KR20240041031A - 가스센싱장치, 가스센싱장치의 사용방법, 및 가스센싱장치를 사용하는 공기청정기 - Google Patents
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Abstract
실시예의 공기청정기는, 가스를 센싱하는 적어도 하나의 가스센서를 포함하는 제 1 센싱모듈; 및 필터에 끼인 먼지의 양을 필터 전후의 압력차를 이용하여 감지하는 제 2 센싱모듈을 포함할 수 있다 이에 따르면, 필터의 교체시기를 다양한 방법을 통하여 알아낼 수 있다. 예를 들어, 필터에 가스가 포화된 경우, 또는 필터에 먼지가 포화된 경우를 개별적으로 알아낼 수 있다.
Description
본 발명은, 가스센싱장치, 가스센싱장치의 사용방법, 및 가스센싱장치를 사용하는 공기청정기에 관한 것이다.
환경 오염의 심각성이 증가하면서 실내 공기질에 대한 관심이 증가하고 있다. 이에 따라서, 많은 사용자로부터 실내 공기를 정화시킬 수 있는 공기청정기에 대한 수요가 증가하고 있다. 근래 들어 코로나와 같은 호흡기 전염병, 유해한 기체, 및 나쁜 공기를 매개로 하는 질병으로 인하여, 공기청정기에 대한 수요는 더욱 증가하고 있다.
상기 공기청정기는 공기 속의 먼지, 미세먼지, 세균, 및 화학물질 따위를 걸러 내어 공기를 깨끗하게 하는 장치를 의미한다. 상기 공기청정기는 집진(dust collection) 기능을 헤파 필터(hepa filter), 탈취(deodorization) 기능을 수행하는 활성탄 필터(charcoal filter)에 기초한 기계적 방식을 주로 이용하고 있다.
더 나아가서, 미세먼지와 함께, 포름 알데히드, 및 VOCs 등와 같은 유해한 가스도 제거할 수 있는 공기청정기도 소개되고 있다. 예를 들어, KR101870876B1호 공기청정기 제어방법 및 공기청정기는, 유해화합물, 미세먼지 등의 여러 공기오염물질을 감지하는 것, 및 감지된 공기오염물질의 상태에 따라서, 이오나이저와 팬의 강약을 조절하는 것을 개시한다.
한편, 어느 유해가스가 포함된 환경에 맞는 필터를 사용하도록 하는 표준적인 기술은 소개된 바가 있다. 대표적으로 등록상표 3M사는 유해가스환경에 적절히 대응하는 필터를 소개한다. 예를 들어, 'https://www.3m.co.kr/3M/ko_KR/respiratory-protection-kr/products/reusable-respirators'에는 특정 가스에 대응하는 필터를 개시한다.
상기 기술이 알려져 있더라도, 공기 중에 어느 유해가스가 어느 정도 포함되는지의 정보, 어느 정도 유해한 환경에 있는지의 정보, 어느 유해가스를 제거하고 있는지의 정보, 및 어느 유해가스의 필터의 활성도 정보 등의 기술은 알려져 있지 않다.
본 발명은, 특정 가스의 유무를 확인하는 것, 및 그 가스의 함유량을 알 수 있는 가스센싱장치, 가스센싱장치의 사용방법, 가스센싱장치를 사용하는 공기청정기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 특정한 가스에 특별히 대응하는 필터를 가지는 공기청정기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 아직 기능이 남은 필터는 교체하지 않고, 기능을 다한 특정 필터의 교체주기를 알 수 있는 공기청정기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
실시예의 공기청정기는, 가스를 센싱하는 적어도 하나의 가스센서를 포함하는 제 1 센싱모듈; 및 필터에 끼인 먼지의 양을 필터 전후의 압력차를 이용하여 감지하는 제 2 센싱모듈을 포함할 수 있다 이에 따르면, 필터의 교체시기를 다양한 방법을 통하여 알아낼 수 있다. 예를 들어, 필터에 가스가 포화된 경우, 또는 필터에 먼지가 포화된 경우를 개별적으로 알아낼 수 있다.
실시예의 공기청정기는, 상기 제 1 센싱모듈에 의해서 교체시기가 분석되는 제 1 필터, 및 상기 제 2 센싱모듈에 의해서 교체시기가 분석되는 제 2 필터를 포함할 수 있다. 이에 따르면, 포화된 필터를 개별적으로 교체할 수 있다. 필터링 대상에 따른 필터를 개별적으로 알 수 있어서, 필터를 낭비하지 않을 수 있다.
실시예의 공기청정기는, 서로 다른 적어도 한 개의 가스를 감지하는 적어도 두 개의 가스센서를 포함하고, 상기 적어도 두 개의 가스센서 각각은 적어도 두 개의 가스를 감지할 수 있다. 이에 따르면, 가스센서의 수를 작게 할 수 있다.
실시예의 공기청정기는, 상기 제 1 센싱모듈에 의해서 감지되는 제 1 가스를 필터링하는 제 3 필터, 및 상기 제 1 센싱모듈에 의해서 감지되는 제 2 가스를 필터링하는 제 4 필터를 포함하는 필터링모듈을 포함할 수 있다. 이에 따르면, 서로 다른 가스를 개별적으로 필터링하는 필터를 사용할 수 있다.
선택적으로, 상기 제 1 센싱모듈이 감지하는 서로 다른 가스의 수는, 상기 가스센서의 수 보다 많을 수 있다. 이에 따르면 공기청정기의 제조비를 줄일 수 있다.
선택적으로, 상기 제 1 필터와 상기 제 2 필터는 서로 독립적으로 교체가 가능하거나, 상기 제 3 필터와 상기 제 4 필터는 서로 독립적으로 교체가 가능할 수 있다. 이에 따르면, 필터교체의 비용이 절감되는 장점이 있다.
선택적으로, 상기 센싱모듈의 각 센서의 주소와 상기 필터링 모듈의 각 필터의 주소를 매칭하여 관리하거나, 상기 가스센서가 감지하는 서로 다른 가스의 주소와 상기 필터링 모듈의 서로 다른 필터의 주소를 매칭 관리하는 주소관리부를 가질 수 있다. 이에 따르면, 다수의 서로 다른 필터를 정확하고 편리하게 관리할 수 있다.
선택적으로, 상기 제 1 필터, 상기 제 2 필터, 상기 제 3 필터, 및 상기 제 4 필터 중의 어느 하나의 교체시기를 연산하는 연산부를 포함할 수 있다. 필터의 교체시기는 정해진 시간이 아니라, 필터링의 누적에 따른 연산으로 획득될 수 있다.
선택적으로, 상기 가스센서의 고유값 그래프를 저장하는 메모리를 포함할 수 있다. 이에 따르면, 두 개 이상의 센서가 많은 수의 가스를 포함할 때, 연산에 의해서 가스를 올바르게 알아낼 수 있다.
실시예의 가스센싱장치는, 적어도 두 개의 가스센서를 포함하고, 상기 적어도 두 개의 가스센서 각각이 다른 가스센서는 감지하지 않는 가스가 있을 수 있다. 이에 따르면, 감지할 수 있는 가스의 수가 많아지는 장점이 있다.
실시예의 가스센싱장치는, 상기 적어도 두 개의 상기 가스센서 중에서, 어느 두 개의 상기 가스센서는 어느 하나의 가스를 모두 감지할 수 있다. 이에 따르면, 감지하는 것으로 정해진 모든 가스를 감지할 수 있다.
