KR102650884B1 - 포름알데히드 검출장치 및 이를 구비하는 공기처리장치 - Google Patents

포름알데히드 검출장치 및 이를 구비하는 공기처리장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 포름알데히드 검출장치에 관한 것으로서, 공기 중의 포름알데히드의 농도를 측정할 수 있는 포름알데히드 감지부; 상기 포름알데히드 감지부가 설치되며, 상기 포름알데히드 감지부에서 나오는 신호를 처리하는 신호처리부가 마련된 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판에 설치되며, 상기 포름알데히드 감지부가 외부 진동에 의해 상기 인쇄회로기판에 대해 진동하지 않도록 고정하는 고정부재; 및 상기 신호처리부에 신호의 출력을 안정화할 수 있는 전압을 공급하는 전원부;를 포함한다.

Description

포름알데히드 검출장치 및 이를 구비하는 공기처리장치{Formaldehyde detecting device, and air handling apparatus having the same}
본 발명은 공기 중의 포름알데히드의 농도를 측정할 수 있는 포름알데히드 검출장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 출력 신호가 안정되어 선형성을 유지할 수 있는 포름알데히드 검출장치와 이를 구비하는 공기처리장치에 관한 것이다.
현대의 주택이나 빌딩과 같은 건축물은 화학 물질을 포함하는 건재 및 내장재를 널리 사용하고 있다. 그런데 이러한 건재 및 내장재는 대기 중으로 각종 화학 물질을 방출하여 실내의 공기를 오염시킴으로써, 실내에서 생활하는 사람들의 건강에 악영향을 주고 있다.
현재, 건재, 내장재 등에 함유되는 포름알데히드가 공기를 오염시키는 주된 물질로 알려지고 있다. 따라서, 공기 중의 포름알데히드의 농도를 측정할 수 있는 측정방법이나 측정장치가 다양하게 개발되어 사용되고 있다.
특히, 공기청정기나 공기 청정 기능이 있는 에어컨 등은 공기 중에 포함된 포름알데히드의 농도를 감지할 수 있는 포름알데히드 센서를 포함하고 있다. 종래 기술에 의한 포름알데히드 센서는 공기 중의 포름알데히드의 농도를 지수로 측정하며, 측정된 지수값을 기준값과 비교하도록 구성되어 있다. 그래서, 측정된 포름알데히드의 지수값이 기준값보다 크면 사용자에게 소리나 색깔로 포름알데히드의 농도가 기준값보다 높다는 것을 알리게 된다. 그러면, 사용자는 실내의 공기를 환기시키거나, 공기청정기나 에어컨을 운전하여 공기 중의 포름알데히드를 제거할 수 있다.
그러나 이와 같은 종래 기술에 의한 포름알데히드 센서는 공기청정기나 에어컨이 동작할 때 발생하는 진동 및/또는 공급 전압의 불균일에 의해 포름알데히드 감지 농도에 관련된 신호가 비선형적으로 출력된다. 이와 같이, 출력 신호가 비선형적인 경우에는 측정된 포름알데히드의 농도가 부정확하게 되므로 현재의 공기의 오염 수준을 정확하게 판단하는 것이 어렵다는 문제점이 있다.
또한, 포름알데히드 센서의 출력이 비선형적인 경우에는 사용자에게 포름알데히드의 농도를 숫자로 정확하게 알려주는 것도 불가능하다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 것으로서, 외부 진동과 공급전압에 의해 발생하는 노이즈를 최소화하여 출력신호를 안정화하고 선형성을 유지할 수 있는 포름알데히드 검출장치 및 이를 구비한 공기처리장치에 관련된다.
본 발명의 일 측면에 의한 포름알데히드 검출장치는, 공기 중의 포름알데히드의 농도를 측정할 수 있는 포름알데히드 감지부; 상기 포름알데히드 감지부가 설치되며, 상기 포름알데히드 감지부에서 나오는 신호를 처리하는 신호처리부가 마련된 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판에 설치되며, 상기 포름알데히드 감지부가 외부 진동에 의해 상기 인쇄회로기판에 대해 진동하지 않도록 고정하는 고정부재; 및 상기 신호처리부에 신호의 출력을 안정화할 수 있는 전압을 공급하는 전원부;를 포함할 수 있다.
이때, 상기 고정부재는, 상기 포름알데히드 감지부를 지지 및 고정하는 베이스부; 상기 베이스부에서 수직하게 연장되며, 상기 베이스부를 상기 인쇄회로기판에 고정하는 체결부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 고정부재의 베이스부는 상기 포름알데히드 감지부가 삽입되는 하우징을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 체결부는 한 쌍의 후크로 형성되며, 상기 인쇄회로기판에는 상기 한 쌍의 후크가 삽입되는 한 쌍의 체결구멍이 마련될 수 있다.
또한, 상기 고정부재는 상기 베이스부의 하면에 마련되며, 상기 베이스부가 상기 인쇄회로기판에서 일정 높이에 위치하며 상기 인쇄회로기판과 평행을 유지하도록 하는 지지부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 포름알데히드 감지부는 상기 베이스부의 상면에 접착제 또는 양면테이프로 고정될 수 있다.
또한, 상기 전원부는 공급 전원의 전압을 낮추고, 노이즈를 제거하여 안정화된 전압을 출력하는 레귤레이터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 신호처리부에 전기적으로 연결되며, 상기 신호처리부에서 출력되는 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 컨버터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의한 공기처리장치는, 공기 중의 포름알데히드의 농도를 측정할 수 있는 포름알데히드 감지부를 구비한 포름알데히드 검출장치와 공기흡입장치를 포할 수 있으며, 상기 포름알데히드 검출장치는, 상기 포름알데히드 감지부가 설치되며, 상기 포름알데히드 감지부에서 나오는 신호를 처리하는 신호처리부가 마련된 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판에 설치되며, 상기 포름알데히드 감지부가 외부 진동에 의해 상기 인쇄회로기판에 대해 진동하지 않도록 고정하는 고정부재; 및 상기 인쇄회로기판에 마련되며, 상기 신호처리부에 안정화된 전압을 공급하는 전원부;를 포함할 수 있다.
