KR20230055205A - 중간 어댑터가 구비된 연기농도 측정기 및 이의 렌즈 클리닝 방법 - Google Patents

중간 어댑터가 구비된 연기농도 측정기 및 이의 렌즈 클리닝 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스택부의 그을음을 포함하는 오염물질이 측정경로 상에 유입되어 발광부 및 수광부의 렌즈를 오염시키는 것을 방지할 수 있는 중간 어댑터가 구비된 연기농도 측정기 및 이의 렌즈 클리닝 방법을 개시한다. 본 발명은 스택유닛의 양측벽에 설치된 관로에 각각 연결된 발광유닛 및 수광유닛을 포함하는 연기농도 측정기로서, 상기 관로에 일단이 연결되고 타단이 상기 발광유닛에 연결되고, 내부에 일정공간의 차압형성영역이 마련된 제1 중간 어댑터, 상기 관로에 일단이 연결되고 타단이 상기 수광유닛에 연결되고, 내부에 일정공간의 차압형성영역이 마련된 제2 중간 어댑터, 및 상기 제1 중간 어댑터와 상기 제2 중간 어댑터에 연결되어 상기 발광유닛과 상기 수광유닛의 각 렌즈부에 압축공기를 분사하는 압축공기 공급부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

중간 어댑터가 구비된 연기농도 측정기 및 이의 렌즈 클리닝 방법{SMOKE DENSITY INDICATOR WITH INTERMEDIATE ADAPTOR AND LENS CLEANING METHOD THEREOF}
본 발명은 연기농도 측정기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 중간 어댑터가 구비된 연기농도 측정기 및 이의 렌즈 클리닝 방법에 관한 것이다.
일반적으로 공장, 폐기물 소각장, 열병합 발전소 등 연료를 사용하는 사업장이나 선박 등에는 대형 스택(Stack)이 설치되어 있다. 이와 같은 스택은 자연 대류 현상에 의해 공기를 외부로 배출시킴으로써, 오염물질 및 비오염물질의 배출은 물론 열을 방출하는 기능도 수행한다.
스택을 통해 방출되는 연기의 양과 연기의 농도는 급격한 변동없이 꾸준함을 유지하는 것이 바람직하다. 만약 연기량과 연기 농도가 급격히 증가한다면, 대기환경보전법에서 규정하는 배출가스의 양이 허용기준치를 초과하거나, 적어도 인근 주민들로 하여금 오염물질 배출량이 증가하였다는 오해를 야기할 수 있다.
한편, 연기량이 갑자기 감소한다면, 스택 내벽 또는 열회수용 히트 파이프 등에 이물질이 축적되어 스택이 부분적으로 막혔거나, 경우에 따라 스택 전단에 있는 로(furnace)나 그 밖의 주변 기기의 고장이 유발할 가능성이 있다.
따라서 스택이 설치된 사업장 또는 선박에서는 스택을 통해 방출되는 연기량과 연기 농도를 지속적으로 감시할 필요가 있다. 연기량과 연기 농도의 감시는 육안으로 행해질 수도 있지만, 육안 감시를 지속적으로 하기 곤란한 문제가 있다.
이로 인해 종래에는, 스택 외벽 또는 스택 인근에 감시용 CCTV 카메라를 설치하고, 카메라를 통해 획득된 영상에 의해 연기량 및 연기농도를 감시하는 시스템이 적용되고 있다.
이러한 스택 연기용 감시 시스템에 따르면, 조도가 낮은 야간이나 안개가 낀 날에는 연기가 영상에 적절하게 표시되지 않기 때문에, 연기량 감시는 물론 연기 배출 여부조차 확인이 어려울 수 있다.
또한 기존 시스템에 따르면, 작업자마다 연기 발생량의 정상 범위에 대한 주관적 기준이 상이하기 때문에 비정상 여부에 대한 일률적이고 정밀한 판단이 어렵고, 숙련자만이 감시 업무를 행할 수 있다는 문제점이 있다.
