KR101400559B1 - 가스 분석장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 가스 분석장치는, 내부에 이동통로가 형성되며, 상기 이동통로의 입측으로 시료와 조연제가 담긴 용융로가 투입되는 내화 튜브와, 상기 내화 튜브의 입측 방향에 설치되며, 상기 내화 튜브의 입측으로 투입 위치되는 상기 용융로에 비전도성 시료가 담긴 경우에 동작하여, 상기 비전도성 시료를 가열 용융시키는 저항 가열유닛과, 상기 내화 튜브의 출측 방향에 설치되며, 상기 저항 가열유닛을 통과하여 위치되는 상기 용융로에 전도성 시료가 담긴 경우에 동작하여, 상기 전도성 시료를 가열 용융시키는 유도 가열유닛 및, 상기 내화 튜브의 출측에 연결되며, 용융되는 상기 전도성 시료 또는 상기 비전도성 시료의 발생 가스 내에 존재하는 물질을 분석하여 데이터화 하기 위한 가스 분석유닛을 포함한다.

Description

가스 분석장치{GAS ANALYZER}

본 발명은 가스 분석장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비전도성 시료와 전도성 시료의 용융 기체를 모두 분석할 수 있는 가스 분석기를 모듈화함으로써, 범용으로 사용이 가능하고, 수분 제거 및 예열 기능을 선택할 수 있어, 시료 분석의 정확성과 효율성을 높일 수 있는 가스 분석장치에 관한 것이다.

종래에는, 시료를 용융하는 과정에서 발생하는 기체를 산소와 반응시켜 산화물로 만드는 과정과, 이 산화물에 대한 적외선 분석으로 정향화하는 가스 기류 중 용융식 비적외선 분석기가 사용되고 있었다.

종래의 용융식 비적외선 분석기는, 짧은 시간 내에 시료를 용융할 수 있고, 1ppm 수준의 정확도로 측정이 가능하였다.

이러한, 종래의 용융식 비적외선 분석기는 조연제와 함께 시료를 혼합한 후, 산소 분위기에서 유도가열로 시료를 용융하는 분석방법으로서, 조연제에 포함된 경원소(C, N, H)와 S의 오염을 고려해야 하였다.

그러나, 종래의 용융식 비적외선 분석기는 탄소(C), 황(S)을 분석하는 분석기와, 질소(N)를 분석하는 분석기와, 수소(H)를 분석하는 장치 등이 개별적으로 사용되므로, 각 원소에 해당하는 분석기를 선택적으로 사용해야만 하는 불편함이 있었다.

그리고, 조연제에 포함된 경원소(C, N, H)와 S는 그 특성상 용융이 잘 이루어지지 않으므로, 사용 가능한 분석기의 종류가 제한적이었다.

본 발명과 관련된 선행 문헌으로는 대한민국 공개특허 제10-2005-0015908호(2005년 02월 21일)가 있으며, 상기 선행 문헌에는 가스분석기의 도가니 이송장치가 개시되어 있다.

본 발명의 목적은 비전도성 시료를 가열 용융 위한 저항 가열유닛과, 전도성 시료를 가열 용융하기 위한 유도 가열유닛 및, 비전도성 시료와 전도성 시료의 용융 기체를 모두 분석할 수 있는 가스 분석기를 모듈화함으로써, 시료의 종류에 관계 없이 분석이 가능하므로 범용으로 사용이 가능하고, 수분 제거 및 예열 기능을 가지고 있어 시료 분석의 정확성과 효율성을 높일 수 있는 가스 분석장치를 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 가스 분석장치는, 내부에 이동통로가 형성되며, 상기 이동통로의 입측으로 시료와 조연제가 담긴 용융로가 투입되는 내화 튜브와, 상기 내화 튜브의 입측 방향에 설치되며, 상기 내화 튜브의 입측으로 투입 위치되는 상기 용융로에 비전도성 시료가 담긴 경우에 동작하여, 상기 비전도성 시료를 가열 용융시키는 저항 가열유닛과, 상기 내화 튜브의 출측 방향에 설치되며, 상기 저항 가열유닛을 통과하여 위치되는 상기 용융로에 전도성 시료가 담긴 경우에 동작하여, 상기 전도성 시료를 가열 용융시키는 유도 가열유닛 및, 상기 내화 튜브의 출측에 연결되며, 용융되는 상기 전도성 시료 또는 상기 비전도성 시료의 발생 가스 내에 존재하는 물질을 분석하여 데이터화 하기 위한 가스 분석유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 내화 튜브의 입측에는 상기 이동통로의 내부로 반응용 산소를 공급하기 위한 산소 공급기가 더 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 용융식 가스 분석장치에는 상기 저항 가열유닛과 상기 유도 가열유닛 및 상기 가스 분석유닛의 구동을 제어하기 위한 제어기가 더 포함될 수 있다.

