KR20220018409A - 수분 분리 장치 - Google Patents

Abstract

(과제) 설비 비용 및 설치 스페이스의 증대를 억제할 수 있음과 더불어, 샘플 가스의 냉각 효율을 향상시켜 수분의 분리 능력의 향상을 도모할 수 있고, 또한, 수분을 용이하게 회수하여 샘플 가스를 효율적으로 유도할 수 있는, 수분 분리 장치를 제공한다.
(해결 수단) 제1 배관(11)은, 수분을 포함하는 샘플 가스가 도입되어 하방으로 유동한다. 제2 배관(12)은, 제1 배관(11)이 내측에 배치되어, 냉각 가스가 도입되어 하방으로 유동한다. 출구실(13)은, 샘플 가스가 제1 배관(11)으로부터 도입됨과 더불어 분리된 수분이 제1 배관(11)의 하단부로부터 적하한다. 수분 회수실(14)은, 출구실(13)의 하방에서 출구실(13)에 연통하여, 분리된 수분을 회수한다. 샘플 가스 유도부(15)는, 출구실(13)에 연통하여, 출구실(13)에 유출된 샘플 가스를 유도한다.

Description

수분 분리 장치{WATER SEPARATION DEVICE}

본 발명은, 수분을 포함하는 샘플 가스로부터 수분을 분리하는 수분 분리 장치에 관한 것이다.

채취된 샘플 가스의 성분이, 적외 분광 광도계 등의 분석계를 이용하여 분석될 때에는, 샘플 가스 중에 수분이 많이 포함되면, 성분 분석이 곤란해진다. 또한, 적외 분광 광도계에 의해 샘플 가스의 성분 분석이 행해지는 경우, 적외선의 흡수의 피크의 차이에 의거하는 적외 스펙트럼에 의한 성분 분석이 행해진다. 한편, 수분으로서의 수증기는 적외선을 흡수한다. 이 때문에, 샘플 가스 중의 수증기가 포화해 있는 경우 혹은 샘플 가스가 고습도인 경우와 같이 샘플 가스 중에 수분이 많이 포함되어 있는 경우, 분석 대상의 샘플 가스와 수분에 있어서 적외선의 흡수의 피크가 겹쳐버리게 된다. 따라서, 샘플 가스 중에 수분이 많이 포함되면, 적외 스펙트럼에 의한 성분 분석이 곤란해진다.

상기와 같이, 샘플 가스 중에 수분이 많이 포함되면, 분석계에 의한 성분 분석이 곤란해진다. 이에, 수분을 많이 포함하는 샘플 가스로부터 어느 정도 수분을 분리해서 수분을 감소시킨 후에 샘플 가스를 분석계에 공급하고, 샘플 가스의 성분 분석을 행하는 것이 행해진다. 수분을 포함하는 샘플 가스로부터 수분을 분리하는 방법으로서는, 냉각수 등의 액체의 냉매를 이용한 열교환기를 사용하여, 수분을 포함하는 샘플 가스를 일단 냉각하여 샘플 가스 중에 포함되는 수분의 일부를 응축시켜 분리하는 방법이 있다. 그러나, 이 경우, 액체의 냉매를 이용한 열교환기가 필요해져, 설비 비용 및 설치 스페이스의 증대를 초래해버리게 된다.

상기에 대해, 액체의 냉매를 이용한 열교환기를 필요로 하지 않는 공랭식의 수분 분리 장치로서, 특허문헌 1에 개시된 것이 알려져 있다. 특허문헌 1에 개시된 수분 분리 장치는, 샘플 가스를 분석계에 도입하기 위한 샘플 가스 라인에 설치되는 드레인 세퍼레이터 본체와, 드레인 세퍼레이터 본체의 주위를 덮음과 더불어 계장(計裝) 에어가 도입되어 배출되는 외통 용기를 구비하여 구성되어 있다. 그리고, 특허문헌 1의 수분 분리 장치는, 외통 용기 내에서 드레인 세퍼레이터 본체에 계장 에어를 내뿜음으로써 드레인 세퍼레이터 본체 내에서 샘플 가스를 냉각하여 샘플 가스 중의 수분을 분리시키도록 구성되어 있다. 또한, 드레인 세퍼레이터 본체는 샘플 가스 라인에 설치되어 있고, 샘플 가스는, 드레인 세퍼레이터 본체의 상단측에 있어서 드레인 세퍼레이터 본체에 도입되고, 드레인 세퍼레이터 본체의 상단측에 있어서 드레인 세퍼레이터 본체로부터 꺼내진다. 또, 드레인 세퍼레이터 본체 내에서 샘플 가스로부터 분리된 수분은, 드레인 세퍼레이터 본체의 하부에 설치된 드레인 배출구로부터 배출된다.

일본국 특허공개 평 10-197422호 공보

특허문헌 1의 수분 분리 장치는, 액체의 냉매를 이용한 열교환기를 필요로 하지 않기 때문에, 설비 비용 및 설치 스페이스의 증대를 억제할 수 있다. 그러나, 특허문헌 1의 수분 분리 장치에 의하면, 샘플 가스는, 드레인 세퍼레이터 본체의 상단측에 있어서, 드레인 세퍼레이터 본체에 도입되고 드레인 세퍼레이터 본체로부터 꺼내진다. 그리고, 계장 에어가 외통 용기 내에서 드레인 세퍼레이터 본체에 내뿜어짐으로써, 드레인 세퍼레이터 본체 내의 상단측의 영역을 유동하는 샘플 가스가 냉각된다. 이 때문에, 드레인 세퍼레이터 본체를 개재한 샘플 가스와 계장 에어 사이의 열교환을 효율적으로 행할 수 없어, 샘플 가스의 냉각 효율이 저하하게 된다. 또, 샘플 가스의 냉각 효율이 낮기 때문에, 샘플 가스로부터 충분히 수분을 분리하는 것이 어려워, 수분의 분리 능력도 저하하게 된다.

따라서, 샘플 가스의 냉각 효율을 향상시켜, 수분의 분리 능력의 향상을 도모할 수 있는 수분 분리 장치의 실현이 요망된다. 또, 수분 분리 장치에 있어서는, 샘플 가스의 냉각 효율의 향상과 수분의 분리 능력의 향상과 함께, 또한, 샘플 가스로부터 분리한 수분을 용이하게 회수할 수 있음과 더불어 수분이 분리된 샘플 가스를 분석계 등의 공급처로 효율적으로 유도할 수 있는 것이 요망된다.

본 발명은, 상기 사정을 감안함으로써, 설비 비용 및 설치 스페이스의 증대를 억제할 수 있음과 더불어, 샘플 가스의 냉각 효율을 향상시켜 수분의 분리 능력의 향상을 도모할 수 있고, 또한, 수분을 용이하게 회수하여 샘플 가스를 효율적으로 유도할 수 있는, 수분 분리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

(1) 상기 과제를 해결하기 위해서, 이 발명의 어느 국면에 따른 수분 분리 장치는, 수분을 포함하는 샘플 가스가 도입되어, 상기 샘플 가스가 하방으로 유동하는 제1 배관과, 적어도 일부가 상기 제1 배관의 내측에 배치되거나 또는 상기 제1 배관의 적어도 일부가 내측에 배치되어, 상기 샘플 가스보다 온도가 낮은 냉각 가스가 도입됨과 더불어, 상기 냉각 가스가 상방 또는 하방으로 유동하는 제2 배관과, 상기 제1 배관의 하단부가 개구되어, 상기 샘플 가스가 상기 제1 배관으로부터 도입됨과 더불어 상기 샘플 가스로부터 분리된 상기 수분이 상기 하단부로부터 적하하는 출구실과, 상기 출구실에 연통함과 더불어 상기 출구실의 하방에 배치되어, 상기 샘플 가스로부터 분리된 상기 수분을 회수하는 수분 회수실과, 상기 출구실에 연통하여, 상기 출구실에 유출된 상기 샘플 가스를 유도하는 샘플 가스 유도부를 구비하고 있다.

이 구성에 의하면, 제1 배관을 유동하는 샘플 가스와 제2 배관을 유동하는 냉각 가스 사이에서 열교환이 행해져 샘플 가스가 냉각된다. 그리고, 샘플 가스가 냉각됨으로써, 온도에 의한 포화 수증기량의 차이에 따라 샘플 가스 중에 포함되는 수분의 일부가 응축한다. 이에 의해, 샘플 가스로부터 수분이 응축되어 분리된다. 따라서, 상기의 구성에 의하면, 샘플 가스로부터 수분을 분리할 때에, 액체의 냉매를 이용한 열교환기를 필요로 하지 않기 때문에, 설비 비용 및 설치 스페이스의 증대를 억제할 수 있다.

또, 상기의 구성에 의하면, 샘플 가스가 제1 배관을 하방으로 유동함과 더불어, 제1 배관의 내측에 또는 제1 배관이 내측에 배치된 제2 배관을 냉각 가스가 상방 또는 하방으로 유동하면서, 냉각 가스와 샘플 가스 사이에서 열교환이 행해져 샘플 가스가 냉각된다. 이 때문에, 제1 및 제2 배관 중 한쪽이 다른 쪽의 내측에 배치되어 상하 방향으로 연장되는 영역에 있어서의 상하 방향의 전체 길이에 걸쳐, 샘플 가스 및 냉각 가스가 상하 방향을 따라 흐르면서 샘플 가스와 냉각 가스 사이에서 효율적으로 열교환이 행해지게 된다. 이에 의해, 샘플 가스의 냉각 효율의 향상을 도모하여, 수분의 분리 능력의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 상기의 구성에 의하면, 샘플 가스가 냉각되어 수분이 분리되고 하방으로 유동하는 제1 배관의 하단부가 출구실에 개구되어 있고, 샘플 가스로부터 분리된 수분이 출구실로 적하함과 더불어, 수분이 분리된 샘플 가스도 출구실에 유출된다. 이 때문에, 효율적으로 냉각하여 분리한 샘플 가스와 수분을 제1 배관으로부터 하방의 출구실로 그대로 간단하게 배출할 수 있다. 그리고, 수분은, 출구실의 하방의 수분 회수실에 회수되고, 수분이 분리된 샘플 가스는, 출구실에 연통하는 샘플 가스 유도부로부터 유도되어, 분석계 등의 공급처로 공급된다. 이 때문에, 상기의 구성에 의하면, 샘플 가스로부터 분리한 수분을 용이하게 회수함과 더불어 수분이 분리된 샘플 가스를 효율적으로 유도할 수 있다.

따라서, 상기의 구성에 의하면, 설비 비용 및 설치 스페이스의 증대를 억제할 수 있음과 더불어, 샘플 가스의 냉각 효율을 향상시켜 수분의 분리 능력의 향상을 도모할 수 있고, 또한, 수분을 용이하게 회수하여 샘플 가스를 효율적으로 유도할 수 있는, 수분 분리 장치를 제공할 수 있다.

(2) 상기 제1 배관 및 상기 제2 배관은, 각각 상하로 직선형상으로 연장되도록 설치되고, 상기 냉각 가스가, 상기 제1 배관에 있어서의 상기 샘플 가스의 유동 방향과 평행한 방향을 따라 상기 제2 배관을 유동하는 경우가 있다.

이 구성에 의하면, 제1 및 제2 배관이 각각 상하로 직선형상으로 연장되고, 냉각 가스가 샘플 가스의 유동 방향과 평행한 방향을 따라 유동한다. 이 때문에, 제1 배관을 유동하는 샘플 가스와 제2 배관을 유동하는 냉각 가스 사이에서의 열교환을 더욱 효율적으로 행할 수 있다. 이에 의해, 샘플 가스의 냉각 효율을 더욱 향상시켜, 수분의 분리 능력을 더욱 향상시킬 수 있다.

(3) 상기 제1 배관이 상기 제2 배관의 내측에 삽입된 상태로 배치되어 있는 경우가 있다.

이 구성에 의하면, 제2 배관의 내측에 삽입된 제1 배관의 내측을 샘플 가스가 유동하고, 제2 배관을 유동하는 냉각 가스가, 제1 배관의 주위를 전체 둘레에 걸쳐 덮으면서 제1 배관의 외측을 유동한다. 이 때문에, 샘플 가스가 유동하는 제1 배관의 전체 둘레에 걸친 넓은 면적을 개재하여, 냉각 가스가, 샘플 가스로부터 더욱 효율적으로 발열(拔熱)할 수 있다. 이에 의해, 샘플 가스의 냉각 효율을 더욱 향상시켜, 수분의 분리 능력을 더욱 향상시킬 수 있다.

(4) 상기 제1 배관과 상기 제2 배관은, 중심축선이 일치하는 동심형상으로 배치된 이중관으로서 설치되어 있는 경우가 있다.

이 구성에 의하면, 제1 및 제2 배관의 중심축선에 수직인 단면에 있어서의 중심축선 둘레의 둘레 방향의 영역에 있어서, 샘플 가스 및 냉각 가스의 유량 분포가 보다 균등해진다. 이 때문에, 냉각 가스에 의한 샘플 가스의 냉각의 불균일을 보다 저감할 수 있고, 샘플 가스의 냉각 효율을 더욱 향상시켜, 수분의 분리 능력을 더욱 향상시킬 수 있다.

(5) 상기 냉각 가스는, 상기 샘플 가스의 유동 방향에 대해 평행한 방향이고 또한 같은 방향을 따라, 상기 제2 배관을 하방으로 유동하는 경우가 있다.

이 구성에 의하면, 냉각 가스와 샘플 가스는, 열교환을 하면서 평행하게 또한 동 방향으로 유동한다. 이 때문에, 냉각 가스가 샘플 가스로부터 발열하면서 유동하는 방향과, 샘플 가스가 냉각 가스에 의해 냉각되면서 유동하는 방향이, 동 방향이 된다. 이에 의해, 열교환이 행해지는 냉각 가스와 샘플 가스 사이의 온도차를 크게 설정할 수 있어, 보다 효율적으로 샘플 가스를 냉각할 수 있다.

(6) 상기 제1 배관의 상기 하단부에 있어서 상기 출구실에 개구된 출구측 개구가, 상기 샘플 가스 유도부가 상기 출구실에 연통하는 위치보다 하방에 배치되어 있는 경우가 있다.

이 구성에 의하면, 제1 배관의 출구측 개구가 샘플 가스 유도부의 출구실로의 연통 위치보다 하방에 배치되어 있기 때문에, 출구측 개구로부터 출구실로 적하하는 수분이 샘플 가스 유도부로 침입해버리는 것을 보다 확실히 방지할 수 있다. 이 때문에, 수분이 분리되어 샘플 가스 유도부를 통해 유도되는 샘플 가스에 수분이 혼입해버리는 것을 보다 확실히 방지할 수 있다.

(7) 상기 출구실은, 상기 제1 배관이 개구됨과 더불어 상기 샘플 가스 유도부가 연통하는 출구실 본체부와, 상기 출구실 본체부의 하단으로부터 하방을 향해 연장됨과 더불어 상기 수분 회수실에 개구되어 연통하는 연통관부를 갖고, 상기 수분 회수실은, 물이 저류되도록 구성되고, 상기 연통관부의 하단이, 상기 수분 회수실에 있어서, 상기 수분 회수실에 저류된 물의 수면보다 하방에서 개구되도록 구성되어 있는 경우가 있다.

이 구성에 의하면, 제1 배관으로부터 적하하여 출구실 본체부로 배출된 수분은, 연통관부를 지나, 수분 회수실에 저류되어 있는 물의 수면으로 낙하하여, 수분 회수실에 회수된다. 또, 제1 배관으로부터 출구실 본체부로 유출된 샘플 가스는, 샘플 가스 유도부로 유동하여 샘플 가스 유도부를 통해 유도되고, 분석계 등의 공급처로 공급된다. 그리고, 상기의 구성에 의하면, 출구실 본체부와 수분 회수실을 연통하는 연통관부의 하단은, 수분 회수실에 저류된 물의 수면보다 하방에서 개구되어, 수분 회수실 내의 물 속에서 개구된다. 이 때문에, 출구실 본체부의 외부 공기가, 수분 회수실에서 개구되는 연통관부로부터 유입해버리는 것을 확실히 방지할 수 있다. 이에 의해, 출구실 본체부로부터 샘플 가스 유도부로 유동하여 샘플 가스 유도부를 통해 유도되는 샘플 가스에 외부 공기가 혼입해버리는 것을 확실히 방지할 수 있다.

본 발명에 의하면, 설비 비용 및 설치 스페이스의 증대를 억제할 수 있음과 더불어, 샘플 가스의 냉각 효율을 향상시켜 수분의 분리 능력의 향상을 도모할 수 있고, 또한, 수분을 용이하게 회수하여 샘플 가스를 효율적으로 유도할 수 있는, 수분 분리 장치를 제공할 수 있다.

도 1은, 열처리 장치에서 발생한 가스로부터 샘플 가스를 샘플링하고, 수분 분리 장치로 샘플 가스로부터 수분을 분리하고, 수분을 분리한 샘플 가스를 분석계로 공급하는 계통을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 2은, 본 발명의 제1 실시 형태의 수분 분리 장치와 수분 분리 장치에 냉각 가스를 공급하는 에어 쿨러를 나타내는 도면이다.
도 3은, 본 발명의 제1 실시 형태의 수분 분리 장치를 나타내는 도면이다.
도 4는, 포화 수증기량과 온도의 관계를 나타내는 도면으로서, 샘플 가스로부터 분리되는 수분에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 5는, 본 발명의 제2 실시 형태의 수분 분리 장치를 나타내는 도면이다.
도 6은, 본 발명의 제3 실시 형태의 수분 분리 장치를 나타내는 도면이다.
도 7의 (A)는, 제3 실시 형태의 수분 분리 장치의 단면을 나타내는 도면으로서, 도 6의 A-A선 화살표 방향 위치에서 본 단면을 나타내는 도면이다. 도 7의 (B)는, 제3 실시 형태의 변형예의 수분 분리 장치의 단면을 나타내는 도면이다. 도 7의 (C)는, 제3 실시 형태의 다른 변형예의 수분 분리 장치의 단면을 나타내는 도면이다.
도 8은, 본 발명의 제4 실시 형태의 수분 분리 장치를 나타내는 도면이다.
도 9는, 본 발명의 제5 실시 형태의 수분 분리 장치를 나타내는 도면이다.
도 10은, 본 발명의 제6 실시 형태의 수분 분리 장치를 나타내는 도면이다.
도 11은, 본 발명의 제7 실시 형태의 수분 분리 장치를 나타내는 도면이다.
도 12는, 제7 실시 형태의 수분 분리 장치의 단면을 나타내는 도면으로서, 도 11의 B-B선 화살표 방향 위치에서 본 단면을 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.

[수분 분리 장치의 적용 형태]

본 발명은, 샘플 가스로부터 수분을 분리하는 수분 분리 장치로서, 다양한 용도에 널리 적용할 수 있는 것이다. 예를 들면, 본 발명은, 피처리물에 대해 각종 처리를 행할 때에 발생하는 가스로부터 샘플 가스를 샘플링하여 수분을 분리하고, 수분을 분리한 샘플 가스를 분석계 등의 공급처로 공급할 때에 있어서, 샘플 가스로부터 수분을 분리하기 위한 수분 분리 장치로서, 적용된다. 이하의 설명에 있어서는, 실시 형태로서, 열처리 장치에서 발생한 배기 가스로부터 샘플링한 샘플 가스로부터 수분을 분리해서 분석계로 샘플 가스를 공급하는 계통에 있어서 적용되는 수분 분리 장치의 형태를 예로 들어 설명한다.

도 1은, 열처리 장치(100)에서 발생한 배기 가스로부터 샘플 가스를 샘플링하고, 수분 분리 장치(1)로 샘플 가스로부터 수분을 분리하고, 수분을 분리한 샘플 가스를 분석계(101)로 공급하는 계통을 모식적으로 나타내는 도면이다.

열처리 장치(100)는, 금속제의 피처리물(도시 생략)을 과열 수증기로 가열하여 피처리물의 열처리를 행하는 장치로서 구성되어 있다. 또한, 과열 수증기는, 비점보다 높은 온도로 가열된 수증기이며, 비점보다 높은 온도의 건조한 수증기이다. 열처리 장치(100)는, 통형상으로 연장되는 열 처리실(102)과, 열 처리실(102)을 외부로부터 가열하는 히터(103)를 구비하여 구성되어 있다. 열처리 장치(100)에 있어서는, 열 처리실(102) 내에 있어서, 입구(102a)로부터 출구(102b)를 향해 피처리물이 반송되면서 과열 수증기로 가열되어 피처리물의 열처리가 행해진다. 또한, 과열 수증기는, 보일러와 과열기를 구비하여 구성된 과열 수증기 생성 장치(104)에 있어서 생성된다. 과열 수증기 생성 장치(104)에 있어서, 물이 가열되고 증발되어 생성된 포화 수증기가 추가로 가열됨으로써 과열 수증기가 생성되고, 그 과열 수증기가, 열 처리실(102)로 공급된다.

