KR100656412B1 - Apparatus of preparing moisturized standard gas for the calibration of gas detectors - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 따라 제작된 가스측정기 교정용 가습 표준가스 제조장치를 사용하여 측정기를 교정하는 상태의 개략도이고,1 is a schematic diagram of a state of calibrating a measuring instrument using a standard gas manufacturing apparatus for calibrating a gas meter manufactured according to the present invention,
도 2는 본 발명의 따른 가스측정기 교정용 가습 표준가스 제조장치의 상세 구성도이다.Figure 2 is a detailed configuration of the humidification standard gas production apparatus for calibration gas meter according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
1 : 건조 표준가스 저장 탱크1: dry standard gas storage tank
2 : 건조 공기 저장 탱크2: dry air storage tank
4 : 교정 대상 가스 측정기4: gas meter to be calibrated
10: 가스측정기 교정용 가습 표준가스 제조장치10: humidification standard gas manufacturing device for gas measuring instrument calibration
100 : 건조 공기 유량조절기 및 주입구100: dry air flow regulator and inlet
110 : 건조 표준 가스 유량조절기 및 주입구110: dry standard gas flow regulator and inlet
200 : 가습용 임핀저 1 210 : 가습용 임핀저 2200: humidifier impinger 1 210: humidification impinger 2
201 : 물 보충용 용기 1 211 : 물 보충용 용기 2201:
202 : 조절 밸브 1 212 : 조절 밸브 2202: regulating
300 : 건조 표준가스와 가습 공기의 혼합용기300: mixing standard dry gas and humidified air
400 : 교정용 가습 표준가스 용기 401 : 교정 작업구400: calibration humidification standard gas container 401: calibration work tool
500 : 온습도 표시부 501 : 온습도 센서500: temperature and humidity display unit 501: temperature and humidity sensor
600 : 제1온도조절기 601 : 온도센서 602 : 히터 603 : 가열용 금속체 1600: first temperature controller 601: temperature sensor 602: heater 603:
610 : 제2온도조절기 611 : 온도센서 612 : 히터 613 : 가열용 금속체 2610: second temperature controller 611: temperature sensor 612: heater 613:
본 발명은 가스측정기 교정용 가습 표준가스 제조장치에 관한 것으로서 대기 환경과 유사한 습도 조건에서 수분에 의한 오차를 최소화하고 재현성 있는 측정치가 나올 수 있도록 측정 가스의 수분 보정이 이루어지도록 하기 위한 표준가스의 대기 모사 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a humidification standard gas manufacturing apparatus for calibrating a gas meter, which minimizes an error due to moisture in a humidity condition similar to that of an atmospheric environment, and makes a standard gas atmosphere so that moisture correction of a measurement gas is performed so that a reproducible measurement value is obtained. It relates to a simulation apparatus.
우리 생활 환경에는 대단히 많은 종류의 위험한 가스가 존재하고 있어, 최근 일반 가정, 업소, 공사장에서의 가스사고, 석유콤비나트, 탄광, 화학플랜트 등에서의 폭발사고 및 오염 공해 등이 잇따르고 있다. 인간의 감각 기관으로는 위험 가스의 농도를 정량하거나 종류를 거의 판별할 수 없다. 이에 대응하기 위해 물질의 물리적, 화학적 성질을 이용한 가스 센서가 개발되어 가스의 누설 감지, 농도의 측정 기록, 경보 등에 상용되고 있다.There are so many kinds of dangerous gases in our living environment. Recently, gas accidents in homes, businesses, and construction sites, explosion accidents and pollution pollution in petroleum combinats, coal mines, chemical plants, etc. are being followed. Human sensory organs can hardly quantify the concentration of dangerous gases or determine the type of them. In order to cope with this, gas sensors using physical and chemical properties of materials have been developed and are commonly used for gas leakage detection, concentration measurement records, and alarms.
