KR20190105376A - 대기 오염 분석용 고용량 수분 전처리 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 대기 오염 분석용 수분 전처리 장치는, 한 쌍의 유로 라인; 한 쌍의 유로 라인 사이에 배치되며, 한 쌍의 유로 라인에 각각 접촉하며, 한 쌍의 유로 라인을 가열하거나 냉각시킬 수 있는 팰티어 트랩; 한 쌍의 유로 라인의 일단에서 한 쌍의 유로 라인을 연결하는 제1 연결 라인; 제1 연결 라인 상에 배치되며, 공기가 유입되는 유입 라인이 연결되되, 유입 라인을 연결 라인의 어느 한쪽으로 연결 가능한 제1 유로 밸브; 한 쌍의 유로 라인의 타단에서 한 쌍의 유로 라인을 연결하는 제2 연결 라인; 및 제2 연결 라인 상에 배치되며, 공기가 유출되는 유출 라인이 연결되되, 유출 라인을 제2 연결 라인의 어느 한쪽으로 연결 가능한 제2 유로 밸브를 포함한다. 상기와 같은 본 발명의 일 실시예는, 대기의 분석을 위한 시료의 수분 제거에서 성에로 인한 유로 막힘을 방지하며, 솔레노이드에서 응축수 발생을 방지할 수 있는 대기 오염 분석용 수분 전처리 장치를 제공할 수 있다.

Description

대기 오염 분석용 고용량 수분 전처리 장치 및 그 방법{HIGH THROUGHPUT MOISTURE PREPROCESSING APPARATUS FOR ANALYSIS OF ATMOSPHERE CONTAMINATION AND METHOD THEREOF}
본 발명은 대기 오염 분석용 수분 전처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대기 오염을 분석하기 위해 공기 중에서 불필요한 수분을 제거하는 대기 오염 분석용 수분 전처리 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
현재 대기 중의 휘발성 유기화합물(VOC) 또는 악취물질 등은 자동 분석기를 사용하여 분석한다.
자동 분석기는 포집 전ㅇ후의 필터의 무게차를 측정하거나 포집된 필터에 빛을 조사한 후, 투과된 빛의 양을 토대로 계산함으로써 입자상 물질의 농도를 분석한다. 또한 중금속 등의 성분은 포집된 필터를 산, 가열 등의 다양한 전처리하여 흡착된 중금속을 용해시키는 방식으로 분석한다.
이러한 자동 분석기의 포집된 시료 중 휘발성 유기화합물(VOC) 또는 악취물질 등이 포함된 시료의 채취 및 분석단계에서는, 휘발성 유기화합물(VOC) 또는 악취물질 등에 포함된 수분이 시료 분석의 오차 원인이 된다.
수분(H2O)은 극성이 매우 큰 물질이므로, H2S 또는 (CH3)2CCl2와 같은 극성이 큰 악취 또는 VOC 물질의 분석에 영향을 미친다. 따라서 시료채취 또는 분석 전에 수분 제거 처리는 대기의 오염 분석을 위한 시료 분석에 있어 매우 중요한 일이다.
기존에는 이러한 수분을 제거하여 주기 위하여 U자관을 액체질소와 같은 냉매에 담가 놓거나 Nafion Dryer와 같은 재료를 쓰기도 하였다. 그러나 이러한 장치들을 사용하였을 경우에는 U자관이 막히거나 수분제거의 효율 및 분석 성분물질의 회수율이 떨어지는 등의 문제점들이 있었다.
최근에는 U자관의 막힘 현상을 방지하기 위해 관의 형태를 직선형태로 하고 일정온도(예: -30℃)에서 공기의 일정 속도에서 관(Tube)의 내부 직경크기를 일정하게 유지시켜줌으로써 성에의 성장 속도가 일정하게 유지되도록 하였다.
이러한 관을 이용하는 경우에도 U 자관을 이용했을 때와 동일한 액체질소 등의 냉각방식을 통해 이루어진 수분 응결을 통해서 수분을 제거하게 되므로, 온도제어가 효율적이지 않은 문제점이 있었다. 이에 수분 제거효과도 감소되어 정확한 시료의 분석이 이루어지지 못하였다.
기존의 것으로서 내주연에 수분을 냉각 응착시키기 위한 글라스 튜브가 구비되며, 글라스튜브 내부에 1차 수분 제거를 위한 면사층이 더 형성된 전처리 장치가 있다.
이러한 전처리 장치 하부에는 냉각 응축 및 열탈착을 수행하는 펠티어 트랩이 구비되어, 시료포집부의 시료포집이 완료된 후, 수분 제거를 위해 가열 구동되는 대기오염 분석을 위한 수분 전처리 수단이 구비된다.
또한, 종래에는 사이클론을 이용하여 유입가스로부터 수분과 입자상 물질을 성에로 상변화시켜 제거하는 수분 전처리 장치가 개발된 바 있다.