선택적으로, 적어도 두 개의 상기 가스센서 중에서, 어느 하나의 가스를 함께 감지할 수 있는 센서는 두 개의 가스센서만 있다. 이에 따르면, 감지할 수 있는 가스의 수가 늘어나는 장점이 있다.
선택적으로, 두 개의 서로 다른 가스에 반응하는 가스센서의 수를 N이라 하고, 감지가능한 가스의 수를 M이라고 할 때, M은 N보다 크고, N+1과 같거나 작을 수 있다. 이에 따르면, 센서에 따라서 반응가스의 수를 다양한 경우로 조절할 수 있다.
선택적으로, 두 개의 서로 다른 가스에 반응하는 가스센서의 수를 N이라 하고, 세 개의 서로 다른 가스에 반응하는 가스센서의 수를 L이라고 하고, 감지가능한 가스의 수를 M이라고 할 때, M은 N보다 크고, N+L+1과 같거나 작을 수 있다. 이에 따르면, 센서에 따라서 반응가스의 수를 다양한 경우로 조절할 수 있다.
선택적으로, 세 개의 서로 다른 가스에 반응하는 가스센서의 수를 N이라 하고, 감지가능한 가스의 수를 M이라고 할 때, M은 N보다 크고, 2N과 같거나 작을 수 있다. 이에 따르면, 센서에 따라서 반응가스의 수를 다양한 경우로 조절할 수 있다.
선택적으로, 네 개의 서로 다른 가스에 반응하는 가스센서의 수를 N이라 하고, 감지가능한 가스의 수를 M이라고 할 때, M은 N보다 크고, 5/2N과 같거나 작을 수 있다. 이에 따르면, 센서에 따라서 반응가스의 수를 다양한 경우로 조절할 수 있다.
선택적으로, 상기 가스센서의 갯수는 감지가능한 가스의 수보다 적을 수 있다. 이에 따르면, 더 저렴하게 가스센싱장치를 구성할 수 있다.
실시예에 따른 가스센싱장치의 사용방법은, 적어도 두 개의 가스를 감지하는 적어도 두 개의 가스센서의 각 센싱값을 입력하는 것; 및 상기 각 센싱값을, 상기 각 가스센서의 고유값 그래프를 이용하여, 상기 적어도 두 개의 가스로 매핑하여 각 가스의 농도값으로 출력하는 것을 포함할 수 있다. 이에 따르면, 매핑값을 다양하게 획득할 수 있다. 상기 다양한 매핑값은 추후에 여러 인자로 사용될 수 있다.
실시예에 따른 가스센싱장치의 사용방법은, 매핑된 상기 가스의 농도값이, 상기 적어도 두 개의 가스센서에서 허용오차의 범위 내로 일치할 때, 그 가스를 검출된 가스로 출력하는 것을 포함할 수 있다. 이에 따르면, 일대일 대응되는 가스센서가 필요하지 않은 장점이 있다. 다대다(다수의 가스센서와 다수의 가스)로 대응되는 가스센싱장치를 이용하여 현재의 가스를 알아낼 수 있는 장점이 있다.
선택적으로, 매핑된 상기 가스의 농도값이, 상기 적어도 두 개의 가스센서 중에서 어느 두 개의 가스센서에서도 허용오차의 범위 내로 일치하지 않을 때에는, 검출값이 있는 가스센서만이 감지하는 가스를, 검출된 가스로 출력할 수 있다. 이에 따르면, 단독반응의 센서가 단독센싱하는 것으로 정해진 가스를 반응가스로 출력할 수 있다. 선택적으로, 상기 검출값이 있는 가스센서의 센싱값이 매핑된 농도값을, 상기 검출된 가스의 농도값으로 출력할 수 있다. 이에 따르면, 농도값을 정확하게 알 수 잇다.
선택적으로, 적어도 두 개의 가스센서의 각각의 센싱값을 입력할 때, 상기 적어도 두 개의 가스센서의 가스 별 센서전압변화량이 큰 제 1 오프셋이 되도록 상기 적어도 두 개의 가스센서의 부하저항을 조절하는 것을 포함할 수 있다. 이에 따르면, 정확한 센싱값을 구할 수 있는 장점이 있다.
선택적으로, 상기 검출된 가스의 농도값을 출력하는 것을 더 포함하고, 상기 검출된 가스의 농도값을 출력하기 전에, 부하저항에 따라서 동일한 가스에서 센서전압변화량인 제 2 오프셋이 큰 가스센서를 선택하고, 선택된 가스센서의 농도값을 출력할 수 있다. 이에 따르면, 정확한 농도값을 구할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따르면, 다수의 가스 중에서 특정 가스가 있는지, 및 다수의 가스 중에서 그 특정 가스의 농도값을 알 수 있다.
본 발명에 따르면, 가스의 갯수에 비하여 작은 갯수의 가스센서를 이용하여, 가스의 존재여부 및 가스의 농도를 알 수 있다.
본 발명에 따르면, 두 개 이상의 가스센서를 이용하여 단일의 가스를 검출하기 때문에, 정확하게 가스종류 및 가스의 농도를 알 수 있다.
본 발명에 따르면, 특정 가스에 대응하여 제거하는 필터를 동작시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 전체로서 필터를 교체하지 않고, 특정 목적의 필터를 개별적으로 교체할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 공기청정기를 분해한 도면.
도 2는 실시예에 따른 필터의 구성을 보이는 도면.
도 3은 실시예에 따른 공기청정기의 블록도.
도 4는 실시예에 따른 가스센싱장치의 사용방법을 설명하는 도면.
도 5의 실시예에 따른 가스센싱장치의 사용방법을 순차적으로 보이는 도면.
도 6과 도 7은 출력값을 고유값 그래프와의 매핑을 예시하는 도면으로서, 도 6은 제 1 가스센서, 도 7은 제 2 가스센서.
도 8은 실시예에 따른 가스센싱장치의 사용방법을 순차적으로 보이는 도면.
도 9는 실시예에 따른 가스센싱장치의 사용방법을 설명하는 흐름도.
도 10은 상기 가스센서의 예시적인 회로도.
도 11은 포름알데히드가 40ppm인 환경에서 가스센서 부하저항의 변화와 서로 다른 가스 별 출력 센서전압의 변화를 보이는 그래프.
도 2는 실시예에 따른 필터의 구성을 보이는 도면.
도 3은 실시예에 따른 공기청정기의 블록도.
도 4는 실시예에 따른 가스센싱장치의 사용방법을 설명하는 도면.
도 5의 실시예에 따른 가스센싱장치의 사용방법을 순차적으로 보이는 도면.
도 6과 도 7은 출력값을 고유값 그래프와의 매핑을 예시하는 도면으로서, 도 6은 제 1 가스센서, 도 7은 제 2 가스센서.
도 8은 실시예에 따른 가스센싱장치의 사용방법을 순차적으로 보이는 도면.
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도 10은 상기 가스센서의 예시적인 회로도.
도 11은 포름알데히드가 40ppm인 환경에서 가스센서 부하저항의 변화와 서로 다른 가스 별 출력 센서전압의 변화를 보이는 그래프.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 이하에 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 구성요소나 구성요소에 대한 한정사항의 부가, 변경, 삭제, 및 추가 등에 의해서 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
본 발명은, 그 사상이 구현되는 많은 실시예를 가질 수 있다. 각 실시예는, 어느 일 부분이 다른 실시예의 대응되는 부분 또는 연관작용을 하는 부분으로 치환될 수 있다. 본 발명은, 아래에서 제시되는 예들 중 어느 하나이거나 2개 이상이 부분 조합된 예일 수 있다.
