KR101930219B1 - 단일 펌프를 이용한 샘플링 및 클리닝 기능을 갖춘 가스 샘플링 장치 - Google Patents

Abstract

단일 펌프를 이용한 샘플링 및 클리닝 기능을 갖춘 가스 샘플링 장치가 개시된다. 가스 샘플링 장치는, 복수의 공기포집관들과 연결하기 위한 일단부를 각각 구비하는 복수의 샘플링 라인들; 복수의 샘플링 라인들의 중간부에 연결되는 복수의 샘플링 삼방향 밸브들; 복수의 샘플링 라인들의 타단부들에 결합하여 단일 유로를 형성하는 샘플링 혼합관; 샘플링 혼합관에 일단이 연결되는 제1 유입유량 조절기; 복수의 샘플링 삼방향 밸브들로부터 각각 연장하는 복수의 바이패스 라인들; 복수의 바이패스 라인들에 결합하여 단일 유로를 형성하는 바이패스 혼합관; 바이패스 혼합관에 연결되는 제2 유입유량 조절기; 제1 유입유량 조절기와 제2 유입유량 조절기에 제1 포트 및 제2 포트가 각각 연결되는 커플링; 커플링의 제3 포트에 일단이 연결되는 제1 클리닝 전환 밸브; 커플링의 제4 포트에 일단이 연결되는 제2 클리닝 전환 밸브; 제1 클리닝 전환 밸브의 타단에 입력 포트가 연결되고 제2 클리닝 전환 밸브의 타단에 출력 포트가 연결되는 펌프; 제1 클리닝 전환 밸브의 제3 포트에 연결되는 클리닝가스 배관; 샘플링 혼합관에 일단이 연결되는 샘플링 배관; 샘플링 배관의 타단에 제1 포트가 연결되는 교정가스 밸브; 교정가스 밸브의 제2 포트에 연결되는 제3 유입유량 조절기; 및 교정가스 밸브의 제3의 포트에 연결되는 교정가스 공급관을 포함한다.

Description

단일 펌프를 이용한 샘플링 및 클리닝 기능을 갖춘 가스 샘플링 장치{GAS SAMPLING APPARATUS WITH SAMPLING AND CLEANING USING A SINGLE PUMP}

본 발명은 가스 샘플링 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 단일 펌프를 이용한 샘플링 및 클리닝 기능을 갖춘 가스 샘플링 장치에 관한 것이다.

일반적으로 대형 공장에서는 여러 설비가 상호 연결되어 있으며 특히 설비의 노후화, 작업자의 실수 등으로 누수나 누설이 발생할 수 있다. 그 경우, 누수나 누설 부위를 찾아내어 신속하게 누수나 누설 부위를 수리하고 누수나 누설로 인한 피해를 줄여야 한다. 하지만, 반도체 공정 등에서는 사람에게 유해한 화학약품을 많이 사용하여 적은 양의 누출로도 사람에게 치명적인 피해를 입히는 일이 빈번하다.

최근 석유화학단지, 반도체 공정 등에서 시설의 노후화나 작업자의 실수 등에 의한 약품 누출로 인하여 대형 사고로 이어질 우려가 많다. 그 경우, 시설물 손상, 복구비용 등의 막대한 손실이 있게 되지만, 종래의 누수나 누설 발생시에 감시자가 확인하기 전까지는 누설 발생 사실을 알기가 어려운 실정이었다.

더욱이, 반도체 공정 라인이나 대단위 화학 공업 단지, 발전소 등의 경우, 누설에 의한 심각한 피해가 예상되는 중요시설이지만, 이러한 시설 대부분에서도 재정적 이유, 적절한 방안 부재 등의 여러 가지 이유로 아직까지 일정한 장소에 측정 장비를 설치하고 관리 시스템을 적용하고 있지 못한 실정이다. 즉, 종래의 가스 누설 측정 장비 대부분은 1대의 측정 장비가 한 개의 장소만 측정 가능한 구조로 관리 시스템이 필요하지 않은 구조를 가진다.

이와 같이, 반도체 공정 등에는 사람에게 생명을 위협할 수 있는 약품이 많이 사용되고 있기 때문에 공정을 전체 장소에 대하여 체계적으로 관리하고 누설이 있을 경우 그 피해를 최소화할 수 있는 방안이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

등록특허공보 제10-1658507호(2016.09.12.) 등록특허공보 제10-1782915호(2017.09.22.)

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 단일 펌프를 이용하여 샘플링 및 클리닝을 수행할 수 있는 가스 샘플링 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 반도체 공장, 화학공장 등의 경우 인간에게 유해한 화학약품을 사용할 수밖에 없는 환경에서 공장 설비의 여러 장소에서의 가스 누출을 동시에 관리하면서 가스 누설이 발생한 경우 누설 장소를 빠른 시간에 찾아서 인적 물적 피해를 최소화시킬 수 있는 가스 샘플링 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 샘플링 제어 서버, 샘플링 장치, 측정 장비 등의 프로그램을 통합하여 효율적으로 관리할 수 있도록 하는 가스 샘플링 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 기존 기술에서 흡입 라인이 한 개인 경우나 다수개인 경우에서 기존 유량계가 일정 유량으로 국한되어 설정됨으로써 흡인 펌프에 대한 압력차에 의해 가스 분석기에서 측정 오류가 발생되는 것을 방지할 수 있거나 가스 분석기에 악영향이 미치는 것을 최소화시킬 수 있는 가스 샘플링 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 전자제품 제조 라인에서 여러 공정이 진행되고 있는 제조 라인의 여러 장소에서 동시에 가스 분위기를 샘플링하여 모니터링하고 있다가 특정 장소에서 가스 누설이 발생하면 자동적으로 가스 누설 장소를 신속하게 확인할 수 있는 가스 샘플링 장치를 제공하는데 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 가스 샘플링 장치는, 단일 펌프를 이용하여 샘플링 및 클리닝을 수행하는 가스 샘플링 장치로서, 복수의 공기포집관들과 연결하기 위하여 케이스 외부에 노출되는 일단부를 각각 구비하는 복수의 샘플링 라인들; 상기 복수의 샘플링 라인들의 중간부에 연결되는 복수의 샘플링 삼방향 밸브들; 상기 복수의 샘플링 라인들의 타단부들에 결합하여 단일 유로를 형성하는 샘플링 혼합관; 상기 샘플링 혼합관에 일단이 연결되는 제1 유입유량 조절기; 상기 복수의 샘플링 삼방향 밸브들로부터 각각 연장하는 복수의 바이패스 라인들; 상기 복수의 바이패스 라인들에 결합하여 단일 유로를 형성하는 바이패스 혼합관; 상기 바이패스 혼합관에 연결되는 제2 유입유량 조절기; 상기 제1 유입유량 조절기와 상기 제2 유입유량 조절기에 제1 및 제2 포트들이 각각 연결되는 커플링; 상기 커플링의 제3 포트에 일단이 연결되는 제1 클리닝 전환 밸브; 상기 커플링의 제4 포트에 일단이 연결되는 제2 클리닝 전환 밸브; 상기 제1 클리닝 전환 밸브의 타단에 입력 포트가 연결되고 상기 제2 클리닝 전환 밸브의 타단에 출력 포트가 연결되는 펌프; 상기 제1 클리닝 전환 밸브의 제3 포트에 연결되는 클리닝가스 배관; 상기 샘플링 혼합관에 일단이 연결되는 샘플링 배관; 상기 샘플링 배관의 타단에 제1 포트가 연결되는 교정가스 밸브; 상기 교정가스 밸브의 제2 포트에 연결되는 제3 유입유량 조절기; 및 상기 교정가스 밸브의 제3의 포트에 연결되는 교정가스 공급관을 포함한다.

상기 가스 샘플링 장치는, 샘플링 동작시, 공기포집관으로부터 유입되는 가스가 상기 복수의 샘플링 라인들 중 하나 이상, 상기 샘플링 혼합관, 상기 샘플링 배관, 상기 교정가스 밸브 및 상기 제3 유입유량 조절기를 기재된 순서대로 거쳐 흐르고, 상기 가스의 적어도 일부가 상기 복수의 샘플링 라인들 중 하나 이상, 상기 샘플링 혼합관, 상기 제1 유입유량 조절기, 상기 제1 클리닝 전환 밸브, 상기 펌프 및 상기 제2 클리닝 전환 밸브를 기재된 순서대로 거쳐 외부로 배출되도록 제어될 수 있다.

일실시예에서, 상기 제3 유입유량 조절기의 샘플링 유량이 미리 설정된 범위를 유지하도록, 상기 제1 유입유량 조절기를 통과하는 가스 유량은 제어 장치에 의해 제어된다.

일실시예에서, 클리닝 동작시, 상기 제1 유입유량 조절기와 상기 제2 유입유량 조절기를 제어하여, 상기 제1 클리닝 전환 밸브로 유입되는 클리닝 가스가 상기 제1 유입유량 조절기, 상기 펌프 및 상기 제2 클리닝 전환 밸브를 기재된 순서대로 통과하여 상기 샘플링 혼합관과 상기 복수의 샘플링 라인들 중 하나 이상을 퍼징하거나, 상기 제2 유입유량 조절기, 상기 바이패스 혼합관과 상기 복수의 바이패스 라인들을 퍼징할 수 있다.

일실시예에서, 상기 클리닝 동작시, 상기 복수의 샘플링 삼방향 밸브들 중 하나 이상을 제어하여 상기 복수의 샘플링 라인들에 연결되는 공기포집관들 중 하나 이상을 퍼징할 수 있다.

