KR20230133671A - Exhaust Gas Monitoring Sensor using UV-LED - Google Patents
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Abstract
본 발명은 UV-LED 광원을 이용한 발전소용 연소가스 측정 센서를 개시한다. 개시된 UV-LED 광원을 이용한 발전소용 연소가스 측정 센서는, 가스시료의 이동을 위하여 굴곡진 가스순환 공간부를 구비하며, 상기 가스시료의 유입과 배출을 위한 가스 인입부와 가스 배출부를 구비하는 바디부와, 상기 가스순환 공간부의 일측에 위치하도록 상기 바디부와 결합되어 상기 가스시료의 대기환경가스 감지하기 위한 UV 광을 선택적으로 조사하는 UV 광원부와, 상기 가스순환 공간부의 타측에 위치하도록 상기 바디부에 결합되어 상기 UV 광원부에서 조사하는 빛을 수광하는 광검출부를 구비하는 것을 특징으로 한다. 따라서 본 발명은 간단한 구조로 발전소에서 배출하는 연소가스에 포함되어 있는 대기환경가스를 측정할 수 있으며, 조립성을 개선하여 설치와 운영 등의 편의성을 향상할 수 있다.The present invention discloses a combustion gas measurement sensor for power plants using a UV-LED light source. The disclosed combustion gas measurement sensor for power plants using a UV-LED light source has a curved gas circulation space for movement of gas samples, and a body portion including a gas inlet and a gas outlet for inflow and discharge of the gas sample. and a UV light source unit coupled to the body to be located on one side of the gas circulation space and selectively irradiate UV light for detecting atmospheric environmental gases of the gas sample, and the body portion to be located on the other side of the gas circulation space. It is characterized in that it is coupled to a light detection unit that receives the light irradiated from the UV light source unit. Therefore, the present invention can measure atmospheric environmental gases contained in combustion gases emitted from power plants with a simple structure, and can improve convenience of installation and operation by improving assembly.
Description
본 발명은 UV-LED 광원을 이용한 발전소용 연소가스 측정 센서에 관한 것으로 배출원으로부터 배출되는 연소가스에 포함되어 있는 다종의 대기환경 가스를 포집해 단일 쉘에서 측정할 수 있도록 하는 센서에 대한 것이다.The present invention relates to a combustion gas measurement sensor for power plants using a UV-LED light source. It relates to a sensor that captures various types of atmospheric gases contained in combustion gases emitted from an emission source and measures them in a single shell.
통상 발전소에서는 연료를 연소하여 전력을 생산하는 과정에서 다량의 연소가스가 발생하고, 연소가스에 분진(PM), 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx) 등과 같은 다종의 오염물질이 포함되어 있어 대기오염에 많은 영향을 주고 있다. 따라서 발전소에서 배출하는 연소가스를 정확하고 신속하게 측정하는 기술이 요구되고 있다.Typically, in a power plant, a large amount of combustion gas is generated in the process of producing electricity by burning fuel, and the combustion gas contains various pollutants such as dust (PM), sulfur oxides (SOx), and nitrogen oxides (NOx). It has a huge impact on air pollution. Therefore, technology to accurately and quickly measure combustion gases emitted from power plants is required.
또한, 보일러의 배기덕트나 전기 집진기에는 연소가스에 포함되는 분진(PM), 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx) 등을 측정하기 위해 굴뚝(Stack)에 측정장치가 다양한 형태로 설치된다. 그리고 통상의 대기환경 가스의 측정을 위해서 전기 화학, 반도체형, 적외선(IR) 및 자외선(UV) 흡수형 등의 다양한 방법을 이용해서 측정하고 있다.In addition, various types of measuring devices are installed on the chimney (stack) of the boiler's exhaust duct or electrostatic precipitator to measure dust (PM), sulfur oxides (SOx), and nitrogen oxides (NOx) contained in combustion gas. In order to measure normal atmospheric gases, various methods such as electrochemical, semiconductor, infrared (IR) and ultraviolet (UV) absorption methods are used.
이중 적외선(IR) 및 자외선(UV) 분광 흡수형 기술은 특정 파장 대역의 광(빛)을 흡수하여 그 흡수의 정도에 따라 연소가스의 농도를 측정하는 것으로, 비 분산 방식(Non-dispersive infrared absorption : NDIR)의 가스센서가 널리 사용되고 있다.Among these, infrared (IR) and ultraviolet (UV) spectral absorption technology absorbs light in a specific wavelength band and measures the concentration of combustion gas according to the degree of absorption. Non-dispersive infrared absorption : NDIR) gas sensors are widely used.
