KR20220145697A - 미세먼지 자동 칭량 장치 - Google Patents

Abstract

대기중의 미세먼지 농도를 보다 명확하게 측정할 수 있는 미세먼지 자동 칭량 장치가 제공된다. 본 발명에 의한 미세먼지 자동 칭량 장치는, 외부와 차단된 칭량공간이 형성된 본체와, 미세먼지 측정을 위한 필터가 안착되는 필터 캐리어와, 복수 개의 필터 캐리어가 분리 가능하게 삽입되는 매거진 유닛과, 본체에 형성되며, 복수 개의 매거진 유닛이 삽입되어 필터 캐리어를 칭량공간으로 노출시키는 필터 사일로와, 칭량공간 내부에 설치되어 필터의 무게를 측정하는 칭량유닛과, 칭량공간 내부에 설치되어 매거진 유닛과 칭량유닛으로 필터 캐리어를 이송하는 이송유닛과, 이송유닛에 설치되어 필터 캐리어를 식별하는 식별유닛과, 칭량공간 내부의 온도와 습도를 일정하게 유지하는 온습도조절유닛을 포함한다.

Description

미세먼지 자동 칭량 장치{Automatic weighing device for fine dust}

본 발명은 미세먼지 자동 칭량 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 대기중의 미세먼지 농도를 보다 명확하게 측정할 수 있는 미세먼지 자동 칭량 장치에 관한 것이다.

미세먼지는 눈에 보이지 않을 정도로 입자가 작은 먼지를 뜻한다. 미세먼지는 입자가 작기 때문에 육안으로 미세먼지 농도를 판단하기 어려우며 인체에 해롭기 때문에 많은 사람들이 야외활동을 하기 전 미세먼지 농도를 확인하고 야외활동 유무를 결정한다. 최근에 기술의 발전과 함께 미세먼지의 농도도 상승하고 있어 그 날의 미세먼지 농도는 사람들의 주된 관심사 중 하나가 되었다.

이러한 미세먼지의 농도를 측정하는 방법은, 대표적으로 미세먼지가 포함된 공기에 빛을 비추어 빛의 굴절 정도를 통해 농도를 측정하는 방법과 미세먼지의 무게를 저울로 칭량(Weighing)하여 농도를 측정하는 방법이 있다. 그 중에서도 미세먼지 칭량 방법은, 미세먼지 자체의 무게가 매우 가볍기 때문에 온도, 습도 혹은 밀폐정도에 따라 칭량값이 쉽게 변하여 측정공간의 온도와 습도를 일정하게 유지하는 것이 매우 중요하다. 이에 따라 종래에도, 미세먼지 무게 측정 공간의 온도 습도를 항상 일정하게 유지하는 구조의 미세먼지 칭량 장치가 있었다.

그러나 종래의 미세먼지 무게 측정 장치는 미세먼지를 포집한 필터를 측정 공간에 삽입하는 과정에서 단순히 문을 열고 삽입하는 구조로 그 과정에서 많은 양의 외부 공기가 측정 공간으로 유입되는 문제가 있었다. 이에 따라, 측정 공간의 온도와 습도값이 일시적으로 크게 변동되어 미세먼지 무게 측정값의 오차가 많이 발생하는 문제가 있었다.

대한민국 공개특허 제10-2017-0105990호(2017. 09. 20)

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 대기중의 미세먼지 농도를 보다 명확하게 측정할 수 있는 미세먼지 자동 칭량 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 의한 미세먼지 자동 칭량 장치는, 외부와 차단된 칭량공간이 형성된 본체, 미세먼지 측정을 위한 필터가 안착되는 필터 캐리어, 복수 개의 상기 필터 캐리어가 분리 가능하게 삽입되는 매거진 유닛, 상기 본체에 형성되며, 복수 개의 상기 매거진 유닛이 삽입되어 상기 필터 캐리어를 상기 칭량공간으로 노출시키는 필터 사일로, 상기 칭량공간 내부에 설치되어 상기 필터의 무게를 측정하는 칭량유닛, 상기 칭량공간 내부에 설치되어 상기 매거진 유닛과 상기 칭량유닛으로 상기 필터 캐리어를 이송하는 이송유닛, 상기 이송유닛에 설치되어 상기 필터 캐리어를 식별하는 식별유닛, 상기 칭량공간 내부의 온도와 습도를 일정하게 유지하는 온습도조절유닛을 포함한다.

상기 필터 사일로는, 상기 본체에 설치되는 프레임과, 상기 프레임 내부를 구획하여 상기 매거진 유닛이 삽입되는 슬롯부를 형성하는 격벽을 포함할 수 있다.

상기 미세먼지 자동 칭량 장치는, 상기 본체에 설치되어 상기 필터 사일로를 덮어 내부를 밀폐하는 사일로 도어부를 더 포함할 수 있다.

상기 미세먼지 자동 칭량 장치는, 상기 칭량공간 내부에 위치하는 상기 필터 사일로의 내측에 상기 슬롯부마다 각각 설치되어 상기 슬롯부를 개폐하는 내부 도어부를 더 포함할 수 있다.

상기 내부 도어부는 상기 프레임에 힌지 결합되는 도어와, 상기 도어로부터 상기 슬롯부 내부로 돌출된 개방돌기를 포함하여, 상기 매거진 유닛이 상기 슬롯부에 삽입되면 상기 매거진 유닛이 상기 개방돌기를 밀어 상기 도어가 개방될 수 있다.