본 설명에서, 어느 하나의 실시예에서 부족한 부분은 다른 실시예의 설명에 의해서 보충될 수 있다. 어느 하나의 실시예에서 어느 부분은 다른 실시예의 설명에 의해서 확장, 축소될 수 있다.
본 설명에 첨부되는 도면의 설명에 있어서, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략할 수 있다.
본 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
본 출원에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 설명에 첨부되는 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것이다. 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
본 출원에서, "포함한다" 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.
본 출원에서 가스는 기체를 의미할 수 있다. 본 출원에서 가스는, 물질이 액체/기체/고체 간의 상태 변화를 하는 중에, 기체에 있는 상태를 말할 수 있다. 일 예로, 상기 가스는, 유해한 유해가스를 의미할 수 있으나, 그에 제한되지 아니한다. 본 출원에서 가스는 일반적인 먼지/미세먼지와는 상반되는 개념으로 이해할 수 있다. 본 출원에서 필터는 먼지를 거르는 필터도 포함하는 개념으로 이해할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 공기청정기를 분해한 도면이다.
도 1을 참조하면, 공기청정기(1)는, 외부공기를 흡입하는 것, 흡입된 외부공기에서 이물질을 거르는 것, 및 이물질이 걸러진 청정공기를 외부로 토출하는 것을 수행할 수 있다. 상기 작용을 수행하기 위하여, 상기 공기청정기(1)는, 모터와 상기 모터로 공기유동을 일으키는 팬 어셈블리(4), 공기유동이 통과해서 이물질을 거르는 필터(2), 상기 필터의 교체를 허용하고, 공기청정기의 내외부를 구획하는 커버(5)를 포함할 수 있다.
상기 공기청정기는, 상기 팬 어셈블리(4), 상기 필터(2), 및 상기 커버(5)가 모이는 단일한 모듈로서 공기청정모듈을, 적어도 두 개 포함할 수 있다. 이에 따라서, 어느 하나의 공기청정모듈의 필터를 교체하기 위하여 다른 공기청정모듈까지 정지하거나 교체할 필요는 없다. 어느 하나의 공기청정모듈은 다른 공기청정모듈과 독립할 수 있다. 어느 하나의 공기청정모듈과 다른 공기청정모듈은 서로 다른 가스를 필터링할 수 있다. 실시예는 상기 공기청정모듈이 상하로 적층된 구조를 보인다.
단일의 상기 공기청정모듈은 어느 하나의 팬 어셈블리(4)에 대하여 상기 필터(2)를 적어도 두 개 포함할 수 있다. 단일의 상기 공기청정모듈은 단일의 팬 어셈블리(4)에 대하여 상기 커버(5)를 적어도 두 개 포함할 수 있다. 단일의 상기 공기청정모듈은 상기 필터(2)와 상기 커버(5)를 서로 대응하여 마련할 수 있다. 즉, 하나의 필터(2)를 교체하기 위하여 하나의 커버(5)를 개방할 수 있다. 단일의 상기 공기청정모듈은 어느 하나의 필터(2)에 대하여 상기 팬 어셈블리(4)를 서로 대응하여 마련할 수 있다. 즉, 하나의 필터(2)를 동작하기 위하여 하나의 팬 어셈블리(4)를 동작시킬 수 있다. 실시예의 공기청정기는 각 필터가 개별적으로 동작할 수 있다.
실시예의 공기청정기는, 어느 가스는 거르고 어느 가스는 거르지 않는 필터(2)를 포함할 수 있다. 상기 필터는 어느 하나의 가스에 대응할 수 있다. 상기 필터는 어느 하나의 가스에 대응하고, 다른 하나는 다른 하나의 가스에 대응할 수 있다. 상기 필터는 어느 하나의 가스에만 대응할 수 있다. 상기 필터는 어느 하나의 가스에만 대응하고, 다른 하나는 다른 하나의 가스에만 대응할 수 있다. 상기 필터는 어느 하나의 가스에 대응하고, 다른 필터는 적어도 두 개의 가스에 대응할 수 있다. 상기 필터는 적어도 두 개의 가스에 대응할 수 있다. 상하의 필터는 서로 다른 가스를 필터링할 수 있다.
실시예의 공기청정기는 외부공기와 접하는 곳에 적어도 두 개 이상의 가스센서(6)(7)를 포함할 수 있다. 상기 가스센서의 갯수가 많을수록 더 많은 종류 및 갯수의 가스를 감지할 수 있다.
상기 가스센서(6)(7)는 적어도 두 개의 가스를 감지할 수 있다. 상기 가스센서는, 가스센서마다 다른 가스센서는 감지하지 않는 가스가 있을 수 있다. 예를 들어, 제 1 가스센서(6)는 감지하고, 제 2 가스센서(7)는 감지하지 않는 가스가 있을 수 있다.
상기 가스센서는, 가스센서마다 다른 가스센서는 어디서도 감지하지 않는 가스가 있을 수 있다. 즉, 어느 하나의 가스는 어느 하나의 가스센서에만 감지될 수 있다. 이 경우에는 감지할 수 있는 가스의 종류가 많을 수 있다. 예를 들어, 'A'가스는 상기 제 1 가스센서(6)에만 감지될 수 있다.
어느 두 개의 가스센서는 어느 하나의 가스를 모두 감지할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1, 2 가스센서(6)(7)는 모두 상기 'A' 가스를 감지할 수 있다. 어느 하나의 가스를 감지할 수 있는 센서는 한 쌍이 존재할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 3 가스센서가 있는 경우에, 제 3 가스센서는 상기 'A'가스를 감지하지 않을 수 있다.
어느 하나의 가스를 모두 감지할 수 있는 센서는 한 쌍만이 존재할 수도 있다.
도 2는 실시예에 따른 필터의 구성을 보이는 도면이다.
도 2를 참조하면, 상기 필터(2)를 원통형으로 제공할 수 있다. 상기 필터(2)는 원호형상으로 분할될 수 있다. 도 2(a)는 180도 원호형상의 필터유닛으로 분할되고, 도 2(b)는 120도 원호형상의 필터유닛으로 분할되고, 도 2(c)는 90도의 원호형상의 필터유닛으로 분할된 것을 예시한다. 상기 원호 외의 다른 형상의 필터유닛도 가능할 수 있다. 원통형이 아닌 다른 형상 및 다른 구조의 필터유닛도 가능할 수 있다.
상기 필터유닛은 서로 다른 가스를 필터링하는 필터유닛일 수 있다. 상기 필터유닛 각각은, 세미헤파, 울파, 집중탈취, 바이러스제거, 포름알데히드제거, VOCc제거, A가스제거, 및 B가스제거 등 다양한 목적일 수 있다. 상기 필터유닛 각각은 서로 독립적으로 교체할 수 있다. 이에 따라서 경제적으로 사용할 수 있는 장점이 있다. 상기 필터유닛을 필터라고 약칭할 수 있다. 어느 하나의 필터에 다수의 필터유닛이 존재하는 경우에 필터유닛도 필터이기 때문이다.
도 3은 실시예에 따른 공기청정기의 블록도이다.
도 3을 참조하면, 공기청정기(1)는, 정보처리를 통하여 공기청정기의 동작을 구현하는 처리모듈(10)을 가질 수 있다. 상기 공기청정기(1)는, 가스를 감지하는 적어도 한 개의 가스센서를 가지는 제 1 센싱모듈(161)을 가질 수 있다. 상기 공기청정기(1)는, 필터 전후의 압력차를 감지하여 필터의 교체시기를 예상할 수 있는 제 2 센싱모듈(162)을 가질 수 있다. 상기 공기청정기(1)는, 적어도 한 개의 필터를 가지는 필터링모듈(15)을 포함할 수 있다.
