KR100434008B1 - 공기청정기의 오염도 측정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기청정기에 있어 환경이 변화되거나, 오염감지센서 자체 저항의 오차에 의해 발생되는 출력전압 편차를 극복함으로써 공기청정기의 정밀성을 높일 수 있도록 하는 공기청정기의 오염도 측정방법에 관한 것이다.

본 발명은 히팅코일과 가스전극으로 이루어진 오염감지센서의 출력전압을 마이크로 컴퓨터에서 판독 후 실내의 오염도를 판정하여 공기청정기의 송풍팬의 풍량을 저속, 중속, 고속으로 제어하는 공기청정기에 있어서, 상기 공기청정기의 송풍팬을 저속으로 제어하는 청정조건과, 공기청정기의 송풍팬을 중속으로 제어하는 1차 오염조건과, 공기청정기의 송풍팬을 고속으로 제어하는 2차 오염조건으로 구분하는 오염환경 구분단계와, 상기 오염감지센서를 공기청정기에 설치하기 전에 상기 오염조건에서 상기 오염감지센서로부터 출력되는 실험측정전압값을 판독하는 오염조건별 전압측정단계와, 상기 각각의 오염조건에서 검출된 3단계의 실험측정전압값을 데이터로서 마이크로 컴퓨터에 저장하는 오염조건별 데이터 저장단계와, 상기 오염감지센서를 공기청정기에 설치한 후에 현재 실내의 오염도에 비례하는 오염감지센서의 실제전압측정값을 판독하는 실내 전압측정단계와, 상기 각각의 오염조건에서 얻어진 3단계 실험측정전압값과 실제전압측정값을 상대 비교하여 실내의 오염도를 판정하는 오염도 판정단계로 이루어진것에 특징이 있다.

Description

공기청정기의 오염도 측정방법{Method for measuring a pollution level of air-cleaner}

본 발명은 공기청정기의 오염도 측정방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 오염감지센서를 공기청정기에 장착하기 전에 오염정도가 상, 중 하의 3단계로 구분된 임의의 밀폐된 곳에 투입하여 그 때의 출력전압(이하 '실험측정전압값'이라 한다)을 저장한 다음, 오염감지센서를 공기청정기에 장착한 상태에서 실제 실내의 오염에 비례하여 출력되는 전압값(이하 '실제측정전압값'이라함)을 서로 상대 비교하여 오염정도를 판정함으로써 오염감지센서 자체 저항의 오차에 의해 발생되는 출력전압 편차를 극복하여 공기청정기의 정밀성을 높일 수 있도록 하는 공기청정기의 오염도 측정방법에 관한 것이다.

도 1a는 일반적인 공기청정기의 오염도 검출회로도로서, 5V가 인가되는 발열되는 히팅코일(3) 및 산화주석(SnO2)이 표면처리된 가스전극(2)을 포함하는 오염감지센서(1)와, 상기 오염감지센서(1)의 출력단에는 감도를 조정하기 위해 직렬로 접속된 저항(R1)(R2)을 통하여 마이크로 컴퓨터(6)에 오염검출신호가 인가되도록 구성되어 있다.

상기와 같은 공기청정기의 오염도 검출회로는 오염감지센서(1)에 +5V 정전압이 인가되면 히팅코일(3)이 가열되어 열이 발생하게 되며, 그 가열된 열이 가스전극(2)에 전달됨으로써 가스전극(2)과 저항(R1)(R2)에는 각각 일정한 전압이 걸리게 되고, 상기 저항(R2)과 그라운드에 사이에 나타나는 출력전압이 마이크로 컴퓨터 (6)에 인가됨으로써 공기 오염도를 검출하게 된다.

즉, 오염감지센서(1)의 오염감지원리는 가스전극(2)에 표면 처리된 산화주석 (SnO2)에 산소가 흡착될 경우, 상기 산소는 전자친화력이 있음으로 인해 산화주석(SnO2)중의 자유전자의 흐름을 방해하고 전기저항을 증대시킨다.

이와 같은 환원성가스인 가스(예를 들면 수소)가 센서에 유입되면 산화주석 (SnO2)의 표면에 이러한 가스와 흡착산소와의 산화반응이 일어나게 되며, 그 결과 산화주석(SnO2)의 표면에 흡착하고 있던 산소는 감소하여 전자는 쉽게 이동하게 되고, 전기저항이 감소하게 되는 원리에 의해 대기중에 포함되는 가스의 농도를 저항변화에 의해 검출할 수 있게 되는 것이다.

