KR101248550B1

KR101248550B1 - 필터링 장치

Info

Publication number: KR101248550B1
Application number: KR1020090089566A
Authority: KR
Inventors: 김봉규; 김완중; 성건용; 박선희
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2009-09-22
Filing date: 2009-09-22
Publication date: 2013-04-03
Also published as: US20110068053A1; FR2950264A1; KR20110032188A; FR2950264B1; US8277644B2

Abstract

본 발명은 필터링 장치에 대한 것으로, 이 장치는 유체의 오염 물질을 필터링하는 복수의 필터가 적층되어 있는 필터부, 상기 필터부의 바깥쪽 평면 위에 형성되어 있으며, 각각의 상기 필터와 대응되는 복수의 샘플을 포함하는 샘플부를 포함한다. 따라서, 필터가 오염 물질을 필터링하면서 변화되는 자체 특성을 측정함으로써 정확하게 필터 교환 주기를 측정할 수 있으며, 무분별한 필터의 교환을 방지할 수 있어 경제적이다.

필터, 샘플, 저항변화, 교체 시기

Description

필터링 장치{The filtering device}

본 발명은 필터링 장치에 관한 것이다. 특히 본 발명은 교환주기를 자가 측정할 수 있는 스마트 필터에 관한 것이다.

일반적으로 필터는 공기를 필터링하는 에어컨, 공기청정기, 자동차 등의 장치에 사용되며, 물을 필터링하는 정수기, 냉장고 등에 사용된다.

공기 필터 또는 물 필터는 외부의 공기 또는 물 내의 인체에 유해한 성분, 먼지 또는 분진 등을 제거하기 위한 수단인데, 이러한 필터를 오래 사용하는 경우 먼지나 분진 등이 많이 쌓여 필터링 기능이 저하되며 곰팡이 등이 생겨 냄새가 난다. 이를 방지하기 위하여 먼지나 분진 등이 일정량 이상 축적되면 필터를 교체하여야 하는데, 현재 사용되는 필터는 실질적으로 축적된 먼지나 분진의 양과 관계 없이 일정 시간이 지나면 교체 시기를 알려주는 기능을 갖고 있다.

이와 같이 일정 시간 경과에 따라 필터를 교체하는 시스템의 경우, 필터의 사용 습관이나 운용 시간에 관계 없이 일정 시간이 경과되면 필터를 교체하게 되어 실질적인 필터의 수명과 무관하게 교체가 이루어진다.

또한, 일부 필터의 수명을 측정하여 교환 시기를 결정하는 장치의 경우 필터 자체의 수명이 아닌 필터에 인가되는 압력 등의 외부 환경을 측정함으로써 필터 수명을 결정하게 되므로 무분별한 교체가 이루어져 비용이 증가한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 오염 물질을 필터링하면서 변화되는 필터 자체의 특성을 측정함으로써 정확하게 필터 교환 주기를 측정할 수 있는 필터링 장치를 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 필터링 장치는,

유체의 오염 물질을 필터링하는 복수의 필터가 적층되어 있는 필터부,

상기 필터부의 바깥쪽 평면 위에 형성되어 있으며, 각각의 상기 필터와 대응되는 복수의 샘플을 포함하는 샘플부, 그리고

주기적으로 상기 샘플부의 오염도를 검출하여 상기 필터부의 교체 시기를 판단하는 검출부를 포함하고,

삭제

상기 샘플부는

상기 필터부의 각각의 상기 필터와 동일한 물질 또는 동일한 필터링 특성을 갖는 물질로 구성되어 있는 복수의 상기 샘플을 포함한다.

상기 샘플은 대응되는 상기 필터와 동일한 오염 물질을 흡착하도록 표면 처리 되어 있다.

상기 검출부는

상기 샘플에 대하여 주기적으로 전기적 특성 값을 측정할 수 있다.

상기 검출부는 상기 전기적 특성 값에 따라 오염도를 판독할 수 있다.
상기 전기적 특성 값은 저항 또는 전기 전도도 중 적어도 하나를 포함한다.

상기 검출부는

상기 샘플에 대하여 주기적으로 빛을 조사하는 광원, 그리고

상기 샘플로부터 반사되는 빛을 판독하는 수광부

를 포함한다.

상기 수광부는 상기 반사되는 빛으로부터 상기 샘플의 색상에 따른 빛의 색도를 판독할 수 있다.

상기 수광부는 상기 반사되는 빛으로부터 상기 샘플의 색상에 따른 빛의 광량을 판독할 수 있다.

