WO2020241907A1 - 가스 측정 장치 및 그 가스 측정 방법 - Google Patents

가스 측정 장치 및 그 가스 측정 방법 Download PDF

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WO2020241907A1
WO2020241907A1 PCT/KR2019/006254 KR2019006254W WO2020241907A1 WO 2020241907 A1 WO2020241907 A1 WO 2020241907A1 KR 2019006254 W KR2019006254 W KR 2019006254W WO 2020241907 A1 WO2020241907 A1 WO 2020241907A1
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정경환
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정경환
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/76—Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F25/00—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume

Definitions

  • the present invention relates to a gas measuring device and a method for measuring the gas, and more particularly, to a device for measuring a flow rate or mass of a gas, and a method for measuring the flow rate or mass of the gas.
  • an object of the present invention is to provide a gas measuring apparatus and a gas measuring method capable of accurately and easily obtaining an actual flow rate (or mass) of a gas to be analyzed.
  • the gas measuring apparatus includes an analyzer capable of measuring the flow rates of a plurality of gases, respectively, a first injector capable of constantly injecting a reference gas into the analyzer at a predetermined flow rate, and injecting an analysis target gas into the analyzer. It may include a second injector for compensating the flow rate of the analysis target gas measured by the analyzer through the following equation to derive the actual flow rate of the analysis target gas.
  • the first injector further includes a calculation unit for deriving an average of the flow rate of the reference gas measured by the analyzer for a predetermined time after injecting the reference gas into the analyzer, and the calculation unit analyzes the analysis through the following equation.
  • the actual flow rate of the target gas can be derived.
  • the reference gas may be an inert gas.
  • the analyzer, the first injector and the second injector may be insulated from the outside.
  • the first injector may include a plurality of leak valves connected in series with each other.
  • the first injector may include a leak valve and a capillary tube installed at a rear end of the leak valve.
  • the gas measurement method includes a first step of constantly injecting a reference gas into an analyzer at a predetermined flow rate, a second step of injecting a gas to be analyzed into the analyzer, and a flow rate of the reference gas and the gas to be analyzed. And a fourth step of deriving an actual flow rate of the analysis target gas by compensating the flow rate of the analysis target gas measured in the third step through a third step of measuring each and the following equation.
  • the step A of measuring the flow rate of the reference gas of the analyzer for a predetermined time after the first step and the step B of deriving an average of the flow rate of the reference gas measured in the step A further comprising, the In the fourth step, the actual flow rate of the analysis target gas may be derived through the following equation.
  • the reference gas may be an inert gas.
  • a reference gas and a gas to be analyzed are injected and the flow rate (or mass) thereof is measured, but the reference gas is constantly injected at a predetermined flow rate (or mass).
  • the analyte gas is analyzed by determining the error between the actual flow rate (or mass) of and the flow rate (or mass) of the reference gas measured by the analyzer, and compensating the flow rate (or mass) of the gas to be analyzed measured by the analyzer by the error.
  • the actual flow rate (or mass) of can be obtained.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a gas measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart of a gas measurement method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a graph showing a flow rate of a reference gas measured by an analyzer of a gas measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a graph showing a flow rate of an analysis target gas measured by an analyzer of a gas measurement device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a graph showing an actual flow rate of an analysis target gas derived by an operation unit of a gas measurement device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of a gas measuring apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a flowchart of a gas measurement method according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a gas measuring apparatus 10 according to an embodiment of the present invention.
  • the gas measuring apparatus 10 includes a first injector 11, a second injector 12, an analyzer 13, and an operation unit 14.
  • the first injector 11 is connected to the analyzer 13 and injects a reference gas into the analyzer 13.
  • the reference gas is a gas that hardly reacts chemically with the gas to be analyzed, and may be, for example, an inert gas such as helium or argon.
  • the type of the reference gas may vary depending on the properties of the individual gas to be analyzed, specific details thereof will be omitted.
  • the first injector 11 may be formed of a leak valve.
  • the leak valve is appropriately varied in response to the pressure on the analyzer 13 side, that is, in response to the pressure difference between both ends of the leak valve, so that the flow rate of the reference gas at normal pressure can be kept constant.
  • the leak valve can be adjusted so that the flow rate of the reference gas decreases by operating so that its open area decreases. Conversely, if the flow rate of the reference gas decreases, the pressure on the analyzer 13 side decreases, and the pressure difference between both ends of the leak valve increases.