또한, 비 분산 방식의 가스 센서로는, 가스 유입구가 형성된 센서 쉘 내부에 가스의 종류에 따라 특정 파장대의 흡광 양의 세기 및 레퍼런스 쉘의 빛의 세기와 비교하여 상호 비교 분석함으로써 측정 대상 가스의 광학적인 특징을 감지 및 분석한다.In addition, as a non-dispersive gas sensor, the optical absorption of the gas to be measured is measured by comparing and analyzing the intensity of the absorption amount in a specific wavelength range depending on the type of gas inside the sensor shell where the gas inlet is formed and the light intensity of the reference shell. Detect and analyze human characteristics.
그러나 상기와 같이 구성되는 종래 기술의 가스 센서는 다파장의 광원을 이용해서 광을 발생시키고 특정 파장을 필터링 하기 위한 기계 장치(Chopper 등)를 이용하여 특정가스의 흡광 특성을 분석해서 대기환경가스를 측정함으로 인하여, 추가된 기계 장치(Chopper 등)의 설치 공간 및 유지보수가 필요한 문제점이 있다.However, the gas sensor of the prior art configured as described above generates light using a light source of multiple wavelengths and analyzes the absorption characteristics of a specific gas using a mechanical device (chopper, etc.) to filter specific wavelengths to detect atmospheric environmental gases. Due to measurement, there is a problem of requiring installation space and maintenance for additional mechanical devices (chopper, etc.).
또한, 가스 센서의 흡광 특성을 향상시키기 위해서 긴 광패스를 채용하여 센서가 커지고 발광부와 수광부가 분리되어 제어 및 센서 신호 연결에 어려움이 있었다.In addition, in order to improve the light absorption characteristics of the gas sensor, a long optical path was adopted, making the sensor larger and separating the light emitting and receiving parts, making it difficult to control and connect the sensor signal.
한편, 대한민국 등록특허 제10-1710090호(등록일:2017.02.20)에는 "UV-LED 광원기반의 휴대용 형광 측정 장치 및 UV-LED 광원을 이용한 형광 측정 방법"이 게시되어 있고, 등록실용신안 제20-0475653호(등록일:20141212)에는 "배기가스 측정장치"가 개시되어 있다.Meanwhile, Republic of Korea Patent No. 10-1710090 (registration date: 2017.02.20) discloses “Portable fluorescence measurement device based on UV-LED light source and fluorescence measurement method using UV-LED light source,” and Registered Utility Model No. 20 No. -0475653 (registration date: 20141212) discloses an “exhaust gas measuring device.”
본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 창출된 것으로서, 단일 가스 쉘에서 단일 파장의 UV-LED들을 광원으로 이용하여 다종의 대기환경가스(NO, NOx, SOx)를 검출할 수 있는 UV-LED 광원을 이용한 발전소용 연소가스 측정 센서를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was created in response to the above-mentioned need, and provides a UV-LED light source that can detect various types of atmospheric environmental gases (NO, NOx, SOx) by using UV-LEDs of a single wavelength in a single gas shell as a light source. The purpose is to provide a combustion gas measurement sensor for used power plants.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일측면에 따른 UV-LED 광원을 이용한 발전소용 연소가스 측정 센서는 단파장(210nm, 275nm, 405nm 등)의 UV-LED들을 발광부에 배치하고 이들 UV-LED를 순차적으로 On/Off하고 On된 UV-LED에 정전류를 흘려 발광하는 광량과 전류에 의해 발생되는 UV-LED 온도 변화를 보정하는 발광 제어부, 수광부와 발광부를 같은 위치에 신호를 처리하는 신호처리부, 상기 가스의 유입과 배출을 위한 가스 인입부(Gas-In)부와 가스 배출부(Gas-Out)를 포함한 센서 바디부, 및 다양한 파장의 광량을 측정하는 광 스펙트로미터를 이용하여 레퍼런스 가스 쉘과 측정용 가스 쉘의 흡광량뿐만 아니라 면적을 차를 이용하여 가스 측정 성능 향상시킨 광검출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the combustion gas measurement sensor for power plants using a UV-LED light source according to one aspect of the present invention arranges UV-LEDs of short wavelength (210 nm, 275 nm, 405 nm, etc.) in the light emitting unit and uses these UV-LEDs. A light emission control unit that sequentially turns on/off and flows a constant current to the turned on UV-LED to compensate for changes in UV-LED temperature caused by the amount of light emitted and the current, a signal processing unit that processes signals at the same location as the light receiver and the light emitter, Measurement with a reference gas shell using a sensor body including a gas inlet (Gas-In) and a gas outlet (Gas-Out) for gas inflow and discharge, and an optical spectrometer that measures the amount of light at various wavelengths. It is characterized by including a light detection unit that improves gas measurement performance by using the difference in area as well as the light absorption amount of the gas shell.
또한, 본 발명에서 상기 가스순환 공간부는 "⊃" 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.Additionally, in the present invention, the gas circulation space is characterized in that it is formed in a “⊃” shape.
