KR102163858B1 - 공기질 감지기 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 공기질 감지기는 바닥과 상기 바닥 둘레에서 상측으로 연장되는 측벽을 갖는 케이싱 본체와, 상기 바닥의 상측에 수평하게 배치되는 제 1 PCB(Printed Circuit Board)와, 상기 제 1 PCB의 저면에 실장되는 온습도센서와, 제 1 PCB의 상측에 수평하게 배치되는 제 2 PCB와, 상기 제 2 PCB에 실장되는 CO2센서를 포함한다.

Description

공기질 감지기{air quality detector}
본 발명은 공기의 질을 감지하는 감지기에 관한 것이다.
실/내외의 공기의 질을 감지하는 센서가 알려져 있다. 특히, 최근에는 미세먼지(PM 10)나 초미세먼지(PM 2.5)가 인체에 해롭다는 사실이 알려지면서 일반인들의 관심도 급증하고 있는 실정이다.
한국등록특허 제1912624호(이하, '624 특허라고 함.)는 사용자의 단말기와 네트워크 연결된 실외 공기질 측정장치를 개시하고 있다. '624 특허에 개시된 공기질 측정장치는 센서부에 의해 감지된 공기질이 통신 모듈을 통해 네트워크로 전송되어, 사용자가 자신의 단말기를 이용하여 이를 확인하도록 구성되어 있다.
상기 센서부는 미세먼지 센서, 온습도센서, 휘발성유기화합물 검출 센서 등을 포함하여 구성되어 공기의 질을 통합적으로 감지할 수 있도록 구성되어 있다.
'624 특허는 상기 센서부와 통신모듈이 몸체부에 수용되는 기판 상에 실장되어 있다는 점을 시사하고 있기는 하나, 구체적으로 기판 상에 어떻게 실장되는지에 대해서는 설명하고 언급하고 있지 않다.
'624 특허의 공기질 측정장치는 고정 프레임(40)에 의해 벽면에 고정되는 것이기 때문에, 휴대성이 고려된 것은 아니다. 그러나, 최근에는 실외의 공기질 뿐만 아니라, 사무실, 주거 등의 실내 공기질에 대한 관심이 높기 때문에 사용자가 공기질 측정장치를 쉽게 가지고 다니면서 원하는 장소에서 사용할 수 있도록 공기질 측정장치를 소형/ 컴팩트화할 필요가 있다.
여러 센서들을 구비하여 통합적인 공기질을 감지하도록 공기질 감지기를 구성하는 경우, 각 센서들을 집약하여 최소화하는 것이 중요할 뿐만 아니라, 그러면서도, 각 센서들이 서로의 감지 정확도에 영향을 끼치지 않도록, 센서들의 배치를 최적화하는 것이 중요하다.
특히, 온습도센서가 정확한 값(온도, 습도)를 감지하도록 하기 위해서는, 상기 온습도센서의 주변에 발열체가 배치되지 않는 것이 좋다. 그런데, 센서의 종류에 따라서는 상당량의 발열이 불가피한 경우가 있다. 예를 들어, 먼지센서의 경우, 공기를 가열하기 위한 히터를 구비하기 때문에 상기 먼지센서와 상기 온습도센서가 하나의 케이싱 내에 집접/수용되는 구조의 경우, 상기 먼지센서의 발열이 온습도센서의 정확도에 미치는 영향을 제거할 수 있는 구조를 강구할 필요가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 첫째, 하나의 케이싱 내에 온습도센서와 함께 발열체인 다른 센서가 수용되는 경우에 있어서, 상기 다른 센서의 발열이 상기 온습도센서에 영향을 미치는 영향을 줄인 공기질 감지기를 제공하는 것이다.
둘째, 먼지센서로부터 발생된 열이 온습도센서에 가해지지 않도록 상기 케이싱 내에 단열구조를 형성하되, 상기 단열구조를 위한 별도의 단열 또는 열차단재를 추가하지 않고, 온습도센서를 실장한 PCB를 이용하여 단열구조를 구현한 공기질 감지기를 제공하는 것이다.
셋째, 온습도감지를 위해 케이싱에 별도의 통기홀을 형성하지 않고, 먼지센서로의 기류 유입을 위한 홀이나, 커버의 조립 등을 위해 필요한 체결부재 통과공 등을 이용하여 온습도센서로 외기가 유입되는 통로를 구성한 공기질 감지기를 제공하는 것이다.
넷째, 케이싱 내에 수용되는 센서들과 PCB의 배치를 최적화하여 컴팩트한 공기질 감지기를 제공하는 것이다. 특히, 각 센서들의 정확도는 확보하면서도 상기 센서들의 배치를 집약시킨 공기질 감지기를 제공하는 것이다.
다섯째, 센서들이 실장된 PCB들이 케이싱 내에 층층이 배치되는 구조를 이룸으로써, PCB들의 조립과 유지보수가 편리한 공기질 감지기를 제공하는 것이다.
여섯째, 감지된 공기질을 통신망을 통해 전송할 수 있는 IOT(internet of thing) 기능을 갖춘 공기질 감지기를 제공하는 것이다.
본 발명의 공기질 감지기는 케이싱 본체 내에 실장된 제 1 PCB와 제 2 PCB를 포함한다. 상기 케이싱 본체는, 바닥과 상기 바닥 둘레에서 상측으로 연장되는 측벽을 갖고, 상기 제 1 PCB는 상기 바닥의 상측에 수평하게 배치되고, 상기 제 2 PCB는 상기 제 1 PCB의 상측에 수평하게 배치된다.
