KR101957021B1 - 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치 및 수분 배출방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치는 유입가스를 냉각시키는 제1 냉각부, 상기 제1 냉각부와 연결되어 상기 제1 냉각부를 통해 냉각된 유입가스가 내측으로 유입되고, 상기 유입가스로부터 수분 및 입자상 물질이 제거된 측정가스가 배출되는 저장부, 상기 저장부의 둘레에 설치되어 상기 저장부를 냉각시켜 상기 저장부로 상기 유입가스가 유입될 경우 상기 저장부의 내주면에 수분 및 입자상 물질이 포함된 성에를 생성하는 제2 냉각부, 상기 저장부의 내측에 배치되고, 회전력을 발생시켜 상기 저장부에 생성된 성에를 물리적으로 이동시키는 이송부, 그리고 상기 이송부에 의해 이동된 성에가 내측으로 유입되어 저장되고, 내측에 저장된 성에를 외측으로 배출시키는 배출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예는 공기압을 이용하여 성에를 외부로 배출시키는 종래의 펌프를 대신하여, 회전력을 발생시켜 성에를 직접적으로 가압함으로써, 성에를 일 방향을 향하여 물리적으로 이동시키는 스크루 형태의 이송부를 구비함에 따라, 성에가 특정 부위에 잔존하거나, 누적되지 않고, 외부로 원활하게 배출될 수 있다.

Description

대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치 및 수분 배출방법{Exhaust Device of A Water Pretreatment Apparatus For Analysing Air Pollution Detection And Exhaust Method}

본 발명은 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치 및 수분 배출방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 측정하고자 하는 연소가스 내에 함유된 수분과 입자상 물질을 효과적으로 제거하여 배출할 수 있는 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치 및 수분 배출방법에 관한 것이다.

현대 산업사회의 급속한 발전은 인류의 삶의 질을 향상시키게 해준 반면, 무분별한 자연훼손 및 개발로 인해 여러 가지 환경문제를 야기하였다. 특히, 급격한 산업 발달에 따른 에너지 소비 증가로 인해 대기 오염가스 배출이 급증하였고, 이로 인한 오염문제는 심각한 상황에 직면하고 있다.

이러한 환경오염문제의 대처방안으로는 오염물질의 배출을 억제하거나 필연적으로 배출될 수밖에 없는 배출된 오염물질을 제거하는 기술개발로 대별될 수 있다.

이 중, 오염물질의 배출 억제를 위해서는 각 배출원별 배출허용기준을 정하여 관리ㅇ규제하고 있으며, 일반적으로는 오염물질의 배출량이나 배출농도를 확인하기 위한 모니터링을 실시하고 있고 이러한 배출 모니터링은 환경오염방제 분야에서 매우 중요한 부분을 차지하고 있다.

특히, 환경오염 중 화석연료의 연소나 각종 제조공정 등에서 유래하는 대기오염물질을 모니터링하는 장치는 보통 광학기기를 기반으로 하는 측정 방식을 이용하고 있다. 그러나 이들 모니터링 장치는 측정하고자 하는 기체상 물질에 포함된 수분이나 입자상 물질로 인하여 연소 가스에 포함된 대기 오염물질의 정확한 물질명이나 농도를 파악하기 곤란한 경우가 많다.

따라서 오염물질과 그 농도를 정확히 파악하기 위하여, 측정이나 분석을 어렵게 하는 수분이나 입자상 물질을 사전에 제거한 후 측정 장치에 도입되어야 하며, 이러한 전처리 방법으로 필터를 사용하는 경우도 있다. 그러나 필터는 수분이나 입자상 물질 뿐만 아니라, 필터에서 제거된 수분이나 입자상 물질이 또 다른 여과체를 형성함으로 인하여 제거되지 않아야 할 즉, 측정하고자 하는 기체상 오염물질 마저도 제거될 수 있어 오염물질의 정확한 파악이 곤란해지는 문제점이 발생할 수 있다.

한편, 종래에는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 수분 제거를 위한 전처리장치가 개발된 바 있다.

전처리 장치는 내주연에 수분을 냉각 응착시키기 위한 글라스튜브가 구비되며, 또한 글라스튜브 내부에는 1차적 수분 제거를 위한 면사층이 더 형성된다. 그리고, 전처리 장치 하부에는 냉각 응축 및 열탈착을 수행하는 펠티어 트랩이 구비되어, 시료포집부의 시료포집이 완료된 후, 수분 제거를 위해 가열 구동되는 대기오염 분석을 위한 수분 전처리 수단이 구비된다.

