KR101925304B1 - 필터 막힘정도 감지유닛 및 이를 포함하는 여과장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 필터의 막힘 정도를 자동으로 감지하여 사용자에게 알려줄 수 있는 필터 막힘정도 감지유닛 및 이를 포함하는 여과장치에 관한 것이다.
이러한 본 발명에 따른 필터 막힘정도 감지유닛은, 풍량에 따라 냉각되는 서미스터와, 상기 서미스터를 대기 중의 온도보다 높은 온도로 가열시키는 발열체 및 상기 발열체에서 가하는 온도에 해당하는 저항값과 냉각에 의해 변화하는 저항값의 차이를 이용하여 필터의 막힘정도를 파악하는 제어부를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 여과장치는, 공기의 이물질을 걸러내는 필터와, 공기의 흐름을 발생시키는 팬과, 상기 필터의 전방 또는 후방에 위치하는 막힘정도 감지유닛 및 상기 팬과 막힘정도 감지유닛을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 막힘정도 감지유닛은, 상기 필터를 경유하여 흐르는 풍량에 따라 냉각되는 서미스터와, 상기 서미스터에 대기 중의 온도보다 높은 온도를 지속적으로 가하는 발열체를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 발열체에서 가하는 온도에 해당하는 저항값과 냉각에 의해 변화하는 저항값의 차이를 이용하여 필터의 막힘정도를 파악하는 것을 특징으로 한다.

Description

필터 막힘정도 감지유닛 및 이를 포함하는 여과장치{Sensing unit for clogging degree of filter and filtering device that include it}

본 발명은 필터의 막힘 정도를 자동으로 감지하여 사용자에게 알려줄 수 있는 필터 막힘정도 감지유닛 및 이를 포함하는 여과장치에 관한 것이다.

일반적으로 환풍기, 냉풍기, 온풍기, 공기청정기, 건조기 등과 같은 공기조화장치에는 주변 공기를 흡입하여 이물질을 걸러내기 위한 여과장치가 구비된다.

이러한 여과장치는 크게 공기가 흡입되는 유입구, 흡입된 공기 내의 이물질을 걸러내는 필터 및 공기의 흐름을 발생시키는 팬을 포함한다.

그러나 공기와 함께 유입되는 이물질이 필터에 부착되어 누적됨에 따라 풍력이 감소하게 되며, 적절한 시기에 이물질을 제거해주지 않으면 필터가 완전히 막혀 더 이상 여과장치로서의 기능을 하지 못하게 된다.

또한 공기의 흐름이 원활하지 않아 송풍기 모터에 과부하가 걸리고 결국 모터가 파손되는 결과를 초래하게 되는 문제가 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 기술로 "필터 막힘 감지 장치가 구비된 의류 건조기(등록특허 10-0652782)"가 공지되어 있다.

종래의 "필터 막힘 감지 장치가 구비된 의류 건조기"는 필터의 전방과 후방에 두 개의 온도감지 센서를 구비하여 각각 온도를 감지하고, 필터 외부와 내부의 온도차를 이용하여 필터의 막힘을 감지한다.

그러나 이러한 종래의 "필터 막힘 감지 장치가 구비된 의류 건조기"는 필터 내부의 온도뿐만 아니라 외부의 온도가 변해도 온도차가 달라지기 때문에 밀폐된 건조기가 아닌 개방된 곳에는 적용하지 못하는 문제점이 있었다.

따라서 본 출원인은 장소의 제약없이 다양한 곳에 적용할 수 있는 필터 막힘정도 감지유닛 및 이를 포함하는 여과장치를 개발하였다.

한국등록특허 10-2006-0652782 (2006. 11. 24)