또한, 본 발명에서 상기 UV-LED 광원부는, 다른 파장의 UV 광을 선택적으로 조사하도록 적어도 2개 이상의 UV-LED를 구비하는 것을 특징으로 한다.Additionally, in the present invention, the UV-LED light source unit is characterized by having at least two UV-LEDs to selectively irradiate UV light of different wavelengths.
또한, 본 발명에서 상기 광검출부는, 상기 UV 광을 다파장으로 분광하여 분석할 수 있는 스펙트로미터를 더 구비하며, 상기 스펙트로미터를 통과하는 상기 UV 광의 면적과 피크를 분석하여 특정 파장의 빛을 검출하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the present invention, the light detection unit further includes a spectrometer capable of analyzing the UV light by spectralizing it into multiple wavelengths, and analyzes the area and peak of the UV light passing through the spectrometer to detect light of a specific wavelength. It is characterized by detection.
또한, 본 발명에서 상기 바디부는, 상기 가스순환 공간부의 형성을 위하여 시료이송 관통홀부가 이격되게 형성되는 메인 바디와, 어느 하나의 상기 시료이송 관통홀부를 통과하는 UV 광을 다른 하나의 상기 가스이송 관통홀부로 굴절시키는 미러부를 구비하며, 상기 가스이송 관통홀부의 타측을 밀폐하도록 상기 메인 바디부에 결합되는 반사체를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the present invention, the body part includes a main body in which the sample transfer through-hole part is formed to be spaced apart to form the gas circulation space, and UV light passing through one of the sample transfer through-hole parts is transmitted to the other gas transfer hole. It has a mirror portion that refracts into the through-hole portion, and includes a reflector coupled to the main body portion to seal the other side of the gas transfer through-hole portion.
또한, 본 발명에서 상기 가스이송 관통홀부는 내면에 티타늄 코팅층 또는 은 코팅층이 형성되어 난반사를 감소 시켜 센서 신호 안정성을 향상 시킨 것을 특징으로 한다.In addition, in the present invention, the gas transfer through-hole part is characterized in that a titanium coating layer or a silver coating layer is formed on the inner surface to reduce diffuse reflection and improve sensor signal stability.
또한, 본 발명에서 상기 바디부는, 상기 메인 바디에 기준 가스의 이송을 위한 레퍼런스 쉘부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Additionally, in the present invention, the body portion further includes a reference shell portion for transporting a reference gas to the main body.
또한, 본 발명에서 상기 메인 바디는, 상기 레퍼런스 쉘부를 형성하기 위한 기준가스 관통홀부를 이격되게 구비하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the present invention, the main body is characterized by having reference gas through-hole portions spaced apart from each other to form the reference shell portion.
또한, 본 발명에서 상기 반사체는, 상기 레퍼런스 쉘부로 조사되는 UV 광을 굴절시키기 위한 보조 미러부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.Additionally, in the present invention, the reflector further includes an auxiliary mirror unit for refracting UV light irradiated to the reference shell unit.
또한, 본 발명에서 상기 UV-LED 광원을 이용한 발전소용 연소가스 측정 센서는, 상기 UV 광원부의 광량을 조절할 수 있도록 상기 바디부에 구비되어 상기 UV 광원부의 광량을 감지하는 발광 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the present invention, the combustion gas measurement sensor for a power plant using the UV-LED light source further includes a light emission control unit provided in the body portion to detect the amount of light from the UV light source unit so as to control the amount of light from the UV light source unit. It is characterized by
또한, 본 발명에서 상기 발광 제어부는, 상기 바디부에서 상기 UV 광원부로 경사지게 형성되는 관통 형성되는 디텍터 경사 결합홀부와, 상기 디텍터 경사 결합홀부에 결합되어 상기 UV 광원부의 광량을 감지하는 광량 감지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the present invention, the light emission control unit includes a detector inclined coupling hole part formed through and inclined from the body part to the UV light source part, and a light quantity detection part coupled to the detector inclined coupling hole part to detect the light quantity of the UV light source part. It is characterized by:
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따른 UV-LED 광원을 이용한 발전소용 연소가스 측정 센서는 종래기술과는 달리 단일 가스쉘에서 다종의 가스를 측정할 수 있고, UV-LED의 동작 특성을 활용하여 기계적 구동부(Chopper 등) 부품을 없애 구조가 단순하고, 조립성과 설치 및 운영의 편의성을 향상할 수 있다. 또한, 성능 저하 시 광량을 보정하기 위한 광량 모니터링 피드백 제어를 구현하여 대기환경가스 측정 성능을 일정하게 유지 시킬 수 있는 효과를 가진다.As described above, the combustion gas measurement sensor for power plants using a UV-LED light source according to an aspect of the present invention can measure various types of gases in a single gas shell, unlike the prior art, and the operating characteristics of the UV-LED By eliminating mechanical driving parts (chopper, etc.), the structure is simple and the convenience of assembly, installation, and operation can be improved. In addition, by implementing a light quantity monitoring feedback control to correct the light quantity when performance deteriorates, it has the effect of maintaining the atmospheric environmental gas measurement performance at a constant level.
