KR101976934B1 - 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치 및 수분 배출방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치는 수분 및 입자상 물질이 포함된 유입가스를 냉각시켜 성에를 생성하는 복수개의 사이클론 냉각부, 복수개의 사이클론 냉각부와 연결되고, 흡입력을 발생시켜 각 사이클론 냉각부에 생성된 성에를 내측으로 유입시키는 진공부, 그리고 진공부에서 상변화된 액체의 일부를 공급받아 가열하여 증기로 배출시키는 증발부를 포함하고, 복수개의 사이클론 냉각부는 동시에 구동되거나, 어느 하나만 구동되도록 설정되는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 실시예는 복수개의 사이클론 냉각부를 구비하여 동시에 구동되거나, 어느 하나만 구동되도록 설정됨에 따라, 어느 하나의 사이클론 냉각부에 고장이 발생되더라도 또 다른 하나의 사이클론 냉각부가 지속적으로 유입가스로부터 수분을 제거하여 전체 시스템의 연속성을 유지할 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.

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

이러한 전처리 장치 내부에는 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 사이클론을 이용하여 유입가스로부터 수분과 입자상 물질을 성에로 상변화 시켜 제거하는 수분 전처리 장치가 개발된 바 있다.

그러나, 상기한 수분 전처리 장치는 성에가 배출되지 않고 얼어버린 채로 유지되어 작업자가 전처리장치를 끄고 막대를 집어넣어 얼어버린 성에를 제거하곤 했다. 이로 인해, 사이클론의 내부 상태를 잘 알 수 없는 상태에서 작업자가 항상 운전에 신경을 써야 했고, 성에 제거를 위해 주기적으로 구동을 중단해야만 하는 문제점이 있었다.

또한, 상기한 수분 전처리 장치는 단일 형태로 구비됨에 따라, 구동 중 오류가 발생되거나, 장치에 결함이 발생될 경우, 대체제가 마련되어 있지 않아 전체 시스템의 운영을 장기간 중단시켜야 하는 문제점이 있었다.

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

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치의 멈춤 없이 지속적으로 운전하면서 성에와 입자상 물질을 원활하게 배출할 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 수분 및 입자상 물질이 포함된 유입가스를 냉각시켜 성에를 생성하는 복수개의 사이클론 냉각부, 복수개의 사이클론 냉각부와 연결되고, 흡입력을 발생시켜 각 사이클론 냉각부에 생성된 성에를 내측으로 유입시키는 진공부, 그리고 진공부에서 상변화된 액체의 일부를 공급받아 가열하여 증기로 배출시키는 증발부를 포함하고, 복수개의 사이클론 냉각부는 동시에 구동되거나, 어느 하나만 구동되도록 설정되는 것을 특징으로 한다.

각 사이클론 냉각부는 하측을 향하여 단면의 폭이 점차 좁아지는 관형의 사이클론 본체, 사이클론 본체의 둘레에 배치되어 사이클론 본체 내부로 유입된 유입가스를 냉각시키는 냉각펠티어, 사이클론 본체 및 냉각펠티어 사이에 개재되는 열전도 블록, 그리고 사이클론 본체의 하단에 설치되어 사이클론 본체의 배출구를 개폐하는 볼밸브를 포함할 수 있다.

사이클론 본체는 원통부, 원통부의 단부로부터 하측을 향하여 직경이 점차 감소하는 상광하협 구조로 연장되는 원뿔부, 원통부의 일측에 배치되어 원통부의 내부공간과 연통되고 외부로부터 유입가스가 유입되는 유입관, 그리고 원통부를 수직으로 관통하여 원통부 및 원뿔부의 내부공간과 연통되고 수분 및 입자상 물질이 제거된 가스가 배출되는 배출관을 포함할 수 있다.

냉각펠티어의 외부로 노출되는 배출관의 둘레에는 미리 설정된 온도로 열을 발산하는 제1 히터가 더 설치될 수 있다.

