KR20190036788A - Gas Concentration Precision Control System - Google Patents

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KR20190036788A
KR20190036788A KR1020170126105A KR20170126105A KR20190036788A KR 20190036788 A KR20190036788 A KR 20190036788A KR 1020170126105 A KR1020170126105 A KR 1020170126105A KR 20170126105 A KR20170126105 A KR 20170126105A KR 20190036788 A KR20190036788 A KR 20190036788A
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Abstract

The present invention relates to a precision control system of gas concentration, capable of automatically controlling the concentration corresponding to a property change of a membrane, which comprises: a compressor (10) for maintaining air pressure; a filter (20) for filtering moisture, dust, and oil in air; a heater (30) constantly maintaining the temperature of the air; a membrane (40) for separating the air through the heater (30) into first and second gases; a control valve (50) for controlling a flow rate of the first gas; and a storage tank (60) for storing the first gas in a specific concentration range.

Description

가스농도 정밀제어 시스템{Gas Concentration Precision Control System}[0001] Gas Concentration Precision Control System [

본 발명은 외부의 공기를 흡입한 후 압축하여 멤브레인에 공급하기 위한 압축공기를 생성하고, 멤브레인에 유입되는 공기압을 유지하는 컴프레셔(10); 상기 컴프레셔(10)를 통해 유입되는 공기 내 수분, 먼지, 유분을 여과하는 필터(20); 상기 필터(20)를 거쳐 나온 공기의 온도를 일정하게 유지하는 히터(30); 상기 히터(30)를 거쳐 나온 공기를 제1 가스와 제2 가스로 분리하는 멤브레인(40); 상기 멤브레인(40)에서 배출되는 상기 제1 가스의 유량을 조절하는 컨트롤밸브(50); 및 상기 컨트롤밸브(50)를 거친 특정 농도 범위의 제1 가스를 저장하는 저장탱크(60)를 포함하고, 상기 컴프레셔(10), 상기 필터(20), 상기 히터(30), 상기 멤브레인(40), 상기 컨트롤밸브(50), 및 상기 저장탱크(60)는 배관을 통해 서로 연결되어 있으며, 상기 컨트롤밸브(50)에 연결된 배관에는 유량계(80)와 가스농도 분석기(90)가 배치되며, 상기 유량계(80)는 측정한 측정 유량값(yf(t))을 상기 제1 비교기(C1)로 전달하고, 상기 제1 비교기(C1)는 사전에 입력된 기준 유량값(rf(t))에서 상기 측정 유량값(yf(t))을 뺀 값(ef(t))을 상기 제1 컨트롤러(71)로 전달하고, 상기 제2 가스는 상기 멤브레인(40)에서 분리되어 외부로 배출되며, 상기 가스농도 분석기(90)는 측정한 측정가스 농도값(yg(t))을 제2 비교기(C2)로 전달하며, 상기 제2 비교기(C2)는 사전에 입력된 기준가스 농도값(rg(t))에서 상기 측정가스 농도값(yg(t))을 뺀 값(eg(t))을 제2 컨트롤러(72)로 전달하며, 상기 제2 컨트롤러(72)는 내장된 산술식인 Math & Scale으로 스케일링함으로써 기준 유량값에 대한 오프셋(roffset(t))을 결정하여 상기 기준 유량값에 대한 오프셋(roffset(t))을 상기 제1 비교기(C1)로 전달하는 것을 특징으로 하는 가스농도 정밀제어 시스템에 관한 것이다.A compressor (10) generates compressed air for sucking external air and then compressing the compressed air to supply the compressed air to the membrane, and maintains the air pressure introduced into the membrane. A filter 20 for filtering moisture, dust, and oil in the air flowing through the compressor 10; A heater (30) for keeping the temperature of the air passing through the filter (20) constant; A membrane (40) for separating air from the heater (30) into a first gas and a second gas; A control valve (50) for regulating the flow rate of the first gas discharged from the membrane (40); And a storage tank 60 for storing a first gas of a specific concentration range through the control valve 50. The compressor 10, the filter 20, the heater 30, the membrane 40 The control valve 50 and the storage tank 60 are connected to each other through a pipe and a flow meter 80 and a gas concentration analyzer 90 are disposed in a pipe connected to the control valve 50, The flow meter 80 transmits the measured flow rate value y f (t) to the first comparator C1 and the first comparator C1 compares the reference flow rate value r f (t )) passes the value (e f (t)) obtained by subtracting the measured flow rate value (y f (t)) to the first controller 71, and the second gas from the outside are separated from the membrane (40) And the gas concentration analyzer 90 transmits the measured gas concentration value y g (t) to the second comparator C2, and the second comparator C2 compares the measured reference gas concentration value y g density To the second controller 72, a value e g (t) obtained by subtracting the measured gas concentration value y g (t) from the value r g (t) by scaling by means of the built-in arithmetic expression, math & scale to determine an offset (r offset (t)) with respect to a reference flow rate passing the offset (r offset (t)) with respect to the reference flow rate value by the first comparator (C1) To a gas concentration precise control system.

