KR100823319B1 - Hybrid oxygen gas sensor - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 산소 가스 센서의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a hybrid oxygen gas sensor according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 하이브리드 산소 가스 센서의 분해도이다.FIG. 2 is an exploded view of the hybrid oxygen gas sensor of FIG. 1.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 산소 가스 센서에 있어서 산소 농도에 따른 출력 신호를 측정한 그래프이다.3 is a graph measuring the output signal according to the oxygen concentration in the hybrid oxygen gas sensor according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 산소 가스 센서에 있어서 시간의 흐름에 따라 출력 신호를 측정한 그래프이다.Figure 4 is a graph measuring the output signal over time in the hybrid oxygen gas sensor according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 산소 가스 센서의 응답 속도를 측정한 그래프이다.5 is a graph measuring the response speed of the hybrid oxygen gas sensor according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10: 하우징 10a: 상부 하우징10:
10b: 하부 하우징 12: 산소 유입용 모세관10b: lower housing 12: capillary for oxygen inlet
14: 걸림 고정부 20: 필터14: jamming portion 20: filter
30: 오링 40: 압력 버퍼막30: O-ring 40: pressure buffer film
50: 비공성 확산 방지막 60: 캐소우드50: non-porous diffusion barrier 60: cathode
65: 애노우드 70: 상부 격리막65: anode wood 70: upper separator
71: 걸림홀 72: 하부 격리막71: engaging hole 72: lower separator
80: 이온 콜렉터 82: 개구부80: ion collector 82: opening
90: 전해액 92: 전해액 수용층90: electrolyte solution 92: electrolyte solution receiving layer
100: 하이브리드 산소 가스 센서 110: 인쇄회로기판100: hybrid oxygen gas sensor 110: printed circuit board
112: 출력 단자112: output terminal
본 발명은 전기화학식 산소 가스 센서에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 산소 가스의 전 농도 구간에 대하여 선형적인 출력값을 제공하고 산소 가스에 대한 응답 시간을 단축하면서 외부의 압력 변화에 대하여 안정성을 향상시킬 수 있는 하이브리드 산소 가스 센서에 관한 것이다.The present invention relates to an electrochemical oxygen gas sensor, and more particularly, to provide a linear output value for the entire concentration range of the oxygen gas and to improve the stability against external pressure changes while reducing the response time for the oxygen gas. To a hybrid oxygen gas sensor.
일반적으로 특정 기체의 농도를 간편하게 측정하기 위해서 전기화학식 센서를 사용하는데, 전기화학식 센서는 측정 대상이 되는 기체의 산화 및 환원 반응 시에 발생하는 전자의 양이 해당 기체의 농도에 비례하는 현상을 이용한 것으로, 산소 측정의 경우에는 갈바닉 전지(Galvanic cell)의 원리를 이용하고 있다.In general, an electrochemical sensor is used to easily measure the concentration of a specific gas. The electrochemical sensor uses a phenomenon in which the amount of electrons generated during the oxidation and reduction of a gas to be measured is proportional to the concentration of the gas. In the case of oxygen measurement, the principle of a galvanic cell is used.
이러한 갈바닉 산소 가스센서는 산소 유입부, 캐소우드, 애노우드, 그리고 전해질로 구성되는데, 산소 유입부를 통해 센서로 유입되는 산소가 캐소우드에서 환원반응에 의해 환원되고 이에 대응되어 양극에서는 산화반응이 일어난다. 이러한 산화반응과 환원반응에 의해 생성되는 이온이 전해질을 통하여 전극 사이를 이동하 면서 두 전극 사이에 전류가 흐르게 된다. 이때 두 전극 사이에 흐르는 전류의 양은 음극에서 환원되는 산소의 양에 비례하고, 음극에서 환원되는 산소의 양은 외부로부터 센서 내부로 유입되는 산소의 양, 즉 외부 산소의 양에 의존하기 때문에 센서의 전류 출력값은 외부 산소의 양을 나타내게 된다.The galvanic oxygen gas sensor is composed of an oxygen inlet, a cathode, an anode, and an electrolyte. Oxygen that enters the sensor through the oxygen inlet is reduced by the reduction reaction in the cathode and the oxidation occurs at the anode. . As the ions generated by the oxidation and reduction reaction move between the electrodes through the electrolyte, current flows between the two electrodes. At this time, the amount of current flowing between the two electrodes is proportional to the amount of oxygen reduced at the cathode, and the amount of oxygen reduced at the cathode depends on the amount of oxygen introduced into the sensor from the outside, that is, the amount of external oxygen. The output shows the amount of external oxygen.