  • the leak valve can now be adjusted to increase the flow rate of the reference gas by operating to increase its open area. That is, when the flow rate of the reference gas increases above the predetermined flow rate, the open area decreases, and when the flow rate decreases than the predetermined flow rate, the leak valve is appropriately variable so that the open area increases, thereby maintaining a constant flow rate of the reference gas at atmospheric pressure. have.
  • the first injector 11 may be composed of a plurality of leak valves connected in series with each other. According to this, by adjusting the flow rate of the reference gas in multiple stages, the flow rate of the reference gas at normal pressure can be kept more constant.
  • the first injector 11 may further include a capillary tube installed at the rear end of the leak valve. Accordingly, as described above, the flow rate of the reference gas is primarily controlled through the leak valve, and the flow rate of the reference gas can be finally further adjusted through the capillary tube.
  • the second injector 12 is connected to the analyzer 13 and serves to inject the gas to be analyzed into the analyzer 13.
  • the analyzer 13 is composed of, for example, Electron Multiplier Tubes (EMT), and separates the reference gas injected by the first injector 11 and the gas to be analyzed injected by the second injector 12 to measure the flow rate. I can. However, since the detailed configuration of the analyzer 13 for this is also known, a detailed description thereof will be omitted.
  • EMT Electron Multiplier Tubes
  • the first injector 11, the second injector 12, and the analyzer 13 are insulated from the outside to maintain a constant temperature.
  • the flow rate of the gas may be recorded less than the actual value due to deterioration of related parts.
  • the calculation unit 14 compensates the flow rate of the analysis target gas using the flow rate of the reference gas measured by the analyzer 13 and the flow rate of the analysis target gas, and the method will be described below.
  • FIG. 2 is a flowchart of a gas measurement method according to an embodiment of the present invention.
  • the first injector 11 constantly injects the reference gas into the analyzer 13 at a predetermined flow rate (S11).
  • the second injector 12 injects the gas to be analyzed into the analyzer 13 (S12).
  • the first injector 11 and the second injector 12 do not have to inject the gas to be analyzed after the first injector 11 injects the reference gas first, and the first injector 11 and the second injector 12 And the gas to be analyzed may be injected simultaneously.
  • the analyzer 13 measures the flow rate of the reference gas injected by the first injector 11 and the flow rate of the analysis target gas injected by the second injector 12 (S13).
  • the flow rate of the reference gas measured by the analyzer 13 should be theoretically recorded constant. However, as mentioned above, it may be recorded that the flow rate of the reference gas gradually decreases as time passes as shown in FIG. 3 due to deterioration of the analyzer 13.
  • the calculation unit 14 derives the actual flow rate of the analysis target gas by compensating the flow rate of the analysis target gas measured by the analyzer 13 through the following equation (S14).
  • the final equation for deriving the actual flow rate of the analysis target gas is as follows.
  • the actual flow rate of the gas to be analyzed may be recorded as shown in FIG. 5.
  • the actual flow rate of the analysis target gas can be obtained by compensating the flow rate of the analysis target gas measured by the analyzer 13 by the error related to the flow rate of the reference gas.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of a gas measuring device 20 according to another embodiment of the present invention.
  • the gas measuring device 20 includes a first injector 21, a second injector 22, an analyzer 23, a calculation unit 24, and an operation unit 25.
  • the first injector 21, the second injector 22, and the analyzer 23 are the first injector 11 and the first injector 11 of the gas measuring device 10 according to an embodiment of the present invention described with reference to FIG. 2 It is substantially the same as the injector 12 and the analyzer 13, and even if there is a different part, this is a gas measuring device 10 according to an embodiment of the present invention and a gas according to another embodiment of the present invention. Since the measurement device 20 is only a degree expected to be deformed in response to a difference to be described later, a redundant description thereof will be omitted.
  • the calculation unit 24 calculates the flow rate of the reference gas measured by the analyzer 23 for a predetermined time after the first injector 21 injects the reference gas and the analyzer 23 starts measuring the flow rate of the reference gas. It serves to derive the average for
  • the predetermined time is a time at which deterioration does not occur yet after the analyzer 23 starts to operate, and may be, for example, 1 hour. However, since this time may vary depending on the design conditions or conditions of use of the individual analyzer 23, specific details thereof will be omitted.
