KR102009958B1 - 먼지 측정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일실시예는 원하는 크기의 입자를 선별하여 측정할 수 있는 먼지 측정장치를 제공한다. 여기서, 먼지 측정장치는 메인유로부, 입자분리부, 우회유로부 그리고 농도측정부를 포함한다. 메인유로부에서는 먼지가 이동된다. 입자분리부는 메인유로부의 내측에 구비되고, 메인유로부에서 이동되는 먼지에서 측정 대상이 되는 타겟입자가 분리된다. 우회유로부는 입자분리부와 연결되고 메인유로부에 관통 구비되며 타겟입자가 유입되는 유입로와, 메인유로부의 외측에 구비되고 유입로와 연결되는 보조유로와, 보조유로와 연결되고 메인유로부에 관통 구비되어 타겟입자가 메인유로부로 이동되도록 안내하는 유출로를 가진다. 농도측정부는 보조유로에 구비되고 보조유로를 지나는 타겟입자의 농도를 측정한다.

Description

먼지 측정장치{APPARATUS FOR MEASURING DUST PARTICLE}
본 발명은 먼지 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원하는 크기의 입자를 선별하여 측정할 수 있는 먼지 측정장치에 관한 것이다.
대기 중에 존재하는 여러 부유분진은 인체 및 자연 생태계 등에 직ㆍ간접적으로 영향을 미치는 것으로 알려져 있다.
이러한 대기 중 부유물질은 인위적인 오염원(공장 굴뚝, 자동차 등)에 의해 직ㆍ간접적으로 배출된 1차성 먼지와, 배출된 가스상 물질이 대기 중 화학적 반응을 통해 생성된 2차성 먼지로 구성된다.
입자의 크기가 10㎛ 이하로 보통 미세먼지로 칭해지는 PM10(Particulate Matter with a diameter less than 10㎛)은 대기 부유분진 중에서 비교적 대기 중 체류기간이 길고 인체에도 유해한 것으로 알려져 있어 기상청에서는 예보를 실시하고 있다. 최근에는 입자의 크기가 2.5㎛ 이하로 보통 초미세먼지로 칭해지는 PM2.5에 대해서도 예보를 실시하고 있다.
이러한 미세먼지 및 초미세먼지는 먼지 측정장치에 의해 측정되고 있다.
도 1은 종래의 먼지 측정장치를 나타낸 예시도이다.
도 1에서 보는 바와 같이, 종래의 먼지 측정장치는 먼지가 이동되는 유로관(10)과, 유로관(10)에 서로 대향되도록 구비되는 발광부(20) 및 수광부(30)를 가진다. 발광부(20)에서는 특정 상태의 광(40)을 방사하고 수광부(30)는 방사된 광을 수광하게 되며, 수광된 광 정보와 발광되는 광 정보를 통해 총 부유분진량(TSP: Total Suspended Particulate)에 의한 광투과량을 산출하고, 이를 통해 유로관(10)의 먼지 농도를 측정하게 된다.
그러나, 이러한 먼지 측정장치는 광투과량을 기준으로 먼지 농도를 산출할 뿐이고, PM10 및 PM2.5와 같이 특정한 크기 범위의 입자를 분류하여 해당 입자의 농도를 측정하지는 못하는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제2000-0021639호(2000.04.25. 공개)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 원하는 크기의 입자는 선별하여 측정할 수 있는 먼지 측정장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 먼지가 이동되는 메인유로부; 상기 메인유로부의 내측에 구비되고, 상기 메인유로부에서 이동되는 먼지에서 측정 대상이 되는 타겟입자가 분리되는 입자분리부; 상기 입자분리부와 연결되고 상기 메인유로부에 관통 구비되며 상기 타겟입자가 유입되는 유입로와, 상기 메인유로부의 외측에 구비되고 상기 유입로와 연결되는 보조유로와, 상기 보조유로와 연결되고 상기 메인유로부에 관통 구비되어 상기 타겟입자가 상기 메인유로부로 이동되도록 안내하는 유출로를 가지는 우회유로부; 그리고 상기 보조유로에 구비되고 상기 보조유로를 지나는 상기 타겟입자의 농도를 측정하는 농도측정부를 포함하는 먼지 측정장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 입자분리부는 먼지가 유입되어 분사되는 노즐부와, 상기 노즐부에서 분사되는 먼지에서 분리되는 타겟입자가 수용되고 상기 우회유로부로 배출되도록 하는 챔버부와, 상기 타겟입자 이외의 나머지 입자가 수집되는 수집부를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 노즐부는 제1지름으로 형성되는 하나 이상의 가속노즐을 가지고, 상기 수집부는 상기 가속노즐에 대향되도록 마련되며, 상기 제1지름보다 큰 제2지름으로 형성되는 수집노즐을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 수집부에 부압을 제공하는 제1펌프를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 보조유로에 구비되고 상기 농도측정부에서 농도 측정이 이루어지기 전에 상기 타겟입자를 가열하여 수분을 제거하는 가열부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 유출로에 구비되고 상기 유출로에서 상기 메인유로부로 상기 타겟입자가 배출되도록 상기 우회유로부에 부압을 제공하는 제2펌프를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 입자분리부는 유입되는 먼지의 선회류에 의해서 생기는 원심력에 의해 먼지에서 상기 타겟입자가 분리되고, 상기 타겟입자를 상기 우회유로부로 안내하는 사이클론일 수 있다.
