KR20210113837A

KR20210113837A - 공기정화기

Info

Publication number: KR20210113837A
Application number: KR1020200029079A
Authority: KR
Inventors: 오현호; 노진희; 김진호
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2020-03-09
Filing date: 2020-03-09
Publication date: 2021-09-17
Also published as: WO2021182672A1

Abstract

공기정화기에 대한 발명이 개시된다. 개시된 발명은: 흡입구와 필터 사이에 배치되는 가스센서모듈을 포함하되, 가스센서모듈은 공기 중 가스의 농도를 제1온도에서 측정하는 제1센서 및 공기 중 가스의 농도를 제1온도보다 낮은 온도인 제2온도에서 측정하는 제2센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

공기정화기{AIR CLEANING APPRATUS}

본 발명은 공기정화기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실내 공기의 오염 정도를 파악하며 실내 공기를 정화할 수 있는 공기정화기에 관한 것이다.

공기정화기는 현대 생활에서 널리 사용되는 기기로서, 먼지, 미세먼지, 초미세먼지 등의 물리적 입자, 냄새입자, 유해가스 등의 화학물질, 및 세균, 바이러스 등의 미생물체를 걸러서 공기를 정화시키는 장치이다.

공기정화기는, 도시화, 산업화, 및 국제화 등의 영향으로 일반 가정에서도 필수 불가결한 기기로 자리 잡고 있다. 또한 미세먼지의 증가, 알레르기 환자의 증가, 및 생활 수준의 향상 등의 영향으로 그 수요도 급격히 늘고 있다.

통상적으로, 공기정화기는 송풍장치 및 필터를 포함하는 형태로 제공될 수 있다. 송풍장치는, 외부의 공기를 공기정화기의 내부로 유입시킨 후, 정화된 공기를 공기정화기의 외부로 토출시키기 위해 마련된다. 필터는, 공기정화기의 내부로 유입된 공기 중 먼지나 세균 등을 필터링하기 위해 마련된다.

아울러 공기정화기는, 실내 공기의 오염 정도를 파악하기 위해 센서를 구비할 수 있다. 이러한 센서의 일례로서, 가스 센서가 있다. 가스 센서는, 실내에 존재하는 가스의 양, 예컨대 가연성 가스나 유기용제 가스 또는 냄새를 발생하는 가스의 양을 측정할 수 있다. 공기정화기는, 이러한 가스 센서의 측정 결과를 이용하여 실내 공기의 오염 정도를 파악할 수 있다.

가스 센서로서, 산화주석을 주원료로 하고, 여기에 금속 촉매를 넣어 응답속도 및 선택성을 개선한 반도체식 가스 센서가 많이 이용된다. 이러한 반도체식 가스 센서는, 실내 공기 중에 가연성 가스, 환원성 가스, 유기용제 가스, 수증기 등이 많으면 그 저항이 작아지는 것을 원리를 이용하여 실내 가스의 양을 감지하는 것이다.

그런데 상기와 같은 반도체식 가스 센서는, 반드시 특정 가스에만 반응하는 것은 아니다. 즉 반도체식 가스 센서는, 측정 대상이 되는 특정 가스에만 반응하지 않고, 측정 대상이 아닌 다른 가스에도 반응할 수도 있다.

따라서 상기 반도체식 가스 센서에 의한 측정 결과의 정확성은, 측정 대상이 아닌 다른 가스의 간섭으로 인해 낮아질 수밖에 없게 된다. 이에 따라 상기 반도체식 가스 센서를 구비하는 공기정화기의 동작 제어의 신뢰성 또한 저하될 수밖에 없게 된다.

본 발명은 가스 측정 결과의 신뢰성이 향상될 수 있도록 구조가 개선된 공기정화기를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 측정 대상이 아닌 다른 가스의 간섭으로 인한 영향을 감소시켜 가스 측정 결과의 정확성을 향상시킬 수 있는 공기정화기를 제공하는데 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은, 제조 비용의 증가를 억제하면서도 신뢰성 높은 가스 측정 결과를 제공할 수 있는 공기정화기를 제공하는데 있다.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명의 일 실시 형태인 공기정화기는, 흡입구와 필터 사이에 배치되는 가스센서모듈을 포함하되, 가스센서모듈은 공기 중 가스의 농도를 제1온도에서 측정하는 제1센서 및 공기 중 가스의 농도를 제1온도보다 낮은 온도인 제2온도에서 측정하는 제2센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이를 통해, 타깃이 되는 가스의 농도가 정확성 높게 파악될 수 있고, 이를 통해 사용자에게 공기질에 대한 정확성 높은 정보가 제공될 수 있다.

또한 본 발명의 다른 형태는, 공기 중 가스의 농도를 제1온도에서 측정하는 제1센서가 공기 중 가스의 농도를 제1온도보다 낮은 온도인 제2온도에서 측정하는 제2센서보다 하부에 배치되는 것을 특징으로 한다.

이를 통해, 복수개의 센서가 하나의 기판에 실장됨으로 인해 센서의 수명이 짧아지거나 센서의 측정 결과가 부정확해지는 것을 방지하는 효과가 제공될 수 있다.