그러나, 상기한 수분 전처리 장치는 성에가 배출되지 않고 얼어버린 채로 유지되어 작업자가 전처리 장치를 끄고 막대를 집어넣어 얼어버린 성에를 제거하곤 했다.
이로 인해, 사이클론의 내부 상태를 잘 알 수 없는 상태에서 작업자가 항상 운전에 신경을 써야 했고, 성에 제거를 위해 주기적으로 구동을 중단해야만 하는 문제점이 있었다.
상기한 수분 전처리 장치는 단일 형태로 구비됨에 따라, 구동 중 오류가 발생되거나, 장치에 결함이 발생될 경우, 대체제가 마련되어 있지 않아 전체 시스템의 운영을 장기간 중단시켜야 하는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 제10-631477 호에는 대기오염 분석을 위한 수분 전처리 수단이 구비된 시료 포집장치가 개시되어 있다.
상기 대기오염 분석을 위한 수분 전처리 수단이 구비된 시료 포집장치는 펠티어 트랩을 냉각관의 하부에 장착하여 정확한 온도제어가 가능하도록 함으로써 수분 제거와 시료포집을 용이하게 하며, 수분 제거효과를 높이어 안정된 시료를 신속하게 포집할 수 있게 만든 것이다.
이러한 대기오염 분석을 위한 수분 전처리 수단이 구비된 시료 포집장치는 주로 굴뚝 연기의 분석에 적합하게 만들어져, 일반 대기를 사용하는 현장 적용 시에 성에가 형성되며, 세정 시에 솔레노이드 밸브에서 응축수가 발생하는 문제점이 있었다. 상기의 장치는 일반 공기의 대기 분석을 위한 수분 제거에는 적합하지 않다.
한국공개특허공보 제2006-0039465호 특허출원 제10-2015-0062003호
본 발명의 일 실시예는, 대기의 분석을 위한 시료의 수분 제거에서 성에로 인한 유로 막힘을 방지하며, 솔레노이드에서 응축수 발생을 방지할 수 있는 대기 오염 분석용 수분 전처리 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예는, 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치의 멈춤 없이 지속적으로 운전하면서 성에와 입자상 물질을 원활하게 배출할 수 있는 대기오염 측정 분석을 위한 대기 오염 분석용 수분 전처리 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 대기 오염 분석용 수분 전처리 장치는, 수직으로 배치된 한 쌍의 유로 라인; 상기 한 쌍의 유로 라인 사이에 배치되며, 상기 한 쌍의 유로 라인에 각각 접촉하며, 상기 한 쌍의 유로 라인을 가열하거나 냉각시킬 수 있는 팰티어 트랩; 상기 한 쌍의 유로 라인의 일단에서 상기 한 쌍의 유로 라인을 연결하는 제1 연결 라인; 상기 제1 연결 라인 상에 배치되며, 공기가 유입되는 유입 라인이 연결되되, 상기 유입 라인을 상기 연결 라인의 어느 한쪽으로 연결 가능한 제1 유로 밸브; 상기 한 쌍의 유로 라인의 타단에서 상기 한 쌍의 유로 라인을 연결하는 제2 연결 라인; 및 상기 제2 연결 라인 상에 배치되며, 공기가 유출되는 유출 라인이 연결되되, 상기 유출 라인을 상기 제2 연결 라인의 어느 한쪽으로 연결 가능한 제2 유로 밸브를 포함하며, 상기 한 쌍의 유로 라인 중 어느 하나는 상기 팰티어 트랩에 의해 냉각되어 통과하는 공기 시료의 수분을 제거하며, 다른 하나는 상기 팰티어 트랩에 의해 가열되어 수분에 의해 생성된 결빙을 녹이며 수분의 수직 낙하를 안내할 수 있다.
상기 제1 연결 라인에 배치되는 제1 히터를 더 포함할 수 있다.
상기 한 쌍의 유로 라인에 배치되는 제2 히터를 더 포함할 수 있다.
상기 한 쌍의 유로 라인의 일단에 연결되는 한 쌍의 흡입 라인; 상기 한 쌍의 흡입 라인에 배치되는 볼 밸브; 상기 한 쌍의 흡입 라인을 상호 연결하는 제3 연결 라인; 상기 제3 연결 라인에 연결되는 펌프 라인; 상기 펌프 라인에 배치되는 펌프 밸브; 상기 펌프 라인에 연결되는 펌프; 및 상기 펌프 밸브와 상기 펌프 사이에서 상기 펌프 라인에 배치되는 워터박스를 더 포함할 수 있다.
상기 한 쌍의 팰티어 트랩은, 한 쌍의 열전소자; 및 상기 한 쌍의 열전소자가 배치되며, 상기 한 쌍의 열전소자 중 어느 하나를 가열 작동시키고 다른 하나를 냉각 작동시키도록 구성된 열처리 블록을 포함할 수 있다.
