KR102085287B1 - 공기질 측정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기질 측정장치에 관한 것으로서, 경질의 재질로 이루어진 펌핑부를 이용하여 일정량의 공기를 제공하고, 펌핑부 내 가스 센서 및 미세먼지 센서를 제어할 수 있는 접촉 센서를 구비하여 공기 내 미세먼지 입자를 측정하는 휴대 가능한 공기질 측정장치에 관한 것이다.

Description

공기질 측정장치 {AIR QUALITY MEASURING EQUIPMENT}
본 발명은 공기질 측정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 휴대 가능하며, 공기질 측정장치 주변에 공기를 간편하게 흡입 배출하되, 공기량 측정시 일정한 공기량을 제공하고, 공기 내 함유된 입자를 측정하는 센서를 제어 할 수 있는 공기질 측정장치에 관한 것이다.
미세먼지입자(PM: particulate matter)란, 대기 중에 떠다니거나 흩날려 내려오는 입자상 물질을 말하는데, 석탄, 석유 등의 화석연료를 태울 때나 공장, 자동차 등의 배출가스에서 많이 발생한다.
미세먼지는 눈에 보이지 않을 만큼 매우 작기 때문에 대기 중에 머무르다 호흡기를 거쳐 폐 등에 침투하거나 혈관을 따라 체내로 이동하여 들어감으로써 건강에 나쁜 영향을 미칠 수 있다.
미세 먼지 외에도, 신도시 개발 등의 이유로 신축 건물이 늘어남에 따라 새집증후군(Sick house syndrome)이 발병하면서, 새집증후군의 원인인 휘발성 유기화합물(VOC)의 관심도 높아지게 되었다.
위와 같은 이유로, 공기질에 대한 관심이 높아짐에 따라, 공기질 측정장치의 개발이 활발히 이루어지고있다.
이러한 공기질 측정장치에 대한 특허로는 한국등록특허 제10-1765663호(이하, '특허문헌 1' 이라 한다.)에 기재된 것이 공지되어 있다.
특허문헌 1의 공기질 측정장치는 본체 내부에 설치된 송풍팬을 통해 외부공기를 공기질 측정장치 내부로 흡입하여 공기질을 측정하고 있다.
이러한, 특허문헌 1의 경우, 공기질 측정장치 내에 송풍팬을 설치함으로써 소음이 발생하며, 송풍팬을 구동시키기 위한 전력소모가 크다는 문제점이 있다.
또한, 송풍팬이 설치되므로 공기질 측정장치의 부피가 커질 수 밖에 없으며 이로 인해 이동의 불편함 및 공간 활용도가 떨어진다는 문제점이 있다.
이로 인해 송풍팬을 이용하는 구조는 휴대 가능한 공기질 측정장치로 이용되기에는 한계가 있다.
한국등록특허 제10-1765663호
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출 된 것으로서, 탄성 복원이 가능한 펌핑부를 형성하여 공기질 측정장치 내에 일정량의 공기 흐름을 만들어 공기질을 측정함으로써, 전력 소모의 감소 및 소형화를 달성할 수 있는 공기질 측정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 특징에 따른 공기질 측정장치는, 공기 흡입구와 공기 배출구를 연통시키는 공기 유로; 상기 공기 유로 상에 배치되어 외부 공기에 함유된 입자를 측정하는 센서; 상기 공기 유로 상에 배치되는 펌핑부;를 포함하되, 상기 펌핑부는,경질의 재질로 이루어진 푸시캡; 및 상기 푸시캡을 탄성 복원시키는 탄성부재;를 포함하고, 상기 푸시캡이 가압되면, 상기 펌핑부의 내부의 공기가 상기 공기배출구로 배출된 후, 상기 탄성부재에 의해 상기 푸시캡이 복원되면서 상기 공기 흡입구를 통해 상기 외부 공기가 상기 공기 흡입구로 유입되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 펌핑부는, 상기 푸시캡의 가압이 완료되면 상호 접촉되는 상, 하부 접촉센서;를 더 포함하고, 상기 상, 하부 접촉센서의 상호 접촉에 의해 상기 센서가 작동된 후, 기설정된 시간이 지나면 상기 센서의 작동이 중단되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 센서는 가스 센서 및 미세먼지 센서로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 탄성부재는 용수철이고, 상기 용수철은 상기 펌핑부 내에서 상기 푸시캡의 양단에 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공기 유로는 상기 공기 흡입구와 연통되는 제1챔버와, 상기 공기 배출구와 연통되는 제2챔버와, 상기 펌핑부에 구비된 펌핑 챔버로 이루어지고, 상기 펌핑 챔버는 상기 제1챔버와 상기 제2챔버의 사이에는 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1챔버와 상기 펌핑 챔버 사이에는 제1체크밸브가 구비되고, 상기 제2챔버와 상기 펌핑 챔버 사이에는 제2체크밸브가 구비되는 것을 특징으로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공기질 측정장치는 다음과 같은 효과가 있다.