대기 환경에서 사용되는 가스 측정기로는 메탄, 에탄, 프로판 및 부탄 측정 기, 또는 수소 및 할론 측정기, 휘발성유기화합물(VOC) 측정기, 악취 성분 가스 측정기 등 다양한 가스 측정기가 있으며, 호흡 중의 알코올 측정용 음주 측정기고 있다. 상술한 바와 같은 가스 측정기의 가스 센서로는 반도체식 가스 센서가 널리 사용되고 있으나, 원리가 다른 여러 종류의 가스 센서가 사용되고 있다.Gas meters used in the atmosphere include methane, ethane, propane and butane meters, or various gas meters such as hydrogen and halon meters, volatile organic compounds (VOC) meters, and malodorous gas meters. I'm measuring. Semiconductor gas sensors are widely used as gas sensors of the gas measuring device as described above, but various kinds of gas sensors having different principles are used.
일반적으로 널리 사용되고 있는 반도체식 가스 센서는 세라믹 반도체 표면에 가스가 접촉했을 때 일어나는 전기전도도의 변화를 이용하는 것이 많으며 대부분 대기 중에서 가열하여 사용되는 경우가 많아 고온에서 안정한 금속 산화물(세라믹스)이 주로 사용된다. 이러한 세라믹 반도체 중 전기전도도가 크고 융점이 높아서 사용온도 영역에서 열적으로 안정한 성질을 가진 반도체가 센서에 이용되고 있다. 반도체 가스 센서는 대부분 유독가스, 가연성가스에 응답을 나타내므로 감지할 수 있는 가스의 종류가 많고 센서 제작이 용이하고 검출회로의 구성이 간단하다는 특징이 있다. 그러나 세라믹 반도체 가스 센서는 고체의 표면과 기체와의 반응을 이용하는 것으로 기체가 흡착하는 속도와 흡착되는 기체의 선택성은 센서의 동작 온도 뿐만 아니라 센서 주위의 분위기에 크게 영향을 받는다. 전원이 계속 인가되는 상태에서 주위의 온도와 습도가 달라지면 센서의 저항값이 변하고, 이에 따라 가스 검출 감도의 변화가 크게 나타낸다. 반도체 센서이기 때문에 고온인 경우 센서 저항은 낮아지고, 저온인 경우 센서 저항이 커지며, 고습의 경우 수분에서 기인한 OH이온의 평형 흡착농도가 건조한 상태보다 높기 때문에 장시간의 고습 상태는 센서 저항의 증가를 가져오고, 이로 인해 측정 가스에 대한 측정이 제대로 이루어지지 못하게 된다.In general, the semiconductor gas sensor which is widely used generally uses the change of electrical conductivity that occurs when the gas comes into contact with the ceramic semiconductor surface, and most of them are used by heating in the air, and thus metal oxides (ceramics) which are stable at high temperatures are mainly used. . Among the ceramic semiconductors, a semiconductor having thermally stable properties in the use temperature range due to its high electrical conductivity and high melting point has been used for the sensor. Since semiconductor gas sensors mostly respond to toxic gases and flammable gases, there are many kinds of gas that can be detected, easy to manufacture sensors, and simple configuration of detection circuits. However, the ceramic semiconductor gas sensor uses a reaction between the surface of the solid and the gas, and thus the speed at which the gas is adsorbed and the selectivity of the adsorbed gas are greatly influenced by not only the operating temperature of the sensor but also the atmosphere around the sensor. If the ambient temperature and humidity are changed while the power is still applied, the resistance value of the sensor is changed, and accordingly, the gas detection sensitivity is greatly changed. Because of the semiconductor sensor, the sensor resistance decreases at high temperatures, the sensor resistance increases at low temperatures, and the high-humidity condition for a long time increases the sensor resistance because the equilibrium adsorption concentration of OH ions due to moisture is higher than in the dry state. This results in inadequate measurement of the measurement gas.