일실시예에서, 상기 클리닝 동작시, 상기 교정가스 밸브를 제어하여 상기 제3 유입유량 조절기 측으로 교정가스를 공급할 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 가스 샘플링 장치는, 단일 펌프를 이용한 샘플링 및 클리닝 기능을 갖춘 가스 샘플링 장치로서, 복수의 공기포집관들에 연결하기 위한 일단부를 각각 구비하는 복수의 샘플링 라인들; 상기 복수의 샘플링 라인들의 중간부에 연결되는 복수의 샘플링 삼방향 밸브들; 상기 복수의 샘플링 라인들의 타단부들에 결합하여 단일 유로를 형성하는 샘플링 혼합관; 상기 샘플링 혼합관에 일단이 연결되는 제1 유입유량 조절기; 상기 복수의 샘플링 삼방향 밸브들로부터 각각 연장하는 복수의 바이패스 라인들; 상기 복수의 바이패스 라인들에 결합하여 단일 유로를 형성하는 바이패스 혼합관; 상기 바이패스 혼합관에 연결되는 제2 유입유량 조절기; 제1 유입유량 조절기와 상기 제2 유입유량 조절기에 제1 포트와 제2 포트가 각각 연결되는 커플링; 상기 커플링의 제3 포트에 일단이 연결되는 제1 클리닝 전환 밸브; 상기 커플링의 제4 포트에 일단이 연결되는 제2 클리닝 전환 밸브; 상기 제1 클리닝 전환 밸브의 타단에 입력 포트가 연결되고 상기 제2 클리닝 전환 밸브의 타단에 출력 포트가 연결되는 펌프; 상기 제1 클리닝 전환 밸브의 제3 포트에 연결되는 클리닝가스 배관; 및 상기 샘플링 혼합관에 일단이 연결되는 샘플링 배관을 포함한다.

일실시예에서, 가스 샘플링 장치는, 샘플링 동작시, 복수의 공기포집관들 중 하나 이상으로부터 유입되는 가스가 상기 복수의 샘플링 라인들 중 하나 이상, 상기 샘플링 혼합관, 상기 샘플링 배관을 기재된 순서대로 거쳐 흐르고, 상기 가스의 적어도 일부가 상기 복수의 샘플링 라인들 중 하나 이상, 상기 샘플링 혼합관, 상기 제1 유입유량 조절기, 상기 제1 클리닝 전환 밸브, 상기 펌프 및 상기 제2 클리닝 전환 밸브를 기재된 순서대로 거쳐 외부로 배출되도록 제어될 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따른 가스 샘플링 장치는, 단일 펌프를 이용한 샘플링 및 클리닝 기능을 갖춘 가스 샘플링 장치로서, 복수의 공기포집관들에 연결하기 위한 일단부를 각각 구비하는 복수의 샘플링 라인들; 상기 복수의 샘플링 라인들의 중간부에 연결되는 복수의 샘플링 밸브들; 상기 복수의 샘플링 라인들의 타단부들에 결합하여 단일 유로를 형성하는 샘플링 혼합관; 상기 샘플링 혼합관에 일단이 연결되는 제1 유입유량 조절기; 상기 복수의 샘플링 밸브들의 전단부에서 상기 복수의 샘플링 라인들로부터 각각 분기하여 연장하는 복수의 바이패스 라인들; 상기 복수의 바이패스 라인들에 결합하여 단일 유로를 형성하는 바이패스 혼합관; 상기 바이패스 혼합관에 연결되는 제2 유입유량 조절기; 제1 유입유량 조절기와 상기 제2 유입유량 조절기에 제1 포트와 제2 포트가 각각 연결되는 커플링; 상기 커플링의 제3 포트에 일단이 연결되는 제1 클리닝 전환 밸브; 상기 커플링의 제4 포트에 일단이 연결되는 제2 클리닝 전환 밸브; 상기 제1 클리닝 전환 밸브의 타단에 입력 포트가 연결되고 상기 제2 클리닝 전환 밸브의 타단에 출력 포트가 연결되는 펌프; 상기 제1 클리닝 전환 밸브의 제3 포트에 연결되는 클리닝가스 배관; 및 상기 샘플링 혼합관에 일단이 연결되는 샘플링 배관을 포함한다.

전술한 단일 펌프를 이용한 샘플링 및 클리닝 기능을 갖춘 가스 샘플링 장치를 사용하는 경우에는, 단일 펌프를 이용하여 복수 샘플링 라인들의 가스를 샘플링하면서 모드 전환에 따라 복수의 라인들을 클리닝함으로써 장치의 소형화 및 경량화를 구현하면서 샘플링과 클리닝을 효과적으로 수행할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 여러 장소의 샘플링 공기를 일정한 장소로 모으기 위하여 샘플링 위치로부터의 거리나 배관 설치 구조 등을 고려한 유입유량 조절기를 바이패스 라인에 설치하여 샘플링 라인들에서 일정한 유량을 끌어들이도록 이루어진 가스 샘플링 장치를 제공할 수 있다. 이러한 가스 샘플링 장치를 이용하면, 바이패스 라인에 설치된 유입유량 조절기로 각 샘플링 라인의 공기 유량을 제어함으로써 흡착성이 강한 약품(암모니아, 염화수소, 불화수소 등)에 대하여 밸브 후단에는 유량계를 설치하지 않고 응답속도를 최대한 높여 동작할 수 있는 효과가 있다.

또한, 가스 분석기 전단에는 교정가스 밸브를 설치하여 가스 분석기의 성능 상태를 진단할 수 있으며, 그에 의해 기존 가스 분석기에서의 성능 상태 진단의 어려움으로 인해 발생할 수 있는 피해를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 바이패스 라인에 설치된 제2 유입유량 조절기를 이용하여 각 샘플링 라인의 공기 유량을 정밀 제어함으로써 가스 분석기에 유입되는 샘플링 가스 내 특정 가스의 농도를 손쉽게 계산할 수 있다. 이것은 가스 샘플링 장치나 이를 이용하는 가스 감지 장치의 제어 장치를 통하여 메인서버에서 프로그램에 의한 자동 제어를 용이하게 구현할 수 있는 환경을 제공하는 효과가 있다.

또한, 자동으로 가스 누설 장소를 검출하는 가스 감지 장치로서 수동이나 자동으로 제어 가능한 구조로 용이하게 구현될 수 있는 효과가 있다. 아울러, 가스 감지 장치를 원격 제어하는 샘플링 제어 서버는 가스 분석기 등의 측정 장비의 상태를 실시간으로 메인 서버로 전송함으로 가스 감지 장치의 작동 상태를 중앙 제어실과 관리자가 신속하고 정확하게 파악할 수 있도록 하며, 필요에 따라 단문 메시지 서비스(SMS)와 이메일(E-mail) 등을 통해 관리자와 일방향 또는 양방향으로 메시지를 송수신하여 가스 누설 상황을 효과적으로 관리하거나 전파할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 상대적으로 대형 공장인 화학 공장, 반도체 공장 등에서 특히 인간에게 유해한 약품을 사용할 때 가스 누설 위험이 있는 공장 설비를 효율적으로 관리할 수 있을 뿐만 아니라 그에 따른 불필요한 낭비를 줄이고 운영비용을 절감할 수 있는 효과가 있다. 아울러, 반도체 공정 등 대단위 공정 설비의 여러 장소의 가스 분위기를 실시간 샘플링하여 관리함으로써 공정 설비의 여러 장소를 효율적으로 관리할 수 있을 뿐만 아니라 설비의 노후화 등으로 발생할 수 있는 파손이나 누설로 인하여 대형 사고를 미연에 방지하고 안전사고를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 대형 공장에서 여러 장소를 동시에 관리하고 공장 설비의 노후화 등으로 발생한 가스 누설 위치를 찾아가는 가스 누설 발생 장소 자동 검출 장치 등을 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 샘플링 장치의 구성도이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 가스 샘플링 장치의 샘플링 모드의 작동 원리를 설명하기 위한 도면들이다.
도 4 내지 도 6은 도 1의 가스 샘플링 장치의 클리닝 모드의 작동 원리를 설명하기 위한 도면들이다.
도 7은 도 1의 가스 샘플링 장치의 교정 모드의 작동 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 샘플링 장치의 구성도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가스 샘플링 장치의 구성도이다.
도 10은 도 9의 가스 샘플링 장치의 주요 작동 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가스 감지 장치의 구성도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 가스 샘플링 장치나 가스 감지 장치에 채용할 수 있는 제어 장치의 개략적인 구성도이다.
도 13은 도 12의 제어 장치에 채용할 수 있는 교정 모드 관련 주요 작동 원리를 설명하기 위한 흐름도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 다만, 이하의 상세한 설명은 본 발명을 특정한 실시 형태로 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 샘플링 장치의 개략적인 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 가스 샘플링 장치(100)는, 공기포집관(110)이 일단에 각각 연결되는 샘플링 라인들(130); 샘플링 라인들(130) 중간에 가스 분기를 위해 각각 설치되는 샘플링 삼방향 밸브들(132); 샘플링 라인들(130)의 타단에 연결되는 샘플링 혼합관(133); 샘플링 혼합관(133)의 일단에 연결되는 제1 유입유량 조절기(135); 샘플링 삼방향 밸브들(132) 각각에 일단이 연결되는 바이패스 라인들(120); 바이패스 라인의 타단들에 연결되는 바이패스 혼합관(122); 바이패스 혼합관의 일단에 유입포트가 연결되는 제2 유입유량 조절기(125); 제1 유입유량 조절기(135)의 출력 포트에 일단이 연결되고 제2 유입유량 조절기(125)의 출력 포트에 다른 일단이 연결되는 커플링(129); 커플링(129)의 또 다른 일단에 연결되는 제1 클리닝 전환 밸브(182); 커플링(129)의 또 다른 일단에 연결되는 제2 클리닝 전환 밸브(184); 제1 클리닝 전환 밸브(182)에 입력포트가 연결되고 제2 클리닝 전환 밸브(184)에 출력포트가 연결되는 펌프(140); 제1 클리닝 전환 밸브(182)의 3-포트 중 나머지 포트에 연결되는 클리닝가스 배관(180); 제2 클리닝 전환 밸브(184)의 3-포트 중 나머지 포트에 연결되는 배기관; 샘플링 혼합관(133)에 일단이 연결되는 샘플링 배관(150); 샘플링 배관(150)에 일단이 연결되는 교정가스 밸브(160); 교정가스 밸브(160)에 일단이 연결되는 교정가스 공급관(170); 및 교정가스 밸브(160)에 입력포트가 연결되는 제3 유입유량 조절기(165)를 포함한다.

구현에 따라서, 교정가스 밸브(160)와 제3 유입유량 조절기(165) 및 교정가스 공급관(170)은 가스 샘플링 장치(100)의 케이스 외부에 착탈가능하게 설치될 수 있다.

