KR20210124801A - 가스 희석장치 및 이를 구비하는 미세입자 측정장치 - Google Patents

가스 희석장치 및 이를 구비하는 미세입자 측정장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 배기가스를 공급하도록 구성되고, 상기 배기가스가 흐르는 배기가스 유로를 구비하는 배기가스 공급부; 내부에 상기 배기가스 공급부로부터 유입되는 상기 배기가스의 희석공간을 구비하며, 서로 다른 온도를 가지는 제1 희석공기와 제2 희석공기를 상기 희석공간으로 유입시키기 위하여, 일측과 타측에 각각 형성되는 제1 유입구와 제2 유입구를 구비하는 희석 챔버; 상기 희석 챔버로 상기 제1 및 제2 희석공기를 생성 및 공급하도록 구성되는 희석공기 생성부; 및 상기 배기가스 유로상에 마련되어, 상기 배기가스의 유량을 조절하도록 구성되는 유량 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 희석장치를 개시한다.

Description

가스 희석장치 및 이를 구비하는 미세입자 측정장치{GAS DILUTION APPARATUS AND FINE PARTICLE MEASURING APPARATUS HAVING THE SAME}
본 발명은 고온의 가스에 포함된 물질의 특성을 측정하기 위한 가스 희석장치 및 이를 구비하는 미세입자 측정장치에 관한 것이다.
일반적으로 산업시설이나 자동차 등에서 발생하는 배기가스는 고온, 고농도인 특성을 갖고 있다. 이에 따라, 이러한 고온 가스 내에 포함된 특정 입자상 물질의 농도를 측정하기 위해서는 미세입자 측정장치의 농도범위에 맞게 희석공기와의 혼합을 통하여 샘플가스 성분의 농도를 일정 비율로 감소시키는 희석 샘플링 장치가 주로 사용되고 있다.
그런데, 종래의 희석 샘플링 장치는 응축성 입자의 발생을 억제하기 위하여 고온희석 단계와 상온희석 단계를 차례로 실시하여 2단계 희석과정을 거치도록 구성된다. 하지만, 이러한 희석 샘플링 장치의 구성에서는, 각각의 온도별 희석단계에 필요한 고온공기와 상온공기를 공급하는 장치의 구성들이 각각 별도로 구비되어, 전체적인 장치를 구성하는 요소들의 수가 많아지고 그에 따라 희석 샘플링 장치와 이를 포함하는 미세입자 측정장치의 운영 및 관리가 복잡해지는 현상이 발생한다. 이에 따라, 미세입자 측정장치의 전체적인 구성을 보다 간소화시킬 수 있는 기술들의 개발이 이루어지고 있다.
한편, 배기가스와 같이 미세입자 측정장치의 측정 대상 샘플가스는, 온도, 습도 및 유속 조건이 각각 다르게 나타난다. 하지만, 배기가스 내에 포함된 특정 입자상 물질의 농도를 측정하는 미세입자 측정장치는, 측정이 안정적으로 이루어지기 위하여 샘플링되는 배기가스의 일정한 샘플링 유량을 요구한다. 따라서, 샘플링되는 배기가스의 샘플링 유량을 안정적으로 유지시킬 수 있는 기술의 개발이 필요한 실정이다.
또한, 미세입자 측정장치의 배기가스가 흐르는 유로상에는 배기가스에 장시간 노출되어, 배기가스 중에 포함된 불순물에 의해 미세입자 측정장치의 배기가스 유로상에 오염물질이 축적될 수 있다. 이와 같이, 미세입자 측정장치의 배기가스 유로상에 발생하는 오염물질의 축적 현상은, 샘플링되는 배기가스에 대한 측정 정확도를 저하시키는 문제점을 발생시킨다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 샘플링되는 배기가스의 공급 유량을 안정적으로 유지시킬 수 있도록 구성되는 가스 희석장치 및 이를 구비하는 미세입자 측정장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 일 과제는, 미세입자 측정장치로 공급되는 배기가스의 유로상에 발생하는 오염물질의 축적을 방지하거나 축적된 오염물질을 제거 가능하도록 이루어지는 가스 희석장치 및 이를 구비하는 미세입자 측정장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 희석장치는, 배기가스를 공급하도록 구성되고, 상기 배기가스가 흐르는 배기가스 유로를 구비하는 배기가스 공급부; 내부에 상기 배기가스 공급부로부터 유입되는 상기 배기가스의 희석공간을 구비하며, 서로 다른 온도를 가지는 제1 희석공기와 제2 희석공기를 상기 희석공간으로 유입시키기 위하여, 일측과 타측에 각각 형성되는 제1 유입구와 제2 유입구를 구비하는 희석 챔버; 상기 희석 챔버로 상기 제1 및 제2 희석공기를 생성 및 공급하도록 구성되는 희석공기 생성부; 및 상기 배기가스 유로상에 마련되어, 상기 배기가스의 유량을 조절하도록 구성되는 유량 조절부를 포함한다.