기존 송풍팬을 이용하여 공기흐름을 발생시키는 공기질 측정장치와 다르게 장치의 구성을 단순화 할 수 있고, 송풍팬을 구동하기 위한 전력소모를 줄일 수 있다는 장점이 있다.
또한, 구성을 단순화 함에 따라 공기질 측정장치의 소형화 달성으로, 휴대폰 케이스 등 모바일 전자기기 등에 설치하여 휴대가 가능할 수 있을 뿐만 아니라, 공기량 측정 시 일정량의 공기를 제공함으로서 공기 내 함유된 입자 측정시 확율 오차를 줄일 수 있고, 가스 센서 및 미세먼지 센서를 제어 할 수 있음에 따라 공기질 측정장치의 전력소모를 줄일 수 있다.
도 1(a)은 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 공기질 측정장치를 스마트폰 케이스에 설치한 단면도.
도 1(b)는 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 공기질 측정장치의 단면도.
도 2는 도 1의 공기질 측정장치에 외력이 작용하는 모습을 도시한 단면도.
도 3은 도 1의 공기질 측정장치의 펌핑부에 외력이 가해지면서 압축력에 의해 제2챔버가 열리면서 공기질 측정장치 내에 잔류하던 공기를 외부로 배출하는 상태와 접촉 센서가 접촉하였을때 도시한 단면도.
도 4는 도 1의 공기질 측정장치의 펌핑부에 가해진 외력이 해체되면서 펌핑부의 흡입력에 의해 외부 공기가 유입되면서 제1챔버가 열리는 모습을 도시한 단면도.
도 5는 본 발명의 바람직한 제2실시 예에 따른 공기질 측정장치의 단면도
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명한다.
이하의 내용은 단지 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 발명의 원리를 구현하고 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시 예들은 원칙적으로, 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시 예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.
본 발명의 공기질 측정장치는 휴대 가능한 공기질 측정장치이며, 스마트폰 케이스 뿐만 아니라 휴대할 수 있는 어떤 전자기기 내부에도 설치 가능한 장치이다.
후술할 본 발명의 공기질 측정장치는 도 1(a)에 도시된 바와 같이, 스마트폰 케이스 내부에 적용된 공기질 측정장치에 대한 것이나, 본 발명이 휴대폰 케이스에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 공기질 측정장치(100)
먼저, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 공기질 측정장치(100)에 대해 설명한다.
도 1(a)은 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 공기질 측정장치를 스마트폰 케이스에 설치한 단면도이고, 도 1(b)는 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 공기질 측정장치의 단면도이고, 도 2는 도 1의 공기질 측정장치에 외력이 작용하는 모습을 도시한 단면도 이고, 도 3은 도 1의 공기질 측정장치의 펌핑부에 외력이 가해지면서 압축력에 의해 제2챔버가 열리면서 공기질 측정장치 내에 잔류하던 공기를 외부로 배출하는 상태를 도시한 단면도이고, 도 4는 도 1의 공기질 측정장치의 펌핑부에 가해진 외력이 해체되면서 펌핑부의 흡입력에 의해 외부 공기가 유입되면서 제1챔버가 열리는 모습을 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 공기질 측정장치(100)는, 공기 흡입구(110)와 공기 배출구(120)를 연통시키는 공기 유로와, 공기 유로 상에 배치되며, 공기 흡입구(110)로부터 일정량의 외부 공기를 유입시키고, 상기 외부 공기를 공기 배출구(120)로 배출시키는 펌핑부(130)와, 공기 유로 상에 배치되어 외부 공기에 함유된 입자를 측정하는 센서를 포함하여 구성된다.
공기 유로는 공기 흡입구(110)와 공기 배출구(120)를 연통시키는 통로 기능을 하며, 공기 흡입구(110)와 연통되는 제1챔버(141)와, 공기 배출구(120)와 연통되는 제2챔버(142)와, 펌핑부(130)에 구비된 펌핑 챔버(134)로 이루어진다. 이 경우, 펌핑 챔버(134)는 제1챔버(141)와 제2챔버(142) 사이에 배치된다.