따라서, 오염물질이 발생하면 가스전극(2)양단의 전압은 현저히 줄어들게 되고, 상대적으로 저항(R1)(R2)의 양단간 전압은 증가하게 됨으로써 이러한 오염감지센서(1)의 출력전압을 마이크로 컴퓨터(6)에서 디지털신호로 변환하여 얻어진 값과 미리 설정된 데이터를 상호 비교하여 여러 조건별로 송풍팬을 제어하도록 되어 있다.

이러한 오염감지센서(1)를 이용하여 공기청정기를 제어하는 종래의 방법을 도 1b에 의해 상세히 설명하면 먼저, 실내의 오염상태를 3조건 이상으로 구분하고, 각각의 조건으로 구분된 청정상태에 따라 오염감지센서(1)로부터 출력되는 전압을 미리 마이크로 컴퓨터(6)에 입력하여 저장한다.

가령 예를 들어 실내가 청정상태일 때 오염감지센서(1)의 출력전압이 0.7V라고 가정하고, 실내가 어느 정도 오염되어 공기청정기의 구동이 필요한 상태일 때 출력전압이 1V라고 가정하여 마이크로 컴퓨터(6)에 저장한다.

이러한 상태에서 공기청정기에 전원이 공급되고 자동운전모드로 동작될 경우 약 3분간 워밍업한 후, 오염감지센서(1)의 출력전압(Vo)을 마이크로 컴퓨터(6)에서읽어들이게 되며, 이 읽어들인 오염감지센서(1)의 출력전압(Vo)이 0.7V 이하인 경우에는 청정상태로 판단하여 송풍팬을 저속으로 제어하게 된다.

또한, 마이크로 컴퓨터(6)에서 읽어들인 오염감지센서(1)의 출력전압(Vo)이 0.7V에서 1V 사이에 존재할 경우 청정이 필요한 상태로 판단하여 송풍팬을 중속으로 제어하게 되며, 오염감지센서(1)의 출력전압(Vo)이 1V 이상일 경우 오염된 상태로 판단하여 송풍팬을 고속으로 제어하게 된다.

이와 같은 종래 공기청정기의 오염도 측정방법은 실내의 오염도에 따른 환경을 다수 조건로 먼저 설정하고, 오염감지센서(1)로부터 출력되는 전압값에 따라 절대평가하여 송풍팬을 제어하도록 되어 있으나, 실내의 환경이 다수 조건으로 설정된 오염 범위를 벗어날 경우에는 오염도를 판정하기 어려운 문제점이 발생하게 된다.

특히, 대량 생산되는 오염감지센서(1)는 개별 제품마다 동일한 환경에서 내부 자체 저항(Rs)이 다르며, 이로 인해 마이크로 컴퓨터(6)에 저장된 각 오염정도에 따른 기준전압에 비하여 편차가 발생되어 오염감지센서(1)의 출력전압은 실제 출력되어야 할 전압보다 낮거나 높게 나타남으로써 최적의 제어가 이루어지지 않는 문제점이 있는 것이다.

가령 예를 들어 실내가 청정상태일 경우 마이크로 컴퓨터(6)에 저장된 기준전압이 0.7V라고 가정할 때, 실제의 실내 환경이 오염되어 송풍팬을 고속으로 제어하여야 할 필요가 있을 경우 오염감지센서(1)의 출력전압은 1V 이상이어야 하지만 내부 자체 저항(Rs)의 편차로 인해 1V 이하로 출력되는 경우가 발생됨으로써 송풍팬을 고속으로 제어하지 못하게 되는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 오염감지센서를 공기청정기에 장착하기 전에 오염정도가 상, 중, 하의 3단계로 구분된 임의의 밀폐된 곳에 투입하여 그 때의 실험측정전압값을 저장한 다음, 오염감지센서를 공기청정기에 장착한 상태에서 실제 실내의 오염에 비례하여 출력되는 실제측정전압값을 서로 상대 비교하여 오염정도를 판정함으로써 오염감지센서 자체 저항의 오차에 의해 발생되는 출력전압 편차를 극복하여 공기청정기의 정밀성을 높일 수 있도록 하는 것을 기술적 과제로 한다.