본 발명은 멤브레인을 이용한 가스 발생 장치에서 가스 농도를 정밀하게 제어하기 위해 발명된 가스농도 정밀제어 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a gas concentration precise control system for precisely controlling gas concentration in a gas generating apparatus using a membrane.

통상 멤브레인을 이용한 가스발생장치에서 특정농도를 제어하는 방법은 멤브레인의 특성에 따라 온도와 압력 그리고 유량을 조절하는 방식으로 보다 세부적으로 멤브레인에 주입되는 공기의 압력과 온도가 일정하게 유지되는 경우 멤브레인에서 토출되는 유량을 조절함으로써 원하는 농도의 가스를 얻을 수 있다.Typically, a method of controlling a specific concentration in a gas generating apparatus using a membrane is a method of controlling temperature, pressure, and flow rate according to characteristics of the membrane. More specifically, when the pressure and temperature of air injected into the membrane are maintained constant, By controlling the flow rate to be discharged, a gas of a desired concentration can be obtained.

Figure pat00001
Figure pat00001

<특정 제조사의 자사 모델별 멤브레인 특성><Membrane characteristics of each manufacturer's model>

예를 들어, 상기 특정 제조사의 모델별 멤브레인 특성 표 1에서 PA3020N1이라는 모델을 통해 97[%] 순도의 질소를 생성하기 위해서는 멤브레인에 유입되는 공기의 조건을 55[℃], 9[bar]로 유지할 경우, 6.2 [Nm3/h]의 유량으로 멤브레인에 주입했을 때 2.2[Nm3/h]의 97[%] 질소를 얻을 수 있다. 이와 같이, 특정 농도로 원하는 양의 가스를 얻고자 할 경우, 먼저 상기 표를 통해 원하는 농도에서의 토출 유량을 고려하여 멤브레인을 선정한 후 선정된 멤브레인의 특성에 맞는 유량을 제어하면 된다. For example, in order to produce 97 [%] purity nitrogen through the model PA3020N1 in Table 1 of membranes according to the model of the specific manufacturer, the condition of the air introduced into the membrane was maintained at 55 [° C] and 9 [bar] , Nitrogen of 97 [%] of 2.2 [Nm 3 / h] can be obtained when it is injected into the membrane at a flow rate of 6.2 [Nm 3 / h]. In order to obtain a desired amount of gas at a specific concentration, the membrane may be firstly selected in consideration of the discharge flow rate at a desired concentration through the above table, and then the flow rate may be controlled according to the characteristics of the selected membrane.

이와 관련하여, 도 1은 멤브레인을 이용한 가스발생시스템의 개요도이고, 도 2는 도 1의 가스발생시스템에 적용되는 종래기술의 일실시예에 따른 가스농도 제어 방법을 나타내는 도면이다.In this regard, FIG. 1 is a schematic diagram of a gas generating system using a membrane, and FIG. 2 is a diagram showing a gas concentration control method according to an embodiment of the prior art applied to the gas generating system of FIG.

도 1을 참조하면, 종래기술의 일실시예에 따른 가스농도 제어 시스템은, 컴프레셔(10), 필터(20), 히터(30), 멤브레인(40), 컨트롤밸브(50), 및 저장탱크(60)를 포함한다. Referring to FIG. 1, a gas concentration control system according to an embodiment of the prior art includes a compressor 10, a filter 20, a heater 30, a membrane 40, a control valve 50, 60).

상기 컴프레셔(10)는 외부의 공기를 흡입한 후 압축하여 멤브레인에 공급하기 위한 압축공기를 생성하고, 멤브레인에 유입되는 공기압을 유지한다. The compressor 10 sucks outside air, compresses the compressed air to generate compressed air for supplying the compressed air to the membrane, and maintains the air pressure flowing into the membrane.

상기 필터(20)는 컴프레셔(10)를 통해 유입되는 공기 내 수분, 먼지, 유분을 여과한다.The filter (20) filters moisture, dust, and oil in the air flowing through the compressor (10).