따라서, 공기 유로는 일단에서 타단 순으로, 공기 흡입구(110), 제1챔버(141), 펌핑부(130)의 펌핑 챔버(134), 제2챔버(142), 공기 배출구(120) 순으로 배치된다.
공기 흡입구(110)는 제1챔버(141)와 연통되며, 펌핑부(130)가 가압된 후 복원될 때 외부 공기가 흡입되는 통로 기능을 한다.
공기 배출구(120)는 제2챔버(142)와 연통되며, 펌핑부(130)가 가압될 때, 펌핑 챔버(134) 내부의 공기가 배출되는 통로 기능을 한다.
제1챔버(141)는 일단이 공기 흡입구(110)와 연통되고, 타단이 펌핑 챔버(134)와 연통되어, 공기 흡입구(110)와 펌핑 챔버(134)를 연결하는 기능을 한다.
이러한 제1챔버(141)로 인해, 펌핑부(130)의 가압 후 복원시 공기 흡입구(110)를 통해 흡입된 외부 공기가 용이하게 공기질 측정장치(100)의 내부, 즉, 펌핑부(130)의 펌핑 챔버(134) 내부로 유입될 수 있다.
제1챔버(141)의 내부에는 외부 공기에 함유된 입자를 측정하는 센서가 구비되며, 이러한 센서에 대한 자세한 설명은 후술한다.
제2챔버(142)는 일단이 펌핑 챔버(134)와 연통되고, 타단이 공기 배출구(120)와 연통되어, 펌핑 챔버(134)와 공기 배출구(120)를 연결하는 기능을 한다.
이러한 제2챔버(142)로 인해, 펌핑부(130)의 가압시, 공기질 측정장치(100) 내부에 잔류하던 공기, 즉, 펌핑 챔버(134) 내부에 잔류하던 공기가 공기 배출구(120)를 통해 외부로 용이하게 배출될 수 있다.
공기질 측정장치(100) 내에 공기 흐름을 일방향으로 만들기 위하여, 공기질 측정장치(100) 내에는 체크 밸브가 설치된다.
체크 밸브는 압축, 흡입력에 의한 공기 흐름에 의해서 작동되며 평시에는 닫힌 상태를 유지하며 제1챔버(150), 펌핑 챔버(134) 및 제2챔버(160)를 독립된 공간으로 분리시키는 역할을 한다.
이러한 체크 밸브는 제1체크밸브(150)와 제2체크밸브(160)로 이루어질 수 있으며, 제1, 2체크밸브(150, 160)는 한쪽 방향으로만 개통된다.
제1체크밸브(150)는 제1챔버(141)와 펌핑 챔버(134) 사이에 구비되어 있으며, 평시에는 닫힌 상태를 유지하며 제1챔버(141)와 펌핑 챔버(134)를 독립된 공간으로 분리 시키는 역할을 한다.
제1체크 밸브(150)는 펌핑부(130) 가압 후 복원될 때, 공기질 측정장치(100) 내에 생성되는 흡입력에 의해 펌핑 챔버(134) 방향으로만 개통되며, 펌핑부(130) 가압 시 펌핑 챔버(134)에 머물던 공기가 제1챔버(141)로 흘러 들어가는 것을 방지 해준다.
제2체크밸브(160)는 펌핑 챔버(134)와 제2챔버(142) 사이에 구비되어 있으며, 평시에는 닫힌 상태를 유지하며 펌핑 챔버(134)와 제2챔버(142)를 독립된 공간으로 분리 시키는 역할을 한다.
제2체크밸브(160)는 펌핑부(130) 가압 시 압축력에 의해 제2챔버(142) 방향으로만 개통되고, 펌핑부 가압 후 복원될 때 닫히게 되며, 제2챔버(141)에서 펌핑 챔버(134)로의 공기 흐름을 차단 시켜준다.
위와 같이, 펌핑 챔버(134)와 제1챔버(141) 및 제2챔버(142) 사이에 구비되어 한쪽 방향으로만 개통되는 체크밸브에 의해, 제1챔버(141)와 제2챔버(142)는 연통 되지 않는다. 따라서, 공기질 측정장치(100) 내에서 일방향 공기 흐름을 유도할 수 있는 것이다.
펌핑부(130)는 공기질 측정장치(100) 내에 공기 흐름을 만들기 위한 장치이다.