상기 광원은 가시광선 영역의 백색광을 상기 샘플에 조사할 수 있다.

상기 광원은 가시광선 또는 자외선 영역의 빛을 상기 샘플에 조사할 수 있다.

상기 검출부는 상기 오염도가 임계 값 이상인 때에 교체 시기를 알람할 수 있다.

상기 검출부는 상기 필터부의 상기 필터마다 각각의 상기 교체 시기를 알람할 수 있다.

상기 필터부는

서로 다른 직경을 가지는 복수의 상기 필터가 적층되어 하나의 원통형 구조를 가질 수 있다.

상기 필터부는

복수의 상기 필터가 평면 상에 적층되어 형성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 필터가 오염 물질을 필터링하면서 변화되는 자체 특성을 측정함으로써 정확하게 필터 교환 주기를 측정할 수 있으며, 무분별한 필터의 교환을 방지할 수 있어 경제적이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명에 따른 필터링 장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 필터를 도시한 것이며, 도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 필터를 도시한 것이다.

도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 필터링 장치는 필터부(100) 및 샘플부(150)를 포함하며, 검출부(200)를 더 포함할 수 있다.

필터부(100)는 기체 또는 액체, 예를 들어 물 또는 공기와 같은 유체를 필터링하기 위한 복수의 필터를 포함한다.

복수의 필터는 부직포 등과 같은 다공성 물질의 표면에 표적 물질을 흡착할 수 있는 화학 처리 등이 수행된 것으로, 각각의 필터는 표적 물질에 따라 서로 다른 화학 처리가 이루어져 있다. 이때, 표적 물질은 물 또는 공기 중에 포함되어 있는 중금속, 먼지, 분진 및 기타 유해 물질을 포함한다.

복수의 필터 중 외부와 접하는 가장 바깥쪽의 필터 표면에 샘플부(150)가 형성되어 있다.

이러한 필터부(100)와 샘플부(150)의 구성은 도 2와 같이 형성될 수 있다.

도 2를 참고하면, 서로 다른 직경을 가지는 원통형의 필터(110, 120, 130)가 중첩되어 하나의 원통형 구조를 가지는 필터부(100)를 형성하고 있다.

이러한 필터부(100)는 복수 개, 예를 들어 도 2와 같이 3개의 필터(110, 120, 130)가 겹쳐져 형성될 수 있으며, 안쪽부터 바깥쪽으로 소정의 두께를 가지면서 제1 필터(110), 제2 필터(120) 및 제3 필터(130)가 형성되어 있다.

제1 내지 제3 필터(110, 120, 130)는 서로 다른 표면 처리를 통하여 유체 내의 서로 다른 오염 물질을 표적 물질로 흡착함으로써 유체를 정화한다.

이때, 가장 바깥쪽에 형성되어 있는 제3 필터(130)의 표면에 샘플부(150)가 형성되어 있으며, 샘플부(150)는 제1 내지 제3 필터(110, 120, 130)와 동일한 물질로 형성된 제1 샘플(151), 제2 샘플(152) 및 제3 샘플(153)을 포함한다.

이러한 샘플부(150)는 제1 내지 제3 필터(110, 120, 130)가 유체를 필터링할 때, 함께 유체를 통과시키면서 유체 내의 표적 물질을 각각 흡착한다.

즉, 제1 샘플(151)은 제1 필터(110)와 동일한 표면 처리를 통해 동일한 표적 물질을 흡착하고, 제2 샘플(152)은 제2 필터(120)와 동일한 표면 처리를 통해 동일한 표적 물질을 흡착하며, 제3 샘플(153)은 제3 필터(130)와 동일한 표면 처리를 통해 동일한 표적 물질을 흡착한다.

필터부(100)의 바깥쪽 표면에 부착되어 있는 샘플부(150)는 내부의 필터(110, 120, 130)와 동일한 부직포가 사용될 수도 있고, 필터링을 위하여 표면 처리한 물질을 유리 등의 기판에 장착한 칩 형태로 사용될 수도 있다.

이때, 제1 내지 제3 샘플(151, 152, 153)은 필터에 대하여 가로 방향 또는 세로 방향으로 배열될 수 있다.

한편, 도 3과 같이 필터부(100)가 평면 상에 적층되어 있는 필터(310, 320, 330)의 적층 구조를 포함하고 있을 때, 샘플부(150)는 외부와 접하는 최상층의 필터(330)의 표면 위에 형성되어 있을 수 있다.