열처리 장치(100)에 있어서 과열 수증기를 이용하여 행해지는 피처리물에 대한 열처리로서는, 예를 들면, 탈지 처리, 소결 처리를 예시할 수 있다. 열처리 장치(100)에 있어서 탈지 처리가 행해지는 경우, 열처리 장치(100)에서의 처리 전의 처리 공정에 있어서 기계 가공 등이 실시된 피처리물이, 열처리 장치(100)에 반입된다. 그리고, 열처리 장치(100)에 있어서는, 피처리물에 부착된 유지가, 과열 수증기에 의해 가열됨으로써 기화되어, 피처리물로부터 제거된다. 또, 열처리 장치(100)에 있어서 소결 처리가 행해지는 경우, 유지 성분을 주성분으로 하는 바인더로 결합된 피소결재로서 구성된 피처리물이, 열처리 장치(100)에 반입된다. 그리고, 열처리 장치(100)에 있어서는, 과열 수증기에 의해 피처리물이 가열되어 바인더가 기화되어 제거되고, 계속해서, 과열 수증기에 의해 추가로 가열됨으로써, 유지를 주성분으로 하는 바인더가 제거된 피처리물이 소결된다.

열처리 장치(100)에 의한 열처리가 행해지면, 피처리물은 열 처리실(102)의 출구(102b)로부터 반출된다. 또, 열처리 장치(100)에 의한 열처리 시에는, 열 처리실(102) 내에서의 탈지 처리 등에 수반하여 생긴 배기 가스가 발생한다. 배기 가스는, 과열 수증기와, 탈지 처리 등에 의해 피처리물로부터 제거된 유지를 포함하는 가스로서 구성된다. 열처리 장치(100)에서 발생한 배기 가스는, 열 처리실(102)에 있어서의 출구(102b) 근방에 형성된 배기구(도시 생략)로부터 배기계통(105)으로 배출된다. 또한, 배기계통(105)에는, 예를 들면, 압축 공기 등의 고압 유체를 이용하여 부압을 발생시킴으로써 배기 가스를 흡인하여 배출하는 이젝터(도시 생략)가 설치되어 있다. 이에 의해, 열 처리실(102)에 있어서의 출구(102b)의 근방에 형성된 배기구로부터 배기 가스가 흡인되고 배기계통(105)으로 배출된다.

배기계통(105)은, 연소 장치(106)와 접속하고 있다. 열 처리실(102)로부터 배기계통(105)으로 배출된 배기 가스는, 배기계통(105)을 유동하여 연소 장치(106)에 도입된다. 연소 장치(106)는, 배기 가스가 도입되는 연소실(도시 생략)과, 외부 공기를 연소실 내에 공급함으로써 산소를 연소실 내에 공급하는 산소 공급부(도시 생략)와, 연소실 내에 설치되어 배기 가스를 가열해서 연소시키는 히터(도시 생략)를 구비하고 있다. 그리고, 연소 장치(106)는, 도입된 배기 가스를 공기와 혼합한 상태에서 배기 가스를 가열하여 배기 가스를 연소하도록 구성되어 있다. 연소실에 도입되는 배기 가스는, 과열 수증기와 유지를 포함하는 가스로서 구성되어 있고, 배기 가스가 연소됨으로써, 유지가 연소하여 이산화탄소가 된다. 과열 수증기와 유지를 포함하는 가스로서 구성된 배기 가스는, 연소 장치(106)에 있어서 연소됨으로써, 과열 수증기와 이산화탄소를 포함하는 가스로서 구성된 배기 가스가 된다.

연소 장치(106)로 연소된 배기 가스는, 배출계통(107a)으로 배출된다. 배출계통(107a)의 하류단은 외부에 개방되어 있고, 연소 장치(106)로부터 배출계통(107a)으로 배출된 배기 가스는, 배출계통(107a)을 통과해 외부로 배출된다. 또, 배출계통(107a)으로부터는 샘플링계통(107b)이 분기되어 있고, 연소 장치(106)로부터 배출계통(107a)으로 배출된 배기 가스의 일부가, 샘플링계통(107b)으로 유동한다. 이에 의해, 열처리 장치(100)에서 발생하여 연소 장치(106)로 연소되어 배출되는 배기 가스의 일부가, 샘플 가스로서 샘플링되어 샘플링계통(107b)으로 유동한다.

연소 장치(106)로부터 배출된 배기 가스는, 과열 수증기와 이산화탄소를 포함하는 가스로서 구성되어 있다. 그리고, 배출계통(107a)으로 배출된 후에, 배기 가스의 일부로서 샘플링된 샘플 가스는, 배관으로서 구성된 샘플링계통(107b)을 유동하는 동안에, 샘플링계통(107b)의 외부 공기에 의해, 샘플링계통(107b)의 관벽을 통해 냉각된다. 샘플 가스는, 샘플링계통(107b)의 유동 중에 냉각됨으로써, 외부 공기의 온도인 실온(예를 들면, 25℃)에 가까운 온도까지 온도가 저하하며, 예를 들면, 30℃ 정도까지 온도가 저하한다. 온도가 저하하면, 샘플 가스는, 수증기와 이산화탄소를 포함하는 가스로서 구성된 상태가 된다. 또한, 샘플 가스 중의 수증기는, 포화 수증기 상태로 샘플 가스에 포함되어 있다. 그리고, 샘플링계통(107b)을 유동한 샘플 가스는, 수분 분리 장치(1)로 도입된다.

수분 분리 장치(1)에서는, 도입된 샘플 가스가 냉각되어, 실온보다 충분히 낮은 온도까지 냉각되며, 예를 들면, 10℃ 정도까지 냉각된다. 수분 분리 장치(1)에서는, 샘플 가스가, 수분 분리 장치(1)로의 도입 시의 온도(예를 들면, 30℃)부터 실온보다 충분히 낮은 온도(예를 들면, 10℃)까지 냉각됨으로써, 온도에 의한 포화 수증기량의 차이에 따라 응축한 수분이 샘플 가스로부터 분리된다. 이에 의해, 수분 분리 장치(1)에 있어서 샘플 가스로부터 수분이 충분히 분리된다. 수분 분석 장치(1)로 수분이 충분히 분리된 샘플 가스는, 분석계 공급계통(108)으로 유도되고, 분석계 공급계통(108)을 유동한다.

분석계 공급계통(108)을 유동하는 샘플 가스는, 배관으로서 구성된 분석계 공급계통(108)의 유동 중에, 분석계 공급계통(108)의 외부 공기에 의해, 분석계 공급계통(108)의 관벽을 통해 데워진다. 샘플 가스는, 분석계 공급계통(108)의 유동 중에 데워짐으로써, 외부 공기의 온도인 실온(예를 들면, 25℃)에 가까운 온도까지 승온하며, 예를 들면, 20℃ 정도까지 온도가 상승한다. 온도가 상승하면, 샘플 가스의 습도가 저하한다. 그리고, 습도가 저하하여 이산화탄소를 포함하는 가스로서 구성된 샘플 가스가, 분석계 공급계통(108)으로부터 분석계(101)로 공급된다. 분석계(101)는, 예를 들면, 적외 분광 광도계로서 구성된다. 샘플 가스가 분석계(101)로 공급되면, 분석계(101)에 의한 샘플 가스의 성분 분석이 행해진다. 분석계(101)로 샘플 가스의 성분 분석이 행해짐으로써, 예를 들면, 샘플 가스 중의 이산화탄소의 함유량이 구해진다.

상기와 같이, 수분 분리 장치는, 예를 들면, 열처리 장치(100)에서 발생한 배기 가스로부터 샘플링한 샘플 가스로부터 수분을 분리해서 분석계(101)로 샘플 가스를 공급하는 계통에 있어서 적용된다. 이하, 수분 분리 장치의 상세한 실시 형태에 대해, 제1 내지 제7 실시 형태를 예로 들어 설명한다.

[제1 실시 형태]

도 2는, 본 발명의 제1 실시 형태의 수분 분리 장치(1)와 수분 분리 장치(1)에 냉각 가스를 공급하는 에어 쿨러(109)를 나타내는 도면이다. 도 3은, 본 발명의 제1 실시 형태의 수분 분리 장치(1)를 나타내는 도면이다. 도 2 및 도 3에서는, 수분 분리 장치(1)에 대해, 단면도로 도시하고 있다. 또한, 도 1에서는, 열처리 장치(100)에서 발생한 배기 가스로부터 샘플링한 샘플 가스로부터 수분을 분리해서 분석계(101)로 샘플 가스를 공급하는 계통에 있어서, 제1 실시 형태의 수분 분리 장치(1)가 적용된 형태를 예시하고 있다.

도 1 내지 도 3에 나타내는 수분 분리 장치(1)는, 샘플링계통(107a)으로부터 도입된 샘플 가스를 냉각하여, 샘플 가스 중에 포함되는 수분을 분리하고, 분석계 공급계통(108)으로 샘플 가스를 공급한다. 또, 수분 분리 장치(1)는, 샘플 가스를 냉각하기 위한 냉각 가스가 도입되도록 구성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 수분 분리 장치(1)는, 에어 쿨러(109)에 접속되어 있어, 샘플 가스를 냉각하기 위한 냉각 가스가, 에어 쿨러(109)로부터 도입된다.

또한, 에어 쿨러(109)는, 압축 공기가 공급됨으로써, 실온(예를 들면, 25℃)보다 충분히 낮은 온도의 공기를 냉각 가스로서 생성하는 장치로서 구성된다. 에어 쿨러(109)에는, 컴프레서와 압축 공기의 저류 탱크를 구비하여 구성된 압축 공기 공급원(110)으로부터 압축 공기가 압축 공기 공급계통(111)을 통해 공급된다. 압축 공기 공급계통(111)으로부터 고압의 압축 공기가 에어 쿨러(109)로 공급되면, 고압의 공기는, 에어 쿨러(109) 내의 와류 발생기에 공급된다. 그리고, 고압의 공기는, 와류 발생기에 의해 통형상의 에어 쿨러(109) 내에서 통형상의 내주면의 접선 방향으로 토출되고, 팽창하면서 고속으로 회전하는 와류를 형성하면서, 에어 쿨러(109)의 길이 방향을 따라 유동한다. 그리고, 에어 쿨러(109)의 한쪽의 단부(109a)에 설치된 조정 밸브로 풍량이 조정된 공기가, 열풍인 상태로 배출된다. 한편, 한쪽의 단부(109a)로부터 배출되지 않는 나머지 공기는, 에어 쿨러(109)의 통 내에서 와류의 원심력에 의해 형성된 내측의 공동(空洞) 내를 외측의 와류와 동 방향으로 회전하면서 팽창하면서 에어 쿨러(109)의 다른 쪽의 단부(109b)측으로 유동한다. 이때, 와류의 내측을 다른 쪽의 단부(109b)측으로 이동하는 공기는, 팽창하면서 감속에 의한 제동 작용을 위해서 외측의 와류에 대해 일을 행함으로써 실온보다 낮고 또한 0℃보다 높은 소정의 온도까지 온도가 저하한다. 그리고, 실온보다 낮은 소정의 온도까지 온도가 저하한 공기는, 냉풍으로서 다른 쪽의 단부(109b)로 유동한다. 에어 쿨러(109)의 다른 쪽의 단부(109b)는, 접속 배관(112)을 통해 수분 분리 장치(1)에 접속하고 있고, 에어 쿨러(109)의 단부(109b)로부터 냉풍으로서 배출된 저온의 공기는, 냉각 가스로서, 수분 분리 장치(1)로 도입된다. 또한, 상술한 바와 같이, 에어 쿨러(109)에서 생성되어 수분 분리 장치(1)로 도입되는 냉각 가스의 온도는, 실온보다 낮고 또한 0℃보다 높은 온도로 설정되는 것이 바람직하다. 또한, 에어 쿨러(109)로부터 수분 분리 장치(1)로 도입되는 냉각 가스의 온도는, 0℃보다 높은 온도이고 또한 실온보다 충분히 낮은 온도로 설정되는 것이 바람직하고, 보다 구체적으로는, 0℃보다 높은 온도이고 또한 실온보다 0℃에 가까운 온도로 설정되는 것이 바람직하다.

도 1 내지 도 3에 나타내는 바와 같이, 수분 분리 장치(1)는, 제1 배관(11)과, 제2 배관(12)과, 출구실(13)과, 수분 회수실(14)과, 샘플 가스 유도부(15)를 구비하여 구성되어 있다.

제1 배관(11)은, 수분을 포함하는 샘플 가스가 도입되어, 샘플 가스가 하방으로 유동하는 배관으로서 구성되어 있다. 제1 배관(11)은, 원형 단면으로 가늘고 길게 직선형상으로 연장되는 원관형상의 배관으로서 설치되어 있다. 제1 배관(11)은, 열전도성이 우수한 금속제의 원관으로서 설치되며, 예를 들면, 스테인리스제의 원관으로서 설치되어 있다. 제1 배관(11)은, 후술하는 제2 배관(12)에 대해 지지되어 있다. 또, 제1 배관(11)은, 그 길이 방향이 상하 방향으로 연장된 상태로, 제2 배관(12)에 대해 지지되어 있고, 본 실시 형태에서는, 상하로 직선형상으로 연장되도록 설치되어 있다.

제1 배관(11)은, 상단부가, 샘플링계통(107b)의 하류측의 단부에 대해 커플링(107c)을 개재하여 접속되어 있다. 제1 배관(11)의 상단부에는, 샘플링계통(107b)으로부터, 포화 수증기 상태로 수분을 포함하는 샘플 가스가 도입된다. 또한, 도 3에서는, 샘플 가스가 유동하는 모습을 가는 파선의 화살표로 모식적으로 나타내고 있다. 제1 배관(11)의 상단부에 상방으로부터 도입된 샘플 가스는, 제1 배관(11)의 내측을 제1 배관(11)이 연장되는 상하 방향을 따라 하방으로 유동한다. 제1 배관(11)은, 후술하는 제2 배관(12)의 내측을 관통하고 있고, 제1 배관(11)의 하단부는, 후술하는 출구실(13) 내에서 개구되어 있다.

제2 배관(12)은, 제1 배관(11)의 적어도 일부가 내측에 배치되어, 샘플 가스보다 온도가 낮은 냉각 가스가 도입됨과 더불어, 냉각 가스가 하방으로 유동하는 배관으로서 구성되어 있다. 제2 배관(12)은, 원형 단면으로 직선형상으로 연장되는 원통형상의 배관으로서 설치되어 있다. 제2 배관(12)은, 열전도성이 우수한 금속제의 원관으로서 설치되며, 예를 들면, 스테인리스제의 원관으로서 설치되어 있다. 제2 배관(12)은, 예를 들면, 수분 회수실(14)에 고정된 지지 프레임(16)에 대해 고정되어 지지되어 있다. 또, 제2 배관(12)은, 그 길이 방향이 상하 방향으로 연장된 상태로, 지지 프레임(16)에 대해 지지되어 있고, 본 실시 형태에서는, 상하로 직선형상으로 연장되도록 설치되어 있다.

제2 배관(12)에는, 원형 단면으로 직선형상으로 연장되는 원관형상의 관 본체부(12a)와, 관 본체부(12a)의 상단부를 막는 상측 덮개부(12b)와, 관 본체부(12a)의 하단부를 막는 하측 덮개부(12c)가 설치되어 있다. 상측 덮개부(12b)는, 중심에 관통 구멍이 형성된 원판형상의 부재로서 설치되고, 관 본체부(12a)의 상단부에 기밀 상태로 밀착한 상태로 관 본체부(12a)의 상단부에 고정되어 있다. 그리고, 상측 덮개부(12b)의 관통 구멍에는, 제1 배관(11)이, 삽입 통과되어 있다. 제1 배관(11)은, 상측 덮개부(12b)의 관통 구멍의 가장자리부에 대해 시일 부재를 개재하여 기밀 상태로 밀착한 상태로 상측 덮개부(12b)의 관통 구멍에 삽입 통과되어 있다. 하측 덮개부(12c)는, 중심에 관통 구멍이 형성된 원판형상의 부재로서 설치되고, 관 본체부(12a)의 하단부에 기밀 상태로 밀착한 상태로 관 본체부(12a)의 하단부에 고정되어 있다. 그리고, 하측 덮개부(12c)의 관통 구멍에는, 관 본체부(12a)를 관통한 제1 배관(11)이, 삽입 통과되어 있다. 제1 배관(11)은, 하측 덮개부(12c)의 관통 구멍의 가장자리부에 대해 시일 부재를 개재하여 기밀 상태로 밀착한 상태로 하측 덮개부(12c)의 관통 구멍에 삽입 통과되어 있다.

제1 배관(11)은, 상측 덮개부(12b)를 관통하여, 관 본체부(12a)를 삽입 통하고, 또한, 하측 덮개부(12c)를 관통한 상태로, 제2 배관(12)에 대해 장착되어 있다. 이 때문에, 제1 배관(11)은, 제2 배관(12)의 내측에 삽입된 상태로 배치되어 있다. 또, 제1 배관(11)은, 상측 덮개부(12b)의 중심에 형성된 관통 구멍을 관통함과 더불어, 하측 덮개부(12c)의 중심에 형성된 관통 구멍을 관통하고 있다. 그리고, 제1 배관(11)은, 관 본체부(12a)와 평행하게 연장되어, 관 본체부(12a)를 그 중심축선을 따라 삽입 통과시키고 있다. 이 때문에, 제1 배관(11)과 제2 배관(12)은, 중심축선이 일치하는 동심형상으로 배치된 이중관으로서 설치되어 있다.

또, 수분 분리 장치(1)에 있어서는, 냉각 가스 도입관(17a) 및 냉각 가스 배출관(17b)이 설치되어 있고, 냉각 가스 도입관(17a) 및 냉각 가스 배출관(17b)은, 제2 배관(12)의 관 본체부(12a)에 접속하고 있다.

냉각 가스 도입관(17a)은, 관 길이가 짧은 원관으로서 설치되고, 에어 쿨러(109)로부터 공급되는 냉각 가스를 제2 배관(12)에 도입하도록 구성되어 있다. 보다 구체적으로는, 냉각 가스 도입관(17a)은, 관 길이 방향의 한쪽의 단부가, 에어 쿨러(109)의 단부(109b)에 접속한 접속 배관(112)에 접속하고 있고, 관 길이 방향의 다른 쪽의 단부가, 관 본체부(12a)에 대해 관 본체부(12a)의 상단측에 있어서 접속하고 있다. 또, 냉각 가스 도입관(17a)의 다른 쪽의 단부는, 관 본체부(12a)의 상단측에 설치되어 관 본체부(12a)의 관벽을 관통하는 관통 구멍을 기밀 상태로 관통하어, 관 본체부(12a)의 내부에서 개구되어 있다. 이에 의해, 에어 쿨러(109)의 단부(109b)와 제2 배관(12) 내의 상단측의 영역은, 냉각 가스 도입관(17a)을 개재하여 연통하고 있다.

냉각 가스 배출관(17b)은, 관 길이가 짧은 원관으로서 설치되고, 제2 배관(12)에 도입되어 제2 배관(12)을 유동한 냉각 가스를 제2 배관(12)으로부터 배출하도록 구성되어 있다. 보다 구체적으로는, 냉각 가스 배출관(17b)은, 관 길이 방향의 한쪽의 단부가, 관 본체부(12a)에 대해 관 본체부(12a)의 하단측에 있어서 접속하고 있고, 관 길이 방향의 다른 쪽의 단부측 부분이, 관 본체부(12a)의 외측을 향해 돌출되어 있다. 그리고, 냉각 가스 배출관(17b)의 한쪽의 단부는, 관 본체부(12a)의 하단측에 설치되어 관 본체부(12a)의 관벽을 관통하는 관통 구멍을 기밀 상태로 관통하고, 관 본체부(12a)의 내부에서 개구되어 있다. 한편, 관 본체부(12a)로부터 외부로 돌출된 냉각 가스 배출관(17b)의 다른 쪽의 단부는, 외부에 개구되어 있다. 이에 의해, 제2 배관(12) 내의 하단측의 영역과, 제2 배관(12)의 외부는, 냉각 가스 배출관(17b)을 개재하여 연통하고 있다.

