KR870001053B1 - 일산화탄소(co) 가스검지장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

일산화탄소(CO) 가스검지장치

제1도는 본 발명의 1실시예의 요부의 단면도.

제2도는제1도에 있어서의 열선형 반도체 소자의 확대도.

제3도는 본 발명의 1실시예를 표시하는 회로도.

제4도는 본 발명의 가스검지부의 가스흡착을 표시하는 특성도.

제5도는 종래의 가스검지부를 사용한 경우의 제4도와 비교하여 표시한 특성도.

제6도는 본 발명의 다른 실시예를 표시하는 요부의 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 열선형 반도체소자 1a : 금속선

1b : 금속산화물 반도체 2 : 금속핀

3 : 활성탄 캡 4 : 상자체

5 : 통기공 10 : 가스검지부

30 : 경보기 40 : 스위치회로

41 : 환풍기

본 발명은 연탄 또는 가정용 가스연소 기구등에서 발생하는 CO가스를, 가정내에 존재하는 알코올 또는 용제 등의 영향을 받지 아니하고 검출을 하는데 유효한, CO 가스 검지장치에 관한 것이다.

종래에 가스검지를 위한 여러가지의 가스센서가 제안되어 왔고, 이중에서 흔히 사용되어 온것에는, 접촉 연소식과 반도체식이 있다.

접촉 연소식은 백금코일에 촉매를 소결한 것으로서, 가연성 가스를 포함한 공기가, 촉매활성인 표면(약 300℃로 유지되어 있다)에 접촉하면, 폭발하한게(下限界) 이하의 농도에 있어서도, 가연성 가스와 산소가 반응하여, 반응열이 발생하는 것이어서, 백금코일의 온도가 상승하여, 그 저항치가 증대하는 것이므로, 이 저항치 변화를 브리지 회로 등으로 검출하여 가스를 검지하는 것이었다.

이 접촉 연소식의 가스센서는, 감도특성이 직선성을 가지는 것이나, 가스 농도에 대하는 출력이 작고, 또한 장기 안전성의 점에서 반도체식의 가스센서에 비하여 뒤떨어져 있다.

한편, 반도체식의 가스 센서는, 금속산하물 예를들면, 한쌍의 전극을 덮어서 SnO₂, ZnO등을 소결한 것이며, 한쪽의 전극을 코일 형상으로 형상하여 히이터겸용 전극으로서 통상 사용한다.

그리고, 히이터 겸용 전극에 의하여 300℃ 내지 400℃의 온도로 유지하여 두면, 가스 흡착에 의하여 반도체의 전도도가 증대하여, 양 전극간의 저항치가 낮아지는 것을 브리지회로 등으로 검출한다.

이 반도체식의 가스센서는, 오랜 수명으로 장기 안전성에서 우수한 것이고, 또한 독기에 대하여도 접촉 연소식보다 우수한 것이나, 소비 전력이 큰 것이어서 전원 트랜스가 크게 되어 값이 비싸게 된다.

또한 후에 설명하는 열선형 반도체에 비하여, 전압의존도가 큰 것이어서 성능을 높이고자 하면 정전압 회로가 필요하게 되는 것이나, 소비전력이 큰 것이어서 정전압회로의 비용을 비싸게 된다.

또한 가스센서의 열용량이 큰 것이어서, 안정되기 까지에는 시간이 걸리고, 이로 인하여 조정에 장시간을 필요로 하고, 불안정하게 되어 생산성이 나쁘며, 더우기 온도 의존도가 큰 것이어서, 온도 보상회로가 필요로 하게 되는 등의 문제점이 있었다.

따라서 공업용은 여하튼, 가정용의 CO 가스의 검지에 사용하는 것에는 적합하지 아니하였다.

본 발명은 상기에서와 같은 점을 감안하여 이루어진 것으로서, 저 농도 가스에 대하여 출력이 크고, 소비전력이 작으며, 소형으로 확실하게 CO 가스의 검지를 할 수 있게한 CO 가스검지장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여, 가스센서로서 열선형 반도체 소자를 사용하고, 이 주위를 활성탄 캡으로 둘러싸서, 검지할 가스가 반드시 활성탄의 층을 통하여서 열선형 반도체 소자에 접촉하게 하여, 활성탄에 의하여 CO 가스, H₂가스, CH₄가스 이외의 이소부탄, 톨루엔, 에탄올 등을 흡착하게 한 것이며, 통상의 가정에서는 H₂, CH₄는 단일 가스로서는 발생하지 아니하는 것이어서, 결국 연탄불, 숯불 등에서 발생하는 CO 가스를 효과적으로 검출할 수 있게 한 것이다.

