KR20200026378A - 먼지농도 측정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일실시예는 원하는 크기의 입자를 선별하여 농도를 측정할 수 있는 먼지농도 측정장치를 제공한다. 여기서, 먼지농도 측정장치는 메인유로부, 입자분리부, 분리유로부, 농도측정부 그리고 이젝터부를 포함한다. 입자분리부는 먼지가 이동되는 메인유로부의 내측에 구비되고, 메인유로부에서 이동되는 먼지 중 측정 대상이 되는 타깃입자를 분리한다. 분리유로부는 메인유로부의 내측에 구비되고, 입자분리부에서 분리되는 타깃입자가 이동하는 제1유로부와, 타깃입자 이외의 비타깃입자가 이동하는 제2유로부를 가진다. 농도측정부는 제1유로부에 구비되고, 제1유로부에서 이동하는 타깃입자의 농도를 측정한다. 이젝터부는 제1유로부 및 제2유로부의 후단부에 구비되고, 제1유로부 및 제2유로부의 후방으로 고압의 압축공기를 분사하여 제1유로부를 통해 타깃입자가 이동하고 제2유로부를 통해 비타깃입자가 이동하도록 한다.

Description

먼지농도 측정장치{APPARATUS FOR MEASURING CONCENTRATION OF DUST}
본 발명은 먼지농도 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원하는 크기의 입자를 선별하여 농도를 측정할 수 있는 먼지농도 측정장치에 관한 것이다.
대기 중에 존재하는 여러 부유분진은 인체 및 자연 생태계 등에 직접 또는 간접적으로 영향을 미치는 것으로 알려져 있다.
이러한 대기 중 부유물질은 인위적인 오염원(공장 굴뚝, 자동차 등)에 의해 직접 또는 간접적으로 배출된 1차성 먼지와, 배출된 가스상 물질이 대기 중 화학적 반응을 통해 생성된 2차성 먼지로 구성된다.
입자의 크기가 10㎛ 이하로 보통 미세먼지로 칭해지는 PM10(Particulate Matter with a diameter less than 10㎛)은 대기 부유분진 중에서 비교적 대기 중 체류기간이 길고 인체에도 유해한 것으로 알려져 있어 기상청에서는 예보를 실시하고 있다. 최근에는 입자의 크기가 2.5㎛ 이하로 보통 초미세먼지로 칭해지는 PM2.5에 대해서도 예보를 실시하고 있다.
이러한 미세먼지 및 초미세먼지는 먼지 측정장치에 의해 측정되고 있다.
도 1은 종래의 먼지 측정장치를 나타낸 예시도이다.
도 1에서 보는 바와 같이, 종래의 먼지 측정장치는 먼지가 이동되는 유로관(10)과, 유로관(10)에 서로 대향되도록 구비되는 발광부(20) 및 수광부(30)를 가진다. 발광부(20)에서는 특정 상태의 광(40)을 방사하고 수광부(30)는 방사된 광을 수광하게 되며, 수광된 광 정보와 발광되는 광 정보를 통해 총 부유분진량(TSP: Total Suspended Particulate)에 의한 광투과량을 산출하고, 이를 통해 유로관(10)의 먼지 농도를 측정하게 된다.