또한 본 발명의 다른 형태는, 제1종류의 가스와 제2종류의 가스가 혼합된 측정대상가스 중 제1종류의 가스와 제2종류의 가스 비율 별, 그리고 측정대상가스의 농도 별 제1센서의 출력 및 제2센서의 출력에 대한 정보가 저장된 저장부를 포함하고, 보정부는, 제1센서의 측정 결과 측정된 출력 및 제2센서의 측정 결과 측정된 출력을 저장부에 저장된 정보와 비교하여 제1종류의 가스 농도 또는 제2종류의 가스 농도를 산출하는 것을 특징으로 한다.

이를 통해, 측정 대상이 아닌 다른 가스의 간섭으로 인한 영향이 감소됨으로써, 가스 측정 결과의 정확성이 향상될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 공기정화기는: 흡입구를 통해 공기를 흡입하고 토출구를 통해 정화된 공기를 토출하는 공기정화기로서, 상기 흡입구와 상기 토출구 사이에 배치되는 필터와; 상기 필터와 상기 토출구 사이에 배치되는 팬; 및 상기 흡입구와 상기 필터 사이에 배치되는 가스센서모듈;을 포함하고, 상기 가스센서모듈은, 상기 공기정화기의 내부에 배치되는 기판과; 상기 기판에 설치되며, 상기 흡입구를 통해 흡입된 공기 중 가스의 농도를 제1온도에서 측정하는 제1센서; 및 상기 기판에 설치되며, 상기 흡입구를 통해 흡입된 공기 중 가스의 농도를 상기 제1온도보다 낮은 온도인 제2온도에서 측정하는 제2센서;를 포함한다.

또한 상기 제1센서와 상기 제2센서 중 적어도 어느 하나는, 상기 기판에 설치되는 감지막과; 상기 기판에 설치되어 감지막을 가열하는 마이크로 히터; 및 상기 감지막에 의한 감지 결과를 검출하기 위한 감지전극;을 포함하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명은 상기 제1센서에 의한 측정 결과와 상기 제2센서에 의한 측정 결과를 기초로 특정 종류의 가스 농도를 산출하는 보정부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명은 제1종류의 가스와 제2종류의 가스가 혼합된 측정대상가스 중 제1종류의 가스와 제2종류의 가스 비율 별, 그리고 측정대상가스의 농도 별 상기 제1센서의 출력 및 상기 제2센서의 출력에 대한 정보가 저장된 저장부를 더 포함하고, 상기 보정부는, 상기 제1센서의 측정 결과 측정된 출력 및 상기 제2센서의 측정 결과 측정된 출력을 상기 저장부에 저장된 정보와 비교하여 제1종류의 가스 농도 또는 제2종류의 가스 농도를 산출하는 것이 바람직하다.

또한 상기 보정부는, 상기 저장부에 저장된 정보들 중 상기 제1센서의 측정 결과에 따른 출력 및 상기 제2센서의 측정 결과에 따른 출력과 일치하는 값을 선택하고, 상기 저장부에서 상기 보정부에 의해 선택된 값에서의 제1종류의 가스와 제2종류의 가스 비율을 고려하여 제1종류의 가스 농도 또는 제2종류의 가스 농도를 산출하는 것이 바람직하다.

또한 상기 제2센서보다 상기 제1센서가 제1종류의 가스를 더 민감하게 감지하고, 상기 제1센서는, 제2종류의 가스보다 제1종류의 가스를 더 민감하게 감지하고, 상기 보정부는, 상기 저장부에서 상기 보정부에 의해 선택된 값에서의 제1종류의 가스와 제2종류의 가스 비율을 고려하여 제1종류의 가스 농도를 산출하는 것이 바람직하다.

또한 상기 제1센서와 상기 제2센서가 상하방향으로 이격되게 배치되고, 상기 제1센서가 상기 제2센서보다 하부에 배치되는 것이 바람직하다.

또한 상기 토출구가 상기 흡입구보다 상부에 배치되고, 상기 팬은, 상기 흡입구를 통해 공기를 흡입하고 상기 토출구를 통해 공기를 토출시키며, 상기 제1센서와 상기 제2센서가 상하방향으로 이격되게 배치되고, 상기 제1센서가 상기 제2센서보다 하부에 배치되는 것이 바람직하다.

본 발명의 공기정화기에 따르면, 타깃이 되는 가스의 농도를 정확성 높게 파악할 수 있고, 이를 통해 사용자에게 공기질에 대한 정확성 높은 정보를 제공할 수 있을 뿐 아니라, 공기질에 대한 정확성 높은 정보를 토대로 더 향상된 공기 정화 성능을 제공할 수 있다.

또한 본 발명은, 여러 종류의 가스가 혼합된 측정대상가스 중 각 가스의 비율 별, 그리고 측정대상가스의 농도 별 각 센서의 출력에 대한 정보를 미리 확보하고, 이를 이용하여 타깃이 되는 가스의 정확한 농도를 산출함으로써, 측정 대상이 아닌 다른 가스의 간섭으로 인한 영향을 감소시킬 수 있고, 이를 통해 가스 측정 결과의 정확성을 향상시킬 수 있다.

또한 본 발명은, 하나의 모듈로 여러 종류의 가스의 농도를 함께 측정할 수 있을 뿐 아니라 작은 크기를 가지면서 저렴한 비용으로 제작될 수 있는 가스센서모듈을 구비함으로써, 제조 비용의 증가를 억제하면서도 신뢰성 높은 가스 측정 결과를 제공할 수 있다.

