KR102377017B1 - 미세먼지 측정 조립체 및 이를 갖는 미세먼지 측정 장치, 그리고 미세먼지 측정 장치를 갖는 미세먼지 측정 시스템 - Google Patents
미세먼지 측정 조립체 및 이를 갖는 미세먼지 측정 장치, 그리고 미세먼지 측정 장치를 갖는 미세먼지 측정 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 미세먼지 농도를 측정하기 위한 미세먼지 측정 조립체 및 이를 갖는 미세먼지 측정 장치, 그리고 미세먼지 측정 장치를 갖는 미세먼지 측정 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 미세먼지 측정 조립체는 대기 중의 공기가 유입되는 공기 유입구가 일측에 형성된 케이싱, 케이싱의 타측에 배치되며 공기 유입구로 유입된 공기 중의 미세먼지의 농도를 측정하도록 광을 조사하여 산란광의 양을 수집하는 측정부, 공기 유입구로 유입되는 공기의 유입 방향을 따라 공기 유입구와 측정부 사이에 배치되며 공기 유입구로부터 측정부로 유동되는 공기의 유로를 지그재그 유로로 형성하는 복수 개의 격벽유닛 및 격벽유닛의 상부에 대응 배치되며 지그재그 유로를 형성하는 복수 개의 격벽유닛 사이에 공기의 유입 방향의 가로 방향으로 왕복 이동되어 격벽유닛의 양측면에 선택적으로 접촉되는 세척유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 미세먼지 측정 조립체 및 이를 갖는 미세먼지 측정 장치, 그리고 미세먼지 측정 장치를 갖는 미세먼지 측정 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대기 중의 미세먼지를 측정하여 실시간으로 미세먼지 농도를 디스플레이할 수 있는 미세먼지 측정 조립체 및 이를 갖는 미세먼지 측정 장치, 그리고 미세먼지 측정 장치를 갖는 미세먼지 측정 시스템에 관한 것이다.
먼지는 입자의 크기에 따라 50um 이하인 총 먼지(TSP)와 입자 크기가 매우 작은 미세먼지로 구분된다. 미세먼지는 입자의 크기에 따라 지름이 10um 보다 작은 PM 10의 미세먼지와 지름이 2.5um보다 작은 PM 2.5의 미세먼지로 구분된다. PM 10과 PM 2.5의 미세먼지를 미세먼지와 초미세먼지로 구분하기도 하나 일반적으로 미세먼지로 통칭하고 PM 10과 PM 2.5로 구분한다.
최근 들어 상기한 미세먼지는 환경오염을 발생함과 함께 인체의 호흡기에 손상을 주는 등 건강상의 문제도 발생하기 때문에 미세먼지의 감축과 함께 실시간으로 미세먼지 농도를 측정하여 제공할 수 있는 기술들이 요구되고 있다. 특히, 미세먼지 농도를 측정하는 기술 요건은 감지 기술, 실시간 농도 및 성분 분석 기술 및 실시간 정보기술 등 융복합 기술 개발이 요구되고 있다. 예를 들면, 미세먼지 농도를 측정하는 측정법은 크게 수동 측정법과 자동 측정법으로 구분된다. 대표적인 미세먼지의 수동 측정법은 중량법이 있으며, 중량법은 미세먼지의 포집 전후 필터의 무게를 측정하는 방식이다. 그리고, 대표적인 미세먼지의 자동 측정법은 베타선 측정법 및 광산란 측정법으로 구분된다. 베타선 측정법은 테이프처럼 시간에 따라 감기는 포집 테이프에 베타선을 조사하여 전후의 농도를 측정하는 방법이고, 광산란 측정법은 입자상 물질에 빛을 조사하여 산란광의 양이 질량농도에 비례하는 원리를 이용하여 측정하는 방식이다. 여기서, 각각의 측정 방법을 비교해 보면 중량법은 환경의 영향에 의해 오차가 발생률이 높고 베타선 측정법은 포집 테이프에 베타선을 조사하는 측정 방식으로 실시간 데이터를 사용할 수 없어 다단 충돌기를 부가적으로 사용해야 하는 단점이 있고, 광산란 측정법은 다른 측정법들 대비 오차 발생률이 적으며 실시간 측정이 가능한 특징을 가지고 있다.
그런데, 상기한 종래의 중량법, 베타선 측정법 및 광산란 측정법은 기본적으로 대기를 측정기 내부로 흡입하여 필터를 통과한 후 히터로 대기를 가열하여 대기 중의 습기를 제거하고 미세먼지 농도를 측정하는 과정을 가지고 있다. 이러한 각각의 측정법에서 사용되는 히터는 대기 중의 습기를 지속적으로 제거해야 하기 때문에 상시 작동되어야 할 뿐만 아니라 필터의 사용 시 필터에서 이탈되는 미세먼지가 측정값에 영향을 줄 수 있기 때문에 필터를 수시로 교체해야 하므로 유지 보수비용 발생이 커지는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 필터를 교환하지 않고 자동으로 세척하는 미세먼지 측정 조립체 및 이를 갖는 미세먼지 측정 장치, 그리고 미세먼지 측정 장치를 갖는 미세먼지 측정 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 미세먼지 측정 조립체에 의해 측정된 실시간 미세먼지 농도를 인지할 수 있도록 디스플레이 함과 함께 모니터링된 미세먼지 농도의 데이터베이스를 구축할 수 있는 미세먼지 측정 조립체 및 이를 갖는 미세먼지 측정 장치, 그리고 미세먼지 측정 장치를 갖는 미세먼지 측정 시스템도 제공하는 것이다.