상기 매거진 유닛은, 상기 개방돌기와 접하는 면이 곡면으로 돌출된 돌출가압부를 더 포함할 수 있다.

상기 개방돌기는, 상기 돌출가압부와 접하는 면에 접촉롤러를 더 포함할 수 있다.

상기 프레임과 상기 내부 도어부 사이를 탄성결합하여 상기 내부 도어부를 닫는 탄성부재와, 상기 프레임에 설치되어 상기 내부 도어부의 개방상태를 인식하는 인식부를 더 포함할 수 있다.

상기 필터 캐리어는, 상면에 상기 필터가 안착되며, 중앙에 상기 칭량유닛의 측정판이 통과하는 관통구와, 상기 관통구의 측부가 절개된 절개부가 형성된 필터안착부; 및 상기 필터안착부의 측부에 상기 필터를 구별하는 정보가 표시돼 상기 식별유닛이 인식하는 식별표시부를 포함할 수 있다.

상기 이송유닛은, 상기 필터 캐리어의 하부로 삽입되어 상기 필터 캐리어를 파지하는 포크; 및 상기 포크로부터 돌출되며 상기 필터와 접하여 상기 필터의 정전기를 제거하는 접지돌기를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 미세먼지의 농도를 매우 정밀하게 칭량하는 것이 가능하다. 특히, 각각의 필터에 고유의 번호를 자동으로 부여하여 항량부터 칭량까지 과정의 정보를 저장하고 확인할 수 있어 필터 관리가 매우 편리한 장점이 있다.

또한, 본 발명은 미세먼지 측정 공간과 외부 사이를 이중으로 밀폐하여 필터를 측정 공간으로 삽입하는 과정에서 외부의 공기 유입을 완전히 차단할 수 있어, 측정 공간의 온도와 습도를 항상 일정하게 유지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 미세먼지 자동 칭량 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 미세먼지 자동 칭량 장치의 내부구조를 도시한 부분절개 사시도이다.
도 3은 도 1의 미세먼지 자동 칭량 장치의 필터 사일로와 매거진 유닛를 따로 정면에서 도시한 확대사시도이다.
도 4는 도 1의 미세먼지 자동 칭량 장치의 필터 사일로와 매거진 유닛를 따로 후면에서 도시한 확대사시도이다.
도 5는 도 4의 내부 도어부의 동작 구조를 도시한 사시도이다.
도 6은 도 1의 미세먼지 자동 칭량 장치의 이송유닛을 도시한 사시도이다.
도 7은 도 1의 미세먼지 자동 칭량 장치의 파지유닛과 필터 캐리어를 도시한 사시도이다.
도 8은 도 1의 미세먼지 자동 칭량 장치의 칭량유닛을 도시한 사시도이다.
도 9는 도 1의 미세먼지 자동 칭량 장치의 미세먼지 무게 측정 방법을 설명한 순서도이다.
도 10 내지 도 16은 도 1의 미세먼지 자동 칭량 장치의 작동 모습을 개략적으로 나타낸 작동도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 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.

이하, 도 1 내지 도 16을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 미세먼지 자동 칭량 장치에 관하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 미세먼지 자동 칭량 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 미세먼지 자동 칭량 장치의 내부구조를 도시한 부분절개 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 미세먼지 자동 칭량 장치(1)는 미세먼지를 포집하기 위한 필터에 각각 고유의 번호나 코드를 지정하여 필터의 항량부터 칭량까지의 모든 과정을 자동으로 데이터화 하여 정보를 손쉽게 관리할 수 있다. 또한, 본체(10) 내부의 칭량공간(11)은 사일로 도어부(12)와 내부 도어부(도 4의 150참조)에 의해 2중으로 밀폐되어 온도와 습도를 항상 일정하게 유지할 수 있다. 이에 따라, 필터를 칭량공간(11)으로 삽입하기 위해 사일로 도어부(12)를 열어도, 내부에 내부 도어부(도 4의 150참조)가 닫혀 있는 이중 밀폐 구조로 형성되어, 사용자는 칭량공간(11)의 온도와 습도 유지와 상관없이 사일로 도어부(12)를 자유롭게 열고 닫을 수 있다. 또한, 본 발명의 내부 도어부(도 4의 150참조)는 필터를 칭량공간(11)으로 삽입하는 경우에만 자동으로 열리는 구조로 형성되어 용이하게 사용이 가능하다.

이러한 본 발명에 의한 미세먼지 자동 칭량 장치(1)는 외부와 차단된 칭량공간(11)이 형성된 본체(10)와, 미세먼지 측정을 위한 필터가 안착되는 필터 캐리어(300)와, 복수 개의 필터 캐리어(300)가 분리 가능하게 삽입되는 매거진 유닛(200)과, 본체에 형성되며, 복수 개의 매거진 유닛(200)이 삽입되어 필터 캐리어(300)를 칭량공간(11)으로 노출시키는 필터 사일로(100)와, 칭량공간(11) 내부에 설치되어 필터의 무게를 측정하는 칭량유닛(600)과, 칭량공간(11) 내부에 설치되어 매거진 유닛(200)과 칭량유닛(600)으로 필터 캐리어(300)를 이송하는 이송유닛(400)과, 이송유닛(400)에 설치되어 필터 캐리어(300)를 식별하는 파지유닛(500)과, 칭량공간(11) 내부의 도와 습도를 일정하게 유지하는 온습도조절유닛(700)을 포함한다.