또한, 본 발명에 따른 UV-LED 광원을 이용한 발전소용 연소가스 측정 센서에 의하면, 광검출부에 다파장을 분석할 수 있는 스팩트로메터를 통해 가스쉘을 통과한 광량과 면적을 레퍼런스 쉘에서 수신된 광량과 면적을 비교 분석하여 가스 측정성능을 향상 시킬 수 있다.In addition, according to the combustion gas measurement sensor for power plants using a UV-LED light source according to the present invention, the amount and area of light passing through the gas shell are measured by the spectrometer capable of analyzing multiple wavelengths in the light detection unit received from the reference shell. Gas measurement performance can be improved by comparing and analyzing light quantity and area.
또한, 본 발명은 UV-LED 광원을 이용한 발전소용 연소가스 측정 센서에 의하면, 레퍼런스 쉘부를 바디부에 일체로 형성함으로써, 생산성과 관리 효율성을 향상할 수 있는 효과를 가진다.In addition, the present invention has the effect of improving productivity and management efficiency by forming the reference shell part integrally with the body part according to the combustion gas measurement sensor for power plants using a UV-LED light source.
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 UV-LED 광원을 이용한 발전소용 연소가스 측정 센서를 설명하기 위한 모식도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 UV-LED 광원을 이용한 발전소용 연소가스 측정 센서를 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시 예에 따른 스펙트로미터를 설명하기 위한 모식도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시 예에 따른 UV-LED 광원을 이용한 발전소용 연소가스 측정 센서를 설명하기 위한 모식도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시 예에 따른 바디부를 설명하기 위한 사시도이다.Figure 1 is a schematic diagram for explaining a combustion gas measurement sensor for power plants using a UV-LED light source according to the first embodiment of the present invention.
Figure 2 is a perspective view illustrating a combustion gas measurement sensor for power plants using a UV-LED light source according to the first embodiment of the present invention.
Figure 3 is a schematic diagram for explaining a spectrometer according to the first embodiment of the present invention.
Figure 4 is a schematic diagram illustrating a combustion gas measurement sensor for power plants using a UV-LED light source according to a second embodiment of the present invention.
Figure 5 is a perspective view for explaining the body portion according to the second embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 UV-LED 광원을 이용한 발전소용 연소가스 측정 센서의 바람직한 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.Hereinafter, a preferred embodiment of a combustion gas measurement sensor for a power plant using a UV-LED light source according to the present invention will be described with reference to the attached drawings. In this process, the thickness of lines or sizes of components shown in the drawing may be exaggerated for clarity and convenience of explanation.