KR101607863B1 - 혼합가스 제조 방법 및 가스 혼합 장치 - Google Patents

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Abstract

이 가스 혼합 장치(1)는 메인가스 유통로(10), 첨가가스 유통로(20), 혼합부(32) 및 유량 제어부(40)를 포함한다. 상기 메인가스 유통로(10)와 상기 첨가가스 유통로(20) 내의 압력에 따라 메인가스(G1)의 압력을 조정하는 파일럿 압력 조정부(14)와 상기 메인가스 유통로(10)의 유량을 검출하는 질량 유량계(15)가 설치된다. 상기 첨가가스 유통로(20)에 첨가가스(G2)의 유량을 조정하는 첨가가스 유량 조정기(24)가 설치된다. 상기 유량 제어부(40)는 상기 질량 유량계(15)가 검출한 메인가스(G1)의 유량에 따라 첨가가스(G2)의 유량을 상기 첨가가스 유량 제어기(24)에 의해 제어한다.

Description

혼합가스 제조 방법 및 가스 혼합 장치 {Method for Producing Mixed Gas and Mixing Device}
본 발명은 메인가스에 첨가가스를 첨가하여 혼합가스를 생성하는 혼합가스 제조 방법 및 가스 혼합 장치에 관한 것이다.
본원은 2011년 12월 6일에 일본에 출원된 특원 2011-266854호에 따라 우선권을 주장하고 그 내용을 여기에 원용한다.
최근 가스 절단 분야에서는, 예를 들어, 아세틸렌 가스와 프로판 가스 등을 대신하여 수소를 이용한 절단 방법이 주목 받고 있다. 수소를 이용하여 절단을 하는 경우 화염을 시각화하기 위해 소량의 탄화수소 가스가 첨가된다.
이렇게 두 종류의 가스를 혼합하여 혼합가스가 생성되는 경우, 기존 각각의 가스 압력을 같은 압력에 대한 압력 조절기 및 유량을 조정하여 각 가스를 소정 비율로 하기 위한 유량 조절 밸브와 이를 이용한 혼합 장치가 알려져 있다.
이러한 종래의 가스 혼합 장치는 각 가스에 대응하여 설치된 압력 조정기에 의해서 각 가스의 압력이 설정 조정된다. 일반적으로 유량(사용량)이 변동하면 각 압력 조절기를 통과하는 가스의 압력이 변동한다. 가스 혼합 장치에서 토출되는 혼합가스의 사용량이 증감하여 각 가스의 통과 유량이 증감하면 각 압력 조절기에 설정된 각 가스의 압력이 설정 압력에 변동 혼합가스를 구성 각 가스의 비율이 설정 값에서 벗어나는 경우가 있다.
이와 같이, 혼합가스의 사용량이 증감 한 경우에는 각 가스의 압력을 동일 압력으로 재설정할 것과 동시에 각 유량 조정 밸브를 통과하는 각 가스의 유량을 재조정하여 혼합비를 소정 비율로 할 필요가 있다.
그래서 차압 조정 밸브, 압력 평형 회로 등을 채택해서 각 가스의 차압 조정 및 파일럿 압력 조절기를 사용하여 하나의 가스 조정 압력을 파일럿 압력으로 다른 가스 압력 조절기를 제어하고 다른 가스의 압력을 하나의 가스 압력과 동일하게 하여 각 가스를 같은 압력으로 하는 기술이 개시되어있다 (예를 들어, 특허 문헌 1 참조).
[선행 기술 문헌]
[특허 문헌]
[특허 문헌 1] 특공소 62-59621 호 공보
그러나, 차압 조정 밸브, 압력 평형 회로나 파일럿 압력 조절기를 사용하는 경우, 혼합 장치의 회로 구성이 복잡하고 각 기기를 조정하는데 많은 시간을 보내고 있다. 또한 각 가스에 진동이 발생할 가능성이 있다.
따라서, 예를 들어, 수소 가스에 탄화수소계 가스를 첨가하는 경우에 혼합된 가스의 사용량이 증감해도 압력 조정 및 유량 조정에 의한 혼합비율의 재조정을 필요로 하지 않고 각 가스를 소정의 비율로 혼합하여 혼합가스로 하는 것이 가능한 혼합가스의 제조 방법 및 가스 혼합 장치가 강하게 요청되고 있다.
본 발명은 이러한 사정을 고려하여 이루어진 것이며, 메인가스와 첨가가스를 혼합하여 혼합가스로 하는 경우에, 메인가스와 첨가가스가 소정 비율로 혼합된 혼합가스를 안정적으로 생산할 수 있는 합성 가스 제조 방법 및 가스 혼합 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 하나의 실시예는, 메인가스와 첨가가스를 혼합하여 혼합가스를 생성하는 가스 혼합 장치로서, 메인가스가 공급되는 메인가스 유통로와 첨가가스가 공급되는 첨가제 가스 유통로 및 상기 메인가스 유통로와 상기 첨가가스 유통로가 연결되어 메인가스와 첨가가스가 혼합되는 동시에 생성된 혼합가스를 혼합가스 배출구로 배출하는 혼합부와, 유량 제어부를 포함한다. 또한, 상기 메인가스 유통로는 상기 첨가가스 흐름 통로의 첨가가스의 압력에 따라 상기 메인가스 흐름 통로의 메인가스의 압력을 조정하는 파일럿 압력 조절부와, 상기 메인가스 유동 통로 내의 압력 조정된 메인가스의 유량을 검출하는 메인가스 유량 감지 수단이 마련된다. 또한, 상기 첨가가스 유통로는 상기 첨가가스 유통로에서 상기 혼합부에 유통되는 첨가가스의 유량을 조정하는 첨가가스 유량 조정 수단이 마련된다. 또한, 상기 유량 제어부는 상기 메인가스 유량 검출 수단이 검출된 메인가스의 유량에 따라 상기 혼합부에 유통시키는 첨가가스의 유량을 상기 첨가가스 유량 조정 수단에 의해 제어한다.
