KR101031355B1 - 휴대용 가스 탐지기 - Google Patents

휴대용 가스 탐지기 Download PDF

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KR101031355B1
KR101031355B1 KR1020100023318A KR20100023318A KR101031355B1 KR 101031355 B1 KR101031355 B1 KR 101031355B1 KR 1020100023318 A KR1020100023318 A KR 1020100023318A KR 20100023318 A KR20100023318 A KR 20100023318A KR 101031355 B1 KR101031355 B1 KR 101031355B1
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이소영
유용규
최백열
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이소영
인천대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명에 따른 휴대용 가스 탐지기는, 커버와 본체 케이싱을 구비하는 본체부; 본체부에 형성되고, 공기를 본체부 내부로 흡입하는 적어도 한 개의 흡입구와 공기를 본체부 외부로 배출하는 적어도 한 개의 배출구를 구비하는 공기통로부; 공기통로부 내에 배치되고, 공기 중에 포함된 분석 대상물질을 검출하는 검출부; 및 공기통로부의 흡입구 근처에서 공기유동방향 상류에 배치되고, 공기를 흡입구 쪽으로 송풍하는 송풍부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

휴대용 가스 탐지기{Portable gas detector}
본 발명은 가스탐지기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 간편하게 휴대하여 CO2 가스, O2 가스, H2S 가스, NH3 가스 등과 같은 분석 대상물질(analyte)을 검출하거나 식별할 수 있는 휴대용 가스 탐지기에 관한 것이다.
일반적으로, 가스 탐지기는 대기환경 오염 탐지, 가정, 음식점, 산업현장 등의 가스누설 탐지, 생산현장의 작업환경 감시, 식품 및 농산물 생산시설의 휘발성 유기물 탐지 등 다양한 분야에서 사용되고 있다.
이러한 가스 탐지기의 대표적인 예로는 가스 소스에 결합 고정되어 가스 소스의 변화를 감지하여 가스 누출을 검출하는 고정형 가스 탐지기가 알려져 있다. 고정형 가스 탐지기로는 가스 누출시 압력변화를 검출하는 방식, 기포의 발생으로 가스 누출을 검출하는 방식 등이 있다. 이러한 고정형 가스 탐지기는, 환경 또는 인체에 유해한 유해가스나 폭발을 일으킬 수 있는 위험가스를 발생할 가능성이 있는 가스 소스에 직접 설치되므로 생산 또는 산업현장의 가스시설 또는 장치의 가스 누출을 효율적으로 감시할 수 있는 장점이 있다.
하지만, 위와 같은 고정형 가스 탐지기는 대기환경이나 작업환경의 오염탐지와 같이 이미 누출된 유해가스의 누출 정도를 탐지할 경우에는 실제 탐지하고자 하는 장소로 이동될 수 없으므로 사용이 불가능하다. 이를 위해, 탐지가 필요할 때 마다 실제 탐지할 곳으로 이동시켜 사용할 수 있는 휴대용 가스 탐지기가 필요하다.
현재, 많이 사용하고 있는 휴대용 가스 탐지기로는 감지센서를 사용하여 가스를 검출하는 방식이 알려져 있다. 하지만, 감지센서를 사용하는 휴대용 가스 탐지기는 감지센서의 기능에만 의존하기 때문에, 가스 검출시 검출할 가스기류의 흐름과 무게로 인해 미세량의 가스를 검출하지 못하는 경우가 많다. 또, 감지센서는 고가이므로 가스 탐지기의 가격을 상승시킨다. 또, 감지센서는 통상 특정한 한 종류의 가스만을 검출하도록 구성되므로, 여러가지 다른 가스를 검출할 경우에는 각각 그에 맞는 감지센서를 구비한 휴대용 가스 탐지기를 별도로 구비해야하는 문제점이 있다. 또한, 감지센서는 먼지나 오물 등으로 오염되거나 노후될 경우 오작동하거나 감지기능을 할 수 없게 되므로, 정상적인 기능을 하도록 하기 위해서는 수시로 청소를 해주거나 교체해야 한다. 하지만, 이러한 청소 및 교체작업은 번거롭고 어렵다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 감안하여 이를 개선하고자 창출된 것으로, 본 발명의 한 목적은 미세 량의 분석 대상물질을 검출할 수 있게 한 휴대용 가스 탐지기를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 저렴한 비용으로 여러가지 분석 대상물질을 검출할 수 있게 함과 함께 제품 가격을 저렴하게 낮추고 유지 보수를 간단하게 할 수 있게 한 휴대용 가스 탐지기를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 송풍부를 구동하기 위한 전원으로 건전지 또는 충전가능한 건전지를 사용하여 휴대하여 사용할 수 있도록 한 휴대용 가스 탐지기를 제공하는 데 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시양태에 따르면, 휴대용 가스 탐지기는, 커버와 본체 케이싱을 구비하는 본체부; 본체부에 형성되고, 공기를 본체부 내부로 흡입하는 적어도 한 개의 흡입구와 공기를 본체부 외부로 배출하는 적어도 한 개의 토출구를 구비하는 공기통로부; 공기통로부 내에 배치되고, 공기 중에 포함된 분석 대상물질을 검출하는 검출부; 및 공기통로부의 흡입구 근처에서 공기유동방향 상류에 배치되고, 공기를 흡입구 쪽으로 송풍하는 송풍부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
공기통로부는 본체 케이싱의 일 측벽을 따라 길이방향으로 배치된 적어도 한 개의 컬럼을 포함할 수 있다. 컬럼은 검출부를 본체 케이싱의 외부에서 수용하기 위한 수용공간을 내부에 형성하도록 일측면이 개방된 형태로 형성될 수 있다.