상기와 같이, 제2 배관(12)에는, 그 상단측에 있어서, 냉각 가스 도입관(17a)이 접속하고 있다. 이 때문에, 에어 쿨러(109)로 냉각되어 단부(109b)로부터 배출된 공기는, 냉각 가스로서, 냉각 가스 도입관(17a)을 통해, 제2 배관(12) 내의 상단측의 영역으로 도입된다. 그리고, 제2 배관(12) 내로 도입된 냉각 가스는, 제2 배관(12) 내를 하방으로 유동한다. 또한, 도 3에서는, 냉각 가스가 유동하는 모습을 가는 실선의 화살표로 모식적으로 나타내고 있다.

또, 제1 배관(11) 및 제2 배관(12)은, 모두 상하로 직선형상으로 연장되어, 중심축선이 일치하는 이중관으로서 설치되어 있다. 그리고, 샘플 가스는, 제2 배관(12)의 내측에서 동심형상으로 배치된 제1 배관(11)의 내측을 하방으로 유동하고, 냉각 가스는, 제2 배관(12)의 내측이며 제1 배관(11)의 외측의 영역을 하방으로 유동한다. 이 때문에, 냉각 가스는, 제1 배관(11)에 있어서의 샘플 가스의 유동 방향과 평행한 방향을 따라 제2 배관(12)을 유동한다. 또한, 냉각 가스는, 샘플 가스의 유동 방향에 대해 평행한 방향이며 또한 같은 방향을 따라, 제2 배관(12)을 하방으로 유동한다. 제1 배관(11)의 내측을 샘플 가스가 하방으로 유동하고, 제2 배관(12)의 내측에서 제1 배관(11)의 외측을 냉각 가스가 하방으로 유동함으로써, 제1 배관(11)의 관벽의 전체 둘레를 개재하여, 샘플 가스와 냉각 가스 사이에서 열교환이 행해진다. 이에 의해, 제1 배관(11)의 유동 중에, 샘플 가스가 냉각되고, 샘플 가스에 있어서의 온도의 저하에 수반하는 포화 수증기량의 감소에 따라, 온도에 의한 포화 수증기량의 차이에 따라 응축한 수분이, 제1 배관(11) 내에 있어서 샘플 가스로부터 분리된다. 제1 배관(11) 내에 있어서 샘플 가스로부터 분리된 수분은, 제1 배관(11) 안을 낙하하여, 후술하는 출구실(13) 내에서 개구되는 제1 배관(11)의 하단부로부터 출구실(13) 내로 적하한다. 또한, 도 3에서는, 샘플 가스로부터 분리된 수분이 낙하하는 모습을 굵은 파선의 화살표로 모식적으로 나타내고 있다.

또, 제2 배관(12)에는, 그 하류단측에 있어서, 냉각 가스 배출관(17b)이 접속하고 있다. 이 때문에, 제2 배관(12)을 하방으로 유동하여, 제1 배관(11)의 관벽을 개재하여 샘플 가스와의 사이에서 열교환을 행한 냉각 가스는, 냉각 가스 배출관(17b)으로 유동하고, 냉각 가스 배출관(17b)을 통해, 제2 배관(12)의 외부로 배출된다.

출구실(13)은, 제2 배관(12)의 하방에 배치되며, 제1 배관(11)으로부터 유출된 샘플 가스가 도입되는 실로서 설치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 출구실(13)은, 제2 배관(12)에 대해 상하 방향에 있어서 인접하여 배치되어 있다. 출구실(13)은, 출구실 본체부(18)와 연통관부(19)를 가지고 구성되어 있다.

출구실(13)의 출구실 본체부(18)는, 제1 배관(11)이 개구됨과 더불어 후술하는 샘플 가스 유도부(15)가 연통하도록 구성되고, 샘플 가스가 도입됨과 더불어 도입된 샘플 가스를 샘플 가스 유도부(15)로 보내기 위한 실로서 설치되어 있다. 구체적으로는, 출구실 본체부(18)는, 예를 들면, 원통형상으로 형성된 측벽(18a)과 원판형상으로 형성된 저벽부(18b)를 갖고 있다. 그리고, 출구실 본체부(18)는, 측벽(18a)의 상단측이 제2 배관(12)의 하측 덮개부(12c)로 기밀하게 닫힘과 더불어 측벽(18a)의 하단측이 저벽부(18b)로 기밀하게 닫힘으로써 구획된 실로서 구성되어 있다.

또, 출구실 본체부(18) 내에서는, 제2 배관(12)의 하측 덮개부(12c)를 관통한 제1 배관(11)이, 하측 덮개부(12c)로부터 하방을 향해 연장되어 있다. 제1 배관(11)은, 출구실 본체부(18) 내에 있어서, 하측 덮개부(12c)로부터, 출구실 본체부(18)에 있어서의 상하 방향의 높이 위치의 도중 위치까지 연장되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제1 배관(11)은, 출구실 본체부(18) 내에 있어서, 높이 방향의 대략 중앙 부분의 위치까지 연장되어 있다. 그리고, 출구실 본체부(18) 내에서 하방으로 연장되는 제1 배관(11)의 하단부는, 출구실 본체부(18) 내에서 개구되어 있다. 또, 출구실 본체부(18)에는, 측벽(18a)에 있어서, 후술하는 샘플 가스 연통부(15)가 연통하고 있다.

상기와 같이, 제1 배관(11)이 출구실 본체부(18) 내에서 개구되어 있기 때문에, 제1 배관(11)으로부터 유출되는 샘플 가스는, 출구실(13)에 도입된다. 또한, 제1 배관(11)의 하단부가 출구실 본체부(18) 내에서 개구되어 있기 때문에, 제1 배관(11) 내에서 샘플 가스로부터 분리된 수분은, 수적(水滴) 상태가 되어, 제1 배관(11)을 따라 하방으로 낙하하여, 제1 배관(11)의 하단부로부터 출구실(13)로 적하한다. 이와 같이, 출구실(13)은, 샘플 가스가 제1 배관(11)으로부터 도입됨과 더불어 샘플 가스로부터 분리된 수분이 제1 배관(11)의 하단부로부터 적하하도록 구성되어 있다.

출구실(13)의 연통관부(19)는, 출구실 본체부(18)의 하단으로부터 하방을 향해 연장됨과 더불어 후술하는 수분 회수실(14)에 개구되어 연통하는 관 부분으로서 구성되어 있다. 연통관부(19)는, 상하 방향으로 가늘고 길게 연장되는 원관형상으로 형성되고, 상단부는, 출구실 본체부(18)의 저벽부(18b)에 접속하며, 하단부는, 후술하는 수분 회수실(14) 내에서 개구되어 있다. 원판형상으로 형성된 저벽부(18b)의 중심에는, 관통 구멍이 형성되어 있고, 그 관통 구멍에 대해 연통관부(19)의 상단부가 기밀 상태로 끼워넣어져 고정되어 있다. 연통관부(19)의 상단부는, 개구되어 있으며, 연통관부(19)는, 출구실 본체부(18) 내와 연통하고 있다.

연통관부(19)는, 출구실 본체부(18) 내에 연통한 상태에서 출구실 본체부(18)의 하단에 대해 접속하고 있다. 이 때문에, 샘플 가스로부터 분리되어 출구실 본체부(18) 내에서 제1 배관(11)의 하단부로부터 적하한 수분은, 출구실 본체부(18) 내를 낙하하여, 출구실 본체부(18)의 하단으로부터 연통관부(19)로 이동한다. 또, 연통관부(19)는, 수분 회수실(14) 내에서 개구되어 있다. 이 때문에, 연통관부(19)로 이동한 수분은, 연통관부(19)를 낙하하여, 수분 회수실(14)로 회수된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 연통관부(19)의 상단부는, 제1 배관(11)의 하단부의 연직 하방에 배치되어 있다. 이 때문에, 출구실 본체부(18) 내에서 제1 배관(11)으로부터 적하한 수분은, 하방으로 낙하해 그대로 연통관부(19)의 상단부에 낙하하고, 연통관부(19) 내를 통과해 수분 회수실(14)로 회수된다.

수분 회수실(14)은, 출구실(13)에 연통함과 더불어 출구실(13)의 하방에 배치되어, 샘플 가스로부터 분리된 수분을 회수하는 실로서 구성되어 있다. 수분 회수실(14)은, 상방이 개방된 용기로서 설치되고, 내측에 물이 저류되도록 구성되어 있다. 또한, 도 2 및 도 3은, 수분 회수실(14)에 물(Wa)이 저류된 상태를 단면도로 나타내고 있다. 수분 회수실(14)은, 예를 들면, 상면이 개방된 직방체형상 혹은 원통형상의 용기로서 형성되고, 출구실(13)에 대해 상하 방향에 있어서 직렬로 배치되고, 출구실(13)의 하방에 배치되어 있다. 수분 회수실(14)에 있어서의 개방된 상면은, 예를 들면, 출구실(13)의 출구실 본체부(18)의 하단과 대략 같은 높이 위치에 배치되어 있다.

또, 수분 회수실(14)에는, 배수구(14a)가 형성되어 있다. 배수구(14a)는, 수분 회수실(14)의 측벽의 상단측에 있어서 관통 구멍으로서 형성되어 있다. 수분 회수실(14)에 물이 공급되어 저류되면, 수분 회수실(14)에 저류되는 물(Wa)의 수면은, 배수구(14a)의 높이 위치까지 상승한다. 그리고, 배수구(14a)의 높이 위치를 초과하여 수분 회수실(14)에 물이 공급되면, 배수구(14a)로부터 수분 회수실(14)의 외부로 물이 배출된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 수분 회수실(14)에는, 배수구(14a)의 위치에서 배수관(14b)이 접속하고 있어, 배수구(14a)로부터 배출된 물은, 배수관(14b)으로 배출된다.

또, 수분 회수실(14)의 내측에서는, 출구실 본체부(18)의 하단으로부터 연장되는 연통관부(19)가, 수분 회수실(14)의 상면측으로부터 저면측을 향해 하방으로 연장되어 있다. 그리고, 연통관부(19)는, 수분 회수실(14) 내에 있어서, 배수구(14a)가 개구되는 높이 위치보다 하방의 위치까지 연장되어 있다. 이 때문에, 연통관부(19)의 하단은, 수분 회수실(14) 내에 있어서 배수구(14a)가 개구되는 위치보다 하방으로 개구되어 있다. 이에 의해, 연통관부(19)는, 그 하단이, 수분 회수실(14)에 있어서, 수분 회수실(14)에 저류된 물(Wa)의 수면보다 하방에서 개구되도록 구성되어 있다. 샘플 가스로부터 분리되어 제1 배관(11)으로부터 적하한 수분은, 출구실 본체부(18)를 통과해 연통관부(19)를 낙하하여, 수분 회수실(14) 내의 물(Wa)의 수면에 도달하고, 수분 회수실(14)로 회수된다.

샘플 가스 유도부(15)는, 출구실(13)에 접속하는 배관으로서 설치되고, 출구실(13)에 연통하여, 출구실(13)에 유출된 샘플 가스를 유도하도록 구성되어 있다. 보다 구체적으로는, 샘플 가스 유도부(15)는, 원관으로서 설치되고, 관 길이 방향의 한쪽의 단부가, 출구실(13)의 출구실 본체부(18)의 측벽(18a)에 대해 출구실 본체부(18)의 상반측에 있어서 접속하고 있다. 그리고, 샘플 가스 유도부(15)의 관 길이 방향의 다른 쪽의 단부는, 분석계(101)에 접속한 분석계 공급계통(108)에 접속하고 있다.

또, 샘플 가스 유도부(15)의 한쪽의 단부는, 출구실 본체부(18)의 상반측에 설치되고 측벽(18a)을 관통하는 관통 구멍을 기밀 상태로 관통하고, 출구실 본체부(18)의 내부에서 개구되어 있다. 이에 의해, 출구실 본체부(18)의 상반측의 영역과, 분석계 공급계통(108)은, 샘플 가스 유도부(15)를 개재하여 연통하고 있다. 또, 출구실 본체부(18)에 있어서는, 샘플 가스 유도부(15)는, 출구실 본체부(18)의 높이 방향에 있어서의 중간 위치보다 상방의 위치에서 출구실 본체부(18)의 내부에 연통하고 있다. 그리고, 출구실 본체부(18) 내에서 출구실 본체부(18)의 상단측으로부터 하방으로 연장되는 제1 배관(11)은, 출구실 본체부(18)의 높이 방향에 있어서의 대략 중간 위치까지 연장되어 있다. 이 때문에, 제1 배관(11)의 하단부에 있어서 출구실(13)에 개구된 출구측 개구(11a)는, 샘플 가스 유도부(15)가 출구실(13)에 연통하는 위치보다 하방에 배치되어 있다. 이 때문에, 출구측 개구(11a)로부터 출구실(13)로 유출된 샘플 가스가 샘플 가스 유도부(15)로 유동하는 한편, 출구측 개구(11a)로부터 적하하는 수분이 샘플 가스 유도부(15)로 흘러버리는 것이 방지된다.

다음에 상술한 수분 분리 장치(1)의 수분 분리 동작에 대해 설명한다. 수분을 분리하는 대상의 샘플 가스는, 샘플링계통(107b)으로부터 수분 분리 장치(1)로 도입된다. 샘플 가스는, 열처리 장치(100)에서 발생한 후에 연소 장치(106)로 연소되고 배출계통(107a)으로 배출되는 배기 가스의 일부로서, 샘플링계통(107b)에 샘플링된다. 샘플 가스는, 실온보다 꽤 높은 온도의 상태에서 샘플링계통(107b)에 샘플링되는데, 샘플링계통(107b)을 유동함으로써, 외부 공기의 온도인 실온(예를 들면, 25℃)에 가까운 온도까지 온도가 저하하며, 예를 들면, 30℃ 정도까지 온도가 저하한다. 그리고, 샘플 가스는, 실온에 가까운 온도까지 온도가 저하한 상태에서, 수분 분리 장치(1)에 있어서의 제1 배관(11)으로 도입된다.

또, 수분 분리 장치(1)로는, 샘플링계통(107b)으로부터 샘플 가스가 도입됨과 더불어, 에어 쿨러(109)로부터 냉각 가스가 도입된다. 냉각 가스는, 에어 쿨러(109)에 있어서 압축 공기로부터 생성되고, 실온보다 충분히 낮은 온도까지 냉각된 공기로서 생성되며, 예를 들면, 0℃보다 높은 온도의 범위에서 실온보다 충분히 낮은 온도까지 냉각된 공기로서 생성된다. 냉각 가스는, 에어 쿨러(109)로부터 냉각 가스 도입관(17a)을 거쳐 제2 배관(12)으로 도입된다.

수분 분리 장치(1)로는, 샘플 가스와 냉각 가스가, 계속적으로 도입된다. 샘플 가스는, 제1 배관(11)으로 계속적으로 도입되고, 냉각 가스는, 냉각 가스 도입관(17a)을 거쳐 제2 배관(12)으로 계속적으로 도입된다. 샘플 가스는, 도 3의 가는 파선의 화살표로 나타내는 바와 같이, 제1 배관(11)으로 도입되면, 상하로 연장되는 제1 배관(11)을 상방으로부터 하방으로 유동한다. 그리고, 냉각 가스는, 제2 배관(12)으로 도입되면, 도 3의 가는 실선의 화살표로 나타내는 바와 같이, 상하로 연장되는 제2 배관(12)을 상방으로부터 하방으로 유동한다. 이때, 샘플 가스가, 제2 배관(12)의 내측에 배치된 제1 배관(11)의 내측을 유동함과 더불어, 냉각 가스가, 제2 배관(12)의 내측에서 제1 배관(11)의 외측을 유동한다. 그리고, 샘플 가스와 냉각 가스가 동 방향으로 유동하면서, 제1 배관(11)의 관벽을 개재하여, 샘플 가스와 냉각 가스 사이에서 열교환이 행해져, 샘플 가스가 냉각된다. 샘플 가스는, 제1 배관(11)을 따라 유동하면서 냉각됨으로써, 샘플 가스에 있어서의 온도에 의한 포화 수증기량의 차이에 따라 샘플 가스 중에 포함되는 수분의 일부가 응축하여 분리된다.

도 4는, 포화 수증기량과 온도의 관계를 나타내는 도면으로서, 샘플 가스로부터 분리되는 수분에 대해 설명하기 위한 도면이다. 샘플 가스가, 예를 들면, 30℃ 상태에서 제1 배관(11)에 도입되는 경우를 예로 들어 설명한다. 샘플 가스 중의 수증기가 포화되어 있는 경우(즉, 습도 100%인 경우), 샘플 가스 중에 포함되는 수증기의 양은, 도 4에 있어서의 점 X1로 나타내는 바와 같이, 30.4g/m³ 정도가 된다. 그리고, 샘플 가스는, 제1 배관(11)을 유동하면서, 0℃보다 높은 온도에서 또한 실온보다 충분히 낮은 온도에서 제2 배관(12)에 도입되어, 제2 배관(12)을 유동하는 냉각 가스와의 사이에서 열교환을 행하여, 냉각된다. 샘플 가스는, 제1 배관(11)에 있어서의 제2 배관(12)의 내측에 배치된 부분을 통과 중에 걸쳐 냉각되고, 실온보다 낮은 온도에까지 냉각된다. 샘플 가스가, 예를 들면, 10℃까지 냉각되면, 도 4에 있어서의 점 X2로 나타내는 바와 같이, 포화 수증기량은, 9.41g/m³ 정도가 된다. 그리고, 샘플 가스가 냉각됨으로써, 온도에 의한 포화 수증기량의 차이에 따라 응축한 수분이, 액체인 물이 되어 샘플 가스로부터 분리된다. 샘플 가스가 30℃에서 10℃까지 냉각되는 경우라면, 30℃의 포화 수증기량(30.4g/m³)과 10℃의 포화 수증기량(9.41g/m³)의 차분에 대응한 수분이, 응축하여 샘플 가스로부터 분리된다.

제2 배관(12)을 유동하여 샘플 가스를 냉각한 냉각 가스는, 냉각 가스 배출관(17b)을 통해 제2 배관(12)의 외부로 배출된다. 한편, 샘플 가스는, 제1 배관(11)을 유동하여 냉각되어 수분이 분리되면, 제1 배관(11)의 하단부의 출구측 개구(11a)로부터 출구실(13)로 유출된다. 수분이 분리되어 출구실(13)로 유출된 샘플 가스는, 샘플 가스 유도부(15)로 유동하고, 샘플 가스 유도부(15)로부터 분석계 공급계통(108)으로 유동한다. 또, 제1 배관(11) 내에서 샘플 가스로부터 분리된 수분은, 출구측 개구(11a)로부터 적하하여 출구실(13) 내로 낙하하고, 또한, 수분 회수실(14)로 낙하하여 수분 회수실(14)로 회수된다.

샘플 가스 유도부(15)로부터 분석계 공급계통(108)으로 유동한 샘플 가스는, 분석계 공급계통(108)을 유동하는 동안에 외부 공기에 의해 데워져, 실온(예를 들면, 25℃)에 가까운 온도까지 온도가 상승하며, 예를 들면, 20℃ 정도까지 온도가 상승한다. 샘플 가스는, 분석계 공급계통(108)을 유동하여 온도가 상승하면, 온도의 상승에 수반하여 포화 수증기량이 많아지기 때문에, 습도가 저하하게 된다. 그리고, 샘플 가스는, 습도가 저하한 상태에서, 분석계(101)로 공급되어, 분석이 행해지게 된다.