상기 히터(30)는 필터(20)를 거쳐 나온 공기의 온도를 일정하게 유지한다.The heater (30) keeps the temperature of the air passing through the filter (20) constant.

상기 멤브레인(40)은 히터(30)를 거쳐 나온 공기를 제1 가스와 제2 가스로 분리한다.The membrane (40) separates air from the heater (30) into a first gas and a second gas.

상기 컨트롤밸브(50)는 멤브레인(40)에서 배출되는 상기 제1 가스의 유량을 조절한다.The control valve (50) regulates the flow rate of the first gas discharged from the membrane (40).

상기 저장탱크(60)는 컨트롤밸브(50)를 거친 특정 농도 범위의 제1 가스를 저장한다.The storage tank 60 stores a first gas in a specific concentration range via the control valve 50. [

여기서, 상기 컴프레셔(10), 상기 필터(20), 상기 히터(30), 상기 멤브레인(40), 상기 컨트롤밸브(50), 및 상기 저장탱크(60)는 배관을 통해 서로 연결되어 있다.Here, the compressor 10, the filter 20, the heater 30, the membrane 40, the control valve 50, and the storage tank 60 are connected to each other through a pipe.

도 2를 참조하면, 상기 컨트롤밸브(50)에 연결된 배관에는 유량계(80)가 배치되어 있는데, 유량계(80)는 측정한 측정 유량값(yf(t))을 비교기(C)로 전달, 즉 피드백하고, 상기 비교기(C)는 사전에 입력된 기준 유량값(rf(t))에서 상기 측정 유량값(yf(t))을 뺀 값(ef(t))을 컨트롤러(70)로 전달한다. 2, a flow meter 80 is disposed in a pipe connected to the control valve 50. The flow meter 80 transmits the measured flow rate value y f (t) to the comparator C, And the comparator C compares the value e f (t) obtained by subtracting the measured flow rate value y f (t) from the previously inputted reference flow value r f (t) ).

상기 제2 가스는 상기 멤브레인(40)에서 분리되어 외부로 배출되며, 컨트롤러(70)가 컨트롤밸브(50)를 제어하여 배관을 흐르는 제1 가스의 유량을 조절함으로써 제1 가스의 순도 또는 농도의 조절을 이루려 하는 구성이다.The second gas is separated from the membrane 40 and discharged to the outside. The controller 70 controls the control valve 50 to control the flow rate of the first gas flowing through the pipe, To achieve control.

하지만, 수분이나 먼지로 인한 멤브레인(40)의 오염과 장시간 사용함으로써 발생하는 자연적인 노후화로 인해 멤브레인(40)의 특성이 변하게 되는 경우, 유입되는 유량만으로, 즉 측정한 측정 유량값(yf(t))만으로 단순 제어할 경우 원하는 농도를 얻지 못하게 된다.However, when the characteristics of the membrane 40 are changed due to contamination of the membrane 40 due to moisture or dust and natural aging caused by prolonged use of the membrane 40, the measured flow rate value y f ( t)), the desired concentration can not be obtained.

대한민국 등록특허 제10-0932202호(2009.12.08.).Korean Patent No. 10-0932202 (December, 2009).

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above problems of the prior art.

