KR20180116795A - 오염 감지 센서 - Google Patents

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KR20180116795A
KR20180116795A KR1020170049499A KR20170049499A KR20180116795A KR 20180116795 A KR20180116795 A KR 20180116795A KR 1020170049499 A KR1020170049499 A KR 1020170049499A KR 20170049499 A KR20170049499 A KR 20170049499A KR 20180116795 A KR20180116795 A KR 20180116795A
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김태경
김기현
정지혁
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

실시 예에 따른 오염 감지 센서는 필터로 광을 조사하는 발광부; 상기 필터에서 투과 또는 반사된 광을 수광하는 수광부; 및 상기 수광부에서 수광되는 상기 광의 세기 값을 수신하고, 상기 수신한 광의 세기 값을 이용하여 상기 필터에 퇴적된 먼지 입자의 질량을 감지하는 감지부를 포함하고, 상기 수광부는, 광 경로가 상이한 적어도 2개의 투과된 광 또는 반사된 광의 세기 값을 상기 감지부로 출력하고, 상기 감지부는, 상기 필터에 퇴적된 먼지 입자의 질량 및 반사율에 영향을 받는 상기 적어도 2개의 광의 세기 값을 기반으로 상기 먼지 입자의 질량을 산출한다.

Description

오염 감지 센서{POLLUTION DETECTING SENSOR}
본 발명은 오염 감지 센서에 관한 것으로, 특히 공조 장치의 필터에 퇴적된 먼지 입자의 질량을 측정할 수 있는 오염 감지 센서에 관한 것이다.
공조 장치는 실내의 온도, 습도, 청정도 및 흐름을 쾌적하게 유지하는 공기 조절 장치를 의미한다.
상기 공조 장치는 외부의 공기를 공조 장치 내부로 유입시키기 위한 송풍장치 및 공기 중에 포함된 이물질을 필터링 할 수 있는 필터가 포함될 수 있다. 일례로, 상기 공조 장치에는, 공기 정화기, 히터, 제습기, 가습기 및 에어컨 중 어느 하나가 포함될 수 있다..
이러한 필터는 공기 정화를 수행하는 과정에서 오염되며, 이에 따라 주기적 또는 비주기적으로 교체가 필요하다. 그런데, 이와 같은 종래의 공조 장치는 상기 필터의 오염도를 확인하기 위해서 공조 장치 내부에 설치된 필터를 외부로 인출하여 직접 육안으로 확인해야만 했다. 이처럼 종래의 공조 장치는 필터 확인 과정이 번거로울 뿐만 아니라, 필터를 공조 장치의 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 비산될 수 있는 문제가 있었다.
이러한 문제를 해소하기 위해, 종래에는 필터의 교체 시기를 확인하기 위해 공조 장치에 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 가진다. 그리고, 상기 먼지 감지 센서는 상기 발광부 및 수광부의 동작에 따라 상기 필터에 퇴적된 먼지량을 감지한다.
이때, 상기 먼지 감지 센서는, 상기 수광부에서 수광되는 광의 세기의 절대 값만을 가지고 먼지량을 판단한다. 그러나, 상기 광의 세기의 절대 값은 상기 필터에 퇴적된 먼지의 종류에 따라 변화하며, 이에 따라 상기 필터에 퇴적된 먼지량을 정확하게 감지하지 못하는 문제점이 있다. 즉, 상기 필터에는 다양한 먼지 입자가 퇴적되며, 상기 퇴적되는 먼지 입자는 종류에 따라 색이나 반사율에 차이가 있다. 따라서, 기준 반사율을 가지는 먼지 입자에 대해서는 정확한 질량의 측정이 가능하지만, 상기 기준 반사율과 다른 반사율을 가진 먼지 입자에 대해서는 정확한 질량의 측정이 불가능하게 된다.
또한, 상기와 같은 먼지 감지 센서는 특정 필터에만 적용 가능하도록 설계된다. 상기 필터는 유전 필터와 헤파 필터를 포함하고 있다. 이에 따라, 상기 유전 필터에 적용되는 먼지 감지 센서는 헤파 필터에 적용될 수 없다. 또한, 상기 헤파 필터에 적용되는 먼지 감지 센서는 상기 유전 필터에 적용될 수 없는 문제점이 있다.
본 발명에 따른 실시 예에서는, 필터의 종류에 관계없이 모든 공조 장치에 적용 가능한 오염 감지 센서 및 이를 포함하는 공조 장치를 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면 서로 다른 광 경로를 통해 제공되는 복수의 광의 세기 값을 이용하여 입자의 반사율 영향 없이 입자의 질량을 정확하게 측정할 수 있는 오염 감지 센서 및 이를 포함하는 공조 장치를 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.
실시 예에 따른 오염 감지 센서는 필터로 광을 조사하는 발광부; 상기 필터에서 투과 또는 반사된 광을 수광하는 수광부; 및 상기 수광부에서 수광되는 상기 광의 세기 값을 수신하고, 상기 수신한 광의 세기 값을 이용하여 상기 필터에 퇴적된 먼지 입자의 질량을 감지하는 감지부를 포함하고, 상기 수광부는, 광 경로가 상이한 적어도 2개의 투과된 광 또는 반사된 광의 세기 값을 상기 감지부로 출력하고, 상기 감지부는, 상기 필터에 퇴적된 먼지 입자의 질량 및 반사율에 영향을 받는 상기 적어도 2개의 광의 세기 값을 기반으로 상기 먼지 입자의 질량을 산출한다.
또한, 상기 감지부는, 상기 필터에 퇴적된 먼지 입자의 질량 및 상기 수광부를 통해 출력되는 적어도 2개의 광의 세기 값을 변수로 가지는 먼지 질량 관계식을 저장하고, 상기 저장된 먼지 질량 관계식에 상기 적어도 2개의 광의 세기 값을 대입하여 상기 먼지 입자의 질량을 산출한다.
또한, 상기 먼지 질량 관계식은,
Figure pat00001
이고, 상기 T 및 R은 상기 수광부를 통해 획득되는 2개의 광의 세기 값이고, 상기 a, b, c, d, 및 f는 실수 값이다.
또한, 상기 필터는, 외부로부터 유입된 공기가 접촉하는 제 1 면과, 상기 제 1 면과 반대되며, 상기 필터를 통해 필터링된 공기가 토출되는 제 2면을 포함하며, 상기 발광부는, 상기 필터의 상기 제 1 면으로 광을 조사한다.
또한, 상기 수광부는, 상기 필터의 상기 제 1 면 상의 공간에 배치되어, 상기 필터로부터 반사되는 광 경로가 상이한 적어도 2개의 광의 세기 값을 획득한다.
또한, 상기 수광부는, 상기 필터의 상기 제 2 면 상의 공간에 배치되어, 상기 필터를 투과하는 광 경로가 상이한 적어도 2개의 광의 세기 값을 획득한다.
또한, 상기 발광부는, 상기 필터의 상기 제 1 면을 향하여 배치되고, 상기 수광부는, 상기 필터의 상기 제 1 면을 향하여 배치되고, 상호 일정 간격 이격되어 상기 필터를 통해 반사되는 광을 각각 수광하는 제 1 및 2 수광부를 포함한다.
또한, 상기 발광부는, 상기 필터의 상기 제 1 면을 향하여 상호 일정 간격 이격되어 배치되며, 개별적으로 구동되는 제 1 및 2 발광부를 포함하고, 상기 수광부는, 상기 필터의 상기 제 1 면을 향하여 배치되고, 제 1 시점에 상기 필터의 상기 제 1면으로부터 반사되는 상기 제 1 발광부의 반사광을 수광하고, 제 2 시점에 상기 필터의 상기 제 1면으로부터 반사되는 상기 제 2 발광부의 반사광을 수광한다.
또한, 상기 발광부는, 상기 필터의 상기 제 1면을 향하여 상호 일정 간격 이격되어 배치되며, 개별적으로 구동되는 제 1 및 2 발광부를 포함하고, 상기 수광부는, 상기 필터의 상기 제 2 면을 향하여 배치되고, 제 1 시점에 상기 필터의 상기 제 1면으로부터 상기 제 2면을 투과하는 상기 제 1 발광부의 투과광을 수광하고, 제 2 시점에 상기 필터의 상기 제 1면으로부터 상기 제 2면을 투과하는 상기 제 2 발광부의 투과광을 수광한다.
또한, 상기 발광부는, 상기 필터의 상기 제 1면을 향하여 배치되고, 상기 수광부는, 상기 필터의 상기 제 2 면을 향하여 배치되고, 상호 일정 간격 이격되어 상기 필터를 투과하는 광을 각각 수광하는 제 1 및 2 수광부를 포함한다.
또한, 상기 발광부는, 상기 필터의 상기 제 1 면을 향하여 배치되고, 상기 필터의 상기 제 1면으로 광을 조사하는 발광소자와, 상기 발광소자의 발광면 상에 배치되어, 상기 발광소자로부터 조사되는 광의 분포를 변환하는 광 분포 변환 부재를 포함하고, 상기 수광부는, 상기 필터의 상기 제 1면 또는 제 2 면을 향하여 배치되고, 상기 광 분포 변환 부재를 통해 변환되는 서로 다른 광 분포를 가지는 복수의 광을 수광하는 수광부를 포함한다.
한편, 실시 예에 따른 공조 장치는, 수용 공간이 형성된 케이스; 상기의 케이스의 전방에 배치되고, 외부 공기를 상기 수용 공간 내부로 흡입하는 흡입구가 설치된 흡입 패널; 상기 케이스의 수용 공간 내에서, 상기 흡입 패널의 상기 흡입구를 통해 흡입되는 공기의 유동 경로 상에 배치된 필터; 및 상기 케이스의 수용 공간 내에서, 상기 흡입 패널과 상기 필터 사이에 배치된 오염 감지 센서를 포함하고, 상기 오염 감지 센서는, 상기 필터의 공기 흡입 면으로 광을 조사하는 발광부; 상기 필터의 상기 공기 흡입 면으로부터 반사 또는 상기 필터의 공기 토출 면으로 투과되는 광을 수광하는 수광부; 및 상기 수광부에서 수광되는 상기 광의 세기 값을 수신하고, 상기 수신한 광의 세기 값을 이용하여 상기 필터에 퇴적된 먼지 입자의 질량을 감지하는 감지부를 포함하고, 상기 수광부는, 상기 필터의 동일한 일면 상의 공간에 배치되어, 광 경로가 상이한 적어도 2개의 광의 세기 값을 상기 감지부로 출력하고, 상기 감지부는, 상기 필터에 퇴적된 먼지 입자의 질량 및 반사율에 영향을 받는 상기 적어도 2개의 광의 세기 값을 기반으로 상기 먼지 입자의 질량을 산출한다.
또한, 상기 감지부는, 상기 필터에 퇴적된 먼지 입자의 질량 및 상기 수광부를 통해 출력되는 적어도 2개의 광의 세기 값을 변수로 가지는 먼지 질량 관계식을 저장하고, 상기 저장된 먼지 질량 관계식에 상기 적어도 2개의 광의 세기 값을 대입하여 상기 먼지 입자의 질량을 산출한다.
또한, 상기 먼지 질량 관계식은,
Figure pat00002
이고, 상기 T 및 R은 상기 수광부를 통해 획득되는 2개의 광의 세기 값이고, 상기 a, b, c, d, 및 f는 실수 값이다.
또한, 상기 감지부를 통해 산출된 상기 먼지 입자의 질량을 기준으로 상기 필터의 오염도에 대한 정보를 표시하는 표시부를 더 포함한다.
본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 서로 다른 광 경로를 통해 수신된 복수의 광의 세기를 기준으로 필터에 퇴적된 먼지 입자의 질량을 측정함으로써, 하나의 광의 세기의 절대 값만을 이용하는 기존 방식에 대비하여 정확도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면 먼지 입자의 종류에 관계없이 모든 먼지 입자에 적용될 수 있는 먼지 질량 관계식을 이용하여 먼지 입자의 질량을 측정함으로써, 기존의 먼지의 종류에 따라 측정 결과에 오류가 발생하는 문제점을 해결할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면 필터에 퇴적된 먼지의 질량을 감지하여 사용자에게 알려줌으로써, 상기 필터의 청소 또는 교체 시기를 정확히 알 수 있으며, 이에 따른 공조 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 필터의 청소시기를 놓쳐 발생하는 노동력 또는 전기의 낭비를 줄일 수 있고, 필터에 퇴적된 먼지 입자로 인한 실내 공기 오염의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 필터의 종류에 관계없이 모든 필터에 적용 가능한 오염 감지 센서를 제공함으로써, 필터의 종류별로 별도의 센서를 각각 개발해야 하는 불편함을 해소할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 필터에 퇴적되는 먼지의 종류에 따라 상기 먼지 질량 관계식을 구성하는 가변 변수를 조절함으로써, 상기 필터에 퇴적된 먼지의 종류에 관계없이 정확한 질량을 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 공조 장치의 외관을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 공조 장치의 흡입 그릴 및 전방 패널이 분리된 모습을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 흡입 그릴의 배면을 보여주는 후방 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 오염 감지 센서의 구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 헤파 필터를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 유전 필터를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시 예에서의 오염 감지 센서(200)의 배치 구조를 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시 예에서의 오염 감지 센서(200)의 배치 구조를 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제 1 및 2 실시 예에 따른 오염 감지 센서(200)의 광 경로를 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 오염 감지 센서의 구조를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 오염 감지 센서의 구조를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 제 3 및 4 실시 예에 따른 오염 감지 센서(300)의 광 경로를 보여주는 도면이다.
도 13은 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 오염 감지 센서의 구조를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 오염 감지 센서(400)의 광 경로를 보여주는 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 감지부의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따라 표시부(520)에 표시되는 유전 필터의 오염 정보를 보여준다.
도 17은 본 발명의 실시 예에 따라 표시부(540)에 표시되는 헤파 필터의 오염 정보를 보여준다.
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 광의 세기의 절대 값만을 이용하여 필터에 퇴적된 먼지 입자의 질량을 측정하는 것이 아니라, 서로 다른 광 광로를 통해 수광되는 복수의 광의 세기 값과 기저장된 먼지 질량 관계식을 이용하여 상기 먼지 입자의 질량을 측정할 수 있는 오염 감지 센서 및 이를 포함하는 공조 장치를 제공한다.
한편, 이하에서 설명하는 공조 장치는 실내의 온도, 습도, 청정도 및 흐름을 쾌적하게 유지하는 공기 조절 장치를 의미한다. 상기 공조 장치에는, 공기 정화기, 히터, 제습기, 가습기 및 에어컨 중 어느 하나가 포함될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 상기 공조 장치의 예로 에어컨에 대해 설명하기로 한다. 그러나, 이는 본 발명의 일 실시 예에 불과할 뿐, 상기 에어컨 이외에도 필터가 적용되는 다른 장치에 본 발명에 개시된 오염 감지 센서가 적용될 수 있을 것이다.
또한, 상기 공조 장치는 가정이나 사무실 등에서의 실내 공간에서 사용되는 장치일 수 있으며, 이와 다르게 차량에서 사용되는 장치일 수도 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 공조 장치의 외관을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 공조 장치의 흡입 그릴 및 전방 패널이 분리된 모습을 보여주는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 공조 장치는, 실외 공기와 열 교환되는 실외기(미도시)와, 실내 공간에 배치되어 실내 공기를 조화하는 실내기(10)가 포함된다.
상기 실내기(10)는 외관을 구성하는 케이스(11)를 구비한다.
상기 케이스(11)는 일면이 개방된 육면체 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 케이스(11)는 전방이 개방된 개구부(16)를 가진다. 또한, 상기 케이스(11)는 상기 공조 장치의 상면, 하면, 후면 그리고 양측면의 외관을 구성할 수 있다.
일 예로, 상기 케이스(11)는 후면과 양측면의 외관을 형성하는 캐비닛(13)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 케이스(11)는 상기 캐비닛(13)의 상측에 구비되어, 상부 외관을 형성하는 탑 커버(12)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 케이스(11)는 상기 캐비닛(13)의 하측에 구비되어 하부 외관을 형성하는 베이스(14)를 포함할 수 있다.
상기 케이스(11)는 내부에 수용 공간을 포함한다. 그리고, 상기 케이스(11)의 수용 공간 내에는 다수의 부품이 수용된다. 일 예로, 상기 케이스(11)의 수용 공간에는 공기를 유동시키는 팬(30)이 수용될 수 있다. 또한, 상기 케이스(11)의 수용 공간에는 상기 공기와 냉매를 열 교환시키는 열교환기(31)가 수용될 수 있다.
이때, 상기 열교환기(31)는 상기 수용 공간의 상부 영역에 배치될 수 있으며, 상기 팬(30)은 상기 수용 공간의 하부 영역에 배치될 수 있다.
또한, 상기 케이스(11)는 상기 개구부(16)의 적어도 일부를 차폐하며, 전면의 외관을 구성하는 전방 패널(20)을 더 포함한다. 일 예로, 상기 전방패널(20)은 상기 열교환기(31)가 배치되는 상기 케이스(11)의 상부 영역을 차폐할 수 있다.
상기 전방 패널(20)은 상기 케이스(11)의 내부 공기를 외부로 토출하는 토출구(29)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전방 패널(20)은 상기 공조 장치의 운전 상태 및 설정 상태를 표시하는 표시부(25A)와 상기 공조 장치의 설정상태를 변경하는 조작부(25B)를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 실내기(10)는 상기 전방 패널(20)의 일측에 위치되는 흡입 그릴(100)을 더 포함한다. 여기에서, 상기 흡입 그릴(100)은 상기 전방 패널(20)의 하측에 위치될 수 있다.
상기 흡입 그릴(100)은 상기 개구부(16)의 나머지 일부를 차폐하며, 전면의 외관을 구성할 수 있다. 일 예로, 상기 흡입 그릴(100)은 상기 팬(30)이 배치되는 케이스(11)의 하부 영역을 차폐할 수 있다.
따라서, 상기 실내기(10)는 상기 전방 패널(20)에 의해 전면의 상부 영역이 차폐되고, 상기 흡입 그릴(100)에 의해 전면의 하부 영역이 차폐된다. 즉, 상기 전방 패널(20)은 상기 개구부(16)의 상부 영역에 배치되고, 상기 흡입 그릴(100)은 상기 개구부(16)의 하부 영역에 차폐된다. 이때, 상기 개구부(16)는 중간이 상기 상부 영역과 하부 영역을 구획하는 구획부(도시하지 않음)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 전방 패널(20)과 상기 흡입 패널(100)은 상기 구획부에 의해 구획되는 상부 영역과 하부 영역을 각각 차폐한다.
상기 흡입 그릴(100)은 외부 공기를 상기 케이스(11) 내부로 통과시키는 흡입구(19)를 더 포함할 수 있다. 흡입구(19)는 복수 개로 형성될 수 있다. 즉, 상기 흡입구(19)는 상기 흡입 그릴(100)의 길이 방향(수평 방향)으로 길게 연장된 홈 형상의 홀이 상기 흡입 그릴(100)의 두께 방향(수직 방향)으로 일정 간격 이격되어 복수 개 배치될 수 있다. 다시 말해서, 상기 흡입 그릴(100)에는 상하 방향으로 서로 이격된 복수의 흡입구(19)를 포함할 수 있다.
따라서, 외부의 공기는 공조 장치의 하부에 위치한 흡입구(19)로 흡입되어, 상기 케이스의 수용 공간의 하부 영역으로 유입된다. 그리고, 상기 하부 영역으로 유입된 공기는 상기 팬(30)에 의해 상기 케이스(11)의 내부 공간의 상부 영역으로 이동한다. 그리고, 상기 상부 영역으로 이동한 공기는 상기 상부 영역에 설치된 상기 열교환기(31)를 통과한 후, 상기 토출구(29)를 통하여 외부로 토출될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 흡입 그릴의 배면을 보여주는 후방 사시도이다.
도 3을 참조하면, 상기 흡입 그릴(100)은 상측에서 보았을 때, 후방이 개구된 ‘ㄷ’자 형상으로 형성될 수 있다. 여기에서 상기 흡입 그릴(100)을 바라본 상측이란, 상기 흡입 그릴(100)로부터 상기 전방 패널(20)을 향하는 방향을 의미한다. 그리고, 상기 개구된 영역의 기준이 되는 후방이란, 상기 흡입 그릴(100)로부터 상기 케이스(11)를 향하는 방향을 의미한다.
상기 흡입 그릴(100)은 전면 외관을 이루는 전면부(101)를 포함한다. 그리고, 상기 전면부(101)에는 상기 설명한 바와 같이 외부의 공기를 상기 케이스(11)의 수용 공간 내부로 유입시키는 흡입구(19)가 형성될 수 있다.
상기 흡입 그릴(100)은 상기 전면부(101)의 양측단에서 후방으로 절곡되어, 소정의 길이 연장되는 측면부(102)를 더 포함한다. 상기 흡입 그릴(100)은 상기 전면부(101)의 일측단으로부터 후방을 향하여 소정 길이 연장되는 제 1 측면부(102A), 상기 전면부(101)의 타측단으로부터 후방을 향하여 소정 길이 연장되는 제2측면부(102B)를 포함한다.
또한, 상기 흡입 그릴(100)은 상기 전면부(101)의 상단 및 하단을 기준으로 일정 거리 이격된 위치에서 후방으로 절곡되는 상면부(102C) 및 하면부(102D)를 더 포함할 수 있다.
상기 상면부(102C)는 상기 전면부(101)의 상단으로부터 상기 하면부(102D) 쪽으로 일정 간격 이격된 위치에 배치된다. 상기 상면부(102C)는 상기 제 1 측면부(102A)의 상부 지점과 상기 제 2 측면부(102B)의 상부 지점을 연결한다. 즉, 상기 상면부(102C)는 상기 이격된 위치로부터 후방을 향하여 소정 길이 연장되며, 일단이 상기 제 1 측면부(102A)의 상부 지점과 접촉하고, 타단이 상기 제 2 측면부(102B)의 상부 지점과 접촉한다.
또한, 상기 하면부(102D)는 상기 전면부(101)의 하단으로부터 상기 상면부(102D)쪽으로 일정 간격 이격된 위치에 배치된다. 상기 하면부(102D)는 상기 제 1 측면부(102A)의 하부 지점과 상기 제 2 측면부(102B)의 하부 지점을 연결한다. 즉, 상기 하면부(102D)는 상기 이격된 위치로부터 후방을 향하여 소정 길이 연장되며, 일단이 상기 제 1 측면부(102A)의 하부 지점과 접촉하고, 타단이 상기 제 2 측면부(102B)의 하부 지점과 접촉한다.
한편, 상기 상면부(102C)와 상기 하면부(102D)의 위치는 상기 상면부(102C)및 상기 하면부(102D) 사이의 공간에 배치되는 필터(190)의 사이즈에 의해 결정될 수 있다. 바람직하게, 상기 상면부(102C)와 상기 하면부(102D) 사이의 이격 폭은 상기 필터(190)의 가로 폭에 대응될 수 있다.
즉, 상기 흡입 그릴(100)은 상기 전면부(101), 상기 제 1 및 2측면부(102A, 102B), 상면부(102C) 및 하면부(102D)로 이루어진 필터 장착 공간을 더 포함한다. 상기 필터 장착 공간은 전방부가 상기 전면부(101)에 의해 덮이고, 측부가 상기 제 1 및 2 측면부(102A, 102B)에 의해 덮이며, 상방부가 상기 상면부(102C)에 의해 덮이고, 하방부가 상기 하면부(102D)에 의해 덮인다. 그리고, 필터 장착 공간의 후방부는 개방되어 있다.
그리고, 상기 필터 장착 공간에는 상기 흡입구(19)을 통하여 흡입된 공기로부터 이물질을 분리하는 필터(190)가 장착될 수 있다.
상기 필터(190)는 다수 개로 구성될 수 있으며, 이 중 공기를 필터링하는 필터는 헤파 필터 및 유전 필터 중 어느 하나로 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 필터(190)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(190)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.
상기 필터(190)에 대해서는 하기에서 더욱 상세히 설명하기로 한다.
한편, 상기 흡입 그릴(100)이 상기 케이스(11)에 장착된 경우, 상기 전면부(101)는 상기 개구부(16)의 하부를 폐쇄하고, 상기 측면부(102)는 상기 캐비닛(13)의 양측면을 감싸도록 배치될 수 있다.
상기 흡입 그릴(100)은 후면에 구비되어, 상기 흡입 그릴(100)을 상기 케이스(11)에 위치시키는 고정부(110)와 지지부(180)를 더 포함할 수 있다.
상기 고정부(110)와 상기 지지부(180)는 상기 흡입 그릴(100)을 상기 케이스(11)의 전면에 고정하는 역할을 하는 점에서 동일하지만, 이의 결합 대상에 있어 차이가 있다. 즉, 상기 고정부(110)는 상기 전면패널(20)에 결합되고. 상기 지지부(180)는 상기 베이스(14)에 결합된다. 이를 위해, 상기 전면패널(20)에는 상기 고정부(110)가 삽입 및 고정되는 수용부(미도시)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 지지부(180)는 상기 흡입 그릴(100)이 상기 케이스(11)에 장착된 상태에서 하방으로의 이동을 제한하며, 상기 고정부(110)는 상기 흡입 그릴(100)이 상기 케이스(11)에 장착된 상태에서 전방으로의 이동을 제한한다.
상기 지지부(180)는 상기 흡입 그릴(100)의 후면으로부터 후방을 향하여 소정 거리 돌출되어 형성된다. 일 예로, 상기 지지부(180)는 상기 흡입 그릴(100)의 후면 하단으로부터 후방을 향하여 돌출될 수 있다.
상기 지지부(180)의 하부는 상기 베이스(14)에 고정될 수 있다. 상기 지지부(180)는 상기 개구부(16)의 하부를 통과하여, 상기 베이스(14)의 상단에 고정될 수 있다.
상기 고정부(110)는 상기 흡입 그릴(100)의 하부에 위치한 상기 지지부(180)를 상기 베이스(14)에 고정시킨 후에 상기 흡입 그릴(100)을 상부 방향으로 회전시킴으로써 상기 수용부에 체결할 수 있다.
상기 고정부(110)는 상기 전면부(101)의 후면에 좌우방향으로 복수로 구비될 수 있다. 즉, 상기 고정부(110)는 상기 전면부(101)의 후면 상측에 서로 이격되어 위치할 수 있다. 또한, 상기 고정부(110)는 상기 전면부(101)에서 상기 측면부(102)로 이어지는 모서리에서 위치할 수도 있다. 상기 고정부(110)는 상기 전면부(101)의 후면 및 측면부(102)의 내면에 결합된다.
한편, 상기 흡입 그릴(100)의 필터 장착 공간 내에는 오염 감지 센서(200)가 배치된다. 이때, 상기 오염 감지 센서(200)는 본 발명의 실시 예에 따라 상기 흡입 그릴(100)의 전면부(101)의 내면과 상기 필터(190)의 제 1 면 사이에 배치될 수 있다. 여기에서, 상기 필터(190)는 상기 전면부(101)의 내면과 마주보는 상기 제 1 면과, 상기 제 1 면과 반대되는 제 2 면을 포함한다. 상기 필터(190)의 상기 제 1 면은 상기 흡입 그릴(100)의 흡입구(19)를 통해 유입되는 공기가 접촉하는 면이다. 바람직하게, 상기 필터(190)의 상기 제 1 면은 상기 흡입구(19)를 통해 공기가 유입되고, 상기 유입된 공기의 이물질이 걸러지는 면이다. 그리고, 상기 제 2 면은 상기 제 1 면의 반대되는 면이면서, 상기 필터(190)를 통해 이물질이 걸리진 공기가 배출되는 면이다.
즉, 상기 필터(190)의 상기 제 1 면 및 상기 제 2 면 중 먼지 입자가 많이 퇴적되는 면은 상기 제 1 면이다. 따라서, 상기 오염 감지 센서(200)는 상기 전면부(101)의 내면과 상기 필터(190)의 제 1 면 사이에 배치되어, 상기 필터(190)의 제 1면에 퇴적된 먼지 입자의 질량을 측정하도록 한다.
한편, 이는 본 발명의 일 실시 예에 불과하며, 상기 오염 감지 센서(200)의 설치 위치는 변경될 수 있다. 즉, 상기 오염 감지 센서(200)는 상기 필터(190)의 상기 제 2 면과 상기 케이스(11)의 내면 사이에 배치되고, 그에 따라 상기 필터(190)의 상기 제 2 면에 퇴적된 먼지 입자의 질량을 측정할 수도 있다. 이하에서는, 상기 오염 감지 센서(200)가 상기 전면부(101)의 내면과 상기 필터(190)의 제 1면 사이에 배치되어 상기 필터(190)의 제 1 면에 퇴적된 먼지 입자의 질량을 측정하는 것으로 설명한다.
오염 감지 센서(200)는 광을 조사하는 발광부(221)와, 상기 조사된 광에 의해 입사되는 광을 수광하는 수광부(222)를 포함할 수 있다. 바람직하게, 상기 수광부(222)는 상기 필터(190)의 동일한 일면 상의 공간에 배치되어, 그에 따라 광 경로(Optical Path)가 서로 다른 적어도 2개의 광을 수광할 수 있다. 이를 위해, 상기 수광부(222)는 복수 개로 구비될 수 있다. 또한, 이와 다르게 상기 수광부(222)는 1개로 구성되고, 상기 발광부(221)가 복수 개로 구비될 수 있다.
상기 수광부(222)는 상기 서로 다른 경로를 통해 입사되는 광이 수광되면, 상기 수광된 광의 세기에 따른 검출 신호를 출력한다. 상기 수광부(222)는 광 센서의 일종으로 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 포토다이오드(Photodiode)로 구현 가능하다. 상기 포토다이오드의 원리를 살펴보는 광이 다이오드에 닿으면, 전자와 양의 전하 정공이 발생하여 전류가 흐르고, 상기 흐르는 전류에 따른 전압의 크기는 상기 광의 강도에 비례한다. 즉, 상기 수광부(222)는 상기 수광되는 광의 세기에 비례하여 변화하는 전압을 출력할 수 있다.
또한, 상기 발광부(221)는 발광 다이오드로 구현 가능하다. 상기 발광부(221)는 상기 발광부(221)는 상기 필터(190)의 상기 제 1 면으로 광을 조사한다. 그리고, 상기 조사된 광은 상기 필터(190)의 상기 제 1 면을 통해 반사되어 상기 수광부(222)로 입사된다.
상기 오염 감지 센서(200)는 상기 발광부(221) 및 수광부(222)의 동작에 따라 상기 복수의 검출 신호를 출력한다. 그리고 감지부(500)는 상기 오염 감지 센서(200)를 통해 출력되는 복수의 검출 신호를 수신하고, 상기 수신한 검출 신호를 기저장된 먼지 질량 관계식에 대입하여 상기 필터(190)에 퇴적된 먼지 입자의 질량을 측정한다.
이하에서는, 상기 오염 감지 센서(200)의 구조 및 동작에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 오염 감지 센서의 구조를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 오염 감지 센서(200)는 센서 프레임(210), 수광부(222) 및 발광부(221)를 포함한다.
수광부(222)는 입사되는 광 신호의 세기를 검출한다. 상기 수광부(222)는 광 센서일 수 있다. 상기 광 센서는 예를 들어 포토다이오드, 이미지 센서, 적외선 감지 센서 및 카메라 중 어느 하나를 포함할 수 있으며, 상기 이미지센서는 CCD 또는 CMOS 이미지센서로 구비될 수 있다. 다만, 수광부(222)는 이에 한정되지 않고, 광 세기를 감지할 수 있는 각종의 다른 센서를 사용할 수 있다. 한편, 본 발명에서의 상기 수광부(222)는 컬러 필터가 없는 포토다이오드로 구현하여 서로 다른 광 경로를 통해 입사되는 복수의 광의 세기를 각각 검출한다.
센서 프레임(210)은 상기 발광부(221) 및 수광부(222)와 일체로 형성될 수 있다. 상기 센서 프레임(210)은 상기 발광부(221) 및 수광부(222)가 장착되는 하우징일 수 있다.
바람직하게, 상기 센서 프레임(210)은 상기 필터(190)의 상기 제 1 면과 수직하게 배치되는 제 1 프레임부(211)와, 상기 제 1 프레임부(211)의 하면으로부터 하방으로 연장되며 상기 필터(190)의 상기 제 1 면과 평행하게 배치되는 제 2 프레임부(212)를 포함할 수 있다.
상기 제 2 프레임부(212)는 상기 발광부(221) 및 수광부(222)가 장착되는 장착부일 수 있다. 상기 제 1 프레임부(211)는 상기 제 2 프레임부(212)에 장착된 발광부(221) 및 수광부(222)를 지지하는 지지부일 수 있다.
한편, 본 발명에서는 상기 센서 프레임(210)이 별도의 구성으로 구성된다고 도시하였으며, 이는 일 실시 예에 불과할 뿐, 상기 센서 프레임(210)이 상기 흡입 그릴(100)의 일 구성일 수 있다. 다시 말해서, 상기 흡입 그릴(100)은 상기 전면부(101), 제 1 측면부(102A), 제 2 측면부(102B), 상면부(102C) 및 하면부(102D)를 포함하며, 상기 센서 프레임(210)의 제 1 프레임부(211)는 상기 상면부(102C)일 수 있다.
상기 발광부(221)는 상기 센서 프레임(210)의 상기 제 2 프레임부(212)에 배치된다. 상기 발광부(221)는 상기 필터(190)의 상기 제 1면으로 광을 조사한다. 상기 발광부(221)는 LED(Light Emitting Diode), 레이저, 적외선 램프, 자외선 램프, 가시광선 램프, 백열등, 형광등과 같이 광을 조사할 수 있는 어느 하나로 구현될 수 있다.한편, 상기 발광부(221)는 상기 LED와 같은 발광 소자로 구현될 수 있다. 또한, 상기 발광부(221)는 복수의 발광 소자를 포함할 수 있다. 이때, 상기 복수의 발광 소자는 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. 그리고, 오염 감지 센서(200)의 동작 시에, 상기 4개의 발광 소자 중 어느 하나의 발광 소자만이 선택적으로 동작할 수 있다. 즉, 상기 발광부(221)는 상기 필터(190)에 퇴적되는 먼지 입자의 색상에 영향을 받지 않도록, 상기 복수의 색상의 발광 소자 중 어느 하나의 특정 색상의 발광 소자가 선택적으로 동작할 수 있다.
한편, 상기 발광부(221)의 발광면은 상기 필터(190)의 상기 제 1면과 마주보도록 배치되며, 그에 따라 상기 필터(190)의 상기 제 1 면으로 광이 조사되도록 한다.
수광부(222)는 상기 제 2 프레임부(212)에 배치된다. 바람직하게, 상기 수광부(222)는 상기 제 2 프레임부(212) 상에 상기 발광부(221)와 일정 간격 이격되어 배치된다.
상기 수광부(222)는 상기 필터(190)의 상기 제 1면과 마주보며 배치된다. 바람직하게, 상기 수광부(222)의 수광면은 상기 필터(190)의 상기 제 1 면과 마주보도록 배치되며, 그에 따라 상기 필터(190)의 상기 제 1면을 통해 반사되는 반사광의 세기를 검출한다.
이때, 본 발명의 제 1 실시 예에서의 수광부(222)는 제 1 수광부(222a) 및 제 2 수광부(222b)를 포함한다. 즉, 본 발명에서의 오염 감지 센서(200)는 서로 다른 광 경로를 통해 입사되는 복수의 광의 세기를 검출하여 상기 필터(190)에 퇴적된 먼지 입자의 질량을 측정한다. 이를 위해, 본 발명의 제 1 실시 예에서는 상기 수광부(222)를 제 1 수광부(222a) 및 제 2 수광부(222b)로 구성한다. 상기 제 1 수광부(222a)는 제 1 광 경로를 통해 입사되는 반사광의 세기를 검출한다. 그리고, 상기 제 2 수광부(222b)는 상기 제 1 광 경로와는 다른 제 2 광 경로를 통해 입사되는 반사광의 세기를 검출한다.
이를 위해, 상기 제 1 수광부(222a) 및 제 2 수광부(222b)는 상호 일정 간격 이격되어 배치된다. 바림직하게, 상기 제 1 수광부(222a)는 상기 발광부(221)의 상부에 배치될 수 있고, 상기 제 2 수광부(222b)는 상기 발광부(221)의 하부에 배치될 수 있다.
상기 발광부(221)가 동작하면, 상기 발광부(221)의 광은 상기 필터(190)의 제 1면으로 조사된다. 그리고, 상기 조사된 광은 상기 필터(190)의 상기 제 1면으로부터 반사되어 상기 제 1 수광부(222a) 및 상기 제 2 수광부(222b)로 각각 입사된다. 이때, 상기 광은 일정 분포 영역을 가지고 조사된다.
그리고, 상기 분포 영역 중 일부 영역의 광은 상기 필터(190)의 상기 제 1 면의 제 1 지점으로부터 반사되어 상기 제 1 수광부(222a)로 입사될 수 있다. 그리고, 상기 분포 영역 중 나머지 일부 영역의 광은 상기 필터(190)의 상기 제 1 면의 제 2 지점으로부터 반사되어 상기 제 2 수광부(222a)로 입사될 수 있다. 이때, 상기 필터(190)의 제 1 지점과 상기 제 2 지점에 퇴적된 먼지 입자의 질량은 서로 다를 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 수광부(222a)로 입사되는 광의 세기는 상기 제 2 수광부(222b)로 입사되는 광의 세기와 다를 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 상기와 같이 필터(190)의 서로 다른 지점으로부터 반사되어 입사되는 복수의 광의 세기를 이용하여 상기 필터(190)에 퇴적된 먼지 입자의 질량을 측정하도록 한다. 상기 먼지 입자의 질량은 기저장된 먼지 질량 관계식에 의해 계산될 수 있다. 상기 먼지 질량 관계식에 대해서는 하기에서 더욱 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 제 1 실시 예에서는 상기와 같이 발광부(221) 및 수광부(222)를 이용하여, 서로 다른 광 경로를 통해 입사되는 광의 세기를 검출하고, 상기 검출한 복수의 광의 세기에 대한 값을 상기 먼지 질량 관계식에 대입하여, 상기 필터(190)에 퇴적된 먼지 입자의 질량을 측정한다.
한편, 상기 필터(190)에 동일한 질량의 먼지 입자가 퇴적되었다 하더라도, 상기 필터(190)의 종류에 따라 상기 수광부(222)를 통해 검출되는 광의 세기는 달라진다.
상기 본 발명의 제 1 실시 예에서는 복수의 반사광의 세기를 이용하여 상기 먼지 입자의 질량을 측정한다. 이때, 유전 필터는 복수의 슬릿을 포함하며, 이에 따라 상기 슬릿을 통해 광의 대부분이 상기 필터(190)의 제 2 면으로 투과된다. 따라서, 동일한 질량의 먼지 입자가 퇴적된 경우, 상기 필터(190)가 유전 필터인 경우에서 상기 검출되는 광의 세기는 상기 필터가 헤파 필터인 경우에서 상기 검출되는 광의 세기보다 작을 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 상기 필터(190)의 종류에 따라 적용될 먼지 질량 관계식을 각각 구하여 저장하도록 한다. 그리고, 실제 구현 신에서, 상기 공조 장치에 설치된 필터(190)의 종류에 따른 먼지 질량 관계식을 추출하고, 상기 추출한 먼지 질량 관계식을 이용하여 상기 필터(190)에 퇴적된 먼지 입자의 질량을 측정할 수 있도록 한다.
이하에서는 상기 필터(190)의 종류에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 헤파 필터를 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 유전 필터를 나타낸 도면이다.
먼저, 상기 필터(190)는 헤파 필터(190A)일 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 5를 참조하면, 상기와 같은 헤파 필터(190A)는, 케이스(191) 및 상기 케이스 내부에 배치된 여과지(192)를 포함한다.
상기 여과지(192)는 단면의 형상이 산과 골을 가지도록 다수 회로 굴절된 형상을 가진다. 즉, 상기 여과지(192)는 산 부분에 대응하는 볼록 지점과, 골 지점에 오목 지점을 포함한다.
상기 케이스(191)는 전면(193)과 배면(194)을 포함하며, 상기 전면(193)으로 상기 흡입구(19)를 통해 유입된 공기가 전달되고, 상기 배면(194)으로 상기 여과지(192)를 통해 필터링된 공기가 토출된다.
한편, 도 6을 참조하면, 상기 필터(190)는 유전 필터(190B)일 수 있다.
상기 유전 필터(190B)는 커패시터 기능을 하는 박판(195)을 포함하고, 그에 따라 이물질에 전하를 걸어줘서 상기 이물질이 상기 유전 필터(190B)의 박판(195)에 부착되도록 한다. 이때, 마이너스(-) 전하를 가지는 이물질은 상기 박판(195)의 플러스(+) 극에 부착되고, 플러스(+) 전하를 가지는 이물질은 상기 박판(195)의 마이너스(-)극에 부착된다.
상기 박판(195)은 전면(196)과 배면(197)을 포함하며, 상기 전면(196)으로 상기 흡입구(19)를 통해 유입된 공기가 전달되고, 상기 배면(197)으로 상기 필터(190B)를 통해 필터링된 공기가 토출된다.
상기 유전 필터(190B)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 박판(195) 및 슬릿(198)(slit)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 슬릿(198) 및 박판(195)은 상기 유전 필터에 복수 개로 형성 또는 배치될 수 있다.
상기 슬릿(198)은 공기 유입 방향과 수직한 방향으로 폭이 좁으면서 상기 공기 유입 방향과 동일 방향으로 길게 형성되는 통로이다. 상기 슬릿(198)을 통해 공기, 이물질 및 오염 감지 센서(200)의 발광부(221)에서 발생하는 광의 적어도 일부가 통과할 수 있다.
박판(195)은 상기 공기 유입 방향과 수직한 방향으로 일정 거리 이격되어 복수 개로 배치될 수 있으며, 상기 복수 개의 박판(195)의 이격 간격은 상기 슬릿(198)을 형성할 수 있다.
상기 유전 필터(190B)는 공기 유입 방향으로 길이가 긴 박판(195)을 공기 유입 방향과 수직한 방향으로 일정간격으로 이격되도록 배치한다. 그리고 유전 필터(190B)는 상기 수직한 방향으로 배치된 긴 박판(195)들 사이에 공기 유입 방향으로 길이가 상대적으로 짧은 박판(195)을 배치하여, 슬릿(198)의 폭 즉, 공기 유입 방향과 수직한 방향의 슬릿(198)의 폭을 줄일 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 다양한 방법으로 상기 슬릿(198)의 폭을 조절할 수 있다.
상기 유전 필터(190B)는 정전기적 인력에 의해 상기 슬릿(198)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(198)을 유동할 수 있다.
이때, 상기 유전 필터에는 정전기가 가해지고, 이에 따라 상기 슬릿(198)을 형성하는 박판(195)에도 정전기가 가해질 수 있다. 따라서, 상기 슬릿(198)을 유동하는 이물질의 적어도 일부는 상기 슬릿(198)을 형성하는 박판(195) 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(195)에 부착된 상태로 존재하게 된다. 이는, 상기 헤파 필터도 마찬가지이다.
따라서, 상기 필터(190)를 오랫동안 계속 사용할 경우, 상기 필터(190)에 이물질이 계속 부착되어 쌓이게 되고, 이렇게 쌓인 이물질은 필터(190)의 성능저하를 유발하므로, 일정 기간마다 상기 필터(190)를 청소하여 상기 필터(190)의 성능저하를 방지할 필요가 있다.
일반적으로, 상기 필터(190)의 청소 주기는 불규칙하다. 이는 상기 필터(190)에 쌓인 이물질의 양을 측정하는 수단이 없으므로, 작업자가 필터(190)에 쌓인 이물질의 양에 관계없이 임의로 필터(190)를 청소하기 때문이다.
만약, 필터(190)에 이물질이 과도하게 쌓인 상태로, 상기 필터(190)를 계속하여 사용할 경우, 상기 필터(190)의 성능이 저하된 상태에서 상기 공조 장치가 동작하여 실내 공기오염을 유발할 수 있다. 또한, 상기 필터(300)의 오염 정도가 심한 경우 상기 공조 장치의 기능을 전혀 수행할 수 없게 될 수도 있다.
따라서, 상기 필터(190)에 쌓인 이물질의 양을 측정하는 센서를 구현할 수 있다면, 필터(190)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(190)에 쌓인 먼지 입자의 질량을 정확하게 측정하여 상기 필터의 청소 시기나 교체 시기를 알려줄 수 있으면서, 공조 장치에 적용되는 필터의 종류나 상기 필터에 쌓인 먼지의 종류와 무관하게 공통적으로 적용 가능한 센서를 제공하도록 한다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시 예에서의 오염 감지 센서(200)의 배치 구조를 보여주는 도면이다.
이때, 상기 제 1 실시 예에서의 오염 감지 센서(200)는 1개의 발광부(221)와 2개의 수광부(222)를 포함하여 구성된다. 그리고, 상기 2개의 수광부(222)는 서로 다른 위치에 각각 배치되어, 상기 필터(190)의 제 1면으로부터 반사되는 광의 세기를 검출한다.
도 7을 참조하면, (a)에 도시된 바와 같이, 상기 발광부(221)와 수광부(222)는 가로 방향으로 일렬로 배치될 수 있다. 즉, 센서 프레임(210)의 제 2 프레임부(212)의 제 1 영역에 상기 발광부(221)가 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제 1 수광부(222a)는 상기 발광부(221)로부터 좌측 방향으로 일정 거리 이격된 제 2 영역에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제 2 수광부(222b)는 상기 발광부(221)로부터 우측 방향으로 일정 거리 이격된 제 3 영역에 배치될 수 있다.
또한, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 발광부(221)와 수광부(222)는 세로 방향으로 일렬로 배치될 수 있다. 즉, 센서 프레임(210)의 제 2 프레임부(212)의 제 1 영역에 상기 발광부(221)가 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제 1 수광부(222a)는 상기 발광부(221)로부터 상측 방향으로 일정 거리 이격된 제 2 영역에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제 2 수광부(222b)는 상기 발광부(221)로부터 하측 방향으로 일정 거리 이격된 제 3 영역에 배치될 수 있다.
또한, 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이, 상기 발광부(221)와 수광부(222)는 'ㄱ'자 배치 구조를 가질 수 있다. 즉, 센서 프레임(210)의 제 2 프레임부(212)의 제 1 영역에 상기 발광부(221)가 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제 1 수광부(222a)는 상기 발광부(221)로부터 좌측 방향으로 일정 거리 이격된 제 2 영역에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제 2 수광부(222b)는 상기 발광부(221)로부터 하측 방향으로 일정 거리 이격된 제 3 영역에 배치될 수 있다.
한편, 본 발명의 제 1 실시 예에서의 오염 감지 센서(200)는 상기와 같이 발광부(221)와 수광부(222)가 상기 필터(190)의 동일한 일면 상의 공간에 배치된다. 이때, 상기에서는 발광부(221)는 1개로 구성되고, 상기 수광부(222)는 2개로 구성된다고 하였다. 그러나, 서로 다른 광 경로를 통해 입사되는 광의 세기를 검출하기 위해서, 상기 발광부(221)가 2개로 구성될 수 있고, 상기 수광부(222)가 1개로 구성될 수도 있다.
이를 위해서, 상기 발광부(221)는 제 1 발광부(221a) 및 제 2 발광부(221b)를 포함할 수 있다. 즉, 상기 제 1 발광부(221a)와 제 2 발광부(221b)는 상기 센서 프레임(210) 상에 일정 간격 이격되어 배치된다. 그리고, 상기 제 1 발광부(221a)와 상기 제 2 발광부(221b)로부터 일정 거리 이격된 영역에 상기 수광부(222)가 배치된다.
이때, 상기 제 1 발광부(221a)를 통해 조사된 제 1 광은 상기 필터(190)의 제 1 면을 통해 반사되어 상기 수광부(222)로 입사된다. 그리고, 상기 제 2 발광부(221b)를 통해 조사된 제 2 광도 상기 필터(190)의 상기 제 1면을 통해 반사되어 상기 수광부(222)로 입사된다. 이때, 상기 제 1 발광부(221a)와 상기 제 2 발광부(221b)의 배치 위치가 서로 다르기 때문에, 상기 수광부(222)로 입사되는 제 1 광의 광 경로와, 상기 제 2 광의 광 경로는 서로 상이하다.
따라서, 본 발명에서는 상기와 같이 복수의 발광부와 하나의 수광부를 이용하여 서로 다른 광 경로를 통해 입사되는 복수의 광의 세기를 검출할 수도 있다. 이때, 상기 제 1 발광부(221a)와 제 2 발광부(221b)가 동시에 동작하는 경우, 상호 간의 간섭에 의해 상기 수광부(222)로부터 정확한 광 세기의 검출이 어려울 수 있다.
따라서, 상기 발광부(221)가 복수 개로 구성된 경우, 상기 복수 개의 발광부(221)를 동시에 구동시키지 않고, 일정 시간 간격을 두고 순차적으로 구동한다. 즉, 제 1 시간에서는 상기 제 1 발광부(221a)가 온 동작을 하고, 상기 제 2 발광부(221b)는 오프 동작을 한다. 이때, 상기 제 1 시간에서의 상기 수광부(222)는 상기 제 1 발광부(221a)를 통해 조사된 제 1 광에 대한 반사광의 세기를 검출한다.
그리고, 상기 제 1 시간 이후의 제 2 시간에서는 상기 제 1 발광부(221a)가 오프 동작을 하고, 상기 제 2 발광부(221b)는 온 동작을 한다. 이때, 상기 제 2 시간에서의 상기 수광부(222)는 상기 제 2 발광부(221b)를 통해 조사된 제 2 광에 대한 반사광의 세기를 검출한다. 그리고, 상기 수광부(222)는 상기 일정 시간 간격으로 순차적으로 검출한 광의 세기 값을 감지부(500)로 전달한다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시 예에서의 오염 감지 센서(200)의 배치 구조를 보여주는 도면이다.
이때, 상기 제 2 실시 예에서의 오염 감지 센서(200)는 2개의 발광부(221)와 1개의 수광부(222)를 포함하여 구성된다. 그리고, 상기 2개의 발광부(221)는 서로 다른 위치에 각각 배치되어, 상기 필터(190)의 제 1면으로 각각 광을 조사한다. 그리고, 수광부(222)는 상기 제 1 발광부(221a)로부터 조사된 광에 대한 반사광의 세기와, 상기 제 2 발광부(221b)로부터 조사된 광에 대한 반사광의 세기를 각각 검출한다.
도 8을 참조하면, (a)에 도시된 바와 같이, 상기 발광부(221)와 수광부(222)는 가로 방향으로 일렬로 배치될 수 있다. 즉, 센서 프레임(210)의 제 2 프레임부(212)의 제 1 영역에 상기 수광부(222)가 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제 1 발광부(221a)는 상기 수광부(222)로부터 우측 방향으로 일정 거리 이격된 제 2 영역에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제 2 발광부(221b)는 상기 제 1 발광부(221a)로부터 우측 방향으로 일정 거리 이격된 제 3 영역에 배치될 수 있다.
또한, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 발광부(221)와 수광부(222)는 세로 방향으로 일렬로 배치될 수 있다. 즉, 센서 프레임(210)의 제 2 프레임부(212)의 제 1 영역에 상기 수광부(222)가 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제 1 발광부(221a)는 상기 수광부(222)로부터 하측 방향으로 일정 거리 이격된 제 2 영역에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제 2 발광부(221b)는 상기 제 1 발광부(221a)로부터 하측 방향으로 일정 거리 이격된 제 3 영역에 배치될 수 있다.
또한, 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이, 상기 발광부(221)와 수광부(222)는 'ㄱ'자 배치 구조를 가질 수 있다. 즉, 센서 프레임(210)의 제 2 프레임부(212)의 제 1 영역에 상기 수광부(222)가 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제 1 발광부(221a)는 상기 수광부(222)로부터 우측 방향으로 일정 거리 이격된 제 2 영역에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제 2 발광부(221b)는 상기 수광부(222)로부터 우측 방향으로 일정 거리 이격된 제 3 영역에 배치될 수 있다.
도 9는 본 발명의 제 1 및 2 실시 예에 따른 오염 감지 센서(200)의 광 경로를 보여주는 도면이다.
도 9의 (a)를 참조하면, 상기 오염 감지 센서(200)는 1개의 발광부(221) 및 2개의 수광부(222)를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 발광부(221)는 상기 필터(190)의 제 1 면으로 일정 분포를 가지는 광을 조사한다. 그리고, 상기 조사된 광은 상기 필터(190)의 제 1 면으로부터 반사되어 상기 제 1 수광부(222a) 및 제 2 수광부(222b)로 입사된다.
이때, 상기 조사된 광의 일부는 상기 필터(190)의 제 1 면의 제 1 지점으로부터 반사되어 상기 제 1 수광부(222a)로 입사된다. 즉, 상기 발광부(221)를 통해 조사된 광 분포 중 제 1 분포 영역 내의 광은 제 1 광 경로(OP1)를 통해 상기 제 1 수광부(222a)로 입사된다.
또한, 상기 조사된 광의 나머지 일부는 상기 필터(190)의 제 1 면의 제 2 지점으로부터 반사되어 상기 제 2 수광부(222b)로 입사된다. 즉, 상기 발광부(221)를 통해 조사된 광 분포 중 제 2 분포 영역 내의 광은 제 2 광 경로(OP2)를 통해 상기 제 2 수광부(222b)로 입사된다.
따라서, 상기 제 1 수광부(222a)는 상기 제 1 광 경로(OP1)를 통해 제공되는 제 1 분포 영역 내의 광을 수광하고, 그에 따라 상기 수광한 광의 세기를 검출한다. 그리고, 제 2 수광부(222b)는 상기 제 2 광 경로(OP2)를 통해 제공되는 제 2 분포 영역 내의 광을 수광하고, 그에 따라 상기 수광한 광의 세기를 검출한다.
도 9의 (b)를 참조하면, 상기 오염 감지 센서(200)는 2개의 발광부(221) 및 1개의 수광부(222)를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제 1 발광부(221a) 및 제 2 발광부(221b)는 일정 시간 간격을 두고, 상기 필터(190)의 제 1 면으로 일정 분포를 가지는 광을 각각 조사한다. 그리고, 상기 조사된 각각의 광은 상기 필터(190)의 제 1 면으로부터 반사되어 상기 수광부(222)로 입사된다.
이때, 상기 제 1 발광부(221a)로부터 조사된 광은 상기 필터(190)의 제 1 면의 제 1 지점으로부터 반사되어 상기 수광부(222)로 입사된다. 즉, 상기 제 1 발광부(221a)를 통해 조사된 광은 제 3 광 경로(OP3)를 통해 상기 수광부(222)로 입사된다.
또한, 상기 제 2 발광부(221b)로부터 조사된 광은 상기 필터(190)의 제 1 면의 제 2 지점으로부터 반사되어 상기 수광부(222)로 입사된다. 즉, 상기 제 2 발광부(221b)를 통해 조사된 광은 제 4 광 경로(OP4)를 통해 상기 수광부(222)로 입사된다.
따라서, 상기 수광부(222)는 제 1 시간에 상기 제 3 광 경로(OP3)를 통해 제공되는 광을 수광하고, 그에 따라 상기 수광한 광의 세기를 검출한다. 그리고, 수광부(222)는 상기 제 4 광 경로(OP4)를 통해 제공되는 광을 수광하고, 그에 따라 상기 수광한 광의 세기를 검출한다.
상기와 같이, 본 발명의 제 1 및 제 2 실시 예에서는, 상기 필터(190)의 제 1면 상의 공간에서 서로 다른 광 경로를 가지는 복수의 광의 세기를 검출한다. 이때, 상기 광은 상기 필터(190)의 제 1 면으로부터 반사되는 반사광이다.
한편, 상기 오염 감지 센서(200)는 상기 필터(190)의 제 2 면 상의 공간에서 서로 다른 광 경로를 가지는 복수의 광의 세기를 검출할 수 있다. 이때, 본 발명의 제 1 및 2 실시 예에서는, 상기 발광부(221) 및 상기 수광부(222)가 상기 필터(190)의 동일 면 상에 배치되었다. 그러나, 본 발명의 제 3 실시 예에서는, 상기 발광부(321) 및 상기 수광부(322)가 동일 면이 아닌 서로 반대되는 면 상에 배치된다. 따라서, 본 발명의 제 3 실시 예에서, 상기 수광부(322)를 통해 입사되는 광은 상기 필터(190)의 제 1면에서 상기 제 2면으로 투과된 투과광이다.
도 10은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 오염 감지 센서의 구조를 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 오염 감지 센서(300)는 센서 프레임(310), 수광부(322) 및 발광부(321)를 포함한다.
수광부(322)는 입사되는 광 신호의 세기를 검출한다.
센서 프레임(310)은 상기 발광부(321) 및 수광부(322)가 장착되는 하우징일 수 있다.
바람직하게, 상기 센서 프레임(210)은 상기 필터(190)의 상기 제 1 면과 수직하게 배치되는 제 1 프레임부(311)와, 상기 제 1 프레임부(311)의 좌측 하면으로부터 하방으로 연장되며 상기 필터(190)의 상기 제 1 면 상의 공간에 상기 제 1 면과 평행하게 배치되는 제 2 프레임부(312)와, 상기 제 1 프레임부(311)의 우측 하면으로부터 하방으로 연장되며 상기 필터(190)의 상기 제 2면 상의 공간에 상기 제 2 면과 평행하게 배치되는 제 3 프레임부(313)를 포함한다.
상기 제 2 프레임부(312)는 상기 발광부(321)가 장착되는 제 1 장착부이며, 상기 제 3 프레임부(313)는 상기 수광부가 장착되는 제 2 장착부이다.
한편, 상기 발광부(321)의 발광면은 상기 필터(190)의 상기 제 1 면과 마주보도록 배치되며, 그에 따라 상기 필터(190)의 상기 제 1 면으로 광이 조사되도록 한다.
수광부(322)는 상기 필터(190)의 상기 제 2면과 마주보며 배치된다. 바람직하게, 상기 수광부(222)의 수광면은 상기 필터(190)의 상기 제 2 면과 마주보도록 배치되며, 그에 따라 상기 필터(190)의 상기 제 1면으로부터 상기 제 2면을 투과하는 투과광의 세기를 검출한다.
이때, 본 발명의 제 3 실시 예에서의 수광부(322)는 제 1 수광부(322a) 및 제 2 수광부(322b)를 포함한다. 즉, 본 발명에서의 오염 감지 센서(200)는 서로 다른 광 경로를 통해 입사되는 복수의 광의 세기를 검출하여 상기 필터(190)에 퇴적된 먼지 입자의 질량을 측정한다. 이를 위해, 본 발명의 제 3 실시 예에서는 상기 수광부(322)를 제 1 수광부(322a) 및 제 2 수광부(322b)로 구성한다. 상기 제 1 수광부(322a)는 제 1 광 경로를 통해 입사되는 투과광의 세기를 검출한다. 그리고, 상기 제 2 수광부(322b)는 상기 제 1 광 경로와는 다른 제 2 광 경로를 통해 입사되는 투과광의 세기를 검출한다.
이를 위해, 상기 제 1 수광부(322a) 및 제 2 수광부(322b)는 상호 일정 간격 이격되어 배치된다.
상기 발광부(321)가 동작하면, 상기 발광부(321)의 광은 상기 필터(190)의 제 1면으로 조사된다. 그리고, 상기 조사된 광의 일부는 상기 필터(190)의 제 1 면으로부터 반사될 수 있다. 그리고, 상기 조사된 광의 다른 일부는, 상기 필터(190)의 제 1 지점을 투과하여 상기 필터(190)의 제 2 면 상에 배치된 상기 제 1 수광부(322a)로 입사된다. 또한, 상기 조사된 광의 또 다른 일부는, 상기 필터(190)의 제 2 지점을 투과하여 상기 필터(190)의 제 2 면 상에 배치된 상기 제 2 수광부(322b)로 입사된다.
이때, 상기 필터(190)의 제 1 지점과 상기 제 2 지점에 퇴적된 먼지 입자의 질량은 서로 다를 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 수광부(322a)로 입사되는 광의 세기는 상기 제 2 수광부(322b)로 입사되는 광의 세기와 다를 수 있다.
따라서, 본 발명의 제 3 실시 예에서는 상기와 같이 필터(190)의 서로 다른 지점으로부터 투과되어 입사되는 복수의 광의 세기를 이용하여 상기 필터(190)에 퇴적된 먼지 입자의 질량을 측정하도록 한다. 상기 먼지 입자의 질량은 기저장된 먼지 질량 관계식에 의해 계산될 수 있다.
도 11은 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 오염 감지 센서의 구조를 나타낸 도면이다.
도 11을 참조하면, 오염 감지 센서(300)는 센서 프레임(310), 수광부(322) 및 발광부(321)를 포함한다.
수광부(322)는 입사되는 광 신호의 세기를 검출한다.
센서 프레임(310)은 상기 발광부(321) 및 수광부(322)가 장착되는 하우징일 수 있다.
바람직하게, 상기 센서 프레임(210)은 상기 필터(190)의 상기 제 1 면과 수직하게 배치되는 제 1 프레임부(311)와, 상기 제 1 프레임부(311)의 좌측 하면으로부터 하방으로 연장되며 상기 필터(190)의 상기 제 1 면 상의 공간에 상기 제 1 면과 평행하게 배치되는 제 2 프레임부(312)와, 상기 제 1 프레임부(311)의 우측 하면으로부터 하방으로 연장되며 상기 필터(190)의 상기 제 2면 상의 공간에 상기 제 2 면과 평행하게 배치되는 제 3 프레임부(313)를 포함한다.
상기 제 2 프레임부(312)는 상기 발광부(321)가 장착되는 제 1 장착부이며, 상기 제 3 프레임부(313)는 상기 수광부가 장착되는 제 2 장착부이다.
한편, 상기 발광부(321)의 발광면은 상기 필터(190)의 상기 제 1 면과 마주보도록 배치되며, 그에 따라 상기 필터(190)의 상기 제 1 면으로 광이 조사되도록 한다.
수광부(322)는 상기 필터(190)의 상기 제 2면과 마주보며 배치된다. 바람직하게, 상기 수광부(222)의 수광면은 상기 필터(190)의 상기 제 2 면과 마주보도록 배치되며, 그에 따라 상기 필터(190)의 상기 제 1면으로부터 상기 제 2면을 투과하는 투과광의 세기를 검출한다.
이때, 본 발명의 제 4 실시 예에서의 수광부(322)는 1개로 구성되며, 발광부(321)는 제 1 발광부(321a) 및 제 2 발광부(321b)를 포함한다. 즉, 본 발명에서의 오염 감지 센서(200)는 서로 다른 광 경로를 통해 입사되는 복수의 광의 세기를 검출하여 상기 필터(190)에 퇴적된 먼지 입자의 질량을 측정한다. 이를 위해, 본 발명의 제 4 실시 예에서는 상기 발광부(321)를 제 1 발광부(321a) 및 제 2 발광부(321b)로 구성한다. 상기 제 1 발광부(321a) 및 제 2 발광부(321b)는 순차적으로 온-오프 동작을 하며, 그에 따라 상기 필터(190)의 상기 제 1 면 상에 광을 조사한다. 이를 위해, 상기 제 1 발광부(321a) 및 제 2 발광부(321b)는 상호 일정 간격 이격되어 배치된다.
상기 제 1 발광부(321a)가 동작하면, 상기 제 1 발광부(321a)의 광은 상기 필터(190)의 제 1면의 제 1 지점을 투과하여 상기 필터(190)의 제 2 면 상에 배치된 수광부(322)로 입사된다. 그리고, 제 2 발광부(321b)가 동작하면, 상기 제 2 발광부(321b)의 광은 상기 필터(190)의 상기 제 1 면의 제 2 지점을 투과하여 상기 필터(190)의 제 2 면 상에 배치된 수광부(322)로 입사된다.
도 12는 본 발명의 제 3 및 4 실시 예에 따른 오염 감지 센서(300)의 광 경로를 보여주는 도면이다.
도 12의 (a)를 참조하면, 상기 오염 감지 센서(300)는 1개의 발광부(321) 및 2개의 수광부(322)를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 발광부(321)는 상기 필터(190)의 제 1 면으로 일정 분포를 가지는 광을 조사한다. 그리고, 상기 조사된 광은 상기 필터(190)의 제 1 면으로부터 상기 필터(190)의 제 2 면을 투과하여 상기 제 1 수광부(322a) 및 제 2 수광부(322b)로 입사된다.
이때, 상기 조사된 광의 일부는 상기 필터(190)의 제 1 면의 제 1 지점을 투과하여 상기 제 1 수광부(322a)로 입사된다. 즉, 상기 발광부(221)를 통해 조사된 광 분포 중 제 1 분포 영역 내의 광은 제 1 광 경로(OP1)를 통해 상기 제 1 수광부(322a)로 입사된다.
또한, 상기 조사된 광의 나머지 일부는 상기 필터(190)의 제 1 면의 제 2 지점을 투과하여 상기 제 2 수광부(322b)로 입사된다. 즉, 상기 발광부(321)를 통해 조사된 광 분포 중 제 2 분포 영역 내의 광은 제 2 광 경로(OP2)를 통해 상기 제 2 수광부(322b)로 입사된다.
따라서, 상기 제 1 수광부(322a)는 상기 제 1 광 경로(OP1)를 통해 제공되는 제 1 분포 영역 내의 투과광을 수광하고, 그에 따라 상기 수광한 투과광의 세기를 검출한다. 그리고, 제 2 수광부(322b)는 상기 제 2 광 경로(OP2)를 통해 제공되는 제 2 분포 영역 내의 투과광을 수광하고, 그에 따라 상기 수광한 투과광의 세기를 검출한다.
도 12의 (b)를 참조하면, 상기 오염 감지 센서(300)는 2개의 발광부(321) 및 1개의 수광부(322)를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제 1 발광부(321a) 및 제 2 발광부(321b)는 일정 시간 간격을 두고, 상기 필터(190)의 제 1 면으로 일정 분포를 가지는 광을 각각 조사한다. 그리고, 상기 조사된 각각의 광은 상기 필터(190)의 제 1 면으로부터 제 2 면을 투과하여 상기 수광부(322)로 입사된다.
이때, 상기 제 1 발광부(321a)로부터 조사된 광은 상기 필터(190)의 제 1 면의 제 1 지점을 투과하여 상기 수광부(322)로 입사된다. 즉, 상기 제 1 발광부(321a)를 통해 조사된 광은 제 3 광 경로(OP3)를 통해 상기 수광부(222)로 입사된다.
또한, 상기 제 2 발광부(321b)로부터 조사된 광은 상기 필터(190)의 제 1 면의 제 2 지점을 투과하여 상기 수광부(322)로 입사된다. 즉, 상기 제 2 발광부(321b)를 통해 조사된 광은 제 4 광 경로(OP4)를 통해 상기 수광부(322)로 입사된다.
따라서, 상기 수광부(322)는 제 1 시간에 상기 제 3 광 경로(OP3)를 통해 제공되는 광을 수광하고, 그에 따라 상기 수광한 광의 세기를 검출한다. 그리고, 수광부(322)는 상기 제 4 광 경로(OP4)를 통해 제공되는 광을 수광하고, 그에 따라 상기 수광한 광의 세기를 검출한다.
한편, 상기 제 3 실시 예에서, 상기 복수의 수광부 중 적어도 하나는 상기 발광부와 수평한 방향에 배치된다, 다시 말해서, 상기 복수의 수광부 중 적어도 하나의 수광부의 수광면은, 상기 발광부의 발광면과 동일한 가로축 상에 배치된다. 즉, 상기 수광부는 상기 필터(190)를 투과하는 투과광의 세기를 측정하며, 이때, 상기 필터(190)가 유전 필터일 경우에, 보다 정확한 먼지 질량(m)의 계산을 위하여, 상기 유전 필터의 슬릿을 통과하는 투과광의 세기를
이에 따라, 상기 발광부의 발광 면과 상기 유전 필터의 슬릿과 상기 복수의 수광부 중 어느 하나의 수광부의 수광면은 동일 가로축 상에서 정렬된다. 이에 따라 상기 동일 가로축 상에 정렬된 수광부는 상기 필터(190)의 상기 슬릿을 바로 투과하는 투과광을 수광할 수 있다. 이때, 상기 슬릿에 먼지가 쌓이는 경우, 상기 슬릿 내부에서의 광의 반사 및 산란이 이루어지며, 이에 따라 상기 먼지 질량(m)에 따라 상기 슬릿을 투과하는 광의 세기는 작아지게 된다.
도 13은 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 오염 감지 센서의 구조를 나타낸 도면이다.
도 13를 참조하면, 오염 감지 센서(400)는 센서 프레임(410), 수광부(422) 및 발광부(421)를 포함한다. 여기에서, 본 발명의 제 5 실시 예에서의 오염 감지 센서는 제 1 실시 예에서의 오염 감지 센서와 발광부(421)의 구조만이 다를 뿐 다른 부분은 실질적으로 동일하므로, 이하에서는 상기 발광부(421)에 대해서만 설명하기로 한다.
본 발명의 제 1 내지 4 실시 예에서의 발광부는 광을 조사하는 발광 소자만을 포함하였다.
반면, 본 발명의 제 5 실시 예에서의 발광부(421)는 발광 소자(421a) 및 광 분포 변환 부재(421b)를 포함한다. 상기 발광 소자(421a)는 상기 설명한 바와 같이, LED(Light Emitting Diode), 레이저, 적외선 램프, 자외선 램프, 가시광선 램프, 백열등, 형광등과 같이 광을 조사할 수 있는 어느 하나의 소자로 구현된다.
상기 광 분포 변환 부재(421b)는 상기 발광 소자(421a)의 발광면 상에 배치되며, 그에 따라 상기 발광 소자(421a)를 통해 조사되는 광의 분포를 변환한다. 다시 말해서, 상기 광 분포 변환 부재(421b)는 상기 발광 소자(421a)를 통해 조사되는 광의 조사 방향을 변경한다.
상기 광 분포 변환 부재(421b)는 고분자 분산형 액정(PLDC:Polymer Dispersed Liquid Crystal)로 구현 가능하다. 상기 고분자 분산형 액정은 폴리머와 액정을 섞어 놓은 것으로써, 폴리머의 구조 및 복굴절성과 액정의 유동성을 활용하여 편광판 없이 광의 투과 방향을 조절할 수 있는 액정 셀의 일종이다. 즉, 고분자 분산형 액정은 필름 형태이며, 구동 전원의 온/오프에 따라 투명 및 불투명을 조절할 수 있다. 이의 구동 원리는, 상기 고분자 분산형 액정에 전압을 가하지 않은 상태에서는 불규칙한 방향으로 나열되어 있는 액정 분자들이 빛을 산란시켜 불투명한 상태를 유지하다가, 전압을 가하면 액정의 방향이 한 방향으로 나열하게 되고, 그에 따라 양자의 굴절률이 일치하여 투명한 상태가 된다. 또한, 이를 응용하여 상기 고분자 분산형 액정에 전압을 가하지 않은 상태에서는 액정 분자들이 수평 방향이 아닌 일정 경사각을 가지는 방향으로 나열되게 하고, 전압을 가한 상태에서는 액정이 수평 방향으로 나열되게 할 수 있다. 따라서, 상기 고분자 분산형 액정으로 구현되는 광 분포 변환 부재(421b)에 전압이 공급되는 경우, 상기 발광 소자(421a)는 발광면과 수평 방향으로 분포되는 광을 조사할 수 있다. 그리고, 상기 광 분포 변환 부재(421b)에 전압이 공급되지 않는 경우, 상기 수평 방향으로부터 하부 방향으로 일정 경사각을 가지며 분포되는 광을 조사할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 제 1 시점에 상기 광 분포 변환 부재(421b)에 전압을 공급하고, 제 2 시점에 상기 광 분포 변환 부재(421b)에 공급되는 전압을 차단한다. 이에 따라, 상기 제 1 시점에는 제 1 방향의 분포를 가지는 광이 상기 필터(190)의 제 1 면으로 조사되고, 제 2 시점에는 상기 제 1 방향과는 다른 제 2 방향의 분포를 가지는 광이 상기 필터(190)의 제 1 면으로 조사된다. 따라서, 상기 수광부(422)는 상기 제 1 시점에서 상기 제 1 방향의 분포를 가지는 광의 반사광을 수광하고, 상기 제 2 시점에서 상기 제 2 방향의 분포를 가지는 광의 반사광을 수광한다.
한편, 상기 고분자 분산형 액정은 상기 광 분포 변환 부재(421b)의 일 예이며, 기계적인 스위치에 의해 상기 발광 소자(421a)로부터 조사되는 광의 분포를 조절할 수 있는 렌즈로도 구현 가능하다.
도 14는 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 오염 감지 센서(400)의 광 경로를 보여주는 도면이다.
상기와 같이 발광부(421)는 발광 소자(421a) 및 광 분포 변환 부재(421b)를 포함한다. 그리고, 상기 발광부(421)와 일정 간격 이격된 위치에는 수광부(422)가 배치된다.
그리고, 우선적으로 상기 광 분포 변환 부재(421b)에 전압을 공급하며, 상기 광 분포 변환 부재(421b)에 전압이 공급됨에 따라, 상기 발광 소자(421a)에서 조사되는 광은 도 14의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 발광 소자(421a)의 발광면과 수평한 방향으로 분포된다.
즉, 상기 광 분포 변환 부재(421b)에 전압이 공급되면, 상기 발광 소자(421a)에서 조사된 광은 제 1 광 경로(OP1)를 통해 상기 필터(190)의 제 1 면으로부터 반사되어 상기 수광부(422)에 입사된다.
또한, 상기 광 분포 변환 부재(421b)에 공급되는 전압을 차단하면, 상기 발광 소자(421a)에서 조사되는 광은 도 14의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 발광 소자(421a)의 발광면과 수평한 방향에서 하측으로 일정 경사각을 가지는 방향으로 분포된다.
즉, 상기 광 분포 변환 부재(421b)에 공급되는 전압이 차단되면, 상기 발광 소자(421a)에서 조사된 광은 제 2 광 경로(OP2)를 통해 상기 필터(190)의 제 1 면으로부터 반사되어 상기 수광부(422)에 입사된다.
한편, 본 발명에서는 상기와 같이 획득한 복수의 광 세기 값을 이용하여, 상기 필터(190)에 퇴적된 먼지의 색이나 반사율에 상관없이 상기 필터(190)에 퇴적된 먼지 입자의 질량을 측정할 수 있도록 한다.
이를 위해, 본 발명에서는 상기 필터(190)의 종류에 따라 상기 복수의 광 세기 값에 대한 먼지의 반사율(r)과 먼지 입자의 질량(m)의 상관 관계를 추정하고, 상기 추정한 상관 관계에 따른 먼지 질량 관계식을 구한다.
이때, 상기 먼지 질량 관계식은 상기 필터(190)의 종류에 따라 각각 구분되며, 이에 따라, 유전 필터에 적용되는 제 1 먼지 질량 관계식과, 헤파 필터에 적용되는 제 2 먼지 질량 관계식을 포함할 수 있다.
이는, 상기 유전 필터가 가지는 먼지 질량(m)에 따른 광의 반사 정도 및 투과 정도는, 상기 헤파 필터가 가지는 먼지 질량(m)에 따른 광의 반사 정도 및 투과 정도와 다르기 때문이다.
따라서, 본 발명에서는 상기 유전 필터 및 상기 헤파 필터에 각각 적용되는 먼지 질량 관계식을 추정하고, 상기 추정한 먼지 질량 관계식을 저장한다. 그리고, 본 발명에서는 상기 필터(190)의 종류에 대응되는 먼지 질량 관계식에 상기 수광부를 통해 획득되는 복수의 광 세기 값을 대입하여, 상기 필터(190)에 쌓인 먼지 입자의 질량(m)을 계산하도록 한다.
따라서, 상기 오염 감지 센서(200)는 수광부를 통해 획득한 복수의 광 세기 값을 기준으로 상기 필터(190)의 종류에 따른 오염도를 파악할 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 필터의 종류에 따른 먼지 질량 관계식을 결정하는 과정, 필터의 종류를 판단하는 과정 및 필터의 오염 정도 판단 및 필터에 퇴적된 먼지의 종류 판단 과정에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에서는 상기 오염 감지 센서(200)의 동작을 제어하거나, 상기 필터(190)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 15는 본 발명의 실시 예에 따른 감지부의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 15를 참조하면, 상기 감지부(500)는 메모리(510), 표시부(520), 수신부(530) 및 동작 제어부(540)를 포함한다.
메모리(510)는 수광부(220, 230)를 통해 전달되는 복수의 광의 세기 값을 저장할 수 있다.
또한, 메모리(510)는 상기 복수의 광의 세기 값을 기준으로 상기 필터에 퇴적된 먼지 입자의 질량을 계산하는 과정에서 발생하는 다양한 데이터가 저장될 수 있다.
특히, 상기 메모리(510)는 광의 세기 값에 대한 먼지 입자의 반사율(r)과 먼지입자의 질량(m)의 상관관계를 토대로 추정된 먼지 질량 관계식을 저장한다. 특히, 상기 메모리(510)는 유전 필터에 적용되는 제 1 먼지 질량 관계식과, 헤파 필터에 적용되는 제 2 먼지 질량 관계식을 각각 저장한다.
상기 메모리(510)는 상기 동작 제어부(540)의 처리 또는 제어를 위한 프로그램 등 상기 오염 감지 센서(200)의 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 공조 장치의 동작이나 상태에 대한 각종 정보를 표시한다. 또한, 표시부(520)는 상기 동작 제어부(540)에 의해 상기 필터(190)의 종류나 필터(190)에 퇴적된 먼지 입자의 질량에 따른 오염도가 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.
수신부(530)는 상기 오염 감지 센서(200)의 수광부(222)와 연결되고, 상기 수광부(222)를 통해 전달되는 복수의 광 세기 값을 수신한다. 그리고, 수신부(530)는 상기 수신한 복수의 광 세기 값을 상기 동작 제어부(540)로 전달한다.
동작 제어부(540)는 상기 메모리(510)에 저장된 제 1 및 2 먼지 질량 관계식 중 어느 하나의 관계식을 이용하여, 상기 수신부(530)를 통해 전달되는 복수의 광 세기 값에 대응하는 먼지 질량을 계산한다.
이를 위해, 동작 제어부(540)는 상기 필터(190)의 종류를 판단하는 과정을 우선적으로 수행할 수 있다.
동작 제어부(540)는 초기 동작이 수행되면, 상기 필터(190)의 종류를 판단하는 동작을 수행할 수 있다. 상기 필터(190)의 종류를 판단하는 동작은, 상기 발광부(221)와 수광부(222)의 동작에 의해 이루어질 수 있다.
먼저, 상기 동작 제어부(540)는 상기 필터(190)의 종류를 판단하기 위해, 상기 발광부(221) 및 수광부(222)를 구동시킨다. 본 발명의 제 1 실시 예의 구조에서 상기 필터(190)의 종류를 판단하는 과정에 대해 설명하기로 한다.
상기 발광부(221)는 상기 동작 제어부(540)의 제어에 따라 상기 필터(190)의 제 1 면으로 광을 조사한다.
그리고, 상기 조사된 광의 일부는, 상기 필터(190)의 제 1 면을 통해 제 2 면으로 투과된다. 또한, 상기 조사된 광의 나머지 일부는 상기 필터(190)의 제 1 면으로부터 반사된다. 그리고, 상기 수광부(222)는 상기 반사되는 광의 세기 값을 획득한다.
이때, 상기 필터(190)의 종류에 따라 상기 반사되는 반사광의 세기 값에 차이가 있다. 즉, 상기 필터(190)가 유전 필터인 경우, 상기 유전 필터는 상기 설명한 바와 같이 슬릿을 포함하고 있으며, 상기 슬릿을 통해 상기 광의 대부분이 상기 필터(190)의 제 2 면으로 투과되기 때문에, 상기 수광부(222)로 입사되는 광의 세기 값은 작다. 반면에, 상기 필터(190)가 헤파 필터인 경우, 상기 헤파 필터는 상기와 같은 슬릿이 아닌 여과지로 구성되며, 그에 따라 상기 광의 대부분은 상기 필터(190)의 제 1 면으로부터 반사되며, 그에 따라 상기 유전 필터 대비 상기 수광부(222)에서 수광되는 광의 세가 값이 크다.
따라서, 동작 제어부(540)는 제 1 기준 값을 정해놓고, 상기 정해놓은 제 1 기준 값을 이용하여 상기 수광부(222)를 통해 획득되는 반사광의 세기 값이 상기 제 1 기준 값보다 크면, 상기 필터(190)를 헤파 필터로 결정하고, 상기 제 1 기준 값보다 작으면 상기 필터(190)를 유전 필터로 결정한다.
또한, 이와 같은 원리로 본 발명의 제 3 실시 예의 구조에서도 상기 필터(190)의 종류를 판단할 수 있다.
상기 제 3 실시 예의 구조에서는 투과광의 원리를 이용하여 필터(190)의 종류를 판단한다. 즉, 제 3 실시 예에서의 발광부(321)는 제 1 수광부(322a)를 향하여 광을 조사한다. 이때, 상기 발광부(321)를 통해 조사된 광의 적어도 일부는 상기 필터(190)를 투과하여 상기 제 1 수광부(322a)에 수광된다. 이때, 상기 필터(190)가 유전 필터인 경우, 상기 발광부(321)와 상기 제 1 수광부(322a) 사이에는 슬릿이 배치되며, 그에 따라 상기 조사된 광의 대부분은 상기 슬릿을 통해 상기 제 1 수광부(322a)에 입사된다. 또한, 상기 필터(190)가 헤파 필터인 경우, 상기 발광부(321)를 통해 조사된 광의 대부분은 상기 필터(190)의 제 1 면으로부터 반사되며, 일부만이 상기 필터(190)를 투과하여 상기 제 1 수광부(322a)에 입사된다.
따라서, 제 3 실시 예에서는, 제 2 기준 값을 정해놓고, 상기 제 1 수광부(322a)를 통해 수광된 광의 세기 값이 상기 제 2 기준 값보다 크면, 상기 필터(190)를 유전 필터로 결정하고, 상기 광의 세기 값이 상기 제 2 기준 값보다 작으면 상기 필터(190)를 헤파 필터로 결정할 수 있다.
그리고, 동작 제어부(540)는 상기 메모리(510)로부터 상기 판단된 필터(190)의 종류에 대응하는 먼지 질량 관계식을 추출한다. 즉, 상기 판단된 필터(190)가 유전 필터인 경우, 상기 동작 제어부(540)는 상기 메모리(510)에 저장된 제 1 먼지 질량 관계식을 추출한다. 그리고, 상기 판단된 필터(190)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 수광부를 통해 획득되는 복수의 광의 세기 값을 상기 추출한 먼지 질량 관계식에 대입하고, 상기 대입에 따라 계산된 결과 값을 상기 필터(190)에 퇴적된 먼지 입자의 질량으로 판단한다.
또한, 상기 동작 제어부(540)는 상기 판단된 먼지 입자의 질량을 기준으로 상기 표시부(530)에 상기 필터(190)의 오염도에 대한 정보가 표시되도록 한다.
이하에서는 상기 먼지 질량 관계 식을 추정하는 과정에 대해 설명하기로 한다.
일단, 상기 먼지 질량 관계식을 추정하기 위해서는 다음과 같은 가정이 필요하며, 이는 '먼지 입자의 크기는 먼지 입자의 종류와 상관없이 같은 분포를 가지고, 먼지 입자가 쌓일 때 먼지 입자 사이의 간격 분포는 일정하다'이다.
상기와 같은 가정에 의해, 상기 필터(190)를 투과하는 투과광의 세기 값(T)과 먼지 입자의 질량(m)과, 먼지의 반사율(r)의 관계를 유추할 수 있다.
일단, 필터(190)에 먼지가 쌓이지 않은 상태에서의 투과광의 세기 값(T)은 필터(190)가 가지는 필터만의 고유의 세기 값(To)을 가진다.
그리고, 광이 필터(300)에 쌓인 먼지층을 통과해 나오면서 반사되는 횟수는 m/mo에 비례한다. 여기에서, mo는 평균 크기를 가지는 먼지 입자의 질량을 의미한다.
그리고, 상기와 같은 상태에서의 투과광의 세기 값(T)은 아래의 수식 1과 같을 수 있다.
[수식 1]
Figure pat00003
여기에서, a는 비례 상수를 의미한다.
한편, 상기와 같은 가정에 의해, 상기 필터(190)로부터 반사되는 반사광의 세기 값(R)과 먼지 입자의 질량(m) 및 먼지의 반사율(r)의 관계를 유추할 수 있다.
일단, 필터(190)에 먼지가 쌓이지 않은 상태에서의 반사광의 세기 값(R)은 필터(190)가 가지는 고유의 반사광 세기 값(Ro)을 가진다.
그리고, 광이 상기 필터(190)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(190)에 쌓인 먼지층에서 반사될 때의 반사광의 세기 값(R)은, 상기와 같은 먼지층의 표면에서 반사되는 경우와, 상기 먼지층의 내부로 일부 들어갔다가 반사되어 나오는 경우와, 상기 필터의 표면에서 반사되는 경우의 합(sum)이 된다. 그리고, 상기 광이 상기 필터(190)의 표면에 도달할 때까지의 광의 반사 횟수는 m/mo에 비례한다. 여기에서, mo는 평균 크기를 가지는 먼지 입자의 질량을 의미한다.
그리고, 상기와 같은 상태에서의 반사광의 세기 값(R)은 아래의 수식 2과 같을 수 있다.
[수식 2]
Figure pat00004
여기에서, a는 비례 상수를 의미한다.
따라서, 상기 투과광의 세기 값(T) 및 반사광의 세기 값(R)과, 먼지 입자의 질량(m), 및 먼지 입자의 반사율(r) 관계의 유추가 주는 시사점은, 다음과 같을 수 있다.
(1) 필터에 쌓인 먼지 입자의 질량이 증가할수록 광 세기 값이 지수적으로 감소한다.
(2) 반사율(r)이 낮을 때 광량이 급격하게 포화(saturation)되어 먼지 입자의 질량을 감지할 수 있는 감지 범위가 좁아진다.
(3) 반사광의 세기 값과 투과 광의 세기 값은 먼지 입자의 질량(m)에 대해 단조 감소하는 함수이므로, 반사광의 세기 값과 투과광의 세기 값을 모두 측정하거나, 어느 하나의 광의 세기 값을 서로 다른 위치에서 복수 개 측정하면, 먼지의 색이나 먼지의 종류에 관계없이 먼지의 질량을 정확히 측정할 수 있다.
이에 따른 필터(190)의 오염도를 산출하는 해결책은 아래와 같다.
먼저, 상기와 같은 특징에 의해, 먼지 종류에 따라 반사율(r)이 결정되며, 투과광의 세기 값(T)과 반사광의 세기 값(R)이 반사율(r)과 먼지량(m)의 함수로 결정될 수 있음을 추정할 수 있다.
즉, 상기 투과광의 세기 값(T)과 반사광의 세기 값(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, 투과광의 세기 값(T)과 반사광의 세기 값(R)은 반사율(r)의 먼지 입자의 질량(m)에 비례하는 지수승의 함수 형태로 추정 가능하다. 그리고, 이것에 의해 상기 먼지 입자의 질량(m)은 log(T)와, log(R)과 같은 함수 형태로 추정 가능하다.
따라서, 상기 먼지의 질량(m)을 산출하기 위한 먼지 질량 관계식은 아래의 수식 4와 같을 수 있다.
[수식 4]
Figure pat00005
여기에서, 상기 a, b, c, d, e 및 f는 변수이다.
한편, 상기 수식 4는 먼지 종류(또는 먼지 색깔)에 상관없이 모든 조건에서 복수의 광의 세기 값을 가지고 먼지 입자의 질량(m)을 산출할 수 있도록 피팅된 먼지 질량 관계식이다.
여기에서, 상기 T는 상기 설명한 바와 같이 투과광의 세기 값일 수 있고, 상기 R은 반사광이 세기 값일 수 있다. 또한, 본 발명에서는 복수의 투과광의 세기 값을 획득하거나, 복수의 반사광의 세기 값을 획득하여 상기 먼지 입자의 질량을 계산한다. 이에 따라, 상기 T는 본 발명의 오염 감지 센서(200)를 구성하는 수광부에서 획득되는 복수의 광 세기 값 중 하나이고, 상기 R은 상기 복수의 광 세기 값 중 다른 하나일 수 있다.
한편, 상기와 같은 수식 4에 기재된 먼지 질량 관계식에서, 변수에 해당하는 a, b, c, d, e 및 f의 계수를 추출하고, 이를 적용하여 상기 먼지 입자의 질량(m)을 산출해야 한다.
이를 위해, 각각의 먼지 종류와, 각 먼지의 질량이 다른 상태에 대해서, 상기 복수의 반사광의 세기 값(T, R), 또는 상기 복수의 투과광의 세기 값(T, R)을 각각 구하고, 그에 따라 모든 조건에 만족하는 계수(a, b, c, d, e, f)를 구한다. 그리고, 상기 계수가 구해지면, 상기 구해진 계수를 포함하는 먼지 질량 관계식을 상기 메모리(510)에 저장한다.
또한, 상기 동작 제어부(540)는 추후 상기 구해진 계수를 적용한 먼지 질량 관계식을 이용하여, 상기 수광부(222)를 통해 획득된 복수의 광의 세기 값에 대응하는 먼지 입자의 질량(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(190)의 종류를 포함한다. 다시 말해서, 동일한 먼지 입자의 질량(m)이라 할지라도 상기 필터(190)의 종류에 따라 상기 복수의 투과광의 세기 값 또는 상기 복수의 반사광의 세기 값에 차이가 있다. 따라서, 본 발명에서는 상기 필터(190)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 먼지 질량 관계식이 상기 설명한 제 1 먼지 질량 관계식이며, 상기 헤파 필터에 대해 구해진 계수를 포함하는 먼지 질량 관계식이 상기 설명한 제 2 먼지 질량 관계식이다.
또한, 상기 조건에는 발광부의 사양, 수광부의 사양 및 상기 발광부/수광부의 배치 위치에 따라 추가로 구분될 수 있다. 다시 말해서, 상기 제 1 먼지 질량 관계식은, 상기 발광부의 사양, 수광부의 사양 및 상기 발광부/수광부의 배치 위치에 대응하는 각각의 계수 값을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 2 먼지 질량 관계식은, 상기 발광부의 사양, 수광부의 사양 및 상기 발광부/수광부의 배치 위치에 대응하는 각각의 계수 값을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 서로 다른 광 경로를 통해 수신된 복수의 광의 세기를 기준으로 필터에 퇴적된 먼지 입자의 질량을 측정함으로써, 하나의 광의 세기의 절대 값만을 이용하는 기존 방식에 대비하여 정확도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면 먼지 입자의 종류에 관계없이 모든 먼지 입자에 적용될 수 있는 먼지 질량 관계식을 이용하여 먼지 입자의 질량을 측정함으로써, 기존의 먼지의 종류에 따라 측정 결과에 오류가 발생하는 문제점을 해결할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면 필터에 퇴적된 먼지의 질량을 감지하여 사용자에게 알려줌으로써, 상기 필터의 청소 또는 교체 시기를 정확히 알 수 있으며, 이에 따른 공조 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 필터의 청소시기를 놓쳐 발생하는 노동력 또는 전기의 낭비를 줄일 수 있고, 필터에 퇴적된 먼지 입자로 인한 실내 공기 오염의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 필터의 종류에 관계없이 모든 필터에 적용 가능한 오염 감지 센서를 제공함으로써, 필터의 종류별로 별도의 센서를 각각 개발해야 하는 불편함을 해소할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 필터에 퇴적되는 먼지의 종류에 따라 상기 먼지 질량 관계식을 구성하는 가변 변수를 조절함으로써, 상기 필터에 퇴적된 먼지의 종류에 관계없이 정확한 질량을 측정할 수 있다.
도 16은 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 16을 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 및 수광부의 구동에 따라 획득되는 복수의 광의 세기 값을 기준으로 유전 필터에 퇴적된 먼지 입자의 질량 및 이에 따른 오염도를 판단하고, 상기 오염도에 따른 정보를 표시할 수 있다.
도 17은 본 발명의 실시 예에 따라 표시부(540)에 표시되는 헤파 필터의 오염 정보를 보여준다.
도 17을 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 및 수광부의 구동에 따라 획득되는 복수의 광의 세기 값을 기준으로 유전 필터에 퇴적된 먼지 입자의 질량을 판단하고, 상기 판단한 질량에 따른 오염 정보를 표시할 수 있다.
그리고, 헤파 필터의 오염 정보는 상기 헤파 필터의 차압과 수명에 의해 결정될 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 (11)

  1. 필터로 광을 조사하는 발광부;
    상기 필터에서 투과 또는 반사된 광을 수광하는 수광부; 및
    상기 수광부에서 수광되는 상기 광의 세기 값을 수신하고, 상기 수신한 광의 세기 값을 이용하여 상기 필터에 퇴적된 먼지 입자의 질량을 감지하는 감지부를 포함하고,
    상기 수광부는,
    광 경로가 상이한 적어도 2개의 투과된 광 또는 반사된 광의 세기 값을 상기 감지부로 출력하고,
    상기 감지부는,
    상기 필터에 퇴적된 먼지 입자의 질량 및 반사율에 영향을 받는 상기 적어도 2개의 광의 세기 값을 기반으로 상기 먼지 입자의 질량을 산출하는
    오염 감지 센서.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 감지부는,
    상기 필터에 퇴적된 먼지 입자의 질량 및 상기 수광부를 통해 출력되는 적어도 2개의 광의 세기 값을 변수로 가지는 먼지 질량 관계식을 저장하고,
    상기 저장된 먼지 질량 관계식에 상기 적어도 2개의 광의 세기 값을 대입하여 상기 먼지 입자의 질량을 산출하는
    오염 감지 센서.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 먼지 질량 관계식은,
    Figure pat00006
    이고,
    상기 T 및 R은 상기 수광부를 통해 획득되는 2개의 광의 세기 값이고,
    상기 a, b, c, d, 및 f는 실수 값인
    오염 감지 센서.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 필터는,
    외부로부터 유입된 공기가 접촉하는 제 1 면과,
    상기 제 1 면과 반대되며, 상기 필터를 통해 필터링된 공기가 토출되는 제 2면을 포함하며,
    상기 발광부는,
    상기 필터의 상기 제 1 면으로 광을 조사하는
    오염 감지 센서.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 수광부는,
    상기 필터의 상기 제 1 면 상의 공간에 배치되어, 상기 필터로부터 반사되는 광 경로가 상이한 적어도 2개의 광의 세기 값을 획득하는
    오염 감지 센서.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 수광부는,
    상기 필터의 상기 제 2 면 상의 공간에 배치되어, 상기 필터를 투과하는 광 경로가 상이한 적어도 2개의 광의 세기 값을 획득하는 오염 감지 센서.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 발광부는,
    상기 필터의 상기 제 1 면을 향하여 배치되고,
    상기 수광부는,
    상기 필터의 상기 제 1 면을 향하여 배치되고, 상호 일정 간격 이격되어 상기 필터를 통해 반사되는 광을 각각 수광하는 제 1 및 2 수광부를 포함하는
    오염 감지 센서.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 발광부는,
    상기 필터의 상기 제 1 면을 향하여 상호 일정 간격 이격되어 배치되며, 개별적으로 구동되는 제 1 및 2 발광부를 포함하고,
    상기 수광부는,
    상기 필터의 상기 제 1 면을 향하여 배치되고, 제 1 시점에 상기 필터의 상기 제 1면으로부터 반사되는 상기 제 1 발광부의 반사광을 수광하고, 제 2 시점에 상기 필터의 상기 제 1면으로부터 반사되는 상기 제 2 발광부의 반사광을 수광하는
    오염 감지 센서.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 발광부는,
    상기 필터의 상기 제 1면을 향하여 상호 일정 간격 이격되어 배치되며, 개별적으로 구동되는 제 1 및 2 발광부를 포함하고,
    상기 수광부는,
    상기 필터의 상기 제 2 면을 향하여 배치되고, 제 1 시점에 상기 필터의 상기 제 1면으로부터 상기 제 2면을 투과하는 상기 제 1 발광부의 투과광을 수광하고, 제 2 시점에 상기 필터의 상기 제 1면으로부터 상기 제 2면을 투과하는 상기 제 2 발광부의 투과광을 수광하는
    오염 감지 센서.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 발광부는,
    상기 필터의 상기 제 1면을 향하여 배치되고,
    상기 수광부는,
    상기 필터의 상기 제 2 면을 향하여 배치되고, 상호 일정 간격 이격되어 상기 필터를 투과하는 광을 각각 수광하는 제 1 및 2 수광부를 포함하는
    오염 감지 센서.
  11. 제 5항에 있어서,
    상기 발광부는,
    상기 필터의 상기 제 1 면을 향하여 배치되고, 상기 필터의 상기 제 1면으로 광을 조사하는 발광소자와,
    상기 발광소자의 발광면 상에 배치되어, 상기 발광소자로부터 조사되는 광의 분포를 변환하는 광 분포 변환 부재를 포함하고,
    상기 수광부는,
    상기 필터의 상기 제 1면 또는 제 2 면을 향하여 배치되고, 상기 광 분포 변환 부재를 통해 변환되는 서로 다른 광 분포를 가지는 복수의 광을 수광하는 수광부를 포함하는
    오염 감지 센서.
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KR102627893B1 (ko) * 2023-08-31 2024-01-19 주식회사 스마트파워 배전반, 분전반, 전기제어반, 에너지저장장치, 통신기기함, 또는 태양광접속함의 필터 오염측정센서

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