상기 제 1 PCB의 저면에 온습도센서가 실장된다. 상기 제 2 PCB에 CO2센서가 실장된다. 상기 제 1 PCB를 기준으로 양쪽에 상기 온습도센서와 상기 CO2센서가 배치되기 땜누에, 상기 제 1 PCB가 상기 CO2센서의 발열이 상기 온습도센서로 전달되는 것을 차단하는 기능을 한다.
상측에서 상기 제 1 PCB를 내려다 볼 시, 상기 온습도센서는 상기 CO2센서와 중첩되지 않는 영역에 배치될 수 있다. 상기 CO2센서는 상기 제 2 PCB의 저면에 실장될 수 있다.
상기 케이싱 본체는, 상기 바닥으로부터 돌출되어 상기 제 1 PCB의 저면을 지지하는 서포트 리브를 포함 할 수 있다. 상기 온습도센서는 상기 서포트 리브에 의해 상기 제 1 PCB가 상기 바닥으로부터 이격된 간격 내에 배치될 수 있다.
상기 제 1 PCB와 상기 측벽 사이에는, 상기 서포트 리브에 의해 상기 제 1 PCB의 저면이 상기 바닥으로부터 이격된 공간을 상기 제 1 PCB의 상측 공간과 연통시키는 간격이 형성될 수 있다.
먼지센서가 상기 제 1 PCB의 상측에 배치될 수 있다. 상기 제1 PCB가 상기 먼지센서의 발열이 상기 온습도센서로 전달되는 것을 차단할 수 있다.
상기 제 2 PCB의 상측에 제 3 PCB가 수평하게 배치될 수 있고, 상기 먼지센서는 상기 제 3 PCB의 상면에 실장될 수 있다. 상기 먼지센서는, 상기 제 3 PCB의 상면에 실장되고 공기가 유입되는 챔버와, 상기 챔버 내부로 광을 조사하는 발광부를 구비할 수 있다. 상기 챔버에는 상기 챔버 내부를 외기와 연통시키는 적어도 하나의 연통구가 형성될 수 있다.
상기 바닥의 반대쪽에서 상기 측벽에 의해 한정된 개구된 상면을 덮고, 상측에서 내려다 볼 시, 상기 적어도 하나의 연통구와 중첩되는 적어도 하나의 통기구를 갖는 커버가 구비될 수 있다. 상기 적어도 하나의 통기구는, 상기 적어도 하나의 연통구와 미중첩된 부분이 상기 케이싱 본체 내의 공간을 통해 상기 간격과 연통될 수 있다.
상기 커버의 상측에 배치되는 리드(lid)와, 상기 리드로부터 하측으로 돌출되어 상기 케이싱 본체와 체결되는 락킹 후크를 구비한 외장 패널을 더 구비될 수 있다. 상기 커버에는 상기 락킹 후크가 통과하는 후크 통과구가 형성될 수 있고, 상기 락킹 후크와 상기 후크 통과구 사이에는 상기 케이싱 본체 내부와 연통되는 간격이 형성될 수 있다.
본 발명의 공기질 감지기는, 첫째, 하나의 케이싱 내에 온습도센서와 함께 발열체인 다른 센서가 수용되는 경우에 있어서, 상기 다른 센서의 발열이 상기 온습도센서에 영향을 미치는 영향을 줄여 상기 온습도센서의 정확도가 향상되는 가 있다. 공기질 감지기를 제공하는 것이다. 특히, 상기 다른 센서의 발열이 상기 온습도 센서로 전달되는 것을 차단하는 역할을 기능을 상기 온습도센서가 실장되는 PCB가 하기 때문에 열차단을 위한 별도의 단열 또는 열차단재를 추가할 필요가 없다.
,둘째, 온습도감지를 위해 케이싱에 별도의 통기홀을 형성하지 않고도 외기를 온습도센서로 안내하는 유로를 구성할 수 있어, 케이싱에 불필요한 타공이 형성되지 않고, 미려한 외관을 구현할 수 있는 효과가 있다.
셋째, 센서들이 실장된 PCB들이 케이싱 내에 층층이 배치되는 구조를 이룸으로써, PCB들의 조립과 유지보수시 각 층을 차례로 적층 또는 분리하면 되어 편리하다.
넷째, 센서들에 의해 감지된 공기질을 통신망을 통해 전송할 수 있고, 사용자가 이를 자신의 단말기로 확인할 수 있어 편리하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기질 감지기의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 공기질 감지기의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 외장 패널의 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 커버를 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 커버의 평면도이다.
도 6은 도 1에 도시된 공기질 감지기의 일부 분해도이다.
도 7은 도 6에서 케이싱 본체를 제거하고 측면에서 바라본 것이다.
도 8은 도 6에 도시된 조립체에서 먼지센서를 제거한 것이다.
도 9는 제 4 PCB를 아래에서 바라본 것을 도시한 것이다.
도 10은 도 8에 도시된 조립체에서 제 4 PCB를 제거한 것이다.
도 11은 도 10에 도시된 조립체에서 제 2 PCB와 제 3 PCB를 제거한 것이다.
도 12와 도 13은 케이싱 본체를 도시한 것이다.
