KR102319455B1

KR102319455B1 - 입자 센싱 장치

Info

Publication number: KR102319455B1
Application number: KR1020170050302A
Authority: KR
Inventors: 고용준; 김선우; 안용호; 최주승
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2017-04-19
Filing date: 2017-04-19
Publication date: 2021-10-28
Also published as: KR20180117329A

Abstract

실시 예에 의한 입자 센싱 장치는, 광을 방출하는 발광부와, 유입된 공기의 입자를 이온화된 입자로 극성을 변환하는 이온화부와, 발광부 아래에서 이온화부 이후 경로에 배치되며, 이온화된 입자를 포함하는 공기가 발광부의 광축과 교차하게 유동하며, 이온화된 입자에 의한 산란광을 제공하는 산란부를 포함하고, 유로부 아래에서 광축에 배치되며, 유로부를 통과한 산란광이 입사되는 수광부 및 산란부로 유입된 이온화된 입자의 극성과 동일한 극성의 척력을 산란부로 진입한 상기 이온화된 입자에 미치는 척력 생성부를 포함하는 입자 센싱 장치.

Description

입자 센싱 장치{Apparatus for sensing particle}

실시 예는 입자 센싱 장치에 관한 것이다.

일반적으로 먼지와 같은 입자를 센싱하는 먼지 센싱 장치의 경우, 광을 먼지를 향해 조사하고, 먼지에서 산란된 광을 센싱하여 먼지에 대한 정보를 얻는다. 이러한 기존의 먼지 센싱 장치의 내부로 먼지가 계속해서 유입됨에 따라, 먼지 센싱 장치의 내부 특히, 광학계에 먼지가 쌓여, 먼지에 대한 정확한 정보를 획득하기 어려울 수도 있다. 이를 해소하기 위해, 먼지 센싱 장치의 사용자는 일정 주기 예를 들어, 3개월이나 6개월 주기로 먼지 센싱 장치에서 광학계를 직접 청소해야 하는 불편한 문제점이 따르게 된다.

실시 예는 입자의 오염을 방지할 수 있는 입자 센싱 장치를 제공하는 데 있다.

일 실시 예에 의한 입자 센싱 장치는 광을 방출하는 발광부; 유입된 공기의 입자를 이온화된 입자로 극성을 변환하는 이온화부; 상기 발광부 아래에서 상기 이온화부 이후 경로에 배치되며, 상기 이온화된 입자를 포함하는 공기가 상기 발광부의 광축과 교차하게 유동하며, 상기 이온화된 입자에 의한 산란광을 제공하는 산란부를 포함하는 유로부; 상기 유로부 아래에서 상기 광축에 배치되며, 상기 유로부를 통과한 상기 산란광이 입사되는 수광부; 및 상기 산란부로 유입된 상기 이온화된 입자의 극성과 동일한 극성의 척력을 상기 산란부로 진입한 상기 이온화된 입자에 미치는 척력 생성부를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 유로부는 상기 공기가 유입되는 유로 입구부; 상기 공기가 유출되는 유로 출구부; 및 상기 유로 입구부와 상기 산란부 사이에 위치한 입구측 유로 중간부를 포함하고, 상기 유로 입구부는 외부로부터 상기 공기가 유입되는 유입구; 및 상기 유입구로부터 상기 입구측 유로 중간부 사이에 형성된 유입 경로를 포함하고, 상기 산란부는 상기 유로 입구부와 상기 유로 출구부 사이에서 상기 광축에 위치할 수 있다.

예를 들어, 상기 이온화부는 상기 유입구, 상기 유입 경로 또는 상기 입구측 유로 중간부 중 적어도 한 곳에 배치될 수 있다.

예를 들어, 상기 척력 생성부는 상기 발광부 측에 배치되어 상기 이온화된 입자의 극성과 동일한 극성을 띄는 적어도 하나의 제1 전극; 및 상기 수광부 측에 상기 적어도 하나의 제1 전극과 마주하며 배치되어 상기 이온화된 입자의 극성과 동일한 극성을 띄는 적어도 하나의 제2 전극을 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 발광부는 광원부; 상기 광축에 배치되어 상기 광원부로부터 방출된 광이 상기 산란부를 향해 출사되는 제1 개구부를 정의하며, 상기 광원부를 수용하는 발광 케이스; 및 상기 발광 케이스에 수용되며, 상기 광원부와 상기 제1 개구부 사이에서 상기 광축에 배치되며, 상기 광원부에서 방출된 광을 상기 제1 개구부로 집광시키는 렌즈부를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 적어도 하나의 제1 전극은 상기 발광 케이스 상에서 상기 제1 개구부 및 상기 산란부 근처에 배치되는 제1-1 전극을 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 적어도 하나의 제1 전극은 상기 발광 케이스 내부에서 상기 렌즈부와 상기 제1 개구부 사이의 상기 광축에 배치되는 제1-2 전극을 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 수광부는 투광성 부재; 및 상기 산란부에서 상기 이온화된 입자에 의한 상기 산란광을 센싱하는 광 감지부를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 입자 센싱 장치는 상기 산란부와 상기 수광부 사이에 배치되며, 상기 수광부로 입사되는 광의 량을 조정하며 상기 광축에 배치된 제3 개구부를 갖는 수광 입사부를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 제2 전극은 상기 수광 입사부 상에서 상기 제3 개구부 및 상기 산란부 근처에 배치되는 제2-1 전극; 상기 투광성 부재의 상측에 배치되는 제2-2 전극; 또는 상기 투광성 부재의 하측에 배치되는 제2-3 전극 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 입자 센싱 장치는 상기 수광부 아래에서 상기 광축에 배치되며, 상기 수광부를 통과한 광을 흡수하는 광 흡수부를 더 포함할 수 있다.

예를 들어, 전술한 상기 제1 또는 제2 전극 중 적어도 하나는 투광성 전도층을 포함할 수 있다.

실시 예에 의한 입자 센싱 장치는 입자에 의해 광학계가 오염됨을 방지할 수 있고, 광학계에 오염된 입자를 제거하는 청소 횟수를 줄이거나 청소해야 하는 번거로움을 덜 수 있고, 입자에 대한 정확한 정보를 센싱할 수 있다.

도 1은 실시 예에 의한 입자 센싱 장치의 개념을 설명하기 위한 개략적인 블럭도이다.
도 2는 이온화된 입자에 의해 산란된 산란광의 예시적인 프로파일을 나타낸다.
도 3은 도 1에 도시된 입자 센싱 장치의 일 실시 예의 단면도를 나타낸다.
도 4a는 도 3에 도시된 유로부, 이온화부 및 척력 생성부를 설명하기 위해, 'A1' 부분을 확대 도시한 단면도이고, 도 4b 및 도 4c는 도 3에 도시된 척력 생성부의 다른 실시 예를 설명하기 위해, 'B1' 부분의 실시 예에 의한 확대 단면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 입자 센싱 장치의 다른 실시 예의 단면도를 나타낸다.
도 6a는 도 5에 도시된 유로부, 이온화부 및 척력 생성부를 설명하기 위해 'A2' 부분을 확대 도시한 단면도이고, 도 6b 및 도 6c는 도 5에 도시된 척력 생성부의 다른 실시 예를 설명하기 위해, 'B2' 부분의 실시 예에 의한 확대 단면도이다.
도 7은 도 1에 도시된 입자 센싱 장치의 또 다른 실시 예의 단면도를 나타낸다.
도 8a는 도 7에 도시된 척력 생성부의 실시 예, 유로부, 이온화부를 설명하기 위해 'A3' 부분을 확대 도시한 단면도이고, 도 8b 및 도 8c는 도 7에 도시된 척력 생성부의 다른 실시 예를 설명하기 위해, 'B3' 부분의 실시 예에 의한 확대 단면도이다.
도 9는 도 3에 도시된 'C' 부분을 확대 도시한 단면도이다.
도 10은 도 9에 도시된 광 감지부의 일 실시 예의 평면 형상을 나타낸다.
도 11은 도 9에 도시된 광 감지부의 또 다른 실시 예의 평면 형상을 나타낸다.
도 12는 도 1에 도시된 입자 센싱 장치의 또 다른 실시 예에 의한 단면도를 나타낸다.
도 13은 도 12에 도시된 입자 센싱 장치의 측면도를 나타낸다.
도 14는 도 12에 도시된 입자 센싱 장치의 상측 사시도를 나타낸다.
도 15는 도 14에 도시된 입자 센싱 장치의 좌측 사시도를 각각 나타낸다.
도 16은 도 14에 도시된 I-I'선을 따라 절개한 평면도를 나타낸다.
도 17은 도 12에 도시된 'D' 부분을 확대 도시한 단면도이다.
도 18은 도 12에 도시된 'E' 부분을 확대 도시한 단면도이다.
도 19는 도 1에 도시된 정보 분석부의 일 실시 예의 블럭도이다.
도 20은 실시 예에 의한 입자 센서의 개략적인 사시도를 나타낸다.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시 예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 실시 예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.

본 실시 예의 설명에 있어서, 각 구성요소(element)의 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 구성요소(element)가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 구성요소(element)가 상기 두 구성요소(element) 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다.

또한 "상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"로 표현되는 경우 하나의 구성요소(element)를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.

또한, 이하에서 이용되는 "제1" 및 "제2," "상/상부/위" 및 "하/하부/아래" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서 이용될 수도 있다.

이하, 실시 예에 의한 입자 센싱 장치(100: 100A 내지 100D)를 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다. 설명의 편의상, 데카르트 좌표계(x축, y축, z축)를 이용하여 입자 센싱 장치(100: 100A 내지 100D)를 설명하지만, 다른 좌표계에 의해서도 이를 설명할 수 있음은 물론이다. 또한, 데카르트 좌표계에 따르면, x축, y축, z축은 서로 직교하지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, x축, y축, z축은 서로 교차할 수도 있다.

도 1은 실시 예에 의한 입자 센싱 장치(100)의 개념을 설명하기 위한 개략적인 블럭도로서, 발광부(110), 유로부(120), 수광부(130), 광 흡수(dumping)부(144), 신호 변환부(140), 정보 분석부(142), 이온화부(150), 척력 생성부(160), 하우징(170) 및 팬(fan)(180)을 포함할 수 있다.

도 1을 참조하면, 발광부(110)는 광을 방출하는 역할을 하며, 광원부(112), 렌즈부(114) 및 발광 케이스(116)를 포함할 수 있다.

광원부(112)는 제1 광(L1)을 방출하는 역할을 하며 적어도 하나의 광원을 포함할 수 있다. 광원부(112)에 포함되는 광원은 발광 다이오드(LED:Light Emitting Diode) 또는 레이져 다이오드(LD:Laser Diode) 중 적어도 하나일 수 있으며, 실시 예는 광원부(112)를 구현하는 광원의 특정한 형태나 광원의 개수에 국한되지 않는다. 예를 들어, 광원부(112)를 구현하는 광원으로서, 직진성을 갖는 블루 LED, 고휘도 LED, 칩 LED, 하이프럭스 LED 또는 파워 LED 일 수 있으나, 실시 예에 의한 광원은 특정한 LED의 형태에 국한되지 않는다.

만일, 광원부(112)가 LED로 구현될 경우, 가시광선 파장 대역(예를 들어, 405 ㎚ 내지 660 ㎚) 또는 적외선(IR:Infrared) 파장 대역(예를 들어, 850 ㎚ 내지 940 ㎚)의 광을 방출할 수 있다. 또한, 광원부(112)가 LD로 구현될 경우 레드(red)/블루)(blue) 파장 대역(예를 들어, 450 ㎚ 내지 660 ㎚)의 광을 방출할 수 있다. 그러나, 실시 예는 광원부(112)에서 방출되는 제1 광(L1)의 특정한 파장 대역에 국한되지 않는다.

또한, 발광부(110)에서 방출되는 제3 광(L3)의 세기는 3000 mcd 이상일 수 있으나, 실시 예는 방출되는 제3 광(L3)의 특정한 세기에 국한되지 않는다.

