KR101041768B1 - Apparatus for simultaneously measuring carbon monoxide and carbon dioxide - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비분산 적외선 검출기(PBSE)와 4등분되는 가스 상관 필터를 이용하여 대기 또는 실내의 일산화탄소와 이산화탄소를 동시에 측정하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for simultaneously measuring carbon monoxide and carbon dioxide in the atmosphere or room using a non-dispersive infrared detector (PBSE) and a gas correlation filter divided into four.

보다 구체적으로는 광원 발생장치; 상기 광원 발생장치로부터 발생된 빛의 파장을 선별적으로 투과시키기 위한 광학 필터; 중심축을 기준으로 4등분되며, 성분 측정을 위한 기준광과 측정광을 발생시키는 가스 상관 필터; 상기 광학 필터와 가스 상관 필터를 회전시키기 위해 상기 중심축에 연결된 모터; 상기 가스 상관 필터를 통과한 빛이 입사되도록 상기 가스 상관 필터에 연결되며 내부에 시료 가스가 충전되는 시료 가스셀; 상기 시료 가스셀을 통과한 기준광과 측정광의 투과율을 측정하는 광원 검출센서; 및 상기 광원 검출센서로부터 측정된 기준광과 측정광의 투과율로부터 각각의 성분을 비교 연산하는 연산처리부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 일산화탄소-이산화탄소 성분 동시 측정 장치에 관한 것이다.More specifically, the light source generator; An optical filter for selectively transmitting a wavelength of light generated from the light source generator; A gas correlation filter divided into four parts based on the central axis and generating reference light and measurement light for component measurement; A motor coupled to the central axis for rotating the optical filter and gas correlation filter; A sample gas cell connected to the gas correlation filter such that light passing through the gas correlation filter is incident and filled with a sample gas therein; A light source detection sensor for measuring transmittances of the reference light and the measurement light passing through the sample gas cell; And a calculation processing unit for comparing and calculating respective components from the transmittances of the reference light and the measurement light measured by the light source detection sensor. It relates to a carbon monoxide-carbon dioxide component simultaneous measurement apparatus comprising a.

GFC, 가스 상관 필터, 오염 동시 측정, NDIR, 비분산 적외선 분석 GFC, gas correlation filter, simultaneous contamination measurement, NDIR, non-dispersive infrared analysis

Description

일산화탄소-이산화탄소 성분 동시 측정 장치{Apparatus for simultaneously measuring carbon monoxide and carbon dioxide}Apparatus for simultaneously measuring carbon monoxide and carbon dioxide

본 발명은 비분산 적외선 검출기(PBSE)와 4등분되는 가스 상관 필터를 이용하여 대기 또는 실내의 일산화탄소와 이산화탄소를 동시에 측정하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for simultaneously measuring carbon monoxide and carbon dioxide in the atmosphere or room using a non-dispersive infrared detector (PBSE) and a gas correlation filter divided into four.

도 1 은 종래의 단일 가스 성분 측정기의 계통도를 나타낸다.1 shows a system diagram of a conventional single gas component meter.

도 1 을 참조하면 적외선 빔을 발생시키는 광원(11)과 상기 광원(11)에서 나오는 빔을 주기적으로 단속하는 쵸퍼(12), 가스는 밀폐시키고 적외선 빔은 손실없이 투과하도록 하는 가스셀(13), 상기 가스셀(13)을 통과한 빛을 선택적으로 투사시키는 필터유니트(16), 최종적으로 투과된 빛의 세기를 측정하기 위한 디텍터(18), 가스 농도에 따라서 광로(19)의 길이를 변환시키는 광로 변환수단(20)을 구비함을 특징으로 하는 광로 변환이 가능한 가스 분석기이다.Referring to FIG. 1, a light source 11 generating an infrared beam and a chopper 12 periodically interrupting a beam emitted from the light source 11, and a gas cell 13 sealing a gas and transmitting an infrared beam without loss. A filter unit 16 for selectively projecting the light passing through the gas cell 13, a detector 18 for finally measuring the intensity of transmitted light, and a length of the optical path 19 depending on the gas concentration It is a gas analyzer capable of converting the optical path, characterized in that the optical path conversion means 20 to be provided.

따라서, 하나의 가스셀을 사용하여 측정 및 분석하고자 하는 가스의 농도에 따라서 가스셀 내를 투과하는 적외선 빔의 가스셀 내에서의 광로 길이를 변환시킴으로써 다양한 농도의 가스를 간편하게 측정 및 분석할 수 있는 장점이 있으나 서로 다른 두 종류의 가스의 농도를 동시에 측정할 수 없고 2대의 장비를 운용하거나 하나의 가스 농도를 측정한 뒤 다른 가스 농도를 측정해야 하는 단점이 있다.Therefore, by using a single gas cell to convert the optical path length in the gas cell of the infrared beam passing through the gas cell according to the concentration of the gas to be measured and analyzed, it is possible to easily measure and analyze gases of various concentrations. Although there is an advantage, it is impossible to measure the concentrations of two different gases at the same time, and it is disadvantageous to measure two gas concentrations after operating two equipments or measuring one gas concentration.

또한, 상기 쵸퍼(12)와 가스셀(13) 사이의 공간에 적외선 빔의 진행을 방해하는 일산화탄소 및 이산화탄소가 존재하여 정확한 측정에 어려움이 있다.In addition, there is a difficulty in accurate measurement because carbon monoxide and carbon dioxide exist in the space between the chopper 12 and the gas cell 13 to obstruct the progress of the infrared beam.