펌핑부(130)는 푸시캡(131)과, 푸시캡(131)과 공기질 측정장치(100)를 연결해주는 연결부(133), 펌핑부(130) 내부에 설치되는 탄성 부재 및 펌핑 챔버(134)를 포함하여 구성될 수 있다.
푸시캡(131)은 플라스틱 또는 금속과 같이 경질의 재질로 제작되는데, 이는, 푸시캡(131)에 외력(F)이 가해졌을 때 펌핑부(130)의 형상이 변형되지 않기 위함이다.
또한, 경질의 재질로 이루어진 푸시캡(131)을 설치함에 따라, 펌핑 챔버(134)에는 항상 일정량의 공기가 유지되고, 푸시캡(131)을 설치함으로써 사용자가 펌핑부(130)를 용이하게 가압할 수 있다.
연결부(133)는 자바라 또는 연질의 재질로 제작되는데, 이는 푸시캡(131)에 작용하는 외력(F)에 대해 완충 효과를 달성하기 위함이다.
또한, 공기질 측정장치(100)와 푸시캡(131)을 연결 해주는 기능과 동시에 푸시캡(131)의 내부인 펌핑 챔버(134)를 밀폐 시켜줌으로써, 공기질 측정장치(100) 내 일방향 공기 흐름을 원할하게 유도할 수 있다.
도 1(b)에 도시된 바와같이, 용수철(132)은 펌핑부(130) 내에서 푸시캡(131) 양단에 설치된다.
공기질 측정장치(100)에 공기 흐름을 유도하기 위해서는 압축력과 흡입력이 필요한데, 경질의 재질로 이루어진 푸시캡(131)을 이용해서는 압축력과 흡입력을 동시에 유도할 수 없다.
따라서, 푸시캡(131)에 탄성부재를 설치함으로써 탄성부재의 탄성 복원력을 이용하여 공기질 측정장치(100) 내에 공기 흐름을 만들어 내는 것이다.
이러한 탄성부재는 용수철 일 수 있으나, 본 발명의 구성이 용수철(132)로 한정되는 것은 아니다.
펌핑 챔버(134)는 푸시캡(131)과 연결부(132)로 이루어진 펌핑부(130) 내부 공간을 말며, 제1챔버(141)와 제2챔버(142) 사이에 배치된다.
펌핑 챔버(134)는 제1챔버(141) 및 제2챔버(142)와 연통되며, 펌핑 챔버(134)와 제1, 2챔버(141, 142) 사이에는 체크 밸브가 설치되어 있다.
펌핑 챔버(134)는, 외부 공기, 즉 공기질 측정 대상의 공기와 공기질 측정장치(100) 내에 잔류하던 공기가 섞이지 않게 해주는 역할을 한다.
상세하게 설명하자면, 펌핑부(130)의 흡입력에 의해 공기 유입구(110)로 유입된 외부 공기가 제1챔버(141)를 지나 펌핑 챔버(134) 내에 잔류하다 압축력에 의해 제2챔버(142)를 지나 공기 배출구(120)를 통해 배출되는 것이다.
즉, 펌핑 챔버(134)를 구비함으로써, 공기질 측정장치(100)를 이용해서 정확한 측정 결과를 기대할 수 있는 것이다.
위와 같은 펌핑부(130)는, 도 1(b)에 도시된 바와 같이, 공기질 측정장치(100) 측면에서 형성된다.
펌핑부(130)를 형성하기 위하여, 공기 흡입구(110)와 공기 배출구(120) 사이에 펌핑부(130)를 형성하기 위한 캐비티를 형성한다.
이때, 캐비티는 제1챔버(141)와 제2챔버(142)를 포함하지 않는 범위에서 형성된다.
형성된 캐비티 내에서, 펌핑부(130)의 연결부(133)가 공기질 측정장치(100)에 접하여 형성된다.
펌핑부(130)의 양단은 캐비티의 양 면과 인접하여 형성되되, 펌핑부(130) 가압 시 캐비티 벽면에 쓸리지 않도록 설치된다.
펌핑부(130)의 일부는 펌핑부(130) 가압을 용이하게 하기 위해 캐비티 외부로 돌출되며 형성된다.
즉, 펌핑부(130)가 캐비티 내에 형성됨에 따라, 캐비티가 펌핑부(130)의 가이드 라인 역할을 해줌으로써, 가압시 펌핑부(130)의 흔들림 및 기울어짐을 방지하여 공기질 측정장치(100)에 일정량의 공기를 제공할 수 있는 것이다.