한편, 종래에는 광 센서를 이용하여 연기량 및 연기농도를 측정하는 방식의 연기 농도 측정기도 적용되고 있다.
도 1은 광센서를 사용하여 연기 농도를 측정하는 장치를 나타내는 개략도로서, 스택을 중심으로 서로 마주보는 양쪽에 관로(1a 및 2a)가 형성되고, 한쪽의 관로(1a)의 끝단에 발광부(LED projector; 1)를 설치하고, 다른 쪽의 관로(2a)의 끝단에 수광부(Receiver; 2)를 설치한다.
이러한 구성을 통해 발광부(1)가 가시광선 파장대의 빛을 발산하면, 발산된 빛은 스택의 내부를 통과한 후 반대편의 수광부(2)에서 도달된 빛을 감지한다. 즉, 발광부(1)에서 일정하게 방사되는 광량을 기준으로 스택을 통과하는 연기 농도에 따른 빛 투과량의 변화를 수광부에서 감지하여 배기 가스의 연기량(연기 농도)을 측정하는 원리이다.
그러나 이러한 종래의 연기농도 측정기는 스택의 양측에 형성된 관로(1a 및 2a)의 길이가 짧아서 스택을 지나는 그을음(Soot)를 포함한 연기가 관로(1a 및 2a)의 내부로 쉽게 유입되어 그을음을 포함하는 오염물질이 렌즈를 쉽게 오염시키거나 연기농도 측정의 정밀도를 저해하는 요인으로 작용하는 문제가 제기되었다.
<선행문헌 1> : 대한민국 공개특허 제2014-0094727호(공개일: 2014년 07월 31일)
본 발명은 위와 같은 문제점을 해소하기 위해 창안된 것으로서, 스택부의 그을음을 포함하는 오염물질이 측정경로 상에 유입되어 발광부 및 수광부의 렌즈를 오염시키는 것을 방지할 수 있는 중간 어댑터가 구비된 연기농도 측정기 및 이의 렌즈 클리닝 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시 형태에 따르면, 스택유닛의 양측벽에 설치된 관로에 각각 연결된 발광유닛 및 수광유닛을 포함하는 연기농도 측정기로서, 상기 관로에 일단이 연결되고 타단이 상기 발광유닛에 연결되고, 내부에 일정공간의 차압형성영역이 마련된 제1 중간 어댑터, 상기 관로에 일단이 연결되고 타단이 상기 수광유닛에 연결되고, 내부에 일정공간의 차압형성영역이 마련된 제2 중간 어댑터, 및 상기 제1 중간 어댑터와 상기 제2 중간 어댑터에 연결되어 상기 발광유닛과 상기 수광유닛의 각 렌즈부에 압축공기를 분사하는 압축공기 공급부를 포함하여 이루어진 중간 어댑터가 구비된 연기농도 측정기가 제공된다.
상기 제1 중간 어댑터 및 상기 제2 중간 어댑터 중 적어도 하나의 양단에는플랜지부가 형성되어 상기 수광유닛 또는 상기 발광유닛과 플랜지 이음으로 연결된 것일 수 있다.
상기 플랜지부의 밀착면에는 상기 압축공기 공급부로부터 압축공기가 공급되는 공급채널부가 형성되고, 상기 공급채널부는 상기 밀착면의 평면 상에서 환형을 이루도록 형성된 환형채널, 및 상기 환형채널에서 일정간격을 두고 배치되어 상기 렌즈부의 주변으로 압축공기를 분사하는 다수의 분할채널을 포함하여 이루어진 것일 수 있다.
상기 플랜지부에는 상기 압축공기 공급부의 공급 노즐부가 장착되는 노즐 장착홀이 형성되고, 상기 노즐 장착홀에 연통되어 상기 환형 채널로 압축공기를 공급하는 주입채널이 형성된 것일 수 있다.