본 발명에 의한 미세먼지 자동 칭량 장치(1)는 크게, 온습도조절유닛(700)에 의해 일정한 온도와 습도 조건이 유지되는 칭량공간(11)에서 필터를 수용하는 필터 사일로(100)와, 필터 사일로(100)에 수용되어 있는 필터를 칭량유닛(600)으로 이송하는 이송유닛(400)과, 이송된 필터의 무게를 측정하는 칭량유닛(600)으로 구성된다. 이때, 필터는 필터 캐리어(도 7의 300참조)에 수용된 상태로 이송된다.

본체(10)는 필터를 칭량하기 위한 공간을 형성하는 구조물로 내부에 밀폐된 칭량공간(11)을 형성한다. 본체(10)는 칭량공간(11)에서 행해지는 칭량과정을 육안으로 들여다 보기 위해 투명하게 형성될 수 있으며, 칭량과정에서 움직임이나 변화가 없는 구간은 불투명한 창으로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 도 2에서, 온습도조절유닛(700)이 수용되는 하단부는 불투명창으로 형성되고, 이송유닛(400) 및 칭량유닛(600)이 수용되는 상단부는 투명창으로 형성될 수 있다. 본체(10)는 내부에 밀폐된 빈 공간인 칭량공간(11)을 형성할 수 있는 구조인 한도 내에서 다양한 형태로 형성될 수 있다. 따라서 도시된 형상으로 본체(10)를 한정하여 이해할 필요는 없다. 장치의 구현 방식이나 전체적인 구조 등에 따라서 여러 가지 다른 형태로 본체(10)를 형성해 줄 수 있다.

필터 사일로(100)는 본체(10)의 내부에 형성되어 본체(10) 내부로 삽입되는 필터를 수용하고. 수용된 필터를 칭량공간(11)으로 노출시키는 기능을 한다. 이때, 필터는 전술한 바와 같이 필터 캐리어(도 7의 300참조)에 안착된 상태로 필터 사일로(100)에 수용된다. 본체(10) 는 필터 사일로(100)와 중첩되는 위치에 사일로 도어부(12)가 형성되어, 사일로 도어부(12)를 통해 필터 사일로(100)의 외측면을 일시적으로 개방하여 필터를 삽입할 수 있다. 또한, 필터 사일로(100)는 칭량공간(11) 방향 측면에 내부 도어부(150)가 형성되어 필터 사일로(100)의 내측면을 개폐할 수 있다. 다시 말해, 필터 사일로(100)는 내측과 외측에 각각 내부 도어부(150)와 사일로 도어부(12)가 형성되어 서로 독립적으로 각각 개폐가 가능한 구조로 이중 도어 구조로 형성된다. 필터 사일로(100)의 개폐 구조에 대해서는 후술하여 보다 상세히 설명한다.

한편, 이송유닛(400)은 필터 사일로(100)에 수용된 필터 캐리어(도 7의 300참조)를 이송하는 기능을 한다. 이송유닛(400)은 필터 사일로(100)의 칭량공간(11) 측면에 위치하여 필터 사일로(100)의 후방에서 필터 캐리어(300)를 뽑아 내어 이송할 수 있다. 잠시 도 6을 참조하면, 이송유닛(400)은 본체(10)에 설치되는 고정축(410)과, 고정축(410)을 기준으로 좌우로 이동하는 제1 이동축(420)과, 제1 이동축(420)을 기준으로 앞뒤로 이동하는 제2 이동축(430)과, 필터 캐리어(300)를 파지하는 파지유닛(500)을 포함한다. 이때, 파지유닛(500)은 제2 이동축(430)을 기준으로 상하로 이동이 가능하다. 이에 따라, 이송유닛(400)은 파지유닛(500)을 3축 방향으로 자유롭게 이동 시킬 수 있다. 이송유닛(400)은 필터 사일로(100)에 삽입된 필터 캐리어(300)를 칭량유닛(600)으로 이송하거나, 칭량유닛(600)에서 칭량이 완료된 필터 캐리어(300)를 다시 필터 사일로(100)로 이송 및 회수할 수 있다. 이에 따라, 이송유닛(400)은 필터 사일로(100)와 칭량유닛(600)에 도달할 수 있는 범위 내에서 이동이 가능하다.

칭량유닛(600)은 본체(10) 내부에 설치되어 필터 캐리어(300)에 수용된 필터의 무게를 칭량한다. 칭량유닛(600)은 칭량공간(11)에서 필터 사일로(100)와 동일 평면상에 위치하여, 필터 캐리어(300)를 필터 사일로(100)로부터 이송하는 이송유닛(400)의 이동 반경을 최소화 할 수 있다. 즉, 칭량유닛(600)은 필터 사일로(100)와 동일 평면상에 위치하고, 일정 간격 이격된 평면상에 이송유닛(400)이 위치할 수 있다.

한편, 온습도조절유닛(700)은 본체(10)의 하단에 위치하여, 본체(10) 내부의 칭량공간(11)의 온도와 습도를 일정하게 유지하는 역할을 한다. 온습도조절유닛(700)은 칭량유닛(600)의 하단부에 위치하여 칭량공간(11)의 온습도를 유지한다. 온습도조절유닛(700)은 사용자로부터 입력되는 온도와 습도 값에 따라 원하는 온습도로 조절이 가능하다.

