WO2023163297A1 - 도파관을 이용한 확산식 복합 가스 감지기 - Google Patents

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WO2023163297A1
WO2023163297A1 PCT/KR2022/011698 KR2022011698W WO2023163297A1 WO 2023163297 A1 WO2023163297 A1 WO 2023163297A1 KR 2022011698 W KR2022011698 W KR 2022011698W WO 2023163297 A1 WO2023163297 A1 WO 2023163297A1
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WO
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module
waveguide
unit
signal
sintering
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PCT/KR2022/011698
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English (en)
French (fr)
Inventor
이의용
이원일
Original Assignee
주식회사 창성에이스산업
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    • G01N21/03—Cuvette constructions
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    • G01N21/3504—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing gases, e.g. multi-gas analysis
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    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
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    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Definitions

  • the present invention relates to a device for independently detecting various types of gases in one device.
  • the factory discharges various gases through chimneys. At this time, the discharged gas may include contaminants contaminating the atmosphere.
  • the discharged gas may include contaminants contaminating the atmosphere.
  • national environmental protection laws are enacted and measures to comply with environmental protection laws are being prepared industrially.
  • NDIR Non-Dispersive Infrared Method
  • current non-dispersive infrared analyzers are formed with different lengths for each type of gas to be detected.
  • a non-dispersive infrared analyzer for measuring a low-concentration gas is formed with a long waveguide
  • a non-dispersive infrared analyzer for measuring a high-concentration gas is formed with a short waveguide.
  • the detector may detect each other according to the inflow of carbon dioxide (CO 2 ) according to the characteristics of generating a light absorption saturation phenomenon of carbon dioxide (CO 2 ). Other electrical signals cannot be generated.
  • the detector cannot generate different electric signals according to the inflow of carbon monoxide (CO) according to the characteristic of generating light absorption desaturation of carbon monoxide (CO) having a low concentration in the PPM unit in a waveguide having a short optical path.
  • the current analyzer has a problem of not properly analyzing the gas when a gas that does not fit the length of the optical path is introduced into the analyzer.
  • a gas with a high concentration in % according to the length of the optical path must be measured with a short optical path length, and a gas with a low concentration in ppm must be measured with a long optical path length to accurately measure the gas entering the analyzer. be able to analyze.
  • the present invention is intended to solve the problem of having to change the device every time a low-concentration gas needs to be measured and a high-concentration gas needs to be measured despite various gases such as low-concentration gas or high-concentration gas being discharged from a factory discharge pipe. .
  • the present invention can detect which pollutants are present in the air and measure the concentration of the detected components.
  • the diffusion-type composite gas detector using the waveguide of the present invention for achieving the above object is formed through a sintering process in which powder particles are formed into a lump through a thermal activation process so that gas can flow in and out.
  • a cylindrical sintering module having the same diameter as the small diameter module, a female threaded module having a first screw thread formed therein and connected to one end of the sintering module, and a female threaded module connected to the other end of the sintering module to form the other end of the sintering module.
  • a waveguide unit including a covering cover module, an infrared light source unit installed on one side of the cover module and emitting infrared rays in the direction of the sintering module, a connection groove is formed on one side, and the other side is curved concavely, and the outer circumferential surface is engaged with the first screw thread
  • the second screw thread is formed and rotates clockwise and counterclockwise, it moves linearly inside the female thread module, and the sliding reflector reflects the infrared rays output from the infrared light source.
  • a reference sensor module for receiving infrared rays reflected from the infrared rays, and a filter for filtering out a specific region from the infrared rays are detachably installed and a detection module for receiving wavelengths other than those filtered by the filter among the infrared rays reflected from the sliding reflector. It includes a sensor unit.
  • the rotational force transmission unit aligns the scale of the graduation module formed on the outer circumferential surface with the end of the female threading module, moves the sliding reflector inside the female threading module, and can change the position of the sliding reflector in response to the type of gas introduced into the small diameter module. .
  • the diffusion type complex gas sensor using a waveguide may include a stopper connected to and separated from one end of the female threaded module while a third screw thread is formed on the outer circumferential surface and rotates clockwise and counterclockwise.
  • the scale module displays a plurality of gas types.
  • the diffusion type complex gas detector using a waveguide is connected to the sensor unit to receive the first signal output from the reference sensor module and the second signal output from the detection module, and then calculates the first signal and the second signal to form a waveguide tube.
  • a control unit outputting different signals according to the type of gas flowing into the unit may be further included.
  • the detection module may output different second signals according to received infrared regions and transmit the signals to the control unit.
  • the first signal includes the 1a signal, the 1b signal, the 1c signal, the 1d signal, and the 1e signal
  • the second signal includes the 2a signal, the 2b signal, the 2c signal, the 2d signal, and the th signal. Includes 2e signal.
  • the control unit outputs a 3a output signal when receiving the 1a signal and the 2a signal, outputs a 3b output signal when receiving the 1b signal and 2b signal, and outputs the 3b output signal when receiving the 1c signal and the 2c signal.
  • a 3c output signal is output, and a 3d output signal is output when the 1d signal and the 2d signal are received, and a 3e output signal is output when the 1e signal and the 2e signal are received.
  • the present invention effectively detects various pollutants discharged from a factory by detecting a low-concentration gas and a high-concentration gas discharged from a factory discharge pipe with a single device.
  • the present invention makes it possible to determine whether a gas included in the air is a toxic gas according to a combination of one or more absorption wavelength bands.
  • 1 is a diagram showing a diffusion-type complex gas detector using a waveguide.
  • FIG. 2 is a view showing a waveguide part, an infrared light source part, a sliding reflection part, a rotational force transmission part and a sensor part, and a stopper part of FIG. 1 .
  • FIG. 3 is a view showing a plurality of filters that may be installed in the sensor unit.
  • FIG. 4 is a view showing a state in which gas flows in and out of the waveguide of FIG. 2, a state in which the sliding reflector is fastened to the waveguide, and a state in which the stopper is fastened to the waveguide.
  • 5 to 19 are diagrams illustrating a state in which the sliding reflector moves and detects the gas introduced into the waveguide unit according to the type of gas introduced into the waveguide unit.
  • FIGS. 1 to 19 a diffusion type complex gas detector using a waveguide will be described in detail. However, so that the description of the present invention can be concise and clear, first, a general description and components of a diffusion type complex gas detector using a waveguide will be described with reference to FIGS. 1 and 3.
  • FIG. 1 is a view showing a diffusion-type complex gas sensor using a waveguide
  • FIG. 2 is a view showing the waveguide part, the infrared light source part, the sliding reflection part, the rotational force transmission part and the sensor part, and the stopper part of FIG. 1
  • Figure 3 is a view showing a plurality of filters that can be installed in the sensor unit.
  • the diffusion-type complex gas detector 1 using the waveguide of the present invention detects high-concentration gas and low-concentration gas introduced into the waveguide unit 10 using a non-dispersive infrared method. gas is detected by At this time, the diffusion-type complex gas detector 1 using a waveguide has an asymmetric structure based on the non-dispersive infrared method or a gas molecule of 3 atoms or more selectively absorbs energy corresponding to its natural vibration energy to detect the gas. It has excellent selectivity for gas detection and can have high precision for selection.
  • the waveguide unit 10 is not replaced by the control unit 70, and only by changing the position of the sliding reflector 30 and the filter 521, low-concentration gas and high-concentration gas are detected. of gas can be detected.
  • the diffusion type complex gas detector 1 using a waveguide can quickly and accurately detect various pollutants discharged from industrial sites.
  • the diffusion-type complex gas detector 1 using a waveguide includes a waveguide part 10, an infrared light source part 20, a sliding reflector part 30, a rotational force transmission part 40, and a sensor part 50. ) and the stopper 60 as components.
  • the diffusion-type complex gas detector 1 using a waveguide may further include a controller 70 as a component in addition to the above-described components.
  • the waveguide part 10 may be a cylindrical tube having a length of 10 m or more and 14 m.
  • the waveguide part 10 is formed of a cylindrical tube including a sintering module 110, a female module 120, a cover module 130, and a male screw connection module 140 formed at one end of the cover module 130.
  • the sintering module 110 may be formed through a sintering process in which powder particles are formed into a single mass through a thermal activation process.
  • the sintering module 110 may be formed in a cylindrical shape through which gas may flow.
  • the sintering module 110 may be a cylinder formed by heating lime at 1,300° C. for 5 hours and then cooling it for 2 hours.