또한 본 발명은 상술한 중간 어댑터가 구비된 연기농도 측정기의 렌즈 클리닝 방법으로서, 상기 스택유닛을 통과하는 연기의 급속 흐름에 의해 상기 관로 내의 그을음(Soot)을 포함하는 연기가 합류되어 상기 스택유닛으로 배출되는 과정에서, 상기 제1 중간 어댑터 및 상기 제2 중간 어댑터 내부에 상기 차압형성영역을 형성함으로써 상기 렌즈부에 오염물질이 부착되는 것을 방지하는 연기농도 측정기의 렌즈 클리닝 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 스택유닛을 통과하는 연기의 급속 흐름에 의해 관로 내의 그을음(Soot)을 포함하는 연기가 합류되고, 이에 의해 중간 어댑터 내에 차압형성영역을 형성함으로써 수광유닛이나 발광유닛의 렌즈부에 오염물질(Soot)이 부착되는 것을 방지할 수 있어 렌즈의 오염방지 및 연기농도 측정의 정밀도 향상을 도모할 수 있는 효과가 있다.
또한 중간 어댑터의 플랜지 이음영에 패킹부재(예를 들어 합성고무패킹: Synthetic packing)를 개재함으로써, 스택 내부를 지나는 고온 상태의 연기로부터 기기에 설치된 센서들을 보호하는 효과가 있다.
도 1은 광센서를 사용하여 연기 농도를 측정하는 장치를 나타내는 개략도,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 중간 어댑터가 구비된 연기농도 측정기의 시스템 구성도,
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 중간 어댑터가 구비된 연기농도 측정기의 구성도,
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 중간 어댑터가 구비된 연기농도 측정기의 렌즈 클리닝 구조를 보여주는 구성도,
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 중간 어댑터가 구비된 연기농도 측정기의 공급 채널부를 보여주는 구성도, 및
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 중간 어댑터가 구비된 연기농도 측정기의 플랜지부의 측면도 및 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 갖는다. 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. 첨부된 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 중간 어댑터가 구비된 연기농도 측정기는 보일러에서 발생된 연기를 배출하기 위한 스택 유닛(10)과, 스택 유닛(10)의 양측벽에 마련된 관로에 각각 플랜지 이음으로 연결된 제1 중간 어댑터(41)와 제2 중간 어댑터(51)가 연결된다. 여기서 제1 중간 어댑터(41)의 말단에는 발광유닛(40)이 설치된다. 또한 제2 중간 어댑터(51)에는 수광유닛(50)이 장착된다.
한편 발광유닛(40)과 수광유닛(50)은 컨트롤 패널에 전기적으로 연결된다. 이에 따라 발광유닛(40)에서 방출된 광(光)이 스택 유닛(10)으로 조사되고, 이를 통과한 광(스택 내의 연기를 통과한 광)은 수광유닛(50)을 통해 그 광량을 검출한다. 또한 이를 전기적 신호로 변환하여 컨트롤 패널로 송신하는 과정에 의해 스택 내의 연기 농도를 검출하게 된다.
이와 같은 본 발명의 연기농도 측정기에는 발광유닛(40) 및 수광유닛(50)과 스택유닛(10)의 관로 사이를 별도의 부재(member)인 중간 어댑터(41,51)를 매개로 각각 연결하게 된다. 즉 기존 스택유닛(10)의 관로에 발광유닛(40) 및 수광유닛(50)이 직결되는 방식과 달리, 별도의 중간 어댑터(41,51)를 통해 이들 유닛이 장착된다는 점에 특이점이 있다. 이는 중간 어댑터(41,51)의 내부에 차압형성영역(V1,V2)을 형성하여 렌즈부에 오염물질(Soot)가 부착되는 것을 감소 또는 방지하기 위함이다.
