KR101160986B1 - 실내공기 오염도 측정장치 및 이를 이용한 실내공기 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실내공기의 각종 상태를 감지하는 감지부와; 상기 감지부에서 감지한 측정신호를 받아 증폭하고 필터링한 후 디지털 데이터로 변환하는 신호처리부와; 상기 신호처리부를 통해 측정데이터를 입력받고, 측정된 데이터에 대해 미리 저장되어있는 데이터 표시 알고리즘과 분석 알고리즘에 의해 측정 데이터를 표시함과 아울러 비교분석에 의해 알람 및 표시를 제어하는 제어부와; 상기 제어부에 설정값 등을 입력하는 입력부와; 상기 입력부에서 입력하는 수치를 보며 상기 제어부에 설정한 설정값과 상태값을 볼 수 있는 디스플레이부와; 상기 제어부로부터 신호를 수신하여 음성으로 알리는 알림부와; 상기 제어부에 분석된 실내 공기의 상태를 직관적으로 볼 수 있게 표시하는 표시부와; 상기 신호처리부, 제어부, 입력부, 디스플레이부, 알람부 및 표시부가 설치되고 표시되는 측정장치함으로 구성되는 실내공기 오염도 측정장치 및 이를 이용하여 공기조화부와 커튼장치부를 제어하는 실내공기 제어 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 실내공기 오염도 측정장치 및 이를 이용한 실내공기 제어 시스템에 따르면 실내공기의 오염도를 정확히 측정할 수 있으며 실내공기를 쾌적하게 제어할 수 있고, 측정 분석된 실내 공기의 질를 직관적으로 볼 수 있게 표시하였으며, 유치원 및 어린이집 등 어린이가 교육받는 시설에 설치할 때 어린이에게 장치의 친근감을 줄 수 있어 실내환경에 대한 중요성을 인식시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

실내공기 오염도 측정장치 및 이를 이용한 실내공기 제어 시스템{Air Measurement Device and Control System for Preventing Indoor Air Pollution}

본 발명은 실내 공기의 질을 측정하는 실내공기 오염도 측정장치 및 이를 이용한 실내공기 제어 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실내공기의 각종 상태를 감지하는 감지부와; 상기 감지부에서 감지한 측정신호를 받아 증폭하고 필터링한 후 디지털 데이터로 변환하는 신호처리부와; 상기 신호처리부를 통해 측정데이터를 입력받고, 측정된 데이터에 대해 미리 저장되어있는 데이터 표시 알고리즘과 분석 알고리즘에 의해 측정 데이터를 표시함과 아울러 비교분석에 의해 알람 및 표시를 제어하는 제어부와; 상기 제어부에 설정값 등을 입력하는 입력부와; 상기 입력부에서 입력하는 수치를 보며 상기 제어부에 설정한 설정값과 상태값을 볼 수 있는 디스플레이부와; 상기 제어부로부터 신호를 수신하여 음성으로 알리는 알림부와; 상기 제어부에 분석된 실내 공기의 상태를 직관적으로 볼 수 있게 표시하는 표시부와; 상기 신호처리부, 제어부, 입력부, 디스플레이부, 알람부 및 표시부가 설치되고 표시되는 측정장치함으로 구성되는 실내공기 오염도 측정장치 및 이를 이용하여 공기조화부와 커튼장치부를 제어하는 실내공기 제어 시스템에 관한 것이다.

최근 현대인들은 주택, 사무실, 지하 공간 등의 실내 공간에서 하루 시간의 대부분을 생활하고 있으며, 이처럼 실내에서 대부분의 시간을 보내는 현대인에게 있어 쾌적한 실내 환경은 일의 효율성을 증대시킬 수 있으며, 더 나아가 건강을 유지하는데 매우 중요한 역할을 하게 된다. 특히, 인간의 생활 수준이 향상됨에 따라 개인 스스로 보다 쾌적한 실내 환경에 대한 요구가 높아지고 있다. 일반적으로, 밀폐된 실내의 공기는 내실자의 호흡에 의해 시간이 경과함에 따라 이산화탄소(CO2)의 함량이 증가하고, 또한 사무 자동화와 지가 상승에 따른 조밀화로 인해 사무실내 열부하가 급속히 증가하기 때문에 내실자에게 불쾌감을 유발시키게 된다. 또한 최근에 이슈가 되고 있는 바와 같은 건축자재 또는 생활용품에서 유발되는 포름알데히드에 의한 실내 공기 오염이 심각한 수준이다.

실내 공기의 오염이란 주택, 학교, 사무실, 공공건물, 병원, 지하시설물, 교통수단 등의 다양한 실내 공간에서 공기가 오염된 상태를 말하며, 그 영향은 실내 거주자들의 생명을 위협할 정도는 아닐지라도 분명히 건강에 악영향을 미치고 있다.

그러나 대부분의 사람들은 실내 오염에 의한 인체 영향이 실외의 대기오염 보다 더욱 심각하다는 사실을 거의 인식하지 못하고 있으며, 실내 오염물질의 성질과 농도에 대해서도 파악하지 못하고 있는 실정이다.

실내 공기의 오염이 대기오염보다 더 심각한 이유는 대기오염은 자연적인 희석률이 크고, 기후의 변화와 함께 자연정화가 가능하며, 최근에 들어 대기오염에 대한 사회적 인식, 각종 규제로 인하여 억제되고 있으나, 실내공기는 한정된 공간 속에서 인공적인 설비를 통하여 오염된 공기가 계속적으로 순환되고 있거나, 아예 그러한 설비자체가 없는 밀폐지역에서 오랫동안 생활함으로써 각종 오염물질에 무방비 상태로 노출되어 있을 뿐만 아니라 그 오염물질의 농도가 시간이 지날수록 누적되어 점점 증가하고 있는 실정이다.

또한, 에너지 보존을 위한 다양한 산업기술이 만들어 낸 새로운 건축자재가 공공건물뿐만 아니라 일반 주택에도 사용되고 있는데, 이 같은 새로운 건축자재에서 의외의 오염물질이 방출되고 있으며, 다양한 생활용품에서도 뜻밖의 오염물질이 방출되고 있다. 더구나 에너지 절감률을 높이기 위해 건물의 밀폐화가 진행되면서 건물 내 거주자들이 일시적 또는 만성적인 건강과 관련된 증상을 호소하는 사례가 증가되고 있다.

더욱이 최근에는 건축물 실내의 공기 오염에 대한 심각성뿐 아니라, 자동차, 비행기, 선박, 기차 등 사람들이 오랫동안 실내에 머무르게 되는 교통수단에서의 실내 공기의 오염에 대한 대책도 시급한 상황이다.

종래의 기술에 따른 실내 환경 검출 장치는, 센서가 검출한 검출값이 각 항목의 임계값을 초과하였을 경우, 위험이 발생할 수 있다는 것을 알리는 경보가 자동적으로 이루어지지 않고 있으며, 이에 따라 실내 거주자가 스스로 위험을 인지한 경우에만 그에 따른 조치가 가능하였다. 더욱이, 검출항복이 하나 또는 소수이기 때문에 실내공기질 측정 자체가 단편적이어서 보다 정확하고 세밀한 실내 공기질 측정이 어려운 실정이다.

또한, 단순히 실내 공기질만을 측정하여 환기시설을 가동하는 데에는 어느 정도 위험이 따를 수 있다. 예를 들어, 실내 공기질 상태가 악화되어 창문을 열게 되는 경우를 가정할 때, 만일 외부 공기질 상태가 더욱 오염된 상태라면 실내 공기질의 정화가 더욱 어려워질 수 있기 때문이다.