또한, 분석계 공급계통(108)으로 유동한 샘플 가스의 온도가, 예를 들면, 20℃까지 상승하면, 도 4에 있어서의 점 X3으로 나타내는 바와 같이, 포화 수증기량은, 17.3g/m³ 정도가 된다. 이 때문에, 제1 배관(11)을 유동하여 10℃까지 냉각되어 수분이 분리된 샘플 가스가, 분석계 공급계통(108)을 유동하여 20℃까지 승온한 경우라면, 샘플 가스는, 17.3g/m³의 포화 수증기량에 대해 9.41g/m³의 수분이 포함된 상태가 된다. 이 때문에, 20℃까지 승온한 샘플 가스의 습도는, 54% 정도가 된다. 이 경우, 수분 분리 장치(1)로의 도입 전에는 실온보다 높은 온도에서 또한 습도 100%의 포화 수증기 상태로 수분을 포함하고 있던 샘플 가스는, 수분 분리 장치(1)로 냉각되어 수분이 분리된 후, 실온에 가까운 온도에서 습도가 큰 폭으로 저하한 상태에서, 분석계(101)로 공급된다. 그리고, 분석계(101)에서는, 습도가 크게 저하하여 수분이 큰폭으로 감소한 상태의 샘플 가스의 성분 분석이 행해진다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 수분 분리 장치(1)에 의하면, 제1 배관(11)을 유동하는 샘플 가스와 제2 배관(12)을 유동하는 냉각 가스 사이에서 열교환이 행해져 샘플 가스가 냉각된다. 그리고, 샘플 가스가 냉각됨으로써, 온도에 의한 포화 수증기량의 차이에 따라 샘플 가스 중에 포함되는 수분의 일부가 응축한다. 이에 의해, 샘플 가스로부터 수분이 응축되어 분리된다. 따라서, 상기의 구성에 의하면, 샘플 가스로부터 수분을 분리할 때에, 액체의 냉매를 이용한 열교환기를 필요로 하지 않기 때문에, 설비 비용 및 설치 스페이스의 증대를 억제할 수 있다.

또, 본 실시 형태의 수분 분리 장치(1)에 의하면, 샘플 가스가 제1 배관(11)을 하방으로 유동함과 더불어, 제1 배관(11)이 내측에 배치된 제2 배관(12)을 냉각 가스가 하방으로 유동하면서, 냉각 가스와 샘플 가스 사이에서 열교환이 행해져 샘플 가스가 냉각된다. 이 때문에, 제1 배관(11)이 제2 배관(12)의 내측에 배치되어 상하 방향으로 연장되는 영역에 있어서의 상하 방향의 전체 길이에 걸쳐, 샘플 가스 및 냉각 가스가 상하 방향을 따라 흐르면서 샘플 가스와 냉각 가스 사이에서 효율적으로 열교환이 행해지게 된다. 이에 의해, 샘플 가스의 냉각 효율의 향상이 도모되어, 수분의 분리 능력의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 본 실시 형태의 수분 분리 장치(1)에 의하면, 샘플 가스가 냉각되어 수분이 분리되어 하방으로 유동하는 제1 배관(11)의 하단부가 출구실(13)에 개구되어 있고, 샘플 가스로부터 분리된 수분이 출구실(13)에 적하함과 더불어, 수분이 분리된 샘플 가스도 출구실(13)에 유출된다. 이 때문에, 효율적으로 냉각하여 분리한 샘플 가스와 수분을 제1 배관(11)으로부터 하방의 출구실(13)로 그대로 간단히 배출할 수 있다. 그리고, 수분은, 출구실(13)의 하방의 수분 회수실(14)로 회수되고, 수분이 분리된 샘플 가스는, 출구실(13)에 연통하는 샘플 가스 유도부(15)로부터 유도되어, 공급처인 분석계(101)로 공급된다. 이 때문에, 수분 분리 장치(1)에 의하면, 샘플 가스로부터 분리한 수분을 용이하게 회수함과 더불어 수분이 분리된 샘플 가스를 효율적으로 유도할 수 있다.

따라서, 본 실시 형태에 의하면, 설비 비용 및 설치 스페이스의 증대를 억제할 수 있음과 더불어, 샘플 가스의 냉각 효율을 향상시켜 수분의 분리 능력의 향상을 도모할 수 있고, 또한, 수분을 용이하게 회수하여 샘플 가스를 효율적으로 유도할 수 있는, 수분 분리 장치(1)를 제공할 수 있다.

또, 수분 분리 장치(1)에 의하면, 제1 배관(11) 및 제2 배관(12)이 각각 상하로 직선형상으로 연장되고, 냉각 가스가 샘플 가스의 유동 방향과 평행한 방향을 따라 유동한다. 이 때문에, 제1 배관(11)을 유동하는 샘플 가스와 제2 배관(12)을 유동하는 냉각 가스 사이에서의 열교환을 더욱 효율적으로 행할 수 있다. 이에 의해, 샘플 가스의 냉각 효율을 더욱 향상시켜, 수분의 분리 능력을 더욱 향상시킬 수 있다.

또, 수분 분리 장치(1)에 의하면, 제2 배관(12)의 내측에 삽입된 제1 배관(11)의 내측을 샘플 가스가 유동하고, 제2 배관(12)을 유동하는 냉각 가스가, 제1 배관(11)의 주위를 전체 둘레에 걸쳐 덮으면서 제1 배관(11)의 외측을 유동한다. 이 때문에, 샘플 가스가 유동하는 제1 배관(11)의 전체 둘레에 걸친 면적을 개재하여, 냉각 가스가, 샘플 가스로부터 더욱 효율적으로 발열할 수 있다. 이에 의해, 샘플 가스의 냉각 효율을 더욱 향상시켜, 수분의 분리 능력을 더욱 향상시킬 수 있다.

또, 수분 분리 장치(1)는, 제1 배관(11)과 제2 배관(12)이, 중심축선이 일치하는 동심형상으로 배치된 이중관으로서 설치되어 있다. 이 때문에, 수분 분리 장치(1)에 의하면, 제1 및 제2 배관(11, 12)의 중심축선에 수직인 단면에 있어서의 중심축선 둘레의 둘레 방향의 영역에 있어서, 샘플 가스 및 냉각 가스의 유량 분포가 보다 균등해진다. 이에 의해, 냉각 가스에 의한 샘플 가스의 냉각의 불균일을 보다 저감할 수 있고, 샘플 가스의 냉각 효율을 더욱 향상시켜, 수분의 분리 능력을 더욱 향상시킬 수 있다.

또, 수분 분리 장치(1)에 의하면, 냉각 가스와 샘플 가스는, 열교환을 하면서 평행하게 또한 동 방향으로 유동한다. 이 때문에, 냉각 가스가 샘플 가스로부터 발열하면서 유동하는 방향과, 샘플 가스가 냉각 가스에 의해 냉각되면서 유동하는 방향이, 동 방향이 된다. 이에 의해, 열교환이 행해지는 냉각 가스와 샘플 가스의 사이의 온도차를 크게 설정할 수 있어, 보다 효율적으로 샘플 가스를 냉각할 수 있다.

또, 수분 분리 장치(1)에 의하면, 제1 배관(11)의 출구측 개구(11a)가 샘플 가스 유도부(15)의 출구실(13)로의 연통 위치보다 하방에 배치되어 있기 때문에, 출구측 개구(11a)로부터 출구실(13)로 적하하는 수분이 샘플 가스 유도부(15)에 침입해버리는 것을 보다 확실히 방지할 수 있다. 이 때문에, 수분이 분리되어 샘플 가스 유도부(15)를 통해 유도되는 샘플 가스에 수분이 혼입해버리는 것을 보다 확실히 방지할 수 있다.

또, 수분 분리 장치(1)에 의하면, 제1 배관(11)으로부터 적하하여 출구실 본체부(18)로 배출된 수분은, 연통관부(19)를 통해, 수분 회수실(14)에 저류되어 있는 물(Wa)의 수면으로 낙하하여, 수분 회수실(14)로 회수된다. 또, 제1 배관(11)으로부터 출구실 본체부(18)로 유출된 샘플 가스는, 샘플 가스 유도부(15)로 유동하여 샘플 가스 유도부(15)를 통해 유도되고, 공급처의 분석계(101)로 공급된다. 그리고, 수분 분리 장치(1)에 의하면, 출구실 본체부(18)와 수분 회수실(14)을 연통하는 연통관부(19)의 하단은, 수분 회수실(14)에 저류된 물(Wa)의 수면보다 하방에서 개구되어, 수분 회수실(14) 내의 물(Wa) 안에서 개구된다. 이 때문에, 출구실 본체부(18)의 외부 공기가, 수분 회수실(14)로 개구되는 연통관부(19)로부터 유입해버리는 것을 확실히 방지할 수 있다. 이에 의해, 출구실 본체부(18)로부터 샘플 가스 유도부(15)로 유동하여 샘플 가스 유도부(15)를 통해 유도되는 샘플 가스에 외부 공기가 혼입해버리는 것을 확실히 방지할 수 있다.

[제2 실시 형태]

다음에, 본 발명의 제2 실시 형태의 수분 분리 장치(2)에 대해 설명한다. 도 5는, 본 발명의 제2 실시 형태의 수분 분리 장치(2)를 나타내는 도면이다. 또한, 도 5에서는, 수분 분리 장치(2)에 대해, 단면도로 도시하고 있고, 또한, 에어 쿨러(109)의 일부와 함께 도시하고 있다. 제2 실시 형태의 수분 분리 장치(2)는, 예를 들면, 제1 실시 형태의 수분 분리 장치(1)와 동일하게, 열처리 장치(100)에서 발생한 배기 가스로부터 샘플링한 샘플 가스로부터 수분을 분리해서 분석계(101)로 샘플 가스를 공급하는 계통에 있어서, 적용된다. 또한, 이하의 제2 실시 형태의 설명에 있어서는, 상술한 제1 실시 형태와 상이한 점에 대해 설명하고, 상술한 제1 실시 형태와 동일한 구성 혹은 대응하는 구성에 대해서는, 도면에 있어서 동일한 부호를 달음으로써, 혹은 동일한 부호를 인용함으로써, 중복되는 설명을 생략한다. 또, 도 5에서는, 도 3과 동일하게, 샘플 가스가 유동하는 모습에 대해서는 가는 파선의 화살표로 모식적으로 나타내고, 냉각 가스가 유동하는 모습에 대해서는 가는 실선의 화살표로 모식적으로 나타내고, 샘플 가스로부터 분리된 수분이 낙하하는 모습에 대해서는 굵은 파선의 화살표로 모식적으로 나타내고 있다.

도 5에 나타내는 제2 실시 형태의 수분 분리 장치(2)는, 제1 실시 형태의 수분 분리 장치(1)와 동일하게, 샘플링계통(107a)으로부터 도입된 샘플 가스를 냉각하여, 샘플 가스 중에 포함되는 수분을 분리하고, 분석계 공급계통(108)으로 샘플 가스를 공급한다. 그리고, 수분 분리 장치(2)는, 수분 분리 장치(1)와 동일하게, 제1 배관(11)과, 제2 배관(12)과, 출구실(13)과, 수분 회수실(14)과, 샘플 가스 유도부(15)를 구비하여 구성되어 있다. 그러나, 수분 분리 장치(2)는, 제2 배관(12)에 있어서의 냉각 가스의 유동 방향에 관한 구성에 있어서, 수분 분리 장치(1)와는 상이하다.

수분 분리 장치(2)에 있어서는, 제2 배관(12)은, 수분 분리 장치(1)의 제2 배관(12)과 동일하게, 제1 배관(11)의 일부가 내측에 배치됨과 더불어, 제1 배관(11)에 대해 중심축선이 일치하도록 동심형상으로 배치되어 있다. 그리고, 에어 쿨러(109)로부터 공급되는 냉각 가스가, 냉각 가스 도입관(17a)을 통해 제2 배관(12)에 도입되도록 구성되어 있다. 단, 수분 분리 장치(2)에서는, 제2 배관(12)은, 수분 분리 장치(1)와 달리, 냉각 가스가 상방으로 유동하도록 구성되어 있다.

수분 분리 장치(2)에 있어서는, 냉각 가스 도입관(17a)은, 관 길이 방향의 한쪽의 단부가, 에어 쿨러(109)에 접속한 접속 배관(112)에 접속하고, 관 길이 방향의 다른 쪽의 단부가, 제2 배관(12)의 관 본체부(12a)에 대해 관 본체부(12a)의 하단측에 있어서 접속하고 있다. 그리고, 냉각 가스 도입관(17a)의 다른 쪽의 단부는, 관 본체부(12a)의 하단측에 설치되어 관 본체부(12a)의 관벽을 관통하는 관통 구멍을 기밀 상태로 관통하고, 관 본체부(12a)의 내부에서 개구되어 있다. 이에 의해, 에어 쿨러(109)와 제2 배관(12) 내의 하단측의 영역이 냉각 가스 도입관(17a)을 개재하여 연통하여, 에어 쿨러(109)로부터의 냉각 가스가, 제2 배관(12) 내의 하단측의 영역으로 도입된다.

또, 냉각 가스 도입관(17a)으로부터 제2 배관(12)으로 도입되어 제2 배관(12)을 유동한 냉각 가스는, 냉각 가스 배출관(17b)을 통해 제2 배관(12)으로부터 배출된다. 냉각 가스 배출관(17b)은, 관 길이 방향의 한쪽의 단부가, 관 본체부(12a)에 대해 관 본체부(12a)의 상단측에 있어서 접속하고 있고, 관 길이 방향의 다른 쪽의 단부측의 부분이, 관 본체부(12a)의 외측을 향해 돌출되어 있다. 그리고, 냉각 가스 배출관(17b)의 한쪽의 단부는, 관 본체부(12a)의 상단측에 설치되어 관 본체부(12a)의 관벽을 관통하는 관통 구멍을 기밀 상태로 관통하고, 관 본체부(12a)의 내부에서 개구되어 있다. 한편, 관 본체부(12a)로부터 외부로 돌출된 냉각 가스 배출관(17b)의 다른 쪽의 단부는, 외부에 개구되어 있다. 이에 의해, 제2 배관(12) 내의 상단측의 영역과 제2 배관(12)의 외부는, 냉각 가스 배출관(17b)을 개재하여 연통하고 있다.

수분 분리 장치(2)에서는, 에어 쿨러(109)로부터 배출된 냉각 가스가, 냉각 가스 도입관(17a)을 통해, 제2 배관(12) 내의 하단측의 영역으로 도입된다. 그리고, 제2 배관(12) 내로 도입된 냉각 가스는, 제2 배관(12)의 내측이며 제1 배관(11)의 외측의 영역을 상방으로 유동한다. 한편, 샘플 가스는, 제2 배관(12)의 내측에서 동심형상으로 배치된 제1 배관(11)을 하방으로 유동한다. 이 때문에, 제1 배관(11)의 내측을 샘플 가스가 하방으로 유동하고, 제2 배관(12)의 내측에서 제1 배관(11)의 외측을 냉각 가스가 상방으로 유동함으로써, 제1 배관(11)의 관벽의 전체 둘레를 개재하여, 샘플 가스와 냉각 가스 사이에서 열교환이 행해진다. 이에 의해, 제1 배관(11)의 유동 중에, 샘플 가스가 냉각되고, 샘플 가스에 있어서의 온도의 저하에 수반하는 포화 수증기량의 감소에 따라, 온도에 의한 포화 수증기량의 차이에 따라 응축한 수분이, 제1 배관(11) 내에 있어서 샘플 가스로부터 분리된다. 제1 배관(11) 내에 있어서 샘플 가스로부터 분리된 수분은, 제1 배관(11) 안을 낙하하여, 출구실(13) 내에서 개구되는 제1 배관(11)의 하단부의 출구측 개구(11a)로부터 출구실(13) 내로 적하하고, 출구실(13)을 통과해 수분 회수실(14)로 회수된다. 또, 제2 배관(12)을 상방으로 유동하여, 제1 배관(11)의 관벽을 개재하여 샘플 가스와의 사이에서 열교환을 행한 냉각 가스는, 냉각 가스 배출관(17b)으로 유동하여, 냉각 가스 배출관(17b)을 통해, 제2 배관(12)의 외부로 배출된다. 또, 수분이 분리된 샘플 가스는, 제1 배관(11)으로부터 출구실(13)로 유출되어 샘플 가스 유도부(15)로 유동하고, 샘플 가스 유도부(15)로부터 분석계 공급계통(108)을 통해 분석계(101)로 공급된다.

상술한 수분 분리 장치(2)에 의하면, 제1 실시 형태의 수분 분리 장치(1)와 동일하게, 샘플 가스로부터 수분을 분리할 때에, 액체의 냉매를 이용한 열교환기를 필요로 하지 않기 때문에, 설비 비용 및 설치 스페이스의 증대를 억제할 수 있다. 그리고, 수분 분리 장치(2)에 의하면, 샘플 가스가 제1 배관(11)을 하방으로 유동함과 더불어, 제1 배관(11)이 내측에 배치된 제2 배관(12)을 냉각 가스가 상방으로 유동하면서, 냉각 가스와 샘플 가스 사이에서 열교환이 행해져 샘플 가스가 냉각된다. 이 때문에, 제1 배관(11)이 제2 배관(12)의 내측에 배치되어 상하 방향으로 연장되는 영역에 있어서의 상하 방향의 전체 길이에 걸쳐, 샘플 가스 및 냉각 가스가 상하 방향을 따라 흐르면서 샘플 가스와 냉각 가스 사이에서 효율적으로 열교환이 행해지게 된다. 이에 의해, 샘플 가스의 냉각 효율의 향상이 도모되어, 수분의 분리 능력의 향상을 도모할 수 있다. 또, 수분 분리 장치(2)에 의하면, 제1 실시 형태의 수분 분리 장치(1)와 동일하게, 샘플 가스로부터 분리한 수분을 용이하게 회수함과 더불어 수분이 분리된 샘플 가스를 효율적으로 유도할 수 있다.

따라서, 제2 실시 형태에 의하면, 설비 비용 및 설치 스페이스의 증대를 억제할 수 있음과 더불어, 샘플 가스의 냉각 효율을 향상시켜 수분의 분리 능력의 향상을 도모할 수 있고, 또한, 수분을 용이하게 회수하여 샘플 가스를 효율적으로 유도할 수 있는, 수분 분리 장치(2)를 제공할 수 있다.

[제3 실시 형태]

다음에, 본 발명의 제3 실시 형태의 수분 분리 장치(3)에 대해 설명한다. 도 6은, 본 발명의 제3 실시 형태의 수분 분리 장치(3)를 나타내는 도면이다. 또한, 도 6에서는, 수분 분리 장치(3)에 대해, 단면도로 도시하고 있다. 제3 실시 형태의 수분 분리 장치(3)는, 예를 들면, 제1 실시 형태의 수분 분리 장치(1)와 동일하게, 열처리 장치(100)에서 발생한 배기 가스로부터 샘플링한 샘플 가스로부터 수분을 분리해서 분석계(101)로 샘플 가스를 공급하는 계통에 있어서, 적용된다. 또한, 이하의 제3 실시 형태의 설명에 있어서는, 상술한 제1 실시 형태와 상이한 점에 대해 설명하고, 상술한 제1 실시 형태와 동일한 구성 혹은 대응하는 구성에 대해서는, 도면에 있어서 동일한 부호를 달음으로써, 혹은 동일한 부호를 인용함으로써, 중복되는 설명을 생략한다. 또, 도 6에서는, 도 3과 동일하게, 샘플 가스가 유동하는 모습에 대해서는 가는 파선의 화살표로 모식적으로 나타내고, 냉각 가스가 유동하는 모습에 대해서는 가는 실선의 화살표로 모식적으로 나타내고, 샘플 가스로부터 분리된 수분이 낙하하는 모습에 대해서는 굵은 파선의 화살표로 모식적으로 나타내고 있다.

도 6에 나타내는 제3 실시 형태의 수분 분리 장치(3)는, 제1 실시 형태의 수분 분리 장치(1)와 동일하게, 샘플링계통(107a)으로부터 도입된 샘플 가스를 냉각하여, 샘플 가스 중에 포함되는 수분을 분리하고, 분석계 공급계통(108)으로 샘플 가스를 공급한다. 그리고, 수분 분리 장치(3)는, 수분 분리 장치(1)와 동일하게, 제1 배관(11)과, 제2 배관(12)과, 출구실(13)과, 수분 회수실(14)과, 샘플 가스 유도부(15)를 구비하여 구성되어 있다. 그러나, 수분 분리 장치(3)는, 제1 배관(11)이 복수 구비되어 있는 구성에 있어서, 수분 분리 장치(1)와는 상이하다.

도 7의 (A)는, 수분 분리 장치(3)의 단면을 나타내는 도면으로서, 도 6의 A-A선 화살표 방향 위치에서 본 단면을 나타내는 도면이다. 또한, 도 7의 (A)에서는, 수분 분리 장치(3)의 단면으로서 도 6의 A-A선 화살표 방향 위치에 있어서 나타나는 제1 배관(11) 및 제2 배관(12)의 단면만을 도시하고 있고, 수분 분리 장치(3)에 있어서의 다른 부분의 도시를 생략하고 있다. 도 6 및 도 7의 (A)에 나타내는 바와 같이, 수분 분리 장치(3)에 있어서는, 제1 배관(11)은, 복수 설치되어 있으며, 구체적으로는, 2개 설치되어 있다.