구체적으로 도 4를 참조하면, 스택유닛(10)의 관로와 중간 어댑터(41,51)를 매개로 연결된 발광유닛(40)과 수광유닛(50)의 구조에서는 다음과 같은 연기의 배출 흐름을 갖는다. 즉 스택유닛(10)의 내부에서 상대적으로로 급속하게 배출되는 기류에 의해 관로 및 중간 어댑터(41,51)의 내부의 연기(그을음 등을 포함하는 연기)가 합류되는 현상(베르누이 원리에 의한 합류현상), 즉 저압영역에서 고압영역 측으로의 합류되는 흐름을 형성하게 된다. 이에 따라 제1 중간 어댑터(41)와 제2 중간 어댑터(51)의 내부에는 각각 차압형성영역(V1,V2)이 형성(도 4에서 점선으로 표시한 영역)된다.
이와 같이 발생된 차압형성영역(V1,V2)은 중간 어댑터(41,51)에 각각 연결된 발광유닛(40) 및 수광영역(50)의 렌즈부(L)로 연기에 포함된 오염물질(Soot)이 부착되는 것을 방지하게 된다. 즉 스택유닛(10) 내의 기류에 주변 연기들이 합류되는 현상에 의해 중간 어댑터(41,51) 내에 차압형성영역(V1,V2)을 형성하고, 이를 통해 각 렌즈부(L)에 그을음이 부착되는 것을 방지하는 원리이다.
한편 도 3을 참조하면, 중간 어댑터(41,51)에는 별도의 압축공기를 주입하기 위한 공급노즐부(27,37)가 각각 연결된다. 즉 렌즈부(L)에 부착된 이물질 등을 직접적으로 압축공기를 분사하여 클리닝하기 위한 구조가 제공될 수 있다. 도 3에서는 중간 어댑터(41,51)의 중간에 공급노즐부(27,37)가 장착된 실시예로 예시하였다.
반면 도 4를 참조하면, 양측으로 분기관(61,62)이 형성된 압축공기 공급유닛(60)이 제공되고, 분기관(61,62)의 말단에는 각각 공급 노즐부(42,52)가 렌즈부(L)에 수직한 자세로 장착된다. 또한 중간 어댑터(41,51)들은 각각 플랜지 이음으로 수광유닛(50) 및 발광유닛(40)에 연결되는데, 여기서 플랜지 이음영역에는 공급채널부(43,53)가 형성되고, 이 공급채널부(43,53)에는 공급 노즐부(42,52)가 연통되어 압축공기를 렌즈부(L)의 주변으로 분사함으로써 직접적으로 렌즈부(L)의 클리닝이 이루어지게 된다. 또한 플랜지 이음영역에는 사이에 패킹부재(P1,P2; 예를 들어 합성고무패킹: Synthetic packing)를 개재함으로써, 스택 내부를 지나는 고온 상태의 연기로부터 발광유닛(40)과 수광유닛(50)의 센서들을 보호하는 기능을 기대할 수 있다.
구체적으로, 도 5 및 도 6을 참조하면 플랜지부(44a)에는 공급노즐부(42,52)를 수직하게 장착하기 위한 노즐 장착홀(45h)이 형성되고, 그 주변에는 다수의 체결홀(44h)이 형성된다. 또한 플랜지부(44a)의 중심측에는 환형으로 형성된 환형채널(46)이 형성되는데, 환형채널(46)은 노즐 장착홀(45h)에 주입 채널(45)을 통해 연통된다. 한편 환형채널(46)에는 일정간격마다 배치된 다수의 분할채널(47)이 형성된다.
이에 따라 압축공기 공급유닛(60)에 연결된 제1 공급 노즐부(42)와 제2 공급 노즐부(52)를 통해 압축공기가 공급되고, 공급된 압축공기는 주입 채널(45)을 통해 환형 채널(46)로 공급되고, 다수의 분할채널(47)을 통해 중앙에 배치된 렌즈부(L)의 주변으로 균등하게 분사됨으로써 렌즈부(L)에 부착된 오염물질을 분사된 압축공기를 통해 직접적으로 제거(클리닝)하게 된다.
