KR102640660B1 - Gas sensor device - Google Patents
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Abstract
습도 변화에 따른 전기화학식 가스센서의 측정값 부정확도를 개선하는 가스 측정 장치에 있어서, 공기 중 특정 가스와 산화환원 반응을 통해 전류를 발생하여 상기 특정 가스의 농도를 측정하는 전기화학식 가스센서, 습도 변화를 감지하는 습도 센서, 상기 습도 센서에서 측정된 습도 변화를 기초로 상기 전기화학식 가스센서의 측정 값을 보상하는 보상부를 포함하고, 상기 습도 센서는 상기 전기화학식 가스센서 내부의 습도 변화 조건과 동일한 조건 하에 상기 가스 측정 장치에 구비되는 것을 특징으로 하는 가스 측정 장치.In a gas measuring device that improves the measurement inaccuracy of an electrochemical gas sensor due to changes in humidity, an electrochemical gas sensor that generates a current through a redox reaction with a specific gas in the air and measures the concentration of the specific gas, humidity It includes a humidity sensor that detects a change, a compensation unit that compensates for the measured value of the electrochemical gas sensor based on the humidity change measured by the humidity sensor, and the humidity sensor is the same as the humidity change condition inside the electrochemical gas sensor. A gas measuring device, characterized in that provided in the gas measuring device under the following conditions.
Description
본 발명은 가스 측정 장치에 관한 것으로, 구체적으로 전기화학식 가스센서의 측정값에서 대기 중 습도 변화에 따른 외란을 보상하여 전기화학식 가스센서의 부정확도를 개선시키는 기술 분야에 적용될 수 있다. The present invention relates to a gas measuring device, and can be specifically applied to the field of technology that improves the inaccuracy of an electrochemical gas sensor by compensating for disturbance due to changes in atmospheric humidity in the measured values of the electrochemical gas sensor.
우리 생활환경에는 대단히 많은 종류의 위험한 가스가 존재하고 있어 최근 일반가정, 업소, 공장에서의 가스시고, 석유콤비나트, 탄광, 화학플랜트 등에서 폭발사고 및 오염 공해 등이 잇따르고 있다. There are many types of dangerous gases in our living environment, and recently, there have been a series of gas leaks in homes, businesses, and factories, as well as explosion accidents and pollution in oil complexes, coal mines, and chemical plants.
인간의 감각기관으로는 위험 가스의 농도를 정량하거나 종류를 거의 판별할 수 없다. 이에 대응하기 위해 물질의 물리적, 화학적 성질을 이용한 가스센서가 개발되어 가스의 누설감지, 농도의 측정 기록, 경보 등에 사용되고 있다.Human sense organs are hardly able to quantify the concentration or determine the type of dangerous gas. In order to respond to this, gas sensors that utilize the physical and chemical properties of materials have been developed and are used to detect gas leaks, measure and record concentration, and provide alarms.
가스센서로 전기화학식 가스센서가 사용될 수 있다. 전기화학식 가스센서는 산화환원 반응이 일어나는 반증전극 및 대향전극간 발생하는 기전력을 측정하여 가스를 검출할 수 있다.An electrochemical gas sensor can be used as a gas sensor. An electrochemical gas sensor can detect gas by measuring the electromotive force generated between the counter electrode and the counter electrode where the redox reaction occurs.
전기화학식 가스센서는 대기 중 습도 변화에 민감하게 반응할 수 있는데 정확도를 개선하기 위해서는 습도를 고려하여 전기화학식 가스센서의 측정값을 보상할 필요가 있다. Electrochemical gas sensors can react sensitively to changes in atmospheric humidity, and in order to improve accuracy, it is necessary to compensate for the measured values of electrochemical gas sensors by taking humidity into account.
다만, 전기화학식 가스센서의 구조적 특징으로 전기화학식 가스센서의 측정값에 영향을 미치는 습도 변화는 습도 센서에서 인지하는 습도 변화와 차이가 발생할 수 있다. However, due to the structural characteristics of the electrochemical gas sensor, the humidity change that affects the measured value of the electrochemical gas sensor may differ from the humidity change recognized by the humidity sensor.
이에, 전기화학식 가스센서의 측정값에 영향을 미치는 습도 변화와 습도 센서에서 인지하는 습도 변화를 동일하게 하여, 전기화학식 가스센서의 측정값에 습도 변화에 따른 정확한 보상으로 부정확도를 개선시킬 필요성이 있다.Accordingly, there is a need to improve the inaccuracy of the electrochemical gas sensor by making the humidity change that affects the measured value of the electrochemical gas sensor the same as the humidity change recognized by the humidity sensor and accurately compensate for the humidity change in the measured value of the electrochemical gas sensor. there is.
본 발명은 전술한 문제 및 기타 본 발명의 명세서를 통해 기타 문제들 역시 해결하는 것을 목적으로 한다.The present invention aims to solve the above-described problems and other problems through the specification of the present invention.
본 발명은 전기화학식 가스센서의 측정값에 습도 변화가 미치는 영향을 보상하여 정확한 측정값을 획득하는 솔루션을 제공하고자 한다.The present invention seeks to provide a solution for obtaining accurate measured values by compensating for the effect of humidity changes on the measured values of an electrochemical gas sensor.
본 발명은 전기화학식 가스센서의 측정값에 영향을 미치는 습도 변화와 습도 센서에서 인지하는 습도 변화를 동일하게 하여, 전기화학식 가스센서의 측정값에서 습도 변화를 보상함에 정확성을 개선하는 솔류션을 제공하고자 한다.The present invention aims to provide a solution that improves accuracy by compensating for humidity changes in the measured values of an electrochemical gas sensor by making the humidity changes that affect the measured values of an electrochemical gas sensor equal to the humidity changes perceived by the humidity sensor. do.
본 발명은 전기화학식 가스센서의 측정값에 영향을 미치는 습도 변화를 줄임으로써 습도 변화에 따른 보상에 정확성을 개선하는 솔류션을 제공하고자 한다.The present invention seeks to provide a solution that improves accuracy in compensation for humidity changes by reducing humidity changes that affect the measured values of an electrochemical gas sensor.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따라, 공기 중 특정 가스와 산화환원 반응을 통해 전류를 발생하여 상기 특정 가스의 농도를 측정하는 전기화학식 가스센서, 습도 변화를 감지하는 습도 센서, 상기 습도 센서에서 측정된 습도 변화를 기초로 상기 전기화학식 가스센서의 측정 값을 보상하는 보상부를 포함하고, 상기 습도 센서는 상기 전기화학식 가스센서 내부에서 발생하는 습도 변화와 동일한 습도 변화를 감지하도록 상기 가스 측정 장치에 구비되는 것을 특징으로 하는 가스 측정 장치를 제공한다.According to an embodiment of the present invention to achieve the above object, an electrochemical gas sensor that generates a current through a redox reaction with a specific gas in the air to measure the concentration of the specific gas, a humidity sensor that detects changes in humidity, and a compensation unit that compensates for the measured value of the electrochemical gas sensor based on the humidity change measured by the humidity sensor, wherein the humidity sensor detects the same humidity change as the humidity change occurring inside the electrochemical gas sensor. A gas measuring device is provided, characterized in that it is provided in a gas measuring device.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전기화학식 가스센서는, 일측에 공기가 유입되는 제1홀을 포함하고 상기 전기화학식 가스센서의 외형을 이루는 제1 하우징을 포함하고, 상기 습도 센서는, 일측에 공기가 유입되는 제2 홀을 포함하고 수용공간을 형성하는 제2 하우징에 포함되는 것을 특징으로 하는 가스 측정 장치를 제공한다.In addition, according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, the electrochemical gas sensor includes a first housing that includes a first hole through which air flows into one side and forms an external shape of the electrochemical gas sensor. And, the humidity sensor provides a gas measuring device, wherein the humidity sensor is included in a second housing that includes a second hole through which air flows in on one side and forms a receiving space.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 홀의 크기는 상기 제1홀을 통한 상기 제1 하우징 내부의 습도 변화에 대응하여 형성되는 것은 특징으로 하는 가스 측정 장치를 제공한다.In addition, according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, the size of the second hole is formed in response to a change in humidity inside the first housing through the first hole. to provide.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 하우징은 상기 제1홀을 실링하며, 상기 제1 홀을 통해 유입된 공기를 확산 투과시키는 제1 확산 장벽을 더 포함하고, 상기 제2 하우징은 상기 제2 홀을 실링하며, 상기 제2 홀을 통해 유입된 공기를 확산 투과시키는 제2 확산 장벽을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 측정 장치를 제공한다.In addition, according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, the first housing seals the first hole and further includes a first diffusion barrier that diffuses and transmits air introduced through the first hole. and the second housing seals the second hole and further includes a second diffusion barrier that diffuses and transmits air introduced through the second hole.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 확산 장벽은 상기 제1 확산 장벽을 통한 상기 제1 하우징 내부의 습도 변화에 대응하여 두께, 구멍의 크기 및 단위 부피당 구멍의 개수를 형성하는 것을 특징으로 하는 가스 측정 장치를 제공한다.In addition, according to one embodiment of the present invention for achieving the above object, the second diffusion barrier has thickness, hole size, and hole per unit volume in response to changes in humidity inside the first housing through the first diffusion barrier. It provides a gas measuring device characterized in that it forms a number of.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 가스 측정 장치는 상기 전기화학식 가스센서 및 상기 습도 센서를 포함하며, 공기가 유입되는 제3홀을 포함하는 제3 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 측정 장치를 제공한다.In addition, according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, the gas measuring device includes the electrochemical gas sensor and the humidity sensor, and further includes a third housing including a third hole through which air flows. It provides a gas measuring device comprising:
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제3 하우징은 상기 제3홀을 실링하며, 상기 제3 홀을 통해 유입된 공기를 확산 투과시키는 제3 확산 장벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 측정 장치를 제공한다.In addition, according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, the third housing seals the third hole and includes a third diffusion barrier that diffuses and transmits air introduced through the third hole. Provided is a gas measuring device characterized in that.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제3 하우징은 상기 제3홀을 통해 유입된 물 분자를 가역적으로 흡수하거나 방출하는 습도 완충제를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 측정 장치를 제공한다.In addition, according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, the third housing is a gas measurement characterized in that it includes a humidity buffer that reversibly absorbs or releases water molecules introduced through the third hole. Provides a device.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 습도 완충제는 상기 제3하우징의 적어도 하나의 일 측면에 도포되어 구비되는 것을 특징으로 하는 가스 측정 장치를 제공한다.In addition, according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, a gas measuring device is provided, wherein the humidity buffering agent is applied to at least one side of the third housing.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 가스 측정 장치에 있어서, 공기 중 특정 가스와 산화환원 반응을 통해 전류를 발생하여 상기 특정 가스의 농도를 측정하는 전기화학식 가스센서, 상기 전기화학식 가스센서 포함하며, 공기가 유입되는 제4홀을 포함하는 제4 하우징, 상기 제 4 하우징 내부에 구비되며, 상기 제4홀을 통해 유입된 물 분자를 가역적으로 흡수하거나 방출하는 습도 완충제를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 측정 장치를 제공한다.In addition, according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, in the gas measuring device, an electrochemical gas sensor that generates a current through a redox reaction with a specific gas in the air to measure the concentration of the specific gas; A fourth housing including the electrochemical gas sensor and a fourth hole through which air flows, a humidity buffer provided inside the fourth housing and reversibly absorbing or releasing water molecules flowing in through the fourth hole. It provides a gas measuring device comprising:
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 습도 완충제는 상기 제4하우징의 적어도 하나의 일 측면에 도포되어 구비되는 것을 특징으로 하는 가스 측정 장치를 제공한다.In addition, according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, a gas measuring device is provided, wherein the humidity buffering agent is applied to at least one side of the fourth housing.
본 발명에 따른 전기화학식 가스센서의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.The effects of the electrochemical gas sensor according to the present invention will be described as follows.
본 발명은 전기화학식 가스센서의 측정값에 대기 중 습도 변화가 미치는 영향을 보상하여 전기화학식 가스센서의 정확성을 개선시킬 수 있다.The present invention can improve the accuracy of an electrochemical gas sensor by compensating for the effect of changes in atmospheric humidity on the measured values of the electrochemical gas sensor.
본 발명은 전기화학식 가스센서의 측정값에 영향을 미치는 습도 변화와 습도 센서에서 인지하는 습도 변화의 편차를 제거하여, 전기화학식 가스센서의 측정값에서 습도 변화에 따른 보상 시 정확성을 개선시킬 수 있다. The present invention removes the humidity change that affects the measured value of the electrochemical gas sensor and the deviation of the humidity change recognized by the humidity sensor, thereby improving the accuracy when compensating for the humidity change in the measured value of the electrochemical gas sensor. .
본 발명은 전기화학식 가스센서의 측정값에 영향을 미치는 습도 변화를 감소하여, 전기화학식 가스센서의 측정값에서 습도 변화에 따른 보상 시 정확성을 개선시킬 수 있다.The present invention reduces humidity changes that affect the measured values of an electrochemical gas sensor, and can improve accuracy when compensating for changes in humidity in the measured values of an electrochemical gas sensor.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 해당 기술 분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.Further scope of applicability of the present invention will become apparent from the detailed description that follows. However, since various changes and modifications within the spirit and scope of the present invention can be clearly understood by those skilled in the art, the detailed description and specific embodiments such as preferred embodiments of the present invention are understood to be given only as examples. It has to be.
도 1은 전기화학식 가스센서의 기본 구조 및 동작 원리를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 전기화학식 가스센서에서 전해질의 종류 및 센서 구조 등에 따라 습도 변화에 따른 측정값 변동을 설명하기 위한 그래프이다.
도 3은 전기화학식 가스센서를 케이싱 한 후, 케이스의 홀을 통해 공기를 유입하는 경우 전기화학식 가스센서의 측정값 변화를 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 전기화학식 가스센서를 케이싱 한 후, 확산장벽을 통해 공기를 유입하는 경우 측정값 변화를 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일실시예 의한 가스 측정 장치의 주요 구성 블록도 이다.
도 6은 기존 가스 측정 장치에서 습도 변화 보상에도 불구하고 전기화학식 가스센서의 측정값에 오차가 발생하는 요인을 설명하기 위한 개념도 이다.
도 7은 본 발명의 일실시예 의한 가스 측정 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 가스 측정 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의한 가스 측정 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 의한 가스 측정 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 11은 조건에 따라 전기화학식 가스센서의 내부 습도 변화 속도가 달라짐을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 조건에 따라 전기화학식 가스센서의 내부 습도 변화 크기가 달라짐을 설명하기 위한 도면이다.Figure 1 is a cross-sectional view to explain the basic structure and operating principle of an electrochemical gas sensor.
Figure 2 is a graph to explain the variation in measured values due to changes in humidity depending on the type of electrolyte and sensor structure in an electrochemical gas sensor.
Figure 3 is a graph to explain the change in the measured value of the electrochemical gas sensor when air is introduced through the hole in the case after casing the electrochemical gas sensor.
Figure 4 is a graph to explain the change in measured values when air is introduced through a diffusion barrier after casing an electrochemical gas sensor.
Figure 5 is a block diagram of the main components of a gas measuring device according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a conceptual diagram to explain the factors that cause errors in the measured values of an electrochemical gas sensor despite compensation for humidity changes in existing gas measurement devices.
Figure 7 is a conceptual diagram for explaining a gas measuring device according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 is a conceptual diagram for explaining a gas measuring device according to another embodiment of the present invention.
Figure 9 is a conceptual diagram for explaining a gas measuring device according to another embodiment of the present invention.
Figure 10 is a conceptual diagram for explaining a gas measuring device according to another embodiment of the present invention.
Figure 11 is a diagram to explain that the rate of change in internal humidity of an electrochemical gas sensor varies depending on conditions.
Figure 12 is a diagram to explain that the magnitude of change in internal humidity of an electrochemical gas sensor varies depending on conditions.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, embodiments disclosed in the present specification will be described in detail with reference to the attached drawings. However, identical or similar components will be assigned the same reference numbers regardless of reference numerals, and duplicate descriptions thereof will be omitted. The suffixes “module” and “part” for components used in the following description are given or used interchangeably only for the ease of preparing the specification, and do not have distinct meanings or roles in themselves. Additionally, in describing the embodiments disclosed in this specification, if it is determined that detailed descriptions of related known technologies may obscure the gist of the embodiments disclosed in this specification, the detailed descriptions will be omitted. In addition, the attached drawings are only for easy understanding of the embodiments disclosed in this specification, and the technical idea disclosed in this specification is not limited by the attached drawings, and all changes included in the spirit and technical scope of the present invention are not limited. , should be understood to include equivalents or substitutes.
제1, 제2 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.Terms containing ordinal numbers, such as first, second, etc., may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
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.When a component is said to be "connected" or "connected" to another component, it is understood that it may be directly connected to or connected to the other component, but that other components may exist in between. It should be. On the other hand, when it is mentioned that a component is “directly connected” or “directly connected” to another component, it should be understood that there are no other components in between.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
본 출원에서, "포함한다" 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.In this application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
도 1은 전기화학식 가스센서의 기본 구조 및 동작 원리를 설명하기 위한 단면도이다.Figure 1 is a cross-sectional view to explain the basic structure and operating principle of an electrochemical gas sensor.
전기화학식 가스센서는 전해질 내에서 양극과 음극의 산화환원 반응에 의해 발생하는 전류 값의 변화를 감지하는 센서이다.An electrochemical gas sensor is a sensor that detects changes in current value caused by the redox reaction of the anode and cathode within the electrolyte.