상기 제1 유로 밸브가 상기 유입 라인을 상기 한 쌍의 유로 라인 중 한쪽으로 연결하며, 상기 유입 라인에 연결되는 한쪽 유로 라인의 열전소자가 유로 라인을 냉각시키며, 상기 제2 유로 밸브가 상기 한쪽 유로 라인을 상기 유출 라인으로 연결함으로써 상기 유입 라인을 통해 유입된 공기 시료가 냉각되어 수분이 제거된 후 상기 유출 라인에 연결되는 시료분석기에 공급될 수 있다.
상기 한 쌍의 유로 라인 중 다른 한쪽의 유로 라인의 열전소자가 유로 라인을 가열하며, 상기 다른 한쪽의 유로 라인에 있는 서리가 제거될 수 있다.
상기 열전소자가 유로 라인을 가열 전에, 상기 한 쌍의 흡입 라인 중 하나에 배치되는 볼 밸브가 열리며, 상기 펌프가 가동되어 상기 유로 라인이 진공되며, 상기 유로 라인의 서리가 가열되어 수직 낙하함으로써 상기 워터 박스에 저장될 수 있다.
상기 제1 히터와 제2 히터 중 어느 하나는 상기 유로 라인을 통과하는 공기 시료를 예비 가열할 수 있다.
상기 열처리 블록은 상기 한 쌍의 열전소자를 교대로 냉각 혹은 가열하되, 냉각은 영상 -20도를 유지하며, 가열은 영상 100도를 유지할 수 있다.
상기 제1 유로 밸브와 상기 제2 유로 밸브는 삼방 솔레노이드 밸브이며, 상기 펌프 밸브는 양방 솔레노이드 밸브로 마련되되, 상기 펌프는 상기 워터 박스의 상부에 연결될 수 있다.
상기 한 쌍의 유로 라인에 각각 배치되되, 상기 팰티어 트랩과 상기 제2 유로 밸브 사이에 배치되는 제3 히터 및 제4 히터를 더 포함하며, 상기 제3 히터 및 제4 히터는 상기 제2 유로 밸브 측으로 유동하는 공기를 예비 가열할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 대기 오염 분석용 수분 전처리 방법은, 수직으로 배치된 한 쌍의 유로 라인, 상기 한 쌍의 유로 라인을 연결하는 제1, 2 연결 라인, 상기 제1, 2 연결 라인에 각각 연결되는 유입 라인과 유출 라인, 상기 유입 라인과 유출 라인을 제1, 2 연결 라인에 연결하되 상기 한 쌍의 유로 라인 중 어느 한쪽에 연결하는 제1, 2 유로 밸브, 상기 한 쌍의 유로 라인에 각각 배치되는 팰티어 트랩과 제1, 2 히터를 포함하는 대기 오염 분석용 수분 전처리 장치를 이용하는 방법에 있어서, 상기 제1 유로 밸브에 의해 상기 유입 라인을 상기 한 쌍의 유로 라인 중 어느 한쪽에 연결하며, 상기 유출 라인에 연결되는 시료 분석기를 상기 제2 유로 밸브에 의해 상기 한 쌍의 유로 라인 중 어느 한쪽에 연결하는 단계; 상기 유입 라인과 어느 한쪽 유로 라인을 경유하여 상기 시료 분석기로 시료 공기를 공급하는 단계; 상기 시료 공기가 통과하는 어느 한쪽 유로 라인을 상기 팰티어 트랩의 작동에 의해 냉각시켜 상기 시료 공기의 수분을 제거하는 단계; 상기 시료 공기가 통과하는 어느 한쪽 유로 라인의 제1, 2 히터를 작동시켜 상기 어느 한쪽 유로 라인에서 결빙 성장을 방지하는 단계; 상기 제1, 2 유로 밸브에 의해 상기 한 쌍의 유로 라인 중 다른 한쪽 유로 라인을 상기 유입 라인과 유출 라인에 연결하는 단계; 상기 유입 라인과 다른 한쪽 유로 라인을 통해 상기 시료 분석기로 시료 공기를 공급하는 단계; 상기 다른 한쪽 유로 라인에 배치되는 팰티어 트랩을 작동시켜 다른 유로 라인을 통과하는 시료 공기의 수분을 제거하는 단계; 상기 시료 공기가 통과하는 다른 한쪽 유로 라인의 제1, 2 히터를 작동시켜 상기 다른 한쪽 유로 라인에서 결빙 성장을 방지하는 단계; 상기 어느 한쪽 유로 라인의 팰티어 트랩을 가동시켜 상기 어느 한쪽 유로 라인의 결빙을 녹여 제거하며 상기 어느 한쪽의 유로 라인을 통해 수직으로 안내하는 단계; 및 상기 시료 공기를 어느 한쪽 유로 라인을 통해 상기 시료 분석기로 다시 공급하며, 다른 한쪽 유로 라인을 에어트랩에 의해 가열하여 다른 한쪽 유로 라인의 결빙을 제거하여 수직으로 안내하는 단계를 포함한다.