흡입구는 본체 케이싱의 바닥에서 컬럼과 연통하게 배치되고, 토출구는 컬럼 내에 배치된 검출부의 상부에 형성될 수 있다.
선택적으로, 흡입구는 본체 케이싱의 바닥에서 컬럼과 연통하게 배치되고, 토출구는 커버에 컬럼 내에 배치된 검출부와 연통하게 배치될 수 있다
또한, 공기통로부는 공기통로부의 흡입구와 컬럼 사이에 배치되고, 흡입구를 통해 흡입된 공기를 모아서 컬럼쪽으로 보내주는 공기농축 가이드를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 흡입구는 컬럼의 입구 보다 더 크게 형성되고, 공기농축 가이드는 흡입구와 컬럼의 입구를 연결하는 경사면을 갖는 나팔관 형태로 형성될 수 있다.
선택적으로, 공기통로부는 본체 케이싱의 측벽을 따라 길이방향으로 배치되고 서로 일정간격을 두고 배치된 4 개의 컬럼을 포함할 수 있다. 이때, 흡입구는 본체 케이싱의 바닥에 각각의 컬럼과 연통하게 배치된 4 개의 흡입구를 포함하고, 토출구는 커버에 각각의 중공 컬럼내 배치된 검출부의 중공 카트리지와 연통하게 배치된 4 개의 토출구를 포함할 수 있다.
검출부는, 공기통로부 내에 착탈 할 수 있게 배치된 중공 카트리지, 및 중공 카트리지의 내측벽에 부착되고 특정 분석 대상물질과 반응할 때 색상이 변화하는 지시염료(indicator dye) 표시부를 포함할 수 있다.
중공 카트리지는, 상부 일측에 형성되고 공기통로부의 토출구를 형성하는 토출개구를 포함할 수 있다. 또한, 중공 카트리지는 투명재료로 형성될 수 있다.
지시염료(indicator dye) 표시부는 특정 분석 대상물질과 반응할 때 색상이 변화하는 지시염료(indicator dye) 용액, 및 지시염료(indicator dye) 용액을 담지하는 담지체를 포함할 수 있다.
지시염료(indicator dye) 용액은 CO2 가스와 반응하여 색상이 변화하는 CO2 가스 반응 지시염료(indicator dye) 용액, O2 가스와 반응하여 색상이 변화하는 O2 가스반응 지시염료(indicator dye) 용액, H2S 가스와 반응하여 색상이 변화하는 H2S 가스반응 지시염료(indicator dye) 용액, 또는 NH3 가스와 반응하여 색상이 변화하는 NH3 가스반응 지시염료(indicator dye) 용액를 포함할 수 있다.
CO2 가스반응 지시염료(indicator dye) 용액은 산업안전관리공단 규정에 기재된 8시간 가중평균 안전기준인 5,000ppm 이상의 CO2 가스를 검출할 수 있도록 구성된다. 이를 위해, CO2 가스반응 지시염료(indicator dye) 용액은 티몰프탈렌(thymolphthalein)과 NaOH의 희석액으로 구성될 수 있다.
O2 가스반응 지시염료(indicator dye) 용액은 산업보건기준에 관한 규칙 제17조에 기재된 밀폐공간의 안전기준인 18% 이상의 O2 가스 농도를 검출할 수 있도록 구성된다. O2 가스반응 지시염료(indicator dye) 용액은 NaOH, 글루코스(glucose)와 메틸렌 블루(methylene blue)를 소정비율로 혼합한 혼합액으로 구성될 수 있다.
H2S 가스반응 지시염료(indicator dye) 용액은 산업안전관리공단 규정에 기재된 밀폐공간의 기준인 10ppm 이상의 H2S 가스를 검출할 수 있도록 구성된다. H2S 가스반응 지시염료(indicator dye) 용액은 CuSO4와 콩고 레드(congo red)를 소정비율로 혼합한 혼합액으로 구성될 수 있다.
NH3 가스반응 지시염료(indicator dye) 용액은 산업안전관리공단 규정에 기재된 8시간 가중평균 안전기준인 50ppm 이상의 NH3 가스를 검출할 수 있도록 구성된다. 이를 위해, NH3 가스반응 지시염료(indicator dye) 용액은 H3PO4와 콩고 레드의 혼합액으로 구성될 수 있다.
담지체는 부직포 패드로 구성될 수 있다. 이때, 부직포 패드는 89 내지 91%의 기공율을 가지는 것이 바람직하다.
송풍부는 본체 케이싱의 하부에서 공기유동방향 상류에 배치되고 팬모터에 의해 작동되는 송풍팬을 포함할 수 있다.
송풍부를 구동하기 위한 전원을 공급하기 위해, 본 발명의 휴대용 가스 탐지기는, 본체부 내에 배치되고 송풍부에 전원을 공급하는 전원부를 더 포함한다. 전원부는 건전지 또는 충전지로 구성될 수 있다.
