JP6514701B2 - バイオセンサー及びこれを備える空気清浄機 - Google Patents

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Description

本発明は、バイオセンサー及びこれを備える空気清浄機に関するもので、より詳細には、浮遊細菌によって散乱される紫外線を感知する光センシング方式を通じて室内空気の細菌濃度を測定することができるバイオセンサー及びこれを備える空気清浄機に関する。
一般的に、光センサーを用いる空気清浄機は、光センサーを用いて粉塵の濃度による電気信号に基づいて運転される。
このような光センサーの原理は、光放出装置及び感知器が備えられた空間に流入された空気中に上記光放出装置が光を照射し、光に含まれた粉塵によって照射された光が散乱または反射される程度を上記感知器が感知して粉塵の濃度を測定することである。
一方、最近は、細菌による室内汚染に関心が集中する趨勢である。
しかし、細菌の濃度の測定に用いられた室内空気質測定法は、空気サンプラーで空気を吸入して培地を含むペトリ皿（ｐｅｔｒｉ ｄｉｓｈ）にぶつかって培地に細菌が付くようにした後、この細菌を数日以上培養する方法である。
このような室内空気質測定法は、正確度が高いが、細菌の濃度の測定に時間が多くかかるため空気浄化システムに連動させて用いることができないという問題がある。
本発明は、上記のような従来技術の問題点のうちの少なくとも一部を解決しようとするために案出されたもので、一側面として、実時間で室内細菌濃度を測定することができるバイオセンサー及びこれを備える空気清浄機を提供することを目的とする。
上述の目的のうちの少なくとも一部を達成するための一側面として、本発明は、光照射部と、上記光照射部から照射した光が空気中の細菌にぶつかって散乱された紫外線を感知する紫外線感知部と、を含むバイオセンサーを提供する。
一実施例において、上記紫外線感知部は、紫外線の感知量を電気信号に変換することができる。
一例として、上記光はレーザー光であってよい。
また、一実施例において、上記紫外線感知部は３００ｎｍ〜３６０ｎｍの波長の光に感応するように構成することができる。
また、一実施例において、上記光照射部から照射した光が空気中の粉塵にぶつかって散乱された散乱光を感知して、散乱光の感知量を電気信号に変換する散乱光感知部を含むことができる。
また、一実施例において、上記光照射部及び紫外線感知部が内側に備えられ、内側に外部空気が流入されて流動することができる空気流動経路を構成する流路部を含むことができる。
また、一実施例において、上記流路部は流入された空気が下側から上側に流動するように上下方向に空気流動経路を構成し、上記流路部の下側に備えられて上記流路部に流入される空気を加熱する空気加熱部を含むことができる。
一方、他の一側面として、本発明は、ハウジングと、上記ハウジングに備えられ、外部空気が上記ハウジング内に流入された後で吐出されるように空気を流動させる送風部と、上記ハウジングの内部に備えられ、上記ハウジングの内部に流入された空気を殺菌する殺菌部と、上記送風部及び殺菌部を制御する制御部と、光照射部、上記光照射部から照射した光が空気中の細菌にぶつかって散乱された紫外線を感知して感知した値を電気信号に変換する紫外線感知部、及び上記光照射部から照射した光が空気中の粉塵にぶつかって散乱された散乱光を感知して感知した値を電気信号に変換する散乱光感知部を備えるバイオセンサーと、を含み、上記制御部は、上記紫外線感知部及び上記散乱光感知部で感知した値に基づいて上記送風部及び殺菌部の作動を制御する空気清浄機を提供する。
一実施例において、上記制御部は、上記紫外線感知部で感知される紫外線の有無に応じて上記殺菌部が作動するか否かを制御することができる。
一例として、上記制御部は、上記紫外線感知部で波長が３００ｎｍ〜３６０ｎｍである紫外線を感知した場合に上記殺菌部を作動させることができる。
また、一実施例において、上記制御部は、上記散乱光感知部で感知される散乱光の有無に応じて上記送風部の空気吸入量の増減を制御することができる。