전술한 발광부(110)의 광원의 패키징 형태는 SMD(Surface Mount Device) 타입이나 리드 타입(lead type)으로 구현될 수 있다. 여기서, SMD 타입이란, 후술되는 도 3에 도시된 바와 같이 발광부(112A)의 광원이 인쇄 회로 기판(PCB)에 솔더링을 통해 실장되는 패키징 형태를 의미한다. 또한, 리드 타입이란, 광원에서 PCB 전극에 연결할 수 있는 다리(lead)가 돌출된 패키징 형태를 의미한다. 그러나, 실시 예는 광원의 특정한 패키징 형태에 국한되지 않는다.

또한, 발광부(110)가 LD로 구현될 경우, LD는 금속으로 패키징된 TO Can type일 수 있으며, 5 ㎽ 이상의 전력을 소모할 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.

렌즈부(114)는 광원부(112)와 제1 개구부(OP1) 사이에서 광축(LX)에 배치될 수 있다. 즉, 렌즈부(114)는 광원부(112)로부터 제1 개구부(OP1)를 향해 제1 광(L1)이 지나가는 경로 상에 배치될 수 있다. 렌즈부(114)는 광원부(112)에서 방출된 제1 광(L1)을 제1 개구부(OP1)로 집광(L2)시키는 역할을 한다. 또한, 렌즈부(114)는 광원부(112)로부터 방출된 제1 광(L1)을 평행광(L2)으로 변환시키는 역할을 수행할 수도 있다. 이를 위해, 렌즈부(114)는 하나의 렌즈만을 포함할 수도 있고, 광축(LX)에 배열된 복수의 렌즈를 포함할 수도 있다. 렌즈부(114)의 재료는 일반 카메라 모듈이나 LED 모듈에 적용되는 렌즈와 동일할 수 있다.

발광 케이스(116)는 광원부(112) 및 렌즈부(114)를 수용하며, 제1 개구부(OP1)를 정의하는 역할을 한다. 도 1의 경우, 발광 케이스(116)는 하우징(170)의 탑부(172)와 별개인 것으로 예시되어 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 후술되는 도 12 내지 도 15에 예시된 바와 같이 발광 케이스(116)는 하우징(170)의 탑부(172)와 일체로 형성될 수도 있다. 이 경우, 발광 케이스(116)는 생략될 수 있다.

또한, 발광 케이스(116)에 의해 정의될 수 있는 제1 개구부(OP1)는 광원부(112)로부터 방출되어 렌즈부(114)를 통과한 제2 광(L2)이 유로부(120)의 산란부(또는, 산란 공간)(SS)를 향해 제3 광(L3)으로서 출사되는 부분이며, 발광부(110)의 광축(LX)에 배치될 수 있다. 산란부(SS)에 대해서는 유로부(120)를 설명할 때 상세히 후술된다.

또한, 제1 개구부(OP1)는 광원부(112)로부터 방출되는 제1 광(L1)의 발광 각도(view angle)에 대응하는 면적을 가질 수 있다. 일반적으로 광원부(112)가 될 수 있는 LED의 발광 각도는 광의 세기(luminous intensity)가 50%로 떨어질 때 약 15°이다. 이와 같이, LED는 빔의 파워가 중심에서 크기 때문에 제1 개구부(OP1)의 면적이 크지 않아도 원하는 세기의 광이 제1 개구부(OP1)를 통해 방출될 수 있다. 그러나, 발광 각도가 큰 경우, 원하는 세기를 갖는 제3 광(L3)이 발광부(110)에서 방출되도록 제1 개구부(OP1)의 면적을 결정한다면 광 손실이 발생하여 빛의 세기가 약해질 수 있다. 따라서, 발광 각도는 이를 고려하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 제1 개구부(OP1)가 원형 평면 형상을 가질 경우, 제1 개구부(OP1)의 직경이 15 ㎜보다 커지면 입자 센싱 장치(100)의 크기도 커지고 광 노이즈(noise)가 야기될 수 있다. 제1 개구부(OP1)의 직경은 2 ㎜ 내지 15 ㎜, 예를 들어, 3 ㎜ 내지 10 ㎜ 바람직하게는 4 ㎜ 내지 6 ㎜, 예를 들어, 5.5 ㎜일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.

한편, 유로부(120)는 발광부(110) 아래에서 발광부(110)의 광축(LX)과 교차하게 배치될 수 있으며, 입자를 포함하는 공기는 유로부(120)를 통해 유동할 수 있다. 입자를 포함하는 공기는 유로부(120)의 유입구(IH)를 향해 IN1 방향으로 유입되어 유로부(120)의 유출구(OH)를 통해 OUT1 방향으로 배출될 수 있다. 예를 들어, 입자란, 공기 중에 부유하는 파티클로서, 먼지일 수도 있고 연기일 수도 있으며 실시 예는 입자의 특정한 형태에 국한되지 않는다.

유로부(120)의 유입구(IH)를 통해 IN1 방향으로 유입된 공기에 포함된 입자는 발광부(110)로부터 방출되는 제3 광(L3)에 의해 유로부(120)의 산란부(SS)에서 산란되며, 산란된 제4 광(L4)(이하, '산란광'이라 한다)이 수광부(130)로 제공될 수 있다. 여기서, 산란부(SS)에서 산란될 입자는 이온화부(150)에서 이온화된 입자로 극성이 변화된 입자에 해당한다. 이에 대해서는 상세히 후술된다.

도 1의 경우 유로부(120)는 발광부(110) 및 수광부(130)와 각각 이격된 것으로 예시되어 있지만, 이는 실시 예에 의한 입자 센싱 장치(100)의 개념을 설명하기 위함이다. 즉, 유로부(120)가 구현되는 방식에 따라 후술되는 입자 센싱 장치(100A 내지 100D)에서와 같이 유로부(120)는 발광부(110) 및 수광부(130)와 각각 접하여 배치될 수도 있다.

팬(180)은 유로부(120) 내에서 공기의 유동을 유도하는 역할을 한다. 즉, 팬(180)은 유로부(120) 내에서 공기의 유속을 일정하게 유지하는 역할을 한다. 이를 위해, 팬(180)은 공기가 유동하는 방향(예를 들어, y축 방향)으로 유로부(120)에 인접하여 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 팬(180)은 유로부(120)의 유출구(OH) 측에 배치될 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 유로부(120) 내에서 공기의 유동을 유도할 수만 있다면, 실시 예는 팬(180)의 특정한 배치 위치에 국한되지 않는다.

예를 들어, 유로부(120) 내에서 입자를 포함하는 공기가 5 ㎖/sec의 유속을 유지하도록 유로부(120)를 구현하거나 팬(180)의 회전 속도를 결정할 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 또한, 경우에 따라, 팬(180)은 생략될 수도 있다.

한편, 수광부(130)는 유로부(120)를 통과한 제4 광(L4)을 입사하는 역할을 하며, 이를 위해 유로부(120) 아래에서 광축(LX)에 배치될 수 있다. 여기서, 유로부(120)를 통과한 제4 광(L4)은 산란광 또는 비산란광 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

도 2는 이온화된 입자(P)에 의해 산란된 산란광의 예시적인 프로파일을 나타낸다.

도 2를 참조하면, 산란광이란, 발광부(110)에서 방출된 제3 광(L3)이 유로부(120)를 통과하는 공기에 포함된 입자(P)에 의해서 산란된 광을 의미할 수 있다. 비산란광이란, 발광부(110)에서 방출된 제3 광(L3)이 유로부(120)를 통과하는 입자(P)에 의해 산란되지 않고 수광부(130)로 진행하는 광을 의미할 수 있다.

수광부(130)는 산란광을 수광하고, 수광된 광의 전기적 신호를 신호 변환부(140)로 제공할 수 있다.

한편, 이온화부(150)는 유입된 공기의 입자를 이온화된 입자로 극성을 변환시키는 역할을 한다. 즉, 이온화부(150)는 산란부(SS)에서 산란될 입자를 이온화시키는 역할을 한다. 이를 위해, 이온화부(150)는 공기가 유동하는 경로 중에서 산란부(SS)로 공기가 진입하기 이전의 경로에 배치될 수 있다. 이러한 이온화부(150)의 위치는 후술되는 도 3, 도 4a, 도 5, 도 6a, 도 7 및 도 8a를 참조하여 상세히 후술된다.

공기에 포함된 입자는 이온화부(150)에서 양 또는 음의 극성을 갖도록 이온화될 수 있다. 이를 위해, 예를 들어, 이온화부(150)는 코로나 방전에 의해 입자를 이온화할 수 있으나, 실시 예는 이온화부(150)에서 입자를 이온화하는 특정한 방식에 국한되지 않는다. 코로나 방전을 이용할 경우, 공기 중의 분자의 이온화가 일어나고, 입자(P)의 표면에 이온화된 분자가 부착되어, 입자(P)는 이온화될 수 있다.

척력 생성부(160)는 이온화된 입자의 극성과 동일한 극성의 척력을 생성하여, 산란부(SS)로 진입한 이온화된 입자에 척력을 미치는 역할을 한다. 산란부(SS)로 진입한 입자(P)가 양 또는 음의 극성으로 이온화되어 있고, 척력 생성부(160)에서 입자가 이온화된 극성과 동일한 극성의 척력을 이온화된 입자에 미칠 경우, 쿨롱(Coulomb) 힘에 의해 척력(또는, 정전기 척력)이 작용한다. 이로 인해, 입자(P)는 산란부(SS)에서 발광부(110)나 수광부(130) 쪽으로 유입됨이 방지될 수 있다. 즉, 입자는 제1 개구부(OP1)를 통해 발광부(110) 쪽으로 유입되지 않고, 후술되는 제3 개구부(OP3)를 통해 수광부(130) 쪽으로도 유입되지 않을 수 있다. 따라서, 입자(P)가 발광부(110)나 수광부(130)를 오염시킴을 방지할 수 있다.

도 1의 경우 유로부(120)는 이온화부(150) 및 척력 생성부(160)와 각각 이격된 것으로 예시되어 있지만, 이는 실시 예에 의한 입자 센싱 장치(100)의 개념을 설명하기 위함이다. 즉, 유로부(120)가 구현되는 방식에 따라 후술되는 도 3 내지 도 8c, 도 12 내지 도 15에 도시된 바와 같이 유로부(120)는 이온화부(150) 및 척력 생성부(160)와 각각 접하여 배치될 수도 있다.

광 흡수부(144)는 수광부(130)를 통과한 제5 광(L5)을 흡수하는 역할을 하며, 이를 위해, 수광부(130) 아래에서 광축(LX)에 배치될 수 있다. 광 흡수부(144)는 수광부(130)에서 수광되지 않고 직진하는 불필요한 광(이하, '메인 광')을 흡수하여 가두는 일종의 암실에 해당할 수 있다.

한편, 다시 도 1을 참조하면, 하우징(170)은 발광부(110), 유로부(120), 수광부(130) 및 광 흡수부(144)를 수용하는 역할을 한다. 예를 들어, 하우징(170)은 탑부(172), 중간부(174) 및 버텀부(176)를 포함할 수 있다. 탑부(172)는 발광부(110)를 수용 가능한 부분이고, 중간부(174)는 유로부(120)와 팬(180)을 수용 가능한 부분이고, 버텀부(176)는 수광부(130)와 광 흡수부(144)를 수용 가능한 부분이다.

도 1의 경우, 하우징(170)의 중간부(174)와 유로부(120)가 별개인 것으로 예시되어 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 다른 실시 예에 의하면, 후술되는 입자 센싱 장치(100A 내지 100D)에서와 같이 하우징(170)의 중간부(174)에 의해 유로부(120A, 120B, 120C)가 형성될 수 있다.

신호 변환부(140)는 수광부(130)에서 입사된 전류 형태의 신호를 전압 형태의 신호로 변환하고, 변환된 결과를 전기적 신호로서 정보 분석부(142)로 출력할 수 있다. 경우에 따라, 신호 변환부(140)는 생략될 수 있으며, 수광부(130)가 신호 변환부(140)의 역할을 수행할 수도 있다. 이때, 수광부(130)로부터 출력되는 전기적 신호는 정보 분석부(142)로 직접 제공될 수 있다.

