KR200332134Y1 - 가스 흡탈착 특성 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 측정 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 각종 가스에 대한 흡탈착 특성을 측정하는 흡탈착 실험을 연속적으로 용이하게 수행할 수 있는 가스 흡탈착 특성 측정장치에 관한 것이다.

본 고안에 따른 가스 흡탈착 특성 측정장치는 흡착제 시료가 저장되어 있는 반응기의 외측에 하부에 가스 유입구가 형성되고 상기 분기관이 인입되는 상부에 가스 배출구가 구비되어 상기 가스 유입구로부터 유입된 가스를 통해 상기 반응기를 냉각 또는 가열하는 자켓이 장착되며, 상기 가스 유입구에는 양단에 냉각 및 히팅 가스의 공급을 단속하는 밸브들이 장착된 냉각/히팅 공급관이 연결된 T형관이 장착되어 있으며, 상기 컨트롤러가 상기 압력센서 및 온도센서로부터 입력된 측정값에 따라 상기 냉각/히팅 공급관에 각각 장착되어 있는 밸브의 개폐를 단속하는 반응기 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

가스 흡탈착 특성 측정장치{Pressure concentration temper equipment for measuring of gas adsorption and desorption}

본 고안은 측정 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 각종 가스에 대한 흡탈착 특성을 측정하는 흡탈착 실험을 연속적으로 용이하게 수행할 수 있는 가스 흡탈착 특성 측정장치에 관한 것이다.

현재 흡착제의 여러 가지 기체에 대한 흡탈착량을 측정하는 방법으로는 흡탈착 시 압력, 온도, 부피 등을 측정하여 흡탈착량을 구하는 부피법과 흡탈착 전후 무게의 변화를 측정하는 중량법 및 흡착제를 충진한 반응기에 어떤 농도의 혼합가스를 통과시킨 후 출구에서의 농도변화를 측정하여 파괴곡선을 적분함에 의해 흡착량을 구하는 유동 칼럼법 등이 있다.

본 고안은 상술한 측정 방법들 중에서 부피법을 이용한 가스 흡탈착 특성 측정장치에 관한 것으로, 도 2는 종래 가스 흡탈착 특성 측정장치를 개략적으로 도시한 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이 종래의 가스 흡탈착 특성 측정장치는 가스를 저장하는 저장 탱크(21)와 가스 탱크(1)에서 상기 저장 탱크(21)로 가스를 공급하는 공급 주관(22) 및 상기 공급 주관(22)에서 분기된 분기관(23)과 배출관(24)을 임의 온도로 일정하게 유지시키는 챔버(2)와, 상기 분기관(23)의 타단에 연결되며 흡착제 시료가 저장되어 있는 반응기(3)와, 상기 배출관(24)의 타단에 연결되어 상기 저장 탱크(21)에 저장된 가스 및 잔류 공기를 외부로 배기하는 진공 펌프(4)와, 상기 챔버(2)의 외측에 구비되어 상기 저장 탱크(21)의 압력을 측정하는 압력 센서(5) 및 상기 반응기(3)에 장착되어 반응기의 온도를 측정하는 온도센서(6)와, 상기 공급 주관(22)과 분기관(23) 및 배출관(24)에 장착된 밸브(221,231,241)들의 개폐를 단속하며 장치 전반을 제어하는 컨트롤러(7)로 구성되어 있다.

상기와 같은 구성을 가지는 종래의 가스 흡탈착 특성 측정장치를 이용한 측정 방법을 설명하기로 한다.

우선 먼저 가스 흡착 과정을 설명하면 주 밸브(221)를 닫고 분기 밸브(231) 및 배출 밸브(241)를 연 후, 상기 진공 펌프(4)를 작동시켜 상기 주관(22) 및 분기관(23)과 저장 탱크(21)에 잔류하고 있는 공기를 제거한 다음, 상기 분기 밸브(231) 및 배출 밸브(241)를 닫고 주 밸브(221)를 열어 상기 저장 탱크(21)에 가스를 공급하되 저장 탱크의 압력이 일정할 때까지 가스를 공급하게 된다.

그 다음에 주 밸브(221)와 배출 밸브(241)를 닫은 상태에서 분기 밸브(231)를 개방시켜 상기 반응기(3)로 가스가 공급되도록 하는데, 이 때 상기 저장 탱크(21)에 부착된 압력계의 수치가 일정하게 유지될 때까지 공급하게 된다.