또한, 종래에는 유입가스로부터 수분과 입자상 물질을 성에로 상변화 시켜 제거하는 수분 전처리 장치가 개발된 바 있다.

그러나, 상기한 수분 전처리 장치는 진공펌프 또는 흡입펌프 등에 의존하여 유입가스로부터 분리된 성에를 장치의 외부로 배출시키는 구조로 형성됨에 따라, 흡입력이 상대적으로 적게 작용하는 부위에 다량의 성에가 누적되어 장치에 오류를 발생시키는 문제점이 있었다.

이에 따라, 작업자는 수분 전처리 장치의 운행을 멈춘 후, 특정 부위에 잔존하거나, 누적되어 있는 성에를 제거하는 작업을 주기적으로 수행해야만 하는 문제점이 있었다.

한국공개특허공보 제2006-0039465호 특허출원 제 10-2015-0062003호

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 수분 및 입자상 물질을 포함하는 성에가 특정 부위에 잔존하거나, 누적되지 않고, 외부로 원활하게 배출될 수 있는 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치 및 수분 배출방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 작업의 연속성을 유지하고, 작업자의 편의성을 향상시킬 수 있는 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치 및 수분 배출방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치는 유입가스를 냉각시키는 제1 냉각부, 상기 제1 냉각부와 연결되어 상기 제1 냉각부를 통해 냉각된 유입가스가 내측으로 유입되고, 상기 유입가스로부터 수분 및 입자상 물질이 제거된 측정가스가 배출되는 저장부, 상기 저장부의 둘레에 설치되어 상기 저장부를 냉각시켜 상기 저장부로 상기 유입가스가 유입될 경우 상기 저장부의 내주면에 수분 및 입자상 물질이 포함된 성에를 생성하는 제2 냉각부, 상기 저장부의 내측에 배치되고, 회전력을 발생시켜 상기 저장부에 생성된 성에를 물리적으로 이동시키는 이송부, 그리고 상기 이송부에 의해 이동된 성에가 내측으로 유입되어 저장되고, 내측에 저장된 성에를 외측으로 배출시키는 배출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 냉각부 및 상기 제2 냉각부는 서로 다른 냉각온도를 가지되, 상기 제1 냉각부의 냉각온도는 상기 제2 냉각부의 냉각온도에 비해 더 낮은 온도로 설정될 수 있다.

상기 제1 냉각부는 -20±10℃의 냉각온도로 설정되고, 상기 제2 냉각부는 -10±5℃의 냉각온도로 설정될 수 있다.

상기 저장부는 상기 제1 냉각부와 연통되도록 배치되어 내측에 수용공간을 형성하고, 외주면에 상기 제2 냉각부가 설치되어 내주면에 성에가 생성되는 제1 관부, 그리고 상기 수용공간과 연통되도록 상기 제1 관부에 설치되어 상기 측정가스가 배출되는 제2 관부를 포함할 수 있다.

상기 이송부는 상기 배출부를 관통하여 상기 저장부의 내측에 배치되는 이송 스크루, 상기 배출부에 설치되어 상기 이송 스크루를 회전 가능하게 지지하는 베어링, 그리고 상기 이송 스크루에 회전력을 전달하는 모터를 포함하고, 상기 이송 스크루는 상기 모터에 결합되어 미리 정해진 조건에 따라 회전력을 발생시키는 회전축, 그리고 상기 회전축의 길이방향을 따라 나선형 구조로 설치되어 상기 회전축의 회전 시 일면으로 성에를 가압하여 성에를 일 방향으로 이동시키는 회전날개를 포함할 수 있다.

상기 회전날개는 성에의 이동방향을 향할수록 외경의 크기가 점차 커지는 가변부, 그리고 외경의 크기가 상기 저장부의 내경의 크기에 대응되는 고정부를 포함하고, 상기 고정부에는 상기 측정가스가 이동 가능한 관통공이 형성될 수 있다.

상기 배출부는 성에가 저장되는 수용챔버, 상기 수용챔버의 하측에 설치되는 배출관, 그리고 상기 배출관을 개폐시키는 제어밸브를 포함할 수 있다.

상기 제1 냉각부와 연통되도록 상기 제1 냉각부의 선단에 설치되어 상기 유입가스가 상기 제1 냉각부로 유입되기 전 상기 유입가스를 가열하는 가열부를 더 포함할 수 있다.

상기 배출부에 연결되어 상기 배출부로부터 배출된 성에를 가열하여 증기 상태로 배출시키는 증발부를 더 포함할 수 있다.