더불어, 본 발명의 또 다른 목적은 웹(web)과 어플리케이션(application)을 이용하여 미세먼지 측정 조립체를 제어할 수 있는 미세먼지 측정 조립체 및 이를 갖는 미세먼지 측정 장치, 그리고 미세먼지 측정 장치를 갖는 미세먼지 측정 시스템도 제공하는 것이다.
상기 과제의 해결 수단은, 본 발명에 따라 대기 중의 공기가 유입되는 공기 유입구가 일측에 형성된 케이싱과, 상기 케이싱의 타측에 배치되며 상기 공기 유입구로 유입된 공기 중의 미세먼지의 농도를 측정하도록 광을 조사하여 산란광의 양을 수집하는 측정부와, 상기 공기 유입구로 유입되는 공기의 유입 방향을 따라 상기 공기 유입구와 상기 측정부 사이에 배치되며 상기 공기 유입구로부터 상기 측정부로 유동되는 공기의 유로를 지그재그 유로로 형성하는 복수 개의 격벽유닛과, 상기 격벽유닛의 상부에 대응 배치되며 상기 지그재그 유로를 형성하는 복수 개의 상기 격벽유닛 사이에 공기의 유입 방향의 가로 방향으로 왕복 이동되어 상기 격벽유닛의 양측면에 선택적으로 접촉되는 세척유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 측정 조립체에 의해 이루어진다.
여기서, 상기 격벽유닛의 표면에 흡착된 이물질은 상기 세척유닛의 왕복 이동에 따른 상기 격벽유닛의 표면과 상기 세척유닛의 접촉에 따라 상기 격벽유닛의 표면으로부터 분리될 수 있다.
상기 세척유닛은 복수 개의 상기 격벽유닛 사이마다 배치되며 상기 격벽유닛의 표면과 접촉되어 상기 격벽유닛의 표면에 흡착된 이물질을 상기 격벽유닛으로부터 분리시키는 접촉위치와 상기 격벽유닛의 표면에 대해 접촉 해제되는 접촉 해제위치 사이에서 왕복 이동되는 복수 개의 세척부와, 상기 세척부의 외표면에 배치되고 상기 접촉위치와 상기 접촉 해제위치 사이에서 상기 세척부가 왕복 이동될 때 상기 격벽유닛의 표면에 선택적으로 접촉되어 상기 격벽유닛의 표면에 흡착된 이물질을 분리시키는 세척 융과 세척 솔 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 세척유닛은 상기 세척부 내부로 배치되는 히팅부를 더 포함하며, 상기 히팅부는 상기 지그재그 유로로 유동되는 공기의 습기를 제거하도록 상기 지그재그 유로로 히팅 열을 제공할 수 있다.
또한, 상기 미세먼지 측정 조립체는 상기 세척유닛을 사이에 두고 상기 격벽유닛에 대향 배치되어 상기 히팅부로부터 생성된 히팅 열을 상기 격벽유닛으로 송풍하는 제 1송풍팬과, 상기 격벽유닛과 상기 측정부 사이에 배치되어 상기 지그재그 유로로 유동되는 공기를 상기 측정부로 송풍하는 제 2송풍팬을 갖는 송풍유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 세척부는 상기 제 1송풍팬의 송풍 방향으로 양측이 개구된 개구부가 형성된 통 형상으로 마련되고, 상기 히팅부로부터 생성된 히팅 열은 상기 개구부를 통해 상기 격벽유닛으로 송풍될 수 있다.
더불어, 상기 미세먼지 측정 조립체는 상기 격벽유닛의 하부에 배치되고 정전기를 발생하여 상기 세척유닛이 상기 접촉위치와 상기 접촉 해제위치 사이에서 왕복 이동될 때 상기 격벽유닛의 표면으로부터 분리된 이물질을 집진하는 집진유닛을 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 과제의 해결 수단은, 본 발명에 따라 전술한 구성 중 어느 하나의 미세먼지 측정 조립체와, 상기 미세먼지 측정 조립체를 수용하는 하우징과, 상기 하우징의 적어도 일측에 배치되어 상기 미세먼지 측정 조립체로부터 제공된 측정 신호에 따른 미세먼지 농도를 디스플레이 하는 디스플레이부와, 상기 미세먼지 측정 조립체로부터 제공된 측정 신호에 기초하여 미세먼지의 농도를 상기 디스플레이부에 디스플레이 하도록 제어 신호를 출력하는 제어유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 측정 장치에 의해서도 이루어진다.
