KR102152226B1 - 인시츄 프로브형 통합 가스측정장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 인시츄 프로브형 통합 가스측정장치에 관한 것으로서, 광학식 멀티가스 측정부와 전기화학식 산소 측정부가 하나의 인시츄 프로브에 통합 구성된 가스측정장치에서 산소 측정부를 가스측정영역의 중심에 위치하도록 하여 멀티가스 측정부와 산소 측정부의 신뢰도를 향상시키기 위한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 프로브 몸체의 일단이 덕트의 플랜지 내측으로 삽입되어 고정되고 타단에 반사경이 설치되며 프로브 몸체의 중간부에 배출가스가 수직 통과하는 가스측정영역이 형성된 하나의 인시츄 프로브에 멀티가스 측정부와 산소측정부가 통합 설치되는 가스측정장치에 있어서, 상기 인시츄 프로브의 가스측정영역 내에 배출가스 중의 멀티가스를 측정하는 멀티가스 측정부와 산소 농도를 측정하는 산소측정부가 각각 설치되어 가스측정영역 내의 배출가스 측정과 산소 농도의 측정이 동시에 이루어지도록 함으로써, 멀티가스 측정부와 산소 측정부의 신뢰도를 향상시킬 수 있고 산소 측정부가 가스 측정영역의 중심에 위치함에 따라 기인하는 제반 문제점을 해결할 수 있으며 기존 통합된 구성에서 장치의 구성 및 제어에 필요한 분전반으로의 전기적인 연결작업, 및 하나의 플랜지를 사용함에 의한 설치작업 소요시간의 절감 및 비용 절감 효과를 거둘 수 있게 한다.
이를 위하여 본 발명은 프로브 몸체의 일단이 덕트의 플랜지 내측으로 삽입되어 고정되고 타단에 반사경이 설치되며 프로브 몸체의 중간부에 배출가스가 수직 통과하는 가스측정영역이 형성된 하나의 인시츄 프로브에 멀티가스 측정부와 산소측정부가 통합 설치되는 가스측정장치에 있어서, 상기 인시츄 프로브의 가스측정영역 내에 배출가스 중의 멀티가스를 측정하는 멀티가스 측정부와 산소 농도를 측정하는 산소측정부가 각각 설치되어 가스측정영역 내의 배출가스 측정과 산소 농도의 측정이 동시에 이루어지도록 함으로써, 멀티가스 측정부와 산소 측정부의 신뢰도를 향상시킬 수 있고 산소 측정부가 가스 측정영역의 중심에 위치함에 따라 기인하는 제반 문제점을 해결할 수 있으며 기존 통합된 구성에서 장치의 구성 및 제어에 필요한 분전반으로의 전기적인 연결작업, 및 하나의 플랜지를 사용함에 의한 설치작업 소요시간의 절감 및 비용 절감 효과를 거둘 수 있게 한다.
Description
본 발명은 인시츄 프로브형 통합 가스측정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광학식 멀티가스 측정기와 전기화학식 산소 측정기가 하나의 인시츄 프로브에 통합 구성된 가스측정장치에서 산소 측정기를 가스측정영역의 중심에 위치하도록 하여, 멀티가스 측정기와 산소 측정기의 신뢰도를 향상시킬 수 있으며 산소 측정기가 가스 측정영역의 중심에 위치함에 따라 기인하는 제반 문제점을 해결할 수 있는 인시츄 프로브형 통합 가스측정장치에 관한 것이다.
일반적으로 산업용 스택 덕트(stack duct)에는 배출가스의 측정 및 분석을 위한 광학식 인시츄 프로브형 멀티가스 측정기(20)와 전기화학식 인시츄 프로브형 산소 측정기(30)가 설치되는데, 이들 각 측정기(20,30)는 도 1에 예시된 바와 같이 덕트(10)에 형성된 멀티가스 측정기용 플랜지(11)와 산소 측정기용 플랜지(12)를 통해 각각 설치되며, 또한 이들 각 측정기(20,30)에 분전반(40)으로부터 전원을 공급하거나 제어를 위해 전원선(21,31)과 제어선(22,32)이 각각 연결된다.
그러나 상기와 같이 각각 별개로 구성된 두 종류의 측정기를 사용하는 경우, 각 측정기를 별도로 구입하여야 하며 각각의 측정기 설치를 위한 플랜지를 덕트에 각각 형성하여야 하고 또한 각 측정기를 분전반으로 각각 연결하는 작업을 중복해서 수행하여햐 하므로 장치의 구입 및 설치비용의 상승, 각 측정기와 분전반 연결을 위한 작업시간의 증가 등의 단점이 있고, 또한 고장에 따른 수리 등의 유지 관리 비용이 상승하게 되는 원인이 되었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인은 대한민국 특허출원 제10-2019-0118579호(명칭: 인시츄 프로브형 통합 가스측정장치, 2019.09.26. 출원)를 통해 도 2에 예시된 바와 같이 광학식 멀티가스 측정부(110)와 전기화학식 산소 측정부(120)를 하나의 인시츄 프로브(111)에 통합하여 구성하고 하나의 플랜지를 사용하여 덕트 내 설치가 가능도록 함으로써, 장치의 설치 및 구성시의 전기적인 연결작업 시간과 비용, 및 고장 수리 등에 따른 유지 관리 비용 등을 줄일 수 있게 하였다.
