KR102593106B1 - 스마트 ｒｘ가스 제너레이터 시스템 - Google Patents

스마트 ｒｘ가스 제너레이터 시스템 Download PDF

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문희성
문웅기
이종준
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문희성
문웅기
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Abstract

본 발명은 스마트 RX가스 제너레이터 시스템에 관한 것으로서, 본 발명의 실시예에 따르는 스마트 RX가스 제너레이터 시스템은, 메인 가스 공급라인으로 메인 가스를 공급하는 메인 가스 공급부, 메인 에어 공급라인으로 메인 에어를 공급하는 메인 에어 공급부, 상기 메인 가스 공급라인을 따라 유입된 메인 가스와, 상기 메인 에어 공급라인을 따라 유입된 메인 에어를 믹스하는 벤츄리 믹서, 상기 벤츄리 믹서에서 믹스된 가스를 촉매와 반응시켜 RX가스를 발생시키는 촉매반응부, 상기 메인 가스 공급라인에 구비되는 메인 가스 차압트랜스미터, 상기 메인 에어 공급라인에 구비되는 메인 에어 차압트랜스미터, 상기 벤츄리 믹서로 유입되는 메인 가스의 유동을 제어하는 비례제어밸브, 및 상기 메인 가스 차압트랜스미터와 상기 메인 에어 차압트랜스미터 각각의 측정 결과를 기초로 상기 비례제어밸브의 동작을 컨트롤하는 메인 컨트롤부를 포함한다.

Description

스마트 ＲＸ가스 제너레이터 시스템{SMART RX GAS GENERATOR SYSTEM}
본 발명의 실시예들은 스마트 RX가스 제너레이터 시스템에 관한 것이다.
고급 열처리 제품은 H2, CO 분위기에서 소둔, 소결, 브레이징, 침탄 등의 무산화 분위기 열처리를 수행한다.
이와 같은 무산화 분위기 조성을 위한 분위기 가스는 저공기비, 즉 연료 과잉(Fuel rich) 상태에서 연소를 통해 생성되어 열처리로 내에 주입될 수 있다.
소둔, 소결, 브레이징, 침탄 등과 같은 열처리에 사용되는 분위기 가스로서 변성가스가 주로 사용되는데, 이를 Rx가스라 한다.
Rx가스는 원료가스와 적당량의 공기를 가해서 고온으로 유지되는 촉매 반응기에서 변성된 것으로, 소둔, 소결, 브레이징, 침탄 등에 다양하게 이용되고 있다.
그리고 원료가스와 공기를 혼합한 상태에서 촉매에 통과시켜 Rx가스를 발생키는 장치를 Rx가스 제너레이터 시스템이라 한다.
본 발명과 관련된 종래의 선행기술로서, 대한민국 등록특허공보 제10-1701328호(이하, 선행문헌)가 있으며, 상기 선행문헌에는 Rx 가스 발생기 내장형 무산화 열처리 설비에 관한 기술이 개시되어 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1701328호
본 발명의 목적은, 원료가스 및 공기의 정밀한 컨트롤이 가능하고, 에너지 사용을 줄일 수 있으며, 항시 촉매 상태를 체크하여 보다 스마트하게 운용 가능한 스마트 RX가스 제너레이터 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따르는 스마트 RX가스 제너레이터 시스템은, 메인 가스 공급라인으로 메인 가스를 공급하는 메인 가스 공급부; 메인 에어 공급라인으로 메인 에어를 공급하는 메인 에어 공급부; 상기 메인 가스 공급라인을 따라 유입된 메인 가스와, 상기 메인 에어 공급라인을 따라 유입된 메인 에어를 믹스하는 벤츄리 믹서; 상기 벤츄리 믹서에서 믹스된 가스를 촉매와 반응시켜 RX가스를 발생시키는 촉매반응부; 상기 메인 가스 공급라인에 구비되는 메인 가스 차압트랜스미터; 상기 메인 에어 공급라인에 구비되는 메인 에어 차압트랜스미터; 상기 벤츄리 믹서로 유입되는 메인 가스의 유동을 제어하는 비례제어밸브; 및 상기 메인 가스 차압트랜스미터와 상기 메인 에어 차압트랜스미터 각각의 측정 결과를 기초로 상기 비례제어밸브의 동작을 컨트롤하는 메인 컨트롤부;를 포함한다.