구체적으로, 본 발명의 목적은 기존의 방식에서 유입되는 유량만을 피드백 받아 원하는 농도를 제어하는 것과 달리, 가스 분석기를 통해 농도값을 피드백 받아 유입되는 기준 유량값을 보정해주는 방식을 사용함으로써 멤브레인의 특성변화에 대응하는 농도제어를 하고자 하는 것이다. Specifically, the object of the present invention is to provide an apparatus and a method for controlling a flow rate of a membrane by using a method of correcting a reference flow rate value fed back from a concentration value through a gas analyzer, The concentration control corresponding to the change is desired.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical objects to be achieved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other technical subjects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description. There will be.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가스농도 정밀제어 시스템은 외부의 공기를 흡입한 후 압축하여 멤브레인에 공급하기 위한 압축공기를 생성하고, 멤브레인에 유입되는 공기압을 유지하는 컴프레셔(10); 상기 컴프레셔(10)를 통해 유입되는 공기 내 수분, 먼지, 유분을 여과하는 필터(20); 상기 필터(20)를 거쳐 나온 공기의 온도를 일정하게 유지하는 히터(30); 상기 히터(30)를 거쳐 나온 공기를 제1 가스와 제2 가스로 분리하는 멤브레인(40); 상기 멤브레인(40)에서 배출되는 상기 제1 가스의 유량을 조절하는 컨트롤밸브(50); 및 상기 컨트롤밸브(50)를 거친 특정 농도 범위의 제1 가스를 저장하는 저장탱크(60)를 포함하고, 상기 컴프레셔(10), 상기 필터(20), 상기 히터(30), 상기 멤브레인(40), 상기 컨트롤밸브(50), 및 상기 저장탱크(60)는 배관을 통해 서로 연결되어 있으며, 상기 컨트롤밸브(50)에 연결된 배관에는 유량계(80)와 가스농도 분석기(90)가 배치되며, 상기 유량계(80)는 측정한 측정 유량값(yf(t))을 상기 제1 비교기(C1)로 전달하고, 상기 제1 비교기(C1)는 사전에 입력된 기준 유량값(rf(t))에서 상기 측정 유량값(yf(t))을 뺀 값(ef(t))을 상기 제1 컨트롤러(71)로 전달하고, 상기 제2 가스는 상기 멤브레인(40)에서 분리되어 외부로 배출되며, 상기 가스농도 분석기(90)는 측정한 측정가스 농도값(yg(t))을 제2 비교기(C2)로 전달하며, 상기 제2 비교기(C2)는 사전에 입력된 기준가스 농도값(rg(t))에서 상기 측정가스 농도값(yg(t))을 뺀 값(eg(t))을 제2 컨트롤러(72)로 전달하며, 상기 제2 컨트롤러(72)는 내장된 산술식인 Math & Scale로 스케일링함으로써 기준 유량값에 대한 오프셋(roffset(t))을 결정하여 상기 기준 유량값에 대한 오프셋(roffset(t))을 상기 제1 비교기(C1)로 전달하는 것을 특징으로 한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a gas concentration precision control system comprising: a compressor (10) for generating compressed air for sucking outside air and supplying the compressed air to a membrane, and maintaining air pressure introduced into the membrane; A filter 20 for filtering moisture, dust, and oil in the air flowing through the compressor 10; A heater (30) for keeping the temperature of the air passing through the filter (20) constant; A membrane (40) for separating air from the heater (30) into a first gas and a second gas; A control valve (50) for regulating the flow rate of the first gas discharged from the membrane (40); And a storage tank 60 for storing a first gas of a specific concentration range through the control valve 50. The compressor 10, the filter 20, the heater 30, the membrane 40 The control valve 50 and the storage tank 60 are connected to each other through a pipe and a flow meter 80 and a gas concentration analyzer 90 are disposed in a pipe connected to the control valve 50, The flow meter 80 transmits the measured flow rate value y f (t) to the first comparator C1 and the first comparator C1 compares the reference flow rate value r f (t )) passes the value (e f (t)) obtained by subtracting the measured flow rate value (y f (t)) to the first controller 71, and the second gas from the outside are separated from the membrane (40) And the gas concentration analyzer 90 transmits the measured gas concentration value y g (t) to the second comparator C2, and the second comparator C2 compares the measured reference gas concentration value y g density To the second controller 72, a value e g (t) obtained by subtracting the measured gas concentration value y g (t) from the value r g (t) (R offset (t)) with respect to the reference flow rate value by scaling it with the built-in arithmetic expression Math & Scale, and transmits the offset (r offset .

roffset(t) = ug(t) × Scaling factor이고, 여기서, 상기 Scaling factor는 실험적으로 얻어지는 값인 것을 특징으로 한다.r offset (t) = u g (t) × scaling factor, wherein the scaling factor is an experimentally obtained value.

상기 제1 가스는 질소이고, 상기 제2 가스는 산소인 것을 특징으로 한다.The first gas is nitrogen, and the second gas is oxygen.

이상과 같이 본 발명은 가스 분석기를 통해 농도값을 피드백 받아 유입되는 기준 유량값을 보정해주는 방식을 사용함으로써 멤브레인의 특성변화에 대응하는 농도제어를 자동제어할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention has an effect of automatically controlling the concentration control corresponding to the characteristic change of the membrane by using the method of correcting the reference flow rate value fed back from the concentration value through the gas analyzer.

본 발명의 기술적 효과들은 이상에서 언급한 기술적 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 청구범위의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood that the technical advantages of the present invention are not limited to the technical effects mentioned above and that other technical effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims There will be.