이와 같은 흡착 과정을 통해 측정되는 흡착율의 계산 방법은 반응기에 장입한 물질이 가스를 흡착하게 되면 압력이 감소하는 현상을 이용하여 측정하게 된다. 즉 저장 탱크 내에 저장되었던 가스가 반응기 내로 공급되면서 저장 탱크 내의 압력이 감소하며 상대적으로 가스를 담는 용기의 부피가 증가하게 되는데, 이 때 부피 증가로 인한 압력감소 이상으로 입력이 감소하는 경우, 이를 반응기에 장입된 물질이 수소를 흡착한 결과로 해석하게 된다.

한편 가스 탈착 과정은 상기 주 밸브(221) 및 분기 밸브(231)가 닫힌 상태에서 배출 밸브(241)를 열어 저장 탱크(21) 내의 압력을 대기압의 상태로 낮춘 후, 상기 주 밸브(221)와 배출 밸브(241)를 닫은 다음 상기 분기 밸브(231)를 개방하여 저장 탱크(21)에 부착되어 있는 압력계의 수치가 일정해질 때까지 유지한다.

이와 같은 탈착 과정을 통해 측정되는 탈착율의 계산 방법은 상술한 흡착율 계산과 동일한 방법으로 흡착 및 탈착 전후 저장 탱크에서 측정되었던 압력 차로 산출하게 된다.

그러나 상기와 같은 과정을 통해 가스 흡탈착 특성을 측정하는 종래의 측정장치는 챔버와 반응기 간의 온도차가 크므로 열 평형을 이루기까지 오랜 시간이 소요될 뿐만 아니라, 저장 탱크에 부착된 압력계를 통해 흡탈착 전후의 압력을 측정하므로 오차가 발생하는 문제점을 가지고 있다.

또한 가스 흡탈착 특성의 측정 시 흡착 과정은 저온(-100℃∼25℃)에서 탈착 과정은 고온(25℃∼200℃)에서 수행되는데, 종래의 측정장치에 있어서는 냉각을 위한 냉각장치와 가열을 위한 전열기의 착탈이 용이하지 않아 가스 흡탈착의 연속 실험을 수행하는데 있어 많은 어려움이 발생하였다.

본 고안은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 고안된 것으로, 본 고안은 가스 흡탈착 실험 시 반응기의 주변 온도를 용이하게 제어하여 가스 흡탈착 특성을 연속적으로 측정할 수 있는 가스 흡탈착 특성 측정장치를 제공하는데 목적이 있다.

또한 본 고안은 가스 흡탈착의 연속 실험 시 보다 용이하게 연속 흡탈착 실험을 수향할 수 있는 가스 흡탈착 특성 측정장치를 제공하는데 목적이 있다.

그리고 본 고안은 가스의 흡탈착 전후의 압력을 보다 정확하게 측정하여 신뢰성 높은 데이터를 제공하는 가스 흡탈착 특성 측정장치를 제공하는데 목적이 있다.

도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 가스 흡탈착 특성 측정장치를 개략적으로 도시한 도면.

도 2는 종래 가스 흡탈착 특성 측정장치의 개략도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 가스 탱크

2 : 챔버

21 : 저장 탱크 22 : 공급 주관

23 : 분기관 24 : 배출관

3 : 반응기

31 : 반응기 단속 밸브 32 : 반응기 압력센서

4 : 진공 펌프 5 : 압력센서 6 : 온도센서

7 : 컨트롤러

71 : 반응기 제어부

8 : 자켓

81 : 가스 유입구 82 : 가스 배출구

9 : T형 관

91 : 냉각 공급관 92 : 히팅 공급관

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 일 양상에 따른 가스 흡탈착 특성 측정장치는 흡착제 시료가 저장되어 있는 반응기의 외측에 하부에 가스 유입구가 형성되고 상기 분기관이 인입되는 상부에 가스 배출구가 구비되어 상기 가스 유입구로부터 유입된 가스를 통해 상기 반응기를 냉각 또는 가열하는 자켓이 장착되며, 상기 가스 유입구에는 양단에 냉각 및 히팅 가스의 공급을 단속하는 밸브들이 장착된 냉각/히팅 공급관이 연결된 T형관이 장착되어 있으며, 상기 컨트롤러가 상기 압력센서 및 온도센서로부터 입력된 측정값에 따라 상기 냉각/히팅 공급관에 각각 장착되어 있는 밸브의 개폐를 단속하는 반응기 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 고안의 부가적인 양상에 따라 본 고안에 따른 가스 흡탈착 특성 측정장치는 상기 챔버 외부로 노출된 분기관에 상기 반응기와 챔버 사이의 가스의 흐름을 단속하는 반응기 단속 밸브를 더 구비하고,, 상기 반응기 단속 밸브와 반응기 사이에 상기 반응기 내부의 압력을 측정하는 반응기 압력센서를 더 구비함을 특징으로 한다.