상기 대기 오염 분석용 수분 전처리 방법은, 상기 한 쌍의 유로 라인에 각각 연결된 솔레노이드 밸브를 교대로 열고, 펌프를 가동시켜 상기 결빙이 녹은 수분을 워터 박스로 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기와 같이 기술된 본 발명의 일 실시예에 의하면, 대기의 분석을 위한 시료의 수분 제거에서 성에로 인한 유로 막힘을 방지하며, 솔레노이드에서 응축수 발생을 방지할 수 있는 대기 오염 분석용 수분 전처리 장치 및 그 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는, 대기오염 측정 분석을 위한 수분 전처리 장치의 멈춤 없이 지속적으로 운전하면서 성에와 입자상 물질을 원활하게 배출할 수 있는 대기오염 측정 분석을 위한 대기 오염 분석용 수분 전처리 장치 및 그 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대기 오염 분석용 수분 전처리 장치이다.
도 2는 도 1의 제1 상태도이다.
도 3은 도 1의 제2 상태도이다.
도 4는 도 2의 Ⅰ-Ⅰ단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 대기 오염 분석용 수분 전처리 장치이다.
이하, 첨부된 도면에 도시된 특정 실시예들에 의해 본 발명의 다양한 실시예들을 설명한다. 실시예들에 차이는 상호 배타적이지 않은 사항으로 이해되어야 하며, 본 발명의 기술 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서, 일 실시예에 관련하여 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 다른 실시예로 구현될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 변경 가능한 것으로 이해되어야 하며, 도면에서 유사한 참조부호는 다양한 측면에 걸쳐 동일하거나 유사한 기능을 가리킬 수 있으며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 구체적인 형태는 설명 상의 편의를 위하여 과장되어 표현된 것일 수 있다.
사용되는 용어들은 특별히 정의된 용어를 제외하고는 통상적인 한자, 국어 혹은 영어의 사전적인 의미 혹은 해당 분야에서 사용되는 용어와 부합하는 속성을 가진 것으로 이해되어야 한다. "포함한다, 구성된다, 또는 구비한다"는 다른 구성요소들을 더 가질 수 있음을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대기 오염 분석용 수분 전처리 장치를 도시한다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 대기 오염 분석용 수분 전처리 장치는, 수직으로 배치된 한 쌍의 유로 라인(101, 102), 한 쌍의 유로 라인(101, 102) 사이에 배치되는 팰티어 트랩(111, 112), 한 쌍의 유로 라인(101, 102)의 일단에서 한 쌍의 유로 라인(101, 102)을 연결하는 제1 연결 라인(121), 제1 연결 라인(121) 상에 배치되는 제1 유로 밸브(131), 한 쌍의 유로 라인(101, 102)의 타단에서 한 쌍의 유로 라인(101, 102)을 연결하는 제2 연결 라인(141), 및 제2 연결 라인(141) 상에 배치되는 제2 유로 밸브(142)를 포함한다.
팰티어 트랩(111, 112)은 한 쌍의 유로 라인(101, 102)에 각각 접촉하며, 한 쌍의 유로 라인(101, 102)을 가열하거나 냉각시킬 수 있는 것이다. 이러한 팰티어 트랩(111, 112)은 한 쌍으로서, 한 쌍의 유로 라인(101, 102)을 통과하는 공기 시료에서 수분을 제거하거나, 유로 라인(101, 102)의 결빙을 제거하도록 상호 반대로 교대 작동된다.
이러한 한 쌍의 팰티어 트랩(111, 112)은, 한 쌍의 열전소자(115), 한 쌍의 열전소자(115)가 배치되며, 한 쌍의 열전소자(115) 중 어느 하나를 가열 작동시키고 다른 하나를 냉각 작동시키도록 구성된 열처리 블록(116)을 포함할 수 있다. 열처리 블록(116)에는 라디에이터의 방열 구조가 마련될 수 있다.
열처리 블록(116)은 한 쌍의 열전소자(115)를 교대로 냉각 혹은 가열하되, 냉각은 영상 -20도를 유지하며, 가열은 영상 100도를 유지할 수 있다.
제1 유로 밸브(131)는 공기가 유입되는 유입 라인(100)이 연결되되, 유입 라인(100)을 제1 연결 라인(121)의 어느 한쪽으로 연결 가능한 것이다. 제1 유로 밸브(131)의 밸브 개폐 방향의 전환에 의해 유입 라인(100)은 좌나 우의 제1 연결 라인(121)에 연결된다.
제2 유로 밸브(142)는 공기가 유출되는 유출 라인(151)이 연결되되 유출 라인(151)을 제2 연결 라인(141)의 어느 한쪽으로 연결 가능한 것이다. 제2 유로 밸브(142)의 개폐 방향의 전환에 의해 유출 라인(151)이 좌나 우의 제2 연결 라인(141)에 연결된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 연결 라인(121)에는 제1 히터(161)가 배치되며, 한 쌍의 유로 라인(101, 102)에는 제2 히터(162)가 배치된다. 제1 히터(161)는 좌우 제1 연결 라인(121) 측으로 통과하는 공기 시료를 가열할 수 있다. 제2 히터(162)는 유로 라인(101, 102)을 통과하는 공기 시료나 수분을 가열할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 대기 오염 분석용 수분 전처리 장치는, 한 쌍의 유로 라인(101, 102)의 일단에 연결되는 한 쌍의 흡입 라인(170), 한 쌍의 흡입 라인(170)에 배치되는 볼 밸브(171), 한 쌍의 흡입 라인(170)을 상호 연결하는 제3 연결 라인(173), 제3 연결 라인(173)에 연결되는 펌프 라인(175), 펌프 라인(175)에 배치되는 펌프 밸브(176), 펌프 라인(175)에 연결되는 펌프(177), 및 펌프 밸브(176)와 펌프(177) 사이에서 펌프 라인(175)에 배치되는 워터박스(178)를 더 포함할 수 있다.