또한 본 발명은, 상대적으로 온도가 높은 센서가 상대적으로 온도가 낮은 센서의 하부에 배치되도록 함으로써, 복수개의 센서가 하나의 기판에 실장됨으로 인해 센서의 수명이 짧아지거나 센서의 측정 결과가 부정확해지는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기정화기의 외관을 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 공기정화기의 내부 구성을 보여주는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기정화기에 장착된 가스센서모듈의 구조를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 가스센서모듈의 다른 예를 보여주는 도면이다.
도 5는 도 3에 도시된 센서의 구조를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기정화기의 구성을 개략적으로 보여주는 구성도이다.
도 7은 센서의 출력과 가스 농도의 관계를 보여주는 그래프이다.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것으로, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 제1 구성요소는 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.

또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.

명세서 전체에서, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 각 구성요소는 단수일 수도 있고 복수일 수도 있다.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, A, B 또는 A 및 B 를 의미하며, "C 내지 D" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, C 이상이고 D 이하인 것을 의미한다.

[공기정화기의 전반적인 구조]

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기정화기의 외관을 보여주는 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 공기정화기의 내부 구성을 보여주는 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기정화기(1)는 케이스(10)를 포함할 수 있다. 케이스(10)는, 원통 형상으로 형성되되, 높이가 증가함에 따라 직경이 작아지는 형상으로 형성될 수 있다. 즉 케이스(10)는, 꼭지점이 절단된 원뿔인 원뿔대 형상으로 형성될 수 있다.

케이스(10)는 두 개의 서브 케이스를 포함할 수 있으며, 각 서브 케이스는 분리부(11)에서 결합 또는 분리될 수 있다. 분리부(11)에는, 임의의 결합 부재가 구비될 수 있다. 예컨대, 분리부(11)에는 걸림 돌기, 걸림 홈 등이 구비될 수 있고, 자석 부재가 구비될 수도 있다.

또한 케이스(10)는, 분리부(11)의 맞은편에 구비되는 힌지부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 각 서브 케이스는 힌지부를 중심으로 수평 방향으로 회동함으로써 분리부(11)에서 서로 결합되거나 분리될 수 있다.

케이스(10)에는, 그 외면을 따라 흡입구(12)가 형성될 수 있다. 외부의 공기는 흡입구(12)를 통해 케이스(10) 내부로 유입될 수 있다. 이를 위해, 흡입구(12)는 케이스(10)의 원주면에 관통되게 형성될 수 있다.

예컨대, 흡입구(12)는 케이스(10)의 원주면을 따라 형성되는 복수의 관통공을 포함할 수 있다. 이에 따라, 외부의 공기는 관통공을 통해 어느 방향에서도 케이스(10) 내부로 흡입될 수 있다. 즉 케이스(10)의 중심 수직선을 기준으로, 360도의 원주 방향에서 공기가 흡입될 수 있다.

이와 같이, 케이스(10)가 원통 형상으로 형성되고 흡입구(12)가 케이스(10)의 외주면을 따라 형성됨으로써, 흡입되는 공기의 유동 저항이 감소될 수 있을 뿐 아니라, 공기의 흡입량도 효과적으로 증가될 수 있다.

케이스(10) 내부로 흡입된 공기는, 후술할 필터(1b)에 의해 정화되고, 정화된 공기는 원주 방향으로 유동하여 케이스(10) 외부로 토출될 수 있다. 이를 위해, 본 실시예의 공기정화기(1)는 유동 전환부(20)를 더 포함할 수 있다.

유동 전환부(20)는, 케이스(10)의 상부에 배치되어 공기의 토출 방향을 전환시키는 역할을 한다. 유동 전환부(20)는 원주 방향으로 회전 가능하게 구비될 수 있고, 수직 방향으로 회동 가능하게 구비될 수도 있다.

한편 케이스(10)의 상부에는, 디스플레이부(30)가 구비될 수 있다. 디스플레이부(30)는 공기정화기(1)의 각종 운전 상태를 표시할 수 있고, 동작 제어를 위한 사용자 명령을 입력받기 위하여 적어도 하나의 버튼(31)을 표시할 수 있다.

또한, 케이스(10)의 상부, 구체적으로 유동 전환부(20)의 상부에는 토출구(21)가 구비될 수 있다. 앞서 설명한 흡입구(12)를 통해 원주 방향으로 흡입된 공기는 토출구(21)를 통해 수직 방향으로 토출될 수 있다.

케이스(10)의 내부에는, 필터프레임(40)이 마련된다. 필터프레임(40)은, 유동 전환부(20)의 하부에 배치되며, 필터(1b)의 장착 공간을 형성한다. 필터(1b)는, 필터프레임(40)의 내부에 슬라이드 결합될 수 있다. 예컨대, 필터(1b)는 필터프레임(40)에 측방향으로 삽입되거나 측방향으로 토출될 수 있다. 이에 따라, 사용자는 케이스(10)를 개방한 후, 필터(1b)를 필터프레임(40)으로부터 토출함으로써 수명이 다한 필터(1b)를 교체할 수 있다.

