KR20150050659A

KR20150050659A - Chamber for NOx Gas Analyzer

Info

Publication number: KR20150050659A
Application number: KR1020130129745A
Authority: KR
Inventors: 황병한; 허목; 정창호; 김희중; 박지은
Original assignee: (주)윈스테크; 한국중부발전(주)
Priority date: 2013-10-30
Filing date: 2013-10-30
Publication date: 2015-05-11

Abstract

The present invention relates to an apparatus for measuring nitrogen oxides to measure nitrogen oxides (NOx) concentration of a predetermined air space and a variation thereof. More specifically, a chamber for measuring nitrogen oxides detects light, which is generated by a reaction of ozone (O3) and nitrogen dioxide (NO) in a predetermined high concentration using chemiluminescence, using the curvature chamber without light loss so as to be capable of precisely measuring the nitrogen oxides.

Description

{Chamber for NOx Gas Analyzer}

본 발명은 일정 대기 공간의 질소산화물(NOx) 농도 및 그 변화량을 측정하기 위한 질소산화물 측정 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화학발광법을 이용하여 일정 고농도의 오존(O3)과 일산화질소(NO)의 반응에 의해 생성된 빛을 곡률 챔버를 이용하여 빛의 손실 없이 검출하여 질소산화물의 정밀한 측정이 가능한 질소산화물 측정용 챔버에 관한 것이다.
The present invention relates to a nitrogen oxide measuring device for measuring a nitrogen oxide (NOx) concentration and a variation of the nitrogen oxide (NOx) concentration in a predetermined atmospheric space, and more particularly, To a chamber for measuring nitrogen oxides capable of precisely measuring nitrogen oxides by detecting light without loss of light using a curvature chamber.

대기오염 측정 기술 중 질소산화물을 측정하기 위한 방법으로는 수분석법, 살츠만 자동측정법, 화학발광법 등이 있다. 이 중 질소산화물을 연속적으로 자동 측정하기 위한 방법으로 화학발광법이 실용화되어 널리 사용되고 있다.Among the techniques for measuring air pollution, methods for measuring nitrogen oxides include water analysis, Saltsman automatic measurement, and chemiluminescence. Among these methods, chemiluminescence methods have been put to practical use and widely used as methods for continuously and automatically measuring nitrogen oxides.

화학발광이란 화학발광과정에서 반응물질을 여기 시키고 그것이 기저상태로 돌아갈 때 발광하는 현상을 말한다.Chemiluminescence refers to the phenomenon of exciting a reactant in a chemiluminescent process and emitting light when it returns to a ground state.

이때 반응하는 물질의 농도가 낮을 때는 그 발광강도가 물질의 농도에 비례하는 것이 알려져 있다. 따라서 발광강도를 측정하여 반응물질의 농도를 알 수 있다. 따라서 화학발광법을 이용한 질소산화물 측정 시 화학발광법으로서 발광되는 빛의 손실을 최소화 하는 것이 분석기기의 중요한 요소라고 할 수 있다.It is known that when the concentration of the reacting substance is low, the intensity of the light emission is proportional to the concentration of the substance. Therefore, the concentration of the reactant can be determined by measuring the light emission intensity. Therefore, it is an important factor of analytical instruments to minimize the loss of light emitted as chemiluminescence when measuring nitrogen oxides using chemiluminescence.

화학발광법을 이용한 질소산화물 농도측정은 시료가스중의 일산화질소(NO)와 오존(O3)이 반응하여 이산화질소(NO2)를 생성할 때 발생하는 화학발광 강도가 일산화질소 농도와 비례관계에 있는 원리를 이용하여 시료 대기 중에 함유하는 일산화질소 농도를 연속 측정하는 것이다.The measurement of nitrogen oxide concentration using chemiluminescence method is based on the principle that the chemiluminescence intensity generated when nitrogen monoxide (NO) and ozone (O3) in the sample gas react with each other to produce nitrogen dioxide (NO2) is proportional to the concentration of nitrogen monoxide Is used to continuously measure the concentration of nitrogen monoxide contained in the sample air.