도 3은 도 1의 미세먼지 자동 칭량 장치의 필터 사일로와 매거진 유닛를 따로 정면에서 도시한 확대사시도이고, 도 4는 도 1의 미세먼지 자동 칭량 장치의 필터 사일로와 매거진 유닛를 따로 후면에서 도시한 확대사시도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 필터 사일로(100)는 본체(10)에 고정 설치되는 프레임(120)과, 프레임(120)의 내측 빈 공간을 구획하는 격벽(130)과, 프레임(120)과 격벽(130) 사이에 형성되는 슬롯부(140)를 포함한다. 프레임(120)은 전후방이 개방된 사각 박스 형상으로 내부에 관통된 빈 공간을 형성하고, 격벽(130)은 이러한 프레임(120)의 내부를 일정한 크기의 공간으로 구획하여 복수 개의 슬롯부(140)를 형성한다. 필터 사일로(100)는, 특히, 복수 개의 슬롯부(140)를 포함하여 각각의 슬롯부(140)에 필터가 수용된 매거진 유닛(200)이 삽입된다. 이러한 구조로 필터 사일로(100)는 복수 개의 매거진 유닛(200)을 각각 독립적인 슬롯부(140)에 수용할 수 있다.

필터 사일로(100)는 개방된 전면으로 매거진 유닛(200)이 삽입되고, 후면에는 내부 도어부(150)가 위치하여 닫힌 상태를 유지한다. 매거진 유닛(200)은 내부 도어부(150)와 접하는 면적이 곡면으로 돌출되는 돌출가압부(210)를 포함한다. 도 4와 같이, 매거진 유닛(200)은 슬롯부(140)에 완전히 삽입되는 경우, 돌출가압부(210)를 통해 내부 도어부(150)를 가압하여 자동으로 필터 사일로(100)의 후면을 개방하며, 이에 따라 매거진 유닛(200)의 내부 공간이 칭량공간(11)으로 노출된다. 즉, 내부 도어부(150)는 매거진 유닛(200)의 삽입 유무에 따라 개폐될 수 있는 구조이다. 필터 사일로(100)는 칭량공간(11)측과 외측을 항상 차단할 수 있어 외측의 공기가 칭량공간(11)측으로 유입되는 것을 방지하고, 칭량공간(11)의 온도와 습도를 일정하게 유지하기 용이하다.

또한, 필터 사일로(100)는 슬롯부(140)의 개폐 유무를 인식할 수 있는 인식부(170)를 포함한다. 인식부(170)는 프레임(120)의 상단면과 하단면에 각각의 내부 도어부(150)에 대응되도록 복수 개가 배열된다. 인식부(170)는 내부 도어부(150)가 닫히는 경우 가압되어 인식되는 리미트 스위치와 같은 물리적으로 인식될 수 있다. 혹은 인식부(170)는 물리적 접촉 없이 전자기파 등을 방출하여 내부 도어부(150)의 위치를 인식하는 근접센서로 형성될 수도 있다. 인식부(170)는 스위치나 근접센서에 한정되는 것은 아니며, 내부 도어부(150)의 개폐 여부만을 인식할 수 있다면 다양하게 변형이 가능하다.

매거진 유닛(200)은 필터 사일로(100)에 탈착 가능하며 복수 개의 필터 캐리어(300)가 수용되는 보관함으로, 복수 개의 필터 캐리어(300)를 그룹지어 필터 사일로(100)에 삽입하는 기능을 한다. 매거진 유닛(200)은 일측면이 개방된 사각 박스 형상으로 형성되어, 개방된 일측으로 필터 캐리어(300)가 삽입된다. 매거진 유닛(200)의 내측면에는 필터 캐리어(300)의 삽입 방향을 가이드하는 가이드바(220)가 형성된다. 가이드바(220)는 매거진 유닛(200)의 양단의 내측면에 동일 평면상에 한 쌍이 형성되며, 복수 개의 쌍이 일정 거리만큼 이격되어 상하 방향으로 배열된다. 가이드바(220)는 개방된 일측 끝단에 필터 캐리어(300)의 이탈을 방지하는 걸림턱(221)이 단차를 형성하며 돌출 형성될 수도 있다. 걸림턱(221)은 매거진 유닛(200)이 기울어지는 경우에도 필터 캐리어(300)가 쏟아져 나가는 것을 방지하여 스토퍼의 기능을 할 수 있다.

또한, 매거진 유닛(200)은 일측면이 투명창(230)으로 형성되어 매거진 유닛(200) 내부의 필터 캐리어(300)의 삽입 유무를 육안으로 쉽게 확인이 가능하다. 투명창(230)에는 사용자가 손으로 매거진 유닛(200)을 이동시키기 위한 손잡이도 형성될 수 있다. 투명창(230)은 슬롯부(140)의 단면적보다 더 큰 면적으로 형성된다. 즉, 매거진 유닛(200)은 슬롯부(140)에 삽입되는 경우 투명창은 슬롯부(140)를 관통하지 않고 외측 테두리가 프레임(120)과 격벽(130)에 중첩되어 슬롯부(140)의 전면을 덮을 수 있다. 이에 따라, 투명창(230)은 매거진 유닛(200)과 필터 사일로(100) 사이의 틈새를 덮어 차단할 수 있다. 또한, 매거진 유닛(200)은 필터 사일로(100)에 삽입되는 측면의 상하 양단면이 경사지게 돌출 형성된 돌출가압부(210)를 포함할 수 있다. 돌출가압부(210)는 필터 사일로(100)에 완전히 삽입되는 경우 필터 사일로(100)의 뒷면에 닫혀있던 내부 도어부(150)를 가압하여 열 수 있으며, 이들의 동작 과정에 대해서는 후술하여 보다 상세히 설명한다.