본 발명의 일 실시예로서, 상기 메인 가스 공급부는, 상기 메인 가스 공급라인에 구비되며 메인 가스의 압력 및 유량을 조절하는 메인 가스 레귤레이터; 상기 메인 가스 레귤레이터의 후단에 위치하며 메인 가스를 개폐 조절하는 메인 가스 솔레노이드밸브; 상기 메인 가스 솔레노이드밸브의 후단에 위치하며 메인 가스의 유량을 검출하는 메인 가스 플로우미터; 및 상기 메인 가스 플로우미터와 상기 벤츄리 믹서 사이에 위치하며 메인 가스의 압력 및 유량 밸런스를 조절하는 밸런싱 레귤레이터;를 포함하고, 상기 메인 가스 차압트랜스미터는, 상기 메인 가스 솔레노이드밸브의 후단과 상기 메인 가스 플로우미터 전단 사이에 위치하며, 상기 비례제어밸브는, 상기 밸런싱 레귤레이터의 후단과 상기 벤츄리 믹서의 전단 사이에 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예로서, 상기 메인 에어 공급부는, 상기 메인 에어 공급라인에 설치되는 메인 에어 필터; 및 상기 메인 에어 필터의 후단에 위치하며 메인 에어의 유량을 검출하는 메인 에어 플로우미터;를 포함하고, 상기 메인 에어 차압트랜스미터는, 상기 메인 에어 필터의 후단과 상기 메인 에어 플로우미터의 전단 사이에 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예로서, 상기 촉매반응부는, 상기 벤츄리 믹서의 후단에 위치하며, 상기 벤츄리 믹서에서 믹스된 가스를 유동시켜 공급하는 블로워; 상기 블로워에 의해 믹스된 가스를 통과시키며 촉매와 반응시켜 RX가스를 생성하는 리토트(Retort); 및 상기 리토트에서 생성된 RX가스를 퍼니스(Furnace)를 향한 라인 또는 번아웃 및 테스트 라인으로 선택 이동시키도록 개폐 조절되는 3웨이 밸브;를 포함하고, 상기 블로워의 후단과 상기 리토트의 전단 사이에 위치하는 파이어 체크밸브;를 더 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예로서, 상기 촉매반응부는, 일단부는 상기 블로워의 후단과 상기 파이어 체크 밸브의 전단 사이에 위치하고, 타단부는 상기 번아웃 및 테스트 라인까지 연결되는 번아웃 바이패스 라인; 및 상기 번아웃 바이패스 라인을 따라 바이패스 유동하는 믹스된 가스의 압력 및 유량을 조절하는 믹스드 가스 릴리프 레귤레이터;를 더 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예로서, 상기 촉매반응부는, 상기 리토트의 후단과 상기 번아웃 및 테스트 라인 사이를 바이패스 하여 연결되는 RX가스 벤트 레귤레이터; 및 상기 리토트의 후단과 상기 RX가스 벤트 레귤레이터의 전단 사이에 위치하며, 상기 RX가스 벤트 레귤레이터로 유동하는 RX가스를 개폐 조절하는 RX가스 벤트 레귤레이터 밸브;를 더 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예로서, 상기 리토트의 후단과 상기 3웨이 밸브의 전단 사이에 위치하며, 상기 리토트에서 생성된 RX가스의 압력을 측정하는 압력센서; 상기 압력센서로 유동하는 RX가스를 개폐 조절하는 압력센서 밸브; 상기 블로워의 동작을 조절하는 인버터; 및 상기 압력센서의 측정 결과를 기초로 상기 인버터를 컨트롤하는 인버터 컨트롤부;를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예로서, 상기 리토트에서 생성된 RX가스의 CO2를 분석하는 CO2 분석부;를 더 포함하고, 상기 CO2 분석부는, 상기 리토트의 후단에서 분기되며 상기 리토트에서 생성된 RX가스를 샘플링 하도록 추출하는 RX가스 샘플링라인; 및 상기 RX가스 샘플링라인에 연결되며, CO2를 분석하는 CO2 애널라이져;를 포함한다.
본 발명의 일 실시예로서, 상기 CO2 애널라이져의 분석 결과를 기초로 상기 리토트에 포함된 촉매의 상태를 실시간으로 체크하는 촉매상태체크부;를 포함한다.
