KR102621578B1 - Apparatus and method for measuring the density of particles - Google Patents

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Abstract

본 발명은 입자의 밀도를 도출함으로써, 입자의 크기만으로 분류할 수 없는 비슷한 크기의 입자들도 밀도에 따라 성분을 정확하게 파악할 수 있기 때문에, 공기 중 오염도를 보다 정확하게 측정하고, 입자의 성분에 따른 최적의 정화 기능을 수행하는 데 기여할 수 있다. 또한, 본 발명은, 밀폐된 챔버 내부에서 설정량의 공기를 순환시키는 동안 순환하는 입자의 개수 농도의 변화율을 측정하고, 상기 입자의 개수 농도의 변화율로부터 입자의 밀도를 도출할 수 있으므로, 고가의 밀도 측정 장비를 사용하지 않아도 되므로 비용이 절감될 수 있는 이점이 있다. 또한, 표준 실험을 통해 입자의 분리 속도, 입자의 직경 및 입자의 밀도의 관계에 대한 실험 데이터가 저장된 데이터 베이스가 미리 구축되고, 밀폐된 챔버 내부에서 공기를 설정시간동안 순환시킴으로써, 공기와 함께 순환하는 입자의 개수 농도의 변화율을 측정하고, 입자의 개수 농도의 변화율에 따라 순환하지 않고 분리되는 입자의 분리 속도를 산출하여, 상기 데이터 베이스로부터 상기 입자의 분리 속도에 따른 입자의 밀도를 도출할 수 있으므로, 고가의 장비를 사용하지 않고서도 입자의 밀도를 보다 용이하면서도 정확하게 도출할 수 있는 이점이 있다. By deriving the density of particles, the present invention can accurately determine the composition of particles of similar size that cannot be classified only by particle size, so that the level of pollution in the air can be more accurately measured and the optimum level according to the particle composition can be determined. It can contribute to carrying out the purification function. In addition, the present invention measures the rate of change in the number concentration of circulating particles while circulating a set amount of air inside a closed chamber, and can derive the density of particles from the rate of change in the number concentration of the particles, thereby reducing the cost of expensive This has the advantage of reducing costs because there is no need to use density measuring equipment. In addition, through standard experiments, a database containing experimental data on the relationship between particle separation speed, particle diameter, and particle density is built in advance, and the air is circulated with the air by circulating it for a set time inside the sealed chamber. By measuring the change rate of the number and concentration of particles and calculating the separation rate of particles that are separated without circulation according to the change rate of the number and concentration of particles, the density of particles according to the separation rate of the particles can be derived from the database. Therefore, there is an advantage that the density of particles can be derived more easily and accurately without using expensive equipment.

Description

입자의 밀도 측정 장치 및 방법{Apparatus and method for measuring the density of particles}Apparatus and method for measuring the density of particles}

본 발명은 입자의 밀도 측정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 밀폐된 챔버 내에서 순환하는 유체 내의 순환 입자들의 직경 구간별 입자의 개수 농도의 변화율에 따라 순환하지 않고 분리된 직경 구간별 입자의 분리 속도를 산출하고, 직경 구간별 입자의 분리 속도에 따라 입자의 밀도를 도출할 수 있는 입자의 밀도 측정 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus and method for measuring the density of particles, and more specifically, to particles in each diameter section that do not circulate but are separated according to the change rate of the number concentration of particles in each diameter section of circulating particles in a fluid circulating in a closed chamber. It relates to a particle density measurement device and method that can calculate the separation speed of and derive the particle density according to the separation speed of particles in each diameter section.

최근에는 실내 환경이나 공기 중 미세먼지에 대한 관심이 매우 높아지면서 공기 중 미세먼지를 포함한 입자를 측정하는 장치에 대한 관심도 높아지고 있다. Recently, as interest in indoor environments and fine dust in the air has increased, interest in devices that measure particles including fine dust in the air is also increasing.

일반적으로 미세먼지를 측정하는 장치 중에서 광원을 이용하는 방식이 주로 사용되고 있다. 상기 광원을 이용한 미세먼지 측정장치는, 미세먼지를 포함하는 샘플 공기를 시험 유로로 강제 유입시켜 배출시키고, 상기 시험 유로에 광을 조사함으로써, 상기 시험 유로를 통과하는 샘플 공기 내 입자의 크기와 수를 산출하는 방식이다. In general, among devices that measure fine dust, the method using a light source is mainly used. The fine dust measuring device using the light source forces sample air containing fine dust into a test passage and discharges it, and irradiates light into the test passage, thereby determining the size and number of particles in the sample air passing through the test passage. This is a method of calculating .

그러나, 종래의 광원을 이용한 미세먼지 측정장치는, 유체에 포함된 입자들의 수를 나타내는 농도는 측정가능하나 입자의 밀도에 대한 정보를 알 수 없으므로, 입자의 종류를 도출할 수 없는 문제점이 있을 뿐만 아니라, 시험 유로를 통과하는 샘플 공기의 유량이 변할 경우 출력값이 변하게 되어 정확도가 낮아지는 문제점이 있다.However, the fine dust measuring device using a conventional light source can measure the concentration, which represents the number of particles contained in the fluid, but does not provide information on the density of the particles, so there is a problem in that it cannot derive the type of particles. In addition, when the flow rate of the sample air passing through the test flow path changes, the output value changes, which causes a problem in that accuracy is lowered.

또한, 입자의 밀도를 직접 측정하는 고정밀도의 장치는 매우 고가의 장비이기 때문에, 상용화가 어려운 문제점이 있다. In addition, high-precision devices that directly measure the density of particles are very expensive, making commercialization difficult.

한국공개특허 제10-2013-0134243호Korean Patent Publication No. 10-2013-0134243

본 발명의 목적은, 입자의 밀도를 보다 신속하고 정확하게 측정할 수 있는 입자의 밀도 측정 장치 및 방법을 제공하는 데 있다. The purpose of the present invention is to provide a particle density measuring device and method that can more quickly and accurately measure the particle density.

본 발명에 따른 입자의 밀도 측정 장치는, 측정 대상의 유체가 유입된 챔버를 밀폐시키고, 상기 챔버의 내부에서 상기 유체를 미리 설정된 순환 유로를 따라 순환시키는 동안, 센서부가 상기 유체에 포함되어 순환하는 순환 입자들의 각 직경과 직경 구간별 입자의 개수 농도를 측정하고, 상기 직경 구간별 입자의 개수 농도의 변화율에 따라 상기 챔버 내에서 순환하지 않고 분리된 분리 입자들에 대한 직경 구간별 입자의 분리 속도를 산출하고, 실험을 통해 구축된 입자의 분리 속도, 입자의 직경 및 입자의 밀도의 관계에 대한 실험 데이터가 저장된 데이터베이스를 이용하여 상기 직경 구간별 입자의 분리 속도에 따른 입자의 밀도를 도출한다.The particle density measuring device according to the present invention seals the chamber into which the fluid of the measurement object flows, and circulates the fluid along a preset circulation flow path inside the chamber, while the sensor part is included in the fluid and circulates. Measure the particle number concentration for each diameter and diameter section of the circulating particles, and the separation rate of particles for each diameter section for separated particles that do not circulate in the chamber according to the change rate of the number concentration of particles for each diameter section. Calculate the particle density according to the particle separation speed for each diameter section using a database that stores experimental data on the relationship between particle separation speed, particle diameter, and particle density established through experiments.

본 발명의 다른 측면에 따른 입자의 밀도 측정 장치는, 흡기구를 통해 흡입된 측정 대상의 유체가 순환하도록 순환유로를 형성하는 유체 순환부와, 상기 유체 순환부에서 순환하지 않고 분리된 분리 입자들을 수용하는 분리 입자 수용부를 포함하고, 상기 유체가 유입된 후 밀폐되는 챔버와; 상기 흡기구에 설치되어, 상기 흡기구를 개폐시키는 흡기구 개폐수단과; 상기 챔버에 구비되어, 상기 유체 순환부의 내부에서 유체를 순환시키는 순환수단과; 상기 유체 순환부에 설치되어, 상기 순환유로를 따라 순환하는 유체에 레이저를 조사하여 상기 유체에 포함되어 순환하는 순환 입자들의 각 직경과 직경 구간별 입자의 개수 농도를 측정하는 레이저 센서와; 상기 흡기구 개폐수단, 상기 순환수단 및 상기 레이저 센서를 작동시켜, 상기 챔버를 밀폐시키고 상기 챔버의 내부에서 상기 유체를 순환시키는 동안, 상기 레이저 센서가 측정한 순환 입자들의 각 직경과 직경 구간별 입자의 개수 농도에 따라 상기 직경 구간별 입자의 개수 농도의 변화율을 산출하고, 상기 직경 구간별 입자의 개수 농도의 변화율에 따라 상기 분리 입자 수용부로 분리된 분리 입자들에 대한 직경 구간별 입자의 분리 속도를 산출하고, 상기 직경 구간별 입자의 분리 속도에 따라 입자의 밀도를 도출하는 제어유닛을 포함한다.A particle density measuring device according to another aspect of the present invention includes a fluid circulation unit that forms a circulation passage so that the fluid of the measurement target sucked through the intake port circulates, and accommodating separated particles that do not circulate in the fluid circulation unit. a chamber that includes a separation particle receiving portion and is sealed after the fluid flows into it; an intake port opening and closing means installed in the intake port to open and close the intake port; Circulation means provided in the chamber and circulating fluid within the fluid circulation unit; a laser sensor installed in the fluid circulation unit to measure the number and concentration of particles for each diameter and diameter section of circulating particles circulating in the fluid by irradiating a laser to the fluid circulating along the circulation passage; While the intake opening/closing means, the circulation means, and the laser sensor are operated to seal the chamber and circulate the fluid inside the chamber, each diameter of the circulating particles measured by the laser sensor and the size of the particles for each diameter section are measured. The rate of change in the number concentration of particles in each diameter section is calculated according to the number concentration, and the separation rate of particles in each diameter section for the separated particles separated into the separated particle receiving portion is calculated according to the change rate in the number concentration of particles in each diameter section. It includes a control unit that calculates and derives the density of particles according to the separation speed of particles for each diameter section.

