KR20060046998A - 혼합가스 시스템 및 이를 사용한 포장기기 - Google Patents

혼합가스 시스템 및 이를 사용한 포장기기 Download PDF

Info

Publication number
KR20060046998A
KR20060046998A KR1020040092564A KR20040092564A KR20060046998A KR 20060046998 A KR20060046998 A KR 20060046998A KR 1020040092564 A KR1020040092564 A KR 1020040092564A KR 20040092564 A KR20040092564 A KR 20040092564A KR 20060046998 A KR20060046998 A KR 20060046998A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
pressure
opening
closing
mixing tank
Prior art date
Application number
KR1020040092564A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100601028B1 (ko
Inventor
정천순
강위수
Original Assignee
강원대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 강원대학교산학협력단 filed Critical 강원대학교산학협력단
Priority to KR1020040092564A priority Critical patent/KR100601028B1/ko
Publication of KR20060046998A publication Critical patent/KR20060046998A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100601028B1 publication Critical patent/KR100601028B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D3/00—Arrangements for supervising or controlling working operations
    • F17D3/01—Arrangements for supervising or controlling working operations for controlling, signalling, or supervising the conveyance of a product
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/09—Mixing systems, i.e. flow charts or diagrams for components having more than two different of undetermined agglomeration states, e.g. supercritical states
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/10—Mixing gases with gases
    • B01F23/19—Mixing systems, i.e. flow charts or diagrams; Arrangements, e.g. comprising controlling means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/10—Mixing gases with gases
    • B01F23/19—Mixing systems, i.e. flow charts or diagrams; Arrangements, e.g. comprising controlling means
    • B01F23/191—Mixing systems, i.e. flow charts or diagrams; Arrangements, e.g. comprising controlling means characterised by the construction of the controlling means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/20—Measuring; Control or regulation
    • B01F35/21—Measuring
    • B01F35/211—Measuring of the operational parameters
    • B01F35/2113—Pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B31/00—Packaging articles or materials under special atmospheric or gaseous conditions; Adding propellants to aerosol containers
    • B65B31/02—Filling, closing, or filling and closing, containers or wrappers in chambers maintained under vacuum or superatmospheric pressure or containing a special atmosphere, e.g. of inert gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D1/00—Pipe-line systems
    • F17D1/02—Pipe-line systems for gases or vapours
    • F17D1/04—Pipe-line systems for gases or vapours for distribution of gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D3/00—Arrangements for supervising or controlling working operations
    • F17D3/03—Arrangements for supervising or controlling working operations for controlling, signalling, or supervising the conveyance of several different products following one another in the same conduit, e.g. for switching from one receiving tank to another

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Accessories For Mixers (AREA)

Abstract

본 발명은 각각의 가스가 담겨있는 가스 용기, 가스 용기로부터의 공급 압력을 조절하는 압력조절부, 압력조절부에 의해 조절된 가스의 유입 압력을 설정하는 공압조절부, 공압조절부에 의해 유입 압력이 설정된 가스의 유량을 개폐하는 개폐부, 개폐부를 통과한 가스가 유입되는 혼합탱크, 혼합탱크에 설치되어 혼합탱크에 유입되는 가스의 질량을 측정하는 중량계, 혼합탱크에 설치되어 혼합탱크에 유입되는 가스의 분압을 측정하는 압력센서, 및 혼합되는 각 가스에 대한 소정의 질량을 입력받고 이로부터 각 가스의 분압을 계산하여 각 공압조절부의 압력을 설정하는 한편, 중량계 및 압력센서의 측정값에 따라 개폐부의 개폐를 제어하는 제어부를 구비하고, 제어부는 중량계 및 압력센서에 의해 혼합탱크에 유입되는 가스의 질량 및 분압이 소정의 질량 및 분압에 이른 것으로 판단되는 경우, 개폐부를 폐쇄하여 해당 가스의 유입을 차단하며, 이러한 동작을 혼합되는 각 가스에 대해 순차적으로 진행하는 혼합가스 시스템을 제공한다.
이에 의하면, 본 발명은 가스 조성비에 따라 변화하는 각 가스의 질량 및 분압에 기초하여 가스의 유입을 조절함으로써, 가스의 조성비를 정확하게 제어할 수 있다.