따라서, 서로 다른 두 종류의 가스의 농도를 동시에 측정할 수 있으며 적외선 광원의 진행을 방해하는 가스를 제거하여 정확한 측정을 할 수 있는 동시 측정 장치의 개발이 시급한 실정이다.Therefore, there is an urgent need to develop a simultaneous measuring device that can measure the concentration of two different gases at the same time and can make accurate measurements by removing gases that hinder the progress of the infrared light source.

본 발명은 중심축을 기준으로 4등분되고 각 면이 회전할 수 있도록 구성되어 서로 다른 두 종류의 가스의 농도를 동시에 측정할 수 있는 동시 측정 장치를 제공하고자 한다.The present invention is to provide a simultaneous measuring device that is divided into four quarters with respect to the central axis and configured to rotate each surface to simultaneously measure the concentration of two different gases.

본 발명은 측정의 정확도를 높이기 위해 광원의 이동 경로상에 존재하는 측정 방해요소인 가스를 소다석회 정제장치를 이용하여 제거함으로써 보다 정밀한 측정이 가능한 가스 성분 동시 측정 장치를 제공하고자 한다.The present invention is to provide a gas component simultaneous measurement device capable of more accurate measurement by removing the gas, which is a measurement obstacle on the movement path of the light source using a soda lime purification device in order to increase the accuracy of the measurement.

본 발명은 광원 발생 장치(110); 상기 광원 발생 장치(110)로부터 발생된 빛의 파장을 선별적으로 투과시키기 위해 중심축(140)을 기준으로 양분되며, 일산화탄소 측정을 위한 파장대의 빛을 통과시키는 제 1 파장필터(121)와 이산화탄소 측정을 위한 파장대의 빛을 통과시키는 제 2 파장필터(122)가 구비된 광학 필터(120); 중심축(140)을 기준으로 4등분되며, 상기 제 1 파장필터(121)를 통과한 빛이 입사되어 성분 측정을 위한 기준광을 발생시키는 제 1 기준 필터부(131)와 성분 측정을 위한 측정광을 발생시키는 제 1 측정 필터부(132), 상기 제 2 파장필터(122)를 통과한 빛이 입사되어 성분 측정을 위한 기준광을 발생시키는 제 2 기준필터부(133)와 성분 측정을 위한 측정광을 발생시키는 제 2 측정필터부(134)가 구비된 가스 상관 필터(130); 상기 광학 필터(120)와 가스 상관 필터(130)를 회전시 키기 위해 상기 중심축(140)에 연결된 모터(150); 상기 가스 상관 필터(130)를 통과한 빛이 입사되도록 상기 가스 상관 필터(130)에 연결되며 내부에 시료 가스가 충전되는 시료 가스셀(160); 상기 시료 가스셀(160)을 통과한 기준광과 측정광의 투과율을 측정하는 광원 검출 센서(170); 및 상기 광원 검출 센서(170)로부터 측정된 기준광과 측정광의 투과율로부터 각각의 성분을 비교 연산하는 연산처리부(180); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention is a light source generator 110; In order to selectively transmit the wavelength of the light generated from the light source generator 110 is divided into a reference to the central axis 140, the first wavelength filter 121 and carbon dioxide for passing the light of the wavelength band for carbon monoxide measurement An optical filter 120 having a second wavelength filter 122 for passing light of a wavelength band for measurement; The first reference filter unit 131 and the measurement light for measuring the component divided into four equal to the central axis 140, the light passing through the first wavelength filter 121 is incident to generate a reference light for measuring the component. The first measurement filter unit 132 for generating a light, the second reference filter unit 133 for generating the reference light for component measurement by the light passing through the second wavelength filter 122 is incident and the measurement light for component measurement A gas correlation filter 130 having a second measurement filter unit 134 for generating a light source; A motor 150 connected to the central axis 140 to rotate the optical filter 120 and the gas correlation filter 130; A sample gas cell 160 connected to the gas correlation filter 130 so that light passing through the gas correlation filter 130 is incident and filled with a sample gas therein; A light source detection sensor 170 for measuring transmittances of the reference light and the measurement light passing through the sample gas cell 160; And a calculation processor 180 for comparing and calculating respective components from the transmittances of the reference light and the measured light measured by the light source detection sensor 170. Characterized in that it comprises a.

또한, 본 발명은 상기 제 1 기준 필터부(131)와 제 2 기준 필터부(133)에는 질소 또는 비활성 기체 중에 선택되는 어느 하나가 충전되고, 상기 제 1 측정 필터부(132)에는 일산화탄소가 충전되며, 상기 제 2 측정 필터부(134)에는 이산화탄소가 충전되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the first reference filter unit 131 and the second reference filter unit 133 are filled with any one selected from nitrogen or an inert gas, and the first measurement filter unit 132 is filled with carbon monoxide. The second measurement filter unit 134 may be filled with carbon dioxide.

본 발명은 공기를 흡입하는 펌프(191); 상기 펌프(191)로부터 흡입된 공기를 내부에 소다 석회(soda lime)(192a)가 채워진 소다 석회관(192b)으로 통과시켜 일산화탄소와 이산화탄소를 제거하는 정제부(192); 및 상기 가스 상관 필터(130)를 수용하고 수용된 주위로 상기 정제부(192)로부터 유입된 공기가 배출되는 케이스(193); 를 포함하는 소다석회 정제장치(190)를 구비하는 것을 특징으로 한다.The present invention pump 191 for sucking air; A purifying unit 192 for removing carbon monoxide and carbon dioxide by passing air sucked from the pump 191 into a soda lime tube 192b filled with soda lime 192a therein; And a case 193 accommodating the gas correlation filter 130 and discharging air introduced from the refining unit 192 around the gas correlation filter 130. It characterized in that it comprises a soda lime purification device 190 comprising a.