상기 유량 조절부는, 조리개(aperture) 구조를 갖도록 형성되어, 상기 배기가스 유로의 단면적을 조절 가능하도록 이루어질 수 있다.
상기 배기가스 유로상에 마련되며, 상기 배기가스의 유속을 측정하도록 이루어지는 유속측정센싱부를 더 포함하고, 상기 유량 조절부는, 상기 유속측정센싱부에서 측정되는 상기 배기가스의 유속에 따라, 상기 배기가스 유로의 단면적으로 조절하도록 이루어질 수 있다.
상기 유속측정센싱부는, 상기 배기가스 유로상에서 상기 유량 조절부의 전단에 배치되는 제1 유속센서; 및 상기 배기가스 유로상에서 상기 유량 조절부의 후단에 배치되는 제2 유속센서를 구비할 수 있다.
상기 유량 조절부는, 상기 제1 및 제2 유속센서로부터 각각 획득되는 상기 배기가스에 대한 제1 유속 정보와 제2 유속 정보 중 적어도 어느 하나를 근거로 상기 배기가스 유로의 단면적을 조절하도록 이루어질 수 있다.
상기 유량 조절부는, 복수로 구비되며, 상기 배기가스 유로상에서 서로 다른 위치에 배치되는 제1 조절부와 제2 조절부로 이루어지고, 상기 제1 조절부와 상기 제2 조절부는, 서로 독립적으로 상기 배기가스 유로의 단면적으로 조절하도록 이루어질 수 있다.
상기 유량 조절부는, 상기 유속측정센싱부에서 측정되는 상기 배기가스의 유속이 증가하는 경우, 상기 배기가스 유로의 단면적을 감소시키고, 상기 배기가스이 유속이 감소하는 경우, 상기 배기가스 유로의 단면적을 증가시키도록 이루어질 수 있다.
본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 가스 희석장치는, 배기가스를 공급하도록 구성되고, 상기 배기가스가 흐르는 배기가스 유로를 구비하는 배기가스 공급부; 내부에 상기 배기가스 공급부로부터 유입되는 상기 배기가스의 희석공간을 구비하며, 서로 다른 온도를 가지는 제1 희석공기와 제2 희석공기를 상기 희석공간으로 유입시키기 위하여, 일측과 타측에 각각 형성되는 제1 유입구와 제2 유입구를 구비하는 희석 챔버; 상기 희석 챔버로 상기 제1 및 제2 희석공기를 생성 및 공급하도록 구성되는 희석공기 생성부; 및 상기 배기가스 공급부로부터 공급되는 상기 배기가스의 이동 경로상에 마련되고, 상기 배기가스의 이동 경로상으로 세척을 위한 공기를 공급하도록 이루어지는 세척공기 공급부를 포함한다.
상기 세척공기 공급부는, 상기 배기가스 공급부의 상기 배기가스 유로상으로 상기 세척을 위한 공기를 공급하도록 이루어질 수 있다.
상기 세척공기 공급부는, 상기 세척을 위한 공기에 포함된 이물질 및/또는 수분을 제거하도록 구성되는 필터부를 포함하고, 상기 세척을 위한 공기는, 상기 필터부를 통과하면서 건조된 상태로 상기 배기가스의 이동 경로상으로 공급되도록 이루어질 수 있다.
본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 가스 희석장치는, 배기가스를 공급하도록 구성되고, 상기 배기가스가 흐르는 배기가스 유로를 구비하는 배기가스 공급부; 내부에 상기 배기가스 공급부로부터 유입되는 상기 배기가스의 희석공간을 구비하며, 서로 다른 온도를 가지는 제1 희석공기와 제2 희석공기를 상기 희석공간으로 유입시키기 위하여, 일측과 타측에 각각 형성되는 제1 유입구와 제2 유입구를 구비하는 희석 챔버; 상기 희석 챔버로 상기 제1 및 제2 희석공기를 생성 및 공급하도록 구성되는 희석공기 생성부; 상기 배기가스 유로상에 마련되어, 상기 배기가스의 유량을 조절하도록 구성되는 유량 조절부; 및 상기 배기가스 공급부로부터 공급되는 상기 배기가스의 이동 경로상에 마련되고, 상기 이동 경로상으로 세척을 위한 공기를 공급하도록 이루어지는 세척공기 공급부를 포함한다.