또한, 상기 용융식 가스 분석장치에는 상기 저항 가열유닛과 상기 유도 가열유닛 또는 상기 가스 분석유닛의 구동을 제어하기 위한 제어기가 더 포함될 수 있다.

여기서, 상기 제어기는 상기 저항 가열유닛의 입측으로 투입되는 상기 전도성 시료의 외면에 수분이 존재하거나 예열이 필요한 경우, 상기 저항 가열유닛을 구동시켜 상기 전도성 시료를 가열시킬 수 있다.

또한, 상기 저항 가열유닛에는 상기 내화 튜브를 통해 상기 이동통로의 내부 온도를 감지하여, 상기 제어부로 전달하기 위한 온도센서가 더 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 저항 가열유닛은 상기 내화 튜브의 외주를 따라 다수로 배열되어, 외부로부터 전달되는 전원에 의해 발열하는 탄화규소(SiC) 발열체로 구비될 수 있다.

또한, 상기 유도 가열유닛은 상기 내화 튜브의 외주에 권치되어, 외부로부터 전달되는 전원에 의해 발열하는 코일로 구비될 수 있다.

또한, 상기 가스 분석유닛은 상기 내화 튜브의 출측으로부터 전달되는 발생 가스 내에 존재하는 물질을 포집하는 포집부(Dust trap)와, 상기 포집부로부터 전달되는 포집 물질을 고온으로 산화 반응시키기 위한 산화 반응로 및, 상기 산화 반응로에서 산화 반응이 완료된 상기 물질을 분석하는 적외선 분석기로 구비될 수 있다.

본 발명은 전도성 시료와 비전도성 시료를 모두 분석이 가능하므로 사용 범위가 넓고, 예열장치로서 활용과 저항 가열과 유도 가열의 동시 운영을 통한 시료 융융 시간을 단축할 수 있어 경원소(C, N, H)와 S의 분석을 신속하고 정확하게 분석할 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 가스 분석장치에서 비전도성 시료를 용융시키는 상태를 보여주기 위한 정면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 가스 분석장치에서 전도성 시료를 용융시키는 상태를 보여주기 위한 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 가스 분석장치의 탄화규소 발열체와 코일의 설치상태를 보여주기 위한 측단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.

그러나 본 발명은 이하에 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 가스 분석장치는 내화 튜브(100)와, 저항 가열유닛(200)과, 유도 가열유닛(300) 및, 가스 분석유닛(400)을 포함한다.

먼저, 상기 내화 튜브(100)는 일정 길이를 갖는 관 형상을 가지며, 내부에에는 중공 형상의 이동통로(110)가 종 방향을 따라 형성된다.

그리고, 상기 내화 튜브(100)는 이동통로(110)의 입측으로 시료와 조연제가 수용되는 용융로(10)가 투입된다.

상기 용융로(10)는, 상방이 개방된 공간부 내에 전도성 시료(S2) 또는 비전도성 시료(S1)와 산소와의 반응을 유도하기 위한 조연제가 수용된다.

여기서, 상기 용융로(10)의 하부에는 이동의 용이성을 위해 회전 및 고정 가능한 롤러가 설치될 수 있다.

즉, 상기 용융로(10)는 견인 바 또는 견인 와이어의 견인력에 의해 이동통로(110)의 출측과 입측으로 이동이 가능하다.