일산화질소와 오존과의 반응관계를 보면, 이산화질소(NO2)는 아래 식과 같이 오존이 있는 낮은 압력 상태에서 일산화질소가 산화될 때 형성되고, 활성화된(들뜬상태) 분자들이 바닥상태로 천이되면서 화학발광에 의한 파장 중 620nm의 빛을 선택 통과시킨다.The relationship between nitrogen monoxide and ozone is shown in the following equation: NO2 is formed when nitrogen monoxide is oxidized under a low pressure condition with ozone as shown in the following equation, and the activated (excited state) The light of 620 nm is selectively transmitted through the wavelength of the light.

즉, 반응챔버에서 오존은 과잉상태를 유지함으로써 샘플내의 NO 농도는 방출된 광량의 측정에 의해 결정되는 것이다.
That is, the ozone in the reaction chamber is kept in an excess state so that the NO concentration in the sample is determined by measurement of the amount of emitted light.

상기와 같은 화학발광법을 이용한 질소산화물 농도 측정 장비는 챔버 내에 일산화질소와 오존을 반응시키고 생성되는 빛의 세기를 측정하여 질소산화물의 농도를 측정하게 되는데 통상의 챔버는 내부에서 빛의 손실이 발생하고 내부면을 통해 빛의 일부가 흡수되어 정밀한 빛의 세기 측정이 어렵고, 이에 따라 정밀한 질소산화물 농도 측정이 불가능한 문제점이 있었다.
The apparatus for measuring the concentration of nitrogen oxides using the chemiluminescence method measures the concentration of nitrogen oxides by measuring the intensity of light generated by reacting nitrogen monoxide and ozone in a chamber. And a part of the light is absorbed through the inner surface, so that it is difficult to measure the intensity of the precise light. As a result, it is impossible to measure the concentration of nitrogen oxides precisely.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 외부에서 공급되는 일산화탄소 시료가스와 오존이 반응하여 빛을 생성하는 챔버에 있어서, 생성된 빛의 손실 없이 검출기(PM TUBE)에 전달될 수 있도록 내벽면이 곡률 형상으로 이루어진 질소산화물 측정용 챔버를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a chamber for generating light by reacting carbon monoxide gas and ozone supplied from the outside, The inner wall surface of which has a curved shape.

특히 곡률 형상으로 이루어진 내벽면에는, 빛의 흡착 및 화학반응이 일어나지 않도록 금 코팅을 실시하여 최소 0.5ppb 이내의 질소산화물 검출한계를 가진 질소산화물 측정용 챔버를 제공함에 있다.
In particular, the present invention provides a chamber for measuring nitrogen oxides having a nitrogen oxide detection limit of at least 0.5 ppb by performing gold coating on an inner wall surface having a curved shape so as to prevent light absorption and chemical reaction from occurring.

본 발명의 질소산화물 측정용 챔버는, 내부에 일산화탄소 및 오존이 유입되어 상기 일산화탄소 및 오존의 반응에 의해 빛이 생성되는 빛 생성공간이 형성되는 챔버; 상기 챔버의 일측에 소정거리 이격 배치되는 검출기에서 상기 빛의 광량 측정이 가능하도록 상기 챔버의 일측에 형성된 검출면; 상기 검출면에 대향되도록 상기 챔버의 타측에 배치되며, 내벽면에 상기 챔버 외측으로 볼록하게 형성되는 곡률을 포함하는 곡률면; 및 상기 내벽면에 구비되는 빛 반사수단; 을 포함한다.The chamber for measuring nitrogen oxides according to the present invention includes a chamber in which carbon monoxide and ozone are introduced into the chamber to form a light generating space in which light is generated by the reaction of carbon monoxide and ozone; A detection surface formed on one side of the chamber so that a light amount of the light can be measured in a detector arranged at a predetermined distance from one side of the chamber; A curvature surface disposed on the other side of the chamber so as to face the detection surface, the curvature surface including a curvature convexly formed on the inner wall surface outside the chamber; And light reflecting means provided on the inner wall surface; .