본 발명의 일 실시예로서, 상기 블로워의 전단으로 설정된 마이크로 가스 및 마이크로 에어 각각을 공급하는 마이크로 가스 에어 공급부;를 포함하고, 상기 마이크로 가스 에어 공급부는, 상기 메인 가스 공급라인에서 분기되되, 일단부는 상기 메인 가스 공급라인에 연결되고, 타단부는 상기 벤츄리 믹서의 후단과 상기 블로워의 전단 사이로 연결되며, 마이크로 가스를 개별 공급하는 마이크로 가스 공급라인; 상기 마이크로 가스 공급라인에 구비되며, 마이크로 가스의 유량을 검출하는 마이크로 가스 플로우미터; 상기 마이크로 가스 플로우미터의 후단에 위치하며, 마이크로 가스의 공급을 개폐 조절하는 마이크로 가스 조절밸브; 일단부에 마이크로 에어 필터가 구비되고, 타단부는 상기 마이크로 가스 공급라인의 타단부 후단과 상기 블로워의 전단 사이로 연결되며, 마이크로 에어를 개별 공급받는 마이크로 에어 공급라인; 상기 마이크로 에어 공급라인에 구비되며, 마이크로 에어의 유량을 검출하는 마이크로 에어 플로우미터; 상기 마이크로 에어 플로우미터의 후단에 위치하며, 마이크로 에어의 공급을 개폐 조절하는 마이크로 에어 조절밸브; 및 상기 마이크로 가스 조절밸브 및 상기 마이크로 에어 조절밸브를 개폐시키도록 구동하는 컨트롤모터;를 포함하며, 상기 CO2 분석부는, 상기 CO2 애널라이져의 CO2를 분석 결과를 기초로 상기 컨트롤모터의 구동을 컨트롤하는 CO2 컨트롤부;를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 원료가스 및 공기의 정밀한 컨트롤이 가능하고, 에너지 사용을 줄일 수 있으며, 촉매 상태를 체크하여 보다 스마트하게 운용 가능한 장점이 있다. Rx가스는 원료가스와 적당량의 공기를 가해서 고온으로 유지되는 촉매 반응기에서 변성된 것으로, 소둔, 소결, 브레이징, 침탄 열처리 등에 다양하게 이용되고 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 가스 및 에어의 유량 조절이 가능한 장점이 있다. 예컨대, 가스/에어 순간 유량 측정, 가스/에어 비율 자동 연산, 가스/에어 실시간 조정이 가능한 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 정밀한 CO2 관리 및 신속 안정화의 장점이 있다. 예컨대, 에어/가스 비율을 1~3단계로 순차적 정밀제어 가능하며, 순간적인 가스성분 변화에 대응하여 적정 CO2 제어가 가능하여 보다 신속하게 CO2 안정화가 가능한 장점이 있다. 다시 말해, 기존 대비 CO2 안정화에 소요되는 시간이 대폭 단축되는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 사용량에 따른 적정한 생산량 제어가 가능한 장점이 있다. 사용량에 따라서 인버터 제어로 블로워(Blower)에서 공급량을 자동 조정하여 과잉 생산에 따른 가스 및 전기 사용량을 절감할 수 있다. 또한, 본 실시예에 따르면 강제 배기량을 최대한 억제할 수 있는데, 기존 대비 1/3 정도를 절약할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 촉매 반응부의 수명연장이 가능하며, 전체 시스템의 유지비용을 대폭 절감할 수 있는 장점이 있다. 예컨대, CO2 가스를 안정적으로 관리함으로써, 중요부품(즉, NI 촉매) 산화 및 Shooting 억제로 고가의 NI 촉매의 수명을 연장시키고 유지비용을 줄일 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 의하면, 가스/에어 간의 정밀한 공연비를 구현하고, 보다 정밀한 CO2 컨트롤이 가능하며, 가스 및 전기 에너지 사용을 줄일 수 있으며, 기존 대비 CO2 신속한 안정화가 가능하며, CO2량을 줄여 탄소배출을 억제하고 친환경 구현이 가능한 친환경 스마트 기술이라는 장점이 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 RX가스 제너레이터 시스템의 전체 구조를 간략히 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트 RX가스 제너레이터 시스템으로서, 촉매상태를 체크하는 기능을 갖는 스마트 RX가스 제너레이터 시스템의 전체 구조를 간략히 도시한 개념도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 또한, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 발명을 구현함에 있어서 설명의 편의를 위하여 구성요소를 세분화하여 설명할 수 있으나, 이들 구성요소가 하나의 장치 또는 모듈 내에 구현될 수도 있고, 혹은 하나의 구성요소가 다수의 장치 또는 모듈들에 나뉘어져서 구현될 수도 있다.
이하의 설명에서, RX가스는 원료가스와 적당량의 공기를 가해서 고온으로 유지되는 촉매 반응기에서 변성된 것으로, 소둔, 소결, 브레이징, 침탄 열처리 등에 다양하게 이용되고 있다. 그리고 원료가스와 공기를 혼합한 상태에서 촉매에 통과시켜 RX가스를 발생키는 장치를 RX가스 제너레이터 시스템이라 한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 따르는 스마트 RX가스 제너레이터 시스템에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 RX가스 제너레이터 시스템의 전체 구조를 간략히 도시한 개념도이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트 RX가스 제너레이터 시스템으로서, 촉매상태를 체크하는 기능을 갖는 스마트 RX가스 제너레이터 시스템의 전체 구조를 간략히 도시한 개념도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 RX가스 제너레이터 시스템(1)은 메인 가스 공급부(100), 메인 에어 공급부(200), 벤츄리 믹서(300), RX가스를 발생시키는 촉매반응부(400), 메인 가스 차압트랜스미터(130), 메인 에어 차압트랜스미터(230), 비례제어밸브(170), 메인 컨트롤부(160)를 포함한다.
메인 가스 공급부(100)는 메인 가스 공급라인(110)을 이용하여 메인 가스를 공급하도록 구성된다. 여기서, 메인 가스는 메인 공급되는 원료 가스를 말한다. 메인 가스는 후술될 마이크로 가스와 구분하기 위해 사용한 용어이다.