  • the calculation unit 25 compensates the flow rate of the gas to be analyzed using the flow rate of the reference gas measured by the analyzer 23, the flow rate of the gas to be analyzed, and the initial average flow rate of the reference gas derived by the calculation unit 24. Bar, the method will be described below.
  • FIG. 7 is a flowchart of a gas measurement method according to another embodiment of the present invention.
  • the first injector 21 constantly injects the reference gas into the analyzer 23 at a predetermined flow rate (S21).
  • the analyzer 23 will measure the flow rate of the reference gas injected by the first injector 21 (S22).
  • the calculation unit 24 derives an average of the flow rate of the reference gas measured by the analyzer 23 for a predetermined time after the first injector 21 starts injecting the reference gas, that is, the initial average flow rate of the reference gas. Do (S23).
  • the second injector 22 injects the gas to be analyzed into the analyzer 23 (S24).
  • the analyzer 23 now measures the flow rate of the reference gas injected by the first injector 21 and the flow rate of the analysis target gas injected by the second injector 22 (S25).
  • the calculation unit 25 compensates for the flow rate of the analysis target gas measured by the analyzer 23 through the following equation to derive the actual flow rate of the analysis target gas (S26).
  • the initial average flow rate of the reference gas derived by the calculation unit 24 is applied to the actual flow rate of the reference gas.
  • the final equation for deriving the actual flow rate of the gas to be analyzed is as follows.
  • the first injector 21 injects the reference gas and the calculation unit 24 first derives the initial average flow rate of the reference gas, and then the second injector 22 injects the gas to be analyzed.
  • the reference gas and the analysis target gas may be simultaneously injected by the 21 and the second injector 22.
  • the flow rate of the analysis target gas measured by the analyzer 23 is measured for a predetermined period of time. Treated as it is with the actual flow rate. This is because deterioration will not occur yet for a predetermined time after the analyzer 23 starts to operate.
  • the calculation unit 24 derives the initial average flow rate of the reference gas, and after a predetermined time, the value derived by the calculation unit 25 is treated as the actual flow rate of the analysis target gas as described above.
  • Embodiments of the present invention described above and illustrated in the drawings do not limit the technical spirit of the present invention.
  • the scope of protection of the present invention is determined by the matters described in the claims. Meanwhile, those of ordinary skill in the art will be able to variously improve or change the technical idea of the present invention. For example, it has been described above as a gas flow measurement device and a flow measurement method of the gas, but a person of ordinary skill in the art may implement a gas mass measurement apparatus and a mass measurement method of the gas using this. Such improvements or changes fall within the scope of protection of the present invention as long as it is apparent to those skilled in the art.

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Abstract

본 발명은 가스의 유량 또는 질량 측정 장치 및 그 가스의 유량 또는 질량 측정 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 가스 측정 장치는 복수의 가스의 유량을 각각 측정할 수 있는 분석기, 참조 가스를 상기 분석기에 미리 정해진 유량으로 일정하게 주입할 수 있는 제1 주입기, 분석 대상 가스를 상기 분석기에 주입하기 위한 제2 주입기 및 아래 수식을 통해 상기 분석기에 의해 측정된 분석 대상 가스의 유량을 보상하여 분석 대상 가스의 실제 유량을 도출하는 연산부를 포함할 수 있다. [분석 대상 가스의 실제 유량] = [상기 분석기에 의해 측정된 분석 대상 가스의 유량] / [상기 분석기에 의해 측정된 참조 가스의 유량] × [상기 제1 주입기에서 미리 정해진 유량]

Description

가스 측정 장치 및 그 가스 측정 방법
본 발명은 가스 측정 장치 및 그 가스 측정 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가스의 유량 또는 질량 측정 장치 및 그 가스의 유량 또는 질량 측정 방법에 관한 것이다.
가스의 성분과 함량을 분석하기 위한 것으로 다양한 장치들이 알려져 있다. 이러한 장치들은 일반적으로 사용할수록 관련 부품의 열화로 인해 감도가 저하되어 해당 가스의 함량이 실제보다 적게 기록되는 문제가 있다.
이를 해결하기 위해 측정된 값에 임의의 상수를 곱하여 그 값을 일률적으로 증폭하는 방법이 제안된 바 있다. 하지만 이는 기본적으로 가스를 분석하는 동안에는 본 장치의 열화가 일어나지 않을 것을 전제로 하고 있기 때문에, 장시간 동안 작동할 때 그 초기와 말기 사이에 열화가 일어날 경우에 대하여는 제대로 대응하여 보상하기 어려운 문제가 있다.