또한, 실험을 통해 구축된 입자의 분리 속도, 입자의 직경 및 입자의 밀도의 관계에 대한 실험 데이터가 미리 저장된 데이터베이스를 더 포함하고, 상기 제어유닛은, 상기 데이터베이스로부터 상기 직경 구간별 입자의 분리 속도에 따른 상기 입자의 밀도를 도출한다.In addition, it further includes a database in which experimental data on the relationship between the separation speed of particles, the diameter of particles, and the density of particles constructed through experiments are pre-stored, and the control unit determines the separation speed of particles for each diameter section from the database. Derive the density of the particles according to .

상기 데이터베이스는, 상기 입자의 밀도와 입자의 종류의 관계에 대한 데이터를 더 포함하고, 상기 제어유닛은, 상기 입자의 밀도에 따라 상기 입자의 종류를 도출한다.The database further includes data on the relationship between the density of the particles and the type of the particles, and the control unit derives the type of the particles according to the density of the particles.

상기 챔버는, 상하방향으로 길게 형성된 통 형상이고 상부 일측에 상기 흡기구가 형성된다.The chamber has a cylindrical shape extending vertically, and the intake port is formed on one side of the upper part.

상기 순환유로는, 상기 흡기구에 연통되어 상기 흡기구를 통해 흡입된 유체를 하방향으로 안내하도록 형성된 하방향 유로와, 상기 하방향 유로의 하부와 연통되어 상기 하방향 유로를 통과한 유체를 횡방향으로 안내하도록 형성된 하측 횡방향 유로와, 상기 하측 횡방향 유로와 연통되어 상기 하측 횡방향 유로를 통과한 유체를 상방향으로 안내하도록 형성된 상방향 유로와, 상기 상방향 유로의 상부와 상기 하방향 유로의 상부를 연결하여 상기 상방향 유로를 통과한 유체를 상기 하방향 유로로 안내하는 상측 횡방향 유로를 포함한다.The circulation flow path includes a downward flow path that communicates with the intake port and is formed to guide the fluid sucked through the intake port in a downward direction, and a lower part of the downward flow path that communicates with the lower portion of the downward flow path to horizontally guide the fluid that has passed through the downward flow path. A lower transverse flow path formed to guide the fluid, an upper flow path communicating with the lower transverse flow path and formed to guide the fluid passing through the lower transverse flow path upward, and an upper portion of the upper flow path and the lower flow path. It includes an upper transverse flow path that connects the upper part and guides fluid that has passed through the upper flow path to the lower flow path.

상기 분리 입자 수용부는 상기 하측 횡방향 유로의 하부에 구비된다.The separated particle receiving portion is provided at a lower portion of the lower transverse flow path.

본 발명에 따른 입자의 밀도 측정 장치는, 측정 대상의 유체가 유입된 챔버를 밀폐시키고, 상기 챔버의 내부에서 미리 설정된 설정시간동안 상기 유체를 미리 설정된 순환 유로를 따라 순환시키는 동안, 센서부가 상기 유체에 포함되어 순환하는 순환 입자들의 각 직경과 직경 구간별 입자의 개수 농도를 측정하고, 상기 직경 구간별 입자의 개수 농도의 변화율에 따라 상기 챔버 내에서 순환하지 않고 분리된 분리 입자의 개수 농도의 변화율을 산출하고, 실험을 통해 구축된 분리 입자의 개수 농도의 변화율, 입자의 직경 및 입자의 밀도의 관계에 대한 실험 데이터가 저장된 데이터베이스를 이용하여 상기 분리 입자의 개수 농도의 변화율에 따른 입자의 밀도를 도출한다.The particle density measuring device according to the present invention seals the chamber into which the fluid of the measurement object flows, and circulates the fluid along a preset circulation flow path for a preset time inside the chamber, while the sensor unit Measure the number concentration of particles for each diameter and diameter section of the circulating particles included in the chamber, and the change rate of the number concentration of separated particles that do not circulate in the chamber according to the change rate of the number concentration of particles for each diameter section. Calculate the density of particles according to the rate of change of the number and concentration of the separated particles using a database that stores experimental data on the relationship between the rate of change in the number and concentration of the separated particles, the diameter of the particles, and the density of the particles constructed through experiments. Derive.

본 발명에 따른 입자의 밀도 측정 방법은, 챔버의 내부에 미리 설정된 설정량의 유체가 유입되면, 상기 챔버의 흡기구를 차폐시켜 상기 챔버를 밀폐시키는 단계와; 상기 챔버가 밀폐되면, 상기 챔버에 구비된 순환수단을 작동시켜, 상기 챔버의 내부에 형성된 순환유로를 따라 미리 설정된 설정시간동안 유체를 순환시키는 단계와; 상기 유체가 순환되는 동안, 레이저 센서가 레이저를 조사하여 순환하는 유체에 포함되어 순환하는 순환 입자들의 각 직경, 직경 구간별 입자의 개수 농도를 측정하는 단계와; 제어유닛이 상기 레이저 센서에서 측정된 상기 직경 구간별 입자의 개수 농도의 변화율을 산출하고, 상기 직경 구간별 입자의 개수 농도의 변화율에 따라 순환하지 않고 분리된 분리 입자들에 대한 직경 구간별 입자의 분리 속도를 산출하는 단계와; 상기 제어유닛이 실험을 통해 구축된 입자의 분리 속도, 입자의 직경 및 입자의 밀도의 관계에 대한 실험 데이터가 저장된 데이터베이스를 이용하여 상기 직경 구간별 입자의 분리 속도에 따른 상기 입자의 밀도를 도출하는 단계를 포함한다.The method for measuring the density of particles according to the present invention includes the steps of sealing the chamber by shielding the intake port of the chamber when a preset amount of fluid flows into the chamber; When the chamber is closed, operating a circulation means provided in the chamber to circulate fluid for a preset time along a circulation passage formed inside the chamber; While the fluid is circulating, a laser sensor measures the number and concentration of particles for each diameter and diameter section of circulating particles contained in the circulating fluid by irradiating a laser; The control unit calculates the change rate of the number concentration of particles in each diameter section measured by the laser sensor, and determines the number of particles in each diameter section for the separated particles that do not circulate according to the change rate in the number concentration of particles in each diameter section. calculating a separation rate; The control unit uses a database storing experimental data on the relationship between particle separation speed, particle diameter, and particle density established through experiments to derive the particle density according to the particle separation speed for each diameter section. Includes steps.

상기 데이터베이스는, 상기 입자의 밀도와 입자의 종류의 관계에 대한 데이터를 더 포함하고, 상기 제어유닛은, 상기 입자의 밀도에 따라 상기 입자의 종류를 도출한다.The database further includes data on the relationship between the density of the particles and the type of the particles, and the control unit derives the type of the particles according to the density of the particles.