도 14는 무선통신모듈이 실장된 제 3 PCB를 도시한 것이다.
도 15는 도 14의 저면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기질 감지기의 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 공기질 감지기의 분해 사시도이다. 도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기질 감지기는 외관을 형성하는 케이싱(1)과, 케이싱(1) 내에 배치되는 둘 이상의 PCB(110, 120, 130 ,140)와, 이들 PCB(110, 120, 130, 140) 상에 실장되는 둘 이상의 센서를 포함한다.
케이싱(1)은 상면이 개구되고, 내측에 소정의 소용 공간을 형성하는 케이싱 본체(10)와, 케이싱 본체(10)의 개구된 상면을 덮는 외장 패널(20)을 포함할 수 있다. 케이싱 본체(10)는 바닥(11)과 측벽(12)을 포함할 수 있다. 바닥(11)은 대략 원형을 이루며 평평하게 형성되고, 측벽(12)은 바닥(11)의 둘레에서 상측으로 연장되는 원통형으로 이루어질 수 있다. 측벽(12)은 상측으로 갈수록(또는, 바닥(11)으로부터 멀어질수록) 횡단면의 내/외경의 크기가 커지는 원뿔대 형태를 이룰 수 있다.
케이싱 본체(10)는 측벽(12)의 외측면으로부터 돌출된 한 쌍의 스탠드(13a, 13b)를 포함할 수 있다. 한 쌍의 스탠드(13a, 13b)는 원주방향으로 이격되며, 각각이 측벽(12)으로부터 반경방향으로 돌출될 수 있다. 한 쌍의 스탠드(13a, 13b)를 이용하여, 외장 패널(20)이 전방으로 공기질 감지기를 세울 수 있다.
외장 패널(20)은 통기구(21h)가 형성된 리드(21)와, 리드(21)의 배면에서 돌출된 힌지락(22)과 락킹 후크(23)를 포함할 수 있다. 힌지락(22)과 락킹 후크(23)는 리드(21)의 중앙을 기준으로 양쪽에 대칭으로 배치될 수 있다. 통기구(21h)는 대략 환형의 경로 상에 형성될 수 있으나, 상기 경로로 둘러 쌓인 내측부가 외측부와 연결될 수 있도록 상기 경로 상의 일부 구간은 제외한 영역에 형성될 수 있다.
케이싱 본체(10)는 개구된 상단의 둘레에 힌지락(22)이 걸리는 걸림홈(14)이 형성될 수 있다. 또한, 케이싱 본체(10)는 측벽(12)의 내측면에 락킹 후크(23)와 체결되는 락킹 홈(15)이 형성될 수 있다. 케이싱 본체(10)에 대해 외장 패널(20)을 비스듬하게 하여 힌지락(22)을 걸림홈(14)에 걸고, 이 상태에서 락킹 후크(23)가 하강되도록 걸림홈(14)을 기준으로 외장 패널(20)을 회동시켜 락킹 후크(23)를 락킹 홈(15)에 결속할 수 있다.
케이싱 본체(10)를 덮는 커버(30)가 구비될 수 있다. 커버(30)는 케이싱 본체(10)와 외장 패널(20) 사이에 배치되어 케이싱 본체(10)의 개구된 상면을 덮는다. 커버(30)에는 케이싱 본체(10) 내로 외기로 유출입되도록 적어도 하나의 통기구(31, 32, 33)가 형성될 수 있다. 통기구(31, 32, 33)는 커버(30)의 중앙부에 형성된 제 1 통기구(31)와, 제 1 통기구(31)의 양측에 각각 형성된 제 2, 3 통기구(32, 33)를 포함할 수 있다.
커버(30)에는, 외장 패널(20)의 힌지락(22) 및 락킹 후크(23)와 각각 대응하는 위치에 힌지락 통과구(34)와 후크 통과로(35)가 형성될 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 외장 패널의 사시도이다. 도 4는 도 3에 도시된 커버를 도시한 사시도이다. 도 5는 도 4에 도시된 커버의 평면도이다. 도 6은 도 1에 도시된 공기질 감지기의 일부 분해도이다. 도 7은 도 6에서 케이싱 본체를 제거하고 측면에서 바라본 것이다. 도 8은 도 6에 도시된 조립체에서 먼지센서를 제거한 것이다. 도 9는 제 4 PCB를 아래에서 바라본 것을 도시한 것이다. 도 10은 도 8에 도시된 조립체에서 제 4 PCB를 제거한 것이다. 도 11은 도 10에 도시된 조립체에서 제 2 PCB와 제 3 PCB를 제거한 것이다. 도 12와 도 13은 케이싱 본체를 도시한 것이다. 도 14는 무선통신모듈이 실장된 제 3 PCB를 도시한 것이다. 도 15는 도 14의 저면도이다.
도 1 내지 도 15를 참조하면, 케이싱 본체(10) 내에는 제 1 PCB(110)가 배치될 수 있다. 제 1 PCB(110)는 바닥(11)의 상측에 대략 수평(또는, 바닥(11)과 평행)하게 배치될 수 있다. 제 1 PCB(110)의 저면에는 프로세서(115)가 실장될 수 있다.
