KR20200103482A - Multi gas sensing apparatus - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a multi-gas measurement apparatus capable of optically measuring various types of gases. The multi-gas measurement apparatus comprises: a light-emitting unit capable of emitting a light; a first light-receiving unit capable of receiving a portion of the light; a second light-receiving unit capable of receiving another portion of the light; and a multi-reflection housing having an optical cavity formed therein, at least one gas inlet formed on one side thereof to allow gas to flow thereinto, and at least one first reflection surface formed therein to receive a first light having an optical path of a first length from the light-emitting unit by the first light-receiving unit to detect a first gas, and to receive a second light having an optical path of a second length by reflecting a portion of the first light at least once by the second light-receiving unit to detect a second gas.

Description

다종 가스 측정 장치{Multi gas sensing apparatus}Multi gas sensing apparatus

본 발명은 다종 가스 측정 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광학적으로 다양한 종류의 가스를 측정할 수 있게 하는 다종 가스 측정 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-type gas measuring apparatus, and more particularly, to a multi-type gas measuring apparatus capable of optically measuring various types of gases.

가스 센서는 특정 가스의 농도 등을 측정하는 센서이다. 특정 가스의 농도를 측정하는 방식은 전기 화학적 반응에 의한 박막의 전기 전도도의 변화를 측정하는 전기 화학 방식과 특성 흡수선을 조사하고, 흡수된 광량을 측정하여 가스 농도를 측정하는 광학 방식(NDIR, Non-dispersive Infra-Red)이 있다.The gas sensor is a sensor that measures the concentration of a specific gas. The method of measuring the concentration of a specific gas is an electrochemical method that measures the change in the electrical conductivity of a thin film due to an electrochemical reaction, and an optical method that measures the gas concentration by measuring the amount of absorbed light by irradiating characteristic absorption lines. -dispersive Infra-Red).

이러한 전기 화학 방식은 비교적 저가이며 소형화 할 수 있지만 온도 및 습도에 따라 크게 변화하여 신뢰성이 낮으며, 광학 방식은 적외선 조사부와 센서부와, 도파관부 등으로 구성되어 크기가 크며, 측정하는데 걸리는 시간이 길고 소비전력이 큰 문제가 있어서, 저가이면서 신속한 측정을 구현할 수 있는 가스 센서를 구현하는 것이 어렵다는 문제점이 있다.This electrochemical method is relatively inexpensive and can be miniaturized, but it varies greatly depending on temperature and humidity, so its reliability is low.The optical method is large because it is composed of an infrared irradiation unit, a sensor unit, and a waveguide unit. There is a problem in that it is long and the power consumption is large, and thus it is difficult to implement a gas sensor capable of implementing a low-cost and rapid measurement.

특히, 종래의 광학 방식의 가스 측정 장치는, 하나의 광원으로 한 종류의 가스만 측정할 수 있는 것으로서, 복수개의 가스를 검출하기 위해서는 각각 복수개의 광원 및 센서를 사용해야 했었고, 광원 및 센서의 개수만큼 도파관의 개수도 증가하여 제작 비용이 증가하는 문제점이 있었다.In particular, a conventional optical gas measuring device can measure only one type of gas with a single light source. In order to detect a plurality of gases, a plurality of light sources and sensors were used, respectively, and as many as the number of light sources and sensors. There is a problem in that the number of waveguides is also increased, resulting in an increase in manufacturing cost.

또한, 측정하고자 하는 가스의 종류나 측정하고자 하는 가스의 최대 농도 등에 따라 광 경로의 최소 측정 거리가 모두 다르기 때문에 종래에는 복수개의 광원을 사용해야 하는 것은 물론이고, 각각의 광원에서 발생되는 광 경로에 최소 측정 거리에 맞추어서 짧은 거리의 도파관과 긴 거리의 도파관 등 가스 종류별 도파관의 길이가 모두 다르게 제작되었다.In addition, since the minimum measurement distances of the optical paths are all different depending on the type of gas to be measured or the maximum concentration of the gas to be measured, conventionally, it is not only necessary to use a plurality of light sources, but also to the light path generated by each light source. According to the measurement distance, the length of the waveguide for each gas type, such as a short waveguide and a long waveguide, was manufactured differently.

이로 인하여 다종의 가스를 측정하기 위해서는 광원 및 도파관 등 부품의 개수가 늘어나고, 구조가 복잡해지는 등 제작 비용과 크기가 크게 증대되는 문제점이 있었다.For this reason, in order to measure a variety of gases, there is a problem in that the number of parts such as light sources and waveguides is increased, and the structure is complicated, and thus manufacturing cost and size are greatly increased.