또한, 상기 빛 반사수단은, 금 재질이 상기 곡률면의 내벽면에 코팅되어 이루어지거나, 다른 실시 예로, 상기 빛 반사수단은, 상기 곡률면의 내벽면에 구비되는 거울로 이루어진다.The light reflecting means may be formed by coating a gold material on an inner wall surface of the curvature surface, or in another embodiment, the light reflecting means may include a mirror provided on an inner wall surface of the curvature surface.

또한, 상기 챔버의 빛 생성공간은, 상기 일산화탄소와 오존이 반응하여 빛이 생성되는 화학발광점을 포함하며, 상기 화학발광점에서 상기 곡률면의 내벽면까지의 거리는, 상기 곡률면의 곡률반경에 대응된다.Further, the light generating space of the chamber includes a chemiluminescent point at which the carbon monoxide and ozone react to generate light, and the distance from the chemiluminescent point to the inner wall surface of the curvature surface is a radius of curvature of the curvature surface Respectively.

또한, 상기 챔버는, 일단으로 상기 일산화탄소를 유입 받아 상기 화학발광점으로 일산화탄소를 공급하는 제1 공급관; 및 일단으로 상기 오존을 유입 받아 상기 화학발광점으로 오존을 공급하는 제2 공급관; 을 포함한다.The chamber may further include a first supply pipe for introducing carbon monoxide into the chemiluminescent spot at one end thereof and supplying carbon monoxide to the chemiluminescent point; And a second supply pipe for introducing the ozone into the chemiluminescent spot at one end and supplying the ozone to the chemiluminescent point; .

아울러, 상기 검출면은, 투명 재질 또는, 적외선 투과를 증가시키고 청색광을 제거하기 위한 레드필터로 된다.
In addition, the detection surface is a transparent material or a red filter for increasing infrared transmission and removing blue light.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 질소산화물 측정용 챔버를 질소산화물 측정 장치에 적용할 경우, 대기오염 성분 중 질소산화물의 측정 결과 치에서 직선성, 재현성, 제로변화율, 스팬 변화율, 응답시간 등 이 현저하게 향상되는 효과가 있다.
When the nitrogen oxide measuring chamber of the present invention constructed as described above is applied to a nitrogen oxide measuring apparatus, the linearity, the reproducibility, the zero change rate, the span change rate, the response time, etc. in the measurement result of the nitrogen oxide in the air pollution component There is a remarkably improved effect.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 챔버 사시도
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 챔버 단면도
도 3은 도 2의 곡률면 확대도1 is a perspective view of a chamber according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of a chamber according to an embodiment of the present invention.
Fig. 3 is an enlarged view of the curvature surface of Fig. 2

본 발명의 질소산화물 측정용 챔버는 내부에 일산화탄소 및 오존이 유입되는 공간이 형성되며, 일산화탄소와 오존이 반응하여 생성되는 빛의 손실을 최소화 하여 챔버에 근접 배치되는 검출기에 전달함으로써, 챔버 내부에서 생성된 빛의 광량을 검출기에 오차 없이 전달하도록 하여 대기 중의 질소산화물을 정밀하게 측정할 수 있는 질소산화물 측정기를 구현함에 그 목적이 있다.The chamber for measuring nitrogen oxides according to the present invention has a space in which carbon monoxide and ozone are introduced therein and minimizes the loss of light generated by the reaction of carbon monoxide and ozone to the detector disposed close to the chamber, The present invention provides a nitrogen oxide analyzer capable of precisely measuring atmospheric nitrogen oxides by transmitting the light quantity of the emitted light without error to the detector.