또한, 가스 탐지기를 필요한 곳에 고정하여 공기 중에 포함된 분석 대상물질을 검출하기 위하여, 본 발명의 휴대용 가스 탐지기는 본체 케이싱을 검사하고자 하는 공간에 고정할 수 있는 고정부를 더 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 휴대용 가스 탐지기는 검출할 분석 대상물질이 포함된 공기를 강제 흡입하도록 공기통로부의 흡입구 근처에서 공기유동방향 상류에 배치된 송풍부를 구비한다. 따라서, 본 발명의 가스 탐지기는 감지센서를 사용하는 종래의 가스 탐지기보다 미세량의 분석 대상물질을 검출할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 휴대용 가스 탐지기는 검출할 분석 대상물질을 검출하거나 식별하기 위한 수단으로 분석 대상물질의 종류에 따라 간편하게 교체할 수 있는 지시염료(indicator dye) 표시부를 구비한 중공 카트리지를 사용한다. 따라서, 본 발명의 가스 탐지기는 여러가지 분석 대상물질을 검출할 경우 감지센서를 사용하는 종래의 가스 탐지기와 같이 검출할 분석 대상물질에 따라 별도의 가스 탐지기를 구비할 필요없이 지시염료(indicator dye) 표시부 및/또는 중공 카트리지만 검출할 분석 대상물질에 상응하는 지시염료(indicator dye) 표시부 및/또는 중공 카트리지로 교체하면 여러가지 분석 대상물질을 검출할 수 있다. 또한, 지시염료(indicator dye) 표시부 및/또는 중공 카트리지는 한 번 사용후 버리는 일회용으로 구성할 수 있으므로, 고가의 감지센서를 사용하는 종래의 가스 탐지기보다 가스 탐지기의 가격을 저렴하게 낮출 수 있을 뿐 아니라, 감지센서를 청소할 필요가 없게 되는 등 유지 보수가 간단하게 된다.
또한, 본 발명의 휴대용 가스 탐지기는 송풍부를 구동하기 위한 전원으로 건전지 또는 충전가능한 건전지를 사용하므로, 간편하게 휴대하여 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 가스 탐지기를 예시하는 사시도,
도 2는 도 1에 도시한 휴대용 가스 탐지기의 부분 분해 사시도,
도 3은 도 1의 선 III-III을 따라 취한 휴대용 가스 탐지기의 단면도,
도 4는 도 3에 도시한 휴대용 가스 탐지기의 변형예를 예시하는 단면도,
도 5는 도 3에 도시한 휴대용 가스 탐지기의 다른 변형예를 예시하는 단면도, 및
도 6은 도 5에 도시한 휴대용 가스 탐지기의 공기통로부를 복수 개로 구성한 변형예를 예시하는 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 가스 탐지기를 첨부도면에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 가스 탐지기(1)가 개략적으로 예시되어 있다.
휴대용 가스 탐지기(1)는 예를들면, 공장 등의 작업공간 내에서 작업자에 유해한 CO2 가스, O2 가스, H2S 가스, NH3 가스 등과 같은 분석 대상물질을 검출하거나 식별하기 위한 것으로, 본체부(10), 공기통로부(20; 도 2참조), 검출부(30), 및 송풍부(40)를 구비한다.
본체부(10)는 직육면체 형태로 형성되고, 커버(11), 및 본체 케이싱(15)을 포함한다.
커버(11)는 상부가 밀폐되고 하부와 일측면이 개방된 직육면체 형태로 형성된다. 커버(11)는 상면 일측에 송풍부(40)의 송풍팬(45)을 온시키거나 오프시키기 위한 스위치(12)가 배치된다. 커버(11)는 내면에는 후술하는 전원부(50)의 건전지 또는 충전지(51)의 + 전극과 접촉하는 + 전극접점(53)이 배치된다.
본체 케이싱(15)은 제1 내지 제4측벽(16, 17, 18, 19)에 의해 상부와 하부가 개방된 직육면체 형태로 형성된다. 본체 케이싱(15)의 제1 내지 제4측벽(16, 17, 18, 19) 중 제4측벽(19)에는 중공 카트리지(31)와 대응하는 형태로 길이방향으로 길게 형성된 ㄷ자 형태의 컬럼(25)을 구비한다. 컬럼(25)은 내부에 후술하는 검출부(30)의 중공 카트리지(31)를 장착하고 탈착하기 위한 카트리지 수용공간(26)을 형성하고, 중공 카트리지(31)와 함께 공기통로부(20)를 구성한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본체 케이싱(15)의 내부에는 전원부(50)의 건전지 또는 충전지(51)를 수용하기 위한 전지공간(54)이 배치된다. 전지공간(54)의 측면은 본체 케이싱(15)의 제1 내지 제3 측벽(16, 17, 18)과 컬럼(25)에 의해 규정되고, 하면은 지지판(56)에 의해 규정된다. 지지판(56)의 상면에는 건전지 또는 충전지(51)의 - 전극과 접촉하는 - 전극접점(57)이 배치되어 있다.
커버(11)는 커버(11)의 제1측벽(28) 하부에 형성된 힌지돌기(29)와 본체 케이싱(15)의 제1측벽(16)의 상부에 형성되어 힌지돌기(29)와 힌지핀으로 연결된 힌지돌기 수용부(33)에 의해 본체 케이싱(15)의 상부를 개폐할 수 있게 본체 케이싱(15)에 연결된다. 또한, 커버(11)는 커버(11)의 제3측벽(34)의 외면에 형성된 록킹돌기(36)와 본체 케이싱(15)의 제3측벽(18)의 외면 상부에 형성된 록킹고리를 구비한 버클(37)에 의해 본체 케이싱(15)의 상부를 밀폐한 상태로 본체 케이싱(15)에 록킹될 수 있다.
공기통로부(20)는 공기를 흡입구(22)에서 토출구(39)로 가이드하도록 본체 케이싱(15)의 제4측벽(19)을 따라 길이방향으로 배치된 컬럼(25)을 포함할 수 있다. 컬럼(25)은 위에서 언급한 바와 같이, 중공 카트리지(31)와 함께 공기를 외부로 가이드하는 공기통로를 형성하고, 검출부(30)의 중공 카트리지(31)를 본체 케이싱(15)의 외부에서 수용하기 위한 카트리지 수용공간(26)을 형성하도록 일측면이 개방된 ㄷ자 형태로 형성될 수 있다.