또한, 공기처리장치는 상기 아날로그 디지털 컨버터에서 출력되는 상기 디지털 신호를 숫자로 표시하는 표시부를 더 포함할 수 있다. 이때, 표시부는 소수점 이하의 숫자를 나타낼 수 있도록 형성될 수 있다.
또한, 공기처리장치는 상기 아날로그 디지털 컨버터에서 출력되는 상기 디지털 신호를 포름알데히드 농도의 기준치와 비교하는 판단부; 및 상기 판단부의 판단 결과를 소리로 출력하는 음성 출력부;를 포함할 수 있다.
또한, 공기처리장치는 상기 아날로그 디지털 컨버터에서 출력되는 상기 디지털 신호를 보정하는 보정부를 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 포름알데히드 검출장치를 나타내는 사시도;
도 2는 도 1의 포름알데히드 검출장치에서 포름알데히드 감지부가 분리된 상태를 나타내는 사시도;
도 3은 도 1의 포름알데히드 검출장치의 측면도;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 포름알데히드 검출장치의 인쇄회로기판을 나타내는 사시도;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 포름알데히드 검출장치의 고정부재의 일 예를 나타내는 사시도;
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 포름알데히드 검출장치의 고정부재의 다른 예를 나타내는 사시도;
도 7은 도 6의 고정부재가 설치된 본 발명의 일 실시예에 의한 포름알데히드 검출장치를 나타내는 측면도;
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 포름알데히드 검출장치를 나타내는 측면도;
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 포름알데히드 검출장치에 사용될 수 있는 포름알데히드 감지부의 일 예를 나타낸 측면도;
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 포름알데히드 검출장치의 신호처리부를 나타내는 회로도;
도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 포름알데히드 검출장치의 전원부를 나타내는 회로도;
도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 공기처리장치를 나타내는 기능 블록도;
도 13은 본 발명의 일 실시예에 의한 포름알데히드 검출장치가 설치된 공기처리장치의 일 예를 나타내는 기능 블록도;
도 14는 본 발명의 일 실시예에 의한 공기처리장치에 사용되는 표시부를 나타내는 도면;
도 15는 본 발명의 일 실시예에 의한 포름알데히드 검출장치가 설치된 공기처리장치의 다른 예를 나타내는 기능 블록도;
도 16a는 본 발명의 일 실시예에 의한 공기처리장치에서 포름알데히드 검출장치의 보정 전의 출력신호를 나타내는 그래프; 및
도 16b는 본 발명의 일 실시예에 의한 공기처리장치에서 포름알데히드 검출장치의 보정 후의 출력신호를 나타내는 그래프;이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 포름알데히드 검출장치, 및 이를 구비한 공기처리장치의 실시 예들에 대하여 상세하게 설명한다.
이하에서 설명되는 실시 예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예들과 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 이하에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 포름알데히드 검출장치를 나타내는 사시도이다. 도 2는 도 1의 포름알데히드 검출장치에서 포름알데히드 감지부가 분리된 상태를 나타내는 사시도이고, 도 3은 도 1의 포름알데히드 검출장치의 측면도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 포름알데히드 검출장치의 인쇄회로기판을 나타내는 사시도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 포름알데히드 검출장치의 고정부재의 일 예를 나타내는 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 포름알데히드 검출장치(1)는 포름알데히드 감지부(10), 고정부재(20), 인쇄회로기판(30)을 포함할 수 있다.
포름알데히드 감지부(10)는 공기 중의 포름알데히드를 감지하고, 포름알데히드의 농도에 비례하는 신호를 출력하는 것으로서, 전기화학식, 반도체식, 저항식 등 다양한 형식의 것이 사용될 수 있다. 일 예로서, 전기화학식 포름알데히드 감지부(10)는 포름알데히드의 농도에 비례하는 전류를 출력한다.
포름알데히드 감지부(10)는 하면의 일단에 출력단자(11)가 마련된다. 출력단자(11)는 포름알데히드 감지부(10)에서 측정한 포름알데히드의 농도에 비례하는 신호를 출력한다. 출력단자(11)는 포름알데히드 감지부(10)의 하면에서 돌출된 형태로 되어 있어, 출력단자(11)을 인쇄회로기판(30)에 고정하면, 포름알데히드 감지부(10)를 인쇄회로기판(30)에 고정할 수 있다. 그러나 출력단자(11)만을 이용하여 포름알데히드 감지부(10)를 인쇄회로기판(30)에 고정하는 경우, 외부 진동이 인가되면, 출력단자(11)를 중심으로 포름알데히드 감지부(10)가 인쇄회로기판(30)에 대해 진동을 하게 된다. 그러면, 진동이 포름알데히드 감지부(10)에 영향을 주어, 포름알데히드 감지부(10)의 출력이 선형성을 유지하지 못하게 된다.
이와 같이 외부 진동에 의해 포름알데히드 감지부(10)가 출력단자(11)를 중심으로 진동하는 것을 방지하기 위해, 본 발명에서는 고정부재(20)를 이용하여 포름알데히드 감지부(10)를 인쇄회로기판(30)에 고정한다. 그러면, 포름알데히드 감지부(10)는 출력단자(11)와 고정부재(20)에 의해 인쇄회로기판(30)에 고정되므로, 외부에서 진동이 인가되어도 포름알데히드 감지부(10)는 인쇄회로기판(30)에 대해 진동을 하지 않게 된다.