그러나 상기 본 출원인에 의해 제안된 인시츄 프로브형 통합 가스측정장치는광학식 멀티가스 측정부와 전기화학식 산소 측정부를 하나의 인시츄 프로브에 통합 하는 과정에서 프로브의 가스측정영역에서 산소 측정부에 의한 광경로의 방해가 없도록 하기 위해 산소측정부를 통합 인시츄 프로브의 최선단부에 구현하였기 때문에, 통합 인시츄 프로브의 길이에 비해 덕트의 직경이 2개 이하인 경우 프로브의 가스측정영역과 산소측정부에 유입되는 측정할 배출가스의 동일성 여부는 의문이 있을 수 있었다.
따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 창안한 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 광학식 멀티가스 측정부와 전기화학식 산소 측정부가 하나의 인시츄 프로브에 통합 구성된 가스측정장치에서 산소 측정부를 가스측정영역의 중심에 위치하도록 하여, 기존 통합된 구성에서 장치의 구성 및 제어에 필요한 분전반으로의 전기적인 연결작업, 및 하나의 플랜지(측정기 설치 구멍)를 사용하여 덕트 내 설치함에 의한 설치작업 소요시간과 비용의 절감 효과를 그대로 유지하면서, 멀티가스 측정부와 산소 측정부의 신뢰도를 향상시킬 수 있으며 산소 측정부가 가스 측정영역의 중심에 위치함에 따라 기인하는 제반 문제점을 해결할 수 있는 인시츄 프로브형 통합 가스측정장치를 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 형태는, 프로브 몸체의 일단이 덕트의 플랜지 내측으로 삽입되어 고정되고 타단에 반사경이 설치되며 프로브 몸체의 중간부에 배출가스가 수직 통과하는 가스측정영역이 형성된 하나의 인시츄 프로브에 멀티가스 측정부와 산소측정부가 통합 설치되는 가스측정장치에 있어서, 인시츄 프로브의 가스측정영역 내에 배출가스 중의 멀티가스를 측정하는 멀티가스 측정부와 산소 농도를 측정하는 산소측정부가 각각 설치되어 가스측정영역 내의 배출가스 측정과 산소 농도의 측정이 동시에 이루어지도록 구성되는, 인시츄 프로브형 통합 가스측정장치이다.
상기 본 발명의 일 실시 형태에 따른 인시츄 프로브형 통합 가스측정장치에서 산소 측정부는 인시츄 프로브의 가스측정영역의 중심부에 위치하도록 설치하되, 인시츄 프로브의 가스측정영역에서 멀티가스 측정부의 광경로를 방해하지 않도록 하기 위해 광경로를 벗어나는 위치에 설치되는 것이 바람직하다.
상기 본 발명의 일 실시 형태에 따른 인시츄 프로브형 통합 가스측정장치에서 산소 측정부는 원통 몸체의 선단부에 굴뚝가스가 유입될 수 있는 가스유입구가 형성되고 가스유입구의 내측에 단차구조에 의한 측정공간 및 설치공간이 연달아 형성되어 설치공간에 산소센서가 삽입 설치되되 산소센서의 헤드부가 측정공간으로 노출되게 설치되며, 가스유입구에는 먼지필터가 설치되어 측정공간으로 먼지를 포함하는 이물질 유입을 차단하도록 구성될 수 있다.
상기 본 발명의 일 실시 형태에 따른 인시츄 프로브형 통합 가스측정장치에서, 가스유입구의 선단부에는 걸림턱이 형성되고 걸림턱과 먼지필터 사이에 탄성스프링을 개재시켜 탄성스프링에 의해 먼지필터가 탄성적으로 지지되게 하여 먼지필터가 측정공간의 내부압력 증가시 탄성스프링을 압축하면서 선단부 측으로 탄성적으로 전진 이동하거나 측정공간의 내부압력 제거시 탄성스프링의 복원력에 의해 탄성적으로 후진 이동하여 정위치로 자동 복귀하도록 구성될 수 있다.
