KR200246841Y1

KR200246841Y1 - 흡착제의 가스 흡탈착특성 측정장치

Info

Publication number: KR200246841Y1
Application number: KR2020010017274U
Authority: KR
Inventors: 이명식
Original assignee: 이명식
Priority date: 2001-06-11
Filing date: 2001-06-11
Publication date: 2001-10-17

Abstract

본 고안은 각종 가스에 대한 여러 가지 종류의 흡착제의 흡착이나 탈착 특성을 측정하는 흡착제의 가스 흡탈착특성 측정장치에 관한 것으로서, 특히 가스유입라인과 중간라인 및 가스배출라인을 구비하고 상기 다수의 라인 상에 자동제어되는 자동밸브를 설치하고, 흡착제 시료를 넣고 흡탈착반응을 시키기 위한 저장조에 가열장치와 냉각장치를 구비하며, 조명장치를 이용하여 라인상의 미세온도조절을 가능하게 하여 정밀한 측정이 가능한 흡착제의 가스 흡탈착특성 측정장치에 관한 것이다.

Description

흡착제의 가스 흡탈착특성 측정장치{A measuring installation for gas absorbing-discharging characteristics of a gas absorbing alloy}

흡착제의 여러 가지 기체에 대한 흡착량을 측정하는 방법으로는 흡착시 압력, 온도, 부피 등을 측정하여 흡착량을 구하는 부피법과, 흡착제의 가스흡착 전후 무게의 변화를 정밀한 저울로 측정하는 중량법, 흡착제를 충진한 반응기에 어떤 농도의 혼합가스를 통과시킨 후 출구에서의 농도변화를 측정하여 파괴곡선을 적분함에 의해 흡착량을 구하는 유동칼럼법 등이 있다.

이러한 세가지 방법은 각각의 장단점이 있으며, 특히 중량법에 의한 방법이 간편하게 많이 이용되고 있다.

그러나 중량법은 정밀한 전자저울이 필요하므로 고가이고, 흡착가스의 공급시에 가스의 유동으로 인해 흡착초기의 노이즈가 큰 문제로 남아 있으며, 측정시에도 저울의 노이즈 문제를 해결하지 않으면 정확한 데이터를 얻기가 곤란하다.

또한 유한칼럼법은 많은 양의 흡착제가 필요하고 흡착량을 구하는데는 원료가스의 소모가 많다.

이러한 반면, 부피법은 소량의 흡착제와 원료가스만으로 신뢰성 있는 가스흡착 및 탈착에 관한 특성치를 얻을 수 있다.

부피법의 단점으로는 반응조와 가스공급조의 온도를 일정하게 유지시켜야 하고, 정확한 부피 및 압력의 측정이 이루어져야 신뢰성 있는 데이터를 얻을 수 있다.

그동안 실험실에서 제작하여 사용되는 부피법 측정장치는 흡착가스의 공급 및 방출에 있어서 밸브를 수동식으로 작동시킴에 따라서 원하는 흡착 및 탈착압력으로 제어하기가 곤란하였고, 각 반응조를 미세온도로 유지시키기 위한 자동화된 시스템을 사용하지 않았다.

따라서 일일이 수동으로 밸브를 조작하게 됨에 따라 측정에 오차가 많고 측정에 시간이 많이 소요되며, 또한 각 반응조의 미세온도를 정확하게 조절 또는 유지시킬 수 없어 측정값의 신뢰도가 떨어진다는 단점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 부피법에 사용되는 흡착제의 가스 흡탈착특성 측정장치가 갖고있는 문제점을 해결하기 위해서 안출한 것으로서, 각종 흡착제의 가스 흡착 및 탈착특성의 측정에 중요한 요소로 작용되는 흡착가스의 흡착압력 및 흡착온도와 흡착시간의 제어방식을 자동화하여 흡착제의 가스흡착 및 탈착 특성의측정을 보다 간편하고 신속하게 하며, 신뢰성 높은 데이터를 얻을 수 있는 흡착제의 가스 흡탈착특성 자동측정장치의 제공을 그 목적으로 한다.