본 발명은 상기 시료 가스셀(160) 내부에는 빛의 통과 거리를 연장시키기 위해 반사 거울(161)이 형성되는 것을 특징으로 한다.The present invention is characterized in that the reflective mirror 161 is formed in the sample gas cell 160 to extend the light passing distance.

또한, 본 발명은 상기 광원 발생 장치(110)는 온도가 100 ~ 1100 도 까지 가열되는 네른스트(NERNST) 계열 적외선 발생장치인 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention is characterized in that the light source generator 110 is a NERNST series infrared generator which is heated to a temperature of 100 ~ 1100 degrees.

본 발명은 종래의 단일 가스 성분만을 측정할 수 있는 장비와 달리 가스 상관 필터를 구성하여 회전에 의해 서로 다른 두 종류의 가스를 동시에 측정할 수 있어 협소한 공간에서도 1대의 장비만을 운용하여 측정할 수 있고 장비 소요 비용이 절감되는 장점이 있다.According to the present invention, unlike a device capable of measuring only a single gas component, a gas correlation filter can be configured to measure two different gases at the same time by rotation, so that only one device can be measured even in a narrow space. And the cost of equipment is reduced.

또한, 본 발명은 적외선 광원의 이동 경로 상에 존재하는 측정 방해요소 가스를 소다석회 정제장치를 활용하여 제거함으로써 오차를 줄이고 측정의 정확도를 높이는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of reducing the error and increase the accuracy of the measurement by removing the measurement interference gas present on the moving path of the infrared light source using the soda lime purification apparatus.

본 발명은 대기 또는 실내의 일산화탄소와 이산화탄소 성분 측정 장치로 지구 온난화 가스의 농도 및 실내 공기 오염도를 측정하고 분석하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for measuring and analyzing the concentration of global warming gas and the degree of indoor air pollution with a device for measuring carbon monoxide and carbon dioxide components in the atmosphere or indoors.

대기 중에 존재하는 오염 물질의 농도를 측정하는 방법에는 현장에서 전기 등의 동력을 사용하는 펌프와 측정 장비를 이용하여 일정시간 대상 오염 물질을 채취하고 분석이 가능한 실험실로 옮겨 추출, 농축, 탈착 등과 같은 여러 가지 전처리과정을 통해 이루어지는 가스 또는 이온교환 크로마토그래피나 자외선 또는 적외선을 이용한 분광광도법과 같은 액티브 측정방법과 자동 측정 장치 및 주변 기기를 이용하여 분석하는 자동 측정방법이 있다. 본 발명에서는 비분산 적외법을 이용한 측정 장치를 구성하고자 한다.In order to measure the concentration of pollutants in the air, pumps and measuring equipment that use power such as electricity in the field are collected for a certain time and transferred to a laboratory where analysis is possible, such as extraction, concentration and desorption. There are active measuring methods such as gas or ion exchange chromatography through various pretreatment processes, or spectrophotometry using ultraviolet or infrared rays, and automatic measuring methods using an automatic measuring device and peripheral devices. In the present invention, a measurement device using a non-dispersion infrared method is to be configured.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2 는 본 발명에 의한 일산화탄소-이산화탄소 성분 동시 측정 장치의 계통도를, 도 3 은 본 발명에 의한 광학 필터와 가스 상관 필터의 구조도를, 도 4 는 본 발명에 의한 소다석회 정제장치의 구조도를, 도 5 는 본 발명에 의한 일산화탄소-이산화탄소 성분 동시 측정 장치의 작동을 나타내는 블록 구성도를 나타낸다.2 is a schematic diagram of a system for simultaneously measuring a carbon monoxide-carbon dioxide component according to the present invention, FIG. 3 is a structural diagram of an optical filter and a gas correlation filter according to the present invention, and FIG. 4 is a structural diagram of a soda lime purification device according to the present invention. 5 is a block diagram showing the operation of the carbon monoxide-carbon dioxide component simultaneous measurement apparatus according to the present invention.

도 2 를 참조하면 일산화탄소-이산화탄소 성분 동시 측정 장치는 광원 발생장치(110), 광학 필터(120), 가스 상관 필터(130), 모터(150), 시료 가스셀(160), 광원 검출 센서(170), 연산 처리부(180)를 포함할 수 있으며 소다석회 정제장치(190)를 선택적으로 포함할 수 있다. 이하 구체적으로 살펴본다.Referring to FIG. 2, the apparatus for simultaneously measuring carbon monoxide-carbon dioxide components includes a light source generator 110, an optical filter 120, a gas correlation filter 130, a motor 150, a sample gas cell 160, and a light source detection sensor 170. ), And may include an arithmetic processing unit 180 and may optionally include a soda lime purification device 190. It looks at in detail below.

도 2 를 참조하면 상기 광원 발생 장치(110)는 적외선 광원을 발생시키는 장치가 바람직하다. 일산화탄소-이산화탄소(CO-CO2)는 적외선(infrared) 영역의 고유 파장대역에서 흡수 특성을 가지므로 적외선 광원을 방출시켜 일산화탄소-이산화탄소(CO-CO2)의 흡수율과 투과율을 분석하고 이를 바탕으로 성분을 측정할 수 있다. 상기 광원 발생 장치(110)는 온도가 100 ~ 1100 도 까지 가열되는 네른스트 엘리먼트(NERNST ELEMENT) 계열 적외선 발생장치인 것이 바람직하다.Referring to FIG. 2, the light source generator 110 is a device for generating an infrared light source. Since carbon monoxide-carbon dioxide (CO-CO 2 ) has an absorption characteristic in the intrinsic wavelength band of the infrared region, it analyzes the absorption and transmittance of carbon monoxide-carbon dioxide (CO-CO 2 ) by emitting an infrared light source. Can be measured. The light source generator 110 is preferably a NERNST ELEMENT based infrared ray generator that is heated to a temperature of 100 to 1100 degrees.