본 발명은 이러한 종래의 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 단일 광원을 이용하여 다종의 가스를 측정할 수 있고, 내부의 다각 반사면을 갖는 다중 반사 하우징을 이용하여 다양한 길이의 광 경로를 구현함으로써 다양한 종류 및 다양한 농도의 가스를 종류별로 동시에 측정할 수 있으며, 다각 통체 내부에서 광 경로가 마치 통체 중심을 기준으로 별모양으로 반사될 수 있기 때문에 공간 활용도가 매우 높고, 가스 측정을 위한 파장 대역의 광만 통과시키고 나머지 광들은 반사시킬 수 있는 부분 반사형 필터를 사용하여 광 측정에 대한 정밀도와 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있게 하는 다종 가스 측정 장치를 제공하고자 한다. 그러나, 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.The present invention has been proposed to solve these conventional problems, and it is possible to measure a variety of gases using a single light source, and implement optical paths of various lengths using a multi-reflective housing having multiple reflective surfaces inside. Gases of various types and concentrations can be measured at the same time by type, and the optical path inside the multiple cylinders can be reflected in the shape of a star based on the center of the cylinder, so the space utilization is very high, and the wavelength band for gas measurement It is intended to provide a multi-gas measurement device that can greatly improve the accuracy and reliability of light measurement by using a partially reflective filter capable of passing only light and reflecting the remaining light. However, these problems are exemplary, and the scope of the present invention is not limited thereby.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 다종 가스 측정 장치는, 광을 조사할 수 있는 발광부; 상기 광의 일부분을 수광할 수 있는 제 1 수광부; 상기 광의 다른 일부분을 수광할 수 있는 제 2 수광부; 및 내부에 광 공동이 형성되고, 일측에 대상 가스가 유입될 수 있도록 적어도 하나의 가스 유입구가 형성되며, 상기 발광부로부터 제 1 길이의 광경로를 갖는 제 1 광이 상기 제 1 수광부로 수광되어 제 1 가스를 검출할 수 있고, 상기 제 1 광의 일부분이 적어도 1회 이상 반사되어 제 2 길이의 광경로를 갖는 제 2 광이 상기 제 2 수광부로 수광되어 제 2 가스를 검출할 수 있도록 내부에 적어도 하나의 제 1 반사면이 형성되는 다중 반사 하우징;을 포함할 수 있다.Various gas measurement apparatus according to the idea of the present invention for solving the above problems, a light emitting unit capable of irradiating light; A first light receiving unit capable of receiving a portion of the light; A second light receiving unit capable of receiving another part of the light; And an optical cavity is formed therein, at least one gas inlet is formed to allow a target gas to flow therein, and a first light having an optical path having a first length from the light emitting unit is received by the first light receiving unit. The first gas may be detected, and a portion of the first light is reflected at least once, so that the second light having a second optical path is received by the second light receiving unit to detect the second gas. It may include a multiple reflective housing on which at least one first reflective surface is formed.