유동 전환부(20)와 필터프레임(40) 사이에는, 구동부(1a)가 배치될 수 있다. 구동부(1a)는, 공기의 유동을 발생시키는 송풍 어셈블리를 포함할 수 있다. 이러한 송풍 어셈블리는, 유동 전환부(20)의 하부에 배치될 수 있다. 이에 따라, 필터(1b)를 통해 정화된 공기는 송풍 어셈블리에 의해 유동하여 토출구(21)로 토출될 수 있다.

송풍 어셈블리는, 흡입구(12)를 통해 흡입된 공기를 토출구(21)로 배출시키는 팬, 및 팬에 동력을 제공하는 팬 모터를 포함할 수 있다. 여기서 팬은, 하부에서 공기를 수직 방향으로 유입하여 원주 방향 상측으로 공기를 배출하는 원심팬(Centrifugal fan)일 수 있다.

유동 전환부(20)는, 유동 전환 팬, 및 유동 전환 팬에 동력을 전달하는 유동 전환 팬 모터를 포함할 수 있다. 여기서, 유동 전환 팬은 축류팬(Axial-flow fan)일 수 있다. 다시 말해, 유동 전환 팬은 수직 방향으로 유입된 공기를 수직 방향으로 배출시킬 수 있다. 송풍 어셈블리의 팬을 통해 상방향의 수직 방향으로 유동된 공기는, 유동 전환 팬)에 의해 토출구(21)로 토출될 수 있다.

한편 본 실시예의 공기정화기(1)는, 가스센서모듈(100)을 더 포함할 수 있다. 가스센서모듈(100)은, 필터프레임(40)에 설치될 수 있다. 이러한 가스센서모듈(100)은, 공기 중 먼지의 양을 감지하는 먼지센서와 공기 중 가스의 양을 감지하는 가스 센서 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 가스센서모듈(100)의 구체적인 구성 및 작용에 대해서는 후술하기로 한다.

[가스센서모듈의 구조]

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기정화기에 장착된 가스센서모듈의 구조를 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 4는 도 3에 도시된 가스센서모듈의 다른 예를 보여주는 도면이며, 도 5는 도 3에 도시된 센서의 구조를 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 가스센서모듈(100)은 기판(110)과 제1센서(120) 및 제2센서(130)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서는, 가스센서모듈(100)이 가스 센서를 포함하되, 반도체식 가스 센서를 포함하는 것으로 예시된다. 즉 본 실시예에서는, 제1센서(120) 및 제2센서(130)가 반도체식 가스 센서 형태로 구비되는 것으로 예시된다.

기판(110)은, 공기정화기(1)의 내부에 배치되며, 필터프레임(40)에 설치될 수 있다. 이러한 기판(110)은, PCB 형태로 구비될 수 있다. 기판(110)에는, 제1센서(120)와 제2센서(130)가 설치되어 기판(110)과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한 기판(110)에는, 커넥터(115)가 마련되어 기판(110)과 전기적으로 연결될 수 있다. 커넥터(115)는, 공기정화기(1)의 내부에 설치된 메인 PCB와 연결된 다른 커넥터와 연결될 수 있다. 이를 통해 가스센서모듈(100)과 메인 PCB가 전기적으로 연결될 수 있다.

본 실시예에서는, 커넥터(115)가 기판(110)의 상부에 배치되는 것으로 예시된다. 다른 예로서, 커넥터(115a)는 기판(110)의 하부에 배치될 수도 있다(도 4 참조). 커넥터(115,115a)의 위치는, 가스센서모듈(100)의 크기와 형상, 가스센서모듈(100)의 배치 위치에 따라 다르게 결정될 수 있다.

제1센서(120)는, 흡입구(12)를 통해 흡입된 공기 중 가스의 농도를 제1온도에서 측정할 수 있다. 그리고 제2센서(130)는, 흡입구(12)를 통해 흡입된 공기 중 가스의 농도를 제2온도에서 측정할 수 있다. 이러한 제1센서(120)와 제2센서(130)는, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 각각 감지막(a)과 마이크로 히터(b)와 감지전극(d)을 포함할 수 있다.

감지막(a)은, 금속 산화물 재질로 형성되어 기판(110)에 적층될 수 있다. 이러한 감지막(a)은, 특정 가스에 반응하여 저항 변화를 일으킬 수 있다. 감지막(a)의 종류에 따라 가스 센서의 타깃이 되는 가스의 종류가 달라질 수 있다.

마이크로 히터(b)는, 기판(110)에 설치되어 감지막(a)을 가열할 수 있다. 마이크로 히터(b)는, 기판(110)에 설치된 히터전극(c)을 통해 전달되는 전류에 의해 가열될 수 있다. 이러한 마이크로 히터(b)는, 감지막(a)을 가열하여 감지막(a)의 반응성을 높이는데 이용될 수 있다.

감지막(a)의 재료 및 가스 센서의 타깃이 되는 가스의 종류에 따라 감지막(a)의 적정 가열 온도가 상이하다. 이러한 점을 고려하여, 각 가스 센서에 설치되는 마이크로 히터(b)는, 감지막(a)의 재료 및 가스 센서의 타깃이 되는 가스의 종류에 적합한 온도로 감지막(a)을 가열할 수 있게 구비될 수 있다.