본 발명의 두 번째 측면은, 메인가스와 첨가가스를 혼합하여 혼합가스를 생성하는 혼합가스 제조 방법이며, 메인가스 유통로에 메인가스를 공급하는 동시에 첨가가스 유통로에 첨가가스를 공급함으로써, 상기 첨가가스 유통로 내를 유통하는 첨가가스의 압력에 따라 상기 메인가스 유통로를 유통하는 메인가스의 압력을 조정하여, 상기 메인가스 유통로 내에서 압력 조정된 메인가스 유량에 따라 상기 첨가가스 유통로에서 상기 혼합부에 유통되는 첨가가스의 유량을 조정하고, 상기 혼합부에서 메인가스와 첨가가스를 소정 비율로 혼합한다.
상기 예에 따른 가스 혼합 장치 및 혼합가스 제조 방법에 의하면, 혼합가스의 사용량이 증감 해도 소정의 유량의 메인가스와 첨가가스가 혼합된다. 그 결과, 메인가스와 첨가가스가 소정 비율로 혼합된 혼합가스를 안정적으로 제조하는 것이 가능하다.
후술하는 본 발명의 하나의 실시예에서, 혼합부에서 혼합되는 두 가스 중 유량이 많은 가스를 메인가스로, 유량이 적은 가스를 첨가가스로 한다. 즉, 혼합가스의 제조량에 대해 메인가스는 50% 이상 100% 미만이며, 첨가가스는 0% 이상 50% 미만이다.
상기 예에 따른 가스 혼합 장치 및 혼합가스 제조 방법에 의하면, 혼합가스의 사용량이 증감 해도 메인가스와 첨가가스가 소정 비율로 혼합된 혼합가스를 안정적으로 제조 할 수 있다. 또한 혼합가스 제조의 장비 구성이 간단하고 쉽게 조작 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 가스 혼합 장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 가스 혼합 장치의 효과를 설명하는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.
그림 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 가스 혼합 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
가스 혼합 장치(1)은 메인가스 유통로(10), 첨가가스 유통로(20), 혼합가스 유통로(30), 혼합부(32) 및 유량 제어부(40)를 포함한다. 메인가스 유통로(10)에 공급된 메인가스(G1)와 첨가가스 유통로(20)에 공급된 첨가가스(G2)는 혼합부(32)에서 혼합된 혼합가스(G3)가 생성된다. 혼합가스(G3)는 혼합가스 유통로(30)를 통해 혼합가스 배출구(33)로부터 배출된다.
메인가스 유통로(10)는 메인가스 배관(11), 메인가스 공급구(13), 압력계(16), 필터(17), 체크 밸브(18), 파일럿 압력 조정 밸브(파일럿 압력 조정부)(14) 및 질량 유량계(메인가스 유량 검출 수단)(15)를 구비하고 있다. 메인가스 공급구(13), 압력계(16), 필터(170), 체크 밸브(18), 파일럿 압력 조정 밸브(14) 및 질량 유량계(15)는 메인 배관(11)의 상류 측으로부터 이 순서로 배치되어있다.
첨가가스 유통로(20)는 첨가가스 배관(21), 첨가가스 공급구(23), 압력계(26), 필터(27), 체크 밸브(28) 및 첨가가스 유량 조정기(첨가가스 유량 조정 수단)(24)를 포함한다. 첨가가스 공급구(23), 압력계(26), 필터(27), 체크 밸브(28), 첨가가스 유량 조정기(24)가 첨가가스 배관(21)의 상류 측으로부터 이 순서로 배치되어있다.
혼합가스 유통로(30)는 혼합가스 배관(31), 압력계(34)를 포함한다. 혼합가스 유통로(30)의 하류 측은 혼합가스 배출구(33)에 연결되어 있다. 혼합부(32)의 상류 측이 메인가스 유통로(10)와 첨가가스 유통로(20)에 연결된다. 혼합부(32)의 하류 측이 혼합가스 유통로(30)에 연결된다. 메인가스 유통로(10)에서 유입된 메인가스(G1)와 첨가가스 유통로(20)에서 유입된 첨가가스(G2)가 혼합부(32)에서 혼합된다. 혼합된 혼합가스(G3)는 혼합가스 유통로(30)를 통해 혼합가스 배출구(33)로부터 배출된다.
