KR20160042951A - Environment monitoring system - Google Patents
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Abstract
폐쇄 공간의 내부에 존재하는 가스 성분을 검지하는 가스 검지부(A)를 구비한 환경 감시 시스템(Z)으로서, 가스 검지부(A)는 폐쇄 공간의 다른 영역에 배치되는 복수의 가스검출수단(10, 20)을 구비하고, 가스검출수단(10, 20) 중 어느 하나가 소정값 이상의 검출값을 검출했을 경우에, 상기 소정값 이상의 검출값을 검출한 가스검출수단(10, 20) 주위의 분위기에 포함되는 가스 성분을 분석하는 분석부(E)를 구비한다.(EN) An environmental monitoring system (Z) having a gas detecting section (A) for detecting a gas component present in a closed space. The gas detecting section (A) includes a plurality of gas detecting means (10, (20, 20), and when any one of the gas detection means (10, 20) detects a detection value equal to or larger than a predetermined value, an atmosphere around the gas detection means (10, 20) And an analyzing part E for analyzing the contained gas components.
Description
본 발명은 폐쇄 공간의 내부에 존재하는 가스 성분을 검지하는 가스 검지부를 구비한 환경 감시 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to an environmental monitoring system having a gas detecting unit for detecting a gas component existing in a closed space.
예를 들면 반도체 제조 공장 등에서 제품의 건조 설비나 배수 속에 미량 포함되는 유기 용제분을 제거하는 설비 등이 있으며, 이러한 설비들로부터 냄새 성분인 휘발성 유기 화합물(VOC) 가스가 발생하는 경우가 있었다. VOC 가스에는 예를 들어 포름알데히드, 톨루엔 등이 포함되며 눈, 코, 목에 대한 자극 등의 증상이 생길 우려가 있다. For example, a drying facility of a product in a semiconductor manufacturing factory or the like, and a device for removing a trace amount of organic solvent contained in drainage. VOCs, which is an odor component, may be generated from such facilities. VOC gases include, for example, formaldehyde and toluene, and may cause symptoms such as irritation to eyes, nose and throat.
VOC 가스는 예를 들면 반도체식 가스검지소자를 구비한 가스검지장치로 검지할 수 있다. The VOC gas can be detected by, for example, a gas detection device provided with a semiconductor type gas detection element.
한편, 본 발명의 종래기술인 전술한 반도체식 가스검지소자를 구비한 가스검지장치는 일반적인 기술이므로 특허문헌 등의 종래기술문헌은 제시하지 않는다. On the other hand, since the conventional gas detection apparatus having the above-described semiconductor type gas detection element of the present invention is a general technology, the prior art literature such as patent literature is not presented.
전술한 반도체 제조 공장에서 특히 온도 및 습도가 관리된 공기가 순환되는 청정한 클린룸 내에서는 소독용 또는 청소용 알코올(에탄올)이 빈번하게 사용되었다. In the above-described semiconductor manufacturing factory, disinfecting or cleaning alcohol (ethanol) is frequently used in a clean clean room where air with temperature and humidity control is circulated.
이와 같이 반도체 제조 공장에는 VOC 가스나 에탄올 등의 가스가 분위기 중에 부유하는 경우가 있으며, 예를 들어 VOC 가스를 가스검지장치로 검지하고자 할 경우, 에탄올이 방해 가스로 검지되어 VOC 가스를 선택적으로 검지하기가 곤란해지는 경우가 있었다. VOC 가스 외에, 대상이 되는 소망하는 피(被)검지 가스를 검지하고자 하는 경우도 마찬가지로 에탄올이 방해 가스로 검지되어 피검지 가스를 정확하게 검지할 수 없다는 문제점이 있었다. In this way, a gas such as VOC gas or ethanol sometimes floats in the atmosphere in the semiconductor manufacturing factory. For example, when the VOC gas is detected by the gas detecting device, ethanol is detected as an obstructing gas, It may be difficult to do so. In addition to the VOC gas, when a desired detection target gas to be detected is to be detected, ethanol is also detected as an obstructing gas, so that the detection target gas can not be accurately detected.
따라서, 본 발명의 목적은 복수의 가스 성분을 식별할 수 있는 환경 감시 시스템을 제공하는 데 있다. It is therefore an object of the present invention to provide an environmental monitoring system capable of identifying a plurality of gas components.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 환경 감시 시스템은 폐쇄 공간의 내부에 존재하는 가스 성분을 검지하는 가스 검지부를 구비한 환경 감시 시스템으로서, 그 제1 특징적 구성은, 상기 가스 검지부는 상기 폐쇄 공간의 다른 영역에 배치되는 복수의 가스검출수단을 구비하고, 상기 가스검출수단 중 어느 하나가 소정값 이상의 검출값을 검출했을 경우에 상기 소정값 이상의 검출값을 검출한 가스검출수단 주위의 분위기에 포함되는 가스 성분을 분석하는 분석부를 구비한 점에 있다. In order to achieve the above object, an environmental monitoring system according to the present invention is an environmental monitoring system having a gas detecting unit for detecting a gas component existing in a closed space. In the first characteristic configuration, the gas detecting unit includes: And the gas detection means includes a plurality of gas detection means, and when any one of the gas detection means detects a detection value equal to or greater than a predetermined value, the detection value equal to or greater than the predetermined value is included in the atmosphere around the gas detection means And an analyzer for analyzing the gas component.
본 구성에 따르면, 가스검출수단 중 어느 하나가 소정값 이상의 검출값을 검출했을 경우에, 상기 소정값 이상의 검출값을 검출한 가스검출수단 주위의 분위기를 포집하고, 포집한 분위기를 분석부에 투입하여 가스 성분의 종류나 농도 등을 검지, 분석(식별)할 수 있다. According to this configuration, when any one of the gas detecting means detects a detection value equal to or greater than a predetermined value, the atmosphere around the gas detecting means that detects the detection value equal to or greater than the predetermined value is collected, And it is possible to detect and analyze (identify) the kind and the concentration of the gas component.
이와 같이 가스검출수단 중 어느 하나가 소정값 이상의 검출값을 검출했을 경우에, 상기 소정값 이상의 검출값을 검출한 가스검출수단 주위의 분위기에 포함되는 가스 성분을 분석하도록 구성함으로써, 상기 가스 성분을 분석부에 의해 분석하는 타이밍을 규정할 수 있다. 즉, 가스검출수단 중 어느 하나가 소정값 이상의 검출값을 검출했을 경우에는 소망하는 가스 성분이 검지된 경우이며, 이 타이밍에 가스검출수단 주위의 분위기를 분석부에서 분석하면, 소망하는 가스 성분이 분석부에 의해 분석되므로 가스 성분의 분석을 확실하고 상세하게 실시할 수 있다. By analyzing the gas component contained in the atmosphere around the gas detecting means which detects the detection value equal to or larger than the predetermined value when any one of the gas detecting means detects the detection value equal to or larger than the predetermined value, The timing to be analyzed by the analysis unit can be defined. That is, when any one of the gas detecting means detects a detected value equal to or greater than a predetermined value, a desired gas component is detected. When the analyzing unit analyzes the atmosphere around the gas detecting means at this timing, The analysis of the gas component can be carried out with certainty and detail since it is analyzed by the analysis section.
본 발명에 따른 환경 감시 시스템의 제2 특징적 구성은, 상기 가스 검지부가 제1 가스검출수단 및 제2 가스검출수단을 구비하고, 양자에서 피검지 가스의 검지 특성을 다르게 하고 있으며, 상기 제1 가스검출수단의 검지 출력 및 상기 제2 가스검출수단의 검지 출력에 기초해서 소망하는 가스 성분을 검지, 분석 및 감시하는 점에 있다. The second characteristic configuration of the environmental monitoring system according to the present invention is characterized in that the gas detection unit includes a first gas detection unit and a second gas detection unit, Analyzing and monitoring a desired gas component based on the detection output of the detection means and the detection output of the second gas detection means.
본 구성과 같이 제1 가스검출수단 및 제2 가스검출수단을 구비하고, 양자에서 피검지 가스 검지 특성을 다르게 함으로써 각 검출수단의 특성에 따른 가스 성분을 검지할 수 있다. The first gas detecting means and the second gas detecting means are provided as in this configuration, and the gas components according to the characteristics of the respective detecting means can be detected by making the detection gas detection characteristics different from each other.
예를 들어 제2 가스검출수단 쪽이 알코올의 검지 감도가 높을 경우, 검지 대상 공간에서 알코올의 농도가 높아지면, 제1 가스검출수단의 알코올 성분에 대한 검지 출력은 제2 가스검출수단에 비해 낮으나, 제2 가스검출수단의 알코올 성분에 대한 검지 출력은 높아진다. 이때 제1 가스검출수단의 출력이 소정 검지 출력보다 큰 값이 얻어지면 알코올 이외의 가스 성분이 검지된 것으로 식별하고, 제2 가스검출수단의 출력이 소정 검지 출력보다 큰 값이 얻어지면 알코올이 검지된 것으로 식별할 수 있으므로, 알코올과 그 이외의 가스 성분을 동시에 식별 검지, 분석 및 감시할 수 있다. For example, when the detection sensitivity of the alcohol is high in the second gas detection means, the detection output of the first gas detection means to the alcohol component is lower than that of the second gas detection means when the concentration of alcohol in the detection subject space is high , The detection output for the alcohol component of the second gas detecting means becomes high. At this time, if a value larger than the predetermined detection output is obtained, it is identified that the gas component other than alcohol is detected. If the output of the second gas detection means is larger than the predetermined detection output, It is possible to identify, analyze and monitor alcohol and other gas components at the same time.
즉, 알코올 이외의 가스 성분을 검출하고 싶을 경우, 알코올이 존재하면 알코올이 방해 가스가 되어 알코올 이외의 가스 성분을 검출하기 어려워진다. 이 경우, 필터 등을 이용해서 알코올을 컷트한 상태에서 알코올 이외의 가스 성분을 검출하면 필터 등의 런닝 코스트가 증대되게 된다. 그러나 본 발명의 환경 감시 시스템이라면, 예를 들어 알코올의 검출 감도가 다른 2개의 검출수단(제1 가스검출수단 및 제2 가스검출수단)을 구비하는 것만으로 알코올과 그 이외의 가스 성분을 동시에 식별 검지, 분석 및 감시할 수 있게 되어, 간편하면서 코스트 퍼포먼스(cost performance)가 뛰어난 환경 감시 시스템을 구축할 수 있다. That is, if it is desired to detect a gas component other than alcohol, if alcohol is present, the alcohol becomes an obstructing gas and it becomes difficult to detect gas components other than alcohol. In this case, when a gas component other than alcohol is detected while the alcohol is cut using a filter or the like, the running cost of the filter or the like is increased. However, in the environmental monitoring system of the present invention, for example, it is possible to simultaneously identify alcohol and other gas components only by having two detection means (first gas detection means and second gas detection means) having different detection sensitivities of alcohol It is possible to construct an environmental monitoring system which is simple and has excellent cost performance.
본 발명에 따른 환경 감시 시스템의 제3 특징적 구성은, 상기 가스 검지부에서의 가스검출수단은 청정 가스를 이용해서 제로점을 설정하는 점에 있다. 또한 제로점의 상태가 폐쇄 공간의 이상적 상태가 되므로, 상기 제로점을 설정하여 목표로 할 수 있으며, 현재의 상태가 이상적 상태와 어느 정도 괴리되어 있는지 용이하게 이해할 수 있다. The third characteristic configuration of the environmental monitoring system according to the present invention resides in that the gas detecting means in the gas detecting section sets a zero point by using a clean gas. Also, since the state of the zero point becomes an ideal state of the closed space, it is possible to set the zero point to the target, and it is easy to understand how the current state is different from the ideal state.
이로써, 확실하게 가스검출수단의 제로점 조정을 할 수 있다. Thereby, the zero point adjustment of the gas detecting means can be reliably performed.