전기화학식 가스센서는 3 전극 또는 2전극으로 구성될 수 있다. 다만, 2전극의 전기화학식 가스센서는 전류를 측정하는 전극과 전압을 측정하는 전극이 같이 있게 되어 전류가 흐름에 따라 전원에서 가한 전위와 전극에서의 전위차이가 발생하여 전압 전류 곡선이 바르게 나타나지 않을 수 있다. 따라서, 2전극의 전기화학식 가스센서를 신뢰하기 위해서는 전해질의 저장이 가능한 작아야 하며, 흐르는 전류가 낮아 전압강하 값이 작아야 하는 등의 제한 요건이 필요하다. 다만, 이러한 제한 요건을 충족시키기가 어렵기 때문에 3전극의 전기화학식 가스센서가 주로 이용되며, 도 1에서는 3전극으로 구성된 전기화학식 가스센서의 실시예를 도시하고 있다.Electrochemical gas sensors may consist of three electrodes or two electrodes. However, a two-electrode electrochemical gas sensor has an electrode that measures current and an electrode that measures voltage, so as the current flows, a difference occurs between the potential applied by the power source and the potential at the electrode, so the voltage-current curve may not appear correctly. there is. Therefore, in order to trust the two-electrode electrochemical gas sensor, limiting requirements such as electrolyte storage must be as small as possible and the voltage drop value must be small due to low flowing current. However, because it is difficult to meet these limitations, a three-electrode electrochemical gas sensor is mainly used, and Figure 1 shows an example of an electrochemical gas sensor consisting of three electrodes.
도1을 통해 전기화학식 가스센서의 작동 원리를 살펴보면 다음과 같다.Looking at the operating principle of the electrochemical gas sensor through Figure 1, it is as follows.
도 1의 3전극은 산화 (환원) 반응이 일어나는 검지전극(Working electrode), 이와 동시에 환원 (산화) 반응이 일어나는 대항 전극(Counter electrode), 그리고 산화환원 반응과 함께 변화하는 전위를 감지하고 전위를 일정하게 유지하기 위한 참조 전극(Reference electrode)으로 구성되어 있다. The three electrodes in Figure 1 include a working electrode where an oxidation (reduction) reaction occurs, a counter electrode where a reduction (oxidation) reaction occurs at the same time, and a potential that changes with the redox reaction and detects the potential. It consists of a reference electrode to keep it constant.
전기화학식 가스센서로 유입된 일산화탄소(CO)는 검지전극(Working electrode)에서 산화되어 수소이온과 전자를 발생한다. 수소이온은 검지전극(Working electrode)과 대향전극(Counter electrode) 사이에 구비된 전해질(Electrolyte)을 지나 검지전극(Working electrode)에서 환원된다. 이때, 검지전극(Working electrode)과 기준전극(Reference electrode) 사이에 전위차가 발생하고 이에 따라 검지전극(Working electrode)에서 발생한 전자는 리드선(미도시)을 따라 대향전극(Counter electrode)으로 이동한다. Carbon monoxide (CO) flowing into the electrochemical gas sensor is oxidized at the detection electrode (working electrode) to generate hydrogen ions and electrons. Hydrogen ions pass through an electrolyte provided between the working electrode and the counter electrode and are reduced at the working electrode. At this time, a potential difference occurs between the working electrode and the reference electrode, and accordingly, electrons generated from the working electrode move to the counter electrode along the lead wire (not shown).
기준전극(Reference electrode)는 검지전극(Working electrode)에서의 정확한 전압을 측정하기 위해서 기준이 되는 전극으로, 검지전극(Working electrode)과의 전위를 측정하며, 전압계의 전압계의 저항이 매우 커 전류가 흐르지 않는다. 전기화학식 가스센서는 검지전극(Working electrode)에서 대향전극(Counter electrode)로 사이에 흐르는 전류 값을 측정하여 일산화탄소(CO)의 농도를 측정 할 수 있다.The reference electrode is a reference electrode for measuring the exact voltage at the working electrode. It measures the potential with the working electrode. The resistance of the voltmeter is very large, so the current is It doesn't flow. Electrochemical gas sensors can measure the concentration of carbon monoxide (CO) by measuring the current flowing between the working electrode and the counter electrode.
전기화학식 가스센서는 상기와 같은 전극 외에 검지전극(Working electrode)과 대향전극(Counter electrode) 사이에 전해질(Electrolyte)을 포함할 수 있으며, 전해질(Electrolyte)은 전기화학식 가스센서로 유입된 가스가 확산하여 투과할 수 있는 다공성 맴브레인(Porous Membrane)으로 담지될 수 있다. In addition to the electrodes described above, the electrochemical gas sensor may include an electrolyte between the working electrode and the counter electrode, and the electrolyte is used to diffuse the gas introduced into the electrochemical gas sensor. It can be supported by a permeable porous membrane.
또한, 전기화학식 가스센서는 외형을 이루는 하우징에 구비되며, 하우징에 구비되는 홀을 통해서 대기 중 가스가 유입될 수 있는데, 하우징에 구비된 홀은 확산 장벽(Capillary diffusion barrier)로 실링(sealing)될 수 있다. In addition, the electrochemical gas sensor is provided in a housing that forms the outer shape, and atmospheric gas can flow in through the hole provided in the housing, and the hole provided in the housing can be sealed with a capillary diffusion barrier. You can.
확산 장벽(Capillary diffusion barrier)은 전기화학식 가스센서로 유입되는 가스상의 확산을 제어하는 막으로, 외부에서 내부로 가스가 크누센(Knudesn)확산을 통해 이동할 수 있다. 확산 장벽(Capillary diffusion barrier)은 전기화학식 가스센서에서 감지할 수 있는 가스 변화의 스펙트럼과 관련이 있다. A capillary diffusion barrier is a membrane that controls the diffusion of gases flowing into an electrochemical gas sensor, and allows gas to move from the outside to the inside through Knudesn diffusion. Capillary diffusion barrier is related to the spectrum of gas changes that can be detected by electrochemical gas sensors.
다만, 확산 장벽(Capillary diffusion barrier)은 투과하는 공기 중의 물 분자의 농도 또는 분자 개수에도 영향을 미치는바 수분 변화에 따른 전기화학식 가스센서의 측정값에 영향을 미칠 수 있다. However, the capillary diffusion barrier also affects the concentration or number of water molecules in the penetrating air, so it may affect the measured value of the electrochemical gas sensor due to changes in moisture.
구체적으로, 확산 장벽(Capillary diffusion barrier)를 투과하는 공기 중의 물 분자의 농도 또는 분자 개수는 픽의 법칙(Fick's law)을 따라 감소할 수 있다.Specifically, the concentration or number of water molecules in the air passing through the capillary diffusion barrier may decrease according to Fick's law.
픽의 법칙은 다음과 같이 표시될 수 있다.Fick's law can be expressed as follows:
픽의 법칙에서 J는 물 분자의 확산 플럭스이고, D는 확산상수(diffusion coefficient)를 의미하며, C는 공간의 주어진 지점에서의 분석 물 농도를 의미하다. dC/dx는 x 방향에서 분석 물 농도의 기울기를 의미한다.In Fick's law, J is the diffusion flux of water molecules, D is the diffusion coefficient, and C is the analyte concentration at a given point in space. dC/dx refers to the slope of analyte concentration in the x direction.
확산 장벽(Capillary diffusion barrier)은 확산 상수를 결정하며, 확산 장벽을 사이로 불 분자의 농도 차를 발생할 수 있다.The capillary diffusion barrier determines the diffusion constant, and a difference in concentration of fire molecules can occur across the diffusion barrier.
이하에서는, 수분 변화에 따른 전기화학식 가스센서의 측정값 변화를 살펴보고, 수분 변화에 따른 전기화학식 가스센서의 측정값 변화를 방지하는 본 발명의 구조를 살펴본다. Below, we will look at changes in measured values of an electrochemical gas sensor due to changes in moisture, and examine the structure of the present invention that prevents changes in measured values of an electrochemical gas sensor due to changes in moisture.
도 2는 전기화학식 가스센서에서 전해질의 종류 및 센서 구조 등에 따라 습도 변화에 따른 측정값 변동을 설명하기 위한 그래프이다Figure 2 is a graph to explain the change in measured values due to changes in humidity depending on the type of electrolyte and sensor structure in an electrochemical gas sensor.
전기화학식 가스센서의 측정 값은 대기 중의 수분에 의한 외란을 포함할 수 있다. Measured values from electrochemical gas sensors may include disturbance caused by moisture in the atmosphere.
보다 구체적으로, 대기 중의 수분 변화 구간에서 전기화학식 가스센서의 측정값에 변화가 발생할 수 있다.More specifically, changes may occur in the measured values of the electrochemical gas sensor in areas where moisture in the atmosphere changes.
도 2를 통해서, 수분 변화에 따른 전기화학식 가스센서의 측정값 변화를 살펴보면 다음과 같다.Through Figure 2, the change in measured value of the electrochemical gas sensor according to moisture change is as follows.