갈바닉 산소 가스 센서 중 산소가 직접적으로 유입되지 않고 확산 방지막을 통한 산소의 확산을 이용한 가스 센서의 경우, 두 전극 사이의 전류의 양이 외부 산소의 분압과 선형적 관계를 가지지만 확산 방지막을 통과하는 산소의 확산 속도가 지나치게 느리기 때문에 가스 센서의 응답 속도가 현저히 느려서 현실적으로 이용하기에 어려운 문제가 있다. In the case of the gas sensor using oxygen diffusion through the diffusion barrier and the oxygen flow of the galvanic oxygen gas sensor is not directly introduced, the amount of current between the two electrodes has a linear relationship with the partial pressure of external oxygen, Since the diffusion rate of oxygen is too slow, the response speed of the gas sensor is remarkably slow, which makes it difficult to use in reality.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 산소 가스의 전 농도 구간에 대하여 선형적인 출력값을 제공하고 산소 가스에 대한 응답 시간을 단축하면서 외부의 압력 변화에 대하여 안정성을 향상시킬 수 있는 하이브리드 산소 가스 센서를 제공하고자 하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a hybrid oxygen gas sensor that can provide a linear output value for the entire concentration range of the oxygen gas and improve the stability against external pressure changes while reducing the response time for the oxygen gas. It is.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 산소 가스 센서는, 0.1 내지 1mm의 직경을 가지는 산소 유입용 모세관이 형성된 하 우징과, 상기 하우징 내에 상기 산소 유입용 모세관 하부에 위치하여 외부 압력 변화를 완충하는 다공성 압력 버퍼막과, 1 내지 50㎛의 두께를 가지며 전해액은 차단하고 기체 성분만을 투과시키고 환원 반응에 참여하는 산소 가스의 양을 조절하며, 상기 압력 버퍼막 하부에 위치하는 비공성 확산 방지막과, 상기 비공성 확산 방지막 아래에 위치한 캐소우드와, 상기 캐소우드 아래에 위치하고 상기 전해액이 충전된 전해액 수용층과, 상기 전해액 수용층을 사이에 두고 상기 캐소우드와 대향하는 애노우드를 포함한다.Hybrid oxygen gas sensor according to an embodiment of the present invention for achieving the technical problem, the housing is formed with a capillary for oxygen inlet having a diameter of 0.1 to 1mm, and is located in the housing below the oxygen inlet capillary A porous pressure buffer membrane for buffering external pressure changes, and having a thickness of 1 to 50 μm, blocking electrolyte, permeating only gas components, and controlling the amount of oxygen gas participating in the reduction reaction, A non-porous diffusion barrier, a cathode located below the non-porous diffusion barrier, an electrolyte receiving layer positioned below the cathode and filled with the electrolyte, and an anode facing the cathode with the electrolyte receiving layer interposed therebetween. do.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Specific details of other embodiments are included in the detailed description and the drawings.