KR19990082679A - 유체에포함된소정의물질농도를측정하는장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유체에 함유된 임의의 물질 농도를 측정하는 장치에 관한 것으로 튜브를 통하여 흐르는 유체량을 측정하는 수단, 그리고 반응 매스는 예정되게 그어진 양과 같은 상기 매스를 통해서 흐르는 유체량에 부합하는 임계 열 온도에 도달한 것을 가리티는 열 감지 표시기로 구성되는 것을 특징으로 하는 유체에 함유된 임의의 물질 농도를 측정하는 장치.

Description

유체에 포함된 임의의 물질 농도를 측정하는 장치

이와 같은 장치는 숨을 내쉴 때의 알코올(alcohol) 농도나 혈중 알코올 농도를 측정하는 장치로 이미 알려져 있다.

공지된 알코올의 백분율을 측정하는 장치중에서, 현재 시중에서 사용되는 에틸측정기나 알코올측정기는 첨부된 도1에 도시된 바와 같이,

통과되는 기체량에 따라서 알코올 증기와 화학적 반응에 의하여 점차적으로 색깔이 변하는 통기성 반응 매스(mass)(1)를 포함하고 있는 내쉬는 숨에 포함된 알코올 증기를 감지하는 수단과,

상기 매스 속에 설치되며, 내뿜는 공기가 한쪽 끝으로 들어가서 상기 매스를 통과하여 다른 쪽 끝으로 빠져나가게 양쪽 끝이 개방된 속이 빈 튜브(2)과,

상기 매스를 통과하는 소정의 기체량을 기준으로 매겨진 눈금(3)을 반응 매스를 담고 있는 튜브의 한 부분위에 포함하는 내쉬는 숨에 포함된 알코올 농도를 측정하는 수단과,

튜브의 한쪽 끝에 연결되며, 앞서 언급한 소정의 기준량으로 팽창이 제한되며, 노즐에 달린 밸브가 제공되는 유연하게 팽창할 수 있는 공기주머니(4)를 포함하는 튜브을 통과하는 공기량을 한정하기 위한 수단으로 구성된다.

이러한 알코올 측정기의 작동은 다음과 같다. 공기주입을 한정하는 공기주머니가 완전히 팽창할 때까지 숨을 불어넣은 후, 공기주머니의 노즐(5)을 튜브의 한쪽 끝에 삽입하여 튜브를 통하여 공기주머니를 비운 다음, 색깔이 변화된 반응 길이와 판단의 기준이 되는 눈금을 비교하여 혈중 알코올 농도의 값을 얻어낸다.

그러나, 이러한 유형의 에틸측정기는 많은 결점을 가지고 있다. 특히, 공기주머니 그 자체에서 공기가 새거나, 튜브와의 연결부가 꽉 조여지지 않으면 새게되는 결점이 있어서 이를 견고하게 조이기 위하여 필요 이상의 비용이 요구된다.

또한 이러한 장치는 사용자가 분리된 3 단계를 거쳐야하므로 사용이 복잡하다.

한편으로는, 검사결과가 음성으로 나왔을 때, 반응 매스의 색은 변하지 않았어도

내뿜어진 숨에 포함된 수증기와 반응하였으므로 튜브를 사용할 수 없게 만들기 때문에, 계속적으로 사용하여도 작동하지 않게 된다. 게다가 튜브와 팽창하는 공기 주머니는 두 개의 분리된 부분으로 되어 있으므로, 튜브가 사용하지 않은 것인지 아니면 사용한 것인데 음성반응을 나타내는 것인지를 구별하게 해주는 것이 아무 것도 없다.

본 발명은 유체에 포함된 임의의 물질 농도를 측정하는 장치에 관한 것이다.

도 1은 종래의 에틸측정기의 부분 단면도이다.

도 2는 본발명의 제 1 실시예를 도시한 것이다.

도 3은 도 2의 화살표(III) 부분을 확대한 것이다.

도 4 내지 도 7은 도 3과 유사한 도면으로 본 발명의 다른 실시예들을 도시 한 것이다.

도 8은 본 발명에 사용가능한 열 감지 표시기들을 도시한 것이다.

도 9 는 반응 매스를 통과하는 유체량에 따른 열곡선 그래프 도시한 것이다.

도 10은 본 발명에 따른 또 다른 실시예의 부분도이다.