프로세서(115)는 CO2센서(40), VOC센서(50), 먼지센서(60) 및/또는 온습도센서(70)에 의해 감지된 값을 처리하여 무선통신모듈(80)을 통해 전송할 수 있다. 이렇게 전송된 데이터는 통신망을 통해 사용자의 단말기로 전송될 수 있다.
제 1 PCB(110)는 케이싱 본체(10)의 바닥(11)으로부터 이격될 수 있다. 바닥(11)으로부터 상향 돌출된 적어도 하나의 서포트 리브(11b)가 제 1 PCB(110)의 저면과 접촉됨으로써, 제 1 PCB(110)의 위치가 바닥(11)으로부터 이격된 소정의 높이를 유지할 수 있다.
바닥(11)으로부터 서포트 포스트(11a)가 돌출될 수 있다. 서포트 포스트(11a)는 원통형으로 이루어지고, 개구된 상단을 통해 나사가 체결될 수 있다. 제 1 PCB(110)는 서포트 포스트(11a)에 의해 지지되며, 서포트 포스트(11a)의 중공과 연통되는 나사 체결공이 형성될 수 있다. 나사(91)가 상기 나사 체결공을 상측으로부터 통과하여 상기 중공에 체결될 수 있다.
서포트 리브(11b) 및/또는 서포트 포스트(11a)가 바닥(11)으로부터 돌출된 높이는 프로세서(115)를 바닥(11)으로부터 이격시킬 수 있는 정도는 되는 것이 좋고, 바람직하게는, 후술하는 제 1 PCB(110)의 배면에 실장된 온습도센서(70)를 바닥(11)으로부터 이격시킬 수 있는 정도는 되는 길이이다. 따라서, 온습도센서(70)가 상기 배면으로부터 돌출된 제 1 높이(또는, 상기 배면으로부터 온습도센서(70)의 최하단까지의 거리)가 상기 배면으로부터 프로세서(115)가 돌출된 제 2 높이(또는, 상기 배면으로부터 프로세서(115)의 최하단까지의 거리) 보다 큰 경우에는, 서포트 리브(11b)와 서포트 포스트(11a) 중 어느 하나는 상기 제 1 높이 보다 더 바닥(11)으로부터 돌출되어야 한다.
케이싱 본체(10) 내에는 공기의 질을 감지하기 위한 각종 센서가 수용될 수 있다. 케이싱 본체(10)에는 공기 중에 포함된 휘발성 유기 화합물을 측정하는 VOC센서(Volatile Organic Compounds Sensor)가 수용될 수 있다. VOC센서(50)는 세라믹 튜브 안에 내장된 히터를 포함할 수 있다. 상기 히터는 전류가 흐르는 백금열선의 발열을 이용한 것일 수 있다. 상기 히터 주변 공기의 연소반응에 의해 회로의 저항이 상승되고 전류는 작아지게 되는데, 포름알데히드, 톨루엔, 벤젠, 자일렌, 유기용제 등의 휘발성 유기 화합물로 이루어진 가스가 공기 중에 포함된 경우 상기 회로의 저항이 낮아져 전류가 원활하게 흐르게 된다. 따라서, 프로세서(115)는 VOC센서(50)의 출력(전류 또는 전압)을 바탕으로 공기 중의 휘발성 유기 화합물을 감지할 수 있다.
VOC센서(50)는 제 1 PCB의 상면에 실장되되, 상기 제 1 영역(CO2센서(40)가 점유하는 영역)보다 측벽(12)에 가까운 제 2 영역에 실장될 수 있다. 즉, 위에서 내려다 볼 시, VOC센서(50)는 CO2센서(40)보다 더 측벽(12)과 근접하게 배치된다. CO2센서(40)와 측벽(12) 사이의 공간을 VOC센서(50)의 배치를 위해 활용한 것이다. 특히, VOC센서(50)는 CO2센서(40)에 비해 상대적으로 작기 때문에 별도의 PCB를 이용하지 않고 제 1 PCB(110)에 실장하되, 헤더 핀(150)에 의해 제 1 PCB(110)와 연결된 CO2센서(40)가 점유하고 있는 제 1 영역과 갑섭되지 않는 제 2 영역에 VOC센서(50)가 배치되어 공간 활용성이 향상된다. VOC센서(50)는 후술하는 제 2 PCB(120)가 위치하는 높이보다 더 상측까지 이를 수 있다.
케이싱 본체(10)에는 공기 중에 포함된 이산화탄소(CO2)를 측정하는 CO2센서(40)가 수용될 수 있다. CO2센서(40)는 적외선 가스 센서(또는, NDIR 센서(nondispersive infrared sensor)일 수 있다. NDIR 방식은, CO나 CO2 등 가스상물질들이 적외선(infrared light)에 대해 특정한 흡수스펙트럼을 갖는다는 점으로부터 착안하여 특정성분의 농도를 구하는 방법이다. NDIR 방식의 CO2센서(40)는, 이산화탄소가 흡수하는 특정 주파수 대역의 적외선을 조사하는 광조사부(미도시)와, 이산화탄소 분자에 흡수되지 않고 검출되는 적외선을 수신하는 수광부(미도시)를 포함할 수 있다.
제 2 PCB(120)가 제 1 PCB(110)의 상측에서 소정의 제 1 영역에 수평하게 배치된다. CO2센서(40)는 제 2 PCB(120) 상에 실장된다. 제 1 PCB(110)와 제 2 PCB(120)를 전기적으로 연결하는 헤더 핀(150)이 구비될 수 있다. 제 2 PCB(120)는 헤더 핀(150)에 의해 제 1 PCB(110)로부터 이격될 수 있다.