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various different forms, and only the embodiments make the disclosure of the present invention complete, and the general knowledge in the art to which the present invention belongs. It is provided to fully inform the person having the scope of the invention, which is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 산소 가스 센서에 대해 자세히 설명한다.Hereinafter, a hybrid oxygen gas sensor according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 산소 가스 센서의 단면도이고, 도 2는 도 1의 하이브리드 산소 가스 센서의 분해도이다.1 is a cross-sectional view of a hybrid oxygen gas sensor according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is an exploded view of the hybrid oxygen gas sensor of FIG.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 산소 가스 센서(100)는 전체적으로 하우징(housing)(10)과, 하우징(10) 상부에 형성된 산소 유입용 모세관(12)과, 하우징(10) 내에 산소 유입용 모세관(12) 아래에 순차적으로 배치된 압력 버퍼막(40), 비공성 확산 방지막(non-porous diffusion barrier)(50) 및 캐소우드(cathode)(60)와, 하우징(10) 내에 전해액 수용층(92)을 사이에 두고 캐소우드(60)와 대향하는 애노우드(anode)(65)를 포함한다.1 and 2, the hybrid
여기서 하우징(10)은 전해액(90)으로부터 손상이 되지 않는 고분자 물질로 이루어진 용기이며, 상부 하우징(10a)과 하부 하우징(10b)으로 이루어져 내부에 캐소우드(60), 애노우드(65) 및 전해액(90)을 수용할 수 있다. 상부 하우징(10a)과 하부 하우징(10b)은 내부의 전해액(90)이 하우징(10) 외부로 누출되지 않도록 완전히 밀폐되어 결합될 수 있다. Here, the
외부의 산소 가스가 하우징(10) 내부로 유입되도록 상부 하우징(10a)의 상면에는 하나 이상의 산소 유입용 모세관(12)이 형성되어 있다. 산소 유입용 모세관(12)은 외부 환경의 갑작스런 변화, 예를 들어 압력 변화에 기인하여 하우징(10) 내부의 구성 요소가 손상되는 것을 방지하는 역할을 한다. 따라서 산소 가스가 산소 유입용 모세관(12)을 통하여 물질 전달 제어 방식(mass flow controlled type)으로 확산되기 위해서는 산소 유입용 모세관(12)의 직경(d)은 약 0.1 내지 1 mm인 것이 바람직하다. 직경(d)이 약 0.1mm보다 작은 경우, 산소 유입용 모세관(12)을 지나가는 산소 가스의 확산 속도가 지나치게 낮아서 하이브리드 산소 가스 센서(100)의 응답 속도가 늦어질 수 있다. 또한 직경(d)이 약 1mm보다 큰 경우, 산소 유입용 모세관(12)을 사이에 두고 하우징(10)의 외부와 내부에서 산소 분압이 동일하기 때문에 외부의 갑작스런 압력 변화로 인하여 하우징(10)의 내부 구성 요소, 예를 들어 박막으로 형성된 비공성 확산 방지막(50)이 손상될 우려가 있다.At least one
산소 유입용 모세관(12)의 상측으로 하우징(10)의 외면에 위치하는 필터(20)는 산소 유입용 모세관(12)을 통하여 내부로 먼지 등과 같은 이물질이 들어오는 것을 차단하는 역할을 한다. 예를 들어 필터(20)는 다공성 PTFE(PolyTetraFluoroEthylene)로 이루어질 수 있다. The
산소 유입용 모세관(12)의 하측으로 하우징(10)의 내부에 위치하는 압력 버퍼막(40)은 산소 유입용 모세관(12)과 마찬가지로 외부 환경의 갑작스런 변화, 예를 들어 압력 변화에 기인하여 하우징(10) 내부의 구성 요소가 손상되는 것을 방지하는 완충재의 역할을 한다. 압력 버퍼막(40)은 다공성 맴브레인(membrane)으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 압력 버퍼막(40)은 다공성 PTFE로 이루어질 수 있으며, 압력 버퍼막(40) 내의 기공은 필터(20) 내의 기공보다 크기가 작은 것이 바람직하다. 압력 버퍼막(40)은 약 10 내지 1000㎛의 두께로 형성될 수 있고, 압력 버퍼막(40)의 기공은 약 0.1 내지 10㎛의 직경으로 형성될 수 있다.The