도 2 및 도 3 을 참조하면 상기 광학 필터(120)는 중심축(140)을 기준으로 양분되며 제 1 파장 필터(121)와 제 2 파장 필터(122)를 구비할 수 있다. 일산화탄 소-이산화탄소(CO-CO2) 분자는 각각 4.7 ㎛ 와 4.3 ㎛ 파장대의 적외선을 흡수하는 성질을 갖고 있으므로 상기 제 1 파장 필터(121)는 일산화탄소 분자가 흡수하는 적외선 파장인 4.5 ㎛ 이상의 적외선을 통과시키고 상기 제 2 파장 필터(122)는 이산화탄소 분자가 흡수하는 적외선 파장인 4.5 ㎛ 미만의 적외선을 통과시키는 필터를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 광학 필터(120)는 상기 중심축(140)을 기준으로 제 1 파장 필터(121)와 제 2 파장 필터(122)로 양분되며 상기 광학 필터(120)가 원판형으로 형성되는 경우 상기 제 1 파장 필터(121)와 제 2 파장 필터(122)는 각각 반원형으로 형성될 수 있다. 상기 중심축(140)은 모터(150)와 연결되어 상기 광학 필터(120)를 회전시키며 이에 따라 광학 필터(120)의 형상은 회전 가능한 형상인 것이 바람직하다.2 and 3, the optical filter 120 may be bisected based on the central axis 140 and may include a first wavelength filter 121 and a second wavelength filter 122. Since the carbon monoxide-carbon dioxide (CO-CO 2 ) molecule has a property of absorbing infrared rays in the wavelength range of 4.7 μm and 4.3 μm, respectively, the first wavelength filter 121 has an infrared ray of 4.5 μm or more, which is an infrared wavelength absorbed by the carbon monoxide molecule. It is preferable to use a filter for passing the infrared light of less than 4.5 ㎛ that is the infrared wavelength absorbed by the carbon dioxide molecules. The optical filter 120 is divided into a first wavelength filter 121 and a second wavelength filter 122 based on the central axis 140, and the first optical filter 120 is formed in a disc shape. The wavelength filter 121 and the second wavelength filter 122 may each be formed in a semicircular shape. The central axis 140 is connected to the motor 150 to rotate the optical filter 120, so that the shape of the optical filter 120 is rotatable.

도 2 및 도 3 을 참조하면 상기 가스 상관 필터(130)는 중심축(140)을 기준으로 4등분되며 제 1 기준 필터부(131), 제 1 측정 필터부(132), 제 2 기준 필터부(133), 제 2 측정 필터부(134)를 구비할 수 있다. 상기 가스 상관 필터(130)는 상기 중심축(140)을 기준으로 4등분되며 상기 가스 상관 필터(130)는 원판형으로 형성될 수 있다. 상기 중심축(140)은 모터(150)와 연결되어 상기 가스 상관 필터(130)를 회전시키며 이에 따라 가스 상관 필터(130)의 형상은 회전 가능한 형상인 것이 바람직하다.Referring to FIGS. 2 and 3, the gas correlation filter 130 is divided into four parts based on the central axis 140, and includes a first reference filter part 131, a first measurement filter part 132, and a second reference filter part. 133 and the second measurement filter unit 134 may be provided. The gas correlation filter 130 may be divided into four parts based on the central axis 140, and the gas correlation filter 130 may be formed in a disc shape. The central shaft 140 is connected to the motor 150 to rotate the gas correlation filter 130, and thus the shape of the gas correlation filter 130 is preferably rotatable.

상기 제 1 기준 필터부(131)와 제 2 기준 필터부(133)에는 질소 또는 비활성 기체 중에서 선택적으로 충전될 수 있다. 충전되는 가스의 농도는 50 % 가 바람직 하다. 비활성 기체는 주기율표 18족(8A족)에 속하는 헬륨(helium)·네온(neon)·아르곤(argon)·크립톤(krypton)·크세논(xenon)·라돈(radon)의 6원소를 말한다. 비활성 기체는 화학적으로 몹시 활발하지 못하여 화합물을 잘 만들기 어렵지만, 들뜬상태에서는 산화물·플루오르화물 등의 화합물을 만들기도 한다. 공기 속에는 미량(약 0.94용량 %)이 함유되어 있으며, 대부분은 아르곤(argon)이다. 라돈(radon)은 천연방사성계열에 속하는 원소이고 헬륨(helium)은 α붕괴시의 생성물로서 양자 모두 방사성 광물이나 광천(鑛泉) 등에 함유되어 있기도 하다. 아르곤(argon)은 화학적으로 매우 안정하여 거의 모든 반응에 참여하지 않으며 지구 대기의 약 0.93%를 차지하고 있는 기체원소로 포집이 용이하고 비용이 저렴하므로 비활성 기체 중에서 아르곤(argon)을 이용하는 것이 바람직하다.The first reference filter unit 131 and the second reference filter unit 133 may be selectively filled with nitrogen or an inert gas. The concentration of the gas to be charged is preferably 50%. Inert gas refers to six elements of helium, neon, argon, krypton, xenon and radon belonging to group 18 (group 8A) of the periodic table. Inert gases are not very chemically active, making it difficult to make compounds, but in an excited state, they also make compounds such as oxides and fluorides. The air contains traces (about 0.94% by volume), most of which are argon. Radon is an element belonging to the natural radioactive series, and helium is a product of α decay, and both are contained in radioactive minerals and mineral springs. Argon is chemically very stable and does not participate in almost all reactions, and it is preferable to use argon in an inert gas because it is easy to collect and inexpensive as a gas element that occupies about 0.93% of the earth's atmosphere.