본 고안의 다른 목적은 가스의 공급과 방출압력, 반응조의 일정 온도 유지, 반응유지시간의 미세제어가 가능한 흡착제의 가스 흡탈착특성 자동측정장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적은 콘트롤러를 이용하여 자동으로 각 라인상의 밸브를 단속할 수 있도록 구성하고, 반응조에는 냉각장치와 가열장치를 구비하여 일정한 온도를 유지할 수 있도록 하며, 또한 각 라인과 흡착가스 저장용기의 온도조절을 위해서 조명장치를 설치한 본 고안의 구성에 의해서 달성될 수 있는 바, 첨부된 도면을 참조로 하여 이하에 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안의 개략 구성도

도 2는 본 고안에 따라 측정한 측정치의 일 예로서, 시간에 따른 흡착제 시료의 가스흡착량 측정 결과 그래프

도 3은 본 고안에 따라 측정한 측정치의 일 예로서, 흡착용 시료의 수소흡착 및 탈착량(압력-조성비-온도) 측정 결과 그래프

〈 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 〉

1: 흡착가스 유입라인 2: 중간라인

3: 가스배출라인 4: 반응조용 분지라인

5: 공압라인 6: 반응조

7: 메탈 포러스필터 8: 흡착가스 저장용기

9: 압력센서 10,11: 온도센서

21,22,23,24: 자동밸브 31,32,33,34: 솔레노이드밸브

40: 콘트롤러

도1은 본 고안의 전체 구성을 보여주는 도면이다.

상기 도면에서 보는 바와 같이 본 고안은 가스유입라인(1)과, 상기 가스유입라인에 연장되는 중간라인(2)과, 상기 중간라인에 연장되는 가스배출라인(3)과, 상기 중간라인에서 분지 되는 반응조용 분지라인(4)과, 상기 반응조용 분지라인의 끝에 설치되며 흡착제 시료가 투입되는 반응조(6)와, 상기 중간라인에서 분지 되어 설치되는 흡착가스 저장용기(8)와, 상기 각 라인 상에 설치되는 다수의 밸브를 포함하여 구성된다.

상기 저장용기(8)는 상기 중간라인과 항상 통개된 상태를 유지하도록 개방되어 있으며, 일종의 완충역할을 수행하게 된다.

상기 다수의 밸브는 가스유입라인(1)에 차례로 설치되는 수동밸브(25) 및 자동밸브1(21)과, 상기 중간라인(2)에 설치되되 상기 반응조용 분지라인(4)과 흡착가스 저장용기(8) 사이에 설치되는 자동밸브3(23)과, 상기 가스배출라인(3) 상에 설치되는 자동밸브4(24)와, 상기 반응조용 분지라인(4)에 설치되는 자동밸브2(22)로 구성된다.

상기 자동밸브들(21,22,23,24)은 공압밸브로 구성하는 것이 바람직하며, 상기 자동밸브들을 작동시키기 위한 다수의 솔레노이드밸브(31,32,33,34)가 공압라인(5) 상에 설치되며, 상기 솔레노이드밸브를 작동시키기 위한 다수의 릴레이(R1,R2,R3,R4)가 설치된다.

상기 다수의 릴레이(R1,R2,R3,R4)는 콘트롤러(40)에 연결되어 상기 컴퓨터에 의해 자동으로 제어되도록 한다.

상기 중간라인과 반응조에는 각각 온도센서(10,11)가 설치되며, 상기 반응조용 분지라인 상의 자동밸브2(22)와 반응조(6) 사이 구간에는 반응조 내에 투입된 흡착제 시료의 유출을 방지하기 위한 메탈 포러스필터(7)가 설치되며, 상기 중간라인에는 압력센서(9)가 설치된다.

상기 온도센서(10,11)와 압력센서(9)는 콘트롤러(40)와 연결되어 콘트롤러 센싱신호를 실시간으로 제공하게 된다.