여기서, 상기 제어유닛은 상기 측정부로부터 측정된 측정 신호에 기초하여, 상기 세척유닛이 선택적으로 상기 격벽유닛에 접촉되도록 상기 세척유닛의 왕복 이동을 제어하는 제어 신호를 출력할 수 있다.
반면, 대기 중의 미세먼지 농도를 측정하고, 측정된 미세먼지 농도를 디스플레이 하는 전술한 구성의 미세먼지 측정 장치와, 상기 미세먼지 측정 장치와 양방향 통신하여 상기 미세먼지 측정 장치로부터 제공된 미세먼지 농도를 모니터링 및 데이터베이스로 저장하고 상기 미세먼지 측정 장치의 작동을 제어하는 제어 신호를 전송하는 서버-클라이언트를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 측정 시스템에 의해서도 이루어진다.
여기서, 상기 클라이언트는 웹(web)과 어플리케이션(application) 중 적어도 어느 하나를 포함하며, 상기 웹과 어플리케이션 중 적어도 어느 하나를 이용하여 상기 서버로 전송된 미세먼지 농도를 디스플레이 또는 상기 미세먼지 측정 장치를 제어하기 위한 제어 신호를 발생할 수 있다.
상기 미세먼지 측정 장치는 상기 서버-클라이언트와 양방향 통신하며, 상기 서버-클라이언트와 IoT 네트워크와 일반 네트워크 중 어느 하나를 구성하는 통신유닛을 더 포함할 수 있다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따른 미세먼지 측정 조립체 및 이를 갖는 미세먼지 측정 장치, 그리고 미세먼지 측정 장치를 갖는 미세먼지 측정 시스템의 효과는 다음과 같다.
첫째, 산란광 방식으로 미세먼지의 농도를 측정할 때 필터 없이 공기의 유로를 형성하는 격벽유닛과 세척유닛의 접촉에 의해 이물질을 분리하여 집진할 수 있으므로, 유지보수 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 측정 신뢰성을 향상할 수 있다.
둘째, 미세먼지 측정 장치로부터 측정된 미세먼지의 농도를 서버-클라이언트와 IoT 네트워크로 양방향 통신하여 실시간으로 대기 중의 미세먼지 농도를 통지할 수 있으므로, 대기질의 상태를 대중에게 빠르게 전파할 수 있다.
셋째, 미세먼지 측정 장치와 서버-클라이언트의 양방향 통신에 의해 클라이언트를 통해 미세먼지 측정 장치의 작동을 제어할 수 있으므로, 작동 편의성을 향상할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 미세먼지 측정 시스템의 제어 블록도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 미세먼지 측정 장치의 개략 구성도,
도 3은 도 2에 도시된 미세먼지 측정 조립체의 제 1분해 사시도,
도 4는 도 2에 도시된 미세먼지 측정 조립체의 제 2분해 사시도,
도 5는 도 3 및 도 4에 도시된 미세먼지 측정 조립체의 결합 사시도,
도 6은 도 4에 도시된 미세먼지 측정 조립체의 세척유닛에 대한 사시도,
도 7은 도 6에 A 영역의 확대 사시도,
도 8은 도 3에 도시된 Ⅷ-Ⅷ의 제 1작동 단면도,
도 9는 도 9에 도시된 Ⅷ-Ⅷ의 제 2작동 단면도,
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 미세먼지 측정 시스템의 개략 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 미세먼지 측정 장치의 개략 구성도,
도 3은 도 2에 도시된 미세먼지 측정 조립체의 제 1분해 사시도,
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도 5는 도 3 및 도 4에 도시된 미세먼지 측정 조립체의 결합 사시도,
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도 7은 도 6에 A 영역의 확대 사시도,
도 8은 도 3에 도시된 Ⅷ-Ⅷ의 제 1작동 단면도,
도 9는 도 9에 도시된 Ⅷ-Ⅷ의 제 2작동 단면도,
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 미세먼지 측정 시스템의 개략 구성도이다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 미세먼지 측정 조립체 및 이를 갖는 미세먼지 측정 장치, 그리고 미세먼지 측정 장치를 갖는 미세먼지 측정 시스템에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
설명하기에 앞서, 본 발명의 실시 예에 따른 미세먼지 측정 조립체는 디스플레이부, 통신유닛 및 제어유닛을 갖는 본 발명의 실시 예에 따른 미세먼지 측정 장치에 포함되는 것으로 기재되어 있으나, 미세먼지 측정 조립체는 별도로 사용되거나 다른 장치 내부에서 사용될 수 있음을 미리 밝혀둔다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 미세먼지 측정 시스템의 제어 블록도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 미세먼지 측정 장치의 개략 구성도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 미세먼지 측정 시스템(1)은 미세먼지 측정 장치(10) 및 서버-클라이언트(1000)를 포함한다. 미세먼지 측정 장치(10)는 하우징(100), 디스플레이부(300), 미세먼지 측정 조립체(500), 통신유닛(700) 및 제어유닛(900)을 포함한다. 서버-클라이언트(1000)는 미세먼지 측정 장치(10)와 양방향 통신할 수 있는 서버(1200) 및 클라이언트(1400)를 포함한다.