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In addition, the terms described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, and may vary depending on the intention or custom of the user or operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 UV-LED 광원을 이용한 발전소용 연소가스 측정 센서를 설명하기 위한 모식도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 UV-LED 광원을 이용한 발전소용 연소가스 측정 센서를 설명하기 위한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 제1실시 예에 따른 스펙트로미터를 설명하기 위한 모식도이다.Figure 1 is a schematic diagram for explaining a combustion gas measurement sensor for power plants using a UV-LED light source according to the first embodiment of the present invention, and Figure 2 is a schematic diagram for power generation using a UV-LED light source according to the first embodiment of the present invention. It is a perspective view for explaining a combustion gas measurement sensor, and Figure 3 is a schematic diagram for explaining a spectrometer according to the first embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1실시 예에 따른 UV-LED 광원을 이용한 발전소용 연소가스 측정 센서(100)는 발전소에서 배출하는 연소가스의 이물질을 측정할 수 있도록 연소가스가 내부로 유입되어 배출되며, 자외선(UV)을 이용하여 연소가스의 대기환경가스를 측정한다.Referring to Figures 1 to 3, the combustion
이를 위하여 본 실시 예에 따른 UV-LED 광원을 이용한 발전소용 연소가스 측정 센서(100)는, 가스시료(샘플가스)의 이송을 위한 바디부(110)와, 대기환경가스 측정을 위한 UV 광을 선택적으로 조사하는 UV 광원부(120)와, UV 광을 검출하기 위한 광검출부(130), UV 광원부(120)의 광량 제어를 위한 발광 제어부(140)를 포함한다.To this end, the combustion
바디부(110)는 가스시료의 이동을 위하여 굴곡진 가스순환 공간부(110a)를 구비하며, 가스순환 공간부(110a)로 측정을 위한 가스시료의 유입과 배출을 위한 시료 인입부(110b)와 시료 배출부(110c)를 각각 구비한다. 이러한 바디부(110)는 가스시료의 이송거리를 충분히 확보할 수 있도록 가스순환 공간부(110a)의 모양이 "⊃" 형상으로 형성된다. 이를 통해 바디부(110)의 길이를 줄임으로써, 협소한 설치 공간에서 설치를 보다 간편하게 진행할 수 있다.The
구체적으로, 본 실시 예에 따른 바디부(110)는 가스순환 공간부(110a)의 형성을 위하여 시료이송 관통홀부(111a)가 이격되게 형성되는 메인 바디(111)와, UV 광의 굴절을 위하여 메인 바디(111)에 결합되는 반사체(113)를 포함한다.Specifically, the
이때, 바디부(110)는 메인 바디(111)의 일측에 UV 광원부(120)와 광검출부(130)가 결합되고, 메인 바디(111)의 타측에 반사체(113)가 결합된다. 또한, 바디부(110)는 반사체(113)의 결합을 통해 "⊃" 형상의 가스순환 공간부(110a)를 형성하게 된다. 더하여 바디부(110)는 UV 광의 난반사를 제거 할 수 있도록 가스이송 관통홀부(111a)의 내면에 티타늄 코팅층 또는 은 코칭층이 형성될 수 있다. 티타늄 코팅 또는 은 코팅층은 UV 광원부(120)에서 발광하는 빛의 난반사를 최소화하여 신호의 산란 효과를 줄여 센서의 성능을 향상시킨다.At this time, the
시료이송 관통홀부(111a)는 메인 바디(111)에 수평을 이루도록 이격되게 형성되며, 어느 하나의 일측에 UV 광원부(120)가 연결되고, 다른 하나의 일측에 광검출부(130)가 연결된다. 이러한 가스이송 관통홀부(111a)는 반사체(113)를 통해 연통된다.The sample transfer through-
반사체(113)는 메인 바디(111)에 결합되며, 시료이송 관통홀부(111a)의 타측을 연통시킬 수 있도록 내부에 공간부가 형성되고, 공간부에 UV 광을 굴절시키기 위한 미러부(113a)를 구비한다. 이러한 반사체(113)는 볼트 등에 의해 메인 바디(111)에 결합될 수 있다.The
또한, 반사체(113)와 메인 바디(111) 사이에는 가스시료의 누출을 방지하기 위한 개스킷이 결합될 수도 있다.Additionally, a gasket may be coupled between the
UV 광원부(120)는 가스순환 공간부(110a)의 일측에 위치하도록 메인 바디(111)와 결합되며, 가스시료의 대기환경가스를 감지하기 위한 UV 광을 선택적으로 조사한다. 이러한 UV 광원부(120)는 대기환경가스의 측정 성능을 향상시키고, 다른 가스를 감지할 수 있도록 서로 다른 파장의 UV 광을 선택적으로 조사하도록 적어도 2개 이상의 UV-LED(121)를 구비한다.The UV
예를 들어 UV 광원부(120)는 단파장의 3개의 UV-LED(121)를 구비하며, 각 UV-LED(121)에서 서로 다른 파장의 빛을 선택적으로 조사한다.For example, the UV
또한, UV 광원부(120)는 메인 바디(111)에 간편하게 결합할 수 있도록 일측 외면에 가스이송 관통홀부(111a)에 나사 체결되는 바디 체결 나사부가 형성된다.In addition, the UV
본 실시 예에 따른 광검출부(130)는 가스순환 공간부(110a)를 통해 이송하는 UV 광을 검출하도록 가스이송 관통홀부(111a)에 결합된다. 이러한 광검출부(130)는 UV 광을 분광하여 검출하기 위한 스펙트로미터(131)(Spectrometer)를 구비하며, 스펙트로미터(131)를 통과하는 UV 광의 면적과 피크를 분석하여 특정 파장의 빛을 검출하여 이물질을 측정하게 된다. 예를 들어 스펙트로미터(131)는 UV 광의 투광을 위한 인입부(131a)와, UV 광의 분광을 위한 프리즘(131b)과, UV 광의 반사를 위한 라우팅 옵틱스(131c)(Routing optics)와, 필터(131d)와, 검출기(131e)로 구성된다.The