여기서, 컬럼(25)은 일측면이 개방된 ㄷ자 형태로 형성된 것으로 설명하였으나, 그 대신, 상부와 하부가 개방되고 일측면이 개방되지 않은 중공형태로 형성될 수 있다. 이 경우, 검출부(30)의 중공 카트리지(31)는 본체 케이싱(15)의 외부에서 바로 카트리지 수용공간(26)에 장착되거나 탈착될 수 없고, 커버(11)를 개방한 후 카트리지 수용공간(26) 내에 장착되거나 탈착될 수 있다.
흡입구(22)는 본체 케이싱(15)의 바닥에서 컬럼(25)과 연통하게 배치되고, 토출구(39)는 컬럼(25)의 카트리지 수용공간(26) 내에 배치된 중공 카트리지(31)의 외측벽 상부에 형성된다.
송풍부(40)가 흡입구(21)를 통해 본체 케이싱(15) 내부로 공기를 송풍할 때 흡입구(21)를 통해 흡입된 공기를 모아서 카트리지 수용공간(26) 내에 배치된 중공 카트리지(31) 쪽으로 보내주도록 하기 위해, 공기통로부(20)는 공기농축 가이드(23)를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 흡입구(21)는 컬럼(25)의 입구(22) 보다 크게 형성되고, 공기농축 가이드(23)는 흡입구(21)에서 입구(22) 쪽으로 경사진 3 개의 경사면(23a, 23b, 23c)을 갖는 나팔관 형태로 형성된다. 따라서, 송풍부(40)가 흡입구(21)를 통해 공기를 송풍할 때, 흡입구(21)를 통해 흡입된 공기는 공기농축 가이드(23)에 의해 모아져서 컴럼(25)의 입구(22)를 통해 카트리지 수용공간(26) 내에 배치된 중공 카트리지(31)를 통과하여 토출구(39)를 통해 외부로 배출된다.
검출부(30)는 공기 중에 포함된 분석 대상물질을 검출하는 것으로, 칼럼(25)의 카트리지 수용공간(26) 내에 배치된다. 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 검출부(30)는 중공 카트리지(31), 및 지시염료(indicator dye) 표시부(38)를 포함한다.
중공 카트리지(31)는 상부가 밀폐되고 하부가 개방된 중공 직육면체 형태로 형성되어 카트리지 수용공간(26) 내에 착탈 할 수 있게 배치된다. 중공 카트리지(31)의 하부는 컬럼(25)의 입구(22)와 연통하고, 외측벽 상부는 지시염료(indicator dye) 표시부(38)를 통과한 공기를 외부로 토출하는 사각형 형태의 토출구(39)를 구비한다.
또한, 중공 카트리지(31)는 외부에서, 분석 대상물질과 반응하여 칼라가 변화하는 지시염료(indicator dye) 표시부(38)를 관찰할 수 있도록 투명한 재료로 형성된 것이 바람직하다.
이러한 구성에 따라, 중공 카트리지(31)는 컬럼(25)의 카트리지 수용공간(26) 내에 지지되면서, 하부에서 송풍부(40)에 의해 공기농축 가이드(23)로부터 유입된 공기를 상부로 이동시킨 다음 토출구(39)를 통해 외부로 배출한다. 지시염료(indicator dye) 표시부(38)는 중공 카트리지(31)가 카트리지 수용공간(26) 내에 장착될 때 외부에 노출되는 중공 카트리지(31)의 외측벽의 내면에 부착되고, 공장 등의 작업공간 내에서 작업자에게 유해한 CO2 가스, O2 가스, H2S 가스, NH3 가스 등과 같은 분석 대상물질과 반응할 때 특정 칼라로 변화하여 분석 대상물질을 검출하거나 탐지할 수 있게 한다. 이를 위해, 지시염료(indicator dye) 표시부(38)는 담지체(46), 및 담지체(46)에 담지되고, 특정 분석 대상물질과 반응할 때 색상이 변화하는 지시염료(indicator dye) 용액(47)으로 구성될 수 있다.
본 실시예에서, 담지체(46)는 부직포 패드로 형성된다. 이때, 부직포 패드는 89 내지 91%의 기공율을 가지고, 9 x 40 mm의 크기를 가지는 것이 바람직하다
지시염료(indicator dye) 용액(47)은 CO2 가스와 반응하여 색상이 변화하는 CO2 가스 반응 지시염료(indicator dye) 용액, O2 가스와 반응하여 색상이 변화하는 O2 가스반응 지시염료(indicator dye) 용액, H2S 가스와 반응하여 색상이 변화하는 H2S 가스반응 지시염료(indicator dye) 용액, 또는 NH3 가스와 반응하여 색상이 변화하는 NH3 가스반응 지시염료(indicator dye) 용액를 포함할 수 있다.
본 실시예에서, CO2 가스반응 지시염료(indicator dye) 용액은 산업안전관리공단 규정에 기재된 8시간 가중평균 안전기준을 초과하는 5,000ppm 이상의 CO2 가스를 검출할 수 있도록 구성될 수 있다. 이를 위해, CO2 가스반응 지시염료(indicator dye) 용액은 티몰프탈렌(thymolphthalein)과 NaOH의 희석액으로 구성된다. 이때, 희석액은 10mM의 티몰프탈렌 500μL와 80mM의 NaOH 500μL로 구성된 것이 바람직하다.