또한, 본 발명에 따른 다종 가스 측정 장치는, 상기 광의 또 다른 일부분을 수광할 수 있는 제 3 수광부;를 더 포함하고, 상기 다중 반사 하우징은, 상기 제 2 광의 일부분이 적어도 1회 이상 반사되어 제 3 길이의 광경로를 갖는 제 3 광이 상기 제 3 수광부로 수광되어 제 3 가스를 검출할 수 있도록 내부에 적어도 하나의 제 2 반사면이 형성될 수 있다.In addition, the multi-gas measuring apparatus according to the present invention further includes a third light receiving unit capable of receiving another part of the light, wherein the multi-reflective housing includes a part of the second light being reflected at least once or more. At least one second reflective surface may be formed therein so that third light having a three-length optical path is received by the third light receiving unit to detect a third gas.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 다중 반사 하우징은, 내부에 복수개의 반사면들이 원주면을 따라 형성되고, 일측면 중앙부에 상기 가스 유입구가 형성되는 전체적으로 다각통 형상일 수 있다.In addition, according to the present invention, the multi-reflective housing may have an overall polygonal shape in which a plurality of reflective surfaces are formed along a circumferential surface, and the gas inlet is formed in a central portion of one side surface.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 다중 반사 하우징은, 12각 통체일 수 있다.In addition, according to the present invention, the multiple reflective housing may be a 12-corner cylinder.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 다중 반사 하우징은, 상기 발광부에서 발생된 상기 광의 주발광축을 직선 방향으로 유도할 수 있도록 일측에 상기 발광부로부터 연장되는 직광 유도부가 형성될 수 있다.In addition, according to the present invention, the multi-reflective housing may have a direct light induction part extending from the light-emitting part at one side so as to guide the main emission axis of the light generated from the light-emitting part in a linear direction.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 광의 주발광축은 상기 제 1 광이 상기 제 1 반사면에 제 1 각도로 경사지게 입사될 수 있도록 상기 다중 반사 하우징의 중심축으로부터 제 1 편심 거리만큼 편심될 수 있다.In addition, according to the present invention, the main emission axis of the light may be eccentric by a first eccentric distance from the central axis of the multiple reflection housing so that the first light may be incident on the first reflective surface at a first angle.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 제 1 수광부는, 상기 제 1 광들 중 제 1 밴드 대역 파장의 광들만 통과시키는 제 1 필터; 및 상기 제 1 필터에서 통과된 광들의 특성을 측정하는 가스 측정 소자;를 포함할 수 있다.In addition, according to the present invention, the first light receiving unit may include: a first filter that passes only light having a wavelength of a first band band among the first lights; And a gas measuring device for measuring characteristics of the light passed through the first filter.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 제 1 필터는, 상기 제 1 광의 일부는 통과 또는 흡수시키고, 다른 일부는 제 2 반사면 방향으로 반사시킬 수 있도록 상기 제 1 반사면을 대신하거나 상기 제 1 반사면과 동일한 각도로 설치되는 부분 반사형 필터일 수 있다.In addition, according to the present invention, the first filter replaces the first reflective surface or the first reflective surface so that a part of the first light passes or absorbs, and the other part is reflected in a direction of the second reflective surface. It may be a partially reflective filter installed at the same angle as.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 제 1 필터의 중심축과 상기 가스 측정 소자의 중심축은 상기 발광부의 광경로상에 위치될 수 있도록 센서 하우징의 중심축을 기준으로 제 2 편심 거리만큼 편심되게 형성될 수 있다.In addition, according to the present invention, the central axis of the first filter and the central axis of the gas measuring element may be formed to be eccentric by a second eccentric distance with respect to the central axis of the sensor housing so that they can be positioned on the optical path of the light emitting unit. have.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 제 1 수광부는, 상기 다중 반사 하우징의 원주면에 설치될 수 있다.Further, according to the present invention, the first light receiving unit may be installed on the circumferential surface of the multiple reflection housing.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 제 1 수광부는, 상기 다중 반사 하우징의 내부 상측에 형성된 유도 반사면에 의해 하측으로 유도된 상기 제 1 광을 수광할 수 있도록 상기 다중 반사 하우징의 하측면에 설치될 수 있다.In addition, according to the present invention, the first light receiving unit is installed on the lower side of the multi-reflective housing so as to receive the first light guided downward by an inductive reflective surface formed on the inner upper side of the multi-reflective housing. I can.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 단일 광원을 이용하여 다종의 가스를 측정할 수 있고, 내부의 다각 반사면을 갖는 다중 반사 하우징을 이용하여 다양한 길이의 광 경로를 구현함으로써 다양한 종류 및 다양한 농도의 가스를 종류별로 동시에 측정할 수 있으며, 다각 통체 내부에서 광 경로가 마치 통체 중심을 기준으로 별모양으로 반사될 수 있기 때문에 공간 활용도가 매우 높고, 가스 측정을 위한 파장 대역의 광만 통과시키고 나머지 광들은 반사시킬 수 있는 부분 반사형 필터를 사용하여 광 측정에 대한 정밀도와 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있는 효과를 갖는 것이다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to an embodiment of the present invention made as described above, it is possible to measure a variety of gases using a single light source, and by implementing a light path of various lengths using a multiple reflection housing having a multiple reflection surface inside, various Gases of different types and concentrations can be measured simultaneously for each type, and space utilization is very high because the optical path inside the multiple cylinders can be reflected in a star shape based on the center of the cylinder, and only light in the wavelength band for gas measurement By using a partially reflective filter capable of passing and reflecting the remaining light, the accuracy and reliability of the light measurement can be greatly improved. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 다종 가스 측정 장치를 나타내는 외관 사시도이다.
도 2는 도 1의 다종 가스 측정 장치를 나타내는 종단면도이다.
도 3은 도 1의 다종 가스 측정 장치를 나타내는 횡단면도이다.
도 4는 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 다종 가스 측정 장치를 나타내는 횡단면도이다.
도 5는 도 1의 다종 가스 측정 장치의 제 1 필터의 광 투과 상태를 나타내는 그래프이다.1 is an exterior perspective view of a gas measuring apparatus according to some embodiments of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal cross-sectional view showing the multi-gas measurement device of FIG. 1.
3 is a cross-sectional view showing the multi-gas measurement device of FIG. 1.
4 is a cross-sectional view illustrating an apparatus for measuring various gases according to some other embodiments of the present invention.
5 is a graph showing a light transmission state of a first filter of the multi-gas measurement device of FIG. 1.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and the following embodiments make the disclosure of the present invention complete, and the scope of the invention to those of ordinary skill in the art. It is provided to fully inform you. In addition, in the drawings for convenience of description, the size of the components may be exaggerated or reduced.

도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 다종 가스 측정 장치(100)를 나타내는 외관 사시도이다. 그리고, 도 2는 도 1의 다종 가스 측정 장치(100)를 나타내는 종단면도이고, 도 3은 도 1의 다종 가스 측정 장치(100)를 나타내는 횡단면도이다.1 is an external perspective view of a gas measuring apparatus 100 according to some embodiments of the present invention. In addition, FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the multi-type gas measuring apparatus 100 of FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view showing the multi-type gas measuring apparatus 100 of FIG. 1.

먼저, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 다종 가스 측정 장치(100)는, 발광부(10)와, 복수개의 수광부(20, 30, 40, 50, 60)들 및 다중 반사 하우징(70)을 포함할 수 있다.First, as shown in FIGS. 1 to 3, the apparatus 100 for measuring various gases according to some embodiments of the present invention includes a light emitting unit 10 and a plurality of light receiving units 20, 30, 40, 50, 60) and multiple reflective housings 70 may be included.

예컨대, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 발광부(10)는, 광을 조사할 수 있는 광학식 가스 센서의 광원(Light source)을 포함하는 것으로서, 예를 들면, 적외광 등의 특정 대역의 파장의 빛을 발광할 수 있는 LED나 전구 등의 구조체일 수 있다. 예컨대, 전구 등의 필라멘트는 다이아프램 및 상기 다이아프램 상에 형성된 금속 저항 패턴으로 구성될 수도 있다. 이외에도, 상기 발광부(10)는 MEMS 구조체일 수 있으며, 예를 들어, 기판에 수직하게 신장하는 브릿지 구조체 상에 가로질러 배치될 수 있다. 또한, 예컨대, 상기 발광부(10)에서 발광된 광을 상기 다중 반사 하우징(70) 방향으로 유도할 수 있도록 오목한 미러 구조체 등이 추가로 설치될 수 있다.For example, as shown in FIGS. 1 to 3, the light-emitting unit 10 includes a light source of an optical gas sensor capable of irradiating light, for example, to specify infrared light. It may be a structure such as an LED or a light bulb capable of emitting light of a wavelength of a band. For example, a filament such as a light bulb may be composed of a diaphragm and a metal resistance pattern formed on the diaphragm. In addition, the light-emitting unit 10 may be a MEMS structure, for example, may be disposed across a bridge structure extending perpendicular to the substrate. In addition, for example, a concave mirror structure or the like may be additionally installed to guide the light emitted from the light emitting unit 10 toward the multiple reflection housing 70.