또한 파일럿 압력 조정 밸브(14)는 예를 들어, 파일럿 측이 유량 조정 밸브(25A)를 통해 첨가가스 유통로(20)에 연결된다. 그리고 파일럿 압력 조정 밸브(14)는 첨가가스 유통로(20) 내의 첨가가스(G2)의 압력에 따라 메인가스 유통로(10) 내의 메인가스(G1)의 압력을 첨가가스(G2)와 동일한 압력으로 조정한다. 여기서 메인가스(G1)에 첨가가스(G2)를 첨가하면 첨가가스(G2)의 압력은 메인가스(G1)의 압력보다 약간 높게 설정하는 것이 바람직하다. 또한 파일럿 압력 조정기(14)는 조정되는 측의 가스 압력이 파일럿 측의 가스 압력보다 약간 낮게 되는 특성을 가진다. 따라서 파일럿 압력 조정 밸브(14)는 파일럿 측을 첨가가스(G2)로 메인가스(G1)의 압력이 조정된다.
질량 유량계(15)는 메인가스 유통로(10)에서 혼합부(32)에 유통하는 메인가스(G1)의 유량을 측정하는 부재이다. 측정된 메인가스 유량은 통신선(41)을 통해 유량 제어부(40)에 전달된다.
유량 제어부(40)는 질량 유량계(15)에서 전송된 메인가스(G1)의 흐름에 따라 예를 들어, 혼합부(32)에 유입시키는 첨가가스(G2)의 유량을 산출하고, 유량 조절 밸브(24)에 유량 제어 신호를 출력한다.
첨가가스 유량 제어기(24)는 유량 측정부(24A)와 유량 조정 밸브(24B)를 포함한다. 유량 조정 밸브(24B)는 통신선(42)에 의해 유량 제어부(40)와 연결된다. 조정 유량 조정 밸브(24B)는 유량 제어부(40)에서의 유량 제어 신호에 의해 서보 모터의 개도가 조정되고, 첨가가스 유통로(20)에서 혼합부(32)에 유통하는 첨가가스(G2)의 유량을 조정한다.
그런 다음 가스 혼합 장치 1의 메인가스(G1)와 첨가가스(G2)의 혼합 대해 설명한다.
(1) 우선, 메인가스는(G1) 메인가스 공급구(13)를 통해 메인가스 유통로(10)에 공급되는 동시에 첨가가스(G2)가 첨가가스 공급구(23)를 통해 첨가가스 유통로(20)에 공급된다.
(2) 첨가가스 유통로(20)에 공급된 첨가가스(G2)의 압력에 따라 메인가스 유통로(10) 내의 메인가스(G1)의 압력이 조정된다.
(3) 메인가스 유통로(10)에 배치된 질량 유량계(15)는 메인가스 유통로(10)를 흐르는 메인가스(G1)의 유량을 측정한다.
(4) 유량 제어부(40)는 질량 유량계(15)에 의해 측정된 메인가스(G1)의 유량에 따라 첨가가스 유통로에서 혼합부(32)에 유통시키는 첨가가스(G2)의 유량을 산출한다. 그리고 유량 제어부(40)는 그 결과에 따라 첨가가스(G2)의 첨가량, 즉 첨가가스(G2)의 유량을 산출하고, 첨가가스 유량 조정기(24)의 유량 조정 밸브(24B)에 첨가가스 유량 조정 신호를 출력한다.
(5) 유량 제어부(40)에서 출력된 첨가가스 유량 조정 신호에 의해 유량 조정 밸브(24B)의 개도가 조정되어 첨가가스 유통로(20)에서 혼합부(32)에 유통하는 첨가가스(G2)가 소정 유량으로 조정된다.
(6) 혼합부(32)에서 메인가스(G1)는 첨가가스(G2)와 소정 비율로 혼합된다.
가스 혼합 장치 1에 의하면, 혼합가스(G3)의 사용량이 증감해도, 혼합부(32)에 메인가스(G1)가 첨가가스(G2)와 소정 비율로 유입된다. 그리고 메인가스(G1)가 첨가가스(G2)와 소정 비율로 혼합된 혼합가스를 안정적으로 제조 할 수 있다.
또한 가스 혼합 장치 1에 의하면, 예를 들어, 그림 2와 같이 혼합가스(G3) (= 메인가스(G1) + 첨가가스(G2))의 사용량(유량)이 적은 경우에도 메인가스(G1)와 첨가가스(G2)가 흩어지는 일 없이 소정 비율로 혼합된 혼합가스(G3)를 안정적으로 제조 할 수 있다.
또한 혼합가스(G3)를 사용하는 기기 측의 유량 조정 장치에 필요한 유량이 설정되면 가스 혼합 장치 1에서 압력 및 유량 조정을 전혀 행하지 않고 자동으로 소정 비율로 혼합된 혼합가스를 공급할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경을 할 수 있다.
예를 들어, 상기 실시 형태에 있어서는, 메인가스(G1)는 수소로, 첨가가스(G2)는 프로판 가스(탄화수소) 인 경우에 대해 설명했다. 그러나 메인가스(G1), 첨가가스(G2)의 조성은 수소, 탄화수소 외에 질소, 불활성 가스 등 임의로 선택할 수 있다. 또한 메인가스(G1), 첨가가스(G2) 중 어느 한쪽 또는 양쪽이 여러 조성의 혼합가스 일 수 있다.
상기에 의하면, 메인가스에 첨가가스를 소정 비율로 안정 혼합 할 수 있다.
1 가스 혼합 장치
10 메인가스 유통로
20 첨가가스 유통로
14 파일럿 압력 조정 밸브 (파일럿 압력 조정부)
15 질량 유량계 (메인가스 유량 검출 수단)
24 첨가가스 유량 조정기 (첨가가스 유량 조정 수단)
32 혼합부
33 혼합가스 배출구
40 유량 제어부