또한, 내화 튜브(100)의 입측에는 이동통로(110)의 내부로 반응용 산소를 공급하기 위한 산소 공급기(120)가 더 설치될 수 있다.

저항 가열유닛(200)은, 비전도성 시료(S1)를 가열 용융하기 위한 것으로, 내화 튜브(100)의 입측 방향에 설치된다.

그리고, 상기 저항 가열유닛(200)은 내화 튜브(100)의 입측으로 투입 위치되는 용융로(10)에 비전도성 시료(S1)가 담긴 경우에 동작하여, 비전도성 시료(S1)를 가열 용융시킨다.

이때, 비전도성 시료(S1)는 용융이 이루어지면서 가스 상태로 부양하며, 이때 가스에는 시료에 영향을 줄 수 있는 경원소(C, N, H)와 S가 포함될 수 있다.

이를 위해, 상기 저항 가열유닛(200)은 상기 내화 튜브(100)의 외주를 따라 다수로 배열되어, 외부로부터 전달되는 전원에 의해 발열하는 탄화규소(SiC) 발열체(210)로 구비될 수 있다.

여기서, 상기 탄화규소 발열체(210)는 0~2000℃까지 온도를 상승시킬 수 있다. 물론 예열 기능으로 사용할 수 있다.

그리고, 상기 저항 가열유닛(200)에는 내화 튜브(100)를 통해 이동통로(110)의 내부 온도를 감지하여, 상기 제어부로 전달하기 위한 온도센서(220)가 더 구비될 수 있다.

유도 가열유닛(300)은, 전도성 시료(S2)를 가열 용융하기 위한 것으로, 내화 튜브(100)의 출측 방향에 설치된다.

그리고, 상기 유도 가열유닛(300)은 저항 가열유닛(200)을 통과하여 위치되는 용융로(10)에 전도성 시료(S2)가 담긴 경우에 동작하여, 전도성 시료(S2)를 가열 용융시킨다.

이때, 전도성 시료(S2)는 용융시 가스 내에 금속 성분 등이 포함될 수 있어, 후술 될 가스 분석기를 이용해 금속 성분의 종류나 함유량 등을 분석할 수 있다.

이를 위해, 상기 유도 가열유닛(300)은 상기 내화 튜브(100)의 외주에 권치되어, 외부로부터 전달되는 전원에 의해 발열하는 코일(310)로 구비될 수 있다.

한편, 상기 유도가열 유닛의 코일(310)과 전술한 저항 가열유닛(200)의 탄화규소 발열체(210)에는 전원을 공급하기 위한 전원공급부가 전기적으로 연결될 수 있다.

가스 분석유닛(400)은, 내화 튜브(100)의 출측에 연결되며, 용융되는 전도성 시료(S2) 또는 비전도성 시료(S1)의 발생 가스 내에 존재하는 물질을 분석한다.

이후, 상기 가스 분석유닛(400)은 분석된 물질을 데이터화 하여 시료에 영향을 끼칠 수 있는 물질의 종류와 각종 정보 들을 정량화할 수 있다.

즉, 비전도성 시료(S1) 내에 존재하는 금속이나, 비전도성 시료(S1) 내에 존재하는 경원소(C, N, H)와 S 등의 존재 여부 및 함유량 등을 분석할 수 있다.

이를 위해, 상기 가스 분석유닛(400)은 내화 튜브(100)의 출측으로부터 전달되는 발생 가스 내에 존재하는 물질을 포집하는 포집부(Dust trap, 410)가 구비될 수 있다.

그리고, 상기 포집부(410)로부터 전달되는 포집 물질을 고온으로 산화 반응시키기 위한 산화 반응로(420)가 구비될 수 있다.

여기서, 상기 산화 반응로(420)는 650℃의 온도 환경에서 산화구리(CuO)로 반응을 일으킬 수 있다.

또한, 상기 산화 반응로(420)에서 산화 반응이 완료된 상기 물질을 분석하는 적외선 분석기(430)가 구비될 수 있다.