상기 문제를 해결하기 위해 본 발명은 분석 대상 가스의 실제 유량(또는 질량)을 정확하고 용이하게 얻을 수 있는 가스 측정 장치 및 그 가스 측정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 가스 측정 장치는 복수의 가스의 유량을 각각 측정할 수 있는 분석기, 참조 가스를 상기 분석기에 미리 정해진 유량으로 일정하게 주입할 수 있는 제1 주입기, 분석 대상 가스를 상기 분석기에 주입하기 위한 제2 주입기 및 아래 수식을 통해 상기 분석기에 의해 측정된 분석 대상 가스의 유량을 보상하여 분석 대상 가스의 실제 유량을 도출하는 연산부를 포함할 수 있다.
[분석 대상 가스의 실제 유량] = [상기 분석기에 의해 측정된 분석 대상 가스의 유량] / [상기 분석기에 의해 측정된 참조 가스의 유량] × [상기 제1 주입기에서 미리 정해진 유량]
또한 상기 제1 주입기가 참조 가스를 상기 분석기에 주입한 후 미리 정해진 시간 동안 상기 분석기에 의해 측정된 참조 가스의 유량에 대한 평균을 도출하는 계산부를 더 포함하여, 상기 연산부는 아래 수식을 통해 상기 분석 대상 가스의 실제 유량을 도출할 수 있다.
[분석 대상 가스의 실제 유량] = [상기 분석기에 의해 측정된 분석 대상 가스의 유량] / [상기 분석기에 의해 측정된 참조 가스의 유량] × [상기 계산부에 의해 도출된 참조 가스의 초기 평균 유량]
또한 상기 참조 가스는 불활성 가스일 수 있다.
또한 상기 분석기, 상기 제1 주입기 및 상기 제2 주입기는 외부로부터 단열될 수 있다.
또한 상기 제1 주입기는 서로 직렬로 연결된 복수 개의 리크 밸브로 이루어질 수 있다.
또한 상기 제1 주입기는 리크 밸브 및 상기 리크 밸브의 후단에 설치된 모세관으로 이루어질 수 있다.
한편 본 발명에 따른 가스 측정 방법은 참조 가스를 분석기에 미리 정해진 유량으로 일정하게 주입하는 제1 단계, 분석 대상 가스를 상기 분석기에 주입하는 제2 단계, 상기 분석기의 참조 가스와 분석 대상 가스의 유량을 각각 측정하는 제3 단계 및 아래 수식을 통해 상기 제3 단계에서 측정된 분석 대상 가스의 유량을 보상하여 분석 대상 가스의 실제 유량을 도출하는 제4 단계를 포함할 수 있다.
[분석 대상 가스의 실제 유량] = [상기 제3 단계에서 측정된 분석 대상 가스의 유량] / [상기 제3 단계에서 측정된 참조 가스의 유량] × [상기 제1 단계에서 미리 정해진 유량]
또한 상기 제1 단계 후 미리 정해진 시간 동안 상기 분석기의 참조 가스의 유량을 측정하는 제A 단계 및 상기 제A 단계에서 측정된 참조 가스의 유량에 대한 평균을 도출하는 제B 단계를 더 포함하여, 상기 제4 단계는 아래 수식을 통해 상기 분석 대상 가스의 실제 유량을 도출할 수 있다.
[분석 대상 가스의 실제 유량] = [상기 제3 단계에서 측정된 분석 대상 가스의 유량] / [상기 제3 단계에서 측정된 참조 가스의 유량] × [상기 제B 단계에서 도출된 참조 가스의 초기 평균 유량]
또한 상기 참조 가스는 불활성 가스일 수 있다.
본 발명에 따른 가스 측정 장치 및 그 가스 측정 방법은 참조 가스와 분석 대상 가스를 주입하여 그 유량(또는 질량)을 각각 측정하되, 참조 가스를 미리 정해진 유량(또는 질량)으로 일정하게 주입함으로써 참조 가스의 실제 유량(또는 질량)과 분석기에 의해 측정된 참조 가스의 유량(또는 질량) 간의 오차를 파악하고, 그 오차만큼 분석기에 의해 측정된 분석 대상 가스의 유량(또는 질량)을 보상함으로써 분석 대상 가스의 실제 유량(또는 질량)을 얻을 수 있다.