상기 증발부는 상기 배출부와 연통되고, 내부에 성에가 저장되는 증발챔버, 상기 증발챔버의 하측 또는 둘레에 설치되어 상기 증발챔버를 가열하는 열원, 그리고 상기 증발챔버의 상측에 설치되어 상기 증발챔버 내부에서 기화된 수증기를 외부로 배출시키는 증기배출관을 포함할 수 있다.

상기 회전축은 상기 배출부 및 상기 저장부에 배치되고, 상기 회전날개는 상기 회전축의 외면을 따라 상기 회전축의 길이방향으로 연장되어 상기 배출부 및 상기 저장부에 배치되는 나선형의 원판구조로 형성될 수 있다.

상기 회전축은 상기 배출부에 배치되고, 상기 회전날개는 상기 회전축의 단부로부터 상기 회전축의 길이방향으로 연장되어 상기 배출부 및 상기 저장부에 배치되고, 내부공간으로 유체의 이동이 가능하도록 내부가 중공된 나선형의 밴드구조로 형성될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치의 수분 배출방법은 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치의 수분 배출방법으로서, 유입가스를 가열 및 1차 냉각 시키는 단계, 1차 냉각된 상기 유입가스를 2차 냉각하여 상기 유입가스를 외부로 배출되는 측정가스와, 수분 및 입자상 물질을 포함하는 성에로 분리시키는 단계, 이송 스크루를 회전시켜 성에를 물리적으로 이동시키는 단계, 성에를 저장하고, 외측으로 배출시키는 단계, 그리고 배출된 성에를 가열하여 수증기로 기화시켜 외부로 배출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예는 공기압을 이용하여 성에를 외부로 배출시키는 종래의 펌프를 대신하여, 성에를 직접적으로 가압함으로써, 성에를 물리적으로 이동시키는 스크루 형태의 이송부를 구비함에 따라, 성에가 특정 부위에 잔존하거나, 누적되지 않고, 외부로 원활하게 배출될 수 있다.

또한, 스크루 형태의 이송부가 저장부의 전 구간에 배치되어 지속적으로 회전됨에 따라, 저장부의 내부에 성에가 잔존 또는 누적되는 사각지대의 발생을 배제하여, 작업의 연속성을 유지함은 물론, 작업자의 편의성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치의 회전날개의 변형예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치의 수분 배출방법을 나타낸 순서도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치의 회전날개의 변형예를 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치(100)(이하 '수분 전처리 장치(100)'라 함)는 굴뚝 또는 자동차 배기관 등과 같이 연소(배출)가스를 발생시키는 오염원에 설치되어 연소가스 내에 함유된 수분과 입자상 물질을 효과적으로 제거하여 배출할 수 있는 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치(100)로서, 복수개의 냉각부 및 저장부(20)를 포함한다.

복수개의 냉각부는 제1 냉각부(10) 및 제2 냉각부(30)를 포함한다.

제1 냉각부(10)는 수분 및 입자상 물질이 포함된 유입가스(연소가스)를 1차적으로 냉각시킨다.

이때, 제1 냉각부(10)의 일 측에는 유입가스를 가열하는 가열부(60)가 구비될 수 있다.

가열부(60)는 제1 냉각부(10)와 연통되도록 제1 냉각부(10)의 선단에 설치되어 유입가스가 제1 냉각부(10)로 유입되기 전 유입가스를 가열할 수 있다.

즉, 가열부(60)는 제1 냉각부(10)로 유입되는 유입가스를 가열함에 따라, 유입가스의 온도 및 습도를 제어할 수 있다. 예컨대, 가열부(60)에는 유입가스의 온도와 습도를 측정하기 위한 온도센서(미도시) 및 습도센서(미도시)가 구비될 수 있다.

제2 냉각부(30)는 후술할 저장부(20)의 둘레에 설치되어 저장부(20)의 표면을 냉각시키고, 이를 통해 저장부(20)로 유입가스가 유입될 경우 내주면에 수분 및 입자상 물질이 포함된 성에(frost)를 생성한다.

즉, 제2 냉각부(30)는 저장부(20)에 외면에 직접적으로 접촉되도록 설치되어 제2 냉각부(30)를 미리 설정된 온도로 냉각시킨다. 이에 따라, 저장부(20)로 유입된 유입가스는 제2 냉각부(30)의 표면에서 발생되는 냉기에 의해 수분 및 입자상 물질이 포함된 성에와, 수분 및 입자상 물질이 제거된 측정가스로 분리된다.