본 발명의 다른 측면에 따른 입자의 밀도 측정 방법은, 챔버의 내부에 미리 설정된 설정량의 유체가 유입되면, 상기 챔버의 흡기구를 차폐시켜 상기 챔버를 밀폐시키는 단계와; 상기 챔버가 밀폐되면, 상기 챔버에 구비된 순환수단을 작동시켜, 상기 챔버의 내부에 형성된 순환유로를 따라 미리 설정된 설정시간동안 유체를 순환시키는 단계와; 상기 유체가 순환되는 동안, 레이저 센서가 레이저를 조사하여 순환하는 유체에 포함되어 순환하는 순환 입자들의 각 직경, 직경 구간별 입자의 개수 농도를 측정하는 단계와; 제어유닛이 상기 레이저 센서에서 측정된 상기 직경 구간별 입자의 개수 농도의 변화율을 산출하고, 상기 직경 구간별 입자의 개수 농도의 변화율에 따라 순환하지 않고 분리된 분리 입자의 개수 농도의 변화율을 산출하는 단계와; 상기 제어유닛이 실험을 통해 구축된 분리 입자의 개수 농도의 변화율, 입자의 직경 및 입자의 밀도의 관계에 대한 실험 데이터가 저장된 데이터베이스를 이용하여 상기 분리 입자의 개수 농도의 변화율에 따른 상기 입자의 밀도를 도출하는 단계를 포함한다.A method for measuring the density of particles according to another aspect of the present invention includes the steps of sealing the chamber by shielding the intake port of the chamber when a preset amount of fluid flows into the chamber; When the chamber is closed, operating a circulation means provided in the chamber to circulate fluid for a preset time along a circulation passage formed inside the chamber; While the fluid is circulating, a laser sensor measures the number and concentration of particles for each diameter and diameter section of circulating particles contained in the circulating fluid by irradiating a laser; The control unit calculates the rate of change of the number concentration of particles for each diameter section measured by the laser sensor, and calculates the rate of change of the number concentration of separated particles that do not circulate according to the change rate of the number concentration of particles for each diameter section. Steps and; The control unit uses a database storing experimental data on the relationship between the rate of change in the number and concentration of the separated particles, the diameter of the particles, and the density of the particles constructed through experiments, and uses a database to store the density of the particles according to the rate of change in the number and concentration of the separated particles. It includes the step of deriving .

본 발명은 입자의 밀도를 도출함으로써, 입자의 크기만으로 분류할 수 없는 비슷한 크기의 입자들도 밀도에 따라 성분을 정확하게 파악할 수 있기 때문에, 공기 중 오염도를 보다 정확하게 측정하고, 입자의 성분에 따른 최적의 정화 기능을 수행하는 데 기여할 수 있다. By deriving the density of particles, the present invention can accurately determine the composition of particles of similar size that cannot be classified only by particle size, so that the level of pollution in the air can be more accurately measured and the optimum level according to the particle composition can be determined. It can contribute to carrying out the purification function.

또한, 본 발명은, 밀폐된 챔버 내부에서 설정량의 공기를 순환시키는 동안 순환하는 입자의 개수 농도의 변화율을 측정하고, 상기 입자의 개수 농도의 변화율로부터 입자의 밀도를 도출할 수 있으므로, 고가의 밀도 측정 장비를 사용하지 않아도 되므로 비용이 절감될 수 있는 이점이 있다. In addition, the present invention measures the rate of change in the number concentration of circulating particles while circulating a set amount of air inside a closed chamber, and can derive the density of particles from the rate of change in the number concentration of the particles, thereby reducing the cost of expensive This has the advantage of reducing costs because there is no need to use density measuring equipment.

또한, 표준 실험을 통해 입자의 분리 속도, 입자의 직경 및 입자의 밀도의 관계에 대한 실험 데이터가 저장된 데이터 베이스가 미리 구축되고, 밀폐된 챔버 내부에서 공기를 설정시간동안 순환시킴으로써, 공기와 함께 순환하는 입자의 개수 농도의 변화율을 측정하고, 입자의 개수 농도의 변화율에 따라 순환하지 않고 분리되는 입자의 분리 속도를 산출하여, 상기 데이터 베이스로부터 상기 입자의 분리 속도에 따른 입자의 밀도를 도출할 수 있으므로, 고가의 장비를 사용하지 않고서도 입자의 밀도를 보다 용이하면서도 정확하게 도출할 수 있는 이점이 있다. In addition, through standard experiments, a database containing experimental data on the relationship between particle separation speed, particle diameter, and particle density is built in advance, and the air is circulated with the air by circulating it for a set time inside the sealed chamber. By measuring the change rate of the number and concentration of particles and calculating the separation rate of particles that are separated without circulation according to the change rate of the number and concentration of particles, the density of particles according to the separation rate of the particles can be derived from the database. Therefore, there is an advantage that the density of particles can be derived more easily and accurately without using expensive equipment.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 입자 밀도 측정장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 입자 밀도 측정장치에서 유체를 순환시키는 상태를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 입자 밀도 측정 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 다른 입자의 개수 농도, 입자의 분리 속도, 입자의 밀도 및 입자의 직경의 관계를 개략적으로 나타낸 그래프이다. 1 is a cross-sectional view schematically showing a particle density measuring device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a state of circulating fluid in the particle density measuring device shown in FIG. 1.
Figure 3 is a flowchart showing a particle density measurement method according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a graph schematically showing the relationship between the number concentration of particles, the separation speed of particles, the density of particles, and the diameter of particles according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 입자 밀도 측정장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 2는 도 1에 도시된 입자 밀도 측정장치에서 유체를 순환시키는 상태를 나타낸 도면이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a particle density measuring device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a state of circulating fluid in the particle density measuring device shown in FIG. 1.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 입자의 밀도 측정장치는, 유체 내에 포함된 각 입자의 밀도(ρ)를 측정하기 위한 장치이다. Referring to Figures 1 and 2, the particle density measuring device according to an embodiment of the present invention is a device for measuring the density (ρ) of each particle contained in a fluid.

여기서, 상기 유체는 공기이고, 상기 입자들은 황사와 같은 고밀도의 토양 입자, 꽃가루, 보푸라기와 같은 저밀도의 섬유먼지 등 밀도가 서로 다르고 공기 중에 포함될 수 있는 다양한 미세 입자들인 것으로 예를 들어 설명한다. 여기서, 상기 입자의 밀도(ρ)는 입자의 단위 체적당 입자의 질량을 의미한다. Here, the fluid is air, and the particles are various fine particles with different densities that can be contained in the air, such as high-density soil particles such as yellow dust, low-density fiber dust such as pollen and lint, etc. Here, the density (ρ) of the particle means the mass of the particle per unit volume of the particle.

상기 입자의 밀도 측정장치는, 챔버(10), 흡기구 밸브(20), 상기 배기구 밸브(30), 순환수단(미도시), 센서부 및 제어유닛(미도시)을 포함한다. The particle density measuring device includes a chamber 10, an intake valve 20, an exhaust valve 30, a circulation means (not shown), a sensor unit, and a control unit (not shown).

상기 챔버(10)는, 유체가 내부에서 미리 설정된 순환유로를 따라 순환가능하도록 상하방향으로 길게 형성된 통 형상으로 형성된 것으로 예를 들어 설명한다. 즉, 본 실시예에서는, 상기 챔버(10)의 내부에서 유체가 순환하는 동안 일부 입자들이 중력 방향인 하방향으로 침강되어 분리되는 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 챔버(10)는 내부에서 유체가 순환 가능하도록 순환유로를 형성할 수 있는 형상이라면 어느 것이나 가능하다. 또한, 상기 챔버(10)의 내부에서 순환하는 입자들 중 일부 입자들은 중력 이외에 원심력, 송풍력, 점도 등 다양한 다른 조건에 의해 하방향 이외에 다른 방향과 다른 위치로 분리되거나 내측벽면에 붙는 방식으로 분리되는 것도 물론 가능하다. The chamber 10 is described as an example in which the chamber 10 is formed in the shape of a cylinder that is elongated in the vertical direction so that fluid can circulate within it along a preset circulation path. That is, in this embodiment, while the fluid circulates inside the chamber 10, some particles settle downward in the direction of gravity and are separated. However, it is not limited to this, and the chamber 10 can have any shape that can form a circulation passage to allow fluid to circulate inside. In addition, some of the particles circulating inside the chamber 10 are separated in directions other than downward or attached to the inner wall due to various other conditions such as centrifugal force, blowing force, and viscosity in addition to gravity. Of course it is possible.

상기 챔버(10)의 상부에는 흡기구(10a)가 형성되고, 하부에는 배기구(10b)가 형성된다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 흡기구(10a)와 상기 배기구(10b)는 상기 챔버(10)의 상,하,좌,우 측면 중 어느 위치에나 형성 가능하다. An intake port 10a is formed in the upper part of the chamber 10, and an exhaust port 10b is formed in the lower part. However, the present invention is not limited to this, and the intake port 10a and the exhaust port 10b can be formed on any of the upper, lower, left, and right sides of the chamber 10.

상기 흡기구(10a)와 상기 배기구(10b)는 개구된 홀 형상인 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고 그릴 형상 등 공기를 흡기 또는 배출할 수 있는 형상이라면 적용 가능하다. The intake port 10a and the exhaust port 10b are described as having an open hole shape as an example, but are not limited to this, and any shape that can intake or exhaust air, such as a grill shape, can be applied.

상기 흡기구(10a)에는 상기 흡기구 밸브(20)가 설치된다. 상기 흡기구 밸브(20)는, 상기 제어유닛(미도시)의 제어에 따라 상기 흡기구(10a)를 개폐시키는 개폐수단이다. The intake valve 20 is installed in the intake port 10a. The intake valve 20 is an opening and closing means that opens and closes the intake port 10a under the control of the control unit (not shown).

