KR101505071B1 - 자가 냉각 가스센서 장치 - Google Patents

Abstract

자가 냉가 가스센서 장치가 개시된다. 상기 자가 냉각 가스센서 장치는 케이스; 상기 케이스 내부에 장착되는 가스센서; 상기 케이스 외부에 장착되며 상기 케이스 내부에서 발생되는 열을 외부로 전달하기 위한 열전소자 및 상기 케이스 외부에서 상기 열전소자부를 커버하도록 설치되는 방열판을 포함한다.

Description

자가 냉각 가스센서 장치{GAS SENSOR HAVING SELF-COOLING FUNCTION}

본 발명은 자가 냉각 가스센서 장치에 관한 것이다.

가스 센서는기체 중에 함유된 특정 화학물질을 검지하여 그 농도를 전기적 신호로 변환하여 출력하는 장치를 말한다. 가스 센서의 종류는 가스의 종류에 따라 많은 방식이 있다. 대표적인 것으로는 가스의 흡착이나 반응에 의한 고체 물성의 변화를 이용하는 방식(반도체 센서, 세라믹 습온 센서, 압전체 센서 등),　연소열을 이용하는 방식(접촉 연소식 센서), 전기화학 반응을 이용하는 방식(고체 전해질　센서, 전기화학 센서), 물리적인 특성값을 사용하는 방식(적외선 흡수식)등 이 있으며, 크게 반도체 저항방식과 전기화학방식으로 구분한다.

반도체저항방식의 경우 -30~85° 까지의 동작환경 온도를 가지며 가격이 싸다는 강점을 가지고 있으나 정밀도가 떨어진다. 따라서 많은 장점에도 불구하고 정밀도가 필요한 산업환경과 같은 곳에서는 전기 화학방식을 사용한다.

전기 화학방식은 가격이 비싸지만 정밀도가 높아 산업환경에서 사용할수 있는 여건을 가진다. 하지만 전기 화학방식은 특유의 정밀도로 인하여 동작환경 온도가 -0~50°까지로 제한된다는 문제가 있다. 따라서 외기 온도가 50°가 넘는 환경 예를들면, 여름철 차량 실내와 발전소 보일러실과 같은 곳에서는 사용할 수 없는 단점을 가지고 있으며 고온의 환경에서 작업을 하는 산업환경에서는 동작환경 온도를 보장받을 수 없다는 문제가 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 가스센서가 동작하는 환경의 온도를 효과적으로 낮춰 높은 외기 온도에서도 동작할 수 있는 자가 냉각 가스센서 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 일 양태에 따르면 케이스; 상기 케이스 내부에 장착되는 가스센서;

상기 케이스 외부에 장착되며 상기 케이스 내부에서 발생되는 열을 외부로 전달하기 위한 열전소자 및 상기 케이스 외부에서 상기 열전소자부를 커버하도록 설치되는 방열판을 포함하는 자가 냉각 가스센서 장치를 제공한다.

상기 열전소자는 열전소자 펠티에 소자일 수 있다.

상기 열전소자는 MnTe, BiTe, SiGe 및 PbTe 중 하나 이상의 물질을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 케이스는 알루미늄을 재료로 이루어 질 수 있다.

상기 방열판은 상기 케이스 외부와 플라스틱 소재를 이용하여 장착될 수 있다.

상기 플라스틱 소재는 단열재로 감싸지도록 형성될 수 있다.

상기 가스센서는 센서소자 부분이 외부로 노출되어 있을 수 있다.

상기 가스센서는 상기 열전소자가 부착되는 케이스 외측벽의 반대면에 장착될 수 있다.

본 발명인 자가 냉각 가스센서 장치는 가스센서가 동작하는 환경의 온도를 효과적으로 낮춰 높은 외기 온도에서도 동작할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자가 냉각 가스센서 장치의 분해도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자가 냉각 가스센서 장치의 측면도, 및
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자가 냉각 가스센서 장치의 열흐름을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자가 냉각 가스센서 장치의 분해도, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자가 냉각 가스센서 장치의 측면도이다.

도 1및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 자가 냉각 가스센서 장치는 케이스(30), 케이스(30) 내부에 장착되는 가스센서(10), 케이스(30) 외부에 장착되며 케이스(30) 내부에서 발생되는 열을 외부로 전달하기 위한 열전소자(20) 및 케이스(30) 외부에서 열전소자를 커버하도록 설치되는 방열판(40)을 포함하여 구성될 수 있다.

먼저, 케이스(30)의 내부에는 가스센서(10)를 수용하기 위한 소정의 공간이 마련되어 있으며, 일측면에는 가스센서(10)의 센서소자(11) 부분이 외부로 노출될 수 있도록 통공이 형성될 수 있다. 케이스(30)의 통공은 가스센서(10)의 센서소자(11) 부분의 직경과 동일하거나 조금 크게 형성될 수 있으며, 따라서 가스센서(10)는 센서소자(11) 부분을 제외하고는 케이스(30)에 의하여 외부 환경과 차단될 수 있다.