고정부재(20)는 인쇄회로기판(30)에 설치되며, 포름알데히드 감지부(10)가 외부 진동에 의해 인쇄회로기판(30)에 대해 진동하지 않도록 고정한다. 이러한 고정부재(20)는 베이스부(21), 체결부(27), 지지부(29)를 포함할 수 있다.
베이스부(21)는 포름알데히드 감지부(10)를 지지하는 것으로서, 포름알데히드 감지부(10)는 베이스부(21)의 상면에 고정된다. 베이스부(21)는 포름알데히드 감지부(10)를 고정하기 위해 하우징(22)을 포함할 수 있다. 하우징(22)의 내부에는 공간(24)이 마련되며, 하우징(22)의 일측면에는 삽입구(23)가 마련되어 있어 포름알데히드 감지부(10)를 하우징(22)의 내부에 삽입할 수 있다. 하우징(22)의 내면은 포름알데히드 감지부(10)의 외형에 대응하는 형상으로 형성되어 있어, 포름알데히드 감지부(10)를 하우징(22)에 삽입하면 포름알데히드 감지부(10)가 하우징(22)에 안정적으로 고정될 수 있다. 이때, 하우징(22)은 포름알데히드 감지부(10)를 길이 방향으로 대략 1/2~2/3 정도 수용할 수 있도록 형성할 수 있다. 또한, 하우징(22)의 상면에는 외부 공기가 포름알데히드 감지부(10)와 접촉할 수 있도록 개구(25)가 마련되어 있다.
체결부(27)는 베이스부(21)를 인쇄회로기판(30)에 고정하기 위한 것으로서, 베이스부(21)의 하면에 마련된다. 본 실시예의 경우에는, 체결부(27)는 한 쌍의 후크로 형성된다. 한 쌍의 후크(17)는 베이스부(21)를 인쇄회로기판(30)에 안정적으로 고정할 수 있도록 베이스부(21)의 길이 방향으로 중간 부분에, 베이스부(21)의 폭 방향으로 일정 거리 이격되도록 마련된다. 한 쌍의 후크(27)는 인쇄회로기판(30)에 원터치 결합이 가능하도록 형성된다.
지지부(29)는 베이스부(21)의 하면에 마련되며, 베이스부(21)가 인쇄회로기판(30)의 상면에서 일정 높이에 위치하며 인쇄회로기판(30)과 평행을 유지할 수 있도록 한다. 지지부(29)는 베이스부(21)를 안정적으로 지지할 수 있도록 3점 지지형태로 형성될 수 있다. 따라서, 지지부(29)는 3개의 지지블록으로 형성될 수 있다. 도 5에 도시된 실시예의 경우에는, 2개의 지지블록(29)이 베이스부(21)의 전단에 마련되고, 한 개의 지지블록(29)은 베이스부(21)의 후단에 마련된다.
포름알데히드 감지부(10)가 고정부재(20)에 의해 인쇄회로기판(30)에 밀착될 수 있도록, 지지부(29)의 높이(h)는 포름알데히드 감지부(10)의 출력단자(11)의 길이(L)에 따라 결정될 수 있다. 구체적으로, 포름알데히드 감지부(10)의 출력단자(11)를 인쇄회로기판(30)에 고정하였을 때, 포름알데히드 감지부(10)의 하면과 인쇄회로기판(30)의 상면 사이의 간격, 즉 포름알데히드 감지부(10)의 하면의 높이(h)에 의해 결정된다. 따라서, 베이스부(21)의 두께와 지지부(29)의 높이(h)의 합이 포름알데히드 감지부(10)의 하면의 높이가 되도록 정해진다.
이상에서는 고정부재(20)가 베이스부(21)의 상면에 마련된 하우징(22)을 포함하는 경우에 대해 설명하였다. 그러나 고정부재(20)의 구조는 이에 한정되는 것은 아니며, 포름알데히드 감지부(10)를 인쇄회로기판(30)에 고정하여 포름알데히드 감지부(10)가 인쇄회로기판(30)에 대해 상대 진동을 하는 것을 방지할 수 있는 한 다양한 구조로 형성할 수 있다.
예를 들면, 고정부재를 도 6에 도시한 바와 같이 형성할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 포름알데히드 검출장치의 고정부재의 다른 예를 나타내는 사시도이다.
도 6에 도시된 고정부재(20')는 베이스부(21)의 상면에 하우징(22, 도 5 참조)이 마련되지 않은 것 외에는 상술한 실시예의 고정부재(20)와 동일하다. 즉, 고정부재(20')가 베이스부(21), 체결부(27), 지지부(29)를 포함하는 것은 상술한 고정부재(20)와 동일하다.
이때, 포름알데히드 감지부(10)는 베이스부(21)의 상면에 다양한 방법으로 고정될 수 있다. 일 예로는, 도 7에 도시된 바와 같이 포름알데히드 감지부(10)를 베이스부(21)에 고정할 수 있다.
도 7은 도 6의 고정부재가 설치된 본 발명의 일 실시예에 의한 포름알데히드 검출장치를 나타내는 측면도이다.
도 7을 참조하면, 포름알데히드 감지부(10)는 접착제나 양면테이프(60)로 베이스부(21)의 상면에 고정될 수 있다. 구체적으로, 베이스부(21)의 상면에 접착제를 도포하거나 양면테이프(60)를 부착하면, 포름알데히드 감지부(10)의 하면에 고정부재(20')의 베이스부(21)를 고정할 수 있다.
고정부재(20')의 베이스부(21)에 포름알데히드 감지부(10)를 고정하는 방법의 다른 예로서, 도시하지는 않았지만, 베이스부(21)를 포름알데히드 감지부(10)의 하면에 나사 체결로 고정할 수 있다. 나사 체결의 경우에는, 베이스부(21)에는 적어도 한 개의 나사 구멍이 마련되고, 포름알데히드 감지부(10)의 하면에는 적어도 한 개의 암나사가 마련될 수 있다.
