KR20130001594A

KR20130001594A - 배기가스 성분 측정장치

Info

Publication number: KR20130001594A
Application number: KR1020110062451A
Authority: KR
Inventors: 박경원
Original assignee: 주식회사 현대케피코
Priority date: 2011-06-27
Filing date: 2011-06-27
Publication date: 2013-01-04

Abstract

본 발명은 배기가스 성분 측정장치에 관한 것으로, 샘플링 백(50)에 가스 성분 측정용의 제1가스튜브(30) 뿐만 아니라, 퍼지용 제2가스튜브(60)가 연결되고, 상기 제2가스튜브(60)를 개폐할 수 있는 밸브(70)가 구비된다.
따라서, 실험 종료 후, 도입관(10)을 통해 퍼지용 공기를 불어 넣음으로써 샘플링 백(50)의 잔류가스를 배기가스 도입 경로로 재배출할 필요 없이, 상기 제2가스튜브(60)를 통해 배출할 수 있게 되므로 신속하고 확실한 잔류가스의 퍼지가 이루어진다.
또한, 상기 이유에 의해 배기가스 도입경로로 이용되는 튜브류가 배기가스에 노출되는 정도가 감소됨으로써 수명이 증가되는 효과가 있다.

Description

배기가스 성분 측정장치{apparatus for measuring ingredient of exhaust gas}

본 발명은 배기가스 성분 측정장치에 관한 것으로, 특히 샘플링 백을 이용하는 배기가스 성분 측정장치에 관한 것이다.

자동차는 엔진으로 연료와 공기를 공급하여 연료를 연소시키고, 이때 발생하는 에너지를 기구적 운동에너지로 전환시켜 주행하게 되며, 연소가스는 배기가스로서 대기중으로 배출하고 있다.

그러나, 환경오염이 심화되면서 자동차 배기가스 내 유해성분에 대한 규제가 날로 강력해지고 있기 때문에 그 대책 강구를 위해서 배기가스의 성분을 측정하는 실험을 많이 실시하고 있다.

또한, 엔진의 연료 연소상태 파악을 위해서도 배기가스의 성분을 측정하는 것이 필요한 바, 배기가스 성분 측정장치가 개발되어 사용되고 있다.

한편, 배기가스는 엔진 운전 상태에 따라 유량 및 성분 변화가 과도하기 때문에 차량의 배기파이프에서 어느 한 시점에 측정된 값은 기술적으로 의미 있는 데이터가 되지 못한다. 따라서, 배기가스를 대기로 희석한 후 그 희석가스(이하, '배기가스'로 지칭한다.)를 정용량으로 샘플링 하여 그에 포함된 가스 성분을 측정하고 있으며, 상기와 같이 정용량 샘플링을 위해 샘플링 백(sampling bag)을 이용하고 있다.

그런데, 상기 샘플링 백을 이용한 배기가스 성분 측정장치는 측정 대상이 되는 배기가스를 샘플링 백의 내부로 포집하였다가 배출하는 과정을 반복해야만 하고, 또한 실험 종료후 또는 다음 실험을 준비하기 위해서 공기를 공급하여 내부에 잔존하는 배기가스를 모두 배출(purge)해 내야 하는 과정을 반복함으로써 샘플링 백과 튜브 등이 쉽게 오염되어 수명이 감소되고, 또한 퍼지 과정에 시간이 많이 소요되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 샘플링 백과 튜브의 오염도가 감소되고, 보다 신속하고 완벽한 퍼지가 이루어질 수 있도록 된 배기가스 성분 측정장치를 제공함에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 가스가 도입되는 도입관과;

상기 도입관에 연결된 가스분석기와;

상기 가스분석기에 연결된 제1가스튜브와;

상기 제1가스튜브에 연결되고, 외부에 대해 밀폐공간을 형성하는 샘플링 백과;

상기 샘플링 백과 상기 가스분석기를 연결하는 제2가스튜브와;

상기 제2가스튜브와 상기 가스분석기의 연결부에 설치된 밸브와;

상기 가스분석기에 설치된 배출관;을 포함한다.