전기화학식 가스센서는 전해질의 종류 및 센서의 구조에 따라서 측정값이 상이할 수 있다. 도 2는 전해질의 종류 및 센서의 구조에 따라 측정값을 달리하는 4개의 센서 실시예를 포함하고 있다. 다만, 각각의 센서의 측정 값은 습도 변화에 따라 공통적인 변화를 포함하고 있다.Electrochemical gas sensors may have different measured values depending on the type of electrolyte and the structure of the sensor. Figure 2 includes four sensor examples with different measured values depending on the type of electrolyte and the structure of the sensor. However, the measured values of each sensor include common changes depending on changes in humidity.
구체적으로 살펴보면, 전기화학식 가스센서의 측정값은 습도 변화 구간에서 측정값과 습도 변화가 비례적으로 가변되며, 등비적으로 회귀하게 된다. 다만, 전기화학식 가스센서의 측정값은 습도가 일정 구간에서는 습도의 크기에 영향을 받지 않는다. 즉, 전기화학식 가스센서의 측정 값은 습도 변화에 종속되어 가변되는 특징을 포함하고 있다.Specifically, the measured value of the electrochemical gas sensor varies proportionally between the measured value and the humidity change in the humidity change section and regresses geometrically. However, the measured value of the electrochemical gas sensor is not affected by the level of humidity in a certain humidity range. In other words, the measured value of an electrochemical gas sensor contains characteristics that vary depending on changes in humidity.
습도 변화에 따른 전기화학식 가스센서의 측정값 변화는 전기화학식 가스센서를 사용하는 다양한 산업 분야 또는 일반 생활에 있어 잘못된 정보를 제공할 수 있다. 따라서, 전기화학식 가스센서의 측정값에서 습도 변화에 따른 오차를 보정해줄 필요가 있다.Changes in the measured values of electrochemical gas sensors due to changes in humidity can provide incorrect information in various industrial fields or general life that use electrochemical gas sensors. Therefore, it is necessary to correct errors due to changes in humidity in the measured values of the electrochemical gas sensor.
전기화학식 가스센서의 측정값에서 습도 변화에 따른 오차는 전기화학식 가스센서를 케이싱하는 방법 또는 확산장벽의 유무 또는 위치를 통해서 제어될 수 있는데 이하에서 구체적으로 살펴본다.Errors due to changes in humidity in the measured values of an electrochemical gas sensor can be controlled through the method of casing the electrochemical gas sensor or the presence or location of a diffusion barrier, which will be discussed in detail below.
도 3 는 전기화학식 가스센서를 케이싱한 후, 케이스의 홀을 통해 공기를 유입하는 경우 전기화학식 가스센서의 측정값 변화를 설명하기 위한 그래프이고, 도 4는 전기화학식 가스센서를 케이싱한 후, 확산장벽을 통해 공기를 유입하는 경우 측정값 변화를 설명하기 위한 그래프이다.Figure 3 is a graph to explain the change in measured value of the electrochemical gas sensor when air is introduced through the hole in the case after casing the electrochemical gas sensor, and Figure 4 is a graph showing the change in measured value of the electrochemical gas sensor after casing the electrochemical gas sensor. This is a graph to explain the change in measured values when air is introduced through a barrier.
전기화학식 가스센서는 습도 변화와 속도와 크기에 민감하기 때문에 모듈을 케이싱한 경우 전기화학식 센서 내부의 습도 변화 속도와 크기가 줄어들 수 있다. 이는 전기화학식 가스센서가 습도의 크기에 반응하는 것이 아니고 습도 변화에 반응하기 때문이다.Because electrochemical gas sensors are sensitive to humidity changes, speed, and size, if the module is cased, the speed and size of humidity changes inside the electrochemical sensor may be reduced. This is because the electrochemical gas sensor does not respond to the level of humidity, but to changes in humidity.
도 3의 그래프를 통해 살펴보면, 케이싱 하지 않은 전기화학식 가스센서는 측정값의 변동 폭이 케이싱을 한 경우 보다 큰 것을 확인할 수 있다. Looking at the graph of FIG. 3, it can be seen that the fluctuation range of the measured value of the electrochemical gas sensor without a casing is greater than that of the case with a casing.
전기화학식 가스센서를 케이싱하는 하우징은 가스가 유입될 수 있는 홀을 포함할 수 있으며, 홀을 통해 하우징 내부의 습도 변화는 하우징 외부의 습도 변화보다 평균값을 중심으로 보다 작은 폭으로 발생하여 전기화학식 가스센서의 측정값에 습도 변화에 따른 외란을 줄일 수 있다. The housing casing the electrochemical gas sensor may include a hole through which gas can flow, and the change in humidity inside the housing through the hole occurs at a smaller width around the average value than the change in humidity outside the housing, causing the electrochemical gas Disturbance caused by changes in humidity can be reduced in the sensor's measured values.
즉, 홀을 포함하는 하우징은 외부에서 홀을 통해 내부로 확산하는 습도의 변화를 감소할 수 있다.In other words, a housing including a hole can reduce changes in humidity diffusing from the outside to the inside through the hole.
또한, 케이싱의 홀을 실링하며 가스 확산을 제어하는 확산 장벽은 습도 변화에 의한 전기화학식 가스센서의 측정값 변동을 크게 줄일 수 있다.Additionally, the diffusion barrier that seals the hole in the casing and controls gas diffusion can greatly reduce the variation in measured values of an electrochemical gas sensor due to changes in humidity.
도 4의 그래프를 통해 살펴보면, 하우징을 통해 케이싱을 한 후, 하우징에 구비된 홀을 확산 장벽으로 실링한 경우, 전기화학식 가스센서의 측정값 변동이 케이싱 없는 전기화학식 가스센서에 비해 큰 폭으로 변동 폭이 줄어드는 것을 확인 할 수 있다. Looking at the graph in FIG. 4, when the casing is placed through the housing and the hole provided in the housing is sealed with a diffusion barrier, the measurement value of the electrochemical gas sensor fluctuates to a greater extent than that of the electrochemical gas sensor without the casing. You can see that the width is decreasing.
또한, 확산 장벽을 기준으로 내부와 외부의 습도 변화는 시간 딜레이가 발생할 수 있다. 이는 확산 장벽 외부에서 습도 센서를 통해 습도 변화를 측정한 경우, 전기화학식 가스센서에 영향을 미치는 습도 변화와 습도 센서에서 측정한 습도 변화간 시간 딜레이에 따른 오차가 발생함을 의미할 수 있다. 이와 관련하여서는 본 발명의 가스 측정 장치를 설명하며 구체적으로 살펴본다.Additionally, changes in internal and external humidity based on the diffusion barrier may cause a time delay. This may mean that when the humidity change is measured through a humidity sensor outside the diffusion barrier, an error occurs due to the time delay between the humidity change affecting the electrochemical gas sensor and the humidity change measured by the humidity sensor. In this regard, the gas measuring device of the present invention will be described and examined in detail.
즉, 습도 변화가 전기화학식 가스센서의 측정값에 영향을 미치는 정도는 전기화학식 가스센서를 케이싱하며 홀을 통해 가스가 유입되는 하우징의 유무 및 상기 홀을 실링하는 확산 장벽의 유무에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 전기화학식 가스센서의 측정값에서 습도 변화에 따른 변동을 보상하기 위해서는 상기 내용을 토대로 습도 센서를 구비할 필요가 있다.In other words, the degree to which humidity changes affect the measured values of an electrochemical gas sensor may vary depending on the presence or absence of a housing that casing the electrochemical gas sensor and through which gas flows through a hole, and the presence or absence of a diffusion barrier that seals the hole. . Therefore, in order to compensate for fluctuations in the measured values of the electrochemical gas sensor due to changes in humidity, it is necessary to provide a humidity sensor based on the above information.