본 발명의 실시예는, 필터의 막힘 정도를 자동으로 감지하여 사용자에게 알려줄 수 있는 필터 막힘정도 감지유닛 및 이를 포함하는 여과장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 필터 막힘정도 감지유닛은, 풍량에 따라 냉각되는 서미스터와, 상기 서미스터를 대기 중의 온도보다 높은 온도로 가열시키는 발열체 및 상기 발열체에서 가하는 온도에 해당하는 저항값과 냉각에 의해 변화하는 저항값의 차이를 이용하여 필터의 막힘정도를 파악하는 제어부를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 여과장치는, 공기의 이물질을 걸러내는 필터와, 공기의 흐름을 발생시키는 팬과, 상기 필터의 전방 또는 후방에 위치하는 막힘정도 감지유닛 및 상기 팬과 막힘정도 감지유닛을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 막힘정도 감지유닛은, 상기 필터를 경유하여 흐르는 풍량에 따라 냉각되는 서미스터와, 상기 서미스터에 대기 중의 온도보다 높은 온도를 지속적으로 가하는 발열체를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 발열체에서 가하는 온도에 해당하는 저항값과 냉각에 의해 변화하는 저항값의 차이를 이용하여 필터의 막힘정도를 파악하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 하기와 같은 다양한 효과가 있다.

첫째, 본 발명은 필터의 청소 및 교환시기를 자동으로 알려줌으로써 쾌적하고 위생적인 환경을 유지할 수 있도록 한다.

둘째, 본 발명은 기준 저항값, 변동 저항값 및 다수 개의 설정 저항값을 이용하여 필터의 막힘 정도를 단계별로 알려줌으로써 사용자가 상황에 따라 적절한 대응이 가능하도록 한다.

셋째, 본 발명은 필터의 면적에 대응되도록 다수 개의 서미스터를 적용함으로써 필터의 특정 위치뿐만 아니라 전반적인 평균 상태도 관리할 수 있다.

넷째, 본 발명은 발열체를 적용함으로써 주변 온도와 무관하게 다양한 장소에 적용할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 필터 막힘정도 감지유닛 및 여과장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 필터 막힘정도 감지유닛의 전체적인 작동 개념을 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명에 따른 필터 막힘정도 감지유닛의 일 실시예에 대한 온도와 저항의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 필터 막힘정도 감지유닛 및 여과장치의 제어부 회로도를 간략하게 나타낸 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 설명하며, 배경기술 및 이미 설명한 구성의 도면번호는 특별한 언급이 없다면 동일하게 적용된다.

또한, 본 발명의 필터 막힘정도 감지유닛 및 이를 포함하는 여과장치에 관한 설명은 바람직한 실시예로서, 그 실시예에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현할 수 있으며, 각 구성에 대한 형상 및 크기 등은 대표적인 실시예를 나타낸 것일 뿐 고정된 것이 아니고, 동일/유사한 효과를 구현할 수 있다면 다양하게 변경 가능하다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 필터 막힘정도 감지유닛(300)은, 서미스터(310), 발열체(320) 및 제어부(330)를 포함한다.

서미스터(310)는 저항값과 온도 사이의 상관관계를 이용하는 반도체 디바이스로, 온도가 오르면 저항값이 떨어지는 NTC(Negative temperature cofficient thermistor ; 부의온도계수) 서미스터(310)와, 온도가 올라가면 저항값이 올라가는 PCT(Positve temperature coefficient thermistor; 정특성) 서미스터로 분류되며, 본 실시예에서는 NTC 서미스터(310)를 이용하여 설명한다.

이러한 서미스터(310)는 후술하는 발열체(320)에 의해 가열되며, 유입되거나 배출되는 공기의 흐름에 따라 냉각되어 온도가 변하게 되고 그에 대응하여 저항값이 변하게 된다.

발열체(320)는 서미스터(310)를 대기 중의 온도보다 높은 온도로 가열시키는 구성으로, 후술하는 제어부(330)에 서미스터(310)의 기준 저항값을 제공하는 기능을 한다.

서미스터(310)는 외부에서 별도의 열 에너지를 제공하지 않으면 대기 중의 온도와 유사한 온도를 유지하게 되는데, 본 발명에서는 발열체(320)를 이용하여 대기 온도보다 높은 온도로 가열함으로써 냉각 전 기준 저항값을 제공하며, 냉각 후 설정 저항값과 비교할 수 있도록 한다.

상술하였듯이 서미스터(310)는 대기 중에 있는 공기의 흐름에 따라 냉각되어 온도가 하강하게 되므로, 발열체(320)에서 가하는 온도는 대기 중의 온도보다 높게 설정되는 것이 바람직하다. 즉, 대기 중의 온도는 계절별로 다르기 때문에 겨울일 경우 발열온도를 25~35℃ 정도로 설정해도 되지만, 여름일 경우 대기 중의 온도가 30를 넘는 경우가 많기 때문에 적어도 40 이상 또는 45 이상으로 설정하는 것이 바람직하다.

