KR102451564B1 - Portable electrochemical gas sensor with improved sensor life - Google Patents
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Abstract
Description
본 출원 발명은 지하 공동구, 지하 챔버, 밀폐 식 창고를 비롯한 여러 시설에서 발생하는 가스 사고를 예방하기 위한 휴대용 가스 측정기에 관한 기술이다. 더욱 자세하게는 가스 샘플링 수단 등이 필요 없는 확산식 가스측정기에 가스 샘플링 수단을 더 구비하여, 측정대상 가스 이외의 가스가 발생하는지 등에 관한 실험을 추후에 실시할 수 있는 기술에 관한 것이다.The invention of the present application relates to a technology for a portable gas meter for preventing gas accidents occurring in various facilities, including underground pits, underground chambers, and closed warehouses. In more detail, it relates to a technique capable of performing an experiment on whether a gas other than the gas to be measured is generated at a later time by further providing a gas sampling means in a diffusion gas measuring device that does not require a gas sampling means or the like.
본 발명의 출원 이전의 선행기술로 휴대용 전기화학 가스 센서 또는 가연성 폭발 가스의 하한 감지 장치에 관한 기술이 개시되어 있다. 이 기술에서는 적어도 하나의 외부 표면 및 내부 공간을 포함하는 하우징; 및 적어도 하나의 함몰부가 적어도 하나의 외부 표면에 형성되고, 전기화학적 가스 센서 또는 가연성 LEL 가스 센서의 구성요소들을 적어도 부분적으로 수용하도록 구성되며, 프로세싱 유닛은 하우징의 내부 공간에 배치되어 상기 전기화학 가스 센서 또는 가연성 LEL 가스 센서의 신호를 처리한다.As prior art prior to the filing of the present invention, a technology related to a portable electrochemical gas sensor or a device for detecting a lower limit of a combustible explosive gas is disclosed. The technique includes a housing comprising at least one exterior surface and an interior space; and at least one depression formed in at least one outer surface and configured to at least partially receive components of an electrochemical gas sensor or a combustible LEL gas sensor, wherein a processing unit is disposed in the interior space of the housing and the electrochemical gas Process signals from sensors or combustible LEL gas sensors.
또 다른 선행기술로 하나의 측정 장치를 이용하여 복층 유리 사이의 불활성 가스 농도와 실내 공간의 유해 가스 농도를 선택적으로 측정할 수 있는 휴대용 복합 가스 농도 측정기가 개시되어 있다. 이 기술에서는 상부 유리와 하부 유리 사이의 중공층에 불활성 가스가 충전된 복층유리의 중공층에 특정 전압 이상의 고전압을 인가하는 고전압 발생부와, 대기상태의 실내공간상으로 적외선 광원을 출력하는 적외선 발생부, 상기 복층유리로부터 고전압에 의한 불활성 가스의 발광으로 발생되는 광의 광 강도와 파장 정보로 이루어지는 디지털화된 제1 측정 이미지를 출력하거나, 실내공간으로 출력된 적외선 광원이 유해가스에 의해 반사되어 수신되는 적외선 반사광의 광 강도와 파장정보로 이루어지는 디지털화된 제2 측정 이미지를 생성하는 이미지 센서, 측정 대상이 복층유리의 불활성 가스인지 또는 실내 유해가스인지를 판단하기 위한 공간 상태 값을 감지하여 출력하는 측정 공간 인식센서, 사용자 명령을 입력하기 위한 정보 입력부, 가스 농도를 표시출력하거나 상기 정보 입력부를 통해 입력된 사용자 명령에 해당하는 정보를 표시하는 디스플레이부 및 측정공간 인식센서를 통해 수신된 공간 상태 값을 근거로 현재 측정 대상이 복층유리의 불활성 가스인 경우에는 상기 고전압 발생부와 이미지 센서를 구동하여 이미지 센서로부터 수신된 제1 측정 이미지를 근거로 수신광의 발광 정도에 대응되는 불활성 가스의 농도를 산출하고, 현재 측정대상이 실내 유해가스인 경우에는 상기 적외선 발생부와 이미지 센서를 구동하여 이미지 센서로부터 수신된 제2 측정 이미지를 근거로 적외선 반사광의 유해가스 고유 파장별 발광 정도에 대응되는 유해가스 종류별 농도를 산출하며, 복층유리에 충전된 불활성 가스의 농도정보 또는 실내공간에 존재하는 유해가스 종류별 농도정보를 디스플레이부를 통해 표시하는 제어부를 포함한 기술이 개시되어 있다.As another prior art, a portable complex gas concentration meter capable of selectively measuring the concentration of an inert gas between multilayer glass and a concentration of a harmful gas in an indoor space using a single measuring device is disclosed. In this technology, a high voltage generator that applies a high voltage above a certain voltage to the hollow layer of the double-layer glass filled with an inert gas in the hollow layer between the upper glass and the lower glass, and infrared generation that outputs an infrared light source to the indoor space in the atmospheric state A digitized first measurement image composed of light intensity and wavelength information of light generated by light emission of inert gas by high voltage from the double-layer glass, or an infrared light source output to an indoor space is reflected by harmful gas and