상기 제 1 기준 필터부(131)는 일산화탄소 측정을 위한 적외선 파장대만 통과되는 상기 제 1 파장 필터(121)를 통과한 빛이 입사되며 내부에 충전된 질소 또는 비활성 기체에 의해 기준광을 발생시킨다. 마찬가지로 상기 제 2 기준 필터부(133)는 이산화탄소 측정을 위한 적외선 파장대만 통과되는 상기 제 2 파장 필터(122)를 통과한 빛이 입사되며 내부에 충전된 질소 또는 비활성 기체에 의해 기준광을 발생시킨다.The first reference filter unit 131 receives light passing through the first wavelength filter 121 that passes only an infrared wavelength band for measuring carbon monoxide and generates reference light by nitrogen or an inert gas charged therein. Similarly, the second reference filter unit 133 receives light passing through the second wavelength filter 122 that passes only the infrared wavelength band for carbon dioxide measurement and generates reference light by nitrogen or an inert gas charged therein.

상기 제 1 측정 필터부(132)에는 일산화탄소가 충전되고 상기 제 2 측정 필터부(134)에는 이산화탄소가 충전될 수 있다. 충전되는 가스의 농도는 50 % 가 바람직하다. 상기 제 1 측정 필터부(132)는 일산화탄소 측정을 위한 적외선 파장대만 통과되는 상기 제 1 파장 필터(121)를 통과한 빛이 입사되며 내부에 충전된 일산화 탄소에 의해 일산화탄소 측정광을 발생시킨다. 마찬가지로, 상기 제 2 측정 필터부(134)는 이산화탄소 측정을 위한 적외선 파장대만 통과되는 상기 제 2 파장 필터(122)를 통과한 빛이 입사되며 내부에 충전된 이산화탄소에 의해 이산화탄소 측정광을 발생시킨다.The first measurement filter unit 132 may be filled with carbon monoxide, and the second measurement filter unit 134 may be filled with carbon dioxide. The concentration of the gas to be charged is preferably 50%. The first measurement filter unit 132 receives light passing through the first wavelength filter 121 that passes only the infrared wavelength band for measuring carbon monoxide and generates carbon monoxide measurement light by carbon monoxide charged therein. Similarly, the second measurement filter unit 134 receives light passing through the second wavelength filter 122 passing only the infrared wavelength band for carbon dioxide measurement and generates carbon dioxide measurement light by carbon dioxide charged therein.

상기 가스 상관 필터(130)는 상기 중심축(140)에 연결된 모터(150)의 구동에 의해 회전되며 회전 속도는 1800 rpm 인 것이 바람직하다. 회전에 의해 상기 제 1 기준 필터부(131), 제 2 기준 필터부(133), 제 1 측정 필터부(132), 제 2 측정 필터부(134)의 순으로 번갈아가며 비교 측정하여 간섭 성분에 영향을 받지 않도록 가스 성분의 농도를 측정할 수 있다. 상기 가스 상관 필터(130)는 섭씨 100도의 온도와 1800 rpm 의 회전 속도에도 가스 유출이 되지 않도록 특수 에폭시 접착제를 이용하여 사파이어 필터와 알루미늄 기구물을 접착하고 가스를 충전하여 밀봉하는 것이 바람직하다.The gas correlation filter 130 is rotated by the driving of the motor 150 connected to the central axis 140 and the rotation speed is preferably 1800 rpm. By rotation, the first reference filter unit 131, the second reference filter unit 133, the first measurement filter unit 132, and the second measurement filter unit 134 are alternately measured to compare and measure the interference components. The concentration of the gas component can be measured so as not to be affected. The gas correlation filter 130 is preferably adhered to the sapphire filter and the aluminum apparatus by using a special epoxy adhesive and filled with gas so as to prevent gas leakage even at a temperature of 100 degrees Celsius and a rotational speed of 1800 rpm.