여기서, "성에"란 유입가스로부터 분리된 수분이 동결되어 성장한 얼음 결정을 의미하며, 일부 입자상 물질을 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명에서 "성에"란 순순한 수분과 입자상 물질을 모두 포함하는 개념으로 사용될 수 있다. 아울러, "성에와 입자상 물질"이란 입자상 물질을 포함하는 성에 및 성에에 포함되지 못한 잔여 입자상 물질을 의미한다.

또한, 제1 냉각부(10) 및 제2 냉각부(30)는 펠티어 효과(Peltier effect)를 이용하여 특정 국소부위를 냉각시키도록 구성될 수 있다.

펠티어 효과란 두 개의 서로 다른 금속선의 양끝을 접합한 다음 회로에 직류전기를 흘리면 한쪽 접합부에서 흡열, 다른 접합부에서는 발열이 일어나며, 전류의 방향을 반대로 하면 흡열과 발열이 반대로 일어나는 현상으로, 일종의 히트 펌핑 현상으로써 전자냉각의 원리이다. 따라서 본 수분 전처리 장치(100)의 제1 냉각부(10) 및 제2 냉각부(30)는 이러한 원리를 이용하여 내부 온도를 미리 설정된 온도로 정확하게 유지시킬 수 있다.

한편, 제1 냉각부(10) 및 제2 냉각부(30)는 서로 다른 냉각온도로 설정될 수 있다. 여기서, 제1 냉각부(10)의 냉각온도는 제2 냉각부(30)의 냉각온도에 비해 더 낮은 온도로 설정될 수 있다.

더 자세하세는, 제1 냉각부(10)는 -20±10℃의 냉각온도로 설정되고, 제2 냉각부(30)는 -10±5℃의 냉각온도로 설정될 수 있다.

저장부(20)는 제1 냉각부(10)와 연결되어 제1 냉각부(10)를 통해 냉각된 유입가스가 내측으로 유입되고, 유입가스로부터 수분 및 입자상 물질이 제거된 측정가스가 배출된다.

저장부(20)는 제1 관부(21) 및 제2 관부(23)를 포함할 수 있다.

제1 관부(21)는 횡으로 배치된 원통형 구조로서, 제1 냉각부(10)와 연통되도록 배치되고, 내측에 후술할 이송부(40)가 배치되는 수용공간(21a)을 형성할 수 있다. 또한, 제1 관부(21)의 외면에는 제1 관부(21)에 직접적으로 접촉되어 제1 관부(21)를 냉각시키는 제2 냉각부(30)가 설치될 수 있다. 따라서, 수용공간(21a)으로 유입가스가 유입될 경우, 제1 관부(21)의 내주면에서 발생되는 냉기에 의해 유입가스가 냉각되고, 이로 인해 제1 관부(21)의 내주면에는 성에가 생성될 수 있다. 여기서, 제1 관부(21)의 내주면에 생성되는 성에는 제1 관부(21)의 내주면에 직접적으로 생성되는 성에뿐만 아니라, 제1 관부(21)의 내주면에서 발생되는 냉기에 의해 수용공간(21a) 내에서 생성되는 모든 성에를 포함할 수 있다.

제2 관부(23)는 수용공간(21a)과 연통되도록 제1 관부(21)에 설치되고, 수직을 향하도록 배치되어 수분 및 입자상 물질이 제거된 측정가스가 배출될 수 있다.

또한, 본 수분 전처리 장치(100)는 이송부(40)를 포함한다.

이송부(40)는 저장부(20)의 내측에 배치되고, 회전력을 발생시킴과 동시에, 저장부(20)에 생성된 성에에 물리적인 힘을 가하여 성에를 일 방향으로 이동시킨다.

이송부(40)는 후술할 배출부(50)를 관통하여 저장부(20)의 내측에 배치되는 이송 스크루(41), 배출부(50)에 설치되어 이송 스크루(41)를 회전 가능하게 지지하는 베어링(43), 및 이송 스크루(41)에 회전력을 전달하는 모터(45)를 포함할 수 있다.

여기서, 이송 스크루(41)는 회전축(411)과 회전날개(413)를 포함할 수 있다.

회전축(411)은 모터(45)에 결합되어 미리 정해진 조건에 따라 회전력을 발생시키고, 배출부(50)와 저장부(20)의 내측에 배치될 수 있다.

회전날개(413)는 회전축(411)의 길이방향을 따라 나선형 구조로 설치되어 회전축(411)의 회전 시 회전축(411)과 함께 회전됨과 동시에, 일면으로 성에를 가압하여 성에를 일 방향으로 이동시킬 수 있다.