이상에서는 고정부재(20,20')가 포름알데히드 감지부(21)의 일부만 지지하는 구조로 형성되어 있으나, 다른 예로서, 고정부재(20")가 포름알데히드 감지부(10)의 하면 전체를 지지하도록 구성할 수도 있다.
예를 들면, 도 8에 도시된 바와 같이, 고정부재(20")의 베이스부(21)에 포름알데히드 감지부(10)의 출력단자(11)가 결합될 수 있는 단자 어댑터(28)를 마련하고, 이 단자 어댑터(28)가 인쇄회로기판(30)에 결합되도록 할 수도 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 포름알데히드 검출장치를 나타내는 측면도이다.
도 8에 도시된 실시예에 의한 고정부재(20")는 베이스부(21)가 포름알데히드 감지부(10)의 하면 전체를 지지하며, 베이스부(21)에 단자 어댑터(28)가 마련된 점에서, 도 6 및 도 7에 도시한 실시예에 의한 고정부재(20,20')의 베이스부(21)와 상이하다. 그러나 고정부재(20")의 베이스부(21)의 하면에 지지부(29)와 체결부(27)가 마련되는 것은 도 6 및 도 7에 도시한 실시예에 의한 고정부재(20,20')와 동일하다.
도 8에 도시된 실시예에 의한 고정부재(20")는 포름알데히드 감지부(10)가 접착제 또는 양면테이프(60)에 의해 베이스부(21)에 고정되는 구조이나. 베이스부(21)의 구조는 이에 한정되는 것은 아니다. 도 5에 도시된 고정부재(20)와 같이 베이스(21)에 하우징(22)을 마련하여 포름알데히드 감지부(10)를 고정할 수도 있다.
이상에서는 포름알데히드 감지부(10)가 별개로 형성된 고정부재(20,20',20")에 의해 인쇄회로기판(30)에 고정되는 구조에 대해 설명하였으나, 고정부재(20,20',20")를 포름알데히드 감지부(10)와 일체로 형성하는 것도 가능하다.
구체적으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 출력단자(11)가 마련된 포름알데히드 감지부(10')의 하면에 지지부(15)와 체결부(13)를 마련하는 것이다. 그러면, 포름알데히드 감지부(10')를 인쇄회로기판(30)에 설치하면, 포름알데히드 감지부(10')는 지지부(15)에 의해 지지되고, 출력단자(11)와 체결부(13)에 의해 인쇄회로기판(30)에 고정될 수 있다.
인쇄회로기판(30)은 포름알데히드 감지부(10)가 설치되며, 포름알데히드 검출장치(1)를 공기처리장치(100)에 고정시킬 수 있도록 한다. 인쇄회로기판(30)은 상술한 고정부재(20)의 체결부(27)를 고정할 수 있도록 형성된다. 예를 들면, 체결부(27)가 한 쌍의 후크로 형성되는 경우에는 인쇄회로기판(30)에는 한 쌍의 후크(27)가 삽입되는 한 쌍의 체결구멍(33)이 마련된다. 따라서, 사용자가 고정부재(20)의 한 쌍의 후크(27)를 인쇄회로기판(30)의 한 쌍의 체결구멍(33)에 삽입하면, 고정부재(20)가 인쇄회로기판(30)에 고정되게 된다.
도 4를 참조하면, 인쇄회로기판(30)에는 고정부(31), 회로부(50), 커넥터(40)가 마련될 수 있다.
고정부(31)는 인쇄회로기판(30)의 상면에 마련되며, 포름알데히드 감지부(10)의 출력단자(11)가 고정되며, 전기적으로 연결될 수 있도록 형성된다.
회로부(50)는 포름알데히드 감지부(10)에서 출력되는 신호를 처리하는 신호처리부(51)와 신호처리부에 전원을 공급하는 전원부를 포함한다. 회로부(50)는 구체적으로 도시되어 있지 않으나, 다양한 전자 부품으로 구성될 수 있다.
신호처리부(51)는 포름알데히드 감지부(10)에서 나오는 신호를 처리한다. 구체적으로, 신호처리부(51)는 포름알데히드 감지부(10)의 출력단자(11)가 연결 및 고정되는 고정부(31)와 전기적으로 연결되며, 포름알데히드 감지부(10)에서 나오는 신호를 증폭하고 필터링할 수 있도록 형성된다. 예를 들면, 포름알데히드 감지부(10)가 전기화학식 센서인 경우에는, 포름알데히드를 감지하면 포름알데히드 감지부(10)는 출력단자(11)로 미세한 전류를 출력한다. 이때, 신호처리부(51)는 이러한 미세 전류를 증폭하고, 노이즈를 필터링하는 기능을 한다.
이러한 신호처리부(51)의 일 예가 도 10에 도시되어 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 포름알데히드 검출장치의 신호처리부의 일 예를 나타내는 회로도이다.
도 10을 참조하면, 신호처리부(51)는 전계효과 트랜지스터(FET: Field Effective Transistor)(52), 오피 앰프(operational amplifier)(53), 복수의 저항과 콘덴서를 포함한다.
포름알데히드 감지부(10)는 2개의 전극, 즉 작동 전극(WE)과 대응 전극(CE)을 통해 신호처리부(51)와 연결되어 있다. 포름알데히드 감지부(10)에서 출력되는 신호는 오피 앰프(53)를 통과하면서 증폭된다. 오피 앰프(53)를 통과하며 증폭된 신호는 오피 앰프(53)의 하류에 연결된 필터(54)를 통과하면서 노이즈가 제거된다. 필터(54)는 저항(54a)과 콘덴서(54b)로 구성될 수 있다. 필터(54)를 통과한 증폭 신호는 제2신호처리부로 전송될 수 있다. 신호처리부(51)에서 출력되는 신호는 아날로그 신호이므로, 제2신호처리부는, 예를 들면, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 컨버터일 수 있다.
