KR101747742B1 - 먼지 센서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 먼지 센서에 관한 것으로, 적어도 2개의 주파수로 구동될 수 있는 발진부 및 상기 발진부를 제1주파수로 구동하여 먼지를 센싱하고, 상기 발진부를 상기 제1주파수보다 낮은 제2주파수로 구동하여 상기 발진부에 내려앉은 먼지를 제거하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

먼지 센서{DUST SENSOR}

본 발명은 먼지 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발진기(oscillator)를 이용하여 먼지를 측정하는 먼지 센서에 관한 것이다.

먼지 센서는 대기 중에 떠도는 먼지를 측정하는 장치로, 일반적으로 사용되는 먼지 측정 방식에는 압전 결정 소자를 센서로 하는 피에조 밸런스법, 산란광량을 전기신호로 변환하는 광산란법 및 β선 흡수법이 있다.

이 중 광산란법은 먼지의 시간적 변화나 공간적 변화의 측정에 유리하기 때문에, 빌딩관리나 작업환경을 감시 및 제어하는 공조설비, 환풍기 등과 연동시켜 사용하는 경우가 많다.

다음으로, 피에조 밸런스법은 분진의 입자 지름이나 종류에 의한 영향이 적고, 최소분해력 1μg㎥의 저농도까지 안정되게 측정할 수 있어, 미세 먼지의 측정에 많이 사용되고 있다.

그런데 이러한 피에조 밸런스법을 이용하는 먼지 센서를 멤스(MEMS, Micro-ElectroMechanical Systems) 기술을 바탕으로 제작하여 미세 먼지를 센싱하도록 할 경우, 높은 정확도를 달성할 수는 있으나, 피에조 발진기에 내려앉은 먼지를 제거할 수 없기 때문에, 일회용으로 사용할 수밖에 없다는 문제점이 존재하였다.

한편 본 발명의 배경기술은 미국등록특허 5056355호(1991.10.15)에 개시되어 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 발진 방식의 먼지 센서의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 피에조 발진기를 사용하는 경우에도 재사용이 가능한 먼지 센서를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 먼지 센서는 적어도 2개의 주파수로 구동될 수 있는 발진부; 및 상기 발진부를 제1주파수로 구동하여 먼지를 센싱하고, 상기 발진부를 상기 제1주파수보다 낮은 제2주파수로 구동하여 상기 발진부에 내려앉은 먼지를 제거하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 먼지 센서는 상기 발진부와 이격되게 배치되는 히터를 더 포함하되, 상기 제어부는, 먼지 제거 시, 상기 히터를 구동시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 먼지 센서는 상기 발진부 및 상기 히터를 둘러쌓는 센서 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 센서 하우징에는, 먼지의 통과가 가능한 먼지 스크린이 상기 발진부의 위치에 대응하는 위치에 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 센서 하우징에는, 상기 히터의 위치에 대응하는 위치에 홀(hole)이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 발진부는, 압전 발진기(piezoelectric oscillator)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 먼지 센서는 2개 이상의 주파수로 구동될 수 있는 발진부를 사용하여 먼지의 센싱 및 발진부에 내려앉은 먼지의 제거를 가능하게 함으로써, 1회의 측정 후에도 먼지 센서를 다시 사용할 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 먼지 센서의 구성을 나타낸 블록구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 먼지 센서의 개략적인 구성을 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 먼지 센서의 동작 방식을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 먼지 센서에서의 압전 발전기를 설명하기 위한 예시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 먼지 센서의 일 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 먼지 센서의 구성을 나타낸 블록구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 먼지 센서의 개략적인 구성을 나타낸 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 먼지 센서의 동작 방식을 설명하기 위한 예시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 먼지 센서에서의 압전 발전기를 설명하기 위한 예시도로서, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 먼지 센서를 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시된 것과 같이, 본 실시예에 따른 먼지 센서는 발진부(100), 히터(200) 및 제어부(300)를 포함한다.

발진부(100)는 적어도 2개 이상의 주파수로 구동될 수 있으며, 제어부(300)는 이러한 발진부(100)를 제1주파수로 구동하여 먼지를 센싱할 수 있다.

즉, 발진부(100)를 구동하여 먼지가 발진부(100)에 내려앉으면, 먼지의 무게에 의해 진동수에 변화가 발생하게 되므로, 제어부(300)는 이러한 진동수의 변화를 감지하여 먼지를 센싱할 수 있다.

이때 제어부(300)는 이러한 진동수의 변화를 전기적인 신호의 변화를 통해 감지하거나, 발진부(100)의 변위를 이용하여 감지할 수 있다. 다만 여기서 제어부(300)가 발진부(100)의 진동수의 변화를 감지하는 방식은 널리 알려진 기술에 해당하므로, 더 자세한 설명은 생략하기로 한다.

또한 제어부(300)는 발진부(100)를 상기 제1주파수보다 낮은 제2주파수로 구동하여 상기 발진부에 내려앉은 먼지를 제거할 수 있다.