그러나, 이러한 먼지 측정장치는 광투과량을 기준으로 먼지 농도를 산출할 뿐이고, PM10 및 PM2.5와 같이 특정한 크기 범위의 입자를 분류하여 해당 입자의 농도를 측정하지는 못하는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제2000-0021639호(2000.04.25. 공개)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 원하는 크기의 입자를 선별하여 농도를 측정할 수 있는 먼지농도 측정장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 먼지가 이동되는 메인유로부; 상기 메인유로부의 내측에 구비되고, 상기 메인유로부에서 이동되는 먼지 중 측정 대상이 되는 타깃입자를 분리하는 입자분리부; 상기 메인유로부의 내측에 구비되고, 상기 입자분리부에서 분리되는 상기 타깃입자가 이동하는 제1유로부와, 상기 타깃입자 이외의 비타깃입자가 이동하는 제2유로부를 가지는 분리유로부; 상기 제1유로부에 구비되고, 상기 제1유로부에서 이동하는 상기 타깃입자의 농도를 측정하는 농도측정부; 그리고 상기 제1유로부 및 상기 제2유로부의 후단부에 구비되고, 상기 제1유로부 및 상기 제2유로부의 후방으로 고압의 압축공기를 분사하여 상기 제1유로부를 통해 상기 타깃입자가 이동하고 상기 제2유로부를 통해 상기 비타깃입자가 이동하도록 하는 이젝터부를 포함하는 먼지농도 측정장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 입자분리부는 상기 제1유로부의 전단부와 연통되는 분리챔버와, 상기 분리챔버의 내측에 구비되고, 상기 메인유로부에서 유입되는 먼지가 분사되는 제1노즐과, 상기 분리챔버의 내측에 상기 제1노즐과 동일한 중심축 상에 구비되고 상기 제2유로부의 전단부와 연통되며, 상기 제1노즐에서 분사되는 먼지 중 상기 비타깃입자가 유입되는 제2노즐을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1노즐은 제1지름으로 형성되고, 상기 제2노즐은 상기 제1지름보다 큰 제2지름으로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 농도측정부는 상기 제1유로부의 일측에 구비되어 상기 제1유로부의 지름방향으로 측정광을 조사하는 조사부와, 상기 제1유로부의 타측에 구비되고, 상기 측정광 중에 상기 제1유로부에서 이동하는 상기 타깃입자에 의해 산란되는 산란광을 반사시키는 반사부와, 상기 제1유로부의 일측에 구비되어 상기 반사부에서 반사되는 산란광을 수광하는 수광부와, 상기 수광부에 수광되는 산란광의 정보를 기초로 상기 제1유로부에서 이동하는 상기 타깃입자의 농도를 산출하는 산출부를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 농도측정부는 상기 조사부에서 조사되는 상기 측정광이 일단부로 입사되어 타단부로 출사되도록 상기 제1유로부의 일측에 상기 제1유로부의 지름방향으로 연장 구비되고, 상기 타단부에는 상기 제1유로부에서 이동하는 상기 타깃입자는 내측으로 유입되지 않도록 방지하면서 상기 측정광은 상기 제1유로부의 내측으로 출사되도록 하는 제1관통공이 형성되는 제1커버가 구비되는 제1하우징을 더 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 농도측정부는 상기 제1유로부의 타측에 상기 제1하우징의 길이방향으로 연장 구비되고 내측에는 상기 반사부가 마련되며, 일단부에는 상기 제1유로부에서 이동하는 상기 타깃입자가 내측으로 유입되지 않도록 방지하면서 상기 제1유로부를 통과하는 상기 측정광이 내측으로 입사되도록 하는 제2관통공이 형성되는 제2커버가 구비되는 제2하우징을 더 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 농도측정부는 상기 제1유로부를 지름방향으로 가로지르도록 상기 제1하우징 및 상기 제2하우징의 내측을 관통하여 구비되고, 상기 반사부에서 반사되는 산란광이 입사되도록 형성되는 제3관통공을 가지는 제3하우징을 더 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 반사부를 향해 퍼지에어를 분사하는 퍼지에어 분사부를 더 포함하고, 상기 퍼지에어 분사부에서 분사되는 상기 퍼지에어는 상기 제3하우징으로 공급되어 상기 제3관통공을 통해 상기 제2하우징으로 유입되고, 상기 제2관통공을 통해 상기 제1유로부로 배출될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제3하우징은 상기 제1하우징과 연통되는 제4관통공을 더 가지고, 상기 퍼지에어 분사부에서 분사되는 상기 퍼지에어는 상기 제4관통공을 통해 상기 제1하우징으로 공급되고 상기 제1관통공을 통해 상기 제1유로부로 배출될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 농도측정부는 상기 제3하우징에 상기 제3하우징의 길이방향을 따라 마련되고, 상기 제3관통공을 통해 입사되는 상기 산란광을 상기 수광부로 안내하는 도파관을 더 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 반사부는 상기 조사부에서 조사되는 측정광 중에 상기 제1유로부에서 이동하는 상기 타깃입자에 의해 산란되지 않은 비산란광이 통과하도록, 상기 조사부에서 조사되는 측정광의 조사방향으로 관통 형성되는 통과공을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 이젝터부는 상기 제1유로부의 후단부에 구비되고 상기 제1유로부의 후방으로 고압의 압축공기를 분사하여 상기 타깃입자의 배출을 유도하는 제1분사부와, 상기 제2유로부의 후단부에 구비되고 상기 제2유로부의 후방으로 고압의 압축공기를 분사하여 상기 비타깃입자의 배출을 유도하는 제2분사부를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 메인유로부의 내측에 입자분리부가 구비되어 먼지 중 타깃입자를 분류해낼 수 있으며, 분류된 타깃입자가 제1유로부로 이동되도록 하여 농도를 측정할 수 있기 때문에, 원하는 크기의 입자에 대한 선별적인 측정이 가능해질 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 종래의 먼지 측정장치를 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 먼지농도 측정장치를 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 먼지농도 측정장치의 분리유로부 및 부압제공부를 중심으로 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 먼지농도 측정장치의 입자분리부를 중심으로 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 먼지농도 측정장치의 농도측정부를 나타낸 예시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 먼지농도 측정장치를 나타낸 예시도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결(접속, 접촉, 결합)”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 “간접적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 먼지농도 측정장치를 나타낸 예시도이다.