상기 본 발명의 일 실시 형태에 따른 인시츄 프로브형 통합 가스측정장치에서, 산소센서의 헤드부가 위치하는 측정공간으로 에어퍼지 또는 표준가스를 주입하기 위한 에어퍼지 또는 표준가스 주입관이 설치되고 먼지필터가 지지되는 가스유입구의 일측에는 측정공간으로 주입되는 에어퍼지 또는 표준가스의 배출을 위한 다수 개의 퍼지홀이 형성되며 다수 개의 퍼지홀은 먼지필터의 전진 이동시 개방되고 후진 이동시 폐쇄 가능한 위치에 형성되어 측정공간 내부 또는 산소센서의 헤드부에 쌓인 먼지를 에어퍼지에 의해 함께 배출하도록 구성될 수 있다.
상기 본 발명의 일 실시 형태에 따른 인시츄 프로브형 통합 가스측정장치에서, 산소측정부의 원통 몸체 상부에 쌓인 먼지로 인해 가스측정영역의 광경로에 장애가 되는 것을 산소측정부의 퍼지홀을 이용하여 광경로를 확보할 수 있도록 구성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 광학식 멀티가스 측정부와 전기화학식 산소 측정부가 하나의 인시츄 프로브에 통합 구성된 가스측정장치에서 산소 측정부가 가스측정영역의 중심에 위치하여 산소농도를 측정할 수 있게 되므로 가스 및 산소측정시 측정구간을 통과하는 배출가스 연속성을 지니며, 이런 이점으로 동일시료의 대표성을 대변할 수 있다.
또한 본 발명에 의하면 탄성 스프링에 의한 먼지필터의 탄성적인 전후진 동작 및 에어퍼지에 의해 산소 측정공간내 장기간 먼지필터를 통과했던 먼지와 산소 측정부의 상부에 적체된 먼지를 제거할 수 있게 되므로 산소 측정부가 가스 측정영역의 중심에 위치함에 따라 기인하는 가스 측정영역의 광경로 방해요소와 제반 문제점을 해결할 수 있고, 아울러 기존 통합된 구성에서 장치의 구성 및 제어에 필요한 분전반으로의 전기적인 연결작업, 및 하나의 플랜지(측정기 설치 구멍)를 사용하여 덕트 내 설치함에 의한 설치작업 소요시간의 절감 및 비용 절감 효과를 거둘 수 있게 하는 이점을 제공한다.
도 1은 종래 광학식 인시츄 프로브형 멀티가스측정기와 전기화학식 인시츄 프로브형 산소측정기의 설치 상태 예시도이다.
도 2는 본 출원인에 의해 제안된 특허출원 제10-2019-0118579호의 통합 가스측정장치를 예시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 인시츄 프로브형 통합 가스측정장치의 전체적인 구성을 예시한 사시도이다.
도 4는 도 3의 인시츄 프로브형 통합 가스측정장치에서 산소 측정부의 주요부를 발췌하여 예시한 상세 단면도이다.
도 5는 도 4의 산소 측정부에서 에어퍼지에 의해 먼지필터가 선단부로 밀린 상태를 예시한 상세 단면도이다.
도 6의 (a) 내지 (c)는 본 발명에 따른 인시츄 프로브형 통합 가스측정장치에서 주요부를 발췌하여 예시한 절개 사시도와 평면도와 측면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 인시츄 프로브형 통합 가스 측정장치에서 인시츄 프로브 내에서의 가스 측정을 위한 광경로와 산소측정부에 적체될 수 있는 먼지(배출가스의 재, 그을음, 입자 등)의 상태에 대한 예시를 보여 주는 참고도이다.
도 2는 본 출원인에 의해 제안된 특허출원 제10-2019-0118579호의 통합 가스측정장치를 예시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 인시츄 프로브형 통합 가스측정장치의 전체적인 구성을 예시한 사시도이다.
도 4는 도 3의 인시츄 프로브형 통합 가스측정장치에서 산소 측정부의 주요부를 발췌하여 예시한 상세 단면도이다.
도 5는 도 4의 산소 측정부에서 에어퍼지에 의해 먼지필터가 선단부로 밀린 상태를 예시한 상세 단면도이다.
도 6의 (a) 내지 (c)는 본 발명에 따른 인시츄 프로브형 통합 가스측정장치에서 주요부를 발췌하여 예시한 절개 사시도와 평면도와 측면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 인시츄 프로브형 통합 가스 측정장치에서 인시츄 프로브 내에서의 가스 측정을 위한 광경로와 산소측정부에 적체될 수 있는 먼지(배출가스의 재, 그을음, 입자 등)의 상태에 대한 예시를 보여 주는 참고도이다.
