KR102105604B1 - 공기 상태 감지 장치 - Google Patents

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주식회사 휴마테크
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Abstract

본 발명은 공기 상태 감지 장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 의한 공기 상태 감지 장치의 일 양태는, 공기가 입출되는 흡기구와 배기구 및 상기 흡기구와 배기구를 통하여 입출되는 공기가 유동되는 유로가 형성되는 하우징; 상기 유로를 유동하는 공기의 흐름을 형성하는 팬 유닛; 상기 유로를 유동하는 공기 중의 가스 농도를 측정하는 가스 농도 측정 유닛; 및 상기 유로를 유동하는 공기 중의 미세먼지 농도를 측정하는 미세먼지 농도 측정 유닛; 을 포함하고, 상기 유로는, 상대적으로 공기가 저속으로 유동되는 저속 구간 및 상대적으로 공기가 고속으로 유동되는 고속 구간을 포함하고, 상기 가스 농도 측정 유닛 및 미세먼지 농도 측정 유닛은, 상기 저속 구간 및 고속 구간에 각각 배치된다.

Description

공기 상태 감지 장치{MESURMENT DEVICE FOR AIR CONDITION}
본 발명은 공기 상태 감지 장치에 관한 것이다.
최근 미세먼지의 증가 등으로 인한 공기 오염의 심화에 따라서 공기의 질에 대한 관심이 증가되고 있다. 이를 반영하여 공기의 질을 확인하기 위한 각종 장치가 출시되고 있다. 일반적으로 공기의 질은, 측정되는 공기 중의 유해가스나 미세먼지의 농도에 의하여 정량적으로 표시될 수 있다.
선행기술문헌(대한민국 공개특허 제2016-0134023호, 명칭: 복합 환경 센서)에는 종래 기술에 의한 공기 상태 측정 장치가 개시되어 있다. 선행기술문헌을 참조하면, 종래에는, 가스 센서부(10) 및 미세먼지 측정 센서부(21)(22)가 하우징(30)의 내부를 유동하는 공기 중의 각종 가스의 농도 및 미세먼지의 농도를 각각의 센서가 측정한다. 이때 가스 센서부(10)는 상대적으로 입구측에서 공기 중의 가스 농도를 측정하고, 미세먼지 측정 센서부(21)(22)는 상대적으로 출구측에서 공기 중의 미세먼지 농도를 측정한다.
그런데 일반적으로 가스 센서의 경우에는, 유동하는 공기 중의 가스 입자와의 접촉에 의하여 공기 중의 가스 농도를 감지한다. 따라서 공기의 유동 속도가 과도하게 높은 영역에 가스 센서가 위치되면, 가스 센서와 가스 입자의 접촉이 원활하게 이루어지지 못함으로써, 실질적으로 정확하게 가스 농도를 측정하지 못하게 된다.
반면에, 광을 이용하는 미세먼지 센서의 경우에는, 공기를 향하여 조사되는 광이 공기 중의 미세먼지에 의하여 산란광량 또는 공기 중의 미세먼지에 의한 광투과량 등으로 공기 중의 미세먼지의 농도를 감지한다. 따라서 공기의 유동 속도가 과도하게 낮은 영역에 미세먼지 센서가 위치되면, 해당 영역에 잔존하는 미세먼지에 의하여 산란광량 또는 과투과량 등이 가변됨으로써, 정확하게 미세먼지 농도를 측정하지 못하게 된다.
그러나, 선행기술문헌에 개시된 종래 기술의 경우에는, 실질적으로 가스 센서부(10)와 미세먼지 측정 센서부(21)(22)가 공기의 유동 속도를 고려하지 않고 순차적으로 배치된다. 다만, 선행기술문헌에 개시된 종래 기술에서는, 가스 센서부(10)는 상대적으로 공기의 유동 방향으로 상류측(유입구(31)에 인접)에 배치되고, 미세 먼지 측성 센서부(21)(22)는 상대적으로 공기의 유동 방향의 하류측(가스 센서(10)와 배출구(32) 사이)에 배치되는 것으로만 단순히 개시되어 있으나, 이는 공기의 유속과는 무관한 것일 뿐만 아니라, 이에 따른 효과나 그 목적 등에 대해서는 전혀 기재되어 있지 않다.