이때 참조 가스의 실제 유량(또는 질량)에, 참조 가스를 주입하기 시작한 후 미리 정해진 시간 동안 분석기에 의해 측정된 참조 가스의 유량(또는 질량)에 대한 평균을 적용함으로써, 참조 가스를 주입하기 위한 정량 주입기 자체에 어떠한 오차가 발생하더라도 적절하게 대응할 수 있어 분석 대상 가스의 실제 유량(또는 질량)을 더욱 정확하게 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 측정 장치의 개요도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 측정 방법의 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 측정 장치의 분석기에 의해 측정된 참조 가스의 유량을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 측정 장치의 분석기에 의해 측정된 분석 대상 가스의 유량을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 측정 장치의 연산부에 의해 도출된 분석 대상 가스의 실제 유량을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 측정 장치의 개요도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 측정 방법의 흐름도이다.
도면을 참조하여 본 발명의 각 실시예에 따른 가스 측정 장치(10, 20) 및 가스 측정 방법에 대해 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 측정 장치(10)의 개요도이다.
도 1을 참조하면 가스 측정 장치(10)는 제1 주입기(11), 제2 주입기(12), 분석기(13) 및 연산부(14)를 포함한다.
제1 주입기(11)는 분석기(13)에 연결되어, 참조 가스를 분석기(13)에 주입한다. 여기서 참조 가스는 분석 대상 가스에 대해 화학적으로 거의 반응하지 않는 가스로서, 예컨대 헬륨, 아르곤 등의 불활성 가스일 수 있다. 단 이러한 참조 가스의 종류는 개별적인 분석 대상 가스의 성질에 따라 달라질 수 있으므로 이에 대한 구체적인 특정은 생략한다.
이러한 제1 주입기(11)는 리크 밸브로 이루어질 수 있다. 이에 의하면 분석기(13) 측의 압력에 대응하여, 다시 말해 리크 밸브 양단의 압력 차에 대응하여 리크 밸브가 적절하게 가변함으로써, 상압의 참조 가스의 유량을 일정하게 유지할 수 있다. 예를 들어 상압의 참조 가스를 주입할 때, 만약 참조 가스의 유량이 증가한다면 분석기(13) 측의 압력이 증가하여, 리크 밸브 양단의 압력 차가 감소할 것이다. 이에 리크 밸브는 그 개방 면적이 감소하도록 작동함으로써 참조 가스의 유량이 감소하게 되도록 조절할 수 있다. 반대로 참조 가스의 유량이 감소한다면 분석기(13) 측의 압력이 감소하여, 리크 밸브 양단의 압력 차가 증가한다. 이에 리크 밸브는 이제 그 개방 면적이 증가하도록 작동함으로써 참조 가스의 유량이 증가하게 되도록 조절할 수 있다. 즉 참조 가스의 유량이 미리 정해진 유량보다 증가하면 그 개방 면적이 감소하도록, 미리 정해진 유량보다 감소하면 그 개방 면적이 증가하도록 리크 밸브가 적절하게 가변함으로써, 상압의 참조 가스의 유량을 일정하게 유지할 수 있다.
나아가 제1 주입기(11)는 서로 직렬로 연결된 복수 개의 리크 밸브로 구성될 수 있다. 이에 의하면 참조 가스의 유량을 다단으로 조절함으로써 상압의 참조 가스의 유량을 더욱 일정하게 유지할 수 있다.
또는 제1 주입기(11)는 상기 리크 밸브의 후단에 설치된 모세관을 더 구비할 수 있다. 이에 의하면 리크 밸브를 통해 앞서 설명한 바와 같이 일차적으로 참조 가스의 유량을 조절하고, 이후 모세관을 통해 최종적으로 참조 가스의 유량을 더 조절할 수 있다.
제2 주입기(12)는 분석기(13)에 연결되어, 분석 대상 가스를 분석기(13)에 주입하는 역할을 한다.
분석기(13)는 예컨대 EMT(Electron Multiplier Tubes)로 이루어져, 제1 주입기(11)에 의해 주입된 참조 가스와 제2 주입기(12)에 의해 주입된 분석 대상 가스를 분별하여 그 유량을 각각 측정할 수 있다. 단 이를 위한 분석기(13)의 구체적인 구성 역시 공지된 바와 같으므로 이에 대한 상세한 설명도 생략한다.