  • the internal thread module 120 is formed in a cylindrical shape having the same diameter as that of the sintering module 110 .
  • the female thread module 120 has a first screw thread 121 formed therein and is connected to one end of the sintering module 110 .
  • the cover module 130 is connected to the other end of the sintering module 110 and becomes a device covering the other end of the sintering module 110 .
  • the male screw connection module 140 is connected to the female screw connection module 710 of the control unit 70 connected to the outside of the sintering module 110 by screwing.
  • an infrared light source unit 20, a sliding reflection unit 30, and a sensor unit 50 may be installed inside the waveguide unit 10.
  • a control unit 70 may be installed outside the waveguide unit 10 .
  • Such a waveguide part 10 can be filled with gas introduced through the sintering module 110, and allows the gas to go out through the sintering module 110. That is, gas (GAS) can flow in and out of the waveguide unit 10 through the sintering module 110 .
  • GAS gas
  • the infrared light source unit 20 is installed on one side of the inside of the waveguide unit 10 to emit infrared rays in the longitudinal direction of the sintering module 110 . According to such an electrical signal output from the control unit 70, infrared rays having a wavelength of 3 ⁇ m to 25 ⁇ m are output to the sliding reflector 30.
  • the sliding reflector 30 may have a structure in which one surface is flat, the other surface is curved, and the second screw thread 320 is formed on the outer circumferential surface. And, it includes a connection groove 310 formed on one surface. At this time, the second screw thread 320 meshes with the first screw thread 121 on the outer circumferential surface. As such, the sliding reflection part 30 may be fixed to a specific position of the female screw module 120 while rotating clockwise and counterclockwise by fastening the rotational force transmission part 40 to the connection groove 310 . The sliding reflector 30 may move linearly inside the female birth module 120 through the other surface and reflect infrared rays output from the infrared light source unit 20 .
  • the rotational force transmitting unit 40 may be formed as a cylinder having a scale module 410 formed on an outer circumferential surface and a connecting protrusion module 410 protruding from the other side.
  • the connection protrusion module 410 is fastened to the connection groove 310 to transmit rotational force in clockwise and counterclockwise directions to the sliding reflection unit 30 and to move the sliding reflection unit 30 in a straight line.
  • the scale module 410 of the rotational force transmission unit 40 is formed in a direction parallel to the longitudinal direction of the waveguide part 10 to form a plurality of scales, and different gas types may be displayed on each scale. .
  • a detailed description of the operation of the rotational force transmission unit 40 enabling the movement and fixation of the sliding reflector 30 will be described later.
  • the sensor unit 50 receives infrared rays reflected from the sliding reflector 30 and outputs a signal to transmit the signal to the control unit 70 .
  • a sensor unit 50 may include a reference sensor module 510 , a detection module 520 and a filter 521 .
  • the reference sensor module 510 is installed at a distance from the infrared light source 20 on one side of the inside of the waveguide unit 10 to receive infrared rays reflected by the sliding reflector 30. And when infrared rays are received, a first signal is output.
  • the detection module 520 is provided with a reference sensor module 510 and a filter 521 for filtering out a specific region from the infrared rays, which are detachably installed to receive the region excluding the specific region among the infrared rays reflected from the sliding reflector 30. .
  • a second signal is output.
  • the second signal may be any one of the 2a signal, the 2b signal, the 2c signal, the 2d signal, and the 2e signal according to the infrared rays filtered through the specific region by the filter.
  • the filter 521 is formed of a first filter, a second filter, a third filter, a fourth filter, and a fifth filter, and may be selectively installed in the detection module 520 by a user according to a target gas to be detected.
  • the first filter filters out the first wavelength region absorbed by CO 2 from among the infrared wavelength region
  • the second filter filters out the second wavelength region absorbed by O 2 from among the infrared wavelength region.
  • the 3rd filter can filter out the 3rd wavelength range absorbed by SO 2 from among the infrared wavelength range
  • the 4th filter can filter out the 4th wavelength range absorbed by NO among the infrared wavelength range.
  • the 5th filter can filter out the 5th wavelength region that is absorbed by CO among the infrared wavelength region. A detailed description of the characteristics of such a filter will be described later.
  • CO 2 and O 2 exist in high concentrations in the air
  • SO 2 , NO, and CO exist in low concentrations in the air.
  • the control unit 70 is connected to the sensor unit 50 and receives the first signal output from the reference sensor module 510, that is, any one of the 1a signal, the 1b signal, the 1c signal, the 1d signal, and the 1e signal. receive a signal And the second signal output from the detection module 520, that is, any one of the 2a signal, the 2b signal, the 2c signal, the 2d signal, and the 2e signal is received.
  • different signals are output according to the type of gas introduced into the waveguide unit 10 by calculating the received first and second signals.
  • the control unit 70 may output a 3a output signal when receiving the 1a signal and the 2a signal, and output a 3b output signal when receiving the 1b signal and the 2b signal.
  • the 3c output signal can be output, and when the 1d signal and the 2d signal are received, the 3d output signal can be output. In addition, when receiving the 1e signal and the 2e signal, the 3e output signal may be output.
  • the operation of the sensor unit 50 and the control unit 70 can be operated when the stopper 60 is connected to one end of the female birth module 120.
  • the stopper 60 has a third screw thread 601 formed on its outer circumferential surface and connected to and separated from one end of the female screw module 120 while rotating clockwise and counterclockwise.
  • FIG. 4 is a view showing a state in which gas flows in and out of the waveguide of FIG. 2, a state in which the sliding reflector is fastened to the waveguide, and a state in which the stopper is fastened to the waveguide.
  • the sintering module 110 allows external gas to flow into or internal gas to flow out due to the nature of the material.
  • the sliding reflection part 30 is connected to the rotational force transmission part 40 and rotates clockwise inside the female module 120, and the other end of the waveguide part 10, that is, , move to the left.
  • the female module 120 rotates counterclockwise inside, it moves to one end of the waveguide part 10, that is, to the right.
  • the rotational force transmitting unit 40 may be separated from the sliding reflecting unit 30 when the sliding reflecting unit 30 is positioned at a specific location and then pulled to the right parallel to the moving direction.
  • the stopper 60 is fastened to one end of the female screw module 120 by screwing when the sliding reflector 30 is separated from the rotational force transmission unit 40. It is fixed to one end of the module 120.
  • the stopper 60 is fastened to one end of the female module 120, the infrared light source 20, the sensor unit 50, the control unit 70, and the like can be operated.
  • 5 to 19 are diagrams illustrating a state in which the sliding reflector moves and detects the gas introduced into the waveguide unit according to the type of gas introduced into the waveguide unit.
  • the diffusion-type composite gas detector 1 using a waveguide can detect gas of high concentration and low concentration gas introduced into the inside by a non-dispersive infrared method.
  • the diffusion type complex gas detector 1 using a waveguide can detect a gas to be detected by a change in the position of the internal sliding reflector 30 and a change in the filter 521 .
  • the user rotates the rotational force transmission unit 40 clockwise and moves the sliding reflector 30 to the arm. It moves in a straight line to the other end of the threading module 120.
  • the user rotates and positions the rotational force transmission unit 40 until the CO 2 displayed on the scale module 410 formed on one side of the rotational force transmission unit 40 is located at one end of the female birth module 120 .
  • the rotational force transmission unit 40 is separated from the sliding reflection unit 30 by pulling the rotational force transmission unit 40 in one direction. Then, one end of the female screw module 120 is sealed by connecting the stopper 60 to one end of the female screw module 120 .
  • the infrared light source unit 20 and the sensor unit 50 receive electric signals from the control unit 70 and operate accordingly.
  • the infrared light source unit 20 can output infrared rays having a wavelength of 3 ⁇ m to 25 ⁇ m according to the electric signal applied from the control unit 70 .
  • the first wavelength among the infrared rays output from the infrared light source unit 20 is partially absorbed by the CO 2 filled inside the waveguide unit 10, as shown in FIG. 7(a).
  • the rest of the wavelength region is absorbed by the reference sensor module 510 and the detection module 520 .
  • the reference sensor module 510 does not include the first to fifth filters, and as shown in FIG.
  • the detection module 520 includes the second to fifth filters as shown in FIG. 6, as shown in (c) of FIG. 7, the wavelength region from which the first wavelength absorbed by CO 2 is removed. detect At the same time, the 2a signal is output and the outputted 2a signal is applied to the control unit 70 .
