KR20160116673A - 가스 희석기 - Google Patents

Abstract

소각로나 보일러의 연소실에서 배출되는 배기가스에 포함된 특정 성분의 농도를 측정하기 위해서는, 소각로나 보일러의 연소실에서 배출된 배기가스는 일반적으로 고온이고, 고농도인 특성을 갖고 있기 때문에 소각로나 보일러의 연소실의 배기구로부터 채취된 샘플가스를 직접 디텍터에 연결할 경우 디텍터의 오작동을 일으키게 하는 원인이 될 수 있으므로, 샘플 가스를 희석하여 디텍터에 연결하여야 한다.
본 발명은 샘플가스를 희석하는 방법에 관한 것으로 샘플가스와 희석 공기를 가스 희석기 본체로 유입하여 혼합된 가스를 배출할 때, 혼합된 가스의 대부분은 혼합가스 배출구로 배출시키면서 일부만을 희석 가스의 진행방향으로 갈수록 직경이 증가하는 오리피스 관과 연결된 희석가스 배출관으로 배출시키는 가스 희석기에 관한 것이다.

Description

가스 희석기{GAS DILUTER}

본 발명은 가스 희석기에 관한 것이다.

가스 희석기는 가스의 농도를 희박하게 하기 위한 장치이다. 가스희석기를 필요로 하는 다양한 대상들이 있으나, 특히 그 적용 대상으로서 소각로나 보일러의 연소실로부터 배출되는 배기가스에 포함된 유해물질의 함량을 측정하기 위해서는 배기가스가 일반적으로 고온(高溫), 고농도(高濃度), 고유량(高流量)인 특성을 갖고 있어서, 성분 함량을 측정하는 디텍터 내로 직접 도입하게 되면 디텍터가 정상적으로 작동할 수 있는 범위에 해당되지 않기 때문에 디텍터가 오작동하게 되는 문제가 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위해 종래에는, 도 1의 종래의 가스 희석기와 같은 방법에 의하여 샘플가스를 희석하여 디텍터에 도입하고 있었다.

그러나 종래 기술에 의해서는 고온의 샘플가스를 희석공기에 의해 희석한다 하더라도 희석기의 본체 안에 희석된 공기가 체류하는 시간이 제한되기 때문에 희석의 효율이 좋지 못할 뿐만 아니라, 배출되는 희석 공기의 유속을 적정 수준 내로 유지하기 위해서는 희석비의 한계가 있어서 배출되는 샘플 가스의 온도를 적정 온도 범위로 맞추는데 한계가 있고, 배출되는 유량이 과도해서 정확한 측정이 곤란한 문제가 있었다.

이에, 본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위하여 착상된 것으로, 소각로나 보일러의 연소실에서 배출되는 배기가스나 실험용 가스에 포함된 특정 성분의 농도를 측정하기 위한 간단하면서도 효율적인 샘플가스를 희석할 수 있는 가스 희석기를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 상기의 가스 희석기를 이용하여 샘플가스에 포함된 특정성분의 농도를 측정하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 종래기술의 문제점을 해결하고 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 샘플가스를 희석공기와 혼합하기 위한 가스 희석기에 있어서, 샘플가스와 희석 공기를 수용하여 본체 내에서 희석을 수행하게 하고 희석된 샘플가스를 배출구 외에 배출방향으로 진행할수록 직경이 커지는 오리피스 관을 통해 희석 가스를 배출시키는 수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 샘플가스를 희석공기와 혼합하기 위한 가스를 희석하는 방법에 있어서, 샘플가스가 희석되는 정도를 조절하기 위해 샘플가스의 도입 유량은 일정하게 유지하면서 희석 공기의 도입유량을 변화시켜 희석의 정도를 조절할 수 있도록 하는 수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 가스 희석기는 소각로나 보일러의 연소실로부터 배출되는 배기가스에 포함된 특정 성분의 농도를 구하기 위해 가스를 희석하는데 있어서, 디텍터의 운용범위 내로 간단하면서도 효율적으로 희석시킬 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명은 가스 희석기에 도입되는 희석 공기의 유량을 조절하여 측정하고자 하는 성분의 종류에 따라 디텍터가 정상적으로 작동할 수 있는 범위 내의 희석비로 조절하는데 효과적인 이점이 있다.