도 2 및 도 4 를 참조하면 상기 소다석회 정제장치(190)는 펌프(191), 소다 석회(192a)가 채워진 소다 석회관(192b)을 포함하는 정제부(192), 케이스(193)로 구성될 수 있다. 상기 펌프(191)에서 공기를 흡입하여 내부에 소다 석회(soda lime)(192a)가 채워진 소다 석회관(192b)을 통과시킨다. 소다 석회(soda lime)는 생석회를 주성분으로 하고 5 ~20 % 의 수산화나트륨과 6 ~ 18 % 의 수분을 섞은 것으로 백색의 강알칼리성 물질이다. 생석회를 진한 수산화나트륨 수용액에 넣고 가열하면 백색의 강한 알칼리성 물질을 얻게 되는데 이를 입자 모양으로 분쇄한 것을 상기 소다 석회관(192b)에 채워 넣는다. 이는 일산화탄소 또는 이산화탄소를 정량 (定量)하기 위한 흡수제 역할을 한다. 상기 정제부(192)를 통과하여 일산화탄소와 이산화탄소가 제거된 공기를 상기 케이스(193)로 배출시킨다. 상기 케이스(193)는 상기 가스 상관 필터(130)를 수용하는 용기이며 상기 가스 상관 필터(130)는 모터(150)에 의해 빠르게 회전하므로 상기 케이스(193)는 상기 가스 상관 필터(130)와 소정의 간격을 두고 이격되어 형성되는 것이 바람직하다. 상기 가스 상관 필터(130)와 케이스(193)의 이격된 공간으로 상기 정제부(192)로부터 유입된 공기를 배출하게 된다. 종래에는 적외선 광원이 후술하게 될 시료 가스셀(160)에 침투하기 전에 대기를 통과하였다. 대기 중에는 일산화탄소 및 이산화탄소가 포함되어 광원의 투과율이 달라질 수 있어 정밀한 측정에 방해 요소로 작용할 수 있다. 이에 따라 본 발명에서는 상기 소다석회 정제장치(190)를 통과한 정제된 공기를 배출시켜 보다 정밀한 성분 측정을 가능케 하였다.Referring to FIGS. 2 and 4, the soda lime refining apparatus 190 includes a purifier 192 and a case 193 including a pump 191 and a soda lime tube 192b filled with soda lime 192a. Can be. Air is sucked from the pump 191 to pass a soda lime tube 192b filled with soda lime 192a therein. Soda lime is composed of quicklime as a main ingredient, mixed with 5-20% sodium hydroxide and 6-18% moisture, and is a white strong alkaline substance. When the quicklime is added to a concentrated aqueous sodium hydroxide solution and heated, a white strong alkaline substance is obtained, which is then pulverized into particles to fill the soda lime tube 192b. It serves as an absorbent for quantifying carbon monoxide or carbon dioxide. Passing through the purification unit 192 to remove the carbon monoxide and carbon dioxide is removed to the case (193). The case 193 is a container for accommodating the gas correlation filter 130 and the gas correlation filter 130 rotates quickly by the motor 150, so that the case 193 is predetermined with the gas correlation filter 130. It is preferably formed spaced apart from each other. The air introduced from the refining unit 192 is discharged into the spaced space between the gas correlation filter 130 and the case 193. Conventionally, the infrared light source has passed through the atmosphere before penetrating the sample gas cell 160 which will be described later. In the atmosphere, carbon monoxide and carbon dioxide may be included, and thus the transmittance of the light source may be changed, which may interfere with precise measurement. Accordingly, in the present invention, the refined air passed through the soda lime refining apparatus 190 is discharged to enable more accurate component measurement.

도 2 를 참조하면 상기 시료 가스셀(160)의 내부에는 시료 가스가 충전될 수 있으며 상기 가스 상관 필터(130)를 통과한 빛이 입사되도록 연결되어 형성될 수 있다. 상기 시료 가스셀(160)의 시료 가스는 일산화탄소와 이산화탄소이며 상기 시료 가스셀(160)은 시료 가스를 흡입하여 충전할 수 있다. 상기 시료 가스셀(160)의 양 측면에는 반사 거울(161)이 형성되는 것이 바람직하다. 상기 반사 거울(161)은 입사되는 적외선의 방향을 전환하는 방향 전환 거울(도면번호 미부여)과 적외선의 방향 전환과 함께 초점이 흐트러지지 않도록 모아주는 오목 거울(도면번호 미부여)로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 가스 상관 필터(130)에서 발생된 적외선이 상기 시료 가스셀(160)의 상단으로 입사되면 상기 방향 전환 거울(도면번호 미부여) 을 통해 일 측면으로 방향 전환되고 상기 오목 거울(도면번호 미부여)을 통해 빛이 분산되지 않고 양 측면으로 왕복한다. 적외선이 소정의 거리를 통과한 후 상기 방향 전환 거울(도면번호 미부여)을 통해 상기 시료 가스셀(160)의 하단으로 출사된다. 상기 반사 거울(161)은 적외선 광원의 통과 길이를 늘여 가스 성분의 검출 한계를 크게 하기 위한 것으로 상기 시료 가스셀(160) 내부에서 적외선의 통과 길이는 12 m 이상 되도록 설치하는 것이 바람직하다. 상기 반사 거울(161)의 표면에는 금(gold) 코팅을 하여 빛의 반사율을 향상시키는 것이 바람직하다. 빛의 투과율을 이용하여 가스 성분을 측정하는 장치이므로 상기 시료 가스셀(160) 내부에서 빛의 분산이나 흡수를 방지하기 위한 것이다.Referring to FIG. 2, a sample gas may be filled in the sample gas cell 160, and may be connected to the light passing through the gas correlation filter 130. The sample gas of the sample gas cell 160 is carbon monoxide and carbon dioxide, and the sample gas cell 160 may suck and charge the sample gas. It is preferable that reflective mirrors 161 are formed on both side surfaces of the sample gas cell 160. The reflective mirror 161 is formed of a turning mirror (not given a figure number) for switching the direction of the incident infrared rays and a concave mirror (not given a number) to gather the focal points together with the change of the direction of the infrared rays. desirable. When the infrared rays generated by the gas correlation filter 130 are incident on the upper end of the sample gas cell 160, the infrared rays are turned to one side through the turning mirror (not shown) and the concave mirror (not shown) ) Does not disperse light and travels to both sides. After the infrared light passes a predetermined distance, the infrared light is emitted to the lower end of the sample gas cell 160 through the turning mirror (not shown). The reflection mirror 161 is to increase the passing length of the infrared light source to increase the detection limit of the gas component, it is preferable to install so that the passing length of the infrared rays in the sample gas cell 160 is 12 m or more. The surface of the reflective mirror 161 is preferably coated with gold to improve the reflectance of light. Since it is a device for measuring the gas component using the light transmittance is to prevent the dispersion or absorption of light in the sample gas cell (160).

도 2 를 참조하면 상기 광원 검출 센서(170)는 시료 가스셀(160)을 통과한 적외선을 검출하는 장치이다. 상기 광원 검출 센서(170)는 비분산 적외선 검출기(PBSE)를 사용하는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 2, the light source detection sensor 170 is a device that detects infrared rays passing through the sample gas cell 160. The light source detection sensor 170 preferably uses a non-dispersive infrared detector (PBSE).