본 고안의 이와 같은, 또 부가적인 양상은 첨부된 도면을 참조하여 후술하는 바람직한 실시예를 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 고안을 이러한 실시예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 가스 흡탈착 특성 측정장치를 개략적으로 도시한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 고안에 따른 가스 흡탈착 특성 측정장치는 가스를 저장하는 저장 탱크(21)와 가스 탱크(1)에서 상기 저장 탱크(21)로 가스를 공급하는 공급 주관(22) 및 상기 공급 주관(22)에서 분기된 분기관(23)과 배출관(24)을 임의 온도로 일정하게 유지시키는 챔버(2)와, 상기 분기관(23)의 타단에 연결되며 흡착제 시료가 저장되어 있는 반응기(3)와, 상기 배출관(24)의 타단에 연결되어 상기 저장 탱크(21)에 저장된 가스 및 잔류 공기를 외부로 배기하는 진공 펌프(4)와, 상기 챔버(2)의 외측에 구비되어 상기 저장 탱크(21)의 압력을 측정하는 압력센서(5) 및 상기 반응기(3)에 장착되어 반응기의 온도를 측정하는 온도센서(6)와, 장치 전반을 제어하는 컨트롤러(7)를 포함하고 있다.

그리고 상기 반응기(3)의 외측에는 상기 반응기(3)를 냉각 또는 가열하는 자켓(8)이 장착되어 있다.

즉 상기 자켓(8)은 상기 반응기(3)를 감싸며 내부에 상기 반응기(3)가 설치되는 공간부가 형성되어 있는 것으로, 하부에 상기 반응기(3)를 냉각 또는 가열하는 냉각가스 및 히팅가스가 유입되는 가스 유입구(81)가 형성되고 상부에 상기 가스 유입구(81)를 통해 유입된 가스가 외부로 배출되는 가스 배출구(82)가 형성되어 있다.

그리고 상기 가스 유입구(81)에는 양단에 냉각 및 히팅 가스의 공급을 단속하는 밸브(911,921)들이 장착된 냉각/히팅 공급관(91,92)이 연결된 T형관(9)이 장착되어 있다.

이에 따라 본 고안에 따른 가스 흡탈착 특성 측정장치의 반응기(3)는 상기 자켓(8)을 통과하는 가스, 즉 냉각가스와 히팅가스에 의해 냉각 또는 가열된다. 본 고안의 실시예에 있어서 상기 냉각/히팅 공급관(91,92)은 상기 T형관(9)을 통해 상기 자켓(8)의 하부에 연결되어 있는 것으로 기재되었지만, 본 고안은 이에 한정하지 않고 자켓(8)의 하부에 직접적으로 연결되는 것도 가능하다.

한편 상기 컨트롤러(7)는 상기 자켓(8) 내부에 설치되어 있는 반응기(3)를 냉각 또는 가열하도록 냉각/히팅 공급관(91,92)에 장착되어 있는 해당 밸브(911,921)의 개폐를 제어하는 반응기 제어부(71)를 더 포함하고 있다.

즉 상기 반응기 제어부(71)는 상기 압력센서(5) 및 온도센서(6)를 통해 측정되는 측정값에 따라 상기 냉각/히팅 공급관(91,92)에 장착되어 있는 해당 밸브의 개폐를 단속하게 된다.

예를 들어 반응기(3) 내로 가스가 유입됨으로서 상기 압력센서(5)를 통해 측정된 반응기의 압력값이 증가하게 되며, 이후 가스 흡착에 의해 압력값이 감소하게된다. 압력 감소 후 일정시간 동안 압력의 변화가 없으면 흡착이 종료된 것으로 판단하고 탈착과정을 진행하게 된다.

탈착과정에서는 가스의 탈착으로 인하여 상기 압력센서(5)를 통해 측정된 반응기(3)의 압력값이 증가하게 된다. 압력 증가 후 일정시간 동안 압력의 변화가 없으면 탈착이 종료된 것으로 판단하고 상술한 흡착과정을 진행하게 된다.

이상과 같이 연속적으로 흡탈착 실험을 반복함에 있어 상기 냉각 공급관의 개폐 밸브(911)와 히팅 공급관의 개폐밸브(921)를 각각의 흡탈착 과정과 연계하여 제어함으로써, 온도에 따른 시료의 흡탈착율과 반복 흡탈착에 의한 내구성 평가를 용이하게 수행할 수 있게 된다.

이와 같은 구성에 따라 본 고안에 따른 가스 흡탈착 특성 측정장치는 반응기를 감싸며 반응기 제어부의 제어에 의해 냉각 또는 가열 가스를 공급하는 자켓을 통해 가스 흡탈착 실험 시 반응기의 온도를 용이하게 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 종래 반응기의 온도 조절을 위해 별도의 냉각장치나 전열기 등과 같은 히팅장치를반응기에 설치해야 하는 번거로움을 해결할 수 있어 보다 용이하게 연속적인 흡탈착 실험을 수행할 수 있게 된다.

