KR20120053225A - 질소퍼지장치를 이용한 온도챔버의 발화방지 시스템 및 이를 이용한 발화방지 방법 - Google Patents

질소퍼지장치를 이용한 온도챔버의 발화방지 시스템 및 이를 이용한 발화방지 방법 Download PDF

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Abstract

질소퍼지장치를 이용하여 온도챔버 내의 산소 농도를 조절할 수 있는 온도챔버의 발화방지 시스템 및 이를 이용한 발화방지 방법이 개시된다. 본 발명의 온도챔버의 발화방지 시스템은 온도챔버 내와 연결되어 흡입되는 공기의 탄화수소 농도 및 산소 농도를 감지하는 공기흡입장치; 상기 탄화수소 농도가 설정된 수준 이상인 경우에 상기 온도챔버의 전원을 차단하며, 상기 산소 농도에 따라 질소퍼지장치의 개폐 여부를 제어하는 제어부; 및 상기 제어부의 개폐신호에 따라 상기 온도챔버 내로 질소가스의 공급을 개폐하는 질소퍼지장치를 포함한다. 본 발명에 따르면, 온도챔버 내의 탄화수소(CH) 농도를 감지하여 설정된 수준 이상의 탄화수소 농도가 감지될 시에는 제어부에 의해 알람이 울리고, 온도챔버의 전원과 시험장비의 전원이 순차적으로 차단하여 발화를 방지할 수 있으며, 또한 질소퍼지장치를 이용하여 온도챔버 내의 산소 농도를 3~5%로 유지시켜 줌으로써 챔버 내의 발화를 사전에 방지할 수 있다.

Description

질소퍼지장치를 이용한 온도챔버의 발화방지 시스템 및 이를 이용한 발화방지 방법{EXPLOSION PROOF SYSTEM OF TEMPERATURE CHAMBER INTEGRATED WITH NITROGEN PURGE EQUIPMENT AND EXPLOSION PROOF METHOD OF USING THE SAME}
본 발명은 온도챔버의 발화방지 시스템 및 이를 이용한 발화방지 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 질소퍼지장치를 이용하여 온도챔버 내의 산소농도를 조절할 수 있는 온도챔버의 발화방지 시스템 및 이를 이용한 발화방지 방법에 관한 것이다.
온도챔버는 온도에 따라 부품, 재료 등의 시험편을 다양한 온도에 노출시켜 해당 시험편의 열적 내구특성을 조사하는 장치로서 부품, 재료 등의 사용환경에서의 적합성 및 신뢰성을 파악하기 위한 장치이다.
그런데, 시험편이 휘발성 물질인 경우에는 온도챔버의 고온 시험 중에는 발화의 위험성이 증가하므로, 시험 중에 발화를 근원적으로 방지할 수 있는 설비가 필요하다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 질소퍼지장치를 이용하여 온도챔버 내의 산소 농도를 조절할 수 있는 온도챔버의 발화방지 시스템 및 이를 이용한 발화방지 방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 온도챔버의 발화방지 시스템은 온도챔버 내와 연결되어 흡입되는 공기의 탄화수소 농도 및 산소 농도를 감지하는 공기흡입장치; 상기 탄화수소 농도가 설정된 수준 이상인 경우에 상기 온도챔버의 전원을 차단하며, 상기 산소 농도에 따라 질소퍼지장치의 개폐 여부를 제어하는 제어부; 및 상기 제어부의 개폐신호에 따라 상기 온도챔버 내로 질소가스의 공급을 개폐하는 질소퍼지장치를 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 공기흡입장치는 상기 온도챔버와 연결되는 공기 파이프; 상기 온도챔버에서 흡입된 공기에 들어있는 수분을 걸러주는 공기필터; 상기 온도챔버에서 흡입된 공기의 양을 표시하는 공기 흐름 미터기; 상기 온도챔버에서 일정량 이상의 공기를 흡입하도록 하는 공기펌프; 상기 흡입된 공기의 탄화수소 농도를 감지하는 탄화수소 센서; 및 상기 흡입된 공기의 산소 농도를 감지하는 산소 센서를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 질소퍼지장치는 액화질소가 들어있는 저장공간인 질소탱크; 상기 질소탱크에서 공급되는 질소 가스량을 조절하는 질소 레귤레이터; 상기 온도챔버 내로의 질소공급을 위해 질소 공급 라인을 개폐하는 전기식 질소밸브; 상기 질소공급라인의 개도량을 조절하는 기계식 질소밸브; 상기 온도챔버 내로의 공급되는 질소의 양을 표시하는 질소 흐름 미터기; 및 상기 온도챔버 내로 질소공급을 위해 연결되는 통로인 질소 파이프를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 전기식 질소 밸브는 상기 온도챔버에 항상 일정한 량의 질소가스를 공급하는 제1 전기식 질소밸브; 상기 온도챔버의 초기 동작시에 다량의 질소가스를 공급하여, 온도챔버의 초기 동작시 많은 량의 산소를 빠른 시간 내에 감소시키는 제2 전기식 질소밸브; 및 상기 제2 전기식 질소 밸브를 통해 공급되는 질소량이 부족할 시, 수시로 개폐되는 제3 전기식 질소밸브로 구성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 온도챔버에는 상기 감지된 탄화수소 농도 및 산소 농도를 디스플레이하는 표시부를 더 포함할 수 있다.