본 발명의 목적은 상술한 결점들을 극복하기 위하여, 제작과 사용이 간편한 유체에 포함된 임의의 물질 농도를 측정하는 새로운 경량의 휴대용 장치를 제공하는데 있다. 이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

통과되는 기체량에 따라서 임의의 물질과 점차적으로 반응하며, 상기 물질과 화학적 반응에 의하여 색깔이 변하는 통기성 반응 매스(mass)를 포함하는 유체에 포함된 상기 물질의 존재를 감지하는 수단과,

상기 매스 속에 설치되며, 양 끝이 열려있고 속이 비어있는 튜브와,

상기 반응 매스가 내장된 상기 튜브의 세로 부분위에 위치하며, 상기 매스를 통해 흐르는 소정의 유체량을 기준으로 눈금이 매겨져 있는 등급별 측정 수단과, 상기 튜브를 통과하는 유체량이 앞서 언급한 소정의 기준량과 동일하게 튜브를 통과하였을 때에 해당하는 임계 가열 온도에 상기 반응 매스가 도달하였음을 표시하는 그래서 사용자가 숨을 내쉬는 것을 멈추게 하는 열 감지 표시기를 포함하며 상기 튜브를 통해 지나가는 유체량을 보여주는 모니터링 수단을 포함하는 유체에 포함된 물질의 농도를 측정하는 수단을 포함하고 있다.

따라서 본 발명은 반응 매스와 유체의 발열 반응의 이용과 매스를 통과하는 유체량과 그로 인한 가열 온도와의 상관관계에 기초를 두고 있다.

본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따르면, 상기 열 감지 표시기는, 상기의 임계 온도에 이르렀을 때 불가역(不可逆)적으로 즉시 색이 변화하는 잉크와 같은 반응 용액을 포함한다.

또 다른 실시예에 따르면, 상기 반응 용액은 무수규산(無水珪酸)의 과립에 흡수되어 상기 반응 매스의 근처에서 상기 튜브의 내부에 고정된다.

또 다른 실시예에 따르면, 상기 반응 용액은 세립(細粒)에 흡수되어, 인접하게 또는 같은 높이로 튜브 내벽이나 외벽에 고정되거나 채워진다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 표시기는 통공성 매스와 같은 위치의 튜브 외주상에 위치하며, 동시에 유체에 포함된 물질의 농도를 측정하기 위한 판단의 기준 점으로 사용될 수 있도록 결정된 위치에 장착된다. 열 표시기가 기준점으로부터 분리되어지고 반응 매스의 하부 끝에 위치되어 질때, 상기 열 표시기는 다른 튜브에서 표시기로 재사용하기 위하여, 착탈가능한 링에 의하여 이동되어진다.

본 발명의 다른 실시예에서, 상기 열 표시기는 임계온도에 도달하면 작동되는 음향 경보와 광 신호를 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 상기 온도 표시기는 온도 감지기와 감지된 온도를 표시하는 수단을 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 열 감지 표시기가 역으로 전환되지 않는 경우에는, 상기 장치는 사용의 여부를 표시하는 지시 요소를 포함하고 있고, 상기 지시 요소는 열 감지 표시기로 이루어져 있다.

실제로, 음성 반응이 일어났을 때에도 발열 반응이 일어나고, 그 결과 상기 장치가 사용되어졌었는지를 표시하는 열 감지 표시기가 동작한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 장치는, 상기 열 감지 표시기가 역으로 전환되지 않는 경우에는, 상기 열 감지 표시기로 이루어지며, 상기 장치를 사용하였는지 여부를 나타내는 지시 요소를 포함한다. 그리고, 예를 들어 직사일광에 노출되는 것 같은 외부의 가열 반응에 의하여 상기 반응 매스의 온도가 임계 온도에 달하면 사용할 수 없게 된다.

임계 온도는 45℃에서 70℃의 범위에서 선택되어진다. 유체량에 관하여 발열반응의 열곡선은 주변 온도에 따라서 거의 변하지 않는다. 바람직하게는, 상기 임계 온도는 사실상 55℃이다.

본 발명의 장치는 예를들면 알콜 측정 또는 공기 중의 질소 일산화물, 질소를 함유하는 증기 또는 이산화탄소의 오염정도를 측정하거나, 유체에 포함된 임의의 물질 농도를 측정하는데 사용되어진다.

이하에서는 본 발명을 한정하는 것이 아닌 바람직한 몇몇 실시예들의 상세한 설명과 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 목적, 상세 부분, 특징과 장점들은 보다 명확히 이해될 수 있다.