또한, 회전날개(413)는 회전축(411)의 길이방향을 따라 동일한 외경의 크기를 유지하고, 제1 관부(21)의 내주면으로부터 반경방향으로 미리 설정된 간격만큼 이격된 나선형의 원판구조로 형성될 수 있다. 즉, 회전날개(413)는 회전축(411)의 외면을 따라 회전축(411)의 길이방향으로 연장되어 배출부(50) 및 저장부(20)의 내측에 배치되는 나선형의 원판구조로 형성될 수 있다. 여기서, 나선형의 원판구조라 함은, 내측으로 측정가스의 이동이 불가능하도록 내부가 폐쇄되어 나선형태로 연속되는 원형의 판형구조를 의미할 수 있다.

한편, 회전날개(413)는 회전축(411)의 길이방향을 따라 외경의 크기가 점차 커지는 구조로 형성될 수 있다.

도 2를 참조하면, 회전날개(413)는 성에가 이동되는 방향을 따라 외경의 크기가 점차 커지는 가변부(413a)와, 가변부(413a)로부터 연장되어 외경의 크기가 저장부(20)의 내경의 크기에 대응되는 고정부(413b)를 포함할 수 있다. 여기서, 고정부(413b)에는 측정가스가 이동 가능한 관통공(413c)이 형성될 수 있다.

또한, 회전날개(413)는 내측 및 외측으로 유체의 이동이 가능한 구조로 형성될 수 있다.

도 3을 참조하면, 회전축(411)은 모터(45)에 결합되어 배출부(50)의 내측에 배치되고, 회전날개(413)는 배출부(50)의 내측에 배치된 회전축(411)의 단부로부터 회전축(411)의 길이방향으로 연장되어 배출부(50) 및 저장부(20)의 내측에 배치될 수 있다. 여기서, 회전날개(413)는 제1 관부(21)의 내주면으로부터 반경방향으로 미리 설정된 간격만큼 이격되고, 내부공간으로 유체, 즉 측정가스의 이동이 가능하도록 내부가 중공된 나선형의 밴드구조로 형성될 수 있다. 이에 따라, 측정가스가 보다 원활하게 이동할 수 있음은 물론, 회전축(411)의 길이를 감소하여 제조비용을 절감할 수 있다. 여기서, 나선형의 밴드구조라 함은, 내측으로 측정가스의 이동이 가능하도록 내부가 개방되어 나선형태로 연속되는 원형의 고리구조를 의미할 수 있다.

또한, 도 4를 참조하면, 회전날개(413)에는 각 날개를 길이방향으로 관통하여 날개와 날개를 서로 연결하는 날개 지지부재(415)가 설치될 수 있다.

날개 지지부재(415)는 원주방향을 따라 회전날개(413)에 복수개로 설치되고, 각 날개 지지부재(415)는 회전날개(413)를 관통하여 한 개의 몸체를 가지도록 형성될 수 있다. 또한, 날개 지지부재(415)는 내부가 중공된 관 형상으로 형성됨에 따라 내측으로 측정가스의 이동이 가능할 수 있다. 이에 따라, 날개 지지부재(415)는 날개와 날개 사이의 거리를 동일한 간격으로 유지시켜 회전날개(413)가 길이방향으로 변형되는 것을 예방함은 물론, 회전날개(413)의 처짐 또는 휘어짐을 예방할 수 있다.

또한, 본 수분 전처리 장치(100)는 배출부(50)를 포함한다.

다시 도 1을 참조하면, 배출부(50)는 이송부(40)에 의해 이동된 성에가 내측으로 유입되어 저장된다. 이때, 성에가 저장되는 배출부(50)의 내부공간은 상온상태를 유지하고, 배출부(50)의 내측으로 유입된 성에는 중력에 의해 배출부(50)의 하측으로 낙하되며 쌓여 누적된다. 또한, 배출부(50)는 하측에 배출수단을 구비하여 내부에누적된 성에를 외측으로 배출시킨다.

이와 같은, 배출부(50)는 성에가 내부로 유입되어 저장되는 수용챔버(51)를 포함할 수 있다. 예컨대, 수용챔버(51)의 하측은 누적된 성에의 배출이 용이하도록 단면의 폭이 점차 좁아지는 경사진 구조로 형성될 수 있다.

또한, 배출부(50)는 수용챔버(51)의 하측에 설치되는 배출관(53)과, 배출관(53)에 설치되어 배출관(53)을 선택적으로 개폐시키는 제어밸브(55)를 포함할 수 있다.

이때, 배출관(53)에는 배출관(53) 내부의 압력을 감지하는 압력센서(미도시)가 더 설치될 수 있다.