상기 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 질소퍼지장치를 포함하는 온도챔버의 발화방지 방법은 온도챔버 내에서 공기를 흡입하는 단계; 상기 흡입된 공기의 탄화수소 농도를 감지하는 단계; 상기 흡입된 공기의 산소 농도를 감지하는 단계; 상기 탄화수소 농도가 설정된 수준 이상인 경우에 상기 온도챔버의 전원을 차단하는 단계; 및 상기 산소 농도에 따라서 상기 온도챔버로 질소를 공급하는 질소퍼지장치를 개폐하는 단계를 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 질소퍼지장치를 이용하여 온도챔버 내의 산소 농도를 3~5%로 유지하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 온도챔버 내의 탄화수소(CH) 농도를 감지하여 설정된 수준 이상의 탄화수소 농도가 감지될 시에는 제어부에 의해 알람이 울리고, 온도챔버의 전원과 시험장비의 전원이 순차적으로 차단하여 발화를 방지할 수 있다.
또한, 질소퍼지장치를 이용하여 온도챔버 내의 산소 농도를 3~5%로 유지시켜 줌으로써 챔버 내의 발화를 사전에 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 온도챔버의 발화방지 시스템를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 온도챔버의 발화방지 시스템를 나타내는 도면이다.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
본 발명의 발화방지 장치는 탄화수소(CH)와 산소(O2)의 농도를 측정하는 공기흡입장치와 감지된 산소의 농도에 의하여 측정된 산소량에 의하여 작동이 제어되는 질소퍼지장치로 구성된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 온도챔버의 발화방지 시스템를 나타내는 도면이다. 본 발명의 발화방지 시스템은 탄화수소(CH)와 산소(O2)의 농도를 측정하는 공기흡입장치와 감지된 산소의 농도에 의하여 측정된 산소량에 의하여 제어부에 의해 작동이 제어되는 질소퍼지장치로 구성된다.
도 1을 참조하면, 공기흡입장치는 온도챔버(1, Temperature chamber) 내에 연결되어 온도챔버(1) 내의 공기가 들어오는 공기 파이프(11, Air Pipe), 온도챔버(1) 내에서 흡입된 공기의 수분을 걸러주는 공기 필터(12, Air filter), 흡입된 공기의 양을 표시하는 공기 흐름 미터기(13, Air flow meter), 일정한 공기의 양을 흡입하는 공기 펌프(14, Air pump), 흡입된 공기 내에 함유되어 있는 탄화수소(CH) 농도를 감지하는 탄화수소 센서(15, CH sensor), 흡입된 공기 내에 함유되어 있는 산소 농도를 감지하는 산소 센서(16, Oxygen sensor)로 구성된다.
제어부(10)는 탄화수소 센서(15) 및 산소 센서(16)에서 감지된 탄화수소 및 산소의 농도에 따라 질소퍼지장치와 온도챔버(1)를 제어하며, 감지된 탄화수소 및 산소의 농도는 표시부(5)에서 디스플레이된다.
온도챔버(1)에서 흡입되는 공기량이 부족한 경우에는 산소센서(16)의 감지 능력의 저하로 산소 농도의 정확한 값을 감지하기 어려울 수 있으므로, 공기펌프(14)를 이용하여 온도챔버(1)의 공기를 공기 파이프(11)로 흡입한다.