하우징(100)은 상기한 미세먼지 측정 조립체(500), 통신유닛(700) 및 제어유닛(900)을 수용하도록 마련되고, 디스플레이부(300)가 배치될 수 있도록 마련된다. 하우징(100)은 도로의 가로등과 같이 보행자들의 시인이 용이한 지역에 배치되나, 이에 한정되지 않고 대중이 시인할 수 있는 다양한 지역에 배치될 수 있다.
디스플레이부(300)는 후술할 미세먼지 측정 조립체(500)로부터 측정된 미세먼지의 농도 등과 같은 다양한 정보를 디스플레이 하도록 마련된다. 디스플레이부(300)는 하우징(100)의 적어도 일측에 배치, 즉 예를 들어 하우징(100)이 육면체의 사각 형상을 가질 때 육면체 중 시인이 가능한 영역에 하나 또는 복수 개로 배치되어 미세먼지 측정 조립체(500)로부터 제공된 측정 신호에 따른 미세먼지의 농도를 디스플레이 한다.
다음으로 도 3은 도 2에 도시된 미세먼지 측정 조립체의 제 1분해 사시도, 도 4는 도 2에 도시된 미세먼지 측정 조립체의 제 2분해 사시도, 도 5는 도 3 및 도 4에 도시된 미세먼지 측정 조립체의 결합 사시도, 도 6은 도 4에 도시된 미세먼지 측정 조립체의 세척유닛에 대한 사시도, 그리고 도 7은 도 6에 A 영역의 확대 사시도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 미세먼지 측정 조립체(500)는 도 3 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 케이싱(510), 측정부(520), 격벽유닛(530) 및 세척유닛(540)을 포함한다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 미세먼지 측정 조립체(500)는 온도/습도 감지부(560), 송풍유닛(580) 및 집진유닛(590)을 더 포함한다. 본 발명의 실시 예에 따른 미세먼지 측정 조립체(500)는 본 발명의 실시 예에 따른 미세먼지 측정 장치(10)의 일부 구성으로 기재되어 있으나, 이에 한정되지 않고 단독 또는 다른 장치 내부에서 사용될 수 있음을 미리 밝혀둔다.
케이싱(510)은 측정 대상인 대기 중의 공기가 유입되는 공간을 형성하고고 측정부(520), 격벽유닛(530), 세척유닛(540), 온도/습도 감지부(560), 송풍유닛(580) 및 집진유닛(590)을 수용한다. 케이싱(510)은 하우징(100) 내부에 수용된다. 케이싱(510)은 상기한 측정부(520), 격벽유닛(530), 세척유닛(540), 온도/습도 감지부(560), 송풍유닛(580) 및 집진유닛(590)을 수용하는 몸체(512)와, 몸체(512)의 일측에 관통 형성되어 대기 중의 공기가 유입되는 공기 유입구(514)를 포함한다.
측정부(520)는 공기 유입구(514)로 유입된 공기 중의 미세먼지의 농도를 측정하도록 케이싱(510) 내부에 배치된다. 측정부(520)는 공기 유입구(514)가 형성된 케이싱(510)의 일측과 대향된 타측에 배치된다. 본 발명의 일 실시 예로서, 측정부(520)는 공기 유입구(514)로 유입된 공기 중의 미세먼지의 농도를 측정하도록 산란광의 양을 수집한다.
도 8은 도 3에 도시된 Ⅷ-Ⅷ의 제 1작동 단면도이고, 도 9는 도 9에 도시된 Ⅷ-Ⅷ의 제 2작동 단면도이다.
격벽유닛(530)은 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예로서 케이싱(510)의 하부에 배치된다. 그리고, 격벽유닛(530)은 공기 유입구(514)와 측정부(520) 사이에 일정 간격을 두고 복수 개로 배치된다. 상세하게 격벽유닛(530)은 공기 유입구(514)로 유입되는 공기의 유입 방향을 따라 공기 유입구(514)와 측정부(520) 사이에 배치된다. 복수 개의 격벽유닛(530)은 일정 간격을 두고 지그재그 유로를 형성한다. 상세하게 도 8에 도시된 바와 같이, 케이싱(510)의 공기 유입구(514)로 유입되는 공기는 지그재그 유로를 따라 측정부(520)로 유동된다. 이렇게 격벽유닛(530)은 공기의 유로를 지그재그로 형성함으로써, 본 발명의 실시 예에 따른 미세먼지 측정 조립체(500)는 공기 유입구(514)로부터 측정부(520)로 유동되는 공기의 체류 시간을 증가하여 공기의 중의 습기 제거 및 이물질 낙하 시킬 수 있는 이점을 가질 수 있다.