케이스(30)는 직육면체 형상일 수 있으나, 다면체이거나 또는 모서리 부분이 곡률을 가지는 형상일 수 있다. 케이스(30)는 알루미늄을 재료로 하여 구성될 수 있다.

가스센서(10)는 반도체 저항방식의 가스센서 또는 전기화학 방식의 가스센서일 수 있으며 본 발명의 일실시예에서는 전기화학 방식의 가스센서를 일예로 들어 설명하기로 한다.

가스센서(10)는 케이스(30) 내부에 장착되며, 열전소자(20)가 부착되는 케이스(30) 외측벽의 반대면에 장착될 수 있다. 가스센서(10)는 센서소자(11) 부분이 케이스(30)의 통공을 통하여 외부로 노출되어 있어 외부의 가스 농도를 감지할 수 있다.

열전소자(20)는 케이스(30)의 외부에 장착되며, 열전소자(20)가 부착되는 케이스(30) 내측벽의 반대면에 장착될 수 있다.

열전소자(20)는 열과 전기의 상호작용으로 나타나는 각종 효과를 이용한 소자를 총칭하는 것으로, 회로의 안정화와 열, 전력, 빛 검출 등에 사용하는 서미스터, 온도를 측정할 때 사용하는 제베크효과를 이용한 소자, 냉동기나 항온조 제작에 사용되는 펠티에(Peltier)소자 등을 의미할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 열전소자(20)는 펠티에(Peltier) 소자일 수 있으며, MnTe, BiTe, SiGe 및 PbTe 중 하나 이상을 포함하여 구성될 수 있다.

열전소자(20)의 케이스(30) 부착면은 케이스(30)로부터 방출되는 열을 흡수하는 흡열작용을 하고, 케이스(30) 부착 반대면은 흡수한 열을 외부로 방출하는 방열작용을 한다.

방열판(40)은 열전소자(20)를 커버하도록 케이스(30) 외부에 장착될 수 있다. 방열판(40)은 열전소자(20)를 외부의 환경으로부터 보호함과 동시에 열전소자(20)에서 방출되는 열을 방출시키는 역할을 한다. 방열판(40)은 열전도성이 우수한 재료로 구성될 수 있으며, 예를들면 구리, 알루미늄, 스테인레스 등의 금속재료를 재료로 할 수 있다.

방열판(40)은 플라스틱 소재(50)를 이용하여 케이스(30)에 장착될 수 있다. 플라스틱 소재(50)는 예를들면 플라스틱 볼트 일 수 있으며, 방열판(40)의 꼭지점에 형성된 통공에 삽입되어 케이스(30)와 결합될 수 있다. 플라스틱 소재(50)의 외부에는 플라스틱 소재(50)를 감싸도록 단열재(60)가 부착되어 있을 수 있다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자가 냉각 가스센서 장치의 열흐름을 설명하기 위한 도면이다.

도3을 참조하면, 케이스(30) 내부의 열이 열전소자(20) 및 방열판(40)을 거쳐 외부로 방출되고 있으며, 따라서 케이스(30) 내부의 온도가 내려감에 따라 가스센서(10)의 바람직한 동작환경을 제공할 수 있게된다.

또한, 방열판(40)이 단열재(60)로 감싸진 플라스틱 소재(50)에 의하여 케이스(30)와 결합되기 때문에 결합소재에 의하여 외부의 열이 전달되거나 방출되는 열이 되돌아오는 현상을 방지할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10: 가스센서
20: 열전소자
30: 케이스
40: 방열판
50: 플라스틱 소재
60: 단열재

Claims (9)

1. 케이스;
   상기 케이스 내측벽에 장착되는 가스센서;
   상기 가스센서가 커버하는 상기 케이스 내측벽 면적에 대향하도록 상기 케이스 외측벽에 장착되며 상기 케이스 내부에서 발생되는 열을 외부로 전달하기 위한 열전소자 및
   상기 케이스 외부에서 상기 열전소자를 커버하도록 설치되는 방열판을 포함하며,
   상기 방열판은 상기 케이스 외부에 복수개의 플라스틱 볼트를 통하여 결합되며, 상기 플라스틱 볼트에는 외주면을 따라 단열재가 감싸져있는 자가 냉각 가스센서 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 열전소자는 펠티에 소자인 자가 냉각 가스센서 장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 열전소자는 MnTe, BiTe, SiGe 및 PbTe 중 하나 이상의 물질을 포함하여 구성되는 자가 냉각 가스센서 장치
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 케이스는 알루미늄을 재료로 하는 자가 냉각 가스센서 장치.
   
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 가스센서는 센서소자 부분이 외부로 노출되어 있는 자가 냉각 가스센서 장치.
   
8. 삭제
9. 제1항에 있어서,
   상기 가스센서는 전기화학방식으로 가스 농도를 검출하는 자가 냉각 가스센서 장치.

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