이러한 샘플부(150)는 도 2와 같이 적층된 필터(310, 320, 330)의 각 층과 동일한 물질로 형성되어 있는 제 1 내지 제3 샘플(351, 352, 353)을 포함하며, 제1 내지 제3 샘플(351, 352, 353)은 평면 상에 일렬 또는 임의의 배치로 형성되어 있다.

본 발명의 샘플부(150)의 배열은 도 2 또는 도 3에 한정되지 않으며, 필터부(100)의 표면에 형성되어 필터부(100)와 동시에 유체를 통과시키는 구조를 가질 것이 요구된다.

이러한 필터부(100)와 샘플부(150)는 유체의 흐름에 따라 유체 내에 존재하는 유해 물질 또는 먼지 등의 표적 물질을 각각 흡착하므로, 시간이 흐름에 따라 흡착량이 증가하여 임계 값을 지나면 필터부(100)로서 기능하지 않아 교체를 필요로 한다.

이와 같이 필터부(100)의 교체 시기를 검사하기 위하여 본 발명의 필터링 장치는 샘플부(150)의 각 샘플을 검사하여 대응하는 필터의 교체 시기를 판단하는 검출부(200)를 포함한다.

이하에서는 도 4 및 도 5를 참고하여 검출부(200)를 이용한 교체 시기 판단 동작을 설명한다.

도 4는 본 발명의 검출부의 제1 실시예를 도시한 것이고, 도 5는 본 발명의 검출부의 제2 실시예를 도시한 것이다.

본 발명에 따른 검출부(500)는 도 4와 같이 샘플부(450)와 연결되어 샘플부(450)의 저항, 전기 전도도, 유전율 등의 전기적 특성 변화를 측정한다.

검출부(500)는 필터부(400) 상의 샘플부(450)의 각 샘플(도시하지 않음)과 도선으로 연결되어 있으며, 샘플부(450)의 각각의 샘플에 일정한 입력 전류(Iin)를 공급하고, 샘플을 통과한 출력 전류(Iout)를 읽어들여 샘플부(450)의 저항 등의 전기적 특성을 측정한다.

샘플부(450)의 각 샘플은 시간이 경과함에 따라 표적 물질이 흡착되는 양에따라 색도 및 저항 값이 변화한다.

따라서, 샘플부(450)의 각 샘플의 저항 등의 전기적 특성 값의 변화를 측정함으로써, 샘플의 오염도를 판독할 수 있다.

이때, 검출부(500)는 각 샘플의 저항 값과 샘플의 오염도 또는 대응하는 필터의 오염도 사이에 관계 테이블 및 오염도의 임계 값을 기억하고 있으며, 이러한 관계 테이블 및 임계 값은 실험을 통해 얻어질 수 있다.

검출부(500)는 소정의 주기를 가지고 샘플부(450)에 입력 전류(Iin)를 공급하여 각 샘플의 저항 값을 읽어들이며, 이에 대응하는 오염도를 관계 테이블에서 찾아 오염도가 임계 값 이상일 때, 교체 시기를 알람한다.

이때, 복수의 필터를 사용하는 필터링 장치에서 각각의 필터 오염도에 따른 각 필터의 교체 시기를 독립적으로 알람함으로써 필터의 수명을 오래 유지할 수 있으며, 불필요한 교체를 방지할 수 있다.

한편, 본 발명의 검출부의 제2 실시예는 도 5와 같이 광원(550)과 수광부(560)를 포함할 수 있다.

검출부(200)가 광원(550)과 수광부(560)를 포함하는 경우, 검출부(200)는 필터부(400) 위의 샘플부(450)의 색상 변화 또는 광량 변화에 따른 오염도를 측정하 여 교체 시기를 알람한다.

샘플부(450)의 색상 변화를 육안으로 식별할 수 있을 경우 검출부(200)는 필요하지 않을 수 있다.

광원(550)이 일정한 빛을 샘플부(450)에 조사하면, 각 샘플의 색상 변화에 따라 서로 다른 색도의 빛이 수광부(560)에 반사된다.

샘플은 타겟 물질이 흡착되어 색상이 변화함에 따라 백색광을 입사받았을 때 흡수하는 파장이 상이하고, 입사한 백색광 중 반사하여 수광부(560)에 도달하는 빛의 색도가 달라진다.

수광부(560)는 복수의 광학적 색필터 및 광검출기를 포함하며, 반사되는 빛을 복수의 광학적 색필터에 투과시킨 후 광검출기를 통해 광세기의 변화를 측정함으로써 색도 및 광량을 측정한다.