도 1은 종래 가스 희석기를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 가스 희석기의 작동원리를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 가스 희석기를 직렬로 연결한 일실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 가스 희석기의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4에 따른 가스 희석기의 각 구성이 결합된 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.

본 발명은 가스 희석기와 이 가스 희석기를 이용하여 샘플가스를 희석하는 방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 최적의 방법(이하 일 실시예라고 함)을 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 후술하는 실시예들의 구성은 예시로서, 본 발명이 본 실시예들의 구성으로 제한되는 것은 아니다.

도 2는 본 발명에 따른 가스 희석기의 작동원리를 개략적으로 나타낸 도면이다.

일반적으로 고온, 고농도인 샘플가스의 특정 성분을 측정하기 위해서는 디텍터가 작동 가능한 범위로 샘플가스의 농도를 희석해야 하기 때문에 샘플 가스는 희석기의 샘플 가스 유입구(3)로 희석 공기는 희석기의 희석 공기 유입구(1)로 유입시켜 2가지 기체를 희석기 본체(6)에서 혼합하게 한다.

상기에서 샘플가스의 유입량을 q₂라 하고 희석 공기의 유입량을 q₁이라 할 때 q₁과 q₂는 q₁ >> q₂인 관계가 일반적이다.

희석기 본체(6)에서 희석 공기에 의하여 혼합되어 희석된 샘플가스는 대부분 혼합공기 배출구(9)로 배출되고, 일부만 오리피스 관(7)을 통해 희석가스 배출구(11)로 배출된다.(상기에서 혼합공기 배출구(9)와 희석가스 배출구(11)에서 배출되는 가스는 모두 희석기 본체(6) 내에서 샘플가스와 희석 공기가 혼합된 동일한 농도의 동일한 가스이나 여기에서는 설명의 편의를 위하여 혼합공기와 희석가스로 구분하여 명명하였으며 이하에서도 이와 같이 명명하였다.)

상기에서 오리피스 관(7)이 희석가스의 배출방향으로 진행할수록 직경을 증가하는 구조를 갖게 되면 희석 가스는 혼합공기 배출구(9)로 배출되는 유속에 비하여 희석가스 배출구(11)로 배출되는 유속이 현저하게 줄어들게 되고(베르누이의 정리 참고), 결과적으로는 희석가스의 체류시간이 증가하게 된다.

상기에서 오리피스 관(7)의 희석가스의 배출방향으로 진행할수록 계속 증가하다가 일정 거리를 진행한 후에는 직경이 일정한 희석가스 배출관에 연결될 수도 있다.

샘플가스 내의 특정 성분의 농도를 측정하는데 있어서, 샘플가스 유입구(3)로 유입되는 샘플가스의 유량(q₂)은 일정하게 유지하면서 희석 공기의 유량(q₁)을 변경할 수 있게 하는 것이 희석기의 구조를 간단하게 하면서 희석된 가스로부터 측정한 샘플가스에 포함된 특정성분의 농도를 실제 농도로 환산하기 편하다.

즉, 희석된 샘플가스로부터 측정된 특정 성분의 농도가 c₁이라면 샘플가스의 실제 농도(c)는 아래 식 (1)과 같이 구할 수 있다.

c = c₁ × (q₁/q₂) --------------------------------------------(1)

또한, 본 발명의 가스 희석기에 유입되는 샘플가스는 고온인 경우가 일반적이나 저온의 샘플가스도 사용이 가능할 수 있도록 샘플가스 유입구로 연결되는 관로 상에 히터가 연동된 구성을 포함할 수도 있다.

도 3은 본 발명에 따른 가스 희석기를 직렬로 연결한 일실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다.

대부분의 샘플가스는 도 2와 같은 하나의 가스 희석기만으로도 디텍터에서 측정이 가능한 경우가 일반적이나 하나의 가스 희석기만으로는 디텍터에서 측정하기 힘들거나 좀 더 빠른 시간에 샘플가스를 희석하기 위해서는 가스 희석기를 직렬로 연결하여 사용할 수 있다.