각 구성요소와 이들 간의 결합관계를 좀더 구체적으로 설명하면, 복수의 샘플링 라인들(130)의 일단들 각각은 공기포집관(110)에 연결되고, 타단은 샘플링 혼합관(133)에 연결된다. 샘플링 혼합관(133)의 직경이나 단면적은 단일 샘플링 라인(130)의 직경이나 단면적보다 클 수 있다. 샘플링 혼합관(133)은 복수의 샘플링 라인들(130)의 유로들을 단일 유로로 통합한다. 샘플링 혼합관(133)에는 제1 유입유량 조절기(135)가 연결된다.

복수의 샘플링 라인들(130) 각각의 중간부에는 샘플링 삼방향 밸브(132)가 설치된다. 각 샘플링 삼방향 밸브(132)에는 바이패스 라인(120)이 연결된다. 다른 표현으로, 복수의 샘플링 라인들(130)은 복수의 샘플링 삼방향 밸브들(132)을 통해 복수의 바이패스 라인들(120)의 중간부에 각각 연결될 수 있다. 이러한 구성에 의해 각 바이패스 라인(120)과 이에 대응하는 각 샘플링 라인(130)은 서로 유체소통가능하게 연통된다.

각 샘플링 삼방향 밸브(132)는 솔레노이드 밸브 등과 같이 전자제어식 밸브로 설치될 수 있고, 각 샘플링 삼방향 밸브(132)의 개폐 동작이나 개도율은 제어 장치에 의해 제어될 수 있다.

복수의 샘플링 삼방향 밸브들(132)에는 복수의 바이패스 라인들(120)의 일단들이 독립적으로 각각 연결된다. 복수의 바이패스 라인들(120)의 타단들에는 바이패스 혼합관(122)이 연결된다. 바이패스 혼합관(122)은 복수의 바이패스 라인들(120)의 복수의 유로들을 단일 유로 형태로 통합한다. 바이패스 혼합관(122)의 직경이나 단면적은 각 바이패스 라인(120)의 직경이나 단면적보다 클 수 있다. 바이패스 혼합관(122)에는 제2 유입유량 조절기(125)가 연결될 수 있다.

또한, 전술한 샘플링 혼합관(133)에는 샘플링 배관(150)의 일단이 연결된다. 샘플링 배관(150)의 타단에는 교정가스 밸브(160)가 연결된다. 교정가스 밸브(160)의 제1 포트에는 샘플링 배관(150)이 공통 오픈(common open, COM) 상태로 연결된다. 교정가스 밸브(160)의 제2 포트는 노멀 오픈(normal open, NO) 상태로 제3 유입유량 조절기(165)의 입력 포트에 연결된다. 그리고 교정가스 밸브(160)의 제3 포트에는 노멀 클로즈(normal close, NC) 상태로 교정가스 공급관(170)이 연결된다. 교정가스 밸브(160)의 노멀 오픈과 노멀 클로즈 상태들은 제어 장치의 제어 신호(S5)에 의해 전환될 수 있다.

전술한 제1 유입유량 조절기(135)는 복수의 샘플링 라인들(130) 중 어느 하나 이상의 라인을 통해 흐르는 공기의 유량을 제어한다. 제1 유입유량 조절기(135)는 단일 MFC(mass flow controller)로 구성되거나, 두 개 이상의 MFC에 의해 양방향 유체유동을 제어할 수 있도록 구현될 수 있다. 양방향 유체유동의 제어를 위해 제1 유입유량 조절기(135)는 병렬 배치되는 두 개의 MFC와 이들의 양단 포트들에 각각 결합하는 두 개의 삼방향 밸브들을 구비할 수 있다.

또한, 제3 유입유량 조절기(165)의 샘플링 유량이 미리 설정된 범위를 유지하도록, 제1 유입유량 조절기(135)를 통과하는 가스 유량은 제어 장치에 의해 제어될 수 있다. 이를 위해, 제어 장치는 제1 유입유량 조절기(135)와 제3 유입유량 조절기(165)로부터 유동 유량에 대한 신호나 데이터를 받고, 이에 기초하여 제1 유입유량 조절기(135)와 제3 유입유량 조절기(165)의 동작을 제어할 수 있다.

이러한 구성에 의하면, 샘플링 혼합관(133) 내부를 유동하고 샘플링 가스(sampling gas)를 함유하는 공기(이하 샘플링 가스)가 샘플링 배관(150)을 통해 가스 분석기로 공급될 때, 샘플링 가스의 유량을 최적 유량으로 일정 범위에서 효과적으로 제어할 수 있다.

한편, 다수의 샘플링 라인들(130)은 서로 독립적으로 혹은 병렬적으로 설치된다. 다수의 샘플링 라인들(130)의 일단들에는 공기포집관들(110)이 각각 연결된다. 공기포집관들(110)은 공장 설비의 서로 다른 장소들로 연장하고 설치된 장소의 순환 대기에서 공기를 유입하기 위한 홀이나 개구부를 각각 구비한다. 홀이나 개구부에는 이물질의 유입을 차단하기 위한 필터(112)가 설치될 수 있다.

또한, 제1 유입유량 조절기(135)는 복수의 샘플링 라인들(130)의 내부 공간에서 유동하는 공기들의 이동 속도, 압력, 유량 또는 이들의 조합이 동일하도록 자동 조절될 수 있다. 제1 유입유량 조절기(135)는 다수의 샘플링 삼방향 밸브들(132)의 동작 상태와 연동하여 밸브의 개도가 자동 조절되도록 제어 장치에 의해 제어될 수 있다.

제1 유입유량 조절기(135)는 하나의 입력 포트와 하나의 출력 포트를 구비할 수 있다. 제1 유입유량 조절기(135)의 일단, 타단 또는 포트는 배관을 통해 제1 클리닝 전환 밸브(182) 및 제2 클리닝 전환 밸브(184)에 연결된다.

또한, 제2 유입유량 조절기(125)는 적어도 하나의 입력 포트와 적어도 하나의 출력 포트를 구비할 수 있다. 제2 유입유량 조절기(125)의 일단, 타단 또는 포트는 배관(127)을 통해 제1 클리닝 전환 밸브(182) 및 제2 클리닝 전환 밸브(184)에 연결된다.

제1 유입유량 조절기(135), 제2 유입유량 조절기(125), 제1 클리닝 전환 밸브(182) 및 제2 클리닝 전환 밸브(184) 사이의 유체유동을 위해, 이들 사이에는 커플링(129)이 설치될 수 있다. 커플링(129)은 4포트 커플링일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 즉, 제1 유입유량 조절기(135)의 일단, 제2 유입유량 조절기(125)의 일단, 제1 클리닝 전환 밸브(182)의 제1 입력 포트 및 제2 클리닝 전환 밸브(184)의 제2 출력 포트에는 4포트 커플링이 연결될 수 있다. 제1 클리닝 전환 밸브(182)의 제2 입력 포트에는 클리닝가스 배관(180)이 연결되고, 제2 클리닝 전환 밸브(184)의 제1 출력 포트는 배기관(185)에 연결될 수 있다.

제1 클리닝 전환 밸브(182)의 출력 포트와 제2 클리닝 전환 밸브(184)의 입력 포트 사이에는 펌프(140)가 연결된다. 펌프(140)는 진공 펌프, 유압 펌프 등일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 펌프(140)는 가스 분석을 위한 샘플링 공기 중 가스 분석기로 제공되는 공기(샘플링 가스)를 제외한 남은 샘플링 가스(remain sampling gas, RS gas)를 배출할 수 있다.

또한, 교정가스 공급관(170)의 일단부는 교정 가스(calibration gas)를 공급하는 교정가스 공급 시스템과의 연결을 위한 제2 입력 포트(171)이거나 이러한 제2 입력 포트(171)에 연결되는 부분일 수 있다.

또한, 제3 유입유량 조절기(165)는 샘플링 혼합관(133)에서 가스 분석기(200)로 공급되는 공기의 유량이나 압력을 측정한다. 제3 유입유량 조절기(165)는 가스 샘플링 장치(100)의 정상 작동 시 적어도 하나 이상의 샘플링 라인들(130)을 통해 유입되는 샘플링 가스의 유량을 검출하고, 가스 샘플링 장치(100)의 교정 작동 시 교정가스 밸브(160)를 통해 유입되는 교정가스의 유량을 검출할 수 있다.

또한, 클리닝가스 배관(180)의 일단부는 비활성 가스(inert gas)와 같은 클리닝 물질을 공급하는 클리닝 시스템과 가스 샘플링 장치(100)를 연결하기 위한 제3 입력 포트(181)를 구비하거나 이러한 제3 입력 포트(181)에 연결되는 부분일 수 있다.

클리닝 시스템의 동작 제어나 클리닝 물질의 공급 제어를 위해 클리닝가스 배관(180)의 중간부에는 클리닝가스 조절밸브(183)가 구비될 수 있다. 이 경우, 클리닝가스 조절밸브(183)의 동작은 제어 장치에 의해 제어될 수 있다. 한편, 클리닝가스 조절밸브(183)는 구현에 따라 생략될 수 있으며, 그 경우 클리닝가스 조절밸브(183)는 클리닝 시스템에 구비될 수 있다.

본 실시예에 따른 가스 샘플링 장치(100)에 연결되거나 구비되는 제어 장치는 제어 신호들(S1 내지 S5)을 통해 제1 유입유량 조절기(135), 다수의 샘플링 삼방향 밸브들(132), 교정가스 밸브(160) 등을 제어할 수 있다. 여기서, 제어 장치는 제1 및 제2 유입유량 조절기들(135, 125)에서 측정되는 유량들이나 이러한 유량들에 대응하는 유압들에 기초하여 기본적으로 제1 유입유량 조절기(135)의 동작을 제어함으로써 다수의 샘플링 라인들(130) 각각에 흐르는 공기의 유량이나 압력을 실질적으로 동일하게 제어할 수 있다.

또한, 제어 장치는 전술한 자동 제어 가능한 구성 혹은 프로그램 제어 가능한 구성을 통해 기존의 문제점 즉, 상대적으로 큰 압력으로 흡기하는 펌프(140) 측으로 과도한 공기가 방출되거나 분석기에 공급되는 샘플링 가스가 임계치 이상으로 적어지는 문제가 발생하지 않도록 할 수 있고, 그에 의해 가스 샘플링 장치(100)의 동작에 대한 신뢰성과 안정성을 향상시킬 수 있고, 가스 샘플링 장치(100)에 연결되는 가스 분석기의 성능을 향상시키는데 기여할 수 있다.