received An image sensor that generates a digitized second measurement image composed of light intensity and wavelength information of infrared reflected light, a measurement space that detects and outputs a spatial state value for determining whether the measurement target is an inert gas of double-glazed glass or an indoor harmful gas Based on the spatial state value received through the recognition sensor, the information input unit for inputting a user command, the display unit for displaying the gas concentration or displaying information corresponding to the user command input through the information input unit, and the measurement space recognition sensor When the current measurement target is the inert gas of the double-glazed glass, the high voltage generator and the image sensor are driven to calculate the concentration of the inert gas corresponding to the luminescence degree of the received light based on the first measurement image received from the image sensor, , When the current measurement target is indoor harmful gas, the concentration of each harmful gas type corresponding to the emission degree of the harmful gas intrinsic wavelength of the infrared reflected light based on the second measurement image received from the image sensor by driving the infrared generator and the image sensor A technology including a control unit for calculating , and displaying the concentration information of the inert gas filled in the double-glazed glass or the concentration information for each type of harmful gas existing in the indoor space through the display unit is disclosed.
전기화학식 센서도 다른 방식의 센서들과 마찬가지로, 사용에 따라 성능이 저하될 수 있다. 이렇게 성능이 저하되는 주된 요인들로는 극단적인 온도, 습도, 기체 농축, 전극 피독 현상(electrode poisoning) 등을 들 수 있다.Electrochemical sensors, like other types of sensors, may deteriorate according to use. The main factors that degrade this performance include extreme temperature, humidity, gas concentration, and electrode poisoning.
높은 온도(50°C 이상)에 짧은 시간 동안 노출되는 것은 허용될 수 있다. 하지만 센서에 반복적으로 고온이 가해지면 센서 내부의 전해액이 기화해서 센서로써의 기능을 할 수 있다. 이는 레퍼런스라인 판독에 오프셋이 일어나거나 반응 시간이 느려질 수 있다. 반면에 극단적인 저온(-30°C 미만)은 센서의 감도와 반응성을 현저히 떨어트릴 수 있다. 한편 전기화학식 가스센서의 경우 측정환경 중 습도는 전기화학식 가스센서 수명에 심각한 영향을 미친다. 전기화학식 가스 센서의 이상적인 동작 조건은 20°C의 온도와 60%의 상대 습도이다. 그러나, 주변 습도가 60% 이하이면 센서 내부의 전해액이 말라, 반응 시간에 영향을 미친다. 반면에 습도가 60% 이상이면 공기 중의 수분이 센서로 흡수되어서 전해액을 묽게 하고 센서 특성에 영향을 미친다. 한편 센서 내부의 전해질의 수분 흡수는 센서에서의 수분 누출을 유발해 센서 내부의 회로와 전극을 부식시킬 수 있다.Short-term exposure to high temperatures (above 50°C) is acceptable. However, if a high temperature is repeatedly applied to the sensor, the electrolyte inside the sensor vaporizes and can function as a sensor. This can cause offsets in the reference line readout or slow response times. On the other hand, extreme low temperatures (below -30°C) can significantly reduce the sensitivity and responsiveness of the sensor. On the other hand, in the case of an electrochemical gas sensor, humidity in the measurement environment has a serious effect on the lifespan of the electrochemical gas sensor. The ideal operating conditions for an electrochemical gas sensor are a temperature of 20°C and a relative humidity of 60%. However, if the ambient humidity is 60% or less, the electrolyte inside the sensor dries, affecting the reaction time. On the other hand, when the humidity is over 60%, moisture in the air is absorbed by the sensor, diluting the electrolyte and affecting the sensor characteristics. On the other hand, water absorption of the electrolyte inside the sensor can cause water leakage from the sensor, which can corrode the circuit and electrodes inside the sensor.