이하에서는, 본 발명의 일실시예에 따른 가스 측정 장치를 살펴본다.Below, we will look at a gas measuring device according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일실시예 의한 가스 측정 장치의 주요 구성 블록도 이다.Figure 5 is a block diagram of the main components of a gas measuring device according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 가스 측정 장치는 습도 변화에 의한 측정값 외란을 보상하기 위해서, 전기화학식 가스센서(200), 습도 센서(300) 및 보상부(400)를 포함할 수 있다.The gas measuring device of the present invention may include an
본 발명의 전기화학식 가스센서(200)는 도 1에서 설명한 기본적인 전기화학식 가스센서(200)와 다르지 않다. 다만, 본 발명의 주된 특징은 습도 변화에 의해 센서가 측정하는 값에 변동이 발생하는 것을 보상하는데 있으므로, 가스센서의 종류에서 전기화학식 가스센서에 한정될 필요는 없다. 즉, 가스센서에서 습도 변화에 의해 측정하는 값에 변동이 발생하는 센서 종류는 모두 사용될 수 있다.The
습도 센서(300)는 전기화학식 가스센서(200)에 영향을 미치는 습도 변화를 측정하기 위한 장치이다. 전기화학식 가스센서(200)는 도 3 및 4를 통해서 살펴본 바와 같이 하우징의 유무 또는 확산 장벽의 유무에 따라 내부 외부간 습도 변화가 상이할 수 있다. 따라서, 습도 센서(300)는 전기화학식 가스센서(200) 내부의 습도 변화 조건과 동일한 조건 하에 가스 측정 장치에 구비될 필요가 있다. 다만, 습도 센서(300)는 경우에 따라서 생략될 수 있는데 이는 도 10을 통해 구체적으로 살펴본다.The
보상부(400)는 습도 센서(300)에서 감지한 습도 변화를 기초로 전기화학식 가스센서(200)의 측정값을 보상하는 구성이다. 다만, 보상부(400)는 경우에 따라서 생략될 수 있는데 이는 도 10을 통해 구체적으로 살펴본다.The
이 밖에, 본 발명에 따른 가스 측정 장치는 보상부(400)에 의해서 보상된 측정값을 출력하는 디스플레이부, 다른 외부 장치 또는 서버로 전송하는 인터페이스부 또는 통신부, 전원을 공급하는 전원 공급부, 보상된 측정값이 기 설정값 이상 여부를 비교하는 비교부, 상기 비교부의 경과에 따라 알람 등을 제공하는 음향장치, 및 상기 구성과 연결되며 상기 구성을 제어하는 제어부 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.In addition, the gas measuring device according to the present invention includes a display unit that outputs the measured value compensated by the
디스플레이부는 가스 측정 장치에서 처리되는 정보를 표시(출력)한다. 예를 들어, 디스플레이부는 가스 측정 장치에서 구동되는 응용 프로그램의 실행화면 정보, 또는 이러한 실행화면 정보에 따른 UI(User Interface), GUI(Graphic User Interface) 정보를 표시할 수 있다.The display unit displays (outputs) information processed by the gas measurement device. For example, the display unit may display execution screen information of an application running on the gas measuring device, or UI (User Interface) and GUI (Graphic User Interface) information according to the execution screen information.
디스플레이부는 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉서블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display), 전자잉크 디스플레이(e-ink display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.The display unit includes a liquid crystal display (LCD), a thin film transistor-liquid crystal display (TFT LCD), an organic light-emitting diode (OLED), and a flexible display (3). It may include at least one of a 3D display and an e-ink display.
인터페이스부는 가스 측정 장치를 외부기기와 연결시킬 수 있는 통로가 된다. 예를 들어, 인터페이스부는 다른 장치(예를 들어, 이어폰, 외장 스피커)와의 연결을 위한 접속단자, 근거리 통신을 위한 포트[예를 들어, 적외선 포트(IrDA Port), 블루투스 포트(Bluetooth Port), 무선 랜 포트(Wireless LAN Port) 등], 또는 가스 측정 장치에 전원을 공급하기 위한 전원공급단자 중 적어도 하나일 수 있다. 이러한 인터페이스부는 SIM(Subscriber Identification Module) 또는 UIM(User Identity Module), 정보 저장을 위한 메모리 카드 등의 외장형 카드를 수용하는 소켓의 형태로 구현될 수도 있다.The interface part becomes a passage through which the gas measuring device can be connected to external devices. For example, the interface unit includes connection terminals for connection with other devices (e.g., earphones, external speakers), ports for short-distance communication (e.g., infrared port (IrDA Port), Bluetooth port, wireless LAN port (Wireless LAN Port, etc.)], or at least one of a power supply terminal for supplying power to a gas measuring device. This interface unit may be implemented in the form of a socket that accommodates an external card such as a Subscriber Identification Module (SIM), a User Identity Module (UIM), or a memory card for information storage.
전원 공급부는 가스 측정 장치에 내장되거나, 가스 측정 장치의 외부에서 착탈 가능하게 구성되는 배터리를 포함할 수 있다. 배터리는 인터페이스부에 연결되는 전원 케이블을 통하여 전원을 공급받도록 구성될 수 있다. The power supply unit may be built into the gas measuring device or may include a battery that is removable from the outside of the gas measuring device. The battery may be configured to receive power through a power cable connected to the interface unit.
제어부는 위에서 살펴본 구성요소들을 통해 입력 또는 출력되는 신호, 데이터, 정보 등을 처리하거나 메모리에 저장된 응용 프로그램을 구동함으로써, 사용자에게 적절한 정보 또는 기능을 제공 또는 처리할 수 있다. 제어부는 경우에 따라서, 상기 비교부 및 보상부(400)를 포함하는 구성요소일 수 있다.The control unit can provide or process appropriate information or functions to the user by processing signals, data, information, etc. input or output through the components discussed above, or by running an application program stored in memory. Depending on the case, the control unit may be a component including the comparison unit and the
도 6은 기존 가스 측정 장치에서 습도 변화 보상에도 불구하고 전기화학식 가스센서의 측정값에 오차가 발생하는 요인을 설명하기 위한 개념도 이다.Figure 6 is a conceptual diagram to explain the factors that cause errors in the measured values of an electrochemical gas sensor despite compensation for humidity changes in existing gas measurement devices.
도 6은 기판(500) 위에 전기화학식 가스센서(200) 및 습도 센서(300)가 이격되어 구비되고, 전기화학식 가스센서(200)는 전기화학식 가스센서(200)를 케이싱하는 제1 하우징(211) 및 제1 하우징에 구비되며 제1 하우징(210) 내부로 가스를 유입하는 홀을 실링하는 제1 확산 장벽(211)에 의해 습도 센서(300)와 습도 변화를 감지하는 공간이 구별되어 있는 실시예를 도시하고 있다.6 shows that an
도 3 및 도 4에서 설명한 바와 같이, 전기화학식 가스 센서(200)를 케이싱하는 제1 하우징(210) 및 제1 확산 장벽(211) 유무로 제1 하우징(210) 내부에서 감지하는 습도 변화(b)는 제1 하우징(211) 외부에서 감지하는 습도 변화(a)와 상이할 수 있다.As explained in FIGS. 3 and 4, the humidity change (b) detected inside the
구체적으로, 습도 센서(300)에서 감지하는 습도 변화의 폭이 제1 하우징(211) 내부의 전기화학식 가스센서(200)가 측정한 측정값에 영향을 미치는 습도 변화의 폭 보다 클 수 있다.Specifically, the width of the humidity change detected by the
또한, 습도 센서(300)에서 감지하는 습도 변화의 속도가 제1 하우징(211) 내부의 전기화학식 가스센서(200)가 측정한 측정값에 영향을 미치는 습도 변화의 속도 보다 클 수 있다.Additionally, the speed of humidity change detected by the
또한, 습도 센서(300)에서 감지하는 습도 변화는 제1 하우징(211) 내부의 전기화학식 가스센서(200)가 측정한 측정값에 영향을 미치는 습도 변화와 시간 딜레이가 있을 수 있다.In addition, the humidity change detected by the
따라서, 도 6의 구조 상에서는 습도 센서(300)에서 측정한 습도 변화 데이터를 기초로 전기화학식 가스센서(200)의 측정값을 보정하는 경우 보정값이 부정확할 수 있다.Therefore, in the structure of FIG. 6, when the measured value of the
이에, 본 발명은 습도 센서(300)에서 측정한 습도 변화 데이터를 기초로 전기화학식 가스센서(200)의 측정값을 정확하게 보상하기 위해, 공기 중 특정 가스와 산화환원 반응을 통해 전류를 발생하여 상기 특정 가스의 농도를 측정하는 전기화학식 가스센서(200), 습도 변화를 감지하는 습도 센서(300), 그리고, 습도 센서(300)에서 측정된 습도 변화를 기초로 전기화학식 가스센서(200)의 측정 값을 보상하는 보상부를 포함하고, 습도 센서(300)는 전기화학식 가스센서(300) 내부의 습도 변화 조건과 동일한 조건 하에 가스 측정 장치(300)에 구비되는 것을 특징으로 하는 가스 측정 장치를 제공한다.Accordingly, the present invention generates a current through a redox reaction with a specific gas in the air in order to accurately compensate for the measured value of the
도 7은 본 발명의 일실시예 의한 가스 측정 장치를 설명하기 위한 개념도이다.Figure 7 is a conceptual diagram for explaining a gas measuring device according to an embodiment of the present invention.