도 2에서 보는 바와 같이, 먼지농도 측정장치는 메인유로부(100), 입자분리부(200), 분리유로부(300), 농도측정부(400) 그리고 이젝터부(500)를 포함할 수 있다.
메인유로부(100)는 먼지가 이동되는 유로일 수 있으며, 메인유로부(100)는 먼지의 종류 및 설치 장소에 따라 여러 형태가 될 수 있다. 예를 들어, 먼지가 차량의 배기가스인 경우 메인유로부(100)는 차량의 배기구가 될 수 있다. 또는 먼지가 공장의 분진인 경우 메인유로부(100)는 공장의 굴뚝이 될 수 있다. 또는 먼지가 실험가스인 경우, 메인유로부(100)는 실험용 유로일 수 있다.
이하에서는 설명의 편의상, 먼지의 흐름 방향을 기준으로 전단/전방, 후단/후방으로 설명한다. 즉, 먼지가 제1지점에서 제2지점으로 이동되는 경우, 제1지점을 전단/전방으로, 제2지점을 후단/후방으로 하여 설명한다.
입자분리부(200)는 메인유로부(100)의 내측에 구비될 수 있으며, 메인유로부(100)에서 이동되는 먼지 중 측정 대상이 되는 타깃입자를 분리할 수 있다.
분리유로부(300)는 메인유로부(100)의 내측에 구비되고, 입자분리부(200)의 후단부에 연결될 수 있다. 분리유로부(300)는 입자분리부(200)에서 분리되는 타깃입자가 이동하는 제1유로부(310)와, 타깃입자 이외의 비타깃입자가 이동하는 제2유로부(320)를 가질 수 있다.
농도측정부(400)는 제1유로부(310)에 구비될 수 있으며, 제1유로부(310)에서 이동하는 타깃입자의 농도를 측정할 수 있다.
이젝터부(500)는 고압의 압축공기를 발생하는 압축기(510)와, 제1유로부(310)의 후단부에 구비되는 제1분사부(520)와, 제2유로부(320)의 후단부에 구비되는 제2분사부(530)를 가질 수 있다.
이젝터부(500)는 제1분사부(520) 및 제2분사부(530)를 통해 제1유로부(310) 및 제2유로부(320)의 후방으로 고압의 압축공기를 분사할 수 있으며, 이를 통해, 제1유로부(310)에서 타깃입자가 안정적이고 효과적으로 이동하고 제2유로부(320)에서 비타깃입자가 안정적이고 효과적으로 이동하도록 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 먼지농도 측정장치의 분리유로부 및 부압제공부를 중심으로 나타낸 예시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 먼지농도 측정장치의 입자분리부를 중심으로 나타낸 예시도이다.
도 3 및 도 4에서 보는 바와 같이, 입자분리부(200)는 분리챔버(210), 제1노즐(220) 및 제2노즐(230)을 가질 수 있다.
분리챔버(210)는 제1유로부(310)의 전단부에 구비될 수 있다. 분리챔버(210)는 내측에 공간을 가질 수 있으며, 분리챔버(210)의 후단부에는 통공(211)이 형성될 수 있다. 이를 통해, 분리챔버(210)는 제1유로부(310)와 연통될 수 있다.
제1노즐(220)은 분리챔버(210)의 전단부에 구비될 수 있다.
메인유로부(100)에서 이동하는 먼지(DU) 중 일부는 제1노즐(220)로 유입될 수 있다. 제1노즐(220)의 전단부에는 유입관(221)이 더 마련될 수 있으며, 유입관(221)은 먼지(DU)의 흐름방향을 따라 마련될 수 있다. 유입관(221)으로 먼지(DU)의 유입이 더욱 잘 이루어질 수 있도록 유입관(221)은 전방으로 갈수록 확대 형성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 먼지의 흐름방향을 따라 동일한 단면적을 가지도록 형성될 수도 있다.
제1노즐(220)의 후단부는 분리챔버(210)의 내측으로 위치될 수 있으며, 제1노즐(220)은 제1지름(D1)을 가지도록 형성될 수 있다. 메인유로부(100)에서 이동하는 먼지(DU)는 유입관(221)으로 유입되어 제1노즐(220)에서 분사될 수 있다.