2개의 제1 배관(11)의 각각은, 수분 분리 장치(1)의 제1 배관(11)과 동일하게 구성되며, 가늘고 길게 직선형상으로 연장되는 금속제의 원관으로서 설치되어 있고, 수분을 포함하는 샘플 가스가 도입되어 그 샘플 가스가 하방으로 유동하는 배관으로서 구성되어 있다. 2개의 제1 배관(11)의 각각은, 그 일부가 제2 배관(12)의 내측에 배치되어 있고, 그 길이 방향이 상하 방향으로 직선형상으로 연장된 상태로, 제2 배관(12)에 대해 지지되어 있다. 또, 2개의 제1 배관(11)은, 상하 방향으로 연장되는 제2 배관(12)의 내측에서, 상하 방향을 따라 서로 평행하게 연장되어 있다. 그리고, 각 제1 배관(11)은, 제2 배관(12)이 연장되는 방향에 대해 평행하게 연장되어 있다. 또한, 제2 배관(12)의 상측 덮개부(12b) 및 하측 덮개부(12c) 각각은, 각 제1 배관(11)이 기밀 상태로 삽입 통과되는 관통 구멍이 2개 형성되어 있고, 각 제1 배관(11)은, 상측 덮개부(12b) 및 하측 덮개부(12c)의 관통 구멍에 삽입 통과된 상태로, 제2 배관(12)에 지지되어 있다.

또, 2개의 제1 배관(11)의 각각은, 상단부가, 샘플링계통(107b)의 하류측의 단부에 대해 접속하고 있다. 또한, 제3 실시 형태에서는, 샘플링계통(107b)은, 하류측에 있어서 2개의 계통으로 분기되어 있다. 그리고, 2개의 제1 배관(11)의 각각은, 샘플링계통(107b)의 하류측에 있어서 분기된 2개의 계통의 각각의 하류측의 단부에 대해 접속하고 있다. 각 제1 배관(11)의 상단부에는, 샘플링계통(107a)에 있어서의 분기된 계통의 하류측의 단부로부터, 포화 수증기 상태로 수분을 포함하는 샘플 가스가 도입된다. 각 제1 배관(11)의 상단부에 상방으로부터 도입된 샘플 가스는, 각 제1 배관(11)의 내측을 각 제1 배관(11)이 연장되는 상하 방향을 따라 하방으로 유동한다. 각 제1 배관(11)은, 제2 배관(12)의 내측을 삽입 통과하고 있고, 각 제1 배관(11)의 하단부는, 출구실(13) 내에서 개구되어 있다. 또, 각 제1 배관(11)의 하단부에 있어서 출구실(13)에 개구된 출구측 개구(11a)는, 샘플 가스 유도부(15)가 출구실(13)에 연통하는 위치보다 하방에 배치되어 있다.

수분 분리 장치(3)에서는, 에어 쿨러(109)로부터 배출된 냉각 가스가, 냉각 가스 도입관(17a)을 통해, 제2 배관(12) 내의 상단측의 영역으로 도입된다. 그리고, 제2 배관(12) 내로 도입된 냉각 가스는, 제2 배관(12)의 내측이며 2개의 제1 배관(11)의 각각의 외측의 영역을 하방으로 유동한다. 한편, 샘플 가스는, 제2 배관(12)의 내측에서 상하로 연장되도록 배치된 각 제1 배관(11)을 하방으로 유동한다. 이 때문에, 각 제1 배관(11)의 내측을 샘플 가스가 하방으로 유동하고, 제2 배관(12)의 내측에서 각 제1 배관(11)의 외측을 냉각 가스가 하방으로 유동함으로써, 각 제1 배관(11)의 관벽의 전체 둘레를 개재하여, 샘플 가스와 냉각 가스 사이에서 열교환이 행해진다. 이에 의해, 각 제1 배관(11)의 유동 중에, 샘플 가스가 냉각되고, 샘플 가스에 있어서의 온도의 저하에 수반하는 포화 수증기량의 감소에 따라, 온도에 의한 포화 수증기량의 차이에 따라 응축한 수분이, 각 제1 배관(11) 내에 있어서 샘플 가스로부터 분리된다. 각 제1 배관(11) 내에 있어서 샘플 가스로부터 분리된 수분은, 각 제1 배관(11) 안을 낙하하여, 출구실(13) 내에서 개구되는 각 제1 배관(11)의 하단부의 출구측 개구(11a)로부터 출구실(13) 내로 적하하고, 출구실(13)을 통과해 수분 회수실(14)로 회수된다. 또, 제2 배관(12)을 하방으로 유동하여, 각 제1 배관(11)의 관벽을 개재하여 샘플 가스와의 사이에서 열교환을 행한 냉각 가스는, 냉각 가스 배출관(17b)을 통해, 제2 배관(12)의 외부로 배출된다. 또, 수분이 분리된 샘플 가스는, 각 제1 배관(11)으로부터 출구실(13)로 유출되어 샘플 가스 유도부(15)로 유동하고, 샘플 가스 유도부(15)로부터 분석계 공급계통(108)을 통해 분석계(101)로 공급된다.

상술한 수분 분리 장치(3)에 의하면, 제1 실시 형태의 수분 분리 장치(1)와 동일하게, 샘플 가스로부터 수분을 분리할 때에, 액체의 냉매를 이용한 열교환기를 필요로 하지 않기 때문에, 설비 비용 및 설치 스페이스의 증대를 억제할 수 있다. 그리고, 수분 분리 장치(3)에 의하면, 샘플 가스가 복수의(본 실시 형태에서는, 2개의) 제1 배관(11)을 하방으로 유동함과 더불어, 복수의 제1 배관(11)이 내측에 배치된 제2 배관(12)을 냉각 가스가 하방으로 유동하면서, 냉각 가스와 샘플 가스 사이에서 열교환이 행해져 샘플 가스가 냉각된다. 이 때문에, 각 제1 배관(11)이 제2 배관(12)의 내측에 배치되어 상하 방향으로 연장되는 영역에 있어서의 상하 방향의 전체 길이에 걸쳐, 샘플 가스 및 냉각 가스가 상하 방향을 따라 흐르면서 샘플 가스와 냉각 가스 사이에서 효율적으로 열교환이 행해지게 된다. 이에 의해, 샘플 가스의 냉각 효율의 향상이 도모되어, 수분의 분리 능력의 향상을 도모할 수 있다. 또, 수분 분리 장치(3)에 의하면, 제1 실시 형태의 수분 분리 장치(1)와 동일하게, 샘플 가스로부터 분리한 수분을 용이하게 회수함과 더불어 수분이 분리된 샘플 가스를 효율적으로 유도할 수 있다.

따라서, 제3 실시 형태에 의하면, 설비 비용 및 설치 스페이스의 증대를 억제할 수 있음과 더불어, 샘플 가스의 냉각 효율을 향상시켜 수분의 분리 능력의 향상을 도모할 수 있고, 또한, 수분을 용이하게 회수하여 샘플 가스를 효율적으로 유도할 수 있는, 수분 분리 장치(3)를 제공할 수 있다.

또, 수분 분리 장치(3)에 의하면, 샘플 가스가 복수의 제1 배관(11)을 하방으로 유동함과 더불어, 복수의 제1 배관(11)이 내측에 배치된 제2 배관(12)을 냉각 가스가 하방으로 유동하면서, 냉각 가스와 샘플 가스 사이에서 열교환이 행해져 샘플 가스가 냉각된다. 이 때문에, 복수의 제1 배관(11)의 관벽을 개재하여 샘플 가스와 냉각 가스 사이에서 열교환이 행해지게 된다. 그리고, 제1 배관(11)이 1개인 경우와 복수인 경우에서는, 합계 단면적이 같은 크기의 경우이며 샘플 가스의 단위 시간당 합계 유량이 같은 경우에서 비교하면, 제1 배관(11)이 복수인 경우의 쪽이, 냉각 가스와의 사이에서 열교환이 행해지는 제1 배관(11)의 관벽의 표면적이 커진다. 이 때문에, 수분 분리 장치(3)에 의하면, 냉각 가스와 샘플 가스 사이에서 더욱 효율적으로 열교환을 행할 수 있기 때문에, 추가로 샘플 가스의 냉각 효율을 향상시켜 수분의 분리 능력의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 제3 실시 형태에서는, 제1 배관(11)이 2개 설치된 수분 분리 장치(3)의 형태를 예시했는데, 제1 배관(11)이 더욱 많이 설치된 형태가 실시되어도 된다. 도 7의 (B)는, 제3 실시 형태의 변형예의 수분 분리 장치(3a)의 단면을 나타내는 도면이다. 도 7의 (C)는, 제3 실시 형태의 다른 변형예의 수분 분리 장치(3b)의 단면을 나타내는 도면이다. 또한, 도 7의 (B)는, 수분 분리 장치(3a)에 있어서, 수분 분리 장치(3)에 대해 도 6의 A-A선 화살표선으로 나타내는 위치에 대응하는 위치에서의 단면이다. 또, 도 7의 (C)는, 수분 분리 장치(3b)에 있어서, 수분 분리 장치(3)에 대해 도 6의 A-A선 화살표선으로 나타내는 위치에 대응하는 위치에서의 단면이다.

도 7의 (B)에 나타내는 변형예의 수분 분리 장치(3a)와 도 7의 (C)에 나타내는 변형예의 수분 분리 장치(3b)는, 모두, 제3 실시 형태의 수분 분리 장치(3)와 동일하게 구성되어 있는데, 제1 배관(11)의 수가 상이하다. 도 7의 (B)에 나타내는 수분 분리 장치(3a)는, 제1 배관(11)이 3개 설치되어 있고, 도 7의 (C)에 나타내는 수분 분리 장치(3b)는, 제1 배관(11)이 4개 설치되어 있다. 수분 분리 장치(3a) 및 수분 분리 장치(3b)의 어느 것에 있어서도, 복수의 제1 배관(11)은, 샘플링계통(107b)의 하류측에 있어서 분기된 복수의 계통에 대해 각각 접속하여, 샘플 가스가 각각 도입된다. 그리고, 수분 분리 장치(3a) 및 수분 분리 장치(3b)의 어느 것에 있어서도, 복수의 제1 배관(11)은, 제2 배관(12)의 내측에서 상하 방향으로 서로 평행하게 연장되어 있어, 샘플 가스가 각 제1 배관(11)을 하방으로 유동하고, 또한, 각 제1 배관(11)의 하단부의 출구측 개구(11a)가 출구실(13) 내에서 개구되어 있다.

도 7의 (B) 및 도 7의 (C)에 나타내는 변형예의 수분 분리 장치(3a) 및 수분 분리 장치(3b)와 같이, 제1 배관(11)이 3개 이상 설치된 형태가 실시되어도 된다. 이 형태에 의하면, 냉각 가스와의 사이에서 열교환이 행해지는 제1 배관(11)의 관벽의 표면적을 제1 배관(11)의 수에 따라 더욱 크게 할 수 있고, 추가로 샘플 가스의 냉각 효율을 향상시켜 수분의 분리 능력의 향상을 도모할 수 있다.

[제4 실시 형태]

다음에, 본 발명의 제4 실시 형태의 수분 분리 장치(4)에 대해 설명한다. 도 8은, 본 발명의 제4 실시 형태의 수분 분리 장치(4)를 나타내는 도면이다. 또한, 도 8에서는, 수분 분리 장치(4)에 대해, 단면도로 도시하고 있다. 제4 실시 형태의 수분 분리 장치(4)는, 예를 들면, 제1 실시 형태의 수분 분리 장치(1)와 동일하게, 열처리 장치(100)에서 발생한 배기 가스로부터 샘플링한 샘플 가스로부터 수분을 분리해서 분석계(101)로 샘플 가스를 공급하는 계통에 있어서, 적용된다. 또한, 이하의 제4 실시 형태의 설명에 있어서는, 상술한 제1 실시 형태와 상이한 점에 대해 설명하고, 상술한 제1 실시 형태와 동일한 구성 혹은 대응하는 구성에 대해서는, 도면에 있어서 동일한 부호를 달음으로써, 혹은 동일한 부호를 인용함으로써, 중복되는 설명을 생략한다. 또, 도 8에서는, 도 3과 동일하게, 샘플 가스가 유동하는 모습에 대해서는 가는 파선의 화살표로 모식적으로 나타내고, 냉각 가스가 유동하는 모습에 대해서는 가는 실선의 화살표로 모식적으로 나타내고, 샘플 가스로부터 분리된 수분이 낙하하는 모습에 대해서는 굵은 파선의 화살표로 모식적으로 나타내고 있다.

도 8에 나타내는 제4 실시 형태의 수분 분리 장치(4)는, 제1 실시 형태의 수분 분리 장치(1)와 동일하게, 샘플링계통(107a)으로부터 도입된 샘플 가스를 냉각하여, 샘플 가스 중에 포함되는 수분을 분리하고, 분석계 공급계통(108)으로 샘플 가스를 공급한다. 그리고, 수분 분리 장치(4)는, 수분 분리 장치(1)와 동일하게, 제1 배관(21)과, 제2 배관(12)과, 출구실(13)과, 수분 회수실(14)과, 샘플 가스 유도부(15)를 구비하여 구성되어 있다. 그러나, 수분 분리 장치(4)는, 제1 배관(21)의 구성에 있어서, 수분 분리 장치(1)와는 상이하다.

수분 분리 장치(4)에 있어서는, 제1 배관(21)은, 수분 분리 장치(1)의 제1 배관(11)과 동일하게, 금속제의 원관으로서 설치되어 있고, 수분을 포함하는 샘플 가스가 도입되어 그 샘플 가스가 하방으로 유동하는 배관으로서 구성되어 있다. 그리고, 제1 배관(21)은, 그 일부가 제2 배관(12)의 내측에 배치되어 있고, 제2 배관(12)에 대해, 상측 덮개부(12b) 및 하측 덮개부(12c)의 관통 구멍에 삽입 통과된 상태로 지지되어 있다. 또, 제1 배관(21)의 상단부가, 샘플링계통(107b)의 하류측의 단부에 대해 접속하고 있다. 그리고, 제1 배관(21)의 하단부는, 출구실(13) 내에서 개구되어 있고, 샘플 가스 유도부(15)가 출구실(13)에 연통하는 위치보다 하방에 배치되어 있다. 그러나, 제1 배관(21)은, 제2 배관(12)의 내측에 배치되어 있는 부분의 형상에 있어서, 수분 분리 장치(1)의 제1 배관(11)과는 상이하다.

제1 배관(21)은, 제2 배관(12)의 내측에 있어서는, 복수 회에 걸쳐 만곡하면서 하방으로 연장되도록 설치되어 있다. 보다 구체적으로는, 제1 배관(21)은, 원호형상으로 만곡하면서 하방으로 연장되는 부분과, 연직 방향에 대해 경사 방향으로 연장되면서 하방으로 연장되는 부분을 교대로 반복하면서 하방으로 연장되도록 설치되어 있다.

수분 분리 장치(4)에 의하면, 샘플 가스는, 제1 배관(21)에 도입되면, 제2 배관(12) 내에서 복수 회에 걸쳐 만곡하면서 하방으로 연장되는 제1 배관(21)을 따라 하방으로 유동한다. 그리고, 냉각 가스는, 만곡해서 연장되는 제1 배관(21)의 외측이며 제2 배관(12)의 내측에 있어서, 하방으로 유동한다. 이에 의해, 만곡하면서 연장되는 제1 배관(21)의 관벽의 전체 둘레를 개재하여 냉각 가스와 샘플 가스 사이에서 효율적으로 열교환이 행해져 샘플 가스가 냉각되어, 샘플 가스로부터 수분이 분리된다.

따라서, 제4 실시 형태에 의하면, 제1 실시 형태와 동일하게, 설비 비용 및 설치 스페이스의 증대를 억제할 수 있음과 더불어, 샘플 가스의 냉각 효율을 향상시켜 수분의 분리 능력의 향상을 도모할 수 있고, 또한, 수분을 용이하게 회수하여 샘플 가스를 효율적으로 유도할 수 있는, 수분 분리 장치(4)를 제공할 수 있다.

또, 수분 분리 장치(4)에 의하면, 샘플 가스는, 제2 배관(12) 내에서 복수 회에 걸쳐 만곡하면서 하방으로 연장되는 제1 배관(21)을 유동한다. 이에 의해, 샘플 가스는, 제2 배관(12)의 내측에 있어서, 직선형상의 경로의 경우에 비해 보다 긴 경로를 갖는 제1 배관(21)을 따라 하방으로 유동하면서, 배관(21)의 관벽을 개재하여 냉각 가스와의 사이에서 열교환이 행해져 냉각되고, 수분이 분리된다. 이에 의해, 샘플 가스의 단위 시간당 유량이 같은 경우에서 비교하면, 직선형상의 경로의 경우에 비해 보다 긴 경로를 갖는 제1 배관(21)에서는, 냉각 가스와의 사이에서 열교환이 행해지는 시간을 길게 할 수 있다. 이 때문에, 수분 분리 장치(4)에 의하면, 냉각 가스와 샘플 가스 사이에서 더욱 효율적으로 열교환을 행할 수 있기 때문에, 추가로 샘플 가스의 냉각 효율을 향상시켜 수분의 분리 능력의 향상을 도모할 수 있다.

[제5 실시 형태]

다음에, 본 발명의 제5 실시 형태의 수분 분리 장치(5)에 대해 설명한다. 도 9는, 본 발명의 제5 실시 형태의 수분 분리 장치(5)를 나타내는 도면이다. 또한, 도 9에서는, 수분 분리 장치(5)에 대해, 단면도로 도시하고 있다. 제5 실시 형태의 수분 분리 장치(5)는, 예를 들면, 제1 실시 형태의 수분 분리 장치(1)와 동일하게, 열처리 장치(100)에서 발생한 배기 가스로부터 샘플링한 샘플 가스로부터 수분을 분리해서 분석계(101)로 샘플 가스를 공급하는 계통에 있어서, 적용된다. 또한, 이하의 제5 실시 형태의 설명에 있어서는, 상술한 제1 실시 형태와 상이한 점에 대해 설명하고, 상술한 제1 실시 형태와 동일한 구성 혹은 대응하는 구성에 대해서는, 도면에 있어서 동일한 부호를 달음으로써, 혹은 동일한 부호를 인용함으로써, 중복되는 설명을 생략한다. 또, 도 9에서는, 도 3과 동일하게, 샘플 가스가 유동하는 모습에 대해서는 가는 파선의 화살표로 모식적으로 나타내고, 냉각 가스가 유동하는 모습에 대해서는 가는 실선의 화살표로 모식적으로 나타내고, 샘플 가스로부터 분리된 수분이 낙하하는 모습에 대해서는 굵은 파선의 화살표로 모식적으로 나타내고 있다.

도 9에 나타내는 제5 실시 형태의 수분 분리 장치(5)는, 제1 실시 형태의 수분 분리 장치(1)와 동일하게, 샘플링계통(107a)으로부터 도입된 샘플 가스를 냉각하여, 샘플 가스 중에 포함되는 수분을 분리하고, 분석계 공급계통(108)으로 샘플 가스를 공급한다. 그리고, 수분 분리 장치(5)는, 수분 분리 장치(1)와 동일하게, 제1 배관(22)과, 제2 배관(23)과, 출구실(13)과, 수분 회수실(14)과, 샘플 가스 유도부(15)를 구비하여 구성되어 있다. 그러나, 수분 분리 장치(5)는, 제1 배관(22) 및 제2 배관(23)의 배치에 관한 구성에 있어서, 수분 분리 장치(1)와는 상이하다.

제1 배관(22)은, 수분을 포함하는 샘플 가스가 도입되어, 샘플 가스가 하방으로 유동하는 배관으로서 구성되어 있다. 제1 배관(22)은, 원형 단면으로 직선형상으로 연장되는 원통형상의 배관으로서 설치되어 있고, 길이 방향에 있어서의 한쪽의 단부측에 있어서 단차형으로 축경되도록 구성되어 있다. 제1 배관(22)은, 열전도성이 우수한 금속제의 배관으로서 설치되며, 예를 들면, 스테인리스제의 배관으로서 설치되어 있다. 제1 배관(22)은, 예를 들면, 수분 회수실(14)에 고정된 지지 프레임(16)에 대해 고정되어 지지되어 있다. 또, 제1 배관(22)은, 그 길이 방향이 상하 방향으로 연장된 상태로, 지지 프레임(16)에 대해 지지되어 있고, 본 실시 형태에서는, 상하로 직선형상으로 연장되도록 설치되어 있다.