  • the control unit 70 outputs the 3a output signal when receiving the 1a signal and the 2a signal.
  • the controller 70 may determine that the waveguide 10 is filled with CO 2 gas through the 3a output signal.
  • the first filter is not used in the detection module 520 because it removes the wavelength region absorbed by CO 2 .
  • the user rotates the rotational force transmission unit 40 clockwise and moves the sliding reflector 30 to the arm. It moves in a straight line to the other end of the threading module 120.
  • the user rotates and positions the rotational force transmission unit 40 until O 2 displayed on the scale module 410 formed on one surface of the rotational force transmission unit 40 is located at one end of the internal rotation module 120 .
  • O 2 of the scale module 410 is located at one end of the female screw module 120
  • the rotational force transmission unit 40 is separated from the sliding reflection unit 30 by pulling the rotational force transmission unit 40 in one direction.
  • one end of the female screw module 120 is sealed by connecting the stopper 60 to one end of the female screw module 120 .
  • the infrared light source unit 20 and the sensor unit 50 receive electrical signals from the control unit 70 and operate accordingly.
  • the infrared light source unit 20 can output infrared rays having a wavelength of 3 ⁇ m to 25 ⁇ m according to the electric signal applied from the control unit 70 .
  • the second wavelength among the infrared rays output from the infrared light source unit 20 is partially absorbed by O 2 filled inside the waveguide unit 10, as shown in FIG. 10(a).
  • the rest of the wavelength region is absorbed by the reference sensor module 510 and the detection module 520 .
  • the reference sensor module 510 does not include the first to fifth filters, so as shown in FIG. 10(b), the infrared light source unit 20 detects a wavelength range that is not absorbed by O 2 . do.
  • the 1b signal is output and the output 1b signal is applied to the control unit 70 .
  • the detection module 520 includes the first filter and the third to fifth filters as shown in FIG. 9, as shown in (c) of FIG. 10, the second wavelength absorbed by O 2 is removed. detect the wavelength range. Then, the 2b signal is output, and the output 2b signal is applied to the control unit 70 . At this time, the controller 70 outputs the 3b output signal when receiving the 1b signal and the 2b signal. When the 3b output signal is output, the controller 70 may determine that the waveguide 10 is filled with O 2 gas through the 3b output signal. At this time, the second filter is not used in the detection module because it removes the wavelength region absorbed by O 2 .
  • the diffusion type complex gas detector 1 using a waveguide detects SO 2
  • the user rotates the rotational force transmission unit 40 clockwise and the sliding reflector 30 is internally rotated. It moves in a straight line to the other end of the module 120.
  • the user rotates and positions the rotational force transmission unit 40 until SO 2 displayed on the scale module 410 formed on one side of the rotational force transmission unit 40 is located at one end of the internal rotation module 120 .
  • SO 2 of the graduation module 410 is located at one end of the female screw module 120, the rotational force transmission unit 40 is pulled in one direction to separate the rotational force transmission unit 40 from the sliding reflection unit 30.
  • the infrared light source unit 20 and the sensor unit 50 receive electrical signals from the control unit 70 and operate accordingly.
  • the infrared light source unit 20 can output infrared rays having a wavelength of 3 ⁇ m to 25 ⁇ m according to the electric signal applied from the control unit 70 .
  • the third wavelength among the infrared rays output from the infrared light source unit 20 is partially absorbed by SO2 filled inside the waveguide unit 10 as shown in FIG. 13(a). And the rest of the wavelength region is absorbed by the reference sensor module 510 and the detection module 520 .
  • the reference sensor module 510 does not include the first filter, the second filter, the fourth filter, and the fifth filter, and is output from the infrared light source unit 20 to SO2 as shown in FIG. 10(b). It detects the wavelength region not absorbed by the Then, the 1c signal is output and the output 1c signal is applied to the control unit 70 .
  • the detection module 520 includes the first filter and the third to fifth filters as shown in FIG. 9, as shown in (c) of FIG. 10, the wavelength from which the third wavelength absorbed by SO2 is removed. detect the area Then, the 2c signal is output, and the output 2c signal is applied to the controller 70. At this time, the controller 70 outputs a 3c output signal upon receiving the 1c signal and the 2c signal.
  • the control unit 70 may determine that the SO 2 gas is filled in the waveguide unit 10 through the 3c output signal. That is, it can be determined that the waveguide part 10 is filled with toxic gas.
  • the diffusion type complex gas detector 1 using a waveguide detects NO
  • the user rotates the rotational force transmission unit 40 clockwise and the sliding reflector 30 is turned into a female module. Move straight to the other end of (120). At this time, the user rotates and positions the rotational force transmission unit 40 until the NO displayed on the scale module 410 formed on one side of the rotational force transmission unit 40 is located at one end of the internal calculation module 120.
  • the rotational force transmission unit 40 is separated from the sliding reflection unit 30 by pulling the rotational force transmission unit 40 in one direction.
  • one end of the female screw module 120 is sealed by connecting the stopper 60 to one end of the female screw module 120 .
  • the infrared light source unit 20 and the sensor unit 50 receive electric signals from the control unit 70 and operate accordingly.
  • the infrared light source unit 20 can output infrared rays having a wavelength of 3 ⁇ m to 25 ⁇ m according to the electric signal applied from the control unit 70 .
  • the fourth wavelength among the infrared rays output from the infrared light source unit 20 is partially absorbed by NO filled inside the waveguide unit 10, as shown in FIG. 16(a). And the rest of the wavelength region is absorbed by the reference sensor module 510 and the detection module 520 .
  • the reference sensor module 510 does not include the first to third filters and the fifth filter, and as shown in FIG. detect the wavelength range.
  • the 1d signal is output and the output 1d signal is applied to the control unit 70 .
  • the detection module 520 includes the first to third filters to fifth filters as shown in FIG. 15, and as shown in (c) of FIG. 16, the fourth wavelength absorbed by NO is removed. detect the wavelength range.
  • a 2d signal is output, and the output 2d signal is applied to the control unit 70 .
  • the controller 70 outputs a 3d output signal upon receiving the 1d signal and the 2d signal.
  • the control unit 70 may determine that the waveguide unit 10 is filled with NO gas through the 3d output signal. That is, it can be determined that the waveguide part 10 is filled with toxic gas.
  • the control unit 70 may determine that the waveguide unit 10 is filled with NO gas through the 3d output signal. That is, it can be determined that the waveguide part 10 is filled with toxic gas.
  • the control unit 70 may determine that the waveguide unit 10 is filled with NO gas through the 3d output signal. That is, it can be determined that the waveguide part 10 is filled with toxic gas.
  • the diffusion type complex gas detector 1 using a waveguide detects CO
  • the user rotates the rotational force transmission unit 40 clockwise and the sliding reflector 30 is inserted into the female module. Move straight to the other end of (120).
  • the user rotates and positions the rotational force transmission unit 40 until the CO displayed on the scale module 410 formed on one side of the rotational force transmission unit 40 is located at one end of the female birth module 120.
  • the CO of the graduation module 410 is located at one end of the internal rotation module 120
  • the rotational force transmission unit 40 is pulled in one direction to separate the rotational force transmission unit 40 from the sliding reflection unit 30.
  • one end of the female screw module 120 is sealed by connecting the stopper 60 to one end of the female screw module 120 .
  • the infrared light source unit 20 and the sensor unit 50 receive electrical signals from the control unit 70 and operate accordingly.
  • the infrared light source unit 20 can output infrared rays having a wavelength of 3 ⁇ m to 25 ⁇ m according to the electric signal applied from the control unit 70 .
  • the fifth wavelength among the infrared rays output from the infrared light source unit 20 is partially absorbed by the CO filled inside the waveguide unit 10, as shown in FIG. 19(a).
  • the rest of the wavelength region is absorbed by the reference sensor module 510 and the detection module 520 .
  • the reference sensor module 510 does not include the first to fourth filters, so as shown in (b) of FIG. 19, the infrared light source unit 20 detects a wavelength range that is not absorbed by CO. .
  • the 1e signal is output and the output 1e signal is applied to the control unit 70 .
  • the detection module 520 includes the first to fourth filters and detects a wavelength region from which the fifth wavelength absorbed by CO is removed, as shown in (c) of FIG. 19. do.
  • the 2e signal is output, and the outputted 2e signal is applied to the control unit 70 .
  • the controller 70 outputs a 3e output signal when receiving the 1e signal and the 2e signal.