제1 유로 밸브(131)와 제2 유로 밸브(142)는 삼방 솔레노이드 밸브이며, 펌프 밸브(176)는 양방 솔레노이드 밸브로 마련된다. 펌프(177)는 워터 박스의 상부에 연결될 수 있다.
흡입 라인(170)은 펌프(177)에 연결되어 유로 라인(101, 102)에 흡입력을 제공하는 것이며, 볼 밸브(171)는 흡입 라인(170)을 차단하거나 개방하는 것이다. 펌프 라인(175)은 워터박스(178)에 연결되어 워터박스(178) 측으로 수분을 안내할 수 있다.
도 2와 도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 대기 오염 분석용 수분 전처리 장치의 제1 작동 상태와 제2 작동 상태가 도시된다. 제1 작동 상태는 좌측 유로 라인(101, 102)이 가열되며, 반대로 우측 유로 라인(101, 102)이 냉각되는 것이며, 제2 작동 상태는 그 반대로 작용하는 것이다.
도 2와 도 3을 참조하면, 제1 유로 밸브(131)가 유입 라인(100)을 한 쌍의 유로 라인(101, 102) 중 우측으로 연결하며, 유입 라인(100)에 연결되는 우측 유로 라인(101)의 열전소자(115)가 유로 라인(101)을 냉각시키며, 제2 유로 밸브(142)가 우측 유로 라인(101)을 유출 라인(151)으로 연결함으로써 유입 라인(100)을 통해 유입된 공기 시료가 냉각되어 수분이 제거된 후 유출 라인(151)에 연결되는 시료 분석기(152)에 공급될 수 있다.
이때는, 한 쌍의 유로 라인(101, 102) 중 좌측 유로 라인(102)의 열전소자(115)가 그 접촉된 유로 라인(102)을 가열하며, 유로 라인(102)에 있는 서리가 제거될 수 있다. 서리는 녹아서 유로 라인(102)을 따라 수직으로 낙하한다. 서리는 이전에 열전 소자(115)에 의해 유로 라인(102)이 냉각됨에 따라 발생된 것이다.
좌와 우의 유로 라인(101, 102)에 있는 각각의 열전 소자(115)는 제1 유로 밸브(131)가 제1 연결 라인(121)과 함께 유입 라인(100)을 우측의 유로 라인(101)에 연결하는지, 좌측의 유로 라인(102)에 연결하는지에 따라서 대응하는 유로 라인(101, 102) 중 하나를 냉각시키고, 반대로 다른 하나를 가열하도록 작동된다.
유로 라인(101, 102)의 냉각은 공기 시료에서 수분을 제거하기 위한 것이며, 반대로 그 가열은 유로 라인(101, 102)의 서리나 결빙을 제거하기 위한 것이다.
상기에서 좌와 우의 유로 라인(101, 102)에는 제1 히터(161)와 제2 히터(162)가 배치된다. 제1 히터(161)와 제2 히터(162)는 유로 라인(101, 102)을 통과하는 공기 시료를 예비 가열하며, 유로 라인(101, 102)에서 결빙 성장을 억제하여 유로 라인(101, 102)의 막힘을 방지할 수 있는 것이다.
이러한 제1 히터(161)와 제2 히터(162)는 제1 유로 밸브(131)가 선택적으로 연결되는 좌와 우의 제1 연결 라인(121)과 그 유로 라인(101, 102)에 각각 배치됨으로써 유로 라인(101, 102)을 통해 유출 라인(151)으로 유동하는 공기 시료를 가열할 수 있다. 공기 시료는 제1 히터(161)와 제2 히터(162)에 의해 각각 가열되어 팰티어 트랩(111, 112)을 통과하며, 유로 라인(101, 102)의 내벽으로 열이 전달된다.
제1 히터(161)와 제2 히터(162)는 각각의 유로 라인(101, 102)의 열전소자(115)에 인접한 영역을 가열하여 열전소자(115)의 냉각에 의한 서리나 결빙의 성장을 억제할 수 있다.
제1 히터(161)와 제2 히터(162)는 공기 시료의 포화 수증기 압력을 높이게 되며, 제1 연결 라인(121)과 유로 라인(101, 102)에서 응결을 방지할 수 있다. 이에 따라 공기 시료는 팰티어 트랩(111, 112)이 있는 유로 라인(101, 102)의 일부 구간에서만 결로되어 서리로 되며, 후에 가열됨으로써 흡입 라인(170)을 통해 워터 박스로 배출될 수 있다.