본 발명에 따른 환경 감시 시스템의 제4 특징적 구성은, 상기 가스 성분의 변화를 감시하는 감시부; 및 상기 가스검출수단 주위의 분위기를 포집하고, 포집한 분위기를 상기 분석부에 보내는 포집 수단;을 구비하고, 어느 하나의 가스검출수단이 소정값 이상의 검출값을 검출하면 상기 감시부는 상기 포집 수단에 소정값 이상을 검출한 가스검출수단 주위의 분위기 포집을 지시하고, 상기 포집 수단에서 보내진 분위기의 분석을 상기 분석부에 지시하는 점에 있다. A fourth characteristic configuration of the environmental monitoring system according to the present invention is characterized by comprising: a monitoring unit for monitoring a change in the gas component; And a collecting means for collecting the atmosphere around the gas detecting means and sending the collected atmosphere to the analyzing section. When any one of the gas detecting means detects a detected value of a predetermined value or more, the monitoring section And instructs the analyzing unit to analyze the atmosphere sent from the collecting unit.
본 구성에 따르면, 감시부에서 가스검출수단의 검출값을 인식시키고, 상기 검출값에 따라서 소망하는 가스검출수단에 대해 분위기 포집 지령을 포집 수단에 내리도록 제어할 수 있다. 또한, 감시부는 포집 지령을 내린 후에 분석부에 분위기 분석 지령을 내리도록 제어할 수 있다. 즉, 감시부에서 이러한 포집 지령이나 분석 지령을 실행할 수 있도록 구성하면, 예를 들어 감시부를 가스 검지부의 근방 또는 이간된 위치 중 어느 곳에 마련한 경우에도, 또는 감시부를 폐쇄 공간의 외부에 마련한 경우에도, 소망하는 타이밍에 포집 지령이나 분석 지령을 실행할 수 있다. According to this configuration, the monitoring unit can recognize the detection value of the gas detection unit, and control the atmosphere collection command to the collection unit to the desired gas detection unit according to the detection value. Further, the monitoring unit may control the analyzing unit to issue an atmosphere analysis command after making the collection instruction. That is, if the monitoring section is configured to be capable of executing such a collection instruction or analysis command, for example, even when the monitoring section is provided in the vicinity of the gas detecting section or in the separated position, or even when the monitoring section is provided outside the closed space, A collection instruction or an analysis command can be executed at a desired timing.
본 발명에 따른 환경 감시 시스템의 제5 특징적 구성은, 상기 제1 가스검출수단이, 귀금속 선재(線材); 상기 귀금속 선재를 덮고, 산화 주석 또는 산화 인듐을 주성분으로 해서 몰리브덴 산화물을 첨가한 금속 산화물 반도체를 이용해서 형성한 가스 감응부; 및 상기 가스 감응부의 외주측에 알루미나, 실리카, 실리카알루미나, 제올라이트 중에서 선택된 적어도 1종을 담체로 하는 촉매층;을 마련하고, 상기 촉매층에 텅스텐 산화물 또는 몰리브덴 산화물 중 적어도 한쪽을 담지시킨 제1 반도체식 가스검지소자를 가지는 점에 있다. A fifth characteristic configuration of the environmental monitoring system according to the present invention is characterized in that the first gas detecting means comprises a noble metal wire rod; A gas responsive portion covering the noble metal wire and formed using a metal oxide semiconductor in which molybdenum oxide is added with tin oxide or indium oxide as a main component; And a catalyst layer comprising at least one selected from alumina, silica, silica alumina and zeolite as a carrier on the outer peripheral side of the gas sensing part, and a first semiconductor gas containing at least one of tungsten oxide and molybdenum oxide carried on the catalyst layer And has a detecting element.
후술하는 실시예 2(금속 산화물 반도체의 주성분이 산화 주석), 실시예 5(금속 산화물 반도체의 주성분이 산화 인듐)에 있어서, 가스 감응부에 몰리브덴 산화물을 첨가한 반도체식 가스검지소자(본 발명예 2, 3)와, 가스 감응부에 몰리브덴 산화물을 첨가하지 않는 반도체식 가스검지소자(비교예 1, 2)에 대해 냄새 성분의 검지 감도를 조사하였다. A semiconductor type gas detecting element in which molybdenum oxide was added to the gas sensitive portion in Embodiment 2 (main component of the metal oxide semiconductor is tin oxide) and Example 5 (main component of the metal oxide semiconductor is indium oxide) 2, and 3), and semiconductor gas detecting elements (Comparative Examples 1 and 2) in which molybdenum oxide was not added to the gas sensing portion.
이 결과, 비교예 1, 2의 반도체식 가스검지소자에서는 냄새 성분과 가연성 가스에서 가스 감도의 명료한 차이가 인정되지 않은 데 반해(도 4, 8), 본 발명예 2, 3의 반도체식 가스검지소자에서는 에탄올, 톨루엔, 아세톤, 아세트산에틸과 같은 냄새 성분의 검지 감도를 증감(增感) 할 수 있었다고 인정되었다(도 3, 7). As a result, in the semiconductor type gas detection devices of Comparative Examples 1 and 2, there was no clear difference in gas sensitivity between the odor component and the combustible gas (Figs. 4 and 8) It was recognized that the detection element was able to increase the sensitivity of detecting odor components such as ethanol, toluene, acetone, and ethyl acetate (Figs. 3 and 7).
또한 후술하는 실시예 3에서 실리콘 가스가 존재하는 환경에서의 가스 감도의 변화를, 본 발명예 2 및 비교예 1에 대해 조사하였다. In Example 3 to be described later, changes in gas sensitivity in the presence of silicon gas were investigated for Example 2 and Comparative Example 1.
이 결과, 비교예 1의 반도체식 가스검지소자에서는 특히 실리콘 가스의 노출(曝露) 초기에 불안정한 가스 감도를 나타내는 데 반해(도 6), 본 발명예 2의 반도체식 가스검지소자에서는 실리콘 가스 존재하에서도 안정된(거의 일정한) 가스 감도가 얻어지는 것으로 인정되었다(도 5). As a result, the semiconductor type gas detecting element of Comparative Example 1 exhibited unstable gas sensitivity particularly at the initial stage of exposure of the silicon gas (Fig. 6), whereas in the semiconductor type gas detecting element of Example 2 of the present invention, It was recognized that a stable (almost constant) gas sensitivity was obtained (FIG. 5).
따라서 본 구성의 반도체식 가스검지소자는 가스 감응부에 몰리브덴 산화물을 첨가함으로써 냄새 성분을 양호한 감도로 검출할 수 있으면서, 실리콘 가스가 존재하는 환경에서도 냄새 성분을 정확하게 검출할 수 있다. Therefore, by adding molybdenum oxide to the gas sensitive portion of the present invention, the odor component can be detected with good sensitivity, and the odor component can be accurately detected even in the presence of silicon gas.
또한 촉매층을 알루미나, 실리카, 실리카알루미나, 제올라이트 중에서 선택된 적어도 1종을 담체로 하는 것으로 구성하고, 상기 촉매층에 텅스텐 산화물 또는 몰리브덴 산화물 중 적어도 한쪽을 담지시킴으로써, 검지 대상 가스 중에 알코올이 있는 경우에도 센서의 알코올에 대한 감도를 억제할 수 있다(실시예 12, 도 12 참조). 즉, 텅스텐 산화물 또는 몰리브덴 산화물에 의해 촉매층의 표면에 도달한 알코올은 분해(이른바 산성 금속 산화물로 인한 알코올의 분자내 탈수반응이라고 불리는 것)를 받는다. And at least one selected from the group consisting of alumina, silica, silica alumina and zeolite is used as a carrier, and at least one of tungsten oxide and molybdenum oxide is supported on the catalyst layer so that even when alcohol is present in the gas to be detected, The sensitivity to alcohol can be suppressed (see Example 12, Fig. 12). That is, the alcohol which reaches the surface of the catalyst layer by tungsten oxide or molybdenum oxide is subjected to decomposition (so-called intramolecular dehydration reaction of alcohol due to acidic metal oxide).
이 반응(C2H5OH→C2H4+H2O)은 비교적 고온(300℃ 정도 이상)에서 일어난다. 이때 에틸렌이 생성되는데 에틸렌에 대한 본원 센서의 감도는 매우 낮으므로, 본원의 센서는 알코올에 대한 감도가 매우 낮다. This reaction (C 2 H 5 OH → C 2 H 4 + H 2 O) takes place at a relatively high temperature (about 300 ° C. or higher). At this time, ethylene is produced. Since the sensitivity of the present sensor to ethylene is very low, the sensor of the present invention has a very low sensitivity to alcohol.
따라서, 본 구성의 반도체식 가스검지소자는 알코올에 대한 감도를 억제한 상태에서 냄새 성분을 양호한 감도로 검출할 수 있게 된다. Therefore, the semiconductor type gas detecting element of this configuration can detect the odor component with good sensitivity while suppressing the sensitivity to alcohol.
본 발명에 따른 환경 감시 시스템의 제6 특징적 구성은, 상기 제2 가스검출수단을, 상기 제1 가스검출수단에서의 촉매층을 포함하지 않는 구성으로 한 점에 있다. The sixth characteristic configuration of the environmental monitoring system according to the present invention resides in that the second gas detecting means is configured not to include a catalyst layer in the first gas detecting means.
본 구성에 의해, 제2 가스검출수단은 제1 가스검출수단에 비해서 알코올 성분에 대한 감도를 높일 수 있다. With this configuration, the second gas detecting means can increase the sensitivity to the alcohol component as compared with the first gas detecting means.
본 발명에 따른 환경 감시 시스템의 제7 특징적 구성은, 상기 금속 산화물 반도체에 란탄 산화물 및 납 산화물 중 적어도 하나를 첨가한 점에 있다. The seventh characteristic configuration of the environmental monitoring system according to the present invention is that at least one of lanthanum oxide and lead oxide is added to the metal oxide semiconductor.
본 구성에 따르면, 금속 산화물 반도체부에 란탄 산화물 및 납 산화물 중 적어도 어느 하나를 첨가함으로써, 예를 들어 냄새 성분인 톨루엔이나 아세톤에 대해 고감도인 동시에, 수소, 메탄, 에틸렌 등의 다른 가스와의 선택성에 있어서 뛰어난 반도체식 가스검지소자가 얻어진다. According to this constitution, by adding at least one of lanthanum oxide and lead oxide to the metal oxide semiconductor portion, it is possible to obtain a high sensitivity to toluene or acetone, which is an odor component, and at the same time to provide high selectivity to other gases such as hydrogen, An excellent semiconductor type gas detection element can be obtained.
도 1은 본 발명의 환경 감시 시스템의 개략도이다.
도 2는 제1 가스검출수단의 반도체식 가스검지소자의 개요를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명예 2(산화 주석-몰리브덴 산화물)의 반도체식 가스검지소자에 따른 각종 가스의 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 비교예 1(산화 주석)의 반도체식 가스검지소자에 따른 각종 가스의 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 실리콘 가스 존재하에서 본 발명예 2의 반도체식 가스검지소자에 따른 각종 가스의 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 실리콘 가스 존재하에서 비교예 1의 반도체식 가스검지소자에 따른 각종 가스의 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명예 3(산화 인듐-몰리브덴 산화물)의 반도체식 가스검지소자에 따른 각종 가스의 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 8은 비교예 2(산화 인듐)의 반도체식 가스검지소자에 따른 각종 가스의 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명예 2의 반도체식 가스검지소자로 에탄올 및 아세톤을 각각 검출했을 경우의 가스 감도를 조사한 그래프이다.
도 10은 실리콘 가스 존재하에서 본 발명예 2의 반도체식 가스검지소자로 에탄올을 검출했을 경우의 가스 감도의 변화율을 나타낸 그래프이다.
도 11은 란탄 산화물의 함유량, 몰리브덴 산화물의 함유량 및 가스 감도의 변화율을 나타낸 표이다.
도 12는 본 발명의 반도체식 가스검지소자에 있어서, 9종의 가스에 대한 감도와 가스 농도와의 관계에 대해 조사한 그래프이다.