대한민국 공개특허 제2016-0134023호(명칭: 복합 환경 센서)
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술에 의한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 보다 정확하게 공기 중의 가스 농도 및 미세먼지 농도를 측정할 수 있도록 구성되는 공기 상태 감지 장치를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 의한 공기 상태 감지 장치의 일 양태는, 공기가 입출되는 흡기구와 배기구 및 상기 흡기구와 배기구를 통하여 입출되는 공기가 유동되는 유로가 형성되는 하우징; 상기 유로를 유동하는 공기의 흐름을 형성하는 팬 유닛; 상기 유로를 유동하는 공기 중의 가스 농도를 측정하는 가스 농도 측정 유닛; 및 상기 유로를 유동하는 공기 중의 미세먼지 농도를 측정하는 미세먼지 농도 측정 유닛; 을 포함하고, 상기 유로는, 상대적으로 공기가 저속으로 유동되는 저속 구간 및 상대적으로 공기가 고속으로 유동되는 고속 구간을 포함하고, 상기 가스 농도 측정 유닛 및 미세먼지 농도 측정 유닛은, 상기 저속 구간 및 고속 구간에 각각 배치된다.
본 발명의 실시예의 일 양태에서, 상기 저속 구간은, 공기가 상기 유로를 유동하는 방향으로 상대적으로 상류측에 해당하는 상기 유로의 일부에 의하여 정의되고, 상기 고속 구간은, 공기가 상기 유로를 유동하는 방향으로 상대적으로 하류측에 해당하는 상기 유로의 다른 일부에 의하여 정의된다.
본 발명의 실시예의 일 양태에서, 상기 유로는, 상기 저속 구간에서 공기의 유동 방향으로 유동 단면적이 점차적으로 감소된다.
본 발명의 실시예의 일 양태에서, 상기 하우징의 일측에는, 상기 저속 구간을 유동하는 공기의 유동을 간섭하는 유동 간섭 리브가 구비된다.
본 발명의 실시예의 일 양태에서, 상기 유동 간섭 리브는, 공기가 상기 유로를 유동하는 방향으로 상기 가스 농도 측정 유닛에 비하여 상대적으로 하류측에서 공기가 상기 유로를 유동하는 방향으로 기설정된 각도로 경사지게 연장된다.
본 발명의 실시예의 일 양태에서, 상기 미세먼지 농도 측정 유닛은, 광을 생성하는 광 생성부; 및 상기 광 생성부에서 생성된 광이 상기 유로를 유동하는 공기 중의 미세먼지에 의하여 산란되어 형성되는 산란광을 검출하는 광 검출부; 를 포함한다.
본 발명의 실시예의 일 양태에서, 상기 광 생성부 및 광 검출부는, 공기가 상기 유로를 유동하는 방향에 직교되는 방향으로 이격되게 상기 고속 구간의 양측 단부에 각각 배치된다.
본 발명의 실시예의 일 양태에서, 상기 미세먼지 농도 측정 유닛은, 상기 광 생성부에 의하여 생성되는 광이 상기 고속 구간을 유동하는 공기를 향하도록 안내하는 광 가이드를 더 포함한다.
본 발명의 실시예의 일 양태에서, 상기 광 가이드는, 그 일단이 상기 유로와 연통되게 배치되는 중공의 다면체 형상으로 형성된다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 의한 공기 상태 감지 장치에서는, 공기 중의 가스 농도를 측정하는 가스 농도 측정 유닛은 상대적으로 저속으로 공기가 유동되는 구간에 배치되고, 공기 중의 미세먼지 농도를 측정하는 미세먼지 농도 측정 유닛은 상대적으로 고속으로 공기가 유동되는 구간에 배치된다. 따라서 본 발명의 실시예에 의하면, 가스 농도 측정 유닛과 가스 입자의 불충분한 접촉이나 잔존하는 미세먼지에 의한 부정확한 농도의 측정이 방지될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 공기 상태 감지 장치를 보인 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예를 보인 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 공기 상태 감지 장치에서의 가스 및 미세먼지 농도의 측정을 보인 동작상태도.
도 4는 본 발명의 실시예와 종래 기술에 의하여 시간에 따른 공기 중의 가스 농도의 측정 결과를 보인 그래프.
이하에서는 본 발명의 실시예에 의한 공기 상태 감지 장치의 실시예의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 공기 상태 감지 장치를 보인 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예를 보인 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 의한 공기 상태 감지 장치(1)는, 공기 중의 가스 농도 및 미세먼지 농도를 측정하여 이로부터 공기의 상태를 감지한다. 상기 공기 상태 감지 장치(1)는, 하우징(100), 팬 유닛(200), 가스 농도 측정 유닛(300) 및 미세먼지 농도 측정 유닛(400)을 포함한다.
