KR101281617B1

KR101281617B1 - 음주측정기

Info

Publication number: KR101281617B1
Application number: KR1020110119338A
Authority: KR
Inventors: 홍두표; 김진현; 한태희
Original assignee: 도로교통공단
Priority date: 2011-11-16
Filing date: 2011-11-16
Publication date: 2013-07-03
Also published as: KR20130053732A

Abstract

본 발명은 음주측정기에 관한 것이다.
본 발명은 음주측정기의 내부에 구비되어 음주자로 흡입된 날 숨에 함유된 알코올 분자를 화학반응으로 전기를 발생시켜 이 발생되는 전기로 알코올 농도를 측정하게 되는 센서에 발열수단 및 상기 발열수단을 제어하는 발열제어수단을 결합한 동결방지부를 구비함으로써, 주변환경의 변화로 인한 저온상태에서도 동결방지부에 의해 센서의 동결을 방지함으로써, 동결로 인한 센서의 작동불능을 해소하여 안정되고 정확하게 측정할 수 있도록 하고, 또한 상기 동결방지부에는 스위치를 구비하여 불필요한 전압 소비를 줄여 줌으로써, 장시간 사용할 수 있도록 하며, 전원 충전이 가능하도록 하여 배터리 방전으로 인한 동작 불능 또는 교체에 따른 번거로움을 해소할 수 있는 효과를 제공하게 되는 것이다.

Description

음주측정기{Breath Alcohol Analyzer}

본 발명은 음주측정기에 관한 것으로, 상세하게는 자연 환경 변화에 따른 동절기의 저온 하에서도 신속하고 정확하게 음주 측정을 수행함과 아울러 불필요한 전압 소비를 방지하여 장시간 사용할 수 있도록 한 음주측정기에 관한 것이다.

일반적으로 음주측정기는 음주 후 호흡에 포함된 에탄올의 양을 측정해 혈중 에탄올 농도 상당량을 계산하는 기기로서, 상기 혈중 알코올 농도 상당량을 측정하는 음주측정기는 알코올 센서로서 연료전지와 반도체를 이용하게 되는데, 상기 연료전지는 측정의 정확도가 높고 수명이 길지만, 응답속도가 느린 단점이 있고, 상기 반도체는 수명이 짧지만 가격이 저렴하고 응답속도가 빠른 장점이 있다.

음주측정은 보통 일반인이 측정하는 것이 아닌, 공공기관(경찰서)에서 음주로 인하여 발생할 수 있는 인명사고 및 각종 사고를 사전에 방지하기 위하여 측정하는 것으로, 어느 정도 이상으로 음주한 운전자는 판단능력이 떨어지게 되어 앞차와의 거리감이나 차량의 속도를 정확하게 인지하지 못하므로, 음주운전은 대형사고로 이어지게 되므로, 운전을 저지하여 음주로 인하여 발생할 수 있는 사고로부터 운전자 자신이나 다른 운전자들을 보호하기 위하여 주로 운전자를 대상으로 실시하게 된다.

이와 같이 실시되는 음주측정은 정확도가 매우 중요하다. 만약 음주측정이 정확하지 않은 경우, 이로 인하여 야기되는 분쟁으로 모두의 시간과 비용 낭비는 물론, 신뢰성의 저하로 음주측정 업무에 정상화를 기할 수 없기 때문에 음주측정은 주로 정확도가 높은 연료전지를 이용하여 측정하게 된다.

현재 우리나라를 비롯하여 세계적으로 널리 사용되고 있는 음주측정기는 알코올을 연료로 사용하여 연소시켜 전류를 발생시키는 연료전지를 응용한 것으로, 음주자가 날숨을 불어 넣으면 그 속에 들어 있던 알코올 분자가 백금 전극의 양(+)극에 달라붙으면서 화학반응을 일으켜 알코올 분자가 음 전극에 전자를 하나 내주는 과정에서 전류가 흐르게 되고, 상기 음전극에 모이는 전류의 량으로 알코올 농도를 계산하게 된다.

따라서 음주자가 내쉬는 숨 속에 알코올 분자가 많으면 많을수록 그만큼 전자를 많이 내주고 결국 전류의 세기가 커지고, 이 전류의 세기를 측정하면 혈중 알코올 농도가 어느 정도라는 음주 상태를 측정하게 된다.