기 게시된 등록특허 10-0930346 공간별 공기질 검출장치는 적어도 하나 이상의 영역으로 구분되는 실내 영역 각각에 설치되어 실내 공기질을 감지하는 센서부; 상기 실내 영역 각각의 특성에 따라 상기 센서부 각각의 센서 검출값에 가중치를 반영하는 가중치 설정부; 상기 센서부로부터 실내 영역별로 상기 가중치가 반영된 센서 검출값을 수신하여 상기 가중치가 반영된 센서 검출값과 기준값을 비교하여 비교 결과를 출력하고, 상기 센서 검출값이 기준값을 초과할 경우 경보신호를 출력하며, 상위 시스템으로 측정된 공기의 상태를 송신하거나 또는 상기 비교 결과에 따라 실내 영역별로 상기 상위시스템의 동작을 각각 제어하고, 거주자에 의한 실내 환경 기준을 변경할 수 있도록 실내 환경 기준 정보를 저장하고 있는 제어부; 상기 제어부로부터 경보신호를 수신하여, 알람, 음성, 조명 중 하나 이상의 수단을 통해 알리거나 또는 핸드폰으로 문자를 전송하여 알리는 알림부; 상기 제어부에 연결되며, 상기 가중치가 반영된 센서 검출값을 표시하고, 측정 분석된 실내 공기의 온도와 시간을 표시하는 표시부; 및 상기 제어부에 연결되며, 상기 제어부의 비교 결과에 대응하는 구동신호를 상기 상위 시스템으로 전달하는 인터페이스로 구성되어 있으나 직관적으로 공기질을 볼 수 없기 때문에 어린이가 거주하는 교육시설 같은 곳에 사용하기는 문제점이 있고 실내공기를 제어하는 시스템에 있어서 상이하다.

또한 등록특허 10-0822384 실내 환경 제어 시스템의 통합형 컨트롤러는 실내 공기 환경의 상태를 센싱하기 위한 센서들; 외기 제어를 위하여, 주방의 환기 팬 또는 화장실의 환기 팬과 같은 주변 환기 팬이 작동하는 경우에 실내 환경조절 장치의 하나인 메인 환기 시스템이 구동되도록 하는 Dry-in 모드/ 실내 환경 조절 장치의 하나인 메인 환기 시스템이 구동되면 자동으로 주방의 환기 팬 또는 화장실의 환기 팬과 같은 주변 환기 팬이 작동되도록 하는 Dry-out 모드가 실행되도록 설정된 경우에 해당 모드의 실행 조건이 되면 외기 제어를 위한 접점 신호를 출력하기 위한 외기 제어 접점 신호 출력부;를 포함하고 구성되어, 상기 센서들의 센싱 결과에 따라 실내 환경 조절을 위한 제어를 수행하고, 외기 제어를 위한 접점 신호를 출력하나 본 발명의 제어시스템과 상이하다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 온도, 습도, 일산화탄소량, 이산화탄소량, 먼지량과 조도를 측정하여 측정된 실내 공기의 질을 직관적으로 볼 수 있게 표시하고 음성으로 알려주는 실내공기 오염도 측정장치를 제공함과, 실내공기 오염도 측정장치를 이용하여 공기조화부와 커튼장치부를 효율적으로 제어하여 쾌적한 실내공기 환경을 만들 수 있는 제어 시스템을 제공함에 있다.

본 발명의 실내공기 오염도 측정장치는 상기 실내공기 오염도 측정장치는 실내공기의 각종 상태를 감지하는 감지부와; 상기 감지부에서 감지한 측정신호를 받아 증폭하고 필터링한 후 디지털 데이터로 변환하는 신호처리부와; 상기 신호처리부를 통해 측정데이터를 입력받고, 측정된 데이터에 대해 미리 저장되어있는 데이터 표시 알고리즘과 분석 알고리즘에 의해 측정 데이터를 표시함과 아울러 비교분석에 의해 알람 및 표시를 제어하는 제어부와; 상기 제어부에 설정값 등을 입력하는 입력부와; 상기 입력부에서 입력하는 수치를 보며 상기 제어부에 설정한 설정값과 상태값을 볼 수 있는 디스플레이부와; 상기 제어부로부터 신호를 수신하여 음성으로 알리는 알림부와; 상기 제어부에 분석된 실내 공기의 상태를 직관적으로 볼 수 있게 표시하는 표시부와; 상기 신호처리부, 제어부, 입력부, 디스플레이부, 알람부 및 표시부가 설치되고 표시되는 측정장치함으로 구성된다.

상기 감지부는 적어도 하나 이상의 영역으로 구분되는 실내 영역 각각에 설치되며, 온도센서, 습도센서, 일산화탄소센서, 이산화탄소센서, 먼지센서 등이 내장되어 온도, 습도, 일산화탄소량, 이산화탄소량, 먼지량을 센싱한다.

상기 신호처리부는 상기 온도센서, 습도센서, 일산화탄소센서, 이산화탄소센서 및 먼지센서들의 신호를 검출하여 각각 증폭하는 증폭부와, 상기 증폭부의 출력신호를 필터링하는 필터부와, 아날로그 신호에서 디지털신호로 변환시키는 변환부로 구성되어 디지털신호로 변환된 데이터를 상기 제어부로 출력한다.

상기 제어부는 상기 신호처리부에서 입력되는 각 센서들의 신호를 각각의 센서별 측정 특성에 따라 알고리즘 또는 룩업 테이블 등으로 저장하고 있는 분석툴에 의해서 측정된 데이터를 수치화하고, 아울러 임의의 한계치와 비교하여 상기 알림부와 표시부로 데이터를 출력한다.

상기 알림부는 음성모듈을 포함하여 설정치보다 높은 수치를 기록한 항목에 대해서는 10% 단위로 초과 사항을 내장된 스피커을 통하여 음성으로 송출한다.

상기 표시부는 온도, 습도, 일산화탄소량, 이산화탄소량 및 먼지량을 막대그래프로 표시하되 정상치 아래일 때는 초록색으로 표시되고 정상치를 초과할 때는 붉은색으로 표시된다.

상기 일산화탄소센서와 이산화탄소센서는 고체전해질, 상기 고체전해질의 양측에 각각 형성되는 기준전극 및 감지전극, 상기 기준전극 및 감지전극과 각각 연결되어 연장되는 한 쌍의 기전력리드선으로 구성되며, 상기 일산화탄소 센서와 이산화탄소 센서에는 온도 보상 및 제어가 가능한 타입이다.

상기 감지부는 추가로 조도 센서를 포함하여 측정하며, 조도의 측정면 높이는 바닥 위 85cm 또는 책상 위이다.

상기 측정장치함의 외형은 유치원 및 어린이집 등 어린이가 교육받는 시설에 설치할 때 어린이에게 장치의 친근감을 주기 위하여 외형이 카나리아새 형태이다.

본 발명의 실내공기의 오염도 제어시스템은 실내 공기의 상태를 측정하고, 측정된 공기질을 표시하며, 기준치를 초과할 경우 음성으로 알려주는 실내공기 오염도 측정장치부와; 실내공기 오염도를 제어하는 컨트롤부와; 상기 컨트롤부에 의해 제어되며, 온도, 습도, 일산화탄소, 이산화탄소 및 미세먼지를 조정하는 공기조화부와; 상기 컨트롤부에서 작동되며, 외부의 햇빛에서 들어오는 광량을 조정하는 커튼장치부로 구성된다.

상기 실내공기 오염도 측정장치부는 실내공기의 각종 상태를 감지하는 감지부와; 상기 감지부에서 감지한 측정신호를 받아 증폭하고 필터링한 후 디지털 데이터로 변환하는 신호처리부와; 상기 신호처리부를 통해 측정데이터를 입력받고, 측정된 데이터에 대해 미리 저장되어있는 데이터 표시 알고리즘과 분석 알고리즘에 의해 측정 데이터를 표시함과 아울러 비교분석에 의해 알람 및 표시를 제어하는 측정장치제어부와; 상기 측정장치제어부에 설정값 등을 입력하는 입력부와; 상기 측정장치제어부에 연결되며, 상기 측정장치제어부의 비교 결과에 대응하는 신호를 상기 컨트롤부로 전달하는 인터페이스와; 상기 입력부에서 입력하는 수치를 보며 상기 측정장치제어부와 컨트롤부에 설정한 설정값과 상태값을 볼 수 있는 디스플레이부와; 상기 측정장치제어부로부터 신호를 수신하여 음성으로 알리는 알림부와; 상기 측정장치제어부에 분석된 실내 공기의 상태를 직관적으로 볼 수 있게 표시하는 표시부와; 상기 신호처리부, 측정장치제어부, 입력부, 디스플레이부, 알람부, 표시부 및 인터페이스가 설치되고 표시되는 측정장치함으로 구성된다.