보다 상세하게는, 상기 하우징(100)에는, 흡기구(110), 배기구(120) 및 유로(130)가 형성된다. 상기 흡기구(110) 및 배기구(120)는, 공기가 입출되는 곳이고, 상기 유로(130)는, 상기 흡기구(110)와 배기구(120)를 통하여 입출되는 공기가 유동되는 곳이다.
예를 들면, 상기 하우징(100)은, 저면이 개구되는 하우징 바디(101)와 상기 하우징 바디(101)의 저면에 결합되는 하우징 보드(102)를 포함할 수 있다. 그리고 상기 하우징(100)의 서로 마주보는 테두리면의 일부가 각각 개방되어 상기 흡기구(110) 및 배기구(120)가 정의될 수 있다.
한편, 본 실시예에서는, 상기 유로(130)가, 저속 구간(131) 및 고속 구간(132)을 포함한다. 상기 저속 구간(131) 및 고속 구간(132)은, 그 내부를 유동하는 공기의 상대속도에 따른 구분으로, 상기 저속 구간(131)에서는, 상대적으로 공기가 저속으로 유동되고, 상기 고속 구간(132)에서는, 상대적으로 공기가 고속으로 유동된다. 다시 말하면, 상기 유로(130)의 유동 단면적이, 상기 저속 구간(131)에 비하여 상기 고속 구간(132)에서 상대적으로 감소된다고 할 수 있다. 본 실시예에서는, 상기 유로(130)는, 상기 저속 구간(131)에서 공기의 유동 방향으로 유동 단면적이 점차적으로 감소된다. 그리고, 본 실시예에서는, 상기 저속 구간(131)은, 공기가 상기 유로(130)를 유동하는 방향으로 상대적으로 상류측에 해당하는 상기 유로(130)의 일부에 의하여 정의된다. 또한, 상기 고속 구간(132)은, 공기가 상기 유로(130)를 유동하는 방향으로 상대적으로 하류측에 해당하는 상기 유로(130)의 다른 일부에 의하여 정의된다.
상기 팬 유닛(200)은, 상기 유로(130)를 유동하는 공기의 흐름을 형성한다. 다시 말하면, 상기 팬 유닛(200)에 의하여, 상기 흡기구(110)를 통하여 흡입되어 상기 유로(130)를 유동한 후 상기 배기구(120)를 통하여 배출되는 공기의 흐름이 형성된다. 상기 팬 유닛(200)은, 상기 배기구(120)에 인접하는 상기 유로(130)의 일측에 배치될 수 있다.
그리고 상기 가스 농도 측정 유닛(300)은, 상기 유로(130)를 유동하는 공기 중의 가스 농도를 측정한다. 본 실시예에서는, 상기 가스 농도 측정 유닛(300)이 상기 저속 구간(131)에 배치된다. 이는, 공기 중의 가스 입자가 상기 가스 농도 측정 유닛(300)과 원활하게 접촉되도록 하기 위함이다. 다시 말하면, 과도하게 고속으로 유동되는 경우에는, 공기 중의 가스 입자와 상기 가스 농도 측정 유닛(300)의 접촉이 원활하게 이루어지지 않으므로, 실질적으로 상기 가스 농도 측정 유닛(300)에 의한 가스 농도의 측정이 정확하게 이루어지지 않거나 측정의 개시가 지연될 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는, 이와 같은 단점의 발생을 방지하기 위하여, 상대적으로 공기가 저속으로 유동되는 상기 저속 구간(131)에 상기 가스 농도 측정 유닛(300)이 배치되는 것이다. 상기 가스 농도 측정 유닛(300)은, 예를 들면, VOCs(Volatile Organic Compounds; 휘발성유기화합물)과 같이 공기 중의 각종 유해 가스 중 어느 하나의 농도를 측정할 수 있다.
한편, 상기 미세먼지 농도 측정 유닛(400)은, 상기 유로(130)를 유동하는 공기 중의 미세먼지 농도를 측정한다. 본 실시예에서는, 상기 미세먼지 농도 측정 유닛(400)이, 상기 고속 구간(132)에 배치된다. 이는, 공기 중의 미세먼지가 상기 유로(130)의 일측, 실질적으로 상기 미세먼지 농도 측정 유닛(400)에 의한 측정이 이루어지는 영역에 잔존함으로써, 상기 미세먼지 농도 측정 유닛(400)의 오동작을 방지하기 위함이다.