또한, 상기 샘플링 백의 내부에 방사튜브가 내장되고, 상기 방사튜브에 상기 제1가스튜브가 연결된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 방사튜브는 상호 연결된 복수의 환상관이고, 상기 환상관의 원주방향을 따라 다수의 구멍이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 밸브는 상기 가스분석기에서 가스 성분 분석이 이루어지는 동안 닫힌 상태를 유지하고, 상기 도입관을 통해 퍼지가스가 주입되는 퍼지시에는 개방상태로 전환되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가스분석기는 배기가스 도입시 가스 성분 측정을 실시하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가스분석기는 배기가스가 상기 샘플링 백에서 혼합된 후, 재배출될때 가스 성분 측정을 실시하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가스분석기는 배기가스 도입시 가스 성분을 측정하고, 이후 배기가스 재배출시 가스 성분을 측정하며, 상기 가스분석기로부터 전달된 두 측정치의 평균값이 최종 가스 성분값으로 취해지는 것을 특징으로 한다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따르면, 실험 종료 후, 샘플링 백 및 튜브류에 잔류하는 가스를 퍼지할때 상기 제2가스튜브를 이용하여 즉시 퍼지를 실시할 수 있다. 즉, 샘플링 백에 잔존하는 배기가스를 다시 도입경로를 통해 배출할 필요가 없기 때문에 도입경로를 이루는 튜브류 및 상기 샘플링 백이 배기가스에 노출되는 횟수 및 시간이 감소함으로써 이들의 오염도가 감소되고, 이에 상기 부품들의 수명이 증가된다.(오염도가 심해지면 측정치에 오류가 발생할 수 있으므로 부품을 교환해야 한다.)

또한, 상기와 같이 잔류가스를 도입경로를 통해 배출하지 않고 퍼지 전용으로 마련된 상기 제2가스튜브를 통해 즉시 배출함으로써 퍼지 시간이 단축되는 효과가 있으며, 퍼지 가스가 내부 잔류가스를 경로를 따라 일방향으로 밀어내는 방식으로 퍼지가 이루어짐으로써 보다 완벽하게 잔류가스의 제거가 이루어지는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 배기가스 성분 측정장치는 도입경로를 통한 배기가스 재배출시 뿐만 아니라, 최초 배기가스 도입시에도 성분 측정을 실시하고, 그 각각의 경우에 산출된 값을 최종값으로 취하거나, 상기 각 경우에 산출된 두 값의 평균값을 최종값으로 취함으로써 보다 다양한 데이터를 획득할 수 있다.

도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 배기가스 성분 측정장치의 구성도로서,
도 1은 샘플링 백에 배기가스가 주입되는 상태를 도시한 도면,
도 2는 샘플링 백에서 배기가스가 배출되는 상태를 도시한 도면,
도 3은 샘플링 백의 퍼지 상태를 도시한 도면이다.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 가스가 도입되는 도입관(10)과, 상기 도입관(10)에 연결된 가스분석기(20)와, 상기 가스분석기(20)에 연결된 제1가스튜브(30)와, 상기 제1가스튜브(30)에 연결된 방사튜브(40)와, 상기 방사튜브(40)를 내장하고 외부에 대해 밀폐공간을 형성하는 샘플링 백(50)과, 상기 샘플링 백(50)과 상기 가스분석기(20)를 연결하는 제2가스튜브(60)와, 상기 제2가스튜브(60)와 상기 가스분석기(20)의 연결부에 설치된 밸브(70)와, 상기 가스분석기(20)에 설치된 배출관(80)을 포함한다.

상기 도입관(10)에는 공기와 혼합되어 희석된 배기가스가 도입된다. 또한, 후술할 샘플링 백(50)의 퍼지를 위해서 퍼지가스로 사용되는 공기만 도입될 수도 있다.

상기 가스분석기(20)에는 배기가스에 포함된 각종 가스 성분을 감지하는 센서들이 장착되어 있다. 예를 들어, 산소(O₂), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO₂), 황산화물(SO_x), 질소산화물(NO_x) 등을 검출할 수 있는 센서들이 선택적으로 구비된다.

상기 센서들에서 발생한 측정신호는 전자제어유니트(컴퓨터)로 전달되어 기입력되어 있는 계산 프로그램에 의해 각 성분들의 양을 나타내는 수치값으로 산출된다.