제1 배관(22)은, 대경관부(24)와 소경관부(25)를 구비하여 구성되어 있다. 대경관부(24)에는, 대경관 본체부(24a)와, 대경관 본체부(24a)의 상단부를 막는 상측 덮개부(24b)와, 대경관 본체부(24a)의 하단부를 막는 하측 덮개부(24c)가 설치되어 있다.

대경관 본체부(24a)는, 원형 단면으로 직선형상으로 상하로 연장되는 원관형상으로 설치되어 있다. 그리고, 대경관 본체부(24a)의 상단측에는, 샘플 가스 도입관(26)이 접속하고 있다. 샘플 가스 도입관(26)은, 가늘고 긴 원관으로서 설치되어, 샘플링계통(107b)으로부터 공급되는 샘플 가스를 제1 배관(22)에 도입하도록 구성되어 있다. 보다 구체적으로는, 샘플 가스 도입관(26)은, 관 길이 방향의 한쪽의 단부가, 샘플링계통(107b)의 하류측의 단부에 대해 접속하고 있고, 관 길이 방향의 다른 쪽의 단부가, 대경관 본체부(24a)에 대해 대경관 본체부(24a)의 상단측에 있어서 접속하고 있다. 그리고, 샘플 가스 도입관(26)의 다른 쪽의 단부는, 대경관 본체부(24a)의 상단측에 설치되어 대경관 본체부(24a)의 관벽을 관통하는 관통 구멍을 관통하고 있다. 또, 샘플 가스 도입관(26)의 다른 쪽의 단부는, 대경관 본체부(24a)의 상단측의 관통 구멍의 가장자리부에 대해 시일 부재를 개재하여 기밀 상태로 밀착한 상태로 대경관 본체부(24a)의 상단측의 관통 구멍에 삽입 통과되고, 대경관 본체부(24a)의 내부에서 개구되어 있다. 이에 의해, 샘플링계통(107b)과 제1 배관(22)의 상단측의 영역이, 샘플 가스 도입관(26)을 개재하여 연통하여, 제1 배관(22)의 상단측의 영역에 샘플 가스가 도입된다.

또, 대경관 본체부(24a)의 하단측에는, 대경관 본체부(24a)의 관벽을 관통하여 후술하는 제2 배관(23)이 삽입 통과되는 관통 구멍이 형성되어 있다. 제2 배관(23)은, 제1 배관(22)에 삽입되어 있고, 그 하단측의 부분이, 대경관 본체부(24a)의 하단측의 관통 구멍을 대경관 본체부(24a)의 내측으로부터 외측을 향해 관통하고 있다. 또, 제2 배관(23)의 하단측의 부분은, 대경관 본체부(24a)의 하단측의 관통 구멍의 가장자리부에 대해 시일 부재를 개재하여 기밀 상태로 밀착한 상태로 대경관 본체부(24a)의 하단측의 관통 구멍에 삽입 통과되고, 대경관 본체부(24a)의 외부에서 개구되어 있다.

대경관부(24)의 상측 덮개부(24b)는, 중심에 관통 구멍이 형성된 원판형상의 부재로서 설치되고, 대경관 본체부(24a)의 상단부에 기밀 상태로 밀착한 상태로 대경관 본체부(24a)의 상단부에 고정되어 있다. 그리고, 상측 덮개부(24b)의 관통 구멍에는, 제2 배관(23)이, 삽입 통과되어 있다. 제2 배관(23)은, 상측 덮개부(24b)의 관통 구멍의 가장자리부에 대해 시일 부재를 개재하여 기밀 상태로 밀착한 상태로 상측 덮개부(24b)의 관통 구멍에 삽입 통과되어 있다.

대경관부(24)의 하측 덮개부(24c)는, 중심에 관통 구멍이 형성된 원판형상의 부재로서 설치되고, 대경관 본체부(24a)의 하단부에 기밀 상태로 밀착한 상태로 대경관 본체부(24a)의 하단부에 고정되어 있다. 그리고, 하측 덮개부(24c)의 관통 구멍에는, 소경관부(25)가 고정되어 있다.

소경관부(25)는, 대경관부(24)의 하방에서 대경관부(24)와 상하로 직렬로 나란히 설치되어 있다. 또, 소경관부(25)는, 대경관부(24)에 대해, 동일 중심축선 상에서 상하로 나란히 설치되어 있다. 그리고, 소경관부(25)는, 대경관부(24)보다 직경이 작은 원관형상으로 형성되고, 상하 방향으로 가늘고 길게 연장됨과 더불어, 대경관부(24)의 하단으로부터 출구실(13) 내에서 하방을 향해 연장되도록 설치되어 있다. 이 때문에, 제1 배관(22)은, 대경관부(24)와 소경관부(25)가 이 순번으로 상하로 직선형상으로 늘어서고, 또한, 대경관부(24)로부터 소경관부(25)로 연속하는 하단측에 있어서, 대경인 대경관부(24)로부터 소경인 소경관부(25)로 단차형으로 축경되도록 구성되어 있다.

또, 소경관부(25)는, 그 상단부가, 대경관부(24)의 하측 덮개부(24c)의 중심에 형성된 관통 구멍에 대해, 기밀 상태로 끼워넣어져 고정되고, 대경관부(24)에 개구되어 있다. 이에 의해, 소경관부(25)는, 그 상단부에 있어서, 대경관부(24)의 하측 덮개부(24c)에 접속해서 대경관부(24)에 연통하고 있다. 그리고, 소경관부(25)는, 그 하단부에 있어서, 출구실(13) 내에서 개구되어 출구실(13)에 연통하고 있다. 또, 소경관부(25)의 하단부는, 제1 배관(22)의 하단부이며, 제1 배관(22)의 하단부에 있어서 출구실(13)에 개구된 출구측 개구(22a)는, 샘플 가스 유도부(15)가 출구실(13)에 연통하는 위치보다 하방에 배치되어 있다.

제2 배관(23)은, 적어도 일부가 제1 배관(22)의 대경관부(24)의 내측에 배치되어, 샘플 가스보다 온도가 낮은 냉각 가스가 도입됨과 더불어, 냉각 가스가 하방으로 유동하는 배관으로서 구성되어 있다. 제2 배관(23)은, 원형 단면으로 가늘고 길게 연장되는 원관형상의 배관으로서 설치되어 있다. 제2 배관(23)은, 열전도성이 우수한 금속제의 원관으로서 설치되며, 예를 들면, 스테인리스제의 원관으로서 설치되어 있다. 제2 배관(23)은, 제1 배관(22)에 대해 지지되어 있다. 또, 제2 배관(23)은, 상하 배관부(23a)와, 수평 배관부(23b)를 갖고 있다.

제2 배관(23)의 상하 배관부(23a)는, 상하 방향으로 직선형상으로 연장되는 부분으로서 설치되고, 제1 배관(22)의 대경관부(24)의 내측에 삽입된 상태로 배치되어 있다. 상하 배관부(23a)는, 대경관부(24)에 대해, 중심축선이 일치하는 동심형상으로 배치되어 있고, 대경관부(24)와 평행하게 상하로 연장되도록 배치되어 있다. 상하 배관부(23a)는, 상단측에 있어서, 대경관부(24)의 상측 덮개부(24b)에 형성된 관통 구멍을 기밀 상태로 관통하고 있으며, 대경관부(24)에 지지되어 있다. 또, 상하 배관부(23a)의 상단부는, 상측 덮개부(24b)로부터 상방으로 돌출되어 대경관부(24)의 외측에 배치되어 있다. 그리고, 상하 배관부(23a)의 상단부는, 에어 쿨러(109)의 단부(109b)에 대해 커플링(도시 생략)을 개재하여 접속하고 있다. 이에 의해, 에어 쿨러(109)로부터 공급되는 냉각 가스가, 제2 배관(23)에 도입된다.

제2 배관(23)의 수평 배관부(23b)는, 상하 배관부(23a)의 하단측에서 상하 배관부(23a)에 연속함과 더불어 수평 방향으로 직선형상으로 연장되는 부분으로서 설치되어 있다. 수평 배관부(23b)는, 상하 배관부(23a)에 대해, 대략 90°로 굴곡진 굴곡부를 개재하여 접속하고 있고, 수평 배관부(23b)의 한쪽의 단부가, 상하 배관부(23a)의 하단부에 연통하고 있다. 그리고, 수평 배관부(23b)는, 상하 배관부(23a)의 하단부에 접속하는 부분으로부터 수평 방향을 따라 연장됨과 더불어, 제1 배관(22)의 대경관부(24)의 내측으로부터 외측을 향해 연장되도록 설치되어 있다. 또, 수평 배관부(23b)는, 대경관부(24)의 대경관 본체부(24a)의 관벽에 형성된 관통 구멍을 기밀 상태로 관통하고 있으며, 대경관부(24)에 지지되어 있다. 그리고, 수평 배관부(23b)에 있어서의 상하 배관부(23a)에 접속하는 측과 반대측의 단부는, 대경관 본체부(24a)로부터 측방으로 돌출되어 대경관부(24)의 외측에 배치되어 있다. 또, 수평 배관부(23b)는, 대경관부(24)의 외측에 배치된 단부에 있어서 개구되어 있다. 또한, 수평 배관부(23b)는, 대경관 본체부(24a)의 관벽을 관통하여 대경관 본체부(24a)의 내측으로부터 외측으로 돌출되어 배치된 상태로 형성되기 쉽도록, 2개의 배관 부분이 연결됨으로써 구성되어도 된다. 즉, 수평 배관부(23b)는, 상하 배관부(23a)에 연속함과 더불어 대경관 본체부(24a)의 관벽을 관통하는 배관 부분과, 대경관 본체부(24a)의 외측에서 연장되는 배관 부분이 연결됨으로써, 구성되어도 된다.

수분 분리 장치(5)에서는, 샘플링계통(107b)으로부터 배출된 샘플 가스가, 샘플 가스 도입관(26)을 통해, 제1 배관(22) 내의 상단측의 영역으로 도입된다. 그리고, 제1 배관(22) 내로 도입된 샘플 가스는, 제1 배관(22)의 내측이며 제2 배관(23)의 외측의 영역을 하방으로 유동한다. 한편, 에어 쿨러(109)로부터 배출된 냉각 가스는, 제2 배관(23)의 상하 배관부(23a)로 도입되어, 제1 배관(22)의 대경관부(24)의 내측에 배치된 상하 배관부(23a)를 하방으로 유동한다. 이 때문에, 제2 배관(23)의 상하 배관부(23a)의 내측을 냉각 가스가 하방으로 유동하고, 제1 배관(22)의 대경관부(24)의 내측에서 상하 배관부(23a)의 외측을 샘플 가스가 하방으로 유동함으로써, 제2 배관(23)의 상하 배관부(23a)의 관벽의 전체 둘레를 개재하여, 샘플 가스와 냉각 가스 사이에서 열교환이 행해진다. 이에 의해, 제1 배관(22)의 대경관부(24)의 유동 중에, 샘플 가스가 냉각되어, 샘플 가스에 있어서의 온도의 저하에 수반하는 포화 수증기량의 감소에 따라, 온도에 의한 포화 수증기량의 차이에 따라 응축한 수분이, 제1 배관(22)의 대경관부(24) 내에 있어서 샘플 가스로부터 분리된다. 대경관부(24) 내에 있어서 샘플 가스로부터 분리된 수분은, 대경관부(24)에 그 하방에서 연통하는 소경관부(25)를 낙하하여, 출구실(13) 내에서 개구되는 소경관부(25)의 하단부의 출구측 개구(22a)로부터 출구실(13) 내로 적하하고, 출구실(13)을 통과해 수분 회수실(14)로 회수된다. 또, 제2 배관(23)의 상하 배관부(23a)를 하방으로 유동하여, 상하 배관부(23a)의 관벽을 개재하여 샘플 가스와의 사이에서 열교환을 행한 냉각 가스는, 수평 배관부(23b)로 유동하여, 수평 배관부(23b)의 단부로부터 제2 배관(23)의 외부로 배출된다. 또, 수분이 분리된 샘플 가스는, 제1 배관(22)으로부터 출구실(13)로 유출되어 샘플 가스 유도부(15)로 유동하고, 샘플 가스 유도부(15)로부터 분석계 공급계통(108)을 통해 분석계(101)로 공급된다.

상술한 수분 분리 장치(5)에 의하면, 제1 실시 형태의 수분 분리 장치(1)와 동일하게, 샘플 가스로부터 수분을 분리할 때에, 액체의 냉매를 이용한 열교환기를 필요로 하지 않기 때문에, 설비 비용 및 설치 스페이스의 증대를 억제할 수 있다. 그리고, 수분 분리 장치(5)에 의하면, 샘플 가스가 제1 배관(22)을 하방으로 유동함과 더불어, 제1 배관(22)의 내측에 배치된 제2 배관(23)을 냉각 가스가 하방으로 유동하면서, 냉각 가스와 샘플 가스 사이에서 열교환이 행해져 샘플 가스가 냉각된다. 이 때문에, 제2 배관(23)이 제1 배관(22)의 내측에 배치되어 상하 방향으로 연장되는 영역에 있어서의 상하 방향의 전체 길이에 걸쳐, 샘플 가스 및 냉각 가스가 상하 방향을 따라 흐르면서 샘플 가스와 냉각 가스 사이에서 효율적으로 열교환이 행해지게 된다. 이에 의해, 샘플 가스의 냉각 효율의 향상이 도모되어, 수분의 분리 능력의 향상을 도모할 수 있다. 또, 수분 분리 장치(5)에 의하면, 제1 실시 형태의 수분 분리 장치(1)와 동일하게, 샘플 가스로부터 분리한 수분을 용이하게 회수함과 더불어 수분이 분리된 샘플 가스를 효율적으로 유도할 수 있다.

따라서, 제5 실시 형태에 의하면, 설비 비용 및 설치 스페이스의 증대를 억제할 수 있음과 더불어, 샘플 가스의 냉각 효율을 향상시켜 수분의 분리 능력의 향상을 도모할 수 있고, 또한, 수분을 용이하게 회수하여 샘플 가스를 효율적으로 유도할 수 있는, 수분 분리 장치(5)를 제공할 수 있다.

[제6 실시 형태]

다음에, 본 발명의 제6 실시 형태의 수분 분리 장치(6)에 대해 설명한다. 도 10은, 본 발명의 제6 실시 형태의 수분 분리 장치(6)를 나타내는 도면이다. 또한, 도 10에서는, 수분 분리 장치(6)에 대해, 단면도로 도시하고 있다. 제6 실시 형태의 수분 분리 장치(6)는, 예를 들면, 제1 실시 형태의 수분 분리 장치(1)와 동일하게, 열처리 장치(100)에서 발생한 배기 가스로부터 샘플링한 샘플 가스로부터 수분을 분리해서 분석계(101)로 샘플 가스를 공급하는 계통에 있어서, 적용된다. 또, 제6 실시 형태의 수분 분리 장치(6)는, 상술한 제5 실시 형태의 수분 분리 장치(5)와 동일하게, 냉각 가스가 도입되어 유동하는 제2 배관(23)의 일부가, 샘플 가스가 도입되어 유동하는 제1 배관(22)의 내측에 배치되도록 구성되어 있다. 또한, 이하의 제6 실시 형태의 설명에 있어서는, 상술한 제1 실시 형태 및 제5 실시 형태와 상이한 점에 대해 설명하고, 상술한 제1 실시 형태 및 제5 실시 형태와 동일한 구성 혹은 대응하는 구성에 대해서는, 도면에 있어서 동일한 부호를 달음으로써, 혹은 동일한 부호를 인용함으로써, 중복되는 설명을 생략한다. 또, 도 10에서는, 도 3 및 도 9와 동일하게, 샘플 가스가 유동하는 모습에 대해서는 가는 파선의 화살표로 모식적으로 나타내고, 냉각 가스가 유동하는 모습에 대해서는 가는 실선의 화살표로 모식적으로 나타내고, 샘플 가스로부터 분리된 수분이 낙하하는 모습에 대해서는 굵은 파선의 화살표로 모식적으로 나타내고 있다.

도 10에 나타내는 제6 실시 형태의 수분 분리 장치(6)는, 제1 실시 형태의 수분 분리 장치(1) 및 제5 실시 형태의 수분 분리 장치(5)와 동일하게, 샘플링계통(107a)으로부터 도입된 샘플 가스를 냉각하여, 샘플 가스 중에 포함되는 수분을 분리하고, 분석계 공급계통(108)으로 샘플 가스를 공급한다. 그리고, 수분 분리 장치(6)는, 수분 분리 장치(5)와 동일하게, 제1 배관(22)과, 제2 배관(23)과, 출구실(13)과, 수분 회수실(14)과, 샘플 가스 유도부(15)를 구비하여 구성되어 있다. 그러나, 수분 분리 장치(6)는, 제2 배관(23)이 복수 구비되어 있는 구성에 있어서, 수분 분리 장치(5)와는 상이하다.

도 10에 나타내는 바와 같이, 수분 분리 장치(6)에 있어서는, 제2 배관(23)은, 복수 설치되어 있으며, 구체적으로는, 2개 설치되어 있다. 2개의 제2 배관(23)의 각각은, 수분 분리 장치(5)의 제2 배관(23)과 동일하게 구성되고, 일부가 제1 배관(22)의 대경관부(24)의 내측에 배치되어, 샘플 가스보다 온도가 낮은 냉각 가스가 도입됨과 더불어, 냉각 가스가 하방으로 유동하는 원관형상의 배관으로서 구성되어 있다.

2개의 제2 배관(23)의 각각은, 수분 분리 장치(5)의 제2 배관(23)과 동일하게 구성되고, 상하 배관부(23a) 및 수평 배관부(23b)를 갖고 있다. 각 제2 배관(23)의 상하 배관부(23a)는, 제1 배관(22)의 대경관부(24)의 내측에서 상하로 연장되도록 배치되어 있다. 그리고, 2개의 제2 배관(23)의 상하 배관부(23a)는, 상하로 연장되는 대경관부(24)의 내측에서 상하 방향을 따라 서로 평행하게 연장되어 있다. 또한, 대경관부(24)의 상측 덮개부(24b)에는, 각 제2 배관(23)의 상하 배관부(23a)가 기밀 상태로 삽입 통과되는 관통 구멍이 2개 형성되어 있고, 각 제2 배관(23)의 상하 배관부(23a)는, 상측 덮개부(24b)의 관통 구멍에 삽입 통과된 상태로, 제1 배관(22)에 지지되어 있다. 또, 각 제2 배관(23)의 수평 배관부(23b)는, 각 상하 배관부(23a)에 대해 그 하단측에서 연속함과 더불어 수평 방향으로 연장되도록 설치되어 있다. 그리고, 각 제2 배관(23)의 수평 배관부(23b)는, 제1 배관(22)의 대경관부(24)의 내측으로부터 외측을 향해 연장되고, 대경관 본체부(24a)로부터 측방으로 돌출되어 대경관부(24)의 외측에서 개구되어 있다. 또한, 대경관 본체부(24a)의 관벽에는, 각 제2 배관(23)의 수평 배관부(23b)가 기밀 상태로 삽입 통과되는 관통 구멍이 2개 형성되어 있고, 각 제2 배관(23)의 수평 배관부(23b)는, 대경관 본체부(24a)의 관통 구멍에 삽입 통과된 상태로, 제1 배관(22)에 지지되어 있다.

또, 2개의 제2 배관(23)의 각각은, 대경관부(24)의 상측 덮개부(24b)로부터 상방으로 돌출된 상하 배관부(23a)의 상단부에 있어서, 에어 쿨러(109)의 단부(109b)에 대해 접속 배관(도시 생략)을 개재하여 접속하고 있다. 또한, 제6 실시 형태에서는, 에어 쿨러(109)의 단부(109b)에 접속된 접속 배관은, 에어 쿨러(109)의 단부(109b)에 접속하는 측과 반대측의 하류측에 있어서, 2개의 계통으로 분기되어 있다. 그리고, 2개의 제2 배관(23)의 상하 배관부(23a) 각각은, 에어 쿨러(109)에 접속한 접속 배관의 하류측에 있어서 분기된 2개의 계통의 각각의 하류측의 단부에 대해 접속하고 있다. 각 제2 배관(23)의 상하 배관부(23a)의 상단부에는, 에어 쿨러(109)에 접속한 접속 배관에 있어서의 분기된 계통의 하류측의 단부로부터, 냉각 가스가 도입된다. 각 제2 배관(23)의 상하 배관부(23a)의 상단부에 상방으로부터 도입된 냉각 가스는, 각 제2 배관(23)의 상하 배관부(23a)를 하방으로 유동하고, 그 다음에, 각 제2 배관(23)의 수평 배관부(23b)를 수평으로 유동하고, 각 제2 배관(23)의 외부로 배출된다.