제2노즐(230)은 분리챔버(210)의 후단부에 구비될 수 있으며, 제2노즐(230)의 전단부는 분리챔버(210)의 내측에 위치될 수 있다. 제2노즐(230)은 제1노즐(220)과 동일한 중심축 상에 구비될 수 있으며, 제1노즐(220)의 후방에 위치될 수 있다. 또한, 제2노즐(230)은 제1노즐(220)의 제1지름(D1)보다 큰 제2지름(D2)을 가질 수 있다.
제1노즐(220)에서 분사되는 먼지는 분리챔버(210)의 내부공간을 가로질러 제2노즐(230)로 향하게 된다.
여기서, 제1노즐(220)의 제1지름(D1)과 제2노즐(230)의 제2지름(D2)의 크기 및 제1노즐(220)에서 분사되는 먼지의 유속 등이 제어되도록 함으로써 스톡스수(Stokes number)가 조절되도록 할 수 있다. 그리고, 스톡스수가 조절되도록 함으로써 제2노즐(230)로 유입되는 입자와, 제2노즐(230)로 유입되지 못하고 분리챔버(210)에 수용되는 입자가 분리되도록 할 수 있다.
즉, 본 발명에 따르면, 제1노즐(220)에서 분사되는 먼지에서 측정 대상이 되는 타깃입자(TP)는 분리챔버(210)에 수용되도록 하고, 타깃입자 이외의 비타깃입자(NTP)는 제2노즐(230)로 유입되도록 할 수 있다. 그리고, 분리챔버(210)에 수용되는 타깃입자(TP)가 제1유로부(310)로 이동되도록 함으로써, 먼지(DU) 중의 타깃입자(TP) 및 비타깃입자(NTP)를 분리할 수 있다.
그리고, 스톡스수의 조절을 통해 입자분리부(200)에서 분리되는 타깃입자(TP)는 PM10 또는 PM2.5로 제어될 수 있다. 스톡스수는 제1노즐(220)에서의 총 먼지의 유량, 제1노즐(220)의 제1지름(D1), 제1노즐(220)에서 분사되는 먼지의 유속, 제1노즐(220)의 길이, 제1노즐(220)과 제2노즐(230) 사이의 거리, 제2노즐(230)의 제2지름(D2), 먼지의 온도를 포함하는 조건에 따라 계산될 수 있다.
그리고, 스톡스수가 특정 범위의 값이 되도록 조절됨으로써, 먼지 중의 입자가 크기에 따라 분류되도록 하여 분리챔버(210)에 수용되는 타깃입자(TP)의 크기가 조절되도록 할 수 있다. 여기서, 입자의 크기에 따른 분류는 입자의 관성에 기인하여 이루어질 수 있다. 이를 통해, 제2노즐(230)에 수집되는 비타깃입자(NTP) 및 제2노즐(230)에 수집되지 못하고 분리챔버(210)에 수용되는 타깃입자(TP)가 분류될 수 있다. 타깃입자가 PM10인 경우, 분리챔버(210)에는 먼지에서 분리되는 PM10의 입자가 수용될 수 있으며, 제2노즐(230)에는 PM10이 아닌 나머지 입자가 수집될 수 있다. 또한, 타깃입자가 PM2.5인 경우, 분리챔버(210)에는 먼지에서 분리되는 PM2.5의 입자가 수용될 수 있으며, 제2노즐(230)에는 PM2.5가 아닌 나머지 입자가 수집될 수 있다.
제1유로부(310)는 전단부에 안내챔버(311)를 가질 수 있으며, 안내챔버(311)는 분리챔버(210)의 후단부에 결합될 수 있다. 분리챔버(210)는 통공(211)을 통해 안내챔버(311)와 연통될 수 있으며, 분리챔버(210)에 수용되는 타깃입자(TP)는 통공(211)을 통해 안내챔버(311)로 이동할 수 있다.
제2유로부(320)는 안내챔버(311)를 관통하여 구비될 수 있으며, 제2유로부(320)의 전단부는 분리챔버(210)의 후단부에 연결될 수 있다. 제1유로부(310) 및 제2유로부(320)는 메인유로부(100)의 길이 방향을 따라 연장될 수 있다.
제1유로부(310)의 후단부에는 제1축관부(312)가 형성될 수 있으며, 제2유로부(320)의 후단부에는 제2축관부(321)가 형성될 수 있다.