전술한 용어들 '전단부' 및 '후단부'는 가스 샘플링 장치(100)의 정상 작동 중에 배관을 통해 유입되는 가스의 유동 방향을 기준으로 특정 배관 구간, 밸브 등에서의 상류측 및 하류측에 각각 대응할 수 있다.

본 실시예에 따른 가스 샘플링 장치(100)는, 배관들과 밸브들을 지지하는 하우징(102)이나 이러한 하우징(102)의 기능을 수행하는 수단 또는 구성부를 구비할 때, 하우징(102)의 일측에 노출되는 다수의 제1 입력 포트들(121)에 다수의 공기 포집관(110)을 각각 연결하고, 하우징(102)에 노출된 제1 출력 포트(167)에서 나오는 샘플링 가스(sampling gas)를 가스 분석기(gas analyzer)에 공급하는 단일 모듈 혹은 단일 부품 형태를 구비할 수 있다. 가스 분석기는 분석기, 측정 모듈, 가스 측정기 등으로 지칭될 수 있다.

본 실시예에 의하면, 가스 샘플링 장치(100)는, 하우징(102)의 일측에 노출되고 교정가스 밸브(160)의 어느 한 포트인 제2 입력 포트(171)를 통해 교정 가스(calibration gas)가 공급될 때, 샘플링 가스와 교정 가스에 대한 소정의 분석 결과 차이에 기초하여 가스 분석기의 성능을 점검하고, 필요에 따라 가스 분석기의 작동 모드를 초기화하거나, 사용 시간, 작동 환경 등에 따른 분석기 설정값을 보정하거나, 가스 분석기의 수명을 체크하여 전체 또는 일부를 새로운 부품으로 교체할 수 있다.

이러한 교정가스의 공급을 위하여 제2 입력 포트(171)에는 필요에 따라 교정가스 공급 시스템이 착탈식으로 결합될 수 있다. 교정가스 공급 시스템은 교정가스를 저장하는 가스 탱크와 가스 탱크의 유출입구에 결합되는 교정가스 조절밸브(172)를 구비할 수 있고, 구현에 따라서 교정가스 조절밸브(172)는 전자제어식 솔레노이드 밸브일 수 있다. 이 경우, 교정가스 조절밸브(172)는 본 실시예의 가스 샘플링 장치(100)의 동작을 제어하는 제어 장치에 연결되어 제어 장치의 제어 신호에 따라 교정가스의 유동량 즉 공급량을 조절하도록 동작할 수 있다. 이를 위해 제2 입력 포트(171)의 주위에는 제어 장치와의 연결을 위한 접속 단자(미도시)가 구비될 수 있다.

한편, 교정가스 조절밸브(172)는 교정가스 공급 시스템에 구비되는 것으로 한정되지 않고 교정가스 밸브(160)에서 교정가스 조절밸브의 기능을 수행하도록 구현될 수 있다. 이 경우, 교정가스 밸브(160)는 샘플링 가스와 교정 가스를 교대로 선택적으로 가스 분석기(200)로 공급하도록 동작할 수 있으며, 제3 유입유량 조절기(165)는 샘플링 가스의 유량과 교정 가스의 유량을 측정할 수 있다. 이 경우, 가스 분석기(200)는 각 가스의 종류와 유입되는 유량에 기초하여 현재의 분석 성능을 점검하고, 필요에 따라 검출 기능을 보정하거나 검출 부품을 교체를 요청하거나 알람 등의 형태로 표시할 수 있다.

도 2 및 도 3은 도 1의 가스 샘플링 장치의 샘플링 모드의 작동 원리를 설명하기 위한 도면들이다. 도 4 내지 도 6은 도 1의 가스 샘플링 장치의 클리닝 모드의 작동 원리를 설명하기 위한 도면들이다. 그리고 도 7은 도 1의 가스 샘플링 장치의 교정 모드의 작동 원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 가스 샘플링 장치(100)는, 복수의 샘플링 삼방향 밸브들(132), 제1 유입유량 조절기(135) 및 제3 유입유량 조절기(165)를 제어하여 가스 샘플링 동작을 수행할 수 있다.

여기서, 샘플링 동작시, 공기포집관(110)로부터 유입되는 가스는 복수의 샘플링 라인들(132) 중 하나 이상, 복수의 샘플링 삼방향 밸브들(132) 중 하나 이상, 샘플링 혼합관(133), 샘플링 배관(150), 교정가스 밸브(160) 및 제3 유입유량 조절기(165)를 기재된 순서대로 거쳐 흐르고, 상기 가스의 나머지가 샘플링 혼합관(133)으로부터 제1 유입유량 조절기(135), 제1 클리닝 전환 밸브(182), 펌프(140) 및 제2 클리닝 전환 밸브(184)를 기재된 순서대로 거쳐 외부로 배출되도록 이루어질 수 있다.

특히, 도 2에 나타낸 바와 같이, 복수의 샘플링 삼방향 밸브들(132) 중 어느 하나의 노멀 오픈과 노멀 클로즈 상태들이 전환되도록 제어함으로써, 해당 포트에 연결된 공기포집관을 통해 유입되는 공기만을 샘플링하도록 이루어질 수 있다.

또한, 도 3에 나타낸 바와 같이, 복수의 샘플링 삼방향 밸브들(132) 대부분이나 전체에 대하여 노멀 오픈과 노멀 클로즈 상태들이 전환되도록 제어함으로써, 해당 포트들에 연결된 공기포집관들(110)을 통해 유입되는 공기를 샘플링하도록 이루어질 수 있다.

또한, 도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 가스 샘플링 장치(100)는, 클리닝 동작시, 제1 클리닝 전환 밸브(182), 제1 유입유량 조절기(135) 및 제2 유입유량 조절기(125)를 제어하여, 제1 클리닝 전환 밸브(182)로 유입되는 클리닝 가스가 펌프(140) 및 제2 클리닝 전환 밸브(184)를 기재된 순서대로 통과하여 제1 유입유량 조절기(135), 샘플링 혼합관(133) 및 복수의 샘플링 라인들(130)을 퍼징하거나, 제2 유입유량 조절기(125), 바이패스 혼합관(122) 및 복수의 바이패스 라인들(120)을 퍼징하도록 이루어질 수 있다.

특히, 도 4에 나타낸 바와 같이, 제2 유입유량 조절기(125)를 폐쇄 상태로 제어하여, 샘플링 혼합관(133)과 샘플링 라인들(130)을 퍼징하도록 이루어질 수 있다. 이 경우, 복수의 샘플링 삼방향 밸브들(132) 중 적어도 하나 이상의 상태를 제어하여 클리닝가스가 공기포집관(110) 측으로 유동하도록 제어될 수 있다.

또한, 도 5에 나타낸 바와 같이, 제1 유입유량 조절기(135)를 폐쇄 상태로 제어하여, 바이패스 혼합관(122)과 바이패스 라인들(120)을 퍼징하도록 이루어질 수 있다. 이 경우, 복수의 샘플링 삼방향 밸브들(132)의 상태는 샘플링 대기 모드의 상태를 유지할 수 있다.

또한, 도 6에 나타낸 바와 같이, 제1 유입유량 조절기(135)를 폐쇄 상태로 제어하여, 바이패스 혼합관(122)과 바이패스 라인들(120)을 퍼징하도록 이루어질 수 있다. 이 경우, 복수의 샘플링 삼방향 밸브들(132) 중 어느 하나의 상태를 제어하여 클리닝가스가 공기포집관(110)을 제대로 퍼징하도록 이루어질 수 있다.

본 실시예에 의하면, 샘플링 라인들이나 바이패스 라인들 외에 복수의 샘플링 라인들(130)에 연결되는 공기포집관들(110) 중 하나 이상까지도 퍼징할 수 있는 장점이 있다.

또한, 도 7에 나타낸 바와 같이, 제2 유입유량 조절기(125)를 폐쇄 상태로 제어하거나 제1 유입유량 조절기(135)를 폐쇄 상태로 제어하여 클리닝 동작을 수행하는 중에, 교정가스 밸브(160)을 제어하여 교정 동작을 수행할 수 있다. 이 경우, 교정가스 밸브(160)에 연결된 교정가스 공급관(170)을 통해 교정가스가 제3 유입유량 조절기(165)를 거쳐 가스 분석기(200) 측에 공급될 수 있다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 샘플링 장치의 구성도이다.

도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 가스 샘플링 장치(100)는 다수의 바이패스 라인들(120), 다수의 제2 유입유량 조절기들(125), 복수의 샘플링 라인들(130), 다수의 샘플링 삼방향 밸브들(132), 샘플링 배관(150), 교정가스 밸브(160), 및 교정가스 공급관(170)을 포함한다.

본 실시예에 따른 가스 샘플링 장치(100)는 다수의 바이패스 라인들(120)에 결합하는 제2 유입유량 조절기(125)를 다수개 구비하는 것을 제외하고 도 1을 참조하여 앞서 설명한 가스 샘플링 장치와 실질적으로 동일할 수 있다.

다수의 제2 유입유량 조절기(125)는 다수의 바이패스 라인들(120) 각각의 중간부에 설치될 수 있다. 각 제2 유입유량 조절기(125)는 각 바이패스 라인(120)을 통해 펌프(140) 측으로 유입되는 공기 유량이나 공기 압력을 제1 유입유량 조절기(135)와 연동하여 자동 제어하며, 그에 의해 샘플링 라인들(130)을 통해 흐르는 공기 유량이나 압력이 실질적으로 동일하게 되도록 이루어질 수 있다. 이하에서는 다수의 제2 유입유량 조절기들(125)을 간단히 제2 유입유량 조절기로 지칭하기로 한다.

또한, 본 실시예에서, 가스 샘플링 장치(100)는 제어 장치의 제어 신호(S4)에 의해 제1 클리닝 전환 밸브(182)를 제어하는데, 이때 제어 장치는 가스 분석기로 샘플링 가스를 공급할 때마다 샘플링 혼합관(133) 내부를 클리닝하도록 동작할 수 있다.