헤더 핀(150)은 제 1 PCB(110)의 저면 상에 위치하는 핀 홀더(151)와, 핀 홀더(151)를 상하로 관통하는 다수개의 핀 단자(152)를 포함할 수 있다. 핀 단자(152)는 핀 홀더(151)를 기준으로 상측 부분(152a)이 제 2 PCB(120)를 통과한 후 제 2 PCB(120)의 상면에 솔더링되고, 핀 홀더(151)를 기준으로 하측 부분(152b)이 제 1 PCB(110)를 통과한 후 제 1 PCB(110)의 저면에 솔더링될 수 있다.
CO2센서(40)는, 바람직하게는, 제 2 PCB(120)의 저면에 배치된다. CO2센서(40)는 상기 광조사부와, 상기 수광부가 하측을 향하게 된다. 핀 단자(152)의 하측 부분(152b)의 길이는 적어도 CO2센서(40)를 제 1 PCB(110)로부터 이격시킬 수 있는 정도는 되어야 한다. CO2센서(40)는, CO2센서(40)와 제 1 PCB(110) 사이의 이격된 간격 내에서의 공기질을 감지할 수 있다. 바람직하게는, CO2센서(40)는 제 1 PCB(110)로부터 2.8mm 이상 이격된다.
케이싱 본체(10)에는 무선통신모듈(80)이 수용될 수 있다. 무선통신모듈(80)은 무선으로 통신망(network)과 접속되어 데이터 신호를 송수신하는 것이다. 무선통신모듈(80)은, 통신망을 구성하는 게이트웨이(gateway), 액세스 포인트(access point) 및/또는 허브(hub)와 정해진 통신규약(protocol)에 따라 상호 통신이 가능하다. 이러한 통신은 와이파이(Wi-Fi), 직비(Zigbee), 지-웨이브(Z-wave), 블루투스(Bluetooth) 등의 무선통신기술을 기반으로 이루어질 수 있다.
와이파이(Wi-fi)는 본래 와이파이 얼라이언스(Wi-Fi Alliance)의 상표명이나, 무선통신 기술로써 통용되고 있는 용어로써, 무선 랜(WLAN) 규격(IEEE 802.11)에서 정한 제반 규정에 따라 장치들 간의 무선랜 연결과, 장치 간 연결(와이파이 P2P), 들 간의 무선랜 연결과, PAN/LAN/WAN 구성 등을 지원하는 일련의 기술을 뜻한다. 이하, “와이파이 모듈”은 와이파이 기술을 기반으로 무선 통신을 하는 무선통신모듈(80)로 정의한다.
직비(Zigbee)는 소형, 저전력 디지털 라디오를 이용해 개인 통신망을 구성하여 통신하기 위한 무선 네트워크 기술로써, IEEE 802.15에서 정한 규정에 따른 통신 방식이다. 작은 크기로 전력 소모량이 적고 값이 싸 홈 네트워크 등 유비쿼터스 구축 솔루션으로 각광받고 있으며 지능형 홈 네트워크, 빌딩 등의 근거리 통신 시장과 산업용 기기 자동화, 물류, 휴먼 인터페이스, 텔레매틱스, 환경 모니터링, 군사 등에 활용된다.
직비 프로토콜은 물리 계층, 미디어 액세스 제어(MAC) 계층, 네트워크 계층, 그리고 어플리케이션 계층으로 이루어져 있다. 직비의 물리 계층과 MAC 계층은 IEEE 802.15.4 표준에 정의되어 있다.
직비 네트워크 계층은 트리 구조와 메쉬 구조를 위한 라우팅과 어드레싱를 지원하고 있으며, 어플리케이션 프로파일로는 ZigBee Home Automation Public Profile과 ZigBee Smart Energy Profile이 대표적으로 사용된다. 또 새로운 직비 사양인 RF4CE는 가전의 원격 제어를 위한 솔루션과 스타 토폴로지를 위한 간단한 네트워크 스택을 정의하고 있는데, RF4CE는 2.4GHz의 주파수 대역을 사용하고 AES-128을 이용한 보안을 제공한다.
직비는 낮은 수준의 전송 속도로도 충분하면서 긴 베터리 수명과 보안성을 요구하는 분야에서 주로 사용되며, 주기적 또는 간헐적인 데이터 전송이나 센서 및 입력 장치 등의 단순 신호 전달을 위한 데이터 전송에 적합하다. 응용 분야에는 무선 조명 스위치, 가내 전력량계, 교통 관리 시스템, 그 밖에 근거리 저속 통신을 필요로 하는 개인 및 산업용 장치 등이 있다. 직비는 블루투스나 와이파이 같은 다른 WPAN 기술에 비해 상대적으로 더 단순하고 저렴하다는 장점이 있다. 이하, “직비 모듈”은 직비 기술을 기반으로 무선 통신을 실시하는 무선통신모듈(80)로 정의한다.