본 발명은 히팅코일과 가스전극으로 이루어진 오염감지센서의 출력전압을 마이크로 컴퓨터에서 판독 후 실내의 오염도를 판정하여 공기청정기의 송풍팬의 풍량을 저속, 중속, 고속으로 제어하는 공기청정기에 있어서 상기 공기청정기의 송풍팬을 저속으로 제어하는 청정조건과, 공기청정기의 송풍팬을 중속으로 제어하는 1차 오염조건과, 공기청정기의 송풍팬을 고속으로 제어하는 2차 오염조건으로 구분하는 오염환경 구분단계와, 상기 오염감지센서를 공기청정기에 설치하기 전에 상기 오염조건에서 상기 오염감지센서로부터 출력되는 실험측정전압값을 판독하는 오염조건별 전압측정단계와, 상기 각각의 오염조건에서 검출된 3단계의 실험측정전압값을 데이터로서 마이크로 컴퓨터에 저장하는 오염조건별 데이터 저장단계와, 상기 오염감지센서를 공기청정기에 설치한 후에 현재 실내의 오염도에 비례하는 오염감지센서의 실제전압측정값을 판독하는 실내 전압측정단계와, 상기 각각의 오염조건에서 얻어진 3단계 실험측정전압값과 실제전압측정값을 상대 비교하여 실내의 오염도를 판정하는 오염도 판정단계로 이루어진에 특징이 있다.

도 1a는 일반적인 공기청정기의 오염도 검출회로도.

도 1b는 종래 공기청정기의 오염 검출회로도 및 오염도에 따른 송풍팬제어흐름도.

도 2는 본 발명에 따른 오염감지센서의 감도측정 예시도.

도 3은 본 발명의 실시예로서 서로 다른 오염조건 하에서 오염감지센서의

출력전압을 측정하여 마이크로 컴퓨터에 저장하는 과정도.

도 4는 본 발명에 따른 공기청정기의 오염도 측정방법에 의한 송풍팬제어흐름도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 오염감지센서 2 : 가스전극

3 : 히팅코일 6 : 마이크로 컴퓨터

10a~10c : 제 1 내지 제 3 챔버

이하 본 발명의 구성 및 작용을 첨부된 도 2 및 도 4를 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 오염감지센서(1)의 감도측정 예시도로서, 용적(容積)이 일정한 제 1 내지 제 3 챔버(10a~10c)를 각각 구비하고, 상기 제 1 내지 제 3 챔버(10a~10c) 내부는 동일한 오염원을 사용하여 서로 다른 오염도를 갖도록 한다.

본 발명에서는 설명상 편의를 위하여 제 1 내지 제 3 챔버(10a~10c)의 용적은 1.0㎥로 설정하고, 내부 온도는 16℃, 습도 RH40%로 균일하게 유지하도록 하였으며, 오염원은 담배연기를 사용하였다.

그리고, 제 1 챔버(10a) 내부에는 오염원이 없는 청정상태로 유지시키고, 제 2 챔버(10b) 내부에는 오염원인 담배연기를 일곱 모금 투입하고, 제 3 챔버(10c) 내부에는 오염원인 담배연기를 열두 모금 투입하여 각각 오염도를 다르게 하였다.

상기와 같은 조건을 부여한 상태에서 임의적으로 추출한 10개의 오염감지센서(1)를 제 1 내지 제 3 챔버(10a~10c)에 약 1분간 순차적으로 투입한 후, 오염감지센서(1)의 출력전압(Vo)과 자체 저항값(Rs)을 제 1 내지 제 3 전압/저항측정기 (11a~11c)로서 측정한다.

즉, 오염원이 없는 청정상태인 제 1 챔버(10a)에서의 오염감지센서(1)로부터 출력되는 전압값과 자체 저항값을 V(0) 및 RS(0)라하고, 담배연기 일곱 모금이 유입되어 있는 제 2 챔버(10b)에서의 오염감지센서(1)로부터 출력되는 전압값과 자체 저항값을 V(7) 및 RS(7)라하고, 담배연기 열두 모금이 유입되어 있는 제 3 챔버 (10c)에서의 오염감지센서(1)로부터 출력되는 전압값과 자체 저항값을 V(12) 및RS(12)라한다.

이와 같이 오염도가 서로 다른 제 1 내지 제 3 챔버(10a~10c)를 경유한 10개의 오염감지센서(1a~1j) 출력 전압값(V)과 자체 저항값(RS)을 표 1에 나타내었다.

(표 1)

오염감지센서	출력전압(V)	자체 저항(RS)	비고
	V(0)	V(7)		V(12)	RS(0)	RS(7)	RS(12)
1a	0.596	1.100	2.371	74.495	19.591	4.763
1b	0.534	1.150	2.319	106.583	18.079	4.987
1c	0.652	1.200	2.516	58.230	16.752	4.194
1d	0.712	1.000	2.386	46.951	23.350	4.700
1e	0.482	1.100	2.236	164.518	19.591	5.372
1f	0.537	0.920	1.800	104.435	27.366	8.133
1g	0.525	1.150	2.303	113.571	18.079	5.059
1h	0.690	0.900	1.760	50.574	28.564	8.474
1i	0.626	1.220	2.551	64.849	16.265	4.068
1j	0.501	0.760	1.160	137.424	40.513	17.800

상기의 표 1에서와 같이 각각의 오염도가 서로 다른 제 1 내지 제 3 챔버(10a~10c) 내에 10개의 오염감지센서(1)를 순차적으로 투입하여 출력 전압값(V)과 자체 저항값(RS)을 측정한 결과 서로 다르게 나타났으며, 이 측정 결과에 나타난 오염감지센서(1)의 출력 전압(V)을 절대값으로 마이크로 컴퓨터(6)에 입력하여 오염정도에 따른 기준전압을 설정하게 된다.