수분 분리 장치(6)에서는, 샘플링계통(107b)으로부터 배출된 샘플 가스가, 샘플 가스 도입관(26)을 통해, 제1 배관(22)의 대경관부(24) 내의 상단측의 영역으로 도입된다. 그리고, 제1 배관(22)의 대경관부(24) 내로 도입된 샘플 가스는, 대경관부(24)의 내측이며 2개의 제2 배관(23)의 각각의 외측의 영역을 하방으로 유동한다. 한편, 에어 쿨러(109)로부터 배출된 냉각 가스는, 2개의 제2 배관(23)의 각각의 상하 배관부(23a)로 도입되어, 제1 배관(22)의 대경관부(24)의 내측에 배치된 각 상하 배관부(23a)를 하방으로 유동한다. 이 때문에, 각 제2 배관(23)의 상하 배관부(23a)의 내측을 냉각 가스가 하방으로 유동하고, 제1 배관(22)의 대경관부(24)의 내측에서 각 상하 배관부(23a)의 외측을 샘플 가스가 하방으로 유동함으로써, 각 제2 배관(23)의 상하 배관부(23a)의 관벽의 전체 둘레를 개재하여, 샘플 가스와 냉각 가스 사이에서 열교환이 행해진다. 이에 의해, 제1 배관(22)의 대경관부(24)의 유동 중에, 샘플 가스가 냉각되고, 샘플 가스에 있어서의 온도의 저하에 수반하는 포화 수증기량의 감소에 따라, 온도에 의한 포화 수증기량의 차이에 따라 응축한 수분이, 제1 배관(22)의 대경관부(24) 내에 있어서 샘플 가스로부터 분리된다. 대경관부(24) 내에 있어서 샘플 가스로부터 분리된 수분은, 대경관부(24)에 그 하방에서 연통하는 소경관부(25)를 낙하하여, 출구실(13) 내에서 개구되는 소경관부(25)의 하단부의 출구측 개구(22a)로부터 출구실(13) 내로 적하하고, 출구실(13)을 통과해 수분 회수실(14)로 회수된다. 또, 각 제2 배관(23)의 상하 배관부(23a)를 하방으로 유동하여, 각 상하 배관부(23a)의 관벽을 개재하여 샘플 가스와의 사이에서 열교환을 행한 냉각 가스는, 각 제2 배관(23)의 수평 배관부(23b)로 유동하고, 각 수평 배관부(23b)의 단부로부터 각 제2 배관(23)의 외부로 배출된다. 또, 수분이 분리된 샘플 가스는, 제1 배관(22)으로부터 출구실(13)로 유출되어 샘플 가스 유도부(15)로 유동하고, 샘플 가스 유도부(15)로부터 분석계 공급계통(108)을 통해 분석계(101)로 공급된다.

상술한 수분 분리 장치(6)에 의하면, 제1 실시 형태의 수분 분리 장치(1) 및 제5 실시 형태의 수분 분리 장치(5)와 동일하게, 샘플 가스로부터 수분을 분리할 때에, 액체의 냉매를 이용한 열교환기를 필요로 하지 않기 때문에, 설비 비용 및 설치 스페이스의 증대를 억제할 수 있다. 그리고, 수분 분리 장치(6)에 의하면, 샘플 가스가 제1 배관(22)을 하방으로 유동함과 더불어, 제1 배관(22)의 내측에 배치된 복수의(본 실시 형태에서는, 2개의) 제2 배관(23)을 냉각 가스가 하방으로 유동하면서, 냉각 가스와 샘플 가스 사이에서 열교환이 행해져 샘플 가스가 냉각된다. 이 때문에, 복수의 제2 배관(23)이 제1 배관(22)의 내측에 배치되어 상하 방향으로 연장되는 영역에 있어서의 상하 방향의 전체 길이에 걸쳐, 샘플 가스 및 냉각 가스가 상하 방향을 따라 흐르면서 샘플 가스와 냉각 가스 사이에서 효율적으로 열교환이 행해지게 된다. 이에 의해, 샘플 가스의 냉각 효율의 향상이 도모되어, 수분의 분리 능력의 향상을 도모할 수 있다. 또, 수분 분리 장치(6)에 의하면, 제1 실시 형태의 수분 분리 장치(1) 및 제5 실시 형태의 수분 분리 장치(5)와 동일하게, 샘플 가스로부터 분리한 수분을 용이하게 회수함과 더불어 수분이 분리된 샘플 가스를 효율적으로 유도할 수 있다.

따라서, 제6 실시 형태에 의하면, 설비 비용 및 설치 스페이스의 증대를 억제할 수 있음과 더불어, 샘플 가스의 냉각 효율을 향상시켜 수분의 분리 능력의 향상을 도모할 수 있고, 또한, 수분을 용이하게 회수하여 샘플 가스를 효율적으로 유도할 수 있는, 수분 분리 장치(6)를 제공할 수 있다.

또, 수분 분리 장치(6)에 의하면, 냉각 가스가 복수의 제2 배관(23)을 하방으로 유동함과 더불어, 복수의 제2 배관(23)이 내측에 배치된 제1 배관(22)을 샘플 가스가 하방으로 유동하면서, 냉각 가스와 샘플 가스 사이에서 열교환이 행해져 샘플 가스가 냉각된다. 이 때문에, 복수의 제2 배관(23)의 관벽을 개재하여 샘플 가스와 냉각 가스 사이에서 열교환이 행해지게 된다. 그리고, 제2 배관(23)이 1개인 경우와 복수인 경우는, 합계 단면적이 같은 크기의 경우이며 냉각 가스의 단위 시간당 합계 유량이 같은 경우에서 비교하면, 제2 배관(23)이 복수인 경우가, 냉각 가스와의 사이에서 열교환을 행하는 제2 배관(23)의 관벽의 표면적이 커진다. 이 때문에, 수분 분리 장치(6)에 의하면, 냉각 가스와 샘플 가스 사이에서 더욱 효율적으로 열교환을 행할 수 있기 때문에, 추가로 샘플 가스의 냉각 효율을 향상시켜 수분의 분리 능력의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 제6 실시 형태에서는, 제2 배관(23)이 2개 설치된 수분 분리 장치(6)의 형태를 예시했는데, 제2 배관(23)이 더욱 많이 설치된 형태가 실시되어도 된다. 즉, 제1 배관(22)의 내측에 있어서 3개 이상의 제2 배관(23)이 배치된 수분 분리 장치의 형태가 실시되어도 된다.

[제7 실시 형태]

다음에, 본 발명의 제7 실시 형태의 수분 분리 장치(7)에 대해 설명한다. 도 11은, 본 발명의 제7 실시 형태의 수분 분리 장치(7)를 나타내는 도면이다. 또한, 도 11에서는, 수분 분리 장치(7)에 대해, 단면도로 도시하고 있다. 제7 실시 형태의 수분 분리 장치(7)는, 예를 들면, 제1 실시 형태의 수분 분리 장치(1)와 동일하게, 열처리 장치(100)에서 발생한 배기 가스로부터 샘플링한 샘플 가스로부터 수분을 분리해서 분석계(101)로 샘플 가스를 공급하는 계통에 있어서, 적용된다. 또한, 이하의 제7 실시 형태의 설명에 있어서는, 상술한 제1 실시 형태와 상이한 점에 대해 설명하고, 상술한 제1 실시 형태와 동일한 구성 혹은 대응하는 구성에 대해서는, 도면에 있어서 동일한 부호를 달음으로써, 혹은 동일한 부호를 인용함으로써, 중복되는 설명을 생략한다. 또, 도 11에서는, 도 3과 동일하게, 샘플 가스가 유동하는 모습에 대해서는 가는 파선의 화살표로 모식적으로 나타내고, 냉각 가스가 유동하는 모습에 대해서는 가는 실선의 화살표로 모식적으로 나타내고, 샘플 가스로부터 분리된 수분이 낙하하는 모습에 대해서는 굵은 파선의 화살표로 모식적으로 나타내고 있다.

도 11에 나타내는 제7 실시 형태의 수분 분리 장치(7)는, 제1 실시 형태의 수분 분리 장치(1)와 동일하게, 샘플링계통(107a)으로부터 도입된 샘플 가스를 냉각하여, 샘플 가스 중에 포함되는 수분을 분리하고, 분석계 공급계통(108)으로 샘플 가스를 공급한다. 그리고, 수분 분리 장치(7)는, 수분 분리 장치(1)와 동일하게, 제1 배관(27)과, 제2 배관(28)과, 제2 배관(29)과, 출구실(13)과, 수분 회수실(14)과, 샘플 가스 유도부(15)를 구비하여 구성되어 있다. 그러나, 수분 분리 장치(7)는, 제1 배관(27), 제2 배관(28), 및 제2 배관(29)에 관한 구성에 있어서, 수분 분리 장치(1)와는 상이하다.

도 12는, 수분 분리 장치(7)의 단면을 나타내는 도면으로서, 도 11의 B-B선 화살표 방향 위치에서 본 단면을 나타내는 도면이다. 또한, 도 12에서는, 수분 분리 장치(7)의 단면으로서 도 11의 B-B선 화살표 방향 위치에 있어서 나타나는 제1 배관(27), 제2 배관(28), 및 제2 배관(29)의 단면만을 도시하고 있고, 수분 분리 장치(7)에 있어서의 다른 부분의 도시를 생략하고 있다. 도 11 및 도 12에 나타내는 바와 같이, 수분 분리 장치(7)에 있어서는, 제2 배관(29)의 내측에 제1 배관(27)의 일부가 배치되어 있음과 더불어, 제1 배관(27)의 내측에 제2 배관(28)의 일부가 배치되어 있다.

제1 배관(27)은, 수분을 포함하는 샘플 가스가 도입되어, 샘플 가스가 하방으로 유동하는 배관으로서 구성되어 있다. 제1 배관(27)은, 원형 단면으로 직선형상으로 연장되는 원통형상의 배관으로서 설치되어 있고, 길이 방향에 있어서의 한쪽의 단부측에 있어서 단차형으로 축경되도록 구성되어 있다. 제1 배관(27)은, 열전도성이 우수한 금속제의 배관으로서 설치되며, 예를 들면, 스테인리스제의 배관으로서 설치되어 있다. 제1 배관(27)은, 후술하는 제2 배관(29)에 대해 지지되어 있다. 또, 제1 배관(27)은, 그 길이 방향이 상하 방향으로 연장된 상태로, 제2 배관(29)에 대해 지지되어 있고, 본 실시 형태에서는, 상하로 직선형상으로 연장되도록 설치되어 있다.

제1 배관(27)은, 대경관부(30)와 소경관부(31)를 구비하여 구성되어 있다. 대경관부(30)는, 원형 단면으로 직선형상으로 상하로 연장되는 원관형상으로 형성되어 있다. 그리고, 대경관부(30)의 상단측에는, 샘플 가스 도입관(32)이 접속하고 있다. 샘플 가스 도입관(32)은, 가늘고 긴 원관으로서 설치되어, 샘플링계통(107b)으로부터 공급되는 샘플 가스를 제1 배관(27)에 도입하도록 구성되어 있다. 보다 구체적으로는, 샘플 가스 도입관(32)은, 관 길이 방향의 한쪽의 단부가, 샘플링계통(107b)의 하류측의 단부에 대해 접속하고 있고, 관 길이 방향의 다른 쪽의 단부가, 대경관부(30)에 대해 대경관부(30)의 상단측에 있어서 접속하고 있다. 그리고, 샘플 가스 도입관(32)의 다른 쪽의 단부는, 대경관부(30)의 상단측에 설치되어 대경관부(30)의 관벽을 관통하는 관통 구멍을 관통하고 있다. 또, 샘플 가스 도입관(32)의 다른 쪽의 단부는, 대경관부(30)의 상단측의 관통 구멍의 가장자리부에 대해 시일 부재를 개재하여 기밀 상태로 밀착한 상태로 대경관부(30)의 상단측의 관통 구멍에 삽입 통과되어, 대경관부(30)의 내부에서 개구되어 있다. 이에 의해, 샘플링계통(107b)과 제1 배관(27)의 상단측의 영역이, 샘플 가스 도입관(32)을 개재하여 연통하여, 제1 배관(27)의 상단측의 영역에 샘플 가스가 도입된다. 또한, 대경관부(30)는, 후술하는 제2 배관(29)의 내측에 배치되어 있고, 샘플 가스 도입관(32)은, 제2 배관(29)의 관벽을 관통한 상태에서 추가로 대경관부(30)의 관벽도 관통하고 있다.

또, 대경관부(30)의 하단측에는, 대경관부(30)의 관벽을 관통하여 후술하는 제2 배관(28)이 삽입 통과되는 관통 구멍이 형성되어 있다. 제2 배관(28)은, 제1 배관(27)에 삽입되어 있고, 그 하단측의 부분이, 대경관부(30)의 하단측의 관통 구멍을 대경관부(30)의 내측으로부터 외측을 향해 관통하고 있다. 또, 제2 배관(28)의 하단측의 부분은, 대경관부(30)의 하단측의 관통 구멍의 가장자리부에 대해 시일 부재를 개재하여 기밀 상태로 밀착한 상태로 대경관부(30)의 하단측의 관통 구멍에 삽입 통과되어 있다.

대경관부(30)의 상단부는, 중심에 관통 구멍이 형성된 원판형상의 상측 덮개 부재(33)에 의해 막혀 있다. 상측 덮개 부재(33)는, 대경관부(30)의 상단부에 대해 기밀 상태로 밀착한 상태로 고정되어 있다. 또한, 상측 덮개 부재(33)의 직경은 대경관부(30)의 직경보다 크고, 상측 덮개 부재(33)는, 대경관부(30)보다 경방향으로 돌출한 상태로 설치되어 있다. 그리고 상측 덮개 부재(33)에는, 후술하는 제2 배관(29)의 상단부도 고정되어 있다. 또, 상측 덮개 부재(33)의 관통 구멍에는, 제2 배관(28)이, 삽입 통과되어 있다. 제2 배관(28)은, 상측 덮개 부재(33)의 관통 구멍의 가장자리부에 대해 시일 부재를 개재하여 기밀 상태로 밀착한 상태로 상측 덮개 부재(33)의 관통 구멍에 삽입 통과되어 있다.

대경관부(30)의 하단부는, 중심에 관통 구멍이 형성된 원판형상의 하측 덮개 부재(34)에 의해 막혀 있다. 하측 덮개 부재(34)는, 그 상면측에 있어서, 대경관부(30)의 하단부에 대해 기밀 상태로 밀착한 상태로 고정되어 있다. 또한, 하측 덮개 부재(34)의 직경은 대경관부(30)의 직경보다 크고, 하측 덮개 부재(34)는, 대경관부(30)보다 경방향으로 돌출한 상태로 설치되어 있다. 그리고, 하측 덮개 부재(34)에는, 그 외주의 가장자리 부분의 상면측에 있어서, 후술하는 제2 배관(29)의 하단부도 고정되어 있다. 또한, 하측 덮개 부재(34)는, 그 외주의 가장자리 부분의 하면측에 있어서, 출구실(13)의 출구실 본체부(18a)의 상단부에 대해 기밀 상태로 밀착해 고정되어 있다. 또, 하측 덮개 부재(34)의 관통 구멍에는, 소경관부(31)가 고정되어 있다.

소경관부(31)는, 대경관부(30)의 하방에서 대경관부(30)와 상하로 직렬로 나란히 설치되어 있다. 또, 소경관부(31)는, 대경관부(30)에 대해, 동일 중심축선 상에서 상하로 나란히 설치되어 있다. 그리고, 소경관부(31)는, 대경관부(30)보다 직경이 작은 원관형상으로 형성되고, 상하 방향으로 가늘고 길게 연장됨과 더불어, 대경관부(30)의 하단에서 출구실(13) 내에서 하방을 향해 연장되도록 설치되어 있다. 이 때문에, 제1 배관(27)은, 대경관부(30)와 소경관부(31)가 이 순번으로 상하로 직선형상으로 늘어서고, 또한 대경관부(30)로부터 소경관부(31)로 하측 덮개 부재(34)를 개재하여 연속하는 하단측에 있어서, 대경의 대경관부(30)로부터 소경의 소경관부(31)로 단차형으로 축경되도록 구성되어 있다.

또, 소경관부(31)는, 그 상단부가, 하측 덮개 부재(34)의 중심에 형성된 관통 구멍에 대해, 기밀 상태로 끼워넣어져 고정되고, 대경관부(30)에 개구되어 있다. 이에 의해, 소경관부(31)는, 그 상단부에 있어서, 하측 덮개 부재(34)를 개재하여 대경관부(30)에 접속해서 대경관부(30)에 연통하고 있다. 그리고, 소경관부(31)는, 그 하단부에 있어서, 출구실(13) 내에서 개구되어 출구실(13)에 연통하고 있다. 또, 소경관부(31)의 하단부는, 제1 배관(27)의 하단부이며, 제1 배관(27)의 하단부에 있어서 출구실(13)에 개구된 출구측 개구(27a)는, 샘플 가스 유도부(15)가 출구실(13)에 연통하는 위치보다 하방에 배치되어 있다.

제2 배관(28)은, 적어도 일부가 제1 배관(27)의 대경관부(30)의 내측에 배치되어, 샘플 가스보다 온도가 낮은 냉각 가스가 도입됨과 더불어, 냉각 가스가 하방으로 유동하는 배관으로서 구성되어 있다. 제2 배관(28)은, 원형 단면으로 가늘고 길게 연장되는 원관형상의 배관으로서 설치되어 있다. 제2 배관(28)은, 열전도성이 우수한 금속제의 원관으로서 설치되며, 예를 들면, 스테인리스제의 원관으로서 설치되어 있다. 제2 배관(28)은, 상측 덮개 부재(33), 제1 배관(27), 및 제2 배관(29)에 의해 지지되어 있다. 또, 제2 배관(28)은, 상하 배관부(28a)와, 수평 배관부(28b)를 갖고 있다.

제2 배관(28)의 상하 배관부(28a)는, 상하 방향으로 직선형상으로 연장되는 부분으로서 설치되고, 제1 배관(27)의 대경관부(30)의 내측에 삽입된 상태로 배치되어 있다. 상하 배관부(28a)는, 대경관부(30)에 대해, 중심축선이 일치하는 동심형상으로 배치되어 있고, 대경관부(30)와 평행하게 상하로 연장되도록 배치되어 있다. 상하 배관부(28a)는, 상단측에 있어서, 상측 덮개 부재(33)에 형성된 관통 구멍을 기밀 상태로 관통하고 있으며, 상측 덮개 부재(33)에 지지되어 있다. 또, 상하 배관부(28a)의 상단부는, 상측 덮개 부재(33)로부터 상방으로 돌출되어 대경관부(30)의 외측에 배치되어 있다. 그리고, 상하 배관부(28a)의 상단부는, 에어 쿨러(109)의 단부(109b)에 대해 접속 배관(도시 생략)을 개재하여 접속하고 있다. 이에 의해, 에어 쿨러(109)로부터 공급되는 냉각 가스가, 제2 배관(28)에 도입된다.

제2 배관(28)의 수평 배관부(28b)는, 상하 배관부(28a)의 하단측에서 상하 배관부(28a)에 연속함과 더불어 수평 방향으로 직선형상으로 연장되는 부분으로서 설치되어 있다. 수평 배관부(28b)는, 상하 배관부(28a)에 대해, 대략 90°로 굴곡되는 굴곡부를 개재하여 접속하고 있고, 수평 배관부(28b)의 한쪽의 단부가, 상하 배관부(28a)의 하단부에 연통하고 있다. 그리고, 수평 배관부(28b)는, 상하 배관부(28a)의 하단부에 접속하는 부분으로부터 수평 방향을 따라 연장됨과 더불어, 제1 배관(27)의 대경관부(30)의 내측으로부터 외측을 향해 연장되고, 또한, 제2 배관(29)의 내측으로부터 외측을 향해 연장되도록 설치되어 있다. 또, 수평 배관부(28b)는, 대경관부(30)의 관벽에 형성된 관통 구멍을 기밀 상태로 관통하고 있으며, 대경관부(30)에 지지되어 있다. 또한, 수평 배관부(28b)는, 대경관부(30)의 외측에 배치된 제2 배관(29)의 관벽에 형성된 관통 구멍도 기밀 상태로 관통하여, 제2 배관(29)에도 지지되어 있다. 그리고, 수평 배관부(28b)에 있어서의 상하 배관부(28a)에 접속하는 측과 반대측의 단부는, 대경관부(30)로부터 측방으로 돌출됨과 더불어 또한 제2 배관(29)으로부터도 돌출되어 대경관부(30) 및 제2 배관(29)의 외측에 배치되어 있다. 또, 수평 배관부(28b)는, 대경관부(30) 및 제2 배관(29)의 외측에 배치된 단부에 있어서 개구되어 있다.