진공부는 내측에 성에가 저장되어 액체 상태로 상변화 되는 진공챔버, 각 사이클론 냉각부와 진공챔버를 서로 연결하여 각 사이클론 냉각부에 생성된 성에가 이동 가능한 유로를 형성하고, 유로를 선택적으로 개폐가능한 제1 개폐밸브 및 유로의 압력을 감지하는 압력센서가 개별 설치되는 복수개의 제1 파이프, 그리고 복수개의 제1 파이프의 상측에 위치되도록 진공챔버에 연결되어 진공챔버 내부에 흡입력을 발생시키는 펌프를 포함할 수 있다.

진공챔버는 하측을 향하여 단면의 폭이 점차 좁아지도록 경사진 형상으로 형성되고, 경사진 형상으로 형성된 진공챔버의 하부 중앙에는 진공챔버의 내부공간과 증발부의 내부공간을 연통시키는 제2 파이프가 설치되며, 제2 파이프에는 제2 파이프를 선택적으로 개폐시키는 제2 개폐밸브가 설치될 수 있다.

증발부는 제2 파이프를 통하여 진공챔버와 연통되고, 펌프를 통하여 압력을 공급받는 증발챔버, 증발챔버의 하측 또는 둘레에 설치되는 제2 히터, 그리고 증발챔버의 상측에 설치되어 외부공간과 증발챔버의 내부공간을 연통시켜, 제2 히터의 가열을 통해 기화된 수증기가 외부로 배출되는 증기배출관을 포함할 수 있다.

복수개의 제1 파이프에 개별 설치된 각 압력센서의 출력신호에 기초하여, 각 제1 개폐밸브를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치의 수분 배출방법은 복수개의 사이클론 냉각부를 구비한 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치의 수분 배출방법에 있어서, 복수개의 사이클론 냉각부에 설치된 센서의 출력신호에 기초하여 구동될 사이클론 냉각부를 선정하는 단계, 선정된 사이클론 냉각부를 통하여 수분 및 입자상 물질이 포함된 유입가스를 냉각시켜 성에를 생성하는 단계, 사이클론 냉각부에 생성된 성에를 진공챔버로 유입시키는 단계, 그리고 진공챔버에 저장된 액체의 일부를 증발챔버로 유입시킨 후 가열하여 수증기로 기화시켜 외부로 배출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

사이클론 냉각부에 생성된 성에를 진공챔버로 유입시키는 단계, 및 진공챔버에 저장된 액체의 일부를 증발챔버로 유입시킨 후 가열하여 수증기로 기화시켜 외부로 배출하는 단계 동안, 펌프가 작동하여 진공챔버 내부를 진공상태로 유지시키고, 증발챔버 내부에 미리 설정된 공기압을 전달할 수 있다.

본 발명의 실시예는 복수개의 사이클론 냉각부를 구비하여 동시에 구동되거나, 어느 하나만 구동되도록 설정됨에 따라, 어느 하나의 사이클론 냉각부에 고장이 발생되더라도 또 다른 하나의 사이클론 냉각부가 지속적으로 유입가스로부터 수분을 제거하여 전체 시스템의 연속성을 유지할 수 있다.

또한, 전체 시스템의 연속성을 유지함에 따라, 작업 성능을 향상시킬 수 있고, 유입가스로부터 성에와 입자상 물질을 원활하게 배출할 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 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치의 사이클론 냉각부를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치의 진공부 및 증발부를 나타낸 도면이다.
도 4는 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 실시예에 따른 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치의 사이클론 냉각부를 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치의 진공부 및 증발부를 나타낸 도면이다.

도 1 및 도 2를 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 사이클론 냉각부(10)를 포함한다.

복수개의 사이클론 냉각부(10)는 병렬구조로 배치되며, 수분 및 입자상 물질이 포함된 유입가스를 냉각시켜 성에(frost)를 생성한다. 여기서, "성에"란 사이클론 냉각부(10)로부터 분리된 수분이 동결되어 성장한 얼음 결정을 의미하며, 일부 입자상 물질을 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명에서 "성에"란 순순한 수분과 입자상 물질을 포함하는 개념으로 사용될 수 있다. 아울러, "성에와 입자상 물질"이란 입자상 물질을 포함하는 성에 및 성에에 포함되지 못한 잔여 입자상 물질을 의미한다.