이러한 성능 저하 메커니즘은 그 정도가 심하지 않더라도 서서히 센서의 성능에 영향을 미친다. 즉 사용에 따라 자연적인 전해액 고갈을 일으켜 센서가 노화될 수 있다. 이러한 센서의 노화는 동작 조건에 상관없이 센서 수명을 단축시킨다.This degradation mechanism gradually affects the performance of the sensor, even if it is not severe enough. That is, the sensor may age due to natural electrolyte depletion depending on use. The aging of these sensors shortens the sensor life regardless of operating conditions.
본 출원 발명은 상기와 같은 문제를 해결하고자 다음의 과제해결 수단을 제공한다.The present invention provides the following problem solving means to solve the above problems.
디스플레이와 입력 버튼을 구비한 케이스; 및a case having a display and an input button; and
상기 케이스 안쪽 전면에 설치된 1개 이상의 전기화학식 가스센서; 및one or more electrochemical gas sensors installed on the inside front surface of the case; and
상기 전기화학식 가스센서에서 측정된 전류를 증폭하는 증폭회로; 및an amplifying circuit for amplifying the current measured by the electrochemical gas sensor; and
상기 증폭회로에서 증폭된 신호를 농도값으로 변화하여 출력하는 연산부를 포함하는 제어부를 구비한 센서 수명이 개선된 휴대용 전기화학센서에 있어서,In the portable electrochemical sensor having an improved sensor lifespan, the sensor having a control unit including an operation unit for outputting the signal amplified by the amplification circuit by changing the concentration value,
상기 전기화학식 가스센서의 내부에 전해질이 증발 감소하여 상기 전기화학식 가스센서 내부의 저항이 증가하여 상기 전기화학식 가스센서에서 가스농도에 따라 출력되는 전류가 감소하는지 확인하기 위하여 상기 전기화학식 가스센서의 레퍼런스전극 핀과 카운터전극 핀의 저항을 측정하여 측정된 상기 저항값이 설정값 이상이면 상기 전기화학식 가스센서 내부의 전해질이 부족한 것으로 판단하여 상기 전기화학식 가스센서 하부에 구비된 전해질 주입구로 전해질을 보충하는 것을 특징으로 하는 센서 수명이 개선된 휴대용 전기화학식 가스센서를 제공한다.Reference of the electrochemical gas sensor in order to confirm that the electrolyte is evaporated and decreased inside the electrochemical gas sensor to increase the resistance inside the electrochemical gas sensor, so that the current output from the electrochemical gas sensor decreases according to the gas concentration When the resistance value measured by measuring the resistance of the electrode pin and the counter electrode pin is greater than the set value, it is determined that the electrolyte inside the electrochemical gas sensor is insufficient, and the electrolyte is replenished with the electrolyte injection hole provided under the electrochemical gas sensor It provides a portable electrochemical gas sensor with improved sensor life, characterized in that.
상기 전해질의 부족은 상기 휴대용 전기화학식 가스센서가 고온에 노출되어 발생하는 경우가 대부분 이므로, 상기 전기화학식 가스센서 표면에 온도센서를 구비하고, 상기 온도센서에 측정된 온도가 설정온도 이상이면 그 시간을 적산하여 적산온도 설정시간 보다 크면, 상기 전기화학식 가스센서의 전해질이 부족한 것으로 판단하여 상기 전기화학식 가스센서 하부에 구비된 전해질 주입구로 전해질을 보충하는 것을 특징으로 하는 센서 수명이 개선된 휴대용 전기화학식 가스센서를 제공한다.Since the shortage of electrolyte is most often caused by exposure of the portable electrochemical gas sensor to high temperature, a temperature sensor is provided on the surface of the electrochemical gas sensor, and if the temperature measured by the temperature sensor is higher than the set temperature, the time If the integration temperature is greater than the set time, it is determined that the electrolyte of the electrochemical gas sensor is insufficient. A gas sensor is provided.
상기와 같은 발명의 구성에 의하여 본 출원 발명은 습도가 낮고, 고온인 환경에서 휴대용 전기화학식 가스센서의 수명이 적정온도(20℃) 습도 60% 이상에서 사용하는 경우와 비교하여 현저히 전기화학식 가스센서의 수면이 저하되는 것을 막아 오래사용할 수 있는 효과가 있다. 한편, 전기화학식 가스센서의 전해질이 빨리 줄어드는 경우에는 정전위 전해방식에서 갈바니 전지방식으로 가스센서의 측정방식을 바꾸어 사용함으로써 휴대용 가스센서의 수명을 늘려 사용할 수 있다.According to the configuration of the present invention as described above, the life of the portable electrochemical gas sensor in an environment of low humidity and high temperature is significantly improved compared to the case of using the portable electrochemical gas sensor at an appropriate temperature (20°C) and humidity of 60% or more. It has the effect of preventing the deterioration of sleep and making it possible to use it for a long time. On the other hand, when the electrolyte of the electrochemical gas sensor is rapidly reduced, the lifespan of the portable gas sensor can be increased by changing the measurement method of the gas sensor from the constant potential electrolysis method to the galvanic cell method.