한편, 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 먼지가 이동하는 메인유로부; 상기 메인유로부의 내측에 구비되고, 상기 메인유로부에서 이동되는 먼지에서 측정 대상이 되는 제1입자크기범위의 제1타겟입자가 분리되는 제1입자분리부; 상기 메인유로부의 내측에 구비되고, 상기 메인유로부에서 이동되는 먼지에서 상기 제1입자크기범위보다 작은 제2입자크기범위의 제2타겟입자가 분리되는 제2입자분리부; 상기 제1입자분리부와 연결되고 상기 메인유로부에 관통 구비되며 상기 제1타겟입자가 유입되는 제1유입로와, 상기 제2입자분리부와 연결되고 상기 메인유로부에 관통 구비되며 상기 제2타겟입자가 유입되는 제2유입로와, 상기 메인유로부의 외측에 구비되고 상기 제1유입로 및 상기 제2유입로와 연결되는 보조유로와, 상기 보조유로와 연결되고 상기 메인유로부에 관통 구비되어 상기 제1타겟입자 및 상기 제2타겟입자가 상기 메인유로부로 이동되도록 안내하는 유출로를 가지는 우회유로부; 그리고 상기 보조유로에 구비되고 상기 보조유로를 지나는 상기 제1타겟입자 및 상기 제2타겟입자의 농도를 측정하는 농도측정부를 포함하는 먼지 측정장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 우회유로부는 상기 보조유로의 내측에 구비되고 상기 제1유입로 및 상기 제2유입로와 각각 연결되며, 상기 제1유입로 및 상기 유입로를 개별적으로 개폐하는 조절밸브를 더 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1입자분리부의 작동 시에는 상기 제1유입로는 열리고 상기 제2유입로는 닫히며, 상기 제2입자분리부의 작동 시에는 상기 제2유입로는 열리고 상기 제1유입로는 닫히도록 상기 조절밸브의 작동을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 우회유로부는 상기 우회유로부의 외측에 구비되고 상기 제1유입로 및 상기 제2유입로와 각각 연결되며, 상기 제1유입로 및 상기 제2유입로에 개별적으로 클린 공기를 공급하는 공급밸브를 더 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1입자분리부의 작동 시에는 상기 제2유입로 및 상기 제2입자분리부의 내부가 세척되도록 상기 제2유입로로 클린 공기가 공급되고, 상기 제2입자분리부의 작동 시에는 상기 제1유입로 및 상기 제1입자분리부의 내부가 세척되도록 상기 제1유입로로 클린 공기가 공급되도록 상기 공급밸브의 작동을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 메인유로부의 내측에 입자분리부가 구비되어 먼지 중 타겟입자를 분류해낼 수 있으며, 분류된 타겟입자가 우회유로부로 이동되도록 하여 농도를 측정할 수 있기 때문에, 원하는 크기의 입자에 대한 선별적인 측정이 가능해질 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 메인유로부 내측에 복수의 입자분리부가 구비되고, 각각의 입자분리부에서 분리되는 입자의 유로를 개별적으로 개폐할 수 있기 때문에, 복수 종류의 크기를 가지는 입자에 대한 선별적인 측정이 가능해질 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 각각의 입자분리부 및 각각의 입자분리부와 연결되어 타겟입자의 이동을 안내하는 유로를 클린 공기로 세척할 수 있으며, 이를 통해 타겟입자의 측정 정확도가 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 우회유로부에 가열부가 구비되어 타겟입자의 수분을 제거할 수 있기 때문에 타겟입자의 측정 정확도가 향상될 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 종래의 먼지 측정장치를 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 먼지 측정장치를 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 먼지 측정장치의 입자분리부를 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 먼지 측정장치의 입자분리부의 노즐부 및 수집부를 중심으로 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 먼지 측정장치의 가열부를 나타낸 예시도이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 먼지 측정장치를 나타낸 예시도이다.