메인 에어 공급부(200)는 메인 에어 공급라인(210)을 이용하여 메인 에어를 공급하도록 구성된다. 여기서, 메인 에어는 메인 공급되는 에어로서, 메인 가스와 혼합되는 공기를 말한다. 메인 에어는 후술할 마이크로 에어와 구분하기 위해 사용한 용어이다.
벤츄리 믹서(300)는 상기 메인 가스 공급라인(110)을 따라 유입된 메인 가스와, 상기 메인 에어 공급라인(210)을 따라 유입된 메인 에어를 믹스, 즉 혼합할 수 있다.
촉매반응부(400)는 상기 벤츄리 믹서(300)에서 믹스된 가스를 촉매와 반응시켜 RX가스를 발생시킬 수 있다.
메인 가스 차압트랜스미터(130)는 상기 메인 가스 공급라인(110)에 구비될 수 있으며, 메인 가스의 압력을 검출할 수 있다.
메인 에어 차압트랜스미터(230)는 상기 메인 에어 공급라인(210)에 구비될 수 있으며, 메인 에어의 압력을 검출할 수 있다.
비례제어밸브(170)는 상기 벤츄리 믹서(300)로 유입되는 메인 에어의 유동을 조절하는 컨트롤 밸브를 말한다.
메인 컨트롤부(160)는 상기 메인 가스 차압트랜스미터(130)와 상기 메인 에어 차압트랜스미터(230) 각각의 측정 결과를 기초로 상기 비례제어밸브(170)의 동작을 컨트롤 하도록 구성될 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따르는 스마트 RX가스 제너레이터 시스템에 포함되는 세부 구성에 관하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예로서, 메인 가스 공급부(100)는, 메인 가스 공급라인(110), 메인 가스 레귤레이터(120), 메인 가스 솔레노이드밸브(121), 메인 가스 차압트랜스미터(130), 메인 가스 플로우미터(140), 밸런싱 레귤레이터(150)를 포함한다.
메인 가스 공급라인(110)은 촉매반응부(400)에 투입될 믹스드 가스 중에서 메인 에어와 믹스되는 메인 가스를 공급하는 공급라인을 말한다.
메인 가스 레귤레이터(120)는 상기 메인 가스 공급라인(110)에 구비되며 메인 가스의 압력 및 유량을 조절하는 레귤레이터 장치이다.
메인 가스 솔레노이드밸브(121)는 상기 메인 가스 레귤레이터(120)의 후단에 위치할 수 있는데, 메인 가스 레귤레이터(120)를 거쳐 압력 및 유량이 조절된 메인 가스의 유동을 개폐 조절할 수 있다.
메인 가스 차압트랜스미터(130)는 상기 메인 가스 공급라인(110)에 구비될 수 있는데, 메인 가스의 압력을 검출하는 센서 장치이다.
바람직하게는, 메인 가스 차압트랜스미터(130)는 상기 메인 가스 솔레노이드밸브(121)의 후단과 상기 메인 가스 플로우미터(140) 전단 사이에 위치하는 것이 좋다. 이에 따라, 메인 가스의 압력을 정밀하게 측정할 수 있다.
메인 가스 플로우미터(140)는 상기 메인 가스 솔레노이드밸브(121)의 후단에 위치할 수 있으며, 메인 가스의 유량을 검출할 수 있다.
밸런싱 레귤레이터(150)는 상기 메인 가스 플로우미터(140)와 상기 벤츄리 믹서(1300) 사이에 위치할 수 있는데, 메인 가스의 압력 및 유량 밸런스를 조절하는 레귤레이터 장치를 말한다. 밸런싱 레귤레이터(150)는 메인 에어 공급라인(210)을 유동하는 메인 에어에 대응하여 메인 가스의 압력 및 유량 밸런스를 조절할 수 있다.
한편, 비례제어밸브(170)는 상기 밸런싱 레귤레이터(150)의 후단과 상기 벤츄리 믹서(300)의 전단 사이에 위치할 수 있는데, 상기 벤츄리 믹서(300)로 향한 메인 가스의 공급을 최종적으로 컨트롤한다.
본 발명의 일 실시예로서, 메인 에어 공급부(200)는 메인 에어 공급라인(210), 메인 에어 필터(220), 메인 에어 차압트랜스미터(230), 메인 에어 플로우미터(240)을 포함한다.
메인 에어 공급라인(210)은 촉매반응부(400)에 투입될 믹스드 가스 중에서 메인 가스와 믹스될 메인 에어를 공급하는 공급라인을 말한다.
메인 에어 필터(220)는 메인 에어 공급라인(210)의 입구 측에 설치될 수 있으며, 에어를 필터링 할 수 있다
메인 에어 차압트랜스미터(230)는 메인 에어 공급라인(210)에 구비될 수 있는데, 메인 에어의 압력을 검출하는 센서 장치이다.