본 실시예에서는, 상기 미세먼지 농도 측정 유닛(400)이, 광 생성부(410) 및 광 검출부(420)를 포함한다. 상기 광 생성부(410)는, 미세먼지 농도를 측정하기 위한 광, 즉 상기 유로(130), 실질적으로 상기 고속 구간(132)을 유동하는 공기를 향하여 조사되는 광을 생성한다. 그리고 상기 광 검출부(420)는, 상기 광 생성부(410)에서 생성된 광이 상기 유로(130)를 유동하는 공기 중의 미세먼지에 의하여 산란되어 형성되는 산란광을 검출한다. 상기 광 생성부(410) 및 광 검출부(420)는, 공기가 상기 유로(130)를 유동하는 방향에 직교되는 방향으로 이격되게 상기 고속 구간(132)의 양측에 각각 배치된다.
또한, 본 실시예에서는, 상기 미세먼지 농도 측정 유닛(400)이 광 가이드(430)를 더 포함할 수 있다. 상기 광 가이드(430)는, 상기 광 생성부(410)에 의하여 생성되는 광이 상기 고속 구간(132)을 유동하는 공기를 향하도록 안내하는 역할을 수행한다. 예를 들면, 상기 광 가이드(430)는, 그 일단이 상기 유로(130)와 연통되게 배치되는 중공의 다면체 형상으로 형성될 수 있다.
그리고 본 실시예에서는, 상기 하우징(100)의 일측에, 상기 저속 구간(131)을 유동하는 공기의 유동을 간섭하는 유동 간섭 리브(140)가 구비될 수 있다. 실질적으로, 상기 유동 간섭 리브(140)는, 상기 유로(130)를 유동하는 공기와 상기 가스 농도 측정 유닛(300)과의 접촉 시간을 증가시키는 역할을 수행한다. 예를 들면, 상기 유동 간섭 리브(140)는, 공기가 상기 유로(130)를 유동하는 방향으로 상기 가스 농도 측정 유닛(300)에 비하여 상대적으로 하류측에서 공기가 상기 유로(130)를 유동하는 방향으로 기설정된 각도로 경사지게 연장될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 의한 공기 상태 감지 장치의 작용을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 공기 상태 감지 장치에서의 가스 및 미세먼지 농도의 측정을 보인 동작상태도이고, 도 4는 본 발명의 실시예와 종래 기술에 의하여 시간에 따른 공기 중의 가스 농도의 측정 결과를 보인 그래프이다.
먼저, 도 3을 참조하면, 팬 유닛(200)의 동작에 의하여 흡기구(110)를 통하여 하우징(100)의 내부로 흡입되는 공기가 유로(130), 실질적으로 저속 구간(131) 및 고속 구간(132)을 차례로 유동한 후 배기구(120)를 통하여 상기 하우징(100)의 외부로 배출된다. 그리고 가스 농도 측정 유닛(300) 및 미세먼지 농도 측정 유닛(400)은, 상기 유로(130)를 유동하는 공기 중의 가스 농도 및 미세먼지 농도를 각각 감지한다.
보다 상세하게는, 상기 가스 농도 측정 유닛(300)은, 상대적으로 저속으로 상기 저속 구간(131)을 유동하는 공기 중의 가스 농도를 측정한다. 따라서, 본 실시예에서는, 공기 중의 가스 입자와 상기 가스 농도 측정 유닛(300)과의 원활한 접촉이 이루어지고, 이로부터 종국적으로 상기 가스 농도 측정 유닛(300)이 보다 정확하고 신속하게 공기 중의 가스 농도를 측정할 수 있다.
한편, 도 4에서 하늘색으로 도시된 선은, 본 발명의 실시예, 즉 상대적으로 저속으로 공기가 유동되는 상기 저속 구간(131)에 배치된 상기 가스 농도 측정 유닛(300)이 측정한 VOCs 농도를 보인 것이다. 그리고 도 4에서 파란색으로 도시된 선은, 유로를 일정한 속도로 공기가 유동되는 경우에 유로의 입구측에 배치된 가스 농도 측정 유닛이 측정한 VOCs 농도를 보인 것이다. 이때 VOCs의 농도가 6000ppb인 공기가 상기 유로(130)를 유동하였다. 도 4를 참조하면, 본 실시예의 경우가, 유로의 유동 단면적이 가변되지 않는 경우와 비교하여, 상대적으로 상기 가스 농도 측정 유닛(300)에 의한 가스의 농도가 보다 신속하고 정확하게 측정됨을 확인할 수 있다. 특히, 본 실시예에서는, 유동 간섭 리브(140)에 의하여 유동이 간섭된 공기가 상기 가스 농도 측정 유닛(300)을 향하여 안내됨으로써, 공기 중의 가스 입자와 상기 가스 농도 측정 유닛(300)의 접촉이 원활하게 이루어질 수 있고, 종국적으로 상기 가스 농도 측정 유닛(300)에 의한 가스 농도의 측정이 신속하게 정확하게 이루어질 수 있게 된다.