제2 배관(29)은, 제1 배관(27)의 일부의 대경관부(30)가 내측에 배치되어, 샘플 가스보다 온도가 낮은 냉각 가스가 도입됨과 더불어, 냉각 가스가 하방으로 유동하는 배관으로서 구성되어 있다. 제2 배관(29)은, 원형 단면으로 직선형상으로 연장되는 원통형상의 배관으로서 설치되어 있다. 제2 배관(29)은, 열전도성이 우수한 금속제의 원관으로서 설치되며, 예를 들면, 스테인리스제의 원관으로서 설치되어 있다. 제2 배관(29)은, 예를 들면, 지지 프레임(16)에 대해 고정되어 지지되어 있다. 또, 제2 배관(29)은, 그 길이 방향이 상하 방향으로 연장된 상태로, 지지 프레임(16)에 대해 지지되어 있으며, 본 실시 형태에서는, 상하로 직선형상으로 연장되도록 설치되어 있다.

제2 배관(29)의 상단부는, 상측 덮개 부재(33)에 의해 막혀 있고, 제2 배관(29)의 하단부는, 하측 덮개 부재(34)에 의해 막혀 있다. 상측 덮개 부재(33)는, 제2 배관(29)의 상단부에 대해 기밀 상태로 밀착한 상태로 고정되어 있고, 하측 덮개 부재(34)는, 제2 배관(29)의 하단부에 대해 기밀 상태로 밀착한 상태로 고정되어 있다. 또한, 원판형상의 상측 덮개 부재(33)는, 그 외주의 가장자리 부분의 하면측에 있어서, 제2 배관(29)의 상단부에 밀착해 고정되어 있고, 경방향의 내측 부분의 하면측에 있어서, 대경관부(30)의 상단부에 밀착해 고정되어 있다. 또, 원판형상의 하측 덮개 부재(34)는, 그 외주의 부분의 상면측에 있어서, 제2 배관(29)의 하단부에 밀착해 고정되어 있고, 경방향의 내측 부분의 상면측에 있어서, 대경관부(30)의 하단부에 밀착해 고정되어 있다.

또, 제2 배관(29)의 상단측에는, 냉각 가스 도입관(35a)이 접속하고 있다. 냉각 가스 도입관(35a)은, 가늘고 긴 원관으로서 설치되어, 에어 쿨러(109)로부터 공급되는 냉각 가스를 제2 배관(29)에 도입하도록 구성되어 있다. 보다 구체적으로는, 냉각 가스 도입관(35a)은, 관 길이 방향의 한쪽의 단부가, 에어 쿨러(109)의 단부(109b)에 대해 접속 배관(도시 생략)을 개재하여 접속하고 있고, 관 길이 방향의 다른 쪽의 단부가, 제2 배관(29)에 대해 제2 배관(29)의 상단측에 있어서 접속하고 있다. 그리고, 냉각 가스 도입관(35a)의 다른 쪽의 단부는, 제2 배관(29)의 상단측에 설치되어 제2 배관(29)의 관벽을 관통하는 관통 구멍을 관통하고 있다. 또, 냉각 가스 도입관(35a)의 다른 쪽의 단부는, 제2 배관(29)의 상단측의 관통 구멍의 가장자리부에 대해 시일 부재를 개재하여 기밀 상태로 밀착한 상태로 제2 배관(29)의 상단측의 관통 구멍에 삽입 통과되고, 제2 배관(29)의 내부에서 개구되어 있다. 이에 의해, 에어 쿨러(109)와 제2 배관(29)의 상단측의 영역이, 냉각 가스 도입관(35a)을 개재해서 연통하여, 제2 배관(29)의 상단측의 영역에 냉각 가스가 도입된다. 또한, 냉각 가스 도입관(35a)의 다른 쪽의 단부는, 제2 배관(29) 내에 있어서의 제1 배관(27)의 대경관부(30)의 외측의 영역에 있어서, 개구되어 있다. 이 때문에, 제2 배관(29) 내에 도입된 냉각 가스는, 제2 배관(29)의 내측의 영역이며 또한 제1 배관(27)의 대경관부(30)의 외측의 영역, 즉, 제2 배관(29)의 내주면과 대경관부(30)의 외주면 사이의 영역을 유동한다.

또한, 냉각 가스 도입관(35a)의 한쪽의 단부, 및, 제2 배관(28)의 상하 배관부(28a)의 상단부는, 에어 쿨러(109)의 단부(109b)에 대해 접속 배관(도시 생략)을 개재하여 접속하고 있다. 제7 실시 형태에서는, 에어 쿨러(109)의 단부(109b)에 접속된 접속 배관은, 에어 쿨러(109)의 단부(109b)에 접속하는 측과 반대측의 하류측에 있어서, 2개의 계통으로 분기되어 있다. 그리고, 냉각 가스 도입관(35a)의 한쪽의 단부와, 상하 배관부(28a)의 상단부 각각은, 에어 쿨러(109)에 접속한 접속 배관의 하류측에 있어서 분기된 2개의 계통 각각의 하류측의 단부에 대해 접속하고 있다. 이에 의해, 에어 쿨러(109)로부터 공급되는 냉각 가스는, 제2 배관(28) 및 제2 배관(29)의 양쪽 모두에 도입된다.

또, 제2 배관(29)의 하단측에는, 냉각 가스 배출관(35b)이 접속하고 있다. 냉각 가스 배출관(35b)은, 가늘고 긴 원관으로서 설치되어, 제2 배관(29)에 도입되어 제2 배관(29)을 유동한 냉각 가스를 제2 배관(29)으로부터 배출하도록 구성되어 있다. 보다 구체적으로는, 냉각 가스 배출관(35b)은, 관 길이 방향의 한쪽의 단부가, 제2 배관(29)에 대해 제2 배관(29)의 하단측에 있어서 접속하고 있고, 관 길이 방향의 다른 쪽의 단부측의 부분이, 제2 배관(29)의 외측을 향해 돌출되어 있다. 그리고, 냉각 가스 배출관(35b)의 한쪽의 단부는, 제2 배관(29)의 하단측에 설치되어 제2 배관(29)의 관벽을 관통하는 관통 구멍을 기밀 상태로 관통하고, 제2 배관(29)의 내부에서 개구되어 있다. 한편, 제2 배관(29)으로부터 외부로 돌출된 냉각 가스 배출관(35b)의 다른 쪽의 단부는, 외부에 개구되어 있다. 이에 의해, 제2 배관(29) 내의 하단측의 영역과 제2 배관(29)의 외부는 냉각 가스 배출관(35b)을 개재하여 연통하고 있고, 제2 배관(29)을 유동한 냉각 가스가 냉각 가스 배출관(35b)을 개재하여 외부로 배출된다.

수분 분리 장치(7)에서는, 샘플링계통(107b)으로부터 배출된 샘플 가스가, 샘플 가스 도입관(32)을 통해, 제1 배관(27)의 대경관부(30) 내의 상단측의 영역으로 도입된다. 그리고, 제2 배관(27)의 대경관부(30) 내로 도입된 샘플 가스는, 대경관부(30)의 내측이며 제2 배관(28)의 외측의 영역을 하방으로 유동한다. 한편, 에어 쿨러(109)로부터 배출된 냉각 가스는, 제2 배관(28)의 상하 배관부(28a)로 도입됨과 더불어, 냉각 가스 도입관(35a)을 통해 제2 배관(29) 내의 상단측의 영역으로 도입된다. 그리고, 상하 배관부(28a)에 도입된 냉각 가스는, 대경관부(30)의 내측에 배치된 상하 배관부(28a)를 하방으로 유동한다. 또, 제2 배관(29)에 도입된 냉각 가스는, 대경관부(30)가 내측에 배치된 제2 배관(29)의 내측의 영역이며 대경관부(30)의 외측의 영역을 하방으로 유동한다. 이 때문에, 상하 배관부(28a)의 내측을 냉각 가스가 하방으로 유동하고, 상하 배관부(28a)의 외측에서 대경관부(30)의 내측을 샘플 가스가 하방으로 유동하고, 대경관부(30)의 외측에서 제2 배관(29)의 내측을 냉각 가스가 하방으로 유동한다. 이에 의해, 제1 배관(27)의 대경관부(30)를 유동하는 샘플 가스는, 대경관부(30)의 내측에 있어서 제2 배관(28)의 상하 배관부(28a)의 관벽의 전체 둘레를 개재하여 냉각 가스와의 사이에서 열교환이 행해짐과 더불어, 대경관부(30)의 관벽의 전체 둘레를 개재하여 냉각 가스 사이에서 열교환이 행해진다. 따라서, 제1 배관(27)의 대경관부(30)의 유동 중에, 샘플 가스가, 대경관부(30)의 내측 및 외측의 양측으로부터 냉각되고, 샘플 가스에 있어서의 온도의 저하에 수반하는 포화 수증기량의 감소에 따라, 온도에 의한 포화 수증기량의 차이에 따라 응축한 수분이, 제1 배관(27)의 대경관부(30) 내에 있어서 샘플 가스로부터 분리된다. 대경관부(30) 내에 있어서 샘플 가스로부터 분리된 수분은, 대경관부(30)에 그 하방에서 연통하는 소경관부(31)를 낙하하여, 출구실(13) 내에서 개구되는 소경관부(31)의 하단부의 출구측 개구(27a)로부터 출구실(13) 내로 적하하고, 출구실(13)을 통과해 수분 회수실(14)로 회수된다. 또, 제2 배관(28)의 상하 배관부(28a)를 하방으로 유동하여, 상하 배관부(28a)의 관벽을 개재하여 샘플 가스와의 사이에서 열교환을 행한 냉각 가스는, 제2 배관(28)의 수평 배관부(28b)로 유동하고, 수평 배관부(28b)의 단부로부터 제2 배관(28)의 외부로 배출된다. 그리고, 제2 배관(29)을 하방으로 유동하여, 대경관부(30)의 관벽을 개재하여 샘플 가스와의 사이에서 열교환을 행한 냉각 가스는, 냉각 가스 배출관(35b)을 통해 제2 배관(29)의 외부로 배출된다. 또, 수분이 분리된 샘플 가스는, 제1 배관(27)으로부터 출구실(13)로 유출되어 샘플 가스 유도부(15)로 유동하고, 샘플 가스 유도부(15)로부터 분석계 공급계통(108)을 통해 분석계(101)로 공급된다.

상술한 수분 분리 장치(7)에 의하면, 제1 실시 형태의 수분 분리 장치(1)와 동일하게, 샘플 가스로부터 수분을 분리할 때에, 액체의 냉매를 이용한 열교환기를 필요로 하지 않기 때문에, 설비 비용 및 설치 스페이스의 증대를 억제할 수 있다. 그리고, 수분 분리 장치(7)에 의하면, 샘플 가스가 제1 배관(27)을 하방으로 유동하고, 제1 배관(27)의 내측에 배치된 제2 배관(28)을 냉각 가스가 하방으로 유동함과 더불어 제1 배관(27)이 내측에 배치된 제2 배관(29)을 냉각 가스가 하방으로 유동하면서, 냉각 가스와 샘플 가스 사이에서 열교환이 행해져 샘플 가스가 냉각된다. 이 때문에, 제1 배관(27)이 제2 배관(29)의 내측에 배치되어 있음과 더불어 제2 배관(28)이 제1 배관(27)의 내측에 배치되어 상하 방향으로 연장되는 영역에 있어서의 상하 방향의 전체 길이에 걸쳐, 샘플 가스 및 냉각 가스가 상하 방향을 따라 흐르면서 샘플 가스와 냉각 가스 사이에서 효율적으로 열교환이 행해지게 된다. 이에 의해, 샘플 가스의 냉각 효율의 향상이 도모되어, 수분의 분리 능력의 향상을 도모할 수 있다. 또, 수분 분리 장치(7)에 의하면, 제1 실시 형태의 수분 분리 장치(1)와 동일하게, 샘플 가스로부터 분리한 수분을 용이하게 회수함과 더불어 수분이 분리된 샘플 가스를 효율적으로 유도할 수 있다.

따라서, 제7 실시 형태에 의하면, 설비 비용 및 설치 스페이스의 증대를 억제할 수 있음과 더불어, 샘플 가스의 냉각 효율을 향상시켜 수분의 분리 능력의 향상을 도모할 수 있고, 또한, 수분을 용이하게 회수하여 샘플 가스를 효율적으로 유도할 수 있는, 수분 분리 장치(7)를 제공할 수 있다.

또, 수분 분리 장치(7)에 있어서는, 제2 배관(28, 29)이 2개 설치되어 있고, 하나의 제2 배관(28)은, 그 일부가 제1 배관(27)의 내측에 배치되고, 다른 제2 배관(29)은, 제1 배관(27)의 일부가 내측에 배치되어 있다. 그리고, 수분 분리 장치(7)에 있어서는, 샘플 가스가 제1 배관(27)을 하방으로 유동하고, 제1 배관(27)의 내측에 배치된 제2 배관(28)을 냉각 가스가 하방으로 유동함과 더불어 제1 배관(27)이 내측에 배치된 제2 배관(29)을 냉각 가스가 하방으로 유동하면서, 냉각 가스와 샘플 가스 사이에서 열교환이 행해져 샘플 가스가 냉각된다. 이 때문에, 제1 배관(27)을 유동하는 샘플 가스는, 제1 배관(27)의 내측 및 외측의 양측으로부터 냉각된다. 이에 의해, 수분 분리 장치(7)에 의하면, 냉각 가스와 샘플 가스 사이에서 더욱 효율적으로 열교환을 행할 수 있기 때문에, 추가로 샘플 가스의 냉각 효율을 향상시켜 수분의 분리 능력의 향상을 도모할 수 있다.

[변형예]

이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명했는데, 본 발명은 상술한 실시 형태로 한정되는 것이 아니고, 특허청구범위에 기재한 한 다양하게 변경하여 실시할 수 있는 것이다. 예를 들면, 다음과 같은 변형예가 실시되어도 된다.

상술한 실시 형태에서는, 열처리 장치에서 발생한 배기 가스로부터 샘플링한 샘플 가스로부터 수분을 분리해서 분석계로 공급하는 계통에 있어서 적용되는 형태를 예로 들어 설명했는데, 상술한 실시 형태의 수분 분리 장치는, 이 예로 한정되지 않고, 널리 적용할 수 있다. 예를 들면, 상술한 실시 형태의 수분 분리 장치는, 피처리물에 대해 열처리 이외의 처리를 행할 때에 발생하는 가스로부터 샘플 가스를 샘플링하여 수분을 분리하고, 수분을 분리한 샘플 가스를 분석계 등의 공급처로 공급하는 계통에 있어서 적용되어도 된다. 또, 상술한 실시 형태의 수분 분리 장치는, 다양한 가스 발생원에 있어서 발생한 가스로부터 샘플 가스를 샘플링하여 수분을 분리하고, 수분을 분리한 샘플 가스를 분석계 혹은 분석계 이외의 다양한 공급처로 공급하는 계통에 있어서 적용되어도 된다.

상술한 실시 형태에서는, 압축 공기가 공급됨으로써 저온의 공기를 냉각 가스로서 생성하는 에어 쿨러로부터, 수분 분리 장치에 냉각 가스가 도입되는 형태를 예로 들어 설명했는데, 이대로가 아니어도 된다. 즉, 에어 쿨러 이외의 냉각 가스 공급원으로부터 수분 분리 장치에 대해 냉각 가스가 도입되는 형태가 실시되어도 된다. 예를 들면, 액체 질소를 저류하는 봄베를 가지고 액체 질소의 일부를 계속적으로 강압(降壓)시키면서 봄베로부터 방출함으로써 저온의 질소 가스를 생성하여 냉각 가스로서 공급하는 냉각 가스 공급원으로부터, 수분 분리 장치에 대해, 냉각 가스가 도입되는 형태가 실시되어도 된다.

상술한 제1 내지 제4 실시 형태에서는, 출구실이, 제2 배관의 하단측에서 제2 배관과 일체로 결합되어 설치된 형태를 예로 들어 설명했는데, 이대로가 아니어도 된다. 예를 들면, 제1 내지 제4 실시 형태에 있어서, 출구실이, 제2 배관의 하방에 있어서 제2 배관으로부터 분리해서 설치되고, 외부에 대해 구획됨과 더불어 제1 배관과 샘플 가스 유도부와 수분 회수실이 연통한 형태의 수분 분리 장치가 실시되어도 된다.

상술한 제3 내지 제7 실시 형태에서는, 냉각 가스가 제2 배관을 하방으로 유동하도록 구성된 수분 분리 장치의 형태를 예로 들어 설명했는데, 이대로가 아니어도 된다. 제3 내지 제7 실시 형태에 있어서, 냉각 가스가 제2 배관을 상방으로 유동하도록 구성된 수분 분리 장치의 형태가 실시되어도 된다.

본 발명은, 수분을 포함하는 샘플 가스로부터 수분을 분리하는 수분 분리 장치로서, 널리 적용할 수 있다.

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7: 수분 분리 장치
11, 21, 22, 27: 제1 배관
12, 23, 28, 29: 제2 배관
13: 출구실
14: 수분 회수실
15: 샘플 가스 유도부

Claims (7)

1. 수분을 포함하는 샘플 가스가 도입되어, 상기 샘플 가스가 하방으로 유동하는 제1 배관과,
   적어도 일부가 상기 제1 배관의 내측에 배치되거나 또는 상기 제1 배관의 적어도 일부가 내측에 배치되어, 상기 샘플 가스보다 온도가 낮은 냉각 가스가 도입됨과 더불어, 상기 냉각 가스가 상방 또는 하방으로 유동하는 제2 배관과,
   상기 제1 배관의 하단부가 개구되어, 상기 샘플 가스가 상기 제1 배관으로부터 도입됨과 더불어 상기 샘플 가스로부터 분리된 상기 수분이 상기 하단부로부터 적하하는 출구실과,
   상기 출구실에 연통함과 더불어 상기 출구실의 하방에 배치되어, 상기 샘플 가스로부터 분리된 상기 수분을 회수하는 수분 회수실과,
   상기 출구실에 연통하여, 상기 출구실에 유출된 상기 샘플 가스를 유도하는 샘플 가스 유도부를 구비하고 있는, 수분 분리 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 배관 및 상기 제2 배관은, 각각 상하로 직선형상으로 연장되도록 설치되고,
   상기 냉각 가스가, 상기 제1 배관에 있어서의 상기 샘플 가스의 유동 방향과 평행한 방향을 따라 상기 제2 배관을 유동하는, 수분 분리 장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 제1 배관이 상기 제2 배관의 내측에 삽입된 상태로 배치되어 있는, 수분 분리 장치,
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 제1 배관과 상기 제2 배관은, 중심축선이 일치하는 동심형상으로 배치된 이중관으로서 설치되어 있는, 수분 분리 장치.
5. 청구항 2에 있어서,
   상기 냉각 가스는, 상기 샘플 가스의 유동 방향에 대해 평행한 방향이고 또한 같은 방향을 따라, 상기 제2 배관을 하방으로 유동하는, 수분 분리 장치.
6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 배관의 상기 하단부에 있어서 상기 출구실에 개구된 출구측 개구가, 상기 샘플 가스 유도부가 상기 출구실에 연통하는 위치보다 하방에 배치되어 있는, 수분 분리 장치.
7. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 출구실은, 상기 제1 배관이 개구됨과 더불어 상기 샘플 가스 유도부가 연통하는 출구실 본체부와, 상기 출구실 본체부의 하단으로부터 하방을 향해 연장됨과 더불어 상기 수분 회수실에 개구되어 연통하는 연통관부를 갖고,
   상기 수분 회수실은, 물이 저류되도록 구성되고,
   상기 연통관부의 하단이, 상기 수분 회수실에 있어서, 상기 수분 회수실에 저류된 물의 수면보다 하방에서 개구되도록 구성되어 있는, 수분 분리 장치.

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