一例として、上記制御部は、上記散乱光感知部で波長が１０μｍを超過する散乱光を感知した場合に上記送風部の空気吸入量を増加させることができる。
また、一例として、上記制御部は、上記散乱光感知部で感知した散乱光の波長が１０μｍ以下である場合に上記送風部の空気吸入量を減少させることができる。
一方、上記殺菌部は、紫外線発生器、イオン発生器、オゾン発生器のうち少なくとも一つで構成することができる。
また、一実施例において、上記制御部は、上記紫外線感知部で感知した値に基づいて上記加湿部の加湿動作及び上記除湿部の除湿動作を制御することができる。
一方、上記ハウジングの内部に流入される空気の流動経路上に配置される空気浄化フィルタを含むことができる。
このような構成を有する本発明の一実施例によると、細菌によって特定の波長の紫外線が散乱されることを利用して、光センシング方式を通じて室内の細菌濃度を実時間で測定することができ、測定した細菌濃度及び粉塵濃度に基づいて空気清浄機を適切な条件で運転させることができる効果を得ることができる。
本発明の一実施例によるバイオセンサーの構成を示す概略図である。 本発明の一実施例による空気清浄機の構成を示す概略図である。
本明細書で用いられた用語は、単に特定の実施例を説明するために用いられたもので、本発明を限定しようとする意図ではない。また、本明細書で用いられた単数の表現は文脈上明確に異なる意味でない限り複数を含む。
以下、添付の図面を参考にして本発明の好ましい実施例について説明する。
まず、図１を参照して、本発明の一実施例によるバイオセンサーについて見る。ここで、図１は本発明の一実施例によるバイオセンサーの構成を示す概略図である。
図１に示されているように、本発明の一実施例によるバイオセンサー１００は、流路部１１０、光照射部１２０、紫外線感知部１３０、及び散乱光感知部１４０を含み、上記流路部１１０の入口側に備えられる空気加熱部１５０をさらに含むことができる。
上記流路部１１０は、内側に外部空気が流入されて流動することができる空気流動経路を構成することができる。
このような流路部１１０の内側には、後述する光照射部１２０、紫外線感知部１３０、散乱光感知部１４０、及び空気加熱部１５０を備えることができる。
一実施例において、流路部１１０は、一側に空気が流入されて他側に排出されるパイプ状の部材で構成することができるが、これに限定されるものではない。
上記光照射部１２０は、流路部１１０の内側に流入された空気中に光を照射することができる。
このような光照射部１２０は、粉塵やバクテリアのような浮遊細菌に照射されて散乱される光を放出することができるように構成することができる。
一実施例において、光照射部１２０は、レーザー照射装置で構成されて上記光としてレーザー光を照射することができる。
参考までに、レーザー光は、平行光であるため進行方向に拡散しない直進性を有し、空気中の埃粒子、エアロゾル、及び浮遊細菌（ｂｉｏａｅｒｏｓｏｌ）のように非常に小さい面積の領域に高エネルギーを加えることができる。
したがって、上述の通り、光照射部１２０は、レーザー光を照射するように構成されることが好ましいが、これに限定されるものではなく、いかなる種類の光を放出することができる光源装置で構成してもよい。
上記紫外線感知部１３０は、光照射部１２０で照射した光が空気中の浮遊細菌にぶつかって散乱された紫外線を感知することができる。
参考までに、光が浮遊細菌にぶつかると、光が単に折れて散乱される現像に加えて紫外線が散乱される現像を生じる。
これにより、上記紫外線感知部１３０は、浮遊細菌によって散乱された紫外線を感知して、空気中の細菌濃度を測定することができる。
一実施例において、紫外線感知部１３０は、Ｅ．Ｃｏｌｉ（大腸菌）及びＳｕｂｓｔｉｌｕｓのような浮遊細菌によって散乱される紫外線の波長に対応して、３００ｎｍ〜３６０ｎｍの波長の光に対する感応力に優れた紫外線感知装置で構成することができるが、これに限定されるものではない。
参考までに、光が空気中の埃粒子（ｐａｒｔｉｃｌｅ）、エアロゾル（ａｅｒｏｓｏｌ）、及び浮遊細菌（ｂｉｏａｅｒｏｓｏｌ）に照射されると、埃粒子では波長が１０μｍ以上である光が散乱され、エアロゾルでは波長が１０μｍ未満である光が散乱され、浮遊細菌では波長が３００ｎｍ〜３６０ｎｍである紫外線が散乱される。