세척유닛(540)은 공기의 유입 방향의 가로 방향으로 왕복 이동되어 격벽유닛(530)의 양측면에 선택적으로 접촉된다. 실질적으로 본 발명의 일 실시 예에 따른 세척유닛(540)은 격벽유닛(530)의 상부에 배치되어 상하 방향으로 왕복 이동된다. 이러한 세척유닛(540)은 격벽유닛(530)의 표면과 접촉되는 접촉위치와 접촉 해제되는 접촉 해제위치 사이에서 왕복 이동됨에 따라 격벽유닛(530)의 표면에 흡착된 이물질은 격벽유닛(530)으로부터 분리된다. 그리고, 세척유닛은 격벽유닛(530)의 상부로부터 히팅 열을 생성하여 격벽유닛(530)에 의해 형성된 지그재그 유로에 히팅 열을 제공한다. 세척유닛(540)으로부터 제공된 히팅 열은 격벽유닛(530)을 통해 공기 유입구(514)로부터 측정부(520)로 유동되는 공기의 습기를 제거함에 따라 측정부(520)의 미세먼지의 농도 측정 값을 오류를 방지할 수 있다. 또한, 세척유닛(540)은 본 발명에서 미도시되어 있지만 복수 개의 격벽유닛(530) 사이에 상대적으로 큰 먼지와 같은 이물질이 필터링된 필터수단(미도시)과 접촉하여 필터수단에 흡착된 이물질이 집진유닛(590)으로 낙하되도록 필터수단으로부터 이물질을 분리시킨다.
상세하게 본 발명의 실시 예에 따른 세척유닛(540)은 세척부(542), 세척 융(544) 구동부(546) 및 히팅부(548)를 포함한다.
세척부(542)는 복수 개의 격벽유닛(530) 사이마다 배치된다. 세척부(542)는 격벽유닛(530)의 표면과 접촉되어 격벽유닛(530)의 표면에 흡착된 이물질을 격벽유닛(530)으로부터 분리시키는 접촉위치와 격벽유닛(530)의 표면에 대해 접촉 해제되는 접촉 해제위치 사이에서 왕복 이동된다. 즉, 세척부(542)는 본 발명의 일 실시 예로서 상하 방향으로 리니어 이동된다. 세척부(544)는 구동부(546)에 의해 리니어 왕복 이동되며 실시 예에 따라 히팅부(548)를 수용한다. 본 발명의 일 실시 예로서 세척부(542)는 히팅부(548)를 수용하는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고 히팅부(548)를 수용하지 않을 수 있다.
세척 융(544)은 세척부(542)의 외표면에 배치된다. 세척 융(544)은 세척부(542)가 접촉위치와 접촉 해제위치 사이에서 왕복 이동될 때 격벽유닛(530)의 표면에 흡착된 이물질을 분리하도록 격벽유닛(530)과 접촉 및 접촉 해제된다. 여기서, 본 발명의 일 실시 예로서 이물질을 분리하도록 세척 융(544)이 사용되었으나, 이에 한정되지 않고 칫솔 형상 또는 플라스틱 솔 형상의 세척수단이 사용될 수 있다.
구동부(546)는 세척부(542)가 상하 방향으로 리니어 왕복 이동되도록 세척부(542)에 구동력을 제공한다. 구동부(546)는 본 발명의 일 실시 예로서, 모터(546a), 벨트(546b), 랙(546c) 및 피니언(546d)을 포함한다. 물론, 모터(546a), 벨트(546b), 랙(546c) 및 피니언(546d)으로 구성된 구동부(546)는 일 실시 예일 뿐 세척부(542)를 리니어 왕복 이동시킬 수 있는 다양한 구동수단이 사용될 수 있다.
상세하게 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 복수 개의 세척부(542)에는 각각 랙(546c)이 배치되고 복수 개의 랙(546c)에 대응되어 복수 개의 피니언(546d)이 배치된다. 복수 개의 피니언(546d)은 회전축에 배치된다. 이러한 구동부(546)의 구성에 의해 모터(546a)로부터 발생된 회전 구동력은 벨트(546b)에 전달되며, 회전축은 벨트(546b)로부터 전달된 회전 구동력에 따라 회전 운동되고, 회전축의 회전 운동에 연동하여 랙(546c)과 맞물린 피니언(546d)이 회전 운동되면서 세척부(542)는 리니어 왕복 이동된다.
히팅부(548)는 격벽유닛(430)에 의해 형성된 지그재그 유로 상에 히팅 열을 제공하도록 배치된다. 히팅부(548)는 세척부(542)의 내부에 배치된다. 히팅부(548)는 복수 개로 배치된 세척부(542)에 대응되어 복수 개로 배치된다.
온도/습도 감지부(560)는 세척유닛(540)의 작동 제어를 위한 기초가 되는 감지 신호를 생성한다. 온도/습도 감지부(560)는 케이싱(510) 내부의 온도 및 습도를 감지한다. 온도/습도 감지부(560)로부터 감지된 감지 신호에 기초하여 세척유닛(540)의 작동이 제어된다.