도 7은 도 6의 먼지 측정장치가 포함하는 입자분리부를 나타낸 예시도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 먼지 측정장치를 나타낸 예시도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 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 다른 부분과 “연결(접속, 접촉, 결합)”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 “간접적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 먼지 측정장치를 나타낸 예시도이고, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 먼지 측정장치의 입자분리부를 나타낸 예시도이고, 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 먼지 측정장치의 입자분리부의 노즐부 및 수집부를 중심으로 나타낸 예시도이다.
이하에서는 설명의 편의상, 먼지의 흐름 방향을 기준으로 전단/전단부, 후단/후단부로 설명한다. 즉, 먼지가 제1지점에서 제2지점으로 이동되는 경우, 제1지점을 전단/전단부로, 제2지점을 후단/후단부로 하여 설명한다.
도 2 내지 도 4에서 보는 바와 같이, 먼지 측정장치는 메인유로부(100), 입자분리부(200), 우회유로부(300) 그리고 농도측정부(400)를 포함할 수 있다.
메인유로부(100)는 먼지가 이동되는 유로이다. 메인유로부(100)는 먼지의 종류에 따라 여러 형태가 될 수 있다. 예를 들어, 먼지가 차량의 배기가스인 경우 메인유로부(100)는 차량의 배기구가 될 수 있다. 또는 먼지가 공장의 분진인 경우 메인유로부(100)는 공장의 굴뚝이 될 수 있다. 또는 먼지가 실험을 위해 생성되는 실험가스인 경우, 메인유로부(100)는 실험을 위해 제조되는 파이프일 수 있다.
입자분리부(200)는 메인유로부(100)의 내측에 구비될 수 있다. 그리고, 입자분리부(200)는 메인유로부(100)에서 이동되는 먼지에서 측정 대상이 되는 타겟입자가 분리되도록 할 수 있다.
입자분리부(200)는 노즐부(210), 수집부(220) 및 챔버부(230)를 가질 수 있다.
그리고, 노즐부(210)는 유입노즐(211) 및 가속노즐(212)을 가질 수 있다.
메인유로부(100)에서 이동하는 먼지 중 일부는 유입노즐(211)로 유입될 수 있다. 유입노즐(211)은 도면에 도시된 것처럼 먼지의 흐름방향을 따라 확대 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 먼지의 흐름방향을 따라 동일한 단면적을 가지도록 형성될 수도 있다.
가속노즐(212)은 유입노즐(211)의 후단부에 구비될 수 있다. 가속노즐(212)은 하나 이상이 마련될 수 있으며, 유입노즐(211)에 유입되어 이동되는 먼지는 가속노즐(212)에서 분사될 수 있다. 가속노즐(212)은 각각 제1지름(D1)을 가지도록 형성될 수 있다.
수집부(220)는 노즐부(210)와 이격되어 구비될 수 있으며, 먼지의 분사방향을 기준으로 노즐부(210)의 후단에 마련될 수 있다.
수집부(220)는 가속노즐(212)에 대향되도록 마련되는 수집노즐(221)을 가질 수 있다. 수집노즐(221)은 제2지름(D2)을 가지도록 형성될 수 있으며, 제2지름(D2)은 제1지름(D1)보다 큰 지름일 수 있다. 수집노즐(221)의 전단부는 가속노즐(212)의 후단부와 이격되도록 마련될 수 있다.
챔버부(230)는 노즐부(210)와 수집부(220)의 사이에 마련될 수 있다.
가속노즐(212)에서 분사되는 먼지는 챔버부(230)의 내부 공간(231)을 가로질러 가속노즐(212)에 대향되도록 마련되는 수집노즐(221)로 향하게 된다.
여기서, 가속노즐(212)의 제1지름(D1)과 수집노즐(221)의 제2지름(D2)의 크기 및 가속노즐(212)에서 분사되는 먼지의 유속 등이 제어되도록 함으로써 스톡스수(Stokes number)가 조절되도록 할 수 있다. 그리고, 스톡스수가 조절되도록 함으로써 수집노즐(221)로 유입되는 입자와, 수집노즐(221)로 유입되지 못하고 챔버부(230)에 수용되는 입자가 분리되도록 할 수 있다.