상기 배기구(10b)에는 상기 배기구 밸브(30)가 설치된다. 상기 배기구 밸브(30)는, 상기 제어유닛(미도시)의 제어에 따라 상기 배기구(10b)를 개폐시킨다. The exhaust valve 30 is installed in the exhaust port 10b. The exhaust valve 30 opens and closes the exhaust port 10b under the control of the control unit (not shown).

상기 챔버(10)의 내부는, 유체가 순환하는 순환유로(12)를 형성하는 유체 순환부와, 상기 유체 순환부의 하부에 연통되게 형성되어 상기 유체 순환부로부터 분리되는 분리 입자들을 수용하는 분리 입자 수용부(14)로 구획되어 형성된다. The interior of the chamber 10 is formed in communication with a fluid circulation part forming a circulation passage 12 through which fluid circulates, and a lower part of the fluid circulation part to accommodate separated particles separated from the fluid circulation part. It is formed by dividing into a receiving portion 14.

상기 유체 순환부는, 상기 흡기구(10a)를 통해 흡입된 유체가 순환하도록 순환유로(12)를 형성한다. The fluid circulation unit forms a circulation passage 12 so that the fluid sucked through the intake port 10a circulates.

상기 순환유로(12)는, 하방향 유로(12a), 하측 횡방향 유로(12b), 상방향 유로(12c) 및 상측 횡방향 유로(12d)를 포함하는 것으로 예를 들어 설명한다. The circulation passage 12 will be described as including a downward passage 12a, a lower transverse passage 12b, an upper passage 12c, and an upper transverse passage 12d.

상기 하방향 유로(12a)는, 상기 흡기구(10a)에 연통되어 상기 흡기구(10a)를 통해 흡입된 유체를 하방향으로 안내하도록 형성된 유로이다. The downward flow path 12a is a flow path formed to communicate with the intake port 10a and guide the fluid sucked through the intake port 10a downward.

상기 하측 횡방향 유로(12b)는, 상기 하방향 유로(12a)와 상기 상방향 유로(12c)의 하부에 연통되게 형성되어, 상기 하방향 유로(12a)를 통과한 유체를 상기 상방향 유로(12c)로 안내하도록 형성된 유로이다. The lower transverse flow passage 12b is formed to communicate with the lower portion of the downward flow passage 12a and the upper flow passage 12c, and directs the fluid passing through the downward flow passage 12a to the upper flow passage ( It is a flow path formed to guide to 12c).

상기 상방향 유로(12c)는, 상기 하측 횡방향 유로(12b)에 연통되어, 상기 하측 횡방향 유로(12b)를 통과한 유체를 상방향으로 안내하도록 형성된 유로이다.The upper flow path 12c is a flow path that communicates with the lower transverse flow path 12b and is formed to guide the fluid passing through the lower transverse flow path 12b upward.

상기 상측 횡방향 유로(12d)는, 상기 상방향 유로(12c)와 상기 하방향 유로(12a)의 상부를 연결하여, 상기 상방향 유로(12c)를 통과한 유체를 상기 하방향 유로(12a)로 안내하도록 형성된 유로이다. The upper transverse flow path 12d connects the upper part of the upper flow path 12c and the lower flow path 12a to direct fluid passing through the upper flow path 12c to the lower flow path 12a. It is a flow path formed to guide you to.

상기와 같이 상기 순환 유로(12)는 상기 유체를 상하방향으로 순환시키는 것으로 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 상기 순환 유로(12)는 상기 유체를 수평방향 또는 그 외 다른 방향으로 순환시키는 것도 물론 가능하다. As described above, the circulation passage 12 is described as circulating the fluid in an upward and downward direction, but it is not limited to this and the circulation passage 12 may also circulate the fluid in the horizontal direction or other directions. Of course it is possible.

상기 순환수단(미도시)은, 상기 유체 순환부의 내부에서 유체를 강제 순환시키기 위한 장치이다. 상기 순환수단(미도시)은 순환팬인 것으로 예를 들어 설명한다.The circulation means (not shown) is a device for forcibly circulating fluid within the fluid circulation unit. The circulation means (not shown) is explained by way of example as a circulation fan.

상기 센서부는, 상기 순환유로(12) 상에 설치되어 상기 순환유로(12)를 순환하는 유체에 레이저를 조사하여 유체 내에 포함되어 순환하는 순환 입자들의 직경(diameter)과, 입자의 개수 농도(particle number concentration, NC)를 측정하기 위한 레이저 센서(50)이다. 상기 개수 농도(NC)는 공기의 단위 체적당 입자들의 개수를 의미한다.The sensor unit is installed on the circulation passage 12 and irradiates a laser to the fluid circulating in the circulation passage 12 to determine the diameter of circulating particles contained in the fluid and the number concentration of particles. This is a laser sensor 50 for measuring number concentration (NC). The number concentration (NC) refers to the number of particles per unit volume of air.

상기 레이저 센서(50)는, 상기 유체를 향해 레이저를 조사하는 레이저 소스(51)와, 상기 레이저 소스(51)에 대향되게 배치되어 상기 유체를 통과한 레이저의 강도(intensity)를 측정하는 디텍터(52)를 포함한다. The laser sensor 50 includes a laser source 51 that irradiates a laser toward the fluid, and a detector disposed opposite the laser source 51 to measure the intensity of the laser passing through the fluid. 52).

상기 레이저 센서(50)는, 상기 디텍터(52)에서 감지된 강도에 따라 유체에 포함된 입자의 직경(D)과, 직경 구간별 입자의 개수 농도(NC)를 측정할 수 있다. 여기서, 상기 입자의 직경(D)은 하나의 값인 것도 가능하고, 소정의 범위를 가지는 직경 구간으로 측정되는 것도 가능하다. 상기 입자의 개수 농도는 상기 직경 구간별로 구분되는 직경 구간별 입자의 개수 농도인 것으로 예를 들어 설명한다. The laser sensor 50 can measure the diameter (D) of particles contained in the fluid and the number concentration (NC) of particles in each diameter section according to the intensity detected by the detector 52. Here, the diameter (D) of the particle may be a single value or may be measured in a diameter section having a predetermined range. The number concentration of the particles is explained by way of example as the number concentration of particles in each diameter section divided by the diameter section.

상기 레이저 센서(50)는, 상기 하방향 유로(12a)를 통과하는 유체에 레이저를 조사하도록 설치된 것으로 예를 들어 설명한다. The laser sensor 50 is explained as an example of being installed to irradiate a laser to fluid passing through the downward flow path 12a.

상기 제어유닛(미도시)은, 상기 흡기구 밸브(20), 상기 배기구 밸브(30), 상기 레이저 센서(50), 상기 순환수단(미도시)의 작동을 제어한다. The control unit (not shown) controls the operation of the intake valve 20, the exhaust valve 30, the laser sensor 50, and the circulation means (not shown).

또한, 상기 제어유닛(미도시)은, 상기 레이저 센서(50)에서 측정된 순환 입자들의 직경 구간별 입자의 개수 농도(NC)의 변화율에 따라 상기 챔버(10)에서 순환하지 않고 분리된 분리 입자의 분리 속도(v)를 산출한다. In addition, the control unit (not shown) separates particles that do not circulate in the chamber 10 according to the change rate of the number concentration (NC) of particles for each diameter section of the circulating particles measured by the laser sensor 50. Calculate the separation speed (v).

여기서, 분리 입자의 분리 속도(v)는, 직경 구간별로 산출되므로 직경 구간별 입자의 분리 속도(v)라 칭한다. Here, since the separation speed (v) of separated particles is calculated for each diameter section, it is called the separation speed (v) of particles for each diameter section.

상기 직경 구간별 입자의 개수 농도(NC)의 변화율은, 순환하는 유체 내에서 순환하는 입자들의 시간당 개수 농도가 변하는 비율이다. The rate of change in the number concentration (NC) of particles for each diameter section is the rate at which the number concentration of particles circulating in the circulating fluid changes per hour.

상기 유체로부터 분리되는 입자들의 분리 속도(v)가 클수록 상기 순환 입자들의 개수 농도(NC)의 변화율이 크기 때문에, 상기 직경 구간별 입자의 개수 농도(NC)를 측정함으로써 상기 직경 구간별 입자의 분리 속도(v)를 산출할 수 있다. Since the greater the separation speed (v) of particles separated from the fluid, the greater the change rate of the number concentration (NC) of the circulating particles, the separation of particles by diameter section by measuring the number concentration (NC) of particles in each diameter section. Speed (v) can be calculated.

또한, 상기 제어유닛(미도시)은, 미리 구축된 데이터베이스(미도시)로부터 상기 직경 구간별 입자의 분리 속도(v)에 따른 입자의 밀도(ρ)를 도출할 수 있다.Additionally, the control unit (not shown) may derive the particle density (ρ) according to the separation speed (v) of particles for each diameter section from a pre-built database (not shown).