가령, 예를 들어 여섯 번째의 오염감지센서(1e)를 사용하여 공기청정기를 제조할 경우 실내가 청정상태일 때 송풍량을 저속으로 제어하기 위한 기준전압으로 0.482V를, 실내가 어느정도 오염되어 송풍량을 중속으로 제어하기 위한 기준전압으로 1.1V를, 그리고 실내가 오염되어 송풍량을 고속으로 제어하기 위한 기준전압으로 2.236V를 마이크로 컴퓨터(6)에 저장하게 되는 것이다.

따라서, 본 발명의 공기청정기의 오염도 측정방법은 상기에서와 같이 공기청정기에 사용되는 각각의 오염감지센서(1)를 오염정도가 서로 다른 챔버에 유입시켜 오염농도에 따른 실험측정전압값을 정확히 측정후, 마이크로 컴퓨터 (6)에 저장하고, 이 실험측정전압값과 현재 오염감지센서(1)의 출력되는 실제측정전압값을 상대 비교하여 그에 적절한 송풍팬을 제어함으로써 공기청정기의 정밀성을 높일 수 있도록 한 것이다.

상기에서 오염감지센서(1)의 출력 전압을 측정하기 위해 사용되는 챔버 및 오염원은 자동차용, 업소용, 가정용, 산업용 등 공기청정기의 적용분야에 따라 다를 수 있으며, 용적과 오염원은 사용환경에 따라 변경한다.

이와 같은 방법을 통해 오염도에 따른 다수 조건별 기준 절대값을 마이크로 컴퓨터(6)에 저장하고, 실제 오염감지센서(1)의 출력전압과 저장된 기준 절대값을 상대 비교하여 송풍팬을 적절히 제어하게 된다.

도 3은 서로 다른 오염조건 하에서 오염감지센서의 출력전압을 측정하여 마이크로 컴퓨터에 저장하는 과정도로서, 전술한 바와 같이 챔버 및 오염원을 사용하여 오염감지센서(1)의 출력전압을 오염 조건별로 측정하고, 이 조건별로 측정된 전압값(실험측정전압값)을 마이크로 컴퓨터(6)에 각각 저장한다.

즉, 실내를 3종류의 오염상태로 구분하되, 실내가 오염되지 않아 공기청정기의 송풍팬을 저속으로 제어할 경우를 청정조건(C0)으로 정의하고, 실내가 어느정도 오염되어 공기청정기의 송풍팬을 중속으로 제어할 경우를 1차 오염조건(C1)라 정의하고, 실내의 오염정도가 심하여 공기청정기의 풍량을 고속으로 제어할 경우를 2차 오염조건(C2)이라 정의한다.

이와 같이 실내가 청정조건(C0)일 때 오염감지센서(1)의 출력전압을 측정한 후, 이 측정된 전압(이하 "청정 실험측정전압값(CV0)"이라함)을 마이크로 컴퓨터(6)에 저장하고, 실내가 1차 오염조건(C1)일 때 오염감지센서(1)의 출력전압을 측정한 후, 이 측정된 전압(이하 "1차오염 실험측정전압값(CV1)"이라함)을 마이크로 컴퓨터(6)에 저장하고, 실내가 2차 오염조건(C2)일 때 오염감지센서 (1)의 출력전압을 측정한 후, 이 측정된 전압(이하 "2차오염 실험측정전압값 (CV2)"이라함)을 마이크로 컴퓨터(6)에 각각 저장한다.

도 4는 본 발명에 따른 공기청정기의 오염도 측정방법에 의한 송풍팬 제어흐름도로서, 전술한 바와 같이 청정 실험측정전압값(CV0), 1차오염 실험측정전압값(CV1), 2차오염 실험측정전압값(CV2)을 마이크로 컴퓨터(6)에 각각 저장한 상태에서 공기청정기에 전원이 공급되고 자동운전모드로 동작될 경우 약 3분간 워밍업한 후, 오염감지센서(1)의 실제측정전압값(Vo)을 마이크로 컴퓨터(6)에서 읽어들이게 되며, 이때 읽어들인 오염감지센서(1)의 실제측정전압값(Vo)과, 마이크로 컴퓨터(6)에 각 오염 조건별로 저장되어 있는 실험측정전압값 (CV0~CV2)을 상대 비교하여 현재 실내의 오염상태를 판단하게 된다.