상기에서는, 열전소자(115)가 유로 라인(101, 102) 중 어느 하나를 가열 전에, 한 쌍의 흡입 라인(170) 중 하나에 배치되는 볼 밸브(171)가 열리며, 펌프(177)가 가동되어 유로 라인(101, 102) 중 어느 하나가 진공되며, 유로 라인(101, 102) 중 어느 하나의 서리가 가열되어 녹으면서 워터박스(178)에 저장될 수 있다.
유로 라인(101, 102)에서 결로 현상에 의해 서리로 만들어진 수분은, 가열되면서 유로 라인(101, 102)을 따라 수직으로 녹아내린다. 볼 밸브(171)가 열린 상태에서 펌프(177)에 의해 진공이 만들어져 있으므로, 서리는 액체로 변환되어 워터박스(178)로 저장된다. 볼 밸브(171)의 아래에 있는 펌프 밸브(176)는 펌프(177) 작동 후에 개방된다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 대기 오염 분석용 수분 전처리 장치가 도시한다.
도 5를 참조하면, 다른 실시예에 따른 대기 오염 분석용 수분 전처리 장치는, 한 쌍의 유로 라인(101, 102)에 각각 배치되며 팰티어 트랩(111, 112)과 제2 유로 밸브(142) 사이에 배치되는 제3 히터(181) 및 제4 히터(182)를 더 포함하며, 제3 히터(181) 및 제4 히터(182)는 제2 유로 밸브(142) 측으로 유동하는 공기를 예비 가열할 수 있다.
팰티어 트랩(111, 112)에 의해 냉각된 유로 라인(101, 102)을 통과하는 공기 시료는 교대로 냉각되어, 유출 라인(151) 측으로 공급된다. 이에 따라 유로 라인(101, 102)과 유출 라인(151)을 연결하는 제2 유로 밸브(142)에는 결로가 발생될 수 있다.
이러한 결로 현상과 함께 제2 유로 밸브(142)가 전자식 솔레노이브 밸브로 제공되는 경우에는, 오작동이 발생될 수 있으며, 제2 유로 밸브(142) 내부의 공기 유로가 막힐 수 있다. 제3 히터(181)와 제4 히터(182)는 제2 유로 밸브(142)에서 발생 가능한 결로 현상을 예비 가열에 의해 방지할 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 대기 오염 분석용 수분 전처리 방법은, 제1 유로 밸브(131)에 의해 유입 라인(100)을 유로 라인(101)에 연결하며, 유출 라인(151)에 연결되는 시료 분석기(152)를 제2 유로 밸브(142)에 의해 유로 라인(101)에 연결하는 단계, 유입 라인(100)과 유로 라인(101)을 경유하여 시료 분석기(152)로 시료 공기를 공급하는 단계, 시료 공기가 통과하는 유로 라인(101)을 팰티어 트랩(111)의 작동에 의해 냉각시켜 시료 공기의 수분을 제거하는 단계, 시료 공기가 통과하는 유로 라인(101)의 제1, 2 히터(161, 162)를 작동시켜 유로 라인(101)에서 결빙 성장을 방지하는 단계를 포함한다.
이 후 본 발명의 일 실시예에 따른 대기 오염 분석용 수분 전처리 방법에서는, 제1, 2 유로 밸브(131, 142)에 의해 유로 라인(102)을 유입 라인(100)과 유출 라인(151)에 연결하는 단계, 유로 라인(102)을 통해 시료 분석기(152)로 시료 공기를 공급하는 단계, 유로 라인(102)에 배치되는 팰티어 트랩(112)을 작동시켜 유로 라인(102)을 통과하는 시료 공기의 수분을 제거하는 단계가 진행된다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 대기 오염 분석용 수분 전처리 방법에서는, 시료 공기가 통과하는 유로 라인(102)의 제1, 2 히터(161, 162)를 작동시켜 유로 라인(102)에서 결빙 성장을 방지하는 단계, 유로 라인(101)의 팰티어 트랩(111)을 가동시켜 유로 라인(101)의 결빙을 녹여 제거하며 유로 라인(101)을 따라 수직으로 안내하는 단계가 진행된다.