감지전극(d)은, 기판(110)에 설치되며, 감지막(a)에 매립될 수 있다. 이러한 감지전극(d)은, 감지막(a)에서 발생된 저항 변화를 측정함으로써, 감지막(a)에 의한 가스 감지 결과를 검출할 수 있다. 아울러 Vcc전극(e)은, 각 전극에 전류를 공급하는 전극으로 제공될 수 있다.

본 실시예에 따르면, 제1센서(120)와 제2센서(130)는 서로 다른 종류의 가스의 농도를 측정하기 위해 마련된다. 즉 제1센서(120)는 흡입구(12)를 통해 흡입된 공기 중 제1종류의 가스(이하, "가스 A"라 한다)를 타깃으로 하는 가스 센서고, 제2센서(130)는 흡입구(12)를 통해 흡입된 공기 중 제2종류의 가스(이하, "가스 B"라 한다)를 타깃으로 하는 가스 센서이다.

이에 따라 제1센서(120)와 제2센서(130)는, 타깃으로 하는 가스의 종류에 따라 서로 다른 감지막(a)을 구비할 수 있다. 즉 제1센서(120)는 가스 A의 감지에 적합한 재료로 형성된 감지막(a)을 구비하고, 제2센서(130)는 가스 B의 감지에 적합한 재료로 형성된 감지막(a)을 구비할 수 있다.

또한 제1센서(120)와 제2센서(130)에서는, 타깃으로 하는 가스의 종류에 따라 서로 다른 온도로 감지막(a)이 가열될 수 있다. 즉 제1센서(120)의 마이크로 히터(b)는 제1종류를 감지하기 위한 감지막(a)의 온도로 적합한 제1온도로 감지막(a)을 가열할 수 있고, 제2센서(130)의 마이크로 히터(b)는 가스 B를 감지하기 위한 감지막(a)의 온도로 적합한 제2온도로 감지막(a)을 가열할 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 실시예의 가스센서모듈(100)은 서로 다른 종류의 가스에 반응하는 복수개의 센서(120,130)가 하나의 기판(110)에 실장된 형태로 제공된다. 이러한 가스센서모듈(100)은, 하나의 모듈이 복수개의 센서(120,130)를 포함하고, 이를 통해 하나의 모듈로 여러 종류의 가스의 농도를 함께 측정할 수 있는 형태로 제공될 수 있다.

이와 같은 본 실시예의 가스센서모듈(100)은, 각각의 가스센서를 별도의 모듈로 제작하는 경우에 비해 작은 크기로 제작될 수 있을 뿐 아니라, 가스센서와의 연결에 필요한 커넥터 및 하네스의 개수를 줄일 수 있도록 함으로써 좀 더 저렴한 비용으로 제작될 수 있다.

이에 따라 하나의 모듈로 여러 종류의 가스의 농도를 함께 측정할 수 있을 뿐 아니라 작은 크기를 가지면서 저렴한 비용으로 제작될 수 있는 가스센서모듈(100)이 제공될 수 있게 된다.

[센서의 배치 구조]

도 2 및 도 3을 참조하면, 가스센서모듈(100)에서는 제1센서(120)와 제2센서(130)와 상하방향으로 배치되되, 상하방향으로 소정 간격 이격되게 배치될 수 있다. 이 중 제2센서(130)가 상부에 배치되고, 제1센서(120)가 제2센서(130)보다 하부에 배치될 수 있다.

본 실시예에 따르면, 제1센서(120)의 온도가 제2센서(130)의 온도보다 높게 유지된다. 즉 제1센서(120) 및 제2센서(130)의 동작이 이루어지는 동안, 제1센서(120)의 마이크로 히터(b)가 제2센서(130)의 마이크로 히터(b)보다 높은 온도로 감지막(a)을 가열하는 상태를 유지하게 된다.

하나의 기판(110)에 복수개의 센서(120,130)가 밀집되게 배치될 경우, 각각의 센서(120,130)에서 발생되는 열이 다른 센서(120,130)의 감지막에 영향을 줄 수 있다. 즉 각각의 센서(120,130)에서 발생되는 열이 다른 센서(120,130)의 감지막의 온도를 더 상승시키는 요인이 될 수 있다.

그런데 감지막이 가열되는 온도가 높으면 높을수록 센서(120,130)의 수명이 짧아지는 문제, 그리고 센서(120,130)의 측정 결과 신뢰성이 낮아지는 문제가 발생될 수 있다. 즉 감지막이 지나치게 높은 온도로 가열되면, 센서(120,130)의 수명이 짧아지고 센서(120,130)의 측정 결과가 부정확해지는 문제가 발생될 수 있다.

띠라서 기판(110)에 복수개의 센서(120,130)가 밀집되게 배치될 경우, 각각의 센서(120,130)에서 발생되는 열이 다른 센서(120,130)의 감지막에 주는 영향을 감소시킬 필요가 있다.

이러한 점을 고려하여, 본 실시예에서는 감지막의 온도가 상대적으로 더 높은 제1센서(120)가 제2센서(130)보다 하부에 배치된다.