본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 미세입자 측정장치는, 상기 가스 희석장치; 및 상기 희석 챔버와 연결되어, 상기 제1 및 제2 희석공기에 의해 희석된 상기 배기가스에 포함된 물질의 특성을 측정하도록 구성되는 측정장치부를 포함한다.
상기 희석공기 생성부는, 중공부를 구비하며, 일 방향으로 연장 형성되는 튜브; 상기 중공부와 연통되게 형성되어 압축공기의 유입로를 제공하는 공기유입로; 및 상기 제1 및 제2 유입구와 연통되도록 상기 튜브의 일측과 타측에 각각 형성되는 제1 공급유로와 제2 공급유로를 구비하고, 상기 중공부로 유입되는 상기 압축공기는, 상기 튜브의 내면을 따라 회전 이동하면서 제1 와류를 형성하여 상기 제1 공급유로로 공급되며, 상기 제1 와류 중 일부는 상기 튜브의 일측에 배치되는 조절밸브에 의해 상기 튜브의 중심부를 따라 회송되면서 제2 와류를 형성하여 상기 제2 공급유로로 공급되고, 상기 제1 및 제2 와류의 운동에너지 차이에 의해 상기 제1 와류의 온도는 상승하여 상기 제1 희석공기를 형성하며 상기 제2 와류의 온도는 하강하여 상기 제2 희석공기를 형성하도록 이루어질 수 있다.
상술한 해결수단을 통해 얻게 되는 본 발명의 효과는 다음과 같다.
본 발명의 가스 희석장치는, 배기가스가 흐르는 배기가스 유로상에 마련되어, 배기가스 유로를 지나는 배기가스의 유량을 조절 가능하도록 구성되는 유량 조절부를 포함한다. 이에 따라, 가스 희석장치로 공급되는 배기가스의 유량 제어가 안정적으로 이루어질 수 있다. 결과적으로, 측정의 대상이 되는 배기가스에 따라 각각 공급 조건이 달라지는 경우에도, 배기가스의 유량을 안정적으로 제어하여 배기가스에 대한 측정이 안정적으로 이루어질 수 있다.
아울러, 본 발명의 가스 희석장치는, 배기가스 공급부로부터 공급되는 배기가스의 이동 경로상으로 세척을 위한 공기를 공급하도록 이루어지는 세척공기 공급부를 포함한다. 이에 따라, 가스 희석장치의 배기가스의 이동 경로상에 배기가스로 인하여 축적된 오염물질을 효과적으로 제거 또는 오염물질의 축적을 방지할 수 있다. 결과적으로, 배기가스에 대한 측정 정확성을 보다 안정적으로 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 가스 희석장치 및 이를 구비하는 미세입자 측정장치의 일 예를 개념적으로 보인 개념도이다.
도 2는 도 1에 도시된 유량 조절부의 일 예를 개념적으로 보인 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 가스 희석장치에 의해 이루어지는 상온희석과 고온희석 과정을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명에 관련된 가스 희석장치(100) 및 이를 구비하는 미세입자 측정장치(10)에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 가스 희석장치(100) 및 이를 구비하는 미세입자 측정장치(10)의 일 예를 개념적으로 보인 개념도이고, 도 2는 도 1에 도시된 유량 조절부(150)의 일 예를 개념적으로 보인 도면이며, 도 3은 도 1에 도시된 가스 희석장치(100)에 의해 이루어지는 상온희석과 고온희석 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 미세입자 측정장치(10)는, 배기가스 공급부(11), 희석 챔버(110), 희석공기 생성부(120), 유량 조절부(150), 세척공기 공급부(170) 및 측정장치부(13)를 포함한다.
배기가스 공급부(11)는, 산업시설 또는 자동차와 같이 배기가스(EG)를 발생시키는 설비 또는 장치에 구비되는 배기가스(EG)의 배기유로(12)와 연결되어, 배기가스(EG)을 후술할 희석 챔버(110)로 공급하도록 구성된다. 또한, 배기가스 공급부(11)는 상기 배기가스(EG)가 흐르는 배기가스 유로(11a)를 구비한다.
한편, 산업시설이나 자동차 등에서 발생하는 배기가스(EG)에 포함된 입자상 물질을 측정하기 위해서는 배기가스(EG)의 응축을 방지하면서 상온으로의 냉각이 필요하고 많은 경우 희석 방법을 적용한다. 또한, 여과성먼지(FPM: Filterable Particulate Matter)만을 측정하는 경우 응축을 억제하기 위하여, 도 3과 같이 상온희석 과정(a→b)이 아닌 고온희석과 상온희석 과정(a→c→d)을 차례로 거쳐야 한다. 이하, 이와 같이 2단계로 이루어지는 배기가스(EG)의 희석과정을 위한 가스 희석장치(100)의 구성에 대하여 설명한다.