一方、紫外線感知部１３０は、感知した紫外線の感知量を電気信号に変換して外部要素に伝達することができる。ここで、上記外部要素は、図２を参照して後述する本発明の一実施例による空気清浄機２００に備えられる制御部２７０とすることができる。
上記散乱光感知部１４０は、光照射部１２０で照射した光が空気中の粉塵にぶつかって散乱された散乱光を感知することができる。
散乱光感知部１４０は、特に限定されず、公知の多様な形態の可視光線光感知器で構成することができる。
散乱光感知部１４０は、粉塵によって散乱された光を感知して、空気中の粉塵濃度を測定することができる。
このような散乱光感知部１４０は、感知した散乱光の感知量を電気信号に変換して外部要素に伝達することができる。ここで、上記外部要素は、図２を参照して後述する本発明の一実施例による空気清浄機２００に備えられる制御部２７０とすることができる。
上記空気加熱部１５０は、流路部１１０の入口側、即ち、空気が流入される側に備えられて流路部１１０に流入された空気を加熱することができる。
ここで、流路部１１０は、図１に示されているように、流入された空気が下側から上側へ流動するように上下方向に空気流動経路を構成することができる。
このとき、上記空気加熱部１５０は、流路部１１０の下側に配置されて、流路部１１０の下側に流入された空気を加熱させることができる。
このような空気加熱部１５０は、流路部１１０の入口側から流入された空気を加熱させることにより、流路部１１０内で加熱された空気が自然対流して上向き移動するように構成することができる。
これにより、紫外線感知部１３０及び散乱光感知部１４０は、室内空気が密室とせずに自然対流する状態、即ち、室内環境に近い条件で空気中の細菌濃度及び粉塵濃度を測定することができる。
このような本発明の一実施例によるバイオセンサー１００は、上述のような光センシング方式、特に、細菌によって散乱される紫外線を感知する方法を通じて実時間で室内空気中の細菌濃度及び粉塵濃度を測定することができる。
次に、図２を参照して、本発明の一実施例による空気清浄機について説明する。ここで、図２は本発明の一実施例による空気清浄機の構成を示す概略図である。
図２に示されているように、本発明の一実施例による空気清浄機２００は、ハウジング２１０、送風部２２０、殺菌部２３０、制御部２７０、及びバイオセンサー１００を含み、加湿部２５０、除湿部２４０、及び空気浄化フィルタ２６０をさらに含むことができる。
上記ハウジング２１０は、本発明の一実施例による空気清浄機２００の外観を構成し、後述する送風部２２０、殺菌部２３０、制御部２７０、除湿部２４０、加湿部２５０、及び空気浄化フィルタ２６０が内蔵される内部空間を備えることができる。
また、図面に示されてはいないが、このようなハウジング２１０は、一側の空気流入部及び他側の空気吐出部を備え、後述する送風部２２０の駆動によって空気が空気流入部を通じてハウジング２１０の内部に流入された後、空気吐出部を通じて外部に排出できるように構成される。
上記送風部２２０は、ハウジング２１０に備えられ、外部空気がハウジング２１０の内部に流入された後で吐出されるように空気を流動させることができる。
一実施例において、送風部２２０は、ファン及び駆動モータで構成することができ、駆動モータの回転数の調節を通じて風量の調節が可能であるように構成することができる。
上記殺菌部２３０は、ハウジング２１０の内部に備えられ、ハウジング２１０の内部に流入された空気を殺菌することができる。
このような殺菌部２３０は、特に限定されないが、電源の制御を通じて作動を制御することができ、殺菌力を調節することができる装置で構成することができる。
一例として、殺菌部２３０は、紫外線発生器、イオン発生器、オゾン発生器のうち少なくとも一つで構成することができる。
また、上記制御部２７０は、送風部２２０の作動及び風量の調節を制御することができ、殺菌部２３０に印加される電源を制御することができる。