정보 분석부(142)는 신호 변환부(140)(또는, 신호 변환부(140)가 생략될 경우 수광부(130))로부터 제공된 전기적 신호를 이용하여 입자(P)의 개수, 농도, 크기 또는 형상 중 적어도 하나를 분석할 수 있다.

이하, 도 1에 도시된 입자 센싱 장치(100)의 실시 예(100A 내지 100D)에 대해 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.

도 3은 도 1에 도시된 입자 센싱 장치(100)의 일 실시 예(100A)의 단면도를 나타낸다. 이해를 돕기 위해, 도 3에서 광이 진행하는 모습은 음영(L)으로 표기하였다.

도 3에 도시된 입자 센싱 장치(100A)는 발광부(110A), 유로부(120A), 수광부(130A), 광 흡수부(144), 이온화부(150A), 척력 생성부(160A), 하우징(172, 176) 및 팬(180)을 포함하며, 도 1에 도시된 신호 변환부(140) 및 정보 분석부(142)는 생략되었다.

도 3에 도시된 발광부(110A), 유로부(120A), 수광부(130A), 광 흡수부(144), 이온화부(150A), 척력 생성부(160A), 하우징(172, 176) 및 팬(180)은 도 1에 도시된 발광부(110), 유로부(120), 수광부(130), 광 흡수부(144), 이온화부(150), 척력 생성부(160), 하우징(172, 176) 및 팬(180)과 각각 동일한 기능을 수행하므로, 도 3에 도시된 구성 요소의 각 기능에 대한 중복되는 설명을 생략한다.

도 3을 참조하면, 광원부(112A)는 하나의 광원만을 포함하고, 렌즈부(114A)는 하나의 렌즈만을 포함한다. 렌즈(114A)는 광원(112A)과 제1 개구부(OP1) 사이에서 광축(LX)에 배치되며, 광원(112A)에서 방출된 광을 제1 개구부(OP1)로 집광시키는 역할을 한다.

도 4a는 도 3에 도시된 유로부(120A), 이온화부(150A) 및 척력 생성부(160A)를 설명하기 위해, 'A1' 부분을 확대 도시한 단면도이고, 도 4b 및 도 4c는 도 3에 도시된 척력 생성부(160A)의 다른 실시 예(160B, 160C)를 설명하기 위해, 'B1' 부분의 실시 예(B11, B12)에 의한 확대 단면도로서, 설명의 편의상 도 3에 도시된 팬(180)의 도시는 도 4a 내지 도 4c에서 생략되었다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 유로부(120A)는 유로 입구부(FI), 입구측 유로 중간부(FII1), 산란부(SS), 출구측 유로 중간부(FII2) 및 유로 출구부(FO)를 포함할 수 있다.

유로 입구부(FI)는 입자(P)를 포함할 수 있는 공기가 유입되는 부분으로서, 유입구(IH) 및 유입 경로를 포함할 수 있다. 여기서, 유입구(IH)는 외부로부터 IN1 방향으로 공기가 유입되는 유로부(120A)의 입구에 해당하고, 유입 경로란, 유입구(IH)로부터 입구측 유로 중간부(FII1) 사이에 형성된 경로에 해당한다.

유로 출구부(FO)는 입자(P)를 포함할 수 있는 공기가 유출되는 부분으로서, 유출구(OH) 및 유출 경로를 포함할 수 있다. 여기서, 유출구(OH)는 공기가 OUT1 방향으로 외부로 유출되는 유로부(120A)의 출구에 해당하고, 유출 경로란, 출구측 유로 중간부(FII2)로부터 유출구(OH) 사이에 형성된 경로에 해당한다.

산란부(SS)는 이온화부(150A) 이후의 경로에 배치되며, 발광부(110A)와 수광부(130A) 사이 및 입구측 유로 중간부(FII1)와 출구측 유로 중간부(FII2) 사이에서 광축(LX)에 위치할 수 있다.

산란부(SS)는 발광부(110A)에서 방출된 광이 입자(P)에 의해 산란되는 공간을 제공한다. 이를 위해, 산란부(SS)란, 발광부(110A)와 수광부(130A)가 서로 대향하는 방향(예를 들어, z축 방향)으로 유로부(120, 120A)에서 제1 개구부(OP1)와 중첩되는 영역으로서 정의될 수 있다. 이와 같이, 산란부(SS)가 광축(LX)에 배치되므로, 이온화된 입자를 포함하는 공기가 발광부(110A)의 광축(LX)과 교차하며 유동할 수 있다.

입구측 유로 중간부(FII1)는 유로 입구부(FI)와 산란부(SS) 사이에 위치하고, 출구측 유로 중간부(FII2)는 산란부(SS)와 유로 출구부(FO) 사이에 위치할 수 있다.

실시 예에 의하면, 이온화부(150A)는 유입구(IH), 유입 경로 또는 입구측 유로 중간부(FII1) 중 적어도 한 곳에 배치될 수 있다.

이하, 도 4a에 예시된 바와 같이, 이온화부(150A)가 유로 입구부(FI)와 입구측 유로 중간부(FII1)에 걸쳐서 배치된 것으로 설명하지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 다른 실시 예에 의하면, 비록 도시되지는 않았지만, 이온화부(150A)는 유입구(IH)와 접하면서 유로부(120A)의 안쪽 또는 바깥쪽에 배치될 수도 있고, 유입구(IH)로부터 산란부(SS)쪽으로 더 이동하여 유로 입구부(FI)의 유입 경로 상에 배치될 수도 있고, 유로 입구부(F1)로부터 이격되어 입구측 유로 중간부(FII1)에 배치될 수도 있으며, 이 경우에도 하기의 설명은 적용될 수 있으므로 중복되는 설명을 생략한다. 즉, 이온화된 입자가 산란부(SS)로 제공될 수만 있다면, 실시 예는 이온화부(150A)의 특정 위치에 국한되지 않는다.

입자(P)를 포함하는 공기가 유입구(IH)를 통해 유입된 후, 이온화부(150A)에서 이온화된다. 이후, 이온화된 입자는 입구측 유로 중간부(FII1)를 통해 산란부(SS)로 진행한 후, 출구측 유로 중간부(FII2)를 거쳐서 유로 출구부(FO)를 통해 배출된다. 이와 같이 입자(P)를 포함하는 공기가 유로부(120A)로 원활히 진행하는 것을 돕기 위해 팬(180)이 배치될 수 있음은 전술한 바와 같다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 팬(180)은 유로 출구부(FO) 내에 배치될 수도 있고, 도시된 바와 달리 유로 출구부(FO)의 유출구(OH)에 인접하여 배치될 수도 있다. 또는 다른 실시 예에 의하면, 팬(180)은 유로 입구부(FI) 내에 배치되거나 유입구(IH)에 인접하여 배치될 수도 있다.

입자(P)를 포함하는 공기가 유로부(120A)를 지나가는 동안 제1 개구부(OP1)로부터 방출된 제3 광(L3)이 산란부(SS)에서 입자(P)와 부딪혀 도 2에 도시된 바와 같은 형태로 산란하게 된다. 이때, 산란부(SS)를 지나가는 모든 입자(P)가 발광부(110A)로부터 방출되는 제3 광(L3)에 의해 부딪히도록 하기 위해, 제1 개구부(OP1)로부터 출사된 제3 광(L3)이 공기가 유동하는 방향(예를 들어, y축 방향)과 교차하는 방향(예를 들어, x축과 z축)으로 산란부(SS)에서 광 커튼을 형성하기에 적합한 면적을 제1 개구부(OP1)가 가질 수 있다.

또한, 유로부(120A)의 단면적(예를 들어, x축과 z축 방향의 면적)은 제1 개구부(OP1)의 면적(예를 들어, x축과 y축 방향의 면적)보다 작을 수 있다. 예를 들어, 도 4a를 참조하면, 제1 개구부(OP1)의 x축 방향의 길이와 유로부(120A)의 x축 방향의 길이가 동일하다고 할 때, 제1 개구부(OP1)의 폭(D1)은 유로부(120A)의 높이(D2)보다 더 클 수 있다. 또는, 도 4a를 참조하면, 제1 개구부(OP1)는 원형 평면형상을 갖고, 유로부(120A)가 원형 측단면 형상을 가질 경우, 이 경우, 제1 개구부(OP1)의 y축 방향으로의 직경(D1)은 유로부(120A)의 직경(D2)보다 더 클 수 있다. 제1 개구부(OP1)의 폭(또는, 직경)(D1)은 2 ㎜ 내지 15 ㎜, 예를 들어, 3 ㎜ 내지 10 ㎜ 바람직하게는 4 ㎜ 내지 6 ㎜ 예를 들어, 5.5 ㎜일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.

이와 같이, 유로부(120A)의 단면적이 제1 개구부(OP1)의 면적보다 작을 때, 유로부(120A)를 통과하는 입자(P)를 포함하는 공기의 량이 증가하여 즉, 유로부(120A)를 통과하는 입자가 많아지게 되어, 더욱 많은 량의 입자가 센싱될 수 있다.

또한, 유로부(120A)의 단면적은 제1 개구부(OP1)로부터 출사되는 광의 빔 사이즈보다 작을 수 있다. 이로 인해, 유로부(120A)를 통과하는 입자(P)를 포함하는 공기의 량이 증가하여 즉, 유로부(120A)를 통과하는 입자의 량이 많아지게 되어, 더욱 많은 량의 입자(P)가 센싱될 수 있다.

전술한 바와 같이, 유로부(120A)를 통과하는 입자(P)의 량이 많아질수록 입자(P)에 대한 정보를 보다 많이 확보할 수 있기 때문에, 입자(P)에 대한 정보를 보다 정확하게 분석할 수 있다.

많은 입자(P)가 통과할 수 있도록, 도 1에 도시된 유로부(120)는 도시된 구성 이외에 다양한 구성을 가질 수 있다.

도 5는 도 1에 도시된 입자 센싱 장치(100)의 다른 실시 예(100B)의 단면도를 나타내고, 도 6a는 도 5에 도시된 유로부(120B), 이온화부(150B) 및 척력 생성부(160A)를 설명하기 위해 'A2' 부분을 확대 도시한 단면도이고, 도 6b 및 도 6c는 도 5에 도시된 척력 생성부(160A)의 다른 실시 예(160B, 160D)를 설명하기 위해, 'B2' 부분의 실시 예(B21, B22)에 의한 확대 단면도로서, 설명의 편의상 도 5에 도시된 팬(180)의 도시는 도 6a 내지 도 6c에서 생략되었다.

도 3에 도시된 유로부(120A)와 도 5에 도시된 유로부(120B)의 단면 형상은 서로 다르고, 도 3에 도시된 이온화부(150A)가 배치된 위치와 도 5에 도시된 이온화부(150B)가 배치된 위치는 서로 다르다. 이를 제외하면, 도 5에 도시된 입자 센싱 장치(100B)는 도 3에 도시된 입자 센싱 장치(100A)와 동일하므로 중복되는 설명을 생략한다. 예를 들어, 도 4a를 참조하여 전술한 산란부(SS)에 대한 정의는 도 6a에 도시된 유로부(120B)에 대해서도 적용될 수 있다.

도 3 및 도 4a를 참조하면, 공기가 유동하는 방향(예를 들어, y축 방향)과 교차하는 방향(예를 들어, x축 방향 및 z축 방향)으로, 유로 입구부(FI), 입구측 유로 중간부(FII1), 산란부(SS), 출구측 유로 중간부(FII2) 및 유로 출구부(FO)의 단면적은 일정하다.

반면에, 공기가 유동하는 방향(예를 들어, y축 방향)과 교차하는 방향(예를 들어, x축 및 z축 방향)으로 입구측 유로 중간부(FII1)의 단면적은 산란부(SS)에 접근할수록 감소하는 부분을 포함하고, 출구측 유로 중간부(FII2)의 단면적은 산란부(SS)로부터 멀어질수록 증가하는 부분을 포함할 수 있다.