또 다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 대기 오염 분석용 수분 전처리 방법에서는, 시료 공기를 유로 라인(101)을 통해 시료 분석기(152)로 다시 공급하며, 유로 라인(102)을 팰티어 트랩(112)에 의해 가열하여 유로 라인(102)의 결빙을 제거하며, 유로 라인(102)의 수직 방향을 따라 수분을 안내하는 단계가 진행된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 대기 오염 분석용 수분 전처리 방법은, 한 쌍의 유로 라인(101, 102)에 연결된 솔레노이드 밸브를 열고, 펌프(177)를 가동시켜 결빙이 녹은 수분을 워터 박스로 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기의 본 발명의 일 실시예에 따른 대기 오염 분석용 수분 전처리 방법에 의하면, 유로 라인(101, 102) 각각에 대해 교대로 공기 시료를 통과시키면서 에어트랩(115)에 의해 수분을 제거할 수 있으며, 한쪽 유로 라인(101)에 공기 시료가 통과하는 경우 다른 한쪽 유로 라인(102)의 서리를 제거함으로써 유로 라인(101, 102) 중 어느 하나를 사용하여 시료 분석기(152) 측으로 공기 시료를 공급하여 시료 분석을 수행할 수 있다. 이에 따라 실시간 시료 분석이 끊기는 현상을 차단하거나 시료 분석의 정지 타임을 줄일 수 있다.
또한 유로 라인(101, 102)에 배치되는 제1, 2 히터(161, 162)에 의해 유로 라인(101, 102)을 교대로 사용하여 공기 시료를 시료 분석기(152) 측으로 공급하는 동안, 유로 라인(101, 102) 각각에서 서리의 성장을 방지하여 서리에 의한 유로 막힘 현상을 지연시키거나 방지할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 이를 기초로 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다 할 것이다.
100: 유입 라인 101, 102: 유로 라인
111, 112: 팰티어 트랩 115: 열전소자
116: 열처리 블록 121: 제1 연결 라인
131: 제1 유로 밸브 141: 제2 연결 라인
142: 제2 유로 밸브 151: 유출 라인
152: 시료 분석기 161: 제1 히터
162: 제2 히터 170: 흡입 라인
171: 볼 밸브 173: 제3 연결 라인
175: 펌프 라인 176: 펌프 밸브
177: 펌프 178: 워터박스
181: 제3 히터 182: 제4 히터

Claims (14)

  1. 수직으로 배치된 한 쌍의 유로 라인;
    상기 한 쌍의 유로 라인 사이에 배치되며, 상기 한 쌍의 유로 라인에 각각 접촉하며, 상기 한 쌍의 유로 라인을 가열하거나 냉각시킬 수 있는 팰티어 트랩;
    상기 한 쌍의 유로 라인의 일단에서 상기 한 쌍의 유로 라인을 연결하는 제1 연결 라인;
    상기 제1 연결 라인 상에 배치되며, 공기가 유입되는 유입 라인이 연결되되, 상기 유입 라인을 상기 연결 라인의 어느 한쪽으로 연결 가능한 제1 유로 밸브;
    상기 한 쌍의 유로 라인의 타단에서 상기 한 쌍의 유로 라인을 연결하는 제2 연결 라인; 및
    상기 제2 연결 라인 상에 배치되며, 공기가 유출되는 유출 라인이 연결되되, 상기 유출 라인을 상기 제2 연결 라인의 어느 한쪽으로 연결 가능한 제2 유로 밸브를 포함하며,
    상기 한 쌍의 유로 라인 중 어느 하나는 상기 팰티어 트랩에 의해 냉각되어 통과하는 공기 시료의 수분을 제거하며, 다른 하나는 상기 팰티어 트랩에 의해 가열되어 수분에 의해 생성된 결빙을 녹이며 수분의 수직 낙하를 안내하는 대기 오염 분석용 수분 전처리 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 연결 라인에 배치되는 제1 히터를 더 포함하는 대기 오염 분석용 수분 전처리 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 유로 라인에 배치되는 제2 히터를 더 포함하는 대기 오염 분석용 수분 전처리 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 유로 라인의 일단에 연결되는 한 쌍의 흡입 라인;
    상기 한 쌍의 흡입 라인에 배치되는 볼 밸브;
    상기 한 쌍의 흡입 라인을 상호 연결하는 제3 연결 라인;
    상기 제3 연결 라인에 연결되는 펌프 라인;
    상기 펌프 라인에 배치되는 펌프 밸브;
    상기 펌프 라인에 연결되는 펌프; 및
    상기 펌프 밸브와 상기 펌프 사이에서 상기 펌프 라인에 배치되는 워터박스를 더 포함하는 대기 오염 분석용 수분 전처리 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 팰티어 트랩은,
    한 쌍의 열전소자; 및
    상기 한 쌍의 열전소자가 배치되며, 상기 한 쌍의 열전소자 중 어느 하나를 가열 작동시키고 다른 하나를 냉각 작동시키도록 구성된 열처리 블록을 포함하는 대기 오염 분석용 수분 전처리 장치.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 유로 밸브가 상기 유입 라인을 상기 한 쌍의 유로 라인 중 한쪽으로 연결하며, 상기 유입 라인에 연결되는 한쪽 유로 라인의 열전소자가 유로 라인을 냉각시키며, 상기 제2 유로 밸브가 상기 한쪽 유로 라인을 상기 유출 라인으로 연결함으로써 상기 유입 라인을 통해 유입된 공기 시료가 냉각되어 수분이 제거된 후 상기 유출 라인에 연결되는 시료분석기에 공급되는 대기 오염 분석용 수분 전처리 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 유로 라인 중 다른 한쪽의 유로 라인의 열전소자가 유로 라인을 가열하며, 상기 다른 한쪽의 유로 라인에 있는 서리가 제거되는 대기 오염 분석용 수분 전처리 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 열전소자가 유로 라인을 가열 전에, 상기 한 쌍의 흡입 라인 중 하나에 배치되는 볼 밸브가 열리며, 상기 펌프가 가동되어 상기 유로 라인이 진공되며, 상기 유로 라인의 서리가 가열되어 수직 낙하함으로써 상기 워터 박스에 저장되는 대기 오염 분석용 수분 전처리 장치.