송풍유닛(580)은 세척유닛(540)으로부터 생성된 히팅 열을 격벽유닛(530)이 배치된 공간으로 송풍하고, 공기 유입구(514)로부터 유입된 공기를 측정부(520)로 송풍하도록 마련된다. 본 발명의 일 실시 예로서, 송풍유닛(580)은 제 1송풍팬(582) 및 제 2송풍팬(584)을 포함한다. 제 1송풍팬(582)은 세척유닛(540)을 사이에 두고 격벽유닛(530)에 대향 배치되어 히팅부(548)로부터 생성된 히팅 열을 격벽유닛(530)으로 송풍한다. 그리고, 제 2송풍팬(584)은 격벽유닛(530)과 측정부(520) 사이에 배치되어 격벽유닛(530)에 의해 형성된 지그재그 유로로 유동되는 공기를 측정부(520)로 송풍한다.
집진유닛(590)은 격벽유닛(530)의 하부에 배치된다. 집진유닛(590)은 세척유닛(540)이 격벽유닛(530)의 표면과 접촉되는 접촉위치와 격벽유닛(530)의 표면으로부터 접촉 해제되는 접촉 해제위치 사이에서 왕복 이동될 때, 격벽유닛(530)의 표면으로부터 분리된 이물질을 집진한다. 본 발명의 일 실시 예로서 집진유닛(590)은 전기적인 현상, 즉 정전기를 이용하여 격벽유닛(530)의 표면으로부터 분리되어 낙하되는 이물질을 집진한다. 여기서, 집진유닛(590)은 집진된 이물질을 제거하기 위해 케이싱(510)으로부터 분리 가능하게 배치된다.
통신유닛(700)은 후술할 서버-클라이언트(1000)와 양방향 통신하며 서버-클라이언트(1000)와 IoT 네트워크와 일반 네트워크 중 어느 하나를 구성한다. 그리고, 제어유닛(900)은 온도/습도 감지부(560)로부터 감지된 감지 신호에 기초하여 세척유닛(540)으로부터 선택적으로 히팅 열이 발생하도록 제어 신호를 출력한다. 또한, 제어유닛(900)은 측정부(520)로부터 측정된 측정 신호에 기초하여 세척유닛(540)이 선택적으로 격벽유닛(530)에 접촉되도록 세척유닛(540)의 왕복 이동을 제어하는 제어 신호를 출력할 수 있다. 예를 들면, 측정부(520)로부터 측정된 측정 신호에서 미세먼지의 농도가 높으면 격벽유닛(530)의 표면에 이물질이 상대적으로 많이 흡착된 것으로 예상하여 세척유닛(540)이 작동하도록 제어 신호를 출력한다. 반면, 제어유닛(900)은 사용자의 입력 값에 따라서 세척유닛(540)이 작동될 수 있는 제어 신호도 출력할 수 있다. 더불어, 제어유닛(900)은 설정된 주기에 따라 세척유닛(530)이 접촉위치와 접촉 해제위치 사이에서 왕복 이동되도록 제어 신호를 출력하거나, 누적된 미세먼지의 농도에 따라 세척유닛(530)이 접촉위치와 접촉 해제위치 사이에서 왕복 이동되도록 제어 신호도 출력할 수 있다.
서버-클라이언트(1000)는 상술한 미세먼지 측정 장치(10)와 양방향 통신하도록 마련된다. 서버-클라이언트(1000)는 미세먼지 측정 장치(10)와 양방향 통신하여 미세먼지 측정 장치(10)로부터 제공된 미세먼지의 농도를 모니터링 및 데이터베이스로 저장하고, 미세먼지 측정 장치(10)의 작동을 제어하는 제어 신호를 전송한다.
서버(1200)는 미세먼지 측정 장치(10)로부터 제공된 미세먼지의 농도를 모니터링 하고 데이터베이스를 구축하며, 클라이언트(1400)로부터 제공된 제어 신호를 미세먼지 측정 장치(10)로 전송한다. 클라이언트(1400)는 사용자가 확인할 수 있는 PC, 스마트폰 등을 포함하고, 웹과 어플리케이션 중 적어도 어느 하나를 이용하여 서버(1200)로부터 전송된 미세먼지의 농도를 디스플레이 또는 서버(1200)로 미세먼지 측정 장치(10)를 제어하기 위한 제어 신호를 발생한다.
마지막으로 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 미세먼지 측정 시스템의 개략 구성도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 미세먼지 측정 시스템(1)의 작동 과정은 다음과 같다.
우선, 대기 중의 공기는 미세먼지 측정 조립체(500)의 공기 유입구(514)를 통해 유입되고 격벽유닛(530)에 의해 형성된 지그재그 유로를 통해 측정부(520)로 유동된다. 이때, 측정부(520)에서 측정된 미세먼지의 농도에 따라 격벽유닛(530)의 표면에 흡착된 이물질을 분리하도록 세척유닛(540)이 접촉위치와 접촉 해제위치 사이에서 왕복 이동된다. 물론, 세척유닛(530)은 사용자의 입력 신호, 설정된 주기 및 누적된 미세먼지의 농도 중 적어도 어느 하나에 의해서도 접촉위치와 접촉 해제위치 사이에서 왕복 이동될 수 있다. 이렇게 세척유닛(540)의 왕복 이동에 따라 격벽유닛(530)의 표면에 흡착된 이물질은 분리되어 집진유닛(590)에 집진된다. 온도/습도 감지부(560)에 의해 감지된 감지 신호에 기초하여 공기의 습기를 제거하기 위해서 히팅 열이 제공되도록 세척유닛(540)의 히팅부(548)가 작동된다.