예를 들어, 도 5 및 도 6a에 도시된 바와 같이, 공기가 유동하는 방향(예를 들어, y축 방향)과 교차하는 방향(예를 들어, x축 및 z축 방향)으로 입구측 유로 중간부(FII1)의 단면적은 산란부(SS)에 접근할수록 감소한 후 일정해지고, 출구측 유로 중간부(FII2)의 단면적은 산란부(SS)로부터 멀어질수록 일정한 후 증가할 수 있다. 또는, 도 5 및 도 6a에 도시된 바와 달리, 비록 도시되지는 않았지만 공기가 유동하는 방향(예를 들어, y축 방향)과 교차하는 방향(예를 들어, x축 및 z축 방향)으로 입구측 유로 중간부(FII1)의 단면적은 산란부(SS)에 접근할수록 계속해서 감소하고, 출구측 유로 중간부(FII2)의 단면적은 산란부(SS)로부터 멀어질수록 계속해서 증가할 수도 있다.

또한, 도 3 및 도 4a에 도시된 바와 달리, 공기가 유동하는 방향(예를 들어, y축 방향)과 교차하는 방향(예를 들어, x축 및 z축 방향)으로, 유로 입구부(FI) 및 유로 출구부(FO) 각각의 단면적은 산란부(SS)의 단면적보다 클 수 있다.

또한, 도 4a 및 도 6a에 도시된 유로부(120A, 120B)에서, 입구측 유로 중간부(FII1)(또는, 출구측 유로 중간부(FII2))와 산란부(SS)가 연통하는 개구 영역이 제2 개구부(OP2)라고 정의할 때, 제1 개구부(OP1)의 면적(예를 들어, x축 및 y축 방향의 면적)은 공기가 유동하는 방향(예를 들어, y축 방향)과 교차하는 방향(예를 들어, x축 및 z축 방향)으로 제2 개구부(OP2)의 단면적보다 클 수 있다.

예를 들어, 도 4a 및 도 6a을 참조하면, 제1 개구부(OP1)의 x축 방향의 길이와 제2 개구부(OP2)의 x축 방향의 길이가 동일하다고 할 때, 제1 개구부(OP1)의 폭(D1)은 제2 개구부(OP2)의 높이(D4)보다 더 클 수 있다. 또는, 도 4a 및 도 6a를 참조하면, 제1 개구부(OP1)가 원형 평면형상을 갖고, 제2 개구부(OP2)가 원형 측단면 형상을 가질 경우, 제1 개구부(OP1)의 직경(D1)은 제2 개구부(OP2)의 직경(D4)보다 더 클 수 있다.

또한, 도 3 및 도 4a에 도시된 바와 달리, 이온화부(150B)는 입구측 유로 중간부(FII1)에만 배치된다.

도 5 및 도 6a에 도시된 바와 같은 단면 형상을 유로부(120B)가 가질 경우, 입구측 및 출구측 유로 중간부(FII1, FII2)의 단면적의 변화로 인해, 보다 많은 입자(P)가 유로부(120B)를 통과할 수 있어, 입자(P)를 센싱하는 정확도가 증가할 수 있다.

도 7은 도 1에 도시된 입자 센싱 장치(100)의 또 다른 실시 예(100C)의 단면도를 나타내고, 도 8a는 도 7에 도시된 척력 생성부(160E)의 실시 예(160F), 유로부(120C), 이온화부(150C)를 설명하기 위해 'A3' 부분을 확대 도시한 단면도이고, 도 8b 및 도 8c는 도 7에 도시된 척력 생성부(160E)의 다른 실시 예(160C, 160G)를 설명하기 위해, 'B3' 부분의 실시 예(B31, B32)에 의한 확대 단면도로서, 설명의 편의상 도 7에 도시된 팬(180)의 도시는 도 8a 내지 도 8c에서 생략되었다.

도 3에 도시된 유로부(120A)와 도 7에 도시된 유로부(120C)의 단면 형상은 서로 다르고, 도 3에 도시된 이온화부(150A)가 배치된 위치와 도 7에 도시된 이온화부(150C)가 배치된 위치가 서로 다르고, 도 3에 도시된 척력 생성부(160A)의 단면 형상과 도 7에 도시된 척력 생성부(160E)의 단면 형상이 서로 다르다. 이를 제외하면, 도 7에 도시된 입자 센싱 장치(100C)는 도 3에 도시된 입자 센싱 장치(100A)와 동일하므로 중복되는 설명을 생략한다.

도 3 및 도 4a의 경우, 공기가 유동하는 방향(예를 들어, y축 방향)과 교차하는 방향(예를 들어, x축 방향 및 z축 방향)으로, 유로 입구부(FI), 입구측 유로 중간부(FII1), 산란부(SS), 출구측 유로 중간부(FII2) 및 유로 출구부(FO)의 단면적은 일정하다.

반면에, 도 7 및 도 8a의 경우, 공기가 유동하는 방향(예를 들어, y축 방향)과 교차하는 방향(예를 들어, x축 및 z축 방향)으로, 입구측 유로 중간부(FII1)의 단면적은 산란부(SS)에 접근할수록 감소한 후 증가한다. 또한, 공기가 유동하는 방향(예를 들어, y축 방향)과 교차하는 방향(예를 들어, x축 및 z축 방향)으로, 출구측 유로 중간부(FII2)의 단면적은 산란부(SS)로부터 멀어질수록 감소한 후 증가한다.

또한, 도 8a에 도시된 유로부(120C)의 입구측 중간 유로부(FII1)(또는, 출구측 중간 유로부(FII2))에서 공기가 유동하는 방향과 교차하는 방향으로 가장 작은 단면적을 갖는 개구 영역이 제2 개구부(OP2)라고 정의할 때, 제1 개구부(OP1)의 면적(예를 들어, x축과 y축 방향의 면적)은 공기가 유동하는 방향(예를 들어, y축 방향)과 교차하는 방향(예를 들어, x축 및 z축 방향)으로 제2 개구부(OP2)의 단면적보다 클 수 있다.

예를 들어, 도 8a를 참조하면, 제1 개구부(OP1)의 x축 방향의 길이와 제2 개구부(OP2)의 x축 방향의 길이가 동일하다고 할 때, 제1 개구부(OP1)의 폭(D1)은 제2 개구부(OP2)의 높이(D4)보다 더 클 수 있다. 또는, 도 8a를 참조하면, 제1 개구부(OP1)가 원형 평면형상을 갖고, 제2 개구부(OP2)가 원형 측단면 형상을 가질 경우, 제1 개구부(OP1)의 직경(D1)은 제2 개구부(OP2)의 직경(D4)보다 더 클 수 있다.

예를 들어, 도 4a, 도 6a 및 도 8a에 도시된 제2 개구부(OP2)의 높이(D4)는 1 ㎜ 내지 10.0 ㎜ 예를 들어, 1 ㎜ 내지 5.0 ㎜ 바람직하게는 1 ㎜ 내지 2.0 ㎜ 예를 들어, 2 ㎜일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 이와 같이, 실시 예에 의하면, 제2 개구부(OP2)의 높이(D4)가 작아지므로, 입자 센싱 장치(100A 내지 100C) 전체의 크기를 줄일 수 있다.

또한, 보다 많은 입자가 유로부(120:120A, 120B, 120C)를 통과하도록 하기 위해서, 유로부(120)를 통과하는 공기의 유량의 부피 변화가 없어야 한다. 이를 위해, 도 7 및 도 8a에 도시된 바와 같이 제2 개구부(OP2)에 의해 더블 노즐(DN:Double Nozzle) 구조를 형성할 경우, 유로부(120C)를 통과하는 공기의 유량의 부피 변화가 있을 때에도, 공기의 유량을 측정이 용이할 정도로 조절할 수 있어, 입자(P)를 센싱하는 정확도가 증가할 수 있다. 예컨대, 더블 노즐 구조에 의해 병목 현상이 만들어지기 때문에, 보다 많은 입자(P)가 유로부(120C)를 통과할 수 있어, 입자(P)를 센싱하는 정확도가 증가할 수 있다.

도 3, 도 4a, 도 5, 도 6a, 도 7 및 도 8a에 도시된 유로부(120A, 120B, 120C)의 구조는 일 례들에 불과하다. 즉, 유로부(120A, 120B, 120C)를 통해 보다 많은 공기가 유입될 수 있다면, 실시 예는 유로부(120)의 특정한 례에 국한되지 않는다.

또한, 도 6a 및 도 8a에 예시된 바와 같이, 공기가 유동하는 방향(예를 들어, y축 방향)과 교차하는 방향(예를 들어, x축 및 z축 방향)으로, 유입구(IH) 및 유출구(OH) 각각의 단면적은 제1 개구부(OP1) 면적보다 크고 제2 개구부(OP2)의 단면적보다 클 수 있다.

또는, 공기가 유동하는 방향(예를 들어, y축 방향)과 교차하는 방향(예를 들어, x축 및 z축 방향)으로, 유로 입구부(FI)의 유입 경로 및 유로 출구부(FO)의 유출 경로 각각의 가장 넓은 단면적은 제1 개구부(OP1)의 면적보다 크고 제2 개구부(OP2)의 단면적보다 클 수 있다.

예를 들어, 유입구(IH) 및 유출구(OH) 각각의 x축 길이와 제1 개구부(OP1) 및 제2 개구부(OP2) 각각의 x축 길이가 동일할 때, 유입구(IH) 및 유출구(OH) 각각의 z축 방향으로의 높이(D2)는 제1 개구부(OP1)의 y축 방향으로의 폭(D1)보다 크고, 제2 개구부(OP2)의 z축 방향으로의 높이(D4)보다 클 수 있다.

또한, 예를 들어, 유로 입구부(FI)와 유로 출구부(FO)와 제2 개구부(OP2) 각각이 원형 측단면 형상을 갖고, 제1 개구부(OP1)가 원형 평면 형상을 가질 경우, 유입구(IH) 및 유출구(OH) 각각의 직경(D2)은 제1 개구부(OP1)의 직경(D1)보다 크고 제2 개구부(OP2)의 직경(D4)보다 클 수 있다.

유입구(IH)의 높이(또는, 직경)(D2)은 1 ㎜ 내지 15 ㎜, 예를 들어, 2 ㎜ 내지 8 ㎜ 바람직하게는 3 ㎜ 내지 4 ㎜ 예를 들어, 3.5 ㎜일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 또한, 유출구(OH)의 높이(또는, 직경)은 5 ㎜ 내지 25 ㎜, 예를 들어, 8 ㎜ 내지 15 ㎜ 바람직하게는 10 ㎜ 내지 12 ㎜ 예를 들어, 11 ㎜일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.

또는, 예를 들어, 유입구(IH) 및 유출구(OH) 각각의 x축 길이와 제1 개구부(OP1) 및 제2 개구부(OP2) 각각의 x축 길이가 동일할 때, 유입 경로 및 유출 경로 각각의 z축 방향으로의 가장 높은 높이는 제1 개구부(OP1)의 y축 방향으로의 폭(D1)보다 크고 제2 개구부(OP2)의 z축 방향으로의 높이(D4)보다 클 수 있다.

또한, 예를 들어, 유로 입구부(FI), 유로 출구부(FO) 및 제2 개구부(OP2) 각각이 원형 측단면 형상을 갖고, 제1 개구부(OP1)가 원형 평면 형상을 가질 경우, 유입 경로 및 유출 경로 각각에서 가장 큰 직경은 제1 개구부(OP1)의 직경(D1)보다 크고 제2 개구부(OP2)의 직경(D4)보다 클 수 있다.

한편, 다시 도 1을 참조하면, 수광부(130)는 입자(P)에서 산란된 광을 정확하게 감지하기 위해 다양한 구조를 가질 수 있다. 도 3, 도 5 및 도 7에 도시된 수광부(130A)는 도 1에 도시된 수광부(130)의 일 실시 예에 해당한다.

도 9는 도 3에 도시된 'C' 부분을 확대 도시한 단면도이다.