흡입된 공기에 함유되어 있는 수분은 공기 필터(12)를 통해 걸러지며, 걸러진 공기는 공기 흐름 미터기(13)를 통하여 표시된다. 걸러진 공기의 양이 부족할 시 정확한 산소 농도 값을 감지하기 어려워지며, 이 경우 제어부(10)에 의해 온도챔버(1)의 전원이 차단된다.
공기 흐름 미터기(13)를 통한 공기는 공기 펌프(14)를 거쳐 탄화수소 센서(15)와 산소 센서(16)로 들어가게 된다.
탄화수소 센서(15)에 의해 감지된 탄화수소의 농도는 제어부(10)에 전달되고, 이는 표시부(5)에 디스플레이된다. 설정된 수준 이상의 탄화수소 농도가 감지될 시에는 제어부(10)에 의해 알람이 울리고, 온도챔버(1)의 전원과 시험장비의 전원이 순차적으로 차단된다.
산소 센서(16)에 의해 감지된 산소 농도는 제어부(10)에 전달되고 이는 표시부(5)에 디스플레이된다. 또한, 산소 센서(16)에 의해 감지된 산소 농도는 제어부(10)에 의해 후술하는 질소퍼지장치 내의 질소 밸브(23)의 개폐 여부를 제어한다.
제1 실시예에 따른 질소퍼지장치는 퍼지밸브가 1개이며, 액화질소가 들어있는 저장공간인 질소 탱크(21, Nitrogen tank), 공급되는 질소량을 조절하는 질소 레귤레이터(22, Nitrogen regulator), 온도챔버 내로의 질소공급을 위해 질소 공급 라인을 개폐하는 전기식 질소 밸브(23, Electrical Nitrogen Valve), 질소공급라인의 개도량을 조절하는 기계식 질소 밸브(24, Mechanical Nitrogen Valve), 온도챔버(1) 내로 공급되는 질소의 양을 표시하는 질소 흐름 미터기(25, Nitrogen Flow Meter), 온도챔버(1) 내로 질소 공급을 위해 연결되는 통로인 질소 파이프(26, Nitrogen pipe)로 구성된다.
상술한 공기흡입장치의 산소 센서(16)에서 감지된 산소 농도 값에 따라 제어부(10)는 질소 공급을 위해 전기식 질소 밸브(23)의 개폐를 제어하며, 질소는 액화 질소탱크(21) 및 레귤레이터(22)를 통해 공급된다. 즉, 질소탱크(21)로부터 공급된 질소는 질소 레귤레이터(22)에 의해 적정한 양이 조절되며, 질소 레귤레이터(22)를 통해 들어온 질소가스는 전기식 질소밸브(23)와 기계식 질소밸브(24)의 개폐에 의해 온도 챔버(1) 내로 유입되며, 그 양은 질소 흐름 미터기(25)에 의해 표시된다.
전기식 질소밸브(23)의 개폐 여부는 상술한 공기 흡입 시스템에 의해 측정된 산소량에 따라 제어부(10)에 의해 결정된다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 온도챔버의 발화방지 시스템을 나타내는 도면이다. 본 발명의 발화방지 시스템은 탄화수소(CH)와 산소(O2)의 농도를 측정하는 공기흡입장치와 감지된 산소의 농도에 의하여 측정된 산소량에 의하여 제어부에 의해 작동이 제어되는 질소퍼지장치로 구성되며, 공기흡입장치는 제1 실시예와 동일하다.
도 2를 참조하면, 공기흡입장치는 온도챔버(1, Temperature Chamber) 내에 연결되어 온도챔버(1) 내의 공기가 들어오는 공기 파이프(11, Air Pipe), 온도챔버(1) 내에서 흡입된 공기의 수분을 걸러주는 공기 필터(12, Air Filter), 흡입된 공기의 양을 표시하는 공기 흐름 미터기(13, Air Flow Meter), 일정한 공기의 양을 흡입하는 공기 펌프(14, Air Pump), 흡입된 공기 내에 함유되어 있는 탄화수소(CH) 농도를 감지하는 탄화수소 센서(15, CH Sensor), 흡입된 공기 내에 함유되어 있는 산소 농도를 감지하는 산소 센서(16, Oxygen Sensor)로 구성된다.
제어부(10)는 탄화수소 센서(15) 및 산소 센서(16)에서 감지된 탄화수소 및 산소의 농도에 따라 질소퍼지장치와 온도챔버(1)를 제어하며, 감지된 탄화수소 및 산소의 농도는 표시부(5)에서 디스플레이된다.