압축기(510, 도 1 참조)에 일단부가 연결되는 제1분사부(520)는 제1축관부(312)를 관통하여 구비될 수 있으며, 제1축관부(312)의 타단부는 벤딩되어 제1유로부(310)의 길이방향으로 마련될 수 있다.
그리고, 압축기(510)에 일단부가 연결되는 제2분사부(530)는 제2축관부(321)를 관통하여 구비될 수 있으며, 제2축관부(321)의 타단부는 벤딩되어 제2유로부(320)의 길이방향으로 마련될 수 있다.
압축기(510)에서 제공되는 고압의 압축공기(CA)는 제1분사부(520)를 따라 이동하여 제1유로부(310)의 후방으로 분사될 수 있다. 제1분사부(520)에서 고압의 압축공기(CA)가 분사됨에 따라 제1축관부(312)에서는 유속이 빨라지게 되고 압력이 낮아지게 된다. 그러면, 제1유로부(310)와 제1축관부(312)의 압력 차이가 발생하게 되고, 제1유로부(310)의 타깃입자(TP)는 제1축관부(312)로 이동하게 된다. 제1축관부(312)로 이동되는 타깃입자(TP)는 배출되며 제1유로부(310)에서 타깃입자(TP)의 흐름이 지속적으로 발생하게 된다.
마찬가지로, 압축기(510)에서 제공되는 고압의 압축공기(CA)는 제2분사부(530)를 따라 이동하여 제2유로부(320)의 후방으로 분사될 수 있다. 그리고 제2분사부(530)에서 고압의 압축공기(CA)가 분사됨에 따라 제2축관부(321)에서는 유속이 빨라지게 되고 압력이 낮아지게 된다. 그러면, 제2유로부(320)와 제2축관부(321)의 압력 차이가 발생하게 되고, 제2유로부(320)의 비타깃입자(NTP)는 제2축관부(321)로 이동하게 된다. 제2축관부(321)로 이동되는 비타깃입자(NTP)는 배출되며 제2유로부(320)에서 비타깃입자(NTP)의 흐름이 지속적으로 발생하게 된다.
농도측정부(400)는 제1유로부(310) 상에 구비될 수 있으며, 제1유로부(310)에서 이동하는 타깃입자(TP)의 농도를 측정할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 먼지농도 측정장치의 농도측정부를 나타낸 예시도이다.
도 5에서 보는 바와 같이, 농도측정부(400)는 조사부(410), 반사부(420), 수광부(430) 및 산출부(440)를 가질 수 있다. 또한, 농도측정부(400)는 제1하우징(450), 제2하우징(460) 및 제3하우징(470)을 더 가질 수 있다.
조사부(410)는 제1유로부(310)의 일측에 구비될 수 있으며, 제1유로부(310)의 지름방향으로 측정광(L1)을 조사할 수 있다.
제1하우징(450)은 제1유로부(310)의 일측에 제1유로부(310)의 지름방향으로 연장 구비될 수 있다. 제1하우징(450)의 일단부는 조사부(410)에 대향되도록 구비될 수 있으며 조사부(410)에서 조사되는 측정광(L1)은 제1하우징(450)의 일단부로 입사되어 제1하우징(450)의 길이방향으로 조사될 수 있다.
제1하우징(450)은 타단부에 제1커버(451)를 가질 수 있다.
제1커버(451)는 제1유로부(310)의 일측을 관통하여 구비될 수 있다. 제1커버(451)는 제1유로부(310)에서 이동하는 타깃입자(TP)가 제1하우징(450)의 내측으로 유입되지 않도록 방지할 수 있다.
제1커버(451)에는 제1관통공(452)이 형성될 수 있으며, 조사부(410)에서 조사되어 제1하우징(450)의 내측으로 조사되는 측정광(L1)은 제1관통공(452)을 통과하여 제1유로부(310)의 내측으로 출사될 수 있다.
그리고, 제1하우징(450)의 내측 타단부에는 고정부(453)가 구비될 수 있으며, 고정부(453)에는 필터(454)가 결합될 수 있다. 필터(454)는 조사부(410)에서 조사되는 측정광(L1)의 광 경로 상에 구비될 수 있으며, 측정광(L1)의 광 특성이 개선되도록 할 수 있다.
제2하우징(460)은 제1유로부(310)의 타측에 제1하우징(450)의 길이방향으로 연장 구비될 수 있다.
그리고, 반사부(420)는 제2하우징(460)의 내측에 마련될 수 있다.