즉, 실내에 오염물질이 발생하면 오염감지센서(1) 가스전극(2) 양단의 전압은 현저히 줄어들게 되고, 상대적으로 저항(R1)(R2)의 양단간 전압은 증가됨으로써 실내 오염정도에 따라 출력전압(Vo)이 변화하게 된다.

이러한 오염감지센서(1)의 실제측정전압값(Vo)이 마이크로 컴퓨터(6)에 저장된 청정 실험측정전압값(CV0) 보다 적은 범위에 있을 경우 실내의 환경은 오염되지 않은 청정상태임을 인지하여 송풍팬을 저속으로 제어하게 되며, 그리고 상기 오염감지센서(1)의 실제측정전압값(Vo)이 마이크로 컴퓨터(6)에 저장된 1차오염 실험측정전압값(CV1)과 2차오염 실험측정전압값(CV2) 사이에 존재할 경우 1차 오염된 것으로 인지하여 송풍팬을 저속으로 제어하게 되고, 또한 상기 오염감지센서(1)의 실제측정전압값(Vo)이 마이크로 컴퓨터(6)에 저장된 2차오염 실험측정전압값(CV2) 보다 큰 범위에 있을 경우 실내의 환경은 매우 오염되어 있는 것으로 인지하여 송풍팬을 고속으로 제어하게 되는 것이다.

이와 같이 공기청정기에 설치되기 전의 오염감지센서(1)를 각각의 오염도에 따른 실험측정전압값을 미리 측정하여 절대값의 데이터로 마이크로 컴퓨터 (6)에 저장한 다음, 상기 오염감지센서(1)를 공기청정기에 설치 후 실제 실내의 오염에 비례하여 출력되는 실제측정전압값과 저장된 실험측정전압값을 상대 비교함으로써 오염감지센서 자체 저항의 오차에 의해 발생되는 출력전압 편차를 극복할 수 있어 정밀성을 높이는 있는 것이다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 공기청정기의 오염도 측정방법은 오염감지센서를 공기청정기에 장착하기 전에 오염정도가 상, 중 하의 3단계로 구분된 임의의 밀폐된 곳에 투입하여 그 때의 출력전압(실험측정전압값)을 저장한 다음, 오염감지센서를 공기청정기에 장착한 상태에서 실제 실내의 오염에 비례하여 출력되는 전압값(실제측정전압값)을 서로 상대 비교하여 오염정도를 판정함으로써 오염감지센서 자체 저항의 오차에 의해 발생되는 출력전압 편차를 극복하여 공기청정기의 정밀성을 높일 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. ( 정 정 ) 히팅코일(3)과 가스전극(2)으로 이루어진 오염감지센서(1)의 출력전압을 마이크로 컴퓨터(6)에서 판독 후 실내의 오염도를 판정하여 공기청정기의 송풍팬의 풍량을 저속, 중속, 고속으로 제어하는 공기청정기에 있어서,

   상기 공기청정기의 송풍팬을 저속으로 제어하는 청정조건(C0)과, 공기청정기의 송풍팬을 중속으로 제어하는 1차 오염조건(C1)과, 공기청정기의 송풍팬을 고속으로 제어하는 2차 오염조건(C2)으로 구분하는 오염환경 구분단계와,

   상기 오염감지센서(1)를 공기청정기에 설치하기 전에 상기 오염조건(C0~ C2)에서 상기 오염감지센서(1)로부터 출력되는 실험측정전압값(CV0~CV2)을 판독하는 오염조건별 전압측정단계와,

   상기 각각의 오염조건(C0~C2)에서 검출된 3단계의 실험측정전압값(CV0~ CV2)을 데이터로서 마이크로 컴퓨터(6)에 저장하는 오염조건별 데이터 저장단계와,

   상기 오염감지센서(1)를 공기청정기에 설치한 후에 현재 실내의 오염도에 비례하는 오염감지센서(1)의 실제전압측정값(Vo)을 판독하는 실내 전압측정단계와,

   상기 각각의 오염조건(C0~C2)에서 얻어진 3단계 실험측정전압값(CV0~CV2)과 실제전압측정값(Vo)을 상대 비교하여 실내의 오염도를 판정하는 오염도 판정단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 공기청정기의 오염도 측정방법.