KR102633539B1 - 이물질 감지 센서 및 이를 포함하는 공기 정화 장치 - Google Patents

이물질 감지 센서 및 이를 포함하는 공기 정화 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102633539B1
KR102633539B1 KR1020170015824A KR20170015824A KR102633539B1 KR 102633539 B1 KR102633539 B1 KR 102633539B1 KR 1020170015824 A KR1020170015824 A KR 1020170015824A KR 20170015824 A KR20170015824 A KR 20170015824A KR 102633539 B1 KR102633539 B1 KR 102633539B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
filter
light
amount
dust
intensity
Prior art date
Application number
KR1020170015824A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180090679A (ko
Inventor
정지혁
김기현
김태경
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지이노텍 주식회사 filed Critical 엘지이노텍 주식회사
Priority to KR1020170015824A priority Critical patent/KR102633539B1/ko
Publication of KR20180090679A publication Critical patent/KR20180090679A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102633539B1 publication Critical patent/KR102633539B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/94—Investigating contamination, e.g. dust
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/02—Investigating particle size or size distribution
    • G01N15/0205—Investigating particle size or size distribution by optical means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/1717—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated with a modulation of one or more physical properties of the sample during the optical investigation, e.g. electro-reflectance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/49—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid
    • G01N21/53—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid within a flowing fluid, e.g. smoke
    • G01N21/532—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid within a flowing fluid, e.g. smoke with measurement of scattering and transmission
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N2021/0106—General arrangement of respective parts
    • G01N2021/0118—Apparatus with remote processing
    • G01N2021/0137—Apparatus with remote processing with PC or the like

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 이물질 감지 센서는 필터의 제 1면으로 광을 조사하는 발광부; 상기 필터의 상기 제 1면을 통해 반사되는 반사광의 세기를 측정하는 제 1 수광부; 상기 필터의 제 2면으로 투과되는 투과광의 세기를 측정하는 제 2 수광부; 및 상기 측정된 반사광의 세기 및 상기 투과광의 세기를 수신하고, 상기 수신한 반사광의 세기 및 상기 투과광의 세기를 기준으로 상기 필터에 쌓인 먼지량을 산출하는 동작 제어부를 포함한다.