바람직하게는, 메인 에어 차압트랜스미터(230)는 메인 에어 필터(220)의 후단과 후술할 메인 에어 플로우미터(240)의 전단 사이에 위치하는 것이 좋다. 이에 따라, 메인 에어의 압력을 정밀하게 측정할 수 있다.
메인 에어 플로우미터(240)는 상기 메인 에어 필터(220)의 후단에 위치하며 메인 에어의 유량을 검출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예로서, 촉매반응부(Retort & Cooler)(400)는 블로워(420), 리토트(Retort)(410), 및 3웨이 밸브(440)를 포함한다.
블로워(420)는 상기 벤츄리 믹서(300)의 후단에 위치하며, 상기 벤츄리 믹서(300)에서 믹스된 가스를 유동시켜 공급할 수 있다. 예를 들어, 블로워(420)는 링 블로워(Ring Blower)를 이용할 수 있다.
리토트(Retort)(410)는 상기 블로워(420)에 의해 공급된 믹스된 가스(즉, 메인 가스 및 메인 에어가 믹스된 가스)를 통과시키며 촉매와 반응시켜 RX가스를 생성하도록 구성될 수 있다.
3웨이 밸브(440)는 상기 리토트(410)에서 생성된 RX가스를 퍼니스(Furnace)(500)를 향한 라인 또는 번아웃 및 테스트 라인으로 선택 이동시키도록 개폐 조절될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예로서, 촉매반응부(400)에는 파이어 체크밸브(430)가 더 포함될 수 있다.
파이어 체크밸브(430)는 상기 블로워(420)의 후단과 상기 리토트(410)의 전단 사이에 위치하며, 화재 등의 비상 시 믹스드 가스의 유동을 차단하도록 개폐 동작될 수 있다. 이로써, 시스템의 비상 시 안전 확보에 유리한 장점이 있다.
본 발명의 일 실시예로서, 촉매반응부(400)는 번아웃 바이패스 라인(491)과 믹스드 가스 릴리프 레귤레이터(492)를 더 포함할 수 있다.
번아웃 바이패스 라인(491)은 블로워(420)에 의해 송풍된 믹스드 가스 중 일부를 필요한 경우 번아웃 및 테스트 라인으로 바이패스 시킬 수 있는 라인을 말한다.
예를 들면, 번아웃 바이패스 라인(491)은, 일단부는 상기 블로워(420)의 후단과 상기 파이어 체크 밸브(430)의 전단 사이에 위치하고, 타단부는 상기 번아웃 및 테스트 라인까지 연결될 수 있다.
믹스드 가스 릴리프 레귤레이터(492)는 상기 번아웃 바이패스 라인(491)을 따라 바이패스 되는 믹스된 가스의 압력 및 유량을 조절하는 레귤레이터 장치를 말한다.
또한, 본 발명의 일 실시예로서, 전술한 촉매반응부(400)는, RX가스 벤트 레귤레이터(450)와 RX가스 벤트 레귤레이터 밸브(451)를 더 포함할 수 있다.
RX가스 벤트 레귤레이터(450)는 상기 리토트(410)의 후단과 상기 번아웃 및 테스트 라인 사이를 바이패스 하여 연결될 수 있으며, 상기 리토트(410)에서 생성된 RX가스의 벤트(Vent)를 위해 압력과 유량을 조절하는 레귤레이터 장치이다.
RX가스 벤트 레귤레이터 밸브(451)는 상기 리토트(410)의 후단과 상기 RX가스 벤트 레귤레이터(450)의 전단 사이에 위치하며, 상기 RX가스 벤트 레귤레이터(450)로 유동하는 RX가스를 개폐 조절하는데 이용될 수 있다. 이로써, RX가스의 벤트 조절이 가능한 장점이 있다.
본 발명의 일 실시예로서, 촉매반응부(400)는, 압력센서(460), 압력센서 밸브(461), 인버터(480), 및 인버터 컨트롤부(470)를 더 포함할 수 있다 .
압력센서(460)는 상기 리토트(410)의 후단과 상기 3웨이 밸브(440)의 전단 사이에 위치하며, 상기 리토트(410)에서 생성된 RX가스의 압력을 측정할 수 있다
압력센서 밸브(461)는 상기 압력센서(460)로 유동하는 RX가스를 개폐 조절하는 밸브 장치를 말한다.
인버터(480)는 상기 블로워(420)에 내장된 구동모터의 동작을 제어하여, 블로워(420)의 송풍 정도를 조절할 수 있다.
인버터 컨트롤부(470)는 상기 압력센서(460)의 측정 결과를 기초로 상기 인버터(480)를 컨트롤하는 제어기를 말한다.