Description

혼합가스 시스템 및 이를 사용한 포장기기{GAS MIXING SYSTEM AND PACKAGING APPARATUS USING THE SAME}
도1 은 본 발명에 의한 각 가스의 질량을 이용하여 가스 조성비를 제어하는 혼합가스 시스템의 개략적인 구성도를 나타낸 도면.
도2a 는 본 발명에 의한 혼합가스 시스템에서 혼합되는 가스의 조성비율을 임의로 설정할 수 있도록 포장기기의 전면에 부착되는 원터치(one-touch)형 입력부를 나타낸 도면.
도2b 는 본 발명에 의한 혼합가스 시스템에서 포장 대상이 되는 산물을 선택할 수 있도록 포장기기의 전면에 부착되는 원터치(one-touch)형 입력부를 나타낸 도면.
도3 은 본 발명에 의한 가스 조성비에 따라 변화하는 각 가스의 분압을 이용하여 가스 조성비를 제어하는 혼합가스 시스템의 개략적인 구성도를 나타낸 도면.
도4 는 본 발명에 의한 가스의 질량 및 분압을 이용하여 가스 조성비를 제어하는 혼합가스 시스템의 개략적인 구성도를 나타낸 도면이다.
현대의 농업 및 원예산업에서는, 고품질의 상품을 생산하는 것 뿐만 아니라, 유통과정에서 발생할 수 있는 손실을 최소화하는 것이 요구되고 있으며, 또한 유통형태에 있어서도 대량 박스 형태의 유통 보다는 산지에서 소비가 가능한 부위만을 바로 소포장하여 소비자에게 직접 전달할 수 있는 방식의 유통 형태가 확대되고 있다.
따라서, 유통과정에서 고유한 성분이 변질되지 않은 상태로 식품 재료의 고유의 향과 색 그리고 맛을 유지할 수 있는 포장방법이 대단히 중요하며, 특히 국민들의 문화수준의 향상과 생활건강에 대한 관심도가 증가됨에 따라 이로 인한 경제적 효과도 점차 증대되고 있다.
국내외적으로, 원예 농산물의 장기저장을 위해 예냉, 예조 처리는 물론 저온저장, 저장고의 대기환경을 조절하는 CA(Controlled Atmosphere) 저장, MA(Modified Atmosphere) 저장 등 다양한 저장방법이 개발되고 있으나, 이들 방법은 장기저장을 위한 수단으로 사용되고 있을 뿐 산지에서의 소포장을 위한 기술에는 적용되지 못하고 있다.
특히, Active MA 포장이란, 상술한 CA 저장과 MA 저장방법을 결합한 방법으로, 포장지 내에 산물을 넣을 때 임의로 조절된 혼합가스를 함께 충진 및 밀봉함으로써, 호흡 억제는 물론 병원균이나 생리장해, 외부로부터의 충격완화 등에 큰 효과를 얻을 수 있는 장점이 있다.
종래에는, 각각의 산물에 따른 특성에 알맞도록 이상과 같은 가스의 조성비율을 정확하게 제어하여 충진하고자 하였으나, 일반적인 압력 조절기로는 가스를 혼합하기가 매우 어렵고, 혼합된 가스를 구매하는 것은 일반 가스의 10 배 이상의 비용이 소비되었다.
용접 등 기체의 유량을 제어할 필요가 있는 분야에서, 이를 위해 MFC(Mass Flow Control)를 사용하고는 있으나, 이는 매우 고가의 비용이 소요되며 또한 기체 유량의 제어 정확도가 높지 않기 때문에, 이를 그대로 높은 정확도의 기체 유량 제어가 필요한 산물의 소포장에 사용할 수 없다.
특히, 산물의 포장을 위해 MFC(Mass Flow Control)를 그대로 사용하게 되면, 전체 조성비가 무게 비에 대해 5 % 이하의 소량을 사용하는 가스의 경우, ±10 % 이상의 편차가 발생하였다. 이러한 편차의 발생은 가스용기에서 분출되는 속도에 의한 것으로서, 이러한 가스 조성비의 편차는 소포장되는 산물의 이취발생 및 품질저하를 야기하게 된다.
따라서, 가스의 조성비에 따른 제어의 정확도가 우수하고, 취급이 간단하면서도 경제적인 혼합가스 시스템의 필요성이 증대되고 있다.