상기 데이터베이스(미도시)에는, 표준 실험을 통해 입자의 분리 속도(v), 입자의 직경(D) 및 입자의 밀도(ρ)의 관계에 대한 복수의 실험 데이터들이 저장된다. In the database (not shown), a plurality of experimental data on the relationship between particle separation speed (v), particle diameter (D), and particle density (ρ) are stored through standard experiments.

여기서, 상기 표준 실험은, 직경과 밀도가 각각 다른 복수의 입자들을 포함하는 유체를 밀폐된 챔버내에서 순환시키면서 복수의 입자들마다 분리되는 분리 속도를 복수회 측정한 실험이다. Here, the standard experiment is an experiment in which a fluid containing a plurality of particles with different diameters and densities is circulated in a closed chamber and the separation speed of each particle is measured multiple times.

상기 입자의 분리 속도(v), 입자의 직경(D) 및 입자의 밀도(ρ)의 관계에 대한 식은 수학식 1로 나타낼 수 있다.The relationship between the particle separation speed (v), particle diameter (D), and particle density (ρ) can be expressed as Equation 1.

또한, 상기 데이터베이스에는, 상기 입자의 밀도(ρ)와 입자의 종류의 관계에 대한 데이터도 미리 저장된다. 여기서, 상기 입자의 종류는 황사와 같은 토양 입자, 꽃가루, 보푸라기 등 입자의 성분에 따라 구분되는 종류이다. Additionally, in the database, data on the relationship between the density (ρ) of the particles and the type of particles is also stored in advance. Here, the types of particles are classified according to their composition, such as soil particles such as yellow dust, pollen, and lint.

상기 데이터베이스(미도시)는 상기 제어유닛(미도시)에 포함되는 것도 가능하고, 별도로 구비되어 상기 제어유닛(미도시)과 유,무선 통신을 하도록 구성되는 것도 가능하다.The database (not shown) may be included in the control unit (not shown), or may be provided separately and configured to communicate wired or wirelessly with the control unit (not shown).

또한, 상기 챔버(10)의 내부에는 상기 챔버(10)의 내부로 유입된 공기의 유량을 감지하는 유량 센서(미도시)가 구비될 수 있다. Additionally, a flow sensor (not shown) may be installed inside the chamber 10 to detect the flow rate of air flowing into the chamber 10.

상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 입자의 밀도 측정 장치를 이용하여 입자의 밀도를 측정하는 방법을 설명하면, 다음과 같다. A method of measuring the density of particles using the particle density measuring device according to the embodiment of the present invention configured as described above will be described as follows.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 입자 밀도 측정 방법을 나타낸 순서도이다.Figure 3 is a flowchart showing a particle density measurement method according to an embodiment of the present invention.

먼저, 상기 흡기구(10a)를 통해 미리 설정된 설정량의 유체(이하, 공기라 칭한다.)를 상기 챔버(10)의 내부로 유입시킨다.(S1)First, a preset amount of fluid (hereinafter referred to as air) is introduced into the chamber 10 through the intake port 10a (S1).

상기 제어유닛(미도시)은, 상기 공기가 상기 설정량만큼 유입될 때까지 상기 흡기구 밸브(20)가 상기 흡기구(10a)를 개방하도록 제어한다. 상기 공기의 흡입량은 상기 유량 센서(미도시)에 의해 측정될 수 있다. 이 때, 상기 배기구(10b)는 차폐된 상태이다. The control unit (not shown) controls the intake valve 20 to open the intake port 10a until the air flows in by the set amount. The intake amount of air can be measured by the flow sensor (not shown). At this time, the exhaust port 10b is in a shielded state.

이후, 상기 설정량의 공기가 흡입되면, 상기 제어유닛은 상기 흡기구 밸브(20)가 상기 흡기구(10a)를 차폐하도록 제어한다.(S2)Thereafter, when the set amount of air is sucked in, the control unit controls the intake valve 20 to shield the intake port 10a (S2).

따라서, 상기 챔버(10)의 내부에 공기가 상기 설정량만큼만 흡입되면, 상기 흡기구(10a)가 차폐되어, 상기 챔버(10)는 밀폐된 상태가 된다. Accordingly, when only the set amount of air is sucked into the chamber 10, the intake port 10a is shielded, and the chamber 10 is in a sealed state.

상기 제어유닛(미도시)은, 상기 흡기구(10a)를 차폐시킨 후 상기 순환수단(미도시)을 작동시켜, 밀폐된 상기 챔버(10) 내부의 공기를 상기 순환유로(12)를 따라 강제 순환시킨다. 상기 제어유닛(미도시)은, 상기 순환수단(미도시)을 미리 설정된 설정시간동안 작동시켜, 상기 챔버(10) 내부에서 상기 설정시간동안 공기를 순환시킨다.(S3)The control unit (not shown) blocks the intake port 10a and then operates the circulation means (not shown) to force the air inside the sealed chamber 10 to circulate along the circulation passage 12. I order it. The control unit (not shown) operates the circulation means (not shown) for a preset time to circulate air within the chamber 10 for the set time (S3).

상기 공기는 상기 하방향 유로(12a), 상기 하측 횡방향 유로(12b), 상기 상방향 유로(12c) 및 상기 상측 횡방향 유로(12d)를 따라 반복적으로 순환한다.The air repeatedly circulates along the downward flow path 12a, the lower transverse flow path 12b, the upper flow path 12c, and the upper transverse flow path 12d.

상기 공기가 상기 설정 시간동안 순환시, 상기 공기 중에 포함된 입자들 중 일부 입자들은 시간차를 두고 침강하여 분리된다. When the air circulates for the set time, some of the particles contained in the air settle and are separated with a time difference.

상기 공기가 순환되는 동안, 상기 레이저 센서(50)는 상기 하방향 유로(12a)를 따라 흐르는 공기에 레이저를 조사하여, 순환하는 공기에 포함되어 순환하는 순환 입자들의 직경(D)과 직경 구간별 입자의 개수 농도(NC)를 측정한다.(S4)While the air is circulating, the laser sensor 50 irradiates a laser to the air flowing along the downward flow passage 12a to determine the diameter (D) of the circulating particles contained in the circulating air and the diameter section. Measure the number concentration (NC) of particles (S4).

즉, 상기 레이저 센서(50)의 레이저 소스(51)에서 상기 순환하는 공기에 레이저를 조사하면, 상기 디텍터(52)는 상기 공기를 통과한 레이저의 강도 변화를 측정함으로써, 상기 순환하는 공기 내에 포함된 순환 입자들의 각 직경(D)과 입자의 개수 농도(NC)를 측정할 수 있다. That is, when a laser is irradiated from the laser source 51 of the laser sensor 50 to the circulating air, the detector 52 measures the change in intensity of the laser passing through the air, thereby measuring the change in the intensity of the laser that has passed through the air. Each diameter (D) and particle number concentration (NC) of the circulating particles can be measured.

상기 순환 입자들의 직경(D)은 서로 다르고, 상기 입자의 개수 농도(NC)는 입자의 직경 구간별로 각각 산출되므로, 이하 상기 입자의 개수 농도(NC)는 직경 구간별 입자의 개수 농도(NC)라고 칭한다.The diameters (D) of the circulating particles are different from each other, and the number concentration (NC) of the particles is calculated for each particle diameter section, so hereinafter, the number concentration (NC) of the particles is the number concentration (NC) of particles for each diameter section. It is called.

상기 직경 구간별 입자의 개수 농도(NC)는, 공기의 단위 체적당 해당 직경을 가지는 입자들의 개수를 의미한다. The number concentration (NC) of particles in each diameter section means the number of particles having the corresponding diameter per unit volume of air.

이 때, 상기 레이저 센서(50)는 소정의 시간 간격으로 상기 직경 구간별 입자의 개수 농도(NC)를 측정한다.At this time, the laser sensor 50 measures the number concentration (NC) of particles for each diameter section at predetermined time intervals.

따라서, 상기 제어유닛(미도시)은 상기 직경 구간별 입자의 개수 농도(NC)의 변화율을 산출할 수 있다. Accordingly, the control unit (not shown) can calculate the change rate of the number concentration (NC) of particles for each diameter section.

즉, 상기 챔버(10)를 밀폐시킨 상태에서 상기 직경 구간별 입자의 개수 농도(NC)를 측정하기 때문에, 시간의 경과에 따른 개수 농도의 변화, 즉 변화율을 산출가능하다. 상기 직경 구간별 입자의 개수 농도(NC)의 변화율을 산출할 수 있기 때문에 후술하는 입자의 밀도 측정이 가능해질 수 있다. 반면, 상기 챔버(10)를 개방시킨 상태에서도 상기 직경 구간별 입자의 개수 농도(NC)는 측정가능하나, 공기의 유입과 배출이 이루어지는 상태에서는 시간 경과시 분리되는 분리 입자에 따라 변하는 입자의 개수 농도의 변화율은 측정이 불가능하다. That is, since the number concentration (NC) of particles in each diameter section is measured while the chamber 10 is sealed, the change in number concentration over time, that is, the rate of change, can be calculated. Since the rate of change in the number concentration (NC) of particles for each diameter section can be calculated, it is possible to measure the density of particles, which will be described later. On the other hand, even when the chamber 10 is opened, the number concentration (NC) of particles in each diameter section can be measured, but in a state where air is introduced and discharged, the number of particles changes depending on the separated particles over time. The rate of change in concentration is impossible to measure.