도 2와 3에 도시된 실시예에 의하면, 본 발명의 장치는, 실리카 과립에 수반된 크롬 6염으로 구성된 통기성 반응 매스(1)와, 상기 매스가 내장된 양쪽의 수직 끝단이 개방된 속이 빈 튜브(2)를 포함한다.

두 개의 그릴 또는 천공된 격벽(6,7)은, 상기 매스를 구성하는 과립을 유치하기 위하여, 상기 튜브(2)의 내부에서 가로로 상기 매스(1)의 양쪽에 고정된다.

또한 상기 그릴(6,7)은 상기매스(1)를 통과하는 유체의 유량을 여과하고 조절할 수 있다.

도 2에 법에서 허용하고 있는 최고 알콜 농도에 해당하는 하나의 기준점(3)을 갖는 눈금을 도시하고 있으나, 상기 매스(1)를 내포하는 튜브 부분의 전 길이에 걸쳐 눈금을 매길 수도 있다.

마찬가지로 알코올 농도를 측정하기 위하여, 물질 농도를 반응 매스의 실제로 변화된 색의 휘도와 튜브상에서 반응 매스가 나타내는 변화된 색의 기준 휘도를 대비하여 읽어냄으로써 물질 농도가 측정되는 기준 휘도(輝度)를 포함하는 다른 수단으로 눈금들을 대체할 수 있다.

도 2 와 3에 도시된 바, 칩(8)은 상기 반응 매스(1)와 같은 높이의 튜브(2)의 외면에, 엄밀하게는, 상부의 그릴(6)과 기준점(3) 사이에 접착되어진다.

상기 칩(8)은 임의의 임계 온도에 도달되면 즉시 색깔이 변하고 비가역반응을 하는 잉크, 페인트 또는 열 감지 첨가물을 포함한다.

상기의 잉크, 페인트 또는 첨가물 같은 것은 본래 잘 알려진 것들이고 주로 온도를 법정 보존 범위로 유지시키기 위하여 온도를 조절해야하는 급속 냉동물의 포장에 사용되어진다.

상기 통기성 반응 매스는 또한 공지된 것으로, 일반적인 공정을 통하여 생산될 수 있다.

도 4에 도시된 다른 실시예에 의하면, 칩(8)은 튜브 바깥쪽 벽면(2)에 끼워진다.

도 5에 의하면, 칩(8)은 전술한 하부 그릴(7)의 부근에 튜브 안쪽 벽면(2)에 접착되어진다.

도 6의 실시예에 의하면, 칩(8)은 제거되어지고 상기 잉크로 채워진 실리카 과립(9)에 의해 대체되어진다. 상기 과립(9)은 튜브(2)에 채워지고 하부 그릴(7)과와 비슷한 다른 그릴(10) 사이에 보존된다.

도 7에 도시된 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명의 장치는 튜브(2)를 밖에서 둘러싸고 있는 외주 링(11)을 포함한다. 상기 외주 링(11)은, 상기 반응 매스(1)와 같은 위치에서, 엄밀하게는, 상기 상부 그릴(6)과 하부 그릴(7) 사이에 있는 전술한 기준점(3)에 해당하는 위치에 접착되어, 등급 측정 수단으로 사용된다.

상기 링(11)은 상기 반응 매스(1)가 전술한 임계 온도에 도달한 것을 나타내는 열 감지 표시기를 포함하며, 표시기가 역으로 전환될 수 있다면, 재사용을 위해 착탈가능하게 제공되어질 수 있다.

도 8에 도시된 바에 의하면, 첫 번째 표시기는,예를 들어, 퓨즈나 차동 팽창 바이메탈 시스템에 의해 임계온도에 도달되었을 때 작동되는 음향 경보(12)로 구성되고, 두 번째 표시기는 디지털 온도 표시부(13)로 구성되고, 세 번째 표시기는 표시되는 온도의 등급을 지시하는 바늘을 포함하며, 상기 마지막 두 표시기(13,14)는 도시되지 아니한 온도 감지기와 연결되어있다.

또한, 광신호는 음향 경보(12)대신에 제공되어질 수 있다.

본 발명의 상세한 사용은 도 9에 도시된 그래프를 인용하여 기술되어질 것이다.

상기 그래프는 상기 통기성 반응 매스를 통과하는 공기량에 따른 통기성 반응 매스의 온도 곡선의 진행상태를 보여주는 것이다.