본 발명의 실시예를 도면에 따라 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명의 1실시예의 요부를 표시하는 단면도이고, 이 도시에서 (1)은 열선형 반도체 소자이고, 제2도에 표시한 바와 같이, 가열용 히이터겸 전기 저항치 변화 검출용 전극이 되는 백금선으로 되는 코일형상의 금속선(1a)에 밀착되게 하여서, SnO₂, ZnO 동의 금속산화물 반도체(1b)를 소결하여 구성한 것이다.

(2)는 리이드선과 지주겸용의 금속핀이고, 금속선(1a)의 양단이 융착되어 지지되어 있다.

(3)은 통기성의 활성탄 캡이고, 내부에는 열선형 반도체 소자(1)가 수납되어 있다.

(4)는 상자체이고, 통기공(5)을 다수 형성하고, 활성탄캡(3) 보다 큰 내용적을 가지며, 이것에 의하여 가스검지부(10)가 구성되어 있다.

다음에 활성탄 캡(3)의 제조방법에 대하여 설명한다.

제 1의 방법으로서는, 30 메시의 활성탄 분말을 유기질의 바인더로서 10중량 %의 페놀수지를 사용하여 소정의 형상으로 성형 고화하여, 약 600℃로서 전류 또는 질소기류중에서 가열하여, 수지를 탄화하여서 부형(賦形)하여 활성탄캡(3)을 얻는다.

제 2의 방법으로서는, 30 메시의 활성탄에 투기질의 바인더로서 약 15중량 %로 되게 알루미나졸을 가하여, 혼연한 후에 소정의 형상으로 성형하고, 건조후에 질소기류 중에서 약 500℃로 가열 소성하고 부형하여서 활성탄캡(3)을 얻는다.

이 경우에, 알루미나졸은 Al₂O₃로 되는 것이나, 이것은 CO, H₂등의 가스를 투과하나, 알코올, 아세톤 등의 흡착능은 활성탄 보다 크고, 활성탄 단독으로 사용하는 것보다는, 이들의 바인더를 사용하는 편이 알코올 등의 잡가스의 제거 효율은 크다.

이와 같은 성질을 가지는 것으로서, Al₂O₃이외에, SiO₂, Al₂O₃, SiO₂등을 들 수가 있다. 이와 같이 하여서 형성된 활성탄캡(3)은, 입상, 분상, 파이버상 기타에서와 같은 소재형상의 것으로서도 부형하는 것에 의하여, 활성탄캡(3)으로 할수가 있어, 가스검지부(10)에 사용할 수 있다.

제3도는 본 발명의 1실시예를 표시하는 회로도이고, R은 저항기이고, 가스검지부(10)와 같이 브리지회로가 구성된다.

E는 전원이고, VR은 가변 저항기이고, COP는 비교기이고, Es는 기준전압이고, 이들로서 열선형반도체소자(1)의 저항치 변화를 검출하는 저항치 변화 검출수단이 구성된다. (30)은 버저, 조명램프 등의 경보기이다. (40)은 스위치회로이고, (41)은 환풍기로서, 경우에 따라서는 경보용의 램프를 사용할 수 있다.

본 발명의 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

연탄 또는 숯불등에서 CO 가스가 발생하면, 이 CO 가스 기타의 잡 가스를 포함한 검출할 가스가 가스검지부(10)에 오게되어, 상자체(4)의 통기공(5)에서 침입하여, 활성탄캡(3)을 통하여 내부의 열선형 반도체 소자(1)에 접촉한다.

이 활성탄 캡(3)을 통과하는 사이에 검지할 가스중의 CO, H₂, CH₄이외의 알코올, 티너(톨루엔), 이소부탄등은 활성탄 캡(3)에 흡착되어 버린다.

통상의 가정에서는 H₂, CH₄는 단독가스로서는 거의 발생하지 아니하는 것이어서, CO만이 열선형 반도체소자(1)에 도달한다.

CO 가스의 도달에 의하여, 열선형 반도체소자(1)와 금속산화물 반도체(1b)는, 도전도가 크게되고, 또한 열전도도 좋게되어 온도가 내려간다.

따라서 열선형 반도체소자(1)의 저항치는 낮아져서, 브리지 회로에서 출력이 나온다.

이 출력의 크기는, CO 가스농도에 따라서 변하는 것이어서 비교기 COP에서 기준전압 Es와 비교하여 기준전압 Es 이상으로 된 때에 비교기 COP에서 출력이 나온다.

이것에 의하여 경보기(30)가 작동하고, CO 가스가 규정농도 이상으로 되었다는 것을 알리게 한다.

한편, 스위치회로(40)를 온으로 하여 환풍기(41)를 구동하여 환기를 행한다.

상기 동작에 있어서의 활성탄 캡(3)의 가스의 흡착효과를 제4도에 표시한다.

이 도시에서, 종축은 브리지 회로의 출력전압이고, 횡축은 가스농도이다.