이하, 본 발명에 의한 인시츄 프로브형 통합 가스측정장치의 전체적인 구성 및 동작을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 인시츄 프로브형 통합 가스측정장치의 전체적인 구성을 예시한 사시도이며, 도 4는 도 3의 인시츄 프로브형 통합 가스측정장치에서 산소 측정부의 주요부를 발췌하여 예시한 상세 단면도이고, 도 5는 도 4의 산소 측정부에서 에어퍼지에 의해 먼지필터가 선단부로 밀린 상태를 예시한 상세 단면도이며, 도 6의 (a) 내지 (c)는 본 발명에 따른 인시츄 프로브형 통합 가스측정장치에서 주요부를 발췌하여 예시한 절개 사시도와 평면도와 측면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 인시츄 프로브형 통합 가스 측정장치에서 인시츄 프로브 내에서의 가스 측정을 위한 광경로와 산소측정부에 적체될 수 있는 먼지(배출가스의 재, 그을음, 입자 등)의 상태에 대한 예시를 보여 주는 참고도로서, 본 발명에 따른 인시츄 프로브형 통합 가스측정장치는, 도 3에 예시된 바와 같이 인시츄 프로브(111)의 가스측정영역(111a) 내에 배출가스 중의 멀티가스를 측정하는 멀티가스 측정부(110)와 산소 농도를 측정하는 산소 측정부(120)가 각각 설치되어 가스측정영역(111a) 내에서 배출가스 중의 멀티가스 측정과 산소 농도의 측정이 동시에 이루어지도록 구성된다. 이때 산소 측정부(120)는 인시츄 프로브(111)의 가스측정영역(111a)에서 멀티가스 측정부(110)의 광경로를 방해하지 않도록 하기 위해 도 7에 예시된 바와 같이 광경로를 벗어나는 위치에 설치한다.
이와 같은 본 발명에 의한 인시츄 프로브형 통합 가스측정장치는 프로브 몸체의 일단에 덕트의 플랜지 내측으로 삽입 고정되기 위한 플랜지 연결부(113)가 구비되고 타단에 반사경(114)이 설치되며 프로브 몸체의 중간부에 배출가스가 수직 통과하는 가스측정영역(111a)이 형성된 인시츄 프로브(111)에 멀티가스 측정부(110)와 산소 측정부(120)가 통합 설치되는 가스측정장치에 적용되어 구현될 수 있다. 또한 이러한 본 발명의 인시츄 프로브형 통합 가스측정장치는 멀티가스 측정부(110)와 산소 측정부(120)에 동작 전원을 공급하고 제어하는 하나의 제어부(130)가 후단부에 구비되고 이러한 제어부(130)가 하나의 전원선과 제어선을 통해 하나의 분전반으로 연결되는 인시츄 프로브형 가스측정장치, 또는 교정부(140)가 개재된 인시츄 프로브형 가스측정장치에 적용되어 구현될 수 있다.
멀티가스 측정부(110)는 도 3에 예시된 바와 같이 인시츄 프로브(111)의 중간 영역에 형성된 가스측정영역(111a)에서 설치되어, 덕트 내의 배출가스 중의 멀티가스, 예컨대 이산화황((SO2), 이산화질소(NO2), 일산화질소(NO) 또는 암모니아(NH3) 등을 측정한다. 여기서 멀티가스 측정부(110)는 덕트 내측을 통과하는 배출가스의 수직 배출 방향에 실질적으로 교차하는 수평 방향으로 설치되며, 가스측정영역(111a)은 원통 형상의 인시츄 프로브(111) 몸체에 형성된 개구부로서 배출가스의 수직 통과는 용이하고 측정용 광이 배출가스의 이동 방향에 대하여 수직하게 통과할 수 있도록 원통 몸체의 형성 방향에 대하여 상하로 수직하게 형성된다.
산소 측정부(120)는 도 3에 예시된 바와 같이 인시츄 프로브(111)의 가스측정영역(111a)의 중심부에 위치하도록 설치되며, 이러한 산소 측정부(120)는 도 4의 상세 단면도에 예시된 바와 같이 예를 들면 히터 등으로 구성되는 원통 몸체(121)의 내측에 산소센서(124)가 내설되는 형태로서, 원통 몸체(121)의 선단부에 굴뚝가스가 유입될 수 있는 가스유입구(122a)가 형성되고 가스유입구(122a)의 내측에는 단차구조에 의한 측정공간(122b) 및 설치공간(122c)이 연달아 형성되어 설치공간(122c) 내에 산소센서(124)가 삽입되어 설치되되 산소센서(124)의 헤드부(124a)가 측정공간(122b) 측으로 노출되게 설치되고 신호선(124b)을 통해 검출신호가 제어부로 전달된다. 또한 가스유입구(122a)에는 굴뚝가스는 통과시키고 먼지를 포함하는 이물질의 유입은 차단하는 먼지필터(125)가 설치되어 측정공간(122b)으로 먼지를 포함하는 이물질 유입을 차단하도록 구성한다.
