KR20170127205A - 가열 박리기 - Google Patents

Abstract

가열 박리기가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 가열 박리기는 유기화합물과 탄소성분 에어로졸의 혼합물이 유입되는 혼합물 유입구와 상기 혼합물이 배출되는 혼합물 배출구가 형성되며 상기 혼합물의 이동 경로가 되는 유로부, 상기 유로부의 일측에 배치되어 상기 혼합물을 상기 탄소성분 에어로졸과 상기 유기화합물을 분리시키기 위하여 상기 혼합물을 가열하는 가열부, 상기 가열부의 후방에 위치하여 상기 혼합물의 온도를 낮추는 냉각부 및 상기 혼합물 유입구와 상기 혼합물 배출구에 각각 배치되어 상기 탄소성분 에어로졸의 농도를 측정하는 측정부를 포함한다.

Description

가열 박리기{Thermos Denuder}

본 발명은 가열 박리기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 탄소성분 에어로졸의 표면에 응축되어 있는 유기화합물을 분리하기 위한 가열 박리기에 관한 것이다.

대기 중에 존재하는 탄소성분 에어로졸은 빛을 흡수하는 특성 때문에 지구 복사 강제력에 영향을 주며 기후변화에 큰 영향을 미친다. 또한 탄소성분 에어로졸은 발암물질로써 인체에도 유해하기 때문에 탄소성분 에어로졸의 농도를 측정할 수 있는 모니터링 시스템이 필요하다.

현재 탄소성분 에어로졸의 농도를 측정하기 위해 광학기반의 장비가 이용되는데, 이때 탄소성분 에어로졸 표면에 유기화합물(v.o.c: volatile organic compounds)와 같은 가스상 물질이 응축(condensation)되어 있으면, 탄소성분 에어로졸 농도 측정의 불확실성을 높이게 된다.

대기 중에 존재하는 탄소성분 에어로졸에는 가스상 물질이 섞여있는데, 그 예로 자동차의 배기배출물에는 다양한 종류의 유기화합물 및 황화합물(sulfur compounds)와 같은 가스상 물질이 섞여있으며, 응축(condensation)하면서 탄소성분 에어로졸의 표면에 자리잡게 된다.

따라서, 탄소성분 에어로졸 모니터링 시스템의 정확성을 높이기 위해서는 유기화합물과 같은 가스상 물질을 탄소성분 에어로졸의 표면에서 박리(denuding)시켜야 한다.

종래의 가열 박리기는 냉각부에 활성탄(active carbon)을 사용한 유기화합물 흡수 시스템을 이용하여 탄소성분 에어로졸에서 박리시킨 유기화합물을 흡수하였다.

하지만 이는 유기화합물뿐만 아니라 측정의 대상이 되는 탄소성분 에어로졸의 손실을 유발시킬 수 있고, 유기화합물의 흡수를 위해 활성탄을 주기적으로 교체해야 하기 때문에 비용 상승의 단점이 있다.

또한, 특별한 냉각 시스템이 존재하지 않아 고온의 기체가 측정장비에 유입될 우려가 있다. 이는 측정장비의 고장 및 실험결과 오류를 불러 일으킬 수 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 다음과 같다.

첫째, 첫째, 본 발명은 탄소성분 에어로졸의 정확한 정량화에 필요한 가열 박리기를 제공하고자 한다.

둘째, 본 발명은 유로에 유기화합물이 응착되는 것을 방지할 수 있는 가열 박리기를 제공하고자 한다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 가열 박리기는 유로부, 가열부, 냉각부 및 측정부를 포함한다.

상기 유로부에는 유기화합물과 탄소성분 에어로졸의 혼합물이 유입되는 혼합물 유입구와 상기 혼합물이 배출되는 혼합물 배출구가 형성되며, 상기 유로부는 상기 혼합물의 이동 경로가 된다.

상기 가열부는 상기 유로부의 일측에 배치되어 상기 혼합물을 상기 탄소성분 에어로졸과 상기 유기화합물을 분리시키기 위하여 상기 혼합물을 가열한다.

상기 냉각부는 상기 가열부의 후방에 위치하여 상기 혼합물의 온도를 낮춘다.

상기 측정부는 상기 혼합물 유입구와 상기 혼합물 배출구에 각각 배치되어 상기 탄소성분 에어로졸의 농도를 측정한다.

상기 유로부의 내부로 증류수를 주입하여 상기 유로부에 상기 유기화합물이 응착되는 것을 방지하는 세척부를 더 포함할 수 있다.

상기 증류수는 상기 혼합물의 유동 방향과 반대 방향으로 유동할 수 있다.

상기 유로부에는 상기 증류수가 유입 및 배출되는 증류수 유입구와 증류수 배출구가 별도로 형성될 수 있다.

상기 냉각부는 냉각팬을 포함할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 효과에 대하여 설명하면 다음과 같다.