상기 제 1 센싱모듈(161)은, 한 개의 가스센서를 포함할 수 있다. 상기 제 1 센싱모듈(161)은, 적어도 두 개의 가스센서를 포함할 수 있다. 상기 제 1 센싱모듈은 적어도 두 개의 가스를 탐지할 수 있다. 상기 제 1 센싱모듈은 적어도 두 개의 가스의 양을 탐지할 수 있다.
상기 제 2 센싱모듈(162)은, 상기 필터에 끼인 먼지 등의 양을 예측하여 필터의 교체시기를 예측할 수 있다. 상기 제 2 센싱모듈은, 상기 먼지 등의 양에 따라서 필터 전후의 공기 압력이 달라지는 것을 이용할 수 있다. 본 출원인이 출원한 공개번호 10-2021-0004694, '필터수명을 측정하는 공기청정기 및 그 제어방법'에는 제 2 센싱모듈(162)에 대한 더 자세한 설명이 있다. 상기 제 2 센싱모듈의 이해가 필요한 범위 내에서, 본 기술의 설명은 본 상세설명에 포함되는 것으로 한다. 상기 제 2 센싱모듈(162)은 상기 제 1 센싱모듈(161)과는, 목적/구성/작용이 다르다고 할 수 있다. 다만, 필터의 교체시기를 예측한다는 점에서는 부분적으로 효과가 일치한다고 할 수 있다.
상기 필터링모듈(15)은, 적어도 두 개의 필터를 포함할 수 있다. 상기 적어도 두 개의 필터는 서로 다른 물질을 필터링할 수 있다. 상기 적어도 두 개의 필터는, 적어도 두 개의 서로 다른 가스를 필터링하는 적어도 두 개의 필터, 먼지를 필터링하는 필터, 및 그 외에 상기 필터유닛의 설명시에 개시한 필터 등, 다양한 필터를 포함할 수 있다. 상기 ??터링모듈(15)은, 적어도 두 개의 서로 다른 가스를 주로(mainly) 필터링하는, 적어도 두 개의 필터를 가질 수 있다. 상기 적어도 두 개의 필터는 독립하여 교체할 수 있다.
상기 필터링모듈(15)의 각 필터는, 고유 주소가 설정될 수 있다. 상기 제 1 센싱모듈(161)의 각 센서는, 고유 주소를 가질 수 있다. 상기 제 2 센싱모듈(162)의 각 센서는 고유 주소가 설정될 수 있다. 각 센서 및 각 필터는 위치가 관리될 수 있다. 어느 하나의 센서와 적어도 어느 하나의 필터는 서로 연관될 수 있다. 예를 들어, 어느 하나의 센서에 의해서 감지되는 가스는 상기 적어도 어느 하나의 필터에 의해서 걸러질 수 있다. 다른 예로, 상기 어느 하나의 센서에 의해서 감지되는 가스를 필터링하는 상기 적어도 어느 하나의 필터는, 상기 어느 하나의 센서의 신호를 근거로 하여 교체시기를 예측할 수 있다.
상기 각 센서 및 각 필터의 주소는, 상기 처리모듈의 주소할당부(13)에 의해서 주소를 할당할 수 있다. 각 주소 또는 그 주소에 상당하는 공기청정기 상의 위치는 디스플레이(17)에 디스플레이될 수 있다. 상기 디스플레이(17)의 표시정보를 관찰하여 사용자는 추가작업을 수행할 수 있다. 공장초기화 등으로 주소가 결정되는 경우에는, 상기 주소할당부를 주소저장부라고 할 수 있다. 상기 주소할당부와 상기 주소저장부를 합해서 주소관리부라고 할 수 있다. 예를 들어, 어느 주소의 필터위치가 깜빡이는 것은 교체신호의 표시로 약속할 수 있다. 연관되는 센서와 필터는, 상기 주소할당부(13)에서 연관된 주소를 할당받을 수 있다. 예를 들어, 'A'가스를 감지하는 센서의 주소/위치가 '11-1'이면, 'A'가스를 필터링하는 필터의 주소/위치는 '11-2'로 주소를 매칭하여 할당할 수 있다. 매칭된 주소는 다른 정보에 비하여 인접하게 관리할 수 있다. 나아가서, 각 주소에 해당하는 공기청정기 상의 위치, 또는 디스플레이 상의 위치도 함께 관리될 수 있다. 상기 메모리(12)는, 주소와 위치, 공기청정기 상의 위치, 및 디스플레이 상의 위치와 관련되는 정보를 매칭하여 저장할 수 있다.
상기 공기청정기(1)는, 전력을 인가하는 파워유닛(18), 및 모터구동/향기발생 등을 수행하는 구동부(19)를 더 포함할 수 있다.
상기 처리모듈(10)은 연산부(11)를 포함할 수 있다. 상기 연산부(11)는, 상기 가스센서의 감지신호를 가스의 양으로 변환하는 것, 적어도 두 개의 가스센서의 신호를 이용하여 가스를 선택하는 것, 및 센서교체시기의 판단 등의 연산기능을 수행할 수 있다.
상기 처리모듈(10)은 메모리(12)를 포함할 수 있다. 상기 메모리(12)는 공기청정기의 동작에 필요한 다양한 정보를 임시 또는 영구로 저장할 수 있다.
도 4는 실시예에 따른 가스센싱장치의 사용방법을 설명한다.
도 4를 참조하면, 센서에 전원이 인가되고, 센서가 외부공기에 노출된다. 외부공기에는 적어도 하나의 물질이 포함될 수 있다. 그러면, 적어도 두 개의 물질을 감지하는 적어도 두 개의 센서의 각 센싱값이 발생하고 입력된다(S1). 예를 들어, A, B 두 개의 가스를 감지하는 제 1 가스센서와, A, C 두 개의 가스를 감지하는 제 2 가스센서가, 알파와 베타로 서로 다른 신호의 센싱값을 발생시킬 수 있다.
상기 각각의 센싱값 중에서 적어도 두 개의 센싱값을, 상기 적어도 두 개의 물질 중의 각각의 물질로 매핑(mapping)할 수 있다(S2). 예를 들어, 제 1 가스센서의 센싱값으로 알파와, 제 2 가스센서의 센싱값으로 베타를 A, B, 및 C에 각각 매핑하는 것이다. 상기 매핑의 방법은 각 센서의 고유값 그래프로 미리 정해질 수 있다. 상기 고유값 그래프는, 어느 가스센서가 센싱한 센싱전압에 따라서 서로 다른 가스별로 미리 결정된 농도값을 그래프로 표시한 것일 수 있다. 상기 고유값 그래프는 가스센서별로 미리 정해질 수 있다.
상기 적어도 두 개의 센싱값의 매핑값이, 허용범위 내에서 일치하는 물질이 있는 경우에, 그 물질의 매핑값을 감지된 물질의 농도값으로 출력한다(S3).
예를 들어 설명한다. 제 1 예로, 제 1 가스센서의 센싱값인 알파를 A 가스에 매핑한 값과, 제 2 가스센서의 센싱값인 베타를 A 가스에 매핑한 값이, 허용오차의 범위 내에서 일치할 수 있다. 이 경우에는 그 센싱값을 A 가스의 농도값으로 출력할 수 있다. 그러나, 제 1 가스센서의 센싱값인 알파를 A 가스에 매핑한 값과, 제 2 가스센서의 센싱값인 베타를 A 가스에 매핑한 값이 허용오차를 벗어날 수 있다. 이 경우에는 A가스는 아닌 것으로 판단할 수 있다.