압력 버퍼막(40) 하부에는 얇은 두께(t)의 비공성 확산 방지막(50)이 배치되어 있다. 비공성 확산 방지막(50)은 기공이 없는 FEP (tetrafluoroethylene - perfluoropropylene)으로 이루어질 수 있으며, 기체는 투과하는 전해액(90)은 투과하지 못하는 특성을 가진다. 또한 비공성 확산 방지막(50)은 캐소우드(70)에서의 환원 반응에 참여하는 산소 가스의 양을 조절하는 역할을 한다.A
압력 버퍼막(40)의 가장자리를 따라 비공성 확산 방지막(50)과 상부 하우징(10a) 사이에 개재된 오링(o-ring)(30)은 비공성 확산 방지막(50)과 함께 전해액(90)이 하우징(10) 외부로 유출되는 것을 방지하는 역할을 한다.An o-
비공성 확산 방지막(50) 아래에는 산소와 환원 반응이 일어나는 캐소우드(60)가 형성되어 있다. 캐소우드(60)로는 백금흑(platinum black), 백금, 금, 은 등과 같이 산소의 환원 반응에 대한 촉매 특성이 있는 물질이 사용될 수 있다. 예를 들어 백금흑 등으로 이루어진 분말재료에 PTFE 분말을 섞어 비공성 확산 방지막(50)에 스크린 프린팅하거나 압착 코팅하여 캐소우드(60)를 형성할 수 있다. 또한, 백금, 금, 은 등과 같은 재료는 비공성 확산 방지막(50)에 스퍼터링(sputtering)하거나 진공증착(evaporation)하여 캐소우드(60)를 형성할 수 있다. Below the
캐소우드(60)에서 환원되는 산소의 양은 비공성 확산 방지막(50)을 통과하는 산소의 확산 속도에 비례하고, 산소의 확산 속도는 비공성 확산 방지막(50) 양단의 산소의 분압차에 비례한다. 따라서 실질적으로 캐소우드(60)에서 환원되는 산소의 양, 즉 출력 단자(112)로부터의 출력값은 외부 산소의 분압에 비례하게 된다. 따라서 하이브리드 산소 가스 센서(100)에서 출력값과 산소의 농도는 다음과 같은 선형적인 비례관계를 가지게 된다.The amount of oxygen reduced in the
센서의 출력값 = k × C Sensor output = k × C
(여기서, k는 비례상수이고, C는 산소의 농도 분율이다.)Where k is the proportionality constant and C is the concentration fraction of oxygen.
이와 같이 비공성 확산 방지막(50)을 이용하여 산소 농도를 측정하는 경우, 산소 농도의 전범위(0~100%)에 대하여 선형적인 출력값을 얻을 수 있다.As described above, when the oxygen concentration is measured using the
나아가 비공성 확산 방지막(50)에 대한 산소의 확산 속도를 향상시키면서 구조적인 안정성을 획득하기 위하여 비공성 확산 방지막(50)의 두께(t)는 약 1 내지 50㎛인 것이 바람직하다.Furthermore, in order to obtain structural stability while improving the diffusion rate of oxygen with respect to the
캐소우드(60) 아래에는 캐소우드(60)의 환원 반응과 애노우드(65)의 산화 반응에 의한 이온 전류를 측정하기 위한 이온 콜렉터(80)가 배치되어 있고, 이온 콜렉터(80)는 인쇄회로기판(110)과 전기적으로 연결되어 있다. 이온 콜렉터(80) 중 캐소우드(60)이 인접한 부분은 캐소우드(60)와 전해액(90)이 접촉할 수 있도록 중심에 하나 이상의 개구부(82)가 형성된 디스크 형상으로 이루어져 있다. Below the
이온 콜렉터(80)의 아래에는 전해액(90)이 상부로 유출되는 것을 방지하는 상부 격리막(70)이 배치되어 있다. 상부 격리막(70)은 이온 콜렉터(80)의 개구부(82)가 전해액(90)에 노출될 수 있도록 환형 형상을 가진다. 또한 상부 격리막(70)은 상부 하우징(10a)의 상부 내측에 하나 이상 형성된 걸림 고정부(14)와 결합한다. 즉, 상부 격리막(70)에는 걸림 고정부(14)가 삽입되는 걸림홀(71)이 형성되어 있다. 상부 격리막(70)과 오링(30)은 이들 사이에 개재된 비공성 확산 방지막(50), 캐소우드(60) 및 이온 콜렉터(80)를 물리적으로 압착하여 전해액(90)이 외부로 유출되는 것을 방지하는 역할을 한다. 상부 격리막(70), 상부 하우징(10a) 및 걸림 고정부(14)는 실질적으로 동일한 재질로 이루어질 수 있으며, 초음파 융착 또는 열 융착으로 결합될 수 있다.Below the
상부 격리막(70) 아래에는 이온이 이동과 함께 애노우드(65)의 산화 반응으로 생성되는 금속산화물이 용해될 수 있는 전해액(90)과, 전해액(90)을 흡수하여 전해액(90)의 증발을 방지하며 캐소우드(60)와 애노우드(65) 사이의 전기적 단락을 방지하는 전해액 수용층(92)이 위치한다. 전해액(90) 아래에는 전해액(90)이 외부로 유출되는 것을 방지하기 위한 하부 격리막(72)이 형성되어 있다. 하부 격리막(72) 아래에는 인쇄회로기판(110)이 배치되고, 인쇄회로기판(110)과 연결된 애노우드(65)는 하부 격리막(72)을 관통하여 전해액 수용층(92) 내에 배치되어 있다. 하부 격리막(72)과 상부 하우징(10a)은 실질적으로 동일한 재질로 이루어질 수 있으며, 초음파 융착 또는 열 융착으로 결합될 수 있다.Under the