Description

이물질 감지 센서 및 이를 포함하는 공기 정화 장치 {PARTICLE DETECTING SENSOR, AIR CLEANING DEVICE HAVING THE SAME}
본 발명은 이물질 감지 센서에 관한 것으로, 특히 공기 정화 장치 내에 설치되어 상기 공기 정화 장치의 필터에 퇴적된 이물질의 양을 감지할 수 있는 이물질 감지 센서, 이를 포함하는 공기 정화 장치 및 이의 동작 방법에 관한 것이다.
공기 정화장치는 오염된 공기를 흡입하여 정화한 후, 정화된 공기를 배출시키는 장치로서 이해된다. 상기 공기 정화장치에는, 외부의 공기를 공기 정화장치의 내부로 유입시키기 위한 송풍장치 및 공기 중 이물을 필터링 할 수 있는 필터가 포함될 수 있다. 일례로, 상기 공기 정화장치에는, 공기 청정기 또는 에어컨이 포함될 수 있다.
이러한 필터는 공기정화를 수행하는 과정에서 오염되며, 이에 따라 주기적 또는 비주기적으로 교체가 필요하다. 그런데, 이와 같은 종래의 공기정화장치는 내장된 필터의 오염도를 확인하기 위해서 공기정화장치 내부에 설치된 필터를 공기정화장치 외부로 인출하여 직접 육안으로 확인하는 방법밖에 없었다. 이처럼 종래의 공기정화장치는 필터 확인 과정이 번거로울 뿐만 아니라, 필터를 공기정화장치 외부로 인출 시 사용자가 필터를 만져야 하므로 손에 먼지와 같은 오물이 묻는 비위생적인 작업환경에 노출될 수 있는 문제가 있었다. 또한, 필터를 분리하여 외부로 인출된 상태에서 필터에 묻어있는 먼지가 사용자 주변에 재 비산될 수 있는 문제가 있었다.
이러한 문제를 해소하기 위해, 종래에는 필터의 교체 시기를 확인하기 위해 공기정화장치에 다양한 센서를 적용하였으며, 그 중 하나는 광을 이용한 먼지감지센서가 있다.
선행문헌(공개번호: 10-2009-0035375)에는, 오염도에 따라 필터를 통과하는 바람의 양과 이물질의 양이 서로 다르다는 점을 이용하여 공기청정기의 필터의 수명을 산출할 수 있는, 공기청정기의 필터 수명 산출방법이 개시된다.
다만, 상기 선행문헌에 의하면, 필터에 의해 필터링 된 먼지의 양을 감지하기 위하여 먼지 감지부, 즉 먼지 감지 센서가 필요하게 된다.
이러한, 먼지 감지 센서는, 발광부 및 수광부를 일정 거리 이격 배치한 구조를 가지며, 상기 발광부 및 수광부의 동작에 따라 상기 필터에 퇴적된 먼지량을 감지한다.
그러나, 일반적으로 수광부에서 수광되는 광량은 발광부와 수광부 사이의 거리의 제곱에 반비례하기 때문에, 종래의 광을 이용한 먼지감지센서는 발광부와 수광부 간의 배치 거리가 멀어 오염측정감도가 낮아 필터의 오염도를 정확하게 파악하는 것이 어려웠다.
또한, 상기와 같은 먼지 감지 센서는 특정 필터에만 적용 가능하도록 설계된다. 즉, 상기 필터는 유전 필터와 헤파 필터를 포함하고 있으며, 상기 유전 필터에 적용되는 먼지 감지 센서를 이용하여 헤파 필터에 퇴적된 먼지량을 정확히 감지할 수 없으며, 이와 마찬가지로 상기 헤파 필터에 적용되는 먼지 감지 센서를 이용하여 상기 유전 필터에 퇴적된 먼지량을 정확히 감지할 수 없다.
또한, 상기와 같은 먼지 감지 센서는 상기 수광부에서 수광되는 광량을 이용하여 먼지량을 감지하기 때문에 상기 필터에 퇴적된 먼지의 종류를 파악하기는 어려운 문제점이 있다.
또한, 상기와 같은 먼지 감지 센서는, 상기 수광부에서 수광되는 광량의 절대 값만을 가지고 먼지량을 판단하며, 상기와 같은 광량의 절대 값은 먼지의 종류에 따라 변화하며, 이에 따라 부정확한 먼지량을 감지하게 되는 문제점이 있다.
본 발명에 따른 실시 예에서는, 헤파 필터를 사용하는 공기 정화 장치 및 유전 필터를 사용하는 공기 정화 장치에 모두 적용 가능한 이물질 감지 센서, 이를 포함하는 공기 정화 장치 및 이의 동작 방법을 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 먼지량에 따라 가변하는 투과 광량 및 반사 광량을 이용하여 필터에 퇴적된 먼지량을 감지할 수 있는 이물질 감지 센서, 이를 포함하는 공기 정화 장치 및 이의 동작 방법을 제공한다.
제안되는 실시 예에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 제안되는 실시 예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 이물질 감지 센서는 필터의 제 1면으로 광을 조사하는 발광부; 상기 필터의 상기 제 1면을 통해 반사되는 반사광의 세기를 측정하는 제 1 수광부; 상기 필터의 제 2면으로 투과되는 투과광의 세기를 측정하는 제 2 수광부; 및 상기 측정된 반사광의 세기 및 상기 투과광의 세기를 수신하고, 상기 수신한 반사광의 세기 및 상기 투과광의 세기를 기준으로 상기 필터에 쌓인 먼지량을 산출하는 동작 제어부를 포함하고,
상기 투과광의 세기 및 상기 반사광의 세기에 대한 먼지의 반사율과 먼지량의 상관 관계에 의해 추정된 상관 관계식을 저장하는 메모리를 더 포함하며,
상기 동작 제어부는,
상기 반사광의 세기 및 상기 투과광의 세기를 상기 상관 관계식에 대응하여 상기 먼지량을 산출한다.
그리고, 상기 상관 관계식은 아래의 수식 1과 같다.
[수식 1]
Figure 112017011846585-pat00001
여기에서, m은 먼지량이고, T는 투과광의 세기이고, R은 반사광의 세기이고, a 내지 f는 가변 계수이다.
그리고, 상기 메모리는, 헤파 필터에 적용되는 제 1 가변 계수 값과, 유전 필터에 적용되는 제 2 가변 계수 값을 각각 저장하며, 상기 제 1 및 2 가변 계수 값은 서로 다르다.
그리고, 상기 동작 제어부는, 초기 동작 시에 상기 투과광의 세기 및 상기 반사광의 세기를 이용하여 상기필터의 종류를 판단하고, 상기 판단한 필터의 종류에 따라 상기 먼지량 산출에 적용될 가변 계수 값을 결정한다.
또한, 상기 필터의 상기 제 1면 상에 배치되는 제 1 부분과, 상기 제 1 면과 반대되는 상기 필터의 제 2 면 상에 배치되는 제 2 부분을 포함하는 하우징을 더 포함하며, 상기 발광부 및 상기 제 1 수광부는, 상기 하우징의 상기 제 1 부분에 배치되고, 상기 제 2 발광부는, 상기 하우징의 제 2 부분에 배치된다.
또한, 상기 발광부의 발광면과, 상기 제 2 수광부의 수광면은, 상기 필터를 사이에 두고 적어도 일부가 서로 마주보도록 상기 하우징 상에 배치된다.
또한, 상기 유전 필터는, 길이 방향으로 일정 간격 이격되어 슬릿을 형성하는 복수의 박판을 포함하며, 상기 서로 마주보는 발광부의 발광면과, 상기 제 2 수광부의 수광면은, 상기 슬릿과 동일 가로축 상에서 정렬된다.
또한, 상기 제 1 및 2 가변 계수 값 각각은, 상기 발광부의 사양, 상기 제 1 및 2 수광부의 사양, 상기 발광부 및 수광부의 배치 위치에 따라 구분되어 상기 메모리에 저장된다.
한편, 실시 예에 따른 공기 정화 장치는, 공기를 흡입하고, 정화된 공기를 배출하며, 상기 공기의 유로 상에 필터 수용부가 형성된 몸체부; 상기 몸체부의 필터 수용부 내에 수용되는 필터; 상기 몸체부의 전면에 배치되며, 상기 공기의 흡입을 위한 개구부가 형성된 커버; 및 상기 몸체부와 상기 커버 사이에 배치되어 상기 필터의 오염 상태를 측정하는 이물질 감지 센서를 포함하며, 상기 이물질 감지 센서는, 상기 필터의 제 1면 상에 배치되는 제 1 부분과, 상기 제 1 면과 반대되는 상기 필터의 제 2 면 상에 배치되는 제 2 부분을 포함하는 하우징과, 상기 하우징의 상기 제 1 부분에 배치되어, 상기 필터의 제 1 면으로 제 1 광을 조사하는 발광부와, 상기 하우징의 상기 제 1 부분에 배치되어, 상기 필터의 상기 제 1 면을 통해 반사되는 반사광의 세기를 측정하는 제1 수광부와, 상기 하우징의 상기 제 2 부분에 배치되어, 상기 필터의 제 2면을 투과하는 투과광의 세기를 측정하는 제2 수광부와, 상기 측정된 반사광의 세기 및 상기 투과광의 세기를 수신하고, 상기 수신한 반사광의 세기 및 상기 투과광의 세기를 기준으로 상기 필터에 쌓인 먼지량을 산출하는 동작 제어부를 포함하며, 상기 동작 제어부는, 상기 투과광의 세기 및 상기 반사광의 세기에 대한 먼지의 반사율과 먼지량의 상관 관계에 의해 추정된 상관 관계식을 이용하여 상기 먼지량을 산출하며, 상기 상관 관계식은 아래의 수식 1과 같다.
[수식 1]
Figure 112017011846585-pat00002
여기에서, m은 먼지량이고, T는 투과광의 세기이고, R은 반사광의 세기이고, a 내지 f는 가변 계수이다.
본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 반사 광량 및 투사 광량에 따라 추정된 함수를 이용하여 필터에 퇴적된 먼지의 양을 감지함으로써, 상기 필터의 오염 정도를 정확히 분석하여 상기 필터의 청소 또는 교체 시기를 정확히 알 수 있으며, 이에 따른 공기 정화 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 이물질 감지 센서를 사용함으로써, 필터의 청소시기를 놓쳐 발생하는 노동력 또는 전기의 낭비를 줄일 수 있고, 필터에 쌓인 이물질로 인한 실내 공기오염의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 헤파 필터 및 유전 필터와 같은 필터의 종류와 상관 없이 모든 필터에 적용 가능한 이물질 감지 센서를 제공함으로써, 필터의 종류에 따라 적용되는 센서를 각각 개발해야 하는 불편함을 해소할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 먼지의 양을 결정하는 함수의 계수를 먼지의 종류에 따라 변화시킴으로써, 상기 필터에 퇴적된 먼지의 종류에 관계 없이 정확한 먼지의 양을 검출할 수 있으며, 이에 따른 이물질 감지 센서의 신뢰성을 향상시킬 수 있다