희석 챔버(110)는, 우선 내부에 상기 배기가스 공급부(11)로부터 유입되는 측정 대상 배기가스(EG)가 희석되는 희석공간(110a)을 구비한다. 그리고, 후술할 희석공기 생성부(120)에 의해 생성되며 서로 다른 크기의 온도를 가지는 제1 희석공기(111a)와 제2 희석공기(112a)를 상기 희석공간(110a)으로 유입시키도록, 일측과 타측에 각각 형성되는 제1 유입구(111)와 제2 유입구(112)를 구비한다. 또한, 희석 챔버(110)는 원통형의 외관을 이루도록 형성될 수 있으며, 상기 희석공간(110a) 또한, 원통형으로 형성될 수 있다.
한편, 희석 챔버(110)는, 희석 챔버(110)의 타측 즉, 배기가스 공급부(10)로부터 배기가스(EG)가 유입되는 희석 챔버(110)의 일측의 반대편에 형성되어, 제1 및 제2 희석공기(111a,112a)에 의해 희석된 상기 배기가스(EG)의 배출로를 제공하는 희석가스 배출로(115)를 구비할 수 있다. 또한, 희석가스 배출로(115)는 복수로 구성될 수 있다. 예를 들어, 희석가스 배출로(115)는, 도 1에 도시된 바와 같이 희석 챔버(110)의 희석공간(110a)으로부터 배출되는 배기가스(EG)가 각각의 배출로를 형성할 수 있도록 희석 챔버(110)의 타측으로부터 서로 다른 갈래로 분기되는 제1 배출로(115a), 제2 배출로(115b), 제3 배출로(115c)를 구비할 수 있다.
희석공기 생성부(120)는, 상기 희석 챔버(110)로 서로 다른 온도의 제1 및 제2 희석공기(111a,112a)를 생성 및 공급하도록 구성된다. 희석공기 생성부(120)에 대한 보다 상세한 설명은 후술하기로 한다.
유량 조절부(150)는, 배기가스 공급부(11)에 형성되는 배기가스 유로(11a)상에 마련되어, 배기가스(EG)의 유량을 조절 가능하도록 구성된다.
상기 유량 조절부(150)는, 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이 조리개(aperture) 구조를 갖도록 형성될 수 있다. 상기 조리개는 사진기 또는 현미경 등에서 개구되는 구멍의 크기를 조절하여 개구를 통해 통과되는 빛의 양을 조절하도록 이루어지는 장치를 의미한다. 도 2에서 상기 조리개 구조를 갖는 상기 유량 조절부(150)는 원형으로 도시되었으나, 상기 유량 조절부(150)의 형상이 반드시 이에 한정된 것은 아니고, 상기 배기가스 유로(11a)의 형상에 따라 원형이 아닌 다른 형상을 갖도록 이루어질수도 있다.
상기 조리개 구조를 갖도록 이루어지는 유량 조절부(150)는, 도 2에 도시된 바와 같이 개구되는 영역의 크기를 조절하여 배기가스 유로(11a)의 단면적을 조절 가능하도록 이루어질 수 있다.
한편, 가스 희석장치(100)는 유속측정센싱부(160)를 더 포함할 수 있다.
유속측정센싱부(160)는, 배기가스 공급부(11)의 상기 배기가스 유로(11a)상에 마련되고, 배기가스 유로(11a)를 흐르는 상기 배기가스(EG)의 유속을 측정하도록 이루어질 수 있다. 여기에서, 상기 유량 조절부(150)는, 유속측정센싱부(160)에서 측정되는 배기가스(EG)의 유속에 따라, 상기 배기가스 유로(11a)의 단면적으로 조절하도록 이루어질 수 있다.
예를 들어, 상기 유량 조절부(150)는, 유속측정센싱부(160)에서 측정되는 배기가스(EG)의 유속이 증가하는 경우, 이와 같은 배기가스 상기 배기가스 유로(11a)의 단면적을 감소시켜, 증가한 배기가스(EG)의 유속을 다시 감소시키도록 이루어질 수 있다. 이에 따라, 상황에 따라 배기가스(EG)의 유속이 달라지는 경우에도, 배기가스(EG)의 유량을 안정적으로 제어하여 배기가스(EG)에 대한 측정이 안정적으로 이루어질 수 있다.
반대로, 상기 배기가스(EG)이 유속이 감소하는 경우, 상기 배기가스 유로(11a)의 단면적을 증가시켜, 감소된 배기가스(EG)의 유속을 소정 크기 다시 상승시킬 수 있다.