그러나 상기와 같이 연료전지를 이용하여 음주 여부를 측정하는 음주측정기는 반도체를 이용하여 음주 여부를 측정하는 음주측정기와는 달리, 동절기와 같은 주변의 온도(영하 5℃ 이하)가 낮은 경우에는 정상적인 작동이 이루어지지 않게 된다.

그 이유는 반도체를 이용한 음주측정기와는 달리 연료전지의 구조 특성상 예열수단이 구비되어 있지 않을 뿐만 아니라, 음주자의 입김이나 날숨에 함유되어 있는 수분이 동결 또는 잔존하고 있던 수분이 동결하거나 또는 전압강하 현상이 발생하여 정상적인 작동이 불가능하여 측정을 할 수 없는 문제점을 가지게 되었다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 동절기의 저온 상황하에서도 동결이 발생되지 않고 안정되고 정확하게 동작하는 음주측정기를 제공하는데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 불필요한 전압 소비를 줄여 장시간 사용할 수 있는 음주측정기를 제공하는데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 전원 충전이 가능하도록 하여 배터리 방전으로 인한 동작 불능 또는 교체에 따른 번거로움을 해소할 수 있는 음주측정기를 제공하는데 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명은 하우징; 상기 하우징의 외측에 착탈되게 구비되어 날숨을 흡입하는 흡입관; 상기 하우징의 내측에 구비되어 흡입관으로 흡입된 날 숨에 함유된 알코올분자의 화학반응에 의하여 발생된 전류를 감지하는 센서와, 상기 센서로부터 감지된 전류를 알코올 농도로 변환 제어하는 알코올제어부와, 상기 알코올제어부에 작동 신호를 입력하는 입력부를 구비하는 알코올측정부; 상기 알코올측정부에 구동전원을 공급하는 전원공급부; 상기 센서의 외측면에 설치되고 상기 전원공급부로부터 전원을 받아 발열하는 발열수단, 상기 발열수단의 발열온도를 부온도특성소자에 의하여 일정하게 유지하는 발열제어수단, 상기 발열수단에 전원을 공급 및 차단하며 상기 하우징에 형성된 스위치공에 설치되는 매뉴얼 스위치인 발열스위치로 구성되는 동결방지부를 포함하는 것이다.

삭제

따라서 본 발명에 의하면, 음주측정기의 내부에 구비되어 음주자로부터 흡입된 날 숨에 함유된 알코올 분자를 화학반응으로 전기를 발생시켜 이 발생되는 전기로 알코올 농도를 측정하게 되는 센서에 발열수단 및 상기 발열수단을 제어하는 발열제어수단을 결합한 동결방지부를 구비함으로써, 주변환경의 변화로 인한 저온상태에서도 동결방지부에 의해 센서의 동결을 방지함으로써, 동결로 인한 센서의 작동불능을 해소하여 안정되고 정확하게 측정할 수 있도록 하고, 또한 상기 동결방지부에는 스위치를 구비하여 불필요한 전압 소비를 줄여 줌으로써, 장시간 사용할 수 있도록 하며, 전원 충전이 가능하도록 하여 배터리 방전으로 인한 동작 불능 또는 교체에 따른 번거로움을 해소할 수 있는 효과를 제공하게 되는 것이다.

도 1은 본 발명 음주측정기의 사시도
도 2는 본 발명 음주측정기의 분해 사시도
도 3은 본 발명 음주측정기의 요부 결합 단면도
도 4는 본 발명 음주측정기의 제어블록도

이하 첨부되는 도면에 의거 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 도 1 및 도 3에 도시한 바와 같이, 흡입관(10), 하우징(20), 알코올측정부(30), 동결방지부(40), 전원공급부(50)를 포함한다.

상기 흡입관(10)은 음주자의 날 숨을 흡입하여 후술할 알코올측정부(30)로 유입되게 하며, 상기 흡입관(10)은 일측이 개방되고 타측은 하방으로 개방되는 파이프로 구비하게 된다.

상기 하우징(20)은 휴대 가능한 크기로 하여 상부에 전면케이스(21)와 전면케이스(21)와 결합되는 후면케이스(22) 및 상기 후면케이스(22)와 결합되는 배터리 케이스(23)로 구비하게 된다.

상기 전면케이스(21)는 상단에 상기 흡입관(10)을 지지하는 어느 일측이 절개된 제1지지구(211)가 구비되고, 상기 전면케이스(21)의 전면에는 농도를 표시하는 표시공(212), 작동상태를 표시하는 램프공(213) 및 신호를 입력하는 버튼공(214)을 구비하게 된다.