특히 45 이상으로 설정할 경우 대부분의 장소에서 주변 온도와 무관하게 항상 동일한 기준 저항값을 확보할 수 있을 것이다.

이렇듯, 발열체(320)는 제어부(330)에 기설정된 온도(대기 온도보다 높은 온도)로 서미스터(310)를 지속적으로 가열하며, 서미스터(310)는 공기의 흐름이 발생하면 냉각되어 대기 온도 이하로 내려가게 된다.

공기의 흐름이 없을 시 서미스터(310)의 온도는 발열체(320)에서 가하는 온도와 동일한 상태를 유지하고, 공기의 흐름이 발생하면 냉각되어 온도가 감소하게 되며, 다시 공기의 흐름이 사라지면 온도가 증가하여 발열체(320)에서 가해지는 온도에 도달하게 된다.

이러한 과정에 따라 서미스터(310)의 저항값 역시 달라지게 되며, 제어부(330)에서는 서미스터(310)의 온도 및 저항을 실시간으로 파악하여 발열체(320)에서 가하는 온도를 기준 저항값으로 저장하고 냉각되어 변화하는 저항값을 변동 저항값으로 저장한다.

이때, 변동 저항값은 공기의 흐름이 발생되고 수분이 지난 후 서미스터(310)의 저항값이 거의 변화가 없을 때 저장하는 것이 바람직하며, 별도의 초기화 설정 스위치와 같은 조작부(340)를 이용하여 사용자가 수동으로 저장하는 것도 가능하다.

이러한 일 실시예가 도 3의 그래프에 나타나 있다. 도 3을 보면 NTC 서미스터(310)를 적용하여 발열체(320)로 45의 온도로 가열하였을 때 약 452의 기준 저항값이 나타나는 것을 알 수 있으며, 대기 중의 공기에 의해 냉각되어 45 미만으로 온도가 내려가면 저항값이 증가하는 것을 알 수 있다.

일 예로, 대기 중의 온도가 25일 때 여과장치(1)가 작동하기 전 발열체(320)에 의해 서미스터(310)가 45로 가열되면 제어부(330)에서 452의 기준 저항값을 감지하게 되며, 여과장치(1)가 작동하여 공기가 흐르게 되면 서미스터(310)가 냉각되면서 약 1000의 변동 저항값을 감지하게 된다.

공기 내에 포함되어 있는 이물질을 걸러내는 필터(200)가 정상적인 상태(먼지로 막히지 않은 상태)일 땐 공기의 흐름이 원활하여 냉각이 잘되지만 필터(200)에 먼지가 쌓이기 시작하면 공기의 흐름에 장애가 발생하기 시작한다.

먼지가 누적될 수록 공기가 원활하게 흐르지 못하게 되며 서미스터(310)의 냉각효과 역시 감소하게 되어 발열체(320)에서 가열되는 온도에 의해 서미스터(310)의 온도 역시 다시 올라가게 된다.

즉, 서미스터(310)의 온도가 올라가면서 변동 저항값이 낮아지게 되며, 필터(200)가 완전히 막히게 되면 공기의 흐름이 발생하지 않아 서미스터(310)의 온도와 발열체(320)의 온도가 동일한 상태가 된다.

따라서, 마이콤과 같은 제어부(330)에는 사용자가 기준 저항값 및 변동 저항값을 자동 또는 수동으로 설정할 수 있는 조작부(340)가 구비되며, 조작부(340)를 이용해 발열체(320)의 가열 온도를 설정하는 것도 가능하다.

또한, 다수 개의 설정 저항값을 입력할 수 있으며 필터(200)가 막히는 정도에 따라 저항값이 가변되어 해당 설정 저항값에 도달할 경우 양호, 주의, 경고 등의 단계별 알림이 소리, 화면, LED 등의 알림부(350)를 통해 표시되도록 하는 것도 가능하다. 이때 설정 저항값은 하나의 포인트가 될 수도 있고 범위를 가질 수도 있다.