검출부(200)는 각 샘플에 대하여 수광부(560)에 입사된 빛의 색도 또는 광량에 따라 오염도를 판독하며, 오염도가 임계 값 이상일 때 해당 필터의 교체 시기를 알람한다.

이때, 색도에 의해 오염도를 판독하는 경우에는 광원(550)으로 가시광선을 사용할 수 있으며, 광량에 의해 오염도를 판독하는 경우에는 가시광선 또는 자외선을 사용할 수 있다.

광원(550)이 가시광선을 조사하는 경우, 전구, 자연광, led 등이 사용될 수 있으며, 자외선을 조사하는 경우, 자외선 led 등이 사용되어 자외선을 조사받는 샘플부(150) 및 필터부(100)의 살균 효과를 기대할 수 있다.

이와 같이, 필터링 장치 내에 필터와 동일한 물질을 가지는 샘플부(150)를 포함하고, 샘플부(150)의 현재 상태를 측정하여 필터의 수명을 계산함으로써 복수의 층으로 형성되어 있는 필터부의 내부에 있는 필터 각각의 수명을 측정하여 각 필터의 교체 시기를 개별적으로 알람할 수 있다.

따라서, 표면에 형성되어 있는 샘플부(150)의 측정으로 오염도 측정이 어려운 내부 필터의 오염도를 측정함으로써 개별적으로 교체가 가능하다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 필터링 장치의 구성도이다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 필터를 도시한 것이다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 필터를 도시한 것이다.

도 4는 본 발명의 검출부의 제1 실시예를 도시한 것이다.

도 5는 본 발명의 검출부의 제2 실시예를 도시한 것이다.

Claims

유체의 오염 물질을 필터링하는 복수의 필터가 적층되어 있는 필터부,

상기 필터부의 바깥쪽 평면 위에 형성되어 있으며, 각각의 상기 필터와 대응되는 복수의 샘플을 포함하는 샘플부, 그리고

주기적으로 상기 샘플부의 오염도를 검출하여 상기 필터부의 교체 시기를 판단하는 검출부를 포함하고,

상기 샘플부는 상기 필터부의 각각의 상기 필터와 동일한 물질 또는 동일한 필터링 특성을 갖는 물질로 구성되어 있는 복수의 상기 샘플을 포함하는

필터링 장치.
제1항에 있어서,

상기 샘플은 대응되는 상기 필터와 동일한 오염 물질을 흡착하도록 표면 처리 되어 있는

필터링 장치.
제1항에 있어서,

상기 검출부는

상기 샘플에 대하여 주기적으로 전기적 특성 값을 측정하는

필터링 장치.
제3항에 있어서,

상기 검출부는 상기 샘플의 전기적 특성 값에 따라 오염도를 판독하는

필터링 장치.
삭제
제3항 또는 제4항에 있어서,

상기 전기적 특성 값은 저항 또는 전기 전도도 중 적어도 하나를 포함하는

필터링 장치.
제1항에 있어서,

상기 검출부는

상기 샘플에 대하여 주기적으로 빛을 조사하는 광원, 그리고

상기 샘플로부터 반사되는 빛을 판독하는 수광부

를 포함하는

필터링 장치.
제7항에 있어서,

상기 수광부는 상기 반사되는 빛으로부터 상기 샘플의 색상에 따른 빛의 색도를 판독하는

필터링 장치.
제7항에 있어서,

상기 수광부는 상기 반사되는 빛으로부터 상기 샘플의 색상에 따른 빛의 광량을 판독하는

필터링 장치.
제8항 또는 제9항에 있어서,

상기 광원은 가시광선 영역의 백색광을 상기 샘플에 조사하는

필터링 장치.
제9항에 있어서,

상기 광원은 가시광선 또는 자외선 영역의 빛을 상기 샘플에 조사하는

필터링 장치.
제1항에 있어서,

상기 검출부는 상기 오염도가 임계 값 이상인 때에 교체 시기를 알람하는

필터링 장치.
제12항에 있어서,

상기 검출부는 상기 필터부의 상기 필터마다 각각의 상기 교체 시기를 알람하는

필터링 장치.
제1항에 있어서,

상기 필터부는

서로 다른 직경을 가지는 복수의 상기 필터가 적층되어 하나의 원통형 구조를 가지는

필터링 장치.
제1항에 있어서,

상기 필터부는

복수의 상기 필터가 평면 상에 적층되어 형성되는

필터링 장치.