이와 같이, 본 발명은 리토트(410)의 후단과 3웨이 밸브(440)의 전단 사이에 위치하며, 리토트(410)에서 생성된 RX가스의 압력을 측정하는 압력센서(460)를 이용하여, 압력센서(460)의 측정 결과를 기초로 블로워(420)의 동작을 보다 정밀하게 제어할 수 있는 장점이 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예로서 스마트 RX가스 제너레이터 시스템(1)은 전술한 메인 가스 공급부(100), 메인 에어 공급부(200), 벤츄리 믹서(300), 촉매반응부(400)를 포함하여 구성되며, 이에 더하여 CO2 분석부(600) 및 마이크로 가스 에어 공급부(700)를 더 포함할 수 있다.
CO2 분석부(600)는 상기 리토트(410)에서 생성된 RX가스의 CO2를 분석할 수 있다.
구체적으로는, 본 발명의 일 실시예로서, CO2 분석부(600)는 RX가스 샘플링라인(610)와 CO2 애널라이져(620)를 포함한다.
RX가스 샘플링라인(610)는 상기 리토트(410)의 후단에서 분기되며 상기 리토트(410)에서 생성된 RX가스를 샘플링 하도록 RX가스의 일부를 추출하는 라인을 말한다.
CO2 애널라이져(620)는 상기 RX가스 샘플링라인(610)에 연결되며, RX가스 의 CO2를 분석하고, 기준치와 비교하여 판단할 수 있다.
이에 더하여, 본 발명의 다른 실시예로서, 스마트 RX가스 제너레이터 시스템(1)은 촉매의 상태를 실시간으로 체크할 수 있도록 구성될 수 있다(도 2 참조).
구체적으로는, 촉매상태체크부(800)는 상기 CO2 애널라이져(620)의 분석 결과를 기초로 상기 리토트(410)에 포함된 촉매의 상태를 실시간으로 체크함으로써, 촉매의 사용수명을 연장시킬 수 있는 장점이 있다. 만일, 촉매의 상태에 문제가 있을 경우 경고음 또는 경고 램프를 동작시켜 사용자에게 촉매의 문제를 통지할 수 있다.
마이크로 가스 에어 공급부(700)는 상기 블로워(420)로 믹스드 가스가 공급되는 과정 중에 필요할 경우 설정된 미세 량의 가스(이를, 마이크로 가스라 함)와 미세 량의 에어(이를, 마이크로 에어라 함)를 각각 공급할 수 있다.
구체적으로는, 본 발명의 일 실시예로서, 마이크로 가스 에어 공급부(700)는, 마이크로 가스 공급라인(710), 마이크로 가스 플로우미터(720), 마이크로 가스 조절밸브(730), 마이크로 에어 공급라인(740), 마이크로 에어 플로우미터(760), 마이크로 에어 조절밸브(770), 및 컨트롤모터(780)를 포함한다.
마이크로 가스 공급라인(710)은 상기 메인 가스 공급라인(110)에서 분기되되, 일단부는 상기 메인 가스 공급라인(110)에 연결되고, 타단부는 상기 벤츄리 믹서(300)의 후단과 상기 블로워(420)의 전단 사이로 연결될 수 있다.
마이크로 가스 플로우미터(720)는 상기 마이크로 가스 공급라인(710)에 구비되며, 마이크로 가스의 유량을 검출할 수 있다.
마이크로 가스 조절밸브(730)는 상기 마이크로 가스 플로우미터(720)의 후단에 위치하며, 마이크로 가스의 공급을 개폐 조절할 수 있다.
마이크로 에어 공급라인(740)은 일단부에 마이크로 에어 필터(750)가 구비되고, 타단부는 상기 마이크로 가스 공급라인(71)의 타단부 후단과 상기 블로워(420)의 전단 사이로 연결될 수 있다.
마이크로 에어 플로우미터(760)는 상기 마이크로 에어 공급라인(740)에 구비되며, 마이크로 에어의 유량을 검출할 수 있다.
마이크로 에어 조절밸브(770)는 상기 마이크로 에어 플로우미터(760)의 후단에 위치하며, 마이크로 에어의 공급을 개폐 조절할 수 있다.
컨트롤모터(780)는 상기 마이크로 가스 조절밸브(730) 및 상기 마이크로 에어 조절밸브를(770) 개폐시키도록 구동하는 모터이다.