또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 필터에 퇴적된 먼지의 종류를 기준으로 구동되는 발광 소자의 색상을 결정함으로써, 정확한 필터의 오염 정도를 측정할 수 있으며, 이에 따른 정보를 사용자에게 제공해줌에 따른 사용자 만족도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 공기 정화 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 공기 정화 장치의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 필터의 종류를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 이물질 감지 센서의 구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 이물질 감지 센서의 확대도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 감지부의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 표시부(520)에 표시되는 유전 필터의 오염 정보를 보여준다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따라 표시부(520)에 표시되는 헤파 필터의 오염 정보를 보여준다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이물질 감시 센서의 확대도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 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.
본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
첨부된 도면의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 도면의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 도면의 각 블록 또는 흐름도 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 도면의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실시 예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
본 발명의 실시 예에서는 수광부에서 수광되는 광량의 절대 값만을 이용하여 필터의 오염도를 판단하는 것이 아니라, 필터에 조명되어 반사된 광량과 투과된 광량을 각각 측정하는 2개 이상의 수광부를 구비하여 먼지나 필터의 종류와 관계 없이 정확한 오염도를 측정할 수 있는 이물질 감지 센서 및 이를 포함하는 공기 정화 장치를 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 공기 정화 장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 공기 정화 장치의 분해 사시도이며, 도 3은 도 2에 도시된 필터의 종류를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 공기 정화 장치는 커버(100), 몸체(400), 이물질 감지 센서(200) 및 필터(300)를 포함한다.
몸체(400)는 분리막(430)을 기준으로 필터(300)의 조립 공간이 되는 필터 수용부(420)와, 상기 필터(300)를 통해 실내 공기를 통과시키고, 정화된 공기를 다시 실내로 토출되도록 하는 송풍팬(440)이 수용되는 팬 수용부(410)로 구성된다.
상기 몸체(400)는 실내 공기를 흡입하고, 상기 흡입된 실내 공기를 정화하며, 상기 정화된 공기를 토출한다. 상기 몸체(400)의 상부에는 상기 정화된 공기가 토출되는 토출구(450)가 형성되는데, 상기 토출구(450)는 상기 몸체(400)의 상부뿐 아니라, 상기 몸체(400)의 전면, 측면 또는 후면에 배치될 수도 있을 것이다.
필터(300)는 흡입된 공기를 필터링하며, 그에 따라 상기 몸체(400)의 필터 수용부(420) 내에 수용된다. 필터(300)는 외부의 공기가 상기 필터(300)의 전면을 통해 유입되어 상기 필터(300)의 후면을 통해 배출되는 몸체(400)의 내부의 공기 유로 상에 배치되며, 공기 중의 오염 물질을 공기로부터 포집하여 정화된 공기만 통과시킬 수 있다.
상기 필터(300)는 다수 개의 필터로 구성될 수 있으며, 이 중 공기 필터링 기능을 수행하는 필터는, 헤파 필터 및 유전 필터 중 어느 하나의 필터로 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 필터(300)는 프리 필터(도시하지 않음), 미디엄 필터(도시하지 않음), 활성탄 필터(도시하지 않음) 및 상기 필터링 기능을 수행하는 헤파 필터 또는 유전 필터로 구성될 수 있다.
다시 말해서, 상기 필터(300)는 비교적 큰 먼지, 곰팡이, 머리카락 및 애완동물의 털 등과 같은 이물질을 제거하는 프리 필터와, 항균 소재를 사용하여 중간 크기의 먼지나 애완 동물의 털 등과 같은 이물질을 제거하는 미디엄 필터와, 석탄 또는 야자각의 탈취 필터인 활성탄 필터와, 실내 공기에 함유된 해로운 집 먼지, 진드기, 바이러스 및 곰팡이 등의 유해 물질과 미립자 크기의 오염 먼지를 제거하는 헤파 필터 또는 유전 필터를 포함하여 구성될 수 있다.
도 3의 (a)는 본 발명의 실시 예에 따른 헤파 필터를 나타낸 도면이고, 도 3의 (b)는 본 발명의 실시 예에 따른 유전 필터를 나타낸 도면이다.
먼저, 상기 필터(300)는 헤파 필터일 수 있다.
헤파 필터(high efficiency particulate air filter, HEPA filter)는 강한 흡착력을 가짐에 따라 공기에 함유되어 인체에 해로운 집 먼지, 진드기, 바이러스, 곰팡이 등과 같은 유해 세균과 인체에 가장 해로운 미립자인 대략 0.3 마이크론 크기의 오염 먼지를 99.97%까지 깨끗하게 제거하는 정화력을 가진 필터이며, 이에 따라 오염된 공기를 깨끗한 상태까지 정화시키는 역할을 한다.
도 3의 (a)를 참조하면, 상기와 같은 헤파 필터는, 케이스 및 상기 케이스 내부에 배치된 여과지(310)를 포함한다. 상기 여과지(310)는 단면의 형상이 산과 골을 가지도록 다수 회로 굴절된 형상을 가진다. 즉, 상기 여과지(310)는 산 부분에 대응하는 볼록 지점과, 골 지점에 오목 지점을 포함한다.
또한, 상기 필터(300)는 유전 필터일 수 있다.
상기 유전 필터는 커패시터 기능을 하는 박판(320)을 포함하고, 그에 따라 이물질에 전하를 걸어줘서 상기 이물질이 상기 유전 필터의 박판(320)에 부착되도록 한다. 이때, 마이너스(-) 전하를 가지는 이물질은 상기 박판(320)의 플러스(+) 극에 부착되고, 플러스(+) 전하를 가지는 이물질은 상기 박판(320)의 마이너스(-)극에 부착된다.
상기 유전 필터는, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 박판(320) 및 슬릿(330)(slit)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 슬릿(330) 및 박판(320)은 상기 유전 필터에 복수 개로 형성 또는 배치될 수 있다.
상기 슬릿(330)은 공기 유입 방향과 수직한 방향으로 폭이 좁으면서 상기 공기 유입 방향과 동일 방향으로 길게 형성되는 통로이다. 상기 슬릿(330)을 통해 공기, 이물질 및 이물질 감지 센서에서 발생하는 광의 적어도 일부가 통과할 수 있다.
박판(320)은 상기 공기 유입 방향과 수직한 방향으로 일정 거리 이격되어 복수 개로 배치될 수 있으며, 상기 복수 개의 박판(320)의 이격 간격은 상기 슬릿(330)을 형성할 수 있다.
상기 유전 필터는 공기 유입 방향으로 길이가 긴 박판(320)을 공기 유입 방향과 수직한 방향으로 일정간격으로 이격되도록 배치하고, 이들 사이에 공기 유입 방향으로 길이가 상대적으로 짧은 박판(320)을 배치하여, 슬릿(330)의 폭 즉, 공기 유입 방향과 수직한 방향의 슬릿(310)의 폭을 줄일 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 다양한 방법으로 상기 슬릿(330)의 폭을 조절할 수 있다.
상기 유전 필터는 정전기적 인력에 의해 상기 슬릿(330)을 유동하는 이물질을 포집할 수 있다. 이물질을 포함하는 공기는 상기 공기 유입 방향으로 유동할 수 있고, 이에 따라, 공기 중에 포함된 이물질도 공기 유입 방향으로 상기 유전 필터의 슬릿(330)을 유동할 수 있다.
이때, 상기 유전 필터에는 정전기가 가해지고, 이에 따라 상기 슬릿(330)을 형성하는 박판(320)에도 정전기가 가해질 수 있다. 따라서, 상기 슬릿(330)을 유동하는 이물질의 적어도 일부는 상기 슬릿(330)을 형성하는 박판(320) 표면에 정전기적 인력에 의해 부착될 수 있다.
이러한 방식으로 상기 유전 필터를 유동하는 공기 중에 포함되는 이물질은 상기 유전 필터에 의해 걸러질 수 있다. 상기 유전 필터에 포집된 이물질은 상기 유전 필터의 전방부에 형성되는 공간 또는 상기 유전 필터의 박판(320)에 부착된 상태로 존재하게 된다. 이는, 상기 헤파 필터도 마찬가지이다.
따라서, 상기 필터(300)를 오랫동안 계속 사용할 경우, 상기 필터(300)에 이물질이 계속 부착되어 쌓이게 되고, 이렇게 쌓인 이물질은 필터(300)의 성능저하를 유발하므로, 일정 기간마다 상기 필터(300)를 청소하여 상기 필터(300)의 성능저하를 방지할 필요가 있다.
일반적으로, 상기 필터(300)의 청소 주기는 불규칙하다. 이는 상기 필터(300)에 쌓인 이물질의 양을 측정하는 수단이 없으므로, 작업자가 필터(300)에 쌓인 이물질의 양에 관계없이 임의로 필터(300)를 청소하기 때문이다.