도 13은 본 발명예 2의 반도체식 가스검지소자에 있어서, 9종의 가스에 대한 감도와 가스 농도와의 관계에 대해 조사한 그래프이다.
도 14는 환경 감시 시스템을 반도체 제조 공장의 클린룸 내에 설치하고, 상기 클린룸 내에 존재하는 가스를 검지했을 때의 결과를 나타낸 그래프이다.
도 15는 브리지 회로의 개략도이다. 1 is a schematic diagram of an environmental monitoring system of the present invention.
Fig. 2 is a diagram showing the outline of the semiconductor type gas detecting element of the first gas detecting means.
3 is a graph showing the measurement results of various gases according to the semiconductor type gas detecting element of Inventive Example 2 (tin oxide-molybdenum oxide).
4 is a graph showing the measurement results of various gases according to the semiconductor type gas detection element of Comparative Example 1 (tin oxide).
5 is a graph showing the measurement results of various gases according to the semiconductor type gas detecting element of Example 2 in the presence of silicon gas.
6 is a graph showing the measurement results of various gases according to the semiconductor type gas detection element of Comparative Example 1 in the presence of silicon gas.
7 is a graph showing the measurement results of various gases according to the semiconductor type gas detection element of Inventive Example 3 (indium oxide-molybdenum oxide).
8 is a graph showing the measurement results of various gases according to the semiconductor type gas detection element of Comparative Example 2 (indium oxide).
9 is a graph showing gas sensitivity when ethanol and acetone are respectively detected by the semiconductor type gas detection element of the second embodiment of the present invention.
10 is a graph showing the rate of change of gas sensitivity when ethanol was detected by the semiconductor type gas detecting element of Example 2 in the presence of silicon gas.
11 is a table showing the content of lanthanum oxide, the content of molybdenum oxide, and the rate of change of gas sensitivity.
FIG. 12 is a graph showing the relationship between sensitivity and gas concentration for nine kinds of gases in the semiconductor type gas detecting element of the present invention. FIG.
FIG. 13 is a graph showing the relationship between sensitivity and gas concentration for nine kinds of gases in the semiconductor type gas detecting element of the
14 is a graph showing the results when the environmental monitoring system is installed in a clean room of a semiconductor manufacturing factory and the gas present in the clean room is detected.
15 is a schematic diagram of a bridge circuit.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초해서 설명한다. DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 환경 감시 시스템(Z)은 폐쇄 공간의 내부에 존재하는 가스 성분을 검지하는 가스 검지부(A)를 구비하고, 상기 가스 검지부(A)는 폐쇄 공간의 다른 영역에 배치되는 복수의 가스검출수단(10, 20)을 구비하며, 가스검출수단(10, 20) 중 어느 하나가 소정값 이상의 검출값을 검출했을 경우에 상기 소정값 이상의 검출값을 검출한 가스검출수단(10, 20) 주위의 분위기에 포함되는 가스 성분을 분석하는 분석부(E)를 구비한다. 1, the environmental monitoring system Z of the present invention is provided with a gas detection unit A for detecting a gas component existing in a closed space, and the gas detection unit A is a gas detection unit (10, 20) disposed in a region of the gas detection means (10, 20), wherein when any one of the gas detection means (10, 20) And an analyzing section (E) for analyzing a gas component contained in the atmosphere around the detecting means (10, 20).
또한 본 발명의 환경 감시 시스템(Z)은 가스 성분의 성분량 변화를 감시하는 감시부(F)를 구비한다. In addition, the environmental monitoring system (Z) of the present invention includes a monitoring unit (F) for monitoring a change in the amount of a component of a gas component.
폐쇄 공간은 예를 들면 내부와 외부와의 분위기 출입이 컨트롤되는 폐쇄된 공간을 말한다. 본 발명의 환경 감시 시스템(Z)은, 상기 폐쇄 공간으로서, 예를 들면 온도 및 습도가 관리된 공기가 순환되는 청정한 클린룸 내에 설치되는 경우에 대해 설명한다. 상기 클린룸은 예를 들면 반도체 제조 공장에 마련되는 설비이다. The closed space is, for example, a closed space in which the atmosphere inside and outside is controlled. The environmental monitoring system (Z) of the present invention will be described in the case where, for example, the closed space is provided in a clean room in which air with controlled temperature and humidity is circulated. The clean room is, for example, a facility provided in a semiconductor manufacturing factory.
본 발명의 가스 검지부(A)에서는 제1 가스검출수단(10) 및 제2 가스검출수단(20)을 구비하고, 양자에 있어서 알코올의 검출 감도를 다르게 하였다. 본 실시형태의 가스 검지부(A)는 제2 가스검출수단(20) 쪽이 알코올의 검출 감도가 높고, 알코올이 에탄올인 경우에 대해 설명하나, 이 양태에 한정되는 것은 아니다. 한편, 본 실시형태에서는 2개의 가스검출수단을 구비한 경우에 대해 설명하나, 가스검출수단의 개수는 이 양태에 한정되지 않는다. In the gas detection unit (A) of the present invention, the first gas detection unit (10) and the second gas detection unit (20) are provided and the detection sensitivity of alcohol is different between them. In the gas detecting portion A of the present embodiment, the case where the second gas detecting means 20 is highly sensitive to detection of alcohol and the alcohol is ethanol is described, but the present invention is not limited to this. On the other hand, in the present embodiment, the case where two gas detecting means are provided is described, but the number of gas detecting means is not limited to this embodiment.
1개의 제1 가스검출수단(10)은 1개의 제1 반도체식 가스검지소자(X)를 구비하고, 1개의 제2 가스검출수단(20)은 1개의 제2 반도체식 가스검지소자(X')를 구비한다. 제1 반도체식 가스검지소자(X) 및 제2 반도체식 가스검지소자(X')는 각각 1개의 검지소자로 복수의 가스 성분을 검지할 수 있는 검지소자이다.One first gas detecting means 10 comprises one first semiconductor type gas detecting element X and one second gas detecting means 20 comprises one second semiconductor type gas detecting element X ' . The first semiconductor type gas detection element X and the second semiconductor type gas detection element X 'are detection elements capable of detecting a plurality of gas components by one detection element, respectively.
또한 제1 가스검출수단(10) 및 제2 가스검출수단(20)은 이간되어 설치할 수 있는데, 이 경우 클린룸 내에서 같은 영역에 존재하는 가스를 검지할 수 있도록 어느 정도 근방에 배치하는 것이 좋다. Further, the first
클린룸은 다운플로우 기류로 공조 관리되는 경우가 있으며, 이 경우 상층계에서 하층계로 기류가 확산되기 때문에, 예를 들면 상층계와 하층계의 경계부에 가스 검지부(A)를 배치하면 좋다. In this case, since the airflow diffuses from the upper layer system to the lower layer system, the gas detection unit A may be disposed at the boundary between the upper layer system and the lower layer system, for example.
도 2에 도시한 바와 같이, 제1 가스검출수단(10)은 제1 반도체식 가스검지소자(X)를 가진다. 상기 제1 반도체식 가스검지소자(X)는 귀금속 선재(1); 상기 귀금속 선재(1)를 덮고, 산화 주석 또는 산화 인듐을 주성분으로 해서 몰리브덴 산화물을 첨가한 금속 산화물 반도체를 이용해서 형성한 가스 감응부(2); 및 상기 가스 감응부(2)의 외주측에 알루미나, 실리카, 실리카알루미나, 제올라이트 중에서 선택된 적어도 1종을 담체로 하는 촉매층(3);을 마련하고, 상기 촉매층(3)에 텅스텐 산화물 또는 몰리브덴 산화물 중 적어도 한쪽을 담지시켰다. As shown in Fig. 2, the first gas detecting means 10 has a first semiconductor type gas detecting element X. As shown in Fig. The first semiconductor type gas detecting element X comprises a noble
제1 반도체식 가스검지소자(X)로서, 열선형 반도체식 가스검지소자, 기판형 반도체식 가스검지소자를 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 실시형태에서는 열선형 반도체식 가스검지소자로 한 경우에 대해 설명한다. As the first semiconductor type gas detection element X, a heat linear semiconductor gas detection element and a substrate type semiconductor gas detection element can be mentioned, but the present invention is not limited thereto. In the present embodiment, a case of using a thermosynthetic semiconductor type gas detection element will be described.
열선형 반도체식 가스검지소자(X)는 코일형상의 귀금속 선재(1)에 가스 감응부(2)가 마련되어 있다. 귀금속 선재(1)는 예를 들면 백금, 팔라듐, 백금-팔라듐 합금 등의 선재를 사용할 수 있다. 귀금속 선재(1)의 선 직경, 코일 직경, 코일 감음수 등은 종래의 열선형 반도체식 가스검지소자에 사용하는 것과 마찬가지이며 특별히 한정되지 않는다. In the hot-wire type semiconductor type gas detecting element X, the noble
가스 감응부(2)는 산화 주석 또는 산화 인듐을 주성분으로 한 금속 산화물 반도체를 도포하여 덮고 건조한 후, 소결 성형한 것이다. 상기 금속 산화물 반도체에는 몰리브덴 산화물(MoO2, MoO3)이 첨가되어 있다. 몰리브덴 산화물의 함유량은 예를 들면 0.5~10몰%, 바람직하게는 1~10몰%로 하면 좋다. 이에 따라, 에탄올, 톨루엔, 아세톤, 아세트산에틸 등의 이른바 냄새 성분을 양호한 감도로 검출할 수 있으며, 실리콘 가스가 존재하는 환경에서도 냄새 성분을 정확하게 검출할 수 있다. The
금속 산화물 반도체에는 몰리브덴 산화물에 더해, 란탄 산화물이나 납 산화물을 첨가해도 된다. 금속 산화물 반도체에 란탄이나 납의 산화물을 첨가함으로써, 예를 들면 냄새 성분인 톨루엔이나 아세톤에 대해 고감도인 동시에, 수소, 메탄, 에틸렌 등의 다른 가스와의 선택성에 있어서 뛰어난 제1 반도체식 가스검지소자(X)가 얻어진다. In addition to molybdenum oxide, lanthanum oxide or lead oxide may be added to the metal oxide semiconductor. The addition of lanthanum or lead oxide to the metal oxide semiconductor makes it possible to provide a first semiconductor type gas detection element (for example, a metal oxide semiconductor having excellent sensitivity to toluene or acetone, which is an odor component, and excellent in selectivity with respect to other gases such as hydrogen, X) is obtained.
란탄 산화물(La2O3)의 함유량은 예를 들면 0.05~1몰%로 하면 양호한 가스 감도를 가진다. When the content of the lanthanum oxide (La 2 O 3 ) is, for example, 0.05 to 1 mol%, it has good gas sensitivity.
또한 납 산화물(PbO)의 함유량은 예를 들면 0.01~1몰%로 하는 것이 좋다. 이에 따라, 수소, 메탄, 에틸렌 등 VOC 가스 이외의 감도를 떨어뜨려 냄새 성분을 보다 양호한 감도로 검출할 수 있다. The content of the lead oxide (PbO) is preferably 0.01 to 1 mol%, for example. Accordingly, it is possible to detect the odor component with better sensitivity by lowering the sensitivity other than the VOC gas such as hydrogen, methane, or ethylene.
가스 감응부(2)의 외주측에는 알루미나, 실리카, 실리카알루미나, 제올라이트 중에서 선택된 적어도 1종을 담체로 하는 촉매층(3)을 마련하고, 상기 촉매층(3)에 텅스텐 산화물(WO3) 또는 몰리브덴 산화물 중 적어도 한쪽을 담지시키고 있다. (WO 3 ) or molybdenum oxide (hereinafter referred to as " tungsten oxide ") is added to the
텅스텐 산화물 또는 몰리브덴 산화물의 함유량은 0.1~10몰%가 되도록 하면, 알코올의 감도를 충분히 억제할 수 있다. When the content of tungsten oxide or molybdenum oxide is 0.1 to 10 mol%, the sensitivity of alcohol can be sufficiently suppressed.