このような制御部２７０は、後述の通り、バイオセンサー１００の紫外線感知部１３０及び散乱光感知部１４０と連結されて、紫外線感知部１３０及び散乱光感知部１４０で感知した値に基づいて送風部２２０及び殺菌部２３０を制御することができる。
上記バイオセンサー１００は、流路部１１０、光照射部１２０、紫外線感知部１３０、散乱光感知部１４０、及び空気加熱部１５０を備え、図１を参照して上述したバイオセンサー１００と実質上同一である。
但し、紫外線感知部１３０及び散乱光感知部１４０は、感知した値を電気信号に変換して制御部２７０へ送るように構成することができる。
即ち、紫外線感知部１３０は、流路部１１０で流動する空気中の浮遊細菌にぶつかって散乱された紫外線の量を感知して、紫外線の感知量を電気信号に変換して制御部２７０に伝達するように構成することができる。
また、散乱光感知部１４０は、流路部１１０で流動する空気中の粉塵にぶつかって散乱された散乱光の量を感知して、当該散乱光の感知量を電気信号に変換して制御部２７０に伝達するように構成することができる。
一実施例において、バイオセンサー１００は、ハウジング２１０と分離された形態で構成されてもよく、ハウジング２１０の外側に装着される形態で構成されてもよい。
上記加湿部２５０は、ハウジング２１０の内部に備えられて、ハウジング２１０の内部に流入された空気を加湿することができる。
このような加湿部２５０は、特に限定されず、加湿フィルタ方式、超音波振動方式、加熱方式等の多様な方式の加湿ユニットで構成されてもよいが、これに限定されるものではない。
一実施例において、加湿部２５０は、制御部２７０を通じて能動的に加湿動作が制御される超音波振動方式及び加熱方式のうち、いずれか一つで構成することもできる。
上記除湿部２４０は、ハウジング２１０の内部に備えられて、ハウジング２１０の内部に流入された空気を除湿することができる。
このような除湿部２４０は、特に限定されず、除湿フィルタ方式、冷凍サイクル方式、デシカント（Ｄｅｓｉｃｃａｎｔ）方式等の多様な方式の除湿ユニットで構成することができるが、これに限定されるものではない。
一実施例において、除湿部２４０は、制御部２７０を通じて能動的に除湿動作が制御される冷凍サイクル方式及びデシカント方式のうち、いずれか一つで構成することもできる。
上記空気浄化フィルタ２６０は、ハウジング２１０の内部に流入される空気の流動経路上に配置されて、通過する空気を浄化させることができる。
一方、このような本発明の一実施例による空気清浄機２００において、制御部２７０は、紫外線感知部１３０で感知される紫外線の有無に応じて殺菌部２３０を作動させることができる。
即ち、紫外線感知部１３０で紫外線が感知される場合は室内空気中に浮遊細菌が存在することを意味するため、制御部２７０は、紫外線感知部１３０の電気信号を受けて殺菌部２３０及び送風部２２０を作動させることにより、室内空気が殺菌されるようにすることができる。
一実施例において、制御部２７０は、紫外線感知部１３０で波長が３００ｎｍ〜３６０ｎｍである紫外線を感知した場合、殺菌部２３０を作動させることができる。このとき、室内空気が本発明の一実施例による空気清浄機２００を通じて循環することができるように、制御部２７０は、殺菌部２３０を稼動させると同時に、送風部２２０も稼動させることができる。
また、制御部２７０は、散乱光感知部１４０で感知される散乱光の有無に応じて送風部２２０の空気吸入量を増減させることができる。
即ち、散乱光感知部１４０で散乱光が感知される場合は室内空気中に粉塵が存在することを意味するため、制御部２７０は、散乱光感知部１４０の電気信号を受けて送風部２２０の風量を増加させることにより、本発明の一実施例による空気清浄機２００が室内空気を高い水準（高風量）で浄化させるようにすることができる。
一実施例において、制御部２７０は、散乱光感知部１４０で波長が１０μｍを超過する散乱光を感知した場合、送風部２２０の駆動モータの回転数を増加させて空気吸入量を増加させることができる。
逆に、制御部２７０は、散乱光感知部１４０で感知した散乱光の波長が１０μｍ以下である場合、送風部２２０の空気吸入量を減少させるか、または送風部２２０の動作を中止させることができる。