또한, 광검출부(130)는 메인 바디(111)의 시료이송 관통홀부(111a)에 나사 체결방식으로 결합될 수 있도록 일측 외면에 가스이송 관통홀부(111a)에 나사 체결되는 바디 체결 나사부가 형성된다.In addition, the
본 실시 예에 따른 발광 제어부(140)는 메인 바디(111)에 결합되어 UV 광원부(120)의 광량을 감지하고, UV 광원부(120)의 광량을 제어한다. 이러한 발광 제어부(140)를 통해 UV 광원부(120)의 온도 변화에 따른 광량의 가변을 최소화할 수 있어 측정 성능을 향상시킬 수 있다.The light
이를 위하여 발광 제어부(140)는, 메인 바디(111)의 상측에서 UV 광원부(120)로 경사지게 관통 형성되는 디텍터 경사 결합홀부(141)와, 이 디텍터 경사 결합홀부(141)에 결합되는 광량 감지부(143)를 포함한다.For this purpose, the light
디텍터 경사 결합홀부(141)는 광량 감지부(143)를 간편하게 설치할 수 있도록 내면에 나사부가 형성된다.The detector inclined
광량 감지부(143)는 UV 광원부(120)를 감지할 수 있도록 디텍터 경사 결합홀부(141)에 경사지게 결합된다. 이러한 광량 감지부(143)는 UV 광원부(120)의 광량 변화에 따라 신호를 발생하여 별도의 컨트롤러로 전송하고, 컨트롤러에서 UV 광원부(120)를 제어한다. 또한, 광량 감지부(143)는 UV 광원부(120)의 광량과 온도를 함께 감지할 수도 있다.The light
예를 들어 광량 감지부(143)는 UV 광원부(120)의 온도가 상승함에 따라 광량이 저하되면 UV 광원부(120)를 UV-LED에 공급되는 정전류제어하여 UV 광원부(120)의 광량을 증가시킨다.For example, when the light quantity decreases as the temperature of the UV
한편, 본 실시 예에 따른 UV-LED 광원을 이용한 발전소용 연소가스 측정 센서(100)는 UV 광원부(120)와 광검출부(130)와 발광 제어부(140)에서 발생하는 신호를 처리하기 위한 신호처리부(150)를 더 구비할 수 있다.Meanwhile, the combustion
상기와 같이 구성되는 본 발명의 제1실시 예에 따른 UV-LED 광원을 이용한 발전소용 연소가스 측정 센서(100)는 가스 인입부(110b)와 연결되는 연소가스 흡입라인을 통해 발전소에서 배출되는 연소가스가 바디부(110)로 유입되어 가스이송 관통홀부(111a)를 이송하는 동안 UV 광원부(120)에서 자외선을 조사하여 대기환경가스의 농도를 검출한다.The combustion
이러한 UV-LED 광원을 이용한 발전소용 연소가스 측정 센서(100)는 가스시료의 이송을 위한 가스순환 공간부(110a)의 형상이 "⊃"형상을 가지므로, 가스시료의 이송 경로를 보다 길게 할 수 있어 이물질의 측정 성능을 향상시킬 수 있고 수광부와 발광부를 같은 곳에 위치 시켜 구조를 단순화하여 조립성과 설치 및 운영의 편의성을 높일 수 있다.The combustion
또한, 본 실시 예에 따른 UV-LED 광원을 이용한 발전소용 연소가스 측정 센서(100)는 바디부(110)에 UV 광원부(120), 광검출부(130), 발광 제어부(140)를 조립하여 제작할 수 있으므로, 설치시 작업성이 향상 시킬 수 있으며, 불량이 발생한 부품을 간편하게 교체할 수 있어 유지보수 성능을 향상시킬 수 있다.In addition, the combustion
또한, 본 실시 예에 따른 UV-LED 광원을 이용한 발전소용 연소가스 측정 센서(100)는 연소가스의 측정을 위하여 자외선이 조사되는 가스이송 관통홀부(111a)의 내면에 티타늄 또는 은 코팅층이 형성되어 빛의 산란과 반사를 막고 센서의 측정 성능을 향상시킬 수 있다.In addition, the combustion
또한, 본 실시 예에 따른 UV-LED 광원을 이용한 발전소용 연소가스 측정 센서(100)는 UV 광원부(120)에서 조사되는 UV 광의 면적과 피크를 분석하여 이물질을 측정하고, 발광 제어부(140)를 통해 UV 광원부(120)의 광량과 온도를 감지하여 UV 광원부(120)의 광량을 제어할 수 있으므로, 가스 측정성능을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 성능저하를 방지할 수 있다.In addition, the combustion
다음으로, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 제2실시 예에 따른 UV-LED 광원을 이용한 발전소용 연소가스 측정 센서를 설명한다.Next, a combustion gas measurement sensor for a power plant using a UV-LED light source according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
도 4는 본 발명의 제2실시 예에 따른 UV-LED 광원을 이용한 발전소용 연소가스 측정 센서를 설명하기 위한 모식도이고, 도 5는 본 발명의 제2실시 예에 따른 바디부를 설명하기 위한 사시도이다.Figure 4 is a schematic diagram for explaining a combustion gas measurement sensor for power plants using a UV-LED light source according to the second embodiment of the present invention, and Figure 5 is a perspective view for explaining the body portion according to the second embodiment of the present invention. .