촉매층(3)에 포함되는 텅스텐 산화물 또는 몰리브덴 산화물에 의해, 촉매층(3)의 표면에 도달한 알코올은 분해를 받는다. 이에 따라 피검지 가스에 알코올이 혼입되어 있는 경우에도 센서의 알코올에 대한 감도를 억제할 수 있다. 따라서, 본 구성의 제1 반도체식 가스검지소자(X)는 알코올에 대한 감도를 억제한 상태에서 냄새 성분을 양호한 감도로 검출할 수 있게 된다. Alcohols which have reached the surface of the
도 15에 도시한 바와 같이, 열선형 반도체식 가스검지소자(X)는 고정 저항(R0, R1, R2)과 함께 브리지 회로에 포함되어 가스 센서를 구성할 수 있다. 브리지 회로는 전원(E)에 의해서 상시 또는 간헐적으로 통전(通電)되고 있으며, 열선형 반도체식 가스검지소자(X)가 검지시에 적합한 온도가 되도록 되어 있다. 또 열선형 반도체식 가스검지소자(X)는 피검지 가스가 흡착되면 저항이 변화된다. 그러므로 본 실시형태에 따른 가스 센서에서는 열선형 반도체식 가스검지소자(X)의 저항값의 변화를 편차 전압으로서 추출하고, 이를 센서 출력(V)으로 함으로써 피검지 가스(냄새 성분)의 농도를 측정할 수 있다. As shown in Fig. 15, the thermo-linear semiconductor type gas detection element X can be included in the bridge circuit together with the fixed resistors R0, R1, and R2 to constitute a gas sensor. The bridge circuit is always or intermittently energized (energized) by the power source E and the temperature of the thermally insulated semiconductor type gas detecting element X is set to a temperature suitable for detection. Further, the resistance of the hot-wire type semiconductor type gas detecting element X changes when the specimen gas is adsorbed. Therefore, in the gas sensor according to the present embodiment, the concentration of the specimen gas (odor component) is measured by extracting the change in the resistance value of the heat-linear semiconductor type gas detection element X as the deviation voltage and setting it as the sensor output can do.
제2 가스검출수단(20)에서도 제2 반도체식 가스검지소자(X')를 가진다. 상기 제2 반도체식 가스검지소자(X')는 전술한 귀금속 선재(1) 및 가스 감응부(2)를 구비한다. The second gas detecting means 20 also has a second semiconductor type gas detecting element X '. The second semiconductor type gas detecting element X 'includes the noble
제2 가스검출수단(20)에 사용하는 제2 반도체식 가스검지소자(X')는 촉매층(3)을 포함하지 않기 때문에, 제1 가스검출수단(10)에 비해서 알코올 성분에 대한 감도가 높아진다. 이 경우, 제1 가스검출수단(10) 및 제2 가스검출수단(20)의 양자를 검지 대상 공간에 배치하고, 각 검지 수단의 가스 검지 출력에 기초해서 검지 대상 공간에 존재하는 복수의 가스 성분(알코올과 그 이외의 가스 성분)을 식별할 수 있게 된다. Since the second semiconductor type gas detecting element X 'used in the second gas detecting means 20 does not include the
즉, 검지 대상 공간에서 알코올의 농도가 높아지면, 제1 가스검출수단(10)의 알코올 성분에 대한 검지 출력은 거의 없으나, 제2 가스검출수단(20)의 알코올 성분에 대한 검지 출력은 높아진다. 이때, 제1 가스검출수단(10)의 출력이 소정 검지 출력보다 큰 값이 얻어지면 알코올 이외의 가스 성분이 검지된 것으로 식별하고, 제2 가스검출수단(20)의 출력이 소정 검지 출력보다 큰 값이 얻어지면 알코올이 검지된 것으로 식별할 수 있으므로, 알코올과 그 밖의 가스 성분을 동시에 식별 검지할 수 있다. That is, when the concentration of alcohol in the detection object space is high, the detection output of the first gas detection means 10 to the alcohol component is almost zero, but the detection output of the second gas detection means 20 to the alcohol component is high. If the output of the first gas detection means 10 is greater than the predetermined detection output, it is identified that the gas component other than alcohol is detected. If the output of the second gas detection means 20 is larger than the predetermined detection output Value is obtained, it can be discriminated that alcohol is detected, so that alcohol and other gas components can be discriminated and detected at the same time.
본 발명의 환경 감시 시스템(Z)은 가스검출수단(10, 20) 중 어느 하나가 소정값 이상의 검출값을 검출했을 경우에, 상기 소정값 이상의 검출값을 검출한 가스검출수단(10, 20) 주위의 분위기에 포함되는 가스 성분을 분석하는 분석부(E)를 구비한다. The environmental monitoring system (Z) of the present invention comprises gas detection means (10, 20) for detecting a detection value equal to or greater than the predetermined value when any one of the gas detection means (10, 20) And an analyzing section E for analyzing the gas component contained in the surrounding atmosphere.
분석부(E)는 상기 분위기 안에 포함되는 복수의 가스 성분을 분석(식별)할 수 있는 것이면 어떠한 양태여도 된다. 예를 들어 분석부(E)는 가스 크로마토그램 분리 칼럼; 가스 크로마토그램 분리 칼럼에 캐리어 가스 등의 가스를 유통시키기 위한 흡인 펌프; 가스 크로마토그램 분리 칼럼에 가스를 도입하는 도입로; 및 가스를 배출하는 배출로;를 구비하고, 또한 가스 크로마토그램 분리 칼럼에서 분리된 가스 성분을 검출하는 가스 성분 검출수단을 구비한 구성으로 할 수 있다. The analyzing unit E may be any mode as long as it can analyze (identify) a plurality of gas components contained in the atmosphere. For example, the analysis unit E may be a gas chromatograph separation column; A suction pump for circulating a gas such as a carrier gas to the gas chromatograph separation column; An introduction path for introducing gas into the gas chromatograph separation column; And a gas component detecting means for detecting a gas component separated in the gas chromatograph separation column.
가스 크로마토그램 분리 칼럼은 공지의 가스 크로마토그래피용 분리 칼럼을 사용하면 된다. 또한 가스 성분 검출수단은 전술한 반도체식 가스검지소자 등 공지의 가스검출수단을 사용하면 된다. For the gas chromatograph separation column, a known separation column for gas chromatography may be used. The gas component detecting means may be a known gas detecting means such as the above-described semiconductor type gas detecting element.
가스검출수단(10, 20) 주위의 분위기에 포함되는 가스 성분은 분석부(E)에 반송하여 상기 분석부(E)에서 분석된다. 이러한 반송을 위해, 예를 들면 가스검출수단(10, 20) 주위의 분위기를 포집하고, 포집한 분위기를 분석부(E)에 보내는 포집 수단(도시하지 않음)을 구비하면 좋다. Gas components contained in the atmosphere around the
상기 포집 수단은 분위기 가스를 포집하여, 소망하는 부위에 반송할 수 있는 양태이면 어떠한 것이어도 좋으며, 예를 들어 시린지(syringe) 등으로 각각의 가스검출수단(10, 20) 주위의 분위기를 흡인하여 포집하고, 포집한 분위기를 양압 또는 부압으로 분석부(E)에 보내는 펌프 장치 및 파이프를 구비하여 구성할 수 있다. The trapping means may be any trapping means capable of trapping the atmospheric gas and transporting the trapped gas to a desired site. The atmosphere around each of the gas detecting means 10, 20 is sucked, for example, by a syringe And a pump device and a pipe for collecting and collecting the captured atmosphere to the analyzing part E by a positive pressure or a negative pressure.
가스검출수단(10, 20) 중 어느 하나가 소정값 이상의 검출값을 검출했을 경우에, 상기 소정값 이상의 검출값을 검출한 가스검출수단(10, 20) 주위의 분위기를 포집하고, 포집한 분위기를 예를 들면 포집 수단에 의해 분석부(E)로 보낸다. 이때, 보내진 분위기가 상기 포집 수단의 도입로로부터 분석부(E)로 투입되면, 가스 크로마토그램 분리 칼럼에서 분위기가 전개되어, 포함된 가스 성분별로 순차 분리되어 배출로 측으로 용리되어 배출된다. 이 용리된 각 가스 성분이 순차적으로 가스 성분 검출수단에 투입되어, 가스 성분의 종류 등을 검지, 분석(식별)할 수 있다. 가스 성분의 농도는, 예를 들면 후술하는 연산부(B)에서 실시하도록 구성할 수 있다. The atmosphere around the gas detection means (10, 20) which has detected the detection value of the predetermined value or more is detected when any one of the gas detection means (10, 20) detects a detection value of a predetermined value or more, To the analyzing unit E by, for example, collecting means. At this time, when the sent atmosphere is introduced into the analyzing section E from the introducing passage of the collecting means, the atmosphere is developed in the gas chromatograph separating column, sequentially separated by the contained gas components, and discharged to the discharge passage side. Each eluted gas component is sequentially injected into the gas component detecting means to detect and analyze (identify) the kind of the gas component and the like. The concentration of the gas component can be configured to be performed, for example, in a calculation section B described later.
이와 같이 가스검출수단(10, 20) 중 어느 하나가 소정값 이상의 검출값을 검출했을 경우에, 상기 소정값 이상의 검출값을 검출한 가스검출수단(10, 20) 주위의 분위기에 포함되는 가스 성분을 분석하도록 구성함으로써, 가스 성분을 분석부(E)에 의해 분석하는 타이밍을 규정할 수 있다. 즉, 가스검출수단(10, 20) 중 어느 하나가 소정값 이상의 검출값을 검출했을 경우에는 소망하는 가스 성분(알코올이나 그 외의 가스 성분 중 어느 하나)이 검지된 경우이며, 이 타이밍에 가스검출수단(10, 20) 주위의 분위기를 분석부(E)에서 분석하면 소망하는 가스 성분(알코올이나 그 외의 가스 성분 중 어느 하나)이 분석부(E)에 의해 분석되므로 가스 성분의 분석을 확실하고 상세하게 실시할 수 있다. When any one of the gas detection means 10 and 20 detects a detection value equal to or greater than a predetermined value, the gas component contained in the atmosphere around the gas detection means 10 and 20, The timing at which the gas component is analyzed by the analyzing unit E can be defined. That is, when any one of the
또한 감시부(F)는 예를 들면 분석부(E)의 분석 결과를 바탕으로 가스 성분의 변화를 감시한다. 감시부(F)는 예를 들면 가스 성분의 성분량을 실시간으로 모니터링할 수 있는 표시 수단 등을 사용할 수 있으나, 이러한 양태에 한정되는 것은 아니다. The monitoring unit F monitors the change of the gas component based on the analysis result of the analyzing unit E, for example. The monitoring unit F may use, for example, a display means capable of monitoring the amount of gas components in real time, but is not limited thereto.
본 구성과 같이 감시부(F)를 마련함으로써 상기 폐쇄 공간 내부의 가스 성분의 변화를 용이하게 파악할 수 있다. 감시부(F)는 폐쇄 공간의 내부에 마련해도 되고, 폐쇄 공간의 외부에 마련해도 된다. 감시부(F)를 폐쇄 공간의 내부에 마련했을 경우에는 감시부(F)를 가스 검지부(A)의 근방 또는 이간된 위치 중 어느 곳에 마련한 경우에도, 폐쇄 공간 내부의 가스 성분의 변화를 용이하게 파악할 수 있다. 또한 감시부(F)를 폐쇄 공간의 외부에 마련했을 경우에는, 폐쇄 공간에서 이간된 외부라도 폐쇄 공간 내부의 가스 성분의 변화를 용이하게 파악할 수 있다. By providing the monitoring unit F like this configuration, the change of the gas component in the closed space can be easily grasped. The monitoring unit F may be provided inside the closed space or outside the closed space. When the monitoring portion F is provided inside the closed space, even when the monitoring portion F is provided near the gas detecting portion A or at a position spaced apart from the gas detecting portion A, the gas component in the closed space can be easily changed . Further, when the monitoring portion F is provided outside the closed space, it is possible to easily grasp the change of the gas component in the closed space even on the outside which is separated from the closed space.