도 1은 본 발명의 센서 수명이 개선된 휴대용 전기화학식 가스센서 본체도
도 2는 본 발명의 센서 수명이 개선된 휴대용 전기화학식 가스센서를 네트워크와 연동하여 측정결과를 저장하고 사용하는 개념도
도 3은 본 발명에 사용하는 정전위 전해방식의 전기화학식 가스센서의 평면도 정면도 배면도를 도시하고 있다.
도 4는 본 발명에서 사용한 정전위 전해방식의 전기화학식 가스센서의 측정법위 정밀도 등의 센서 사양을 도시하고 있다.
도 5는 정전위 방식의 전기화학식 가스센서의 단면도 이다.
도 6은 정전위 방식의 전기화학식 가스센서의 측정결과가 고온 저습한 환경에서 성능이 저하되는 것을 도시하고 있다.
도7은 본 발명에서 정전위 방식의 전기화학식 가스센서의 전해질이 증발하여 가스측정이 부정확해지고 센서의 수면이 단축되는 것을 측정하고 방지하기 위한 구성을 도시하고 있다.1 is a body diagram of a portable electrochemical gas sensor with improved sensor life of the present invention;
Figure 2 is a conceptual diagram for storing and using the measurement result in connection with the network of the portable electrochemical gas sensor with improved sensor life of the present invention;
3 shows a plan view, front view, and rear view of an electrochemical gas sensor of the electrostatic potential electrolysis method used in the present invention.
Figure 4 shows the sensor specifications such as the measurement method precision of the electrochemical gas sensor of the electrostatic potential electrolysis method used in the present invention.
5 is a cross-sectional view of an electrochemical gas sensor of the electrostatic potential method.
6 shows that the performance of the electrochemical gas sensor of the electrostatic potential method is deteriorated in a high temperature and low humidity environment.
7 shows a configuration for measuring and preventing the evaporation of the electrolyte of the electrochemical gas sensor of the electrostatic potential method in the present invention, resulting in inaccurate gas measurement and shortening of the water surface of the sensor.
전기화학식 센서를 이용한 가스측정방법은 가스별로 선택성이 있는 화학물질과 측정하고자 하는 가스와의 화학반응에서 발생되는 전기적인 신호를 변환하여 가스의 성분과 농도를 측정하는 방법이다. 전기화학식 센서는 산화(환원) 반응이 일어나는 검지 전극(센싱일렉트로드), 이와 동시에 환원(산화) 반응이 일어나는 대항 전극(카운터일렉트로드), 그리고 산화환원 반응과 함께 변화하는 전위를 감지하고 전위를 일정하게 유지하기 위한 참조 전극 (레퍼런스일렉트로드)으로 구성된다.A gas measurement method using an electrochemical sensor is a method of measuring a gas component and concentration by converting an electrical signal generated in a chemical reaction between a chemical substance with selectivity for each gas and a gas to be measured. The electrochemical sensor detects the detection electrode (sensing electrode) where the oxidation (reduction) reaction occurs, the counter electrode (counter electrode) where the reduction (oxidation) reaction occurs at the same time, and the potential that changes along with the redox reaction. It consists of a reference electrode (reference electrode) to keep constant.
본 발명의 휴대용 전기화학식 센서의 작용효과를 도면을 활용하여 다음과 같이 설명한다.The effect of the portable electrochemical sensor of the present invention will be described using the drawings as follows.
도 1은 본 발명의 센서 수명이 개선된 휴대용 전기화학식 가스센서 본체도이다. 상단에 원형의 부분이 디스플레이이고, 아래쪽으로 스위치와 4개의 센서를 구비하고 있다. 상기 센서는 모두 전기화학식 센서일 수 있으나, 사용자의 요구 또는 필요에 따라 다양한 방식의 가스센서를 사용할 수 있다.1 is a body diagram of a portable electrochemical gas sensor with improved sensor life of the present invention. The circular part at the top is the display, and the switch and 4 sensors are provided at the bottom. All of the sensors may be electrochemical sensors, but various types of gas sensors may be used according to user needs or needs.