통상적으로, 열은 하부에서 상부를 향해 이동한다. 또한 토출구(21)가 흡기구(12)보다 상부에 배치되어 있고, 이에 따라 본 실시예의 공기정화기(1) 내부에서의 공기 유동도 대략 하부에서 상부를 향한 방향으로 이루어진다. 따라서 상부에 배치된 센서, 즉 제2센서(130)보다 하부에 배치된 센서, 즉 제1센서(120)가 주변의 다른 센서의 열의 영향을 적게 받게 된다.

본 실시예의 가스센서모듈(100)은, 제1센서(120)가 제2센서(130)보다 하부에 배치되는 구조를 취함으로써, 제1센서(120)의 온도가 제2센서(130)의 열로 인해 더 높아지는 것을 방지할 수 있다.

만약 제2센서(130)가 제1센서(120)보다 하부에 배치된다면, 제2센서(130)의 열이 제1센서(120)에 전달되기 쉬워지고, 이로 인해 제1센서(120)의 온도는 제2센서(130)의 열로 인해 더 상승하게 된다.

이미 제1센서(120)는 제2센서(130)보다 고온 상태에 있으므로, 제1센서(120)가 제2센서(130)의 열에 영향을 받게 된다면, 제1센서(120)의 온도가 지나치게 상승될 수 있다. 이 경우, 제1센서(120)의 감지막이 지나치게 높은 온도로 가열되고, 이에 따라 제1센서(120)의 수명이 짧아지고 제1센서(120)의 측정 결과가 부정확해지는 문제가 발생될 수 있다.

이에 비해, 제1센서(120)가 제2센서(130)보다 하부에 배치되면, 제1센서(120)는 제2센서(130)의 열에 거의 영향을 받지 않게 된다. 이에 따라 제1센서(120)의 감지막은 가스 A의 감지에 적합한 온도를 계속해서 유지할 수 있게 되므로, 제1센서(120)의 수명이나 제1센서(120)의 측정 결과 정확성에 영향이 거의 가해지지 않는다.

다만, 제1센서(120)의 열이 제2센서(130)에 전달되기 쉬워짐에 따라 제2센서(130)의 온도가 좀 더 상승할 수는 있을 것이다. 그러나 제2센서(130)는 제1센서(120)보다 낮은 온도를 유지하고 있는 상태이므로, 제2센서(130)의 온도가 조금 더 높아진다고 해서 제2센서(130)의 수명이 짧아질 정도로 제2센서(130)에 악영향이 가해지지는 않게 된다.

정리하면, 본 실시예의 가스센서모듈(100)은 제1센서(120)가 제2센서(130)보다 하부에 배치되는 형태의 센서 배치 구조를 포함함으로써, 복수개의 센서(120,130)가 하나의 기판(110)에 실장됨으로 인해 센서의 수명이 짧아지거나 센서의 측정 결과가 부정확해지는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

[가스 농도 측정 관련 구성]

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기정화기의 구성을 개략적으로 보여주는 구성도이고, 도 7은 센서의 출력과 가스 농도의 관계를 보여주는 그래프이다.

도 2 및 도 6을 참조하면, 본 실시예의 공기정화기(1)는 제어부(140)와 저장부(150) 및 보정부(160)를 더 포함할 수 있다.

제어부(140)는, 공기정화기(1)의 하드웨어 모듈 전체를 관리하는 역할을 수행한다. 예컨대, 제어부(140)는 유동 전환부(20)의 동작, 디스플레이부(30)의 동작, 송풍 어셈블리의 동작을 제어할 수 있다. 또한 제어부(140)는, 가스센서모듈(100)에서 측정된 결과를 기초로 송풍 어셈블리의 동작을 제어할 수 있다.

저장부(150)는, 가스 A와 가스 B가 혼합된 측정대상가스 중 가스 A와 가스 B 비율 별, 그리고 측정대상가스의 농도 별 제1센서(120)의 출력 및 제2센서(130)의 출력에 대한 정보를 저장한다.

예컨대, 저장부(150)는 가스 A의 비율이 100%인 측정대상가스의 농도 별 제1센서(120)의 출력 및 제2센서(130)의 출력에 대한 정보, 가스 A의 비율이 75%이고 가스 B의 비율인 25%인 측정대상가스의 농도 별 제1센서(120)의 출력 및 제2센서(130)의 출력에 대한 정보, 가스 A의 비율이 25%이고 가스 B의 비율인 75%인 측정대상가스의 농도 별 제1센서(120)의 출력 및 제2센서(130)의 출력에 대한 정보, 가스 B의 비율이 100%인 측정대상가스의 농도 별 제1센서(120)의 출력 및 제2센서(130)의 출력에 대한 정보 등을 저장할 수 있다(도 7 참조).

상기 정보들은, 측정대상가스 중 가스 A와 가스 B 비율 및 측정대상가스의 농도를 알고 있는 상태에서 제1센서(120)와 제2센서(130)로 측정대상가스에 대한 측정을 실시한 결과로 얻어질 수 있다.

보정부(160)는, 제1센서(120)에 의한 측정 결과와 제2센서(130)에 의한 측정 결과를 기초로 특정 종류의 가스 농도를 산출하기 위해 마련될 수 있다. 이러한 보정부(160)는, 제1센서(120)의 측정 결과에 따른 출력 및 제2센서(130)의 측정 결과에 따른 출력을 저장부(150)에 저장된 정보와 비교하여 가스 A의 농도 또는 가스 B의 농도를 산출할 수 있다.