또한 감시부(F)는 어느 하나의 가스검출수단(10, 20)이 소정값 이상의 검출값을 검출하면, 포집 수단에 소정값 이상을 검출한 가스검출수단 주위의 분위기 포집을 지시하고, 포집 수단에서 보내지는 분위기의 분석을 분석부(E)에 지시하도록 구성하면 좋다. Further, when any one of the gas detecting means (10, 20) detects a detection value of a predetermined value or more, the monitoring unit (F) instructs the collecting means to collect the atmosphere around the gas detecting means, The analysis section E may be configured to instruct the analyzing section E to analyze the atmosphere.
본 구성에서는 감시부(F)에서 가스검출수단(10, 20)의 검출값을 인식시키고, 상기 검출값에 따라서 소망하는 가스검출수단에 대해 분위기 포집 지령을 포집 수단에 내리도록 제어할 수 있다. 또한 감시부(F)는 포집 지령을 내린 후에 분석부(E)에 분위기 분석 지령을 내리도록 제어할 수 있다. 즉, 감시부(F)에서 이러한 포집 지령이나 분석 지령을 실행할 수 있도록 구성하면, 예를 들어 감시부(F)를 가스 검지부(A)의 근방 또는 이간된 위치 중 어느 곳에 마련한 경우에도, 또는 감시부(F)를 폐쇄 공간의 외부에 마련한 경우에도, 소망하는 타이밍에 포집 지령이나 분석 지령을 실행할 수 있다. In this configuration, the monitoring unit F can recognize the detection values of the gas detection means 10, 20 and control the atmosphere collection command to the collection means to the desired gas detection means in accordance with the detected values. The monitoring unit F can also control the analyzing unit E to issue an atmosphere analysis command after the collection command is issued. That is, if the monitoring section F is configured to be capable of executing such a collection instruction or an analysis command, for example, even when the monitoring section F is provided in the vicinity of the gas detecting section A or at any of the separated positions, Even when the portion F is provided outside the closed space, a collection instruction or an analysis command can be executed at a desired timing.
감시부(F)는 이러한 포집 지령이나 분석 지령을 실행할 수 있는 마이크로컴퓨터 등을 갖도록 구성하면 좋다. The monitoring section F may be configured to have a microcomputer or the like capable of executing such a collection instruction or analysis command.
본 발명의 환경 감시 시스템(Z)은 제1 가스검출수단(10)의 검지 출력 및 제2 가스검출수단(20)의 검지 출력에 기초해서 소망하는 가스 성분을 검지, 분석 및 감시하도록 구성할 수 있다. The environmental monitoring system (Z) of the present invention can be configured to detect, analyze and monitor a desired gas component based on the detection output of the first gas detection means (10) and the detection output of the second gas detection means have.
예를 들면, 제1 가스검출수단(10) 및 제2 가스검출수단(20) 양자의 출력차를 산출하여, 검지된 가스 성분을 판정하면 된다. 이 경우, 예를 들어 양자의 통상 출력(ΔV 감도)이 모두 0~300 정도이고, 경보 레벨을 1000 이상으로 설정한 경우가 있다고 가정한다. 이때 제2 가스검출수단(20)의 출력에서 제1 가스검출수단(10)의 출력을 감산함으로써 구한 값이 600 이상이면 검지된 가스 성분이 에탄올 등의 알코올이라고 판정하고, 400 이하이면 상기 알코올 이외의 것으로 판정하도록 실시할 수 있다. For example, the output difference between both of the first
이와 같이 판정된 결과를 감시부(F)에서 모니터링함으로써 가스 성분의 성분량 변화를 용이하게 감시할 수 있다. By monitoring the result of the determination in the monitoring unit F, it is possible to easily monitor the change in the component amount of the gas component.
가스 검지부(A)에서의 가스검출수단(10, 20)은 청정 가스를 이용해서 제로점을 설정하면 된다. 이로써 확실히 가스검출수단(10, 20)의 제로점 조정을 할 수 있다. The
본 발명의 환경 감시 시스템(Z)은 가스 검지부(A)가 소망하는 가스 성분을 검지한 출력에 기초해서 가스 농도를 산출하는 연산부(B)를 구비한다. 상기 연산부(B)는 가스 검지부(A)로부터의 출력 신호에 기초해서 가스 농도를 산출할 수 있는 마이크로컴퓨터 등을 사용하면 좋다. The environmental monitoring system (Z) of the present invention includes an operation unit (B) for calculating the gas concentration based on an output obtained by detecting the gas component desired by the gas detection unit (A). The operation unit B may be a microcomputer or the like capable of calculating the gas concentration based on the output signal from the gas detection unit A.
연산부(B)는 제1 가스검출수단(10) 및 제2 가스검출수단(20) 중 적어도 한쪽이 경보 레벨 이상인 상기 가스 성분을 검지했을 경우, 경보 신호를 가스 검지부(A)의 검지 출력이 소정값 이상인 경우에 경보 출력을 출력하는 통지부(C)에 보내서 상기 통지부(C)에 의해 경보를 발령하도록 제어한다. The operating section B is an operation section that causes the gas detection section A to detect an alarm signal when at least one of the first gas detection means 10 and the second gas detection means 20 detects the gas component having an alarm level or higher, The alarm output is sent to the notification section C for outputting the alarm output, and the notification section C is controlled to issue an alarm.
제2 가스검출수단(20)만이 경보 레벨 이상의 가스 성분을 검지하고 있을 경우에는 알코올을 검지하고 있다고 판단하고, 통지부(C)에서 경보를 발령하지 않도록 구성해도 된다. 또한 제1 가스검출수단(10) 및 제2 가스검출수단(20) 중 적어도 한쪽이 경보 레벨 이상의 가스 성분을 소정 시간 이상 지속적으로 검지했을 경우에 경보를 발령하는 양태로 해도 된다. It may be configured such that when only the second gas detecting means 20 detects gas components above the alarm level, it is determined that the alcohol is being detected, and the warning portion C does not issue an alarm. In addition, an alarm may be issued when at least one of the first
통지부(C)는 연산부(B)로부터 경보 신호를 받아, 선택된 경보음 신호에 기초해서 소리로 경보를 발령한다. 경보음은, 예를 들면 검지된 가스 성분이 에탄올 등의 알코올인 경우와, 알코올 이외인 경우에 있어 다르게 설정할 수 있다. 이로 인해, 사용자는 용이하게 검지된 가스 성분을 인식할 수 있기 때문에, 경보의 원인을 신속하게 특정할 수 있다. 통지부(C)는 스피커 및 그 구동회로로 구성되며, 경보음 신호를 경보음으로 변환하여 출력한다. The notification unit C receives an alarm signal from the operation unit B and issues an alarm based on the selected alarm sound signal. The alarm sound may be set differently when, for example, the detected gas component is alcohol such as ethanol or in the case of other than alcohol. Because of this, the user can easily recognize the detected gas component, so that the cause of the alarm can be specified quickly. The notification unit C is constituted by a speaker and its drive circuit, and converts the alarm sound signal into an alarm sound and outputs it.
또한 본 발명의 환경 감시 시스템(Z)은 제1 가스검출수단(10) 및 제2 가스검출수단(20) 각각의 설치 위치, 각각의 검지 출력값, 및 각각의 검출일시 등을 대응지어서 표시하는 표시부(D)를 구비한다. 본 구성에 의해, 사용자는 각 검출수단의 상황을 용이하게 파악할 수 있다. The environmental monitoring system (Z) of the present invention is also provided with a display unit (10) for displaying installation positions of respective first gas detection means (10) and second gas detection means (20), detection output values thereof, (D). With this configuration, the user can easily grasp the situation of each detecting means.
[기타 실시형태] [Other Embodiments]
전술한 실시형태에서 복수의 가스검출수단(10, 20) 중 어느 하나가 소정값 이상의 검출값을 검출했을 경우에, 상기 소정값 이상의 검출값을 검출한 가스검출수단(10, 20) 주위의 분위기에 포함되는 가스 성분을 분석하는 양태에 대해 설명하였다. 그러나 소정값 이상의 검출값을 검출한 가스검출수단이 복수개 존재할 경우에는 이전 포집에서 가장 기간이 비어 있는 가스검출수단 주위 분위기의 가스 성분을 분석하도록 해도 된다. When any one of the plurality of gas detection means 10 and 20 detects a detection value equal to or greater than a predetermined value in the above-described embodiment, the atmosphere around the gas detection means 10 and 20 The gas component contained in the gas is analyzed. However, when there are a plurality of gas detecting means that have detected a detection value equal to or greater than a predetermined value, the gas component in the atmosphere around the gas detecting means whose empty period is the shortest in the previous trapping may be analyzed.
또한 소정값 이상의 검출값을 검출한 가스검출수단이 복수개 존재할 경우에는, 소정값 이상을 검출한 횟수가 많은(또는 적은) 가스검출수단 주위 분위기의 가스 성분을 분석하도록 해도 된다. When there are a plurality of gas detecting means that detect a detection value equal to or greater than a predetermined value, the gas component in the atmosphere around the gas detecting means having the number of times (or less) that the predetermined value or more is detected may be analyzed.
또한 소정값 이상의 검출값을 검출한 가스검출수단이 복수개 존재할 경우에는 과거의 검출경향을 바탕으로 어느 가스검출수단 주위의 분위기를 분석할지 결정하도록 해도 된다. When there are a plurality of gas detection means that have detected a detection value equal to or greater than a predetermined value, it may be determined based on the detection tendency in the past whether to analyze the atmosphere around any gas detection means.
전술한 바와 같이, 소정값 이상의 검출값을 검출한 가스검출수단이 복수개 존재할 경우에는, 설정한 순번대로 가스검출수단 주위 분위기의 가스 성분을 분석하게 되는데, 이때 나중 순서가 된 가스검출수단 주위의 분위기는 일단 포집 수단으로 포집해 두고 순서가 돌아올 때까지 저장하고 있어도 된다. 상기 저장은 적당한 공간을 구비한 저장부에, 포집한 분위기의 전부 또는 일부를 수용하면 된다.As described above, when there are a plurality of gas detecting means that detect a detection value equal to or greater than a predetermined value, the gas components in the atmosphere around the gas detecting means are analyzed in the set order. At this time, May be collected by the collection means and stored until the order is returned. The storage may be performed by storing all or part of the collected atmosphere in a storage unit having an appropriate space.
실시예Example
[실시예 1] [Example 1]
본 발명의 환경 감시 시스템(Z)에서 사용하는 반도체식 가스검지소자의 제조방법을 이하에 설명한다. 상기 반도체식 가스검지소자는 귀금속 선재(1), 가스 감응부(2) 및 촉매층(3)을 구비한 제1 가스검출수단(10)(본 발명예 1) 및 귀금속 선재(1) 및 가스 감응부(2)를 구비한 제2 가스검출수단(20)(본 발명예 2)에 사용하는 것을 각각 제작하였다. A method of manufacturing the semiconductor type gas detecting element used in the environmental monitoring system (Z) of the present invention will be described below. The semiconductor type gas detecting element comprises a first gas detecting means 10 (a first inventive example 1) and a noble
안티몬(Sb+5)을 0.1몰% 도핑하여 소정의 전도도를 얻은 산화 주석(SnO2) 반도체의 페이스트를, 백금 코일에 도포하여 직경이 약 0.5mm인 구(球)형이 되도록 형성하고, 건조한 후 백금 코일에 통전해서 줄 열(Joule heat)에 의해 가열하여, 650℃에서 1시간 동안 산화 주석을 소결시켰다. A paste of a tin oxide (SnO 2 ) semiconductor obtained by doping 0.1 mol% of antimony (Sb + 5) to obtain a predetermined conductivity was applied to a platinum coil to form a sphere having a diameter of about 0.5 mm, Thereafter, a platinum coil was energized and heated by Joule heat, and tin oxide was sintered at 650 DEG C for 1 hour.