그러면, 미세먼지 측정 조립체(500)의 측정부(520)로부터 측정된 측정값은 USART, RS232, RS485, I2C, SPI 등과 같은 유선통신 방식으로 제어유닛(900)과 통신한다. 제어유닛(900)은 측정부(520)로부터 제공된 측정값에 기초하여 디스플레이부(300)에 미세먼지의 농도를 디스플레이 한다. 그리고, 제어유닛(900)은 서버-클라이언트(1000)와 통신할 수 있도록 상기한 유선통신 방식으로 통신유닛(700)과 통신한다. 여기서, 본 발명의 일 실시 예로서 통신유닛(700)은 서버-클라이언트(1000)와 무선통신, LoRa, LTE CAT.M1, NB-IoT, Sigfox 등과 같은 IoT 네트워크를 형성한다. 물론, 통신유닛(700)은 본 발명의 일 실시 예로서 서버-클라이언트(1000)와 IoT 네트워크로 형성되는 것으로 기재되어 있으나, 이에 한정되지 않고 일반 네트워크로 구성될 수 있다.
서버-클라이언트(1000)의 서버(1200)는 통신유닛(700)과 IoT 네트워크를 형성하여 통신유닛(700)으로부터 실시간 또는 주기적으로 제공되는 미세먼지의 농도를 모니터링 및 데이터베이스화 한다. 서버(1200)는 사용자가 쉽게 접근할 수 있는 웹이 사용 가능한 PC 및 어플리케이션이 사용 가능한 스마트 폰 등의 클라이언트(1400)와 일반 유/무선 네트워크를 이용하여 통신한다. 웹 및 어플리케이션 등을 통해서 사용자는 "각종 값 모니터링(목록, 그래프, 통계 등)", "각종 정보 관리(장치, 민원, 기타)", "고장 감시", "기타 서비스 연동(기상청 환경정보 등)", "미세먼지 값(미세먼지의 농도) 확인", "환경 센서 값 확인" 및 "기타 센서 값 확인" 등을 수행할 수 있을 뿐만 아니라 미세먼지 측정 장치(10)의 디스플레이 제어, 설정 및 상태 확인 등과 같은 제어 신호를 발생할 수 있다.
이에, 산란광 방식으로 미세먼지의 농도를 측정할 때 필터 없이 공기의 유로를 형성하는 격벽유닛과 세척유닛의 접촉에 의해 이물질을 분리하여 집진할 수 있으므로, 유지보수 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 측정 신뢰성을 향상할 수 있다.
또한, 미세먼지 측정 장치로부터 측정된 미세먼지의 농도를 서버-클라이언트와 IoT 네트워크로 양방향 통신하여 실시간으로 대기 중의 미세먼지 농도를 통지할 수 있으므로, 대기질의 상태를 대중에게 빠르게 전파할 수 있다.
더불어, 미세먼지 측정 장치와 서버-클라이언트의 양방향 통신에 의해 클라이언트를 통해 미세먼지 측정 장치의 작동을 제어할 수 있으므로, 작동 편의성을 향상할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징들이 변경되지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것으로 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: 미세먼지 측정 시스템 10: 미세먼지 측정장치
100: 하우징 300: 디스플레이부
500: 미세먼지 측정 조립체 510: 케이싱
520: 측정부 530: 격벽유닛
540: 세척유닛 542: 세척부
544: 세척 융 560: 온도/습도 감지부
580: 송풍유닛 582: 제 1송풍팬
584: 제 2송풍팬 590: 집진유닛
900: 제어유닛 1000: 서버-클라이언트
1200: 서버 1400: 클라이언트
100: 하우징 300: 디스플레이부
500: 미세먼지 측정 조립체 510: 케이싱
520: 측정부 530: 격벽유닛
540: 세척유닛 542: 세척부
544: 세척 융 560: 온도/습도 감지부
580: 송풍유닛 582: 제 1송풍팬
584: 제 2송풍팬 590: 집진유닛
900: 제어유닛 1000: 서버-클라이언트
1200: 서버 1400: 클라이언트
Claims (12)
- 대기 중의 공기가 유입되는 공기 유입구가 일측에 형성된 케이싱과;
상기 케이싱의 타측에 배치되며, 상기 공기 유입구로 유입된 공기 중의 미세먼지의 농도를 측정하도록 광을 조사하여 산란광의 양을 수집하는 측정부와;
상기 공기 유입구로 유입되는 공기의 유입 방향을 따라 상기 공기 유입구와 상기 측정부 사이에 배치되며, 상기 공기 유입구로부터 상기 측정부로 유동되는 공기의 유로를 지그재그 유로로 형성하는 복수 개의 격벽유닛과;
상기 격벽유닛의 상부에 대응 배치되며, 상기 지그재그 유로를 형성하는 복수 개의 상기 격벽유닛 사이에 공기의 유입 방향의 가로 방향으로 왕복 이동되어 상기 격벽유닛의 양측면에 선택적으로 접촉되는 세척유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 측정 조립체.