도 7은 도 6과 같이 기판(500) 위에 전기화학식 가스센서(200) 및 습도 센서(300)가 이격되어 구비되고, 전기화학식 가스센서(200)는 전기화학식 가스센서(200)를 케이싱하는 제1 하우징(211) 및 제1 하우징에 구비되며 제1 하우징(210) 내부로 가스를 유입하는 홀을 실링하는 제1 확산 장벽(211)에 의해 습도 센서(300)와 습도 변화를 감지하는 공간이 구별되어 있는 실시예를 도시하고 있다.7 shows that an
다만, 도 7의 본 발명에 따른 실시예는 습도 센서(300)가 감지하는 습도 변화가 전기화학식 가스센서(200) 내부의 습도 변화와 동일하게 하기 위해, 본 발명에 따른 가스 측정 장치는 습도 센서(300)에 전기화학식 가스센서(200)를 케이싱 하는 별도의 하우징을 포함할 수 있다.However, in the embodiment according to the present invention in FIG. 7, in order to ensure that the humidity change detected by the
구체적으로, 전기화학식 가스센서(200)는 일측에 공기가 유입되는 제1 홍를 포함하며, 전기화학식 가스센서(200)의 외형을 이루는 제1 하우징(210)을 포함하고, 습도 센서(300)는 일측에 공기가 유입되는 제2홀을 포함하며, 수용공간을 형성하는 제2 하우징에 포함될 수 있다.Specifically, the
즉, 전기화학식 가스센서(200)를 케이싱 하는 제1 하우징(210)에 대응하여 습도 센서(300)는 온도센서를 케이싱하는 제2 하우징(310) 내부에 구비되어, 전기화학식 가스센서(200) 및 습도 센서(300)는 각각을 케이싱하는 하우징에 구비된 홀을 통해 습도 변화를 감지할 수 있다.That is, in response to the
이는 도 3에서 살펴본 바와 같이, 전기화학식 가스센서(200)를 케이싱하는 하우징의 유무로 습도 변화에 대응하여 전기화학식 가스센서(200)의 측정값이 달라짐을 반영하기 위함이다.As seen in FIG. 3, this is to reflect that the measured value of the
구체적으로, 제2홀의 크기는 제1홀을 통한 상기 제1 하우징(210) 내부의 습도 변화에 대응하여 형성될 수 있다. Specifically, the size of the second hole may be formed in response to a change in humidity inside the
실질적으로, 전기화학식 가스센서(200)의 측정값에 영향을 미치는 수분 변화는 제1 하우징(210)에 구비된 제1 홀에 크기에 종속될 수 있으며, 제2 홀의 크기는 제1 홀의 크기에 대응하여 동일한 수분 변화를 보상할 수 있는 크기일 수 있다.In practice, moisture changes that affect the measured value of the
예를 들어, 제1 하우징(210) 내부 부피 대비 제1홀의 크기에 대응하여 제2 하우징(310) 내부 부피 대비 제2 홀의 크기가 결정될 수 있다. 또는, 제1 하우징(210) 내부의 빈 공간 대비 제1홀의 크기에 대응하여 제2 하우징(310) 내부의 빈 공강 대비 제2 홀의 크기가 결정될 수 있다. For example, the size of the second hole relative to the internal volume of the
또한, 제1 하우징(210)은 제1홀을 실링하며, 제1 홀을 통해 유입된 공기를 확산 투과시키는 제1 확산 장벽(211)을 더 포함하고, 이에 대응하여 제2 하우징(310)은 제2 홀을 실링하며, 제2 홀을 통해 유입된 공기를 확산 투과시키는 제2 확산 장벽(311)를 포함할 수 있다.In addition, the
도 4에서 설명한 바와 같이, 확산 장벽은 내부로 유입되는 물 분자의 개수를 제어할 수 있고, 전기화삭식 가스센서(200)의 측정값에 영향을 미치는 습도 변화에 딜레이가 발생할 수 있다.As explained in FIG. 4, the diffusion barrier can control the number of water molecules flowing into the inside, and a delay may occur in humidity changes that affect the measured value of the
따라서, 습도 센서(300)는 전기화학식 가스센서(200)와 같이 동일하게 케이싱되고, 별도의 확산 장벽을 포함하여, 전기화학식 가스센서(200) 내부에서 발생하는 습도 변화와 동일한 습도 변화를 감지하도록 가스 측정 장치에 구비될 수 있다. Therefore, the
이때, 제2 확산 장벽(311)은 재질이 제1 확산 장벽(311)와 동일할 필요가 없다. At this time, the
제2 확산 장벽(311)은 제1 확산 장벽(211)을 통한 제1하우징(210) 내부의 습도 변화에 대응하여 두께, 구멍의 크기 및 단위 부피당 구멍의 개수를 형성할 수 있다.The
제2 확산 장벽(311)이 제1 확산 장벽(211)과 동일한 재질로 형성되어 있다면, 확산 장벽에 구비된 다수의 구멍들의 크기 및 단위 부피당 개수가 동일 할 수 있다. 이 경우, 제2 확산 장벽(311)의 두께가 제1 하우징(210) 내부 습도 변화 대응되는 파라미터가 될 수 있으며, 구체적으로, 제1 하우징(210)의 내부 부피 대비 제1 확장 장벽(211)의 두께에 대응하여 제2 하우징(310)의 내부 부피 대비 제2 확장 장벽(311)의 두께가 결정될 수 있다. 또는, 제1 하우징(210) 내의 빈 공간 대비 제1 확장 장벽(211)의 두께에 대응하여 제2 하우징(310) 내의 빈 공간 대비 제2 확산 장벽(311)의 두께가 결정될 수 있다.If the
다만, 제2 확산 장벽(311)의 재질이 제1 확산 장벽(211)의 재질과 상이하다면, 제1 하우징(210) 내부 습도 변화에 대응되는 파라미터가 2개 이상이 될 수 있다. 더구나, 제1홀의 크기 및 제2홀의 크기도 별도의 파라미터가 될 수 있다.However, if the material of the
결과적으로, 본 발명에 따른 가스 측정 장치는 습도 센서(300)가 감지하는 습도 변화가 제1 하우징(210) 내부의 습도 변화에 대응되도록 제2 하우징(310)의 홀의 크기 및 제2 확산 장벽(311)의 재질 및 두께를 선택적으로 구비할 수 있으며, 이는 도 1에서 설명한 픽의 법칙의 확산상수에 대응되는 요인일 수 있다.As a result, the gas measuring device according to the present invention has the size of the hole in the
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 가스 측정 장치를 설명하기 위한 개념도이다.Figure 8 is a conceptual diagram for explaining a gas measuring device according to another embodiment of the present invention.
도 8은 기판(500) 위에 전기화학식 가스센서(200) 및 습도 센서(300)가 이격되어 구비되고, 전기화학식 가스센서(200)는 전기화학식 가스센서(200)를 케이싱하는 제1 하우징(211) 을 포함하며, 제1 하우징(211)에 구비된 제1 홀을 통해 유입되는 가스를 감지할 수 있다.8 shows that an
또한, 도 8의 가스 측정 장치는 전기화학식 가스센서(200) 및 습도 센서(300)가 수용되는 공간을 제공하며, 공기가 유입되는 제3홀을 포함하는 제3 하우징(220)을 더 포함할 수 있다.In addition, the gas measuring device of FIG. 8 provides a space in which the
즉, 습도 센서(300)와 전기화학식 가스센서(200)가 동일한 하우징으로 케이싱되면 습도 센서(300)는 전기화학식 가스센서(200)의 하우징에 의한 습도 변화를 동일하게 반영할 수 있다.That is, if the
제3 하우징(220)은 제3홀을 실링하며, 상기 제3홀을 통해 유입된 공기를 확산 투과시키는 제3 확산 장벽(221)을 포함할 수 있다.The third housing 220 seals the third hole and may include a third diffusion barrier 221 that diffuses and transmits air introduced through the third hole.
전기화학식 가스센서(200)는 추가적으로 제1 하우징(210)에 의해 케이싱될 수 있지만, 습도 센서(300)가 인지하는 습도 변화와 전기화학식 가스센서(200)에 영향을 미치는 습도 변화 차이는 미비할 수 있다. The
이는 제3 확산 장벽(221)을 통해서 습도 변화 정도(b)가 어느 정도 줄어든 상태이기 때문이다. This is because the degree of humidity change (b) has been reduced to some extent through the third diffusion barrier 221.
즉, 제3 확산 장벽(221)을 통해 줄어든 습도 변화(b)는 연쇄적으로 습도 센서(300) 및 전기화학식 가스센서(200)에 작용하는 습도 변화 (b')가 줄어들게 할 수 있다. 그리고, 확산 장벽을 통한 습도 변화에 따른 측정값 외란 감소는 하우징을 통한 감소보다 그 정도가 클 수 있다. That is, the humidity change (b) reduced through the third diffusion barrier 221 can sequentially reduce the humidity change (b') acting on the
따라서, 전기화학식 가스센서(200)가 별도의 제1 하우징(210)을 포함하고, 습도 센서(300)를 케이싱 하는 하우징을 구비하고 있지 않더라도 습도 센서(300)는 제1 하우징(210) 내부에서 발생하는 습도 변화를 온전히 반영할 수 있다.Therefore, even if the
상기에서는, 하우징 및 확산 장벽을 통해 습도 센서(300)에서 인지하는 습도 변화와 전기화학식 가스센서(200) 내부에서 발생하는 습도 변화를 동일하게 조정하는 구조적 특징을 살펴보았다. In the above, we looked at structural features that equally adjust the humidity change perceived by the
이하에서는 습도 완충제를 이용하여, 습도 센서에서 센싱한 습도 변화 데이터로 전기화학식 가스센서(200)의 측정값을 보정하더라도 오차가 줄어드는 구조를 살펴본다.Below, we will look at a structure in which errors are reduced even when the measured value of the
도 9 는 본 발명의 다른 실시예에 의한 가스 측정 장치를 설명하기 위한 개념도이다.Figure 9 is a conceptual diagram for explaining a gas measuring device according to another embodiment of the present invention.