즉, 본 발명에 따르면, 노즐부(210)에서 분사되는 먼지에서 측정 대상이 되는 타겟입자(1)는 챔버부(230)에 수용되도록 하고, 타겟입자 이외의 나머지 입자(2)는 수집부(220)에 수집되도록 할 수 있다. 그리고, 챔버부(230)에 수용되는 타겟입자가 우회유로부(300)로 이동되도록 함으로써, 타겟입자에 대해서만 입자 농도가 측정되도록 할 수 있다.
그리고, 스톡스수의 조절을 통해 입자분리부(200)에서 분리되는 타겟입자는 PM10 또는 PM2.5로 제어될 수 있다. 스톡스수는 노즐부(210)에서의 총먼지의 유량, 가속노즐(212)의 제1지름(D1), 가속노즐(212)에서 분사되는 먼지의 유속, 가속노즐(212)의 길이, 가속노즐(212)과 수집노즐(221) 사이의 거리, 수집노즐(221)의 제2지름(D2), 먼지의 온도를 포함하는 조건에 따라 계산될 수 있다. 그리고, 스톡스수가 특정 범위의 값이 되도록 조절됨으로써, 먼지 중의 입자가 크기에 따라 분류되도록 할 수 있다. 여기서, 입자의 크기에 따른 분류는 입자의 관성에 기인하여 이루어질 수 있다. 이를 통해, 수집부(220)에 수집되는 입자 및 수집부(220)에 수집되지 못하고 챔버부(230)에 수용되는 입자가 분류될 수 있으며, 챔버부(230)에 수용되는 입자, 즉, 타겟입자의 크기가 조절될 수 있다.
타겟입자가 PM10인 경우, 챔버부(230)에는 먼지에서 분리되는 PM10의 입자가 수용될 수 있으며, 수집부(220)에는 타겟입자 이외의 나머지 입자가 수집될 수 있다. 또한, 타겟입자가 PM2.5인 경우, 챔버부(230)에는 먼지에서 분리되는 PM2.5의 입자가 수용될 수 있으며, 수집부(220)에는 타겟입자 이외의 나머지 입자가 수집될 수 있다.
그리고, 먼지 측정장치는 제1펌프(500)를 더 포함할 수 있다.
제1펌프(500)는 메인유로부(100)의 외측에 구비될 수 있다. 또한, 제1펌프(500)는 제1관(510)을 통해 수집부(220)에 연결될 수 있으며, 제1펌프(500)에서 발생되는 부압은 제1관(510)을 통해 수집부(220)에 제공될 수 있다. 수집부(220)에 수집되는 입자들은 수집부(220)에 제공되는 부압에 의해 제1관(510)을 통해 이동될 수 있다. 제1관(510)을 통해 이동되는 입자들은 대기로 배출되거나, 별도의 용기로 보내지거나, 메인유로부(100)로 재공급될 수 있다.
그리고, 우회유로부(300)는 유입로(310), 보조유로(320) 및 유출로(330)를 가질 수 있다.
유입로(310)는 메인유로부(100)에 관통 구비될 수 있으며, 메인유로부(100)의 내측에서 입자분리부(200)와 연결될 수 있다. 구체적으로 유입로(310)는 입자분리부(200)의 챔버부(230)와 연결될 수 있다. 이에 따라, 챔버부(230)에 수용되는 타겟입자는 유입로(310)로 유입될 수 있다.
보조유로(320)는 메인유로부(100)의 외측에 구비될 수 있다. 그리고, 보조유로(320)는 유입로(310)와 연결될 수 있다. 이에 따라 유입로(310)로 유입되는 타겟입자는 보조유로(320)로 유입되어 이동될 수 있다.
유출로(330)는 보조유로(320)와 연결될 수 있으며, 메인유로부(100)에 관통 구비될 수 있다. 이에 따라, 보조유로(320)에서 이동되는 타겟입자는 유출로(330)를 통해 메인유로부(100)의 내측으로 이동될 수 있다.