상기 감지부는 적어도 하나 이상의 영역으로 구분되는 실내 영역 각각에 설치되며, 온도센서, 습도센서, 일산화탄소센서, 이산화탄소센서, 먼지센서 등이 내장되어 온도, 습도, 일산화탄소량, 이산화탄소량, 먼지량을 센싱한다.

상기 신호처리부는 상기 온도센서, 습도센서, 일산화탄소센서, 이산화탄소센서 및 먼지센서들의 신호를 검출하여 각각 증폭하는 증폭부와, 상기 증폭부의 출력신호를 필터링하는 필터부와, 아날로그 신호에서 디지털신호로 변환시키는 변환부로 구성되어 디지털신호로 변환된 데이터를 상기 측정장치제어부로 출력한다.

상기 측정장치제어부는 상기 신호처리부에서 입력되는 각 센서들의 신호를 각각의 센서별 측정 특성에 따라 알고리즘 또는 룩업 테이블 등으로 저장하고 있는 분석툴에 의해서 측정된 데이터를 수치화하고, 아울러 임의의 한계치와 비교하여 상기 알림부와 표시부 및 인터페이스로 데이터를 출력한다.

상기 알림부는 음성모듈을 포함하여 설정치보다 높은 수치를 기록한 항목에 대해서는 10% 단위로 초과 사항을 내장된 스피커을 통하여 음성으로 송출한다.

상기 표시부는 온도, 습도, 일산화탄소량, 이산화탄소량 및 먼지량을 막대그래프로 표시하되 정상치 아래일 때는 초록색으로 표시되고 정상치를 초과할 때는 붉은색으로 표시된다.

상기 컨트롤부는 상기 실내공기 오염도 측정장치부의 인터페이스에서 받은 신호를 가중치를 주는 가중치 설정부와; 상기 가중치 설정부에서 신호를 받아 상기 공기조화부와 커튼장치부를 제어하는 장치제어부로 구성되고, 상기 측정장치함의 내부 또는 외부에는 상기 컨트롤부가 설치되는 구조이다.

상술한 실내공기 오염도 측정장치 및 이를 이용한 실내공기 제어 시스템으로 본 발명의 해결하고자 하는 과제를 해결할 수 있다.

본 발명의 실내공기 오염도 측정장치 및 이를 이용한 실내공기 제어 시스템에 따르면 실내공기의 오염도를 정확히 측정할 수 있으며 실내공기를 쾌적하게 제어할 수 있고, 측정 분석된 실내 공기의 질를 직관적으로 볼 수 있게 표시하였으며, 유치원 및 어린이집 등 어린이가 교육받는 시설에 설치할 때 어린이에게 장치의 친근감을 줄 수 있어 실내환경에 대한 중요성을 인식시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실내공기 오염도 측정장치에 따른 구성도
도 2는 본 발명의 실내공기 오염도 측정장치에 따른 측정장치함 개략도
도 3은 본 발명의 실내공기 오염도 측정장치를 이용한 제어시스템에 따른 구성도
도 4는 본 발명의 실내공기 오염도 측정장치를 이용한 제어시스템에 따른 측정장치함 개략도
도 5는 본 발명의 실내공기 오염도 측정장치를 이용한 제어시스템에 따른 공기조화부 시스템도
도 6은 일반적인 각종 실내 환경 기준

먼저, 본 발명의 구체적인 설명에 들어가기에 앞서, 본 발명에 관련된 공지 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 그 정의는 본 발명에 따른 "실내공기 오염도 측정장치 및 이를 이용한 실내공기 제어 시스템"을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하, 본 발명에 따른 "실내공기 오염도 측정장치 및 이를 이용한 실내공기 제어 시스템"에 관한 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 다음의 실시 예는 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하고, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 실내공기 오염도 측정장치에 따른 구성도이며, 도 2는 본 발명의 실내공기 오염도 측정장치에 따른 측정장치함 개략도이고, 도 3은 본 발명의 실내공기 오염도 측정장치를 이용한 제어시스템에 따른 구성도이며, 도 4는 본 발명의 실내공기 오염도 측정장치를 이용한 제어시스템에 따른 측정장치함 개략도이고, 도 5는 본 발명의 실내공기 오염도 측정장치를 이용한 제어시스템에 따른 공기조화부 시스템도이며, 도 6은 일반적인 각종 실내 환경 기준이다.

도 1에 도시되어 있는 것 같이 본 발명의 실내공기 오염도 측정장치(A)는 실내공기의 각종 상태를 감지하는 감지부(1)와; 상기 감지부(1)에서 감지한 측정신호를 받아 증폭하고 필터링한 후 디지털 데이터로 변환하는 신호처리부(2)와; 상기 신호처리부(2)를 통해 측정데이터를 입력받고, 측정된 데이터에 대해 미리 저장되어있는 데이터 표시 알고리즘과 분석 알고리즘에 의해 측정 데이터를 표시함과 아울러 비교분석에 의해 알람 및 표시를 제어하는 제어부(3)와; 상기 제어부(3)에 설정값 등을 입력하는 입력부(4)와; 상기 입력부(4)에서 입력하는 수치를 보며 상기 제어부(3)에 설정한 설정값과 상태값을 볼 수 있는 디스플레이부(5)와; 상기 제어부(3)로부터 신호를 수신하여 음성으로 알리는 알림부(6)와; 상기 제어부(3)에 분석된 실내 공기의 질를 직관적으로 볼 수 있게 표시하는 표시부(7)와; 상기 신호처리부(2), 제어부(3), 입력부(4), 디스플레이부(5), 알람부(6) 및 표시부(7)가 설치되고 표시되는 측정장치함(8)으로 구성된다.

상기 감지부(1)는 적어도 하나 이상의 영역으로 구분되는 실내 영역 각각에 설치되며, 온도센서, 습도센서, 일산화탄소센서, 이산화탄소센서, 먼지센서 등이 내장되어 온도, 습도, 일산화탄소량, 이산화탄소량, 먼지량을 센싱한다.

상기 감지부(1)는 추가로 조도 센서를 포함하여 측정하며, 조도의 측정면 높이는 바닥 위 85cm 또는 책상 위이다.

본 실시예는 제1영역 감지부와 제2영역 감지부로 구분되어 센싱하는 것으로 되어 있으며 일반적으로 20m² 기준으로 영역을 구분하는 것이 바람직하다.

상기 온도센서는 두 종류의 금속도체 양단을 전기적으로 접속시키고 이 양단에 온도 차를 주면 회로중에 전류가 흐르는 Zee back효과를 이용하여 한쪽(기준접점)의 온도를 일정온도로 (원칙적으로 0℃) 유지하고 열기전력의 수치를 측정함으로써 다른 끝단 (측온접점)의 온도를 알 수 있는 열전대(Thermocouple) 타입 또는 코발트?구리?망가니즈?철?니켈?타이타늄 등의 산화물을 적당한 저항률과 온도계수를 가지도록 2~3종류 혼합하여 소결한 반도체인 서미스터(Thermistor)를 사용할 수 있다.

상기 습도센서는 수분의 물리흡착으로 다공성 세라믹스와 고분자 전해질 등의 전기저항과 전기용량이 변화하는 것을 이용한 것, 압전체의 공진주파수 변화를 이용하는 것, 물의 전기분해를 이용하는 것 등을 사용할 수 있다.

상기 일산화탄소센서와 이산화탄소센서는 온도 보상 및 제어가 가능한 타입으로 고체전해질, 상기 고체전해질의 양측에 각각 형성되는 기준전극 및 감지전극, 상기 기준전극 및 감지전극과 각각 연결되어 연장되는 한 쌍의 기전력리드선으로 구성된다.