본 발명은 이상과 같은 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 가스 조성비에 따라 변화하는 각 가스의 질량 및 분압에 기초하여 가스의 유입을 조절함으로써, 가스의 조성비를 정확하게 제어할 수 있는 혼합가스 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 다양한 조성비율의 혼합가스를 용이하게 입력할 수 있는 혼합가스 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 제조 비용이 저렴하여 경제성이 우수한 혼합가스 시스템을 제공하는 것이다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 각각의 가스가 담겨있는 가스 용기, 가스 용기로부터의 공급 압력을 조절하는 압력조절부, 압력조절부에 의해 압력이 조절된 가스의 유량을 개폐하는 개폐부, 개폐부를 통과한 가스가 유입되는 혼합탱크, 혼합탱크에 설치되어 혼합탱크에 유입되는 가스의 질량을 측정하는 중량계, 및 중량계의 측정값에 따라 개폐부의 개폐를 제어하는 제어부를 구비하고, 제어부는, 혼합되는 각 가스에 대한 소정의 질량을 입력받고, 중량계에 의해 혼합탱크에 유입되는 가스의 질량이 소정의 질량에 이르는 것으로 판단되는 경우, 개폐부를 폐쇄하여 해당 가스의 유입을 차단하며, 이러한 동작을 혼합되는 각 가스에 대해 순차적으로 진행하는 혼합가스 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명은 각각의 가스가 담겨있는 가스 용기, 가스 용기로부터의 공급 압력을 조절하는 압력조절부, 압력조절부에 의해 압력이 조절된 가스의 유량을 개폐하는 개폐부, 개폐부를 통과한 가스가 유입되는 혼합탱크, 혼합탱크에 설치되어 혼합탱크에 유입되는 가스의 분압을 측정하는 압력센서, 및 압력센서의 측정값에 따라 개폐부의 개폐를 제어하는 제어부를 구비하고, 제어부는 혼합되는 각 가스에 대한 소정의 질량을 입력받아 이로부터 각 가스의 분압을 계산하며, 압력센서에 의해 혼합탱크에 유입되는 가스의 압력이 분압에 이르는 것으로 판단되는 경우, 개폐부를 폐쇄하여 해당 가스의 유입을 차단하며, 이러한 동작을 혼합되는 각 가스에 대해 순차적으로 진행하는 혼합가스 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명은 각각의 가스가 담겨있는 가스 용기, 가스 용기로부터의 공급 압력을 조절하는 압력조절부, 압력조절부에 의해 조절된 가스의 유입 압력을 설정하는 공압조절부, 공압조절부에 의해 유입 압력이 설정된 가스의 유량을 개폐하는 개폐부, 개폐부를 통과한 가스가 유입되는 혼합탱크, 혼합탱크에 설치되어 혼합탱크에 유입되는 가스의 질량을 측정하는 중량계, 혼합탱크에 설치되어 혼합탱크에 유입되는 가스의 분압을 측정하는 압력센서, 및 혼합되는 각 가스에 대한 소정의 질량을 입력받고 이로부터 각 가스의 분압을 계산하여 각 공압조절부의 압력을 설정하는 한편, 중량계 및 압력센서의 측정값에 따라 개폐부의 개폐를 제어하는 제어부를 구비하고, 제어부는 중량계 및 압력센서에 의해 혼합탱크에 유입되는 가스의 질량 및 분압이 소정의 질량 및 분압에 이른 것으로 판단되는 경우, 개폐부를 폐쇄하여 해당 가스의 유입을 차단하며, 이러한 동작을 혼합되는 각 가스에 대해 순차적으로 진행하는 혼합가스 시스템을 제공한다.
이에 의하면, 본 발명은 가스 조성비에 따라 변화하는 각 가스의 질량 및 분압에 기초하여 가스의 유입을 조절함으로써, 가스의 조성비를 정확하게 제어할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도1 은 본 발명에 의한 각 가스의 질량을 이용하여 가스 조성비를 제어하는 혼합가스 시스템의 개략적인 구성도를 나타낸 도면이다. 혼합될 가스로는 산소 (O2), 이산화탄소(CO2) 및 질소(N2) 를 사용하는 것으로 한다. 도1 의 혼합가스 시스템은, 혼합될 가스가 담겨있는 각 가스용기의 배출구에 설치되는 1차 압력게이지(101a, 101b, 101c), 가스의 압력을 정밀하게 제어하는 2차 정밀 압력게이지(102a, 102b, 102c), 가스의 유량을 개폐하는 솔레노이드 밸브(Solenoid Valve; 103a, 103b, 103c), 공급된 가스의 역류를 방지하는 체크 밸브(104a, 104b, 104c), 중간챔버(105), 및 가스가 혼합되어 저장되는 혼합탱크(106), 혼합탱크(106)에 설치되어 그 무게를 측정하는 중량계(107), 원하는 각 가스의 질량을 입력받는 한편, 중량계(107)로부터 그 측정값을 입력받고 이에 따라 솔레노이드 밸브(103a, 103b, 103c)를 제어하는 제어기(108), 및 혼합탱크(106)에 저장된 혼합가스를 제어기(108)의 제어에 따라 포장기기로 공급하는 솔레노이드 밸브(109)를 구비한다.