본 실시예에 의하면, 제어 장치는 제어 신호들(S1 내지 S6)을 통해 제1 내지 제3 유입유량 조절기들(135, 125, 165), 다수의 샘플링 삼방향 밸브들(132), 클리닝 전환 밸브들(182, 184), 교정가스 밸브(160) 등의 동작을 제어할 수 있다. 이러한 구성에 의해 가스 샘플링 장치(100)는 가스 누설 여부를 감지하고자 하는 복수의 위치들(이하 '감지 위치'라 한다)에서 동시에 포집되는 공기를 효과적으로 가스 분석기(200)에 전달할 수 있다.

전술한 가스 샘플링 장치(100)의 작동 원리의 일실시예를 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 가스 샘플링 장치(100)의 제어 장치(도 11의 300 참조)는 제1 유입유량 조절기(135)를 제어하여 펌프(140)의 흡입력이 다수의 공기포집관(110)에 전달되도록 한다. 샘플링 라인들(130)에 결합된 샘플링 삼방향 밸브들(132)은 미리 설정된 동일한 범위의 개도를 갖도록 제어되거나 공기포집관(110)의 서로 다른 길이나 구조 등에 따라 미리 설정된 서로 다른 범위의 개도를 갖도록 초기 설정될 수 있다. 이러한 동작에 의하면, 공기포집관(110)에서 수집되는 공기는 다수의 샘플링 라인들(130)을 통해 유동할 수 있게 된다. 샘플링 라인들(130)에 유입되고 남은 공기는 바이패스 라인들(120)을 통해 바이패스될 수 있다.

다음, 제어 장치는 다수의 샘플링 삼방향 밸브들(132)을 제어하여 각 공기포집관(110)을 통해 유입되는 공기가 샘플링 라인들(130)을 통해 유동할 때, 제3 유입유량 조절기(165)에서 검출되는 공기 유량이나 압력에 기초하여 제1 유입유량 조절기(135) 및 각 샘플링 삼방향 밸브(132) 중 적어도 어느 하나 이상을 제어함으로써, 복수의 샘플링 라인들(130) 각각에 흐르는 공기의 유량을 실질적으로 일정 유량 이상으로 일정하게 되도록 제어할 수 있다.

위와 같은 구성에 의하면, 다수의 배관 구조로 인해 각 배관에서의 압력이나 유량을 정밀하게 제어하기가 쉽지 않은 상태에서 상대적으로 큰 펌프 압력에 의해 공기 포집관(110)으로 유입되는 공기가 바이패스 라인들(120)을 통해 과도하게 빠져나가 샘플링 배관(150)으로 공급할 샘플링 가스가 부족하게 되거나, 복수의 샘플링 라인들(130)에 각각 흐르는 공기의 유량이 달라 다수의 감지 위치들에 대한 가스 누출을 효과적으로 검출하기 위한 샘플링 가스를 가스 분석기(200) 측으로 효과적으로 제공하지 못하게 되는 경우가 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

다음, 가스 분석기(200)에서 가스 누설이 감지되면, 제어 장치는 다수의 샘플링 삼방향 밸브들(132)을 두 그룹으로 나누어 지정한 제1 그룹과 제2 그룹 중에서 미리 설정된 순서대로 샘플링 혼합관(133)으로의 공기 흐름이 제어되도록 제1 그룹의 샘플링 삼방향 밸브를 열고 제2 그룹의 샘플링 삼방향 밸브들을 닫을 수 있다. 이 상태에서 가스 분석기(200)는 제1 그룹의 샘플링 삼방향 밸브들을 통해 유입되는 샘플링 가스에서 누설 가스를 감지할 수 있다.

위와 같은 조건에서 가스 분석기(200)에서 누설 가스가 감지되면, 제어 장치는 제1 그룹 내 샘플링 삼방향 밸브들을 반으로 나누고 미리 설정된 순서대로 한쪽 샘플링 삼방향 밸브들의 상태를 전환하여 선택된 샘플링 라인에만 공기가 유동하도록 함으로써 그 분석 대상의 범위를 절반으로 좁혀 다시 누설 가스를 감지할 수 있다.

여기에서, 제어 장치는 상기의 과정을 반복하는 중에 상기의 두 그룹 중 먼저 측정한 그룹에서 누설 가스가 감지되면 해당 그룹에서 가스 누설이 있는 것으로 판단하고, 누설 가스가 감지되지 않으면 아직 측정하지 않은 그룹에서 가스 누설이 있는 것으로 판단할 수 있다.

전술한 감지 위치 추적 과정은 다수의 샘플링 삼방향 밸브들을 절반으로 나누어 어느 한쪽에서 누설 가스를 감지함으로써 1회의 가스 감지 과정을 통해 둘 중 어느 한 그룹에서 가스 누설이 있는지를 판단할 수 있어 십여 개나 수십 개의 샘플링 삼방향 밸브가 있는 경우에도 가스 누설이 있는 위치를 매우 신속하고 정확하게 추적할 수 있는 장점이 있다.

한편, 복수의 감지 위치들에서 가스 누설이 발생하는 경우, 가스 분석기(200)에는 기준치 이상의 누설 가스가 감지되거나 2종 이상의 서로 다른 종류의 누설 가스가 감지될 수 있다. 그 경우, 가스 분석기(200)는 누설 가스 감지 시 누설 가스의 감지량을 기준치와 비교하고 기준치 이상일 때 해당 이벤트를 알리는 신호를 제어 장치에 전달할 수 있다.

또한, 가스 분석기(200)는 누설 가스 감지 시 서로 다른 2종 이상의 누설 가스의 감지를 알리는 신호를 제어 장치에 전달하도록 구현될 수 있다. 여기에서, 제어 장치는 전술한 감지 위치 추적 과정을 중복 수행하거나, 미리 설정된 우선순위의 특정 종류의 누설 가스를 먼저 추적하도록 동작할 수 있다.

일례로, 가스 분석기(200)는 염화수소(HCl), 불화수소(HF), 암모니아(NH₃), 이산화황(SO₂) 등의 감지 대상 가스를 감지하기 위한 복수의 분석기들을 구비할 수 있다. 가스 분석기(200)에서 가스 누설이 감지되면, 제어 장치는 감지된 가스에 따라 미리 설정된 그룹들 중 하나 또는 일부에 대한 샘플링 삼방향 밸브들을 개방하고 상기의 감지 위치 추적 과정을 수행할 수 있다.

이하에서, 공기는 감지 대상 가스가 누설되어 혼합된 공기를 포함하는 개념이며, 그 경우에 가스와 같은 개념으로 사용될 수 있다. 감지 대상 가스는 암모니아, 염화수소 또는 불화수소와 같이 흡착성이 강한 성분일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가스 샘플링 장치의 구성도이다. 도 10은 도 9의 가스 샘플링 장치의 주요 작동 원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 가스 샘플링 장치(100)는 제1 가스 샘플러(100a) 및 제2 가스 샘플러(100b)를 포함한다. 제2 가스 샘플러(100b)의 샘플링 배관의 타단부는 제1 가스 샘플러(100a)의 샘플링 배관의 타단부에 연결된다. 제1 가스 샘플러(100a)와 제2 가스 샘플러(100b)는 펌프(140)를 각각 포함하고, 하우징이나 캐비넷 등의 내부 공간에 각각 수납된 형태를 구비할 수 있다.

제1 가스 샘플러(100a)는, 다수의 바이패스 라인들(120), 제2 유입유량 조절기(125), 복수의 샘플링 라인들(130), 다수의 샘플링 삼방향 밸브들(132), 샘플링 혼합관(133), 제1 유입유량 조절기(135), 펌프(140), 샘플링 배관(150), 교정가스 밸브(160), 제3 유입유량 조절기(165), 교정가스 공급관(170), 클리닝가스 배관(180), 제1 클리닝 전환 밸브(182) 및 제2 클리닝 전환 밸브(184)를 포함한다. 제1 가스 샘플러(100a) 또는 제2 가스 샘플러(100b)의 구성 및 작동 원리는 도 1 내지 도 7을 참조하여 앞서 설명한 내용과 실질적으로 동일할 수 있으므로 중복을 피하기 위해 그 상세 설명은 생략하기로 한다.

다만, 도 10에 도시한 바와 같이, 제1 가스 샘플러(100a)가 샘플링 모드로 동작할 때, 제2 가스 샘플러(100b)는 클리닝 모드로 동작할 수 있다. 이 경우, 혹독한 가스 샘플 환경에서 가스 분석의 정확성과 신뢰성을 높이고 장치의 수명을 연장할 수 있도록 두 개의 가스 샘플러들을 조합하여 운영할 수 있는 장점이 있다.

제2 가스 샘플러(100b)의 구성은 실질적으로 제1 가스 샘플러(100a)와 동일할 수 있으므로, 제2 가스 샘플러(100b)의 구성 및 작동 원리에 대한 상세 설명은 생략하기로 한다.

본 실시예에 따른 가스 샘플링 장치(100)의 작동 원리를 다시 도 9를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제어 장치는 제1 가스 샘플러(100a)의 제1 유입유량 조절기(135), 다수의 샘플링 삼방향 밸브들(132), 제2 유입유량 조절기(125), 클리닝 전환 밸브들(182, 184), 교정가스 밸브(160) 및 제3 유입유량 조절기(165)에 제어신호들(S1 내지 S6)을 각각 인가하여 밸브들의 동작 및 상태를 제어한다. 이와 유사하게 제어 장치는 제2 가스 샘플러(100b)의 제1 유입유량 조절기(135), 다수의 샘플링 삼방향 밸브들(132), 제2 유입유량 조절기(125), 클리닝 전환 밸브들(182, 184), 교정가스 밸브(160) 및 제3 유입유량 조절기(165)에 제어신호들(S11 내지 S14, S5, S6 등)을 각각 인가하여 밸브들의 동작 및 상태를 제어한다.

상기 제어 신호들에 의하면, 각 가스 샘플러의 제1 유입유량 조절기(135)의 밸브는 개방 상태가 되고, 다수의 샘플링 삼방향 밸브들(132)은 개방 상태가 되고, 제2 유입유량 조절기(125)의 밸브는 개방 상태가 되고, 제1 클리닝 전환 밸브(182)는 닫힌 상태가 되고, 교정가스 밸브(160)는 샘플링 배관(150)을 따라 샘플링 가스가 유동가능하게 열린 상태가 된다. 상기와 같은 동작 상태에서 가스 분석기(200)는 샘플링 배관(150)을 통해 유입되는 일정량의 공기 중 미리 지정된 종류의 가스가 함유되어 있는지를 미리 설정된 시간 간격에 따라 주기적으로 혹은 간헐적으로 확인할 수 있다.