상기 제어유닛(미도시)은, 상기 직경 구간별 입자의 개수 농도(NC)의 변화율에 따라 순환하지 않고 분리된 분리 입자의 분리 속도(v)를 산출한다.(S5)The control unit (not shown) calculates the separation speed (v) of the separated particles without circulation according to the change rate of the number concentration (NC) of particles for each diameter section (S5).

여기서, 상기 분리 입자의 분리 속도(v)는, 입자의 직경 구간별로 각각 산출되므로, 이하 직경 구간별 입자의 분리 속도(v)라고 한다. Here, since the separation speed (v) of the separated particles is calculated for each particle diameter section, it is hereinafter referred to as the separation speed (v) of particles for each diameter section.

상기 공기 중에 포함된 입자들 중 일부가 분리되면, 분리되는 분리 입자의 개수 농도만큼 상기 레이저 센서(50)에서 측정되는 순환하는 입자의 개수 농도는 감소하게 된다. 즉, 상기 레이저 센서(50)에서 측정된 직경 구간별 입자의 개수 농도(NC)는 상기 분리 입자의 개수 농도(NC)에 따라 변하고, 상기 분리 입자의 분리 속도의 증감에 따라 상기 직경 구간별 입자의 개수 농도(NC)의 변화율도 증감하기 때문에, 상기 직경 구간별 입자의 개수 농도(NC)의 변화율을 알면 상기 분리 입자의 분리 속도(v)를 산출할 수 있다. When some of the particles contained in the air are separated, the number concentration of circulating particles measured by the laser sensor 50 decreases by the number concentration of the separated particles. That is, the number concentration (NC) of particles in each diameter section measured by the laser sensor 50 changes depending on the number concentration (NC) of the separated particles, and the number concentration (NC) of the particles in each diameter section changes according to the increase or decrease in the separation speed of the separated particles. Since the rate of change in the number concentration (NC) also increases and decreases, the separation speed (v) of the separated particles can be calculated by knowing the rate of change in the number concentration (NC) of the particles for each diameter section.

상기 제어유닛(미도시)은 상기 직경 구간별 입자의 분리 속도(v)를 산출한 후, 상기 데이터베이스(미도시)를 이용하여 상기 직경 구간별 입자의 분리 속도(v)에 따른 입자의 밀도(ρ)를 도출한다.(S6)The control unit (not shown) calculates the separation speed (v) of particles for each diameter section, and then uses the database (not shown) to determine the density of particles according to the separation speed (v) of particles for each diameter section ( Derive ρ) (S6)

상기 데이터베이스(미도시)에는 상기 표준 실험을 통해 입자의 분리 속도(v), 입자의 직경(D) 및 입자의 밀도(ρ)의 관계에 대한 복수의 실험 데이터들이 저장되어 있으므로, 상기 데이터베이스(미도시)로부터 상기 직경 구간별 입자의 분리 속도(v)에 따른 입자의 밀도(ρ)를 도출할 수 있다. Since the database (not shown) stores a plurality of experimental data on the relationship between particle separation speed (v), particle diameter (D), and particle density (ρ) through the standard experiment, the database (not shown) From time), the density (ρ) of particles according to the separation speed (v) of particles for each diameter section can be derived.

수학식 1과 도 4를 참조하면, 상기 직경 구간별 입자의 분리 속도(v)는 상기 입자의 밀도(ρ)와 상기 입자의 직경(D)에 대한 함수이다. Referring to Equation 1 and FIG. 4, the separation speed (v) of particles for each diameter section is a function of the density (ρ) of the particles and the diameter (D) of the particles.

따라서, 상기 입자의 직경(D)과 상기 입자의 분리 속도(v)를 알면, 상기 입자의 밀도(ρ)를 도출할 수 있다. Therefore, if the diameter (D) of the particle and the separation speed (v) of the particle are known, the density (ρ) of the particle can be derived.

도 4는 입자의 개수 농도(NC), 입자의 분리 속도(v), 입자의 직경(D), 입자의 밀도(ρ)의 관계를 개략적으로 나타낸 그래프이다. Figure 4 is a graph schematically showing the relationship between particle number concentration (NC), particle separation speed (v), particle diameter (D), and particle density (ρ).

도 4를 참조하면, 시간이 경과함에 따라 분리되는 입자들이 증가하기 때문에 순환하는 입자들의 개수 농도(NC)는 감소하되, 입자들의 직경에 따라 입자의 개수 농도와 개수 농도의 변화율은 다르게 나타나고, 상기 입자의 분리 속도(v)는 직경 구간별 입자의 개수 농도의 변화율에 비례하고, 상기 입자의 밀도(ρ)는 입자의 직경(D)과 입자의 분리 속도(v)에 따라 다르게 나타난다.Referring to FIG. 4, as the number of separated particles increases over time, the number concentration (NC) of circulating particles decreases, but the number concentration of particles and the rate of change in number concentration vary depending on the diameter of the particles. The separation speed (v) of particles is proportional to the change rate of the number concentration of particles in each diameter section, and the density (ρ) of the particles varies depending on the particle diameter (D) and the particle separation speed (v).

따라서, 상기 입자의 직경(D)과, 해당 직경을 가지는 입자의 분리 속도(v)를 알면, 상기 입자의 밀도(ρ)를 도출할 수 있다.Therefore, if the diameter (D) of the particle and the separation speed (v) of the particle having the corresponding diameter are known, the density (ρ) of the particle can be derived.

또한, 상기 입자의 밀도(ρ)를 도출하면, 상기 제어유닛(미도시)은 상기 데이터베이스로부터 상기 입자의 밀도(ρ)에 따른 상기 입자의 종류를 도출할 수 있다.(S7)Additionally, when the density (ρ) of the particles is derived, the control unit (not shown) can derive the type of the particles according to the density (ρ) of the particles from the database. (S7)

즉, 상기 입자의 밀도(ρ)에 따라 상기 입자의 종류를 도출함으로써, 상기 입자의 밀도(ρ)에 따라 입자가 황사 등과 같은 토양 입자인지, 보푸라기와 같은 섬유 먼지인지도 구분할 수 있다. That is, by deriving the type of the particle according to the density (ρ) of the particle, it is possible to distinguish whether the particle is a soil particle such as yellow sand or a fiber dust such as lint according to the density (ρ) of the particle.

한편, 상기와 같은 방법으로 상기 입자의 밀도(ρ)를 도출한 이후, 공기 중에 포함된 미세먼지 등 입자의 질량 농도(μg/m3)를 측정하는 방법은 다음과 같다. Meanwhile, after deriving the density (ρ) of the particles in the same manner as above, the method of measuring the mass concentration (μg/m 3 ) of particles such as fine dust contained in the air is as follows.

상기 입자의 질량 농도(μg/m3)를 측정하기 위해서는 상기 챔버(10)를 개방시킨다. 즉, 상기 제어유닛은 상기 챔버(10)의 흡기구와 배기구를 모두 개방시켜, 공기가 상기 챔버(10)로 흡입된 후 상기 배기구를 통해 토출되도록 한다.In order to measure the mass concentration (μg/m 3 ) of the particles, the chamber 10 is opened. That is, the control unit opens both the intake and exhaust ports of the chamber 10 so that air is sucked into the chamber 10 and then discharged through the exhaust port.

상기 챔버(10)가 개방되어 공기가 상기 챔버(10)의 내부를 순환하지 않고 상기 챔버(10)를 통과하는 동안, 상기 레이저 센서(50)가 공기에 포함된 입자의 직경, 상기 직경 구간별 입자의 개수 농도(개/m3)를 측정한다.While the chamber 10 is open and air passes through the chamber 10 without circulating inside the chamber 10, the laser sensor 50 detects the diameter of particles contained in the air and the diameter section. Measure the number concentration of particles (pieces/m 3 ).

상기 제어유닛은, 상기에서 도출한 상기 입자의 밀도(ρ)를 이용하여 상기 직경 구간별 입자의 개수 농도(개/m3)를 상기 직경 구간별 입자의 질량 농도(μg/m3)로 환산할 수 있다. 여기서, 상기 입자의 질량 농도(μg/m3)는 공기의 단위 체적당 포함된 입자의 질량이고, 상기 입자의 밀도(ρ)는 각 입자 자체의 부피, 즉 입자의 단위 체적에 대한 입자의 질량을 의미한다. The control unit converts the number concentration of particles in each diameter section (pieces/m 3 ) into the mass concentration of particles in each diameter section (μg/m 3 ) using the density of the particles (ρ) derived above. can do. Here, the mass concentration of the particles (μg/m 3 ) is the mass of particles contained per unit volume of air, and the density of the particles (ρ) is the volume of each particle itself, that is, the mass of the particles per unit volume of the particles. means.