본 출원인의 실험에 따르면, 아래 표 1에 예시한 바와 같이, 10mM의 티몰프탈렌 500μL와 80mM의 NaOH 500μL로 구성된 희석액을 담지한 9 x 40 mm의 크기의 부직표 패드가 각각 5000ppm과 6000ppm의 CO2 가스에 6L/min의 유량으로 3분 동안 노출되었을 때, 부직표 패드는 5,000ppm의 CO2 가스에 노출된 경우는 최초 청색에서 약간의 청색이 남아 있었으나, 6,000ppm의 CO2 가스에 노출된 경우에는 완전히 탈색되어 흰색으로 변함을 확인하였다. 따라서, 이 희석액은 5,000ppm 이상의 CO2 가스를 검출할 수 있음이 판명되었다.
O2 가스반응 지시염료(indicator dye) 용액은 산업보건기준에 관한 규칙 제17조에 기재된 밀폐공간의 안전기준인 18% 내지 23.5%의 O2 가스 농도를 검출할 수 있도록 구성될 수 있다. 이를 위해, O2 가스반응 지시염료(indicator dye) 용액은 NaOH, 글루코스(glucose), 및 메틸렌 블루(methylene blue)를 소정비율로 혼합한 혼합액으로 구성된다. 이때, 혼합액은 300mM의 NaOH와 100ml당 1.8g의 글루코스와 메틸렌 블루의 비율이 30: 30: 0.6-0.8인 조건으로 혼합된 것이 바람직하다.
본 출원인의 실험에 따르면, 아래 표 1에 예시한 바와 같이, 300mM의 NaOH와 100ml당 1.8g의 글루코스와 메틸렌 블루의 비율이 30: 30: 0.6-0.8인 조건으로 혼합된 혼합액을 담지한 9 x 40 mm의 크기의 부직표 패드가 각각 17%와 20%의 O2 가스에 6L/min의 유량으로 5분간 노출되었을 때, 부직표 패드는 17%의 O2 가스에 노출된 경우는 처음 엷은 하늘색에서 거의 변화가 없었으나, 20%의 O2 가스에 노출된 경우에는 짙은 하늘색으로 변함을 확인하였다. 따라서, 이 혼합액은 18% 이상의 O2 가스를 검출할 수 있음이 판명되었다.
H2S 가스반응 지시염료(indicator dye) 용액은 산업안전관리공단 규정에 기재된 밀폐공간의 기준인 10ppm을 초과하는 H2S 가스를 검출할 수 있도록 구성될 수 있다. 이를 위해, H2S 가스반응 지시염료(indicator dye) 용액은 CuSO4와 콩고 레드(congo red)를 소정비율로 혼합한 혼합액으로 구성된다. 이때, 혼합액은 2mM의 CuSO4와 콩고 레드의 비율이 1:1.7인 조건으로 혼합된 것이 바람직하다.
본 출원인의 실험에 따르면, 아래 표 1에 예시한 바와 같이, 2mM의 CuSO4와 콩고 레드의 비율이 1:1.7인 조건으로 혼합된 혼합액을 담지한 9 x 40 mm의 크기의 부직표 패드가 각각 5ppm의 H2S 가스와 10ppm의 H2S 가스에 5분 동안 노출되었을 때, 부직표 패드는 5ppm의 H2S 가스에 노출된 경우는 최초 적색에서 가장자리 부분만 조금 변화되었으나, 10ppm의 H2S 가스에 노출된 경우에는 완전히 청보라색으로 변함을 확인하였다. 따라서, 이 혼합액은 10ppm 이상의 H2S 가스를 검출할 수 있음이 판명되었다.
NH3 가스반응 지시염료(indicator dye) 용액은 산업안전관리공단 규정에 기재된 8시간 가중평균 안전기준인 50ppm 이상의 NH3 가스를 검출할 수 있도록 구성될 수 있다. 이를 위해, NH3 가스반응 지시염료(indicator dye) 용액은 H3PO4와 콩고 레드의 혼합액으로 구성된다. 이때, 혼합액은 10mM의 H3PO4 500μL과 콩고 레드 500μL로 구성된 것이 바람직하다.
본 출원인의 실험에 따르면, 아래 표 1에 예시한 바와 같이, 10mM의 H3PO4 500μL과 콩고 레드 500μL로 구성된 혼합액을 담지한 9 x 40 mm의 크기의 부직표 패드가 각각 50ppm의 NH3 가스와 60ppm의 NH3 가스에 5분 동안 노출되었을 때, 부직표 패드는 50ppmNH3 가스에 노출된 경우에는 많은 부분이 적색으로 변화되고 적은 부분에서 청색이 남아 있었으나, 60ppm의 NH3 가스에 노출된 경우에는 완전히 적색으로 변함을 확인하였다. 따라서, 이 혼합액은 50ppm 이상의 H2S 가스를 검출할 수 있음이 확인되었다.
분석 대상물질별 탐지 전후의 색상 비교표

유 해 가 스
CO2
O2
NH3
H2S

탐 지 능 력
(탐지 기준)
6,000ppm
(5,000ppm 이상)
20%
(18% 이상)
60ppm
(50ppm 이상)
10ppm
(10ppm 이상)

Indicator dye
NaOH +
Thymolpthalein
NaOH +
Glucose +
Methylene blue
H3PO4 +
Congo red
CuSO4 +
Congo red

반 응 조 건
6L/min, 3분
6L/min, 5분
6L/min, 5분
6L/min, 5분

탐지 전/후의
색상변화
탐지전
청색
Figure 112010016630315-pat00001
옅은
하늘색
Figure 112010016630315-pat00002
청보라색
Figure 112010016630315-pat00003
적색
Figure 112010016630315-pat00004

탐지후
백색
Figure 112010016630315-pat00005
진한
하늘색
Figure 112010016630315-pat00006
적색
Figure 112010016630315-pat00007
청보라색
Figure 112010016630315-pat00008
다시 도 1 및 2를 참조하면, 송풍부(40)는 공기를 공기통로부(20)의 흡입구(21) 쪽으로 송풍하는 것으로, 본체 케이싱(15)의 하부에서 흡입구(21)의 공기유동방향 상류에 배치된 송풍팬(45)을 포함할 수 있다. 송풍팬(45)은 나사와 같은 고정수단에 의해 본체 케이싱(15)의 하면에 고정된다. 본 실시예에서, 송풍팬(45)은 12V DC 팬모터에 의해 작동되는 프로펠러형 팬으로 구성된다.