상기 일산화탄소센서와 이산화탄소센서는 갈바닉 전지구조에서 전해질의 양면에 구비된 감지전극 및 기준전극에서 측정된 기전력이 주변의 이산화탄소 가스의 농도에 따라 네른스트(Nernst) 식에 의해 변화되는 원리를 따르고 있으며, 상기 일산화탄소센서와 이산화탄소센서를 구성하는 고체전해질은 알칼리 이온(리튬 이온, 나트륨 이온, 칼륨이온)전도체가 이용될 수 있다.

상기 고체전해질을 이용한 이산화탄소센서는 단순한 구조를 가지고 있어 작은 형태의 센서 제작이 가능하고 생산비용이 낮은 장점이 있으며, 특정 가스만 선택적으로 감지하는 감지전극(14)을 이용함으로써 가스선택성을 높이고 가스농도의 정량적인 측정이 가능한 장점이 있다.

그러나 상기 이산화탄소센서의 올바른 측정을 위해서는 전해질의 이온전도도가 높아야하며, 이산화탄소 가스와 전극간의 평형 반응을 유지해야하므로 이산화탄소 측정장치는 400~500℃ 정도의 고온을 유지하는 가열수단이 요구되며, 종래의 이산화탄소 측정장치는 상기 이산화탄소센서에 근접하여 위치하는 센서를 통해 이를 감지하고 상기 가열수단의 작동을 제어하게 된다.

그러나 상기 가열수단이 인가되는 전압에 의해 국부적인 저항열을 이용하는 경우에, 미세한 전압의 차이에도 온도 편차를 유발할 수 있으며, 상기 온도 편차는 궁극적으로 이산화탄소 측정장치의 농도측정의 정확도를 저해하게 된다.

상기 먼지센서는 입자에 빛을 비추면 입자의 크기에 따라 그 산란광의 패턴이 달라지기 때문에 그 산란광량을 검출하여 먼지의 개수를 측정하는 옆산란광 방식, 근적외 앞산란광 방식의 센서를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 신호처리부(2)는 상기 온도센서, 습도센서, 일산화탄소센서, 이산화탄소센서 및 먼지센서들의 신호를 검출하여 각각 증폭하는 증폭부와, 상기 증폭부의 출력신호를 필터링하는 필터부와, 아날로그 신호에서 디지털신호로 변환시키는 변환부로 구성되어 디지털신호로 변환된 데이터를 상기 제어부로 출력한다.

즉 상기 감지부(1)의 각 센서들로부터 감지되는 신호는 상기 신호처리부(2)의 증폭부를 통해서 각각 증폭되고, 필터부를 통해서 필터링되어 잡음을 제거한 후, 아날로그 신호를 디지털 변환부를 통해서 디지털 데이터로 변환된다.

상기 제어부(3)는 상기 신호처리부에서 입력되는 각 센서들의 신호를 각각의 센서별 측정 특성에 따라 알고리즘 또는 룩업 테이블 등으로 저장하고 있는 분석툴에 의해서 측정된 데이터를 수치화하고, 아울러 임의의 한계치와 비교하여 상기 알림부(6)와 표시부(7)로 데이터를 출력한다.

상기 제어부(3)는 상기 감지부(1)에서 센싱한 정보를 상기 신호처리부(2)를 거쳐 정보를 취득하고 센서정보와 기준수치를 비교 분석하여 수치는 상기 표시부(7)에 표시하고 기준수치를 초과한 항목에 대해서는 상기 알림부(6)의 음성모듈을 거쳐 스피커(61)로 음성으로 송출한다.

상기 입력부(4)는 상기 제어부(3)에 설정값 등을 입력하는 역할을 한다.

상기 디스플레이부(5)는 상기 입력부(4)에서 입력하는 수치를 보며 상기 제어부(3)에 설정한 설정값과 상태값을 볼 수 있으며, 상기 표시부(7)에 표시되는 모든 내용을 볼 수 있다.

상기 알림부(6)는 음성모듈을 포함하여 설정치 즉 기준수치보다 높은 수치를 기록한 항목에 대해서는 10% 단위로 초과 사항을 내장된 스피커(61)를통하여 음성으로 송출하며, 수업 등 음성 송출이 방해가 될 때에는 음성송출을 중단할 수 있게 음성 송출 On/Off 스위치가 설치되는 것이 바람직하다.

예를 들면 상기 알림부(6)에서는 실내공기 중 이산화탄소농도가 기준치를 10% 초과했습니다 환기해주십시요. 실내공기 중 습도가 낮습니다 가습해주십시요 등으로 음성을 송출한다.

상기 표시부(7)는 온도, 습도, 일산화탄소량, 이산화탄소량 및 먼지량을 막대그래프로 표시하되 정상치 아래일 때는 초록색으로 표시되고 정상치를 초과할 때는 붉은색으로 표시되며, 정상치를 초과했을 때는 실내공기가 오염되었습니다 창이 점멸하여 실내공기가 오염된 것을 상기 알림부(6)의 음성 송출을 Off시켰을 때도 알 수 있게 한다. 모든 항목에서 정상치를 유지할 때는 쾌적한 실내환경입니다. 창이 점멸하지 않고 켜져 있게 표시된다.

온도와 습도의 정상치는 범위를 표시하며 온도는 18~22℃ 습도는 40~70%를 정상치로 한다.

도 2에 도시되어 있는 것 같이 상기 측정장치함(8)에는 상기 신호처리부(2), 측정장치제어부(3a), 입력부(4), 디스플레이부(5), 알람부(6), 표시부(7) 및 인터페이스(9)가 설치되고 표시된다.

상기 측정장치함(8)의 외형은 유치원 및 어린이집 등 어린이가 교육받는 시설에 설치할 때 어린이에게 장치의 친근감을 주기 위하여 외형이 카나리아새 형태인 것이 바람직하나 어린이에게 친근감을 주는 다른 외형으로 제작될 수도 있다.

상기 측정장치함(8)에 표시되는 항목은 온도, 습도, 미세먼지, CO2, Co 및 쾌적한 실내환경입니다와 실내공기가 오염되었습니다와 같은 실내환경 상태를 표시한다. 즉 온도, 습도, 일산화탄소량, 이산화탄소량 및 먼지량을 막대그래프로 표시하되 정상치 아래일 때는 초록색으로 표시되고 정상치를 초과할 때는 붉은색으로 표시되며, 정상치를 초과했을 때는 실내공기가 오염되었습니다 창이 점멸하여 실내공기가 오염된 것을 상기 알림부(6)의 음성 송출을 오프시켰을 때도 알 수 있게 한다. 모든 항목에서 정상치를 유지할 때는 쾌적한 실내환경입니다. 창이 점멸하지 않고 켜져 있게 표시된다. 상기 측정장치함(8)에 표시되는 항목의 정상치(설정치)는 도 6에 도시된 기준에 따라 적절하게 설정하며 온도는 하계와 동계의 체감온도가 틀리므로 계절에 따라 달리 설정한다.

도 3에 도시되어 있는 것 같이 본 발명의 실내공기의 오염도를 제어하는 제어시스템은 실내 공기의 상태를 측정하고, 측정된 공기질을 표시하며, 기준치를 초과할 경우 음성으로 알려주는 실내공기 오염도 측정장치부(AA)와; 실내공기 오염도를 제어하는 컨트롤부(B)와; 상기 컨트롤부(B)에 의해 제어되며, 온도, 습도, 일산화탄소, 이산화탄소 및 미세먼지를 조정하는 공기조화부(C)와; 상기 컨트롤부(B)에서 작동되며, 외부의 햇빛에서 들어오는 광량을 조정하는 커튼장치부(D)로 구성된다.