Claims (4)

  1. 메인가스와 첨가가스를 혼합하여 혼합가스를 생성하는 가스혼합 장치로서,
    메인가스가 공급되는 메인가스 유통로; 및
    첨가가스가 공급되는 첨가가스 유통로;
    상기 메인가스 유통로와 상기 첨가가스 유통로가 연결되어 메인가스와 첨가가스가 혼합되는 동시에 생성된 혼합가스를 혼합가스 배출구로 배출하는 혼합부; 및
    유량 제어부;
    를 포함하고,
    상기 메인가스 유통로에는 파일럿 측이 유량 조정 밸브를 통해 상기 첨가 가스 유통로로 연결되어 상기 첨가 가스 유통로를 유통하는 첨가 가스의 압력에 따라 상기 메인가스 유통로 내의 메인가스의 압력을 조정하는 파일럿 압력 조절부, 및 상기 메인가스 유통로 내의 압력 조정된 메인가스의 유량을 검출하는 메인가스 유량검출수단이 설치되며;
    상기 첨가가스 유통로에는 상기 첨가가스 유통로에서 상기 혼합부에 유통되는 첨가가스의 유량을 조정하는 첨가가스 유량조정수단이 설치되고;
    상기 유량 제어부는 상기 메인가스 유량검출수단이 검출된 메인가스의 유량에 따라 상기 혼합부에 유통시키는 첨가가스의 유량을 상기 첨가가스 유량조정수단에 의해 제어하는 것을 특징으로 하는 가스혼합 장치.
  2. 청구항 1에 기재된 가스 혼합 장치로서,
    상기 첨가 가스 유통로의 압력이 상기 메인 가스 유통로의 압력보다 높게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 가스혼합 장치.
  3. 메인가스와 첨가가스를 혼합하여 혼합가스를 생성하는 혼합가스 제조방법이며,
    메인가스 유통로에 메인가스를 공급하고, 첨가가스 유통로에 첨가가스를 공급하며;
    유량 조정 밸브를 통해 파일럿 측을 상기 첨가가스 유통로에 연결한 파일럿 압력 조정부에 의해 상기 첨가가스 유통로의 압력에 따라 상기 메인가스 유통로를 유통하는 메인가스의 압력을 조정하고,
    상기 메인가스 유통로 내에서 압력 조정된 메인가스의 유량에 따라 상기 첨가가스 유통로에서 혼합부에 유통되는 첨가가스의 유량을 조정하여 상기 혼합부에서 메인가스와 첨가가스를 소정 비율로 혼합하는 것을 특징으로 하는 혼합가스 제조 방법.
  4. 청구항 3에 기재된 혼합가스 제조 방법이며,
    상기 첨가가스 유통로의 압력을 상기 메인가스 유통로의 압력보다 높게 설정하는 것을 특징으로 하는 혼합가스 제조 방법.
KR1020147015939A 2011-12-06 2012-11-20 혼합가스 제조 방법 및 가스 혼합 장치 KR101607863B1 (ko)

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