또 한편, 본 발명의 용융식 가스 분석장치에는 저항 가열유닛(200)과 유도 가열유닛(300) 및 가스 분석유닛(400)의 구동을 제어하기 위한 제어기가 더 포함될 수 있다.

상기 제어기는, 저항 가열유닛(200)의 입측으로 투입되는 전도성 시료(S2)의 외면에 수분이 존재하거나 예열이 필요한 경우, 저항 가열유닛(200)을 구동시켜 전도성 시료(S2)를 가열시킬 수 있다.

결론적으로, 본 발명은 전도성 시료(S2)와 비전도성 시료를 모두 분석할 수 있어 사용 범위가 넓다.

그리고, 예열장치로서 활용과 저항 가열과 유도 가열의 동시 운영을 통한 시료 융융시간을 단축하여, 경원소(C, N, H)와 S의 분석을 신속하고 정확하게 분석할 수 있다.

지금까지 본 발명에 따른 가스 분석장치에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.

그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10: 용융로 100: 내화 튜브
110: 이동통로 120: 산소 공급기
200: 저항 가열유닛 210: 탄화규소 발열체
220: 온도센서 300: 유도 가열유닛
310: 코일 400: 가스 분석유닛
410: 포집부 420: 산화 반응로
430: 적외선 분석기 S1: 비전도성 시료
S2: 전도성 시료

Claims (6)

1. 내부에 이동통로가 형성되며, 상기 이동통로의 입측으로 시료와 조연제가 담긴 용융로가 투입되는 내화 튜브;
   상기 내화 튜브의 입측 방향에 설치되며, 상기 내화 튜브의 입측으로 투입 위치되는 상기 용융로에 비전도성 시료가 담긴 경우에 동작하여, 상기 비전도성 시료를 가열 용융시키는 저항 가열유닛;
   상기 내화 튜브의 출측 방향에 설치되며, 상기 저항 가열유닛을 통과하여 위치되는 상기 용융로에 전도성 시료가 담긴 경우에 동작하여, 상기 전도성 시료를 가열 용융시키는 유도 가열유닛; 및
   상기 내화 튜브의 출측에 연결되며, 용융되는 상기 전도성 시료 또는 상기 비전도성 시료의 발생 가스 내에 존재하는 물질을 분석하여 데이터화 하기 위한 가스 분석유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 분석장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 내화 튜브의 입측에는,
   상기 이동통로의 내부로 반응용 산소를 공급하기 위한 산소 공급기가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 가스 분석장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 가스 분석장치에는,
   상기 저항 가열유닛과 상기 유도 가열유닛 또는 상기 가스 분석유닛의 구동을 제어하기 위한 제어기가 더 포함되며,
   상기 제어기는,
   상기 저항 가열유닛의 입측으로 투입되는 상기 전도성 시료의 외면에 수분이 존재하거나 예열이 필요한 경우, 상기 저항 가열유닛을 구동시켜 상기 전도성 시료를 가열시키는 것을 특징으로 하는 가스 분석장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 저항 가열유닛에는,
   상기 내화 튜브를 통해 상기 이동통로의 내부 온도를 감지하여, 상기 제어기로 전달하기 위한 온도센서가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 가스 분석장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 저항 가열유닛은,
   상기 내화 튜브의 외주를 따라 다수로 배열되어, 외부로부터 전달되는 전원에 의해 발열하는 탄화규소(SiC) 발열체로 구비되며,
   상기 유도 가열유닛은,
   상기 내화 튜브의 외주에 권치되어, 외부로부터 전달되는 전원에 의해 발열하는 코일로 구비되는 것을 특징으로 하는 가스 분석장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 가스 분석유닛은,
   상기 내화 튜브의 출측으로부터 전달되는 발생 가스 내에 존재하는 물질을 포집하는 포집부(Dust trap)와,
   상기 포집부로부터 전달되는 포집 물질을 고온으로 산화 반응시키기 위한 산화 반응로 및,
   상기 산화 반응로에서 산화 반응이 완료된 상기 물질을 분석하는 적외선 분석기로 구비되는 것을 특징으로 하는 가스 분석장치.
   

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