제어 장치는, 가스 분석기(200)의 반복적인 감지 동작들 사이에, 다수의 샘플링 삼방향 밸브들(132)과 제3 유입유량 조절기(165)의 밸브를 소정 시간 동안 닫은 상태에서 제어신호(S4; S14)로 제1 클리닝 전환 밸브(182)를 소정 시간동안 열어 샘플링 혼합관(133)의 내부를 주기적으로 혹은 간헐적으로 클리닝할 수 있다.

개방 상태는 밸브의 상류측에서 하류측으로 유체 유동이 가능한 상태를 지칭하고, 닫힌 상태는 밸브의 상류측과 하류측 간의 유체 유동이 차단된 상태를 지칭할 수 있다.

다음, 가스 분석기(200)에서 미리 지정된 가스가 감지되면, 제어 장치는 가스 분석기(200)로부터의 신호에 응하여 감지 위치 추적 과정을 수행한다. 감지 위치 추적 과정은 제2 가스 샘플러(100b)에서 가스 분석기(200)로 공급되는 샘플링 가스를 차단하고, 제1 가스 샘플러(100a)에서만 가스 분석기(200)로 공급되는 샘플링 가스에 대하여 수행될 수 있다. 여기에서, 가스 분석기(200)가 제1 가스 샘플러(100a)의 샘플링 가스로부터 누출 가스를 감지하지 못하면, 가스 누출은 제2 가스 샘플러(100b) 측에서 발생한 것으로 판단할 수 있다.

다음, 제어 장치는 가스 누출로 판단된 특정 가스 샘플러에 대하여 감지 위치 추적 과정을 수행할 수 있다. 감지 위치 추적 과정은 다수의 샘플링 삼방향 밸브들을 절반씩 나누어 어느 한쪽만을 대상으로 해당 샘플링 가스 내 누설 가스의 존재 여부를 판단하면서 감지 위치를 좁혀가는 방식을 포함할 수 있다.

전술한 구성에 의하면, 복수의 가스 샘플러들(100a, 100b)를 이용하는 가스 감지 장치는 하나의 가스 분석기로 가스 누설 위험이 있는 다수의 장소들에 대한 가스 분위기를 효율적으로 감시하고 가스 누설 시 감지 위치를 신속하고 정확하게 추적할 수 있다.

도 11는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가스 감지 장치의 구성도이다.

도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 가스 감지 장치(500)는, 복수의 가스 샘플러(100a, 100b, 100c), 교정가스 밸브(160), 제3 유입유량 조절기(165) 및 교정가스 공급관(170), 가스 분석기(200) 및 제어 장치(300)를 포함한다. 복수의 가스 샘플러(100a, 100b, 100c)는 교정가스 밸브(160), 제3 유입유량 조절기(165), 교정가스 공급관(170), 가스 분석기(200) 및 제어 장치(300)를 공유한다.

복수의 가스 샘플러들은 제1 가스 샘플러(100a), 제2 가스 샘플러(100b) 및 제3 가스 샘플러(100c)를 포함하나, 이에 한정되지는 않고, 4개 이상의 가스 샘플러를 포함하여 구성될 수 있다.

제1 가스 샘플러(100a)는, 다수의 공기포집관(110)에 각각 연결되는 다수의 바이패스 라인들(120), 제1 유입유량 조절기(135), 복수의 샘플링 라인들(130), 다수의 샘플링 삼방향 밸브들(132), 샘플링 혼합관(133), 제2 유입유량 조절기(125), 펌프(140), 샘플링 배관(150), 교정가스 밸브(160), 제3 유입유량 조절기(165), 교정가스 공급관(170), 클리닝가스 배관(180), 제1 및 제2 클리닝 전환 밸브들(182, 184)를 포함한다. 제1 가스 샘플러(100a)의 구성 및 작동 원리는 도 1 내지 도 7이나 도 8을 참조한 가스 샘플링 장치의 구성 및 작동 원리와 실질적으로 동일하므로 그 상세 설명은 중복을 피하기 위해 생략하기로 한다.

제2 가스 샘플러(100b) 및 제3 가스 샘플러(100c)의 구성은 실질적으로 제1 가스 샘플러(100a)와 동일할 수 있으므로, 제2 및 제3 가스 샘플러들(100b, 100c)의 구성 및 작동 원리에 대한 상세 설명도 생략하기로 한다.

다만, 본 실시예에서, 제2 가스 샘플러(100b) 및 제3 가스 샘플러(100c)의 클리닝가스 공급관의 유입 포트는 제1 가스 샘플러(100a)의 클리닝가스 공급관(180)의 유입 포트에 유체소통 가능하게 연결된다. 그리고, 제2 가스 샘플러(100b) 및 제3 가스 샘플러(100c)의 샘플링 배관의 유출 포트는 제1 가스 샘플러(100a)의 샘플링 배관(150)에 유체소통 가능하게 연결된다.

또한, 가스 감지 장치(500)는 기본적으로 공기포집관(110)을 포함하지 않도록 구성되나, 이에 한정되지 않고, 공기포집관(110)의 적어도 일부를 포함하도록 구현될 수 있다.

본 실시예의 가스 감지 장치(500)의 구성요소들을 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 공기포집관(110)은 복수의 공기포집관들을 포함하며, 일례로 2개, 4개, 8개 또는 다수개 등으로 구성될 수 있다. 공기포집관(110)은 감지 위치의 개소에 대응되는 개수로 형성될 수 있다. 공기포집관(110)은 복수의 가스 샘플러들(100a, 100b, 100c)이 배치된 위치에서부터 각각의 감지 위치로 연장하여 설치될 수 있다.

공기포집관(110)은 각 가스 샘플러로부터 감지 위치까지의 거리에 따라 어느 하나 또는 전체가 서로 다른 길이로 형성될 수 있다. 또한, 공기포집관(110)은 감지 위치까지의 경로에 따라 꺽이는 회수 또는 절곡부의 개수 또는 곡률이 서로 다를 수 있다. 따라서, 다수의 공기포집관들(110)은 그 길이, 꺽이는 회수, 절곡부, 곡률 등에 따라 내부에 흐르는 공기의 마찰력이 다르게 되어 동일한 압력의 펌프(140)에서 공기를 압축하는 경우에도 유입되는 공기의 유량이 서로 다를 수 있다.

복수의 샘플링 라인들(130)의 일단부들은 다수의 공기 포집관들(110)에 연결되는 부분으로서 공기유입관들로 지칭될 수 있다. 공기포집관들(110)에 유입되는 공기는 복수의 샘플링 라인들(130)에 결합된 샘플링 삼방향 밸브들을 통해 샘플링 혼합관(133)으로 유동한 후 샘플링 배관(150)을 통해 가스 분석기(200)로 공급된다. 샘플링 배관(150)에는 교정가스 밸브(160)와 제3 유입유량 조절기(165)가 설치되어 있다.

복수의 바이패스 라인들(120)은 샘플링 라인들(130)의 중간부에서 샘플링 삼방향 밸브(132)을 통해 각각 선택적으로 유체소통 가능하게 연결된다. 복수의 바이패스 라인들(120)의 타단부들은 제2 유입유량 조절기(125)를 게재하고 펌프(140)에 연결될 수 있다. 제2 유입유량 조절기(125)와 펌프(140)의 유입구 사이에는 바이패스 혼합관(122)이 배치될 수 있다.

복수의 바이패스 라인들(120)과 복수의 샘플링 라인들(130)은 각 가스 샘플러 내부에서 그 길이를 최소화하여 형성된다. 그 경우, 각 가스 샘플러에서는 공기 유입관에서 가스 분석기(200)로 샘플링 가스를 공급하는 중에 가스의 유량이 변하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 복수의 바이패스 라인들(120)의 길이를 최소화하면, 펌프(140)의 진동에 의한 악영향을 최소화할 수 있다. 또한, 유입되는 공기를 상대적으로 짧은 시간 내에 가스 분석기(200)로 공급하여 가스 누설 여부의 감지에 소요되는 시간을 단축할 수 있다.

교정가스 밸브(160)와 제3 유입유량 조절기(165)는 샘플링 혼합관(133)과 가스 분석기(200)의 중간 부분에 배치되며, 제3 유입유량 조절기(165)는 가스 분석기(200)에 공급하는 공기(샘플링 가스)의 유량을 표시할 수 있다. 제3 유입유량 조절기(165)는 가스 분석기(200)에 공급하는 공기의 유량을 조절하는 기능을 구비할 수 있다. 제3 유입유량 조절기(165)는 공기의 유량을 표시하는 유량계나 공기의 유량을 제어하는 밸브를 구비할 수 있다.

한편, 제3 유입유량 조절기(165)는 메모리 임팩트(memory impact)를 감소시키기 위해 탈부착 가능한 구조로 설치될 수 있고 감지 대상 가스의 누설 농도 산출이 효율적으로 진행되도록 샘플링 가스의 유량의 제어하거나, 교정가스의 유량을 제어할 수 있다.

펌프(140)는 진공 펌프를 포함할 수 있다. 펌프(140)는 공기포집관(110)으로부터 공기를 포집하는데 필요한 흡인력을 제공한다. 펌프(140)는 공기포집관(110)의 개수와 가스 분석기(200)에서 분석에 필요로 하는 공기의 유량을 고려하여 적정한 흡인력을 제공하도록 설치될 수 있다.

또한, 펌프(140)는 공기 포집관(110)의 길이가 증가되거나 공기 포집관(110)의 직경이 감소하는 경우에 공기의 흐름에 따른 마찰력 증가로 인하여 증가되는 흡인력을 제공하도록 설치될 수 있다.

본 실시예에 의하면, 가스 감지 장치(500)는 각 가스 샘플러의 샘플링 삼방향 밸브들(132)의 제어에 의하여 원하는 수량만큼 또는 순차적으로 제1 가스 샘플러(100a), 제2 가스 샘플러(100b) 및 제3 가스 샘플러(100c)의 구분없이 가스 분석기(200)로 샘플링 공기를 공급할 수 있다.