또한, 예컨대, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 수광부(20)는, 상기 광의 일부분을 수광할 수 있고, 상기 제 2 수광부(30)는, 상기 광의 다른 일부분을 수광할 수 있으며, 상기 제 3 수광부(40), 상기 제 4 수광부(50), 제 5 수광부(60) 역시 마찬가지로 상기 광의 일부분을 수광하여 각각의 가스들이 흡수한 파장 대역대의 광을 검출함으로써 가스의 종류를 측정할 수 있는 가스 센서들일 수 있다.In addition, for example, as shown in FIGS. 1 to 3, the first light receiving unit 20 may receive a part of the light, and the second light receiving part 30 may receive another part of the light. Also, the third light receiving unit 40, the fourth light receiving unit 50, and the fifth light receiving unit 60 also receive a part of the light and measure the type of gas by detecting light in the wavelength band absorbed by each of the gases. It may be gas sensors capable of.

더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 가스 센서들은 상술된 단일 발광부(10)에서 발광된 광들을 이용하는 센서들일 수 있다. More specifically, for example, the gas sensors may be sensors using the light emitted from the single light emitting unit 10 described above.

또한, 예컨대, 상기 가스 센서들은 빛의 파장을 감지하는 센서는 물론이고, 이외에도 열 감지형 광 검출기일 수 있으며, 더욱 구체적으로, 광 에너지에 의해 발생하는 온도 차이를 측정하는 열전 소자인 써모파일센서, 또는 파이로센서를 포함할 수 있다.In addition, for example, the gas sensors may be not only a sensor that detects the wavelength of light, but also a heat-sensing photo detector, and more specifically, a thermopile sensor that is a thermoelectric element that measures a temperature difference caused by light energy. , Or may include a pyro sensor.

이외에도, 상기 가스 센서들은 매우 다양한 방식의 모든 가스 측정용 센서들이 모두 적용될 수 있다.In addition, the gas sensors can be applied to all gas measurement sensors in a wide variety of ways.

또한, 예컨대, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 다중 반사 하우징(70)은, 하나의 상기 발광부(10)에서 발생된 광을 상술된 각각의 상기 제 1 수광부(20), 상기 제 2 수광부(30), 상기 제 3 수광부(40), 상기 제 4 수광부(50), 제 5 수광부(60)로 전달하기 위한 구조체일 수 있다.In addition, for example, as shown in Figs. 1 to 3, the multiple reflection housing 70, each of the above-described first light receiving unit 20, the light generated by the light emitting unit 10 It may be a structure for transmitting to the second light receiving part 30, the third light receiving part 40, the fourth light receiving part 50, and the fifth light receiving part 60.

더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 다중 반사 하우징(70)은, 내부에 광 공동(A)이 형성되고, 일측에 대상 가스가 유입될 수 있도록 적어도 하나의 가스 유입구(70a)가 형성될 수 있다.More specifically, for example, the multi-reflective housing 70 may have an optical cavity A formed therein, and at least one gas inlet 70a may be formed at one side to allow a target gas to be introduced.

따라서, 측정의 대상이 되는 대상 가스는 상기 가스 유입구(70a)를 통해서 상기 광 공동(A)에 유입될 수 있다.Accordingly, the target gas to be measured may be introduced into the optical cavity A through the gas inlet 70a.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 다중 반사 하우징은, 내부에 복수개의 반사면이 형성되는 것으로서, 상기 발광부(10)로부터 제 1 길이의 광경로를 갖는 제 1 광(L1)이 상기 제 1 수광부(20)로 수광되어 제 1 가스를 검출할 수 있고, 상기 제 1 광(L1)의 일부분이 적어도 1회 이상 반사되어 제 2 길이의 광경로를 갖는 제 2 광(L2)이 상기 제 2 수광부(30)로 수광되어 제 2 가스를 검출할 수 있도록 내부에 적어도 하나의 제 1 반사면(F1)(F2)(F3)이 형성될 수 있다.In addition, as shown in FIG. 2, the multiple reflection housing has a plurality of reflective surfaces formed therein, and the first light L1 having an optical path having a first length from the light emitting unit 10 is The first light is received by the first light receiving unit 20 to detect the first gas, and a portion of the first light L1 is reflected at least once, so that the second light L2 having an optical path having a second length is At least one first reflective surface F1, F2, and F3 may be formed therein so that light is received by the second light receiving unit 30 to detect the second gas.