반사부(420)는 조사부(410)에서 조사되는 측정광(L1)의 광 경로 상에 중심이 위치되도록 마련될 수 있다. 그리고, 반사부(420)는 측정광(L1)의 조사방향으로 관통 형성되는 통과공(421)을 가질 수 있다. 통과공(421)은 반사부(420)의 중심에 형성될 수 있다.
제1관통공(452)을 통해 출사되는 측정광(L1)은 제1유로부(310)를 가로지르게 되고, 이 과정에서 제1유로부(310)에서 이동하는 타깃입자(TP)에 의해 산란될 수 있다.
측정광(L1) 중 타깃입자(TP)에 부딪히면서 산란되는 산란광(L2)은 반사부(420)에 의해 반사될 수 있다. 그리고, 측정광(L1) 중 타깃입자(TP)에 부딪히지 않아 산란되지 않고 처음 조사방향을 따라 이동하는 비산란광(L3)은 반사부(420)의 통과공(421)을 통과할 수 있다. 이에 따라, 반사부(420)는 타깃입자(TP)에 부딪혀서 산란되는 산란광(L2) 만이 반사되도록 할 수 있다.
제2하우징(460)은 제1유로부(310)의 타측에 제1유로부(310)의 지름방향으로 연장 구비될 수 있다. 제2하우징(460)은 일단부에 제2커버(461)를 가질 수 있다.
제2커버(461)는 제1유로부(310)의 타측을 관통하여 구비될 수 있다. 제2커버(461)는 제1유로부(310)에서 이동하는 타깃입자(TP)가 제2하우징(460)의 내측으로 유입되지 않도록 방지할 수 있다.
제2커버(461)에는 제2관통공(462)이 형성될 수 있으며, 제1유로부(310)를 통과하는 측정광(L1)은 제2관통공(462)을 통과하여 제2하우징(460)의 내측으로 입사될 수 있다.
제3하우징(470)은 제1유로부(310)를 지름방향으로 가로지르도록 구비될 수 있으며, 제1하우징(450) 및 제2하우징(460)의 내측으로 관통하여 구비될 수 있다.
그리고, 제3하우징(470)은 제3관통공(471)을 가질 수 있다. 제3관통공(471)에 의해 제3하우징(470) 및 제2하우징(460)은 연통될 수 있으며, 반사부(420)에서 반사되는 산란광(L2)은 제3관통공(471)을 통해 제3하우징(470)으로 입사될 수 있다.
수광부(430)는 제1유로부(310)의 일측에 구비될 수 있으며, 반사부(420)에서 반사되어 산란광(L2)을 수광할 수 있다.
농도측정부(400)는 도파관(480)을 더 가질 수 있다. 도파관(480)은 제3하우징(470)의 내부에 제3하우징(470)의 길이방향을 따라 마련될 수 있다. 도파관(480)은 제3관통공(471)을 통해 입사되는 산란광(L2)을 수광부(430)로 안내할 수 있다.
그리고, 산출부(440)는 수광부(430)에 수광되는 산란광의 정보를 기초로 제1유로부(310)에서 이동하는 타깃입자(TP)의 농도를 산출할 수 있다.
제1유로부(310)에서 이동하는 타깃입자(TP)의 양이 많으면 산란되는 산란광(L2)의 광량이 상대적으로 많아지고, 반사부(420)의 통과공(421)을 통과하는 비산란광(L3)의 광량은 상대적으로 적을 수 있다. 그리고, 제1유로부(310)에서 이동하는 타깃입자(TP)의 양이 적으면 산란되는 산란광(L2)의 광량이 상대적으로 적어지고, 반사부(420)의 통과공(421)을 통과하는 비산란광(L3)의 광량은 상대적으로 많을 수 있다.
타깃입자(TP)의 양과 산란광(L2)의 광량을 이용한 관계식은 미리 저장될 수 있으며, 산출부(440)는 산란광(L2)으로부터 총 분진량을 측정하고, 총 분진량과 미리 저장된 관계식을 참고하여 타깃입자(TP)의 농도를 산출할 수 있다.
한편, 먼지농도 측정장치는 퍼지에어 분사부(600)를 더 포함할 수 있다.
퍼지에어 분사부(600)는 퍼지에어(Purge Air)를 제3하우징(470)으로 공급할 수 있다. 제3하우징(470)으로 공급되는 퍼지에어는 제3관통공(471)을 통해 제2하우징(460)으로 유입될 수 있다. 퍼지에어는 제2하우징(460)에 마련되는 반사부(420)를 세척할 수 있다.