한편, 유속측정센싱부(160)는, 제1 유속센서(161)와 제2 유속센서(162)를 구비할 수 있다.
제1 유속센서(161)는, 배기가스 공급부(11)의 상기 배기가스 유로(11a)상에서 유량 조절부(150)의 전단 즉, 유량 조절부(150)의 앞에 배치되어, 배기가스 유로(11a)를 흐르는 배기가스(EG)의 유속을 측정하도록 이루어질 수 있다. 즉, 제1 유속센서(161)는 유량 조절부(150)를 통과하기 전 상태의 배기가스(EG)의 유속을 측정하도록 이루어질 수 있다.
제2 유속센서(162)는, 배기가스 공급부(11)의 배기가스 유로(11a)상에서 유량 조절부(150)의 후단 즉, 유량 조절부(150)의 뒤에 배치되어, 유량 조절부(150)를 통과한 배기가스(EG)의 유속을 측정하도록 이루어질 수 있다.
이와 같은, 제1 및 제2 유속센서(162)의 구성에 의하면, 배기가스 유로(11a)를 흐르는 배기가스(EG)의 유속에 대한 정보를 보다 다양하게 획득하여, 배기가스(EG)의 유속의 변화를 보다 정밀하게 측정할 수 있다. 예를 들어, 유량 조절부(150)는, 제1 유속센서(161)와 제2 유속센서(162)로부터 각각 획득되는 상기 배기가스(EG)에 대한 제1 유속 정보와 제2 유속 정보 중 적어도 어느 하나를 근거로 상기 배기가스 유로(11a)의 단면적을 조절하도록 이루어질 수 있다.
즉, 유량 조절부(150)는, 상기 제1 유속 정보를 근거로 배기가스 유로(11a)의 단면적의 크기를 제어하거나, 상기 제2 유속 정보를 근거로 배기가스 유로(11a)의 단면적의 크기를 제어할 수 있으며, 상기 제1 및 제2 유속 정보를 조합하여 배기가스 유로(11a)의 단면적의 크기를 제어하도록 이루어질 수 있다. 이에 따라, 가스 희석장치(100) 및/또는 미세입자 측정장치(10)에서 요구되는 배기가스(EG)의 유속을 안정적으로 제공하거나 유지시킬 수 있다.
한편, 유량 조절부(150)는, 복수로 구비되고, 배기가스 유로(11a)상에서 서로 다른 위치에 배치되는 제1 조절부(151)와 제2 조절부(152)로 이루어질 수 있다. 여기에서, 제1 조절부(151)와 제2 조절부(152)는, 서로 독립적으로 배기가스 공급부(11)의 상기 배기가스 유로(11a)의 단면적으로 조절하도록 이루어질 수 있다.
상기 제1 및 제2 조절부(151,152)의 구성에 의하면, 제1 및 제2 조절부(151,152) 중 어느 하나에 고장 발생 시 다른 하나로 임시적으로 배기가스 유로(11a)의 단면적을 조절할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 조절부(151,152)를 독립적으로 제어하여, 각각의 배기가스 유로(11a)의 단면적을 다르게 형성시켜 보다 세밀한 배기가스(EG)의 유량 조절을 구현할 수 있다. 제1 및 제2 조절부(151,152)는, 제1 유속센서(161)와 제2 유속센서(162)로부터 각각 획득되는 상기 배기가스(EG)에 대한 제1 유속 정보와 제2 유속 정보 중 적어도 어느 하나를 근거로 각각, 배기가스 유로(11a)의 단면적을 조절하도록 이루어질 수 있다.
세척공기 공급부(170)는, 배기가스 공급부(11)로부터 공급되는 측정 대상 배기가스(EG)의 이동 경로상에 마련되고, 상기 배기가스(EG)의 이동 경로상으로 세척을 위한 공기(170a)를 공급하도록 이루어진다. 세척을 위한 공기(170a)가 주입되는 위치는, 상기 배기가스(EG)의 이동 경로상으로 주입되는 상기 공기(170a)가 후술하는 측정장치부(13)에 직접적으로 영향을 미치지 않는 위치로 설정하는 것이 바람직하다. 상기 세척공기 공급부(170)는, 상기 세척을 위한 공기(170a)을 일정 시간 간격을 두고 주기적으로 공급하도록 이루어질 수 있다.
한편, 세척공기 공급부(170)는, 배기가스 공급부(11)의 상기 배기가스 유로(11a)상으로 상기 세척을 위한 공기(170a)를 공급하도록 이루어질 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 및 제2 희석공기(111a,112a)가 배기가스(EG)와 함께 흐르는 배기가스 공급부(11)의 후단 구성, 예를 들어, 희석 챔버(110)에 비하여, 배기가스(EG)만 흐르는 배기가스 공급부(11)에 상대적으로 많이 존재할 수 있는 축적된 오염물질의 제거 또는 오염물질의 축적 방지가 보다 효과적으로 이루어질 수 있다. 즉, 최적화된 세척을 위한 공기(170a)의 주입 위치를 제공할 수 있다.