더 자세하게는, 각 사이클론 냉각부(10)는 사이클론 본체(11), 냉각펠티어(13), 열전도 블록(15) 및 볼밸브(17)를 포함할 수 있다.

사이클론 본체(11)는 하측을 향하여 단면의 폭이 점차 좁아지는 관형상으로 형성되고, 원통부(111) 및 원통부(111)의 단부로부터 하측을 향하여 직경이 점차 감소하는 상광하협(上廣下狹) 구조로 연장되는 원뿔부(112)를 포함할 수 있다. 또한, 사이클론 본체(11)는 유입가스가 유입되는 유입관(113) 및 수분이 제거된 가스가 배출되는 배출관(114)을 포함할 수 있다

유입관(113)은 원통부(111)의 일 측에 배치되어 원통부(111)의 내부공간과 연통되고, 외부로부터 유입가스가 유입될 수 있다. 예컨대, 유입관(113)에는 유입되는 연소가스(유입가스)의 온도와 습도를 측정하기 위한 온도센서 및 습도센서가 구비될 수 있다.

배출관(114)은 원통부(111)를 수직으로 관통하여 원통부(111) 및 원뿔부(112)의 내부공간과 연통되고, 수분 및 입자상 물질이 제거된 가스가 배출될 수 있다. 여기서, 후술할 냉각펠티어(13)의 외부공간으로 노출되는 배출관(114)의 둘레에는 미리 설정된 온도로 열을 발산하는 제1 히터(115)가 설치될 수 있다. 이를 통하여, 수분 및 입자상 물질이 제거된 가스로부터 한 번 더 수분을 제거할 수 있다.

냉각펠티어(13)는 -20±10℃로 냉각 가능한 냉각수단으로서, 사이클론 본체(11)의 둘레에 배치되어 사이클론 본체(11) 내부로 유입된 유입가스를 냉각시킬 수 있다.

더 자세하게는, 냉각펠티어(13)는 펠티어 효과(Peltier effect)를 이용하여 특정 국소부위를 냉각하거나 히팅하기 위한 장치로서, 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, 이러한 원리를 이용한 냉각펠티어(13)는 특정 위치의 온도를 소망하는 온도로 정확하게 유지시킬 수 있다는 장점이 있다.

열전도 블록(15)은 알루미늄 또는 구리 등과 같은 열전도성 물질로 형성되어 사이클론 본체(11) 및 냉각펠티어(13) 사이에 개재될 수 있다. 예컨대. 열전도 블록(15)에는 사이클론 본체(11)의 온도를 측정하기 위한 온도센서가 더 구비될 수 있다.

이를 통하여, 냉각펠티어(13)에 의한 신속한 열 방출을 기대할 수 있을 뿐만 아니라, 열전도 블록(15)의 외측면에 냉각펠티어(13)가 구비되므로 냉각펠티어(13)의 탈ㅇ부착 및 보수가 용이할 수 있다.

볼밸브(17)는 사이클론 본체(11)의 하단에 설치되어 사이클론 본체(11)의 배출구를 개폐할 수 있다. 이를 통해, 사이클론 본체(11)에 생성된 성에를 후술할 진공부(20) 측으로 배출시킬 수 있다.

또한, 본 수분 전처리 장치(100)는 진공부(20)를 포함한다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 진공부(20)는 복수개의 사이클론 냉각부(10)와 연결되고, 흡입력을 발생시켜 각 사이클론 냉각부(10)에 생성된 성에를 내측으로 유입시킨다.

진공부(20)는 진공챔버(21), 제1 파이프(23) 및 펌프(25)를 포함할 수 있다.

진공챔버(21)는 내측에 성에가 저장되고, 밀폐된 구조로 형성될 수 있다. 이때, 진공챔버(21)에 저장된 성에는 진공챔버(21) 내부의 온도에 의해 서서히 녹아 액체 상태로 상변화 된다.