따라서, 가스 감지 장치(500)는 다수의 공기포집관(110)에 대하여 순차적으로 가스 누설 여부를 확인하는 경우보다 신속하게 가스 누설이 있는 감지 위치를 확인할 수 있고 가스 분석기(200)의 정상 유무도 확인할 수 있다.

또한, 가스 감지 장치(500)는 다수 개소 이상의 감지 위치에 대하여 가스 누설 여부를 측정하는데 사용될 수 있으며, 그 경우 감지 위치의 개소가 많은 경우에 보다 신속하게 가스 누설 위치를 확인할 수 있다.

전술한 가스 감지 장치(500)의 교정가스 밸브(160)와 유입유량 조절기들은 원격 제어가 가능하도록 형성되며, 프로그래밍에 의하여 제어되도록 설치될 수 있다. 가스 감지 장치(500)는 제1 가스 샘플러(100a), 제2 가스 샘플러(100b) 및 제3 가스 샘플러(100c)를 통하여 가스 분석기(200)로 샘플링 공기를 공급하며, 가스 누설이 감지되면 제1 내지 제3 가스 샘플러들(100a, 100b, 100c)의 샘플링 삼방향 밸브들(132)을 원격으로 제어하여 순차적으로 혹은 미리 정해진 순서대로 열고 닫으면서 가스 누설이 있는 감지 위치를 자동으로 찾도록 동작할 수 있다.

본 실시예에 의하면, 복수의 가스 샘플러를 이용하거나 상대적으로 많은 개수의 샘플링 삼방향 밸브들을 구비하는 경우에도, 샘플링 라인들(130)에 연결되는 제1 유입유량 조절기(135)의 동작에 의해 샘플링 라인들(130)에 흐르는 공기의 유량을 실질적으로 일정하게 제어할 수 있다. 이러한 구성은 단일 가스 분석기(200)을 포함하는 가스 감지 장치의 성능을 높이면서도 장치를 소형화할 수 있도록 기여한다.

또한, 가스 분석기(200)로부터 산출된 농도로부터 감지 대상 가스의 누설 정도를 파악하고 필요한 경우에 연결된 별도의 모니터(관리자의 컴퓨터 모니터)에 알람 신호를 출력하거나 단문 메시지 서비스(SMS), 멀티미디어 메시지 서비스(MMS) 등을 통해 관리자의 단말로 알람 신호를 전송할 수 있다. 또한, 가스 감지 장치(500)는 감지 대상 가스의 누설 정도에 따라 가스 누설에 대한 대응 방법을 가이드하여 진행되는 공정의 중단 여부 및 인원 대피 명령 등 필요한 조치를 취하는데 도움을 줄 수 있다.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 가스 샘플링 장치나 가스 감지 장치에 채용할 수 있는 제어 장치의 개략적인 구성도이다.

도 12를 참조하면, 본 실시예에 따른 제어 장치(300)는, 제어부(310), 저장부(330), 통신부(350), 입력부(370) 및 출력부(380)를 구비하고, 가스 샘플러로부터 유량이나 압력에 대한 정보를 받고, 펌프, 밸브, 유입유량조절기 등에 제어신호를 인가하거나 디스플레이 장치 등에 표시데이터를 제공할 수 있다.

제어부(310)는 저장부(330), 통신부(350), 입력부(370) 및 출력부(380)를 포함한 구성요소들 간의 상호 동작과 장치 전반의 동작을 제어한다. 제어부(310)는 프로세서 또는 마이크로프로세서를 포함할 수 있다.

저장부(330)는 반도체 메모리 등의 저장장치를 포함하며, 가스 샘플링 장치의 동작과 가스 누출 위치 추적 과정 등을 구현하기 위한 일련의 절차를 기록한 프로그램이나 소프트웨어 모듈을 저장할 수 있다. 소프트웨어 모듈은 채널정보표시 모듈(331), 가스분석기 연동 모듈(332), 감지위치추적 모듈(333), 그래프 표시 모듈(334) 및 알람 출력 모듈(335)을 포함할 수 있다.

채널정보표시 모듈(331)은, 제어 장치(300)에 연결되는 디스플레이 장치(미도시)에 표시 데이터를 제공한다. 표시 데이터는 복수의 감지 대상 가스에 대한 현재의 측정정보와 관련 부가정보를 포함한다. 감지 대상 가스는 염화수소, 불화수소, 암모니아 및 이산화황의 4가지 항목을 포함하나, 이에 한정되지는 않는다. 측정정보는 각 감지 대상 가스의 농도(ppb)를 포함하고, 부가정보는 압력(Torr), 온도(Temp.) 등을 포함할 수 있다.

또한, 표시 데이터는 현재 측정하고 있는 채널 정보, 그룹 채널에 설정된 라인의 기동 여부에 대한 정보, 샘플링하여 측정하는 시간, 측정 모드의 자동 혹은 수동 표시정보, 샘플링 가스의 유량 정보, 정상 모드인지 또는 이상 모드 인지에 대한 정보, 또는 이들의 그래픽 모드 데이터, 메인서버 등 외부와의 접속 상태 정보 등을 포함할 수 있다.

가스분석기 연동 모듈(332)은, 릴레이 보드의 렐레이들을 제어하고 관리할 수 있다. 릴레이들은 적어도 하나 이상의 가스 샘플러의 샘플링 삼방향 밸브들 등에 연결되어 제어부(310)의 제어 신호가 전달되는 것을 허용하거나 단속할 수 있다.

감지위치추적 모듈(333)은, 이분선택형 감지위치추적 프로세스를 수행하기 위한 일련의 절차를 포함할 수 있다.

그래프 표시 모듈(334)은, 제어부(310)에서 수집되고 생성되는 표시 데이터를 디스플레이 장치의 사양이나 포맷에 맞게 변환하고 정렬할 수 있다.

알람 출력 모듈(335)은, 가스 누설 감지 시, 감지 위치 파악 시, 가스 분석기 이상 감지 시 등에서 서로 다른 알람을 출력할 수 있다. 알람 출력 모듈(335)은 상기와 같은 이벤트 발생 시 해당 이벤트에 대한 알람을 미리 설정된 수신처나 수신 단말, 관리자 단말 등에 전달할 수 있다.

통신부(350)는 네트워크를 통해 외부 서버와 제어 장치 또는 가스 감지 장치가 서로 연결되어 신호 및 데이터를 송수신하는 것을 지원할 수 있다. 또한, 통신부(350)는 가스 분석기와 연결되어 신호 및 데이터를 송수신할 수 있다. 통신부(350)는 인트라넷, 근거리 통신망이나 광역통신망 등을 지원하도록 구성될 수 있다.

또한, 가스 샘플링 장치의 전장 부품이나 모터 등의 제어 신호를 무선 채널이나 무선 네트워크를 통해 전달하거나 유량계 등에서의 측정 신호가 무선 채널이나 무선 네트워크를 통해 전달되는 경우, 통신부(350)는 상기의 무선 채널이나 무선 네트워크, 이동통신망, 위성망 등을 지원하도록 구성될 수 있다.

입력부(370)는 가스 샘플링 장치나 이를 이용하는 가스 감지 장치의 유량계, 유입유량조절기, 밸브, 펌프, 가스 감지기 등으로부터 유량 정보, 농도 정보, 부가 정보를 수신할 수 있다. 부가 정보는 온도 정보, 압력 정보 등을 포함할 수 있다. 입력부(370)는 통신부(350)와 결합하거나 통신부(350)의 일부 구성부로 구현될 수 있다.

출력부(380)는 릴레이 보드, 적어도 하나의 접속단자 보드를 구비할 수 있다. 릴레이 보드는 복수의 가스 샘플링 장치들에 연결되어 밸브의 동작 제어에 이용될 수 있다. 적어도 하나의 제1 접속단자 보드는 적어도 하나의 유입유량조절기에 연결되어 제어부(310)의 제어 신호를 유입유량조절기에 전달하고, 유입유량 조절기의 신호를 제어부(310)에 전달할 수 있다. 또한, 제2 접속단자 보드는 하나 이상의 가스 분석기에 연결되어 가스 분석기와 제어부(310) 간의 신호 및 데이터 전달을 중계할 수 있다.

도 13은 도 12의 제어 장치에 채용할 수 있는 교정 모드 관련 주요 작동 원리를 설명하기 위한 흐름도이다.

도 13에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 가스 샘플링 장치는 샘플링 삼방향 밸브들와 교정가스를 이용하여 가스 분석기(200)의 상태를 자체 점검하도록 구현될 수 있다.

기본적으로 가스 분석기(200)의 상태 점검은 특정 가스의 함량 등이 미리 정해져 있는 기준 가스를 가스 분석기(200)에 공급하고, 가스 분석기(200)가 기준 가스를 분석하도록 한 후, 기준 가스의 분석 결과를 미리 저장된 기준값과 비교하는 방식으로 수행될 수 있다.

더욱이, 본 실시예에 따른 가스 샘플링 장치를 이용하는 가스 감지 장치는 가스 샘플링 장치에 연결되어 있는 가스 분석기의 상태를 장치의 사용 중에 효과적으로 점검할 수 있도록 이루어진다.

가스 샘플링 장치(100)에 결합하는 가스 분석기(200)의 상태 점검 원리를 좀더 구체적으로 설명하면, 먼저 제어 장치는 교정가스 공급관(170)과 교정가스 밸브(160)를 통해 교정가스를 공급하고, 가스 분석기(200)에서 교정가스를 분석하도록 이루어진다(S131). 여기에서 제어 장치는, 교정가스가 공급되는 동안에, 샘플링 가스가 샘플링 혼합관으로부터 가스 분석기(200)로 공급되지 않도록 동작할 수 있다.

상기의 단계(S131)에서, 공급되는 교정가스는 교정가스 조절밸브(172)와 제3 유입유량 조절기(165)에 의해 유입량이 조절되고 센싱될 수 있다. 교정가스의 유입량은 샘플링 가스 유량 또는 기준 가스 유량에 대응하거나 기준 가스 유량을 고려하여 결정될 수 있다.