이를 위해, 보정부(160)는 먼저 저장부(150)에 저장된 정보들 중 제1센서(120)의 측정 결과 측정된 출력 및 제2센서(130)의 측정 결과 측정된 출력과 일치하는 값을 선택한다. 그런 다음, 보정부(160)에 의해 저장부(150)에서 선택된 값에서의 가스 A와 가스 B 비율을 고려하여 가스 A 농도 또는 가스 B 농도를 산출할 수 있다.

본 실시예에서는, 제2센서(130)보다 제1센서(120)가 가스 A를 더 민감하게 감지하고, 제1센서(120)는 가스 B보다 가스 A를 더 민감하게 감지하는 것으로 예시된다. 또한 본 실시예에서는, 제1센서(120)보다 제2센서(130)가 가스 B를 더 민감하게 감지하고, 제2센서(130)는 가스 A보다 가스 B를 더 민감하게 감지하는 것으로 예시된다.

즉 제1센서(120)는 가스 A를 감지하기 위한 용도로 마련되고 제2센서(130)는 가스 B를 감지하기 위한 용도로 마련된다.

통상적으로, 제1센서(120)가 가스 A를 더 민감하게 감지할 수 있고 제2센서(130)가 가스 B를 더 민감하게 감지할 수 있다고 하더라도, 제1센서(120)가 가스 A의 농도만을 정확하게 측정하고 제2센서(130)가 가스 B의 농도만을 정확하게 측정하기는 어렵다.

즉 제1센서(120)의 측정 결과에는, 가스 A의 농도가 측정된 결과만이 반영되어 있는 것이 아니라, 가스 B와 같이 다른 종류의 가스의 농도가 측정된 결과도 함께 반영되어 있을 수 있다.

반대로 제2센서(130)의 측정 결과에는, 가스 B의 농도가 측정된 결과만이 반영되어 있는 것이 아니라, 가스 A와 같이 다른 종류의 가스의 농도가 측정된 결과도 함께 반영되어 있을 수 있다.

반도체식 가스센서 형태로 구비되는 제1센서(120)와 제2센서(130)의 특성 상, 제1센서(120)가 가스 A만을 정확히 감지하거나 제2센서(130)가 가스 B만을 정확히 감지하는 것이 현실적으로 어렵기 때문이다.

따라서 제1센서(120)의 측정 결과에 따른 출력이 반드시 가스 A의 농도를 정확히 반영한 결과라고 하기 어렵고, 제2센서(130)의 측정 결과에 따른 출력이 반드시 가스 B의 농도를 정확히 반영한 결과라고 하기 어렵다고 할 것이다.

이러한 점을 고려하여, 본 실시예에서는 가스 A와 가스 B가 혼합된 측정대상가스 중 가스 A와 가스 B 비율 별, 그리고 측정대상가스의 농도 별 제1센서(120)의 출력 및 제2센서(130)의 출력에 대한 정보를 미리 확보하고, 이를 이용하여 타깃이 되는 가스의 정확한 농도를 산출하는 방법이 사용된다.

예컨대, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제1센서(120)의 측정 결과에 따른 출력이 약 125mA이고 제2센서(130)의 측정 결과에 따른 출력이 약 0.8mA라고 한다면, 보정부(160)는 저장부(150)에 저장된 정보들 중 이와 일치하는 값을 선택한다.

그런 다음, 보정부(160)는 저장부(150)에서 선택된 값이 나타날 수 있는 가스 A와 가스 B 비율을 파악한다. 예컨대, 저장부(150)에서 선택된 제1센서(120)의 출력과 제2센서(130)의 출력이 각각 약 125mA, 약 0.8mA라고 한다면, 보정부(160)는 해당 값이 가스 A의 비율이 100%일 때 나타날 수 있는 값임을 파악할 수 있다. 이러한 보정부(160)는, 가스 A의 비율이 100%임을 고려하여 제1센서(120)의 측정 결과에 따른 출력을 온전한 가스 A의 농도로 산출할 수 있다.

도 7에서는, 가스 A의 농도가 증가될수록 제1센서(120)의 출력이 증가되고, 가스 B의 농도가 감소될수록 제2센서(130)의 출력이 증가되는 형태로 제1센서(120)의 출력과 제2센서(130)의 출력이 나타나는 것임을 밝혀둔다.

다른 예로서, 제1센서(120)의 측정 결과에 따른 출력이 약 125mA이고 제2센서(130)의 측정 결과에 따른 출력이 약 0.8mA라고 한다면, 보정부(160)는 저장부(150)에 저장된 정보들 중 이와 일치하는 값을 선택한다.