제 2 예로, 외부공기에 B 가스만 포함될 수 있다. 이 경우에는, A, C 두 개의 가스를 감지하는 제 2 가스센서는 반응하지 않고, A, B 두 개의 가스를 감지하는 제 1 가스센서만 반응할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 가스센서는 출력값이 있고, 상기 제 1 가스센서는 출력값이 없거나 무시가능할 수준일 수 있다. 이 경우에는 제 2 가스센서의 센싱값을 B 가스의 농도값으로 출력할 수 있다.
제 3 예로, 외부공기에 C 가스만 포함될 수 있다. 이 경우에는, A, C 두 개의 가스를 감지하는 제 2 가스센서는 반응하고, A, B 두 개의 가스를 감지하는 제 1 가스센서는 반응하지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 가스센서는 출력값이 있고, 상기 제 2 가스센서는 출력값이 없거나 무시가능할 수준일 수 있다. 이 경우에는 제 1 가스센서의 센싱값을 C 가스의 농도값으로 출력할 수 있다.
제 4 예로, 외부공기에 A, B, C 가스 중의 어느 가스도 없는 경우에는 제 1, 2 센서의 어느 것도 의미있는 출력값을 내지 않을 수 있다. 이 경우에는 A, B, C 가스는 검출되지 않은 것으로 판단할 수 있다.
위의 예와 같이, 두 개의 물질을 검지할 수 있는 두 개의 센서를 이용하여, 세 가지 물질의 존재와 세 가지 물질의 농도값을 알아낼 수 있다. 이에 따르면, 알아내야 하는 물질의 수보다는 적은 수의 센서를 이용하여, 물질의 존재와 그 물질의 농도값을 알 수 있는 장점이 있다. 예를 들어, 세 가지 가스의 존재 및 농도를 알기 위해서는 두 개의 가스센서를 사용하는 것으로 충분할 수 있다. 이에 따라서, 경제성이 높은 가스센싱장치 및 가스센싱장치의 사용방법을 얻을 수 있다. 물론 이외에, 다른 물질의 존재는 다른 센서를 추가로 이용할 수 있다.
상기 방법의 설명은, 도 5의 실시예에 따른 가스센싱장치의 사용방법을 순차적으로 보이는 도면으로 더 명확히 이해할 수 있다.
도 5를 참조하면, 가스센싱장치를 동작하면, 상기 제 1 가스센서와 제 2 가스센서가 측정값으로서 센싱값을 출력한다(S1a)(S1b). 상기 제 1 가스센서는 A, B 가스를 감지할 수 있다. 상기 제 2 가스센서는 A, C 가스를 감지할 수 있다. 만약, 각 센서가 측정하는 가스가 공기 중에 있다면, 그 가스의 농도에 따른 출력값을 제 1, 2 가스가 출력할 수 있다. 다른 경우로, 각 센서가 측정하는 가스가 공기 중에 없다면, 각 센서는 출력값은 영이거나 무시가능한 출력값일 수 있다.
상기 출력값은 각 가센서의 고유값 그래프와 매핑할 수 있다(S2a)(S2b)(S2c)(S2d). 상기 매핑값을 예상 농도값으로 출력할 수 있다(S3a)(S3b)(S3c)(S3d). 도 6과 도 7을 예로 들어 출력값을 고유값 그래프와의 매핑하는 것을 설명한다. 상기 출력값을 상기 고유값 그래프의 각 가스와 매핑하면 가스의 예상 농도값을 알 수 있다.
예를 들어 설명한다. 도 6은 제 1 가스센서이고 도 7은 제 2 가스센서로 가정한다. 상기 제 1 가스센서는 수소와 톨루엔을 감지하고, 상기 제 2 감지센서는 수소와 암모니아를 감지한다. 수소는 위 예에서 A 가스와 대응하고, 톨루엔은 B 가스와 대응하고, 암모니아는 C 가스에 대응할 수 있다.
예를 들어, 상기 제 1 가스센서는 0.3Rs/R0, 제 2 가스센서는 0.3Rs/R0의 출력값을 보였다고 하자. 상기 제 1 가스센서의 출력값을, 수소와 톨루엔의 고유값 그래프와 각각 매핑한다. 수소의 매핑값은 40±오차1ppm이다. 톨루엔 매핑값은 2±오차2ppm이다. 상기 제 2 가스센서의 출력값을, 수소와 암모니아의 고유값 그래프와 각각 매핑한다. 수소의 매핑값은 40±오차3ppm이고, 암모니아의 매핑값은 80±오차3ppm이다.
상기 매핑값을 이용하여 가스를 특정할 수 있다(S4a)(S4b)(S4c). 도 6과 도 7을 예로 들어 매핑값을 이용하여 가스를 특정하는 것을 설명한다.
예를 들어 설명한다. 제 1 예로서, 제 1, 2 가스센서의 각 두 개의 매핑값 중에서 오차범위의 매핑값이 일치하는 것이 있는지 검색한다(S4a). 예를 들어, 가스가 수소인 경우에는 제 1 가스센서와 제 2 가스센서의 매핑값이 40±오차1ppm와 40±오차3ppm이다. 이 두 값은 오차범위 내의 매핑값이라고 할 수 있다. 그러므로, 현재의 가스는 수소로 판정할 수 있다(S5a). 상기 매핑값이 크게 차이 나는 경우에는 오차범위를 벗어나므로, 해당하는 가스라고 할 수 없다.
제 2 예로서, 가스가 톨루엔인 경우에는 제 2 가스센서는 출력값이 없을 것이다. 제 1 예에서, 제 2 가스센서의 출력값은 영이 될 수 있다. 다시 말하면, 반응데이터가 없을 수 있다. 제 1 가스센서의 출력값이 있는 것을 근거로 현재의 가스는 톨루엔으로 판정할 수 있다(S5b).
제 3 예로서, 가스가 암모니아인 경우에는 제 1 가스센서는 출력값이 없을 수 있다. 제 1 예에서, 제 1 가스센서의 출력값은 영이 될 수 있다. 다시 말하면, 반응데이터가 없을 수 있다. 제 2 가스센서의 출력값이 있는 것을 근거로 현재의 가스는 암모니아로 판정할 수 있다(S5c).
제 4 예로서, 제 1, 2 가스센서의 출력값이 영이 될 수 있다. 다시 말하면, 제 1, 2 가스센서의 반응데이터가 없을 수 있다. 상기 반응데이터가 없는 것을 근거로 현재는 상기 세 가지 가스가 없는 것으로 판정할 수 있다(S5d).
마찬가지로 각 가스의 농도가 필요한 경우에는 매핑된 농도값을 출력할 수 있다. 상기 매핑값이 없는 경우에는 가스 없음을 출력할 수 있다.
상기 예에서, 두 개의 가스를 감지할 수 있는 두 개의 센서로 세 개의 가스의 존재 유무 및 농도값을 검지할 수 있는 것을 설명하였다. 센서가 감지할 수 있는 가스의 종류 및 센서의 수에 따라서 감지할 수 있는 가스의 종류는 늘어날 수 있다. 적어도 두 개의 가스를 감지하는 가스센서의 종류는 다수 개가 있을 수 있다. 그 중에서 신뢰 가능한 매핑값을 출력하는 센서를 적어도 두 개 사용하는 것으로서 다양한 가스센싱장치를 구현할 수 있다.