도 2은 본 발명의 센서 수명이 개선된 휴대용 전기화학식 가스센서를 네트워크와 연동하여 측정결과를 저장하고 사용하는 개념도이다. 측정단 쪽은 ZeeBee 네트워트를 사용하여 여러개의 휴대용 가스측정 장치를 하나의 네트워크에 연결할 수 있다. 지그비, Wi-fi 통신, 3G/4G 무선 통신을 동학하는 인트라넷 및 서버 구축을 통한 통합 관제 시스템을 구축하고 측정결과는 스마트폰과 연동하여, 데이터의 저장, 가공 및 부하 분산 개념을 포한한 시스템으로 사용할 수 있다.2 is a conceptual diagram for storing and using a measurement result in connection with a network of a portable electrochemical gas sensor with improved sensor lifespan of the present invention. The measuring end can connect several portable gas measuring devices to one network using ZeeBee network. It establishes an integrated control system through intranet and server construction that supports Zigbee, Wi-fi communication, and 3G/4G wireless communication, and the measurement result is linked with a smartphone, including the concept of data storage, processing and load distribution. Can be used.
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도 3은 본 발명에 사용하는 정전위 전해방식의 전기화학식 가스센서의 평면도 정면도 배면도를 도시하고 있다. 본 센서는 일신화 탄소와 황화수소를 1개의 센서 패키지에 구비한 센서이다.3 shows a plan view, front view, and rear view of an electrochemical gas sensor of the electrostatic potential electrolysis method used in the present invention. This sensor is a sensor equipped with carbon monoxide and hydrogen sulfide in one sensor package.
도 4는 본 발명에서 사용한 정전위 전해방식의 전기화학식 가스센서의 측정범위 정밀도 등의 센서 사양을 도시하고 있다. 출력은 모두 nA/ppm 단위를 사용하고 있어 전류출력이다. 따라서, 본 센서를 사용하여 가스의 농도를 측정하기위하여서는 전류를 증폭하여 이를 전압으로 변환하고 이를 디지털로 변화하여 디스플레이에 표시하고 저장하고, 통신을 통하여 원격 서버로 전송한다. 여기에 측정 온도범위와 습도 범위가 제시되어 있다. 그러나, 가장 적절한 측정 온도와 습도는 60% 상대습도에 20℃의 온도가 적절하다.4 shows the sensor specifications such as the measurement range precision of the electrochemical gas sensor of the electrostatic potential electrolysis method used in the present invention. All outputs are current output because nA/ppm units are used. Therefore, in order to measure the concentration of gas using this sensor, the current is amplified and converted into a voltage, which is converted digitally, displayed on a display, stored, and transmitted to a remote server through communication. The measurement temperature range and humidity range are presented here. However, as for the most appropriate measurement temperature and humidity, a temperature of 20°C at 60% relative humidity is appropriate.
도 5는 정전위 방식의 전기화학식 가스센서의 단면도를 도시하고 있다. 전기화학식 가스센서의 케이스 상단에 미세관이 형성되고, 상기 미세관으로 수분이 유입되는 것을 막기위한 결로방지 멤브레인이 상기 미세관을 덥고 있다. 상기 미세관하부에 미세먼지등을 막아주는 필터가 구비되고 센서부와 케이스를 이격시키면서 고정하기위한 오일씰이 구비된다. 상기 오일 씰 하부로 소수성 맴브레인이 전해질과 센서전극(센싱 일렉트로드)을 보호하고, 그 아래쪽으로 레퍼런스 일렉트로드(기준전극)와 카운터 일렉트로드(대항전극)가 구비되고, 이들 전극에 외부에서 회로를 연결하기위한 핀과 와이어가 연결된다. 상기 전극들 사이에는 전해질을 채워줌으로써 정전위 방식의 가스센서가 구비된다.5 is a cross-sectional view showing an electrochemical gas sensor of the electrostatic potential method. A microtubule is formed on the upper end of the case of the electrochemical gas sensor, and an anti-condensation membrane for preventing moisture from entering the microtubule covers the microtubule. A filter for preventing fine dust and the like is provided in the lower part of the microtubule, and an oil seal for fixing the sensor unit and the case while spaced apart is provided. A hydrophobic membrane protects the electrolyte and the sensor electrode (sensing electrode) under the oil seal, and a reference electrode (reference electrode) and a counter electrode (counter electrode) are provided below it, and an external circuit is connected to these electrodes. Pins and wires for connecting are connected. By filling an electrolyte between the electrodes, a potentiostatic gas sensor is provided.