즉, 동일농도의 H₂, CO, CH₄, 이소부탄, 톨루엔, 에탄올의 단일가스를 각각 제 1도의 가스 검지부(10)를 통한 경우에, 이소부탄, 톨루엔, 에탄올은 활성탄 캡(3)에 거의 흡착되어, H₂, CO, CH₄만이 열선형 반도체소자(1)에 도달하는 것을 알 수 있다.

이미 설명한 바와 같이, 통상의 가정에서는 H₂, CH₄는 거의 발생하지 아니하는 것이어서, CO 가스의 검지를 행할 수가 있게되는 것이다.

제5도는 참고를 위하여 표시한 것으로서, 활성탄 캡(3)을 사용하지 아니한 종래의 가스 검지부를 사용한 경우의 제4도와 동일한 특성도이다.

제5도에서 알 수 있는 것과같이, 활성탄 캡(3)을 사용하지 아니하면, CO와 기타 잡가스와의 구별이 전혀 분별되지 아니한다.

또한 상기 실시예에서는, 가스 검지부(10)를 저항기 R와 같이 브리지 회로에 조합한 것이나, 이것을 반드시 브리지 회로로 하지 아니하고 저항치 변화분이 검출되는 회로로 되면 좋은 것이다.

또한 비교기 COP를 복수단으로 하여서, 가스농도에 따라 단계적으로 버저를 올리게 하던가, 또는 램프를 녹색, 황색, 적색의 순으로 순차변환하여 점등하게 하던가, 또는 황색, 적색, 적색의 점멸과 같이 변환하게 하여도 좋은 것이다.

또한 전원 E는 정전압전원으로 하면, 검출 정밀도를 향상되게 할 수가 있다.

또한 제3도의 실시예에서, 경보기(30)와 환풍기(41)는 동시에 구비하여도 좋은 것이고, 어느 한 쪽이라도 좋은 것이다.

제6도는 본 발명의 다른 실시예를 표시하는 요부의 단면도이고, 제1도와 동일한 부호는 동일 부분을 표시하며, (6)은 지지대이고, 활성탄 캡(3)은 금속 케이스(3A)와 활성탄 형성판(3B)으로 형성된다.

그 작동에 대하여는, 제1도의 것과 동일한 것이어서, 그 설명은 생략한다.

본 발명의 효과를 설명하면 다음과 같다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 열선형 반도체소자의 주위를 활성탄 캡으로 둘러싸고, 이 활성탄 캡을 유기 또는 무기의 바인더를 사용하여 형성한 것이어서, 검지할 가스 중의 톨루엔, 에탄올, 이소부탄 등을 활성탄 캡으로 흡착할 수 있는 것이어서, CO 가스의 검출을 선택적으로 확실하게 행할 수가 있다.

또한 열선형 반도체 소자를 사용한 것이어서, 히이타만의 전류로서 족한 것이어서 소전력으로도 좋은 것이고, 그로 인하여 정전압 전원을 만들기 쉽고, 또한 소자가 소형인 것이어서 열용량이 작은 것이므로, 즉시 안정 시간에 도달할 수 있어 조정이 단시간에 끝난다.

더우기 저전압의 전원으로서 족한 것이어서, 회로설계가 용이하고, 또한 활성탄 캡은 부형되어 있어, 그로 인하여 취급이 편리하고, 교환하기 위한 조작도 간단하게 될 수 있는 등의 잇점이 있다.

Claims (4)

1. 가열용 히이터겸 전기 저항치 변화 검출용 전극으로 되는 금속선에, 금속 산화물 반도체를 밀착하여서 되고, 검지할 가스의 농도에 응동하여 전기 저항치가 저하하는 열선형 반도체 소자의 주위를, 검지할 가스를 통과하게 하는 활성탄 캡으로 둘러싸서 가스 검지부를 구성하고, 상기 열선형 반도체 소자의 가스흡착에 의하는 저항치 변화를 검지하는 저항치 변화 검출 수단을 구성하고, 또한 이 저항치 변화 검출수단의 출력이 소정치를 넘어설때에 작동하는 경보기, 환풍기, 램프 또는 연동 스위치를 구비하게 한 것을 특징으로 하는 CO 가스검지장치.
2. 제 1항에 있어서 검지할 가스를 통과하게 하는 활성탄 캡은, 유기 바인더를 사용하여 성형하게 한 것을 특징으로 하는 CO 가스검지장치.
3. 제 1항에 있어서, 검지할 가스를 통과하게 하는 활성탄캡은, 무기 바인더를 사용하여 성형하게 한 것을 특징으로 하는 CO 가스검지장치.
4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 검지할 가스를 통과하게 하는 활성탄 캡은, 활성탄 파이버로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 CO 가스검지장치.

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