본 발명은 전기화학식 가스센서(200), 습도 센서(300), 전기화학식 가스센서(200)와 습도 센서(300)를 케이싱하는 제3 하우징(220) 및 습도 완충제(222)를 포함할 수 있다.The present invention may include an
전기화학식 가스센서(200)와 습도 센서(300)은 동일 기판(500)에 이격되어 구비될 수 있으며, 전기화학식 가스센서(200)는 별도의 제1 하우징(210)에 의해 케이싱되고, 제1 하우징(210)의 제1 홀을 실링하며, 제1 홀을 통해 유입된 공기를 확산 투과시키는 제1 확산 장벽(211)을 포함할 수 있다.The
습도 완충제(222)는 제3 하우징(220)의 제3홀을 통해 유입된 물 분자(a)를 가역적으로 흡수하거나 방출할 수 있으며, 무기, 유기, 고분자 모든 재료가 사용될 수 있다.The humidity buffer 222 can reversibly absorb or release water molecules (a) introduced through the third hole of the third housing 220, and any material including inorganic, organic, and polymer can be used.
습도 완충제(222)는 제3 하우징(220)의 적어도 하나의 일 측면에 도포되어 구비될 수 있다.The humidity buffer 222 may be provided by being applied to at least one side of the third housing 220.
습도 완충제(222)는 제3 하우징(220)의 제3 홀을 통해 유입된 물 분자(a)를 비가역적으로 흡수하는 것이 아니라 가역적으로 흡수하여 방출하는 구성으로, 습도 변화를 완충하는 역할을 수행할 수 있다.The humidity buffer 222 is configured to reversibly absorb and release the water molecules (a) introduced through the third hole of the third housing 220, rather than irreversibly, and serves to buffer changes in humidity. can do.
도 2에서 살펴본 바와 같이 전기화학식 가스센서(200)는 습도의 크기에 영향을 받는 것이 아니라 습도의 변화에 영향을 받는 것으로 습도 변화의 폭을 줄이면 전기화학식 가스센서(200)의 측정값에 미치는 영향을 줄일 수 있다.As seen in FIG. 2, the
따라서, 전기화학식 가스센서(200)가 제1 하우징(210) 및 제1 확산 장벽(211)에 의해 습도 센서(300)와 구분되어 있더라도, 습도 완충제(222)에 의한 습도 변화 폭의 감소는 습도 센서(300)가 인지한 습도 변화를 기초로 전기화학식 가스센서(200)의 측정값을 보정하더라도 발생하는 오차를 무시할 수 있는 수준으로 감소할 수 있다.Therefore, even if the
이는 도 8에서 전기화학식 가스센서(200)가 제1 하우징(210)에 의해 케이싱 되는데 반해, 습도 센서(300)는 별도의 하우징을 포함자지 않더라도, 제3 확산 장벽(221)을 통해 습도 변화 폭이 감소되어 습도 센서(300)가 인지한 습도 변화를 기초로 전기화학식 가스센서(200)의 측정값을 보정하더라도 측정 값에 오차를 무시할 수 있는 경우와 같다.In FIG. 8, the
도 9는 제1 하우징(210)에 제1 확산 장벽(211)를 포함하는 실시예를 도시하고 있지만, 경우에 따라서는 제1 하우징(210) 및 제1 확산 장벽(211) 모두가 없을 수 있으며, 제1 확산 장벽(211)이 없거나, 제3 하우징(220)의 제3홀을 실링하며, 제3홀을 통해 유입된 공기를 확산 투과시키는 제3 확산 장벽을 포함하는 경우도 고려할 수 있다.9 shows an embodiment including the
또한, 도 9는 습도 센서(300)를 구비한 가스 측정 장치를 도시하고 있지만 습도 완충제(222)의 성능에 따라 습도 센서(300)를 구비하지 않을 수 있으며, 이와 관련하여서는 도 10을 통해서 살펴본다.In addition, Figure 9 shows a gas measuring device equipped with a
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 의한 가스 측정 장치를 설명하기 위한 개념도이다.Figure 10 is a conceptual diagram for explaining a gas measuring device according to another embodiment of the present invention.
본 발명은 전기화학식 가스센서(200), 제4 하우징(220) 및 습도 완충제(222)를 포함할 수 있다.The present invention may include an
전기화학식 가스센서(200) 기판(500)에 구비될 수 있으며, 전기화학식 가스센서(200)는 별도의 제1 하우징(210)에 의해 케이싱되고, 제1 하우징(210)의 제1 홀을 실링하며, 제1 홀을 통해 유입된 공기를 확산 투과시키는 제1 확산 장벽(211)을 포함할 수 있다.The
습도 완충제(222)는 제4 하우징(220)의 제4홀을 통해 유입된 물 분자(a)를 가역적으로 흡수하거나 방출할 수 있으며, 무기, 유기, 고분자 모든 재료가 사용될 수 있다.The humidity buffer 222 can reversibly absorb or release water molecules (a) introduced through the fourth hole of the fourth housing 220, and any material including inorganic, organic, and polymer can be used.
습도 완충제(222)는 제4 하우징(220)의 적어도 하나의 일 측면에 도포되어 구비될 수 있다.The humidity buffer 222 may be provided by being applied to at least one side of the fourth housing 220 .
습도 완충제(222)는 제4 하우징(220)의 제4 홀을 통해 유입된 물 분자(a)를 비가역적으로 흡수하는 것이 아니라 가역적으로 흡수하여 방출하는 구성으로, 습도 변화를 완충하는 역할을 수행할 수 있다.The humidity buffer 222 is configured to reversibly absorb and release the water molecules (a) introduced through the fourth hole of the fourth housing 220, rather than irreversibly, and serves to buffer changes in humidity. can do.
이때, 습도 완충제(222)는 제4 하우징(220) 내부의 습도 변화를 충분히 상쇄할 수 있을 만큼 가역적으로 물 분자를 흡수하고 방출할 수 있다. At this time, the humidity buffer 222 can reversibly absorb and release water molecules enough to sufficiently offset changes in humidity inside the fourth housing 220.
습도 완충제(222)를 통해 전기화학식 가스센서(220)는 습도 변화에 따른 영향을 받지 않을 수 있다. 즉, 전기화학식 가스센서(220)의 측정값에 습도 변화에 따른 외란이 포함되지 않을 수 있다.Through the humidity buffer 222, the electrochemical gas sensor 220 may not be affected by changes in humidity. That is, the measured value of the electrochemical gas sensor 220 may not include disturbance due to changes in humidity.
따라서, 도 10에 따른 가스 측정 장치는 도 5에서 설명한 보상부(400) 및 습도 센서(300)를 포함하지 않을 수 있다.Accordingly, the gas measuring device according to FIG. 10 may not include the
이하에서는 도 9 및 10과 관련하여 습도 완충제의 유무에 따른 습도 변화 속도와 크기 변화를 살펴본다.Below, we will look at the rate and size of humidity change depending on the presence or absence of a humidity buffer in relation to FIGS. 9 and 10.
도 11은 조건에 따라 전기화학식 가스센서의 내부 습도 변화 속도가 달라짐을 설명하기 위한 도면이고, 도 12는 조건에 따라 전기화학식 가스센서의 내부 습도 변화 크기가 달라짐을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 11 is a diagram to explain that the rate of change in internal humidity of an electrochemical gas sensor varies depending on conditions, and FIG. 12 is a diagram to explain that the magnitude of change in internal humidity of an electrochemical gas sensor varies depending on conditions.
도 11 및 도 12는 습도 완충제로 솜(cotton)을 예시하고 있지만 이에 한정되지 않고, 물 분자를 가역적으로 흡수하고 방출하는 무기, 유기, 고분자의 모든 재료가 사용될 수 있다.11 and 12 illustrate cotton as a humidity buffer, but the humidity buffering agent is not limited thereto, and any material including inorganic, organic, and polymer that reversibly absorbs and releases water molecules can be used.
또한, 도 11 및 도 12는 전기화학 가스센서만 있는 경우 전기화학 가스센서를 하우징으로 케이싱한 경우, 전기화학 가스센서를 하우징으로 케이싱한 후 습도 완충제를 포함하는 경우 각각에 그래프를 포함하고 있다.In addition, Figures 11 and 12 include graphs for the case where there is only an electrochemical gas sensor, the case where the electrochemical gas sensor is cased in a housing, and the case where a humidity buffer is included after the electrochemical gas sensor is cased in a housing.
구체적으로 살펴보면, 도 11은 하우징 및 습도 완충제가 전기화학 가스센서 내부의 습도 변화의 속도 및 크기 미치는 영향을 설명하기 위한 도면이다. Looking specifically, FIG. 11 is a diagram illustrating the effect of the housing and humidity buffer on the speed and magnitude of humidity change inside the electrochemical gas sensor.
전기화학 가스센서만 있는 경우 전기화학 가스센서 내부의 습도 변화는 속도가 빠르고, 그 크기가 큰 것을 확인 할 수 있다. If there is only an electrochemical gas sensor, it can be seen that the humidity change inside the electrochemical gas sensor is fast and large in size.