  • the control unit 70 may determine that the waveguide unit 10 is filled with CO gas through the 3e output signal. That is, it can be determined that the waveguide part 10 is filled with toxic gas.
  • the present invention can selectively detect low concentration or high concentration gas in the atmosphere, and selectively determine whether the detected gas is toxic or non-toxic gas.
  • the present invention can measure and analyze gases scattered in the air by concentration only by changing the position of the sliding reflector 30 and the filter 521 without replacing the waveguide part 10 in the control unit 70. It takes less time and money to measure the gas dispersed in the atmosphere.
  • cover module 140 male thread connection module
  • connection groove 320 second thread

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Abstract

본 발명은 다양한 종류의 가스들은 하나의 장비에서 독립적으로 감지하는 장치인 도파관을 이용한 확산식 복합 가스 감지기에 관한 것이다. 이러한 도파관을 이용한 확산식 복합 가스 감지기는 분말 입자들이 열적 활성화 과정을 거쳐 하나의 덩어리로 형성된 소결(Sintering)과정을 통해 형성되어 기체가 드나들 수 있도록 하는 원통형의 소결모듈과, 소경모듈의 직경과 동일한 직경의 원통형으로 형성되어 내부에 제1나사산이 형성되고 소결모듈의 일단에 연결된 암나산모듈과, 소결모듈의 타단에 연결되어 소결모듈의 타단을 덮는 커버모듈을 포함하는 도파관부, 커버모듈의 일면에 설치되어 소결모듈 방향으로 적외선을 방출하는 적외선광원부, 일면에 연결홈이 형성되고, 타면이 오목하게 휘어져 생성되고 외주면에 제1나사산과 치합되는 제2나사산이 형성되어 시계 반향 및 반 시계 방향으로 회전하면 암사산모듈의 내부에서 직선 이동하며 적외선광원부에서 출력된 적외선을 반사하는 슬라이딩반사부, 외주면에 도파관부의 길이 방향과 평행한 방향으로 눈금모듈이 형성되고 타측면에 연결홈과 연결되는 연결돌기모듈이 형성되어 연결홈에 연결되며 슬라이딩반사부에 회전력을 인가 가능한 회전력전달부 및 커버모듈의 일면에 적외선광원부와 이격 설치되어 슬라이딩반사부의 타면에서 반사된 적외선을 수신하는 기준센서모듈과, 적외선에서 특정영역을 걸러내는 필터가 착탈 가능하게 설치되어 슬라이딩반사부에서 반사된 적외선 가운데 필터가 걸러낸 파장을 제외한 파장을 수신하는 검출모듈을 포함하는 센서부를 포함한다.

Description

도파관을 이용한 확산식 복합 가스 감지기
본 발명은 다양한 종류의 가스들은 하나의 장비에서 독립적으로 감지하는 장치와 관련된 기술이다.
공장은 다양한 가스들을 굴뚝을 통해 배출하고 있다. 이때, 배출되는 가스는 대기를 오염시키는 오염물질을 포함할 수 있다. 현재에는 환경 보호에 대한 관심이 커짐에 따라 국가적으로 환경을 보호하는 법령이 제정되고 산업적으로 환경 보호 법령을 준수하는 방안이 마련되고 있다.
환경 보호 법령을 준수하는 방안의 하나로 대기 오염물질을 분석하는 장치의 기술이 개발되고 있다. 일례로, 대기오염물질들은 적외선(Infrared: IR)영역의 고유 파장대역에서 흡수되는 특성을 가지고 있어 대기오염의 특성을 이용한 비분산 적외선 분석법(NDIR: Non-Dispersive Infrared Method)에 기반한 장치들이 개발되고 있다. 현재 개발된 대다수의 비분산 적외선 분석장치는 측정하고자 하는 가스가 저농도 또는 고농도인 경우에 따라 광경로의 길이에 대응해 도파관의 길이가 큰 차이를 보이고 있다.
이와 같이, 현재의 비분산 적외선 분석장치는 검출대상 가스 종류별로 서로 다른 길이로 형성되고 있다.
이에, 저농도의 가스를 측정하는 비분산 적외선 분석장치는 광경로가 긴 도파관으로 형성되고 있으며 고농도의 가스를 측정하는 비분산 적외선 분석장치는 짧은 도파관으로 형성되고 있다. 일례로, 광경로가 긴 도파관에서 농도가 % 단위로 높은 이산화탄소(CO2)가 유입될 경우, 이산화탄소(CO2)의 광흡수 포화 현상을 발생시키는 특성에 따라, 검출기는 이산화탄소의 유입에 따른 서로 다른 전기 신호를 발생시키지 못하게 된다.
반면, 광경로가 짧은 도파관에서 농도가 PPM 단위로 낮은 일산화탄소(CO)의 광흡수 불포화 현상을 발생시키는 특성에 따라 검출기는 일산화탄소의 유입에 따른 서로 다른 전기신호를 발생시키지 못하게 된다.
위와 같이, 현재의 분석기는 분석기 내부로 광경로의 길이에 맞는 않는 가스가 유입될 경우 가스를 제대로 분석하지 못하는 문제가 있다.
따라서, 광경로의 길이에 맞게 농도가 % 단위로 높은 가스는 짧은 광경로의 길이에서 측정되어야 하고, 농도가 ppm 단위로 낮은 가스는 긴 광경로의 길이에서 측정되어야 분석기 내부로 유입된 가스를 정확하게 분석할 수 있게 된다.
[특허문헌] 대한민국 등록특허 제10-2080984호 (공고일자: 2020.04.23)
본 발명은 공장의 배출관에서 저농도의 가스 또는 고농도의 가스 등 다양한 가스가 배출됨에도 불구하고 저농도의 가스를 측정해야 하는 상황 그리고 고농도의 가스를 측정해야 하는 상황마다 장치를 변경해야 하는 문제를 해결하고자 한다. 아울러, 본 발명은 대기 중에 어떠한 오염물질이 있는지를 감지 및 감지된 성분에 대한 농도를 측정할 수 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위한 본 발명의 도파관을 이용한 확산식 복합 가스 감지기는, 분말 입자들이 열적 활성화 과정을 거쳐 하나의 덩어리로 형성된 소결(Sintering)과정을 통해 형성되어 기체가 드나들 수 있도록 하는 원통형의 소결모듈과, 소경모듈의 직경과 동일한 직경의 원통형으로 형성되어 내부에 제1나사산이 형성되고 소결모듈의 일단에 연결된 암나산모듈과, 소결모듈의 타단에 연결되어 소결모듈의 타단을 덮는 커버모듈을 포함하는 도파관부, 커버모듈의 일면에 설치되어 소결모듈 방향으로 적외선을 방출하는 적외선광원부, 일면에 연결홈이 형성되고, 타면이 오목하게 휘어져 생성되고 외주면에 제1나사산과 치합되는 제2나사산이 형성되어 시계 반향 및 반 시계 방향으로 회전하면 암사산모듈의 내부에서 직선 이동하며 적외선광원부에서 출력된 적외선을 반사하는 슬라이딩반사부, 외주면에 도파관부의 길이 방향과 평행한 방향으로 눈금모듈이 형성되고, 타측면에 연결홈과 연결되는 연결돌기모듈이 형성되어 연결홈에 연결되며 슬라이딩반사부에 회전력을 인가 가능한 회전력전달부 및 커버모듈의 일면에 적외선광원부와 이격 설치되어 슬라이딩반사부의 타면에서 반사된 적외선을 수신하는 기준센서모듈과, 적외선에서 특정영역을 걸러내는 필터가 착탈 가능하게 설치되어 슬라이딩반사부에서 반사된 적외선 가운데 필터가 걸러낸 파장을 제외한 파장을 수신하는 검출모듈을 포함하는 센서부를 포함한다.
회전력전달부는 외주면에 형성된 눈금모듈의 눈금을 암나산모듈의 끝단에 맞춰, 슬라이딩반사부를 암나산모듈의 내부에서 이동시키며 소경모듈로 유입된 가스의 종류에 대응해 슬라이딩반사부의 위치를 변경시킬 수 있다.
도파관을 이용한 확산식 복합 가스 감지기는 외주면에 제3나사산이 형성되어 시계 방향 및 반 시계 방향으로 회전하면서 암나산모듈의 일단에 연결 및 일단에서 분리되는 마개부를 포함할 수 있다. 여기서, 눈금모듈은 복수 개의 가스 종류가 표시되어 있다.