상기 실내공기 오염도 측정장치부(AA)는 실내공기의 각종 상태를 감지하는 감지부(1)와; 상기 감지부(1)에서 감지한 측정신호를 받아 증폭하고 필터링한 후 디지털 데이터로 변환하는 신호처리부(2)와; 상기 신호처리부(1)를 통해 측정데이터를 입력받고, 측정된 데이터에 대해 미리 저장되어있는 데이터 표시 알고리즘과 분석 알고리즘에 의해 측정 데이터를 표시함과 아울러 비교분석에 의해 알람 및 표시를 제어하는 측정장치제어부(3a)와; 상기 측정장치제어부에 설정값 등을 입력하는 입력부(4)와; 상기 측정장치제어부(3a)에 연결되며, 상기 측정장치제어부(3a)의 비교 결과에 대응하는 신호를 상기 컨트롤부(B)로 전달하는 인터페이스(9)와; 상기 입력부(4)에서 입력하는 수치를 보며 상기 측정장치제어부(3a)와 컨트롤부(B)에 설정한 설정값과 상태값을 볼 수 있는 디스플레이부(5)와; 상기 측정장치제어부((3a)로부터 신호를 수신하여 음성으로 알리는 알림부(6)와; 상기 측정장치제어부(3a)에 분석된 실내 공기의 상태를 직관적으로 볼 수 있게 표시하는 표시부(7)와; 상기 신호처리부(2), 측정장치제어부(3a), 입력부(4), 디스플레이부(5), 알람부(6), 표시부(7) 및 인터페이스(9)가 설치되고 표시되는 측정장치함(8)으로 구성된다.

상기 감지부(1)는 적어도 하나 이상의 영역으로 구분되는 실내 영역 각각에 설치되며, 온도센서, 습도센서, 일산화탄소센서, 이산화탄소센서, 먼지센서 등이 내장되어 온도, 습도, 일산화탄소량, 이산화탄소량, 먼지량을 센싱한다.

상기 감지부(1)는 추가로 조도 센서를 포함하여 측정하며, 조도의 측정면 높이는 바닥 위 85cm 또는 책상 위이다.

본 실시예는 제1영역 감지부와 제2영역 감지부로 구분되어 센싱하는 것으로 되어 있으며 일반적으로 20m² 기준으로 영역을 구분하는 것이 바람직하다.

상기 온도센서는 두 종류의 금속도체 양단을 전기적으로 접속시키고 이 양단에 온도 차를 주면 회로중에 전류가 흐르는 Zee back효과를 이용하여 한쪽(기준접점)의 온도를 일정온도로 (원칙적으로 0℃) 유지하고 열기전력의 수치를 측정함으로써 다른 끝단 (측온접점)의 온도를 알 수 있는 열전대(Thermocouple) 타입 또는 코발트?구리?망가니즈?철?니켈?타이타늄 등의 산화물을 적당한 저항률과 온도계수를 가지도록 2~3종류 혼합하여 소결한 반도체인 서미스터(Thermistor)를 사용할 수 있다.

상기 습도센서는 수분의 물리흡착으로 다공성 세라믹스와 고분자 전해질 등의 전기저항과 전기용량이 변화하는 것을 이용한 것, 압전체의 공진주파수 변화를 이용하는 것, 물의 전기분해를 이용하는 것 등을 사용할 수 있다.

상기 일산화탄소센서와 이산화탄소센서는 온도 보상 및 제어가 가능한 타입으로 고체전해질, 상기 고체전해질의 양측에 각각 형성되는 기준전극 및 감지전극, 상기 기준전극 및 감지전극과 각각 연결되어 연장되는 한 쌍의 기전력리드선으로 구성된다.

상기 일산화탄소센서와 이산화탄소센서는 갈바닉 전지구조에서 전해질의 양면에 구비된 감지전극 및 기준전극에서 측정된 기전력이 주변의 이산화탄소 가스의 농도에 따라 네른스트(Nernst) 식에 의해 변화되는 원리를 따르고 있으며, 상기 일산화탄소센서와 이산화탄소센서를 구성하는 고체전해질은 알칼리 이온(리튬 이온, 나트륨 이온, 칼륨이온)전도체가 이용될 수 있다.

상기 고체전해질을 이용한 이산화탄소센서는 단순한 구조를 가지고 있어 작은 형태의 센서 제작이 가능하고 생산비용이 낮은 장점이 있으며, 특정 가스만 선택적으로 감지하는 감지전극(14)을 이용함으로써 가스선택성을 높이고 가스농도의 정량적인 측정이 가능한 장점이 있다.

그러나 상기 이산화탄소센서의 올바른 측정을 위해서는 전해질의 이온전도도가 높아야하며, 이산화탄소 가스와 전극간의 평형 반응을 유지해야하므로 이산화탄소 측정장치는 400~500℃ 정도의 고온을 유지하는 가열수단이 요구되며, 종래의 이산화탄소 측정장치는 상기 이산화탄소센서에 근접하여 위치하는 센서를 통해 이를 감지하고 상기 가열수단의 작동을 제어하게 된다.

그러나 상기 가열수단이 인가되는 전압에 의해 국부적인 저항열을 이용하는 경우에, 미세한 전압의 차이에도 온도 편차를 유발할 수 있으며, 상기 온도 편차는 궁극적으로 이산화탄소 측정장치의 농도측정의 정확도를 저해하게 된다.

상기 먼지센서는 입자에 빛을 비추면 입자의 크기에 따라 그 산란광의 패턴이 달라지기 때문에 그 산란광량을 검출하여 먼지의 개수를 측정하는 옆산란광 방식, 근적외 앞산란광 방식의 센서를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 신호처리부(2)는 상기 온도센서, 습도센서, 일산화탄소센서, 이산화탄소센서 및 먼지센서들의 신호를 검출하여 각각 증폭하는 증폭부와, 상기 증폭부의 출력신호를 필터링하는 필터부와, 아날로그 신호에서 디지털신호로 변환시키는 변환부로 구성되어 디지털신호로 변환된 데이터를 상기 제어부로 출력한다.

즉 상기 감지부(1)의 각 센서들로부터 감지되는 신호는 상기 신호처리부(2)의 증폭부를 통해서 각각 증폭되고, 필터부를 통해서 필터링되어 잡음을 제거한 후, 아날로그 신호를 디지털 변환부를 통해서 디지털 데이터로 변환된다.

상기 측정장치제어부(3a)는 상기 감지부(1)에서 센싱한 정보를 상기 신호처리부(2)를 거쳐 정보를 취득하고 센서정보와 기준수치를 비교 분석하여 수치는 상기 표시부(7)에 표시하고 기준수치를 초과한 항목에 대해서는 상기 알림부(6)의 음성모듈을 거쳐 스피커(61)로 음성으로 송출하며, 상기 컨트롤부(B) 보내기 위해 인터페이스로 데이터를 출력한다.

상기 입력부(4)는 상기 제어부(3)에 설정값 등을 입력하는 역할을 한다.

상기 디스플레이부(5)는 상기 입력부(4)에서 입력하는 수치를 보며 상기 제어부(3)에 설정한 설정값과 상태값을 볼 수 있으며, 상기 표시부(7)에 표시되는 모든 내용과 상기 컨트롤부(B)의 장치제어부(B2) 및 공기조화제어부에서 제어되는 항목을 불러와 모니터에서 볼 수 있다.

상기 알림부(6)는 음성모듈을 포함하여 설정치 즉 기준수치보다 높은 수치를 기록한 항목에 대해서는 10% 단위로 초과 사항을 내장된 스피커(61)를통하여 음성으로 송출하며, 수업 등 음성 송출이 방해가 될 때에는 음성송출을 중단할 수 있게 음성 송출 On/Off 스위치가 설치되는 것이 바람직하다.

예를 들면 상기 알림부(6)에서는 실내공기 중 이산화탄소농도가 기준치를 10% 초과했습니다 환기해주십시요. 실내공기 중 습도가 낮습니다 가습해주십시요 등으로 음성을 송출한다.

상기 표시부(7)는 온도, 습도, 일산화탄소량, 이산화탄소량 및 먼지량을 막대그래프로 표시하되 정상치 아래일 때는 초록색으로 표시되고 정상치를 초과할 때는 붉은색으로 표시되며, 정상치를 초과했을 때는 실내공기가 오염되었습니다 창이 점멸하여 실내공기가 오염된 것을 상기 알림부(6)의 음성 송출을 Off시켰을 때도 알 수 있게 한다. 모든 항목에서 정상치를 유지할 때는 쾌적한 실내환경입니다. 창이 점멸하지 않고 켜져 있게 표시된다.