따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 수광부(20)가 제 1 길이의 상기 제 1 광(L1)을 검출하고, 나머지는 상기 제 1 반사면(F1)(F2)(F3)을 이용하여 3회 내부 반사됨으로써 상기 제 2 수광부(20)가 제 2 길의 상기 제 2 광(L2)을 검출할 수 있다.Accordingly, as shown in FIG. 2, the first light receiving unit 20 detects the first light L1 of the first length, and the rest of the first reflective surfaces F1, F2, and F3 By using the internal reflection three times, the second light receiving unit 20 may detect the second light L2 of the second path.

즉, 측정하고자 하는 가스의 종류나 농도 등에 따라 최적의 광 경로의 길이를 내부 반사를 이용하여 설정하고 하나의 단일 광원으로 광 경로의 측정 길이가 서로 다른 다양한 종류의 가스나 농도를 측정할 수 있다.That is, according to the type or concentration of the gas to be measured, the optimal optical path length can be set using internal reflections, and a single light source can measure various types of gases or concentrations with different optical path lengths. .

이와 마찬가지로, 상기 다중 반사 하우징(70)은, 상기 제 2 광(L2)의 일부분이 적어도 1회 이상 반사되어 제 3 길이의 광경로를 갖는 제 3 광(L3)이 상기 제 3 수광부(40)로 수광되어 제 3 가스를 검출할 수 있도록 내부에 적어도 하나의 제 2 반사면(F4)(F5)(F6)이 형성될 수 있다.Likewise, in the multiple reflection housing 70, a part of the second light L2 is reflected at least once, so that the third light L3 having an optical path having a third length is transmitted to the third light receiving unit 40 At least one second reflective surface F4, F5, and F6 may be formed therein so as to detect the third gas by being received.

또한, 마찬가지로, 상기 다중 반사 하우징(70)은, 상기 제 3 광(L3)의 일부분이 적어도 1회 이상 반사되어 제 4 길이의 광경로를 갖는 제 4 광(L4)이 상기 제 4 수광부(50)로 수광되어 제 4 가스를 검출할 수 있도록 내부에 적어도 하나의 제 3 반사면(F7)(F8)(F9)이 형성될 수 있다.In addition, similarly, in the multiple reflection housing 70, a portion of the third light L3 is reflected at least once, so that the fourth light L4 having an optical path having a fourth length is transmitted to the fourth light receiving unit 50 ), at least one third reflective surface F7, F8, and F9 may be formed therein so as to detect the fourth gas.

또한, 마찬가지로, 상기 다중 반사 하우징(70)은, 상기 제 5 수광부(60)가 제 4 가스를 검출할 수 있도록 내부에 적어도 하나의 제 4 반사면(F10)이 형성될 수 있다.Also, likewise, the multiple reflection housing 70 may have at least one fourth reflection surface F10 formed therein so that the fifth light receiving unit 60 detects the fourth gas.

그러나, 이러한 본 발명의 상기 다중 반사 하우징(70)은, 도면에 반드시 국한되지 않는 것으로서, 상기 수광부가 다양한 개수의 가스의 종류나 농도를 측정할 수 있도록 다양한 센서 개수나 다양한 형태나 다양한 반사면을 가진 모든 반사 구조체가 적용될 수 있다.However, the multi-reflective housing 70 of the present invention is not necessarily limited to the drawings, and has various numbers of sensors, various shapes, or various reflective surfaces so that the light-receiving unit can measure the types or concentrations of various numbers of gases. Any reflective structure with excitation can be applied.

더욱 구체적으로 예를 들면, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 다중 반사 하우징(70)은, 내부에 복수개의 반사면들이 원주면을 따라 형성되고, 일측면 중앙부에 상기 가스 유입구(70a)가 형성되는 전체적으로 다각통 형상인 것으로서, 상기 다중 반사 하우징(70)은, 구조적인 안정과 광 효율을 고려하여 12각 통체일 수 있다.More specifically, for example, as shown in FIGS. 1 to 3, the multiple reflective housing 70 has a plurality of reflective surfaces formed along a circumferential surface thereof, and the gas inlet 70a is formed at a central portion of one side thereof. ) Is formed in a polygonal shape as a whole, and the multiple reflection housing 70 may be a 12-cornered cylinder in consideration of structural stability and light efficiency.

또한, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 다중 반사 하우징(70)은, 상기 발광부(10)에서 발생된 상기 광의 주발광축을 직선 방향으로 유도할 수 있도록 일측에 상기 발광부(10)로부터 연장되는 직광 유도부(71)가 형성될 수 있다.In addition, as shown in FIGS. 1 to 3, the multi-reflective housing 70 has the light-emitting part 10 on one side so as to guide the main emission axis of the light generated by the light-emitting part 10 in a linear direction. A direct light induction part 71 extending from) may be formed.

따라서, 이러한 상기 직광 유도부(71)를 이용하여 내부 광반사의 각도를 정확하게 유지할 수 있다.Therefore, it is possible to accurately maintain the angle of internal light reflection by using the direct light induction part 71.

즉, 내부 광반사가 상기 광 공동(A)의 중심을 기준으로 마치 별 모양으로 이루어질 수 있도록 상기 광의 주발광축은 상기 제 1 광(L1)이 상기 제 1 반사면(F1)에 제 1 각도(K1)로 경사지게 입사될 수 있도록 상기 다중 반사 하우징(70)의 중심축으로부터 제 1 편심 거리(S1)만큼 편심될 수 있다.That is, the main emission axis of the light has a first angle of the first light L1 to the first reflective surface F1 so that internal light reflection can be formed in a star shape based on the center of the optical cavity A. It may be eccentric by a first eccentric distance S1 from the central axis of the multiple reflection housing 70 so as to be obliquely incident to K1).