또한, 세척공기 공급부(170)는 필터부(171)를 포함할 수 있다.
필터부(171)는, 상기 세척을 위한 공기(170a)에 포함된 이물질/또는 수분을 제거하도록 이루어질 수 있다. 필터부(171)는, 상기 세척을 위한 공기(170a)의 이동 경로상에 마련될 수 있다. 여기에서, 상기 세척을 위한 공기(170a)는, 필터부(171)를 통과하면서 건조된 상태로 상기 배기가스(EG)의 이동 경로상으로 공급되도록 이루어질 수 있다. 이에 따라, 상기 세척을 위한 공기(170a)가, 샘플링되는 배기가스(EG)에 대한 검사 결과에 불필요한 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다. 결과적으로, 배기가스(EG)에 대한 측정 정확성을 보다 안정적으로 제공할 수 있다.
측정장치부(13)는, 상기 희석 챔버(110)와 연결되어, 상기 제1 및 제2 희석공기(111a,112a)에 의해 희석된 배기가스(EG)에 포함된 물질을 전달 받아 희석된 상기 배기가스(EG)에 포함된 물질의 특성을 측정하도록 구성된다. 측정장치부(13)는 예를 들어, 상기 배기가스(EG) 중에 포함되어 있는 먼지 또는 미세먼지 등과 같은 입자상 물질의 특성을 측정하도록 이루어질 수 있다.
이하, 도 1을 참조하여 희석공기 생성부(120)에 대해 보다 상세하게 설명한다.
희석공기 생성부(120)는, 튜브(121), 공기유입로(122), 제1 공급유로(123), 제2 공급유로(124)를 구비한다.
튜브(121)는, 중공부(121a)를 구비하고, 일 방향으로 연장 형성된다. 상기 튜브(121)는 원통형의 외관을 이루도록 형성될 수 있으며, 중공부(121a) 또한, 원통형으로 형성될 수 있다.
공기유입로(122)는 상기 중공부(121a)와 연통되게 형성되어 외부로부터 유입되는 압축공기(122a)의 유입로를 제공한다.
제1 공급유로(123)와 제2 공급유로(124)는, 상기 제1 유입구(111)와 제2 유입구(112)와 연통되도록 상기 튜브(121)의 일측과 타측에 각각 형성될 수 있다. 한편, 상기 공기유입로(122)는 상기 제2 공급유로(124)와 인접한 위치에 배치되어, 후술할 제1 와류(120a)가 형성될 수 있는 경로가 마련될 수 있다.
여기에서, 상기 튜브(121)의 중공부(121a)로 유입되는 압축공기(122a)는, 튜브(121)의 내면을 따라 시계방향 또는 반시계방향으로 초고속으로 회전 이동하면서 제1 와류(120a)를 형성하여 상기 제1 공급유로(123)로 공급되며, 상기 제1 와류(120a) 중 일부는 튜브(121)의 일측에 배치되는 조절밸브(125)에 의해 상기 튜브(121)의 중심부를 따라 회송되면서 제2 와류(120b)를 형성하여 상기 제2 공급유로(124)로 공급된다. 이때, 제1 및 제2 와류(120a,120b)는 상호 마찰이 일어나고 상기 제1 및 제2 와류(120a,120b)의 운동에너지 차이에 의해 제1 와류(120a)의 온도는 상승하여 고온의 상기 제1 희석공기(111a)를 형성하며, 상기 제2 와류(120b)의 온도는 하강하여 제2 희석공기(112a)를 형성하도록 이루어진다.
한편, 상기 조절밸브(125)는, 상기 제1 와류(120a)의 흐름의 적어도 일부를 가로막도록 배치되고, 상기 튜브(121)의 중심부를 향하여 단면적이 점차 감소하도록 형성될 수 있다. 또한, 제1 희석공기(111a)는 120 내지 200℃의 온도와 0 내지 40 lpm의 유량을 갖도록 생성될 수 있으며, 제2 희석공기(112a)는 10 내지 30℃의 온도와 0 내지 150 lpm의 유량을 갖도록 생성될 수 있다.