또한, 퍼지에어는 제2하우징(460)을 채워 제2하우징(460) 내부의 압력을 높여 메인유로부(100)의 미세먼지와 여러 가지 부식성 가스가 제2하우징(460)으로 유입되어 반사부(420)로 확산되는 것을 억제할 수 있으며, 이를 통해 반사부(420)가 보호되도록 할 수 있다.
제2하우징(460)으로 유입되는 퍼지에어는 제2관통공(462)을 통해 제1유로부(310)로 배출될 수 있다.
제3하우징(470)은 제1하우징(450)과 연통되는 제4관통공(472)을 더 가질 수 있으며, 퍼지에어 분사부(600)에서 분사되는 퍼지에어는 제4관통공(472)을 통해 제1하우징(450)으로도 공급될 수 있다. 제4관통공(472)을 통해 제1하우징(450)으로 유입되는 퍼지에어는 제1관통공(452)을 통해 제1유로부(310)로 배출될 수 있다.
제1유로부(310)에서 이동하는 타깃입자(TP)는 20m/s 내지 40m/s의 속도로 빠르게 이동할 수 있다. 따라서, 퍼지에어는 제1관통공(452) 및 제2관통공(462)으로 배출됨과 동시에 바로 제1유로부(310)를 따라 이동하게 될 수 있으며, 제1관통공(452) 및 제2관통공(462)에서 배출되는 퍼지에어에 의해 제1유로부(310)의 중앙부의 타깃입자(TP)의 농도에는 거의 영향이 끼쳐지지 않을 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 먼지농도 측정장치를 나타낸 예시도이다. 본 실시예에서는 분리유로부(300)의 전단부의 형상이 전술한 일실시예와 다를 수 있으며, 다른 구성은 동일하므로 반복되는 설명은 가급적 생략한다.
도 6에서 보는 바와 같이, 먼지농도 측정장치는 메인유로부(1100), 입자분리부(1200), 분리유로부(1300), 농도측정부(1400) 및 이젝터부(1500)를 포함할 수 있다. 그리고 먼지농도 측정장치는 퍼지에어 분사부(1600)를 더 포함할 수 있다.
메인유로부(1100), 농도측정부(1400), 이젝터부(1500) 및 퍼지에어 분사부(1600)는 전술한 일실시예와 동일할 수 있다.
본 실시예에서는, 분리유로부(1300)의 제1유로부(1310) 및 제2유로부(1320)의 전단부가 벤딩되어 메인유로부(1100)의 지름방향으로 마련될 수 있다. 그리고, 분리유로부(3100)의 전단부에 구비되는 입자분리부(200)에는 안내부(1201)가 더 구비될 수 있다.
안내부(1201)는 메인유로부(1100)의 길이방향으로 이동하는 먼지가 메인유로부(1100)의 지름방향으로 이동하도록 안내할 수 있다. 안내부(1201)에 의해 먼지는 입자분리부(1200)로 효과적으로 유입될 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 메인유로부 200: 입자분리부
220: 제1노즐 230: 제2노즐
300: 분리유로부 310: 제1유로부
320: 제2유로부 400: 농도측정부
420: 반사부 430: 수광부
440: 산출부 450: 제1하우징
460: 제2하우징 470: 제3하우징
480: 도파관 500: 이젝터부
600: 퍼지에어 분사부

Claims (12)

  1. 먼지가 이동되는 메인유로부;
    상기 메인유로부의 내측에 구비되고, 상기 메인유로부에서 이동되는 먼지 중 측정 대상이 되는 타깃입자를 분리하는 입자분리부;
    상기 메인유로부의 내측에 구비되고, 상기 입자분리부에서 분리되는 상기 타깃입자가 이동하는 제1유로부와, 상기 타깃입자 이외의 비타깃입자가 이동하는 제2유로부를 가지는 분리유로부;
    상기 제1유로부에 구비되고, 상기 제1유로부에서 이동하는 상기 타깃입자의 농도를 측정하는 농도측정부; 그리고
    상기 제1유로부 및 상기 제2유로부의 후단부에 구비되고, 상기 제1유로부 및 상기 제2유로부의 후방으로 고압의 압축공기를 분사하여 상기 제1유로부를 통해 상기 타깃입자가 이동하고 상기 제2유로부를 통해 상기 비타깃입자가 이동하도록 하는 이젝터부를 포함하는 먼지농도 측정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 입자분리부는
    상기 제1유로부의 전단부와 연통되는 분리챔버와,
    상기 분리챔버의 내측에 구비되고, 상기 메인유로부에서 유입되는 먼지가 분사되는 제1노즐과,
    상기 분리챔버의 내측에 상기 제1노즐과 동일한 중심축 상에 구비되고 상기 제2유로부의 전단부와 연통되며, 상기 제1노즐에서 분사되는 먼지 중 상기 비타깃입자가 유입되는 제2노즐을 가지는 것을 특징으로 하는 먼지농도 측정장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1노즐은 제1지름으로 형성되고, 상기 제2노즐은 상기 제1지름보다 큰 제2지름으로 형성되는 것을 특징으로 하는 먼지농도 측정장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 농도측정부는
