, 연료의 스펙트럼과 데이터베이스에서의 스펙트럼과 비교함으로써 얻어진 질 파라미터 사이의 오차를 나타낸다.
도 2a 내지 도 2h에서 도시된 바와 같이, 가솔린 연료의 스펙트럼과 데이터베이스에서의 표준 연료의 스펙트럼과 비교함으로써 얻어진 분산점(A)에서의 가솔린 연료의 질 파라미터는 기존 실험실에서 측정된 것과 실질적으로 일치한다. 도 3a 내지 도 3h는 기존 실험실 및 본 발명의 방법에 의해 측정된, 분산점(B)에서의 가솔린의 조사 옥탄 넘버(RON), 밀도, 10% 증류의 온도, 50% 증류의 온도, 90% 증류의 온도, 벤젠 함량, 산소 함량 및 메틸벤젠 함량과 같은, 질 파라미터 사이의 비교를 도시한다. 도 3a 내지 도 3h에 도시된 바와 같이, 연료의 스펙트럼과 데이 터베이스에서의 표준 연료의 스펙트럼과 비교함으로써 얻어진 분산점(B)에서의 가솔린 연료의 질 파라미터는 기존 실험실에서 측정된 것과 실질적으로 일치한다.
도 4a 내지 도 4d는 기존 실험실 및 본 발명의 방법에 의해 측정된 분산점(A)에서의 디젤 연료의 밀도, 인화점, 황 함량 및 세탄 지수와 같은 질 파라미터 사이의 비교를 도시한다. 도 4e 내지 도 4h는 기존 실험실 및 본 발명의 방법에 의해 측정된 분산점(B)에서의 디젤의 밀도, 인화점, 황 함량 및 세탄 지수와 같은, 질 파라미터 사이의 비교를 도시한다. 디젤을 주사하기 위한 근적외선 파장은 바람직하게 1100㎚와 1670㎚ 사이 또는 1825㎚와 2200㎚ 사이이다. 도 4a 내지 도 4h에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 방법에 의해 측정된 디젤 연료의 질 파라미터는 기존 실험실에서 측정된 것과 실질적으로 일치한다. 도 2a 내지 도 4h에 따르면, 본 발명의 방법에 의해 측정된 가솔린 연료와 디젤 연료의 질 파라미터는 정확하다.
다른 측면에서, 본 발명은 도 5a에서 도시한 바와 같은 이동 연료 분석 장치를 제공한다. 도 5b는 운송 수단(501) 및 거기에 탑재된 근적외선 분광기(503)를 포함하는 이동 연료 분석 장치(500)를 도시한다. 이동 연료 분석 장치(500)는 연료를 모으고 모은 연료의 스펙트럼을 측정하기 위해서 미리 결정된 연료 분산점으로 이동할 수 있으며, 모은 연료의 질 파라미터는 기존 실험실로 샘플을 이동시키지 않으면서, 본 발명의 데이터베이스에서 표준 연료의 근적외선 스펙트럼과 측정된 스펙트럼을 비교함으로써 얻어질 수 있다. 본 발명의 연료 질을 결정하기 위한 방법은 분석 비용을 절감하며, 단시간에 더 많은 분석을 한다. 이동 연료 분석 장 치(500)의 운송 수단(501)은 자동차, 트럭 또는 바람직하게 밴(van)과 같은 어떤 종류의 교통수단일 수 있다. 근적외선 분광기(503)는 운송 수단(501)의 뒷자리에 장착될 것이다. 본 발명의 연료 질을 결정하기 위한 방법은 운송 수단이 이동할 때 모은 오일 샘플을 분석할 수 있다. 이동 중에 운송 수단(501)의 진동에 의해 유발되는 분석의 오차를 줄이기 위해, 근적외선 분광기(503)는 도 5b에 도시된 대로 충격방지 장치(shockproof device)(505)에 장착될 수도 있다. 충격방지 장치(505)는 베이스 및 베이스 아래에 배열된 다수의 충격 흡수기(504)를 포함한다.
도 6a 내지 도 6h는 본 발명의 이동 연료 분석 장치에 의해 정적 상태 및 이동 중에 측정된, 밀도, 조사 옥탄 넘버, 산소 함량, 증류 10%의 온도, 증류 50%의 온도, 증류 90%의 온도 및 메틸벤젠 함량과 같은, 가솔린 연료의 질 파라미터를 도시한다. 도 7a 내지 도 7e는 본 발명의 이동 연료 분석 장치에 의해 정적 상태 및 이동 중에 측정된, 밀도, 인화점, 황 함량, 세탄 지수 및 증류 90%의 온도와 같은, 디젤 연료의 질 파라미터를 도시한다. 도 6a 내지 도 7e에 도시된 바와 같이, 60㎞/h 이하의 속도에서 또는 급격한 요동에서 측정된 질 파라미터는 정적 상태에서 측정된 것과 일치한다. 따라서, 본 발명의 이동 연료 분석 장치는 이동 중에는 충격방지 장치를 가지므로 정확하게 질 파라미터를 측정한다.