또한 먼지필터(125) 전방의 가스유입구(122a) 내부에는 먼지필터(125)를 탄성적으로 지지하기 위한 탄성스프링(123)이 삽입되며, 이러한 탄성스프링(123)의 삽입 및 지지를 위해 가스유입구(122a)의 선단부에는 걸림턱(121a)을 형성하여 걸림턱(121a)과 먼지필터(125) 사이에 탄성스프링(123)이 개재될 수 있도록 함으로써 먼지필터(125)가 가스유입구(122a) 내부에서 측정공간(122b)의 내부압력 및 탄성스프링(123)의 복원력에 의해 탄성적으로 지지되면서 전후진 가능하게 설치한다. 이러한 설치구조에 의해 먼지필터(125)는 평상시 탄성스프링(123)에 의해 가스유입구(122a)의 내부에서 측정공간(122b) 측으로 밀리게 되고 측정공간(122b) 측의 단차구조에 의해 걸려 더 이상 측정공간(122b) 측으로 이동하지 못하고 측정공간(122b)의 전방에서 멈춰 후술될 다수 개의 퍼지홀(p1-p3) 및 측정공간(122b)의 전방 개구부를 막는 역할을 하며, 측정공간(122b)의 내부압력 증가시 증가된 측정공간(122b)의 내부압력에 의해 먼지필터(125)가 가스유입구(122a) 측으로 밀리게 되면서 탄성스프링(123)을 압박하여 가스유입구(122a)의 선단부 측으로 전진 이동함으로써 측정공간(122b)의 전방 개구부 및 다수 개의 퍼지홀(p1-p3)을 개방할 수 있게 하며, 다시 측정공간(122b)의 내부압력 제거시 탄성스프링(123)의 복원력에 의해 먼지필터(125)가 탄성적으로 후진 이동하여 정위치로 자동 복귀함으로써 다수 개의 퍼지홀(p1-p3) 및 측정공간(122b)의 전방 개구부를 다시 막는 역할을 하도록 구성한다.
또한 원통 몸체(121)에는 산소센서(124)의 헤드부(124a)가 위치하는 측정공간(122b)으로 에어퍼지 또는 표준가스를 주입하기 위한 에어퍼지 또는 표준가스 주입관(126)이 몸체의 길이방향으로 설치되고, 먼지필터(125)가 지지되는 가스유입구(122a)의 일측에는 측정공간(122b)으로 주입되는 에어퍼지 또는 표준가스의 배출을 위한 다수 개의 퍼지홀(p1-p3)이 형성되어 측정공간(122b) 내부 또는 산소센서(124)의 헤드부(124a)에 쌓인 먼지를 에어퍼지에 의한 순간적인 압력에 의해 함께 배출할 수 있게 구성한다. 이때 다수 개의 퍼지홀(p1-p3)은 먼지필터(125)가 전진 이동시는 개방되고 먼지필터(125)가 후진 이동시는 폐쇄 가능하도록 먼지필터(125)가 탄성스프링(123)에 의해 후방으로 밀려 지지되는 위치의 원통 몸체(121) 일측에 형성되어, 에어퍼지에 의한 순간적인 압력에 의해 측정공간(122b)의 내부압력이 순간적으로 증가하여 먼지필터(125)가 전진 이동하게 될때 측정공간(122b) 내부 또는 산소센서(124)의 헤드부(124a)에 쌓인 먼지를 에어퍼지에 의한 순간적인 압력으로 함께 배출할 수 있게 한다. 또한 이와 같이 퍼지홀(p1-p3)에서 배출된 순간압력을 지닌 퍼지에어는 산소 측정부(120)의 원통 몸체(121) 상부에 적체되어 있는 누적 먼지(도 7 참조)를 제거하거나 또는 원통 몸체(121) 상부에 먼지가 적체되는 것을 방지할 수 있게 되며, 이로써 가스측정영역(111a)의 광경로 장애물(먼지) 제거 또는 사전 예방이 가능하게 된다. 이러한 퍼지홀(p1-p3)의 개수, 홀의 직경이나 간격 및 경사 각도는 산소센서(124)의 헤드부(124a)에 쌓이는 먼지의 종류 또는 상태에 따라 변형될 수 있다.
이상과 같이 구성되는 본 발명에 의한 인시츄 프로브형 통합 가스측정장치의 동작 및 그에 의한 작용 효과를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 인시츄 프로브(111)의 몸체 일단에 구비된 플랜지 연결부(113)를 이용하여 인시츄 프로브(111) 몸체의 중간부에 형성된 가스측정영역(111a)에 덕트 내 배출가스가 수직 통과하도록 설치한 후, 멀티가스 측정부(110)와 산소 측정부(120)에 제어부(130)를 통해 동작 전원을 공급하고 멀티가스 및 산소 농도의 측정을 제어하게 되면, 멀티가스 측정부(110)에서는 광원을 구동하여 인시츄 프로브(111)의 가스측정영역(111a)을 통해 그 길이방향으로 빛을 조사하게 되고 반사경(114)에서 되돌아 들어오는 빛을 수집함으로써, 덕트 내의 배출가스 중에서, 예컨대 이산화황((SO2), 이산화질소(NO2), 일산화질소(NO) 또는 암모니아(NH3) 등의 멀티가스를 측정할 수 있게 되고, 산소측정부(120)에서는 산소센서(124)를 구동하여 가스유입구(122a)를 통해 유입되는 덕트 내의 배출가스 중에서, 먼지필터(125)를 통과하여 측정공간(122b) 내부로 유입된 굴뚝가스의 산소농도를 측정할 수 있게 된다.