한편, 각각의 슬롯부(140)의 상단 혹은 하단에는 한 쌍의 표시등(111, 112)이 위치하며, 표시등(111, 112)은 항량 과정을 나타내는 항량 표시등(111)과 칭량 과정을 나타내는 칭량 표시등(112)을 포함한다. 매거진 유닛(200)은 슬롯부(140)에 삽입되게 되면, 24시간 동안의 일정한 온도와 습도의 조건에서 항량 과정을 거치게 된다. 이때 항량 표시등(111)은 항량 과정의 진행 사항을 유색의 빛으로 표시하여 사용자에게 직관적으로 진행 사항을 제공할 수 있다. 또한, 칭량 표시등(112)은 항량 과정을 거친 필터의 무게 칭량 과정의 진행사항을 항량 표시등(111)과는 다른 유색의 빛으로 표시하여 사용자가 직관적으로 진행 사항을 파악할 수 있다. 이때, 항량 표시등(111)과 칭량 표시등(112)은 매거진 유닛(200)의 진행 사항을 표시하여, 하나의 매거진 유닛(200)에 삽입된 복수 개의 필터에 대한 정보를 한번에 표시한다.

더 나아가, 매거진 유닛(200) 내부에는 복수 개의 필터 캐리어(300)가 상하 방향으로 일정 간격 이격되어 수용된다. 필터 캐리어(300)는 측부에 고유의 식별표시부(320)가 위치하며 매거진 유닛(200)에 삽입된 상태에서 개방된 일측으로 식별표시부(320)가 노출될 수 있다. 즉, 매거진 유닛(200)이 필터 사일로(100)에 삽입되고, 내부 도어부(150)가 개방됨에 따라, 필터 캐리어(300)의 식별표시부(320)는 칭량공간(11)으로 노출된다. 이때, 파지유닛(500)이 식별표시부(320)를 인식하여 각각의 필터 캐리어(300)에 수용된 필터를 구분하고 데이터화 할 수 있다. 이들의 인식 구조에 대해서는 후술하여 보다 상세히 설명한다.

도 5는 도 4의 내부 도어부의 동작 구조를 도시한 사시도이다.

도 5 및 도 4를 참조하면, 내부 도어부(150)는 필터 사일로(100)의 후면에 복수 개가 결합되어 각각의 슬롯부(140)의 후면을 개폐하는 기능을 한다. 내부 도어부(150)는 프레임(120)에 힌지결합되어 슬롯부(140)의 후방을 개폐하는 도어(151)와, 도어(151)로부터 슬롯부(140) 내부로 돌출되는 개방돌기(152)를 포함한다. 개방돌기(152)는 도어(151)가 닫힌 상태에서 슬롯부(140)에 삽입되는 방향으로 평면의 도어(151)로부터 수직하게 돌출된다. 이러한 개방돌기(152)는 수평면을 형성하며 돌출되고, 수평면의 하단으로 접촉롤러(153)가 결합된다. 접촉롤러(153)는 원기둥 형상으로 형성될 수 있으나, 형상이 이에 한정되는 것은 아니며, 돌출가압부(210)의 가압력을 내부 도어부(150)에 전달할 수 있다면 다양한 형상으로 변형이 가능하다. 접촉롤러(153)는 수평면의 하단에 축결합되거나 일체형으로 형성될 수 있다. 접촉롤러(153)는 돌출가압부(210)와 직접적으로 접하는 부재로, 적당한 탄성력을 갖는 소재로 형성될 수도 있으며, 표면이 실리콘이나 고무와 같은 소재로 코팅되어 형성될 수도 있다. 접촉롤러(153)는 돌출가압부(210)에 의해 가압되어 회전축(161)을 기준으로 회동하며 도어(151)를 개방할 수 있다. 이때, 회전축(161)에는 탄성부재가 형성되어 도어(151)를 자동으로 닫히도록 탄성력을 가할 수 있다. 탄성부재는 프레임(120)과 내부 도어부(150)를 탄성결합하여 내부 도어부(150)를 자동으로 닫히도록 하는 기능을 한다.

전술한 바와 같이 내부 도어부(150)는 슬롯부(140)로 삽입되는 매거진 유닛(200)의 돌출가압부(210)에 의해 가압되어 개방될 수 있다. 이때, 돌출가압부(210)는 내부 도어부(150)의 접촉롤러(153)와 중첩되도록 위치하여 접촉롤러(153)를 밀어내며 도어(151)를 개방할 수 있다. 돌출가압부(210)는 접촉롤러(153)와 접하는 면이 ?면으로 형성된다. 돌출가압부(210)는 곡면으로 접촉롤러(153)를 밀어내며, 접촉롤러(153)는 이러한 곡면을 따라 이동하여 부드럽게 도어(151)를 개폐할 수 있다. 즉, 본 발명의 접촉롤러(153)와 돌출가압부(210)는 내부 도어부(150)를 자동으로 부드럽게 개폐할 수 있도록 한다.

도 6은 도 1의 미세먼지 자동 칭량 장치의 이송유닛을 도시한 사시도이고, 도 7은 도 1의 미세먼지 자동 칭량 장치의 파지유닛과 필터 캐리어를 도시한 사시도이다.