한편, 상기 희석 챔버(120)에 구비되는 제1 유입구(111)는 상기 배기가스(EG)가 유입되는 희석 챔버(110)의 일측에 형성되고, 제2 유입구(112)는 상기 희석 챔버(120)의 타측에 형성될 수 잇다. 이와 같은 구성에 의하면, 배기가스(EG)가 흐르는 방향을 기준으로 희석 챔버(120)의 전단부에서는 상대적으로 고온의 제1 희석공기(111a)와 상기 배기가스(EG)의 희석과정이 1차적으로 이루어지고, 희석 챔버(120)의 후단부에서는 상대적으로 저온의 제2 희석공기(112a)오 상기 배기가스(EG)의 희석과정이 2차적으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 가스 희석장치(100)는 제1 제어밸브(130)와 제2 제어밸브(140)를 더 포함할 수 있다.
제1 제어밸브(130)는, 희석 챔버(110)에 구비되는 제1 유입구(111a) 또는 제1 공급유로(123) 중 적어도 하나의 유로 상에 배치되어, 가스 희석장치(100)에 구비되는 제어부(미도시)의 제어신호에 따라 제1 유입구(111a) 또는 제1 공급유로(123)를 선택적으로 개폐하도록 이루어진다.
제2 제어밸브(140)는, 희석 챔버(110)에 구비되는 제2 유입구(112a) 또는 제2 공급유로(124) 중 적어도 하나의 유로 상에 배치되어, 상기 제어부의 제어신호에 따라 제2 유입구(112a) 또는 제2 공급유로(124)를 선택적으로 개폐하도록 이루어진다.
이상에서 설명한 본 발명의 가스 희석장치(100) 및 이를 구비하는 미세입자 측정장치(10)의 구성에 의하면, 고온공기를 필요로 하는 고온희석 단계와 상온공기를 필요로 하는 상온희석 단계를 하나의 희석공기 생성부(120)를 통하여 실시할 수 있으므로, 고온공기의 가열을 위한 전기 소모량을 줄일 수 있으며, 배기가스(EG)의 희석에 이용되는 공기의 필터링 장치를 보다 간소화시킬 수 있다. 결과적으로, 미세입자 측정장치(10)의 운영 및 관리를 보다 효율적으로 수행할 수 있다.
또한, 상기 가스 희석장치(100)는, 제1 제어밸브(130)및 제2 제어밸브(140)를 구비하여, 고온공기 또는 상온공기를 선택적으로 상기 희석 챔버(110)에 공급함으로써, 사용자에게 배기가스(EG)에 대한 보다 다양한 배기가스(EG) 측정 조건을 제공할 수 있다.
100 : 가스 희석장치 110 : 희석 챔버
110a : 희석공간 111 : 제1 유입구
112 : 제2 유입구 115 : 희석가스 배출로
120 : 희석공기 생성부 121 : 튜브
121a : 중공부 122a : 공기유입로
123 : 제1 공급유로 124 : 제2 공급유로
125 : 조절밸브 130 : 제1 제어밸브
140 : 제2 제어밸브 150 : 유량 조절부
151 : 제1 조절부 152 : 제2 조절부
160 : 유속측정센싱부 161 : 제1 유속 센서
162 : 제2 유속 센서 170 : 세척공기 공급부
170a : 공기 171 : 필터부

Claims (13)

  1. 배기가스를 공급하도록 구성되고, 상기 배기가스가 흐르는 배기가스 유로를 구비하는 배기가스 공급부;
    내부에 상기 배기가스 공급부로부터 유입되는 상기 배기가스의 희석공간을 구비하며, 서로 다른 온도를 가지는 제1 희석공기와 제2 희석공기를 상기 희석공간으로 유입시키기 위하여, 일측과 타측에 각각 형성되는 제1 유입구와 제2 유입구를 구비하는 희석 챔버;
    상기 희석 챔버로 상기 제1 및 제2 희석공기를 생성 및 공급하도록 구성되는 희석공기 생성부; 및
    상기 배기가스 유로상에 마련되어, 상기 배기가스의 유량을 조절하도록 구성되는 유량 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 희석장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유량 조절부는, 조리개(aperture) 구조를 갖도록 형성되어, 상기 배기가스 유로의 단면적을 조절 가능하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 가스 희석장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 배기가스 유로상에 마련되며, 상기 배기가스의 유속을 측정하도록 이루어지는 유속측정센싱부를 더 포함하고,
    상기 유량 조절부는, 상기 유속측정센싱부에서 측정되는 상기 배기가스의 유속에 따라, 상기 배기가스 유로의 단면적으로 조절하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 가스 희석장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 유속측정센싱부는,
    상기 배기가스 유로상에서 상기 유량 조절부의 전단에 배치되는 제1 유속센서; 및
    상기 배기가스 유로상에서 상기 유량 조절부의 후단에 배치되는 제2 유속센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 가스 희석장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 유량 조절부는, 상기 제1 및 제2 유속센서로부터 각각 획득되는 상기 배기가스에 대한 제1 유속 정보와 제2 유속 정보 중 적어도 어느 하나를 근거로 상기 배기가스 유로의 단면적을 조절하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 가스 희석장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 유량 조절부는, 복수로 구비되며, 상기 배기가스 유로상에서 서로 다른 위치에 배치되는 제1 조절부와 제2 조절부로 이루어지고,
    상기 제1 조절부와 상기 제2 조절부는, 서로 독립적으로 상기 배기가스 유로의 단면적으로 조절하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 가스 희석장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 유량 조절부는, 상기 유속측정센싱부에서 측정되는 상기 배기가스의 유속이 증가하는 경우, 상기 배기가스 유로의 단면적을 감소시키고, 상기 배기가스이 유속이 감소하는 경우, 상기 배기가스 유로의 단면적을 증가시키도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 가스 희석장치.