또한, 도파관을 이용한 확산식 복합 가스 감지기는 센서부와 연결되어 기준센서모듈에서 출력되는 제1신호와 검출모듈에서 출력되는 제2신호를 수신한 후, 제1신호와 제2신호를 연산하여 도파관부에 유입된 가스의 종류에 따라 서로 다른 신호를 출력하는 제어부를 더 포함할 수 있다. 그리고 검출모듈은 수신하는 적외선 영역에 따라, 서로 다른 제2신호를 출력하여, 제어부로 전송할 수 있다. 이때, 제1신호는 제1a신호, 제1b신호, 제1c신호, 제1d신호 및 제1e신호를 포함하고, 제2신호는 제2a신호, 제2b신호, 제2c신호, 제2d신호 및 제2e신호를 포함한다. 그리고 제어부는 제1a신호와 제2a신호를 수신하면 제3a출력신호를 출력하고, 제1b신호와 제2b신호를 수신하면 제3b출력신호를 출력하고, 제1c신호와 제2c신호를 수신하면 제3c출력신호를 출력하고, 제1d신호와 제2d신호를 수신하면 제3d출력신호를 출력하고, 제1e신호와 제2e신호를 수신하면 제3e출력신호를 출력한다.
본 발명은 하나의 장치로 공장의 배출관에서 배출되는 저농도의 가스 그리고 고농도의 가스를 검출함으로써 공장에서 배출되는 다양한 오염물질을 효과적으로 검출한다. 또한, 본 발명은 하나 이상의 흡수 파장대역의 조합에 따라 대기 중에 포함된 가스가 독성 가스인지 여부를 판단할 수 있도록 한다.
도 1은 도파관을 이용한 확산식 복합 가스 감지기를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 도파관부, 적외선광원부, 슬라이딩반사부, 회전력전달부 및 센서부 그리고 마개부를 나타낸 도면이다.
도 3은 센서부에 설치될 수 있는 복수 개의 필터에 대해 나타낸 도면이다.
도 4는 도 2의 도파관부에 가스가 드나드는 상태 그리고 도파관부에 슬라이딩반사부가 체결된 상태 그리고 도파관부에 마개부가 체결된 상태를 나타낸 도면이다.
도 5 내지 도 19는 도파관부의 내부로 유입된 가스의 종류에 맞게, 슬라이딩반사부가 이동하며 도파관부의 내부로 유입된 가스를 검출하는 상태를 나타낸 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징 그리고 그것들을 달성하기 위한 시스템은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
본 발명의 청구범위는 청구항을 비롯해 청구항을 뒷받침하는 설명에 의해 정의될 수 있다. 아울러, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하, 도 1 내지 도 19를 참조하여, 도파관을 이용한 확산식 복합 가스 감지기에 대해 구체적으로 설명한다. 다만, 본 발명에 대한 설명이 간결하고 명확할 수 있도록, 먼저 도 1 및 도 3을 참조하여 도파관을 이용한 확산식 복합 가스 감지기에 개괄적으로 설명과 구성요소에 대해 설명한다.
도 1은 도파관을 이용한 확산식 복합 가스 감지기를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 도파관부, 적외선광원부, 슬라이딩반사부, 회전력전달부 및 센서부 그리고 마개부를 나타낸 도면이다. 그리고 도 3은 센서부에 설치될 수 있는 복수 개의 필터에 대해 나타낸 도면이다.
본 발명의 도파관을 이용한 확산식 복합 가스 감지기(1)는 도 1에 도시된 바와 같은, 도파관부(10) 내부로 유입된 고농도의 가스 및 저농도의 가스를 비 분산 적외선(Non-Dispersive Infrared)방법으로 가스를 검출한다. 이때, 도파관을 이용한 확산식 복합 가스 감지기(1)는 비 분산 적외선 방법에 기초하여 비대칭 구조를 갖거나 3원자 이상의 가스 분자가 자신의 고유진동 에너지에 해당하는 에너지를 선택적으로 흡수해 가스를 검출함으로써 가스 검출에 대한 선택성이 우수하고 선택에 대해 높은 정밀도를 가질 수 있다.
이와 같은 도파관을 이용한 확산식 복합 가스 감지기(1)는 도파관부(10)가 제어부(70)에서 교체되지 않고 슬라이딩반사부(30)의 위치와 필터(521)의 변경하는 것만으로 저농도 가스 및 고농도의 가스를 검출할 수 있다. 또한, 도파관을 이용한 확산식 복합 가스 감지기(1)는 산업현장에서 배출되는 다양한 오염물질을 신속하고 정밀하게 검출할 수 있다.
도파관을 이용한 확산식 복합 가스 감지기(1)는 도 2에 도시된 바와 같이, 도파관부(10), 적외선광원부(20), 슬라이딩반사부(30), 회전력전달부(40), 센서부(50) 및 마개부(60)를 구성요소로 포함한다. 아울러, 도파관을 이용한 확산식 복합 가스 감지기(1)는 전술 한 구성 요소외에 제어부(70)를 구성요소로 더 포함할 수 있다.
도파관부(10)는 길이가 10m 이상 14m 형성된 원통형의 관이 될 수 있다. 이때, 도파관부(10)는 소결모듈(110), 암나산모듈(120), 커버모듈(130) 그리고 커버모듈(130)의 일단에 형성된 수나사연결모듈(140)을 포함한 원통형의 관으로 형성될 수 있다. 여기서, 소결모듈(110)은 분말 입자들이 열적 활성화 과정을 거쳐 하나의 덩어리로 형성된 소결(Sintering)과정을 통해 형성될 수 있다. 이러한 소결모듈(110)은 기체가 드나들 수 있는 원통형으로 형성될 수 있다. 일례로, 소결모듈(110)은 석회를 1,300℃에서 5시간 가열 후 2시간동안 냉각 과정을 거쳐 형성된 원통이 될 수 있다. 암나산모듈(120)은 소결모듈(110)의 직경과 동일한 직경의 원통형으로 형성된다. 이러한 암나산모듈(120)은 내부에 제1나사산(121)이 형성되어 소결모듈(110)의 일단에 연결된다. 아울러, 커버모듈(130)은 소결모듈(110)의 타단에 연결되어 소결모듈(110)의 타단을 덮는 장치가 된다. 그리고 수나사연결모듈(140)은 소결모듈(110)의 외부에 연결된 제어부(70)의 암나사연결모듈(710)과 나사결합으로 연결된다. 아울러, 도파관부(10)의 내부에는 적외선광원부(20), 슬라이딩반사부(30) 그리고 센서부(50)가 설치될 수 있다. 아울러, 이러한 도파관부(10)의 외부에는 제어부(70)가 설치될 수 있다. 이와 같은 도파관부(10)는 소결모듈(110)을 통해 가스가 유입되어 내부에 채워질 수 있으며, 소결모듈(110)을 통해 가스가 외부로 나갈 수 있도록 한다. 즉, 가스(GAS)는 소결모듈(110)을 통해 도파관부(10)의 내부 및 외부로 드나들 수 있다.
적외선광원부(20)는 도파관부(10)의 내부의 일측면에 설치되어 적외선을 소결모듈(110)의 길이 방향으로 방출할 수 있다. 이와 같은, 제어부(70)에서 출력되는 전기적 신호에 따라 3μm 내지 25μm 파장의 적외선을 슬라이딩반사부(30)로 출력한다.
슬라이딩반사부(30)는 일면은 평평하고 타면은 휘어진 만곡 그리고 외주면에 제2나사산(320)이 형성된 구조로 형성될 수 있다. 그리고, 일면에 형성된 연결홈(310)을 포함한다. 이때, 제2나사산(320)은 외주면에 제1나사산(121)과 치합 된다. 이와 같은, 슬라이딩반사부(30)는 연결홈(310)에 회전력전달부(40)가 체결되어 시계 방향 및 반 시계 방향으로 회전하면서 암나산모듈(120)의 특정 위치에 고정될 수 있다. 이와 같은 슬라이딩반사부(30)는 타면을 통해 암나산모듈(120)의 내부에서 직선 이동하며 적외선광원부(20)에서 출력되는 적외선을 반사할 수 있다.