본 발명의 상기 실시예에서, 상기 통기성 반응 매스는 밀도가 1.80인 크롬 제 6염으로 구성된 반응 용액이 스며들어있는 실리카 겔을 포함하며, 기체는 약 30mb의 압력으로 불어진 것을 나타낸다.

상기 기체에 포함된 수증기와 실리카 겔에 의해 수반된 화학 반응사이의 발열 반응에 의해 발생되는 열의 온도는 상기 통기성 반응 매스의 세 가지 표본들을 통해 불어진 기체량에 따라 측정되어진 것이다.

상기 기체량에 따라 측정된 온도의 세 가지 표본들의 수치 평균들은 아래 표에 나타나 있다.

℃의 온도 평균	ml의 공기량
20.0	0
21.7	100
23.3	200
26.0	300
30.7	400
33.7	500
36.3	600
41.0	700
44.3	800
47.7	900
51.0	1000
54.7	1100
59.0	1200

표에 나타난 온도수치는 얇은 플라스틱 격벽에 의해 통기성 반응 매스로부터 일정간격의 거리를 두고 떨어져있는 온도 감지기에 의해 측정 되어졌다. 그래서 이 수치들은 플라스틱 튜브 벽면을 통하여 측정된 열의 평균치를 나타낸다.

물론, 튜브 벽면은 유리 같은 다른 재료도 사용되어질 수 있다.

상기 표에 나타난 온도 평균 수치는 단지 ±1℃에서 2℃정도의 오차를 갖는다.

상기 표에 나타난 수치는 20.0℃의 주변온도가 포함된 것이며, 사각점을 가지는 곡선(15)에 의해 도 9의 그래프에 도시되어 있다.

도 9의 그래프에서 삼각점 곡선(16)은 20℃보다 낮은 주변 온도에서 측정되어진 수치를 나타낸 것이다.

도 9에서 도시된 바와 같이, 세 곡선(15,16,17)은 약 800ml이상의 유체량에서부터는 합쳐지게되고, 반응온도가 약 70℃이상 유체량이 1400ml까지 올라가면 반응 온도는 감소한다.

결과적으로, 주변 온도가 있더라도 열 감지 표시기의 임계온도 T_C 는 온도 범위는 45℃에서 75℃사이에서 설정되며, 측정되는 기체량 Vo는 800ml에서 1400ml 사이에서 결정된다.

예를 들어, 임계온도 T_C 를 55℃로 선택하면 눈금 그어지는 양 Vo는 1100ml로 결정된다. 그러면, 튜브의 등급은 튜브를 통과하는 기체량이 기체량 Vo와 동일한 양에 해당하는 지점에 설정될 것이다.

도 10에 도시된 구부리기 쉬운 노즐 또는 플라스틱 튜브(18) 형상의 팁은, 튜브의 상단에 장착되고, 부는 사용자가 열 표시기를 볼 수 있으며, 따라서 기체량 Vo가 상기 매스(1)를 통과하였기 때문에, 열 반응으로 색이 변하자마자 불기를 멈출수 있다.

본 발명에 따른 장치의 작용은 도 2에서 간단히 기술되어질 것이다.

사용자는 튜브(2)를 통해서 어떤 공기 주머니를 사용하지 않고 도 2에서 표시하는 화살표 F를 따라 직접 입김을 불어 넣는다.

부는 동안, 공기가 상기 매스(1)를 통과할 때, 유입된 공기에 포함된 수증기는 화학 반응에 의한 발열 반응으로 열이 점차 발생한다.

발열 반응에 의해 발생되는 열이 열 표시기(8)를 위해 미리 정해진 임계 온도에 도달될 때, 공기량 Vo는 상기 매스(1)를 통과하기 때문에, 상기 열 표시기는 색이 변하고, 사용자는 즉시 부는 것을 그만둔다.

사용자는 그 다음 색을 변화시키는 상기 매스(1)에 포함된 화학 반응의 길이가 기준점을 초과하였는지의 여부를 확인할 수 있다.

만약 열 표시기(8)의 색이 다시 변하지 않는 것이라면, 숨을 내쉴 때 알코올 증기의 흔적이 남아있지 않기 때문에 반응 매스의 색이 변하지 않더라도 사용자는 튜브가 사용되어진것인지를 알 수 있다.

반면에, 사용자가 장시간 햇빛에 노출된 차에 사용되지 않은 튜브를 놓아두어서 상기 튜브가 결과적으로 55°이상의 열에 노출된 상태로 있었다면, 열 표시기는 색이 변하여 화학반응의 열 분화에 의해 튜브가 사용할 수 없게 된 것을 나타나게 된다.