첫째, 본 발명의 일 실시예에 따른 가열 박리기에 의하면 가열부가 혼합물을 가열하여 탄소성분 에어로졸과 유기화합물을 서로 분리하고, 여기서 분리된 탄소성분 에어로졸의 농도를 측정함으로써 종래의 활성탄을 이용하여 유기화합물을 흡수하는 것에 비하여 에어로졸의 손실을 줄일 수 있다. 또한, 활성탄을 주기적으로 교체할 필요가 없으므로 유지 비용을 절감할 수도 있다.

둘째, 본 발명의 일 실시예에 따른 가열 박리기에 의하면 혼합물이 유동하는 방향과 반대 방향으로 증류수를 흘려 보냄으로써 냉각부 주변의 유로 내부에 유기화합물이 응착되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

아래에서 설명하는 본 출원의 바람직한 실시예의 상세한 설명뿐만 아니라 위에서 설명한 요약은 첨부된 도면과 관련해서 읽을 때에 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 도면에는 바람직한 실시예들이 도시되어 있다. 그러나, 본 출원은 도시된 정확한 배치와 수단에 한정되는 것이 아님을 이해해야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가열 박리기에 혼합물이 유동하는 모습을 나타내는 도면; 및
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가열 박리기에 증류수가 유동하는 모습을 나타내는 도면이다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.

그리고, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 동일 기능을 갖는 구성요소에 대해서는 동일 명칭 및 동일부호를 사용할 뿐 실질적으론 종래기술의 구성요소와 완전히 동일하지 않음을 미리 밝힌다.

또한, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 가열 박리기에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가열 박리기에 혼합물이 유동하는 모습을 나타내는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가열 박리기는 유로부(100), 가열부(200), 냉각부(300) 및 측정부(400)를 포함한다.

유로부(100)에는 유기화합물과 탄소성분 에어로졸의 혼합물이 유입되는 혼합물 유입구(110)와 혼합물이 배출되는 혼합물 배출구(120)가 형성된다. 그리고, 유로부(100)는 혼합물의 이동 경로가 된다.

유로부(100)의 혼합물 유입구(110) 및 혼합물 배출구(120) 주변에는 각각 혼합물의 유동을 선택적으로 차단하는 혼합물 밸브(112, 122)가 구비될 수 있다.

가열부(200)는 유로부(100)의 일측에 배치되어 혼합물에서 탄소성분 에어로졸과 유기화합물을 서로 분리시키기 위하여 혼합물을 가열한다.

본 실시예에서는 가열부(200)가 발열코일인 것을 예로 들어 도시하였으나, 가열부(200)는 발열코일에 한정되는 것이 아니며, 혼합물을 가열하여 탄소성분 에어로졸에서 유기화합물을 분리할 수 있는 것이라면 어떤 것이든 다양하게 적용될 수 있다.

그리고, 가열부(200) 주변의 유로부(100) 외측에는 단열재(210)가 마련될 수 있다. 단열재(210)는 가열부(200)에서 발생한 열이 외부로 방출되지 못하도록 가두어 가열부(200)의 가열 효율을 높이는 동시에, 후술할 냉각부(300) 등의 다른 구성요소가 열에 의한 영향을 받는 것을 방지할 수 있다.

냉각부(300)는 가열부(200)의 후방에 위치하여 혼합물의 온도를 낮춘다.

냉각부(300)는 가열부(200)에 의해 높은 온도로 가열된 혼합물을 빠르게 냉각시켜 가열부(200)와 냉각부(300)를 지나는 유로부(100)의 온도구배를 급격하게 변화시킴으로써 가열부(200)에서 박리된 유기화합물이 탄소성분 에어로졸의 표면에 다시 응착되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 냉각부(300)에 의해 혼합물의 온도가 급격히 낮아짐으로써 광학 기반으로 탄소성분 에어로졸의 농도를 측정하는 후술할 측정부(400) 등의 기기 및 데이터 측정에 고온이 미치는 영향을 최소화할 수 있다.

이를 위하여, 본 실시예에서 냉각부(300)로는 냉각팬이 적용될 수 있다.

그러나, 냉각부(300)는 냉각팬에 한정되는 것이 아니며, 가열된 혼합물의 온도를 낮출 수 있는 것이라면 수냉식, 공냉식 등 어떤 것이든 다양하게 적용 가능하다.

측정부(400)는 탄소성분 에어로졸의 농도를 측정하기 위한 것으로서, 제 1 센서(410)와 제 2 센서(420)를 포함할 수 있다. 제 1 선서(410)는 혼합물 유입구(110)에 배치되며, 제 2 센서(420)는 혼합물 배출구(120)에 배치되어 각각 탄소성분 에어로졸의 농도를 측정한다. 상술한 바와 같이 측정부(400)는 광학 기반으로 탄소성분 에어로졸의 농도를 측정할 수 있다.

이와 같이 제 1 센서(410)와 제 2 센서(420)에서 각각 측정된 탄소성분 에어로졸의 농도를 비교하여 탄소성분 에어로졸의 농도 변화를 실시간으로 체크할 수 있다.