회전력전달부(40)는 외주면에 눈금모듈(410)이 형성되고 타측면에 연결돌기모듈(410)이 돌출 형성된 원기둥으로 형성될 수 있다. 이러한 회전력전달부(40)는 연결돌기모듈(410)이 연결홈(310)에 체결되어 시계 및 반 시계 방향의 회전력을 슬라이딩반사부(30)에 전달하며 슬라이딩반사부(30)를 직선 이동시킬 수 있다. 이때, 회전력전달부(40)의 눈금모듈(410)은 도파관부(10)의 길이 방향과 평행한 방향으로 형성되어 복수 개의 눈금이 형성되고 각각의 눈금에 서로 다른 가스 종류가 표시되어 있을 수 있다. 슬라이딩반사부(30)의 이동 및 고정을 가능하게 하는 회전력전달부(40)의 작동에 대한 구체적인 설명은 후술한다.
센서부(50)는 슬라이딩반사부(30)에서 반사된 적외선을 수신하여 신호를 출력해 제어부(70)로 전송한다. 이와 같은 센서부(50)는 기준센서모듈(510), 검출모듈(520) 및 필터(521)를 포함할 수 있다. 여기서, 기준센서모듈(510)은 도파관부(10)의 내부의 일측면에 적외선광원부(20)와 이격 설치되어 슬라이딩반사부(30)에서 반사된 적외선을 수신한다. 그리고 적외선을 수신하면 제1신호를 출력한다. 그리고 검출모듈(520)은 기준센서모듈(510)과 적외선에서 특정영역을 걸러내는 필터(521)가 착탈 가능하게 설치되어 슬라이딩반사부(30)에서 반사된 적외선 가운데 특정영역을 제외한 영역을 수신한다. 그리고 필터에 의해 특정영역이 걸러진 적외선을 수신하면 제2신호를 출력한다. 이때, 제2신호는 필터에 의해 특정영역이 걸러진 적외선에 따라 제2a신호, 제2b신호, 제2c신호, 제2d신호 및 제2e신호 중 어느 하나의 신호가 될 수 있다. 아울러, 필터(521)는 제1필터, 제2필터, 제3필터, 제4필터 및 제5필터로 형성되어 검출하고자 하는 대상 가스에 따라 사용자에 의해 선택적으로 검출모듈(520)에 설치될 수 있다. 이때, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1필터는 적외선 파장 영역 가운데 CO2에 흡수되는 제1파장영역을 걸러내고, 제2필터는 적외선 파장 영역 가운데 O2에 흡수되는 제2파장영역을 걸러낼 수 있습니다. 그리고 제3필터는 적외선 파장 영역 가운데 SO2에 흡수되는 제3파장영역을 걸러내고, 제4필터는 적외선 파장 영역 가운데 NO에 흡수되는 제4파장영역을 걸러낼 수 있습니다. 그리고 제5필터는 적외선 파장 영역 가운데 CO에 흡수되는 제5파장영역을 걸러낼 수 있습니다. 이와 같은 필터의 특징에 대한 구체적인 설명은 후술하도록 한다. 이때, CO2와 O2는 대기 중에 고농도로 존재하고 SO2, NO, CO는 대기 중에 저 농도로 존재한다.
제어부(70)는 센서부(50)와 연결되어 기준센서모듈(510)에서 출력되는 제1신호 즉, 제1a신호, 제1b신호, 제1c신호, 제1d신호 및 제1e신호 중 어느 하나의 신호를 수신한다. 그리고 검출모듈(520)에서 출력되는 제2신호 즉, 제2a신호, 제2b신호, 제2c신호, 제2d신호 및 제2e신호 중 어느 하나의 신호를 수신한다. 그리고 수신된 제1신호와 제2신호를 연산하여 도파관부(10)에 유입된 가스의 종류에 따라 서로 다른 신호를 출력한다. 일례로, 제어부(70)는 제1a신호와 제2a신호를 수신하면 제3a출력신호를 출력할 수 있고 제1b신호와 제2b신호를 수신하면 제3b출력신호를 출력할 수 있다. 그리고 제1c신호와 제2c신호를 수신하면 제3c출력신호를 출력할 수 있고 제1d신호와 제2d신호를 수신하면 제3d출력신호를 출력할 수 있다. 그리고 제1e신호와 제2e신호를 수신하면 제3e출력신호를 출력할 수 있다.
아울러, 이와 같은 센서부(50)와 제어부(70)의 작동은 암나산모듈(120)의 일단에 마개부(60)가 연결되면 작동될 수 있다.
마개부(60)는 도 2에 도시된 바와 같이 외주면에 제3나사산(601)이 형성되어 시계 방향 및 반 시계 방향으로 회전하면서 암나산모듈(120)의 일단에 연결 및 일단에서 분리된다.
이하, 도 4 내지 도 19를 참조하여, 본 발명의 작동에 대해 구체적으로 설명한다. 다만, 본 발명의 작동에 대한 특징적 설명이 간결하고 명확할 수 있도록 도 5를 참조하여 본 발명의 구성요소에 대한 작동 특징에 대해 개괄적으로 설명한 후, 도 5 내지 도 19를 참조하여 본 발명의 작동 특징에 대해 구체적으로 설명한다.
도 4는 도 2의 도파관부에 가스가 드나드는 상태 그리고 도파관부에 슬라이딩반사부가 체결된 상태 그리고 도파관부에 마개부가 체결된 상태를 나타낸 도면이다.
소결모듈(110)은 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 재질의 특성상 외부의 가스가 내부로 유입되거나 내부의 가스가 외부로 유출될 수 있도록 한다.
슬라이딩반사부(30)는 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 회전력전달부(40)과 연결되어 암나산모듈(120)의 내부에서 시계방향으로 회전하며 도파관부(10)의 타단 즉, 왼쪽으로 이동한다. 반면, 암나산모듈(120)의 내부에서 반 시계 방향으로 회전하면 도파관부(10)의 일단 즉, 오른쪽으로 이동한다. 이때, 회전력전달부(40)는 슬라이딩반사부(30)를 특정 곳에 위치시킨 후, 이동방향과 평행한 오른쪽으로 당겨지면 슬라이딩반사부(30)에서 분리될 수 있다.
마개부(60)는 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이, 회전력전달부(40)에서 슬라이딩반사부(30)가 분리되면 암나산모듈(120)의 일단에 나사결합으로 체결되며 암나산모듈(120)의 일단에 고정된다. 이러한 마개부(60)가 암나산모듈(120)의 일단에 체결되었을 때, 적외선광원부(20)와 센서부(50) 그리고 제어부(70) 등이 작동될 수 있다.
이하, 도 5 내지 도 19를 참조하여, 도파관을 이용한 확산식 복합 가스 감지기의 구동적 특징에 대해 구체적으로 설명한다.
도 5 내지 도 19는 도파관부의 내부로 유입된 가스의 종류에 맞게, 슬라이딩반사부가 이동하며 도파관부의 내부로 유입된 가스를 검출하는 상태를 나타낸 도면이다.
도파관을 이용한 확산식 복합 가스 감지기(1)는 내부로 유입된 고농도의 가스 및 저농도의 가스를 비 분산 적외선(Non-Dispersive Infrared) 방법으로 가스를 검출할 수 있다. 이때, 도파관을 이용한 확산식 복합 가스 감지기(1)는 내부의 슬라이딩반사부(30)의 위치의 변화와 필터(521)의 변화로 검출하고자 하는 가스를 검출할 수 있다. 일례로 도 5에 도시된 바와 같이 도파관을 이용한 확산식 복합 가스 감지기(1)가 CO2를 검출해야 경우, 사용자가 회전력전달부(40)를 시계 방향으로 회전시키며 슬라이딩반사부(30)를 암나산모듈(120)의 타단으로 직선 이동시킨다. 이때, 사용자는 회전력전달부(40)의 일면에 형성된 눈금모듈(410)에 표시된 CO2가 암나산모듈(120)의 일단에 위치할 때까지 회전력전달부(40)를 회전시키며 위치시킨다.
눈금모듈(410)의 CO2가 암나산모듈(120)의 일단에 위치하면 회전력전달부(40)을 일방향으로 당겨 슬라이딩반사부(30)에서 회전력전달부(40)를 분리시킨다. 이후, 암나산모듈(120)의 일단에 마개부(60)를 연결하여 암나산모듈(120)의 일단을 밀폐한다.