여기서, 상기 제 1 각도(K1)은 대략 10도 내지 20도일 수 있고, 더욱 바람직하기로는 15도일 수 있다.Here, the first angle K1 may be approximately 10 degrees to 20 degrees, more preferably 15 degrees.

또한, 상기 제 1 편심 거리(S1)는 상기 제 1 각도(K1)와 상기 다중 반사 하우징(70)의 규격에 따라 최적화될 수 있다.In addition, the first eccentric distance S1 may be optimized according to the first angle K1 and the standard of the multiple reflection housing 70.

따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 발광부(10)에서 조사된 빛은 상기 다중 반사 하우징(70)의 내부 반사면들(F1~F10)에 의해 상기 다중 반사 하우징(70)의 중심을 기준으로 마치 별모양처럼 왕복하면서 수차례 반사될 수 있고, 그 과정에서 필요한 광경로의 길이에 따라 복수개의 상기 수광부(10~60)가 가스의 종류를 측정할 수 있다.Accordingly, as shown in FIG. 2, the light irradiated from the light emitting unit 10 is centered on the multiple reflection housing 70 by the internal reflection surfaces F1 to F10 of the multiple reflection housing 70. As a reference, it may be reflected several times while reciprocating like a star, and the plurality of light receiving units 10 to 60 may measure the type of gas according to the length of the optical path required in the process.

그러므로, 단일 광원을 이용하여 다종의 가스를 측정할 수 있고, 내부의 다각 반사면을 갖는 다중 반사 하우징을 이용하여 다양한 길이의 광 경로를 구현함으로써 다양한 종류 및 다양한 농도의 가스를 종류별로 동시에 측정할 수 있으며, 다각 통체 내부에서 광 경로가 마치 통체 중심을 기준으로 별모양으로 반사될 수 있기 때문에 공간 활용도가 매우 높아서 최소한의 컴팩트한 사이즈로도 복수개의 가스의 종류나 농도를 정확하게 동시 측정할 수 있다.Therefore, it is possible to measure a variety of gases using a single light source, and by implementing a light path of various lengths using a multiple reflective housing with multiple reflective surfaces inside, it is possible to simultaneously measure various types and concentrations of gases for each type. Since the optical path inside the multi-angular cylinder can be reflected in a star shape with respect to the center of the cylinder, the space utilization is very high, and the types or concentrations of multiple gases can be accurately and simultaneously measured with the minimum compact size. .

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 수광부(20)는, 상기 제 1 광(L1)들 중 제 1 밴드 대역 파장의 광들만 통과시키는 제 1 필터(21)와, 상기 제 1 필터(21)에서 통과된 광들의 특성을 측정하는 가스 측정 소자(22) 및 상기 가스 측정 소자(22)를 수용하는 센서 하우징(23)을 포함할 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 2, the first light receiving unit 20 includes a first filter 21 for passing only light having a first band band wavelength among the first lights L1, and the first filter It may include a gas measurement element 22 for measuring the characteristics of the light passed in (21) and a sensor housing 23 accommodating the gas measurement element 22.

더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 제 1 필터(21)는, 상기 제 1 광(L1)의 일부는 통과 또는 흡수시키고, 다른 일부는 제 2 반사면(F2) 방향으로 반사시킬 수 있도록 상기 제 1 반사면(F1)을 대신하거나 상기 제 1 반사면(F1)과 동일한 각도로 설치되는 부분 반사형 필터일 수 있다.More specifically, for example, the first filter 21 allows a part of the first light L1 to pass or absorb, and a part of the first light L1 to be reflected in the direction of the second reflective surface F2. It may be a partially reflective filter instead of the reflective surface F1 or installed at the same angle as the first reflective surface F1.

도 5는 도 1의 다종 가스 측정 장치(100)의 제 1 필터(21)의 반사 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.5 is a graph showing the reflection spectrum of the first filter 21 of the multi-gas measuring apparatus 100 of FIG. 1.

예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 부분 반사형 필터는, 특정 대역의 광, 즉 대략 4.35 마이크로미터 대역대의 광을 통과시키는 광학적 밴드 패스 필터로서, 그래프에 도시된 바와 같이, 4.35 마이크로미터 대역대의 광은 통과시키지만, 나머지 광들은 대략 60 퍼센트 내지 90 퍼센트를 반사시킬 수 있는 필터일 수 있다.For example, as shown in FIG. 5, the partially reflective filter is an optical band pass filter that passes light in a specific band, that is, light in a band of about 4.35 micrometers, and as shown in the graph, It may be a filter capable of passing large amounts of light, but reflecting approximately 60 percent to 90 percent of the remaining lights.

따라서, 이러한 다양한 대역대의 광을 흡수하여 통과시키는 다양한 종류의 광학적 밴드 패스 필터를 반사면으로 활용하고, 통과된 빛을 감지함으로써 단일 광원으로부터 다양한 종류의 가스나 가스 농도를 측정할 수 있다.Accordingly, various types of optical band pass filters that absorb and pass light in various bands are used as a reflective surface, and various types of gases or gas concentrations can be measured from a single light source by sensing the passed light.