전원부(55)는 신호처리부(51)에 출력을 안정화할 수 있는 전압을 공급할 수 있도록 형성된다. 신호처리부(51)의 FET(52)와 오피 앰프(53)로 공급되는 전원(VCC)의 변동이 크면, 신호처리부(51)에서 출력되는 신호의 변동이 커지게 된다. 따라서, 포름알데히드 감지부(10)에서 포름알데히드의 농도에 비례하는 신호를 출력하여도 신호처리부(51)에서 출력되는 신호는 포름알데히드의 농도에 비례하지 않게 될 수 있다. 즉, 신호처리부(51)에서 출력되는 신호가 선형성을 유지하지 못하고 비선형성이 될 수 있다. 또한, 신호처리부(51)에 공급되는 전원의 변동 폭이 크면, 포름알데히드 감지부(10)에도 영향을 주어 포름알데히드 감지부(10) 자체가 포름알데히드의 농도에 비례하는 신호를 출력하지 못할 수 있다. 따라서, 전원부(55)는 신호처리부(51)에서 출력되는 신호가 선형성을 유지할 수 있는 변동 폭이 작은 전원을 신호처리부(51)로 공급할 수 있도록 형성된다.
이러한 전원부(55)의 일 예가 도 11에 도시되어 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 포름알데히드 검출장치의 전원부를 나타내는 회로도이다.
도 11을 참조하면, 전원부(55)는 레귤레이터(56)와 제너 다이오드(57)를 포함한다.
레귤레이터(56)는 입력 전원의 전압을 원하는 크기의 전압으로 강하시키고, 노이즈를 제거하여 안정화된 전원을 출력하는 역할을 한다. 따라서, 레귤레이터(56)를 통과한 전원은 변동 폭이 작아지게 된다. 레귤레이터(56)의 입력단(56a)에는 외부 전원(SET)이 연결되며, 레귤레이터(56)의 출력단(56b)으로 신호처리부(51)에 필요한 전압의 전원(VCC)이 출력된다. 따라서, 신호처리부(51)로는 레귤레이터(56)에 의해 안정화된 전원이 공급되므로, 신호처리부(51)에서 출력되는 신호가 선형성을 유지하게 된다. 여기서, 외부 전원(SET)은 포름알데히드 검출장치(1)가 설치되는 공기처리장치(100)의 장치 전원(170)을 말한다(도 13 참조).
예를 들어, 외부 전원(SET)에서 공급되는 전압이 12V이고, 신호처리부(51)에서 필요한 전압이 5V일 경우, 레귤레이터(56)는 12V의 전압을 입력받아 5V의 전압을 출력할 수 있도록 마련된다. 이때, 레귤레이터(56)는 입력된 전압의 노이즈를 제거하여 전압 편차를 최소화할 수 있도록 형성된다. 예를 들어, 레귤레이터(56)는 출력 전압의 편차를 0.1% 이하로 하도록 형성될 수 있다. 구체적으로, 레귤레이터(56)는 출력 전압이 5V인 경우에, 출력 전압의 편차는 ±1 mv 이하가 되도록 할 수 있다.
제너 다이오드(57)은 레귤레이터(56)에서 출력되는 전원(VCC)에 연결되며, 신호처리부(51)의 오피 앰프(53)에 기준 전압(VREF)을 공급한다.
커넥터(40)는 인쇄회로기판(30)에 고정되며, 포름알데히드 검출장치(1)가 외부 전원으로부터 전원을 공급받고, 공기처리장치(100)와 같은 외부 장치로 신호를 출력할 수 있도록 마련된다.
상기와 같은 구조를 갖는 포름알데히드 검출장치(1)는 공기처리장치(100)에 설치되어 실내의 공기 속에 함유된 포름알데히드의 농도를 감지할 수 있다. 여기서, 공기처리장치(100)는 실내의 공기를 흡입하여 일정한 처리를 한 후 다시 배출하는 것으로서, 공기청정기, 에어컨, 제습기 등을 포함할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 공기처리장치를 나타내는 기능 블록도이다.
도 12를 참조하면, 공기처리장치(100)는 포름알데히드 검출장치(1), 포름알데히드 제거장치(210), 공기흡입장치(200), 제어부(130), 디스플레이부(190)를 포함할 수 있다.
포름알데히드 검출장치(1)는 공기 중의 포름알데히드의 농도를 검출하여 포름알데히드의 농도에 비례하는 신호를 출력하는 것으로서, 그 구조와 동작은 상술하였으므로 상세한 설명은 생략한다.
포름알데히드 제거장치(210)는 흡입된 공기 중에 포함된 포름알데히드를 제거할 수 있도록 마련된다. 포름알데히드 제거장치(210)는 모든 공기처리장치(100)에 설치되는 것이 아니라 필요에 따라 설치될 수 있다. 예를 들어, 공기처리장치(100)가 공기청정기인 경우에는 포름알데히드 제거장치(210)가 설치된다. 그러나, 공기처리장치(100)가 에어컨이나 제습기인 경우에는 포름알데히드 제거장치(210)가 설치되지 않을 수 있다. 포름알데히드 제거장치(210)는 종래 기술에 의한 포름알데히드 제거장치를 사용할 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
공기흡입장치(200)는 외부의 공기를 공기처리장치(100)의 내부로 흡입하였다가 외부로 배출하는 것으로서, 모터와 팬을 포함할 수 있다. 따라서, 공기흡입장치(200)의 모터와 팬이 회전하면, 공기처리장치(100)에 진동이 발생하게 된다. 공기처리장치(100)의 작동에 의해 진동이 발생하는 경우, 종래 기술에 의한 포름알데히드 검출장치는 포름알데히드 감지부가 인쇄회로기판에 대해 진동하여 출력 신호가 안정적이지 않고 비선형적이다. 그러나 본 발명의 일 실시예에 의한 포름알데히드 검출장치(1)는 포름알데히드 감지부(10)가 고정부재(20)에 의해 인쇄회로기판(30)에 고정되어 있으므로, 공기흡입장치(200)의 작동에 의해 진동이 발생하는 경우에도 출력 신호가 안정되어 선형성을 유지하게 된다.
디스플레이부(190)는 공기처리장치(100)의 상태를 표시하거나, 사용자가 공기처리장치(100)를 조작할 수 있는 다양한 메뉴를 표시할 수 있도록 형성된다. 이러한 디스플레이부(190)는 종래 기술에 의한 공기처리장치의 디스플레이부와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
제어부(130)는 공기처리장치(100)를 제어하여 공기처리장치(100)가 그 기능을 수행할 수 있도록 한다. 또한, 제어부(130)는 포름알데히드 검출장치(1)로부터 신호를 수신하여 공기 중의 포름알데히드의 농도를 사용자에게 알려줄 수 있도록 형성된다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 의한 포름알데히드 검출장치가 설치된 공기처리장치의 일 예를 나타내는 기능 블록도이다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 포름알데히드 검출장치(1)가 설치된 공기처리장치(100)는 아날로그 디지털 컨버터(110), 표시부(120), 제어부(130)를 포함할 수 있다.
아날로그 디지털 컨버터(110)는 본 발명의 일 실시예에 의한 포름알데히드 검출장치(1)에서 출력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다. 도 13에 도시된 실시예에서는, 아날로그 디지털 컨버터(110)는 포름알데히드 검출장치(1)와 별도로 설치된 것으로 도시되어 있으나, 아날로그 디지털 컨버터(110)는 포름알데히드 검출장치(1)에 설치될 수도 있다. 이런 경우에는 포름알데히드 검출장치(1)는 디지털 신호를 출력할 수 있다.
표시부(120)는 아날로그 디지털 컨버터(110)에서 출력되는 디지털 신호, 즉 포름알데히드의 농도를 숫자로 표현한다. 따라서, 사용자는 표시부(120)에 표시되는 숫자를 보고 실내의 포름알데히드의 농도를 알 수 있다. 표시부(120)는 도 14에 도시된 바와 같이 소수점 이하의 숫자를 나타낼 수 있도록 형성할 수 있다. 이와 같이, 표시부(120)가 소수점 이하의 숫자를 나타낼 수 있으면, 포름알데히드의 농도를 일반적인 오염 물질의 농도를 표시하는데 사용되는 ppm 단위로 표시할 수 있다.
도 13에 도시된 공기처리장치(100)에서는 포름알데히드 검출장치(1)의 디지털 신호를 출력하는 표시부(120)가 별도로 마련되어 있으나, 별도의 표시부(120)를 마련하지 않을 수도 있다. 이런 경우에는 공기처리장치(100)의 상태를 표시하는 디스플레이부(190)(도 12 참조)를 사용하여 포름알데히드 검출장치(1)에서 검출한 포름알데히드의 농도를 출력할 수 있다.
이상에서는 아날로그 디지털 컨버터(110)에서 출력되는 디지털 신호를 바로 표시부(120)로 출력하는 경우에 대해 설명하였으나, 아날로그 디지털 컨버터(110)에서 출력되는 신호는 제어부(130)로 전송될 수 있다.
제어부(130)는 수신된 신호를 표시부(120) 또는 디스플레이부(190)로 출력하여, 포름알데히드의 농도를 숫자로 표시할 수 있다.
또한, 제어부(130)는 포름알데히드의 농도에 따라 외부의 대기 상태가 정상 상태, 환기 필요 상태, 위험 상태인지를 판단할 수 있는 판단부(135)를 포함할 수 있다. 제어부(130)는 대기 상태를 표시부(120)나 디스플레이부(190)를 통해 문자로 표시하거나, 음성 또는 색상을 통해 사용자에게 알릴 수 있다.
이를 위해, 공기처리장치(100)는 색상 출력부(140)와 음성 출력부(150) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
색상 출력부(140)는 포름알데히드의 농도의 상태를 색상으로 표시하여 사용자에게 알려 줄 수 있다. 예를 들면, 색상 출력부(140)는 초록색, 파란색, 빨간색과 같은 복수의 컬러 LED로 구성할 수 있다. 포름알데히드 검출장치(1)에서 측정된 공기 중의 포름알데히드의 농도가 정상 상태인 경우, 제어부(130)는 색상 출력부(140)가 초록색을 나타내도록 제어할 수 있다. 만일, 포름알데히드의 농도가 환기 필요 상태인 경우에는, 제어부(130)는 색상 출력부(140)가 파란색을 나타내도록 제어할 수 있다. 또한, 포름알데히드의 농도가 위험 상태인 경우에는, 제어부(130)는 색상 출력부(140)가 빨간색을 나타내도록 제어할 수 있다.
음성 출력부(150)는 스피커로 구성될 수 있으며, 소리로 사용자에게 공기 중의 포름알데히드의 농도를 알려줄 수 있다. 이때, 제어부(130)는 일정 시간 간격으로 음성 출력부(150)를 제어하여 현재의 포름알데히드의 농도를 소리로 알려줄 수 있다. 또는, 포름알데히드의 농도의 상태가 변경될 경우, 예를 들면, 포름알데히드의 농도가 정상 상태에서 환기 필요 상태로 증가할 경우에, 제어부(130)는 음성 출력부(150)를 제어하여 사용자에게 환기 필요 상태인 것을 알려줄 수 있다.
공기처리장치(100)는 외부 기기(300)와 통신을 할 수 있는 통신부(160)를 포함할 수 있다. 통신부(160)는 유선 또는 무선으로 외부 기기(300)와 통신을 할 수 있다. 예를 들면, 통신부(160)는 WiFi를 통해 핸드폰, 스마트폰, 태블릿 컴퓨터 등과 같은 외부 기기(300)에 연결되어, 포름알데히드 검출장치(1)가 측정한 포름알데히드의 농도를 외부 기기(300)로 전송할 수 있다. 이때, 공기처리장치(100)의 제어부(130)는 일정 시간 간격으로 통신부(160)를 통해 외부기기(300)로 포름알데히드의 농도를 전송하거나, 또는 통신부(160)를 통해 외부기기(300)로부터 명령을 수신한 경우에, 외부기기(300)로 포름알데히드의 농도를 전송하도록 형성될 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 의한 포름알데히드 검출장치가 설치된 공기처리장치의 다른 예를 나타내는 기능 블록도이다.
도 15를 참조하면, 본 실시예에 의한 공기처리장치(100')는 보정부(180)를 포함하는 것 외에는 도 13에 도시한 공기처리장치(100)와 동일한 구성을 갖고 있으므로, 이하 보정부(180)에 대해서만 설명한다.
보정부(180)는 공기처리장치(100')의 구조, 공기처리장치(100') 내의 포름알데히드 검출장치(1)의 설치위치, 공기처리장치(100')에서 발생하는 진동 등에 의해 포름알데히드 검출장치(1)에서 출력되는 신호가 선형성을 유지하지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 보정부(180)는 이와 같은 포름알데히드 검출장치(1)의 측정치에 영향을 주는 인자들을 반영하여, 포름알데히드 검출장치(1)에서 출력되는 신호가 선형성을 유지하도록 보정한다. 일 예로서, 보정부(180)는 제어부(130)에 설치된 보정 알고리즘으로 구성될 수 있다.
도 16a는 본 발명의 일 실시예에 의한 공기처리장치에서 포름알데히드 검출장치의 보정 전의 출력신호를 나타내는 그래프이고, 도 16b는 본 발명의 일 실시예에 의한 공기처리장치에서 포름알데히드 검출장치의 보정 후의 출력신호를 나타내는 그래프이다.
도 16a 및 도 16b에서 센서값과 실제값은 모두 포름알데히드의 농도를 나타내며, 센서값은 공기처리장치(100')에 설치된 포름알데히드 검출장치(1)에서 측정한 경우를 나타내고, 실제값은 공기처리장치(100')의 영향이 없는 경우 포름알데히드 검출장치(1)에서 측정한 포름알데히드의 농도를 나타낸다.
도 16a에 도시된 바와 같이, 공기처리장치(100')에 설치된 포름알데히드 검출장치(1)에서 출력되는 출력신호, 즉 센서값은 실제값과 동일하지 않고, 포름알데히드의 농도에 따라 변화하는 것을 알 수 있다. 다시 말해, 포름알데히드 검출장치(1)의 출력 신호가 비선형적이라는 것을 알 수 있다.
그러나 공기처리장치(100')에 설치된 포름알데히드 검출장치(1)에서 출력되는 신호가 보정부(180)를 통과하면, 보정부(180)의 보정 알고리즘에 의해 포름알데히드 검출장치(1)에서 출력된 신호가 보정된다. 따라서, 도 16b에 도시된 바와 같이, 센서값이 실제값과 일치하게 된다. 즉, 포름알데히드 검출장치(1)의 출력 신호가 선형적이 된다.
보정부(180)의 보정 알고리즘은 공기처리장치(100')의 종류에 따라 정해질 수 있다. 예를 들면, 공기정화장치와 에어컨은 그 구성이 상이하므로 보정 알고리즘이 다를 수 있다. 또한, 동일한 공기정화장치(100')일 경우라도, 그 구조가 다른 경우에는 보정 알고리즘이 다를 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 의한 포름알데히드 검출장치에 의하면, 포름알데히드 감지부가 고정부재에 의해 안정적으로 인쇄회로기판에 고정되고, 전압부에서 신호처리부에 안정적인 전압을 공급하고 있으므로, 포름알데히드의 농도에 비례하는 신호를 출력할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 의한 포름알데히드 검출장치의 출력 신호는 안정되어 선형성을 유지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 포름알데히드 검출장치를 구비하는 공기청정기나 에어컨과 같은 공기처리장치는 포름알데히드 검출장치를 통해 현재의 포름알데히드의 농도를 정확하게 판단할 수 있으므로, 사용자에게 공기 중의 포름알데히드의 농도를 정확하게 알려 줄 수 있다. 따라서, 사용자는 공기처리장치에 의해 알려진 포름알데히드의 농도에 따라 공기처리장치를 가동하거나, 실내 공기를 환기시킬 수 있다.
또는, 포름알데히드의 농도가 일정치 이상이 되면, 본 발명의 일 실시예에 의한 포름알데히드 검출장치를 구비한 공기처리장치는 자동으로 포름알데히드 제거장치를 작동시켜 포름알데히드를 제거할 수도 있다.
상기에서 본 발명은 예시적인 방법으로 설명되었다. 여기서 사용된 용어들은 설명을 위한 것이며, 한정의 의미로 이해되어서는 안 될 것이다. 상기 내용에 따라 본 발명의 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 따로 부가 언급하지 않는 한 본 발명은 청구범위의 범주 내에서 자유로이 실시될 수 있을 것이다.
1; 포름알데히드 검출장치 10; 포름알데히드 감지부
11; 출력단자 20; 고정부재
21; 베이스부 22; 하우징
27; 체결부 29; 지지부
30; 인쇄회로기판 31; 고정부
33; 체결구멍 40; 커넥터
50; 회로부 51; 신호처리부
52; FET 53; 오피 앰프
54; 필터 55; 전원부
60; 접착제 또는 양면테이프 100; 공기처리장치
111; 아날로그 디지털 컨버터 120; 표시부
130; 제어부 135; 판단부
140; 색상 출력부 150; 음성 출력부
160; 통신부 180; 보정부
190; 디스플레이부 200; 공기흡입장치
210; 포름알데히드 제거장치 300; 외부기기

Claims (20)

  1. 공기 중의 포름알데히드의 농도를 측정할 수 있도록 형성되며, 하면에서 돌출되는 출력단자를 포함하는 포름알데히드 감지부;
    상기 포름알데히드 감지부의 하면이 이격되도록 상기 출력단자에 의해 고정되며, 상기 포름알데히드 감지부에서 나오는 신호를 처리하는 신호처리부가 마련된 인쇄회로기판;
    상기 인쇄회로기판에 설치되며, 상기 포름알데히드 감지부가 외부 진동에 의해 상기 인쇄회로기판에 대해 진동하지 않도록 상기 출력단자가 돌출되지 않은 상기 포름알데히드 감지부의 부분을 고정하는 고정부재; 및
    상기 신호처리부에 신호의 출력을 안정화할 수 있는 전압을 공급하는 전원부;를 포함하며,
    상기 고정부재는,
    상기 포름알데히드 감지부를 지지 및 고정하는 베이스부; 및
    상기 베이스부에서 수직하게 연장되며, 상기 베이스부를 상기 인쇄회로기판에 고정하는 체결부;를 포함하는, 포름알데히드 검출장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정부재의 베이스부는 상기 포름알데히드 감지부가 삽입되는 하우징을 더 포함하는, 포름알데히드 검출장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 체결부는 한 쌍의 후크로 형성되며,
    상기 인쇄회로기판에는 상기 한 쌍의 후크가 삽입되는 한 쌍의 체결구멍이 마련되는, 포름알데히드 검출장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정부재는 상기 베이스부의 하면에 마련되며, 상기 베이스부가 상기 인쇄회로기판에서 일정 높이에 위치하며 상기 인쇄회로기판과 평행을 유지하도록 하는 지지부를 더 포함하는, 포름알데히드 검출장치.
  6. ◈청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 1 항에 있어서,
    상기 포름알데히드 감지부는 상기 베이스부의 상면에 접착제 또는 양면테이프로 고정되는 것을 특징으로 하는 포름알데히드 검출장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원부는 공급 전원의 전압을 낮추고, 노이즈를 제거하여 안정화된 전압을 출력하는 레귤레이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 포름알데히드 검출장치.
  8. ◈청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 7 항에 있어서,
    상기 레귤레이터로 공급되는 전압은 12V이고, 상기 레귤레이터에서 출력되는 전압은 5V인 것을 특징으로 하는 포름알데히드 검출장치.
  9. ◈청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 7 항에 있어서,
    상기 레귤레이터의 출력 전압의 편차는 0.1% 이하인 것을 특징으로 하는 포름알데히드 검출장치.
  10. ◈청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 1 항에 있어서,
    상기 신호처리부에 전기적으로 연결되며, 상기 신호처리부에서 출력되는 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 컨버터를 더 포함하는, 포름알데히드 검출장치.
  11. 공기 중의 포름알데히드의 농도를 측정할 수 있는 포름알데히드 감지부를 구비한 포름알데히드 검출장치와 공기흡입장치를 포함하며,
    상기 포름알데히드 감지부는 하면에서 돌출되는 출력단자를 포함하며,
    상기 포름알데히드 검출장치는,
    상기 포름알데히드 감지부의 하면이 이격되도록 상기 출력단자에 의해 고정되며, 상기 포름알데히드 감지부에서 나오는 신호를 처리하는 신호처리부가 마련된 인쇄회로기판;
    상기 인쇄회로기판에 설치되며, 상기 포름알데히드 감지부가 외부 진동에 의해 상기 인쇄회로기판에 대해 진동하지 않도록 상기 출력단자가 돌출되지 않은 상기 포름알데히드 감지부의 부분을 고정하는 고정부재; 및
    상기 인쇄회로기판에 마련되며, 상기 신호처리부에 안정화된 전압을 공급하는 전원부;를 포함하며,
    상기 고정부재는,
    상기 포름알데히드 감지부를 지지 및 고정하는 베이스부; 및
    상기 베이스부에서 수직하게 연장되며, 상기 베이스부를 상기 인쇄회로기판에 고정하는 체결부;를 포함하는, 공기처리장치.
  12. 삭제
  13. ◈청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 11 항에 있어서,
    상기 고정부재의 베이스부는 상기 포름알데히드 감지부가 삽입되는 하우징을 포함하는, 공기처리장치.
  14. ◈청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 11 항에 있어서,
    상기 전원부는 공급 전원의 전압을 낮추고, 노이즈를 제거하여 안정화된 전압을 출력하는 레귤레이터를 포함하는, 공기처리장치.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 신호처리부에 전기적으로 연결되며, 상기 신호처리부에서 출력되는 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 컨버터를 더 포함하는, 공기처리장치.
  16. ◈청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 15 항에 있어서,
    상기 아날로그 디지털 컨버터에서 출력되는 상기 디지털 신호를 숫자로 표시하는 표시부를 더 포함하는, 공기처리장치.
  17. ◈청구항 17은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 16 항에 있어서,
    상기 표시부는 소수점 이하의 숫자를 나타낼 수 있도록 형성된 것을 특징으로 하는 공기처리장치.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 아날로그 디지털 컨버터에서 출력되는 상기 디지털 신호를 포름알데히드 농도의 기준치와 비교하는 판단부; 및
    상기 판단부의 판단 결과를 소리로 출력하는 음성 출력부;를 포함하는, 공기처리장치.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 아날로그 디지털 컨버터에서 출력되는 상기 디지털 신호를 보정하는 보정부를 포함하는, 공기처리장치.
  20. 제 15 항에 있어서,
    상기 아날로그 디지털 컨버터에서 출력되는 상기 디지털 신호를 외부 기기로 출력하는 통신부;를 포함하는, 공기처리장치.
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