한편, 상기 제1가스튜브(30)의 배출구는 상기 샘플링 백(50)의 일단을 관통하여 상기 방사튜브(40)에 연결된다. 즉, 상기 제1가스튜브(30)에서 배출된 배기가스는 상기 방사튜브(40)로 공급된다.

상기 방사튜브(40)는 환상의 관으로서, 통상 2개가 연결되어 '8'자 형상의 관로를 구성하고 있으며, 몸체의 원주방향을 따라서 일정 간격으로 다수의 구멍(41)이 형성되어 있다.

상기 제2가스튜브(60)는 상기 샘플링 백(50)에서 상기 제1가스튜브(30) 관통 부분의 반대쪽 부분에 일단이 연결되고, 타단은 상기 가스분석기(20)에 연결된다.

상기 제2가스튜브(60)와 상기 가스분석기(20)의 연결부분에는 상기 제2가스튜브(60)의 출구를 개폐할 수 있도록 상기 밸브(70)가 설치되며, 상기 밸브(70)는 상기 전자제어유니트에 의해 상기 샘플링 백(50)의 퍼지시 개방되고 그 외의 상태에서는 닫힌 상태를 유지하도록 제어된다.

상기와 같은 구성에 의하여, 상기 도입관(10)으로 도입된 배기가스는 상기 분석기(20)를 거치고, 이어 상기 제1가스튜브(30)를 통해 상기 방사튜브(40)로 공급되며, 상기 방사튜브(40)에 형성된 구멍(41)을 통해 상기 샘플링 백(50) 내부로 배출된다.

이와 같이 배기가스가 환상의 방사튜브(40) 전체에 걸쳐 형성된 다수의 구멍(41)을 통해 배출되므로 배기가스의 혼합이 원활히 이루어져 샘플링 백(50) 전체에 있어서 배기가스의 균질성이 향상되며, 이는 측정 데이터의 신뢰성을 향상시키는 역할을 한다.

상기와 같이 샘플링 백(50)으로의 배기가스 정량 주입이 완료되면, 이후에는 상기 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 배기가스를 주입 경로의 역방향으로 배출한다. 이러한 배출작용은 상기 도입관(10) 또는 상기 가스분석기(20)에 연결된 별도의 흡입펌프(도시하지 않음)를 작동시킴으로써 이루어진다.

상기 흡입펌프가 작동되면, 샘플링 백(50)내의 배기가스는 상기 구멍(41)들을 통해 방사튜브(40)로 유입된 후, 상기 제1가스튜브(30)를 거쳐 상기 가스분석기(20)로 재유입되며, 이후 상기 도입관(10)을 통해 배출된다. 가스성분의 측정은 이 시점에서 이루어진다. 즉, 샘플링 백(50)으로 주입되었다가 혼합을 통해 균질화된 배기가스가 상기 가스분석기(20)를 통과하여 배출될 때 각 센서로부터 발생되는 측정신호로써 성분량을 산출하게 된다.

그러나, 반드시 이에 한정될 필요는 없으며, 가스 도입 과정에서도 가스 성분 측정을 실시할 수 있음은 물론이다.

또한, 상기와 같이, 가스 도입 과정에서 측정, 산출된 성분량과 이후, 상기와 같이 배출되는 시점에 측정, 산출된 성분량의 평균을 최종 산출값으로 취할 수도 있다.

이와 같이, 다양한 방법으로 획득된 성분값들은 실시된 실험 특성에 따라 적절히 선택되어 사용될 수 있다.

한편, 해당 실험이 종료되고, 또 다른 특성을 가진 배기가스의 성분을 측정할 경우나, 실험을 완전히 종료할 경우에는 상기 샘플링 백(50) 및 튜브들에 잔존하는 배기가스를 완전히 제거해야만 한다.

이때는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 밸브(70)를 닫힌 상태에서 개방 상태로 전환(퍼지시 상기 전자제어유니트에 의해 자동 전환됨, 물론 수동조작장치를 부가하여 수동으로 전환할 수도 있다.)하고, 상기 도입관(10)을 통해 고압으로 공기를 불어 넣는다.