지웨이브(Z-wave)는 가정 자동화와 센서 네트워크와 같은 저전력과 저대역폭을 요구하는 장치를 위해 설계된 무선 전송 방식으로써, 무선 네트워크에서 하나 이상의 노드들과 제어 유니트 사이에서 신뢰성 있는 통신을 제공하는 것을 주 목적으로 한다. 지웨이브는 물리 계층, 미디어 액세스 제어(MAC) 계층, 전송 계층, 라우팅 계층, 그리고 어플리케이션 계층으로 구성되어 있으며, 900MHz 대역(유럽: 869MHz, 미국: 908MHz)과 2.4GHz 대역을 사용하면서 9.6kbps, 40kbps, 그리고 200kbps의 속도를 제공한다. 이하, “지웨이브 모듈”은 지웨이브 기술을 기반으로 무선 통신을 실시하는 무선통신모듈(80)로 정의한다.
제 4 PCB(130)가 케이싱 본체(10)의 바닥(11)으로부터 제 1 PCB(110)보다 더 상측으로 이격된 위치에 수평하게 배치된다. 무선통신모듈(80)이 제 4 PCB(130)에 실장된다. 무선통신모듈(80)은 바람직하게는 제 4 PCB(130)의 저면에 실장되나, 실시예에 따라 상면에 실장되는 것도 가능하다.
바닥(11)을 상측에서 내려다 볼 시, 제 4 PCB(130)의 적어도 일부분은 제 1 PCB(110)와 중첩되지 않는 제 3 영역에 배치된다. 즉, 바닥(11)을 위에서 내려다 볼 시, 제 1 PCB(110)와 제 4 PCB(130)는 실질적으로 바닥(11)을 양분한 각각의 영역에 배치되나, 부분적으로 상호 중첩될 수 있다.
특히, 제 4 PCB(130)의 하측에는, 바닥(11)으로부터 돌출된 서포트 리브(11c)와 마운트 보스(11d)가 형성될 수 있다. 서포트 리브(11c)는 제 4 PCB(130)의 저면 및/또는 무선통신모듈(80)과 접촉되는 높이까지 돌출될 수 있다. 이 밖에도 제 4 PCB(130)의 둘레를 감싸는 유지 리브(11e)가 바닥(11)으로부터 돌출될 수 있다. 제 4 PCB(130)는 제 1 변(예를 들어, 가로변)과 상기 제 1 변과 교차하는 제 2 변(예를 들어, 세로변)을 가질 수 있다. 제 4 PCB(130)는 대략 직사각형으로 이루어질 수 있다. 유지 리브(11e)는 상기 제 1 변과 상기 제 2 변을 감싸는 "L"자 형태로 이루어져 제 4 PCB(130)의 수평이동(흔들림)을 제지할 수 있다.
케이싱 본체(10)에는 공기 중에 포함된 먼지를 측정하는 먼지센서(60)가 수용될 수 있다. 먼지센서(60)는 챔버(흡기구(61h1)와 배기구(61h2, 61h3)가 형성된 챔버(61) 내에 히터(예를 들어, 회로 저항), 발광부(예를 들어, 적외선(infrared LED), 상기 발광부로부터 조사된 광을 검출하는 수광부(예를 들어, 포토다이오드 감지기(photodiade detector))를 포함할 수 있다.
상기 흡기구를 통해 들어온 먼지는 상기 히터에 의해 발생된 상승 기류를 타고 올라가게 되는데, 상기 발광부로부터 조사된 광(예를 들어, 적외선)이 상기 먼지에 의해 산란된다. 이렇게 산란된 광을 상기 수광부가 검출하여 펄스 파형으로 출력하게 된다. 상기 챔버는 포토다이오드 감지기를 감싸는 부분이 전자기 차폐부재(electromagnetic shielding, 예를 들어, 금속판)로 감싸질 수 있다. 프로세서(115)는 상기 수광부의 출력(예를 들어, 펄스 파형)을 바탕으로 공기 중의 먼지를 측정할 수 있다.
케이싱 본체(10) 내에는 제 2 PCB(120) 및 제 4 PCB(130)보다 상측에 제 3 PCB(140)가 수평하게 배치될 수 있다. 먼지센서(60)는 제 3 PCB(140)의 상면에 실장된다. 바닥(11)을 상측에서 내려다볼 시, 제 4 PCB(130)는 적어도 일부분이 상기 제 3 PCB(140)와 중첩될 수 있다.
또한, 바닥(11)을 상측에서 내려다볼 시, 제 3 PCB(140)는 CO2센서(40) 및 VOC센서(50)와 중첩될 수 있다. 먼지센서(60)는 CO2센서(40)에 비해 크고, 따라서, 먼지센서(60)가 실장된 제 3 PCB(140) 역시 CO2센서(40)가 실장된 제 2 PCB(120)보다 커서, 제 2 PCB(120)와 같은 층에 배치하는 경우, 공기질 감지기의 수평한 면적이 커질 수 밖에 없다. 따라서, 제 3 PCB(140)는 제 2 PCB(120)와 제 4 PCB(130)의 상측에 배치하였다. 이때, 위에서 내려다 볼 시, 제 3 PCB(140)가 제 2 PCB(120)를 완전히 덮을 뿐만 아니라, VOC센서(50) 역시 제 3 PCB(140)에 의해 덮을 수 있다.
먼지센서(60)는 챔버(61)가 제 3 PCB(140)의 상측에 위치하며, 따라서, 챔버(61)의 흡기구(61h1), 배기구(61h2, 61h3) 뿐만 아니라, 챔버(61) 내에 수용되는 발광부와 수광부도 제 3 PCB(140)의 상측에 위치하게 된다.