종래의 가열 박리기는 활성탄을 이용하여 탄소성분 에어로졸과 분리된 유기화합물을 흡수한다. 하지만, 이는 유기화합물뿐만 아니라 측정의 대상이 되는 탄소성분 에어로졸까지 일부 흡수하여 탄소성분 에어로졸의 손실을 유발한다. 따라서, 배기가스에 포함된 탄소성분 에어로졸의 정확한 농도를 측정하기 어렵다. 또한, 유기화합물의 흡수를 위하여 활성탄을 주기적으로 교체해야 하기 때문에 비용이 상승하는 단점이 있다.

그러나, 본 실시예의 가열 박리기는 유기화합물을 흡수하는 방식이 아니기 때문에 탄소성분 에어로졸의 손실을 방지하여 정확한 농도 측정이 가능하며, 활성탄을 교체할 필요가 없으므로 주기적으로 발생하는 비용 또한 절감할 수 있다는 장점이 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가열 박리기에 증류수가 유동하는 모습을 나타내는 도면이다.

한편, 탄소성분 에어로졸과 분리된 유기화합물이 냉각부(300)에서 급격히 냉각되면서 냉각부(300) 주변의 유로 내부에 응착될 수 있는데, 본 실시예의 가열 박리기는 유로부(100)의 내부로 증류수를 주입하여 유로부(100)에 유기화합물이 응착되는 것을 방지하는 세척부를 더 포함할 수 있다.

이를 위하여, 유로부(100)에는 증류수가 유로부(100) 내부로 유입되는 증류수 유입구(130)와 증류수가 유로부(100) 외부로 배출되는 증류수 배출구(140)가 형성될 수 있다. 여기서, 증류수 유입구(130)는 냉각부(300)의 후방에 형성되며, 증류수 배출구(140)는 가열부(200)의 전방에 형성될 수 있다.

또한, 세척부는 증류수 유입구(130)와 연결되는 제 1 저장조(510)와, 증류수 배출구(140)와 연결되는 제 2 저장조(520)를 포함할 수 있다.

이로써, 제 1 저장조(510)에 저장된 증류수를 혼합물의 유동 방향과 반대 방향으로 유동시켜 냉각부(300) 주변의 유로부(100) 내부에 응착된 유기화합물을 제거할 수 있다.

제 1 저장조(510)와 증류수 유입구(130) 사이 및 증류수 배출구(140) 및 제 2 저장조(520) 사이에는 각각 증류수의 유동을 선택적으로 차단하는 증류수 밸브(512, 522)가 구비될 수 있다.

이는 혼합물 유입구(110) 및 혼합물 배출구(120)에 구비된 혼합물 밸브(112, 122)와 연동되어 작동할 수 있다.

예를 들면, 혼합물이 유동하는 도중에는 혼합물 밸브(112, 122)는 열려있고, 증류수 밸브(512, 522)는 잠겨있을 수 있다. 그리고, 유로부(100) 내부의 세척이 필요할 때에는 먼저 혼합물 밸브(112, 122)를 잠그고, 증류수 밸브(512, 522)를 열어 유로부(100) 내부를 세척할 수 있다.

그리고, 제 2 저장조(520)와 증류수 밸브(522) 사이에는 증류수가 이동할 수 있도록 압력을 가하는 펌프(524)가 구비될 수 있다. 또한, 제 2 저장조(520)의 일측에는 제 2 저장조(520)에 모인 세척 후의 증류수가 외부로 이동하는 드레인(526)이 형성될 수 있다. 이로써, 펌프(524)에 의해 관내에 차오른 압력을 해소할 수 있다.

한편, 본 실시예의 가열 박리기에는 가열부(200), 냉각부(300), 측정부(400) 등을 컨트롤하기 위한 전원부(600)가 구비될 수 있다. 또한, 측정부(400)에서 측정된 탄소성분 에어로졸의 농도, 가열 박리기의 상태 등을 실시간으로 보여주는 디스플레이(700)가 더 구비될 수도 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

100: 유로부
200: 가열부
300: 냉각부
400: 측정부

Claims (5)

1. 유기화합물과 탄소성분 에어로졸의 혼합물이 유입되는 혼합물 유입구와 상기 혼합물이 배출되는 혼합물 배출구가 형성되며, 상기 혼합물의 이동 경로가 되는 유로부;
   상기 유로부의 일측에 배치되어 상기 혼합물을 상기 탄소성분 에어로졸과 상기 유기화합물을 분리시키기 위하여 상기 혼합물을 가열하는 가열부;
   상기 가열부의 후방에 위치하여 상기 혼합물의 온도를 낮추는 냉각부; 및
   상기 혼합물 유입구와 상기 혼합물 배출구에 각각 배치되어 상기 탄소성분 에어로졸의 농도를 측정하는 측정부;
   를 포함하는 가열 박리기.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 유로부의 내부로 증류수를 주입하여 상기 유로부에 상기 유기화합물이 응착되는 것을 방지하는 세척부를 더 포함하는 가열 박리기.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 증류수는,
   상기 혼합물의 유동 방향과 반대 방향으로 유동하는 가열 박리기.
4. 제 2항에 있어서,
   상기 유로부에는,
   상기 증류수가 유입 및 배출되는 증류수 유입구와 증류수 배출구가 별도로 형성되는 가열 박리기.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 냉각부는,
   냉각팬을 포함하는 가열 박리기.

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