이후, 적외선광원부(20) 및 센서부(50)는 제어부(70)에서 전기 신호를 수신하여, 그에 따라 작동하게 된다. 이때, 적외선광원부(20)는 제어부(70)에서 인가되는 전기 신호에 따라 3μm 내지 25μm파장의 적외선을 출력할 수 있게 된다. 이때, 적외선광원부(20)에서 출력된 적외선의 가운데 제1파장은 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 도파관부(10)의 내부에 채워진 CO2에 의해 일부 흡수된다. 그리고 나머지 파장영역은 기준센서모듈(510)과 검출모듈(520)에 의해 흡수된다. 이때, 기준센서모듈(510)은 제1필터 내지 제5필터를 포함하지 않아, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 적외선광원부(20)에서 출력되어 CO2에 의해 흡수되지 않은 파장영역을 감지한다. 그러면서 제1a신호를 출력하고 출력된 제1a신호를 제어부(70)에 인가한다. 그리고 검출모듈(520)은 도 6에 도시된 바와 같이 제2필터 내지 제5필터를 포함하여, 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이 CO2에 흡수되는 제1파장이 제거된 파장영역을 감지한다. 그러면서 제2a신호를 출력하고 출력된 제2a신호를 제어부(70)에 인가한다.
이때, 제어부(70)는 제1a신호와 제2a신호를 수신하면 제3a출력신호를 출력한다. 제어부(70)는 제3a출력신호가 출력되면, 제3a출력신호를 통해 도파관(10)에 CO2가스 채워졌다는 것을 판단할 수 있다. 이때, 제1필터는 CO2에 의해 흡수되는 파장영역을 제거하기 때문에 검출모듈(520)에는 사용되지 않게 된다. 아울러, 도 8에 도시된 바와 같이 도파관을 이용한 확산식 복합 가스 감지기(1)가 O2를 검출해야 경우, 사용자가 회전력전달부(40)를 시계 방향으로 회전시키며 슬라이딩반사부(30)를 암나산모듈(120)의 타단으로 직선 이동시킨다.
이때, 사용자는 회전력전달부(40)의 일면에 형성된 눈금모듈(410)에 표시된 O2가 암나산모듈(120)의 일단에 위치할 때까지 회전력전달부(40)를 회전시키며 위치시킨다. 눈금모듈(410)의 O2가 암나산모듈(120)의 일단에 위치하면 회전력전달부(40)을 일방향으로 당겨 슬라이딩반사부(30)에서 회전력전달부(40)를 분리시킨다. 이후, 암나산모듈(120)의 일단에 마개부(60)를 연결하여 암나산모듈(120)의 일단을 밀폐한다. 이후, 적외선광원부(20) 및 센서부(50)는 제어부(70)에서 전기 신호를 수신하여 그에 따라 작동하게 된다. 이때, 적외선광원부(20)는 제어부(70)에서 인가되는 전기 신호에 따라 3μm 내지 25μm파장의 적외선을 출력할 수 있게 된다. 이때, 적외선광원부(20)에서 출력된 적외선의 가운데 제2파장은 도 10의 (a)에 도시된 바와 같이 도파관부(10)의 내부에 채워진 O2에 의해 일부 흡수된다. 그리고 나머지 파장영역은 기준센서모듈(510)과 검출모듈(520)에 의해 흡수된다. 이때, 기준센서모듈(510)은 제1필터 내지 제5필터를 포함하지 않아 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이 적외선광원부(20)에서 출력되어 O2에 의해 흡수되지 않은 파장영역을 감지한다. 그러면서 제1b신호를 출력하고 출력된 제1b신호를 제어부(70)에 인가한다. 그리고 검출모듈(520)은 도 9에 도시된 바와 같이 제1필터 및 제3필터 내지 제5필터를 포함하여 도 10의 (c)에 도시된 바와 같이 O2에 흡수되는 제2파장이 제거된 파장영역을 감지한다. 그러면서 제2b신호를 출력하고, 출력된 제2b신호를 제어부(70)에 인가한다. 이때, 제어부(70)는 제1b신호와 제2b신호를 수신하면 제3b출력신호를 출력한다. 제어부(70)는 제3b출력신호가 출력되면 제3b출력신호를 통해 도파관(10)에 O2가스 채워졌다는 것을 판단할 수 있다. 이때, 제2필터는 O2에 의해 흡수되는 파장영역을 제거하기 때문에 검출모듈에는 사용되지 않게 된다.
아울러, 도 11에 도시된 바와 같이 도파관을 이용한 확산식 복합 가스 감지기(1)가 SO2를 검출해야 경우 사용자가 회전력전달부(40)를 시계 방향으로 회전시키며 슬라이딩반사부(30)를 암나산모듈(120)의 타단으로 직선 이동시킨다. 이때, 사용자는 회전력전달부(40)의 일면에 형성된 눈금모듈(410)에 표시된 SO2가 암나산모듈(120)의 일단에 위치할 때까지 회전력전달부(40)를 회전시키며 위치시킨다. 눈금모듈(410)의 SO2가 암나산모듈(120)의 일단에 위치하면 회전력전달부(40)을 일방향으로 당겨, 슬라이딩반사부(30)에서 회전력전달부(40)를 분리시킨다. 이후, 암나산모듈(120)의 일단에 마개부(60)를 연결하여 암나산모듈(120)의 일단을 밀폐한다. 이후, 적외선광원부(20) 및 센서부(50)는 제어부(70)에서 전기 신호를 수신하여 그에 따라 작동하게 된다. 이때, 적외선광원부(20)는 제어부(70)에서 인가되는 전기 신호에 따라 3μm 내지 25μm파장의 적외선을 출력할 수 있게 된다. 이때, 적외선광원부(20)에서 출력된 적외선의 가운데 제3파장은 도 13의 (a)에 도시된 바와 같이 도파관부(10)의 내부에 채워진 SO2에 의해 일부 흡수된다. 그리고 나머지 파장영역은 기준센서모듈(510)과 검출모듈(520)에 의해 흡수된다. 이때, 기준센서모듈(510)은 제1필터 및 제2필터 그리고 제4필터 및 제5필터를 포함하지 않아, 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이 적외선광원부(20)에서 출력되어 SO2에 의해 흡수되지 않은 파장영역을 감지한다. 그러면서 제1c신호를 출력하고 출력된 제1c신호를 제어부(70)에 인가한다. 그리고 검출모듈(520)은 도 9에 도시된 바와 같이 제1필터 및 제3필터 내지 제5필터를 포함하여 도 10의 (c)에 도시된 바와 같이 SO2에 흡수되는 제3파장이 제거된 파장영역을 감지한다. 그러면서 제2c신호를 출력하고, 출력된 제2c신호를 제어부(70)에 인가한다. 이때, 제어부(70)는 제1c신호와 제2c신호를 수신하면 제3c출력신호를 출력한다. 제어부(70)는 제3c출력신호가 출력되면 제3c출력신호를 통해 도파관부(10)에 SO2가스 채워졌다는 것을 판단할 수 있다. 즉, 도파관부(10)에 독성 가스가 채워졌다는 것을 판단할 수 있다. 아울러, 도 14에 도시된 바와 같이 도파관을 이용한 확산식 복합 가스 감지기(1)가 NO를 검출해야 경우 사용자가 회전력전달부(40)를 시계 방향으로 회전시키며 슬라이딩반사부(30)를 암나산모듈(120)의 타단으로 직선 이동시킨다. 이때, 사용자는 회전력전달부(40)의 일면에 형성된 눈금모듈(410)에 표시된 NO가 암나산모듈(120)의 일단에 위치할 때까지 회전력전달부(40)를 회전시키며 위치시킨다.