본 발명의 제2실시 예에 따른 UV-LED 광원을 이용한 발전소용 연소가스 측정 센서를 설명함에 있어 제1실시 예에 따른 UV-LED 광원을 이용한 발전소용 연소가스 측정 센서와 동일 유사한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하며 그 구체적인 설명은 생략한다.In describing the combustion gas measurement sensor for power plants using a UV-LED light source according to the second embodiment of the present invention, the same configuration as the combustion gas measurement sensor for power plants using a UV-LED light source according to the first embodiment will be described. Drawing symbols are used and detailed descriptions are omitted.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 제2실시 예에 따른 UV-LED 광원을 이용한 발전소용 연소가스 측정 센서(100)는 크게 바디부(110)와, UV 광원부(120)와, 광검출부(130)를 포함하며, 특히 하나의 UV 광원부(120)에서 UV 광이 공급되는 경우에도 외부 전원과 UV 광원부(120)의 불안정으로 인하여 광검출부(130)에서 측정하는 신호의 레벨이 왜곡됨에 따라 발생하는 측정오류를 방지하기 위한 레퍼런스 쉘부(160)를 구비한다.Referring to Figures 4 and 5, the combustion
이를 위하여, 본 실시 예에 따른 바디부(110)는 기준 가스원(reference gas source)의 이송을 위한 레퍼런스 쉘부(160)를 구비한다. 레퍼런스 쉘부(160)는 메인 바디(111)에 구비되는 기준가스 이송 관통홀부(161)와, 메인 바디(111)에 결합되는 반사체(113)에 의해 바디부(110)에서 "⊃" 형상으로 형성된다.To this end, the
기준가스 관통홀부(161)는 가스이송 관통홀부(111a)의 내측에 위치하도록 메인 바디(111)에 이격되게 수평으로 형성되며, 반사체(113)에 의해 상호 연통된다. 이때, 반사체(113)에는 기준가스 관통홀부(161)로 조사되는 UV 광을 광검출부(130)로 굴절하기 위한 보조 미러부(113b)가 구비된다.The reference gas through-
또한, 본 실시 예에 따른 UV-LED 광원을 이용한 발전소용 연소가스 측정 센서(100)는 UV 광원부(120)에서 조사되는 빛을 가스순환 공간부(110a)와 레퍼런스 쉘부(160)로 함께 조사할 수 있도록 스플리터(163)와 미러(165)를 더 포함한다.In addition, the combustion
이와 같이 구성되는 본 발명의 제2실시 예에 따른 UV-LED 광원을 이용한 발전소용 연소가스 측정 센서(100)는 레퍼런스 쉘부(160)를 바디부(110)에 일체로 형성함으로써, 생산성을 높일 수 있고, 관리 효율성 또한 높일 수 있다.The combustion
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely exemplary, and those skilled in the art will recognize that various modifications and other equivalent embodiments are possible therefrom. You will understand.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the scope of the patent claims.
100 : UV-LED 광원을 이용한 발전소용 연소가스 측정 센서
110 : 바디부 110a : 가스 순환 공간부
110b : 시료 인입부(Gas-In) 110c : 가스 배출부(Gas-Out)
111 : 메인 바디 111a : 이료이송 관통홀부
113 : 반사체 113a : 미러부
113b : 보조 미러부 120 : UV-LED 광원부
121 : UV-LED 130 : 광검출부
131 : 광 스펙트로미터 131a : 인입부
131b : 프리즘 131c : 라우팅 옵틱스
131d : 필터 131e : 검출기
140 : 발광 제어부 141 : 디텍터 경사 결합홀부
143 : 광량 감지부 150 : 신호처리부
160 : 레퍼런스 쉘부 161 : 기준가스 이송 관통홀부
163 : 광 스플리터 165 : 미러100: Flue gas measurement sensor for power plants using UV-LED light source
110:
110b: Sample inlet (Gas-In) 110c: Gas outlet (Gas-Out)
111:
113: reflector 113a: mirror unit
113b: Auxiliary mirror unit 120: UV-LED light source unit
121: UV-LED 130: Light detection unit
131: Optical spectrometer 131a: Inlet
131b: Prism 131c: Routing optics
131d: filter 131e: detector
140: Light emission control unit 141: Detector inclined coupling hole unit
143: Light quantity detection unit 150: Signal processing unit
160: Reference shell part 161: Reference gas transfer through-hole part
163: optical splitter 165: mirror
Claims (5)
상기 가스순환 공간부의 일측에 위치하도록 상기 바디부와 결합되어 상기 가스시료의 대기환경가스를 감지하기 위한 UV-LED 광을 선택적으로 조사하는 UV 광원 및 상기 가스순환 공간부의 타측에 위치하도록 상기 바디부에 결합되어 상기 UV 광원부에서 조사하는 빛을 수광하는 광검출부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 UV-LED 광원을 이용한 발전소용 연소가스 측정 센서.