또한, 진공챔버(21)는 하측을 향하여 단면의 폭이 점차 좁아지도록 경사진 형상으로 형성될 수 있다. 여기서, 경사진 형상으로 형성된 진공챔버(21)의 하부 중앙에는 진공챔버(21)의 내부공간과 증발부(30)의 내부공간을 연통시키는 제2 파이프(27)가 설치될 수 있다. 또한, 제2 파이프(27)에는 제2 파이프(27)를 선택적으로 개폐시키는 제2 개폐밸브(271) 및 제2 개폐밸브(271) 내부의 압력상태를 감지하는 감지센서가 설치될 수 있다.

제1 파이프(23)는 복수개로 구비되어 각 사이클론 냉각부(10)와 진공챔버(21)를 서로 연결하여 각 사이클론 냉각부(10)에 생성된 성에가 이동 가능한 유로를 형성할 수 있다. 또한, 복수개의 제1 파이프(23)에는 제어부(40)의 제어명령을 전달받아 유로를 선택적으로 개폐할 수 있는 제1 개폐밸브(231) 및 유로의 압력을 감지하는 압력센서(232)가 개별적으로 설치될 수 있다.

펌프(25)는 복수개의 제1 파이프(23)의 상측에 위치되도록 진공챔버(21)에 연결되어 진공챔버(21) 내부에 흡입력을 발생시킬 수 있다. 이를 통해, 펌프(25)는 진공챔버(21) 내부를 진공(또는 저압)상태로 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 수분 전처리 장치(100)는 증발부(30)를 포함한다.

증발부(30)는 진공부(20)로 유입되어 진공챔버(21) 내에서 상변화된 액체의 일부를 공급받아, 이를 가열함으로써 증기 형태로 상변화 시켜 외부로 배출시킬 수 있다.

증발부(30)는 증발챔버(31), 제2 히터(33) 및 증기배출관(35)을 포함할 수 있다.

증발챔버(31)는 내부에 소정의 수용공간을 형성하고 제2 파이프(27)를 통하여 진공챔버(21)와 연통되며, 펌프(25)를 통하여 소정의 압력을 공급받을 수 있다.

제2 히터(33)는 증발챔버(31)의 하측 또는 둘레에 설치되어 미리 설정된 온도의 열을 발산할 수 있다.

증기배출관(35)은 증발챔버(31)의 상측에 설치되어 외부공간과 증발챔버(31)의 내부공간을 서로 연통시킬 수 있다. 이에 따라, 제2 히터(33)의 가열을 통해 기화된 수증기가 증발챔버(31)의 외부로 배출될 수 있다.

또한, 본 수분 전처리 장치(100)는 제어부(40)를 더 포함할 수 있다.

제어부(40)는 복수개의 제1 파이프(23)에 개별 설치된 각 압력센서(232)의 출력신호에 기초하여, 각 제1 개폐밸브(231)를 제어할 수 있다.

또한, 제어부(40)는 복수개의 사이클론 냉각부(10)와 각각 연결되어 복수개의 사이클론 냉각부(10)의 이상유무를 실시간 점검함은 물론, 작업자의 의도 또는 미리 설정된 제어 프로세스에 따라 복수개의 사이클론 냉각부(10)의 구동을 결정할 수 있다.

따라서, 복수개의 사이클론 냉각부(10)는 제어부(40)의 제어명령에 따라 동시에 구동되거나, 둘 중 어느 하나만 구동되도록 설정된다. 이에 따라 어느 하나의 사이클론 냉각부(10)에 고장이 발생되더라도 또 다른 하나의 사이클론 냉각부(10)가 지속적으로 유입가스로부터 수분을 제거하여 전체 시스템의 연속성을 유지할 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 4는 본 발명의 실시예에 따른 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치의 수분 배출방법을 나타낸 순서도이다. 도 4를 참조하면, 복수개의 사이클론 냉각부(10)를 구비한 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치(100)의 수분 배출방법에 있어서, 복수개의 사이클론 냉각부(10)에 설치된 센서의 출력신호에 기초하여 구동될 사이클론 냉각부(10)를 선정한다(S110).