이때, 제어기(108)로는 프로그래머블 로직 컨트롤러(Programmable Logic Controller)를 사용하는 것으로 한다. 또한, 제어기(108)로 입력되는 가스 조성비는 포장의 대상이 되는 각 산물에 따라 달라질 수 있으며, 이를 위해 각 가스의 질량을 용이하게 입력할 수 있도록 도2a 또는 도2b 와 같은 모니터 상의 원터치(one-touch)형 입력부를 포장기기의 전면에 부착하도록 한다.
여기서, 도2a 는 각 가스의 질량을 임의로 입력할 수 있도록 한 것이며, 도2b 는 포장의 대상이 되는 산물에 따른 최적의 가스 조성비를 미리 입력하여 두고, 이후에는 단지 대상이 되는 산물만을 선택하도록 한 것이다.
한편, 이산화탄소의 경우, 가스의 기화점이 30 ℃ 이므로, 1차 압력게이지 (101b)에 기화기를 부착하여 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 중량계(107)는 정확도 0.1g 을 가진 전기저울을 이용하는 것으로 한다.
이하, 도1 의 혼합가스 시스템의 동작에 대해서 설명한다.
먼저, 1차 압력게이지(101a, 101b, 101c)를 이용하여 각 가스의 배출 압력을 대략적으로 제어한다. 이후, 2차 정밀 압력게이지(102a, 102b, 102c)는, 각 가스가 솔레노이드 밸브(103a, 103b, 103c)로 흘러들어가기 전에 각 가스의 공급압력을 정밀하게 제어한다.
제어기(108)로 사용되는 PLC 는, 예를 들면 입력된 가스의 질량비가 질소 42.9g, 이산화탄소 8.61g, 산소 6.2g 이라고 한다면, 먼저 솔레노이드 밸브(103a)를 개방하고 중간챔버(105)를 통해 혼합탱크(106) 내로 유입된 질소가스의 무게가 42.9g 에 이르렀다고 중량계(107)에 의해 판단되면, 솔레노이드 밸브(103a)를 폐쇄한다. 다음으로, 솔레노이드 밸브(103b)를 개방하여 이산화탄소를 유입시키고 혼합탱크(106) 내로 유입된 이산화탄소 가스의 무게가 중량계(107)에 의해 5g 에 이르렀다고 판단되면, 솔레노이드 밸브(103b)를 폐쇄한다. 마지막으로, 산소를 유입시키기 위해 솔레노이드 밸브(103c)를 개방하고, 혼합탱크(106) 내로 유입된 산소의 무게가 중량계(107)에 의해 5g 에 이르렀다고 판단되면, 솔레노이드 밸브(103c)를 폐쇄한다.
이상과 같이, 순차적으로 모든 가스가 혼합탱크(106)에 유입된 후에는, 혼합가스는 솔레노이드 밸브(109)를 통해 포장기기로 공급되게 된다.
이상에서는, 가스의 유입 순서가 질소, 이산화탄소, 산소의 순서로 유입되었으나, 반드시 이러한 순서에 따라 유입될 필요는 없다.
또한, 도1의 혼합가스 시스템에서는, 원하는 각 가스의 질량을 제어기가 입력받고 있으나, 반드시 이러한 방식으로 구성되어야만 하는 것은 아니고 별도의 입력장치를 구비하도록 할 수도 있다.
또한, 도1의 혼합가스 시스템에서는 가스의 유량을 개폐하기 위해 솔레노이드 밸브를 사용하고 있으나, 반드시 이에 국한되는 것은 아니며, 제어기에 의해 가스를 개폐할 수 있는 것이면 된다.
이상과 같은 도1 의 혼합가스 시스템에 의하면, 유입되는 각 가스의 질량에 의해 가스의 조성비를 정확하게 제어할 수 있어, 산물의 포장 기기에 사용하는 경우 각 산물의 특성에 따른 다양한 조성비의 혼합가스를 용이하게 생성할 수 있다.
또한, 각 가스의 질량을 조절할 수 있는 입력부가 포장기기의 전면에 원터치(one-touch)형으로 장착되어 있어, 포장 시 사용되는 각 가스의 조성비율을 용이하게 조절할 수 있다. 또한, 종래에 사용되던 고가의 MFC(Mass Flow Control)를 사용할 필요가 없어, 제조 비용이 저렴하며 경제적이다.
다음, 도3 을 참조하여 가스의 분압을 이용하여 가스 조성비를 제어하는 혼합가스 시스템에 대해 설명한다. 도3 은 본 발명에 의한 가스 조성비에 따라 변화하는 각 가스의 분압을 이용하여 가스 조성비를 제어하는 혼합가스 시스템의 개략적인 구성도를 나타낸 도면이다.