한편, 일반적으로 여과장치(1)를 통해 유입 또는 배출되는 공기는 작은 직경을 갖는 홀이 아닌 넓은 면적의 유입구(110)를 통해 유입되며 필터(200) 역시 그에 대응되는 길이와 면적을 갖게 된다.

즉, 필터(200)가 먼지에 의해 막히는 부분이 모든 면적에 대해 일정하지 않고 불균일하므로, 필터(200)의 특정 위치 한곳에서 막히는 정도를 파악하는 것은 부정확하다. 따라서, 서미스터(310)를 다수 개로 구비하여 필터(200)의 면적에 대응하여 소정 간격으로 병렬 연결하는 것이 바람직하며, 서미스터(310)의 수와 대응되는 수의 발열체(320)들을 서로 직렬로 연결하여 각각 서미스터(310)와 결합시킨다.

하나의 서미스터(310)에 하나의 발열체(320)가 결합되어 하나의 아세이(assy)가 되며, 서미스터(310)를 병렬로 연결할 경우 저항값의 변화에 민감하게 되고 제어부(330)에서는 각 서미스터(310)의 저항값 변화를 모두 파악하여 평균값으로 산출한다.

이렇게 다수 개의 서미스터(310)로부터 평균 변동 저항값을 산출하고, 평균 변동 저항값이 기입력된 각각의 설정 저항값에 도달하면 해당 알림을 표시한다. 또한, 서미스터(310) 각각의 변동 저항값을 파악하여 전체 평균이 아닌 위치별 막힘 상태를 파악 및 알리는 것도 가능하다.

일 예로, A을 제1설정 저항값으로 입력하여 녹색 LED가 작동되도록 하고, B을 제2설정 저항값으로 입력하여 황색 LED가 작동되도록 하며, C을 제3설정 저항값으로 입력하여 적색 LED가 작동되도록 하였을 때, 필터(200)의 막힘정도에 따라 변동 저항값이 A에 도달하면 녹색 LED가 점등되고 먼지가 누적되어 B에 도달하면 황색 LED가 점등되며 필터(200)가 거의 막혀 C에 도달하면 적색 LED가 점등된다.

한편, 도 4 에 도시된 바와 같이 제어부(330)에는 초기화 설정 스위치가 구비되어 저항값이 급격하게 변할 경우 저장되어 있던 변동 저항값을 자동으로 초기화하고 새로운 값으로 설정/저장할 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 필터 막힘정도 감지유닛(300)이 에어컨과 같은 풍력을 여러 단계로 조절할 수 있는 환경에 적용될 경우, 서미스터(310)의 냉각 속도가 급격하게 변할 수 있다.

일 예로, 에어컨을 강풍으로 작동한 상태에서 변경 저항값을 저장하였는데 갑자기 약풍으로 풍량을 줄이게 되면 냉각효율이 급격히 떨어져 저항이 급속도로 증가된다.

반대로 에어컨을 약풍으로 작동한 상태에서 변경 저항값을 저장하였는데 갑자기 강풍으로 풍량을 올리게 되면 냉각효율이 급격히 증가하여 저항이 급속도로 감소된다.

따라서, 실시간으로 측정되는 저항값이 급격히 변하는 경우 제어부(330)에서는 저장되어 있던 변동 저항값을 자동으로 초기화하고 당시 시점의 온도에 대한 저항값을 변동 저항값으로 새로 저장한다.

이하에서는 본 발명에 따른 여과장치(1)를 설명하며 상술한 구성과 동일한 설명은 갈음한다.

본 발명에 따른 여과장치(1)는 하우징(100), 유입구(110), 필터(200), 막힘정도 감지유닛(300), 팬(400) 및 제어부(330)를 포함한다.

하우징(100)은 여과장치(1)의 외형을 형성하는 구성으로, 일측에는 공기가 이동하기 위한 유입구(110)가 형성된다. 하우징(100)에 형성된 유입구(110)는 다양한 크기와 형상, 길이로 형성될 수 있으며 유입구(110)의 면적에 대응하여 필터(200)의 크기도 결정된다.

필터(200)는 하우징(100)의 내측에 위치하되 유입구(110)의 후방에 배치되어 통과하는 공기 내에 포함되어 있는 먼지와 같은 이물질들을 걸러내는 구성으로, 걸러진 이물질들이 필터(200)의 표면에 조금씩 부착되므로 주기적으로 필터(200)를 청소 또는 교환해야 한다.