본 발명의 일 실시예로서, 상기 CO2 분석부(600)는 CO2 컨트롤부(630)를 더 포함할 수 있다. CO2 컨트롤부(630)는 상기 CO2 애널라이져(620)의 CO2를 분석 결과를 기초로 상기 컨트롤모터(760)의 구동을 컨트롤하여 마이크로 가스 조절밸브(730) 및 마이크로 에어 조절밸브(760)의 개폐 동작을 조절할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 구성 및 작용에 따르면, 원료가스 및 공기의 정밀한 컨트롤이 가능하고, 에너지 사용을 줄일 수 있으며, 촉매 상태를 체크하여 보다 스마트하게 운용 가능한 장점이 있다. Rx가스는 원료가스와 적당량의 공기를 가해서 고온으로 유지되는 촉매 반응기에서 변성된 것으로, 소둔, 소결, 브레이징, 침탄 열처리 등에 다양하게 이용되고 있다. 그리고 원료가스와 공기를 혼합한 상태에서 촉매에 통과시켜 Rx가스를 발생키는 장치를 Rx가스 제너레이터 시스템이라 한다. 본 발명의 실시예에 의하면, 스마트 Rx가스 제너레이터 시스템을 제공하여, 원료가스 및 공기의 정밀한 컨트롤이 가능하고, 에너지 사용을 줄일 수 있으며, 촉매 상태를 체크하여 스마트한 운용이 가능한 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 가스 및 에어의 유량 조절이 가능한 장점이 있다. 예컨대, 가스/에어 순간 유량 측정, 가스/에어 비율 자동 연산, 가스/에어 실시간 조정이 가능한 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 정밀한 CO2 관리 및 신속 안정화의 장점이 있다. 예컨대, 에어/가스 비율을 1~3단계로 순차적 정밀제어 가능하며, 순간적인 가스성분 변화에 대응하여 적정 CO2 제어가 가능하여 보다 신속하게 CO2 안정화가 가능한 장점이 있다. 다시 말해, 기존 대비 CO2 안정화에 소요되는 시간이 대폭 단축되는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 사용량에 따른 적정한 생산량 제어가 가능한 장점이 있다. 사용량에 따라서 인버터 제어로 블로워(Blower)에서 공급량을 자동 조정하여 과잉 생산에 따른 가스 및 전기 사용량을 절감할 수 있다. 또한, 본 실시예에 따르면 강제 배기량을 최대한 억제할 수 있는데, 기존 대비 1/3 정도를 절약할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 촉매 반응부의 수명연장이 가능하며, 전체 시스템의 유지비용을 대폭 절감할 수 있는 장점이 있다. 예컨대, CO2 가스를 안정적으로 관리함으로써, 중요부품(즉, NI 촉매) 산화 및 Shooting 억제로 고가의 NI 촉매의 수명을 연장시키고 유지비용을 줄일 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 의하면, 가스/에어 간의 정밀한 공연비를 구현하고, 보다 정밀한 CO2 컨트롤이 가능하며, 가스 및 전기 에너지 사용을 줄일 수 있으며, 기존 대비 CO2 신속한 안정화가 가능하며, CO2량을 줄여 탄소배출을 억제하고 친환경 구현이 가능한 친환경 스마트 기술이라는 장점이 있다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.
1: 스마트 RX가스 제너레이터 시스템
100: 메인 가스 공급부
110: 메인 가스 공급라인
120: 메인 가스 레귤레이터
121: 메인 가스 솔레노이드밸브
130: 메인 가스 차압트랜스미터
140: 메인 가스 플로우미터
150: 밸런싱 레귤레이터
160: 메인 컨트롤부
170: 비례제어밸브
200: 메인 에어 공급부
210: 메인 에어 공급라인
220: 메인 에어 필터
230: 메인 에어 차압트랜스미터
240: 메인 에어 플로우미터
300: 벤츄리 믹서
400: 촉매반응부
410: 리토트(Retort)
420: 블로워
430: 파이어 체크밸브
440: 3웨이 밸브
450: RX가스 벤트 레귤레이터
451: RX가스 벤트 레귤레이터 밸브
460: 압력센서
461: 압력센서 밸브
470: 인버터 컨트롤부
480: 인버터
491: 번아웃 바이패스 라인
492: 믹스드 가스 릴리프 레귤레이터
500: 퍼니스(Furnace)
600: CO2 분석부
610: RX가스 샘플링라인
620: CO2 애널라이져
630: CO2 컨트롤부
700: 마이크로 가스 에어 공급부
710: 마이크로 가스 공급라인
720: 마이크로 가스 플로우미터
730: 마이크로 가스 조절밸브
740: 마이크로 에어 공급라인
750: 마이크로 에어 필터
760: 마이크로 에어 플로우미터
770: 마이크로 에어 조절밸브
780: 컨트롤모터
800: 촉매상태체크부

Claims (10)