특히, 전술한 바와 같이, CO2센서(40)는 제 3 PCB(140)의 하측에 위치하는 제 2 PCB(120)에 실장될 뿐만 아니라, 제 3 PCB(140)가 위치하는 쪽과 반대쪽을 대향하는 제 2 PCB(120)의 저면에 실장되기 때문에, CO2센서(40)의 발광부/수광부와 먼지센서(60)의 발광부/수광부 상호 간에 미치는 영향은 무시할 수 있어, 이들 센서들의 정확도가 확보될 수 있다.
케이싱(1)의 바닥(11)으로부터 마운트 보스(11f)가 돌출될 수 있다. 제 1 PCB(110)에는 마운트 보스(11f)가 통과하는 제 1 통공이 형성될 수 있다. 제 3 PCB(140)에는 상기 제 1 통공과 대응하는 위치에 제 2 통공이 형성될 수 있다. 나사(92)가 상기 제 2 통공을 상측으로부터 통과하여 마운트 보스(11f)와 체결될 수 있다.
제 3 PCB(140)는 제 1 변(예를 들어, 가로변)과, 상기 제 1 변과 교차하는 제 2 변(예를 들어, 세로변)을 가질 수 있다. 제 3 PCB(140)는 대략 직사각형으로 이루어질 수 있다. 바닥(11)으로부터 돌출된 유지 리브(11g)가 상기 제 1 변과 제 2 변을 감싸는 "L"자 형태로 이루어져 제 4 PCB(130)의 수평이동(흔들림)을 제지할 수 있다.
한편, 온습도센서(70)는 제 1 PCB(110)의 배면에 실장된다. 제 1 PCB(110)를 기준으로 상측에 발열체인 먼지센서(140), CO2센서(40), VOC센서(50) 및/또는 무선통신모듈(70)이 배치되기 때문에, 제 1 PCB(110)의 하측에 온습도센서(70)를 배치하는 경우 상기 발열체로부터 발생한 열이 제 1 PCB(110)에 의해 차단, 반사되어, 제 1 PCB(110)의 하측에 은페된 온습도센서(70)에까지 이르지 못한다. 따라서, 온습도센서(70)의 정확도에 상기 발열체의 발열이 미치는 영향이 최소화된다.
더 나아가, 온습도센서(70)는 상측에서 제 1 PCB(110)를 내려다 볼 시, CO2센서(40)와 중첩되지 않는 영역에 배치될 수 있다. CO2센서(40)의 발열이 제 1 PCB(110)에 수직으로 입사되지 않아, 제 1 PCB(110)의 온도 증가를 줄일 수 있고, 따라서, 전도에 의해 제 1 PCB(110)로부터 온습도센서(70)로의 열전달도 줄일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기질 감지기는 케이싱 본체(10) 내에 온습도센서(70)가 구비된다. 온습도센서(70)는 케이싱 본체(10) 내의 공기의 온도 및/또는 습도를 감지하므로, 이렇게 감지된 값은 케이싱 본체(10) 외부 공기(예를 들어, 실내 공기, 이하, "외기"라고 함.)의 상태와 완벽하게 동일한 것은 아니나, 케이싱 본체(10) 내부가 외기와 잘 소통될 수 있다면, 온습도센서(70)의 감지값이 실질적으로 외기의 상태를 반영하는 것이 될 것이다.
이러한 측면에서, 케이싱에 온습도센서(70)가 수용된 공간을 외기와 연통시키는 기류 통과공이 형성된다. 상기 기류 통과공은 통기를 목적으로 케이싱(1)에 형성된 통기 전용의 구멍일 수도 있으나, 구멍이 많으면 케이싱(1)의 미감을 저해할 수 있으므로 가능하면 상기 기류 통과공은 통기를 위한 기능 뿐만 아니라 다른 역할도 겸하여 구멍의 개수를 줄이는 것이 좋다.
상기 기류 통과공은 커버(30)에 형성된 적어도 하나의 통기구(31, 32, 33)일 수 있다. 먼지센서(60)는 제 3 PCB(140)의 상면에 실장되고 공기가 유입되는 챔버(61)와, 챔버(61) 내부로 광을 조사하는 발광부(미도시)를 구비하고, 챔버(61)에는 챔버(61) 내부를 외기와 연통시키는 적어도 하나의 연통구(61h1, 61h2, 61h3)가 형성될 수 있다.
커버(30)에 형성된 적어도 하나의 통기구(31, 32, 33)를 통해 유입된 기류가 온습도센서(70)로 안내될 수 있다. 제 1 PCB(110)와 측벽(12)사이에는 간격(g)이 형성될 수 있다. 서포트 리브(11b)에 의해 제 1 PCB(110)의 저면이 바닥(11)으로부터 이격됨으로써 형성된 공간된 공간(즉, 제 1 PCB(110)의 저면과 바닥(11) 사이의 공간)이 상기 간격을 통해 제 1 PCB(110)의 상측 공간과 연통될 수 있다.