송풍부(40)의 송풍팬(45)을 작동하는 팬모터를 구동하기 위한 전원을 공급하기 위해, 본 발명의 휴대용 가스 탐지기(1)는, 본체 케이싱(15) 내의 전지공간(54)에 배치되어 팬모터에 전원을 공급하는 전원부(50)를 더 포함한다. 전원부(50)는 1.5V AA 사이즈 또는 AAA 사이즈 건전지, 12V 건전지, 또는 그에 상응하는 사이즈의 충전지로 구성될 수 있다. 본 실시예에서는 한 개의 12V 건전지로 구성된다.
또한, 가스 탐지기를 필요한 곳에 고정하여 공기 중에 포함된 분석 대상물질을 탐지하기 위하여, 본 발명의 가스 탐지기(1)는 본체 케이싱(15)을 검사하고자 하는 공간에 고정할 수 있는 고정부(60)를 더 포함할 수 있다. 고정부(60)는 커버(11)의 상면과 송풍팬(45)의 하면 모두 또는 그 중에서 한 곳에 고정되어 로프로 고정장소에 고정할 수 있는 고리(61, 및/또는 62)로 형성될 수 있다.
본 출원인의 실험에 따르면, 이상에서 설명한 바와 같이 구성된 공기통로부(20)의 구성을 갖는 가스 탐지기(1)가 본체 케이싱(15)의 가로 x 세로 x 높이를 40 x 40 x 65.5mm, 컬럼(25)과 중공 카트리지(31)의 높이를 각각 45.5mm, 중공 카트리지(31)의 내부공간의 가로 x 세로 폭을 9 x 9mm, 및 토출구(39)의 높이를 4.5mm로 제작하였을 때, 12V DC 팬모터에 약 60mA의 전류를 공급할 경우, 송풍팬(45)에 의해 공기통로부(20)와 중공 카트리지(31)를 통해 외부로 이동하는 유량은 성인남성의 분당 호흡량(500ml/1회 x 12회/min)과 유사한 약 6.6L/min의 유량을 얻을 수 있었다. 이 경우, 가스 탐지기(1)는 작업공간에서 작업자가 흡수하는 유해가스량과 근접한 조건에서 유해 가스를 검출할 수 있다.
또한, 위와 같은 구조의 가스 탐지기(1)가 본체 케이싱(15)의 가로 x 세로 x 높이를 40 x 40 x 70mm, 컬럼(25) 및 중공 카트리지(31)의 높이를 50mm, 중공 카트리지(31)의 내부공간의 가로 x 세로 폭을 9 x 9mm, 및 토출구(39)의 높이를 6mm로 제작하였을 때, 12V DC 팬모터에 각각 약 40mA, 50mA, 및 60 mA의 전류를 공급할 경우, 송풍팬(45)에 의해 공기통로부(20)와 중공 카트리지(31)를 통해 외부로 이동하는 유량은 각각 약 8.3L/min, 약 11.7L/min, 및 약 15.1L/min의 유량을 얻을 수 있었다. 이 경우, 유량은 앞의 경우 보다 크게 향상되었음을 알 수 있다.
이상에서, 본 발명의 가스 탐지기(1)는 공기를 최종적으로 외부로 토출하는 토출구(39)가 중공 카트리지(31)의 외측벽 상부에 형성되어 공기흐름을 ㄱ자 형태로 꺽이도록 하는 것으로 예시 및 설명하였지만, 본 발명은 그것으로 한정되지 않는다. 예를들면, 도 4에 도시한 바와 같이, 가스 탐지기(1')는 중공 카트리지(31')의 상부가 개방되고 공기를 최종적으로 외부로 토출하는 토출구(39')가 중공 카트리지(31')의 개방된 상부와 연통되게 커버(11')에 형성되어 커버(11')를 통해 외부로 토출되도록 형성될 수 있다. 이 경우, 중공 카트리지(31')는 도 2 및 도 3에 도시한 중공 카트리지(31)와 같이 외부에 노출된 외측벽의 상부에 토출구(39)를 형성하지 않는다. 본 출원인의 실험에 따르면, 이러한 구성을 갖는 가스 탐지기(1')가 본체 케이싱(15)의 가로 x 세로 x 높이를 40 x 40 x 60mm, 컬럼(25) 및 중공 카트리지(31')의 높이를 40mm, 및 중공 카트리지(31')의 내부공간의 가로 x 세로 폭을 9 x 9mm로 제작하였을 때, 12V DC 팬모터에 각각 약 40mA, 약 50mA 및 약 60mA의 전류를 공급할 경우, 송풍부(40)의 송풍팬(45)에 의해 공기통로부(20)와 중공 카트리지(31')를 통해 외부로 이동하는 유량은 약 11.2L/min, 약 15.1L/min, 및 약 19L/min의 유량을 얻을 수 있었다. 이 경우 역시 유량은 맨 앞의 경우 보다 크게 향상되었음을 알 수 있다.
또한, 본 발명의 가스 탐지기(1)는 공기통로부(20)가 공기농축 가이드(23)를 포함하는 것으로 예시 및 설명하였지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다. 예를들면, 도 5에 도시한 바와 같이, 가스 탐지기(1" )는 공기통로부(20')가 공기농축 가이드를 구비하지 않고 중공 카트리지(31")를 수용하는 컬럼(25')만 포함하도록 구성될 수 있다. 본 출원인의 실험에 따르면, 이러한 구조의 공기통로부(20')의 구성을 갖는 가스 탐지기(1")가 본체 케이싱(15)의 가로 x 세로 x 높이를 40 x 40 x 40mm, 컬럼(25') 및 중공 카트리지(31")의 높이를 40mm, 및 중공 카트리지(21")의 내부공간의 가로 x 세로 폭을 9 x 9mm로 제작하였을 때, 12V DC 팬모터에 각각 약 40mA, 약 50mA 및 약 60mA의 전류를 공급할 경우, 송풍팬(45)에 의해 공기통로부(20')를 통해 외부로 이동하는 유량은 약 7.8L/min, 약 10.7L/min, 및 약 13.6L/min의 유량을 얻을 수 있었다. 이 경우 역시 유량은 맨 앞의 경우 보다 크게 향상되었음을 알 수 있다.
또한, 본 발명의 가스 탐지기(1"')는 도 6에 도시한 바와 같이, 도 5에 도시한 공기통로부(20')를 복수 개, 예를들면, 4 개를 포함하도록 구성될 수 있다. 본 출원인의 실험에 따르면, 이러한 구조의 공기통로부들(20')을 갖는 가스 탐지기(1"')가 본체 케이싱(15)의 가로 x 세로 x 높이를 40 x 40 x 40mm, 컬럼(25') 및 중공 카트리지( 31")의 높이를 40mm, 및 중공 카트리지(31")의 내부공간의 가로 x 세로 폭을 9 x 9mm로 제작하였을 때, 12V DC 팬모터에 각각 약 60mA의 전류를 공급할 경우, 송풍팬(45)에 의해 4 개의 공기통로부(20')를 통해 이동하는 유량은 각각 약 12.6L/min, 약 13.6L/min, 11.2L/min 및 약 7.8L/min의 유량을 얻을 수 있었다. 이 경우 역시 유량은 맨 앞의 경우 보다 크게 향상되었음을 알 수 있다.
이상과 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 가스 탐지기(1)의 작용을 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
산업현장의 밀폐된 작업공간 내에서 작업자의 인체에 유해한 분석 대상물질, 예를들면, CO2 가스가 산업안전관리공단 규정에 기재된 8시간 가중평균 안전기준인 5,000ppm를 초과하는 지를 검출할 경우를 가정하면, 먼저 담지체(46)의 부직포 패드에 CO2 가스반응 지시염료(indicator dye) 용액을 담지한 지시염료(indicator dye) 표시부(38)를 부착한 중공 카트리지(31)가 카트리지 수용공간(26)에 장착된다.
이어서, 휴대용 가스 탐지기(1)를 작업공간의 적당한 장소에 고정부(60)를 사용하여 로프로 고정하거나 검사자가 본체 케이싱(15)을 잡은 상태에서 스위치(12)를 온시켜 송풍팬(45)을 구동한다.
그 결과, 송풍팬(45)은 작업공간 내의 공기를 흡입하여 흡입구(21) 및 공기농축 가이드(23)를 통해, 컬럼(25) 내의 카트리지 수용공간(26)에 장착된 중공 카트리지(31) 내부로 약 6.6 L/min의 풍량으로 송풍한다. 이에 따라, 공기 중에 함유된 CO2 가스는 다이 표시부(38)의 담지체(46)에 담지된 CO2 가스반응 다이용액과 반응하고, CO2 가스와 반응하는 CO2 가스반응 다이용액은 청색에서 탈색되어 흰색으로 변화된다.
이와 같이, 송풍팬(45)이 약 3분 동안 동작된 후, 검사자는 스위치(12)를 오프시켜 송풍팬(45)을 정지시킨다. 그 다음, 검사자는 중공 카트리지(31)를 통해 담지체(46)의 부직포 패드가 완전히 흰색으로 변색되었는 지를 판단한다. 만일, 부직포 패드가 거의 완전히 흰색으로 변색되었으면, 작업공간 내의 CO2 가스농도가 8시간 가중평균 안전기준인 5,000ppm를 초과한 것으로 결정하고, 거의 완전히 흰색으로 변색되지 않았으면, 미리 실험에 의해 만들어진 색상 조견표를 참조하여 CO2 가스농도를 결정한다.
이와 같은 결정결과, 작업공간 내의 CO2 가스농도가 5,000ppm을 초과한 것으로 결정될 경우에는 환기 등의 필요한 조치를 하고, 5,000ppm를 초과하지 않은 것으로 결정될 경우에는 O2 가스, H2S 가스, 또는 NH3 가스와 같은 다른 분석 대상물질을 탐지하기 위해, 담지체(46)의 부직포 패드가 일부 변색된 사용후 중공 카트리지(31)를 카트리지 수용공간(26)으로부터 탈착하여 빼낸 후 사용후 중공 카트리지(31)를 폐기하고 다른 분석 대상물질을 위한 새로운 중공 카트리지(31)를 준비하거나, 사용후 중공 카트리지(31)로부터 담지체(46)의 부직포 패드를 제거하여 폐기하고 탐지하고자하는 다른 분석 대상물질을 위한 담지체(46)의 부직포 패드를 부착하여 새 중공 카트리지(31)를 준비한 다음, 준비된 중공 카트리지(31)를 다시 카트리지 수용공간(26)에 장착하여 위에서 설명한 방법과 같은 방법으로 다른 분석 대상물질을 탐지한다.