전해액(90)으로는 포름산(formic acid), 아세트산(acetic acid), 프로피온산(propionic acid), n-부티르산(n-butyric acid), 말레인산(maleic acid), 글루탐산(glutamic acid)과 같은 유기산과, 이들의 유기산 염(여기서, 염은 Li, K, Na 등을 포함)의 혼합액이 사용될 수 있다. 여기서 유기산은 애노우드(65)인 Pb 전극 표면에서 반응을 통해 형성된 PbO 용해시키는 역할을 하며, 유기산 염은 전해질의 이온 전도도(ion conductivity)를 높여 반응이 빠르고 원활하게 이루어 질 수 있도록 한다. 이와 같이 유기산 및 유기산 염의 혼합액으로 이루어진 전해액(90)은 PbO에 대한 높은 용해도를 가지고 있으므로 하이브리드 산소 가스 센서(100)의 수명을 극대화시킬 수 있다. Examples of the electrolyte 90 include organic acids such as formic acid, acetic acid, propionic acid, n-butyric acid, maleic acid, and glutamic acid. Mixtures of these organic acid salts, wherein the salts include Li, K, Na, and the like can be used. Here, the organic acid serves to dissolve PbO formed through the reaction on the surface of the Pb electrode, which is the
전해액 수용층(92)은 이온 콜렉터(80)와 애노우드(65)의 각 표면에 밀착되고 이온 콜렉터(80)와 애노우드(65) 사이에 이온의 이동을 원활하도록 하고, 전해액(90)의 흡수율이 높으면서 전해액(90)과 반응하지 않는 다공성 고분자 스펀지로 이루어질 수 있다.The
애노우드(65)는 납(Pb) 등의 재질로 이루어질 수 있으며, 표면적을 넓히기 위하여 판(plate) 형상, 금속 선(wire) 또는 소결된 금속분말로 이루어질 수 있다.The
인쇄회로기판(110)은 내부저항 변화에 따른 출력 신호의 변화를 줄여서 출력 신호의 안정성을 높이도록 저항과 온도에 따른 출력 신호의 변화를 보정할 수 있는 써미스터(thermistor)를 포함할 수 있다. 인쇄회로기판(110)의 신호 입력 부분은 이온 콜렉터(80)와 애노우드(65)에 연결되며, 신호 출력 부분은 출력 단자(112)와 연결된다.The printed
이와 같은 구조의 하이브리드 산소 가스 센서(100)에 의하면, 얇은 두께의 비공성 확산 방지막(50)을 통과하는 산소의 확산 속도를 증가시켜 캐소우드(60)에서의 응답 속도를 높일 수 있고, 작은 구멍들로 구성된 산소 유입용 모세관(12) 및 압력 버퍼막(40)을 사용하여 외부의 급격한 압력 변화에 기인하여 비공성 확산 방지막(50)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.According to the hybrid
이하 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 산소 가스 센서의 특성에 대하여 자세히 설명한다. 여기서 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 산소 가스 센서에 있어서 산소 농도에 따른 출력 신호를 측정한 그래프이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 산소 가스 센서에 있어서 시간의 흐름에 따라 출력 신호를 측정한 그래프이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 산소 가스 센서의 응답 속도를 측정한 그래프이다.Hereinafter, the characteristics of the hybrid oxygen gas sensor according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 5. 3 is a graph measuring the output signal according to the oxygen concentration in the hybrid oxygen gas sensor according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a flow of time in the hybrid oxygen gas sensor according to an embodiment of the
우선 도 3에 나타난 바와 같이, 산소 농도가 증가함에 따라 하이브리드 산소 가스 센서의 출력 신호가 선형적으로 증가하는 것을 알 수 있다. 따라서 산소 농도 를 정확하게 측정할 수 있다.First, as shown in FIG. 3, it can be seen that the output signal of the hybrid oxygen gas sensor increases linearly as the oxygen concentration increases. Therefore, the oxygen concentration can be measured accurately.