따라서, 상기 챔버(10)를 설정 시간동안 밀폐하여 상기 입자의 밀도(ρ)를 도출한 이후, 상기 챔버(10)를 다시 개방시켜 공기를 통과시키면서 상기 입자의 밀도(ρ)를 적용하여 상기 직경 구간별 입자의 질량 농도(μg/m3)를 보다 정확하게 도출할 수 있다. Therefore, after closing the chamber 10 for a set time to derive the density (ρ) of the particles, the chamber 10 is opened again to allow air to pass through and the density (ρ) of the particles is applied to determine the diameter. The mass concentration (μg/m 3 ) of particles for each section can be derived more accurately.

한편, 종래에 입자의 크기와 수만 도출하는 경우, 크기는 유사하나 밀도가 다른 고밀도의 황사 먼지와 저밀도의 섬유 먼지를 구분하지 못하므로 입자의 종류에 따른 적절한 대응을 할 수 없는 문제점이 있었다. 반면, 본 발명에서는 입자의 밀도(ρ)를 도출함으로써, 비슷한 크기의 입자들도 보다 정확하게 입자의 성분을 구분할 수 있기 때문에, 공기 중 오염도를 측정하거나 필터링하기 위한 대응을 보다 잘 할 수 있는 이점이 있다. Meanwhile, in the past, when only the size and number of particles were derived, there was a problem in that it was not possible to properly respond according to the type of particle because it was not possible to distinguish between high-density yellow dust and low-density fiber dust that were similar in size but had different densities. On the other hand, in the present invention, by deriving the particle density (ρ), particles of similar size can be distinguished more accurately, so there is an advantage in better response to measuring or filtering the level of pollution in the air. there is.

또한, 본 발명에서는 밀폐된 챔버 내부에서 설정량의 공기를 순환시키는 동안 순환 입자의 개수 농도(NC)의 변화율을 측정하여, 상기 입자의 개수 농도(NC)의 변화율로부터 입자의 밀도(ρ)를 도출할 수 있으므로, 고가의 밀도 측정 장비를 사용하지 않아도 되므로 비용이 절감될 수 있는 이점이 있다. In addition, in the present invention, the rate of change in the number concentration (NC) of circulating particles is measured while circulating a set amount of air inside a closed chamber, and the density (ρ) of the particles is determined from the rate of change in the number concentration (NC) of the particles. Since there is no need to use expensive density measurement equipment, there is an advantage in reducing costs.

한편, 상기 실시예에서는, 상기 직경 구간별 입자의 개수 농도의 변화율로부터 순환하지 않고 분리된 입자의 분리 속도를 산출하는 것으로 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 상기 제어유닛은 상기 직경 구간별 입자의 개수 농도의 변화율로부터 상기 분리된 분리 입자의 개수 농도의 변화율을 산출하고, 상기 분리 입자의 개수 농도의 변화율로부터 입자의 밀도를 도출하는 것도 물론 가능하다. 이 때, 상기 데이터베이스에는 분리 입자의 개수 농도의 변화율, 입자의 직경 및 입자의 밀도의 관계에 대한 데이터가 미리 저장된다. Meanwhile, in the above embodiment, the separation speed of particles separated without circulation was calculated as an example from the change rate of the number and concentration of particles for each diameter section, but this is not limited to this, and the control unit calculates the separation rate for each diameter section. Of course, it is also possible to calculate the change rate of the number concentration of the separated particles from the change rate of the number concentration of the separated particles, and to derive the particle density from the change rate of the number concentration of the separated particles. At this time, data on the relationship between the number and concentration change rate of separated particles, particle diameter, and particle density are stored in advance in the database.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true scope of technical protection of the present invention should be determined by the technical spirit of the attached patent claims.

10: 챔버 10a: 흡기구
12: 순환 유로 14: 분리 입자 수용부
20: 흡기구 밸브 30: 배기구 밸브
50: 레이저 센서10: Chamber 10a: Intake port
12: Circulation flow path 14: Separated particle receiving portion
20: intake valve 30: exhaust valve
50: Laser sensor

Claims (12)