농도측정부(400)는 보조유로(320)에 구비될 수 있으며, 농도측정부(400)는 보조유로(320)를 지나는 타겟입자의 농도를 측정할 수 있다. 농도측정부(400)는 광산란(Light Scattering)을 이용하여 입자의 농도를 측정할 수 있다. 광산란법을 이용하는 경우, 농도 측정이 이루어지는 공정 이전에 입자를 희석하기 위한 공정이 생략될 수 있으며, 광투과법과 비교하였을 때 낮은 농도의 측정이 가능한 장점이 있다. 그러나, 농도측정부(400)가 전술한 종류의 농도측정장치로 반드시 한정되는 것은 아니다.
한편, 먼지 측정장치는 제2펌프(600) 및 가열부(700)를 더 가질 수 있다.
제2펌프(600)는 유출로(330)에 구비될 수 있으며, 유출로(330)에서 메인유로부(100)로 타겟입자가 배출되도록 우회유로부(300)에 부압을 제공할 수 있다.
그리고, 가열부(700)는 보조유로(320)에 구비될 수 있다. 가열부(700)는 농도측정부(400)에서 타겟입자의 농도 측정이 이루어지기 전에 타겟입자를 가열할 수 있다. 이에 따라, 타겟입자에 포함된 수분이 제거될 수 있으며, 농도측정부(400)에서는 더욱 정확하게 타겟입자의 농도 측정이 이루어질 수 있다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 먼지 측정장치의 가열부를 나타낸 예시도이다.
먼저, 도 5의 (a)에서 보는 바와 같이, 가열부(700a)는 보조유로(320a)와 함께 타겟입자가 이동되는 유로를 형성할 수 있다. 이를 위해, 보조유로(320a)는 일부분이 절단되고, 가열부(700a)는 보조유로(320a)에서 절단된 부분에 삽입되어 보조유로(320a)가 연결되도록 할 수 있다. 타겟입자는 가열부(700a)를 지나면서 가열될 수 있으며, 수분이 제거될 수 있다.
가열부(700a)는 보조유로(320a)와 동일한 지름을 가지도록 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것을 아니며, 보조유로(320a)보다 크거나 작은 지름으로 형성될 수도 있다.
또한, 도 5의 (b)에서 보는 바와 같이, 가열부(700b)는 보조유로(320b)의 외측에 구비되고, 가열부(700b) 및 보조유로(320b)는 제1연결관(701) 및 제2연결관(702)으로 연결될 수 있다. 그리고, 보조유로(320b)의 내측에는 보조유로(320b)를 막으면서 제1연결관(701)과 연결되는 안내격벽(703)이 더 구비될 수 있다. 안내격벽(703)은 타겟입자가 제1연결관(701)으로 자연스럽게 안내될 수 있도록 제1연결관(701)의 방향으로 경사지도록 형성될 수 있다. 제1연결관(701)으로 유입되는 타겟입자가 가열부(700b)의 내측으로 이동되면서 가열되면 수분이 제거될 수 있으며, 타겟입자는 제2연결관(702)을 통해 보조유로(320b)로 유입될 수 있다.
또한, 도 5의 (c)에서 보는 바와 같이, 가열부(700c)는 보조유로(320c)의 외주면에 밀착되도록 구비될 수 있다. 그리고 가열부(700c)에서 제공되는 고온의 열이 보조유로(320c)를 통해 보조유로(320c)의 내측으로 제공되도록 할 수 있다. 또는, 가열부(700c)는 보조유로(320c)의 내주면에 밀착되거나, 보조유로(320c)의 내측에 구비될 수도 있다.
또한, 도 5의 (d)에서 보는 바와 같이, 가열부(700d)는 보조유로(320d)의 외측에 구비되고, 제3연결관(704)으로 연결될 수 있다. 그리고, 가열부(700d)에서 제공되는 고온의 열이 제3연결관(704)을 통해 보조유로(320d)의 내측으로 공급되도록 함으로써 타겟입자의 수분이 제거되도록 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 먼지 측정장치를 나타낸 예시도이고, 도 7은 도 6의 먼지 측정장치가 포함하는 입자분리부를 나타낸 예시도이다. 본 실시예에서는 입자분리부가 제1실시예의 입자분리부와 다른 형태일 수 있으며, 다른 구성은 제1실시예와 동일하므로 설명은 생략한다.
도 6 및 도 7에서 보는 바와 같이, 본 실시예에서 입자분리부(1200)는 사이클론(Cyclone)일 수 있다. 즉, 입자분리부(1200)는 유입되는 먼지의 선회류에 의해서 생기는 원심력에 의해 먼지에서 타겟입자가 분리되도록 하고, 분리된 타겟입자가 우회유로부(1300)로 안내되도록 할 수 있다.