산화 주석의 반도체에 1몰/L의 몰리브덴산 암모늄 수용액의 액적을 함침시키고 20℃에서 60분 건조시켰다. 건조 후, 백금 코일에 통전(1시간)하여 약 600℃로 가열 분해 처리하고, 몰리브덴 산화물을 금속 산화물 반도체(가스 감응부)의 표면에 담지시켰다. 이렇게 해서 얻어진 제2 반도체식 가스검지소자(X')(본 발명예 2: 제2 가스검출수단(20)에 사용함)를 브리지 회로에 포함시켜, 피검지 가스에 대한 감도 평가에 사용하였다. The semiconductor of tin oxide was impregnated with a droplet of an aqueous solution of ammonium molybdate at 1 mol / L and dried at 20 DEG C for 60 minutes. After drying, the platinum coil was energized (1 hour) and heated and decomposed at about 600 DEG C to carry the molybdenum oxide on the surface of the metal oxide semiconductor (gas responsive part). The thus obtained second semiconductor type gas detecting element X '(used in the second embodiment of the present invention, second gas detecting means 20) was included in the bridge circuit and used for the sensitivity evaluation of the specimen gas.
한편, 금속 산화물 반도체에 란탄 산화물을 첨가할 경우에는 산화 주석의 반도체에 예를 들어 1mol/L의 질산란탄 수용액을 함침시키고, 금속 산화물 반도체에 납 산화물을 첨가할 경우에는 산화 주석의 반도체에 예를 들어 0.5mol/L의 질산납 수용액을 함침시키면 된다. On the other hand, when lanthanum oxide is added to the metal oxide semiconductor, for example, when impregnating a semiconductor of tin oxide with an aqueous solution of lanthanum nitrate of, for example, 1 mol / L and adding lead oxide to the metal oxide semiconductor, In this case, 0.5 mol / L lead nitrate solution is impregnated.
촉매층(3)은 다음과 같이 제작하였다. The
알루미나 분말 100g에, 텅스텐산 암모늄의 수용액(0.1mol/L)을 함침법에 의해 0.1~10mol%(최적 첨가량 2mol%)가 되도록 첨가한 후, 건조하여 전기로에서 700℃로 2시간 소성하였다. 이것을 분쇄하고 물로 반죽하여 페이스트상으로 해서 전술한 금속 산화물 반도체의 표면 전체둘레에 도포한다. 또한 실온에서 건조 후 600℃로 1시간 가열하고 소결시켜 형성한다. An aqueous solution (0.1 mol / L) of ammonium tungstate was added to 100 g of the alumina powder in an amount of 0.1 to 10 mol% (optimum addition amount: 2 mol%) by impregnation method, followed by drying and firing at 700 캜 for 2 hours in an electric furnace. This is pulverized and kneaded with water to form a paste, which is then applied to the entire surface of the above-mentioned metal oxide semiconductor. After drying at room temperature, it is formed by heating at 600 ° C for 1 hour and sintering.
이렇게 해서 얻어진 본 발명의 제1 반도체식 가스검지소자(X)(본 발명예 1: 제1 가스검출수단(10)에 사용함)를 브리지 회로에 포함시켜, 피검지 가스에 대한 감도 평가에 사용하였다. The first semiconductor type gas detecting element X of the present invention thus obtained (used in the present invention 1: used for the first gas detecting means 10) was included in the bridge circuit and used for the sensitivity evaluation of the specimen gas .
[실시예 2] [Example 2]
본 발명예 2의 제2 반도체식 가스검지소자(X')(가스 감응부에 2몰%의 몰리브덴 산화물을 첨가)와, 비고예 1로서 산화 주석을 주성분으로 한 가스 감응부를 가지는 반도체식 가스검지소자(가스 감응부에 몰리브덴 산화물을 첨가하지 않음)에서 각종 가스의 검지 감도(DC 2.4V 통전시(10옴 부하))를 조사하였다. 사용한 가스는 에탄올, 메탄, 이소부탄, 수소, 일산화탄소, 톨루엔, 아세톤, 아세트산에틸이었다. A second semiconductor type gas detection element X '(2 mol% molybdenum oxide added to the gas sensing part) of the second embodiment of the present invention and a semiconductor gas detection part having a gas sensing part composed mainly of tin oxide The detection sensitivity of various gases (DC 2.4 V energization (10 ohm load)) was examined in the device (molybdenum oxide was not added to the gas sensitive portion). The gases used were ethanol, methane, isobutane, hydrogen, carbon monoxide, toluene, acetone, and ethyl acetate.
본 발명예 2의 제2 반도체식 가스검지소자(X')에 의한 측정 결과를 도 3에, 비교예 1의 반도체식 가스검지소자에 의한 측정 결과를 도 4에 나타냈다. Fig. 3 shows measurement results of the second semiconductor type gas detection element X 'of Example 2, and Fig. 4 shows measurement results of the semiconductor type gas detection element of Comparative Example 1. Fig.
도 3으로부터, 본 발명예 2의 제2 반도체식 가스검지소자(X')에서는 냄새 성분인 에탄올, 톨루엔, 아세톤, 아세트산에틸에 대한 가스 감도가 메탄, 일산화탄소에 비해 증가되었다고 인정되었다. 한편, 도 4로부터, 비교예 1의 반도체식 가스검지소자에서는, 어느 가스의 가스 감도도 명확하게 증가되지 않고 냄새 성분과 가연성 가스에 있어서 가스 감도의 명료한 차이가 인정되지 않았다. 3, in the second semiconductor type gas detecting element X 'of the
따라서, 제2 반도체식 가스검지소자(X')에서 가스 감응부에 몰리브덴 산화물을 첨가함으로써 냄새 성분을 양호한 감도로 검출할 수 있는 것으로 인정되었다. Therefore, it has been recognized that by adding molybdenum oxide to the gas sensitive portion in the second semiconductor type gas detecting element X ', the odor component can be detected with good sensitivity.
[실시예 3] [Example 3]
본 발명예 2의 제2 반도체식 가스검지소자(X')와 비교예 1의 반도체식 가스검지소자에서, 실리콘 가스(OMCTS:Octamethylcyclotetrasiloxane, 10ppm)가 존재하는 환경에서 가스 감도의 변화를 조사하였다. 검지 대상 가스는 공기, 에탄올(5~100ppm)로 하였다. Changes in gas sensitivity were examined in an environment in which silicon gas (OMCTS: octamethylcyclotetrasiloxane, 10 ppm) was present in the second semiconductor type gas detecting element X 'of the
본 발명예 2의 제2 반도체식 가스검지소자(X')에 의한 측정 결과를 도 5에, 비교예 1의 반도체식 가스검지소자에 의한 측정 결과를 도 6에 나타냈다. Fig. 5 shows measurement results of the second semiconductor type gas detection element X 'of Example 2, and Fig. 6 shows measurement results of the semiconductor type gas detection element of Comparative Example 1. Fig.
도 5로부터, 본 발명예 2의 제2 반도체식 가스검지소자(X')에서는 실리콘 가스 존재하에서도 안정된(거의 일정한) 가스 감도가 얻어지는 것으로 인정되었다. 한편, 도 6으로부터, 비교예 1의 반도체식 가스검지소자에서는 특히 실리콘 가스의 노출 초기에 가스 감도가 급변하기 때문에, 실리콘 가스 존재하에서는 불안정한 가스 감도를 나타내는 것으로 인정되었다. 5, it was recognized that stable (almost constant) gas sensitivity was obtained even in the presence of silicon gas in the second semiconductor type gas sensing element X 'of the second example of the present invention. On the other hand, referring to FIG. 6, the semiconductor type gas sensing element of Comparative Example 1 was found to exhibit unstable gas sensitivity in the presence of silicon gas, in particular, since gas sensitivity rapidly changed at the initial stage of exposure of silicon gas.
[실시예 4] [Example 4]
실시예 1에서 설명한 본 발명예 2의 제2 반도체식 가스검지소자(X')의 제작방법에 있어서 사용한 산화 주석의 반도체 페이스트를 산화 인듐(In2O3)의 반도체 페이스트로 바꿔서 반도체식 가스검지소자를 제작하였다. 이렇게 해서 얻어진 제2 반도체식 가스검지소자(X')(본 발명예 3: 가스 감응부에 2몰%의 몰리브덴 산화물을 첨가)를 브리지 회로에 포함시켜, 피검지 가스에 대한 감도 평가에 사용하였다. The semiconductor paste of tin oxide used in the method for producing the second semiconductor type gas detection element X 'of the second example of the second embodiment described in
[실시예 5] [Example 5]
본 발명예 3의 제2 반도체식 가스검지소자(X')와, 비교예 2로서 산화 인듐을 주성분으로 한 가스 감응부를 가지는 반도체식 가스검지소자(가스 감응부에 몰리브덴 산화물을 첨가하지 않음)에서, 각종 가스의 감도(DC 2.4V 통전시(10옴 부하)를 조사하였다. 사용한 가스는 에탄올, 수소, 톨루엔, 아세톤, 아세트산에틸이었다. The second semiconductor type gas detection element X 'of the
본 발명예 3의 제2 반도체식 가스검지소자(X')에 의한 측정 결과를 도 7에, 비교예 2의 반도체식 가스검지소자에 의한 측정 결과를 도 8에 나타냈다. Fig. 7 shows measurement results of the second semiconductor type gas detection element X 'of Example 3 of the present invention, and Fig. 8 shows measurement results of the semiconductor type gas detection element of Comparative Example 2. As shown in Fig.
도 7로부터, 본 발명예 3의 제2 반도체식 가스검지소자(X')에서는 냄새 성분인 에탄올, 톨루엔, 아세톤, 아세트산에틸에 대한 가스 감도가 증가된 것으로 인정되었다. 한편, 도 8로부터, 비교예 2의 반도체식 가스검지소자에서는, 어느 가스의 가스 감도도 거의 증가되지 않아, 냄새 성분과 가연성 가스에서 가스 감도의 명료한 차이가 인정되지 않았다. From FIG. 7, it was recognized that the gas sensitivity of the second semiconductor type gas detecting element X 'of Example 3 of the present invention to the odor components ethanol, toluene, acetone, and ethyl acetate was increased. On the other hand, referring to Fig. 8, in the semiconductor type gas sensing element of Comparative Example 2, the gas sensitivity of any gas was hardly increased, and there was no clear difference in gas sensitivity between the odor component and the combustible gas.
[실시예 8] [Example 8]
본 발명예 2의 제2 반도체식 가스검지소자(X')에서 가스 감응부에 첨가하는 몰리브덴 산화물의 유효 농도를 조사하였다. The effective concentration of the molybdenum oxide added to the gas sensitive portion in the second semiconductor type gas detection element (X ') of Example 2 of the present invention was examined.
가스 감응부의 표면에 담지되는 몰리브덴 산화물의 함유량이 0.001~30몰%가 되도록 11종류(표 1)의 반도체식 가스검지소자를 제조하였다. 이들 반도체식 가스검지소자에 대해 냄새 성분인 에탄올 100ppm, 아세톤 100ppm을 각각 검출했을 경우의 가스 감도를 조사하였다. 결과를 표 1 및 도 9에 나타냈다. 11 kinds (Table 1) of semiconductor type gas detecting elements were produced so that the content of molybdenum oxide carried on the surface of the gas sensitive part was 0.001 to 30 mol%. The gas sensitivity of these semiconductor type gas detecting elements when 100 ppm of ethanol and 100 ppm of acetone, which are odor components, were detected, respectively. The results are shown in Table 1 and Fig.
이 결과, 몰리브덴 산화물의 함유량이 0.1몰% 이상, 특히 0.5몰% 이상에서 뛰어난 가스 감도를 가지는 것으로 인정되었다. As a result, it was recognized that the content of molybdenum oxide was excellent in gas sensitivity at 0.1 mol% or more, particularly 0.5 mol% or more.