도 3 및 도 9를 참조하면, 수광부(130A)는 투광성 부재(132) 및 광 감지부(134)를 포함할 수 있다. 또한, 수광부(130A)는 광 가이드부(136A)를 더 포함할 수도 있으나, 경우에 따라, 광 가이드부(136A)는 생략될 수도 있다.

투광성 부재(132)는 광을 투광시킬 수 있는 재질로 구현될 수 있으며, 예를 들어, 유리로 구현될 수 있다. 투광성 부재(132)는 제1 면(132-1) 및 제2 면(132-2)을 포함할 수 있다. 제1 면(132-1)은 산란부(SS)와 대향하는 투광성 부재(132)의 윗면(즉, 탑면)에 해당하고, 제2 면(132-2)은 제1 면(132-1)의 반대측 면으로서 투광성 부재(132)의 아랫면(즉, 바닥면)에 해당할 수 있다.

광 감지부(134)와 광 가이드부(136A)는 투광성 부재(132)의 광축 주변에 배치될 수 있다. 광 감지부(134)와 광 가이드부(136A)는 투광성 부재(132)의 서로 상반되는 면에 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 광 감지부(134)는 투광성 부재(132)의 제2 면(132-2)에 배치되고, 광 가이드부(136A)는 투광성 부재(132)의 제1 면(132-1)에 배치될 수 있다. 또는, 도 9에 도시된 바와 달리, 광 감지부(134)는 투광성 부재(132)의 제1 면(132-1)에 배치되고, 광 가이드부(136A)는 투광성 부재(132)의 제2 면(132-2)에 배치될 수도 있다. 이하, 광 감지부(134)는 투광성 부재(132)의 제2 면(132-2)에 배치되고, 광 가이드부(136A)는 투광성 부재(132)의 제1 면(132-1)에 배치되는 것으로 설명하지만 그 반대의 경우에도 하기의 설명은 적용될 수 있다.

광 감지부(134)는 투광성 부재(132) 아래에서 광축(LX)의 주변에 배치되며, 산란부(SS)에서 입자(P)에 의해 산란된 후 수광 입사부(OP3)를 통해 입사된 광을 센싱할 수 있다. 수광 입사부에 대해서는 후술된다.

도 10은 도 9에 도시된 광 감지부(134)의 일 실시 예(134A)의 평면 형상을 나타낸다.

도 10을 참조하면, 광 감지부(134A)는 중앙부(134-1) 및 포토 다이오드(134-2)를 포함할 수 있다. 중앙부(134-1)는 산란부(SS)를 통과한 메인 광을 통과시켜 광 흡수부(144)로 보내기 위해, 광축(LX)에 위치하며 투광성을 갖는 재질로 구현될 수 있다. 예를 들어, 중앙부(134-1)는 유리로 구현될 수 있다.

또한, 중앙부(134-1)는 광 흡수부(144)의 광 입구(OPL)를 덮을 수 있다. 이와 같이, 중앙부(134-1)가 광 입구(OPL)를 덮을 경우, 광 흡수부(144)로 입자나 이물질의 침투가 방지될 수 있고, 산란부(SS)를 통과한 입자(P)가 광 흡수부(144)로 진입하는 것을 방지할 수 있어, 유로부(120A)에서의 입자(P)의 흐름이 원활해지고 측정 오차도 줄어들 수도 있다.

또한, 포토 다이오드(134-2)를 투광성 부재(132)의 제2 면(132-2)에 배치할 경우, 이물질로 인한 포토 다이오드(132-2)의 손상도 막을 수 있다.

포토 다이오드(134-2)는 중앙부(134-1)의 주변에 배치되고, 입자(P)에 의해 산란된 광을 센싱하는 역할을 한다. 포토 다이오드(134-2)는 일반적인 포토 다이오드의 구조에서 광을 흡수하는 액티브(active) 영역에 해당한다.

예를 들어, 포토 다이오드(134-2)는 380 ㎚ 내지 1100 ㎚ 파장 대역의 광을 검출할 수 있으나, 실시 예는 포토 다이오드(134-2)에서 검출할 수 있는 특정한 파장 대역에 국한되지 않는다. 또한, 산란광이 잘 센싱될 수 있도록, 포토 다이오드(134-2)는 660 ㎚의 파장 대역에서 0.4A/W의 감도를 갖거나, 450 ㎚에서 0.3 A/W의 감도를 가질 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.

도 10을 참조하면, 광 감지부(134A)의 폭(W1)은 5 ㎜ 내지 20 ㎜ 예를 들어, 7 ㎜ 내지 15 ㎜, 바람직하게는 8 ㎜ 내지 10 ㎜일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.

또한, 중앙부(134-1)의 폭(W2)은 3 ㎜ 내지 18 ㎜ 예를 들어, 5 ㎜ 내지 13 ㎜ 바람직하게는 7 ㎜ 내지 9 ㎜일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.

또한, 포토 다이오드(134-2)의 평면상에서의 폭(W3)은 0.1 ㎜ 내지 5 ㎜ 예를 들어, 1 ㎜ 내지 3 ㎜ 바람직하게는 1.5 ㎜ 내지 2.5 ㎜일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.

또한, 비록 도시되지는 않았지만, 도 9에 도시된 광 감지부(134)는 도 10에 도시된 바와 다른 다양한 평면 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 10에 도시된 포토 다이오드(134-2)의 평면 형상은 원형 고리 형상이지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 광 감지부(134)가 중앙부(134-1)를 포함할 수 있다면, 포토 다이오드(134-2)는 다양한 평면 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 포토 다이오드(134-2)는 원형 고리 형상 대신에, 장방형 고리 형상, 정방형 고리 형상, 삼각형 고리 형상 등의 다각형 고리 형상이거나 타원형 고리 형상일 수도 있다.

도 11은 도 9에 도시된 광 감지부(134)의 또 다른 실시 예(134B)의 평면 형상을 나타낸다.

포토 다이오드(134-2)는 동일 평면상에서 서로 이격되어 배치된 복수의 감지 세그먼트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 11에 예시된 바와 같이 포토 다이오드(134-2)는 서로 이격되어 배치된 복수의 감지 세그먼트(134-21, 134-22, 134-23, 134-24)를 포함할 수 있다.

포토 다이오드(134-2)가 다각형 또는 타원형 고리 형상인 경우에도 도 11에 도시된 바와 같이, 서로 이격되어 배치된 복수의 감지 세그먼트로 나뉘어질 수 있다.

또한, 도 11에 예시된 복수의 감지 세그먼트(134-21, 134-22, 134-23, 134-24)는 등간격 또는 서로 다른 간격으로 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 복수의 감지 세그먼트(134-21, 134-22, 134-23, 134-24)의 이격된 간격(G)이 클수록, 신호 레벨이 증가하여 디자인 자유도가 증가할 수 있다. 예를 들어, 간격(G)은 0.01 ㎜ 내지 1 ㎜ 예를 들어, 0.1 ㎜ 내지 0.5 ㎜ 바람직하게는 0.15 ㎜ 내지 0.25 ㎜일 수 있으나 실시 예는 이에 국한되지 않는다.

또한, 복수의 감지 세그먼트(134-21, 134-22, 134-23, 134-24)는 서로 동일한 평면적을 가질 수도 있고, 서로 다른 평면적을 가질 수도 있다.

또한, 도 10 또는 도 11에 예시된 광 감지부(134A 또는 134B)는 평면상에서 대칭으로 배치될 수도 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 다른 실시 예에 의하면, 광 감지부(134A 또는 134B)는 평면상에서 비대칭으로 배치될 수도 있다.

또한, 복수의 감지 세그먼트(134-21, 134-22, 134-23, 134-24)는 평면상에서 대칭 또는 비대칭으로 배치될 수 있다.

도 11에 도시된 폭(W1, W2, W3)은 도 10에서 설명한 내용이 적용될 수 있다.

예를 들어, 포토 다이오드(134-2)와 마찬가지로 복수의 감지 세그먼트(134-21, 134-22, 134-23, 134-24) 각각은 380 ㎚ 내지 1100 ㎚ 파장 대역의 광을 검출할 수 있으나, 실시 예는 복수의 감지 세그먼트(134-21, 134-22, 134-23, 134-24)에서 검출할 수 있는 특정한 파장 대역에 국한되지 않는다. 또한, 산란광이 잘 센싱될 수 있도록, 복수의 감지 세그먼트(134-21, 134-22, 134-23, 134-24) 각각은 660 ㎚의 파장 대역에서 0.4A/W의 감도를 갖거나, 450 ㎚에서 0.3 A/W의 감도를 가질 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.

도 11에 예시된 바와 같이, 포토 다이오드(134-2)가 복수의 감지 세그먼트(134-21, 134-22, 134-23, 134-24)로 이격되어 배치될 경우, 정보 분석부(142)는 복수의 감지 세그먼트(134-21, 134-22, 134-23, 134-24) 각각에서 센싱된 결과의 상대적 크기를 이용하여 입자의 형상을 예측할 수 있다.

만일, 입자(P)의 형상이 대칭형 예를 들어 구형일 경우, 복수의 감지 세그먼트(134-21, 134-22, 134-23, 134-24) 각각 에서 감지된 산란 광의 세기는 서로 동일하다. 이와 같이, 복수의 감지 세그먼트(134-21, 134-22, 134-23, 134-24)에서 감지된 광의 세기가 서로 동일할 경우, 정보 분석부(142)는 입자(P)가 대칭 형상을 갖는 것으로 결정할 수 있다.

반면에, 입자(P)의 형상이 비대칭형 예를 들어 비구형일 경우, 복수의 감지 세그먼트(134-21, 134-22, 134-23, 134-24) 각각에서 감지된 산란광의 세기는 서로 다르다. 이와 같이, 복수의 감지 세그먼트(134-21, 134-22, 134-23, 134-24)에서 감지된 광의 세기가 서로 다를 경우, 정보 분석부(142)는 입자(P)가 비대칭 형상을 갖는 것으로 결정할 수 있다. 그 밖에도 입자의 다양한 형상을 예측하기 위해, 복수의 감지 세그먼트의 분할된 형태와 분할된 개수가 변할 수 있음은 물론이다.

발광부(110A)의 광원(112A)과 마찬가지로 전술한 수광부(130A)의 포토 다이오드(134-2, 134-21 내지 134-24)의 패키징 형태는 SMD 형태나 리드 타입으로 구현될 수 있다. 그러나, 실시 예는 포토 다이오드(134-2, 134-21 내지 134-24)의 특정한 패키징 형태에 국한되지 않는다.

한편, 수광 입사부는 산란부(SS)와 수광부(130A) 사이에 배치되어 수광부(130A)로 입사되는 광의 량을 조정하는 역할을 수행할 수 있다. 이를 위해, 도 3, 도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이 수광 입사부는 광축(LX)에 배치된 제3 개구부(OP3)를 포함할 수 있다.

제3 개구부(OP3)는 산란부(SS)에서 입자(P)에 의해 산란된 광의 전체량의 20% 내지 80%를 수광부(130A)로 입사시키기에 적합한 면적(예를 들어, x축과 y축 방향의 면적)을 가질 수 있다.

예를 들어, 산란부(SS)에서 입자(P)에 의해 산란된 광 중에서 광축(LX)을 기준으로 산란부(SS)의 중심에서 후술되는 제5 개구부(OP5)까지가 좌우 12°일 경우, 즉, 도 3, 도 5 및 도 7에 각각 도시된 소정 각도(θ)가 24°일 경우 입자(P)에서 산란된 전체 광의 20%가 수광부(130A)로 입사될 수 있으며, 소정 각도(θ)가 60°(즉, 광축(LX)을 기준으로 좌우 30°)일 경우 입자(P)에서 산란된 전체 광의 50%가 수광부(130A)로 입사될 수 있다. 이를 고려할 때, 실시 예에 의하면, 제3 개구부(OP3)는 입자(P)에 의해 산란된 광 중에서 광축(LX)을 기준으로 좌우 합한 각도 즉, 소정 각도(θ)가 24° 내지 60° 예를 들어, 광축(LX)을 기준으로 좌우 30°의 범위에 있는 광이 수광부(130A)로 입사되기에 적합한 면적을 가질 수 있다. 이와 같이, 제3 개구부(OP3)의 면적을 조정함으로써, 수광부(130A)로 입사되는 광의 량이 조정될 수 있음을 알 수 있다.