상기 콘트롤러(40)의 전면에는 표시창을 형성하여 현재의 정보를 전면에 표시하도록 하여 사용자로 하여금 언제든지 필요한 정보의 수집이 가능하도록 하며, 각종 조건값을 입력할 수 있는 입력장치와 출력장치 및 마이크로 프로세서 등을 구비하는 것이 바람직하다.

상기 반응조(6)에는 가열장치와, 액체질소를 이용하는 냉각장치를 설치하여 반응조 내의 온도를 일정하게 유지하도록 하는 것이 바람직하다.

또한 상기 중간라인(2)과 흡착가스 저장용기(8)의 온도를 미세하게 조절하기 위한 조명장치(미도시)를 부가 설치하는 것도 가능하다.

상기 조명장치는 중간라인과 흡착가스 저장용기에 잘 조사될 수 있는 위치에 설치하여 상기 조명장치를 점등하여 그 복사열로 가열할 수 있다.

상기 조명장치는 할로겐 램프 등의 원적외선 방출 전등을 사용할 수 있다.

이와 같은 구성을 갖는 본 고안의 작동원리 및 운용방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 흡착가스 저장용기(8)와 반응조(6)의 부피를 미리 측정한다. 상기 흡착가스 저장용기의 부피는 자동밸브3이 열린 상태에서 자동밸브1(21)과 자동밸브4(24) 사이의 부피를 측정하면 된다. 상기 반응조의 부피는 자동밸브2(22)와 반응조(6) 내부까지의 부피를 측정한다. -------------1)

그 후, 흡착제 시료의 무게를 측정한 다음 반응조를 열고 흡착제 시료를 장입한다. --------------2)

다음으로 자동밸브2(22)와 자동밸브3(23) 및 자동밸브4(24)를 열고 가스배출라인에 연결된 진공펌프(미도시)를 가동시킨다.

이로 인하여 반응조 내부에 장입된 흡착제 시료에 함유되어 있던 기체(가스)가 제거되어 흡착제 시료는 완전 탈기된다. ---------------3)

상기와 같은 자동밸브들(21,22,23,24)의 개폐는 상기 자동밸브들과 공압라인(5)으로 연결된 솔레노이드 밸브(31,32,33,34)의 개폐에 의하여 수행되며, 상기 솔레노이드 밸브의 작동은 콘트롤러(40)에 연결되어 상기 콘트롤러에 의해 자동으로 동작 제어되는 릴레이(R1,R2,R3,R4)에 의해서 자동적으로 수행된다.

따라서 상기 자동밸브들은 콘트롤러(40)에 의해서 자동적으로 작동하게 되어 신속하고 정확하게 소정의 동작들이 수행되게 되는 것이다.

상기 흡착제 시료의 탈기과정에서, 필요에 따라서는 반응조에 설치된 전기가열장치를 가동시켜 반응조의 온도를 높여준다.

탈기가 완료되면 반응조를 측정온도로 유지시킨 후 압력센서(9)의 센싱값을 읽고 모든 밸브(21,22,23,24,25)를 잠근다. ----------------- 4)

자동밸브1(21)과 자동밸브3(23)을 열어서 흡착가스(원료가스)를 흡착가스 저장용기에 흘러 보낸 후 일정시간을 유지시키고 압력의 변화가 없을 때 압력을 읽는다. 이때 조명장치를 조절하여 일정온도로 유지하는 것도 바람직 할 것이다.-- 5)

자동밸브2(22)를 열어서 흡착제 시료와 흡착가스의 반응이 충분히 이루어지도록 반응시간을 유지시킨 후 압력을 읽는다. ------------------- 6)

자동밸브2(22)를 닫고 자동밸브1(21)을 열어 흡착가스를 다시 공급하고 일정시간 유지 후 압력을 읽는다. -------------------- 7)

상기 과정6)~과정7)을 반복 수행한다. -------------------- 8)

본 과정 중에서 탈기과정이나 흡착과정에서 반응조 내의 흡착제 시료는 메탈 포러스필터(7)에 의해 누수가 방지되어 그 양의 변화가 없어 정확한 측정에 기여하게 된다.