만약, 필터(300)에 이물질이 과도하게 쌓인 상태로, 상기 필터(300)를 계속하여 사용할 경우, 상기 필터(300)의 성능이 저하된 상태에서 상기 공기 정화 장치가 동작하게 되며, 이에 따라 상기 공기 정화 장치의 공기 정화가 효율적으로 진행되지 않아 실내 공기오염을 유발할 수 있고, 상기 필터(300)의 오염 정도가 심한 경우 공기 정화의 기능을 전혀 수행할 수 없게 될 수도 있다.
따라서, 상기 필터(300)에 쌓인 이물질의 양을 측정하는 센서를 구현할 수 있다면, 필터(300)의 청소를 시기에 맞게 효율적으로 할 수 있으므로 상기한 문제점들을 용이하게 해결할 수 있다.
한편, 상기와 같이 헤파 필터와 유전 필터는 그의 이물질 필터링 원리가 서로 다르며, 이에 따라 상기 헤파 필터와 유전 필터에 따라 서로 다른 센서를 구현해야 한다. 다시 말해서, 특정 국가나 지역, 및 제품에서는 유전 필터를 사용하고 있고, 나머지 다른 국가, 지역 및 제품에서는 헤파 필터를 사용하고 있다. 따라서, 상기와 같은 이물질의 양을 감지하는 센서가 존재한다고 하더라도, 상기 헤파 필터에 적용되는 센서와 상기 유전 필터에 적용되는 센서를 서로 각각 개발하여 제조해야 한다.
그러나, 본 발명에서는 상기 필터(300)에 쌓인 이물질의 양을 정확하게 측정하여 상기 필터의 청소 시기나 교체 시기를 알려줄 수 있으면서, 공기 정화 장치에 적용되는 필터의 종류나 상기 필터에 쌓인 먼지의 종류와 무관하게 공통적으로 적용 가능한 센서를 제공하도록 한다.
커버(100)는 몸체(400)의 전면의 외관을 이룬다. 커버(100)는 전면부(110)와, 상기 전면부(110)에 대해 수직 방향으로 연장되어 상기 전면부(110)의 양측에서 공기를 흡입하는 개구부(120a)를 갖는 가이드부(120)를 갖는다. 또한, 상기 커버(100)는 몸체(400)의 필터 수용부(420)와 결합하여 필터(300)의 전면 방향에 배치되며, 그에 따라 상기 필터(300)를 커버한다. 상기 커버(100)는 상기 필터(300)가 외부로 노출되지 않도록 하며, 상기 커버(100)의 개구부(120a)를 통해 유입된 공기가 상기 필터(300)에 흡입된다.
이물질 감지 센서(200)는 필터(300)에 인접하게 배치된다. 이물질 감지 센서(200)는 상기 필터(300)에 인접하게 배치되어 상기 필터(300)에 퇴적된 이물질의 양을 감지한다. 상기 이물질 감지 센서(200)는 추후 설명하겠지만, 센서를 구성하는 구성요소들이 장착되는 센서 몸체를 구비한다.
상기 센서 몸체는 상기 고정부와, 상기 고정부의 일측으로부터 연장되어 상기 필터(300)의 제 1 면과 평행하게 배치되는 제 1 연장부와, 상기 고정부의 타측으로부터 연장되어 상기 필터의 상기 제 1 면과 반대되는 제 2 면과 평행하게 배치되는 제 2 연장부를 구비한다. 다시 말해서, 상기 이물질 감지 센서(200)의 센서 몸체는 'ㄷ' 형상을 가질 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 상기 센서 몸체는 상기 필터(300)의 제 1 면 및 제 2 면과 각각 마주보는 면이 존재하는 다른 형상도 적용 가능할 것이다.
다시 말해서, 상기 센서 몸체는 상기 필터(300)의 제 1 면 및 상기 제 1 면과 반대되는 제 2 면과 각각 평행하면서 마주보는 연장부를 포함한다. 이때, 상기 필터(300)의 제 1 면은 상기 커버(100)의 개구부(120a)를 통해 공기가 유입되고, 상기 유입된 공기의 이물질이 걸러지는 면이고, 상기 제 2 면은 상기 제 1 면의 반대면이면서 상기 필터(300)를 통해 상기 이물질이 걸러진 공기가 배출되는 면이다.
이물질 감지 센서(200)는 상기 필터(300)의 종류와 무관하게 모든 필터(300)에 적용 가능하도록 설계된다. 이에 따라, 상기 이물질 감지 센서(200)는 발광부 및 복수의 수광부를 포함한다.
이때, 상기 발광부는, 상기 필터(300)의 상기 제 1면과 마주보며 배치된다. 이에 따라, 상기 발광부는 상기 필터(300)의 제 1 면을 향해 빛을 발생한다. 그리고, 상기 복수의 수광부는 상기 필터(300)의 서로 다른 면을 바라보며 배치된다.
즉, 상기 복수의 수광부 중 하나는, 상기 필터(300)의 제 1 면과 마주보며 배치된다. 그리고, 상기 복수의 수광부 중 다른 하나는, 상기 제 1 면과 반대되는 제 2 면과 마주보며 배치된다.
이때, 상기 발광부를 통해 발생한 광의 일부는 상기 필터(300)의 제 1면을 맞고 반사하며, 상기 제 1 면과 마주보며 배치되는 수광부는, 상기 반사되는 광의 양(이하에서는, 이를 '반사 광량'이라 한다)을 측정한다.
또한, 상기 발광부를 통해 발생한 광의 일부는 상기 필터(300)의 제 2면으로 투과하며, 상기 제 2면과 마주보며 배치되는 수광부는, 상기 투과되는 광의 양(이하에서는, 이를 '투과 광량'이라 한다)을 측정한다.
그리고, 본 발명에서는 상기 반사 광량과 투과 광량에 대한 먼지의 반사율과 질량(먼지량)의 상관 관계를 이용하여, 상기 필터(300)에 쌓인 먼지량을 측정할 수 있도록 한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 이물질 감지 센서의 구조를 나타낸 도면이고, 도 5는 도 4에 도시된 이물질 감지 센서의 확대도이다.
도 4 및 5를 참조하면, 이물질 감지 센서(200)는 센서 몸체(210), 제 1 수광부(220), 제 2 수광부(230) 및 발광부(240)를 포함한다. 이때, 제 1 및 2 수광부(220, 230)는 광 센서일 수 있다. 상기 광 센서는 예를 들어 포토 다이오드, 이미지 센서, 적외선 감지 센서 및 카메라 중 어느 하나를 포함할 수 있으며, 상기 이미지센서는 CCD 또는 CMOS 이미지센서로 구비될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고, 광을 감지할 수 있는 각종의 센서를 사용할 수 있다. 한편, 본 발명에서는 상기 제 1 및 2 수광부(220, 230)는 컬러 필터가 없는 포토 다이오드로 구현하여 상기 반사 광량 및 투과 광량을 각각 측정한다.
센서 몸체(210)는 제 1 수광부(220), 상기 제 2 수광부(230) 및 상기 발광부(240)와 일체로 형성될 수 있다. 상기 센서 몸체(210)는 상기 제 1 수광부(220), 상기 제 2 수광부(230) 및 상기 발광부(240)가 수용 및 장착되는 하우징(housing)일 수 있다.
상기 센서 몸체(210)는 상기 필터(300)의 제 1 면상에 상기 제 1 면과 평행하게 배치되어 상기 제 1 면과 마주보는 제 1 몸체부와, 상기 필터(300)의 상기 제 1 면과 반대되는 제 2 면과 평행하게 배치되어 상기 제 2 면과 마주보는 제 2 몸체를 포함한다.
상기 설명한 바와 같이, 상기 제 1 면은 상기 필터(300)의 전면일 수 있으며, 상기 제 2 면은 상기 필터(300)의 후면일 수 있다. 즉, 상기 필터(300)의 전면은 이물질을 포함하는 공기가 유입되는 면이고, 상기 필터(300)의 후면은 상기 필터(300)를 통해 먼지가 제거된 공기가 배출되는 면이다.
상기 발광부(240)는 상기 센서 몸체(210)의 제 1 몸체부에 상기 필터(300)의 제 1 면과 마주보도록 배치되며, 그에 따라 상기 필터(300)의 제 1 면으로 광을 조사한다.
상기 발광부(240)는, LED(Light Emitting Diode), 레이저, 적외선 램프, 자외선 램프, 가시광선 램프, 백열등, 형광등 기타 광을 조사할 수 있는 것으로 구비될 수 있다. 한편, 상기 발광부(240)는 상기 LED와 같은 발광 소자로 구현될 수 있다. 또한, 상기 발광부(240) 각각은 복수의 발광 소자를 포함할 수 있다. 이때, 상기 복수의 발광 소자는 서로 동일한 색상의 광을 조사할 수 있으며, 이와 다르게 서로 다른 색상의 광을 조사할 수 있다. 바람직하게, 상기 복수의 발광 소자는, 화이트 광을 조사하는 제 1 발광 소자와, 레드 광을 조사하는 제 2 발광 소자와, 그린 광을 조사하는 제 3 발광 소자와, 블루 광을 조사하는 제 4 발광 소자를 포함할 수 있다.
제 1 수광부(220)는 상기 센서 몸체(210)의 제 1 몸체부 상에 배치된다. 바람직하게, 상기 제 1 수광부(220)는 상기 제 1 몸체부 중 상기 발광부(240)와 일정 간격 이격된 위치에 배치된다.
상기 제 1 수광부(220)는 상기 제 1 몸체부에 상기 발광부(240)와 평행한 상태로 상기 필터(300)의 제 1 면과 마주보도록 배치된다.
바람직하게, 상기 제 1 수광부(220)의 수광면은, 상기 발광부(240)의 발광면과 평행하며, 상기 필터(300)의 제 1면과 마주보며 배치될 수 있다. 또한, 상기 제 1 수광부(220)의 수광면은, 상기 필터(300)의 제 1 면과 일정 간격 이격되어 배치된다.
상기 제 1 수광부(220)는 상기 반사 광량을 측정한다.
상기 제 2 수광부(230)는 상기 발광부(240)와 마주보도록 상기 발광부(240)가 배치되는 상기 필터(300)의 제 1 면과 반대되는 상기 제 2 면 상에 배치된다.
또한, 상기 제 2 수광부(230)의 수광면은, 상기 발광부(240)의 발광면 및 상기 필터(300)의 제 2면과 마주보며 배치될 수 있다. 또한, 상기 제 2 수광부(230)의 수광면은, 상기 필터(300)의 제 2 면과 일정 간격 이격되어 배치된다.
상기 제 2 수광부(230)는 상기 투과 광량을 측정한다.
이때, 상기 발광부(240)는 상기 제 1 수광부(220)와는 동일 방향(평행한 방향)에 배치되고, 상기 제 2 수광부(230)와는 상호 마주보는 방향에 배치된다.