이하, 전술한 제1챔버(141) 내에 설치된 센서에 대하여 설명한다.
공기에 함유된 입자를 측정하는 센서는 예컨데, 가스 센서(170) 및 미세먼지 센서(180)로 이루어질 수 있다.
도 1(b)에 도시된 바와 같이, 가스 센서(170)는 하나의 센서로 이루어져 있으며, 제1챔버(141) 내부의 한 쪽 면에 구비된다.
가스 센서(170)는 특정 물질에 반응하게 구성된 감지막을 통해 공기 내 오염 물질을 측정할 수 있다. 또한, 가스 센서(170)에 설치된 히터를 통해 공기 내 함유되어 있는 수분 입자를 제거해 줌으로써, 수분 입자를 미세먼지 입자로 잘못 측정하는 오류를 사전에 방지할 수 있는 것이다.
미세먼지 센서(180)는 도 1(b)에 도시된 바와 같이, 제1챔버(141) 내부의 양 벽면에 발광부(180a)와 수광부(180b)가 하나씩 설치된다.
한 쪽 벽면에 설치된 발광부(180a)에서 빛을 발광하면 다른 한쪽 면에 설치된 수광부(180b)에서 빛을 검출하는 방식이다.
상세히 설명하자면, 유입된 공기가 미세먼지 센서(180)를 통과할때, 공기 내 함유된 미세 먼지입자에 의해서 발광부(180a)에서 발광된 빛이 산란된다.
미세먼지 입자에 의해 빛이 산란됨에 따라, 수광부(180b)에 도달하는 빛의 양은 달리지게 되고, 수광부(180b)에 도달하는 빛의 양을 검출하여 미세먼지 농도를 측정하는 방식이다.
즉, 공기 내 미세먼지 농도가 높다면 수광부(180b)에 도달하는 빛은 적게 검출될 것이고, 공기 내 미세먼지 농도가 적다면 수광부(180b)에 도달하는 빛이 많이 검출 되는 것이다.
위와 같이 미세먼지 농도를 측정하는 방식은 공기 내 수분 입자에 의해서도 빛이 산란될 수 있어 오차가 발생 할 수 있다.
따라서, 가스 센서(170)에 설치된 히터를 통해 공기 내 수분 입자을 제거해 줌으로써 오차를 크게 줄일 수 있는 것이다.
이 같은 이유로, 보다 정확하게 공기에 함유된 입자를 측정하기 위하여 제1챔버(141) 내에 구비되는 센서는 가스 센서(170), 미세먼지 센서(180) 순으로 설치된다.
펌핑부(130) 내부에는 가스 센서(170)와 미세먼지 센서(180)를 제어하는 접촉센서(190)가 구비된다.
접촉센서(190)는 펌핑부(130)의 가압이 완료되면 상호 접촉되는 제1, 2접촉센서(190a, 190b)를 포함하고, 제1, 2접촉센서(190a, 190b)가 상호 접촉되면 미세먼지 센서와 가스센서의 작동 여부가 결정된다.
제1접촉센서(190a)와 제2접촉센서(190b)는 펌핑 챔버(134)에 형성된다.
제1접촉센서(190a)는 펌핑 챔버(134)의 상부, 즉, 푸시캡(131)에 구비되고, 제2접촉센서(190b)는 공기질 측정장치(100) 본체의 구비되며, 제1, 2접촉센서(190b)는 제어부(미도시)에 회로적으로 연결되어 있다.
제1접촉센서(190a)와 제2접촉센서(190b)는 푸시캡(131)의 움직임에 따라 상호 접촉이 이루어진다.
펌핑부(130)의 최대 압축 범위는 상호 접촉되는 접촉 센서(190)에 의해 정해져 있다. 펌핑부(130)에 가해지는 압력이 과도하게 높더라도, 상호 접촉되는 접촉 센서(190) 범위 까지만 푸시캡(131)의 가압이 이루어 진다. 따라서, 공기질 측정장치(100) 내부에는 푸시캡(131) 및 접속 센서(190)의 위치 관계에 의해 일정량의 공기 흐름이 생기게 되는 것이다.
제어부는 제1접촉센서(190a)와 제2접촉센서(190b)가 맞닿으면, 전기적 신호를 인가 받아 미세먼지 센서(180) 및/또는 가스 센서(170)를 제어한다.
푸시캡(131)이 하부 방향으로 이동하게 되면, 제1접촉센서(190a)와 제2접촉센서(190b)가 접촉하게 되고, 제1접촉센서(190a)와 제2접촉센서(190b)의 상호 접촉에 의해 미세먼지 센서(180) 및 가스 센서(170)는 'ON' 되는 것이다.