입자분리부(1200)는 원통부(1210), 입구관(1220), 본체(1230), 집진부(1240) 및 출구관(1250)을 가질 수 있다.
입구관(1220)은 원통부(1210)에 접선 방향으로 구비될 수 있으며, 입구관(1220)으로는 먼지가 유입될 수 있다.
본체(1230)는 원통부(1210)와 연결되고 원뿔 형상으로 형성될 수 있으며, 집진부(1240)는 본체(1230)의 뾰족한 일단부에 마련되고, 출구관(1250)은 원통부(1210)의 내측 중앙에 본체(1230)의 중심축 방향으로 구비될 수 있다.
입구관(1220)으로 유입된 먼지는 입구관(1220)에서 접선 방향으로 원통부(1210) 내부로 들어가고 선회 흐름이 되어 나선상으로 원통부(1210) 및 본체(1230)로 이동될 수 있다. 이 동안 원통부(1210)에서 집진부(1240) 방향으로의 제1기류(C1) 속의 타겟입자 이외의 입자는 원심력을 받아 본체(1230)의 내측면에 침착되고, 제1기류(C1)의 흐름력에 의해 집진부(1240)에 모일 수 있다. 반면, 본체(1230)의 뾰족한 일단부에서 기류는 그 방향을 역전시켜 제1기류(C1)와 반대방향의 선회 흐름의 제2기류(C2)가 되고, 제2기류(C2) 속의 타겟입자는 제1기류(C1)의 중심부를 지나 출구관(1250)으로 이동되어 배출될 수 있다.
출구관(1250)은 우회유로부(1300)의 유입로(1310)와 연결될 수 있으며, 이에 따라, 타겟입자는 우회유로부(1300)로 유입될 수 있다.
한편, 입자분리부(1200)는 전술한 구성에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형태의 사이클론이 사용될 수 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 먼지 측정장치를 나타낸 예시도이다. 본 실시예에서는 입자분리부가 복수로 구비될 수 있고, 복수의 입자분리부의 작동과 관련한 구성이 더 포함될 수 있으며, 다른 구성은 전술한 제1실시예 및 제2실시예와 동일하므로 설명은 생략한다.
먼저, 도 8에서 보는 바와 같이, 먼지 측정장치는 메인유로부(2100), 제1입자분리부(2200a), 제2입자분리부(2200b), 우회유로부(2300) 및 농도측정부(2400)를 포함할 수 있다. 또한, 먼지 측정장치는 제어부(2500)를 포함할 수 있다.
제1입자분리부(2200a)는 메인유로부(2100)의 내측에 구비되고, 메인유로부(2100)에서 이동되는 먼지에서 측정 대상이 되는 제1입자크기범위의 제1타겟입자를 분리할 수 있다.
그리고, 제2입자분리부(2200b)는 메인유로부(2100)의 내측에 구비되어 메인유로부(2100)에서 이동되는 먼지에서 측정 대상이 되는 제2입자크기범위의 제2타겟입자를 분리할 수 있다. 여기서, 제2입자크기범위는 제1입자크기범위보다 작을 수 있다.
또한, 우회유로부(2300)는 제1유입로(2310a), 제2유입로(2310b), 보조유로(2320) 및 유출로(2330)를 가질 수 있다.
제1유입로(2310a)는 제1입자분리부(2200a)와 연결되고, 메인유로부(2100)에 관통 구비되어 제1타겟입자를 보조유로(2320)로 안내할 수 있다.
제2유입로(2310b)는 제2입자분리부(2200b)와 연결되고, 메인유로부(2100)에 관통 구비되어 제2타겟입자를 보조유로(2320)로 안내할 수 있다.
보조유로(2320)는 메인유로부(2100)의 외측에 구비될 수 있으며, 제1유입로(2310a) 및 제2유입로(2310b)와 연결될 수 있다.
유출로(2330)는 보조유로(2320)와 연결되고 메인유로부(2100)에 관통 구비되어 제1타겟입자 및 제2타겟입자가 메인유로부(2100)로 이동되도록 안내할 수 있다.
한편, 우회유로부(2300)는 조절밸브(2600) 및 공급밸브(2700)를 더 가질 수 있다.