도 8은 실시예에 따른 가스센싱장치의 사용방법을 순차적으로 보이는 도면이다. 도 8의 실시예는 도 5의 실시예와 비교할 때 세 개의 가스를 감지하는 가스센서를 세 개 사용하는 것이 다르다.
가스센싱을 개시하면, 상기 제 1, 2, 및 3 가스센서가 측정값으로서 센싱값을 출력한다(S31a)(S31b)(S31c). 상기 제 1 가스센서는 A, B, C가스를 감지할 수 있다. 상기 제 2 가스센서는 A, D, E가스를 감지할 수 있다. 상기 제 3 가스센서는 B, D, F가스를 감지할 수 있다. 만약, 각 센서가 측정하는 가스가 공기 중에 있다면, 그 가스의 농도에 따른 출력값을 제 1, 2, 3 가스센서가 출력할 수 있다. 다른 경우로, 각 센서가 측정하는 가스가 공기 중에 없다면, 각 센서는 출력값은 영이거나 무시 가능한 출력값일 수 있다.
상기 출력값은 각 센서의 고유값 그래프와 매핑할 수 있다(S32a 내지 S32i).
상기 매핑값을 예상 농도값으로 출력할 수 있다(S33a 내지 S33i).
상기 매핑값을 이용하여 가스를 특정할 수 있다(S34a 내지 S34f). 가스의 특정은, 다른 센서에서 같은 가스로의 매핑값이 오차범위 이내인 것을 이용할 수 있다. 상기 매핑값의 유사여부를 근거로 가스를 특정할 수 있다.
각 가스의 농도가 필요한 경우에는 매핑된 농도값을 출력할 수 있다(S35a 내지 S35g).
본 실시예에서는 세 개의 가스를 감지할 수 있는 세 개의 가스센서로 여섯 개의 가스를 검출할 수 있는 것을 확인할 수 있다. 가급적 적은 수의 가스센서로 가능한 한 많은 갯수의 가스를 감지하기 위해서는 다음의 조건을 만족할 수 있다.
첫째 하나의 가스를 함께 감지하는 센서는 두 개만 있으면 좋다. 예를 들어, A 가스를 감지하는 센서는 제 1, 2 가스센서 두 개만 있으면 좋다.
둘째 가스센서마다 독립적으로 반응하는 센서는 하나만 있으면 좋다. 예를 들어, A 가스는 제 1 가스센서에만 반응하면 좋다. 위 두 조건을 만족하는 경우에는 가장 적은 수의 가스센서로 가장 많은 수의 가스를 확인할 수 있다. 아울러, 어느 가스센서는 미리 선택된 가스만을 감지할 수 있다. 어느 가스센서는 미리 선택된 외의 다른 가스는 출력값이 없거나 반응데이터가 없다고 할 수 있다.
실시예의 가스센싱장치는 적은 수의 가스센서로 많은 수의 가스를 감지하는 것을 일 목적으로 한다. 실시예에 따른 가스센싱장치의 사용방법을 일반화하여 설명한다.
두 개의 서로 다른 가스에 반응하는 가스센서의 수와 가스의 수는 다음의 규칙을 만족할 수 있다.
여기서, M은 감지 가능한 서로 다른 가스의 수이고, N(두 개 이상)은 가스센서의 수이다. 예를 들어, 두 개의 서로 다른 가스에 반응하는 가스센서의 경우에는, 가스센서의 수가 N 개이면 그 보다 하나 더 많은 N+1 개의 가스를 감지할 수 있다. M은 적어도 N보다는 클 수 있다.
그 이유를 설명한다.
첫째 하나의 가스에 중복 반응하는 가스센서는 한 쌍만 있을 수 있다. 그러므로, 각각의 가스는 어느 한 쌍의 가스센서 조합으로 얻을 수 있다. 그러므로, N-1이 된다. 둘째, 어느 가스센서가 독립적으로 감지가능한 가스는 한 개이거나 없을 수 있다. 독립적으로 감지가능한 가스가 없는 경우는 다음과 같다. 제 1 가스센서는 A, B 가스, 제 2 가스센서는 B, C 가스, 제 3 가스센서는 C, D 가스를 감지한다고 하자. 이 경우에 제 2 가스센서는 독립적으로 감지가능한 가스가 없게 된다. 순환관계를 적용하면, 독립적으로 감지가능한 가스는 2가 된다. 위 두 가지의 경우를 합하면, 감지 가능한 서로 다른 가스의 수는 N-1+2가 될 수 있다.
다른 경우로, 두 개의 서로 다른 가스에 반응하는 가스센서와 세 개의 서로 다른 가스에 반응하는 가스센서의 조합하는 경우에, 가스센서의 수와 가스의 수는 다음의 규칙을 만족할 수 있다.
여기서, M은 감지 가능한 서로 다른 가스의 수이고, N(세 개 이상)은 총 가스센서의 수이고, L은 세 개의 서로 다른 가스에 반응하는 가스센서의 수이다. M은 적어도 N보다는 클 수 있다.
그 이유를 설명한다.
첫째 하나의 가스에 중복하여 반응하는 가스센서는 한 쌍만 있을 수 있다. 그러므로, 각각의 가스는 어느 한 쌍의 가스센서 조합으로 얻을 수 있다. 그러므로, N-1이 된다. 둘째, 어느 가스센서가 독립적으로 감지가능한 가스는 한 개이거나 없을 수 있다. 독립적으로 감지가능한 가스가 없는 경우는 다음과 같다.
제 1 가스센서는 A, B 가스, 제 2 가스센서는 B, C, E 가스, 제 3 가스센서는 C, D 가스를 감지한다고 하자. 이 경우에 제 2 가스센서는 독립적으로 감지가능한 가스가 'E' 가 있게 된다. 순환관계를 적용하면, 독립적으로 감지가능한 가스는 세 개의 서로 다른 가스에 반응하는 갯수와 양 끝단의 두 개의 서로 다른 가스에 반응하는 갯수인 2의 합이 된다. 위 두 가지의 경우를 합하면, 감지가능한 서로 다른 가스의 수는 N-1+L+2가 될 수 있다.
다른 경우로, 세 개의 서로 다른 가스에 반응하는 가스센서의 수와 가스의 수는 다음의 규칙을 만족할 수 있다.
여기서, M은 감지 가능한 서로 다른 가스의 수이고, N(세 개 이상)은 가스센서의 수이다. 예를 들어, 세 개의 서로 다른 가스에 반응하는 가스센서의 경우에는, 가스센서의 수가 N 개이면 2N 개의 가스를 감지할 수 있다. M은 적어도 N보다는 클 수 있다.
그 이유를 설명한다.
첫째 하나의 가스에 중복하여 반응하는 가스센서는 한 쌍만 있을 수 있다. 그러므로, 각각의 가스는 어느 한 쌍의 가스센서 조합으로 얻을 수 있다. 그러므로, N이 된다. 둘째, 어느 가스센서가 독립적으로 감지가능한 가스는 한 개만 있을 수 있다.
예를 들어, 제 1 가스센서는 A, B, D 가스, 제 2 가스센서는 B, C, E 가스, 제 3 가스센서는 C, D, F 가스를 감지한다고 하자. 이 경우에 상기 제 1, 2, 3 가스센서는 A, E, F 가스를 감지할 수 있다. 위 두 가지의 경우를 합하면, 감지가능한 서로 다른 가스의 수는 N+N이 될 수 있다.
다른 경우로, 네 개의 서로 다른 가스에 반응하는 가스센서의 수와 가스의 수는 다음의 규칙을 만족할 수 있다.