다음, 제어 장치는 가스 분석기로부터 획득한 샘플링 가스의 분석 결과와 교정 가스의 분석 결과를 비교한다(S132). 분석 결과의 비교는, 미리 설정된 가스 종류별로 수행될 수 있다. 또한, 분석 결과의 비교는 복수의 가스 분석기들 각각에 대하여 수행되거나, 가스 분석기(200) 내 다수의 측정 튜브들 각각에 대하여 수행될 수 있다.

또한, 샘플링 가스의 분석 결과와 교정 가스의 분석 결과의 비교는 동일한 유량들이나 미리 설정된 서로 다른 유량들에 대하여 수행될 수 있으며, 이에 의해 분석 결과의 비교는 정확하고 신속하게 수행될 수 있다. 샘플링 가스의 분석 결과는 교정가스를 공급하기 직전에 제어 장치가 가스 분석기(200)로부터 획득한 것일 수 있다.

다음, 제어 장치는 가스 분석기(200)의 이상 유무를 판단한다(S133). 상기의 판단 단계(S133)는 교정 가스의 분석 결과와 기준값과의 차이를 샘플링 가스의 분석 결과에 반영하는 것을 포함할 수 있다. 즉, 미리 설정된 기준 범위 내에 샘플링 가스의 분석 결과가 존재하는지를 판단하는 것을 포함할 수 있다.

가스 분석기(200)에 이상이 있는 것으로 판단되면, 제어 장치는 가스 분석기로부터의 신호에 기초하여 알람을 표시하거나 이상 튜브의 위치나 번호를 표시할 수 있다(S134).

또한, 가스 분석기(200)에 이상이 있는 것으로 판단되면, 제어 장치는 교정가스의 분석 결과를 토대로 가스 분석기(200)의 설정을 초기화하거나 재설정하도록 구현될 수 있다.

본 실시예에 의하면, 누설 가스의 샘플링 측정 중에 이상이 감지되면, 제어 장치는 가스 분석기(200)의 상태를 교정 가스의 감도를 기준으로 체크한 후 가스 분석기(200)가 정상인 경우에는 해당 포트의 데이터를 진성 데이터로 처리하고, 가스 분석기(200)가 정상이 아닌 경우에는 해당 포트의 데이터를 가성 데이터로 처리할 수 있다.

또한, 가스 분석기(200)의 사용 중에 사용 시간에 따른 가스 분석기(200)의 노화를 고려하여 기준값이나 설정을 보정하고 그에 의해 가스 분석기(200)의 측정 성능을 유지하면서 튜브 등과 같은 부품 수명을 최대한 연장할 수 있는 효과가 있다.

한편, 전술한 실시예에서는 가스 샘플링 장치(100)를 이용하는 가스 감지 장치(500)로서 가스 감지 장치에 탑재된 형태의 제어 장치를 중심으로 설명하였으나, 본 발명은 그러한 구성으로 한정되지 않고, 서로 다른 장소에 설치되는 다수의 가스 감지 모듈들-여기에서 다수의 가스 감지 모듈들 각각은 통신부, 입력부 및 출력부를 구비하고 이들의 동작을 관리하는 마이컴이나 논리회로 정도를 구비할 수 있다-, 및 상기의 가스 감지 모듈들을 원격 제어하는 메인서버나 사용자 관리 단말의 이중 구조로 구성될 수 있다. 가스 감지 모듈들과 메인서버 또는 사용자 관리 단말은 신호 및 데이터를 송수신할 수 있다. 즉, 전술한 실시예의 가스 감지 장치는 가스 샘플러와 결합하는 가스 감지 모듈들과 메인서버와의 조합 또는 가스 감지 모듈들과 사용자 관리 단말과의 조합으로 대체될 수 있다.

한편, 전술한 실시예에서는 샘플링 라인의 중간부에 샘플링 삼방향 밸브를 설치하고 샘블링 삼방향 밸브로부터 바이패스 라인을 연장 설치한 구성을 중심으로 설명하였으나, 본 발명은 그러한 구성으로 한정되지 않고, 삼방향(3-way) 커플링을 사용하여 샘플링 라인의 중간부에 바이패스 라인을 분기하여 연결하고, 분기 연결부 후단부에 밸브를 설치하여 각 샘플링 라인에서의 공기 유동을 제어하도록 이루어질 수 있다. 이 경우, 가스 샘플링 장치는 클리닝 동작 시에 클리닝 가스가 바이패스 라인들측으로만 공급되거나, 바이패스 라인들과 샘플링 라인들 모두에 공급되도록 제어될 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100 : 샘플링 장치 200: 가스 분석기
300 : 제어 장치 500 : 가스 감지 장치
100a : 제1 가스 샘플러 100b : 제 2 가스 샘플러
100c : 제3 가스 샘플러
110 : 공기포집관 112 : 필터
120 : 바이패스 라인 121 : 제1 입력포트
122 : 바이패스 혼합관 125 : 제2 유입유량 조절기
129 : 커플링 130 : 샘플링 라인
132 : 샘플링 삼방향 밸브 133 : 샘플링 혼합관
135 : 제1 유입유량 조절기
140 : 펌프 150 : 샘플링 배관
160 : 교정가스 밸브 165 : 제3 유입유량 조절기
167 : 제1 출력포트 170 : 교정가스 공급관
171 : 제2 입력포트 172 : 교정가스 조절밸브
180 : 클리닝가스 배관 181 : 입력포트
182 : 제1 클리닝 전환 밸브 183 : 클리닝가스 조절밸브
184 : 제2 클리닝 전환 밸브 185 : 배기관

Claims (5)

1. 단일 펌프를 이용한 샘플링 및 클리닝 기능을 갖춘 가스 샘플링 장치로서,
   복수의 공기포집관들(110)에 연결하기 위한 일단부를 각각 구비하는 복수의 샘플링 라인들(130);
   상기 복수의 샘플링 라인들(130)의 중간부에 연결되는 복수의 샘플링 삼방향 밸브들(132);
   상기 복수의 샘플링 라인들(130)의 타단부들에 결합하여 단일 유로를 형성하는 샘플링 혼합관(133);
   상기 샘플링 혼합관(133)에 일단이 연결되는 제1 유입유량 조절기(135);
   상기 복수의 샘플링 삼방향 밸브들(132)로부터 각각 연장하는 복수의 바이패스 라인들(120);
   상기 복수의 바이패스 라인들(120)에 결합하여 단일 유로를 형성하는 바이패스 혼합관(122);
   상기 바이패스 혼합관(122)에 연결되는 제2 유입유량 조절기(125);
   상기 제1 유입유량 조절기(135)와 상기 제2 유입유량 조절기(125)에 제1 포트와 제2 포트가 각각 연결되는 커플링(129);
   상기 커플링(129)의 제3 포트에 일단이 연결되는 제1 클리닝 전환 밸브(182);
   상기 커플링(129)의 제4 포트에 일단이 연결되는 제2 클리닝 전환 밸브(184);
   상기 제1 클리닝 전환 밸브(182)의 타단에 입력 포트가 연결되고 상기 제2 클리닝 전환 밸브(184)의 타단에 출력 포트가 연결되는 펌프(140);
   상기 제1 클리닝 전환 밸브(182)의 제3 포트에 연결되는 클리닝가스 배관(180);
   상기 제2 클리닝 전환 밸브(184)의 제1 출력 포트에 연결되는 배기관(185);
   상기 샘플링 혼합관(133)에 일단이 연결되는 샘플링 배관(150);
   상기 샘플링 배관(150)의 타단에 제1 포트가 연결되는 교정가스 밸브(160);
   상기 교정가스 밸브(160)의 제2 포트에 연결되는 제3 유입유량 조절기(165);
   상기 교정가스 밸브(160)의 제3의 포트에 연결되는 교정가스 공급관(170); 및
   상기 제1 유입유량 조절기(135)를 통과하는 가스 유량은 제어하는 제어 장치(300)를 포함하며,
   상기 제어장치는, 샘플링 동작시, 상기 공기포집관(110)로부터 유입되는 가스가 상기 복수의 샘플링 라인들(130) 중 하나 이상, 상기 샘플링 혼합관(133), 상기 샘플링 배관(150), 상기 교정가스 밸브(160) 및 상기 제3 유입유량 조절기(165)를 기재된 순서대로 거쳐 흐르고, 상기 가스의 적어도 일부가 상기 복수의 샘플링 라인들(130) 중 하나 이상, 상기 샘플링 혼합관(133), 상기 제1 유입유량 조절기(135), 상기 제1 클리닝 전환 밸브(182), 상기 펌프(140), 상기 제2 클리닝 전환 밸브(184) 및 상기 배기관(185)를 기재된 순서대로 거쳐 외부로 배출되도록 동작하며,
   상기 제어장치는, 클리닝 동작시, 상기 제1 유입유량 조절기(135)와 상기 제2 유입유량 조절기(125)를 제어하여, 상기 클리닝가스 배관(180)을 통해 상기 제1 클리닝 전환 밸브(182)로 유입되는 클리닝 가스가 상기 펌프(140), 상기 제2 클리닝 전환 밸브(184) 및 상기 제1 유입유량 조절기(135)를 기재된 순서대로 통과하여 상기 샘플링 혼합관(133)과 상기 복수의 샘플링 라인들(130) 중 하나 이상을 퍼징하거나, 상기 펌프(140), 상기 제2 클리닝 전환 밸브(184) 및 상기 제2 유입유량 조절기(125)를 기재된 순서대로 통과하여 상기 바이패스 혼합관(122)과 상기 복수의 바이패스 라인들(120)을 퍼징하는 것을 특징으로 하는 가스 샘플링 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어 장치는 상기 제3 유입유량 조절기(165)의 샘플링 유량이 미리 설정된 범위를 유지하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 가스 샘플링 장치.
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어 장치는, 상기 클리닝 동작시, 상기 복수의 샘플링 삼방향 밸브들(132) 중 하나 이상을 제어하여 상기 복수의 샘플링 라인들(130)에 연결되는 공기포집관들(110) 중 하나 이상을 퍼징하는 것을 특징으로 하는 가스 샘플링 장치.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어 장치는, 상기 클리닝 동작시, 상기 교정가스 밸브(160)를 제어하여 상기 제3 유입유량 조절기(165) 측으로 교정가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 가스 샘플링 장치.

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