직렬로 연결된 가스 희석기로부터 배출된 샘플가스 내의 특정 성분의 농도를 측정하는데 있어서도, 1차 가스 희석기의 유입구(3)로 유입되는 샘플가스의 유량(q₂)은 일정하게 유지하면서 1차 가스 희석기의 희석 공기 유입구로 유입되는 희석 공기의 유량(q₁)과 2차 가스 희석기의 희석 공기 유입구로 유입되는 희석 공기의 유량(q₄)을 변경할 수 있게 하는 것이 희석기의 구조를 간단하게 하면서 희석된 가스로부터 측정한 샘플가스에 포함된 특정성분의 농도를 실제 농도로 환산하기 편하다.

즉, 1차 가스 희석기의 희석 가스 배출구(11)로부터 배출되어 2차 가스 희석기의 샘플 가스 유입구로 유입되는 1차 희석된 샘플가스의 유량을 q₄라 하고, 2차 가스 희석기의 희석 가스 배출구로부터 채취된 샘플가스로부터 측정된 특정 성분의 농도가 c₂라고 하면 샘플가스의 실제 농도(c)는 아래 식(2)과 같이 구할 수 있다.

c = c₂ × (q₁/q₂) × (q₃/q₄) -----------------------------------(2)

도 4와 도 5는 각각 본 발명의 일실시예에 따른 가스 희석기의 구성을 개략적으로 나타낸 것과 그 구성을 결합한 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.

본 발명의 가스 희석기에는 샘플가스와 희석 공기가 유입되는 부분과 희석된 공기가 배출되는 부분의 온도와 유량을 측정하기 위한 온도 센서와 유량계가 연결될 수 있으며, 상기 온도 센서와 유량계의 정보에 의하여 제어기에 의해 가스 희석기 내로 유입되는 희석 공기의 양을 제어할 수도 있다.

1. 희석공기 유입구, 2. 이젝터 노즐, 3. 샘플 가스 유입구, 4. 나사, 5. 플랜지, 6. 희석기 본체, 7. 오리피스 관, 8. 플랜지, 9. 혼합가스 배출구, 10. 배관, 11. 희석가스 배출구, 12. 온도 센서 연결구, 13. 유량계 연결구

Claims (9)

1. 샘플가스를 희석하기 위한 가스 희석기에 있어서,
   샘플가스가 유입되는 샘플가스 유입구;
   샘플가스를 희석하기 위한 희석 공기 유입구,
   샘플가스와 희석 공기가 혼합되어 희석되는 희석기 본체,
   희석기 본체에서 혼합된 샘플가스와 희석공기의 혼합가스의 대부분이 배출되는 혼합가스 배출구; 및
   혼합가스 본체에 혼합된 샘플가스와 희석공기의 혼합가스 일부를 채취할 수 있도록 배출되는 희석가스 배출구를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 가스 희석기.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 희석가스 배출구는 희석기 본체의 오리피스 관에 연결되는 것을 특징으로 하는 가스 희석기.
   
3. 청구항 2에 있어서, 상기 오리피스 직경이 가스의 진행방향에 따라 증가하는 것을 특징으로 하는 가스 희석기.
   
4. 청구항 1에 있어서, 가스 희석기에는 온도센서가 추가로 포함된 것을 특징으로 하는 가스 희석기.
   
5. 청구항 1에 있어서, 가스 희석기에는 유량계가 추가로 포함된 것을 특징으로 하는 가스 희석기.
   
6. 청구항 1에 있어서, 샘플가스 유입구는 유입되는 저온의 샘플가스를 가열하는 히터가 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는 가스 희석기.
   
7. 청구항 1 내지 6중 어느 한 항에 있어서, 복수의 가스 희석기가 직렬로 연결된 것을 특징으로 하는 가스 희석기.
   
8. 청구항 1 내지 6중 어느 한 항에 기재된 가스 희석기를 이용하여 샘플가스를 희석하는 방법에 있어서, 희석기에 유입되는 유량을 샘플가스는 일정하게 유지하면서 희석 공기만 변화시킬 수 있는 단계가 포함된 것을 특징으로 하는 샘플가스의 희석 방법.
   
9. 청구항 8에 있어서, 가스 희석기에 유입되는 희석공기는 제어기에 의해서 조절되는 것을 특징으로 하는 샘플가스의 희석 방법.

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