또한 상기 11종류의 반도체식 가스검지소자에서 실리콘 가스(OMCTS)가 존재하는 환경에서 가스 감도의 변화를 조사하였다. 가스 감도의 변화는 반도체식 가스검지소자를 실리콘 가스 10ppm에 대해 20시간 노출시켰을 때의, 에탄올 100ppm의 감도 변화율(20시간 노출시의 측정값/초기 측정값)로 표시하였다. 결과를 표 2 및 도 10에 나타냈다. Further, changes in gas sensitivity were examined in an environment in which silicon gas (OMCTS) was present in the above 11 types of semiconductor type gas detecting elements. The change in gas sensitivity was expressed as a rate of change in sensitivity of 100 ppm of ethanol (measurement value at 20 hours exposure / initial measurement value) when the semiconductor type gas detection element was exposed to 10 ppm silicon gas for 20 hours. The results are shown in Table 2 and Fig.
반도체식 가스검지소자가 실리콘 가스에 노출된 전후에 있어서, 가스 감도의 변화율이 1.0~1.5 정도이면 양호한 가스 감도를 가지는 것으로 인정된다. 몰리브덴 산화물의 함유량이 0.5~10몰%일 경우에 가스 감도의 변화율이 1.0~1.5의 범위에 들어가는 것으로 인정되었다. 또한 몰리브덴 산화물의 함유량이 1~10몰%일 경우에 가스 감도의 변화율이 1.0~1.2의 범위에 들어가기 때문에, 보다 양호한 가스 감도를 가지는 것으로 인정되었다. It is recognized that when the rate of change of the gas sensitivity is about 1.0 to 1.5 before and after the semiconductor type gas detecting element is exposed to the silicon gas, it has good gas sensitivity. It was recognized that the rate of change of the gas sensitivity was in the range of 1.0 to 1.5 when the content of the molybdenum oxide was 0.5 to 10 mol%. Further, when the content of the molybdenum oxide is 1 to 10 mol%, the rate of change of the gas sensitivity is in the range of 1.0 to 1.2, and thus it was recognized to have better gas sensitivity.
따라서, 몰리브덴 산화물의 함유량이 0.5~10몰%이면 실리콘 가스가 존재하는 환경에서도 냄새 성분을 정확하게 검출할 수 있음이 판명되었다. Therefore, it has been found that the odor component can be accurately detected even in the presence of silicon gas when the content of the molybdenum oxide is 0.5 to 10 mol%.
[실시예 9] [Example 9]
본 발명예 2의 제2 반도체식 가스검지소자(X')에서 가스 감응부에 첨가하는 란탄 산화물의 유효 농도를 조사하였다. The effective concentration of the lanthanum oxide added to the gas sensitive portion in the second semiconductor type gas detecting element X 'of the
몰리브덴 산화물을 첨가한 금속 산화물 반도체에 대해 란탄 산화물 0~3몰%를 첨가하고, 실리콘 가스에 노출(10ppm, 100시간 노출) 전후에 있어서 가스 감도의 변화율(실리콘 가스 노출 후의 100ppm 감도/실리콘 가스 노출 전의 100ppm 감도)이 1.0~1.5의 범위에 들어가는 것을 조사하였다. 전술한 바와 같이, 반도체식 가스검지소자가 실리콘 가스에 노출된 전후에 있어서, 가스 감도의 변화율이 1.0~1.5 정도이면 실리콘 가스에 대해 영향을 받지 않는 것으로 인정된다. (100 ppm sensitivity after silicon gas exposure / silicon gas exposure after silicon gas exposure) and 0 to 3 mol% of lanthanum oxide were added to the metal oxide semiconductor to which molybdenum oxide was added and before and after exposure to silicon gas (10 ppm, 100 hours exposure) 100 ppm of sensitivity) was within the range of 1.0 to 1.5. As described above, when the rate of change of the gas sensitivity is about 1.0 to 1.5 before and after the semiconductor type gas detecting element is exposed to the silicon gas, it is recognized that it is not affected by the silicon gas.
결과를 도 11(a)에 나타냈다. 도 11(a)로부터, 상기 변화율이 1.0~1.5를 나타내는 것은 대체로 란탄 산화물의 함유량이 0.05~1몰%의 범위로 되어 있다. 따라서, 란탄 산화물의 함유량이 0.05~1몰%의 범위이면 실리콘 가스에 대해 영향을 받지 않는 것으로 인정된다. The results are shown in Fig. 11 (a). From Fig. 11 (a), the content of the lanthanum oxide is generally in the range of 0.05 to 1 mol% when the rate of change is 1.0 to 1.5. Therefore, when the content of the lanthanum oxide is in the range of 0.05 to 1 mol%, it is recognized that the silicon oxide is not affected by the silicon gas.
또한 란탄 산화물이 0~3몰%의 범위에서 에탄올 100ppm에 대한 감도(mV)를 측정하였다. 금속 산화물 반도체에는 몰리브덴 산화물 2몰%를 첨가하고, 촉매층(3)에는 텅스텐 산화물 2몰%를 첨가한 것을 사용하여, 촉매층(3)의 유무 및 납 산화물의 함유량을 0.01~1몰% 사이에서 변화시킨 반도체식 가스검지소자를 사용해서 측정을 실시하였다. 결과를 도 11(b)에 나타냈다. The sensitivity (mV) of 100 ppm of ethanol was measured in the range of 0 to 3 mol% of lanthanum oxide. The presence or absence of the
에탄올의 최고 감도는 촉매층(3)이 없는 제2 반도체식 가스검지소자(X')(본 발명예 2)에서 란탄 산화물이 0.1몰%인 경우의 측정값 251mV였다. 본 실시예에서는 이 측정값의 7할(175mV) 이상이면 양호한 감도라고 판단하고, 촉매층(3)이 있는 제1 반도체식 가스검지소자(X)(본 발명예 1)의 감도가 촉매층(3)이 없는 제2 반도체식 가스검지소자(X')(본 발명예 2)의 1/2 이하가 될 때에 에탄올의 제거 성능이 뛰어난 것으로 판단하였다. 그 결과, 란탄 산화물의 함유량이 0.05~1몰%의 범위이면 이러한 조건들을 충족하며, 에탄올의 제거 성능이 뛰어나다고 인정되었다. The highest sensitivity of ethanol was a measured value of 251 mV when the lanthanum oxide was 0.1 mol% in the second semiconductor type gas detecting element X '(Example 2 of the present invention) in which the
[실시예 10] [Example 10]
본 발명예 2의 제2 반도체식 가스검지소자(X')에서 가스 감응부에 첨가하는 납 산화물의 유효 농도를 조사하였다. The effective concentration of the lead oxide to be added to the gas sensitive portion in the second semiconductor type gas detection element (X ') of Inventive Example 2 was examined.
가스 감응부의 표면에 담지되는 몰리브덴 산화물의 함유량을 0.5, 2.0, 10몰%로 했을 경우에, 납 산화물의 함유량을 0.005~5몰%의 범위가 되도록 각각 7종류(표 3)의 제2 반도체식 가스검지소자(X')를 제조하였다(합계 21종류). 이 제2 반도체식 가스검지소자(X')들에 대해, 에탄올 100ppm, 수소 100ppm을 각각 검출했을 경우의 가스 감도를 조사하였다. 납 산화물의 유효 농도는 냄새 성분의 선택성이 뛰어난 범위를 적용하면 된다. 냄새 성분의 선택성이 뛰어난 범위는 가연성 가스 감도/에탄올 감도의 비를 1 이하로 한다. 결과를 표 3에 나타냈다. The content of lead oxide in the range of 0.005 to 5 mol% was determined in the case where the content of molybdenum oxide supported on the surface of the gas sensitive portion was 0.5, 2.0 and 10 mol% Thereby obtaining a gas detecting element X '(21 types in total). The gas sensitivity of the second semiconductor type gas detecting elements (X ') when 100 ppm of ethanol and 100 ppm of hydrogen were respectively detected was examined. The effective concentration of the lead oxide may be applied in a range where the selectivity of the odor component is excellent. The range in which the selectivity of the odor component is excellent is 1 or less in the ratio of the flammable gas sensitivity / ethanol sensitivity. The results are shown in Table 3.
이 결과, 납 산화물의 함유량을 0.01~5몰% 범위로 하면 수소 감도/에탄올 감도의 비가 1 이하가 되는 것으로 인정되었다. 단, 수소 감도/에탄올 감도의 비가 1 이하가 되는 경우라도, 냄새 성분(에탄올)의 감도가 낮은 것은 바람직하지 않다. 따라서, 납 산화물의 함유량의 상한값은 냄새 성분(에탄올)의 최고 감도(몰리브덴 산화물의 함유량이 0.5몰%, 납 산화물의 함유량이 0.5몰%인 경우의 감도 170mV)의 50% 이상을 가진 감도가 되는 납 산화물의 함유량 중 최대로 하는 것이 바람직하다. 이러한 점에서 납 산화물의 함유량은 0.01~1몰% 범위로 하는 것이 바람직하다. As a result, when the content of the lead oxide was in the range of 0.01 to 5 mol%, the hydrogen sensitivity / ethanol sensitivity ratio was found to be 1 or less. However, even when the ratio of hydrogen sensitivity / ethanol sensitivity is 1 or less, it is not preferable that the sensitivity of the odor component (ethanol) is low. Therefore, the upper limit value of the content of the lead oxide is 50% or more of the highest sensitivity of the odor component (ethanol) (the sensitivity is 170 mV when the molybdenum oxide content is 0.5 mol% and the lead oxide content is 0.5 mol%) It is preferable that the content of lead oxide is maximized. In this respect, the content of the lead oxide is preferably in the range of 0.01 to 1 mol%.
따라서 납 산화물의 함유량이 0.01~1몰% 범위이면 수소의 감도를 저하시켜, 냄새 성분을 보다 양호한 감도로 검출할 수 있음이 판명되었다. 한편, 결과는 제시하지 않지만, 수소뿐만 아니라 메탄이나 에틸렌 등의 VOC 가스 이외의 감도에 대해서도 마찬가지로 저하시킬 수 있다. Therefore, it has been found that when the content of the lead oxide is in the range of 0.01 to 1 mol%, the sensitivity of hydrogen is lowered and the odor component can be detected with a better sensitivity. On the other hand, although the results are not shown, sensitivity to not only hydrogen but also VOC gas such as methane or ethylene can be similarly reduced.
[실시예 11] [Example 11]
촉매층(3)에 첨가한 텅스텐 산화물의 첨가량을 0~10몰% 사이에서 변화시켰을 경우에, 에탄올 100ppm에 대한 감도 및 아세톤 100ppm에 대한 감도가 어떻게 변화하는지 조사하였다. 금속 산화물 반도체에는 몰리브덴 산화물 2몰%, 란탄 산화물 0.5몰% 및 납 산화물 0.5몰%를 첨가한 것을 사용하였다. 결과를 표 4에 나타냈다.It was examined how the sensitivity to 100 ppm of ethanol and the sensitivity to 100 ppm of acetone change when the addition amount of tungsten oxide added to the
이 결과, 텅스텐 산화물의 첨가량을 변화시킨 경우에도 아세톤 100ppm에 대한 감도는 현저한 변화가 인정되지 않은 데 반해, 에탄올 100ppm에 대한 감도는, 텅스텐 산화물의 첨가량을 0.1~10몰%로 했을 경우에는 텅스텐 산화물의 첨가량이 0인 경우에 비해 현저하게 억제되고 있는 것으로 인정되었다. As a result, even when the amount of addition of tungsten oxide was changed, no significant change in sensitivity to 100 ppm of acetone was observed, while sensitivity to 100 ppm of ethanol was found to be in the range of 0.1 to 10 mol% when tungsten oxide Was significantly suppressed as compared with the case where the addition amount of " 0 "
한편, 본 실시예에서는 촉매층(3)에 담지되는 담지물로서 텅스텐 산화물을 사용한 경우에 대해 설명했으나, 몰리브덴 산화물이더라도 마찬가지의 결과를 나타냈다(결과는 제시하지 않음). On the other hand, in the present embodiment, the case where tungsten oxide is used as the support to be supported on the
[실시예 12] [Example 12]
본 발명예 1의 제1 반도체식 가스검지소자(X)(본 발명예 1, 금속 산화물 반도체: 몰리브덴 산화물 2몰%, 란탄 산화물 1몰%, 납 산화물 0.5몰%를 함유, 촉매층: 텅스텐 산화물 2몰%를 함유)에 있어서, 9종의 가스(에탄올, 스티렌, 크실렌, 톨루엔, 트리메틸아민, 암모니아, 이소부탄올, 아세트산메틸, 아세톤)에 대한 감도와 가스 농도와의 관계에 대해 조사하였다(도 12). 도 12로부터, 모든 가스에 대해서 1ppm으로부터 감도가 충분히 얻어지고, 또한 에탄올의 감도가 가장 낮아, 에탄올과 다른 가스와의 분리도 충분히 양호한 것으로 인정되었다. The first semiconductor type gas detecting element X of the present invention 1 (Inventive Example 1, metal oxide semiconductor:
이처럼 본 구성의 제1 반도체식 가스검지소자(X)는 알코올에 대한 감도를 억제한 상태에서 냄새 성분(황화 수소)을 양호한 감도로 검출할 수 있다. As described above, the first semiconductor type gas detecting element X of this configuration can detect the odor component (hydrogen sulfide) with good sensitivity while suppressing the sensitivity to alcohol.