도 6을 참조하면, 이송유닛(400)은 전술한 바와 같이 파지유닛(500)을 포함하고, 파지유닛(500)을 3축을 따라 자유롭게 이동시킬 수 있다. 이때, 3축은 고정축(410)과, 제1 이동축(430)과, 제2 이동축(430)을 포함한다. 전술한 바와 같이, 고정축(410)은 본체(10)에 고정 설치되며, 제1 이동축(420)은 고정축(410)의 길이 방향을 따라 이동하고, 제2 이동축(430)은 제1 이동축(420)의 길이 방향을 따라 이동하며, 파지유닛(500)은 제2 이동축(430)의 길이 방향을 따라 이동할 수 있다.

도 7을 참조하면, 파지유닛(500)은 필터 캐리어(300)를 파지하고 이송하는 기능을 한다. 파지유닛(500)은 제2 이동축(430)의 길이 방향을 따라 상하 방향으로 이동 가능하게 결합되는 하우징(530)과, 하우징(530)의 일측에서 집게 형상으로 연장되는 포크(510)와, 포크(510)의 상단면에 돌출되는 접지돌기(520)를 포함한다. 더 나아가, 파지유닛(500)은 하우징(530)에 수용되는 접근센서(540)와 식별유닛(550)을 포함한다.

하우징(530)은 포크(510)와 근접하는 일측면에 접근센서(540)를 수용한다. 접근센서(540)는 포크(510)에 필터 캐리어(300)가 파지되었는지에 대한 유무를 인식하는 기능을 한다. 또한, 식별유닛(550)는 접근센서(540)와 같이 하우징(530) 내부에 수용되며, 접근센서(540)의 상단에 위치하여 필터 캐리어(300)의 일측면에 새겨진 식별표시부(320)를 인식하는 기능을 한다. 식별표시부(320)는 복수 개의 필터 캐리어(300)의 일측에 위치하여 고유의 정보를 포함한다. 예를 들어, 식별표시부(320)는 바코드나 큐알코드와 같이 쉽게 정보를 저장하고 인식할 수 있는 코드 형태일 수 있다. 이 경우 식별유닛(550)는 코드를 스캔할 수 있는 스캐너로 형성될 수 있다. 더 나아가, 식별표시부(320)가 숫자나 그림의 이미지로 형성되는 경우, 식별유닛(550)는 이미지 인식이 가능한 카메라 등으로 형성될 수도 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며 식별표시부(320)와 식별유닛(550)는 서로 고유의 정보를 인식할 수 있다면 다양한 형태로 변형이 가능하다.

포크(510)는 하우징(530)의 일측에서 연장되어 필터 캐리어(300)를 물리적으로 파지하는 기능을 한다. 포크(510)는 상단면이 평평한 집게 형상으로 형성되어, 필터 캐리어가 상단면에 안착된다. 포크(510)는 한 쌍의 집게의 상단면에 각각 돌출되는 접지돌기(520)가 위치한다. 접지돌기(520)는 필터 캐리어(300)에 수용되는 필터(a)와 접하여 정전기를 제거한다. 접지돌기(520)는 일정 높이를 갖는 원기둥 형상 혹은 각기둥 형상 혹은 얇은 와이어 등, 필터(a)와 접지될 수 있다면 어떤 형상이든 상관없이 변형이 가능하다. 접지돌기(520)는 필터(a)의 무게를 칭량하기 전, 필터(a)의 정전기를 제거하여 무게 칭량 과정에서 정전기에 의해 발생할 수 있는 무게 오차율을 줄여줄 수 있다.

한편, 필터 캐리어(300)는 필터(a)를 수용하는 기능을 하며, 필터(a)가 안착되는 필터안착부(310)와 고유의 정보가 새겨진 식별표시부(320)를 포함한다. 다시 말해, 필터 캐리어(300)는 필터(a)를 수용하며 동시에 필터(a)에 고유의 식별번호를 부여하여, 복수 개의 필터(a)를 손쉽게 데이터화하고 관리할 수 있도록 한다. 필터 캐리어(300)는 칭량 과정에서 칭량유닛(600)의 측정판(610)의 상부에서 하부로 이동하며 측정판(610)에 필터(a)를 안착시키기 위해, 중앙에 관통구(311)가 형성된다. 관통구(311)는 필터(a)보다는 작고 측정판(610)보다는 큰 직경으로 형성된다. 관통구(311)는 둘레를 따라 단차가 형성되어, 단차가 형성된 부분에 필터(a)가 안착될 수 있다. 또한, 관통구(311)는 측부에는 필터 캐리어(300)의 일부가 절개된 절개부(312)가 형성된다. 절개부(312)는 포크(510)의 개방된 일측 방향과 중첩되어 위치한다. 이러한 구조는, 도 14 및 도 15 사이의 과정에서, 포크(510)와 필터 캐리어(300)가 측정판(610) 하단의 기둥을 통과할 수 있도록 할 수 있다.

도 8은 도 1의 미세먼지 자동 칭량 장치의 칭량유닛을 도시한 사시도이다.

도 8을 참조하면, 칭량유닛(600)은 필터의 무게를 칭량하기 위한 무게측정장치이며, 측정판(610)에 필터를 안착시켜 미세저울(620)로 필터의 무게를 측정한다. 이때, 측정판(610)은 투명실린더(630)의 내부에 위치하여 필터의 무게를 측정하는 공간과 칭량공간(11)을 단절한 상태로 필터의 무게를 측정한다. 투명실린더(630)는 일측이 개방된 개구부(631)를 포함하여, 개구부(631)를 통해 필터를 삽입할 수 있다. 특히, 투명실린더(630)는 회전 가능하게 형성되어, 필터가 측정판(610)에 안착된 경우, 회전하여 개구부(631)를 폐쇄할 수 있다.