도 5 를 참조하여 상기 일산화탄소-이산화탄소 성분 동시 측정 장치(100)의 전체적인 작동에 대해 설명하면 다음과 같다. 상기 광원 발생 장치(110)로부터 적외선이 발생되고 상기 적외선은 광학 필터(120)를 통과하면서 소정의 파장대의 적외선만 선별적으로 투과된다. 상기 광학 필터(120)에서 선별된 파장의 적외선은 회전하는 상기 가스 상관 필터(130)를 통과하며 일산화탄소 및 이산화탄소의 기준광과 측정광을 발생시킨다. 상기 기준광과 측정광은 시료 가스셀(160)을 통과한 뒤 광원 검출 센서(170)로 입사된다. 상기 광원 검출 센서(170)에서 적외선의 투과율을 측정하여 전기적 신호로 송출한다. 송출된 전기적 신호를 연산 처리부(180)에서 램버트-비어(Lambert-Beer) 법칙에 적용하여 일산화탄소와 이산화탄소의 농도를 계산한다. 램버트-비어(Lambert-Beer) 법칙은 다음과 같다.Referring to Figure 5 describes the overall operation of the carbon monoxide-carbon dioxide component simultaneous measurement apparatus 100 as follows. Infrared rays are generated from the light source generator 110, and the infrared rays selectively pass through infrared rays of a predetermined wavelength band while passing through the optical filter 120. The infrared rays of the wavelength selected by the optical filter 120 pass through the rotating gas correlation filter 130 to generate reference light and measurement light of carbon monoxide and carbon dioxide. The reference light and the measurement light pass through the sample gas cell 160 and then enter the light source detection sensor 170. The light source detection sensor 170 measures the transmittance of the infrared ray and transmits it as an electrical signal. The calculated electrical signal is applied to the Lambert-Beer law by the calculation processor 180 to calculate the concentrations of carbon monoxide and carbon dioxide. Lambert-Beer's law is

Figure 112009021708270-pat00001
Figure 112009021708270-pat00001

I : 통과된 광원의 세기I: intensity of light source passed

I0 : 최초 광원의 세기I 0 : intensity of the original light source

a : 시료 가스의 흡수율(흡광도)a: Absorption rate (absorbance) of the sample gas

l : 빛의 이동 경로의 길이l: length of the light path

c : 시료 가스의 농도c: concentration of sample gas

상술한 램버트-비어(Lambert-Beer) 법칙에 의해 일산화탄소 및 이산화탄소의 농도는 적외선의 통과 거리와 시료의 농도의 곱에 지수 함수적으로 비례하며 이를 이용한 분석법을 NDIR 분석법이라 한다. 상기 일산화탄소-이산화탄소 성분 동시 측정 장치(100)는 NDIR 분석법에 의해 투과된 광원의 투과율을 이용하여 대기 또는 실내의 일산화탄소와 이산화탄소 성분을 정밀하게 측정할 수 있다.According to the Lambert-Beer law described above, the concentrations of carbon monoxide and carbon dioxide are exponentially proportional to the product of the infrared ray passing distance and the concentration of the sample. The analysis method using the same is called NDIR analysis. The apparatus for simultaneously measuring carbon monoxide-carbon dioxide components 100 may accurately measure carbon monoxide and carbon dioxide components in the air or in the room using transmittances of light sources transmitted by NDIR analysis.

본 발명의 상기한 실시예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.The technical idea should not be construed as being limited to the above-described embodiment of the present invention. Various modifications may be made at the level of those skilled in the art without departing from the spirit of the invention as claimed in the claims. Therefore, such improvements and modifications fall within the protection scope of the present invention as long as it is obvious to those skilled in the art.

도 1 은 종래의 단일 가스 성분 측정기의 계통도.1 is a system diagram of a conventional single gas component measuring instrument.

도 2 는 본 발명에 의한 일산화탄소-이산화탄소 성분 동시 측정 장치의 계통도.2 is a schematic diagram of a device for simultaneously measuring carbon monoxide-carbon dioxide components according to the present invention.

도 3 은 본 발명에 의한 광학 필터와 가스 상관 필터의 구조도.3 is a structural diagram of an optical filter and a gas correlation filter according to the present invention;

도 4 는 본 발명에 의한 소다석회 정제장치의 구조도.4 is a structural diagram of a soda lime purification apparatus according to the present invention.

도 5 는 본 발명에 의한 일산화탄소-이산화탄소 성분 동시 측정 장치의 작동을 나타내는 블록 구성도.Figure 5 is a block diagram showing the operation of the carbon monoxide-carbon dioxide component simultaneous measurement device according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

11 : 광원 12 : 쵸퍼11: light source 12: chopper

13 : 가스셀 16 : 필터 유니트13 gas cell 16 filter unit

18 : 디텍터 19 : 광로18: detector 19: light path

20 : 광로 변환수단20: optical path converting means

100 : 일산화탄소-이산화탄소 성분 동시 측정 장치100: simultaneous measurement device of carbon monoxide-carbon dioxide component

110 : 광원 발생장치110: light source generator

120 : 광학 필터120: optical filter

121 : 제 1 파장 필터 122 : 제 2 파장 필터121: first wavelength filter 122: second wavelength filter

130 : 가스 상관 필터130: gas correlation filter

131 : 제 1 기준 필터부 132 : 제 1 측정 필터부131: first reference filter unit 132: first measurement filter unit

133 : 제 2 기준 필터부 134 : 제 2 측정 필터부133: second reference filter section 134: second measurement filter section

140 : 중심축 150 : 모터140: central axis 150: motor

160 : 시료 가스셀 161 : 반사 거울160: sample gas cell 161: reflection mirror

170 : 광원 검출센서 180 : 연산 처리부170: light source detection sensor 180: arithmetic processing unit