온도챔버(1)에서 흡입되는 공기량이 부족한 경우에는 산소센서(16)의 감지 능력의 저하로 산소 농도의 정확한 값을 감지하기 어려울 수 있으므로, 공기펌프(14)를 이용하여 온도챔버(1)의 공기를 공기 파이프(11)로 흡입한다.
흡입된 공기에 함유되어 있는 수분은 공기 필터(12)를 통해 걸러지며, 걸러진 공기는 공기 흐름 미터기(13)를 통하여 표시된다. 걸러진 공기의 양이 부족할 시 정확한 산소 농도 값을 감지하기 어려워지며, 이 경우 제어부(10)에 의해 온도챔버(1)의 전원이 차단된다.
공기 흐름 미터기(13)를 통한 공기는 공기 펌프(14)를 거쳐 탄화수소 센서(15)와 산소 센서(16)로 들어가게 된다.
탄화수소 센서(15)에 의해 감지된 탄화수소의 농도는 제어부(10)에 전달되고, 이는 표시부(5)에 디스플레이된다. 설정된 수준 이상의 탄화수소 농도가 감지될 시에는 제어부(10)에 의해 알람이 울리고, 온도챔버(1)의 전원과 시험장비의 전원이 순차적으로 차단된다.
산소 센서(16)에 의해 감지된 산소 농도는 제어부(10)에 전달되고 이는 표시부(5)에 디스플레이된다. 또한, 산소 센서(16)에 의해 감지된 산소 농도는 제어부(10)에 의해 후술하는 질소퍼지장치 내의 질소 밸브(33)의 개폐 여부를 제어한다.
제2 실시예에 따른 질소퍼지장치는 퍼지밸브가 3개이며, 액화질소가 들어있는 저장공간인 질소 탱크(31, Nitrogen tank), 공급되는 질소량을 조절하는 질소 레귤레이터(32, Nitrogen regulator), 온도챔버(1) 내로의 질소공급을 위해 질소 공급 라인을 개폐하는 제1 전기식 질소밸브(331), 제2 전기식 질소밸브(332), 및 제3 전기식 질소밸브(333)로 이루어진 전기식 질소 밸브(33, Electrical Nitrogen Valve), 질소공급라인의 개도량을 조절하는 제1 기계식 질소밸브(341), 제2 기계식 질소밸브(342) 및 제3 기계식 질소밸브(343)로 이루어진 기계식 질소 밸브(34, Mechanical Nitrogen Valve), 온도챔버(1) 내로 공급되는 질소의 양을 표시하는 제1 질소 흐름 미터기(351), 제2 질소 흐름 미터기(352), 제3 질소 흐름 미터기(353)로 이루어진 질소 흐름 미터기(35, Nitrogen Flow Meter), 온도챔버(1) 내로 질소 공급을 위해 연결되는 통로인 질소 파이프(36, Nitrogen pipe)로 구성된다.
상술한 공기흡입장치의 산소 센서(16)에서 감지된 산소 농도 값에 따라 제어부(10)는 질소 공급을 위해 전기식 질소 밸브(33)의 개폐를 제어하며, 질소는 액화 질소탱크(31) 및 레귤레이터(32)를 통해 공급된다. 즉, 질소탱크(31)로부터 공급된 질소는 질소 레귤레이터(32)에 의해 적정한 양이 조절되며, 질소 레귤레이터(32)를 통해 들어온 질소가스는 전기식 질소밸브(33)와 기계식 질소밸브(34)의 개폐에 의해 온도 챔버(1) 내로 유입되며, 그 양은 질소 흐름 미터기(35)에 의해 표시된다.
제2 실시예에서는 질소가스의 정밀하고 효율적인 제어를 위하여 3개의 전기식 질소 밸브(331, 332, 333), 3개의 기계식 질소밸브(341, 342). 343), 및 3개의 질소 흐름 미터기(351, 352, 353)가 사용된다.
제1 전기식 질소 밸브(331)는 미세한 양의 질소가스를 공급하며, 온도챔버(1)가 켜져 있는 동안에는 항상 공급된다. 온도챔버(1)가 시험하는 기간 동안에는 원하는 산소 농도를 정확하게 유지하기 위한 역할을 한다. 즉, 온도챔버(1) 내의 산소 농도를 3-5% 로 유지시켜 챔버 내의 발화를 방지할 수 있다.
제2 전기식 질소밸브(332)는 온도챔버(1)의 초기 동작시 많은 양의 산소를 빠른 시간 내에 감소시키는 역할을 한다. 정해진 일정 수준까지 산소 농도를 감소시킨 후에 공급을 멈춘다.