그러므로, 가스 측정을 위한 파장 대역의 광만 통과시키고 나머지 광들은 반사시킬 수 있는 상기 부분 반사형 필터를 사용하여 광 측정에 대한 정밀도와 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있다.Therefore, by using the partially reflective filter capable of passing only light in a wavelength band for gas measurement and reflecting the remaining light, it is possible to greatly improve the accuracy and reliability of light measurement.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 필터(21)의 중심축과 상기 가스 측정 소자의 중심축은 상기 발광부의 광경로상에 위치될 수 있도록 센서 하우징(23)의 중심축을 기준으로 제 2 편심 거리(S2)만큼 편심되게 형성될 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 2, the central axis of the first filter 21 and the central axis of the gas measuring element are determined based on the central axis of the sensor housing 23 so that they can be positioned on the light path of the light emitting unit. It may be formed to be eccentric by 2 eccentric distance (S2).

따라서, 이러한 상기 제 2 편심 거리(S2)를 이용하여 중심축을 광경로상에 취치시킴으로써 센서의 광 측정 효율과 정밀도를 향상시킬 수 있다.Accordingly, by using the second eccentric distance S2 to position the central axis on the optical path, the optical measurement efficiency and precision of the sensor can be improved.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 수광부(20)는, 상기 다중 반사 하우징(70)의 원주면에 설치될 수 있다.In addition, as shown in FIG. 3, the first light receiving part 20 may be installed on the circumferential surface of the multiple reflection housing 70.

따라서, 상기 발광부(10)에서 조사된 빛은 상기 제 1 수광부(20)를 직접 수광될 수 있다.Accordingly, the light irradiated from the light-emitting unit 10 may be directly received by the first light-receiving unit 20.

도 4는 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 다종 가스 측정 장치(200)를 나타내는 횡단면도이다.4 is a cross-sectional view illustrating an apparatus 200 for measuring multiple gases according to some other embodiments of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 다종 가스 측정 장치(200)의 상기 다중 반사 하우징(70)은, 설치 환경이나 광경로의 길이를 늘려야 하는 등의 추가적인 필요성을 고려하여 내부에 별도의 유도 반사면(C)을 형성하는 것도 가능하다.As shown in Figure 4, the multiple reflection housing 70 of the multi-gas measuring apparatus 200 according to some other embodiments of the present invention, the installation environment or the additional necessity of increasing the length of the optical path. Considering it is possible to form a separate inductive reflection surface (C) inside.

따라서, 상기 제 1 수광부(20)는, 상기 다중 반사 하우징(70)의 내부 상측에 형성된 상기 유도 반사면(C)에 의해 하측으로 유도된 상기 제 1 광(L1)을 수광할 수 있도록 상기 다중 반사 하우징(70)의 하측면에 설치될 수 있다.Accordingly, the first light receiving unit 20 is configured to receive the first light L1 guided downward by the inductive reflective surface C formed on the inner upper side of the multi-reflective housing 70. It may be installed on the lower side of the reflective housing 70.

그러므로, 상술된 상기 반사면들(F1~F10) 이외에도 다양한 유도 반사면(C)들을 형성하여 광경로의 길이를 보다 정밀하게 하거나 측정 환경 등에 맞추어서 최적화되게 설계될 수 있다.Therefore, in addition to the above-described reflective surfaces F1 to F10, various inductive reflective surfaces C may be formed to make the length of the optical path more precise, or may be designed to be optimized according to a measurement environment.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to an embodiment shown in the drawings, this is only exemplary, and those of ordinary skill in the art will appreciate that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

10: 발광부
20: 제 1 수광부
21: 제 1 필터
22: 가스 측정 소자
23: 센서 하우징
30: 제 2 수광부
40: 제 3 수광부
50: 제 4 수광부
60: 제 5 수광부
70: 다중 반사 하우징
L1: 제 1 광
L2: 제 2 광
L3: 제 3 광
A: 광 공동
70a: 가스 유입구
71: 직광 유도부
K1: 제 1 각도
S1: 제 1 편심 거리
S2: 제 2 편심 거리
C: 유도 반사면
100, 200: 다종 가스 측정 장치10: light emitting unit
20: first light receiving unit
21: first filter
22: gas measurement element
23: sensor housing
30: second light receiving unit
40: third light receiving unit
50: fourth light receiving unit
60: fifth light receiving unit
70: multiple reflective housing
L1: first light
L2: second light
L3: 3rd light
A: Optical cavity
70a: gas inlet
71: direct light induction part
K1: first angle
S1: first eccentric distance
S2: second eccentric distance
C: guided reflective surface
100, 200: multi-gas measuring device

Claims (11)