그런 다음, 보정부(160)는 저장부(150)에서 선택된 값이 나타날 수 있는 가스 A와 가스 B 비율을 파악한다. 예컨대, 저장부(150)에서 선택된 제1센서(120)의 출력과 제2센서(130)의 출력이 각각 약 150mA, 약 0.69mA라고 한다면, 보정부(160)는 해당 값이 가스 A의 비율이 75%일 때 나타날 수 있는 값임을 파악할 수 있다. 이러한 보정부(160)는, 가스 A의 비율이 75%임을 고려하여 제1센서(120)의 측정 결과에 따른 출력을 온전한 가스 A의 농도로 산출할 수 있다. 즉 보정부(160)는, 제2센서(130)의 출력이 약 150mA로 나타난다 하더라도, 실제 가스 A의 농도를 제2센서(130)의 출력이 112.5mA일 때와 동등한 수준의 농도로 산출할 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 실시예의 공기정화기(1)는 가스 A와 가스 B가 혼합된 측정대상가스 중 가스 A와 가스 B 비율 별, 그리고 측정대상가스의 농도 별 제1센서(120)의 출력 및 제2센서(130)의 출력에 대한 정보를 미리 확보하고, 이를 이용하여 타깃이 되는 가스의 정확한 농도를 산출함으로써, 타깃이 되는 가스의 농도를 정확성 높게 파악할 수 있고, 이를 통해 사용자에게 공기질에 대한 정확성 높은 정보를 제공할 수 있을 뿐 아니라, 공기질에 대한 정확성 높은 정보를 토대로 더 향상된 공기 정화 성능을 제공할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

1 : 공기정화기
1a : 구동부
1b : 필터
10 : 케이스
11 : 분리부
12 : 흡입구
20 : 유동 전환부
21 : 토출구
30 : 디스플레이부
31 : 버튼
40 : 필터프레임
100 : 가스센서모듈
110 : 기판
115,115a : 커넥터
120 : 제1센서
130 : 제2센서
a : 감지막
b : 마이크로 히터
c : 히터전극
d : 감지전극
e : Vcc전극
140 : 제어부
150 : 저장부
160 : 보정부

Claims

흡입구를 통해 공기를 흡입하고 토출구를 통해 정화된 공기를 토출하는 공기정화기에 있어서,
상기 흡입구와 상기 토출구 사이에 배치되는 필터;
상기 필터와 상기 토출구 사이에 배치되는 팬; 및
상기 흡입구와 상기 필터 사이에 배치되는 가스센서모듈;을 포함하고,
상기 가스센서모듈은,
상기 공기정화기의 내부에 배치되는 기판;
상기 기판에 설치되며, 상기 흡입구를 통해 흡입된 공기 중 가스의 농도를 제1온도에서 측정하는 제1센서; 및
상기 기판에 설치되며, 상기 흡입구를 통해 흡입된 공기 중 가스의 농도를 상기 제1온도보다 낮은 온도인 제2온도에서 측정하는 제2센서;를 포함하는 공기정화기.
제1항에 있어서, 상기 제1센서와 상기 제2센서 중 적어도 어느 하나는,
상기 기판에 설치되는 감지막;
상기 기판에 설치되어 감지막을 가열하는 마이크로 히터; 및
상기 감지막에 의한 감지 결과를 검출하기 위한 감지전극;을 포함하는 공기정화기.
제1항에 있어서,
상기 제1센서에 의한 측정 결과와 상기 제2센서에 의한 측정 결과를 기초로 특정 종류의 가스 농도를 산출하는 보정부를 더 포함하는 공기정화기.
제3항에 있어서,
제1종류의 가스와 제2종류의 가스가 혼합된 측정대상가스 중 제1종류의 가스와 제2종류의 가스 비율 별, 그리고 측정대상가스의 농도 별 상기 제1센서의 출력 및 상기 제2센서의 출력에 대한 정보가 저장된 저장부를 더 포함하고,
상기 보정부는, 상기 제1센서의 측정 결과 측정된 출력 및 상기 제2센서의 측정 결과 측정된 출력을 상기 저장부에 저장된 정보와 비교하여 제1종류의 가스 농도 또는 제2종류의 가스 농도를 산출하는 공기정화기.
제4항에 있어서,
상기 보정부는, 상기 저장부에 저장된 정보들 중 상기 제1센서의 측정 결과에 따른 출력 및 상기 제2센서의 측정 결과에 따른 출력과 일치하는 값을 선택하고, 상기 저장부에서 상기 보정부에 의해 선택된 값에서의 제1종류의 가스와 제2종류의 가스 비율을 고려하여 제1종류의 가스 농도 또는 제2종류의 가스 농도를 산출하는 공기정화기.
제5항에 있어서,
상기 제2센서보다 상기 제1센서가 제1종류의 가스를 더 민감하게 감지하고,
상기 제1센서는, 제2종류의 가스보다 제1종류의 가스를 더 민감하게 감지하고,
상기 보정부는, 상기 저장부에서 상기 보정부에 의해 선택된 값에서의 제1종류의 가스와 제2종류의 가스 비율을 고려하여 제1종류의 가스 농도를 산출하는 공기정화기.
제1항에 있어서,
상기 제1센서와 상기 제2센서가 상하방향으로 이격되게 배치되고,
상기 제1센서가 상기 제2센서보다 하부에 배치되는 공기정화기.
제1항에 있어서,
상기 토출구가 상기 흡입구보다 상부에 배치되고,
상기 팬은, 상기 흡입구를 통해 공기를 흡입하고 상기 토출구를 통해 공기를 토출시키며,
상기 제1센서와 상기 제2센서가 상하방향으로 이격되게 배치되고,
상기 제1센서가 상기 제2센서보다 하부에 배치되는 공기정화기.