상기 후면케이스(22)의 상단에 상기 흡입관(10)을 지지하는 어느 타측이 절개된 제2지지구(221)가 구비되고, 내측에는 후술할 발열수단을 보온하는 보온재(222)를 구비되며, 외측면에 스위치공(223)을 구비하게 된다.

상기 배터리케이스(23)는 상기 후면케이스(22)와 착탈 가능하게 구비하게 되며, 상기 배터리케이스(23)에는 어느 일측면 또는 하면에 충전단자(231)를 구비하게 된다.

상기 알코올측정부(30)는 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 하우징(20)의 내측에 구비되고 상기 흡입관(20)과 결합하여 흡입되는 날숨에 함유된 알코올을 측정하게 되며, 상기 알코올측정부(30)는 센서(31), 알코올제어부(32), 표시부(33), 입력부(34)로 구비하게 된다.

상기 센서(31)는 흡입관(20)으로부터 흡입되는 날 숨에 함유된 알코올분자를 화학반응으로 전류를 감지하여 상기 감지된 전류의 량으로 알코올 농도를 측정하게 되는 연료전지로 구비하게 된다.

상기 연료전지는 물과 양성자에 선택 투과성을 갖는 고분자 필름으로 제작된 듀폰(DUPONT)사 제품의 나피온(Nafion)으로 구비하는 것이 바람직하다.

상기 알코올제어부(32)는 센서(31)로부터 감지된 전류의 량을 알코올 농도로 변환 제어하게 되며, 상기 알코올제어부(32)는 상기 센서(31)로부터 감지된 전류의 량에 대하여 알코올 농도로 변환하는 알고리즘이 구비한 마이크로프로세서, 상기 마이크로프로세서를 구동하는 능동소자와 수동소자들로 구성되는 주변회로소자로 구비하게 된다.

상기 표시부(33)는 상기 알코올제어부(32)에서 제어되어 출력되는 알코올 농도를 표시하게 되며, 상기 표시부(33)는 하우징(10)의 표시창(15)에 결합되게 된다.

상기 입력부(34)는 상기 알코올제어부(32)에 작동 신호를 입력하게 되며, 상기 입력부(34)는 하우징(10)의 버튼창(16)에 결합되게 된다..

상기 동결방지부(40)는 상기 알코올측정부(30)와 결합하여 동절기에 저온으로 인한 동결을 방지하게 되며, 상기 동결방지부(40)는 발열수단(41), 발열제어수단(42), 스위치(43)로 구비하게 된다.

상기 발열수단(41)은 알코올측정부(30)의 센서(31)에 공급되는 전압으로 발열하면서 상기 센서(31)를 가열하여 동결을 방지하게 되며, 상기 발열수단(41)은 상기 센서(31)의 외측면에 결합하게 된다.

상기 발열수단(41)은 탄산바륨에 희토류를 첨가하여 일정 온도 특성을 갖고, 단시간에 발열 효율을 갖는 정온도특성소자(PTC) 또는 탄소섬유를 주성분으로, 전력소모가 적고 단선 및 합선이 되지 않는 연질의 면상발열체 중 어느 하나로 구비하게 되며, 바람직하게는 전자파 발생을 발생하지 않는 면상발열체로 구비하게 된다.

상기 발열제어수단(42)은 상기 발열수단(41)의 발열 제어 및 상기 발열수단(41)의 과도한 전력소모로 인한 전력부족이 발생하지 않도록 정전류, 정전압, 과전압 등을 방지하고 충전 가능한 알고리즘이 구비된 전력제어회로(power control management)과 그 주변회로소자들로 구비하게 된다.

상기 발열제어수단(42)은 발열수단(41)의 발열 온도를 일정하게 유지 조절하기 위한 부온도특성소자(NTC)를 구비하게 된다.

상기 발열제어수단(42)은 동결방지부(40)와 분리하여 구비할 수도 있다.

상기 스위치(43)는 발열수단(41)와 발열제어수단(42) 사이에 구비되어 주변환경의 온도에 따라 상기 발열수단(41)에 전원을 공급 및 차단하는 매뉴얼 스위치로 구비하게 된다.

상기 전원공급부(50)는 상기 알코올측정부(30)와 동결방지부(40)에 각각 전원을 공급하게 되며, 상기 알코올측정부(30)와 동결방지부(40)와 분리하여 구비하게 된다.