즉, 펌핑부(130)를 가압함으로써 미세먼지 센서(180) 및/또는 가스 센서(170)를 제어하는 것이다.
일례로, 제1접촉센서(190a)와 제2접촉센서(190b)의 1차 접촉이 이루어지면, 미세먼지 센서(180) 및/또는 가스 센서(170)가 'ON'되고, 제1, 2접촉센서(190a, 190b)의 2차 접촉 이 이루어지면, 미세먼지 센서(180) 및 가스 센서(170)가 'OFF' 됨으로써 외부 공기의 공기질을 측정할 수 있다.
펌핑부(130)를 1차로 가압 하게 되면, 제1접촉센서(190a)와 제2접촉센서(190b)의 1차 접촉이 이루어진다. 1차 접촉이 이루어지면, 접촉 센서(190)는 제어부에 전기적 신호를 보내게 되고, 제어부는 전기적 신호를 다시 미세먼지 센서(180) 및/또는 가스 센서(170)로 보내 미세먼지 센서(180) 및/또는 가스 센서(170)를 'ON' 시키는 것이다.
이 후, 펌핑부(130)를 2차로 가압함으로써, 제1접촉센서(190a)와 제2접촉센서(190b)의 2차 접촉이 이루어지면서 미세먼지 센서(180) 및 가스 센서(170)중 'ON'된 센서를 'OFF' 시킨다.
제1접촉센서(190a)와 제2접촉센서(190b)의 2차 접촉이 소정시간, 예를 들어 10초 동안 없는 경우 미세먼지 센서(180) 및/또는 가스 센서(170)는 자동으로 'OFF'되는 것이 바람직하다.
전술한 바와 다르게, 제어부에 시간을 설정하여 미세먼지 센서(180) 및/또는 가스 센서(170)를 제어하여 공기질을 측정할 수 있다.
상세히 설명하자면, 펌핑부(130)를 가압하여 접촉 센서(190)를 상호 접촉시키게 되면, 미세먼지 센서(180) 및/또는 가스 센서(170)를 'ON' 시킨다. 이때, 제어부에 기설정 시간, 예를 들어 3초 내지 5초의 시간이 설정되면, 미세먼지 센서(180) 및 가스 센서(170)가 기설정 시간동안 'ON' 상태를 유지하는 것이다.
'ON' 상태의 미세먼지 센서(180) 및/또는 가스 센서(170)는 공기질 측정장치(100)로 유입된 외부 공기의 공기질을 측정하게 되고, 3초 내지 5초의 시간이 흐르면 자동으로 'OFF' 되는 것이다.
위와 같이, 제어부가 미세먼지 센서(180) 및/또는 가스 센서(170)를 'OFF' 시키는 것을 소정의 시간동안 지연 시킴에 따라, 공기질 측정장치(100)로 유입된 공기의 미세먼지를 측정할 시간을 확보할 수 있게 되고, 펌핑부(130)의 1회 가압만으로 공기질 측정이 가능하게 된다.
전술한 바와 다르게, 펌핑부(130)의 가압 상태를 유지하면서 제1접촉센서(190a)와 제2접촉센서(190b)의 접촉 시간을 유지시켜 미세먼지 센서(180) 및 가스 센서(170)를 예비 활성화시킨 후 외부 공기의 공기질을 측정할 수 있다.
공기질 측정을 위해 펌핑부(130)를 가압하며 제1접촉센서(190a)와 제2접촉센서(190b)의 접촉 상태를 약 3초 내지 5초간 유지하게 되면, 제어부의 전기적 신호에 의해 미세먼지 센서(180) 및/또는 가스 센서(170)는 예비 활성화를 하게 된다.
이 후, 펌핑부(130)에 가한 외력을 해체하게 되면 제1, 2접촉센서(190a, 190b)의 접촉이 해체되면서 미세먼지 센서(180) 및 가스 센서(170)가 공기질을 측정하게 된다.