이상에서, 본 발명은 원리를 예시하기 위한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 구성 및 작용으로 한정되지 않는다. 또, 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 벗어 나지 않고 본 발명에 대한 다양한 변경과 수정이 가능함은 당업자들에게는 잘 이해될 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명에 대한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주 되어야 할 것이다.
1, 1', 1", 1"' : 가스 탐지기 10: 본체부
11, 11': 커버 15: 본체 케이싱
20, 20': 공기통로부 23: 공기농축 가이드
21: 흡입구 22: 입구
25, 25': 컬럼 30: 검출부
31, 31', 31": 카트리지 38: 지시염료(indicator dye) 표시부
39, 39': 토출개구 40: 송풍부
45: 송풍팬 46: 담지체
47: 지시염료(indicator dye) 용액 50: 전원부
60: 고정부

Claims (14)

  1. 커버와 본체 케이싱을 구비하는 본체부;
    상기 본체부에 형성되고, 공기를 상기 본체부 내부로 흡입하는 적어도 한 개의 흡입구와 공기를 상기 본체부 외부로 배출하는 적어도 한 개의 토출구를 구비하는 공기통로부;
    상기 공기통로부 내에 배치되고, 공기 중에 포함된 분석 대상물질을 검출하는 검출부; 및
    상기 공기통로부의 상기 흡입구 근처에서 공기유동방향 상류에 배치되고, 공기를 상기 흡입구 쪽을 향해 적어도 6L/min의 유량으로 송풍하는 송풍부;로 이루어지되,
    상기 공기통로부는 상기 본체 케이싱의 일 측벽을 따라 길이방향으로 배치된 적어도 한 개의 컬럼과, 상기 흡입구와 상기 컬럼 사이에 배치되고 상기 흡입구를 통해 흡입된 공기를 모아서 상기 컬럼쪽으로 보내주는 공기농축 가이드를 더 포함하고,
    상기 흡입구는 상기 컬럼의 입구 보다 더 크게 형성되며, 상기 공기농축 가이드는 상기 흡입구와 상기 컬럼의 입구를 연결하는 경사면을 갖는 나팔관 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 휴대용 가스 탐지기.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 컬럼은 상기 검출부를 상기 본체 케이싱의 외부에서 수용하기 위한 수용공간을 내부에 형성하도록 일 측면이 개방된 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 휴대용 가스 탐지기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 흡입구는 상기 본체 케이싱의 바닥에서 상기 컬럼과 연통하게 배치되며,
    상기 토출구는 상기 컬럼 내에 배치된 상기 검출부의 상부에 형성된 것을 특징으로 하는 휴대용 가스 탐지기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 흡입구는 상기 본체 케이싱의 바닥에서 상기 컬럼과 연통하게 배치되며,
    상기 토출구는 상기 커버에 상기 컬럼 내에 배치된 상기 검출부와 연통하게 배치된 것을 특징으로 하는 휴대용 가스 탐지기.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서, 상기 공기통로부는 상기 본체 케이싱의 측벽을 따라 길이방향으로 배치되고 서로 일정간격을 두고 배치된 4 개의 컬럼을 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 가스 탐지기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 흡입구는 상기 본체 케이싱의 바닥에 각각의 상기 컬럼과 연통하게 배치된 4 개의 흡입구를 포함하며,
    상기 토출구는 상기 커버에 각각의 중공 컬럼내 배치된 상기 검출부의 중공 카트리지와 연통하게 배치된 4 개의 토출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 가스 탐지기.
  10. 제1항에 있어서, 상기 검출부는,
    상기 공기통로부 내에 착탈 할 수 있게 배치된 중공 카트리지; 및
    상기 중공 카트리지의 내측벽에 부착되고 특정 분석 대상물질과 반응할 때 색상이 변화하는 지시염료(indicator dye) 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 가스 탐지기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 지시염료 표시부는 특정 분석 대상물질과 반응할 때 색상이 변화하는 지시염료 용액 및 지시염료 용액을 담지하는 담지체를 포함하되, 상기 지시염료 용액은 CO2 가스와 반응하여 색상이 변화하는 용액으로서 티몰프탈렌과 NaOH의 희석액으로 구성된 것을 특징으로 하는 휴대용 가스 탐지기.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 지시염료 표시부는 특정 분석 대상물질과 반응할 때 색상이 변화하는 지시염료 용액 및 지시염료 용액을 담지하는 담지체를 포함하되, 상기 지시염료 용액은 O2 가스와 반응하여 색상이 변화하는 용액으로서 NaOH, 글루코스 및 메틸렌 블루의 혼합액으로 구성된 것을 특징으로 하는 휴대용 가스 탐지기.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 지시염료 표시부는 특정 분석 대상물질과 반응할 때 색상이 변화하는 지시염료 용액 및 지시염료 용액을 담지하는 담지체를 포함하되, 상기 지시염료 용액은 H2S 가스와 반응하여 색상이 변화하는 용액으로서 CuSO4와 콩고 레드(congo red)의 혼합액으로 구성된 것을 특징으로 하는 휴대용 가스 탐지기.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 지시염료 표시부는 특정 분석 대상물질과 반응할 때 색상이 변화하는 지시염료 용액 및 지시염료 용액을 담지하는 담지체를 포함하되, 상기 지시염료 용액은 NH3 가스와 반응하여 색상이 변화하는 용액으로서 H3PO4와 콩고 레드의 혼합액으로 구성된 것을 특징으로 하는 휴대용 가스 탐지기.
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