따라서, 상기 발광부(240)를 통해 조사된 광은 상기 필터(300)에 의해 반사되며, 상기 제 1 수광부(220)는 상기 반사된 광에 대한 반사 광량을 측정할 수 있다.
그리고, 상기 발광부(240)를 통해 조사된 광은 상기 필터(300)를 투과하며, 상기 제 2 수광부(230)는 상기 투과된 광에 대한 투과 광량을 측정할 수 있다.
이때, 상기 반사 광량 및 투과 광량은, 상기 필터(300)의 오염 정도에 따라 크기가 변화할 수 있다. 즉, 상기 필터(300)의 오염 정도가 심함에 따라 상기 필터(300)를 통해 반사되는 반사 광량의 세기 및 상기 필터(300)를 투과하는 투과 광량의 세기는 감소할 수 있다.
또한, 상기 반사 광량 및 투과 광량은, 동일한 질량의 먼지가 쌓인 경우에도 상기 필터(300)의 종류에 따라 변화할 수 있다. 즉, 상기 필터(300)에 동일한 질량의 먼지가 쌓인 경우, 상기 필터(300)가 유전 필터인 경우에서의 투과 광량은 상기 필터(300)가 헤파 필터인 경우에서의 투과 광량보다 작을 수 있다.
상기 필터(300)에 동일한 질량의 먼지가 쌓인 경우, 상기 필터(300)가 유전 필터인 경우에서의 반사 광량은 상기 필터(300)가 헤파 필터인 경우에서의 반사 광량보다 클 수 있다. 이는, 상기 헤파 필터와 유전 필터의 먼지 제거 원리가 서로 다르고, 이에 따른 필터 구조가 서로 다르기 때문이다.
또한, 상기 반사 광량 및 투과 광량은, 동일한 질량의 먼지가 쌓인 경우에도, 상기 필터(300)에 쌓인 먼지의 종류에 따라 변화할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 상기 제 1 수광부(220)를 통해 획득된 반사 광량과, 상기 제 2 수광부(230)를 통해 획득된 투과 광량을 이용하여, 먼지의 색이나 먼지의 반사율과 관계 없이 상기 필터(300)의 종류에 따른 오염도를 측정할 수 있도록 한다.
이를 위해, 본 발명에서는 상기 필터(300)의 종류에 따라 상기 투과 광량과 상기 반사 광량에 대한 먼지의 반사율(r)과 먼지량(먼지 질량, m)의 상관 관계를 추정하고, 상기 추정한 상관 관계에 따른 상관 관계 식을 구한다.
이때, 상기 상관 관계 식은 상기 필터(300)의 종류에 따라 각각 구분되며, 이에 따라, 유전 필터에 적용되는 제 1 상관 관계 식과, 헤파 필터에 적용되는 제 2 상관 관계 식을 포함할 수 있다.
이는, 상기 유전 필터가 가지는 먼지량(m)에 따른 광의 반사 정도 및 투과 정도는, 상기 헤파 필터가 가지는 먼지량(m)에 따른 광의 반사 정도 및 투과 정도와 다르기 때문이다.
따라서, 본 발명에서는 상기 유전 필터 및 상기 헤파 필터에 각각 적용되는 상관 관계 식을 추정하고, 상기 추정한 상관 관계 식을 저장한다. 그리고, 본 발명에서는 상기 필터(300)의 종류에 대응되는 상관 관계 식에 상기 제 1 및 2 수광부(220, 230)를 통해 획득되는 반사 광량과 투과 광량을 대입하여, 상기 필터(300)에 쌓인 먼지량(m)을 계산하도록 한다.
따라서, 상기 이물질 감지 센서(200)는 상기 제 1 및 2 수광부(220, 230)를 통해 획득된 반사 광량 및 투과 광량을 기준으로 상기 필터(300)의 종류에 따른 오염 정도를 파악할 수 있다.
한편, 상기 제 2 수광부(230)의 수광 면과, 상기 발광부(240)의 발광 면 중 적어도 일부는 상호 동일한 가로축 상에 존재한다. 바람직하게, 상기 제 2 수광부(230)는 투과 광량을 측정하며, 특히 상기 필터(300)가 유전 필터일 경우에, 보다 정확한 먼지량(m)의 계산을 위하여, 상기 유전 필터의 슬릿(330)을 통과하는 투과 광량을 측정한다.
이에 따라 상기 발광부(240)의 발광 면과 상기 유전 필터의 슬릿(330)과 상기 제 2 수광부(230)의 수광 면 중 적어도 일부는 동일 가로축 상에 배치된다. 이에 따라 상기 제 2 수광부(230)의 수광 면 중 적어도 일부는 상기 발광부(240)를 통해 조사된 광 중 상기 슬릿(330)을 바로 투과된 광을 수신할 수 있다. 이때, 상기 슬릿(330)에 먼지가 쌓이는 경우, 상기 슬릿(330) 내부에서의 광의 반사 및 산란이 이루어지며, 이에 따라 상기 먼지량(m)에 따라 상기 슬릿(330)을 투과하는 광의 세기는 작아진다.
이하에서는, 본 발명에 따른 필터의 종류에 따른 상관 관계 식을 결정하는 과정, 필터의 종류를 판단하는 과정 및 필터의 오염 정도 판단 및 필터에 퇴적된 이물질의 종류 판단 과정에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에서는 상기 이물질 감지 센서(200)의 동작을 제어하거나, 상기 필터(300)의 종류를 판단하거나, 상기 이물질 감지 센서(200)를 통해 획득된 반사 광량과 투과 광량을 기준으로 필터에 퇴적된 먼지량을 판단하는 감지부(500)를 포함한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 감지부의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 6을 참조하면, 상기 감지부(500)는 메모리(510), 표시부(520), 광량 수신부(530) 및 동작 제어부(540)를 포함한다.
메모리(510)는 제 1 및 2 수광부(220, 230)를 통해 전달되는 투과 광량 값 및 반사 광량 값을 저장할 수 있다.
또한, 메모리(510)는 상기 투과 광량 및 반사 광량에 따라 상기 필터에 퇴적된 먼지량을 계산하는 과정에서 발생하는 다양한 데이터가 저장될 수 있다.
특히, 상기 메모리(510)는 투과 광량 및 반사 광량에 대한 먼지의 반사율(r)과 먼지량(질량, m)의 상관 관계를 토대로 추정된 상관 관계 식을 저장한다. 특히, 상기 메모리(510)는 유전 필터에 적용되는 제 1 상관 관계 식과, 헤파 필터에 적용되는 제 2 상관 관계 식을 저장한다.
상기 메모리(510)는 상기 동작 제어부(540)의 처리 또는 제어를 위한 프로그램 등 상기 이물질 감지 센서의 전반의 동작을 위해 필요한 다양한 데이터를 저장할 수 있다.
상기 메모리(510)는 하드웨어적으로, ROM, RAM, EPROM, 플래시 드라이브, 하드 드라이브 등과 같은 다양한 저장기기일 수 있다.
표시부(520)는 공기 정화 장치의 동작이나 상태에 대한 각종 정보를 표시한다. 또한, 표시부(520)는 상기 동작 제어부(540)에 의해 상기 필터(300)의 종류나 필터(300)의 오염 정도가 판단되면, 이에 대한 정보를 시각적으로 표시할 수 있다.
상기 표시부(520)는 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉서블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display), 전자잉크 디스플레이(e-ink display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
광량 수신부(530)는 상기 제 1 수광부(220) 및 제 2 수광부(230)와 연결되고, 상기 제 1 수광부(220)를 통해 획득되는 반사 광량의 값을 상기 동작 제어부(540)로 전달할 수 있다. 또한, 광량 수신부(530)는 상기 제 2 수광부(230)를 통해 획득되는 투과 광량의 값을 동작 제어부(540)에 전달할 수 있다.
동작 제어부(540)는 상기 메모리(510)에 저장된 제 1 및 2 상관 관계 식 중 어느 하나의 상관 관계식을 이용하여, 상기 광량 수신부(530)를 통해 전달되는 반사 광량 및 투과 광량에 대응하는 먼지량을 계산한다.
이를 위해, 동작 제어부(540)는 상기 필터(300)의 종류를 판단하는 과정을 우선적으로 수행할 수 있다.
동작 제어부(540)는 초기 동작이 수행되면, 상기 필터(300)의 종류를 판단하는 동작을 수행할 수 있다. 상기 필터(300)의 종류를 판단하는 동작은, 상기 제 1 수광부(220) 및 제 2 수광부(230) 중 어느 하나의 수광부와 상기 발광부(240)의 동작에 의해 이루어질 수 있다.
먼저, 상기 동작 제어부(540)는 상기 필터(300)의 종류를 판단하기 위해, 상기 제 1 수광부(220) 및 제 2 수광부(230) 중 어느 하나의 수광부를 구동시킨다. 이하에서는 우선적으로 상기 필터(300)의 종류를 판단하기 위해 상기 제 2 수광부(230)가 구동된 경우에 대해 설명하기로 한다.
동작 제어부(540)는 상기 필터(300)의 종류를 판단하기 위해 상기 발광부(240) 및 상기 제 2 수광부(230)를 구동시킨다. 이에 따라 상기 발광부(240)는 광을 상기 필터(300)의 제 1면으로 조사한다.
그리고, 상기 조사된 광은, 상기 필터(300)의 제 1 면을 통해 제 2 면으로 적어도 일부가 투과된다. 그리고, 상기 제 2 수광부(230)는 상기 제 2 면을 통해 투과되는 광에 대한 투과 광량을 획득한다.
이때, 상기 필터(300)의 종류에 따라 상기 투과되는 투과 광량의 세기가 변화하게 된다. 즉, 상기 필터(300)가 유전 필터인 경우, 상기 유전 필터는 상기 설명한 바와 같이 슬릿(330)을 포함하고 있으며, 상기 슬릿을 통해 상기 광이 바로 투과하기 때문에 상기 투과되는 광의 세기가 크다. 그러나, 상기 필터(300)가 헤파 필터인 경우, 상기 헤파 필터는 상기와 같은 슬릿(330)이 아닌 여과지(310)로 구성되며, 그에 따라 상기 광의 일부가 차단 또는 반사되며, 그에 따라 상기 투과되는 광의 세기는 상기 유전 필터에 비해 작다.
따라서, 동작 제어부(540)는 제 1 기준 값을 정해놓고, 상기 정해놓은 제 1 기준 값을 이용하여 상기 제 2 수광부(230)를 통해 획득된 투과 광량이 상기 제 1 기준 값보다 크면, 상기 필터(300)를 유전 필터로 결정하고, 상기 투과 광량이 상기 제 1 기준 값보다 작으면 상기 필터(300)를 헤파 필터로 결정할 수 있다.