또한, 본 수분 전처리 장치(100)는 증발부(70)를 더 포함할 수 있다.

증발부(70)는 배출부(50)에 연결되어 배출부(50)로부터 배출된 성에를 가열하여 증기 상태로 상변화시킨 후, 외부로 배출시킬 수 있다.

증발부(70)는 증발챔버(71), 열원(73) 및 증기배출관(75)을 포함할 수 있다.

증발챔버(71)는 내부에 소정의 수용공간(21a)을 형성하고, 배출부(50)와 연통되어 내부에 배출부(50)로부터 유입된 성에 및 성에의 상변화 시 외부로 배출되지 못하고, 증발챔버(71)의 내부에 잔존하는 액체가 저장될 수 있다.

열원(73)은 증발챔버(71)의 하측 또는 둘레에 설치되고, 미리 설정된 온도의 열을 발산하여 증발챔버(71)를 가열할 수 있다. 이에 따라, 증발챔버(71)의 내부로 유입된 성에를 수증기 상태로 기화시킬 수 있다.

증기배출관(75)은 증발챔버(71)의 상측에 설치되어 증발챔버(71)와 외부공간을 서로 연통시킬 수 있다. 이에 따라, 증발챔버(71) 내부에서 기화된 수증기를 외부로 배출시킬 수 있다.

또한, 본 수분 전처리 장치(100)는 제어부(80)를 더 포함할 수 있다.

도 1을 참조하면, 제어부(80)는 외부 입력장치(미도시) 및 출력장치(미도시)와 연결되고, 입력장치로부터 입력된 제어명령에 따라 제1 냉각부(10), 제2 냉각부(30), 이송부(40), 배출부(50) 및 증발부(70)를 실시간 제어할 수 있다.

또한, 제어부(80)는 각 장치의 상태정보 실시간 감지하여 출력장치로 전송할 수 있다.

이하에서는 본 수분 전처리 장치(100)의 수분 배출방법에 대하여 설명하기로 한다.

참고로, 본 수분 전처리 장치(100)의 수분 배출방법을 설명하기 위한 각 구성에 대해서는 설명의 편의상 본 수분 전처리 장치(100)를 설명하면서 사용한 도면부호를 동일하게 사용하고, 중복된 설명은 생략하기로 한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치의 수분 배출방법을 나타낸 순서도이다.

도 5를 참조하면, 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치(100)의 수분 배출방법으로서, 본 수분 전처리 장치(100)는 외부로부터 유입가스가 유입되면, 유입가스를 가열 및 1차 냉각한다(S110).

더 자세하게는, 본 수분 전처리 장치(100)는 내측으로 유입될 유입가스의 온도 및 습도를 미리 감지하여 제어부(80)로 전송하고, 제어부(80)에서 설정된 조건에 따라 미리 설정된 온도의 열을 발산하여 내측으로 유입되는 유입가스의 온도 및 습도를 제어한 후, 온습도가 제어된 유입가스를 -20±10℃로 1차 냉각시킨다.

다음으로, 본 수분 전처리 장치(100)는 1차 냉각된 유입가스를 2차 냉각하여, 유입가스를 외부로 배출되는 측정가스와, 수분 및 입자상 물질을 포함하는 성에로 분리시킨다(S120).

더 자세하게는, 본 수분 전처리 장치(100)는 1차 냉각된 유입가스가 유입될 저장부(20)의 외면에 제2 냉각부(30)를 설치함에 따라, 1차 냉각되어 저장부(20)의 수용공간(21a)으로 유입된 유입가스를 -10±5℃로 2차 냉각시킨다. 이에 따라, 저장부(20)의 내주면에는 수분 및 입자상 물질을 포함하는 성에가 생성되고, 수분 및 입자상 물질이 제거된 측정가스는 저장부(20)의 외측으로 배출된다.

다음으로, 본 수분 전처리 장치(100)는 이송 스크루(41)를 회전시켜 성에를 물리적으로 이동시킨다(S130).

더 자세하게는, 본 수분 전처리 장치(100)는 제어부(80)의 제어명령에 따라 모터(45)를 구동시켜, 이송 스크루(41)를 미리 설정된 속도 및 방향으로 회전시킨다. 이에 따라, 이송 스크루(41)의 회전축(411)에 설치된 나선형의 회전날개(413)는 회전력을 발생시킴과 동시에, 성에를 물리적으로 가압하여 일 측으로 이동시킨다.

다음으로, 본 수분 전처리 장치(100)는 성에를 저장하고, 외측으로 배출시킨다(S140).