도 1은 멤브레인을 이용한 가스발생시스템의 개요도이다.
도 2는 도 1의 가스발생시스템에 적용되는 종래기술의 일실시예에 따른 가스농도 제어 방법을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 가스발생시스템에 적용되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가스농도 정밀제어 방법을 나타내는 도면이다.1 is a schematic view of a gas generating system using a membrane.
2 is a diagram showing a gas concentration control method according to an embodiment of the prior art applied to the gas generating system of FIG.
3 is a view showing a method of precisely controlling a gas concentration according to a preferred embodiment of the present invention applied to the gas generating system of FIG.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 참고로, 본 발명을 설명하는 데 참조하는 도면에 도시된 구성요소의 크기, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다. 또, 본 발명의 설명에 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이므로 사용자, 운용자 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 이 용어에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내리는 것이 마땅하겠다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. For the sake of convenience, the size, line thickness, and the like of the components shown in the drawings referenced in the description of the present invention may be exaggerated somewhat. The terms used in the description of the present invention are defined in consideration of the functions of the present invention, and thus may be changed depending on the user, the intention of the operator, customs, and the like. Therefore, the definition of this term should be based on the contents of this specification as a whole.

또한, 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다. 아울러, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention will now be described more fully hereinafter with reference to the accompanying drawings, in which preferred embodiments of the invention are shown. It is not. In the following description of the embodiments of the present invention, the same components are denoted by the same reference numerals and symbols, and further description thereof will be omitted.

본 발명의 각 구성 단계에 대한 상세한 설명에 앞서, 본 명세서 및 청구 범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위하여 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Prior to the detailed description of each step of the invention, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventor shall design his own invention in the best manner It should be interpreted in the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that the concept of the term can be properly defined. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

도 1은 멤브레인을 이용한 가스발생시스템의 개요도이고, 도 3은 도 1의 가스발생시스템에 적용되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가스농도 정밀제어 방법을 나타내는 도면이다.FIG. 1 is a schematic diagram of a gas generating system using a membrane, and FIG. 3 is a view showing a method of precisely controlling a gas concentration according to a preferred embodiment of the present invention applied to the gas generating system of FIG.

도 1, 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가스농도 정밀제어 시스템은, 컴프레셔(10), 필터(20), 히터(30), 멤브레인(40), 컨트롤밸브(50), 및 저장탱크(60)를 포함한다. 1 and 3, a gas concentration precision control system according to a preferred embodiment of the present invention includes a compressor 10, a filter 20, a heater 30, a membrane 40, a control valve 50, And a storage tank (60).

상기 컴프레셔(10)는 외부의 공기를 흡입한 후 압축하여 멤브레인에 공급하기 위한 압축 공기를 생성하고, 멤브레인에 유입되는 공기압을 유지한다. The compressor 10 sucks outside air, compresses the compressed air to generate compressed air for supplying the compressed air to the membrane, and maintains the air pressure flowing into the membrane.

상기 필터(20)는 컴프레셔(10)를 통해 유입되는 공기 내 수분, 먼지, 유분을 여과하며, 본 발명의 일 실시예에서는 하나의 필터로 도시되어 있지만 다른 실시예에서는 다수의 에어필터가 직렬로 연결되어 있는 구성도 가능하다. 또한, 상기 필터(20)의 전단과 후단에는 각각 압력계를 설치하여 필터(20)의 전단과 후단 사이의 압력 차이가 발생하면 이를 원격한 곳에 설치된 별도의 알람으로 전달하여 필터(20)에 대한 유지보수 시그널을 보낼 수 있도록 구성하는 것도 가능하다.The filter 20 filters moisture, dust, and oil in the air introduced through the compressor 10 and is shown as one filter in one embodiment of the present invention. However, in another embodiment, Connected configurations are also possible. A pressure gauge is provided at the front end and the rear end of the filter 20 to generate a pressure difference between the front end and the rear end of the filter 20, It is also possible to configure to send a maintenance signal.

상기 히터(30)는 필터(20)를 거쳐 나온 공기의 온도를 일정하게 유지한다. 본 실시예에서, 상기 히터(30)는 내부에 히팅코일이 있고 인입단과 출력단 측에 온도계를 구비하여 히팅 온도를 측정 및 제어하도록 하는 구성도 가능하다. The heater (30) keeps the temperature of the air passing through the filter (20) constant. In the present embodiment, the heater 30 may have a heating coil therein, and a thermometer may be provided at the inlet and the output end to measure and control the heating temperature.

상기 멤브레인(40)은 히터(30)를 거쳐 나온 공기를 제1 가스와 제2 가스로 분리하는데, 멤브레인(40)의 내부에는 중공사막 다발이 설치되어 있어 상대적으로 투과속도가 느린 제1 가스는 중공사막을 투과하지 못하고 중공사막 다발의 중공부를 그대로 지나 컨트롤밸브(50)와 저장탱크(60) 쪽으로 공급되고, 상대적으로 투과속도가 빠른 제2 가스는 중공사막을 투과하여 분리된다.The membrane 40 separates air from the heater 30 into a first gas and a second gas. The hollow fiber membrane bundle is installed inside the membrane 40, and the first gas having a relatively low permeation rate The hollow portion of the bundle of hollow fiber membranes can be passed through to the control valve 50 and the storage tank 60 without passing through the hollow fiber membrane and the second gas having a relatively high permeation rate is separated and separated through the hollow fiber membrane.

상기 컨트롤밸브(50)는 멤브레인(40)에서 배출되는 상기 제1 가스의 유량을 조절한다.The control valve (50) regulates the flow rate of the first gas discharged from the membrane (40).

상기 저장탱크(60)는 컨트롤밸브(50)를 거친 특정 농도 범위의 제1 가스를 저장하는데, 제1 가스의 농도가 특정 농도 범위 내이면 제1 가스는 저장탱크(60)에 저장되지만, 제1 가스의 농도가 특정 농도 범위 밖이면 제1 가스는 솔레노이드밸브를 작동시켜 별도의 벤트(vent)부를 통해 배출시키는 것이 바람직하다.The storage tank 60 stores a first gas of a specific concentration range through the control valve 50. When the concentration of the first gas is within a specific concentration range, the first gas is stored in the storage tank 60, If the concentration of the first gas is outside the specific concentration range, it is preferable that the first gas is discharged through a separate vent by operating the solenoid valve.

여기서, 상기 컴프레셔(10), 상기 필터(20), 상기 히터(30), 상기 멤브레인(40), 상기 컨트롤밸브(50), 및 상기 저장탱크(60)는 배관을 통해 서로 연결되어 있다.Here, the compressor 10, the filter 20, the heater 30, the membrane 40, the control valve 50, and the storage tank 60 are connected to each other through a pipe.

상기 컨트롤밸브(50)에 연결된 배관에는 유량계(80)와 가스농도 분석기(90)가 배치되는데, 예를 들어 유량계(80)와 가스농도 분석기(90)가 컨트롤밸브(50)의 하류측의 배관에 설치될 수도 있고, 컨트롤밸브(50)의 상류측의 배관에 설치될 수도 있으며, 유량계(80)는 컨트롤밸브(50)의 하류측의 배관에 설치되고 가스농도 분석기(90)는 컨트롤밸브(50)의 상류측의 배관에 설치되는 구성도 가능하다.A flow meter 80 and a gas concentration analyzer 90 are disposed in the piping connected to the control valve 50. The flow meter 80 and the gas concentration analyzer 90 are connected to a pipe The flow meter 80 is installed in the pipe on the downstream side of the control valve 50 and the gas concentration analyzer 90 is installed in the pipe on the upstream side of the control valve 50 50 on the upstream side.

상기 유량계(80)는 측정한 측정 유량값(yf(t))을 상기 제1 비교기(C1)로 전달하고, 상기 제1 비교기(C1)는 사전에 입력된 기준 유량값(rf(t))에서 상기 측정 유량값(yf(t))을 뺀 값(ef(t))을 상기 제1 컨트롤러(71)로 전달한다. The flow meter 80 transmits the measured flow rate value y f (t) to the first comparator C1 and the first comparator C1 compares the reference flow rate value r f (t )) in conveys a value (f e (t)) obtained by subtracting the measured flow rate value (y f (t)) to the first controller 71.

상기 제2 가스는 상기 멤브레인(40)에서 분리되어 외부로 배출되며, 상기 가스농도 분석기(90)는 측정한 측정가스 농도값(yg(t))을 제2 비교기(C2)로 전달하며, 상기 제2 비교기(C2)는 사전에 입력된 기준가스 농도값(rg(t))에서 상기 측정가스 농도값(yg(t))을 뺀 값(eg(t))을 제2 컨트롤러(72)로 전달하며, 상기 제2 컨트롤러(72)는 내장된 산술식인 Math & Scale으로 스케일링함으로써 기준 유량값에 대한 차이값인 오프셋(roffset(t))을 결정하여 상기 기준 유량값에 대한 오프셋(roffset(t))을 상기 제1 비교기(C1)로 전달한다.The second gas is separated from the membrane 40 and discharged to the outside. The gas concentration analyzer 90 transmits the measured gas concentration value y g (t) to the second comparator C2, The second comparator C2 compares a value e g (t) obtained by subtracting the measured gas concentration value y g (t) from a previously input reference gas concentration value r g (t) (T), which is a difference with respect to the reference flow rate value, by scaling by the built-in arithmetic expression Math & Scale, and the second controller 72 determines the offset value r offset And transfers the offset (r offset (t)) to the first comparator (C1).

여기서, 상기 제1 비교기(C1)는 상기 기준 유량값에 대한 오프셋(roffset(t))을 전달받기 전에는 사전에 입력된 기준 유량값(rf(t))에서 상기 측정 유량값(yf(t))을 뺀 값(ef(t))을 상기 제1 컨트롤러(71)로 전달하지만 상기 기준 유량값에 대한 오프셋(roffset(t))을 전달받았을 때에는 상기 기준 유량값에다 상기 기준 유량값에 대한 오프셋(roffset(t))을 더한 값에서 상기 측정 유량값(yf(t))을 뺀 값(ef(t))을 상기 제1 컨트롤러(71)로 전달하며, 이와 같은 구성에 의해 시간 경과에 따라 멤브레인(40)이 노후화하거나 성능저하가 발생하여 멤브레인(40)이 걸러주는 제1 가스의 기준 유량값이 변화했을 때 상기 기준 유량값에다 상기 기준 유량값에 대한 오프셋(roffset(t))을 더한 값에서 상기 측정 유량값(yf(t))을 뺀 값(ef(t))을 상기 제1 컨트롤러(71)로 전달하여 이 값(ef(t))을 기준으로 제1 컨트롤러(71)가 컨트롤밸브(50)를 제어하여 배관을 흐르는 제1 가스의 유량을 조절함으로써 원하는 순도 또는 농도(예, 97%)의 제1 가스를 얻을 수 있게 된다.Here, the first comparator (C1) is the measured flow rate value from the offset unless they pass the (r offset (t)) the reference flow rate value input in advance (r f (t)) with respect to the reference flow rate value (y f (t)) for subtracting the value (e f (t)) of the first controller (transmission 71) but offset (r offset (t with respect to the reference flow rate value), the reference when the received forward) eda the reference flow rate value forward minus the offset for the flow rate (r offset (t)), said measured flow rate value from the sum of the (y f (t)) value (e f (t)) to the first controller 71, and this When the reference flow rate value of the first gas filtered by the membrane 40 changes due to the deterioration or deterioration of the membrane 40 with the passage of time due to the same configuration, the reference flow rate value is offset from the reference flow rate value by passing the (offset r (t)) for subtracting the measured flow rate value (y f (t)) values from the value obtained by adding (e f (t)) to the first controller 71 is The first gas (e f (t)) the reference to the first controller 71, the control valve 50 a desired purity or concentration by adjusting the flow rate of the first gas flowing through the pipe is controlled (for example, 97%) .

상기 roffset(t) = ug(t) × Scaling factor이고, 여기서, 상기 Scaling factor는 실험적으로 얻어지는 값이다.Where r offset (t) = u g (t) × scaling factor, where the scaling factor is an experimentally obtained value.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 제1 가스는 질소이고, 상기 제2 가스는 산소이지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고 다른 실시예에서는 제1 가스가 질소이외의 다른 가스일 수 있고 제2 가스도 산소 이외의 다른 가스일 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the first gas is nitrogen and the second gas is oxygen, but the present invention is not limited thereto. In another embodiment, the first gas may be a gas other than nitrogen, The gas may also be a gas other than oxygen.

이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용, 변형 및 개작을 행하는 것이 가능할 것이다. 이에, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, will be. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined only by the appended claims.

10 : 컴프레셔
20 : 필터
30 : 히터
40 : 멤브레인
50 : 컨트롤밸브
60 : 저장탱크
70, 71, 72 : 컨트롤러
80 : 유량계
90 : 가스농도 분석기
C, C1, C2 : 비교기
rf(t) : 기준 유량값
yf(t) : 측정 유량값
ef(t) : 기준 유량값(rf(t)) - 측정 유량값(yf(t))
rg(t) : 기준가스 농도값
yg(t) : 측정가스 농도값
eg(t) : 기준가스 농도값(rg(t)) - 상기 측정가스 농도값(yg(t))
roffset(t) : 기준 유량값에 대한 오프셋10: Compressor
20: Filter
30: Heater
40: Membrane
50: Control valve
60: Storage tank
70, 71, 72:
80: Flowmeter
90: Gas concentration analyzer
C, C1, C2: comparator
r f (t): Reference flow value
y f (t): measured flow value
e f (t): the reference flow value (r f (t)) - the measured flow value (y f (t)
r g (t): reference gas concentration value
y g (t): measured gas concentration value
e g (t): reference gas concentration value (r g (t)) - the measured gas concentration values (y g (t))
r offset (t): Offset to reference flow value

Claims (3)

외부의 공기를 흡입한 후 압축하여 멤브레인에 공급하기 위한 압축 공기를 생성하고, 멤브레인에 유입되는 공기압을 유지하는 컴프레셔(10); 상기 컴프레셔(10)를 통해 유입되는 공기 내 수분, 먼지, 유분을 여과하는 필터(20); 상기 필터(20)를 거쳐 나온 공기의 온도를 일정하게 유지하는 히터(30); 상기 히터(30)를 거쳐 나온 공기를 제1 가스와 제2 가스로 분리하는 멤브레인(40); 상기 멤브레인(40)에서 배출되는 상기 제1 가스의 유량을 조절하는 컨트롤밸브(50); 및 상기 컨트롤밸브(50)를 거친 특정 농도 범위의 제1 가스를 저장하는 저장탱크(60)를 포함하고,
상기 컴프레셔(10), 상기 필터(20), 상기 히터(30), 상기 멤브레인(40), 상기 컨트롤밸브(50), 및 상기 저장탱크(60)는 배관을 통해 서로 연결되어 있으며,
상기 컨트롤밸브(50)에 연결된 배관에는 유량계(80)와 가스농도 분석기(90)가 배치되며, 상기 유량계(80)는 측정한 측정 유량값(yf(t))을 상기 제1 비교기(C1)로 전달하고, 상기 제1 비교기(C1)는 사전에 입력된 기준 유량값(rf(t))에서 상기 측정 유량값(yf(t))을 뺀 값(ef(t))을 상기 제1 컨트롤러(71)로 전달하고,
상기 제2 가스는 상기 멤브레인(40)에서 분리되어 외부로 배출되며, 상기 가스농도 분석기(90)는 측정한 측정가스 농도값(yg(t))을 제2 비교기(C2)로 전달하며, 상기 제2 비교기(C2)는 사전에 입력된 기준가스 농도값(rg(t))에서 상기 측정가스 농도값(yg(t))을 뺀 값(eg(t))을 제2 컨트롤러(72)로 전달하며, 상기 제2 컨트롤러(72)는 내장된 산술식인 Math & Scale로 스케일링함으로써 기준 유량값에 대한 오프셋(roffset(t))을 결정하여 상기 기준 유량값에 대한 오프셋(roffset(t))을 상기 제1 비교기(C1)로 전달하는 것을 특징으로 하는 가스농도 정밀제어 시스템.A compressor (10) for generating compressed air for sucking outside air and then compressing the compressed air to be supplied to the membrane, and maintaining the air pressure introduced into the membrane; A filter 20 for filtering moisture, dust, and oil in the air flowing through the compressor 10; A heater (30) for keeping the temperature of the air passing through the filter (20) constant; A membrane (40) for separating air from the heater (30) into a first gas and a second gas; A control valve (50) for regulating the flow rate of the first gas discharged from the membrane (40); And a storage tank (60) for storing a first gas of a specific concentration range through the control valve (50)
The compressor 10, the filter 20, the heater 30, the membrane 40, the control valve 50, and the storage tank 60 are connected to each other through a pipe,
A flow meter 80 and a gas concentration analyzer 90 are disposed in the pipe connected to the control valve 50. The flow meter 80 compares the measured flow rate value y f (t) with the first comparator C1 ), And the first comparator (C1) calculates a value e f (t) obtained by subtracting the measured flow rate value y f (t) from the reference flow rate value r f To the first controller 71,
The second gas is separated from the membrane 40 and discharged to the outside. The gas concentration analyzer 90 transmits the measured gas concentration value y g (t) to the second comparator C2, The second comparator C2 compares a value e g (t) obtained by subtracting the measured gas concentration value y g (t) from a previously input reference gas concentration value r g (t) (T) with respect to the reference flow rate value by scaling by the built-in arithmetic expression Math & Scale, and the second controller 72 determines the offset r (t) offset (t)) to the first comparator (C1). 제1항에 있어서,
roffset(t) = ug(t) × Scaling factor이고,
여기서, 상기 Scaling factor는 실험적으로 얻어지는 값인 것을 특징으로 하는 가스농도 정밀제어 시스템.The method according to claim 1,
r offset (t) = u g (t) x Scaling factor,
Wherein the scaling factor is an experimentally obtained value. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 가스는 질소이고, 상기 제2 가스는 산소인 것을 특징으로 하는 가스농도 정밀제어 시스템.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the first gas is nitrogen and the second gas is oxygen.
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