반도체식 가스 센서 이외에 접촉 연소식 가스센서, 진동자형 가스 센서 등 다양한 가스 센서가 가스 측정기에 사용되고 있으나, 대부분의 가스 센서가 습도의 영향을 많이 받은 특징을 가지고 있다. 따라서 실제 가스 센서 또는 가스 측정기가 작동하는 대기 환경의 온도 및 습도의 범위에서 측정 대상 가스의 농도를 습도나 농도에 관계없이 정확하고 재현성 있게 측정하도록 가스 측정기를 교정하는 것이 필요하다.In addition to semiconductor gas sensors, various gas sensors, such as a contact combustion gas sensor and a vibrator-type gas sensor, are used in gas measuring instruments, but most gas sensors have a characteristic of being affected by humidity. Therefore, it is necessary to calibrate the gas meter to accurately and reproducibly measure the concentration of the gas to be measured regardless of humidity or concentration in the temperature and humidity range of the atmospheric environment in which the actual gas sensor or gas meter operates.
그러나 통상적으로 가스 측정기를 교정하기 위한 용도의 표준가스는 건조 공기와 측정 대상의 건조 표준가스를 혼합한 단순 희석식 표준가스를 사용하고 있으므로 수분에 의한 측정 오차를 정확히 보정할 수 없는 실정이다. 그러므로 가스 측정기의 교정용 표준가스를 제조함에 있어서 수분에 의한 오차를 보정할 수 있도록 수분이 함유된 표준가스를 제조하는 기술이 필요한 실정이다.However, since the standard gas for calibrating the gas meter is generally used as a simple dilution standard gas mixed with dry air and a dry standard gas to be measured, the measurement error due to moisture cannot be accurately corrected. Therefore, there is a need for a technique for manufacturing a standard gas containing moisture to correct the error due to moisture in manufacturing a standard gas for calibration of the gas meter.
따라서, 본 발명의 목적은 대기 환경에서 사용되는 다양한 가스 측정기를 정확하게 교정하기 위한 가스측정기 교정용 가습 표준가스 제조 장치를 제공하는 데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a humidification standard gas production apparatus for calibrating a gas meter for accurately calibrating various gas meters used in an atmospheric environment.
또한, 본 발명의 가스측정기 교정용 가습 표준가스 제조장치는 습도를 조절할 수 있는 장치를 구비하여 대기 환경 중에서 수분에 의한 측정오차를 보정함으로써 가스 측정기의 습도에 따른 측정 오차를 최소화하는데 보다 구체적인 목적이 있다.In addition, the humidification standard gas production apparatus for calibration gas meter of the present invention is provided with a device that can control the humidity to correct the measurement error due to moisture in the air environment to minimize the measurement error according to the humidity of the gas meter more specific object have.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명자들은 건조 표준가스와 가습된 공기를 혼합하고 희석하여 대기 환경과 유사한 습도의 가습 표준가스를 제조하는 장치를 개발하게 되었다.In order to achieve the above object, the present inventors have developed a device for producing a humidified standard gas having a humidity similar to that of an atmospheric environment by mixing and diluting a dry standard gas and humidified air.
본 발명은 가스측정기 교정용 가습 표준가스 제조장치에 관한 것으로 수분을 공급하는 장치를 구비하여 건조 공기에 수분을 공급하고 건조 표준가스와 혼합함으로써 대기환경과 유사한 습도에서 가스 측정기를 교정할 수 있는 가습된 표준가스 제조 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a humidification standard gas manufacturing apparatus for calibrating a gas meter, comprising a device for supplying moisture to supply moisture to dry air and mixing with a dry standard gas to humidify the gas meter at a similar humidity to the atmospheric environment. To a standard gas production apparatus.
따라서, 본 발명은 대기 환경과 유사한 습도 조건에서 가스 측정기를 교정하기 위한 가스측정기 교정용 가습 표준가스 제조장치를 제공한다. 본 발명의 가스측정기 교정용 가습 표준가스 제조장치가 적용될 수 있는 가스 측정기로는 음주 측정기나, 메탄, 에탄, 프로판 및 부탄 측정기, 또는 수소 및 할론 측정기, 휘발성유기화합물(VOC) 측정기 등이 있다.Accordingly, the present invention provides a humidification standard gas production apparatus for calibrating a gas meter for calibrating the gas meter in a humidity condition similar to the atmospheric environment. Gas measuring instruments to which the humidification standard gas production apparatus for calibrating the gas measuring instrument of the present invention may be applied include a breathalyzer, a methane, ethane, propane and butane meter, a hydrogen and a halon meter, a volatile organic compound (VOC) meter, and the like.