190 : 소다석회 정제장치190: soda lime purification device

191 : 펌프 192 : 정제부191: pump 192: purification unit

192a : 소다 석회 192b : 소다 석회관192a: Soda-lime 192b: Soda-lime

193 : 케이스193: case

Claims (5)

광원 발생장치(110);A light source generator 110; 상기 광원 발생장치(110)로부터 발생된 빛의 파장을 선별적으로 투과시키기 위해 중심축(140)을 기준으로 양분되며, 일산화탄소 측정을 위한 파장대의 빛을 통과시키는 제 1 파장 필터(121)와 이산화탄소 측정을 위한 파장대의 빛을 통과시키는 제 2 파장 필터(122)가 구비된 광학 필터(120);The first wavelength filter 121 and the carbon dioxide is divided into a reference to the central axis 140 to selectively transmit the wavelength of the light generated from the light source generator 110, and passes the light of the wavelength band for carbon monoxide measurement An optical filter 120 having a second wavelength filter 122 for passing light of a wavelength band for measurement; 중심축(140)을 기준으로 4등분되며, 상기 제 1 파장 필터(121)를 통과한 빛이 입사되어 성분 측정을 위한 기준광을 발생시키는 제 1 기준 필터부(131)와 성분 측정을 위한 측정광을 발생시키는 제 1 측정 필터부(132), 상기 제 2 파장 필터(122)를 통과한 빛이 입사되어 성분 측정을 위한 기준광을 발생시키는 제 2 기준 필터부(133)와 성분 측정을 위한 측정광을 발생시키는 제 2 측정 필터부(134)가 구비되어, 상기 제 1 기준 필터부(131)와 제 2 기준 필터부(133)에는 질소 또는 비활성 기체 중에 선택되는 어느 하나가 충전되고, 상기 제 1 측정 필터부(132)에는 일산화탄소가 충전되며, 상기 제 2 측정 필터부(134)에는 이산화탄소가 충전되는 가스 상관 필터(130);The first reference filter unit 131 and the measurement light for component measurement divided into four equal to the central axis 140, the light passing through the first wavelength filter 121 is incident to generate a reference light for component measurement The first measurement filter unit 132 for generating a light, the second reference filter unit 133 for generating the reference light for component measurement by the light passing through the second wavelength filter 122 is incident and the measurement light for component measurement And a second measurement filter unit 134 for generating a gas, and the first reference filter unit 131 and the second reference filter unit 133 are filled with any one selected from nitrogen or inert gas, and the first A measurement filter unit 132 is filled with carbon monoxide, and the second measurement filter unit 134 includes a gas correlation filter 130 filled with carbon dioxide; 상기 광학 필터(120)와 가스 상관 필터(130)를 회전시키기 위해 상기 중심축(140)에 연결된 모터(150);A motor 150 connected to the central axis 140 to rotate the optical filter 120 and the gas correlation filter 130; 상기 가스 상관 필터(130)를 통과한 빛이 입사되도록 상기 가스 상관 필터(130)에 연결되며 내부에 시료 가스가 충전되는 시료 가스셀(160);A sample gas cell 160 connected to the gas correlation filter 130 so that light passing through the gas correlation filter 130 is incident and filled with a sample gas therein; 상기 시료 가스셀(160)을 통과한 기준광과 측정광의 투과율을 측정하는 광원 검출 센서(170); A light source detection sensor 170 for measuring transmittances of the reference light and the measurement light passing through the sample gas cell 160; 상기 광원 검출 센서(170)로부터 측정된 기준광과 측정광의 투과율로부터 각각의 성분을 비교 연산하는 연산 처리부(180); 및An arithmetic processing unit (180) for comparing and calculating respective components from the transmittances of the reference light and the measured light measured by the light source detection sensor (170); And 공기를 흡입하는 펌프(191), 상기 펌프(191)로부터 흡입된 공기를 내부에 소다 석회(soda lime)(192a)가 채워진 소다 석회관(192b)으로 통과시켜 일산화탄소와 이산화탄소를 제거하는 정제부(192), 및 상기 가스 상관 필터(130)를 수용하고 수용된 주위로 상기 정제부(192)로부터 유입된 공기가 배출되는 케이스(193), 를 포함하는 소다석회 정제장치(190); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 일산화탄소-이산화탄소 성분 동시 측정 장치.Pump 191 for sucking air, the purified portion for removing the carbon monoxide and carbon dioxide by passing the air sucked from the pump 191 to the soda lime tube (192b) filled with soda lime (192a) ( 192, and a soda lime purifier (190) including a case (193) for accommodating the gas correlation filter 130 and the air introduced from the refining unit (192) is discharged to the surroundings; Simultaneous measurement device for carbon monoxide-carbon dioxide comprising a. 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 시료 가스셀(160) 내부에는 빛의 통과 거리를 연장시키기 위해 반사 거울(161)이 형성되는 것을 특징으로 하는 일산화탄소-이산화탄소 성분 동시 측정 장치.In the sample gas cell 160, the carbon monoxide-carbon dioxide component simultaneous measurement apparatus, characterized in that the reflection mirror (161) is formed to extend the light passing distance. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 광원 발생 장치(110)는 온도가 100 ~ 1100 도 까지 가열되는 네른스트(NERNST) 계열 적외선 발생장치인 것을 특징으로 하는 일산화탄소-이산화탄소 성분 동시 측정 장치.The light source generator 110 is a carbon monoxide-carbon dioxide component simultaneous measurement device, characterized in that the temperature is heated to 100 ~ 1100 degrees NERNST series infrared generator.
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