상기 전원공급부(50)는 하우징(10)의 배터리케이스(13) 내측에 구비되며, 상기 발열수단(41)의 과다 전력소모를 줄이기 위해 전압강하가 발생하지 않고, 장시간 사용이 가능한 리튬이온 폴리머 전지로 구비하게 된다.

상기 전원공급부(50)에는 외부 전원으로부터 충전 가능한 충전단자(USB)를 구비하게 된다.

상기 전원공급부(50)에는 상기 발열제어수단(42)을 구비할 수도 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 하우징(20)의 전면케이스(21)의 내측에 센서(31), 알코올제어부(32), 표시부(33), 입력부(34)로 구비되는 알코올측정부(30)와 발열수단(41), 발열제어수단(42), 스위치(43)로 구비되는 동결방지부(40)를 장착한다.

이때 상기 하우징(20)의 전면케이스(21)에 삽입 장착되는 알코올측정부(30)의 표시부(33)와 입력부(34)는 상기 하우징(20)의 전면케이스(21)에 구비된 표시공(212)과 버튼공(214)에 각각 위치하도록 장착하고, 또한 동결방지부(40)의 스위치(43)는 상기 하우징(20)의 후면케이스(22)에 구비된 스위치공(223)에 삽입하여 후면케이스(22)의 외측에서 상기 동결방지부(40)의 발열수단(41)에 전원을 공급 및 차단 절환 가능하게 장착한다.

그리고 상기 알코올측정부(30)의 센서(31)에는 동절기 또는 혹한기에 수분에 의해 동결이 되지 않도록 가열하는 상기 동결방지부(40)의 발열수단(41)을 인접하여 장착하거나, 또는 센서(31)의 외측에 밀착하여 장착한다.

이와 같이 내측으로 알코올측정부(30)와 동결방지부(40)를 장착한 하우징(20)의 전면케이스(21)에는 알코올측정부(30)와 동결방지부(40)의 보호하기 위하여 후면케이스(22)를 결합하게 되는데, 이때 상기 후면케이스(22)의 내측면에는 동결방지부(40)의 발열수단(41)을 보온하기 위한 보온재(222)를 구비한 상태에서 결합한다.

이어서 상기 전면케이스(21)에 후면케이스(22)를 결합한 상태에서 후면케이스(22)에는 내측에 리튬이온 폴리머 전지로 구비된 전원공급부(50)와 충전단자(231)가 장착된 배터리케이스(23)를 결합하고, 상기 전면케이스(21)와 후면케이스(22)의 상단에 각각 구비된 제1지지부(211)와 제2지지부(221) 사이로 일측이 개방되고 타측이 하방으로 개방된 흡입관(10)을 삽입 결합하여 줌으로써 음주상태를 측정할 수 있게 된다.

이와 같이 음주상태를 측정할 수 있도록 한 상태에서, 동절기 혹은 혹한기가 아닌 경우에는 알코올측정부(30)의 입력부(34)를 통해서 작동버튼을 눌러 전원공급부(50)의 리튬이온 폴리머 전지로부터 충전되어 있는 전원을 센서(31)와 알코올제어부(32)에 공급하게 된다.

상기 센서(31)와 알코올제어부(32)는 공급되는 전원에 의해 구동하면서 흡입관(10)을 통해서 흡입되는 날 숨을 화학반응으로 전류의 량을 감지하고, 이 감지된 전류의 량은 상기 알코올제어부(32)의 알고리즘에 의해 혈중 알코올 농도로 변환 산출하여 표시부(33)를 통해서 표시시켜 줌으로써 음주 측정을 하게 된다.

그러나 상기 동절기인 경우에는 주변온도가 영하(5℃) 이하로 내려가게 되고, 음주측정기는 주변온도에 의해 자체 온도가 낮아지게 되며, 이로 인하여 내부에 장착된 센서(31)가 동결되어 작동이 되지않는 현상이 발생하여 음주측정이 불가능하게 된다.

그러므로, 음주측정자는 음주측정기의 하우징(20)의 후면케이스(22)에 구비된 스위치(43)를 작동하여 상기 배터리케이스(23)에 장착된 전원공급부(50)인 리튬이온 폴리머 전지로부터 전원을 동결방지부(40)의 발열수단(41)인 면상발열체 또는 정온도특성소자에 공급하게 된다.