도3 의 혼합가스 시스템은, 도1 에서 사용된 유입 가스의 질량을 측정하는 중량계 대신에, 혼합탱크에 유입되는 각 가스의 분압을 측정하는 압력센서를 이용하여 가스의 조성비를 제어한다는 점을 제외하고는, 도1 의 혼합가스 시스템과 구성 및 동작이 유사하다. 따라서, 도3 에서 도1 과 동일한 구성요소에는 동일한 도면부호를 붙여 설명을 생략한다.
도3 에서 볼 수 있는 바와 같이, 도3 의 혼합가스 시스템은 압력센서(207)가 혼합탱크(106)에 부착되어 있다.
제어기(108)는 압력센서(207)를 통해 혼합탱크(106)로 유입되는 가스의 압력을 모니터링하게 되고, 각 가스에 설정된 소정의 압력에 도달하게 되면 솔레노이드 밸브(103a, 103b, 103c)를 폐쇄하여 각 가스의 공급유량을 조절함으로써, 가스 조성비를 정확하게 제어하게 된다.
이러한 도3 의 혼합가스 시스템의 동작에 대해 좀더 상세히 설명한다.
가스의 조성비가 질소 : 이산화탄소 : 산소 = 0.8 : 0.1 : 0.1 로 설정되고, 전체 혼합가스의 압력이 5 bar 라고 한다면, 제어기(108)는 먼저 솔레노이드 밸브(103a)를 개방하여 질소를 혼합탱크(106) 내로 유입시킨다. 이후, 압력센서(207)에 의해 혼합탱크(106) 내의 압력이 4 bar 에 이르렀다고 판단되면, 솔레노이드 밸브(103a)를 폐쇄한다. 다음으로, 솔레노이드 밸브(103b)를 개방하여 이산화탄소를 유입시키고, 압력센서(207)에 의해 혼합탱크(106) 내의 압력이 4.5 bar 에 이르렀다고 판단되면 솔레노이드 밸브(103b)를 폐쇄한다. 마지막으로, 산소를 유입시키기 위해 솔레노이드 밸브(103c)를 개방하고, 압력센서(207)에 의해 혼합탱크(106) 내의 압력이 5 bar 에 이르렀다고 판단되면 솔레노이드 밸브(103c)를 폐쇄한다.
이상과 같이, 순차적으로 모든 가스가 혼합탱크(106)에 유입된 후에는, 혼합가스는 솔레노이드 밸브(109)를 통해 포장기기로 공급되게 된다.
이상과 같은 도3 의 혼합가스 시스템에 의하면, 가스 조성비에 따른 각 가스의 분압에 의해 가스의 조성비를 정확하게 제어할 수 있어, 산물의 포장 기기에 사용하는 경우 포장되는 각 산물의 특성에 따른 다양한 조성비율의 혼합가스를 용이하게 생성할 수 있다.
다음으로는, 도4 를 참조하여 가스의 질량 및 분압을 이용하여 가스 조성비를 제어하는 혼합가스 시스템에 대해 설명한다. 도4 는 본 발명에 의한 가스의 질량 및 분압을 이용하여 가스 조성비를 제어하는 혼합가스 시스템의 개략적인 구성도를 나타낸 도면이다.
도4 의 혼합가스 시스템은, 도1 에서의 중량계와, 도3 에서의 압력센서를 모두 사용하여 가스의 조성비를 제어하는 것으로서, 또한 공압조절기(air pressure regulator; 307a, 307b, 307c)에 가스의 조성비에 따른 각 가스의 분압을 설정하고, 이에 따라 각 가스를 유입하도록 하고 있다.
그 이외의 도4 의 혼합가스 시스템의 구성 및 동작은, 도1 또는 도3 의 혼합가스 시스템의 구성 및 동작과 유사하다. 따라서, 도4 에서 도1 또는 도3 과 동일한 구성요소에는 동일한 도면부호를 붙여 설명을 생략한다.
도4 의 혼합가스 시스템에서, 제어기(108)는 가스 조성비에 따른 각 가스의 분압에 맞춰 공압조절기(307a, 307b, 307c)의 압력을 설정하는 한편, 중량계(107) 를 통해 혼합탱크(106)로 유입되는 가스의 질량을 판단하고, 압력센서(207)를 통해서는 유입되는 각 가스의 분압을 판단함으로써, 가스 조성비를 정확하게 제어할 수 있게 된다.
이하, 이러한 도4 의 혼합가스 시스템의 동작에 대해 좀더 상세히 설명한다.
예를 들면, 입력된 가스의 질량이 질소 40g, 이산화탄소 5g, 산소 5g 이고, 전체 혼합가스의 압력이 5 bar 라고 한다면, 제어기(108)로 사용되는 PLC 는 입력된 질소, 이산화탄소 및 산소의 값으로부터 각 가스의 분압을 계산하여 각 공압조절기(307a, 307b, 307c)를 각각 4bar, 4.5bar, 5bar 로 설정한다.
이후, 먼저 솔레노이드 밸브(103a)를 개방하고 중량계(107)에 의해 혼합탱크(106) 내로 유입되는 질소가스의 무게를 측정하는 한편, 혼합탱크(106)에 설치된 압력계(207)를 통해 질소가스의 분압을 측정한다.
혼합탱크(106)로 유입된 질소가스의 질량 및 압력이, 입력된 가스 조성비의 질량 및 분압에 이르렀다고 판단되면, 솔레노이드 밸브(103a)를 폐쇄한다. 이후, 제어기(108)는 이산화탄소 및 산소의 경우에도 이상과 동일한 방식으로 제어하여 혼합탱크(106)로 이산화탄소와 산소를 순차적으로 유입한다.
이상과 같이, 순차적으로 모든 가스가 혼합탱크(106)에 유입된 후에는, 혼합가스는 솔레노이드 밸브(109)를 통해 포장기기로 공급되게 된다.
이상과 같은 도3 의 가스의 질량 및 분압을 이용하여 가스 조성비를 제어하는 혼합가스 시스템에 의하면, 각 가스의 질량 및 분압에 의해 가스 조성비를 더욱 정확하게 제어할 수 있어, 산물의 포장 기기에 사용하는 경우 각 산물의 특성에 따 른 다양한 조성비율의 혼합가스를 용이하고 정확하게 생성할 수 있다.
또한, 종래에 사용되던 고가의 MFC(Mass Flow Control)를 사용하지 않고도 더욱 정확한 가스 조성비의 혼합가스를 얻을 수 있기 때문에, 제조 비용이 저렴하며 경제적이다.
이하, 표를 참조하여 도4 의 혼합가스 시스템을 이용하여 얻은 혼합가스의 조성비의 정확도를 살펴본다. 다음의 표들은 도4 의 혼합가스 시스템에 대해 온도범위를 27℃ 로 하는 한편, 압력범위를 변화시켜 얻은 혼합가스의 조성비를 나타낸 것이다.
이하의 표에서 E.M.V 는 도4 의 혼합가스 시스템을 이용하여 얻은 각 가스의 질량값을 의미하고, T.M.V 는 이상기체 법칙에 적용한 경우의 각 가스의 이론적인 질량값을 의미한다.
[표 1] 혼합가스 조성비 O2 : CO2 : N2 = 10 : 10 : 80
Figure 112004052667329-PAT00001
여기서, N2 는 0 ~ 0.8bar, CO2 는 0.81 ~ 0.9bar, 그리고 O2 는 0.91 ~ 1bar 의 압력에서 유입되었고, 실험이 실시된 온도는 27 ℃, 압력범위 : 0 ~ 1 bar 이다.
[표 2] 혼합가스 조성비 O2 : CO2 : N2 = 10 : 10 : 80
Figure 112004052667329-PAT00002
여기서, N2 는 0 ~ 1.6bar, CO2 는 1.61 ~ 1.8bar, 그리고 O2 는 1.81 ~ 2bar 의 압력에서 유입되었고, 실험이 실시된 온도는 27 ℃, 압력범위 : 0 ~ 2 bar 이다.
[표 3] 혼합가스 조성비 O2 : CO2 : N2 = 10 : 10 : 80
Figure 112004052667329-PAT00003
여기서, N2 는 0 ~ 2.4bar, CO2 는 2.4 ~ 2.7bar, 그리고 O2 는 2.7 ~ 3bar 의 압력에서 유입되었고, 실험이 실시된 온도는 27 ℃, 압력범위 : 0 ~ 3 bar 이다.
[표 4] 혼합가스 조성비 O2 : CO2 : N2 = 10 : 10 : 80
Figure 112004052667329-PAT00004
여기서, N2 는 0 ~ 4bar, CO2 는 4 ~ 4.5bar, 그리고 O2 는 4.5 ~ 5bar 의 압력에서 유입되었고, 실험이 실시된 온도는 27 ℃, 압력범위 : 0 ~ 5 bar 이다.
이상의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 도4 의 혼합가스 시스템에 의하면 매우 정확한 가스 조성비의 혼합가스를 얻을 수 있음을 알 수 있다.
이상의 내용은 본 발명을 예를 들어 설명한 것으로서, 본 발명은 상술한 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 권리는 첨부된 특허청구범위에 기재된 바에 따라 결정된다. 또한, 동 업계에 종사하는 자에 의하여 본 발명의 다양한 변형예들이 실시될 수 있으나, 이는 모두 본 발명의 권리 범위에 속하는 것임을 명백히 한다.
본 발명에 따른 혼합가스 시스템에 의하면, 가스 조성비에 따라 변화하는 각 가스의 질량 및 분압에 기초하여 가스의 유입을 조절함으로써, 가스의 조성비를 정확하게 제어할 수 있다.
또한, 다양한 조성비율의 혼합가스를 용이하게 입력할 수 있다.
또한, 고가의 MFC(Mass Flow Control)를 사용하지 않고도 더욱 정확한 가스 조성비의 혼합가스를 얻을 수 있기 때문에, 제조 비용이 저렴하며 경제적이다.