또한, 도 4a, 도 6a 및 도 8a를 참조하면, 제3 개구부(OP3)의 면적(예를 들어, x축과 y축 방향의 면적)은 제1 개구부(OP1)의 면적(예를 들어, x축과 y축 방향의 면적)과 다를 수 있다. 예를 들어, 제3 개구부(OP3)가 원형 평면 형상을 가질 경우, 제3 개구부(OP3)의 직경(D3)이 10 ㎜보다 클 경우 포토 다이오드(134-2, 134-21 내지 134-24)의 면적보다 많은 산란 광이 유입되어 광 노이즈가 발생할 수 있다. 또한, 제3 개구부(OP3)의 직경(D3)이 2 ㎜보다 작을 경우 포토 다이오드(134-2, 134-21 내지 134-24)에서 산란광을 받는 량이 줄어들어 포토 다이오드(134-2, 134-21 내지 134-24)에서 감지된 신호의 크기가 작을 수 있다. 따라서, 제3 개구부(OP3)의 직경(D3)은 1 ㎜ 내지 12 ㎜ 예를 들어, 1 ㎜ 내지 6 ㎜ 바람직하게는 2 ㎜ 내지 4 ㎜ 예를 들어, 3 ㎜일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.

한편, 다시 도 9를 참조하면, 광 가이드부(136A)는 산란부(SS)에서 산란된 광을 광 감지부(134)로 가이드하는 역할을 한다. 이를 위해, 예를 들어 광 가이드부(136A)는 내측 격벽(136-1, 136-2)과 외측 격벽(136-3, 136-4)을 포함할 수 있다. 만일, 내측 격벽(136-1, 136-2)이 원형 평면 형상을 가질 경우 내측 격벽(136-1, 136-2)은 일체이고, 외측 격벽(136-3, 136-4)이 원형 평면 형상을 가질 경우 외측 격벽(136-3, 136-4)은 일체일 수 있다.

내측 격벽(136-1, 136-2)은 광축(LX)과 나란한 방향(예를 들어, z축 방향)으로 광 흡수부(144)의 광입구(OPL)와 중첩되는 제4 개구부(OP4)를 정의할 수 있다. 내측 격벽(136-1, 136-2)은 제3 개구부(OP3)를 통과한 산란된 광이 제5 개구부(OP5)로 진행하고, 제3 개구부(OP3)를 통과한 메인 광이 제4 개구부(OP4)로 진행함을 허용하는 높이(H1)를 가질 수 있다. 즉, 내측 격벽(136-1, 136-2)은 메인 광과 산란광을 분리하는 역할을 한다.

내측 격벽(136-1, 136-2)의 높이(H1)는 1 ㎜ 내지 15 ㎜ 예를 들어, 2 ㎜ 내지 10 ㎜ 바람직하게는 3 ㎜ 내지 6 ㎜ 예를 들어, 5 ㎜일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.

외측 격벽(136-3, 136-4)은 광축(LX)과 나란한 방향(예를 들어, z축 방향)으로 포토 다이오드(134-2)와 중첩되는 제5 개구부(OP5)를 내측 격벽(136-1, 136-2)과 함께 정의할 수 있다.

제5 개구부(OP5)의 폭(W4)은 0.1 ㎜ 내지 6 ㎜ 예를 들어, 0.5 ㎜ 내지 3 ㎜ 바람직하게는 0.8 ㎜ 내지 1.5 ㎜ 예를 들어, 1 ㎜일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.

전술한 바와 같이 내측 격벽(136-1, 136-2)과 외측 격벽(136-3, 136-4)이 배치될 경우, 도 3에 화살표로 표기한 바와 같이, 제3 개구부(OP3)로 입사된 산란광이 광 감지부(134)의 포토 다이오드(134-2)로 진행할 수 있으며, 제3 개구부(OP3)로 입사된 메인 광이 광 흡수부(144)를 향해 진행할 수 있다.

한편, 수광부(130A)는 감지 지지부(138)를 더 포함할 수도 있으나, 경우에 따라, 감지 지지부(138)는 생략될 수도 있다.

감지 지지부(138)는 광 감지부(134)를 지지하는 역할을 하며, 도 3에 도시된 바와 같이 하우징(170)의 버텀부(176)와 별개로 구현될 수도 있고 도시된 바와 달리 하우징(170)의 버텀부(176)와 일체로 구현될 수도 있다.

한편, 일 실시 예에 의하면, 도 3에 예시된 바와 같이 광 흡수부(144)는 돌출부(144A) 및 흡수 케이스(144B)를 포함할 수 있다. 흡수 케이스(144B)는 수광부(130A)를 통과한 광이 입사되는 광 입구(OPL)를 정의하며, 수광부(130A)를 통과한 메인 광을 수용하는 역할을 한다. 광 입구(OPL)의 폭(예를 들어, y축 방향으로의 폭)은 2 ㎜ 내지 15 ㎜ 예를 들어, 3 ㎜ 내지 10 ㎜ 바람직하게는 4 ㎜ 내지 6 ㎜ 예를 들어, 5.5 ㎜일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.

이를 위해, 흡수 케이스(144B)의 내벽은 광 흡수성을 갖는 물질로 도포될 수 있다. 도 3의 경우, 흡수 케이스(144B)와 하우징(170)의 버텀부(176)는 별개인 것으로 예시되어 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 후술되는 입자 센싱 장치(100D)에서와 같이, 하우징(170)의 버텀부(176)와 흡수 케이스(144B)는 일체형일 수 있다. 즉, 하우징(170)의 버텀부(176)는 흡수 케이스(144B)의 역할도 수행할 수 있다.

또한, 돌출부(144A)는 흡수 케이스(144B)의 바닥면으로부터 광 입구(OPL)를 향해 돌출된 형상을 가질 수 있다. 또한, 돌출부(144A)의 폭은 흡수 케이스(144B)의 바닥면으로부터 광입구(OPL)로 갈수록 좁아질 수 있다. 예를 들어, 도 3에 예시된 바와 같이 돌출부(144A)는 원(추)형 단면 형상을 가질 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 이와 같이, 돌출부(144A)가 배치될 경우, 광 입구(OPL)로 입사된 메인 광이 흡수 케이스(144B)의 내벽에서 반사되어 광 입구(OPL)로 빠져 나가는 것이 방지되고, 광 입구(OPL)를 통해 입사된 메인 광을 흡수 케이스(144B)의 내벽으로 반사시킴으로써, 광 입구(OPL)로 입사된 메인 광의 흡수율을 개선시킬 수 있다.

도 12는 도 1에 도시된 입자 센싱 장치(100)의 또 다른 실시 예(100D)에 의한 단면도를 나타내고, 도 13은 도 12에 도시된 입자 센싱 장치(100D)의 측면도를 나타내고, 도 14은 도 12에 도시된 입자 센싱 장치(100D)의 상측 사시도를 나타내고, 도 15는 도 14에 도시된 입자 센싱 장치(100D)의 좌측 사시도를 각각 나타내고, 도 16은 도 14에 도시된 I-I'선을 따라 절개한 평면도를 나타낸다.

도 12 내지 도 16에서 도 3 내지 도 11에 도시된 바와 다른 부분에 대해서만 살펴본다. 따라서, 이하에서 설명되는 부분 이외에 도 12 내지 도 16에 대해 설명되지 않은 부분은 도 3 내지 도 11에 대한 설명이 적용될 수 있음은 물론이다.

도 3, 도 5 및 도 7에 도시된 입자 센싱 장치(100A, 100B, 100C)에서 광원부(112A)의 패키징 형태가 SMD 타입인 반면, 도 12 내지 도 15에 도시된 입자 센싱 장치(100D)의 광원부(112B)는 돔 형태(또는, Through hole type) 형태의 LED일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 예를 들어, 돔 타입의 발광부(110B)의 직경(φ)은 3 ㎜ 내지 5 ㎜이고, view angle은 20°이하 일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.

또한, 포토 다이오드(134-2)의 동작 온도는 -10 ℃ 내지 50 ℃일 수 있으나, 실시 예는 포토 다이오드(134-2)의 특정한 동작 온도에 국한되지 않는다.

도 3, 도 5 및 도 7에 도시된 입자 센싱 장치(100A, 100B, 100C)의 렌즈부(114A)는 하나의 렌즈만을 포함하는 반면, 도 12 내지 도 15에 도시된 입자 센싱 장치(100D)의 렌즈부(114B)는 제1 및 제2 렌즈(114B-1, 114B-2)를 포함할 수 있다. 제1 렌즈(114B-1)는 광원부(112B)로부터 방출된 광을 평행광으로 변환시키는 역할을 하고, 제2 렌즈(114B-2)는 제1 렌즈(114B-1)로부터 출사되는 평행광을 제1 개구부(OP1)로 집광시키는 역할을 수행할 수 있다.

도 3, 도 5 및 도 7에 도시된 입자 센싱 장치(100A, 100B, 100C)의 경우, 하우징(170)의 탑부(172)와 발광 케이스(116)가 별개인 반면, 도 12 내지 도 15에 도시된 입자 센싱 장치(100D)의 경우 하우징(170)의 탑부(172)와 발광 케이스(116)는 일체형이다. 즉, 하우징(170)의 탑부가 발광 케이스(116)의 역할을 수행함을 알 수 있다.

도 12 내지 도 15에 도시된 입자 센싱 장치(100D)의 유로부(120C)는 도 7 및 도 8a에 도시된 유로부(120C)와 마찬가지로 더블 노즐(DN)의 구조를 가질 수 있다. 따라서, 도 12 내지 도 15에 도시된 유로부(120C)의 중복되는 설명을 도 7 및 도 8a에 대한 유로부(120C)의 설명으로 대신한다.

도 12에서, 출구측 유로 중간부(FII2)의 최소폭(D5)은 1 ㎜ 내지 15 ㎜, 예를 들어, 2 ㎜ 내지 8 ㎜ 바람직하게는 3 ㎜ 내지 5 ㎜, 예를 들어, 4 ㎜일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.

도 17은 도 12에 도시된 'D' 부분을 확대 도시한 단면도이다.

도 17을 참조하면, 수광 입사부(190)는 광 유도부(192), 커버 투광부(194) 및 광 차단부(196)를 포함할 수 있다.

광 유도부(192)는 산란부(SS)와 수광부(130B) 사이에 배치되어, 제3 개구부(OP3)를 정의할 수 있다. 여기서, 제3 개구부(OP3)의 특징은 도 3을 참조하여 전술한 제3 개구부(OP3)의 특징과 동일할 수 있다. 즉, 제3 개구부(OP3)는 산란부(SS)에서 입자(P)에 의해 산란된 광의 전체량의 20% 내지 80%가 수광부(130B)로 입사되기에 적합한 면적(예를 들어, x축 방향으로의 길이와 y축 방향으로의 폭을 갖는 면적)을 가질 수 있다. 또한, 입자(P)에 의해 산란된 광 중에서 광축(LX)을 기준으로 산란부(SS)의 중심에서 제5 개구부(OP5)까지가 좌우 합한 소정 각도(θ)가 24° 내지 60°예를 들어 60°의 범위에 있는 광이 수광부(130B)로 입사되기에 적합하도록, 제3 개구부(OP3)는 면적을 가질 수 있다. 이와 같이, 제3 개구부(OP3)의 면적을 조정함으로써, 수광부(130B)로 입사되는 광의 량이 조정될 수 있음을 알 수 있다.

또한, 제3 개구부(OP3)의 면적은 제1 개구부(OP1)의 면적과 다를 수 있다. 예를 들어, 제1 개구부(OP1)의 면적이 제3 개구부(OP3)의 면적보다 클 수 있다. 이 경우, 발광부(110B)로부터 발생한 광의 초점이 산란부(SS)의 중앙보다 멀게 형성되어 메인 빔으로 인한 측정 오류를 줄일 수 있다.