    상기 제1유로부의 일측에 구비되어 상기 제1유로부의 지름방향으로 측정광을 조사하는 조사부와,
    상기 제1유로부의 타측에 구비되고, 상기 측정광 중에 상기 제1유로부에서 이동하는 상기 타깃입자에 의해 산란되는 산란광을 반사시키는 반사부와,
    상기 제1유로부의 일측에 구비되어 상기 반사부에서 반사되는 산란광을 수광하는 수광부와,
    상기 수광부에 수광되는 산란광의 정보를 기초로 상기 제1유로부에서 이동하는 상기 타깃입자의 농도를 산출하는 산출부를 가지는 것을 특징으로 하는 먼지농도 측정장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 농도측정부는
    상기 조사부에서 조사되는 상기 측정광이 일단부로 입사되어 타단부로 출사되도록 상기 제1유로부의 일측에 상기 제1유로부의 지름방향으로 연장 구비되고, 상기 타단부에는 상기 제1유로부에서 이동하는 상기 타깃입자는 내측으로 유입되지 않도록 방지하면서 상기 측정광은 상기 제1유로부의 내측으로 출사되도록 하는 제1관통공이 형성되는 제1커버가 구비되는 제1하우징을 더 가지는 것을 특징으로 하는 먼지농도 측정장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 농도측정부는
    상기 제1유로부의 타측에 상기 제1하우징의 길이방향으로 연장 구비되고 내측에는 상기 반사부가 마련되며, 일단부에는 상기 제1유로부에서 이동하는 상기 타깃입자가 내측으로 유입되지 않도록 방지하면서 상기 제1유로부를 통과하는 상기 측정광이 내측으로 입사되도록 하는 제2관통공이 형성되는 제2커버가 구비되는 제2하우징을 더 가지는 것을 특징으로 하는 먼지농도 측정장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 농도측정부는
    상기 제1유로부를 지름방향으로 가로지르도록 상기 제1하우징 및 상기 제2하우징의 내측을 관통하여 구비되고, 상기 반사부에서 반사되는 산란광이 입사되도록 형성되는 제3관통공을 가지는 제3하우징을 더 가지는 것을 특징으로 하는 먼지농도 측정장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 반사부를 향해 퍼지에어를 분사하는 퍼지에어 분사부를 더 포함하고,
    상기 퍼지에어 분사부에서 분사되는 상기 퍼지에어는 상기 제3하우징으로 공급되어 상기 제3관통공을 통해 상기 제2하우징으로 유입되고, 상기 제2관통공을 통해 상기 제1유로부로 배출되는 것을 특징으로 하는 먼지농도 측정장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제3하우징은 상기 제1하우징과 연통되는 제4관통공을 더 가지고,
    상기 퍼지에어 분사부에서 분사되는 상기 퍼지에어는 상기 제4관통공을 통해 상기 제1하우징으로 공급되고 상기 제1관통공을 통해 상기 제1유로부로 배출되는 것을 특징으로 하는 먼지농도 측정장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 농도측정부는
    상기 제3하우징에 상기 제3하우징의 길이방향을 따라 마련되고, 상기 제3관통공을 통해 입사되는 상기 산란광을 상기 수광부로 안내하는 도파관을 더 가지는 것을 특징으로 하는 먼지농도 측정장치.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 반사부는 상기 조사부에서 조사되는 측정광 중에 상기 제1유로부에서 이동하는 상기 타깃입자에 의해 산란되지 않은 비산란광이 통과하도록, 상기 조사부에서 조사되는 측정광의 조사방향으로 관통 형성되는 통과공을 가지는 것을 특징으로 하는 먼지농도 측정장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 이젝터부는
    상기 제1유로부의 후단부에 구비되고 상기 제1유로부의 후방으로 고압의 압축공기를 분사하여 상기 타깃입자의 배출을 유도하는 제1분사부와,
    상기 제2유로부의 후단부에 구비되고 상기 제2유로부의 후방으로 고압의 압축공기를 분사하여 상기 비타깃입자의 배출을 유도하는 제2분사부를 가지는 것을 특징으로 하는 먼지농도 측정장치.
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