Claims (23)

  1. 가스를 혼합하는 시스템으로서,
    각각의 가스가 담겨있는 가스 용기;
    상기 가스 용기로부터의 공급 압력을 조절하는 압력조절부;
    상기 압력조절부에 의해 압력이 조절된 가스의 유량을 개폐하는 개폐부;
    상기 개폐부를 통과한 가스가 유입되는 혼합탱크;
    상기 혼합탱크에 설치되어 상기 혼합탱크에 유입되는 가스의 질량을 측정하는 중량계; 및
    상기 중량계의 측정값에 따라 상기 개폐부의 개폐를 제어하는 제어부를 구비하고,
    상기 제어부는, 혼합되는 각 가스에 대한 소정의 질량을 입력받고, 상기 중량계에 의해 상기 혼합탱크에 유입되는 가스의 질량이 상기 소정의 질량에 이르는 것으로 판단되는 경우, 상기 개폐부를 폐쇄하여 해당 가스의 유입을 차단하며, 이러한 동작을 상기 혼합되는 각 가스에 대해 순차적으로 진행하는 것을 특징으로 하는 혼합가스 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력조절부는, 상기 가스 용기로부터의 배출 압력을 대략적으로 조절하는 1차 압력게이지, 및 상기 1차 압력게이지에서 조절된 가스의 압력을 더욱 정밀 하게 제어하는 2차 정밀 압력게이지를 구비하는 것을 특징으로 하는 혼합가스 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 개폐부는, 솔레노이드 밸브인 것을 특징으로 하는 혼합가스 시스템.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 중량계는, 전기 저울인 것을 특징으로 하는 혼합가스 시스템.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는, 프로그래머블 로직 컨트롤러(Programmable Logic Controller)인 것을 특징으로 하는 혼합가스 시스템.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는, 각 가스의 질량을 용이하게 입력할 수 있도록 모니터 상의 원터치(one-touch)형 입력부를 갖는 것을 특징으로 하는 혼합가스 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 입력부가, 상기 제어부의 외부에 별도의 입력장치로 설치되는 것을 특징으로 하는 혼합가스 시스템.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 개폐부와 상기 혼합탱크의 사이에 상기 가스의 역류를 방지하는 체크 밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 혼합가스 시스템.
  9. 가스를 혼합하는 시스템으로서,
    각각의 가스가 담겨있는 가스 용기;
    상기 가스 용기로부터의 공급 압력을 조절하는 압력조절부;
    상기 압력조절부에 의해 압력이 조절된 가스의 유량을 개폐하는 개폐부;
    상기 개폐부를 통과한 가스가 유입되는 혼합탱크;
    상기 혼합탱크에 설치되어 상기 혼합탱크에 유입되는 가스의 분압을 측정하는 압력센서; 및
    상기 압력센서의 측정값에 따라 상기 개폐부의 개폐를 제어하는 제어부를 구비하고,
    상기 제어부는, 혼합되는 각 가스에 대한 소정의 질량을 입력받아 이로부터 각 가스의 분압을 계산하며, 상기 압력센서에 의해 상기 혼합탱크에 유입되는 가스의 압력이 상기 분압에 이르는 것으로 판단되는 경우, 상기 개폐부를 폐쇄하여 해당 가스의 유입을 차단하며, 이러한 동작을 상기 혼합되는 각 가스에 대해 순차적으로 진행하는 것을 특징으로 하는 혼합가스 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 압력조절부는, 상기 가스 용기로부터의 배출 압력을 대략적으로 조절하는 1차 압력게이지, 및 상기 1차 압력게이지에서 조절된 가스의 압력을 더욱 정밀하게 제어하는 2차 정밀 압력게이지를 구비하는 것을 특징으로 하는 혼합가스 시스템.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 개폐부는, 솔레노이드 밸브인 것을 특징으로 하는 혼합가스 시스템.
  12. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 제어부는, 프로그래머블 로직 컨트롤러(Programmable Logic Controller)인 것을 특징으로 하는 혼합가스 시스템.
  13. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 제어부는, 각 가스의 질량을 용이하게 입력할 수 있도록 모니터 상의 원터치(one-touch)형 입력부를 갖는 것을 특징으로 하는 혼합가스 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 입력부가, 상기 제어부의 외부에 별도의 입력장치로 설치되는 것을 특징으로 하는 혼합가스 시스템.
  15. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 개폐부와 상기 혼합탱크의 사이에 상기 가스의 역류를 방지하는 체크 밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 혼합가스 시스템.
  16. 가스를 혼합하는 시스템으로서,
    각각의 가스가 담겨있는 가스 용기;
    상기 가스 용기로부터의 공급 압력을 조절하는 압력조절부;
    상기 압력조절부에 의해 조절된 가스의 유입 압력을 설정하는 공압조절부;
    상기 공압조절부에 의해 유입 압력이 설정된 가스의 유량을 개폐하는 개폐부;
    상기 개폐부를 통과한 가스가 유입되는 혼합탱크;
    상기 혼합탱크에 설치되어 상기 혼합탱크에 유입되는 가스의 질량을 측정하는 중량계;
    상기 혼합탱크에 설치되어 상기 혼합탱크에 유입되는 가스의 분압을 측정하는 압력센서; 및
    혼합되는 각 가스에 대한 소정의 질량을 입력받고 이로부터 각 가스의 분압을 계산하여 각 공압조절부의 압력을 설정하는 한편, 상기 중량계 및 상기 압력센서의 측정값에 따라 상기 개폐부의 개폐를 제어하는 제어부를 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 중량계 및 상기 압력센서에 의해 상기 혼합탱크에 유입 되는 가스의 질량 및 분압이 상기 소정의 질량 및 상기 분압에 이른 것으로 판단되는 경우, 상기 개폐부를 폐쇄하여 해당 가스의 유입을 차단하며, 이러한 동작을 상기 혼합되는 각 가스에 대해 순차적으로 진행하는 것을 특징으로 하는 혼합가스 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 압력조절부는, 상기 가스 용기로부터의 배출 압력을 대략적으로 조절하는 1차 압력게이지, 상기 1차 압력게이지에서 조절된 가스의 압력을 더욱 정밀하게 제어하는 2차 정밀 압력게이지를 구비하는 것을 특징으로 하는 혼합가스 시스템.
  18. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
    상기 개폐부는, 솔레노이드 밸브인 것을 특징으로 하는 혼합가스 시스템.
  19. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
    상기 중량계는, 전기 저울인 것을 특징으로 하는 혼합가스 시스템.
  20. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
    상기 제어부는, 프로그래머블 로직 컨트롤러(Programmable Logic Controller)인 것을 특징으로 하는 혼합가스 시스템.
  21. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
    상기 제어부는, 각 가스의 질량을 용이하게 입력할 수 있도록 모니터 상의 원터치(one-touch)형 입력부를 갖는 것을 특징으로 하는 혼합가스 시스템.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 입력부가, 상기 제어부의 외부에 별도의 입력장치로 설치되는 것을 특징으로 하는 혼합가스 시스템.
  23. 제 1 항, 제 9 항 또는 제 16 항 중 어느 하나의 혼합가스 시스템을 사용한 포장기기.
KR1020040092564A 2004-11-12 2004-11-12 혼합가스 시스템 및 이를 사용한 포장기기 KR100601028B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040092564A KR100601028B1 (ko) 2004-11-12 2004-11-12 혼합가스 시스템 및 이를 사용한 포장기기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040092564A KR100601028B1 (ko) 2004-11-12 2004-11-12 혼합가스 시스템 및 이를 사용한 포장기기