측정 대상의 유체가 유입된 챔버를 밀폐시키고, 상기 챔버의 내부에서 상기 유체를 미리 설정된 순환 유로를 따라 순환시키는 동안, 센서부가 상기 유체에 포함되어 순환하는 순환 입자들의 각 직경과 직경 구간별 입자의 개수 농도를 측정하고, 상기 직경 구간별 입자의 개수 농도의 변화율에 따라 상기 챔버 내에서 순환하지 않고 분리된 분리 입자들에 대한 직경 구간별 입자의 분리 속도를 산출하고, 실험을 통해 구축된 입자의 분리 속도, 입자의 직경 및 입자의 밀도의 관계에 대한 실험 데이터가 저장된 데이터베이스를 이용하여 상기 직경 구간별 입자의 분리 속도에 따른 입자의 밀도를 도출하는 입자의 밀도 측정 장치.While sealing the chamber into which the fluid of the measurement target flows and circulating the fluid along a preset circulation flow path inside the chamber, the sensor unit detects each diameter of the circulating particles contained in the fluid and the particles for each diameter section. Measure the number concentration, calculate the separation rate of particles for each diameter section for separated particles that do not circulate in the chamber according to the change rate of the number concentration of particles for each diameter section, and calculate the separation rate of particles for each diameter section for the separated particles that do not circulate in the chamber. A particle density measuring device that derives the particle density according to the separation speed of particles for each diameter section using a database storing experimental data on the relationship between separation speed, particle diameter, and particle density. 청구항 1에 있어서,
상기 측정 대상의 유체는 공기인 입자의 밀도 측정 장치.In claim 1,
A device for measuring the density of particles in which the fluid to be measured is air. 흡기구를 통해 흡입된 측정 대상의 유체가 순환하도록 순환유로를 형성하는 유체 순환부와, 상기 유체 순환부에서 순환하지 않고 분리된 분리 입자들을 수용하는 분리 입자 수용부를 포함하고, 상기 유체가 유입된 후 밀폐되는 챔버와;
상기 흡기구에 설치되어, 상기 흡기구를 개폐시키는 흡기구 개폐수단과;
상기 챔버에 구비되어, 상기 유체 순환부의 내부에서 유체를 순환시키는 순환수단과;
상기 유체 순환부에 설치되어, 상기 순환유로를 따라 순환하는 유체에 레이저를 조사하여 상기 유체에 포함되어 순환하는 순환 입자들의 각 직경과 직경 구간별 입자의 개수 농도를 측정하는 레이저 센서와;
상기 흡기구 개폐수단, 상기 순환수단 및 상기 레이저 센서를 작동시켜, 상기 챔버를 밀폐시키고 상기 챔버의 내부에서 상기 유체를 순환시키는 동안, 상기 레이저 센서가 측정한 순환 입자들의 각 직경과 직경 구간별 입자의 개수 농도에 따라 상기 직경 구간별 입자의 개수 농도의 변화율을 산출하고, 상기 직경 구간별 입자의 개수 농도의 변화율에 따라 상기 분리 입자 수용부로 분리된 분리 입자들에 대한 직경 구간별 입자의 분리 속도를 산출하고, 상기 직경 구간별 입자의 분리 속도에 따라 입자의 밀도를 도출하는 제어유닛을 포함하는 입자의 밀도 측정 장치. It includes a fluid circulation part that forms a circulation passage so that the fluid of the measurement object sucked in through the intake port circulates, and a separated particle receiving part that accommodates separated particles that do not circulate in the fluid circulation part, and after the fluid flows in, a sealed chamber;
an intake port opening and closing means installed in the intake port to open and close the intake port;
Circulation means provided in the chamber and circulating fluid within the fluid circulation unit;
a laser sensor installed in the fluid circulation unit to measure the number and concentration of particles for each diameter and diameter section of circulating particles circulating in the fluid by irradiating a laser to the fluid circulating along the circulation passage;
While the intake opening/closing means, the circulation means, and the laser sensor are operated to seal the chamber and circulate the fluid inside the chamber, each diameter of the circulating particles measured by the laser sensor and the size of the particles for each diameter section are measured. The rate of change in the number concentration of particles in each diameter section is calculated according to the number concentration, and the separation rate of particles in each diameter section for the separated particles separated into the separated particle receiving portion is calculated according to the change rate in the number concentration of particles in each diameter section. A particle density measuring device comprising a control unit that calculates and derives the density of particles according to the separation speed of particles for each diameter section. 청구항 3에 있어서,
실험을 통해 구축된 입자의 분리 속도, 입자의 직경 및 입자의 밀도의 관계에 대한 실험 데이터가 미리 저장된 데이터베이스를 더 포함하고,
상기 제어유닛은, 상기 데이터베이스로부터 상기 직경 구간별 입자의 분리 속도에 따른 상기 입자의 밀도를 도출하는 입자의 밀도 측정 장치. In claim 3,
It further includes a database in which experimental data on the relationship between particle separation speed, particle diameter, and particle density established through experiments are stored in advance,
The control unit is a particle density measuring device that derives the density of the particles according to the separation speed of the particles for each diameter section from the database. 청구항 4에 있어서,
상기 데이터베이스는, 상기 입자의 밀도와 입자의 종류의 관계에 대한 데이터를 더 포함하고,
상기 제어유닛은, 상기 입자의 밀도에 따라 상기 입자의 종류를 도출하는 입자의 밀도 측정 장치.In claim 4,
The database further includes data on the relationship between the density of the particles and the type of particles,
The control unit is a particle density measuring device that derives the type of the particle according to the density of the particle. 청구항 3에 있어서,
상기 챔버는, 상하방향으로 길게 형성된 통 형상이고 상부 일측에 상기 흡기구가 형성된 입자의 밀도 측정 장치.In claim 3,
The chamber is a particle density measuring device in which the chamber has a cylindrical shape elongated in the vertical direction and the intake port is formed on one side of the upper part. 청구항 6에 있어서,
상기 순환유로는,
상기 흡기구에 연통되어 상기 흡기구를 통해 흡입된 유체를 하방향으로 안내하도록 형성된 하방향 유로와,
상기 하방향 유로의 하부와 연통되어 상기 하방향 유로를 통과한 유체를 횡방향으로 안내하도록 형성된 하측 횡방향 유로와,
상기 하측 횡방향 유로와 연통되어 상기 하측 횡방향 유로를 통과한 유체를 상방향으로 안내하도록 형성된 상방향 유로와,
상기 상방향 유로의 상부와 상기 하방향 유로의 상부를 연결하여 상기 상방향 유로를 통과한 유체를 상기 하방향 유로로 안내하는 상측 횡방향 유로를 포함하는 입자의 밀도 측정 장치.In claim 6,
The circulation flow path is,
a downward flow path that communicates with the intake port and is formed to guide fluid sucked through the intake port in a downward direction;
a lower transverse flow path that communicates with a lower portion of the downward flow path and is formed to laterally guide fluid passing through the downward flow path;
an upward flow path that communicates with the lower transverse flow path and is formed to guide fluid passing through the lower transverse flow path upward;
A particle density measuring device comprising an upper transverse flow path that connects an upper part of the upper flow path and an upper part of the lower flow path to guide fluid that has passed through the upper flow path to the lower flow path. 청구항 7에 있어서,
상기 분리 입자 수용부는 상기 하측 횡방향 유로의 하부에 구비된 입자의 밀도 측정 장치.In claim 7,
The separated particle receiving unit is a particle density measuring device provided at the lower part of the lower transverse flow path. 측정 대상의 유체가 유입된 챔버를 밀폐시키고, 상기 챔버의 내부에서 미리 설정된 설정시간동안 상기 유체를 미리 설정된 순환 유로를 따라 순환시키는 동안, 센서부가 상기 유체에 포함되어 순환하는 순환 입자들의 각 직경과 직경 구간별 입자의 개수 농도를 측정하고, 상기 직경 구간별 입자의 개수 농도의 변화율에 따라 상기 챔버 내에서 순환하지 않고 분리된 분리 입자의 개수 농도의 변화율을 산출하고, 실험을 통해 구축된 분리 입자의 개수 농도의 변화율, 입자의 직경 및 입자의 밀도의 관계에 대한 실험 데이터가 저장된 데이터베이스를 이용하여 상기 분리 입자의 개수 농도의 변화율에 따른 입자의 밀도를 도출하는 입자의 밀도 측정 장치.While sealing the chamber into which the fluid of the measurement target flows, and circulating the fluid along a preset circulation flow path for a preset time inside the chamber, the sensor unit measures the respective diameters of circulating particles included in the fluid and Measure the number concentration of particles for each diameter section, calculate the rate of change in the number concentration of separated particles that do not circulate in the chamber according to the change rate of the number concentration of particles for each diameter section, and calculate the rate of change in the number concentration of separated particles for each diameter section. A particle density measuring device that derives the density of particles according to the rate of change of the number and concentration of the separated particles using a database storing experimental data on the relationship between the rate of change of number and concentration, the diameter of particles, and the density of particles. 챔버의 내부에 미리 설정된 설정량의 유체가 유입되면, 상기 챔버의 흡기구를 차폐시켜 상기 챔버를 밀폐시키는 단계와;
상기 챔버가 밀폐되면, 상기 챔버에 구비된 순환수단을 작동시켜, 상기 챔버의 내부에 형성된 순환유로를 따라 미리 설정된 설정시간동안 유체를 순환시키는 단계와;
상기 유체가 순환되는 동안, 레이저 센서가 레이저를 조사하여 순환하는 유체에 포함되어 순환하는 순환 입자들의 각 직경, 직경 구간별 입자의 개수 농도를 측정하는 단계와;
제어유닛이 상기 레이저 센서에서 측정된 상기 직경 구간별 입자의 개수 농도의 변화율을 산출하고, 상기 직경 구간별 입자의 개수 농도의 변화율에 따라 순환하지 않고 분리된 분리 입자들에 대한 직경 구간별 입자의 분리 속도를 산출하는 단계와;
상기 제어유닛이 실험을 통해 구축된 입자의 분리 속도, 입자의 직경 및 입자의 밀도의 관계에 대한 실험 데이터가 저장된 데이터베이스를 이용하여 상기 직경 구간별 입자의 분리 속도에 따른 상기 입자의 밀도를 도출하는 단계를 포함하는 입자의 밀도 측정 방법.When a preset amount of fluid flows into the chamber, sealing the chamber by shielding the intake port of the chamber;
When the chamber is closed, operating a circulation means provided in the chamber to circulate fluid for a preset time along a circulation passage formed inside the chamber;
While the fluid is circulating, a laser sensor measures the number and concentration of particles for each diameter and diameter section of circulating particles contained in the circulating fluid by irradiating a laser;
The control unit calculates the change rate of the number concentration of particles in each diameter section measured by the laser sensor, and determines the number of particles in each diameter section for the separated particles that do not circulate according to the change rate in the number concentration of particles in each diameter section. calculating a separation rate;
The control unit uses a database storing experimental data on the relationship between particle separation speed, particle diameter, and particle density established through experiments to derive the particle density according to the particle separation speed for each diameter section. A method for measuring the density of particles comprising the steps: 청구항 10에 있어서,
상기 데이터베이스는, 상기 입자의 밀도와 입자의 종류의 관계에 대한 데이터를 더 포함하고,
상기 제어유닛은, 상기 입자의 밀도에 따라 상기 입자의 종류를 도출하는 입자의 밀도 측정 방법.In claim 10,
The database further includes data on the relationship between the density of the particles and the type of particles,
The control unit is a particle density measurement method that derives the type of the particle according to the density of the particle. 챔버의 내부에 미리 설정된 설정량의 유체가 유입되면, 상기 챔버의 흡기구를 차폐시켜 상기 챔버를 밀폐시키는 단계와;
상기 챔버가 밀폐되면, 상기 챔버에 구비된 순환수단을 작동시켜, 상기 챔버의 내부에 형성된 순환유로를 따라 미리 설정된 설정시간동안 유체를 순환시키는 단계와;
상기 유체가 순환되는 동안, 레이저 센서가 레이저를 조사하여 순환하는 유체에 포함되어 순환하는 순환 입자들의 각 직경, 직경 구간별 입자의 개수 농도를 측정하는 단계와;
제어유닛이 상기 레이저 센서에서 측정된 상기 직경 구간별 입자의 개수 농도의 변화율을 산출하고, 상기 직경 구간별 입자의 개수 농도의 변화율에 따라 순환하지 않고 분리된 분리 입자의 개수 농도의 변화율을 산출하는 단계와;
상기 제어유닛이 실험을 통해 구축된 분리 입자의 개수 농도의 변화율, 입자의 직경 및 입자의 밀도의 관계에 대한 실험 데이터가 저장된 데이터베이스를 이용하여 상기 분리 입자의 개수 농도의 변화율에 따른 상기 입자의 밀도를 도출하는 단계를 포함하는 입자의 밀도 측정 방법.When a preset amount of fluid flows into the chamber, sealing the chamber by shielding the intake port of the chamber;
When the chamber is closed, operating a circulation means provided in the chamber to circulate fluid for a preset time along a circulation passage formed inside the chamber;
While the fluid is circulating, a laser sensor measures the number and concentration of particles for each diameter and diameter section of circulating particles contained in the circulating fluid by irradiating a laser;
The control unit calculates the rate of change of the number concentration of particles for each diameter section measured by the laser sensor, and calculates the rate of change of the number concentration of separated particles that do not circulate according to the change rate of the number concentration of particles for each diameter section. Steps and;
The control unit uses a database storing experimental data on the relationship between the rate of change in the number and concentration of the separated particles, the diameter of the particles, and the density of the particles constructed through experiments, and uses a database to store the density of the particles according to the rate of change in the number and concentration of the separated particles. A method of measuring the density of particles including the step of deriving.
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