광 차단부(196)는 산란부(SS)와 광 유도부(192) 사이에 배치되어 제6 개구부(OP6)를 정의할 수 있다. 제6 개구부(OP6)의 폭(W5)을 조정함으로써, 메인 광이 포토 다이오드(134-2)로 입사됨을 차단하거나, 수광부(130B)로 입사되어 광 흡수부(132)로 진행하는 메인 광의 량을 조정할 수 있다.

제6 개구부(OP6)의 폭(W5)은 1 ㎜ 내지 15 ㎜ 예를 들어, 2 ㎜ 내지 8 ㎜ 바람직하게는 3 ㎜ 내지 4 ㎜ 예를 들어, 3.5 ㎜일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.

이와 같이 광 차단부(196)가 배치됨으로써 메인 광이 제5 개구부(OP5)를 통해 광 감지부(134)의 포토 다이오드(134-2)로 진행함이 차단될 수 있다. 여기서, 광 감지부(134)는 모듈 형태로 구현될 수 있다.

또한, 커버 투광부(194)는 제3 개구부(OP3)와 제6 개구부(OP6) 사이에 배치될 수 있다. 커버 투광부(194)는 수광부(130B)로 이물질이 입사됨을 차단하는 역할을 한다. 커버 투광부(194)가 배치됨으로써, 산란부(SS)를 지나가는 입자(P)가 수광부(130B)로 침투하는 것을 방지할 수 있어 유로부(120C)에서 입자(P)의 흐름이 원활해질 수 있고 측정 오차를 줄일 수 있다. 이 경우 투광성 부재(132)의 제1 면(132-1)과 제2 면(132-2) 중 어느 면에 포토 다이오드(134-2, 134-21 내지 134-24)를 형성하더라도 이물질로 인한 포토 다이오드(134-2, 134-21 내지 134-24)의 손상도 막을 수 있다.

도 18은 도 12에 도시된 'E' 부분을 확대 도시한 단면도이다.

도 18에 도시된 광 감지부(134)와 광 가이드부(136B)는 투광성 부재(132)의 광축(LX) 주변에 배치될 수 있다. 광 감지부(132)와 광 가이드부(136B)는 투광성 부재(132)의 서로 상반되는 면에 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 18에 도시된 바와 같이, 광 감지부(134)는 투광성 부재(132)의 제2 면(132-2)에 배치되고, 광 가이드부(136B)는 투광성 부재(132)의 제1 면(132-1)에 배치될 수 있다. 또는, 도 18에 도시된 바와 달리, 광 감지부(134)는 투광성 부재(132)의 제1 면(132-1)에 배치되고, 광 가이드부(136B)는 투광성 부재(132)의 제2 면(132-2)에 배치될 수도 있다. 여기서, 제1 면(132-1)과 제2 면(132-2)은 도 9에 대한 전술한 설명에서 정의된 바와 같다. 이하, 광 감지부(134)는 투광성 부재(132)의 제2 면(132-2)에 배치되고, 광 가이드부(136B)는 투광성 부재(132)의 제1 면(132-1)에 배치되는 것으로 설명하지만 그 반대의 경우에도 하기의 설명은 적용될 수 있다.

내측 격벽(136-1, 136-2)의 구조가 다름을 제외하면, 도 18에 도시된 단면은 도 9에 도시된 단면과 동일하다. 따라서, 도 9에 도시된 단면과 동일한 부분에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하였으며 간략히 설명하며, 다른 부분에 대해서만 다음과 같이 중점적으로 설명한다.

내측 격벽(136-1, 136-2)은 제3 개구부(OP3)를 통과한 산란된 광이 제5 개구부(OP5)로 진행하고, 제6 개구부(OP6)를 통과한 메인 광이 제4 개구부(OP4)로 진행함을 허용하는 높이(H2)를 가질 수 있다. 예를 들어, 높이(H2)는 1 ㎜ 내지 15 ㎜ 예를 들어, 2 ㎜ 내지 10 ㎜ 바람직하게는 3 ㎜ 내지 6 ㎜ 예를 들어, 5 ㎜일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.

내측 격벽(136-1, 136-2) 각각은 제4 개구부(OP4)를 정의하는 내측부(136-11, 136-21) 및 내측부(136-11, 136-21)로부터 연장되어 외측 격벽(136-3, 136-4)과 함께 제5 개구부(OP5)를 정의하는 외측부(136-12, 136-22)를 포함할 수 있다. 원형 평면 형상을 갖는 제4 개구부(OP4)의 직경은 메인 빔의 포커싱 사이즈보다 커야 한다. 만일, 제4 개구부(OP4)의 직경이 1 ㎜보다 작을 경우 메인 빔의 전부가 제4 개구부(OP4)를 통과하지 못해 포토 다이오드(134-2)로 입사됨으로써 포토 다이오드(134-2)에서 산란 광이 센싱되지 못할 수도 있다. 또한, 제4 개구부(OP4)의 직경이 8 ㎜보다 클 경우, 슬릿의 구현이 어려울 수 있다. 따라서, 제4 개구부(OP4)의 직경은 1 ㎜ 내지 8 ㎜ 예를 들어, 1 ㎜ 내지 5 ㎜ 바람직하게는 1 ㎜ 내지 3 ㎜ 예를 들어, 2 ㎜일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.

또한, 제5 개구부(OP5)의 폭(W4)은 외측부(136-12, 126-22)의 폭(W6)보다 클 수 있다. 외측부(136-12, 126-22)의 폭(W6)은 0.1 ㎜ 내지 5 ㎜ 예를 들어, 0.4 ㎜ 내지 2 ㎜ 바람직하게는 0.6 ㎜ 내지 1 ㎜ 예를 들어, 1 ㎜일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 예를 들어, 제5 개구부(OP5)의 폭(W4)이 1.1 ㎜일 경우, 외측부(136-12, 136-22)의 폭(W6)은 0.8 ㎜일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.

또한, 내측 격벽(136-1, 136-2)의 외측부(136-12, 136-22)와 내측부(136-11, 136-21)는 일체로 형성될 수 있다.

또한, 도 18에 도시된 바와 달리, 투광성 기판(132)의 제1 면(132-1)으로부터 제3 개구부(OP3)로 갈수록 외측부(136-12, 136-22) 또는 내측부(136-11, 136-21) 중 적어도 하나의 단면 폭은 감소할 수 있다. 즉, 내측부(136-11, 136-21)와 외측부(136-12, 136-22)의 구분은 산란된 빛이 각도를 가지고 포토 다이오드(134-2)로 잘 입사되게 하는 것이므로, 이와 같이 삼각형 단면 형상을 가질 수 있다.

또한, 도 18에 도시된 제4 개구부(OP4)의 면적(예를 들어, x축과 y축 방향의 면적)은 도 17에 도시된 제6 개구부(OP6)의 면적(예를 들어, x축과 y축 방향의 면적)보다 작을 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 이와 같이, 제4 개구부(OP4)의 면적보다 제6 개구부(OP6)의 면적을 크게 할 경우, 메인 빔이 포토 다이오드(134-2)로 진행하는 것이 더욱 잘 차단될 수 있다.

한편, 산란부(SS)는 복수의 개구부와 접할 수 있다. 즉, 산란부(SS)는 발광부(110A, 110B)와 제1 개구부(OP1)를 통해 연통하고, 입구측 유로 중간부(FII1)(또는, 출구측 유로 중간부(FII2))와 제2 개구부(OP2)를 통해 연통하고, 수광부(130A, 130B)와 제3 개구부(OP3) 또는 제6 개구부(OP6)를 통해 연통할 수 있다.

한편, 실시 예에 의하면, 척력 생성부(160)는 발광부(110A, 110B) 측에 배치된 적어도 하나의 제1 전극 및 수광부(130A, 130B) 측에 배치된 적어도 하나의 제2 전극을 포함할 수 있다.

적어도 하나의 제1 및 제2 전극은 서로 마주보며 배치될 수 있다. 또한, 산란부(SS)로 진입한 이온화된 입자에 쿨롱 척력을 미치기 위해, 제1 및 제2 전극 각각은 입자가 이온화된 극성과 동일한 극성을 띌 수 있다.

또한, 적어도 하나의 제1 전극은 발광부(110A, 110B) 측에서 다양한 모습으로 다양한 위치에 배치되고, 적어도 하나의 제2 전극은 수광부(130A, 130B) 측에서 다양한 모습으로 다양한 위치에 배치될 수 있다.

적어도 하나의 제1 전극은 제1-1 전극 또는 제1-2 전극 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1-1 전극은 발광 케이스(116) 상에서 제1 개구부(OP1) 및 산란부(SS) 근처에 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 3, 도 4a, 도 5, 도 6a, 도 6c, 도 7, 도 8a, 도 8c 또는 도 12 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 제1-1 전극(162A, 162C, 162D, 162E, 162F)은 발광 케이스(116)(또는, 하우징(170)의 탑부(172)) 상에서 제1 개구부(OP1) 및 산란부(SS) 근처에 배치될 수 있다. 제1-2 전극은 발광 케이스(116) 내부에서 렌즈부(114A, 114B)와 제1 개구부(OP1) 사이의 광축(LX)에 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 4b, 도 4c, 도 6b, 도 6c, 도 8b에 도시된 바와 같이, 제1-2 전극(162B)은 발광 케이스(116) 내부에서 렌즈부(114A)와 제1 개구부(OP1) 사이의 광축(LX)에 배치될 수 있다.

예를 들어, 도 3, 도 4a, 도 5, 도 6a, 도 7, 도 8a, 도 8c 또는 도 12 내지 도 15에 도시된 바와 같이 제1 전극은 제1-1 전극(162A, 162C, 162D, 162E, 162F)만을 포함하거나, 도 4b, 도 4c, 도 6b 또는 도 8b에 도시된 바와 같이 제1-2 전극(162B)만을 포함하거나, 도 6c에 도시된 바와 같이 제1-1 전극(162A)과 제1-2 전극(162B)을 모두 포함할 수 있다.

또한, 제1-1 전극은 발광 케이스(116)에만 배치될 수도 있고, 발광 케이스(116)로부터 연장되어 하우징(170)의 탑부(172)까지 배치될 수도 있다. 예를 들어, 도 3, 도 4a, 도 5, 도 6a, 도 6c, 도 7에 도시된 바와 같이 제1-1 전극(162A, 162C)은 발광 케이스(116)에만 배치될 수도 있고, 도 8a 또는 도 8c에 도시된 바와 같이 제1-1 전극(162D, 162E)은 발광 케이스(116)로부터 하우징(170)의 탑부(172)까지 연장되어 배치될 수도 있다.

또한, 제2 전극은 제2-1 전극, 제2-2 전극 또는 제2-3 전극 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제2-1 전극은 수광 입사부 상에서 제3 개구부(OP3) 및 산란부(SS)의 근처에 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 3, 도 4a, 도 5, 도 6a, 도 6c, 도 7, 도 8a, 도 8c 또는 도 12 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 제2-1 전극(164A, 164D, 164E, 164F)은 제3 개구부(OP3) 및 산란부(SS) 근처에 배치될 수 있다. 제2-2 전극은 투광성 부재(132)의 상측에 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 4b, 도 6b, 도 8b 또는 도 8c에 도시된 바와 같이, 제2-2 전극(164B)은 투광성 부재(132)의 상측에 배치될 수 있다. 제2-3 전극은 투광성 부재(132)의 하측에 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 4c, 도 6c 또는 도 8c에 도시된 바와 같이, 제2-3 전극(164C)은 투광성 부재(132)의 하측에 배치될 수 있다. 이때, 제2-3 전극은 포토 다이오드(134-2)의 사이에 배치될 수 있다.