이때 산소 측정부(120)는 도 3에 예시된 바와 같이 인시츄 프로브(111)의 가스측정영역(111a)의 중심부에 위치하도록 설치되어 있게 되므로, 덕트 내의 배출가스가 가스유입구(122a)로 용이하게 유입될 수 있게 되며, 가스유입구(122a)로 유입된 배출가스는 먼지 등의 이물질은 먼지필터(125)에 의해 차단되고 순수 굴뚝가스가 산소센서(124)의 헤드부(124a)가 설치된 측정공간(122b)의 내부에 유입될 수 있게 되므로 산소 농도의 측정이 원할하게 이루어질 수 있게 된다.
그러나 이러한 산소 측정부(120)는 도 4의 상세 단면도에 예시된 바와 같이 원통 몸체(121)의 내측에 산소센서(124)가 내설되는 형태로서, 굴뚝가스가 유입되는 가스유입구(122a) 내측에 단차구조에 의한 측정공간(122b) 및 설치공간(122c)이 연달아 형성되어 설치공간(122c) 내에 산소센서(124)가 삽입되어 설치되므로, 이러한 설치 구조적인 특성상 틈이 존재하게 되어 장기적으로는 산소센서(124)의 헤드부(124a) 상부나 또는 측정공간(122b)의 내부에 먼지를 포함하는 이물질 등이 유입되어 쌓이게 되며, 이와 같이 이물질이 쌓이는 경우 멀티가스 측정부(110)의 광경로를 방해하거나 또는 산소 센서(124)의 감도 저하에 의해 멀티가스 측정부(110) 및 산소 측정부(120)의 신뢰도를 저하시키는 문제가 발생하게 되므로 이를 주기적으로 배출하고 산소 센서를 주기적으로 교정하는 것이 필요하게 된다.
따라서 본 발명에서는 산소 측정부(120)의 먼지필터(125)를 탄성스프링(123)의 복원력과 측정공간(122b) 내 가스압력에 의해 가스유입구(122a) 내에서 전후진 이동 가능하게 하고 상기 전후진 이동에 의해 다수 개의 퍼지홀(p1-p3)이 자동으로 개폐될 수 있도록 함으로써 에어퍼지에 의한 순간적인 압력에 의해 산소센서(124)의 헤드부(124a) 상부나 또는 측정공간(122b)의 내부에 있는 먼지를 포함하는 이물질 등을 함께 배출시킬 수 있도록 하여 산소 측정부의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다. 이와 동시에 산소측정부의 원통몸체 상부에 적체된 먼지도 제거되므로 멀티가스측정부의 광경로 상의 장애물도 제거될 수 있게 된다.
즉, 본 발명에 의한 설치 및 지지구조에 의해 먼지필터(125)는 평상시 탄성스프링(123)에 의해 가스유입구(122a)의 내부에서 측정공간(122b) 측으로 밀리게 되지만 측정공간(122b) 측의 단차구조에 의해 걸려 더 이상 측정공간(122b) 측으로 이동하지 못하게 되므로 측정공간(122b)의 전방에서 멈추게 되며, 따라서 평상시에 먼지필터(125)는 다수 개의 퍼지홀(p1-p3) 및 측정공간(122b)의 전방 개구부를 막아 가스유입구(122a)에서 유입되는 굴뚝가스는 측정공간(122b) 측으로 통과시키고 먼지를 포함하는 이물질 등이 측정공간(122b)으로 유입되는 것을 차단하게 된다.
상기와 같은 상태에서 교정 또는 점검을 위해 에어퍼지 또는 표준가스 주입관(126)을 통해 에어퍼지 또는 표준가스를 주입하게 되면, 측정공간(122b)의 내부압력이 증가하게 될 것이며, 이와 같이 증가된 측정공간(122b)의 내부압력이 먼지필터(125)를 가스유입구(122a) 측으로 밀게 되면서 탄성스프링(123)을 압박하여 먼지필터(125)는 가스유입구(122a)의 선단부 측으로 탄성적으로 전진 이동하게 되어 측정공간(122b)의 전방 개구부 및 다수 개의 퍼지홀(p1-p3)을 개방하게 된다. 이로써 에어퍼지 또는 표준가스 주입관(126)을 통해 측정공간(122b) 내부로 주입된 에어퍼지 또는 표준가스와 함께 산소센서(124)의 헤드부(124a)에 쌓인 먼지는 다수 개의 퍼지홀(p1-p3)을 통해 배출할 수 있게 된다. 또한 퍼지홀(p1-p3)에서 배출된 순간압력을 지닌 퍼지에어 또는 표준가스는 산소 측정부(120)의 원통 몸체(121) 상부에 적체되어 있는 먼지를 제거할 수 있게 되거나 또는 원통 몸체(121) 상부에 먼지가 적체되는 것을 방지할 수 있게 되어 가스측정영역(111a)의 광경로 장애물(먼지)을 제거 또는 사전 예방이 가능하게 된다.