도 9는 도 1의 미세먼지 자동 칭량 장치의 미세먼지 무게 측정 방법을 설명한 순서도이다.

도 9를 참조하면, 본 발명에 의한 미세먼지 자동 칭량 장치(1)를 통한 미세먼지 무게 측정 방법은 다음과 같다. 우선, 필터를 이용해 미세먼지를 포집하기 이전에 필터만의 무게를 측정한 후, 미세먼지를 포집하여 미세먼지를 포함하는 필터의 무게를 측정하여 미세먼지의 포집 전후 필터 무게 차이를 통해 미세먼지의 무게를 측정한다. 즉, 미세먼지 무게 측정 방법은 크게 두 단계로 나눌 수 있으며, 필터만의 무게를 측정하는 과정과 미세먼지를 포집한 필터의 무게를 측정하는 과정이 순차적으로 배열된다.

먼저, 필터만의 무게를 측정하는 방법은 다음과 같다. 필터 캐리어(300)가 장착된 매거진 유닛(200)을 필터 사일로(100)에 장착한다. 이후 파지유닛(500)의 식별유닛(550)를 통해 필터 캐리어(300)의 식별표시부(320)를 스캔하여 각각의 필터를 데이터화한다. 이후 필터를 24시간 동안 일정한 온도와 습도 조건에 노출하는 항량과정을 거친다. 항량과정을 마친 필터를 칭량유닛(600)으로 이송하여 무게를 측정하고 다시 매거진 유닛(200)으로 회수한다. 이 과정을 통해 사용자는 순수 필터만의 무게를 정밀하게 측정할 수 있다. 이후 사용자는 매거진 유닛(200)을 필터 사일로(100)로부터 빼내어 미세먼지 농도를 측정하고자 하는 공간에서 미세먼지를 포집하며, 미세먼지가 포집된 필터가 수용된 매거진 유닛(200)을 다시 필터 사이로 삽입한다.

미세먼지를 포함하는 필터의 무게를 측정하는 방법은, 이전의 필터만의 무게를 측정하는 방법과 동일하다. 우선, 24시간의 항량과정을 거친 후 칭량유닛(600)을 통해 미세무게를 칭량한다. 결과적으로, 미세먼지를 포집한 후의 필터무게와 포집 이전의 필터 무게의 차이값을 통해 미세먼지의 무게를 파악할 수 있다.

도 10 내지 도 16은 도 1의 미세먼지 자동 칭량 장치의 작동 모습을 개략적으로 나타낸 작동도이다.

도 10을 참조하면, 필터가 안착된 복수 개의 필터 캐리어(300)를 수용하고 있는 매거진 유닛(200)을 필터 사일로(100)에 장착하게 되면 내부 도어부(150)가 자동으로 오픈된다. 이때, 매거진 유닛(200)의 내부에 수용된 필터가 칭량공간(11)으로 노출되어 칭량공간(11)의 일정한 온도와 습도 조건에 노출되며, 24시간 동안 항량 과정을 거치게 된다.

도 11을 참조하면, 삽입된 필터의 정보를 인식하기 위해, 파지유닛(500)은 해당하는 필터 캐리어(300)에 대응하는 위치로 이동하여 식별유닛(550)을 이용해 노출된 식별표시부(320)를 통해 각 필터 캐리어(300)의 정보를 인식한다. 즉, 식별유닛(550)을 통해 필터 캐리어(300)의 정보를 읽고 저장하여 해당하는 필터 캐리어(300)의 삽입 시간 및 상태를 관리한다. 파지유닛(500)은 필터 캐리어(300)의 삽입시간 및 칭량공간(11)의 노출시간 등을 계산할 수 있다. 이에 따라, 매거진 유닛(200)이 필터 사일로(100)에 삽입된 후 24시간이 경과하게 되면 항량 표시등(111)을 통해 항량과정이 완료되었음을 표시한다. 혹은 별도의 디스플레이를 통해 매거진 유닛(200) 전체의 진행과정뿐만 아니라, 각각의 필터 캐리어(300)의 진행 과정에 대해서도 확인할 수 있다. 디스플레이는 터치 디스플레이로 형성될 수 있으며, 각 필터 캐리어의 항량 조건, 시간 혹은 칭량 과정, 결과 등을 보기 쉽게 배열하여 나타낼 수 있다.

도 12를 참조하면, 파지유닛(500)은 항량과정을 마친 필터 캐리어(300)를 매거진 유닛(200)으로부터 빼낸다. 이때, 파지유닛(500)은 필터 캐리어(300)의 하단으로 진입하여 상승하며 필터 캐리어(300)를 아래에서 위로 들어올려 꺼낼 수 있다. 특히, 파지유닛(500)은 필터 캐리어(300)를 들어올리는 과정에서, 파지유닛(500)의 접지돌기(520)가 필터(a)와 접하며 필터(a)의 정전기를 제거한다.

도 13을 참조하면, 정전기가 제거된 필터(a)와 필터 캐리어(300)는 칭량유닛(600) 으로 이송된다. 파지유닛(500)은 필터(a)와 필터 캐리어(300)를 칭량유닛(600)의 측정판(610)의 상단에 대응하는 높이로 이송한다.

도 14를 참조하면, 파지유닛(500)은 개구부(631)를 관통하여 투명실린더(630)의 내측으로 측정판(610)의 상단에 중첩되는 위치로 삽입된다. 이때, 측정판(610)과 필터 캐리어(300)의 관통구(311)는 서로 완전히 중첩된다.