  9. 제3 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 히터와 제2 히터 중 어느 하나는 상기 유로 라인을 통과하는 공기 시료를 예비 가열하는 대기 오염 분석용 수분 전처리 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 열처리 블록은 상기 한 쌍의 열전소자를 교대로 냉각 혹은 가열하되, 냉각은 영상 -20도를 유지하며, 가열은 영상 100도를 유지하는 대기 오염 분석용 수분 전처리 장치.
  11. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 유로 밸브와 상기 제2 유로 밸브는 삼방 솔레노이드 밸브이며, 상기 펌프 밸브는 양방 솔레노이드 밸브로 마련되되, 상기 펌프는 상기 워터 박스의 상부에 연결되는 대기 오염 분석용 수분 전처리 장치.
  12. 제4 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 유로 라인에 각각 배치되되, 상기 팰티어 트랩과 상기 제2 유로 밸브 사이에 배치되는 제3 히터 및 제4 히터를 더 포함하며,
    상기 제3 히터 및 제4 히터는 상기 제2 유로 밸브 측으로 유동하는 공기를 예비 가열하는 대기 오염 분석용 수분 전처리 장치.
  13. 수직으로 배치된 한 쌍의 유로 라인, 상기 한 쌍의 유로 라인을 연결하는 제1, 2 연결 라인, 상기 제1, 2 연결 라인에 각각 연결되는 유입 라인과 유출 라인, 상기 유입 라인과 유출 라인을 제1, 2 연결 라인에 연결하되 상기 한 쌍의 유로 라인 중 어느 한쪽에 연결하는 제1, 2 유로 밸브, 상기 한 쌍의 유로 라인에 각각 배치되는 팰티어 트랩과 제1, 2 히터를 포함하는 대기 오염 분석용 수분 전처리 장치를 이용하는 방법에 있어서,
    상기 제1 유로 밸브에 의해 상기 유입 라인을 상기 한 쌍의 유로 라인 중 어느 한쪽에 연결하며, 상기 유출 라인에 연결되는 시료 분석기를 상기 제2 유로 밸브에 의해 상기 한 쌍의 유로 라인 중 어느 한쪽에 연결하는 단계;
    상기 유입 라인과 어느 한쪽 유로 라인을 경유하여 상기 시료 분석기로 시료 공기를 공급하는 단계;
    상기 시료 공기가 통과하는 어느 한쪽 유로 라인을 상기 팰티어 트랩의 작동에 의해 냉각시켜 상기 시료 공기의 수분을 제거하는 단계;
    상기 시료 공기가 통과하는 어느 한쪽 유로 라인의 제1, 2 히터를 작동시켜 상기 어느 한쪽 유로 라인에서 결빙 성장을 방지하는 단계;
    상기 제1, 2 유로 밸브에 의해 상기 한 쌍의 유로 라인 중 다른 한쪽 유로 라인을 상기 유입 라인과 유출 라인에 연결하는 단계;
    상기 유입 라인과 다른 한쪽 유로 라인을 통해 상기 시료 분석기로 시료 공기를 공급하는 단계;
    상기 다른 한쪽 유로 라인에 배치되는 팰티어 트랩을 작동시켜 다른 유로 라인을 통과하는 시료 공기의 수분을 제거하는 단계;
    상기 시료 공기가 통과하는 다른 한쪽 유로 라인의 제1, 2 히터를 작동시켜 상기 다른 한쪽 유로 라인에서 결빙 성장을 방지하는 단계;
    상기 어느 한쪽 유로 라인의 팰티어 트랩을 가동시켜 상기 어느 한쪽 유로 라인의 결빙을 녹여 제거하며 상기 어느 한쪽 유로 라인을 통해 수직으로 안내하는 단계; 및
    상기 시료 공기를 어느 한쪽 유로 라인을 통해 상기 시료 분석기로 다시 공급하며, 다른 한쪽 유로 라인을 팰티어 트랩에 의해 가열하여 다른 한쪽 유로 라인의 결빙을 제거하며 상기 다른 한쪽 유로 라인을 통해 수직으로 안내하는 단계를 포함하는 대기 오염 분석용 수분 전처리 방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 유로 라인에 각각 연결된 솔레노이드 밸브를 교대로 열고, 펌프를 가동시켜 상기 결빙이 녹은 수분을 워터박스로 저장하는 단계를 더 포함하는 대기 오염 분석용 수분 전처리 방법.
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