한편, 상기 동작 제어부(540)는 상기 필터(300)의 종류를 판단하기 위해, 상기 제 1 수광부(220)를 구동시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 발광부(240)는 상기 필터(300)의 제 1면으로 광을 조사한다.
그리고, 상기 발광부(240)를 통해 조사된 광은 상기 필터(300)의 제 1 면을 통해 반사되거나, 일부는 상기 제 1 면에서 상기 제 2 면으로 투과된다.
상기 제 1 수광부(220)는, 상기 발광부(240)를 통해 조사된 광에 대하여, 상기 필터(300)의 제 1 면을 통해 반사되는 반사 광량을 측정한다. 이때, 상기 필터(300)의 종류에 따라 상기 반사되는 반사 광량은 변화할 수 있다.
즉, 상기 필터(300)가 유전 필터인 경우, 상기 유전 필터는 상기 설명한 바와 같이 슬릿(330)을 포함하고 있으며, 상기 슬릿을 통해 상기 광의 투과가 이루어지며, 이에 따라 상기 반사되는 반사 광량은 작아진다. 그러나, 상기 필터(300)가 헤파 필터인 경우, 상기 헤파 필터는 상기와 같은 슬릿(330)이 아닌 여과지(310)로 구성되며, 그에 따라 상기 광의 대부분은 상기 제 1 면을 통해 반사되며, 그에 따라 상기 반사되는 광의 세기는 상기 유전 필터일 때보다 커진다.
따라서, 동작 제어부(540)는 제 2 기준 값을 정해놓고, 상기 정해놓은 제 2 기준 값을 이용하여 상기 제 1 수광부(220)를 통해 획득된 반사 광량이 상기 제 2 기준 값보다 크면, 상기 필터(300)를 헤파 필터로 결정하고, 상기 반사 광량이 상기 제 2 기준 값보다 작으면 상기 필터(300)를 유전 필터로 결정할 수 있다.
한편, 상기 동작 제어부(540)는 상기 제 1 수광부(220)를 통해 획득되는 반사 광량과, 상기 제 2 수광부(230)를 통해 획득되는 투과 광량을 모두 이용하여, 상기 필터(300)의 종류를 판단할 수도 있다.
그리고, 동작 제어부(540)는 상기 메모리(510)로부터 상기 판단된 필터(300)의 종류에 대응하는 상관 관계식을 추출한다. 즉, 상기 판단된 필터(300)가 유전 필터인 경우, 상기 동작 제어부(540)는 상기 메모리(510)에 저장된 제 1 상관 관계식을 추출한다. 그리고, 상기 판단된 필터(300)가 헤파 필터인 경우, 상기 동작 제어부(540)는 상기 메모리(510)에 저장된 제 2 상관 관계식을 추출한다.
또한, 상기 동작 제어부(540)는 상기 제 1 및 2 수광부(220, 230)를 통해 획득되는 반사 광량 및 투과 광량을 상기 추출한 상관 관계식에 대입하고, 상기 대입에 따라 계산된 결과 값을 상기 필터(300)에 퇴적인 먼지량으로 판단한다.
또한, 상기 동작 제어부(540)는 상기 판단된 먼지량을 기준으로 상기 표시부(530)에 상기 필터(300)의 오염 정도에 대한 정보가 표시되도록 한다.
이하에서는 상기 상관 관계 식을 추정하는 과정에 대해 설명하기로 한다.
일단, 상기 상관 관계 식을 추정하기 위해서는 다음과 같은 가정이 필요하며, 이는 '먼지의 크기는 먼지의 종류와 상관없이 같은 분포를 가지고, 먼지가 쌓일 때 먼지 사이의 간격 분포는 일정하다'이다.
상기와 같은 가정에 의해, 투과 광량(T)과 먼지의 질량(m)과, 먼지의 반사율(r)의 관계를 유추할 수 있다.
일단, 필터(300)에 먼지가 쌓이지 않은 상태에서의 투과 광량(T)는 필터(300)가 가지는 필터만의 고유의 투과 광량(To)을 가진다.
그리고, 광이 필터(300)에 쌓인 먼지 층을 통과해 나오면서 반사되는 횟수는 m/mo에 비례한다. 여기에서, mo는 평균 크기 먼지의 질량을 의미한다.
그리고, 상기와 같은 상태에서의 투과 광량(T)은 아래의 수식 1과 같을 수 있다.
[수식 1]
Figure 112017011846585-pat00003
여기에서, a는 비례 상수를 의미한다.
한편, 상기와 같은 가정에 의해, 반사 광량(R)과 먼지의 질량(m) 및 먼지의 반사율(r)의 관계를 유추할 수 있다.
일단, 필터(300)에 먼지가 쌓이지 않은 상태에서의 반사 광량(R)는 필터(300)가 가지는 필터만의 고유의 반사 광량(Ro)을 가진다.
그리고, 광이 상기 필터(300)에 쌓인 먼지층에서 반사될 때는, 아래와 같은 경우에 의해 반사될 수 있다.
(1) 먼지의 표면에서 반사되는 경우
(2) 먼지층의 내부로 일부 들어갔다가 반사되어 나오는 경우
(3) 필터의 표면에서 반사되는 경우
그리고, 광이 상기 필터(300)에 쌓인 먼지 층에서 반사될 때의 반사 광량(R)은, 상기와 같은 먼지 층의 표면에서 반사되는 경우와, 상기 먼지 층의 내부로 일부 들어갔다가 반사되어 나오는 경우와, 상기 필터의 표면에서 반사되는 경우까지 다양한 경우의 합(sum)이 된다. 그리고, 상기 광이 상기 필터(300)의 표면에 도달할 때까지의 광의 반사 횟수는 m/mo에 비례한다. 여기에서, mo는 평균 크기 먼지의 질량을 의미한다.
그리고, 상기와 같은 상태에서의 반사 광량(R)은 아래의 수식 2과 같을 수 있다.
[수식 2]
Figure 112017011846585-pat00004
여기에서, a는 비례 상수를 의미한다.
따라서, 상기 투과 광량(T) 및 반사 광량(R)과, 먼지의 질량(m), 및 먼지의 반사율(r)의 관계의 유추가 주는 시사점은, 다음과 같을 수 있다.
(1) 필터에 쌓인 먼지의 양이 증가할수록 광량이 지수적으로 감소한다.
(2) 반사율(r)이 낮을 때 광량이 급격하게 포화(saturation)되어 먼지량을 감지할 수 있는 감지 범위가 좁아진다.
(3) 반사 광량과 투과 광량은 먼지량(m)에 대해 단조 감소하는 함수이므로, 반사 광량과 투과 광량을 모두 측정하면, 먼지의 색이나 먼지의 종류에 관계없이 먼지량을 정확히 측정할 수 있다.
이에 따른 필터(300)의 오염도를 산출하는 해결책은 아래와 같다.
먼저, 상기와 같은 특징에 의해, 먼지 종류에 따라 반사율(r)이 결정되며, 투과 광량(T)과 반사 광량(R)이 반사율(r)과 먼지량(m)의 함수로 결정될 수 있음을 추정할 수 있다.
즉, 상기 투과 광량(T)과 반사 광량(R)은 아래와 같은 수식 3과 같은 함수로 결정될 수 있다.
[수식 3]
T = T(r, m),
R = R(r, m)
다시 말해서, 상기 수식 3에서와 같이, 투과 광량(T)과 반사 광량(R)은 반사율(r)의 먼지량(m)에 비례하는 지수승의 함수 형태로 추정 가능하다. 그리고, 이것에 의해 상기 먼지량(m)은 log(T)와, log(R)과 같은 함수 형태로 추정 가능하다.
따라서, 상기 먼지량(m)을 산출하기 위한 상관 관계 식은 아래의 수식 4와 같을 수 있다.
[수식 4]
Figure 112017011846585-pat00005
여기에서, 상기 a, b, c, d, e 및 f는 변수이다.
한편, 상기 수식 4는 먼지 종류(또는 먼지 색깔)에 상관 없이 모든 조건에서 투과 광량(T) 및 반사 광량(R)을 기준으로 먼지량(m)을 산출할 수 있도록 피팅된 상관 관계 식이다.
이를 위해, 상기 수식 4에 기재된 상관 관계 식에서, 변수에 해당하는 a, b, c, d, e 및 f의 계수를 추출하고, 이를 적용하여 상기 먼지량(m)을 산출해야 한다.
이를 위해, 각각의 먼지 종류와, 각 먼지의 질량이 다른 상태에 대해서, 상기 투과 광량(T) 및 반사 광량(R)을 구하고, 그에 따라 모든 조건에 만족하는 계수(a, b, c, d, e, f)를 구한다. 그리고, 상기 계수가 구해지면, 상기 구해진 계수를 포함하는 상관 관계 식을 상기 메모리(510)에 저장한다.
또한, 상기 동작 제어부(540)는 추후 상기 구해진 계수를 적용한 상관 관계 식을 이용하여, 상기 제 1 수광부(220) 및 제 2 수광부(230)를 통해 구해진 투과 광량(T) 및 반사 광량(R)에 대응하는 먼지량(m)을 산출한다.
한편, 상기 계수는 다양한 조건에 따라 서로 다른 값을 가질 수 있으며, 상기 각각의 조건에 대응되게 구해진 계수는 상기 메모리(510)에 구분되어 저장될 수 있다.
여기에서, 상기 조건에는 상기 필터(300)의 종류를 포함한다. 다시 말해서, 동일한 먼지량(m)이라 할지라도 상기 필터(300)의 종류에 따라 상기 투과 광량(T) 및 반사 광량(R)이 변화하기 때문에, 상기 필터(300)의 종류에 따라 상기 계수의 값을 각각 구하고, 상기 각각 구해진 계수 값을 상기 메모리(510)에 저장한다. 이에 따라, 상기 구해진 계수 값 중 유전 필터에 대해 구해진 계수를 포함하는 상관 관계 식이 상기 설명한 제 1 상관 관계식이며, 상기 헤파 필터에 대해 구해진 계수를 포함하는 상관 관계식이 상기 설명한 제 2 상관 관계식이다.
또한, 상기 조건에는 발광부의 사양, 수광부의 사양 및 상기 발광부/수광부의 배치 위치에 따라 추가로 구분될 수 있다. 다시 말해서, 상기 제 1 상관 관계식은, 상기 발광부의 사양, 수광부의 사양 및 상기 발광부/수광부의 배치 위치에 대응하는 각각의 계수 값을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 2 상관 관계식은, 상기 발광부의 사양, 수광부의 사양 및 상기 발광부/수광부의 배치 위치에 대응하는 각각의 계수 값을 포함할 수 있다.
한편, 아래 표 1은 유전 필터에 대하여 구해진 계수를 적용하여, JIS 11(갈색의 먼지), ASHRAE #1(흑색의 먼지) 및 STP3-4(백색의 먼지)의 각각에 대해 투과 광량(T) 및 반사 광량(R)에 대한 먼지량(m)을 산출해보았으며, 상기 산출된 먼지량과 필터에 쌓인 실제 먼지량과 큰 차이가 없는 것을 확인할 수 있었다.
아래에서의 m(실험)은 실제 필터에 쌓인 먼지량을 의미하며, m(fitting)은 상기 상관 관계 식에 의해 구해진 먼지량을 의미한다.
유전 필터
먼지 종류 T R m(실험) m(fitting)
black