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

도 1에는 본 발명의 일실시 예에 따른 질소산화물 측정용 챔버(100)의 사시도가 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명의 일실시 예에 따른 질소산화물 측정용 챔버(100)의 단면도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 챔버(100)는, 내부에 빛 생성 공간(A)이 형성되고, 빛 생성공간(A)에 유입되는 일산화탄소와 오존이 반응하여 생성되는 빛의 광량을 검출부(200)에 오차 없이 전달하도록 함에 그 특징이 있다. 따라서 검출부(200)는 챔버(100)의 일측에 소정거리 이격 배치되며, 빛의 광량을 감지할 수 있는 PMT(Photo multiplier Tube)로 되는 검출기(210)와, 검출기(210)를 통해 측정된 광량을 측정기에 전달하는, 신호라인(220)을 포함하여 이루어진다.FIG. 1 is a perspective view of a nitrogen oxide measuring chamber 100 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of a nitrogen oxide measuring chamber 100 according to an embodiment of the present invention have. As shown in the figure, the chamber 100 has a light generating space A formed therein, and the amount of light generated by the reaction of the ozone with the carbon monoxide flowing into the light generating space A is detected by the detecting unit 200 without any error And the like. Therefore, the detection unit 200 includes a detector 210, which is a PMT (Photo Multiplier Tube) that is disposed at a predetermined distance from one side of the chamber 100 and is capable of detecting the amount of light, And a signal line 220, which transmits the signal to the measuring device.

챔버(100)는 몸체(110)와 검출챔버(120)로 구성된다. 몸체(110)는 직육면체의 함체 상으로 이루어지며, 상면에 일산화탄소가 유입되는 제1 유입구(111)와 오존이 유입되는 제2 유입구(112)가 형성된다. 또한, 몸체(110)의 일면에는 검출챔버(120)에서 반응된 일산화탄소 및 오존을 회수하는 유출구(113)가 형성될 수 있다. The chamber 100 includes a body 110 and a detection chamber 120. The body 110 has a rectangular parallelepiped shape and includes a first inlet 111 through which carbon monoxide is introduced and a second inlet 112 through which ozone is introduced. An outlet 113 for collecting carbon monoxide and ozone reacted in the detection chamber 120 may be formed on one side of the body 110.

검출챔버(120)는 몸체(110)의 일측에 형성되며, 원통형으로 내부에 일산화탄소 및 오존이 반응하는 빛 생성공간(A)이 형성된다. 검출챔버(120)의 타측에는 곡률면(121)이 형성되고, 일측에는 검출면(122)이 형성된다. 검출면(122)은 투명하게 형성될 수도 있고, 검출기(210)의 빛 감지 효율을 높이기 위해 적외선 투과를 증가시키고, 청색광을 제거하는 레드필터(red filter)로 구성될 수도 있다. 곡률면(121)은 빛 생성공간(A)에서 발생되는 빛의 손실을 최소화하기 위한 구성으로 내벽면(121a, 도 3 참조)이 검출챔버(120) 외측으로 소정의 곡률을 갖도록 볼록하게 형성될 수 있다. 내벽면(121a)에는, 빛의 흡착 및 화학반응이 일어나지 않도록 빛 반사 수단(125)이 구비되며, 바람직한 실시 예로 빛 반사 수단(125)은 거울 재질로 이루어질 수 있다. 더욱 바람직한 실시 예로, 빛 반사 수단(125)은 금(gold) 재질을 내벽면(121a)에 코팅하여 이루어질 수 있다.The detection chamber 120 is formed on one side of the body 110, and a light generating space A in which carbon monoxide and ozone react with each other is formed in a cylindrical shape. A curved surface 121 is formed on the other side of the detection chamber 120, and a detection surface 122 is formed on one side. The detection surface 122 may be formed of a transparent filter or a red filter for increasing the infrared transmission and removing the blue light in order to increase the light detection efficiency of the detector 210. The curved surface 121 is formed so as to minimize the loss of light generated in the light generating space A, and the inner wall surface 121a (see FIG. 3) is convexly formed outside the detection chamber 120 to have a predetermined curvature . The light reflecting means 125 is provided on the inner wall surface 121a so as to prevent light absorption and chemical reaction. In a preferred embodiment, the light reflecting means 125 may be made of a mirror material. In a more preferred embodiment, the light reflecting means 125 may be formed by coating a gold material on the inner wall surface 121a.