공기질의 측정이 끝나게 되면, 전술한 바와 같이, 기설정 시간 설정을 통해 미세먼지 센서(180) 및/또는 가스 센서(170)를 'OFF' 시키게 된다. 또한, 접촉 센서(190)의 1, 2차 접촉을 통해서 미세먼지 센서(180) 및/또는 가스 센서(190)를 'OFF'시킬 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여 전술한 구성을 갖는 공기질 측정장치(100)를 통해 외부 공기의 공기질을 측정하는 방법에 대해 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이 공기질 측정장치(100)에 외력(F)이 가해지지 않을 때 제1체크밸브(150)와 제2체크밸브(160)는 닫힌 상태를 유지한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 펌핑부(130)에 압력을 가하면, 펌핑 챔버(134) 내에 머물던 공기가 제2챔버(142)를 지나 공기 배출구(120)로 배출된다.
즉, 펌핑부(130)에 가해진 압력에 의해 제2체크밸브(160)는 제2챔버(142) 내부 방향으로 개통되고, 펌핑 챔버(134)에 머물던 공기는 제2챔버(142)로 유입되는 것이다. 이때, 제1체크밸브(150)는 개통되지 않는다.
펌핑부(130)의 가압이 완료되면, 펌핑부(130) 내에 설치된 접촉 센서(190)가 접촉 되면서 가스 센서(170) 및 미세먼지 센서(180)의 전원은 'ON' 된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 펌핑부(130) 가해지는 외력(F)을 해체하면, 펌핑부(130)가 원래의 형상으로 복귀한다.
펌핑부(130)가 원래의 형상으로 복귀함에 따라, 공기질 측정장치(100) 내에는 흡입력이 발생하게 된다.
즉, 흡입력에 의해 외부 공기가 공기 흡입구(110)를 통해 공기질 측정장치(100)로 유입되는데, 이때 제2체크밸브(160)는 흡입력에 의해 닫히게 되고, 제1체크밸브(150)는 펌핑 챔버(134) 방향으로 개통된다.
이때, 접촉 센서(190)를 통해 'ON' 되어진 가스 센서(170)와 미세먼지 센서(180)를 이용하여 공기 흡입구(110)를 통해 유입된 외부 공기 내 함유된 입자를 측정하게 된다.
측정이 완료된 외부 공기는 펌핑 챔버(134)에 머물게 되고, 추후 새로운 외부 공기의 미세먼지 측정시 가압되는 펌핑부(130)의 압력에 의해 외부로 배출된다.
즉, 펌핑부(130)의 압축, 흡입력을 이용함으로써, 공기질 측정장치(100) 내에 머물던 공기를 공기 배출구(120)를 통해 배출시키고, 외부 공기를 유입시켜 공기질을 측정함으로써, 외부 공기의 공기질 측정을 보다 정확하게 실시 할 수 있는 것이다.
또한, 펌핑부(130)의 형상이 일정하게 유지됨에 따라, 펌핑부(130)의 내부 공간인 펌핑 챔버(134)에는 일정량의 공기가 존재하게 되고, 이로 인해, 펌핑부(130)에 가해지는 외력(F)의 크기가 다르더라도 동일한 체적의 공기를 제공할 수 있다.
따라서, 펌핑부(130) 가압시 동일한 공기량을 측정 가능하기 때문에 확률 오차가 적어 보다 정확하게 공기에 함유된 입자 농도를 측정 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 제2실시 예에 따른 공기질 측정장치(100')
이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 제2실시 예에 따른 공기질 측정장치(100)에 대해 설명한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제2실시 예에 따른 공기질 측정장치이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 제2실시 에에 따른 공기질 측정장치(100')는 펌핑부(130)의 형상만 다를 뿐 나머지 구성요소 및 효과는 전술한 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 공기질 측정장치와 동일하다.
따라서, 동일한 구성요소는 전술한 설명으로 대체될 수 있으며, 중복되는 설명은 생략한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 펌핑부(130)는 공기질 측정장치(100) 측면에서 공기 흡입구(110)와 공기 배출구(120) 사이에 형성된다.
상세히 설명하자면, 공기 흡입구(110)와 제1체크밸브(150) 사이에 제1홈(210)을 형성하고, 제2체크밸브(160)와 공기 배출구(120) 사이에 제2홈(220)을 형성하는데, 제1, 2홈(210, 220)은 제1챔버(141)와 제2챔버(142)를 침범하지 않는 범위 내에서 형성한다.
형성된 제1, 2홈(210, 220)에 용수철(132)을 설치하고, 용수철(132) 상부에 푸시캡(131)을 구비하여 펌핑부(130)가 형성된다. 이때, 푸시캡(131)은 제1, 2홈(210, 220)에 일부 삽입되며 설치되는데, 이는 푸시캡(131)에 외력이 가해졌을 때, 푸시캡(131)이 제1, 2홈(210, 220)으로 원할하게 삽입되기 위함이다.