더 자세하게는, 본 수분 전처리 장치(100)는 배출부(50)에 회전 스크루를 통해 이동된 성에를 저장한다. 이때, 성에가 저장되는 배출부(50)의 내부공간은 상온상태를 유지하고, 배출부(50)의 내측으로 유입된 성에는 중력에 의해 배출부(50)의 하측으로 낙하되어 쌓여 누적된다. 그리고 본 수분 전처리 장치(100)는 배출부(50)의 하측에 구비된 배출관(53)을 통해 배출부(50)의 내측에 누적된 성에를 외측으로 배출시킨다. 이때, 본 수분 전처리 장치(100)는 배출관(53)에 설치된 제어밸브(55)를 제어하여 성에의 배출유무 또는 성에의 배출량을 제어한다.

다음으로, 본 수분 전처리 장치(100)는 배출부(50)로부터 배출된 성에를 가열하여 수증기로 기화시켜 외부로 배출시킨다(S150).

더 자세하게는, 본 수분 전처리 장치(100)는 배출부(50)로부터 배출된 성에가 증발챔버(71)로 유입되면, 열원(73)을 구동시켜 성에가 저장된 증발챔버(71)를 가열시킨다. 이에 따라, 증발챔버(71) 내부에 저장된 성에가 수증기 상태로 상변화되어 증발챔버(71)의 상측에 설치된 증기배출관(75)을 통해 외부로 배출된다.

이처럼 본 발명의 실시예는 공기압을 이용하여 성에를 외부로 배출시키는 종래의 펌프를 대신하여, 성에를 직접적으로 가압함으로써, 성에를 물리적으로 이동시키는 스크루 형태의 이송부(40)를 구비함에 따라, 성에가 특정 부위에 잔존하거나, 누적되지 않고, 외부로 원활하게 배출될 수 있다.

또한, 스크루 형태의 이송부(40)가 저장부(20)의 전 구간에 배치되어 지속적으로 회전됨에 따라, 저장부(20)의 내부에 성에가 잔존 또는 누적되는 사각지대의 발생을 배제하여, 작업의 연속성을 유지함은 물론, 작업자의 편의성을 향상시킬 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100. 수분 전처리 장치
10. 제1 냉각부
20. 저장부
21. 제1 관부 21a. 수용공간
23. 제2 관부
30. 제2 냉각부
40. 이송부
41. 이송 스크루
411. 회전축
413. 회전날개
413a. 가변부 413b. 고정부
413c. 관통공
415. 날개 지지부재
43. 베어링
45. 모터
50. 배출부
51. 수용챔버
53. 배출관
55. 제어밸브
60. 가열부
70. 증발부
71. 증발챔버
73. 열원
75. 증기배출관
80. 제어부
F. 성에
G1. 유입가스 G2. 측정가스

Claims (13)