A body portion provided with a curved gas circulation space for movement of the gas sample, and provided with a gas inlet and a gas discharge portion for inflow and discharge of the gas sample; and
A UV light source that is coupled to the body to be located on one side of the gas circulation space and selectively irradiates UV-LED light for detecting atmospheric environmental gases of the gas sample, and a UV light source to be located on the other side of the gas circulation space. a light detection unit coupled to the UV light source unit to receive light emitted from the UV light source unit;
A combustion gas measurement sensor for power plants using a UV-LED light source, comprising:
상기 가스순환 공간부는 "⊃" 형상으로 형성되며;
상기 UV 광원부는, 다른 파장의 UV 광을 선택적으로 조사하도록 적어도 2개 이상의 UV 엘이디를 구비하고;
상기 광검출부는, 상기 UV 광을 분광하는 스펙트로미터를 더 구비하며, 상기 스펙트로미터를 통과하는 상기 UV 광의 면적과 피크를 분석하여 특정 파장의 빛을 검출하는 것을 특징으로 하는 UV-LED 광원을 이용한 발전소용 연소가스 측정 센서.According to claim 1,
The gas circulation space is formed in a “⊃” shape;
The UV light source unit includes at least two UV LEDs to selectively irradiate UV light of different wavelengths;
The light detection unit further includes a spectrometer that specifies the UV light, and detects light of a specific wavelength by analyzing the area and peak of the UV light passing through the spectrometer. Combustion gas measurement sensor for power plants.
상기 바디부는, 상기 가스순환 공간부의 형성을 위하여 가스이송 관통홀부가 이격되게 형성되는 메인 바디; 및
어느 하나의 상기 가스이송 관통홀부를 통과하는 UV 광을 다른 하나의 상기 가스이송 관통홀부로 굴절시키는 미러부를 구비하며, 상기 가스이송 관통홀부의 타측을 연통하도록 상기 메인 바디부에 결합되는 반사체;를 포함하며,
상기 시료이송 관통홀부의 내면에 티타늄 또는 은 코팅층이 형성되는 것을 특징으로 하는 UV-LED 광원을 이용한 발전소용 연소가스 측정 센서.
The method of claim 1 or 2,
The body portion includes a main body in which gas transfer through-hole portions are formed to be spaced apart to form the gas circulation space portion; and
A reflector having a mirror part that refracts UV light passing through one of the gas transfer through-hole parts into another gas transfer through-hole part, and coupled to the main body part to communicate with the other side of the gas transfer through-hole part; Includes,
A combustion gas measurement sensor for power plants using a UV-LED light source, characterized in that a titanium or silver coating layer is formed on the inner surface of the sample transfer through-hole portion.
상기 바디부는, 상기 메인 바디에 기준 가스의 이송을 위한 레퍼런스 쉘부;를 더 포함하며,
상기 메인 바디는, 상기 레퍼런스 쉘부를 형성하기 위한 기준가스 관통홀부를 이격되게 구비하고;
상기 반사체는, 상기 레퍼런스 쉘부로 조사되는 UV 광을 굴절시키기 위한 보조 미러부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 UV-LED 광원을 이용한 발전소용 연소가스 측정 센서.
According to claim 3,
The body portion further includes a reference shell portion for transporting reference gas to the main body,
The main body has reference gas through-hole portions spaced apart from each other to form the reference shell portion;
The reflector is a combustion gas measurement sensor for power plants using a UV-LED light source, characterized in that the reflector further includes an auxiliary mirror unit for refracting UV light irradiated to the reference shell unit.
상기 UV 광원부의 광량을 조절할 수 있도록 상기 바디부에 구비되어 상기 UV 광원부의 광량을 감지하는 발광 제어부;를 더 포함하며,
상기 발광 제어부는, 상기 바디부에서 상기 UV 광원부로 경사지게 형성되는 관통 형성되는 디텍터 경사 결합홀부; 및
상기 디텍터 경사 결합홀부에 결합되어 상기 UV 광원부의 광량을 감지하는 광량 감지부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 UV-LED 광원을 이용한 발전소용 연소가스 측정 센서.The method of claim 1 or 2,
It further includes a light emission control unit provided on the body to detect the amount of light from the UV light source unit so as to control the amount of light from the UV light source unit,
The light emission control unit may include a detector inclined coupling hole formed through the body part and inclined to the UV light source part; and
A light quantity sensing unit coupled to the detector inclined coupling hole to detect the light quantity of the UV light source unit;
A combustion gas measurement sensor for power plants using a UV-LED light source, comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220030925A KR20230133671A (en) | 2022-03-11 | 2022-03-11 | Exhaust Gas Monitoring Sensor using UV-LED |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220030925A KR20230133671A (en) | 2022-03-11 | 2022-03-11 | Exhaust Gas Monitoring Sensor using UV-LED |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230133671A true KR20230133671A (en) | 2023-09-19 |
Family
ID=88196943
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220030925A KR20230133671A (en) | 2022-03-11 | 2022-03-11 | Exhaust Gas Monitoring Sensor using UV-LED |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20230133671A (en) |
-
2022
- 2022-03-11 KR KR1020220030925A patent/KR20230133671A/en active IP Right Grant
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| Date | Code | Title | Description |
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right |