- 제 1항에 있어서,
상기 격벽유닛의 표면에 흡착된 이물질은 상기 세척유닛의 왕복 이동에 따른 상기 격벽유닛의 표면과 상기 세척유닛의 접촉에 따라 상기 격벽유닛의 표면으로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 미세먼지 측정 조립체.
- 제 1항에 있어서,
상기 세척유닛은,
복수 개의 상기 격벽유닛 사이마다 배치되며, 상기 격벽유닛의 표면과 접촉되어 상기 격벽유닛의 표면에 흡착된 이물질을 상기 격벽유닛으로부터 분리시키는 접촉위치와 상기 격벽유닛의 표면에 대해 접촉 해제되는 접촉 해제위치 사이에서 왕복 이동되는 복수 개의 세척부와;
상기 세척부의 외표면에 배치되고 상기 접촉위치와 상기 접촉 해제위치 사이에서 상기 세척부가 왕복 이동될 때, 상기 격벽유닛의 표면에 선택적으로 접촉되어 상기 격벽유닛의 표면에 흡착된 이물질을 분리시키는 세척 융과 세척 솔 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 측정 조립체.
- 제 3항에 있어서,
상기 세척유닛은 상기 세척부 내부에 배치되는 히팅부를 더 포함하며,
상기 히팅부는 상기 지그재그 유로로 유동되는 공기의 습기를 제거하도록 상기 지그재그 유로로 히팅 열을 제공하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 측정 조립체.
- 제 4항에 있어서,
상기 미세먼지 측정 조립체는,
상기 세척유닛을 사이에 두고 상기 격벽유닛에 대향 배치되어 상기 히팅부로부터 생성된 히팅 열을 상기 격벽유닛으로 송풍하는 제 1송풍팬과, 상기 격벽유닛과 상기 측정부 사이에 배치되어 상기 지그재그 유로로 유동되는 공기를 상기 측정부로 송풍하는 제 2송풍팬을 갖는 송풍유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 측정 조립체.
- 제 5항에 있어서,
상기 세척부는 상기 제 1송풍팬의 송풍 방향으로 양측이 개구된 개구부가 형성된 통 형상으로 마련되고, 상기 히팅부로부터 생성된 히팅 열은 상기 개구부를 통해 상기 격벽유닛으로 송풍되는 것을 특징으로 하는 미세먼지 측정 조립체.
- 제 3항에 있어서,
상기 미세먼지 측정 조립체는,
상기 격벽유닛의 하부에 배치되고 정전기를 발생하여, 상기세척유닛이 상기 접촉위치와 상기 접촉 해제위치 사이에서 왕복 이동될 때 상기 격벽유닛의 표면으로부터 분리된 이물질을 집진하는 집진유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 측정 조립체.
- 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항의 미세먼지 측정 조립체와;
상기 미세먼지 측정 조립체를 수용하는 하우징과;
상기 하우징의 적어도 일측에 배치되어, 상기 미세먼지 측정 조립체로부터 제공된 측정 신호에 따른 미세먼지 농도를 디스플레이 하는 디스플레이부와;
상기 미세먼지 측정 조립체로부터 제공된 측정 신호에 기초하여, 미세먼지의 농도를 상기 디스플레이부에 디스플레이 하도록 제어 신호를 출력하는 제어유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 측정 장치.
- 제 8항에 있어서,
상기 제어유닛은 상기 측정부로부터 측정된 측정 신호에 기초하여, 상기 세척유닛이 선택적으로 상기 격벽유닛에 접촉되도록 상기 세척유닛의 왕복 이동을 제어하는 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 측정 장치.
- 대기 중의 미세먼지 농도를 측정하고, 측정된 미세먼지 농도를 디스플레이 하는 제 9항의 미세먼지 측정 장치와;
상기 미세먼지 측정 장치와 양방향 통신하여, 상기 미세먼지 측정 장치로부터 제공된 미세먼지 농도를 모니터링 및 데이터베이스로 저장하고 상기 미세먼지 측정 장치의 작동을 제어하는 제어 신호를 전송하는 서버-클라이언트를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 측정 시스템.
- 제 10항에 있어서,
상기 클라이언트는 웹(web)과 어플리케이션(application) 중 적어도 어느 하나를 포함하며,
상기 웹과 어플리케이션 중 적어도 어느 하나를 이용하여 상기 서버로 전송된 미세먼지 농도를 디스플레이 또는 상기 미세먼지 측정 장치를 제어하기 위한 제어 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 측정 시스템.
- 제 10항에 있어서,
상기 미세먼지 측정 장치는 상기 서버-클라이언트와 양방향 통신하며, 상기 서버-클라이언트와 IoT 네트워크와 일반 네트워크 중 어느 하나를 구성하는 통신유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 측정 시스템.
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| JP4546377B2 (ja) | 2005-09-29 | 2010-09-15 | シャープ株式会社 | フィルター清掃装置 |
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