이러한 실험으로 부터 측정된 값은 계산식에 의하여 평형 흡착량을 구할 수 있으며, 압력-흡착가스량 관계의 그래프와, 도2에서와 같은 시간-흡착가스량 관계의 그래프와, 도3에서와 같은 압력-조성비율-온도 관계의 그래프로 나타낼 수 있다.

물론 본 고안에서는 이상과 같은 과정을 콘트롤러(40)에 의해서 자동적으로 제어하고 데이터를 입출력하게 되며, 실험 초기에 제어요소에 대한 정보만을 콘트롤러에 입력시키면 된다.

이상에서와 같이 본 고안은 기존의 중량법에 있어서의 고가의 장비부담 문제와 종래의 부피법에 의한 데이터의 신뢰성 문제를 개선하였으며, 자동제어를 통해 간편하고 신속하게 측정작업을 수행할 수 있게되며, 정밀도를 향상시켜 측정데이터의 신뢰성을 크게 높일 수 있게된다.

또한 본 고안은 반응조의 전기가열장치와 냉각장치를 통하여 반응조 내의 온도를 일정하게 유지시켜 측정값의 신뢰도를 더욱 높일 수 있다.

Claims

가스유입라인(1)과, 상기 가스유입라인에 연장되는 중간라인(2)과, 상기 중간라인에 연장되는 가스배출라인(3)과, 상기 중간라인에서 분지 되는 반응조용 분지라인(4)과, 상기 반응조용 분지라인의 끝에 설치되며 흡착제 시료가 투입되는 반응조(6)와, 상기 중간라인에서 분지 되어 설치되는 흡착가스 저장용기(8)와, 상기 각 라인 상에 설치되는 다수의 밸브를 포함하여 구성된 흡착제의 가스 흡탈착특성 자동측정장치.
제1항에 있어서;

상기 다수의 밸브는 가스유입라인(1)에 차례로 설치되는 수동밸브(25) 및 자동밸브1(21)과, 상기 중간라인(2)에 설치되되 상기 반응조용 분지라인(4)과 흡착가스 저장용기(8) 사이에 설치되는 자동밸브3(23)과, 상기 가스배출라인(3) 상에 설치되는 자동밸브4(24)와, 상기 반응조용 분지라인(4)에 설치되는 자동밸브2(22)로 구성되는 것을 특징으로 하는 흡착제의 가스 흡탈착특성 자동측정장치.
제2항에 있어서;

상기 자동밸브들(21,22,23,24)은 공압밸브이며, 상기 자동밸브들을 작동시키기 위한 다수의 솔레노이드밸브(31,32,33,34)가 공압라인(5) 상에 설치되며, 상기 솔레노이드밸브를 작동시키기 위한 다수의 릴레이(R1,R2,R3,R4)가 설치되며, 상기중간라인과 반응조에는 각각 온도센서(10,11)가 설치되며, 상기 반응조용 분지라인 상의 자동밸브2(22)와 반응조(6) 사이 구간에는 반응조 내에 투입된 흡착제 시료의 유출을 방지하기 위한 메탈 포러스필터(7)가 설치되며, 상기 중간라인에 압력센서(9)가 설치된 것을 특징으로 하는 흡착제의 가스 흡탈착특성 측정장치.
제3항에 있어서;

상기 다수의 릴레이(R1,R2,R3,R4)와 온도센서(10,11) 및 압력센서(9)를 자동제어하기 위하여 상기 다수의 릴레이와 온도센서 및 압력센서에 연결되는 컴퓨터(40)가 부가되어 설치된 것을 특징으로 하는 흡착제의 가스 흡탈착특성 측정장치.
제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서;

상기 반응조(6)에는 가열장치와, 액체질소를 이용하는 냉각장치가 설치된 것을 특징으로 하는 흡착제의 가스 흡탈착특성 측정장치.
제5항에 있어서;

중간라인(2)과 흡착가스 저장용기(8)의 온도를 미세하게 조절하기 위한 조명장치가 부가되어 설치된 것을 특징으로 하는 흡착제의 가스 흡탈착특성 측정장치.