도 6은 정전위 방식의 전기화학식 가스센서의 측정결과가 고온, 저습 환경에서 성능이 저하되는 것을 도시하고 있다. 왼쪽이 신호의 저하를 도시하고 있고, 오른쪽이 저항이 증가하는 것을 도시하고 있다. 즉, 고온, 저습 환경에서 센서 내부의 전해질이 증발하여 내부 저항이 커짐으로써 센서의 출력신호가 저하되는 것을 확인할 수 있다. 즉, 센서가 노화되는 것이다.6 shows that the performance of the electrochemical gas sensor of the electrostatic potential method is deteriorated in a high temperature and low humidity environment. The left side shows the signal degradation, and the right side shows the increasing resistance. That is, it can be seen that the electrolyte inside the sensor evaporates in a high-temperature and low-humidity environment to increase the internal resistance, thereby reducing the output signal of the sensor. In other words, the sensor is aging.
도7은 본 발명에서 정전위 방식의 전기화학식 가스센서의 전해질이 증발하여 가스측정이 부정확해지고 센서의 수면이 단축되는 것을 측정하고 방지하기 위한 구성을 도시하고 있다. 본 출원 발명에서는 상기 도7에 도시된 바와 같이 레퍼런스 일렉트로드와 카운터일렉트로드 사이의 저항을 측정함으로써 센서의 내부 저항이 커졌는지 작아??는지를 확인한다. 이렇게 함으로써 설정된 내부 저항치를 초과하는 저항이 측정된 경우에는 임피던스가 커진 것으로 전해질이 측정에 영향을 줄 수 있을 정도로 감소한 것으로 판단되면 센서의 노화로 판단한다.7 shows a configuration for measuring and preventing the evaporation of the electrolyte of the electrochemical gas sensor of the electrostatic potential method in the present invention, resulting in inaccurate gas measurement and shortening of the water surface of the sensor. In the present invention, as shown in FIG. 7, by measuring the resistance between the reference electrode and the counter electrode, it is checked whether the internal resistance of the sensor is increased or decreased. In this way, when resistance exceeding the set internal resistance value is measured, if it is determined that the impedance has increased and the electrolyte has decreased enough to affect the measurement, it is determined that the sensor is aging.
또한, 상기 저항값을 측정하여, 상기 도6에 도시된 것과 같이 저항값이 커짐에 따라 측정 값이 작아지는 것을 반영하여 가스의 측정농도를 교정하여 출력하는 것을 특징으로 하는 가스센서의 교정방법도 추가적으로 제공할 수 있다.In addition, by measuring the resistance value, as shown in FIG. 6, as the resistance value increases, the measurement value decreases by reflecting the measured concentration of the gas and calibrating the gas sensor, characterized in that the output is corrected can be provided additionally.
한편, 전해질의 증발은 전기화학식 센서가 온도가 높은 곳에서 사용되거나, 온도가 높은 곳에 보관하여 발생하는 것이므로, 상기 센서 케이스에 온도센서를 구비하고, 온도가 20℃를 기준으로 10도 이상 또는 50℃ 이상의 온도에서 사용 또는 보관되는 시간을 적산함으로써 일정 시간 이상 누적되면 센서의 노화를 알리는 기능을 포함할 수 있다.On the other hand, since the evaporation of the electrolyte occurs when the electrochemical sensor is used at a high temperature or stored at a high temperature, a temperature sensor is provided in the sensor case, and the temperature is 10 degrees or more or 50 degrees based on 20 ° C. By accumulating the time used or stored at a temperature of ℃ or higher, it may include a function of notifying the aging of the sensor when it is accumulated for a predetermined time or more.
전기 화학식 가스 센서의 장점은 가스 선택성이 높고, 10초 이내의 상대적으로 빠른 응답성을 가지고 있으며, 매우 낮은 농도까지 측정할 수 있는 고감도 특성이 있다. 비교적 저렴한 가격대로 시스템 구축이 가능하다. Advantages of the electrochemical gas sensor include high gas selectivity, relatively fast response within 10 seconds, and high sensitivity for measuring even very low concentrations. The system can be built at a relatively low price.
단점으로는 고농도의 가스에 대해서는 센서가 피독되어 회복이 늦고 재연성이 낮아진다. 높은 선택성에도 불구하고, 유사 가스에 대해서 높은 간섭성을 가지고 있으며, 흡착성이 높은 반응성 가스에 대해서 선택성이 낮은 단점이 있다.The disadvantage is that the sensor is poisoned for a high concentration of gas, resulting in slow recovery and low reproducibility. Despite the high selectivity, it has a high coherence to a similar gas, and has a disadvantage in that it has a low selectivity to a reactive gas with high adsorption properties.