온도와 습도의 정상치는 범위를 표시하며 온도는 18~22℃ 습도는 40~70%를 정상치로 한다.

상기 인터페이스(9)는 상기 측정장치제어부(3a)에 연결되며, 상기 측정장치제어부(3a)의 비교 결과에 대응하는 신호를 상기 컨트롤부(B)로 전달하며 상기 컨트롤부(B)에서의 신호를 받는 I/O 역할을 한다.

즉 상기 인터페이스(9)는 상기 측정장치제어부(3a)의 비교 결과에 따라 상기 컨트롤부(B)를 통해 상기 공기조화부(C) 및 커튼장치부(D)와 접속할 수 있게 하며 상기 측정장치제어부(3a)로부터 경보신호 및 검출정보신호를 이를 상기 컨트롤부(B)를 통해 상기 공기조화부(C) 및 커튼장치부(D)로 송신한다. 다시말하면 상기 인터페이스(9)는 상기 컨트롤부(B)를 통해 상기 상기 공기조화부(C) 및 커튼장치부(D)의 상태를 송신하거나 가동을 제어할 수 있는 신호를 송신한다.

상기 컨트롤부(B)는 실내공기 오염도를 제어하는 역할을 하며, 상기 실내공기 오염도 측정장치부(AA)의 인터페이스(9)에서 받은 신호를 가중치를 주는 가중치 설정부(B1)와; 상기 가중치 설정부(B1)에서 신호를 받아 상기 공기조화부(C)와 커튼장치부(D)를 제어하는 장치제어부(B2)로 구성되며, 상기 측정장치함(8)의 내부 또는 외부에는 상기 컨트롤부(B)가 설치되는 구조이다.

상기 가중치설정부(B1)은 각 센서에서 측정된 기록을 몇단계로 나누어 가중치를 두고 가중치의 비중이 감안된 기록이 상기 장치제어부(B2)로 넘어가게 한다.

예를 들면 겨울철에 실내온도는 정상치보다 떨어졌으나 실내의 이산화탄소량이 정상치를 초과를 했을 때 이산화탄소 항목에 가중치를 많이 주어 배기를 많이 시키고 외기를 많이 들여야 한다. 이때 온도가 떨어졌을 때 배기를 시키지 않고 리턴공기를 많게 해야 하는 것과 배치되므로 서로의 가중치를 적절하게 배당해야 하는 문제를 해결하기 위한 것이다.

상기 장치제어부(B2)는 상기 가중치 설정부(B1)에서 신호를 받아 상기 공기조화부(C)와 커튼장치부(D)를 제어하는 역할을 한다.

예를 들면 온도가 설정치보다 낮게 유지가 된다면 상기 측정장치제어부(3a)에 온도가 낮은 신호가 상기 인터페이스(9)를 통해 상기 장치제어부(B2)에 입력되면 상기 장치제어부(B2)는 상기 공기조화부(C)의 공기조화제어부(C6)에 신호를 보내 냉난방부(C1)를 가동하여 가열코일(C14)이 작동되게 하는 것이다.

상기 공기조화부(C)는 실내온도를 조절하는 냉난방부(C1)와; 실내의 습도를 조절하는 가습부(C2)와; 실내의 이산화탄소량과 일산화탄소량을 조절하기 위한 믹싱부(C3)와; 미세먼지를 필터링하는 필터부(C4)와, 공기조화된 공기를 실내에 공급하는 공급닥트(C51)와 실내공기를 흡입하여 다시 공기조화부(C)로 보내는 리턴닥트(C52)와 외기를 받아들이는 외기인입닥트(C53)와 실내공기를 배기하는 배기닥트(C54)로 구성된 닥트부(C5)와; 상기 컨트롤부(B)로부터 신호를 받아 상기 냉난방부(C1), 가습부(C2), 믹싱부(C3)를 제어하는 공기조화제어부(C6)로 구성된다.

상기 커튼장치부(D)는 상기 조도센서에 의해 가동될 수 있게 하며 수동으로 조작할 수 있게 제작되어야 한다.

도 4에 도시되어 있는 것 같이 상기 측정장치함(8)은 상기 신호처리부(2), 측정장치제어부(3a), 입력부(4), 디스플레이부(5), 알람부(6), 표시부(7) 및 인터페이스(9)가 설치되고 표시되며, 상기 측정장치함(8)의 내부 또는 외부에는 상기 컨트롤부(B)가 설치되는 구조이다.

상기 측정장치함(8)의 외형은 유치원 및 어린이집 등 어린이가 교육받는 시설에 설치할 때 어린이에게 장치의 친근감을 주기 위하여 외형이 카나리아새 형태인 것이 바람직하나 어린이에게 친근감을 주는 다른 외형으로 제작될 수도 있다.

상기 측정장치함(8)에 표시되는 항목은 온도, 습도, 미세먼지, CO2, Co 및 쾌적한 실내환경입니다와 실내공기가 오염되었습니다와 같은 실내환경 상태를 표시한다. 즉 온도, 습도, 일산화탄소량, 이산화탄소량 및 먼지량을 막대그래프로 표시하되 정상치 아래일 때는 초록색으로 표시되고 정상치를 초과할 때는 붉은색으로 표시되며, 정상치를 초과했을 때는 실내공기가 오염되었습니다 창이 점멸하여 실내공기가 오염된 것을 상기 알림부(6)의 음성 송출을 오프시켰을 때도 알 수 있게 한다. 모든 항목에서 정상치를 유지할 때는 쾌적한 실내환경입니다. 창이 점멸하지 않고 켜져 있게 표시된다.

상기 측정장치함(8)에 표시되는 항목의 정상치(설정치)는 도 6에 도시된 기준에 따라 적절하게 설정하며 온도는 하계와 동계의 체감온도가 틀리므로 계절에 따라 달리 설정한다.

도 5에 도시되어 있는 것 같이 상기 공기조화부(C)는 실내온도를 조절하는 냉난방부(C1)와; 실내의 습도를 조절하는 가습부(C2)와; 실내의 이산화탄소량과 일산화탄소량을 조절하기 위한 믹싱부(C3)와; 미세먼지를 필터링하는 필터부(C4)와, 공기조화된 공기를 실내에 공급하는 공급닥트(C51)와 실내공기를 흡입하여 다시 공기조화부(C)로 보내는 리턴닥트(C52)와 외기를 받아들이는 외기인입닥트(C53)와 실내공기를 배기하는 배기닥트(C54)로 구성된 닥트부(C5)와; 상기 컨트롤부(B)로부터 신호를 받아 상기 냉난방부(C1), 가습부(C2), 믹싱부(C3)를 제어하는 공기조화제어부(C6)로 구성된다.

상기 냉난방부(C1)의 난방은 가열코일에 전기 히터를 이용하고, 냉방은 냉매를 이용한 냉각시스템을 이용하며, 상기 가습부(C2)는 물을 미세하게 분사하여 시행한다.

상기 믹싱부(C3)는 외기를 받아들이는 상기 외기인입닥트(C53)와 실내공기가 리턴되는 상기 리턴닥트(C52)가 만나서 형성된다.

상기 외기인입닥트(C53)와 리턴닥트(C52)와 배기닥트(C54)에는 상기 컨트롤부(B)에서 자동으로 풍량을 조정할 수 있게 엑추에이터(Actuator)가 설치된 댐퍼(C521, C531, C541)가 설치되는 구조이다.

상기 필터부(C4)에는 필터에서 설정치보다 차압이 많이 걸릴 때 경보신호가 울릴 수 있게 차압센서(C41)가 설치되는 구조이다.