한편, 상기 미세먼지 농도 측정 유닛(400)은, 상기 고속 구간(132)을 유동하는 공기 중의 미세먼지 농도를 측정한다. 보다 상세하게는, 광 생성부(410)에서 생성되어 상기 고속 구간(132)을 유동하는 공기를 향하여 조사되는 광이 공기 중의 미세먼지에 의하여 산란되어 형성되는 산란광을 광 검출부(420)가 검출한다. 따라서, 본 실시예에서는, 저속으로 유동하는 공기 중의 미세먼지가 상기 유로(130)의 내부에 잔존함으로써, 상기 미세먼지 농도 측정 유닛(400)에 의한 부정확한 측정이 방지될 수 있다.
이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명의 권리범위는 첨부한 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.
1: 공기 상태 감지 장치 100: 하우징
110: 흡기구 120: 배기구
130: 유로 131: 저속 구간
132: 고속 구간 140: 유동 간섭 리브
200: 팬 유닛 300: 가스 농도 측정 유닛
400: 미세먼지 농도 측정 유닛 410: 광 생성부
420: 광 검출부 420: 광 가이드

Claims (9)

  1. 공기가 입출되는 흡기구(110)와 배기구(120) 및 상기 흡기구(110)와 배기구(120)를 통하여 입출되는 공기가 유동되는 유로(130)가 형성되는 하우징(100);
    상기 유로(130)를 유동하는 공기의 흐름을 형성하는 팬 유닛(200);
    상기 유로(130)를 유동하는 공기 중의 가스 농도를 측정하는 가스 농도 측정 유닛(300); 및
    상기 유로(130)를 유동하는 공기 중의 미세먼지 농도를 측정하는 미세먼지 농도 측정 유닛(400); 을 포함하고,
    상기 유로(130)는, 상대적으로 공기가 저속으로 유동되는 저속 구간(131) 및 상대적으로 공기가 고속으로 유동되는 고속 구간(132)을 포함하고,
    상기 가스 농도 측정 유닛(300) 및 미세먼지 농도 측정 유닛(400)은, 상기 저속 구간(131) 및 고속 구간(132)에 각각 배치되며,
    상기 저속 구간(131)은, 공기가 상기 유로(130)를 유동하는 방향으로 상대적으로 상류측에 해당하는 상기 유로(130)의 일부에 의하여 정의되고,
    상기 고속 구간(132)은, 공기가 상기 유로(130)를 유동하는 방향으로 상대적으로 하류측에 해당하는 상기 유로(130)의 다른 일부에 의하여 정의되는 공기 상태 감지 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유로(130)는, 상기 저속 구간(131)에서 공기의 유동 방향으로 유동 단면적이 점차적으로 감소되는 공기 상태 감지 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징(100)의 일측에는, 상기 저속 구간(131)을 유동하는 공기의 유동을 간섭하는 유동 간섭 리브(140)가 구비되는 공기 상태 감지 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 유동 간섭 리브(140)는, 공기가 상기 유로(130)를 유동하는 방향으로 상기 가스 농도 측정 유닛(300)에 비하여 상대적으로 하류측에서 공기가 상기 유로(130)를 유동하는 방향으로 기설정된 각도로 경사지게 연장되는 공기 상태 감지 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 미세먼지 농도 측정 유닛(400)은,
    광을 생성하는 광 생성부(410); 및
    상기 광 생성부(410)에서 생성된 광이 상기 유로(130)를 유동하는 공기 중의 미세먼지에 의하여 산란되어 형성되는 산란광을 검출하는 광 검출부(420); 를 포함하는 공기 상태 감지 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 광 생성부(410) 및 광 검출부(420)는, 공기가 상기 유로(130)를 유동하는 방향에 직교되는 방향으로 이격되게 상기 고속 구간(132)의 양측 단부에 각각 배치되는 공기 상태 감지 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 미세먼지 농도 측정 유닛(400)은, 상기 광 생성부(410)에 의하여 생성되는 광이 상기 고속 구간(132)을 유동하는 공기를 향하도록 안내하는 광 가이드(430)를 더 포함하는 공기 상태 감지 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 광 가이드(430)는, 그 일단이 상기 유로(130)와 연통되게 배치되는 중공의 다면체 형상으로 형성되는 공기 상태 감지 장치.
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