이러한 제1 주입기(11), 제2 주입기(12) 및 분석기(13)는 외부로부터 단열되어 일정한 온도를 유지할 수 있다.
한편 분석기(13)가 장시간, 예컨대 약 3-4시간 이상 작동하다 보면 관련 부품의 열화로 인해 가스의 유량이 실제보다 적게 기록될 수 있다.
이에 연산부(14)는 분석기(13)에 의해 측정된 참조 가스의 유량과 분석 대상 가스의 유량을 이용하여 분석 대상 가스의 유량을 보상하는바, 이하 그 방법에 대해 설명한다.
우선 이해의 편의상 전체적인 가스 측정 방법을 처음부터 차례차례 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 측정 방법의 흐름도이다.
도 2를 참조하면 먼저 제1 주입기(11)가 참조 가스를 분석기(13)에 미리 정해진 유량으로 일정하게 주입한다(S11).
또한 제2 주입기(12)가 분석 대상 가스를 분석기(13)에 주입한다(S12).
단 여기서 반드시 제1 주입기(11)가 참조 가스를 먼저 주입한 후 제2 주입기(12)가 분석 대상 가스를 주입해야 되는 것은 아니고, 제1 주입기(11)와 제2 주입기(12)가 참조 가스와 분석 대상 가스를 동시에 주입할 수도 있다.
다음으로 분석기(13)가 제1 주입기(11)에 의해 주입된 참조 가스의 유량과 제2 주입기(12)에 의해 주입된 분석 대상 가스의 유량을 각각 측정한다(S13).
이때 제1 주입기(11), 즉 정량 주입기를 이용하여 참조 가스를 주입하고 있으므로 분석기(13)에 의해 측정된 참조 가스의 유량은 이론적으로 일정하게 기록되어야 할 것이다. 하지만 앞서 언급한 바와 같이 분석기(13)의 열화로 인해 참조 가스의 유량이 도 3에 도시된 바와 같이 시간이 지나면서 점차 감소하는 것으로 기록될 수 있다.
그렇다면 만약 분석기(13)에 의해 측정된 분석 대상 가스의 유량이 도 4에 도시된 바와 같이 기록된다면, 이 역시 시간이 지나면서 실제보다 그만큼 적게 기록되고 있음을 암시할 것이다.
이에 연산부(14)는 아래 수식을 통해 분석기(13)에 의해 측정된 분석 대상 가스의 유량을 보상하여 분석 대상 가스의 실제 유량을 도출한다(S14).
<수식 1>
[분석기(13)에 의해 측정된 참조 가스의 유량] : [분석기(13)에 의해 측정된 분석 대상 가스의 유량] = [참조 가스의 실제 유량] : [분석 대상 가스의 실제 유량]
여기서 참조 가스의 실제 유량은 제1 주입기(11)에서 미리 정해진 유량이므로 분석 대상 가스의 실제 유량을 도출하기 위한 최종적인 수식은 아래와 같다.
<수식 2>
[분석 대상 가스의 실제 유량] = [분석기(13)에 의해 측정된 분석 대상 가스의 유량] / [분석기(13)에 의해 측정된 참조 가스의 유량] × [제1 주입기(11)에서 미리 정해진 유량]
이에 따른 분석 대상 가스의 실제 유량은 도 5와 같이 기록될 수 있다.
이에 의하면 참조 가스의 유량에 관한 오차만큼 분석기(13)에 의해 측정된 분석 대상 가스의 유량을 보상함으로써 분석 대상 가스의 실제 유량을 얻을 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 측정 장치(20)의 개요도이다.
도 6을 참조하면 가스 측정 장치(20)는 제1 주입기(21), 제2 주입기(22), 분석기(23), 계산부(24) 및 연산부(25)를 포함한다.
여기서 제1 주입기(21), 제2 주입기(22) 및 분석기(23)는 앞서 도 1을 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 측정 장치(10)의 제1 주입기(11), 제2 주입기(12) 및 분석기(13)와 실질적으로 동일하며, 혹 상이한 부분이 있더라도 이는 통상의 기술자라면 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 측정 장치(10)와 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 측정 장치(20)의 후술할 차이점에 대응하여 당연히 변형할 것으로 예상되는 정도에 불과하므로 이에 대한 중복적인 설명은 생략한다.