교정 또는 점검이 완료되어 에어퍼지 또는 표준가스 주입관(126)을 통한 에어퍼지 또는 표준가스 주입이 정지되면 측정공간(122b)의 내부압력이 낮아지게 될 것이며, 이와 같이 낮아진 측정공간(122b)의 내부압력이 탄성스프링(123)의 복원력보다 작아지게 되면 먼지필터(125)를 전방으로 밀고 있던 힘이 사라지게 되므로 먼지필터(125)는 탄성스프링(123)의 복원력에 의해 탄성적으로 후진 이동하여 정위치로 자동 복귀하게 된다. 따라서 정위치로 복귀된 먼저필터(125)가 다수 개의 퍼지홀(p1-p3) 및 측정공간(122b)의 전방 개구부를 다시 막게 되면서 정상적으로 산소농도의 측정이 이루어질 수 있게 된다.
이상의 본 발명에 의하면, 광학식 멀티가스 측정부와 전기화학식 산소 측정부가 하나의 인시츄 프로브에 통합 구성된 가스측정장치에서 산소 측정부를 가스측정영역의 중심에 위치하도록 하여, 기존 통합된 구성에서 장치의 구성 및 제어에 필요한 분전반으로의 전기적인 연결작업, 및 하나의 플랜지(측정기 설치 구멍)를 사용하여 덕트 내 설치함에 의한 설치작업 소요시간의 절감 및 비용 절감 효과를 그대로 유지하면서, 산소 측정부의 신뢰도를 향상시킬 수 있으며 산소 측정부가 가스 측정영역의 중심에 위치함에 따라 기인하는 제반 문제점을 해소할 수 있게 하는 이점을 제공한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 아래에 기재된 특허 청구 범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10 : 덕트 11,12 : 플랜지
20 : 멀티가스 측정기 21,31 : 전원선
22,32 : 제어선 30 : 산소측정기
40 : 분전반 110 : 멀티가스 측정부
111 : 인시츄 프로브 111a : 가스측정영역
113 : 플랜지 연결부 114 : 반사경
120 : 산소 측정부 121 : 원통몸체
121a : 걸림턱 122a : 가스유입구
122b : 측정공간 122c : 설치공간
123 : 탄성스프링 124 : 산소센서
124a : 헤드부 124b : 신호선
125 : 먼지필터 126 : 에어퍼지 또는 표준가스 주입관
130 : 제어부 140 : 교정부
p1-p3 : 퍼지홀
20 : 멀티가스 측정기 21,31 : 전원선
22,32 : 제어선 30 : 산소측정기
40 : 분전반 110 : 멀티가스 측정부
111 : 인시츄 프로브 111a : 가스측정영역
113 : 플랜지 연결부 114 : 반사경
120 : 산소 측정부 121 : 원통몸체
121a : 걸림턱 122a : 가스유입구
122b : 측정공간 122c : 설치공간
123 : 탄성스프링 124 : 산소센서
124a : 헤드부 124b : 신호선
125 : 먼지필터 126 : 에어퍼지 또는 표준가스 주입관
130 : 제어부 140 : 교정부
p1-p3 : 퍼지홀
Claims (7)
- 프로브 몸체의 일단이 덕트의 플랜지 내측으로 삽입되어 고정되고 타단에 반사경이 설치되며 프로브 몸체의 중간부에 배출가스가 수직 통과하는 가스측정영역(111a)이 형성된 하나의 인시츄 프로브(111)에 멀티가스 측정부(110)와 산소 측정부(120)가 통합 설치되는 가스측정장치에 있어서,
상기 인시츄 프로브(111)의 가스측정영역(111a) 내에 배출가스를 측정하는 멀티가스 측정부(110)와 산소 농도를 측정하는 산소 측정부(120)가 각각 설치되어 상기 가스측정영역(111a) 내에서 배출가스 중의 멀티가스 측정과 산소 농도의 측정이 동시에 이루어지도록 구성되고,
상기 산소 측정부(120)는,
원통 몸체(121)의 선단부에 굴뚝가스가 유입될 수 있는 가스유입구(122a)가 형성되고 상기 가스유입구(122a)의 내측에는 단차구조에 의한 측정공간(122b) 및 설치공간(122c)이 연달아 형성되어 상기 설치공간(122c)에 산소센서(124)가 삽입되어 설치되되 상기 산소센서(124)의 헤드부(124a)가 상기 측정공간(122b)으로 노출되게 설치되며,
상기 가스유입구(122a)에는 굴뚝가스는 통과시키고 먼지를 포함하는 이물질의 유입은 차단하는 먼지필터(125)가 설치되어 상기 측정공간(122b)으로 먼지를 포함하는 이물질 유입을 차단하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 인시츄 프로브형 통합 가스측정장치. - 제1항에 있어서, 상기 산소 측정부(120)는,
상기 인시츄 프로브(111)의 가스측정영역(111a)의 중심부에 위치하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 인시츄 프로브형 통합 가스측정장치. - 제1항에 있어서, 상기 산소 측정부(120)는,
상기 인시츄 프로브(111)의 가스측정영역(111a)에서 멀티가스 측정부(110)의 광경로를 방해하지 않도록 하기 위해 광경로를 벗어나는 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 인시츄 프로브형 통합 가스측정장치. - 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 산소 측정부(120)는,