비록 본 발명이 특정 실시예를 참고로하여 기술되었지만, 제한된 방법은 아니다. 또한 본 발명은 추가된 청구항의 범위안에 적합하다면 결합 뿐만 아니라 기술된 방법에 기술적으로 동등한 모든 것들을 포함한다.

Claims (12)

1. 임의의 물질과 점진적으로 반응하는, 특히, 매스(mass)를 통하여 흐르는 유체량에 따라서 반응하는 동안에 색깔이 변화하는 통기성 반응 매스를 포함하는 유체에 함유된 임의의 물질의 존재를 식별하는 감지 수단과;

   상기의 반응 매스가 내장되고, 양 쪽 끝이 개방된 속이 빈 튜브와;

   상기의 튜브상에 위치하며, 매스를 통하여 흐르는 소정의 유체량을 기준으로 눈금이 매겨져 있는 등급별 측정 수단과, 상기 튜브를 통과하는 유체량이 상기의 소정의 기준 유체량과 동일하게 상기 튜브를 통과하였을 때에 해당하는 임계 가열 온도에 상기 반응 매스의 온도가 도달하였음을 표시하는 열 감지 표시기를 포함하며, 상기 튜브를 통하여 지나가는 유체량을 보여주는 모니터링(monitoring) 수단을 포함하는 유체에 함유된 임의의 물질의 농도를 측정하는 측정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체에 함유된 임의의 물질 농도를 측정하는 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 열 감지 표시기, 임계 온도에 도달하면 즉시 색깔이 변하는 잉크 같은 반응 용액을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체에 함유된 임의의 물질 농도를 측정하는 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 반응 용액은 실리카(silica) 과립에 흡수되어 상기 반응 매스에 인접하도록 튜브 속에 내장된 것을 특징으로 하는 유체에 함유된 임의의 물질 농도를 측정하는 장치.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 반응 용액은 칩에 흡수되고, 상기 칩은 상기 반응 매스와 인접하게 또는 같은 위치에서로 튜브 내벽이나 외벽에 고정되거나 채워지는 것을 특징으로 하는 유체에 함유된 임의의 물질 농도를 측정하는 장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 열 표시기는 임계온도에 도달했을 때 활성화되는 음향 경보 또는 광 신호로 구성되어지는 것을 특징으로 하는 유체에 함유된 임의의 물질 농도를 측정하는 장치.
6. 제 1항에 있어서, 상기 열 표시기는 온도 감지기와 감지된 온도를 표시하는 수단으로 구성되어지는 것을 특징으로 하는 유체에 함유된 임의의 물질 농도를 측정하는 장치.
7. 제 1, 2, 5와 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열 표시기는 상기 통기성 반응 매스와 같은 위치에서 튜브의 외주면에 배열되며, 동시에 정해진 위치에서 유체의 물질 농도를 측정하는 기준 점으로 사용되는 것을 특징으로 하는 유체에 함유된 임의의 물질 농도를 측정하는 장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 열 표시기가 역으로 전환이 가능하다면, 상기 열 표시기를 다른 튜브에서 표시기로 재사용하기 위하여, 착탈가능한 링에의하여 이동되는 것을 특징으로 하는 유체에 함유된 임의의 물질 농도를 측정하는 장치.
9. 제 1항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열 감지 표시기가 역으로 전환되지 않는 경우에는, 상기 장치의 사용 여부를 나타내는 지시 요소를 포함하는 상기 열 감지 표시기로 구성된 것을 특징으로 하는 유체에 함유된 임의의 물질 농도를 측정하는 장치.
10. 제 1 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 열 감지 표시기가 역으로 전환되지 않는 경우에는, 외부의 가열 반응에 의하여 상기 반응 매스의 온도가 임계온도에 달하면 사용할 수 없게 된 경우에도 이를 나타내는, 상기 장치가 사용할 수 있는 상태 여부를 나타내는 지시 요소를 포함하는 상기 열 감지 표시기로 구성된 것을 특징으로 하는 유체에 함유된 임의의 물질 농도를 측정하는 장치.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 임계 온도는 45℃에서 75℃의 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 유체에 함유된 임의의 물질 농도를 측정하는 장치.
12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 임계 온도는 약 55℃인 유체에 함유된 임의의 물질 농도를 측정하는 장치.