  8. 배기가스를 공급하도록 구성되고, 상기 배기가스가 흐르는 배기가스 유로를 구비하는 배기가스 공급부;
    내부에 상기 배기가스 공급부로부터 유입되는 상기 배기가스의 희석공간을 구비하며, 서로 다른 온도를 가지는 제1 희석공기와 제2 희석공기를 상기 희석공간으로 유입시키기 위하여, 일측과 타측에 각각 형성되는 제1 유입구와 제2 유입구를 구비하는 희석 챔버;
    상기 희석 챔버로 상기 제1 및 제2 희석공기를 생성 및 공급하도록 구성되는 희석공기 생성부; 및
    상기 배기가스 공급부로부터 공급되는 상기 배기가스의 이동 경로상에 마련되고, 상기 배기가스의 이동 경로상으로 세척을 위한 공기를 공급하도록 이루어지는 세척공기 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 희석장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 세척공기 공급부는, 상기 배기가스 공급부의 상기 배기가스 유로상으로 상기 세척을 위한 공기를 공급하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 가스 희석장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 세척공기 공급부는, 상기 세척을 위한 공기에 포함된 이물질 및/또는 수분을 제거하도록 구성되는 필터부를 포함하고,
    상기 세척을 위한 공기는, 상기 필터부를 통과하면서 건조된 상태로 상기 배기가스의 이동 경로상으로 공급되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 가스 희석장치.
  11. 배기가스를 공급하도록 구성되고, 상기 배기가스가 흐르는 배기가스 유로를 구비하는 배기가스 공급부;
    내부에 상기 배기가스 공급부로부터 유입되는 상기 배기가스의 희석공간을 구비하며, 서로 다른 온도를 가지는 제1 희석공기와 제2 희석공기를 상기 희석공간으로 유입시키기 위하여, 일측과 타측에 각각 형성되는 제1 유입구와 제2 유입구를 구비하는 희석 챔버;
    상기 희석 챔버로 상기 제1 및 제2 희석공기를 생성 및 공급하도록 구성되는 희석공기 생성부;
    상기 배기가스 유로상에 마련되어, 상기 배기가스의 유량을 조절하도록 구성되는 유량 조절부; 및
    상기 배기가스 공급부로부터 공급되는 상기 배기가스의 이동 경로상에 마련되고, 상기 이동 경로상으로 세척을 위한 공기를 공급하도록 이루어지는 세척공기 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 희석장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 가스 희석장치; 및
    상기 희석 챔버와 연결되어, 상기 제1 및 제2 희석공기에 의해 희석된 상기 배기가스에 포함된 물질의 특성을 측정하도록 구성되는 측정장치부를 포함하는 미세입자 측정장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 희석공기 생성부는,
    중공부를 구비하며, 일 방향으로 연장 형성되는 튜브;
    상기 중공부와 연통되게 형성되어 압축공기의 유입로를 제공하는 공기유입로; 및
    상기 제1 및 제2 유입구와 연통되도록 상기 튜브의 일측과 타측에 각각 형성되는 제1 공급유로와 제2 공급유로를 구비하고,
    상기 중공부로 유입되는 상기 압축공기는, 상기 튜브의 내면을 따라 회전 이동하면서 제1 와류를 형성하여 상기 제1 공급유로로 공급되며, 상기 제1 와류 중 일부는 상기 튜브의 일측에 배치되는 조절밸브에 의해 상기 튜브의 중심부를 따라 회송되면서 제2 와류를 형성하여 상기 제2 공급유로로 공급되고, 상기 제1 및 제2 와류의 운동에너지 차이에 의해 상기 제1 와류의 온도는 상승하여 상기 제1 희석공기를 형성하며 상기 제2 와류의 온도는 하강하여 상기 제2 희석공기를 형성하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 미세입자 측정장치.
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