KR102385656B1 - 공기질 측정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기질 측정장치에 관한 것으로서, 변형 및 복원하는 펌핑 수단을 이용해 공기질 측정장치 내에 공기 흐름을 만들어 공기질을 측정함으로써 전력소모를 감소시키고, 부피를 감소시켜 휴대가 가능하도록 한 공기질 측정장치에 관한 것이다.

Description

공기질 측정장치 {AIR QUALITY MEASURING EQUIPMENT}
본 발명은 공기질 측정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 휴대 가능하며, 공기질 측정장치 주변의 공기를 간편하게 흡입하거나 배출함으로써 주변 공기의 공기질을 측정하는 공기질 측정장치에 관한 것이다.
미세먼지입자(PM: particulate metter)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 개발등의 이유로 신축 건물이 늘어남에 따라 새집증후군(Sick house syndrome)이 발병하면서, 새집증후군의 원인인 휘발성유기화합물(VOC)의 관심도 높아지게 되었다.
위와 같은 이유로, 공기 질의 관심이 높아짐에 따라, 공기질 측정장치의 개발이 활발히 이루어지고있다.
이러한 공기질 측정장치에 대한 특허로는 한국등록특허 제10-1765663호(이하, '특허문헌1' 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 발생하고, 송풍팬을 구동시키기 위한 전력소모가 크다.
또한, 송풍팬의 설치로 인한 공기질 측정장치의 부피증가로 인해 이동의 불편함이 있고, 공간의 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, 변형 및 복원 하는 펌핑수단을 이용해 공기 흐름을 만들어 공기질을 측정함으로써 전력소모를 감소시키고, 부피를 감소시켜 휴대 가능한 공기질 측정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 특징에 따른 공기질 측정장치는, 공기 흡입구와 공기 배출구를 연통시키는 공기 유로; 상기 공기 유로 상에 배치되며, 상기 공기 흡입구로부터 외부 공기를 유입시키고, 상기 외부 공기를 상기 공기 배출구로 배출시키는 펌핑부; 및 상기 공기 유로 상에 배치되어 상기 외부 공기에 함유된 입자를 측정하는 센서;를 포함하되, 상기 펌핑부가 가압되면 상기 펌핑부 내의 공기가 상기 공기 배출구로 배출된 후, 상기 펌핑부가 복원되면서 상기 공기 흡입구를 통해 외부 공기가 유입되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 펌핑부는 탄성 재질로 이루어진 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 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1챔버와 상기 펌핑 챔버 사이에는 제1체크밸브가 구비되고, 상기 제2챔버와 상기 펌핑 챔버 사이에는 제2체크밸브가 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 센서는 가스 센서 및 미세먼지 센서로 구성되고, 상기 가스 센서 및 미세먼지 센서는 상기 공기 흡입구를 통해 상기 외부 공기가 유입될 때, 작동되는 것을 특징으로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공기질 측정장치는 다음과 같은 효과가 있다.
기존 송풍팬을 이용하여 공기 흐름을 발생시키는 공기질 측정장치와 다르게 장치의 구성을 단순화 할 수 있고, 송풍팬을 구동하기 위한 전력소모를 줄일 수 있다.
또한, 구성을 단순화 함에 따라 공기질 측정장치의 부피를 줄여 휴대폰 케이스 등 모바일 전자기기 등에 설치하여 휴대가 가능하도록 제작할 수 있다.
도 1(a)은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공기질 측정장치를 스마트폰 케이스에 설치한 단면도.
도 1 (b)는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공기질 측정장치의 단면도.
도 2는 도 1의 공기질 측정 장치의 펌핑부에 외력이 가해진 상태와 제2챔버가 열려진 상태를 도시한 단면도.
도 3은 도 1의 공기질 측정 장치의 펌핑부의 흡입력에 의해 제1챔버가 열려진 상태를 도시한 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 실시예들은 원칙적으로, 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시예들 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.
공기질 측정장치는 휴대 가능한 공기질 측정장치 이며, 스마트폰 케이스 뿐만 아니라 휴대할 수 있는 어떤 전자기기 내부에도 설치 가능한 장치이다.
후술할 본 발명의 공기질측정장치는 도 1(a)에 도시된 바와 같이, 스마트폰 케이스 내부에 적용된 공기질 측정장치에 대한 것이나, 본 발명이 휴대폰 케이스에 한정되는 것은 아니다.