계산부(24)는 제1 주입기(21)가 참조 가스를 주입하고 분석기(23)가 그 참조 가스의 유량을 측정하기 시작한 후 미리 정해진 시간 동안 분석기(23)에 의해 측정된 참조 가스의 유량에 대한 평균을 도출하는 역할을 한다. 여기서 미리 정해진 시간은 분석기(23)가 작동하기 시작한 후 아직 열화가 일어나지 않을 만한 시간으로서, 예컨대 1시간일 수 있다. 단 이러한 시간은 개별적인 분석기(23)의 설계 조건이나 사용 조건에 따라 달라질 수 있으므로 이에 대한 구체적인 특정은 생략한다.
연산부(25)는 분석기(23)에 의해 측정된 참조 가스의 유량과 분석 대상 가스의 유량 및 계산부(24)에 의해 도출된 참조 가스의 초기 평균 유량을 이용하여 분석 대상 가스의 유량을 보상하는바, 이하 그 방법에 대해 설명한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 측정 방법의 흐름도이다.
도 7을 참조하면 먼저 제1 주입기(21)가 참조 가스를 분석기(23)에 미리 정해진 유량으로 일정하게 주입한다(S21).
그러면 분석기(23)가 제1 주입기(21)에 의해 주입된 참조 가스의 유량을 측정할 것이다(S22).
이때 계산부(24)는 제1 주입기(21)가 참조 가스를 주입하기 시작한 후 미리 정해진 시간 동안 분석기(23)에 의해 측정된 참조 가스의 유량에 대한 평균, 즉 참조 가스의 초기 평균 유량을 도출한다(S23).
다음으로 제2 주입기(22)가 분석 대상 가스를 분석기(23)에 주입한다(S24).
그러면 이제 분석기(23)는 제1 주입기(21)에 의해 주입된 참조 가스의 유량과 제2 주입기(22)에 의해 주입된 분석 대상 가스의 유량을 각각 측정한다(S25).
이에 연산부(25)는 아래 수식을 통해 분석기(23)에 의해 측정된 분석 대상 가스의 유량을 보상하여 분석 대상 가스의 실제 유량을 도출한다(S26).
<수식 3>
[분석기(23)에 의해 측정된 참조 가스의 유량] : [분석기(23)에 의해 측정된 분석 대상 가스의 유량] = [참조 가스의 실제 유량] : [분석 대상 가스의 실제 유량]
여기서 참조 가스의 실제 유량에, 계산부(24)에 의해 도출된 참조 가스의 초기 평균 유량을 적용한다. 결과적으로 분석 대상 가스의 실제 유량을 도출하기 위한 최종적인 수식은 아래와 같다.
<수식 4>
[분석 대상 가스의 실제 유량] = [분석기(23)에 의해 측정된 분석 대상 가스의 유량] / [분석기(23)에 의해 측정된 참조 가스의 유량] × [계산부(24)에 의해 도출된 참조 가스의 초기 평균 유량]
이에 의하면 제1 주입기(21) 자체에 어떠한 오차가 발생하여, 제1 주입기(21)에서 미리 정해진 유량과 제1 주입기(21)에 의해 주입된 참조 가스의 실제 유량이 서로 달라지는 문제에 적절하게 대응할 수 있다. 따라서 분석 대상 가스의 실제 유량을 더욱 정확하게 얻을 수 있다.
한편 제1 주입기(21)가 참조 가스를 주입하여 계산부(24)가 참조 가스의 초기 평균 유량을 먼저 도출한 후 제2 주입기(22)가 분석 대상 가스를 주입하는 것으로 설명하였으나, 제1 주입기(21)와 제2 주입기(22)가 참조 가스와 분석 대상 가스를 동시에 주입할 수도 있다.
이 경우 제1 주입기(21)와 제2 주입기(22)가 참조 가스와 분석 대상 가스를 동시에 주입하기 시작한 후 미리 정해진 시간 동안에는 분석기(23)에 의해 측정된 분석 대상 가스의 유량을 분석 대상 가스의 실제 유량으로 그대로 취급한다. 분석기(23)가 작동하기 시작한 후 미리 정해진 시간 동안에는 아직 열화가 일어나지 않을 것이기 때문이다.