조절밸브(2600)는 보조유로(2320)의 내측에 구비될 수 있으며, 제1유입로(2310a) 및 제2유입로(2310b)와 각각 연결될 수 있다. 그리고, 조절밸브(2600)는 제1유입로(2310a) 및 제2유입로(2310b)를 개별적으로 개폐할 수 있다.
제어부(2500)는 제1입자분리부(2200a)의 작동 시에는 제1유입로(2310a)는 열리고 제2유입로(2310b)는 닫히도록 조절밸브(2600)의 작동을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(2500)는 제2입자분리부(2200b)의 작동 시에는 제2유입로(2310b)는 열리고 제1유입로(2310a)는 닫히도록 조절밸브(2600)의 작동을 제어할 수 있다. 제1타겟입자는 PM10으로, 제2타겟입자는 PM2.5로 가정하면, 먼지 중 PM10의 농도를 측정하고자 하는 경우에는 제1유입로(2310a)만 열리도록 조절밸브(2600)를 제어할 수 있다. 그리고, 먼지 중 PM2.5의 농도를 측정하고자 하는 경우에는 제2유입로(2310b)만 열리도록 조절밸브(2600)를 제어할 수 있으며, 이를 통해, 먼지 중 분석하고자 하는 입자에 대해서만 선별적인 측정이 가능할 수 있다. 본 실시예에서는 2개의 입자분리부가 마련되는 경우를 설명하였으나, 분석하고자 하는 입자의 종류에 따라 입자분리부의 설치 개수는 증가될 수 있다.
농도측정부(2400)는 제1타겟입자가 보조유로(2320)를 지나는 경우 제1타겟입자의 농도를 측정할 수 있다. 그리고, 제2타겟입자가 보조유로(2320)를 지나는 경우 제2타겟입자의 농도를 측정할 수 있다.
공급밸브(2700)는 우회유로부(2300)의 외측에 구비될 수 있으며, 제1유입로(2310a) 및 제2유입로(2310b)와 각각 연결될 수 있다. 그리고 공급밸브(2700)는 제1유입로(2310a) 및 제2유입로(2310b)에 개별적으로 클린 공기를 공급할 수 있다.
제어부(2500)는 제1입자분리부(2200a)의 작동 시에는 제2유입로(2310b)로만 클린 공기가 공급되도록 할 수 있다. 클린 공기는 제2유입로(2310b)를 통해 제2입자분리부(2200b)로 공급될 수 있으며, 제2유입로(2310b) 및 제2입자분리부(2200b)의 내부를 세척할 수 있다. 또한, 제어부(2500)는 제2입자분리부(2200b)의 작동 시에는 제1유입로(2310a)로만 클린 공기가 공급되도록 할 수 있다. 클린 공기는 제1유입로(2310a)를 통해 제1입자분리부(2200a)로 공급될 수 있으며, 제1유입로(2310a) 및 제1입자분리부(2200a)의 내부를 세척할 수 있다. 이를 통해 제1입자분리부(2200a), 제2입자분리부(2200b), 제1유입로(2310a) 및 제2유입로(2310b)의 내부는 깨끗하게 관리될 수 있으며, 타겟입자의 측정값의 정확도가 개선될 수 있다.
공급밸브(2700)에는 클린 공기를 공급하기 위한 별도의 공기탱크(미도시)가 연결될 수 있다.
그리고, 도 9에서 보는 바와 같이, 제1입자분리부(3200a) 및 제2입자분리부(3200b)는 사이클론이 사용될 수 있다. 다른 구성은 도 8을 참조하여 설명한 구성과 동일하므로 설명은 생략한다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100, 2100: 메인유로부
200, 1200: 입자분리부
210: 노즐부
212: 가속노즐
220: 수집부
221: 수집노즐
230: 챔버부
300, 1300, 2300: 우회유로부
310, 1310: 유입로
320, 320a, 320b, 320c, 320d, 2320: 보조유로
330, 2330: 유출로
400, 2400: 농도측정부
500: 제1펌프
600: 제2펌프
700, 700a, 700b, 700c, 700d: 가열부
703: 안내격벽
2200a, 3200a: 제1입자분리부
2200b, 3200b: 제2입자분리부
2500: 제어부
2600: 조절밸브
2700: 공급밸브

Claims (12)

  1. 먼지가 이동되는 메인유로부;
    상기 메인유로부의 내측에 구비되고, 상기 메인유로부에서 이동되는 먼지에서 측정 대상이 되는 타겟입자가 분리되는 입자분리부;
    상기 입자분리부와 연결되고 상기 메인유로부에 관통 구비되며 상기 타겟입자가 유입되는 유입로와, 상기 메인유로부의 외측에 구비되고 상기 유입로와 연결되는 보조유로와, 상기 보조유로와 연결되고 상기 메인유로부에 관통 구비되어 상기 타겟입자가 상기 메인유로부로 이동되도록 안내하는 유출로를 가지는 우회유로부; 그리고
    상기 보조유로에 구비되고 상기 보조유로를 지나는 상기 타겟입자의 농도를 측정하는 농도측정부를 포함하고,
    상기 입자분리부는
    하나 이상으로 마련되고 제1지름을 가지도록 형성되어 유입되는 먼지가 분사되는 가속노즐을 가지는 노즐부와,
    상기 가속노즐에서 분사되는 먼지에서 분리되는 타겟입자가 수용되고 상기 우회유로부로 배출되도록 하는 챔버부와,
    상기 가속노즐에 대향되도록 마련되고 상기 제1지름보다 큰 제2지름으로 형성되며 상기 타겟입자 이외의 나머지 입자가 수집되는 수집노즐을 가지는 수집부를 가지는 것을 특징으로 하는 먼지 측정장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 수집부에 부압을 제공하는 제1펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 먼지 측정장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 보조유로에 구비되고 상기 농도측정부에서 농도 측정이 이루어지기 전에 상기 타겟입자를 가열하여 수분을 제거하는 가열부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 먼지 측정장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유출로에 구비되고 상기 유출로에서 상기 메인유로부로 상기 타겟입자가 배출되도록 상기 우회유로부에 부압을 제공하는 제2펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 먼지 측정장치.
  7. 삭제
  8. 먼지가 이동하는 메인유로부;
    상기 메인유로부의 내측에 구비되고, 상기 메인유로부에서 이동되는 먼지에서 측정 대상이 되는 제1입자크기범위의 제1타겟입자가 분리되는 제1입자분리부;
    상기 메인유로부의 내측에 구비되고, 상기 메인유로부에서 이동되는 먼지에서 상기 제1입자크기범위보다 작은 제2입자크기범위의 제2타겟입자가 분리되는 제2입자분리부;
    상기 제1입자분리부와 연결되고 상기 메인유로부에 관통 구비되며 상기 제1타겟입자가 유입되는 제1유입로와, 상기 제2입자분리부와 연결되고 상기 메인유로부에 관통 구비되며 상기 제2타겟입자가 유입되는 제2유입로와, 상기 메인유로부의 외측에 구비되고 상기 제1유입로 및 상기 제2유입로와 연결되는 보조유로와, 상기 보조유로와 연결되고 상기 메인유로부에 관통 구비되어 상기 제1타겟입자 및 상기 제2타겟입자가 상기 메인유로부로 이동되도록 안내하는 유출로를 가지는 우회유로부; 그리고
    상기 보조유로에 구비되고 상기 보조유로를 지나는 상기 제1타겟입자 및 상기 제2타겟입자의 농도를 측정하는 농도측정부를 포함하는 먼지 측정장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 우회유로부는
    상기 보조유로의 내측에 구비되고 상기 제1유입로 및 상기 제2유입로와 각각 연결되며, 상기 제1유입로 및 상기 유입로를 개별적으로 개폐하는 조절밸브를 더 가지는 것을 특징으로 하는 먼지 측정장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1입자분리부의 작동 시에는 상기 제1유입로는 열리고 상기 제2유입로는 닫히며, 상기 제2입자분리부의 작동 시에는 상기 제2유입로는 열리고 상기 제1유입로는 닫히도록 상기 조절밸브의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 먼지 측정장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 우회유로부는
    상기 우회유로부의 외측에 구비되고 상기 제1유입로 및 상기 제2유입로와 각각 연결되며, 상기 제1유입로 및 상기 제2유입로에 개별적으로 클린 공기를 공급하는 공급밸브를 더 가지는 것을 특징으로 하는 먼지 측정장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1입자분리부의 작동 시에는 상기 제2유입로 및 상기 제2입자분리부의 내부가 세척되도록 상기 제2유입로로 클린 공기가 공급되고, 상기 제2입자분리부의 작동 시에는 상기 제1유입로 및 상기 제1입자분리부의 내부가 세척되도록 상기 제1유입로로 클린 공기가 공급되도록 상기 공급밸브의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 먼지 측정장치.
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