예를 들어, 도 3, 도 4a, 도 5, 도 6a. 도 7, 도 8a 또는 도 12 내지 도 15에 도시된 바와 같이 제2 전극은 제2-1 전극(164A, 164D, 164F)만을 포함하거나, 도 4b, 도 6b 또는 도 8b에 도시된 바와 같이 제2-2 전극(164B)만을 포함하거나, 도 4c에 도시된 바와 같이 제2-3 전극(164C)만을 포함하거나, 비록 도시되지는 않았지만 제2-1 및 제2-2 전극을 포함하거나, 비록 도시되지는 않았지만 제2-2 및 제2-3 전극을 포함하거나, 도 6c에 도시된 바와 같이, 제2-1 및 제2-3 전극(164A, 164C)을 포함하거나, 도 8c에 도시된 바와 같이 제2-1 전극, 제2-2 전극 및 제2-3 전극(164E, 164B, 164C)을 모두 포함할 수 있다.

또한, 제1-1 전극, 제1-2 전극, 제2-1 전극, 제2-2 전극 및 제2-3 전극 각각은 다양한 단면 형상을 가질 수 있다. 도 3 내지 도 8c 또는 도 12 내지 도 15에서 제1-1 전극(162A, 162C, 162D, 162E, 162F), 제1-2 전극(162B), 제2-1 전극(164A, 164D, 164E, 164F), 제2-2 전극(164B) 및 제2-3 전극(164C) 각각은 다각형 단면 형상을 갖는 것으로 예시되어 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.

제1-1 전극(162A, 162C, 162D, 162E, 162F)과 제2-1 전극(164A, 164D, 164E, 164F)은 광축(LX)에 배치되지 않으므로 투과성 또는 비투광성 재질로 구현될 수 있는 반면, 제1-2 전극(162B), 제2-2 전극(164B) 및 제2-3 전극(164C) 각각은 광축(LX)에 배치되므로 투광성 재질로 구현될 수 있다. 이는, 렌즈부(114A, 114B)로부터 광 흡수부(144)로 광이 진행함을 방해하지 않기 위함이다. 예를 들어, 제1 또는 제2 전극 중 적어도 하나는 투광성 전도층(ITO)을 포함할 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.

제1 전극과 제2 전극 각각의 형상과 배치되는 위치는 전술한 례에 국한되지 않는다. 즉, 산란부(SS)를 지나가는 이온화된 입자에 척력을 가함으로써, 입자가 제1 및 제3 개구부(OP1, OP3)를 통해 발광부(110) 및 수광부(130)로 각각 들어옴을 막을 수만 있다면, 다양한 변형 례를 가질 수 있다.

도 19는 도 1에 도시된 정보 분석부(142)의 일 실시 예(142A)의 블럭도로서, 증폭부(142-1) 및 제어부(142-2)를 포함할 수 있다.

증폭부(142-1)는 수광부(130A, 130B)(또는, 신호 변환부(140))로부터 입력단자 IN2를 통해 입사된 전기적 신호를 증폭하고, 증폭된 결과를 제어부(142-2)로 출력할 수 있다. 제어부(142-2)는 증폭부(142-1)에서 증폭된 아날로그 신호와 펄스 폭 변조(PWM:Pulse Width Modulation) 기준 신호를 비교하고, 비교된 결과를 이용하여 입자(P)의 개수, 농도, 크기 또는 형상 중 적어도 하나를 분석하고, 분석된 결과를 출력단자 OUT2를 통해 출력할 수 있다.

도 20은 실시 예에 의한 입자 센서(1000)의 개략적인 사시도를 나타낸다.

도 20에 도시된 입자 센서(1000)는 입자 센싱 장치(300), 베이스 기판(210) 및 복수의 와이어(222, 224)를 포함할 수 있다.

도 20에 도시된 입자 센싱 장치(300)는 도 1 내지 도 19에 도시된 전술한 입자 센싱 장치(100, 100A 내지 100D)에 해당하므로, 중복되는 설명을 생략한다.

베이스 기판(210)은 입자 센싱 장치(300)가 안착되는 부분으로서, 복수의 와이어(222, 224)를 통해 입자 센싱 장치(300)에서 필요한 전원을 공급하거나, 입자 센싱 장치(300)로부터의 신호를 수신하는 등의 역할을 수행할 수 있다. 예를 들어, 베이스 기판(210)은 인쇄 회로 기판일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.

예를 들어, 제1 와이어(222)는 척력 생성부(160)의 제1 전극과 연결되고, 제2 와이어(224)는 척력 생성부(160)의 제2 전극과 연결되어, 척력 생성부(160)에 포함된 제1 및 제2 전극 각각이 입자가 이온화된 극성과 동일한 극성을 띠도록 할 수 있다.

전술한 실시 예에 의한 입자 센싱 장치(100, 100A 내지 100D)는 다음과 같은 효과를 갖는다.

만일, 전술한 실시 예에 의한 입자 센싱 장치(100:100A 내지 100D)에서 이온화부(150) 및 척력 생성부(160)가 존재하지 않을 경우, 광학계 예를 들어, 렌즈부(114A, 114B)나 투광성 부재(132)에 입자가 쌓여 오염됨으로써, 입자에 대한 정확한 정보를 센싱할 수 없다. 반면에, 실시 예에 의한 입자 센싱 장치(100:100A 내지 100D)의 경우 이온화부(150)에서 입자를 이온화시킨 후, 이온화된 입자가 발광부(110)와 수광부(130) 사이의 산란부(SS)를 통과할 때, 척력 생성부(160)를 이용하여 이온화된 입자에 척력을 가함으로써, 제1 및 제3 개구부(OP1, OP3)를 통해 입자가 발광부(110) 및 수광부(130)로 각각 진입됨을 방지할 수 있다. 이로 인해, 입자 센싱 장치(100:100A 내지 100D)가 입자에 의해 오염됨을 방지할 수 있다. 따라서, 수동으로 주기적으로 사용자가 광학계에 오염된 입자를 제거하는 청소 횟수를 줄이거나 청소해야 하는 번거로움을 덜 수 있고, 입자에 대한 정확한 정보를 센싱할 수 있도록 한다.

또한, 전술한 실시 예는 입자(P)를 포함하는 공기가 유동하는 경로에 위치한 산란부(SS)로 광을 광축(LX) 방향으로 조사하고, 입자(P)에서 산란된 광을 광축(LX) 방향의 측방이 아니라 광축(LX) 방향과 나란한 방향에서 센싱하여 입자(P)에 대한 정보를 분석하는 전방형 입자 센싱 장치이다. 그러나, 전방향 입자 센싱 장치뿐만 아니라, 광을 광축 방향으로 먼지를 향해 조사하고 먼지에서 산란된 광을 광축의 측방에서 센싱하는 측방향 입자 센싱 장치에도 실시 예에 의한 이온화부(150) 및 척력 생성부(160)가 적용될 수 있음은 물론이다.

전술한 실시 예에 의한 입자 센싱 장치(100:100A 내지 100D)는, 가전용 및 산업용 공기청정기, 공기정화기, 공기 세정기, 공기 냉각기, 에어컨에 적용될 수도 있고, 빌딩용 공기 질 운영 시스템(Air Quality management system), 차량용 실내/외 공조 시스템 또는 차량용 실내 공기질 측정 장치에 적용될 수 있다. 그러나, 실시 예에 의한 입자 센싱 장치(100, 100A 내지 100D)는 이러한 례에 국한되지 않고 다양한 분야에 적용될 수 있음은 물론이다.

이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100, 100A 내지 100D: 입자 센싱 장치 110, 110A, 110B: 발광부
120, 120A, 120B, 120C: 유로부 130, 130A, 130B: 수광부
140: 신호 변환부 142: 정보 분석부
144: 광 흡수부 150, 150A, 150B, 150C: 이온화부
160, 160A, 160B, 160C, 160D, 160E, 160F, 160G, 160H: 척력 생성부
제1-1 전극: 162A, 162C, 162D, 162E
제1-2 전극: 162B 제2-1 전극: 164A, 164D, 164E
제2-2 전극: 164B 제2-3 전극: 164C
170: 하우징 180: 팬(fan)

Claims

광을 방출하는 발광부;
유입된 공기의 입자를 이온화된 입자로 극성을 변환하는 이온화부;
상기 발광부 아래에서 상기 이온화부 이후 경로에 배치되며, 상기 이온화된 입자를 포함하는 공기가 상기 발광부의 광축과 교차하게 유동하며, 상기 이온화된 입자에 의한 산란광을 제공하는 산란부를 포함하는 유로부;
상기 유로부 아래에서 상기 광축에 배치되며, 상기 유로부를 통과한 상기 산란광이 입사되는 수광부; 및
상기 산란부로 유입된 상기 이온화된 입자의 극성과 동일한 극성의 척력을 상기 산란부로 진입한 상기 이온화된 입자에 미치는 척력 생성부를 포함하고,
상기 이온화부는 상기 공기가 유동하는 경로를 형성하는 상기 유로부 내에서 상기 산란부로 공기가 진입하기 이전의 경로에 배치되는 입자 센싱 장치.
제1 항에 있어서, 상기 유로부는
상기 공기가 유입되는 유로 입구부;
상기 공기가 유출되는 유로 출구부; 및
상기 유로 입구부와 상기 산란부 사이에 위치한 입구측 유로 중간부를 포함하고,
상기 유로 입구부는
외부로부터 상기 공기가 유입되는 유입구; 및
상기 유입구로부터 상기 입구측 유로 중간부 사이에 형성된 유입 경로를 포함하고,
상기 산란부는 상기 유로 입구부와 상기 유로 출구부 사이에서 상기 광축에 위치하는 입자 센싱 장치.
제2 항에 있어서, 상기 이온화부는 상기 유입구, 상기 유입 경로 또는 상기 입구측 유로 중간부 중 적어도 한 곳에 배치되는 입자 센싱 장치.
제1 항에 있어서, 상기 척력 생성부는
상기 발광부 측에 배치되어 상기 이온화된 입자의 극성과 동일한 극성을 띄는 적어도 하나의 제1 전극; 및
상기 수광부 측에 상기 적어도 하나의 제1 전극과 마주하며 배치되어 상기 이온화된 입자의 극성과 동일한 극성을 띄는 적어도 하나의 제2 전극을 포함하는 입자 센싱 장치.
제4 항에 있어서, 상기 발광부는
광원부;
상기 광축에 배치되어 상기 광원부로부터 방출된 광이 상기 산란부를 향해 출사되는 제1 개구부를 정의하며, 상기 광원부를 수용하는 발광 케이스; 및
상기 발광 케이스에 수용되며, 상기 광원부와 상기 제1 개구부 사이에서 상기 광축에 배치되며, 상기 광원부에서 방출된 광을 상기 제1 개구부로 집광시키는 렌즈부를 포함하는 입자 센싱 장치.
제5 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제1 전극은
상기 발광 케이스 상에서 상기 제1 개구부 및 상기 산란부 근처에 배치되는 제1-1 전극을 포함하는 입자 센싱 장치.
제5 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제1 전극은
상기 발광 케이스 내부에서 상기 렌즈부와 상기 제1 개구부 사이의 상기 광축에 배치되는 제1-2 전극을 포함하는 입자 센싱 장치.
제5 항에 있어서, 상기 수광부는
투광성 부재; 및
상기 산란부에서 상기 이온화된 입자에 의한 상기 산란광을 센싱하는 광 감지부를 포함하는 입자 센싱 장치.
제8 항에 있어서, 상기 산란부와 상기 수광부 사이에 배치되며, 상기 수광부로 입사되는 광의 량을 조정하며 상기 광축에 배치된 제3 개구부를 갖는 수광 입사부를 더 포함하고,
상기 적어도 하나의 제2 전극은
상기 수광 입사부 상에서 상기 제3 개구부 및 상기 산란부 근처에 배치되는 제2-1 전극;
상기 투광성 부재의 상측에 배치되는 제2-2 전극; 또는
상기 투광성 부재의 하측에 배치되는 제2-3 전극 중 적어도 하나를 포함하는 입자 센싱 장치.
제4 항에 있어서, 상기 수광부 아래에서 상기 광축에 배치되며, 상기 수광부를 통과한 광을 흡수하는 광 흡수부를 더 포함하는 입자 센싱 장치.
제4 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 또는 제2 전극 중 적어도 하나는 투광성 전도층을 포함하는 입자 센싱 장치.