제3 전기식 질소밸브(333)는 일정량의 질소 가스를 공급하며, 제2 전기식 질소 밸브(332)를 통해 공급되는 질소량이 부족할 시, 수시로 개폐되어 원하는 산소 농도를 유지시켜 준다.
상술한 전기식 질소밸브(33)의 개폐 여부는 상술한 공기 흡입 시스템에 의해 측정된 산소량에 따라 제어부(10)에 의해 결정된다.
1: 온도챔버 10: 제어부
11: 공기 파이프 12: 공기필터
13: 공기 흐름 미터기 14: 공기 펌프
15: 탄화수소 센서 16: 산소 센서
21, 31: 질소탱크 22, 32: 질소 레귤레이터
23, 33: 전기식 질소밸브 24, 34: 기계식 질소밸브
25, 35: 질소 흐름 미터기 26, 36: 질소 파이프

Claims (9)

  1. 온도챔버 내와 연결되어 흡입되는 공기의 탄화수소 농도 및 산소 농도를 감지하는 공기흡입장치;
    상기 탄화수소 농도가 설정된 수준 이상인 경우에 상기 온도챔버의 전원을 차단하며, 상기 산소 농도에 따라 질소퍼지장치의 개폐 여부를 제어하는 제어부; 및
    상기 제어부의 개폐신호에 따라 상기 온도챔버 내로 질소가스의 공급을 개폐하는 질소퍼지장치를 포함하는 온도챔버의 발화방지 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공기흡입장치는,
    상기 온도챔버와 연결되는 공기 파이프;
    상기 온도챔버에서 일정량 이상의 공기를 흡입하도록 하는 공기펌프;
    상기 흡입된 공기의 탄화수소 농도를 감지하는 탄화수소 센서; 및
    상기 흡입된 공기의 산소 농도를 감지하는 산소 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도챔버의 발화방지 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 온도챔버에서 흡입된 공기에 들어있는 수분을 걸러주는 공기필터; 및
    상기 온도챔버에서 흡입된 공기의 양을 표시하는 공기 흐름 미터기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도챔버의 발화방지 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 질소퍼지장치는,
    액화질소가 들어있는 저장공간인 질소탱크;
    상기 온도챔버 내로의 질소공급을 위해 질소 공급 라인을 개폐하는 전기식 질소밸브; 및
    상기 온도챔버 내로 질소공급을 위해 연결되는 통로인 질소 파이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도챔버의 발화방지 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 질소탱크에서 공급되는 질소 가스량을 조절하는 질소 레귤레이터;
    상기 질소공급라인의 개도량을 조절하는 기계식 질소밸브; 및
    상기 온도챔버 내로 공급되는 질소의 양을 표시하는 질소 흐름 미터기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도챔버의 발화방지 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전기식 질소 밸브는,
    상기 온도챔버에 항상 일정한 량의 질소가스를 공급하는 제1 전기식 질소밸브;
    상기 온도챔버의 초기 동작시에 다량의 질소가스를 공급하여, 온도챔버의 초기 동작시 많은 량의 산소를 빠른 시간 내에 감소시키는 제2 전기식 질소밸브; 및
    상기 제2 전기식 질소 밸브를 통해 공급되는 질소량이 부족할 시, 수시로 개폐되는 제3 전기식 질소밸브로 구성되는 것을 특징으로 하는 온도챔버의 발화방지 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 온도챔버에는 상기 감지된 탄화수소 농도 및 산소 농도를 디스플레이하는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도챔버의 발화방지 시스템.
  8. 온도챔버 내에서 공기를 흡입하는 단계;
    상기 흡입된 공기의 탄화수소 농도를 감지하는 단계;
    상기 흡입된 공기의 산소 농도를 감지하는 단계;
    상기 탄화수소 농도가 설정된 수준 이상인 경우에 상기 온도챔버의 전원을 차단하는 단계; 및
    상기 산소 농도에 따라서 상기 온도챔버로 질소를 공급하는 질소퍼지장치를 개폐하는 단계를 포함하는 질소퍼지장치를 포함하는 온도챔버의 발화방지 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 질소퍼지장치를 이용하여 온도챔버 내의 산소 농도를 3~5%로 유지하는 것을 특징으로 하는 질소퍼지장치를 포함하는 온도챔버의 발화방지 방법.
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