즉, 제어부(40)는 복수개의 사이클론 냉각부(10)와 각각 연결되어 복수개의 사이클론 냉각부(10)의 이상유무를 실시간 점검함은 물론, 작업자의 의도 또는 미리 설정된 제어 프로세스에 따라 복수개의 사이클론 냉각부(10)의 구동을 결정한다. 예컨대, 제어부(40)는 복수개의 사이클론 냉각부(10)가 모두 구동되도록 하거나, 둘 중 어느 하나만 구동되도록 한다.

다음으로, 선정된 사이클론 냉각부(10)를 통하여 수분 및 입자상 물질이 포함된 유입가스를 냉각시켜 성에를 생성한다(S120). 즉, 제어부(40)를 통하여 선정된 사이클론 냉각부(10)는 냉각펠티어(13)를 통해 내부로 유입된 유입가스 내의 수분 및 입자상 물질을 성에로 상변화 시키고, 이를 통하여 상변화 된 성에가 자중에 의해 사이클론 냉각부(10)의 하측으로 낙하되어 볼밸브(17)가 배치된 싸이클론 본체의 배출구 측으로 쌓이도록 한다.

다음으로, 제어부(40)는 제1 개폐밸브(231) 및 펌프(25)를 제어하여 사이클론 냉각부(10)에 생성된 성에를 진공챔버(21)로 유입시킨다(S130). 이때, 진공챔버(21)로 유입된 성에는 진공챔버(21) 내부의 온도로 인하여 액체 상태로 상변화 된다.

다음으로, 제어부(40)는 제2 개폐밸브(271)를 제어하여 진공챔버(21)에 저장된 액체의 일부를 증발챔버(31)로 유입시킨 후, 히터를 제어하여 증발챔버(31)로 유입된 액체를 가열하여 수증기로 기화시켜 외부로 배출시킨다(S140).

한편, 제어부(40)는 사이클론 냉각부(10)에 생성된 성에가 진공챔버(21)로 유입되고, 진공챔버(21)에 저장된 액체의 일부가 증발챔버(31)로 유입된 후 수증기로 기화시켜 외부로 배출되는 동안, 펌프(25)를 제어하여 진공챔버(21) 내부를 진공상태로 유지시킴과 동시에, 증발챔버(31) 내부에 미리 설정된 공기압을 전달하여 증발챔버(31) 내부를 미리 설정된 압력으로 유지시킨다.

이처럼 본 발명의 실시예는 복수개의 사이클론 냉각부(10)를 구비하여 동시에 구동되거나, 어느 하나만 구동되도록 설정됨에 따라, 어느 하나의 사이클론 냉각부(10)에 고장이 발생되더라도 또 다른 하나의 사이클론 냉각부(10)가 지속적으로 유입가스로부터 수분을 제거하여 전체 시스템의 연속성을 유지할 수 있다. 또한, 전체 시스템의 연속성을 유지함에 따라, 작업 성능을 향상시킬 수 있고, 유입가스로부터 성에와 입자상 물질을 원활하게 배출할 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 : 사이클론 냉각부
11 : 사이클론 본체
111 : 원통부
112 : 원뿔부
113 : 유입관
114 : 배출관
115 : 제1 히터
13 : 냉각펠티어
15 : 열전도 블록
17 : 볼밸브
20 : 진공부
21 : 진공챔버
23 : 제1 파이프
231 : 제1 개폐밸브
232 : 압력센서
25 : 펌프
27 : 제2 파이프
271 : 제2 개폐밸브
30 : 증발부
31 : 증발챔버
33 : 제2 히터
35 : 증기배출관
40 : 제어부.
F : 성에.

Claims (10)