광을 조사할 수 있는 발광부;
상기 광의 일부분을 수광할 수 있는 제 1 수광부;
상기 광의 다른 일부분을 수광할 수 있는 제 2 수광부; 및
내부에 광 공동이 형성되고, 일측에 대상 가스가 유입될 수 있도록 적어도 하나의 가스 유입구가 형성되며, 상기 발광부로부터 제 1 길이의 광경로를 갖는 제 1 광이 상기 제 1 수광부로 수광되어 제 1 가스를 검출할 수 있고, 상기 제 1 광의 일부분이 적어도 1회 이상 반사되어 제 2 길이의 광경로를 갖는 제 2 광이 상기 제 2 수광부로 수광되어 제 2 가스를 검출할 수 있도록 내부에 적어도 하나의 제 1 반사면이 형성되는 다중 반사 하우징;
을 포함하는, 다종 가스 측정 장치.A light-emitting unit capable of irradiating light;
A first light receiving unit capable of receiving a portion of the light;
A second light receiving unit capable of receiving another part of the light; And
An optical cavity is formed therein, at least one gas inlet is formed to allow the target gas to flow into one side thereof, and a first light having an optical path having a first length from the light emitting unit is received by the first light receiving unit, 1 gas can be detected, and a portion of the first light is reflected at least once, so that the second light having a second optical path is received by the second light receiving unit to detect the second gas. Multiple reflective housings on which one first reflective surface is formed;
Containing, multi-gas measurement device. 제 1 항에 있어서,
상기 광의 또 다른 일부분을 수광할 수 있는 제 3 수광부;
를 더 포함하고,
상기 다중 반사 하우징은,
상기 제 2 광의 일부분이 적어도 1회 이상 반사되어 제 3 길이의 광경로를 갖는 제 3 광이 상기 제 3 수광부로 수광되어 제 3 가스를 검출할 수 있도록 내부에 적어도 하나의 제 2 반사면이 형성되는, 다종 가스 측정 장치.The method of claim 1,
A third light receiving unit capable of receiving another portion of the light;
Including more,
The multiple reflection housing,
At least one second reflective surface is formed therein so that a part of the second light is reflected at least once, so that the third light having an optical path of a third length is received by the third light receiving unit to detect a third gas. Is a multi-gas measuring device. 제 1 항에 있어서,
상기 다중 반사 하우징은,
내부에 복수개의 반사면들이 원주면을 따라 형성되고, 일측면 중앙부에 상기 가스 유입구가 형성되는 전체적으로 다각통 형상인, 다종 가스 측정 장치.The method of claim 1,
The multiple reflection housing,
A plurality of reflective surfaces therein are formed along the circumferential surface, and the gas inlet is formed in a central portion of one side of the gas inlet. 제 3 항에 있어서,
상기 다중 반사 하우징은, 12각 통체인, 다종 가스 측정 장치.The method of claim 3,
The multi-reflective housing is a 12-corner cylinder body, a multi-gas measuring device. 제 2 항에 있어서,
상기 다중 반사 하우징은,
상기 발광부에서 발생된 상기 광의 주발광축을 직선 방향으로 유도할 수 있도록 일측에 상기 발광부로부터 연장되는 직광 유도부가 형성되는, 다종 가스 측정 장치.The method of claim 2,
The multiple reflection housing,
A direct light induction part extending from the light-emitting part is formed on one side to guide the main emission axis of the light generated from the light-emitting part in a linear direction. 제 5 항에 있어서,
상기 광의 주발광축은 상기 제 1 광이 상기 제 1 반사면에 제 1 각도로 경사지게 입사될 수 있도록 상기 다중 반사 하우징의 중심축으로부터 제 1 편심 거리만큼 편심되는, 다종 가스 측정 장치.The method of claim 5,
The main emission axis of the light is eccentric by a first eccentric distance from the central axis of the multiple reflection housing so that the first light can be obliquely incident on the first reflection surface at a first angle. 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 수광부는,
상기 제 1 광들 중 제 1 밴드 대역 파장의 광들만 통과시키는 제 1 필터; 및
상기 제 1 필터에서 통과된 광들의 특성을 측정하는 가스 측정 소자;
를 포함하는, 다종 가스 측정 장치.The method of claim 1,
The first light receiving unit,
A first filter that passes only light having a wavelength of a first band band among the first lights; And
A gas measuring device for measuring characteristics of the light passed through the first filter;
Containing, multi-gas measurement device. 제 7 항에 있어서,
상기 제 1 필터는, 상기 제 1 광의 일부는 통과 또는 흡수시키고, 다른 일부는 제 2 반사면 방향으로 반사시킬 수 있도록 상기 제 1 반사면을 대신하거나 상기 제 1 반사면과 동일한 각도로 설치되는 부분 반사형 필터인, 다종 가스 측정 장치.The method of claim 7,
The first filter replaces the first reflective surface or is installed at the same angle as the first reflective surface so that a part of the first light passes or absorbs and reflects the other part toward the second reflective surface Reflective filter, multi-gas measuring device. 제 7 항에 있어서,
상기 제 1 필터의 중심축과 상기 가스 측정 소자의 중심축은 상기 발광부의 광경로상에 위치될 수 있도록 센서 하우징의 중심축을 기준으로 제 2 편심 거리만큼 편심되게 형성되는, 다종 가스 측정 장치.The method of claim 7,
A central axis of the first filter and a central axis of the gas measurement element are formed to be eccentric by a second eccentric distance with respect to the central axis of the sensor housing so that the central axis of the gas measurement element can be positioned on the light path of the light emitting unit. 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 수광부는, 상기 다중 반사 하우징의 원주면에 설치되는, 다종 가스 측정 장치.The method of claim 1,
The first light-receiving unit is installed on the circumferential surface of the multi-reflective housing. 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 수광부는, 상기 다중 반사 하우징의 내부 상측에 형성된 유도 반사면에 의해 하측으로 유도된 상기 제 1 광을 수광할 수 있도록 상기 다중 반사 하우징의 하측면에 설치되는, 다종 가스 측정 장치.The method of claim 1,
The first light receiving unit is installed on the lower side of the multiple reflection housing to receive the first light guided downward by the guide reflection surface formed on the inner upper side of the multiple reflection housing.
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