마지막으로, 본 발명은 예로서 그리고 더 바람직한 실시예의 용어로 설명되었지만, 그것으로 발명이 한정되지 않는 것으로 이해될 것이다. 반대로, 당해 기술의 기술자에게 명백한 다양한 변형 및 유사한 배열을 포함하는 것으로 의도된다. 그러므로, 첨부된 청구범위의 범위는 그런 변형 및 유사한 배열 모두를 포함하는 것으로 가장 광범위하게 해석되는 것으로 허용된다.
본 발명의 연료 질을 결정하기 위한 방법 및 이동 연료 분석 장치는 분석 비용을 절감하며, 단시간에 더 많은 분석을 한다.
Claims (17)
- 운송 수단,다수의 공급자에게서 얻은 표준 연료의 근적외선 스펙트럼을 포함하는 데이터베이스, 및상기 운송 수단에 장착된 근적외선 분광기를 포함하는 이동 연료 분석 장치를 제공하는 제1 단계;상기 운송 수단에 의해 연료 분산점으로 상기 근적외선 분광기를 이동시키는 제2 단계;상기 연료 분산점에서 연료 샘플의 근적외선 스펙트럼을 모으는 제3 단계; 및데이터베이스에서의 근적외선 스펙트럼과 상기 모인 스펙트럼을 비교하고 상기 모인 스펙트럼을 대응하는 질 파라미터로 전환하는 제4 단계;를 포함하며,상기 연료 샘플의 스펙트럼을 모으기 위한 근적외선의 파장은 600㎚에서 2600㎚ 사이인 것을 특징으로 하는 연료 질을 결정하기 위한 방법.
- 제1항에 있어서,상기 운송 수단이 정적 상태에 있을 때 상기 연료 샘플의 근적외선 스펙트럼을 모으는 것을 특징으로 하는 연료 질을 결정하기 위한 방법.
- 제1항에 있어서,상기 운송 수단이 이동 중일 때 상기 연료 샘플의 근적외선 스펙트럼을 모으는 것을 특징으로 하는 연료 질을 결정하기 위한 방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서,상기 연료 샘플은 가솔린 연료이며 상기 가솔린 연료의 스펙트럼을 모으기 위한 근적외선의 파장은 1100㎚에서 1670㎚ 사이인 것을 특징으로 하는 연료 질을 결정하기 위한 방법.
- 제1항에 있어서,상기 연료 샘플은 가솔린 연료이며 상기 가솔린 연료의 스펙트럼을 모으기 위한 근적외선의 파장은 1790㎚에서 2100㎚ 사이인 것을 특징으로 하는 연료 질을 결정하기 위한 방법.
- 제1항에 있어서,상기 연료 샘플은 디젤 연료이며 디젤 연료의 스펙트럼을 모으기 위한 근적외선의 파장은 1100㎚에서 1670㎚ 사이인 것을 특징으로 하는 연료 질을 결정하기 위한 방법.
- 제1항에 있어서,상기 연료 샘플은 디젤 연료이며 디젤 연료의 스펙트럼을 모으기 위한 근적외선의 파장은 1825㎚에서 2200㎚ 사이인 것을 특징으로 하는 연료 질을 결정하기 위한 방법.
- 제1항에 있어서,상기 제4 단계는 5분 걸리는 것을 특징으로 하는 연료 질을 결정하기 위한 방법.
- 제1항에 있어서,상기 연료 질을 결정하기 위한 방법은 다수의 연료 분산점의 연료 질을 결정하기 위해 반복하는 상기 제2 단계 내지 제4 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 질을 결정하기 위한 방법.
- 운송 수단;다수의 공급자에게서 얻은 표준 연료의 근적외선 스펙트럼을 포함하는 데이터베이스; 및상기 운송 수단에 장착된 근적외선 분광기를 포함하며,오일 샘플의 스펙트럼을 모으기 위한 근적외선의 파장은 600㎚에서 2600㎚ 사이인 것을 특징으로 하는 이동 연료 분석 장치.
- 제11항에 있어서,상기 운송 수단은 자동차, 밴 또는 트럭인 것을 특징으로 하는 이동 연료 분석 장치.
- 삭제
- 삭제
- 제11항에 있어서,테스트된 연료는 가솔린 연료 또는 디젤 연료를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 연료 분석 장치.
- 제11항에 있어서,상기 이동 연료 분석 장치는 근적외선 분광기를 위한 충격방지 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 연료 분석 장치.
- 제16항에 있어서,상기 충격방지 장치는 근적외선 분광기를 수용하기 위한 베이스, 및 상기 베이스 아래에 다수의 충격 흡수기를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 연료 분석 장치.
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