팬(400)은 모터(410)에 의해 일 방향으로 회전하여 공기의 흐름을 발생시키는 구성으로, 팬(400)의 회전 방향에 따라 유입구(110)를 통해 공기가 유입 또는 배출된다.

막힘정도 감지유닛(300)은 필터(200)의 전방 또는 후방에 위치하여 필터(200)의 막힘정도를 파악하는 구성으로, 바람이 하우징(100) 내부로 유입되는 경우에는 필터(200)의 후방에 위치하고 바람이 하우징(100) 외부로 배출되는 경우에는 필터(200)의 전방에 위치하는 것이 바람직하다.

이러한 막힘정도 감지유닛(300)은, 필터(200)를 경유하여 흐르는 풍량에 따라 냉각되는 서미스터(310)와, 서미스터(310)에 대기 중의 온도보다 높은 온도를 지속적으로 가하는 발열체(320)를 포함하며, 구체적인 설명은 상술한 바와 같다.

제어부(330)는 팬(400)과 막힘정도 감지유닛(300)을 제어하여 필터(200)의 막힘 상태를 파악하는 구성으로, 발열체(320)에서 가하는 온도에 해당하는 저항값과 냉각에 의해 변화하는 저항값의 차이를 이용하여 필터(200)의 막힘정도를 파악한다.

1 : 여과장치 100 : 하우징
200 : 필터 300 : 막힘정도 감지유닛
310 : 서미스터 320 : 발열체
330 : 제어부 340 : 조작부
350 : 알림부 400 : 팬

Claims (5)

1. 필터의 막힘정도를 파악하는 필터 막힘정도 감지유닛에 있어서,
   풍량에 따라 냉각되며, 상기 필터의 면적에 대응하여 소정 간격으로 병렬 연결되어 구비되는 서미스터;
   상기 다수개의 서미스터에 각각 직렬 연결되어, 상기 서미스터를 대기 중의 온도보다 높은 온도로 가열시키는 발열체; 및
   상기 발열체의 온도에 의해 상기 서미스터가 가열되어 나타내는 제1 저항값과, 상기 필터 내 풍량으로 인해 상기 서미스터가 냉각되어 나타내는 제2 저항값의 차이를 이용하여 상기 필터의 막힘정도를 파악하는 제어부를 포함하는 것으로,
   상기 제어부는 상기 다수개의 서미스터가 구비된 각각의 위치에서의 상기 제1 저항값 및 상기 제2 저항값을 이용하여 상기 필터의 위치별 막힘정도를 파악하는, 필터 막힘정도 감지유닛.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 발열체는 45℃ 이상의 온도를 지속적으로 발생시키는 것을 특징으로 하는, 필터 막힘정도 감지유닛.
   
3. 삭제
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   필터의 막힘정도를 표시하는 알림부를 포함하는, 필터 막힘정도 감지유닛.
   
5. 공기의 이물질을 걸러내는 필터;
   공기의 흐름을 발생시키는 팬; 및
   상기 필터의 전방 또는 후방에 위치하는 필터 막힘정도 감지유닛을 포함하는 여과장치로,
   상기 필터 막힘정도 감지유닛은,
   상기 필터를 경유하여 흐르는 풍량에 따라 냉각되며, 상기 필터의 면적에 대응하여 소정 간격으로 병렬 연결되어 구비되는 서미스터;
   상기 다수개의 서미스터에 각각 직렬 연결되어, 상기 서미스터를 대기 중의 온도보다 높은 온도로 가열시키는 발열체;및
   상기 발열체의 온도에 의해 상기 서미스터가 가열되어 나타내는 제1 저항값과, 상기 필터 내 풍량으로 인해 상기 서미스터가 냉각되어 나타내는 제2 저항값의 차이를 이용하여 상기 필터의 막힘정도를 파악하는 제어부를 포함하는 것으로,
   상기 제어부는 상기 다수개의 서미스터가 구비된 각각의 위치에서의 상기 제1 저항값 및 상기 제2 저항값을 이용하여 상기 필터의 위치별 막힘정도를 파악하는 것을 특징으로 하는 여과장치.

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