상기 공기조화부(C)의 작동을 설명하면 공기조화된 공기를 공급닥트(C51)에 의해 실내로 공급하고 에너지 절감을 위해 최대한 리턴닥트를 통해 리턴시키며 환기를 위해 일부 공기를 배기닥트(C54)를 통해 배기시키고 신선외기를 외기인입닥트(C53)으로 인입시켜 리턴공기와 신선외기를 상기 믹싱부(C3)에서 혼합하고 상기 필터부(C4)에서 미세먼지를 필터링 한 후 냉난방부(C1)에서 냉방을 하거나 난방을 하고 겨울철에는 필요 시 가습부(C2)에서 가습하여 송풍기를 통해 압력을 주어 상기 공급닥트(C51)에 설치된 디퓨져(C511)을 통해 실내로 공기를 공급하고 리턴그릴(C522)를 통해 공기를 리턴시키며 계절별 운전은 다음과 같다.

하계에는 냉동기가 가동되어 냉각코일에서 찬 열원을 방출하여 냉방을 시행하며 가습은 할 필요가 없고, 실내공기를 흡입하여 다시 공기조화부(C)로 보내는 리턴공기량은 85~90%, 배기량을 10~15%를 유지하고 외기의 신선공기량은 10~15%를 유지하여 일산화탄소와 이산화탄소의 양을 제어하여 실내공기가 쾌적하게 하며, 일산화탄소와 이산화탄소의 양이 정상치를 초과할 때는 외기의 신선공기량(외기인입량)을 증대시키며, 실내의 미세먼지량의 제어는 상기 필터부(C4)에 의해 시행하고 필터에서 설정치보다 차압이 많이 걸려 경보신호가 울리며 필터부(C4)를 청소한다. 리턴공기량과 배기량량과 외기인입량은 상기 컨트롤부(B)에서 자동으로 풍량을 조정할 수 있게 엑추에이터(Actuator)가 설치된 댐퍼(C521, C531, C541)에 의해 제어된다.

동계에는 전기 타일 가열코일에서 열을 방출하여 난방이 시행되며 습도가 낮을 시에는 상기 가습부(C2)가 작동하여 물을 미세하게 분사하여 습도를 높이고, 실내공기를 흡입하여 다시 공기조화부(C)로 보내는 리턴공기량은 90~95%, 배기량을 5~10%를 유지하고 외기의 신선공기량은 5~10%를 유지하여 일산화탄소와 이산화탄소의 양을 제어하여 실내공기가 쾌적하게 하며, 일산화탄소와 이산화탄소의 양이 정상치를 초과할 때는 외기의 신선공기량(외기인입량)을 증대시키나 열손실을 막기 위해 최대한 배기량을 줄이는 것이 바람직하며, 실내의 미세먼지량의 제어는 상기 필터부(C4)에 의해 시행하고 필터에서 설정치보다 차압이 많이 걸려 경보신호가 울리며 필터부(C4)를 청소한다. 리턴공기량과 배기량량과 외기인입량은 상기 컨트롤부(B)에서 자동으로 풍량을 조정할 수 있게 엑추에이터(Actuator)가 설치된 댐퍼(C521, C531, C541)에 의해 제어된다.

본 발명의 실내공기 오염도 측정장치 및 이를 이용한 실내공기 제어 시스템에 따르면 실내공기의 오염도를 정확히 측정할 수 있으며 실내공기를 쾌적하게 제어할 수 있고, 측정 분석된 실내 공기의 질를 직관적으로 볼 수 있게 표시하였으며, 유치원 및 어린이집 등 어린이가 교육받는 시설에 설치할 때 어린이에게 장치의 친근감을 줄 수 있어 실내환경에 대한 중요성을 인식시킬 수 있는 효과가 있다.

A : 실내공기 오염도 측정장치 B : 컨트롤부
B1 : 가중치 설정부 B2 : 장치제어부
C : 공기조화부 C1 : 냉난방부
C11 : 냉매압축기 C12 : 응축기
C13 : 냉각코일 C14 : 가열코일
C2 : 가습부 C3 : 믹싱부
C4 : 필터부 C41 : 차압센서
C5 : 닥트부 C51 : 공급닥트
C511 : 디퓨져 C52 : 리턴닥트
C521 : 리턴댐퍼 C522 : 리턴그릴
C53 : 외기인입닥트 C531 : 외기인입댐퍼
C532 : 외기인입그릴 C54 : 배기닥트
C541 : 배기댐퍼 C6 : 공기조화제어부
D : 커튼장치부
1 : 감지부
1a : 제1영역 감지부 1b : 제2영역 감지부
13 : 일산화탄소센서 131 : 고체전해질
132 : 기준전극 및 감지전극 133 : 기전력리드선
14 : 이산화탄소센서 141 : 고체전해질
142 : 기준전극 및 감지전극 143 : 기전력리드선
2 : 신호처리부
3 : 제어부 3a : 측정장치제어부
4 : 입력부 5 : 디스플레이부
6 : 알림부 61 : 스피커
62 : 음성송출 On/Off 스위치 7 : 표시부
8 : 측정장치함 9 : 인터페이스

Claims (8)

1. 삭제
2. 실내 공기의 상태를 측정하고, 측정된 공기질을 표시하며, 기준치를 초과할 경우 음성으로 알려주는 실내공기 오염도 측정장치(A)에 있어서,
   상기 실내공기 오염도 측정장치(A)는 실내공기의 각종 상태를 감지하는 감지부(1)와;
   상기 감지부(1)에서 감지한 측정신호를 받아 증폭하고 필터링한 후 디지털 데이터로 변환하는 신호처리부(2)와;
   상기 신호처리부(2)를 통해 측정데이터를 입력받고, 측정된 데이터에 대해 미리 저장되어있는 데이터 표시 알고리즘과 분석 알고리즘에 의해 측정 데이터를 표시함과 아울러 비교분석에 의해 알람 및 표시를 제어하는 제어부(3)와;
   상기 제어부(3)에 설정값 등을 입력하는 입력부(4)와;
   상기 입력부(4)에서 입력하는 수치를 보며 상기 제어부(3)에 설정한 설정값과 상태값을 볼 수 있는 디스플레이부(5)와;
   상기 제어부(3)로부터 신호를 수신하여 음성으로 알리는 알림부(6)와;
   상기 제어부(3)에 분석된 실내 공기의 질를 직관적으로 볼 수 있게 표시하는 표시부(7)와;
   상기 신호처리부(2), 제어부(3), 입력부(4), 디스플레이부(5), 알람부(6) 및 표시부(7)가 설치되고 표시되는 측정장치함(8)으로 구성되고,
   상기 감지부(1)는 적어도 하나 이상의 영역으로 구분되는 실내 영역 각각에 설치되며, 온도센서, 습도센서, 일산화탄소센서, 이산화탄소센서, 먼지센서가 내장되어 각각 온도, 습도, 일산화탄소량, 이산화탄소량, 먼지량을 센싱하며,
   상기 신호처리부(2)는 상기 온도센서, 습도센서, 일산화탄소센서, 이산화탄소센서 및 먼지센서의 신호를 검출하여 각각 증폭하는 증폭부와, 상기 증폭부의 출력신호를 필터링하는 필터부와, 아날로그 신호에서 디지털신호로 변환시키는 변환부로 구성되어 디지털신호로 변환된 데이터를 상기 제어부로 출력하고,
   상기 제어부(3)는 상기 신호처리부에서 입력되는 각 센서들의 신호를 각각의 센서별 측정 특성에 따라 알고리즘 또는 룩업 테이블 등으로 저장하고 있는 분석툴에 의해서 측정된 데이터를 수치화하고, 임의의 한계치와 비교하여 상기 알림부(6)와 표시부(7)로 데이터를 출력하며,
   상기 알림부(6)는 음성모듈을 포함하여 설정치보다 높은 수치를 기록한 항목에 대해서는 10% 단위로 초과 사항을 내장된 스피커(61)를 통하여 음성으로 송출하고,
   상기 표시부(7)는 온도, 습도, 일산화탄소량, 이산화탄소량 및 먼지량을 막대그래프로 표시하되, 정상치 아래일 때는 초록색으로 표시되고 정상치를 초과할 때는 붉은색으로 표시되며,
   상기 일산화탄소센서와 이산화탄소센서는 고체전해질, 상기 고체전해질의 양측에 각각 형성되는 기준전극 및 감지전극, 상기 기준전극 및 감지전극과 각각 연결되어 연장되는 한 쌍의 기전력리드선으로 구성되며,
   상기 일산화탄소 센서와 이산화탄소 센서에는 온도 보상 및 제어가 가능한 타입인 것을 특징으로 하는 실내공기 오염도 측정장치
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 감지부(1)는 추가로 조도 센서를 포함하여 측정하며, 조도의 측정면 높이는 바닥 위 85cm 또는 책상 위인 것을 특징으로 하는 실내공기 오염도 측정장치
   