여기서, M은 감지 가능한 서로 다른 가스의 수이고, N(세 개 이상)은 가스센서의 수이다. 예를 들어, 네 개의 서로 다른 가스에 반응하는 가스센서의 경우에는, 가스센서의 수가 N 개이면 그 두 배 반인 5/2 개의 가스를 감지할 수 있다. M은 적어도 N보다는 클 수 있다.
그 이유를 설명한다.
첫째 하나의 가스에 중복하여 반응하는 가스센서는 한 쌍만 있을 수 있다. 그러므로, 각각의 가스는 어느 한 쌍의 가스센서 조합으로 얻을 수 있다. 그러므로, N*3/2가 된다. 둘째, 어느 가스센서가 독립적으로 감지가능한 가스는 가스센서당 한 개(N개)가 있을 수 있다.
예를 들어, 제 1 가스센서는 A, B, C, D 가스, 제 2 가스센서는 B, E, F, I 가스, 제 3 가스센서는 C, E, G, J 가스, 제 4 가스센서는 D, F, G, H 가스를 감지한다고 하자. 이 경우에는 B, C, D, E, F, G 가스는 두 개의 가스센서 조합에 의해서 감지가 가능하다. 즉, 가스센서의 수보다 1.5배 많은 수의 가스를 검출할 수 있다. 각 가스센서가 독립적으로 감지할 수 있는 가스는, A, I, J, H가 된다. 위 두 가지의 경우를 조합하면, 감지가능한 서로 다른 가스의 수는 N*3/2+N이 될 수 있다.
설명에서 본 바와 같이, 가스센싱장치에 가스센서의 수가 늘어날수록 더 많은 수의 서로 다른 가스를 감지할 수 있다. 가스센싱장치의 각 가스센서가 감지할 수 있는 가스의 수가 늘어날수록 더 적은 수의 가스센서로 더 많은 수의 서로 다른 가스를 감지할 수 있다.
가스센싱장치에 포함되는 가스센서의 세트는 다음의 특성을 만족할 수 있다.
첫째, 적어도 두 개의 상기 가스센서는, 각 가스센서마다 다른 가스센서가 감지하지 않는 가스가 있을 수 있다. 즉, 어느 하나의 가스는 어느 하나의 가스센서에만 감지될 수 있다.
둘째, 적어도 두 개의 상기 가스센서 중에서, 어느 두 개의 상기 가스센서는 어느 하나의 가스를 모두 감지할 수 있다.
셋째, 적어도 두 개의 상기 가스센서 중에서, 어느 하나의 가스를 함께 감지할 수 있는 센서는 두 개의 가스센서만이 존재할 수 있다. 상기 세번째 특성에 의해서 감지가스의 종류를 더욱 크게 할 수 있다.
상기되는 설명에 따르면, 감지 가능한 가스의 수에 비하여 적은 수의 가스센서로 모든 가스를 감지할 수 있는 것을 볼 수 있다. 이에 따르면, 어느 가스가 외부공기에 있는 것을 확인하면, 그 가스를 필터링하는 필터를 동작시킬 수 있다. 상기 필터의 누적필터링량은 필터링 작용에 따라서 늘어날 수 있다. 이를 이용함으로써, 해당 가스가 필터링되는 필터의 교체시기를 알아낼 수 있다. 이때에는 다른 가스나, 물질을 필터링하는 다른 필터와는 독립적이므로 경제적인 장점이 있다. 즉, 어느 필터의 누적필터링량은 다른 필터의 누적필터링량과는 무관할 수 있다.
도 9는 실시예에 따른 가스센싱장치의 사용방법을 설명하는 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 상기 가스센싱장치에 의해서 제 1 물질이 감지될 수 있다. 상기 물질은 가스일 수 있다. 상기 제 1 물질을 필터링하는 필터는 전체 필터의 일 부분일 수 있다. 그 일부분은 독립교체가 가능할 수 있다. 상기 제 1 물질의 농도와 공기청정기의 동작 시에 상기 필터가 필터링하는 단위시간당 물질 흡수율을 이용하여 상기 제 1 물질의 필터링량을 알 수 있다(S11). 즉, 농도가 높을수록, 단위시간당 물질 흡수율이 높을수록, 운전시간이 길수록 제 1 필터의 교체주기는 짧아질 수 있다.
이후에는 현재 제 1 물질 필터링량과 과거누적필터량을 합하여, 현재누적필터링량을 산출한다(S12). 상기 현재누적필터링량이 임계필터링량을 넘는 지를 판단한다(S13).
상기 현재누적필터링량이 상기 임계필터링량을 넘어서는 경우에는, 상기 제 1 물질을 필터링하는 제 1 필터를 교체해야 하는 교체신호를 발생시킬 수 있다(S15). 이때 상기 교체신호는 상기 제 1 필터만의 교체신호일 수 있다. 상기 현재누적필터링량이 상기 임계필터링량을 넘지 않는 경우에는, 상기 과거누적필터링량을 현재누적필터링량으로 갱신한다(S14).
공기청정기가 동작되는 중에 상기 동작을 반복해서 수행할 수 있다.
상기 가스센서는 다양한 가스에 대하여 반응하는 정밀도가 다를 수 있다. 어느 하나의 센서가 감지하는 가스의 수가 늘어날수록 더 정확한 출력값의 선정이 중요할 수 있다. 이에 따라서, 발명자는 부하저항을 조정하여 가스매핑의 정확도를 높이는 방법, 및 가스농도의 센싱값을 정확히 하는 방법을 추가로 발명하였다.
도 10은 상기 가스센서의 예시적인 회로도이다. 도 11은 포름알데히드가 40ppm인 환경에서 가스센서 부하저항의 변화와 서로 다른 가스 별 출력 센서전압의 변화를 보이는 그래프이다.
도 10을 참조하면, 가스센서의 출력 센서전압은 수학식 5와 같다.
VL은 센서센서전압, Rs는 센서저항(21), RL은 부하저항(22)이다. 즉, 부하저항을 조정하는 것에 의해서 가스별로 센서출력전압의 양상을 달리할 수 있다.
도 11을 참조하면, 다양한 부하저항에서 가스별로 출력되는 센서전압을 볼 수 있다. 유의해서 관찰할 것은 다음과 같다. 첫째, 같은 센서전압에서 부하저항이 달라지는 경우에는 가스별로 센서전압 변화량, 즉 제 1 오프셋(도 11의 수평방향의 오프셋)이 달라질 수 있다. 둘째, 부하저항이 달라지는 경우에 동일한 가스에서 센서별로 센서전압 변화량, 즉 제 2 오프셋(도 1의 수직방향의 오프셋)이 달라질 수 있다. 예를 들어, 부하저항이 20kΩ인 경우에 가스별 센서전압 변화량이 더 큰 것을 볼 수 있다. 예를 들어 부하저항이 10kΩ인 경우에 같은 가스라도 센서별로 부하에 따른 센서전압 변화량이 큰 것을 볼 수 있다. 상세하게는, 예시된 센서의 경우에는 부하저항이 10kΩ인 경우에는 부하저항이 조금 변하더라도 센서전압이 더 크게 변할 수 있는 것이다.
위 성질을 이용하여 더 정확하게 센싱할 수 있다.
첫째, 가스센서가 센싱전압값을 출력할 때 상기 제 1 오프셋이 가장 큰 지점으로 부하저항이 설정되도록 할 수 있다. 예를 들어, 도 5와 도 8의 출력값 획득의 단계(S1a-S1b)에서 해당하는 출력값을 얻기 위하여 제 1 오프셋이 가장 큰 제 1 부하저항으로 조정할 수 있다. 이 경우에는 가스별로 더 많이 구분되는 출력값을 얻을 수 있다.