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060046998A true KR20060046998A (ko) 2006-05-18
KR100601028B1 KR100601028B1 (ko) 2006-07-18

Family

ID=37149622

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040092564A KR100601028B1 (ko) 2004-11-12 2004-11-12 혼합가스 시스템 및 이를 사용한 포장기기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100601028B1 (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100867742B1 (ko) * 2007-10-31 2008-11-10 한국표준과학연구원 중량법을 이용한 혼합가스제조시스템
CN102748586A (zh) * 2012-07-24 2012-10-24 天津开发区合普工贸有限公司 多路气体精确比例密封混匀恒温恒压输送设备
KR101993404B1 (ko) * 2017-12-19 2019-09-30 주식회사 힘센기술 비굴착 상하수도 보수를 위한 정온정압식 튜브라이너 라이닝 장치 및 이를 이용한 상하수도 비굴착 보수 공법
KR20210078176A (ko) * 2019-12-18 2021-06-28 강원대학교산학협력단 포장용기 혼합가스 주입기
KR102374674B1 (ko) * 2021-02-09 2022-03-16 아비만엔지니어링 주식회사 제품 경량화 발포 시스템 및 제품 경량화 발포 성형 방법

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103342174B (zh) * 2013-06-24 2015-05-27 西安科技大学 一种预防煤粉自燃的快速包装方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100867742B1 (ko) * 2007-10-31 2008-11-10 한국표준과학연구원 중량법을 이용한 혼합가스제조시스템
CN102748586A (zh) * 2012-07-24 2012-10-24 天津开发区合普工贸有限公司 多路气体精确比例密封混匀恒温恒压输送设备
KR101993404B1 (ko) * 2017-12-19 2019-09-30 주식회사 힘센기술 비굴착 상하수도 보수를 위한 정온정압식 튜브라이너 라이닝 장치 및 이를 이용한 상하수도 비굴착 보수 공법
KR20210078176A (ko) * 2019-12-18 2021-06-28 강원대학교산학협력단 포장용기 혼합가스 주입기
KR102374674B1 (ko) * 2021-02-09 2022-03-16 아비만엔지니어링 주식회사 제품 경량화 발포 시스템 및 제품 경량화 발포 성형 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR100601028B1 (ko) 2006-07-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU731148B2 (en) Dynamic gas cylinder filling process
US7621302B2 (en) Coriolis dosing system for filling gas cylinders
US5243973A (en) Metering device for a liquid anesthetic via an intermediate container
US7390346B2 (en) System and apparatus for producing primary standard gas mixtures
US20110023879A1 (en) Ventilator Based On A Fluid Equivalent Of The "Digital To Analog Voltage" Concept
US20190354122A1 (en) Dynamic gas blending system and process for producing mixtures with minimal variation within tolerance limits and increased gas utilization
RU2005112558A (ru) Способ и система для регулирования плотности продукта
US10317269B2 (en) Flow rate verification unit
KR100601028B1 (ko) 혼합가스 시스템 및 이를 사용한 포장기기
AU731273B2 (en) Production of constant composition gas mixture streams
WO2008096101A2 (en) Fluid mixtures
JP2006264755A (ja) 流量計式液体充填装置
KR101062168B1 (ko) 가스혼합장치 및 이를 사용하는 육류포장방법
WO2001071258A3 (de) Klimaregelung für den transport und die lagerung von verderblichen gütern
JP2000511140A (ja) 容器の充填方法およびその装置
US20020020462A1 (en) Process and plant for the dynamic packaging of gases, especially those for medical use
CN105392870A (zh) 高压bf3/h2混合物的制备
US20110051546A1 (en) Fluid blending apparatus and process
JPH11105989A (ja) 流量充填装置およびその調整方法
US20120092950A1 (en) Low pressure drop blender
CN108534868A (zh) 一种气体动态稀释配气系统及其方法
KR100601026B1 (ko) 소포장 유통 전처리를 위한 혼합가스 시스템 및 이를사용한 포장기기
US5964094A (en) Method and apparatus for mixing liquefied gases
KR20240128881A (ko) 가스 혼합물을 컨디셔닝하기 위한 시설 및 방법
US3273348A (en) Process and apparatus for preparing gaseous mixtures

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120629

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130621

Year of fee payment: 8

LAPS Lapse due to unpaid annual fee