도 15를 참조하면, 파지유닛(500)은 측정판(610)의 상단에서 하단방향으로 하강하며, 이때, 필터 캐리어(300)와 포크(510)는 측정판(610)을 관통하고, 필터(a)만이 측정판(610)의 상단면에 안착된다.

도 16을 참조하면, 파지유닛(500)은 필터(a)가 측정판(610)의 안착된 상태로 개구부(631)를 통해 외부로 나올 수 있으며, 이때, 필터 캐리어(300)의 절개부(312)와 포크(510)의 개방된 일측이 측정판(610)을 받치는 기둥을 통과한다. 파지유닛(500)이 투명실린더(630)의 외측으로 빠져나간 후, 투명실린더(630)는 회전하여 개구부(631)를 밀폐한다. 이 상태에서 미세저울(620)은 측정판(610)에 안착된 필터의 무게를 측정한다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

1: 미세먼지 자동 칭량 장치
10: 본체 11: 칭량공간
12: 사일로 도어부 100: 필터 사일로
111: 항량 표시등 112: 칭량 표시등
120: 프레임 130: 격벽
140: 슬롯부 150: 내부 도어부
151: 도어 152: 개방돌기
153: 접촉롤러 160: 탄성부재
161: 회전축 170: 인식부
200: 매거진 유닛 210: 돌출가압부
220: 가이드바 221: 걸림턱
230: 투명창 300: 필터 캐리어
310: 필터안착부 311: 관통구
312: 절개부 320: 식별표시부
400: 이송유닛 410: 고정축
420: 제1 이동축 430: 제2 이동축
500: 파지유닛 510: 포크
520: 접지돌기 530: 하우징
540: 접근센서 550: 식별유닛
600: 칭량유닛 610: 측정판
620: 미세저울 630: 투명실린더
631: 개구부 700: 온습도조절유닛
a: 필터

Claims (10)

1. 외부와 차단된 칭량공간이 형성된 본체;
   미세먼지 측정을 위한 필터가 안착되는 필터 캐리어;
   복수 개의 상기 필터 캐리어가 분리 가능하게 삽입되는 매거진 유닛;
   상기 본체에 형성되며, 복수 개의 상기 매거진 유닛이 삽입되어 상기 필터 캐리어를 상기 칭량공간으로 노출시키는 필터 사일로;
   상기 칭량공간 내부에 설치되어 상기 필터의 무게를 측정하는 칭량유닛;
   상기 칭량공간 내부에 설치되어 상기 매거진 유닛과 상기 칭량유닛으로 상기 필터 캐리어를 이송하는 이송유닛;
   상기 이송유닛에 설치되어 상기 필터 캐리어를 식별하는 식별유닛; 및
   상기 칭량공간 내부의 온도와 습도를 일정하게 유지하는 온습도조절유닛을 포함하는 미세먼지 자동 칭량 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 필터 사일로는,
   상기 본체에 설치되는 프레임과, 상기 프레임 내부를 구획하여 상기 매거진 유닛이 삽입되는 슬롯부를 형성하는 격벽을 포함하는 미세먼지 자동 칭량 장치.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 본체에 설치되어 상기 필터 사일로를 덮어 내부를 밀폐하는 사일로 도어부를 더 포함하는 미세먼지 자동 칭량 장치.
4. 제 2항에 있어서,
   상기 칭량공간 내부에 위치하는 상기 필터 사일로의 내측에 상기 슬롯부마다 각각 설치되어 상기 슬롯부를 개폐하는 내부 도어부를 더 포함하는 미세먼지 자동 칭량 장치.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 내부 도어부는 상기 프레임에 힌지 결합되는 도어와, 상기 도어로부터 상기 슬롯부 내부로 돌출된 개방돌기를 포함하여,
   상기 매거진 유닛이 상기 슬롯부에 삽입되면 상기 매거진 유닛이 상기 개방돌기를 밀어 상기 도어가 개방되는 미세먼지 자동 칭량 장치.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 매거진 유닛은,
   상기 개방돌기와 접하는 면이 곡면으로 돌출된 돌출가압부를 더 포함하는 미세먼지 자동 칭량 장치.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 개방돌기는,
   상기 돌출가압부와 접하는 면에 접촉롤러를 더 포함하는 미세먼지 자동 칭량 장치.
8. 제 5항에 있어서,
   상기 프레임과 상기 내부 도어부 사이를 탄성결합하여 상기 내부 도어부를 닫는 탄성부재와, 상기 프레임에 설치되어 상기 내부 도어부의 개방상태를 인식하는 인식부를 더 포함하는 미세먼지 자동 칭량 장치.
9. 제 1항에 있어서,
   상기 필터 캐리어는,
   상면에 상기 필터가 안착되며, 중앙에 상기 칭량유닛의 측정판이 통과하는 관통구와, 상기 관통구의 측부가 절개된 절개부가 형성된 필터안착부; 및
   상기 필터안착부의 측부에 상기 필터를 구별하는 정보가 표시돼 상기 식별유닛이 인식하는 식별표시부를 포함하는 미세먼지 자동 칭량 장치.
10. 제 9항에 있어서,
    상기 이송유닛은,
    상기 필터 캐리어의 하부로 삽입되어 상기 필터 캐리어를 파지하는 포크; 및
    상기 포크로부터 돌출되며 상기 필터와 접하여 상기 필터의 정전기를 제거하는 접지돌기를 더 포함하는 미세먼지 자동 칭량 장치.

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