본 발명에 따른 가스측정기 교정용 가습 표준가스 제조장치는Humidification standard gas production apparatus for calibration gas meter according to the present invention
건조 공기 저장탱크로부터 유량을 조절하면서 건조 공기를 주입하는 건조 공기 유량조절기 및 주입구;A dry air flow controller and inlet for injecting dry air while controlling the flow rate from the dry air storage tank;
상기 건조 공기 유량조절기 및 주입구로부터 주입된 건조 공기에 습기를 가하여 가습 공기를 제조하는 하나 이상의 직렬로 연결된 가습용 임핀저;At least one series connected humidifying impinger for applying humidification to the dry air injected from the dry air flow regulator and the inlet to produce humidified air;
건조 표준 가스 저장탱크로부터 유량을 조절하면서 표준가스를 주입하는 표 준가스 유량조절기 및 주입구; Standard gas flow regulator and inlet for injecting standard gas while adjusting the flow rate from the dry standard gas storage tank;
상기 가습용 임핀저에서 배출된 가습 공기와 상기 건조 표준가스 유량조절기 및 주입구에서 주입된 표준가스가 혼합되는 혼합 용기;A mixing vessel in which humidified air discharged from the humidifying impinger and standard gas injected from the dry standard gas flow controller and the inlet are mixed;
상기 하나 이상의 직렬로 연결된 가습용 임핀저와 혼합 용기의 온도를 조절하는 제2온도조절기;A second temperature controller for controlling a temperature of the at least one humidifying impinger and the mixing vessel connected in series;
상기 혼합 용기에서 가습 공기와 표준가스가 혼합되어 만들어진 가습 표준가스가 유입되며, 교정 대상 가스 측정기와 교정 작업구를 통해 연결되는 교정용 가습 표준가스 용기; 및A humidification standard gas container for calibrating a humidification standard gas in which the humidifying air and the standard gas are mixed in the mixing container and connected through a calibration gas detector and a calibration tool; And
상기 교정용 가습 표준가스 용기의 온도를 조절하는 제1온도조절기;A first temperature controller for adjusting the temperature of the calibration humidification standard gas container;
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.Characterized in that comprises a.
이하, 본 발명에 따른 가스측정기 교정용 가습 표준가스 제조장치를 도면을 바탕으로 보다 상세히 설명한다. 본 발명에 따른 가스측정기 교정용 가습 표준가스 제조장치의 바람직한 예를 도 2에 나타내었으며, 도 1은 본 발명의 따라 제작된 가스 측정기 교정용 가습 표준가스 제조장치를 사용하여 측정기를 교정하는 상태의 개략도이다.Hereinafter, a humidification standard gas production apparatus for calibrating a gas meter according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 2 shows a preferred example of the gas meter calibration humidification standard gas production apparatus according to the present invention, Figure 1 is a state of calibrating the meter using a gas meter calibration humidification standard gas production apparatus manufactured according to the present invention Schematic diagram.