따라서 상기 발열수단(41)은 전원공급부(50)로부터 공급되는 전원에 의해 발열하게 되고, 상기 발열은 인접 또는 외측면에 장착된 센서(31)를 가열하게 된다.

이때 상기 가열되는 발열수단(41)인 면상발열체 또는 정온도특성소자는 발열제어수단(42)에 의해 전원공급부(50)로부터 정전압, 정전류(0.9W, 0.125A)를 공급받아 발열하면서 센서(31)를 가열하여 상기 센서(31)의 온도를 15℃ ~ 30℃로 유지하게 된다.

여기서 상기 센서(31)의 온도 15℃ ~ 30℃를 유지하기 위해서는 상기 발열제어수단(42)에 구비된 부온도특성소자(NTC)로 상기 발열수단(41)의 발열 온도에 따라 반비례하는 저항특성을 이용하여 센서(31)의 가열 온도를 감지하고 제어하면서 상기 발열수단(41)으로 센서(31)의 온도를 15℃ ~ 30℃로 유지하게 된다.

그러므로 상기 센서(31)는 15℃ ~ 30℃의 가열온도에 의해 동절기 영하(-5 ℃)이하에서도 동결이 방지되거나 혹은 동결시에는 해빙되게 되어 상기 센서(41)는 정상적인 동작을 할 수 있게 되므로, 동절기 영하(-5 ℃) 이하에서도 신속하고 정확하게 음주측정을 할 수 있게 된다.

이어서 동절기에 동결이 되지 않는 온도 하에서는 스위치(43)를 오프하여 상기 발열수단(41)에 전원이 공급되지 않게 함으로써, 발열수단(41)에 의한 불필요하게 전력 소비되는 것을 방지함으로써, 전원공급부(50)의 리튬이온 폴리머 전지의 사용시간을 길게 하면서 사용하게 된다.

한편 음주 측정을 하지 않을 때에는 상기 배터리케이스(23)의 전원공급부(50)에 구비된 충전단자(USB)를 외부의 전원부(크래들)에 접속하여 상기 충전단자(USB)를 통해서 전원공급부(50)의 리튬이온 폴리머 전지를 충전시켜 놓음으로써, 일일이 배터리를 교체할 필요가 없이 언제든지 충전하여 사용할 수 있는 편리함을 주게 된다.

10; 흡입관 20; 하우징
21; 전면케이스 22; 후면케이스
23; 배터리케이스 211; 제1지지구
212; 표시공 213; 램프공
214; 버튼공 221; 제2지지구
222; 보온제 223; 스위치공
231; 충전단자 30; 알코올측정부
31; 센서 32; 알코올제어부
33; 표시부 34; 입력부
40; 동결방지부 41; 발열수단
42; 방열제어수단 43; 스위치
50; 전원공급부

Claims

하우징;
상기 하우징의 외측에 착탈되게 구비되어 날숨을 흡입하는 흡입관;
상기 하우징의 내측에 구비되어 흡입관으로 흡입된 날 숨에 함유된 알코올분자의 화학반응에 의하여 발생된 전류를 감지하는 센서와, 상기 센서로부터 감지된 전류를 알코올 농도로 변환 제어하는 알코올제어부와, 상기 알코올제어부에 작동 신호를 입력하는 입력부를 구비하는 알코올측정부;
상기 알코올측정부에 구동전원을 공급하는 전원공급부;
상기 센서의 외측면에 설치되고 상기 전원공급부로부터 전원을 받아 발열하는 발열수단, 상기 발열수단의 발열온도를 부온도특성소자에 의하여 일정하게 유지하는 발열제어수단, 상기 발열수단에 전원을 공급 및 차단하며 상기 하우징에 형성된 스위치공에 설치되는 매뉴얼 스위치인 발열스위치로 구성되는 동결방지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 음주 측정기.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 센서가 연료전지인 것을 특징으로 하는 음주측정기.
제 3 항에 있어서,
상기 연료전지는 물과 양성자에 대한 선택 투과성을 갖는 고분자 필름인 나피온(Nafion)으로 구비하는 것을 특징으로 하는 음주측정기.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 발열수단은 면상발열체 또는 정온도특성소자 중 어느 하나로 구비하는 것을 특징으로 하는 음주측정기.
삭제
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 하우징의 후면케이스는 내측에 발열수단을 보온하는 보온재를 포함하는 것을 특징으로 하는 음주측정기.
삭제