또한, 후술할 공기에 함유 된 입자라 함은, 고체, 액체 및 기체의 상태로 공기 중에 머물 수 있는 가스 입자, 미세먼지 입자 및 수분 입자 등을 포함한다.
먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공기질 측정장치(100)에 대해 설명한다.
도 1(a)은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실시예에 따른 공기질 측정장치를 스마트폰 케이스 내부에 설치 해놓은 단면도이고, 도 1 (b)는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공기질 측정장치의 단면도이고, 도 2는 도 1의 공기질 측정 장치의 펌핑부에 외력이 가해진 상태와 제2챔버가 열려진 상태를 도시한 단면도 이고, 도 3은 도 1의 공기질 측정 장치의 펌핑부의 흡입력에 의해 제1챔버가 열려진 상태를 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공기질 측정장치(100)는, 공기질 측정장치(100)에 형성된 공기 흡입구(110) 및 공기 배출구(120)와, 상기 공기 흡입구(110)와 상기 공기 배출구(120) 사이에 형성되는 공기 유로를 포함하고, 상기 공기 유로 상에 형성되어 상기 공기에 함유된 입자를 측정하는 센서 및 탄성 변형됨에 따라 작동 시 상기 공기 배출구(120) 내부 공기를 배출하고 복원 시 상기 공기 흡입구(110)로부터 외부 공기를 유입시키는 펌핑부(130)를 포함하여 구성된다.
도 1(b)에 도시된 바와 같이, 공기 유로는 공기 흡입구(110)와 공기 배출구(120)를 연통시키는 통로 기능을 하며, 공기 흡입구(110)와 연통되는 제1챔버(141)와, 공기배출구(120)와 연통되는 제2챔버(142)와, 펌핑부(130)에 구비된 펌핑 챔버(131)로 이루어진다. 이 경우, 펌핑 챔버(131)는 제1챔버(141)와 제2챔버(142) 사이에 배치된다.
따라서, 공기 유로는 일단에서 타단 순으로, 공기 흡입구(110), 제1챔버(141), 펌핑부(130)의 펌핑 챔버(131), 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(131) 내부의 공기가 배출되는 통로 기능을 한다.
제1챔버(141)는 일단이 공기 흡입구(110)와 연통되고, 타단이 펌핑 챔버(131)와 연통되어, 공기 흡입구(110)와 펌핑 챔버(131)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(131) 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(131)와 연통되고, 타단이 공기 배출구(120)와 연통되어, 펌핑 챔버(131)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(131) 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(131) 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(131) 사이에 구비되어 있으며, 평시에는 닫힌 상태를 유지하며 제1챔버(141)와 펌핑 챔버(131)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(131) 방향으로만 개통되며, 펌핑부(130) 가압 시 펌핑 챔버(131)에 머물던 공기가 제1챔버(141)로 흘러 들어가는 것을 방지 해준다.
제2체크밸브(160)는 펌핑 챔버(131)와 제2챔버(142) 사이에 구비되어 있으며, 평시에는 닫힌 상태를 유지하며 펌핑 챔버(131)와 제2챔버(142)를 독립된 공간으로 분리 시키는 역할을 한다.
제2체크밸브(160)는 펌핑부(130) 가압 시 압축력에 의해 제2챔버(142) 방향으로만 개통되고, 펌핑 부 가압 후 복원될 때 닫히게되며, 제2챔버(141)에서 펌핑 챔버(131)로의 공기 흐름을 차단 시켜준다.
위와 같이, 펌핑 챔버(131)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 탄성력을 가진 재질로 이루어지며, 예컨데, 고무와 같은 재질로 이루어질 수 있으나 본 발명이 이러한 재질로 한정되는 것은 아니다.
펌핑부(130)는 공기질 측정장치(100) 측면에 형성되며, 제1체크밸브(150)와 제2체크밸브(160)를 포함하는 범위에서 형성된다.
펌핑 챔버(131)는 탄성 재질로 이루어진 펌핑부(130) 내부 공간을 말하며, 제1챔버(141)와 제2챔버(142) 사이에 배치된다.
펌핑 챔버(131)는 제1챔버(141) 및 제2챔버(142)와 연통되며, 펌핑 챔버(131)와 제1, 2챔버(141, 142) 사이에는 체크 밸브가 설치되어 있다.