또한 본 발명예 2의 제2 반도체식 가스검지소자(X')(금속 산화물 반도체: 몰리브덴 산화물 2몰%, 란탄 산화물 1몰%, 납 산화물 0.5몰%를 함유)에 있어서, 9종의 가스(에탄올, 스티렌, 크실렌, 톨루엔, 트리메틸아민, 암모니아, 이소부탄올, 아세트산메틸, 아세톤)에 대한 감도와 가스 농도와의 관계에 대해 조사하였다(도 13). 이 결과, 에탄올은 다른 가스와 전혀 분리되지 않는 것으로 인정되었다. In the second semiconductor type gas detecting element X '(metal oxide semiconductor:
한편, 본 실시예에서는 촉매층(3)의 담체로서 알루미나를 사용한 경우에 대해 설명했으나, 실리카, 실리카알루미나, 제올라이트 중 어느 하나, 또는 이들 중에서 복수개로 이 담체를 구성해도 동일한 결과를 나타냈다. 또한, 촉매층(3)에 담지되는 담지물로서 텅스텐 산화물을 사용한 경우에 대해 설명했으나, 이는 몰리브덴 산화물이더라도 동일한 결과를 나타냈다(모두 결과는 제시하지 않음). On the other hand, in the present embodiment, alumina was used as the carrier of the
[실시예 13] [Example 13]
제1 반도체식 가스검지소자(X)(본 발명예 1: 제1 가스검출수단(10)에 사용함)와, 제2 반도체식 가스검지소자(X')(본 발명예 2: 제2 가스검출수단(20)에 사용함)를 구비한 가스 검지부(A)를 제작하고, 이 가스 검지부(A)를 가지는 환경 감시 시스템(Z)을 반도체 제조 공장의 클린룸 내에 설치하여, 상기 클린룸 내에 존재하는 가스를 검지하였다(도 14). The first semiconductor type gas detection element X (used in the first embodiment of the present invention 1: used in the first gas detection means 10) and the second semiconductor type gas detection element X '(in the second embodiment, The gas detection unit A having the gas detection unit A is installed in a clean room of a semiconductor manufacturing factory and the environment monitoring system Z having the gas detection unit A is installed in the clean room, Gas was detected (Fig. 14).
제1 가스검출수단(10)에서는 냄새 성분으로서 VOC 가스가 상시 저레벨(ΔV 감도 200~600 정도)로 검지되고 있었다. 클린룸 내에서는 AM10:00~12:00 사이에 청소를 위해 에탄올을 사용하였다. 이때 이 시간대에서 제2 가스검출수단(20)에서 에탄올 성분이, ΔV 감도가 1500 정도의 출력으로 검지되었다. In the first gas detecting means 10, the VOC gas is normally detected as a low level (? V sensitivity about 200 to 600) as an odor component. In the clean room, ethanol was used for cleaning between 10:00 AM and 12:00 AM. At this time, in this time zone, the ethanol component in the second
즉, 이 환경 감시 시스템(Z)은 클린룸 내에 설치함으로써, 에탄올과 VOC 가스 둘 다를 동시에 식별 검지할 수 있었다. That is, by installing this environmental monitoring system (Z) in a clean room, both ethanol and VOC gas could be identified and detected at the same time.
한편, 제1 가스검출수단(10) 및 제2 가스검출수단(20) 모두에 있어서 ΔV 감도가 1000 이상이 되었을 때가 경보 레벨로 되어 있다. On the other hand, when both the first
그렇기 때문에, 경보 레벨 이상의 검출값을 검출한 제2 가스검출수단(20) 주위의 분위기에 포함되는 가스 성분을 분석하기 위해, 포집 수단에 의해 제2 가스검출수단(20) 주위의 분위기를 포집하고, 포집한 분위기를 분석부(E)에 보내 분석을 실시하였다. 분석부(E)에서 가스 크로마토그램 분리 칼럼으로서 내경 4mm 전체길이 20cm의 불소수지제 칼럼관에 입경 80~100㎛의 폴리페닐에테르(PPE)제 충전재 5ring Uniport-HP(GL 사이언스사 제품)를 충전한 것을 사용해, 칼럼 온도 25℃, 캐리어 가스 유량 60ml/분의 조건으로 가스 성분의 분석을 실시하였다. Therefore, in order to analyze the gas component contained in the atmosphere around the second gas detecting means 20 which detects the detection value exceeding the alarm level, the atmosphere around the second gas detecting means 20 is collected by the collecting means , And the collected atmosphere was sent to the analysis section (E) for analysis. In the analysis part (E), as a gas chromatograph separation column, a polyphenyl ether (PPE) filling
분석부(E)의 분석에 의해 얻어진 가스 성분의 분석 결과를 실시간으로 감시부(F)에 의해 모니터링하였다. 이처럼 감시부(F)에 상기 분석 결과를 모니터링함으로써 상기 폐쇄 공간 내부의 가스 성분 변화를 용이하게 파악할 수 있다. The analysis result of the gas component obtained by the analysis of the analysis part (E) was monitored by the monitoring part (F) in real time. By monitoring the analysis result on the monitoring unit F as described above, it is possible to easily grasp the change in the gas component in the closed space.
본 발명은 폐쇄 공간의 내부에 존재하는 가스 성분을 검지하는 가스 검지부를 구비한 환경 감시 시스템에 이용할 수 있다. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to an environmental monitoring system having a gas detecting unit for detecting a gas component existing in a closed space.
Z
환경 감시 시스템
X
제1 반도체식 가스검지소자
X'
제2 반도체식 가스검지소자
A
가스 검지부
E
분석부
F
감시부
1
귀금속 선재
2
가스 감응부
3
촉매층
10
제1 가스검출수단
20
제2 가스검출수단 Z Environmental Monitoring System
X first semiconductor type gas detection element
X 'second semiconductor type gas detecting element
A gas detection unit
E analysis section
F monitoring section
1 precious metal wire rod
2 gas sensitive part
3 catalyst layer
10 First gas detection means
20 Second gas detection means
Claims (7)
상기 가스 검지부는 상기 폐쇄 공간의 다른 영역에 배치되는 복수의 가스검출수단을 구비하고,
상기 가스검출수단 중 어느 하나가 소정값 이상의 검출값을 검출했을 경우에, 상기 소정값 이상의 검출값을 검출한 가스검출수단 주위의 분위기에 포함되는 가스 성분을 분석하는 분석부를 구비하는 환경 감시 시스템. An environmental monitoring system comprising a gas detecting unit for detecting a gas component existing in a closed space,
Wherein the gas detection portion includes a plurality of gas detection means disposed in another region of the closed space,
And an analyzing section for analyzing a gas component included in an atmosphere around the gas detecting means which detects a detection value equal to or greater than the predetermined value when any one of the gas detecting means detects a detection value equal to or greater than a predetermined value.
상기 가스 검지부는 제1 가스검출수단 및 제2 가스검출수단을 구비하고, 양자에서 피(被)검지 가스의 검지 특성을 다르게 하고 있으며,
상기 제1 가스검출수단의 검지 출력 및 전기 제2 가스검출수단의 검지 출력에 기초해서 소망하는 가스 성분을 검지, 분석 및 감시하는 환경 감시 시스템. The method according to claim 1,
Wherein the gas detection unit includes a first gas detection unit and a second gas detection unit, the detection characteristics of the detection gas being different from each other,
Analyzing and monitoring a desired gas component based on the detection output of the first gas detection means and the detection output of the electrical second gas detection means.
상기 가스 검지부에서의 가스검출수단은 청정 가스를 이용해서 제로점을 설정하는 환경 감시 시스템. 3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the gas detection means in the gas detection unit sets the zero point by using the clean gas.
상기 가스 성분의 변화를 감시하는 감시부와,
상기 가스검출수단 주위의 분위기를 포집하고, 포집한 분위기를 상기 분석부에 보내는 포집 수단을 구비하고,
어느 하나의 가스검출수단이 소정값 이상의 검출값을 검출하면, 상기 감시부는, 상기 포집 수단에 소정값 이상을 검출한 가스검출수단 주위 분위기의 포집을 지시하고, 상기 포집 수단에서 보내지는 분위기의 분석을 상기 분석부에 지시하는 환경 감시 시스템. 4. The method according to any one of claims 1 to 3,
A monitoring unit for monitoring a change in the gas component;
And a collecting means for collecting the atmosphere around the gas detecting means and sending the collected atmosphere to the analyzing section,
When any one of the gas detecting means detects a detection value equal to or greater than a predetermined value, the monitoring unit instructs the collecting means to collect an atmosphere around the gas detecting means that has detected a predetermined value or more, and analyzes the atmosphere sent from the collecting means To the analysis unit.
상기 제1 가스검출수단은
귀금속 선재(線材);
상기 귀금속 선재를 덮고, 산화 주석 또는 산화 인듐을 주성분으로 해서 몰리브덴 산화물을 첨가한 금속 산화물 반도체를 이용해서 형성한 가스 감응부; 및
상기 가스 감응부의 외주측에 알루미나, 실리카, 실리카알루미나, 제올라이트 중에서 선택된 적어도 1종을 담체로 하는 촉매층;을 마련하고, 상기 촉매층에 텅스텐 산화물 또는 몰리브덴 산화물 중 적어도 한쪽을 담지시킨 제1 반도체식 가스검지소자를 가지는 환경 감시 시스템. 3. The method of claim 2,
The first gas detecting means
Precious metal wire;
A gas responsive portion covering the noble metal wire and formed using a metal oxide semiconductor in which molybdenum oxide is added with tin oxide or indium oxide as a main component; And
And a catalyst layer containing at least one selected from alumina, silica, alumina and zeolite as a carrier is provided on the outer peripheral side of the gas sensing part, and a first semiconductor gas detection method in which at least one of tungsten oxide or molybdenum oxide is supported on the catalyst layer An environmental monitoring system having a device.
상기 제2 가스검출수단은 상기 제1 가스검출수단에서의 촉매층을 포함하지 않는 구성으로 한 제2 반도체식 가스검지소자를 가지는 환경 감시 시스템. 6. The method of claim 5,
And the second gas detection means has a second semiconductor type gas detection element configured not to include a catalyst layer in the first gas detection means.
상기 금속 산화물 반도체에 란탄 산화물 및 납 산화물 중 적어도 어느 하나가 첨가되어 있는 환경 감시 시스템. The method according to claim 5 or 6,
Wherein at least one of lanthanum oxide and lead oxide is added to the metal oxide semiconductor.
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