또한 본 고안의 부가적인 양상에 따라 상기 챔버(2) 외부로 노출된 분기관(23)에는 상기 반응기(3)와 챔버(2) 사이의 가스의 흐름을 단속하는 반응기 단속 밸브(31)가 더 구비되어 있고, 상기 반응기 단속 밸브(31)와 반응기(3) 사이에는 반응기의 내부 압력을 측정하는 반응기 압력센서(32)가 더 구비되어 있다.

이와 같은 양상에 따라 본 고안에 따른 가스 흡탈착 특성 측정장치는 반응기단속 밸브와 반응기 압력센서를 통해 반응기와 챔버 간의 가스 흐름을 단속하며 반응기의 압력을 측정함으로써, 종래 챔버 내부에 구비된 저장 탱크의 압력값을 이용하였던 측정장치에 비하여 보다 정확한 반응기의 압력 데이터를 구할 수 있어 보다 신뢰성 높은 흡탈착율 데이터를 사용자에게 제공하게 된다.

이상에서 상세하게 설명한 바와 같이 본 고안에 따른 가스 흡탈착 특성 측정장치는 반응기를 감싸며 반응기 제어부의 제어에 의해 냉각 또는 가열 가스가 공급되는 자켓을 통해 가스 흡탈착 실험 시 반응기의 온도를 용이하게 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 종래 반응기의 온도 조절을 위해 별도의 냉각장치나 전열기 등과 같은 히팅장치를반응기에 설치해야 하는 번거로움을 해결할 수 있어 보다 용이하게 연속적인 흡탈착 실험을 수행할 수 있다.

또한 반응기 단속 밸브와 반응기 압력센서를 통해 반응기와 챔버 간의 가스 흐름을 단속하며 반응기의 압력을 측정함으로써, 종래 챔버 내부에 구비된 저장 탱크의 압력값을 이용하였던 측정장치에 비하여 보다 정확한 반응기의 압력 데이터를 구할 수 있어 보다 신뢰성 높은 흡탈착율 데이터를 사용자에게 제공할 수 있다.

본 고안은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 고안의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 고안의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 실용신안등록청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

Claims (2)

1. 가스를 저장하는 저장 탱크(21)와 가스 탱크(1)에서 상기 저장 탱크(21)로 가스를 공급하는 공급 주관(22) 및 상기 공급 주관(22)에서 분기된 분기관(23)과 배출관(24)을 임의 온도로 일정하게 유지시키는 챔버(2)와, 상기 분기관(23)의 타단에 연결되며 흡착제 시료가 저장되어 있는 반응기(3)와, 상기 배출관(24)의 타단에 연결되어 상기 저장 탱크(21)에 저장된 가스 및 잔류 공기를 외부로 배기하는 진공 펌프(4)와, 상기 챔버(2)의 외측에 구비되어 상기 저장 탱크(21)의 압력을 측정하는 압력센서(5) 및 상기 반응기(3)에 장착되어 반응기의 온도를 측정하는 온도센서(6)와, 장치 전반을 제어하는 컨트롤러(7)를 포함하는 가스 흡탈착 특성 측정장치에 있어서,

   상기 반응기(3)의 외측에는 하부에 가스 유입구(81)가 형성되고 상기 분기관(23)이 인입되는 상부에 가스 배출구(82)가 구비되어 가스 유입구(81)로부터 유입된 가스를 통해 상기 반응기(3)를 냉각 또는 가열하는 자켓(8)이 장착되며,

   상기 가스 유입구(81)에는 양단에 냉각 및 히팅 가스의 공급을 단속하는 밸브(911,921)들이 장착된 냉각/히팅 공급관(91,92)이 연결된 T형관(9)이 장착되어 있으며,

   상기 컨트롤러(7)가 상기 압력센서(5) 및 온도센서(6)로부터 입력된 측정값에 따라 상기 냉각/히팅 공급관(91,92)에 장착되어 있는 밸브의 개폐를 단속하는 반응기 제어부(71)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 흡탈착 특성 측정장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 챔버(2) 외부로 노출된 분기관(23)에는 상기 반응기(3)와 챔버(2) 사이의 가스의 흐름을 단속하는 반응기 단속 밸브(31)가 더 구비되어 있고,

   상기 반응기 단속 밸브(31)와 반응기(3) 사이에는 상기 반응기(3) 내부의 압력을 측정하는 반응기 압력센서(32)가 더 구비됨을 특징으로 하는 가스 흡탈착 특성 측정장치.