펌핑 챔버(131)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(131) 내에 잔류하다 압축력에 의해 제2챔버(142)를 지나 공기 배출구(120)를 통해 배출되는 것이다.
즉, 펌핑부(130)가 가압되면 펌핑부(130) 내에 머물던 내부 공기가 공기 배출구(120)로 배출 된 후, 펌핑부(130)가 복원되면서 공기 흡입구(110)를 통해 외부 공기가 유입되는 것이다.
따라서, 펌핑 챔버(131)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.
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) 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 입자를 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.
이하, 도 2 내지 도 3을 참조하여 전술한 구성을 갖는 공기질 측정장치(100)를 통해 외부 공기의 공기질을 측정하는 방법에 대해 설명한다.
공기질 측정장치(100)에 외력(F)이 가해지지 않을 때 제1체크밸브(150)와 제2체크밸브(160)는 닫힌 상태를 유지한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 펌핑부(130)에 압력을 가하면, 펌핑 챔버(131) 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(131)에 머물던 공기는 제2챔버(142)로 유입되는 것이다. 이때, 제1체크밸브(150)는 개통되지 않는다.
도 3에 도시된 바와 같이, 펌핑부(130) 가해지는 외력(F)을 해체하면, 펌핑부(130)가 원래의 형상으로 복귀한다.
펌핑부(130)가 원래의 형상으로 복원됨에 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(131) 방향으로 개통된다.
이때, 제1챔버(141)내에 구비된 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(131)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 유입 시켜 공기질을 측정함으로써, 외부 공기의 공기질 측정을 보다 쉽게 실시 할 수 있는 것이다.
위와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공기질 측정장치(100)는, 탄성 재질로 구성된 펌핑부(130)의 탄성을 이용하여 발생시킬 수 있는 압축력과 흡입력에 의해 공기질 측정장치(100) 내부에 일방향 공기 흐름을 만듬으로써, 기존 송풍팬을 이용하여 공기 흐름을 발생시키는 공기질 측정장치와 다르게 장치의 구성을 단순화 할 수 있고, 송풍팬을 구동하기 위한 전력소모를 줄일 수 있다.
또한, 구성을 단순화 함에 따라 공기질 측정장치(100)의 부피를 줄여 휴대폰 케이스 등 모바일 전자기기 등에 설치하여 휴대가 가능하도록 제작할 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: 공기질 측정장치
110: 공기 흡입구 120: 공기 배출구
130: 펌핑부 131: 펌핑 챔버
141: 제1챔버 142: 제2챔버
150: 제1체크밸브 160: 제2체크밸브
170: 가스센서 180: 미세먼지 센서
180a: 발광부 180b: 수광부

Claims (5)

  1. 공기 흡입구와 공기 배출구를 연통시키는 공기 유로;
    상기 공기 유로 상에 배치되며, 상기 공기 흡입구로부터 외부 공기를 유입시키고, 상기 외부 공기를 상기 공기 배출구로 배출시키는 펌핑부; 및
    상기 공기 유로 상에 배치되어 상기 외부 공기에 함유된 입자를 측정하는 센서;를 포함하되,
    상기 공기 유로는 상기 공기 흡입구와 연통되는 제1챔버와, 상기 공기 배출구와 연통되는 제2챔버와, 상기 펌핑부에 구비된 펌핑 챔버로 이루어지고,
    상기 제1챔버와 상기 펌핑 챔버 사이에 제1체크밸브가 구비되고, 상기 제2챔버와 상기 펌핑 챔버 사이에 제2체크밸브가 구비되고,
    상기 센서는 상기 유로 상의 제1챔버의 내부에 구비되며,
    상기 펌핑부가 가압되면 상기 제2체크밸브는 상기 제2챔버 내부방향으로 개통되어 상기 펌핑부 내의 공기가 상기 공기 배출구로 배출된 후, 상기 펌핑부가 복원되면서 상기 제1체크밸브는 상기 펌핑 챔버 방향으로 개통되어 상기 공기 흡입구를 통해 외부 공기가 유입되는 것을 특징으로 하는 공기질 측정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 펌핑부는 탄성 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 공기질 측정 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 센서는 가스 센서 및 미세먼지 센서로 구성되고,
    상기 가스 센서 및 미세먼지 센서는 상기 공기 흡입구를 통해 상기 외부 공기가 유입될 때, 작동되는 것을 특징으로 하는 공기질 측정장치.
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