둘째 가스가 정해진 다음에 가스의 농도값을 출력할 때에는 상기 제 2 오프셋이 가장 큰 센서를 이용하도록 할 수 있다. 예를 들어, 도 5와 도 8의 센싱전압출력의 단계(S5a-S3c)(S35a-S35f)에서 해당하는 센싱값을 더 정확히 출력하도록, 제 2 오프셋이 큰 가스센서의 센싱값을 선택할 수 있다. 이 경우에는 더 정확한 가스의 농도값을 구할 수 있다.
위의 방법을 이용하면 더 정확한 가스센싱장치의 동작이 가능한 장점이 있다.
본 발명은 공기청정기의 경제성을 향상할 수 있다.
2: 필터
4: 팬 어셈블리
6: 제 1 가스센서
7: 제 2 가스센서
161: 제 1 센싱모듈
162: 제 2 센싱모듈
4: 팬 어셈블리
6: 제 1 가스센서
7: 제 2 가스센서
161: 제 1 센싱모듈
162: 제 2 센싱모듈
Claims (20)
- 가스를 센싱하는 적어도 하나의 가스센서를 포함하는 제 1 센싱모듈;
필터에 끼인 먼지의 양을 필터 전후의 압력차를 이용하여 감지하는 제 2 센싱모듈; 및
상기 제 1 센싱모듈에 의해서 교체시기가 분석되는 제 1 필터, 및 상기 제 2 센싱모듈에 의해서 교체시기가 분석되는 제 2 필터를 포함하는 필터링모듈을 포함하는 공기청정기. - 서로 다른 적어도 한 개의 가스를 감지하는 적어도 두 개의 가스센서를 포함하고, 상기 적어도 두 개의 가스센서 각각은 적어도 두 개의 가스를 감지하는, 제 1 센싱모듈; 및
상기 제 1 센싱모듈에 의해서 감지되는 제 1 가스를 필터링하는 제 3 필터, 및 상기 제 1 센싱모듈에 의해서 감지되는 제 2 가스를 필터링하는 제 4 필터를 포함하는 필터링모듈을 포함하는 공기청정기. - 제 1 항 및 제 2 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 센싱모듈이 감지하는 서로 다른 가스의 수는, 상기 가스센서의 수 보다 많은 공기청정기. - 제 1 항 및 제 2 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 필터와 상기 제 2 필터는 서로 독립적으로 교체가 가능하거나,
상기 제 3 필터와 상기 제 4 필터는 서로 독립적으로 교체가 가능한 공기청정기. - 제 1 항 및 제 2 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 센싱모듈의 각 센서의 주소와, 상기 필터링 모듈의 각 필터의 주소를 매칭하여 관리하는 주소관리부를 가지는 공기청정기. - 제 5 항에 있어서,
상기 가스센서가 감지하는 서로 다른 가스의 주소와, 상기 필터링 모듈의 서로 다른 필터의 주소를 매칭 관리하는 주소관리부를 가지는 공기청정기. - 제 1 항 및 제 2 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 필터, 상기 제 2 필터, 상기 제 3 필터, 및 상기 제 4 필터 중의 어느 하나의 교체시기를 연산하는 연산부를 포함하는 공기청정기. - 제 1 항 및 제 2 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 가스센서의 고유값 그래프를 저장하는 메모리를 포함하는 공기청정기. - 적어도 두 개의 가스센서를 포함하고,
상기 적어도 두 개의 가스센서 각각이 다른 가스센서는 감지하지 않는 가스가 있고,
상기 적어도 두 개의 상기 가스센서 중에서, 어느 두 개의 상기 가스센서는 어느 하나의 가스를 모두 감지할 수 있는 가스센싱장치. - 제 9 항에 있어서,
적어도 두 개의 상기 가스센서 중에서, 어느 하나의 가스를 함께 감지할 수 있는 센서는 두 개의 가스센서만 있는 가스센싱장치. - 제 9 항에 있어서,
두 개의 서로 다른 가스에 반응하는 가스센서의 수를 N이라 하고, 감지가능한 가스의 수를 M이라고 할 때, M은 N보다 크고, N+1과 같거나 작은 가스센싱장치. - 제 9 항에 있어서,
두 개의 서로 다른 가스에 반응하는 가스센서의 수를 N이라 하고, 세 개의 서로 다른 가스에 반응하는 가스센서의 수를 L이라고 하고, 감지가능한 가스의 수를 M이라고 할 때, M은 N보다 크고, N+L+1과 같거나 작은 가스센싱장치. - 제 9 항에 있어서,
세 개의 서로 다른 가스에 반응하는 가스센서의 수를 N이라 하고, 감지가능한 가스의 수를 M이라고 할 때, M은 N보다 크고, 2N과 같거나 작은 가스센싱장치. - 제 9 항에 있어서,
네 개의 서로 다른 가스에 반응하는 가스센서의 수를 N이라 하고, 감지가능한 가스의 수를 M이라고 할 때, M은 N보다 크고, 5/2N과 같거나 작은 가스센싱장치. - 제 9 항에 있어서,
상기 가스센서의 갯수는 감지가능한 가스의 수보다 적은 가스센싱장치. - 적어도 두 개의 가스를 감지하는 적어도 두 개의 가스센서의 각 센싱값을 입력하는 것;
상기 각 센싱값을, 상기 각 가스센서의 고유값 그래프를 이용하여, 상기 적어도 두 개의 가스로 매핑하여 각 가스의 농도값으로 출력하는 것; 및
매핑된 상기 가스의 농도값이, 상기 적어도 두 개의 가스센서에서 허용오차의 범위 내로 일치할 때, 그 가스를 검출된 가스로 출력하는 것을 포함하는 가스센싱장치의 사용방법. - 제 16 항에 있어서,
매핑된 상기 가스의 농도값이, 상기 적어도 두 개의 가스센서 중에서 어느 두 개의 가스센서에서도 허용오차의 범위 내로 일치하지 않을 때에는, 검출값이 있는 가스센서만이 감지하는 가스를, 검출된 가스로 출력하는 것을 포함하는 가스센싱장치의 사용방법. - 제 17 항에 있어서,
상기 검출값이 있는 가스센서의 센싱값이 매핑된 농도값을, 상기 검출된 가스의 농도값으로 출력하는 것을 포함하는 가스센싱장치의 사용방법. - 제 16 항에 있어서,
적어도 두 개의 가스센서의 각각의 센싱값을 입력할 때,
상기 적어도 두 개의 가스센서의 가스 별 센서전압변화량이 큰 제 1 오프셋이 되도록 상기 적어도 두 개의 가스센서의 부하저항을 조절하는 것을 포함하는 가스센싱장치의 사용방법. - 제 16 항에 있어서,
상기 검출된 가스의 농도값을 출력하는 것을 더 포함하고,
상기 검출된 가스의 농도값을 출력하기 전에, 부하저항에 따라서 동일한 가스에서 센서전압변화량인 제 2 오프셋이 큰 가스센서를 선택하고, 선택된 가스센서의 농도값을 출력하는 가스센싱장치의 사용방법.
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| KR1020220120068A KR20240041031A (ko) | 2022-09-22 | 2022-09-22 | 가스센싱장치, 가스센싱장치의 사용방법, 및 가스센싱장치를 사용하는 공기청정기 |
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| KR1020220120068A KR20240041031A (ko) | 2022-09-22 | 2022-09-22 | 가스센싱장치, 가스센싱장치의 사용방법, 및 가스센싱장치를 사용하는 공기청정기 |
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