상기 도입관(10)으로 주입된 공기는 가스분석기(20), 제1가스튜브(30), 방사튜브(40), 샘플링 백(50), 제2가스튜브(60), 밸브(70), 가스분석기(20)를 순차적으로 거쳐 최종적으로 상기 배출관(80)을 통해 대기중으로 배출된다.

상기와 같이 퍼지가스로서 공급되는 공기에 의해 튜브류와 상기 샘플링 백(50)내에 잔존하는 배기가스가 신속하게 배출된다.

상기와 같이 본 발명은, 실험 종료 후 내부 잔류가스를 퍼지할때 먼저 잔류가스를 배기가스 도입경로를 통해 흡입 배출하고, 이후 공기(퍼지가스)를 재 도입하여 퍼지를 실시할 필요가 없어진다. 즉, 실험 종료후 상기 밸브(70)를 개방하고, 도입관(10)을 통해 공기를 주입함으로써 즉시 잔류가스의 퍼지를 실시할 수 있게 된다.

따라서, 잔류배기가스가 다시 도입경로를 통해 배출되는 과정을 거칠 필요가 없게 되므로 도입경로를 이루는 튜브류 및 상기 샘플링 백이 배기가스에 노출되는 횟수 및 시간이 감소되며, 이에 상기 튜브류 및 샘플링 백의 오염도가 감소되어 사용 연한 즉, 수명이 증가된다.

또한, 상기와 같이 잔류 배기가스를 다시 도입경로를 통해 배출하는 과정을 거칠 필요가 없게 됨으로써 퍼지 시간이 단축됨은 물론, 종래와 같이 퍼지가스로서 도입된 공기가 샘플링 백 내에서 내부 잔류가스와 재혼합된 뒤 흡입 배출되는 것이 아니라, 도입 공기가 잔류가스를 밀어 내보내는 형식으로 퍼지가 이루어짐으로써 장치의 가스경로내 모든 잔류 배기가스가 완벽하게 배출 제거됨으로써 퍼지 성능이 향상되는 효과가 있다.

10 : 도입관 20 : 가스분석기
30 : 제1가스튜브 40 : 방사튜브
41 : 구멍 50 : 샘플링 백
60 : 제2가스튜브 70 : 밸브
80 : 배출관

Claims

가스가 도입되는 도입관과;
상기 도입관에 연결된 가스분석기와;
상기 가스분석기에 연결된 제1가스튜브와;
상기 제1가스튜브에 연결되고, 외부에 대해 밀폐공간을 형성하는 샘플링 백과;
상기 샘플링 백과 상기 가스분석기를 연결하는 제2가스튜브와;
상기 제2가스튜브와 상기 가스분석기의 연결부에 설치된 밸브와;
상기 가스분석기에 설치된 배출관;
을 포함하는 배기가스 성분 측정장치.
청구항 1에 있어서,
상기 샘플링 백의 내부에 방사튜브가 내장되고, 상기 방사튜브에 상기 제1가스튜브가 연결된 것을 특징으로 하는 배기가스 성분 측정장치.
청구항 2에 있어서,
상기 방사튜브는 상호 연결된 복수의 환상관이고, 상기 환상관의 원주방향을 따라 다수의 구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 배기가스 성분 측정장치.
청구항 1에 있어서,
상기 밸브는 상기 가스분석기에서 가스 성분 분석이 이루어지는 동안 닫힌 상태를 유지하고, 상기 도입관을 통해 퍼지가스가 주입되는 퍼지시에는 개방상태로 전환되는 것을 특징으로 하는 배기가스 성분 측정장치.
청구항 1에 있어서,
상기 가스분석기는 배기가스 도입시 가스 성분 측정을 실시하는 것을 특징으로 하는 배기가스 성분 측정장치.
청구항 1에 있어서,
상기 가스분석기는 배기가스가 상기 샘플링 백에서 혼합된 후, 재배출될때 가스 성분 측정을 실시하는 것을 특징으로 하는 배기가스 성분 측정장치.
청구항 1에 있어서,
상기 가스분석기는 배기가스 도입시 가스 성분을 측정하고, 이후 배기가스 재배출시 가스 성분을 측정하며, 상기 가스분석기로부터 전달된 두 측정치의 평균값이 최종 가스 성분값으로 취해지는 것을 특징으로 하는 배기가스 성분 측정장치.