반면, 전기화학 가스센서를 하우징으로 케이싱한 경우 습도 변화의 속도가 느려지고, 그 크기가 감소하는 것을 확인할 수 있다.On the other hand, when the electrochemical gas sensor is cased in a housing, it can be seen that the speed of humidity change slows down and its size decreases.
더구나, 하우징에 습도 완충제를 포함하는 경우 습도 변화 속도가 하우징 및 습도 완충제가 없는 경우보다 4배 이상 느려지고, 그 크기 역시 2배 이상 감소하는 것을 확인할 수 있다.Moreover, when the humidity buffer is included in the housing, it can be seen that the rate of humidity change is more than four times slower than when the housing and humidity buffer are not present, and its size is also reduced by more than two times.
도 12는 도 11의 습도 변화에 대응하여 전기화학식 가스센서에서 측정한 측정값의 외란를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 12 is a diagram for explaining the disturbance of the measured value measured by the electrochemical gas sensor in response to the change in humidity in FIG. 11.
전기화학 가스센서만 있는 경우 전기화학 가스센서에서 측정한 측정값의 외란이 상하로 큰 폭을 가지는 것을 확인할 수 있다.If there is only an electrochemical gas sensor, it can be seen that the disturbance of the measured value measured by the electrochemical gas sensor has a large range up and down.
반면, 전기화학 가스센서를 하우징으로 케이싱한 경우 측정값의 외란이 상하로 폭이 감소하는 것을 확인할 수 있다.On the other hand, when the electrochemical gas sensor is cased with a housing, it can be seen that the width of the disturbance in the measured value decreases vertically.
더구나, 하우징에 습도 완충제를 포함하는 경우 측정값의 외란이 상하로 2배 이상 폭이 감소하는 것을 확인할 수 있다.Moreover, when a humidity buffer is included in the housing, it can be seen that the disturbance of the measured value is reduced by more than two times in the vertical direction.
도 11 및 도 12은 습도 완충제를 포함하더라도 전기화학식 가스센서에서 측정값에 외란이 포함되는 실시예를 개시하고 있다. 다만, 습도 완충제가 충분히 습도 변화를 완충한다면 전기화학식 가스센서에서 측정값에 외란이 포함되지 않을 수 있다. 이는 도 10의 경우로, 이러한 경우 가스 측정 장치는 별도의 습도 센서 또는 습도 센서에서 측정한 데이터를 이용하여 전기화학식 가스센서의 측정값을 보상하는 보상부를 구비하지 않을 수 있다.Figures 11 and 12 disclose an example in which disturbance is included in measured values from an electrochemical gas sensor even if a humidity buffer is included. However, if the humidity buffer sufficiently buffers the humidity change, the disturbance may not be included in the measured value from the electrochemical gas sensor. This is the case of FIG. 10 , and in this case, the gas measuring device may not be equipped with a separate humidity sensor or a compensation unit that compensates for the measured value of the electrochemical gas sensor using data measured from the humidity sensor.
상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.The above detailed description should not be construed as restrictive in any respect and should be considered illustrative. The scope of the present invention should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the present invention are included in the scope of the present invention.
200: 전기화학식 가스센서 210: 제1 하우징
211: 제1 확산 장벽 220: 제3, 4 하우징
221: 제3, 4 확산 장벽 222: 습도 완충제
300: 습도 센서 310: 제2 하우징
311: 제2 확산 장벽 400: 보상부
500: 기판200: Electrochemical gas sensor 210: First housing
211: first diffusion barrier 220: third and fourth housings
221: third and fourth diffusion barriers 222: humidity buffer
300: Humidity sensor 310: Second housing
311: second diffusion barrier 400: compensation unit
500: substrate
Claims (11)
공기 중 특정 가스와 산화환원 반응을 통해 전류를 발생하여 상기 특정 가스의 농도를 측정하는 전기화학식 가스센서;
습도 변화를 감지하는 습도 센서;
상기 습도 센서에서 측정된 습도 변화를 기초로 상기 전기화학식 가스센서의 측정 값을 보상하는 보상부;를 포함하고,
상기 전기화학식 가스센서는
일측에 공기가 유입되는 제1홀을 포함하고 상기 전기화학식 가스센서의 외형을 이루는 제1 하우징;을 포함하고,
상기 습도 센서는
상기 전기화학식 가스센서 내부에서 발생하는 습도 변화와 동일한 습도 변화를 감지하도록 상기 가스 측정 장치에 구비되고, 일측에 공기가 유입되는 제2 홀을 포함하고 수용공간을 형성하는 제2 하우징에 포함되는 것을 특징으로 하고,
상기 제1 하우징은
상기 제1홀을 실링하며, 상기 제1 홀을 통해 유입된 공기를 확산 투과시키는 제1확산 장벽;을 더 포함하고,
상기 제2 하우징은
상기 제2 홀을 실링하며, 상기 제2 홀을 통해 유입된 공기를 확산 투과시키는 제2확산 장벽;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 측정 장치.In the gas measuring device,
An electrochemical gas sensor that measures the concentration of a specific gas in the air by generating an electric current through a redox reaction with the specific gas;
Humidity sensor to detect changes in humidity;
Compensating unit for compensating the measured value of the electrochemical gas sensor based on the change in humidity measured by the humidity sensor,
The electrochemical gas sensor is
A first housing including a first hole through which air flows into one side and forming the external shape of the electrochemical gas sensor,
The humidity sensor is
It is provided in the gas measuring device to detect the same humidity change as the humidity change occurring inside the electrochemical gas sensor, and is included in a second housing that includes a second hole through which air flows in on one side and forms a receiving space. Characteristically,
The first housing is
It further includes a first diffusion barrier that seals the first hole and diffuses and transmits air introduced through the first hole,
The second housing is
A gas measuring device further comprising a second diffusion barrier that seals the second hole and diffuses and transmits air introduced through the second hole.
상기 제2 홀의 크기는
상기 제1홀을 통한 상기 제1 하우징 내부의 습도 변화에 대응하여 형성되는 것은 특징으로 하는 가스 측정 장치.According to paragraph 1,
The size of the second hole is
A gas measuring device characterized in that it is formed in response to a change in humidity inside the first housing through the first hole.
상기 제2 확산 장벽은
상기 제1 확산 장벽을 통한 상기 제1 하우징 내부의 습도 변화에 대응하여 두께, 구멍의 크기 및 개수를 형성하는 것을 특징으로 하는 가스 측정 장치.According to paragraph 1,
The second diffusion barrier is
A gas measuring device, characterized in that the thickness, size and number of holes are formed in response to changes in humidity inside the first housing through the first diffusion barrier.
상기 가스 측정 장치는
상기 전기화학식 가스센서 및 상기 습도 센서를 포함하며, 공기가 유입되는 제3홀을 포함하는 제3 하우징;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 측정 장치.
According to paragraph 1,
The gas measuring device is
A gas measuring device further comprising a third housing including the electrochemical gas sensor and the humidity sensor and including a third hole through which air flows.
상기 제3 하우징은
상기 제3홀을 실링하며, 상기 제3 홀을 통해 유입된 공기를 확산 투과시키는 제3 확산 장벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 측정 장치.
According to clause 6,
The third housing is
A gas measuring device comprising a third diffusion barrier that seals the third hole and diffuses and transmits air introduced through the third hole.
상기 제3 하우징은
상기 제3홀을 통해 유입된 물 분자를 가역적으로 흡수하거나 방출하는 습도 완충제를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 측정 장치.
According to clause 6,
The third housing is
A gas measuring device comprising a humidity buffer that reversibly absorbs or releases water molecules introduced through the third hole.
상기 습도 완충제는
상기 제3하우징의 적어도 하나의 일 측면에 도포되어 구비되는 것을 특징으로 하는 가스 측정 장치.
According to clause 8,
The humidity buffering agent is
A gas measuring device, characterized in that it is applied to at least one side of the third housing.
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---|---|---|---|---|
JP2006010547A (en) * | 2004-06-28 | 2006-01-12 | Denso Corp | Humidity sensor module and humidity sensor mounting structure |
JP2015045546A (en) * | 2013-08-28 | 2015-03-12 | 富士電機株式会社 | Gas detector and gas detection method |
Family Cites Families (3)
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---|---|---|---|---|
JP2006098343A (en) * | 2004-09-30 | 2006-04-13 | Tdk Corp | Gas sensor |
JP4814771B2 (en) * | 2006-12-01 | 2011-11-16 | 本田技研工業株式会社 | Gas sensor |
KR20110011184A (en) * | 2009-07-28 | 2011-02-08 | 조선대학교산학협력단 | Module for chemical gas sensors |
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006010547A (en) * | 2004-06-28 | 2006-01-12 | Denso Corp | Humidity sensor module and humidity sensor mounting structure |
JP2015045546A (en) * | 2013-08-28 | 2015-03-12 | 富士電機株式会社 | Gas detector and gas detection method |
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