4. 제 2항에 있어서,
   상기 측정장치함(8)은 어린이에게 장치의 친근감을 주기 위하여 외형이 카나리아새 형태인 것을 특징으로 하는 실내공기 오염도 측정장치
   
5. 실내공기의 오염도를 제어하는 제어시스템에 있어서,
   상기 제어시스템은 실내 공기의 상태를 측정하고, 측정된 공기질을 표시하며, 기준치를 초과할 경우 음성으로 알려주는 실내공기 오염도 측정장치부(AA)와;
   실내공기 오염도를 제어하는 컨트롤부(B)와;
   상기 컨트롤부(B)에 의해 제어되며, 온도, 습도, 일산화탄소, 이산화탄소 및 미세먼지를 조정하는 공기조화부(C)와;
   상기 컨트롤부(B)에서 작동되며, 외부의 햇빛에서 들어오는 광량을 조정하는 커튼장치부(D)로 구성되며,
   상기 실내공기 오염도 측정장치부(AA)는 실내공기의 각종 상태를 감지하는 감지부(1)와;
   상기 감지부(1)에서 감지한 측정신호를 받아 증폭하고 필터링한 후 디지털 데이터로 변환하는 신호처리부(2)와;
   상기 신호처리부(1)를 통해 측정데이터를 입력받고, 측정된 데이터에 대해 미리 저장되어있는 데이터 표시 알고리즘과 분석 알고리즘에 의해 측정 데이터를 표시함과 아울러 비교분석에 의해 알람 및 표시를 제어하는 측정장치제어부(3a)와;
   상기 측정장치제어부에 설정값 등을 입력하는 입력부(4)와;
   상기 측정장치제어부(3a)에 연결되며, 상기 측정장치제어부(3a)의 비교 결과에 대응하는 신호를 상기 컨트롤부(B)로 전달하는 인터페이스(9)와;
   상기 입력부(4)에서 입력하는 수치를 보며 상기 측정장치제어부(3a)와 컨트롤부(B)에 설정한 설정값과 상태값을 볼 수 있는 디스플레이부(5)와;
   상기 측정장치제어부((3a)로부터 신호를 수신하여 음성으로 알리는 알림부(6)와;
   상기 측정장치제어부(3a)에 분석된 실내 공기의 상태를 직관적으로 볼 수 있게 표시하는 표시부(7)와;
   상기 신호처리부(2), 측정장치제어부(3a), 입력부(4), 디스플레이부(5), 알람부(6), 표시부(7) 및 인터페이스(9)가 설치되고 표시되는 측정장치함(8)으로 구성되고,
   상기 감지부(1)는 적어도 하나 이상의 영역으로 구분되는 실내 영역 각각에 설치되며, 온도센서, 습도센서, 일산화탄소센서, 이산화탄소센서, 먼지센서가 내장되어 각각 온도, 습도, 일산화탄소량, 이산화탄소량, 먼지량을 센싱하며,
   상기 신호처리부(2)는 상기 온도센서, 습도센서, 일산화탄소센서, 이산화탄소센서 및 먼지센서의 신호를 검출하여 각각 증폭하는 증폭부와, 상기 증폭부의 출력신호를 필터링하는 필터부와, 아날로그 신호에서 디지털신호로 변환시키는 변환부로 구성되어 디지털신호로 변환된 데이터를 상기 측정장치제어부(3a)로 출력하고,
   상기 측정장치제어부(3a)는 상기 신호처리부(2)에서 입력되는 각 센서의 신호를 각 센서별 측정 특성에 따라 알고리즘 또는 룩업 테이블로 저장하고 있는 분석툴에 의해서 측정된 데이터를 수치화하고, 임의의 한계치와 비교하여 상기 알림부와 표시부 및 인터페이스로 데이터를 출력하며,
   상기 알림부(6)는 음성모듈을 포함하여 설정치보다 높은 수치를 기록한 항목에 대해서는 10% 단위로 초과 사항을 내장된 스피커(61)를 통하여 음성으로 송출하고,
   상기 표시부(7)는 온도, 습도, 일산화탄소량, 이산화탄소량 및 먼지량을 막대그래프로 표시하되 정상치 아래일 때는 초록색으로 표시되고 정상치를 초과할 때는 붉은색으로 표시되며,
   상기 컨트롤부(B)는 상기 실내공기 오염도 측정장치부(AA)의 인터페이스(9)에서 받은 신호를 가중치를 주는 가중치 설정부(B1)와; 상기 가중치 설정부(B1)에서 신호를 받아 상기 공기조화부(C)와 커튼장치부(D)를 제어하는 장치제어부(B2)로 구성되고,
   상기 측정장치함(8)의 내부 또는 외부에는 상기 컨트롤부(B)가 설치되는 구조인 실내공기 오염도 측정장치를 이용한 실내공기 제어 시스템
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 공기조화부(C)는 실내온도를 조절하는 냉난방부(C1)와;
   실내의 습도를 조절하는 가습부(C2)와;
   실내의 이산화탄소량과 일산화탄소량을 조절하기 위한 믹싱부(C3)와;
   미세먼지를 필터링하는 필터부(C4)와, 공기조화된 공기를 실내에 공급하는 공급닥트(C51)와 실내공기를 흡입하여 다시 공기조화부(C)로 보내는 리턴닥트(C52)와 외기를 받아들이는 외기인입닥트(C53)와 실내공기를 배기하는 배기닥트(C54)로 구성된 닥트부(C5)와;
   상기 컨트롤부(B)로부터 신호를 받아 상기 냉난방부(C1), 가습부(C2), 믹싱부(C3)를 제어하는 공기조화제어부(C6)로 구성되고,
   상기 냉난방부(C1)의 난방은 전기 히터를 이용하고, 냉방은 냉매를 이용한 냉각시스템을 이용하며,
   상기 가습부(C2)는 물을 미세하게 분사하여 시행하고,
   상기 믹싱부(C3)는 외기를 받아들이는 상기 외기인입닥트(C53)와 실내공기가 리턴되는 상기 리턴닥트(C52)가 만나서 형성되며,
   상기 외기인입닥트(C53)와 리턴닥트(C52)와 배기닥트(C54)에는 상기 컨트롤부(B)에서 자동으로 풍량을 조정할 수 있게 엑추에이터(Actuator)가 설치된 댐퍼(C521, C531, C541)가 설치되는 구조이고,
   상기 필터부(C4)에는 필터에서 설정치보다 차압이 많이 걸릴 때 경보신호가 울릴 수 있게 차압센서(C41)가 설치되는 구조인 것을 특징으로 하는 실내공기 오염도 측정장치를 이용한 실내공기 제어 시스템
   
7. 제 5항에 있어서,
   상기 감지부(1)는 추가로 조도 센서를 포함하여 측정하며, 조도의 측정면 높이는 바닥 위 85cm 또는 책상 위이며,
   상기 일산화탄소센서와 이산화탄소센서는 고체전해질, 상기 고체전해질의 양측에 각각 형성되는 기준전극 및 감지전극, 상기 기준전극 및 감지전극과 각각 연결되어 연장되는 한 쌍의 기전력리드선으로 구성되고,
   상기 일산화탄소센서와 이산화탄소센서에는 온도 보상 및 제어가 가능한 타입인 것을 특징으로 하는 실내공기 오염도 측정장치를 이용한 실내공기 제어 시스템
   
8. 제 5항에 있어서,
   상기 측정장치함(8)은 어린이에게 장치의 친근감을 주기 위하여 외형이 카나리아새 형태인 것을 특징으로 하는 실내공기 오염도 측정장치를 이용한 실내공기 제어 시스템

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