 2530.3 14588.9 0.0 0.01
1143.2 11637.7 3.5 6.5
1044.7 9925.4 16.8 14.2
923.4 9088.0 25.5 26.5
white


 2530.3 14588.9 0.0 0.1
321.1 16510.6 6.5 10.3
148.8 16621.8 16.0 18.3
90.7 16881.7 25.4 28.4
jis


 2530.3 14588.9 0.0 0.1
1226.5 14418.5 6.0 4.9
748.4 14207.9 16.0 13.4
465.3 14056.9 22.0 21.3
한편, 아래 표 2는 헤파 필터에 대하여 구해진 계수를 적용하여, JIS 11(갈색의 먼지), ASHRAE #1(흑색의 먼지) 및 STP3-4(백색의 먼지)의 각각에 대해 투과 광량(T) 및 반사 광량(R)에 대한 먼지량(m)을 산출해보았으며, 상기 산출된 먼지량과 필터에 쌓인 실제 먼지량과 큰 차이가 없는 것을 확인할 수 있었다.
먼지 종류 T R m(실험) m(fitting)


black

 12688.21 21501.07 0.0 -0.6
892.82 7507.84 7.6 9.3
627.04 7147.77 14.1 12.5
198.25 7141.05 23.8 25.6
77.05 7084.23 34.8 40.9


white

 12688.21 21501.07 0 -0.6
4213.39 19604.03 5 6.8
431.19 18228.93 14.8 15.5
334.46 18021.69 25.1 25.7
276.98 17729.25 35.8 35.4

jis

 12688.21 21501.07 0 -0.6
2+52.55 13034.19 6.4 6.9
332.39 10553.70 14.6 17.0
130.16 10436.91 25.5 19.9
40.47 10046.81 33 39.6
도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 표시부(520)에 표시되는 유전 필터의 오염 정보를 보여준다.
여기에서, 상기 오염 정보는 유전 필터에 적용되는 오염 정보일 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 발명에서는 5단계로 오염 정도를 구분할 수 있으며, 상기 5단계로 구분된 오염 정도에 대한 오염 정보를 표시할 수 있다.
즉, 이물질이 퇴적되지 않은 상태(0g)에서는 1단계의 오염 정도에 대한 오염 정보가 표시될 수 있다. 그리고, 이물질이 5g 정도 퇴적된 상태에서는 2 단계의 오염 정도에 대한 오염 정보가 표시될 수 있다. 또한, 이물질이 10g 정도 퇴적된 상태에서는 3 단계의 오염 정도에 대한 오염 정보가 표시될 수 있다. 또한, 이물질이 16g 정도 퇴적된 상태에서는 4 단계의 오염 정도에 대한 오염 정보가 표시될 수 있다. 또한, 이물질이 21g 정도 퇴적된 상태에서는 5 단계의 오염 정도에 대한 오염 정보가 표시될 수 있다.
상기와 같이 본 발명에서는 발광부(240) 및 제 1 및 2 제 2 수광부(220, 230)의 구동에 따라 획득되는 반사 광량 및 투과 광량을 기준으로 유전 필터의 오염 정도를 판단하고, 상기 오염 정도에 따른 오염 정보를 표시할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따라 표시부(540)에 표시되는 헤파 필터의 오염 정보를 보여준다.
도 8을 참조하면, 본 발명에서는 5단계로 오염 정도를 구분할 수 있으며, 상기 5단계로 구분된 오염 정도에 대한 오염 정보를 표시할 수 있다.
즉, 이물질이 퇴적되지 않은 상태에서 2g의 이물질이 퇴적된 상태에서는 1단계의 오염 정도에 대한 오염 정보가 표시될 수 있다. 여기에서, 상기 제 1 단계의 기준 값은 상기 헤파 필터의 허용 초기 차압에 의해 결정될 수 있다. 그리고, 이물질이 6g 정도 퇴적된 상태에서는 2 단계의 오염 정도에 대한 오염 정보가 표시될 수 있다. 또한, 이물질이 10g 정도 퇴적된 상태에서는 3 단계의 오염 정도에 대한 오염 정보가 표시될 수 있다. 또한, 이물질이 20g 정도 퇴적된 상태에서는 4 단계의 오염 정도에 대한 오염 정보가 표시될 수 있다. 또한, 이물질이 30g 정도 퇴적된 상태에서는 5 단계의 오염 정도에 대한 오염 정보가 표시될 수 있다.
상기와 같이 본 발명에서는 발광부(240) 및 제 1 및 2 제 2 수광부(220, 230)의 구동에 따라 획득되는 반사 광량 및 투과 광량을 기준으로 유전 필터의 오염 정도를 판단하고, 상기 오염 정도에 따른 오염 정보를 표시할 수 있다.
그리고, 헤파 필터의 오염 정보는 상기 헤파 필터의 차압과 수명에 의해 결정될 수 있다.
한편, 상기에서는 이물질 감지 센서(200)가 2개의 수광부와 1개의 발광부로 구성되는 것으로 설명하였다.
그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 상기 반사 광량과 상기 투과 광량을 모두 측정할 수 있는 구성이라면, 상기 이물질 감지 센서(200)의 변형이 가능할 것이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이물질 감시 센서의 확대도이다.
도 9를 참조하면, 상기 이물질 감지 센서(200)는 상기 도 4에서 설명한 내용과는 다르게, 1개의 수광부와 2개의 발광부로 구성될 수 있을 것이다.
즉, 본 발명의 제 2 실시 예에서의 이물질 감지 센서(200)는 센서 몸체(210), 제 1 발광부(220a), 제 2 발광부(230a) 및 수광부(240a)를 포함한다. 이때, 상기 수광부(240a)는 상기 설명한 바와 같이, 컬러 필터를 포함하지 않는 포토 다이오드일 수 있다.
센서 몸체(210)는 제 1 발광부(220a), 상기 제 2 발광부(230a) 및 상기 수광부(240a)와 일체로 형성된다. 상기 센서 몸체(210)는 상기 제 1 발광부(220a), 상기 제 2 발광부(230a) 및 상기 수광부(240a)가 장착되는 하우징이며, 이에 따라 하우징이라고도 할 수 있다.
상기 센서 몸체(210)는 상기 필터(300)의 제 1 면상에 상기 제 1 면과 평행하게 배치되어 상기 제 1 면과 마주보는 제 1 몸체부와, 상기 필터(300)의 상기 제 1 면과 반대되는 제 2 면과 평행하게 배치되어 상기 제 2 면과 마주보는 제 2 몸체를 포함한다. 상기 제 1 면은 상기 필터(300)의 전면일 수 있으며, 상기 제 2 면은 상기 필터(300)의 후면일 수 있다. 즉, 상기 필터(300)의 전면은 이물질을 포함하는 공기가 유입되는 면이고, 상기 필터(300)의 후면은 상기 필터(300)를 통해 필터링된 공기가 배출되는 면이다.
상기 제 1 발광부(220a)는 상기 센서 몸체(210)의 제 1 몸체부에 상기 필터(300)의 제 1 면과 마주보도록 배치되며, 그에 따라 상기 필터(300)의 제 1 면으로 제 1 광을 조사한다.
상기 제 2 발광부(230a)는 상기 센서 몸체(210)의 제 2 몸체부에 상기 필터(300)의 상기 제 2 면과 마주보도록 배치되며, 그에 따라 상기 필터(300)의 제 2 면으로 제 2 광을 조사한다.
상기 제 1 발광부(220a) 및 상기 제 2 발광부(230a) 각각은, LED(Light Emitting Diode), 레이저, 적외선 램프, 자외선 램프, 가시광선 램프, 백열등, 형광등 기타 광을 조사할 수 있는 것으로 구비될 수 있다. 한편, 상기 제 1 발광부(220a) 및 제 2 발광부(230a) 각각은 LED와 같은 발광 소자로 구현될 수 있다. 또한, 상기 제 1 발광부(220a) 및 제 2 발광부(230a) 각각은 복수의 발광 소자를 포함할 수 있다. 이때, 상기 복수의 발광 소자는 서로 동일한 색상의 광을 조사할 수 있으며, 이와 다르게 서로 다른 색상의 광을 조사할 수 있다. 바람직하게, 상기 복수의 발광 소자는, 화이트 광을 조사하는 제 1 발광 소자와, 레드 광을 조사하는 제 2 발광 소자와, 그린 광을 조사하는 제 3 발광 소자와, 블루 광을 조사하는 제 4 발광 소자를 포함할 수 있다.
수광부(240a)는 상기 센서 몸체(210)의 제 1 몸체부에 상기 제 1 발광부(220a)와 일정 간격 이격된 상태로 상기 제 1 발광부(220a)와 평행 및 상기 필터(300)의 제 1 면과 마주보도록 배치된다.
즉, 상기 수광부(240a)는 상기 제 2 발광부(230a)와 마주보도록 상기 제 2 발광부(230a)가 배치되는 상기 필터(300)의 제 2 면과 반대되는 상기 제 1 면 상에 배치된다.
상기 수광부(240a)는 투과 광량 및 반사 광량을 측정한다.
즉, 상기 수광부(240a)는 상기 제 1 발광부(220a)와는 동일 방향(평행한 방향)에 배치되고, 상기 제 2 발광부(230a)와는 상호 마주보는 방향에 배치된다.
따라서, 상기 제 1 발광부(220a)를 통해 조사된 광은 상기 필터(300)에 의해 반사되며, 상기 수광부(240)는 상기 반사된 광에 대한 반사 광량을 측정한다.
그리고, 상기 제 2 발광부(230a)를 통해 조사된 광은 상기 필터(300)를 투과하며, 상기 수광부(240a)는 상기 투과된 광에 대한 투과 광량을 측정한다.
다시 말해서, 본 발명의 제 1 실시 예에서는, 1개의 발광부와 2개의 수광부를 포함하였다.
그리고, 상기 2개의 수광부는 동시에 동작하며, 그에 따라 상기 1개의 발광부를 통해 조사된 광에 대하여, 동일 시점에서의 반사 광량 및 투과 광량을 측정하였다.
이와 다르게, 상기 제 2 실시 예에서는, 2개의 발광부와 1개의 수광부를 포함하였다.
그리고, 상기 2개의 발광부 중 하나는 상기 하나의 수광부와 나란히 배치되고, 다른 하나의 발광부는 상기 수광부와 마주보며 배치된다.
이에 따라, 본 발명의 제 2 실시 예에서의 상기 2개의 발광부는 서로 동시에 동작하는 것이 아니라, 순차적으로 동작한다.
다시 말해서, 상기 반사 광량과 투과 광량을 각각 측정하기 위해, 상기 제 1 발광부(220a) 및 상기 제 2 발광부(230a)는 일정 시간 간격을 두고 순차적으로 동작한다.
즉, 우선적으로 상기 제 1 발광부(220a)의 동작이 이루어질 수 있으며, 상기 제 1 발광부(220a)의 동작이 이루어지면, 상기 수광부(240a)는 상기 제 1 발광부(220a)를 통해 발생한 제 1 광에 대한 반사 광량을 측정한다.
그리고, 상기 반사 광량의 특정이 완료되면, 상기 제 1 발광부(220a)의 동작은 중지되고, 이에 따라 상기 제 2 발광부(230a)가 동작하게 된다.
그리고, 상기 수광부(240a)는 상기 필터(300)를 사이에 두고, 상기 제 2 발광부(230a)와 마주보며 배치되고, 그에 따라 상기 제 2 발광부(230a)를 통해 조사된 제 2 광에 대한 투과 광량을 측정한다.
그리고, 동작 제어부는, 상기 수광부(240a)를 통해 순차적으로 측정되는 반사 광량 및 투과 광량을 획득하고, 상기 반사 광량 및 투과 광량을 상기 상관 관계식에 대입하여 상기 반사 광량 및 상기 투과 광량에 따른 먼지량을 산출한다.
한편, 상기에서는 상기 제 1 발광부(220a)가 우선 동작한 이후에 상기 제 2 발광부(230a)가 동작한다고 하였으나, 이의 동작 순서는 변경될 수 있다. 다시 말해서, 상기 제 2 발광부(230a)가 우선 구동되어 그에 따른 투과 광량이 측정되고, 그 이후에 상기 제 1 발광부(220a)가 구동되어 그에 따른 반사 광량이 측정될 수도 있을 것이다.
상기 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 반사 광량 및 투사 광량에 따라 추정된 함수를 이용하여 필터에 퇴적된 먼지의 양을 감지함으로써, 상기 필터의 오염 정도를 정확히 분석하여 상기 필터의 청소 또는 교체 시기를 정확히 알 수 있으며, 이에 따른 공기 정화 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 이물질 감지 센서를 사용함으로써, 필터의 청소시기를 놓쳐 발생하는 노동력 또는 전기의 낭비를 줄일 수 있고, 필터에 쌓인 이물질로 인한 실내 공기오염의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 헤파 필터 및 유전 필터와 같은 필터의 종류와 상관 없이 모든 필터에 적용 가능한 이물질 감지 센서를 제공함으로써, 필터의 종류에 따라 적용되는 센서를 각각 개발해야 하는 불편함을 해소할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 먼지의 양을 결정하는 함수의 계수를 먼지의 종류에 따라 변화시킴으로써, 상기 필터에 퇴적된 먼지의 종류에 관계 없이 정확한 먼지의 양을 검출할 수 있으며, 이에 따른 이물질 감지 센서의 신뢰성을 향상시킬 수 있다
또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 필터에 퇴적된 먼지의 종류를 기준으로 구동되는 발광 소자의 색상을 결정함으로써, 정확한 필터의 오염 정도를 측정할 수 있으며, 이에 따른 정보를 사용자에게 제공해줌에 따른 사용자 만족도를 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 본 발명의 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시예를 한정하는 것이 아니며, 실시예가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 설정하는 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 필터의 제 1면과 마주보며 배치된 발광부;
    상기 필터의 상기 제1면과 마주보며 배치된 제 1 수광부;
    상기 필터의 상기 제1면과 반대되는 상기 필터의 제 2면과 마주보며 배치된 제 2 수광부; 및
    상기 제1 및 제2 수광부를 통해 수신된 광의 세기에 기초하여 상기 필터의 상태를 판단하는 동작 제어부를 포함하고,
    상기 제1 수광부는 상기 필터의 제1면을 통해 반사된 반사광의 세기를 획득하고,상기 제2 수광부는 상기 필터의 제1면에서 상기 제2면으로 투과되는 투과광의 세기를 획득하며,
    상기 동작 제어부는 상기 반사광의 세기 및 상기 투과광의 세기에 기초하여 상기 필터에 쌓인 먼지량을 산출하는 동작 제어부를 포함하며,
    상기 먼지량의 산출을 위한 상관 관계식을 저장하는 메모리를 포함하며,
    상기 상관 관계식은, 상기 투과광의 세기 및 상기 반사광의 세기에 대응되는 먼지의 반사율과 먼지량의 상관 관계를 포함하는 이물질 감지 센서.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 상관 관계식은 아래의 수식 1과 같은 이물질 감지 센서.
    [수식 1]