본 발명에 따른 가습 표준가스 제조장치는 건조 공기 저장탱크(2)로부터 건조 공기를 건조 공기 유량조절기 및 주입구(100)을 통하여 가습용 임핀저(200)로 주입한다. 가습용 임핀저(200)로 유입된 건조 공기는 가습용 임핀저 내에 수용된 물을 통과하여 직렬로 연결된 또 다른 가습용 임핀저(210)로 유입된다. 건조 공기 는 하나 이상의 가습용 임핀저를 통과하면서 수분이 함유된 가습 공기가 된다. 상기 가습용 임핀저(200,210)에는 각각 물 보충용기(201,211)가 연결되어 있어 가습용 임핀저 내부에 수용된 물이 소비될 경우에 조절밸브(202, 212)를 통하여 물을 자동으로 보충해 주도록 한다. 상기 가습용 임핀저는 하나 이상이 직렬로 연결되며, 연결되는 개수가 증가할수록 더 많은 수분이 건조 공기에 함유된다. 건조공기가 하나 이상의 직렬로 연결된 가습용 임핀저를 통과하여 가습 공기로 전환되며, 가습용 임핀저를 통과하면서 제조된 가습공기는 혼합 용기(300)로 유입된다. 건조 표준가스 저장 탱크(1)로부터 표준가스 유량조절기 및 주입구(110)을 통하여 상기 혼합 용기(300)로 건조 표준가스가 주입되고, 혼합용기에서 가습 공기와 건조 표준가스가 혼합되어 가습된 표준가스가 만들어진다. 상기 가습된 표준가스는 교정용 가습 표준가스 용기(400)로 유입되며, 상기 교정용 가습 표준가스 용기는 교정 대상 가스측정기(4)에 연결할 수 있는 교정 작업구(401)를 구비하고 있으며, 교정용 가습 표준가스 용기에는 온습도 센서(501) 및 온습도 표시부(500)로 이루어지는 온습도 측정기가 더 구비되어 있어 교정용 가습 표준가스의 온도와 습도를 측정한다.Humidification standard gas production apparatus according to the present invention injects dry air from the dry air storage tank (2) to the
또한, 본 발명에 따른 가습 표준가스 제조장치는 히터(612), 온도 센서(611) 및 온도 센서로부터 측정한 온도를 통해 히터를 제어하는 제어부(미도시)를 포함하여 이루어지는 제2온도조절기(610)를 구비하고 있어 하나이상의 직렬로 연결된 가습용 임핀저와 혼합용기의 온도를 조절한다. 건조 공기가 가습용 임핀저로 유입되고 가습용 임핀저 내에 수용된 물에 의해 가습된 공기로 제조되는 동안 제2온도조절기에 의해 가습용 임핀저가 가열되므로 가습용 임핀저 내에 충진된 물 및 가습된 공기 모두 온도조절기에 의해 일정한 온도를 유지하는 상태로 가열된다. 또한, 제2온도조절기에 의해서 가습용 임핀저 내에 충진된 물이 가열되므로 온도에 따른 물의 증기압의 변화로 인해 가열될수록 더 많은 수분이 건조 공기에 함유되어 결국 높은 습도를 가지게 된다. 그리고, 가열된 가습 공기와 건조 표준가스가 혼합되는 혼합용기(300)도 제2온도조절기에 의해서 가열되도록 함으로써 건조 표준가스와의 혼합시 온도 저하에 의해 수분이 응결되는 것을 방지한다.In addition, the humidification standard gas production apparatus according to the present invention includes a heater (612), a
혼합용기에서 만들어지는 가습 표준가스는 제1온도조절기(600)에 의해서 일정한 온도로 유지되고 있는 교정용 가습 표준가스 저장용기(400)로 유입된다. 상기 제1온도조절기(600)는 히터(602), 온도 센서(601) 및 온도 센서로부터 측정한 온도를 통해 히터를 제어하는 제어부(미도시)를 포함하여 이루어진다.Humidification standard gas produced in the mixing vessel is introduced into the calibration humidification standard
교정용 가습 표준 가스의 온도는 제1온도조절기에 의해 조절되며, 표준가스의 농도는 주입되는 표준가스의 양과 건조공기의 양에 의해 조절되고, 교정용 가습 표준가스의 습도는 제2온도조절기에 의해 가습용 임핀저에 수용된 물의 온도를 변화시켜 증발되는 수분의 양을 변화시킴으로써 조절할 수 있다.The temperature of the calibration humidification standard gas is controlled by the first temperature controller, the concentration of the standard gas is controlled by the amount of standard gas injected and the amount of dry air, and the humidity of the calibration humidification standard gas is controlled by the second temperature controller. By changing the temperature of the water contained in the humidifying impinger can be adjusted by changing the amount of water evaporated.