이와 같이 본 실시예에서는 압축공기 공급유닛(60)을 통해 발광유닛(40) 및 수광유닛(50)의 각 렌즈부(L)에 대해 압축공기를 직접적으로 분사시킴으로써 클리닝이 이루지며, 이때 플랜지부(44a)에 형성된 환형채널(46)과 분할채널(47)을 통해 압축공기의 손실없이, 또한 렌즈부(L)의 균일하게 압축공기를 분사시킴으로써 렌즈에 대한 클리닝 효율을 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명은 스택유닛(10)을 통과하는 연기의 급속 흐름에 의해 관로 내의 그을음(Soot)을 포함하는 연기가 합류되고, 이에 의해 중간 어댑터 내에 차압형성영역(V1,V2)을 형성함으로써 수광유닛(50)이나 발광유닛(40)의 렌즈부(L)에 오염물질(Soot)이 부착되는 것을 방지할 수 있어 렌즈의 오염방지 및 연기농도 측정의 정밀도 향상을 도모할 수 있다.
이상에서는 본 발명을 특정의 실시예에 대해서 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 얼마든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있을 것이다.
10: 스택유닛
27: 제1 공급노즐부
37: 제2 공급노즐부
40: 발광유닛
41: 제1 중간 어댑터
42: 제1 공급노즐부
43: 공급 채널부
44a: 플랜지부
44h: 체결홀
45: 주입채널
45h: 노즐 장착홀
46: 환형채널
47: 분할채널
50: 수광유닛
51: 제2 중간 어댑터
52: 제2 공급노즐부
53: 공급 채널부
60: 압축공기 공급유닛
61,62: 분기관

Claims (5)

  1. 스택유닛의 양측벽에 형성된 관로에 각각 연결된 발광유닛 및 수광유닛을 포함하는 연기농도 측정기로서,
    상기 관로에 일단이 연결되고 타단이 상기 발광유닛에 연결되며, 내부에 일정공간의 차압형성영역이 마련된 제1 중간 어댑터,
    상기 관로에 일단이 연결되고 타단이 상기 수광유닛에 연결되며, 내부에 일정공간의 차압형성영역이 마련된 제2 중간 어댑터, 및
    상기 제1 중간 어댑터와 상기 제2 중간 어댑터에 연결되어 상기 발광유닛과 상기 수광유닛의 각 렌즈부에 압축공기를 분사하는 압축공기 공급부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 중간 어댑터가 구비된 연기농도 측정기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 중간 어댑터 및 상기 제2 중간 어댑터 중 적어도 하나의 양단에는플랜지부가 형성되어, 상기 수광유닛 또는 상기 발광유닛과 서로 플랜지 이음으로 연결되고, 상기 플랜지부의 접촉면에는 패킹부재가 개재된 것을 특징으로 하는 중간 어댑터가 구비된 연기농도 측정기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 플랜지부의 밀착면에는, 상기 압축공기 공급부로부터 압축공기가 공급되는 공급채널부가 형성되고,
    상기 공급채널부는 상기 밀착면의 평면 상에서 환형을 이루도록 형성된 환형채널, 및
    상기 환형채널에서 일정간격을 두고 배치되어 상기 렌즈부의 주변으로 압축공기를 분사하는 다수의 분할채널을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 중간 어댑터가 구비된 연기농도 측정기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 플랜지부에는, 상기 압축공기 공급부의 공급 노즐부가 장착되는 노즐 장착홀이 형성되고, 그리고
    상기 노즐 장착홀에 연통되어 상기 환형 채널로 압축공기를 공급하는 주입채널이 형성된 것을 특징으로 하는 중간 어댑터가 구비된 연기농도 측정기.
  5. 청구항 1에 기재된 중간 어댑터가 구비된 연기농도 측정기의 렌즈 클리닝 방법으로서,
    상기 스택유닛을 통과하는 연기의 급속 흐름에 의해 상기 관로 내의 그을음(Soot)을 포함하는 잔류 연기가 합류되어 상기 스택유닛으로 배출되는 과정에서, 상기 제1 중간 어댑터 및 상기 제2 중간 어댑터 내부에 상기 차압형성영역을 형성하는 공정을 포함하는 연기농도 측정기의 렌즈 클리닝 방법.
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