눈금모듈(410)의 NO가 암나산모듈(120)의 일단에 위치하면 회전력전달부(40)을 일방향으로 당겨 슬라이딩반사부(30)에서 회전력전달부(40)를 분리시킨다. 이후, 암나산모듈(120)의 일단에 마개부(60)를 연결하여 암나산모듈(120)의 일단을 밀폐한다. 이후 적외선광원부(20) 및 센서부(50)는 제어부(70)에서 전기 신호를 수신하여 그에 따라 작동하게 된다. 이때, 적외선광원부(20)는 제어부(70)에서 인가되는 전기 신호에 따라 3μm 내지 25μm파장의 적외선을 출력할 수 있게 된다. 이때, 적외선광원부(20)에서 출력된 적외선의 가운데 제4파장은 도 16의 (a)에 도시된 바와 같이 도파관부(10)의 내부에 채워진 NO에 의해 일부 흡수된다. 그리고 나머지 파장영역은 기준센서모듈(510)과 검출모듈(520)에 의해 흡수된다. 이때, 기준센서모듈(510)은 제1필터 내지 제3필터 그리고 제5필터를 포함하지 않아, 도 16의 (b)에 도시된 바와 같이 적외선광원부(20)에서 출력되어 NO에 의해 흡수되지 않은 파장영역을 감지한다. 그러면서 제1d신호를 출력하고 출력된 제1d신호를 제어부(70)에 인가한다. 그리고 검출모듈(520)은 도 15에 도시된 바와 같이 제1필터 내지 제3필터 내지 제5필터를 포함하여, 도 16의 (c)에 도시된 바와 같이 NO에 흡수되는 제4파장이 제거된 파장영역을 감지한다. 그러면서 제2d신호를 출력하고, 출력된 제2d신호를 제어부(70)에 인가한다. 이때, 제어부(70)는 제1d신호와 제2d신호를 수신하면 제3d출력신호를 출력한다. 제어부(70)는 제3d출력신호가 출력되면 제3d출력신호를 통해 도파관부(10)에 NO가스 채워졌다는 것을 판단할 수 있다. 즉, 도파관부(10)에 독성 가스가 채워졌다는 것을 판단할 수 있다. 아울러, 도 17에 도시된 바와 같이 도파관을 이용한 확산식 복합 가스 감지기(1)가 CO를 검출해야 경우 사용자가 회전력전달부(40)를 시계 방향으로 회전시키며 슬라이딩반사부(30)를 암나산모듈(120)의 타단으로 직선 이동시킨다. 이때, 사용자는 회전력전달부(40)의 일면에 형성된 눈금모듈(410)에 표시된 CO가 암나산모듈(120)의 일단에 위치할 때까지 회전력전달부(40)를 회전시키며 위치시킨다. 눈금모듈(410)의 CO가 암나산모듈(120)의 일단에 위치하면 회전력전달부(40)을 일방향으로 당겨, 슬라이딩반사부(30)에서 회전력전달부(40)를 분리시킨다. 이후, 암나산모듈(120)의 일단에 마개부(60)를 연결하여 암나산모듈(120)의 일단을 밀폐한다. 이후, 적외선광원부(20) 및 센서부(50)는 제어부(70)에서 전기 신호를 수신하여 그에 따라 작동하게 된다.
이때, 적외선광원부(20)는 제어부(70)에서 인가되는 전기 신호에 따라 3μm 내지 25μm파장의 적외선을 출력할 수 있게 된다. 이때, 적외선광원부(20)에서 출력된 적외선의 가운데 제5파장은 도 19의 (a)에 도시된 바와 같이 도파관부(10)의 내부에 채워진 CO에 의해 일부 흡수된다. 그리고 나머지 파장영역은 기준센서모듈(510)과 검출모듈(520)에 의해 흡수된다. 이때, 기준센서모듈(510)은 제1필터 내지 제4필터를 포함하지 않아 도 19의 (b)에 도시된 바와 같이 적외선광원부(20)에서 출력되어 CO에 의해 흡수되지 않은 파장영역을 감지한다. 그러면서 제1e신호를 출력하고 출력된 제1e신호를 제어부(70)에 인가한다. 그리고 검출모듈(520)은 도 16에 도시된 바와 같이 제1필터 내지 제4필터를 포함하여, 도 19의 (c)에 도시된 바와 같이 CO에 흡수되는 제5파장이 제거된 파장영역을 감지한다. 그러면서 제2e신호를 출력하고, 출력된 제2e신호를 제어부(70)에 인가한다. 이때, 제어부(70)는 제1e신호와 제2e신호를 수신하면 제3e출력신호를 출력한다. 제어부(70)는 제3e출력신호가 출력되면 제3e출력신호를 통해 도파관부(10)에 CO가스 채워졌다는 것을 판단할 수 있다. 즉, 도파관부(10)에 독성 가스가 채워졌다는 것을 판단할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 대기 중에 있는 가스가 저농도 또는 고농도의 가스를 선택적으로 검출할 수 있고, 선택적으로 검출된 가스가 검출된 가스가 독성 또는 비독성 가스인지도 판단할 수 있도록 한다. 아울러, 본 발명은 도파관부(10)가 제어부(70)에서 교체되지 않고 슬라이딩반사부(30)의 위치와 필터(521)의 변경하는 것만으로 대기 중에 산재한 가스를 농도별로 측정 및 분석이 가능하여 대기 중에 산재한 가스를 측정하는데 적은 시간 및 비용이 들도록 한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시 적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.
[부호의 설명]
1: 도파관을 이용한 확산식 복합 가스 감지기
10: 도파관부
110: 소결모듈
120: 암나산모듈 121: 제1나사산
130: 커버모듈 140: 수나사연결모듈
20: 적외선광원부
30: 슬라이딩반사부
310: 연결홈 320: 제2나사산
40: 회전력전달부
410: 눈금모듈
411: 제1눈금 412: 제2눈금
413: 제3눈금 414: 제4눈금
415: 제5눈금
420: 연결돌기모듈
50: 센서부
510: 기준센서모듈
520: 검출모듈 521: 필터
60: 마개부 70: 제어부
710: 암나사연결모듈

Claims (5)

  1. 분말 입자들이 열적 활성화 과정을 거쳐 하나의 덩어리로 형성된 소결(Sintering)과정을 통해 형성되어 기체가 드나들 수 있도록 하는 원통형의 소결모듈(110)과, 소경모듈(110)의 직경과 동일한 직경의 원통형으로 형성되어 내부에 제1나사산(121)이 형성되고 소결모듈(110)의 일단에 연결된 암나산모듈(120)과, 소결모듈(110)의 타단에 연결되어 소결모듈(110)의 타단을 덮는 커버모듈(130)을 포함하는 도파관부(10);
    커버모듈(130)의 일면에 설치되어 소결모듈(110) 방향으로 적외선을 방출하는 적외선광원부(20);
    일면에 연결홈(310)이 형성되고, 타면이 오목하게 휘어져 생성되고 외주면에 제1나사산(121)과 치합되는 제2나사산(320)이 형성되어 시계 반향 및 반 시계 방향으로 회전하면 암사산모듈(120)의 내부에서 직선 이동하며 적외선광원부(20)에서 출력된 적외선을 반사하는 슬라이딩반사부(30);
    외주면에 도파관부(10)의 길이 방향과 평행한 방향으로 눈금모듈(410)이 형성되고 타측면에 연결홈(310)과 연결되는 연결돌기모듈(420)이 형성되어 연결홈(310)에 연결되며 슬라이딩반사부(30)에 회전력을 인가 가능한 회전력전달부(40) 및
    커버모듈(130)의 일면에 적외선광원부(20)와 이격 설치되어 슬라이딩반사부(30)의 타면에서 반사된 적외선을 수신하는 기준센서모듈(510)과, 적외선에서 특정영역을 걸러내는 필터(521)가 착탈 가능하게 설치되어 슬라이딩반사부(30)에서 반사된 적외선 가운데 필터(521)가 걸러낸 파장을 제외한 파장을 수신하는 검출모듈(520)을 포함하는 센서부(50)를 포함하는, 도파관을 이용한 확산식 복합 가스 감지기.
  2. 제1항에 있어서, 회전력전달부(40)는,
    외주면에 형성된 눈금모듈(410)의 눈금을 암나산모듈(120)의 끝단에 맞춰, 슬라이딩반사부(30)를 암나산모듈(120)의 내부에서 이동시키며 소경모듈(110)로 유입된 가스의 종류에 대응해 슬라이딩반사부(30)의 위치를 변경시킬 수 있는, 도파관을 이용한 확산식 복합 가스 감지기.
  3. 제1항에 있어서,
    외주면에 제3나사산(601)이 형성되어 시계 방향 및 반 시계 방향으로 회전하면서 암나산모듈(120)의 일단에 연결 및 일단에서 분리되는 마개부(60)를 포함하는, 도파관을 이용한 확산식 복합 가스 감지기.
  4. 제2항에 있어서, 눈금모듈(410)은,
    복수 개의 가스 종류가 표시되어 있는, 도파관을 이용한 확산식 복합 가스 감지기.
  5. 제1항에 있어서,
    센서부(50)와 연결되어 기준센서모듈(510)에서 출력되는 제1신호와 검출모듈(520)에서 출력되는 제2신호를 수신한 후, 제1신호와 제2신호를 연산하여 도파관부(10)에 유입된 가스의 종류에 따라 서로 다른 신호를 출력하는 제어부(70)를 더 포함하는, 도파관을 이용한 확산식 복합 가스 감지기.
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