1. 수분 및 입자상 물질이 포함된 유입가스를 냉각시켜 성에를 생성하는 복수개의 사이클론 냉각부;
   상기 복수개의 사이클론 냉각부와 연결되고, 흡입력을 발생시켜 각 사이클론 냉각부에 생성된 성에를 내측으로 유입시키는 진공부; 및
   상기 진공부에서 상변화된 액체의 일부를 공급받아 가열하여 증기로 배출시키는 증발부;를 포함하고,
   상기 진공부는,
   내측에 성에가 저장되어 액체 상태로 상변화 되는 진공챔버;
   각 사이클론 냉각부와 상기 진공챔버를 서로 연결하여 상기 각 사이클론 냉각부에 생성된 성에가 이동 가능한 유로를 형성하고, 상기 유로를 선택적으로 개폐가능한 제1 개폐밸브 및 상기 유로의 압력을 감지하는 압력센서가 개별 설치되는 복수개의 제1 파이프; 및
   상기 복수개의 제1 파이프의 상측에 위치되도록 상기 진공챔버에 연결되어 상기 진공챔버 내부에 흡입력을 발생시키는 펌프;를 포함하여,
   상기 복수개의 사이클론 냉각부는 동시에 구동되거나, 어느 하나만 구동되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   각각의 상기 사이클론 냉각부는,
   하측을 향하여 단면의 폭이 점차 좁아지는 관형의 사이클론 본체;
   상기 사이클론 본체의 둘레에 배치되어 상기 사이클론 본체 내부로 유입된 유입가스를 냉각시키는 냉각펠티어;
   상기 사이클론 본체 및 상기 냉각펠티어 사이에 개재되는 열전도 블록; 및
   상기 사이클론 본체의 하단에 설치되어 상기 사이클론 본체의 배출구를 개폐하는 볼밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 사이클론 본체는,
   원통부;
   상기 원통부의 단부로부터 하측을 향하여 직경이 점차 감소하는 상광하협 구조로 연장되는 원뿔부;
   상기 원통부의 일측에 배치되어 상기 원통부의 내부공간과 연통되고 외부로부터 유입가스가 유입되는 유입관; 및
   상기 원통부를 수직으로 관통하여 상기 원통부 및 상기 원뿔부의 내부공간과 연통되고 수분 및 입자상 물질이 제거된 가스가 배출되는 배출관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 냉각펠티어의 외부로 노출되는 상기 배출관의 둘레에는 미리 설정된 온도로 열을 발산하는 제1 히터가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치.
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 진공챔버는 하측을 향하여 단면의 폭이 점차 좁아지도록 경사진 형상으로 형성되고,
   경사진 형상으로 형성된 진공챔버의 하부 중앙에는 상기 진공챔버의 내부공간과 상기 증발부의 내부공간을 연통시키는 제2 파이프가 설치되며, 그리고
   상기 제2 파이프에는 상기 제2 파이프를 선택적으로 개폐시키는 제2 개폐밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 증발부는,
   상기 제2 파이프를 통하여 상기 진공챔버와 연통되고, 상기 펌프를 통하여 압력을 공급받는 증발챔버;
   상기 증발챔버의 하측 또는 둘레에 설치되는 제2 히터; 및
   상기 증발챔버의 상측에 설치되어 외부공간과 상기 증발챔버의 내부공간을 연통시켜, 상기 제2 히터의 가열을 통해 기화된 수증기가 외부로 배출되는 증기배출관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수개의 제1 파이프에 개별 설치된 각 압력센서의 출력신호에 기초하여, 각 제1 개폐밸브를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치.
9. 복수개의 사이클론 냉각부를 구비한 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치의 수분 배출방법에 있어서,
   상기 복수개의 사이클론 냉각부에 설치된 센서의 출력신호에 기초하여 구동될 사이클론 냉각부를 선정하는 단계;
   선정된 사이클론 냉각부를 통하여 수분 및 입자상 물질이 포함된 유입가스를 냉각시켜 성에를 생성하는 단계;
   상기 사이클론 냉각부에 생성된 성에를 진공챔버로 유입시키는 단계; 및
   상기 진공챔버에 저장된 액체의 일부를 증발챔버로 유입시킨 후 가열하여 수증기로 기화시켜 외부로 배출하는 단계;를 포함하고, 그리고
   상기 사이클론 냉각부에 생성된 성에를 진공챔버로 유입시키는 단계, 및 상기 진공챔버에 저장된 액체의 일부를 증발챔버로 유입시킨 후 가열하여 수증기로 기화시켜 외부로 배출하는 단계 동안, 펌프가 작동하여 상기 진공챔버 내부를 진공상태로 유지시키고, 상기 증발챔버 내부에 미리 설정된 공기압을 전달하는 것을 특징으로 하는 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치의 수분 배출방법.
   
   
10. 삭제

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