상기 적어도 하나의 통기구(31, 32, 33)는 적어도 하나의 연통구(61h1, 61h2, 61h3)와 미중첩된 부분을 포함한다. 즉, 적어도 하나의 통기구(31, 32, 33)는 부분적으로는 적어도 하나의 연통구(61h1, 61h2, 61h3)와 연통되어 있어(또는, 위에서 내려다 볼 시 중첩), 적어도 하나의 통기구(31, 32, 33)를 통해 유입된 외기 중 일부는 챔버(61) 내로 유입되나, 적어도 하나의 통기구(31, 32, 33)와 미중첩되는 영역도 포함하고 있어, 상기 미중첩된 영역을 통해 유입된 외기는 케이싱 본체(10)에서 챔버(61)의 외측으로 흐르게 되고, 상기 간격을 통과하여 온습도센서(70)에까지 이르게 된다.
먼지센서(60)로 외기를 안내하기 위해 커버(30)에 형성된 적어도 하나의 통기구(31, 32, 33)가 온습도센서(70)로 안내될 외기가 유입되는 상기 기류 통과공으로써 작용하는 것이다.
한편, 상기 기류 통과공은 외장 패널(20)에 형성된 락킹 후크(23)와 커버(30)에 형성된 후크 통과로(33h1, 33h2) 사이에 형성된 간격일 수 있다. 전술한 바와 같이, 외장 패널(20)에 형성된 락킹 후크(23)는 커버(30)에 형성된 후크 통과로(33h1, 33h2)를 통과하여 케이싱 본체(10)에 형성된 락킹 홈(15)과 체결된다. 락킹 후크(23)는 락킹 홈(15)과 체결되는 과정에서 리드(21)와 연결된 부분을 기준으로 탄성적으로 변형되어야 하기 때문에, 후크 통과로(33h1, 33h2)에 락킹 후크(23)가 꽉 끼워지는 구조에서는 락킹 후크(23)와 락킹 홈(15) 간의 체결 동작이 원활하게 이루어지기 어렵다. 따라서, 락킹 후크(23)와 후크 통과로(33h1, 33h2) 사이에는 소정의 간격이 존재하는 것이 바람직하고, 이렇게 형성된 간격이 케이싱 본체(10) 내부와 연통된다.
락킹 후크(23)와 후크 통과로(33h1, 33h2) 사이의 간격을 통해 유입된 기류가 케이싱 본체(10) 내로 유입된 후, 제 1 PCB(110)와 측벽(11) 사이의 간격을 통해 온습도센서(70)에 이를 수 있다.

Claims (9)

  1. 바닥과 상기 바닥 둘레에서 상측으로 연장되는 측벽을 갖는 케이싱 본체;
    상기 바닥의 상측에 수평하게 배치되는 제 1 PCB(Printed Circuit Board);
    상기 제 1 PCB의 저면에 실장되는 온습도센서;
    상기 제 1 PCB의 상측에 수평하게 배치되는 제 2 PCB;
    상기 제 2 PCB에 실장되는 CO2센서;
    상기 제 2 PCB의 상측에 수평하게 배치되는 제 3 PCB;
    상기 제 3 PCB의 상면에 실장되고, 공기가 유입되는 쳄버와, 상기 쳄버 내부로 광을 조사하는 발광부를 구비하고, 상기 쳄버에는 상기 쳄버 내부를 외기와 연통시키는 적어도 하나의 연통구가 형성된 먼지센서; 및
    상기 바닥의 반대쪽에서 상기 측벽에 의해 한정된 개구된 상면을 덮고, 상측에서 내려다볼 시, 상기 적어도 하나의 연통구와 중첩되는 적어도 하나의 통기구를 갖는 커버를 포함하고,
    상기 케이싱 본체는,
    상기 바닥으로부터 돌출되어 상기 제 1 PCB의 저면을 지지하는 서포트 리브를 포함하고,
    상기 제 1 PCB와 상기 측벽 사이에는,
    상기 서포트 리브에 의해 상기 제 1 PCB 저면이 상기 바닥으로부터 이격된 공간을 상기 제 1 PCB의 상측 공간과 연통시키는 간격이 형성되고,
    상기 적어도 하나의 통기구는,
    상기 적어도 하나의 연통구와 미중첩된 부분이 상기 케이싱 본체 내의 공간을 통해 상기 간격과 연통되는 공기질 감지기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상측에서 상기 제 1 PCB를 내려다 볼 시, 상기 온습도센서는 상기 CO2센서와 중첩되지 않는 영역에 배치되는 공기질 감지기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 CO2센서는 상기 제 2 PCB의 저면에 실장되는 공기질 감지기.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 온습도센서는,
    상기 서포트 리브에 의해 상기 제 1 PCB가 상기 바닥으로부터 이격된 공간 내에 배치되는 공기질 감지기.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 커버의 상측에 배치되는 리드와, 상기 리드로부터 하측으로 돌출되어 상기 케이싱 본체와 체결되는 락킹 후크를 구비한 외장 패널을 더 포함하고,
    상기 커버에는 상기 락킹 후크가 통과하는 후크 통과구가 형성되고,
    상기 락킹 후크와 상기 후크 통과구 사이에는 상기 케이싱 본체 내부와 연통되는 간격이 형성되는 공기질 감지기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 PCB는,
    무선통신모듈이 실장되며, 상기 제 1 PCB보다 상기 바닥으로부터 상측으로 더 이격된 위치에 수평하게 배치되고,
    상기 CO2센서 및 상기 온습도센서 중 적어도 하나의 감지값을 상기 무선통신모듈을 통해 통신망으로 전송하는 프로세서를 더 포함하는 공기질 감지기.
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