1. 유입가스를 냉각시키는 제1 냉각부,
   상기 제1 냉각부와 연결되어 상기 제1 냉각부를 통해 냉각된 유입가스가 내측으로 유입되고, 상기 유입가스로부터 수분 및 입자상 물질이 제거된 측정가스가 배출되는 저장부,
   상기 저장부의 둘레에 설치되어 상기 저장부를 냉각시켜 상기 저장부로 상기 유입가스가 유입될 경우 상기 저장부의 내주면에 수분 및 입자상 물질이 포함된 성에를 생성하는 제2 냉각부,
   상기 저장부의 내측에 배치되고, 회전력을 발생시켜 상기 저장부에 생성된 성에를 물리적으로 이동시키는 이송부, 그리고
   상기 이송부에 의해 이동된 성에가 내측으로 유입되어 저장되고, 내측에 저장된 성에를 외측으로 배출시키는 배출부를 포함하고,
   상기 이송부는
   상기 배출부를 관통하여 상기 저장부의 내측에 배치되는 이송 스크루,
   상기 배출부에 설치되어 상기 이송 스크루를 회전 가능하게 지지하는 베어링, 그리고
   상기 이송 스크루에 회전력을 전달하는 모터
   를 포함하고,
   상기 이송 스크루는
   상기 모터에 결합되어 미리 정해진 조건에 따라 회전력을 발생시키는 회전축, 그리고
   상기 회전축의 길이방향을 따라 나선형 구조로 설치되어 상기 회전축의 회전 시 일면으로 성에를 가압하여 성에를 일 방향으로 이동시키는 회전날개를 포함하며,
   상기 회전날개는
   성에의 이동방향을 향할수록 외경의 크기가 점차 커지는 가변부, 그리고
   외경의 크기가 상기 저장부의 내경의 크기에 대응되는 고정부
   를 포함하고,
   상기 고정부에는
   상기 측정가스가 이동 가능한 관통공이 형성되는 것을 특징으로 하는 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 냉각부 및 상기 제2 냉각부는 서로 다른 냉각온도를 가지되,
   상기 제1 냉각부의 냉각온도는 상기 제2 냉각부의 냉각온도에 비해 더 낮은 온도로 설정되는 것을 특징으로 하는 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 냉각부는 -20±10℃의 냉각온도로 설정되고,
   상기 제2 냉각부는 -10±5℃의 냉각온도로 설정되는 것을 특징으로 하는 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 저장부는
   상기 제1 냉각부와 연통되도록 배치되어 내측에 수용공간을 형성하고, 외주면에 상기 제2 냉각부가 설치되어 내주면에 성에가 생성되는 제1 관부, 그리고
   상기 수용공간과 연통되도록 상기 제1 관부에 설치되어 상기 측정가스가 배출되는 제2 관부
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치.
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 배출부는
   성에가 저장되는 수용챔버,
   상기 수용챔버의 하측에 설치되는 배출관, 그리고
   상기 배출관을 개폐시키는 제어밸브
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 제1 냉각부와 연통되도록 상기 제1 냉각부의 선단에 설치되어 상기 유입가스가 상기 제1 냉각부로 유입되기 전 상기 유입가스를 가열하는 가열부
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 배출부에 연결되어 상기 배출부로부터 배출된 성에를 가열하여 증기 상태로 배출시키는 증발부
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 증발부는
    상기 배출부와 연통되고, 내부에 성에가 저장되는 증발챔버,
    상기 증발챔버의 하측 또는 둘레에 설치되어 상기 증발챔버를 가열하는 열원, 그리고
    상기 증발챔버의 상측에 설치되어 상기 증발챔버 내부에서 기화된 수증기를 외부로 배출시키는 증기배출관
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치.
11. 제1항에 있어서,
    상기 회전축은 상기 배출부 및 상기 저장부에 배치되고,
    상기 회전날개는
    상기 회전축의 외면을 따라 상기 회전축의 길이방향으로 연장되어 상기 배출부 및 상기 저장부에 배치되는 나선형의 원판구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치.
12. 제1항에 있어서,
    상기 회전축은 상기 배출부에 배치되고,
    상기 회전날개는
    상기 회전축의 단부로부터 상기 회전축의 길이방향으로 연장되어 상기 배출부 및 상기 저장부에 배치되고, 내부공간으로 유체의 이동이 가능하도록 내부가 중공된 나선형의 밴드구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치.
13. 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치의 수분 배출방법으로서,
    유입가스를 가열 및 1차 냉각 시키는 단계,
    1차 냉각된 상기 유입가스를 2차 냉각하여 상기 유입가스를 외부로 배출되는 측정가스와, 수분 및 입자상 물질을 포함하는 성에로 분리시키는 단계,
    이송 스크루를 회전시켜 성에를 물리적으로 이동시키는 단계,
    성에를 저장하고, 외측으로 배출시키는 단계, 그리고
    배출된 성에를 가열하여 수증기로 기화시켜 외부로 배출시키는 단계를 포함하고,
    성에를 물리적으로 이동시키기 위한 이송부는
    성에를 외부로 배출시키기 위한 배출부를 관통하여 냉각된 유입가스로부터 수분 및 입자상 물질이 제거된 측정가스를 배출시키기 위한 저장부의 내측에 배치되는 상기 이송 스크루,
    상기 배출부에 설치되어 상기 이송 스크루를 회전 가능하게 지지하는 베어링, 그리고
    상기 이송 스크루에 회전력을 전달하는 모터를 포함하고,
    상기 이송 스크루는,
    상기 모터에 결합되어 미리 정해진 조건에 따라 회전력을 발생시키는 회전축, 그리고
    상기 회전축의 길이방향을 따라 나선형 구조로 설치되어 상기 회전축의 회전 시 일면으로 성에를 가압하여 성에를 일 방향으로 이동시키는 회전날개를 포함하며,
    상기 회전날개는
    성에의 이동방향을 향할수록 외경의 크기가 점차 커지는 가변부, 그리고
    외경의 크기가 상기 저장부의 내경의 크기에 대응되는 고정부를 포함하고,
    상기 고정부에는
    상기 측정가스가 이동 가능한 관통공이 형성되는 것을 특징으로 하는 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치의 수분 배출방법.

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