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상기와 같은 작용효과를 나타내기 위한 발명의 구성은 다음과 같다.The configuration of the invention for exhibiting the above-described effects is as follows.
디스플레이와 입력 버튼을 구비한 케이스; 및a case having a display and an input button; and
상기 케이스 안쪽 전면에 설치된 1개 이상의 전기화학식 가스센서; 및one or more electrochemical gas sensors installed on the inside front surface of the case; and
상기 전기화학식 가스센서에서 측정된 전류를 증폭하는 증폭회로; 및an amplifying circuit for amplifying the current measured by the electrochemical gas sensor; and
상기 증폭회로에서 증폭된 신호를 농도값으로 변화하여 출력하는 연산부를 포함하는 제어부를 구비한 센서 수명이 개선된 휴대용 전기화학식 가스센서에 있어서,In the portable electrochemical gas sensor with improved sensor lifespan, the sensor having a control unit including an operation unit for outputting the signal amplified by the amplification circuit by changing the concentration value,
상기 전기화학식 가스센서의 내부에 전해질이 증발 감소하여 상기 전기화학식 가스센서 내부의 저항이 증가하여 상기 전기화학식 가스센서에서 가스농도에 따라 출력되는 전류가 감소하는지 확인하기 위하여 상기 전기화학식 가스센서의 레퍼런스전극 핀과 카운터전극 핀의 저항을 측정하여 측정된 상기 저항값이 설정값 이상이면 상기 전기화학식 가스센서 내부의 전해질이 부족한 것으로 판단하여 상기 전기화학식 가스센서 하부에 구비된 전해질 주입구로 전해질을 보충하는 것을 특징으로 하는 센서 수명이 개선된 휴대용 전기화학식 가스센서를 제공한다.Reference of the electrochemical gas sensor in order to confirm that the electrolyte is evaporated and decreased inside the electrochemical gas sensor to increase the resistance inside the electrochemical gas sensor, so that the current output from the electrochemical gas sensor decreases according to the gas concentration When the resistance value measured by measuring the resistance of the electrode pin and the counter electrode pin is greater than the set value, it is determined that the electrolyte inside the electrochemical gas sensor is insufficient, and the electrolyte is replenished with the electrolyte injection hole provided under the electrochemical gas sensor It provides a portable electrochemical gas sensor with improved sensor life, characterized in that.
상기 전해질의 부족은 상기 휴대용 전기화학식 가스센서가 고온에 노출되어 발생하는 경우가 대부분 이므로, 상기 전기화학식 가스센서 표면에 온도센서를 구비하고, 상기 온도센서에 측정된 온도가 설정온도 이상이면 그 시간을 적산하여 적산온도 설정시간 보다 크면, 상기 전기화학식 가스센서의 전해질이 부족한 것으로 판단하여 상기 전기화학식 가스센서 하부에 구비된 전해질 주입구로 전해질을 보충하는 것을 특징으로 하는 센서 수명이 개선된 휴대용 전기화학식 가스센서를 제공한다.Since the shortage of electrolyte is most often caused by exposure of the portable electrochemical gas sensor to high temperature, a temperature sensor is provided on the surface of the electrochemical gas sensor, and if the temperature measured by the temperature sensor is higher than the set temperature, the time If the integration temperature is greater than the set time, it is determined that the electrolyte of the electrochemical gas sensor is insufficient. A gas sensor is provided.