    여기에서, m은 먼지량이고, T는 투과광의 세기이고, R은 반사광의 세기이고, a 내지 f는 가변 계수이다.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 가변 계수는 필터의 종류에 따라 서로 다른 값이 적용되며,
    상기 메모리는, 제1 필터에 적용되는 제1 가변 계수 값과, 상기 제1 필터와 다른 제2 필터에 적용되는 상기 제1 가변 계수 값과 다른 제2 가변 계수 값을 저장하는, 이물질 감지 센서.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 동작 제어부는, 초기 동작 시에 상기 투과광의 세기 및 상기 반사광의 세기를 이용하여 상기 필터의 종류를 판단하고,
    상기 판단한 필터의 종류에 따라 상기 먼지량 산출에 적용될 가변 계수 값을 결정하는 이물질 감지 센서.
  6. 제 4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 제1 필터는 길이 방향으로 일정 간격 이격되어 슬릿을 형성하는 복수의 박판을 포함하는 유전 필터이고,
    상기 발광부의 발광면 및 상기 제2 수광부의 수광면은 상기 유전 필터의 상기 슬릿을 사이에 두고 상호 마주보며 배치된 이물질 감지 센서.
  7. 제 4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 제 1 및 2 가변 계수 값 각각은,
    상기 발광부의 사양, 상기 제 1 및 2 수광부의 사양, 상기 발광부 및 수광부의 배치 위치에 따라 구분되어 상기 메모리에 저장되는 이물질 감지 센서.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
KR1020170015824A 2017-02-03 2017-02-03 이물질 감지 센서 및 이를 포함하는 공기 정화 장치 KR102633539B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170015824A KR102633539B1 (ko) 2017-02-03 2017-02-03 이물질 감지 센서 및 이를 포함하는 공기 정화 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170015824A KR102633539B1 (ko) 2017-02-03 2017-02-03 이물질 감지 센서 및 이를 포함하는 공기 정화 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180090679A KR20180090679A (ko) 2018-08-13
KR102633539B1 true KR102633539B1 (ko) 2024-02-06

Family

ID=63250643

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170015824A KR102633539B1 (ko) 2017-02-03 2017-02-03 이물질 감지 센서 및 이를 포함하는 공기 정화 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102633539B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102353603B1 (ko) * 2020-11-12 2022-01-21 주식회사 클린인프라 광살균 모듈 및 수명 예측 모듈이 구비된 필터 시스템

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015108611A (ja) 2013-08-29 2015-06-11 株式会社リコー センサ装置及び画像形成装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100909065B1 (ko) * 2007-11-08 2009-07-23 휴먼플러스(주) 공기필터 교환시기 검출장치
KR20090113697A (ko) * 2008-04-28 2009-11-02 웅진코웨이주식회사 공기 청정기
KR101765477B1 (ko) * 2015-06-19 2017-08-23 연세대학교 산학협력단 공기청정기용 필터 교체시기 알림장치, 판단방법 및 이를 통해 운용되는 공기청정기

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015108611A (ja) 2013-08-29 2015-06-11 株式会社リコー センサ装置及び画像形成装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180090679A (ko) 2018-08-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6909479B2 (ja) 空気清浄機の光触媒による空気清浄化構造、該空気清浄化構造を備える空気清浄機、及び前記空気清浄化構造に用いる光触媒フィルタ
KR102124456B1 (ko) 공조기용 필터관리장치
KR101895978B1 (ko) 미세먼지 정화기능이 구비된 천장용 조명등
JP6491767B2 (ja) 空気清浄機
KR101799951B1 (ko) 센서들의 배치를 최적화한 공기 청정기
KR101982566B1 (ko) 공기청정기 및 공기청정기의 필터 잔여 수명시간 예측방법
KR101927587B1 (ko) 공기 청정기 및 공기 청정기 필터의 청소 또는 교체 시기를 판단하는 방법
KR20070113180A (ko) 공기필터 교환시기 검출장치
JP5991893B2 (ja) フィルタ装置及び空気調和装置
KR102633539B1 (ko) 이물질 감지 센서 및 이를 포함하는 공기 정화 장치
KR20160052304A (ko) 오염감지센서, 이를 구비하는 공기정화장치 및 그 제어방법
KR101826021B1 (ko) 집진 기능을 구비하는 차량용 번호판 장치
KR20180116795A (ko) 오염 감지 센서
KR20180083113A (ko) 필터 오염도를 실시간으로 확인할 수 있는 에어컨
KR20190071917A (ko) 공기정화장치 및 그것의 필터 교체시점 판단 방법
KR102588527B1 (ko) 이물질 감지 센서, 이를 포함하는 공기 정화 장치
KR100851590B1 (ko) 탈착식 분리 구조를 갖는 산업용 탈취 시스템
KR20090113697A (ko) 공기 청정기
KR20160090723A (ko) 블랙카본 측정 장치
KR20200001219U (ko) 입자 검출 센서
KR102437900B1 (ko) 감지 모듈 및 이를 포함하는 공기 청정기
KR101953065B1 (ko) 공기청정기의 먼지 관능검사기
KR100542098B1 (ko) 송풍기기의 먼지 가시화 장치
KR101790681B1 (ko) 공기청정기
JPH08206540A (ja) 空気清浄器

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant