KR20200001219U - 입자 검출 센서 - Google Patents

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신에이 테크놀로지 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 투광 렌즈 및 수광 렌즈가 쉽게 오염되지 않고, 센서 전체를 컴팩트화할 수 있는 입자 검출 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
주위의 공기를 가열하여 상승 기류를 일으키는 발열부(21)와, 상승 기류를 향해 투광을 행하는 투광부(50)와, 투광 결과, 공기 중의 입자에 의해 산란되는 광을 수광하는 수광부(60)를 구비하는 입자 검출 센서. 투광부의 투광 렌즈(52) 및 수광부의 수광 렌즈(62)는 각각 상승 기류에 대하여 실질적으로 평행하게 배치된다. 즉, 공기 중의 오염 입자가 렌즈의 표면과 거의 평행하게 흐르기 때문에, 렌즈면이 쉽게 오염되지 않는다. 또한, 투광부의 광축과 수광부의 광축이 실질적으로 직교하기 때문에, 각각의 세로축을 직교시킨 상태에서 배치가 가능하고, 따라서, 컴팩트 설계에 유리하며, 적용 범위가 넓어진다.

Description

입자 검출 센서{PARTICLE DETECTION SENSOR}
본 고안은, 공기 중의 입자를 검출하는 입자 검출 센서에 관한 것이다.
예컨대, 공기청정기를 이용하여 실내의 공기를 정화하는 경우, 입자 검출 센서를 이용하여 공기의 오염 상태를 측정하고, 오염 상태에 따라 공기청정기의 운전을 제어하는 것이 종래부터 행해지고 있다.
본건 출원인은, 위와 같은 목적으로 사용되는 입자 검출 센서를 이미 고안했지만(일본 실용 공개 평성 제5-27654호), 아직도 개선해야 할 점이 있다. 즉, 센서 내에서 사용하고 있는 투광부 및 수광부의 렌즈가 공기 중의 오염 입자에 의해 더러워지는 것을 어떻게 해서 막을 것인지 하는 과제나, 센서 자체를 보다 컴팩트화하여 부착 지점에 관한 자유도를 높이고자 하는 요청이 있다. 본 고안은, 이들 종래의 과제를 해결하기 위해 고안된 것이다.
본 고안의 입자 검출 센서는, 공기 중에 포함되는 입자를 검출하는 것으로서, 「주위의 공기를 가열하여 상승 기류를 일으키는 발열부」와 「상승 기류를 향해 투광을 행하는 투광부」와 「투광 결과, 공기 중의 입자에 의해 산란되는 광을 수광하는 수광부」를 구비한다. 그리고, 투광부의 투광 렌즈 및 수광부의 수광 렌즈는 각각 상승 기류에 대하여 실질적으로 평행하게 배치된다. 또한, 투광부의 광축과 수광부의 광축이, 실질적으로 직교한다.
상기 구성을 구비한 본 고안의 입자 검출 센서에 있어서는, 오염 입자를 포함하는 공기의 상승 기류의 상승 방향에 대하여, 투광 렌즈 및 수광 렌즈가 실질적으로 평행하게 배치된다.
만일 렌즈가 상승 기류에 대하여 경사져 있는 경우라면, 렌즈면에 대하여 오염 입자가 충돌하도록 흐르기 때문에, 렌즈면에 오염 입자가 부착되어, 렌즈가 더러워지기 쉽다. 이것에 비해, 본 고안에서는, 오염 입자는, 렌즈 표면과 거의 평행하게 흐르기 때문에, 렌즈면에 부착되기 어렵다. 따라서, 오염 입자에 기인한 렌즈의 오염을, 종래의 입자 검출 센서보다도 저감할 수 있다.
또한, 본 고안의 입자 검출 센서에 있어서는, 투광부의 광축과 수광부의 광축이 실질적으로 직교한다. 이 때문에, 투광부와 수광부를, 각각의 세로축을 직교시킨 상태로 배치할 수 있다. 예컨대, 투광부와 수광부(의 세로축)가 120°의 각도로 배치된 경우와 비교하여, 입자 검출 센서를 컴팩트하게 설계하는 것이 가능해진다. 그리고, 컴팩트한 만큼, 부착 위치나 부착 방향 등에 대한 자유도가 높아진다. 즉, 본 고안의 입자 검출 센서는, 종래의 것에 비하여 적용 범위가 넓어진다.
도 1은 본 고안의 일 실시형태에 따른 입자 검출 센서의 분해 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 입자 검출 센서의 사용례를 나타낸 개략 사시도.
도 3은 도 1에 도시된 입자 검출 센서의 본체부를 상세하게 나타낸 확대도.
첨부한 도면을 참조하여, 본 고안의 실시형태를 상세히 설명한다. 도 1은 본 고안의 일 실시형태에 따른 입자 검출 센서(10)를 도시한 분해 사시도이고, 도 2는 그 사용 양태의 일례를 나타낸다.
도 2의 예에서는, 입자 검출 센서(10)는, 공기청정기의 측벽 내측에 고정된다. 측벽에는 개구가 마련되고, 입자 검출 센서(10)의 흡기구(31) 및 배기구(32)가 주위 공기와 연통된다. 즉, 입자 검출 센서(10)는, 공기청정기의 주위 공기의 오염을 측정하는 데 사용된다. 구체적인 측정 원리를, 도 1을 참조하여 설명한다.
<측정 원리>
입자 검출 센서(10)는, 본체부(20)와 커버(30)로 구성되고, 커버(30)가 본체부(20)에 부착된다. 본체부(20)의 아래쪽 위치에는, 저항기 등으로 구성되는 적당한 발열부(21)가 배치되고, 이것에 의해, 센서 내에서 상승 기류가 발생한다.
입자 검출 센서(10)는, 투광부(50)와 수광부(60)를 구비한다(도 3b 참조). 투광부(50)는, 그 자체는 일반적으로 알려진 것으로서, 투광 소자(51)로부터 투광 렌즈(52)를 통하여, 상승 기류를 향해 투광을 행한다. 수광부(60)도 그 자체는 일반적으로 알려진 것으로서, 투광된 광이 공기 중의 입자에 의해 산란되면, 상기 산란광을 수광 렌즈(62)를 통하여 수광 소자(61)로 수광한다.
수광부(60)가 수광하는 광에 기초하여 「상승 기류에 포함되는 입자의 크기」나 「입자의 수」를 알 수 있다. 즉, 공기의 오염 정도를 알 수 있다. 이들을 나타내는 신호가 수광부(60)로부터, 공기청정기의 제어 회로(도 2 참조)로 보내진다.
단, 본 고안의 특징은, 후술하는 센서 내의 각 요소의 구체적 배치에 있으며, 구체적인 제어 방법은, 상기한 것에 한정되지 않는다. 예컨대, 일반적인 연기 화재 경보기에서는, 산란광의 밝기만을 검지하며, 밝을수록, 공기가 오염되어 있다고 판단된다(오염 입자가 많을수록, 산란광도 많기 때문에, 오염 정도가 높다고 판단할 수 있음). 본 고안의 입자 검출 센서를 이용하여, 그와 같은 제어 방법을 채용하는 것도 가능하다.
또한, 창(33)은 청소용 개구이며, 이곳으로부터 적절한 청소 도구를 삽입하여, 렌즈면이나 그 주위의 청소가 행해진다.
<공기청정기의 동작>
입자 검출 센서(10)로부터의 출력 신호(공기의 오염 상태를 나타내고 있음)에 기초하여, 제어 회로는, 조작·표시판에 공기의 오염 정도를 표시하게 함(예컨대, 5단계 평가 등)과 더불어, 내장 팬 모터의 속도를 제어한다. 즉, 오염 정도에 따라 주위 공기의 흡인 속도를 높인다. 흡인되는 공기는, 필터에 의해 입자가 제거된 후에(정화된 후에), 공기청정기의 토출구로부터 배출된다(도 2 참조).
예컨대 PM 2.5의 미소 입자를 처리하고자 하는 경우에는, 2.5 마이크론 이하의 입자를 제거할 수 있는 필터를 사용한다.
<입자 검출 센서(10)의 특징적 구성>
다음에, 도 3을 참조하여, 입자 검출 센서(10)의 특징적 구성을 설명한다. 도 3a는, 도 1 중의 본체부(20)를 확대한 것이고, 도 3b는, 거기에서, 「투광부(50)」, 「수광부(60)」, 「발열부(21)」, 「상승 기류(S)」를 모식적으로 발췌하여 도시한 것이다.
발열부(21)(저항기 등)에 통전을 행하면, 온도가 올라가, 상승 기류가 발생한다. 투광부(50)는, 투광 소자(51) 및 투광 렌즈(52)를 포함하고, 상승 기류(S)를 향해 투광을 행한다. 투광된 광은, 상승 기류(S)에 포함되는 입자에 의해 산란되고, 상기 산란광이 수광부(60)에서 수광된다. 수광부(60)는, 수광 소자(61) 및 수광 렌즈(62)를 포함한다.
렌즈(52, 62)는, 각각, 그 렌즈면이 상승 기류의 흐름으로부터 거리를 두고(유동 방향과 평행하게) 수직 방향으로 배치된다. 따라서, 상승 기류 중에 포함되는 오염 입자는, 렌즈면에 직접 충돌하는 일이 거의 없고, 따라서, 이들 오염 입자가 렌즈면에 부착되는 것이 최소한으로 억제되어, 렌즈면은 쉽게 오염되지 않게 된다.
또한, 렌즈(52, 62)의 각 렌즈면은, 상승 기류에 대하여 완전히 평행한 것이 바람직하지만, 약간의 어긋남이 있어도 상당한 오염 방지 효과를 얻을 수 있다.
또한, 도 3의 사시도에 가장 잘 도시되어 있는 바와 같이, 투광부(50)의 광축(50A)과, 수광부(60)의 광축(60A)이 직교한다. 이 때문에, 예컨대 120°의 각도로 양 광축이 교차되는 경우에 비하여, 센서 전체를 컴팩트화할 수 있게 된다. 컴팩트한 센서라면, 부착 장소나 부착 방향 등에 대한 자유도가 높고, 따라서 적용 범위가 넓어진다.
또한, 광축(50A)과 광축(60A)은, 정확히 직교(90°)하고 있지 않더라도, 거의(실질적으로) 직교하고 있으면, 상당한 효과를 얻을 수 있다.
10 : 입자 검출 센서 20 : 본체부
21 : 발열부 30 : 커버
31 : 흡기구 32 : 배기구
33 : 청소용 창 50 : 투광부
51 : 투광 소자 52 : 투광 렌즈
60 : 수광부 61 : 수광 소자
62 : 수광 렌즈

Claims (1)

  1. 공기 중에 포함되는 입자를 검출하는 입자 검출 센서로서,
    주위의 공기를 가열하여 상승 기류를 일으키는 발열부와,
    상승 기류를 향해 투광을 행하는 투광부와,
    투광 결과, 공기 중의 입자에 의해 산란되는 광을 수광하는 수광부
    를 구비하고,
    투광부의 투광 렌즈 및 수광부의 수광 렌즈는 각각 상승 기류에 대하여 실질적으로 평행하게 배치되며,
    투광부의 광축과 수광부의 광축이 실질적으로 직교하는 것인, 입자 검출 센서.
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