즉, 제1, 2홈(210, 220)이 가이드 라인 역할을 해줌으로써, 푸시캡(131)이 흔들리지 않고 일정하게 압축될 수 있는것이다.
푸시캡(131)의 외측과 제1, 2홈(210, 220)은 실리콘 등으로 밀실하게 처리함으로써 외부 공기가 펌핑부(130) 내로 유입되는 것을 막을 수 있다.
펌핑부(130) 내에는 가스 센서(170)와 미세먼지 센서(180)를 제어하는 접촉 센서(190)가 설치되는데, 이는 전술한 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 공기질 측정장치(100)에 설치되는 접촉 센서(190)와 동일한 구성요소이므로 전술한 설명으로 대체한다.
위와 같이, 본 발명의 바람직한 제2실시 예에 따른 공기질 측정장치(100')는, 용수철(132)과 푸시캡(131) 일부가 제1, 2홈(210, 220) 삽입되어 형성되기 때문에, 펌핑부(130)를 형성하기 위한 캐비티가 생략된다. 따라서, 펌핑부(130)가 돌출됨에 따라, 사용자가 보다 원활하게 가압을 줄 수 있는 형태로 제작 가능하다.
이러한 발명은, 기존 송풍팬을 이용하여 공기흐름을 발생시키는 공기질 측정장치와 다르게 장치의 구성을 단순화 할 수 있고, 송풍팬을 구동하기 위한 전력소모를 줄일 수 있다는 장점이 있다.
또한, 구성을 단순화 함에 따라 공기질 측정장치의 소형화 달성으로, 휴대폰 케이스 등 모바일 전자기기 등에 설치하여 휴대가 가능할 수 있을 뿐만 아니라, 공기량 측정 시 일정량의 공기를 제공함으로서 공기 내 함유된 입자 측정시 확율 오차를 줄일 수 있고, 가스 센서 및 미세먼지 센서를 제어 할 수 있음에 따라 공기질 측정장치의 전력소모를 줄일 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 통상의 기술자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.
100, 100': 공기질 측정장치
110: 공기 흡입구 120: 공기 배출구
130: 펌핑부 131: 푸시캡
132: 용수철 133: 연결부
134: 펌핑 챔버
141: 제1챔버 142: 제2챔버
150: 제1체크밸브 160: 제2체크밸브
170: 가스 센서 180: 미세먼지 센서
180a: 발광부 180b: 수광부
190: 접촉센서 190a: 제1접촉센서
190b: 제2접촉센서
210: 제1홈 220: 제2홈

Claims (6)

  1. 공기 흡입구와 공기 배출구를 연통시키는 공기 유로;
    상기 공기 유로 상에 배치되어 외부 공기에 함유된 입자를 측정하는 센서;
    상기 공기 유로 상에 배치되는 펌핑부;를 포함하되,
    상기 펌핑부는,
    경질의 재질로 이루어진 푸시캡;
    상기 푸시캡을 탄성 복원시키는 탄성부재; 및
    상기 푸시캡의 가압이 완료되면 상호 접촉되는 제1, 2접촉센서;를 포함하고,
    상기 푸시캡이 가압되면, 상기 펌핑부의 내부의 공기가 상기 공기배출구로 배출된 후, 상기 탄성부재에 의해 상기 푸시캡이 복원되면서 상기 공기 흡입구를 통해 상기 외부 공기가 상기 공기 흡입구로 유입되고,
    상기 제1, 2접촉센서의 상호 접촉에 의해 상기 센서의 작동 여부가 결정되는 것을 특징으로 하는 공기질 측정장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 센서는 가스 센서 및 미세먼지 센서로 구성되는 것을 특징으로 하는 공기질 측정장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 탄성부재는 용수철이고,
    상기 용수철은 상기 펌핑부 내에서 상기 푸시캡의 양단에 설치되는 것을 특징으로 하는 공기질 측정장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 공기 유로는 상기 공기 흡입구와 연통되는 제1챔버와, 상기 공기 배출구와 연통되는 제2챔버와, 상기 펌핑부에 구비된 펌핑 챔버로 이루어지고,
    상기 펌핑 챔버는 상기 제1챔버와 상기 제2챔버의 사이에는 배치되는 것을 특징으로 하는 공기질 측정장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1챔버와 상기 펌핑 챔버 사이에는 제1체크밸브가 구비되고,
    상기 제2챔버와 상기 펌핑 챔버 사이에는 제2체크밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 공기질 측정장치.
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