디스플레이와 입력 버튼을 구비한 케이스; 및a case having a display and an input button; and
상기 케이스 안쪽 전면에 설치된 1개 이상의 전기화학식 가스센서; 및one or more electrochemical gas sensors installed on the inside front surface of the case; and
상기 전기화학식 가스센서에서 측정된 전류를 증폭하는 증폭회로; 및an amplifying circuit for amplifying the current measured by the electrochemical gas sensor; and
상기 증폭회로에서 증폭된 신호를 농도값으로 변화하여 출력하는 연산부를 포함하는 제어부를 구비한 센서 수명이 개선된 휴대용 전기화학식 가스센서에 있어서,In the portable electrochemical gas sensor with improved sensor lifespan, the sensor having a control unit including an operation unit for outputting the signal amplified by the amplification circuit by changing the concentration value,
상기 전기화학식 가스센서의 내부에 전해질이 증발 감소하여 상기 전기화학식 가스센서 내부의 저항이 증가하여 상기 전기화학식 가스센서에서 가스농도에 따라 출력되는 전류가 감소하는지 확인하기 위하여 상기 전기화학식 가스센서의 레퍼런스전극 핀과 카운터전극 핀의 저항을 측정하여 측정된 상기 저항값이 설정값 이상이면 상기 전기화학식 가스센서가 노화된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 센서 수명이 개선된 휴대용 전기화학식 가스센서를 제공한다.Reference of the electrochemical gas sensor in order to confirm that the electrolyte is evaporated and decreased inside the electrochemical gas sensor to increase the resistance inside the electrochemical gas sensor, so that the current output from the electrochemical gas sensor decreases according to the gas concentration Provided is a portable electrochemical gas sensor with improved sensor life, characterized in that it is determined that the electrochemical gas sensor is aged when the measured resistance value is greater than or equal to a set value by measuring the resistance of the electrode pin and the counter electrode pin.
상기 전해질의 부족은 상기 휴대용 전기화학식 가스센서가 고온에 노출되어 발생하는 경우가 대부분 이므로, 상기 전기화학식 가스센서 표면에 온도센서를 구비하고, 상기 온도센서에 측정된 온도가 설정온도 이상이면 그 시간을 적산하여 적산온도 설정시간 보다 크면, 상기 전기화학식 가스센서가 노화된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 센서 수명이 개선된 휴대용 전기화학식 가스센서를 제공한다.Since the shortage of electrolyte is most often caused by exposure of the portable electrochemical gas sensor to high temperature, a temperature sensor is provided on the surface of the electrochemical gas sensor, and if the temperature measured by the temperature sensor is higher than the set temperature, the time Provided is a portable electrochemical gas sensor with improved sensor lifespan, characterized in that it is determined that the electrochemical gas sensor is aged if the accumulated temperature is greater than the set time by integrating .
100 : 휴대용 전기화학식 가스센서
200 : 전기화학식 가스센서
210 : 레퍼런스전극 핀
220 : 카운터전극 핀
290 : 전해질
300 : 온도센서
400 : 전해질 주입구100: portable electrochemical gas sensor
200: electrochemical gas sensor
210: reference electrode pin
220: counter electrode pin
290: electrolyte
300: temperature sensor
400: electrolyte inlet
Claims (4)
상기 케이스 안쪽 전면에 설치된 1개 이상의 전기화학식 가스센서; 및
상기 전기화학식 가스센서에서 측정된 전류를 증폭하는 증폭회로; 및
상기 증폭회로에서 증폭된 신호를 농도값으로 변화하여 출력하는 연산부를 포함하는 제어부를 구비한 센서 수명이 개선된 휴대용 전기화학식 가스센서에 있어서,
상기 전기화학식 가스센서의 내부에 채워진 전해질의 부족은 상기 휴대용 전기화학식 가스센서가 고온에 노출되어 발생하므로, 상기 전기화학식 가스센서 표면에 온도센서를 구비하고, 상기 온도센서에 측정된 온도가 50℃ 이상이면 그 시간을 적산하며, 적산온도가 설정시간 보다 크면 상기 전기화학식 가스센서가 노화되고 전해질이 부족한 것으로 판단하여, 상기 전기화학식 가스센서 하부에 구비된 전해질 주입구로 전해질을 보충하는 것을 특징으로 하는 센서 수명이 개선된 휴대용 전기화학식 가스센서.a case having a display and an input button; and
one or more electrochemical gas sensors installed on the inside front surface of the case; and
an amplifying circuit for amplifying the current measured by the electrochemical gas sensor; and
In the portable electrochemical gas sensor with improved sensor lifespan, the sensor having a control unit including an operation unit for outputting the signal amplified by the amplification circuit by changing the concentration value,
Since the shortage of electrolyte filled in the electrochemical gas sensor is caused by exposure of the portable electrochemical gas sensor to high temperature, a temperature sensor is provided on the surface of the electrochemical gas sensor, and the temperature measured by the temperature sensor is 50° C. If it is above, the time is integrated, and if the integration temperature is greater than the set time, the electrochemical gas sensor is aged and the electrolyte is judged to be insufficient, and the electrolyte is replenished with the electrolyte injection hole provided under the electrochemical gas sensor, characterized in that Portable electrochemical gas sensor with improved sensor life.
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2021
- 2021-10-04 KR KR1020210131293A patent/KR102451564B1/en active IP Right Grant
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