즉, 발진부(100)를 낮은 주파수로 구동할수록 발진부(100)에 내려앉은 먼지의 움직임은 커지게 되고, 발진부(100)에 내려앉은 먼지와 발진부(100) 사이에는 마찰이 거의 존재하지 않기 때문에, 먼지 센싱을 위한 주파수인 제1주파수보다 낮은 제2주파수로 발진부(100)를 발진시킬 경우, 발진부(100)에 내려앉은 먼지는 부유하게 되므로, 이러한 방식을 통해 발진부(100)에 내려앉은 먼지를 제거할 수 있게 된다.

또한 이러한 발진부(100)와 이격되게 히터(200)를 배치하고, 먼지 제거 시 히터(200)를 구동시킴으로써, 먼지가 센서 외부로 배출되도록 할 수 있다. 즉, 이러한 구성은 대류현상을 통해 먼지를 제거하도록 할 수 있으며, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 실시예에 따른 먼지 센서의 구성 및 동작 방식을 더 자세히 설명하면 다음과 같다.

도 2 및 도 3에서 볼 수 있듯이, 본 실시예에 따른 먼지 센서는 센서 하우징(400) 내부에 발진부(100)와 히터(200)가 구비되는 형태일 수 있다.

또한 센서 하우징(400)에는 먼지의 통과가 가능한 먼지 스크린(500)이 발진부(100)의 위치에 대응하는 위치에 구비되어 있어, 먼지 센싱 시, 미세한 먼지만이 발진부(100)에 내려앉도록 할 수 있다. 즉, 먼지 스크린(500)의 먼지 투과 크기를 변경함으로써, 먼지 센서의 스펙을 변경할 수 있다.

이에 더해 센서 하우징(400)에는 히터(200)의 위치에 대응하는 위치에 홀(hole)(600)이 형성되어 있어, 먼지 제거 시, 먼지가 센서 밖으로 배출되도록 할 수 있다.

즉, 발진부(100)의 고주파발진(제1주파수)을 통한 먼지 센싱 이후, 저주파발진(제2주파수)을 통한 먼지 제거 시, 히터(200)를 구동하면, 부유 상태가 된 먼지는 대류현상에 의해 센서 하우징(400) 밖으로 배출될 수 있으므로, 먼지 센서 내부의 먼지를 제거할 수 있다.

한편 상술한 발진부(100)는 압전 발진기(piezoelectric oscillator)로 구성될 수 있다. 즉, 2가지 종류 이상의 압전 결정을 이용하여 발진부(100)를 구성한다면, 발진부(100)는 2개 이상의 주파수로 구동될 수 있으며, 그 구동 주파수는 사용되는 압전 결정의 종류에 따라 정해지게 된다.

예를 들어, 저주파발진을 위해서는 1메가헤르츠 이하의 발진 주파수를 가지는 소재가 사용되고, 고주파발진을 위해서는 수십 메가헤르츠 이상(바람직하게는 1기가헤르츠 이상)의 발진 주파수를 가지는 소재가 사용될 수 있을 것이다.

이러한 압전 발진기는 도 4에 도시된 것과 같이 구성될 수 있으며, 본 실시예에서 발진부(100)는, 한쪽에는 저주파발진이 가능한 압전 발진기가 배치되고, 다른 쪽에 고주파발진이 가능한 압전 발진기가 배치하는 형태로 제작될 수 있다.

다시 말해, 이러한 압전 발진기를 이용한 먼지 센서를 멤스(MEMS, Micro-ElectroMechanical Systems) 기술을 바탕으로 제작하여 미세 먼지를 센싱하도록 할 경우, 높은 정확도를 달성할 수는 있으나, 종래의 방식으로는 압전 발진기에 내려앉은 먼지를 제거할 수 없기 때문에, 일회용으로 사용할 수밖에 없었다. 그러나, 본 실시예와 같은 먼지 센서는 압전 발진기에 내려앉은 먼지를 제거할 수 있기 때문에, 먼지 센서를 다시 사용하는 것을 가능하도록 한다.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 먼지 센서는 2개 이상의 주파수로 구동될 수 있는 발진부를 사용하여 먼지의 센싱 및 발진부에 내려앉은 먼지의 제거를 가능하게 함으로써, 1회의 측정 후에도 먼지 센서를 다시 사용할 수 있도록 한다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

100: 발진부
200: 히터
300: 제어부
400: 센서 하우징
500: 먼지 스크린
600: 홀

Claims (6)

1. 적어도 2개의 주파수로 구동될 수 있는 발진부;
   상기 발진부를 제1주파수로 구동하여 먼지를 센싱하고, 상기 발진부를 상기 제1주파수보다 낮은 제2주파수로 구동하여 상기 발진부에 내려앉은 먼지를 제거하는 제어부;
   상기 발진부와 이격되게 배치되는 히터; 및
   상기 발진부 및 상기 히터를 둘러싸는 센서 하우징을 포함하되,
   상기 제어부는, 먼지 제거 시, 상기 히터를 구동시키며,
   상기 센서 하우징에는, 먼지의 통과가 가능한 먼지 스크린이 상기 발진부의 위치에 대응하는 위치에 구비되어 있고, 상기 히터의 위치에 대응하는 위치에 홀(hole)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 먼지 센서.
   
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6. 제 1항에 있어서,
   상기 발진부는, 압전 발진기(piezoelectric oscillator)로 구성되는 것을 특징으로 하는 먼지 센서.

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