그리고 그동안 계산부(24)가 참조 가스의 초기 평균 유량을 도출하여, 미리 정해진 시간 이후에는 앞서 설명한 바와 같이 연산부(25)에 의해 도출된 값을 분석 대상 가스의 실제 유량으로 취급한다.
앞에서 설명되고 도면에 도시된 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하지 않는다. 본 발명의 보호 범위는 청구 범위에 기재된 사항에 의해 정해진다. 한편 통상의 기술자라면 본 발명의 기술적 사상을 다양하게 개량하거나 변경할 수 있을 것이다. 예를 들어 앞에서는 가스의 유량 측정 장치 및 그 가스의 유량 측정 방법으로서 설명되어 있으나, 통상의 기술자라면 이를 활용하여 가스의 질량 측정 장치 및 그 가스의 질량 측정 방법을 구현할 수도 있을 것이다. 이러한 개량이나 변경은 통상의 기술자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호 범위에 속한다.

Claims (9)

  1. 복수의 가스의 유량을 각각 측정할 수 있는 분석기,
    참조 가스를 상기 분석기에 미리 정해진 유량으로 일정하게 주입할 수 있는 제1 주입기,
    상기 제1 주입기가 참조 가스를 상기 분석기에 주입함과 함께, 분석 대상 가스를 상기 분석기에 주입하기 위한 제2 주입기 및
    아래 수식을 통해 상기 분석기에 의해 측정된 분석 대상 가스의 유량을 보상하여 분석 대상 가스의 실제 유량을 도출하는 연산부를 포함하는 가스 측정 장치.
    [분석 대상 가스의 실제 유량] = [상기 분석기에 의해 측정된 분석 대상 가스의 유량] / [상기 분석기에 의해 측정된 참조 가스의 유량] × [상기 제1 주입기에서 미리 정해진 유량]
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 주입기가 참조 가스를 상기 분석기에 주입한 후 미리 정해진 시간 동안 상기 분석기에 의해 측정된 참조 가스의 유량에 대한 평균을 도출하는 계산부를 더 포함하여,
    상기 연산부는 아래 수식을 통해 상기 분석 대상 가스의 실제 유량을 도출하는 가스 측정 장치.
    [분석 대상 가스의 실제 유량] = [상기 분석기에 의해 측정된 분석 대상 가스의 유량] / [상기 분석기에 의해 측정된 참조 가스의 유량] × [상기 계산부에 의해 도출된 참조 가스의 초기 평균 유량]
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 참조 가스는 불활성 가스인 가스 측정 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 분석기, 상기 제1 주입기 및 상기 제2 주입기는 외부로부터 단열되는 가스 측정 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 주입기는 서로 직렬로 연결된 복수 개의 리크 밸브로 이루어지는 가스 측정 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 주입기는 리크 밸브 및 상기 리크 밸브의 후단에 설치된 모세관으로 이루어지는 가스 측정 장치.
  7. 참조 가스를 분석기에 미리 정해진 유량으로 일정하게 주입하는 제1 단계,
    상기 제1 단계를 진행함과 함께, 분석 대상 가스를 상기 분석기에 주입하는 제2 단계,
    상기 분석기의 참조 가스와 분석 대상 가스의 유량을 각각 측정하는 제3 단계 및
    아래 수식을 통해 상기 제3 단계에서 측정된 분석 대상 가스의 유량을 보상하여 분석 대상 가스의 실제 유량을 도출하는 제4 단계를 포함하는 가스 측정 방법.
    [분석 대상 가스의 실제 유량] = [상기 제3 단계에서 측정된 분석 대상 가스의 유량] / [상기 제3 단계에서 측정된 참조 가스의 유량] × [상기 제1 단계에서 미리 정해진 유량]
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 단계 후 미리 정해진 시간 동안 상기 분석기의 참조 가스의 유량을 측정하는 제A 단계 및 상기 제A 단계에서 측정된 참조 가스의 유량에 대한 평균을 도출하는 제B 단계를 더 포함하여,
    상기 제4 단계는 아래 수식을 통해 상기 분석 대상 가스의 실제 유량을 도출하는 가스 측정 방법.
    [분석 대상 가스의 실제 유량] = [상기 제3 단계에서 측정된 분석 대상 가스의 유량] / [상기 제3 단계에서 측정된 참조 가스의 유량] × [상기 제B 단계에서 도출된 참조 가스의 초기 평균 유량]
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 참조 가스는 불활성 가스인 가스 측정 방법.
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