도 3에는 본 발명의 일실시 예에 따른 곡률면의 확대단면도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 곡률면(121)의 내벽면(121a)을 통한 빛의 흡착 및 화학반응을 최소화하기 위해 빛 생성공간(A) 상에는 일산화탄소와 오존이 반응하여 빛이 생성되는 화학발광점(P)이 존재한다. 3 is an enlarged cross-sectional view of a curvature surface according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, in order to minimize the adsorption of light and the chemical reaction through the inner wall surface 121a of the curvature surface 121, a chemiluminescent point P at which light is generated by reaction between carbon monoxide and ozone, Lt; / RTI >

화학발광점(P)은 화학발광점(P)에서 내벽면(121a)까지의 거리가 곡률면(121)의 곡률반경에 대응되도록 배치될 수 있다.The chemiluminescent point P may be arranged so that the distance from the chemiluminescent point P to the inner wall surface 121a corresponds to the radius of curvature of the curvature surface 121. [

따라서 일산화탄소와 오존을 화학발광점(P)에 공급하기 위해 몸체(110) 상에는 일단이 제1 유입구(111)에 연통되어 일산화탄소를 공급받아 타단이 화학발광점(P)에 인접 배치되어 일산화탄소를 화학발광점(P)에 공급하는 제1 공급관(114) 및 일단이 제2 유입구(112)에 연통되어 오존을 공급받아 타단이 화학발광점(P)에 인접 배치되어 오존을 화학발광점(P)에 공급하는 제2 공급관(115)을 포함하여 이루어질 수 있다.
Therefore, in order to supply carbon monoxide and ozone to the chemiluminescent point P, one end is communicated with the first inlet 111 to receive carbon monoxide, and the other end is disposed adjacent to the chemiluminescent point P, The first supply pipe 114 supplies the ozone to the light emitting point P and the other end communicates with the second inlet 112 so that the ozone is supplied to the chemiluminescence point P, And a second supply pipe 115 for supplying the second supply pipe 115 to the second supply pipe 115.

본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안 된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.
The technical idea should not be construed as being limited to the above-described embodiment of the present invention. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Accordingly, such modifications and changes are within the scope of protection of the present invention as long as it is obvious to those skilled in the art.

100 : 챔버
110 : 몸체 111 : 제1 유입구
112 : 제2 유입구 113 : 유출구
114 : 제1 공급관 115 : 제2 공급관
120 : 검출챔버 121 : 곡률면
122 : 검출면 125 : 빛 반사수단
200 : 검출부
210 : 검출기
220 : 신호라인
P : 화학발광점 A : 빛 생성공간100: chamber
110: body 111: first inlet
112: second inlet 113: outlet
114: first supply pipe 115: second supply pipe
120: detection chamber 121: curvature surface
122: detection surface 125: light reflection means
200:
210: detector
220: Signal line
P: chemiluminescence point A: light generating space

Claims

A chamber in which carbon monoxide and ozone are introduced into the chamber to form a light generating space in which light is generated by the reaction of the carbon monoxide and ozone;
A detection surface formed on one side of the chamber so that a light amount of the light can be measured in a detector arranged at a predetermined distance from one side of the chamber;
A curvature surface disposed on the other side of the chamber so as to face the detection surface, the curvature surface including a curvature convexly formed on the inner wall surface outside the chamber; And
A light reflecting means provided on the inner wall surface;
Wherein the nitrogen oxide measuring chamber is a chamber for measuring nitrogen oxides.

The method according to claim 1,
Wherein the light reflecting means comprises:
Wherein a gold material is coated on the inner wall surface of the curvature surface.

The method according to claim 1,
Wherein the light reflecting means comprises:
And a mirror provided on an inner wall surface of the curvature surface.

The method according to claim 1,
Wherein the light generating space of the chamber
And a chemiluminescent point at which the carbon monoxide and ozone react to generate light, wherein the distance from the chemiluminescent point to the inner wall surface of the curvature surface corresponds to the radius of curvature of the curvature surface.

5. The method of claim 4,
The chamber may comprise:
A first supply pipe for introducing the carbon monoxide into the chemiluminescent point and supplying carbon monoxide to the chemiluminescent point; And
A second supply pipe for introducing ozone into the chemiluminescent spot at one end and supplying ozone to the chemiluminescent point;
Wherein the nitrogen oxide measuring chamber is a chamber for measuring nitrogen oxides.

The method according to claim 1,
The detection surface
A transparent material or a chamber for measuring nitrogen oxides, which is a red filter for increasing infrared transmission and for removing blue light.