상기 가스유입구(122a)의 선단부에는 걸림턱(121a)이 형성되고, 상기 걸림턱(121a)과 상기 먼지필터(125) 사이에 탄성스프링(123)을 개재시켜 탄성스프링(123)에 의해 상기 먼지필터(125)가 탄성적으로 지지되게 하여, 상기 먼지필터(125)가 측정공간(122b)의 내부압력 증가시 탄성스프링(123)을 압축하면서 선단부 측으로 탄성적으로 전진 이동하거나 측정공간(122b)의 내부압력 제거시 탄성스프링(123)의 복원력에 의해 탄성적으로 후진 이동하여 정위치로 자동 복귀하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 인시츄 프로브형 통합 가스측정장치. - 제5항에 있어서, 상기 산소 측정부(120)는,
상기 산소센서(124)의 헤드부(124a)가 위치하는 측정공간(122b)으로 에어퍼지 또는 표준가스를 주입하기 위한 에어퍼지 또는 표준가스 주입관(126)이 설치되고, 상기 먼지필터(125)가 지지되는 가스유입구(122a)의 일측에는 상기 측정공간(122b)으로 주입되는 에어퍼지 또는 표준가스의 배출을 위한 다수 개의 퍼지홀(p1-p3)이 형성되며, 상기 다수 개의 퍼지홀(p1-p3)은 상기 먼지필터(125)의 전진 이동시 개방되고 후진 이동시 폐쇄 가능한 위치에 형성되어, 상기 측정공간(122b) 내부 또는 산소센서(124)의 헤드부(124a)에 쌓인 먼지를 상기 에어퍼지 에 의해 함께 배출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 인시츄 프로브형 통합 가스측정장치. - 제6항에 있어서, 상기 산소 측정부(120)는,
상기 퍼지홀(p1-p3)에서 배출된 순간압력을 지닌 퍼지에어에 의해 원통 몸체(121) 상부에 적체된 먼지를 제거하거나 원통 몸체(121) 상부에 먼지가 적체되는 것을 방지하여 가스측정영역의 광경로를 확보할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 인시츄 프로브형 통합 가스측정장치.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200072828A KR102152226B1 (ko) | 2020-06-16 | 2020-06-16 | 인시츄 프로브형 통합 가스측정장치 |
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|---|---|---|---|
| KR1020200072828A KR102152226B1 (ko) | 2020-06-16 | 2020-06-16 | 인시츄 프로브형 통합 가스측정장치 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102152226B1 true KR102152226B1 (ko) | 2020-09-04 |
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ID=72470969
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020200072828A KR102152226B1 (ko) | 2020-06-16 | 2020-06-16 | 인시츄 프로브형 통합 가스측정장치 |
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| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102152226B1 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102354614B1 (ko) | 2021-10-07 | 2022-01-24 | 동우옵트론 주식회사 | 초음파 유속계를 포함한 크로스 덕트형 복합 측정기 |
| KR102509923B1 (ko) * | 2022-05-13 | 2023-03-14 | 동우옵트론 주식회사 | 먼지측정기 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0545286A (ja) * | 1991-08-20 | 1993-02-23 | Ngk Insulators Ltd | 光学式分析装置 |
| JPH05203610A (ja) * | 1992-01-27 | 1993-08-10 | Ngk Insulators Ltd | 酸素分析装置 |
| KR101121552B1 (ko) * | 2011-12-23 | 2012-03-06 | 동우옵트론 주식회사 | 교정장치를 포함한 인시츄 가스 측정 장치 |
| KR101129541B1 (ko) | 2010-04-06 | 2012-03-29 | 동우옵트론 주식회사 | 자동교정장치가 부착된 인시츄 가스 측정 장치 |
| WO2016059974A1 (ja) * | 2014-10-17 | 2016-04-21 | 株式会社堀場製作所 | ガス分析装置 |
-
2020
- 2020-06-16 KR KR1020200072828A patent/KR102152226B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (5)
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