また、紫外線感知部１３０で紫外線が感知され、散乱光感知部１４０で散乱光も感知される場合、制御部２７０は、送風部２２０及び殺菌部２３０を作動させ、送風部２２０の風量を増加させることにより、室内空気の殺菌及び浄化が高い水準で行われるようにすることができる。
一方、室内空気に浮遊細菌が存在するとは、室内が非常に湿っているか、または非常に乾燥していることを意味するため、紫外線感知部１３０で多量の紫外線が感知される場合、制御部２７０は、加湿部２５０の加湿動作及び除湿部２４０の除湿動作を制御して室内湿度を細菌増殖に不利な条件に調節することができる。
例えば、紫外線感知部１３０で紫外線が感知される場合、制御部２７０は、室内の相対湿度（ＲＨ）が４０％〜６０％になるように除湿部２４０及び加湿部２５０を運転することができる。
本発明は、特定の実施例に関して図示し説明したが、当業界で通常の知識を有する者であれば添付の特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域を外れない範囲内で本発明を多様に修正及び変更できることを明らかにしておく。

Claims (6)

  1. ハウジングと、
    前記ハウジングに備えられ、外部空気が前記ハウジング内に流入された後で吐出されるように空気を流動させる送風部と、
    前記ハウジングの内部に備えられ、前記ハウジングの内部に流入された空気を殺菌する殺菌部と、
    前記送風部及び殺菌部を制御する制御部と、
    光照射部、前記光照射部から照射した光が空気中の浮遊細菌にぶつかって散乱された紫外線を感知して感知した値を電気信号に変換する紫外線感知部、及び前記光照射部から照射した光が空気中の粉塵にぶつかって散乱された散乱光を感知して感知した値を電気信号に変換する散乱光感知部を備えるバイオセンサーと、を含み、
    前記制御部は、前記紫外線感知部で感知した値に基づいて前記殺菌部の作動を制御し、前記散乱光感知部で感知した値に基づいて前記送風部の作動を制御し、
    前記制御部は、前記散乱光感知部で感知した散乱光の波長が１０μｍを超過する場合に前記送風部の空気吸入量を増加させ、前記散乱光感知部で感知した散乱光の波長が１０μｍ以下である場合に前記送風部の空気吸入量を減少させる、ことを特徴とする空気清浄機。
  2. 前記制御部は、前記紫外線感知部で感知される紫外線の有無に応じて前記殺菌部が作動するか否かを制御する、ことを特徴とする請求項１に記載の空気清浄機。
  3. 前記制御部は、前記紫外線感知部で波長が３００ｎｍ〜３６０ｎｍである紫外線を感知した場合に前記殺菌部を作動させる、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の空気清浄機。
  4. 前記殺菌部は、紫外線発生器、イオン発生器、オゾン発生器のうち、少なくとも一つで構成される、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の空気清浄機。
  5. 前記ハウジングの内部に備えられて、前記ハウジングの内部に流入された空気を加湿する加湿部と、
    前記ハウジングの内部に備えられて、前記ハウジングの内部に流入された空気を除湿する除湿部と、を含み、
    前記制御部は、前記紫外線感知部で感知した値に基づいて前記加湿部の加湿動作及び前記除湿部の除湿動作を制御し、前記紫外線感知部で紫外線を感知した場合に、室内の相対湿度が４０％から６０％となるように前記除湿部及び前記加湿部の駆動を制御する、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の空気清浄機。
  6. 前記ハウジングの内部に流入される空気の流動経路上に配置される空気浄化フィルタを含む、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の空気清浄機。
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