도 4를 참조하면, 특정한 산소 농도에 대하여 시간의 흐름에 따라 출력 신호가 일정하게 측정되었고, 산소 농도의 전범위(0 내지 100%)에 대하여 출력신호가 선형적으로 증가하는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 4, it can be seen that the output signal is constantly measured over time with respect to a specific oxygen concentration, and the output signal linearly increases over the entire range (0 to 100%) of the oxygen concentration.
도 5를 참조하여 하이브리드 산소 가스 센서의 응답 시간을 살펴보면, 일단 산소 농도의 변화는 작업자의 안전과 매우 밀접한 관련이 있기 때문에 최대한 빨리 감지하는 것이 안전기기로 적용하는 데에 있어서 매우 중요하다. 도 5는 하이브리드 산소 가스 센서가 놓인 공간을 0% 에서 20.9%의 산소 농도로 변화시켰을 때 응답 시간을 측정한 그래프이다. 도 5에 나타난 바와 같이, 변화된 농도에 상응하는 출력 신호 값의 90%가 출력되는 시간이 약 10초 이내로 측정되었으며, 이를 통하여 외부 산소 농도 변화에 반응 특성이 매우 빠르다는 것을 알 수 있다. Referring to the response time of the hybrid oxygen gas sensor with reference to Figure 5, once the change in the oxygen concentration is very closely related to the safety of the operator, it is very important to apply as a safety device to detect as soon as possible. 5 is a graph measuring response time when the space in which the hybrid oxygen gas sensor is placed is changed from 0% to 20.9% oxygen concentration. As shown in FIG. 5, the time at which 90% of the output signal value corresponding to the changed concentration was output was measured within about 10 seconds, and it can be seen that the response characteristic is very fast in response to the change in the external oxygen concentration.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to the above embodiments but may be manufactured in various forms, and having ordinary skill in the art to which the present invention pertains. It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 하이브리드 산소 가스 센서에 의하면, 얇은 두께의 비공성 확산 방지막을 통과하는 산소의 확산 속도를 증가시켜 캐소우드 에서의 응답 속도를 높일 수 있고, 작은 구멍들로 구성된 산소 유입용 모세관 및 압력 버퍼막을 사용하여 외부의 급격한 압력 변화에 기인하여 비공성 확산 방지막이 손상되는 것을 방지할 수 있다.As described above, according to the hybrid oxygen gas sensor according to the present invention, by increasing the diffusion rate of oxygen passing through the thin non-porous diffusion barrier, the response speed in the cathode can be increased, and oxygen inflow composed of small holes The capillary tube and the pressure buffer film can be used to prevent damage to the non-porous diffusion barrier due to a sudden external pressure change.
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