본 발명에 따른 가스 측정기 교정용 가습 표준가스 제조장치는 측정 대상 성분 가스의 건조 표준가스를 사용하여 농도 및 습도를 변화시킨 가습 표준가스를 제조할 수 있으며, 사용하는 건조 표준가스로는 메탄, 에탄, 프로판, 부탄, 알코홀, 할론 그리고 포름알데하이드, 아세트알데하이드 등의 각종 알데하이드 종류 및 벤젠, 스타이렌. 황화 수소, 메틸머캅탄, 암모니아 등의 악취 및 휘발성유기화합물(VOC)성분 가스 등이 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.The humidification standard gas manufacturing apparatus for calibrating a gas meter according to the present invention may manufacture a humidification standard gas having a change in concentration and humidity by using a dry standard gas of a component gas to be measured, and the standard dry gas used may include methane, ethane, Various aldehydes such as propane, butane, alcohol, halon and formaldehyde, acetaldehyde and benzene and styrene. Odors such as hydrogen sulfide, methyl mercaptan, ammonia, and volatile organic compound (VOC) component gases, but are not limited thereto.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 가스 측정기 교정용 가습 표준가 제조장치는 표준가스의 농도 및 습도를 다양한 범위에서 변화시킬 수 있으며, 특히 고농도의 표준가스를 제조함에 있어서 수분을 함유하도록 함으로써 표준가스 성분이 수분과의 흡착에 의해 발생하는 오차를 보정할 수 있다. 또한 교정 대상용 가스 측정기가 실제 운전되는 대기 환경의 습도 조건 하에서 가스측정기를 교정할 수 있는 장점이 있으며, 또한 가스 측정기에서 수분에 의한 측정 오차가 많이 발생하므로 이러한 문제점을 개선하기 위해 수분 즉, 습도에 의한 측정 오차를 보정할 수 있어 보다 정확하고 정밀한 측정값을 낼 수 있도록 가스 측정기를 교정할 수 있게 된다.As described above, the gas meter calibrating humidification standard value manufacturing apparatus according to the present invention may change the concentration and humidity of the standard gas in various ranges, and in particular, the standard gas component may be prepared by containing moisture in preparing a high concentration standard gas. Errors caused by adsorption with moisture can be corrected. In addition, there is an advantage that the gas meter can be calibrated under the humidity conditions of the atmospheric environment in which the gas meter to be calibrated actually operates. In addition, since the measurement error caused by moisture is generated in the gas meter, moisture, that is, humidity, is improved. The measurement error can be corrected so that the gas meter can be calibrated to produce a more accurate and accurate measurement value.
본 발명에 따른 가스측정기 교정용 가습 표준가스 제조장치에서 제조된 가습 표준가스를 이용하여 가스측정기를 교정할 경우 대기 환경과 유사한 습도의 범위에서 습도에 의한 측정 오차가 발생하지 않도록 습도 보정이 이루어지며, 수분에 의해 측정 오차가 발생하지 않고 재현성 있는 측정치를 얻을 수 있는 장점이 있어, 대기 환경에서 사용하는 음주 측정기나, 메탄, 에탄, 프로판 및 부탄 측정기, 또는 수소 및 할론 측정기, 휘발성유기화합물(VOC) 측정기, 악취 가스 성분 측정기 등 다양한 가스 측정기의 교정에 사용되어 보다 정확하고 정밀한 측정값을 낼 수 있는 장점을 가진다.When the gas meter is calibrated using the humidification standard gas manufactured in the humidification standard gas manufacturing apparatus for calibrating the gas meter according to the present invention, humidity correction is performed so that a measurement error due to humidity does not occur in a range of humidity similar to the atmospheric environment. The advantage of having reproducible measurement values without measuring errors due to moisture and moisture is that it can be used in atmospheric environments, methane, ethane, propane and butane meters, or hydrogen and halon meters, and volatile organic compounds (VOC). ) It is used to calibrate various gas measuring instruments such as measuring instruments, odor gas component measuring instruments, and has the advantage of producing more accurate and accurate measured values.
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