  1. 메인 가스 공급라인으로 메인 가스를 공급하는 메인 가스 공급부; 메인 에어 공급라인으로 메인 에어를 공급하는 메인 에어 공급부; 상기 메인 가스 공급라인을 따라 유입된 메인 가스와, 상기 메인 에어 공급라인을 따라 유입된 메인 에어를 믹스하는 벤츄리 믹서; 상기 벤츄리 믹서에서 믹스된 가스를 촉매와 반응시켜 RX가스를 발생시키는 촉매반응부; 상기 메인 가스 공급라인에 구비되는 메인 가스 차압트랜스미터; 상기 메인 에어 공급라인에 구비되는 메인 에어 차압트랜스미터; 상기 벤츄리 믹서로 유입되는 메인 가스의 유동을 제어하는 비례제어밸브; 및 상기 메인 가스 차압트랜스미터와 상기 메인 에어 차압트랜스미터 각각의 측정 결과를 기초로 상기 비례제어밸브의 동작을 컨트롤하는 메인 컨트롤부;를 포함하고,
    상기 촉매반응부는, 상기 벤츄리 믹서의 후단에 위치하며, 상기 벤츄리 믹서에서 믹스된 가스를 유동시켜 공급하는 블로워; 상기 블로워에 의해 믹스된 가스를 통과시키며 촉매와 반응시켜 RX가스를 생성하는 리토트(Retort); 및 상기 리토트에서 생성된 RX가스를 퍼니스(Furnace)를 향한 라인 또는 번아웃 및 테스트 라인으로 선택 이동시키도록 개폐 조절되는 3웨이 밸브;를 포함하고, 상기 블로워의 후단과 상기 리토트의 전단 사이에 위치하는 파이어 체크밸브;를 더 포함하며,
    상기 리토트에서 생성된 RX가스의 CO2를 분석하는 CO2 분석부;를 더 포함하고,
    상기 CO2 분석부는, 상기 리토트의 후단에서 분기되며 상기 리토트에서 생성된 RX가스를 샘플링 하도록 추출하는 RX가스 샘플링라인; 및 상기 RX가스 샘플링라인에 연결되며, CO2를 분석하는 CO2 애널라이져;를 포함하는 스마트 RX가스 제너레이터 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메인 가스 공급부는,
    상기 메인 가스 공급라인에 구비되며 메인 가스의 압력 및 유량을 조절하는 메인 가스 레귤레이터;
    상기 메인 가스 레귤레이터의 후단에 위치하며 메인 가스를 개폐 조절하는 메인 가스 솔레노이드밸브;
    상기 메인 가스 솔레노이드밸브의 후단에 위치하며 메인 가스의 유량을 검출하는 메인 가스 플로우미터; 및
    상기 메인 가스 플로우미터와 상기 벤츄리 믹서 사이에 위치하며 메인 가스의 압력 및 유량 밸런스를 조절하는 밸런싱 레귤레이터;를 포함하고,
    상기 메인 가스 차압트랜스미터는, 상기 메인 가스 솔레노이드밸브의 후단과 상기 메인 가스 플로우미터 전단 사이에 위치하며,
    상기 비례제어밸브는, 상기 밸런싱 레귤레이터의 후단과 상기 벤츄리 믹서의 전단 사이에 위치하는,
    스마트 RX가스 제너레이터 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 메인 에어 공급부는,
    상기 메인 에어 공급라인에 설치되는 메인 에어 필터; 및
    상기 메인 에어 필터의 후단에 위치하며 메인 에어의 유량을 검출하는 메인 에어 플로우미터;를 포함하고,
    상기 메인 에어 차압트랜스미터는, 상기 메인 에어 필터의 후단과 상기 메인 에어 플로우미터의 전단 사이에 위치하는,
    스마트 RX가스 제너레이터 시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    일단부는 상기 블로워의 후단과 상기 파이어 체크 밸브의 전단 사이에 위치하고, 타단부는 상기 번아웃 및 테스트 라인까지 연결되는 번아웃 바이패스 라인; 및
    상기 번아웃 바이패스 라인을 따라 바이패스 유동하는 믹스된 가스의 압력 및 유량을 조절하는 믹스드 가스 릴리프 레귤레이터;
    를 더 포함하는 스마트 RX가스 제너레이터 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 리토트의 후단과 상기 번아웃 및 테스트 라인 사이를 바이패스 하여 연결되는 RX가스 벤트 레귤레이터; 및
    상기 리토트의 후단과 상기 RX가스 벤트 레귤레이터의 전단 사이에 위치하며, 상기 RX가스 벤트 레귤레이터로 유동하는 RX가스를 개폐 조절하는 RX가스 벤트 레귤레이터 밸브;
    를 더 포함하는 스마트 RX가스 제너레이터 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 리토트의 후단과 상기 3웨이 밸브의 전단 사이에 위치하며, 상기 리토트에서 생성된 RX가스의 압력을 측정하는 압력센서;
    상기 압력센서로 유동하는 RX가스를 개폐 조절하는 압력센서 밸브;
    상기 블로워의 동작을 조절하는 인버터; 및
    상기 압력센서의 측정 결과를 기초로 상기 인버터를 컨트롤하는 인버터 컨트롤부;
    를 더 포함하는 스마트 RX가스 제너레이터 시스템.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 CO2 애널라이져의 분석 결과를 기초로 상기 리토트에 포함된 촉매의 상태를 실시간으로 체크하는 촉매상태체크부;
    를 포함하는 스마트 RX가스 제너레이터 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 블로워의 전단으로 설정된 마이크로 가스 및 마이크로 에어 각각을 공급하는 마이크로 가스 에어 공급부;
    를 포함하고 스마트 RX가스 제너레이터 시스템.
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